KR20190111786A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20190111786A
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processing
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마사시 이토나가
고지 우시마루
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기판의 휘어짐을 억제한 상태에서 기판 처리를 행하는 것을 목적으로 한다.
소수화 처리 유닛(U5)은, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 배치하는 열판(21c)과, 열판(21c)에 형성된 복수의 제1 관통 구멍(211, 212)을 통해 웨이퍼(W)의 이면에 흡인력을 부여하여 웨이퍼(W)를 유지하는 흡인부(70)와, 제1 관통 구멍(211, 212)보다 열판(21c)의 외측에 있어서 열판(21c)에 형성된 복수의 제2 관통 구멍(215)에 유체를 토출하고, 웨이퍼(W)의 이면측에 있어서 웨이퍼(W)의 외측으로 향하는 수평 방향의 기류를 형성하는 이면 퍼지 가스 공급부(50)를 구비한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 처리 용기 내에 배치된 기판의 표면에 HMDS(hexamethyldisilazane) 가스를 공급하여 상기 기판을 소수화하는 기판 처리 장치가 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2013-4804호 공보
여기서, 예컨대 3DNAND용의 기판 등의 휘어짐이 큰(예컨대 휘어짐이 100 ㎛ 이상의) 기판에 대해서는, 전술한 소수화 처리와 같은 기판 처리를 적절히 행할 수 없을 우려가 있다.
본 개시는, 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 휘어짐을 억제한 상태에서 기판 처리를 행하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 양태에 따른 기판 처리 장치는, 처리 대상의 기판을 배치하는 배치부와, 배치부에 형성된 하나 또는 복수의 구멍부를 통해 기판의 이면에 흡인력을 부여하여 기판을 유지하는 흡인 기구와, 구멍부보다 배치부의 외측에 있어서 배치부에 형성된 하나 또는 복수의 토출부에 유체를 토출하고, 기판의 이면측에 있어서 기판의 외측으로 향하는 수평 방향의 기류를 형성하는 기류 형성 기구를 구비한다.
본 개시에 따른 기판 처리 장치에서는, 기류 형성 기구가, 구멍부보다 배치부의 외측에 형성된 토출부에 유체를 토출하여, 기판의 외측으로 향하는 수평 방향의 기류를 형성하고 있다. 이러한 기류가 형성됨으로써, 베르누이 효과에 의해 기판의 이면에 있어서의 중앙쪽의 영역(기판의 이면에 있어서의, 토출부의 토출구에 대응하는 영역보다 중앙쪽의 영역)에서는 부압이 발생하여, 기판을 배치부 방향으로 흡인하는 힘이 가해진다. 이러한 베르누이 효과에 의해 발생하는 부압에 의한 흡인력과, 흡인 기구의 흡인력이 함께 기판에 가해짐으로써, 기판을 배치부에 적절히 유지할 수 있고, 기판의 휘어짐을 억제할 수 있다. 또한, 수평 방향의 기류에 의해 베르누이 효과가 발생함으로써, 기판의 이면에 있어서의 외측의 영역(기판의 이면에 있어서의, 토출부의 토출구에 대응하는 영역보다 외측의 영역)에서는 양압이 발생한다. 이와 같이, 기류 형성 기구에 의해 흡인 기구의 흡인력과는 상이한 방향으로도 힘이 가해지게 되기 때문에, 흡인 기구의 흡인력을 고려하여 기류 형성 기구에 있어서의 유체의 토출 유량을 조정함으로써, 배치부에 있어서의 기판의 자세를 조정(예컨대, 기판과 배치부가 일정 간격으로 이격된 상태로 기판을 유지)할 수 있고, 기판 처리의 자유도를 넓힐 수 있다. 또한, 베르누이 효과의 양압에 의해 기판을 배치부로부터 이격시킨 경우에는, 배치부 상의 갭 핀과 기판이 접촉하기 어려워져, 기판의 이면에 상처가 생기는 것, 및 이면의 메탈막이 벗겨져 파티클이 발생하는 것 등을 적절히 억제할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 있어서, 토출부는 복수 형성되어 있고, 복수의 토출부는, 기판에 대해 동심원 형상으로 형성되어 있어도 좋다. 이에 의해, 기판의 이면측에 있어서의, 복수의 토출부에 대응하여 기류가 형성되는 영역을 서로 동일한 위치(기판의 중심으로부터의 거리가 동일한 위치)로 할 수 있고, 기판을 보다 안정적으로 유지할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 있어서, 토출부는, 배치부에 있어서의 기판의 배치면에 대해 비스듬한 방향으로 연장되어 있어도 좋다. 이에 의해, 기판의 이면측에 있어서 수평 방향의 기류를 용이하게 형성할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 있어서, 토출부의 배치면에 대한 경사 각도는, 60도 이하, 바람직하게는 30도 이하여도 좋다. 이에 의해, 기판의 이면측에 있어서 수평 방향의 기류를 용이하게 형성할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 기판을 수용하는 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부를 더 구비하고, 배치부는, 기판을 가열하는 열판이어도 좋다. 이와 같이, 배치부에 의해 기판이 가열되고 기판에 처리 가스가 공급되는 구성에 있어서는, 기판의 이면측으로 처리 가스 등(처리 가스 또는 처리 중에 발생한 불필요물 등)이 돌아 들어가 기판과 반응하는 것이 문제되는 경우가 있다. 이 점, 본 개시에 따른 기판 처리 장치에서는, 구멍부보다 외측의 토출부로부터, 기판의 외측으로 향하는 방향으로 유체가 토출되기 때문에, 상기 유체에 의해 기판의 이면측으로 처리 가스 등이 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 있어서, 처리 가스 공급부에 의해 공급되는 처리 가스의, 기판의 표면의 외측으로 향하는 유속은, 기류 형성 기구에 의해 형성되는 기류의, 기판의 이면의 외측으로 향하는 유속보다 작아도 좋다. 이에 의해, 베르누이 효과에 의해 기판을 배치부에 있어서 적절히 유지할 수 있다.
기류 형성 기구의 토출 유량은, 흡인 기구의 흡인 유량보다 많아도 좋다. 흡인 기구의 흡인에 의해, 전술한 처리 가스 등을 기판의 이면측으로 유도해 버리는 것이 고려된다. 이 점, 기판의 외측으로 향하는 방향으로 토출되는 유체의 토출 유량을 흡인 기구의 흡인 유량보다 많게 함으로써, 흡인 기구의 흡인에 의해 처리 가스 등이 기판의 이면측으로 돌아 들어가는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 흡인이 개시되도록 흡인 기구를 제어하는 것과, 흡인 기구에 의한 흡인이 개시된 후에, 유체의 토출이 개시되도록 기류 형성 기구를 제어하는 것을 실행하도록 구성된 제어부를 더 구비하고 있어도 좋다. 예컨대, 기류 형성 기구에 의한 유체의 토출이 흡인 기구에 의한 흡인보다 선행하여 행해진 경우에는, 베르누이 효과의 양압에 의해 기판이 과도하게 부상하여, 기판의 휘어짐을 충분히 억제할 수 없는 것이 고려된다. 이 점, 흡인 기구에 의해 기판이 배치부 방향으로 유지된 후에, 양압을 발생시키는 기류 형성 기구에 의한 유체 토출이 개시됨으로써, 기판을 확실하게 배치부에 유지한 후에(즉 기판의 휘어짐을 적합하게 억제한 후에), 베르누이 효과의 양압을 조정하여 기판의 부상량을 조정하는 것이 가능해진다.
제어부는, 기류 형성 기구에 의한 유체의 토출이 개시된 후에, 처리 가스의 공급이 개시되도록 처리 가스 공급부를 제어하는 것을 더욱 실행하도록 구성되어 있어도 좋다. 이에 의해, 처리 가스 등이 기판의 이면으로 돌아 들어가는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
본 개시에 의하면, 기판의 휘어짐을 억제한 상태에서 기판 처리를 행할 수 있다.
도 1은 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1 중의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 단면도이다.
도 3은 도 2 중의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 단면도이다.
도 4는 소수화 처리 유닛의 개략 구성을 도시한 모식도이다.
도 5는 이면 퍼지에 의해 발생하는 베르누이 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 컨트롤러의 하드웨어 구성도이다.
도 7은 소수화 처리 순서의 흐름도이다.
도 8은 소수화 처리 유닛의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
〔기판 처리 시스템〕
기판 처리 시스템(1)은, 기판에 대해, 감광성 피막의 형성, 상기 감광성 피막의 노광, 및 상기 감광성 피막의 현상을 실시하는 시스템이다. 처리 대상의 기판은, 예컨대 반도체의 웨이퍼(W)이다. 감광성 피막은, 예컨대 레지스트막이다. 기판 처리 시스템(1)은, 도포·현상 장치(2)와 노광 장치(3)를 구비한다. 노광 장치(3)는, 웨이퍼(W)(기판) 상에 형성된 레지스트막(감광성 피막)의 노광 처리를 행한다. 구체적으로는, 액침 노광 등의 방법에 의해 레지스트막의 노광 대상 부분에 에너지선을 조사한다. 도포·현상 장치(2)는, 노광 장치(3)에 의한 노광 처리 전에, 웨이퍼(W)(기판)의 표면에 레지스트막을 형성하는 처리를 행하고, 노광 처리 후에 레지스트막의 현상 처리를 행한다.
〔기판 처리 장치〕
이하, 기판 처리 장치의 일례로서, 도포·현상 장치(2)의 구성을 설명한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 도포·현상 장치(2)는, 캐리어 블록(4)과, 처리 블록(5)과, 인터페이스 블록(6)과, 컨트롤러(100)(제어부)를 구비한다.
캐리어 블록(4)은, 도포·현상 장치(2) 내에의 웨이퍼(W)의 도입 및 도포·현상 장치(2) 내로부터의 웨이퍼(W)의 도출을 행한다. 예컨대 캐리어 블록(4)은, 웨이퍼(W)용의 복수의 캐리어(11)를 지지 가능하고, 전달 아암(A1)을 내장하고 있다. 캐리어(11)는, 예컨대 원형의 복수 매의 웨이퍼(W)를 수용한다. 전달 아암(A1)은, 캐리어(11)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(5)에 건네주고, 처리 블록(5)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(11) 내로 복귀시킨다.
처리 블록(5)은, 복수의 처리 모듈(14, 15, 16, 17)을 갖는다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 처리 모듈(14, 15, 16, 17)은, 복수의 액처리 유닛(U1)과, 복수의 열처리 유닛(U2)과, 이들 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A3)을 내장하고 있다. 처리 모듈(17)은, 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)을 경유하지 않고 웨이퍼(W)를 반송하는 직접 반송 아암(A6)을 더 내장하고 있다. 액처리 유닛(U1)은, 처리액을 웨이퍼(W)의 표면에 공급한다. 열처리 유닛(U2)은, 예컨대 열판 및 냉각판을 내장하고 있고, 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 냉각판에 의해 냉각하여 열처리를 행한다.
처리 모듈(14)은, 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층막(예컨대 반사 방지막)을 형성한다. 처리 모듈(14)의 액처리 유닛(U1)은, 하층막 형성용의 처리액을 웨이퍼(W) 상에 도포한다. 처리 모듈(14)의 열처리 유닛(U2)은, 하층막의 형성에 따르는 각종 열처리를 행한다. 처리 모듈(14)의 열처리 유닛(U2)에 있어서 행해지는 열처리의 구체예로서는, 하층막을 경화시키기 위한 가열 처리를 들 수 있다. 처리 모듈(14)은, 소수화 처리 유닛(U5)을 더 구비한다. 소수화 처리 유닛(U5)은, 예컨대 하층막이 형성된 웨이퍼(W)의 표면에 있어서, 여러 가지 막을 도포할 때에 밀착성을 높이기 위한 소수화 처리를 행하도록 구성되어 있다. 소수화 처리 유닛(U5)의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
처리 모듈(15)은, 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해 하층막 상에 레지스트막을 형성한다. 처리 모듈(15)의 액처리 유닛(U1)은, 레지스트막 형성용의 처리액을 하층막 위에 도포한다. 처리 모듈(15)의 열처리 유닛(U2)은, 레지스트막의 형성에 따르는 각종 열처리를 행한다.
처리 모듈(16)은, 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해 레지스트막 상에 상층막을 형성한다. 처리 모듈(16)의 액처리 유닛(U1)은, 상층막 형성용의 액체를 레지스트막 위에 도포한다. 처리 모듈(16)의 열처리 유닛(U2)은, 상층막의 형성에 따르는 각종 열처리를 행한다.
처리 모듈(17)은, 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해, 노광 후의 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 처리 모듈(17)의 액처리 유닛(U1)은, 노광이 완료된 웨이퍼(W)의 표면 상에 현상액을 도포한 후, 이것을 린스액에 의해 씻어버림으로써, 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 처리 모듈(17)의 열처리 유닛(U2)은, 현상 처리에 따르는 각종 열처리를 행한다. 열처리의 구체예로서는, 현상 처리 전의 가열 처리(PEB: Post Exposure Bake), 현상 처리 후의 가열 처리(PB: Post Bake) 등을 들 수 있다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 캐리어 블록(4)측에는 선반 유닛(U10)이 설치되어 있다. 선반 유닛(U10)은, 상하 방향으로 늘어서는 복수의 셀로 구획되어 있다. 선반 유닛(U10) 근방에는 승강 아암(A7)이 설치되어 있다. 승강 아암(A7)은, 선반 유닛(U10)의 셀끼리의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시킨다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 인터페이스 블록(6)측에는 선반 유닛(U11)이 설치되어 있다. 선반 유닛(U11)은, 상하 방향으로 늘어서는 복수의 셀로 구획되어 있다.
인터페이스 블록(6)은, 노광 장치(3)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행한다. 예컨대 인터페이스 블록(6)은, 전달 아암(A8)을 내장하고 있고, 노광 장치(3)에 접속된다. 전달 아암(A8)은, 선반 유닛(U11)에 배치된 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)에 건네주고, 노광 장치(3)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 선반 유닛(U11)으로 복귀시킨다.
컨트롤러(100)는, 예컨대 이하의 순서로 도포·현상 처리를 실행하도록 도포·현상 장치(2)를 제어한다. 먼저 컨트롤러(100)는, 캐리어(11) 내의 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)에 반송하도록 전달 아암(A1)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(14)용의 셀에 배치하도록 승강 아암(A7)을 제어한다.
다음으로 컨트롤러(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(14) 내의 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 반송하도록 반송 아암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층막을 형성하도록 액처리 유닛(U1), 열처리 유닛(U2), 및 소수화 처리 유닛(U5)을 제어한다. 그 후 컨트롤러(100)는, 하층막이 형성된 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 복귀시키도록 반송 아암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(15)용의 셀에 배치하도록 승강 아암(A7)을 제어한다.
다음으로 컨트롤러(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(15) 내의 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 반송하도록 반송 아암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)의 하층막 상에 레지스트막을 형성하도록 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)을 제어한다. 그 후 컨트롤러(100)는, 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 복귀시키도록 반송 아암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(16)용의 셀에 배치하도록 승강 아암(A7)을 제어한다.
다음으로 컨트롤러(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(16) 내의 각 유닛에 반송하도록 반송 아암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 상층막을 형성하도록 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)을 제어한다. 그 후 컨트롤러(100)는, 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 복귀시키도록 반송 아암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(17)용의 셀에 배치하도록 승강 아암(A7)을 제어한다.
다음으로 컨트롤러(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U11)에 반송하도록 직접 반송 아암(A6)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)에 송출하도록 전달 아암(A8)을 제어한다. 그 후 컨트롤러(100)는, 노광 처리가 실시된 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로부터 받아들여 선반 유닛(U11)으로 복귀시키도록 전달 아암(A8)을 제어한다.
다음으로 컨트롤러(100)는, 선반 유닛(U11)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(17) 내의 각 유닛에 반송하도록 반송 아암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)의 레지스트막에 현상 처리를 실시하도록 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)을 제어한다. 그 후 컨트롤러(100)는, 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 복귀시키도록 반송 아암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 캐리어(11) 내로 복귀시키도록 승강 아암(A7) 및 전달 아암(A1)을 제어한다. 이상으로 도포·현상 처리가 완료된다.
한편, 기판 처리 장치의 구체적인 구성은, 이상에 예시한 도포·현상 장치(2)의 구성에 한정되지 않는다. 기판 처리 장치는, 현상 처리용의 액처리 유닛(U1)[처리 모듈(17)의 액처리 유닛(U1)]과, 이것을 제어 가능한 컨트롤러(100)를 구비하고 있으면 어떠한 것이어도 좋다.
〔소수화 처리 유닛〕
계속해서, 처리 모듈(14)의 소수화 처리 유닛(U5)에 대해 상세히 설명한다. 소수화 처리 유닛(U5)은, 예컨대 하층막이 형성된 웨이퍼(W)의 표면에 있어서, 여러 가지 막을 도포할 때에 밀착성을 높이기 위한 소수화 처리를 행하는 처리 유닛이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 소수화 처리 유닛(U5)은, 소수화 처리 장치(20)와, 가스 공급부(30)와, 배기관(40)과, 이면 퍼지 가스 공급부(50)(기류 형성 기구)와, 개폐부(60)와, 흡인부(70)(흡인 기구)와, 컨트롤러(100)(제어부)를 갖는다.
(소수화 처리 장치)
소수화 처리 장치(20)는, 처리 용기(21)와, 덮개(22)를 갖는다. 처리 용기(21)는, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 수용하는 용기이다. 처리 용기(21)는, 수평으로 배치되는 원형의 바닥판(21a)과, 바닥판(21a)의 주연부(周緣部)로부터 연직 상방으로 연신되는 둘레벽(21b)과, 열판(21c)(배치부)을 갖고 있다. 한편, 소수화 처리 장치(20)는, 웨이퍼(W)를 지지하는 예컨대 3개의 지지핀(도시하지 않음)을 갖고 있고, 상기 지지핀이 에어 실린더(도시하지 않음) 등에 의해 승강시켜짐으로써, 웨이퍼(W)가 들어 올려져 웨이퍼(W)가 열판(21c) 상의 원하는 위치에 배치된다. 둘레벽(21b)에는, 두께 방향[둘레벽(21b)의 연신 방향]으로 관통하는 관통 구멍(21x)이 형성되어 있다.
열판(21c)은, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 배치하여 웨이퍼(W)를 가열(열처리)하는 원반형의 부재이다. 열판(21c)은, 바닥판(21a)에 배치되어 처리 용기(21)에 수용되어 있다. 열판(21c)은, 예컨대 전열선(도시하지 않음)을 내장하고 있고, 상기 전열선에 급전됨으로써 승온한다. 열판(21c)의 온도는, 예컨대 90℃∼200℃로 된다.
열판(21c)에는, 그 두께 방향으로 관통하는 제1 관통 구멍(211, 212)(구멍부) 및 제2 관통 구멍(215)(토출부)이 형성되어 있다. 제1 관통 구멍(211, 212)은, 연직 방향[열판(21c)에 있어서의 웨이퍼(W)의 배치면에 수직인 방향]으로 형성되어 있다. 제1 관통 구멍(211, 212)은, 예컨대 웨이퍼(W)의 직경이 300 ㎜ 정도이고, 열판(21c)의 직경이 350 ㎜ 정도인 경우에 있어서, 열판(21c)의 중심으로부터 직경 방향으로 40 ㎜∼120 ㎜만큼 떨어진 위치에 형성된다. 제1 관통 구멍(211)은, 전술한 각 관통 구멍 중 가장 내측(직경 방향 내측)에 형성되어 있고, 열판(21c)의 중심으로부터 직경 방향으로 소정 길이만큼 떨어진 위치에 있어서, 둘레 방향으로 나란히 복수 형성되어 있다. 제1 관통 구멍(212)은, 제1 관통 구멍(211)보다 직경 방향 외측의 위치에 형성되어 있고, 열판(21c)의 중심으로부터 직경 방향으로 소정 길이만큼 떨어진 위치에 있어서, 둘레 방향으로 나란히 복수 형성되어 있다. 제2 관통 구멍(215)은, 열판(21c)의 이면측[웨이퍼(W)의 배치면과 반대측]으로부터 열판(21c)의 배치면측으로 향함에 따라 열판(21c)의 중심으로부터 직경 방향 외측으로 향하도록 방사형으로(비스듬히) 연장되어 있다. 제2 관통 구멍(215)의 경사 각도[열판(21c)에 있어서의 웨이퍼(W)의 배치면에 대한 경사 각도]는, 예컨대 60도 이하, 바람직하게는 30도 이하로 된다. 제2 관통 구멍(215)은, 제1 관통 구멍(212)보다 직경 방향 외측의 위치에 형성되어 있고, 둘레 방향으로 나란히 복수 형성되어 있다. 복수의 제2 관통 구멍(215)은, 웨이퍼(W)에 대해 동심원 형상으로 형성되어 있다. 즉, 복수의 제2 관통 구멍(215)의 형성 영역은, 웨이퍼(W)에 대해 동심원 형상으로 형성되어 있다. 한편, 둘레 방향으로 늘어서는 복수의 제2 관통 구멍(215)은, 둘레 방향에 있어서 서로 연통(連通)되어, 전체로서 하나의 슬릿을 형성하는 것이어도 좋다.
덮개(22)는, 처리 용기(21)의 상방의 개구를 덮도록 배치되는 덮개 부재이다. 덮개(22)는, 수평으로 배치되는 원형의 상부판(22a)과, 상부판(22a)의 주연부로부터 연직 하방으로 연신되는 둘레벽(22b)을 갖고 있다. 후술하는 개폐부(60)에 의해, 처리 용기(21)의 개구를 덮는 위치에 덮개(22)가 배치된 상태에 있어서도, 덮개(22)의 둘레벽(22b)의 주연부에 있어서의 하단(22y)과, 처리 용기(21)의 둘레벽(21b)의 주연부에 있어서의 상단(21y) 사이에는 소정의 간극(G)이 형성된다. 소정의 간극(G)은, 예컨대 0.1 ㎜∼2.0 ㎜ 정도로 설정된다. 소정의 간극(G)이 형성된 상태에 있어서는, 처리 용기(21)와 덮개(22) 사이에 처리 공간(S)이 형성되어 있다. 둘레벽(22b)에는, 두께 방향[둘레벽(22b)의 연신 방향]으로 관통하는 관통 구멍(22x), 및 외주 배기부(22c)가 형성되어 있다. 또한, 상부판(22a)의 중앙부에는, 가스 유로(22d)가 형성되어 있다.
관통 구멍(22x)은, 처리 용기(21)의 개구를 덮는 위치에 덮개(22)가 배치된 상태에 있어서, 처리 용기(21)의 관통 구멍(21x)에 연통되도록 형성되어 있다. 후술하는 가스 공급부(30)에 의해, 처리 용기(21)의 내부에 HMDS(hexamethyldisilazane) 가스를 공급할 때, 관통 구멍(21x)의 하단측으로부터 퍼지 가스로서의 질소 가스가 공급된다. 이 경우, 퍼지 처리에 있어서의 잉여의 질소 가스는, 관통 구멍(21x)으로부터 관통 구멍(22x)에 연통되고, 관통 구멍(22x)의 상단으로부터 처리 용기(21)의 외부로 배출된다. 이에 의해, 처리 용기(21)의 내부와 외부 사이에, 이른바 에어 커튼이 형성되어, HMDS 가스의 처리 용기(21) 외부로의 누설이 방지된다. 상기 에어 커튼은, 처리 용기(21) 중의 HMDS 가스와 외부 분위기 중의 수분이 반응하는 것을 방지하는 기능을 갖는다.
외주 배기부(22c)는, 열판(21c)에 배치된 웨이퍼(W)보다 외측(외주측)으로부터, 처리 공간(S) 내의 가스를 배기한다. 외주 배기부(22c)는, 둘레벽(22b)에 있어서의 관통 구멍(22x)보다 직경 방향 내측에 형성되어 있고, 예컨대, 둘레 방향을 따라 환형으로 등간격으로 형성된 복수의 배기 구멍에 의해 구성되어 있다. 각 배기 구멍은, 후술하는 배기관(40)에 연통되어 있다.
가스 유로(22d)는, 상부판(22a)의 중앙부에 형성되어 있고, 가스 공급부(30)로부터 공급되는, 처리 가스로서의 HMDS 가스, 및 퍼지용 가스로서의 질소 가스를 처리 공간(S) 내에 흘린다. 가스 유로(22d)는, 상부판(22a)을 두께 방향으로 관통하도록 형성되어 있고, 가스 공급부(30)의 가스 공급관(35)에 연통되어 있다.
(가스 공급부)
가스 공급부(30)는, 웨이퍼(W)의 표면의 소수화를 위한 처리 가스인 HMDS 가스를 처리 용기(21)에 공급한다. HMDS 가스의 가스 농도(Vol%)는 예컨대 1%이다. 가스 공급부(30)는, 컨트롤러(100)의 제어에 따라(상세한 것은 후술), 처리 가스인 HMDS 가스를 공급한다.
또한, 가스 공급부(30)는, 처리 용기(21) 내에 있어서 HMDS 가스를 퍼지하기 위해서, 퍼지용 가스인 질소 가스를 공급하는 퍼지용 가스 공급부로서도 기능한다. 질소 가스의 상대 습도는, 0% 또는 0%에 한없이 가까운 값이고, 전술한 공기 및 HMDS 가스와 비교해서 매우 낮다. 가스 공급부(30)는, 컨트롤러(100)의 제어에 따라(상세한 것은 후술), 처리 가스인 HMDS 가스의 공급 후에, 퍼지용 가스인 질소 가스를 공급한다.
가스 공급부(30)는, HMDS 공급원(31)과, 질소 가스 공급원(32)과, HMDS 공급 밸브(33)와, N2 퍼지 밸브(34)와, 가스 공급관(35)을 갖는다. HMDS 공급원(31)은, 처리 가스인 HMDS 가스의 공급원이다. HMDS 공급원(31)에 있어서는, 예컨대 HMDS의 리퀴드가 저류되어 있고, 상기 리퀴드에 대해 질소 버블링을 행함으로써, HMDS가 기화되어 HMDS 가스가 된다. 질소 버블링을 행하기 위해서, HMDS 공급원(31)으로부터 공급되는 처리 가스에는, HMDS 가스뿐만이 아니라 미소(微小)의 질소 가스가 포함되어 있으나, 본 실시형태에서는 HMDS 공급원(31)으로부터 공급되는 처리 가스를 간단히 HMDS 가스라고 기재한다. 질소 가스 공급원(32)은, 퍼지용 가스인 질소 가스의 공급원이다. 가스 공급관(35)은, HMDS 공급원(31) 및 가스 유로(22d)를 접속하고, 질소 가스 공급원(32) 및 가스 유로(22d)를 접속하는 배관이다.
HMDS 공급 밸브(33)는, HMDS 공급원(31) 및 가스 유로(22d)를 접속하는 가스 공급관(35) 상에 설치되어 있다. N2 퍼지 밸브(34)는, 질소 가스 공급원(32) 및 가스 유로(22d)를 접속하는 가스 공급관(35) 상에 설치되어 있다. HMDS 공급 밸브(33) 및 N 2 퍼지 밸브(34)는, 가스 공급관(35) 내의 유로를 개폐한다. HMDS 공급 밸브(33)가 개방됨으로써, HMDS 공급원(31)으로부터 가스 공급관(35)을 통해 가스 유로(22d)에 처리 가스(HMDS 가스)가 흐른다. N2 퍼지 밸브(34)가 개방됨으로써, 질소 가스 공급원(32)으로부터 가스 공급관(35)을 통해 가스 유로(22d)에 퍼지용 가스(질소 가스)가 흐른다. HMDS 공급 밸브(33) 및 N2 퍼지 밸브(34)의 개폐는, 컨트롤러(100)에 의해 제어된다(상세한 것은 후술).
(배기관)
배기관(40)은, 처리 용기(21) 내의 가스를 외부로 배출하는 배관이다. 배기관(40)은, 외주 배기부(22c)의 각 배기 구멍에 연통되어 있다. 배기관(40)에는, 외주 배기부(22c)를 통해, 공기, 처리 가스(HMDS 가스), 및 퍼지용 가스로서의 질소 가스가 흐를 수 있다.
(개폐부)
개폐부(60)는, 컨트롤러(100)의 제어에 따라(상세한 것은 후술) 처리 용기(21)를 개방함으로써, 반송 아암(A3)에 의한 처리 용기(21) 내에의 웨이퍼(W)의 반입을 가능하게 한다. 개폐부(60)는, 덮개(22)를 파지(把持)하는 파지부(61)와, 액추에이터를 가지며 파지부(61)를 구동시키는 구동부(62)를 갖는다. 구동부(62)는, 컨트롤러(100)의 제어에 따라 파지부(61)를 구동시킴으로써, 처리 용기(21)에 대해 덮개(22)를 상대적으로 승강시킨다. 개폐부(60)는, 처리 용기(21)의 개구를 덮는 위치에 덮개(22)가 배치된 상태(닫혀진 상태)로부터, 덮개(22)를 상방으로 이동시킴으로써, 처리 용기(21)를 개방한다. 개폐부(60)는, 처리 용기(21)가 개방된 상태(열려진 상태)로부터, 덮개(22)를 하방으로 이동시킴으로써, 처리 용기(21)의 개구를 덮개(22)에 의해 덮는다.
(이면 퍼지 가스 공급부)
이면 퍼지 가스 공급부(50)는, 컨트롤러(100)의 제어에 따라(상세한 것은 후술) 제2 관통 구멍(215)에 유체를 토출하고, 웨이퍼(W)의 이면측에 있어서 웨이퍼(W)의 외측(직경 방향 외측)으로 향하는 수평 방향의 기류를 형성한다. 이면 퍼지 가스 공급부(50)의 토출 유량은, 후술하는 흡인부(70)의 흡인 유량보다 많게 된다. 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 의해 웨이퍼(W)의 이면측에 유체가 공급되는 데 대해, 전술한 가스 공급부(30)에 의해서는, 웨이퍼(W)의 표면측에 처리 가스인 HMDS 가스가 공급된다. 여기서, 가스 공급부(30)에 의해 공급되는 HMDS 가스의, 웨이퍼(W)의 표면의 외측으로 향하는 유속은, 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 의해 형성되는 기류의, 웨이퍼(W)의 이면의 외측으로 향하는 유속보다 작게 되어 있다.
이면 퍼지 가스 공급부(50)는, 질소 가스 공급원(51)과, N2 퍼지 밸브(52)와, 공급구(53)와, 가스 공급관(54)을 갖는다. 질소 가스 공급원(51)은, 퍼지용 가스인 질소 가스의 공급원이다. 공급구(53)는, 제2 관통 구멍(215)의 단부[열판(21c)의 이면측의 단부]에 형성되고, 질소 가스를 제2 관통 구멍(215)으로 유입시키는 공급구이다. 가스 공급관(54)은, 질소 가스 공급원(51)과 공급구(53)를 접속하는 배관이다. N2 퍼지 밸브(52)는, 가스 공급관(54) 상에 설치되어 있고, 가스 공급관(54) 내의 유로를 개폐한다. N2 퍼지 밸브(52)가 개방됨으로써, 질소 가스 공급원(51)으로부터 가스 공급관(54) 및 공급구(53)를 통해 제2 관통 구멍(215)에 퍼지용 가스(질소 가스)가 흐른다. N2 퍼지 밸브(52)의 개폐는, 컨트롤러(100)에 의해 제어된다(상세한 것은 후술).
전술한 바와 같이, 제2 관통 구멍(215)은, 연직 방향이 아니라, 열판(21c)에 있어서의 웨이퍼(W)의 배치면에 대해 비스듬한 방향[또한, 열판(21c)의 이면측으로부터 웨이퍼(W)의 배치면측으로 향함에 따라 직경 방향 외측으로 향하는 방향]으로 연장되어 있다. 이러한 제2 관통 구멍(215)에 토출된 퍼지용 가스는, 웨이퍼(W)의 이면측에 있어서, 웨이퍼(W)의 외측(직경 방향 외측)으로 향하는 수평 방향의 기류를 형성하게 된다. 이러한 기류가 형성됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 베르누이 효과에 의해, 웨이퍼(W)의 이면에 있어서의 직경 방향 중앙쪽의 영역[제2 관통 구멍(215)의 토출구에 대응하는 영역보다 중앙쪽의 영역]에서는 부압이 발생하여, 웨이퍼(W)를 열판(21c) 방향으로 흡인하는 힘이 가해진다. 또한, 웨이퍼(W)의 이면에 있어서의 직경 방향 외측의 영역[제2 관통 구멍(215)의 토출구에 대응하는 영역보다 외측의 영역]에서는 양압이 발생하여, 웨이퍼(W)를 부상시키는 방향의 힘이 가해진다.
(흡인부)
흡인부(70)는, 제1 관통 구멍(211, 212)을 통해 웨이퍼(W)의 이면에 흡인력을 부여하여 웨이퍼(W)를 유지한다[상세하게는, 열판(21c)에 웨이퍼(W)를 유지시킨다].
흡인부(70)는, 흡인 수단(71)과, 흡인 밸브(72, 73)와, 흡인구(74, 75)와, 흡인 배관(76, 77)을 갖는다. 흡인 수단(71)은, 압력의 작용에 의해 가스를 빨아올리는 기구이다. 흡인구(74)는, 제1 관통 구멍(211)의 단부[열판(21c)의 이면측의 단부]에 형성되고, 흡인 수단(71)에 의해 부여되는 흡인력을, 제1 관통 구멍(211)을 통해 처리 용기(21)의 가스에 전하는 부분이다. 흡인구(75)는, 제1 관통 구멍(212)의 단부[열판(21c)의 이면측의 단부]에 형성되고, 흡인 수단(71)에 의해 부여되는 흡인력을, 제1 관통 구멍(212)을 통해 처리 용기(21) 내의 가스에 전하는 부분이다. 흡인 배관(76)은, 흡인 수단(71)과 흡인구(74)를 접속하는 배관이다. 흡인 배관(77)은, 흡인 수단(71)과 흡인구(75)를 접속하는 배관이다. 흡인 밸브(72)는, 흡인 배관(76) 상에 설치되어 있고, 흡인 배관(76) 내의 유로를 개폐한다. 흡인 밸브(72)가 개방됨으로써, 처리 용기(21) 내의 가스가 제1 관통 구멍(211)을 통해 흡인 배관(76)측으로 빨려올라간다. 흡인 밸브(73)는, 흡인 배관(77) 상에 설치되어 있고, 흡인 배관(77) 내의 유로를 개폐한다. 흡인 밸브(73)가 개방됨으로써, 처리 용기(21) 내의 가스가 제1 관통 구멍(212)을 통해 흡인 배관(77)측으로 빨려올라간다. 흡인 밸브(72, 73)의 개폐는, 컨트롤러(100)에 의해 제어된다(상세한 것은 후술).
(컨트롤러)
컨트롤러(100)는, 흡인이 개시되도록 흡인부(70)를 제어하는 것과, 흡인부(70)에 의한 흡인이 개시된 후에, 유체(질소 가스)의 토출이 개시되도록 이면 퍼지 가스 공급부(50)를 제어하는 것을 실행하도록 구성되어 있다.
또한, 컨트롤러(100)는, 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 의한 유체(질소 가스)의 토출이 개시된 후에, 처리 가스인 HMDS 가스의 공급이 개시되도록 가스 공급부(30)를 제어하는 것을 더욱 실행하도록 구성되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(100)는, 기능 모듈로서, 개폐 제어부(101)와, 흡인 제어부(102)와, 퍼지 제어부(103)와, 소수화 제어부(104)를 갖는다.
개폐 제어부(101)는, 처리 용기(21)를 개방하도록 개폐부(60)를 제어한다. 구체적으로는, 개폐 제어부(101)는, 처리 용기(21)의 개구를 덮고 있는 덮개(22)가 상방[처리 용기(21)로부터 멀어지는 방향]을 향해 이동하도록[덮개(22)를 오픈하도록], 개폐부(60)의 구동부(62)를 제어한다. 덮개(22)가 오픈됨으로써, 처리 용기(21)가 개방되어, 처리 용기(21)에 공기가 공급된다. 개폐 제어부(101)는, 덮개(22)의 오픈 후, 처리 용기(21) 내에의 웨이퍼(W)의 반입 및 열판(21c)에의 웨이퍼(W)의 배치가 완료된 후에, 처리 용기(21)의 개구가 덮개(22)에 의해 덮여지도록 개폐부(60)를 제어한다. 구체적으로는, 개폐 제어부(101)는, 처리 용기(21)를 개방한 상태로부터 덮개(22)가 하방[처리 용기(21)에 근접하는 방향]을 향해 이동하도록[덮개(22)를 클로즈하도록], 개폐부(60)의 구동부(62)를 제어한다. 덮개(22)가 클로즈됨으로써, 처리 용기(21)의 개구로부터의 공기의 유입이 종료된다. 한편, 전술한 바와 같이, 덮개(22)가 클로즈된 상태에 있어서도, 덮개(22)와 처리 용기(21) 사이의 간극(G)으로부터, 처리 용기(21)에 미소의 공기가 공급된다.
흡인 제어부(102)는, 웨이퍼(W)의 이면에 흡인력이 부여되도록 흡인부(70)를 제어한다. 구체적으로는, 흡인 제어부(102)는, 열판(21c)에 웨이퍼(W)가 배치되고 개폐 제어부(101)에 의해 덮개(22)가 클로즈된 후에, 흡인 수단(71)에 의한 흡인력이 제1 관통 구멍(211) 및 처리 용기(21) 내의 가스에 작용하도록, 흡인 밸브(72)를 개방한다. 또한, 흡인 제어부(102)는, 열판(21c)에 웨이퍼(W)가 배치되고 개폐 제어부(101)에 의해 덮개(22)가 클로즈된 후에, 흡인 수단(71)에 의한 흡인력이 제1 관통 구멍(212) 및 처리 용기(21) 내의 가스에 작용하도록, 흡인 밸브(73)를 개방한다. 흡인 제어부(102)는, 열판(21c)에 배치된 웨이퍼(W)에 대한 기판 처리(소수화 처리)가 완료될 때까지, 웨이퍼(W)의 이면에 계속적으로 흡인력이 부여되도록 흡인 밸브(72, 73)를 개방한다. 흡인 제어부(102)는, 웨이퍼(W)에 대한 기판 처리(소수화 처리)가 완료되면, 흡인 밸브(72, 73)를 폐쇄한다. 한편, 흡인 제어부(102)는, 흡인부(70)에 의한 흡인력을 흡인 중에 있어서 적절히 변경해도 좋다. 예컨대, 흡인 제어부(102)는, 흡인 처리의 초기에 있어서는 강하게 흡인되도록 제어하고, 서서히 흡인력을 약하게 하도록 제어해도 좋다.
퍼지 제어부(103)는, 제2 관통 구멍(215)에 질소 가스가 공급되도록 이면 퍼지 가스 공급부(50)를 제어한다. 구체적으로는, 퍼지 제어부(103)는, 흡인부(70)에 의한 흡인이 개시된 후에, 제2 관통 구멍(215)에의 유체(질소 가스)의 토출이 개시되도록, N2 퍼지 밸브(52)를 개방한다. 퍼지 제어부(103)는, 열판(21c)에 배치된 웨이퍼(W)에 대한 기판 처리(소수화 처리)가 완료될 때까지, 제2 관통 구멍(215)에 계속적으로 유체가 토출되도록 N2 퍼지 밸브(52)를 개방한다. 퍼지 제어부(103)는, 웨이퍼(W)에 대한 기판 처리(소수화 처리)가 완료되면, N2 퍼지 밸브(52)를 폐쇄한다.
소수화 제어부(104)는, HMDS 가스가 공급되도록 가스 공급부(30)를 제어한다. 구체적으로는, 소수화 제어부(104)는, 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 의한 질소 가스의 토출이 개시된 후에, HMDS 공급 밸브(33)를 개방한다. 이에 의해, HMDS 공급원(31)으로부터 가스 공급관(35) 및 가스 유로(22d)를 통해, 처리 용기(21) 내에 HMDS 가스가 공급된다. 소수화 제어부(104)는, 소정 시간(예컨대 30초간) 경과 후에 HMDS 공급 밸브(33)를 폐쇄하여, HMDS 가스의 공급을 종료한다.
소수화 제어부(104)는, 가스 공급부(30)에 의한 HMDS 가스의 공급이 종료된 후에 퍼지용 가스인 질소 가스를 공급하도록 가스 공급부(30)를 제어한다. 구체적으로는, 소수화 제어부(104)는, 전술한 HMDS 가스의 공급이 종료된 후에, N2 퍼지 밸브(34)를 개방한다. 이에 의해, 질소 가스 공급원(32)으로부터 가스 공급관(35) 및 가스 유로(22d)를 통해, 처리 용기(21) 내에 질소 가스가 공급된다. 소수화 제어부(104)는, 소정 시간(예컨대 10초간) 경과 후에 N2 퍼지 밸브(34)를 폐쇄하여, 퍼지용 가스인 질소 가스의 공급을 종료한다.
컨트롤러(100)는, 하나 또는 복수의 제어용 컴퓨터에 의해 구성된다. 예컨대 컨트롤러(100)는, 도 6에 도시된 회로(120)를 갖는다. 회로(120)는, 하나 또는 복수의 프로세서(121)와, 메모리(122)와, 스토리지(123)와, 입출력 포트(124)와, 타이머(125)를 갖는다.
입출력 포트(124)는, 개폐부(60)의 구동부(62), 가스 공급부(30)의 HMDS 공급 밸브(33), 가스 공급부(30)의 N2 퍼지 밸브(34), 흡인부(70)의 흡인 밸브(72, 73) 및 이면 퍼지 가스 공급부(50)의 N2 퍼지 밸브(52) 등과의 사이에서 전기 신호의 입출력을 행한다. 타이머(125)는, 예컨대 일정 주기의 기준 펄스를 카운트함으로써 경과 시간을 계측한다. 스토리지(123)는, 예컨대 하드 디스크 등, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체를 갖는다. 기록 매체는, 후술하는 기판 처리 순서를 실행시키기 위한 프로그램을 기록하고 있다. 기록 매체는, 비휘발성의 반도체 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 등의 취출 가능한 매체여도 좋다. 메모리(122)는, 스토리지(123)의 기록 매체로부터 로드한 프로그램 및 프로세서(121)에 의한 연산 결과를 일시적으로 기록한다. 프로세서(121)는, 메모리(122)와 협동하여 상기 프로그램을 실행함으로써, 전술한 각 기능 모듈을 구성한다.
한편, 컨트롤러(100)의 하드웨어 구성은, 반드시 프로그램에 의해 각 기능 모듈을 구성하는 것에 한정되지 않는다. 예컨대 컨트롤러(100)의 각 기능 모듈은, 전용의 논리 회로 또는 이것을 집적한 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)에 의해 구성되어 있어도 좋다.
〔소수화 처리 순서〕
다음으로, 도 7을 참조하여, 기판 처리 방법의 일례로서, 컨트롤러(100)의 제어에 따라 소수화 처리 유닛(U5)이 실행하는 소수화 처리 순서를 설명한다.
먼저, 컨트롤러(100)는, 처리 용기(21)의 개구를 덮고 있는 덮개(22)가 상방을 향해 이동하도록[덮개(22)를 오픈하도록], 개폐부(60)의 구동부(62)를 제어하여, 웨이퍼(W)의 반입을 행한다(단계 S1).
계속해서, 컨트롤러(100)는, 웨이퍼(W)의 이면의 흡인이 개시되도록 흡인부(70)를 제어한다(단계 S2). 구체적으로는, 컨트롤러(100)는, 열판(21c)에 웨이퍼(W)가 배치되고 덮개(22)가 클로즈된 후에, 흡인 수단(71)에 의한 흡인력이 제1 관통 구멍(211) 및 처리 용기(21) 내의 가스에 작용하도록, 흡인 밸브(72)를 개방한다. 또한, 컨트롤러(100)는, 열판(21c)에 웨이퍼(W)가 배치되고 덮개(22)가 클로즈된 후에, 흡인 수단(71)에 의한 흡인력이 제1 관통 구멍(212) 및 처리 용기(21) 내의 가스에 작용하도록, 흡인 밸브(73)를 개방한다.
계속해서, 컨트롤러(100)는, 제2 관통 구멍(215)에의 질소 가스의 공급(퍼지)이 개시되도록 이면 퍼지 가스 공급부(50)를 제어한다(단계 S3). 구체적으로는, 컨트롤러(100)는, 흡인부(70)에 의한 흡인이 개시된 후에, 제2 관통 구멍(215)에의 유체(질소 가스)의 토출이 개시되도록, N2 퍼지 밸브(52)를 개방한다.
계속해서, 컨트롤러(100)는, HMDS 가스의 공급이 개시되도록 가스 공급부(30)를 제어한다(단계 S4). 구체적으로는, 컨트롤러(100)는, 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 의한 질소 가스의 토출이 개시된 후에, HMDS 공급 밸브(33)를 개방한다. 컨트롤러(100)는, 소정 시간(예컨대 30초간) 경과 후에 HMDS 공급 밸브(33)를 폐쇄하여 HMDS 가스의 공급을 종료하고, 퍼지용 가스인 질소 가스를 공급하도록 가스 공급부(30)를 제어한다.
계속해서, 컨트롤러(100)는, 단계 S4의 처리가 개시되고 나서 소정의 처리 시간이 경과되어 있는지의 여부를 판정한다(단계 S5). 단계 S5에 있어서 소정의 처리 시간이 경과되었다고 판정될 때까지는, 단계 S5의 판정이 반복된다. 한편, 단계 S5에 있어서 소정의 처리 시간이 경과되었다고 판정된 경우에는, 소수화 처리가 종료된다.
〔본 실시형태의 효과〕
본 실시형태에 따른 소수화 처리 유닛(U5)은, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 배치하는 열판(21c)과, 열판(21c)에 형성된 복수의 제1 관통 구멍(211, 212)을 통해 웨이퍼(W)의 이면에 흡인력을 부여하여 웨이퍼(W)를 유지하는 흡인부(70)와, 제1 관통 구멍(211, 212)보다 열판(21c)의 외측에 있어서 열판(21c)에 형성된 복수의 제2 관통 구멍(215)에 유체를 토출하고, 웨이퍼(W)의 이면측에 있어서 웨이퍼(W)의 외측으로 향하는 수평 방향의 기류를 형성하는 이면 퍼지 가스 공급부(50)를 구비한다.
본 실시형태에 따른 소수화 처리 유닛(U5)에서는, 이면 퍼지 가스 공급부(50)가, 제1 관통 구멍(211, 212)보다 외측에 형성된 제2 관통 구멍(215)에 유체를 토출하고, 웨이퍼(W)의 외측으로 향하는 수평 방향의 기류를 형성하고 있다. 이러한 기류가 형성됨으로써, 베르누이 효과에 의해 웨이퍼(W)의 이면에 있어서의 중앙쪽의 영역[웨이퍼(W)의 이면에 있어서의, 제2 관통 구멍(215)의 토출구에 대응하는 영역보다 중앙쪽의 영역]에서는 부압이 발생하여, 웨이퍼(W)를 열판(21c) 방향으로 흡인하는 힘이 가해진다(도 5 참조). 이러한 베르누이 효과에 의해 발생하는 부압에 의한 흡인력과, 흡인부(70)의 흡인력이 함께 웨이퍼(W)에 가해짐으로써, 웨이퍼(W)를 열판(21c)에 적절히 유지할 수 있고, 웨이퍼(W)의 휘어짐을 억제할 수 있다. 예컨대, 휘어진 웨이퍼에 대해 HMDS 가스에 의해 처리된 경우에는, 웨이퍼(W)의 외주부 또는 중앙부에 있어서 웨이퍼(W)의 온도가 다른 곳보다 상대적으로 낮아지고, 결과로서 HMDS 가스와 웨이퍼(W)의 반응이 진행되지 않으며, 접촉각이 낮아지는 것이 문제가 된다. 이 점, 전술한 수법에 의해 웨이퍼(W)의 휘어짐을 억제함으로써, 상기 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 수평 방향의 기류에 의해 베르누이 효과가 발생함으로써, 웨이퍼(W)의 이면에 있어서의 외측의 영역[웨이퍼(W)의 이면에 있어서의, 제2 관통 구멍(215)의 토출구에 대응하는 영역보다 외측의 영역]에서는 양압이 발생한다(도 5 참조). 이와 같이, 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 의해 흡인부(70)의 흡인력과는 상이한 방향으로도 힘이 가해지게 되기 때문에, 흡인부(70)의 흡인력을 고려하여 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 있어서의 유체의 토출 유량을 조정함으로써, 열판(21c)에 있어서의 웨이퍼(W)의 자세를 조정[예컨대, 웨이퍼(W)와 열판(21c)이 일정 간격으로 이격된 상태로 웨이퍼(W)를 유지]할 수 있고, 기판 처리의 자유도를 넓힐 수 있다. 또한, 베르누이 효과의 양압에 의해, 열판(21c) 상의 갭핀(도시하지 않음)과 웨이퍼(W)가 접촉하기 어려워져, 웨이퍼(W)의 이면에 상처가 생기는 것, 및 웨이퍼(W)의 메탈막이 벗겨져 파티클이 발생하는 것 등을 적절히 억제할 수 있다.
제2 관통 구멍(215)은 복수 형성되어 있고, 복수의 제2 관통 구멍(215)은, 웨이퍼(W)에 대해 동심원 형상으로 형성되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면측에 있어서의, 복수의 제2 관통 구멍(215)에 대응하여 기류가 형성되는 영역을 서로 동일한 위치[웨이퍼(W)의 중심으로부터의 거리가 동일한 위치]로 할 수 있고, 웨이퍼(W)를 보다 안정적으로 유지할 수 있다.
제2 관통 구멍(215)은, 열판(21c)에 있어서의 웨이퍼(W)의 배치면에 대해 비스듬한 방향으로 연장되어 있어도 좋다. 구체적으로는, 제2 관통 구멍(215)의 배치면에 대한 경사 각도는, 60도 이하, 바람직하게는 30도 이하여도 좋다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면측에 있어서 수평 방향의 기류를 용이하게 형성할 수 있다.
소수화 처리 유닛(U5)은, 웨이퍼(W)를 수용하는 처리 용기(21)에 처리 가스인 HMDS 가스를 공급하는 가스 공급부(30)를 구비하고, 열판(21c)은, 웨이퍼(W)를 가열하는 열판이다. 이와 같이, 열판(21c)에 의해 웨이퍼(W)가 가열되고 웨이퍼(W)에 처리 가스가 공급되는 구성에 있어서는, 웨이퍼(W)의 이면측으로 처리 가스가 돌아 들어가 웨이퍼(W)와 반응하는 것이 문제되는 경우가 있다. 구체적으로는, 웨이퍼(W)의 이면에 있어서 HMDS 가스와 반응함으로써, 백린스 시에 잔사(이물)가 증가하고, 상기 이물이 노광기의 스테이지 상에 퇴적되어 버린다고 하는 문제가 고려된다. 이 점, 소수화 처리 유닛(U5)에서는, 제1 관통 구멍(211, 212)보다 외측의 제2 관통 구멍(215)으로부터, 웨이퍼(W)의 외측으로 향하는 방향으로 유체가 토출되기 때문에, 상기 유체에 의해 웨이퍼(W)의 이면측으로 처리 가스가 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있다.
도 8에 도시된 도면은, 전술한 이면 퍼지 가스 공급부(50)로부터 토출되는 유체에 의해 웨이퍼(W)의 이면측으로 처리 가스가 돌아 들어가는 것이 억제되는 것을 도시한 도면이다. 도 8에서는, 횡축이 시간, 종축이 처리 가스(HMDS 가스) 농도를 나타내고 있다. 도 8 중의 「Vapor」는 가스 공급부(30)로부터 HMDS 가스가 공급되고 있는 시간대를 나타내고 있고, 「N2」는 가스 공급부(30)로부터 퍼지용의 질소 가스가 공급되고 있는 시간대를 나타내고 있다. 도 8에 도시된 파선은 이면 퍼지 가스 공급부(50)로부터 유체가 토출되지 않는 경우의 웨이퍼(W) 이면에 있어서의 HMDS 가스 농도를 나타내고 있고, 일점 쇄선은 이면 퍼지 가스 공급부(50)로부터 유체가 토출되는(예컨대 5 L/min으로 토출되는) 경우의 웨이퍼(W) 이면에 있어서의 HMDS 가스 농도를 나타내고 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 이면 퍼지 가스 공급부(50)로부터 유체가 토출됨으로써, 웨이퍼(W) 이면에 있어서의 HMDS 가스 농도가 거의 0에 가까운 값으로 되어 있다. 이것으로부터, 이면 퍼지 가스 공급부(50)로부터 유체가 토출됨으로써, 웨이퍼(W)의 이면측으로 처리 가스가 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다. 한편, 이면 퍼지 가스 공급부(50)로부터의 퍼지량은, 많게 할수록, 웨이퍼(W) 이면측으로의 HMDS 가스의 돌아 들어감을 효과적으로 억제할 수 있다.
가스 공급부(30)에 의해 공급되는 HMDS 가스의, 웨이퍼(W)의 표면의 외측으로 향하는 유속은, 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 의해 형성되는 기류의, 웨이퍼(W)의 이면의 외측으로 향하는 유속보다 작아도 좋다. 이에 의해, 베르누이 효과에 의해 웨이퍼(W)를 열판(21c)에 있어서 적절히 유지할 수 있다.
이면 퍼지 가스 공급부(50)의 토출 유량은, 흡인부(70)의 흡인 유량보다 많다. 흡인부(70)의 흡인에 의해, 전술한 처리 가스를 웨이퍼(W)의 이면측으로 유도해 버리는 것이 고려된다. 이 점, 웨이퍼(W)의 외측으로 향하는 방향으로 토출되는 유체의 토출 유량을 흡인부(70)의 흡인 유량보다 많게 함으로써, 흡인부(70)의 흡인에 의해 처리 가스가 웨이퍼(W)의 이면측으로 돌아 들어가는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
소수화 처리 유닛(U5)은, 흡인이 개시되도록 흡인부(70)를 제어하는 것과, 흡인부(70)에 의한 흡인이 개시된 후에, 유체의 토출이 개시되도록 이면 퍼지 가스 공급부(50)를 제어하는 것을 실행하도록 구성된 컨트롤러(100)를 구비한다. 예컨대, 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 의한 유체의 토출이 흡인부(70)에 의한 흡인보다 선행하여 행해진 경우에는, 베르누이 효과의 양압에 의해 웨이퍼(W)가 과도하게 부상하여, 웨이퍼(W)의 휘어짐을 충분히 억제할 수 없는 것이 고려된다. 이 점, 흡인부(70)에 의해 웨이퍼(W)가 열판(21c) 방향으로 유지된 후에, 양압을 발생시키는 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 의한 유체 토출이 개시됨으로써, 웨이퍼(W)를 확실하게 열판(21c)에 유지한 후에[즉 웨이퍼(W)의 휘어짐을 적합하게 억제한 후에], 베르누이 효과의 양압을 조정하여 웨이퍼(W)의 부상량을 조정하는 것이 가능해진다.
컨트롤러(100)는, 이면 퍼지 가스 공급부(50)에 의한 유체의 토출이 개시된 후에, 처리 가스의 공급이 개시되도록 가스 공급부(30)를 제어한다. 이에 의해, 처리 가스가 웨이퍼(W)의 이면으로 돌아 들어가는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
이상, 실시형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 이면 퍼지 가스 공급부(50) 등을 구비한 구성을 소수화 처리 유닛(U5)에 적용하는 예를 설명하였으나 이것에 한정되지 않는다. 즉, 이면 퍼지 가스 공급부(50) 등을 구비한 구성은, 처리 가스가 웨이퍼(W)의 이면으로 돌아 들어갈 가능성이 있는 그 외의 장치, 예컨대, CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치 또는 드라이 에칭 장치 등에 적용되어도 좋다. 또한, 이면 퍼지 가스 공급부(50) 등을 구비한 구성은, 처리 중에 발생한 불필요물 등이 웨이퍼(W)의 이면으로 돌아 들어갈 가능성이 있는 그 외의 장치, 예컨대 열처리(PAB: Post Apply Bake) 장치 등에 적용되어도 좋다. 이러한 장치에서는, 레지스트나 BARC, SOC(SPIN On Carbon) 도포 후의 웨이퍼(W)를 가열하여 도포막 중의 용매를 휘발시킨다. 이 경우, 이면 퍼지 가스 공급부(50)는, 가열 처리에 의해 막으로부터 나와 버리는 승화물(불필요물)이 웨이퍼(W)의 이면으로 돌아 들어가는 것을 방지한다. 또한, 이면 퍼지 가스 공급부(50) 등을 구비한 구성은, 웨이퍼(W)의 이면측으로의 처리 가스 등의 돌아 들어감이 발생하지 않는 장치, 예컨대 PEB(Post Exposure Bake) 장치 등에 적용되어도 좋다. 이 경우에 있어서도, 이면 퍼지 가스 공급부(50) 등은, 웨이퍼(W)의 휘어짐 방지, 및 이면에 있어서의 파티클 발생의 방지 등의 효과를 발생시킬 수 있다. 또한, 이면 퍼지 가스 공급부(50) 등을 구비한 구성은, 배치부에 회전 기구를 갖는 장치[예컨대 웨이퍼(W)의 현상 장치]에 적용되어도 좋다.
또한, 제2 관통 구멍(215)은 열판(21c)의 이면측[웨이퍼(W)의 배치면과 반대측]으로부터 열판(21c)의 배치면측으로 향함에 따라 열판(21c)의 중심으로부터 직경 방향 외측으로 향하도록 방사형으로(비스듬히) 연장되어 있다고 하여 설명하였으나 이것에 한정되지 않는다. 즉, 제2 관통 구멍(215)은, 흐르는 유체에 의해 웨이퍼(W)의 외측으로 향하는 수평 방향의 기류가 형성되는 것이면 되고, 예컨대 열판(21c)의 이면측으로부터 수직으로 상승하고, 열판(21c)의 배치면측에서 급격하게 수평 방향으로 구부러지는 것이어도 좋다.
열판(21c)에는, 그 두께 방향으로 관통하는, 구멍부로서의 제1 관통 구멍(211, 212), 및 토출부로서의 제2 관통 구멍(215)이 형성되어 있다고 하여 설명하였으나 이것에 한정되지 않고, 구멍부 및 토출부는 열판(21c)을 관통하는 것이 아니어도 좋다.

Claims (9)

  1. 처리 대상의 기판을 배치하는 배치부와,
    상기 배치부에 형성된 하나 또는 복수의 구멍부를 통해 상기 기판의 이면에 흡인력을 부여하여 상기 기판을 유지하는 흡인 기구와,
    상기 구멍부보다 상기 배치부의 외측에 있어서 상기 배치부에 형성된 하나 또는 복수의 토출부에 유체를 토출하고, 상기 기판의 이면측에 있어서 상기 기판의 외측으로 향하는 수평 방향의 기류를 형성하는 기류 형성 기구를 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 토출부는 복수개 형성되어 있고,
    복수의 상기 토출부는, 상기 기판에 대해 동심원 형상으로 형성되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 토출부는, 상기 배치부에 있어서의 상기 기판의 배치면에 대해 비스듬한 방향으로 연장되어 있는 것인 기판 처리 장치
  4. 제3항에 있어서, 상기 토출부의 상기 배치면에 대한 경사 각도는, 60도 이하인 것인 기판 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판을 수용하는 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부를 더 구비하고,
    상기 배치부는, 상기 기판을 가열하는 열판인 것인 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 처리 가스 공급부에 의해 공급되는 상기 처리 가스의, 상기 기판의 표면의 외측으로 향하는 유속은, 상기 기류 형성 기구에 의해 형성되는 상기 기류의, 상기 기판의 이면의 외측으로 향하는 유속보다 작은 것인 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 기류 형성 기구의 토출 유량은, 상기 흡인 기구의 흡인 유량보다 많은 것인 기판 처리 장치.
  8. 제5항에 있어서, 흡인이 개시되도록 상기 흡인 기구를 제어하는 것과, 상기 흡인 기구에 의한 흡인이 개시된 후에, 상기 유체의 토출이 개시되도록 상기 기류 형성 기구를 제어하는 것을 실행하도록 구성된 제어부를 더 구비하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는 또한 , 상기 기류 형성 기구에 의한 상기 유체의 토출이 개시된 후에, 상기 처리 가스의 공급이 개시되도록 상기 처리 가스 공급부를 제어하는 것을 실행하도록 구성되어 있는 것인 기판 처리 장치.
KR1020190030564A 2018-03-22 2019-03-18 기판 처리 장치 KR20190111786A (ko)

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