KR20180108423A - 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치

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KR20180108423A
KR20180108423A KR1020180017748A KR20180017748A KR20180108423A KR 20180108423 A KR20180108423 A KR 20180108423A KR 1020180017748 A KR1020180017748 A KR 1020180017748A KR 20180017748 A KR20180017748 A KR 20180017748A KR 20180108423 A KR20180108423 A KR 20180108423A
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히로시 아베
마나부 오쿠타니
다카시 오타
나오히코 요시하라
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

[과제]처리액이 부착된 기판의 하면에 히터를 접촉하여 가열할 때에 기판의 만곡을 방지하고, 기판의 전면을 균일하게 가열하는 것을 목적으로 한다.
[해결 수단]기판 처리 장치(1)의 스핀 베이스(21)는 기판(W)의 주연을 파지하는 척 핀(20)을 복수개 구비하고 있다. 스핀 베이스(21)와 척 핀(20)에 파지된 기판(W)의 사이에는 히터 본체(60)가 배치되어 있다. 히터 본체(60)의 상면에는 기체 노즐(61)이 복수개 설치되어 있다. 기체 노즐(61)에는 불활성 가스 공급 수단(68)과 흡인 수단(69)이 연통해 있고, 기체 노즐(61)로부터 불활성 가스를 토출함으로써 히터 본체(60)에 떨어진 처리액의 기체 노즐(61)에 대한 진입을 방지하고, 기체 노즐(61)로부터 흡인함으로써 히터 본체(60)의 상면에 기판(W)을 균일하게 흡착할 수 있다. 이로 인해, 기판의 만곡을 방지하고, 기판의 전면을 균일하게 가열할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판에 대해서 처리액을 이용한 처리를 실행하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 기판 처리 장치에서 처리의 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display) 용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 처리액을 공급하고, 그 기판의 표면이 처리액을 이용하여 처리된다.
예를 들면, 기판을 1장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치는, 기판을 거의 수평으로 유지하면서, 그 기판을 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 의해 회전되는 기판의 상면에 처리액을 공급하기 위한 노즐을 구비하고 있다. 스핀 척에 유지된 기판에 대해서 약액이 공급되고, 그 후에 린스액이 공급됨으로써, 기판 상의 약액이 린스액으로 치환된다. 그 후, 기판 상의 린스액을 배제하기 위한 스핀 건조 처리가 행해진다. 스핀 건조 처리에서는, 기판이 고속 회전됨으로써, 기판에 부착되어 있는 린스액이 떨쳐내어져 제거(건조)된다. 이러한 건조 처리의 수법에서는, 기판의 표면에 형성되어 있는 패턴의 간극에 들어간 린스액이 떨쳐내어지지 않고, 패턴의 간극에 린스액이 잔류할 우려가 있다.
그 때문에, 린스 처리 후의 기판의 상면에, 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)액 등의 상온의 유기용제를 공급하여, 기판의 상면의 미세 패턴의 간극에 들어간 린스액을 유기용제로 치환하고, 기판의 표면을 건조시키는 수법이 알려져 있다.
하기 특허 문헌 1에는, 기판 표면의 건조시에 있어서의 패턴의 도괴를 보다 확실히 방지하는 기술이 개시되어 있다. 즉, 본 기술에서는, 기판의 상면에 유기용제의 액막을 패들 형상으로 유지한다(액막 유지 공정). 이 상태로 기판의 하면을 히터로 가열(기판 가열 공정)하고, 기판의 상면과 유기용제의 액막의 사이에 유기 용제의 기상을 발생시켜 액막을 기판의 상면으로부터 부상시킨다(액막 부상 공정). 그 후, 액막의 중심에 건조 영역을 형성하고, 이 건조 영역을 기판으로부터 주연을 향해 순차적으로 확대시킴으로써 액막을 액덩어리 상태로 유지하면서 기판의 상면으로부터 배제한다(액막 배제 공정).
일본국 특허공개 2014-112652호 공보 일본국 특허공개 2015-185903호 공보
특허 문헌 1에 기재된 수법에 의하면 패턴의 간극에 처리액을 잔존시키지 않고 기판을 건조할 수 있으므로, 기판 건조시에 있어서의 패턴의 도괴를 보다 확실히 방지할 수 있다. 그런데, 상기 수법에서는 기판 가열 공정에 있어서 기판의 하면에 히터를 접촉시키고 있다. 이때 기판이 오목 형상으로(즉 기판의 중심부가 주연부보다 하방이 되도록) 만곡하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 기판의 주연부가 히터의 상면으로부터 이격하여 기판의 가열이 불충분해지고, 주연부에 있어서 액막이 기판 상면으로부터 부상하지 않게 된다. 또, 액막 배제 공정시에 있어서 액막을 주연부로부터 부드럽게 배제할 수 없게 된다는 문제가 발생한다.
그래서 본 발명은, 기판의 하면에 히터를 접촉하여 가열할 때에 기판의 만곡을 방지하고, 기판의 전면을 균일하게 가열하는 것이 가능한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 제1의 형태에 따른 기판 처리 장치는, 기판의 주연을 유지하는 척 부재가 설치된 기판 유지부와, 기판 유지부를 회전축 둘레로 회전시키는 회전 수단과, 상기 척 부재에 유지된 기판의 상면에 린스액을 공급하는 린스액 공급 수단과, 상기 린스액을 치환하는 저표면장력 액체를 상기 기판의 상면에 공급하는 저표면장력 액체 공급 수단과, 상기 기판의 하면으로부터 상기 기판을 가열하는 가열 수단과, 상기 가열 수단을 상기 기판의 하면에 접촉하는 접촉 위치와 상기 기판의 하면으로부터 이격하는 이격 위치의 사이에서 상기 가열 수단을 상대적으로 승강시키는 가열 수단 승강 수단과, 상기 기판을 흡착하기 위해서 상기 가열 수단의 상면에 설치된 노즐과, 상기 노즐을 통해 상기 가열 수단의 상방의 분위기를 흡인하는 흡인 수단과, 상기 노즐을 통해 가열 수단의 상방을 향해 불활성 가스를 공급하는 급기 수단과, 상기 노즐에 의한 상기 흡인과 상기 불활성 가스의 공급을 선택적으로 실행하는 제어 수단을 구비한다.
제2의 형태에 따른 기판 처리 장치는, 상기 가열 수단에는 상기 가열 수단의 상면에 흡착한 상기 기판을 밀어올리는 밀어올림 핀 유닛이 설치되어 있다.
제1의 형태에 따른 발명에 의하면, 가열 수단에 설치된 노즐로부터 가열 수단의 상방을 향해서 불활성 가스를 공급할 수 있다. 따라서, 기판의 상면에 린스액 혹은 저표면장력 액체를 공급하는 단계에서는 상기 노즐로부터 불활성 가스를 토출시킬 수 있다. 이로 인해, 만일 린스액 혹은 저표면장력 액체가 기판으로부터 가열 수단에 떨어져도 당해 액체가 노즐에 진입하는 것을 방지할 수 있다. 또, 기판의 표면에 저표면장력 액체가 부착한 상태로 기판을 가열 수단으로 가열하는 단계에서는 노즐을 통해 기판을 가열 수단의 상면에 흡착시킬 수 있다. 이로 인해, 가열에 의한 기판의 만곡을 방지할 수 있으므로 기판을 균일하게 가열하는 것이 가능해진다.
제2의 형태에 따른 발명에 의하면, 가열 수단의 상면에 흡착된 기판을 확실히 떼어내는 것이 가능해진다.
도 1은, 이 발명의 한 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다.
도 2는, 도 1의 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3은, 도 2의 처리 유닛에 구비된 스핀 척 및 히터 유닛의 평면도이다.
도 4는, 도 3의 스핀 척에 구비된 척 핀의 구조예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5a는, 폐쇄 상태의 척 핀을 나타내는 평면도이다.
도 5b는, 개방 상태의 척 핀을 나타내는 평면도이다.
도 6은, 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 7은, 기판 처리 장치에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8a는, 기판의 상면에 있어서의 기상층의 형성을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 8b는, 기판의 상면에 있어서의 기상층의 형성을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 8c는, 액막의 분열을 설명하기 위한 단면도이다.
이하에서는, 이 발명의 실시의 형태를, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 이 발명의 한 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치(1)는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판(W)을 한 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 이 실시 형태에서는, 기판(W)은, 원판 형상의 기판이다. 기판 처리 장치(1)는, 처리액으로 기판(W)을 처리하는 복수의 처리 유닛(2)과, 처리 유닛(2)으로 처리되는 복수장의 기판(W)을 수용하는 캐리어(C)가 올려놓여지는 로드 포토(LP)와, 로드 포토(LP)와 처리 유닛(2)의 사이에서 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(IR 및 CR)과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 제어 유닛(「제어 수단」)(3)을 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 들면, 같은 구성을 갖고 있다.
도 2는, 처리 유닛(2)의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 처리 유닛(2)은, 1장의 기판(W)을 수평한 자세로 유지하면서, 기판(W)의 중심부를 통과하는 연직인 회전축선(A1) 둘레로 기판(W)을 회전시키는 스핀 척(5)과, 기판(W)을 하면측으로부터 가열하는 히터 유닛(6)과, 스핀 척(5)을 둘러싸는 통 형상의 컵(8)과, 기판(W)의 하면에 처리 유체를 공급하는 하면 노즐(9)과, 기판(W)의 상면에 린스액으로서의 탈이온수(DIW)를 공급하는 DIW 노즐(「린스액 공급 수단」)(10)과, 기판(W)의 상방에서 이동 가능한 제1 이동 노즐(11)과, 기판(W)의 상방에서 이동 가능한 제2 이동 노즐(12)을 포함한다. 처리 유닛(2)은, 또한, 컵(8)을 수용하는 챔버(13)(도 1 참조)를 포함한다. 도시는 생략하지만, 챔버(13)에는, 기판(W)을 반입/반출하기 위한 반입/반출구가 형성되어 있고, 이 반입/반출구를 개폐하는 셔터 유닛이 구비되어 있다.
스핀 척(5)은, 척 핀(「척 부재」)(20)과, 스핀 베이스(「기판 유지부」)(21)와, 스핀 베이스(21)의 하면 중앙에 결합된 회전축(22)과, 회전축(22)에 회전력을 부여하는 전동 모터(23)를 포함한다. 회전축(22)은 회전축선(A1)을 따라서 연직 방향으로 연장되어 있고, 이 실시 형태에서는 중공축이다. 회전축(22)의 상단에는 스핀 베이스(21)가 결합되어 있다. 스핀 베이스(21)는, 수평 방향을 따르는 원판 형상을 갖고 있다. 스핀 베이스(21)의 상면의 주연부에, 복수의 척 핀(20)이 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 복수의 척 핀(20)은, 기판(W)의 둘레단에 접촉하여 기판(W)을 파지(유지)하는 폐쇄 상태와, 기판(W)의 둘레단으로부터 퇴피한 개방 상태의 사이에서 개폐 가능하다. 또, 복수의 척 핀(20)은, 폐쇄 상태에 있어서, 기판(W)의 주연부의 하면에 접촉하여, 기판(W)을 하방으로부터 지지할 수 있다.
척 핀(20)을 개폐 구동하기 위해, 척 핀 구동 유닛(25)이 구비되어 있다. 척 핀 구동 유닛(25)은, 예를 들면, 스핀 베이스(21)에 내장된 링크 기구(26)와, 스핀 베이스(21) 외에 배치된 구동원(27)을 포함한다. 구동원(27)은, 예를 들면, 볼나사 기구와, 거기에 구동력을 부여하는 전동 모터를 포함한다. 척 핀 구동 유닛(25)의 구체적인 구성예는, 특허 문헌 2 등에 기재가 있다.
도 2와 도 3을 참조하여 히터 유닛(6)에 대해 설명한다. 히터 유닛(6)은, 스핀 베이스(21)의 상방과 척 핀(20)에 유지된 기판(W)의 사이에 배치된 원판 형상을 갖는 히터 본체(「가열 수단」)(60)와, 히터 본체(60)의 내부에 매설된 발열체(도시 생략)와, 히터 본체(60)의 상면(히터 상면(60a))에 배치된 복수의 기체 노즐(「노즐」, 「기체 유통 노즐」)(61)과, 히터 상면(60a)에 매설된 복수(본 실시 형태에서는 4개)의 밀어올림 핀 유닛(62)과, 회전축선(A1)을 따라서 연직 방향으로 연장되고 히터 본체(60)의 하면에 결합된 중공의 지지축(63)과, 지지축(63)에 연결되고, 척 핀(20)에 유지된 기판(W)에 하방으로부터 밀착하는 상 위치(「접촉 위치」)와, 같은 기판(W)으로부터 하방으로 이격한 하 위치(「이격 위치」)와, 상 위치와 하 위치 사이의 위치(보다 구체적으로는, 히터 상면(60a)이 기판(W)의 하면에 근접하는 근접 위치)의 3개의 위치 사이에서 히터 본체(60)를 승강시키는 승강 기구(「가열 수단 승강 수단」)(64)와, 상기 기체 노즐(61)에 연통하고 상기 지지축(63)의 내부에 배치된 배관(65)과, 배관(65)의 하단측 개구에서 각각 분기한 급기 분기관(66) 및 흡인 분기관(67)과, 급기 분기관(66)에 연통하고 급기 분기관(66) 및 배관(65)을 통해 복수의 기체 노즐(61)에 질소 가스 등의 불활성 가스를 급기하는 불활성 가스 공급 수단(「급기 수단」)(68)과, 흡인 분기관(67)에 연통하고 배관(65) 및 흡인 분기관(67)을 통해 상기 기체 노즐(61) 상방의 분위기를 흡인하는 흡인 수단(69)과, 급기 분기관(66) 및 흡인 분기관(67)의 각각에 개재 설치되고 그 유로를 개폐하는 급기 밸브(66a), 흡인 밸브(67a)를 갖고 있다.
제1 이동 노즐(11)(「처리액 공급 수단」, 「저표면장력 액체 공급 수단」)은, 제1 노즐 이동 유닛(15)에 의해서, 수평 방향 및 연직 방향으로 이동된다. 제1 이동 노즐(11)은, 수평 방향으로의 이동에 의해, 기판(W)의 상면의 회전 중심에 대향하는 처리 위치와, 기판(W)의 상면에 대향하지 않는 홈 위치(퇴피 위치)의 사이에서 이동시킬 수 있다. 기판(W)의 상면의 회전 중심이란, 기판(W)의 상면에 있어서의 회전축선(A1)과의 교차 위치이다. 기판(W)의 상면에 대향하지 않는 홈 위치란, 평면에서 볼 때, 스핀 베이스(21)의 바깥쪽의 위치이며, 보다 구체적으로는, 컵(8)의 바깥쪽의 위치여도 된다. 제1 이동 노즐(11)은, 연직 방향으로의 이동에 의해, 기판(W)의 상면에 접근시키거나, 기판(W)의 상면으로부터 상방으로 퇴피시키거나 할 수 있다. 제1 노즐 이동 유닛(15)은, 예를 들면, 연직 방향을 따르는 회동축과, 회동축에 결합되어 수평하게 연장되는 암과, 암을 구동하는 암 구동 기구를 포함한다. 암 구동 기구는, 회동축을 연직인 회동축선 둘레로 회동시킴으로써 암을 요동시키고, 회동축을 연직 방향을 따라서 승강함으로써, 암을 상하이동시킨다. 제1 이동 노즐(11)은 암에 고정된다. 암의 요동 및 승강에 따라, 제1 이동 노즐(11)이 수평 방향 및 수직 방향으로 이동한다.
제2 이동 노즐(12)(처리액 공급 수단)은, 제2 노즐 이동 유닛(16)에 의해, 수평 방향 및 수직 방향으로 이동된다. 제2 이동 노즐(12)은, 수평 방향으로의 이동에 의해, 기판(W)의 상면의 회전 중심에 대향하는 위치와, 기판(W)의 상면에 대향하지 않는 홈 위치(퇴피 위치)의 사이에서 이동시킬 수 있다. 홈 위치는, 평면에서 볼 때, 스핀 베이스(21)의 바깥쪽의 위치이며, 보다 구체적으로는, 컵(8)의 바깥쪽의 위치여도 된다. 제2 이동 노즐(12)은 연직 방향으로의 이동에 의해, 기판(W)의 상면에 접근시키거나, 기판(W)의 상면으로부터 상방으로 퇴피시키거나 할 수 있다. 제2 노즐 이동 유닛(16)은, 예를 들면, 연직 방향을 따르는 회동축과, 회동축에 결합되어 수평하게 연장되는 암과, 암을 구동하는 암 구동 기구를 포함한다. 암 구동 기구는, 회동축을 연직인 회동축선 둘레로 회동시킴으로써 암을 요동시키고, 회동축을 연직 방향을 따라서 승강함으로써, 암을 상하이동시킨다. 제2 이동 노즐(12)은 암에 고정된다. 암의 요동 및 승강을 따라, 제2 이동 노즐(12)이 수평 방향 및 수직 방향으로 이동한다.
제1 이동 노즐(11)은, 이 실시 형태에서는, 도시하지 않는 토출구로부터 유기용제를 토출하는 유기용제 노즐로서의 기능과, 질소 가스 등의 불활성 가스를 토출하는 가스 노즐로서의 기능을 갖고 있다. 제1 이동 이동 노즐(11)에는, 유기용제 공급관(35) 및 불활성 가스 공급관(36)이 결합되어 있다. 유기용제 공급관(35)에는, 그 유로를 개폐하는 유기용제 밸브(37)가 개재 설치되어 있다. 불활성 가스 공급관(36)에는, 그 유로를 개폐하는 불활성 가스 밸브(38)가 개재 설치되어 있다. 유기용제 공급관(35)에는, 유기용제 공급원으로부터, 이소프로필알코올(IPA) 등의 유기용제가 공급되어 있다. 불활성 가스 공급관(36)에는, 불활성 가스 공급원으로부터, 질소 가스(N2) 등의 불활성 가스가 공급되어 있다.
제2 이동 노즐(12)은, 이 실시 형태에서는, 산, 알칼리 등의 약액을 공급하는 약액 노즐로서의 기능과, 질소 가스 등의 불활성 가스를 토출하는 가스 노즐로서의 기능을 갖고 있다. 보다 구체적으로는, 제2 이동 노즐(12)은, 액체와 기체를 혼합하여 토출할 수 있는 이류체 노즐의 형태를 갖고 있어도 된다. 이류체 노즐은, 기체의 공급을 정지하여 액체를 토출하면 액체 노즐로서 사용할 수 있고, 액체의 공급을 정지하여 기체를 토출하면 가스 노즐로서 사용할 수 있다. 제2 이동 노즐(12)에는, 약액 공급관(41) 및 불활성 가스 공급관(42)이 결합되어 있다. 약액 공급관(41)에는, 그 유로를 개폐하는 약액 밸브(43)가 개재 설치되어 있다. 불활성 가스 공급관(42)에는, 그 유로를 개폐하는 불활성 가스 밸브(44)와, 불활성 가스의 유량을 가변하는 유량 가변 밸브(45)가 개재 설치되어 있다. 약액 공급관(41)에는, 약액 공급원으로부터, 산, 알칼리 등의 약액이 공급되어 있다. 불활성 가스 공급관(42)에는, 불활성 가스 공급원으로부터, 질소 가스(N2) 등의 불활성 가스가 공급되어 있다.
약액의 구체예는, 에칭액 및 세정액이다. 더 구체적으로는, 약액은, 불산, SC1(암모니아 과산화 수소수 혼합액), SC2(염산 과산화 수소수 혼합액), 버퍼드 불산(불산과 불화 암모늄의 혼합액), SPM 등이어도 된다.
DIW 노즐(10)은, 이 실시 형태에서는, 기판(W)의 상면의 회전 중심을 향해 DIW를 토출하도록 배치된 고정 노즐이다. DIW 노즐(10)에는, DIW 공급원으로부터, DIW 공급관(46)을 통해, DIW가 공급된다. DIW 공급관(46)에는, 그 유로를 개폐하기 위한 DIW 밸브(47)가 개재 설치되어 있다. DIW 노즐(10)은 고정 노즐일 필요는 없고, 적어도 수평 방향으로 이동하는 이동 노즐이어도 된다.
하면 노즐(9)(처리액 공급 수단)은, 중공의 지지축(63)을 삽입 통과하고, 또한, 히터 유닛(6)을 관통하고 있다. 하면 노즐(9)은, 기판(W)의 하면 중앙에 면하는 토출구(9a)를 상단에 갖고 있다. 하면 노즐(9)에는, 유체 공급원으로부터 유체 공급관(48)을 통해 처리 유체가 공급되어 있다. 공급되는 처리 유체는, 액체여도 되고, 기체여도 된다. 유체 공급관(48)에는, 그 유로를 개폐하기 위한 유체 밸브(49)가 개재 설치되어 있다.
도 3은, 스핀 척(5) 및 히터 유닛(6)의 평면도이다. 스핀 척(5)의 스핀 베이스(21)는, 평면에서 볼 때, 회전축선(A1)을 중심으로 하는 원형이며, 그 직경은 기판(W)의 직경보다 크다. 스핀 베이스(21)의 주연부에는, 간격을 두고 복수개(이 실시 형태에서는 6개)의 척 핀(20)이 배치되어 있다.
히터 유닛(6)은, 원판 형상의 형태를 갖고 있다. 이미 설명한 바와 같이, 히터 유닛(6)은 히터 본체(60)와, 복수의 기체 노즐(61)과, 복수의 밀어올림 핀 유닛(62)을 포함하고 있다. 히터 본체(60)는, 평면에서 볼 때, 기판(W)의 외형과 거의 같은 형태 같은 크기이며, 회전축선(A1)을 중심으로 하는 원형으로 구성되어 있다. 보다 정확하게는, 히터 본체(60)는, 기판(W)의 직경보다 약간 작은 직경의 원형의 평면 형상을 갖고 있다. 예를 들면, 기판(W)의 직경이 300㎜이며, 히터 본체(60)의 직경(특히 히터 상면(60a)의 직경)이 그보다 6㎜만큼 작은 294㎜여도 된다. 이 경우, 히터 본체(60)의 반경은 기판(W)의 반경보다 3㎜ 작다.
히터 상면(60a)은 수평면을 따르는 평면이다. 따라서, 히터 상면(60a)과, 척 핀(20)에 수평하게 유지되는 기판(W)의 거리를 균일하게 유지하는 것이 가능해진다. 이로 인해, 기판(W)을 효율적이고 균일하게 가열할 수 있다.
복수의 기체 노즐(61)은 평면에서 볼때 원형을 가지며, 직경은 예를 들면, 1㎜ 정도이다. 복수의 기체 노즐(61)은, 히터 상면(60a)에 등간격으로 배열되어 있다. 복수의 기체 노즐(61)이 기판(W)의 하면 전체에 균일하게 불활성 가스를 토출할 수 있도록, 히터 상면(60a)에 있어서의 복수의 기체 노즐(61)의 개수나 간격, 히터 상면(60a)과 기판(W)의 거리가 설정되어 있는 것이 바람직하다.
복수의 밀어올림 핀 유닛(62)은 스핀 척(20)에 유지된 기판(W)을 하방으로부터 밀어 올리는 핀(62a)과 핀(62a)을 상하이동시키는 실린더(62b)를 각각 갖고 있다. 실린더(62b)는, 히터 본체(60)의 상면(60a)으로부터 핀(62a)의 상단이 돌출하는 돌출 위치와, 상면(60a)과 동일면에 핀(62a)의 상단이 위치하는 후퇴 위치의 사이에서 핀(62a)을 상하이동시킨다.
도 4는, 척 핀(20)의 구조예를 설명하기 위한 사시도이다. 또, 도 5a 및 도 5b는 척 핀(20)의 평면도이며, 도 5a는 폐쇄 상태를 나타내고, 도 5b는 개방 상태를 나타낸다.
척 핀(20)은, 연직 방향으로 연장된 샤프트부(53)와, 샤프트부(53)의 상단에 설치된 베이스부(50)와, 샤프트부(53)의 하단에 설치된 회동 지지부(54)를 포함한다. 베이스부(50)는, 파지부(51)와, 지지부(52)를 포함한다. 회동 지지부(54)는, 연직 방향을 따르는 척 회동축선(55) 둘레로 회동 가능하게 스핀 베이스(21)에 결합되어 있다. 샤프트부(53)는, 척 회동축선(55)으로부터 멀어진 위치에 오프셋되어, 회동 지지부(54)에 결합되어 있다. 보다 구체적으로는, 샤프트부(53)는 척 회동축선(55)보다, 회전축선(A1)으로부터 멀어진 위치에 배치되어 있다. 따라서, 척 핀(20)이 척 회동축선(55) 둘레로 회동되면, 베이스부(50)는, 그 전체가 기판(W)의 둘레단면을 따라서 이동하면서, 척 회동축선(55) 둘레로 회동한다. 회동 지지부(54)는, 스핀 베이스(21)의 내부에 설치된 링크 기구(26)(도 2 참조)에 결합되어 있다. 이 링크 기구(26)로부터의 구동력에 의해, 회동 지지부(54)는, 척 회동축선(55) 둘레로 소정 각도 범위에서 왕복 회동한다.
베이스부(50)는, 평면에서 볼 때, 쐐기형으로 형성되어 있다. 베이스부(50)의 상면에는, 척 핀(20)의 개방 상태로 기판(W)의 주연부 하면에 맞닿아, 기판(W)을 하방으로부터 지지하는 지지면(52a)이 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 베이스부(50)는 지지면(52a)을 상면으로 하는 지지부(52)를 갖고 있다. 파지부(51)는, 베이스부(50)의 상면에 있어서, 지지부(52)와는 다른 위치에서 상방으로 돌출되어 있다. 파지부(51)는, 기판(W)의 둘레단면에 대향하도록 V자 형상으로 열린 유지 홈(51a)을 갖고 있다.
회동 지지부(54)가 도 5b에 나타내는 개방 상태로부터 척 회동축선(55) 둘레로 시계 방향으로 회동될 때, 파지부(51)는 기판(W)의 둘레단면에 접근하고, 지지부(52)는 기판(W)의 회전 중심으로부터 이반한다. 또, 회동 지지부(54)가 도 5a에 나타내는 폐쇄 상태로부터 척 회동축선(55) 둘레로 반시계방향으로 회동될 때, 파지부(51)는 기판(W)의 둘레단면으로부터 이반하고, 지지부(52)는 기판(W)의 회전 중심에 접근한다.
도 5a에 나타내는 척 핀(20)의 폐쇄 상태에서는, 유지 홈(51a)에 기판(W)의 둘레단면이 들어간다. 이때, 기판(W)의 하면은, 지지면(52a)으로부터 미소 거리만큼 상방으로 이격한 높이에 위치한다. 도 5b에 나타내는 척 핀(20)의 개방 상태에서는, 유지 홈(51a)으로부터 기판(W)의 둘레단면이 벗어나 있고, 평면에서 볼 때, 파지부(51)는 기판(W)의 둘레단면보다 바깥쪽에 위치한다. 척 핀(20)의 개방 상태 및 폐쇄 상태 중 어느 하나에 있어서도, 지지면(52a)은, 적어도 일부가 기판(W)의 주연부 하면의 하방에 위치하고 있다.
척 핀(20)이 개방 상태일 때, 기판(W)을 지지부(52)로 지지할 수 있다. 그 개방 상태로부터 척 핀(20)을 폐쇄 상태로 전환하면, 단면 V자 형상의 유지 홈(51a)에 안내되어 솟아오르면서 기판(W)의 둘레단면이 유지 홈(51a) 내로 안내되고, 유지 홈(51a)의 상하의 경사면에 의해 기판(W)이 사이에 끼워진 상태에 이른다. 그 상태로부터 척 핀(20)을 개방 상태로 전환하면, 기판(W)의 둘레단면이 유지 홈(51a)의 하측 경사면에 안내되면서 미끄러져 내려가고, 기판(W)의 주연부 하면이 지지면(52a)에 맞닿는다.
도 5a 및 도 5b에 나타내는 바와 같이, 베이스부(50)는, 평면에서 볼 때, 히터 유닛(6)의 히터 본체(60)에 대향하는 가장자리부가, 히터 본체(60)의 주연 형상을 따르고 있다. 즉, 지지부(52)는, 평면에서 볼 때, 히터 본체(60)보다 회전 중심에 대해 바깥쪽에 위치하는 측면(52b)을 갖고 있다. 그로 인해, 기판(W)보다 약간 작은 원형의 히터 상면(「가열면」)(60a)을 갖는 히터 본체(60)는, 히터 유닛(6)이 상하 이동할 때, 척 핀(20)과 간섭하지 않는다. 이 비간섭 위치 관계는, 척 핀(20)이 폐쇄 상태 및 개방 상태 중 어느 하나에 있어서도 유지된다. 즉, 척 핀(20)이 폐쇄 상태일 때도 개방 상태일 때도, 지지부(52)의 측면(52b)은, 평면에서 볼 때, 히터 유닛(6)의 히터 본체(60)의 상면인 히터 상면(60a)으로부터 바깥쪽으로 이격해 있다.
기판(W)의 직경은, 예를 들면 300㎜이며, 히터 상면(60a)의 직경은 예를 들면 294㎜이다. 따라서, 히터 상면(60a)은, 기판(W)의 하면의 중앙 영역 및 주연 영역을 포함하는 거의 전역에 대향해 있다. 척 핀(20)의 폐쇄 상태 및 개방 상태 중 어느 하나에 있어서도, 히터 상면(60a)의 외주연의 외측에 소정의 미소 간격(예를 들면 2㎜) 이상의 간격을 확보한 상태로 지지부(52)가 배치된다.
파지부(51)는, 척 핀(20)의 폐쇄 상태에 있어서, 그 내측 가장자리가, 히터 본체(60)의 외주연의 외측에 소정의 미소 간격(예를 들면 2㎜) 이상의 간격을 확보한 상태로 위치하도록 구성되어 있다. 따라서, 척 핀(20)의 폐쇄 상태 및 개방 상태 중 어느 하나에 있어서도, 히터 상면(60a)은, 파지부(51)의 내측에서 기판(W)의 하면에 대해서 상대적으로 오르내릴 수 있다.
척 회동축선(55)은, 평면에서 볼 때, 회전축선(A1)(도 2 및 도 3 참조)을 중심으로 하여, 히터 상면(60a)의 반경보다 작은 반경의 원주상에 위치하고 있다.
도 6은, 기판 처리 장치(1)의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다. 제어 유닛(3)은, 마이크로 컴퓨터를 구비하고 있고, 소정의 제어 프로그램에 따라서, 기판 처리 장치(1)에 구비된 제어 대상을 제어한다. 특히, 제어 유닛(3)은, 반송 로봇(IR, CR), 스핀 척(5)을 회전 구동하는 전동 모터(23), 제1 노즐 이동 유닛(15), 제2 노즐 이동 유닛(16), 척 핀 구동 유닛(25), 밸브류(37, 38, 43, 44, 45, 47, 49, 66a, 67a), 밀어올림 핀 유닛(62)의 실린더(62b), 불활성 가스 공급 수단(68), 흡인 수단(69), 히터 본체(60) 내부의 발열체 등의 동작을 제어한다.
도 7은, 기판 처리 장치(1)에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 미처리의 기판(W)은, 반송 로봇(IR, CR)에 의해 캐리어(C)로부터 처리 유닛(2)에 반입되고, 스핀 척(5)에 건네진다(S1). 또, 제어 유닛(3)은, 척 핀(20)이 개방 상태가 되도록 척 핀 구동 유닛(25)을 제어한다. 그 상태에서, 반송 로봇(CR)은, 기판(W)을 스핀 척(5)에 건넨다. 기판(W)은, 개방 상태의 척 핀(20)의 지지부(52)(지지면(52a))에 올려놓여진다. 그 후, 제어 유닛(3)은, 척 핀 구동 유닛(25)을 제어하여, 척 핀(20)을 폐쇄 상태로 한다. 이로 인해, 복수의 척 핀(20)의 파지부(51)에 의해 기판(W)이 파지된다.
반송 로봇(CR)이 처리 유닛(2)의 밖으로 퇴피한 후, 약액 처리(S2)가 개시된다. 이때, 히터 본체(60)는 하 위치에 있고 기판(W)의 하방으로 이격해 있는 것으로 한다. 또, 핀(62a)은 후퇴 위치에 있는 것으로 한다.
제어 유닛(3)은, 우선 히터 본체(60) 내부의 발열체(도시 생략)를 발열시킨다. 다음에, 제어 유닛(3)은, 전동 모터(23)를 구동하여 스핀 베이스(21)를 소정의 회전 속도로 회전시킨다. 제어 유닛(3)은, 불활성 가스 공급 수단(68)으로부터 급기 분기관(66)에 불활성 가스를 공급함과 더불어, 급기 밸브(66a)를 개방한다. 이로 인해서, 불활성 가스 공급 수단(68)으로부터 공급된 불활성 가스가, 급기 분기관(66) 및 배관(65)을 통해 복수의 기체 노즐(61)로부터 기판(W)의 하면을 향해 토출한다. 토출된 불활성 가스는, 기판(W)과 히터 본체(60) 사이의 공간을 채움과 더불어, 기판(W)과 스핀 베이스(21)의 간극으로부터 주위로 흐르는 불활성 가스의 기체류를 형성한다.
그 한편, 제어 유닛(3)은, 제2 노즐 이동 유닛(16)을 제어하여, 제2 이동 노즐(12)을 기판(W)의 상방의 약액 처리 위치에 배치한다. 약액 처리 위치는, 제2 이동 노즐(12)로부터 토출되는 약액이 기판(W)의 상면의 회전 중심에 착액하는 위치여도 된다. 그리고, 제어 유닛(3)은, 약액 밸브(43)를 연다. 그로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 상면을 향해, 제2 이동 노즐(12)로부터 약액이 공급된다. 공급된 약액은 원심력에 의해 기판(W)의 전면에 널리 퍼진다. 기판(W)에 공급된 약액의 일부는 기판(W)의 주연으로부터 하방으로 떨어진다. 떨어진 약액의 일부는 미스트화한다. 이 시점에서 히터 상면(60a)은 가열 상태에 있기 때문에, 히터 상면(60a)에 약액이 부착하면 약액이 증발하여 챔버(13)의 내부를 오염시킬 우려가 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 기체 노즐(61)에 의해 기판(W)과 스핀 베이스(21)의 간극으로부터 주위로 흐르는 불활성 가스의 기류가 형성되어 있다. 따라서, 기판(W)의 주연으로부터 떨어지는 약액 등은 상기 불활성 가스의 기류에 저해되어 상기 간극에 진입하지 않는다. 따라서, 히터 상면(60a)에 약액 등이 부착하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 약액 등이 기체 노즐(61)에 진입하는 것도 방지할 수 있다.
일정시간의 약액 처리 후, 기판(W) 상의 약액을 DIW로 치환함으로써, 기판(W) 상으로부터 약액을 배제하는 DIW 린스 처리(S3)가 실행된다. 구체적으로는, 제어 유닛(3)은, 약액 밸브(43)를 닫고, 대신에, DIW 밸브(47)를 연다. 그로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 상면을 향해 DIW 노즐(10)로부터 DIW가 공급된다. 공급된 DIW는 원심력에 의해서 기판(W)의 전면에 널리 퍼진다. 이 DIW에 의해 기판(W) 상의 약액이 씻겨 내려간다. 이전에, 제어 유닛(3)은, 제2 노즐 이동 유닛(16)을 제어하여, 제2 이동 노즐(12)을 기판(W)의 상방으로부터 컵(8)의 측방으로 퇴피시킨다. 상술한 기체 노즐(61)로부터의 불활성 가스의 토출은 DIW 린스 처리(S3)와도 병행하여 실행된다.
일정시간의 DIW 린스 처리 후, 기판(W)에 DIW보다 표면장력이 낮은 처리액(「저표면장력액」)인 유기용제를 기판(W)에 공급하여 기판(W)의 상면 DIW를 유기용제로 치환하는 유기용제 공급 처리(S4)가 개시된다. 제어 유닛(3)은, 제1 노즐 이동 유닛(15)을 제어하여, 제1 이동 노즐(11)을 기판(W)의 상방의 유기용제 린스 위치로 이동시킨다. 유기용제 린스 위치는, 제1 이동 노즐(11)로부터 토출되는 유기용제(예를 들면 IPA)가 기판(W)의 상면의 회전 중심에 착액하는 위치여도 된다. 그리고, 제어 유닛(3)은, DIW 밸브(47)를 닫고, 유기용제 밸브(37)를 연다. 그로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 상면을 향해, 제1 이동 노즐(11)로부터 유기용제(액체)가 공급된다. 공급된 유기용제는 원심력에 의해 기판(W)의 전면에 널리 퍼지고, 기판(W) 상의 DIW를 치환한다. 상술한 기체 노즐(61)로부터의 불활성 가스의 토출은 유기용제 공급 처리(S4)와도 병행하여 실행된다. 유기용제 공급 처리(S4)의 최종 단계에 있어서, 제어 유닛(3)은, 승강 기구(64)를 제어하여, 히터 본체(60)를 하 위치로부터 근접 위치까지 상승시킨다. 그로 인해 히터 상면(60a)이 기판(W)의 하면에 근접하고, 기판(W)이 하방으로부터 가열된다. 또한, 상술한 기체 노즐(61)로부터의 불활성 가스의 토출은 유기용제 공급 처리(S4)와도 병행하여 실행된다.
유기용제에 의한 DIW의 치환이 완료하면, 또, 제어 유닛(3)은, 스핀 척(5)의 회전을 감속하여 기판(W)의 회전을 정지하고, 또한 유기용제 밸브(37)를 닫아 유기용제의 공급을 정지한다. 그로 인해, 정지 상태의 기판(W) 상에 유기용제 액막이 표면장력에 의해 지지된 패들 상태로 된다. 또, 기판(W)의 가열에 의해, 기판(W)의 상면에 접해 있는 유기용제의 일부가 증발하고, 그로 인해, 유기용제 액막과 기판(W)의 상면의 사이에 기상층이 형성된다. 이로 인해 유기용제 액막은 액덩어리 상태로 기판(W)의 상방으로 부상한다(기상 형성 처리(S5)). 상술한 기체 노즐(61)로부터의 불활성 가스의 토출은 기상 형성 처리(S5)와도 병행하여 실행된다.
다음에, 유기용제 액막의 배제가 행해진다. 우선, 제어 유닛(3)은, 척 핀 구동 유닛(25)을 제어하여, 척 핀(20)을 개방 상태로 한다. 이로 인해, 복수의 척 핀(20)의 파지부(51)에 의한 기판(W)의 파지가 해제된다. 다음에, 제어 유닛(3)은, 급기 밸브(66a)를 폐지함과 더불어 불활성 가스 공급 수단(68)을 정지시킨다. 이로 인해 기체 노즐(61)로부터의 불활성 가스의 토출이 정지한다. 또, 제어 유닛(3)은 흡인 수단(69)을 작동시키고, 동시에 흡인 밸브(67a)를 개방한다.
제어 유닛(3)은, 이 상태로, 승강 기구(64)를 제어하여 히터 본체(60)를 상위치까지 상승시켜 히터 상면(60a)을 기판(W)의 하면에 접촉시킨다. 이로 인해 기체 노즐(61)에 흡인력이 발생하고, 기판(W)의 하면이 히터 상면(60a)에 밀착한다.
이러한 기체 노즐(61)에 의한 기판(W)의 밀착과 병행하여, 제어 유닛(3)은, 제1 노즐 이동 유닛(15)을 제어하여, 제1 이동 노즐(11)을 기판(W)의 상방으로부터 컵(8)의 측방으로 퇴피시킨다. 또, 제어 유닛(3)은, 제2 노즐 이동 유닛(16)을 제어하여, 제2 이동 노즐(12)을 기판(W)의 상방의 기체 토출 위치에 배치한다. 기체 토출 위치는, 제2 이동 노즐(12)로부터 토출되는 불활성 가스류가 기판(W)의 상면의 회전 중심으로 향해지는 위치여도 된다. 그리고, 제어 유닛(3)은, 불활성 가스 밸브(44)를 열어, 기판(W) 상의 유기용제 액막을 향해 불활성 가스를 토출한다. 이로 인해, 불활성 가스의 토출을 받는 위치, 즉, 기판(W)의 중앙에 있어서, 유기용제 액막이 불활성 가스에 의해 배제되고, 유기용제 액막의 중앙에, 기판(W)의 상면을 노출시키는 구멍이 뚫린다. 이 구멍을 넓힘으로써, 기판(W) 상의 유기용제가 기판(W) 외로 배출된다(액막 배제 처리(S6)).
만일 기판(W)을 단지 히터 상면(60a)에 접촉시키는 것만으로는 기판(W)이 주연부가 볼록해지도록(즉 기판 직경 방향에 있어서 오목 형상으로 만곡하도록) 열변형하는 것이 생각된다. 이렇게 되면 기판(W)의 주연부가 히터 상면(60a)과 접촉하지 않게 되고 히터 본체(60)에 의한 가열이 불충분해진다. 이렇게 되면 유기용제의 액막이 기판 주연부에 있어서 부상하지 않게 될 우려가 있다. 또, 액막 배제 처리(S6)에 있어서, 유기용제의 액막이 기판(W)의 중심으로부터 주연으로 부드럽게 이동하지 않게 될 우려도 있다.
이 때문에, 본 실시 형태에서는, 액막 배제 처리(S6)에 있어서 기판(W)을 기체 노즐(61)로부터의 흡인력을 이용하여 히터 상면(60a)에 밀착시키고 있다. 이로 인해, 기판(W)은 히터 상면(60a)을 따라 평탄성을 유지한다. 따라서, 액막 배제 처리(S6)를 통해 기판(W)의 주연부를 충분히 가열할 수 있다. 또, 유기용제의 액막을 기판(W)의 중심으로부터 주연으로 부드럽게 이동시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 액막 배제 처리(S6)에 있어서, 기판(W)을 히터 상면(60a)에 흡인(흡착)하는 흡인력을 기체 노즐(61)이 발생시키고, 약액 처리(S2), DIW 린스 처리(S3) 및 유기용제 공급 처리(S4)에 있어서, 당해 기체 노즐(61)이 기판(W)의 하면을 향해 불활성 가스를 토출하고 있다. 이와 같이, 흡인력 발생 기구와 불활성 가스 토출 기구의 각각의 일부인 기체 노즐(61)을 공통화할 수 있기 때문에 비교적 염가로 본 발명을 실현할 수 있다.
이렇게 하여, 유기용제 처리를 끝낸 후, 제어 유닛(3)은, 불활성 가스 밸브(44)를 닫고, 제2 이동 노즐(12)를 퇴피시킨다. 그 후, 흡인 수단(69)을 정지함과 더불어 흡인 밸브(67a)를 폐지하여, 기체 노즐(61)의 흡인력을 정지시킨다. 다음에, 제어 유닛(3)은 밀어올림 핀 유닛(62)의 실린더(62b)를 제어하여 핀(62a)을 돌출 상태로 전이시킨다. 이 결과, 기판(W)이 하면으로부터 들어올려져 히터 상면(60a)으로부터 이격한다.
다음에, 제어 유닛(3)은, 승강 기구(64)를 제어하여 히터 본체(60)를 하 위치를 향해 하강시킨다. 히터 본체(60)의 하강의 과정에서, 기판(W)의 주연이 척 핀(20)의 지지부(52)에 올려놓여진다. 기판(W)의 주연이 척 핀(20)에 올려놓여지면 제어 유닛(3)은 척 핀 구동 유닛(25)을 제어하여, 척 핀(20)을 폐쇄 상태로 제어한다. 이로 인해, 기판(W)은 척 핀(20)의 파지부(51)에 파지된다. 이렇게 하여 액막 배제 처리(S6)가 완료한다.
제어 유닛(3)은, 다음에, 전동 모터(23)를 제어하여, 기판(W)을 건조 회전 속도로 고속 회전시킨다. 그로 인해, 기판(W) 상의 액성분을 원심력에 의해 떨쳐내기 위한 건조 처리(S7:스핀 드라이)가 행해진다.
그 후, 제어 유닛(3)은, 전동 모터(23)를 제어하여 스핀 척(5)의 회전을 정지시킨다. 또한, 제어 유닛(3)은, 척 핀 구동 유닛(25)을 제어하여, 척 핀(20)을 개방 상태로 제어한다. 이로 인해, 기판(W)은, 척 핀(20)의 파지부(51)에 파지된 상태로부터, 지지부(52)에 올려놓여진 상태가 된다. 그 후, 반송 로봇(CR)이, 처리 유닛(2)에 진입하여, 스핀 척(5)으로부터 처리가 끝난 기판(W)을 건져 올리고, 처리 유닛(2) 외로 반출한다(S8). 그 기판(W)은, 반송 로봇(CR)으로부터 반송 로봇(IR)으로 건네지고, 반송 로봇(IR)에 의해, 캐리어(C)에 수납된다.
도 8a 및 도 8b는, 기판(W)의 상면에 있어서의 기상층의 형성을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 기판(W)의 표면에는, 미세한 패턴(101)이 형성되어 있다. 패턴(101)은, 기판(W)의 표면에 형성된 미세한 볼록 형상의 구조체(102)를 포함한다. 구조체(102)는, 절연체막을 포함하고 있어도 되고, 도체막을 포함하고 있어도 된다. 또, 구조체(102)는, 복수의 막을 적층한 적층막이어도 된다. 라인 형상의 구조체(102)가 인접하는 경우에는, 그들 사이에 홈(홈)이 형성된다. 이 경우, 구조체(102)의 폭(W1)은 10㎚~45㎚ 정도, 구조체(102)들의 간격(W2)은 10㎚~수㎛ 정도여도 된다. 구조체(102)의 높이(T)는, 예를 들면 50㎚~5㎛ 정도여도 된다. 구조체(102)가 통 형상인 경우에는, 그 안쪽에 구멍이 형성되게 된다.
유기용제 공급 처리(S4)의 초기 단계에서는, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 표면에 형성된 유기용제 액막(90)은, 패턴(101)의 내부(인접하는 구조체(102) 사이의 공간 또는 통 형상의 구조체(102)의 내부 공간)를 만족하고 있다.
유기용제 액막이 부상하는 과정에서는, 기판(W)이 가열되고, 유기용제의 비점(IPA의 경우는 82.4℃)보다 소정 온도(예를 들면, 10~50℃)만큼 높은 온도가 된다. 그로 인해, 기판(W)의 표면에 접해 있는 유기용제가 증발하고, 유기용제의 기체가 발생하여, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 기상층(92)이 형성된다. 기상층(92)은, 패턴(101)의 내부를 채우고, 또한, 패턴(101)의 외측에 이르고, 구조체(102)의 상면(102A)보다 상방에 유기용제 액막(90)과의 계면(95)을 형성하고 있다. 이 계면(95) 상에 유기용제 액막(90)이 지지되어 있다. 이 상태에서는, 유기용제의 액면이 패턴(101)에 접해 있지 않기 때문에, 유기용제 액막(90)의 표면장력에 기인하는 패턴 도괴가 일어나지 않는다.
기상 형성 처리(S5)의 과정에서 기판(W)이 히터 본체(60)에 의해 가열되면, 기판(W) 상면의 승온에 의해 유기용제가 증발한다. 이 결과, 액상의 유기용제는 패턴(101) 내로부터 순시에 배출된다. 그리고, 형성된 기상층(92) 상에 액상의 유기용제가 지지되고, 패턴(101)으로부터 이격된다. 이렇게 하여, 유기용제의 기상층(92)은, 패턴(101)의 상면(구조체(102)의 상면(102A))과 유기용제 액막(90)의 사이에 개재하여, 유기용제 액막(90)을 지지한다.
도 8c에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상면으로부터 부상하고 있는 유기용제 액막(90)에 균열(93)이 발생하면, 건조 후에 워타마크 등의 결함의 원인이 된다. 그래서, 이 실시 형태에서는, 기상 형성 처리(S5)에 있어서 기판(W)의 회전을 정지한 후에 유기용제의 공급을 정지하고, 기판(W) 상에 두꺼운 유기용제 액막(90)을 형성하여, 균열의 발생을 회피하고 있다. 유기용제 처리 공정(S4)에서는 기판(W)이 고속(예를 들면 100rpm)으로 회전하고 있지 않고, 기판(W)의 회전을 정지하고 또는 저속(예를 들면 100rpm 미만)으로 회전하고 있으므로, 액막(90)이 원심력에 의해 분열하지 않는다. 따라서, 액막(90)에 균열이 발생하는 것을 회피할 수 있다. 또한, 히터 유닛(6) 내의 발열체의 출력 및 기판 가열 시간을 적절히 조절하여, 유기용제의 증기가 액막(90)을 뚫고 분출하지 않도록 하고, 그에 따라, 균열의 발생을 회피하고 있다.
기상층(92) 상에 유기용제 액막(90)이 지지되어 있는 상태에서는, 유기용제 액막(90)에 작용하는 마찰 저항은, 영으로 간주할 수 있을 만큼 작다. 그 때문에, 기판(W)의 상면에 평행한 방향의 힘이 유기용제 액막(90)에 더해지면, 유기용제 액막(90)은 간단하게 이동한다. 이 실시 형태에서는, 유기용제 액막(90)의 중앙에 개구를 형성하고, 그에 따라, 개구의 가장자리부에서의 온도차에 의해 유기용제의 흐름을 발생시켜, 기상층(92) 상에 지지된 유기용제 액막(90)을 이동시켜 배제하고 있다.
본 실시 형태에서는, 액막 배제 처리(S6)에 있어서 히터 상면(60a)에 기판(W)을 밀착시킨 상태로 기판(W)을 가열하고 있다. 이 때문에, 기판(W)을 히터 상면(60a)을 따르게 한 채 평탄성을 유지한 상태로 가열할 수 있다.
이상, 이 발명의 일실시 형태에 대해 설명해 왔지만, 이 발명은, 또 다른 형태로 실시할 수도 있다. 이 발명의 범위에 포함되는 몇 개의 형태를 이하에 예시적으로 열거한다.
1. 사용 가능한 유기용제는, IPA 외에도, 메탄올, 에탄올, 아세톤, HEF(하이드로플루오로에테르)를 예시할 수 있다. 이것들은, 모두 물(DIW)보다 표면장력이 작은 유기용제이다. 이 발명은, 유기용제 이외의 처리액에도 적용 가능하다. 예를 들면, 물 등의 린스액을 기판 외로 배제하기 위해서 이 발명을 적용해도 된다. 린스액으로서는, 물 외에도, 탄산수, 전계 이온수, 오존수, 희석 농도(예를 들면, 10~100ppm 정도)의 염산수, 환원수(수소수) 등을 예시할 수 있다.
2. 액막 배제 처리에 있어서 제1 이동 노즐(11)로부터 토출하는 기체로서는, 질소 가스 외에도, 청정 공기 그 외의 불활성 가스를 채용할 수 있다. 마찬가지로, 기체 노즐(61)로부터는 질소 가스 이외의 불활성 가스를 채용할 수 있다.
3. 본 실시 형태에서는, 액막 배제 처리(S6)의 완료 후, 스핀 드라이 처리(S7)를 실행했지만, 액막 배제 처리(S6)에 의해 기판(W)의 상면으로부터 액상을 완전하게 배제할 수 있는 것이 반드시 스핀 드라이 처리(S7)를 실행하지 않아도 된다.
W:기판 1:기판 처리 장치
2:처리 유닛 3:제어 유닛
5:스핀 척 6:히터 유닛
8:컵 9:하면 노즐
9a:토출구 10:DIW 노즐
11:제1 이동 노즐 12:제2 이동 노즐
13:챔버 15:제1 노즐 이동 유닛
16:제2 노즐 이동 유닛 20:척 핀
21:스핀 베이스 22:회전축
23:전동 모터 24:관통 구멍
25:척 핀 구동 유닛 26:링크 기구
27:구동원 35:유기용제 공급관
36:불활성 가스 공급관 37:유기용제 밸브
38:불활성 가스 밸브 41:약액 공급관
42:불활성 가스 공급관 43:약액 밸브
44:불활성 가스 밸브 45:유량 가변 밸브
46:DIW 공급관 47:DIW 밸브
48:유체 공급관 49:유체 밸브
60:히터 본체 61:기체 노즐
62:밀어올림 핀 유닛 63:지지축
64:승강 기구 65:배관
66:급기 분기관 67:흡인 분기관
68:불활성 가스 공급 수단 69:흡인 수단

Claims (2)

  1. 기판의 주연을 유지하는 척 부재가 설치된 기판 유지부와,
    기판 유지부를 회전축 둘레로 회전시키는 회전 수단과,
    상기 척 부재에 유지된 기판의 상면에 린스액을 공급하는 린스액 공급 수단과,
    상기 린스액을 치환하는 저표면장력 액체를 상기 기판의 상면에 공급하는 저표면장력 액체 공급 수단과,
    상기 기판의 하면으로부터 상기 기판을 가열하는 가열 수단과,
    상기 가열 수단을 상기 기판의 하면에 접촉하는 접촉 위치와 상기 기판의 하면으로부터 이격하는 이격 위치의 사이에서 상기 가열 수단을 상대적으로 승강시키는 가열 수단 승강 수단과,
    상기 기판을 흡착하기 위해서 상기 가열 수단의 상면에 설치된 노즐과,
    상기 노즐을 통해 상기 가열 수단의 상방의 분위기를 흡인하는 흡인 수단과,
    상기 노즐을 통해 가열 수단의 상방을 향해 불활성 가스를 공급하는 급기 수단과,
    상기 노즐에 의한 상기 흡인과 상기 불활성 가스의 공급을 선택적으로 실행하는 제어 수단을 구비한, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열 수단에는 상기 가열 수단의 상면에 흡착한 상기 기판을 밀어올리는 밀어올림 핀 유닛이 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
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