KR20180021164A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

이 기판 처리 방법은, 기판의 표면을, 처리액을 사용하여 처리하는 기판 처리 방법으로서, 상기 기판의 표면에 부착되어 있는 처리액을, 제 1 액체와, 상기 제 1 액체보다 비점이 높고 또한 상기 제 1 액체보다 낮은 표면 장력을 갖는 제 2 액체의 혼합액으로 치환하는 혼합액 치환 공정과, 상기 혼합액 치환 공정 후, 상기 기판의 표면으로부터 상기 혼합액을 제거하는 혼합액 제거 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE TREATMENT METHOD AND SUBSTRATE TREATMENT DEVICE}
본 발명은, 처리액을 사용하여 기판의 표면을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판의 예에는, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면이 처리액으로 처리된다. 기판을 1 매씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치는, 기판을 거의 수평으로 유지하면서, 그 기판을 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 의해 회전되는 기판의 표면에 처리액을 공급하기 위한 노즐을 구비하고 있다.
전형적인 기판 처리 공정에서는, 스핀 척에 유지된 기판에 대해 약액이 공급된다 (약액 처리). 그 후, 물이 기판에 공급되고, 그것에 의해, 기판 상의 약액이 물로 치환된다 (린스 처리). 그 후, 기판 상의 물을 배제하기 위한 스핀 드라이 공정이 실시된다 (특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조). 스핀 드라이 공정에서는, 기판이 고속 회전됨으로써, 기판에 부착되어 있는 물이 털어져 제거 (건조) 된다. 일반적인 물은 탈이온수이다.
기판의 표면에 미세한 패턴이 형성되어 있는 경우에, 스핀 드라이 공정에서는, 패턴의 내부에 들어간 물을 제거할 수 없을 우려가 있고, 그것에 의해, 건조 불량이 생길 우려가 있다. 그래서, 물에 의한 처리 후의 기판의 표면에, 이소프로필알코올 (isopropyl alcohol ： IPA) 등의 유기 용제를 공급하여, 기판의 표면의 패턴의 간극에 들어간 물을 유기 용제로 치환함으로써 기판의 표면을 건조시키는 수법이 제안되어 있다.
또, 도 26 에 나타내는 바와 같이, 기판의 고속 회전에 의해 기판을 건조시키는 스핀 드라이 공정에서는, 액면 (공기와 액체의 계면) 이, 패턴 내에 형성된다. 이 경우, 액면과 패턴의 접촉 위치에, 액체의 표면 장력이 작용한다. 이 표면 장력은, 패턴을 도괴시키는 원인의 하나이다.
특허문헌 2 와 같이, 린스 처리 후 스핀 드라이 공정 전에 유기 용제의 액체 (이하, 간단히 「유기 용제」 라고 한다) 를 기판의 표면에 공급하는 경우에는, 유기 용제가 패턴의 사이에 들어간다. 유기 용제의 표면 장력은, 전형적인 물인 물보다 낮다. 그 때문에, 표면 장력에서 기인하는 패턴 도괴의 문제가 완화된다.
일본 공개특허공보 2009－212301호 일본 공개특허공보 평9－38595호
약액 처리 후에 실행되는 린스 처리에 있어서, 기판 상의 물에 파티클이 포함되는 경우가 있고, 이와 같은 건조 방법에서는, 물에 포함되는 파티클이 기판의 상면에 재부착되고, 그 결과, 건조 후의 기판의 표면 (처리 대상면) 에 파티클이 발생할 우려가 있다.
또, 저표면 장력 액체 (유기 용제) 는 친수성을 가지고 있지만, 처리액 (물) 에 대한 치환 성능은 그다지 높지 않다. 그 때문에, 저표면 장력 액체의 공급만으로는, 기판의 표면 상의 처리액을 저표면 장력 액체로 완전히 치환시키는데 긴 시간을 필요로 한다. 저표면 장력 액체로의 치환에 장시간을 필요로 하는 결과, 기판의 표면의 건조 시간이 길어질 우려가 있다.
그래서, 본 발명의 목적의 하나는, 파티클의 발생을 억제 또는 방지하면서, 기판의 표면을 건조할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 목적은, 기판의 표면 상의 처리액을, 저표면 장력 액체로 단시간에 완전 치환할 수 있고, 이로써, 패턴의 도괴를 억제하면서 기판의 표면을 단시간에 건조할 수 있는, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명에 관련된 제 1 국면은, 기판의 표면을, 처리액을 사용하여 처리하는 기판 처리 방법으로서, 상기 기판의 표면에 부착되어 있는 처리액을, 제 1 액체와, 상기 제 1 액체보다 비점이 높고 또한 상기 제 1 액체보다 낮은 표면 장력을 갖는 제 2 액체의 혼합액으로 치환하는 혼합액 치환 공정과, 상기 혼합액 치환 공정 후, 상기 기판의 표면으로부터 상기 혼합액을 제거하는 혼합액 제거 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 기판 표면의 처리액이 혼합액으로 치환되어, 기판의 표면에 혼합액이 접액된다. 기판의 표면에서는, 혼합액의 기고액 계면에 있어서 혼합액이 증발하면서, 액 제거 영역이 확대된다. 기고액 계면에서는, 비점이 비교적 낮은 제 1 액체가 주로 증발하고, 그 결과, 비점이 비교적 높고, 또한 저표면 장력을 갖는 제 2 액체의 농도가 상승한다. 그 때문에, 혼합액에 있어서의, 기고액 계면의 부근의 부분 (이하, 이 항에 있어서 「계면 부근 부분」 이라고 한다) 에서는, 기고액 계면에 가까워짐에 따라 제 2 액체의 농도가 높아지는 농도 구배가 형성된다. 제 2 액체의 농도차에서 기인하여, 혼합액의 계면 부근 부분의 내부에, 기고액 계면으로부터 이반하는 방향으로 흐르는 마란고니 대류가 발생한다.
이로써, 혼합액의 계면 부근 부분에 포함되어 있는 파티클은, 마란고니 대류를 받아, 기고액 계면으로부터 이반하는 방향을 향하여 이동한다. 그 때문에, 파티클이 혼합액의 벌크에 받아들여진다. 그리고, 혼합액에 포함되어 있는 파티클은, 혼합액의 벌크에 받아들여진 채로, 기고액 계면에 출현하는 일 없이 혼합액과 함께 기판의 표면으로부터 배출된다. 이로써, 기판의 건조 후에 있어서, 기판의 표면에 파티클이 잔존하는 일이 없다. 그러므로, 파티클의 발생을 억제 또는 방지하면서, 기판의 표면의 전체 영역을 건조시킬 수 있다.
이 실시 형태에서는, 상기 방법은, 상기 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정을 추가로 포함하고, 상기 혼합액 치환 공정은, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 혼합액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정을 포함하고, 상기 혼합액 제거 공정은, 상기 혼합액의 상기 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과, 상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향하여 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 수평 자세로 유지된 기판의 상면에 혼합액의 액막이 형성된다. 이 혼합액의 액막에 액막 제거 영역이 형성되고, 또한, 이 액막 제거 영역이 기판 전체 영역을 덮을 때까지 확대된다.
기판의 상면에서는, 혼합액의 액막의 기고액 계면에서 혼합액이 증발하면서, 액막 제거 영역이 확대된다. 기고액 계면에서는, 비점이 비교적 낮은 제 1 액체가 주로 증발하고, 그 결과, 비점이 비교적 높고, 또한 저표면 장력을 갖는 제 2 액체의 농도가 상승한다. 그 때문에, 혼합액의 액막의 계면 부근 부분에서는, 기고액 계면에 가까워짐에 따라 제 2 액체의 농도가 높아지는 농도 구배가 형성된다. 이와 같은 제 2 액체의 농도차에서 기인하여, 혼합액의 액막의 계면 부근 부분의 내부에, 기고액 계면으로부터 이반하는 방향으로 흐르는 마란고니 대류가 발생한다. 마란고니 대류는, 액막 제거 영역의 형성 후, 당해 액막 제거 영역이 기판 전체 영역을 덮을 때까지 계속하여 발생하고 있다.
이로써, 혼합액의 액막의 계면 부근 부분에 포함되어 있는 파티클은, 마란고니 대류를 받아, 기고액 계면으로부터 이반하는 방향을 향하여 이동한다. 그 때문에, 파티클이 혼합액의 액막에 받아들여진다. 액막 제거 영역의 확대에 수반하여, 기판의 직경 방향 외방을 향하여 기고액 계면이 이동하지만, 파티클이 혼합액의 액막의 벌크에 받아들여진 채로, 액막 제거 영역이 확대된다. 그리고, 파티클은, 액막 제거 영역에 출현하는 일 없이 혼합액의 액막과 함께 기판의 상면으로부터 배출된다. 이로써, 기판의 건조 후에 있어서, 기판의 상면에 파티클이 잔존하는 일이 없다. 그러므로, 파티클의 발생을 억제 또는 방지하면서, 기판의 상면의 전체 영역을 건조시킬 수 있다.
상기 방법은, 상기 액막 형성 공정에 병행하여, 상기 기판을 정지 상태로 시키거나 또는 상기 회전축선 둘레로 패들 속도로 상기 기판을 회전시키는 패들 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 액막 형성 공정에 병행하여 패들 공정을 실행하기 때문에, 기판의 상면에 형성되는 혼합액의 액막의 계면 부근 부분의 두께를, 두껍게 유지할 수 있다. 혼합액의 액막의 계면 부근 부분의 두께가 크기 때문에, 당해 계면 부근 부분에 마란고니 대류를 안정적으로 발생시킬 수 있다.
상기 방법은, 상기 액막 제거 영역 형성 공정은, 상기 기판의 상면에 기체를 내뿜는 기체 분사 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 혼합액의 액막에 기체를 분사함으로써, 혼합액의 액막에 포함되는 혼합액이 부분적으로 날려 버려져 제거된다. 이로써, 액막 제거 영역을 간단히 형성할 수 있다.
상기 기체는, 상온보다 고온의 고온 기체를 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 고온 기체를 기판의 상면에 공급함으로써, 혼합액의 액막의 기고액 계면에 있어서의 제 1 액체의 증발을 촉진시킬 수 있다. 이로써, 혼합액의 액막의 계면 부근 부분의 제 2 액체의 농도 구배를 급격하게 할 수 있고, 그러므로, 혼합액의 액막의 계면 부근 부분에 발생하는 마란고니 대류를 보다 한층 강화할 수 있다.
상기 액막 제거 영역 확대 공정은, 상기 기판을 상기 액막 형성 공정 시보다 고속도로 회전시키는 고속 회전 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판을 고속 회전시킴으로써 발생하는 강한 원심력에 의해, 액막 제거 영역을 확대시킬 수 있다.
상기 제 1 액은 물을 포함하고, 상기 제 2 액은 에틸렌글리콜 (이하, 「EG」 라고 한다) 을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면의 처리액이 혼합액으로 치환되어, 기판의 표면에 혼합액이 접액된다. 기판의 표면에서는, 혼합액의 기고액 계면에 있어서 혼합액이 증발하면서, 액 제거 영역이 확대된다. 기고액 계면에서는, 비점이 비교적 낮은 물이 주로 증발하고, 그 결과, 비점이 비교적 높고, 또한 저표면 장력을 갖는 EG 의 농도가 상승한다. 그 때문에, 혼합액에 있어서의, 기고액 계면의 부근의 부분 (이하, 이 항에 있어서 「계면 부근 부분」 이라고 한다) 에서는, 기고액 계면에 가까워짐에 따라 EG 의 농도가 높아지는 농도 구배가 형성된다. 이와 같은 EG 의 농도차에서 기인하여, 혼합액의 계면 부근 부분의 내부에, 기고액 계면으로부터 이반하는 방향으로 흐르는 마란고니 대류가 발생한다.
이로써, 혼합액의 계면 부근 부분에 포함되어 있는 파티클은, 마란고니 대류를 받아, 기고액 계면으로부터 이반하는 방향을 향하여 이동한다. 그 때문에, 파티클이 혼합액의 벌크에 받아들여진다. 그리고, 혼합액에 포함되어 있는 파티클은, 혼합액의 벌크에 받아들여진 채로, 기고액 계면에 출현하는 일 없이 혼합액과 함께 기판의 표면으로부터 배출된다. 이로써, 기판의 건조 후에 있어서, 기판의 표면에 파티클이 잔존하는 일이 없다. 그러므로, 파티클의 발생을 억제 또는 방지하면서, 기판의 표면의 전체 영역을 건조시킬 수 있다.
이 발명에 관련된 제 2 국면은, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과 제 1 액체와 상기 제 1 액체보다 비점이 높고 또한 상기 제 1 액체보다 낮은 표면 장력을 갖는 제 2 액체의 혼합액을, 상기 기판의 상면에 공급하는 혼합액 공급 유닛과, 적어도 혼합액 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 혼합액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 혼합액의 상기 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과, 상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향하여 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정을 실행하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 수평 자세로 유지된 기판의 상면에 혼합액의 액막이 형성된다. 이 혼합액의 액막에 액막 제거 영역이 형성되고, 또한, 이 액막 제거 영역이 기판 전체 영역을 덮을 때까지 확대된다.
기판의 상면에서는, 혼합액의 액막의 기고액 계면에서 혼합액이 증발하면서, 액막 제거 영역이 확대된다. 기고액 계면에서는, 비점이 비교적 낮은 제 1 액체가 주로 증발하고, 그 결과, 비점이 비교적 높고, 또한 저표면 장력을 갖는 제 2 액체의 농도가 상승한다. 그 때문에, 혼합액의 액막의 계면 부근 부분에서는, 기고액 계면에 가까워짐에 따라 제 2 액체의 농도가 높아지는 농도 구배가 형성된다. 이와 같은 제 2 액체의 농도차에서 기인하여, 혼합액의 액막의 계면 부근 부분의 내부에, 기고액 계면으로부터 이반하는 방향으로 흐르는 마란고니 대류가 발생한다. 마란고니 대류는, 액막 제거 영역의 형성 후, 당해 액막 제거 영역이 기판 전체 영역을 덮을 때까지 계속하여 발생하고 있다.
이로써, 혼합액의 액막의 계면 부근 부분에 포함되어 있는 파티클은, 마란고니 대류를 받아, 기고액 계면으로부터 이반하는 방향을 향하여 이동한다. 그 때문에, 파티클이 혼합액의 액막에 받아들여진다. 액막 제거 영역의 확대에 수반하여, 기판의 직경 방향 외방을 향하여 기고액 계면이 이동하지만, 파티클이 혼합액의 액막의 벌크에 받아들여진 채로, 액막 제거 영역이 확대된다. 그리고, 파티클은, 액막 제거 영역에 출현하는 일 없이 혼합액의 액막과 함께 기판의 상면으로부터 배출된다. 이로써, 기판의 건조 후에 있어서, 기판의 상면에 파티클이 잔존하는 일이 없다. 그러므로, 파티클의 발생을 억제 또는 방지하면서, 기판의 상면의 전체 영역을 건조시킬 수 있다.
이 발명에 관련된 제 3 국면은, 기판의 표면을 처리액을 사용하여 처리하는 기판 처리 방법으로서, 상기 처리액이 잔류하고 있는 상기 기판의 표면에, 상기 처리액보다 비점이 높고 또한 당해 처리액보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급함으로써, 상기 기판의 표면에, 상기 잔류 처리액과 상기 저표면 장력 액체의 혼합액을 형성하는 혼합액 형성 공정과, 상기 기판의 표면에 공급되고 있는 상기 혼합액으로부터 상기 처리액을 증발시켜, 상기 혼합액에 있어서의 적어도 상기 기판의 표면 사이의 계면의 상기 혼합액을 상기 저표면 장력 액체로 치환하는 치환 공정과, 상기 저표면 장력 액체를 상기 기판의 표면으로부터 제거하여, 당해 기판의 표면을 건조시키는 건조 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 처리액이 잔류하고 있는 기판의 표면에 저표면 장력 액체를 공급한다. 이로써, 처리액과 저표면 장력 액체가 서로 섞여, 기판의 표면에 있어서 혼합액이 형성된다. 그리고, 그 혼합액 중에 포함되는, 비점이 낮은 처리액이 증발하고, 그 결과, 기판의 표면 상의 처리액을 저표면 장력 액체로 완전 치환할 수 있다.
저표면 장력 액체의 공급에 의해 혼합액을 형성하고, 그 혼합액 중에 포함되는 처리액을 증발시켜 저표면 장력 액체만을 잔존시키므로, 처리액의 저표면 장력 액체로의 치환 속도를 빠르게 할 수 있다. 이로써, 기판의 표면 상의 처리액을, 단시간에, 저표면 장력 액체로 완전 치환할 수 있다. 그러므로, 패턴의 도괴를 억제하면서 기판의 표면을 단시간에 건조시킬 수 있다.
또, 이 명세서에 있어서 「기판의 표면에 처리액이 잔류하고 있는」 이란, 기판의 표면에 처리액의 액막이 형성되어 있는 상태나, 기판의 표면에 처리액의 액적이 존재하고 있는 상태 외에, 기판의 표면에 액막이나 액적은 존재하고 있지 않지만 기판의 표면의 패턴 내에 처리액이 진입하고 있는 상태를 포함하는 취지이다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 치환 공정은, 상기 혼합액에 포함되는 상기 처리액을 증발시키기 위해, 상기 혼합액을 가열하는 혼합액 가열 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 처리액이 잔류하고 있는 기판의 표면에 저표면 장력 액체를 공급한다. 이로써, 처리액과 저표면 장력 액체가 서로 섞여, 기판의 표면에 있어서 혼합액이 형성된다. 그리고, 혼합액을 가열함으로써, 그 혼합액 중에 포함되는, 비점이 낮은 처리액을 증발시킬 수 있다. 이로써, 기판의 표면 상의 처리액을 저표면 장력 액체로 완전 치환할 수 있다.
상기 방법은, 상기 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정을 추가로 포함하고, 상기 혼합액 형성 공정은, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 혼합액의 액막을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 혼합액 가열 공정은, 상기 혼합액의 액막을 가열하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 수평 자세로 유지되어 있는 기판의 상면에 저표면 장력 액체를 공급한다. 이로써, 처리액과 저표면 장력 액체가 서로 섞여, 기판의 표면에 있어서 혼합액의 액막이 형성된다. 그리고, 혼합액의 액막을 가열함으로써, 그 혼합액의 액막 중에 포함되는, 비점이 낮은 처리액을 증발시킬 수 있다. 그 결과, 액막 중의 처리액을 저표면 장력 액체로 완전 치환할 수 있다.
상기 혼합액 가열 공정은, 상기 처리액의 비점보다 높고 또한 상기 저표면 장력 액체의 비점보다 낮은 소정의 고온에서 상기 혼합액을 가열해도 된다.
이 방법에 의하면, 처리액의 비점보다 높고 또한 저표면 장력 액체의 비점보다 낮은 온도에서 혼합액을 가열하면, 혼합액 중의 저표면 장력 액체는 거의 증발하지 않는다. 그 한편으로, 혼합액 중의 처리액의 증발은 촉진된다. 즉, 혼합액 중의 처리액만을, 효율적으로 증발시킬 수 있다. 이로써, 저표면 장력 액체에 의한 완전 치환을, 보다 단시간에 실현할 수 있다. 또, 혼합액 가열 공정 후에, 기판의 상면에 소정의 두께를 갖는 저표면 장력 액체의 액막을 유지할 수도 있다.
상기 방법은, 상기 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정을 추가로 포함하고, 상기 혼합액 형성 공정은, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 혼합액의 액막을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 치환 공정은, 상기 혼합액의 상기 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과, 상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향하여 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 수평 자세로 유지된 기판의 상면에 혼합액의 액막이 형성된다. 그 혼합액의 액막에 액막 제거 영역이 형성되고, 또한, 그 액막 제거 영역이 기판 전체 영역을 덮을 때까지 확대된다. 기판의 상면에서는, 혼합액의 액막의 기고액 계면에서 혼합액이 증발하면서, 액막 제거 영역이 확대된다. 기고액 계면에서는, 비점이 낮은 처리액이 주로 증발되고, 그 결과, 저표면 장력 액체의 농도가 상승한다. 이 때, 기고액 계면에서는 저표면 장력액만이 존재하고, 혼합액의 액막의 계면 부근 부분에서는, 기고액 계면으로부터 이반함에 따라 저표면 장력 액체의 농도가 낮아지는 농도 구배가 형성된다. 즉, 기고액 계면에 있어서, 처리액을 저표면 장력 액체로 완전 치환할 수 있다. 패턴간으로부터 액체가 완전히 제거될 때에, 패턴에, 당해 액체의 표면 장력이 작용한다고 생각되고 있다. 기고액 계면에 있어서 저표면 장력 액체로 완전 치환함으로써, 패턴으로부터 액체가 완전히 제거될 때의 패턴에 작용하는 표면 장력을 낮게 억제할 수 있기 때문에, 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
상기 방법은, 상기 혼합액 액막 형성 공정에 병행하여, 상기 기판을 정지 상태로 시키거나 또는 상기 회전축선 둘레로 패들 속도로 상기 기판을 회전시키는 패들 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 혼합액 액막 형성 공정에 병행하여 패들 공정을 실행하기 때문에, 기판으로부터의 저표면 장력 액체의 배출을 억제할 수 있다. 이로써, 저표면 장력 액체의 사용량의 저감을 도모할 수 있다.
상기 방법은, 상기 액막 제거 영역 형성 공정은, 상기 기판의 상면에 기체를 내뿜는 기체 분사 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 혼합액의 액막에 기체를 분사함으로써, 혼합액의 액막에 포함되는 혼합액이 부분적으로 날려 버려져 제거된다. 이로써, 액막 제거 영역을 간단히 형성할 수 있다.
상기 액막 제거 영역 확대 공정은, 상기 기판을 상기 혼합액 액막 형성 공정 시보다 고속도로 회전시키는 고속 회전 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판을 고속 회전시킴으로써 발생하는 강한 원심력에 의해, 액막 제거 영역을 확대시킬 수 있다.
상기 기체는, 상온보다 고온의 고온 기체를 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 고온 기체를 기판의 상면에 공급함으로써, 혼합액의 액막의 기고액 계면에 있어서의 처리액의 증발을 촉진시킬 수 있다. 이로써, 혼합액의 액막의 계면 부근 부분의 저표면 장력 액체의 농도 구배를 급격하게 할 수 있고, 그러므로, 기고액 계면에 있어서, 저표면 장력액만을 존재시키는 것이 가능하다.
상기 처리액은 물을 포함하고, 상기 저표면 장력 액체는 EG 를 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 물이 잔류하고 있는 기판의 표면에 EG 를 공급한다. 이로써, 물과 EG 가 서로 섞여, 기판의 표면에 있어서 혼합액이 형성된다. 그리고, 그 혼합액 중에 포함되는, 비점이 낮은 물이 주로 증발하고, 그 결과, 기판의 표면 상의 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다.
EG 의 공급에 의해 혼합액을 형성하고, 그 혼합액 중에 포함되는 물을 증발시켜 EG 만을 잔존시키므로, 물의 EG 로의 치환 속도를 빠르게 할 수 있다. 이로써, 기판의 표면 상의 물을, 단시간에, EG 로 완전 치환할 수 있다. 그러므로, 패턴의 도괴를 억제하면서 기판의 표면을 단시간에 건조시킬 수 있다. 이로써, 건조 시간을 단축하거나 유기 용제의 사용량의 저감을 도모하거나 할 수 있다.
이 방법에 의하면, 물이 잔류하고 있는 기판의 표면에 EG 를 공급한다. 이로써, 물과 EG 가 서로 섞여, 기판의 표면에 있어서 혼합액이 형성된다. 그리고, 그 혼합액 중에 포함되는, 비점이 낮은 물이 증발하고, 그 결과, 기판의 표면 상의 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다.
EG 의 공급에 의해 혼합액을 형성하고, 그 혼합액 중에 포함되는 물을 증발시켜 EG 만을 잔존시키므로, 물의 EG 로의 치환 속도를 빠르게 할 수 있다. 이로써, 기판의 표면 상의 물을, 단시간에, EG 로 완전 치환할 수 있다. 그러므로, 패턴의 도괴를 억제하면서 기판의 표면을 단시간에 건조시킬 수 있다.
이 발명에 관련된 제 4 국면은, 기판을 수평으로 유지하기 위한 기판 유지 유닛과, 상기 기판의 상면에 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛과, 상기 기판의 상면에, 상기 처리액보다 비점이 높고 또한 상기 처리액보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급하기 위한 저표면 장력 액체 공급 유닛과, 상기 처리액 공급 유닛 및 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛을 제어하여, 상기 처리액이 잔류하고 있는 상기 기판의 상면에, 상기 저표면 장력 액체를 공급함으로써, 상기 잔류 처리액과 상기 저표면 장력 액체의 혼합액의 액막을, 당해 기판의 상면을 덮도록 형성하는 혼합액 액막 형성 공정과, 상기 기판의 상면에 형성되어 있는 상기 혼합액의 액막으로부터 상기 처리액을 증발시켜, 상기 혼합액의 액막에 있어서의 상기 기판의 상면 사이의 계면의 상기 혼합액을 상기 저표면 장력 액체로 치환하는 치환 공정과, 상기 저표면 장력 액체를 상기 기판의 상면으로부터 제거하여, 당해 기판의 상면을 건조시키는 건조 공정을 실행하는 제어 장치를 포함하는, 기판 처리 장치기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 처리액이 잔류하고 있는 기판의 상면에 저표면 장력 액체를 공급한다. 이로써, 처리액과 저표면 장력 액체가 서로 섞여, 기판의 표면에 있어서 혼합액의 액막이 형성된다. 그리고, 그 혼합액의 액막 중에 포함되는, 비점이 낮은 처리액이 증발하고, 그 결과, 기판의 표면 상의 처리액을 저표면 장력 액체로 완전 치환할 수 있다.
저표면 장력 액체의 공급에 의해 혼합액을 형성하고, 그 혼합액 중에 포함되는 처리액을 증발시켜 저표면 장력 액체만을 잔존시키므로, 처리액의 저표면 장력 액체로의 치환 속도를 빠르게 할 수 있다. 이로써, 기판의 표면 상의 처리액을, 단시간에, 저표면 장력 액체로 완전 치환할 수 있다. 그러므로, 패턴의 도괴를 억제하면서 기판의 표면을 단시간에 건조시킬 수 있다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 상면에 형성되어 있는 상기 혼합액의 상기 액막을 가열하기 위한 가열 유닛을 추가로 포함하고, 상기 제어 장치는, 제어 대상으로서 상기 가열 유닛을 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 가열 유닛을 제어하여 상기 혼합액의 상기 액막을 가열함으로써 상기 치환 공정을 실행한다.
이 구성에 의하면, 수평 자세로 유지되어 있는 기판의 상면에 저표면 장력 액체를 공급한다. 이로써, 처리액과 저표면 장력 액체가 서로 섞여, 기판의 표면에 있어서 혼합액의 액막이 형성된다. 그리고, 혼합액의 액막을 가열함으로써, 그 혼합액의 액막 중에 포함되는, 비점이 낮은 처리액을 증발시킬 수 있다. 그 결과, 액막 중의 처리액을 저표면 장력 액체로 완전 치환할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 추가로 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.
도 1 은, 이 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3 은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4 는, 상기 기판 처리 장치에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5a ∼ 5c 는, 혼합액 패들 공정 (도 4 의 S5), 및 건조 공정 (도 4 의 S6) 의 액막 제거 영역 형성 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 5d ∼ 5f 는, 건조 공정 (도 4 의 S6) 의 액막 제거 영역 확대 공정의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 6 은, 액막 제거 영역 확대 공정 중에 있어서의, 혼합액의 액막 상태를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 7 은, 혼합액의 액막의 내주 부분의 내부에 있어서의, 마란고니 대류의 발생 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a, 8b 는, 액막 제거 영역의 확대 중에 있어서의, 혼합액의 액막의 내주 부분 상태를 나타내는 평면도이다.
도 9 는, 참고 형태에 관련된, 기판의 상면 상의 물의 액막에 있어서의, 기액고 계면에 있어서의 흐름 분포 모델을 나타내는 도면이다.
도 10 은, 참고 형태에 관련된, 물의 액막의 내주 부분에 포함되는 미세 파티클의 이동을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 11 은, 참고 형태에 관련된, 물의 액막의 내주 부분에 포함되는 미세 파티클의 이동을 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 12a, 12b 는, 참고 형태에 관련된, 액막 제거 영역의 확대 중에 있어서의, 물의 액막의 내주 부분의 상태를 나타내는 평면도이다.
도 13 은, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치의 개략 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 14 는, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서의 끌어올림 건조의 모습을 나타내는 모식도이다.
도 15 는, 이 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 16 은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 17 은, 상기 기판 처리 장치에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 18a ∼ 18c 는, 혼합액 형성 공정 (도 17 의 S14), 혼합액 가열 공정 (도 17 의 S15), 및 건조 공정 (도 17 의 S16) 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 19a ∼ 19c 는, 린스 공정 (도 17 의 S13) 및 혼합액 형성 공정 (도 4 의 S14) 에 있어서의 기판의 표면 상태를 나타내는 도해적인 단면도이다.
도 19d ∼ 19f 는, 혼합액 가열 공정 (도 17 의 S15) 및 건조 공정에 있어서의 기판의 표면 상태를 나타내는 도해적인 단면도이다.
도 20 은, 이 발명의 제 4 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 21 은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 22 는, 상기 기판 처리 장치에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 23a ∼ 23c 는, 혼합액 형성 공정 (도 22 의 S24) 및 액막 제거 영역 형성 공정 (도 22 의 S25) 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 23d ∼ 23f 는, 액막 제거 영역 확대 공정 (도 22 의 S26) 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 24 는, 물/EG 혼합액의 액막의 내주 부분을 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 25 는, 본 발명의 제 5 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치의 개략 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 26 은, 표면 장력에 의한 패턴 도괴의 원리를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 1 은, 이 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판 (W) 을 1 매씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 이 실시 형태에서는, 기판 (W) 은, 원판상의 기판이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 처리액으로 기판 (W) 을 처리하는 복수의 처리 유닛 (2) 과, 처리 유닛 (2) 으로 처리되는 복수매의 기판 (W) 을 수용하는 캐리어 (C) 가 재치되는 로드 포트 (LP) 와, 로드 포트 (LP) 와 처리 유닛 (2) 의 사이에서 기판 (W) 을 반송하는 반송 로봇 (IR 및 CR) 과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 장치 (3) 를 포함한다. 반송 로봇 (IR) 은, 캐리어 (C) 와 반송 로봇 (CR) 의 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 반송 로봇 (CR) 은, 반송 로봇 (IR) 과 처리 유닛 (2) 의 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 복수의 처리 유닛 (2) 은, 예를 들어, 동일한 구성을 가지고 있다.
도 2 는, 처리 유닛 (2) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛 (2) 은, 상자형의 처리 챔버 (4) 와, 처리 챔버 (4) 내에서 1 매의 기판 (W) 을 수평한 자세로 유지하여, 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직인 회전축선 (A1) 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (5) 과, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 약액 (처리액) 을 공급하기 위한 약액 공급 유닛 (6) 과, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 물 (처리액) 을 공급하기 위한 물 공급 유닛 (7) 과, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에, 물 (제 1 액체) 과 에틸렌글리콜 (이하, 「EG」 라고 한다. 제 2 액체) 의 혼합액 (이하 「물/EG 혼합액」 이라고 한다) 을 공급하는 혼합액 공급 유닛 (8) 과, 스핀 척 (5) 을 둘러싸는 통형상의 처리 컵 (9) 을 포함한다.
처리 챔버 (4) 는, 상자 모양의 격벽 (10) 과, 격벽 (10) 의 상부로부터 격벽 (10) 내 (처리 챔버 (4) 내에 상당) 에 청정 공기를 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU (팬·필터·유닛) (11) 와, 격벽 (10) 의 하부로부터 처리 챔버 (4) 내의 기체를 배출하는 배기 장치 (도시되지 않음) 를 포함한다.
FFU (11) 는 격벽 (10) 의 상방에 배치되어 있고, 격벽 (10) 의 천정에 장착되어 있다. FFU (11) 는, 격벽 (10) 의 천정으로부터 처리 챔버 (4) 내에 청정 공기를 보낸다. 배기 장치는, 처리 컵 (9) 내에 접속된 배기 덕트 (13) 를 개재하여 처리 컵 (9) 의 저부에 접속되어 있고, 처리 컵 (9) 의 저부로부터 처리 컵 (9) 의 내부를 흡인한다. FFU (11) 및 배기 장치에 의해, 처리 챔버 (4) 내에 다운 플로우 (하강류) 가 형성된다.
스핀 척 (5) 으로서 기판 (W) 을 수평 방향으로 끼워 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 협지식의 척이 채용되고 있다. 구체적으로는, 스핀 척 (5) 은, 스핀 모터 (14) 와, 이 스핀 모터 (14) 의 구동축과 일체화된 스핀축 (15) 과, 스핀축 (15) 의 상단에 대략 수평으로 장착된 원판상의 스핀 베이스 (16) 를 포함한다.
스핀 베이스 (16) 는, 기판 (W) 의 외경보다 큰 외경을 갖는 수평한 원형의 상면 (16a) 을 포함한다. 상면 (16a) 에는, 그 주연부 (周緣部) 에 복수개 (3 개 이상. 예를 들어 6 개) 의 협지 부재 (17) 가 배치되어 있다. 복수개의 협지 부재 (17) 는, 스핀 베이스 (16) 의 상면 주연부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상에 대응하는 원주 상에서 적당한 간격을 두고 예를 들어 등간격으로 배치되어 있다.
약액 공급 유닛 (6) 은, 약액 노즐 (18) 을 포함한다. 약액 노즐 (18) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이며, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 약액 노즐 (18) 에는, 약액 공급원으로부터의 약액이 공급되는 약액 배관 (19) 이 접속되어 있다. 약액 배관 (19) 의 도중부에는, 약액 노즐 (18) 로부터의 약액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 약액 밸브 (20) 가 끼워 장착되어 있다. 약액 밸브 (20) 가 열리면, 약액 배관 (19) 으로부터 약액 노즐 (18) 에 공급된 연속류의 약액이, 약액 노즐 (18) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 약액 밸브 (20) 가 닫혀지면, 약액 배관 (19) 으로부터 약액 노즐 (18) 에 대한 약액의 공급이 정지된다.
약액의 구체예는, 에칭액 및 세정액이다. 한층 더 구체적으로는, 약액은, 불산, SC1 (암모니아과산화수소수 혼합액), SC2 (염산과산화수소수 혼합액), 불화암모늄, 버퍼드불산 (불산과 불화암모늄의 혼합액) 등이어도 된다.
물 공급 유닛 (7) 은, 제 1 물 노즐 (21) 을 포함한다. 제 1 물 노즐 (21) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이며, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 제 1 물 노즐 (21) 에는, 물 공급원으로부터의 물이 공급되는 제 1 물 배관 (22) 이 접속되어 있다. 제 1 물 배관 (22) 의 도중부에는, 제 1 물 노즐 (21) 로부터의 물의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 제 1 물 밸브 (23) 가 끼워 장착되어 있다. 제 1 물 밸브 (23) 가 열리면, 제 1 물 배관 (22) 으로부터 제 1 물 노즐 (21) 에 공급된 연속류의 물이, 제 1 물 노즐 (21) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 제 1 물 밸브 (23) 가 닫혀지면, 제 1 물 배관 (22) 으로부터 제 1 물 노즐 (21) 로의 물의 공급이 정지된다. 물은, 예를 들어 탈이온수 (DIW) 이지만, DIW 에 한정하지 않고, 탄산수, 전해 이온 수소수, 오존수 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ppm ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 중 어느 것이어도 된다.
또한, 약액 노즐 (18) 및 제 1 물 노즐 (21) 은, 각각, 스핀 척 (5) 에 대해 고정적으로 배치되어 있을 필요는 없고, 예를 들어, 스핀 척 (5) 의 상방에 있어서 수평면 내에서 요동 가능한 아암에 장착되고, 이 아암의 요동에 의해 기판 (W) 의 상면에 있어서의 처리액 (약액 또는 물) 의 착액 위치가 스캔되는, 이른바 스캔 노즐의 형태가 채용되어도 된다.
혼합액 공급 유닛 (8) 은, 물/EG 혼합액을 토출하기 위한 혼합액 노즐 (24) 과, 혼합액 노즐 (24) 이 선단부에 장착된 제 1 노즐 아암 (25) 과, 제 1 노즐 아암 (25) 을 이동시킴으로써, 혼합액 노즐 (24) 을 이동시키는 제 1 노즐 이동 유닛 (26) 을 포함한다. 혼합액 노즐 (24) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 물/EG 혼합액을 토출하는 스트레이트 노즐이며, 그 토출구를 예를 들어 하방을 향한 상태에서, 수평 방향으로 연장되는 제 1 노즐 아암 (25) 에 장착되어 있다.
또, 혼합액 공급 유닛 (8) 은, 물과 EG 를 혼합시키기 위한 혼합부 (27) 와, 혼합부 (27) 에 접속되어, 물 공급원으로부터의 물을 혼합부 (27) 에 공급하는 제 2 물 배관 (28) 과, 제 2 물 배관 (28) 에 끼워 장착된 제 2 물 밸브 (29) 및 제 1 유량 조정 밸브 (30) 와, 혼합부 (27) 에 접속되어, EG 공급원으로부터의 EG 를 혼합부 (27) 에 공급하는 EG 배관 (31) 과, EG 배관 (31) 에 끼워 장착된 EG 밸브 (32) 및 제 2 유량 조정 밸브 (33) 와, 혼합부 (27) 로부터의 물/EG 혼합액을 혼합액 노즐 (24) 에 공급하는 혼합액 배관 (34) 을 포함한다. 물은, 물 공급 유닛 (7) 과 동일하게, 예를 들어 탈이온수 (DIW) 이지만, DIW 에 한정하지 않고, 탄산수, 전해 이온 수소수, 오존수 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ppm ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 중 어느 것이어도 된다. 물 (DIW) 의 비점 및 표면 장력은, 상온에서, 각각 100 ℃ 및 72.75 이다. EG 의 비점 및 표면 장력은, 상온에서, 각각 197.5 ℃ 및 47.3 이다. 즉, EG 는, 물보다 비점이 높고 또한 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 액체이다.
제 2 물 밸브 (29) 는, 제 2 물 배관 (28) 을 개폐한다. 제 1 유량 조정 밸브 (30) 는, 제 2 물 배관 (28) 의 개도를 조절하여, 혼합부 (27) 에 공급되는 물의 유량을 조정한다. EG 밸브 (32) 는, EG 배관 (31) 을 개폐한다. 제 2 유량 조정 밸브 (33) 는, EG 배관 (31) 의 개도를 조절하여, 혼합부 (27) 에 공급되는 물의 유량을 조정한다. 제 1 및 제 2 유량 조정 밸브 (30, 33) 는, 밸브 시트가 내부에 형성된 밸브 보디 (도시되지 않음) 와, 밸브 시트를 개폐하는 밸브체와, 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터 (도시되지 않음) 를 포함한다. 다른 유량 조정 밸브에 대해서도 동일하다.
제 2 물 밸브 (29) 및 EG 밸브 (32) 가 열리면, 제 2 물 배관 (28) 으로부터의 물 및 EG 배관 (31) 으로부터의 EG 가 혼합부 (27) 에 공급되고, 물 및 EG 는 혼합부 (27) 에서 충분히 혼합 (교반) 되어 물/EG 혼합액이 생성된다. 혼합부 (27) 에서 생성된 물/EG 혼합액은 혼합액 노즐 (24) 에 공급되고, 혼합액 노즐 (24) 의 토출구로부터 예를 들어 하방을 향하여 토출된다. 물/EG 혼합액에 있어서의, 물과 EG 의 혼합비는, 제 1 및 제 2 유량 조정 밸브 (30, 33) 에 의한 개도 조정에 의해 조정된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 처리 컵 (9) 은, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 보다 외방 (회전축선 (A1) 으로부터 멀어지는 방향) 에 배치되어 있다. 처리 컵 (9) 은, 스핀 베이스 (16) 를 둘러싸고 있다. 스핀 척 (5) 이 기판 (W) 을 회전시키고 있는 상태에서, 처리액이 기판 (W) 에 공급되면, 기판 (W) 에 공급된 처리액이 기판 (W) 의 주위에 털어진다. 처리액이 기판 (W) 에 공급될 때, 상방향으로 열린 처리 컵 (9) 의 상단부 (9a) 는, 스핀 베이스 (16) 보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판 (W) 의 주위에 배출된 약액이나 물 등의 처리액은, 처리 컵 (9) 에 의해 받아낸다. 그리고, 처리 컵 (9) 에 받아낸 처리액은, 도시되지 않은 회수 장치 또는 폐액 장치에 보내진다.
처리 유닛 (2) 은, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 기체를 공급하기 위한 기체 유닛 (37) 을 추가로 포함한다.
기체 유닛 (37) 은, 불활성 가스의 일례로서의 질소 가스를 기판 (W) 의 상면을 향하여 토출하는 기체 노즐 (35) 과, 기체 노즐 (35) 이 선단부에 장착된 제 2 노즐 아암 (36) 과, 제 2 노즐 아암 (36) 을 이동시킴으로써, 기체 노즐 (35) 을 이동시키는 제 2 노즐 이동 유닛 (38) 을 포함한다. 기체 노즐 (35) 은, 그 토출구를 예를 들어 하방을 향한 상태에서, 수평 방향으로 연장되는 제 2 노즐 아암 (36) 에 장착되어 있다.
기체 노즐 (35) 에는, 불활성 가스 공급원으로부터의 고온 (상온보다 고온. 예를 들어 30 ∼ 300 ℃) 의 불활성 가스가 공급되는 기체 배관 (39) 이 접속되어 있다. 기체 배관 (39) 의 도중부에는, 기체 노즐 (35) 로부터의 불활성 가스의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 기체 밸브 (40) 와, 기체 배관 (39) 의 개도를 조절하여, 기체 노즐 (35) 로부터 토출되는 불활성 가스의 유량을 조정하기 위한 제 3 유량 조정 밸브 (41) 가 끼워 장착되어 있다. 기체 밸브 (40) 가 열리면, 기체 배관 (39) 으로부터 기체 노즐 (35) 에 공급된 불활성 가스가, 토출구로부터 토출된다. 또, 기체 밸브 (40) 가 닫혀지면, 기체 배관 (39) 으로부터 기체 노즐 (35) 에 대한 불활성 가스의 공급이 정지된다. 불활성 가스는, 질소 가스에 한정하지 않고, CDA (저습도의 청정 공기) 여도 된다.
도 3 은, 기판 처리 장치 (1) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치 (3) 는, 예를 들어 마이크로 컴퓨터를 사용하여 구성되어 있다. 제어 장치 (3) 는 CPU 등의 연산 유닛, 고정 메모리 디바이스, 하드 디스크 드라이브 등의 기억 유닛, 및 입출력 유닛을 가지고 있다. 기억 유닛에는, 연산 유닛이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 스핀 모터 (14), 제 1 및 제 2 노즐 이동 유닛 (26, 38) 등의 동작을 제어한다. 또한, 제어 장치 (3) 는, 약액 밸브 (20), 제 1 및 제 2 물 밸브 (23, 29), EG 밸브 (32), 기체 밸브 (40), 제 1, 제 2 및 제 3 유량 조정 밸브 (30, 33, 41) 등의 개폐 동작 등을 제어한다.
도 4 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5a ∼ 5f 는, 혼합액 패들 공정, 액막 제거 영역 형성 공정 및 액막 제거 영역 확대 공정을 설명하기 위한 도해적인 도면이다. 도 1 ∼ 도 5f 를 참조하면서 기판 처리에 대해 설명한다.
미처리 기판 (W) 은, 반송 로봇 (IR, CR) 에 의해 캐리어 (C) 로부터 처리 유닛 (2) 에 반입되고, 처리 챔버 (4) 내에 반입되어, 기판 (W) 이 그 표면 (처리 대상면. 이 실시 형태에서는 패턴 형성면) 을 상방을 향한 상태로 스핀 척 (5) 에 받아 넘겨져, 스핀 척 (5) 에 기판 (W) 이 유지된다 (S1 ： 기판 반입 공정 (기판 유지 공정)). 기판 (W) 의 반입에 앞서, 혼합액 노즐 (24) 및 기체 노즐 (35) 은, 스핀 척 (5) 의 측방에 설정된 홈 위치로 퇴피되어 있다.
반송 로봇 (CR) 이 처리 유닛 (2) 외로 퇴피한 후, 제어 장치 (3) 는, 약액 공정 (스텝 S2) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (14) 를 구동하여 스핀 베이스 (16) 를 소정의 액 처리 회전 속도 (예를 들어 약 800 rpm) 로 회전시킨다. 또, 제어 장치 (3) 는, 약액 밸브 (20) 를 연다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여, 약액 노즐 (18) 로부터 약액이 공급된다. 공급된 약액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면에 널리 퍼져, 기판 (W) 에 약액을 사용한 약액 처리가 실시된다. 약액의 토출 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 약액 밸브 (20) 를 닫고, 약액 노즐 (18) 로부터의 약액의 토출을 정지한다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 물 린스 공정 (스텝 S3) 을 실행한다. 물 린스 공정 (S3) 은, 기판 (W) 상의 약액을 물로 치환하여 기판 (W) 상으로부터 약액을 배제하는 공정이다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 제 1 물 밸브 (23) 를 연다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여, 제 1 물 노즐 (21) 로부터 물이 공급된다. 공급된 물은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면에 널리 퍼진다. 이 물에 의해, 기판 (W) 상에 부착되어 있는 약액이 씻겨진다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 물/EG 혼합액 치환 공정 (스텝 S4) 을 실행한다. 물/EG 혼합액 치환 공정 (S4) 은, 기판 (W) 상의 물을, 물/EG 혼합액으로 치환하는 공정이다. 제어 장치 (3) 는, 제 1 노즐 이동 유닛 (26) 을 제어하여, 혼합액 노즐 (24) 을, 스핀 척 (5) 의 측방의 홈 위치로부터 기판 (W) 의 상방으로 이동시킨다. 상면 중앙부에 상방으로 이동시킨다. 그리고, 제어 장치 (3) 는, 제 2 물 밸브 (29) 및 EG 밸브 (32) 를 열어, 기판 (W) 의 상면 (표면) 의 중앙부에 물/EG 혼합액을 공급한다. 공급된 물/EG 혼합액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면에 널리 퍼져, 기판 (W) 상의 물을 치환한다 (혼합액 치환 공정). 이 때 공급되는 물/EG 혼합액의 EG 의 농도는, 예를 들어 1 중량％ 이상 20 중량％ 미만의 범위의 소정의 농도로 설정되어 있다.
물/EG 혼합액의 공급 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 기판 (W) 의 상면 전체 영역이 물/EG 혼합액에 덮여 있는 상태에서, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (14) 를 제어하여, 기판 (W) 의 회전 속도를 액 처리 속도로부터 패들 속도 (영 또는 약 40 rpm 이하의 저회전 속도. 예를 들어 약 10 rpm) 까지 단계적으로 감속시킨다. 그 후, 기판 (W) 의 회전 속도를 패들 속도로 유지한다. 이로써, 도 5a 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면에, 기판 (W) 의 상면 전체 영역을 덮는 물/EG 혼합액의 액막 (이하, 혼합액의 액막) (50) 이 패들상으로 지지된다 (S5 ： 혼합액 패들 공정 (액막 형성 공정, 패들 공정)). 이 상태에서는, 기판 (W) 의 상면의 혼합액의 액막 (50) 에 작용하는 원심력이, 물/EG 혼합액과 기판 (W) 의 상면의 사이에서 작용하는 표면 장력보다 작거나, 혹은 상기의 원심력과 상기의 표면 장력이 거의 길항하고 있다. 기판 (W) 의 감속에 의해, 기판 (W) 상의 물/EG 혼합액에 작용하는 원심력이 약해져, 기판 (W) 상으로부터 배출되는 물/EG 혼합액의 양이 감소한다. 기판 (W) 의 상면으로부터 약액에 의해 파티클을 제거하는 약액 공정에 이어 린스 공정이 실행되기 때문에, 혼합액의 액막 (50) 에 파티클이 포함되는 경우가 있다. 또, 혼합액 패들 공정 (S5) 에 있어서, 패들상의 혼합액의 액막 (50) 의 후도 기판 (W) 에 대한 물/EG 혼합액의 공급이 속행되어도 된다.
혼합액 패들 공정 (S5) 의 종료에 앞서, 제어 장치 (3) 는, 혼합액 노즐 (24) 을 홈 위치로 퇴피시키고, 또한 제 2 노즐 이동 유닛 (38) 을 제어하여, 도 5b 에 나타내는 바와 같이, 기체 노즐 (35) 을 스핀 척 (5) 의 측방의 홈 위치로부터, 기판 (W) 의 상방에 배치한다.
기판 (W) 의 패들 속도에 대한 감속으로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 건조 공정 (스텝 S6) 을 실행한다. 건조 공정 (S6) 에서는, 액막 제거 영역 형성 공정과, 액막 제거 영역 확대 공정이 이 순서로 실행된다. 액막 제거 영역 형성 공정은, 혼합액의 액막 (50) 의 중앙부에, 혼합액이 제거된 액막 제거 영역 (55) 을 형성하는 공정이다. 액막 제거 영역 확대 공정은, 액막 제거 영역 (55) 을 기판 (W) 의 상면 전체 영역까지 확대시키는 공정이다.
액막 제거 영역 형성 공정에서는, 제어 장치 (3) 는, 기체 밸브 (40) 를 열어, 기체 노즐 (35) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 불활성 가스를 토출함과 함께 (기체 분사 공정), 스핀 모터 (14) 를 제어하여 기판 (W) 을 소정의 천공 속도 (예를 들어 약 50 rpm) 까지 가속시킨다 (고속 회전 공정). 기판 (W) 의 상면의 혼합액의 액막 (50) 의 중앙부에 불활성 가스가 분사됨으로써, 혼합액의 액막 (50) 의 중앙부에 있는 물/EG 혼합액이, 분사 압력 (가스압) 에 의해 당해 기판 (W) 의 상면의 중앙부로부터 날려 버려져 제거된다. 또, 기판 (W) 의 회전 속도가 상기의 천공 속도 (예를 들어 약 50 rpm) 에 도달함으로써, 기판 (W) 상의 혼합액의 액막 (50) 에 비교적 강한 원심력이 작용한다. 이들에 의해, 도 5c 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 원형의 액막 제거 영역 (55) 이 형성된다. 천공 속도는, 약 50 rpm 으로 했지만, 그 이상의 회전 속도여도 된다. 액막 제거 영역 형성 공정에 이어 액막 제거 영역 확대 공정이 실행된다.
액막 제거 영역 확대 공정에서는, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (14) 를 제어하여, 기판 (W) 의 회전 속도를, 소정의 제 1 건조 속도 (예를 들어 1000 rpm) 까지 상승시킨다. 이 기판 (W) 의 회전 속도의 상승에 수반하여, 도 5d, 5e 에 나타내는 바와 같이 액막 제거 영역 (55) 이 확대된다. 액막 제거 영역 (55) 의 확대에 의해, 혼합액의 액막 (50) 의, 액막 제거 영역 (55) 및 기판 (W) 상면과의 기고액 계면 (60) 이 기판 (W) 의 직경 방향 외방을 향하여 이동한다. 그리고, 도 5f 에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역 (55) 이 기판 (W) 의 전체 영역으로 확대됨으로써, 혼합액의 액막 (50) 이 모두 기판 (W) 외로 배출된다.
액막 제거 영역 (55) 이 기판 (W) 의 상면의 전체 영역으로 확대된 후, 액막 제거 영역 확대 공정이 종료된다. 액막 제거 영역 확대 공정의 종료에 수반하여, 제어 장치 (3) 는, 기체 밸브 (40) 를 닫아, 기체 노즐 (35) 로부터의 불활성 가스의 토출을 정지시킨다.
그 후, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 회전 속도를 약 1500 rpm 까지 상승시킨다. 이로써, 기판 (W) 의 상면에 대한, 보다 한층의 건조가 도모된다.
스핀 드라이 공정 (S6) 의 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (14) 를 제어하여 스핀 척 (5) 의 회전을 정지시킨다. 그 후, 반송 로봇 (CR) 이, 처리 유닛 (2) 에 진입하여, 처리 완료된 기판 (W) 을 처리 유닛 (2) 외로 반출한다 (스텝 S7). 그 기판 (W) 은, 반송 로봇 (CR) 으로부터 반송 로봇 (IR) 으로 넘겨져, 반송 로봇 (IR) 에 의해, 캐리어 (C) 에 수납된다.
도 6 은, 액막 제거 영역 확대 공정 중에 있어서의, 혼합액의 액막 (50) 의 상태를 확대하여 나타내는 단면도이다.
기체 노즐 (35) 로부터 하방을 향하여 토출된다. 기판 처리 장치 (1) 에 의해 기판 (W) 에 대해 처리를 실시할 때에는, 기체 노즐 (35) 의 토출구 (35a) 가 기판 (W) 의 상면과 소정의 간격을 두고 대향하는 하위치에 배치된다. 이 상태에서, 기체 밸브 (40) 가 열리면, 토출구 (35a) 로부터 토출된 불활성 가스가, 기판 (W) 의 상면에 분사된다. 이로써, 혼합액의 액막 (50) 의 중앙부의 물이, 분사 압력 (가스압) 으로 물리적으로 퍼져서, 당해 기판 (W) 의 상면의 중앙부로부터 물이 날려 버려져 제거된다. 그 결과, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 액막 제거 영역 (55) 이 형성된다.
액막 제거 영역 (55) 의 형성 후에 있어서, 혼합액의 액막의 내주 부분 (계면 부근 부분) (70) 의 내부에, 기고액 계면 (60) 에서의 물의 증발에서 기인하여 EG 의 농도 구배가 형성되고, 이로써, 기고액 계면 (60) 으로부터 벌크 (액괴) (72) 측을 향해 흐르는 마란고니 대류 (65) 가 발생한다.
또, 액막 제거 영역 (55) 의 형성 후에는, 토출구 (35a) 로부터 토출된 불활성 가스는, 기판 (W) 의 상면을 따라, 방사상 또한 수평 방향으로 흐른다.
도 7 은, 혼합액의 액막의 내주 부분 (70) 의 내부에 있어서의, 마란고니 대류 (65) 의 발생 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
기판 (W) 이 회전하고, 또한 혼합액의 액막 (50) 에 액막 제거 영역 (55) (도 6 참조) 이 형성된 상태에 있어서, 혼합액의 액막 (50) 의 기고액 계면 (60) 에서 혼합액이 증발한다. 또, 액막 제거 영역 형성 공정에서는, 혼합액의 액막 (50) 의 기고액 계면 (60) 에서 혼합액이 증발하면서, 액막 제거 영역 (55) 이 확대된다. 기고액 계면 (60) 에서는, 비점이 비교적 낮은 물이 주로 증발하고, 그 결과, 비점이 비교적 높고, 또한 저표면 장력을 갖는 EG 의 농도가 상승한다. 그 때문에, 혼합액의 액막의 내주 부분 (70) 에서는, 기고액 계면 (60) 에 가까워짐에 따라 EG 의 농도가 높아지는 농도 구배가 형성된다. 그 결과, 계면 근방 영역 (71) 으로부터 벌크 (72) 를 향하여 흐르는 마란고니 대류 (65) 가 발생한다. 이 마란고니 대류 (65) 는, 후술하는 제 2 부분 (70B) (도 9 참조) 에 발생하는 열대류 (176) (도 9 참조) 를 없앨 뿐만 아니라, 마란고니 대류 (65) 에 의해, 당해 제 2 부분 (70B) (도 9 참조) 에, 계면 근방 영역 (71) 으로부터 벌크 (72) 를 향하여 흐르는 새로운 흐름을 만든다. 마란고니 대류 (65) 는, 액막 제거 영역 (55) 의 형성 후, 당해 액막 제거 영역 (55) 이 기판 (W) 전체 영역을 덮을 때까지 계속하여 발생하고 있다.
따라서, 혼합액의 액막의 내주 부분 (70) (구체적으로는, 도 9 에 나타내는 제 2 부분 (70B)) 에 미세 파티클 (P2) 이 포함되어 있는 경우에 있어서, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 미세 파티클 (P2) 에, 마란고니 대류 (65) 를 받아 계면 근방 영역 (71) 으로부터 벌크 (72) 를 향하는 방향, 즉, 기고액 계면 (60) 으로부터 이반하는 방향의 강한 힘이 작용한다. 이로써, 계면 근방 영역 (71) 에 포함되어 있는 미세 파티클 (P2) 은, 직경 방향 외방 (기고액 계면 (60) 으로부터 이반하는 방향) 을 향하여 이동한다.
도 8a, 8b 는, 액막 제거 영역 (55) 의 확대 중에 있어서의, 혼합액의 액막의 내주 부분 (70) 의 상태를 나타내는 도 8a 에서는, 혼합액의 액막의 내주 부분 (70) (구체적으로는, 도 9 에 나타내는 제 2 부분 (170B)) 에 미세 파티클 (P2) 이 포함되어 있는 상태이다. 미세 파티클 (P2) 은 기고액 계면 (60) 의 라인을 따라 늘어서 있다.
이 경우, 혼합액의 액막의 내주 부분 (70) (제 2 부분 (70B)) 에 포함되는 미세 파티클 (P2) 은, 기고액 계면 (60) 으로부터 이반하는 방향으로 흐르는 마란고니 대류 (65) (도 6 참조) 를 받아, 직경 방향 외방 (기고액 계면 (60) 으로부터 이반하는 방향) 을 향하여 이동하고, 그 결과, 혼합액의 액막 (50) 의 벌크 (72) 에 받아들여진다. 그리고, 액막 제거 영역 (55) 의 확대에 수반하여, 기판 (W) 의 직경 방향 외방 (벌크 (72) 를 향하는 방향) 을 향하여 기고액 계면 (60) 이 이동하지만, 미세 파티클 (P2) 이 벌크 (72) 에 받아들여진 채로, 액막 제거 영역 (55) 이 확대된다. 즉, 액막 제거 영역 (55) 의 확대에 수반하여 기고액 계면 (60) 이 기판 (W) 의 직경 방향 외방을 향하여 이동하면, 이것에 아울러, 도 8b 에 나타내는 바와 같이, 미세 파티클 (P2) 도 직경 방향 외방을 향하여 이동한다.
그리고, 액막 제거 영역 (55) 이 기판 (W) 의 전체 영역으로 확대되고, 혼합액의 액막 (50) 이 기판 (W) 의 상면으로부터 완전히 배출됨 (도 5f 에 나타내는 상태) 으로써, 기판 (W) 의 상면의 전체 영역이 건조된다. 혼합액의 액막 (50) 의 벌크 (72) 중에 포함되는 미세 파티클 (P2) 은, 액막 제거 영역 (55) 에 출현하는 일 없이, 혼합액의 액막 (50) 과 함께 기판 (W) 의 상면으로부터 제거된다.
이상에 의해, 이 실시 형태에 의하면, 수평 자세로 유지된 기판 (W) 의 상면에 혼합액의 액막 (50) 이 형성된다. 이 혼합액의 액막 (50) 에 액막 제거 영역 (55) 이 형성되고, 또한, 이 액막 제거 영역 (55) 이 기판 (W) 전체 영역을 덮을 때까지 확대된다.
기판 (W) 의 상면에서는, 혼합액의 액막 (50) 의 기고액 계면 (60) 에서 혼합액이 증발하면서, 액막 제거 영역 (55) 이 확대된다. 기고액 계면 (60) 에서는, 비점이 비교적 낮은 물이 주로 증발하고, 그 결과, 비점이 비교적 높은 EG 의 농도가 상승한다. 그 때문에, 혼합액의 액막의 내주 부분 (170) 에서는, 기고액 계면 (60) 에 가까워짐에 따라 EG 의 농도가 높아지는 농도 구배가 형성된다. EG 의 농도차에서 기인하여, 혼합액의 액막의 내주 부분 (170) 의 내부에, 기고액 계면 (60) 으로부터 이반하는 방향으로 흐르는 마란고니 대류 (65) 가 발생한다. 마란고니 대류 (65) 는, 액막 제거 영역 (55) 의 형성 후, 당해 액막 제거 영역 (55) 이 기판 (W) 전체 영역을 덮을 때까지 계속하여 발생하고 있다.
이로써, 혼합액의 액막의 내주 부분 (170) 에 포함되어 있는 미세 파티클 (P2) 은, 마란고니 대류 (65) 를 받아, 기고액 계면 (60) 으로부터 이반하는 방향 을 향하여 이동한다. 그 때문에, 미세 파티클 (P2) 이 혼합액의 액막 (50) 에 받아들여진다. 액막 제거 영역 (55) 의 확대에 수반하여, 기판 (W) 의 직경 방향 외방을 향하여 기고액 계면 (60) 이 이동하지만, 미세 파티클 (P2) 이 혼합액의 액막 (50) 의 벌크 (72) 에 받아들여진 채로, 액막 제거 영역 (55) 이 확대된다. 그리고, 미세 파티클 (P2) 은, 액막 제거 영역 (55) 에 출현하는 일 없이 혼합액의 액막 (50) 과 함께 기판 (W) 의 상면으로부터 배출된다. 이로써, 기판 (W) 의 건조 후에 있어서, 기판 (W) 의 상면에 미세 파티클 (P2) 이 잔존하는 일이 없다. 그러므로, 미세 파티클 (P2) 의 발생을 억제 또는 방지하면서, 기판 (W) 의 상면의 전체 영역을 건조시킬 수 있다.
또, 혼합액의 액막 (50) 의 기고액 계면 (60) 에서, 물보다 저표면 장력을 갖는 EG 의 농도를 높일 수 있다. 그 때문에, 건조 시에 있어서의 기판 (W) 의 표면의 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
또, 혼합액 패들 공정에서는, 기판 (W) 에 큰 원심력이 작용하지 않기 때문에, 기판 (W) 의 상면에 형성되는 혼합액의 액막 (50) 의 두께를, 두껍게 유지할 수 있다. 혼합액의 액막 (50) 의 내주 부분 (70) 의 두께가 크기 때문에, 당해 내주 부분 (70) 에 마란고니 대류 (65) 를 안정적으로 발생시킬 수 있다.
또, 고온의 불활성 가스를 기판 (W) 의 상면에 공급함으로써, 혼합액의 액막 (50) 의 기고액 계면 (60) 에 있어서의 물의 증발을 촉진시킬 수 있다. 이로써, 혼합액의 액막의 내주 부분 (70) 에 있어서의 EG 의 농도 구배를 급격하게 할 수 있고, 그러므로, 혼합액의 액막의 내주 부분 (70) 에 발생하는 마란고니 대류 (65) 를 보다 한층 강화할 수 있다.
또, 액막 제거 영역 확대 공정 시에, 기판 (W) 을 고속도로 회전시키므로, 기판 (W) 에 강한 원심력이 작용하고, 이 원심력에 의해, 혼합액의 액막의 내주 부분 (170) 에 있어서의 막두께의 차이를 보다 한층 현저하게 할 수 있다. 이로써, 혼합액의 액막의 내주 부분 (170) 중에 생기는 EG 의 농도 구배를 크게 유지할 수 있고, 그러므로, 혼합액의 액막의 내주 부분 (170) 중에 발생하는 마란고니 대류 (65) 를 더 한층 강화할 수 있다.
다음으로, 건조 공정에 수반되는 파티클 발생의 메커니즘에 대해 설명한다.
도 9 는, 참고 형태에 관련된, 기판 (W) 의 상면 상의 물의 액막 (150) 에 있어서의, 기액고 계면에 있어서의 흐름 분포 모델을 나타내는 도면이다.
이 참고 형태에서는, 전술한 실시 형태에 관련된 처리예와는 달리, 패들상의 물의 액막 (150) 을 형성한다. 그 상태에서, 전술한 실시 형태에 관련된 처리예와 마찬가지로, 액막 제거 영역 형성 공정 및 액막 제거 영역 확대 공정을 실행한다.
이 경우, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서, 물의 액막의 내주 부분 (170) 의 내부에는, 열대류 (176) 가 발생한다. 물의 액막의 내주 부분 (170) 중의 열대류 (176) 는, 벌크 (172) 측에 위치하는 제 1 영역 (170A) 에서는, 기고액 계면 (60) 측으로부터 이반하는 방향을 향해 흐르지만, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 계면 근방 영역 (171) 을 포함하는, 기고액 계면 (160) 측의 제 2 부분 (170B) 에서는, 벌크 (172) 측으로부터 기고액 계면 (160) 측을 향하여 흐르고 있다. 따라서, 내주 부분 (170) 의 제 2 부분 (170B) 에 미세 파티클 (P2) (도 10 ∼ 도 12a 등 참조) 이 포함되어 있는 경우, 이 미세 파티클 (P2) 은, 기고액 계면 (160) 측에 끌어들여, 계면 근방 영역 (171) 에 응집하게 된다. 이와 같은 미세 파티클 (P2) 의 응집은, 전술한 열대류 (176) 뿐만 아니라, 인접하는 미세 파티클 (P2) 끼리의 반데르발스힘이나 쿨롬력에도 기인하고 있는 것이라고 생각된다.
도 10 은, 참고 형태에 관련된, 물의 액막의 내주 부분 (170) 에 포함되는 미세 파티클 (P2) 의 이동을 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 11 은, 참고 형태에 관련된, 물의 액막의 내주 부분 (170) 에 포함되는 미세 파티클 (P2) 의 이동을 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 물의 액막의 내주 부분 (170) 은, 기판 (W) 상면과의 경계 부근에 형성되는 경계층 (Boundary layer) (173) 과 경계층 (173) 에 대해 기판 (W) 상면과 반대측에 형성되는 흐름층 (Flowing layer) (174) 을 포함한다. 물의 액막의 내주 부분 (170) 에 미세 파티클 (P2) 이 포함되는 경우, 흐름층 (174) 에서는, 파티클 (P) 은, 그 입경의 대소에 상관없이, 흐름의 영향을 강하게 받는다. 그 때문에, 흐름층 (174) 에 있는 파티클 (P) 은, 흐름을 따른 방향을 따라 이동 가능하다.
한편, 경계층 (173) 에서는, 큰 파티클 (P1) 은 흐름의 영향을 받지만, 미세 파티클 (P2) 은, 흐름의 영향을 거의 받지 않는다. 즉, 경계층 (173) 에 있는 큰 파티클 (P1) 은, 경계층 (173) 내를 흐름을 따른 방향을 따라 이동 가능하지만, 미세 파티클 (P2) 은, 경계층 (173) 내를 흐름을 따른 방향 (F) (도 11 참조) 으로 이동하지 않는다. 그러나, 미세 파티클 (P2) 은 기판 (W) 의 상면에 부착되어 있는 것은 아니고, 기판 (W) 의 상면에 미소 간격을 두고 형성되어 있다.
도 9 에 나타내는 계면 근방 영역 (171) 에 있어서는, 물의 액막의 내주 부분 (170) 의 대부분이, 도 10 에 나타내는 경계층 (173) 이다. 그리고, 도 9 에 있어서, 계면 근방 영역 (71) 으로부터 벌크 (72) 측을 향함에 따라, 흐름층 (174) (도 10 참조) 의 비율이 증대한다. 따라서, 계면 근방 영역 (71) 에 있는 미세 파티클 (P2) 은, 다른 큰 힘이 작용하지 않는 한, 흐름을 따른 방향으로 이동하지 않는다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 계면 근방 영역 (171) 에서는, 물의 액막 (50) 의 두께차에 의해 육안으로 보아 간섭 무늬 (175) 를 볼 수 있다. 간섭 무늬 (175) 는, 등고선으로 되어 있다.
미세 파티클 (P2) 은, 전술한 바와 같이, 흐름을 따른 방향 (F) (도 11 참조) 으로 이동하지 않는 것이지만, 간섭 무늬 (175) 의 접선 방향 (D1, D2) 으로는 이동 가능하다. 미세 파티클 (P2) 은, 계면 근방 영역 (171) 에 있어서, 간섭 무늬 (175) 의 접선 방향 (D1, D2) 을 따라 열을 이루도록 늘어선다. 환언하면, 미세 파티클 (P2) 은 기고액 계면 (160) 의 라인을 따라 늘어서 있다. 미세 파티클 (P2) 은, 파티클 (P) 자체의 크기마다 열을 이룬다. 비교적 대직경을 갖는 미세 파티클 (P21) 은, 비교적 소직경을 갖는 미세 파티클 (P22) 보다 직경 방향 외방에 배치되어 있다.
도 12a, 12b 는, 참고 형태에 관련된, 액막 제거 영역 (55) 의 확대 중에 있어서의, 물의 액막의 내주 부분 (170) 의 상태를 나타내는 평면도이다.
도 12a 에서는, 물의 액막의 내주 부분 (170) (구체적으로는, 도 10 에 나타내는 제 2 부분 (170B)) 에 미세 파티클 (P2) 이 포함되어 있는 상태이다. 미세 파티클 (P2) 은 기고액 계면 (160) 의 라인을 따라 늘어서 있다.
도 12b 에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역 (55) 의 확대에 수반하여, 기판 (W) 의 직경 방향 외방 (벌크 (172) 를 향하는 방향) 을 향하여 기고액 계면 (160) 이 이동하면, 계면 근방 영역 (171) 에서는, 벌크 (172) 측으로부터 기고액 계면 (160) 측을 향하여 흐르는 열대류 (176) (도 9 참조) 가 생기고 있기 때문에, 미세 파티클 (P2) 에 직경 방향 내방으로 누르는 힘이 작용한다. 액막 제거 영역 (55) 의 확대에 수반하여, 기판 (W) 의 직경 방향 외방 (벌크 (172) 를 향하는 방향) 을 향하여 기고액 계면 (160) 이 이동한다. 그러나, 미세 파티클 (P2) 이 직경 방향 (흐름을 따른 방향) 으로 이동할 수 없기 때문에, 기고액 계면 (160) 이 이동해도 미세 파티클 (P2) 은 이동하지 않는다. 그 때문에, 계면 근방 영역 (71) 에 포함되는 미세 파티클 (P2) 이 기고액 계면 (60) 으로부터 액막 제거 영역 (55) 으로 이동하여, 액막 제거 영역 (55) 상에 석출된다. 그리고, 물의 액막 (150) 이 제거된 후의 기판 (W) 의 상면에, 미세 파티클 (P2) 이 잔존한다.
본 발명은, 배치식의 기판 처리 장치에 적용할 수도 있다.
도 13 은, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치 (201) 의 개략 구성을 설명하기 위한 모식도이다. 도 14 는, 기판 처리 장치 (201) 에 있어서의 끌어올림 건조의 모습을 나타내는 모식도이다.
기판 처리 장치 (201) 는, 복수매의 기판 (W) 을 일괄하여 처리하는 배치식의 기판 처리 장치이다. 기판 처리 장치 (201) 는, 약액을 저류하는 약액 저류조 (202) 와, 물을 저류하는 물 저류조 (203) 와, 물/EG 혼합액을 저류하는 물/EG 혼합액 저류조 (204) 와, 물/EG 혼합액 저류조 (204) 에 저류되어 있는 물/EG 혼합액에 기판 (W) 을 침지시키는 리프터 (205) 와, 리프터 (205) 를 승강시키기 위한 리프터 승강 유닛 (206) 을 포함한다. 이 때, 물/EG 혼합액 저류조 (204) 에 저류되어 있는 물/EG 혼합액의 EG 의 농도는, 예를 들어 1 중량％ 이상 20 중량％ 미만의 범위의 소정 농도로 설정되어 있다.
리프터 (205) 는, 복수매의 기판 (W) 의 각각을, 연직인 자세로 지지한다. 리프터 승강 유닛 (206) 은, 리프터 (205) 에 유지되어 있는 기판 (W) 이 물/EG 혼합액 저류조 (204) 내에 위치하는 처리 위치 (도 13 에 실선으로 나타내는 위치) 와, 리프터 (205) 에 유지되어 있는 기판 (W) 이 물/EG 혼합액 저류조 (204) 의 상방에 위치하는 퇴피 위치 (도 13 에 2 점 쇄선으로 나타내는 위치) 의 사이에서 리프터 (205) 를 승강시킨다.
기판 처리 장치 (201) 에 있어서의 일련의 처리에서는, 기판 처리 장치 (201) 의 처리 유닛에 반입된 복수매의 기판 (W) 은, 약액 저류조 (202) 에 저류되어 있는 약액에 침지된다. 이로써, 약액 처리 (세정 처리나 에칭 처리) 가 각 기판 (W) 에 실시된다. 약액에의 침지 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 복수매의 기판 (W) 은 약액 저류조 (202) 로부터 끌어올려져, 물 저류조 (203) 로 옮겨진다. 이어서, 복수매의 기판 (W) 은, 물 저류조 (203) 에 저류되어 있는 물에 침지된다. 이로써, 린스 처리가 기판 (W) 에 실시된다. 물에의 침지 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 기판 (W) 은 물 저류조 (203) 로부터 끌어올려져, 물/EG 혼합액 저류조 (204) 로 옮겨진다.
그리고, 리프터 승강 유닛 (206) 이 제어되어, 리프터 (205) 가 퇴피 위치로부터 처리 위치로 이동됨으로써, 리프터 (205) 에 유지되어 있는 복수매의 기판 (W) 이 물/EG 혼합액에 침지된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면 (처리 대상면. 이 실시 형태에서는 패턴 형성면) (Wa) 에 물/EG 혼합액이 공급되고, 기판 (W) 의 표면 (Wa) 에 부착되어 있는 물이 물/EG 혼합액으로 치환된다 (혼합액 치환 공정). 물/EG 혼합액에의 기판 (W) 의 침지 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 리프터 승강 유닛 (206) 이 제어되어, 리프터 (205) 가 처리 위치로부터 퇴피 위치로 이동된다. 이로써, 물/EG 혼합액에 침지되어 있는 복수매의 기판 (W) 이 물/EG 혼합액으로부터 끌어올려진다.
물/EG 혼합액으로부터의 기판 (W) 의 끌어올림 시에는 끌어올림 건조 (혼합액 제거 공정) 가 실시된다. 끌어올림 건조는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 물/EG 혼합액 저류조 (204) 로부터 끌어올려진 기판 (W) 의 표면 (Wa) 에 불활성 가스 (예를 들어 질소 가스) 를 내뿜으면서, 또한 비교적 느린 속도 (예를 들어 수mm/초) 로 기판 (W) 을 끌어올림으로써 실시한다.
기판 (W) 이 물/EG 혼합액에 침지되어 있는 상태에서, 기판 (W) 의 일부를 물/EG 혼합액으로부터 끌어올리면, 기판 (W) 의 표면 (Wa) 이 분위기에 노출된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면 (Wa) 에, 물/EG 혼합액이 제거된 액 제거 영역 (255) 이 형성된다. 이 상태로부터, 기판 (W) 을 더욱 끌어올림으로써, 액 제거 영역 (255) 이 확대된다. 액 제거 영역 (255) 의 확대에 의해, 물/EG 혼합액의, 액 제거 영역 (255) 및 기판 (W) 의 표면 (Wa) 과의 기고액 계면 (260) 이 하방을 향하여 이동한다. 그리고, 기판 (W) 이, 물/EG 혼합액으로부터 완전히 끌어올려진 상태에서는, 액 제거 영역 (255) 이 기판 (W) 의 전체 영역으로 확대되어 있다. 액 제거 영역 (255) 의 형성 후에 있어서, 물/EG 혼합액의 계면 부근 부분 (270) 의 내부에, 기고액 계면 (260) 에서의 물의 증발에서 기인하여 EG 의 농도 구배가 형성되고, 이로써, 기고액 계면 (260) 으로부터 하방으로 향해 흐르는 마란고니 대류가 발생한다.
따라서, 물/EG 혼합액에 포함되어 있는 미세 파티클은, 마란고니 대류를 받아, 기고액 계면 (260) 으로부터 이반하는 방향 (즉 하방) 을 향하여 이동한다. 그 때문에, 미세 파티클은, 물/EG 혼합액 저류조 (204) 에 저류되어 있는 물/EG 혼합액에 받아들여진다. 그리고, 미세 파티클이 액 제거 영역 (255) 에 출현하는 일 없이, 기판 (W) 이 모두 물/EG 혼합액으로부터 끌어올려져, 기판 (W) 의 표면 (Wa) 의 전체 영역이 건조된다. 그러므로, 미세 파티클의 발생을 억제 또는 방지하면서, 기판 (W) 의 상면의 전체 영역을 건조시킬 수 있다.
또, 끌어올림 건조 시에 있어서, 기고액 계면 (60) 에 있어서 EG 의 농도를 높게 유지할 수 있다. EG 의 표면 장력이 물보다 낮기 때문에, 건조 후에 있어서의 기판 (W) 의 표면의 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
도 15 는, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치 (301) 에 구비되는 처리 유닛 (302) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛 (302) 은, 상자형의 처리 챔버 (304) 와, 처리 챔버 (304) 내에서 1 매의 기판 (W) 을 수평인 자세로 유지하여, 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직인 회전축선 (A2) 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (기판 유지 유닛) (305) 과, 스핀 척 (305) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 약액을 공급하기 위한 약액 공급 유닛 (306) 과, 스핀 척 (305) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에, 처리예의 일례로서의 물을 공급하기 위한 물 공급 유닛 (처리액 공급 유닛) (307) 과, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에, 물 (처리액) 보다 비점이 높고 또한 당해 물 (처리액) 보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체의 일례로서의 에틸렌글리콜 (이하, 「EG」 라고 한다) 을 공급하는 EG 공급 유닛 (저표면 장력 액체 공급 유닛) (308) 과, 스핀 척 (305) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 하면에 대향 배치되고, 기판 (W) 의 상면에 형성된 물/EG 혼합액의 액막 (이하, 「혼합액의 액막」 이라고 한다) (350) (도 18b 등 참조) 을, 기판 (W) 을 개재하여 하방으로부터 가열하기 위한 핫 플레이트 (가열 유닛) (309) 와, 스핀 척 (305) 을 둘러싸는 통형상의 처리 컵 (310) 을 포함한다.
처리 챔버 (304) 는, 상자 모양의 격벽 (311) 과, 격벽 (311) 의 상부로부터 격벽 (311) 내 (처리 챔버 (304) 내에 상당) 에 청정 공기를 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU (팬·필터·유닛) (312) 와, 격벽 (311) 의 하부로부터 처리 챔버 (304) 내의 기체를 배출하는 배기 장치 (도시되지 않음) 를 포함한다.
FFU (312) 는 격벽 (311) 의 상방에 배치되어 있고, 격벽 (311) 의 천정에 장착되어 있다. FFU (312) 는, 격벽 (311) 의 천정으로부터 처리 챔버 (304) 내에 청정 공기를 보낸다. 배기 장치는, 처리 컵 (310) 내에 접속된 배기 덕트 (313) 를 개재하여 처리 컵 (310) 의 저부에 접속되어 있고, 처리 컵 (310) 의 저부로부터 처리 컵 (310) 의 내부를 흡인한다. FFU (312) 및 배기 장치에 의해, 처리 챔버 (304) 내에 다운 플로우 (하강류) 가 형성된다.
스핀 척 (305) 으로서, 기판 (W) 을 수평 방향으로 끼워 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 협지식의 척이 채용되고 있다. 구체적으로는, 스핀 척 (305) 은, 연직으로 연장되는 통형상의 스핀축 (314) 과, 스핀축 (314) 의 상단에 수평 자세로 장착된 원판상의 스핀 베이스 (315) 와, 스핀 베이스 (315) 에 등간격으로 배치된 복수개 (적어도 3 개. 예를 들어 6 개) 의 협지 핀 (316) 과, 스핀축 (314) 에 연결된 스핀 모터 (317) 를 포함한다. 복수개의 협지 핀 (316) 은, 스핀 베이스 (315) 의 상면 주연부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상에 대응하는 원주 상에서 적당한 간격을 두고 예를 들어 등간격으로 배치되어 있다. 복수의 협지 핀 (316) 은, 각각, 상방향의 협지 핀 (하측이 지지된 협지 핀) 이며, 기판 (W) 의 주연부와 맞닿아 기판 (W) 을 협지할 수 있는 협지 위치와, 이 협지 위치보다 기판 (W) 의 직경 방향 외방의 개방 위치의 사이에서 변위되도록 되어 있다. 스핀 척 (305) 은, 각 협지 핀 (316) 을 기판 (W) 의 주연부에 맞닿게 하여 협지함으로써, 기판 (W) 이 스핀 척 (305) 에 강고하게 유지된다. 각 협지 핀 (316) 에는, 당해 협지 핀 (316) 을 변위시키기 위한 구동 기구 (도시되지 않음) 가 결합되어 있다. 또, 협지 부재로서, 협지 핀 (316) 대신에, 하방향의 협지 핀 (상측이 지지된 협지 핀) 이 채용되어 있어도 된다.
스핀 모터 (317) 는, 예를 들어 전동 모터이다. 협지 핀 (316) 에 의해 유지된 기판 (W) 은, 스핀 모터 (317) 로부터의 회전 구동력이 스핀축 (314) 에 전달됨으로써, 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직인 회전축선 (A2) 둘레로 스핀 베이스 (315) 와 일체적으로 회전된다.
핫 플레이트 (309) 는, 예를 들어 수평 평탄한 표면을 갖는 원판상으로 형성되어 있고, 기판 (W) 의 외경과 동등한 외경을 가지고 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 원형을 갖는 상면이, 스핀 척 (305) 에 유지된 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 대향하고 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 스핀 베이스 (315) 의 상면과, 스핀 척 (305) 에 유지되는 기판 (W) 의 하면의 사이에 수평 자세로 배치되어 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 세라믹이나 탄화규소 (SiC) 를 사용하여 형성되어 있고, 그 내부에 히터 (318) 가 매설되어 있다. 히터 (318) 의 가열에 의해 핫 플레이트 (309) 전체가 따뜻해져, 핫 플레이트 (309) 가 기판 (W) 을 가열하도록 기능한다. 핫 플레이트 (309) 의 상면의 전체 영역에 있어서, 히터 (318) 의 온 상태에 있어서의 당해 상면의 단위 면적당 발열량은 균일하게 설정되어 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 스핀 베이스 (315) 및 스핀축 (314) 을 상하 방향으로 관통하는 관통공 (319) 을 회전축선 (A2) 을 따라 연직 방향 (스핀 베이스 (315) 의 두께 방향) 으로 삽입 통과하는 지지 로드 (320) 에 의해 지지되어 있다. 지지 로드 (320) 의 하단은, 스핀 척 (305) 의 하방의 주변 부재에 고정되어 있다. 핫 플레이트 (309) 가 스핀 모터 (317) 에 연결되어 있지 않기 때문에, 기판 (W) 의 회전 중이어도, 핫 플레이트 (309) 는 회전하지 않고 정지 (비회전 상태) 하고 있다.
지지 로드 (320) 에는, 핫 플레이트 (309) 를 승강시키기 위한 히터 승강 유닛 (321) 이 결합되어 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 히터 승강 유닛 (321) 에 의해 수평 자세를 유지한 채로 승강된다. 히터 승강 유닛 (321) 은, 예를 들어 볼나사나 모터에 의해 구성되어 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 히터 승강 유닛 (321) 의 구동에 의해, 스핀 척 (305) 에 유지된 기판 (W) 의 하면으로부터 이간하는 하위치 (도 18a 등 참조) 와, 스핀 척 (305) 에 유지된 기판 (W) 의 하면에 미소 간격을 두고 접근하는 상위치 (도 18b 참조) 의 사이에서 승강된다.
핫 플레이트 (309) 의 상면이 상위치에 있는 상태에서, 기판 (W) 의 하면과 핫 플레이트 (309) 의 상면 사이의 간격은 예를 들어 0.3 mm 정도로 설정되어 있고, 핫 플레이트 (309) 의 상면이 하위치에 있는 상태에서, 기판 (W) 의 하면과 핫 플레이트 (309) 의 상면 사이의 간격은, 예를 들어 10 mm 정도로 설정되어 있다. 이와 같이, 핫 플레이트 (309) 와 기판 (W) 의 간격을 변경시킬 수 있다.
약액 공급 유닛 (306) 은, 약액 노즐 (323) 을 포함한다. 약액 노즐 (323) 은, 예를 들어, 연속류 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이며, 스핀 척 (305) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 약액 노즐 (323) 에는, 약액 공급원으로부터의 약액이 공급되는 약액 배관 (324) 이 접속되어 있다. 약액 배관 (324) 의 도중부에는, 약액 노즐 (323) 로부터의 약액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 약액 밸브 (325) 가 끼워 장착되어 있다. 약액 밸브 (325) 가 열리면, 약액 배관 (324) 으로부터 약액 노즐 (323) 에 공급된 연속류의 약액이, 약액 노즐 (323) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 약액 밸브 (325) 가 닫혀지면, 약액 배관 (324) 으로부터 약액 노즐 (323) 로의 약액의 공급이 정지된다.
약액의 구체예는, 에칭액 및 세정액이다. 한층 더 구체적으로는, 약액은, 불산, SC1 (암모니아과산화수소수 혼합액), SC2 (염산과산화수소수 혼합액), 불화암모늄, 버퍼드불산 (불산과 불화암모늄의 혼합액) 등이어도 된다.
물 공급 유닛 (307) 은, 물 노즐 (326) 을 포함한다. 물 노즐 (326) 은, 예를 들어, 연속류 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이며, 스핀 척 (305) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 물 노즐 (326) 에는, 물 공급원으로부터의 물이 공급되는 물 배관 (327) 이 접속되어 있다. 물 배관 (327) 의 도중부에는, 물 노즐 (326) 로부터의 물의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 물 밸브 (328) 가 끼워 장착되어 있다. 물 밸브 (328) 가 열리면, 물 배관 (327) 으로부터 물 노즐 (326) 에 공급된 연속류의 물이, 물 노즐 (326) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 물 밸브 (328) 가 닫혀지면, 물 배관 (327) 으로부터 물 노즐 (326) 로의 물의 공급이 정지된다. 물은, 예를 들어 탈이온수 (DIW) 이지만, DIW 에 한정하지 않고, 탄산수, 전해 이온 수소수, 오존수 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ppm ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 중 어느 것이어도 된다. 물 (DIW) 의 비점 및 표면 장력은, 상온에서, 각각 100 ℃ 및 72.75 이다.
또한, 약액 노즐 (323) 및 물 노즐 (326) 은, 각각, 스핀 척 (305) 에 대해 고정적으로 배치되어 있을 필요는 없고, 예를 들어, 스핀 척 (305) 의 상방에 있어서 수평면 내에서 요동 가능한 아암에 장착되고, 이 아암의 요동에 의해 기판 (W) 의 상면에 있어서의 처리액 (약액 또는 물) 의 착액 위치가 스캔되는, 이른바 스캔 노즐의 형태가 채용되어도 된다.
EG 공급 유닛 (308) 은, EG 를 토출하기 위한 EG 노즐 (329) 과, EG 노즐 (329) 이 선단부에 장착된 제 1 노즐 아암 (330) 과, 제 1 노즐 아암 (330) 을 이동시킴으로써, EG 노즐 (329) 을 이동시키는 제 1 노즐 이동 유닛 (331) 을 포함한다. EG 노즐 (329) 은, 예를 들어, 연속류 상태로 EG 를 토출하는 스트레이트 노즐이며, 그 토출구를 예를 들어 하방을 향한 상태로, 수평 방향으로 연장되는 제 1 노즐 아암 (330) 에 장착되어 있다.
또, EG 공급 유닛 (308) 은, EG 노즐 (329) 에 접속되고, EG 공급원으로부터의 EG 를 EG 노즐 (329) 에 공급하는 EG 배관 (332) 과, EG 노즐 (329) 로부터의 EG 의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 EG 밸브 (333) 와, EG 배관 (332) 의 개도를 조절하여, EG 노즐 (329) 로부터 토출되는 EG 의 유량을 조정하기 위한 제 1 유량 조정 밸브 (334) 를 포함한다. 제 1 유량 조정 밸브 (334) 는, 밸브 시트가 내부에 형성된 밸브 보디 (도시되지 않음) 와, 밸브 시트를 개폐하는 밸브체와, 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터 (도시되지 않음) 를 포함한다. 다른 유량 조정 밸브에 대해서도 동일하다. 또, EG 의 비점 및 표면 장력은, 상온에서, 각각 197.5 ℃ 및 47.3 이다. 즉, EG 는, 물보다 비점이 높고 또한 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 액체이다.
도 15 에 나타내는 바와 같이, 처리 컵 (310) 은, 스핀 척 (305) 에 유지되어 있는 기판 (W) 보다 외방 (회전축선 (A2) 으로부터 멀어지는 방향) 에 배치되어 있다. 처리 컵 (310) 은, 스핀 베이스 (315) 를 둘러싸고 있다. 스핀 척 (305) 이 기판 (W) 을 회전시키고 있는 상태에서, 처리액이 기판 (W) 에 공급되면, 기판 (W) 에 공급된 처리액이 기판 (W) 의 주위로 털어진다. 처리액이 기판 (W) 에 공급될 때, 상방향으로 열린 처리 컵 (310) 의 상단부 (310a) 는, 스핀 베이스 (315) 보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판 (W) 의 주위에 배출된 약액이나 물 등의 처리액은, 처리 컵 (310) 에 의해 받아낸다. 그리고, 처리 컵 (310) 에 받아낸 처리액은, 도시되지 않은 회수 장치 또는 폐액 장치로 보내진다.
도 16 은, 기판 처리 장치 (301) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치 (303) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 스핀 모터 (317), 히터 승강 유닛 (321) 및 제 1 노즐 이동 유닛 (331) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치 (303) 는, 약액 밸브 (325), 물 밸브 (328), EG 밸브 (333), 제 1 유량 조정 밸브 (334) 등의 개폐 동작 등을 제어한다. 또한, 제어 장치 (303) 는, 히터 (318) 의 온 오프를 제어한다.
도 17 은, 기판 처리 장치 (301) 에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 18a ∼ 18c 는, 혼합액 형성 공정 (도 17 의 S14), 혼합액 가열 공정 (도 17 의 S15), 및 건조 공정 (도 17 의 S16) 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 19a ∼ 19f 는, 린스 공정 (도 17 의 S13), 혼합액 형성 공정 (도 17 의 S14), 혼합액 가열 공정 (도 17 의 S15) 및 건조 공정 (도 17 의 S16) 에 있어서의, 기판 (W) 의 표면 상태를 나타내는 도해적인 단면도이다. 도 15 ∼ 도 19f 를 참조하면서 기판 처리에 대해 설명한다.
미처리 기판 (W) 은, 반송 로봇 (IR, CR) 에 의해 캐리어 (C) 로부터 처리 유닛 (302) 에 반입되고, 처리 챔버 (304) 내에 반입되어, 기판 (W) 이 그 표면 (처리 대상면. 이 실시 형태에서는 패턴 형성면) 을 상방을 향한 상태로 스핀 척 (305) 에 받아넘겨져, 스핀 척 (305) 에 기판 (W) 이 유지된다 (S11 ： 기판 반입 공정 (기판 유지 공정)). 기판 (W) 의 반입에 앞서, EG 노즐 (329) 은, 스핀 척 (305) 의 측방에 설정된 홈 위치로 퇴피되어 있다. 또, 핫 플레이트 (309) 는, 기판 (W) 의 하면으로부터 이간되는 하위치에 배치되어 있다. 이 때, 히터 (318) 는 오프 상태에 있다.
반송 로봇 (CR) 이 처리 유닛 (302) 외로 퇴피한 후, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (317) 를 제어하여, 기판 (W) 을 회전 개시시켜, 소정의 액 처리 회전 속도 (예를 들어 약 800 rpm) 까지 가속시킨다.
또, 제어 장치 (303) 는, 히터 (318) 를 온으로 한다. 이로써, 히터 (318) 가 발열하고, 핫 플레이트 (309) 의 상면 온도가 미리 정하는 소정의 고온까지 승온된다. 또한, 히터 (318) 의 온에 의해 핫 플레이트 (309) 의 표면은 고온 상태가 되는 것이지만, 핫 플레이트 (309) 가, 하위치에 배치되어 있으므로, 핫 플레이트 (309) 로부터의 열에 의해 기판 (W) 은 거의 따뜻해지지 않는다.
이어서, 제어 장치 (303) 는, 약액 공정 (스텝 S12) 을 실행한다. 구체적으로는, 기판 (W) 의 회전 속도가 액 처리 속도에 도달한 후, 제어 장치 (303) 는, 약액 밸브 (325) 를 연다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여, 약액 노즐 (323) 로부터 약액이 공급된다. 공급된 약액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면에 널리 퍼져, 기판 (W) 에 약액을 사용한 약액 처리가 실시된다. 약액의 토출 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 약액 밸브 (325) 를 닫아, 약액 노즐 (323) 로부터의 약액의 토출을 정지한다.
이어서, 제어 장치 (303) 는, 린스 공정 (스텝 S13) 을 실행한다. 린스 공정 (S13) 은, 기판 (W) 상의 약액을 물로 치환하여 기판 (W) 상으로부터 약액을 배제하는 공정이다. 구체적으로는, 제어 장치 (303) 는, 물 밸브 (328) 를 연다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여, 물 노즐 (326) 로부터 물이 공급된다. 공급된 물은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면에 널리 퍼진다. 이 물에 의해, 기판 (W) 상에 부착되어 있는 약액이 씻겨진다.
물의 공급 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 기판 (W) 의 상면 전체 영역이 물에 덮여 있는 상태에서, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (317) 를 제어하여, 기판 (W) 의 회전 속도를 액 처리 속도로부터 패들 속도 (영 또는 약 40 rpm 이하의 저회전 속도. 예를 들어 약 10 rpm) 까지 단계적으로 감속시킨다. 그 후, 기판 (W) 의 회전 속도를 패들 속도로 유지한다. 이로써, 기판 (W) 의 상면에, 기판 (W) 의 상면 전체 영역을 덮는 물의 액막이 패들상으로 지지된다. 이 상태에서는, 기판 (W) 의 상면의 물의 액막에 작용하는 원심력이 물과 기판 (W) 의 상면과의 사이에서 작용하는 표면 장력보다 작거나, 혹은 상기의 원심력과 상기의 표면 장력이 거의 길항하고 있다. 기판 (W) 의 감속에 의해, 기판 (W) 상의 물에 작용하는 원심력이 약해져, 기판 (W) 상으로부터 배출되는 물의 양이 감소한다. 이로써, 도 19a 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면에 패들상의 물의 액막 (345) 이 형성된다. 그 후, 기판 (W) 의 회전 속도는, 패들 속도로 유지된다. 물의 액막 (345) 의 형성 후, 기판 (W) 에 대한 물의 공급이 정지되지만, 패들상의 물의 액막의 형성 후에 있어서, 기판 (W) 에 대한 물의 공급이 속행되어도 된다.
이어서, 혼합액 형성 공정 (도 17 의 스텝 S14) 이 실행된다.
구체적으로는, 기판 (W) 의 감속 후 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 제 1 노즐 이동 유닛 (331) 을 제어하여, EG 노즐 (329) 을 홈 위치로부터 기판 (W) 의 상방의 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 제어 장치 (303) 는, EG 밸브 (333) 를 열어, EG 노즐 (329) 로부터 기판 (W) 의 상면을 향하여 EG 를 토출시킨다. 또한, 제어 장치 (303) 는, 기판 (W) 의 상면에 대한 EG 의 공급 위치를 중앙부와 주연부의 사이에서 이동시킨다. 이로써, 물의 공급 위치가, 기판 (W) 의 상면 전체 영역을 주사하여, 기판 (W) 의 상면 전체 영역에 EG 가 직접 도포된다. EG 의 토출 개시 후 잠시 동안, EG 는, 액막 (345) 의 내부에 충분히 퍼지지 않는다. 그 결과, 도 19b 에 나타내는 바와 같이, 액막 (345) 의 표층 부분에 EG 가 체류하고, 또한 액막 (345) 의 기층 부분에 물이 체류한다. 이 상태에서는, 액막 (345) 에 있어서, 표층 부분과 기층 부분의 중간 부분에만, 물과 EG 의 혼합액 (이하 「물/EG 혼합액」 이라고 한다) 이 형성된다. 그 후, 시간의 경과에 수반하여, EG 가 액막 (345) 의 전체 영역에 널리 퍼져, 물의 액막 (345) 의 전체 영역이 물/EG 혼합액에 의해 치환된다. 즉, 기판 (W) 의 상면에, 혼합액의 액막 (350) 이 형성된다 (도 18a 및 도 19c 참조).
이어서, 제어 장치 (303) 는, 혼합액 가열 공정 (도 17 의 스텝 S15) 을 실행한다.
구체적으로는, 제어 장치 (303) 는, 히터 승강 유닛 (321) 을 제어하여, 도 18b 에 나타내는 바와 같이, 핫 플레이트 (309) 를 하위치 (도 18a 등 참조) 로부터 상위치까지 상승시킨다. 핫 플레이트 (309) 가 상위치에 배치됨으로써, 상위치에 있는 핫 플레이트 (309) 의 상면으로부터의 열복사에 의해 기판 (W) 이 가열된다. 또, 기판 (W) 이 고온으로 가열되기 때문에, 기판 (W) 의 상면 상의 혼합액의 액막 (350) 도, 기판 (W) 의 온도와 동일한 정도의 고온으로 승온된다. 이 혼합액의 액막 (350) 에 대한 가열 온도는, 물의 비점보다 높고 또한 EG 의 비점보다 낮은 소정의 고온 (예를 들어 약 150 ℃) 으로 설정되어 있다.
혼합액의 액막 (350) 의 가열에 의해, 도 19d 에 나타내는 바와 같이, 혼합액의 액막 (350) 중에 포함되는 물이 비등하여, 혼합액의 액막 (350) 으로부터 물이 증발한다. 그 결과, 혼합액의 액막 (350) 으로부터 물이 완전히 제거되고, 도 19e 에 나타내는 바와 같이, 액막이 EG 만을 포함하게 된다. 즉, 기판 (W) 의 상면에 EG 의 액막 (351) 이 형성된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다.
핫 플레이트 (309) 의 상승으로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 도 18c 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (303) 는, 히터 승강 유닛 (321) 을 제어하여, 핫 플레이트 (309) 의 위치를 상위치 (도 18b 참조) 로부터 하위치까지 하강시킨다. 이로써, 핫 플레이트 (309) 에 의한 기판 (W) 의 가열은 종료된다.
이어서, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (317) 를 제어하여, 도 18c 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 회전 속도를 제치고 건조 속도 (예를 들어 1500 rpm) 까지 가속시킨다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 EG 의 액막 (351) 이 털어져 기판 (W) 이 건조된다 (스핀 드라이. 도 17 의 S16 ： 건조 공정). 이 건조 공정 (S16) 에서는, 도 19f 에 나타내는 바와 같이, 패턴 (PA) 의 구조체 (ST) 의 사이로부터 EG 가 제거된다. EG 는, 물보다 낮은 표면 장력을 가지고 있으므로, 건조 공정 (S16) 에 있어서의 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
건조 공정 (S16) 의 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (514) 를 제어하여 스핀 척 (305) 의 회전을 정지시킨다. 또, 제어 장치 (303) 는, 히터 (318) 를 오프로 한다. 그 후, 반송 로봇 (CR) 이, 처리 유닛 (302) 에 진입하여, 처리 완료된 기판 (W) 을 처리 유닛 (302) 외로 반출한다 (도 17 의 스텝 S17). 그 기판 (W) 은, 반송 로봇 (CR) 으로부터 반송 로봇 (IR) 으로 넘겨지고, 반송 로봇 (IR) 에 의해, 캐리어 (C) 에 수납된다.
이상에 의해, 제 3 실시 형태에 의하면, 기판 (W) 의 물의 액막 (345) 에 EG 가 공급된다. 이로써, 물과 EG 가 서로 섞여, 기판 (W) 의 상면에 있어서, 혼합액의 액막 (350) 이 형성된다. 그리고, 혼합액의 액막 (350) 이 가열됨으로써, 그 혼합액의 액막 (350) 중에 포함되는 물이 증발하고, 그 결과, 혼합액의 액막 (350) 중의 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다.
EG 의 공급에 의해 혼합액의 액막 (350) 을 형성하고, 이 혼합액의 액막 (350) 중에 포함되는 물을 증발시켜 EG 만을 잔존시키므로, 물의 EG 로의 치환 속도를 빠르게 할 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 상의 물을, 단시간에 EG 로 완전 치환할 수 있다. 그러므로, 패턴 (PA) 의 도괴를 억제하면서, 기판 (W) 의 상면을 단시간에 건조시킬 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 건조 시간의 단축화를 도모할 수 있고, 또한 EG 의 사용량의 저감을 도모할 수 있다.
또, 혼합액 가열 공정 (도 17 의 S15) 에 있어서, 혼합액의 액막 (350) 에 대한 가열 온도가, 물의 비점보다 높고 또한 EG 의 비점보다 낮은 소정의 고온 (예를 들어 약 150 ℃) 으로 설정되어 있다. 그 때문에, 물/EG 혼합액 중의 EG 는 거의 증발하지 않지만, 물/EG 혼합액 중의 물의 증발은 촉진된다. 즉, 혼합액의 액막 (350) 중의 물만을, 효율적으로 증발시킬 수 있다. 이로써, 저표면 장력 액체에 의한 완전 치환을, 보다 한층 단시간에 실현할 수 있다.
또, 혼합액의 액막 (350) 에 대한 가열 온도가 EG 의 비점보다 낮기 때문에, 혼합액 가열 공정 (도 17 의 S15) 후에 있어서, 기판 (W) 의 상면에, 소정의 두께를 갖는 EG 의 액막을 유지할 수 있다.
또, 기판 (W) 의 상면에 패들상의 물의 액막 (345) 을 형성하고, 그 물의 액막 (345) 에 EG 를 공급함으로써, 혼합액의 액막 (350) 을 기판 (W) 의 상면에 형성하므로, 기판 (W) 으로부터의 EG 의 배출을 억제할 수 있다. 이로써, EG 의 사용량의 가일층의 저감을 도모할 수 있다.
도 20 은, 이 발명의 제 4 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치 (501) 에 구비된 처리 유닛 (502) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 4 실시 형태에 있어서, 전술한 제 3 실시 형태에 나타낸 각 부에 대응하는 부분에는, 도 15 ∼ 도 19f 의 경우와 동일한 참조 부호를 부여하여 나타내고, 설명을 생략한다.
처리 유닛 (502) 이, 제 3 실시 형태에 관련된 처리 유닛 (302) 과 상이한 주된 하나의 점은, 스핀 척 (305) 대신에 스핀 척 (기판 유지 유닛) (505) 을 구비한 점이다. 즉, 처리 유닛 (302) 은, 핫 플레이트 (309) 를 구비하고 있지 않다.
또, 처리 유닛 (502) 이, 제 3 실시 형태에 관련된 처리 유닛 (302) 과 상이한 주된 다른 점은, 스핀 척 (505) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 기체를 공급하기 위한 기체 유닛 (537) 을 추가로 포함하는 점이다.
스핀 척 (505) 으로서, 기판 (W) 을 수평 방향으로 끼워 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 협지식의 척이 채용되어 있다. 구체적으로는, 스핀 척 (505) 은, 스핀 모터 (514) 와, 이 스핀 모터 (514) 의 구동축과 일체화된 스핀축 (515) 과, 스핀축 (515) 의 상단에 대략 수평으로 장착된 원판상의 스핀 베이스 (516) 를 포함한다.
스핀 베이스 (516) 는, 기판 (W) 의 외경보다 큰 외경을 갖는 수평인 원형의 상면 (516a) 을 포함한다. 상면 (516a) 에는, 그 주연부에 복수개 (3 개 이상. 예를 들어 6 개) 의 협지 부재 (517) 가 배치되어 있다. 복수개의 협지 부재 (517) 는, 스핀 베이스 (516) 의 상면 주연부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상에 대응하는 원주 상에서 적당한 간격을 두고 예를 들어 등간격으로 배치되어 있다.
기체 유닛 (537) 은, 불활성 가스의 일례로서의 질소 가스를 기판 (W) 의 상면을 향하여 토출하는 기체 노즐 (535) 과, 기체 노즐 (535) 이 선단부에 장착된 제 2 노즐 아암 (536) 과, 제 2 노즐 아암 (536) 을 이동시킴으로써, 기체 노즐 (535) 을 이동시키는 제 2 노즐 이동 유닛 (538) 을 포함한다. 기체 노즐 (535) 은, 그 토출구를 예를 들어 하방을 향한 상태로, 수평 방향으로 연장되는 제 2 노즐 아암 (536) 에 장착되어 있다.
기체 노즐 (535) 에는, 불활성 가스 공급원으로부터의 고온 (상온보다 고온. 예를 들어 30 ∼ 300 ℃) 의 불활성 가스가 공급되는 기체 배관 (539) 이 접속되어 있다. 기체 배관 (539) 의 도중부에는, 기체 노즐 (535) 로부터의 불활성 가스의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 기체 밸브 (540) 와, 기체 배관 (539) 의 개도를 조절하여, 기체 노즐 (535) 로부터 토출되는 불활성 가스의 유량을 조정하기 위한 제 2 유량 조정 밸브 (541) 가 끼워 장착되어 있다. 기체 밸브 (540) 가 열리면, 기체 배관 (539) 으로부터 기체 노즐 (535) 에 공급된 불활성 가스가, 토출구로부터 토출된다. 또, 기체 밸브 (540) 가 닫혀지면, 기체 배관 (539) 으로부터 기체 노즐 (535) 로의 불활성 가스의 공급이 정지된다. 불활성 가스는, 질소 가스에 한정하지 않고, CDA (저습도의 청정 공기) 여도 된다.
도 21 은, 기판 처리 장치 (501) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치 (303) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 스핀 모터 (514), 제 1 및 제 2 노즐 이동 유닛 (331, 538) 등의 동작을 제어한다. 또한, 제어 장치 (303) 는, 약액 밸브 (325), 물 밸브 (328), EG 밸브 (333), 기체 밸브 (540), 제 1 및 제 2 유량 조정 밸브 (334, 541) 등의 개폐 동작 등을 제어한다.
도 22 는, 기판 처리 장치 (501) 에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 23a ∼ 23f 는, 혼합액 형성 공정 (도 22 의 S24), 액막 제거 영역 형성 공정 (도 22 의 S25) 및 액막 제거 영역 확대 공정 (도 22 의 S26) 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 21 ∼ 도 23f 를 참조하면서, 기판 처리 장치 (501) 에 의한 기판 처리에 대해 설명한다.
미처리 기판 (W) 은, 반송 로봇 (IR, CR) 에 의해, 처리 챔버 (504) 내에 반입되고, 기판 (W) 이 그 표면 (처리 대상면. 이 실시 형태에서는 패턴 형성면) 을 상방을 향한 상태로 스핀 척 (505) 에 받아넘겨져, 스핀 척 (505) 에 기판 (W) 이 유지된다 (S21 ： 기판 반입 공정 (기판 유지 공정)). 기판 (W) 의 반입에 앞서, EG 노즐 (329) 및 기체 노즐 (535) 은, 스핀 척 (505) 의 측방에 설정된 홈 위치로 퇴피되어 있다.
반송 로봇 (CR) 이 처리 유닛 (502) 외로 퇴피한 후, 제어 장치 (303) 는, 기판 (W) 의 회전을 개시하여, 약액 공정 (스텝 S22), 린스 공정 (스텝 S23) 및 혼합액 형성 공정 (스텝 S24) 을 차례로 실행한다. 약액 공정 (S22), 린스 공정 (S23) 및 혼합액 형성 공정 (S24) 은, 각각, 제 3 실시 형태에 관련된 약액 공정 (S12), 린스 공정 (S13) 및 혼합액 형성 공정 (S14) 과 동등한 공정이므로, 그들의 설명을 생략한다.
혼합액 형성 공정 (S24) 에서는, 기판 (W) 의 상면에, 혼합액의 액막 (350) 이 형성된다 (도 23a 및 도 19c 참조). 혼합액 형성 공정 (S24) 의 종료에 앞서, 제어 장치 (303) 는, 제 2 노즐 이동 유닛 (538) 을 제어하여, 도 23b 에 나타내는 바와 같이, 기체 노즐 (535) 을 스핀 척 (505) 의 측방의 홈 위치로부터, 기판 (W) 의 상방에 배치한다.
혼합액 형성 공정 (S24) 의 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 건조 공정을 실행한다. 건조 공정에서는, 액막 제거 영역 형성 공정 (S25) 과 액막 제거 영역 확대 공정 (S26) 과 가속 공정 (S27) 이 이 순서로 실행된다. 액막 제거 영역 형성 공정 (S25) 은, 혼합액의 액막 (350) 의 중앙부에, 혼합액이 제거된 액막 제거 영역 (355) 을 형성하는 공정이다. 액막 제거 영역 확대 공정 (S26) 은, 액막 제거 영역 (355) 을 기판 (W) 의 상면 전체 영역까지 확대시키는 공정이다.
액막 제거 영역 형성 공정 (S25) 에서는, 제어 장치 (303) 는, 기체 밸브 (540) 를 열어, 기체 노즐 (535) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 불활성 가스를 토출함과 함께 (기체 분사 공정), 스핀 모터 (514) 를 제어하여 기판 (W) 을 소정의 천공 속도 (예를 들어 약 50 rpm) 까지 가속시킨다 (고속 회전 공정). 기판 (W) 의 상면의 혼합액의 액막 (350) 의 중앙부에 불활성 가스가 분사됨으로써, 혼합액의 액막 (350) 의 중앙부에 있는 물/EG 혼합액이, 분사 압력 (가스압) 에 의해 당해 기판 (W) 의 상면의 중앙부로부터 날려 버려져 제거된다. 또, 기판 (W) 의 회전 속도가 상기의 천공 속도 (예를 들어 약 50 rpm) 에 도달함으로써, 기판 (W) 상의 혼합액의 액막 (350) 에 비교적 강한 원심력이 작용한다. 이들에 의해, 도 23c 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 원형의 액막 제거 영역 (355) 이 형성된다. 천공 속도는, 약 50 rpm 으로 했지만, 그 이상의 회전 속도여도 된다. 액막 제거 영역 형성 공정 (S25) 에 이어 액막 제거 영역 확대 공정 (S26) 이 실행된다.
액막 제거 영역 확대 공정 (S26) 에서는, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (514) 를 제어하여, 기판 (W) 의 회전 속도를, 소정의 제 1 건조 속도 (예를 들어 1000 rpm) 까지 상승시킨다. 이 기판 (W) 의 회전 속도의 상승에 수반하여, 도 23d, 23e 에 나타내는 바와 같이 액막 제거 영역 (355) 이 확대된다. 액막 제거 영역 (355) 의 확대에 의해, 혼합액의 액막 (350) 의, 액막 제거 영역 (355) 및 기판 (W) 상면과의 기고액 계면 (360) 이 기판 (W) 의 직경 방향 외방을 향하여 이동한다. 그리고, 도 23f 에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역 (355) 이 기판 (W) 의 전체 영역으로 확대됨으로써, 혼합액의 액막 (350) 이 모두 기판 (W) 외로 배출된다.
액막 제거 영역 (355) 이 기판 (W) 의 상면의 전체 영역으로 확대된 후, 액막 제거 영역 확대 공정이 종료된다. 액막 제거 영역 확대 공정의 종료에 수반하여, 제어 장치 (303) 는, 기체 밸브 (540) 를 닫아, 기체 노즐 (535) 로부터의 불활성 가스의 토출을 정지시킨다.
이어서, 제어 장치 (303) 는, 가속 공정 (S27) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (303) 는, 기판 (W) 의 회전 속도를 약 1500 rpm 까지 상승시킨다. 이로써, 기판 (W) 의 상면에 대한, 보다 한층 건조가 도모된다.
가속 공정 (S27) 의 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (514) 를 제어하여 스핀 척 (305) 의 회전을 정지시킨다. 그 후, 반송 로봇 (CR) 이, 처리 유닛 (502) 에 진입하여, 처리 완료된 기판 (W) 을 처리 유닛 (502) 외로 반출한다 (스텝 S28). 그 기판 (W) 은, 반송 로봇 (CR) 으로부터 반송 로봇 (IR) 으로 넘겨져, 반송 로봇 (IR) 에 의해, 캐리어 (C) 에 수납된다.
도 23 은, 혼합액의 액막 (350) 의 내주 부분을 설명하기 위한 확대 단면도이다.
액막 제거 영역 (355) 의 형성 후에 있어서, 기고액 계면 (360) 에서는, 비점이 낮은 물이 주로 증발되고, 그 결과, EG 의 농도가 상승한다. 이 때, 혼합액의 액막의 내주 부분 (370) 에서는, 기고액 계면 (360) 으로부터 이반함에 따라 EG 의 농도가 낮아지는 농도 구배가 형성된다. 이 실시 형태에서는, 기고액 계면 (360) 에서는 EG 만이 존재하도록, 혼합액의 액막 (350) 의 EG 농도가 정해져 있다 (즉, 혼합액 형성 공정 (S24) 에 있어서의 EG 의 공급량이 정해져 있다). 이 경우, 기고액 계면 (360) 에 있어서, 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다.
이상에 의해, 이 실시 형태에 의하면, 기판 (W) 의 물의 액막 (345) 에 EG 가 공급된다. 이로써, 물과 EG 가 서로 섞여, 기판 (W) 의 상면에 있어서, 혼합액의 액막 (350) 이 형성된다.
그리고, 그 혼합액의 액막 (350) 에 액막 제거 영역 (355) 이 형성되고, 또한, 그 액막 제거 영역 (355) 이 기판 (W) 전체 영역을 덮을 때까지 확대된다. 기판 (W) 의 상면에서는, 혼합액의 액막 (350) 의 기고액 계면 (360) 에서 물/EG 혼합액이 증발하면서, 액막 제거 영역 (355) 이 확대된다. 기고액 계면 (360) 에서는, 비점이 낮은 물이 주로 증발되고, 그 결과, EG 의 농도가 상승한다. 이 때, 기고액 계면 (360) 에서는 EG 만이 존재하고, 혼합액의 액막의 내주 부분 (370) 에서는, 기고액 계면 (360) 으로부터 이반함에 따라 EG 의 농도가 낮아지는 농도 구배가 형성된다. 즉, 기고액 계면 (360) 에 있어서, 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다. 패턴 (PA) 간으로부터 액체가 완전히 제거될 때, 패턴 (PA) 에, 당해 액체의 표면 장력이 작용한다고 생각되고 있다. 기고액 계면 (360) 에 있어서 EG 로 완전 치환함으로써, 패턴 (PA) 으로부터 액체가 완전히 제거될 때의 패턴 (PA) 에 작용하는 표면 장력을 낮게 억제할 수 있기 때문에, 패턴 (PA) 의 도괴를 억제할 수 있다.
또, EG 의 공급에 의해 혼합액의 액막 (350) 을 형성하고, 이 혼합액의 액막 (350) 중에 포함되는 물을 증발시켜 EG 만을 잔존시키므로, 물의 EG 로의 치환 속도를 빠르게 할 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 상의 물을, 단시간에 EG 로 완전 치환할 수 있다. 그러므로, 패턴 (PA) 의 도괴를 억제하면서, 기판 (W) 의 상면을 단시간에 건조시킬 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 건조 시간의 단축화를 도모할 수 있고, 또한 EG 의 사용량의 저감을 도모할 수 있다.
또, 고온의 불활성 가스를 기판 (W) 의 상면에 공급함으로써, 혼합액의 액막 (350) 의 기고액 계면 (360) 에 있어서의 물의 증발을 촉진시킬 수 있다. 이로써, 혼합액의 액막 (350) 의 기고액 계면 (360) 에 있어서, EG 로 완전 치환시킬 수 있다.
또, 기판 (W) 의 상면에 패들상의 물의 액막 (345) 을 형성하고, 그 물의 액막 (345) 에 EG 를 공급함으로써, 혼합액의 액막 (350) 을 기판 (W) 의 상면에 형성하므로, 기판 (W) 으로부터의 EG 의 배출을 억제할 수 있다. 이로써, EG 의 사용량의 가일층의 저감을 도모할 수 있다.
본 발명은, 배치식의 기판 처리 장치에 적용할 수도 있다.
도 25 는, 본 발명의 제 5 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치 (601) 의 개략 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
기판 처리 장치 (601) 는, 복수매의 기판 (W) 을 일괄하여 처리하는 배치식의 기판 처리 장치이다. 기판 처리 장치 (601) 는, 약액을 저류하는 약액 저류조 (602) 와, 물을 저류하는 물 저류조 (603) 와, EG 혼합액을 저류하는 EG 저류조 (604) 와, EG 저류조 (604) 에 저류되어 있는 EG 에 기판 (W) 을 침지시키는 리프터 (605) 와, 리프터 (605) 를 승강시키기 위한 리프터 승강 유닛 (606) 을 포함한다. 리프터 (605) 는, 복수매의 기판 (W) 의 각각을, 연직인 자세로 지지한다. 리프터 승강 유닛 (606) 은, 리프터 (605) 에 유지되어 있는 기판 (W) 이 EG 저류조 (604) 내에 위치하는 처리 위치 (도 25 에 실선으로 나타내는 위치) 와, 리프터 (605) 에 유지되어 있는 기판 (W) 이 EG 저류조 (604) 의 상방에 위치하는 퇴피 위치 (도 12 에 2 점 쇄선으로 나타내는 위치) 의 사이에서 리프터 (605) 를 승강시킨다.
EG 저류조 (604) 에는, 저류되어 있는 EG 중에 침지되고, 당해 EG 를 가열하여 온도 조절하는 히터 (607) 가 형성되어 있다. 히터 (607) 로서 시스 히터를 예시할 수 있다. 또, EG 저류조 (604) 에는, EG 의 액 온도를 계측하는 온도계 (도시되지 않음) 나, EG 저류조 (604) 내의 액량을 감시하는 액량 센서 (도시되지 않음) 등이 추가로 형성되어 있다. EG 저류조 (604) 에 저류되어 있는 EG 의 액 온도는, 예를 들어 약 150 ℃ 로 온도 조정되어 있다.
기판 처리 장치 (601) 에 있어서의 일련의 처리에서는, 기판 처리 장치 (601) 의 처리 유닛에 반입된 복수매의 기판 (W) 은, 약액 저류조 (602) 에 저류되어 있는 약액에 침지된다. 이로써, 약액 처리 (세정 처리나 에칭 처리) 가 각 기판 (W) 에 실시된다. 약액에의 침지 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 복수매의 기판 (W) 은 약액 저류조 (602) 로부터 끌어올려져, 물 저류조 (603) 로 옮겨진다. 이어서, 복수매의 기판 (W) 은, 물 저류조 (603) 에 저류되어 있는 물에 침지된다. 이로써, 린스 처리가 기판 (W) 에 실시된다. 물에의 침지 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 기판 (W) 은 물 저류조 (603) 로부터 끌어올려져, EG 저류조 (604) 로 옮겨진다.
그리고, 리프터 승강 유닛 (606) 이 제어되어, 리프터 (605) 가 퇴피 위치로부터 처리 위치로 이동됨으로써, 리프터 (605) 에 유지되어 있는 복수매의 기판 (W) 이 EG 에 침지된다. 이 침지에 의해, 기판 (W) 의 표면 (처리 대상면. 이 실시 형태에서는 패턴 형성면) 에 잔류하고 있는 물에 EG 가 공급된다. 이로써, 물과 EG 가 서로 섞여, 기판 (W) 의 상면에 물/EG 혼합액이 공급된다.
EG 저류조 (604) 에 저류되어 있는 EG 가 약 150 ℃ 로 온도 조정되어 있으므로, 기판 (W) 의 상면의 물/EG 혼합액이 가열된다 (혼합액 가열 공정). 그 결과, 기판 (W) 의 상면에 공급되어 있는 물/EG 혼합액에 포함되는 물이 비등하여, 물/EG 혼합액으로부터 물이 증발한다. 기판 (W) 의 표면의 액체가 EG 만을 포함하게 된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면의 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다. 그러므로, EG 로부터의 기판 (W) 의 끌어올림 시에 있어서의 기판 (W) 의 표면의 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
또, 본원 발명자들은, 파티클을 포함하는 물/EG 혼합액을 실리콘 기판 상에 도포하고, 그 후의 기판의 상면에 있어서의 물/EG 혼합액의 건조 과정을 광학 현미경으로 관찰했다. 물/EG 혼합액으로서 2 중량％ 의 EG 농도를 갖는 물/EG 혼합액과, 20 중량％ 의 EG 농도를 갖는 물/EG 혼합액을 사용하여 시험을 하고, 각각에 대해 관찰을 실시했다. 이 경우, 물로서 DIW 를 사용했다.
도포 직후에는, 어느 경우도 컨택트 라인에 파티클이 모이게 되지만, 2 중량％ 의 EG 농도를 갖는 물/EG 혼합액에서는, 그 후 머지않아 컨택트 라인으로부터 이반하는 방향으로 파티클이 이동했다. 이것에 대해, 20 중량％ 의 EG 농도를 갖는 물/EG 혼합액에서는, 그 후도, 파티클이 컨택트 라인에 모인 채였다.
또, 2 중량％ 의 EG 농도를 갖는 물/EG 혼합액에서는, IPA 증기의 분위기하에서 동등한 실험을 실시했지만, 그 경우도, 컨택트 라인에 모인 파티클이, 그 후 컨택트 라인으로부터 이반하는 방향으로 이동하는 것이 관찰되었다.
또, 본원 발명자들은, 파티클을 포함하는 물, 파티클을 포함하는, IPA 와 물의 혼합액 (이하, 「IPA/물 혼합액」 이라고 한다), 및 파티클을 포함하는 물/EG 혼합액을 각각 산화 실리콘막 (두께 78 nm) 의 칩 상에 도포하고, 각각의 칩을 스핀 코트로 회전시켜, 그 후의 파티클의 양을 조사했다. 이 경우, 사전에 부여되어 있는 파티클의 양은 서로 동일하다. 또, 물로서 DIW 를 이용하여, 물/EG 혼합액의 EG 농도는 10 중량％ 였다. 또, IPA/물 혼합액에 있어서의 IPA 의 농도는, 예를 들어 5 중량％ 이다.
파티클을 포함하는 물에서는, 오염 범위가 1.087 ％ 였던 것에 대해, IPA/물 혼합액에서는, 오염 범위가 2.235 ％ 이며, 물/EG 혼합액에서는, 오염 범위가 0.007 ％ 였다.
이 이유는, IPA/물 혼합액에서는, 기고액 계면에서 IPA 가 주로 증발한 결과, 기고액 계면을 향하는 마란고니 대류가 발생하고, 이로써 파티클이 보다 한층기고액 계면으로 촉진된 것이라고 생각된다. 그 결과, 파티클 성능이 악화되고 있다.
한편, 물/EG 혼합액에서는, 기고액 계면에서 물이 주로 증발한 결과, 기고액 계면으로부터 멀어지는 방향을 향하는 마란고니 대류가 발생하고, 이로써, 파티클의 칩 표면으로의 석출이 억제된 것이라고 생각된다.
도 15 는, 처리 유닛 (302) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛 (302) 은, 상자형의 처리 챔버 (304) 와, 처리 챔버 (304) 내에서 1 매의 기판 (W) 을 수평인 자세로 유지하여, 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직인 회전축선 (A2) 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (기판 유지 유닛) (305) 과, 스핀 척 (305) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 약액을 공급하기 위한 약액 공급 유닛 (306) 과, 스핀 척 (305) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에, 처리예의 일례로서의 물을 공급하기 위한 물 공급 유닛 (처리액 공급 유닛) (307) 과, 기판 (W) 의 상면 (표면) 에, 물 (처리액) 보다 비점이 높고 또한 당해 물 (처리액) 보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체의 일례로서의 에틸렌글리콜 (이하, 「EG」 라고 한다) 을 공급하는 EG 공급 유닛 (저표면 장력 액체 공급 유닛) (308) 과, 스핀 척 (305) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 하면에 대향 배치되고, 기판 (W) 의 상면에 형성된 물/EG 혼합액의 액막 (이하, 「혼합액의 액막」 이라고 한다) (350) (도 18b 등 참조) 을, 기판 (W) 을 개재하여 하방으로부터 가열하기 위한 핫 플레이트 (가열 유닛) (309) 와, 스핀 척 (305) 을 둘러싸는 통형상의 처리 컵 (310) 을 포함한다.
처리 챔버 (304) 는, 상자 모양의 격벽 (311) 과, 격벽 (311) 의 상부로부터 격벽 (311) 내 (처리 챔버 (304) 내에 상당) 에 청정 공기를 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU (팬·필터·유닛) (312) 와, 격벽 (311) 의 하부로부터 처리 챔버 (304) 내의 기체를 배출하는 배기 장치 (도시되지 않음) 를 포함한다.
FFU (312) 는 격벽 (311) 의 상방에 배치되어 있고, 격벽 (311) 의 천정에 장착되어 있다. FFU (312) 는, 격벽 (311) 의 천정으로부터 처리 챔버 (304) 내에 청정 공기를 보낸다. 배기 장치는, 처리 컵 (310) 내에 접속된 배기 덕트 (313) 를 개재하여 처리 컵 (310) 의 저부에 접속되어 있고, 처리 컵 (310) 의 저부로부터 처리 컵 (310) 의 내부를 흡인한다. FFU (312) 및 배기 장치에 의해, 처리 챔버 (304) 내에 다운 플로우 (하강류) 가 형성된다.
스핀 척 (305) 으로서, 기판 (W) 을 수평 방향으로 끼워 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 협지식의 척이 채용되고 있다. 구체적으로는, 스핀 척 (305) 은, 연직으로 연장되는 통형상의 스핀축 (314) 과, 스핀축 (314) 의 상단에 수평 자세로 장착된 원판상의 스핀 베이스 (315) 와, 스핀 베이스 (315) 에 등간격으로 배치된 복수개 (적어도 3 개. 예를 들어 6 개) 의 협지 핀 (316) 과, 스핀축 (314) 에 연결된 스핀 모터 (317) 를 포함한다. 복수개의 협지 핀 (316) 은, 스핀 베이스 (315) 의 상면 주연부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상에 대응하는 원주 상에서 적당한 간격을 두고 예를 들어 등간격으로 배치되어 있다. 복수의 협지 핀 (316) 은, 각각, 상방향의 협지 핀 (하측이 지지된 협지 핀) 이며, 기판 (W) 의 주연부와 맞닿아 기판 (W) 을 협지할 수 있는 협지 위치와, 이 협지 위치보다 기판 (W) 의 직경 방향 외방의 개방 위치의 사이에서 변위되도록 되어 있다. 스핀 척 (305) 은, 각 협지 핀 (316) 을 기판 (W) 의 주연부에 맞닿게 하여 협지함으로써, 기판 (W) 이 스핀 척 (305) 에 강고하게 유지된다. 각 협지 핀 (316) 에는, 당해 협지 핀 (316) 을 변위시키기 위한 구동 기구 (도시되지 않음) 가 결합되어 있다. 또, 협지 부재로서, 협지 핀 (316) 대신에, 하방향의 협지 핀 (상측이 지지된 협지 핀) 이 채용되어 있어도 된다.
스핀 모터 (317) 는, 예를 들어 전동 모터이다. 협지 핀 (316) 에 의해 유지된 기판 (W) 은, 스핀 모터 (317) 로부터의 회전 구동력이 스핀축 (314) 에 전달됨으로써, 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직인 회전축선 (A2) 둘레로 스핀 베이스 (315) 와 일체적으로 회전된다.
핫 플레이트 (309) 는, 예를 들어 수평 평탄한 표면을 갖는 원판상으로 형성되어 있고, 기판 (W) 의 외경과 동등한 외경을 가지고 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 원형을 갖는 상면이, 스핀 척 (305) 에 유지된 기판 (W) 의 하면 (이면) 에 대향하고 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 스핀 베이스 (315) 의 상면과, 스핀 척 (305) 에 유지되는 기판 (W) 의 하면의 사이에 수평 자세로 배치되어 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 세라믹이나 탄화규소 (SiC) 를 사용하여 형성되어 있고, 그 내부에 히터 (318) 가 매설되어 있다. 히터 (318) 의 가열에 의해 핫 플레이트 (309) 전체가 따뜻해져, 핫 플레이트 (309) 가 기판 (W) 을 가열하도록 기능한다. 핫 플레이트 (309) 의 상면의 전체 영역에 있어서, 히터 (318) 의 온 상태에 있어서의 당해 상면의 단위 면적당 발열량은 균일하게 설정되어 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 스핀 베이스 (315) 및 스핀축 (314) 을 상하 방향으로 관통하는 관통공 (319) 을 회전축선 (A2) 을 따라 연직 방향 (스핀 베이스 (315) 의 두께 방향) 으로 삽입 통과하는 지지 로드 (320) 에 의해 지지되어 있다. 지지 로드 (320) 의 하단은, 스핀 척 (305) 의 하방의 주변 부재에 고정되어 있다. 핫 플레이트 (309) 가 스핀 모터 (317) 에 연결되어 있지 않기 때문에, 기판 (W) 의 회전 중이어도, 핫 플레이트 (309) 는 회전하지 않고 정지 (비회전 상태) 하고 있다.
지지 로드 (320) 에는, 핫 플레이트 (309) 를 승강시키기 위한 히터 승강 유닛 (321) 이 결합되어 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 히터 승강 유닛 (321) 에 의해 수평 자세를 유지한 채로 승강된다. 히터 승강 유닛 (321) 은, 예를 들어 볼나사나 모터에 의해 구성되어 있다. 핫 플레이트 (309) 는, 히터 승강 유닛 (321) 의 구동에 의해, 스핀 척 (305) 에 유지된 기판 (W) 의 하면으로부터 이간하는 하위치 (도 18a 등 참조) 와, 스핀 척 (305) 에 유지된 기판 (W) 의 하면에 미소 간격을 두고 접근하는 상위치 (도 18b 참조) 의 사이에서 승강된다.
핫 플레이트 (309) 의 상면이 상위치에 있는 상태에서, 기판 (W) 의 하면과 핫 플레이트 (309) 의 상면 사이의 간격은 예를 들어 0.3 mm 정도로 설정되어 있고, 핫 플레이트 (309) 의 상면이 하위치에 있는 상태에서, 기판 (W) 의 하면과 핫 플레이트 (309) 의 상면 사이의 간격은, 예를 들어 10 mm 정도로 설정되어 있다. 이와 같이, 핫 플레이트 (309) 와 기판 (W) 의 간격을 변경시킬 수 있다.
약액 공급 유닛 (306) 은, 약액 노즐 (323) 을 포함한다. 약액 노즐 (323) 은, 예를 들어, 연속류 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이며, 스핀 척 (305) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 약액 노즐 (323) 에는, 약액 공급원으로부터의 약액이 공급되는 약액 배관 (324) 이 접속되어 있다. 약액 배관 (324) 의 도중부에는, 약액 노즐 (323) 로부터의 약액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 약액 밸브 (325) 가 끼워 장착되어 있다. 약액 밸브 (325) 가 열리면, 약액 배관 (324) 으로부터 약액 노즐 (323) 에 공급된 연속류의 약액이, 약액 노즐 (323) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 약액 밸브 (325) 가 닫혀지면, 약액 배관 (324) 으로부터 약액 노즐 (323) 로의 약액의 공급이 정지된다.
약액의 구체예는, 에칭액 및 세정액이다. 한층 더 구체적으로는, 약액은, 불산, SC1 (암모니아과산화수소수 혼합액), SC2 (염산과산화수소수 혼합액), 불화암모늄, 버퍼드불산 (불산과 불화암모늄의 혼합액) 등이어도 된다.
물 공급 유닛 (307) 은, 물 노즐 (326) 을 포함한다. 물 노즐 (326) 은, 예를 들어, 연속류 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이며, 스핀 척 (305) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 물 노즐 (326) 에는, 물 공급원으로부터의 물이 공급되는 물 배관 (327) 이 접속되어 있다. 물 배관 (327) 의 도중부에는, 물 노즐 (326) 로부터의 물의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 물 밸브 (328) 가 끼워 장착되어 있다. 물 밸브 (328) 가 열리면, 물 배관 (327) 으로부터 물 노즐 (326) 에 공급된 연속류의 물이, 물 노즐 (326) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 물 밸브 (328) 가 닫혀지면, 물 배관 (327) 으로부터 물 노즐 (326) 로의 물의 공급이 정지된다. 물은, 예를 들어 탈이온수 (DIW) 이지만, DIW 에 한정하지 않고, 탄산수, 전해 이온 수소수, 오존수 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ppm ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 중 어느 것이어도 된다. 물 (DIW) 의 비점 및 표면 장력은, 상온에서, 각각 100 ℃ 및 72.75 이다.
또한, 약액 노즐 (323) 및 물 노즐 (326) 은, 각각, 스핀 척 (305) 에 대해 고정적으로 배치되어 있을 필요는 없고, 예를 들어, 스핀 척 (305) 의 상방에 있어서 수평면 내에서 요동 가능한 아암에 장착되고, 이 아암의 요동에 의해 기판 (W) 의 상면에 있어서의 처리액 (약액 또는 물) 의 착액 위치가 스캔되는, 이른바 스캔 노즐의 형태가 채용되어도 된다.
EG 공급 유닛 (308) 은, EG 를 토출하기 위한 EG 노즐 (329) 과, EG 노즐 (329) 이 선단부에 장착된 제 1 노즐 아암 (330) 과, 제 1 노즐 아암 (330) 을 이동시킴으로써, EG 노즐 (329) 을 이동시키는 제 1 노즐 이동 유닛 (331) 을 포함한다. EG 노즐 (329) 은, 예를 들어, 연속류 상태로 EG 를 토출하는 스트레이트 노즐이며, 그 토출구를 예를 들어 하방을 향한 상태로, 수평 방향으로 연장되는 제 1 노즐 아암 (330) 에 장착되어 있다.
또, EG 공급 유닛 (308) 은, EG 노즐 (329) 에 접속되고, EG 공급원으로부터의 EG 를 EG 노즐 (329) 에 공급하는 EG 배관 (332) 과, EG 노즐 (329) 로부터의 EG 의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 EG 밸브 (333) 와, EG 배관 (332) 의 개도를 조절하여, EG 노즐 (329) 로부터 토출되는 EG 의 유량을 조정하기 위한 제 1 유량 조정 밸브 (334) 를 포함한다. 제 1 유량 조정 밸브 (334) 는, 밸브 시트가 내부에 형성된 밸브 보디 (도시되지 않음) 와, 밸브 시트를 개폐하는 밸브체와, 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터 (도시되지 않음) 를 포함한다. 다른 유량 조정 밸브에 대해서도 동일하다. 또, EG 의 비점 및 표면 장력은, 상온에서, 각각 197.5 ℃ 및 47.3 이다. 즉, EG 는, 물보다 비점이 높고 또한 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 액체이다.
도 15 에 나타내는 바와 같이, 처리 컵 (310) 은, 스핀 척 (305) 에 유지되어 있는 기판 (W) 보다 외방 (회전축선 (A2) 으로부터 멀어지는 방향) 에 배치되어 있다. 처리 컵 (310) 은, 스핀 베이스 (315) 를 둘러싸고 있다. 스핀 척 (305) 이 기판 (W) 을 회전시키고 있는 상태에서, 처리액이 기판 (W) 에 공급되면, 기판 (W) 에 공급된 처리액이 기판 (W) 의 주위로 털어진다. 처리액이 기판 (W) 에 공급될 때, 상방향으로 열린 처리 컵 (310) 의 상단부 (310a) 는, 스핀 베이스 (315) 보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판 (W) 의 주위에 배출된 약액이나 물 등의 처리액은, 처리 컵 (310) 에 의해 받아낸다. 그리고, 처리 컵 (310) 에 받아낸 처리액은, 도시되지 않은 회수 장치 또는 폐액 장치로 보내진다.
도 16 은, 기판 처리 장치 (301) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치 (303) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 스핀 모터 (317), 히터 승강 유닛 (321) 및 제 1 노즐 이동 유닛 (331) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치 (303) 는, 약액 밸브 (325), 물 밸브 (328), EG 밸브 (333), 제 1 유량 조정 밸브 (334) 등의 개폐 동작 등을 제어한다. 또한, 제어 장치 (303) 는, 히터 (318) 의 온 오프를 제어한다.
도 17 은, 기판 처리 장치 (301) 에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 18a ∼ 18c 는, 혼합액 형성 공정 (도 17 의 S14), 혼합액 가열 공정 (도 17 의 S15), 및 건조 공정 (도 17 의 S16) 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 19a ∼ 19f 는, 린스 공정 (도 17 의 S13), 혼합액 형성 공정 (도 17 의 S14), 혼합액 가열 공정 (도 17 의 S15) 및 건조 공정 (도 17 의 S16) 에 있어서의, 기판 (W) 의 표면 상태를 나타내는 도해적인 단면도이다. 도 15 ∼ 도 19f 를 참조하면서 기판 처리에 대해 설명한다.
미처리 기판 (W) 은, 반송 로봇 (IR, CR) 에 의해 캐리어 (C) 로부터 처리 유닛 (302) 에 반입되고, 처리 챔버 (304) 내에 반입되어, 기판 (W) 이 그 표면 (처리 대상면. 이 실시 형태에서는 패턴 형성면) 을 상방을 향한 상태로 스핀 척 (305) 에 받아넘겨져, 스핀 척 (305) 에 기판 (W) 이 유지된다 (S11 ： 기판 반입 공정 (기판 유지 공정)). 기판 (W) 의 반입에 앞서, EG 노즐 (329) 은, 스핀 척 (305) 의 측방에 설정된 홈 위치로 퇴피되어 있다. 또, 핫 플레이트 (309) 는, 기판 (W) 의 하면으로부터 이간되는 하위치에 배치되어 있다. 이 때, 히터 (318) 는 오프 상태에 있다.
반송 로봇 (CR) 이 처리 유닛 (302) 외로 퇴피한 후, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (317) 를 제어하여, 기판 (W) 을 회전 개시시켜, 소정의 액 처리 회전 속도 (예를 들어 약 800 rpm) 까지 가속시킨다.
또, 제어 장치 (303) 는, 히터 (318) 를 온으로 한다. 이로써, 히터 (318) 가 발열하고, 핫 플레이트 (309) 의 상면 온도가 미리 정하는 소정의 고온까지 승온된다. 또한, 히터 (318) 의 온에 의해 핫 플레이트 (309) 의 표면은 고온 상태가 되는 것이지만, 핫 플레이트 (309) 가, 하위치에 배치되어 있으므로, 핫 플레이트 (309) 로부터의 열에 의해 기판 (W) 은 거의 따뜻해지지 않는다.
이어서, 제어 장치 (303) 는, 약액 공정 (스텝 S12) 을 실행한다. 구체적으로는, 기판 (W) 의 회전 속도가 액 처리 속도에 도달한 후, 제어 장치 (303) 는, 약액 밸브 (325) 를 연다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여, 약액 노즐 (323) 로부터 약액이 공급된다. 공급된 약액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면에 널리 퍼져, 기판 (W) 에 약액을 사용한 약액 처리가 실시된다. 약액의 토출 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 약액 밸브 (325) 를 닫아, 약액 노즐 (323) 로부터의 약액의 토출을 정지한다.
이어서, 제어 장치 (303) 는, 린스 공정 (스텝 S13) 을 실행한다. 린스 공정 (S13) 은, 기판 (W) 상의 약액을 물로 치환하여 기판 (W) 상으로부터 약액을 배제하는 공정이다. 구체적으로는, 제어 장치 (303) 는, 물 밸브 (328) 를 연다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여, 물 노즐 (326) 로부터 물이 공급된다. 공급된 물은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면에 널리 퍼진다. 이 물에 의해, 기판 (W) 상에 부착되어 있는 약액이 씻겨진다.
물의 공급 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 기판 (W) 의 상면 전체 영역이 물에 덮여 있는 상태에서, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (317) 를 제어하여, 기판 (W) 의 회전 속도를 액 처리 속도로부터 패들 속도 (영 또는 약 40 rpm 이하의 저회전 속도. 예를 들어 약 10 rpm) 까지 단계적으로 감속시킨다. 그 후, 기판 (W) 의 회전 속도를 패들 속도로 유지한다. 이로써, 기판 (W) 의 상면에, 기판 (W) 의 상면 전체 영역을 덮는 물의 액막이 패들상으로 지지된다. 이 상태에서는, 기판 (W) 의 상면의 물의 액막에 작용하는 원심력이 물과 기판 (W) 의 상면과의 사이에서 작용하는 표면 장력보다 작거나, 혹은 상기의 원심력과 상기의 표면 장력이 거의 길항하고 있다. 기판 (W) 의 감속에 의해, 기판 (W) 상의 물에 작용하는 원심력이 약해져, 기판 (W) 상으로부터 배출되는 물의 양이 감소한다. 이로써, 도 19a 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면에 패들상의 물의 액막 (345) 이 형성된다. 그 후, 기판 (W) 의 회전 속도는, 패들 속도로 유지된다. 물의 액막 (345) 의 형성 후, 기판 (W) 에 대한 물의 공급이 정지되지만, 패들상의 물의 액막의 형성 후에 있어서, 기판 (W) 에 대한 물의 공급이 속행되어도 된다.
이어서, 혼합액 형성 공정 (도 17 의 스텝 S14) 이 실행된다.
구체적으로는, 기판 (W) 의 감속 후 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 제 1 노즐 이동 유닛 (331) 을 제어하여, EG 노즐 (329) 을 홈 위치로부터 기판 (W) 의 상방의 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 제어 장치 (303) 는, EG 밸브 (333) 를 열어, EG 노즐 (329) 로부터 기판 (W) 의 상면을 향하여 EG 를 토출시킨다. 또한, 제어 장치 (303) 는, 기판 (W) 의 상면에 대한 EG 의 공급 위치를 중앙부와 주연부의 사이에서 이동시킨다. 이로써, 물의 공급 위치가, 기판 (W) 의 상면 전체 영역을 주사하여, 기판 (W) 의 상면 전체 영역에 EG 가 직접 도포된다. EG 의 토출 개시 후 잠시 동안, EG 는, 액막 (345) 의 내부에 충분히 퍼지지 않는다. 그 결과, 도 19b 에 나타내는 바와 같이, 액막 (345) 의 표층 부분에 EG 가 체류하고, 또한 액막 (345) 의 기층 부분에 물이 체류한다. 이 상태에서는, 액막 (345) 에 있어서, 표층 부분과 기층 부분의 중간 부분에만, 물과 EG 의 혼합액 (이하 「물/EG 혼합액」 이라고 한다) 이 형성된다. 그 후, 시간의 경과에 수반하여, EG 가 액막 (345) 의 전체 영역에 널리 퍼져, 물의 액막 (345) 의 전체 영역이 물/EG 혼합액에 의해 치환된다. 즉, 기판 (W) 의 상면에, 혼합액의 액막 (350) 이 형성된다 (도 18a 및 도 19c 참조).
이어서, 제어 장치 (303) 는, 혼합액 가열 공정 (도 17 의 스텝 S15) 을 실행한다.
구체적으로는, 제어 장치 (303) 는, 히터 승강 유닛 (321) 을 제어하여, 도 18b 에 나타내는 바와 같이, 핫 플레이트 (309) 를 하위치 (도 18a 등 참조) 로부터 상위치까지 상승시킨다. 핫 플레이트 (309) 가 상위치에 배치됨으로써, 상위치에 있는 핫 플레이트 (309) 의 상면으로부터의 열복사에 의해 기판 (W) 이 가열된다. 또, 기판 (W) 이 고온으로 가열되기 때문에, 기판 (W) 의 상면 상의 혼합액의 액막 (350) 도, 기판 (W) 의 온도와 동일한 정도의 고온으로 승온된다. 이 혼합액의 액막 (350) 에 대한 가열 온도는, 물의 비점보다 높고 또한 EG 의 비점보다 낮은 소정의 고온 (예를 들어 약 150 ℃) 으로 설정되어 있다.
혼합액의 액막 (350) 의 가열에 의해, 도 19d 에 나타내는 바와 같이, 혼합액의 액막 (350) 중에 포함되는 물이 비등하여, 혼합액의 액막 (350) 으로부터 물이 증발한다. 그 결과, 혼합액의 액막 (350) 으로부터 물이 완전히 제거되고, 도 19e 에 나타내는 바와 같이, 액막이 EG 만을 포함하게 된다. 즉, 기판 (W) 의 상면에 EG 의 액막 (351) 이 형성된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다.
핫 플레이트 (309) 의 상승으로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 도 18c 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (303) 는, 히터 승강 유닛 (321) 을 제어하여, 핫 플레이트 (309) 의 위치를 상위치 (도 18b 참조) 로부터 하위치까지 하강시킨다. 이로써, 핫 플레이트 (309) 에 의한 기판 (W) 의 가열은 종료된다.
이어서, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (317) 를 제어하여, 도 18c 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 회전 속도를 제치고 건조 속도 (예를 들어 1500 rpm) 까지 가속시킨다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 EG 의 액막 (351) 이 털어져 기판 (W) 이 건조된다 (스핀 드라이. 도 17 의 S16 ： 건조 공정). 이 건조 공정 (S16) 에서는, 도 19f 에 나타내는 바와 같이, 패턴 (PA) 의 구조체 (ST) 의 사이로부터 EG 가 제거된다. EG 는, 물보다 낮은 표면 장력을 가지고 있으므로, 건조 공정 (S16) 에 있어서의 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
건조 공정 (S16) 의 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (514) 를 제어하여 스핀 척 (305) 의 회전을 정지시킨다. 또, 제어 장치 (303) 는, 히터 (318) 를 오프로 한다. 그 후, 반송 로봇 (CR) 이, 처리 유닛 (302) 에 진입하여, 처리 완료된 기판 (W) 을 처리 유닛 (302) 외로 반출한다 (도 17 의 스텝 S17). 그 기판 (W) 은, 반송 로봇 (CR) 으로부터 반송 로봇 (IR) 으로 넘겨지고, 반송 로봇 (IR) 에 의해, 캐리어 (C) 에 수납된다.
이상에 의해, 제 3 실시 형태에 의하면, 기판 (W) 의 물의 액막 (345) 에 EG 가 공급된다. 이로써, 물과 EG 가 서로 섞여, 기판 (W) 의 상면에 있어서, 혼합액의 액막 (350) 이 형성된다. 그리고, 혼합액의 액막 (350) 이 가열됨으로써, 그 혼합액의 액막 (350) 중에 포함되는 물이 증발하고, 그 결과, 혼합액의 액막 (350) 중의 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다.
EG 의 공급에 의해 혼합액의 액막 (350) 을 형성하고, 이 혼합액의 액막 (350) 중에 포함되는 물을 증발시켜 EG 만을 잔존시키므로, 물의 EG 로의 치환 속도를 빠르게 할 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 상의 물을, 단시간에 EG 로 완전 치환할 수 있다. 그러므로, 패턴 (PA) 의 도괴를 억제하면서, 기판 (W) 의 상면을 단시간에 건조시킬 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 건조 시간의 단축화를 도모할 수 있고, 또한 EG 의 사용량의 저감을 도모할 수 있다.
또, 혼합액 가열 공정 (도 17 의 S15) 에 있어서, 혼합액의 액막 (350) 에 대한 가열 온도가, 물의 비점보다 높고 또한 EG 의 비점보다 낮은 소정의 고온 (예를 들어 약 150 ℃) 으로 설정되어 있다. 그 때문에, 물/EG 혼합액 중의 EG 는 거의 증발하지 않지만, 물/EG 혼합액 중의 물의 증발은 촉진된다. 즉, 혼합액의 액막 (350) 중의 물만을, 효율적으로 증발시킬 수 있다. 이로써, 저표면 장력 액체에 의한 완전 치환을, 보다 한층 단시간에 실현할 수 있다.
또, 혼합액의 액막 (350) 에 대한 가열 온도가 EG 의 비점보다 낮기 때문에, 혼합액 가열 공정 (도 17 의 S15) 후에 있어서, 기판 (W) 의 상면에, 소정의 두께를 갖는 EG 의 액막을 유지할 수 있다.
또, 기판 (W) 의 상면에 패들상의 물의 액막 (345) 을 형성하고, 그 물의 액막 (345) 에 EG 를 공급함으로써, 혼합액의 액막 (350) 을 기판 (W) 의 상면에 형성하므로, 기판 (W) 으로부터의 EG 의 배출을 억제할 수 있다. 이로써, EG 의 사용량의 가일층의 저감을 도모할 수 있다.
도 20 은, 이 발명의 제 4 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치 (501) 에 구비된 처리 유닛 (502) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 4 실시 형태에 있어서, 전술한 제 3 실시 형태에 나타낸 각 부에 대응하는 부분에는, 도 15 ∼ 도 19f 의 경우와 동일한 참조 부호를 부여하여 나타내고, 설명을 생략한다.
처리 유닛 (502) 이, 제 3 실시 형태에 관련된 처리 유닛 (302) 과 상이한 주된 하나의 점은, 스핀 척 (305) 대신에 스핀 척 (기판 유지 유닛) (505) 을 구비한 점이다. 즉, 처리 유닛 (302) 은, 핫 플레이트 (309) 를 구비하고 있지 않다.
또, 처리 유닛 (502) 이, 제 3 실시 형태에 관련된 처리 유닛 (302) 과 상이한 주된 다른 점은, 스핀 척 (505) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 기체를 공급하기 위한 기체 유닛 (537) 을 추가로 포함하는 점이다.
스핀 척 (505) 으로서, 기판 (W) 을 수평 방향으로 끼워 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 협지식의 척이 채용되어 있다. 구체적으로는, 스핀 척 (505) 은, 스핀 모터 (514) 와, 이 스핀 모터 (514) 의 구동축과 일체화된 스핀축 (515) 과, 스핀축 (515) 의 상단에 대략 수평으로 장착된 원판상의 스핀 베이스 (516) 를 포함한다.
스핀 베이스 (516) 는, 기판 (W) 의 외경보다 큰 외경을 갖는 수평인 원형의 상면 (516a) 을 포함한다. 상면 (516a) 에는, 그 주연부에 복수개 (3 개 이상. 예를 들어 6 개) 의 협지 부재 (517) 가 배치되어 있다. 복수개의 협지 부재 (517) 는, 스핀 베이스 (516) 의 상면 주연부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상에 대응하는 원주 상에서 적당한 간격을 두고 예를 들어 등간격으로 배치되어 있다.
기체 유닛 (537) 은, 불활성 가스의 일례로서의 질소 가스를 기판 (W) 의 상면을 향하여 토출하는 기체 노즐 (535) 과, 기체 노즐 (535) 이 선단부에 장착된 제 2 노즐 아암 (536) 과, 제 2 노즐 아암 (536) 을 이동시킴으로써, 기체 노즐 (535) 을 이동시키는 제 2 노즐 이동 유닛 (538) 을 포함한다. 기체 노즐 (535) 은, 그 토출구를 예를 들어 하방을 향한 상태로, 수평 방향으로 연장되는 제 2 노즐 아암 (536) 에 장착되어 있다.
기체 노즐 (535) 에는, 불활성 가스 공급원으로부터의 고온 (상온보다 고온. 예를 들어 30 ∼ 300 ℃) 의 불활성 가스가 공급되는 기체 배관 (539) 이 접속되어 있다. 기체 배관 (539) 의 도중부에는, 기체 노즐 (535) 로부터의 불활성 가스의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 기체 밸브 (540) 와, 기체 배관 (539) 의 개도를 조절하여, 기체 노즐 (535) 로부터 토출되는 불활성 가스의 유량을 조정하기 위한 제 2 유량 조정 밸브 (541) 가 끼워 장착되어 있다. 기체 밸브 (540) 가 열리면, 기체 배관 (539) 으로부터 기체 노즐 (535) 에 공급된 불활성 가스가, 토출구로부터 토출된다. 또, 기체 밸브 (540) 가 닫혀지면, 기체 배관 (539) 으로부터 기체 노즐 (535) 로의 불활성 가스의 공급이 정지된다. 불활성 가스는, 질소 가스에 한정하지 않고, CDA (저습도의 청정 공기) 여도 된다.
도 21 은, 기판 처리 장치 (501) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치 (303) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 스핀 모터 (514), 제 1 및 제 2 노즐 이동 유닛 (331, 538) 등의 동작을 제어한다. 또한, 제어 장치 (303) 는, 약액 밸브 (325), 물 밸브 (328), EG 밸브 (333), 기체 밸브 (540), 제 1 및 제 2 유량 조정 밸브 (334, 541) 등의 개폐 동작 등을 제어한다.
도 22 는, 기판 처리 장치 (501) 에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 23a ∼ 23f 는, 혼합액 형성 공정 (도 22 의 S24), 액막 제거 영역 형성 공정 (도 22 의 S25) 및 액막 제거 영역 확대 공정 (도 22 의 S26) 의 모습을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 21 ∼ 도 23f 를 참조하면서, 기판 처리 장치 (501) 에 의한 기판 처리에 대해 설명한다.
미처리 기판 (W) 은, 반송 로봇 (IR, CR) 에 의해, 처리 챔버 (504) 내에 반입되고, 기판 (W) 이 그 표면 (처리 대상면. 이 실시 형태에서는 패턴 형성면) 을 상방을 향한 상태로 스핀 척 (505) 에 받아넘겨져, 스핀 척 (505) 에 기판 (W) 이 유지된다 (S21 ： 기판 반입 공정 (기판 유지 공정)). 기판 (W) 의 반입에 앞서, EG 노즐 (329) 및 기체 노즐 (535) 은, 스핀 척 (505) 의 측방에 설정된 홈 위치로 퇴피되어 있다.
반송 로봇 (CR) 이 처리 유닛 (502) 외로 퇴피한 후, 제어 장치 (303) 는, 기판 (W) 의 회전을 개시하여, 약액 공정 (스텝 S22), 린스 공정 (스텝 S23) 및 혼합액 형성 공정 (스텝 S24) 을 차례로 실행한다. 약액 공정 (S22), 린스 공정 (S23) 및 혼합액 형성 공정 (S24) 은, 각각, 제 3 실시 형태에 관련된 약액 공정 (S12), 린스 공정 (S13) 및 혼합액 형성 공정 (S14) 과 동등한 공정이므로, 그들의 설명을 생략한다.
혼합액 형성 공정 (S24) 에서는, 기판 (W) 의 상면에, 혼합액의 액막 (350) 이 형성된다 (도 23a 및 도 19c 참조). 혼합액 형성 공정 (S24) 의 종료에 앞서, 제어 장치 (303) 는, 제 2 노즐 이동 유닛 (538) 을 제어하여, 도 23b 에 나타내는 바와 같이, 기체 노즐 (535) 을 스핀 척 (505) 의 측방의 홈 위치로부터, 기판 (W) 의 상방에 배치한다.
혼합액 형성 공정 (S24) 의 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 건조 공정을 실행한다. 건조 공정에서는, 액막 제거 영역 형성 공정 (S25) 과 액막 제거 영역 확대 공정 (S26) 과 가속 공정 (S27) 이 이 순서로 실행된다. 액막 제거 영역 형성 공정 (S25) 은, 혼합액의 액막 (350) 의 중앙부에, 혼합액이 제거된 액막 제거 영역 (355) 을 형성하는 공정이다. 액막 제거 영역 확대 공정 (S26) 은, 액막 제거 영역 (355) 을 기판 (W) 의 상면 전체 영역까지 확대시키는 공정이다.
액막 제거 영역 형성 공정 (S25) 에서는, 제어 장치 (303) 는, 기체 밸브 (540) 를 열어, 기체 노즐 (535) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 불활성 가스를 토출함과 함께 (기체 분사 공정), 스핀 모터 (514) 를 제어하여 기판 (W) 을 소정의 천공 속도 (예를 들어 약 50 rpm) 까지 가속시킨다 (고속 회전 공정). 기판 (W) 의 상면의 혼합액의 액막 (350) 의 중앙부에 불활성 가스가 분사됨으로써, 혼합액의 액막 (350) 의 중앙부에 있는 물/EG 혼합액이, 분사 압력 (가스압) 에 의해 당해 기판 (W) 의 상면의 중앙부로부터 날려 버려져 제거된다. 또, 기판 (W) 의 회전 속도가 상기의 천공 속도 (예를 들어 약 50 rpm) 에 도달함으로써, 기판 (W) 상의 혼합액의 액막 (350) 에 비교적 강한 원심력이 작용한다. 이들에 의해, 도 23c 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 원형의 액막 제거 영역 (355) 이 형성된다. 천공 속도는, 약 50 rpm 으로 했지만, 그 이상의 회전 속도여도 된다. 액막 제거 영역 형성 공정 (S25) 에 이어 액막 제거 영역 확대 공정 (S26) 이 실행된다.
액막 제거 영역 확대 공정 (S26) 에서는, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (514) 를 제어하여, 기판 (W) 의 회전 속도를, 소정의 제 1 건조 속도 (예를 들어 1000 rpm) 까지 상승시킨다. 이 기판 (W) 의 회전 속도의 상승에 수반하여, 도 23d, 23e 에 나타내는 바와 같이 액막 제거 영역 (355) 이 확대된다. 액막 제거 영역 (355) 의 확대에 의해, 혼합액의 액막 (350) 의, 액막 제거 영역 (355) 및 기판 (W) 상면과의 기고액 계면 (360) 이 기판 (W) 의 직경 방향 외방을 향하여 이동한다. 그리고, 도 23f 에 나타내는 바와 같이, 액막 제거 영역 (355) 이 기판 (W) 의 전체 영역으로 확대됨으로써, 혼합액의 액막 (350) 이 모두 기판 (W) 외로 배출된다.
액막 제거 영역 (355) 이 기판 (W) 의 상면의 전체 영역으로 확대된 후, 액막 제거 영역 확대 공정이 종료된다. 액막 제거 영역 확대 공정의 종료에 수반하여, 제어 장치 (303) 는, 기체 밸브 (540) 를 닫아, 기체 노즐 (535) 로부터의 불활성 가스의 토출을 정지시킨다.
이어서, 제어 장치 (303) 는, 가속 공정 (S27) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (303) 는, 기판 (W) 의 회전 속도를 약 1500 rpm 까지 상승시킨다. 이로써, 기판 (W) 의 상면에 대한, 보다 한층 건조가 도모된다.
가속 공정 (S27) 의 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (303) 는, 스핀 모터 (514) 를 제어하여 스핀 척 (305) 의 회전을 정지시킨다. 그 후, 반송 로봇 (CR) 이, 처리 유닛 (502) 에 진입하여, 처리 완료된 기판 (W) 을 처리 유닛 (502) 외로 반출한다 (스텝 S28). 그 기판 (W) 은, 반송 로봇 (CR) 으로부터 반송 로봇 (IR) 으로 넘겨져, 반송 로봇 (IR) 에 의해, 캐리어 (C) 에 수납된다.
도 23 은, 혼합액의 액막 (350) 의 내주 부분을 설명하기 위한 확대 단면도이다.
액막 제거 영역 (355) 의 형성 후에 있어서, 기고액 계면 (360) 에서는, 비점이 낮은 물이 주로 증발되고, 그 결과, EG 의 농도가 상승한다. 이 때, 혼합액의 액막의 내주 부분 (370) 에서는, 기고액 계면 (360) 으로부터 이반함에 따라 EG 의 농도가 낮아지는 농도 구배가 형성된다. 이 실시 형태에서는, 기고액 계면 (360) 에서는 EG 만이 존재하도록, 혼합액의 액막 (350) 의 EG 농도가 정해져 있다 (즉, 혼합액 형성 공정 (S24) 에 있어서의 EG 의 공급량이 정해져 있다). 이 경우, 기고액 계면 (360) 에 있어서, 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다.
이상에 의해, 이 실시 형태에 의하면, 기판 (W) 의 물의 액막 (345) 에 EG 가 공급된다. 이로써, 물과 EG 가 서로 섞여, 기판 (W) 의 상면에 있어서, 혼합액의 액막 (350) 이 형성된다.
그리고, 그 혼합액의 액막 (350) 에 액막 제거 영역 (355) 이 형성되고, 또한, 그 액막 제거 영역 (355) 이 기판 (W) 전체 영역을 덮을 때까지 확대된다. 기판 (W) 의 상면에서는, 혼합액의 액막 (350) 의 기고액 계면 (360) 에서 물/EG 혼합액이 증발하면서, 액막 제거 영역 (355) 이 확대된다. 기고액 계면 (360) 에서는, 비점이 낮은 물이 주로 증발되고, 그 결과, EG 의 농도가 상승한다. 이 때, 기고액 계면 (360) 에서는 EG 만이 존재하고, 혼합액의 액막의 내주 부분 (370) 에서는, 기고액 계면 (360) 으로부터 이반함에 따라 EG 의 농도가 낮아지는 농도 구배가 형성된다. 즉, 기고액 계면 (360) 에 있어서, 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다. 패턴 (PA) 간으로부터 액체가 완전히 제거될 때, 패턴 (PA) 에, 당해 액체의 표면 장력이 작용한다고 생각되고 있다. 기고액 계면 (360) 에 있어서 EG 로 완전 치환함으로써, 패턴 (PA) 으로부터 액체가 완전히 제거될 때의 패턴 (PA) 에 작용하는 표면 장력을 낮게 억제할 수 있기 때문에, 패턴 (PA) 의 도괴를 억제할 수 있다.
또, EG 의 공급에 의해 혼합액의 액막 (350) 을 형성하고, 이 혼합액의 액막 (350) 중에 포함되는 물을 증발시켜 EG 만을 잔존시키므로, 물의 EG 로의 치환 속도를 빠르게 할 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 상의 물을, 단시간에 EG 로 완전 치환할 수 있다. 그러므로, 패턴 (PA) 의 도괴를 억제하면서, 기판 (W) 의 상면을 단시간에 건조시킬 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 건조 시간의 단축화를 도모할 수 있고, 또한 EG 의 사용량의 저감을 도모할 수 있다.
또, 고온의 불활성 가스를 기판 (W) 의 상면에 공급함으로써, 혼합액의 액막 (350) 의 기고액 계면 (360) 에 있어서의 물의 증발을 촉진시킬 수 있다. 이로써, 혼합액의 액막 (350) 의 기고액 계면 (360) 에 있어서, EG 로 완전 치환시킬 수 있다.
또, 기판 (W) 의 상면에 패들상의 물의 액막 (345) 을 형성하고, 그 물의 액막 (345) 에 EG 를 공급함으로써, 혼합액의 액막 (350) 을 기판 (W) 의 상면에 형성하므로, 기판 (W) 으로부터의 EG 의 배출을 억제할 수 있다. 이로써, EG 의 사용량의 가일층의 저감을 도모할 수 있다.
본 발명은, 배치식의 기판 처리 장치에 적용할 수도 있다.
도 25 는, 본 발명의 제 5 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치 (601) 의 개략 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
기판 처리 장치 (601) 는, 복수매의 기판 (W) 을 일괄하여 처리하는 배치식의 기판 처리 장치이다. 기판 처리 장치 (601) 는, 약액을 저류하는 약액 저류조 (602) 와, 물을 저류하는 물 저류조 (603) 와, EG 혼합액을 저류하는 EG 저류조 (604) 와, EG 저류조 (604) 에 저류되어 있는 EG 에 기판 (W) 을 침지시키는 리프터 (605) 와, 리프터 (605) 를 승강시키기 위한 리프터 승강 유닛 (606) 을 포함한다. 리프터 (605) 는, 복수매의 기판 (W) 의 각각을, 연직인 자세로 지지한다. 리프터 승강 유닛 (606) 은, 리프터 (605) 에 유지되어 있는 기판 (W) 이 EG 저류조 (604) 내에 위치하는 처리 위치 (도 25 에 실선으로 나타내는 위치) 와, 리프터 (605) 에 유지되어 있는 기판 (W) 이 EG 저류조 (604) 의 상방에 위치하는 퇴피 위치 (도 12 에 2 점 쇄선으로 나타내는 위치) 의 사이에서 리프터 (605) 를 승강시킨다.
EG 저류조 (604) 에는, 저류되어 있는 EG 중에 침지되고, 당해 EG 를 가열하여 온도 조절하는 히터 (607) 가 형성되어 있다. 히터 (607) 로서 시스 히터를 예시할 수 있다. 또, EG 저류조 (604) 에는, EG 의 액 온도를 계측하는 온도계 (도시되지 않음) 나, EG 저류조 (604) 내의 액량을 감시하는 액량 센서 (도시되지 않음) 등이 추가로 형성되어 있다. EG 저류조 (604) 에 저류되어 있는 EG 의 액 온도는, 예를 들어 약 150 ℃ 로 온도 조정되어 있다.
기판 처리 장치 (601) 에 있어서의 일련의 처리에서는, 기판 처리 장치 (601) 의 처리 유닛에 반입된 복수매의 기판 (W) 은, 약액 저류조 (602) 에 저류되어 있는 약액에 침지된다. 이로써, 약액 처리 (세정 처리나 에칭 처리) 가 각 기판 (W) 에 실시된다. 약액에의 침지 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 복수매의 기판 (W) 은 약액 저류조 (602) 로부터 끌어올려져, 물 저류조 (603) 로 옮겨진다. 이어서, 복수매의 기판 (W) 은, 물 저류조 (603) 에 저류되어 있는 물에 침지된다. 이로써, 린스 처리가 기판 (W) 에 실시된다. 물에의 침지 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 기판 (W) 은 물 저류조 (603) 로부터 끌어올려져, EG 저류조 (604) 로 옮겨진다.
그리고, 리프터 승강 유닛 (606) 이 제어되어, 리프터 (605) 가 퇴피 위치로부터 처리 위치로 이동됨으로써, 리프터 (605) 에 유지되어 있는 복수매의 기판 (W) 이 EG 에 침지된다. 이 침지에 의해, 기판 (W) 의 표면 (처리 대상면. 이 실시 형태에서는 패턴 형성면) 에 잔류하고 있는 물에 EG 가 공급된다. 이로써, 물과 EG 가 서로 섞여, 기판 (W) 의 상면에 물/EG 혼합액이 공급된다.
EG 저류조 (604) 에 저류되어 있는 EG 가 약 150 ℃ 로 온도 조정되어 있으므로, 기판 (W) 의 상면의 물/EG 혼합액이 가열된다 (혼합액 가열 공정). 그 결과, 기판 (W) 의 상면에 공급되어 있는 물/EG 혼합액에 포함되는 물이 비등하여, 물/EG 혼합액으로부터 물이 증발한다. 기판 (W) 의 표면의 액체가 EG 만을 포함하게 된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면의 물을 EG 로 완전 치환할 수 있다. 그러므로, EG 로부터의 기판 (W) 의 끌어올림 시에 있어서의 기판 (W) 의 표면의 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
이상, 이 발명의 5 개의 실시 형태에 대해 설명했지만, 이 발명은, 또 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어, 제 1 실시 형태에 있어서, 기판 (W) 의 회전 속도를 패들 속도로 유지함으로써 기판 (W) 상면에 패들상의 혼합액의 액막 (50) 을 형성하고, 이 패들상의 혼합액의 액막 (50) 에 액막 제거 영역 (55) 을 형성하는 구성에 대해 설명했지만, 혼합액의 액막 (50) 은 패들상으로 한정되지 않고, 패들 속도보다 고속으로 회전되고 있는 물의 액막에 액막 제거 영역 (55) 을 형성하도록 해도 된다.
또, 기판 (W) 의 상면에 공급하는 기체 (토출구 (35a) 로부터 토출되는 기체) 로서, 불활성 가스를 사용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 상면에 공급하는 기체 (토출구 (35a) 로부터 토출되는 기체) 로서, 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 유기 용제 (예를 들어, IPA (이소프로필알코올) 나 HFE (하이드로플루오로에테르)) 의 증기를 채용할 수도 있다.
또, 제 1 실시 형태에 있어서, 기판 (W) 의 상면에 공급하는 기체 (토출구 (35a) 로부터 토출되는 기체) 로서, 불활성 가스와 유기 용제의 증기의 혼합 기체 (예를 들어 N2 와 유기 용제 증기의 혼합 기체) 를 채용할 수도 있다.
또, 제 1 실시 형태에 있어서, 기판 (W) 의 상면에 공급하는 기체로서, 고온 기체를 사용한다고 하여 설명했지만, 상온 기체를 사용하도록 해도 된다.
또, 제 1 실시 형태에 있어서, 기판 (W) 의 회전 속도를 상승시키고, 또한 기판 (W) 의 상면에 기체를 공급하는 것의 쌍방에 의해, 혼합액의 액막 (50) 에 액막 제거 영역 (55) 을 형성했다. 그러나, 기판 (W) 의 회전 속도를 상승시키는 일 없이, 기판 (W) 의 상면에 대한 기체의 분사만에 의해 액막 제거 영역 (55) 을 형성해도 되고, 반대로, 기판 (W) 의 회전 속도를 상승시키는 것만에 의해 액막 제거 영역 (55) 을 형성해도 된다.
또한, 제 1 실시 형태에서는, 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서, 액막 제거 영역 (55) 을 기판 (W) 의 전체 영역으로 확대시키기 위해서, 기판 (W) 의 회전을 제 1 건조 속도까지 가속시키도록 했지만, 기판 (W) 의 회전의 가속 대신에, 또는 기판 (W) 의 회전의 가속에 아울러, 기판 (W) 의 상면에 대한 기체의 분사 유량을 증대시킴으로써, 액막 제거 영역 (55) 을 퍼지도록 해도 된다.
또, 기체 유닛 (37) 이, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 대향하는 대향 부재를, 기체 노즐과 일체 이동 가능하게 포함하는 구성이어도 된다. 이 대향 부재는, 기체 노즐 (35) 의 토출구 (35a) 를 기판 (W) 의 상면에 접근시킨 상태로, 기판 (W) 의 표면에 근접 대향하는 대향면을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 하방향의 토출구 (35a) 를 갖는 기체 노즐 (35) 에, 횡방향의 고리형의 토출구가 별도 형성되어 있어도 된다.
또, 기판 (W) 의 상면에 기체를 공급하지 않는 경우에는, 기체 유닛 (37) 을 폐지할 수도 있다.
또, 제 1 및 제 2 실시 형태에서는, 제 1 액체와, 제 1 액체보다 비점이 높고 또한 제 1 액체보다 낮은 표면 장력을 갖는 제 2 액체의 조합으로서, 물과 EG 의 조합을 예시했지만, 그 밖의 조합으로서 IPA 와 HFE 의 조합이나, 물과 PGMEA (propyleneglycol monomethyl ether acetate) 의 조합을 예시할 수도 있다.
또, 제 3 실시 형태에 있어서, 핫 플레이트 (309) 를 승강에 의해, 기판 (W) 의 가열/비가열을 전환하는 구성을 예로 들어 설명했지만, 핫 플레이트 (309) 에 내장되어 있는 히터 (318) 의 온 오프에 의해 기판 (W) 의 가열/비가열을 전환하는 구성이 채용되어 있어도 된다.
또, 제 3 실시 형태에 있어서, 혼합액의 액막 (350) 을, 기판 (W) 을 개재하여 하방으로부터 가열하는 구성을 설명했지만, 이 구성 대신에, 기판 (W) 의 상방으로부터 혼합액의 액막 (350) 을 히터에 의해 가열하는 구성이 채용되어 있어도 된다. 이 경우, 히터가 기판 (W) 보다 소직경을 갖는 경우에는, 히터가 기판 (W) 의 상면을 따라 이동하면서 혼합액의 액막 (350) 을 조사하는 것이 바람직하다. 또, 히터가 기판 (W) 과 동등하거나 그 이상의 직경을 갖는 경우에는, 히터가 기판 (W) 상에 대향 배치된 상태로 혼합액의 액막 (350) 을 조사하는 구성이어도 된다.
제 3 및 제 5 실시 형태에 있어서, 혼합액의 액막 (350) 에 대한 가열 온도, 및 EG 저류조 (604) 에 저류되어 있는 EG 의 액 온도를, 각각 약 150 ℃ 로 설정했지만, 이들의 온도는, 물의 비점보다 높고 또한 EG 의 비점보다 낮은 범위에서, 소정의 고온으로 설정하는 것이 가능하다.
또, 제 3 및 제 4 실시 형태에 있어서, 기판 (W) 의 상면에 패들상의 물의 액막 (345) 을 형성하고, 그 물의 액막 (345) 에 EG 를 공급함으로써, 혼합액의 액막 (350) 을 기판 (W) 의 상면에 형성했다. 그러나, 패들 속도보다 고속 (예를 들어 액 처리 속도) 으로 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면에 EG 를 공급함으로써, 혼합액의 액막 (350) 을 형성하도록 해도 된다.
또, 기판 (W) 의 상면에 형성한 물의 액막 (345) 에 EG 를 공급함으로써, 혼합액의 액막 (350) 을 기판 (W) 의 상면에 형성했지만, 물의 액막이 기판 (W) 의 상면에 형성되어 있지 않은 상태 (기판 (W) 의 상면에 물의 액적이 존재하고 있는 상태나, 기판의 표면에 액막이나 액적은 존재하고 있지 않지만 기판의 표면의 패턴 (PA) 내에 물이 진입하고 있는 상태) 의 기판 (W) 의 상면에 EG 를 공급하여, 혼합액의 액막 (350) 을 형성하도록 해도 된다.
또, 제 4 실시 형태에 있어서, 기판 (W) 상면에 패들상의 혼합액의 액막 (350) 을 형성하고, 이 패들상의 혼합액의 액막 (350) 에 액막 제거 영역 (355) 을 형성하는 구성에 대해 설명했지만, 혼합액의 액막 (350) 은 패들상으로 한정되지 않고, 패들 속도보다 고속으로 회전되고 있는 물의 액막에 액막 제거 영역 (355) 을 형성하도록 해도 된다.
또, 제 4 실시 형태에 있어서, 기판 (W) 의 상면에 공급하는 기체로서, 불활성 가스를 사용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 기체로서 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 유기 용제 (예를 들어, IPA (이소프로필알코올) 나 HFE (하이드로플루오로에테르)) 의 증기를 채용할 수도 있다.
또, 제 4 실시 형태에 있어서, 기판 (W) 의 상면에 공급하는 기체로서, 불활성 가스와 유기 용제의 증기의 혼합 기체를 채용할 수도 있다.
또, 제 4 실시 형태에 있어서, 기판 (W) 의 상면에 공급하는 기체로서, 고온 기체를 사용한다고 하여 설명했지만, 상온 기체를 사용하도록 해도 된다.
또, 제 4 실시 형태에 있어서, 기판 (W) 의 회전 속도를 상승시키고, 또한 기판 (W) 의 상면에 기체를 공급하는 것의 쌍방에 의해, 혼합액의 액막 (350) 에 액막 제거 영역 (355) 을 형성했다. 그러나, 기판 (W) 의 회전 속도를 상승시키는 일 없이, 기판 (W) 의 상면에 대한 기체의 분사만에 의해 액막 제거 영역 (355) 을 형성해도 되고, 반대로, 기판 (W) 의 회전 속도를 상승시키는 것만에 의해 액막 제거 영역 (355) 을 형성해도 된다.
또한, 제 4 실시 형태에서는, 액막 제거 영역 확대 공정에 있어서, 액막 제거 영역 (355) 을 기판 (W) 의 전체 영역으로 확대시키기 위해서, 기판 (W) 의 회전을 제 1 건조 속도까지 가속시키도록 했지만, 기판 (W) 의 회전의 가속 대신에, 또는 기판 (W) 의 회전의 가속에 아울러, 기판 (W) 의 상면에 대한 기체의 분사 유량을 증대시킴으로써, 액막 제거 영역 (355) 을 퍼지도록 해도 된다.
또, 기체 유닛 (537) 이, 스핀 척 (505) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 (표면) 에 대향하는 대향 부재를, 기체 노즐과 일체 이동 가능하게 포함하는 구성이어도 된다. 이 대향 부재는, 기체 노즐 (535) 의 토출구를 기판 (W) 의 상면에 접근시킨 상태로, 기판 (W) 의 표면에 근접 대향하는 대향면을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 하방향의 토출구를 갖는 기체 노즐 (535) 에, 횡방향의 고리형의 토출구가 별도 형성되어 있어도 된다.
또, 기판 (W) 의 상면에 기체를 공급하지 않는 경우에는, 기체 유닛 (537) 을 폐지할 수도 있다.
또, 제 4 실시 형태의 건조 공정에 있어서, 가속 공정 (S26) 을 생략해도 된다.
또, 제 3 ∼ 제 5 실시 형태에서는, 처리액과, 당해 처리액보다 비점이 높고 또한 당해 처리액보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체의 조합으로서, 물과 EG 의 조합을 예시했지만, 그 밖의 조합으로서 IPA 와 HFE 의 조합이나, 물과 PGMEA (propyleneglycol monomethyl ether acetate) 의 조합을 예시할 수도 있다.
또, 전술한 각 실시 형태에서는, 기판 처리 장치 (1, 201, 301, 501, 601) 가 원판상의 기판 (W) 을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명했지만, 기판 처리 장치 (1, 201, 301, 501, 601) 가, 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 다각형의 기판을 처리하는 장치여도 된다.
본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체예에 불과하고, 본 발명은 이들의 구체예로 한정하여 해석되어야 하는 것이 아니고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은, 2015 년 8 월 18 일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2015－161327호 및 일본 특허출원 2015－161328호에 각각 대응하고 있고, 이들 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 삽입되는 것으로 한다.
1 : 기판 처리 장치
3 : 제어 장치
5 : 스핀 척 (기판 유지 유닛)
8 : 혼합액 공급 유닛
14 : 스핀 모터 (기판 회전 유닛)
201 : 기판 처리 장치
301 : 기판 처리 장치
303 : 제어 장치
305 : 스핀 척 (기판 유지 유닛)
307 : 물 공급 유닛 (처리액 공급 유닛)
308 : EG 공급 유닛 (저표면 장력 액체 공급 유닛)
309 : 핫 플레이트 (가열 유닛)
501 : 기판 처리 장치
505 : 스핀 척 (기판 유지 유닛)
601 : 기판 처리 장치
W : 기판

Claims (20)

  1. 기판의 표면을, 처리액을 사용하여 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판의 표면에 부착되어 있는 처리액을, 제 1 액체와, 상기 제 1 액체보다 비점이 높고 또한 상기 제 1 액체보다 낮은 표면 장력을 갖는 제 2 액체의 혼합액으로 치환하는 혼합액 치환 공정과,
    상기 혼합액 치환 공정 후, 상기 기판의 표면으로부터 상기 혼합액을 제거하는 혼합액 제거 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정을 추가로 포함하고,
    상기 혼합액 치환 공정은, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 혼합액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정을 포함하고,
    상기 혼합액 제거 공정은,
    상기 혼합액의 상기 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과,
    상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향하여 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 액막 형성 공정에 병행하여, 상기 기판을 정지 상태로 하거나 또는 상기 회전축선 둘레로 패들 속도로 상기 기판을 회전시키는 패들 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 액막 제거 영역 형성 공정은, 상기 기판의 상면에 기체를 내뿜는 기체 분사 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기체는, 상온보다 고온의 고온 기체를 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 액막 제거 영역 확대 공정은, 상기 기판을 상기 액막 형성 공정 시보다 고속도로 회전시키는 고속 회전 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 액은 물을 포함하고,
    상기 제 2 액은 에틸렌글리콜을 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    제 1 액체와, 상기 제 1 액체보다 비점이 높고 또한 상기 제 1 액체보다 낮은 표면 장력을 갖는 제 2 액체의 혼합액을, 상기 기판의 상면에 공급하는 혼합액공급 유닛과,
    적어도 혼합액 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 혼합액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 혼합액의 상기 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과, 상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향하여 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  9. 기판의 표면을 처리액을 사용하여 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    상기 처리액이 잔류하고 있는 상기 기판의 표면에, 상기 처리액보다 비점이 높고 또한 당해 처리액보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급함으로써, 상기 기판의 표면에, 상기 잔류 처리액과 상기 저표면 장력 액체의 혼합액을 형성하는 혼합액 형성 공정과,
    상기 기판의 표면에 공급되어 있는 상기 혼합액으로부터 상기 처리액을 증발시키고, 상기 혼합액에 있어서의 적어도 상기 기판의 표면과의 사이의 계면의 상기 혼합액을 상기 저표면 장력 액체로 치환하는 치환 공정과,
    상기 저표면 장력 액체를 상기 기판의 표면으로부터 제거하여, 당해 기판의 표면을 건조시키는 건조 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 치환 공정은, 상기 혼합액에 포함되는 상기 처리액을 증발시키기 위해, 상기 혼합액을 가열하는 혼합액 가열 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정을 추가로 포함하고,
    상기 혼합액 형성 공정은, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 혼합액의 액막을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 혼합액 가열 공정은, 상기 혼합액의 액막을 가열하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 혼합액 가열 공정은, 상기 처리액의 비점보다 높고 또한 상기 저표면 장력 액체의 비점보다 낮은 소정의 고온에서 상기 혼합액을 가열하는, 기판 처리 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정을 추가로 포함하고,
    상기 혼합액 형성 공정은, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 혼합액의 액막을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 치환 공정은,
    상기 혼합액의 상기 액막에 액막 제거 영역을 형성하는 액막 제거 영역 형성 공정과,
    상기 액막 제거 영역을 상기 기판의 외주를 향하여 확대시키는 액막 제거 영역 확대 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 혼합액 액막 형성 공정에 병행하여, 상기 기판을 정지 상태로 하거나 또는 상기 회전축선 둘레로 패들 속도로 상기 기판을 회전시키는 패들 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 액막 제거 영역 형성 공정은, 상기 기판의 상면에 기체를 내뿜는 기체 분사 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 액막 제거 영역 확대 공정은, 상기 기판을 상기 혼합액 액막 형성 공정 시보다 고속도로 회전시키는 고속 회전 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기체는, 상온보다 고온의 고온 기체를 포함하는, 기판 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 처리액은 물을 포함하고,
    상기 저표면 장력 액체는 에틸렌글리콜을 포함하는, 기판 처리 방법.
  19. 기판을 수평으로 유지하기 위한 기판 유지 유닛과,
    상기 기판의 상면에 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛과,
    상기 기판의 상면에, 상기 처리액보다 비점이 높고 또한 상기 처리액보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 공급하기 위한 저표면 장력 액체 공급 유닛과,
    상기 처리액 공급 유닛 및 상기 저표면 장력 액체 공급 유닛을 제어하여, 상기 처리액이 잔류하고 있는 상기 기판의 상면에, 상기 저표면 장력 액체를 공급함으로써, 상기 잔류 처리액과 상기 저표면 장력 액체의 혼합액의 액막을, 당해 기판의 상면을 덮도록 형성하는 혼합액 액막 형성 공정과, 상기 기판의 상면에 형성되어 있는 상기 혼합액의 액막으로부터 상기 처리액을 증발시키고, 상기 혼합액의 액막에 있어서의 상기 기판의 상면과의 사이의 계면의 상기 혼합액을 상기 저표면 장력 액체로 치환하는 치환 공정과, 상기 저표면 장력 액체를 상기 기판의 상면에서 제거하여, 당해 기판의 상면을 건조시키는 건조 공정을 실행하는 제어 장치를 포함하는, 기판 처리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 상면에 형성되어 있는 상기 혼합액의 상기 액막을 가열하기 위한 가열 유닛을 추가로 포함하고,
    상기 제어 장치는, 제어 대상으로서 상기 가열 유닛을 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 가열 유닛을 제어하여 상기 혼합액의 상기 액막을 가열함으로써 상기 치환 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
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