KR20160067216A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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아스카 요시즈미
아유미 히구치
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

이 기판 처리 방법은, 기판 유지 유닛에 의해 수평 자세로 유지되어 있는 기판의 상면에 약액을 공급하는 약액 공정과, 상기 기판의 회전 속도를 0 또는 저속으로 유지하면서, 상기 기판의 상면에 퍼들상의 린스액의 액막을 유지함으로써, 상기 기판의 상면에 부착되어 있는 약액을 씻어내는 퍼들 린스 공정을 포함하고, 상기 약액 공정은, 상기 기판의 회전 속도를 0 또는 저속으로 유지하면서 상기 기판의 상면에 퍼들상의 약액의 액막을 유지하는 약액 퍼들 공정을 포함하고, 상기 약액 퍼들 공정의 종료에 이어서 상기 퍼들 린스 공정이 실행되도록 되어 있고, 상기 퍼들 린스 공정은, 상기 기판의 상면에 린스액을 공급하여, 상기 기판의 상면에 유지되어 있는 약액의 액막을 린스액으로 치환하는 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD, AND SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}
이 발명은 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치의 제조 공정에서는, 예를 들어, 기판을 1 매씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치는, 기판을 거의 수평으로 유지하면서, 그 기판을 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 의해 회전되는 기판의 표면의 중앙부를 향해 처리액을 토출하기 위한 노즐을 구비하고 있다.
이와 같은 기판 처리 장치를 사용한 기판 처리에서는, 예를 들어, 회전 상태의 기판의 표면에 약액이 공급되는 약액 처리가 실행된다. 기판의 표면에 공급된 약액은, 기판의 회전에 의해 발생하는 원심력을 받아, 기판의 표면 상을 둘레 가장자리를 향해 흘러 기판의 표면 전역으로 널리 퍼진다. 이로써, 기판의 표면 전역에 약액에 의한 처리가 실시된다.
약액 처리 후에는, 기판의 표면에 부착되어 있는 약액을 순수로 씻어내는 린스 처리가 실시된다. 린스 처리에서는, 예를 들어, 회전 상태의 기판의 표면에 린스액이 공급된다. 기판의 표면에 공급된 린스액은, 기판의 회전에 의해 발생하는 원심력을 받아, 기판의 표면 상을 둘레 가장자리를 향해 흘러 기판의 표면 전역으로 널리 퍼진다. 이로써, 기판의 표면 전역에 있어서, 기판의 표면에 부착되어 있는 약액이 씻겨 없어진다.
린스 처리 후에는, 기판의 표면에 이소프로필알코올 (isopropyl alcohol : IPA) 액이 공급된다. IPA 액의 공급은, 기판의 회전 속도가 0 또는 저속인 상태에서 실시되고 있어, IPA 액에 0 또는 작은 원심력밖에 작용하지 않으므로, 기판의 표면에 액이 표면 장력에 의해 체류되어 액막을 형성하는 상태 (이 상태를, 이하 「퍼들」이라고 한다.) 가 유지된다. 기판의 표면의 린스액이 IPA 액으로 치환된 후, 기판의 회전이 가속됨으로써 IPA 액의 액막이 기판의 표면으로부터 제거되어 기판이 건조된다.
이와 같은 일련의 처리에 있어서, 예를 들어 특허문헌 1 에서는, 린스 처리의 실행 후, IPA 액의 액막의 유지에 앞서, 기판의 표면에 린스액의 액막을 퍼들상으로 유지하는 수법 (퍼들 린스) 이 제안되어 있다.
일본 공개특허공보 2009-54985호
특허문헌 1 의 수법에서는, 기판을 소정의 액처리 회전 속도로 회전시키면서 린스 처리를 실행한 후, 노즐로부터의 린스액의 토출을 계속하면서 기판의 회전 속도를 액처리 회전 속도로부터 0 또는 저속까지 줄인다. 이 때, 기판에 공급된 린스액에 0 또는 작은 원심력밖에 작용하지 않게 되므로, 기판의 표면에 린스액이 체류되어, 기판의 표면 전역에 린스액의 액막이 퍼들상으로 유지된다. 이어서, 이 린스액의 액막에 함유되는 린스액을 IPA 액으로 치환함으로써, 기판의 표면 전역에 IPA 액의 액막이 퍼들상으로 유지된다. 이로써, 기판의 표면을 노출시키지 않고, 기판의 표면 전역에 린스액의 액막 및 IPA 액의 액막을 순서대로 유지시킬 수 있다.
그러나, 특허문헌 1 의 수법에서는, 약액 처리의 종료로부터 린스 처리의 개시까지의 기간은, 기판의 표면이 액막으로 덮이지 않고 노출되어 버린다. 이 때, 기판 표면의 주변에서 부유하고 있는 파티클이 기판의 표면에 부착될 우려가 있다. 약액 처리 후에 기판의 표면에 부착된 파티클은 린스 처리로는 제거되지 않아, 일련의 처리 후에 기판의 표면에 잔류될 우려가 있다.
그래서, 이 발명의 목적은, 기판의 상면 (표면) 이 노출되는 과정을 거치지 않고, 기판의 상면에 약액을 사용한 처리 및 린스 처리를 실시할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명은, 기판 유지 유닛에 의해 수평 자세로 유지되어 있는 기판의 상면에 약액을 공급하는 약액 공정과, 상기 기판의 회전 속도를 0 또는 저속으로 유지하면서, 상기 기판의 상면에 퍼들상의 린스액의 액막을 유지함으로써, 상기 기판의 상면에 부착되어 있는 약액을 씻어내는 퍼들 린스 공정을 포함하고, 상기 약액 공정은, 상기 기판의 회전 속도를 0 또는 저속으로 유지하면서 상기 기판의 상면에 퍼들상의 약액의 액막을 유지하는 약액 퍼들 공정을 포함하고, 상기 약액 퍼들 공정의 종료에 이어서, 상기 퍼들 린스 공정이 실행되도록 되어 있고, 상기 퍼들 린스 공정은, 상기 기판의 상면에 린스액을 공급하여, 상기 기판의 상면에 유지되어 있는 약액의 액막을 린스액으로 치환하는 공정을 포함하는 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 약액 공정에 포함되는 약액 퍼들 공정에서는, 기판의 상면에 당해 상면을 덮는 약액의 액막이 유지된다. 약액 퍼들 공정의 종료에 이어서, 기판의 상면에 유지되어 있는 약액의 액막이 린스액으로 치환된다. 이 린스액 치환에 의해 기판의 상면에 당해 상면을 덮는 린스액의 액막이 유지되고, 이 린스액의 액막에 의해 기판의 상면에 부착되어 있는 약액이 씻겨 없어진다 (퍼들 린스 공정). 기판의 유지되어 있는 약액의 액막을 린스액으로 치환하여 기판의 상면에 린스액의 액막이 형성되므로, 약액 처리에서 린스 처리로의 이행시에 기판의 상면이 노출되지 않는다. 이로써, 기판의 상면이 노출되는 과정을 거치지 않고, 기판의 상면에 약액 처리 및 린스 처리를 실시할 수 있다.
상기 약액은 에칭액이어도 된다.
또, 상기 퍼들 린스 공정 전의 기판의 상면은 소수성을 나타내고 있어도 된다.
또, 이 발명의 일 실시형태에서는, 상기 약액 퍼들 공정은 상기 약액 공정의 전기간에 걸쳐 실행된다.
이 방법에 의하면, 약액 공정의 전기간에 걸쳐 기판의 회전 속도가 0 또는 저속으로 유지된다. 그 때문에, 기판으로부터 배출된 약액이 주변 부재에 부딪혀 기판쪽으로 튀어 되돌아오는 것이 억제 또는 방지된다. 따라서, 튀어 되돌아온 약액에 함유되는 파티클이 기판에 부착되는 것이 억제 또는 방지된다. 이로써, 기판의 청정도를 높일 수 있다.
상기 방법은, 상기 약액 퍼들 공정의 실행에 앞서, 상기 기판의 상면에 물을 공급하여 당해 상면에 물의 액막을 유지하는 전 (前) 공급 공정을 포함하고, 상기 약액 퍼들 공정은, 상기 기판의 상면에 약액을 공급하여 상기 기판의 상면에 유지되어 있는 물의 액막을 약액으로 치환하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 약액 퍼들 공정의 실행에 앞서 전 공급 공정을 실행하여 기판의 표면에 물의 액막을 형성하고 있다. 약액 퍼들 공정에서는, 물의 액막의 중앙부로부터 주연부를 향하여 순서대로 물을 약액으로 치환해가기 때문에, 물에서 약액으로의 치환 속도는 기판의 중앙부로부터 주연부를 향함에 따라 점차 낮아진다. 이 결과, 약액 퍼들 공정에 있어서의 약액 처리의 레이트는, 기판의 회전 중심으로부터 주연부를 향함에 따라 점차 낮아진다.
한편, 퍼들 린스 공정에서는, 약액의 액막의 중앙부로부터 주연부를 향하여 순서대로 약액을 물로 치환해가기 때문에, 약액에서 물로의 치환 속도는 기판의 중앙부로부터 주연부를 향함에 따라 점차 낮아진다. 이 결과, 퍼들 린스 공정에 있어서의 약액 처리의 레이트는, 약액 퍼들 공정시와는 반대로 기판의 회전 중심으로부터 주연부를 향함에 따라 점차 높아진다.
이와 같이, 약액 처리의 특성이 상이한 2 개의 공정을 조합함으로써, 양 공정 사이의 약액 처리의 특성이 상쇄된다. 이 결과, 기판의 중앙과 주연부의 약액 처리의 레이트의 차이가 감소한다. 따라서, 약액 퍼들 공정 및 퍼들 린스 공정의 쌍방을 포함하는 약액 처리 전체적으로는, 약액 처리의 레이트의 면내 균일성을 유지할 수 있어 기판의 상면을 균일하게 약액 처리할 수 있다.
또, 상기 방법은, 상기 퍼들 린스 공정 후, 상기 린스액보다 표면 장력이 낮은 저표면 장력액을 상기 기판의 상면에 공급하여, 상기 기판의 상면에 유지되어 있는 퍼들상의 린스액의 액막을 저표면 장력액으로 치환하는 저표면 장력액 치환 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
또, 상기 방법은, 상기 약액 퍼들 공정에 병행하여, 상기 기판의 상면에 있어서의 약액의 공급 위치를 이동시키는 약액 공급 위치 이동 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 약액 퍼들 공정에 있어서, 기판에 있어서의 약액의 공급 위치가 스캔되므로, 기판의 상면의 약액의 액막이 교반되어 신선한 약액이 기판의 상면에 접액된다. 그 결과, 약액 퍼들 공정에 있어서 약액의 처리 효율 (약액이 에칭액인 경우에는 에칭 효율) 을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 방법은, 상기 퍼들 린스 공정에 병행하여, 상기 기판의 상면에 있어서의 린스액의 공급 위치를 이동시키는 린스액 공급 위치 이동 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 퍼들 린스 공정에 있어서, 기판에 있어서의 린스액의 공급 위치가 스캔되므로, 기판의 상면의 액막 (약액과 린스액의 혼합액막) 이 교반되어 약액에서 린스액으로의 치환 효율을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 퍼들 린스 공정에 있어서 린스 효율을 향상시킬 수 있다.
이 발명은, 기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판을 연직인 회전 축선 둘레로 회전시키기 위한 기판 회전 유닛과, 상기 기판의 표면에 약액을 공급하기 위한 약액 공급 유닛과, 상기 기판의 표면에 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급 유닛과, 상기 기판 회전 유닛, 상기 약액 공급 유닛 및 상기 린스액 공급 유닛을 제어하여 상기 기판의 회전 속도를 0 또는 저속으로 유지하면서, 상기 기판의 상면에 약액을 공급하여 당해 기판의 상면에 퍼들상의 약액의 액막을 유지하는 약액 퍼들 공정과, 상기 약액 퍼들 공정의 종료에 이어서 실행되고, 상기 기판의 회전 속도를 0 또는 저속으로 유지하면서, 상기 기판의 상면에 퍼들상의 린스액의 액막을 유지함으로써, 상기 기판의 상면에 부착되어 있는 약액을 씻어내는 퍼들 린스 공정을 실행하고, 또한 상기 퍼들 린스 공정에 있어서, 상기 기판의 상면에 린스액을 공급하여, 상기 기판의 상면에 유지되어 있는 약액의 액막을 린스액으로 치환하는 공정을 실행하는 제어 유닛을 포함하는 기판 처리 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 약액 공정에 포함되는 약액 퍼들 공정에서는, 기판의 상면에 당해 상면을 덮는 약액의 액막이 유지된다. 약액 퍼들 공정의 종료에 이어서, 기판의 상면에 유지되어 있는 약액의 액막이 린스액으로 치환된다. 이 린스액 치환에 의해 기판의 상면에 당해 상면을 덮는 린스액의 액막이 유지되고, 이 린스액의 액막에 의해 기판의 상면에 부착되어 있는 약액이 씻겨 없어진다 (퍼들 린스 공정). 기판의 유지되어 있는 약액의 액막을 린스액으로 치환하여 기판의 상면에 린스액의 액막이 형성되므로, 약액 처리에서 린스 처리로의 이행시에 기판의 상면이 노출되지 않는다. 이로써, 기판의 상면이 노출되는 과정을 거치지 않고, 기판의 상면에 약액 처리 및 린스 처리를 실시할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시형태의 설명에 의해 분명해진다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치에 의해 실행되는 세정 처리의 제 1 처리예를 나타내는 공정도이다.
도 4 는, 도 3 의 처리예에 포함되는 각 공정에 있어서의 기판의 회전 속도의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치에 의해 실행되는 세정 처리의 제 2 처리예를 나타내는 공정도이다.
도 6a 는, 도 5 의 제 2 처리예를 나타내는 도면이다.
도 6b 는, 도 6a 에 이어 실행되는 처리를 나타내는 도면이다.
도 6c 는, 도 6b 에 이어 실행되는 처리를 나타내는 도면이다.
도 6d 는, 도 6c 에 이어 실행되는 처리를 나타내는 도면이다.
도 6e 는, 도 6d 에 이어 실행되는 처리를 나타내는 도면이다.
도 7a 는, 약액 퍼들 공정에 있어서의 에칭 레이트의 면내 분포를 나타내는 도면이다.
도 7b 는, 퍼들 린스 공정에 있어서의 에칭 레이트의 면내 분포를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치에 의해 실행되는 세정 처리의 제 3 처리예를 나타내는 공정도이다.
도 9 는, 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치에 의해 실행되는 세정 처리의 제 4 처리예를 나타내는 공정도이다.
도 10a 는, 본 발명의 제 1 변형예를 나타내는 도면이다.
도 10b 는, 본 발명의 제 2 변형예를 나타내는 도면이다.
도 10c 는, 본 발명의 제 3 변형예를 나타내는 도면이다.
도 11 은, 본 발명의 제 4 변형예를 나타내는 도면이다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
이 기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 등의 기판 (W) 의 표면 (처리 대상면) 에 대하여, 세정 처리를 실시하기 위한 매엽형의 장치이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 격벽 (도시 생략) 에 의해 구획된 처리실 (2) 내에, 기판 (W) 을 유지하여 회전시키는 스핀 척 (3) 과, 스핀 척 (3) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 표면 (상면) 에 약액을 공급하기 위한 약액 노즐 (4) 과, 스핀 척 (3) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에, 린스액의 일례로서의 DIW (탈이온수) 를 공급하기 위한 린스액 노즐 (린스액 공급 유닛) (5) 과, 저표면 장력을 갖는 유기 용매의 일례로서의 이소프로필알코올 (isopropyl alcohol : IPA) 액을 공급하기 위한 유기 용매 노즐 (유기 용매 공급 유닛) (6) 을 포함한다.
스핀 척 (3) 으로서, 예를 들어 협지식의 것이 채용되고 있다. 구체적으로는, 스핀 척 (3) 은, 스핀 모터 (기판 회전 유닛) (7) 와, 이 스핀 모터 (7) 의 구동축과 일체화된 스핀축 (도시 생략) 과, 스핀축의 상단에 거의 수평으로 장착된 원판상의 스핀 베이스 (8) 와, 스핀 베이스 (8) 의 주연부의 복수 지점에 거의 등각도 간격으로 형성된 복수 개의 협지 부재 (9) 를 구비하고 있다. 복수 개의 협지 부재 (9) 는, 기판 (W) 을 거의 수평인 자세로 협지한다. 이 상태에서 스핀 모터 (7) 가 구동되면, 그 구동력에 의해 스핀 베이스 (8) 가 소정의 회전 축선 (연직 축선) (A1) 둘레로 회전되고, 그 스핀 베이스 (8) 와 함께, 기판 (W) 이 거의 수평인 자세를 유지한 상태로 회전 축선 (A1) 둘레로 회전된다.
또한, 스핀 척 (3) 으로는, 협지식의 것에 한정되지 않고, 예를 들어, 기판 (W) 의 이면 (하면) 을 진공 흡착함으로써 기판 (W) 을 수평인 자세로 유지하고, 또한 그 상태에서 회전 축선 (A1) 둘레로 회전함으로써, 그 유지한 기판 (W) 을 회전시키는 진공 흡착식의 것이 채용되어도 된다.
약액 노즐 (4) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 약액을 토출하는 스트레이트 노즐로, 스핀 척 (3) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면의 회전 중심 부근을 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 약액 노즐 (4) 에는, 약액 공급원으로부터의 약액이 공급되는 약액 공급관 (13) 이 접속되어 있다. 약액 공급관 (13) 의 도중부에는, 약액 노즐 (4) 로부터의 약액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 약액 밸브 (약액 공급 유닛) (14) 가 사이에 장착되어 있다. 약액으로는, 예를 들어 희불산 (DHF), 농불산 (concHF), 불질산 (불산과 질산 (HNO3) 의 혼합액), 또는 불화암모늄 등이 사용된다.
약액 노즐 (4) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 약액을 토출하는 스트레이트 노즐로, 기판 (W) 의 상면에 있어서의 약액의 공급 위치를 변경할 수 있는 스캔 노즐로서의 기본 형태를 갖고 있다.
약액 노즐 (4) 은, 스핀 척 (3) 의 상방에서 거의 수평으로 연장된 제 1 아암 (40) 의 선단부에 지지되어 있다. 제 1 아암 (40) 의 기단부는, 스핀 척 (3) 의 측방에서 거의 연직으로 연장된 제 1 아암 지지축 (41) 의 상단에 고정되어 있다. 이 제 1 아암 지지축 (41) 에는, 모터 등으로 이루어지는 제 1 아암 요동 기구 (42) 가 결합되어 있다. 제 1 아암 요동 기구 (42) 에 의한 제 1 아암 (40) 의 요동에 의해, 스핀 척 (3) 에 유지되는 기판 (W) 의 회전 중심의 상방 (회전 축선 (A1) 상) 과, 스핀 척 (3) 의 측방 위치에 형성된 홈 포지션 사이에서 약액 노즐 (4) 을 이동시킬 수 있다.
약액 노즐 (4) 에는, 약액 공급원으로부터의 약액이 공급되는 약액 공급관 (13) 이 접속되어 있다. 약액 공급관 (13) 의 도중부에는, 약액 노즐 (4) 로부터의 약액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 약액 밸브 (14) 가 사이에 장착되어 있다. 약액으로는, 예를 들어 희불산 (DHF), 농불산 (concHF), 불질산 (불산과 질산 (HNO3) 의 혼합액), 또는 불화암모늄 등이 사용된다.
린스액 노즐 (5) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 DIW 를 토출하는 스트레이트 노즐로, 기판 (W) 의 상면에 있어서의 DIW 의 공급 위치를 변경할 수 있는 스캔 노즐로서의 기본 형태를 갖고 있다.
린스액 노즐 (5) 은, 스핀 척 (3) 의 상방에서 거의 수평으로 연장된 제 2 아암 (10) 의 선단부에 지지되어 있다. 제 2 아암 (10) 의 기단부는, 스핀 척 (3) 의 측방에서 거의 연직으로 연장된 제 2 아암 지지축 (11) 의 상단에 고정되어 있다. 이 제 2 아암 지지축 (11) 에는, 모터 등으로 이루어지는 제 2 아암 요동 기구 (12) 가 결합되어 있다. 제 2 아암 요동 기구 (12) 에 의한 제 2 아암 (10) 의 요동에 의해, 스핀 척 (3) 에 유지되는 기판 (W) 의 회전 중심의 상방 (회전 축선 (A1) 상) 과, 스핀 척 (3) 의 측방 위치에 형성된 홈 포지션 사이에서 린스액 노즐 (5) 을 이동시킬 수 있다.
린스액 노즐 (5) 에는, DIW 공급원으로부터의 DIW 가 공급되는 린스액 공급관 (15) 이 접속되어 있다. 린스액 공급관 (15) 의 도중부에는, 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 린스액 밸브 (린스액 공급 유닛) (16) 가 사이에 장착되어 있다.
유기 용매 노즐 (6) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 IPA 액을 토출하는 스트레이트 노즐로, 스핀 척 (3) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면의 회전 중심 부근을 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 유기 용매 노즐 (6) 에는, IPA 액 공급원으로부터의 IPA 액이 공급되는 유기 용매 공급관 (18) 이 접속되어 있다. 유기 용매 공급관 (18) 의 도중부에는, 유기 용매 노즐 (6) 로부터의 IPA 액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 유기 용매 밸브 (19) 가 사이에 장착되어 있다.
또한, 유기 용매 노즐 (6) 은, 각각 스핀 척 (3) 에 대하여 고정적으로 배치되어 있을 필요는 없고, 예를 들어, 스핀 척 (3) 의 상방에 있어서 수평면 내에서 요동 가능한 아암에 장착되고, 이 아암의 요동에 의해 기판 (W) 의 상면에 있어서의 유기 용매의 착액 위치가 스캔되는, 이른바 스캔 노즐의 형태가 채용되어도 된다.
도 2 는, 기판 처리 장치 (1) 의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 마이크로 컴퓨터를 포함하는 구성의 제어 장치 (제어 유닛) (20) 를 구비하고 있다. 제어 장치 (20) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라 스핀 모터 (7) 나 제 1 및 제 2 아암 요동 기구 (42, 12) 등의 동작을 제어한다. 또한 제어 장치 (20) 는, 약액 밸브 (14), 린스액 밸브 (16), 유기 용매 밸브 (19) 등의 개폐 동작을 제어한다.
도 3 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 세정 처리의 제 1 처리예를 나타내는 공정도이다. 도 4 는, 세정 처리에 포함되는 각 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전 속도의 변화를 나타내는 도면이다.
도 1 ∼ 도 4 를 참조하여, 세정 처리의 제 1 처리예에 대해 설명한다.
세정 처리의 제 1 처리예로서, 기판 (W) 의 표면 (디바이스가 형성될 면) 에 형성된 산화막을 제거하는 산화막 에칭을 예로 들어 설명한다. 세정 처리시에는, 반송 로봇 (도시 생략) 이 제어되어, 처리실 (2) (도 1 참조) 내에 미처리의 기판 (W) 이 반입된다 (스텝 S1). 이 기판 (W) 의 일례로서 표면에 산화막이 형성된 실리콘 웨이퍼를 들 수 있다. 기판 (W) 은 대형 기판 (예를 들어, 외경 450 ㎜ 의 원형 기판) 이어도 된다. 기판 (W) 은, 그 표면을 상방을 향하게 한 상태로 스핀 척 (3) 에 전달된다. 이 때, 기판 (W) 의 반입의 방해가 되지 않도록, 약액 노즐 (4) 및 린스액 노즐 (5) 은 각각 홈 포지션에 배치되어 있다.
스핀 척 (3) 에 기판 (W) 이 유지되면, 제어 장치 (20) 는 약액 피복 공정을 개시한다 (스텝 S2).
구체적으로는, 제어 장치 (20) 는, 스핀 모터 (7) 를 제어하여 기판 (W) 을 회전 개시시켜 기판 (W) 의 회전 속도를 비교적 고회전 (예를 들어, 600 ∼ 1200 rpm) 까지 증가시킨다. 이와 병행하여, 제어 장치 (20) 는, 제 1 아암 요동 기구 (42) 를 제어하여, 약액 노즐 (4) 을 기판 (W) 의 상방으로 이동시켜, 약액 노즐 (4) 을 기판 (W) 의 회전 중심 (회전 축선 (A1)) 상에 배치시킨다. 약액 노즐 (4) 이 기판 (W) 의 회전 중심 상에 배치되면, 제어 장치 (20) 는, 약액 밸브 (14) 를 열어 약액 노즐 (4) 로부터 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향해 약액을 토출한다. 이때의 약액 노즐 (4) 로부터의 약액의 토출 유량은, 예를 들어 2.0 (리터/분) 으로 설정되어 있다. 약액 노즐 (4) 로부터 기판 (W) 의 중앙부에 공급된 약액은 원심력에 의해 퍼져, 기판 (W) 의 표면의 전면이 약액의 액막으로 피복된다. 그리고, 기판 (W) 의 표면 전역에 있어서 약액 처리가 개시된다.
소정의 시간이 경과하여, 기판 (W) 의 표면 전역이 약액의 액막으로 덮이면, 제어 장치 (20) 는, 퍼들상의 약액의 액막을 기판 (W) 의 상면에 형성하여 유지하는 약액 퍼들 공정 (스텝 S3) 을 개시한다. 구체적으로는, 제어 장치 (20) 는, 스핀 모터 (7) 를 제어하여, 기판 (W) 의 회전 속도를 단시간에 약액 피복 공정 (스텝 S2) 시보다 낮은 회전 속도 (예를 들어 약 10 rpm) 까지 감속시킨다. 약액 노즐 (4) 로부터의 약액의 토출 유량은 2.0 (리터/분) 으로 유지되어 있다. 기판 (W) 의 회전 속도의 감소에 의해 약액 노즐 (4) 로부터 공급된 약액은 기판 (W) 의 표면에서 비산되지 않고, 기판 (W) 의 표면에 고여 퍼들상의 약액의 액막을 형성한다.
또한, 퍼들상의 액막 형성 중의 기판 (W) 의 회전 속도에 대해서는 상기 수치에 한정되는 것은 아니고, 약액을 퍼들상으로 액 마운팅하는 것이 가능한 임의의 회전 속도로 설정하거나, 기판 (W) 의 회전 속도를 0, 요컨대 기판 (W) 을 정지시키거나 해도 된다. 즉, 기판 (W) 의 회전 속도는, 기판 (W) 표면의 약액의 액막에 작용하는 원심력이 약액과 기판 (W) 표면 사이에서 작용하는 표면 장력보다 작아지거나, 혹은 상기 원심력과 상기 표면 장력이 거의 길항하게 되는 속도 (퍼들 속도) 로 설정된다.
이 약액의 액막에 의해, 기판 (W) 의 상면의 전역이 약액 처리된다. 또, 기판 (W) 의 회전 속도가 퍼들 속도로 유지되어 있으므로, 기판 (W) 으로부터 배출된 약액이 주변 부재에 부딪혀 기판 (W) 쪽으로 튀어 되돌아오는 것이 억제 또는 방지된다.
약액의 토출 개시로부터 미리 정하는 약액 처리 시간이 경과하면, 제어 장치 (20) 는, 약액 밸브 (14) 를 닫아 약액 노즐 (4) 로부터의 약액의 토출을 정지함과 함께, 제 1 아암 요동 기구 (42) 를 제어하여 약액 토출 정지 후의 약액 노즐 (4) 을 그 홈 포지션으로 되돌린다. 희불산, 농불산, 불질산, 불화암모늄 등의 에칭액이 약액으로서 사용되는 경우, 약액 처리 후의 기판 (W) 의 표면은 소수성을 나타내게 된다.
이어서, 제어 장치 (20) 는, 기판 (W) 상면의 약액을 린스액 (DIW) 으로 치환하는 퍼들 린스 공정 (스텝 S4) 을 개시한다. 제어 장치 (20) 는, 퍼들 린스 공정 (스텝 S4) 을 개시하는 시점에서, 약액 퍼들 공정 (S3) 에 있어서의 기판 회전 속도를 유지하고 있다. 또, 제어 장치 (20) 는, 제 2 아암 요동 기구 (12) 를 제어하여, 린스액 노즐 (5) 을 기판 (W) 의 상방으로 이동시켜, 린스액 노즐 (5) 을 기판 (W) 의 회전 중심 상에 배치시킨다. 린스액 노즐 (5) 이 기판 (W) 의 회전 중심 상에 배치되면, 제어 장치 (20) 는, 린스액 밸브 (16) 를 열어 린스액 노즐 (5) 로부터 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향해 DIW 를 토출한다. 이때의 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 토출 유량은, 예를 들어 2.0 (리터/분) 으로 설정되어 있다. 약액 퍼들 공정 (스텝 S3) 으로부터 퍼들 린스 공정 (스텝 S4) 으로 이행하는 기간에 있어서 기판 (W) 의 회전 속도는 퍼들 속도로 유지되어 있기 때문에, 그 기간을 통해 기판 (W) 의 상면은 그 전체면이 퍼들상의 약액의 액막에 의해 계속 덮여져 있어, 기판 (W) 의 상면이 노출되는 것이 회피되고 있다.
린스액 노즐 (5) 로부터 액막의 중앙부를 향해 DIW 가 추가로 공급되면 기판 (W) 상의 약액의 액막은, 기판 (W) 의 중앙부로부터 순서대로 기판 (W) 의 외측을 향해 밀려 나와 기판 (W) 의 주연부로부터 외부로 배출되어 DIW 로 치환되어 간다.
소정 시간이 경과하면, 기판 (W) 상의 약액의 액막의 전부가 DIW 에 의해 치환되어, 기판 (W) 의 상면의 전역에 DIW 의 액막이 퍼들상으로 형성된다. 이 DIW 의 액막에 의해, 기판 (W) 의 상면의 전역에 있어서, 당해 상면에 부착되어 있는 약액이 씻겨 없어진다.
퍼들 린스 공정 (스텝 S4) 에서의 기판 회전 속도는, 퍼들 속도 (예를 들어 10 rpm) 로 설정되어 있다. 기판 (W) 상의 약액이나 DIW 에 작용하는 원심력이 작기 때문에, 약액이나 DIW 가 기판 (W) 의 둘레 가장자리로부터 외부로 비산되는 양이 억제되어 있다. 이와 같이, 기판 (W) 을 퍼들 속도로 회전시키고 있기 때문에, 퍼들 린스 공정 (스텝 S4) 을 통해 기판 (W) 상면에 퍼들상의 DIW 의 액막이 계속 유지된다. 이 때문에, 퍼들 린스 공정 (스텝 S4) 에 있어서의 기판 (W) 표면의 노출을 확실하게 회피할 수 있다.
DIW 의 토출 개시로부터 미리 정하는 린스 처리 시간이 경과하면, 제어 장치 (20) 는, 린스액 밸브 (16) 를 닫아 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 토출을 정지함과 함께, 제 2 아암 요동 기구 (12) 를 제어하여 DIW 토출 정지 후의 린스액 노즐 (5) 을 그 홈 포지션으로 되돌린다.
이어서, 제어 장치 (20) 는 IPA 액 치환 공정 (저표면 장력액 치환 공정. 스텝 S5) 의 실행을 개시한다. 구체적으로는, 제어 장치 (20) 는, 기판 (W) 의 회전 속도를 퍼들 속도 (예를 들어 10 rpm) 로 유지하면서, 유기 용매 밸브 (19) 를 열어 유기 용매 노즐 (6) 로부터 기판 (W) 의 회전 중심 부근을 향해 IPA 액을 토출한다. 이때의 유기 용매 노즐 (6) 로부터의 IPA 액의 토출 유량은, 예를 들어 0.1 (리터/분) 로 설정되어 있다. 기판 (W) 의 상면에 IPA 액이 공급되고, 이로써 기판 (W) 의 상면의 DIW 의 액막에 함유되는 DIW 가 IPA 액으로 순차 치환되어 간다. 그 결과, 기판 (W) 의 상면에 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 IPA 액의 액막이 퍼들상으로 형성된다.
IPA 액의 토출 개시로부터 미리 정하는 IPA 퍼들 시간이 경과하면, 제어 장치 (20) 는, IPA 액의 토출을 계속하면서, 스핀 모터 (7) 를 제어하여 기판 (W) 을 퍼들 속도로부터 고회전 속도까지 단계적으로 가속시킨다. 제어 장치 (20) 는, 기판 (W) 이 고회전 속도에 도달한 후, IPA 액의 토출 개시로부터 IPA 처리 시간이 경과한 것을 조건으로 하여, 유기 용매 밸브 (19) 를 닫아 유기 용매 노즐 (6) 로부터의 IPA 액의 토출을 정지한다.
IPA 액의 토출이 정지되면, 제어 장치 (20) 는 건조 공정 (스텝 S6) 을 실행한다. 즉, 제어 장치 (20) 는, 기판 (W) 의 회전 속도를 고회전 (예를 들어 600 ∼ 1200 rpm) 으로 유지한다. 이로써, 기판 (W) 에 부착되어 있는 IPA 액이 제거되어 기판 (W) 이 건조된다.
건조 공정 (S6) 이 미리 정하는 건조 시간에 걸쳐 실시되면, 제어 장치 (20) 는, 스핀 모터 (7) 를 구동하여 스핀 척 (3) 의 회전 (기판 (W) 의 회전) 을 정지시킨다 (스텝 S7). 이로써, 1 매의 기판 (W) 에 대한 세정 처리가 종료되고, 반송 로봇에 의해 처리가 끝난 기판 (W) 이 처리실 (2) 로부터 반출된다 (스텝 S8).
이와 같이 제 1 처리예에 있어서는, 약액 퍼들 공정 (스텝 S3) 으로부터 IPA 치환 공정 (스텝 S5) 의 초기까지의 기간을 통해, 기판 (W) 의 상면이 퍼들상의 액막으로 계속 피복되어, 기판 (W) 의 상면이 노출되는 경우가 없다. 이 때문에, 기판 (W) 의 상면을 파티클에 의한 오염으로부터 보호하는 것이 가능하게 되어 있다.
도 5 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 세정 처리의 제 2 처리예를 나타내는 공정도이다. 도 6a ∼ 도 6e 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 세정 처리의 제 2 처리예를 나타내는 도면이다.
도 5 에 나타내는 세정 처리의 제 2 처리예가 도 3 에 나타내는 세정 처리의 제 1 처리예와 상이한 점은, 약액 퍼들 공정 (스텝 S14) 의 실행에 앞서 프리웨트 공정 (전 공급 공정. 스텝 S13) 을 실행하는 점이다. 이후, 도 1, 도 2, 도 5 ∼ 도 6e 를 참조하면서, 제 1 처리예와 상이한 점을 중심으로 하여 세정 처리의 제 2 처리예에 대해 설명한다. 또한, 이 제 2 처리예에서는, 제 1 처리예의 경우와 마찬가지로, 실리콘 웨이퍼로 이루어지는 기판 (W) (외경 450 ㎜ 인 대형의 원형 기판) 의 표면에 형성된 산화막을 제거하는 산화막 에칭을 예로 들어 설명한다.
세정 처리시에는, 반송 로봇이 제어되어 처리실 (2) (도 1 참조) 내에 미처리의 기판 (W) 이 반입되고, 기판 (W) 이 그 표면을 상방을 향하게 한 상태로 스핀 척 (3) 에 전달된다 (스텝 S11).
스핀 척 (3) 에 기판 (W) 이 유지된 후, 스핀 모터 (7) 가 제어되어 기판 (W) 이 회전 개시되어진다 (스텝 S12).
이어서, 제어 장치 (20) 에 의해 프리웨트 공정 (스텝 S13) 이 실행된다. 프리웨트 공정 (S13) 은, 기판 (W) 의 상면에 당해 상면을 덮는 DIW 의 액막을 퍼들상으로 형성하여 유지하는 공정이다.
기판 (W) 의 회전 속도가 퍼들 속도에 달하면, 제어 장치 (20) 는, 아암 요동 기구 (12) 를 제어하여 린스액 노즐 (5) 을 기판 (W) 의 상방에 이동시키고, 린스액 노즐 (5) 을 기판 (W) 의 회전 중심 (회전 축선 (A1)) 상에 배치시킨다. 또, 린스액 노즐 (5) 이 기판 (W) 의 회전 중심 상에 배치되면, 린스액 밸브 (16) 를 열어 린스액 노즐 (5) 로부터 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향해 DIW 를 토출한다. 이때의 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 토출 유량은, 예를 들어 2.0 (리터/분) 으로 설정되어 있다. 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 공급된 DIW 는, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 착액되고, 후속의 DIW 에 의해 밀려 기판 (W) 상을 외측 방향으로 퍼져 간다. 또, 기판 (W) 의 회전 속도가 퍼들 속도이고, 기판 (W) 상의 DIW 에 작용하는 원심력은 DIW 와 기판 (W) 표면 사이에서 작용하는 표면 장력보다 작아지므로, 기판 (W) 에 공급된 DIW 는, 기판 (W) 의 주위로 비산되지 않고 기판 (W) 상에 액 마운팅되어 간다. 따라서, 도 6a 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면의 전역에 DIW 의 액막 (25) 이 퍼들상으로 형성된다.
DIW 의 토출 개시로부터 미리 정하는 프리웨트 시간이 경과하면, 제어 장치 (20) 는, 린스액 밸브 (16) 를 닫아 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 토출을 정지함과 함께, 제 2 아암 요동 기구 (12) 를 제어하여 DIW 토출 정지 후의 린스액 노즐 (5) 을 그 홈 포지션으로 되돌린다.
이어서, 제어 장치 (20) 는, 약액 퍼들 공정 (스텝 S14) 의 실행을 개시한다. 구체적으로는, 제어 장치 (20) 는, 제 1 아암 요동 기구 (42) 를 제어하여 약액 노즐 (4) 을 기판 (W) 의 상방으로 이동시켜, 약액 노즐 (4) 을 기판 (W) 의 회전 중심 상에 배치시킨다. 또, 약액 노즐 (4) 이 기판 (W) 의 회전 중심 상에 배치되면, 제어 장치 (20) 는, 약액 밸브 (14) 를 열어 약액 노즐 (4) 로부터 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향해 약액을 토출한다. 이때의 약액 노즐 (4) 로부터의 약액의 토출 유량은, 예를 들어 2.0 (리터/분) 으로 설정되어 있다. 약액 퍼들 공정 (S14) 의 실행 개시시에는, 도 6a 에 나타내는 바와 같이 기판 (W) 의 상면에 DIW 의 액막 (25) 이 퍼들상으로 유지되어 있다. 이 DIW 의 액막 (25) 의 중앙부에, 도 6b 에 나타내는 바와 같이, 약액 노즐 (4) 로부터 약액이 공급된다. 이로써, 기판 (W) 상의 DIW 의 액막 (25) 은, 기판 (W) 의 중앙부로부터 약액에 의해 순서대로 치환된다. 그 후, 기판 (W) 상의 린스액의 액막 (25) 의 전부가 약액에 의해 치환되어, 도 6c 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면의 전역에 약액의 액막 (30) 이 퍼들상으로 형성된다. 기판 (W) 의 회전 속도가 퍼들 속도 (예를 들어 10 rpm) 로 유지되어 있으므로, 기판 (W) 으로부터 배출된 약액이 주변 부재에 부딪혀 기판 (W) 쪽으로 튀어 되돌아오는 것이 억제 또는 방지된다.
약액의 토출 개시로부터 미리 정하는 약액 처리 시간이 경과하면, 제어 장치 (20) 는, 약액 밸브 (14) 를 닫아 약액 노즐 (4) 로부터의 약액의 토출을 정지함과 함께, 제 1 아암 요동 기구 (42) 를 제어하여 약액 토출 정지 후의 약액 노즐 (4) 을 그 홈 포지션으로 되돌린다. 희불산, 농불산, 불질산, 불화암모늄 등이 약액으로서 사용되는 경우, 약액 처리 후의 기판 (W) 의 표면은 소수성을 나타내게 된다.
이어서, 제어 장치 (20) 는, 기판 (W) 의 상면에 유지되어 있는 퍼들상의 약액의 액막 (30) 을 DIW 로 치환하는 퍼들 린스 공정 (스텝 S15) 의 실행을 개시한다. 제어 장치 (20) 는, 퍼들 린스 공정 (스텝 S15) 을 개시하는 시점에서, 약액 퍼들 공정 (스텝 S14) 에 있어서의 기판 회전 속도를 유지하고 있다. 제어 장치 (20) 는, 제 2 아암 요동 기구 (12) 를 제어하여 린스액 노즐 (5) 을 기판 (W) 의 상방으로 이동시켜, 린스액 노즐 (5) 을 기판 (W) 의 회전 중심 상에 배치시킨다. 린스액 노즐 (5) 이 기판 (W) 의 회전 중심 상에 배치되면, 또, 제어 장치 (20) 는, 린스액 밸브 (16) 를 열어 린스액 노즐 (5) 로부터 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향해 DIW 를 토출한다. 이때의 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 토출 유량은, 예를 들어 2.0 (리터/분) 으로 설정되어 있다. 약액 퍼들 공정 (스텝 S14) 으로부터 퍼들 린스 공정 (스텝 S15) 으로 이행하는 기간에 있어서 기판 (W) 의 회전 속도는 퍼들 속도로 유지되어 있기 때문에, 그 기간을 통해 기판 (W) 의 상면은 그 전체면이 퍼들상의 약액의 액막 (30) 에 의해 계속 덮여 있어, 기판 (W) 의 상면이 노출되는 것이 회피되고 있다.
도 6d 에 나타내는 바와 같이, 린스액 노즐 (5) 로부터 액막의 중앙부를 향해 DIW 가 추가로 공급되면, 기판 (W) 상의 약액의 액막 (30) 은, 기판 (W) 의 중앙부로부터 순서대로 기판 (W) 의 외측을 향하여 밀려 나와 기판 (W) 의 주연부로부터 외부로 배출되어 DIW 로 치환되어 간다.
소정 시간이 경과하면, 기판 (W) 상의 약액의 액막 (30) 의 전부가 DIW 에 의해 치환되어, 도 6e 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면의 전역에 DIW 의 액막 (25) 이 퍼들상으로 형성된다. 이 DIW 의 액막 (25) 에 의해, 기판 (W) 의 상면의 전역에 있어서, 당해 상면에 부착되어 있는 약액이 씻겨 없어진다.
퍼들 린스 공정 (스텝 S15) 에서의 기판 회전 속도는, 퍼들 속도 (예를 들어 10 rpm) 로 설정되어 있다. 기판 (W) 상의 약액이나 DIW 에 작용하는 원심력이 작기 때문에, 약액이나 DIW 가 기판 (W) 의 둘레 가장자리로부터 외부로 비산되는 양이 억제되어 있다. 이와 같이, 기판 (W) 을 퍼들 속도로 회전시키고 있기 때문에, 퍼들 린스 공정 (스텝 S15) 을 통해 기판 (W) 상면에 퍼들상의 DIW 의 액막 (25) 이 계속 유지된다. 이 때문에, 퍼들 린스 공정 (스텝 S15) 에 있어서의 기판 (W) 표면의 노출을 확실하게 회피할 수 있다.
DIW 의 토출 개시로부터 미리 정하는 린스 처리 시간 (예를 들어 약 30 초간) 이 경과하면, 제어 장치 (20) 는, 린스액 밸브 (16) 를 닫아 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 토출을 정지함과 함께, 제 2 아암 요동 기구 (12) 를 제어하여 DIW 토출 정지 후의 린스액 노즐 (5) 을 그 홈 포지션으로 되돌린다. 그 후, 제어 장치 (20) 는, IPA 액 치환 공정 (저표면 장력액 치환 공정. 스텝 S16) 및 건조 공정 (스텝 S17) 을 순서대로 실행한 후, 제어 장치 (20) 는, 스핀 척 (3) 의 회전 (기판 (W) 의 회전) 을 정지시킨다 (스텝 S18). 스텝 S16, S17 의 각 공정은, 도 3 에 나타내는 제 1 처리예의 스텝 S5, S6 의 각 공정과 동등한 공정이다. 이로써, 1 매의 기판 (W) 에 대한 세정 처리가 종료되고, 반송 로봇에 의해 처리가 끝난 기판 (W) 이 처리실 (2) 로부터 반출된다 (스텝 S19).
도 7a 는, 약액 퍼들 공정 (S14) 에 있어서의 에칭 레이트의 면내 분포를 나타내는 도면이다. 도 7b 는, 퍼들 린스 공정 (S15) 에 있어서의 에칭 레이트의 면내 분포를 나타내는 도면이다.
전술한 바와 같이, 제 2 처리예에서는 약액 퍼들 공정 (S14) 을 실행하는 일 공정 전에, 프리웨트 공정 (S13) 을 실행하여 기판 (W) 의 표면에 DIW 의 액막 (25) 을 형성하고 있다. 약액 퍼들 공정 (S14) 에서는, 도 6b 에 나타내는 바와 같이, 그 DIW 의 액막 (25) 의 중앙부로부터 주연부를 향하여 순서대로 DIW 를 약액으로 치환해가기 때문에, DIW 에서 약액으로의 치환 속도는 기판 (W) 의 중앙부로부터 주연부를 향함에 따라 점차 낮아진다. 그 결과, 도 7a 에 나타내는 바와 같이, 약액 퍼들 공정 (S14) 에 있어서의 에칭 레이트는, 기판 (W) 의 회전 중심 (센터) 으로부터 주연부 (에지) 를 향함에 따라 점차 낮아진다.
한편, 퍼들 린스 공정 (S15) 에서는, 도 6d 에 나타내는 바와 같이, 약액의 액막 (30) 의 중앙부로부터 주연부를 향하여 순서대로 약액을 DIW 로 치환해가기 때문에, 약액에서 DIW 로의 치환 속도는 기판 (W) 의 중앙부로부터 주연부를 향함에 따라 점차 낮아진다. 그 결과, 퍼들 린스 공정 (S15) 에 있어서의 에칭 레이트는, 약액 퍼들 공정 (S14) 시와는 반대로, 도 7b 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 회전 중심 (센터) 으로부터 주연부 (에지) 를 향함에 따라 점차 높아진다.
이와 같이, 에칭 특성이 상이한 2 개의 공정 (S14, S15) 을 조합함으로써, 양 공정 사이의 에칭 특성이 상쇄된다. 그 결과, 기판 (W) 의 중앙과 주연부의 에칭 레이트의 차이가 감소한다. 약액 퍼들 공정 (S14) 및 퍼들 린스 공정 (S15) 의 쌍방을 포함하는 세정 처리 (에칭 처리) 전체적으로는, 에칭 레이트의 면내 균일성을 유지할 수 있어 기판 (W) 의 상면 (표면) 을 균일하게 에칭할 수 있다.
도 8 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 세정 처리의 제 3 처리예를 나타내는 공정도이다. 도 8 에 나타내는 제 3 처리예가 도 3 에 나타내는 제 1 처리예 및 제 2 처리예와 상이한 점은, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행 중에, 기판 (W) 에 있어서의 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 공급 위치를 스캔하도록 한 점이다. 구체적으로는, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행 개시로부터 종료까지 동안, 제어 장치 (20) 가 제 2 아암 요동 기구 (12) 를 제어하여 린스액 노즐 (5) 을 기판 (W) 의 상면을 따라 이동시킨다. 이 경우, 예를 들어, 기판 (W) 에 있어서의 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 공급 위치가 기판 (W) 의 회전 중심과 기판 (W) 의 주연부 사이를 왕복 스캔하는 하프 스캔 (왕복) 방식이 채용된다.
퍼들 린스 공정 (S4, S15) 에 있어서, 기판 (W) 에 있어서의 DIW 의 공급 위치가 스캔되므로, 기판 (W) 의 상면의 액막 (약액과 DIW 의 혼합액막) 이 교반되어, 약액에서 DIW 로의 치환 효율을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 에 있어서 린스 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 도 8 에 괄호로 나타내는 바와 같이, 약액 퍼들 공정 (S3, S14) 의 실행 중에, 기판 (W) 에 있어서의 약액 노즐 (4) 로부터의 약액의 공급 위치를 스캔하도록 해도 된다. 구체적으로는, 약액 퍼들 공정 (S3, S14) 의 실행 개시부터 종료까지의 동안에, 제어 장치 (20) 가 제 1 아암 요동 기구 (42) 를 제어하여 약액 노즐 (4) 을 기판 (W) 의 상면을 따라 이동시킨다. 이 경우, 예를 들어, 기판 (W) 에 있어서의 약액 노즐 (4) 로부터의 약액의 공급 위치가 기판 (W) 의 회전 중심과 기판 (W) 의 주연부 사이를 왕복 스캔하는 하프 스캔 (왕복) 방식이 채용된다.
약액 퍼들 공정 (S3, S14) 에 있어서, 기판 (W) 에 있어서의 약액의 공급 위치가 스캔되므로, 기판 (W) 의 상면의 약액의 액막이 교반되어, 약액 노즐 (4) 로부터 토출된 직후의 신선한 약액이 기판 (W) 의 상면에 접액되고, 그 결과, 약액 퍼들 공정 (S3, S14) 에 있어서 약액의 처리 효율 (약액이 전술한 바와 같은 에칭액인 경우에는 에칭 효율) 을 향상시킬 수 있다.
도 9 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 세정 처리의 제 4 처리예를 나타내는 공정도이다.
이 제 4 처리예에서는, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행 기간 중 어느 일정한 기간은, 기판 (W) 에 있어서의 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 공급 위치가 기판 (W) 의 회전 중심에 정지 상태로 배치되고, 당해 일정한 기간이 지나면, 기판 (W) 에 있어서의 DIW 의 공급 위치가 제 3 처리예와 동일하게 기판 (W) 의 회전 중심과 기판 (W) 의 주연부 사이에서 왕복 스캔되고 있다.
이 제 4 처리예의 경우도, 제 3 처리예의 경우와 동등한 작용 효과를 나타낸다.
또, 도 9 에 괄호로 나타내는 바와 같이, 약액 린스 공정 (S3, S14) 의 실행 기간 중 어느 일정한 기간은, 기판 (W) 에 있어서의 약액 노즐 (4) 로부터의 약액의 공급 위치가 기판 (W) 의 회전 중심에 정지 상태로 배치되고, 당해 일정한 기간이 지나면, 기판 (W) 에 있어서의 약액의 공급 위치가 제 3 처리예와 동일하게 기판 (W) 의 회전 중심과 기판 (W) 의 주연부 사이에서 왕복 스캔되고 있어도 된다.
또한, 제 4 처리예에 있어서, DIW 나 약액의 공급 위치의 스캔이 먼저 실행되고, 그 후, DIW 나 약액의 공급 위치가 기판 (W) 의 회전 중심 상에서 정지 배치되도록 되어도 된다.
이상에 의해 이 실시형태에 의하면, 약액 퍼들 공정 (S3, S14) 에서는, 기판 (W) 의 상면에 당해 상면을 덮는 약액의 액막이 유지된다. 약액 퍼들 공정 (S3, S14) 의 종료에 이어서, 기판 (W) 의 상면에 유지되어 있는 약액의 액막이 DIW 로 치환된다. 이 린스액 치환에 의해, 기판 (W) 의 상면에 당해 상면을 덮는 DIW 의 액막이 유지되고, 이 린스액의 액막에 의해 기판 (W) 의 상면에 부착되어 있는 약액이 씻겨 없어진다 (S4, S15 의 퍼들 린스 공정). 기판 (W) 에 유지되어 있는 약액의 액막을 DIW 로 치환하여 기판 (W) 의 상면에 DIW 의 액막이 형성되므로, 약액 처리에서 린스 처리로의 이행시에 기판 (W) 의 상면이 노출되지 않는다. 이로써, 기판 (W) 의 상면이 노출되는 과정을 거치지 않고, 기판 (W) 의 상면에 약액 처리 및 린스 처리를 실시할 수 있다.
또, 약액 처리의 전기간에 걸쳐 기판 (W) 의 회전 속도가 퍼들 속도 (예를 들어 10 rpm) 로 유지된다. 그 때문에, 기판 (W) 으로부터 배출된 약액이, 주변 부재에 부딪혀 기판 (W) 쪽으로 튀어 되돌아오는 것이 억제 또는 방지된다. 따라서, 튀어 되돌아온 약액에 함유되는 파티클이 기판 (W) 에 부착되는 것이 억제 또는 방지된다. 이로써, 기판 (W) 의 청정도를 높일 수 있다.
이상 이 발명의 일 실시형태에 대해 설명하였지만, 이 발명은 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어, 전술한 실시형태에서는, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 에 있어서의 린스액 (DIW) 의 공급을 린스액 노즐 (5) 만을 사용하여 실시하는 경우를 예로 들었지만, 린스액 (DIW) 의 공급에 대하여, 도 10a ∼ 10c 및 도 11 에 나타내는 공급 방법을 채용할 수도 있다.
도 10a 의 변형예에서는, 린스액 노즐 (5) 과는 별도로 기판 (W) 의 중심부에 DIW 를 공급하기 위한 노즐 (71) 을 형성하고 있다. 노즐 (71) 은, 예를 들어, 린스액으로서의 DIW 를 연속류의 상태로 토출하는 스트레이트 노즐로, 스핀 척 (3) (도 1 참조) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 주연부를 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 노즐 (71) 에는, DIW 공급원으로부터의 DIW 가 공급되도록 되어 있다. 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행 중에 있어서는, 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 가 기판 (W) 의 중앙부에 공급될 뿐만 아니라, 노즐 (71) 로부터의 DIW 가 기판 (W) 의 주연부에 공급된다. 그러므로, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행 중에 있어서 기판 (W) 에 대한 DIW 의 공급 유량의 증대가 실현된다.
도 10b 의 변형예가 도 10a 의 변형예와 상이한 점은, 노즐 (71) 대신에 상기한 스캔의 형태를 갖고, DIW 를 토출하는 노즐 (82) 을 형성한 점이다. 노즐 (82) 에는, 각각 DIW 공급원으로부터의 DIW 가 공급되도록 되어 있다.
퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행에 앞서, 노즐 (82) 이 그 토출구가 기판 (W) 의 주연부를 향하는 위치에 배치된다. 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행 중에 있어서는, 도 10a 의 경우와 동일하게 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 가 기판 (W) 의 중앙부에 공급될 뿐만 아니라, 노즐 (82) 로부터의 DIW 가 기판 (W) 의 주연부에 공급된다.
도 10c 의 변형예가 도 10a 의 변형예와 상이한 점은, 상기 스캔 노즐의 형태를 갖고, 또한 2 개의 토출구 (92, 93) 를 갖는 린스액 노즐 (91) 을 린스액 노즐 (5) 대신에 형성한 점이다. 토출구 (92, 93) 는 각각 하방을 향한 상태로 형성되어 있다. 린스액 노즐 (91) 에는, 각각 밸브 (도시 생략) 를 통하여 DIW 공급원으로부터의 DIW 가 공급되도록 되어 있어, 밸브가 열린 상태에서는, 토출구 (92, 93) 로부터 DIW 가 각각 하방향으로 토출된다.
도 11 의 변형예에서는, 처리실 (2) (도 1 참조) 의 천정 벽면에 배치된 천정 노즐 (101) 을 사용하여, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행시에 기판 (W) 의 표면에 DIW 를 공급한다. 이 천정 노즐 (101) 은, 노즐을 요동 가능하게 지지하는 아암이나, 기판 (W) 의 표면 상의 공간을 그 주위로부터 차단하기 위한 차단 부재에 대하여, 세정수로서의 DIW 를 토출하는 것이다. 천정 노즐 (101) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 DIW 를 토출하는 스트레이트 노즐로, 스핀 척 (3) (도 1 참조) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 회전 중심 부근을 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 천정 노즐 (101) 에는, DIW 공급원으로부터의 DIW 가 공급되도록 되어 있다.
퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행이 개시되면, 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 의 토출량이 지금까지와 동 유량으로 유지되면서, 천정 노즐 (101) 로부터의 DIW 의 토출이 개시된다. 이로써, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행 중에 있어서, 린스액 노즐 (5) 로부터의 DIW 뿐만 아니라, 천정 노즐 (101) 로부터의 DIW 가 기판 (W) 의 중앙부에 공급된다. 그러므로, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 의 실행 중에 있어서 기판 (W) 에 대한 DIW 의 공급 유량의 증대가 실현된다.
또한, 도 10a ∼ 10c 및 도 11 에서는, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 에 있어서의 린스액 (DIW) 의 공급 방법에 대한 변형예를 나타냈지만, 도 10a ∼ 10c 및 도 11 에 나타내는 변형예를 약액 퍼들 공정 (S4, S15) 에 있어서의 약액의 공급에 대해 채용할 수도 있다.
또, 제 1 실시형태의 제 1 처리예 및 제 2 처리예에서는, 약액 퍼들 공정 (S3, S14) 으로부터 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 으로 이행하는 작업은, 먼저 약액 노즐 (4) 을 홈 포지션으로 되돌린 다음, 린스액 노즐 (5) 을 그 홈 포지션으로부터 기판 (W) 의 대향 위치까지 이동시키고 있다. 이 때문에, 기판 (W) 의 표면에 대한 액체의 공급이 일시 정지되어 있다. 그러나, 동일한 아암 (예를 들어 제 2 아암 (10)) 에 린스액 노즐 (5) 과 약액 노즐 (4) 을 장착한 경우에는, 약액 노즐 (4) 이 약액의 공급을 정지한 직후부터 린스액 노즐 (5) 로부터의 린스액의 공급을 개시할 수 있다. 이 경우, 기판 (W) 의 상면의 약액의 액막에 대하여 액체가 계속 공급되기 때문에, 약액 퍼들 공정 (스텝 S3, S14) 에서 퍼들 린스 공정 (스텝 S4, S15) 으로의 이행시에 있어서의 기판 (W) 상면의 노출을 보다 확실하게 회피할 수 있다.
또, 제 3 실시형태 및 제 4 실시형태에서는, 기판 (W) 에 있어서의 DIW 또는 약액의 공급 위치의 스캔의 형태로서 하프 스캔이 채용되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 당해 스캔의 형태로서, 기판 (W) 의 일 주연부와, 당해 일 주연부와 기판 (W) 의 회전 중심을 사이에 두고 위치하는 타주연부 사이를 이동시키는 풀 스캔 (Variable Scan) 이 채용되어 있어도 된다. 또, 스캔의 형태가 왕복 이동시키면서 DIW 또는 약액을 공급하는 왕복 스캔이 아니라, 일방향으로 이동 중에만 약액 노즐 (4) 로부터의 DIW 또는 약액을 공급시키는 이른바 일방향 스캔이어도 된다.
또, 전술한 각 실시형태에 있어서, 약액 노즐 (4) 및 린스액 노즐 (5) 의 쌍방에 스캔 노즐의 형태가 채용되어 있다고 설명하였지만, 약액 노즐 (4) 또는 린스액 노즐 (5) 이 스핀 척 (3) 에 대하여 고정적으로 배치되어 있어도 된다.
또, 약액 퍼들 공정 (S3, S14) 에 있어서의 기판 (W) 의 퍼들 속도와, 퍼들 린스 공정 (S4, S15) 에 있어서의 기판 (W) 의 퍼들 속도를 서로 동등하다고 하여 설명하였지만, 이들 퍼들 속도가 서로 상이하게 되어 있어도 된다.
또, 전술한 각 처리예에서는, 기판 (W) 에 대한 약액 처리의 전기간에 걸쳐 약액 퍼들 공정 (S3, S14) 이 실행되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 적어도 약액 처리의 종료시에 약액 퍼들 공정 (S3, S14) 이 실행되고 있으면 되고, 반드시 약액 처리의 전기간에 걸쳐 실행되고 있을 필요는 없다.
또, 프리웨트 공정 (S13) 은, 기판 (W) 을 퍼들 속도로 회전시킴으로써, 기판 (W) 의 상면의 전역에 DIW 의 액막이 퍼들상으로 유지된다고 하여 설명하였지만, 프리웨트 공정 (S13) 에서는 기판 (W) 의 표면에 액막이 유지되어 있으면 되고, 예를 들어 고유량의 DIW 가 기판 (W) 의 상면 공급됨과 함께, 비교적 높은 회전 속도 (퍼들 속도보다 고회전 속도) 로 기판 (W) 이 회전되고 있어도 된다.
또, 린스액으로서 DIW 를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 린스액은 DIW 에 한정되지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 오존수, 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수, 환원수 (수소수) 등을 린스액으로서 채용할 수도 있다.
또, 저표면 장력을 갖는 유기 용매로서, IPA 액 이외에 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 및 HFE (하이드로플루오로에테르) 등을 채용할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 의 표면으로부터 실리콘 산화막을 제거하는 세정 처리 중의 린스 후의 처리에 한정되지 않고, 린스 후의 처리에 널리 사용할 수 있다. 단, 본 발명의 효과는, 기판 (W) 의 표면이 소수성을 나타내는 경우에 특히 현저하게 발휘된다. 표면이 소수성을 나타내는 기판 (W) 에 대한 처리로는, 실리콘 산화막을 제거하는 처리 이외에 레지스트를 제거하는 처리를 예시할 수 있다.
그 외, 특허청구범위에 기재된 사항의 범위에서 여러 가지 설계 변경을 실시하는 것이 가능하다.
1 : 기판 처리 장치
3 : 스핀 척 (기판 유지 유닛)
5 : 린스액 노즐 (린스액 공급 유닛)
7 : 스핀 모터 (기판 회전 유닛)
14 : 약액 밸브 (약액 공급 유닛)
16 : 린스액 밸브 (린스액 공급 유닛)
20 : 제어 장치 (제어 유닛)
71 : 노즐 (린스액 공급 유닛)
82 : 노즐 (린스액 공급 유닛)
91 : 노즐 (린스액 공급 유닛)
101 : 천정 노즐 (린스액 공급 유닛)
A1 : 회전 축선
W : 기판

Claims (9)

  1. 기판 유지 유닛에 의해 수평 자세로 유지되어 있는 기판의 상면에 약액을 공급하는 약액 공정과,
    상기 기판의 회전 속도를 0 또는 저속으로 유지하면서, 상기 기판의 상면에 퍼들상의 린스액의 액막을 유지함으로써, 상기 기판의 상면에 부착되어 있는 약액을 씻어내는 퍼들 린스 공정을 포함하고,
    상기 약액 공정은, 상기 기판의 회전 속도를 0 또는 저속으로 유지하면서 상기 기판의 상면에 퍼들상의 약액의 액막을 유지하는 약액 퍼들 공정을 포함하고, 상기 약액 퍼들 공정의 종료에 이어서, 상기 퍼들 린스 공정이 실행되도록 되어 있고,
    상기 퍼들 린스 공정은, 상기 기판의 상면에 린스액을 공급하여, 상기 기판의 상면에 유지되어 있는 약액의 액막을 린스액으로 치환하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액은 에칭액인, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 퍼들 린스 공정 전의 기판의 상면은 소수성을 나타내고 있는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약액 퍼들 공정은, 상기 약액 공정의 전기간에 걸쳐 실행되는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약액 퍼들 공정의 실행에 앞서, 상기 기판의 상면에 물을 공급하여 당해 상면에 물의 액막을 유지하는 전 공급 공정을 포함하고, 상기 약액 퍼들 공정은, 상기 기판의 상면에 약액을 공급하여 상기 기판의 상면에 유지되어 있는 물의 액막을 약액으로 치환하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 퍼들 린스 공정 후, 상기 린스액보다 표면 장력이 낮은 저표면 장력액을 상기 기판의 상면에 공급하여, 상기 기판의 상면에 유지되어 있는 퍼들상의 린스액의 액막을 저표면 장력액으로 치환하는 저표면 장력액 치환 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 약액 퍼들 공정에 병행하여, 상기 기판의 상면에 있어서의 약액의 공급 위치를 이동시키는 약액 공급 위치 이동 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 퍼들 린스 공정에 병행하여, 상기 기판의 상면에 있어서의 린스액의 공급 위치를 이동시키는 린스액 공급 위치 이동 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판을 연직인 회전 축선 둘레로 회전시키기 위한 기판 회전 유닛과,
    상기 기판의 표면에 약액을 공급하기 위한 약액 공급 유닛과,
    상기 기판의 표면에 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급 유닛과,
    상기 기판 회전 유닛, 상기 약액 공급 유닛 및 상기 린스액 공급 유닛을 제어하여 상기 기판의 회전 속도를 0 또는 저속으로 유지하면서, 상기 기판의 상면에 약액을 공급하여 당해 기판의 상면에 퍼들상의 약액의 액막을 유지하는 약액 퍼들 공정과, 상기 약액 퍼들 공정의 종료에 이어서 실행되고, 상기 기판의 회전 속도를 0 또는 저속으로 유지하면서, 상기 기판의 상면에 퍼들상의 린스액의 액막을 유지함으로써, 상기 기판의 상면에 부착되어 있는 약액을 씻어내는 퍼들 린스 공정을 실행하고, 또한 상기 퍼들 린스 공정에 있어서, 상기 기판의 상면에 린스액을 공급하여, 상기 기판의 상면에 유지되어 있는 약액의 액막을 린스액으로 치환하는 공정을 실행하는 제어 유닛을 포함하는, 기판 처리 방법.
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