KR20210037554A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20210037554A
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후미히로 가미무라
마사토시 가사하라
테루오미 미나미
이쿠오 스나카
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 처리액의 소비량을 억제하면서 액처리의 면내 균일성을 높인다.
[해결수단] 기판 처리 방법은, 기판을 가열하여 상기 기판의 온도를 상승시키는 기판 승온 공정과, 상기 기판 승온 공정 후에, 상기 기판을 가열하며 제1 회전수로 회전시키면서 상기 기판의 제1 면에 프리웨트액을 공급하여, 상기 기판의 제1 면에 상기 프리웨트액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 액막 형성 공정 후에, 상기 기판을 가열하며 상기 제1 회전수보다 낮은 제2 회전수로 회전시키면서 상기 기판의 제1 면에 약액을 공급하여, 상기 기판의 제1 면을 상기 약액으로 처리하는 약액 처리 공정과, 상기 약액 처리 공정 후에 상기 기판의 온도를 저하시키는 기판 강온 공정을 포함하고 있다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에는, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 처리액을 공급함으로써 액처리를 행하는 액처리 공정이 포함된다. 이러한 액처리의 하나로서, 회전하는 기판의 표면의 중심에 가열된 약액을 공급함으로써 행해지는 약액 세정 처리 또는 웨트 에칭 처리가 있다. 기판의 중심부에 공급된 가열된 약액은, 기판의 둘레 가장자리부로 퍼지기까지의 동안에 온도가 저하한다. 또한, 주속이 높은 기판 둘레 가장자리부에서는 기판이 차가워지기 쉽다. 이 때문에, 기판의 이면에 가열된 액체 예컨대 물을 공급하여, 기판의 온도의 균일화를 도모하는 것이 행해지고 있다(예컨대 특허문헌 1을 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2015-057816호 공보
본 개시는 약액을 회전하는 기판에 공급하는 액처리에 있어서, 처리액의 소비량을 억제하면서 액처리의 면내 균일성을 높이는 기술을 제공한다.
본 개시의 일양태에 따른 기판 처리 방법은, 기판을 가열하여 상기 기판의 온도를 상승시키는 기판 승온 공정과, 상기 기판 승온 공정 후에, 상기 기판을 가열하며 제1 회전수로 회전시키면서 상기 기판의 제1 면에 프리웨트액을 공급하여, 상기 기판의 제1 면에 상기 프리웨트액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 액막 형성 공정 후에, 상기 기판을 가열하며 상기 제1 회전수보다 낮은 제2 회전수로 회전시키면서 상기 기판의 제1 면에 약액을 공급하여, 상기 기판의 제1 면을 상기 약액으로 처리하는 약액 처리 공정과, 상기 약액 처리 공정 후에 상기 기판의 온도를 저하시키는 기판 강온 공정을 포함한다.
본 개시에 따르면, 약액을 회전하는 기판에 공급하는 액처리에 있어서, 액처리의 면내 균일성을 높일 수 있다.
도 1은 기판 처리 장치의 일실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 종단 측면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 시스템에 마련된 처리 유닛의 구성의 일례를 나타내는 개략 종단면도이다.
도 3은 처리 유닛의 이면 노즐에 온도 조절용 DIW를 공급하는 온도 조절용 DIW 공급 기구의 일례를 나타내는 배관계 등의 도면이다.
도 4a는 일실시형태에 따른 액처리의 공정에 대해서 설명하는 작용도이다.
도 4b는 일실시형태에 따른 액처리의 공정에 대해서 설명하는 작용도이다.
도 4c는 일실시형태에 따른 액처리의 공정에 대해서 설명하는 작용도이다.
도 5a는 일실시형태에 따른 액처리의 공정에 대해서 설명하는 작용도이다.
도 5b는 일실시형태에 따른 액처리의 공정에 대해서 설명하는 작용도이다.
도 5c는 일실시형태에 따른 액처리의 공정에 대해서 설명하는 작용도이다.
도 6은 일실시형태에 따른 액처리의 공정에 대해서 설명하는 작용도이다.
도 7은 일실시형태에 따른 액처리의 공정에 대해서 설명하는 작용도이다.
도 8은 일실시형태에 따른 액처리의 공정에 대해서 설명하는 작용도이다.
도 9는 웨이퍼 승온 공정부터 린스 공정까지의 동안의 웨이퍼 온도의 추이의 일례에 대해서 설명하는 그래프이다.
도 10은 기판 처리 시스템 내의 HDIW 및 CDIW 배관 계통의 일례에 대해서 개략적으로 나타내는 배관계 등의 도면이다.
도 11은 기판 처리 시스템 내의 HDIW 배관 계통의 다른 예에 대해서 개략적으로 나타내는 배관계 등의 도면이다.
기판 처리 장치의 일실시형태를, 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 반입출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 마련된다.
반입출 스테이션(2)은, 캐리어 배치부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 배치부(11)에는, 복수매의 기판, 본 실시형태에서는 반도체 웨이퍼[이하 웨이퍼(W)]를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 배치된다.
반송부(12)는, 캐리어 배치부(11)에 인접하여 마련되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동과 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 전달부(14) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은, 반송부(12)에 인접하여 마련된다. 처리 스테이션(3)은, 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은, 반송부(15)의 양측에 배열되어 마련된다.
반송부(15)는, 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동과 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 전달부(14)와 처리 유닛(16) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은, 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는, 예컨대 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는, 기억부(19)에 기억된 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예컨대 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기한 바와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저, 반입출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 배치부(11)에 배치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 배치한다. 전달부(14)에 배치된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)에 반입된다.
처리 유닛(16)에 반입된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 배치된다. 그리고, 전달부(14)에 배치된 처리 완료된 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 배치부(11)의 캐리어(C)에 복귀된다.
다음에, 도 2를 참조하여 처리 유닛(16)의 구성에 대해서 설명한다.
처리 유닛(16)은, 챔버(20)와, 기판 유지 회전 기구(30)와, 제1 처리 유체 공급부(40)와, 제2 처리 유체 공급부(50)와, 회수컵(60)을 구비하고 있다.
챔버(20)는, 기판 유지 회전 기구(30) 및 회수컵(60)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는, FFU(Fan Filter Unit)(21)가 마련된다. FFU(21)는, 챔버(20) 내에 다운 플로우를 형성한다.
기판 유지 회전 기구(30)는, 기판 유지부(31)와, 지주부(32)와, 회전 구동부(33)를 구비하고 있다. 기판 유지부(31)는, 원반형의 베이스(31a)와, 베이스(31a)의 바깥 둘레 가장자리부에 원주 방향으로 간격을 두고 마련된 복수의 파지 갈고리(31b)를 갖는 메커니컬 척으로서 구성되어 있다. 기판 유지부(31)는 파지 갈고리(31b)에 의해 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 파지 갈고리(31b)가 기판을 파지하고 있을 때, 베이스(31a)의 상면과 웨이퍼(W)의 하면 사이에 간극이 형성된다.
지주부(32)는 연직 방향으로 연장되는 중공 부재이다. 지주부(32)의 상단은 베이스(31a)에 연결되어 있다. 회전 구동부(33)가 지주부(32)를 회전시킴으로써, 기판 유지부(31) 및 이것에 유지된 웨이퍼(W)가 연직축선 둘레로 회전한다.
회수컵(60)은, 기판 유지부(31)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 회수컵(60)은, 기판 유지부(31)에 유지되어 회전하는 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수컵(60)의 바닥부에는, 배액구(61)가 형성되어 있다. 회수컵(60)에 의해 포집된 처리액은, 배액구(61)로부터 처리 유닛(16)의 외부로 배출된다. 회수컵(60)의 바닥부에는, 배기구(62)가 형성되어 있다. 회수컵(60)의 내부 공간은 배기구(62)를 통해 흡인되어 있다. FFU(21)로부터 공급된 기체는, 회수컵(60)의 내부에 인입된 후에, 배기구(62)를 통해, 처리 유닛(16)의 외부로 배출된다.
제1 처리 유체 공급부(40)는, 기판 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)의 상면[통상은 디바이스가 형성된 웨이퍼(W)의 표면]에 여러 가지 처리 유체(액체, 가스, 기액 혼합 유체 등)를 공급한다. 제1 처리 유체 공급부(40)는, 웨이퍼(W)의 상면(제1 면)을 향하여 처리 유체를 토출하는 복수의 표면 노즐(41)을 갖는다. 표면 노즐(41)의 수는, 처리 유닛(16)에서 실행되는 처리를 행하기 위해 필요한 수만큼 마련된다. 도 2에는 5개의 표면 노즐(41)이 그려져 있지만, 이 수에 한정되는 것이 아니다.
제1 처리 유체 공급부(40)는, 하나 이상(도시예에서는 2개)의 노즐 아암(42)을 갖는다. 각 노즐 아암(42)은, 복수의 표면 노즐(41) 중 적어도 하나를 담지하고 있다. 각 노즐 아암(42)은, 담지한 표면 노즐(41)을, 웨이퍼(W)의 회전 중심의 대략 바로 위의 위치(처리 위치)와, 회수컵(60)의 상단 개구보다 외측의 후퇴 위치 사이에서 이동시킬 수 있다.
표면 노즐(41)의 각각에는, 대응하는 처리 유체 공급 기구(43)로부터 처리 유체가 공급된다. 처리 유체 공급 기구(43)는, 탱크, 봄베, 공장 용력(用力) 등의 처리 유체 공급원과, 처리 유체 공급원으로부터 표면 노즐(41)에 처리 유체를 공급하는 공급 관로와, 공급 관로에 마련된 개폐 밸브 및 유량 제어 밸브 등의 유량 조절 기기로 구성할 수 있다. 표면 노즐(41) 및 그 근방의 공급 관로 내에 체류하는 처리 유체(특히 처리액)를 배출하기 위해, 공급 관로에 드레인 관로를 접속할 수 있다. 이러한 처리 유체 공급 기구(43)는, 반도체 제조 장치의 기술분야에 있어서 널리 알려져 있어 구조의 도시 및 상세한 설명은 생략한다. 각 표면 노즐(41)이 후퇴 위치에 있을 때에 더미 디스펜스가 가능해지도록, 처리 유닛(16)에는 액받이(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
제2 처리 유체 공급부(50)는, 기판 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)의 하면[통상은 디바이스가 형성되지 않은 웨이퍼(W)의 이면]에 여러 가지 처리 유체(처리액, 처리 가스 등)를 공급한다. 제2 처리 유체 공급부(50)는, 웨이퍼(W)의 하면(제2 면)을 향하여 처리 유체를 토출하는 하나 이상의(도시예에서는 2개의) 이면 노즐(51A, 51B)을 갖는다. 도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 중공의 지주부(32)의 내부에, 처리액 공급관(52)이 연직 방향으로 연장되어 있다. 처리액 공급관(52) 내에 상하 방향으로 연장되는 2개의 유로의 각각의 상단 개구부가, 이면 노즐(51A, 51B)로서의 역할을 달성한다. 처리액 공급관(52)은, 기판 유지부(31) 및 지주부(32)가 회전하고 있을 때도, 비회전 상태를 유지할 수 있도록 지주부(32) 내에 설치되어 있다.
이면 노즐(51A)(가열 유체 노즐)에는, 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)로부터, 웨이퍼(W)를 온도 조절하기 위한 온도 조절용 DIW(순수)가 공급된다. 이면 노즐(51A) 및 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)는, 가열 유체(온도 조절용 유체)의 공급 기구를 구성한다. 이면 노즐(51B)에는, CDIW 공급 기구(53B)(도 2에만 나타냄)로부터, 웨이퍼(W)를 냉각하기 위한 냉각용의 CDIW(상온의 DIW)가 공급된다. 이면 노즐(51B) 및 CDIW 공급 기구(53B)는, 냉각용 유체의 공급 기구를 구성한다. CDIW 공급 기구(53B)는, 예컨대 앞서 간단히 설명한 표면 노즐(41)용의 처리 유체 공급 기구(43)와 동일한 일반적인 공지의 구성을 갖는 것이어도 좋다.
본 명세서에 있어서는, 가열된 DIW인 「HDIW」와 구별하기 위해, 상온(예컨대 24℃)의 DIW를 「CDIW」라고 부른다.
다음에, 도 3을 참조하여 이면 노즐(51A)용의 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)의 구성에 대해서 설명한다. 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)는, 복수의 처리 유닛(16)(16-1, 16-2, 16-3, ···)의 각각에 대하여 하나씩 마련되어 있다. 각 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)의 구성은 서로 실질적으로 동일하다.
기판 처리 시스템(1)은, HDIW의 공급원에 접속된 HDIW 줄기관(23)과, CDIW의 공급원에 접속된 CDIW 줄기관(24)을 가지고 있다. 줄기관(23, 24)은, 1대의 기판 처리 시스템(1)에 구비된 복수의 처리 유닛(16)의 전부에, HDIW 및 CDIW를 공급한다. HDIW 줄기관(23)에는 온도 센서(25)가 마련되고, CDIW 줄기관(24)에는 온도 센서(26)가 마련되어 있다.
HDIW의 공급원 및 CDIW의 공급원은, 기판 처리 시스템(1)이 설치되는 반도체 장치 제조 공장의 공장 용력인 것이 가장 일반적이다. 그러나, 예컨대, HDIW의 공급원이, 기판 처리 시스템(1)의 구성 요소로서 마련된 HDIW를 저류하는 탱크여도 좋다. 탱크에는, 공장 용력으로서의 HDIW의 공급원 및 CDIW의 공급원으로부터, DIW가 공급된다. 이 경우, 탱크에 접속되며 펌프 및 히터를 구비한 순환 관로가 HDIW 줄기관(23)에 상당한다. HDIW의 공급원은, 공장 용력으로서의 HDIW의 공급원 및 CDIW의 공급원으로부터 공급된 DIW를 가열하여 송출하는 핫워터 제너레이터여도 좋다.
온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)는, HDIW 줄기관(23)으로부터 분기된 주관로(531)(가열 유체 라인)를 갖는다. 주관로(531)에는, 상류측으로부터 순서대로, 유량계(532), 정압 밸브(533), 개폐 밸브(534), 제1 합류점(535), 제2 합류점(536), 제1 분기점(537), 개폐 밸브(538) 및 제2 분기점(539)이 마련되어 있다. 주관로(531)의 하류단은, 처리액 공급관(52) 내의 유로를 지나 이면 노즐(51A)에 접속되어 있다.
유량계(532) 및 정압 밸브(533)는, 주관로(531)를 흐르는 HDIW의 유량을 조정하는 유량 조정부를 구성한다. 정압 밸브(533)는 파일럿 포트(상세는 도시하지 않음)를 갖는다. 정압 밸브(533)는, 도시하지 않는 전공 레귤레이터로부터 파일럿 포트에 공급된 조작 압력(공기압)에 따른 이차측 압력이 실현되도록 동작한다. 정압 밸브(533)의 파일럿 포트에 공급되는 조작 압력은, 유량계(532)의 검출 유량이 원하는 값(설정값)이 되도록 제어 장치[도 1의 제어 장치(4) 또는 그 하위 컨트롤러]로부터 피드백 제어된다.
온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)는, 또한, CDIW 줄기관(24)으로부터 분기된 희석액 관로(540)를 가지고 있다. 희석액 관로(540)는 분기점(541)에 있어서 제1 분기 희석액 관로(542)와 제2 분기 희석액 관로(543)로 분기되어 있다. 제1 분기 희석액 관로(542)에는 스로틀(544)과, 개폐 밸브(545)가 개재되어 있다. 제2 분기 희석액 관로(543)에는 스로틀(546)과, 개폐 밸브(547)가 개재되어 있다. 도시예에서는, 스로틀(544, 546)은 역지 밸브를 갖는 오리피스(고정 스로틀)로서 구성되어 있다. 제1 분기 희석액 관로(542) 및 제2 분기 희석액 관로(543)는 각각, 제1 합류점(535) 및 제2 합류점(536)에 있어서 주관로(531)에 접속되어 있다.
희석액 관로(540)의 분기점(541)보다 상류측에는, 유량계(548) 및 정압 밸브(549)가 마련되어 있다. 유량계(548) 및 정압 밸브(549)는, 유량계(532) 및 정압 밸브(533)와 동일한 구성 및 작용을 갖는다.
제1 분기점(537)에 있어서, 주관로(531)로부터 제1 드레인 라인(550)이 분기되어 있다. 제1 드레인 라인(550)에는, 상류측으로부터 순서대로, 개폐 밸브(551), 온도 센서(552) 및 스로틀(553)[도시예에서는 역지 밸브를 갖는 오리피스(고정 스로틀)]이 마련되어 있다.
제2 분기점(539)에 있어서, 주관로(531)로부터 제2 드레인 라인(554)이 분기되어 있다. 제2 드레인 라인(554)에는, 상류측으로부터 순서대로, 개폐 밸브(555) 및 스로틀(556)[도시예에서는 역지 밸브를 갖는 오리피스(고정 스로틀)]이 마련되어 있다.
주관로(531)의 제2 분기점(539)보다 하류측에는, 온도 센서(557)가 마련되어 있다.
HDIW의 공급원 및 CDIW의 공급원이 공장 용력인 경우, HDIW 줄기관(23)을 흐르는 HDIW의 온도는 예컨대 70℃이고, CDIW 줄기관(24)을 흐르는 CDIW의 온도는 예컨대 24℃이다. 이 온도는, 외기온, 클린룸 내 온도의 변동 등의 요인에 따라 다소 변동하기 때문에, 온도 센서(25, 26)에 의해 감시되고 있다.
후술하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 온도 조절을 주된 목적으로 하여, 이면 노즐(51A)로부터 웨이퍼(W)의 이면에 온도 조절용 HDIW가 공급된다. 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)는, HDIW만, 또는 HDIW와 CDIW의 혼합액을, 이면 노즐(51A)로부터 웨이퍼(W)의 이면에 공급할 수 있다. 이면 노즐(51A)로부터 웨이퍼(W)에 공급되는 DIW의 온도는, HDIW와 CDIW의 혼합비{주관로(531)에 유입되는 HDIW의 유량과 희석액 관로[540(542, 543)]를 통해 주관로(531)에 유입되는 CDIW의 유량의 비율}를 변화시킴으로써 조절할 수 있다.
일례로서, 이면 노즐(51A)로부터 웨이퍼(W)의 이면에 공급되어야 하는 DIW의 유량이 1500 ㎖/min, 온도가 65℃라고 한다. 이 경우, 70℃의 HDIW의 유량을 1340 ㎖/min, 24℃의 CDIW의 유량을 160 ㎖/min으로 해야 하는 것을, 계산에 의해 용이하게 구할 수 있다.
제어 장치(4)는, 상기 계산을 행한다. 그리고 제어 장치(4)는, 계산에 의해 얻어진 HDIW 유량을, 유량계(532), 정압 밸브(533) 및 도시하지 않는 전공 레귤레이터를 포함하는 HDIW 유량 피드백 제어계에 설정값(목표값)(SV)으로서 부여한다. 또한 마찬가지로, 제어 장치(4)는, 계산에 의해 얻어진 CDIW 유량을, 유량계(548), 정압 밸브(549) 및 도시하지 않는 전공 레귤레이터를 포함하는 CDIW 유량 피드백 제어계에 설정값(목표값)(SV)으로서 부여하며, 개방해야 하는 분기 희석액 관로(542 또는 543)의 개폐 밸브(545 또는 547)를 지정하는 신호도 출력한다.
또한, 상기한 HDIW 유량 피드백 제어계 및 CDIW 유량 피드백 제어계에 있어서, 유량계(532, 548)에 의한 검출 유량이 측정값(PV)이고, 전공 레귤레이터로부터 정압 밸브(533, 549)에 부여되는 조작 압력이 조작량(MV)이다. 제어 장치(4)는, 설정값(SV)에 대한 측정값(PV)의 편차에 따라, 조작량(MV)을 조절한다.
혼합비의 레인지(최대값/최소값의 비)를 확대하기 위해, 제1 분기 희석액 관로(542)(제1 저온 유체 라인)의 스로틀(544)의 개구 면적은, 제2 분기 희석액 관로(543)(제2 저온 유체 라인)의 스로틀(546)의 개구 면적보다 대폭 크게 설정되어 있다. 따라서, 제1 분기 희석액 관로(542)의 개폐 밸브(545) 및 제2 분기 희석액 관로(543)의 개폐 밸브(547) 중 어느 한쪽을 선택적으로 개방함으로써, 정압 밸브(549) 단체로 실현할 수 있는 유량 레인지(최대 유량/최소 유량의 비)보다 대폭 넓은 유량 레인지를 실현하며, 또한, 고정밀도로 유량 조절을 행할 수 있다.
분기 희석액 관로(542, 543, ···)의 수는 도시한 2개에 한정되는 것이 아니며, 3개 이상이어도 좋다. 이 경우, 각 분기 희석액 관로는 주관로(531)에 병렬로 접속되고, 각 분기 희석액 관로에는 개폐 밸브(545, 547, ···) 및 스로틀(544, 546, ···)이 마련된다. 혼합비의 레인지를 확대하는 관점에서는 스로틀의 개구 면적은 서로 다른 것이 바람직하다.
제1 드레인 라인(550)은, 온도가 안정되기까지의 동안, DIW를 웨이퍼(W)에 공급하지 않고 폐기하기 위한 조작(「스로우 아웃」 또는 「더미 디스펜스」라고도 부름)에 이용된다.
제2 드레인 라인(554)은, 이면 노즐(51A), 이면 노즐(51A)에 연통하는 처리액 공급관(52) 내의 유로 및 그 근방의 관로에 잔류하는 DIW를 폐기하기 위해 이용된다. 이에 의해, 이면 노즐(51A)로부터의 온도 조절용 DIW의 토출을 개시한 직후에, 온도 제어되지 않은 DIW가 토출되는 것을 방지할 수 있다.
온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)는, 이면 노즐(51A)로부터 CDIW(HDIW에 혼합되지 않은 CDIW)를 단독으로 토출하도록 동작시키는 것도 가능하다. 이 경우, 이면 노즐(51B) 및 CDIW 공급 기구(53B)를 생략하는 것도 가능하다. 단, 이와 같이 하면, 이면 노즐(51A) 및 이것에 접속되는 관로의 온도가 불안정해지기 때문에, 이면 노즐(51B) 및 CDIW 공급 기구(53B)를, 이면 노즐(51A) 및 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)와 별도로 마련하는 편이 바람직하다.
다음에, 처리 유닛(16) 내에서 웨이퍼(W)에 대하여 실행되는 액처리에 대해서 도 3∼도 8을 참조하여 설명한다. 웨이퍼(W)는, 처리 대상면인 표면이 상면이 되도록, 기판 유지 회전 기구(30)에 의해 수평 자세로 유지되고, 연직 축선 둘레로 회전된다. 웨이퍼(W)의 회전은, 일련의 공정이 종료할 때까지 계속한다.
또한, 이하의 액처리의 설명에 있어서, 특별히 설명이 없는 경우에는, 표면 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 처리액의 착액점은, 웨이퍼(W)의 회전 중심 또는 그 부근이다. 표면 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 처리액의 착액점이 웨이퍼 둘레 가장자리부가 되는 경우, 표면 노즐(41)을 스캔시키는 경우에는 그때마다 그 취지를 기술하는 것으로 한다.
[웨이퍼 승온 공정]
먼저, 웨이퍼(W)를 액처리에 알맞은 온도까지 승온시키는 웨이퍼 승온 공정(기판 승온 공정)이 실시된다. 웨이퍼 승온 공정은, 후술하는 본처리 공정(약액 처리 공정)에서 이용되는 약액과는 다른 온도 조절용의 유체(가열된 유체)를 웨이퍼(W)의 이면에 공급함으로써 행해진다. 온도 조절용의 유체는, 이면 노즐(51A) 및 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A) 등으로 구성된 온도 조절 유체 공급부(가열 유체 공급부)에 의해 공급된다.
온도 조절용의 유체는 염가이며 또한 열용량이 큰 것이 바람직하고, 가장 적합한 온도 조절용 유체는 물이다. 그러나, 온도 조절용의 유체는 물(DIW) 이외의 유체, 예컨대 가스(구체적으로는 예컨대 가열된 질소 가스)여도 좋다.
웨이퍼 승온 공정에 앞서, 개폐 밸브(538)가 폐쇄된 상태로 개폐 밸브(555)가 개방되어, 제2 드레인 라인(554)을 통해, 분기점(539)으로부터 이면 노즐(51A)까지의 사이에 잔류하고 있는 DIW가 폐기된다.
한편, 개폐 밸브(551)가 개방된 상태로, 개폐 밸브(534)가 개방되어, 제어된 유량으로 HDIW가 주관로(531)에 유입되고, 또한, 개폐 밸브(545) 또는 개폐 밸브(547)가 개방되어, 제어된 유량으로 CDIW가 합류점(535 또는 536)을 통해 주관로(531)에 유입된다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이, 제어 장치(4)에 의해 계산된 HDIW 유량이 초기 설정값으로서 HDIW 유량 피드백 제어계에 부여되고, 제어 장치(4)에 의해 계산된 CDIW 유량이 초기 설정값으로서 CDIW 유량 피드백 제어계에 부여된다.
주관로(531) 내에서 HDIW와 CDIW가 혼합되어, 온도 조절용 DIW가 생성된다. 혼합을 촉진하기 위해, 제2 합류점(536)과 제1 분기점(537) 사이에 인라인 믹서 등의 혼합 촉진 디바이스를 마련하여도 좋다.
온도 조절용 DIW의 생성 개시 직후는, 유량, 온도 함께 불안정한 경향이 있다. 온도의 불안정함은, HDIW가 흐르기 전의 관로[특히 주관로(531)]가 차가워져 있는 것에 주로 기인한다. 이 때문에, 개폐 밸브(538)가 폐쇄된 상태로 개폐 밸브(551)가 개방되고, 제1 드레인 라인(550)을 통해, 생성 개시 직후의 온도 조절용 DIW가 폐기된다(더미 디스펜스). 제1 드레인 라인(550)을 흐르는 온도 조절용 DIW의 온도는, 온도 센서(552)에 의해 감시된다.
개폐 밸브(551)가 개방되고 나서 미리 정해진 시간이 경과하여 온도가 안정되었다면, 제어 장치(4)는, 온도 센서(552)의 검출값에 기초하여, 온도 센서(552)의 검출값이 목표 온도가 되도록 HDIW 유량의 (초기)설정값(SV) 및 CDIW 유량의 (초기)설정값(SV)을 보정하여도 좋다. 즉, 온도 센서(552)의 검출값이 목표값까지 상승하지 않는 경우에는, 예컨대, HDIW 유량의 설정값(SV)을 증가시키며 CDIW 유량의 설정값(SV)을 감소시키는 보정을 하여, HDIW 유량 및 CDIW 유량의 피드백 제어를 계속할 수 있다.
온도 센서(552)의 검출 온도가 목표값으로 안정되었다면, 개폐 밸브(551)가 폐쇄되며 개폐 밸브(538)가 개방된다. 개폐 밸브(555)는, 제2 드레인 라인(554)을 통한 잔류 DIW의 배출이 종료하면 즉시 폐쇄하여도 좋고, 개폐 밸브(551)가 폐쇄됨과 동시에 폐쇄하여도 좋다. 이에 의해 이면 노즐(51A)로부터 소정의 유량으로 소정의 온도의 온도 조절용 DIW가 웨이퍼(W)의 이면의 중앙부(웨이퍼의 회전 중심 또는 그 근방)를 향하여 토출된다. 이면 노즐(51A)로부터의 온도 조절용 DIW의 토출 유량은 예컨대 1500 ㎖/min으로 할 수 있다.
웨이퍼 승온 공정에 있어서 HDIW에 CDIW가 혼합되지 않고 이면 노즐(51A)로부터 공급되는 경우에는, 먼저, 개폐 밸브(545, 547, 538)를 폐쇄한 상태로, 개폐 밸브(551)가 개방된다. 또한, 개폐 밸브(555)를 개방하여, 분기점(539)보다 하류측에 체류하고 있는 액을 미리 배출해 둔다. 그렇게 하면 HDIW 줄기관(23)으로부터 주관로(531)에 유입된 HDIW는 제1 드레인 라인(550)에 유입된다. 이때, 제1 드레인 라인(550)을 흐르는 HDIW(온도 조절용 DIW)의 온도를, 온도 센서(552)에 의해 감시한다. 온도 센서(552)의 검출값이 상승하여 안정되었다면, 개폐 밸브(551, 555)를 폐쇄하고, 개폐 밸브(538)를 개방한다. 이에 의해, 이면 노즐(51A)로부터 HDIW의 토출이 개시된다. 이 시점에는, 주관로(531)의 분기점(537)보다 상류측의 부분은 충분히 따뜻해져 있기 때문에, 이면 노즐(51A)로부터 토출되는 HDIW의 온도는, 토출 개시 후에 비교적 단시간으로 안정된다.
이면 노즐(51A)로부터 온도 조절용 DIW가 토출되기 전에, 웨이퍼(W)는 회전을 개시하고 있다. 도 4a에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 이면 중앙부에 공급된 온도 조절용 DIW는, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부를 향하여 흘러, 웨이퍼(W)의 외방으로 이탈한다. 이때, 웨이퍼(W)의 이면이 온도 조절용 DIW의 액막으로 덮인다. 웨이퍼(W)는, 온도 조절용 DIW에 의해 가열됨으로써 승온된다.
웨이퍼 승온 공정에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전수는, 웨이퍼(W)의 이면 중앙부에 공급된 온도 조절용 DIW가 웨이퍼(W)의 이면 내를 균일하게 덮는 것이 보증되는 것 같은 회전수, 예컨대 200 rpm 이상의 적당한 회전수로 할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 회전수를 지나치게 높게 하면, 웨이퍼(W)의 외방으로 비산한 온도 조절용 DIW가 회수컵(60)에 세게 충돌하여, 다량의 DIW의 미스트가 웨이퍼(W)의 주위에 떠다니게 되어, 바람직하지 못하다. 또한, 웨이퍼(W)의 회전수를 지나치게 높게 하면, 주속이 높은 웨이퍼 둘레 가장자리부가 차가워지기 쉬워져, 웨이퍼 온도의 면내 균일성이 손상되기 때문에, 바람직하지 못하다. 상기의 것을 고려하여, 웨이퍼 승온 공정에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전수를 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 웨이퍼 승온 공정의 개시 후, 웨이퍼 강온 공정의 개시 전까지의 동안 쭉 이면 노즐(51A)로부터 온도 조절용 DIW가 토출된다. 이면 노즐(51A)로부터 토출되는 온도 조절용 DIW의 온도를, 온도 센서(557)에 의해 감시할 수 있다. 온도 센서(557)의 검출 결과에 기초하여, 전술한 바와 같은 HDIW 유량의 설정값(SV) 및 CDIW 유량의 설정값(SV)의 보정을 행할 수 있다. 이 보정은, 후술하는 바와 같이 이면 노즐(51A)로부터 토출되는 온도 조절용 DIW의 온도를 70℃에서 52℃로 저하시킬 때에도 이용할 수 있다.
웨이퍼 승온 공정에 있어서는, 도 4b 및 도 4c에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에도 온도 조절용 DIW를 공급하여도 좋다. 이 경우, 온도 조절용 DIW를 웨이퍼(W)의 표면에 공급하기 전에 더미 디스펜스를 행하여, 온도 조절용 DIW 공급용의 표면 노즐(41) 및 이것에 접속된 관로를 충분히 따뜻하게 해 두는 것이 바람직하다.
도 4b에서는, 웨이퍼(W)의 표면의 중앙부에만, 온도 조절용 DIW 공급용의 표면 노즐(41)[이하, 간편하게 「표면 온도 조절 노즐(41A)」이라고도 부름]로부터 비교적 대유량으로 온도 조절용 DIW가 공급된다. 웨이퍼 표면 중앙부에 공급된 온도 조절용 DIW는, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부를 향하여 흘러, 웨이퍼(W)의 외방으로 이탈(비산)한다. 이때, 웨이퍼(W)의 표면의 전체 영역이 온도 조절용 DIW의 액막에 덮인다. 웨이퍼(W)는, 표면에 공급된 온도 조절용 DIW에 의해서도 가열되어 승온된다. 이에 의해, 도 4a의 경우보다, 웨이퍼(W)를 신속하게 승온시킬 수 있다.
도 4c에서는, 웨이퍼(W)의 표면 둘레 가장자리부에만, 표면 온도 조절 노즐(41A)로부터 비교적 소유량으로 온도 조절용 DIW가 공급된다. 이때, 예컨대, 표면 온도 조절 노즐(41A)을 반경 방향으로 왕복 운동시켜, 온도 조절용 DIW의 웨이퍼(W)의 표면 상에의 착액점의 반경 방향 위치를 반복해서 변화시켜도 좋다. 이때, 웨이퍼(W)의 표면에서는, 둘레 가장자리부의 링형의 영역만이 온도 조절용 DIW의 액막에 덮인다. 도 4c의 경우에는, 차가워지기 쉬운 경향이 있는 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부를 국소적으로 가열하기 때문에, 웨이퍼 면내의 온도의 균일성을 보다 높일 수 있다. 표면 온도 조절 노즐(41A)을 왕복 운동시키는 대신에, 표면 온도 조절 노즐(41A)을 같은 위치(예컨대 도 4c에 나타낸 위치)에 고정한 상태로 온도 조절용 DIW를 토출시켜도 좋다.
웨이퍼 승온 공정에 있어서는, 도 4a, 도 4b, 도 4c 중 어느 것의 순서를 채용하는 경우에 있어서도, 후술하는 본처리 공정에 있어서의 웨이퍼 온도(「본처리 시 웨이퍼 온도」라고도 부른다. 이것은 예컨대 50℃이다.)보다 높은 온도(예컨대 70℃)까지 웨이퍼(W)를 승온하는 것이 바람직하다. 본처리 시 웨이퍼 온도보다 높은 제1 온도로 일단 승온시킨 후에 강온시키는 편이, 웨이퍼(W)의 온도가 본처리 시 웨이퍼 온도로 안정될 때까지 필요한 시간을 단축할 수 있는 것이 실제의 시험 운전에 의해서도 확인되어 있다.
[액막 형성 공정 및 본처리 공정]
계속해서, 웨이퍼(W)의 표면 전체 영역에 프리웨트액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과, 웨이퍼(W)의 표면을 약액으로 처리하는 본처리 공정(약액 처리 공정)이 행해진다. 프리웨트액은, 후술하는 본처리 공정에서 이용하는 약액과 같은 약액이어도 좋고, 후술하는 본처리 공정에서 이용하는 약액으로 치환 용이한 다른 액체[예컨대 DIW, IPA(이소프로필알코올) 등]여도 좋다.
4a, 도 4b 또는 도 4c의 웨이퍼 승온 공정가 종료한 후도, 계속해서 이면 노즐(51A)로부터 온도 조절용 DIW가 웨이퍼(W)의 이면에 계속해서 토출된다. 단, 이면 노즐(51A)로부터 토출되는 온도 조절용 DIW의 온도는, CDIW의 혼합비를 조절함으로써 본처리 시 웨이퍼 온도와 거의 같은 온도(예컨대 52℃)로 저하시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 온도는, 본처리 시 웨이퍼 온도를 향하여 저하해 간다.
웨이퍼 승온 공정에 있어서, 도 4a에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면에 온도 조절용 DIW를 공급하지 않는 경우에는, 약액 공급용의 표면 노즐(41)[이하, 간편하게 「표면 약액 노즐(41B)」이라고도 부름]로부터, 프리웨트액으로서, 본처리 공정에서 이용하는 약액과 동일한 상온의 약액이 공급된다(도 5a를 참조). 상온의 약액은, 웨이퍼(W)를 제1 회전수로 회전시키면서, 표면 약액 노즐(41B)로부터 웨이퍼(W)의 표면의 중앙부(웨이퍼의 회전 중심 또는 그 근방)에 제1 토출 유량으로 공급된다.
이때, 약액을 빠르게 웨이퍼(W)의 표면 전체 영역에 퍼지게 하기 위해, 상기 제1 회전수는, 비교적 높게(예컨대 800 rpm 정도) 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 토출 유량은 비교적 크게(예컨대 1000 ㎖/min 정도) 하여도 좋다. 제1 토출 유량을 비교적 크게 함으로써, 웨이퍼(W)의 회전수를 비교적 높여 하여도, 웨이퍼(W)의 표면의 전체 영역을 확실하게 약액의 액막으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 토출 유량을 비교적 크게 함으로써, 액막 형성 공정 개시 시에 비교적 고온(예컨대 70℃ 정도)으로 되어 있는 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 약액이 증발하여 건조 영역이 생기는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 균일한 액막을 형성하기 어려운 조건의 경우에는, 핑거링의 방지를 위해, 특히, 상기 제1 회전수 및 상기 제1 토출 유량을 크게 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예컨대, 웨이퍼(W)에 대한 젖음성이 낮은 약액, 또는, 고점성의 약액이 이용되는 경우 등이 생각된다.
웨이퍼 승온 공정에 있어서, 도 4b 또는 도 4c에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 표면에도 표면 온도 조절 노즐(41A)로부터 온도 조절용 DIW를 공급하고 있었던 경우에는, 표면 온도 조절 노즐(41A)로부터 온도 조절용 DIW의 토출을 정지한다. 그리고, 표면 약액 노즐(41B)로부터, 프리웨트액으로서, 본처리 공정에서 이용하는 약액과 같은 상온의 약액을 웨이퍼(W)의 표면의 중앙부에 공급함으로써 액막 형성 공정을 실행한다. 이 경우도 도 5a에 나타낸 상태가 된다.
도 4b 또는 도 4c의 상태로부터 액막 형성 공정으로 이행하는 경우에는, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 요철 패턴의 도괴 방지를 위해, 패턴 오목부 내로부터 온도 조절용 DIW가 이탈하기 전에, 약액을 웨이퍼(W)의 표면에 공급하는 것이 바람직하다.
이때, 앞서 공급되는 제1 처리액(여기서는 온도 조절용 DIW)과 나중에 공급되는 제2 처리액(여기서는 약액)을 이하와 같이 하여 전환하는 것이 바람직하다. 먼저, 제1 표면 노즐(41)[여기서는 표면 온도 조절 노즐(41A)]로부터 제1 처리액이 웨이퍼(W)의 표면의 회전 중심에 착액되어 있는 상태로부터 출발한다. 이 상태로부터, 제1 표면 노즐(41)에 근접한 위치에 있는 제2 표면 노즐(41)[여기서는 표면 약액 노즐(41B)]로부터 토출시킨 제2 처리액을, 웨이퍼(W)의 표면의 회전 중심으로부터 약간 떨어진 위치에 착액시킨다. 그 후, 제1 처리액의 착액점이 웨이퍼의 회전 중심으로부터 멀어져 가도록, 또한, 제2 처리액의 착액점이 웨이퍼의 회전 중심에 근접하도록, 제1 및 제2 표면 노즐(41)을 연동시켜 이동시킨다. 제2 처리액의 착액점이 웨이퍼의 회전 중심에 도달하였다면, 제1 표면 노즐(41)로부터의 제1 처리액의 토출을 정지시킨다. 이 경우, 웨이퍼 표면에의 제1 처리액의 공급 기간의 종기(終期)와, 약액 공급 기간의 시기(始期)가 오버랩하게 된다. 이하, 본 명세서에 있어서, 간편하게, 이 처리액의 전환 방식을 「오버랩(중복) 전환 방식」이라고도 부른다.
이 오버랩 전환 방식은, 공통의 노즐 아암(42)에 담지된 제1 표면 노즐(41)과 제2 표면 노즐(41)을 상기 관계가 성립하도록 이동시키면서 실행하여도 좋다. 이 대신에, 제1 노즐 아암(42)에 담지된 제1 표면 노즐(41)과, 제1 노즐 아암(42)과는 다른 제2 노즐 아암(42)에 담지된 제2 표면 노즐(41)을 상기 관계가 성립하도록 이동시키면서 실행하여도 좋다.
앞서 공급되는 제1 처리액(여기서는 온도 조절용 DIW)과 나중에 공급되는 제2 처리액(여기서는 약액)을 같은 표면 노즐(41)로부터 토출하는 구성을 채용하여도 문제가 없으면, 이하와 같이 하여 처리액의 전환을 행할 수 있다. 즉, 하나의 표면 노즐(41)에 제1 처리액의 공급 기구와 제2 처리액의 공급 기구를 병렬로 접속한다. 그리고, 제1 처리액의 공급 기구로부터 표면 노즐(41)에의 제1 처리액의 공급을 정지함과 거의 동시에 제2 처리액의 공급 기구로부터 표면 노즐(41)에의 제2 처리액의 공급을 개시한다. 이렇게 함으로써, 처리액의 웨이퍼(W)의 표면에의 공급이 끊어지는 일없이, 처리액의 전환을 행할 수 있다. 별개의 2개의 표면 노즐[제1 표면 노즐(41) 및 제2 표면 노즐(41)]을 이용하여, 제1 표면 노즐(41)로부터의 제1 처리액의 토출을 정지한 후에 곧바로 제2 표면 노즐(41)로부터의 제2 처리액의 토출을 개시하여도 좋다. 또, 이하, 본 명세서에 있어서, 간편하게, 이 처리액의 전환 방식을 「순차 전환 방식」이라고도 부른다.
액막 형성 공정에 있어서, 이면 노즐(51A)로부터 웨이퍼(W)의 이면에 본처리 시 웨이퍼 온도와 거의 같은 온도의 온도 조절용 DIW를 공급하는 것과, 표면 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 상온의 약액을 공급하는 것에 의해, 웨이퍼(W)는 냉각되어, 웨이퍼(W)의 온도는 본처리 시 웨이퍼 온도까지 저하해 간다.
또한, 액막 형성 공정 및 본처리 공정에 있어서, 표면 약액 노즐(41B)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 상온의 약액(예컨대 25℃)이 계속적으로 공급되기 때문에, 이면 노즐(51A)로부터 웨이퍼(W)의 이면에 공급되는 온도 조절용 DIW의 온도는, 본처리 시 웨이퍼 온도(예컨대 50℃)보다 약간 높은 온도(예컨대 52℃∼55℃)로 설정된다. 그렇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 온도(웨이퍼 표면과 약액의 계면의 온도)를 본처리 시 웨이퍼 온도로 유지할 수 있다. 본처리 공정에 있어서 웨이퍼(W)의 이면에 공급되는 온도 조절용 DIW의 온도는, 본처리 공정에 있어서 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 약액의 온도, 약액의 유량, 약액의 비열, 웨이퍼(W)의 회전수, 챔버(20) 내의 온도, 챔버(20) 내의 다운 플로우의 유량 등, 웨이퍼(W)의 온도에 영향을 부여할 수 있는 요인을 고려하여 결정할 수 있다.
액막 형성 공정은, 웨이퍼(W)의 표면 전체 영역에 약액의 액막을 균일하게 형성할 뿐만 아니라, 웨이퍼(W)의 온도를 본처리 시 웨이퍼 온도까지 하강시켜 안정시키는 공정이기 때문에, 「안정화 공정」이라고 간주할 수도 있다. 이 안정화 공정에서는, 챔버(20) 내의 분위기를, 본처리 공정에서 필요한 분위기로 조정하여도 좋다. 예컨대, FFU(21)로부터 질소 가스를 챔버(20) 내에 공급함으로써, 챔버(20) 내의 분위기를 저산소 농도 또한 저습도로 하여도 좋다. 안정화 공정에서는, 웨이퍼(W)의 회전수를 상기 제1 회전수로부터 본처리 공정에서의 웨이퍼(W)의 회전수인 제2 회전수 또는 제2 회전수보다 높고 제1 회전수보다 낮은 적당한 회전수까지 저하시켜 가도 좋다.
웨이퍼(W)의 온도가 본처리 시 웨이퍼 온도로 안정되었다면, 본처리 공정으로 이행한다. 본처리 공정으로의 이행에 있어서는, 웨이퍼(W)의 회전수를 상기 제2 회전수로 한 상태로, 계속해서 이면 노즐(51A)로부터 온도 조절용 DIW(이것은 예컨대 52℃임)를 토출시키고, 또한, 계속해서 표면 약액 노즐(41B)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 상온(예컨대 25℃)의 약액을 토출시킨다(도 6을 참조).
웨이퍼(W)의 회전수를 낮게 함(제2 회전수로 함)으로써, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부가 차가워지기 쉬워지는 경향이 완화된다. 이에 의해, 웨이퍼 면내에 있어서의 처리 결과의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 회전수를 낮게 함으로써, 표면 약액 노즐(41B)로부터 토출되는 약액의 토출 유량을 감소시켜도, 액막을 유지하는 것이 가능해진다.
본처리 공정에 있어서 표면 약액 노즐(41B)로부터 토출되는 약액의 유량인 제2 토출 유량은, 액막 형성 공정에 있어서 표면 약액 노즐(41)로부터 토출되는 약액의 유량인 제1 토출 유량보다 작은 것이 바람직하다. 이에 의해, 약액의 소비량을 감소시킬 수 있다. 특히 고가의 약액이 이용되는 경우, 약액의 소비량을 감소시키는 것은, 처리 비용을 저감하는 데 있어서 유익하다. 또한, 제2 토출 유량이 작아도, 웨이퍼(W)와 약액 사이의 적절한 반응이 보증되는 온도로 웨이퍼(W)를 유지할 수 있다.
표면 약액 노즐(41B)로서 대유량용의 표면 약액 노즐 및 소유량용의 표면 약액 노즐을 마련하여도 좋다. 또는, 단일 표면 약액 노즐(41B)에 선택적으로 전환 가능한 대유량용의 약액 공급 라인 및 소유량용의 약액 공급 라인을 접속하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 표면 약액 노즐(41B)로부터 토출되는 약액의 유량을 제1 토출 유량으로부터 제2 토출 유량으로 신속하게 전환할 수 있다.
상기 제2 회전수로 웨이퍼(W)를 회전시키며 상기 제2 토출 유량으로 약액을 공급하는 것을 소정 시간(예컨대 30초 정도) 계속함으로써, 본처리 공정이 완료된다. 또한, 본처리 공정에 있어서는, 웨이퍼(W)의 표면 자체가 충분히 가열되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 표면과 약액의 계면의 온도는 충분히 높다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 표면과 약액 사이의 반응은 충분히 진행된다.
일실시형태에 있어서, 액막 형성 공정의 소요 시간은 본처리 공정의 소요 시간보다 충분히 짧고, 예컨대 5초 이하이고, 구체적으로는 예컨대 2∼3초 정도이다. 따라서, 액막 형성 공정에 있어서의 단위 시간당의 약액의 토출 유량(제1 토출 유량)이 본처리 공정에 있어서의 단위 시간당의 약액의 토출 유량(제2 토출 유량)보다 커도, 약액의 사용 총량에 큰 영향은 없다.
본처리 공정에 있어서, 표면 약액 노즐(41B)을 항상 웨이퍼(W)의 중심부의 바로 위에 위치시키고, 약액이 항상 웨이퍼(W)의 중심부에 착액하도록 하여도 좋다(표면 노즐 고정). 이 대신에, 표면 약액 노즐(41B)을 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)의 표면 상에의 약액의 착액점을 이동시키면서, 본처리 공정을 실시하여도 좋다(표면 노즐 스캔). 본처리 공정에 있어서의 표면 약액 노즐(41B)로부터의 약액의 토출 유량(제2 토출 유량)을 작게 한 경우에는, 웨이퍼(W)의 표면에 건조 영역이 생기지 않도록, 표면 약액 노즐(41B)의 스캔 조건(스캔 폭, 스캔 속도, 스캔 범위)을 결정하는 것이 바람직하다.
본처리 공정에 있어서 표면 노즐 스캔이 행해지는 경우에는, 액막 형성 공정(안정화 공정)에 있어서 본처리 공정과 동일한 조건으로 표면 노즐 스캔을 행하여도 좋다.
액막 형성 공정 및 본처리 공정에 있어서, 상온에서 약액이 공급되기 때문에, 미리 약액을 가열해 둘 필요가 없다. 약액을 장시간 가열한 채의 상태로 하면, 약액의 증발, 변질 등의 약액의 소모가 생길 가능성이 있다. 상온에서는 약액의 소모가 생기지 않거나, 소모가 생겼다고 해도, 가열한 경우와 비교하면 소모의 정도는 대폭으로 낮다. 이것은 고가의 약액을 사용하는 경우에는, 처리 비용 저감의 관점에서 특히 유리하다. 또한, 가열됨으로써 가연성 또는 인체에 유해한 증기(가스)를 발생시키는 약액도 있다. 이러한 약액을 이용하는 경우에는, 약액을 가열하지 않음으로써 안전 확보를 위해 드는 비용을 저감할 수 있다.
가열된 약액을 미리 준비해 두기 위해서는, 약액 저류 탱크, 약액 저류 탱크에 접속된 순환 관로 및 순환 관로에 마련된 펌프, 히터 등의 기기류를 구비한 가열 약액 공급계가 필요하다. 이에 대하여, 상온의 약액을 공급하기 위한 약액 공급계는 가열 약액 공급계와 비교하여 필요로 되는 구성 부품이 적고, 이것은 기판 처리 장치의 비용의 저감에 기여한다.
또한, 약액의 공급 온도는 상온에 한정되는 것이 아니고, 약액의 소모가 문제가 되지 않을 정도의 온도이면 상온보다 높은 온도여도 좋다.
본 실시형태에 따른 기술이 가장 효과를 발휘하는 공정의 하나로서, 반도체 제조 공정의 BEOL 공정에 포함되는 유기 약액 처리 공정이 예시된다. 이 유기 약액 처리 공정에서는, 고가의 유기계 약액이 가열된 상태로 웨이퍼에 공급된다. 최근의 패턴의 미세화에 따른 유기계 약액에 요구되는 청정도가 높아지고 있고, 일단 웨이퍼에 공급한 유기계 약액을 회수하여 재이용할 수 없게 되어 오고 있다. 이 때문에, 유기계 약액을 일회용으로 하는 것이 필요해졌다. 그리고, 처리 비용의 저감을 위해, 웨이퍼 1장을 처리하기 위해 필요한 약액의 양의 삭감이 요구되고 있다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼의 이면을 온도 조절용 DIW로 가열하면서 약액 처리 공정(본처리 공정)을 행하고 있기 때문에, 웨이퍼의 승온 및 웨이퍼 온도의 면내 균일성을 확보하기 위해, 가열된 유기 약액을 대유량으로 공급할 필요가 없다. 또한, 웨이퍼의 이면을 온도 조절용 DIW로 가열하지 않는 종래 기술에서는, 가열된 유기 약액을 대유량(예컨대 1500 ㎖/min 정도)으로 공급하고 있다. 이에 의해, 약액과 웨이퍼의 반응에 필요한 온도로 웨이퍼 전체를 빠르게 가열하며, 웨이퍼의 둘레 가장자리부의 온도가 저하하는 경향을 완화하고 있다. BEOL 공정에 포함되는 유기 약액 처리 공정의 경우, 본 실시형태에 따르면, 유기 약액의 토출 유량은, 유기 약액을 이용하여 액막 형성 공정을 실행하는 경우라도 예컨대 150 ㎖/min 정도이고, 약액 처리 공정(본처리 공정)에서는 그것과 동등하거나 그것보다 더욱 적다. 즉, 본 실시형태에 따르면, 유기 약액의 사용량을 종래 기술의 1/10 정도로 삭감할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 약액과 웨이퍼의 반응에 필요한 온도의 유지는 웨이퍼(W)의 이면을 온도 조절용 DIW로 가열함으로써 행하고 있기 때문에, 전술한 바와 같이 유기 약액을 미리 가열해 둘 필요가 없다. 이 때문에, 고가의 유기 약액의 소모를 억제할 수 있고, 나아가서는 유기 약액의 사용량을 삭감할 수 있다.
또한, 표면 약액 노즐(41B) 및 이것에 접속된 약액 공급 기구(처리 유체 공급 기구)(43)에 의해 약액 공급부가 구성된다.
[액막 형성 공정 및 본처리 공정의 변형 실시형태]
도 4b 또는 도 4c의 웨이퍼 승온 공정을 채용한 경우로서 또한, 온도 조절용 DIW가 약액에 의해 용이하게 치환되는 것인 경우(예컨대 DIW와 약액이 상용성이 있는 경우), 웨이퍼 승온 공정에 있어서 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 온도 조절용 DIW를 프리웨트액으로서 이용할 수 있다. 이면 노즐(51A)로부터 웨이퍼(W)의 이면에 공급되는 온도 조절용 DIW의 토출 유량 및 온도의 추이는, 앞서 설명한 도 4a의 웨이퍼 승온 공정을 채용한 경우와 같아도 좋다.
도 4b의 웨이퍼 승온 공정을 채용한 경우에는, 웨이퍼 승온 공정의 종료 후, 표면 온도 조절 노즐(41A)을 웨이퍼(W)의 중심부의 바로 위에 계속해서 위치시킨 채로, 표면 온도 조절 노즐(41A)로부터 토출되는 온도 조절용 DIW의 온도를, 웨이퍼 승온 공정에 있어서의 제1 온도(예컨대 70℃)로부터 이것보다 낮은 제2 온도(예컨대 52℃)로 저하시킨다(도 5b를 참조). 이에 의해, 웨이퍼(W)의 온도가 본처리 시 웨이퍼 온도(예컨대 50℃)에 근접하도록 저하해 간다.
도 4c의 웨이퍼 승온 공정을 채용한 경우에는, 웨이퍼 승온 공정의 종료 후, 표면 온도 조절 노즐(41A)을 웨이퍼(W)의 중심부의 바로 위로 이동시켜, 표면 온도 조절 노즐(41A)로부터 토출되는 온도 조절용 DIW의 온도를, 제2 온도(예컨대 52℃)로 저하시키면 좋다(도 5c를 참조).
전술한 어떤 경우에 있어서도, 온도 조절용 DIW가 프리웨트액으로서 이용된다. 즉 이 경우, 웨이퍼 승온 공정가 액막 형성 공정을 겸하고 있는 것으로 간주할 수 있어, 표면 온도 조절 노즐(41A)로부터 제2 온도(예컨대 52℃)로 온도 조절용 DIW를 토출하는 공정을 안정화 공정이라고 간주할 수도 있다.
표면 온도 조절 노즐(41A)에 온도 조절용 DIW를 공급하는 처리 유체 공급 기구(43)는, 이면 노즐(51A)에 온도 조절용 DIW를 공급하는 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)와 동일한 구성(즉, HDIW와 CDIW의 혼합비를 조정함으로써 온도를 조절하는 구성)으로 할 수 있다.
웨이퍼(W)의 온도가 본처리 시 웨이퍼 온도로 안정되었다면, 표면 온도 조절 노즐(41A)로부터의 온도 조절용 DIW의 토출을 정지하고, 표면 약액 노즐(41B)로부터의 약액의 토출을 개시하여, 본처리 공정을 개시한다(도 6을 참조). 이 경우, 전술한 오버랩 전환 방식을 이용하여, 공급되는 처리액을 온도 조절용 DIW로부터 약액으로 전환하여도 좋다. 순차 전환 방식을 이용하여 공급되는 처리액을 온도 조절용 DIW로부터 약액으로 전환하여도 좋다.
웨이퍼(W)의 온도가 본처리 시 웨이퍼 온도로 안정되기 약간 전의 시점에, 표면 온도 조절 노즐(41A)로부터의 온도 조절용 DIW의 토출을 정지하고, 표면 약액 노즐(41B)로부터의 약액의 토출을 개시하여도 좋다.
본처리 공정에 있어서, 표면 약액 노즐(41B)로부터 토출된 약액의 착액점은, 웨이퍼 표면의 회전 중심 또는 그 근방으로 할 수 있다. 본처리 공정 중에 있어서, 표면 약액 노즐(41B)을 스캔 동작시킴으로써, 약액의 착액점을 이동시켜도 좋다.
전술한 변형 실시형태에 있어서도, 본처리 공정에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전수(제2 회전수)를 액막 형성 공정에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전수(제1 회전수)보다 작게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부가 차가워지기 쉬워지는 경향을 경감할 수 있다.
전술한 변형 실시형태에 있어서도, 본처리 공정에 있어서의 표면 약액 노즐(41B)로부터의 약액의 토출 유량은 전술한 실시형태에 있어서의 제2 토출 유량과 같아도 좋다.
표면 약액 노즐(41B)로부터 소정 시간 동안 약액을 웨이퍼(W)의 표면에 공급함으로써 본처리 공정이 완료된다.
[웨이퍼 강온 공정(기판 강온 공정)]
웨이퍼 강온 공정은, 본처리 공정(약액 처리 공정)에서 이용되는 약액과는 다른 온도 조절용(냉각용)의 유체를 웨이퍼(W)의 이면에 공급함으로써 행해진다. 온도 조절용의 유체는 염가이며 또한 열용량이 큰 것이 바람직하고, 가장 적합한 온도 조절용 유체는 CDIW이다.
웨이퍼 강온 공정은 이하와 같이 실행된다. 본처리 공정이 완료된 후, 이면 노즐(51A)로부터의 온도 조절용 DIW의 토출을 정지하고, 이면 노즐(51B)로부터 CDIW를 웨이퍼(W)의 이면에 토출한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 온도가 저하하여, 웨이퍼(W) 표면의 제거 대상물(또는 반응 대상물)과 약액 간의 반응 속도가 저하한다. 이면 노즐(51B)로부터의 CDIW의 토출은 린스 공정이 종료될 때까지 계속한다.
[린스 공정]
이면 노즐(51B)로부터의 CDIW의 토출과 병행하여, 웨이퍼(W)의 표면에는 린스액 공급용의 표면 노즐(41)로부터 린스액이 공급되어, 웨이퍼 표면에 린스 공정이 실시된다(도 7 참조). 또한, 웨이퍼(W)의 온도가 충분히 내려져 있으면, 이면 노즐(51B)로부터의 CDIW의 토출을 정지하여도 좋다.
린스액으로서 DIW를 사용할 수 없는 경우, 예컨대 IPA 등의 유기 용제를 린스액으로서 이용하는 경우에는, 이하의 순서에 따라 린스 공정을 행할 수 있다.
<IPA 린스의 제1 순서>
제1 순서에서는, 표면 약액 노즐(41B)로부터의 약액의 공급을 정지하고, 미리 정해진 시간(예컨대 수초) 털기에 의해 웨이퍼(W)의 표면으로부터 약액을 제거하고, 그 후에, IPA 공급용의 표면 노즐(41)[이하, 간편하게 「표면 IPA 노즐(41C)」이라고도 부름]로부터 IPA의 토출을 개시한다. 그리고, 표면 IPA 노즐(41C)로부터 미리 정해진 시간만큼 IPA를 웨이퍼(W)에 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 표면의 린스 처리를 행한다.
<IPA 린스의 제2 순서>
제2 순서에서는, 전술한 오버랩 전환 방식을 이용하여, 표면 약액 노즐(41B)로부터 약액을 토출하고 있는 상태로부터, 표면 IPA 노즐(41C)로부터 IPA를 토출하는 상태로 전환한다. 그리고, 표면 IPA 노즐(41C)로부터 미리 정해진 시간만큼 IPA를 웨이퍼(W)에 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 표면의 린스 처리를 행한다.
[건조 공정]
상기 제1 순서 또는 제2 순서에 따른 IPA 린스를 실행한 후, 건조 처리 공정을 행한다. 이 건조 처리는, 건조용 가스 예컨대 질소 가스 등의 저산소 농도 또한 저습도의 가스를 웨이퍼(W)의 표면에 공급하면서, 예컨대, 표면 IPA 노즐(41C)로부터 토출되는 IPA의 웨이퍼 표면 상에의 착액점을, 웨이퍼(W)의 중심부로부터 둘레 가장자리부로 이동시킴으로써 행할 수 있다(도 8 참조). 건조용 가스는, 건조용 가스 공급용의 표면 노즐(41)[이하, 간편하게 「표면 가스 노즐(41D)」이라고도 부름]로부터 토출할 수 있고, 이 경우, 웨이퍼 표면에의 건조용 가스의 분무 위치가, 표면 IPA 노즐(41C)로부터의 IPA의 웨이퍼 표면 상에의 착액점보다 약간 반경 방향 내측에 유지되도록, 표면 IPA 노즐(41C)과 표면 가스 노즐(41D)을 관련시켜 이동시키는 것이 바람직하다.
건조 공정은, 전술한 것에 한정되는 것이 아니며, 상기한(IPA 린스의) 제1 순서 및 제2 순서를 행한 후, 단순히 표면 IPA 노즐(41C)로부터의 IPA의 토출을 정지하고, 털기 건조에 의해 웨이퍼(W)를 건조시키는 것도 가능하다.
린스액으로서 DIW를 사용하는 경우에는, 웨이퍼(W)의 표면에 CDIW를 공급하기 위한 표면 노즐(41)[이하, 간편하게 「표면 린스 노즐(41E)」이라고도 부름]을 이용하여, 이하의 순서에 따라 린스 공정을 행할 수 있다.
건조 공정 시에는, 이면 노즐(51B)로부터의 CDIW의 토출을 정지하여도 좋다. 또한, 건조를 촉진하기 위해 이면 노즐(51A)로부터 HDIW를 토출하여도 좋다.
<DIW 린스의 순서>
표면 약액 노즐(41B) 및 표면 린스 노즐(41E)을 이용하여, 전술한 오버랩 전환 방식에 따라, 웨이퍼(W)의 표면에 약액이 공급되고 있는 상태로부터 상온의 DIW(CDIW)가 공급되는 상태로 전환한다. 표면 린스 노즐(41E)로부터 CDIW를 미리 정해진 시간만큼 공급함으로써(도 7 참조), DIW 린스가 완료된다.
그 후, 표면 린스 노즐(41E) 및 표면 IPA 노즐(41C)을 이용하여, 전술한 오버랩 전환 방식에 따라 웨이퍼(W)의 표면에 CDIW가 공급되고 있는 상태로부터 IPA가 공급되는 상태로 전환한다. 표면 IPA 노즐(41C)로부터 IPA를 미리 정해진 시간만큼 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 표면 상에 있는 CDIW가 IPA로 치환된다.
그 후, 전술한 건조 공정과 동일한 건조 공정이 행해진다.
또한, 린스액으로서 DIW를 사용할 수 없는 경우, 약액 처리 공정 후의 웨이퍼(W)의 냉각은 주로 웨이퍼(W)의 이면에 공급되는 CDIW에 의해 행해진다. 고가의 IPA를 대유량으로 공급하는 것은 통상은 행하지 않기 때문에, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 IPA의 웨이퍼(W)의 냉각에 대한 기여도는 작다. 린스액으로서 DIW를 사용할 수 있는 경우에는, 웨이퍼(W)의 이면뿐만 아니라 웨이퍼(W)의 표면에도 대유량으로 CDIW를 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 냉각을 신속하게 행할 수 있다.
건조 공정의 종료에 의해, 1장의 웨이퍼(W)에 대한 일련의 액처리가 종료된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 처리 유닛(16)으로부터 반출된다.
건조 공정의 개시 시에 웨이퍼(W)의 표면에 존재하고 있는 처리액은 IPA에 한정되는 것이 아니며, 웨이퍼(W)의 표면의 패턴의 도괴를 방지할 수 있을 정도의 저표면 장력(적어도 DIW보다 낮은 표면 장력)을 갖는 IPA 이외의 용제여도 좋다. 건조 공정의 개시 시에 웨이퍼(W)의 표면에 존재하고 있는 처리액은, DIW보다 고휘발성의 액체인 것이 바람직하다.
상기 실시형태에 따르면, 웨이퍼(W)의 이면에 온도 조절용 DIW(HDIW, CDIW 또는 이들의 혼합액)를 공급함으로써 웨이퍼(W)의 표면과 약액의 접촉 계면의 온도를 제어하고 있다. 이 때문에, 고온에서 웨이퍼(W)의 표면과 반응시켜야 하는 약액을 상온에서 공급하여도 의도한 반응을 실현할 수 있다. 그 결과로서, 약액 소모의 방지, 약액 소비량의 삭감, 면내 균일성이 높은 처리 등을 실현하는 것이 가능해진다.
도 9를 참조하여, 웨이퍼 승온 공정부터 린스 공정까지의 동안의 웨이퍼 온도의 추이의 일례에 대해서 설명한다. 웨이퍼 승온 공정(S1)에서는, 웨이퍼(W)의 이면(BACK)에 온도 조절액으로서 70℃의 HDIW가 공급된다. 웨이퍼 승온 공정(S1) 개시로부터 10초 경과 후에, 웨이퍼(W)의 온도는 약 70℃에 달한다. 그 후, 액막 형성 공정(S2)에서는, 웨이퍼(W)의 이면에 온도 조절액으로서 52℃의 HDIW가 공급되고, 웨이퍼(W)의 표면(FRONT)에 상온(25℃)의 약액(CHM)이 공급된다. 액막 형성 공정(S2) 개시로부터 약 3초 후에 웨이퍼 온도가 본처리 시 웨이퍼 온도인 50℃로 안정된다. 그 후, 본처리 공정(S3) 즉 약액 처리 공정에서는, 계속해서 웨이퍼(W)의 이면에 52℃의 HDIW가 공급되고, 웨이퍼(W)의 표면에 상온(25℃)의 약액(CHM)이 공급된다. 단, 앞서도 서술한 바와 같이, 본처리 공정(S3)에 있어서의 웨이퍼 회전수 및 약액 토출 유량은, 액막 형성 공정(S2) 시보다 낮아진다. 본처리 공정(S3)으로부터 대략 17초간에 걸쳐 행해진다. 그 후, 웨이퍼 강온 공정(S4)에서는, 웨이퍼(W)의 이면에 24℃의 CDIW가 공급되고, 약 2초로, 웨이퍼(W)의 온도가 상온까지 저하한다. 도 9의 예에서는 웨이퍼 강온 공정(S4)의 개시와 함께 웨이퍼(W)의 표면에 린스액으로서 24℃의 CDIW가 공급된다. 이 CDIW는, 웨이퍼(W)의 온도를 저하시키는 냉각액이며, 웨이퍼(W)의 표면의 약액을 씻어 버리는 린스액이기도 하다. 웨이퍼(W)의 온도가 상온에서 안정된 후도 계속해서 웨이퍼(W)의 표면에 24℃의 CDIW가 린스액으로서 공급되어, 린스 공정(S5)이 행해진다. 도 9의 예에서는, 웨이퍼 강온 공정(S4)도 린스 공정(S5)의 일부에 포함되어 있다.
상기 실시형태에서는, 다른 처리액을 각각 별도의 표면 노즐(41)에 의해 공급하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 같은 노즐에 의해 공급하여도 문제가 생기지 않는 2종류 이상의 처리액을 하나의 표면 노즐(41)로부터 공급하여도 상관없다. 또한, 상기 실시형태에서는, 이면 노즐(51A, 51B)로부터는 웨이퍼(W)의 온도 조절용의 DIW만이 공급되고 있지만, 이면 노즐(51A)로부터 다른 처리액 예컨대 약액도 공급할 수 있는 것 같은 구성으로 하여도 상관없다. 또한, 동일한 노즐로부터 복수 종류의 처리액을 공급하는 경우, 전환 밸브(또는 복수의 개폐 밸브)에 의해 접속 전환이 가능한 복수의 처리액 공급 기구가 하나의 표면 노즐(41)에 병렬로 접속된다. 이러한 구성은 공지이기 때문에, 본 명세서에서는 상세한 설명은 행하지 않는다.
다음에, 도 10을 참조하여, 기판 처리 시스템(1) 내의 HDIW 및 CDIW의 배관 계통의 일례에 대해서 간단히 설명한다. 기판 처리 시스템(1)의 처리 스테이션(3)은, 상층(3A) 및 하층(3B)을 포함하는 2층 구조를 갖는다. 도 10에 있어서, 도면 부호 71은 공장 용력으로서의 HDIW 공급원, 도면 부호 72는 공장 용력으로서의 CDIW 공급원을 나타내고 있다.
HDIW 공급원(71)에는, HDIW 관로(711)의 상류단이 접속되어 있다. HDIW 관로(711)는, 분기점(712)에 있어서, 상층(3A)용의 분기 관로(713A)와, 하층(3B)용의 분기 관로(713B)로 분기된다. 분기점(712)의 상류측에 있어서, HDIW 관로(711)에는 개폐 밸브(710) 및 온도 센서(716)가 마련되어 있다. 분기 관로(713A, 713B)는, 합류점(714)에 있어서 재차 합류하여 하나의 HDIW 관로(711)로 되어 있다. HDIW 관로(711)의 하류단은, 공장 드레인 라인(DR)에 접속되어 있다. 합류점(714)의 하류측에는 배압 밸브(715)가 마련되어 있다.
CDIW 공급원(72)에는, CDIW 관로(721)의 상류단이 접속되어 있다. CDIW 관로(721)는, 분기점(722)에 있어서, 상층(3A)용의 분기 관로(723A)와, 하층(3B)용의 분기 관로(723B)로 분기된다. 분기점(722)의 상류측에 있어서, CDIW 관로(721)에는 CO2 버블러(720) 및 온도 센서(726)가 마련되어 있다. 분기 관로(723A, 723B)는, 합류점(724)에 있어서 재차 합류하여 하나의 CDIW 관로(721)로 되어 있다. CDIW 관로(721)의 하류단은, 공장 드레인 라인(DR)에 접속되어 있다. 분기 관로(723A, 723B)의 가장 하류부[가장 하류측의 처리 유닛(16)에의 접속점보다 하류측의 부분을 의미함]에는, 압력 제어를 위한 오리피스(727A, 727B)(고정 스로틀)가 마련되어 있다.
분기 관로[713A(713B)]는, 도 3의 유체 회로도에 있어서의 HDIW 줄기관(23)에 상당한다. 분기 관로[723A(723B)]는, 도 3의 유체 회로도에 있어서의 CDIW 줄기관(24)에 상당한다. 즉, 도 10의 예에서는, 분기 관로[713A(713B)]로부터 취출된 HDIW와 분기 관로[723A(723B)]로부터 취출된 CIWD가, 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)(도 10에서는 파선의 박스로 나타냄)에 의해 혼합되어, 이면 노즐(51A)에 공급된다. 도 10의 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)의 구성은, 도 2의 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A)의 구성과 동일하다. 온도 조절용 DIW 공급 기구(53A), 각 처리 유닛(16)에 하나씩 마련되어 있지만, 도면의 간략화를 위해 도 10에는 하나만을 나타내고 있다.
도 11은 기판 처리 시스템(1) 내의 HDIW 배관 계통의 다른 예를 나타내고 있다. 도 11에서는, CDIW 배관 계통의 기재는 생략하고 있다. 이 예에서는, 공장 용력으로서의 HIDW 공급 라인(801)에, HDIW 관로(803)의 상류단이 접속되어 있다. HDIW 관로(803)는, 분기점(804)에 있어서, 상층(3A)용의 분기 관로(805A)와, 하층(3B)용의 분기 관로(805B)로 분기된다. 분기점(804)의 상류측에 있어서, HDIW 관로(803)에는 개폐 밸브(817) 및 온도 센서(816)가 마련되어 있다. 분기 관로(805A, 805B)는, 합류점(806)에 있어서 재차 합류하여 하나의 HDIW 관로(803)로 되어 있다. 합류점(806)의 하류측에 있어서, HDIW 관로(803)에는 개폐 밸브(807) 및 역지 밸브(808)가 마련되어 있다. HDIW 관로(803)의 하류단은, 공장 용력계의 일부로서의 HIDW 복귀 라인(802)에 접속되어 있다. 합류점(806)과 개폐 밸브(807) 사이에서, HDIW 관로(803)로부터 드레인 관로(809)가 분기되어 있다. 드레인 관로(809)에는 개폐 밸브(810)가 마련되어 있다. 기판 처리 시스템(1)의 통상 운전 시에는 개폐 밸브(807, 817)가 개방되고, 개폐 밸브(810)는 폐쇄하고 있다. 메인터넌스 등을 행할 목적으로, 기판 처리 시스템(1)의 운전을 정지하는 경우에는, 개폐 밸브(807, 817)가 폐쇄되고, 개폐 밸브(810)가 관로 내의 DIW를 배출하기 위해 개방된다. 이 예에서는, 도 10의 예와 다르게, HDIW 관로(803)의 하류 단부에는 배압 밸브는 마련되어 있지 않다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시형태는, 첨부된 청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일없이, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
처리 대상의 기판은, 반도체 웨이퍼[웨이퍼(W)]에 한정되는 것이 아니며, 유리 기판, 세라믹 기판 등의 반도체 장치 제조의 분야에서 이용되는 임의의 기판이어도 좋다.

Claims (14)

  1. 기판을 가열하여 상기 기판의 온도를 상승시키는 기판 승온 공정과,
    상기 기판 승온 공정 후에, 상기 기판을 가열하며 제1 회전수로 회전시키면서 상기 기판의 제1 면에 프리웨트액을 공급하여, 상기 기판의 제1 면에 상기 프리웨트액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 액막 형성 공정 후에, 상기 기판을 가열하며 상기 제1 회전수보다 낮은 제2 회전수로 회전시키면서 상기 기판의 제1 면에 약액을 공급하여, 상기 기판의 제1 면을 상기 약액으로 처리하는 약액 처리 공정과,
    상기 약액 처리 공정 후에 상기 기판의 온도를 저하시키는 기판 강온 공정을 포함하는 것인 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 승온 공정, 상기 액막 형성 공정 및 상기 약액 처리 공정에 있어서의 상기 기판의 가열은, 적어도, 상기 기판의 상기 제1 면의 이면인 제2 면에, 상기 약액과 다른 가열된 유체를 공급함으로써 행해지는 것인 기판 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기판 승온 공정은, 상기 약액 처리 공정에 있어서의 상기 기판의 목표 온도보다 높은 제1 온도의 상기 가열된 유체를 상기 기판의 상기 제2 면에 공급하는 것을 포함하고, 상기 기판의 상기 제2 면에 공급되는 상기 가열된 유체의 온도는, 상기 약액 처리 공정이 개시될 때까지 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 내려지는 것인 기판 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판 승온 공정은, 상기 기판의 상기 제1 면의 이면인 제2 면에만 상기 약액과 다른 가열된 유체를 공급함으로써 행해지는 것인 기판 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판 승온 공정은, 상기 기판의 상기 제1 면 및 그 이면인 제2 면에 상기 약액과 다른 가열된 유체를 공급함으로써 행해지는 것인 기판 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판 승온 공정은, 상기 기판의 상기 제1 면의 둘레 가장자리부에만 상기 약액과 다른 상기 가열된 유체를 공급하는 것과, 상기 기판의 상기 제1 면의 이면인 제2 면에 상기 약액과 다른 상기 가열된 유체를 공급하는 것에 의해 행해지는 것인 기판 처리 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 기판 승온 공정에 있어서 상기 기판의 상기 제1 면에 공급된 상기 약액과 다른 상기 가열된 유체가, 상기 액막 형성 공정에 있어서도 계속해서 상기 기판의 상기 제1 면에 공급되고, 상기 약액과 다른 상기 가열된 유체는 상기 액막 형성 공정에 있어서 상기 프리웨트액으로서 이용되는 것인 기판 처리 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액막 형성 공정에서 이용되는 프리웨트액은, 상기 약액 처리 공정에서 이용되는 약액과 같은 액이고, 상기 액막 형성 공정에서는 상기 프리웨트액으로서의 상기 약액이 제1 유량으로 공급되고, 상기 약액 처리 공정에서는 상기 약액이 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 공급되는 것인 기판 처리 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 약액 처리 공정에 있어서, 상기 약액은 상온으로 상기 기판에 공급되는 것인 기판 처리 방법.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 강온 공정은, 적어도, 상기 기판의 상기 제1 면의 이면인 제2 면에, 상기 약액 처리 공정에 있어서의 상기 기판의 목표 온도보다 낮은 온도의, 상기 약액과 다른 유체를 공급함으로써 행해지는 것인 기판 처리 방법.
  11. 제1 면과 그 이면인 제2 면을 갖는 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부를 회전시키는 회전 구동부와,
    상기 기판에 약액을 공급하는 약액 공급부와,
    상기 기판에 가열된 유체를 공급하는 가열 유체 공급부와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 가열 유체 공급부에 의해 상기 가열된 유체를 상기 기판에 공급하여, 상기 기판의 온도를 상승시키는 기판 승온 공정과,
    상기 기판 승온 공정 후에, 상기 회전 구동부에 의해 상기 기판을 제1 회전수로 회전시키면서, 상기 가열 유체 공급부에 의해 상기 가열된 유체를 상기 기판의 상기 제2 면에 공급하며, 상기 기판의 상기 제1 면에, 프리웨트액으로서, 상기 가열 유체 공급부에 의해 상기 가열된 유체를 공급하거나, 또는, 상기 약액 공급부에 의해 약액을 공급함으로써, 상기 기판의 제1 면에 상기 프리웨트액의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 액막 형성 공정 후에, 상기 회전 구동부에 의해 상기 기판을 상기 제1 회전수보다 낮은 제2 회전수로 회전시키면서, 상기 가열 유체 공급부에 의해 상기 가열된 유체를 상기 기판의 상기 제2 면에 공급하며, 상기 기판의 상기 제1 면에, 상기 약액 공급부에 의해 상기 기판의 제1 면에 약액을 공급하여, 상기 기판의 제1 면을 약액로 처리하는 약액 처리 공정을 실행시키도록 구성되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가열 유체 공급부는,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 상기 기판의 제2 면을 향하여 상기 가열된 유체를 토출하는 가열 유체 노즐과,
    상류단이 가열 유체 공급원에 접속되며 하류단이 상기 가열 유체 노즐에 접속된 가열 유체 라인과,
    상류단이 저온 유체 공급원에 접속되며 하류단이 상기 가열 유체 라인에 접속되고, 상기 가열 유체 라인에, 상기 가열된 유체보다 낮은 온도의 저온 유체를 공급하는 저온 유체 라인을 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 가열된 유체에 대한 상기 저온 유체의 혼합비를 조절함으로써, 상기 가열 유체 노즐로부터 토출되는 유체의 온도를 조정하는 것인 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 저온 유체가 상기 가열 유체 라인에 합류하는 위치보다 하류측의 분기점에 있어서 상기 가열 유체 라인으로부터 분기되는 드레인 라인과,
    상기 드레인 라인에 마련된 온도 센서와,
    상기 드레인 라인을 개폐하는 제1 개폐 밸브와,
    상기 분기점의 하류측의 상기 가열 유체 라인에 마련된 제2 개폐 밸브와,
    상기 제어부는, 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도가 미리 정해진 값에 도달할 때까지는 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄한 상태로 제1 개폐 밸브를 개방하여 상기 드레인 라인으로부터 상기 가열된 유체를 흐르게 하고, 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도가 미리 정해진 값에 달하였다면 제1 개폐 밸브를 폐쇄하며 상기 제2 개폐 밸브를 개방하여 상기 가열 유체 노즐로부터 상기 가열된 유체를 토출시키는 것인 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄한 상태로 제1 개폐 밸브를 개방하여 상기 드레인 라인으로부터 상기 가열된 유체를 흐르게 하고 있을 때에, 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 상기 가열된 유체에 대한 상기 저온 유체의 혼합비를 제어하는 것인 기판 처리 장치.
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