KR102656997B1 - 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 건조시키는 기판 처리 장치에 있어서, 처리 유체의 공급 라인에 부착된 파티클이 처리 공간에 분출됨으로 인해 제품 기판이 오염 되는 것을 억제하는 기술을 제공한다.
본 개시에 의한 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법은 승압 공정과 유통 공정과 파티클 제거 공정을 포함한다. 승압 공정은, 제2 개폐 밸브 및 제3 개폐 밸브가 닫힌 상태에서, 제1 공급 라인으로부터 처리 공간에 청정화된 유체를 공급함으로써 처리 공간의 압력을 상승시킨다. 유통 공정은, 승압 공정 후, 제2 개폐 밸브 및 제3 개폐 밸브를 엶으로써, 제2 공급 라인으로부터 처리 공간에 처리 유체를 공급하여 배출 라인으로부터 배출한다. 파티클 제거 공정은, 승압 공정 중에, 제2 개폐 밸브를 열고 닫음으로써, 처리 공간의 압력에 대항하는 청정화된 유체의 흐름을 제2 공급 라인 내에 생기게 한다.

Description

기판 처리 장치의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 장치{METHOD OF REMOVING PARTICLES OF SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면을 액체로 처리한 후의 건조 공정에 있어서, 액체에 의해 표면이 젖은 상태의 기판을 초임계 상태의 처리 유체와 접촉시킴으로써 기판을 건조시키는 기술이 알려져 있다.
특허문헌 1에는, 기판을 수용하는 챔버와, 챔버의 상부에 접속되어 기판의 표면에 초임계 유체를 공급하는 상부 공급 포트와, 챔버의 하부에 접속되어 기판의 하면에 초임계 유체를 공급하는 하부 공급 포트를 구비한 기판 처리 장치가 개시되어 있다. 또한 특허문헌 1에는, 상부 공급 포트로부터 공급되는 처리 유체가 액화하여 기판에 낙하하는 것을 방지하기 위해서, 우선 하부 공급 포트로부터 챔버에 처리 유체를 공급하여 챔버의 내부 압력을 임계 압력에 도달시키는 것이 기재되어 있다.
일본 특허공개 2013-251550호 공보
본 개시는, 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 건조시키는 기판 처리 장치에 있어서, 처리 유체의 공급 라인에 부착된 파티클이 처리 공간에 분출됨으로 인해 제품 기판이 오염되는 것을 억제하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법은, 액체에 의해 표면이 젖은 상태의 기판을 초임계 상태의 처리 유체와 접촉시켜 기판을 건조시키는 건조 처리가 이루어지는 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법이다. 기판 처리 장치는, 처리 용기와, 제1 공급 라인과, 제2 공급 라인과, 배출 라인을 구비한다. 처리 용기는, 기판을 수용할 수 있는 처리 공간을 갖는다. 제1 공급 라인은 제1 개폐 밸브를 포함하며, 처리 공간에 처리 유체를 공급한다. 제2 공급 라인은 제2 개폐 밸브를 포함하며, 처리 공간에 처리 유체를 공급한다. 배출 라인은 제3 개폐 밸브를 포함하며, 처리 공간으로부터 처리 유체를 배출한다. 파티클 제거 방법은 승압 공정과 유통 공정과 파티클 제거 공정을 포함한다. 승압 공정은, 제2 개폐 밸브 및 제3 개폐 밸브가 닫힌 상태에서, 제1 공급 라인으로부터 처리 공간에 청정화된 유체를 공급함으로써 처리 공간의 압력을 상승시킨다. 유통 공정은, 승압 공정 후, 제2 개폐 밸브 및 제3 개폐 밸브를 엶으로써, 제2 공급 라인으로부터 처리 공간에 처리 유체를 공급하여 배출 라인으로부터 배출한다. 파티클 제거 공정은, 승압 공정 중에, 제2 개폐 밸브를 열고 닫음으로써, 처리 공간의 압력에 대항하는 청정화된 유체의 흐름을 제2 공급 라인 내에 생기게 한다.
본 개시에 의하면, 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 건조시키는 기판 처리 장치에 있어서, 처리 유체의 공급 라인에 부착된 파티클이 처리 공간에 분출됨으로 인해 제품 기판이 오염되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 세정 처리 유닛의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 3은 건조 처리 유닛의 구성의 일례를 도시하는 외관 사시도이다.
도 4는 건조 처리 유닛에 접속되는 공급 라인 및 배출 라인의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 건조 처리 유닛이 실행하는 각 처리의 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 승압 처리, 유통 처리 및 감압 처리 시에 있어서의 처리 공간의 압력의 시간 변화의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 제2 공급 라인 및 제2 공급 라인에 설치된 밸브가 오염되는 모습의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 파티클 제거 처리의 실행 타이밍의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 파티클 제거 처리의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 10은 파티클 제거 처리의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 11은 파티클 제거 처리의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 12는 파티클 제거 처리의 동작예를 도시하는 도면이다.
도 13은 파티클 제거 처리 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 14는 실시형태에 따른 파티클 제거 처리의 성능 평가의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 15는 변형예에 따른 제2 공급 라인의 구성을 도시하는 도면이다.
이하에, 본 개시에 의한 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 장치를 실시하기 위한 형태(이하 「실시형태」라고 기재한다)에 관해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 개시에 의한 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 장치가 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시형태는 처리 내용을 모순되게 하지 않는 범위에서 적절하게 조합하는 것이 가능하다. 또한, 이하의 각 실시형태에 있어서 동일한 부호에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명은 생략한다.
<기판 처리 시스템의 개요>
우선, 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성에 관해서 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해서, 상호 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 도시하는 것과 같이, 기판 처리 시스템(1)은 반입출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 설치된다.
반입출 스테이션(2)은 캐리어 배치부(11)와 반송부(12)를 구비한다. 캐리어배치부(11)에는, 여러 장의 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼(W)」라고 기재한다)를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 배치된다.
반송부(12)는, 캐리어 배치부(11)에 인접하여 설치되며, 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)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은 반송부(12)에 인접하여 설치된다. 처리 스테이션(3)은 반송부(15)와 복수의 세정 처리 유닛(16)과 복수의 건조 처리 유닛(17)을 구비한다. 복수의 세정 처리 유닛(16)과 복수의 건조 처리 유닛(17)은 반송부(15)의 양측에 나란하게 설치된다. 도 1에 도시한 세정 처리 유닛(16) 및 건조 처리 유닛(17)의 배치나 개수는 일례이며, 도시하는 것에 한정되지 않는다.
반송부(15)는 내부에 기판 반송 장치(18)를 구비한다. 기판 반송 장치(18)는 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한 기판 반송 장치(18)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동, 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 전달부(14)와 세정 처리 유닛(16)과 건조 처리 유닛(17)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
세정 처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(18)에 의해서 반송되는 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 세정 처리를 행한다. 세정 처리 유닛(16)의 구성예에 관해서는 후술한다.
건조 처리 유닛(17)은, 세정 처리 유닛(16)에 의해서 세정 처리된 웨이퍼(W)에 대하여 상술한 건조 처리를 행한다. 건조 처리 유닛(17)의 구성예에 관해서는 후술한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는 예컨대 컴퓨터이며, 제어부(19)와 기억부(20)를 구비한다.
제어부(19)는, CPU(Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 포트 등을 갖는 마아크로컴퓨터나 각종 회로를 포함한다. 이러한 마이크로 컴퓨터의 CPU는, ROM에 기억되어 있는 프로그램을 독출하여 실행함으로써 후술하는 제어를 실현한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해서 읽어들일 수 있는 기록 매체에 기록된 것이며, 그 기록 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(20)에 인스톨된 것이라도 좋다. 컴퓨터에 의해서 읽어들일 수 있는 기록 매체로서는, 예컨대 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
기억부(20)는, 예컨대 RAM, 플래시 메모리(Flash Memory) 등의 반도체 메모리 소자, 또는 하드 디스크, 광 디스크 등의 기억 장치에 의해서 실현된다.
상기한 것과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 우선 반입출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 배치부(11)에 배치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 빼내고, 빼낸 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 배치한다. 전달부(14)에 배치된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(18)에 의해서 전달부(14)로부터 빼내어져, 세정 처리 유닛(16)에 반입된다.
세정 처리 유닛(16)에 반입된 웨이퍼(W)는, 세정 처리 유닛(16)에 의해서 세정 처리가 실시된 후, 기판 반송 장치(18)에 의해서 세정 처리 유닛(16)으로부터 반출된다. 세정 처리 유닛(16)으로부터 반출된 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(18)에 의해서 건조 처리 유닛(17)에 반입되어, 건조 처리 유닛(17)에 의해서 건조 처리가 실시된다.
건조 처리 유닛(17)에 의해서 건조 처리된 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(18)에 의해서 건조 처리 유닛(17)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 배치된다. 그리고, 전달부(14)에 배치된 처리가 끝난 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해서 캐리어 배치부(11)의 캐리어(C)로 되돌려진다.
<세정 처리 유닛의 구성>
이어서, 세정 처리 유닛(16)의 구성에 관해서 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 세정 처리 유닛(16)의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 세정 처리 유닛(16)은, 예컨대 스핀 세정에 의해 웨이퍼(W)를 1장씩 세정하는 매엽식(枚葉式)의 세정 처리 유닛으로서 구성된다.
도 2에 도시하는 것과 같이, 세정 처리 유닛(16)은, 처리 공간을 형성하는 아우터 챔버(23) 내에 배치된 웨이퍼 유지 기구(25)로 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 유지하고, 이 웨이퍼 유지 기구(25)를 연직축 둘레로 회전시킴으로써 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 그리고, 세정 처리 유닛(16)은, 회전하는 웨이퍼(W)의 위쪽에 노즐 아암(26)을 진입시키고, 이러한 노즐 아암(26)의 선단부에 마련된 약액 노즐(26a)로부터 약액이나 린스액을 미리 정해진 순서로 공급함으로써, 웨이퍼(W) 표면의 세정 처리를 행한다.
또한, 세정 처리 유닛(16)에는, 웨이퍼 유지 기구(25)의 내부에도 약액 공급 라인(25a)이 형성되어 있다. 그리고, 이러한 약액 공급 라인(25a)으로부터 공급된 약액이나 린스액에 의해서 웨이퍼(W)의 이면 세정이 이루어진다.
상술한 웨이퍼(W)의 세정 처리는, 예컨대 맨 처음에 알칼리성의 약액인 SC1액(암모니아와 과산화수소수의 혼합액)에 의한 파티클이나 유기성 오염 물질의 제거가 이루어지고, 이어서 린스액인 탈이온수(DeIonized Water: 이하 「DIW」라고 기재한다.)에 의한 린스 세정이 이루어진다. 이어서, 산성 약액인 희불산 수용액(Diluted Hydro Fluoric acid: 이하 「DHF」라고 기재한다.)에 의한 자연 산화막의 제거가 이루어지고, 이어서 DIW에 의한 린스 세정이 이루어진다.
상술한 각종 약액은, 아우터 챔버(23)나 아우터 챔버(23) 내에 배치되는 이너 컵(24)에 받아내어지고, 아우터 챔버(23)의 바닥부에 형성되는 배액구(23a)나 이너 컵(24)의 바닥부에 형성되는 배액구(24a)로부터 배출된다. 또한, 아우터 챔버(23) 내의 분위기는, 아우터 챔버(23)의 바닥부에 형성되는 배기구(23b)로부터 배기된다.
상술한 웨이퍼(W)의 린스 처리 후에는, 웨이퍼 유지 기구(25)를 회전시키면서 웨이퍼(W)의 표면 및 이면에 액체 상태의 IPA(이소프로필알코올, 이하 「IPA 액체」라고 기재한다.)를 공급하여, 웨이퍼(W)의 양면에 잔존한 DIW와 치환한다. 그 후, 웨이퍼 유지 기구(25)의 회전을 완만하게 정지한다.
이렇게 해서 세정 처리를 끝낸 웨이퍼(W)는, 그 표면에 IPA 액체가 머금어진 상태, 바꿔 말하면, 웨이퍼(W)의 표면에 IPA 액체의 액막이 형성된 상태 그대로, 웨이퍼 유지 기구(25)에 마련된 도시하지 않는 전달 기구에 의해 기판 반송 장치(18)에 전달된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 세정 처리 유닛(16)으로부터 반출된다.
웨이퍼(W) 상에 머금어진 IPA 액체는, 웨이퍼(W)의 반송 중에, 웨이퍼(W) 표면의 액체가 증발(기화)함으로써 웨이퍼(W) 표면의 패턴이 무너지는 것을 막는, 건조 방지용 액체로서 기능한다.
세정 처리 유닛(16)에서의 세정 처리를 끝내고, 표면에 IPA 액체를 머금은 웨이퍼(W)는, 건조 처리 유닛(17)에 반송된다. 그리고, 건조 처리 유닛(17) 내에서 웨이퍼(W) 표면의 IPA 액체에 초임계 상태의 처리 유체(이하 「초임계 유체」라고 기재한다)를 접촉시킴으로써, 이러한 IPA 액체를 초임계 유체에 용해시켜 웨이퍼(W)로부터 제거하여 웨이퍼(W)를 건조하는 처리가 이루어진다.
<건조 처리 유닛의 구성>
이어서, 건조 처리 유닛(17)의 구성에 관해서 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 건조 처리 유닛(17)의 구성의 일례를 도시하는 외관 사시도이다.
도 3에 도시하는 것과 같이, 건조 처리 유닛(17)은 처리 용기(31)와 유지판(32)과 덮개 부재(33)를 갖는다. 처리 용기(31)에는, 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 개구부(34)가 형성된다. 유지판(32)은 처리 대상 웨이퍼(W)를 수평 방향으로 유지한다. 덮개 부재(33)는, 이러한 유지판(32)을 지지함과 더불어, 웨이퍼(W)를 처리 용기(31) 내에 반입했을 때에 개구부(34)를 밀폐한다.
처리 용기(31)는, 예컨대 직경 300 mm의 웨이퍼(W)를 수용할 수 있는 처리 공간을 내부에 갖는다. 처리 공간에는, 제1 공급 헤더(36)와 제2 공급 헤더(37)와 배출 헤더(38)가 마련된다. 제1 공급 헤더(36), 제2 공급 헤더(37) 및 배출 헤더(38)에는, 길이 방향, 구체적으로는 웨이퍼(W)의 반입출 방향(Y축 방향)과 직교하는 수평 방향(X축 방향)을 따라 늘어서는 복수의 개구가 형성되어 있다.
제1 공급 헤더(36)는, 제1 공급 라인(51)에 접속되어, 제1 공급 라인(51)으로부터 공급되는 처리 유체를 처리 공간에 공급한다.
구체적으로는, 제1 공급 헤더(36)는, 복수의 개구를 위쪽으로 향하게 한 상태에서 처리 공간의 바닥부에 설치되어 있으며, 처리 공간에 수용된 웨이퍼(W)(도시하지 않음)보다도 아래쪽에서 웨이퍼(W)의 이면으로 향해 처리 유체를 공급한다. 여기서, 제1 공급 헤더(36)는, 적어도 웨이퍼(W)보다도 아래쪽에서 처리 공간에 대하여 처리 유체를 공급하는 것이면 되며, 반드시 위쪽으로 향해 처리 유체를 공급할 필요는 없다.
제2 공급 헤더(37)는, 제2 공급 라인(52)에 접속되어, 제2 공급 라인(52)으로부터 공급되는 처리 유체를 처리 공간에 공급한다. 제2 공급 라인(52)은, 하류 측의 단부가 제1 분기 공급 라인(52a)과 제2 분기 공급 라인(52b)으로 분기되어 있다. 제1 분기 공급 라인(52a)은 제2 공급 헤더(37)의 길이 방향에 있어서의 일단부에 접속되고, 제2 분기 공급 라인(52b)은 제2 공급 헤더(37)의 길이 방향에 있어서의 타단부에 접속된다.
제2 공급 헤더(37)는, 처리 공간에 있어서의 개구부(34)와는 반대쪽의 측면에 인접하여 설치된다. 제2 공급 헤더(37)에 형성되는 복수의 개구는, 처리 공간에 수용된 웨이퍼(W)(도시하지 않음)보다도 위쪽에 배치되어, 개구부(34) 측으로 향하게 된다. 제2 공급 헤더(37)는, 제2 공급 라인으로부터 공급되는 처리 유체를 처리 공간에 있어서의 개구부(34)와는 반대쪽의 측면으로부터 개구부(34)로 향해서 대략 수평으로 공급한다.
배출 헤더(38)는, 배출 라인(53)에 접속되어, 처리 공간에 있어서 개구부(34) 측의 측면에 인접함과 더불어, 개구부(34)보다도 아래쪽에 설치된다. 배출헤더(38)에 형성된 복수의 개구는 제2 공급 헤더(37) 측을 향하고 있다. 이러한 배출 헤더(38)는 처리 공간 내의 처리 유체를 배출 라인(53)으로 배출한다. 또한, 배출 라인(53)은, 상류 측의 단부가 제1 분기 배출 라인(53a)과 제2 분기 배출 라인(53b)으로 분기되어 있다. 제1 분기 배출 라인(53a)은 배출 헤더(38)의 길이 방향에 있어서의 일단부에 접속되고, 제2 분기 배출 라인(53b)은 배출 헤더(38)의 길이 방향에 있어서의 타단부에 접속된다.
건조 처리 유닛(17)은, 제1 공급 라인(51)으로부터 제1 공급 헤더(36)를 통해 처리 용기(31)의 처리 공간에 처리 유체를 공급함으로써, 처리 공간의 압력을 상승시킨다(후술하는 승압 처리).
그 후, 건조 처리 유닛(17)은, 제2 공급 라인(52)으로부터 제2 공급 헤더(37)를 통해 처리 공간에 처리 유체를 공급하면서, 처리 공간에 공급된 처리 유체를 배출 헤더(38)를 통해 배출 라인(53)에 배출한다(후술하는 유통 처리). 이에 따라, 처리 공간에는, 웨이퍼(W)의 주위에서 소정의 방향으로 유동하는 처리 유체의 층류(層流)가 형성된다. 이러한 처리 유체의 층류는, 예컨대 제2 공급 헤더(37)로부터, 웨이퍼(W)의 위쪽을 웨이퍼(W)의 표면을 따라, 개구부(34)의 상부로 향하여 흐른다. 또한 처리 유체의 층류는, 개구부(34)의 위쪽에서 아래쪽으로 방향을 바꿔, 개구부(34)의 근방을 지나, 배출 헤더(38)로 향하여 흐른다.
이어서, 건조 처리 유닛(17)에 접속되는 공급 라인 및 배출 라인의 구성에 관해서 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 건조 처리 유닛(17)에 접속되는 공급 라인 및 배출 라인의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4에 도시하는 것과 같이, 처리 유체의 공급 라인은, 상류 측의 공급 라인(50)과 제1 공급 라인(51)과 제2 공급 라인(52)을 포함하여 구성된다.
상류 측의 공급 라인(50)은, 일단 측에 있어서 처리 유체의 공급원인 유체 공급원(55)에 접속되고, 타단 측에 있어서 제1 공급 라인(51) 및 제2 공급 라인(52)에 접속된다. 유체 공급원(55)은, 예컨대 처리 유체의 일례인 CO2를 저장하는 탱크이다. 유체 공급원(55)에 저장된 처리 유체는, 상류 측의 공급 라인(50)을 통해 제1 공급 라인(51)과 제2 공급 라인(52)에 공급된다.
상류 측의 공급 라인(50)의 중도부에는, 상류 측에서 하류 측으로 향하여 순차 밸브(101), 히터(102), 압력 센서(103), 오리피스(104), 온도 센서(105) 및 필터(106)가 마련된다. 또한, 여기서 말하는 상류 측 및 하류 측의 용어는 공급 라인에 있어서의 처리 유체의 유동 방향을 기준으로 한다.
밸브(101)는, 유체 공급원(55)으로부터의 처리 유체의 공급의 온 및 오프를 조정하는 밸브이며, 열림 상태에서는 하류 측의 공급 라인에 초임계 유체를 흘리고, 닫힘 상태에서는 하류 측의 공급 라인에 초임계 유체를 흘리지 않는다. 예컨대 밸브(101)가 열림 상태에 있는 경우, 16∼20 MPa 정도로 가압되어 초임계 상태로 된 처리 유체가, 유체 공급원(55)으로부터 밸브(101)를 통해 상류 측의 공급 라인(50)에 공급된다.
히터(102)는 밸브(101)의 하류 측을 흐르는 처리 유체를 가열한다. 압력 센서(103)는, 히터(102)와 오리피스(104)의 사이에 있어서, 상류 측의 공급 라인(50)을 흐르는 처리 유체의 압력을 검출한다.
오리피스(104)는 유체 공급원(55)으로부터 공급되는 처리 유체의 압력을 조정한다. 오리피스(104)는, 예컨대 오리피스(104)보다도 하류 측의 상류 측의 공급 라인(50)에, 16 MPa 정도로 압력이 조정된 처리 유체를 유통시킨다. 온도 센서(105)는, 오리피스(104)와 필터(106)의 사이에 있어서, 상류 측의 공급 라인(50)을 흐르는 처리 유체의 온도를 검출한다. 필터(106)는, 상류 측의 공급 라인(50)을 흐르는 처리 유체에 포함되는 이물을 제거한다.
또한, 상류 측의 공급 라인(50)에는 유체 공급원(55) 외에 유체 공급원(56, 57)이 접속된다. 유체 공급원(56)은 IPA의 공급원이며, 예컨대 상류 측의 공급 라인 라인(50)에 있어서의 밸브(101)와 히터(102)의 사이에 밸브(107)를 통해 접속된다. 또한, 유체 공급원(57)은 불활성 가스(예컨대 N2)의 공급원이며, 예컨대 상류 측의 공급 라인(50)에 있어서의 밸브(101)와 히터(102)의 사이에 밸브(108)를 통해 접속된다.
제1 공급 라인(51)의 중도부에는, 밸브(111), 오리피스(112), 압력 센서(113), 온도 센서(114)가 마련된다.
밸브(111)는, 건조 처리 유닛(17)의 제1 공급 헤더(36)(도 3 참조)에 대한 처리 유체의 공급의 온 및 오프를 조정하는 밸브이다. 오리피스(112)는 제1 공급 라인(51)을 흐르는 처리 유체의 압력을 조정한다. 압력 센서(113)는 제1 공급 라인(51)을 흐르는 처리 유체의 압력을 검출한다. 온도 센서(114)는 제1 공급 라인(51)을 흐르는 처리 유체의 온도를 검출한다.
또한 제1 공급 라인(51)은, 온도 센서(114)보다도 하류 측에 있어서 퍼지 라인(54)에 접속된다. 퍼지 라인(54)은, 일단부가 퍼지 가스 공급원(121)에 접속되고, 타단부가 제1 공급 라인(51)에 접속된다. 퍼지 가스 공급원(121)은 예컨대 퍼지 가스를 저장하는 탱크이다. 퍼지 가스는 예컨대 N2 등의 불활성 가스이다. 퍼지 라인(54)의 중도부에는, 퍼지 가스 공급원(121) 측에서 제1 공급 라인(51) 측으로 향하여 순차 체크 밸브(122) 및 밸브(123)가 설치된다. 퍼지 가스 공급원(121)에 저장된 퍼지 가스는, 예컨대 건조 처리 유닛(17)의 처리 공간으로의 처리 유체의 공급이 정지하고 있는 사이, 퍼지 라인(54) 및 제1 공급 라인(51)을 통해 건조 처리 유닛(17)의 처리 공간에 공급된다.
제2 공급 라인(52)은, 상류 측에 있어서 상류 측의 공급 라인(50)에 접속되고, 하류 측에 있어서 제1 분기 공급 라인(52a)과 제2 분기 공급 라인(52b)으로 분기되어 건조 처리 유닛(17)의 제2 공급 헤더(37)(도 3 참조)에 접속된다.
제1 분기 공급 라인(52a)에는 밸브(131)가 설치된다. 또한, 제2 분기 공급 라인(52b)에는 밸브(132)가 설치된다. 밸브(131) 및 밸브(132)는 제2 공급 헤더(37)에 대한 처리 유체의 공급의 온 및 오프를 조정하는 밸브이다.
건조 처리 유닛(17)에는 온도 센서(141)가 설치된다. 온도 센서(141)는 건조 처리 유닛(17)에 있어서의 처리 공간의 온도를 검출한다.
배출 라인(53)은, 상류 측이 제1 분기 배출 라인(53a)과 제2 분기 배출 라인(53b)으로 분기되어 있다. 제1 분기 배출 라인(53a)과 제2 분기 배출 라인(53b)은 하류 측에 있어서 합류한다.
제1 분기 배출 라인(53a)에는, 상류 측에서 하류 측으로 향하여 순차 온도 센서(151), 압력 센서(152), 밸브(153)가 설치되고, 제2 분기 배출 라인(53b)에는 밸브(154)가 설치된다. 온도 센서(151)는 제1 분기 배출 라인(53a)을 흐르는 처리 유체의 온도를 검출한다. 압력 센서(152)는 제1 분기 배출 라인(53a)을 흐르는 처리 유체의 압력을 검출한다. 밸브(153) 및 밸브(154)는 건조 처리 유닛(17)으로부터의 처리 유체의 배출의 온 및 오프를 조정하는 밸브이다.
제1 분기 배출 라인(53a) 및 제2 분기 배출 라인(53b)보다도 하류 측의 배출 라인(53)인 하류 측의 배출 라인(53c)에는, 상류 측에서 하류 측으로 향하여 순차 압력 조정 밸브(155), 압력 센서(156), 온도 센서(157) 및 밸브(158)가 설치된다.
압력 조정 밸브(155)는, 하류 측의 배출 라인(53c)을 흐르는 처리 유체의 압력을 조정하는 밸브이며, 예컨대 배압(背壓) 밸브에 의해서 구성된다. 압력 조정 밸브(155)의 개방도는, 건조 처리 유닛(17)의 처리 공간의 압력에 따라서, 제어 장치(4)의 제어 하에서 적응적(適應的)으로 조정된다. 압력 센서(156)는 하류 측의 배출 라인(53c)을 흐르는 처리 유체의 압력을 검출한다. 온도 센서(157)는 하류 측의 배출 라인(53c)을 흐르는 처리 유체의 온도를 검출한다. 밸브(158)는 처리 유체의 외부로의 배출의 온 및 오프를 조정하는 밸브이다. 처리 유체를 외부로 배출하는 경우에는 밸브(158)가 열리고, 처리 유체를 배출하지 않는 경우에는 밸브(158)가 닫힌다.
<건조 처리 유닛의 구체적 동작>
이어서, 건조 처리 유닛(17)의 구체적 동작에 관해서 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5는 건조 처리 유닛(17)이 실행하는 각 처리의 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다. 또한, 도 6은 승압 처리, 유통 처리 및 감압 처리 시에 있어서의 처리 공간의 압력의 시간 변화의 일례를 도시하는 도면이다.
또한, 도 5에 도시하는 각 처리 수순은, 제어 장치(4)의 기억부(20)에 저장되어 있는 프로그램을 제어부(19)가 독출함과 더불어, 독출한 명령에 기초하여 제어부(19)가 건조 처리 유닛(17)을 제어함으로써 실행된다.
또한, 단계 S101에 있어서의 반입 처리의 시작 시점에 있어서, 도 4에 도시한 모든 밸브(101, 111, 123, 131, 132, 153, 154, 158) 및 압력 조정 밸브(155)는 닫힘 상태이다.
도 5에 도시하는 것과 같이, 건조 처리 유닛(17)에서는, 우선 IPA 액체를 머금은 웨이퍼(W)를 처리 공간에 반입하는 반입 처리가 이루어진다(단계 S101). 반입 처리에서는, 우선 IPA 액체를 머금은 웨이퍼(W)가 유지판(32)(도 3 참조)에 유지된다. 그 후, 유지판(32)과 덮개 부재(33)가, 웨이퍼(W)와 함께 처리 용기(31)의 내부에 수용되고, 덮개 부재(33)에 의해 개구부(34)가 밀폐된다.
이어서, 건조 처리 유닛(17)에서는 승압 처리가 이루어진다(단계 S102). 승압 처리에서는, 상류 측의 공급 라인(50)에 설치된 밸브(101)와, 제1 공급 라인(51)에 설치된 밸브(111)가 열린다. 이에 따라, 유체 공급원(55)으로부터 상류 측의 공급 라인(50) 및 제1 공급 라인(51)을 통해 초임계 상태의 처리 유체가 처리 공간에 공급된다.
승압 처리에 있어서, 제2 공급 라인(52)의 밸브(131, 132)와 배출 라인(53)의 밸브(153, 154)는 닫혀 있다. 이 때문에, 처리 공간에 처리 유체가 공급됨으로써, 처리 공간의 압력이 상승한다. 구체적으로는, 도 6에 도시하는 것과 같이, 시간 T1부터 시간 T2에 걸쳐 승압 처리가 이루어짐으로써, 처리 공간의 압력은 대기압에서 처리 압력 P1까지 상승한다. 처리 압력 P1은, 처리 유체인 CO2가 초임계 상태가 되는 임계 압력 Ps(약 7.2 MPa)을 넘는 압력이며, 예컨대 16 MPa 정도이다. 이러한 승압 처리에 의해, 처리 공간 내의 처리 유체가 초임계 상태로 상변화되어, 웨이퍼(W)의 표면에 머금은 IPA 액체가 초임계 상태의 처리 유체에 녹아 들어가기 시작한다.
또한, 승압 처리에 있어서 처리 유체는, 웨이퍼(W)의 아래쪽에 배치된 제1 공급 헤더(36)(도 3 참조)로부터 웨이퍼(W)의 이면에 공급된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 표면에 처리 유체가 닿음으로써 웨이퍼(W)의 표면에 머금은 IPA 액체가 흘러나오는 것이 방지된다.
이어서, 건조 처리 유닛(17)에서는 유통 처리가 이루어진다(단계 S103). 유통 처리에서는, 제1 공급 라인(51)의 밸브(111)가 닫히고, 제2 공급 라인(52)의 벨브(131, 132), 배출 라인(53)의 밸브(153, 154, 158) 및 압력 조정 밸브(155)가 열린다. 이에 따라, 처리 공간에는, 제2 공급 헤더(37)로부터, 웨이퍼(W)의 위쪽을 웨이퍼(W)의 표면을 따라, 배출 헤더(38)로 향하는 처리 유체의 층류가 형성된다.
유통 처리에 있어서, 처리 공간의 압력은, 처리 유체의 초임계 상태가 유지되는 압력으로 유지된다. 구체적으로는, 도 6에 도시하는 것과 같이, 유통 처리가 이루어지는 시간 T2부터 시간 T3에 걸쳐, 처리 공간의 압력은 처리 압력 P1으로 유지된다. 유통 처리에 의해, 웨이퍼(W) 표면에 있어서의 패턴 사이의 IPA 액체가 처리 유체로 치환된다. 유통 처리는, 처리 공간에 잔류하는 IPA 액체가 충분히 저감한 단계, 예컨대 처리 공간의 IPA 농도가 0%∼수%에 달한 단계까지 실시된다.
또한 실시형태에서는, 유통 처리에 있어서 처리 공간의 압력이 일정하게 되도록 처리 유체를 유통시키는 것으로 하고 있지만, 유통 처리에 있어서의 처리 공간의 압력은 반드시 일정할 필요는 없다.
이어서, 건조 처리 유닛(17)에서는 감압 처리가 이루어진다(단계 S104). 감압 처리에서는 제2 공급 라인(52)의 밸브(131, 132)가 닫힌다. 이에 따라, 처리 공간으로의 처리 유체의 공급이 정지된다. 한편, 배출 라인(53)의 밸브(153, 154, 158) 및 압력 조정 밸브(155)는 열린 상태이기 때문에, 처리 공간 내의 처리 유체 는 배출 라인(53)을 통해 외부로 배출된다. 이에 따라, 처리 공간의 압력이 저하한다.
감압 처리는, 처리 공간의 압력이 대기압으로 저하할 때까지 실시된다. 구체적으로는 도 6에 도시하는 것과 같이, 감압 처리는 시간 T3부터 시간 T4에 걸쳐 실시되고, 이에 따라, 처리 공간의 압력은 처리 압력 P1에서 대기압으로 저하한다.
이어서, 건조 처리 유닛(17)에서는 반출 처리가 이루어진다(단계 S105). 반출 처리에서는, 유지판(32)과 덮개 부재(33)가 이동하여, 건조 처리를 끝낸 웨이퍼(W)가 처리 공간으로부터 반출된다. 반출 처리를 끝내면, 1장의 웨이퍼(W)에 대한 일련의 건조 처리가 종료된다.
<제2 공급 라인에 있어서의 파티클의 부착에 관해서>
도 7은 제2 공급 라인(52) 및 제2 공급 라인(52)에 설치된 밸브(131, 132)가 오염되는 모습의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7에 도시하는 것과 같이, 제2 공급 라인(52)의 밸브(131, 132)와 배출 라인(53)의 밸브(153, 154)는, 승압 처리 시에 있어서 닫힌 상태로 되어 있다. 이 때문에, 승압 처리에 있어서 처리 공간의 압력이 상승하면, 처리 공간의 파티클이 제2 공급 라인(52)으로 들어가, 제2 공급 라인(52) 및 제2 공급 라인(52)에 설치된 밸브(131, 132)에 부착될 우려가 있다. 또한, 처리 공간에 존재하는 파티클로서는, 예컨대 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제거된 IPA에 유래하는 물질을 들 수 있지만, 이러한 물질에 한정되지 않고, 예컨대 필터(106)로 제거할 수 없었던 이물 등도 포함될 수 있다.
밸브(131, 132) 및 밸브(131, 132)보다도 하류 측의 제2 공급 라인(52)에 부착된 파티클은, 유통 처리에 있어서 밸브(131, 132)가 열림으로써, 처리 공간에 분출되어, 제품 기판인 웨이퍼(W)를 오염시킬 우려가 있다.
그래서 기판 처리 시스템(1)에서는, 밸브(131, 132) 및 밸브(131, 132)보다도 하류 측의 제2 공급 라인(52)에 부착된 파티클을 강제적으로 배출하는 파티클 제거 처리를 행함으로써, 제품 기판인 웨이퍼(W)의 오염을 억제하는 것으로 했다.
또한, 처리 공간의 파티클은 배출 라인(53)에도 들어가는데, 배출 라인(53)에 들어간 파티클은, 감압 처리에 있어서 밸브(153, 154)가 열림으로써, 배출 라인(53)의 하류 측(하류 측의 배출 라인(53c))으로 배출된다. 이 때문에, 배출 라인(53)으로 들어간 파티클이 처리 공간에 분출되는 일은 없다.
<파티클 제거 처리에 관해서>
이어서, 실시형태에 따른 파티클 제거 처리의 내용에 관해서 도 8∼도 12를 참조하여 설명한다. 도 8은 파티클 제거 처리의 실행 타이밍의 일례를 도시하는 도면이다. 또한, 도 9∼도 12는 파티클 제거 처리의 동작예를 도시하는 도면이다.
파티클 제거 처리는, 제품 기판 이외의 기판(이하 「더미 웨이퍼」라고 기재한다)를 처리 공간에 수용한 상태에서 실행된다. 더미 웨이퍼는, 제품 기판인 웨이퍼(W)와 마찬가지로, 표면에 IPA 액체의 액막이 형성된 상태에서 처리 공간에 반입된다.
도 8에 도시하는 것과 같이, 건조 처리 유닛(17)에서는, 더미 웨이퍼에 대하여, 제품 기판인 웨이퍼(W)에 대한 건조 처리와 같은 레시피로, 승압 처리, 유통 처리 및 감압 처리가 이루어진다. 이러한 일련의 건조 처리에 있어서, 파티클 제거 처리는 승압 처리 중에 실행된다.
이와 같이, 파티클 제거 처리를 행하는 경우라도, 토탈 처리 시간은 제품 기판에 대한 건조 처리의 처리 시간(시간 T1∼시간 T4)과 변함 없기 때문에, 스루풋의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 더미 웨이퍼에 대한 파티클 제거 처리를 포함하는 일련의 건조 처리는, 예컨대 소정 매수(예컨대 1 로트분)의 웨이퍼(W)에 대하여 건조 처리가 이루어질 때마다, 소정 시간(예컨대 24시간)마다 처리 공간의 세정 처리가 이루어질 때마다 실시될 수 있다.
도 8에 도시하는 것과 같이, 파티클 제거 처리는, 승압 처리에 있어서 처리 공간의 압력이 임계 압력 Ps에 도달한 타이밍(시간 T5)에 시작되고, 승압 처리가 종료하는 시간 T2에 종료된다.
이와 같이, 처리 공간의 압력이 임계 압력 Ps에 도달한 타이밍에 파티클 제거 처리를 행함으로써, 더미 웨이퍼 상의 IPA 액체를 초임계 상태의 처리 유체에 녹아 들어가게 할 수 있다. 처리 유체에 녹아 들어간 IPA는, 처리 공간이나 제2 공급 라인(52) 내의 파티클을 흡착할 수 있다. 따라서, 처리 공간에 더미 웨이퍼를 수용하지 않고서 파티클 제거 처리를 행하는 경우와 비교하여, 파티클의 제거 성능을 높일 수 있다.
또한 파티클 제거 처리는, 처리 공간의 압력이 임계 압력 Ps에 도달한 후의 타이밍에 시작되어도 좋다. 또한 파티클 제거 처리는, 승압 처리가 종료되는 시간 T2보다도 전의 타이밍에 종료되어도 좋다.
도 9에 도시하는 것과 같이, 파티클 제거 처리에서는, 우선 제2 공급 라인(52)에 마련되는 2개의 밸브(131, 132) 중 한쪽의 밸브(여기서는 밸브(131))가 열린다.
승압 처리에 있어서, 제1 공급 라인(51)에는, 처리 압력 P1 또는 처리 압력 P1을 넘는 압력으로 조정된 처리 유체가 상류 측의 공급 라인(50)으로부터 공급된다. 상류 측의 공급 라인(50)에는, 제1 공급 라인(51)뿐만 아니라 제2 공급 라인(52)도 접속되어 있기 때문에, 제2 공급 라인(52)에 있어서의 밸브(131) 및 밸브(132)의 일차 측에는, 처리 압력 P1 또는 처리 압력 P1을 넘는 압력이 인가된 상태가 된다.
한편, 승압 처리 도중에 있어서, 처리 공간의 압력은 처리 압력 P1에 아직 도달하지 않고, 밸브(131, 132)의 이차 측에는 일차 측보다도 작은 압력이 인가된 상태로 되어 있다.
따라서, 승압 처리 중에 밸브(131)가 열리면, 밸브(131)의 일차 측과 이차 측의 압력차에 의해, 처리 공간의 압력에 대항하는 처리 유체의 흐름이 제2 공급 라인(52) 내에 생기게 된다. 이 흐름에 의해서, 밸브(131) 및 밸브(131)보다도 하류 측의 제1 분기 공급 라인(52a)에 부착된 파티클을 처리 공간에 배출할 수 있다. 즉, 밸브(131) 및 밸브(131)보다도 하류 측의 제1 분기 공급 라인(52a)으로부터 파티클을 제거할 수 있다.
파티클 제거 처리는, 처리 공간의 압력이 임계 압력 Ps에 도달한 타이밍에, 바꿔 말하면, 더미 웨이퍼의 표면에 형성된 IPA 액체가 처리 공간에 녹아 들어간 타이밍에 이루어진다. 이에 따라, 파티클 제거 처리에 있어서, 더미 웨이퍼의 표면으로부터 IPA 액체가 흘러나오는 것이 방지된다.
이어서, 도 10에 도시하는 것과 같이, 밸브(131)가 닫히고, 밸브(131, 132)의 양쪽이 닫힌 상태가 소정 시간 유지된다. 그 후, 도 11에 도시하는 것과 같이, 밸브(131, 132) 중 다른 쪽의 밸브(여기서는 밸브(132))가 열린다. 이에 따라, 밸브(132) 및 밸브(132)보다도 하류 측의 제2 분기 공급 라인(52b)으로부터 파티클이 제거된다. 그 후, 도 12에 도시하는 것과 같이, 밸브(132)가 닫히고, 밸브(131, 132) 양쪽이 닫힌 상태가 소정 시간 유지된다.
파티클 제거 처리는, 도 9∼도 12까지의 동작을 미리 정해진 횟수(예컨대 6회) 반복한 후, 종료한다.
밸브(131, 132)의 일차 측과 이차 측의 압력차는, 밸브(131, 132)가 열린 순간이 가장 크다. 따라서, 밸브(131, 132)를 여는 동작을 여러 번 반복함으로써, 예컨대 밸브(131, 132)를 한 번씩밖에 열지 않는 경우와 비교하여, 파티클의 제거 효율을 높일 수 있다.
밸브(131, 132)가 열리는 시간은, 짧은 시간, 예컨대 1초 이하, 바람직하게는 0.5초 이하, 보다 바람직하게는 0.1초 이하의 길이로 설정된다. 이와 같이, 밸브(131, 132)가 열리는 시간을 짧게 설정함으로써, 승압 처리가 이루어지는 시간 T1∼시간 T2의 시간 내(예컨대 1분간)에, 밸브(131, 132)를 열고 닫는 동작을 보다 많이 반복할 수 있다. 따라서, 스루풋의 저하를 억제하면서 파티클의 제거 효율을 높일 수 있다.
또한, 파티클 제거 처리에 있어서, 밸브(131, 132)의 한쪽을 열고 닫은 후, 양쪽의 밸브(131, 132)를 닫은 상태에서 소정 시간 대기함으로써, 밸브(131, 132)의 일차 측과 이차 측의 압력차를 회복시킬 수 있다. 따라서, 밸브(131, 132)의 한쪽을 열었을 때의 압력차와 비교하여 다른 쪽을 열었을 때의 압력차가 작아지는 것을 억제할 수 있다.
건조 처리 유닛(17)에서는, 파티클 제거 처리 및 승압 처리가 종료되면 유통 처리가 이루어진다. 밸브(131, 132) 및 제2 공급 라인(52)으로부터 처리 공간에 배출된 파티클은, 이 유통 처리에 의해서 처리 용기(31)의 외부로 배출된다.
도 13은 파티클 제거 처리 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다. 또한, 도 13에 도시하는 각 처리 수순은, 제어 장치(4)의 기억부(20)에 저장되어 있는 프로그램을 제어부(19)가 독출함과 더불어, 독출한 명령에 기초하여 제어부(19)가 건조 처리 유닛(17)을 제어함으로써 실행된다.
도 13에 도시하는 것과 같이, 건조 처리 유닛(17)에서는, 승압 처리 중에 처리 공간의 압력이 임계 압력 Ps에 도달했는지 여부를 판정한다(단계 S201). 예컨대 제어부(19)는, 압력 센서(152)(도 4 참조)에 의해서 검출되는 압력이 임계 압력 Ps에 도달한 경우에, 처리 공간의 압력이 임계 압력 Ps에 도달했다고 판정한다. 또한 제어부(19)는, 승압 처리 시작 후, 처리 공간의 압력이 임계 압력 Ps에 도달하는 시간으로서 미리 정해진 시간이 경과한 경우에, 처리 공간의 압력이 임계 압력 Ps에 도달했다고 판정하여도 좋다.
제어부(19)는, 처리 공간의 압력이 임계 압력 Ps에 도달할 때까지 단계 S201의 처리를 반복한다(단계 S201, 아니오(No)). 한편, 처리 공간의 압력이 임계 압력 Ps에 도달하면(단계 S201, 예(Yes)), 건조 처리 유닛(17)은, 제2 공급 라인(52)에 설치된 밸브(131, 132) 중 한쪽의 밸브를 열고 닫는다(단계 S202). 그 후, 건조 처리 유닛(17)은, 밸브(131, 132) 양쪽을 닫은 상태에서 소정 시간(예컨대 2초간) 대기한다(단계 S203).
이어서, 건조 처리 유닛(17)은, 제2 공급 라인(52)에 설치된 밸브(131, 132) 중 다른 쪽의 밸브를 열고 닫는다(단계 S204). 그 후, 건조 처리 유닛(17)은, 밸브(131, 132) 양쪽을 닫은 상태에서 소정 시간(예컨대 2초간) 대기한다(단계 S205).
이어서, 제어부(19)는, 단계 S202∼S205의 처리를 규정 횟수 반복했는지 여부를 판정한다(단계 S206). 이 처리에 있어서, 단계 S202∼S205의 처리를 반복한 횟수가 규정 횟수에 달하지 않은 경우(단계 S206, 아니오), 건조 처리 유닛(17)은, 처리를 단계 S202로 되돌려, 단계 S202∼S205의 처리를 반복한다. 한편, 단계 S202∼S205의 처리를 규정 횟수 반복한 경우(단계 S206, 예), 건조 처리 유닛(17)은 파티클 제거 처리를 끝낸다.
<파티클 제거 처리의 성능 평가>
이어서, 파티클 제거 처리의 성능 평가의 결과에 관해서 도 14를 참조하여 설명한다. 도 14는 실시형태에 따른 파티클 제거 처리의 성능 평가의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 14에 도시하는 그래프의 횡축은, 웨이퍼(더미 웨이퍼)의 처리 매수를 나타내고 있다. 1번째∼4번째 장의 웨이퍼는, 파티클 제거 처리 전의 처리 용기(31)에 있어서, 파티클 제거 처리를 포함하지 않는 통상의 건조 처리를 실시한 더미 웨이퍼이다. 5번째∼8번째 장의 웨이퍼는, 파티클 제거 처리를 포함하는 일련의 건조 처리를 실시한 더미 웨이퍼이다. 9번째∼12번째 장의 웨이퍼는, 파티클 제거 처리 후의 처리 용기(31)에 있어서, 파티클 제거 처리를 포함하지 않는 통상의 건조 처리를 실시한 웨이퍼이다. 도 14에 도시하는 그래프의 종축은, 건조 처리 후의 각 웨이퍼(더미 웨이퍼)의 표면에 부착된 파티클의 수를 나타내고 있다.
도 14에 도시하는 것과 같이, 1번째의 파티클 제거 처리에 이용된 5번째 장의 웨이퍼의 표면에는, 파티클 제거 처리 전에 처리된 1번째∼4번째 장의 웨이퍼와 비교하여 대량의 파티클이 부착되어 있는 것을 알 수 있었다. 이것은, 밸브(131, 132) 및 제2 공급 라인(52)에 부착된 파티클이 파티클 제거 처리에 의해서 처리 공간에 배출되어, 처리 공간에 수용된 웨이퍼의 표면에 부착했기 때문이라고 생각된다. 또한, 1번째의 파티클 제거 처리에 이용된 5번째 장의 웨이퍼의 파티클수와, 4번째의 파티클 제거 처리에 이용된 8번째 장의 웨이퍼의 파티클수를 비교하면, 8번째 장의 웨이퍼의 파티클수 쪽이 적은 것을 알 수 있다. 이것은, 파티클 제거 처리를 반복함으로써, 밸브(131, 132) 및 제2 공급 라인(52)에 부착된 파티클이 적어졌기 때문이라고 생각된다.
또한, 파티클 제거 처리 전에 처리된 1번째∼4번째 장의 웨이퍼의 파티클수 와, 파티클 제거 처리 후에 처리된 9번째∼12번째 장의 웨이퍼의 파티클수를 비교하면, 9번째∼12번째 장의 웨이퍼 쪽이 파티클수가 적은 것을 알 수 있다. 이것은, 파티클 제거 처리에 의해서 밸브(131, 132) 및 제2 공급 라인(52)으로부터 파티클이 배출됨으로써, 통상의 건조 처리 중에 밸브(131, 132) 및 제2 공급 라인(52)으로부터 처리 공간에 분출되는 파티클이 감소했기 때문이라고 생각된다.
이와 같이, 실시형태에 따른 건조 처리 유닛(17)에 의하면, 제품 기판에 대한 건조 처리 중에, 밸브(131, 132)를 포함하는 제2 공급 라인(52)에 부착된 파티클이 처리 공간에 분출됨으로 인해 제품 기판이 오염되는 것을 억제할 수 있다.
<변형예>
또한 상술한 실시형태에서는, 제2 공급 라인(52)의 제1 분기 공급 라인(52a)에 설치된 밸브(131)와, 제2 분기 공급 라인(52b)에 설치된 밸브(132)를 교대로 여는 것으로 했다. 이에 한하지 않고, 건조 처리 유닛(17)은 밸브(131)와 밸브(132)를 동시에 열더라도 좋다. 즉, 건조 처리 유닛(17)은, 밸브(131, 132)를 열고 닫고, 그 후, 밸브(131, 132)를 닫은 상태에서 소정 시간 대기하는 동작을 규정 횟수 반복하여도 좋다.
또한 상술한 실시형태에서는, 제2 공급 라인(52)의 제1 분기 공급 라인(52a)에 밸브(131)가 설치되고, 제2 분기 공급 라인(52b)에 밸브(132)가 설치되는 경우의 예에 관해서 설명했다. 그러나, 제2 공급 라인(52)의 구성은 상기 예에 한정되지 않는다.
도 15는 변형예에 따른 제2 공급 라인(52)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 15에 도시하는 것과 같이, 제2 공급 라인(52)은, 예컨대 제1 분기 공급 라인(52a) 및 제2 분기 공급 라인(52b)보다도 상류 측의 상류 측의 제2 공급 라인(52c)에 밸브(133)를 구비하는 구성이라도 좋다.
이 경우, 건조 처리 유닛(17)은, 파티클 제거 처리에 있어서, 예컨대 밸브(133)를 열고 닫고, 그 후, 밸브(133)를 닫은 상태에서 소정 시간 대기하는 동작을 규정 횟수 반복한다. 이에 따라, 밸브(133) 및 밸브(133)보다도 하류 측의 제2 공급 라인(52)에 부착된 파티클을 처리 공간에 배출할 수 있다.
또한 상술한 실시형태에서는, IPA 액체를 머금은 더미 웨이퍼를 처리 공간에 수용한 상태에서, 파티클 제거 처리를 행하는 것으로 했지만, 파티클 제거 처리는 반드시 더미 웨이퍼를 처리 공간에 수용한 상태에서 행할 필요는 없다.
또한 상술한 실시형태에서는, 파티클 제거 처리에 있어서, 초임계 상태의 CO2를 청정화된 유체로서 처리 공간에 공급하는 경우의 예에 관해서 설명했지만, 청정화된 유체는 초임계 상태의 CO2에 한정되지 않는다. 예컨대 청정화된 유체는 초임계 상태의 IPA라도 좋다. 이 경우, 건조 처리 유닛(17)에서는, 승압 처리에 있어서 밸브(107)와 밸브(111)가 열린다. 이에 따라, 유체 공급원(56)으로부터 상류 측의 공급 라인(50)에 IPA가 공급된다. 상류 측의 공급 라인(50)에 공급된 IPA는, 상류측 공급 라인(50)에 설치된 히터(102)에 의해서 가열됨으로써 초임계 상태로 되고, 그 후, 제1 공급 라인(51)을 통해 처리 공간에 공급된다.
또한, 청정화된 유체는 초임계 상태의 유체에 한하지 않고, N2 등의 불활성 가스라도 좋다. 이 경우, 건조 처리 유닛(17)은, 승압 처리에 있어서 밸브(108)와밸브(111)가 열린다. 이에 따라, 유체 공급원(57)으로부터 상류 측의 공급 라인(50에 불활성 가스가 공급된다. 상류 측의 공급 라인(50)에 공급된 불활성 가스는, 제1 공급 라인(51)을 통해 처리 공간에 공급된다.
상술해 온 것과 같이, 실시형태에 따른 기판 처리 장치(일례로서 건조 처리 유닛(17))는, 액체(일례로서 IPA 액체)에 의해 표면이 젖은 상태의 기판(일례로서 웨이퍼(W) 또는 더미 웨이퍼)을 초임계 상태의 처리 유체(일례로서 CO2)와 접촉시켜 기판을 건조시키는 건조 처리가 이루어지는 기판 처리 장치이다. 실시형태에 따른 기판 처리 장치는 처리 용기(31)와 제1 공급 라인(51)과 제2 공급 라인(52)과 배출 라인(53)과 제어부(19)를 구비하다. 처리 용기(31)는 기판을 수용할 수 있는 처리 공간을 갖는다. 제1 공급 라인(51)은, 제1 개폐 밸브(일례로서 밸브(111))를 포함하고, 처리 공간에 처리 유체를 공급한다. 제2 공급 라인(52)은, 제2 개폐 밸브(일례로서 밸브(131, 132) 또는 밸브(133))를 포함하고, 처리 공간에 처리 유체를 공급한다. 배출 라인(53)은, 제3 개폐 밸브(일례로서 밸브(153, 154))를 포함하고, 처리 공간으로부터 처리 유체를 배출한다. 제어부(19)는 제1 개폐 밸브, 제2 개폐 밸브 및 제3 개폐 밸브를 제어한다. 제어부(19)는 승압 처리와 유통 처리와 파티클 제거 처리를 실행한다. 승압 처리는, 제2 개폐 밸브 및 제3 개폐 밸브가 닫힌 상태에서, 제1 공급 라인(51)으로부터 처리 공간에 청정화된 유체(일례로서 초임계 상태의 유체, 불활성 가스)를 공급함으로써 처리 공간의 압력을 상승시킨다. 유통 처리는, 승압 처리 후, 제2 개폐 밸브 및 제3 개폐 밸브를 엶으로써, 제2 공급 라인으로부터 처리 공간에 처리 유체를 공급하여 배출 라인으로부터 배출한다. 파티클 제거 처리는, 승압 처리 중에, 제2 개폐 밸브를 열고 닫음으로써, 처리 공간의 압력에 대항하는 청정화된 유체의 흐름을 제2 공급 라인(52) 내에 생기게 한다.
따라서, 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 제2 개폐 밸브 및 제2 개폐 밸브보다도 하류 측의 제2 공급 라인(52)에 부착된 파티클이 처리 공간에 분출됨으로써 제품 기판이 오염되는 것을 억제할 수 있다.
청정화된 유체는 불활성 가스(일례로서 N2)라도 좋다. 또한, 청정화된 유체는 초임계 상태의 유체(일례로서 초임계 상태의 CO2, 초임계 상태의 IPA)라도 좋다.
파티클 제거 처리는, 승압 처리 중에, 제2 개폐 밸브를 열고 닫는 것을 반복하여도 좋다. 이에 따라, 파티클의 제거 효율을 높일 수 있다.
또한, 제2 공급 라인(52)은, 하류 측에 있어서 제1 분기 공급 라인(52a)과 제2 분기 공급 라인(52b)으로 분기되어 있어도 좋다. 이 경우, 제2 개폐 밸브는, 제1 분기 공급 라인(52a)에 설치되는 제4 개폐 밸브(일례로서 밸브(131))와, 제2 분기 공급 라인(52b)에 설치되는 제5 개폐 밸브(일례로서 밸브(132))를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 파티클 제거 공정은, 제4 개폐 밸브 및 제5 개폐 밸브 중 한쪽의 개폐 밸브가 닫힌 상태에서 다른 쪽의 개폐 밸브를 열고 닫고, 그 후, 다른 쪽의 개폐 밸브가 닫힌 상태에서 한쪽의 개폐 밸브를 열고 닫더라도 좋다.
이에 따라, 제4 개폐 밸브 및 제5 개폐 밸브 양쪽을 동시에 열고 닫은 경우와 비교하여, 제1 분기 공급 라인(52a) 및 제2 분기 공급 라인(52b)에 대하여 보다 강한 유체의 흐름을 생기게 할 수 있다. 이 때문에, 제2 공급 라인(52)에 부착된 파티클을 보다 확실하게 처리 공간으로 배출할 수 있다.
또한, 파티클 제거 공정은, 제4 개폐 밸브 및 제5 개폐 밸브 중 한쪽의 개폐 밸브가 닫힌 상태에서 다른 쪽의 개폐 밸브를 열고 닫고, 그 후, 다른 쪽의 개폐 밸브가 닫힌 상태에서 한쪽의 개폐 밸브를 열고 닫는 것을 반복하여도 좋다. 이에 따라 파티클의 제거 효율을 높일 수 있다.
또한, 제어부(19)는, 승압 처리 전에, IPA의 액막이 형성된 기판을 처리 공간에 반입하는 반입 처리를 실행한다. 또한, 승압 처리, 유통 처리 및 파티클 제거 처리는, IPA의 액막이 형성된 기판이 처리 공간에 수용된 상태에서 이루어진다. 기판 상의 IPA는, 초임계 상태의 처리 유체에 녹아 들어감으로써, 처리 공간이나 제2 공급 라인(52) 내의 파티클을 흡착할 수 있다. 이 때문에, IPA의 액막이 형성된 기판을 처리 공간에 수용하지 않고서 파티클 제거 처리를 행하는 경우와 비교하여, 파티클의 제거 성능을 높일 수 있다.
파티클 제거 처리는, 처리 공간의 압력이, 처리 유체가 초임계 상태가 되는 임계 압력에 도달한 이후의 타이밍에 시작되어도 좋다. 이에 따라, 파티클 제거 처리에 있어서, 기판으로부터 IPA 액체가 흘러나오는 것을 방지할 수 있다.
기판 처리 장치는 상류 측의 공급 라인(50)을 구비하고 있어도 좋다. 상류 측의 공급 라인(50)은 일단 측에 있어서 청정화된 유체의 공급원(일례로서 유체 공급원(55∼57))에 접속되고, 타단 측에 있어서 제1 공급 라인(51) 및 제2 공급 라인(52)에 접속된다. 이 경우, 파티클 제거 처리는, 제2 공급 라인(52)의 상류 측에서 제2 개폐 밸브로 인가되는 압력이며, 상류 측의 공급 라인(50) 및 제1 공급 라인(51)을 통해 처리 공간에 공급되는 청정화된 유체의 공급 압력과, 제2 공급 라인(52)의 하류 측에서 제2 개폐 밸브로 인가되는 처리 공간의 압력의 차에 의해, 처리 공간의 압력에 대항하는 청정화된 유체의 흐름을 제2 공급 라인(52) 내에 생기게 한다.
이에 따라, 승압 처리 중에 제2 개폐 밸브의 일차 측과 이차 측의 사이에 생기는 압력차를 이용하여, 처리 공간의 압력에 대항하는 청정화된 유체의 흐름을 제2 공급 라인(52) 내에 생기게 할 수 있다.
제1 공급 라인(51)은, 처리 공간에 수용된 기판보다 아래쪽에서 처리 공간에 대하여 처리 유체를 공급하는 제1 공급 헤더(36)에 접속되더라도 좋다. 또한, 제2 공급 라인(52)은, 처리 공간의 일측에서 타측으로 향해서 처리 유체를 공급하는 제2 공급 헤더(37)에 접속되더라도 좋다. 또한, 배출 라인(53)은 처리 공간의 타측에 설치되더라도 좋다.
이에 따라, 승압 처리에 있어서, 기판의 표면으로부터 액체가 흘러나오는 것을 방지할 수 있다. 또한, 파티클 제거 처리에 있어서 처리 공간에 배출된 파티클을, 유통 처리에 있어서 제2 공급 헤더(37)에서 배출 헤더(38)로 향하는 처리 유체의 흐름에 실어 처리 공간으로부터 효율적으로 배출할 수 있다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 실제로 상기한 실시형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기한 실시형태는, 첨부한 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고서 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.

Claims (11)

  1. 액체에 의해 표면이 젖은 상태의 기판을 초임계 상태의 처리 유체와 접촉시켜 상기 기판을 건조시키는 건조 처리가 이루어지는 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법으로서,
    상기 기판 처리 장치는,
    상기 기판을 수용할 수 있는 처리 공간을 갖는 처리 용기와,
    제1 개폐 밸브를 포함하며, 상기 처리 공간에 상기 처리 유체를 공급하는 제1 공급 라인과,
    제2 개폐 밸브를 포함하며, 상기 처리 공간에 상기 처리 유체를 공급하는 제2 공급 라인과,
    제3 개폐 밸브를 포함하며, 상기 처리 공간으로부터 상기 처리 유체를 배출하는 배출 라인을 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 제2 개폐 밸브 및 상기 제3 개폐 밸브가 닫힌 상태에서, 상기 제1 공급 라인으로부터 상기 처리 공간에 청정화된 유체를 공급함으로써 상기 처리 공간의 압력을 상승시키는 승압 공정과,
    상기 승압 공정 후, 상기 제2 개폐 밸브 및 상기 제3 개폐 밸브를 엶으로써, 상기 제2 공급 라인으로부터 상기 처리 공간에 상기 처리 유체를 공급하여 상기 배출 라인으로부터 배출하는 유통 공정과,
    상기 승압 공정 중에, 상기 제2 개폐 밸브를 열고 닫음으로써, 상기 처리 공간의 압력에 대항하는 상기 청정화된 유체의 흐름을 상기 제2 공급 라인 내에 생기게 하는 파티클 제거 공정
    을 포함하는 것인 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 청정화된 유체는 불활성 가스인 것인 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 청정화된 유체는 초임계 상태의 유체인 것인 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파티클 제거 공정은,
    상기 승압 공정 중에, 상기 제2 개폐 밸브를 열고 닫는 것을 반복하는 것인 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공급 라인은,
    하류 측에 있어서 제1 분기 공급 라인과 제2 분기 공급 라인으로 분기되어 있고,
    상기 제2 개폐 밸브는,
    상기 제1 분기 공급 라인에 설치되는 제4 개폐 밸브와,
    상기 제2 분기 공급 라인에 설치되는 제5 개폐 밸브를 포함하고,
    상기 파티클 제거 공정은,
    상기 승압 공정 중에, 상기 제4 개폐 밸브 및 상기 제5 개폐 밸브 중 한쪽의 개폐 밸브가 닫힌 상태에서 다른 쪽의 개폐 밸브를 열고 닫고, 그 후, 상기 다른 쪽의 개폐 밸브가 닫힌 상태에서 상기 한쪽의 개폐 밸브를 열고 닫는 것인 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 파티클 제거 공정은,
    상기 승압 공정 중에, 상기 제4 개폐 밸브 및 상기 제5 개폐 밸브 중 한쪽의 개폐 밸브가 닫힌 상태에서 다른 쪽의 개폐 밸브를 열고 닫고, 그 후, 상기 다른 쪽의 개폐 밸브가 닫힌 상태에서 상기 한쪽의 개폐 밸브를 열고 닫는 것을 반복하는 것인 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 승압 공정 전에, IPA(이소프로필알코올)의 액막이 형성된 상기 기판을 상기 처리 공간에 반입하는 반입 공정을 포함하고,
    상기 승압 공정, 상기 유통 공정 및 상기 파티클 제거 공정은,
    상기 IPA의 액막이 형성된 상기 기판이 상기 처리 공간에 수용된 상태에서 이루어지는 것인 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 파티클 제거 공정은,
    상기 처리 공간의 압력이 상기 처리 유체가 초임계 상태로 되는 임계 압력에 도달한 이후의 타이밍에 시작되는 것인 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 처리 장치는,
    일단 측에 있어서 상기 청정화된 유체의 공급원에 접속되고, 타단 측에 있어서 상기 제1 공급 라인 및 상기 제2 공급 라인에 접속되는 상류 측의 공급 라인을 포함하고,
    상기 파티클 제거 공정은,
    상기 제2 공급 라인의 상류 측에서 상기 제2 개폐 밸브로 인가되는 압력이고, 상기 상류 측의 공급 라인 및 상기 제1 공급 라인을 통해 상기 처리 공간에 공급되는 상기 청정화된 유체의 공급 압력과, 상기 제2 공급 라인의 하류 측에서 상기 제2 개폐 밸브로 인가되는 상기 처리 공간의 압력의 차에 의해, 상기 처리 공간의 압력에 대항하는 상기 청정화된 유체의 흐름을 상기 제2 공급 라인 내에 생기게 하는 것인 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공급 라인은,
    상기 처리 공간에 수용된 상기 기판보다 아래쪽에서 상기 처리 공간에 대하여 상기 처리 유체를 공급하는 제1 공급 헤더에 접속되고,
    상기 제2 공급 라인은,
    상기 처리 공간의 일측에서 타측으로 향해서 상기 처리 유체를 공급하는 제2 공급 헤더에 접속되고,
    상기 배출 라인은,
    상기 처리 공간의 타측에 마련되는 것인 기판 처리 장치의 파티클 제거 방법.
  11. 액체에 의해 표면이 젖은 상태의 기판을 초임계 상태의 처리 유체와 접촉시켜 상기 기판을 건조시키는 건조 처리가 이루어지는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판을 수용할 수 있는 처리 공간을 갖는 처리 용기와,
    제1 개폐 밸브를 포함하며, 상기 처리 공간에 상기 처리 유체를 공급하는 제1 공급 라인과,
    제2 개폐 밸브를 포함하며, 상기 처리 공간에 상기 처리 유체를 공급하는 제2 공급 라인과,
    제3 개폐 밸브를 포함하며, 상기 처리 공간으로부터 상기 처리 유체를 배출하는 배출 라인과,
    상기 제1 개폐 밸브, 상기 제2 개폐 밸브 및 상기 제3 개폐 밸브를 제어하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제2 개폐 밸브 및 상기 제3 개폐 밸브가 닫힌 상태에서, 상기 제1 공급 라인으로부터 상기 처리 공간에 청정화된 유체를 공급함으로써 상기 처리 공간의 압력을 상승시키는 승압 처리와, 상기 승압 처리 후, 상기 제2 개폐 밸브 및 상기 제3 개폐 밸브를 엶으로써, 상기 제2 공급 라인으로부터 상기 처리 공간에 상기 처리 유체를 공급하여 상기 배출 라인으로부터 배출하는 유통 처리와, 상기 승압 처리 중에, 상기 제2 개폐 밸브를 열고 닫음으로써, 상기 처리 공간의 압력에 대항하는 상기 청정화된 유체의 흐름을 상기 제2 공급 라인 내에 생기게 하는 파티클 제거 처리를 실행하는 것인 기판 처리 장치.
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