KR20180034238A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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유지 야마구치
마사히로 기무라
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

(과제) 건조 처리에 있어서 소수화 처리를 실시하는 경우의 소수화제의 사용량을 저감시킨다.
(해결 수단) 기판 처리 방법은, 소정의 패턴이 표면에 형성된 기판을 건조시킨다. 또, 밀폐된 챔버 내의 처리조에 세정액을 저류하고, 기판을 세정액에 침지하여 세정하는 세정 공정과, 챔버 내를 감압하는 감압 공정과, 기판을 처리조의 세정액으로부터 인상하는 인상 공정과, 처리조로부터 세정액을 배출하는 배액 공정과, 챔버 내의 분위기를 소수화제로 치환하여, 기판의 표면에 소수화 처리를 실시하는 소수화 공정를 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE TREATING METHOD AND SUBSTRATE TREATING DEVICE}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대해, 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에는, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 처리조에 침지시킴으로, 당해 기판에 에칭 처리나 세정 처리를 실시하는 공정이나, 기판 표면으로부터 처리액을 제거하는 건조 처리를 실시하는 공정이 포함된다. 이와 같은 공정은, 복수의 처리조를 갖는 기판 처리 장치에 의해 실행된다.
건조 처리에 있어서는, 기판 표면에 형성된 패턴의 도괴가 발생하는 경우가 있었다. 패턴의 도괴는, 기판에 형성된 패턴 내에 세정액이 불균일하게 잔존함으로써 표면 장력의 불균형이 일어나 발생하는 것으로 추정된다.
종래, 질소 가스의 공급에 의해 챔버 내의 기체를 치환함과 함께, 배기 펌프로 기체의 배출을 실시함으로써, 기체의 교체에 요하는 시간을 단축시키는 기술이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1). 또, 순수의 표면 장력을 저감시킴으로써, 미세 패턴 붕괴를 방지하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2). 또, 건조 시간을 단축시키기 위해, 소수화 공정이 실시된 후에 기판에 부착되어 있는 소수화제를 증발시킴으로써 기판을 건조시키는 기술도 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 3). 또, 표면을 유기 용매로 치환한 기판을, 처리조에 저류된 발수제에 침지하여 발수 처리를 실시하는 기술도 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 4).
일본 공개특허공보 2009-21420호 일본 공개특허공보 2011-71172호 일본 공개특허공보 2013-157625호 일본 공개특허공보 2016-72446호
종래, 기판의 표면에 소수화 처리를 실시함으로써, 기판 표면을 건조시키는 과정에서 발생하는 표면 장력을 저감시켜, 패턴의 도괴를 억제하는 기술은 제안되어 있었다. 그러나, 복수의 기판을 처리하는 배치 처리에 있어서, 소수화제에 침지함으로써 소수화 처리를 실시하는 경우, 소수화제의 소비량이 많아진다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은, 기판의 건조 처리에 있어서 소수화 처리를 실시하는 경우의 소수화제의 사용량을 저감시키는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 다음과 같은 구성으로 한다.
소정의 패턴이 표면에 형성된 기판을 건조시키는 기판 처리 방법으로서,
밀폐된 챔버 내의 처리조에 세정액을 저류하고, 상기 기판을 상기 세정액에 침지하여 세정하는 세정 공정과,
상기 챔버 내를 감압하는 감압 공정과,
상기 기판을 상기 처리조의 상기 세정액으로부터 인상하는 인상 공정과,
처리조로부터 세정액을 배출하는 배액 공정과,
챔버 내의 분위기를 소수화제로 치환하여, 상기 기판의 표면에 소수화 처리를 실시하는 소수화 공정을 포함하는 기판 처리 방법.
챔버 내를 감압함으로써, 소수화제를 기화시키는 것이 용이해진다. 그리고, 소수화 공정에 있어서는 기판을 소수화제의 분위기에 노출시킴으로써, 기판 표면에 소수화 처리를 실시할 수 있다. 소수화제의 분위기에 의해 소수화 처리를 실시함으로써, 예를 들어 소수화제의 액체에 기판을 침지시키는 경우보다, 소수화제의 사용량을 대폭 삭감할 수 있다. 즉, 기판의 건조 처리에 있어서 소수화 처리를 실시하는 경우의 소수화제의 사용량을 저감시킬 수 있게 된다.
또, 세정 공정 후, 또한 감압 공정 전에, 챔버 내의 분위기를 유기 용매로 치환하는 제 1 유기 용매 분위기 형성 공정을 추가로 포함하도록 해도 된다. 기판 표면의 수분을 직접 소수화제로 치환하면, 소수화제가 실활되거나 이물질이 발생하거나 할 우려가 있다. 기판 표면의 수분을 먼저 유기 용매로 치환하고, 그 후에 소수화제로 치환함으로써, 이러한 문제를 해소할 수 있다.
또, 소수화 공정 후에, 챔버 내의 분위기를 유기 용매로 치환하는 제 2 유기 용매 분위기 형성 공정을 추가로 포함하도록 해도 된다. 기판 표면으로부터 소수화제를 건조시키면, 이물질이 발생하거나, 표면에 형성된 패턴의 도괴가 발생할 우려가 있다. 기판 표면의 소수화제를 재차 유기 용매로 치환하고 나서 건조시킴으로써, 이러한 문제를 해소할 수 있다.
또, 제 2 유기 용매 분위기 형성 공정은, 감압 공정에 있어서 개시한 챔버 내를 감압하는 처리를 계속한 채로 실시하도록 해도 된다. 챔버의 감압을 정지한 경우, 유기 용매의 분압이 상승함으로써, 유기 용매가 기판 표면 이외의 챔버 내에도 결로, 액적으로서 부착되는 경우가 있다. 그 결과, 기판 표면의 소수화제를 유기 용매로 치환할 수 없게 되어, 건조 단계에서 표면의 패턴을 도괴시킬 우려가 있다. 챔버 내의 감압을 계속함으로써, 이와 같은 문제를 해소할 수 있다.
또, 제 2 유기 용매 분위기 형성 공정은, 감압 공정에 있어서 개시한 챔버 내의 감압을 정지하여 실시하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 유기 용매의 증기를 기판 표면에 결로시키기 쉬워져, 기판 표면의 유기 용매로의 치환 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 소수화 공정에 있어서, 소수화제의 적어도 일부는 액체로 처리조에 공급되도록 해도 된다. 감압 공정에 의해 챔버 내의 압력을 저하시키고 있기 때문에, 챔버 내에서의 소수화제의 기화를 촉진시킬 수 있다. 또, 소수화제를 증기로 공급하기 위해서는 소수화제의 온도를 상온 이상으로 올리는 경우도 있는 바, 온도를 지나치게 올리면 소수화제를 유기 용매로 치환하는 처리 도중에 기판 표면을 건조시켜, 표면의 패턴을 도괴시킬 우려가 있다. 챔버 내에서 소수화제를 기화시킴으로써, 소수화제가 과잉으로 높은 온도로 공급되는 것을 피할 수 있다.
또, 챔버 내에 액체를 저류할 수 있는 액 저장부를 추가로 갖고, 소수화 공정에 있어서, 소수화제의 적어도 일부는 액체로 액 저장부에 공급되도록 해도 된다. 또, 소수화제는 제 1 약제와 제 2 약제를 혼합하여 기능하게 하는 것이고, 소수화 공정에 있어서, 제 1 약제를 처리조에 공급하고, 제 2 약제를 액 저장부에 공급하도록 해도 된다. 예를 들어, 제 1 약제 및 제 2 약제로서 소수화제 및 활성제로서 기능하는 약제를 사용한다. 이 경우, 혼합하여 소정 시간 후에 소수화의 효과가 높아지지만, 그 후 효과는 저하된다. 따라서, 미리 2 개의 약제를 혼합시켜 두는 것은 바람직하지 않다. 상기 서술한 바와 같이 하면, 챔버 내에서 적절한 타이밍으로 제 1 약제와 제 2 약제를 혼합할 수 있다.
또, 챔버의 내부에 공간을 구획하는 차폐 부재를 갖고, 액 저장부는, 차폐 부재에 대해 인상 공정에 있어서 기판을 인상한 후의 기판과 동일한 측에 형성되도록 해도 된다. 이와 같은 구성으로 하면, 액 저장부에 저류된 약제 등을, 기판의 주위에 효율적으로 기화시킬 수 있다.
또, 소정의 패턴이 표면에 형성된 기판을 건조시키는 기판 처리 장치를 제공하도록 해도 된다. 구체적으로는, 밀폐된 챔버와, 챔버 내에 형성되고, 세정액을 저류하여 기판을 세정할 수 있는 처리조와, 챔버 내를 감압하는 감압 수단과, 기판을 처리조의 세정액으로부터 인상하는 승강 수단과, 처리조로부터 세정액을 배출시키는 배액 수단과, 배액 수단이 배액한 후, 챔버 내의 분위기를 소수화제로 치환하는 소수화 수단을 구비하도록 해도 된다.
챔버 내를 감압하는 감압 수단에 의해, 챔버 내를 감압하고, 소수화제를 기화시키는 것이 용이해진다. 그리고, 소수화 수단은 기판을 소수화제의 분위기에 노출시킴으로써, 기판 표면에 소수화 처리를 실시할 수 있다. 소수화제의 분위기에 의해 소수화 처리를 실시함으로써, 예를 들어 소수화제의 액체에 기판을 침지시키는 경우보다, 소수화제의 사용량을 대폭 삭감할 수 있다. 즉, 기판의 건조 처리에 있어서 소수화 처리를 실시하는 경우의 소수화제의 사용량을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 서술한 과제를 해결하기 위한 수단은, 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 건조 처리 전에 소수화제를 기판 상에서 제거하여, 건조 후의 이물질의 잔류를 저감시킬 수 있다.
도 1 은, 기판 처리 장치의 정면에서 본 내부의 단면도이다.
도 2 는, 실시예 1 에 관련된 처리 플로도이다.
도 3 은, 실시예 1 에 관련된 처리 플로도이다.
도 4 는, 실시예 1 에 관련된 처리 시퀀스의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는, 실시예 2 에 관련된 처리 플로도이다.
도 6 은, 실시예 2 에 관련된 처리 시퀀스의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 는, 변형예 1 에 관련된 처리 플로도이다.
도 8 은, 변형예 1 에 관련된 처리 시퀀스의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는 본원 발명의 일 양태이며, 본원 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
＜실시예 1＞
(구성)
도 1 은, 실시예에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 정면에서 본 내부의 모식적인 단면도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 복수의 기판 (예를 들어 반도체 기판) (W) 에 대해 에칭 처리나 세정 처리, 건조 처리를 실시하는 배치식 시스템의 일부를 구성하고, 주로 건조 처리를 실시하는 유닛에 상당한다.
이 기판 처리 장치 (1) 는, 순수에 의한 린스 (세정) 처리가 종료된 기판에 대해, 유기 용매인 IPA (이소프로필알코올) 를 공급하여 건조시키는 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 챔버 (10) 와, 처리조 (20) 와, 유지 기구 (30) 와, 승강 기구 (본 발명에 관련된「승강 수단」에 상당한다) (40) 와, 노즐 (51 ∼ 55) 과, 각 노즐을 개폐시키는 밸브 (61 ∼ 65) 와, 노즐 (51) 에 질소 (N2) 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원 (71) 과, 노즐 (52) 에 IPA 베이퍼 (증기) 를 공급하는 IPA 공급원 (72) 과, 노즐 (53) 에 IPA 베이퍼를 공급하는 IPA 공급원 (73) 과, 노즐 (54) 에 소수화제를 공급하는 소수화제 공급원 (74) 과, 처리액 공급 노즐 (55) 에 순수 등의 린스액을 공급하는 처리액 공급원 (75) 과, 제어부 (80) 와, 배기 펌프 (본 발명에 관련된「감압 수단」에 상당한다) (90) 를 구비하고 있다.
챔버 (10) 는, 그 내부에 처리조 (20), 승강 기구 (40), 노즐 (51 ∼ 55) 등을 수용하는 케이싱이다. 챔버 (10) 의 상부에 형성된 챔버 커버 (「덮개부」라고도 부른다) (11) 는, 개폐 가능하게 되어 있다. 챔버 (10) 의 챔버 커버 (11) 를 개방 (「덮개 개방」이라고도 부른다) 한 상태에서는, 그 개방 부분으로부터 기판 (W) 의 반출입을 실시할 수 있다. 한편, 챔버 (10) 의 챔버 커버 (11) 를 폐쇄 (「덮개 폐쇄」라고도 부른다) 한 상태에서는, 챔버 (10) 의 내부를 밀폐할 수 있다.
처리조 (20) 는, 불산 등의 약액 또는 순수 등의 린스액 (이들을 총칭하여「처리액」이라고도 부른다) 을 저류하여 기판에 표면 처리를 실시하는 조이며, 챔버 (10) 의 내부에 수용되어 있다. 처리조 (20) 의 바닥부 근방에는 노즐 (55) 이 배치되어 있고, 처리액 공급원 (75) 으로부터 그 노즐 (55) 을 통하여 처리조 (20) 내에 처리액을 공급할 수 있다. 이 처리액은 처리조 (20) 의 바닥부로부터 공급되어, 처리조 (20) 의 개구부 (20P) 로부터 넘쳐 나온다. 또, 처리조 (20) 에서는, 배액 밸브 (본 발명에 관련된「배액 수단」에 상당한다) (66) 를 개방함으로써 처리조 (20) 내에 저류된 처리액을 배액 라인 (도시 생략) 에 배출하는 것도 가능하다.
유지 기구 (30) 는 복수의 기판 (W) 을 그 주면 (회로 형성면) 이 수직이 된 상태에서, 안길이 방향 (도 1 의 X 방향) 으로 서로 이격시켜 유지한다. 승강 기구 (40) 는, 유지 기구 (30) 를 연직 방향 (도 1 의 Z 방향) 으로 승강시킴으로써, 유지 기구 (30) 에 유지된 복수의 기판 (W) 을 처리조 (20) 에 저류되어 있는 처리액에 침지하는 위치 (도 1 의 실선으로 나타내는 위치. 「하위치」라고 한다.) 와, 처리액으로부터 인상한 위치 (도 1 의 파선으로 나타내는 위치. 「상위치」라고 한다.) 사이에서 이동시킬 수 있다.
처리조 (20) 의 상방 공간에는, 개구부 (20P) 에 근접시켜 노즐 (53) 및 노즐 (54) 이 배치되어 있다.
노즐 (53) 은 X 방향을 따라 신장되는 중공의 관상 부재이며, X 방향으로 소정의 간격으로 복수의 토출공 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 노즐 (53) 은 처리조 (20) 의 상측 코너부를 따라 좌우 방향 (Y 방향) 으로 2 개 병렬 배치되어 있다. 노즐 (53) 은 상기한 복수의 토출공으로부터 처리조 (20) 의 개구부 (20P) 를 향하여 IPA 증기를 토출하여, 처리조 (20) 내에 당해 IPA 증기를 함유하는 분위기를 형성한다. 또한, 굵은 실선의 화살표는 노즐로부터 기체 또는 액체가 토출되는 방향을 나타내고 있다.
노즐 (53) 에는, 챔버 (10) 의 외부의 IPA 공급원 (73) 으로부터 IPA 증기가 공급된다. 노즐 (53) 과 IPA 공급원 (73) 사이의 관로에는 밸브 (63) 가 개재 삽입되어 있고, 이 밸브 (63) 의 개도를 조정함으로써 노즐 (53) 로부터의 IPA 증기의 토출량을 제어할 수 있다.
노즐 (54) 은 X 방향을 따라 신장되는 중공의 관상 부재이며, X 방향으로 등간격으로 복수의 토출공 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 노즐 (54) 은 처리조 (20) 의 상측 코너부를 따라 Y 방향으로 2 개 병렬 배치되어 있다. 노즐 (54) 은 상기한 복수의 토출공으로부터 처리조 (20) 의 개구부 (20P) 를 향하여 소수화제를 토출하여, 처리조 (20) 내에 액상의 소수화제를 저류하거나, 소수화제의 미스트를 함유하는 분위기를 처리조 (20) 내에 형성할 수 있다.
소수화제로서, 예를 들어 실리콘 자체 및 실리콘을 함유하는 화합물을 함유하는 소수화시키는 실리콘계 소수화제를 이용할 수 있다. 실리콘계 소수화제는, 예를 들어, 실란 커플링제이다. 실란 커플링제는, 예를 들어, HMDS (헥사메틸디실라잔), TMS (테트라메틸실란), 불소화 알킬클로로실란, 알킬디실라잔, 및 비클로로계 소수화제 중 적어도 하나를 함유한다. 비클로로계 소수화제는, 예를 들어, 디메틸실릴디메틸아민, 디메틸실릴디에틸아민, 헥사메틸디실라잔, 테트라메틸디실라잔, 비스(디메틸아미노)디메틸실란, N,N-디메틸아미노트리메틸실란, N-(트리메틸실릴)디메틸아민 및 오르가노실란 화합물 중 적어도 하나를 함유한다. 또 소수화제로는, 금속 자체 및 금속을 함유하는 화합물을 소수화시키는 메탈계 소수화제여도 된다. 메탈계 소수화제는, 예를 들어, 소수기를 갖는 아민, 및 유기 실리콘 화합물 중 적어도 하나를 함유한다.
소수화제는, IPA 등의 친수성 유기 용매와 상 용해성이 있는 용매로 희석시킨 상태로 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 소수화제와 IPA 등 친수성 유기 용매와 상 용해성이 있는 용매는, 노즐 (54) 의 직전에서 혼합시켜 노즐 (54) 에 공급하는 것이 바람직하다.
처리조 (20) 의 상방 공간에는, 상기한 노즐 (53 및 54) 의 더욱 상방에 노즐 (51) 및 노즐 (52) 이 배치 형성되어 있다.
노즐 (51) 에는, 챔버 (10) 외부의 불활성 가스 공급원 (71) 으로부터 질소 가스가 공급된다. 질소 가스는 바람직하게는 실온 이상으로 가열되어 있다. 노즐 (51) 과 불활성 가스 공급원 (71) 사이의 관로에는 밸브 (61) 가 개재 삽입되어 있고, 이 밸브 (61) 의 개도를 조정함으로써 노즐 (51) 로부터의 질소 가스의 토출량이 제어된다. 노즐 (51) 은 상위치까지 인상된 기판 (W) 을 향해 있다. 노즐 (51) 로부터 질소 가스를 토출시킴으로써 처리조 (20) 의 상방 공간을 포함하는 챔버 (10) 의 내부 공간이 질소 가스로 채워지고, 상위치에 위치하는 기판 (W) 이 건조 처리된다.
노즐 (52) 에는, 챔버 (10) 외부의 IPA 공급원 (72) 으로부터 IPA 증기가 공급된다. 노즐 (52) 과 IPA 공급원 (72) 사이의 관로에는 밸브 (62) 가 개재 삽입되어 있고, 이 밸브 (62) 개도를 조정함으로써 노즐 (52) 로부터의 IPA 증기의 토출량이 제어된다. 노즐 (52) 은 상위치까지 인상된 기판 (W) 을 향해 있다. 노즐 (52) 로부터 IPA 증기를 토출시킴으로써 처리조 (20) 의 상방 공간을 포함하는 챔버 (10) 의 내부 공간이 IPA 증기로 채워지고, 상위치에 위치하는 기판 (W) 의 표면에 대해, IPA 증기에 의해 잉여의 소수화제를 치환하는 것이 가능하게 되어 있다.
상기한 각 밸브 (61 ∼ 66), 승강 기구 (40), 그리고 각 공급원 (71 ∼ 75) 은 제어부 (80) 의 제어에 의해 동작한다. 또, 제어부 (80) 는, 도시하지 않은 기억부에 기억되어 있는 프로그램을 컴퓨터가 실행함으로써 실현된다. 또, 기억부는, 각 처리를 계속하는 시간 등, 프로그램이 동작할 때의 기준이 되는 파라미터를 미리 유지하고 있는 것으로 한다.
또, 제어부 (80) 는, 배기 펌프 (90) 도 제어한다. 배기 펌프 (90) 는, 예를 들어 진공 펌프이며, 챔버 (10) 의 내부에서 챔버 (10) 의 외부로 기체를 배출한다.
(처리)
도 2 및 도 3 은, 실시예 1 에 관련된 처리 플로도이다. 또, 도 4 는, 실시예 1 에 관련된 처리 시퀀스의 개요를 설명하기 위한 도면이다. 도시하지 않은 처리 유닛에 있어서 기판 (W) 에 대해 에칭 처리나 세정 처리가 실시된 후, 기판 (W) 은 기판 처리 장치 (1) 에 이송된다.
제어부 (80) 는, 유지 기구 (30) 에 기판 (W) 을 재치하고, 예를 들어 처리액 공급 노즐 (55) 로부터 공급된 순수가 저류된 처리조 (20) 내의 하위치에 이동시킨다. 또, 제어부 (80) 는, 챔버 (10) 의 챔버 커버 (11) 를 덮개 폐쇄로 하여, 챔버 (10) 를 밀폐한다. 그리고, 제어부 (80) 는, 밸브 (61) 를 개방하여, 불활성 가스 공급원 (71) 의 불활성 가스를 노즐 (51) 로부터 토출시킨다 (도 2, 도 4 : S1). 불활성 가스는, 예를 들어 질소 (N2) 가스이다.
다음으로, 제어부 (80) 는, 불활성 가스의 토출을 계속한 채로, 배기 펌프 (90) 를 가동시켜 챔버 내를 감압한다 (도 2, 도 4 : S2 (Vac)). 또, 본 스텝에서는, 처리조 외의 분위기의 불활성 가스로의 치환이 완료되는 것으로 한다.
다음으로, 제어부 (80) 는, 밸브 (62) 를 개방하여, 노즐 (52) 로부터 처리조 (20) 의 상부 공간에 IPA 증기를 공급한다. 또, 밸브 (63) 를 개방하여, 노즐 (53) 로부터 처리조 (20) 의 개구부 (20P) 를 향하여 IPA 증기를 공급한다 (도 2, 도 4 : S3). 이로써, 처리조 (20) 를 둘러싸는 챔버 (10) 의 내부에 IPA 증기의 분위기가 형성된다.
다음으로, 제어부 (80) 는, 노즐 (52) 및 노즐 (53) 로부터의 IPA 증기의 공급을 계속하면서, 승강 기구 (40) 를 제어하여, 하위치에 위치하는 유지 기구 (30) 를 처리조 (20) 의 상부의 상위치까지 이동시킨다. 유지 기구 (30) 가 하위치에서 상위치까지 상승하는 동안에 유지 기구 (30) 에 유지된 기판 (W) 은 노즐 (52) 및 노즐 (53) 로부터 공급되는 IPA 증기에 노출된다. 이로써, 기판 (W) 에 부착된 순수가 IPA 로 치환된다 (도 2, 도 4 : S4).
또, 제어부 (80) 는, 밸브 (66) 를 개방하여, 처리조 (20) 내의 순수의 배액을 실시한다 (도 2, 도 4 : S5). 이후의 스텝에서 챔버 (10) 내의 처리조 외에 공급되는 소수화제는, 물과 반응하여 실활되기 때문에, 본 스텝에서는 미리 처리조 (20) 로부터 배수해 둔다.
다음으로, 제어부 (80) 는, 노즐 (52) 및 노즐 (53) 로부터의 IPA 증기의 토출을 계속하면서, 밸브 (64) 를 개방하여 노즐 (54) 로부터 소수화제 증기의 공급을 개시한다 (도 2, 도 4 : S6). 본 스텝에서는, 감압을 계속함으로써 소수화제를 증기의 상태로 공급하는 것을 용이하게 하고 있다. 소정의 프로그램에 따라 소수화를 실시하는 제어부 (80) 는, 본 발명에 관련된「소수화 수단」에 상당한다.
또, 제어부 (80) 는, IPA 증기의 토출을 정지하여, 기판 표면을 IPA 로부터 소수화제로 치환한다 (도 2, 도 4 : S7). 본 실시예에서는, 소수화제의 증기를 공급함으로써, 그 사용량을 저감시키면서 기판 표면을 소수화제로 치환할 수 있게 된다. 소수화제는, 기판 (W) 의 표면에서 결로시키기 위해, 비점이 실온 이상인 것이 바람직하다. 본 스텝에 있어서는 소수화제의 온도를 실온 이상으로 가온하여, 증기의 상태로 공급하도록 해도 된다. 단, 기판 (W) 의 온도를 과잉으로 상승시키면 기판 (W) 의 표면이 건조될 우려가 있기 때문에, 적절한 온도로 관리한다.
다음으로, 제어부 (80) 는, 밸브 (62) 및 밸브 (63) 를 개방하여, 노즐 (52 및 53) 으로부터의 IPA 증기의 공급을 개시한다 (도 3, 도 4 : S8).
그리고, 제어부 (80) 는, 노즐 (52 및 53) 로부터의 IPA 증기의 공급을 계속하면서, 제어부 (80) 는, 밸브 (64) 를 제어하여 노즐 (54) 로부터의 소수화제의 공급을 정지시킨다 (도 3, 도 4 : S9). 본 스텝에서는, 처리조 외의 분위기가 소수화제로부터 IPA 증기로 치환되고, 기판 표면을 소수화제로부터 IPA 로 치환한다.
다음으로, 제어부 (80) 는, 밸브 (62), 밸브 (63) 를 폐지하고, 밸브 (61) 를 개방한다. 이로써, 노즐 (51) 로부터 불활성 가스가 상위치에 위치하는 기판 (W) 을 향하여 공급되고, 처리조 외의 분위기가 IPA 증기로부터 불활성 가스로 치환된다 (도 3, 도 4 : S10). 본 스텝에서는, 기판 (W) 의 표면이 건조된다.
또, 제어부 (80) 는, 기판 (W) 이 건조된 후, 감압을 정지한다 (도 3 : S11). 본 스텝에서는, 불활성 가스의 공급을 계속하여, 챔버 (10) 의 내압을 대기압까지 상승시키는 것으로 한다.
(효과)
상기 서술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 소수화제의 증기를 공급함으로써, 그 사용량을 저감시키면서 기판 표면을 소수화제로 치환할 수 있게 된다. 구체적으로는, 예를 들어 처리조에 저류하기 위해 10 ℓ 의 소수화제가 필요하였던 바, 100 ㎖ 정도까지 사용량을 삭감할 수 있다. 또, 수분이 부착된 기판을 직접 소수화제에 접촉시키면 개질 성능이 열화되거나, 이물질을 발생시키거나 하는 경우가 있다. 이에 반해, 본 실시예에서는 S7 의 소수화 처리를 개시하기 전에 S4 에 있어서 IPA 치환을 실행하여, 기판 (W) 의 표면에서 수분을 제거하고 있다. 이와 같이, S7 의 소수화 처리는, 수분을 제거한 기판 (W) 에 대해 실행되기 때문에, 소수화 처리시에 있어서 소수화제와 물이 접촉하지 않게 되어, 소수화제의 실활과 이물질의 발생을 억제할 수 있다. 또, S6 에 있어서 감압과 IPA 의 공급을 계속함으로써, 기판 표면이 건조되어 표면에 형성된 패턴이 도괴되는 것을 피하고 있다. 만약 감압을 정지하면, 이후에 감압을 재개하였을 때에 급격하게 IPA 가 기화되고, 기판 표면이 건조되어 패턴의 도괴가 발생할 우려가 있다. 또한, 기판 (W) 의 표면에 소수화제가 잔존한 채로 건조시킨 경우에도, 기판 표면에 이물질이 남기 때문에, S9 에 있어서 기판 표면을 재차 IPA 로 치환한다. 이 때, 기판 표면은 소수성을 갖고, 기판 표면의 패턴 사이의 IPA 에 의해 발생하는 표면 장력은 저감되는 것으로 추측되며, 최종적으로 건조시켜도 패턴의 도괴를 억제할 수 있게 된다.
＜실시예 2＞
도 5 는 실시예 2 에 관련된 처리 플로도이다. 또한, 도 5 는, 실시예 1과의 차이가 있는 후반 부분의 처리 플로도이다. 도 6 은, 실시예 2 에 관련된 처리 시퀀스의 개요를 설명하기 위한 도면이다. 또, 실시예 1 과 동일한 처리에는 실시예 1 과 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
본 실시예에서는, S8 이후, 소수화제의 토출을 정지하고, 그 후, 임의의 타이밍으로 챔버 (10) 내의 감압을 일시적으로 정지한다 (도 5, 도 6 : S19). 이로써, S8 에서 공급을 개시한 IPA 증기의 농도를 보다 증대시킬 수 있음과 함께, 기판 (W) 표면의 IPA 결로량도 증대시킬 수 있다.
그 후, IPA 증기의 공급을 정지하고, 불활성 가스의 공급을 개시함과 함께 챔버 (10) 내의 감압도 개시한다 (도 5, 도 6 : S20).
본 실시예에 의하면, 챔버 (10) 내의 감압을 정지함으로써 IPA 증기의 결로를 촉진시킬 수 있어, 기판 (W) 표면의, 소수화제로부터 IPA 로의 치환 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 소수화제와 IPA 를 병행하여 공급하는 공정을 생략하는 만큼, 처리를 조기에 완료시킬 수 있다.
＜변형예 1＞
도 7 은, 변형예 1 에 관련된 처리 플로도이다. 또한, 도 7 은, 실시예 1 과의 차이가 있는 전반 부분의 처리 플로도이다. 도 8 은, 변형예 1 에 관련된 처리 시퀀스의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
본 변형예에서는, S5 이후, IPA 증기의 토출을 정지하고, 소수화제 증기의 토출을 개시한다 (도 7, 도 8 : S26). 본 스텝에서는, IPA 증기의 토출과 소수화제 증기의 토출을 전환함으로써, 기판 (W) 표면의 IPA 의 소수화제로의 치환에 요하는 시간의 단축을 도모하고 있다.
그 후, 소수화제 증기의 토출을 정지하고, IPA 증기의 토출을 개시한다 (도 7, 도 8 : S28). 본 스텝에서도, 소수화제 증기의 토출과 IPA 증기의 토출을 전환함으로써, 기판 (W) 표면의 소수화제의 IPA 로의 치환에 요하는 시간의 단축을 도모하고 있다. 그 후, 도 3 의 S9 의 처리로 천이된다.
＜변형예 2＞
소수화제는, 복수의 종류의 약제를 혼합하여 사용하는 것이어도 된다. 예를 들어, 소수화제 (제 1 약제라고도 부른다) 및 활성제 (제 2 약제라고도 부른다) 로서 기능하는 약제를 혼합하여 사용한다. 여기서, 소수화제 및 활성제로서 기능하는 약제에는, 혼합한 후 소정 시간 후에 소수화의 효과가 높아지고, 그 후 효과가 저하되는 것도 있다. 이와 같은 약제를 사용하는 경우에는, 약제를 미리 혼합시켜 두는 것은 바람직하지 않다.
그래서, 본 변형예에서는, 챔버 (10) 의 내부에 액 저장부를 2 개 형성하여, 챔버 (10) 내에서 약제를 혼합한다. 또한, 예를 들어, 처리조 (20) 를, 첫번째의 액 저장부로서 사용한다. 또, 예를 들어 처리조 (20) 의 주위에 두번째의 액 저장부를 형성한다. 그리고, 2 액을 액체의 상태로 챔버 (10) 내에 공급하고, 챔버 (10) 내에서 기화시켜 혼합시킨다. 예를 들어 처리조 (20) 의 상단 부근의 높이에, 챔버 (10) 의 내부를 구획하는 차폐 부재를 형성하도록 해도 된다. 또, 액 저장부는, 차폐 부재보다 상위치측에 형성되도록 해도 된다. 이와 같은 구성으로 하면, 액 저장부에 저류된 약제 등을, 기판의 주위에 효율적으로 기화시킬 수 있다.
이와 같이 하면, 소수화의 효율 및 효과를 향상시킬 수 있다.
＜변형예 3＞
상기 서술한 실시예 또는 변형예에 있어서, 공급되는 소수화제의 적어도 일부는, 증기가 아니라 액체의 상태여도 된다. 즉, 도 2 및 도 4 의 S6, 도 6 의 S6, 도 7 및 도 8 의 S26 에 있어서, 토출되는 소수화제의 적어도 일부를 액체의 상태로 공급한다. 이 때, 챔버 (10) 내의 기압은, 다른 실시예나 변형예와 마찬가지로, 소수화제가 기화되는 압력 이하로 감압해 둔다. 또, 소수화제는, 예를 들어 처리조 (20) (첫번째의 액 저장부) 에 공급하도록 해도 되고, 변형예 2 에서 설명한 두번째의 액 저장부에 공급하도록 해도 된다. 또한, 액 저장부는 어느 하나를 구비하는 구성이어도 된다. 또, 처리조 (20) 에 소수화제를 공급하는 경우, 기화된 소수화제의 농도는 챔버 (10) 중, 하방의 처리조 (20) 내쪽이 높아진다. 따라서, 기판 (W) 을 하위치로 이동시켜, IPA 로부터 소수화제로의 치환 효율을 향상시키도록 해도 된다.
이와 같이 하면, 액체로 공급한 소수화제를 챔버 (10) 내에서 기화시킬 수 있어, 소수화제를 기체로 공급하는 경우와 마찬가지로, 소수화제의 사용량을 억제하면서 기판 (W) 의 표면을 소수화할 수 있다. 소수화제 공급원 (74) 으로부터 노즐 (54) 까지의 경로는 감압되어 있지 않기 때문에, 챔버 (10) 내에 토출시키는 소수화제를 증기로 하기 위해서는, 소수화제의 온도를 상승시켜 둘 필요가 있다. 본 변형예에 의하면, 소수화제를 가열하기 위한 비용도 저감시킬 수 있다. 또, 소수화제의 분위기에 노출되는 기판 (W) 의 온도를 과잉으로 상승시키면, 소수화제로부터 IPA 로의 치환에 있어서, IPA 로의 치환이 불충분한 상태에서 기판 (W) 의 표면이 건조되어, 패턴의 도괴를 일으킬 우려가 있다. 본 변형예에 의하면, 소수화제의 온도를 지나치게 올리지 않게 되어, 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
＜기타＞
상기 서술한 실시예 및 변형예에 기재한 내용은, 가능한 한 조합하여 실시할 수 있다.
1 : 기판 처리 장치
10 : 챔버
11 : 챔버 커버
20 : 처리조
20P : 개구부
30 : 유지 기구
40 : 승강 기구
51 ∼ 55 : 노즐
61 ∼ 65 : 밸브
66 : 배액 밸브
71 : 불활성 가스 공급원
72, 73 : IPA 공급원
74 : 소수화제 공급원
75 : 처리액 공급원
80 : 제어부
90 : 배기 펌프
W : 기판

Claims (10)

  1. 소정의 패턴이 표면에 형성된 기판을 건조시키는 기판 처리 방법으로서,
    밀폐된 챔버 내의 처리조에 세정액을 저류하고, 상기 기판을 상기 세정액에 침지하여 세정하는 세정 공정과,
    상기 챔버 내를 감압하는 감압 공정과,
    상기 기판을 상기 처리조의 상기 세정액으로부터 인상하는 인상 공정과,
    상기 처리조로부터 상기 세정액을 배출하는 배액 공정과,
    챔버 내의 분위기를 소수화제로 치환하여, 상기 기판의 표면에 소수화 처리를 실시하는 소수화 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 공정 후, 또한 상기 감압 공정 전에, 상기 챔버 내의 분위기를 유기 용매로 치환하는 제 1 유기 용매 분위기 형성 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소수화 공정 후에, 상기 챔버 내의 분위기를 유기 용매로 치환하는 제 2 유기 용매 분위기 형성 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 유기 용매 분위기 형성 공정은, 상기 감압 공정에 있어서 개시한 상기 챔버 내를 감압하는 처리를 계속한 채로 실시하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 유기 용매 분위기 형성 공정은, 상기 감압 공정에 있어서 개시한 상기 챔버 내의 감압을 정지하여 실시하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 소수화 공정에 있어서, 상기 소수화제의 적어도 일부는 액체로 상기 처리조에 공급되는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 내에 액체를 저류할 수 있는 액 저장부를 추가로 갖고,
    상기 소수화 공정에 있어서, 상기 소수화제의 적어도 일부는 액체로 상기 액 저장부에 공급되는, 기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 소수화제는 제 1 약제와 제 2 약제를 혼합하여 기능하게 하는 것이고,
    상기 소수화 공정에 있어서, 상기 제 1 약제를 상기 처리조에 공급하고, 상기 제 2 약제를 상기 액 저장부에 공급하는, 기판 처리 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 챔버의 내부에 공간을 구획하는 차폐 부재를 갖고, 상기 액 저장부는, 상기 차폐 부재보다 상기 인상 공정에 있어서 상기 기판을 인상한 후의 기판과 동일한 측에 형성되는, 기판 처리 방법.
  10. 소정의 패턴이 표면에 형성된 기판을 건조시키는 기판 처리 장치로서,
    밀폐된 챔버와,
    상기 챔버 내에 형성되고, 세정액을 저류하여 상기 기판을 세정할 수 있는 처리조와,
    상기 챔버 내를 감압하는 감압 수단과,
    상기 기판을 상기 처리조의 상기 세정액으로부터 인상하는 승강 수단과,
    상기 처리조로부터 세정액을 배출시키는 배액 수단과,
    상기 배액 수단이 배액한 후, 챔버 내의 분위기를 소수화제로 치환하는 소수화 수단을 구비하는, 기판 처리 장치.
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