KR20180109718A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20180109718A
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다이키 히노데
사다무 후지이
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판의 상면 전역을 덮는 저표면장력액의 액막에 구멍이 형성되어, 기판의 상면 중앙부가 노출된다. 저표면장력액의 액막의 구멍은, 기판의 외주까지 넓어진다. 온수의 토출은, 저표면장력액의 액막에 구멍이 형성되기 전에 정지된다. 저표면장력액의 액막이 기판의 상면으로부터 배출된 후, 온수가 다시 기판의 하면에 공급된다. 온수의 토출이 정지된 후, 기판에 부착되어 있는 액체가 떨쳐내어진다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상의 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 기판을 처리하는 기판 처리 장치가 이용된다.
일본 특허 5139844호 공보에는, 기판을 1장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치가 개시되어 있다. 이 기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 스핀 척과, 기판의 상면 중앙부를 향해 IPA액(이소프로필알코올의 액체)을 토출하는 중심 노즐과, 기판의 하면 중앙부를 향해 온수를 토출하는 이면 노즐을 구비하고 있다.
일본 특허 5139844호 공보에서는, 기판의 상면 중앙부를 향해 중심 노즐에 IPA액을 토출시키면서, 기판의 하면 중앙부를 향해 온수 노즐에 온수를 토출시킨다. 온수의 토출은, IPA액의 토출이 정지되기 전에 정지된다. IPA액의 토출이 정지된 후, 기판의 고속 회전에 의해 IPA액 및 온수가 기판으로부터 제거된다. 이것에 의해, 기판이 건조된다.
일본 특허 5139844호 공보에는, 기판의 상면으로의 IPA액의 공급을 정지한 후에 기판의 하면에 온수를 공급하는 것에 대한 개시 및 시사가 없다.
본 발명의 실시 형태는, 수평으로 유지되어 린스액이 부착된 기판을 상기 기판의 중앙부를 통과하는 연직의 회전축선 둘레로 회전시키면서, 상기 린스액보다 표면장력이 낮은 저표면장력액을 상기 기판의 상면에 공급함으로써, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 저표면장력액의 액막을 형성하여, 상기 기판 상의 린스액을 상기 저표면장력액으로 치환하는 저표면장력액 공급 공정과, 상기 저표면장력액 공급 공정을 개시한 후에, 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시키면서, 상기 기판의 상면 중앙부로의 상기 저표면장력액의 공급을 정지함으로써, 상기 저표면장력액의 액막의 중앙부에 구멍을 형성하여, 상기 기판의 상면 중앙부를 상기 저표면장력액의 액막으로부터 노출시키는 구멍 형성 공정과, 상기 구멍 형성 공정 후에, 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시키면서, 상기 구멍을 상기 기판의 외주까지 넓히는 구멍 확대 공정과, 상기 구멍 확대 공정 후에, 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시킴으로써, 상기 기판에 부착되어 있는 액체를 떨쳐내어, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정과, 상기 저표면장력액 공급 공정의 적어도 일부와 병행하여 실온보다 고온의 가열액을 상기 기판의 하면에 공급하고, 상기 구멍 형성 공정의 개시 전에 상기 가열액의 공급을 정지하는 제1 가열액 공급 공정과, 상기 구멍 확대 공정의 종료 후에 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시키면서 상기 가열액을 상기 기판의 하면에 공급하고, 상기 건조 공정의 개시 전에 상기 가열액의 공급을 정지하는 제2 가열액 공급 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 수평으로 유지되어 있는 기판을 회전시키면서 기판의 상면에 저표면장력액을 공급한다. 이것에 의해, 기판의 상면을 덮는 저표면장력액의 액막이 형성되어, 기판 상의 린스액이 저표면장력액으로 치환된다. 그 후, 저표면장력액의 액막의 중앙부에 구멍을 형성하여, 기판의 상면 중앙부를 저표면장력액의 액막으로부터 노출시킨다. 그리고, 구멍의 외연을 기판의 외주까지 넓히는 구멍 확대 공정을 실행하여, 저표면장력액의 액막을 기판의 상면으로부터 배출한다. 그 후, 기판을 회전시켜 기판을 건조시킨다.
저표면장력액 공급 공정의 적어도 일부와 병행하여 실온보다 고온의 가열액이 기판의 하면에 공급된다. 기판 및 기판 상의 저표면장력액은, 기판의 하면에 공급된 가열액에 의해 가열된다. 이것에 의해, 린스액에서 저표면장력액으로의 치환이 촉진된다.
가열액의 공급은, 구멍의 외연이 기판의 외주까지 넓어진 후에 재개된다(제2 가열액 공급 공정). 이것에 의해, 가열액에 의한 기판의 가열이 재개된다. 그 후, 기판에 부착되어 있는 액체를 떨쳐내어, 기판을 건조시킨다. 만일, 구멍 확대 공정의 종료 후에 육안으로 볼 수 없을 정도의 작은 저표면장력액의 액적이 기판 상에 잔류하고 있었다고 해도, 이러한 저표면장력액의 액적은, 제2 가열액 공급 공정 시의 가열액에 의한 기판의 가열에 의해 신속히 증발한다. 따라서, 잔류한 액적에 기인하는 기판 상의 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
또한, 가열액의 토출은, 저표면장력액의 액막에 구멍이 형성되기 전부터 구멍의 외연이 기판의 외주에 도달할 때까지 일시적으로 정지된다. 따라서, 가열액의 토출이 정지되어 있는 동안에, 저표면장력액의 액막의 중앙부에 구멍이 형성되어, 저표면장력액의 액막이 기판의 상면으로부터 배출된다. 즉, 기체, 액체(저표면장력액) 및 고체(기판)의 경계가 기판의 상면 내에 있을 때에는, 가열액의 토출이 정지된다. 이것에 의해, 가열액의 증기나 미스트의 발생량이 줄어들므로, 이들이 기판의 상면 내의 노출 영역에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
기체, 액체 및 고체의 경계가 기판의 상면 내에 있을 때에, 기판의 상면에 있어서 액체로 덮이지 않은 노출 영역에 다른 액체의 증기나 미스트가 부착되면, 건조 후의 기판에 잔류하는 파티클이 증가한다. 기판의 상면이 저표면장력액의 액막으로부터 부분적으로 노출되어 있을 때에 가열액의 공급을 정지함으로써, 이러한 부착을 억제 또는 방지할 수 있다. 이것에 의해, 건조 후의 기판에 잔류하는 파티클을 줄일 수 있어, 기판의 청정도를 높일 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서, 이하의 특징 중 적어도 하나가, 상기 기판 처리 방법에 더해져도 된다.
상기 제1 가열액 공급 공정이 종료되고 나서 상기 구멍 형성 공정에 있어서 상기 기판의 상면 중앙부로의 상기 저표면장력액의 공급이 정지될 때까지의 시간은, 상기 제2 가열액 공급 공정에 있어서 상기 가열액의 공급이 개시되고 나서 상기 가열액의 공급이 정지될 때까지의 시간보다 길다.
이 구성에 의하면, 가열액의 공급이 정지되고 나서 어느 정도의 시간이 지난 후, 기판의 상면 중앙부로의 저표면장력액의 공급이 정지되고, 저표면장력액의 액막의 중앙부에 구멍이 형성된다. 가열액이 공급되고 있을 때에는, 가열액의 증기나 미스트가 발생한다. 이 증기 등은, 기판의 상방의 공간에 침입할 수 있다. 가열액의 공급이 정지되면, 기판의 상방의 공간을 떠도는 가열액의 증기나 미스트가 감소되어 간다. 따라서, 가열액의 공급이 정지되고 나서 저표면장력액의 공급이 정지될 때까지의 시간을 길게 함으로써, 가열액의 증기 등이 기판의 상면 내의 노출 영역에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
상기 구멍 형성 공정은, 상기 저표면장력액 공급 공정의 개시 후이며, 상기 기판의 중앙부의 온도가 상기 기판의 상면에 착액하기 전의 상기 저표면장력액의 온도보다 높을 때에, 상기 기판의 상면 중앙부로의 상기 저표면장력액의 공급을 정지하는 공정이다.
가열액의 공급이 정지되면, 기판의 상방의 공간을 떠도는 가열액의 증기나 미스트가 감소되어 가지만, 기판의 중앙부의 온도가 서서히 저하되어 간다. 가열액의 공급이 정지되고 나서 기판의 상면 중앙부로의 저표면장력액의 공급이 정지될 때까지의 시간이 너무 길면, 기판의 중앙부의 온도가 실온 정도까지 저하되어 버린다. 기판의 중앙부의 온도가 낮으면, 저표면장력액의 증발량이 감소하므로, 저표면장력액의 액막에 구멍을 형성하는 시간이 증가한다.
이 구성에 의하면, 기판의 중앙부의 온도가 기판의 상면에 착액하기 전의 저표면장력액의 온도보다 높은 범위 내에서, 가열액의 공급이 정지되고 나서 기판의 상면 중앙부로의 저표면장력액의 공급이 정지될 때까지의 시간이 연장된다. 이것에 의해, 저표면장력액의 액막에 구멍을 형성하는 시간의 증가를 억제 또는 방지하면서, 가열액의 증기나 미스트가 기판의 상면 내의 노출 영역에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
구멍 형성 공정에 있어서 기판의 상면 중앙부로의 저표면장력액의 공급을 정지하는 타이밍은, 기판의 온도를 검출하는 온도 센서의 검출값에 의거하여 결정해도 되고, 실험 결과 또는 경험칙에 의거하여 결정해도 된다. 후자의 경우, 실험 결과 또는 경험칙에 의거하는 공급 정지의 타이밍을 제어 장치의 기억 장치에 기억시켜 두면 된다. 또, 공급 정지의 타이밍은, 저표면장력액 공급 공정에 있어서 기판의 상면에 대한 저표면장력액의 공급을 정지하는 타이밍과 일치하고 있어도 되고, 상이해도 된다.
상기 제2 가열액 공급 공정이 행해지고 있을 때의 상기 기판의 회전 속도의 최소값은, 상기 제1 가열액 공급 공정이 행해지고 있을 때의 상기 기판의 회전 속도의 최소값보다 크다.
이 구성에 의하면, 2번째의 가열액의 공급이 행해지고 있을 때의 기판의 회전 속도의 최소값이, 1회째의 가열액의 공급이 행해지고 있을 때의 기판의 회전 속도의 최소값보다 크다. 2번째의 가열액의 공급이 행해지고 있을 때에는 비교적 큰 원심력이 가열액에 가해진다. 따라서, 기판의 하면을 따라 바깥쪽으로 흐르는 가열액이 기판의 상면으로 돌아들어가기 어렵다. 이것에 의해, 가열액의 증기나 미스트가 기판의 상면에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
상기 제2 가열액 공급 공정에 있어서 상기 가열액을 공급하고 있는 시간은, 상기 제1 가열액 공급 공정에 있어서 상기 가열액을 공급하고 있는 시간보다 짧다.
이 구성에 의하면, 2번째의 가열액의 공급이 개시되고 나서 2번째의 가열액의 공급이 정지될 때까지의 시간이, 1회째의 가열액의 공급이 개시되고 나서 1회째의 가열액의 공급이 정지될 때까지의 시간보다 짧다. 이와 같이, 2번째의 가열액의 공급 시간이 짧기 때문에, 가열액의 증기나 미스트의 발생량을 줄일 수 있어, 이들이 기판의 상면에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 구멍 확대 공정과 병행하여, 상기 기판의 상방에 배치된 차단 부재의 대향면을 상기 기판의 상면에 대향시키면서, 평면에서 봐서 상기 기판 및 차단 부재를 둘러싸는 통형의 가드의 상단을 상기 대향면보다 상방에 위치시키는 폐쇄 공간 형성 공정을 더 포함한다.
이 구성에 의하면, 차단 부재의 대향면이 기판의 상방에 배치된다. 가드의 내주연에 상당하는 가드의 상단은, 평면에서 봐서 기판 및 차단 부재를 둘러싸고 있다. 가드의 상단은, 차단 부재의 대향면보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판의 상면과 차단 부재의 대향면 사이의 공간은, 가드에 의해 둘러싸인다. 이것에 의해, 기판의 상면과 차단 부재의 대향면 사이의 공간의 밀폐도를 높일 수 있어, 당해 공간에 진입하는 분위기의 양을 저감할 수 있다. 그 때문에, 폐쇄된 공간 내에서 기판을 처리할 수 있다.
기판의 상면과 차단 부재의 대향면 사이의 공간은, 차단 부재에 의해 차단 부재의 상방의 분위기로부터 차단된다. 차단 부재의 대향면은, 평면에서 봐서 기판보다 크거나 또는 작아도 되고, 평면에서 봐서 기판과 동일한 크기를 가지고 있어도 된다. 즉, 대향면 및 기판이 평면에서 봐서 원형인 경우, 대향면의 외경은, 기판의 외경보다 크거나 또는 작아도 되고, 기판의 외경과 동일해도 된다. 대향면이 평면에서 봐서 기판보다 크거나 또는 기판과 동일한 크기를 가지고 있는 경우, 기판의 상면과 차단 부재의 대향면 사이의 공간에 진입하는 분위기의 양을 더 저감할 수 있다.
상기 저표면장력액 공급 공정은, 상기 저표면장력액을 공급하는 저표면장력액 공급구를 상기 차단 부재의 상기 대향면과 상기 기판의 상면 사이에서 이동시킴으로써, 상기 구멍 확대 공정과 병행하여, 상기 기판의 상면에 대한 상기 저표면장력액의 착액 위치를 바깥쪽으로 이동시키는 스캔 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 저표면장력액을 공급하는 저표면장력액 공급구가, 기판의 상면과 차단 부재의 대향면 사이의 공간에 배치된다. 기판의 상면과 차단 부재의 대향면 사이의 공간은, 가드에 의해 둘러싸인다. 이 폐쇄된 공간 내에서 저표면장력액 공급구를 기판의 상면을 따라 이동시키면서, 저표면장력액의 액막에 형성된 구멍을 넓힌다. 따라서, 기판의 상면과 차단 부재의 대향면 사이의 공간에 진입하는 분위기의 양을 저감하면서, 저표면장력액의 액막의 내주연의 위치를 보다 높은 정밀도로 컨트롤할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는, 린스액이 부착된 기판을 수평으로 유지하면서 상기 기판의 중앙부를 통과하는 연직의 회전축선 둘레로 회전시키는 기판 유지 유닛과, 상기 린스액보다 표면장력이 낮은 저표면장력액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상면을 향해 토출하는 저표면장력액 노즐과, 실온보다 고온의 가열액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 하면을 향해 토출하는 하면 노즐과, 기판 처리 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 제어 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 상기 린스액이 부착된 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시키면서, 상기 저표면장력액 노즐에 상기 저표면장력액을 상기 기판의 상면에 공급시킴으로써, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 저표면장력액의 액막을 형성하여, 상기 기판 상의 린스액을 상기 저표면장력액으로 치환하는 저표면장력액 공급 공정과, 상기 저표면장력액 공급 공정을 개시한 후에, 상기 기판 유지 유닛에 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시키면서, 상기 저표면장력액 노즐에 상기 기판의 상면 중앙부로의 상기 저표면장력액의 공급을 정지시킴으로써, 상기 저표면장력액의 액막의 중앙부에 구멍을 형성하여, 상기 기판의 상면 중앙부를 상기 저표면장력액의 액막으로부터 노출시키는 구멍 형성 공정과, 상기 구멍 형성 공정 후에, 상기 기판 유지 유닛에 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시키면서, 상기 구멍을 상기 기판의 외주까지 넓히는 구멍 확대 공정과, 상기 구멍 확대 공정 후에, 상기 기판 유지 유닛에 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시킴으로써, 상기 기판에 부착되어 있는 액체를 떨쳐내어, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정과, 상기 저표면장력액 공급 공정의 적어도 일부와 병행하여 상기 하면 노즐에 상기 가열액을 상기 기판의 하면에 공급시키고, 상기 구멍 형성 공정의 개시 전에 상기 하면 노즐에 상기 가열액의 공급을 정지시키는 제1 가열액 공급 공정과, 상기 구멍 확대 공정의 종료 후에 상기 기판 유지 유닛에 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시키면서 상기 하면 노즐에 상기 가열액을 상기 기판의 하면에 공급시키고, 상기 건조 공정의 개시 전에 상기 하면 노즐에 상기 가열액의 공급을 정지시키는 제2 가열액 공급 공정을 실행한다. 이 구성에 의하면, 상술한 효과와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명에 있어서의 상술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평으로 본 모식도이다.
도 2는, 스핀 척 및 처리 컵을 위에서 본 모식도이다.
도 3은, 기판 처리 장치에 의해 행해지는 기판의 처리의 일례의 개요에 대해서 설명하기 위한 모식도이다.
도 4의 (a)는, IPA의 액막을 기판의 상면으로부터 배출하기 전의 기판의 상태를 나타내는 모식적인 기판의 단면도이다.
도 4의 (b)는, IPA의 액막을 기판의 상면으로부터 배출한 후의 기판의 상태를 나타내는 모식적인 기판의 단면도이다.
도 4의 (c)는, IPA의 액막을 기판의 상면으로부터 배출한 후에, 기판을 가열하지 않고 건조시켰을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식적인 기판의 단면도이다.
도 4의 (d)는, IPA의 액막을 기판의 상면으로부터 배출한 후에, 기판을 가열했을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식적인 기판의 단면도이다.
도 5는, 기판 처리 장치에 의해 행해지는 기판의 처리의 일례(제1 처리예)에 대해서 설명하기 위한 공정도이다.
도 6은, 제1 처리예가 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 동작을 나타내는 타임 차트이다.
도 7a는, 약액 공급 공정이 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 7b는, 린스액 공급 공정이 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 7c는, 린스액 공급 공정이 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 7d는, IPA 공급 공정 및 제1 온수 공급 공정이 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 7e는, 액막 배출 공정의 구멍 형성 공정이 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 7f는, 액막 배출 공정의 구멍 확대 공정이 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 7g는, 제2 온수 공급 공정이 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 7h는, 건조 공정이 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 8은, 기판 처리 장치에 의해 행해지는 기판의 처리의 다른 예(제2 처리예)가 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 동작을 나타내는 타임 차트이다.
도 9는, 제2 처리예가 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 차단 부재의 연직 단면을 나타내는 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관련된 기체 노즐을 수평으로 본 모식도이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(1)에 구비된 처리 유닛(2)의 내부를 수평으로 본 모식도이다. 도 2는, 스핀 척(8) 및 처리 컵(21)을 위에서 본 모식도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판형의 기판(W)을 1장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 처리액이나 처리 가스 등의 처리 유체로 기판(W)을 처리하는 복수의 처리 유닛(2)과, 복수의 처리 유닛(2)에 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(도시하지 않음)과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 제어 장치(3)를 포함한다. 제어 장치(3)는, 프로그램 등의 정보를 기억하는 메모리(3m)와 메모리(3m)에 기억된 정보에 따라서 기판 처리 장치(1)를 제어하는 프로세서(3p)를 포함하는 컴퓨터이다.
처리 유닛(2)은, 내부 공간을 가지는 상자형의 챔버(4)와, 챔버(4) 내에서 기판(W)을 수평으로 유지하면서 기판(W)의 중앙부를 통과하는 연직의 회전축선(A1) 둘레로 회전시키는 스핀 척(8)과, 기판(W)의 상면에 대향하는 차단 부재(13)와, 기판(W) 및 스핀 척(8)으로부터 바깥쪽으로 배출된 처리액을 받아내는 통형의 처리 컵(21)을 포함한다. 스핀 척(8)은, 기판 유지 유닛의 일례이다.
챔버(4)는, 기판(W)이 통과하는 반입 반출구(5b)가 설치된 상자형의 격벽(5)과, 반입 반출구(5b)를 개폐하는 셔터(6)를 포함한다. 필터에 의해 여과된 공기인 클린 에어는, 격벽(5)의 상부에 설치된 송풍구(5a)로부터 챔버(4) 내에 상시 공급된다. 챔버(4) 내의 기체는, 처리 컵(21)의 저부에 접속된 배기 덕트(7)를 통해서 챔버(4)로부터 배출된다. 이것에 의해, 클린 에어의 다운 플로우가 챔버(4) 내에 상시 형성된다.
스핀 척(8)은, 수평의 자세로 유지된 원판형의 스핀 베이스(10)와, 스핀 베이스(10)의 상방에서 기판(W)을 수평의 자세로 유지하는 복수의 척 핀(9)과, 스핀 베이스(10)의 중앙부로부터 하방으로 연장되는 스핀축(11)과, 스핀축(11)을 회전시킴으로써 스핀 베이스(10) 및 복수의 척 핀(9)을 회전시키는 스핀 모터(12)를 포함한다. 스핀 척(8)은, 복수의 척 핀(9)을 기판(W)의 외주면에 접촉시키는 협지식의 척에 한정되지 않고, 비(非)디바이스 형성면인 기판(W)의 이면(하면)을 스핀 베이스(10)의 상면에 흡착시킴으로써 기판(W)을 수평으로 유지하는 진공식의 척이어도 된다.
차단 부재(13)는, 스핀 척(8)의 상방에 배치되어 있다. 차단 부재(13)는, 기판(W)보다 큰 외경을 가지는 원판부(13a)이다. 차단 부재(13)는, 상하 방향으로 연장되는 지지축(14)에 의해 수평의 자세로 지지되어 있다. 차단 부재(13)의 중심선은, 회전축선(A1) 상에 배치되어 있다. 차단 부재(13)의 하면(13L)의 외경은, 기판(W)의 외경보다 크다. 차단 부재(13)의 하면(13L)은, 기판(W)의 상면과 평행이며, 기판(W)의 상면에 대향한다. 차단 부재(13)의 하면(13L)은, 기판(W)의 상면에 대향하는 대향면의 일례이다.
처리 유닛(2)은, 지지축(14)을 통하여 차단 부재(13)에 연결된 차단 부재 승강 유닛(15)을 포함한다. 처리 유닛(2)은, 차단 부재(13)의 중심선 둘레로 차단 부재(13)를 회전시키는 차단 부재 회전 유닛을 구비하고 있어도 된다. 차단 부재 승강 유닛(15)은, 차단 부재(13)의 하면(13L)이 기판(W)의 상면에 근접하는 하측 위치(도 7h 참조)와, 하측 위치의 상방의 상측 위치(도 1에 나타내는 위치) 사이에서 차단 부재(13)를 승강시킨다.
처리 컵(21)은, 스핀 척(8)으로부터 바깥쪽으로 배출된 액체를 받아내는 복수의 가드(23)와, 복수의 가드(23)에 의해 하방으로 안내된 액체를 받아내는 복수의 컵(26)과, 복수의 가드(23)와 복수의 컵(26)을 둘러싸는 원통형의 외벽 부재(22)를 포함한다. 도 1은, 3개의 가드(23)(제1 가드(23A), 제2 가드(23B), 및 제3 가드(23C))와, 2개의 컵(26)(제2 컵(26B), 및 제3 컵(26C))이 설치되어 있는 예를 나타내고 있다.
제1 가드(23A), 제2 가드(23B), 및 제3 가드(23C)의 각각에 대해서 언급하는 경우, 이하에서는, 간단히, 가드(23)라고 한다. 마찬가지로, 제2 컵(26B), 및 제3 컵(26C)의 각각에 대해서 언급하는 경우, 간단히, 컵(26)이라고 한다. 또, 제1 가드(23A)에 대응하는 구성의 선두에, 「제1」을 붙이는 경우가 있다. 예를 들어, 제1 가드(23A)에 대응하는 통형부(25)를, 「제1 통형부(25)」라고 하는 경우가 있다. 제2 가드(23B)~제3 가드(23C)에 대응하는 구성에 대해서도 동일하다.
가드(23)는, 스핀 척(8)을 둘러싸는 원통형의 통형부(25)와, 통형부(25)의 상단부로부터 회전축선(A1)을 향해 비스듬하게 위로 연장되는 원환형의 천정부(24)를 포함한다. 제1 천정부(24)~제3 천정부(24)는, 위로부터 제1 천정부(24)~제3 천정부(24)의 차례로, 상하 방향으로 겹쳐 있다. 제1 통형부(25)~제3 통형부(25)는, 외측으로부터 제1 통형부(25)~제3 통형부(25)의 차례로, 동심원형으로 배치되어 있다. 제1 천정부(24)~제3 천정부(24)의 상단은, 각각, 제1 가드(23A)~제3 가드(23C)의 상단(23a)에 상당한다. 제1 천정부(24)~제3 천정부(24)의 상단은, 평면에서 봐서 스핀 베이스(10) 및 차단 부재(13)를 둘러싸고 있다.
복수의 컵(26)은, 외측으로부터 제2 컵(26B), 및 제3 컵(26C)의 차례로, 동심원형으로 배치되어 있다. 제3 컵(26C)은, 스핀 척(8)을 둘러싸고 있다. 제3 컵(26C)은, 외벽 부재(22)의 상단보다 하방에 배치되어 있다. 제3 컵(26C)은, 챔버(4)의 격벽(5)에 대해 고정되어 있다. 제2 컵(26B)은, 제2 가드(23B)와 일체이며, 제2 가드(23B)와 함께 상하 방향으로 이동한다. 제2 가드(23B)는, 제2 컵(26B)에 대해 이동 가능해도 된다.
가드(23)는, 스핀 척(8)이 기판(W)을 유지하는 기판 유지 위치보다 가드(23)의 상단(23a)이 상방에 위치하는 상측 위치와, 가드(23)의 상단(23a)이 기판 유지 위치보다 하방에 위치하는 하측 위치 사이에서 상하 방향으로 이동 가능하다. 처리 유닛(2)은, 복수의 가드(23)를 상하 방향으로 개별적으로 이동시키는 가드 승강 유닛(27)을 포함한다. 가드 승강 유닛(27)은, 상측 위치로부터 하측 위치까지의 임의의 위치에 가드(23)를 위치시킨다. 가드 승강 유닛(27)은, 예를 들어, 가드(23)를 상하 방향으로 이동시키는 동력을 발생시키는 전동 모터와, 전동 모터의 회전을 상하 방향으로의 가드(23)의 이동으로 변환하는 볼 나사 및 볼 너트를 포함한다.
처리 유닛(2)은, 기판(W)의 상면을 향해 약액을 하방으로 토출하는 약액 노즐(31)을 포함한다. 약액 노즐(31)은, 약액을 안내하는 약액 배관(32)에 접속되어 있다. 약액 배관(32)에 개재된 약액 밸브(33)가 열리면, 약액이, 약액 노즐(31)의 토출구로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. 약액은, 황산, 질산, 염산, 불산, 인산, 아세트산, 암모니아수, 과산화 수소수, 유기산(예를 들어 구연산, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들어, TMAH： 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 계면 활성제, 및 부식 방지제 중 적어도 1개를 포함하는 액체여도 되고, 이들 이외의 액체여도 된다.
도시는 하지 않지만, 약액 밸브(33)는, 유로를 형성하는 밸브 보디와, 유로 내에 배치된 밸브체와, 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 다른 밸브에 대해서도 동일하다. 액추에이터는, 공압 액추에이터 또는 전동 액추에이터여도 되고, 이들 이외의 액추에이터여도 된다. 제어 장치(3)는, 액추에이터를 제어함으로써, 약액 밸브(33)를 개폐시킨다.
약액 노즐(31)은, 챔버(4) 내에서 이동 가능한 스캔 노즐이다. 약액 노즐(31)은, 약액 노즐(31)을 연직 방향 및 수평 방향 중 적어도 한쪽으로 이동시키는 노즐 이동 유닛(34)에 접속되어 있다. 노즐 이동 유닛(34)은, 약액 노즐(31)로부터 토출된 약액이 기판(W)의 상면에 착액하는 처리 위치(도 7a 참조)와, 평면에서 봐서 약액 노즐(31)이 스핀 척(8)의 둘레에 위치하는 퇴피 위치 사이에서, 약액 노즐(31)을 수평으로 이동시킨다.
처리 유닛(2)은, 차단 부재(13)의 하면(13L)의 중앙부에서 개구하는 상측 중앙 개구(43)를 통하여 처리액을 하방으로 토출하는 중심 노즐(35)을 포함한다. 처리액을 토출하는 중심 노즐(35)의 토출구(후술하는 제1 튜브(37A) 및 제2 튜브(37B)의 토출구)는, 차단 부재(13)의 중앙부를 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍 내에 배치되어 있다. 중심 노즐(35)의 토출구는, 상측 중앙 개구(43)의 상방에 배치되어 있다. 상측 중앙 개구(43)의 내주면은, 기판(W)의 회전축선(A1)을 둘러싸고 있다. 중심 노즐(35)은, 차단 부재(13)와 함께 연직 방향으로 승강한다.
중심 노즐(35)은, 처리액을 하방으로 토출하는 복수의 이너 튜브(제1 튜브(37A) 및 제2 튜브(37B))와, 복수의 이너 튜브를 둘러싸는 통형의 케이싱(36)을 포함한다. 제1 튜브(37A), 제2 튜브(37B), 및 케이싱(36)은, 회전축선(A1)을 따라 상하 방향으로 연장되어 있다. 차단 부재(13)의 내주면은, 경 방향(회전축선(A1)에 직교하는 방향)으로 간격을 두고 케이싱(36)의 외주면을 둘러싸고 있다.
제1 튜브(37A)는, 기판(W)의 상면을 향해 린스액을 하방으로 토출하는 린스액 노즐의 일례이다. 제1 튜브(37A)는, 린스액 밸브(39)가 개재된 린스액 배관(38)에 접속되어 있다. 린스액 밸브(39)가 열리면, 린스액이, 린스액 배관(38)으로부터 제1 튜브(37A)에 공급되고, 제1 튜브(37A)의 토출구로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. 린스액은, 예를 들어, 순수(탈이온수： DIW(Deionized water))이다. 린스액은, 순수에 한정되지 않고, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도(예를 들어, 10~100ppm 정도)의 염산수 중 어느 하나여도 된다.
제2 튜브(37B)는, 기판(W)의 상면을 향해 IPA를 하방으로 토출하는 제1 용제 노즐의 일례이다. 제2 튜브(37B)는, 제1 용제 밸브(41)가 개재된 제1 용제 배관(40)에 접속되어 있다. 제1 용제 밸브(41)가 열리면, IPA가, 제1 용제 배관(40)으로부터 제2 튜브(37B)에 공급되고, 제2 튜브(37B)의 토출구로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. IPA를 가열하는 제1 용제 히터(42)는, 제1 용제 배관(40)에 개재되어 있다. 제2 튜브(37B)에는, 실온(20~30℃)보다 고온의 IPA가 공급된다. IPA는, 물보다 표면장력이 낮고, 물보다 휘발성이 높은 유기 용제의 일례이다. 제2 튜브(37B)에 공급되는 유기 용제(액체)는, HFE(하이드로플루오로에테르) 등의 다른 유기 용제여도 된다.
기판 처리 장치(1)는, 기체 공급원으로부터의 기체를 차단 부재(13)의 상측 중앙 개구(43)로 이끄는 상측 기체 배관(45)과, 상측 기체 배관(45)에 개재된 상측 기체 밸브(46)를 포함한다. 상측 기체 밸브(46)가 열리면, 상측 기체 배관(45)으로부터 공급된 기체가, 중심 노즐(35)의 외주면과 차단 부재(13)의 내주면에 의해 형성된 통형의 상측 기체 유로(44)를 하방으로 흘러, 상측 중앙 개구(43)로부터 하방으로 토출된다. 상측 중앙 개구(43)에 공급되는 기체는, 예를 들어, 질소 가스이다. 기체는, 헬륨 가스나 아르곤 가스 등의 다른 불활성 가스여도 되고, 클린 에어나 드라이 에어(제습된 클린 에어)여도 된다.
처리 유닛(2)은, 기판(W)의 하면 중앙부를 향해 처리액을 상방으로 토출하는 하면 노즐(51)을 포함한다. 하면 노즐(51)은, 챔버(4)의 격벽(5)에 대해 고정되어 있다. 스핀 척(8)이 기판(W)을 회전시키고 있을 때도, 하면 노즐(51)은 회전하지 않는다. 하면 노즐(51)은, 스핀 베이스(10)의 상면 중앙부에서 개구하는 관통 구멍에 삽입되어 있다. 하면 노즐(51)의 토출구는, 스핀 베이스(10)의 상면보다 상방에 배치되어 있으며, 기판(W)의 하면 중앙부에 상하 방향으로 대향한다.
하면 노즐(51)은, 온수 밸브(53)가 개재된 온수 배관(52)에 접속되어 있다. 온수 밸브(53)가 열리면, 온수가, 온수 배관(52)으로부터 하면 노즐(51)에 공급되고, 하면 노즐(51)의 토출구로부터 상방으로 연속적으로 토출된다. 온수는, 실온보다 고온 또한 기판(W)의 상면에 공급되는 저표면장력액(IPA)의 비점(82.6℃) 이하의 온도의 순수이다. 순수를 가열하는 온수 히터(54)는, 온수 배관(52)에 개재되어 있다. 실온의 순수는, 온수 히터(54)에 의해 가열된 후에 하면 노즐(51)에 공급된다.
기판 처리 장치(1)는, 기체 공급원으로부터의 기체를 스핀 베이스(10)의 상면 중앙부에서 개구하는 하측 중앙 개구(55)로 이끄는 하측 기체 배관(57)과, 하측 기체 배관(57)에 개재된 하측 기체 밸브(58)를 포함한다. 하측 기체 밸브(58)가 열리면, 하측 기체 배관(57)으로부터 공급된 기체가, 하면 노즐(51)의 외주면과 스핀 베이스(10)의 내주면에 의해 형성된 통형의 하측 기체 유로(56)를 상방으로 흘러, 하측 중앙 개구(55)로부터 상방으로 토출된다. 하측 중앙 개구(55)의 내주면은, 기판(W)의 회전축선(A1)을 둘러싸고 있다. 하측 중앙 개구(55)에 공급되는 기체는, 예를 들어, 질소 가스이다. 질소 가스 이외의 기체가, 하측 중앙 개구(55)에 공급되어도 된다.
처리 유닛(2)은, 기판(W)의 상면을 향해 IPA를 토출하는 제2 용제 노즐(61)을 포함한다. 제2 용제 노즐(61)은, 제1 가드(23A)의 상단(23a)보다 하방에 배치된 수평부(61h)와, 제1 가드(23A)의 상방에 배치된 연직부(61v)를 포함한다. 제1 가드(23A) 및 제2 가드(23B)가 어느 위치에 위치하고 있을 때에도, 수평부(61h)는, 제1 가드(23A)와 제2 가드(23B) 사이에 배치된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 수평부(61h)는 평면에서 봐서 원호형이다. 수평부(61h)는 평면에서 봐서 직선형이어도 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제2 용제 노즐(61)은, 제1 가드(23A)의 천정부(24)를 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍에 삽입되어 있다. 연직부(61v)는, 제1 가드(23A)의 관통 구멍의 상방에 배치되어 있다. 연직부(61v)는, 제1 가드(23A)의 상방에 배치된 하우징(66)을 상하 방향으로 관통하고 있다. 하우징(66)은, 제1 가드(23A)에 지지되어 있다. 연직부(61v)는, 회전 가능하게 하우징(66)에 지지되어 있다. 제2 용제 노즐(61)은, 연직부(61v)의 중심선에 상당하는 회동축선(A2) 둘레로 제1 가드(23A)에 대해 회동 가능하다. 회동축선(A2)은, 제1 가드(23A)를 통과하는 연직의 축선이다.
IPA를 하방으로 토출하는 토출구(61p)는, 수평부(61h)의 선단부(회동축선(A2)과는 반대측의 단부)에 설치되어 있다. 제2 용제 노즐(61)은, 제2 용제 밸브(63)가 개재된 제2 용제 배관(62)에 접속되어 있다. 제2 용제 밸브(63)가 열리면, IPA가, 제2 용제 배관(62)으로부터 제2 용제 노즐(61)에 공급되고, 제2 용제 노즐(61)의 토출구(61p)로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. IPA를 가열하는 제2 용제 히터(64)는, 제2 용제 배관(62)에 개재되어 있다. 제2 용제 노즐(61)에는, 실온보다 고온의 IPA가 공급된다.
처리 유닛(2)은, 제2 용제 노즐(61)로부터 토출된 IPA가 기판(W)의 상면에 착액하는 처리 위치와, 제2 용제 노즐(61)이 평면에서 봐서 스핀 척(8)의 둘레에 위치하는 퇴피 위치 사이에서 제2 용제 노즐(61)을 회동축선(A2) 둘레로 회동시키는 스캔 유닛(67)을 포함한다. 스캔 유닛(67)은, 제2 용제 노즐(61)을 회동시키는 동력을 발생시키는 전동 모터(68)를 포함한다. 전동 모터(68)는, 제2 용제 노즐(61)의 연직부(61v)와 동축의 동축 모터여도 되고, 2개의 풀리와 무단형의 벨트를 통하여 제2 용제 노즐(61)의 연직부(61v)에 연결되어 있어도 된다.
제2 용제 노즐(61)이 퇴피 위치(도 2에서 파선으로 나타내는 위치)에 배치되면, 제2 용제 노즐(61)의 수평부(61h)의 전체가 제1 가드(23A)와 겹친다. 제2 용제 노즐(61)이 처리 위치(도 2에서 2점 쇄선으로 나타내는 위치)에 배치되면, 수평부(61h)의 선단부가 제1 가드(23A)의 상단(23a)보다 내측에 배치되어, 제2 용제 노즐(61)이 기판(W)과 겹쳐진다. 처리 위치는, 제2 용제 노즐(61)로부터 토출된 IPA가 기판(W)의 상면 중앙부에 착액하는 중앙 처리 위치(도 2에서 2점 쇄선으로 나타내는 위치)와, 제2 용제 노즐(61)로부터 토출된 IPA가 기판(W)의 상면 외주부에 착액하는 외주 처리 위치를 포함한다.
제1 가드(23A)의 천정부(24)는, 제1 가드(23A)의 통형부(25)의 상단부로부터 회전축선(A1)을 향해 비스듬하게 위로 연장되는 환형의 경사부(24a)와, 경사부(24a)로부터 상방으로 돌출하는 돌출부(24b)를 포함한다. 경사부(24a)와 돌출부(24b)는 둘레 방향(회전축선(A1) 둘레의 방향)으로 늘어서 있다. 돌출부(24b)는, 경사부(24a)로부터 상방으로 연장되는 한 쌍의 측벽(24L)과, 한 쌍의 측벽(24L)의 상단의 사이에 배치된 상벽(24u)과, 한 쌍의 측벽(24L)의 외단의 사이에 배치된 외벽(24o)을 포함한다. 돌출부(24b)는, 제1 가드(23A)의 경사부(24a)의 하면으로부터 상방으로 오목한 수용 공간을 형성하고 있다.
제2 용제 노즐(61)이 퇴피 위치에 배치되면, 제2 용제 노즐(61)의 수평부(61h)의 전체가, 평면에서 봐서 돌출부(24b)와 겹쳐, 수용 공간에 수용된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 이 때에, 토출구(61p)가 설치된 수평부(61h)의 선단부는, 제1 가드(23A)의 상단(23a)보다 외측에 배치된다. 제2 용제 노즐(61)을 퇴피 위치에 배치하면, 제1 가드(23A)의 상단부와 제2 가드(23B)의 상단부를 상하 방향으로 서로 가까워지게 할 수 있다. 이것에 의해, 제1 가드(23A)와 제2 가드(23B) 사이에 진입하는 액체의 양을 줄일 수 있다.
상술과 같이, 제2 용제 노즐(61)은, 하우징(66)에 지지되어 있다. 마찬가지로, 스캔 유닛(67)은, 하우징(66)에 지지되어 있다. 스캔 유닛(67)의 전동 모터(68)는, 상하 방향으로 신축 가능한 벨로우즈(65) 안에 배치되어 있다. 하우징(66)은, 제1 브래킷(69A)을 통하여 제1 가드(23A)에 지지되어 있으며, 제2 브래킷(69B)을 통하여 가드 승강 유닛(27)에 지지되어 있다. 가드 승강 유닛(27)이 제1 가드(23A)를 승강시키면, 하우징(66)도 승강한다. 이것에 의해, 제2 용제 노즐(61) 및 스캔 유닛(67)이, 제1 가드(23A)와 함께 승강한다.
도 3은, 기판 처리 장치(1)에 의해 행해지는 기판(W)의 처리의 일례의 개요에 대해서 설명하기 위한 모식도이다. 도 4의 (a)~도 4의 (d)는, IPA의 액막에 형성된 노출 구멍(H1)의 외연(H1o)을 기판(W)의 외주까지 넓혀, 모든 IPA의 액막을 기판(W)의 상면으로부터 배출한 후에, 기판(W)을 가열하지 않은 경우와 가열한 경우의 기판(W)의 상태를 나타내는 모식적인 기판(W)의 단면도이다.
도 4의 (a)는, IPA의 액막을 기판(W)의 상면으로부터 배출하기 전의 기판(W)의 상태를 나타내고 있으며, 도 4의 (b)는, IPA의 액막을 기판(W)의 상면으로부터 배출한 후의 기판(W)의 상태를 나타내고 있다. 도 4의 (c)는, IPA의 액막을 기판(W)의 상면으로부터 배출한 후에, 기판(W)을 가열하지 않고 건조시켰을 때의 기판(W)의 상태를 나타내고 있다. 도 4의 (d)는, IPA의 액막을 기판(W)의 상면으로부터 배출한 후에, 기판(W)을 가열했을 때의 기판(W)의 상태를 나타내고 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 이하에서 설명하는 기판(W)의 처리의 예(제1 처리예 및 제2 처리예)에서는, 린스액이 부착된 기판(W)의 상면에 IPA를 공급하여 기판(W)의 상면 전역을 덮는 IPA의 액막을 형성한다. 이것에 의해, 기판(W) 상의 린스액이 IPA로 치환된다. 그 후, IPA의 액막의 중앙부에 노출 구멍(H1)을 형성하여, 기판(W)의 상면 중앙부를 IPA의 액막으로부터 노출시킨다. 그리고, 노출 구멍(H1)의 외연(H1o)을 기판(W)의 외주까지 넓혀, 모든 IPA의 액막을 기판(W)의 상면으로부터 배출한다. 그 후, 기판(W)의 하면에 온수를 공급하여 기판(W)을 가열한다.
노출 구멍(H1)의 외연(H1o)이 기판(W)의 외주까지 넓어져, 모든 IPA의 액막이 기판(W)의 상면으로부터 배출되면, 눈에 보이는 크기의 IPA의 액적은 기판(W)의 상면으로부터 없어진다. 그러나, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 육안으로 볼 수 없을 정도의 작은 IPA의 액적이 기판(W) 상에 남는 경우가 있다. 패턴이 기판(W)의 표면에 형성되어 있는 경우에는, 이러한 IPA의 액적이 패턴의 밑부분 사이에 남는 경우가 있다. 도 4의 (b)와 같이 IPA의 액적이 남은 기판을, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 시간을 들여 건조시키면, 잔류한 IPA의 액적에 기인하여 패턴의 도괴가 발생할 수 있다.
도 4의 (d)에 나타내는 바와 같이, 이하에서 설명하는 제1 처리예 및 제2 처리예에서는, IPA의 액막이 기판(W)의 상면으로부터 배출된 후에, 온수를 기판(W)의 하면에 공급하고, 기판(W)을 가열한다. 육안으로 볼 수 없을 정도의 작은 IPA의 액적이 기판(W) 상에 잔류하고 있었다고 해도, 이러한 IPA의 액적은, 온수에 의한 기판(W)의 가열에 의해 신속히 증발한다. 그 후, 기판(W)을 고속 회전시켜, 기판(W)을 건조시킨다. 이것에 의해, 잔류한 IPA의 액적에 기인하는 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
제1 처리예
도 5는, 기판 처리 장치(1)에 의해 행해지는 기판(W)의 처리의 일례(제1 처리예)에 대해서 설명하기 위한 공정도이다. 도 6은, 제1 처리예가 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치(1)의 동작을 나타내는 타임 차트이다. 도 7a~도 7h는, 제1 처리예가 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치(1)의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다. 이하의 동작은, 제어 장치(3)가 기판 처리 장치(1)를 제어함으로써 실행된다. 바꾸어 말하면, 제어 장치(3)는, 이하의 동작을 실행하도록 프로그램되어 있다.
기판 처리 장치(1)에 의해 기판(W)이 처리될 때에는, 챔버(4) 내에 기판(W)을 반입하는 반입 공정이 행해진다(도 5의 단계 S1).
구체적으로는, 약액 노즐(31)을 포함하는 모든 노즐을 퇴피 위치에 위치시키고, 모든 가드(23)를 하측 위치에 위치시킨다. 또한, 차단 부재(13)를 상측 위치에 위치시킨다. 이 상태에서, 반송 로봇이, 기판(W)을 핸드로 지지하면서, 핸드를 챔버(4) 내에 진입시킨다. 그 후, 반송 로봇은, 기판(W)의 표면이 위로 향해진 상태로 핸드 상의 기판(W)을 스핀 척(8) 위에 둔다. 반송 로봇은, 기판(W)을 스핀 척(8) 위에 둔 후, 핸드를 챔버(4)의 내부로부터 퇴피시킨다.
다음에, 약액을 기판(W)에 공급하는 약액 공급 공정이 행해진다(도 5의 단계 S2).
구체적으로는, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 상측 기체 밸브(46) 및 하측 기체 밸브(58)가 열리고, 차단 부재(13)의 상측 중앙 개구(43)와 스핀 베이스(10)의 하측 중앙 개구(55)가 질소 가스의 토출을 개시한다. 가드 승강 유닛(27)은, 제3 가드(23C)를 하측 위치에 위치시키면서, 제1 가드(23A) 및 제2 가드(23B)를 상승시켜, 제1 가드(23A) 및 제2 가드(23B)의 상단(23a)을 기판(W)보다 상방에 위치시킨다. 노즐 이동 유닛(34)은, 약액 노즐(31)을 이동시켜, 약액 노즐(31)의 토출구를 기판(W)의 상방에 위치시킨다. 스핀 모터(12)는, 기판(W)이 척 핀(9)에 의해 파지되어 있는 상태로 기판(W)의 회전을 개시하여, 기판(W)을 제1 회전 속도 V1(도 6 참조)로 회전시킨다.
도 7a에 나타내는 바와 같이, 이 상태에서, 약액 밸브(33)가 열리고, 약액 노즐(31)이 약액의 토출을 개시한다. 약액 노즐(31)이 약액을 토출하고 있을 때에, 노즐 이동 유닛(34)은, 약액의 착액 위치가 기판(W)의 상면 중앙부에 위치하도록 약액 노즐(31)을 정지시켜도 되고, 약액 노즐(31)로부터 토출된 약액이 기판(W)의 상면 중앙부에 착액하는 중앙 처리 위치와, 약액 노즐(31)로부터 토출된 약액이 기판(W)의 상면 외주부에 착액하는 외주 처리 위치 사이에서 약액 노즐(31)을 이동시켜도 된다.
약액 노즐(31)로부터 토출된 약액은, 기판(W)의 상면에 착액한 후, 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 흐른다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 약액의 액막이 형성되어, 기판(W)의 상면 전역에 약액이 공급된다. 기판(W)의 둘레에 배출된 약액은, 제2 가드(23B)에 의해 받아내진다. 약액 밸브(33)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 약액 밸브(33)가 닫히고, 약액 노즐(31)로부터의 약액의 토출이 정지된다. 그 후, 노즐 이동 유닛(34)이 약액 노즐(31)을 퇴피 위치에 이동시킨다.
다음에, 린스액의 일례인 순수를 기판(W)의 상면에 공급하는 린스액 공급 공정이 행해진다(도 5의 단계 S3).
구체적으로는, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 가드 승강 유닛(27)은, 제1 가드(23A) 및 제2 가드(23B)의 상단(23a)을 기판(W)보다 상방에 위치시키면서, 제3 가드(23C)를 상승시켜, 제3 가드(23C)의 상단(23a)을 기판(W)보다 상방에 위치시킨다. 그 후, 린스액 밸브(39)가 열리고, 중심 노즐(35)이 순수의 토출을 개시한다.
중심 노즐(35)로부터 토출된 순수는, 상측 위치에 위치하는 차단 부재(13)의 상측 중앙 개구(43)를 통과하여, 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한다. 기판(W)의 상면에 착액한 순수는, 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 흐른다. 기판(W)의 둘레에 배출된 순수는, 제3 가드(23C)에 의해 받아내진다. 기판(W) 상의 약액은, 중심 노즐(35)로부터 토출된 순수에 의해 씻어내어진다. 이것에 의해, 기판(W) 상의 약액이 순수로 치환되고, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다.
도 7c에 나타내는 바와 같이, 차단 부재 승강 유닛(15)은, 중심 노즐(35)이 순수를 토출하고 있는 상태에서, 차단 부재(13)를 상측 위치로부터 중간 위치로 하강시킨다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면과 차단 부재(13)의 하면(13L) 사이의 공간의 체적이 감소한다. 또한, 차단 부재(13)의 하면(13L)이 제1 가드(23A)의 상단(23a)보다 하방에 위치하여, 제1 가드(23A)의 개구의 대부분이 차단 부재(13)로 막아진다. 그 때문에, 기판(W)은, 질소 가스로 채워진 밀폐도가 높은 공간 내에 배치된다. 린스액 밸브(39)는 차단 부재(13)가 하강한 후에 닫혀진다. 이것에 의해, 중심 노즐(35)로부터의 순수의 토출이 정지된다.
다음에, 린스액(순수)보다 표면장력이 낮은 저표면장력액의 일례인 IPA(액체)를 기판(W)의 상면에 공급하는 IPA 공급 공정이 행해진다(도 5의 단계 S4).
구체적으로는, 도 7d에 나타내는 바와 같이, 차단 부재(13)가 중간 위치에 위치하고 있고, 제1 가드(23A)의 상단(23a)이 차단 부재(13)의 하면(13L)보다 상방에 위치하고 있는 상태에서, 제1 용제 밸브(41)가 열리고, 중심 노즐(35)이 IPA의 토출을 개시한다(도 6의 시각 T1). 중심 노즐(35)로부터 토출되는 IPA는, 차단 부재(13)의 상측 중앙 개구(43)를 통과하여, 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한다. 기판(W)의 상면에 착액한 IPA는, 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 흐른다. 이것에 의해, 기판(W) 상의 순수가 IPA로 치환되고, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 IPA의 액막이 형성된다.
또한, IPA 공급 공정과 병행하여, 가열액의 일례인 온수를 기판(W)의 하면에 공급하는 제1 온수 공급 공정이 행해진다(도 5의 단계 S5).
구체적으로는, 도 7d에 나타내는 바와 같이, 온수 밸브(53)가 열리고, 하면 노즐(51)이 온수의 토출을 개시한다(도 6의 시각 T1). 중심 노즐(35)이 IPA를 토출하고 있는 기간에 하면 노즐(51)이 온수를 토출한다면, 온수의 토출은, IPA의 토출이 개시되기 전 또는 후에 개시되어도 되고, IPA의 토출이 개시됨과 동시에 개시되어도 된다. 도 6은 후자를 나타내고 있다. 도 7d에 나타내는 바와 같이, 하면 노즐(51)로부터 상방으로 토출된 온수는, 회전하고 있는 기판(W)의 하면 중앙부에 착액한 후, 기판(W)의 하면을 따라 바깥쪽으로 흐른다. 이것에 의해, 기판(W)의 하면에 온수가 공급되고, 기판(W) 및 기판(W) 상의 IPA가 가열된다. 하면 노즐(51)로부터 토출되는 온수의 온도는, 중심 노즐(35)로부터 토출되는 IPA의 온도보다 높다.
계속해서, 기판(W)의 상면을 덮는 IPA의 액막에 노출 구멍(H1)을 형성하여, 노출 구멍(H1)의 외연(H1o)을 기판(W)의 외주까지 넓히는 액막 배출 공정(구멍 형성 공정 및 구멍 확대 공정)이 행해진다(도 5의 단계 S6 및 단계 S7).
구체적으로는, 스핀 모터(12)는, 중심 노즐(35) 및 하면 노즐(51)이 각각 IPA 및 온수를 토출하고 있을 때에, 기판(W)의 회전 속도를 제2 회전 속도(V2)까지 상승시킨다(도 6의 시각 T2). 그 후, 온수 밸브(53)가 닫히고, 하면 노즐(51)로부터의 온수의 토출이 정지된다(도 6의 시각 T3). 이것에 의해, 기판(W)의 상면과 차단 부재(13)의 하면(13L) 사이의 공간에 돌아들어가는 습기가 없어지거나 또는 줄어든다. 그 반면, 기판(W)으로의 온수의 공급이 정지되므로, 기판(W)의 중앙부의 온도가 서서히 저하되어 간다. 제1 용제 밸브(41)는, 온수 밸브(53)가 닫힌 후에 닫힌다(도 6의 시각 T4). 이 때에, 기판(W)의 중앙부의 온도는, 기판(W)의 상면에 착액하기 전의 IPA보다 높아져 있다.
제1 용제 밸브(41)가 닫히고, 중심 노즐(35)로부터의 IPA의 토출이 정지되면, 기판(W)의 상면 중앙부로의 IPA의 공급이 정지된다. 그 한편, 기판(W)의 중앙부가 따뜻해져 있으므로, 기판(W)의 상면 중앙부에 있는 IPA가 증발한다. 또한, 기판(W)의 상면 중앙부에 있는 IPA는, 차단 부재(13)의 상측 중앙 개구(43)로부터 토출되는 질소 가스의 공급압과 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 바깥쪽으로 흐른다. 그 때문에, IPA의 토출이 정지되면, 도 7e에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 IPA의 액막의 중앙부에 노출 구멍(H1)이 형성되어, 기판(W)의 상면 중앙부가 IPA의 액막으로부터 노출된다(도 5의 단계 S6). 이 때에, IPA의 액막은, 원형으로부터 환형으로 바뀐다.
도 7f에 나타내는 바와 같이, IPA의 액막에 형성된 노출 구멍(H1)은, 질소 가스의 공급압과 원심력을 받아 기판(W)의 상면 중앙부로부터 기판(W)의 외주까지 넓어진다(도 5의 단계 S7). 바꾸어 말하면, 노출 구멍(H1)의 외연(H1o), 즉, 기체, 액체(IPA) 및 고체(기판(W))의 경계가, 기판(W)의 상면 중앙부로부터 기판(W)의 외주까지 넓어져, IPA의 액막이 기판(W)의 상면으로부터 배출된다. 노출 구멍(H1)이 형성되고 나서 기판(W)의 외주까지 넓어질 때까지 동안, 하면 노즐(51)로부터의 온수의 토출은 정지되어 있다. 따라서, 온수의 증기나 미스트가 줄어들므로, 이들이, 기판(W)의 상면에 있어서 IPA의 액막으로 덮이지 않은 노출 영역에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
다음에, 가열액의 일례인 온수를 기판(W)의 하면에 다시 공급하는 제2 온수 공급 공정이 행해진다(도 5의 단계 S8).
구체적으로는, 도 7g에 나타내는 바와 같이, 모든 IPA의 액막이 기판(W)의 상면으로부터 배출된 후, 온수 밸브(53)가 열리고, 하면 노즐(51)로부터의 온수의 토출이 재개된다(도 6의 시각 T5). 이것에 의해, 기판(W)이 온수로 가열된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 이 때에, 스핀 모터(12)는, 기판(W)을 제2 회전 속도(V2)로 회전시키고 있다. 온수 밸브(53)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 온수 밸브(53)가 닫히고, 2번째의 온수의 토출이 정지된다(도 6의 시각 T6).
2번째의 온수의 토출이 계속되는 시간(도 6의 시각 T5~시각 T6)은, 1회째의 온수의 토출이 정지되고 나서 IPA의 토출이 정지될 때까지의 시간(도 6의 시각 T3~시각 T4)보다 짧고, 1회째의 온수의 토출이 계속되는 시간(도 6의 시각 T1~시각 T3)보다 짧다. 2번째의 온수의 토출이 계속되는 시간은, 1회째의 온수의 토출이 정지되고 나서 IPA의 토출이 정지될 때까지의 시간 이상이어도 되고, 1회째의 온수의 토출이 계속되는 시간 이상이어도 된다.
2번째의 온수의 토출이 행해지고 있을 때에는, 모든 IPA의 액막이 기판(W)으로부터 배출되고 있으므로, 눈에 보이는 크기의 IPA의 액적은, 기판(W) 상에 존재하지 않는다. 그러나, 육안으로 볼 수 없을 정도의 작은 IPA의 액적이 기판(W) 상에 남는 경우가 있다. 패턴이 기판(W)의 표면에 형성되어 있는 경우에는, 이러한 IPA의 액적이 패턴 사이에 남는 경우가 있다. 이러한 IPA의 액적은, 온수에 의한 기판(W)의 가열에 의해 신속히 증발한다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면에 잔류하는 IPA의 액적이 저감되어, 잔류하는 IPA의 액적에 의한 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
다음에, 기판(W)의 고속 회전에 의해 기판(W)을 건조시키는 건조 공정이 행해진다(도 5의 단계 S9).
구체적으로는, 도 7h에 나타내는 바와 같이, 2번째의 온수의 토출이 정지된 후, 차단 부재 승강 유닛(15)이, 차단 부재(13)를 중간 위치에서 하측 위치로 하강시키고, 스핀 모터(12)가, 기판(W)의 회전 속도를 제3 회전 속도 V3까지 상승시킨다(도 6의 시각 T7). 이것에 의해, 기판(W)의 하면이나 외주부에 부착되어 있는 온수가 떨쳐내어져, 기판(W)으로부터 제거된다. 또한, 미량의 IPA가 기판(W)에 잔류하고 있었다고 해도, 이 IPA는, 기판(W)의 고속 회전에 의해 발생하는 기류나 질소 가스의 공급에 의해 증발한다. 이것에 의해, 기판(W)으로부터 액체가 제거되어 기판(W)이 건조된다. 기판(W)의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 모터(12)가 회전을 정지한다. 이것에 의해, 기판(W)의 회전이 정지된다.
다음에, 기판(W)을 챔버(4)로부터 반출하는 반출 공정이 행해진다(도 5의 단계 S10).
구체적으로는, 상측 기체 밸브(46) 및 하측 기체 밸브(58)가 닫히고, 차단 부재(13)의 상측 중앙 개구(43)와 스핀 베이스(10)의 하측 중앙 개구(55)로부터의 질소 가스의 토출이 정지된다. 가드 승강 유닛(27)은, 모든 가드(23)를 하측 위치까지 하강시킨다. 차단 부재 승강 유닛(15)은, 차단 부재(13)를 상측 위치까지 상승시킨다. 반송 로봇은, 복수의 척 핀(9)이 기판(W)의 파지를 해제한 후, 스핀 척(8) 상의 기판(W)을 핸드로 지지한다. 그 후, 반송 로봇은, 기판(W)을 핸드로 지지하면서, 핸드를 챔버(4)의 내부로부터 퇴피시킨다. 이것에 의해, 처리가 완료된 기판(W)이 챔버(4)로부터 반출된다.
제2 처리예
도 8은, 기판 처리 장치(1)에 의해 행해지는 기판(W)의 처리의 다른 예(제2 처리예)가 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치(1)의 동작을 나타내는 타임 차트이다. 도 9는, 제2 처리예가 행해지고 있을 때의 기판 처리 장치(1)의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다. 이하의 동작은, 제어 장치(3)가 기판 처리 장치(1)를 제어함으로써 실행된다.
제2 처리예에서는, 액막 배출 공정(도 5의 단계 S6 및 단계 S7)과 병행하여, 기판(W)의 상면을 향해 IPA를 토출하면서 기판(W)의 상면에 대한 IPA의 착액 위치를 바깥쪽으로 이동시키는 스캔 공정이 행해진다. 그 이외에 대해서는 제2 처리예는 제1 처리예와 동일하다. 따라서, 이하에서는, 스캔 공정과 이것에 관련된 사항 만을 설명한다.
스캔 공정에서는, 중심 노즐(35)이 IPA를 토출하고 있고, 하면 노즐(51)이 온수의 토출을 정지하고 있을 때에, 스캔 유닛(67)이, 제2 용제 노즐(61)을 퇴피 위치로부터 이동시켜, 제2 용제 노즐(61)의 토출구(61p)를 기판(W)의 중앙부의 상방에 위치시킨다(도 8의 시각 T11). 그 후, 제2 용제 밸브(63)가 열리고, 제2 용제 노즐(61)이 IPA의 토출을 개시한다(도 8의 시각 T12). 제2 용제 노즐(61)로부터 토출되는 IPA의 온도는, 하면 노즐(51)로부터 토출되는 온수의 온도보다 낮다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 용제 노즐(61)로부터 토출된 IPA는, 기판(W)의 회전축선(A1)으로부터 조금 떨어진 중앙 위치에서 기판(W)의 상면에 착액한다. 제2 용제 노즐(61)로부터 토출되어, 기판(W)의 상면에 착액한 IPA의 일부는, 착액한 여세로 중앙 위치에서 내측으로 흐르고, 그 후, 원심력으로 바깥쪽으로 흐른다. 중앙 위치는, 내측으로 흐르는 IPA가 기판(W)의 상면의 중심, 즉, 기판(W)의 상면과 회전축선(A1)의 교점까지 도달하지 않는 위치에 설정되어 있다.
제2 용제 노즐(61)로부터의 IPA의 토출이 개시된 후, 제1 용제 밸브(41)가 닫히고, 중심 노즐(35)로부터의 IPA의 토출이 정지된다(도 8의 시각 T4). 상술과 같이, 제2 용제 노즐(61)로부터 토출된 IPA는, 기판(W)의 상면의 중심까지 닿지 않는다. 따라서, 제1 용제 밸브(41)가 닫히면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상면 중앙부로의 IPA의 공급이 정지되고, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 IPA의 액막의 중앙부에 노출 구멍(H1)이 형성된다. 그 후, 노출 구멍(H1)은, 질소 가스의 공급압과 원심력을 받아 서서히 넓어진다.
제2 용제 노즐(61)이 IPA를 토출하고 있으므로, 노출 구멍(H1)의 외연(H1o)이, 제2 용제 노즐(61)로부터 토출된 IPA의 착액 위치(P1)의 근방에 도달하면, 노출 구멍(H1)의 확대가 멈춘다. IPA의 액막의 내주연의 위치는, 제2 용제 노즐(61)로부터 토출된 IPA의 착액 위치(P1)에 의해 규정된다. 스캔 유닛(67)은, 제2 용제 노즐(61)이 IPA를 토출하고 있을 때에, 제2 용제 노즐(61)의 토출구(61p)를 바깥쪽으로 이동시킨다. 그에 따라, IPA의 액막의 내주연 및 노출 구멍(H1)의 외연(H1o)이 바깥쪽으로 이동한다.
스캔 유닛(67)은, 제2 용제 노즐(61)로부터 토출된 IPA의 착액 위치(P1)를, 기판(W)의 상면 중앙부로부터 기판(W)의 상면 외주부까지 이동시킨다(도 8의 시각 T12~시각 T13). 그 후, 제2 용제 밸브(63)가 닫히고, 제2 용제 노즐(61)로부터의 IPA의 토출이 정지된다(도 8의 시각 T14). 그 후, 스캔 유닛(67)은, 제2 용제 노즐(61)을 퇴피 위치에 이동시킨다. 제2 용제 밸브(63)가 닫히면, 기판(W)의 상면으로의 IPA의 공급이 정지된다. 그 때문에, IPA의 액막이 기판(W)의 상면으로부터 배출된다. 그 후, 제2 온수 공급 공정(도 5의 단계 S8)이 행해진다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 수평으로 유지되어 있는 기판(W)을 회전시키면서, 저표면장력액의 일례인 IPA를 기판(W)의 상면을 향해 토출한다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 IPA의 액막이 형성된다. 그 후, IPA의 액막의 중앙부에 노출 구멍(H1)을 형성하여, 기판(W)의 상면 중앙부를 IPA의 액막으로부터 노출시킨다. 그리고, 노출 구멍(H1)의 외연(H1o)을 기판(W)의 외주까지 넓혀, IPA의 액막을 기판(W)의 상면으로부터 배출한다. 그 후, 기판(W)을 고속 회전시켜 기판(W)을 건조시킨다.
가열액의 일례인 온수는, 기판(W)의 상면이 IPA의 액막으로 덮여 있고, 기판(W)이 회전하고 있는 상태에서, 기판(W)의 하면 중앙부를 향해 토출된다. 온수는, 기판(W)의 하면 중앙부에 착액한 후, 기판(W)의 하면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 기판(W) 및 기판(W) 상의 온수는, 기판(W)의 하면에 공급된 온수에 의해 가열된다. 이것에 의해, 온수가 증발하기 쉬워지므로, 기판(W)을 신속하게 건조시킬 수 있다.
노출 구멍(H1)의 외연(H1o)이 기판(W)의 외주까지 넓어져, IPA의 액막이 기판(W)의 상면으로부터 배출되면, 눈에 보이는 크기의 IPA의 액적은 기판(W)의 상면으로부터 없어진다. 그러나, 육안으로 볼 수 없을 정도의 작은 IPA의 액적이 기판(W) 상에 남는 경우가 있다. 패턴이 기판(W)의 표면에 형성되어 있는 경우에는, 이러한 IPA의 액적이 패턴 사이에 남는 경우가 있다. IPA의 액적이 남아 있는 기판(W)을 시간을 들여 건조시키면, 잔류한 IPA의 액적에 기인하여 패턴의 도괴가 발생할 수 있다.
온수의 토출은, 노출 구멍(H1)의 외연(H1o)이 기판(W)의 외주까지 넓어져, 모든 IPA의 액막이 기판(W)의 상면으로부터 배출된 후에 재개된다. 이것에 의해, 기판(W)이 온수로 가열된다. 그 후, 기판(W)을 고속 회전시켜, 기판(W)을 건조시킨다. 육안으로 볼 수 없을 정도의 작은 IPA의 액적이 기판(W) 상에 잔류하고 있었다고 해도, 이러한 IPA의 액적은, 온수에 의한 기판(W)의 가열에 의해 신속히 증발한다. 따라서, 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
또한, 온수의 토출은, IPA의 액막에 노출 구멍(H1)이 형성되기 전부터 노출 구멍(H1)의 외연(H1o)이 기판(W)의 외주에 도달할 때까지 일시적으로 정지된다. 따라서, 온수의 토출이 정지되어 있는 동안에, IPA의 액막의 중앙부에 노출 구멍(H1)이 형성되어, 모든 IPA의 액막이 기판(W)의 상면으로부터 배출된다. 즉, 기체, 액체(IPA) 및 고체(기판(W))의 경계가 기판(W)의 상면 내에 있을 때에는, 온수의 토출이 정지된다. 이것에 의해, 온수의 증기나 미스트의 발생량이 줄어들므로, 이들이 기판(W)의 상면 내의 노출 영역에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
기체, 액체 및 고체의 경계가 기판(W)의 상면 내에 있을 때에, 기판(W)의 상면에 있어서 액체로 덮이지 않은 노출 영역에 다른 액체의 증기나 미스트가 부착되면, 건조 후의 기판(W)에 잔류하는 파티클이 증가한다. 기판(W)의 상면이 IPA의 액막으로부터 부분적으로 노출되어 있을 때에 온수의 토출을 정지함으로써, 이러한 부착을 억제 또는 방지할 수 있다. 이것에 의해, 건조 후의 기판(W)에 잔류하는 파티클을 줄일 수 있어, 기판(W)의 청정도를 높일 수 있다.
본 실시 형태에서는, 온수의 토출이 정지되고 나서 어느 정도의 시간이 지난 후, 기판(W)의 상면 중앙부로의 IPA의 공급이 정지되고, IPA의 액막의 중앙부에 노출 구멍(H1)이 형성된다. 온수가 토출되고 있을 때에는, 온수의 증기나 미스트가 발생한다. 이 증기 등은, 기판(W)의 상방의 공간에 침입할 수 있다. 온수의 토출이 정지되면, 기판(W)의 상방의 공간을 떠도는 온수의 증기나 미스트가 감소되어 간다. 따라서, 온수의 토출이 정지되고 나서 IPA의 공급이 정지될 때까지의 시간을 길게 함으로써, 온수의 증기 등이 기판(W)의 상면 내의 노출 영역에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
온수의 토출이 정지되면, 기판(W)의 상방의 공간을 떠도는 온수의 증기나 미스트가 감소되어 가지만, 기판(W)의 중앙부의 온도가 서서히 저하되어 간다. 온수의 토출이 정지되고 나서 기판(W)의 상면 중앙부로의 IPA의 공급이 정지될 때까지의 시간이 너무 길면, 기판(W)의 중앙부의 온도가 실온 정도까지 저하되어 버린다. 기판(W)의 중앙부의 온도가 낮으면, IPA의 증발량이 감소하므로, IPA의 액막에 노출 구멍(H1)을 형성하는 시간이 증가한다.
본 실시 형태에서는, 기판(W)의 중앙부의 온도가 기판(W)의 상면에 착액하기 전의 IPA의 온도보다 높은 범위 내에서, 온수의 토출이 정지되고 나서 기판(W)의 상면 중앙부로의 IPA의 공급이 정지될 때까지의 시간이 연장된다. 이것에 의해, IPA의 액막에 노출 구멍(H1)을 형성하는 시간의 증가를 억제 또는 방지하면서, 온수의 증기나 미스트가 기판(W)의 상면 내의 노출 영역에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 2번째의 온수의 토출이 행해지고 있을 때의 기판(W)의 회전 속도의 최소값(도 6에 나타내는 회전 속도(V2))이, 1회째의 온수의 토출이 행해지고 있을 때의 기판(W)의 회전 속도의 최소값(도 6에 나타내는 회전 속도 V1)보다 크다. 2번째의 온수의 토출이 행해지고 있을 때에는 모든 IPA의 액막이 기판(W)의 상면으로부터 배출되고 있지만, 비교적 큰 원심력이 온수에 가해진다. 따라서, 기판(W)의 하면을 따라 바깥쪽으로 흐르는 온수가 기판(W)의 상면으로 돌아들어가기 어렵다. 이것에 의해, 온수의 증기나 미스트가 기판(W)의 상면에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 2번째의 온수의 토출이 개시되고 나서 2번째의 온수의 토출이 정지될 때까지의 시간(도 6의 시각 T5~시각 T6)이, 1회째의 온수의 토출이 개시되고 나서 1회째의 온수의 토출이 정지될 때까지의 시간(도 6의 시각 T1~시각 T3)보다 짧다. 이와 같이, 2번째의 온수의 토출 시간이 짧기 때문에, 온수의 증기나 미스트의 발생량을 줄일 수 있어, 이들이 기판(W)의 상면에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 수평으로 유지되어 있는 기판(W)을 회전시키면서, 기판(W)의 상면을 향해 린스액을 토출한다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 린스액의 액막이 형성된다. 그 후, 린스액의 액막으로 덮여 있는 기판(W)의 상면을 향해 IPA를 토출한다. 이것에 의해, 기판(W) 상의 린스액이 IPA로 치환되고, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 IPA의 액막이 형성된다. 온수는, 린스액에서 IPA로의 치환이 행해지고 있을 때에, 기판(W)의 하면을 향해 토출된다. 이것에 의해, 기판(W) 및 기판(W) 상의 IPA를 가열할 수 있어, 린스액에서 IPA로의 치환을 촉진할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 차단 부재(13)의 하면(13L)이 기판(W)의 상방에 배치된다. 가드(23)의 내주연에 상당하는 가드(23)의 상단(23a)은, 평면에서 봐서 기판(W) 및 차단 부재(13)를 둘러싸고 있다. 가드(23)의 상단(23a)은, 차단 부재(13)의 하면(13L)보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판(W)의 상면과 차단 부재(13)의 하면(13L) 사이의 공간은, 가드(23)에 의해 둘러싸인다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면과 차단 부재(13)의 하면(13L) 사이의 공간의 밀폐도를 높일 수 있어, 당해 공간에 진입하는 분위기의 양을 저감할 수 있다. 그 때문에, 폐쇄된 공간 내에서 기판(W)을 처리할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 제2 용제 노즐(61)의 IPA 토출구(61p)가, 기판(W)의 상면과 차단 부재(13)의 하면(13L) 사이의 공간에 배치된다. 기판(W)의 상면과 차단 부재(13)의 하면(13L) 사이의 공간은, 가드(23)에 의해 둘러싸인다. 이 폐쇄된 공간 내에서 IPA 토출구(61p)를 기판(W)의 상면을 따라 이동시키면서, IPA의 액막에 형성된 노출 구멍(H1)을 넓힌다. 따라서, 기판(W)의 상면과 차단 부재(13)의 하면(13L) 사이의 공간에 진입하는 분위기의 양을 저감하면서, IPA의 액막의 내주연의 위치를 보다 높은 정밀도로 컨트롤할 수 있다.
제2 실시 형태
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 차단 부재(13)의 연직 단면을 나타내는 단면도이다. 도 10에 있어서, 상술한 도 1~도 9에 나타낸 구성과 동등한 구성에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
제2 실시 형태에서는, 차단 부재(13)가, 원판부(13a)에 더하여, 원판부(13a)의 외주부로부터 하방으로 연장되는 원통부(71)를 포함한다.
원통부(71)는 원판부(13a)와 동축이다. 원통부(71)는 원판부(13a)의 하면(13L)으로부터 하방으로 연장되는 내주면(71i)을 포함한다. 원통부(71)의 내주면(71i)은, 원호형의 연직 단면을 가지고 있다. 원통부(71)의 내주면(71i)은, 원판부(13a)의 하면(13L)의 외주로부터 하방으로 연장되는 직선형의 연직 단면을 가지고 있어도 된다. 내주면(71i)의 내경은, 내주면(71i)의 하단에 가까워짐에 따라 증가하고 있다. 내주면(71i)의 하단의 내경은, 기판(W)의 외경보다 크고, 스핀 베이스(10)의 외경보다 크다.
차단 부재 승강 유닛(15)이 차단 부재(13)를 하측 위치(도 10에 나타내는 위치)에 이동시키면, 차단 부재(13)의 내주면(71i)의 하단이, 기판(W)의 하면보다 하방에 배치된다. 기판(W)의 상면과 원판부(13a)의 하면(13L) 사이의 공간은, 원통부(71)에 의해 둘러싸인다. 그 때문에, 기판(W)의 상면과 원판부(13a)의 하면(13L) 사이의 공간은, 차단 부재(13)의 상방의 분위기 뿐만이 아니라, 차단 부재(13) 둘레의 분위기로부터도 차단된다. 이것에 의해, 기판(W)에 접하는 분위기를 고정밀도로 제어하면서 기판(W)을 처리할 수 있다.
제3 실시 형태
도 11은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관련된 기체 노즐(72)을 수평으로 본 모식도이다. 도 11에 있어서, 상술한 도 1~도 10에 나타낸 구성과 동등한 구성에 대해서는, 도 1등과 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
제3 실시 형태에서는, 처리 유닛(2)이, 차단 부재(13) 대신에, 기판(W)의 상방에서 기체를 토출하는 기체 노즐(72)을 포함한다.
기체 노즐(72)은, 기판(W)의 상방에 배치되어 있다. 기체 노즐(72)은, 외경이 기판(W)의 외경보다 작은 상하 방향으로 연장되는 기둥형이다. 중심 노즐(35)은, 기체 노즐(72)에 삽입되어 있다. 중심 노즐(35)은, 기체 노즐(72)에 유지되어 있다. 중심 노즐(35)은, 기체 노즐(72)과 함께 이동한다. 중심 노즐(35)로부터 토출된 유체는, 후술하는 하향 토출구(77)를 통하여 기판(W)의 상면에 공급된다.
기체 노즐(72)은, 기판(W)의 회전축선(A1)을 둘러싸는 통형의 외주면(72o)과, 기판(W)의 상면과 평행한 하면(72L)을 포함한다. 기체 노즐(72)은, 기체 노즐(72)의 외주면(72o)에서 개구하는 환형의 외향 토출구(73)와, 기체 노즐(72)의 하면(72L)에서 개구하는 하향 토출구(77)를 포함한다. 기체 노즐(72)은, 또한, 외향 토출구(73)에 접속된 제1 유로(74)와, 하향 토출구(77)에 접속된 제2 유로(78)를 포함한다.
제1 유로(74) 및 제2 유로(78)는, 기체 노즐(72)의 내부에 설치되어 있다. 제1 유로(74)는, 상하 방향으로 연장되는 통형이며, 제2 유로(78)는, 제1 유로(74)의 내측에서 상하 방향으로 연장되어 있다. 외향 토출구(73)는, 기체 노즐(72)의 전체 둘레에 걸쳐 연속한 환형 슬릿이며, 하향 토출구(77)는, 외향 토출구(73)보다 하방에 배치되어 있다. 하향 토출구(77)는, 기판(W)의 상면에 대향하고 있다. 외향 토출구(73)는, 회전축선(A1)을 둘러싸는 단일의 환형 슬릿이다. 외향 토출구(73)는, 상이한 높이에 배치된 복수의 환형 슬릿을 포함하고 있어도 된다.
기체 노즐(72)은, 제1 기체 밸브(76)가 개재된 제1 기체 배관(75)과, 제2 기체 밸브(80)가 개재된 제2 기체 배관(79)에 접속되어 있다. 제1 기체 밸브(76)가 열리면, 기체 공급원으로부터의 기체(예를 들어, 질소 가스)가, 제1 기체 배관(75)를 통하여 제1 유로(74)에 공급된다. 마찬가지로, 제2 기체 밸브(80)가 열리면, 기체 공급원으로부터의 기체(예를 들어, 질소 가스)가, 제2 기체 배관(79)을 통하여 제2 유로(78)에 공급된다.
처리 유닛(2)은, 기체 노즐(72)을 지지하는 노즐 아암(81)과, 노즐 아암(81)을 이동시킴으로써, 기체 노즐(72)을 이동시키는 노즐 이동 유닛(82)을 포함한다. 노즐 이동 유닛(82)은, 평면에서 봐서 기체 노즐(72)이 기판(W)과 겹치는 처리 위치(도 11에 나타내는 위치)와, 평면에서 봐서 기체 노즐(72)이 기판(W) 둘레에 위치하는 퇴피 위치 사이에서, 기체 노즐(72)을 수평으로 이동시킨다. 처리 위치는, 평면에서 봐서 기체 노즐(72)이 기판(W)의 중앙부에만 겹치고, 대향면에 상당하는 기체 노즐(72)의 하면(72L)이 기판(W)의 상면 중앙부에 간격을 두고 상하 방향으로 대향하는 위치이다.
제1 기체 밸브(76)가 열리면, 질소 가스가 외향 토출구(73)로부터 방사형으로 토출된다. 외향 토출구(73)로부터 토출된 질소 가스는, 기체 노즐(72)로부터 바깥쪽으로 퍼지는 환형의 기류를 형성한다. 기체 노즐(72)이 처리 위치에 위치하고 있는 상태에서, 외향 토출구(73)가 질소 가스를 토출하면, 토출된 질소 가스가, 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 흘러, 기판(W)의 상면 외주부의 상방을 통과한다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면 전역이 기류로 덮여, 처리액의 미스트나 파티클 등의 이물로부터 기판(W)의 상면이 보호된다.
제2 기체 밸브(80)가 열리면, 질소 가스가 하향 토출구(77)로부터 하방으로 토출된다. 기체 노즐(72)이 처리 위치에 위치하고 있는 상태에서, 하향 토출구(77)가 질소 가스를 토출하면, 하향 토출구(77)로부터 토출된 질소 가스는, 기판(W)의 상면에 충돌한 후, 기판(W)의 상면과 기체 노즐(72)의 하면(72L) 사이를 방사형으로 퍼진다. 기체 노즐(72)의 하면(72L)과 기판(W)의 상면 사이를 통과한 질소 가스는, 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 흘러, 기판(W)의 상면 외주부의 상방을 통과한다. 그 때문에, 기체 노즐(72)이 처리 위치에 위치하고 있는 상태에서, 외향 토출구(73) 및 하향 토출구(77) 양쪽이 질소 가스를 토출하면, 상하로 겹치는 복수층의 기류로 기판(W)의 상면 전역이 보호된다.
다른 실시 형태
본 발명은, 상술한 실시 형태의 내용에 한정되는 것이 아니며, 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, IPA 및 순수 중 적어도 한쪽은, 중심 노즐(35) 이외의 노즐로부터 토출되어도 된다. 예를 들어, IPA 및 순수 중 적어도 한쪽이, 약액 노즐(31)과 동일한 스캔 노즐로부터 토출되어도 된다.
IPA의 액막에 형성된 노출 구멍(H1)을 넓힐 때에, 기판(W)의 상면을 향해 IPA를 토출하면서, IPA의 착액 위치를 이동시킬 필요가 없으면, 스캔용의 제2 용제 노즐(61)을 생략해도 된다.
제1 용제 히터(42) 및 제2 용제 히터(64) 중 적어도 한쪽을 생략해도 되고, 제1 용제 히터(42) 및 제2 용제 히터(64) 양쪽을 생략해도 된다. 이 경우, 제1 용제 노즐(중심 노즐(35)의 제2 튜브(37B)) 및 제2 용제 노즐(61)의 한쪽 또는 양쪽으로부터 기판(W)의 상면에 실온의 IPA가 공급되게 된다.
IPA 공급 공정(도 5의 단계 S4)에 있어서, 기판(W) 상의 린스액(순수)을, 제1 용제 노즐(중심 노즐(35)의 제2 튜브(37B))로부터 토출된 IPA가 아니라, 제2 용제 노즐(61)로부터 토출된 IPA로 치환해도 된다. 이 경우, 제2 용제 노즐(61)로부터 토출된 IPA가 기판(W)의 상면 중앙부에 착액하는 위치에 제2 용제 노즐(61)을 이동시키면 된다.
IPA 공급 공정(도 5의 단계 S4)에 있어서 IPA의 토출이 정지될 때의 기판(W)의 중앙부의 온도는, 기판(W)의 상면에 착액하기 전의 IPA의 온도 이하여도 된다.
제2 온수 공급 공정(도 5의 단계 S8)이 행해지고 있을 때의 기판(W)의 회전 속도의 최소값은, 제1 온수 공급 공정(도 5의 단계 S5)이 행해지고 있을 때의 기판(W)의 회전 속도의 최소값 이하여도 된다. 예를 들어, 제1 온수 공급 공정을 시작하기 전부터 제2 회전 속도(V2)로 기판(W)을 회전시켜도 된다.
제1 처리예에서는, 제1 가드(23A)~제3 가드(23C) 중 적어도 하나의 상단(23a)이 차단 부재(13)의 하면(13L)(대향면)보다 상방에 배치되지만, 차단 부재(13)의 하면(13L)을 항상 제1 가드(23A)의 상단(23a)보다 상방에 위치시켜도 된다.
실온보다 고온이면, 가열액은, 온수 이외의 액체여도 된다. 예를 들어, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도(예를 들어, 10~100ppm 정도)의 염산수 중 어느 하나가 가열액이어도 된다.
제1 처리예의 제1 온수 공급 공정(도 5의 단계 S5)에서 기판(W)의 하면에 공급되는 가열액의 유량은 제2 온수 공급 공정(도 5의 단계 S8)에서 기판(W)의 하면에 공급되는 가열액의 유량과 동일해도 되고 상이해도 된다. 예를 들어, 전자가 후자를 상회하고 있어도 되고, 후자가 전자를 상회하고 있어도 된다.
제1 처리예의 제1 및 제2 온수 공급 공정(도 5의 단계 S5 및 S8) 양쪽 또는 어느 쪽에서, 회전 중심을 제외한 기판(W)의 하면 내의 위치에 가열액을 착액시켜도 된다.
제1 처리예의 구멍 형성 공정(도 6의 시각 T4) 및 구멍 확대 공정(도 6의 시각 T4부터 시각 T5까지의 기간)에서 상측 기체 유로(44)로부터 토출되는 불활성 가스의 유량을 그 외의 시각(예를 들어, 시각 T1 이전, 시각 T1부터 시각 T4보다 전까지의 기간, 시각 T5보다 후의 기간)의 불활성 가스의 유량보다 많게 해도 된다. 이와 같이 하면, 구멍 형성 및 구멍 확대 공정에 있어서, 기판(W)의 하면으로부터 기판(W)의 상면으로 돌아들어가는 온수의 미스트나 증기의 양을 감소시킬 수 있다.
기판 처리 장치(1)는, 원판형의 기판(W)을 처리하는 장치에 한정되지 않고, 다각형의 기판(W)을 처리하는 장치여도 된다.
상술한 모든 구성의 2개 이상이 조합되어도 된다. 상술한 모든 공정의 2개 이상이 조합되어도 된다.
이 출원은, 2017년 3월 27일에 일본 특허청에 제출된 특원 2017-061826호에 대응하고 있으며, 이 출원의 전 개시는 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.
본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해 이용된 구체예에 지나지 않으며, 본 발명은 이러한 구체예에 한정되어 해석되어야 하는 것이 아니며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부의 청구의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (8)

  1. 수평으로 유지되어 린스액이 부착된 기판을 상기 기판의 중앙부를 통과하는 연직의 회전축선 둘레로 회전시키면서, 상기 린스액보다 표면장력이 낮은 저표면장력액을 상기 기판의 상면에 공급함으로써, 상기 기판의 상면을 덮는 상기 저표면장력액의 액막을 형성하여, 상기 기판 상의 린스액을 상기 저표면장력액으로 치환하는 저표면장력액 공급 공정과,
    상기 저표면장력액 공급 공정을 개시한 후에, 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시키면서, 상기 기판의 상면 중앙부로의 상기 저표면장력액의 공급을 정지함으로써, 상기 저표면장력액의 액막의 중앙부에 구멍을 형성하여, 상기 기판의 상면 중앙부를 상기 저표면장력액의 액막으로부터 노출시키는 구멍 형성 공정과,
    상기 구멍 형성 공정 후에, 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시키면서, 상기 구멍을 상기 기판의 외주까지 넓히는 구멍 확대 공정과,
    상기 구멍 확대 공정 후에, 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시킴으로써, 상기 기판에 부착되어 있는 액체를 떨쳐내어, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정과,
    상기 저표면장력액 공급 공정의 적어도 일부와 병행하여 실온보다 고온의 가열액을 상기 기판의 하면에 공급하고, 상기 구멍 형성 공정의 개시 전에 상기 가열액의 공급을 정지하는 제1 가열액 공급 공정과,
    상기 구멍 확대 공정의 종료 후에 상기 기판을 상기 회전축선 둘레로 회전시키면서 상기 가열액을 상기 기판의 하면에 공급하고, 상기 건조 공정의 개시 전에 상기 가열액의 공급을 정지하는 제2 가열액 공급 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 가열액 공급 공정이 종료되고 나서 상기 구멍 형성 공정에 있어서 상기 기판의 상면 중앙부로의 상기 저표면장력액의 공급이 정지될 때까지의 시간은, 상기 제2 가열액 공급 공정에 있어서 상기 가열액의 공급이 개시되고 나서 상기 가열액의 공급이 정지될 때까지의 시간보다 긴, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 구멍 형성 공정은, 상기 저표면장력액 공급 공정의 개시 후이며, 상기 기판의 중앙부의 온도가 상기 기판의 상면에 착액하기 전의 상기 저표면장력액의 온도보다 높을 때에, 상기 기판의 상면 중앙부로의 상기 저표면장력액의 공급을 정지하는 공정인, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 가열액 공급 공정이 행해지고 있을 때의 상기 기판의 회전 속도의 최소값은, 상기 제1 가열액 공급 공정이 행해지고 있을 때의 상기 기판의 회전 속도의 최소값보다 큰, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 가열액 공급 공정에 있어서 상기 가열액을 공급하고 있는 시간은, 상기 제1 가열액 공급 공정에 있어서 상기 가열액을 공급하고 있는 시간보다 짧은, 기판 처리 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍 확대 공정과 병행하여, 상기 기판의 상방에 배치된 차단 부재의 대향면을 상기 기판의 상면에 대향시키면서, 평면에서 봐서 상기 기판 및 차단 부재를 둘러싸는 통형의 가드의 상단을 상기 대향면보다 상방에 위치시키는 폐쇄 공간 형성 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 저표면장력액 공급 공정은, 상기 저표면장력액을 공급하는 저표면장력액 공급구를 상기 차단 부재의 상기 대향면과 상기 기판의 상면 사이에서 이동시킴으로써, 상기 구멍 확대 공정과 병행하여, 상기 기판의 상면에 대한 상기 저표면장력액의 착액 위치를 바깥쪽으로 이동시키는 스캔 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 린스액이 부착된 기판을 수평으로 유지하면서 상기 기판의 중앙부를 통과하는 연직의 회전축선 둘레로 회전시키는 기판 유지 유닛과,
    상기 린스액보다 표면장력이 낮은 저표면장력액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상면을 향해 토출하는 저표면장력액 노즐과,
    실온보다 고온의 가열액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 하면을 향해 토출하는 하면 노즐과,
    청구항 1에 기재된 기판 처리 방법을 실행하는 제어 장치를 구비하는, 기판 처리 장치.
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