KR20170113086A - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 결함의 발생을 억제하면서, 건조액을 이용하여 기판 표면을 건조시키는 것이 가능한 기판 처리 장치 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판 유지부(31)에 유지되어, 회전하는 기판(W)의 표면에 처리액을 공급하여 처리를 행하는 기판 처리 장치(16)에 있어서, 건조액 공급 노즐(411)은, 처리액에 의한 처리가 행해진 후의 회전하는 기판의 표면에 건조액을 공급하고, 이동 기구(41, 42, 421)는, 기판(W)에 대한 건조액의 착액점(着液點; PA)을, 기판(W)의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 이동시킨다. 제어부(18)는, 착액점을 기점으로 하여 형성되는 건조액의 유선에 있어서의, 상기 착액점의 중심으로부터, 기판의 회전 중심측의 단부까지의 거리(L)가, 미리 설정한 상한 거리(M) 이하가 되도록 제어를 행한다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING METHOD, AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 처리액에 의한 처리가 행해진 후의 기판을, 건조액을 이용하여 건조시키는 기술에 관한 것이다.
회전하는 기판[예컨대 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)]의 표면에, 약액이나 린스액 등의 처리액을 순차, 전환 공급하여, 기판의 처리를 행하는 기술이 알려져 있다. 각종의 처리액을 이용한 처리가 완료되면, 회전하는 기판에 대해, IPA(Isopropyl Alcohol) 등의 휘발성이 높은 건조액을 공급하여, 기판 표면에 잔존하는 처리액을 건조액과 치환한 후, 기판 밖으로 건조액을 배출시킴으로써 기판의 건조가 행해진다.
예컨대 특허문헌 1에는, 회전하는 기판을 향해 공급된 제2 유체(전술한 건조액에 상당함)의 공급 위치를 기판의 중심측으로부터 둘레 가장자리부측으로 이동시킴으로써, 기판의 상면의 액막을 흘러가게 하여 기판을 건조시키는 기술이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2007-36180호 공보: 청구항 1, 단락 0048
그러나 반도체 장치의 고집적화나 고애스펙트비화에 따라, 건조 시에 패턴의 도괴(倒壞) 등의 결함이 발생하고 있다. 특허문헌 1에 기재된 수법으로도, 결함이 발생하는 경우가 있다.
본 발명은 이러한 사정하에 이루어진 것으로, 그 목적은, 결함의 발생을 억제하면서, 건조액을 이용하여 기판 표면을 건조시키는 것이 가능한 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 및 이 방법이 기록되어 있는 기억 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 기판 처리 장치는, 기판의 표면에 처리액을 공급한 후에 건조액을 공급하는 처리를 행하는 기판 처리 장치에 있어서,
기판을 유지하는 기판 유지부와,
상기 기판 유지부에 유지된 기판을 회전시키는 회전 기구와,
상기 처리액에 의한 처리가 행해진 후의 회전하는 기판의 표면에 대해, 기판을 건조시키기 위한 건조액을 공급하는 건조액 공급 노즐과,
상기 기판 유지부에 유지된 기판과 건조액 공급 노즐을 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,
상기 건조액 공급 노즐로부터 공급되는 건조액의 공급 유량을 제어하는 유량 제어 기구와,
상기 건조액 공급 노즐로부터 공급된 건조액이 기판에 도달하는 위치인 착액점(着液點)을, 기판의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 이동시킬 때에, 상기 착액점을 기점으로 하여 형성되는 건조액의 유선(流線)에 있어서의, 상기 착액점의 중심으로부터, 기판의 회전 중심측의 단부까지의 거리(L)가, 미리 설정한 상한 거리(M) 이하가 되도록 제어를 행하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 기판 처리 장치는, 이하의 구성을 구비하여도 좋다.
(a) 상기 상한 거리(M)는, 이 상한 거리 이하의 유선을 형성하여 건조액의 공급을 행했을 때에, 기판의 표면에 형성된 패턴에 형성되는 결함의 기준값으로부터의 증가수가 1 ㎠당 5개 이하가 되는 값인 것. 상기 제어부는, 상기 건조액의 공급 유량을 변화시키는 것, 또는 상기 건조액 공급 노즐의 이동 속도를 변화시킴으로써, 상기 거리(L)가 상한 거리(M) 이하가 되도록 제어를 행하는 것.
(b) 상기 제어부는, 상기 착액점이 그리는 궤도원의 단위 구간으로부터, 기판의 중심부측으로의 건조액의 유입량에 기초하여 상기 거리(L)를 제어하는 것. 이때, 하기 식에 기초하여 기판의 중심부측으로의 건조액의 유입량을 특정하는 것.
건조액의 유입량={(Q/2)*t}/C (단, t=D/v)
여기서, D는 건조액 공급 노즐의 개구 직경[㎜], Q는 건조액의 공급 유량[㎖/s], v는 착액점의 이동 속도[㎜/s], C는 착액점이 그리는 궤도원의 둘레 길이[㎜]임.
(c) 상기 제어부는, 상기 착액점의 건조액에 작용하는 원심 가속도가, 이 착액점의 이동 방향을 따라 일정하게 되도록, 상기 회전 기구에 의한 기판의 단위 시간당 회전수를 변화시키는 제어를 행하는 것.
(d) 상기 건조액 공급 노즐은, 건조액의 토출 위치보다, 상기 착액점 쪽이 기판의 회전 중심에서 볼 때에 둘레 가장자리부측에 위치하도록, 건조액의 토출 방향을 경사지게 한 상태로 배치되어 있는 것. 또한, 상기 건조액 공급 노즐은, 기판을 평면에서 보았을 때, 상기 착액점이 그리는 궤도원에 대해 기판이 회전하는 방향을 따라 뻗은 접선 방향과, 건조액의 토출 방향이 이루는 각도(θ)가, 0°<θ<90°의 범위 내의 각도가 되도록 배치되어 있는 것.
또한, 다른 발명에 따른 기판 처리 장치는, 기판의 표면에 처리액을 공급한 후에 건조액을 공급하는 처리를 행하는 기판 처리 장치에 있어서,
기판을 유지하는 기판 유지부와,
상기 기판 유지부에 유지된 기판을 회전시키는 회전 기구와,
상기 처리액에 의한 처리가 행해진 후의 회전하는 기판의 표면에 대해, 기판을 건조시키기 위한 건조액을 공급하는 건조액 공급 노즐과,
상기 기판 유지부에 유지된 기판과 건조액 공급 노즐을 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,
상기 건조액 공급 노즐로부터 공급된 건조액이 기판에 도달하는 위치인 착액점을, 기판의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 이동시킬 때에, 상기 착액점의 건조액에 작용하는 원심 가속도가, 이 착액점의 이동 방향을 따라 일정하게 되도록, 상기 회전 기구에 의한 기판의 단위 시간당 회전수를 변화시키는 제어를 행하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 결함의 발생을 억제하면서, 건조액을 이용하여 기판 표면을 건조시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 처리 유닛을 구비한 기판 처리 시스템의 개요를 도시한 평면도이다.
도 2는 상기 처리 유닛의 개요를 도시한 종단 측면도이다.
도 3은 상기 처리 유닛의 평면도이다.
도 4는 상기 처리 유닛에 설치된 IPA 노즐, 및 N2 노즐에 의한 웨이퍼 처리의 모습을 도시한 사시도이다.
도 5는 상기 IPA 노즐로부터 토출되는 IPA의 착액점 부근을 측면에서 본 모식도이다.
도 6은 상기 IPA의 착액점 부근을 상면에서 본 모식도이다.
도 7은 실시형태에 따른 처리 유닛에 의한 IPA 공급의 작용 설명도이다.
도 8은 비교형태에 따른 처리 유닛에 의한 IPA 공급의 작용 설명도이다.
도 9는 제2 실시형태에 따른 처리 유닛에 의한 IPA 공급의 작용 설명도이다.
도 10은 제2 비교형태에 따른 처리 유닛에 의한 IPA 공급의 작용 설명도이다.
도 11은 제3 실시형태에 따른 IPA 노즐로부터 토출되는 IPA의 착액점 부근을 측면에서 본 모식도이다.
도 12는 제3 실시형태에 따른 IPA의 착액점 부근을 상면에서 본 모식도이다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시한 도면이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확히 하기 위해서, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 반입 반출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입 반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 설치된다.
반입 반출 스테이션(2)은, 캐리어 배치부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 배치부(11)에는, 복수 매의 기판, 본 실시형태에서는 반도체 웨이퍼[이하 웨이퍼(W)]를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 배치된다.
반송부(12)는, 캐리어 배치부(11)에 인접하여 설치되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 전달부(14) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은, 반송부(12)에 인접하여 설치된다. 처리 스테이션(3)은, 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은, 반송부(15)의 양측에 나란히 설치된다.
반송부(15)는, 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 전달부(14)와 처리 유닛(16) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)에 대해 소정의 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은, 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는, 예컨대 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는, 기억부(19)에 기억된 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
한편, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것이며, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예컨대 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기한 바와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저, 반입 반출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 배치부(11)에 배치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 배치한다. 전달부(14)에 배치된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)에 반입된다.
처리 유닛(16)에 반입된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 배치된다. 그리고, 전달부(14)에 배치된 처리가 완료된 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 배치부(11)의 캐리어(C)로 복귀된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 처리 유닛(16)은, 챔버(20)와, 기판 유지 기구(30)와, 처리 유체 공급부(40)와, 회수컵(50)을 구비한다.
챔버(20)는, 기판 유지 기구(30)와 처리 유체 공급부(40)와 회수컵(50)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는, FFU(Fan Filter Unit)(21)가 설치된다. FFU(21)는, 챔버(20) 내에 다운플로우를 형성한다.
기판 유지 기구(30)는, 유지부(31)와, 지주부(32)와, 구동부(33)를 구비한다. 유지부(31)는, 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 지주부(32)는, 연직 방향으로 연장되는 부재이며, 기단부가 구동부(33)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 선단부에 있어서 유지부(31)를 수평으로 지지한다. 구동부(33)는, 지주부(32)를 연직축 주위로 회전시킨다. 이러한 기판 유지 기구(30)는, 구동부(33)를 이용하여 지주부(32)를 회전시킴으로써 지주부(32)에 지지된 유지부(31)를 회전시키고, 이에 의해, 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
처리 유체 공급부(40)는, 웨이퍼(W)에 대해 처리 유체를 공급한다. 처리 유체 공급부(40)는, 처리 유체 공급원(70)에 접속된다.
회수컵(50)은, 유지부(31)를 둘러싸도록 배치되고, 유지부(31)의 회전에 의해 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수컵(50)의 바닥부에는, 배액구(排液口; 51)가 형성되어 있고, 회수컵(50)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액구(51)로부터 처리 유닛(16)의 외부로 배출된다. 또한, 회수컵(50)의 바닥부에는, FFU(21)로부터 공급되는 기체를 처리 유닛(16)의 외부로 배출하는 배기구(52)가 형성된다.
전술한 기판 처리 시스템(1)에 설치되어 있는 처리 유닛(16)은, 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 상당한다. 처리 유닛(16)은, 처리 유체(처리액)인 약액이나 린스액에 의한 처리가 행해진 후의 회전하는 웨이퍼(W)에 대해, 건조액을 공급하고, 이 건조액의 착액점을 웨이퍼(W)의 중심부로부터 둘레 가장자리부로 이동시켜 웨이퍼(W)를 건조시키기 위한 구성을 구비한다. 건조액이란, 린스액보다 휘발성이 높고, 린스액과 혼합 가능한 액체를 말하며, 본 실시형태에서는, 린스액에 DIW(Deionized Water)를, 건조액으로서 IPA를 이용한다.
이하, 도 3을 참조하면서, 이 구성에 대해 설명한다.
본 예의 처리 유닛(16)에 있어서 이미 서술한 처리 유체 공급부(40)는, 기판 유지 기구(30)에 유지된 웨이퍼(W)에 대해, 약액의 공급을 행하는 약액 노즐(413)과, 린스액인 DIW의 공급을 행하는 DIW 노즐(412)과, IPA의 공급을 행하는 IPA 노즐(411)을 구비한다.
본 예에 있어서 전술한 각 노즐(411∼413)은 공통의 제1 노즐 아암(41)의 선단부에 설치되어 있다. 제1 노즐 아암(41)의 기단부측은, 유지부(기판 유지부)(31)에 유지된 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방측의 위치와, 이 웨이퍼(W)의 상방 위치로부터 측방으로 퇴피한 위치 사이에서 이들 노즐(411∼413)을 이동시키기 위한 가이드 레일(42)에 접속되어 있다. 가이드 레일(42)에는, 제1 노즐 아암(41)을 이동시키기 위한 구동부(421)가 설치되어 있다. 제1 노즐 아암(41), 가이드 레일(42), 구동부(421)는, 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)에 대해 IPA 노즐(411)을 상대적으로 이동시키는 이동 기구에 상당한다. 또한, 도 3 중, 측방으로 퇴피한 제1 노즐 아암(41)을 실선으로 나타내고, 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방측으로 진입한 제1 노즐 아암(41)을 파선으로 나타내고 있다.
약액 노즐(413)은, 개폐 밸브(V3)를 통해 약액 공급원(73)에 접속되어 있다. 약액 공급원(73)으로부터는, 웨이퍼(W)의 처리의 목적에 따라 공급되는 1종 또는 복수 종의 약액이 공급된다. 본 실시형태에서는, 1종류의 약액으로 기재하고 있다. 약액 노즐(413)로부터는, 약액이 개폐 밸브(V3)를 통해 공급된다.
DIW 노즐(412)은, 개폐 밸브(V2)를 통해 DIW 공급원(72)에 접속되어 있다. DIW 노즐(412)로부터는, DIW가 개폐 밸브(V2)를 통해 공급된다.
전술한 약액이나 DIW는, 웨이퍼(W)의 처리를 행하는 처리액에 상당한다.
IPA 노즐(411)은, 본 예의 건조액 공급 노즐에 상당하며, 개폐 밸브(V1)를 통해 IPA 공급원(71)에 접속되어 있다. IPA 공급원(71)으로부터는, DIW와 혼합 가능한 건조액인 IPA가 공급된다. 건조액이란, DIW보다 휘발성이 높고, 웨이퍼(W)의 건조를 촉진시키는 액체이다. IPA 공급원(71)은, 액체 IPA를 저류하는 탱크와, 탱크로부터 IPA 노즐(411)을 향해 IPA의 송액을 행하기 위한 펌프 등의 송액 기구와, 유량 조절 밸브 등을 포함하여 IPA 노즐(411)에 공급되는 IPA의 공급 유량을 제어하는 유량 제어 기구를 구비한다(모두 도시하지 않음).
또한 도 3에 도시된 바와 같이, 처리 유닛(16)은, 건조액이 공급된 후의 웨이퍼(W)의 표면에, 건조용 가스로서 불활성 가스인 질소(N2) 가스를 공급하기 위한 N2 노즐(431)을 구비한다.
본 예의 N2 노즐(431)은, IPA 노즐(411) 등이 설치된 이미 서술한 제1 노즐 아암(41)과는 상이한 제2 노즐 아암(43)의 선단부에 설치되어 있다. 제2 노즐 아암(43)의 기단부측은, 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방측의 위치와, 이 웨이퍼(W)의 상방 위치로부터 측방으로 퇴피한 위치 사이에서 N2 노즐(431)을 이동시키기 위한 가이드 레일(44)에 접속되어 있다. 가이드 레일(44)에는, 제2 노즐 아암(43)을 이동시키기 위한 구동부(441)가 설치되어 있다. 도 3 중, 측방으로 퇴피한 제2 노즐 아암(43)을 실선으로 나타내고, 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방측으로 진입한 제2 노즐 아암(43)을 파선[이미 서술한 제1 노즐 아암(41)과 공통의 파선]으로 나타내고 있다.
N2 노즐(431)은, 개폐 밸브(V4)를 통해 N2 공급원(74)에 접속되어 있다.
도 3을 이용하여 설명한 각 노즐(411∼413, 431)의 웨이퍼(W)의 상방측의 위치나 이 상방측의 위치로부터 퇴피한 위치로의 이동, 각 공급원(71∼74)으로부터의 유체의 공급/정지나 유량의 제어는, 이미 서술한 제어부(18)에 의해 실행된다.
이상에 설명한 구성을 구비하는 처리 유닛(16)을 이용하여 실시되는 액처리의 내용에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하면서 설명한다.
기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16) 내에 반입된 웨이퍼(W)가, 유지부(31)에 설치된 유지 핀(311)에 의해 유지되면, 측방으로 퇴피하고 있던 제1 노즐 아암(41)을 웨이퍼(W)의 상방측으로 진입시켜, 약액 노즐(413), DIW 노즐(412)을 웨이퍼(W)의 중심부(PO)의 상방 위치에 배치한다. 그 후, 회전 기구인 구동부(33), 지주부(32)를 통해 웨이퍼(W)를 소정의 회전 속도로 회전시켜 약액 노즐(413)로부터 약액을 공급하여, 약액 처리를 행한다.
소정의 약액에 의한 처리를 끝냈다면, 웨이퍼(W)를 회전시킨 채로, 약액 노즐(413)로부터의 약액의 공급을 정지하고, DIW 노즐(412)로부터 DIW를 공급하여, 린스 세정 처리를 실행한다. 소정 시간, 린스 세정 처리를 실행했다면, 웨이퍼(W)를 회전시킨 채로 DIW 노즐(412)로부터의 DIW의 공급을 정지하고, IPA 노즐(411)로부터 IPA를 공급하여 DIW와의 치환을 행한다.
이때, 웨이퍼(W)의 중심부(PO)에 IPA를 공급할 수 있는 위치에 IPA 노즐(411)을 배치하고, 상기 중심부(PO)를 향해 IPA를 공급한다. 공급된 IPA는, 원심력의 작용에 의해 웨이퍼(W)의 표면을 퍼져, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 IPA의 액막이 형성된다. 이와 같이 IPA의 액막을 형성함으로써, 린스 세정 처리 시에 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 DIW를 IPA로 치환할 수 있다.
웨이퍼(W)의 표면에 IPA의 액막이 형성되었다면, 중심부(PO)에 IPA가 공급되는 위치보다 측방[예컨대 웨이퍼(W)의 중심부(PO)로부터 반경 방향으로 40 ㎜ 이동한 위치]까지 IPA 노즐(411)을 이동시킨다. 이 결과, IPA 노즐(411)로부터 공급된 IPA가 도달하지 않는 웨이퍼(W)의 중심부(PO)의 둘레 가장자리 영역으로부터는, 원심력의 작용에 의해 IPA가 유출되어, 액막이 존재하지 않는 영역(이하, 「코어」라고도 함)이 형성된다.
전술한 IPA 노즐(411)의 이동 동작에 맞춰, 측방으로 퇴피하고 있던 제2 노즐 아암(43)을 웨이퍼(W)의 상방측으로 진입시켜, 웨이퍼(W)의 중심부(PO)의 상방 위치에 N2 노즐(431)을 배치한다. 그리고, 전술한 코어가 형성되었다면, 이 코어를 향해 N2 가스를 공급하여, 웨이퍼(W)의 표면의 건조를 촉진시킨다.
한편 도 4의 배치 상태에 있어서의 IPA 노즐(411)로부터의 IPA의 토출 위치와, N2 노즐(431)로부터의 N2 가스의 토출 위치의 위치 관계를 이해하기 쉽게 하기 위해서, 도 5에는 IPA 노즐(411)과 동일한 방향으로 N2 노즐(431)을 이동시켰다고 가정했을 때의 N2 노즐(431)의 배치 위치, 및 N2 가스의 토출 위치를 파선으로 나타내고 있다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전, IPA 노즐(411)로부터의 IPA의 공급, N2 노즐(431)로부터의 N2 가스의 공급을 계속하면서, 이들 노즐(411, 431)을 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부를 향해 이동시킨다[본 예에서는 2개의 노즐(411, 431)은 반대 방향으로 이동]. 이 결과, IPA의 공급 위치(도 4 중에 일점 쇄선으로 나타내고 있음)와, N2 가스의 공급 위치(도 4 중에 파선으로 나타내고 있음)가 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부측을 향해, 웨이퍼(W)의 전면(全面)을 스캔하도록 이동한다. 또한, 도 4 중의 일점 쇄선과 파선의 위치 관계로부터 알 수 있는 바와 같이, 전술한 스캔 동작에 있어서, N2 노즐(431)로부터의 N2 가스의 공급 위치는, IPA 노즐(411)로부터의 IPA의 공급 위치보다 웨이퍼(W)의 직경 방향, 중앙부측에 위치하도록, 각 노즐 아암(41, 43)의 이동 동작이 제어된다.
IPA의 공급 위치의 스캔 동작에 따라, IPA의 액막이 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부측으로 밀려나, 액막이 형성되어 있지 않은 영역이 넓어진다. 또한 N2 가스의 공급 위치의 스캔 동작에 따라, IPA의 액막이 밀려난 후의 웨이퍼(W)의 표면에 N2 가스가 분사되어, 이 영역의 건조가 완료된다.
IPA의 공급 위치가 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리에 도달했다면, IPA 노즐(411)로부터의 IPA의 공급을 정지한다. 계속해서 N2 가스의 공급 위치가 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리에 도달했다면, N2 노즐(431)로부터의 N2 가스의 공급을 정지한다.
전술한 동작에 의해, 웨이퍼(W)의 전면으로부터 DIW가 IPA에 의해 치환, 제거되어, 건조한 웨이퍼(W)를 얻을 수 있다.
웨이퍼(W)의 건조 종료 후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지시키고, 처리 유닛(16) 내에 기판 반송 장치(17)를 진입시키며, 유지부(31)로부터 기판 반송 장치(17)에 웨이퍼(W)를 전달하여, 처리가 완료된 웨이퍼(W)를 처리 유닛(16)으로부터 취출한다. 이렇게 해서, 처리 유닛(16)에 있어서의 웨이퍼(W)에 대한 일련의 처리가 종료된다.
이상, 약액이나 DIW 등의 처리액을 공급하여 처리를 행한 후의 웨이퍼(W)에 대해, 또한 IPA(건조액)를 공급하여 처리액과 치환하고, IPA의 공급 위치를 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 둘레 가장자리부를 향해 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)를 건조시키는 수법에 대해 설명하였다.
여기서 본원의 발명자는, 이 수법에 의해 웨이퍼(W)의 건조를 행하면, 웨이퍼(W)의 표면의 일부에, 원환형의 결함(패턴 도괴나 파티클 부착, 세정 잔사)이 발생하는 경우가 있는 것을 확인하였다. 그래서, 이러한 사상(事象)이 발생하는 요인에 대해 검토한 결과, IPA 노즐(411)로부터 공급된 IPA가 웨이퍼(W)에 도달하는 위치인 착액점에 있어서의 IPA의 거동이, 결함의 발생에 영향을 미치는 것을 발견하였다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하면서, 패턴 도괴 등의 결함이 발생하는 구조, 및 그 대책인 실시형태에 따른 IPA의 공급 수법에 대해, 종래의 수법과 비교하면서 설명한다.
도 5는 IPA 노즐(411)로부터 토출된 IPA가 웨이퍼(W)에 도달하는 위치인 착액점(PA)의 근방 영역을 관찰한 결과를 측면측에서 모식적으로 도시한 도면이고, 도 6은 동 영역을 상면측에서 도시한 모식도이다.
상기 영역의 관찰 결과에 의하면, IPA 노즐(411)로부터 토출되어, 착액점(PA)에 도달한 IPA는, IPA 액막(711)의 액막 내에 등방적으로 퍼지려고 한다. 한편, 이 IPA에 대해서는, 회전하는 웨이퍼(W)로부터의 원심력이 작용하기 때문에, IPA는, 도 6 중에 도시된 선회류(旋回流) 형상의 IPA 유선(710)을 형성하면서, 이윽고 IPA 액막(711)에 흡수되어 간다. 이때, 웨이퍼(W)에 공급된 IPA는, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 패턴(700) 내에 들어가, DIW와 치환된다. 한편, 도 5에서는, 착액점(PA)의 근방 영역에 형성되어 있는 패턴(700)을 모식적으로 도시하고 있다.
그리고, IPA 노즐(411)의 스캔 동작을 실행하면, IPA 노즐(411)의 이동에 따라 착액점(PA)의 위치, 및 IPA 유선(710)의 형성 영역도 이동한다. 이때, IPA 유선(710)의 내측 영역에는, IPA 노즐(411)의 이동에 추종하지 못한 IPA가 얇은 액막[이하, 중심부측 IPA 액막(711a)이라고 함]이 잔존하는 현상이 관찰된다(도 5, 도 6).
IPA 노즐(411)의 이동에 추종할 수 없었던 중심부측 IPA 액막(711a)은, IPA의 증발에 의해 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제거된다. 이때, 중심부측 IPA 액막(711a)의 면내에서 IPA가 균일하게 제거되지 않으면, IPA의 표면 장력이 패턴(700)에 대해 불균일하게 작용하여, 패턴 도괴를 발생시키는 요인이 된다. 또한, IPA가 균일하게 제거되지 않는 영역에서는, 파티클의 부착이나 세정 잔사도 발생하기 쉬운 것을 파악하였다.
또한 패턴 도괴를 비롯한 전술한 결함은, 중심부측 IPA 액막(711a)의 폭[중심부측 IPA 액막(711a)의 형성 영역]이 넓어질수록, 발생하기 쉬워지는 한편, 중심부측 IPA 액막(711a)의 폭을 좁은 범위로 한정하면, 결함의 발생을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.
발명자는, 중심부측 IPA 액막(711a)의 폭에 영향을 주는 인자에 대해 검토를 행한 결과, 웨이퍼(W)에 대해 IPA가 공급되는 착액점(PA)으로부터, 웨이퍼(W)의 중심부측으로 유입되는 IPA양의 영향이 큰 것을 알 수 있었다. 그리고, 웨이퍼(W)의 중심부측으로 유입되는 IPA양은, 착액점(PA)의 중심과, 웨이퍼(W)의 회전 중심측에 있어서의 IPA 유선(710)의 단부(713)[IPA 유선(710)-중심부측 IPA 액막(711a) 사이의 계면] 사이의 거리(L)로 파악하는 것이 가능한 것을 발견하였다.
즉, 거리(L)가 길어지면, 웨이퍼(W)의 중심측으로 유입되는 IPA의 양이 많아지고, IPA 노즐(411)의 이동에 추종하지 못한 IPA가 많아져 중심부측 IPA 액막(711a)의 폭이 넓어진다. 한편, 거리(L)를 짧게 하면, 웨이퍼(W)의 중심측으로 유입되는 IPA의 양이 적어져, 중심부측 IPA 액막(711a)의 폭을 좁게 할 수 있다.
또한, 결함의 발생수가 충분히 적은 건조 결과가 얻어지는 거리(L)의 상태로부터, 점차 거리(L)가 길어지도록 조건을 변경하여 웨이퍼(W)의 건조를 행했을 때, 생산 효율 등의 관점에서 결함의 발생수가 무시할 수 없어지는 임계적인 거리가 존재한다. 그래서, 이 임계 거리보다 짧은 거리(M)를 상한으로 하여(이하, 「상한 거리(M)」라고 함), 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 IPA 유선(710)에 있어서의 상기 거리(L)를 제어하면, 결함의 발생을 소정수 이하로 저감할 수 있다.
여기서, IPA 노즐(411)로부터 웨이퍼(W)에 IPA를 공급할 때, IPA 유선(710)은 명료하게 형성되기 때문에, 거리(L)는 명확히 파악할 수 있다. 한편, 결함은 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 패턴(700)의 구조에 의존하는 점도 많아, 상한 거리(M)를 일률적으로 특정할 수는 없다. 예컨대, 어느 세대의 반도체 장치의 생산 시에 결함을 충분히 억제할 수 있었던 상한 거리(M)가, 상기 세대보다 패턴(700)의 선폭이 가는 후계세대의 반도체 장치의 생산 시에는, 많은 결함을 발생시키는 거리(L)를 포함해 버리는 경우도 있다.
단, IPA 유선(710)에 있어서의 상기 거리(L)를 짧게 하는 효과는, 결함수의 저감으로서 명확히 파악할 수 있다. 이 점에 주목하면, 패턴(700)의 구조에 의존하지 않고, 상한 거리(M)를 정의할 수 있다.
그래서, 예비 실험 등에 의해, 패턴(700)을 촬상하여 얻어진 패턴 화상 중, 생산 관리상, 결함수가 허용값 이하인 웨이퍼(W)의 이상적인 패턴 화상(반드시 결함수가 제로가 아니어도 좋음)을 기준값으로서 설정해 둔다. 계속해서 상기 거리(L)가 미리 설정한 값이 되도록, 예컨대 IPA의 공급 유량을 제어하여 웨이퍼(W)를 건조시키는 처리를 행한 후, 이 처리 후의 웨이퍼(W)의 패턴 화상을 취득하고, 상기 이상적인 패턴 화상과 비교하여, 이상적인 패턴 화상에 대한 패턴 화상의 변화 개소를 하나의 결함으로서 검출하며, 결함수를 카운트한다. 그리고, 상기 거리(L)가 점차 작아지도록 제어 조건을 변경한 복수의 조건하에서, IPA를 이용한 웨이퍼(W)의 건조와, 건조 후의 웨이퍼(W)에 있어서의 결함의 카운트를 실행한다. 이 결과, 웨이퍼(W)의 표면의 1 ㎠당 범위 내에 발생하는 평균의 결함의 증가수가 5개 이하가 되는 거리(L)를, 이미 서술한 상한 거리(M)로 한다.
다음으로, IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L)[착액점(PA)의 중심과, 웨이퍼(W)의 회전 중심측에 있어서의 IPA 유선(710)의 단부(713) 사이의 거리(L)]를 제어하는 수법에 대해 설명한다.
IPA가 착액점(PA)으로부터 등방적으로 퍼지는 경우, 거리(L)는, 착액점(PA)으로부터 웨이퍼(W)의 중심부측으로 유입되는 IPA의 유량(이하, 「IPA 중심 유입량」이라고 함)의 영향을 받는다. 즉, IPA 중심 유입량이 많아지면 거리(L)는 길어지고, IPA 중심 유입량이 적어지면 거리(L)는 짧아진다. 또한, 웨이퍼(W)의 중심부와 둘레 가장자리부에서는, 착액점(PA)이 그리는 궤도원의 둘레 길이가 상이하기 때문에, 이 궤도원에의 단위 구간당 IPA 중심 유입량이 변화한다. 즉, IPA 노즐(411)로부터의 IPA의 토출량을 일정하게 했을 때, 착액점(PA)이 그리는 궤도원의 둘레 길이가 둘레 가장자리부보다 짧은 중심부에서는, 단위 구간당 IPA 중심 유입량은 궤도원의 둘레 길이가 긴 둘레 가장자리부보다 많아진다.
전술한 관계에 입각하여, 착액점(PA)이 그리는 궤도원에의 단위 구간당 IPA 중심 유입량이, 착액점(PA)의 스캔 속도(이동 속도), IPA의 공급 유량의 관계로 표현된다.
착액점(PA)이 충분히 작고[예컨대 IPA 노즐(411)의 개구 직경과 동일함], 등방적으로 퍼지는 IPA의 반량(半量)이 웨이퍼(W)의 중심부측으로 유입된다고 생각했을 때, 전술한 IPA 중심 유입량은 하기 (1)식으로 표현할 수 있다.
IPA 중심 유입량[㎖/㎜]
={(Q/2)*t}/C (단, t=D/v) …(1)
여기서, D는 IPA 노즐(411)의 개구 직경[㎜], Q는 IPA의 공급 유량[㎖/s], v는 착액점(PA)의 스캔 속도[㎜/s], C는 착액점(PA)이 그리는 궤도원의 둘레 길이[㎜]이다. IPA의 공급 유량은, 예컨대 1 ㎖/min∼300 ㎖/min(0.017 ㎖/s∼5 ㎖/s)의 범위가 상정된다.
다음으로, IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L) 이외의 결함의 발생 요인에 대해서도 검토한다.
이미 서술한 바와 같이 두께가 불안정한 중심부측 IPA 액막(711a)에 대해, 웨이퍼(W)의 회전에서 기인한 큰 원심 가속도(원심력)가 가해지면, 이 영역의 IPA가 불균일하게 건조하거나, 중심부측 IPA 액막(711a)으로부터 떨어져 나간 IPA가 웨이퍼(W)의 표면에 남겨지는 사상이 더 발생하기 쉬워질 우려도 있다.
도 8은 원환형의 결함이 확인된 비교형태에 따른 착액점(PA)의 스캔 속도[도 8의 (a)], IPA 중심 유입량[도 8의 (b)], 웨이퍼(W)의 단위 시간당 회전수[도 8의 (c)], 착액점(PA)에 공급된 IPA에 작용하는 원심 가속도[도 8의 (d)]의 값을, 웨이퍼(W)의 중심부(PO)로부터 착액점(PA)까지의 반경 방향의 거리에 대응시켜 표시한 그래프이다.
이 비교형태에 있어서, IPA 노즐(411)의 개구 직경은 D=2 ㎜, IPA의 공급 유량은 Q=0.54 ㎖/s로 일정하다.
도 8의 (a)에 의하면, 웨이퍼(W)의 중심부(PO)에서 IPA 노즐(411)로부터 IPA를 공급하여, 웨이퍼(W)의 전면에 IPA 액막(711)을 형성한 후, 코어를 형성하기 위해서 중심부(PO)로부터 40 ㎜의 위치까지 40 ㎜/s의 스캔 속도로 착액점(PA)을 이동시키고, 그런 후, 일단, 착액점(PA)의 스캔을 정지한다. 그리고, 코어가 형성된 후의 타이밍에서 중심부(PO)로부터 40 ㎜∼50 ㎜의 영역은 약 7 ㎜/s의 스캔 속도로 착액점(PA)을 이동시킨 후, 서서히 스캔 속도를 저하시켜, 60 ㎜보다 둘레 가장자리부측의 영역은 약 5 ㎜/s의 일정한 스캔 속도로 착액점(PA)을 이동시킨다.
전술한 착액점(PA)의 스캔 속도의 변화[도 8의 (a)]에 입각해서, 이미 서술한 (1)식에 기초하여 IPA 중심 유입량을 계산하면, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 IPA 중심 유입량의 값은, 중심부(PO)로부터의 착액점(PA)의 거리[웨이퍼(W)의 반경 방향의 위치]에 따라 크게 오르내린다. 그리고, IPA 중심 유입량이 많아지는 영역에서는, 이미 서술한 거리(L)가 길어져, 결함을 발생시키는 요인이 되는 중심부측 IPA 액막(711a)이 커진다.
또한 웨이퍼(W)의 회전수에 주목하면, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 중심부(PO)로부터 착액점(PA)까지의 거리가 40 ㎜까지의 코어의 형성 영역에서, 웨이퍼(W)의 회전수를 1000 rpm으로 하고, 착액점(PA)이 더욱 둘레 가장자리부측으로 이동한 후에는, 웨이퍼(W)의 회전수를 600 rpm으로 저하시킨다.
전술한 착액점(PA)의 위치에 따른 웨이퍼(W)의 회전수 변화에 따라, 착액점(PA)에 공급된 IPA에 작용하는 원심 가속도도 크게 변동한다. 그리고, 이 원심 가속도의 변동의 영향과, 도 8의 (b)를 이용하여 설명한 IPA 중심 유입량의 변화에 기인하는 IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L)의 증대가 합쳐져, 원환형의 결함이 발생한 것으로 생각된다.
이상, 도 8의 (a) 내지 도 8의 (d)를 참조하면서 고찰한 비교형태에 따른 IPA의 공급 수법에 입각하여, 본 실시형태에 따른 처리 유닛(16)에 있어서는, 코어를 형성한 후의 IPA 유선(710)에 있어서의 상기 거리(L)를 소정의 상한 거리(M) 이하로 하기 위해서, 착액점(PA)의 스캔 속도를 제어함으로써, IPA 중심 유입량이, 착액점(PA)의 이동 방향을 따라 거의 일정하게 되도록 한다[도 7의 (b)]. 또한 코어를 형성한 후, 착액점(PA)에 공급된 IPA에 작용하는 원심 가속도가, 착액점(PA)의 이동 방향을 따라 거의 일정하게 되도록, 웨이퍼(W)의 회전수의 제어도 행한다[도 7의 (d)].
비교형태에서 검토한 바와 같이, IPA 중심 유입량의 증대나, 착액점(PA)의 IPA에 작용하는 원심 가속도의 변동이 발생하면, 중심부측 IPA 액막(711a)의 불균일 건조나 웨이퍼(W) 표면에의 IPA의 잔류가 발생하기 쉽다. 그래서, 실시형태에서는, IPA 중심 유입량[IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L)]을 일정값 이하로 유지하고, 또한 착액점(PA)의 IPA에 작용하는 원심 가속도를 일정하게 유지하면서 IPA의 착액점(PA)을 이동시켜 웨이퍼(W)의 건조를 행함으로써, 결함의 억제를 도모한다.
여기서 이미 서술한 비교형태에 있어서, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에서는, 이미 서술한 원환형의 결함은 거의 확인되지 않았다. 따라서, 이 영역에서 형성되는 IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L)는, 상한 거리(M) 이하의 값으로 되어 있다고 할 수 있다. 그래서, 실시형태에 따른 처리 유닛(16)에서는, IPA 중심 유입량이나 IPA에 작용하는 원심 가속도의 값이, 상기 비교형태의 둘레 가장자리부에 있어서의 IPA 중심 유입량이나 원심 가속도와 일치하도록, 착액점(PA)의 스캔 속도나 웨이퍼(W)의 회전수를 제어하는 수법을 채용하였다.
예컨대 도 8의 (b)에 의하면, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 있어서의 IPA 중심 유입량은, 약 9.0×10-4 ㎖/㎜이다. 그래서, 코어의 형성 영역 이외의 IPA의 중심 유입량이 상기한 값이 되도록, 이미 서술한 (1)식에 기초하여, 각 위치에 있어서의 착액점(PA)의 스캔 속도를 결정한다[도 7의 (a)]. 또한, IPA 중심 유입량의 급격한 변동이 발생하지 않도록, 코어의 형성 영역의 외단부[본 예에서는, 중심부(PO)로부터 반경 방향으로 40 ㎜ 이동한 위치]에 있어서의 착액점(PA)의 스캔 정지는 행하지 않았다. 그리고, 코어의 형성 영역의 외단부를 통과한 시점에서 (1)식에 기초하여 계산한 스캔 속도가 개시되도록, 코어의 형성 영역 내에서 착액점(PA)의 스캔 속도를 점차 저하시켰다.
또한, 도 8의 (d)에 의하면, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부[단, 패턴(700)의 형성 영역 내]에 있어서 착액점(PA)의 IPA에 작용하는 원심 가속도는 약 550 m/s2이다. 그래서, 코어의 형성 영역 이외의 원심 가속도가 상기한 값이 되도록, 원심 가속도의 계산식 G=rω2[여기서 G는 원심 가속도[m/s2], r은 중심부(PO)로부터의 착액점(PA)까지의 거리[m], ω는 웨이퍼(W)의 각속도[rad/s]]에 기초하여, 웨이퍼(W)의 회전수를 결정하였다[도 7의 (c)]. 한편, 코어의 형성 영역에 있어서는, 이 영역 내의 IPA를 확실하게 배출하기 위해서, 예컨대 구동부(33)의 사용 범위의 상한인 1000 rpm으로 웨이퍼(W)를 회전시켰다.
전술한 사고 방식에 기초하여, 착액점(PA)의 스캔 속도나 웨이퍼(W)의 회전수의 설정(조작 변수의 설정)을 행함으로써, 착액점(PA)의 이동 방향을 따라, IPA 중심 유입량을 일정값 이하[IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L)를 상한 거리(M) 이하]로 하여, IPA에 작용하는 원심 가속도의 값을 일정하게 유지할 수 있다.
여기서, 본 실시형태에 있어서 IPA에 작용하는 원심 가속도를 「일정하게 유지한다」란, 이 값이 엄밀하게 일정하게 유지되도록 조작 변수를 제어하는 경우에 더하여, 예컨대 제어의 안정성이나 응답 속도 등에 따라, 원심 가속도의 변동 범위가 예컨대 목표값의 ±5% 정도의 범위 내에 들어가도록 제어를 실행하는 경우도 포함한다.
여기서, 전술한 바와 같이 착액점(PA)의 이동 방향을 따라 IPA 중심 유입량의 상한값이나 IPA에 작용하는 원심 가속도의 목표값을, 비교형태에 있어서의 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부의 값에 일치시키는 것은 필수적인 요건이 아니다. 이미 서술한 바와 같이, IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L)가 상한 거리(M) 이하가 되도록 IPA 중심 유입량을 조절하고, 또한 IPA에 작용하는 원심 가속도를 「착액점(PA)의 이동 방향을 따라 일정하게 유지하는」 것에 의해, 중심부측 IPA 액막(711a)의 성장이나 축소에 따르는 불균일 건조, IPA의 잔류의 발생을 억제하여, 결함의 발생을 억제하는 효과가 있다.
단, 보다 적합한 결함의 억제 효과가 얻어지는 범위로서, IPA 중심 유입량의 목표값을 0.001 ㎖/㎜ 이하의 값으로 설정하고, 또한 착액점(PA)의 IPA에 작용하는 원심 가속도의 목표값을 60 m/s2∼13000 m/s2[웨이퍼(W)의 회전수로 200 rpm∼3000 rpm 상당]의 범위 내의 값으로 설정하는 경우를 예시할 수 있다.
도 7의 (a) 내지 도 7의 (d)를 이용하여 설명한 실시형태에 따른 IPA의 공급수법에 의해 웨이퍼(W)의 건조를 행한 결과, 비교형태에서 관찰된 원환형의 결함의 발생은 관찰되지 않고, 양호한 결함의 억제 효과가 얻어졌다.
이상 설명한 본 실시형태에 따른 처리 유닛(16)에 의하면 이하의 효과가 있다. 약액이나 DIW 등의 처리액에 의한 처리가 행해진 웨이퍼(W)에 대해, 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 건조액인 IPA를 공급하고, 이 IPA의 착액점(PA)을 기판의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 이동시킴으로써 건조한 기판을 얻는다. 이때, IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L)[착액점(PA)의 중심과, 웨이퍼(W)의 회전 중심측에 있어서의 IPA 유선(710)의 단부(713) 사이의 거리(L)]가, 이상적인 패턴 화상에 대해, 웨이퍼(W)의 표면의 1 ㎠당 범위 내에 발생하는 평균의 결함의 증가수가 5개 이하가 되는 상한 거리(M) 이하로 하도록, 착액점(PA)으로부터 웨이퍼(W)의 중심부측으로 유입되는 IPA의 유입량을 제어한다. 또한, IPA에 작용하는 원심 가속도가, 이 착액점(PA)의 이동 방향을 따라 일정하게 되도록, 착액점(PA)의 이동 속도를 변화시킨다. 이들에 의해, 착액점(PA)보다 기판의 중심부측에서의 액 잔류나 불균일 건조의 발생을 억제하여, 결함의 발생을 억제할 수 있다.
여기서 도 7의 (b)를 이용하여 설명한 바와 같이, IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L)를 조절하기(IPA 중심 유입량을 조절하기) 위한 조작 변수는, 이 착액점(PA)의 스캔 속도에 한정되지 않는다.
예컨대 착액점(PA)의 스캔 속도를 일정값으로 고정한 조건하에서, 도 10의 (a)의 제2 비교형태에 나타낸 바와 같이 IPA 노즐(411)로부터의 IPA의 공급 유량을 일정하게 유지하면, 웨이퍼(W)의 중앙부측으로부터 둘레 가장자리부측으로 착액점(PA)이 이동함에 따라 IPA 중심 유입량은 저하된다[도 10의 (b)].
그래서, 착액점(PA)의 스캔 속도를 고정한 조건하에서, IPA 중심 유입량이 일정하게 되도록 IPA의 공급 유량을 변화시키는 것에 의해서도, 착액점(PA)의 이동 방향을 따라, IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L)가 상한 거리(M) 이하가 되도록 IPA 중심 유입량을 조절(예컨대 일정하게 유지)할 수 있다. 이 경우의 IPA의 공급 유량도 이미 서술한 (1)식을 이용하여 산출할 수 있다.
IPA 중심 유입량의 조절이 가능한 것의 확인으로서, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)의 제2 실시형태에는, 도 10의 (b)에 도시된 제2 비교형태의 둘레 가장자리부에 있어서의 IPA 중심 유입량과 일치하도록, 착액점(PA)의 이동 방향을 따라 IPA의 공급 유량을 변화시킨 예를 나타내고 있다.
여기서, IPA 중심 유입량을 조절하기 위한 조작 변수는, IPA의 착액점(PA)의 스캔 속도, 또는 IPA의 공급 유량 중 어느 한쪽을 선택하는 경우에 한정되는 것은 아니며, 이들 조작 변수의 양방을 변화시켜도 좋다.
또한, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시된 제2 실시형태에서도, 도 7의 (c) 및 도 7의 (d)를 이용하여 설명한 예와 마찬가지로, 착액점(PA)의 IPA에 작용하는 원심 가속도가, 이 착액점(PA)의 이동 방향을 따라 일정하게 되도록, 웨이퍼(W)의 회전수를 변화시켜도 되는 것은 물론이다.
도 11 및 도 12에 도시된 측면도 및 평면도는, IPA 노즐(411a)을 경사지게 하여 배치함으로써, 거리(L)를 짧게 하여 중심부측 IPA 액막(711a)의 형성 영역의 축소를 도모한 제3 실시형태를 나타내고 있다.
이 실시형태에서는, 도 11에 도시된 바와 같이 IPA 노즐(411a)로부터의 IPA의 토출 위치보다, 웨이퍼(W)에 대한 IPA 착액점(PA) 쪽이 웨이퍼(W)의 회전 중심에서 볼 때에 둘레 가장자리부측에 위치하도록, IPA액의 토출 방향을 경사지게 한 상태로 배치된다. 웨이퍼(W)의 중심부측으로부터 멀어지는 방향을 향해 IPA를 토출함으로써, 거리(L)를 짧게 할 수 있다. 이 결과, 결함의 발생에 영향을 미치는 중심부측 IPA 액막(711a)의 폭을 짧게 할 수 있다.
또한 도 12에 도시된 바와 같이, IPA 노즐(411a)은, 웨이퍼(W)를 평면에서 보았을 때, 착액점(PA)이 그리는 궤도원에 대해, 웨이퍼(W)가 회전하는 방향을 따라 뻗은 접선과, IPA의 토출 방향이 이루는 각도(θ)가, 0°<θ<90°의 범위 내의 각도가 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 IPA 유선(710)을 따라 IPA를 공급함으로써, 착액점(PA)에 있어서의 미스트의 발생을 억제하여, 건조된 웨이퍼(W)에의 미스트의 부착을 억제할 수 있다.
또한, 도 4를 이용하여 설명한 바와 같이, IPA의 공급을 행하는 IPA 노즐(411)과, N2 가스의 공급을 행하는 N2 노즐(431)을 각각의 노즐 아암(41, 43)에 설치하여 서로 반대 방향으로 이동시키는 것은 필수적이지 않다. 예컨대 IPA 노즐(411), N2 노즐(431)을 공통의 제1 노즐 아암(41)에 설치하고, N2 가스의 공급 위치가 IPA의 공급 위치보다 웨이퍼(W)의 직경 방향, 중앙부측에 위치하도록, 이들 노즐(411, 431)의 배치를 설정해도 좋다.
나아가서는, N2 노즐(431)로부터의 N2 가스의 공급을 행하는 것도 필수적인 요건이 아니며, IPA 노즐(411)로부터의 IPA의 공급 위치를 이동시켜 IPA의 액막을 흘러가게 하는 동작만으로, 웨이퍼(W)의 건조를 종료해도 좋다.
이 외에, 착액점(PA)으로부터 웨이퍼(W)의 중심부측으로 유입되는 IPA의 유량(IPA 중심 유입량)을 특정하기 위해서, 착액점(PA)의 스캔 속도나 IPA 노즐(411)로부터의 IPA의 공급 유량을 결정하는 수법은 이미 서술한 (1)식을 이용하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대, 유체 시뮬레이터를 이용하여, 웨이퍼(W)의 표면을 흐르는 IPA의 유동 상태를 재현하고, 이 시뮬레이션 결과에 기초하여, 착액점(PA)의 스캔 속도나 IPA의 공급 유량을 결정해도 좋다.
또한, 도 7이나 도 9를 이용하여 설명한 각 예에서는, IPA 유선(710)에 있어서의 거리(L)를 상한 거리(M) 이하로 하기 위해서, IPA의 중심 유입량이 소정값 이하가 되도록, 착액점(PA)의 스캔 속도나 IPA의 공급 유량을 제어하고, 또한 착액점(PA)에 공급된 IPA에 작용하는 원심 가속도를 일정하게 하여, 중심부측 IPA 액막(711a)의 불안정 건조나 웨이퍼(W) 표면에의 IPA의 잔류의 억제를 도모하였다.
한편, 착액점(PA)에 공급된 IPA에 작용하는 원심 가속도를 일정하게 하는 것만으로도, 비교형태에 비해 중심부측 IPA 액막(711a)의 불안정 건조 등의 발생을 억제하는 것은 가능하다.
즉, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)나 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 도시된 IPA 중심 유입량이 변동하는 경우에 대해, 착액점(PA)의 이동 방향을 따라 이 착액점(PA)에 공급된 IPA에 작용하는 원심 가속도를 일정하게 유지하도록, 도 7의 (c) 및 도 7의 (d)에 기재된 기술을 적용해도 좋다.
이 외에, 건조액으로서 이용 가능한 액체는, IPA에 한정되는 것은 아니며, 아세톤이나 HFE(하이드로플루오로에테르), HFO(메톡시퍼플루오로헵텐), PFC(퍼플루오로카본), HFC(하이드로플루오로카본) 등을 채용할 수 있다.
W: 웨이퍼 16: 처리 유닛
31: 유지부 33: 구동부
41: 제1 노즐 아암 411, 411a: IPA 노즐
42: 가이드 레일 421: 구동부
71: IPA 공급원

Claims (16)

  1. 기판의 표면에 처리액을 공급한 후에 건조액을 공급하는 처리를 행하는 기판 처리 장치에 있어서,
    기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 유지된 기판을 회전시키는 회전 기구와,
    상기 처리액에 의한 처리가 행해진 후의 회전하는 기판의 표면에 대해, 기판을 건조시키기 위한 건조액을 공급하는 건조액 공급 노즐과,
    상기 기판 유지부에 유지된 기판과 건조액 공급 노즐을 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,
    상기 건조액 공급 노즐로부터 공급되는 건조액의 공급 유량을 제어하는 유량 제어 기구와,
    상기 건조액 공급 노즐로부터 공급된 건조액이 기판에 도달하는 위치인 착액점(着液點)을, 기판의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 이동시킬 때에, 상기 착액점을 기점으로 하여 형성되는 건조액의 유선(流線)에 있어서의, 상기 착액점의 중심으로부터, 기판의 회전 중심측의 단부까지의 거리(L)가, 미리 설정한 상한 거리(M) 이하가 되도록 제어를 행하는 제어부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상한 거리(M)는, 이 상한 거리 이하의 유선을 형성하여 건조액의 공급을 행했을 때에, 기판의 표면에 형성된 패턴에 형성되는 결함의 기준값으로부터의 증가수가 1 ㎠당 5개 이하가 되는 값인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 건조액의 공급 유량을 변화시킴으로써, 상기 거리(L)가 상한 거리(M) 이하가 되도록 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 건조액 공급 노즐의 이동 속도를 변화시킴으로써, 상기 거리(L)가 상한 거리(M) 이하가 되도록 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 착액점이 그리는 궤도원의 단위 구간으로부터, 기판의 중심부측으로의 건조액의 유입량에 기초하여 상기 거리(L)를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는, 하기 식
    건조액의 유입량={(Q/2)*t}/C (단, t=D/v)
    〔여기서, D는 건조액 공급 노즐의 개구 직경[㎜], Q는 건조액의 공급 유량[㎖/s], v는 착액점의 이동 속도[㎜/s], C는 착액점이 그리는 궤도원의 둘레 길이[㎜]임〕
    에 기초하여 기판의 중심부측으로의 건조액의 유입량을 특정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 착액점의 건조액에 작용하는 원심 가속도가, 이 착액점의 이동 방향을 따라 일정하게 되도록, 상기 회전 기구에 의한 기판의 단위 시간당 회전수를 변화시키는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 건조액 공급 노즐은, 건조액의 토출 위치보다, 상기 착액점 쪽이 기판의 회전 중심에서 볼 때에 둘레 가장자리부측에 위치하도록, 건조액의 토출 방향을 경사지게 한 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 건조액 공급 노즐은, 기판을 평면에서 보았을 때, 상기 착액점이 그리는 궤도원에 대해 기판이 회전하는 방향을 따라 뻗은 접선 방향과, 건조액의 토출 방향이 이루는 각도(θ)가, 0°<θ<90°의 범위 내의 각도가 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 기판의 표면에 처리액을 공급한 후에 건조액을 공급하는 처리를 행하는 기판 처리 장치에 있어서,
    기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 유지된 기판을 회전시키는 회전 기구와,
    상기 처리액에 의한 처리가 행해진 후의 회전하는 기판의 표면에 대해, 기판을 건조시키기 위한 건조액을 공급하는 건조액 공급 노즐과,
    상기 기판 유지부에 유지된 기판과 건조액 공급 노즐을 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,
    상기 건조액 공급 노즐로부터 공급된 건조액이 기판에 도달하는 위치인 착액점을, 기판의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 이동시킬 때에, 상기 착액점의 건조액에 작용하는 원심 가속도가, 이 착액점의 이동 방향을 따라 일정하게 되도록, 상기 회전 기구에 의한 기판의 단위 시간당 회전수를 변화시키는 제어를 행하는 제어부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 기판의 표면에 처리액을 공급하는 처리를 행하는 기판 처리 방법에 있어서,
    처리액에 의한 처리가 행해진 후의 회전하는 기판의 표면에 대해, 이 처리액을 제거하여 기판을 건조시키는 건조액을 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 건조액을 공급하는 공정은,
    상기 건조액이 기판에 도달하는 위치인 착액점을, 이 기판의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 이동시키는 것과,
    기판의 중심부를 제외하고, 상기 착액점을 기점으로 하여 형성되는 건조액의 유선에 있어서의, 상기 착액점의 중심으로부터, 기판의 회전 중심측의 단부까지의 거리(L)를, 미리 설정한 상한 거리(M) 이하로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 상한 거리(M)는, 이 상한 거리 이하의 유선을 형성하여 건조액의 공급을 행했을 때에, 기판의 표면에 형성된 패턴에 형성되는 결함의 기준값으로부터의 증가수가 1 ㎠당 5개 이하가 되는 값인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 건조액의 공급 유량을 변화시킴으로써, 상기 거리(L)를 상한 거리(M) 이하로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 건조액의 착액점의 이동 속도를 변화시킴으로써, 상기 거리(L)를 상한 거리(M) 이하로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 기판의 표면에 처리액을 공급하여 처리를 행하는 기판 처리 방법에 있어서,
    처리액에 의한 처리가 행해진 후의 회전하는 기판의 표면에 대해, 이 처리액을 제거하여 기판을 건조시키는 건조액을 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 건조액을 공급하는 공정은,
    상기 건조액이 기판에 도달하는 위치인 착액점을, 이 기판의 중심부로부터 둘레 가장자리부를 향해 이동시키는 것과,
    기판의 중심부를 제외하고, 상기 착액점에서 건조액에 작용하는 원심 가속도가, 이 착액점의 이동 방향을 따라 일정하게 되도록, 상기 기판의 단위 시간당 회전수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  16. 기판의 표면에 처리액을 공급하여 처리하는 기판 처리 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램이 기록되는 기억 매체에 있어서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 제11항, 제12항, 제15항 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 방법을 실행하도록 단계군이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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