KR20170103653A - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 Download PDF

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KR20170103653A
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겐타로 고시
히로미 기요세
사토시 비와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 비교적 짧은 시간에, 기판의 표면에 부착된 액체를 처리 유체에 의해 제거함과 더불어, 처리 유체를 장시간에 걸쳐 사용하는 것을 목적으로 한다.
기판 처리 장치(10)는 웨이퍼(W)에 대하여 초임계 처리를 행하는 처리 용기(1)와, 유체 공급 라인(51)과, 유체 배출 라인(52)과, 제1 순환 라인(53)과, 제2 순환 라인(60)을 구비한다. 제1 순환 라인(53) 및 제2 순환 라인(60)에, 처리 유체를 받는 처리 용기(1)의 용량보다 큰 제1 저류 탱크(20) 및 제2 저류 탱크(62)가 설치되어 있다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 초임계 상태 또는 아임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판의 표면에 부착된 액체를 제거하는 기술에 관한 것이다.
기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 함) 등의 표면에 집적 회로의 적층 구조를 형성하는 반도체 장치의 제조 공정 등에 있어서는, 약액 등의 세정액에 의해 웨이퍼 표면의 미소한 먼지나 자연 산화막을 제거하는 등, 액체를 이용하여 웨이퍼 표면을 처리하는 액 처리 공정이 행해지고 있다.
이러한 액 처리 공정에서 웨이퍼의 표면에 부착된 액체 등을 제거할 때에, 초임계 상태나 아임계 상태(이하, 이들을 통합하여 고압 상태라고 함)의 처리 유체를 이용하는 방법이 알려져 있다.
특허문헌 1에는, 처리 용기 내에서 기판 상에 형성된 패턴에 부착된 액체를 초임계 상태나 아임계 상태의 이산화탄소(처리 유체)와 접촉시켜, 처리 용기 내에서 액체를 추출한 초임계 상태의 이산화탄소의 일부를 배출 라인으로부터 배출하고, 유체 공급 라인으로부터의 새로운 초임계 상태의 이산화탄소의 공급을 계속하면서 처리 용기 내의 초임계 상태의 이산화탄소에 의한 액체의 추출 능력을 크게 저하시키지 않고, 액체를 제거하는 처리를 행함으로써 기판을 건조시키는 방법이 기재되어 있다.
이 경우, 처리 유체로서의 이산화탄소의 배출량을 억제하여 장시간에 걸쳐 사용할 수 있으면, 처리 유체의 소비량의 저감을 도모할 수 있어 형편이 좋다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2013-012538호 공보
본 발명은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로, 비교적 짧은 시간에, 기판의 표면에 부착된 액체를 처리 유체에 의해 제거할 수 있고, 또한 처리 유체를 장시간에 걸쳐 사용할 수 있어, 처리 유체의 소비량을 줄일 수 있는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 이 방법을 기억시킨 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 건조 방지용 액체가 공급되어 있는 기판을 수납하고, 이 기판에 대하여 초임계 처리를 행하는 처리 용기와, 상기 처리 용기에 접속되어, 상기 처리 용기에 처리 유체를 공급하는 유체 공급 라인과, 상기 처리 용기에 접속되어, 상기 처리 용기 내의 처리 유체를 배출하는 유체 배출 라인과, 상기 처리 용기의 상류측 및 하류측에 접속됨과 더불어, 상기 유체 공급 라인 및 상기 유체 배출 라인과 독립적으로 설치되어, 상기 처리 용기 내의 처리 유체를 순환시키는 제1 순환 라인을 구비하고, 상기 제1 순환 라인에, 상기 처리 용기로부터의 처리 유체를 받고 상기 처리 용기의 용량보다 큰 제1 저류 탱크를 설치한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.
본 발명은, 건조 방지용 액체가 공급되어 있는 기판을 처리 용기 내로 반입하는 공정과, 상기 처리 용기에 유체 공급 라인을 통해 처리 유체를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내에서 상기 기판에 대하여 처리 유체를 이용하여 초임계 처리를 행하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 처리 유체를 유체 배출 라인을 통해 배출하는 공정과, 상기 유체 공급 라인 및 상기 유체 배출 라인과 독립적으로 설치된 제1 순환 라인에 의해, 상기 처리 용기 내의 처리 유체를 순환시키는 공정을 포함하고, 상기 제1 순환 라인에 설치되고 상기 처리 용기의 용량보다 큰 제1 저류 탱크에 의해, 상기 처리 용기로부터의 처리 유체를 받는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.
본 발명은, 컴퓨터에서 기판 처리 방법을 실행시키기 위한 기억 매체에 있어서, 상기 기판 처리 방법은, 건조 방지용 액체가 공급되어 있는 기판을 처리 용기 내로 반입하는 공정과, 상기 처리 용기에 유체 공급 라인을 통해 처리 유체를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내에서 상기 기판에 대하여 처리 유체를 이용하여 초임계 처리를 행하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 처리 유체를 유체 배출 라인을 통해 배출하는 공정과, 상기 유체 공급 라인 및 상기 유체 배출 라인과 독립적으로 설치된 제1 순환 라인에 의해, 상기 처리 용기 내의 처리 유체를 순환시키는 공정을 포함하고, 상기 제1 순환 라인에 설치되고 상기 처리 용기의 용량보다 큰 제1 저류 탱크에 의해, 상기 처리 용기로부터의 처리 유체를 받는 것을 특징으로 하는 기억 매체이다.
본 발명에 따르면, 처리 용기에 제1 순환 라인을 설치하고, 이 제1 순환 라인 내에 처리 유체를 받는 저류 탱크를 설치하였기 때문에, 이 저류 탱크에 의해, 제1 순환 라인 내의 처리 유체의 용량을 크게 취할 수 있다. 이에 따라, 처리용 유체 중에 건조 방지용 액체가 용해되어도, 건조 방지용 액체의 용해 농도의 상승을 억제할 수 있다. 이 때문에, 기판의 처리 중에 처리 유체를 빈번히 배출하거나, 새로운 처리 유체를 그때마다 보충할 필요는 없고, 제1 순환 라인 내의 처리 유체를 장시간에 걸쳐 사용할 수 있어, 처리 유체의 소비량을 저감할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 설명도.
도 2는 기판 처리 장치에 설치되어 있는 처리 용기를 도시한 외관 사시도.
도 3은 기판 처리 장치의 동작의 흐름을 도시한 흐름도.
도 4는 처리 용기의 내부 구조를 도시한 도면.
도 5는 처리 용기 내에서의 초임계 처리용 유체의 흐름을 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시형태를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는 건조 방지용 액체, 예컨대 IPA(IsoPropyl Alcohol)이 공급되어 있는 웨이퍼(W)를 수납함과 더불어, 이 웨이퍼(W)에 대하여 초임계 처리를 행하는 처리 용기(1)와, 처리 용기(1)에 접속되어 처리 용기(1)에 CO2 등의 처리 유체를 공급하는 유체 공급 라인(51)과, 처리 용기(1)에 접속되어 처리 용기(1) 내의 유체를 배출하는 유체 배출 라인(52)과, 처리 용기(1)에 접속됨과 더불어, 유체 공급 라인(51) 및 유체 배출 라인(52)과 독립적으로 설치되어, 처리 용기(1) 내의 유체를 순환시키는 제1 순환 라인(53)을 구비하고 있다.
이 중 처리 용기(1)는 고압 상태의 처리 유체를 이용하여 웨이퍼(W)에 대하여 초임계 처리를 행하고, 웨이퍼(W) 표면에 부착된 건조 방지용 액체를 제거하는 것이다. 또한 유체 공급 라인(51)은 처리 유체를 공급하기 위한 승압 펌프(2)를 갖는다. 또한 유체 배출 라인(52)은 처리 용기(1) 내의 유체를 배출하는 것으로서, 처리 용기(1) 내의 압력을 감압하는 감압 밸브(52a)를 갖는다.
다음에 처리 용기(1)에 대해서 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이 처리 용기(1)는, 웨이퍼(W)의 반입출용 개구부(12)가 형성된 케이스형의 용기 본체(11)와, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 횡방향으로 유지하는 유지판(16)과, 이 유지판(16)을 지지함과 더불어, 웨이퍼(W)를 용기 본체(11) 내로 반입했을 때에 상기 개구부(12)를 밀폐하는 덮개 부재(15)를 구비하고 있다.
용기 본체(11)는, 예컨대 직경 300 ㎜의 웨이퍼(W)를 수용 가능한 처리 공간이 형성된 용기로서, 그 벽부에는, 유체 공급 라인(51) 및 제1 순환 라인(53)의 재공급측(제1 순환 펌프(3)의 토출측)에 접속된 공급 포트(13)와, 유체 배출 라인(52) 및 제1 순환 라인(53)의 배출측(순환 펌프(3)의 흡입측)에 접속된 배출 포트(14)를 구비하고 있다. 또한, 처리 용기(1)에는 처리 공간 내에 공급된 고압 상태의 처리 유체로부터 받는 내압에 대항하여, 용기 본체(11)를 향해 덮개 부재(15)를 압박하고, 처리 공간을 밀폐하기 위한 도시하지 않은 압박 기구가 설치되어 있다. 또한, 처리 공간 내에 공급된 처리 유체가 초임계 상태나 아임계 상태의 온도를 유지할 수 있도록, 용기 본체(11)의 표면에 단열재나 테이프 히터 등을 설치하여도 좋다. 그런데, 용기 본체(11) 내의 한쪽 벽면에는 공급 포트(13)로 연통하는 유체 공급 헤더(17)가 설치되고, 용기 본체(11)의 다른 쪽에는 배출 포트(14)로 연통하는 유체 배출 헤더(18)가 설치되어 있다(도 2 및 도 4 참조). 그리고 유체 공급 헤더(17)에는 다수의 개공이 형성되고, 유체 배출 헤더(18)에도 다수의 개공이 형성되며, 이들 유체 공급 헤더(17)와 유체 배출 헤더(18)에 의해 용기 본체(11) 내에 처리 유체의 층류를 형성할 수 있다.
처리 용기(1)(용기 본체(11))의 공급 포트(13)에 접속된 유체 공급 라인(51)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 개폐 밸브(51a)와, 필터(51b)와, 승압 펌프(2)를 통해 처리 유체 공급부(4)에 접속되어 있다. 개폐 밸브(51a)는, 처리 용기(1)로의 처리 유체의 공급, 정지에 맞춰 개폐하고, 필터(51b)는 처리 용기(1)에 공급되는 처리 유체에 포함되는 파티클을 제거한다.
승압 펌프(2)는, 처리 유체 공급부(4)로부터 공급되는 처리 유체가 가스인 경우 등에는, 고압 상태(초임계 상태나 아임계 상태)가 되는 압력까지 처리 유체를 승압한다. 또한, 처리 유체 공급부(4)로부터 고압 상태의 처리 유체가 공급되는 경우에는, 처리 용기(1) 내에서 상기 고압 상태가 유지되도록 처리 유체를 송출할 수 있다. 이러한 능력을 갖춘 승압 펌프(2)로서는, 일반적으로 토출 압력이 높은 시린지 펌프나 다이어프램 펌프 등이 채용되지만, 그 토출 유량은, 후술하는 순환 펌프(3)에 비하여 작다.
처리 유체 공급부(4)로부터는, 웨이퍼(W) 표면의 액체와 접촉시켜, 상기 액체를 제거하기 위한 처리 유체가 공급된다. 본 예의 처리 유체 공급부(4)는, 예컨대 이산화탄소(CO2: 임계 온도 31℃, 임계 압력 7.4 MPa(절대압))를 고압 가스의 상태 또는 고압 상태(초임계 상태나 아임계 상태)로 저장하는 봄베나 탱크 등으로서 구성된다. 그리고 처리 유체 공급부(4)로부터 공급되는 CO2가 고압 가스인 경우에는, 승압 펌프(2)로 CO2가 단열적으로 압축됨으로써, 압력, 온도가 상승하고, 고압 상태가 되어 처리 용기(1)에 공급된다. 또한, CO2가 고압 상태인 경우에는, 처리 용기(1) 내에서도 이 압력이 유지되도록 처리 유체가 처리 용기(1)에 공급된다.
한편, 처리 용기(1)(용기 본체(11))의 배출 포트(14)에 접속된 배출 라인(52)은, 도시하지 않은 처리 유체 배출부에 접속되어 있고, 처리 용기(1) 내의 유체(처리 유체나 웨이퍼(W) 표면으로부터 제거된 액체)가 배출된다. 배출 라인(52)에는 감압 밸브(52a)가 설치되어 있고, 감압 밸브(52a)는 처리 용기(1)의 압력을 감압함과 더불어, 예컨대 처리 용기(1)에 설치된 도시하지 않은 압력계의 검출치에 기초하여 개방도를 조정하고, 처리 용기(1) 내의 압력을 고압 상태의 압력(처리 유체의 임계 압력이나 아임계 상태의 압력)으로 유지할 수 있다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이, 처리 용기(1) 내의 유체의 혼합을 촉진시키기 위해, 처리 용기(1) 내의 유체를 배출하고 나서 다시 처리 용기(1)로 되돌리기 위한 제1 순환 라인(53)이 설치되어 있고, 이 제1 순환 라인(53)에는, 이미 설명한 승압 펌프(2)보다도 토출 유량이 큰 순환 펌프(3)가 설치되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 제1 순환 라인(53)은, 배출측에서는 배출 라인(52)으로부터 분기된다. 또한, 제1 순환 라인(53)에는, 배출측에서부터 차례로 개폐 밸브(53a), 유량계(53C), 제1 저류 탱크(20), 제1 순환 펌프(3), 개폐 밸브(53b)가 설치되어 있다.
개폐 밸브(53a, 53b)는, 처리 용기(1)에 대하여 제1 순환 라인(53)을 분리하거나, 접속하거나 하는 역할을 수행하고, 접속시에는 처리 용기(1) 내의 유체의 순환이 행해지는 한편, 분리시에는 상기 순환이 정지된다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 순환 라인(53)은, 배출 라인(52)에 하류측 변환 밸브(65a)를 통해 접속되어 있다. 이 하류측 변환 밸브(65a)는, 제1 순환 라인(53)과 후술하는 제2 순환 라인(60)을 전환하는 것이다.
즉, 배출 라인(52)에 하류측 변환 밸브(65a)를 통해 제2 순환 라인(60)이 설치되고, 이 제2 순환 라인(60)에는, 배출측에서부터 차례로 개폐 밸브(60a), 유량계(60c), 제2 저류 탱크(62), 제2 순환 펌프(61), 개폐 밸브(60b)가 설치되어 있다.
이 중 제2 순환 라인(60)의 개폐 밸브(60a), 유량계(60c), 제2 저류 탱크(62), 제2 순환 펌프(61), 개폐 밸브(60c)는, 제1 순환 라인(53)의 개폐 밸브(53a), 유량계(53c), 제1 저류 탱크(20), 제1 순환 펌프(3), 개폐 밸브(53b)와 각각 동일한 구성 및 동일한 능력을 갖는다.
또한 제1 순환 라인(53)의 제1 저류 탱크(20)에는, 제1 저류 탱크(20)에 접속된 배출관(21a)와, 이 배출관(21a)에 부착된 개폐 밸브(21b)를 갖는 유체 배출 장치(21)가 설치되어 있다.
또한 제2 순환 라인(60)의 제2 저류 탱크(62)에는, 제2 저류 탱크(62)에 접속된 배출관(63a)과, 이 배출관(63a)에 부착된 개폐 밸브(63b)를 갖는 유체 배출 장치(63)가 설치되어 있다.
또한 제2 순환 라인(60)의 개폐 밸브(60a, 60b)는, 처리 용기(1)에 대하여 제2 순환 라인(60)을 분리하거나, 접속하거나 하는 역할을 수행하고, 접속시에는 처리 용기(1) 내의 유체의 순환이 행해지는 한편, 분리시에는 상기 순환이 정지된다.
다음에 제1 순환 라인(53)의 제1 저류 탱크(20) 및 제2 순환 라인(60)의 제2 저류 탱크(62)의 구성 및 기능에 대해서 설명한다. 여기서, 제1 저류 탱크(20) 및 제2 저류 탱크(62)는 각각 동일한 구성 및 동일한 기능을 갖는다. 즉 제1 저류 탱크(20) 및 제2 저류 탱크(62)는, 처리 유체를 받는 것으로서, 제1 순환 라인(53) 및 제2 순환 라인(60) 내에서의 처리 유체의 용량을 이들 제1 저류 탱크(20) 및 제2 저류 탱크(62)에 의해 증가시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하류측 변환 밸브(65a)를 전환함으로써, 처리 용기(1) 내의 처리 유체를 예컨대 제1 순환 라인(53) 측으로 유도할 수 있다.
제1 순환 라인(53)에 들어가는 처리 유체는 처리 용기(1) 내에서 웨이퍼(W)에 대하여 초임계 처리에 제공된 유체이며, 웨이퍼(W) 표면에 부착된 건조 방지용 액체(예컨대 IPA)를 용해하고 있다. 제1 순환 라인(53)에 도입된 처리 유체는, 제1 저류 탱크(20) 내로 들어간다. 이 사이, 처리 유체 중으로 건조 방지용 액체가 용해되어 가기 때문에, 처리 유체 중에서 건조 방지용 액체의 용해도는 상승한다. 그러나, 제1 순환 라인(53) 내에서의 처리 유체의 용량은, 제1 저류 탱크(20)에 의해 증가하고 있기 때문에, 처리 유체 중의 건조 방지용 액체의 용해 농도의 상승을 억제할 수 있다. 그 후, 제1 저류 탱크(20) 내의 처리 유체를 제1 순환 펌프(3)에 의해 처리 용기(1)로 보내고, 건조 방지용 액체의 용해도가 낮은 처리 유체를 이용하여 웨이퍼(W) 상의 건조 방지용 액체를 제거할 수 있다. 이것에 대하여 제1 순환 라인(53)에 제1 저류 탱크(20)를 설치하지 않는 경우, 제1 순환 라인(53) 내의 처리 유체의 용량이 작기 때문에, 처리 유체에 있어서 건조 방지용 액체의 용해도가 단시간에 포화 상태가 된다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 처리 중에 제1 순환 라인(53) 내의 처리 유체를 빈번히 배출할 필요가 있게 된다. 이것에 의해 처리 유체를 배출하는 빈도가 많아져, 그때마다 새로운 처리 유체를 보충할 필요가 있게 된다. 이것에 대하여 본 실시형태에 따르면, 제1 순환 라인(53) 내의 처리 유체를 장시간에 걸쳐 사용할 수 있어, 새로운 처리 유체의 소비량을 줄일 수 있다.
그런데, 제1 저류 탱크(20) 및 제2 저류 탱크(62)의 용량은 20 ℓ로 되어 있어, 처리 용기(1)의 용량(예컨대 1 ℓ)보다 상당히 커지고 있다. 이 때문에. 전술한 바와 같이, 저류 탱크(20)를 갖는 제1 순환 라인(53) 및 저류 탱크(62)를 갖는 제2 순환 라인(60) 내의 처리 유체의 용량을 증가시킬 수 있다.
예컨대, 제1 순환 라인(53)에 제1 저류 탱크(20)를 설치함으로써, 제1 순환 라인(53) 내의 처리 유체를 이용하여, 예컨대 웨이퍼 100장(복수 장)을 처리할 수 있다.
예컨대 건조 방지용 액체의 경우, IPA은 20 ℓ의 제1 저류 탱크(20)에 10 Vol% 정도 용해시킬 수 있어, 제1 저류 탱크(20)에는 2 ℓ의 IPA을 용해시킬 수 있다. 즉, 웨이퍼 상의 IPA 패들 20 ㎖×웨이퍼 처리 100장(복수 장)=2 ℓ의 IPA을 제1 순환 라인(53) 내의 처리 유체 중에 용해시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 하류 변환 밸브(65a)를 이용함으로써, 제1 순환 라인(53)과 제2 순환 라인(60)의 전환을 행할 수 있다.
예컨대 제1 순환 라인(53)의 처리 유체 중의 건조 방지용 액체의 용해도가 포화 상태가 되기 전(예컨대, 웨이퍼(W)를 100장 처리한 후)에 제1 순환 라인(53)에서 제2 순환 라인(60)으로 전환한다. 전술한 바와 같이 제2 순환 라인(60)은 제1 순환 라인(53)과 동일 구성을 가지며, 제1 순환 라인(53)과 제2 순환 라인(60)은 하류측 변환 밸브(65a)에 의해 전환한다. 구체적으로는, 웨이퍼 처리가 처리 매수에 도달하면 제1 순환 라인(53)에서 제2 순환 라인(60)으로 전환하고, 제2 순환 라인(60)을 사용 중에, 제1 순환 라인(53)의 제1 저류 탱크(20) 내의 처리 유체를 유체 배출 장치(21)로부터 배출한다. 마찬가지로 웨이퍼 처리가 처리 매수에 도달하면 제2 순환 라인(60)에서 제1 순환 라인(53)으로 전환하고, 제2 순환 라인(60)의 제2 저류 탱크(62) 내의 처리 유체를 유체 배출 장치(63)로부터 배출한다.
이상으로 설명한 구성을 갖춘 웨이퍼 처리 장치는, 제어부(6)를 구비하고 있다. 제어부(6)는 CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터(6a)로 이루어지고, 처리 용기(1), 승압 펌프(2), 제1 순환 펌프(3) 및 제2 순환 펌프(61)나 각종 밸브(51a, 52a, 53a, 53b, 60a, 60b), 개폐 밸브(21b, 63b), 유량계(53c, 60c), 하류측 변환 밸브(65a)에 접속되어 있다. 제어부(6)의 기억부에는 웨이퍼 처리 장치의 작용, 즉 표면이 건조 방지용 액체로 젖은 웨이퍼(W)를 처리 용기(1)로 반입하고 나서, 처리 유체에 의해 상기 액체를 제거하고, 웨이퍼(W)를 꺼낼 때까지의 동작에 관계되는 제어에 대한 단계(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예컨대 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체(6b)에 저장되고, 거기에서 컴퓨터에 인스톨된다.
다음에 이러한 구성으로 이루어진 본 실시예의 작용, 즉 기판 처리 방법에 대해서 이하에 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전(前) 공정에 있어서의 액 처리 장치에서 웨이퍼(W) 표면의 미소한 먼지나 자연 산화막을 제거하는 액 처리가 종료되면, 이 액 처리 장치에 있어서 웨이퍼(W)의 표면에는 예컨대 IPA(IsoPropyl Alcohol) 등의 건조 방지용 액체가 공급되고, 웨이퍼 반송 아암으로 전달되어, 웨이퍼(W)는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)의 처리 용기(1)로 반송된다(시작).
계속해서, 처리 용기(1)에 설치된 도시하지 않은 승강핀 등에 웨이퍼(W)를 전달하고, 웨이퍼(W)를 처리 용기(1)의 유지판(16) 상에 배치한 후, 개구부(12)를 통해 웨이퍼(W)를 용기 본체(11) 내로 반입하고(단계 S101), 처리 용기(1)를 밀폐한다(단계 S102). 그런 후, 유체 공급 라인(51)의 개폐 밸브(51a), 제1 순환 라인(53)의 개폐 밸브(53a)를 개방함과 더불어 승압 펌프(2)를 가동시켜 처리 용기(1)에, 예컨대 이산화탄소(CO2) 등의 처리 유체를 공급하고, 처리 용기(1)의 내부 및 제1 저류 탱크(20)가 고압 상태(초임계 상태나 아임계 상태)의 압력이 될 때까지 승압한다(단계 S103).
이렇게 해서 처리 용기(1) 내부 및 제1 저류 탱크(20)가 고압 상태의 처리 유체 분위기가 되면, 승압 펌프(2)를 정지하고, 유체 공급 라인(51)의 개폐 밸브(51a)를 폐쇄하여, 제1 순환 라인(53)의 개폐 밸브(53a, 53b)를 개방함과 더불어, 제1 순환 펌프(3)를 가동시킨다(단계 S104).
이 사이, 제1 순환 펌프(3)에 의해 처리 용기(1) 내의 유체를 순환시키는 동작이 실행된다(단계 S105). 이와 같이 토출량이 큰 제1 순환 펌프(3)에 의해 처리 용기(1) 내의 처리 유체와 건조 방지용 액체로 이루어진 혼합 유체를 순환시킴으로써, 처리 용기(1) 내에서 처리 유체와 건조 방지용 액체와의 혼합을 촉진할 수 있다. 이 결과, 웨이퍼(W) 표면 부근의 처리 유체가 건조 방지용 액체로 포화된 상태가 되는 것을 막아, 상기 액체를 제거하는 능력의 저하를 억제할 수 있다.
다음에 처리 용기(1) 내에서의 유체의 흐름에 대해서, 도 4 및 도 5에 의해 설명한다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 처리 용기(1) 내에는 유체 공급 라인(51)에 접속되어 다수의 개공을 갖는 유체 공급 헤더(17)와, 유체 배출 라인(52)에 접속되어 다수의 개공을 갖는 유체 배출 헤더(18)가 설치되고, 유체 공급 헤더(17)는 처리 용기(1)의 용기 본체(11)의 한쪽 벽면에 설치되고, 유체 배출 헤더(18)는 용기 본체(11)의 다른 쪽에 설치되어, 유체 공급 헤더(17)의 개공과 유체 배출 헤더(18)의 개공은 서로 마주보고 있다. 이 경우, 웨이퍼(W) 및 지지판(16)은, 처리 용기(1)의 내벽과의 사이에 1 ㎜ 정도의 간극을 갖도록 배치된다.
이 때문에 유체 공급 헤더(17)로부터 공급되는 유체는, 웨이퍼(W)의 면 내에서 균일한 유속의 분포가 되어 유체 배출 헤더(18)로 보내지고, 웨이퍼(W) 상을 흐름으로써, 웨이퍼(W) 상의 건조 방지용 액체가 보다 확실하게 처리 유체 중으로 용해된다.
이 사이, 제1 순환 라인(53) 내에서, 처리 유체 중에 건조 방지용 액체가 용해되고, 처리 유체 중에 있어서 건조 방지용 액체의 농도가 상승되어 간다. 그러나, 제1 순환 라인(53)에는, 제1 저류 탱크(20)가 설치되어 있기 때문에, 제1 순환 라인(53) 내의 처리 유체의 용량을 크게 할 수 있어, 처리 유체 중에 있어서 건조 방지용 액체의 용해 농도 상승을 억제할 수 있다. 이 때문에 제1 순환 라인(53) 내의 처리 유체를 장시간에 걸쳐 사용할 수 있어, 처리 유체의 소비량을 저감할 수 있다.
다음에 제1 순환 라인(53)의 개폐 밸브(53a, 53b)를 폐쇄하고, 또한 제1 순환 펌프(3)가 정지되고, 유체 공급 라인(51)의 개폐 밸브(51a)가 개방됨과 더불어, 승압 펌프(2)를 작동시킨다(단계 106). 또한 유체 배출 라인(52)의 감압 밸브(52a)를 개방한다. 이것에 의해 유체 공급 라인(51)으로부터 신규의 처리 유체가 처리 용기(1) 내에 공급되고, 처리 용기(1) 내의 유체를 배출한다(단계 107). 이 때, 처리 용기(1)나 유체 배출 라인(52)을 통해 흐르는 처리 유체 중의 건조 방지용 액체의 농도를 가능한 한 제로로 함으로써, 처리 유체의 배출시에 있어서의 건조 방지용 액체의 응축, 웨이퍼(W)에의 재부착을 방지하고, 재부착에 따른 패턴 붕괴의 발생을 방지할 수 있다.
이렇게 해서 웨이퍼(W) 표면의 건조 방지용 액체를 제거하는 데 충분한, 미리 설정한 시간이 경과하면, 승압 펌프(2)를 정지하고, 처리 유체의 공급을 멈춘다(단계 S108). 그리고 유체 공급 라인(51)의 개폐 밸브(51a)를 폐쇄한다. 한편, 유체 배출 라인(52)의 감압 밸브(52a)를 개방한 채로 처리 용기(1) 내의 유체를 배출하여, 대기압까지 감압한다(단계 S109). 이 결과, 처리 유체 중에 추출된 건조 방지용 액체는, 처리 유체와 함께 처리 용기(1) 밖으로 배출되고, 표면의 액체가 제거되어, 건조한 상태의 웨이퍼(W)를 얻을 수 있다.
처리 용기(1) 내의 압력이 대기압까지 내려가면, 유체 배출 라인(52)의 감압 밸브(52a)를 폐쇄하고, 유지판(16)을 이동시켜 웨이퍼(W)를 반출하고(단계 S110), 외부의 반송 아암에 웨이퍼(W)를 전달하여 처리를 끝낸다(종료).
제어부(6)는 처리 용기(1) 내에서의 웨이퍼 처리가 소정 매수(예컨대 100장)에 도달하면, 하류측 변환 밸브(65a)를 작동시켜, 제1 순환 라인(53)에서 제2 순환 라인(60)으로 전환한다. 그리고 제2 순환 라인(60)을 사용 중에, 제1 순환 라인(53)의 제1 저류 탱크(20) 내에서 제1 순환 라인(53)의 처리 유체 중의 건조 방지용 액체의 용해도가 포화 상태가 되기 전의 처리 유체를 유체 배출 장치(21)로부터 배출한다.
마찬가지로 처리 용기(1) 내에서 웨이퍼 처리가 소정 매수에 도달하면, 하류측 변환 밸브(65a)를 작동시켜, 제2 순환 라인(60)에서 제1 순환 라인(53)으로 전환한다. 그리고 제1 순환 라인(53)을 사용 중에, 제2 순환 라인(60)의 제2 저류 탱크(62) 내에서 제2 순환 라인(60)의 처리 유체 중의 건조 방지용 액체의 용해도가 포화 상태가 되기 전의 처리 유체를 유체 배출 장치(63)로부터 배출한다.
이와 같이 하여, 처리 용기(1) 내에서 사용되는 처리 유체를 장시간에 걸쳐 사용할 수 있다. 이 때문에 웨이퍼(W)의 처리 중에 처리 용기(1) 내로 공급되는 처리 유체를 빈번히 배출할 필요가 없고, 새로운 처리 유체를 그때마다 보충할 필요도 없다.
또한, 하류측 변환 밸브(65a)를 이용하여 제1 순환 라인(53)과 제2 순환 라인(60)을 전환함으로써, 제1 순환 라인(53)의 제1 저류 탱크(20)와 제1 순환 라인(60)의 제2 저류 탱크(62)에 있어서 처리 유체 중의 건조 방지용 액체의 용해도가 포화 상태가 되기 전의 처리 유체를 원활하게 외부로 배출할 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 처리 용기(1)에 처리 유체를 공급하는 승압 펌프(2)(토출 유량은 바람직하게는 0.1∼3.0 ℓ/min이고, 바람직하게는 0.5∼1.0 ℓ/min)보다 토출 유량이 큰 제1 순환 펌프(3)(토출 유량은 바람직하게는 10∼40 ℓ/min이고, 바람직하게는 10∼20 ℓ/min)를 이용하여 처리 용기(1) 내의 유체를 순환시키기 때문에, 처리 용기(1) 내에서, 처리 유체와 웨이퍼(W) 표면의 액체와의 혼합을 촉진할 수 있다.
또한 제1 순환 라인(53)에 제1 저류 탱크(20)를 설치함과 더불어, 제2 순환 라인(60)에 제2 저류 탱크(62)를 설치하였기 때문에, 제1 순환 라인(53) 및 제2 순환 라인(60) 내에서, 처리 유체의 용량을 크게 취할 수 있어, 처리 유체 중의 건조 방지용 액체의 용해 농도를 낮게 억제할 수 있다. 이에 따라 웨이퍼(W)의 처리 중에 처리 유체를 빈번히 배출하여, 새로운 처리 유체를 그때마다 보충할 필요는 없고, 제1 순환 라인(53) 및 제2 순환 라인(60) 내의 처리 유체를 장시간에 걸쳐 사용할 수 있어, 처리 유체의 소비량을 저감할 수 있다.
W : 웨이퍼 1 : 처리 용기
2 : 승압 펌프 3 : 제1 순환 펌프
4 : 처리 유체 공급부 6 : 제어부
6a : 컴퓨터 6b : 기억 매체
10 : 기판 처리 장치 17 : 유체 공급 헤더
18 : 유체 배출 헤더 20 : 제1 저류 탱크
21 : 유체 배출 장치 51 : 유체 공급 라인
52 : 유체 배출 라인 53 : 제1 순환 라인
60 : 제2 순환 라인 62 : 제2 저류 탱크
63 : 유체 배출 장치

Claims (9)

  1. 건조 방지용 액체가 공급되어 있는 기판을 수납하고, 이 기판에 대하여 초임계 처리를 행하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 접속되어, 상기 처리 용기에 처리 유체를 공급하는 유체 공급 라인과,
    상기 처리 용기에 접속되어, 상기 처리 용기 내의 처리 유체를 배출하는 유체 배출 라인과,
    상기 처리 용기의 상류측 및 하류측에 접속됨과 더불어, 상기 유체 공급 라인 및 상기 유체 배출 라인과 독립적으로 설치되어, 상기 처리 용기 내의 처리 유체를 순환시키는 제1 순환 라인을 구비하고,
    상기 제1 순환 라인에, 상기 처리 용기로부터의 처리 유체를 받고 상기 처리 용기의 용량보다 큰 제1 저류 탱크를 설치한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 저류 탱크는, 상기 제1 저류 탱크의 초임계 상태 또는 아임계 상태의 처리 유체 내에, 복수 장의 기판에 공급되어 있는 건조 방지용 액체를 용해시켜도 포화 상태가 되지 않는 용량인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체 공급 라인에, 처리 유체를 처리 용기에 공급하기 위한 승압 펌프를 설치함과 더불어, 상기 제1 순환 라인에, 처리 유체를 순환시키기 위한, 상기 승압 펌프보다 토출 유량이 큰 제1 순환 펌프를 설치하고, 상기 제1 저류 탱크는, 상기 제1 순환 펌프의 상류측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 저류 탱크에, 상기 처리 유체를 배출하는 유체 배출 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 용기의 상류측 및 하류측에, 상기 제1 순환 라인과 독립적으로 상기 처리 용기 내의 유체를 순환시키는 제2 순환 라인을 접속하고,
    상기 제2 순환 라인에, 상기 처리 용기로부터의 처리 유체를 받고 상기 처리 용기의 용량보다 큰 제2 저류 탱크를 설치한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 처리 용기의 하류측에, 상기 제1 순환 라인과 상기 제2 순환 라인을 전환하는 하류측 변환 밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 용기에, 상기 유체 공급 라인에 접속된 유체 공급 헤더를 설치함과 더불어, 상기 유체 배출 라인에 접속된 유체 배출 헤더를 설치하여, 상기 처리 용기 내에 처리 유체의 층류를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 건조 방지용 액체가 공급되어 있는 기판을 처리 용기 내로 반입하는 공정과,
    상기 처리 용기에 유체 공급 라인을 통해 처리 유체를 공급하는 공정과,
    상기 처리 용기 내에서 상기 기판에 대하여 처리 유체를 이용하여 초임계 처리를 행하는 공정과,
    상기 처리 용기 내의 처리 유체를 유체 배출 라인을 통해 배출하는 공정과,
    상기 유체 공급 라인 및 상기 유체 배출 라인과 독립적으로 설치된 제1 순환 라인에 의해, 상기 처리 용기 내의 처리 유체를 순환시키는 공정을 포함하고,
    상기 제1 순환 라인에 설치되고 상기 처리 용기의 용량보다 큰 제1 저류 탱크에 의해, 상기 처리 용기로부터의 처리 유체를 받는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 컴퓨터에서 기판 처리 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능 기억 매체에 있어서,
    상기 기판 처리 방법은, 건조 방지용 액체가 공급되어 있는 기판을 처리 용기 내로 반입하는 공정과,
    상기 처리 용기에 유체 공급 라인을 통해 처리 유체를 공급하는 공정과,
    상기 처리 용기 내에서 상기 기판에 대하여 처리 유체를 이용하여 초임계 처리를 행하는 공정과,
    상기 처리 용기 내의 처리 유체를 유체 배출 라인을 통해 배출하는 공정과,
    상기 유체 공급 라인 및 상기 유체 배출 라인과 독립적으로 설치된 제1 순환 라인에 의해, 상기 처리 용기 내의 처리 유체를 순환시키는 공정을 포함하고,
    상기 제1 순환 라인에 설치된 상기 처리 용기의 용량보다 큰 제1 저류 탱크에 의해, 상기 처리 용기로부터의 처리 유체를 받는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 기억 매체.
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