KR20080000516A - 기판처리방법 및 기판처리장치 - Google Patents

기판처리방법 및 기판처리장치 Download PDF

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KR20080000516A
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아키라 이즈미
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다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
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Abstract

과제
ＩＰＡ 등의 유기용매성분을 이용하여 액체로 젖은 기판표면을 건조시키는 기판처리방법 및 기판처리장치에 있어서, 유기용매성분의 소비량을 억제하면서 기판표면을 양호하게 건조한다.
해결수단
린스처리 후에 기판(Ｗ)을 회전시키면서 기판표면(Ｗｆ)에 부착해 있는 린스 액(ＤＩＷ)의 표층부를 기판표면(Ｗｆ)으로부터 털어내어 제거한다. 계속해서, 기판표면(Ｗｆ)에 ＩＰＡ와 ＤＩＷ가 혼합된 혼합액을 공급한다. 기판표면(Ｗｆ)상의 린스 액의 대부분이 제거되어 있는 것으로부터, 기판표면(Ｗｆ)에 미세 패턴(ＦＰ)이 형성되어 있는 경우이어도 패턴 간격에 부착하는 액체성분이 혼합액으로 치환된다. 게다가, 기판표면(Ｗｆ)에 공급하는 혼합액의 ＩＰＡ농도는 50％ 이하로 되어 있다. 따라서, ＩＰＡ의 소비량을 억제하면서 패턴 도괴(倒壞)를 유효하게 방지할 수 있다.

Description

기판처리방법 및 기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
도 1은 ＩＰＡ농도와 표면장력γ과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 ＩＰＡ농도와 접촉각θ과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 ＩＰＡ농도와 γ×ｃｏｓθ과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제1 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 기판처리장치의 제어구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 4의 기판처리장치의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 7은 도 4의 기판처리장치의 동작을 나타내는 타이밍차트이다.
도 8은 도 4의 건조처리장치의 동작을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 도 4의 건조처리장치의 동작을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제2 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 기판처리장치의 제어구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제4 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13의 기판처리장치의 동작을 나타내는 타이밍차트이다.
도 15는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제5 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 15의 기판처리장치의 동작을 나타내는 타이밍차트이다.
[부호의 설명]
5, 59… 린스노즐(액공급수단)
8… 가스토출노즐(가스분사수단)
9… 차단부재(분위기차단수단)
13… 척 회전기구(회전수단, 액제거수단)
17… 척 핀(기판지지수단)
21… 혼합액 층
22… 홀
57… 혼합액노즐(액공급수단)
95… 노즐(액공급수단)
ＧＳ… 가스공급원(가스공급수단)
Ｗ… 기판
Ｗf… 기판표면
기술분야
본 발명은, 액체로 젖은 기판표면을 건조시키는 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것이다. 또한, 건조처리대상이 되는 기판으로는, 반도체 웨이퍼, 포토 마스크용 글라스기판, 액정표시용 글라스기판, 플라즈마 표시용 글라스기판, 광디스크용 기판 등이 포함된다.
배경기술
약액(藥液)에 의한 약액처리 및 순수(純水) 등의 린스 액에 의한 린스처리가 행해진 후, 기판표면에 부착하는 린스 액을 제거하기 위해, 수많은 건조방법이 종래부터 제안되어 있다. 그 중의 하나로서, ＩＰＡ 등의 유기용매성분을 이용한 건조방법이 알려져 있다. 특히 매엽식(枚葉式)의 기판처리장치에서는, 순수와 ＩＰＡ 사이의 표면장력 차이에 의해 생기는 대류(마란고니 효과)를 이용한 건조처리와, 스핀 건조처리를 조합시킨, 소위 로타고니 건조가 알려져 있다.
이 로타고니 건조에서는, 회전하고 있는 기판의 중심의 상방으로부터 ＩＰＡ증기와 순수(純水)를 각각 노즐로부터 기판에 분사한다. 그리고 이들 노즐을 서서히 기판의 지름방향 외측으로 이동시켜 감으로써, ＩＰＡ증기가 분사되고 있는 부분부터 건조가 시작되어, 기판의 중심에서부터 주변 둘레로 건조영역이 넓어져 기판 전면(全面)을 건조시키고 있다. 즉, 기판의 회전에 따르는 원심력의 작용과, ＩＰＡ증기의 분사에 의한 마란고니 효과에 의해 기판상에서 순수를 제거하고, 이것에 의해 기판을 건조시키고 있다.
또한, ＩＰＡ를 이용한 다른 기판건조방법으로서는, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 건조방법이 알려져 있다. 이 건조방법을 실행하는 기판처리장치는, 기판에 대해 약액처리와 린스처리를 한 후에, 기판을 스핀 건조시키는 장치이다. 이 장치에서는, 약액처리 후에, 이류체(二流體) 혼합 노즐로부터 순수에 ＩＰＡ를 혼합 시킨 ＩＰＡ 혼합 순수를 질소 가스와 함께 기판에 공급하여 린스처리를 실행하고 있다. 이에 의해, 기판표면에 부착하고 있는 약액 및 파티클을 제거함과 동시에, 건조처리시에 기판표면에 워터마크가 발생하는 것을 억제하고 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 기판처리장치에서는, 순수에 ＩＰＡ를 혼입시킨 ＩＰＡ수용액을 현상(現像) 후의 기판에 공급함으로써 린스처리를 하고 있다. 이에 의해, 미세한 레지스트 패턴의 도괴(倒壞)를 방지하면서 린스처리를 실행하는 것을 가능하게 하고 있다.
또한, 특허문헌 3에 기재된 세정장치에서는, 기판표면에 대해 불화수소산 처리를 행한 후, 순수를 기판표면에 공급하여 세정처리(린스처리)를 하고 있다. 이어서, 순수의 공급 정지 후에 도중에 끊어지는 일 없이 또는 순수를 공급하고 있는 도중에서 기판의 표면에 ＩＰＡ를 공급하고 있다. 이에 의해, 기판표면상의 순수에 ＩＰＡ가 용해하여 순수가 ＩＰＡ에 의해 치환된다. 이렇게 하여, 기판표면상의 순수가 ＩＰＡ로 치환되는 결과, 기판 건조시의 워터마크 발생이 방지된다.
또한, 특허문헌 4에 기재된 레지스트 현상(現像)방법에서는, 다음과 같이 하여 기판표면상의 미세한 먼지(파티클)량의 저감을 꾀하고 있다. 우선, 레지스트 현상 후에 순수(純水)를 기판에 공급하여 순수세정(린스처리)을 행한다. 그 후, 용량비(容量比)로 10％ 정도의 ＩＰＡ를 포함한 순수(ＩＰＡ수용액)를 기판에 공급하여 기판의 세정을 행한다. 다음으로, 기판을 고속회전시키면서 기판을 스핀건조시킨다.
특허문헌 1 특개 2003-168668호 공보(도 6)
특허문헌 2 특개평 7-122485호 공보(도 4)
특허문헌 3 특개평 9-38595호 공보(도 5)
특허문헌 4 특개평 3-209715호 공보(도 1)
그런데 기판표면에 형성되는 패턴의 미세화가 최근 급속히 진행되고 있지만, 이 미세화에 따라 기판처리에 있어서 새로운 문제가 생기게 되었다. 즉, 건조처리를 행하고 있는 동안에 미세 패턴끼리가 가까이 끌어 당겨져서 도괴(倒壞)하는 문제가 있었다. 구체적으로는, 건조처리의 진전에 따라 액체와 기체의 계면(界面)이 기판상에 나타나지만, 미세 패턴끼리가 패턴의 간격으로 발생하는 부압(負壓)에 의해 가까이 끌어 당겨져서 무너지는 문제가 있었다. 이 패턴의 간격으로 발생하는 부압의 크기는 액체의 표면장력에 의존하여, 액체의 표면장력이 큰 만큼 커지게 된다. 그 때문에, 패턴 도괴를 유효하게 방지하면서 순수(純水)로 젖은 기판표면을 건조시키는 경우에는, 순수보다 표면장력이 작은 유체, 예컨대 ＩＰＡ 등의 유기용제를 이용함과 동시에, ＩＰＡ를 패턴 간격의 내부까지 보내줄 필요가 있다.
그렇지만, 로타고니 건조에서는, 기판을 회전시키면서 기판의 건조를 행하고 있으므로 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 기판표면에 ＩＰＡ증기를 공급해도, 기판의 회전에 따르는 기류(氣流)의 영향에 의해 기판으로부터 금방 ＩＰＡ증기가 배출되어 버려, 기판표면에 부착하는 순수에 ＩＰＡ를 충분히 용해시켜 넣을 수 없 다. 그 결과, 기판표면에 형성된 패턴 간격의 내부에 부착하는 순수에 ＩＰＡ가 충분히 용해하지 않는 중에 기판표면이 건조되는 결과가 되어, 패턴 도괴를 충분히 방지할 수 없었다.
또한, 특허문헌 1에 기재된 건조방법에서는, 약액처리 후에 ＩＰＡ를 혼합시킨 ＩＰＡ 혼합 순수(純水)를 린스 액으로 이용하여 기판표면에 부착하고 있는 약액 및 파티클을 제거하고 있다. 마찬가지로, 특허문헌 2에 기재된 기판처리장치에서도, 현상처리 후에 ＩＰＡ수용액을 린스 액으로 이용하여 현상 후의 레지스트 패턴 및 기판표면에 잔류부착해 있는 현상액을 제거하고 있다. 그 때문에, 이들 기판표면에 부착하는 처리액(약액이나 현상액) 및 불필요한 물질을 제거하기 위해 상응한 린스시간을 필요로 하고, ＩＰＡ의 소비량이 많아져 버린다고 하는 문제가 있었다.
또한, ＩＰＡ에는 다소라도 파티클이 포함되어 있지만, 이와 같이 기판에 공급되는 ＩＰＡ의 공급량이 많아져 버리면, ＩＰＡ에 포함되는 파티클이 기판에 축적해 버려, 오히려 기판이 오염된다고 하는 문제가 발생할 우려가 있었다.
또한, 특허문헌 3이나 특허문헌 4에 기재된 세정장치에서는, 린스처리 후에 ＩＰＡ 혹은 ＩＰＡ수용액을 기판표면에 공급할 때에, 비교적 다량의 순수가 기판표면에 잔류부착하고 있다. 따라서, 이러한 상태로 기판의 표면에 ＩＰＡ 혹은 ＩＰＡ수용액이 공급되면, 기판표면에 형성된 패턴 간격의 내부에 부착하는 순수에 ＩＰＡ가 충분히 용해하지 않는 중에 ＩＰＡ가 기판 밖으로 배출되어 버린다. 그 결과, 기판건조시의 패턴 도괴나 워터마크 발생을 충분히 방지할 수 없었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 된 것이며, ＩＰＡ 등의 유기용매성분을 이용하여 액체로 젖은 기판표면을 건조시키는 기판처리방법 및 기판처리장치에 있어서, 유기용매성분의 소비량을 억제하면서 기판표면을 양호하게 건조하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 액체로 젖은 기판표면을 건조시키는 기판처리방법 및 기판처리장치로서, 상기 목적을 달성하기 위해, 아래와 같이 구성되어 있다. 즉, 기판처리방법은, 기판표면에 부착해 있는 액체의 일부를 남기고 대부분을 기판표면으로부터 제거하는 액제거공정(液除去工程)과, 기판표면에 부착해 있는 액체와 동일 조성(組成)의 액체 또는 상기 기판표면에 부착해 있는 액체와 주성분이 동일한 액체와, 그 액체로 용해해 표면장력을 저하시키는 유기용매성분이 혼합된 혼합액을 거의 수평자세로 지지된 기판의 표면에 공급하여, 기판표면에 액제거공정 후에 잔류부착(殘留付着)하고 있는 액체성분을 혼합액으로 치환시키는 치환공정(置換工程)과, 치환공정 후에 혼합액을 기판표면에서 제거하여 그 기판표면을 건조시키는 건조공정을 구비하며, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율이 50％ 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 기판처리장치는, 액체로 젖은 기판표면을 상방(上方)을 향한 상태로 기판을 거의 수평자세로 지지하는 기판지지수단과, 기판표면에 부착해 있는 액체와 동일 조성의 액체 또는 기판표면에 부착해 있는 액체와 주성분이 동일한 액체와, 그 액체에 용해해서 표면장력을 저하시키는 유기용매성분이 혼합된 혼합액을 기판지지수단에 지지된 기판의 표면에 공급하는 액공급수단과, 기판표면에 부착해 있는 액체의 일부를 남기고 대부분을 기판표면으로부터 제거하는 액제거수단을 구비하며, 액제거수단에 의해 기판표면으로부터 액체를 제거한 후에, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율이 50％ 이하인 혼합액을 액공급수단으로부터 기판표면에 공급하여 기판표면에 부착해 있는 액체성분을 혼합액으로 치환시킨 후, 혼합액을 기판표면으로부터 제거하여 기판표면을 건조시키는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성된 발명(기판처리방법 및 장치)에서는, 기판표면의 건조(건조공정) 전에, 기판표면에 부착해 있는 액체와 동일 조성의 액체 또는 기판표면에 부착해 있는 액체와 주성분이 동일한 액체와, 그 액체에 용해하여 표면장력을 저하시키는 유기용매성분(이하 「표면장력저하물질」이라고 한다)이 혼합된 혼합액(이하, 간단히 「혼합액」이라고 한다)을 거의 수평자세로 지지된 기판의 표면에 공급하여 그 기판표면에 부착해 있는 액체성분을 혼합액으로 치환하고 있다. 또한, 혼합액에 의한 치환(치환 공정)에 앞서서 기판표면에 부착해 있는 액체의 일부를 남기고 대부분을 제거하고 있다. 이 때문에, 기판표면에 미세 패턴이 형성되어 있었다고 해도, 패턴 간격의 내부에 부착하는 액체성분으로 표면장력저하물질을 충분히 용해시킬 수 있다. 그 결과, 패턴 간격에 존재하는 액체성분을 표면장력저하물질을 포함하는 혼합액에 의해 확실하게 치환하여, 기판건조시의 패턴 도괴를 유효하게 방지할 수 있다. 게다가, 치환공정에 앞서 기판표면으로부터 대부분의 액체성분을 제거함으로써, 비교적 소량의 혼합액에 의해 액체성분을 치환할 수 있고, 유기용매성분의 소비량을 억제할 수 있다. 또한, 패턴 간격에 혼합액을 효율 좋게 보 내줄 수 있기 때문에, 치환공정 자체의 실행기간을 단축할 수 있다.
또한, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율이 50％ 이하이므로, 유기용매성분의 소비량을 억제하면서 패턴 도괴를 유효하게 방지할 수 있다. 즉, 100％의 유기용매성분을 이용하여 패턴 간격에 부착하는 액체를 100％의 유기용매성분으로 치환시킬 경우에는, 100％의 유기용매성분을 기판표면에 공급할 필요가 있다. 이 때문에, 처리해야 할 기판 매수(枚數)에 비례하여 유기용매성분의 소비량이 증대해버린다. 이로 인해, 다량의 유기용매성분이 필요하게 되고, 이것이 가격 증대의 주요 원인이 되어 버린다. 따라서, 100％의 유기용매성분을 이용하는 것은 실용적이지 않다. 한편으로, 유기용매성분의 소비량을 억제하는 관점에서 보면, 건조공정 전에, 액체로 젖은 기판표면에 대해 비교적 소량의 유기용매성분을 공급하여, 그 유기용매성분을 액체 중에 혼입시킨다고 하는 방법이 고려될 수 있다. 그렇지만, 기판 한 장당에 공급하는 유기용매성분의 양을 감소시키면, 기판표면에 부착하는 액체의 표층부분에 유기용매성분을 혼입시킬 수 있다고 해도, 패턴 간격에 표면장력저하물질(유기용매성분)을 스며들게 해 표면장력을 저하시키는 것은 곤란하게 되어 버린다.
이에 대해, 유기용매성분의 체적백분율이 50％ 이하인 혼합액을 기판에 공급함으로써, 기판상의 액체가 혼합액으로 치환되어, 패턴 간격에 부착하는 액체도 표면장력저하물질을 포함하는 액체(혼합액)로 치환된다. 이와 같이 100％의 유기용매성분(표면장력저하물질)을 이용하여 치환처리를 행하지 않더라도, 패턴의 간격에 표면장력저하물질을 스며들어가게 해 표면장력을 줄일 수 있다. 이 경우, 이 혼 합액 중에 포함되는 유기용매성분의 체적백분율은 50％ 이하이기 때문에, 패턴 간격에 존재하는 유기용매성분의 양은 100％의 유기용매성분을 이용한 치환처리보다 적어지게 된다. 하지만, 후술하는 실험 결과가 나타내는 바와 같이, 만약 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율을 50％보다 크게 했을 경우에도, 혼합액의 표면장력에 큰 저하는 보이지 않아, 패턴 도괴(倒壞)를 일으키는 힘에 관하여 큰 감소는 예상할 수 없다. 오히려, 상기한 바와 같은 유기용매성분의 소비량의 증대에 따르는, 기판에의 표면장력저하물질의 공급량의 제약으로부터 생기는 단점 쪽이 커지게 된다. 따라서, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율을 50％ 이하로 함으로써, 유기용매성분의 소비량을 억제하면서 패턴 도괴를 유효하게 방지할 수 있다.
또한, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율을 줄임으로써, 유기용매성분만을 비교하여 그 유기용매성분에 대한 장치의 방폭(防曝) 대책을 간략화할 수 있다. 또한, 기판에 공급되는 공급 유체 중에 포함되는 파티클 등의 이물질을 제거하기 위해, 필터 등을 이용하여 공급 유체에 대한 필터링을 실행하는 것이 필요하게 되어 있지만, 유기용매성분만으로는 표면장력이 낮아, 유기용매성분 중의 파티클 등의 이물질 제거가 곤란하게 되는 문제가 있다. 이에 대해, 유기용매성분과 액체를 혼합시킴으로써, 혼합액에 포함되는 이물질 제거가 용이하게 되는 이점이 있다.
여기서, 기판표면으로부터 액체를 제거(액제거공정을 실행)할 때에는, 기판표면에 부착해 있는 액체의 표층부(表層部)만을 제거하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 치환공정에 있어서 기판표면에 형성된 패턴 간격의 내부까지 혼합액이 들어 가게 하는 것이 용이하게 되어, 패턴 간격에 존재하는 액체성분을 혼합액으로 효율 좋게 치환할 수 있다. 또한, 표층부의 액체만이 기판표면으로부터 제거됨으로써, 기판표면이 부분적으로 건조해 버리는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 기판표면의 건조에 의한 다음과 같은 문제점을 방지할 수 있다. 즉, 패턴 간격에 존재하는 액체를 남기면서 표층부의 액체성분이 기판표면으로부터 제거됨으로써, 액체제거(액제거공정) 시에 패턴 도괴가 일어나는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판표면이 외부 분위기에 노출되는 것을 방지하여, 기판표면에의 파티클 부착을 억제할 수 있다.
또한, 기판을 회전시키면서 기판표면에 부착해 있는 액체를 기판표면으로부터 털어내어 제거함으로써, 기판표면으로부터 액체의 대부분을 비교적 용이하게, 게다가 단시간에 제거할 수 있다. 여기서, 액제거공정 시의 기판의 회전속도로서는, 300∼500ｒｐｍ으로 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 기판회전속도에 따르면, 기판표면의 건조를 방지하면서 비교적 단시간에 액체를 기판표면으로부터 제거할 수 있다. 또한, 액제거공정의 실행기간을 0.5∼1ｓｅｃ로 설정함으로써, 기판표면으로부터 액체를 양호하게 제거할 수 있다. 즉, 이러한 실행기간이면, 실행기간이 지나치게 길어짐으로써 기판표면이 건조하는 것을 방지하는 한편, 실행기간이 지나치게 짧아짐으로써 기판표면으로부터의 액체의 제거가 불충분하게 되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 패턴 도괴를 유효하게 방지하는 관점에서는, 이하에 표시하는 이유에 의해, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율(이하 「유기용매성분농도」라고 한다)을 5％ 이상이면서 35％ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 기판건조시의 패턴 도괴를 일으키는 힘(패턴의 간격에 발생하는 부압)은, 식 (1)에 나타내는 바와 같이, 패턴의 간격에 부착하는 액체의 표면장력과, 기판표면과 액체 사이의 접촉각(接觸角)에 의존한다.
2 γ×cosθ… (1)
여기서, γ은 패턴의 간격에 부착하는 액체의 표면장력, θ은 기판표면과 액체 사이의 접촉각이다.
따라서, 식 (1)에 따르면, 패턴의 간격에 부착하는 액체의 표면장력이 작은 만큼, 또한 기판표면과 액체 사이의 접촉각이 큰 만큼, 패턴 도괴를 일으키는 힘이 저하하는 것을 알 수 있다.
유기용매성분농도와 패턴의 간격에 부착하는 액체의 표면장력과의 관계 및 유기용매성분농도와 기판표면과 액체 사이의 접촉각과의 관계에 대해서는, 후술의 실험결과에서 상세히 설명하지만, 이 실험결과에 따르면, 액체에의 유기용매성분의 혼합량을 증가시켜 가면, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율이 10％ 부근까지는 혼합액의 표면장력은 급격하게 저하하지만, 기판표면에 대한 액체(혼합액)의 접촉각에 큰 저하는 보이지 않는다. 그 결과로서, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율이 10％ 부근에서 패턴 도괴를 일으키는 힘은 극소(極小)가 된다. 따라서, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율을 10％, 또는 그 전후(前後)로 설정함으로써, 더욱 유기용매성분의 소비량을 억제하면서 패턴 도괴를 유효하게 방지할 수 있다. 이러한 관점으로부터, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율을 5％ 이상이면서 10％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 기판을 회전시키면서 혼합액을 기판표면에 공급하면, 혼합액에 작용하는 원심력에 의해 혼합액이 유동하여, 패턴 간격의 내부까지 혼합액을 더욱 효율 좋게 들어가게 할 수 있다. 그 결과, 패턴 간격에 부착하는 액체성분을 혼합액으로 확실하게 치환하여, 패턴 도괴(倒壞)를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 치환 공정 전에 린스 액을 기판표면에 공급해 린스처리를 하는 린스공정을 추가로 구비하여, 린스공정 후에 기판표면에 부착해 있는 린스 액을 기판표면에 부착해 있는 액체로서, 린스 액(液)으로 젖은 기판표면을 건조시키도록 해도 좋다. 이 구성에 따르면, 린스공정 후에 린스 액으로 젖어 있는 기판표면으로부터 일부를 남기고 대부분의 린스 액이 제거된다. 따라서, 혼합액을 패턴 간격의 내부까지 효율 좋게 들어가게 할 수 있고, 린스 액으로 젖은 기판표면을 바람직하게 건조시킬 수 있다. 게다가, 린스공정은 혼합액과 달리, 액체만으로 이루어지는 린스 액에 의해 실행됨으로써, 치환공정에서는 기판표면에 부착하는 린스 액을 혼합액으로 치환할 따름인 유기용매성분을 준비하면 충분하여, 유기용매성분의 소비량을 억제할 수 있다.
또한, 린스공정 종료시부터 치환공정 시작시까지 계속해서 액제거공정을 행하도록 해도 좋다. 이에 의해, 린스공정, 액제거공정 및 치환공정이 일체적으로 연속해서 실행되어, 기판표면에 부착하는 린스 액을 혼합액으로 신속하게 치환시킬 수 있다.
또한, 린스공정 전에 약액을 기판표면에 공급하여 약액처리(藥液處理)를 하 는 약액처리공정을 구비하도록 하여, 린스공정에서는 기판표면에 잔류부착하는 약액을 기판표면으로부터 제거하도록 해도 좋다. 이에 의해, 기판표면에 대해 일련의 세정처리(약액처리 + 린스처리 + 치환처리 + 건조처리)를 하여 기판표면을 양호하게 건조시킬 수 있다.
또한, 건조공정을 불활성 가스 분위기 속에서 행하도록 하면, 건조시간을 단축함과 동시에, 기판의 주위 분위기의 산소농도를 저하시킬 수 있다. 이 때문에, 기판표면으로부터의 혼합액 속으로의 피(被) 산화물질의 용출을 줄일 수 있고, 워터마크 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 이러한 불활성 가스 분위기는, 예컨대 기판의 상방(上方) 위치에서 기판표면에 대향(對向)시키면서 기판표면으로부터 간격을 두고 배치된 분위기차단수단과, 분위기차단수단과 기판표면 사이에 형성되는 공간에 불활성 가스를 공급하는 가스공급수단을 설치함으로써 실현할 수 있다.
또한, 건조공정에서 기판을 회전시켜 기판표면에 부착한 혼합액을 털어내어 기판을 건조시키는 기판처리방법에 있어서는, 치환공정 후(後)로서 건조공정 전(前)에, 기판표면 전체에 패들 형상의 혼합액에 의한 혼합액 층을 형성하여, 기판의 표면 중앙부에 가스를 분사해 혼합액 층의 중앙부에 홀을 형성함과 동시에 홀을 기판의 둘레방향(端緣方向)으로 확대시키도록 해도 좋다. 이 구성에 따르면, 건조공정 동안 기판의 표면 중앙부에 혼합액이 물방울(液滴) 형태로 남아, 줄무늬 형상 파티클로 되어서 워터마크가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기판을 회전시켜 기판표면에 부착하는 혼합액을 제거해서 건조시키는 때는, 혼합액에 작용하는 원심력은 기판의 표면 중앙부에 위치하는 혼합액일수록 작아, 기판의 표면 둘레부 분(端緣部)으로부터 건조되어 간다. 이때, 기판의 표면 중앙부로부터 그 주위에 걸쳐 물방울(液滴)이 남고, 그 물방울이 기판의 둘레방향으로 흘러, 이 물방울의 이동 자국으로 워터마크가 형성되어 버리는 경우가 있었다. 이에 대해, 본 발명에 따르면, 앞서 기재한 바와 같이 건조공정 전에 미리 기판표면에 형성한 패들 형상의 혼합층의 중앙부에 홀을 형성하여 그 홀을 확대시켜 감으로써 기판의 표면 중앙부에 위치하는 혼합액을 배제하고 있으므로, 워터마크가 형성되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서 이용되는 「유기용매성분」으로는 알코올계 유기용매를 이용할 수 있다. 안전성, 가격 등의 관점에서 이소프로필 알코올, 에틸알코올 또는 메틸알코올을 이용할 수 있지만, 특히 이소프로필 알코올(ＩＰＡ)이 바람직하다.
바람직한 실시예
<유기용매성분농도와 패턴 도괴를 일으키는 힘과의 관계>
본원 발명자는, 유기용매성분농도의 변화가 패턴 도괴를 일으키는 힘에 끼치는 영향을 조사하기 위해, 여러 가지 실험을 하였다. 「과제를 해결하기 위한 수단」 항목에서 설명한 바와 같이, 패턴 도괴를 일으키는 힘은 식 (1)에 도시된 것처럼, 패턴의 간격에 부착하는 액체의 표면장력γ(이하, 단순히 「표면장력γ」이라고 함)와, 기판표면과 액체 사이의 접촉각θ(이하, 단순히 「접촉각θ」이라고 함)에 따른 값 ｃｏｓθ와의 곱의 크기에 의존한다. 그래서, 본원 발명자는, 유 기용매성분농도와 표면장력γ과의 관계 및 유기용매성분농도와 접촉각θ와의 관계에 대해 각각 평가하였다. 여기서는, 기판표면에 부착하는 액체와 동일 조성의 액체로서 ＤＩＷ(=deionized Ｗater)를 이용함과 동시에, 유기용매성분으로서 이소프로필 알코올(ＩＰＡ) 액체를 이용하여, ＤＩＷ와 ＩＰＡ를 혼합해서 혼합액을 생성하였다. 그리고 혼합액(ＤＩＷ+ＩＰＡ) 속의 ＩＰＡ의 체적백분율(이하 「ＩＰＡ농도」라고 함)을 변화시켰을 때의 표면장력γ 및 접촉각θ을 측정하였다.
도 1은, ＩＰＡ농도와 표면장력γ과의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 2는, ＩＰＡ농도와 접촉각θ과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 1 및 도 2에 기재되는 횡축(橫軸)은 ＩＰＡ농도를 나타내고 있으며, ＩＰＡ농도가 0(ｖｏｌ％）은 ＤＩＷ 단체(單體)인 것을, ＩＰＡ농도가 100(ｖｏｌ％）은 ＩＰＡ액체 단체(單體)인 것을 나타내고 있다. 이들 표면장력γ과 접촉각θ은, 쿄와가이멘가가구(協和界面科學) 주식회사 제품 ＬＣＤ-400Ｓ를 이용하여 측정했다. 여기서, 표면장력γ의 측정은 현적법(懸滴法)(펜던트·드롭법)에 의해, 접촉각θ은 액적법(液滴法)에 의해 측정했다. 또한, 접촉각θ의 측정에는 표면에 ｐｏｌｙ-Ｓｉ가 형성된 기판을 이용하여 최종적으로 ＨＦ처리된 기판표면과 액체(혼합액, ＤＩＷ 단체, 또는 ＩＰＡ액체 단체) 사이의 접촉각을 측정하고 있다.
도 1로부터 명확해지는 바와 같이, ＤＩＷ에의 ＩＰＡ혼합량을 증가시켜 가면, ＩＰＡ농도가 10％ 부근까지는 ＤＩＷ에의 ＩＰＡ혼합량의 증가에 따라 혼합액의 표면장력γ이 급격하게 줄어들어 가는 것을 알 수 있다. 그리고 ＩＰＡ농도가 50％ 이상에서는, 혼합액의 표면장력에 큰 감소는 보이지 않으며, ＩＰＡ액체 단 체(單體)와 거의 동등한 표면장력을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 도 2에서는, ＤＩＷ에의 ＩＰＡ혼합량의 증가에 따라, ＩＰＡ농도가 50％ 부근까지 접촉각θ은 거의 똑같이 작아져 가며, ＩＰＡ 농도가 10％ 부근 전후에서 접촉각θ의 변화의 정도에 별로 큰 차이는 보이지 않는다. 그리고 각각의 ＩＰＡ농도에 대한, 표면장력γ과 접촉각θ에 대응한 값 ｃｏｓθ와의 곱을 계산함으로써, 패턴 간격에 발생하는 부압(負壓)(패턴 도괴를 일으키는 힘)과 ＩＰＡ농도와의 관계가 유도된다.
도 3은, ＩＰＡ농도와 γ×ｃｏｓθ과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, ＩＰＡ농도가 10％ 부근에서 γ×ｃｏｓθ, 다시 말하면 식 (1)로 표시되는 패턴 도괴를 일으키는 힘은 극소가 된다. 이것은, ＤＩＷ에의 ＩＰＡ의 혼합량을 증가시켜 가면, ＩＰＡ농도가 10％ 부근까지는, 혼합액의 표면장력γ은 급격하게 감소하지만, 접촉각θ에 큰 감소는 보이지 않는 사실로부터 설명할 수 있다. 또한, ＩＰＡ농도가 10％ 부근에서의 γ×ｃｏｓθ의 크기는, ＩＰＡ농도가 100％、 다시 말해 ＩＰＡ액체 단체(單體)에서의 γ×ｃｏｓθ의 크기와 거의 동등한 것을 알 수 있다. 이에 의해, 패턴 도괴(倒壞)를 일으키는 힘에 관해서는, ＩＰＡ액체 단체(單體)를 이용하든지 ＩＰＡ농도가 10％ 부근인 혼합액을 쓰든지 동등하다고 말할 수 있다.
여기서, 「과제를 해결하기 위한 수단」 항목에서 설명한 바와 같이, 기판표면에 형성된 패턴 간격에 부착하는 ＤＩＷ를 ＤＩＷ보다도 표면장력이 낮은 물질로 치환시킨다고 하는 관점에서는, ＩＰＡ의 소비량을 억제하여 비교적 다량의 혼합액 을 기판에 공급하는 것이 중요하게 되어 있다. 따라서, ＤＩＷ보다도 표면장력γ이 작고, ＩＰＡ보다도 접촉각θ이 큰 것이라면, ＩＰＡ농도를 낮추는 쪽이 패턴 도괴를 유효하게 방지하는 관점에서는 단연 유리하다. 이러한 관점으로부터, ＩＰＡ농도를 50％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, ＩＰＡ농도가 10％ 부근에서 패턴 도괴를 일으키는 힘이 적어짐으로써, ＩＰＡ농도를 5％ 이상이면서 35％ 이하, 더욱 바람직하게는 ＩＰＡ농도를 5％ 이상이면서 10％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이러한 농도로 설정함으로써, 혼합액의 공급량 증가에 따른 패턴 도괴 방지효과와, 패턴 도괴를 일으키는 힘의 감소에 의한 패턴 도괴 방지효과의 상승 효과를 얻을 수 있어, 패턴 도괴를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 실험에서는, 유기용매성분으로서 이소프로필 알코올(ＩＰＡ)을 이용하고 있지만, 에틸알코올 또는 메틸알코올을 이용하는 것이라도 기본적으로는 똑같은 패턴 도괴 방지효과를 얻을 수 있다.
그래서, 본 발명에 관계되는 기판처리방법 및 기판처리장치에서는, 상기 조성의 혼합액을 이용함으로써, 유기용매성분의 소비량을 억제하면서 액체로 젖은 기판표면을 양호하게 건조시키고 있다. 이하, 도면을 참조하면서 구체적인 실시 형태에 대해 상술한다.
<제1 실시형태>
도 4는, 본 발명에 관계되는 기판처리장치의 제1 실시형태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 5는 도 4의 기판처리장치의 제어(制御) 구성을 나타내는 블록도 이다. 이 기판처리장치는 반도체 웨이퍼 등의 기판(Ｗ)의 표면(Ｗｆ)에 부착한 오염물질을 제거하기 위한 세정처리(洗淨處理)에 이용되는 매엽식(枚葉式)의 기판처리장치이다. 더욱 구체적으로는, ｐｏｌｙ-Ｓｉ의 미세패턴이 표면(Ｗｆ)에 형성된 기판(Ｗ)의 표면(Ｗｆ)에 대해서 불화수소산 등의 약액(藥液)에 의한 약액처리 및 순수(純水)나 ＤＩＷ 등의 린스 액에 의한 린스처리를 한 후, 린스 액으로 젖은 기판(Ｗ)에 대해 후술(後述)의 치환처리를 함으로써 기판(Ｗ)에 대해 건조처리를 행하는 장치이다.
이 기판처리장치는, 기판(Ｗ)을 그 표면(Ｗｆ)을 상방으로 향한 상태에서 거의 수평자세로 지지하여 회전시키는 스핀척(1)과, 스핀척(1)에 지지된 기판(Ｗ)의 상방으로부터 각각 약액 및 린스 액을 공급하는, 약액노즐(3) 및 린스노즐(5)을 구비하고 있다. 또한, 린스노즐(5)은, 린스 액으로서 ＤＩＷ와, 린스처리 후에 기판표면(Ｗf)에 부착하는 액체(ＤＩＷ)와 동일 조성의 액체와, 그 액체에 용해하여 표면장력을 감소시키는 유기용매성분을 혼합한 혼합액을 기판(Ｗ)에 선택적으로 공급 가능하게 되어 있다.
스핀척(1)은, 회전지주(回轉支柱)(11)가 모터를 포함하는 척 회전기구(13)의 회전축에 연결되고 있어, 척 회전기구(13)의 구동에 의해 연직축(鉛直軸) 둘레로 회전 가능하게 되어 있다. 이들 회전지주(11), 척 회전기구(13)는, 원통 형상의 케이싱(2) 내에 수용되어 있다. 회전지주(11)의 상단부에는, 원반(圓盤) 형태의 스핀베이스(15)가 일체적으로 나사 등의 체결부품에 의해 연결되어 있다. 따라서, 장치 전체를 제어하는 제어유닛(4)으로부터의 동작지령(動作指令)에 따라 척 회전기구(13)를 구동시킴으로써 스핀베이스(15)가 연직축 둘레로 회전한다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 척 회전기구(13)가 본 발명의 「회전수단」으로서 기능한다.
스핀베이스(15)의 가장자리(周緣部) 부근에는, 기판(Ｗ)의 가장자리(周緣部)를 붙잡기 위한 복수(複數) 개의 척 핀(17)이 입설(立設)되어 있다. 척 핀(17)은, 원형의 기판(Ｗ)을 확실히 지지하기 위해 3개 이상 설치되어 있으면 좋고, 스핀베이스(15)의 가장자리를 따라 등(等) 각도간격으로 배치되어 있다. 척 핀(17)의 각각은, 기판(Ｗ)의 가장자리를 하방(下方)에서 지지하는 기판지지부와, 기판지지부에 지지된 기판(Ｗ)의 외주(外周) 단면(端面)을 눌러 기판(Ｗ)을 보호지지하는 기판보호지지부를 구비하고 있다. 각(各) 척 핀(17)은, 기판보호지지부가 기판(Ｗ)의 외주 단면을 누르는 압압(押壓)상태와, 기판보호지지부가 기판(Ｗ)의 외주 단면으로부터 떨어지는 해방상태 사이를 전환할 수 있게 구성되어 있다.
스핀베이스(15)에 대해 기판(Ｗ)이 주고받기가 되는 때에는, 복수 개의 척 핀(17)을 해방상태로 하고, 기판(Ｗ)에 대해 세정처리를 하는 때에는, 복수 개의 척 핀(17)을 압압상태로 한다. 압압(押壓)상태로 함으로써, 복수 개의 척 핀(17)은 기판(Ｗ)의 가장자리를 붙잡아 그 기판(Ｗ)을 스핀베이스(15)로부터 소정 간격을 두고서 거의 수평자세로 지지할 수 있다. 이에 의해, 기판(Ｗ)은 그 표면(패턴형성면)(Ｗf)을 상방으로 향하고, 이면(裏面)(Ｗb)을 하방으로 향한 상태로 지지된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 척 핀(17)이 본 발명의 「기판지지수단」으로 기능한다.
또한, 케이싱(2) 주위에는, 받침(받이) 부재(21)가 고정적으로 설치되어 있다. 받침(받이) 부재(21)에는, 원통(圓筒)형의 칸막이 부재(23a, 23b, 23c)가 입설(立設)되어 있다. 케이싱(2)의 외벽(外壁)과 칸막이 부재(23a)의 내벽 사이의 공간이 제1 배액조(排液槽)(25a)를 형성하며, 칸막이 부재(23a)의 외벽과 칸막이 부재(23b)의 내벽 사이의 공간이 제2 배액조(25b)를 형성하고, 칸막이 부재(23b)의 외벽과 칸막이 부재(23c)의 내벽 사이의 공간이 제3 배액조(25c)를 형성하고 있다.
제1 배액조(25a), 제2 배액조(25b) 및 제3 배액조(25c)의 바닥(底部)에는 각각, 배출구(27a, 27b, 27c)가 형성되고 있고, 각(各) 배출구는 서로 다른 드레인에 접속되어 있다. 예컨대 본 실시형태에서는, 제1 배액조(25a)는 사용이 끝난 약액을 회수하기 위한 조(槽)로서, 약액을 회수해 재이용하기 위한 회수(回收)드레인에 연통되어 있다. 또한, 제2 배액조(25b)는 사용이 끝난 린스 액을 배액(排液)하기 위한 조(槽)로서, 폐기처리를 위한 폐기(廢棄)드레인에 연통(連通)되어 있다. 또한, 제3 배액조(25c)는 사용이 끝난 혼합액을 배액하기 위한 조(槽)로서, 폐기처리를 위한 폐기드레인에 연통되어 있다.
각 배액조(25a∼25c)의 상방에는 스플래시 가드(6)가 설치되어 있다. 스플래시 가드(6)는 스핀척(1)에 수평자세로 지지되어 있는 기판(Ｗ)의 주위를 포위하도록 스핀척(1)의 회전축(연직축)에 대해 승강 자유롭게 설치되어 있다. 이 스플래시 가드(6)는 스핀척(1)의 회전축에 대해 거의 회전대칭(回轉對稱)한 형상을 갖고 있어, 스핀척(1)과 동심원(同心圓) 형상으로 지름방향 내측에서 외측을 향하여 배치된 3개의 가드(61, 62, 63)를 구비하고 있다. 3개의 가드(61, 62, 63)는, 가 장 바깥쪽 가드(63)로부터 가장 안쪽 가드(61)를 향해서, 순서대로 높이가 낮아지도록 설치됨과 동시에, 각(各) 가드(61, 62, 63)의 상단부가 연직(鉛直) 방향으로 연장되는 면(面) 내에 자리 잡도록 배치되어 있다.
스플래시 가드(6)는, 가드 승강기구(65)와 접속되어, 제어유닛(4)으로부터의 동작지령에 따라 가드 승강기구(65)의 승강구동용 액추에이터(예컨대 에어 실린더 등)를 작동시킴으로써, 스플래시 가드(6)를 스핀척(1)에 대해 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다. 본 실시형태에서는, 가드 승강기구(65)의 구동에 의해 스플래시 가드(6)를 단계적으로 승강시킴으로써, 회전하는 기판(Ｗ)으로부터 비산(飛散)하는 처리액을 제1∼제3 배액조(25a∼25c)로 분별(分別)해서 배액(排液)시키는 것이 가능하게 되어 있다.
가드(61)의 상부에는, 단면(斷面) "〈" 자형(字形)으로 안쪽으로 벌어진 홈 형상의 제1 안내부(61a)가 형성되어 있다. 그리하여 약액처리(藥液處理)시에 스플래시 가드(6)를 가장 높은 위치(이하 「제1 높이위치」라고 함)에 위치시킴으로써, 회전하는 기판(Ｗ)에서 비산하는 약액이 제1 안내부(61a)에서 받아내어져, 제1 배액조(25a)로 안내된다. 구체적으로는, 제1 높이위치로 하여, 제1 안내부(61a)가 스핀척(1)에 지지된 기판(Ｗ)의 주위를 둘러싸도록 스플래시 가드(6)를 배치시킴으로써, 회전하는 기판(Ｗ)으로부터 비산하는 약액이 가드(61)를 통해 제1 배액조(25a)로 안내된다.
또한, 가드(62)의 상부에는, 지름방향 외측으로부터 내측을 향해 비스듬하게 위쪽으로 경사진 경사부(62a)가 형성되어 있다. 그리하여, 린스처리시에 스플래 시 가드(6)를 제1 높이위치보다도 낮은 위치(이하 「제2 높이위치」라고 함)에 위치시킴으로써, 회전하는 기판(Ｗ)으로부터 비산하는 린스 액이 경사부(62a)에서 받아내어져, 제2 배액조(25b)로 안내된다. 구체적으로는, 제2 높이위치로 하여, 경사부(62a)가 스핀척(1)에 지지된 기판(Ｗ)의 주위를 둘러싸도록 스플래시 가드(6)를 배치시킴으로써, 회전하는 기판(Ｗ)으로부터 비산하는 린스 액이 가드(61)의 상단부와 가드(62)의 상단부 사이를 통해서 빠져나가 제2 배액조(25b)로 안내된다.
마찬가지로, 가드(63)의 상부에는, 지름방향 외측으로부터 내측을 향해 비스듬하게 위쪽으로 경사진 경사부(63a)가 형성되어 있다. 그리하여, 치환처리시에 스플래시 가드(6)를 제2 높이위치보다도 낮은 위치(이하 「제3 높이위치」라고 함)에 위치시킴으로써, 회전하는 기판(Ｗ)으로부터 비산하는 혼합액이 경사부(63a)에서 받아내어져, 제2 배액조(25c)로 안내된다. 구체적으로는, 제3 높이위치로 하여, 경사부(63a)가 스핀척(1)에 지지된 기판(Ｗ)의 주위를 둘러싸도록 스플래시 가드(6)를 배치시킴으로써, 회전하는 기판(Ｗ)으로부터 비산하는 혼합액이 가드(62)의 상단부와 가드(63)의 상단부 사이를 통해 빠져나가 제3 배액조(5c)로 안내된다.
또한, 제3 높이위치보다도 낮은 위치(이하 「퇴피(退避)위치」라고 함)에 위치시켜, 스핀척(1)을 스플래시 가드(6)의 상단부로부터 돌출시킴으로써, 기판반송 수단(도시하지 않음)이 미처리 기판(Ｗ)을 스핀척(1)에 얹어 둔다든지, 처리된 기판(Ｗ)을 스핀척(1)으로부터 받아내는 것이 가능하게 되어 있다.
약액 노즐(3)은, 약액 밸브(31)를 통해서 약액 공급원(ＣＳ)과 접속되어 있다. 이 때문에, 제어유닛(4)으로부터의 제어지령에 기초하여 약액 밸브(31)가 개 폐되면, 약액 공급원(ＣＳ)으로부터 약액이 약액 노즐(3)을 향해 압송(壓送)되어, 약액 노즐(3)로부터 약액이 토출(吐出)된다. 또한, 약액 노즐(3)에는 노즐 이동기구(33)(도 5)가 접속되고 있어, 제어유닛(4)으로부터의 동작지령에 따라 노즐 이동기구(33)가 구동됨으로써, 약액 노즐(3)을 기판(Ｗ)의 회전중심의 위쪽의 토출위치와 토출위치로부터 옆으로 퇴피한 대기위치 사이에서 왕복이동시킬 수 있다.
린스 노즐(5)에는, 그 린스 노즐(5)에 린스 액(ＤＩＷ)과 혼합액(ＤＩＷ+유기용매성분)을 선택적으로 공급하기 위한 액공급유닛(7)이 접속되어 있다. 액공급(液供給) 유닛(7)은, 혼합액을 생성하기 위한 캐비넷부(70)(혼합액생성수단)를 구비하며, 캐비넷부(70)에서 생성된 혼합액을 린스 노즐(5)에 압송가능하게 되어 있다. 또한, 액공급유닛(7)은, ＤＩＷ를 린스 액으로 하여 직접 린스 노즐(5)에 압송하는 것도 가능하다. 유기용매성분으로서는, ＤＩＷ(표면장력: 72ｍＮ/ｍ)에 용해하여 표면장력을 저하시키는 물질, 예컨대 이소프로필 알코올(표면장력: 21∼23ｍＮ/ｍ)이 이용될 수 있다. 또한, 유기용매성분은 이소프로필 알코올(ＩＰＡ)에 한정되지 않고, 에틸 알코올, 메틸 알코올의 각종 유기용매성분을 이용하도록 해도 좋다. 또한, 유기용매성분은 액체에 한하지 않고, 각종 알코올의 증기를 유기용매성분으로 하여 ＤＩＷ에 용해시켜 혼합액을 생성하도록 해도 좋다. 이와 같이, 이 실시형태에서는, 린스 노즐(5)이 본 발명의 「액공급수단」로 기능한다.
캐비넷부(70)는, ＤＩＷ와 ＩＰＡ의 혼합액을 저류하는 저류탱크(72)를 구비하고 있다. 이 저류탱크(72)에는 저류탱크(72) 내에 ＤＩＷ를 공급하기 위한 ＤＩＷ도입관(73)의 일단(一端)이 받아들여져 있고, 그의 다른 쪽 일단이 개폐밸 브(73a)를 통해 공장의 유틸리티 등으로 구성되는 ＤＩＷ공급원(ＷS)에 접속되어 있다. 또한, ＤＩＷ도입관(73)의 경로 도중에는 유량계(73b)가 설치되어 있어, 유량계(73b)가 ＤＩＷ공급원(ＷS)으로부터 저류탱크(72)로 도입되는 ＤＩＷ의 유량을 계측한다. 그리고, 제어유닛(4)은, 유량계(73b)에서 계측되는 유량에 기초하여, ＤＩＷ도입관(73)을 유통(流通)하는 ＤＩＷ의 유량을 목표유량(목표값)으로 하도록, 개폐밸브(73a)를 개폐제어한다.
마찬가지로, 저류탱크(72)에는 저류탱크(72) 내에 ＩＰＡ액체를 공급하기 위한 ＩＰＡ도입관(74)의 일단이 받아들여져 있고, 그의 다른 쪽 일단이 개폐밸브(74a)를 통해 ＩＰＡ공급원(ＳＳ)에 접속되어 있다. 또한, ＩＰＡ도입관(74)의 경로 도중에는 유량계(74b)가 설치되어 있어, 유량계(74b)가 ＩＰＡ공급원(ＳＳ)으로부터 저류탱크(72)로 도입되는 ＩＰＡ액체의 유량을 계측한다. 그리고, 제어유닛(4)은, 유량계(74b)에서 계측되는 유량에 기초하여, ＩＰＡ도입관(74)을 유통하는 ＩＰＡ액체의 유량을 목표유량(목표값)으로 하도록, 개폐밸브(74a)를 개폐제어한다.
이 실시형태에서는, ＩＰＡ의 소비량을 억제하면서 기판표면(Ｗf)에 형성된 패턴 도괴를 유효하게 방지하는 관점으로부터, 예컨대 ＩＰＡ와 ＤＩＷ의 체적비율이 1:9, 즉 ＩＰＡ농도가 10％가 되도록, 저류탱크(72) 내에 도입하는 ＩＰＡ(ＩＰＡ액체) 및 ＤＩＷ의 유량을 조정한다. 이와 같이, ＩＰＡ농도를 저하시킴으로써, 100％의 ＩＰＡ에 비교하여 ＩＰＡ에 대한 장치의 방폭대책(防曝對策)을 간략화할 수 있다. 또한, 기판(Ｗ)에 공급되는 공급 유체 중에 포함되는 파티클 등의 이물질을 제거하기 위해, 후술하는 필터를 이용하여 공급 유체(혼합액)에 대한 필터링을 실행하는 일이 필요하게 되어 있지만, 100％의 ＩＰＡ에서는 표면장력이 낮아, ＩＰＡ 속의 파티클 등의 이물질 제거가 곤란해지는 문제가 있다. 이에 대해서, ＩＰＡ와 ＤＩＷ를 혼합시킴으로써, 혼합액에 포함되는 이물질 제거가 용이하게 되는 이점이 있다.
또한, 저류탱크(72)에는, 그 일단(一端)이 믹싱밸브(71)에 접속된 혼합액공급관(75)의 타단(他端)이 삽입되어, 저류탱크(72)에 저류되어 있는 혼합액을 혼합액밸브(76)를 통해 믹싱밸브(71)에 공급가능하게 구성되어 있다. 혼합액공급관(75)에는, 저류탱크(72)에 저류되어 있는 혼합액을 혼합액공급관(75)으로 내보내는 정량펌프(77)와, 정량펌프(77)에 의해 혼합액공급관(75)에 내보내는 혼합액의 온도를 조정하는 온도조정기(78), 혼합액 중의 이물질을 제거하는 필터(79)가 설치되어 있다. 또한, 혼합액공급관(75)에는, ＩＰＡ농도를 감시하기 위한 농도계(濃度計)(80)가 설치되어 있다.
또한, 혼합액공급관(75)에는, 혼합액밸브(76)와 농도계(80) 사이에 혼합액순환관(81)의 일단(一端)이 분기접속되는 한편, 혼합액순환관(81)의 타단이 저류탱크(72)에 접속되어 있다. 이 혼합액순환관(81)에는 순환용 밸브(82)가 설치되어 있다. 그리고, 장치 가동 중은, 정량펌프(77) 및 온도조정기(78)가 항상 구동되어, 기판(Ｗ)에 혼합액을 공급하지 않는 동안은, 혼합액밸브(76)가 닫히는 한편, 순환용 밸브(82)가 열린다. 이에 의해, 저류탱크(72)로부터 정량펌프(77)에 의해 내보내는 혼합액이, 혼합액순환관(81)을 통해서 저류탱크(72)로 되돌려진다. 즉, 기판(Ｗ)에 혼합액을 공급하지 않는 동안은, 저류탱크(72), 혼합액공급관(75) 및 혼합액순환관(81)으로 이루어지는 순환경로를 혼합액이 순환한다.
그 한편으로, 기판(Ｗ)에 혼합액을 공급하는 타이밍이 되면, 혼합액밸브(76)가 열리는 한편, 순환용 밸브(82)가 닫힌다. 이에 의해, 저류탱크(72)로부터 내보내는 혼합액이 믹싱밸브(71)에 공급된다. 또한, 믹싱밸브(71)는 관(51)을 통해 린스 노즐(5)에 접속되고 있어, 믹싱밸브(71)에 공급된 혼합액은 린스 노즐(5)로부터 기판(Ｗ)을 향해 토출된다.
이와 같이, 기판(Ｗ)에 혼합액을 공급하지 않는 동안은, 혼합액을 순환시켜 둠으로써, ＤＩＷ와 ＩＰＡ가 교반(攪拌)되어, ＤＩＷ와 ＩＰＡ를 충분히 혼합시킨 상태로 할 수 있다. 또한, 혼합액밸브(76)가 완전히 열린 후, 소정의 온도로 조정됨과 동시에, 이물질이 제거된 혼합액을 신속히 린스 노즐(5)에 공급할 수 있다.
또한, ＤＩＷ도입관(73)에는, 개폐밸브(73a)의 상류측(ＤＩＷ공급원(ＷS)측)에 ＤＩＷ공급관(83)의 일단이 분기접속되는 한편, ＤＩＷ공급관(83)의 타단이 믹싱밸브(71)에 접속되어 있다. 이 ＤＩＷ공급관(83)에는 린스 액 밸브(84)가 설치되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 제어유닛(4)의 제어지령에 따라 밸브(76, 84)가 개폐제어되면, 린스 노즐(5)에 ＤＩＷ와 혼합액(ＤＩＷ+ＩＰＡ)이 선택적으로 공급된다. 즉, 혼합액밸브(76)를 닫고, 린스 액 밸브(84)를 염으로써, 믹싱밸브(71)를 통해 ＤＩＷ가 린스 노즐(5)에 공급된다. 그 한편으로, 혼합액밸브(76)를 열고, 린스 액 밸브(84)를 닫음으로써, 믹싱밸브(71)를 통해 혼합액이 린스 노즐(5)에 공급된다.
또한, 린스 노즐(5)에는 노즐 이동기구(53)(도 5)가 접속되고 있어, 제어유닛(4)으로부터의 동작지령에 따라 노즐 이동기구(53)가 구동됨으로써, 린스 노즐(5)을 기판(Ｗ)의 중앙부 위쪽의 토출위치와 토출위치부터 옆으로 퇴피(退避)한 대기위치 사이에서 왕복이동시킬 수 있다.
다음으로, 상기한 바와 같이 구성된 기판처리장치에 있어서의 세정처리동작에 대해 도 6 내지 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 6은 도 4의 기판처리장치의 동작을 나타내는 플로차트이다. 또한, 도 7은 도 4의 기판처리장치의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 또한, 도 8은 도 4의 기판처리장치의 동작을 나타내는 모식도이다.
먼저, 제어유닛(4)은 스플래시 가드(6)를 퇴피위치에 위치시켜, 스핀척(1)을 스플래시 가드(6)의 상단부로부터 돌출시킨다. 그리하여, 이 상태에서 기판반송 수단(도시하지 않음)에 의해 미처리 기판(Ｗ)이 장치 내에 반입되면(스텝 Ｓ1), 기판(Ｗ)에 대해 세정처리(약액처리+린스처리+치환처리+건조처리)를 실행한다. 여기서, 기판표면(Ｗf)에는 예컨대 ｐｏｌｙ-Ｓｉ로 이루어진 미세 패턴이 형성되어 있다. 그래서, 이 실시형태에서는, 기판표면(Ｗf)을 위쪽을 향한 상태에서 기판(Ｗ)이 장치 내에 반입되어, 스핀척(1)에 지지된다.
계속해서, 제어유닛(4)은 스플래시 가드(6)를 제1 높이위치(도 4에 나타내는 위치)에 배치하여, 기판(Ｗ)에 대해 약액처리를 실행한다. 즉, 약액노즐(3)을 토출위치로 이동시킴과 동시에, 척 회전기구(13)의 구동에 의해 스핀척(1)에 지지된 기판(Ｗ)을 소정의 회전속도(예컨대 500ｒｐｍ)로 회전시킨다(스텝 Ｓ２). 그리 고, 약액 밸브(31)를 열어 약액 노즐(3)로부터 기판표면(Ｗf)에 약액으로서 불화수소산을 공급한다. 기판표면(Ｗf)에 공급된 불화수소산은 원심력에 의해 넓게 퍼져, 기판표면(Ｗf) 전체가 불화수소산에 의해 약액처리된다(스텝 Ｓ３;약액처리 공정). 기판(Ｗ)으로부터 털어내진 불화수소산은 제1 배액조(25a)로 안내되어, 적당히 재이용된다.
약액처리가 종료하면, 약액 노즐(3)이 대기위치로 이동된다. 그리고, 스플래시 가드(6)가 제2 높이위치에 배치되어, 기판(Ｗ)에 대해서 린스처리가 실행된다. 즉, 린스 노즐(5)을 토출위치로 이동시킴과 동시에, 린스 액 밸브(84)를 열어 린스 노즐(5)로부터 회전하는 기판(Ｗ)의 표면(Ｗf)에 린스 액(ＤＩＷ)을 공급한다. 이에 의해, 린스 액이 원심력에 의해 넓게 펴져 기판표면(Ｗf) 전체가 린스처리된다(스텝 Ｓ４;린스 공정). 그 결과, 기판표면(Ｗf)에 잔류부착하는 불화수소산이 린스 액에 의해 기판표면(Ｗf)으로부터 제거된다. 기판(Ｗ)으로부터 털어낸 사용된 린스 액은 제2 배액조(25b)로 안내되어, 폐기된다. 또한, 린스처리시에 있어서의 기판(Ｗ)의 회전속도는 예컨대 100∼1000ｒｐｍ으로 설정된다.
린스처리가 종료하면, 제어유닛(4)은 기판(Ｗ)의 회전속도를 300∼500ｒｐｍ으로 설정한다. 또한, 린스 액 밸브(84)를 닫음과 동시에 소정 시간만 혼합액 밸브(76)를 연다. 이에 의해, 린스 노즐(5) 및 관(51) 내부에 잔류하는 린스 액이 혼합액으로 밀려 나가, 노즐 밖으로 배출된다. 그 후, 혼합액 밸브(76)가 닫힌다. 또한, 린스처리 후의 기판표면(Ｗf)에는 비교적 다량의 린스 액이 부착해 있지만(도 8(a)), 미리 설정된 소정의 설정 시간만 기판(Ｗ)이 회전됨으로써, 기판표 면(Ｗf) 위의 린스 액의 일부를 남기고 대부분이 기판표면(Ｗf)으로부터 털어내어져 제거된다(스텝 Ｓ５;액제거공정). 구체적으로는, 미세 패턴(ＦＰ)의 간격 내부에 린스 액을 남기면서 표층부의 린스 액만이 기판표면(Ｗf)으로부터 제거된 상태(표층부 제거상태)가 된다(도 8(b)). 그 결과, 린스처리 후의 기판표면(Ｗf)에 부착하는 액막(린스 액으로 구성된 액막(液膜))의 두께에 비교하여 얇은 액막으로 기판표면(Ｗf) 전체가 덮여진다. 상기한 기판(Ｗ)의 회전속도에 의하면, 표층부 제거상태를 비교적 단시간으로, 게다가 기판표면(Ｗf)의 건조를 방지하면서 실현할 수 있다. 그래서, 액제거공정의 실행기간으로서는, 예컨대 O.5∼1ｓｅｃ로 설정된다. 이러한 설정시간에 의하면, 실행기간이 지나치게 김에 의해 기판표면(Ｗf)이 부분적으로 건조하는 것을 방지하는 한편, 실행기간이 지나치게 짧음에 의해 기판표면(Ｗf)으로부터의 린스 액의 제거가 불충분하게 되는 것을 방지할 수 있다.
이렇게 하여, 액제거공정이 종료하면, 제어유닛(4)은 기판(Ｗ)의 회전속도를 500∼1000ｒｐｍ으로 설정함과 동시에, 스플래시 가드(6)를 제3 높이위치에 배치한다. 그리고, 혼합액밸브(76)를 열어 린스 노즐(5)로부터 혼합액(ＤＩＷ+ＩＰＡ)을 토출시킨다. 여기서는, 캐비넷부(70)에 있어서, ＩＰＡ와 ＤＩＷ의 체적비율이 1:9로 혼합된 혼합액이 미리 생성되고 있어(혼합액 생성공정), 그 혼합액이 린스 노즐(5)로부터 기판표면(Ｗf)을 향해 토출된다. 또한, 린스노즐(5) 및 관(51) 내부에 린스처리 후에 잔류하는 린스 액은, 액제거공정 전(前)에 노즐 밖으로 배출되어 있으므로, 린스 액과 혼합액이 연속하여 기판표면(Ｗf)에 공급되는 경우가 없다. 기판표면(Ｗf)에 공급된 혼합액은, 표층부의 린스 액이 기판표면(Ｗf)으로부 터 제거되어 있으므로 패턴 간격 내부까지 용이하게 들어간다. 즉, 패턴 간격에 혼합액을 보내 줌에 있어서 장해가 되었던 표층부의 린스 액이 미리 기판표면(Ｗf)으로부터 제거되어 있기 때문에, 혼합액은 높은 효율로 패턴 간격 내부까지 들어간다. 게다가, 기판(Ｗ)이 비교적 고속으로 회전됨으로써, 혼합액에 작용하는 원심력에 의해 혼합액이 유동한다. 이 때문에, 패턴 간격 내부까지 혼합액을 더욱 효율 좋게 들어가게 할 수 있다. 그 결과, 도 8(c)에 나타내는 바와 같이, 미세 패턴(ＦＰ)의 간격에 부착하는 액체성분(린스 액)이 혼합액으로 확실하게 치환된다(스텝 Ｓ６;치환공정). 기판(Ｗ)으로부터 털어내진 사용된 혼합액은 제3 배액조(25c)로 안내되어, 폐기된다.
계속해서, 제어유닛(4)은 혼합액 밸브(76)를 연 채, 기판(Ｗ)의 회전을 정지 또는 기판(Ｗ)의 회전속도를 100ｒｐｍ이하로 설정한다. 이와 같이, 기판(Ｗ)을 정지 또는 비교적 저속으로 회전시킨 상태에서 기판표면(Ｗf)에 혼합액을 공급함으로써, 패들 형의 혼합액 층이 기판표면(Ｗf)의 전체에 형성된다(스텝 Ｓ７). 이러한 패들 형의 혼합액 층을 기판표면(Ｗf)에 형성(패들 처리)함으로써, 기판표면(Ｗf)에의 파티클 부착을 억제할 수 있다.
그 후, 제어유닛(4)은 척 회전기구(13)의 회전속도를 높여 기판(Ｗ)을 고속회전(예컨대 2000∼3000ｒｐｍ)시킨다. 이에 의해, 기판표면(Ｗf)에 부착하는 혼합액이 털어내어져, 기판(Ｗ)의 건조처리(스핀 드라이)가 실행된다(스텝 Ｓ８;건조공정). 이때, 패턴의 간격에는 혼합액이 들어가고 있다. 따라서, 패턴 도괴나 워터마크 발생을 방지하면서도, 건조시간을 단축하여 스루-풋을 향상시킬 수가 있 다. 또한, 이와 같이 건조시간을 단축함으로써 기판(Ｗ)에 부착하는 액체성분(혼합액)에의 피(被)산화물질의 용출(溶出)을 줄여 워터마크의 발생을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다. 기판(Ｗ)의 건조처리가 종료하면, 제어유닛(4)은 척 회전기구(13)를 제어하여 기판(Ｗ)의 회전을 정지시킨다(스텝 Ｓ９). 그리고, 스플래시 가드(6)를 퇴피(退避)위치에 위치시켜, 스핀척(1)을 스플래시 가드(6)의 위쪽으로부터 돌출시킨다. 그 후, 기판반송수단이 처리된 기판(Ｗ)을 장치로부터 반출하여, 1장의 기판(Ｗ)에 대한 일련의 세정처리가 종료한다(스텝 Ｓ１０).
이상과 같이, 이 실시형태에 따르면, 기판표면(Ｗf)에 부착해 있는 린스 액(ＤＩＷ)의 일부를 남기면서 대부분을 기판표면(Ｗf)으로부터 제거하고 있다. 이 때문에, 패턴 간격 내부에 부착하는 액체성분(린스 액)에 ＩＰＡ(표면장력저하물질)를 충분히 용해시킬 수 있다. 그 결과, 패턴 간격 내부에 부착하는 액체성분을 ＩＰＡ를 포함하는 액체(혼합액)로 확실하게 치환하여, 기판건조시에 있어서의 패턴 도괴나 워터마크 발생을 유효하게 방지할 수 있다. 게다가, 혼합액에 의한 치환(치환공정)에 앞서 기판표면(Ｗf)으로부터 대부분의 린스 액을 제거함으로써 비교적 소량의 혼합액에 의해 린스 액을 치환할 수 있어, ＩＰＡ의 소비량을 억제할 수 있다. 또한, 혼합액을 효율 좋게 패턴 간격 내부에 보내줄 수 있기 때문에, 치환공정 자체의 실행기간을 단축할 수 있다.
또한, 이 실시형태에 따르면, 표층부의 린스 액만을 기판표면(Ｗf)으로부터 제거하고 있기 때문에, 패턴 간격 내부까지 혼합액을 용이하게 들어가게 할 수 있다. 또한, 기판표면(Ｗf) 위에 얇은 막 형태로 액막(液膜)을 남기면서 표층부의 린스 액만을 기판표면(Ｗf)으로부터 제거하고 있으므로, 기판표면(Ｗf)이 부분적으로 건조해 버리는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 액제거공정 시에 패턴 도괴가 일어나는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판표면(Ｗf)이 외부 분위기에 노출하는 것을 방지하여, 기판표면(Ｗf)에의 파티클 부착을 억제할 수 있다.
또한, 이 실시형태에 따르면, ＩＰＡ농도를 50％ 이하로 하고 있으므로, 패턴의 간격에 부착하는 ＤＩＷ를 ＤＩＷ보다도 표면장력이 작은 물질로 효율 좋게 치환시킬 수 있다. 즉, 100％의 ＩＰＡ(ＩＰＡ액체)를 이용하여 미세 패턴(ＦＰ)의 간격에 부착하는 ＤＩＷ를 치환시키게 되면, 다량의 ＩＰＡ가 필요하게 되어, 코스트 증대를 억제하는 관점에서 기판 1장당의 ＩＰＡ의 소비량은 한정되어 버린다. 그렇지만, 기판 1장당에 공급하는 ＩＰＡ의 양을 감소시키면, 예컨대 도 9(a)에 나타내는 바와 같이 기판표면(Ｗf)에 부착하는 ＤＩＷ의 표층부에 ＩＰＡ를 혼입시킬 수 있었다고 해도, 미세 패턴(ＦＰ)의 간격으로 표면장력저하물자(ＩＰＡ)를 들어가게 하여 표면장력을 줄이는 것은 곤란하다.
이에 대해, ＩＰＡ농도가 50％ 이하인 혼합액을 기판(Ｗ)에 공급함으로써, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이 기판상의 린스 액(ＤＩＷ)이 혼합액으로 치환되어, 미세 패턴(ＦＰ)의 간격에 부착하는 린스 액도 표면장력저하물질을 포함하는 액체(혼합액)로 치환된다. 이와 같이 100％의 ＩＰＡ(표면장력저하물질)를 이용하여 치환처리를 행하지 않더라도, 미세 패턴(ＦＰ)의 간격에 표면장력저하물질을 스며들어가게 해서 표면장력을 줄일 수 있다.
이 경우, ＩＰＡ농도는 50％ 이하이기 때문에, 패턴 간격에 존재하는 ＩＰＡ 의 양은 100％의 ＩＰＡ를 이용한 치환처리보다도 작아진다. 그렇지만, 도 1로부터 명확한 바와 같이, 만약 ＩＰＡ농도를 50％보다 크게 했을 경우에도, 혼합액의 표면장력에 큰 저하는 보이지 않아, 패턴 도괴를 일으키는 힘에 관하여 큰 감소는 예상할 수 없다. 오히려, 상기한 바와 같은 ＩＰＡ의 소비량의 증대에 따른, 기판(Ｗ)에의 혼합액의 공급량의 제약으로부터 생기는 단점 쪽이 커지게 된다. 따라서, ＩＰＡ농도를 50％ 이하로 함으로써, ＩＰＡ의 소비량을 억제하면서 패턴 도괴를 유효하게 방지할 수 있다.
요컨대, 이 실시형태에 따르면, (1) 기판표면(Ｗf)상의 린스 액의 일부를 남기고 대부분을 기판표면(Ｗf)으로부터 제거하며, (2) ＩＰＡ농도가 50％ 이하인 혼합액을 이용함으로써, 패턴 간격에 부착하는 액체성분을 혼합액으로 확실하게 치환시키는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 상기 (1)의 작용에 의해, 혼합액을 패턴 간격으로 보내줄 때에 장해가 되는 린스 액이 기판표면(Ｗf)에서 제거된다. 게다가, 상기 (2)의 작용에 의해, 기판표면(Ｗf)에 비교적 다량의 표면장력저하물질(ＩＰＡ)을 포함하는 액체를 공급할 수 있다. 따라서, 패턴 간격에 부착하는 액체성분을 효율 좋게 혼합액으로 치환하여, 패턴 도괴를 유효하게 방지할 수 있다.
또한, 도 3으로부터 명확한 바와 같이, ＩＰＡ농도가 10％ 부근에서 패턴 도괴를 일으키는 힘은 극소(極小)가 된다. 따라서, ＩＰＡ의 소비량을 억제하면서 패턴 도괴를 유효하게 방지하는 관점에서는, 본 실시형태에서 나타내는 바와 같이 ＩＰＡ농도를 10％、 혹은 그 전후(前後)로 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, ＩＰＡ농도를 5％ 이상이면서 35％ 이하로 하는, 심지어는 5％ 이상이면서 10％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 ＩＰＡ농도를 설정함으로써, 혼합액의 공급량 증가에 의한 패턴 도괴 방지효과와, 패턴 도괴를 일으키는 힘의 저하에 의한 패턴 도괴 방지효과의 상승효과를 얻을 수 있어, 패턴 도괴를 효과적으로 방지할 수 있다.
<제2실시 형태>
도 10은, 본 발명에 따른 기판처리장치의 제2 실시형태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 11은 도 10의 기판처리장치의 제어구성(制御構成)을 나타내는 블록도이다. 이 제2 실시형태에 따른 기판처리장치가 제1 실시형태와 크게 다른 점은, 스핀척(1)의 상방(上方)위치에 본 발명의 「분위기 차단수단」으로 기능하는 차단부재(9)를 설치해 있는 점이다. 또한, 그 밖의 구성 및 동작은 기본적으로 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문, 여기서는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
차단부재(9)는 중심부에 개구부(開口部)를 가지는 원반 형상의 부재로서, 스핀척(1)의 상방위치에 배치되어 있다. 이 차단부재(9)는, 그 하면(저면)이 기판표면(Ｗf)과 거의 평행하게 마주보는 대향면(對向面)으로 되고 있고, 그 평면 사이즈는 기판(Ｗ)의 지름과 동등 이상의 크기로 형성되어 있다. 차단부재(9)는 거의 원통 형상을 가지는 회전지주(回轉支柱)(91)의 하단부에 거의 수평으로 설치되며, 회전지주(91)는 수평방향으로 연장한 암(92)에 의해 기판(Ｗ)의 중심을 지나는 연직축 주변으로 회전가능하게 지지되어 있다. 암(92)에는, 차단부재 회전기구(93)와 차단부재 승강기구(94)가 접속되어 있다.
차단부재 회전기구(93)는, 제어유닛(4)으로부터의 동작지령에 따라 회전지주(91)를 기판(Ｗ)의 중심을 지나는 연직축 주변으로 회전시킨다. 또한, 차단부재 회전기구(93)는, 스핀척(1)에 지지된 기판(Ｗ)의 회전에 따라 기판(Ｗ)과 같은 회전방향이면서 거의 같은 회전속도로 차단부재(9)를 회전시키도록 구성되어 있다.
또한, 차단부재 승강기구(94)는, 제어유닛(4)으로부터의 동작지령에 따라, 차단부재(9)를 스핀 베이스(15)에 근접하여 대향(對向)시킨다든지, 반대로 이간(離間)시키는 것이 가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 제어유닛(4)은 차단부재 승강기구(94)를 작동시킴으로써, 기판처리장치에 대해 기판(Ｗ)을 반입·반출시키는 때에는, 스핀척(1)의 위쪽의 이간위치로 차단부재(9)를 상승시킨다. 그 한편으로, 기판(Ｗ)에 대해 소정의 처리를 하는 때에는, 스핀척(1)에 지지된 기판(Ｗ)의 표면(Ｗf)의 지극히 근방에 설정된 소정의 대향위치(도 10에 나타내는 위치)까지 차단부재(9)를 하강시킨다. 이 실시형태에서는, 기판(Ｗ)에 대해 린스처리가 개시되고 나서 건조처리가 종료할 때까지, 차단부재(9)를 대향위치에 위치시킨다.
차단부재(9)의 중앙부에는 노즐(95)이 설치되어 있다. 회전지주(91)는 중공(中空)으로 만들어져, 내부로 액공급관(96)이 삽입·관통되어 있다. 그리고, 액공급관(96)의 하단에 노즐(95)이 결합되어 있다. 액공급관(96)은 관(51)을 통해 액공급유닛(7)에 접속되고 있어, 액공급유닛(7)으로부터 린스 액 및 혼합액이 공급됨으로써, 노즐(95)로부터 린스 액 및 혼합액을 선택적으로 토출 가능하게 되어 있다. 또한, 액공급유닛(7)의 구성은 제1 실시형태와 마찬가지이다. 이와 같이, 이 실시형태에 따르면, 노즐(95)이 본 발명의 「액공급수단」으로 기능한다.
또한, 회전지주(91)의 내벽면과 액공급관(96)의 외벽면의 간격은, 원통형의 가스공급로(97)를 형성하고 있다. 이 가스공급로(97)는 개폐밸브(98)를 통해 가스공급원(ＧＳ)과 접속되고 있어, 차단부재(91)와 기판표면(Ｗf) 사이에 형성되는 공간에 질소가스를 공급할 수 있다. 또한, 이 실시형태에서는, 가스공급원(ＧＳ)으로부터 질소가스를 공급하고 있지만, 공기나 다른 불활성 가스 등을 토출하도록 구성해도 좋다. 이와 같이, 이 실시형태에 따르면, 가스공급원(ＧＳ)이 본 발명의 「가스공급수단」으로 기능한다.
상기한 바와 같이 구성된 기판처리장치에서는, 기판(Ｗ)은 다음과 같이 하여 세정처리된다. 즉, 약액 노즐(3)로부터 약액이 기판표면(Ｗf)에 공급되어, 기판(Ｗ)에 대해 약액처리가 실행된다. 계속해서, 차단부재(9)가 이간위치에서 대향위치로 위치결정되어, 기판(Ｗ)의 회전과 동시에 차단부재(9)가 회전된다. 그리고, 가스공급로(97)로부터 질소가스를 공급함으로써, 차단부재(9)와 기판표면(Ｗf) 사이에 형성된 공간이 질소가스 분위기로 된다. 또한, 노즐(95)로부터 린스 액(ＤＩＷ)을 토출시켜 기판(Ｗ)에 대해 린스처리를 한다(린스공정). 린스처리 후, 기판표면(Ｗf)에 부착하는 린스 액 중 표층부만이 기판(Ｗ)의 회전에 의해 기판표면(Ｗf)으로부터 털어내어져 제거된다(액제거공정).
계속해서, 노즐(95)로부터 혼합액(ＤＩＷ+ＩＰＡ)을 토출시켜 기판표면(Ｗf)에 잔류부착하는 린스 액을 혼합액에 의해 치환한다(치환 공정). 또한, 기판(Ｗ)을 정지 또는 비교적 저속(低速)으로 회전시킨 상태에서 기판표면(Ｗf)에 혼합액을 공급함으로써, 패들 형상의 혼합액 층을 기판표면(Ｗf)의 전체에 형성한다. 이렇 게 하여, 기판표면(Ｗf)에 혼합액 층이 형성되면, 제어유닛(4)은 척 회전기구(13) 및 차단부재 회전기구(93)의 모터의 회전속도를 높여 기판(Ｗ) 및 차단부재(9)를 고속회전시킨다. 이에 의해, 기판표면(Ｗf)으로부터 혼합액이 털어내어져, 기판(Ｗ)의 건조처리(스핀 드라이)가 실행된다(건조공정). 이 건조처리에 있어서는, 차단부재(9)와 기판표면(Ｗf) 사이에 형성된 공간이 질소가스 분위기가 됨으로써, 기판(Ｗ)의 건조가 촉진되어, 건조시간을 단축할 수 있다.
이상과 같이, 이 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 마찬가지로 하여 치환공정 전에 기판표면(Ｗf)에 부착해 있는 린스 액의 일부를 남기고 대부분을 제거하고 있다. 이 때문에, 패턴 간격 내부에 부착하는 액체성분을 혼합액으로 확실하게 치환하여, 기판건조시에 있어서의 패턴 도괴나 워터마크 발생을 유효하게 방지할 수 있다. 또한, 차단부재(9)와 기판표면(Ｗf) 사이에 형성되는 공간이 질소 가스 분위기가 됨으로써, 기판(Ｗ)의 주위 분위기의 산소 농도를 저하시킬 수 있다. 이 때문에, 기판표면(Ｗf)으로부터의 린스 액 및 혼합액 중에의 Ｓｉ 등의 피산화물질의 용출을 줄일 수 있다. 이에 의해, 기판표면(Ｗf)에의 워터마크 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
<제3 실시형태>
도 12는, 본 발명에 따른 기판처리장치의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다. 이 제3 실시형태에 따른 기판처리장치가 제1 및 제2 실시형태와 크게 다른 점은, 치환공정 후(後)이면서 건조공정 전(前)에 건조전처리(乾燥前處理)공정을 실 행하고 있는 점이다. 또한, 그 밖의 구성 및 동작은 제2 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 여기서는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.
이 실시형태에서는, 혼합액에 의한 치환(치환공정) 후(後)로서 기판(Ｗ)에 대한 건조(건조공정) 전(前)에, 다음에 나타내는 건조전처리공정을 실행한다. 먼저, 기판표면(Ｗf)에 혼합액을 공급하여 기판표면 전체에 패들 형상의 혼합액 층(21)을 형성한다(도 12(a)). 계속해서, 기판(Ｗ)의 표면 중앙부를 향해 가스 토출노즐(8)로부터 질소가스를 분사한다. 또한, 이때 기판(Ｗ)을 저속(예를 들면 50ｒｐｍ)으로 회전시킨다. 그렇게 하면, 도 12(b)에 나타내는 바와 같이, 가스 토출노즐(8)로부터 기판표면(Ｗf)에 분사되는 질소가스에 의해 혼합액 층(21)의 중앙부의 혼합액이 기판(Ｗ)의 지름방향 외측으로 밀려나가 혼합액 층(21)의 중앙부에 홀(22)이 형성되어, 그 표면부분이 건조된다.
그리고, 뒤이어, 질소가스를 기판(Ｗ)의 표면중앙부에 분사해 감으로써, 도 12(c)에 나타내는 바와 같이, 먼저 형성된 홀(22)이 기판(Ｗ)의 둘레방향(동 도면의 좌우방향)으로 확대해 나가, 혼합액 층(21)의 중앙측의 혼합액이 중앙측에서 기판 가장자리측으로 서서히 밀려나가 건조영역이 넓어져 간다. 이에 의해, 기판(Ｗ)의 표면중앙부에 혼합액을 남기는 일 없이, 기판(Ｗ)의 표면중앙부에 부착하는 혼합액을 제거할 수 있다. 이와 같이, 이 실시형태에서는, 가스 토출노즐(8)이 본 발명의 「가스분사수단」으로 기능한다.
이렇게 하여, 건조전처리공정이 완료하면, 기판(Ｗ)을 고속회전시킴으로써 기판(Ｗ)의 건조처리(스핀 드라이)를 실행한다. 이때, 제2 실시형태와 마찬가지 로 하여, 차단부재(9)를 기판표면(Ｗf)에 근접시킴과 동시에, 차단부재(9)와 기판표면(Ｗf) 사이에 형성된 공간을 질소가스 분위기로 해도 좋다. 이에 의해, 건조시간을 단축함과 동시에 피산화물질의 용출을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 이 실시형태에 따르면, 상기한 바와 같은 건조전처리공정을 실행함으로써, 건조공정에 있는 동안에 기판(Ｗ)의 표면중앙부에 혼합액이 물방울 형태로 남아, 줄무늬 형상 파티클로 되어 기판표면(Ｗf)에 워터마크가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기판(Ｗ)을 회전시켜 기판표면(Ｗf)에 부착하는 혼합액을 제거해 건조(스핀 드라이)시키는 때에는, 혼합액에 작용하는 원심력은 기판(Ｗ)의 표면중앙부에 위치하는 혼합액일수록 작고, 기판(Ｗ)의 표면 가장자리부로부터 건조되어 간다. 이때, 기판(Ｗ)의 표면중앙부로부터 그 주위에 걸쳐 물방울(液滴)이 남아서, 그 물방울이 기판(Ｗ)의 둘레방향으로 흘러, 이 물방울의 이동 자국에 의해 워터마크가 형성되어 버리는 경우가 있었다. 이에 대해, 이 실시형태에 의하면, 건조공정 전(前)에 미리 기판표면(Ｗf)에 형성한 패들 형상의 혼합층(21)의 중앙부에 홀(22)을 형성해 그 홀(22)을 확대시켜 감으로써 기판(Ｗ)의 표면중앙부에 위치하는 혼합액을 배제하고 있기 때문에, 워터마크가 형성되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 특히, ＩＰＡ농도가 낮은 경우에는, 기판표면(Ｗf)에 대한 접촉각(θ)은 100％ ＩＰＡ에 대해서 커지기 때문에, 줄무늬 형상 파티클이나 워터마크가 발생하기 쉬운 상황으로 되어 있다. 따라서, 줄무늬 형상 파티클이나 워터마크를 방지하기 위해, 상기한 바와 같은 건조전처리공정을 실행하는 것이 대단히 유효하게 되어 있다.
<제4 실시형태>
도 13은, 본 발명에 따른 기판처리장치의 제4 실시형태를 나타내는 도면이다. 이 제4 실시형태에 따른 기판처리장치가 제1 실시형태와 크게 다른 점은, 제1 실시형태에서는 린스 액(ＤＩＷ) 및 혼합액(ＩＰＡ+ＤＩＷ)을 동일한 액공급수단(린스 노즐(5))으로부터 기판(Ｗ)에 공급하고 있음에 대해, 린스 액 및 혼합액을 각각, 별개의 노즐(액공급수단)로부터 기판표면(Ｗf)에 공급 가능하게 되어 있는 점이다.
이 실시형태에서는, 스핀척(1)에 지지된 기판(Ｗ)의 위쪽으로부터 각각 린스 액 및 혼합액을 공급하는, 린스노즐(55) 및 혼합액노즐(57)이 설치되어 있다. 린스 노즐(55)은 린스 액 밸브(55a)를 통해 린스 액 공급원에 접속되는 한편, 혼합액 노즐(57)이 혼합액 밸브(57a)를 통해 혼합액 공급원에 접속되어 있다. 이 때문에, 제어유닛(4)이 린스 액 밸브(55a) 및 혼합액 밸브(57a)를 개폐제어함으로써, 린스 노즐(55) 및 혼합액 노즐(57)로부터 각각 린스 액 및 혼합액을 기판표면(Ｗf)을 향해 개별적으로 토출 가능하게 되어 있다. 또한, 린스 노즐(55) 및 혼합액 노즐(57)에는 노즐 이동기구(도시하지 않음)가 접속되고 있어, 노즐 이동기구의 구동에 의해 린스 노즐(55) 및 혼합액 노즐(57)을 각각 기판(Ｗ)의 중앙부 상방의 토출위치와, 토출위치로부터 옆으로 퇴피(退避)한 대기위치 사이에서 이동시킬 수 있다. 이와 같이, 이 실시형태에서는, 혼합액 노즐(57)이 본 발명의 「액공급수단」으로 기능한다. 그리고, 이 실시형태에서는, 다음과 같이 하여 기판(Ｗ)에 대 해서 세정처리가 실행된다.
도 14는 도 13의 기판처리장치의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 여기서, 세정처리에 있어서의 각(各) 공정의 기판회전속도의 설정은 제1 실시형태(도 7)와 마찬가지이다. 약액처리 후, 린스 액 밸브(55a)를 열어 린스 노즐(55)로부터 린스 액을 기판표면(Ｗf)에 공급한다. 이에 의해, 기판표면(Ｗf)에 대해서 린스처리가 실시된다(린스공정). 그 후, 린스 액 밸브(55a)를 닫아 소정의 설정시간(0.5∼1ｓｅｃ정도)만 기판(Ｗ)을 소정의 회전속도(300∼500ｒｐｍ)로 회전시킨다. 이에 의해, 기판표면(Ｗf)상의 린스 액이 대충 기판표면(Ｗf)으로부터 털어내어져 제거된다(액제거공정). 계속해서, 혼합액 밸브(57a)를 열어 혼합액 노즐(57)로부터 혼합액을 기판표면(Ｗf)에 공급한다. 기판표면(Ｗf)에서는, 표층부의 린스 액이 제거되어 있으므로 혼합액이 용이하게 패턴 간격 내부까지 스며들어, 패턴 간격에 부착하는 린스 액이 혼합액으로 치환된다(치환공정). 혼합액에 의한 치환이 완료하면, 혼합액 밸브(57a)를 열어 둔 채 기판(Ｗ)의 회전을 정지 또는 기판(Ｗ)을 저속회전(100ｒｐｍ 이하)시킴으로써, 기판표면(Ｗf)에 패들 형상의 혼합액 층을 형성한다. 그 후, 기판(Ｗ)을 고속회전시켜 기판(Ｗ)을 건조시킨다(건조공정).
이상과 같이, 이 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 마찬가지로 하여 치환공정 전에 기판표면(Ｗf)에 부착해 있는 린스 액의 일부를 남기고 대부분을 제거하고 있다. 이 때문에, 패턴 간격 내부에 부착하는 액체성분(린스 액)을 혼합액으로 확실하게 치환하여, 기판건조시에 있어서의 패턴 도괴나 워터마크 발생을 유효 하게 방지할 수 있다. 또한, 이 실시형태에 따르면, 린스 액과 혼합액을 별개의 노즐로부터 기판표면(Ｗf)에 공급하고 있다. 이 때문에, 린스 노즐(55) 및 혼합액 노즐(57) 내에 각각 혼합액 및 린스 액이 잔류하는 경우가 없다. 따라서, 제1 실시형태와 같이 액제거공정 전에 린스 노즐(5) 및 배관(51) 내부에 잔류하는 린스 액을 노즐 밖으로 배출하기 위해, 린스 노즐(5)로 혼합액을 압송(壓送)시킬 필요가 없다. 그 결과, 밸브 개폐동작 등의 처리동작을 간소하게 함과 동시에, 혼합액의 사용량을 절약하여 ＩＰＡ의 소비량을 더욱더 억제할 수 있다.
또한, 이 실시형태에 있어서도, 제2 실시형태와 마찬가지로 차단부재를 기판표면(Ｗf)과 대향(對向)시키면서 기판에 대해 세정처리를 해도 좋다. 이 경우, 차단부재의 중앙부에 2개의 노즐, 즉 린스 액을 토출하는 린스 노즐과 혼합액을 토출하는 혼합액 노즐을 설치하면 좋다. 또한, 제3 실시형태와 마찬가지로 치환공정 후로서 건조공정 전에 건조전처리공정을 실행해도 좋다.
<그 외>
또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 한도에 있어서 상술한 것 이외에 여러 가지 변경을 행하는 것이 가능하다. 예컨대 상기 실시형태에서는, 스핀척(1)에 지지된 기판(Ｗ)에 대해서 약액처리 및 린스처리 등의 습식처리를 한 후에, 그대로 동일 장치 내에서 린스 액으로 젖은 기판(Ｗ)에 대해 혼합액에 의한 치환처리와 건조처리(스핀 드라이)를 실행하고 있지만, 치환처리와 건조처리를 습식처리(濕式處理)로부터 분리하여 행하도록 해도 좋다. 또한, 치환처리를 건조처리로부터 분리해서 행하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 캐비넷부(70)를 혼합액 생성수단으로 하여, 캐비넷부(70)에서 액체(ＤＩＷ)와 유기용매성분(ＩＰＡ)을 혼합함으로써 혼합액을 생성하고 있지만, 혼합액 생성수단은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 15에 나타내는 바와 같이 액체를 노즐 등의 액공급수단을 향해서 송액(送液)하는 송액경로 상에 인라인으로 유기용매성분을 혼합시켜 혼합액을 생성하도록 구성해도 좋다(제5 실시형태).
도 15는, 본 발명에 따른 기판처리장치의 제5 실시형태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 16은 도 15의 기판처리장치의 동작을 나타낸 타이밍차트이다. 이 실시형태에서는, 린스 노즐(59)이 린스 액 밸브(59a)를 통해 린스 액 공급원에 접속되어 있다. 또한, 린스 노즐(59)과 린스 액 공급원을 잇는 송액경로(送液經路)상에 있어서, 린스 액 밸브(59a)의 하류측의 혼합위치에 ＩＰＡ공급원이 ＩＰＡ밸브(59b)를 통해 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, ＩＰＡ밸브(59b)를 닫고서 린스 액 밸브(59a)를 열면, 린스 액(ＤＩＷ)이 린스 노즐(59)에 공급된다. 또한, 린스 액 밸브(59a) 및 ＩＰＡ밸브(59b)를 열면, 혼합위치에서 ＤＩＷ에 ＩＰＡ가 혼합되어, 혼합액(ＩＰＡ+ＤＩＷ)이 린스 노즐(59)에 공급된다. 또한, 그 밖의 구성 및 동작은 기본적으로 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 이하에 있어서는 다른 점을 중심으로 설명한다.
이 실시형태에서는, 도 16에 나타내는 바와 같이 린스 노즐(59)에 혼합액을 공급할 때에는, 린스 액 밸브(59a) 및 ＩＰＡ밸브(59b)의 양쪽이 열린다. 즉, 린 스 공정의 말기(末期)에서는, 린스 노즐(59) 및 송액경로(린스 액 밸브(59a)로부터 하류측의 배관) 내부에 잔류부착하는 린스 액(ＤＩＷ)을 노즐 밖으로 배출하기 위해, 린스 액 밸브(59a)에 보태어 ＩＰＡ밸브(59b)가 열려져서, 린스 노즐(59)에 혼합액이 공급된다. 이에 의해, 액제거공정 후에 치환공정을 실행할 때에, 린스 노즐(59)로부터 린스 액(ＤＩＷ만)을 토출시키는 일없이, 혼합액을 토출시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 이 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 마찬가지로 하여 기판(Ｗ)에 대해 세정처리를 할 수 있어, 제1 실시형태와 마찬가지의 작용효과가 얻어진다.
또한, 혼합액 생성수단은, 기판처리장치 내에 설치하는 경우에 한하지 않고, 기판처리장치와는 별개로 설치된 다른 장치에서 생성한 혼합액을 기판처리장치 내에 설치된 액공급수단을 통해 기판표면(Ｗf)에 공급하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판(Ｗ)을 회전시키면서 기판표면(Ｗf)에 부착해 있는 액체(린스 액)를 기판표면(Ｗf)으로부터 털어내서 제거하고 있지만, 액체의 제거방법은 이에 한정되지 않는다. 예컨대 기판표면(Ｗf)에 부착해 있는 액체를 향해 가스를 분사해 감으로써 그 액체의 일부를 남기고 대부분을 기판표면(Ｗf)으로부터 제거해도 좋다. 또한, 기판표면(Ｗf)으로부터 소정의 이간(離間)거리 만큼 벗어난 높이위치에 스퀴지 등의 긁개(搔取部材)를 배치하여, 긁개와 기판(Ｗ)을 상대이동시키면서 기판표면(Ｗf)에 부착해 있는 액체의 표층부를 긁개로써 긁어 기판표면(Ｗf)으로부터 제거해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 약액으로서 불화수소산이 이용되고 있지만, Ｂ ＨＦ(버퍼드 불화수소산)를 이용하여 처리해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 린스 액으로 젖은 기판표면(Ｗf)을 건조시키고 있지만, 린스 액 이외의 액체로 젖은 기판표면(Ｗf)을 건조시키는 기판처리방법 및 기판처리장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 린스 액으로서 ＤＩＷ를 이용하고 있지만, 탄산수(ＤＩＷ+ＣＯ２) 등 기판표면(Ｗf)에 대해 화학적 세정작용을 가지지 않는 성분을 포함한 액체를 린스 액으로 이용하도록 해도 좋다. 이 경우, 기판표면(Ｗf)에 부착해 있는 린스 액과 동일 조성의 액체(탄산수)와 유기용매성분을 혼합한 것을 혼합액으로 이용해도 좋다. 또한, 린스 액으로서 탄산수를 이용하는 한편으로, 혼합액은 탄산수(炭酸水)의 주성분인 ＤＩＷ와 유기용매성분을 혼합한 것을 이용해도 좋다. 또한, 린스 액으로서 ＤＩＷ를 이용하는 한편으로, 혼합액은 탄산수와 유기용매성분을 혼합한 것을 이용해도 좋다. 요컨대, 기판표면(Ｗf)에 부착해 있는 액체와 주성분이 동일한 액체와 유기용매성분을 혼합한 것을 혼합액으로서 이용하면 좋다. 또한, 린스 액으로서는, ＤＩＷ, 탄산수 외, 수소수(水素水), 희박농도(예컨대 1ｐｐｍ정도)의 암모니아수, 염산 등도 이용할 수 있다.
산업상의 이용 가능성
본 발명은, 반도체 웨이퍼, 포토 마스크용 글라스 기판, 액정표시용 글라스 기판, 플라즈마 표시용 글라스 기판, 광디스크용 기판 등을 포함하는 기판 전반의 표면에 대해서 건조처리를 하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판표면의 건조(건조공정) 전에, 기판표면에 부착해 있는 액체와 동일 조성의 액체 또는 기판표면에 부착해 있는 액체와 주성분이 동일한 액체와, 그 액체에 용해하여 표면장력을 줄이는 유기용매성분이 혼합된 혼합액을 거의 수평자세로 지지된 기판의 표면에 공급하여 기판표면에 부착해 있는 액체성분을 혼합액으로 치환하고 있다. 또한, 혼합액에 의한 치환(치환공정)에 앞서 기판표면에 부착해 있는 액체의 일부를 남기고 대부분을 기판표면으로부터 제거하고 있다. 이 때문에, 기판표면에 미세 패턴이 형성되어 있어도, 패턴 간격에 존재하는 액체성분을 혼합액에 의해서 확실하게 치환하여, 기판건조시의 패턴 도괴를 유효하게 방지할 수 있다. 게다가, 기판표면으로부터 대부분의 액체성분을 제거함으로써, 비교적 소량의 혼합액에 의해 액체성분을 치환할 수 있어, 유기용매성분의 소비량을 억제할 수 있다. 또한, 혼합액 중의 유기용매성분의 체적백분율이 50％ 이하가 되므로, 100％ 유기용매성분을 이용하는 경우에 비교하여, 유기용매성분의 소비량을 억제하면서 패턴 도괴를 유효하게 방지할 수 있다.

Claims (17)

  1. 액체로 젖은 기판표면을 건조시키는 기판처리방법에 있어서,
    상기 기판표면에 부착해 있는 액체의 일부를 남기고 대부분을 상기 기판표면으로부터 제거하는 액제거공정(液除去工程)과,
    상기 기판표면에 부착해 있는 액체와 동일 조성(組成)의 액체 또는 상기 기판표면에 부착해 있는 액체와 주성분이 동일한 액체와, 그 액체에 용해하여 표면장력을 저하시키는 유기용매성분이 혼합된 혼합액을 거의 수평자세로 지지된 기판의 표면에 공급하여, 상기 기판표면에 상기 액제거공정 후에 잔류부착(殘留付着)하고 있는 액체성분을 상기 혼합액으로 치환시키는 치환공정(置換工程)과,
    상기 치환공정 후에 상기 혼합액을 상기 기판표면으로부터 제거하여 그 기판표면을 건조시키는 건조공정과
    를 구비하며,
    상기 혼합액 중의 상기 유기용매성분의 체적백분율이 50％이하인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액제거공정(液除去工程)에서는, 상기 기판표면에 부착해 있는 액체의 표층부(表層部)만을 상기 기판표면으로부터 제거하는 기판처리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액제거공정에서는, 상기 기판을 회전시키면서 상기 기판표면에 부착하고 있는 액체를 상기 기판표면으로부터 털어내어 제거하는 기판처리방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액제거공정에서의 상기 기판의 회전속도가 300∼500ｒｐｍ인 기판처리방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 액제거공정의 실행기간이 0.5∼1ｓｅｃ인 기판처리방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 혼합액 중의 상기 유기용매성분의 체적백분율이 5％이상이면서 35％이하인 기판처리방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 혼합액 중의 상기 유기용매성분의 체적백분율이 10％이하인 기판처리방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 치환공정에서는, 상기 기판을 회전시키면서 상기 혼합액을 상기 기판표면에 공급하는 기판처리방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액제거공정 전에 린스 액을 상기 기판표면에 공급하여 린스처리를 하는 린스공정을 더 구비하며,
    상기 린스공정 후에 상기 기판표면에 부착하고 있는 상기 린스 액을 상기 기판표면에 부착하고 있는 액체로 하여, 상기 린스 액으로 젖은 상기 기판표면을 건조시키는 기판처리방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 액제거공정은, 상기 린스공정 종료시부터 상기 치환공정 개시시까지 계속해서 행해지는 기판처리방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 린스공정 전에 약액을 상기 기판표면에 공급하여 약액처리를 하는 약액처리공정을 더 구비하며,
    상기 린스공정은 상기 기판표면에 잔류부착하는 약액을 상기 기판표면으로부터 제거하는 기판처리방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 건조공정은, 불활성 가스 분위기 속에서 행해지는 기판처리방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조공정에서는, 상기 기판을 회전시켜 상기 기판표면에 부착한 상기 혼합액을 털어내어 상기 기판표면을 건조시키는 기판처리방법으로서,
    상기 치환공정 후이면서 상기 건조공정 전에, 상기 기판표면 전체에 패들 형상의 상기 혼합액에 의한 혼합액층을 형성하고, 또한 상기 기판의 표면중앙부에 가스를 분사하여 상기 혼합액층의 중앙부에 홀을 형성함과 동시에 상기 홀을 상기 기판의 둘레방향(端緣方向)으로 확대시키는 건조 전(前) 처리공정을 더 구비하는 기판처리방법.
  14. 액체로 젖은 기판표면을 상방(上方)을 향한 상태로 기판을 거의 수평자세로 지지하는 기판지지수단과,
    상기 기판표면에 부착해 있는 액체와 동일 조성의 액체 또는 상기 기판표면에 부착해 있는 액체와 주성분이 동일한 액체와, 그 액체에 용해해서 표면장력을 저하시키는 유기용매성분이 혼합된 혼합액을 상기 기판지지수단에 지지한 기판의 표면에 공급하는 액공급수단과,
    상기 기판표면에 부착해 있는 액체의 일부를 남기고 대부분을 상기 기판표면으로부터 제거하는 액제거수단과
    를 구비하며,
    상기 액제거수단에 의해 상기 기판표면으로부터 상기 액체를 제거한 후에, 상기 혼합액 중의 상기 유기용매성분의 체적백분율이 50％ 이하인 혼합액을 상기 액공급수단으로부터 상기 기판표면에 공급하여 상기 기판표면에 부착해 있는 액체성분을 상기 혼합액으로 치환시킨 후, 상기 혼합액을 상기 기판표면으로부터 제거하여 상기 기판표면을 건조시키는 것을 특징으로 기판처리장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판지지수단에 지지한 기판을 회전시키는 회전수단을 더 구비하며,
    상기 회전수단이 상기 액제거수단으로 상기 기판을 회전시키면서 상기 기판표면에 부착해 있는 액체를 상기 기판표면으로부터 털어내어 제거하는 기판처리장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 기판의 상방위치에서 상기 기판표면에 대향(對向)시키면서 상기 기판표면으로부터 간격을 두어 배치된 분위기차단수단과,
    상기 분위기차단수단과 상기 기판표면과의 사이에 형성되는 공간에 불활성 가스를 공급하는 가스공급수단과
    를 더 구비한 기판처리장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 회전수단에 의해 상기 기판을 회전시키면서 상기 기판표면으로부터 상기 혼합액을 털어내어 상기 기판을 건조시키는 기판처리장치로서,
    상기 기판지지수단에 지지한 기판의 표면중앙부를 향해 가스를 분사하는 가스분사수단을 더 구비하여,
    상기 혼합액에 의한 치환 후(後)로서 상기 기판표면에 대한 건조 전(前)에, 상기 액공급수단으로부터 상기 기판표면으로 상기 혼합액을 공급하여 상기 기판표면 전체에 패들 형상의 상기 혼합액에 의한 혼합액층을 형성하고, 또한 상기 가스분사수단으로부터 상기 기판의 표면중앙부에 가스를 분사하여 상기 혼합액층의 중앙부에 홀을 형성함과 동시에 상기 홀을 상기 기판의 둘레방향으로 확대시키는 기판처리장치.
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