KR20160148466A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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    • C11D2111/22—

Abstract

기판 처리 방법은, 기판의 표면에 부착되어 있는 린스액을, 당해 린스액보다 표면장력이 낮은 저표면장력 액체로 치환하는 치환 공정과, 상기 치환 공정의 종료 후, 상기 기판을 소정의 회전 축선 둘레로 회전시켜 상기 저표면장력 액체를 떨침으로써 상기 표면을 건조시키는 스핀 드라이 공정을 포함하고, 상기 치환 공정은, 상기 표면의 반대측인 이면에 가열 유체를 공급하면서, 상기 저표면장력 액체를 상기 표면에 공급하는 저표면장력 액체 공급 공정과, 상기 저표면장력 액체 공급 공정 종료 후 상기 스핀 드라이 공정 개시 전에, 상기 저표면장력 액체의 상기 표면에 대한 공급을 정지한 상태에서, 상기 기판에 있어서의 상기 표면의 반대측인 이면에, 가열 유체를 공급하는 포스트가열 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 저표면장력 액체를 사용하여 기판을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판의 예에는, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면이 처리액으로 처리된다. 기판을 한 장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치는, 기판을 거의 수평으로 유지하면서 그 기판을 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 의해 회전되는 기판의 표면에 처리액을 공급하기 위한 노즐을 구비하고 있다.
전형적인 기판 처리 공정에서는, 스핀 척에 유지된 기판에 대해 약액이 공급된다. 그 후, 린스액이 기판에 공급되고, 그것에 의해 기판 상의 약액이 린스액으로 치환된다. 그 후, 기판 상의 린스액을 배제하기 위한 스핀 드라이 공정이 실시된다. 스핀 드라이 공정에서는, 기판이 고속 회전됨으로써, 기판에 부착되어 있는 린스액이 떨쳐져 제거 (건조) 된다. 일반적인 린스액은 탈이온수이다.
기판의 표면에 미세한 패턴이 형성되어 있는 경우에, 스핀 드라이 공정에서는, 패턴의 내부로 들어간 린스액을 제거할 수 없을 우려가 있고, 그것에 의해 건조 불량이 생길 우려가 있다. 그래서, 린스액에 의한 처리 후의 기판 표면에, 이소프로필알코올 (isopropyl alcohol : IPA) 등의 유기 용제를 공급해, 기판 표면의 패턴 간극에 들어간 린스액을 유기 용제로 치환함으로써 기판 표면을 건조시키는 수법이 제안되어 있다.
도 17 에 나타내는 바와 같이, 기판의 고속 회전에 의해 기판을 건조시키는 스핀 드라이 공정에서는, 액면 (공기와 액체의 계면) 이 패턴 내에 형성된다. 이 경우, 액면과 패턴의 접촉 위치에, 액체의 표면장력이 작용한다. 이 표면장력은, 패턴을 도괴시키는 원인 중 하나이다.
일본 공개특허공보 2009-212301호에 기재된 바와 같이, 린스 처리 후 스핀 드라이 공정 전에 유기 용제의 액체를 기판의 표면에 공급하는 경우에는, 유기 용제의 액체가 패턴 사이로 들어간다. 유기 용제의 표면장력은, 전형적인 린스액인 물보다 낮다. 그 때문에, 표면장력에서 기인하는 패턴 도괴의 문제가 완화된다.
또, 일본 공개특허공보 2009-212301호에 기재되어 있는 수법에서는, 린스액으로부터 유기 용제로의 치환성을 높이기 위해, 기판 표면에 대한 유기 용제의 공급과 병행해, 기판의 표면과 반대측인 이면에 가열액을 공급하고 있다.
일본 공개특허공보 2009-212301호에 기재된 수법에서는, 기판의 이면에 대한 가열액의 공급을 정지한 상태에서, 기판의 표면에 유기 용제를 소정 기간 계속 공급하고 있다. 이 기간에는 기판에 대한 유기 용제의 공급이 계속되고 있어, 추가 공급되는 유기 용제에 의해 기판의 열이 빼앗긴다. 따라서, 기판에 있어서의 열손실이 크다. 또한, 가열액에 의한 기판의 가열이 정지되어 있다. 이것들에 의해, 기판의 온도는 점차 저하되어 간다. 그 후, 스핀 드라이 공정이 개시된다. 따라서, 본 수법에서는, 저온이 된 기판에 대해 스핀 드라이 공정을 개시하게 된다. 스핀 드라이 공정에서는, 기판 표면의 패턴에 들어간 저표면장력 액체를 기판의 회전에 수반하는 원심력에 의해 떨칠 필요가 있지만, 기판이 저온 상태에서 스핀 드라이 공정이 개시되면, 스핀 드라이 공정의 실행에 장기간을 필요로 한다. 스핀 드라이 공정의 실행에 장기간을 필요로 하면, 표면장력 액체의 패턴에 작용하는 표면장력의 역적이 커지고, 그 결과 패턴의 도괴를 조장하게 된다.
그래서, 본 발명의 목적은, 패턴의 도괴를 보다 효과적으로 억제할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 기판의 표면에 부착되어 있는 린스액을, 당해 린스액보다 표면장력이 낮은 저표면장력 액체로 치환하는 치환 공정과, 상기 치환 공정의 종료 후, 상기 기판을 소정 회전 축선 둘레로 회전시켜 상기 저표면장력 액체를 떨치는 것에 의해 상기 표면을 건조시키는 스핀 드라이 공정을 포함하고, 상기 치환 공정은, 상기 표면의 반대측인 이면에 가열 유체를 공급하면서, 상기 저표면장력 액체를 상기 표면에 공급하는 저표면장력 액체 공급 공정과, 상기 저표면장력 액체 공급 공정 종료 후 상기 스핀 드라이 공정 개시 전에, 상기 저표면장력 액체의 상기 표면에 대한 공급을 정지한 상태에서, 상기 기판에 있어서의 상기 표면의 반대측인 이면에, 가열 유체를 공급하는 포스트가열 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 저표면장력 액체 공급 공정 후의 포스트가열 공정에 있어서, 기판의 표면에 대한 저표면장력 액체의 공급을 정지함으로써, 추가 공급의 저표면장력 액체에 의해 기판의 열이 빼앗기지 않도록 한다. 이 상태에서, 가열액을 기판의 하면에 공급해 기판을 가열한다. 이로써, 고온 상태의 기판에 대해 스핀 드라이 공정을 개시할 수 있게 된다. 따라서, 스핀 드라이 공정을 단시간에 완료할 수 있다. 스핀 드라이 공정을 단시간에 완료할 수 있으면, 패턴에 작용하는 표면장력의 역적을 작게 억제할 수 있다. 이로써, 스핀 드라이 공정 시에 있어서의 패턴의 도괴를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
가열 유체는, 액체 (가열액) 여도 되고, 기체 (가열 가스) 여도 된다. 가열액의 일례는 물이다. 가열 가스의 일례는 불활성 가스 및 수증기이다. 가열 유체는, 이면 전역에 공급되어도 되고, 이면의 일부에 공급되어도 된다.
또, 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 포스트가열 공정과 상기 스핀 드라이 공정이 연속적으로 실행된다.
이 방법에 의하면, 스핀 드라이 공정 개시시의 기판 온도를 보다 높게 할 수 있다. 따라서, 스핀 드라이 공정을 보다 단시간에 완료할 수 있다.
또, 상기 스핀 드라이 공정에 있어서 상기 기판의 이면에 가열 유체가 공급되어도 된다.
이 방법에 의하면, 스핀 드라이 공정 실행 시의 기판 온도를 보다 높게 할 수 있다. 따라서, 스핀 드라이 공정을 보다 단시간에 완료할 수 있다.
또, 상기 포스트가열 공정에 병행해, 상기 기판을 정지 상태로 하거나, 또는 상기 회전 축선 둘레로 패들 속도로 상기 기판을 회전시키는 패들 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 패들 공정에서는, 기판의 상면에, 당해 상면을 덮는 저표면장력 액체의 액막이 패들상으로 지지된다. 그 때문에, 스핀 드라이 공정 개시 전에, 기판의 표면이 액막으로부터 노출되는 것을 방지할 수 있다. 기판의 표면이 부분적으로 노출되면, 파티클의 발생에 의해 기판의 청정도가 저하하거나, 처리의 균일성이 저하하거나 할 우려가 있다. 그러나, 기판 표면의, 액막으로부터의 노출을 방지할 수 있으므로, 이로써 기판의 청정도 저하나 처리 균일성의 저하를 초래하는 것을 방지할 수 있다.
상기 포스트가열 공정은, 상기 기판의 회전 반경 방향을 따라 배열된 복수의 가열 유체 토출구로부터 상기 가열 유체를 동시에 상기 이면을 향하여 토출해도 된다.
이 방법에 의하면, 기판의 회전 반경 방향을 따라 배열된 복수의 가열 유체 토출구로부터 가열 유체가 기판의 이면을 향하여 토출된다. 가열 유체 토출구로부터의 가열 유체의 토출과 병행해 기판을 회전시킴으로써, 기판 이면의 전역에 가열 유체를 공급할 수 있다. 따라서, 포스트가열 공정에 있어서, 저표면장력 액체의 액막을, 기판의 표면 전역에 있어서 가열할 수 있다. 이로써, 기판의 표면 전역에 있어서 패턴의 도괴를 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 포스트가열 공정은, 상기 회전 축선에 직교하는 방향으로 보았을 때에, 상기 기판의 회전 반경 방향에 교차하는 방향으로 가열 유체를 상기 이면을 향하여 토출해도 된다.
이 방법에 의하면, 기판의 하면에 토출된 가열 유체가 기판의 상면으로 돌아 들어가기 어려워진다.
상기 가열 유체는 가열액을 포함하고, 상기 포스트가열 공정에 있어서의 상기 가열액의 유량은, 상기 기판의 이면에 공급된 상기 가열 유체가 상기 표면으로 돌아 들어가지 않는 유량으로 설정되어 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판의 이면에 공급된 가열 유체의 유량은, 당해 가열 유체가 기판의 표면으로 돌아 들어가지 않는 유량으로 설정되어 있다. 따라서, 포스트가열 공정에 있어서, 기판의 표면에 대한 저표면장력 액체의 공급을 정지하는 경우라도, 고온의 기판 표면으로 돌아 들어가는 것을 확실하게 방지하면서, 저표면장력 액체의 액막을 가열할 수 있다.
상기 저표면장력 액체 공급 공정은, 상기 기판의 표면 상방에 배치된 저표면장력 액체 노즐로부터 상기 저표면장력 액체를 토출하는 공정을 포함하고, 상기 스핀 드라이 공정은, 상기 기판의 표면 상방에 대향 부재를 대향시킨 상태에서 실행하는 것이고, 상기 포스트가열 공정에 병행해, 상기 저표면장력 액체 노즐의 상기 기판의 상방으로부터의 퇴피를 실시하고, 또한 상기 대향 부재의 상기 기판의 상방에 대한 배치를 실시해도 된다.
이 방법에 의하면, 포스트가열 공정에 병행해, 저표면장력 액체 노즐의 기판 상방으로부터의 퇴피를 실시하고, 또한 대향 부재의 기판 상방에 대한 배치를 실시한다. 이와 같은 퇴피 및 배치 기간 중에도, 기판의 이면에 대한 가열 유체의 공급을 속행하므로, 스핀 드라이 공정 개시 직전까지, 저표면장력 액체의 액막을 계속 가열할 수 있다.
상기 저표면장력 액체 공급 공정은, 유기 용제와 기체를 혼합해 생성된 상기 유기 용제의 액적을, 상기 표면의 적어도 외주부에 공급하는 액적 공급 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판 표면의 적어도 외주부에, 저표면장력 액체의 액적을 공급한다. 기판의 표면에 있어서의 유기 용제의 액적 공급 위치에는, 유기 용제의 액적 충돌에 의해 물리력이 가해지고, 그 때문에 저표면장력 액체로의 치환 성능을 보다 한층 향상시킬 수 있다.
일반적으로, 기판 표면의 외주부는, 유기 용제의 치환성이 낮다고 여겨지고 있다. 그러나, 표면의 적어도 외주부에 저표면장력 액체의 액적을 공급함으로써, 기판 표면의 외주부에 있어서의 유기 용제의 치환성을 개선할 수 있다.
상기 액적 공급 공정은, 상기 표면 내의 토출 영역을 향하여, 이류체 노즐로부터 상기 유기 용제의 상기 액적을 토출하는 액적 토출 공정과, 상기 액적 토출 공정에 병행해, 상기 표면의 중앙부와 상기 표면의 주연부 사이에서 상기 토출 영역을 이동시키는 토출 영역 이동 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면 전역에 있어서, 저표면장력 액체로의 치환 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 저표면장력 액체 공급 공정은, 상기 액적 토출 공정에 앞서 실행되고, 상기 표면에 상기 유기 용제를 공급해, 상기 표면의 전역을 덮는 상기 유기 용제의 액막을 형성하는 제 1 액막 형성 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 이류체 노즐로부터 기판 표면으로의 액적 공급에 앞서, 기판 표면의 전역을 덮는 저표면장력 액체의 액막이 형성된다. 그 때문에, 이류체 노즐로부터 토출된 저표면장력 액체의 액적은 유기 용제의 액막에 충돌한다. 따라서, 저표면장력 액체의 액적이 건조 상태의 기판 표면에 직접 충돌하는 것을 회피할 수 있고, 이로써 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
상기 저표면장력 액체 공급 공정은, 상기 액적 토출 공정 후에 실행되고, 상기 표면에 상기 유기 용제를 공급해, 상기 표면의 전역을 덮는 상기 유기 용제의 액막을 형성하는 제 2 액막 형성 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 액적 토출 공정 후에, 기판의 표면에 당해 표면을 덮는 저표면장력 액체의 액막이 유지된다. 그 때문에, 스핀 드라이 공정의 개시 전에, 기판의 표면이 액막으로부터 노출되는 것을 방지할 수 있다. 기판의 표면이 부분적으로 노출되면, 파티클의 발생에 의해 기판의 청정도가 저하하거나, 처리의 균일성이 저하하거나 할 우려가 있다. 그러나, 기판 표면의, 액막으로부터의 노출을 방지할 수 있으므로, 이로써 기판의 청정도 저하나 처리의 균일성 저하를 초래하는 것을 방지할 수 있다.
상기 스핀 드라이 공정은, 상기 표면 주위의 분위기를 질소 분위기로 유지하면서 실행해도 된다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면 주위의 분위기를 질소 분위기로 유지하면서, 당해 표면을 건조시킬 수 있으므로, 건조 후에 있어서의 워터 마크의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또, 본 발명은, 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판의 표면에, 린스액보다 표면장력이 낮은 저표면장력 액체를 공급하는 저표면장력 액체 공급 유닛과, 상기 기판에 있어서의 상기 표면의 반대측인 이면에, 가열 유체를 공급하는 가열 유체 공급 유닛과, 상기 저표면장력 액체 공급 유닛 및 상기 가열 유체 공급 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은, 상기 표면에 부착되어 있는 상기 린스액을, 상기 저표면장력 액체로 치환하는 치환 공정과, 상기 치환 공정의 종료 후, 상기 기판을 소정의 회전 축선 둘레로 회전시켜 상기 저표면장력 액체를 떨침으로써 상기 표면을 건조시키는 스핀 드라이 공정을 실행하고, 상기 치환 공정은, 상기 표면의 반대측인 이면에 가열 유체를 공급하면서, 상기 저표면장력 액체를 상기 표면에 공급하는 저표면장력 액체 공급 공정과, 상기 저표면장력 액체 공급 공정 종료 후 상기 스핀 드라이 공정 개시 전에, 상기 저표면장력 액체의 상기 표면에 대한 공급을 정지한 상태에서, 상기 기판에 있어서의 상기 표면의 반대측인 이면에, 가열 유체를 공급하는 포스트가열 공정을 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 저표면장력 액체 공급 공정 후의 포스트가열 공정에 있어서, 기판의 표면에 대한 저표면장력 액체의 공급을 정지함으로써, 추가 공급의 저표면장력 액체에 의해 기판의 열이 빼앗기지 않도록 한다. 이 상태에서, 가열액을 기판의 하면에 공급해 기판을 가열한다. 이로써, 고온 상태의 기판에 대해 스핀 드라이 공정을 개시할 수 있게 된다. 따라서, 스핀 드라이 공정을 단시간에 완료할 수 있다. 스핀 드라이 공정을 단시간에 완료할 수 있으면, 패턴에 작용하는 표면장력의 역적을 작게 억제할 수 있다. 이로써, 스핀 드라이 공정 시에 있어서의 패턴의 도괴를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 추가로 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조해 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 분명해진다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 방법을 실행하기 위한 기판 처리 장치 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3 은, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐의 위치를 설명하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 4 는, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐의 위치를 설명하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 5 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 제 1 유기 용제 노즐의 구성을 도해적으로 나타내는 단면도이다.
도 6 은, 스핀 척 및 하면 노즐을 설명하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 7 은, 하면 노즐의 모식적인 평면도이다.
도 8 은, 노즐부의 길이 방향으로 하면 노즐을 본 부분 단면도이다.
도 9 는, 도 8 에 나타내는 IX-IX 선을 따른 하면 노즐의 단면도이다.
도 10 은, 도 7 에 나타내는 X-X 선을 따른 노즐부의 연직 단면을 나타내는 도면이다.
도 11 은, 노즐부가 가열액을 토출하고 있는 상태를 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 12 는, 상기 처리 유닛에 구비된 기체 노즐의 구성예를 설명하기 위한 모식적인 종단면도이다.
도 13 은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 14 는, 상기 기판 처리 장치에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15a ∼ 15d 는, 치환 공정의 양태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 15e 는, 제 1 스핀 드라이 공정의 양태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 15f 는, 제 2 스핀 드라이 공정의 양태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 16 은, 상기 치환 공정 및 상기 스핀 드라이 공정을 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 17 은, 표면장력에 의한 패턴 도괴의 원리를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 방법을 실행하기 위한 기판 처리 장치 (1) 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을, 처리액이나 처리 가스에 의해 한 장씩 처리하는 매엽식 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 처리액을 사용하여 기판 (W) 을 처리하는 복수의 처리 유닛 (2) 과, 처리 유닛 (2) 에서 처리되는 복수 장의 기판 (W) 을 수용하는 캐리어 (C) 가 재치 (載置) 되는 로드 포트 (LP) 와, 로드 포트 (LP) 와 처리 유닛 (2) 사이에서 기판 (W) 을 반송하는 반송 로봇 (IR 및 CR) 과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 장치 (3) 를 포함한다. 반송 로봇 (IR) 은, 캐리어 (C) 와 반송 로봇 (CR) 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 반송 로봇 (CR) 은, 반송 로봇 (IR) 과 처리 유닛 (2) 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 복수의 처리 유닛 (2) 은, 예를 들어 동일한 구성을 가지고 있다.
도 2 는, 처리 유닛 (2) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 3 및 도 4 는, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 의 위치를 설명하기 위한 모식적인 평면도이다. 도 5 는, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 의 구성을 도해적으로 나타내는 단면도이다.
처리 유닛 (2) 은, 내부 공간을 갖는 상자형의 처리 챔버 (4) 와, 처리 챔버 (4) 내에서 한 장의 기판 (W) 을 수평인 자세로 유지하고, 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직인 회전 축선 (A1) 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (기판 유지 유닛)(5) 과, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 약액을 공급하기 위한 약액 공급 유닛 (6) 과, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급 유닛 (7) 과, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면 (기판 (W) 의 표면) 에, 유기 용제 (저표면장력 액체) 의 일례인 IPA 를 공급하기 위한 유기 용제 공급 유닛 (저표면장력 액체 공급 유닛)(8) 과, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 하면 (기판 (W) 의 이면) 에, 가열 유체로서의 가열액의 일례인 온수를 공급하는 하면 공급 유닛 (가열 유체 공급 유닛)(9) 과, 스핀 척 (5) 을 둘러싸는 통상의 처리 컵 (10) 을 포함한다.
처리 챔버 (4) 는, 상자상의 격벽 (12) 과, 격벽 (12) 의 상부로부터 격벽 (12) 내 (처리 챔버 (4) 내에 상당) 로 청정 공기를 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU (팬 필터 유닛)(13) 와, 격벽 (12) 의 하부로부터 처리 챔버 (4) 내의 기체를 배출하는 배기 장치 (14) 를 포함한다.
FFU (13) 는 격벽 (12) 의 상방에 배치되어 있고, 격벽 (12) 의 천장에 장착되어 있다. FFU (13) 는, 격벽 (12) 의 천장으로부터 처리 챔버 (4) 내로 청정 공기를 보낸다. 배기 장치 (14) 는, 처리 컵 (10) 내에 접속된 배기 덕트 (15) 를 개재하여 처리 컵 (10) 의 바닥부에 접속되어 있고, 처리 컵 (10) 의 바닥부로부터 처리 컵 (10) 의 내부를 흡인한다. FFU (13) 및 배기 장치 (14) 에 의해, 처리 챔버 (4) 내에 다운 플로우 (하강류) 가 형성된다.
스핀 척 (5) 으로서, 기판 (W) 을 수평 방향으로 끼워 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 협지식의 척이 채용되어 있다. 구체적으로는, 스핀 척 (5) 은, 스핀 모터 (16) 와, 이 스핀 모터 (16) 의 구동축과 일체화된 스핀축 (17) 과, 스핀축 (17) 의 상단 (上端) 에 대략 수평으로 장착된 원판상의 스핀 베이스 (18) 를 포함한다.
스핀 베이스 (18) 는, 기판 (W) 의 외경보다 큰 외경을 갖는 수평인 원형의 상면 (18a) 을 포함한다. 상면 (18a) 에는, 그 주연부에 복수개 (3 개 이상. 예를 들어 4 개) 의 협지 부재 (19)(도 6 을 아울러 참조) 가 배치되어 있다. 복수개의 협지 부재 (19) 는, 스핀 베이스 (18) 의 상면 주연부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상에 대응하는 원주 상에서 적당한 간격을 두고 예를 들면 등간격으로 배치되어 있다.
약액 공급 유닛 (6) 은, 약액 노즐 (21) 을 포함한다. 약액 노즐 (21) 은, 예를 들어 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이고, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 약액 노즐 (21) 에는, 약액 공급원으로부터의 약액이 공급되는 약액 배관 (22) 이 접속되어 있다. 약액 배관 (22) 의 도중부에는, 약액 노즐 (21) 로부터의 약액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 약액 밸브 (23) 가 개재되어 있다. 약액 밸브 (23) 가 개방되면, 약액 배관 (22) 으로부터 약액 노즐 (21) 로 공급된 연속류의 약액이, 약액 노즐 (21) 의 하단 (下端) 에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 약액 밸브 (23) 가 폐쇄되면, 약액 배관 (22) 으로부터 약액 노즐 (21) 로의 약액의 공급이 정지된다.
약액의 구체예는, 에칭액 및 세정액이다. 더 구체적으로는, 약액은, 불산, SC1 (암모니아 과산화수소수 혼합액), SC2 (염산 과산화수소수 혼합액), 불화암모늄, 버퍼드 불산 (불산과 불화암모늄의 혼합액) 등이어도 된다.
린스액 공급 유닛 (7) 은, 린스액 노즐 (24) 을 포함한다. 린스액 노즐 (24) 은, 예를 들어 연속류 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이고, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 린스액 노즐 (24) 에는, 린스액 공급원으로부터의 린스액이 공급되는 린스액 배관 (25) 이 접속되어 있다. 린스액 배관 (25) 의 도중부에는, 린스액 노즐 (24) 로부터의 린스액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 린스액 밸브 (26) 가 개재되어 있다. 린스액 밸브 (26) 가 개방되면, 린스액 배관 (25) 으로부터 린스액 노즐 (24) 로 공급된 연속류의 린스액이, 린스액 노즐 (24) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 린스액 밸브 (26) 가 폐쇄되면, 린스액 배관 (25) 으로부터 린스액 노즐 (24) 로의 린스액 공급이 정지된다. 린스액은, 예를 들어 탈이온수 (DIW) 이지만, DIW 에 한정하지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ppm ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 중 어느 것이어도 된다.
또한, 약액 노즐 (21) 및 린스액 노즐 (24) 은, 각각 스핀 척 (5) 에 대해 고정적으로 배치되어 있을 필요는 없고, 예를 들어 스핀 척 (5) 의 상방에 있어서 수평면 내에서 요동 가능한 아암에 장착되고, 이 아암의 요동에 의해 기판 (W) 의 상면에 있어서의 처리액 (약액, 린스액 또는 유기 용제) 의 착액 위치가 스캔되는, 이른바 스캔 노즐의 형태가 채용되어도 된다.
유기 용제 공급 유닛 (8) 은, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 유기 용제의 액적을 공급하기 위한 제 1 유기 용제 노즐 (31) 과, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 유기 용제의 연속류를 공급하기 위한 제 2 유기 용제 노즐 (32) 과, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 을 유지하는 제 1 노즐 홀더 (33) 와, 제 2 유기 용제 노즐 (32) 을 유지하는 제 2 노즐 홀더 (34) 와, 수평 방향으로 연장되고, 선단부에, 제 1 및 제 2 노즐 홀더 (33, 34) 가 장착된 노즐 아암 (35) 과, 노즐 아암 (35) 에 접속된 회동 유닛 (36) 을 포함한다.
도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 노즐 홀더 (33) 는, 노즐 아암 (35) 을 따라 직선상으로 연장되는 대략 막대상 부재이다. 제 1 노즐 홀더 (33) 에 제 1 유기 용제 노즐 (31) 이 장착되어 있다.
도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 2 노즐 홀더 (34) 는, 노즐 아암 (35) 을 따라 직선상으로 연장되는 대략 막대상 부재이다. 제 2 노즐 홀더 (34) 에 제 2 유기 용제 노즐 (32) 이 장착되어 있다. 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 은, 대략 동일 높이로 배치되어 있다.
제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 은, 노즐 아암 (35) 과 함께 회동 축선 A2 둘레로 회동한다. 이로써, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 이 수평 방향으로 이동한다.
회동 유닛 (36) 은, 스핀 척 (5) 의 상방을 포함하는 수평면 내에서 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 을 수평으로 이동시킨다. 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 회동 유닛 (36) 은, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 을, 노즐 상호의 위치 관계를 일정하게 유지하면서, 각각 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 상면을 따라 연장되는 원호상의 궤적 (X1) 을 따라 수평으로 이동시킨다. 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 은, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 이 기판 (W) 의 상면 중앙부의 상방에 배치되는 센터 위치 (도 3 에 나타내는 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 의 위치) 와, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 이 기판 (W) 의 상면 주연부의 상방에 배치되는 에지 위치 (도 4 에 나타내는 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 의 위치) 사이를 수평 이동된다. 기판 (W) 이 직경 300 ㎜ 인 원형 기판인 경우, 센터 위치는, 평면에서 보아 제 1 유기 용제 노즐 (31) 의 토출구가, 기판 (W) 의 회전 축선 (A1) 으로부터 홈 (home) 측으로 9 ㎜ 떨어지고, 또한 제 2 유기 용제 노즐 (32) 의 토출구가 기판 (W) 의 회전 축선 (A1) 으로부터 피드 (Feed) 측으로 91 ㎜ 떨어진 위치이다. 또, 에지 위치는, 평면에서 보아, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 의 토출구가 기판 (W) 의 회전 축선 (A1) 으로부터 홈측으로 142.5 ㎜ 떨어지고, 또한 제 2 유기 용제 노즐 (32) 의 토출구가 기판 (W) 의 회전 축선 (A1) 으로부터 홈측으로 42.5 ㎜ 떨어진 위치이다. 즉, 센터 위치는, 후술하는 토출 영역 (DA)(도 15b 참조) 이 기판 (W) 의 상면 중앙부 (표면의 중앙부) 에 배치되는 위치이고, 에지 위치는, 토출 영역 (DA) 이 기판 (W) 의 상면 주연부 (표면의 주연부) 에 배치되는 위치이다.
제 1 유기 용제 노즐 (31) 은, 유기 용제의 미소 액적을 분출하는 이류체 노즐의 형태를 가지고 있다. 제 1 유기 용제 노즐 (31) 에는, 유기 용제 공급원으로부터의 상온의 액체의 유기 용제 (IPA) 를 제 1 유기 용제 노즐 (31) 에 공급하는 제 1 유기 용제 배관 (37) 과, 기체 공급원으로부터의 기체의 일례로서의 불활성 가스 (도 2 에 나타내는 예에서는 질소 가스) 를 제 1 유기 용제 노즐 (31) 에 공급하는 제 1 기체 배관 (38) 이 접속되어 있다.
제 1 유기 용제 배관 (37) 에는, 제 1 유기 용제 배관 (37) 으로부터 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로의 유기 용제의 공급 및 공급 정지를 전환하는 제 1 유기 용제 밸브 (39) 와, 제 1 유기 용제 배관 (37) 의 개방도를 조절해, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로부터 토출되는 유기 용제의 유량을 조정하기 위한 제 1 유량 조정 밸브 (40) 가 개재되어 있다. 도시는 하지 않지만, 제 1 유량 조정 밸브 (40) 는, 밸브 시트가 내부에 설치된 밸브 보디와, 밸브 시트를 개폐하는 밸브체와, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 다른 유량 조정 밸브에 대해서도 동일하다.
제 1 기체 배관 (38) 에는, 제 1 기체 배관 (38) 으로부터 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로의 기체의 공급 및 공급 정지를 전환하는 제 1 기체 밸브 (41) 가 개재되어 있다. 제 1 유기 용제 노즐 (31) 에 공급되는 기체로는, 일례로서 질소 가스 (N2) 를 예시할 수 있지만, 질소 가스 이외의 불활성 가스, 예를 들어 건조 공기나 청정 공기 등을 채용할 수도 있다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 은, 대략 원기둥상의 외형을 가지고 있다. 제 1 유기 용제 노즐 (31) 은, 케이싱을 구성하는 외통 (46) 과, 외통 (46) 의 내부에 끼워넣어진 내통 (47) 을 포함한다.
외통 (46) 및 내통 (47) 은, 각각 공통의 중심 축선 A3 상에 동일축 배치되어 있고, 서로 연결되어 있다. 내통 (47) 의 내부 공간은, 제 1 유기 용제 배관 (37) 으로부터의 유기 용제가 유통되는 직선상의 유기 용제 유로 (48) 로 되어 있다. 또, 외통 (46) 및 내통 (47) 사이에는, 제 1 기체 배관 (38) 으로부터 공급되는 기체가 유통되는 원통상의 기체 유로 (49) 가 형성되어 있다.
유기 용제 유로 (48) 는, 내통 (47) 의 상단에서 유기 용제 도입구 (50) 로서 개구되어 있다. 유기 용제 유로 (48) 에는, 이 유기 용제 도입구 (50) 를 통하여 제 1 유기 용제 배관 (37) 으로부터의 유기 용제가 도입된다. 또, 유기 용제 유로 (48) 는, 내통 (47) 의 하단에서, 중심 축선 A3 상에 중심을 갖는 원상의 유기 용제 토출구 (51) 로서 개구되어 있다. 유기 용제 유로 (48) 에 도입된 유기 용제는, 이 유기 용제 토출구 (51) 로부터 토출된다.
기체 유로 (49) 는, 중심 축선 A3 과 공통의 중심 축선을 갖는 원통상의 간극이고, 외통 (46) 및 내통 (47) 의 상단부에서 폐색되고, 외통 (46) 및 내통 (47) 의 하단에서, 중심 축선 A3 상에 중심을 갖고, 유기 용제 토출구 (51) 를 둘러싸는 원환상의 기체 토출구 (52) 로서 개구되어 있다. 기체 유로 (49) 의 하단부는, 기체 유로 (49) 의 길이 방향에 있어서의 중간부보다 유로 면적이 작게 되어, 하방을 향해 소경으로 되어 있다. 또, 외통 (46) 의 중간부에는, 기체 유로 (49) 에 연통되는 기체 도입구 (53) 가 형성되어 있다.
기체 도입구 (53) 에는, 외통 (46) 을 관통한 상태에서 제 1 기체 배관 (38) 이 접속되어 있고, 제 1 기체 배관 (38) 의 내부 공간과 기체 유로 (49) 가 연통되어 있다. 제 1 기체 배관 (38) 으로부터의 기체는, 이 기체 도입구 (53) 를 통하여 기체 유로 (49) 에 도입되고, 기체 토출구 (52) 로부터 토출된다.
제 1 기체 밸브 (41) 를 개방해 기체 토출구 (52) 로부터 기체를 토출시키면서, 제 1 유기 용제 밸브 (39) 를 개방해 유기 용제 토출구 (51) 로부터 유기 용제를 토출시킴으로써, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 의 근방에서 유기 용제에 기체를 충돌 (혼합) 시킴으로써 유기 용제의 미소 액적을 생성할 수 있고, 유기 용제를 분무상으로 토출할 수 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 유기 용제 노즐 (32) 은, 유기 용제 (IPA) 를 연속류의 양태로 토출하는 스트레이트 노즐의 형태를 가지고 있다. 제 2 유기 용제 노즐 (32) 에는, 유기 용제 공급원으로부터의 상온의 유기 용제 (IPA) 의 액체를 공급하는 제 2 유기 용제 배관 (54) 이 접속되어 있다. 제 2 유기 용제 배관 (54) 에는, 제 2 유기 용제 배관 (54) 으로부터 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로의 유기 용제의 공급 및 공급 정지를 전환하는 제 2 유기 용제 밸브 (55) 와, 제 2 유기 용제 배관 (54) 의 개방도를 조절해, 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로부터 토출되는 유기 용제의 유량을 조정하기 위한 제 2 유량 조정 밸브 (56) 가 개재되어 있다. 제 2 유기 용제 밸브 (55) 가 개방되면, 제 2 유기 용제 배관 (54) 으로부터 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로 공급된 연속류의 유기 용제가, 제 2 유기 용제 노즐 (32) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 제 2 유기 용제 밸브 (55) 가 폐쇄되면, 제 2 유기 용제 배관 (54) 으로부터 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로의 유기 용제의 공급이 정지된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 하면 공급 유닛 (9) 은, 가열액을 상방으로 토출하는 하면 노즐 (60) 과, 하면 노즐 (60) 로 가열액을 유도하는 가열액 배관 (57) 과, 가열액 배관 (57) 에 개재 장착된 가열액 밸브 (58) 와, 가열액 배관 (57) 에 개재 장착되어 가열액 배관 (57) 의 개방도를 조절해, 하면 노즐 (60) 로부터 상방으로 토출되는 가열액의 유량을 조정하기 위한 제 3 유량 조정 밸브 (59) 를 포함한다. 가열액 밸브 (58) 가 개방되면, 가열액 공급원으로부터의 가열액이, 제 3 유량 조정 밸브 (59) 의 개방도에 대응하는 유량으로, 가열액 배관 (57) 으로부터 하면 노즐 (60) 에 공급된다. 이로써, 고온 (예를 들어, IPA 의 비점 (약 80 ℃) 에 가까운 온도 75 ℃) 의 가열액이, 하면 노즐 (60) 로부터 토출된다. 하면 노즐 (60) 에 공급되는 가열액은, 가열된 순수이다. 하면 노즐 (60) 에 공급되는 가열액의 종류는, 순수에 한정하지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, IPA (이소프로필알코올), 또는 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 등이어도 된다.
도 6 은, 스핀 척 (5) 및 하면 노즐 (60) 을 설명하기 위한 모식적인 평면도이다. 도 7 은, 하면 노즐 (60) 의 모식적인 평면도이다. 도 8 은, 노즐부 (63) 의 길이 방향으로 하면 노즐을 본 부분 단면도이다. 도 9 는, 도 8 에 나타내는 IX-IX 선을 따른 하면 노즐 (60) 의 단면도이다. 도 10 은, 도 7 에 나타내는 X-X 선을 따른 노즐부 (63) 의 연직 단면을 나타내는 도면이다. 도 11 은, 노즐부 (63) 가 가열액을 토출하고 있는 상태를 나타내는 모식적인 평면도이다.
이하, 도 2, 및 도 6 ∼ 도 9 를 참조하면서, 하면 노즐 (60) 의 구성에 대해 설명한다.
하면 노즐 (60) 은, 노즐부 (63) 를 구비한, 이른바 바 노즐의 형태를 가지고 있다. 하면 노즐 (60) 은, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 가열액을 토출하는 복수의 토출구 (가열 유체 토출구)(89) 가, 기판 (W) 의 회전 반경 방향을 따라 배열된 노즐부 (63) 와, 노즐부 (63) 를 지지하는 베이스부 (64) 를 포함한다. 하면 노즐 (60) 은, PTFE (polytetrafluoroethylene) 등의 내약품성을 갖는 합성 수지를 사용하여 형성되어 있다. 베이스부 (64) 는, 회전 축선 (A1) 과 동일축의 원기둥상이다. 베이스부 (64) 는, 기판 (W) 의 하면 중앙부에 대향하는 위치에 배치된다. 베이스부 (64) 는, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 의 중앙부로부터 상방으로 돌출되어 있다. 노즐부 (63) 는, 베이스부 (64) 의 상방에 배치되어 있다. 노즐부 (63) 는, 기판 (W) 의 하면과 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 사이에 배치된다.
노즐부 (63) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보아 베이스부 (64) 에 겹치는 근원부와, 베이스부 (64) 보다 직경 방향 외방에 배치된 선단부와, 근원부로부터 선단부로 연장되는 중간부를 포함한다. 회전 축선 (A1) 및 길이 방향 (회전 반경 방향을 따른 방향) (DL) 의 양방에 직교하는 가상 직선 (V1) 으로부터 노즐부 (63) 의 선단까지의 길이 방향 (DL) 의 거리 L1 은, 가상 직선 (V1) 으로부터 노즐부 (63) 의 근원까지의 길이 방향 (DL) 의 거리 L2 보다 크다. 회전 축선 (A1) 으로부터 노즐부 (63) 의 선단까지의 직경 방향의 거리는, 기판 (W) 의 반경보다 작다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 하면 노즐 (60) 은, 복수의 토출구 (89) 에 가열액을 공급하는 가열액 공급로 (65) 를 포함한다. 가열액 공급로 (65) 는, 노즐부 (63) 에 형성된 하류부 (69) 와, 베이스부 (64) 에 형성된 상류부 (66) 를 포함한다. 상류부 (66) 및 하류부 (69) 는, 복수의 토출구 (89) 보다 상류의 위치에서 서로 접속되어 있다. 노즐부 (63) 의 연직 단면 (80)(도 8 참조) 의 형상은, 길이 방향 (DL) 의 대략 전역에 걸쳐 동일하다.
도 8 ∼ 도 10 에 나타내는 바와 같이, 각 가열액 공급로 (65) 의 하류부 (69) 는, 복수의 토출구 (89) 에 공급되는 가열액을 안내하는 주(主)유로 (71) 와, 주유로 (71) 내의 가열액을 복수의 토출구 (89) 에 공급하는 복수의 분기 유로 (72) 를 포함한다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 주유로 (71) 는, 노즐부 (63) 내를 길이 방향 (DL) 으로 연장되는 원기둥상이다. 주유로 (71) 는, 노즐부 (63) 의 근원부에 장착된 플러그 (73) 와 노즐부 (63) 의 선단부 사이에 배치되어 있다. 주유로 (71) 의 유로 면적 (유체가 흐르는 방향에 직교하는 단면 (斷面) 의 면적) 은, 어느 분기 유로 (72) 의 유로 면적보다 크다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 주유로 (71) 의 단면의 반경 (R1) 은, 어느 분기 유로 (72) 의 유로 길이 (분기 유로 (72) 의 상류단 (上流端) 으로부터 분기 유로 (72) 의 하류단 (下流端) 까지의 길이) 보다 크다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 복수의 분기 유로 (72) 는, 각각 복수의 토출구 (89) 에 접속되어 있다. 분기 유로 (72) 의 상류단은, 연직 방향에 있어서의 연직 단면 (80) 의 중앙을 지나는 수평인 중앙면 (C1) 보다 상방의 위치에서 주유로 (71) 에 접속되어 있다. 분기 유로 (72) 의 하류단은, 복수의 토출구 (89) 중 어느 하나에 접속되어 있다.
도 8 및 도 10 에 나타내는 바와 같이, 노즐부 (63) 의 외면은, 회전 방향 (Dr) 에 있어서의 하류를 향해 비스듬하게 위로 연장되는 상측 상류 경사면 (74) 과, 상측 상류 경사면 (74) 으로부터 회전 방향 (Dr) 으로 수평으로 연장되는 상측 수평면 (75) 과, 회전 방향 (Dr) 에 있어서의 하류를 향해 상측 수평면 (75) 으로부터 비스듬하게 아래로 연장되는 상측 하류 경사면 (76) 을 포함한다. 노즐부 (63) 의 외면은, 추가로 회전 방향 (Dr) 에 있어서의 하류를 향해 비스듬하게 아래로 연장되는 하측 상류 경사면 (77) 과, 하측 상류 경사면 (77) 으로부터 회전 방향 (Dr) 으로 수평으로 연장되는 하측 수평면 (78) 과, 회전 방향 (Dr) 에 있어서의 하류를 향해 하측 수평면 (78) 으로부터 비스듬하게 위로 연장되는 하측 하류 경사면 (79) 을 포함한다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 상측 상류 경사면 (74) 은, 상측 하류 경사면 (76) 보다 폭 방향 (Ds)(길이 방향 (DL) 에 직교하는 수평 방향) 으로 길다. 마찬가지로, 하측 상류 경사면 (77) 은, 하측 하류 경사면 (79) 보다 폭 방향 (Ds) 으로 길다. 상측 상류 경사면 (74) 및 하측 상류 경사면 (77) 은, 노즐부 (63) 의 연직 단면 (80) 에 있어서의 가장 상류의 위치 (상류단 (81a)) 에서 교차하고 있다. 상측 하류 경사면 (76) 및 하측 하류 경사면 (79) 은, 노즐부 (63) 의 연직 단면 (80) 에 있어서의 가장 하류의 위치 (하류단 (82a)) 에서 교차하고 있다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 노즐부 (63) 의 연직 단면 (80) 은, 회전 방향 (Dr) 에 있어서의 상류측에 볼록한 삼각형상의 상류 단부 (81) 와, 회전 방향 (Dr) 에 있어서의 하류측에 볼록한 삼각형상의 하류 단부 (82) 를 포함한다. 상류 단부 (81) 의 상가장자리는, 상측 상류 경사면 (74) 의 일부이고, 상류 단부 (81) 의 하가장자리는, 하측 상류 경사면 (77) 의 일부이다. 마찬가지로, 하류 단부 (82) 의 상가장자리는, 상측 하류 경사면 (76) 의 일부이고, 하류 단부 (82) 의 하가장자리는, 하측 하류 경사면 (79) 의 일부이다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 상류 단부 (81) 는, 노즐부 (63) 의 연직 단면 (80) 에 있어서 가장 상류측에 배치된 상류단 (81a) 을 포함한다. 하류 단부 (82) 는, 노즐부 (63) 의 연직 단면 (80) 에 있어서 가장 하류측에 배치된 하류단 (82a) 을 포함한다. 상류 단부 (81) 의 두께 (연직 방향의 길이) 는, 상류단 (81a) 에 가까워짐에 따라 감소하고 있다. 하류 단부 (82) 의 두께 (연직 방향의 길이) 는, 하류단 (82a) 에 가까워짐에 따라 감소하고 있다.
노즐부 (63) 에 형성된 복수의 토출구 (89) 는, 상측 하류 경사면 (76) 에서 개구되어 있다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 복수의 토출구 (89) 는, 간격을 두고 노즐부 (63) 의 길이 방향 (DL) 으로 배열되어 있다. 각 토출구 (89) 의 개구 면적은, 서로 동일하다. 단, 토출구 (89) 의 개구 면적을 서로 다르게 하도록 해도 된다. 예를 들어, 기판 (W) 의 둘레가장자리측의 토출구 (89) 의 개구 면적을, 회전 축선 (A1) 측의 토출구 (89) 의 개구 면적보다 크게 해도 된다. 회전 중인 기판 (W) 은 둘레가장자리측이 중심측보다 저온이 되기 쉽기 때문에, 토출구의 개구 면적을 이와 같이 서로 다르게 함으로써 기판 (W) 을 반경 방향으로 균일하게 가열할 수 있다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, 토출구 (89) 는, 기판 (W) 의 하면 내의 착액위치 (P1) 를 향하여 토출 방향 (D1) 으로 가열액을 토출한다. 착액 위치 (P1) 는, 토출구 (89) 보다 회전 방향 (Dr) 에 있어서의 하류의 위치이다. 착액 위치 (P1) 는, 기판 (W) 의 하면의 중심으로부터 떨어진 위치이다. 토출 방향 (D1) 은, 토출구 (89) 로부터 착액 위치 (P1) 를 향하는 비스듬하게 상방향이다. 토출 방향 (D1) 은, 기판 (W) 의 하면에 대해 회전 방향 (Dr) 에 있어서의 하류측으로 경사져 있다. 연직 방향에 대한 토출 방향 (D1) 의 경사 각도 θ 는, 예를 들어 30°이다. 각 토출구 (89) 로부터 기판 (W) 의 하면까지의 연직 방향의 거리는, 예를 들어 1.3 ㎜ 이다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 토출구 (89) 및 착액 위치 (P1) 는, 회전 축선 (A1) 에 직교하는 방향으로부터 보았을 때에, 즉 평면에서 보아 폭 방향 (Ds) 으로 배열되어 있다. 착액 위치 (P1) 는, 토출구 (89) 에 대해, 토출 방향 (D1) 으로 2.25 ㎜ 떨어져 배치되어 있다. 토출 방향 (D1) 은, 평면에서 보아 가상 직선 (V1) 에 평행한 방향이고, 이것은 평면에서 보아 기판 (W) 의 반경 방향에 교차 (이 경우에는 직교) 하는 방향이다. 또, 토출구 (89) 는, 평면에서 보아 기판 (W) 의 회전 방향 (Dr) 을 따른 방향으로 처리액을 토출한다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 토출구 (89) 로부터 토출된 처리액은, 착액 위치 (P1) 에 착액한 힘으로 기판 (W) 의 하면을 따라 넓어져, 착액 위치 (P1) 를 덮는, 가열액의 액막을 형성한다. 착액 위치 (P1) 는, 기판 (W) 의 하면의 중심 (회전 축선 (A1)) 으로부터 떨어진 위치이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에, 기체를 공급하기 위한 기체 노즐 (대향 부재)(100) 을 추가로 포함한다. 기체 노즐 (100) 에는, 기체 노즐 (100) 을 이동시키기 위한 노즐 이동 유닛 (99) 이 결합되어 있다.
도 12 는, 기체 노즐 (100) 의 구성예를 설명하기 위한 모식적인 종단면도이다. 기체 노즐 (100) 에는, 제 2 기체 배관 (101) 이 결합되어 있다. 제 2 기체 배관 (101) 에는, 그 유로를 개폐하는 제 2 의 기체 밸브 (102) 가 개재되어 있다. 기체 노즐 (100) 은, 기판 (W) 의 상방을 질소 가스 분위기로 덮기 위한 노즐이다. 기체 노즐 (100) 은, 하단에 플랜지부 (103) 를 갖는 원통상의 노즐 본체 (104) 를 가지고 있다. 플랜지부 (103) 의 측면인 외주면에는, 상측 기체 토출구 (105) 및 하측 기체 토출구 (106) 가, 각각 환상으로 외방을 향하여 개구되어 있다. 상측 기체 토출구 (105) 및 하측 기체 토출구 (106) 는, 상하로 간격을 두고 배치되어 있다. 노즐 본체 (104) 의 하면에는, 중심 기체 토출구 (107) 가 배치되어 있다.
노즐 본체 (104) 에는, 제 2 기체 배관 (101) 으로부터 질소 가스가 공급되는 기체 도입구 (108, 109) 가 형성되어 있다. 기체 도입구 (108, 109) 에 대해, 개별의 질소 가스 배관이 결합되어도 된다. 노즐 본체 (104) 내에는, 기체 도입구 (108) 와 상측 기체 토출구 (105) 및 하측 기체 토출구 (106) 를 접속하는 통상의 기체 유로 (111) 가 형성되어 있다. 또, 노즐 본체 (104) 내에는, 기체 도입구 (109) 에 연통하는 통상의 기체 유로 (112) 가 둘레로 형성되어 있다. 기체 유로 (112) 의 하방에는 버퍼 공간 (113) 이 연통되어 있다. 버퍼 공간 (113) 은, 추가로 펀칭 플레이트 (114) 를 개재하여, 그 하방의 공간 (115) 에 연통되어 있다. 이 공간 (115) 이 중심 기체 토출구 (107) 에 개방되어 있다.
기체 도입구 (108) 로부터 도입된 질소 가스는, 기체 유로 (111) 를 통하여 상측 기체 토출구 (105) 및 하측 기체 토출구 (106) 에 공급되고, 이들 기체 토출구 (105, 106) 로부터 방사상으로 토출된다. 이로써, 상하 방향으로 겹치는 2 개의 방사상 기류가 기판 (W) 의 상방에 형성된다. 한편, 기체 도입구 (109) 로부터 도입된 질소 가스는, 기체 유로 (112) 를 통하여 버퍼 공간 (113) 에 저류되고, 또한 펀칭 플레이트 (114) 를 지나 확산된 후에, 공간 (115) 을 지나 중심 기체 토출구 (107) 로부터 기판 (W) 의 상면을 향하여 하방으로 토출된다. 이 질소 가스는, 기판 (W) 의 상면에 부딪쳐 방향을 바꾸어 방사 방향의 질소 가스류를 기판 (W) 의 상방에 형성한다.
따라서, 중심 기체 토출구 (107) 로부터 토출되는 질소 가스가 형성하는 방사상 기류와, 기체 토출구 (105, 106) 로부터의 토출되는 2 층의 방사상 기류를 합쳐, 3 층의 방사상 기류가 기판 (W) 의 상방에 형성되게 된다. 이 3 층의 방사상 기류에 의해, 기판 (W) 의 상면이 보호된다. 특히, 후술하는 바와 같이, 기판 (W) 을 고속 회전시킬 때에, 3 층의 방사상 기류에 의해 기판 (W) 의 상면이 보호됨으로써, 액적이나 미스트가 기판 (W) 의 표면에 부착되는 것을 회피할 수 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 처리 컵 (10) 은, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 보다 외방 (회전 축선 (A1) 으로부터 떨어진 방향) 에 배치되어 있다. 처리 컵 (10) 은, 스핀 베이스 (18) 를 둘러싸고 있다. 스핀 척 (5) 이 기판 (W) 을 회전시키고 있는 상태에서 처리액이 기판 (W) 에 공급되면, 기판 (W) 에 공급된 처리액이 기판 (W) 의 주위로 떨쳐진다. 처리액이 기판 (W) 에 공급될 때, 위를 향해 개방된 처리 컵 (10) 의 상단부 (10a) 는, 스핀 베이스 (18) 보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판 (W) 의 주위로 배출된 약액이나 린스액, 유기 용제 등의 처리액은, 처리 컵 (10) 에 의해 받아들여진다. 그리고, 처리 컵 (10) 에 받아들여진 처리액은, 도시되지 않은 회수 장치 또는 폐액 장치로 보내진다.
도 13 은, 기판 처리 장치 (1) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 제어 장치 (3) 는, 예를 들어 마이크로 컴퓨터를 사용하여 구성되어 있다. 제어 장치 (3) 는 CPU 등의 연산 유닛, 고정 메모리 디바이스, 하드 디스크 드라이브 등의 기억 유닛, 및 입출력 유닛을 가지고 있다. 기억 유닛에는, 연산 유닛이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 스핀 모터 (16), 배기 장치 (14), 회동 유닛 (36), 노즐 이동 유닛 (99) 등의 동작을 제어한다. 또한, 제어 장치 (3) 는, 약액 밸브 (23), 린스액 밸브 (26), 제 1 유기 용제 밸브 (39), 제 1 유량 조정 밸브 (40), 제 1 기체 밸브 (41), 제 2 유기 용제 밸브 (55), 제 2 유량 조정 밸브 (56), 가열액 밸브 (58), 제 3 유량 조정 밸브 (59), 제 2 기체 밸브 (102) 등의 개폐 동작 등을 제어한다.
도 14 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 2, 도 13 및 도 14 를 참조하면서 설명한다.
미처리의 기판 (W) 은, 반송 로봇 (IR, CR) 에 의해 캐리어 (C) 로부터 처리 유닛 (2) 으로 반입되고, 처리 챔버 (4) 내로 반입되고, 기판 (W) 이 그 표면 (패턴 형성면) 을 상방을 향한 상태에서 스핀 척 (5) 에 주고받아지고, 스핀 척 (5) 에 기판 (W) 이 유지된다 (스텝 S1). 기판 (W) 의 반입에 앞서, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 은, 스핀 척 (5) 의 측방에 설정된 홈 위치로 퇴피되어 있다. 또, 기체 노즐 (100) 도, 스핀 척 (5) 의 측방에 설정된 홈 위치로 퇴피되어 있다.
반송 로봇 (CR) 이 처리 유닛 (2) 밖으로 퇴피한 후, 제어 장치 (3) 는, 약액 공정 (스텝 S2) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (16) 를 구동해 스핀 베이스 (18) 를 소정의 액 처리 회전 속도로 회전시킨다. 또, 제어 장치 (3) 는, 약액 밸브 (23) 를 개방한다. 그것에 의해, 회전 상태인 기판 (W) 의 상면을 향하여, 약액 노즐 (21) 로부터 약액이 공급된다. 공급된 약액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면으로 널리 퍼지고, 기판 (W) 에 약액을 사용한 약액 처리가 실시된다. 약액의 토출 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 약액 밸브 (23) 를 폐쇄하여, 약액 노즐 (21) 로부터의 약액 토출을 정지한다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 린스 공정 (스텝 S3) 을 실행한다. 린스 공정은, 기판 (W) 상의 약액을 린스액으로 치환하고 기판 (W) 상으로부터 약액을 배제하는 공정이다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 린스액 밸브 (26) 를 개방한다. 그것에 의해, 회전 상태인 기판 (W) 의 상면을 향하여, 린스액 노즐 (24) 로부터 린스액이 공급된다. 공급된 린스액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면으로 널리 퍼진다. 이 린스액에 의해, 기판 (W) 상에 부착되어 있는 약액이 씻겨진다.
린스액의 공급 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (16) 를 제어해, 기판 (W) 의 회전 속도를 액 처리 회전 속도 (예를 들어 약 300 rpm) 로부터 패들 속도 (예를 들어 약 10 rpm) 까지 단계적으로 감속시키고, 그 후 기판 (W) 의 회전 속도를 패들 속도로 유지한다 (패들 린스 공정). 이로써, 기판 (W) 의 상면에, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 린스액의 액막이 패들상으로 지지된다. 린스액의 공급 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 린스액 밸브 (26) 를 폐쇄하여, 린스액 노즐 (24) 로부터의 린스액의 토출을 정지한다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 치환 공정 (스텝 S4) 을 실행한다. 치환 공정은, 기판 (W) 상의 린스액을, 린스액 (물) 보다 표면장력이 낮은 저표면장력 액체인 유기 용제로 치환하는 공정이다. 제어 장치 (3) 는, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 을, 스핀 척 (5) 의 측방의 홈 위치로부터, 기판 (W) 의 상면 중앙부로 상방으로 이동시킨다. 그리고, 제 1 유기 용제 밸브 (39) 및/또는 제 2 유기 용제 밸브 (55) 를 개방하여, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 유기 용제의 액체를 공급한다. 공급된 유기 용제는 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면으로 널리 퍼져, 기판 (W) 상의 린스액을 치환한다.
또, 치환 공정 (S4) 에서는, 기판 (W) 의 상면에 대한 유기 용제의 공급 개시와 병행해, 제어 장치 (3) 는 가열액 밸브 (58) 를 개방한다. 그것에 의해, 하면 노즐의 각 토출구 (89) 로부터 가열액이 위를 향해 토출되고, 기판 (W) 의 하면에 가열액이 공급된다. 도 10 및 도 11 에 나타내는 바와 같이, 길이 방향 (DL) 을 따라 배열된 복수의 토출구 (89) 로부터 가열액이 기판 (W) 의 하면 (이면) 을 향하여 토출된다. 토출구 (89) 로부터의 가열액의 토출과 병행해, 기판 (W) 을 회전시킴으로써, 기판 (W) 의 하면 (이면) 전역에 가열액을 공급할 수 있다.
유기 용제의 공급 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 유기 용제 공급 유닛 (8) 을 제어해, 기판 (W) 의 상면에 대한 유기 용제의 공급을 정지한다.
그 후, 제어 장치 (3) 는, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 을 홈 위치로 퇴피시키고, 또한 노즐 이동 유닛 (99) 을 제어해, 기체 노즐 (100) 을 스핀 척 (5) 의 측방의 홈 위치로부터, 기판 (W) 상방의 상위치 (도 15d 에 실선으로 나타내는 위치) 에 배치한다. 기체 노즐 (100) 이 상위치 및 다음에 서술하는 근접 위치에 배치된 상태에서는, 기체 노즐 (100) 은, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 대향하고 있다.
그 후, 제어 장치 (3) 는, 스핀 드라이 공정 (스텝 S5) 을 실행한다. 스핀 드라이 공정 (S5) 에서는, 제어 장치 (3) 는, 노즐 이동 유닛 (99) 를 제어해, 기체 노즐 (100) 을 상위치로부터, 상위치보다 기판 (W) 에 접근하는 근접 위치 (도 15e 에 실선으로 나타내는 위치) 로 하강시켜, 당해 근접 위치에 배치한다. 스핀 드라이 공정 (S5) 에서는, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (16) 를 제어해, 기판 (W) 을 건조 회전 속도로 고속 회전시킨다. 그것에 의해, 기판 (W) 상의 액 성분이 원심력에 의해 떨쳐진다.
스핀 드라이 공정 (S5) 의 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (16) 를 제어해 스핀 척 (5) 의 회전을 정지시킨다. 그 후, 반송 로봇 (CR) 이, 처리 유닛 (2) 에 진입해, 처리가 완료된 기판 (W) 을 처리 유닛 (2) 밖으로 반출한다 (스텝 S6). 그 기판 (W) 은, 반송 로봇 (CR) 으로부터 반송 로봇 (IR) 으로 건내지고, 반송 로봇 (IR) 에 의해, 캐리어 (C) 에 수납된다.
도 15a ∼ 15d 는, 치환 공정 (S4) 의 각 스텝의 양태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 15e, 15f 는, 스핀 드라이 공정 (S5) 의 양태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 16 은, 치환 공정 (S4) 및 스핀 드라이 공정 (S5) 을 설명하기 위한 타임 차트이다.
치환 공정 (S4) 은, 제 1 액막 형성 공정 (T1)(도 15a 참조) 과, 액적 공급 공정 (T2)(도 15b 참조) 과, 제 2 액막 형성 공정 (T3)(도 15c 참조) 과, 노즐 교체 공정 (포스트가열 공정, 패들 공정)(T4)(도 15d 참조) 을 포함한다. 제 1 액막 형성 공정 (T1), 액적 공급 공정 (T2), 및 제 2 액막 형성 공정 (T3) 을 일괄적으로 설명할 때는, 유기 용제 공급 공정 (저표면장력 액체 공급 공정)(T1 ∼ T3) 이라고 한다.
제 1 액막 형성 공정 (T1)(도 15a 참조) 은, 기판 (W) 을 비교적 저속으로 회전시키면서, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 유기 용제를 공급함으로써, 기판 (W) 의 상면에, 당해 상면의 전역을 덮는 유기 용제의 액막 (160) 을 형성하는 공정이다. 제 1 액막 형성 공정 (T1) 의 개시에 앞서, 제어 장치 (3) 는, 회동 유닛 (36)(도 2 참조) 을 제어해, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 을, 제 2 유기 용제 노즐 (32) 이 기판 (W) 의 상면 중앙부의 상방에 배치되는 커버 센터 위치 (도 15a 에 나타내는 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 의 위치) 까지 이동한다. 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 이 커버 센터 위치에 배치된 후, 제어 장치 (3) 는, 제 2 유기 용제 밸브 (55) 를 개방한다. 그것에 의해, 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로부터 유기 용제가 토출되고 (커버 IPA 토출), 기판 (W) 의 상면 중앙부에 착액한다. 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로부터의 유기 용제의 토출 유량은, 예를 들어 약 0.3 (리터/분) 으로 설정되어 있다. 기판 (W) 의 상면에 유기 용제가 공급되고, 그것에 의해 기판 (W) 상면의 린스액의 액막에 포함된 린스액이 유기 용제로 순차 치환되어 간다. 이로써, 기판 (W) 의 상면에, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 유기 용제의 액막 (160) 이 패들상으로 지지된다. 또, 패들이란, 기판 (W) 의 회전 속도가 0 또는 저속의 상태로 실시되고 있어, 유기 용제에 0 또는 작은 원심력밖에 작용하지 않기 때문에, 기판 (W) 의 상면에 유기 용제가 체류해 액막을 형성하는 상태를 말한다.
또, 제 1 액막 형성 공정 (T1) 의 개시와 동기해, 제어 장치 (3) 는, 가열액 밸브 (58) 를 개방한다. 그것에 의해, 하면 노즐 (60) 의 각 토출구 (89) 로부터 위를 향해 가열액이 토출되고, 기판 (W) 의 하면에 착액한다. 하면 노즐 (60) 로부터의 가열액의 토출 유량은, 예를 들어 약 1.8 (리터/분) 로 설정되어 있다. 이 토출 유량은, 당해 가열액이 기판 (W) 의 주연부로부터 표면측으로 돌아 들어가지 않도록 설정되어 있다.
이 실시형태에서는, 가열액은, 수직 방향으로부터 경사 각도 θ 만큼 경사진 각도로 각 토출구 (89) 로부터 기판 (W) 의 하면에 입사한다. 또, 가열액은 복수의 토출구 (89) 로부터 공급된다. 이들 점에서, 본 실시형태에서는 기판의 하면에서의 가열액의 물보라가 생기기 어려워, 기판 (W) 의 표면에 대한 가열액의 물보라 부착이 억제되고 있다.
또한 본 실시형태에서는, 각 토출구 (89) 는, 상면에서 볼 때에 있어서 기판 (W) 의 반경 방향에 교차하는 방향으로, 또한 기판 (W) 의 회전 방향 (Dr) 을 따른 방향으로 가열액을 토출한다. 이 때문에, 기판 (W) 의 하면으로부터 표면으로 가열액이 돌아 들어가는 것이 생기기 어렵다.
또, 제 1 액막 형성 공정 (T1) 에서는, 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 가열 유체를 공급하기 때문에, 기판 (W) 상의 유기 용제의 액막을 가열하면서 제 1 액막 형성 공정 (T1) 을 실행할 수 있다. 이로써, 린스액으로부터 유기 용제로의 치환 성능을 향상시킬 수 있다.
제 1 액막 형성 공정 (T1) 에서는, 기판 (W) 의 회전 속도가 다음에 서술하는 바와 같이 변화한다. 즉, 제 1 액막 형성 공정 (T1) 개시 후 예를 들어 약 3.5 초간, 기판 (W) 의 회전 속도가 패들 속도로 유지된 후, 기판 (W) 의 회전은, 상기 액 처리 회전 속도보다 느린 중회전 속도 (예를 들어 약 100 rpm) 까지 가속되고, 이 중회전 속도로 예를 들어 약 6 초간 유지된다. 그 후, 기판 (W) 의 회전은 패들 속도까지 감속되고, 패들 속도로 약 2.5 초간 유지된다. 제 1 액막 형성 공정 (T1) 의 개시로부터, 미리 정한 기간 (예를 들어 약 12 초간) 이 경과하면, 제 1 액막 형성 공정 (T1) 이 종료하고, 이어서 액적 공급 공정 (T2)(도 15b 참조) 이 개시된다.
액적 공급 공정 (T2) 은, 기판 (W) 을 회전시키면서, 기판 (W) 의 상면에, 유기 용제의 액적 및 유기 용제의 연속류 쌍방을 공급하는 공정이다. 액적 공급 공정 (T2) 의 개시 타이밍이 되면, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 회전을 유기 용제 처리 속도 (예를 들어 약 300 rpm) 까지 가속하고, 유기 용제 처리 속도로 유지한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 제 1 유기 용제 밸브 (39) 를 개방하고, 또한 제 1 기체 밸브 (41) 를 개방한다. 이로써, 이류체 노즐인 제 1 유기 용제 노즐 (31) 에 유기 용제 및 불활성 가스가 동시에 공급되고, 공급된 유기 용제 및 불활성 가스는, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 외부의 토출구 (유기 용제 토출구 (51)(도 5 참조)) 근방에서 혼합된다. 이로써, 유기 용제의 미소한 액적의 분류가 형성되고, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로부터 유기 용매의 액적의 분류가 토출된다 (이류체 IPA 토출). 그 때문에 기판 (W) 의 상면에 원형의 토출 영역 (DA) 이 형성된다. 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로부터의 유기 용제의 토출 유량은, 예를 들어 약 0.1 (리터/분) 로 설정되어 있다.
또, 액적 공급 공정 (T2)(도 15b 참조) 에서는, 제 1 액막 형성 공정 (T1) 에 계속해 연속류의 토출이 속행되고 있다 (커버 IPA 토출).
또, 액적 공급 공정 (T2) 에서는, 제어 장치 (3) 는, 회동 유닛 (36) 을 제어해, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 을, 센터 위치 (도 3 에 나타내는 위치) 와 에지 위치 (도 4 에 나타내는 위치) 사이를, 궤적 (X1) 을 따라 수평으로 왕복 이동시킨다 (하프 스캔). 또, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (32) 의 이동 속도 (즉, 토출 영역 (DA) 의 스캔 속도) 는, 예를 들어 약 7 ㎜/초로 설정되어 있다.
기판 (W) 을 회전시키면서 제 2 유기 용제 노즐 (32) 을, 센터 위치 (도 3 에 나타내는 위치) 와 에지 위치 (도 4 에 나타내는 위치) 사이에서 이동시키므로, 토출 영역 (DA) 에 의해 기판 (W) 의 상면이 주사되어, 토출 영역 (DA) 의 위치가 기판 (W) 의 상면 전역을 통과한다. 그 때문에, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로부터 분사된 유기 용제의 액적이 기판 (W) 의 상면 전역에 공급되고, 기판 (W) 의 상면 전역이 균일하게 처리된다. 기판 (W) 의 상면에 공급된 유기 용제는, 기판 (W) 의 주연부로부터 기판 (W) 밖으로 배출된다.
기판 (W) 의 상면 (표면) 에 있어서의 유기 용제의 액적의 토출 영역 (DA) 에는, 유기 용제의 액적의 충돌에 의해 물리력이 부여된다. 그 때문에, 토출 영역 (DA) 에 있어서의, 유기 용제로의 치환 성능을 향상시킬 수 있다. 일반적으로, 기판 (W) 상면 (표면) 의 외주부는, 유기 용제의 치환성이 낮다고 여겨지고 있다. 그러나, 기판 (W) 상면 (표면) 의 외주부에 토출 영역 (DA) 을 설정함으로써, 저표면장력 액체의 액적을 공급함으로써, 기판 (W) 상면 (표면) 의 외주부에 있어서의, 유기 용제의 치환성을 개선할 수 있다.
또, 액적 공급 공정 (T2) 의 실행에 앞서 제 1 액막 형성 공정 (T1) 이 실행되므로, 액적 공급 공정 (T2) 에 있어서의 유기 용제의 액적의 토출 개시 시에는, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로부터 토출된 유기 용제의 액적은, 토출 영역 (DA) 을 덮는 유기 용제의 액막 (160) 에 충돌한다. 즉, 유기 용제의 액적의 토출 개시 시에 있어서, 유기 용제의 액적이 건조 상태의 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 직접 충돌하는 것을 회피할 수 있다.
또, 액적 공급 공정 (T2) 에 있어서, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로부터의 유기 용제의 액적의 분사에 병행해, 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로부터의 유기 용제의 연속류가 기판 (W) 의 상면으로 토출된다. 이로써, 액적 공급 공정 (T2) 에 있어서, 기판 (W) 의 상면에, 당해 상면의 전역을 덮는 유기 용제의 액막 (160) 을 계속 유지할 수 있다. 따라서, 액적 공급 공정 (T2) 에 있어서 기판 (W) 의 상면이 액막 (160) 으로부터 노출되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 건조 상태의 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 직접 충돌하는 것을, 한층 더 회피할 수 있다.
액적 공급 공정 (T2) 의 개시로부터, 미리 정한 기간 (예를 들어 약 61 초간) 이 경과하면, 액적 공급 공정 (T2) 이 종료하고, 이어서 제 2 액막 형성 공정 (T3)(도 15c 참조) 이 개시된다.
또, 액적 공급 공정 (T2) 에 있어서도, 기판 (W) 의 하면에 대한 가열액의 공급은 속행되고 있다. 그 때문에, 기판 (W) 상의 유기 용제의 액막을 따뜻하게 하면서 액적 공급 공정 (T2) 을 실행할 수 있다. 이로써, 유기 용제로의 치환 성능을 향상시킬 수 있다.
제 2 액막 형성 공정 (T3)(도 15c 참조) 은, 기판 (W) 의 회전을 패들 속도까지 감속시키면서, 기판 (W) 의 상면에 유기 용제를 공급함으로써, 기판 (W) 의 상면에, 당해 상면의 전역을 덮는 유기 용제의 액막 (160) 을 형성하는 공정이다.
제 2 액막 형성 공정 (T3) 에서는, 제 1 액막 형성 공정 (T1) 의 경우와 마찬가지로, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 은, 커버 센터 위치 (도 15a 에 나타내는 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 의 위치) 에 정지 상태로 배치된다. 또, 제 2 액막 형성 공정 (T3) 에서는, 제 1 액막 형성 공정 (T1) 의 경우와 마찬가지로, 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로부터만 유기 용제가 토출되고 (커버 IPA 토출), 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로부터 유기 용제는 토출되지 않는다.
따라서, 제 2 액막 형성 공정 (T3) 의 개시 시에는, 제어 장치 (3) 는, 제 1 유기 용제 밸브 (39) 및 제 1 기체 밸브 (41) 를 폐쇄하고, 또한 회동 유닛 (36) 을 제어해, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (32) 을 커버 센터 위치 (도 15a 에 나타내는 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 의 위치) 까지 이동시키고, 그 위치에서 정지시킨다.
그것에 의해, 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로부터 유기 용제가 토출되고, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 착액한다. 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로부터의 유기 용제의 토출 유량은, 예를 들어 약 0.3 (리터/분) 으로 설정되어 있다.
제 2 액막 형성 공정 (T3) 에서는, 기판 (W) 의 회전 속도가 다음과 같이 변화한다. 즉, 제 2 액막 형성 공정 (T3) 의 개시 후 예를 들어 약 2.0 초간, 기판 (W) 의 회전 속도가 유기 용제 처리 속도 (예를 들어 약 300 rpm) 로 유지된 후, 기판 (W) 의 회전은, 유기 용제 처리 속도로부터 패들 속도 (예를 들어 약 10 rpm) 까지 예를 들어 4 단계 (약 300 rpm → 약 200 rpm (약 1.0 초간) → 약 100 rpm (약 1.0 초간) → 약 50 rpm (약 2.0 초간) → 약 10 rpm) 로 감소시킨다.
또, 제 2 액막 형성 공정 (T3)(도 15c 참조) 에 있어서도, 기판 (W) 의 하면에 대한 가열액 공급은 속행되고 있다. 그 때문에, 기판 (W) 상의 유기 용제의 액막을 따뜻하게 하면서 제 2 액막 형성 공정 (T3) 을 실행할 수 있다. 이로써, 유기 용제로의 치환 성능을 향상시킬 수 있다.
패들 속도까지 감속한 후 미리 정한 기간 (예를 들어 10.0 초간) 이 경과하면, 제 1 유기 용제 밸브 (39) 가 폐쇄되고, 기판 (W) 의 상면에 대한 유기 용제의 공급이 정지된다. 그것에 의해, 제 2 액막 형성 공정 (T3) 이 종료한다. 이어서, 포스트가열 공정 (T4)(도 15d 참조) 이 개시된다.
포스트가열 공정 (T4) 은, 스핀 드라이 공정 (S5) 의 개시 전에 기판 (W) 의 이면에 가열 유체를 공급함으로써, 스핀 드라이 공정 (S5) 개시 시의 기판 (W) 의 온도를 소정의 고온으로 설정하는 공정이다. 즉, 포스트가열 공정 (T4) 의 개시까지는 기판 (W) 의 표면에 유기 용제가 계속 공급되고 있기 때문에, 유기 용제의 추가에 의한 열손실이 발생한다. 이에 대하여, 포스트가열 공정 (T4) 에서는, 기판 (W) 의 표면에 대한 유기 용제의 공급을 정지함으로써 기판에 있어서의 열손실을 감소시킨다. 이 상태에서, 기판 (W) 의 이면에 가열 온수를 공급한다. 이로써, 스핀 드라이 공정 (S5) 개시 시에 기판 (W) 이 소정의 고온에 확실하게 도달하도록 한다.
또, 포스트가열 공정 (T4) 에서는, 기판 (W) 의 상방에 배치되는 노즐을, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 로부터 기체 노즐 (100) 로 교체하는 노즐 교체 작업이 실시된다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 회동 유닛 (36)(도 2 참조) 을 제어해, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 을 커버 센터 위치로부터 홈 위치로 퇴피시킨다. 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 의 퇴피에, 예를 들어 약 2.5 초간 필요로 한다. 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 의 퇴피 후, 기체 노즐 (100) 을 스핀 척 (5) 의 측방의 홈 위치로부터, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 상방에 설정된 상위치에 배치한다. 기체 노즐 (100) 의 인입에, 예를 들어 약 4.5 초간 필요로 한다.
포스트가열 공정 (T4) 에 있어서, 기판 (W) 의 회전 속도는 패들 속도로 유지되고 있다. 그 때문에, 기판 (W) 의 상면에는, 당해 상면 전역을 덮는 유기 용제의 액막 (160) 이 패들상으로 지지되고 있다.
또, 포스트가열 공정 (T4) 에서는, 제 2 액막 형성 공정 (T3) 에 계속해, 기판 (W) 의 하면에 대한 가열액의 공급이 속행되고 있다. 즉, 포스트가열 공정 (T4) 에서는, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 대한 유기 용제의 공급을 정지한 상태에서, 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 가열 유체가 공급된다.
전술한 바와 같이, 하면 노즐 (60) 로부터의 가열액의 토출 유량이, 당해 가열액이 기판 (W) 의 주연부로부터 기판 (W) 의 상면 (표면) 측으로 돌아 들어가지 않도록 설정되어 있고, 또 하면 노즐 (60) 의 각 토출구 (89) 는 기판 (W) 의 반경 방향에 직교하는 방향으로 가열액을 토출하므로, 포스트가열 공정 (T4) 에 있어서, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 대한 유기 용제의 공급을 정지하는 경우라도, 가열액의 기판 (W) 의 상면 (표면) 으로 돌아 들어가는 것을 확실하게 방지하면서, 유기 용제의 액막 (160) 을 가열할 수 있다.
또, 길이 방향 (DL) 을 따라 배열된 복수의 토출구 (89) 로부터 가열 유체가 기판 (W) 의 하면 (이면) 을 향하여 토출되므로, 포스트가열 공정 (T4) 에 있어서, 유기 용제의 액막 (160) 을, 기판 (W) 의 표면 전역에 있어서 가열하는 것이 가능하다.
또, 포스트가열 공정 (T4) 에서는, 기판 (W) 이 패들 속도로 회전되므로, 기판 (W) 의 상면에 당해 상면을 덮는 유기 용제의 액막 (160) 이 패들상으로 지지된다. 그 때문에, 치환 공정 후이고 스핀 드라이 공정 개시 전에, 기판 (W) 의 표면 (패턴 형성면) 이 액막으로부터 노출되는 것을 방지할 수 있다. 기판 (W) 의 표면 (패턴 형성면) 이 부분적으로 노출되면, 파티클의 발생에 의해 기판 (W) 의 청정도가 저하하거나, 처리의 균일성이 저하하거나 할 우려가 있다. 그러나, 이 실시형태에서는, 기판 (W) 상면 (표면) 의, 유기 용제의 액막 (160) 으로부터의 노출을 방지할 수 있으므로, 이로써 기판 (W) 의 청정도 저하나 처리의 균일성 저하를 초래하는 것을 방지할 수 있다.
기체 노즐 (100) 이 상위치에 배치되면, 포스트가열 공정 (T4) 은 종료하고, 이어서 스핀 드라이 공정 (S5) 이 개시된다.
이 실시형태에서는, 스핀 드라이 공정 (S5) 은, 제 1 스핀 드라이 공정 (T5)(도 15e 참조) 과, 제 2 스핀 드라이 공정 (T6)(도 15f 참조) 을 포함한다.
제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 은, 제 2 스핀 드라이 공정 (T6) 의 개시에 앞서, 기판 (W) 의 회전 속도를, 미리 정한 제 1 건조 속도 (예를 들어 약 1000 rpm) 까지 단계적으로 상승시키는 공정이다. 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (16) 를 제어해, 기판 (W) 의 회전 속도를, 패들 속도로부터, 예를 들어 4 단계 (약 10 rpm → 약 50 rpm (약 0.2 초간) → 약 75 rpm (약 0.2 초간) → 약 100 rpm (약 2.0 초간) → 약 1000 rpm) 로 상승시킨다. 기판 (W) 의 회전 속도가 제 1 건조 속도에 도달하면, 그 제 1 건조 속도로 유지된다.
제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 에서는, 기판 (W) 의 회전 속도가 패들 속도로부터 제 1 건조 속도로 상승하는 과정에서 유기 용제가 기판 (W) 의 상면으로부터 주위로 비산하기 시작한다. 즉, 유기 용제를 비산시키는 스핀 드라이 공정 (S5) 은, 제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 으로부터 개시되고 있다.
기판 (W) 의 회전 속도가 제 1 건조 속도에 도달한 후, 제어 장치 (3) 는, 노즐 이동 유닛 (99) 을 제어해, 기체 노즐 (100) 을 상위치로부터, 상위치보다 기판 (W) 에 접근하는 근접 위치로 하강시킨다. 기체 노즐 (100) 의 하강에 필요로 하는 기간은, 예를 들어 약 2.0 초간이다.
또, 제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 에서는, 포스트가열 공정 (T4) 에 계속해, 기판 (W) 의 하면에 대한 가열액의 공급이 속행되고 있다. 따라서, 기판 (W) 의 하면에 대한 가열액의 공급과 병행해, 스핀 드라이 공정 (S5) 이 실행되고 있는 것이 된다.
기체 노즐 (100) 이 근접 위치에 배치되면, 제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 은 종료된다. 제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 의 종료에 수반해, 제어 장치 (3) 는, 가열액 밸브 (58) 를 폐쇄하여, 기판 (W) 의 하면에 대한 가열액의 공급을 정지한다.
환언하면, 치환 공정 (S4) 의 전체 기간 (즉, 제 1 액막 형성 공정 (T1), 액적 공급 공정 (T2), 제 2 액막 형성 공정 (T3), 및 포스트가열 공정 (T4) 의 모든 기간) 에 걸쳐 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 가열액이 계속 공급된다.
또, 스핀 드라이 공정 (S5) 의 초기 단계 (즉, 제 1 스핀 드라이 공정 (T5)) 에 있어서도, 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 가열액이 공급되고 있다.
또, 포스트가열 공정 (T4) 과 제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 은 연속적으로 실행되고 있다.
그 후, 제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 에 계속해, 제 2 스핀 드라이 공정 (T6) 이 개시된다. 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (16) 를 제어해, 기판 (W) 의 회전을 미리 정한 제 1 건조 속도 (예를 들어 약 1000 rpm) 까지 가속시킨다. 또, 제어 장치 (3) 는, 제 2 기체 밸브 (102) 를 개방하고, 질소 가스를 3 개의 기체 토출구 (상측 기체 토출구 (105), 하측 기체 토출구 (106) 및 중심 기체 토출구 (107)) 로부터 토출시킨다. 이때에 있어서의, 상측 기체 토출구 (105), 하측 기체 토출구 (106) 및 중심 기체 토출구 (107) 로부터의 질소 가스의 토출 유량은 예를 들어, 각각 100 (리터/분), 100 (리터/분) 및 50 (리터/분) 이다. 이로써, 상하 방향으로 겹치는 3 층의 환상 기류가 기판 (W) 의 상방에 형성되고, 이 3 층의 환상 기류에 의해 기판 (W) 의 상면이 보호된다. 기판 (W) 의 상면 (표면) 주위의 분위기를 질소 분위기로 유지하면서, 당해 상면을 건조시킬 수 있으므로, 건조 후에 있어서의, 기판 (W) 상면의 워터 마크의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
제 2 스핀 드라이 공정 (T6) 의 개시로부터 소정 기간 (예를 들어 10 초간) 이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (16) 를 제어해, 기판 (W) 의 회전 속도를 미리 정한 제 2 건조 속도 (예를 들어 약 2500 rpm) 까지 상승시킨다. 이로써, 기판 (W) 상의 유기 용제가 보다 더 떨쳐져, 기판 (W) 이 건조되어 간다.
기판 (W) 의 회전 속도가 미리 정한 제 2 건조 속도로 가속되고 나서 미리 정한 기간 (예를 들어 10 초간) 이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (16) 를 제어해 스핀 척 (5) 의 회전을 정지시킨다. 또, 제어 장치 (3) 는, 스핀 척 (5) 에 의한 기판 (W) 의 회전을 정지시킨 후, 제 2 기체 밸브 (102) 를 폐쇄하여, 3 개의 기체 토출구 (105, 106, 107) 로부터의 기체의 토출을 정지시키고, 또한 노즐 이동 유닛 (99) 을 제어해, 기체 노즐 (100) 을 홈 위치로 퇴피시킨다. 그 후, 기판 (W) 이 처리 챔버 (4) 로부터 반출된다.
이상에 의해, 이 실시형태에 의하면, 유기 용제 공급 공정 (T1 ∼ T3)(제 1 액막 형성 공정 (T1), 액적 공급 공정 (T2), 제 2 액막 형성 공정 (T3)) 에 있어서, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에, 유기 용제의 액막 (160) 이 형성된다. 포스트가열 공정 (T4) 에서는, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 대한 공급을 정지한 상태에서, 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 가열 유체가 공급된다. 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 대한 가열 유체의 공급은, 제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 과도 병행해 실행된다. 가열 유체의 공급은, 제 2 스핀 드라이 공정 (T6) 과 동시에 정지된다.
이와 같이 본 실시형태에 의하면, 포스트가열 공정 (T4) 에서는, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 대한 유기 용제의 공급을 정지한 후에도, 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 대한 가열액을 계속해 공급하고 있다. 이로써, 제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 의 개시 시에, 유기 용제의 액막 (160) 에 포함된 유기 용제의 온도를 높게 유지할 수 있다. 그 결과, 스핀 드라이 공정 (S5. 제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 및 제 2 스핀 드라이 공정 (T6)) 을 단시간에 완료할 수 있다. 스핀 드라이 공정 (S5) 을 단시간에 완료할 수 있으면, 패턴에 작용하는 표면장력의 역적을 작게 억제할 수 있다. 또한, 스핀 드라이 공정 (S5) 의 일부 기간 (제 1 스핀 드라이 공정 (T5)) 과 병행해 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 가열액을 공급하고 있으므로, 스핀 드라이 공정 (S5) 에 필요한 시간을 더욱 단축시킬 수 있게 된다. 스핀 드라이 공정을 단시간에 완료할 수 있으면, 패턴에 작용하는 표면장력의 역적을 작게 억제할 수 있다. 이로써, 스핀 드라이 공정 (S5. 제 1 스핀 드라이 공정 (T5) 및 제 2 스핀 드라이 공정 (T6)) 시에 있어서의 패턴의 도괴를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또, 포스트가열 공정 (T4) 에서는, 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 대한 가열액의 공급에 병행해, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 의 기판 (W) 의 상방으로부터의 퇴피를 실시하고, 또한 기체 노즐 (100) 을 기판 (W) 의 상방에 배치한다. 이와 같은 퇴피 및 배치 기간 중에도, 기판 (W) 의 이면에 대한 가열액의 공급을 속행하므로, 제 2 스핀 드라이 공정 (T6) 의 개시 직전까지, 유기 용제의 액막 (160) 을 계속 가열할 수 있다.
또, 제 2 액막 형성 공정 (T3) 에 있어서의, 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 대한 가열액의 공급에 계속해, 포스트가열 공정 (T4) 에 있어서, 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 가열액을 공급한다. 포스트가열 공정 (T4) 에서는, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 대한 유기 용제의 공급을 정지하면서 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 가열액을 공급하므로, 이 경우 유기 용제의 액막 (160) 의 온도를 유기 용제 공급 공정 (T1 ∼ T3) 시보다 높일 수 있다. 이로써, 스핀 드라이 공정 (S5) 의 개시 시에 있어서의, 유기 용제의 액막 (160) 의 온도를, 보다 한층 고온으로 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 다른 형태로 실시할 수 있다. 예를 들어, 전술한 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 을 공통의 노즐 아암 (35) 으로 지지하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 제 1 및 제 2 유기 용제 노즐 (31, 32) 이 각각, 다른 노즐 아암에 의해 지지되도록 되어 있어도 된다.
또, 전술한 실시형태에서는, 액적 공급 공정 (T2) 에 있어서, 토출 영역 (도 15b 참조) 을, 기판 (W) 상면의 일주연부와 기판 (W) 의 상면 중앙부 사이를 왕복 이동시키는 것 (하프 스캔) 으로서 설명했지만, 기판 (W) 상면의 일주연부와, 당해 일주연부와 기판 (W) 상면 중앙부를 사이에 두고 반대측인 타주연부 사이에서 이동시키도록 (풀 스캔) 해도 된다.
또, 액적 공급 공정 (T2) 에 있어서, 토출 영역 (도 15b 참조) 을 스캔시키지 않고 정지 상태로 해도 된다. 이 경우, 기판 (W) 의 상면 주연부에 있어서의 유기 용제로의 치환성을 향상시키기 위해, 토출 영역 (도 15b 참조) 이 기판 (W) 의 상면 주연부에 배치되는 것이 바람직하다.
또, 전술한 실시형태에서는, 치환 공정 (S4) 이, 유기 용제 공급 공정 (T1 ∼ T3) 을 포함하는 공정인 것으로서 설명했지만, 이 중 적어도 하나를 포함하고 있으면 된다.
또, 전술한 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 액막 형성 공정 (T1, T3) 에 있어서, 제 2 유기 용제 노즐 (32) 로부터 유기 용제의 연속류를 토출하는 것으로서 설명했지만, 제 1 기체 밸브 (41) 를 폐쇄하면서 제 1 유기 용제 밸브 (39) 를 개방함으로써, 제 1 및 제 2 액막 형성 공정 (T1, T3) 에 있어서, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로부터 연속류의 유기 용제를 토출하도록 해도 된다. 이 경우, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 의 구성을 폐지하는 것도 가능하여, 비용 절감을 도모할 수 있다.
또, 제 1 유기 용제 노즐 (31) 로서, 노즐 보디 밖 (외통 (46)(도 5 참조)) 에서 기체와 액체를 충돌시키고 그것들을 혼합해 액적을 생성하는 외부 혼합형의 이류체 노즐을 예로 들어 설명했지만, 노즐 보디 내에서 기체와 액체를 혼합해 액적을 생성하는 내부 혼합형의 이류체 노즐을 채용할 수도 있다.
또, 패들 속도로서 10 rpm 의 저속을 예시했지만, 패들 속도는, 기판 (W) 의 회전 속도는 50 rpm 이하의 저속이어도 되고, 0 이어도 된다.
또, 전술한 설명에서는, 포스트가열 공정 (T4) 과 스핀 드라이 공정 (제 1 스핀 드라이 공정 (T5)) 이 연속적으로 실행되었지만, 이들 공정의 사이에 별도 공정을 개재시켜도 된다. 또, 기체 노즐 (100) 이 3 개의 기체 토출구 (105, 106, 107) 를 가지고 있는 것으로서 설명했지만, 3 개의 기체 토출구 (105, 106, 107) 모두를 가지고 있지 않아도, 적어도 1 개의 기체 토출구를 가지고 있으면 된다.
또, 대향 부재로서, 기체 노즐 (100) 대신에, 기판 (W) 의 직경과 동등하거나 기판 (W) 의 직경보다 큰 직경을 갖는 기판 대향면을 갖는 차단 부재를 설치해도 된다. 스핀 드라이 공정 시에는, 차단 부재가, 기판 대향면이 기판 (W) 의 상면에 근접하도록 배치되고, 이로써 기판 (W) 의 상면 상의 공간을 그 주위로부터 차단한다. 기판 대향면에는, 기판 (W) 의 상면 중앙부와 대향해, 질소 가스를 토출하기 위한 질소 가스 토출구가 형성되어 있고, 스핀 드라이 공정 시에, 질소 가스 토출구로부터 질소 가스가 토출됨으로써, 기판 (W) 표면 주위의 분위기가 질소 분위기로 유지된다.
또, 대향 부재를 폐지해도 된다.
또, 하면 노즐 (60) 이, 노즐부 (63) 를 1 개만 구비하고 있는 것으로서 설명했지만, 2 개 또는 그 이상의 노즐부 (63) 를 구비하고 있어도 된다. 또, 하면 노즐 (60) 이 노즐부 (63) 를 구비한 바 노즐인 것으로서 설명했지만, 하면 노즐이, 노즐부 (63) 를 구비하지 않는 구성 (예를 들어, 중심축 노즐) 이어도 된다.
또, 전술한 실시형태에서는, 가열액의 일례인 온수를 기판 (W) 의 하면에 공급하는 경우에 대해 설명했지만, 가열액 대신에 가열 가스를 기판 (W) 의 하면에 공급해도 된다.
또, 전술한 실시형태에서는, 스핀 드라이 공정 (S5) 의 초기 단계 (제 1 스핀 드라이 공정 (T5)) 에서 기판 (W) 의 하면에 가열 유체를 공급하고 스핀 드라이 공정 (S5) 의 후단계 (제 2 스핀 드라이 공정 (T6)) 에서는 가열 유체의 공급을 정지했다. 그러나, 스핀 드라이 공정 (S5) 전체를 통해 기판 (W) 의 하면에 가열 유체를 공급해도 된다.
또, 본 발명에 사용되는 유기 용제 (린스액보다 표면장력이 낮고 또한 린스액보다 비점이 낮은 저표면장력 액체) 는 IPA 에 한정되지 않는다. 유기 용제는, IPA, 메탄올, 에탄올, HFE (하이드로플루오로에테르), 아세톤 및 Trans-1,2디클로로에틸렌 중 적어도 1 개를 포함한다. 또, 유기 용제로는, 단체 성분만으로 이루어지는 경우뿐만 아니라, 다른 성분과 혼합한 액체여도 된다. 예를 들어, IPA 와 아세톤의 혼합액이어도 되고, IPA 와 메탄올의 혼합액이어도 된다.
또, 전술한 실시형태에서는, 기판 처리 장치 (1) 가 원판상의 기판을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명했지만, 기판 처리 장치 (1) 는, 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 다각형의 기판을 처리하는 장치여도 된다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 사용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예에 한정해 해석되어야 하는 것이 아니고, 본 발명의 범위는 첨부의 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은, 2015년 6월 16일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2015-121150호에 대응하고 있고, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 도입되는 것으로 한다.

Claims (14)

  1. 기판 표면에 부착되어 있는 린스액을, 당해 린스액보다 표면장력이 낮은 저표면장력 액체로 치환하는 치환 공정과,
    상기 치환 공정의 종료 후, 상기 기판을 소정의 회전 축선 둘레로 회전시켜 상기 저표면장력 액체를 떨침으로써 상기 표면을 건조시키는 스핀 드라이 공정을 포함하고,
    상기 치환 공정은,
    상기 표면의 반대측인 이면에 가열 유체를 공급하면서, 상기 저표면장력 액체를 상기 표면에 공급하는 저표면장력 액체 공급 공정과,
    상기 저표면장력 액체 공급 공정 종료 후 상기 스핀 드라이 공정 개시 전에, 상기 저표면장력 액체의 상기 표면에 대한 공급을 정지한 상태에서, 상기 기판에 있어서의 상기 표면의 반대측인 이면에, 가열 유체를 공급하는 포스트가열 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포스트가열 공정과 상기 스핀 드라이 공정이 연속적으로 실행되는, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스핀 드라이 공정에 있어서 상기 기판의 이면에 가열 유체가 공급되는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포스트가열 공정에 병행해, 상기 기판을 정지 상태로 시키거나, 또는 상기 회전 축선 둘레로 패들 속도로 상기 기판을 회전시키는 패들 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포스트가열 공정은, 상기 기판의 회전 반경 방향을 따라 배열된 복수의 가열 유체 토출구로부터 상기 가열 유체를 동시에 상기 이면을 향하여 토출하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포스트가열 공정은, 상기 회전 축선에 직교하는 방향으로 보았을 때에, 상기 기판의 회전 반경 방향에 교차하는 방향으로 가열 유체를 상기 이면을 향하여 토출하는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 유체는 가열액을 포함하고,
    상기 포스트가열 공정에 있어서의 상기 가열액의 유량은, 상기 기판의 이면에 공급된 상기 가열 유체가 상기 표면으로 돌아 들어가지 않는 유량으로 설정되어 있는, 기판 처리 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 저표면장력 액체 공급 공정은, 상기 기판 표면의 상방에 배치된 저표면장력 액체 노즐로부터 상기 저표면장력 액체를 토출하는 공정을 포함하고,
    상기 스핀 드라이 공정은, 상기 기판 표면의 상방에 대향 부재를 대향시킨 상태에서 실행하는 것이고,
    상기 포스트가열 공정에 병행해, 상기 저표면장력 액체 노즐의 상기 기판의 상방으로부터의 퇴피를 실시하고, 또한 상기 대향 부재의 상기 기판의 상방으로의 배치를 실시하는, 기판 처리 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 저표면장력 액체 공급 공정은, 유기 용제와 기체를 혼합해 생성된 상기 유기 용제의 액적을, 상기 표면의 적어도 외주부에 공급하는 액적 공급 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액적 공급 공정은,
    상기 표면 내의 토출 영역을 향하여, 이류체 노즐로부터 상기 유기 용제의 상기 액적을 토출하는 액적 토출 공정과,
    상기 액적 토출 공정에 병행해, 상기 표면의 중앙부와 상기 표면의 주연부 사이에서 상기 토출 영역을 이동시키는 토출 영역 이동 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 저표면장력 액체 공급 공정은, 상기 액적 토출 공정에 앞서 실행되고, 상기 표면에 상기 유기 용제를 공급해, 상기 표면의 전역을 덮는 상기 유기 용제의 액막을 형성하는 제 1 액막 형성 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 저표면장력 액체 공급 공정은, 상기 액적 토출 공정 후에 실행되고, 상기 표면에 상기 유기 용제를 공급해, 상기 표면의 전역을 덮는 상기 유기 용제의 액막을 형성하는 제 2 액막 형성 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스핀 드라이 공정은, 상기 표면 주위의 분위기를 질소 분위기로 유지하면서 실행하는, 기판 처리 방법.
  14. 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판의 표면에, 린스액보다 표면장력이 낮은 저표면장력 액체를 공급하는 저표면장력 액체 공급 유닛과,
    상기 기판에 있어서의 상기 표면의 반대측인 이면에, 가열 유체를 공급하는 가열 유체 공급 유닛과,
    상기 저표면장력 액체 공급 유닛 및 상기 가열 유체 공급 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 상기 표면에 부착되어 있는 상기 린스액을, 상기 저표면장력 액체로 치환하는 치환 공정과, 상기 치환 공정의 종료 후, 상기 기판을 소정의 회전 축선 둘레로 회전시켜 상기 저표면장력 액체를 떨침으로써 상기 표면을 건조시키는 스핀 드라이 공정을 실행하고, 상기 치환 공정은, 상기 표면의 반대측인 이면에 가열 유체를 공급하면서, 상기 저표면장력 액체를 상기 표면에 공급하는 저표면장력 액체 공급 공정과, 상기 저표면장력 액체 공급 공정 종료 후 상기 스핀 드라이 공정 개시 전에, 상기 저표면장력 액체의 상기 표면에 대한 공급을 정지한 상태에서, 상기 기판에 있어서의 상기 이면에, 가열 유체를 공급하는 포스트가열 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
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