KR20190019186A - 희생막 형성 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20190019186A
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마사유키 오츠지
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

희생막 형성 방법은, 패턴 (P) 이 형성된 기판 (W) 의 표면을 덮는, 희생 폴리머 용액 (25) 의 액막 (26) 을 기판측부터 가열하여, 기판의 표면에 접하는 용액을 증발시킴으로써, 액막을, 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 유지시킨 상태에서 건조시켜, 희생막을 형성하고, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치는, 형성한 희생막을 이용하여 패턴의 도괴를 억제 또는 방지하면서, 기판의 표면을 처리한다.

Description

희생막 형성 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
본 발명은 희생막 형성 방법, 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, 각종 약액이나 린스액 등의 처리액을 사용하여 처리된다.
예를 들어, 기판을 1 장씩 처리하는 매엽식 (枚葉式) 의 기판 처리 장치는, 기판을 거의 수평으로 유지하면서, 그 기판을 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 의해 회전되는 기판의 상면에 처리액을 공급하는 노즐을 구비하고 있다.
전형적인 기판 처리 공정에서는, 스핀 척에 유지된 기판에 대해 약액이 공급되고, 그 후에 린스액이 공급됨으로써, 기판 상의 약액이 린스액으로 치환된다. 일반적인 린스액은 탈이온수이다.
그 후, 기판 상의 린스액을 배제하기 위해, 건조 공정이 실행된다. 건조 공정으로는, 기판을 고속으로 회전시켜 털어내어 건조시키는 스핀 드라이 공정이 알려져 있다.
그러나, 기판의 표면에 형성되어 있는 볼록상 패턴, 라인상 패턴 등의 패턴이, 건조 공정에서, 린스액이 갖는 표면장력 등에서 기인하여, 도괴될 우려가 있다.
그래서, 패턴의 도괴를 억제 또는 방지하기 위해, 기판 상의 린스액을, IPA (isopropyl alcohol) 등의 저표면장력액으로 치환하여 건조시키는 수법이 알려져 있다 (특허문헌 1, 2 등 참조).
일본 공개특허공보 2009-218376호 일본 공개특허공보 2014-110404호
그러나, 비록, 기판 상의 린스액을 저표면장력액으로 치환시켜 건조시켰다고 해도, 여전히 패턴이 도괴되기 쉬운 경우가 있다. 예를 들어, 패턴이 미세하고 고애스펙트비인 경우나, 패턴이 다종의 막의 적층체로 이루어지고, 각각의 막을 형성하는 재료의 표면 자유 에너지가 상이한 경우이다.
예를 들어, 패턴 사이에, 희생 폴리머를 간극 없이 충전하여 희생층을 형성하면, 패턴의 도괴를 방지할 수 있다. 희생층은, 예를 들어, 기판 상의 린스액을, 희생 폴리머의 용액으로 치환시킨 후, 건조시키는 것에 의해 형성할 수 있다.
그러나, 패턴 사이의 간극을 완전히 메우는 희생층을 형성하기 위해서는, 다량의 희생 폴리머를 필요로 한다. 그리고, 이 다량의 희생 폴리머로 이루어지는 희생층을 기판 표면으로부터 완전히 제거하는 것은 곤란하여, 다량의 잔류물이 발생한다.
그 때문에, 특히, 기판 처리의 최종 단계인 린스 후의 건조 공정에서, 다시, 다량의 잔류물이 발생할 우려가 있는 희생층을 형성하는 것은, 최대한 피해야 한다.
그래서, 본 발명의 목적은, 희생 폴리머의 사용량을 줄이면서, 패턴의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있는 희생막의 형성 방법, 그리고 당해 희생막 형성 방법을 이용한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 기판의 표면에 형성된 패턴의, 기부 (基部) 를 제외하는 적어도 선단부에 희생막을 형성하는 방법으로서, 상기 기판을, 상기 표면을 상방을 향하게 한 상태에서 수평으로 유지시키는 기판 유지 공정과, 상기 기판의 표면에, 희생 폴리머의 용액을 공급하여 상기 기판의 표면을 덮는 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 기판을 가열하여 상기 기판의 표면에 접하는 상기 용액을 증발시킴으로써, 상기 액막을 상기 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 유지시키는 액막 유지 공정과, 상기 유지시킨 액막을 건조시키는 건조 공정을 포함하는, 희생막 형성 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면을 덮는 액막을, 기판측부터 가열함으로써, 이른바 라이덴프로스트 현상에 의해, 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 유지시킨 상태에서, 건조시킬 수 있다. 즉, 기판의 표면에 형성된 패턴의, 특히, 서로 접촉하기 쉬운 선단부를 적어도 포함하는 영역을 선택적으로, 종래에 비해 소량의 희생 폴리머로 이루어지는 희생막으로 피복할 수 있다.
따라서, 희생 폴리머의 사용량을 줄이면서, 희생막에 의해 패턴을 보호하여, 예를 들어, 패턴의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다. 구체적으로는, 이웃하는 패턴의 선단부 사이를 연결하는 희생막의 브릿지를 형성하여, 개개의 패턴의 도괴를 억제 또는 방지하거나, 개개의 패턴의 선단부를 개별적으로 피복하여, 패턴의 도괴를 희생막끼리의 접촉에 의해 억제 또는 방지하거나 할 수 있다. 또, 패턴의 기부는, 희생막으로 덮이지 않고 노출되어 있다. 그 때문에, 희생막의 형성 후에, 예를 들어, 노출된 패턴의 기부를 처리액 등으로 처리할 수 있다.
상기 건조 공정은, 상기 기판을 가열하는 공정을 포함해도 된다.
특히, 액막 유지 공정부터 계속해서 기판을 가열함으로써, 희생막을 효율적으로 단시간에 형성할 수 있다.
본 발명은, 상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 처리액 공급 공정 후, 상기 기판을 고속으로 회전시켜 털어내어 건조시키는 스핀 드라이 공정과, 상기 처리액 공급 공정에 앞서 실행되고, 상기 기판의 표면에 형성된 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에, 상기 희생막 형성 방법을 이용하여 희생막을 형성하는 희생막 형성 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에, 앞서 설명한 희생막 형성 방법에 의해 미리 희생막을 형성한 상태에서, 처리액 공급 공정 및 스핀 드라이 공정이 실행된다. 패턴의 기부는, 희생막으로 덮이지 않고 노출되어 있다. 따라서, 스핀 드라이 공정에 있어서, 희생막에 의해 패턴의 도괴를 억제 또는 방지하면서, 그것에 선행되는 처리액 공급 공정에 있어서, 희생막으로 덮이지 않고 노출된 패턴의 기부를 처리액으로 처리할 수 있다.
본 발명은, 액 처리 위치 및 희생막 형성 위치에서 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 액 처리 위치 및 희생막 형성 위치에서, 상기 기판을, 상기 기판의 중앙부를 지나는 회전축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과, 상기 액 처리 위치에서, 상기 기판의 상면에, 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과, 상기 희생막 형성 위치에서, 상기 기판의 상면에, 희생 폴리머의 용액을 공급하는 희생 폴리머 용액 공급 유닛과, 상기 희생막 형성 위치에서, 상기 기판을 가열하는 가열 유닛과, 상기 회전 유닛, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 희생 폴리머 용액 공급 유닛 및 상기 가열 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 처리액 공급 공정 후, 상기 기판을 고속으로 회전시켜 털어내어 건조시키는 스핀 드라이 공정과, 상기 처리액 공급 공정에 앞서 실행되고, 상기 기판의 상면에 형성된 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에, 상기 희생막 형성 방법을 이용하여 희생막을 형성하는 희생막 형성 공정을 실행하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 기판의 표면을 덮는 액막을, 기판측부터 가열함으로써, 이른바 라이덴프로스트 현상에 의해, 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 유지시킨 상태에서, 건조시킬 수 있다. 즉, 기판의 표면에 형성된 패턴의, 특히, 서로 접촉하기 쉬운 선단부를 적어도 포함하는 영역을 선택적으로, 종래에 비해 소량의 희생 폴리머로 이루어지는 희생막으로 피복할 수 있다.
따라서, 희생 폴리머의 사용량을 줄이면서, 희생막에 의해 패턴을 보호하여, 패턴의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다. 구체적으로는, 이웃하는 패턴의 선단부 사이를 연결하는 희생막의 브릿지를 형성하여, 개개의 패턴의 도괴를 억제 또는 방지하거나, 개개의 패턴의 선단부를 개별적으로 피복하여, 패턴의 도괴를 희생막끼리의 접촉에 의해 억제 또는 방지하거나 할 수 있다.
또, 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에, 미리 희생막을 형성한 상태에서, 처리액 공급 공정 및 스핀 드라이 공정이 실행된다. 패턴의 기부는, 희생막으로 덮이지 않고 노출되어 있다. 따라서, 스핀 드라이 공정에 있어서, 희생막에 의해 패턴의 도괴를 억제 또는 방지하면서, 그것에 선행되는 처리액 공급 공정에 있어서, 희생막으로 덮이지 않고 노출된 패턴의 기부를 처리액으로 처리할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 희생막 형성 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3a 는, 상기 희생막 형성 유닛에 있어서 실행되는 희생막 형성 공정 중 액막 형성 공정을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3b 는, 상기 희생막 형성 공정 중 액막 유지 공정을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3c 는, 상기 희생막 형성 공정 중 건조 공정을 거쳐 형성되는 희생막의 일례의 도해적인 단면도이다.
도 3d 는, 상기 희생막의 다른 예의 도해적인 단면도이다.
도 4 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 액 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5 는, 상기 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판의 처리의 일례를 설명하는 도면이다.
도 6 은, 상기 기판 처리 장치에 구비되는 처리 유닛의 변형예의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 약액이나 린스액 등의 처리액에 의해 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을 1 장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 의 처리 대상인 기판 (W) 에는, 표면에 패턴이 형성되어 있다. 기판 처리 장치 (1) 는, 인덱서 블록 (2) 과, 인덱서 블록 (2) 에 결합된 처리 블록 (3) 과, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 장치의 동작이나 밸브의 개폐를 제어하는 제어 장치 (4) 를 포함한다. 제어 장치 (4) 는, 예를 들어, 마이크로컴퓨터를 사용하여 구성되어 있다. 제어 장치 (4) 는, CPU 등의 연산 유닛, 고정 메모리 디바이스, 하드 디스크 드라이브 등의 기억 유닛, 및 입출력 유닛을 포함한다. 기억 유닛에는, 기판 처리를 실시하기 위한 레시피 (연산 유닛이 실행하는 프로그램) 가 기억되어 있다.
인덱서 블록 (2) 은, 캐리어 유지부 (5) 와, 인덱서 로봇 (IR) 과, IR 이동 기구 (6) 를 포함한다. 캐리어 유지부 (5) 는, 복수 장의 기판 (W) 을 수용할 수 있는 캐리어 (C) 를 유지한다. 복수의 캐리어 (C) 는, 수평한 캐리어 배열 방향 (U) 으로 배열된 상태에서, 캐리어 유지부 (5) 에 유지되어 있다. IR 이동 기구 (6) 는, 캐리어 배열 방향 (U) 으로 인덱서 로봇 (IR) 을 이동시킨다. 인덱서 로봇 (IR) 은, 캐리어 유지부 (5) 에 유지된 캐리어 (C) 에 기판 (W) 을 반입하는 반입 동작, 및 기판 (W) 을 캐리어 (C) 로부터 반출하는 반출 동작을 실행한다.
한편, 처리 블록 (3) 은, 기판 (W) 을 처리하는 복수 (예를 들어, 4 개 이상) 의 처리 유닛 (7) 과, 센터 로봇 (CR) 을 포함한다. 복수의 처리 유닛 (7) 은, 평면에서 볼 때에, 센터 로봇 (CR) 을 둘러싸도록 배치되어 있다. 복수의 처리 유닛 (7) 은, 기판 (W) 의 표면에 형성된 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 희생막을 형성하는 희생막 형성 유닛 (7a) 과, 기판 (W) 의 표면에 처리액을 공급하여, 기판 (W) 을 처리액으로 처리하는 액 처리 유닛 (7b) 을 포함한다.
센터 로봇 (CR) 은, 처리 유닛 (7) 에 기판 (W) 을 반입하는 반입 동작, 기판 (W) 을 처리 유닛 (7) 으로부터 반출하는 반출 동작, 및 복수의 처리 유닛 (7) 사이에서 기판 (W) 을 반송하는 반송 동작을 실행한다. 또한, 센터 로봇 (CR) 은, 인덱서 로봇 (IR) 으로부터 기판 (W) 을 받음과 함께, 인덱서 로봇 (IR) 에 기판 (W) 을 건네는 동작도 실행한다.
인덱서 로봇 (IR) 및 센터 로봇 (CR) 은, 제어 장치 (4) 에 의해 제어된다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 희생막 형성 유닛 (7a) 의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 희생막 형성 유닛 (7a) 의 개략 구성, 및 희생막 형성 유닛 (7a) 에 있어서 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례에 대해 설명한다. 먼저, 희생막 형성 유닛 (7a) 의 개략 구성에 대해 설명한다.
희생막 형성 유닛 (7a) 은, 기판 (W) 을 수평으로 유지하여 회전시키는 기판 유지대 (8) (기판 유지 유닛) 와, 기판 유지대 (8) 에 유지된 기판 (W) 의 상면에, 희생 폴리머의 용액 (희생 폴리머 용액) 을 공급하는 희생 폴리머 용액 노즐 (9) 과, 기판 유지대 (8) 및 희생 폴리머 용액 노즐 (9) 을 수용하는 챔버 (10) 를 포함한다.
기판 유지대 (8) 는, 연직 방향으로 연장되는 회전축 (11) 의 상단에 고정되어 있다. 회전축 (11) 에는, 회전축 (11) 의 중심축선 둘레로 회전축 (11) 을 회전시키는 기판 회전 기구 (12) (회전 유닛) 가 결합되어 있다. 기판 회전 기구 (12) 는, 예를 들어, 모터를 포함하는 기구이다. 기판 유지대 (8) 의 내부에는, 기판 유지대 (8) 에 유지된 기판 (W) 을 가열하기 위한 히터 (13) (가열 유닛) 가 매설되어 있다. 또한, 기판 유지대 (8) 상에는, 히터 (13) 에 의한 가열시에 기판 (W) 의 온도를 균일화하는 균열 링 (14) 이 형성되어 있다. 균열 링 (14) 은, 기판 유지대 (8) 상에 있어서의 기판 (W) 의 유지 위치 (P1) 를 둘러싸는 링상으로 형성되어 있다. 유지 위치 (P1) 는, 희생막 형성 위치이다.
기판 유지대 (8) 에 관련하여, 기판 유지대 (8) 에 대해 기판 (W) 을 승강시키는 복수 개 (예를 들어, 3 개) 의 리프트 핀 (15) 이 형성되어 있다. 복수 개의 리프트 핀 (15) 은 챔버 (10) 의 바닥벽 (16) 에 삽입 통과되고, 챔버 (10) 밖에 있어서, 공통의 지지 부재 (17) 에 지지되어 있다. 지지 부재 (17) 에는, 실린더를 포함하는 리프트 핀 승강 기구 (18) 가 결합되어 있다. 리프트 핀 승강 기구 (18) 는, 복수 개의 리프트 핀 (15) 의 선단이 기판 유지대 (8) 의 상방으로 돌출하는 위치와, 복수 개의 리프트 핀 (15) 의 선단이 기판 유지대 (8) 의 하방으로 퇴피하는 위치 사이에서, 복수 개의 리프트 핀 (15) 을 일체적으로 승강시킨다.
희생 폴리머 용액 노즐 (9) 은, 희생 폴리머 용액 밸브 (19) 가 개재 장착된 희생 폴리머 용액 공급관 (20) (희생 폴리머 용액 공급 유닛) 에 접속되어 있다. 희생 폴리머 용액 노즐 (9) 에 대한 희생 폴리머 용액의 공급은, 희생 폴리머 용액 밸브 (19) 의 개폐에 의해 제어된다. 희생 폴리머 용액 노즐 (9) 에 공급된 희생 폴리머 용액은, 기판 유지대 (8) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 토출된다.
희생 폴리머 용액으로는, 예를 들어, 아크릴계 수지, 노볼락계 수지 등을 포함하는, 종래의 희생층 형성용의 희생 폴리머를, 물이나 IPA 등의 용제에 임의의 농도로 용해시킨 용액 등을 들 수 있다.
챔버 (10) 는, 챔버 (10) 내에 대한 기판 (W) 의 반입/반출을 위한 개구 (21) 가 형성된 격벽 (22) 과, 이 개구 (21) 를 덮는 게이트 셔터 (23) 를 포함한다. 게이트 셔터 (23) 는, 격벽 (22) 의 밖에 배치되어 있다. 게이트 셔터 (23) 에는, 실린더를 포함하는 게이트 개폐 기구 (24) 가 결합되어 있다. 게이트 개폐 기구 (24) 는, 게이트 셔터 (23) 가 격벽 (22) 의 외면에 밀착되어 개구 (21) 를 밀폐하는 폐쇄 위치와, 게이트 셔터 (23) 가 격벽 (22) 의 측방으로 이간되면서 하강하여 개구 (21) 를 크게 개방하는 개방 위치 사이에서, 게이트 셔터 (23) 를 이동시킨다.
제어 장치 (4) 는, 기억 유닛에 유지되어 있는 레시피의 내용에 기초하여, 희생막 형성 유닛 (7a) 에 포함되는, 기판 회전 기구 (12), 히터 (13), 리프트 핀 승강 기구 (18), 희생 폴리머 용액 밸브 (19) 및 게이트 개폐 기구 (24) 등의 동작을 제어한다.
다음으로, 희생막 형성 유닛 (7a) 에 있어서 실행되는 기판 (W) 의 처리에 대해 설명한다.
센터 로봇 (CR) 은, 희생막 형성 유닛 (7a) 내에 기판 (W) 을 반입한다. 희생막 형성 유닛 (7a) 내에 대한 기판 (W) 의 반입에 앞서, 게이트 개폐 기구 (24) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동된다. 이로써, 게이트 셔터 (23) 가 개방 위치에 배치되어, 챔버 (10) 의 개구 (21) 가 개방된다. 또, 리프트 핀 승강 기구 (18) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동되어, 복수 개의 리프트 핀 (15) 의 선단이, 기판 유지대 (8) 의 상방으로 돌출된다.
그 후, 센터 로봇 (CR) 이, 챔버 (10) 내에 기판 (W) 을 반입하고, 이 기판 (W) 을, 패턴이 형성된 패턴 형성면 (표면) 을 위를 향하게 한 상태에서, 리프트 핀 (15) 상에 재치 (載置) 한다. 제어 장치 (4) 는, 센터 로봇 (CR) 에 의해, 기판 (W) 을 리프트 핀 (15) 상에 재치시킨 후, 챔버 (10) 내로부터 센터 로봇 (CR) 을 퇴피시킨다. 그 후, 게이트 개폐 기구 (24) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동되어, 게이트 셔터 (23) 가 폐쇄 위치에 배치된다. 이로써, 챔버 (10) 의 개구 (21) 가 게이트 셔터 (23) 에 의해 밀폐된다.
다음으로, 리프트 핀 승강 기구 (18) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동되어, 복수 개의 리프트 핀 (15) 의 선단이, 기판 유지대 (8) 의 하방으로 퇴피한다. 이 리프트 핀 (15) 의 퇴피에 의해, 리프트 핀 (15) 상의 기판 (W) 이, 기판 유지대 (8) 상으로 이재 (移載) 된다. 이로써, 기판 (W) 이, 유지 위치 (P1) 에서 기판 유지대 (8) 에 유지된다 (기판 유지 공정). 기판 (W) 이 기판 유지대 (8) 상에 유지된 후, 제어 장치 (4) 는, 기판 회전 기구 (12) 를 제어함으로써, 기판 유지대 (8) 에 유지된 기판 (W) 을 회전시킨다.
다음으로, 희생 폴리머 용액을 기판 (W) 에 공급하여, 기판 (W) 의 표면에 형성된 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 희생막을 형성하는, 희생막 형성 공정이 실행된다. 구체적으로는, 제어 장치 (4) 는, 기판 유지대 (8) 에 의해 기판 (W) 을 회전시키면서, 희생 폴리머 용액 밸브 (19) 를 열어, 희생 폴리머 용액 노즐 (9) 로부터, 기판 유지대 (8) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 희생 폴리머 용액을 토출시킨다.
도 2, 및 도 3a ∼ 도 3d 를 참조하면서, 희생막 형성 공정에 대해 설명한다. 희생막 형성 공정은, 액막 형성 공정, 액막 유지 공정 및 건조 공정을 포함한다.
액막 형성 공정은, 기판 (W) 의 상면에, 당해 상면을 덮는 희생 폴리머 용액 (25) 의, 패들상의 액막 (26) 을 유지시키는 공정이다. 액막 형성 공정에 있어서, 제어 장치 (4) 는, 기판 회전 기구 (12) 를 제어하여, 기판 (W) 의 회전을 패들 속도 (0 ∼ 100 rpm) 로 유지시킨다. 기판 (W) 을 패들 속도로 회전시킴으로써, 기판 (W) 상에 공급된 희생 폴리머 용액 (25) 에 작용하는 원심력을 작게 하여, 기판 (W) 의 상면으로부터의, 희생 폴리머 용액 (25) 의 배출을 억제할 수 있다. 그리고, 기판 (W) 의, 패턴 (P) 이 형성된 상면 전역에 희생 폴리머 용액 (25) 이 공급되어, 기판 (W) 의 표면을 덮는 액막 (26) 이 형성된다 (도 3a 참조).
여기서, 「패들상」이란, 기판 (W) 의 회전이, 0 또는 저속의 속도로 실시되는 결과, 기판 (W) 의 상면에 공급된 액체의 액막에 0 또는 작은 원심력밖에 작용하지 않기 때문에, 기판 (W) 의 상면에 액체가 체류하여 액막을 형성하는 상태를 말한다. 이하, 본 명세서에 있어서 동일하다. 또, 「패들 속도」란, 기판 (W) 을 회전시켰을 때에, 기판 (W) 의 상면의 액체에 작용하는 원심력이, 그 액체와 기판 (W) 의 상면과의 사이에서 작용하는 계면장력보다 작거나, 혹은 원심력과 계면장력이 거의 길항하는 속도를 말한다. 이하, 본 명세서에 있어서 동일하다.
다음으로, 제어 장치 (4) 는, 기판 회전 기구 (12) 를 제어하여, 기판 유지대 (8) 에 의한 기판 (W) 의 회전을 정지시킨다. 다음으로, 제어 장치 (4) 는, 히터 (13) 에 통전하여, 기판 (W) 을, 희생 폴리머 용액 (25) 에 함유되는 용제의 비점 이상으로 가열시킨다. 이로써, 기판 (W) 으로부터의 열에 의해, 기판 (W) 의 표면에 접하는 희생 폴리머 용액 (25) 중의 용제가 증발하여, 증기가 발생한다 (도 3b 참조). 발생한 증기는, 기판 (W) 의 표면과 액막 (26) 사이에 층이 되어 개재되어, 이른바 라이덴프로스트 현상에 의해, 액막 (26) 을, 도 3b 중에 일점 쇄선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 패턴 (P) 의 선단부 방향으로 밀어올린다 (액막 유지 공정). 또, 용제의 증발에 의해, 액막 (26) 을 형성하는 희생 폴리머 용액 (25) 이 농축된다.
다음으로, 필요에 따라, 더욱 가열을 계속하여 액막 (26) 을 건조시키면, 패턴 (P) 의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에, 희생막이 형성된다. 구체적으로는, 이웃하는 패턴 (P) 의 선단부 사이가, 희생막 (27) 의 브릿지에 의해 연결되어진 상태 (도 3c 참조), 개개의 패턴의 선단부가, 별개로 희생막 (28) 에 의해 피복된 상태 (도 3d 참조), 또는 이것들이 혼재된 상태가 된다 (건조 공정).
이 어느 경우에도, 예를 들어, 계속되는 처리액 공급 공정 후의 스핀 드라이 공정 등에 있어서, 패턴 (P) 의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다. 또, 어느 경우에도, 종래의 패턴 사이의 간극을 완전히 메우는 희생층에 비해, 희생막 (27, 28) 을 형성하는 희생 폴리머의 사용량을 적게 할 수 있어, 잔류물의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 어느 경우에도, 패턴 (P) 의 기부는, 희생막 (27, 28) 에 의해 덮이지 않고 노출되어 있다. 따라서, 희생막 (27, 28) 의 형성 후에, 노출된 패턴 (P) 의 기부에 대해, 처리액 공급 공정, 및 스핀 드라이 공정을 실행할 수 있다.
또한, 이들 도면의 예와 같이, 희생 폴리머 용액 (25) 의 액막 (26) 을, 패턴 (P) 의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 머무르게 하여, 희생막 (27, 28) 을 형성하기 위해서는, 희생 폴리머 용액 (25) 의 고형분 농도 (희생 폴리머의 농도), 액막 형성 공정에서의 액막 (26) 의 두께 및 액막 유지 공정에서의 기판 (W) 을 가열하는 온도 등을 적절히 조정하면 된다. 일례로서 하기의 시험을 시도하였지만, 본 발명의 구성은 이것에 한정되는 것은 아니다.
희생층 형성용의, 고형분 농도가 5 ∼ 10 질량％ 정도인, 시판되는 희생 폴리머의 용액을, IPA 로 1：10000 으로 희석하여, 고형분 농도가 5 ∼ 10 ppm 인 희생 폴리머 용액을 조제하였다. 이 희생 폴리머 용액을, Si 와 아모르퍼스 카본 (a-C) 으로 이루어지는, 애스펙트비 (AR) 가 15 (폭 30 nm, 높이 450 nm) 인 패턴이 형성된 칩의 표면에, 패들 도포한 상태로, 120 ℃ 의 핫 플레이트 상에 재치한 결과, 약 3 초에 건조되었다. 건조 후의 칩의 단면을, SEM (Scanning Electron Microscope) 을 사용하여 관찰한 결과, 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 선택적으로, 희생막이 형성되어 있는 것이 확인되었다.
또 이 결과로부터, 동일한 칩에, 희생 폴리머 용액을 스핀 도포하는 경우에는, 고형분 농도를 0.5 ∼ 1 질량％ 정도로 하는 것이 좋을 것으로 추측되었다.
도 2 를 참조하여, 희생막이 형성된 후에는, 리프트 핀 승강 기구 (18) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동된다. 이로써, 복수 개의 리프트 핀 (15) 이 상승되어, 기판 (W) 이 기판 유지대 (8) 에 대해 상방으로 이간되는 위치 (예를 들어, 센터 로봇 (CR) 과의 사이에서 기판 (W) 을 주고받을 수 있는 위치) 까지 들어 올려진다. 그리고, 게이트 개폐 기구 (24) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동되어, 게이트 셔터 (23) 가 개방 위치에 배치된다. 이로써, 챔버 (10) 의 개구 (21) 가 개방된다. 그 후, 리프트 핀 (15) 에 의해 지지된 기판 (W) 이, 센터 로봇 (CR) 에 의해 챔버 (10) 내로부터 반출된다.
도 4 는, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 액 처리 유닛 (7b) 의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 액 처리 유닛 (7b) 의 개략 구성, 및 액 처리 유닛 (7b) 에 있어서 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례에 대해 설명한다. 먼저, 액 처리 유닛 (7b) 의 개략 구성에 대해 설명한다.
액 처리 유닛 (7b) 은, 기판 (W) 을 수평으로 유지하여 회전시키는 스핀 척 (29) (기판 유지 유닛) 과, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면에 약액을 공급하는 약액 노즐 (30) 과, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면에 린스액을 공급하는 린스액 노즐 (31) 과, 스핀 척 (29), 약액 노즐 (30) 및 린스액 노즐 (31) 을 수용하는 챔버 (32) 를 포함한다.
스핀 척 (29) 은, 기판 (W) 을 수평으로 유지하고, 당해 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직축선 둘레로 회전 가능한 원반상의 스핀 베이스 (33) 와, 이 스핀 베이스 (33) 를 연직축선 둘레로 회전시키는 스핀 모터 (34) (회전 유닛) 를 포함한다. 스핀 척 (29) 은, 기판 (W) 을 수평 방향으로 끼워 당해 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 협지식의 척이어도 되고, 디바이스 형성면이 아닌 기판 (W) 의 이면 (하면) 을 흡착함으로써 당해 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 배큠식의 척이어도 된다. 실시형태에서는, 스핀 척 (29) 은, 협지식의 척이다. 스핀 척 (29) 은, 유지 위치 (P2) 에서 기판 (W) 을 수평으로 유지한다. 유지 위치 (P2) 는, 액 처리 위치이다.
약액 노즐 (30) 은, 약액 밸브 (35) 가 개재 장착된 약액 공급관 (36) (처리액 공급 유닛) 에 접속되어 있다. 약액 노즐 (30) 에 대한 약액의 공급은, 약액 밸브 (35) 의 개폐에 의해 제어된다. 약액 노즐 (30) 에 공급된 약액은, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 토출된다.
약액으로는, 에칭액, 세정액을 들 수 있다. 더욱 구체적으로는, 약액으로는, 불산, SC1 (암모니아 과산화수소수 혼합액), SC2 (염산 과산화수소수 혼합액), 불화암모늄, 버퍼드 불산 (불산과 불화암모늄의 혼합액) 등을 들 수 있다.
린스액 노즐 (31) 은, 린스액 밸브 (37) 가 개재 장착된 린스액 공급관 (38) (처리액 공급 유닛) 에 접속되어 있다. 린스액 노즐 (31) 에 대한 린스액의 공급은, 린스액 밸브 (37) 의 개폐에 의해 제어된다. 린스액 노즐 (31) 에 공급된 린스액은, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 토출된다.
린스액으로는, 순수 (탈이온수), 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수나, 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 등을 들 수 있다.
챔버 (32) 는, 챔버 (32) 내에 대한 기판 (W) 의 반입/반출을 위한 개구 (39) 가 형성된 격벽 (40) 과, 이 개구 (39) 를 덮는 게이트 셔터 (41) 를 포함한다. 게이트 셔터 (41) 는, 격벽 (40) 의 밖에 배치되어 있다. 게이트 셔터 (41) 에는, 실린더를 포함하는 게이트 개폐 기구 (42) 가 결합되어 있다. 게이트 개폐 기구 (42) 는, 게이트 셔터 (41) 가 격벽 (40) 의 외면에 밀착되어 개구 (39) 를 밀폐하는 폐쇄 위치와, 게이트 셔터 (41) 가 격벽 (40) 의 측방으로 이간되면서 하강하여 개구 (39) 를 크게 개방하는 개방 위치 사이에서, 게이트 셔터 (41) 를 이동시킨다.
제어 장치 (4) 는, 기억 유닛에 유지되어 있는 레시피의 내용에 기초하여, 액 처리 유닛 (7b) 에 포함되는, 스핀 모터 (34), 약액 밸브 (35), 린스액 밸브 (37) 및 게이트 개폐 기구 (42) 등의 동작을 제어한다.
다음으로, 액 처리 유닛 (7b) 에 있어서 실행되는 기판 (W) 의 처리에 대해 설명한다.
센터 로봇 (CR) 은, 희생막 형성 유닛 (7a) 에 있어서 희생막을 형성한 후의 기판 (W) 을, 액 처리 유닛 (7b) 내에 반입한다. 액 처리 유닛 (7b) 내에 대한 기판 (W) 의 반입에 앞서, 게이트 개폐 기구 (42) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동된다. 이로써, 게이트 셔터 (41) 가 개방 위치에 배치되어, 챔버 (32) 의 개구 (39) 가 개방된다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 이, 챔버 (32) 내에 기판 (W) 을 반입하고, 이 기판 (W) 을, 그 패턴 형성면 (표면) 을 위를 향하게 한 상태에서, 스핀 척 (29) 상에 재치한다. 그리고, 기판 (W) 이, 스핀 베이스 (33) 에 일체 회전 가능하게, 스핀 척 (29) 에 유지된다.
제어 장치 (4) 는, 센터 로봇 (CR) 에 의해, 스핀 척 (29) 상에 기판 (W) 을 재치시킨 후, 챔버 (32) 내로부터 센터 로봇 (CR) 을 퇴피시킨다. 그 후, 게이트 개폐 기구 (42) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동되어, 게이트 셔터 (41) 가 폐쇄 위치에 배치된다. 이로써, 챔버 (32) 의 개구 (39) 가 게이트 셔터 (41) 에 의해 밀폐된다. 챔버 (32) 의 개구 (39) 가 밀폐된 후, 제어 장치 (4) 는, 스핀 모터 (34) 를 제어함으로써, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 을 회전시킨다.
다음으로, 기판 (W) 의 표면에 처리액을 공급하여, 기판 (W) 을 처리하는 처리액 공급 공정이 실시된다.
먼저, 약액을 기판 (W) 에 공급하여, 기판 (W) 을 처리하는 약액 처리가 실시된다. 이 약액 처리에 의해, 기판 (W) 및 패턴의 표면의 산화막, 질화막, 에칭 잔류물 등이 제거된다. 구체적으로는, 제어 장치 (4) 는, 스핀 척 (29) 에 의해 기판 (W) 을 회전시키면서, 약액 밸브 (35) 를 열어, 약액 노즐 (30) 로부터, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 약액을 토출시킨다. 약액 노즐 (30) 로부터 토출된 약액은, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급되어, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 퍼진다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역에 약액이 공급되어, 기판 (W) 의 상면 전역이 약액으로 처리된다. 그리고, 약액 밸브 (35) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치 (4) 는, 약액 밸브 (35) 를 닫아, 약액 노즐 (30) 로부터의 약액의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 린스액을 기판 (W) 에 공급하여, 기판 (W) 에 부착되어 있는 약액을 씻어내는 린스 처리가 실시된다. 구체적으로는, 제어 장치 (4) 는, 스핀 척 (29) 에 의해 기판 (W) 을 회전시키면서, 린스액 밸브 (37) 를 열어, 린스액 노즐 (31) 로부터, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 린스액을 토출시킨다. 린스액 노즐 (31) 로부터 토출된 린스액은, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급되어, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 퍼진다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역에 린스액이 공급되어, 기판 (W) 에 부착되어 있는 약액이 씻겨내진다. 그리고, 린스액 밸브 (37) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치 (4) 는, 린스액 밸브 (37) 를 닫아 린스액 노즐 (31) 로부터의 린스액의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 기판 (W) 을 건조시키는 스핀 드라이 공정이 실시된다. 구체적으로는, 제어 장치 (4) 는, 스핀 모터 (34) 를 제어하여, 기판 (W) 을 고회전 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 회전시킨다. 이로써, 기판 (W) 에 부착되어 있는 린스액에 큰 원심력이 작용하여, 당해 린스액이, 기판 (W) 의 주위로 털어내어진다. 이와 같이 하여, 기판 (W) 으로부터 린스액이 제거되고, 기판 (W) 이 건조된다. 스핀 드라이 공정이 소정 시간에 걸쳐 실시된 후에는, 제어 장치 (4) 는, 스핀 모터 (34) 를 제어하여, 스핀 척 (29) 에 의한 기판 (W) 의 회전을 정지시킨다. 그 후, 게이트 개폐 기구 (42) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동되어, 게이트 셔터 (41) 가 개방 위치에 배치된다. 이로써, 챔버 (32) 의 개구 (39) 가 개방된다. 그 후, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 이 센터 로봇 (CR) 에 의해 챔버 (32) 내로부터 반출된다.
도 5 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실시되는 기판 (W) 의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 1 및 도 5 를 참조한다.
캐리어 유지부 (5) 에 유지된 캐리어 (C) 내에 수용된 처리되지 않은 기판 (W) 은, 인덱서 로봇 (IR) 에 의해 반출된다. 그리고, 캐리어 (C) 내로부터 반출된 기판 (W) 은, 인덱서 로봇 (IR) 으로부터 센터 로봇 (CR) 에 건네진다. 센터 로봇 (CR) 은, 인덱서 로봇 (IR) 으로부터 받은 처리되지 않은 기판 (W) 을 희생막 형성 유닛 (7a) 내에 반입하여, 이 기판 (W) 을 기판 유지대 (8) 상의 유지 위치 (P1) 에 재치한다 (기판 유지 공정).
도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 희생막 형성 유닛 (7a) 에서는, 전술한 바와 같이 하여, 기판 (W) 의 표면에 형성된 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 선택적으로, 희생막이 형성된다 (희생막 형성 공정). 구체적으로는, 희생 폴리머 용액이, 희생 폴리머 용액 노즐 (9) 로부터, 유지 위치 (P1) 에서 기판 유지대 (8) 에 유지된 기판 (W) 의 표면에 공급되어, 기판 (W) 의 표면을 덮는 액막이 형성된다 (액막 형성 공정). 그리고, 히터 (13) 에 통전하여, 기판 (W) 을, 희생 폴리머 용액에 함유되는 용제의 비점 이상으로 가열시킨다. 이로써, 앞서 설명한 메커니즘에 의해, 기판 (W) 의 표면에 접하는 희생 폴리머 용액 중의 용제가 증발되고, 발생된 증기가 액막을 패턴의 선단부 방향으로 밀어올린다 (액막 유지 공정). 이어서 밀어올려진 액막이 건조되어, 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 선택적으로, 희생막이 형성된다 (건조 공정).
그리고, 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 희생막이 형성된 후에는, 희생막 형성 유닛 (7a) 내에 배치된 기판 (W) 이, 센터 로봇 (CR) 에 의해 희생막 형성 유닛 (7a) 내로부터 반출된다. 희생막 형성 유닛 (7a) 내로부터 반출된 기판 (W) 은, 센터 로봇 (CR) 에 의해, 액 처리 유닛 (7b) 내에 반입된다.
전술한 바와 같이, 패턴의 기부는, 희생막으로 덮이지 않고 노출되어 있다. 따라서, 희생막 형성 후에, 액 처리 유닛 (7b) 에 있어서, 패턴의 기부에 대해, 처리액 공급 공정, 및 스핀 드라이 공정을 실행할 수 있다.
도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 액 처리 유닛 (7b) 에서는, 전술한 바와 같이 하여, 약액이, 약액 노즐 (30) 로부터, 유지 위치 (P2) 에서 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 표면에 공급된다. 이로써, 기판 (W) 이 약액에 의해 처리된다 (약액 처리). 그 후, 도 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 린스액이, 린스액 노즐 (31) 로부터, 유지 위치 (P2) 에서 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 표면에 공급되어, 기판 (W) 의 표면에 부착되어 있는 약액이 씻겨내진다 (린스 처리). 그리고, 도 5(d) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 고속 회전에 의해, 기판 (W) 에 부착되어 있는 린스액이 기판 (W) 으로부터 제거된다 (스핀 드라이 공정). 이로써, 기판 처리 장치 (1) 에서의 일련의 처리가 종료된다. 제어 장치 (4) 는, 이와 같은 동작을 반복 실행시켜, 복수 장의 기판 (W) 을 1 장씩 처리시킨다.
처리가 완료된 기판 (W) 은, 외부의 장치에 반송하여, 희생막을 애싱, 드라이 에칭 등의 처리에 의해 제거할 수 있다.
이상과 같이 제 1 실시형태에서는, 기판 (W) 의 표면을 덮는 액막 (26) 을 기판 (W) 측부터 가열함으로써, 이른바 라이덴프로스트 현상에 의해, 패턴 (P) 의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 유지시킨 상태에서, 건조시킬 수 있다. 즉, 기판 (W) 의 표면에 형성된 패턴 (P) 의, 특히, 서로 접촉하기 쉬운 선단부를 적어도 포함하는 영역을 선택적으로, 종래에 비해 소량의 희생 폴리머로 이루어지는 희생막 (27, 28) 으로 피복할 수 있다.
또, 패턴 (P) 의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에, 미리 희생막 (27, 28) 을 형성한 상태에서, 처리액 공급 공정 및 스핀 드라이 공정이 실행된다. 패턴 (P) 의 기부는, 희생막 (27, 28) 으로 덮이지 않고 노출되어 있다. 따라서, 스핀 드라이 공정에 있어서, 희생막 (27, 28) 에 의해 패턴 (P) 의 도괴를 억제 또는 방지하면서, 그것에 선행되는 처리액 공급 공정에 있어서, 희생막 (27, 28) 으로 덮이지 않고 노출된 패턴 (P) 의 기부를 처리액으로 처리할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에서는, 액 처리 유닛 (7b) 및 희생막 형성 유닛 (7a) 이 별개인 경우에 대해 설명하였지만, 액 처리 유닛 (7b) 및 희생막 형성 유닛 (7a) 은 1 개의 처리 유닛 (7c) 으로 통합되어 있어도 된다. 그 경우, 희생막 형성 위치 (유지 위치 (P1)) 와 액 처리 위치 (유지 위치 (P2)) 는, 동일한 위치가 된다.
도 6 은, 변형예로서의, 처리 유닛 (7c) 의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이 변형예의 처리 유닛 (7c) 은, 전술한 도 4 의 액 처리 유닛 (7b) 에, 희생막 형성을 위한 기구를 추가한 것에 해당한다. 따라서, 도 6 에 있어서는, 전술한 도 4 에 나타낸 각 부와 동등한 구성 부분에 대해, 도 4 와 동등한 참조 부호를 붙여, 그 설명을 생략한다.
이하에서는, 처리 유닛 (7c) 의 개략 구성, 및 처리 유닛 (7c) 에 있어서 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례에 대해 설명한다. 먼저, 처리 유닛 (7c) 의 개략 구성에 대해 설명한다.
처리 유닛 (7c) 은, 스핀 척 (29) (기판 유지 유닛), 약액 노즐 (30) 및 린스액 노즐 (31) 에 추가로, 챔버 (32) 내에, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면에 희생 폴리머 용액을 공급하는 희생 폴리머 용액 노즐 (43) 을 포함한다. 스핀 척 (29) 은, 유지 위치 (P3) 에서 기판 (W) 을 수평으로 유지한다. 유지 위치 (P3) 는, 희생막 형성 위치와 액 처리 위치를 겸하고 있다. 스핀 베이스 (33) 내에는, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 을 가열하기 위한 히터 (44) (가열 유닛) 가 매설되어 있다.
희생 폴리머 용액 노즐 (43) 은, 희생 폴리머 용액 밸브 (45) 가 개재 장착된 희생 폴리머 용액 공급관 (46) (희생 폴리머 용액 공급 유닛) 에 접속되어 있다. 희생 폴리머 용액 노즐 (43) 에 대한 희생 폴리머 용액의 공급은, 희생 폴리머 용액 밸브 (45) 의 개폐에 의해 제어된다. 희생 폴리머 용액 노즐 (43) 에 공급된 희생 폴리머 용액은, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 토출된다. 희생 폴리머 용액으로는, 전술한 희생 폴리머 용액을 사용할 수 있다.
또, 약액 노즐 (30) 로부터 토출되는 약액, 및 린스액 노즐 (31) 로부터 토출되는 린스액으로서도, 각각, 전술한 약액 및 린스액을 사용할 수 있다.
제어 장치 (4) 는, 기억 유닛에 유지되어 있는 레시피의 내용에 기초하여, 처리 유닛 (7c) 에 포함되는, 스핀 모터 (34), 히터 (44), 희생 폴리머 용액 밸브 (45), 약액 밸브 (35), 린스액 밸브 (37) 및 게이트 개폐 기구 (42) 등의 동작을 제어한다.
다음으로, 처리 유닛 (7c) 에 있어서 실행되는 기판 (W) 의 처리에 대해 설명한다.
도 4 의 액 처리 유닛 (7b) 과 동일한 순서로, 게이트 개폐 기구 (42) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동되고, 게이트 셔터 (41) 가 개방 위치에 배치되어, 챔버 (32) 의 개구 (39) 가 개방된다. 다음으로, 센터 로봇 (CR) 이, 챔버 (32) 내에 기판 (W) 을 반입하고, 이 기판 (W) 을, 그 패턴 형성면 (표면) 을 위를 향하게 한 상태에서, 스핀 척 (29) 상에 재치한다. 그리고, 기판 (W) 이, 스핀 베이스 (33) 와 일체 회전 가능하게, 스핀 척 (29) 에 유지된다.
다음으로, 센터 로봇 (CR) 이 챔버 (32) 내로부터 퇴피한 후, 게이트 개폐 기구 (42) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동되고, 게이트 셔터 (41) 가 폐쇄 위치에 배치되어, 챔버 (32) 의 개구 (39) 가 게이트 셔터 (41) 에 의해 밀폐된다.
그 후, 제어 장치 (4) 는, 스핀 모터 (34) 를 제어함으로써, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 을, 전술한 패들 속도로 회전시킨다. 다음으로, 제어 장치 (4) 는, 기판 (W) 을 패들 속도로 회전시키면서, 희생 폴리머 용액 밸브 (45) 를 열어, 희생 폴리머 용액 노즐 (43) 로부터, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해, 희생 폴리머 용액을 토출시킨다. 이로써 기판 (W) 의 표면에, 희생 폴리머 용액의 액막이 형성된다.
다음으로, 제어 장치 (4) 는, 스핀 모터 (34) 를 제어하여, 스핀 척 (29) 에 의한 기판 (W) 의 회전을 정지시킨다. 그리고, 히터 (44) 에 통전하여, 기판 (W) 을, 희생 폴리머 용액에 함유되는 용제의 비점 이상으로 가열시킨다. 이로써, 앞서 설명한 메커니즘에 의해, 기판 (W) 의 표면의 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 선택적으로, 희생막이 형성된다 (희생막 형성 공정).
다음으로, 제어 장치 (4) 는, 스핀 모터 (34) 를 제어함으로써, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 을 다시 회전시키면서, 기판 (W) 의 표면에 처리액을 공급하여, 기판 (W) 을 처리하는 처리액 공급 공정을 실행한다. 구체적으로는, 먼저 약액 밸브 (35) 를 소정 시간에 걸쳐 열어, 약액 노즐 (30) 로부터, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 약액을 토출시켜, 약액 처리가 실시된다. 다음으로, 린스액 밸브 (37) 를 소정 시간에 걸쳐 열어, 린스액 노즐 (31) 로부터, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 린스액을 토출시켜, 린스액 처리가 실시된다.
다음으로, 제어 장치 (4) 는, 스핀 모터 (34) 를 제어하여, 기판 (W) 을 고회전 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 회전시킨다. 이로써, 기판 (W) 에 부착되어 있는 린스액에 큰 원심력이 작용하여, 당해 린스액이, 기판 (W) 의 주위로 털어내어진다. 이와 같이 하여, 기판 (W) 으로부터 린스액이 제거되고, 기판 (W) 이 건조된다 (건조 공정).
스핀 드라이 공정이 소정 시간에 걸쳐 실시된 후에는, 제어 장치 (4) 는, 스핀 모터 (34) 를 제어하여, 스핀 척 (29) 에 의한 기판 (W) 의 회전을 정지시킨다. 그 후, 게이트 개폐 기구 (42) 가 제어 장치 (4) 에 의해 구동되고, 게이트 셔터 (41) 가 개방 위치에 배치되어, 챔버 (32) 의 개구 (39) 가 개방된다. 그리고, 스핀 척 (29) 에 유지된 기판 (W) 이 센터 로봇 (CR) 에 의해 챔버 (32) 내로부터 반출된다.
처리가 완료된 기판 (W) 은, 외부의 장치에 반송하여, 희생막을 애싱, 드라이 에칭 등의 처리에 의해 제거할 수 있다.
이상과 같이 변형예에서는, 1 개의 처리 유닛 (7c) 내에서, 희생막 형성 공정부터 스핀 드라이 공정까지를 일관하여 실행할 수 있다.
이상, 본 발명의 하나의 실시형태 및 그 변형예인 도 6 의 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은, 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 액막 형성 공정에서 기판의 표면에 액막을 형성한 후, 기판을 가열하여, 액막 유지 공정을 실행하고 있다. 그러나, 미리, 가열을 한 기판의 표면에, 희생 폴리머 용액을 공급하여, 액막 형성 공정 및 액막 유지 공정을 거의 동시에 실행해도 된다.
또, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 액막 형성 공정에 있어서, 기판을 패들 속도로 회전시킨다고 설명하였지만, 기판을 패들 속도를 상회하는 액 처리 속도 (기판에 강한 원심력이 작용하는 회전 속도) 로 회전시키도록 해도 된다.
또, 패들 속도를 0 으로 하는 경우에는, 희생막 형성 유닛 (7a) 의 기판 회전 기구 (12) 의 구성을 생략할 수도 있다.
또, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 액막 유지 공정 후, 이어서 기판을 계속 가열하여, 건조 공정을 실행하고 있다. 그러나, 건조 공정에서는, 가열을 정지하고, 액막 유지 공정의 예열만으로 액막을 건조시켜도 된다.
또, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 본 발명의 희생막 형성 방법에 의해, 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 형성한 희생막을, 처리액에 의한 액 처리 후의 건조 공정에 있어서, 패턴의 도괴를 방지하기 위해 이용하고 있다. 그러나, 희생막은, 종래의 패턴 사이의 간극을 완전히 메우는 희생층 대신에, 예를 들어, 기판 (W) 의 반송시 등에 있어서의, 패턴의 보호를 위해 이용할 수도 있다. 그 경우에도, 희생 폴리머의 사용량을 현 상황에 비해 줄여, 잔류물의 발생을 최대한 억제할 수 있다.
또, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 기판 처리 장치 (1) 가, 원판상의 기판을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명하였지만, 기판 처리 장치 (1) 는, 다각형의 기판을 처리하는 장치여도 된다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이것들은 본 발명의 기술 내용을 분명히 하기 위해 사용된 구체예에 불과하다. 본 발명은, 이들 구체예에 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니고, 본 발명의 범위는, 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은, 2016년 9월 12일에 일본국 특허청에 제출된 일본 특허출원 2016-177884호에 대응하고 있고, 본 출원의 전체 개시는, 여기에 인용에 의해 도입되는 것으로 한다.
1 : 기판 처리 장치
4 : 제어 장치
7a : 희생막 형성 유닛
7b : 액 처리 유닛
7c : 처리 유닛
8 : 기판 유지대 (기판 유지 유닛)
12 : 기판 회전 기구 (회전 유닛)
13, 44 : 히터 (가열 유닛)
20, 46 : 희생 폴리머 용액 공급관 (희생 폴리머 용액 공급 유닛)
25 : 희생 폴리머 용액
26 : 액막
27, 28 : 희생막
29 : 스핀 척 (기판 유지 유닛)
34 : 스핀 모터 (회전 유닛)
36 : 약액 공급관 (처리액 공급 유닛)
38 : 린스액 공급관 (처리액 공급 유닛)
P : 패턴
P1 : 유지 위치 (희생막 형성 위치)
P2 : 유지 위치 (액 처리 위치)
P3 : 유지 위치 (액 처리 위치 ＋ 희생막 형성 위치)
W : 기판

Claims (4)

  1. 기판의 표면에 형성된 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 희생막을 형성하는 방법으로서,
    상기 기판을, 상기 표면을 상방을 향하게 한 상태에서 수평으로 유지시키는 기판 유지 공정과,
    상기 기판의 표면에, 희생 폴리머의 용액을 공급하여 상기 기판의 표면을 덮는 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 기판을 가열하여 상기 기판의 표면에 접하는 상기 용액을 증발시킴으로써, 상기 액막을 상기 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에 유지시키는 액막 유지 공정과,
    상기 유지시킨 액막을 건조시키는 건조 공정을 포함하는, 희생막 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조 공정은, 상기 기판을 가열하는 공정을 포함하는, 희생막 형성 방법.
  3. 상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과,
    상기 처리액 공급 공정 후, 상기 기판을 고속으로 회전시켜 털어내어 건조시키는 스핀 드라이 공정과,
    상기 처리액 공급 공정에 앞서 실행되고, 상기 기판의 표면에 형성된 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에, 상기 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법을 이용하여 희생막을 형성하는 희생막 형성 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 액 처리 위치 및 희생막 형성 위치에서 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 액 처리 위치 및 희생막 형성 위치에서, 상기 기판을, 상기 기판의 중앙부를 지나는 회전축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과,
    상기 액 처리 위치에서, 상기 기판의 상면에, 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과,
    상기 희생막 형성 위치에서, 상기 기판의 상면에, 희생 폴리머의 용액을 공급하는 희생 폴리머 용액 공급 유닛과,
    상기 희생막 형성 위치에서, 상기 기판을 가열하는 가열 유닛과,
    상기 회전 유닛, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 희생 폴리머 용액 공급 유닛 및 상기 가열 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 처리액 공급 공정 후, 상기 기판을 고속으로 회전시켜 털어내어 건조시키는 스핀 드라이 공정과, 상기 처리액 공급 공정에 앞서 실행되고, 상기 기판의 상면에 형성된 패턴의, 기부를 제외하는 적어도 선단부에, 상기 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법을 이용하여 희생막을 형성하는 희생막 형성 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
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