KR102515859B1 - 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체 - Google Patents

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겐타로 고시
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Abstract

본 발명은 초임계 처리 중에 사용해야 할 불소 함유 유기 용제의 종류를 낮게 억제하는 것을 목적으로 한다.
기판 처리 방법은, 액처리 유닛(2)의 외측 챔버(21) 내에 있어서, 웨이퍼(W) 에 대해 불소를 함유하지 않는 유기 용제를 공급하는 공정과, 유기 용제와 상온에서 용해되지 않으나 용해 온도 이상에서 용해되는 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제를 공급하는 공정을 포함한다. 유기 용제와 불소 함유 유기 용제는 가열되어 용해되고, 유기 용제가 불소 함유 유기 용제로 치환된다.

Description

기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체{SUBSTRATE PROCESSING METHOD, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 기판의 초임계 건조에 이용되는 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체에 관한 것이다.
기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함) 등의 표면에 집적 회로의 적층 구조를 형성하는 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 약액 등의 세정액에 의한 액처리 공정에서 웨이퍼의 표면에 부착된 액체 등을 제거할 때에, 액체의 표면 장력에 의해 웨이퍼 상에 형성된 패턴이 도괴(倒壞)되는 이른바 패턴 쓰러짐이라고 불리는 현상이 문제가 되고 있다.
이러한 패턴 쓰러짐의 발생을 억제하면서 웨이퍼 표면에 부착된 액체를 제거하는 수법으로서 초임계 상태의 유체를 이용하는 방법이 알려져 있다. 초임계 상태의 유체는, 액체와 비교하여 점도가 작고, 또한 액체를 추출하는 능력도 높은 데다가, 초임계 상태의 유체와 평형 상태에 있는 액체나 기체와의 사이에서 계면이 존재하지 않는다. 그래서, 웨이퍼 표면에 부착된 액체를 초임계 상태의 유체로 치환하고, 그런 후, 초임계 상태의 유체를 기체로 상태 변화시키면, 표면 장력의 영향을 받지 않고 액체를 건조시킬 수 있다.
예컨대 특허문헌 1에서는, 액체와 초임계 상태의 유체와의 치환성의 높음이나, 초임계 건조실로의 수분의 반입 억제나, 기판을 처리 용기에 반입하기까지의 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제의 휘발, 및 처리 용기 내에서의 불소 함유 유기 용제의 분해를 억제하는 관점에서, 건조 방지용의 액체, 및 초임계 상태의 유체의 양방에 불소 함유 유기 용제(특허문헌 1에서는 비점이 상이한 불소 함유 유기 용제)를 이용하고 있다. 또한, 불소 함유 유기 용제는, 난연성인 점에서도 건조 방지용의 액체에 적합하다.
그런데, 웨이퍼 표면에 부착된 액체를 초임계 상태의 유체로 치환하기 위해서, 치환성의 높음을 고려하여 복수 종류(예컨대 2 이상)의 불소 함유 유기 용제가 이용되고 있다. 그러나 이러한 불소 함유 유기 용제는 고가여서, 사용해야 할 불소 함유 유기 용제의 종류를 줄이는 것이 요구되고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2014-022566호 공보
본 발명은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로, 초임계 처리시, 웨이퍼의 표면에 부착된 액체를 초임계 상태의 유체로 치환하기 위해서 이용되는 불소 함유 유기 용제의 종류를 적게 할 수 있는 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 피처리체에 대해, 불소를 함유하지 않는 유기 용제로 이루어지는 제1 용제를 공급하는 공정과, 상기 피처리체에 대해, 상온에서 상기 제1 용제와 용해되지 않고, 또한 상온보다 높은 온도에서 상기 제1 용제와 용해되는 불소 함유 유기 용제로 이루어지는 제2 용제를 공급하며, 상기 제1 용제 및 상기 제2 용제를 용해 온도 이상까지 가열하여 상기 제1 용제와 상기 제2 용제를 용해시키면서 상기 제1 용제를 상기 제2 용제로 치환하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.
본 발명은 피처리체를 수납하는 액처리 유닛용 챔버와, 상기 액처리 유닛용 챔버 내의 상기 피처리체에 대해 불소를 함유하지 않는 유기 용제로 이루어지는 제1 용제를 공급하는 제1 용제 공급부와, 상기 액처리 유닛용 챔버 내의 상기 피처리체에 대해, 상온에서 상기 제1 용제와 용해되지 않고, 또한 상온보다 높은 온도에서 상기 제1 용제와 용해되는 불소 함유 유기 용제로 이루어지는 제2 용제를 공급하는 제2 용제 공급부와, 상기 제1 용제 및 상기 제2 용제를 용해 온도 이상까지 가열하여 상기 제1 용제와 상기 제2 용제를 용해시키는 용제 가열부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.
본 발명은 컴퓨터에 기판 처리 방법을 실행시키기 위한 기억 매체에 있어서, 기판 처리 방법은, 피처리체에 대해 불소를 함유하지 않는 유기 용제로 이루어지는 제1 용제를 공급하는 공정과, 상기 피처리체에 대해, 상온에서 상기 제1 용제와 용해되지 않고, 또한 상온보다 높은 온도에서 상기 제1 용제와 용해되는 불소 함유 유기 용제로 이루어지는 제2 용제를 공급하며, 상기 제1 용제 및 상기 제2 용제를 용해 온도 이상까지 가열하여 상기 제1 용제와 상기 제2 용제를 용해시키면서 상기 제1 용제를 상기 용제로 치환하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 기억 매체이다.
본 실시형태에 의하면, 웨이퍼의 표면에 부착된 액체를 초임계 처리에 의해 제거할 때, 사용해야 할 불소 함유 유기 용제의 종류를 가능한 한 줄일 수 있다.
도 1은 액처리 장치의 횡단 평면도이다.
도 2는 액처리 장치에 설치되어 있는 액처리 유닛의 종단 측면도이다.
도 3은 액처리 장치에 설치되어 있는 초임계 처리 유닛의 구성도이다.
도 4는 초임계 처리 유닛의 처리 용기의 외관 사시도이다.
도 5는 본 실시형태의 작용을 도시한 도면이다.
<본 발명의 실시형태>
<기판 처리 장치>
먼저 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 기판 처리 장치의 일례로서, 기판인 웨이퍼(W)(피처리체)에 각종 처리액을 공급하여 액처리를 행하는 액처리 유닛(2)과, 액처리 후의 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 건조 방지용의 액체를 초임계 유체(초임계 상태의 유체)와 접촉시켜 제거하는 초임계 처리 유닛(3)을 구비한 액처리 장치(1)에 대해 설명한다.
도 1은 액처리 장치(1)의 전체 구성을 도시한 횡단 평면도이며, 이 도면을 보았을 때 좌측을 전방으로 한다. 액처리 장치(1)에서는, 배치부(11)에 FOUP(100)가 배치되고, 이 FOUP(100)에 격납된 예컨대 직경 300 ㎜의 복수 매의 웨이퍼(W)가, 반입 반출부(12) 및 전달부(13)를 통해 후단의 액처리부(14), 초임계 처리부(15)와의 사이에서 전달되며, 액처리 유닛(2), 초임계 처리 유닛(3) 내에 순서대로 반입되어 액처리나 건조 방지용의 액체를 제거하는 처리가 행해진다. 도면 중, 도면 부호 121은 FOUP(100)와 전달부(13) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 제1 반송기구, 도면 부호 131은 반입 반출부(12)와 액처리부(14), 초임계 처리부(15) 사이에서 반송되는 웨이퍼(W)가 일시적으로 배치되는 버퍼로서의 역할을 수행하는 전달 선반이다.
액처리부(14) 및 초임계 처리부(15)는, 전달부(13)와의 사이의 개구부로부터 전후 방향을 향해 연장되는 웨이퍼(W)의 반송 공간(162)을 사이에 두고 설치되어 있다. 전방측에서 보아 반송 공간(162)의 좌측에 설치되어 있는 액처리부(14)에는, 예컨대 4대의 액처리 유닛(2)이 상기 반송 공간(162)을 따라 배치되어 있다. 한편, 반송 공간(162)의 우측에 설치되어 있는 초임계 처리부(15)에는, 예컨대 2대의 초임계 처리 유닛(3)이, 상기 반송 공간(162)을 따라 배치되어 있다.
웨이퍼(W)는, 반송 공간(162)에 배치된 제2 반송 기구(161)에 의해 이들 각 액처리 유닛(2), 초임계 처리 유닛(3) 및 전달부(13) 사이에서 반송된다. 제2 반송 기구(161)는, 기판 반송 유닛에 상당한다. 여기서 액처리부(14)나 초임계 처리부(15)에 배치되는 액처리 유닛(2)이나 초임계 처리 유닛(3)의 개수는, 단위 시간당의 웨이퍼(W)의 처리 매수나, 액처리 유닛(2), 초임계 처리 유닛(3)에서의 처리 시간의 차이 등에 따라 적절히 선택되고, 이들 액처리 유닛(2)이나 초임계 처리 유닛(3)의 배치수 등에 따라 최적의 레이아웃이 선택된다.
액처리 유닛(2)은 예컨대 스핀 세정에 의해 웨이퍼(W)를 1장씩 세정하는 매엽식(枚葉式)의 액처리 유닛(2)으로서 구성되며, 도 2의 종단 측면도에 나타낸 바와 같이, 처리 공간을 형성하는 액처리 유닛용 챔버로서의 외측 챔버(21)와, 이 외측 챔버 내에 배치되며, 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 유지하면서 웨이퍼(W)를 연직축 주위로 회전시키는 웨이퍼 유지 기구(23)와, 웨이퍼 유지 기구(23)를 옆둘레측으로부터 둘러싸도록 배치되며, 웨이퍼(W)로부터 비산한 액체를 받아내는 내측 컵(22)과, 웨이퍼(W)의 상방 위치와 여기로부터 퇴피한 위치 사이에서 이동 가능하게 구성되며, 그 선단부에 노즐(241)이 설치된 노즐 아암(24)을 구비하고 있다.
노즐(241)에는, 각종의 약액을 공급하는 처리액 공급부(201), 헥산 등의 불소를 함유하지 않는 유기 용제(제1 용제)의 공급을 행하는 유기 용제 공급부(제1 용제 공급부)(202), 및 웨이퍼(W)의 표면에 건조 방지용의 액체인 불소 함유 유기 용제(제2 용제)의 공급을 행하는 불소 함유 유기 용제 공급부(제2 용제 공급부)(203)가 접속되어 있다. 불소 함유 유기 용제(제2 용제)는, 후술하는 초임계 처리에 이용되는 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제와는 상이한 것이 이용되며, 또한 헥산 등의 불소를 함유하지 않는 유기 용제(제1 용제)와, 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(제2 용제)와, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 사이에는, 그 비점이나 임계 온도에 있어서 미리 결정된 관계가 있는 것이 채용되고 있는데, 그 상세한 것에 대해서는 후술한다.
또한, 외측 챔버(21)에는, FFU(Fan Filter Unit)(205)가 설치되고, 이 FFU(205)로부터 청정화된 공기가 외측 챔버(21) 내에 공급된다. 또한 외측 챔버(21)에는, 저습도 N2 가스 공급부(206)가 설치되고, 이 저습도 N2 가스 공급부(206)로부터 저습도 N2 가스가 외측 챔버(21) 내에 공급된다.
또한, 웨이퍼 유지 기구(23)의 내부에도 개구(231a)를 갖는 약액 공급로(231)를 형성하고, 여기로부터 공급된 약액 및 린스액에 의해 웨이퍼(W)의 이면 세정을 행해도 좋다. 이 경우, 약액 공급로(231)를 이용하여, 후술하는 바와 같이 고온의 탈이온수(DeIonized Water: DIW)를 웨이퍼(W)의 이면에 공급할 수도 있다. 외측 챔버(21)나 내측 컵(22)의 바닥부에는, 내부 분위기를 배기하기 위한 배기구(212)나 웨이퍼(W)로부터 뿌리쳐진 액체를 배출하기 위한 배액구(排液口; 221, 211)가 형성되어 있다.
액처리 유닛(2)에서 액처리를 끝낸 웨이퍼(W)에 대해서는, 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(제2 용제)가 공급되고, 웨이퍼(W)는 그 표면이 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제로 덮인 상태로, 제2 반송 기구(161)에 의해 초임계 처리 유닛(3)에 반송된다. 초임계 처리 유닛(3)에서는, 웨이퍼(W)를 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체와 접촉시켜 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제를 제거하여, 웨이퍼(W)를 건조시키는 처리가 행해진다. 이하, 초임계 처리 유닛(3)의 구성에 대해 도 3, 도 4를 참조하면서 설명한다.
초임계 처리 유닛(3)은, 웨이퍼(W) 표면에 부착된 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제를 제거하는 처리가 행해지는 초임계 처리 유닛용 용기로서의 처리 용기(3A)와, 이 처리 용기(3A)에 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체를 공급하는 초임계 유체 공급부(4A)(초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부)를 구비하고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 처리 용기(3A)는, 웨이퍼(W)의 반입 및 반출용의 개구부(312)가 형성된 케이스형의 용기 본체(311)와, 처리 대상인 웨이퍼(W)를 횡방향으로 유지하는 것이 가능한 웨이퍼 트레이(331)와, 이 웨이퍼 트레이(331)를 지지하며, 웨이퍼(W)를 용기 본체(311) 내에 반입했을 때 상기 개구부(312)를 밀폐하는 덮개 부재(332)를 구비하고 있다.
용기 본체(311)는, 예컨대 직경 300 ㎜의 웨이퍼(W)를 수용할 수 있는, 200 ㎤∼10000 ㎤ 정도의 처리 공간이 형성된 용기이며, 그 상면에는, 처리 용기(3A) 내에 초임계 유체를 공급하기 위한 초임계 유체 공급 라인(351)과, 처리 용기(3A) 내의 유체를 배출하기 위한 개폐 밸브(342)가 개재된 배출 라인(341)(배출부)이 접속되어 있다. 또한, 처리 용기(3A)에는 처리 공간 내에 공급된 초임계 상태의 처리 유체로부터 받는 내압에 대항하여, 용기 본체(311)를 향해 덮개 부재(332)를 압박하여, 처리 공간을 밀폐하기 위한 도시하지 않은 압박 기구가 설치되어 있다.
용기 본체(311)에는, 예컨대 저항 발열체 등으로 이루어지는 가열부인 히터(322)와, 처리 용기(3A) 내의 온도를 검출하기 위한 열전대 등을 구비한 온도 검출부(323)가 설치되어 있고, 용기 본체(311)를 가열함으로써, 처리 용기(3A) 내의 온도를 미리 설정된 온도로 가열하며, 이에 의해 내부의 웨이퍼(W)를 가열할 수 있다. 히터(322)는, 급전부(321)로부터 공급되는 전력을 변경함으로써, 발열량을 변화시키는 것이 가능하고, 온도 검출부(323)로부터 취득한 온도 검출 결과에 기초하여, 처리 용기(3A) 내의 온도를 미리 설정된 온도로 조절한다.
초임계 유체 공급부(4A)는, 개폐 밸브(352)가 개재된 초임계 유체 공급 라인(351)의 상류측에 접속되어 있다. 초임계 유체 공급부(4A)는, 처리 용기(3A)에 공급되는 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체를 준비하는 배관인 스파이럴관(411)과, 이 스파이럴관(411)에 초임계 유체의 원료인 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 액체를 공급하기 위한 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부(414)와, 스파이럴관(411)을 가열하여 내부의 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 초임계 상태로 하기 위한 할로겐 램프(413)를 구비하고 있다.
스파이럴관(411)은 예컨대 스테인리스제의 배관 부재를 길이 방향으로 나선형으로 감아 형성된 원통형의 용기이며, 할로겐 램프(413)로부터 공급되는 복사열을 흡수하기 쉽게 하기 위해서 예컨대 흑색의 복사열 흡수 도료로 도장되어 있다. 할로겐 램프(413)는, 스파이럴관(411)의 원통의 중심축을 따라 스파이럴관(411)의 내벽면으로부터 이격되어 배치되어 있다.
할로겐 램프(413)의 하단부에는, 전원부(412)가 접속되어 있고, 전원부(412)로부터 공급되는 전력에 의해 할로겐 램프(413)를 발열시키며, 주로 그 복사열을 이용하여 스파이럴관(411)을 가열한다. 전원부(412)는, 스파이럴관(411)에 설치된 도시하지 않은 온도 검출부와 접속되어 있고, 이 검출 온도에 기초하여 스파이럴관(411)에 공급하는 전력을 증감하여, 미리 설정한 온도로 스파이럴관(411) 내부를 가열할 수 있다.
또한 스파이럴관(411)의 하단부로부터는 배관 부재가 연장되어 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 수용 라인(415)을 형성하고 있다. 이 수용 라인(415)은, 내압성을 구비한 개폐 밸브(416)를 통해 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부(414)에 접속되어 있다. 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부(414)는, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 액체의 상태로 저류하는 탱크나 송액 펌프, 유량 조절 기구 등을 구비하고 있다.
이상으로 설명한 구성을 구비한 액처리 유닛(2)이나 초임계 처리 유닛(3)을 포함하는 액처리 장치(1)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제어부(5)에 접속되어 있다. 제어부(5)는 도시하지 않은 CPU와 기억부(5a)를 구비한 컴퓨터로 이루어지며, 기억부(5a)에는 액처리 장치(1)의 작용, 즉 FOUP(100)로부터 웨이퍼(W)를 꺼내어 액처리 유닛(2)에서 액처리를 행하고, 계속해서 초임계 처리 유닛(3)에서 웨이퍼(W)를 건조시키는 처리를 행하고 나서 FOUP(100) 내에 웨이퍼(W)를 반입하기까지의 동작에 관련된 제어에 대한 스텝(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예컨대 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 거기로부터 컴퓨터에 인스톨된다.
다음으로, 액처리 유닛(2)에서 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 제1 용제로서의 헥산 등의 불소를 함유하지 않는 유기 용제, 제2 용제로서의 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제, 및 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제를 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제거하기 위해서, 처리 용기(3A)에 초임계 유체의 상태로 공급되는 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제에 대해 설명한다. 이 중 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제, 및 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제는, 모두 탄화수소 분자 중에 불소 원자를 포함하는 불소 함유 유기 용제이다.
헥산 등의 불소를 함유하지 않는 유기 용제(제1 용제), 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(제2 용제) 및 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 조합의 예를 (표 1)에 나타낸다.
Figure 112016063305525-pat00001
(표 1)의 분류명 중, PFC(PerFluoro Carbon)는, 탄화수소의 모든 수소를 불소로 치환한 불소 함유 유기 용제를 나타내고, PFE(PerFluoro Ether)는, 분자 내에 에테르 결합을 갖는 탄화수소의 모든 수소를 불소로 치환한 불소 함유 유기 용제이다.
이들 불소 함유 유기 용제 중, 하나의 불소 함유 유기 용제를 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제로서 선택했을 때, 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제에는, 이 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제보다 비점이 높은(증기압이 낮은) 것이 선택된다. 이에 의해, 건조 방지용의 액체로서 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 채용하는 경우와 비교하여, 액처리 유닛(2)으로부터 초임계 처리 유닛(3)에 반송되는 동안에, 웨이퍼(W)의 표면으로부터의 휘발하는 불소 함유 유기 용제량을 저감할 수 있다.
건조 방지용의 불소 함유 유기 용제의 비점(비점은 표준 비점)은 헥산의 비점보다 높은 100℃ 이상(예컨대 174℃)인 것이 바람직하다. 비점이 100℃ 이상인 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제는, 웨이퍼(W) 반송 중의 휘발량이 보다 적기 때문에, 예컨대 직경 300 ㎜의 웨이퍼(W)의 경우에는 0.01 ㏄∼5 ㏄ 정도, 직경 450 ㎜의 웨이퍼(W)의 경우에는 0.02 ㏄∼10 ㏄ 정도의 소량의 불소 함유 유기 용제를 공급하는 것만으로, 수십초∼10분 정도 동안, 웨이퍼(W)의 표면이 젖은 상태를 유지할 수 있다. 참고로서, IPA에 의해 동일한 시간만큼 웨이퍼(W)의 표면을 젖은 상태로 유지하기 위해서는 10 ㏄∼50 ㏄ 정도의 공급량이 필요해진다. 그런데 헥산과 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제, 예컨대 FC43은, 상온(5℃∼35℃)(JISZ8703)에서는 용해되지 않으나, 상온보다 높은 온도(예컨대 60℃)까지 가열함으로써 서로 용해(용해 온도)된다.
또한, 초임계 유체로서 이용되는 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제로서, 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제보다 비점이 낮은 것을 선택함으로써, 저온에서 초임계 유체를 형성하는 것이 가능한 불소 함유 유기 용제를 이용할 수 있게 되어, 불소 함유 유기 용제의 분해에 의한 불소 원자의 방출이 억제된다.
<본 실시형태의 작용>
다음으로 이러한 구성으로 이루어지는 본 실시형태의 작용에 대해 도 5를 이용하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 불소를 함유하지 않는 유기 용제(제1 용제)로서 헥산을 이용하고, 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(제2 용제)로서 FC43을 이용하며, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제로서 FC72를 이용한 경우의 작용에 대해 설명한다.
처음으로, FOUP(100)로부터 꺼내진 웨이퍼(W)가 반입 반출부(12) 및 전달부(13)를 통해 액처리부(14)의 외측 챔버(21) 내에 반입되고, 액처리 유닛(2)의 웨이퍼 유지 기구(23)에 전달된다. 계속해서, 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 처리액 공급부(201)로부터 각종의 처리액이 공급되어 액처리가 행해진다.
도 5에 도시된 바와 같이 액처리는, 예컨대 산성의 약액인 DHF(희불산)에 의한 파티클이나 유기성의 오염 물질을 제거하는 Wet 세정, 및 린스액인 탈이온수(DeIonized Water: DIW)에 의한 린스 세정이 행해진다.
약액에 의한 액처리나 린스 세정을 끝내면, 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 먼저 유기 용제 공급부(제1 용제 공급부)(202)로부터 IPA(수용성의 유기 용제)를 공급하여, 웨이퍼(W)의 표면의 패턴(WP) 사이 및 이면에 잔존하고 있는 DIW를 IPA로 치환한다(도 5 참조). 웨이퍼(W)의 표면의 패턴(WP) 사이의 액체가 충분히 IPA로 치환되면, 유기 용제 공급부(202)로부터의 IPA의 공급이 정지되고, 대신에 유기 용제 공급부(202)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 헥산(제1 용제)이 공급되며, 이와 같이 하여 웨이퍼(W)의 패턴(WP) 사이의 IPA가 헥산으로 치환된다. 다음으로 불소 함유 유기 용제 공급부(제2 용제 공급부)(203)로부터 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43)를 공급한 후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지한다. 회전 정지 후의 웨이퍼(W)는 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제에 의해 그 표면의 패턴(WP)이 덮인 상태로 되어 있다. 이 경우, IPA는 DIW와의 친화성이 높기 때문에, DIW를 IPA에 의해 치환할 수 있고, 또한 헥산은 IPA와의 친화성이 높기 때문에 IPA는 헥산에 의해 치환된다. 한편, FC43은 헥산과 상온(5℃∼30℃)에서는 용해되는 일은 없다. 이 때문에 헥산은 FC43 중에 있어서, FC43과 섞이지 않고, 특히 웨이퍼(W)의 패턴(WP) 사이에 존재한다.
그런데, 불소 함유 유기 용제 공급부(203)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43)를 공급하는 동안, 웨이퍼 유지 기구(23)의 약액 공급로(231)로부터 개구(231a)를 통해 고온(80℃)의 DIW가 웨이퍼(W)의 이면에 공급된다. 이와 같이 웨이퍼(W)의 이면에 고온의 DIW를 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 헥산과 FC43이 상기한 용해 온도(60℃) 이상까지 가열되어, 헥산과 FC43이 서로 용해된다. 그리고 불소 함유 유기 용제 공급부(203)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 FC43을 더 공급함으로써, 웨이퍼(W) 상의 헥산, 특히 패턴(WP) 사이의 헥산이 FC43으로 서서히 치환되어 간다.
도 5에 도시된 바와 같이 액처리를 끝낸 웨이퍼(W)는, 제2 반송 기구(161)에 의해 액처리 유닛(2)으로부터 반출되고, 초임계 처리 유닛(3)에 반송된다. 이때, 웨이퍼(W) 상의 헥산은 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제에 의해 치환되고, 특히 패턴(WP) 사이에 불소 함유 유기 용제가 남는다. 한편, 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제로서 비점이 높은(증기압이 낮은) 불소 함유 유기 용제를 이용하고 있기 때문에, 반송되는 기간 중에 웨이퍼(W)의 표면으로부터 휘발하는 불소 함유 유기 용제의 양을 적게 할 수 있다.
초임계 처리 유닛(3)의 처리 용기(3A)에 웨이퍼(W)가 반입되기 전의 타이밍에 있어서, 초임계 유체 공급부(4A)는, 개폐 밸브(416)를 개방하여 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부(414)로부터 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 액체를 소정량 송액하고 나서 개폐 밸브(352, 416)를 폐쇄하여, 스파이럴관(411)을 밀봉 상태로 한다. 이때, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 액체는 스파이럴관(411)의 하방측에 고여 있고, 스파이럴관(411)의 상방측에는 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 가열했을 때, 증발한 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제가 팽창하는 공간이 남아 있다.
이와 같이 하여, 액처리를 끝내고, 그 표면이 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제로 덮인 웨이퍼(W)는, 초임계 처리 유닛(3)의 처리 용기(3A)의 웨이퍼 트레이(331) 상에 배치되고, 덮개 부재(332)가 폐쇄되어 초임계 처리 유닛(3) 내에 반입된다.
다음으로 초임계 처리 유닛(3)의 처리 용기(3A) 내에 있어서, 웨이퍼(W)가 히터(322)에 의해 가열되고, 이에 의해 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43)가 가열된다.
이 상태에서, 전원부(412)로부터 할로겐 램프(413)에 급전을 개시하여, 할로겐 램프(413)를 발열시키면, 스파이럴관(411)의 내부가 가열되어 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제가 증발하고, 또한 승온, 승압되어 임계 온도, 임계 압력에 도달하여 초임계 유체가 된다.
스파이럴관(411) 내의 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제는, 처리 용기(3A)에 공급되었을 때에, 임계 압력, 임계 온도를 유지하는 것이 가능한 온도, 압력까지 승온, 승압된다.
그 후, 덮개 부재(332)가 폐쇄되어 밀폐 상태로 한 상태에서, 웨이퍼(W)의 표면의 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43)가 건조되기 전에 초임계 유체 공급 라인(351)의 개폐 밸브(352)를 개방하여 초임계 유체 공급부(4A)로부터 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제(FC72)의 초임계 유체를 공급한다.
초임계 유체 공급부(4A)로부터 초임계 유체가 공급되어, 처리 용기(3A) 내부가 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제(FC72)의 초임계 유체 분위기가 되면, 초임계 유체 공급 라인(351)의 개폐 밸브(352)를 폐쇄한다. 초임계 유체 공급부(4A)는, 할로겐 램프(413)를 끄고, 도시하지 않은 탈압 라인을 통해 스파이럴관(411) 내의 유체를 배출하며, 다음의 초임계 유체를 준비하기 위해서 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부(414)로부터 액체의 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제(FC72)를 받아들일 태세를 갖춘다.
한편, 처리 용기(3A)는, 외부로부터의 초임계 유체의 공급이 정지되고, 그 내부가 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제(FC72)의 초임계 유체로 채워져 밀폐된 상태로 되어 있다. 이때, 처리 용기(3A) 내의 웨이퍼(W)의 표면에 주목하면, 패턴(WP) 내에 들어간 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43)의 액체에, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제(FC72)의 초임계 유체가 접하고 있다. 이 경우, 처리 용기(3A) 내부는 온도 200℃, 압력 2 ㎫로 되어 있다.
이와 같이 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제의 액체와, 초임계 유체가 접한 상태를 유지하면, 서로 섞이기 쉬운 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43), 및 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제(FC72)끼리가 혼합되어, 패턴(WP) 사이의 액체가 초임계 유체로 치환된다. 이윽고, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제의 액체가 제거되고, 패턴(WP) 주위에는, 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제와 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 혼합물의 초임계 유체의 분위기가 형성된다. 이때, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 임계 온도에 가까운 비교적 낮은 온도에서 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제의 액체를 제거할 수 있기 때문에, 불소 함유 유기 용제가 거의 분해되지 않고, 패턴 등에 손상을 주는 불화수소의 생성량도 적다.
이렇게 해서, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제의 액체가 제거되는 데 필요한 시간이 경과하면, 배출 라인(341)의 개폐 밸브(342)를 개방하여 처리 용기(3A) 내부로부터 불소 함유 유기 용제를 배출한다. 이때, 예컨대 처리 용기(3A) 내부가 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 임계 온도 이상으로 유지되도록 히터(322)로부터의 급열량을 조절한다. 이 결과, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 임계 온도보다 높은 비점을 갖는 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제를 액화시키지 않고, 혼합 유체를 초임계 상태 또는 기체의 상태로 배출할 수 있으며, 유체 배출시의 패턴 쓰러짐의 발생을 피할 수 있다.
초임계 유체에 의한 처리를 끝내면, 액체가 제거되어 건조된 웨이퍼(W)를 제2 반송 기구(161)에 의해 꺼내고, 전달부(13) 및 반입 반출부(12)를 통해 FOUP(100)에 격납하며, 상기 웨이퍼(W)에 대한 일련의 처리를 끝낸다. 액처리 장치(1)에서는, FOUP(100) 내의 각 웨이퍼(W)에 대해, 전술한 처리가 연속해서 행해진다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 외측 챔버(21) 내에 있어서, 웨이퍼(W)에 DIW를 공급한 후, 웨이퍼(W)에 IPA를 공급함으로써, DIW를 IPA에 의해 치환할 수 있고, 또한 이 IPA에 대해 헥산을 공급함으로써 IPA와 헥산으로 치환할 수 있다. 다음으로 이와 같이 하여 치환된 헥산에 대해 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43)를 공급한다. 이 경우, 헥산과 FC43은 상온에서 용해되는 일은 없으나, 헥산과 FC43을 상온보다 높은 용해 온도 이상까지 가열함으로써, 헥산과 FC43은 서로 용해되어, 헥산이 서서히 FC43에 의해 치환된다. 그 후 웨이퍼(W)에 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제(FC72)를 공급함으로써, FC43과 FC72를 혼합시키고, 웨이퍼(W)에 대해 초임계 처리를 실시함으로써, FC43과 FC72를 웨이퍼(W)의 표면으로부터 패턴 등에 손상을 주지 않고, 효과적으로 제거할 수 있다.
이와 같이, IPA가 공급된 웨이퍼(W) 상에, IPA와 FC43의 양방에 친화성을 갖는 별개의 불소 함유 유기 용제를 공급하여 웨이퍼(W) 상의 IPA로부터 FC43까지 순차 치환할 필요는 없고, 웨이퍼(W)에 IPA를 공급한 후, 헥산과 FC43을 순차 공급하면서 헥산과 FC43을 용해 온도 이상까지 가열함으로써, 헥산과 FC43을 용해시켜 헥산을 FC43에 의해 치환할 수 있다. 이와 같이 IPA와 FC43의 양방에 친화성을 갖는 별개의 불소 함유 유기 용제를 이용할 필요는 없어, 고가의 불소 함유 유기 용제의 종류를 가능한 한 억제할 수 있다.
<변형예>
다음으로 본 발명의 변형예에 대해 설명한다.
본 변형예는, 웨이퍼(W)에 공급된 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43)를 가열하는 방법이 상이할 뿐이며, 다른 구성은 도 1 내지 도 5에 도시된 상기 실시형태와 대략 동일하다.
즉, 상기 실시형태에 있어서, 웨이퍼(W)의 이면을 고온의 DIW에 의해 가열함으로써 헥산과 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43)를 용해시켜 헥산을 FC43에 의해 치환하는 예를 나타내었으나, 이것에 한하지 않고 웨이퍼(W)에 고온, 예컨대 60℃ 이상으로 가열된 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43)를 공급함으로써, 헥산과 건조 방지용의 불소 함유 유기 용제(FC43)를 용해시켜, 헥산을 FC43에 의해 치환해도 좋다(도 5 참조).
한편, 전술한 실시형태에서는, 외부로부터 초임계 유체가 초임계 처리 유닛(3)에 공급되는 예를 나타내었으나, 이것에 한하지 않고 초임계 처리 유닛(3)에 기체 또는 액체의 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 공급하고, 그 후, 초임계 처리 유닛(3) 내에서 초임계 상태로 해도 좋다.
W: 웨이퍼 1: 액처리 장치
2: 액처리 유닛 3: 초임계 처리 유닛
3A: 처리 용기 4A: 초임계 유체 공급부
5: 제어부 21: 외측 챔버
23: 웨이퍼 유지 기구 24: 노즐 아암
121: 제1 반송 기구 161: 제2 반송 기구
201: 처리액 공급부 202: 유기 용제 공급부
203: 불소 함유 유기 용제 공급부 205: FFU
231: 약액 공급로 241: 노즐
322: 히터

Claims (8)

  1. 피처리체에 대해, 불소를 함유하지 않는 유기 용제로 이루어지는 제1 용제를 공급하는 공정과,
    상기 피처리체에 대해, 5℃∼35℃의 상온에서 상기 제1 용제와 용해되지 않고, 또한 상온보다 높은 온도에서 상기 제1 용제와 용해되는 불소 함유 유기 용제로 이루어지는 제2 용제를 공급하며, 상기 제1 용제 및 상기 제2 용제를 용해 온도 이상까지 가열하여 상기 제1 용제와 상기 제2 용제를 용해시키면서 상기 제1 용제를 상기 제2 용제로 치환하는 공정과,
    상기 제1 용제를 상기 제2 용제로 치환한 후, 초임계 처리 유닛용 용기 내에서, 상기 피처리체에 대해 초임계 상태의 유체로 한 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 공급하거나, 또는, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 기체 또는 액체의 상태로 공급하고, 그 후, 초임계 상태의 유체로 하고, 상기 초임계 상태의 유체로 상기 제2 용제를 치환하는 공정
    을 포함한 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 용제 및 상기 제2 용제의 용해 온도는 40℃ 이상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피처리체를 가열함으로써, 상기 제1 용제 및 상기 제2 용제를 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피처리체에 대해 상기 제2 용제를 고온에서 공급함으로써 상기 제1 용제 및 상기 제2 용제를 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 피처리체를 수납하는 액처리 유닛용 챔버와,
    상기 액처리 유닛용 챔버 내의 상기 피처리체에 대해 불소를 함유하지 않는 유기 용제로 이루어지는 제1 용제를 공급하는 제1 용제 공급부와,
    상기 액처리 유닛용 챔버 내의 상기 피처리체에 대해, 5℃∼35℃의 상온에서 상기 제1 용제와 용해되지 않고, 또한 상온보다 높은 온도에서 상기 제1 용제와 용해되는 불소 함유 유기 용제로 이루어지는 제2 용제를 공급하는 제2 용제 공급부와,
    상기 제1 용제 및 상기 제2 용제를 용해 온도 이상까지 가열하여 상기 제1 용제와 상기 제2 용제를 용해시키는 용제 가열부
    를 구비하고,
    상기 액처리 유닛용 챔버의 하류측에, 상기 피처리체를 수납하며, 상기 피처리체에 대해 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 초임계 상태의 유체로 하여 공급하거나, 또는, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 기체 또는 액체의 상태로 공급하고, 그 후, 초임계 상태의 유체로 하고, 상기 초임계 상태의 유체로 상기 제2 용제를 치환하는 초임계 처리 유닛을 설치한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 컴퓨터에 기판 처리 방법을 실행시키기 위한 기억 매체에 있어서,
    기판 처리 방법은,
    피처리체에 대해 불소를 함유하지 않는 유기 용제로 이루어지는 제1 용제를 공급하는 공정과,
    상기 피처리체에 대해, 5℃∼35℃의 상온에서 상기 제1 용제와 용해되지 않고, 또한 상온보다 높은 온도에서 상기 제1 용제와 용해되는 불소 함유 유기 용제로 이루어지는 제2 용제를 공급하며, 상기 제1 용제 및 상기 제2 용제를 용해 온도 이상까지 가열하여 상기 제1 용제와 상기 제2 용제를 용해시키면서 상기 제1 용제를 상기 제2 용제로 치환하는 공정과,
    상기 제1 용제를 상기 제2 용제로 치환한 후, 초임계 처리 유닛용 용기 내에서, 상기 피처리체에 대해 초임계 상태의 유체로 한 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 공급하거나, 또는, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 기체 또는 액체의 상태로 공급하고, 그 후, 초임계 상태의 유체로 하고, 상기 초임계 상태의 유체로 상기 제2 용제를 치환하는 공정
    을 포함한 것을 특징으로 하는 기억 매체.
  7. 삭제
  8. 삭제
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