KR102414577B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 액 처리 공정과, 제 1 치환 공정과, 발수화 공정과, 제 2 치환 공정과, 건조 공정을 포함한다. 액 처리 공정은 기판에 대하여 수분을 포함한 처리액을 공급한다. 제 1 치환 공정은 액 처리 공정 후의 기판에 대하여 제 1 온도의 유기 용제를 공급하여 처리액을 치환한다. 발수화 공정은 제 1 치환 공정 후의 기판에 대하여 발수화액을 공급하여 기판을 발수화시킨다. 제 2 치환 공정은 발수화 공정 후의 기판에 대하여 제 1 온도보다 높은 제 2 온도의 유기 용제를 공급하여 발수화액을 치환한다. 건조 공정은 제 2 치환 공정 후의 기판으로부터 유기 용제를 제거한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
개시된 실시 형태는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체의 제조 공정에서는, 기판 상에 공급된 처리액을 제거함으로써 기판을 건조시키는 건조 처리가 행해진다. 이 건조 처리에 있어서는, 기판 상에 형성된 패턴이 처리액의 표면 장력에 의해 도괴될 우려가 있었다.
따라서, 건조 처리에 앞서, 기판에 발수화액을 공급함으로써 기판 표면을 발수화시키는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 발수화된 기판에 순수보다 표면 장력이 작은 용제를 공급함으로써, 패턴 도괴를 억제하는 것이 가능하다.
일본특허공개공보 2012-044065호
그러나, 최근에는, 기판에 형성하는 패턴의 미세화가 진행되고 있다. 패턴의 미세화가 진행될수록, 표면 장력에 의한 패턴 도괴는 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 상술한 종래 기술에는, 패턴 도괴를 억제한다고 하는 점에서 더 개선의 여지가 있다.
실시 형태의 일태양은, 패턴의 도괴를 억제하면서 기판을 건조시킬 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시 형태의 일태양에 따른 기판 처리 방법은, 액 처리 공정과, 제 1 치환 공정과, 발수화 공정과, 제 2 치환 공정과, 건조 공정을 포함한다. 액 처리 공정은 기판에 대하여 수분을 포함한 처리액을 공급한다. 제 1 치환 공정은 액 처리 공정 후의 기판에 대하여 제 1 온도의 유기 용제를 공급하여 처리액을 치환한다. 발수화 공정은 제 1 치환 공정 후의 기판에 대하여 발수화액을 공급하여 기판을 발수화시킨다. 제 2 치환 공정은 발수화 공정 후의 기판에 대하여 제 1 온도보다 높은 제 2 온도의 유기 용제를 공급하여 발수화액을 치환한다. 건조 공정은 제 2 치환 공정 후의 기판으로부터 유기 용제를 제거한다.
실시 형태의 일태양에 따르면, 패턴의 도괴를 억제하면서 기판을 건조시킬 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 처리 유닛의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 4a는 제 1 IPA 공급원 및 제 2 IPA 공급원의 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 4b는 변형예에 따른 IPA 공급원의 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 처리 유닛이 실행하는 처리의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 6a는 제 1 치환 처리의 설명도이다.
도 6b는 발수화 처리의 설명도이다.
도 6c는 제 2 치환 처리의 설명도이다.
도 7은 변형예에 따른 발수화 처리의 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위하여, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은 반입반출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 마련된다.
반입반출 스테이션(2)은 캐리어 배치부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 배치부(11)에는 복수 매의 기판, 본 실시 형태에서는 반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼(W))를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 배치된다.
반송부(12)는 캐리어 배치부(11)에 인접하여 마련되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 전달부(14)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은 반송부(12)에 인접하여 마련된다. 처리 스테이션(3)은 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은 반송부(15)의 양측에 배열되어 마련된다.
반송부(15)는 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 전달부(14)와 처리 유닛(16)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)에 대하여 정해진 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는 예를 들면 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는 기판 처리 시스템(1)에서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는 기억부(19)에 기억된 프로그램을 읽어내 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저 반입반출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 배치부(11)에 배치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 배치한다. 전달부(14)에 배치된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)으로 반입된다.
처리 유닛(16)으로 반입된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 배치된다. 그리고, 전달부(14)에 배치된 처리 완료된 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 배치부(11)의 캐리어(C)로 되돌려진다.
이어서, 처리 유닛(16)의 개략 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 처리 유닛(16)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛(16)은 챔버(20)와, 기판 유지 기구(30)와, 처리 유체 공급부(40)와, 회수 컵(50)을 구비한다.
챔버(20)는 기판 유지 기구(30)와 처리 유체 공급부(40)와 회수 컵(50)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는 FFU(Fan Filter Unit)(21)가 마련된다. FFU(21)은 챔버(20) 내에 다운 플로우를 형성한다.
기판 유지 기구(30)는 유지부(31)와, 지주부(支柱部)(32)와, 구동부(33)를 구비한다. 유지부(31)는 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 지주부(32)는 연직 방향으로 연장되는 부재이며, 기단부가 구동부(33)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 선단부에 있어서 유지부(31)를 수평으로 지지한다. 구동부(33)는 지주부(32)를 연직축 둘레로 회전시킨다. 이러한 기판 유지 기구(30)는, 구동부(33)를 이용하여 지주부(32)를 회전시킴으로써 지주부(32)에 지지된 유지부(31)를 회전시키고, 이에 의해, 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
처리 유체 공급부(40)는 웨이퍼(W)에 대하여 처리 유체를 공급한다. 처리 유체 공급부(40)는 처리 유체 공급원(70)에 접속된다.
회수 컵(50)은 유지부(31)를 둘러싸도록 배치되고, 유지부(31)의 회전에 의해 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수 컵(50)의 저부에는 배액구(51)가 형성되어 있으며, 회수 컵(50)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액구(51)로부터 처리 유닛(16)의 외부로 배출된다. 또한, 회수 컵(50)의 저부에는 FFU(21)으로부터 공급되는 기체를 처리 유닛(16)의 외부로 배출하는 배기구(52)가 형성된다.
이어서, 처리 유닛(16)의 구체적인 구성의 일례에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 처리 유닛(16)의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, FFU(21)은 밸브(22)를 개재하여 다운 플로우 가스 공급원(23)에 접속된다. FFU(21)은 다운 플로우 가스 공급원(23)으로부터 공급되는 다운 플로우 가스(예를 들면, 드라이 에어)를 챔버(20) 내에 토출한다.
기판 유지 기구(30)가 구비하는 유지부(31)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 측면으로부터 유지하는 유지 부재(311)가 마련된다. 웨이퍼(W)는 이러한 유지 부재(311)에 의해 유지부(31)의 상면으로부터 약간 이간된 상태로 수평 유지된다. 또한, 웨이퍼(W)는 패턴이 형성된 면을 상방을 향한 상태로 유지부(31)에 유지된다.
처리 유체 공급부(40)는 복수(여기서는 5 개)의 노즐(41a ~ 41e)과, 노즐(41a ~ 41e)을 수평으로 지지하는 암(42)과, 암(42)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(43)를 구비한다.
노즐(41a)은 밸브(44a) 및 유량 조정기(45a)를 개재하여 약액 공급원(46a)에 접속된다. 노즐(41b)은 밸브(44b) 및 유량 조정기(45b)를 개재하여 CDIW 공급원(46b)에 접속된다. 노즐(41c)은 밸브(44c) 및 유량 조정기(45c)를 개재하여 제 1 IPA 공급원(46c)에 접속된다. 노즐(41d)은 밸브(44d) 및 유량 조정기(45d)를 개재하여 발수화액 공급원(46d)에 접속된다. 노즐(41e)은 밸브(44e) 및 유량 조정기(45e)를 개재하여 제 2 IPA 공급원(46e)에 접속된다.
노즐(41a)로부터는, 약액 공급원(46a)으로부터 공급되는 약액이 토출된다. 약액으로서는, 예를 들면 DHF(희불산) 또는 SC1(암모니아 / 과산화수소 / 물의 혼합액) 등을 이용할 수 있다. 노즐(41b)로부터는, CDIW 공급원(46b)으로부터 공급되는 CDIW(실온의 순수)가 토출된다.
노즐(41c)로부터는, 제 1 IPA 공급원(46c)으로부터 공급되는 제 1 온도의 IPA(이소프로필 알코올)가 토출된다. 구체적으로, 노즐(41c)은 실온(예를 들면 20 ~ 25℃ 정도)의 IPA를 토출한다. 이하에서는, 제 1 온도의 IPA를 'IPA(RT)'라고 기재하는 경우가 있다.
노즐(41d)로부터는, 발수화액 공급원(46d)으로부터 공급되는 발수화액이 토출된다. 또한 발수화액은, 예를 들면 웨이퍼(W)의 표면을 발수화하기 위한 발수화액을 시너로 정해진 농도로 희석한 것이다. 발수화액으로서는, 실릴화제(또는 실란 커플링제)를 이용할 수 있다. 또한 시너로서는, 에테르류 용매, 또는 케톤에 속하는 유기 용매 등을 이용할 수 있다. 또한 여기서는, 실온의 발수화액이 노즐(41d)로부터 토출되는 것으로 한다.
노즐(41e)로부터는, 제 2 IPA 공급원(46e)으로부터 공급되는 제 2 온도의 IPA가 토출된다. 제 2 온도는 IPA의 온도인 제 1 온도보다 높은 온도이다. 구체적으로, 노즐(41e)은 70℃로 가열된 IPA를 토출한다. 이하에서는, 제 2 온도의 IPA를 'IPA(HOT)'라고 기재하는 경우가 있다.
여기서, 제 1 IPA 공급원(46c) 및 제 2 IPA 공급원(46e)의 구성예에 대하여 도 4a를 참조하여 설명한다. 도 4a는 제 1 IPA 공급원(46c) 및 제 2 IPA 공급원(46e)의 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 4a에 나타내는 바와 같이, 제 1 IPA 공급원(46c) 및 제 2 IPA 공급원(46e)은 IPA를 저류하는 탱크(461)와, 탱크(461)로부터 나와 탱크(461)로 돌아가는 순환 라인(462)을 구비한다. 순환 라인(462)에는 펌프(463)와 필터(464)가 마련된다. 펌프(463)는 탱크(461)로부터 나와 순환 라인(462)을 지나 탱크(461)로 돌아가는 순환류를 형성한다. 필터(464)는 펌프(463)의 하류측에 배치되고, IPA에 포함되는 파티클 등의 이물을 제거한다.
제 2 IPA 공급원(46e)은, 상기의 구성에 더하여, 가열부(465)를 더 구비한다. 가열부(465)는 예를 들면 인라인 히터 등의 히터이며, 순환 라인(462)의 필터(464)보다 하류측에 마련된다. 이러한 가열부(465)는, 순환 라인(462)을 순환하는 IPA를 제 2 온도(70℃)로 가열한다.
제 1 IPA 공급원(46c)의 순환 라인(462)에는 복수의 분기 라인(466)이 접속된다. 각 분기 라인(466)은 순환 라인(462)을 흐르는 IPA(RT)를 대응하는 처리 유닛(16)으로 공급한다. 마찬가지로, 제 2 IPA 공급원(46e)의 순환 라인(462)에는 복수의 분기 라인(467)이 접속된다. 각 분기 라인(467)은 순환 라인(462)을 흐르는 IPA(HOT)를 대응하는 처리 유닛(16)으로 공급한다.
여기서는, 처리 유닛(16)이, IPA(RT)를 공급하는 제 1 IPA 공급원(46c)과, IPA(HOT)를 공급하는 제 2 IPA 공급원(46e)에 각각 접속되는 것으로 했지만, 처리 유닛(16)은 단일의 IPA 공급원에 접속되어도 된다. 이러한 경우의 구성예에 대하여 도 4b를 참조하여 설명한다. 도 4b는 변형예에 따른 IPA 공급원의 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 4b에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛(16)은 제 1 IPA 공급원(46c) 및 제 2 IPA 공급원(46e) 대신에 IPA 공급원(46f)을 구비한다.
IPA 공급원(46f)은 IPA를 저류하는 탱크(461)와, 탱크(461)로부터 나와 탱크(461)로 돌아가는 순환 라인(462)을 구비한다. 순환 라인(462)에는 펌프(463)와 필터(464)가 마련된다. 펌프(463)는 탱크(461)로부터 나와 순환 라인(462)을 지나 탱크(461)로 돌아가는 순환류를 형성한다. 필터(464)는 펌프(463)의 하류측에 배치되고, IPA에 포함되는 파티클 등의 오염 물질을 제거한다.
IPA 공급원(46f)의 순환 라인(462)에는 복수의 제 1 분기 라인(468)이 접속된다. 각 제 1 분기 라인(468)은 순환 라인(462)을 흐르는 IPA(RT)를 대응하는 처리 유닛(16)으로 공급한다. 또한, 각 제 1 분기 라인(468)에는 제 2 분기 라인(469)이 각각 접속되어 있으며, 각 제 2 분기 라인(469)에는 가열부(465)가 마련된다. 각 제 2 분기 라인(469)은 가열부(465)에 의해 제 2 온도로 가열된 IPA(HOT)를 대응하는 처리 유닛(16)으로 공급한다.
이와 같이, IPA 공급원(46f)은 IPA(RT)가 순환하는 1 개의 순환 라인(462)과, 처리 유닛(16)으로 IPA(RT)를 공급하는 제 1 분기 라인(468)과, 처리 유닛(16)으로 IPA(HOT)를 공급하는 제 2 분기 라인(469)을 구비하는 구성으로 해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 도 4a에 나타내는 구성과 비교하여 구성을 간소화할 수 있다.
또한, 순환 라인(462)을 흐르는 액체가 고온이면, 액체 중의 이물이 응집하거나, 순환 라인(462)에 마련되는 필터(464)가 열팽창함으로써, 액체 중의 이물이 필터(464)를 통과하기 쉬워진다. 환언하면, 이물의 제거율이 저하된다. 이에 대하여, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 필터(464)가 아닌, 제 2 분기 라인(469)에 가열부(465)를 마련함으로써, 이물의 제거율의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 복수의 제 2 분기 라인(469)은 제 1 분기 라인(468)이 아닌 순환 라인(462)에 접속되어도 된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛(16)은 이면 공급부(60)를 더 구비한다. 이면 공급부(60)는 유지부(31) 및 지주부(32)의 중공부(321)에 삽입 관통된다. 이면 공급부(60)의 내부에는 상하 방향으로 연장되는 유로(61)가 형성되어 있으며, 이러한 유로(61)에는 밸브(62) 및 유량 조정기(63)를 개재하여 HDIW 공급원(64)이 접속된다. 이면 공급부(60)로부터는, HDIW 공급원(64)으로부터 공급되는 HDIW가 토출된다. HDIW는 예를 들면 제 2 온도로 가열된 순수이다.
이어서, 처리 유닛(16)이 실행하는 처리의 내용에 대하여 도 5 및 도 6a ~ 도 6c를 참조하여 설명한다. 도 5는 처리 유닛(16)이 실행하는 처리의 순서를 나타내는 순서도이다. 도 6a는 제 1 치환 처리의 설명도이며, 도 6b는 발수화 처리의 설명도이며, 도 6c는 제 2 치환 처리의 설명도이다.
또한, 도 5에 나타내는 기판 세정 처리는 제어 장치(4)의 기억부(19)에 저장되어 있는 프로그램을 제어부(18)가 읽어내고, 또한 읽어낸 명령에 기초하여 제어부(18)가 처리 유닛(16) 등을 제어함으로써 실행된다. 제어부(18)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 포트 등을 가지는 마이크로 컴퓨터 및 각종의 회로를 포함한다. 또한, 기억부(19)는 예를 들면 RAM, 플래시 메모리(Flash Memory) 등의 반도체 메모리 소자 또는 하드 디스크, 광디스크 등의 기억 장치에 의해 실현된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 먼저, 기판 반송 장치(17)(도 1 참조)는 처리 유닛(16)의 챔버(20) 내로 웨이퍼(W)를 반입한다(단계(S101)). 웨이퍼(W)는 패턴 형성면을 상방을 향한 상태로 유지 부재(311)(도 3 참조)에 유지된다. 이 후, 제어부(18)는 구동부(33)를 제어하여 기판 유지 기구(30)를 정해진 회전 속도로 회전시킨다.
이어서, 처리 유닛(16)에서는 약액 처리가 행해진다(단계(S102)). 약액 처리에서는, 먼저 처리 유체 공급부(40)의 노즐(41a)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치한다. 이 후, 밸브(44a)가 정해진 시간 개방됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 DHF 등의 약액이 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 약액(예를 들면 DHF)은, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면이 처리(예를 들면 세정)된다. 이 후, 처리 유닛(16)에서는 린스 처리가 행해진다(단계(S103)). 린스 처리에서는, 먼저 처리 유체 공급부(40)의 노즐(41b)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치하고, 밸브(44b)가 정해진 시간 개방됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 CDIW가 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 CDIW는, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하는 약액이 CDIW에 의해 씻겨내진다.
이어서, 처리 유닛(16)에서는, 제 1 치환 처리가 행해진다(단계(S104)). 제 1 치환 처리에서는, 먼저 처리 유체 공급부(40)의 노즐(41c)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치한다. 이 후, 밸브(44c)가 정해진 시간 개방됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 IPA(RT)가 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 IPA(RT)는, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체에 확산된다(도 6a 참조). 이에 의해, 웨이퍼(W)표면의 액체가, 후단의 발수화 처리에 있어서 웨이퍼(W)에 토출되는 발수화액과 친화성을 가지는 IPA로 치환된다. 또한 IPA는, DIW와의 친화성도 가지기 때문에, DIW에서 IPA로의 치환도 용이하다.
또한 제 1 치환 처리에서는, 처리 시간을 단축하기 위하여, 웨이퍼(W)의 이면에 대하여 HDIW를 공급하여 DIW로부터 IPA로의 치환을 촉진시켜도 된다. 이 경우에 있어서, 웨이퍼(W)의 이면에 대하여 HDIW를 일정 기간 공급한 후, 웨이퍼(W) 표면에의 IPA의 공급을 정지하는 것보다 먼저, 웨이퍼(W) 이면에의 HDIW의 공급을 정지해도 된다. HDIW의 공급을 먼저 정지함으로써, 웨이퍼(W)의 온도를 저하시킬 수 있기 때문에, 발수화액과 IPA와의 반응이 진행되는 것을 억제하면서, 처리 시간을 단축시키는 것이 가능해진다.
여기서, 제 1 치환 처리에 있어서는, 고온으로 가열한 IPA를 공급하는 것도 고려된다. 그러나, IPA는 발수화액과 반응하는 성질을 가지고 있으며, 이 반응은 IPA의 온도가 높을수록 촉진된다. 따라서, 제 1 치환 처리에서 고온의 IPA를 웨이퍼(W)에 공급하면, 그 후의 발수화 처리에서 발수화액과 웨이퍼(W)가 반응하여 웨이퍼(W)의 표면에 발수화층이 형성되기 전에, 발수화액과 IPA와의 반응이 진행되어, 발수화액과 웨이퍼(W) 표면이 반응하지 못해 발수화가 저해될 우려가 있다.
따라서 본 실시 형태에서는, 제 1 치환 처리에 있어서, 제 1 온도 즉 실온의 IPA를 이용하는 것으로 했다. 이에 의해, 그 후의 발수화 처리에서 웨이퍼(W)의 표면을 효율적으로 발수화시킬 수 있다.
또한, 제 1 온도를 실온으로 했지만, 제 1 온도는 반드시 실온인 것을 요하지 않는다. 웨이퍼(W) 표면의 발수화를 저해하지 않도록 하는 관점에서, 제 1 온도는 적어도 35℃ 이하인 것이 바람직하다. IPA의 온도가 낮을수록, 발수화액과의 반응은 진행되기 어렵고, 적어도 35℃ 이하이면, 패턴 도괴를 적합하게 억제하는 것이 가능하다. 제 1 IPA 공급원(46c)의 분기 라인(466), 또는 IPA 공급원(46f)의 제 1 분기 라인(468)에는 IPA를 35℃ 이하의 정해진 온도로 가열하는 가열부를 마련해도 된다.
또한, 제 1 온도는 실온 이하의 온도여도 된다. 이 경우, 제 1 IPA 공급원(46c)의 분기 라인(466), 또는 IPA 공급원(46f)의 제 1 분기 라인(468)에는 IPA를 실온 이하의 정해진 온도로 냉각하는 냉각부를 마련해도 된다.
이어서, 처리 유닛(16)에서는 발수화 처리가 행해진다(단계(S105)). 발수화 처리에서는, 먼저 제 1 발수화 처리가 행해지고, 이 후, 제 2 발수화 처리가 행해진다.
제 1 발수화 처리에서는, 먼저, 처리 유체 공급부(40)의 노즐(41d)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치한다. 이 후, 밸브(44d)가 정해진 시간 개방됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 실온의 발수화액이 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 실온의 발수화액은, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체에 확산된다(도 6b 상측 도면 참조).
이와 같이, 제 1 발수화 처리에 있어서는, 웨이퍼(W)에 실온의 발수화액을 공급하는 것으로 했다. 이에 의해, 고온의 발수화액을 공급하는 경우와 비교하여, 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 IPA와 발수화액과의 반응을 억제할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W) 표면의 발수화가 저해되는 것을 억제할 수 있다.
제 1 발수화 처리에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면에 발수화액이 공급됨으로써, 웨이퍼(W) 표면의 OH기에 실릴기가 결합하여, 웨이퍼(W)의 표면에 발수막이 형성된다. 제 1 발수화 처리는, 예를 들면 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하는 IPA를 제거하는데 충분한 시간 계속된다.
여기서는, 제 1 발수화 처리에 있어서, 실온의 발수화액을 공급하는 것으로 했지만, 제 1 발수화 처리에서 공급되는 발수화액의 온도는 35℃ 이하이면 되며, 35℃를 넘지 않을 정도로 가열되어도 된다.
이어서, 제 2 발수화 처리에서는, 제 1 발수화 처리에 이어 노즐(41d)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 실온의 발수화액을 공급하면서, 밸브(62)를 정해진 시간 더 개방함으로써, 웨이퍼(W)의 이면에 HDIW를 공급한다. 웨이퍼(W)의 이면에 공급된 HDIW는, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 이면 전체에 확산된다(도 6b 하측 도면 참조). 이에 의해, 웨이퍼(W)가 제 2 온도로 가열되고, 가열된 웨이퍼(W)에 의해 웨이퍼(W) 상의 발수화액도 제 2 온도로 가열된다. 발수화액의 온도가 높을수록, 발수화액과 웨이퍼(W)와의 반응이 촉진된다. 따라서, 발수화액을 가열함으로써, 발수화액과 웨이퍼(W)와의 반응이 촉진되기 때문에, 웨이퍼(W)를 보다 단시간에 발수화시킬 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 표면을 더 효율적으로 발수화시킬 수 있다.
여기서는, 발수화액을 제 2 온도 즉 70℃로 가열하는 것으로 했지만, 제 2 발수화 처리에 있어서 공급되는 발수화액의 온도는, 적어도 제 1 발수화 처리에서 공급되는 발수화액의 온도보다 높고, 또한 그 후의 제 2 치환 처리에서 사용되는 IPA의 비점(82.4℃)보다 낮은 온도이면 되며, 이 범위이면, 패턴 도괴를 적합하게 억제하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 발수화 처리에서는, 적어도 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 IPA가 제거될 때까지의 동안에는, 35℃ 이하의 발수화액을 공급하고, 이 후, 웨이퍼(W)를 가열함으로써, 발수화액을 35℃보다 높은 온도로 가열하는 것으로 했다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면을 효율적으로 발수화시킬 수 있다.
이어서, 처리 유닛(16)은 제 2 치환 처리가 행해진다(단계(S106)). 제 2 치환 처리에서는, 먼저 처리 유체 공급부(40)의 노즐(41e)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치한다. 이 후, 밸브(44e)가 정해진 시간 개방됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 IPA(HOT)가 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 IPA(HOT)는, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체에 확산된다(도 6c 참조). 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하는 발수화액이 IPA(HOT)에 의해 씻겨내진다.
IPA는 온도가 높아질수록 표면 장력이 작아진다. 따라서, 제 2 치환 처리에 있어서, IPA의 비점보다 낮은 제 2 온도로 가열된 IPA를 웨이퍼(W)에 공급함으로써, 패턴 사이에 들어간 IPA의 표면 장력에 의해 패턴 도괴가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
패턴 도괴의 억제 효과를 얻기 위하여, 제 2 온도는 적어도 60℃ 이상인 것이 바람직하다. 60℃ 이상이면, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 주연부까지 고온으로 유지할 수 있다. 또한, 건조 처리에 의해 웨이퍼(W)의 표면이 노출될 시, 웨이퍼(W) 표면의 온도를 주위 공기의 이슬점보다 높게 유지할 수 있기 때문에, 결로에 기인한 워터 마크의 수를 감소시킬 수 있다.
이어서, 처리 유닛(16)에서는 건조 처리가 행해진다(단계(S107)). 건조 처리에서는, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 정해진 시간 증가시킴으로써 웨이퍼(W)에 잔존하는 IPA를 털어내 웨이퍼(W)를 건조시킨다.
이 후, 처리 유닛(16)에서는 반출 처리가 행해진다(단계(S108)). 반출 처리에서는 웨이퍼(W)의 회전을 정지한 후, 웨이퍼(W)를 기판 반송 장치(17)(도 1 참조)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출한다. 이러한 반출 처리가 완료되면, 1 매의 웨이퍼(W)에 대한 일련의 기판 처리가 완료된다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 처리 유닛(16)은 기판 유지 기구(30)(회전 기구의 일례)와, 처리 유체 공급부(40)(처리액 공급부, 제 1 유기 용제 공급부 및 제 2 유기 용제 공급부의 일례)를 구비한다. 기판 유지 기구(30)는 웨이퍼(W)(기판의 일례)를 회전시킨다. 처리 유체 공급부(40)는 웨이퍼(W)에 대하여 CDIW(수분을 포함한 처리액의 일례)를 공급한다. 처리 유체 공급부(40)는 CDIW를 공급한 후의 웨이퍼(W)에 대하여 실온(제 1 온도의 일례)의 IPA(유기 용제의 일례)를 공급한다. 처리 유체 공급부(40)는 웨이퍼(W)에 대하여 발수화액을 공급하여 웨이퍼(W)를 발수화시킨다. 처리 유체 공급부(40)는 발수화된 웨이퍼(W)에 대하여 제 1 온도보다 높은 70℃(제 2 온도의 일례)의 IPA를 공급한다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 처리 유닛(16)에 의하면, 패턴의 도괴를 억제하면서 웨이퍼(W)를 건조시킬 수 있다.
(변형예)
상술한 실시 형태에서는, 발수화 처리에 있어서, 제 1 치환 처리 후의 웨이퍼(W)에 대하여 실온의 발수화액을 공급한 후, 웨이퍼(W)에 대하여, 웨이퍼(W)를 가열하면서 발수화액을 공급하는 것으로 했다. 그러나, 발수화 처리의 순서는 상기한 예에 한정되지 않는다. 따라서 이하에서는, 발수화 처리의 변형예에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 변형예에 따른 발수화 처리의 설명도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 변형예에 따른 발수화 처리에서는 제 1 발수화 처리와 제 2 발수화 처리가 행해진다.
변형예에 따른 제 1 발수화 처리는, 상술한 실시 형태에 따른 제 1 발수화 처리와 동일하다(도 7 상측 도면 참조). 이 때문에, 제 1 발수화 처리에 대해서는 설명을 생략한다.
변형예에 따른 제 2 발수화 처리에서는, 웨이퍼(W)에 대하여, 제 1 발수화 처리에서 공급되는 실온의 발수화액(발수화액(RT)) 대신에, 제 2 온도로 가열된 발수화액(발수화액(HOT))이 공급된다. 웨이퍼(W)에 공급된 발수화액(HOT)은 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체에 확산된다(도 7 하측 도면 참조).
이와 같이, 발수화 처리는, 제 1 치환 처리 후의 웨이퍼(W)에 대하여 발수화액을 공급하는 제 1 발수화 처리와, 제 1 발수화 처리 후의 웨이퍼(W)에 대하여, 제 1 발수화 처리에서 공급되는 발수화액보다 고온의 발수화액을 공급하는 제 2 발수화 처리를 포함하는 것이어도 된다.
또한 이 경우, 처리 유닛(16)의 처리 유체 공급부(40)에는, 발수화액 공급원(46d)에 더하여, 발수화액(HOT)을 공급하는 발수화액(HOT) 공급원이 접속된다. 발수화액(HOT)은, 예를 들면 발수화액(RT)을 토출하는 노즐(41d)로부터 토출시켜도 되고, 발수화액(HOT)을 토출하는 노즐을 처리 유체 공급부(40)에 별도 마련해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 제 1 치환 처리 및 제 2 치환 처리에서 웨이퍼(W)에 공급하는 유기 용제로서, IPA를 이용하는 것으로 했지만, 제 1 치환 처리 및 제 2 치환 처리에서 웨이퍼(W)에 공급되는 유기 용제는 IPA에 한정되지 않고, 물 및 발수화액 양방에 대하여 친화성을 가지는 것이면 된다.
가일층의 효과 및 변형예는, 당업자에 의해 용이하게 도출될 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 태양은 이상과 같이 나타내고 또한 기술한 특정의 상세 및 대표적인 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부한 청구의 범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하지 않고 다양한 변경이 가능하다.
W : 웨이퍼
1 : 기판 처리 시스템
4 : 제어 장치
16 : 처리 유닛
18 : 제어부
30 : 기판 유지 기구
40 : 처리 유체 공급부
46a : 약액 공급원
46b : CDIW 공급원
46c : 제 1 IPA 공급원
46d : 발수화액 공급원
46e : 제 2 IPA 공급원

Claims (6)

  1. 기판에 대하여 수분을 포함한 처리액을 공급하는 액 처리 공정과,
    상기 액 처리 공정 후의 기판에 대하여 제 1 온도의 유기 용제를 공급하여 상기 처리액을 치환하는 제 1 치환 공정과,
    상기 제 1 치환 공정 후의 기판에 대하여 발수화액을 공급하여 상기 기판을 발수화시키는 발수화 공정과,
    상기 발수화 공정 후의 기판에 대하여 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도의 유기 용제를 공급하여 상기 발수화액을 치환하는 제 2 치환 공정과,
    상기 제 2 치환 공정 후의 기판으로부터 상기 유기 용제를 제거하는 건조 공정을 포함하고,
    상기 제 1 온도는 35℃ 이하의 온도이며,
    상기 제 2 온도는 60℃ 이상의 온도이고,
    상기 발수화 공정은,
    상기 발수화액을 공급하는 제 1 발수화 공정과,
    상기 제 1 발수화 공정 후의 기판에 대하여, 상기 제 1 발수화 공정에서 공급되는 발수화액보다 고온의 발수화액을 공급하는 제 2 발수화 공정
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 온도는,
    상기 제 2 온도와 비교하여 상기 기판과 상기 발수화액과의 반응을 저해하지 않는 온도인,
    기판 처리 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 발수화 공정은,
    상기 기판을 가열하지 않고 상기 발수화액을 공급하고,
    상기 제 2 발수화 공정은,
    상기 기판을 가열하면서 상기 발수화액을 공급하는, 기판 처리 방법.
  6. 기판을 회전시키는 회전 기구와,
    상기 기판에 대하여 수분을 포함한 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
    상기 처리액을 공급한 후의 상기 기판에 대하여 제 1 온도의 유기 용제를 공급하는 제 1 유기 용제 공급부와,
    상기 기판에 대하여 발수화액을 공급하여 상기 기판을 발수화시키는 발수화액 공급부와,
    발수화된 상기 기판에 대하여 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도의 유기 용제를 공급하는 제 2 유기 용제 공급부와,
    제 1 발수화액 공급원으로부터 상기 발수화액을 공급하며 상기 기판의 표면에 잔존하는 상기 제 1 온도의 유기 용제를 제거하는 제 1 발수화 공정과, 상기 제 1 발수화액 공급원과 다른 제2 발수화액 공급원으로부터, 상기 제 1 발수화 공정 후의 기판에 대하여 상기 제 1 발수화 공정에 있어서 공급되는 발수화액 보다 고온의 발수화액을 공급하는 제 2 발수화 공정을 실행하도록 상기 발수화액 공급부를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제 1 온도는 35℃ 이하의 온도이며,
    상기 제 2 온도는 60℃ 이상의 온도인, 기판 처리 장치.
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