KR20170077052A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20170077052A
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KR1020160176652A
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데츠야 에모토
아츠로 에이토쿠
도모미 이와타
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

가열된 기판에, 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 저표면 장력 액체가 공급됨으로써, 처리액이 저표면 장력 액체로 치환된다. 기판에 대한 가열이 약해져, 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 기판에 저표면 장력 액체가 공급됨으로써, 저표면 장력 액체의 액막이 형성된다. 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 기판의 중앙 영역에 저표면 장력 액체가 공급되지 않고 기판의 가열이 강해짐으로써, 기판 상의 액막이 배제된다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 액체로 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 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 등의 기판이 포함된다.
기판을 1 장씩 처리하는 매엽식 (枚葉式) 의 기판 처리 장치에 의한 기판 처리에서는, 예를 들어, 스핀 척에 의해 거의 수평으로 유지된 기판에 대해 약액이 공급된다. 그 후, 린스액이 기판에 공급되고, 그에 따라, 기판 상의 약액이 린스액으로 치환된다. 그 후, 기판 상의 린스액을 배제하기 위한 스핀 드라이 공정이 실시된다.
도 22 에 나타내는 바와 같이, 기판의 표면에 미세한 패턴이 형성되어 있는 경우, 스핀 드라이 공정에서는, 패턴 내부에 들어간 린스액을 제거할 수 없을 우려가 있으며, 그에 따라, 건조 불량이 생길 우려가 있다. 패턴 내부에 들어간 린스액의 액면 (공기와 액체의 계면) 은, 패턴 내에 형성되므로, 액면과 패턴의 접촉 위치에 액체의 표면 장력이 작용한다. 이 표면 장력이 큰 경우에는, 패턴의 도괴 (倒壞) 가 일어나기 쉬워진다. 전형적인 린스액인 물은, 표면 장력이 크기 때문에, 스핀 드라이 공정에 있어서의 패턴의 도괴를 무시할 수 없다.
그래서, 일본 공개특허공보 2009-212301호에서는, 기판의 이면에 온수를 공급하여 기판을 가열하는 한편으로, 이소프로필알코올 (Isopropyl Alcohol : IPA) 을 기판의 표면에 공급하는 것이 제안되어 있다. IPA 는 물보다 표면 장력이 낮은 저표면 장력 액체이다. 이로써 물이 IPA 로 치환되고, 그 후에 원심력에 의해 IPA 를 떨쳐냄으로써 기판 상으로부터 IPA 가 제거된다.
일본 공개특허공보 2009-212301호의 방법은, 원심력에 의해 저표면 장력 액체로서의 IPA 를 기판의 표면 상으로부터 배제하려고 하고 있다. 그러나, 기판 표면의 미세한 패턴 내에 들어간 IPA 를 원심력만으로 완전히 제거하는 것은 곤란하다. 일본 공개특허공보 2009-212301호의 방법에서는, 기판이 온수에 의해 가열되어 있다. 그 때문에, 원심력으로 IPA 가 제거되기 전에, 기판의 표면 상의 IPA 의 증발이 균일하게 발생하지 않아, 국소적으로 IPA 가 모두 증발해버려 기판이 노출된다. 그에 따라 기판의 표면 상에 부분적으로 액적 (液滴) 이 남는 경우가 있다. 이 액적이 최종적으로 증발할 때까지, IPA (IPA 에 녹아든 미량의 수분을 함유하는 경우가 있다) 의 액면이 패턴에 대해 표면 장력을 계속 작용한다. 그에 따라, 패턴 도괴가 일어날 우려가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 기판의 표면 상의 저표면 장력 액체를 양호하게 배제할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판에 물을 함유하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판에 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급하는 저표면 장력 액체 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판을 가열하는 기판 가열 유닛과, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛 및 상기 기판 가열 유닛을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 상기 컨트롤러는, 상기 처리액 공급 유닛에 의해 상기 기판에 처리액을 공급시키는 처리액 공급 공정과, 상기 기판 가열 유닛에 의해 상기 기판을 가열하면서 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판에 저표면 장력 액체를 공급시켜 상기 처리액을 치환시키는 치환 공정과, 상기 기판 가열 유닛에 의한 기판의 가열을 약하게 하여, 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판에 저표면 장력 액체를 공급시켜 상기 기판의 표면에 상기 저표면 장력 액체의 액막을 형성시키는 액막 형성 공정과, 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판의 중앙 영역에 저표면 장력 액체를 공급하지 않고, 상기 기판 가열 유닛에 의한 상기 기판의 가열을 강하게 하여, 상기 기판 상의 액막을 배제하는 액막 배제 공정을 실행한다.
이 구성에 의하면, 기판이 가열됨으로써, 기판 상의 처리액이 저표면 장력 액체로 효율적으로 치환된다. 한편, 저표면 장력 액체의 액막이 형성될 때에는, 기판에 대한 가열이 약해지므로, 저표면 장력 액체의 증발이 억제된다. 그 때문에, 충분한 두께의 액막이 효율적으로 형성된다. 이로써, 저표면 장력 액체가 국소적으로 증발하는 것에서 기인하여 액막이 분열되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 기판의 중앙 영역에 저표면 장력 액체를 공급하지 않고 다시 기판의 가열을 강하게 함으로써, 액막을 분열시키지 않고 덩어리 상태로 기판의 표면 상으로부터 배제할 수 있다. 따라서, 기판의 표면 상에 저표면 장력 액체의 액적을 남기지 않고, 기판의 표면 상의 저표면 장력 액체를 양호하게 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 컨트롤러는, 상기 처리액 공급 유닛에 의해 상기 기판에 처리액을 공급시키는 처리액 공급 공정과, 상기 기판 가열 유닛에 의해 상기 기판을 가열하면서 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판에 저표면 장력 액체를 공급시켜 상기 처리액을 치환시키는 치환 공정과, 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판에 저표면 장력 액체를 공급시켜 상기 기판의 표면에 상기 저표면 장력 액체의 액막을 형성시키는 액막 형성 공정과, 상기 기판 가열 유닛을 제어하여 상기 저표면 장력 액체의 액막 중에 대류를 발생시키고, 그 대류에 의한 상기 액막의 이동에 의해 상기 기판의 표면으로부터 상기 액막을 배제하는 액막 배제 공정을 실행한다.
이 구성에 의하면, 기판이 가열됨으로써, 처리액이 저표면 장력 액체로 효율적으로 치환된다. 또, 기판에 대한 가열의 제어에 의해, 저표면 장력 액체의 액막 중으로 액막을 이동시키는 대류가 발생하기 때문에, 이 대류에 의해 액막의 자발적인 이동이 발생하고, 그에 따라, 액막을 기판의 표면으로부터 배제할 수 있다. 그 결과, 액막을 분열시키지 않고 덩어리 상태로 기판의 표면 상으로부터 배제할 수 있다. 따라서, 기판의 표면 상에 저표면 장력 액체의 액적을 남기지 않고, 기판의 표면 상의 저표면 장력 액체를 양호하게 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 액막 배제 공정이, 상기 저표면 장력 액체의 액막의 중앙 영역에 개구를 형성하는 개구 형성 공정과, 상기 개구의 둘레 가장자리에 위치하는 상기 액막의 기액계면에 있어서, 상기 기판으로부터 멀어지는 방향의 대류가 발생하도록 상기 기판 가열 유닛에 의해 상기 기판을 가열하고, 그에 따라, 상기 개구를 상기 기판의 둘레 가장자리를 향해 넓히는 개구 확대 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 저표면 장력 액체의 액막의 중앙 영역에 형성된 개구의 둘레 가장자리에 있어서의 액막의 기액계면에 있어서, 기판으로부터 멀어지는 방향의 대류가 발생한다. 이 대류는, 개구를 넓히는 방향을 향하는 자발적인 이동을 발생시키고, 그에 따라, 개구가 확대된다. 그 때문에, 액막을 분열시키지 않고 기판의 표면 상으로부터 저표면 장력 액체를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
상기 개구의 둘레 가장자리에 위치하는 상기 액막의 기액계면은, 상기 기판의 표면에 대해, 상기 저표면 장력 액체의 상기 기판의 표면에 대한 접촉각보다 큰 각도로 접하고 있어도 된다. 액막 중에서 발생하는 대류에서 기인하는 액막의 자발적 이동이 발생하고 있을 때, 이와 같은 상태가 된다. 보다 구체적으로는, 상기 개구의 둘레 가장자리에 위치하는 상기 액막의 기액계면이, 상기 기판의 표면에 대해, 45 도 이상의 각도로 접하는 상태로 되어 있어도 된다. 기판을 회전시킴으로써 액막에 원심력이 작용하고 있거나, 개구 내에 기체를 공급함으로써, 그 기체에 의한 분사력이 액막의 개구 둘레 가장자리에 작용하고 있거나 해도 된다. 이와 같은 경우에도, 개구 둘레 가장자리에 있어서의 액막의 기액계면이, 기판의 표면에 대해, 저표면 장력 액체의 당해 기판에 대한 접촉각보다 큰 각도 (예를 들어 45 도 이상의 각도) 로 접하고 있는 것이 바람직하다. 그렇다면, 액막의 이동 (예를 들어 개구의 확대) 에 대한 지배적인 메커니즘은, 액막 중의 대류에서 기인하는 자발적 이동이라고 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기판 처리 장치가, 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛에 의해 공급되는 저표면 장력 액체의 상기 기판의 표면 상에 있어서의 착액 위치를 변경하는 착액 위치 변경 유닛을 추가로 포함한다. 상기 컨트롤러는, 상기 착액 위치 변경 유닛을 제어하여, 상기 저표면 장력 액체의 액막에 상기 개구가 형성된 후에, 상기 개구의 확대에 수반하여, 상기 개구의 둘레 가장자리보다 외측에 상기 착액 위치가 위치하도록 상기 착액 위치를 이동시킨다.
이 구성에 의하면, 개구의 둘레 가장자리보다 외측에 저표면 장력 액체가 충분히 공급된다. 그 때문에, 개구의 둘레 가장자리보다 외측의 저표면 장력 액체가 국소적으로 증발하는 것에서 기인하여 액막이 분열되는 것이 더욱 억제된다. 따라서, 기판의 표면 상의 저표면 장력 액체를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기판 가열 유닛은, 상기 저표면 장력 액체의 액막에 형성되는 상기 개구의 둘레 가장자리의 이동에 따라 가열 위치를 이동시키는 가열 위치 이동 유닛을 포함한다.
이 구성에 의하면, 개구의 둘레 가장자리의 이동에 따라 가열 위치가 이동한다. 그 때문에, 개구의 둘레 가장자리에 위치하는 액막의 기액계면에 있어서 대류를 양호하게 발생시킬 수 있다. 따라서, 기판의 표면 상의 저표면 장력 액체를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기판 처리 장치가, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판을 연직 방향을 따른 소정의 회전축선 둘레로 회전시키는 기판 회전 유닛을 추가로 포함한다. 상기 컨트롤러는, 상기 기판 회전 유닛을 추가로 제어하여, 상기 치환 공정에 있어서 상기 기판을 회전시키고, 상기 액막 형성 공정에 있어서 상기 기판의 회전을 감속시키고, 상기 액막 배제 공정에 있어서 상기 기판을 상기 치환 공정에 있어서의 회전 속도보다 저속도로 회전시킨다.
이 구성에 의하면, 치환 공정에서는, 기판의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 처리액을 배제하면서 저표면 장력 액체가 기판 표면에 공급되므로, 기판 상의 처리액을 저표면 장력 액체로 효율적으로 치환시킬 수 있다. 액막 형성 공정에서는, 기판의 회전을 감속시킴으로써 원심력을 저감시킴으로써 기판으로부터 배제되는 저표면 장력 액체의 양이 저감되므로, 액막을 양호하게 형성할 수 있다. 액막 배제 공정에 있어서는, 기판을 치환 공정에 있어서의 회전 속도보다 저속도로 회전시키기 때문에, 가열에서 기인하는 액막의 자발적 이동이 지배적인 상태가 된다. 그 때문에, 적당한 원심력에 의해, 그 액막의 자발적 이동을 보조할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 컨트롤러는, 상기 액막 배제 공정에 있어서, 상기 액막에 작용하는 원심력에 의한 상기 액막의 이동 속도보다 상기 액막 중의 대류에 의한 상기 액막의 이동 속도쪽이 고속이도록, 상기 기판 가열 유닛에 의한 상기 기판의 가열 및 상기 기판 회전 유닛에 의한 상기 기판의 회전을 제어한다.
이 구성에 의하면, 액막에 작용하는 원심력에 의한 액막의 이동 속도보다 액막 중의 대류에 의한 액막의 자발적 이동 속도쪽이 고속이기 때문에, 원심력에 의해 기판으로부터 배제되는 저표면 장력 액체의 양을 억제할 수 있다. 그에 의해, 액막이 기판 상에서 분열되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 따라서, 기판의 표면 상의 저표면 장력 액체를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 컨트롤러는, 상기 액막 배제 공정에 있어서, 상기 액막이 상기 기판 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서, 상기 기판의 회전 속도를 일정하게 유지하거나, 또는 상기 기판의 회전 속도를 변경한다. 이 구성에 의하면, 액막이 기판 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서 기판이 회전한다. 그 때문에, 원심력에 의해 액막의 이동이 보조되고, 또한 액덩어리의 상태를 유지한 액막이 기판 외로 배제된다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기판 가열 유닛은, 상기 기판의 이면 중심을 향하여 온수를 공급하는 중심 온수 공급 유닛을 포함한다. 이 구성에 의하면, 기판의 이면 중심을 향하여 온수를 공급함으로써 기판의 중심 부근의 액막의 저표면 장력 액체의 증발이 촉진되고, 또한 기판의 중심 부근에 액막 중의 대류의 시점 (始點) 이 배치된다. 그에 의해, 기판의 중심, 즉 액막의 중심 부근에 있어서 액막에 개구를 발생시킬 수 있다. 그리고, 그 개구를 외측으로 넓어지도록 액막을 이동시킴으로써 액막을 기판 외로 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기판 가열 유닛은, 상기 기판의 중심으로부터 멀어진 외주 위치에서 상기 기판을 가열하는 외주부 가열 유닛을 추가로 포함한다. 이 구성에 의하면, 외주 위치에서 기판을 가열함으로써, 외주 위치의 저표면 장력 액체의 증발을 촉진시킬 수 있기 때문에, 효율적으로 액막을 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기판 가열 유닛은, 상기 기판의 중심으로부터 멀어진 소정 위치로부터 상기 기판의 외주까지의 범위에 걸친 환상 (環狀) 영역을 가열하는 환상 영역 가열 유닛을 포함한다.
이 구성에 의하면, 기판의 중심으로부터 멀어진 소정 위치로부터 기판의 외주까지의 범위에 걸친 환상 영역을 가열함으로써, 기판 전체를 구석구석까지 가열할 수 있기 때문에, 액막 중의 대류가 유지된다. 그에 따라, 가열에 의한 액막의 자발적 이동에 의해, 효율적으로 액막을 배제할 수 있다.
상기 저표면 장력 액체 공급 유닛은, 상기 기판의 온도보다 낮은 저표면 장력 액체를 공급해도 된다. 이로써, 기판과의 온도차에 의해, 액막 중의 대류가 발생하기 쉬워진다. 보다 구체적으로는, 기판 가열 유닛에 의한 가열 위치 부근에 있어서의 기판의 온도보다 저표면 장력 액체의 온도가 낮은 것이 바람직하다. 그에 따라, 가열 위치 부근에 있어서, 기판으로부터 액막의 표면을 향하는 대류를 발생시키고, 또 촉진시킬 수 있으므로, 기판 상에 있어서의 액막의 자발적 이동에 의해, 액막을 기판 외로 효율적으로 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 수평으로 유지된 기판에 물을 함유하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 기판을 가열하면서 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 상기 기판에 공급함으로써 상기 처리액을 치환하는 치환 공정과, 상기 기판의 가열을 약하게 하여, 상기 기판에 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급함으로써 상기 기판의 표면에 상기 저표면 장력 액체의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 기판의 중앙 영역에 저표면 장력 액체를 공급하지 않고 상기 기판의 가열을 강하게 함으로써 상기 기판 상의 액막을 배제하는 액막 배제 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 기판이 가열됨으로써, 기판 상의 처리액이 저표면 장력 액체로 효율적으로 치환된다. 한편, 저표면 장력 액체의 액막이 형성될 때에는, 기판에 대한 가열이 약해지므로, 저표면 장력 액체의 증발이 억제된다. 그 때문에, 충분한 두께의 액막이 효율적으로 형성된다. 이로써, 저표면 장력 액체가 국소적으로 증발하는 것에서 기인하여 액막이 분열되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 기판의 중앙 영역에 저표면 장력 액체를 공급하지 않고 다시 기판의 가열을 강하게 함으로써, 액막을 분열시키지 않고 덩어리 상태로 기판의 표면 상으로부터 배제할 수 있다. 따라서, 기판의 표면 상에 저표면 장력 액체의 액적을 남기지 않고, 기판의 표면 상의 저표면 장력 액체를 양호하게 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 수평으로 유지된 기판에 물을 함유하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 기판을 가열하면서 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 상기 기판에 공급함으로써 상기 처리액을 치환하는 치환 공정과, 상기 기판에 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급함으로써 상기 기판의 표면에 상기 저표면 장력 액체의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 기판을 가열함으로써 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체의 액막 중에 대류를 발생시키고, 그 대류에 의한 상기 액막의 이동에 의해 상기 기판의 표면으로부터 상기 액막을 배제하는 액막 배제 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 기판이 가열됨으로써, 처리액이 저표면 장력 액체로 효율적으로 치환된다. 또, 기판에 대한 가열의 제어에 의해, 저표면 장력 액체의 액막 중으로 액막을 이동시키는 대류가 발생하기 때문에, 이 대류에 의해 액막의 자발적인 이동이 발생하고, 그에 따라, 액막이 기판의 표면으로부터 배제된다. 그 결과, 액막을 분열시키지 않고 덩어리 상태로 기판의 표면 상으로부터 배제할 수 있다. 따라서, 기판의 표면 상에 저표면 장력 액체의 액적을 남기지 않고, 기판의 표면 상의 저표면 장력 액체를 양호하게 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 액막 배제 공정은, 상기 저표면 장력 액체의 액막의 중앙 영역에 개구를 형성하는 개구 형성 공정과, 상기 개구의 둘레 가장자리에 위치하는 상기 액막의 기액계면에 있어서, 상기 기판으로부터 멀어지는 방향의 대류가 발생하도록 상기 기판을 가열하고, 그에 따라, 상기 개구를 상기 기판의 둘레 가장자리를 향해 넓히는 개구 확대 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 저표면 장력 액체의 액막의 중앙 영역에 형성된 개구의 둘레 가장자리에 있어서의 액막의 기액계면에 있어서, 기판으로부터 멀어지는 방향의 대류가 발생한다. 이 대류는, 개구를 넓히는 방향을 향하는 자발적인 이동을 발생시킨다. 그에 따라, 개구가 확대된다. 그 때문에, 액막을 분열시키지 않고 기판의 표면 상으로부터 저표면 장력 액체를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 기판 처리 방법이, 상기 개구 확대 공정과 병행하여, 상기 기판의 표면 상에 있어서의 상기 개구의 둘레 가장자리보다 외측에 설정한 착액 위치에 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급하고, 또한 상기 개구의 확대에 따라 당해 착액 위치를 변경하는 착액 위치 변경 공정을 추가로 포함한다.
이 방법에 의하면, 개구의 둘레 가장자리보다 외측에 저표면 장력 액체가 충분히 공급된다. 그 때문에, 개구의 둘레 가장자리보다 외측의 저표면 장력 액체가 국소적으로 증발하여 액막이 분열되는 것이 억제된다. 따라서, 기판의 표면 상의 저표면 장력 액체를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 기판 처리 방법이, 상기 치환 공정에 있어서 상기 기판을 연직 방향을 따른 소정의 회전축선 둘레로 회전시키고, 상기 액막 형성 공정에 있어서 상기 회전축선 둘레의 상기 기판의 회전을 감속시키고, 상기 액막 배제 공정에 있어서 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 상기 치환 공정에 있어서의 회전 속도보다 저속도로 회전시키는 기판 회전 공정을 추가로 포함한다.
이 방법에 의하면, 치환 공정에서는, 기판의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 처리액을 배제하면서 저표면 장력 액체가 기판 표면에 공급되므로, 기판 상의 처리액을 저표면 장력 액체로 효율적으로 치환시킬 수 있다. 액막 형성 공정에서는, 기판의 회전을 감속시킴으로써 원심력을 저감시킴으로써, 기판으로부터 배제되는 저표면 장력 액체의 양이 저감되므로, 액막을 양호하게 형성할 수 있다. 액막 배제 공정에 있어서는, 기판을 치환 공정에 있어서의 회전 속도보다 저속도로 회전시키기 때문에, 가열에서 기인하는 액막의 자발적 이동이 지배적인 상태가 된다. 그 때문에, 적당한 원심력에 의해, 그 액막의 자발적 이동을 보조할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 액막 배제 공정에 있어서, 상기 액막에 작용하는 원심력에 의한 상기 액막의 이동 속도보다 상기 액막 중의 대류에 의한 액막의 이동 속도쪽이 고속이도록, 상기 기판을 가열하여 회전시킨다.
이 방법에 의하면, 액막에 작용하는 원심력에 의한 액막의 이동 속도보다 액막 중의 대류에 의한 액막의 자발적 이동 속도쪽이 고속이기 때문에, 원심력에 의해 기판으로부터 배제되는 저표면 장력 액체의 양을 억제할 수 있다. 그에 의해, 액막이 기판 상에서 분열되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 따라서, 기판의 표면 상의 저표면 장력 액체를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기판 회전 공정은, 상기 액막 배제 공정에 있어서, 상기 액막이 상기 기판 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서, 상기 기판의 회전 속도를 일정하게 유지하거나, 또는 상기 기판의 회전 속도를 변경한다.
이 방법에 의하면, 액막이 기판 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서 기판이 회전한다. 그 때문에, 원심력에 의해 액막의 이동이 보조되고, 또한 액덩어리의 상태를 유지한 액막이 기판 외로 배제된다.
본 발명에 있어서의 상기 서술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 명백해진다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 은, 상기 처리 유닛에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4 는, 상기 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5a - 5d 는, 상기 유기 용제 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 6a 는, 개구 확대 공정에 있어서의 개구의 둘레 가장자리 부근을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 6b 는, 회전하고 있지 않은 상태의 기판의 표면 상에 적하된 유기 용제의 액적 부근을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8 은, 제 2 실시형태에 관련된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 개구 확대 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 9 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 10 은, 제 3 실시형태에 관련된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11 은, 제 3 실시형태에 관련된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 개구 확대 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 12 는, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 13 은, 제 4 실시형태에 관련된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 개구 확대 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 14 는, 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 15 는, 제 5 실시형태에 관련된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16 은, 본 발명의 제 6 실시형태에 관련된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 17 은, 제 6 실시형태에 관련된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 18a - 18d 는, 제 6 실시형태에 관련된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 19 는, 본 발명의 제 7 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 20 은, 제 7 실시형태에 관련된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 21a - 21b 는, 제 7 실시형태에 관련된 처리 유닛에 의한 유기 용제 처리의 개구 형성 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 22 는, 표면 장력에 의한 패턴 도괴의 원리를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 1 실시형태
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 처리 유닛 (2) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판 (W) 을 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 이 실시형태에서는, 기판 (W) 은, 원형상의 기판이다. 기판 (W) 의 표면에는, 미세한 패턴 (도 22 참조) 이 형성되어 있다. 기판 처리 장치 (1) 는, 액체로 기판 (W) 을 처리하는 처리 유닛 (2) 을 포함한다. 기판 처리 장치 (1) 는, 처리 유닛 (2) 외에, 처리 유닛 (2) 에 기판 (W) 을 반입하거나, 처리 유닛 (2) 으로부터 기판 (W) 을 반출하거나 하기 위한 반송 로봇 (도시 생략) 을 포함하고 있어도 된다. 기판 처리 장치 (1) 는, 복수의 처리 유닛 (2) 을 포함하고 있어도 된다.
처리 유닛 (2) 은, 1 장의 기판 (W) 을 수평인 자세로 유지하고, 기판 (W) 의 중심을 지나는 연직인 회전축선 (A1) 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (5) 을 포함한다. 처리 유닛 (2) 은, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 표면 (상방측의 주면) 에 불산 등의 약액을 공급하는 약액 공급 노즐 (7) 과, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 표면에 린스액을 공급하는 린스액 공급 노즐 (8) 을 추가로 포함한다. 린스액 공급 노즐 (8) 은, 물을 함유하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛에 포함된다.
스핀 척 (5) 은, 척 핀 (20) 과, 스핀 베이스 (21) 와, 회전축 (22) 과, 기판 (W) 을 회전축선 (A1) 둘레로 회전시키는 기판 회전 구동 기구 (23) 를 포함한다. 척 핀 (20) 및 스핀 베이스 (21) 는, 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛에 포함된다. 회전축 (22) 및 기판 회전 구동 기구 (23) 는, 척 핀 (20) 및 스핀 베이스 (21) 에 의해 유지된 기판 (W) 을 회전축선 (A1) 둘레로 회전시키는 기판 회전 유닛에 포함된다.
회전축 (22) 은, 회전축선 (A1) 을 따라 연직 방향으로 연장되어 있다. 회전축 (22) 은, 이 실시형태에서는 중공축이다. 회전축 (22) 의 상단은, 스핀 베이스 (21) 의 하면의 중앙에 결합되어 있다. 스핀 베이스 (21) 는, 수평 방향을 따른 원반 형상을 가지고 있다. 스핀 베이스 (21) 의 상면의 둘레 가장자리부에는, 기판 (W) 을 파지하기 위한 복수의 척 핀 (20) 이 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 기판 회전 구동 기구 (23) 는, 예를 들어, 회전축 (22) 에 회전력을 부여함으로써, 기판 (W), 척 핀 (20), 스핀 베이스 (21) 및 회전축 (22) 을 회전축선 (A1) 둘레로 일체 회전시키는 전동 모터를 포함한다.
약액 공급 노즐 (7) 은, 약액 공급 노즐 이동 기구 (40) 에 의해, 예를 들어 수평 방향 (회전축선 (A1) 에 수직인 방향) 으로 이동된다. 약액 공급 노즐 (7) 은, 기판 (W) 의 표면의 회전 중심 위치에 대향하는 중앙 위치와, 기판 (W) 의 표면에 대향하지 않는 퇴피 위치 사이에서 수평 방향으로 이동할 수 있다. 기판 (W) 의 표면의 회전 중심 위치란, 기판 (W) 의 표면에 있어서의 회전축선 (A1) 과의 교차 위치이다. 기판 (W) 의 표면에 대향하지 않는 퇴피 위치란, 평면에서 보았을 때 스핀 베이스 (21) 의 외방의 위치이다. 약액 공급 노즐 (7) 에는, 약액 공급관 (41) 이 결합되어 있다. 약액 공급관 (41) 에는, 그 유로를 개폐하는 약액 밸브 (42) 가 개재되어 장착되어 있다.
약액 공급 노즐 (7) 에 공급되는 약액은, 불산에 한정되지 않고, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산 (예를 들어 시트르산, 옥살산 등), 유기 알칼리 (예를 들어, TMAH : 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 계면 활성제, 부식 방지제 중 적어도 1 개를 함유하는 액이어도 된다.
린스액 공급 노즐 (8) 은, 린스액 공급 노즐 이동 기구 (50) 에 의해, 예를 들어 수평 방향 (회전축선 (A1) 에 수직인 방향) 으로 이동된다. 린스액 공급 노즐 (8) 은, 기판 (W) 의 표면의 회전 중심 위치에 대향하는 중앙 위치와, 기판 (W) 의 표면에 대향하지 않는 퇴피 위치 사이에서 수평 방향으로 이동할 수 있다. 린스액 공급 노즐 (8) 에는, 린스액 공급관 (51) 이 결합되어 있다. 린스액 공급관 (51) 에는, 그 유로를 개폐하는 린스액 밸브 (52) 가 개재되어 장착되어 있다.
린스액 공급 노즐 (8) 에 공급되는 린스액은, 예를 들어 탈이온수 (DIW) 이다. 그러나, 린스액은, 탈이온수에 한정되지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ppm ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 중 어느 것이어도 된다.
처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 의 상방에서 이동 가능한 이동 노즐 (10) 과, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 을 가열하기 위한 가열 유체를 공급하는 가열 유체 공급 노즐 (11) 을 추가로 포함한다. 가열 유체 공급 노즐 (11) 은, 척 핀 (20) 및 스핀 베이스 (21) 에 유지된 기판 (W) 을 가열하는 기판 가열 유닛에 포함된다.
이동 노즐 (10) 은, 노즐 이동 기구 (60) 에 의해, 수평 방향 (회전축선 (A1) 에 수직인 방향) 및 연직 방향 (회전축선 (A1) 과 평행한 방향) 으로 이동된다. 이동 노즐 (10) 은, 기판 (W) 의 표면의 회전 중심 위치에 대향하는 중앙 위치와, 기판 (W) 의 표면에 대향하지 않는 퇴피 위치 사이에서 수평 방향으로 이동할 수 있다. 노즐 이동 기구 (60) 는, 예를 들어, 연직 방향을 따른 회동축 (回動軸) 과, 회동축에 결합되어 수평으로 연장되는 노즐 아암과, 노즐 아암을 구동시키는 아암 구동 기구를 포함한다. 아암 구동 기구는, 회동축을 연직인 회동축선 둘레로 회동시킴으로써 노즐 아암을 요동시키는 모터와, 회동축을 연직 방향을 따라 승강시킴으로써 노즐 아암을 상하동시키는 에어 실린더를 포함한다. 이동 노즐 (10) 은 노즐 아암에 고정된다. 노즐 아암의 요동 및 승강에 따라, 이동 노즐 (10) 이 수평 방향 및 수직 방향으로 이동한다.
이동 노즐 (10) 은, 이 실시형태에서는, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 표면에, 물보다 표면 장력이 낮은 저표면 장력 액체의 일례인 유기 용제를 공급하는 저표면 장력 액체 공급 유닛에 포함된다.
유기 용제의 일례로는, IPA 를 들 수 있다. 저표면 장력 액체로는, IPA 에 한정되지 않고, 물보다 표면 장력이 작고, 또한 기판 (W) 의 표면 및 기판 (W) 에 형성된 패턴 (도 22 참조) 과 화학 반응하지 않는, IPA 이외의 유기 용제가 사용되어도 된다. 구체적으로는, IPA, HFE (하이드로플루오로에테르), 메탄올, 에탄올, 아세톤 및 Trans-1,2디클로로에틸렌 중 적어도 1 개를 함유하는 액이 저표면 장력 액체로서 사용되어도 된다. 저표면 장력 액체는, 단체 성분만으로 이루어질 필요는 없고, 다른 성분과 혼합한 액체이어도 된다. 예를 들어, 저표면 장력 액체는, IPA 액과 순수의 혼합액이어도 되고, IPA 액과 HFE 액의 혼합액이어도 된다.
또, 이동 노즐 (10) 은, 이 실시형태에서는, 기판 (W) 의 표면을 향하여 질소 가스 (N2) 등의 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛에 포함된다. 이동 노즐 (10) 은, 기판 (W) 의 표면에 있어서 이동 노즐 (10) 의 하방의 위치에 불활성 가스를 공급할 수 있다. 이동 노즐 (10) 은, 중앙 위치에 배치된 상태로 기판 (W) 의 중심을 향하여 불활성 가스를 공급할 수 있다. 이동 노즐 (10) 은, 이동 노즐 (10) 의 하방의 위치뿐만 아니라, 기판 (W) 의 중심으로부터 멀어진 외주를 향하여 불활성 가스를 토출하는 것이 가능하다. 그에 의해, 기판 (W) 의 표면을 덮어, 기판 (W) 의 표면을 따라 흐르는 불활성 가스류 (F) 가 형성된다. 기판 (W) 의 외주란, 기판 (W) 의 둘레 가장자리보다 약간 기판 (W) 의 내측 (중심측) 의 부분이다. 이와 같이, 이동 노즐 (10) 은, 기판 (W) 의 외주를 향하여 불활성 가스를 토출하여, 불활성 가스류 (F) 를 형성하는 불활성 가스류 형성 유닛에 포함된다.
불활성 가스는, 질소 가스에 한정되지 않고, 기판 (W) 의 표면 및 패턴에 대해 불활성인 가스이면 된다. 불활성 가스는, 예를 들어 아르곤 등의 희가스류이어도 된다.
이동 노즐 (10) 에는, 유기 용제 공급관 (61), 제 1 불활성 가스 공급관 (63) 및 제 2 불활성 가스 공급관 (68) 이 결합되어 있다. 유기 용제 공급관 (61) 에는, 그 유로를 개폐하는 유기 용제 밸브 (62) 가 개재되어 장착되어 있다. 제 1 불활성 가스 공급관 (63) 에는, 그 유로를 개폐하는 제 1 불활성 가스 밸브 (64) 가 개재되어 장착되어 있다. 제 2 불활성 가스 공급관 (68) 에는, 제 2 불활성 가스 밸브 (69) 가 개재되어 장착되어 있다. 유기 용제 공급관 (61) 에는, 유기 용제 공급원으로부터 유기 용제가 공급된다. 제 1 불활성 가스 공급관 (63) 및 제 2 불활성 가스 공급관 (68) 에는, 불활성 가스 공급원으로부터 불활성 가스가 공급된다.
가열 유체 공급 노즐 (11) 은, 기판 (W) 의 이면 (하방측의 주면) 의 중심을 향하여 가열 유체를 공급함으로써 기판 (W) 을 가열한다. 가열 유체 공급 노즐 (11) 은, 회전축 (22) 을 삽입 통과하고 있다. 가열 유체 공급 노즐 (11) 은, 기판 (W) 의 이면의 중심에 면하는 토출구 (11a) 를 상단에 가지고 있다. 기판 (W) 의 이면의 중심으로의 가열 유체의 공급에 의해, 기판 (W) 의 중앙 영역이 특히 가열된다. 가열 유체 공급 노즐 (11) 에는, 가열 유체 공급원으로부터 가열 유체 공급관 (80) 을 개재하여 가열 유체가 공급된다. 공급되는 가열 유체는, 예를 들어, 온수이다. 온수는, 실온보다 고온의 물이고, 예를 들어 80 ℃ ∼ 85 ℃ 의 물이다. 가열 유체는, 온수에 한정되지 않고, 고온의 질소 가스 등의 기체이어도 된다. 가열 유체는, 기판 (W) 을 가열할 수 있는 유체이면 된다. 가열 유체가 온수인 경우, 가열 유체 공급 노즐 (11) 은, 기판 (W) 의 이면 중심을 향하여 온수를 공급하는 중심 온수 공급 유닛에 포함된다. 가열 유체 공급관 (80) 에는, 그 유로를 개폐하기 위한 가열 유체 밸브 (81) 가 개재되어 장착되어 있다.
처리 유닛 (2) 은, 도 1 에 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 에 대향하여 기판 (W) 과의 사이의 분위기를 주위의 분위기로부터 차단 (이격 (離隔)) 하기 위한 대향 부재로서의 차단판 (6) 을 포함하고 있어도 된다. 차단판 (6) 은, 기판 (W) 과 거의 동일한 직경 또는 그 이상의 직경을 갖는 원판상으로 형성되고, 스핀 척 (5) 의 상방에서 거의 수평으로 배치된다. 차단판 (6) 은, 하위치로부터 상위치까지의 임의의 위치 (높이) 로 이동할 수 있다. 차단판 (6) 이 기판 (W) 의 표면에 충분히 접근한 위치에 있을 때, 차단판 (6) 과 기판 (W) 사이는, 차단판 (6) 에 의해 주위 (차단판 (6) 과 기판 (W) 사이의 공간의 외부) 의 분위기로부터 이격된다.
도 2 는, 기판 처리 장치 (1) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 컨트롤러 (12) 를 포함한다. 컨트롤러 (12) 는, 마이크로 컴퓨터를 구비하고, 소정의 제어 프로그램에 따라 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 제어 대상을 제어한다. 컨트롤러 (12) 는, 프로세서 (CPU) (12A) 와, 제어 프로그램이 격납된 메모리 (12B) 를 포함한다. 컨트롤러 (12) 는, 프로세서 (12A) 가 제어 프로그램을 실행함으로써, 기판 처리를 위한 여러 가지 제어를 실행하도록 구성되어 있다. 특히, 컨트롤러 (12) 는, 기판 회전 구동 기구 (23), 약액 공급 노즐 이동 기구 (40), 린스액 공급 노즐 이동 기구 (50), 노즐 이동 기구 (60), 밸브류 (42, 52, 62, 64, 69, 81) 를 제어하도록 프로그램되어 있다.
도 3 은, 처리 유닛 (2) 에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
처리 유닛 (2) 에 의한 기판 처리에서는, 먼저, 약액 처리 공정이 실행된다 (스텝 S1). 약액 처리 공정에서는, 먼저, 컨트롤러 (12) 가 기판 회전 구동 기구 (23) 를 구동시킴으로써, 스핀 베이스 (21) 가 회전된다. 이로써, 기판 (W) 의 회전이 개시된다. 약액 처리 공정에서는, 스핀 베이스 (21) 는, 소정의 약액 회전 속도로 회전된다. 약액 회전 속도는, 예를 들어, 800 rpm ∼ 1000 rpm 이다.
그리고, 컨트롤러 (12) 가 약액 공급 노즐 이동 기구 (40) 를 제어함으로써, 약액 공급 노즐 (7) 이 기판 (W) 의 상방의 약액 처리 위치에 배치된다. 약액 처리 위치는, 약액 공급 노즐 (7) 로부터 토출되는 약액이 기판 (W) 의 표면의 회전 중심 위치에 착액 가능한 위치이어도 된다. 그리고, 컨트롤러 (12) 는, 약액 밸브 (42) 를 개방한다. 이로써, 회전 상태의 기판 (W) 의 표면을 향하여, 약액 공급 노즐 (7) 로부터 약액이 공급된다. 공급된 약액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 표면 전체에 골고루 퍼진다.
일정 시간의 약액 처리 후, 기판 (W) 의 표면 상의 약액을 린스액으로 치환함으로써 기판 (W) 의 표면 상으로부터 약액을 배제하는 린스 처리 공정이 실행된다 (스텝 S2).
구체적으로는, 컨트롤러 (12) 가 린스액 공급 노즐 이동 기구 (50) 를 제어함으로써, 린스액 공급 노즐 (8) 이 기판 (W) 의 상방의 린스액 처리 위치에 배치된다. 린스액 처리 위치는, 린스액 공급 노즐 (8) 로부터 토출되는 린스액이 기판 (W) 의 표면의 회전 중심 위치에 착액되는 위치이어도 된다. 그리고, 컨트롤러 (12) 는, 약액 밸브 (42) 를 폐쇄한다. 그리고, 컨트롤러 (12) 는, 린스액 밸브 (52) 를 개방함으로써, 린스액 공급 노즐 (8) 에 회전 상태의 기판 (W) 의 표면을 향하여 린스액 등의 처리액을 공급시킨다 (처리액 공급 공정). 공급된 린스액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 표면 전체에 골고루 퍼져, 약액을 치환한다.
린스 처리 공정에서는, 컨트롤러 (12) 가 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어함으로써, 스핀 베이스 (21) 가 소정의 린스액 회전 속도로 회전된다. 린스액 회전 속도는, 예를 들어, 800 rpm ∼ 1200 rpm 이다.
그리고, 기판 (W) 의 표면에 린스액을 계속 공급함으로써, 기판 (W) 의 표면 상에 린스액의 액막이 형성된다. 컨트롤러 (12) 가 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어함으로써, 스핀 베이스 (21) 를 소정의 린스액막 형성 속도로 회전한다. 린스액막 형성 속도는, 예를 들어, 10 rpm 이다.
그리고, 린스액보다 표면 장력이 낮은 저표면 장력 액체인 유기 용제에 의해 기판 (W) 을 처리하는 유기 용제 처리 공정이 실행된다 (스텝 S3). 그리고, 유기 용제에 의한 처리를 끝낸 후, 컨트롤러 (12) 가 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어한다. 이로써, 기판 (W) 이 소정의 건조 회전 속도로 고속 회전된다. 건조 회전 속도는, 예를 들어, 1000 rpm 이다. 건조 회전 속도는, 1000 rpm 에 한정되지 않고, 1000 rpm ∼ 2500 rpm 의 범위에서 변경 가능하다. 이로써, 기판 (W) 상의 액 성분을 원심력에 의해 떨쳐내기 위한 건조 처리 공정 (스텝 S4) 이 실시된다. 건조 처리 공정에서는, 컨트롤러 (12) 가 노즐 이동 기구 (60) 를 제어함으로써, 이동 노즐 (10) 이 중앙 위치에 배치된다. 그리고, 제 2 불활성 가스 밸브 (69) 를 개방한 상태로 하여 기판 (W) 의 외주를 향하여 불활성 가스를 토출시킨다. 그에 의해, 기판 (W) 의 표면을 덮어, 기판 (W) 의 표면을 따라 흐르는 불활성 가스류 (F) 가 형성된다. 건조 처리 공정에서는, 컨트롤러 (12) 는, 노즐 이동 기구 (60) 를 제어함으로써, 이동 노즐 (10) 을 퇴피 위치에 배치하고, 그 대신에 차단판 (6) 을 하위치에 이동시켜도 된다. 건조 처리 공정은, 스핀 드라이 공정이라고도 한다. 건조 처리 공정을 실행함으로써 기판 처리 장치 (1) 에 의한 기판 처리가 종료한다.
다음으로, 처리 유닛 (2) 에 의한 유기 용제 처리 공정에 대해 상세하게 설명한다.
도 4 는, 처리 유닛 (2) 에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5a ∼ 도 5d 는, 유기 용제 처리의 일례의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
유기 용제 처리 공정에서는, 먼저, 컨트롤러 (12) 가 노즐 이동 기구 (60) 를 제어한다. 이로써, 이동 노즐 (10) 이 기판 (W) 의 표면의 회전 중심 위치에 대향하는 중앙 위치에 배치된다 (스텝 T1).
그리고, 기판 (W) 의 중심으로부터 외주를 향하여 기판 (W) 의 표면과 평행하게 또한 방사상으로 흐르는 불활성 가스류 (F) 를 형성하기 위해, 기판 (W) 의 외주를 향한 불활성 가스의 토출이 개시된다 (스텝 T2). 구체적으로는, 컨트롤러 (12) 가 제 2 불활성 가스 밸브 (69) 를 개방함으로써, 스핀 척 (5) 에 의해 유지된 상태의 기판 (W) 의 외주를 향하여 이동 노즐 (10) 로부터 불활성 가스가 토출된다. 이로써, 불활성 가스류 (F) 가 형성되고, 이 불활성 가스류 (F) 에 의해 기판 (W) 의 표면이 덮인다. 그 때문에, 스핀 척 (5) 에 의해 유지된 기판 (W) 의 표면 상에 파티클이 발생하는 것이 억제 또는 방지된다.
그리고, 도 5a 에 나타내는 바와 같이, 린스액을 유기 용제에 의해 치환하는 치환 공정이 실행된다. 상세하게는, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (81) 를 개방함으로써, 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터의 가열 유체 (예를 들어 온수) 의 공급이 개시된다 (스텝 T3). 가열 유체는, 회전 상태의 기판 (W) 의 이면 중심을 향하여 토출구 (11a) 로부터 토출된다.
그리고, 컨트롤러 (12) 가 린스액 밸브 (52) 를 폐쇄함으로써 린스액 공급 노즐 (8) 로부터의 린스액의 공급이 정지된다. 그리고, 컨트롤러 (12) 는, 린스액 공급 노즐 (8) 을 퇴피 위치에 이동시킨다. 그리고, 컨트롤러 (12) 가 유기 용제 밸브 (62) 를 개방함으로써, 이동 노즐 (10) 로부터의 유기 용제의 공급이 개시된다 (스텝 T4). 이동 노즐 (10) 로부터 공급되는 유기 용제는, 기판 (W) 의 표면의 회전 중심 위치를 포함하는 중앙 영역을 향하여 토출된다. 이동 노즐 (10) 로부터 공급되는 유기 용제의 온도 (유기 용제 온도) 는, 예를 들어 50 ℃ 이다.
그리고, 컨트롤러 (12) 는, 기판 (W) 이 가열되도록 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터 가열 유체를 공급시키면서, 이동 노즐 (10) 로부터 기판 (W) 의 회전 중심 위치를 향하여 유기 용제를 공급시킨다. 이로써, 린스액이 유기 용제로 치환된다 (스텝 T5). 치환 공정에서는, 컨트롤러 (12) 는, 소정의 치환 속도로 스핀 베이스 (21) 가 회전하도록 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어한다. 치환 속도는, 예를 들어, 300 rpm 이다.
그리고, 도 5b 에 나타내는 바와 같이 기판 (W) 의 표면에 유기 용제의 액막 (66) 을 형성 (액 마운팅) 하는 액막 형성 공정이 실행된다. 상세하게는, 컨트롤러 (12) 는, 이동 노즐 (10) 로부터 기판 (W) 의 표면의 회전 중심으로의 유기 용제의 공급을 계속시키는 한편으로, 가열 유체 밸브 (81) 를 폐쇄한다. 이로써, 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터 기판 (W) 의 이면 중심으로의 가열 유체의 공급이 정지된다 (스텝 T6). 이로써, 기판 (W) 에 대한 가열을 약하게 할 수 있다.
그리고, 컨트롤러 (12) 가 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어함으로써, 스핀 베이스 (21) 의 회전이 감속되고, 그에 의해, 기판 (W) 의 회전이 치환 공정보다 감속된다 (스텝 T7). 구체적으로는, 기판 (W) 이 소정의 액막 형성 속도로 회전하도록 기판 회전 구동 기구 (23) 가 제어된다 (저회전 액 마운팅 공정). 액막 형성 속도는, 예를 들어, 10 rpm 이다. 액막 형성 속도는, 액막 (66) 이 기판 (W) 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서 일정하게 유지되어도 된다. 또, 액막 형성 속도는, 액막 (66) 이 기판 (W) 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서 변경되어도 된다.
그리고, 컨트롤러 (12) 는, 기판 (W) 의 가열이 약해지도록 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터의 기판 (W) 으로의 가열 유체의 공급을 정지시키고, 또한 이동 노즐 (10) 로부터 기판 (W) 의 표면으로의 유기 용제의 공급을 계속시킨다. 이로써, 기판 (W) 의 표면에 유기 용제의 액막 (66) 이 형성된다 (스텝 T8). 액막 형성 공정에서 형성되는 액막 (66) 은, 소정의 두께를 갖는다. 이 두께는, 예를 들어, 1 ㎜ 정도이다.
그리고, 도 5c 및 도 5d 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 중앙 영역에 유기 용제를 공급하지 않고, 기판 (W) 에 대한 가열을 강하게 함으로써, 기판 (W) 의 표면 상으로부터 액막 (66) 이 배제되는 액막 배제 공정이 실행된다.
상세하게는, 컨트롤러 (12) 가 유기 용제 밸브 (62) 를 폐쇄함으로써, 이동 노즐 (10) 로부터의 기판 (W) 으로의 유기 용제의 공급이 정지된다 (스텝 T9). 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (81) 를 개방함으로써, 도 5c 에 나타내는 바와 같이, 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터의 가열 유체의 공급이 재개된다 (스텝 T10). 가열 유체의 온도는, 예를 들어, 80 ℃ ∼ 85 ℃ 이다. 이 온도는, 이동 노즐 (10) 로부터 공급되고 있던 유기 용제의 온도 (예를 들어 50 ℃) 보다 높다. 가열 유체의 공급에 의해, 기판 (W) 에 대한 가열이 강해진다. 가열이 강해짐으로써 기판 (W) 의 중앙 영역의 온도가 77 ℃ ∼ 82 ℃ 에 이른다. 기판 (W) 의 이면 중심에 도달한 직후부터 기판 (W) 과 가열 유체의 열교환이 시작되므로, 기판 (W) 의 외주에 이르기까지 가열 유체의 열량이 기판 (W) 에 의해 빼앗긴다. 그 때문에, 기판 (W) 의 외주 온도는 71 ℃ 정도가 된다.
그리고, 컨트롤러 (12) 가 제 1 불활성 가스 밸브 (64) 를 개방함으로써, 기판 (W) 의 중심으로의 불활성 가스의 공급이 개시된다 (스텝 T11).
기판 (W) 의 중앙 영역이 가열됨으로써, 액막 (66) 의 중앙 영역에 개구 (67) 가 형성되는 개구 형성 공정이 실행된다 (스텝 T12). 상세하게는, 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터 공급되는 가열 유체에 의해 기판 (W) 의 이면의 중심이 따뜻해진다. 그에 따라, 기판 (W) 의 중심 부근의 유기 용제의 표면 장력이 저하되므로, 기판 (W) 의 중앙 영역에 있어서만 액막 (66) 이 얇아진다. 기판 (W) 의 중앙 영역에 있어서의 유기 용제의 온도가 상승하기 때문에, 유기 용제의 증발이 촉진된다. 이로써, 액막 (66) 의 중앙 영역에 개구 (67) 가 형성된다. 개구 (67) 의 형성은, 기판 (W) 의 중심으로의 불활성 가스의 공급에 의해 보조된다.
그리고, 컨트롤러 (12) 가 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어함으로써, 치환 공정에 있어서의 회전 속도보다 저속도로 기판 (W) 이 회전하도록 스핀 베이스 (21) 의 회전이 감속된다 (저회전 건조 공정). 구체적으로는, 기판 (W) 이 소정의 개구 형성 속도로 회전하도록 기판 회전 구동 기구 (23) 가 제어된다. 개구 형성 속도는, 예를 들어, 10 rpm 이다. 개구 형성 속도는, 10 rpm 에 한정되지 않고, 10 rpm ∼ 20 rpm 정도이면 된다.
그리고, 컨트롤러 (12) 가 제 1 불활성 가스 밸브 (64) 를 폐쇄함으로써, 이동 노즐 (10) 로부터 기판 (W) 의 표면의 중심으로의 불활성 가스의 공급이 정지된다 (스텝 T13). 그리고, 도 5d 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 중앙 영역에 대한 가열이 계속됨으로써, 개구 (67) 를 기판 (W) 의 둘레 가장자리를 향해 넓히는 개구 확대 공정이 실행된다 (스텝 T14).
그리고, 컨트롤러 (12) 가 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어함으로써, 치환 공정에 있어서의 회전 속도보다 저속도로 기판 (W) 이 회전하도록 스핀 베이스 (21) 의 회전이 감속된다 (저회전 건조 공정). 구체적으로는, 기판 (W) 이 소정의 개구 확대 속도로 회전하도록 기판 회전 구동 기구 (23) 가 제어된다. 개구 확대 속도는, 예를 들어, 10 rpm 이다. 개구 확대 속도는, 10 rpm 에 한정되지 않고, 10 rpm ∼ 20 rpm 정도이면 된다. 개구 (67) 가 확대되어 기판 (W) 의 표면으로부터 액막 (66) 이 배제됨으로써 유기 용제에 의한 기판 (W) 의 처리가 종료한다.
개구 형성 속도 및 개구 확대 속도는, 액막 (66) 이 기판 (W) 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서 일정하게 유지되어 있다. 또, 개구 형성 속도 및 개구 확대 속도는, 액막 (66) 이 기판 (W) 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서 변경되어도 된다.
도 6a 는, 개구 확대 공정에 있어서의 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 부근을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 6b 는, 회전하고 있지 않은 상태의 기판 (W) 의 표면 상에 적하된 유기 용제의 액적 (A) 부근을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6a 에 나타내는 바와 같이, 개구 확대 공정에서는, 기판 (W) 의 가열에 의해, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 에 위치하는 액막 (66) 의 기액계면 (66a) 에 있어서, 기판 (W) 의 표면으로부터 멀어지는 방향의 대류 (C) 가 액막 (66) 중에 발생하고 있다. 이 대류 (C) 는, 액막 (66) 중에 있어서, 기판 (W) 의 표면에 가까운 부분일수록 액온이 높음으로써 발생한다. 대류 (C) 는, 기판 (W) 의 표면으로부터 멀어지는 방향을 따라 발생하고, 또한 기액계면 (66a) 을 따른 흐름을 형성하므로, 개구 (67) 가 확대되는 방향을 향하는 액막 (66) 의 자발적인 이동을 발생시킨다. 개구 확대 공정에 있어서, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 에 위치하는 액막 (66) 의 기액계면 (66a) 이, 유기 용제의 기판 (W) 의 표면에 대한 접촉각 (θ2) (도 6b 참조) 보다 큰 각도 (θ1) 로 기판 (W) 의 표면에 대해 접하고 있다. 대류 (C) 에서 기인하는 액막 (66) 의 자발적 이동이 발생하고 있을 때, 이와 같은 상태가 된다. 접촉각 (θ2) 은, 유기 용제의 액적 (A) 의 기액계면과 기판 (W) 의 표면 사이에서 액막 (66) 의 내부에 형성되는 각도이다. 각도 (θ1) 는, 접선 (66b) 과 기판 (W) 의 표면 사이에서 액막 (66) 의 내부에 형성되는 각도이다. 접선 (66b) 은, 기액계면 (66a) 에 직교하는 평면 상에서 당해 기액계면 (66a) 이 형성하는 곡선에 있어서 기판 (W) 의 표면과의 교점을 접점으로 하여 그은 접선이다. 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 보다 외측이란, 둘레 가장자리 (67a) 에 대해 회전 중심 위치와는 반대측을 말한다. 각도 (θ1) 는, 45 도 이상인 것이 바람직하다.
기판 (W) 을 회전시킴으로써 액막 (66) 에 원심력이 작용하고 있거나, 개구 (67) 내에 불활성 가스를 공급함으로써, 그 불활성 가스에 의한 분사력이 액막 (66) 의 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 에 작용하고 있거나 해도 된다. 이와 같은 경우에도, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 에 있어서의 액막 (66) 의 기액계면 (66a) 이, 유기 용제의 기판 (W) 에 대한 접촉각 (θ2) 보다 큰 각도 (θ1) (예를 들어 45 도 이상의 각도) 로 기판 (W) 의 표면에 대해 접하고 있는 것이 바람직하다. 그렇다면, 액막 (66) 의 이동 (개구 (67) 의 확대) 에 대한 지배적인 메커니즘은, 액막 (66) 중의 대류 (C) 에서 기인하는 자발적 이동이라고 할 수 있다.
액막 (66) 의 두께는, 1 ㎜ 정도이며 충분히 두껍다. 그 때문에, 기판 (W) 의 표면과 액막 (66) 의 상면 사이의 온도차가 커지기 쉽기 때문에, 액막 (66) 내에서 대류 (C) 가 일어나기 쉽다. 액막 (66) 내에 있어서, 기판 (W) 의 표면 부근의 유기 용제의 온도와 액막 (66) 의 표면 부근의 유기 용제의 온도의 차는, 30 ℃ ∼ 35 ℃ 이면, 대류 (C) 가 더욱 일어나기 쉽다.
컨트롤러 (12) 는, 개구 형성 공정 (T12) 및 개구 확대 공정 (T14) (액막 배제 공정) 에 있어서, 액막 (66) 에 작용하는 원심력에 의한 액막 (66) 의 이동 속도 (V1) 보다 액막 (66) 중의 대류 (C) 에 의한 액막 (66) 의 이동 속도 (V2) 쪽이 고속이도록, 가열 유체 밸브 (81) 및 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어함으로써 기판 (W) 의 가열 및 회전을 제어하는 것이 바람직하다. 액막 (66) 의 이동 속도란, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 기판 (W) 의 회전 중심 위치로부터 멀어지는 방향을 향하는 속도이다.
제 1 실시형태에 의하면, 기판 (W) 이 가열됨으로써, 기판 (W) 상의 린스액이 유기 용제로 효율적으로 치환된다. 한편, 액막 (66) 이 형성될 때에는, 기판 (W) 에 대한 가열이 약해지므로, 유기 용제의 증발이 억제된다. 그 때문에, 충분한 두께의 액막 (66) 이 효율적으로 형성된다. 이로써, 유기 용제가 국소적으로 증발하는 것에서 기인하여 액막 (66) 이 분열되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 기판 (W) 의 중앙 영역에 유기 용제를 공급하지 않고 다시 기판 (W) 의 가열을 강하게 함으로써, 액막 (66) 을 분열시키지 않고 덩어리 상태로 기판 (W) 의 표면 상으로부터 배제할 수 있다. 따라서, 기판 (W) 의 표면 상에 유기 용제의 액적을 남기지 않고, 기판 (W) 의 표면 상의 유기 용제를 양호하게 배제할 수 있다. 그에 의해, 기판 (W) 상의 미세한 패턴 (도 22 참조) 에 작용하는 유기 용제 등에 의한 표면 장력을 저감시킬 수 있으므로, 패턴 도괴가 억제 또는 방지된다.
제 1 실시형태에 의하면, 기판 (W) 에 대한 가열의 제어에 의해, 기판 (W) 의 표면 상에 형성된 액막 (66) 중에 액막 (66) 을 이동시키는 대류 (C) 가 발생하기 때문에, 이 대류 (C) 에 의해 액막 (66) 의 자발적인 이동이 발생하고, 그에 따라, 액막 (66) 이 기판 (W) 의 표면으로부터 배제된다. 그 결과, 액막 (66) 을 분열시키지 않고 덩어리 상태로 기판 (W) 의 표면 상으로부터 배제할 수 있다. 따라서, 기판 (W) 의 표면 상에 유기 용제의 액적을 남기지 않고, 기판 (W) 의 표면 상의 유기 용제를 양호하게 배제할 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 유기 용제의 액막 (66) 의 중앙 영역에 형성된 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 에 있어서의 액막 (66) 의 기액계면 (66a) 에 있어서, 기판 (W) 으로부터 멀어지는 방향의 대류 (C) 가 발생한다. 이 대류 (C) 는, 개구 (67) 를 넓히는 방향을 향하는 자발적인 이동을 발생시킨다. 그에 따라, 개구 (67) 가 확대된다. 그 때문에, 액막 (66) 을 분열시키지 않고 기판 (W) 의 표면 상으로부터 유기 용제를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 개구 확대 공정에서는, 기판 (W) 에 불활성 가스를 공급하지 않고 개구 (67) 를 확대시킨다. 그 때문에, 액막 (66) 의 기액계면 (66a) 에 있어서의 대류 (C) 가 불활성 가스에 의해 냉각되는 것이 방지된다. 또한 불활성 가스에 의해 대류 (C) 가 흐트러지는 것도 방지된다. 또한 불활성 가스에 의해 액막 (66) 이 파괴되는 것도 방지된다.
제 1 실시형태에 의하면, 치환 공정에서는, 기판 (W) 의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 처리액을 배제하면서 유기 용제가 기판 (W) 의 표면에 공급되므로, 기판 (W) 상의 처리액을 유기 용제에 효율적으로 치환시킬 수 있다. 액막 형성 공정에서는, 기판 (W) 의 회전을 감속시킴으로써 원심력을 저감시킬 수 있다. 이로써, 기판 (W) 으로부터 배제되는 유기 용제의 양이 저감되므로 액막 (66) 을 양호하게 형성할 수 있다. 액막 배제 공정에 있어서는, 기판 (W) 을 치환 공정에 있어서의 회전 속도보다 저속도로 회전시킴으로써, 가열에서 기인하는 액막 (66) 의 자발적인 이동이 지배적인 상태가 되어, 적당한 원심력에 의해, 액막 (66) 의 자발적인 이동을 보조할 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 액막 (66) 에 작용하는 원심력에 의한 액막 (66) 의 이동 속도 (V1) 보다 대류 (C) 에 의한 액막 (66) 의 자발적 이동 속도 (V2) 쪽이 고속이기 때문에, 원심력에 의해 기판 (W) 으로부터 배제되는 유기 용제의 양을 억제할 수 있다. 그에 의해, 액막 (66) 이 기판 (W) 상에서 분열되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 따라서, 기판 (W) 의 표면 상의 유기 용제를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 액막 (66) 이 기판 (W) 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서 기판 (W) 이 회전하기 때문에, 원심력에 의해 액막 (66) 의 이동이 보조되어, 액덩어리의 상태를 유지한 액막 (66) 이 기판 (W) 외로 배제된다.
제 1 실시형태에 의하면, 이동 노즐 (10) 은, 기판 (W) 보다 온도가 낮은 유기 용제를 공급하고 있기 때문에, 기판 (W) 과의 온도차에 의해, 액막 (66) 중의 대류 (C) 가 발생하기 쉬워진다. 가열 유체 공급 노즐 (11) 의 가열 유체의 공급에 의한 가열 위치 부근에 있어서의 기판 (W) 의 온도보다 유기 용제의 온도가 낮은 것이 바람직하다. 그에 따라, 가열 위치 부근에 있어서, 기판 (W) 으로부터 액막 (66) 의 표면을 향하는 대류 (C) 를 발생시키고, 또 촉진시킬 수 있으므로, 기판 (W) 상에 있어서의 액막 (66) 의 자발적 이동에 의해, 액막 (66) 을 기판 (W) 외로 효율적으로 배제할 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 기판 (W) 의 이면 중심을 향하여 가열 유체를 공급함으로써 기판의 중심 부근 (중앙 영역) 의 액막 (66) 의 유기 용제의 증발이 촉진되고, 또한 기판 (W) 의 중앙 영역에 액막 (66) 중의 대류 (C) 의 시점이 배치된다. 그에 의해, 기판 (W) 의 중심, 즉 액막 (66) 의 중심 위치에 있어서 액막 (66) 에 개구 (67) 를 발생시킬 수 있다. 그리고, 그 개구 (67) 를 외측으로 넓어지도록 액막 (66) 을 이동시킴으로써 액막 (66) 을 기판 (W) 외로 배제할 수 있다. 기판 (W) 의 외측이란, 기판 (W) 의 중심으로부터 멀어지는 측을 말한다.
제 1 실시형태와 같이 차단판 (6) 이 형성되어 있는 경우, 기판 (W) 과 차단판 (6) 사이의 분위기의 주위의 분위기에 함유되는 수분이 액막 (66) 에 녹아드는 것을 억제할 수 있다.
제 1 실시형태에서는, 기판 (W) 의 이면으로부터 표면으로의 가열 유체의 돌아 들어감을 억제하기 위해서, 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터의 가열 유체의 공급의 정지 (스텝 T6) 가, 이동 노즐 (10) 로부터의 유기 용제의 공급의 정지 (스텝 T9) 보다 먼저 실시되는 것이 바람직하다.
제 1 실시형태에 의하면, 건조 처리 공정에 있어서 이동 노즐 (10) 이 기판 (W) 의 중심뿐만 아니라 기판 (W) 의 외주를 향해서도 불활성 가스를 공급함으로써, 기판 (W) 의 표면을 보호할 수 있다.
제 2 실시형태
제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1P) 는, 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 와 동일한 구성을 가지고 있다. 도 7 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1P) 에 구비된 처리 유닛 (2P) 에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8 은, 처리 유닛 (2P) 에 의한 유기 용제 처리의 개구 확대 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 7 및 도 8 그리고 후술하는 도 9 ∼ 도 21b 에서는, 지금까지 설명한 부재와 동일한 부재에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
제 2 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2P) 에 의한 유기 용제 처리가 제 1 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2) 에 의한 유기 용제 처리 (도 4 참조) 와 주로 상이한 점은, 개구 확대 공정에 있어서, 컨트롤러 (12) 가 개구 (67) 의 확대에 따라 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어함으로써, 기판 (W) 의 회전이 서서히 가속되는 점이다 (스텝 T21). 기판 (W) 의 회전은, 이 예에서는, 액막 형성 속도로부터 단계적으로 가속된다. 보다 구체적으로는, 기판 (W) 의 회전 속도는, 10 rpm 으로부터 20 rpm 으로 증대되어 소정 시간 (예를 들어 10 초) 유지되고, 그 후, 30 rpm 으로 증대되어 소정 시간 (예를 들어 10 초) 유지되고, 그 후, 40 rpm 으로 증대되어 소정 시간 (예를 들어 10 초) 유지되고, 그 후, 50 rpm 으로 증대되어 소정 시간 (예를 들어 10 초) 유지된다.
제 2 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.
기판 (W) 의 외주 부근에서는, 기판 (W) 의 중심 부근과 비교하여, 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터 공급되는 가열 유체의 열이 기판 (W) 에 잘 전달되지 않는다. 그 때문에, 개구 확대 공정에 있어서, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 기판 (W) 의 외주 부근에 있는 경우에는, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 기판 (W) 의 중심 부근에 있는 경우와 비교하여, 액막 (66) 의 자발적 이동 속도가 느리다. 그 때문에, 개구 확대 공정에 있어서, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 기판 (W) 의 외주에 가까워짐에 따라 기판 (W) 의 회전 속도를 서서히 가속시켜 원심력을 크게 함으로써, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 기판 (W) 의 외주 부근에 있을 때의 액막 (66) 이동의 보조의 정도를 크게 할 수 있다.
제 3 실시형태
도 9 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1Q) 에 구비된 처리 유닛 (2Q) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 3 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2Q) 이 제 1 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2) (도 1 참조) 과 주로 상이한 점은, 처리 유닛 (2Q) 이, 기판 (W) 의 중심으로부터 멀어진 외주 위치에서 기판 (W) 을 가열하는 외주부 가열 기구 (30) 를 포함하는 점이다. 외주 위치란, 가열 유체 공급 노즐 (11) 이 기판 (W) 의 이면의 중심에 가열 유체를 공급함으로써 특히 가열할 수 있는 위치 (중앙 영역) 보다 기판 (W) 의 외측의 위치이다. 외주부 가열 기구 (30) 는, 외주 위치에서 기판 (W) 을 가열하는 외주부 가열 유닛에 포함된다.
제 3 실시형태의 외주부 가열 기구 (30) 는, 기판 (W) 의 중심으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되고, 기판 (W) 의 이면의 중심으로부터 멀어진 위치를 향하여 가열 유체를 공급하는 복수의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31) 을 포함한다. 복수의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31) 의 각각은, 대응하는 외주 위치에 가열 유체를 공급할 수 있다. 복수의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31) 은, 기판 (W) 의 회전 반경 방향을 따라 늘어서 있다. 이들 복수의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31) 은, 기판 (W) 이 회전축선 (A1) 둘레로 회전됨으로써, 기판 (W) 의 이면의 환상 영역에 면하게 된다. 환상 영역이란, 기판 (W) 의 중심을 포함하는 중앙 영역으로부터 멀어진 소정 위치로부터 기판 (W) 의 외주까지의 범위에 걸친 영역이다.
복수의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31) 에는, 복수의 가열 유체 공급관 (32) 이 각각 결합되어 있고, 복수의 가열 유체 공급관 (32) 에는, 복수의 가열 유체 밸브 (33) 가 각각 개재되어 장착되어 있다. 바꾸어 말하면, 각 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31) 에 개별의 가열 유체 공급관 (32) 이 결합되어 있고, 그 가열 유체 공급관 (32) 에 1 개의 가열 유체 밸브 (33) 가 개재되어 장착되어 있다. 복수의 가열 유체 밸브 (33) 는, 대응하는 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31) 에 대한 가열 유체의 공급의 유무를 각각 전환하는 공급 전환 유닛에 포함된다. 회전 중심 위치에 가장 가까운 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31) 로부터 순서대로 부호 (31a ∼ 31d) 를 부여하고, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31a ∼ 31d) 에 대응하는 가열 유체 밸브 (33) 의 각각에는 부호 (33a ∼ 33d) 를 부여한다.
컨트롤러 (12) 는, 가열 유체를 공급하는 노즐이 변경되도록 가열 유체 밸브 (81) 와 복수의 가열 유체 밸브 (33) 를 제어함으로써, 기판 (W) 을 가열하는 위치를 이동시킬 수 있다. 가열 유체 공급 노즐 (11) 및 복수의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31) 중, 기판 (W) 에 있어서 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 위치하는 부분을 가열할 수 있는 노즐에 가열 유체를 공급시킴으로써, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 에 있어서의 액막 (66) 의 기액계면 (66a) 에 있어서 대류 (C) 의 발생을 촉진시킬 수 있다.
도 10 은, 처리 유닛 (2Q) 에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 11 은, 처리 유닛 (2Q) 에 의한 유기 용제 처리의 개구 확대 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 3 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2Q) 에 의한 유기 용제 처리가 제 1 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2) 에 의한 유기 용제 처리 (도 4 참조) 와 주로 상이한 점은, 개구 확대 공정에 있어서, 기판 (W) 을 가열하는 위치가 이동하는 점이다 (스텝 T31).
상세하게는, 액막 (66) 의 자발적인 이동에 의해, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 중앙 영역보다 외측으로 이동하면, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (81) 를 폐쇄한다. 이로써, 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터의 기판 (W) 의 이면 중심으로의 가열 유체의 공급이 정지된다. 그리고, 컨트롤러 (12) 가 기판 (W) 의 회전 중심 위치에 가장 가까운 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31a) 에 대응하는 가열 유체 밸브 (33a) 를 개방한다. 이로써, 기판 (W) 에 있어서 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 위치하는 부분의 이면으로의 가열 유체 밸브 (33a) 로부터의 가열 유체의 공급이 개시된다.
그리고, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 조금 전의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31a) 이 기판 (W) 을 특히 가열할 수 있는 위치보다 외측으로 기판 (W) 상을 이동하면, 컨트롤러 (12) 는, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31b) 에 대응하는 가열 유체 밸브 (33b) 를 개방한다. 이로써, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31a) 보다 외측의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31b) 에 의한 가열 유체의 공급이 개시된다. 그리고, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (33a) 를 폐쇄함으로써, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31a) 로부터의 가열 유체의 공급이 정지된다.
그리고, 조금 전의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31b) 이 기판 (W) 을 특히 가열할 수 있는 위치보다 외측으로, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 기판 (W) 상을 이동하면, 컨트롤러 (12) 는 가열 유체 밸브 (33c, 33d) 를 제어한다. 이로써, 둘레 가장자리 (67a) 의 위치에 적합한 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31c, 31d) 로부터의 가열 유체의 공급이 개시된다.
컨트롤러 (12) 는, 복수의 가열 유체 밸브 (33) 를 제어함으로써, 액막 (66) 이 배제될 때까지 복수의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (31) 중 어느 것으로부터의 가열 유체의 공급을 계속시킨다.
이와 같이, 가열 유체 밸브 (81) 및 복수의 가열 유체 밸브 (33) 는, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 의 이동에 따라 기판 (W) 을 가열하는 위치를 이동시키는 가열 위치 이동 유닛에 포함된다.
제 3 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.
제 3 실시형태에 의하면, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 의 이동에 따라 가열 위치가 이동하기 때문에, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 에 위치하는 액막 (66) 의 기액계면 (66a) 에 있어서 대류 (C) 를 양호하게 발생시킬 수 있다. 따라서, 기판 (W) 의 표면 상의 유기 용제를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
제 3 실시형태에 의하면, 외주 위치에서 기판 (W) 을 가열함으로써, 외주 위치의 유기 용제의 증발을 촉진시킬 수 있기 때문에, 효율적으로 액막 (66) 을 배제할 수 있다.
제 3 실시형태에 의하면, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 의 위치에 따라, 기판 (W) 에 있어서 대류 (C) 를 발생시키기 위해서 특히 가열이 필요한 부분만을 가열할 수 있기 때문에, 대류 (C) 를 발생시키기 위한 가열 유체의 사용량을 저감시킬 수 있다.
제 4 실시형태
도 12 는, 제 4 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1R) 에 구비된 처리 유닛 (2R) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 4 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2R) 이 제 1 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2) (도 1 참조) 과 주로 상이한 점은, 외주 위치에서 기판 (W) 을 가열하는 외주부 가열 기구 (30R) 가 복수의 히터 (90) 를 포함하는 점이다. 외주부 가열 기구 (30R) 는, 척 핀 (20) 및 스핀 베이스 (21) 에 유지된 기판 (W) 을 가열하는 기판 가열 유닛에 포함된다. 복수의 히터 (90) 는, 예를 들어, 스핀 베이스 (21) 에 내장되고, 회전 직경 방향으로 연장되는 저항체이다. 복수의 히터 (90) 는, 기판 (W) 의 하방에서 외주 위치에 대향하고 있다. 복수의 히터 (90) 는, 기판 (W) 이 회전축선 (A1) 둘레로 회전됨으로써, 기판 (W) 의 이면의 환상 영역에 대향한다.
복수의 히터 (90) 는, 회전 직경 방향을 따라 배치되어 있다. 복수의 히터 (90) 에는, 각 히터 (90) 에 통전함으로써 각 히터 (90) 의 온도를 상승시키는 히터 통전 기구 (91) 가 연결되어 있다. 복수의 히터 (90) 에는, 회전축 (22) 내에 통과된 급전선 (92) 에 의해 히터 통전 기구 (91) 로부터의 전력이 공급되고 있다. 이 실시형태에서는, 복수의 히터 (90) 는, 공통의 히터 통전 기구 (91) 에 연결되어 있지만, 복수의 히터 (90) 의 각각에 상이한 히터 통전 기구가 연결되어 있어도 된다. 컨트롤러 (12) 는, 통전하는 히터 (90) 가 변경되도록 히터 통전 기구 (91) 를 제어함으로써, 기판 (W) 을 가열하는 위치를 이동시킬 수 있다. 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 에 있어서의 액막 (66) 의 기액계면 (66a) 에 있어서 대류 (C) 의 발생을 촉진시키기 위해서는, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 에 하방에서 대향하는 히터 (90) 를 사용하여 기판 (W) 을 가열하는 것이 바람직하다.
외주부 가열 기구 (30R) 에서는, 히터 (90) 마다 상이한 온도로 설정되어도 된다. 각 히터 (90) 의 온도는, 예를 들어, 기판 (W) 의 회전 중심 위치로부터 멀어짐에 따라 고온이 되도록 설정되어도 된다.
히터 (90) 는, 회전축선 (A1) 을 둘러싸는 형상의 원환상으로 형성되어 있어도 되고, 둘레 방향에 있어서 원환의 일부가 끊어진 C 자상으로 형성되어 있어도 된다. 히터 (90) 가 원환상으로 형성되어 있는 경우, 히터 (90) 는, 환상 영역을 가열하는 환상 영역 가열 유닛에 포함된다.
컨트롤러 (12) 는, 히터 통전 기구 (91) 를 제어함으로써, 각 히터 (90) 에 대한 통전을 제어할 수 있다. 이로써, 컨트롤러 (12) 는, 히터 (90) 가 기판 (W) 을 가열하는 위치를 이동시킬 수 있다.
도 13 은, 처리 유닛 (2R) 에 의한 유기 용제 처리의 개구 확대 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 4 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2R) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 제 3 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2Q) 에 의한 유기 용제 처리 (도 10 참조) 와 동일하게, 개구 확대 공정에 있어서, 기판 (W) 을 가열하는 위치가 이동된다 (스텝 T31).
상세하게는, 액막 (66) 의 자발적인 이동에 의해, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 중앙 영역보다 외측으로 기판 (W) 상을 이동하면, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (81) 를 폐쇄한다. 이로써, 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터의 기판 (W) 의 이면 중심으로의 가열 유체의 공급이 정지된다. 그리고, 컨트롤러 (12) 는, 기판 (W) 의 회전 중심 위치에 가장 가까운 히터 (90a) 가 통전되도록 히터 통전 기구 (91) 를 제어한다. 이로써, 기판 (W) 에 있어서 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 위치하는 부분의 가열이 개시된다.
그리고, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 조금 전의 히터 (90a) 보다 외측의 히터 (90b) 와 대향하는 위치까지 기판 (W) 의 외주를 향하여 더욱 이동하면, 컨트롤러 (12) 가 히터 통전 기구 (91) 를 제어한다. 이로써, 히터 (90b) 에 의한 기판 (W) 의 가열이 개시된다. 그리고, 컨트롤러 (12) 가 히터 통전 기구 (91) 를 제어함으로써, 히터 (90a) 에 의한 기판 (W) 의 가열이 정지된다.
그리고, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 조금 전의 히터 (90b) 보다 더욱 외측의 히터 (90c) 와 대향하는 위치까지 기판 (W) 의 외주를 향하여 더욱 이동하면, 컨트롤러 (12) 가 히터 통전 기구 (91) 를 제어한다. 이로써, 히터 (90c) 에 의한 기판 (W) 의 가열이 개시된다. 그리고, 컨트롤러 (12) 가 히터 통전 기구 (91) 를 제어함으로써, 히터 (90b) 에 의한 기판 (W) 의 가열이 정지된다.
컨트롤러 (12) 는, 히터 통전 기구 (91) 를 제어함으로써, 액막 (66) 이 배제될 때까지, 복수의 히터 (90) 중 어느 것에 의한 가열을 계속한다.
이와 같이, 히터 통전 기구 (91) 는, 기판 (W) 을 가열하는 위치를 이동시키는 가열 위치 이동 유닛에 포함된다.
제 4 실시형태에 의하면, 제 3 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.
제 4 실시형태에 의하면, 히터 (90) 가 환상 영역 가열 유닛에 포함된다. 그 때문에, 히터 (90) 가 환상 영역을 가열함으로써, 기판 (W) 전체를 (특히 둘레 방향으로) 구석구석까지 가열할 수 있다. 그 때문에, 액막 (66) 중의 대류 (C) 가 유지된다. 그에 따라, 가열에 의한 액막 (66) 의 자발적 이동에 의해, 효율적으로 액막 (66) 을 배제할 수 있다.
제 5 실시형태
도 14 는, 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1S) 에 구비된 처리 유닛 (2S) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 5 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1S) 에 구비된 처리 유닛 (2S) 이 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 처리 유닛 (2) 과 주로 상이한 점은 다음과 같다. 즉, 처리 유닛 (2S) 은, 제 1 실시형태의 가열 유체 공급 노즐 (11) (도 1 참조) 대신에, 가열 유체 공급 노즐 (11S) 을 포함한다. 가열 유체 공급 노즐 (11S) 은, 기판 가열 유닛에 포함된다. 가열 유체 공급 노즐 (11S) 은, 기판 (W) 의 이면의 회전 중심 위치를 포함하는 중앙 영역을 향하여 가열 유체를 공급하는 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 과, 기판 (W) 의 중심으로부터 멀어진 외주 위치에 가열 유체를 공급하는 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (84) 을 포함한다.
중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 은, 연직 방향을 따라 연장되어 있다. 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 은, 회전축 (22) 을 삽입 통과하고 있다. 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 은, 기판 (W) 의 이면 중심에 면하는 토출구 (83a) 를 상단에 가지고 있다. 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 은, 가열 유체가 온수인 경우, 기판 (W) 의 이면 중심을 향하여 온수를 공급하는 중심 온수 공급 유닛에 포함된다.
외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (84) 은, 외주 위치에서 기판 (W) 을 가열하는 외주부 가열 유닛에 포함된다. 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (84) 은, 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 의 선단으로부터 회전 직경 방향으로 연장된 바 노즐의 형태를 가지고 있다.
외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (84) 은, 복수 형성되어 있어도 된다. 제 5 실시형태에서는, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (84) 은, 2 개 형성되어 있다. 2 개의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (84) 은, 기판 (W) 의 회전 방향에 관해 서로 180 도 이간되어 있다.
외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (84) 은, 기판 (W) 의 이면의 중심으로부터 멀어진 외주 위치에 면하는 복수의 토출구 (84a) 를 가지고 있다. 복수의 토출구 (84a) 는, 회전축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 이들 복수의 토출구 (84a) 는, 기판 (W) 이 회전축선 (A1) 둘레로 회전됨으로써, 기판 (W) 의 이면의 환상 영역에 면한다.
도 15 는, 제 5 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2S) 에 의한 유기 용제 처리의 상세를 설명하기 위한 흐름도이다.
제 5 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2S) 에 의한 유기 용제 처리는, 제 1 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2) 에 의한 유기 용제 처리 (도 4 참조) 와 약간 상이하다.
처리 유닛 (2S) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 기판 (W) 의 이면의 중심으로의 가열 유체의 공급이 개시되는 (도 4 의 스텝 T3) 대신에, 가열 유체 공급 노즐 (11S) 에 의해 기판 (W) 의 이면의 중심 및 기판 (W) 의 이면의 복수의 외주 위치를 향한 가열 유체의 공급이 개시된다 (스텝 T51).
처리 유닛 (2S) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 기판 (W) 의 이면의 중심으로의 가열 유체의 공급을 정지시키는 (도 4 의 스텝 T6) 대신에, 가열 유체 공급 노즐 (11S) 에 의해 기판 (W) 의 이면의 중심 및 기판 (W) 의 이면의 복수의 외주 위치를 향한 가열 유체의 공급이 정지된다 (스텝 T52).
처리 유닛 (2S) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 기판 (W) 의 이면의 중심으로의 가열 유체의 공급이 재개되는 (도 4 의 스텝 T10) 대신에, 가열 유체 공급 노즐 (11S) 에 의해 기판 (W) 의 이면의 중심 및 기판 (W) 의 이면의 복수의 외주 위치를 향한 가열 유체의 공급이 재개된다 (스텝 T53).
외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (84) 에 의해 기판 (W) 의 환상 영역도 가열되지만, 기판 (W) 은 회전하고 있기 때문에, 기판 (W) 의 중앙 영역과 같이 항상 가열 유체에 의해 계속 가열되는 것은 아니다. 그 때문에, 기판 (W) 의 환상 영역은, 기판 (W) 의 중앙 영역보다 온도가 낮다. 예를 들어, 기판 (W) 의 중앙 영역의 온도가 77 ℃ ∼ 82 ℃ 이고, 기판 (W) 의 외주 온도는 75 ℃ 정도이다. 그 때문에, 기판 (W) 의 환상 영역에 개구 (67) 가 형성되는 것이 억제된다.
제 5 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.
제 5 실시형태에 의하면, 가열 유체 공급 노즐 (11S) 로부터 가열 유체가 공급되는 외주 위치에서 기판 (W) 이 가열된다. 그 때문에, 외주 위치의 유기 용제의 증발을 가속시킬 수 있으므로, 효율적으로 액막 (66) 을 배제할 수 있다.
제 6 실시형태
제 6 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1T) 는, 제 5 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1S) 와 (도 14 참조) 동일한 구성을 가지고 있다.
도 16 은, 제 6 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2T) 에 의한 유기 용제 처리의 모습을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 17 은, 제 6 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2T) 에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 타임 차트이다. 도 18a ∼ 도 18d 는, 제 6 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2T) 에 의한 유기 용제 처리의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 6 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2T) 에 의한 유기 용제 처리가 제 1 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2) 에 의한 유기 용제 처리 (도 4 참조) 와 주로 상이한 점은 다음과 같다. 처리 유닛 (2T) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 불활성 가스를 사용하지 않고 개구 (67) 를 형성한다. 처리 유닛 (2T) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 개구 (67) 를 확대시킬 때, 기판 (W) 에 유기 용제를 공급하면서 유기 용제의 착액 위치 (P) 를 변경한다 (도 18d 참조). 착액 위치 (P) 란, 기판 (W) 의 표면에 있어서, 이동 노즐 (10) 로부터 공급되는 유기 용제가 착액되는 위치를 말한다.
제 6 실시형태의 유기 용제 처리에서는, 제 1 실시형태의 유기 용제 처리와 동일하게, 먼저, 컨트롤러 (12) 는 노즐 이동 기구 (60) 를 제어한다. 이로써, 이동 노즐 (10) 이 기판 (W) 의 표면의 회전 중심 위치에 대향하는 중앙 위치에 배치된다 (스텝 T1). 그리고, 불활성 가스류 (F) 를 형성하기 위해서, 기판 (W) 의 외주를 향한 불활성 가스의 토출이 개시된다 (스텝 T2).
그리고, 도 18a 에 나타내는 바와 같이, 린스액을 유기 용제에 의해 치환하는 치환 공정이 실행된다. 상세하게는, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (81) 를 개방함으로써, 가열 유체 공급 노즐 (11S) 로부터의 가열 유체의 공급이 개시된다 (스텝 T61). 가열 유체는, 회전 상태의 기판 (W) 의 이면 중심을 향하여 토출구 (83a) 로부터 토출되고, 또한 기판 (W) 의 이면의 복수의 외주 위치를 향하여 복수의 토출구 (84a) 로부터 토출된다. 가열 유체 공급 노즐 (11S) 로부터 공급되는 가열 유체의 온도 (가열 유체 온도) 는, 예를 들어, 80 ℃ ∼ 85 ℃ 이다. 가열 유체 공급 노즐 (11S) 로부터 공급되는 가열 유체의 공급량 (가열 유체 공급량) 은, 예를 들어, 1800 밀리리터/min 이다.
그리고, 컨트롤러 (12) 가 린스액 밸브 (52) 를 폐쇄함으로써, 린스액 공급 노즐 (8) 로부터의 린스액의 공급이 정지된다. 그리고, 컨트롤러 (12) 가 유기 용제 밸브 (62) 를 개방함으로써, 이동 노즐 (10) 로부터의 유기 용제의 공급이 개시된다 (스텝 T4). 이동 노즐 (10) 로부터 공급되는 유기 용제는, 기판 (W) 의 표면의 회전 중심 위치를 포함하는 중앙 영역을 향하여 토출된다. 이동 노즐 (10) 로부터 공급되는 유기 용제의 온도 (유기 용제 온도) 는, 예를 들어, 50 ℃ 이다. 이동 노즐 (10) 로부터 공급되는 유기 용제의 공급량 (유기 용제 공급량) 은, 예를 들어, 300 밀리리터/min 이다.
그리고, 컨트롤러 (12) 가, 기판 (W) 이 가열되도록 가열 유체 공급 노즐 (11S) 로부터 가열 유체를 공급시키면서, 이동 노즐 (10) 로부터 기판 (W) 으로 유기 용제를 공급시킨다. 이로써, 린스액이 유기 용제로 치환된다 (스텝 T5). 치환 공정에서는, 컨트롤러 (12) 는, 소정의 치환 속도로 스핀 베이스 (21) 가 회전하도록 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어한다. 치환 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전은, 이 예에서는, 단계적으로 가속된다. 보다 구체적으로는, 기판 (W) 의 회전 속도는, 10 rpm 으로부터 100 rpm 으로 증대되어 소정 시간 유지되고, 그 후, 300 rpm 으로 증대되어 소정 시간 유지된다. 치환 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전은, 예를 들어, 합계 71.5 초간 실시된다.
그리고, 도 18b 에 나타내는 바와 같이 기판 (W) 의 표면에 유기 용제의 액막 (66) 을 형성 (액 마운팅) 하는 액막 형성 공정이 실행된다. 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (81) 를 폐쇄함으로써, 기판 (W) 의 이면의 중심 및 기판 (W) 의 이면의 외주 위치로의 가열 유체의 공급이 정지된다 (스텝 T62). 이로써, 기판 (W) 에 대한 가열이 약해진다.
그리고, 컨트롤러 (12) 가 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어함으로써, 스핀 베이스 (21) 의 회전이 서서히 감속되고, 그에 의해, 기판 (W) 의 회전이 치환 공정보다 감속된다 (스텝 T7). 구체적으로는, 기판 (W) 이 소정의 액막 형성 속도로 회전하게 될 때까지 서서히 기판 (W) 의 회전이 감속된다. 액막 형성 속도는, 예를 들어, 10 rpm 이다.
그리고, 컨트롤러 (12) 는, 기판 (W) 의 가열이 약해지도록 가열 유체 공급 노즐 (11) 로부터의 기판 (W) 으로의 가열 유체의 공급을 정지시키고, 또한 이동 노즐 (10) 로부터 기판 (W) 의 표면으로 유기 용제를 공급시킨다. 이로써, 기판 (W) 의 표면에 유기 용제의 액막 (66) 이 형성된다 (스텝 T8). 액막 형성 공정에서 형성되는 액막 (66) 은, 소정의 두께를 갖는다. 이 두께는, 예를 들어, 1 ㎜ 정도이다. 액막 (66) 의 형성은, 기판 (W) 이 액막 형성 속도로 회전하게 되고 나서 실행된다 (저회전 액 마운팅 공정).
그리고, 기판 (W) 의 중앙 영역에 유기 용제를 공급하지 않고, 기판 (W) 에 대한 가열을 강하게 함으로써, 기판 (W) 의 표면 상으로부터 액막 (66) 이 배제되는 액막 배제 공정이 실행된다.
상세하게는, 컨트롤러 (12) 가 유기 용제 밸브 (62) 를 폐쇄함으로써, 이동 노즐 (10) 로부터 기판 (W) 으로의 유기 용제의 공급이 정지된다 (스텝 T9). 그리고, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (81) 를 개방함으로써, 도 18c 에 나타내는 바와 같이, 가열 유체 공급 노즐 (11S) 로부터의 기판 (W) 의 이면의 중심 및 기판 (W) 의 이면의 복수의 외주 위치를 향한 가열 유체의 공급이 재개된다 (스텝 T63). 가열 유체의 온도는, 예를 들어, 80 ℃ ∼ 85 ℃ 이다. 이 온도는, 이동 노즐 (10) 로부터 공급되어 있던 유기 용제의 온도 (예를 들어 50 ℃) 보다 높다. 가열 유체의 공급의 재개에 의해, 기판 (W) 에 대한 가열이 강해진다. 가열이 강해짐으로써 기판 (W) 의 중앙 영역의 온도가 77 ℃ ∼ 82 ℃ 에 이른다. 기판 (W) 의 외주가 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (84) 로부터 공급되는 가열 유체에 의해 가열됨으로써, 기판 (W) 의 외주 온도는 75 ℃ 정도에 이른다.
그리고, 컨트롤러 (12) 가 노즐 이동 기구 (60) 를 제어함으로써, 중앙 위치에 있는 이동 노즐 (10) 의 외주 대향 위치로의 이동이 개시된다 (스텝 T64). 외주 대향 위치란, 이동 노즐 (10) 이 기판 (W) 의 외주와 대향하는 위치이다. 스텝 T64 에서는, 노즐 이동 기구 (60) 는, 노즐 이동 유닛에 포함된다.
기판 (W) 의 중앙 영역이 가열됨으로써, 액막 (66) 의 중앙 영역에 개구 (67) 가 형성되는 개구 형성 공정이 실행된다 (스텝 T12).
그리고, 도 18d 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 중앙 영역에 유기 용제를 공급하지 않고 기판 (W) 의 중앙 영역에 대한 가열이 계속됨으로써, 개구 (67) 를 기판 (W) 의 둘레 가장자리를 향해 넓히는 개구 확대 공정이 실행된다 (스텝 T14).
그리고, 컨트롤러 (12) 는, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 가 기판 (W) 의 중앙 영역보다 외측으로 이동하면, 유기 용제 밸브 (62) 를 개방함으로써, 기판 (W) 의 중앙 영역보다 외측에의 이동 노즐 (10) 로부터 유기 용제를 공급시킨다 (스텝 T65). 이동 노즐 (10) 로부터 공급되는 유기 용제의 온도 (유기 용제 온도) 는, 예를 들어, 50 ℃ 이다. 유기 용제 온도가 실온 이상인 경우는, 대류 (C) (도 6a 참조) 가 발생하기 쉽다. 유기 용제 온도가 기판 (W) 의 온도 (예를 들어, 75 ℃ ∼ 82 ℃) 보다 낮은 경우에는, 기판 (W) 의 표면 부근의 유기 용제와 액막 (66) 의 표면 (상방의 면) 부근의 유기 용제 사이에 온도차가 생긴다. 이 온도차에 의해, 대류 (C) 가 발생하기 쉬워진다. 이동 노즐 (10) 로부터 공급되는 유기 용제의 공급량 (유기 용제 공급량) 은, 예를 들어, 50 밀리리터/min 이다.
그리고, 개구 확대 공정과 병행하여, 개구 (67) 의 확대에 따라 기판 (W) 으로의 유기 용제의 착액 위치 (P) 가 변경된다 (스텝 T66). 상세하게는, 컨트롤러 (12) 는 노즐 이동 기구 (60) 를 제어함으로써, 액막 (66) 에 개구 (67) 가 형성된 후에, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 보다 외측에 착액 위치 (P) 가 위치하도록, 개구 (67) 의 확대에 수반하여 이동 노즐 (10) 을 기판 (W) 의 표면을 따른 방향으로 이동시킨다. 이로써, 착액 위치 (P) 가 변경된다 (노즐 이동 공정). 노즐 이동 기구 (60) 는, 유기 용제의 기판 (W) 의 표면 상에 있어서의 착액 위치 (P) 를 변경하는 착액 위치 변경 유닛에 포함된다. 회전 반경 방향으로의 착액 위치 (P) 의 이동 속도 (착액 위치 이동 속도) 는, 예를 들어 13 ㎜/s 이다. 이 속도는, 액막 (66) 의 기액계면 (66a) (도 6a 참조) 의 이동 속도와 거의 동일하다. 노즐 이동 기구 (60) 는, 이동 노즐 (10) 을 외주 대향 위치까지 이동시킴으로써, 착액 위치 (P) 를 기판 (W) 의 외주까지 이동시킨다. 그리고, 컨트롤러 (12) 가 유기 용제 밸브 (62) 를 폐쇄함으로써, 기판 (W) 의 표면으로의 유기 용제의 공급이 정지된다.
개구 (67) 가 확대되어 기판 (W) 의 표면으로부터 액막 (66) 이 배제됨으로써 유기 용제에 의한 기판 (W) 의 처리가 종료한다.
제 6 실시형태에 의하면, 제 5 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.
제 6 실시형태에 의하면, 개구 (67) 의 확대에 따라 유기 용제의 착액 위치 (P) 가 변경된다. 그 때문에, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 보다 외측에는 유기 용제가 충분히 공급된다. 따라서, 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 보다 외측의 유기 용제가 국소적으로 증발하여 액막 (66) 이 분열되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 기판 (W) 의 표면 상의 유기 용제를 더욱 양호하게 배제할 수 있다.
제 6 실시형태에 의하면, 불활성 가스를 사용하지 않고, 가열 유체 공급 노즐 (11S) 이라는 간단한 기구를 사용하여 개구 (67) 를 형성할 수 있다.
제 7 실시형태
도 19 는, 제 7 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1U) 에 구비된 처리 유닛 (2U) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 이 처리 유닛 (2U) 은, 가열 유체 공급 노즐 (11U) 을 포함한다. 가열 유체 공급 노즐 (11U) 은, 기판 가열 유닛에 포함된다. 가열 유체 공급 노즐 (11U) 이, 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 과, 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 과는 별체로 형성된 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 을 포함한다. 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 은, 외주부 가열 유닛에 포함된다.
상세하게는, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 은, 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 을 둘러싸고 연직 방향으로 연장되는 중공의 지지 부재 (86) 의 선단으로부터 직경 방향으로 연장된 바 노즐의 형태를 가지고 있다. 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 은, 기판 (W) 의 이면의 중심으로부터 멀어진 외주 위치에 면하는 복수의 토출구 (85a) 를 가지고 있다.
외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 은, 복수 형성되어 있어도 된다. 제 7 실시형태에서는, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 은, 2 개 형성되어 있다. 2 개의 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 은, 기판 (W) 의 회전 방향에 관해 서로 180 도 이간되어 있다. 각 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 은, 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 에 결합된 가열 유체 공급관 (80) 과는 다른 복수의 가열 유체 공급관 (87) 에 각각 결합되어 있다. 복수의 가열 유체 공급관 (87) 의 각각에는, 복수의 가열 유체 밸브 (88) 가 개재되어 장착되어 있다. 바꾸어 말하면, 각 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 에 개별의 가열 유체 공급관 (87) 이 결합되어 있고, 그 가열 유체 공급관 (87) 에 1 개의 가열 유체 밸브 (88) 가 개재되어 장착되어 있다. 가열 유체 공급관 (80) 및 가열 유체 공급관 (87) 에는, 공통의 가열 유체 공급원으로부터 가열 유체가 공급되어 있어도 된다.
컨트롤러 (12) 는 가열 유체 밸브 (81, 88) 를 제어함으로써, 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 에 의한 가열 유체의 공급과 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 에 의한 가열 유체의 공급을 전환할 수 있다.
도 20 은, 제 7 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2U) 에 의한 유기 용제 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 21a 는, 제 7 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2U) 에 의한 유기 용제 처리의 개구 형성 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 21b 는, 제 7 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2U) 에 의한 유기 용제 처리의 개구 확대 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 7 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2U) 에 의한 유기 용제 처리가 제 1 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2) 에 의한 유기 용제 처리 (도 4 참조) 와 상이한 점은 다음과 같다. 처리 유닛 (2U) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 에 의한 기판 (W) 의 이면의 중심을 향한 가열 유체의 공급을 실시하지 않고, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 에 의한 기판 (W) 의 이면의 외주 위치를 향한 가열 유체의 공급만을 실시한다.
상세하게는, 처리 유닛 (2U) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 기판 (W) 의 이면의 중심으로의 가열 유체의 공급이 개시되는 (도 4 의 스텝 T3) 대신에, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (88) 를 개방함으로써, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 로부터 기판 (W) 의 이면의 외주 위치를 향하여 가열 유체의 공급이 개시된다 (스텝 T71).
또, 처리 유닛 (2U) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 기판 (W) 의 이면의 중심으로의 가열 유체의 공급이 정지되는 (도 4 의 스텝 T6) 대신에, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (88) 를 폐쇄함으로써, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 로부터의 기판 (W) 의 이면의 외주 위치를 향한 가열 유체의 공급이 정지된다 (스텝 T72).
또, 처리 유닛 (2U) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 기판 (W) 의 이면의 중심으로의 가열 유체의 공급이 재개되는 (도 4 의 스텝 T10) 대신에, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (88) 를 개방함으로써, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 로부터의 기판 (W) 의 이면의 외주 위치를 향한 가열 유체의 공급이 재개된다 (스텝 T73).
또, 도 21a 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2U) 에 의한 유기 용제 처리에서는, 컨트롤러 (12) 가, 제 1 불활성 가스 밸브 (64) 를 개방함으로써, 이동 노즐 (10) 로부터 기판 (W) 의 중심에 불활성 가스가 공급된다 (스텝 T11). 제 7 실시형태의 유기 용제 처리에서는, 이 불활성 가스의 공급에 의해 기판 (W) 상의 액막 (66) 에 개구 (67) 가 형성된다.
그리고, 도 21b 에 나타내는 바와 같이, 개구 확대 공정에서는, 외주 위치 가열 유체 공급 노즐 (85) 로부터의 기판 (W) 의 이면의 외주 위치로의 가열 유체의 공급에 의해 외주 위치에서 기판 (W) 이 가열된다.
제 7 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.
제 7 실시형태에 의하면, 가열 유체 공급 노즐 (11S) 로부터 가열 유체가 공급되는 외주 위치에서 기판 (W) 이 가열됨으로써, 외주 위치의 유기 용제의 증발이 가속된다. 이로써, 효율적으로 액막 (66) 을 배제할 수 있다.
또, 제 7 실시형태의 유기 용제 처리에서는, 컨트롤러 (12) 가 중심 가열 유체 공급 노즐 (83) 로부터 기판 (W) 의 이면의 중심에 가열 유체를 공급시킴으로써, 기판 (W) 의 중심의 가열이 보조되어도 된다.
본 발명은, 이상으로 설명한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 또 다른 형태로 실시할 수 있다.
예를 들어, 기판 (W) 의 외주가 가온 부족에 의해 액막 (66) 을 완전히 배제할 수 없는 경우, 건조 처리 공정 전에, 컨트롤러 (12) 가 기판 회전 구동 기구 (23) 를 제어함으로써, 기판 (W) 의 회전이 서서히 가속되어도 된다. 이로써, 액막 (66) 이 배제된다. 기판 (W) 의 회전은, 예를 들어, 단계적으로 가속된다. 보다 구체적으로는, 기판 (W) 의 회전 속도는, 10 rpm 으로부터 20 rpm 으로 증대되어 소정 시간 (예를 들어 10 초) 유지되고, 그 후, 30 rpm 으로 증대되어 소정 시간 (예를 들어 10 초) 유지되고, 그 후, 40 rpm 으로 증대되어 소정 시간 (예를 들어 10 초) 유지되고, 그 후, 500 rpm 으로 증대되어 소정 시간 (예를 들어 10 초) 유지된다.
또, 기판 (W) 의 외주가 가온 부족에 의해 액막 (66) 을 완전히 배제할 수 없는 경우, 건조 처리 공정 전에, 컨트롤러 (12) 가, 제 1 불활성 가스 밸브 (64) 를 개방함으로써, 이동 노즐 (10) 로부터 개구 (67) 의 둘레 가장자리 (67a) 에 불활성 가스가 공급되어도 된다. 이 때의 불활성 가스의 유량은 예를 들어 50 리터/min 이다.
또, 각 실시형태의 유기 용제 처리에서는, 액막 형성 공정에 있어서, 가열 유체의 공급을 정지시키는 스텝 T6, T52, T62, T72 를 실행하는 것으로 했지만, 가열 유체의 공급을 완전히 정지시킬 필요는 없다. 즉, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (81, 88) 를 제어함으로써 가열 유체의 공급량을 저감시키고, 그에 따라 기판 (W) 에 대한 가열을 약하게 해도 된다. 혹은, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체의 온도를 저하시킴으로써 기판 (W) 에 대한 가열을 약하게 해도 된다.
가열 유체의 공급량이 저감됨으로써 기판 (W) 에 대한 가열이 약해져 있는 경우에는, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (81, 88) 를 제어함으로써 가열 유체의 공급량이 증대된다. 이로써, 기판 (W) 에 대한 가열이 강해진다. 또, 전술한 액막 형성 공정에 있어서 가열 유체의 온도가 저하됨으로써 기판 (W) 에 대한 가열이 약해져 있는 경우에는, 컨트롤러 (12) 가 가열 유체 밸브 (81, 88) 를 제어함으로써 가열 유체의 온도가 상승된다. 이로써, 기판 (W) 에 대한 가열이 강해진다.
또, 제 1 실시형태 ∼ 제 5 실시형태 및 제 7 실시형태의 유기 용제 처리에서는, 스텝 T13 이 실행되는 것으로 했지만, 하방을 향한 불활성 가스의 공급을 완전히 정지시킬 필요는 없다. 즉, 컨트롤러 (12) 는 제 1 불활성 가스 밸브 (64) 를 제어함으로써, 이동 노즐 (10) 로부터 공급되는 불활성 가스의 유량을 저감시켜도 된다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 사용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들의 구체예에 한정되어 해석되어야 하는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은, 2015년 12월 25일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2015-255046호에 대응하고 있고, 본 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 받아들여지는 것으로 한다.

Claims (21)

  1. 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판에 물을 함유하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판에 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급하는 저표면 장력 액체 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판을 가열하는 기판 가열 유닛과,
    상기 처리액 공급 유닛, 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛 및 상기 기판 가열 유닛을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 처리액 공급 유닛에 의해 상기 기판에 처리액을 공급시키는 처리액 공급 공정과, 상기 기판 가열 유닛에 의해 상기 기판을 가열하면서 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판에 저표면 장력 액체를 공급시켜 상기 처리액을 치환시키는 치환 공정과, 상기 기판 가열 유닛에 의한 기판의 가열을 약하게 하여, 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판에 저표면 장력 액체를 공급시켜 상기 기판의 표면에 상기 저표면 장력 액체의 액막을 형성시키는 액막 형성 공정과, 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판의 중앙 영역에 저표면 장력 액체를 공급하지 않고, 상기 기판 가열 유닛에 의한 상기 기판의 가열을 강하게 하여, 상기 기판 상의 액막을 배제하는 액막 배제 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  2. 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판에 물을 함유하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판에 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급하는 저표면 장력 액체 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판을 가열하는 기판 가열 유닛과,
    상기 처리액 공급 유닛, 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛 및 상기 기판 가열 유닛을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러가, 상기 처리액 공급 유닛에 의해 상기 기판에 처리액을 공급시키는 처리액 공급 공정과, 상기 기판 가열 유닛에 의해 상기 기판을 가열하면서 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판에 저표면 장력 액체를 공급시켜 상기 처리액을 치환시키는 치환 공정과, 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판에 저표면 장력 액체를 공급시켜 상기 기판의 표면에 상기 저표면 장력 액체의 액막을 형성시키는 액막 형성 공정과, 상기 기판 가열 유닛을 제어하여 상기 저표면 장력 액체의 액막 중에 대류를 발생시키고, 그 대류에 의한 상기 액막의 이동에 의해 상기 기판의 표면으로부터 상기 액막을 배제하는 액막 배제 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액막 배제 공정이, 상기 저표면 장력 액체의 액막의 중앙 영역에 개구를 형성하는 개구 형성 공정과, 상기 개구의 둘레 가장자리에 위치하는 상기 액막의 기액계면에 있어서, 상기 기판으로부터 멀어지는 방향의 대류가 발생하도록 상기 기판 가열 유닛에 의해 상기 기판을 가열하고, 그에 따라, 상기 개구를 상기 기판의 둘레 가장자리를 향해 넓히는 개구 확대 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구 확대 공정에 있어서, 상기 개구의 둘레 가장자리에 위치하는 상기 액막의 기액계면이, 상기 기판의 표면에 대해, 상기 저표면 장력 액체의 상기 기판의 표면에 대한 접촉각보다 큰 각도로 접하고 있는, 기판 처리 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구 확대 공정에 있어서, 상기 개구의 둘레 가장자리에 위치하는 상기 액막의 기액계면이, 상기 기판의 표면에 대해 45 도 이상의 각도로 접하고 있는, 기판 처리 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 저표면 장력 액체 공급 유닛에 의해 공급되는 저표면 장력 액체의 상기 기판의 표면 상에 있어서의 착액 위치를 변경하는 착액 위치 변경 유닛을 추가로 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 착액 위치 변경 유닛을 제어하여, 상기 저표면 장력 액체의 액막에 상기 개구가 형성된 후에, 상기 개구의 확대에 수반하여, 상기 개구의 둘레 가장자리보다 외측에 상기 착액 위치가 위치하도록 상기 착액 위치를 이동시키는, 기판 처리 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판 가열 유닛은, 상기 저표면 장력 액체의 액막에 형성되는 상기 개구의 둘레 가장자리의 이동에 따라 가열 위치를 이동시키는 가열 위치 이동 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판을 연직 방향을 따른 소정의 회전축선 둘레로 회전시키는 기판 회전 유닛을 추가로 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 기판 회전 유닛을 추가로 제어하여, 상기 치환 공정에 있어서 상기 기판을 회전시키고, 상기 액막 형성 공정에 있어서 상기 기판의 회전을 감속시키고, 상기 액막 배제 공정에 있어서 상기 기판을 상기 치환 공정에 있어서의 회전 속도보다 저속도로 회전시키는, 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 액막 배제 공정에 있어서, 상기 액막에 작용하는 원심력에 의한 상기 액막의 이동 속도보다 상기 액막 중의 대류에 의한 상기 액막의 이동 속도쪽이 고속이도록, 상기 기판 가열 유닛에 의한 상기 기판의 가열 및 상기 기판 회전 유닛에 의한 상기 기판의 회전을 제어하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 액막 배제 공정에 있어서, 상기 액막이 상기 기판 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서, 상기 기판의 회전 속도를 일정하게 유지하거나, 또는 상기 기판의 회전 속도를 변경하는, 기판 처리 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 가열 유닛은, 상기 기판의 이면 중심을 향하여 온수를 공급하는 중심 온수 공급 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 가열 유닛은, 상기 기판의 중심으로부터 멀어진 외주 위치에서 상기 기판을 가열하는 외주부 가열 유닛을 추가로 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 가열 유닛은, 상기 기판의 중심으로부터 멀어진 소정 위치로부터 상기 기판의 외주까지의 범위에 걸친 환상 영역을 가열하는 환상 영역 가열 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 저표면 장력 액체 공급 유닛은, 상기 기판의 온도보다 낮은 저표면 장력 액체를 공급하는, 기판 처리 장치.
  15. 수평으로 유지된 기판에 물을 함유하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과,
    상기 기판을 가열하면서 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 상기 기판에 공급함으로써 상기 처리액을 치환하는 치환 공정과,
    상기 기판의 가열을 약하게 하여, 상기 기판에 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급함으로써 상기 기판의 표면에 상기 저표면 장력 액체의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 기판의 중앙 영역에 저표면 장력 액체를 공급하지 않고 상기 기판의 가열을 강하게 함으로써 상기 기판 상의 액막을 배제하는 액막 배제 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  16. 수평으로 유지된 기판에 물을 함유하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과,
    상기 기판을 가열하면서 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 상기 기판에 공급함으로써 상기 처리액을 치환하는 치환 공정과,
    상기 기판에 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급함으로써 상기 기판의 표면에 상기 저표면 장력 액체의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 기판을 가열함으로써 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체의 액막 중에 대류를 발생시키고, 그 대류에 의한 상기 액막의 이동에 의해 상기 기판의 표면으로부터 상기 액막을 배제하는 액막 배제 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 액막 배제 공정은, 상기 저표면 장력 액체의 액막의 중앙 영역에 개구를 형성하는 개구 형성 공정과, 상기 개구의 둘레 가장자리에 위치하는 상기 액막의 기액계면에 있어서, 상기 기판으로부터 멀어지는 방향의 대류가 발생하도록 상기 기판을 가열하고, 그에 따라, 상기 개구를 상기 기판의 둘레 가장자리를 향해 넓히는 개구 확대 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 개구 확대 공정과 병행하여, 상기 기판의 표면 상에 있어서의 상기 개구의 둘레 가장자리보다 외측에 설정한 착액 위치에 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급하고, 또한 상기 개구의 확대에 따라 당해 착액 위치를 변경하는 착액 위치 변경 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  19. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 치환 공정에 있어서 상기 기판을 연직 방향을 따른 소정의 회전축선 둘레로 회전시키고, 상기 액막 형성 공정에 있어서 상기 회전축선 둘레의 상기 기판의 회전을 감속시키고, 상기 액막 배제 공정에 있어서 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 상기 치환 공정에 있어서의 회전 속도보다 저속도로 회전시키는 기판 회전 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 액막 배제 공정에 있어서, 상기 액막에 작용하는 원심력에 의한 상기 액막의 이동 속도보다 상기 액막 중의 대류에 의한 액막의 이동 속도쪽이 고속이도록, 상기 기판을 가열하여 회전시키는, 기판 처리 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 기판 회전 공정은, 상기 액막 배제 공정에 있어서, 상기 액막이 상기 기판 상에서 분열되지 않는 속도 범위에서, 상기 기판의 회전 속도를 일정하게 유지하거나, 또는 상기 기판의 회전 속도를 변경하는, 기판 처리 방법.
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