KR20210084304A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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타카시 오타
타카아키 이시즈
켄지 코바야시
료 무라모토
세이 네고로
마나부 오쿠타니
와타루 사카이
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 방법은, 처리액의 액막을 기판의 상면에 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 처리액의 비점 보다 낮은 온도로 상기 기판의 전체를 가열하여, 상기 액막을 보온하는 액막 보온 공정과, 상기 액막 보온 공정을 실행하면서, 조사 유닛으로부터 상기 기판의 상면의 중앙부에 설정되는 조사 영역에 광을 조사해 상기 기판을 가열하는 것으로, 상기 기판의 상면의 중앙부에 접하는 상기 처리액을 증발시켜, 상기 처리액을 보관유지하는 기상층을 상기 액막의 중앙부에 형성하는 기상층 형성 공정과, 상기 기상층에 의해 보관유지되는 상기 처리액을 배제하는 것으로, 상기 액막의 중앙부에 개구를 형성하는 개구 형성 공정과, 회전축선의 주위에 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 공정과, 상기 액막 보온 공정 및 상기 기판 회전 공정을 실행하면서, 상기 기판의 주연부를 향해 상기 조사 영역을 이동시키는 것으로, 상기 액막의 내주연에 상기 기상층이 형성된 상태를 유지하면서 상기 개구를 확대시키는 개구 확대 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
이 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정표시장치용 기판, 유기EL(Electroluminescence) 표시장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기디스크용 기판, 광학 자기디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등의 기판이 포함된다.
이 출원은, 2019년 12월 27일에 일본 특허청에 제출된 특원 2019-239589호 및 2020년 2월 28일에 일본 특허청에 제출된 특원 2020-034469호에 대응하고, 이들 출원의 전 개시는 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.
기판을 1매씩 처리하는 매엽식(枚葉式)의 기판 처리 장치에 의한 기판 처리에서는, 예를 들어, 스핀 척(Spin-Chuck)에 의해 거의 수평하게 보관유지된 기판에 대해서 약액(藥液)이 공급된다. 그 후, 린스액이 기판에 공급되고, 그에 따라, 기판 상의 약액이 린스액(Rinse liquid)으로 치환된다. 그 후, 기판 상의 린스액을 배제(排除)하기 위한 스핀 드라이 공정을 한다.
기판의 표면에 패턴이 형성되어 있는 경우, 스핀 드라이 공정에서는, 패턴 내부에 들어간 린스액을 제거할 수 없을 우려가 있다. 이에 따라, 기판의 건조 불량이 생길 위험이 있다. 패턴 내부에 들어간 린스액의 액면(液面)(공기와 액체의 계면)은, 패턴의 내부에 형성되므로, 액면과 패턴의 접촉 위치에, 액체의 표면장력이 작용한다. 이 표면장력이 큰 경우에는, 패턴의 도괴(pattern collapse)가 일어나기 쉬워진다. 전형적인 린스액인 물은, 표면장력이 크기 때문에, 스핀 드라이 공정에서의 패턴의 도괴를 무시할 수 없다.
그래서, 물 보다 표면장력이 낮은 유기용제인 이소프로필 알코올(Isopropyl Alcohol: IPA)을 공급하는 것이 제안되고 있다. 기판의 상면(上面)이 IPA로 처리되는 것에 의해, 패턴 내부에 들어간 물이 IPA로 치환된다. 그 후 IPA가 제거되는 것으로, 기판의 상면이 건조(乾燥)된다.
그런데, 근래 기판의 표면에는, 고집적화를 위해서 미세하고 애스펙트비(aspect ratio)가 높은 미세패턴(기둥상 패턴, 라인상 패턴 등)이 형성되고 있다. 미세하고 고 애스펙트비의 미세패턴은 도괴하기 쉽다. 그 때문에, IPA의 액막이 기판의 상면에 형성된 후, 미세패턴에 표면장력이 작용하는 시간을 단축할 필요가 있다.
그래서, 미국 특허출원 제2014/127908호 명세서에는, IPA의 기상층을 형성하는 기판 처리 방법이 제안되고 있다. 이 기판 처리 방법에서는, 히터에 의해 기판이 가열되는 것에 의해, IPA의 액막과 기판의 상면과의 사이에 IPA의 기상층(氣相層, Gas phase layer)이 형성된다. 이에 따라, 미세패턴의 내부가 기상(氣相, Gas phase)의 IPA로 채워지기 때문에, 미세패턴 내부의 IPA를 상측부터 서서히 증발시키는 방법과 비교해, 미세패턴에 표면장력이 작용하는 시간을 짧게 할 수 있다.
미국 특허출원공개 제2014/127908호 명세서에 기재된 기판 처리 방법에서는, IPA의 액막을 기판의 상면으로부터 부상(浮上)하여 기판의 상면에 접촉하지 않는 상태를 유지하면서, IPA의 액막이 기판 외부로 배제된다. 미국 특허출원공개 제2014/127908호 명세서에는, 기상층이 형성된 상태에서 IPA의 액막을 기판 외부로 배제하는 방법으로서, 예를 들어, 기판을 기울여 IPA의 액막을 미끄러 떨어뜨리는 방법(미국 특허출원공개 제2014/127908호 명세서의 도 11a~도 11c 참조)이나, IPA의 액막을 흡인 노즐로 흡인함으로써 IPA의 액막을 배제하는 방법(미국 특허출원공개 제2014/127908호 명세서의 도 12a~12c 참조) 등이 개시되어 있다.
이들 방법에서는, IPA의 액막 전체가 기판의 상면으로부터 부상한 후에 액막을 배제하지 않으면, 기판의 상면에 IPA가 잔존할 우려가 있다. 그 때문에, 히터에 의해 기판을 충분히 가열할 필요가 있다. 반대로, 기판을 너무 가열하면, IPA의 액막 전체를 부상시키기 위해서 히터로 기판을 가열하는 동안에 IPA가 국소적으로 증발해 액막이 분열할 위험도 있다.
이 발명의 일 목적은, 기판의 상면으로부터 처리액을 배제할 때 처리액의 액막과 기판의 상면과의 사이에 기상층을 형성하는 구성에 있어서, 기판의 상면으로부터 처리액을 양호하게 배제할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명의 다른 목적은, 패턴의 도괴를 억제할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명의 일실시 형태는, 수평하게 보관유지된 기판의 상면에 처리액을 공급하여, 상기 처리액의 액막을 상기 기판의 상면에 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 처리액의 비점(boiling point) 보다 낮은 온도로 상기 기판의 전체를 가열함으로써, 상기 액막을 보온하는 액막 보온 공정과, 상기 액막 보온 공정을 실행하면서, 상기 기판의 상면에 대향하는 조사 유닛으로부터 상기 기판의 상면의 중앙부에 설정되는 조사 영역에 광을 조사해 상기 기판의 상면의 중앙부를 가열함으로써, 상기 기판의 상면의 중앙부에 접하는 상기 처리액을 증발시켜, 상기 기판의 상면에 접하여 상기 처리액을 보관유지하는 기상층(Gas phase layer)을 상기 액막의 중앙부에 형성하는 기상층 형성 공정과, 상기 기상층에 의해 보관유지되는 상기 처리액을 배제함으로써, 상기 액막의 중앙부에 개구(開口)를 형성하는 개구 형성 공정과, 상기 기판의 상면의 중앙부를 지나며 연직 방향으로 늘어나는 회전축선의 주위에 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 공정과, 상기 액막 보온 공정 및 상기 기판 회전 공정을 실행하면서, 상기 기판의 주연부(周緣部)를 향해 상기 조사 영역을 이동시킴으로써, 상기 액막의 내주연(內周緣)에 상기 기상층이 형성된 상태를 유지하면서 상기 개구를 확대시키는 개구 확대 공정을 포함하는 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 기판의 상면의 중앙부에 설정되는 조사 영역에 광이 조사되어 기판의 상면의 중앙부가 가열된다. 이에 따라, 기판의 상면의 중앙부에 접하는 처리액이 증발해, 기상층이 기판의 상면의 중앙부에 형성된다. 기상층이 형성되는 것으로, 기판의 상면의 중앙부로부터 액막이 부상(浮上)한다. 기판의 상면의 중앙부에 형성된 기상층에 의해 보관유지되는 처리액을 배제하는 것에 의해 액막의 중앙부에 개구가 형성된다. 개구가 형성된 후, 기판을 회전시키면서 가열 영역을 기판의 주연부를 향해 이동시키는 것에 의해, 액막의 내주연에 기상층이 형성된 상태를 유지하면서 개구가 확대된다. 바꿔 말하면, 기판의 상면으로부터 액막을 배제할 때, 기상층이 형성되어 있는 환상(環狀)의 영역(기상층 형성 영역)이, 개구의 확대와 함께 기판의 상면의 주연부를 향해 이동한다.
따라서, 기판의 상면의 전역(全域)에 기상층이 형성된 후에 기상층에 보관유지되는 액막이 배제되는 방법과 비교해, 기상층이 형성되고 나서 기상층에 보관유지되는 처리액이 배제될 때까지의 시간을, 기판의 상면의 임의의 개소에 있어 짧게 할 수 있다. 이에 따라, 개구의 형성 및 확대 시에, 기판의 전체가 과도하게 가열되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 처리액이 국소적으로 증발해 액막이 분열하는 것을 억제할 수 있다.
또, 개구의 형성 및 확대는, 처리액의 액막을 보온하면서 이루어진다. 그 때문에, 조사 영역에 있어 기상층을 신속하게 형성할 수 있다. 또, 기판의 상면에서 조사되고 있지 않은 비조사 영역(특히, 기판의 상면의 회전 중심 위치에 대해서 조사 영역과는 반대측의 영역)에서의 기판의 온도 저하를 억제할 수 있다. 그 때문에, 형성된 기상층이 기판의 회전에 의해 조사 영역 외부로 이동해 소실되는 것을 억제할 수 있다.
이상에 의해, 기판의 상면으로부터 처리액을 양호하게 배제할 수 있다. 그 결과, 처리액의 표면장력에 의한 패턴 도괴나 건조 불량에 의한 파티클 발생을 억제할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 개구 확대 공정이, 상기 기판의 상면에서 상기 액막이 형성되는 액막 형성 영역과, 상기 기판의 상면에서 상기 개구가 형성되는 개구 형성 영역에, 상기 조사 영역이 걸쳐서 배치되도록, 상기 개구의 확대에 추종하여 상기 조사 영역을 이동시키는 공정을 포함한다.
액막에 개구가 형성된 상태에서 기판이 가열되면, 기판의 상면에서 개구가 형성된 영역에는 처리액이 존재하지 않기 때문에, 기판의 온도가 신속하게 상승한다. 그에 따라, 액막의 내주연 보다 내측(개구 형성 영역)과 액막의 내주연 보다 외측(액막 형성 영역)에서 온도차가 생긴다. 구체적으로는, 개구 형성 영역에서는 기판의 온도가 높고, 액막 형성 영역에서는 기판의 온도가 낮아진다. 이 온도차에 의해, 처리액이 저온측으로 이동하는 열 대류가 발생하므로, 개구가 확대되고, 그에 따라, 처리액이 기판 외부로 배제(排除)된다.
그 때문에, 액막 형성 영역과 개구 형성 영역에 조사 영역이 걸쳐서 배치되도록, 개구의 확대에 추종하여 조사 영역을 이동시키는 구성이면, 액막 형성 영역과 개구 형성 영역에서 충분한 온도차를 일으켜 액막 중에 열 대류를 발생시킬 수 있다.
한편, 액막의 내주연을 충분한 열량으로 가열할 수도 있다. 따라서, 열량 부족에 의해 액막의 내주연에서 기상층이 형성되지 않는 사태나, 일단 형성된 기상층이 소실되어 처리액이 기판의 상면에 접촉하는 사태의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 액막의 내주연에 안정적으로 기상층을 형성할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 액막 보온 공정이, 상기 기판의 하면(下面)으로부터 이간한 위치에서 상기 기판의 하면에 대향하는 히터 유닛에 의해 상기 기판을 가열함으로써, 상기 액막을 보온하는 히터 가열 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판은, 기판의 하면으로부터 이간한 위치에 배치된 히터 유닛에 의해 가열된다. 따라서, 히터 유닛의 구성에 관계없이, 예를 들어, 히터 유닛이 기판과 함께 회전할 수 없는 구성이어도, 개구를 확대시킬 때 기판을 용이하게 회전시킬 수 있다. 또, 기판에 히터 유닛을 접촉시키는 구성과 비교해, 기판의 전체를 적당한 정도로 가열할 수 있다. 게다가, 히터 유닛에 부착된 오염물이 기판에 전사(轉寫)되는 것을 억제할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 액막 보온 공정이, 상기 기판의 하면의 중앙부에 가열 유체를 공급해 상기 기판을 가열함으로써, 상기 액막을 보온하는 유체 가열 공정을 포함한다.
개구가 확대될 때, 기판의 하면의 중앙부에 공급된 가열 유체는, 기판의 회전에 기인하는 원심력의 작용에 의해, 기판의 하면의 주연부를 향해 퍼진다. 그 때문에, 기판의 하면의 중앙부에 가열 유체를 공급하는 것만으로, 기판의 전체를 가열할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 개구 형성 공정이, 상기 기상층이 형성된 후에 상기 조사 영역을 상기 기판의 상면의 중앙부로 유지하는 것에 의해, 상기 액막의 중앙부에 상기 개구를 형성하는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기상층이 형성된 후에도 조사 영역이 기판의 상면의 중앙부로 유지된다. 그 때문에, 기상층이 형성된 후에도 기판의 상면의 중앙부가 가열되므로, 기상층에 보관유지되는 처리액의 증발이 촉진된다. 또, 기판의 상면에 있어서, 조사 영역과, 조사 영역 보다 외측의 영역의 사이에는 큰 온도차가 생긴다. 이 온도차에 기인하여, 기판의 상면에는, 중앙부로부터 주연부를 향해 흐르는 열 대류가 형성된다. 처리액의 증발 및 열 대류의 발생에 의해, 처리액의 액막의 중앙부에 개구를 신속하게 형성할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 기상층이 형성되어 있는 상기 액막의 중앙부를 향해 기체(氣體, gas)를 분사함으로써, 상기 개구의 형성을 촉진하는 개구 형성 촉진 공정을 더 포함한다.
기상층이 형성되어 있는 상태에서는, 기판 상의 액막에 작용하는 마찰 저항은, 제로라고 볼 수 있을 만큼 작다. 기상층이 형성되어 있는 액막의 중앙부를 향해 기체를 분사하는 방법이면, 기판의 중앙부의 처리액을 신속하게 밀어낼 수 있다. 이에 따라, 개구의 형성을 촉진할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 액막의 내주연이 상기 기판의 상면의 주연부에 도달했을 때, 상기 기판의 상면에서 상기 액막의 내주연 보다 내측에 기체를 분사함으로써, 상기 개구의 확대를 촉진하는 확대 촉진 공정을 더 포함한다.
열 대류를 이용한 처리액의 이동에서는, 어느 정도까지 개구를 확대할 수 있지만, 기판의 상면의 주연부까지 개구의 외주연(外周緣)이 도달하면, 처리액의 이동이 정지할 우려가 있다. 보다 상세하게는, 개구의 외주연이 기판의 상면의 주연부에 도달하고 있는 상태에서는, 기판 상의 처리액의 전체 양이 적기 때문에, 개구 형성 영역과 액막 형성 영역에서의 기판의 온도차가 작아진다. 그 때문에, 처리액은 기판의 내측으로의 이동과 외측으로의 이동을 반복하는 평형 상태가 된다. 이 경우, 처리액이 기판의 내측으로 돌아올 때, 기상층이 소실된 기판의 상면에 처리액이 직접 접할 우려가 있다. 그 때문에, 처리액의 표면장력에 의한 패턴 도괴나 건조 불량에 의한 파티클이 생길 위험이 있다.
개구를 확대할 때, 기판은 회전하고 있다. 그 때문에, 액막에 작용하는 원심력이 충분히 크면 이 평형 상태를 해소할 수 있다. 그렇지만, 원심력이 충분히 크지 않은 경우에는, 평형 상태가 해소되지 않는다.
그래서, 액막의 내주연이 기판의 상면의 주연부에 도달했을 때, 기판의 상면에서 상기 액막의 내주연 보다 내측에 기체를 분사하는 구성이면, 기체의 기세로 처리액을 기판의 외측으로 밀어내, 개구를 확대할 수 있다. 이에 따라, 처리액이 정지하지 않고 기판의 상면으로부터 배제된다. 패턴 도괴나 파티클의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 개구 형성 공정에서, 상기 조사 유닛의 높이 위치를 이격 위치로 한 상태에서 상기 개구가 형성된다. 상기 기판 처리 방법이, 상기 개구가 형성된 후에, 상기 조사 유닛의 높이 위치를 상기 이격 위치 보다 상기 기판의 상면에 가까운 근접 위치로 변경하는 조사 유닛 근접 공정과, 상기 개구 확대 공정에서, 상기 조사 유닛의 높이 위치를 상기 근접 위치로 유지하면서 상기 조사 유닛을 상기 기판의 주연부를 향해 이동시키는 것에 의해, 상기 기판의 주연부를 향해 상기 조사 영역을 이동시키는 근접 이동 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 개구가 형성된 후에, 조사 유닛의 높이 위치가 이격 위치로부터 근접 위치로 변경된다. 그 때문에, 개구 형성 영역의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다. 이에 따라, 온도차를 이용하여, 개구를 확대시킬 수 있다. 그 후, 개구를 확대시킬 때, 높이 위치를 근접 위치에 유지한 조사 유닛이 주연부로 이동된다. 그 때문에, 액막의 내주연에 충분한 열량을 주면서 개구를 확대시킬 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 조사 유닛으로부터 조사되는 광이, 상기 처리액을 투과하는 파장을 가지고 있다. 그 때문에, 광을, 상기 기판의 상면에 양호하게 도달하게 할 수 있다. 처리액이 IPA인 경우, 처리액을 투과하는 파장은, 200nm~1100nm이다.
이 발명의 다른 실시 형태는, 기판을 수평하게 보관유지하는 기판 보관유지 유닛과, 수평하게 보관유지된 상기 기판의 상면에 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과, 수평하게 보관유지된 상기 기판의 전체를 상기 처리액의 비점 보다 낮은 온도로 가열하는 기판 가열 유닛과, 수평하게 보관유지된 상기 기판의 상면에 대향하도록 구성되고, 상기 기판의 상면의 중앙부를 향해 광을 조사하는 조사 유닛과, 상기 조사 유닛을 수평 방향으로 이동시키는 이동 유닛과, 수평하게 보관유지된 상기 기판의 상면의 중앙부를 지나며 연직 방향으로 늘어나는 회전축선의 주위에 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 유닛과, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 기판 가열 유닛, 상기 조사 유닛, 상기 이동 유닛, 및 상기 기판 회전 유닛을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
그리고, 상기 컨트롤러가, 상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지된 기판의 상면에, 상기 처리액 공급 유닛으로부터 처리액을 공급하여, 상기 처리액의 액막을 상기 기판의 상면에 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 기판 가열 유닛에 의해 상기 기판의 전체를 가열시키는 것으로 상기 액막을 보온하는 액막 보온 공정과, 상기 액막 보온 공정을 실행하면서, 상기 기판의 상면에 설정되는 조사 영역을 향해 상기 조사 유닛으로부터 광을 조사하는 것으로, 상기 기판의 상면의 중앙부에 접하는 상기 처리액을 증발시켜, 상기 기판의 상면에 접하여 상기 처리액을 보관유지하는 기상층을, 상기 액막의 중앙부에 형성하는 기상층 형성 공정과, 상기 기상층에 의해 보관유지되는 상기 처리액을 배제하여 상기 액막의 중앙부에 개구를 형성하는 개구 형성 공정과, 상기 기판 회전 유닛에 의해 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 공정과, 상기 액막 보온 공정 및 상기 기판 회전 공정을 실행하면서 상기 이동 유닛에 의해 상기 조사 유닛을 이동시켜 상기 기판의 주연부를 향해 상기 조사 영역을 이동시킴으로써, 상기 액막의 내주연에 상기 기상층이 형성된 상태를 유지하면서 상기 개구를 확대시키는 개구 확대 공정을 실행하도록 프로그램 되어 있다.
이 장치에 의하면, 상술한 기판 처리 방법과 마찬가지의 효과를 나타낸다.
이 발명의 다른 실시 형태는, 수평하게 보관유지된 기판의 상면이며 패턴이 형성된 상면에 처리액을 공급하여, 상기 처리액의 액막을, 상기 기판의 상면에 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 기판의 상면의 중앙부에 상기 액막의 상측으로부터 광을 조사해, 상기 기판의 상면의 중앙부에 설정되며 상기 기판의 상면의 외주부에 설정되지 않는 가열 영역을 가열하여, 상기 가열 영역에 접하는 상기 처리액을 증발시키는 것에 의해, 상기 기판의 상면의 중앙부에, 상기 처리액과 상기 기판의 상면과의 사이에 증기층이 형성되고, 상기 증기층 상에 상기 액막이 보관유지된 증기층 형성부를 형성하는 증기층 형성부 형성 공정과, 상기 증기층 형성부가 상면의 중앙부에 형성되어 있는 상기 기판을, 상기 기판의 중앙부를 지나는 연직의 회전축선 주위에 회전시킴으로써, 상기 증기층 형성부를, 상기 액막에 형성된 구멍(穴)을 내측에 가지는 원환상(圓環狀)으로 하는 기판 회전 공정과, 상기 기판 회전 공정에 병행하여, 상기 기판의 외주를 향해 상기 가열 영역을 이동시켜 상기 증기층 형성부의 외주를 넓히고, 또 상기 구멍을 넓히는 것에 의해, 원환상의 상기 증기층 형성부를 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 증기층 형성부 이동 공정을 포함하는 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 기판의 상면의 중앙부에 액막의 상측으로부터 광이 조사되는 것에 의해, 기판의 상면의 중앙부에 설정되며 기판의 상면의 외주부에 설정되지 않는 가열 영역이 가열된다. 이에 따라, 가열 영역에 접하는 처리액이 증발해 증기층이 형성되고, 그 증기층 상(上)에 액막이 보관유지된다. 즉, 처리액과 기판의 상면과의 사이에 증기층이 형성되고, 증기층 상에 액막이 보관유지된 증기층 형성부가, 기판의 상면의 중앙부에 형성된다. 증기층 형성부에서, 액막이 기판의 상면으로부터 부상하고 있다.
그 상태에서 기판이 회전함으로써 구멍이 형성되고, 증기층 형성부의 액막과 구멍의 사이, 즉, 증기층 형성부의 액막의 내주에 기액 계면(gas-liquid interface)이 형성된다. 또, 기판의 회전에 의해, 증기층 형성부가 원환상을 이룬다. 그리고, 원환상의 증기층 형성부의 외주가 넓어지고 또 구멍이 넓어지는 것에 의해, 원환상의 증기층 형성부가 기판의 외주를 향해 이동한다. 원환상의 증기층 형성부의 이동에 의해, 증기층 형성부의 액막의 내주에 있는 기액 계면을 패턴에 접촉시키지 않고, 증기층 형성부의 액막을 이동시킬 수 있다. 증기층 형성부의 내주가 기판의 외주까지 넓어지는 것으로, 기판의 상면의 전역으로부터, 액막을 양호하게 배제할 수 있다. 기판 상의 패턴에 미치는 처리액의 표면장력을 억제하면서 기판 상에서 액막을 배제할 수 있으므로, 패턴의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다.
또, 기판을 회전시키면서 증기층 형성부를 이동시키므로, 기판의 외주부에 도달한 증기층 형성부에 대해, 기판의 회전에 의한 원심력을 작용시키는 것이 가능하다. 기판의 외주부에 작용하는 원심력에 의해 기판의 외주부에서의 처리액의 잔류를 억제 또는 방지할 수 있기 때문에, 기판의 외주부에서의 결함의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또, 광의 조사 개시에 의해 기판에의 가열이 개시되기 때문에, 광을 조사하는 이외의 기간에서 기판이 가열되지 않는다. 그 때문에, 기판의 가열을 필요로 하지 않는 처리에서의 열 영향을 배제 또는 저감할 수 있다.
또, 기판의 상면의 중앙부에 가열 영역을 마련하는 것으로, 기판의 상면의 중앙부에 증기층 형성부를 형성하고, 그 증기층 형성부를 기판의 외주를 향해 이동시킨다. 가열 영역이 기판의 상면의 일부에만 설정되어 있으므로, 기판의 상면의 전역을 가열하는 경우와 비교해, 가열 영역이 작은 면적으로 충분하다. 그 때문에, 가열 영역의 전역을 양호하게 가열하는 것이 가능하다. 이에 따라, 증기층 형성부의 전역에서 액막을 양호하게 부상시키는 것이 가능하다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 증기층 형성부 형성 공정이, 상기 기판의 상면의 중앙부에 광을 조사해, 상기 기판의 상면의 중앙부에 설정되며 상기 기판의 상면의 외주부에 설정되지 않는 제1 가열 영역을 가열하여, 상기 증기층 형성부를 형성하는 공정을 포함한다. 그리고, 상기 기판 처리 방법이, 상기 증기층 형성부 이동 공정에 병행하여, 상기 기판의 상면에 광을 조사해, 상기 기판의 상면에서 상기 기판의 회전 방향에 관하여 상기 제1 가열 영역과 적어도 일부가 중복하지 않는 제2 가열 영역을 가열하여, 상기 증기층 형성부에의 가열을 보조하는 보조 가열 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 제1 가열 영역이 가열되는 것으로, 기판의 상면의 중앙부에 증기층 형성부가 형성된다. 기판의 외주부에서는 기판의 주속(周速, Peripheral velocity)이 빠르기 때문에, 제1 가열 영역을 기판의 외주부에 배치하면, 광의 조사에 의해 기판에 부여되는 단위면적 당 열량이 저하한다. 증기층 형성부를 기판의 외주를 향해 이동시킬 수 있도록, 제1 가열 영역을 기판의 외주를 향해 이동시키면, 기판에 부여되는 단위면적 당 열량이 저하하여, 증기층 형성부의 전역에서의 액막의 부상(浮上)을 실현할 수 없을 우려가 있다. 증기층 형성부 중 적어도 내주 전역에서 액막이 부상하지 않으면, 증기층 형성부의 액막의 내주에 있는 기액 계면이 패턴에 접촉해, 패턴이 도괴할 위험이 있다.
이 방법에서는, 광의 조사에 의해, 기판의 회전 방향에 관하여 적어도 일부가 중복하지 않는 제1 가열 영역 및 제2 가열 영역이 가열된다. 즉, 가열 영역의 합계 면적을 늘릴 수 있다. 이에 따라, 기판에 부여되는 단위면적 당 열량을 높게 유지할 수 있다. 그러므로, 증기층 형성부가 기판의 외주를 향해 이동하고 있는 경우에도, 증기층 형성부의 전역에서 액막이 부상하고 있는 상태를 유지하는 것이 가능하다. 증기층 형성부의 내주 전역에서 액막을 부상시키면서 증기층 형성부를 이동시키므로, 기액 계면이 패턴에 접촉해 패턴이 도괴하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 증기층 형성부 이동 공정이, 상기 제1 가열 영역 및 상기 제2 가열 영역의 적어도 일방을 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 제1 가열 영역 및 제2 가열 영역의 적어도 일방이 기판의 외주를 향해 이동하는 것에 의해, 증기층 형성부의 외주를 넓힐 수 있다. 이에 따라, 증기층 형성부의 외주를 양호하게 넓힐 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 증기층 형성부 이동 공정이, 상기 제1 가열 영역 및 상기 제2 가열 영역의 쌍방을 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 제1 가열 영역 및 제2 가열 영역의 쌍방이 기판의 외주를 향해 이동하는 것에 의해, 증기층 형성부의 외주를 넓힐 수 있다. 이 경우, 제1 가열 영역 및 제2 가열 영역의 쌍방을 가열하는 것에 의해, 증기층 형성부를 가열하면서, 그 증기층 형성부를 기판의 외주를 향해 이동할 수 있다. 이에 따라, 증기층 형성부의 전역에서 액막이 부상하고 있는 상태를 유지하면서, 증기층 형성부의 외주를 넓힐 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 증기층 형성부 이동 공정이, 상기 증기층 형성부의 내주에 대해 내측에 설정된 분사 영역을 향해 기체를 분사(吹付, spray)하는 분사 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 증기층 형성부의 내주에 대해 내측에 설정된 분사 영역에 기체가 분사되는 것에 의해, 증기층 형성부의 내주가 기판의 외주를 향해 밀린다. 증기층 형성부에서는, 기판 상의 액막에 작용하는 마찰 저항이 제로라고 볼 수 있을 만큼 작기 때문에, 기체의 흐름에 의한 작은 압력에 의해, 증기층 형성부의 내주, 즉, 구멍의 외연을, 기판의 외주를 향해 스무스(smooth)하게 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 구멍을 스무스하게 넓힐 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 분사 영역이, 상기 가열 영역에 대해, 상기 기판의 회전 방향의 상류측에 설정되어 있다.
이 방법에 의하면, 분사 영역이 가열 영역에 대해 기판의 회전 방향의 상류측에 설정되어 있으므로, 발생하는 기류의 영향을 최소한으로 억제하면서, 증기층 형성부의 내주에 기체를 분사할 수 있다. 이에 따라, 증기층 형성부의 내주를 양호하게 확대시킬 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 분사 영역이, 상기 가열 영역 보다 작고, 상기 분사 영역의 전역(全域)이, 상기 가열 영역의 외연의 내측에 배치되어 있다.
이 방법에 의하면, 분사 영역의 전역이 가열 영역의 외연의 내측에 배치되어 있으므로, 가열 영역의 가열에 의해 형성된 증기층 형성부에 확실하게 기체를 분사할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 분사 공정에 병행하여, 상기 분사 영역을, 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 분사 영역 이동 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 분사 영역을 이동시키는 것에 의해, 증기층 형성부의 내주가 기판의 외주를 향해 밀린다. 분사 영역에의 분사를 실시하면서 분사 영역을 이동시키므로, 증기층 형성부의 내주 위치, 즉, 구멍의 외연 위치를 고정밀도(高精度)로 제어할 수 있다. 이에 따라, 구멍의 외연을 고정밀도로 제어하면서, 구멍을 넓힐 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 분사 공정이, 상기 증기층 형성부의 내주에 대해 내측에 설정된 제1 분사 영역을 향해 기체를 분사하는 제1 분사 공정과, 상기 제1 분사 공정에 병행하여, 상기 증기층 형성부의 내주에 대해 내측에 설정되고, 상기 기판의 회전 방향에 관하여 상기 제1 분사 영역과 이간하는 제2 분사 영역을 향해 기체를 분사하는 제2 분사 공정을 포함한다. 그리고, 상기 분사 영역 이동 공정이, 상기 제1 분사 공정에 병행하여, 상기 제1 분사 영역을 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 제1 분사 영역 이동 공정과, 상기 제2 분사 공정에 병행하여, 상기 제2 분사 영역을 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 제2 분사 영역 이동 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 증기층 형성부의 이동에 있어서, 제1 분사 영역 및 제2 분사 영역의 쌍방이 기판의 외주를 향해 이동된다. 기판의 회전 방향으로 이간하는 복수의 영역에서 기체가 분사되는 것에 의해 구멍이 확대되므로, 증기층 형성부의 내주 위치, 즉, 구멍의 외연 위치를 보다 한층 고정밀도로 제어하면서, 구멍을 넓힐 수 있다.
또, 이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 기판 회전 공정에 병행하여, 상기 증기층 형성부의 상기 액막에 기체를 분사하여 상기 처리액을 부분적으로 배제(排除)함으로써, 상기 증기층 형성부의 상기 액막에 상기 구멍을 형성하는 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 증기층 형성부의 액막에 기체가 분사되는 것에 의해, 증기층 형성부의 액막으로부터 처리액이 부분적으로 배제되어 구멍이 형성된다. 기체의 분사에 의해 구멍을 확실하게 형성할 수 있다.
또, 이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 가열 영역에 조사되는 광이 상기 처리액을 투과 가능한 파장을 가지고 있다. 이 경우, 광을, 상기 기판의 상면에 양호하게 도달하게 할 수 있다. 처리액이 유기용제(예를 들어, IPA)인 경우, 이러한 파장으로서, 200nm~1100nm를 예로 들 수 있다.
또, 이 발명의 다른 실시 형태는, 표면에 패턴이 형성된 기판을 수평하게 보관유지하는 기판 보관유지 유닛과, 상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 상기 기판을, 상기 기판의 중앙부를 지나는 연직의 회전축선 주위에 회전시키기 위한 기판 회전 유닛과, 처리액 노즐을 가지고, 상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 상기 기판의 상면에, 상기 처리액 노즐로부터 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛과, 발광부를 가지고, 상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 상기 기판의 상면을 향해 상기 발광부로부터 광을 조사하기 위한 램프 히터와, 상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 상기 기판의 상면에서 상기 램프 히터에 의한 광의 조사에 의해 가열되는 가열 영역을, 상기 기판의 상면 내에서 이동시키기 위한 가열 영역 이동 유닛과, 기체 토출구(吐出口)를 가지는 기체 노즐을 가지고, 상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 상기 기판의 상면에, 상기 기체 노즐로부터 기체를 분사하기 위한 분사 유닛과, 상기 기판 회전 유닛, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 램프 히터, 상기 가열 영역 이동 유닛 및 상기 분사 유닛을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 상기 컨트롤러가, 상기 처리액 공급 유닛에 의해 상기 표면인 상기 기판의 상면에 상기 처리액을 공급하여, 상기 처리액의 액막을, 상기 기판의 상면에 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 기판의 상면의 중앙부에 상기 램프 히터에 의해 상기 액막의 상측으로부터 광을 조사해, 상기 기판의 상면의 중앙부에 설정되며 상기 기판의 상면의 외주부에 설정되지 않는 가열 영역을 가열하여, 상기 가열 영역에 접하는 상기 처리액을 증발시키는 것에 의해, 상기 기판의 상면의 중앙부에, 상기 처리액과 상기 기판의 상면과의 사이에 증기층이 형성되고, 상기 증기층 상에 상기 액막이 보관유지된 증기층 형성부를 형성하는 증기층 형성부 형성 공정과, 상기 증기층 형성부가 상면의 중앙부에 형성되어 있는 상기 기판을, 상기 기판 회전 유닛에 의해, 상기 회전축선 주위에 회전시키는 것으로, 상기 증기층 형성부를, 상기 액막에 형성된 구멍을 내측에 가지는 원환상으로 하는 기판 회전 공정과, 상기 기판 회전 공정에 병행하여, 상기 가열 영역 이동 유닛에 의해 상기 기판의 외주를 향해 상기 가열 영역을 이동시켜 상기 증기층 형성부의 외주를 넓히고, 상기 분사 유닛 및 상기 기판 회전 유닛의 적어도 일방에 의해 상기 구멍을 넓히는 것으로, 상기 증기층 형성부를 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 증기층 형성부 이동 공정을 실행하도록 프로그램 되어 있다.
본 발명에서의 상술의, 또는, 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시 형태의 설명에 의해 명확히 한다.
도 1은, 이 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 레이아웃을 도시한 모식적인 평면도이다.
도 2는, 처리대상의 기판의 표면의 단면(斷面)의 확대도이다.
도 3은, 상기 기판 처리 장치에 구비되는 처리 유닛의 개략 구성을 도시한 모식적인 부분 단면도이다.
도 4는, 상기 처리 유닛에 구비되는 램프 유닛의 종단면도이다.
도 5는, 상기 램프 유닛을 하측에서 본 도면이다.
도 6은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은, 상기 기판 처리 장치에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8a~도 8f는, 상기 기판 처리의 양태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 9a~도 9d는, 상기 기판 처리 중의 기판의 상면에 형성되는 영역에 대해 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비되는 조사 유닛의 종단면도이다.
도 11은, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비되는 조사 유닛을 하측에서 본 도면이다.
도 12a~도 12d는, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판 처리의 양태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 13은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비되는 처리 유닛의 개략 구성을 도시한 모식적인 부분 단면도이다.
도 14a~도 14d는, 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판 처리의 양태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 15a는, 이 발명의 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 상측에서 본 모식도이다.
도 15b는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 측방(側方)에서 본 모식도이다.
도 16은, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평하게 본 모식도이다.
도 17은, 도 16에 도시한 스핀 베이스 및 이에 관련된 구성을 상측에서 본 모식도이다.
도 18은, 도 16에 도시한 상면 헤드의 모식적인 종단면도이다.
도 19는, 상기 상면 헤드를 하측에서 본 모식도이다.
도 20은, 도 16에 도시한 제2 램프 히터의 모식적인 종단면도이다.
도 21은, 상기 제2 램프 히터를 하측에서 본 모식도이다.
도 22는, 도 15a에 도시한 컨트롤러의 하드웨어를 도시한 블록도이다.
도 23은, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 처리대상의 기판의 표면을 확대해 도시한 단면도이다.
도 24는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리의 제1 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 25a 및 도 25b는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리의 제1 예가 실시되고 있을 때의 기판 상태를 도시한 모식도이다.
도 25c 및 도 25d는, 도 25b의 다음 상태를 도시한 모식도이다.
도 25e 및 도 25f는, 도 25d의 다음 상태를 도시한 모식도이다.
도 26a 및 도 26b는, 각각 도 25b 및 도 25c에 도시한 상태의 기판을 상측에서 본 모식도이다.
도 26c 및 도 26d는, 각각 도 25d 및 도 25f에 도시한 상태의 기판을 상측에서 본 모식도이다.
도 27은, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리의 제2 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 28a 및 도 28b는, 상기 기판 처리의 제2 예가 실시되고 있을 때의 기판 상태를 도시한 모식도이다.
도 28c 및 도 28d는, 도 28b의 다음 상태를 도시한 모식도이다.
도 29는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리의 제3 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 30a 및 도 30b는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리의 제3 예가 실시되고 있을 때의 기판 상태를 도시한 모식도이다.
도 30c는, 도 30b의 다음 상태를 도시한 모식도이다.
도 31은, 이 발명의 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평하게 본 모식도이다.
도 32는, 도 31에 도시한 상면 헤드를 하측에서 본 모식도이다.
도 33은, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리의 제1 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 34a 및 도 34b는, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리의 제1 예가 실시되고 있을 때의 기판 상태를 도시한 모식도이다.
도 34c 및 도 34d는, 도 34b의 다음 상태를 도시한 모식도이다.
도 34e 및 도 34f는, 도 34d의 다음 상태를 도시한 모식도이다.
도 35는, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리의 제2 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 36a 및 도 36b는, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리의 제2 예가 실시되고 있을 때의 기판 상태를 도시한 모식도이다.
도 36c 및 도 36d는, 도 36b의 다음 상태를 도시한 모식도이다.
도 37a 및 도 37b는, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리의 제2 예의 변형 예가 실시되고 있을 때의 기판 상태를 도시한 모식도이다.
도 37c는, 도 37b의 다음 상태를 도시한 모식도이다.
도 38은, 이 발명의 제6 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평하게 본 모식도이다.
도 39는, 도 38에 도시한 스핀 베이스 및 이에 관련된 구성을 상측에서 본 모식도이다.
도 40은, 상기 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 41은, 본 발명에 따른 제1 변형 예를 설명하기 위한 모식적인 저면도이다.
도 42는, 본 발명에 따른 제2 변형 예를 설명하기 위한 모식적인 저면도이다.
＜제1 실시 형태＞
도 1은, 이 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 레이아웃을 도시한 모식적인 평면도이다.
기판 처리 장치(1)는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판(W)을 1매씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 이 실시 형태에서는, 기판(W)은, 원판상의 기판이다.
기판 처리 장치(1)는, 기판(W)을 유체로 처리하는 복수의 처리 유닛(2)과, 처리 유닛(2)에서 처리되는 복수 매의 기판(W)을 수용하는 캐리어(CA)가 재치(載置)되는 로드 포트(LP)와, 로드 포트(LP)와 처리 유닛(2)과의 사이에서 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(IR 및 CR)과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 컨트롤러(3)를 포함한다.
반송 로봇(IR)은, 캐리어(CA)와 반송 로봇(CR)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 반송 로봇(CR)은, 반송 로봇(IR)과 처리 유닛(2)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 복수의 처리 유닛(2)은, 예를 들어 유사한 구성을 가지고 있다.
각 처리 유닛(2)은, 챔버(4)와, 챔버(4) 내에 배치된 처리컵(7)을 갖추고 있고, 처리컵(7) 내에서 기판(W)에 대한 처리를 실행한다. 챔버(4)에는, 반송 로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 반입하거나 기판(W)을 반출하기 위한 출입구(4A)가 형성되어 있다. 챔버(4)에는, 이 출입구(4A)를 개폐하는 셔터 유닛(4B)이 갖춰져 있다.
도 2에 도시한 것처럼, 기판 처리 장치(1)에서 처리되는 기판(W)의 표층에는, 미세한 요철 패턴(160)이 형성되어 있다. 요철 패턴(160)은, 기판(W)의 표면에 형성된 미세한 철상(凸狀)의 구조체(161)와, 인접한 구조체(161)와의 사이에 형성된 요부(凹部)(도랑(溝, trench))(162)를 포함한다.
요철 패턴(160)의 표면, 즉, 구조체(161)(철부(凸部)) 및 요부(凹部)(162)의 표면은, 요철(凹凸)이 있는 패턴면(165)을 형성하고 있다. 패턴면(165)은, 기판(W)의 표면에 포함된다. 구조체(161)의 표면(161a)은, 선단면(161b)(정부(頂部)) 및 측면(161c)에 의해 구성되어 있고, 요부(162)의 표면은, 저면(162a)(저부(底部))에 의해 구성되어 있다. 구조체(161)가 통상(筒狀)인 경우에는, 그 내측에 요부(凹部)가 형성되게 된다.
구조체(161)는, 절연체막을 포함하고 있어도 무방하고, 도체막을 포함하고 있어도 무방하다. 또, 구조체(161)는, 복수의 막을 적층한 적층막이어도 무방하다.
요철 패턴(160)은, 애스펙트비가 3 이상인 미세패턴이다. 요철 패턴(160)의 애스펙트비는, 예를 들어, 10~50이다. 구조체(161)의 폭(L1)은 5nm~45nm 정도, 구조체(161)끼리의 간격(L2)은 5nm~수μm 정도여도 무방하다. 구조체(161)의 높이(패턴 높이(T1))는, 예를 들어, 50nm~5μm 정도여도 무방하다. 패턴 높이(T1)는, 구조체(161)의 선단면(161b)과 요부(162)의 저면(162a)(저부)과의 사이의 거리이다.
도 3은, 처리 유닛(2)의 구성 예를 설명하기 위한 모식도이다. 처리 유닛(2)은, 스핀 척(5)과, 히터 유닛(6)과, 처리컵(7)과, 약액 노즐(8)과, 린스액 노즐(9)과, 저(low)표면장력 액체 노즐(10)과, 기체 노즐(11)과, 램프 유닛(12)을 포함한다.
스핀 척(5)은, 기판(W)을 수평하게 보관유지하면서, 회전축선(A1) 주위에서 기판(W)을 회전시킨다. 회전축선(A1)은, 기판(W)의 상면(上面)(상측의 표면)의 중심 위치를 지나며 연직 방향으로 늘어난다. 스핀 척(5)은, 복수의 척 핀(Chuck-pin)(20)과, 스핀 베이스(21)와, 회전축(22)과, 회전축(22)에 회전력을 주는 스핀 모터(23)를 포함한다. 스핀 척(5)은, 기판 보관유지 회전 유닛의 일례이다.
스핀 베이스(21)는, 수평 방향에 따른 원판 형상을 가지고 있다. 스핀 베이스(21)의 상면에는, 기판(W)의 주연부를 보관유지하는 복수의 척 핀(20)이, 스핀 베이스(21)의 주방향으로 간격을 두고 배치되어 있다.
복수의 척 핀(20)은, 핀 개폐 유닛(24)에 의해 개폐(開閉)된다. 복수의 척 핀(20)은, 핀 개폐 유닛(24)에 의해 폐쇄 상태로 되는 것에 의해 기판(W)을 수평하게 보관유지(협지)한다. 복수의 척 핀(20)은, 핀 개폐 유닛(24)에 의해 개방 상태로 되는 것에 의해 기판(W)을 해방한다. 복수의 척 핀(20)은, 개방 상태에서, 기판(W)을 하측으로부터 지지한다.
스핀 베이스(21) 및 복수의 척 핀(20)은, 기판(W)을 수평하게 보관유지하는 기판 보관유지 유닛을 구성하고 있다. 기판 보관유지 유닛은, '기판 홀더'라고도 한다.
회전축(22)은, 회전축선(A1)을 따라서 연직 방향으로 늘어나고 있다. 회전축(22)의 상단부는, 스핀 베이스(21)의 하면 중앙에 결합되어 있다. 스핀 모터(23)는, 회전축(22)에 회전력을 준다. 스핀 모터(23)에 의해 회전축(22)이 회전되는 것으로, 스핀 베이스(21)가 회전된다. 이에 따라, 기판(W)이 회전축선(A1)의 주위에서 회전된다. 스핀 모터(23)는, 회전축선(A1) 주위에서 기판(W)을 회전시키는 기판 회전 유닛의 일례이다.
히터 유닛(6)은, 기판(W)의 전체를 가열하는 기판 가열 유닛의 일례이다. 히터 유닛(6)은, 원판상의 핫플레이트(Hot plate)의 형태를 가지고 있다. 히터 유닛(6)은, 스핀 베이스(21)의 상면과 기판(W)의 하면과의 사이에 배치되어 있다. 히터 유닛(6)은, 기판(W)의 하면에 하측으로부터 대향하는 대향면(6a)을 가진다.
히터 유닛(6)은, 플레이트 본체(61) 및 히터(62)를 포함한다. 플레이트 본체(61)는, 평면(平面視)시에서, 기판(W) 보다 약간 작다. 플레이트 본체(61)의 상면이 대향면(6a)을 구성하고 있다. 히터(62)는, 플레이트 본체(61)에 내장되어 있는 저항체여도 무방하다. 히터(62)에 통전(通電)함으로써, 대향면(6a)이 가열된다. 대향면(6a)은, 예를 들어, 195℃로 가열된다. 그리고, 히터(62)에는, 급전선(63)을 통해, 히터 통전 유닛(64)으로부터 전력이 공급된다.
처리 유닛(2)은, 히터 유닛(6)을 스핀 베이스(21)에 대해서 상대적으로 승강시키는 히터 승강 유닛(65)을 포함한다. 히터 승강 유닛(65)은, 예를 들면, 볼나사 기구(도시하지 않음)와, 그에 구동력을 주는 전동 모터(도시하지 않음)를 포함한다. 히터 승강 유닛(65)은, '히터 리프터'라고도 한다.
히터 유닛(6)의 하면에는, 회전축선(A1)을 따라서 연직 방향으로 늘어나는 승강축(66)이 결합되어 있다. 승강축(66)은, 스핀 베이스(21)의 중앙부에 형성된 관통공(21a)과, 중공(中空)의 회전축(22)을 삽통하고 있다. 승강축(66) 내에는, 급전선(63)이 통과되고 있다.
히터 승강 유닛(65)은, 승강축(66)을 통해 히터 유닛(6)을 승강시킨다. 히터 유닛(6)은, 히터 승강 유닛(65)에 의해 승강되어, 하측 위치 및 상측 위치에 위치할 수 있다. 히터 승강 유닛(65)은, 하측 위치 및 상측 위치 뿐만 아니라, 하측 위치 및 상측 위치의 사이의 임의의 위치에 배치하는 것이 가능하다.
처리컵(7)은, 스핀 척(5)에 보관유지된 기판(W)으로부터 외측으로 비산(飛散)하는 액체를 받아들이고, 그 액체를 회수 또는 폐기하는 부재이다. 처리컵(7)은, 스핀 척(5)에 보관유지된 기판(W)으로부터 외측으로 비산하는 액체를 받아들이는 복수의 가드(71)와, 복수의 가드(71)에 의해 하측으로 안내된 액체를 받아들이는 복수의 컵(72)과, 복수의 가드(71)와 복수의 컵(72)을 둘러싸는 원통상(cylindrical)의 외벽 부재(73)를 포함한다.
이 실시 형태에서는, 2개의 가드(71)(제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B))와, 2개의 컵(72)(제1 컵(72A) 및 제2 컵(72B))이 설치되어 있는 예를 나타내고 있다.
제1 컵(72A) 및 제2 컵(72B)의 각각은, 상향(上向)으로 개방된 환상 도랑(Ring-shaped trench)의 형태를 가지고 있다.
제1 가드(71A)는, 스핀 베이스(21)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 제2 가드(71B)는, 제1 가드(71A) 보다 외측에서 스핀 베이스(21)를 둘러싸도록 배치되어 있다.
제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)는, 각각, 거의 원통 형상을 가지고 있다. 각 가드(71)의 상단부는, 스핀 베이스(21)측을 향하도록 내측에 경사져 있다.
제1 컵(72A)은, 제1 가드(71A)에 의해 하측에 안내된 액체를 받아들인다. 제2 컵(72B)은, 제1 가드(71A)와 일체(一體)로 형성되어 있다. 제2 컵(72B)은, 제2 가드(71B)에 의해 하측에 안내된 액체를 받아들인다.
처리 유닛(2)은, 제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)를 따로따로 승강시키는 가드 승강 유닛(74)을 더 포함한다. 가드 승강 유닛(74)은, 하측 위치와 상측 위치의 사이에 제1 가드(71A)를 승강시킨다. 가드 승강 유닛(74)은, 하측 위치와 상측 위치의 사이에 제2 가드(71B)를 승강시킨다.
제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)가 함께 상측 위치에 위치할 때, 기판(W)으로부터 비산하는 액체는, 제1 가드(71A)에 의해 받아들이게 된다. 제1 가드(71A)가 하측 위치에 위치하고, 제2 가드(71B)가 상측 위치에 위치할 때, 기판(W)으로부터 비산하는 액체는, 제2 가드(71B)에 의해 받아들이게 된다.
제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)가 함께 하측 위치에 위치할 경우에는, 반송 로봇(CR)이, 챔버(4) 내부로 기판(W)을 반입하거나, 챔버(4) 내부로부터 기판(W)을 반출하거나 할 수 있다.
가드 승강 유닛(74)은, 예를 들어, 제1 가드(71A)에 결합된 제1 볼나사 기구(도시하지 않음)와, 제1 볼나사 기구에 구동력을 주는 제1 모터(도시하지 않음)와, 제2 가드(71B)에 결합된 제2 볼나사 기구(도시하지 않음)와, 제2 볼나사 기구에 구동력을 주는 제2 모터(도시하지 않음)를 포함한다. 가드 승강 유닛(74)은, 가드 이동 유닛의 일례이다. 가드 승강 유닛(74)은, '가드 리프터'라고도 한다.
약액 노즐(8)은, 기판(W)의 상면을 향해 약액을 토출하는 노즐이다. 약액 노즐(8)은, 약액 노즐(8)에 약액을 안내하는 약액 배관(40)에 접속되어 있다. 약액 배관(40)에 개재(介裝)된 약액 밸브(50)가 열리면, 약액이, 약액 노즐(8)의 토출구로부터 하측을 향해 연속류(連續流)로 토출된다.
약액으로서, 예를 들면, 황산, 질산, 염산, 불화수소산(HF, DHF), 인산, 초산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기 산(예를 들어, 구연산, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들어, TMAH: 테트라메틸 암모늄 하이드로 옥사이드 등), 계면 활성제, 및 부식 방지제의 적어도 하나를 포함하는 액을 이용할 수 있다.
약액 노즐(8)은, 예를 들어, 이동 가능한 스캔 노즐이다. 처리 유닛(2)은, 약액 노즐(8)이 선단부에 장착된 제1 암(30)과, 제1 암(30)을 이동시킴으로써, 약액 노즐(8)을 이동시키는 제1 이동 유닛(31)을 더 포함한다.
제1 이동 유닛(31)은, 제1 암(30)을 회동시킴으로써, 평면시에서 기판(W)의 상면의 중앙부를 지나는 궤적을 따라서 약액 노즐(8)을 수평하게 이동시킨다. 제1 이동 유닛(31)은, 중앙 위치와 퇴피 위치와의 사이에서 약액 노즐(8)을 수평하게 이동시킨다. 약액 노즐(8)이 중앙 위치에 위치할 때, 약액 노즐(8)이 기판(W)의 상면의 중앙부에 대향한다.
기판(W)의 상면 중앙부란, 기판(W)의 상면의 회전 중심 위치와, 기판(W)의 상면에서의 회전 중심 위치의 주위 위치를 포함하는 영역이다.
약액 노즐(8)이 퇴피 위치에 위치할 때, 약액 노즐(8)이 평면시에서 스핀 척(5)의 주위로 퇴피한다. 제1 이동 유닛(31)은, 예를 들어, 제1 암(30)에 접속되어 연직 방향으로 늘어나는 회동축(도시하지 않음)과, 상기 회동축을 회동시키는 전동 모터(도시하지 않음)를 포함한다.
린스액 노즐(9)은, 약액을 씻어내는 린스액을 기판(W)의 상면을 향해 토출하는 노즐이다. 린스액 노즐(9)은, 린스액 노즐(9)에 린스액을 안내하는 린스액 배관(41)에 접속되어 있다. 린스액 배관(41)에 개재된 린스액 밸브(51)가 열리면, 린스액이, 린스액 노즐(9)의 토출구로부터 하측을 향해 연속류로 토출된다.
린스액은, 예를 들어, 순수한 물(탈이온수: DIW(Deionized Water))이다. 린스액은, 탄산수, 전해이온수, 수소수, 오존수, 희석 농도(예를 들어, 10ppm~100ppm 정도)의 염산수, 및 희석 농도(예를 들어, 10ppm~100ppm 정도)의 암모니아수의 어느 하나여도 무방하다.
린스액 노즐(9)은, 예를 들어, 이동 가능한 스캔 노즐이다. 처리 유닛(2)은, 린스액 노즐(9)이 선단부에 장착된 제2 암(32)과, 제2 암(32)을 이동시킴으로써, 린스액 노즐(9)을 이동시키는 제2 이동 유닛(33)을 더 포함한다.
제2 이동 유닛(33)은, 제2 암(32)을 회동시킴으로써, 평면시에서 기판(W)의 상면의 중앙부를 지나는 궤적을 따라서 린스액 노즐(9)을 수평하게 이동시킨다. 제2 이동 유닛(33)은, 중앙 위치와 퇴피 위치와의 사이에서 린스액 노즐(9)을 수평하게 이동시킨다. 린스액 노즐(9)이 중앙 위치에 위치할 때, 린스액 노즐(9)이 기판(W)의 상면의 중앙부에 대향한다. 린스액 노즐(9)이 퇴피 위치에 위치할 때, 린스액 노즐(9)이 평면시에서 스핀 척(5)의 주위로 퇴피한다. 제2 이동 유닛(33)은, 예를 들어, 제2 암(32)에 접속되어 연직 방향으로 늘어나는 회동축(도시하지 않음)과, 상기 회동축을 회동시키는 전동 모터(도시하지 않음)를 포함한다.
저표면장력 액체 노즐(10)은, 린스액 보다 표면장력이 낮은 저표면장력 액체를 기판(W)의 상면을 향해 토출(吐出)하는 노즐이다. 저표면장력 액체 노즐(10)은, 저표면장력 액체 노즐(10)로 저표면장력 액체를 안내하는 저표면장력 액체 배관(42)에 접속되어 있다. 저표면장력 액체 배관(42)에 개재된 저표면장력 액체 밸브(52)가 열리면, 저표면장력 액체가, 저표면장력 액체 노즐(10)의 토출구(10a)로부터 하측에 연속류로 토출된다.
저표면장력 액체는, 예를 들어, IPA 등의 유기용제이다. IPA의 표면장력은, 물(水)의 표면장력 보다 낮다. IPA 이외의 유기용제도 저표면장력 액체로서 사용할 수 있다. IPA 외에, 예를 들어, 메탄놀, 에탄올, 아세톤, EG(에틸렌 글리콜), HFE(하이드로 플루오르 에테르), n-부탄올, t-부탄올, 이소부틸알코올 및 2-부탄올 등의 유기용제도, 저표면장력 액체로서 이용할 수 있다.
단일 성분 만으로 이루어진 것뿐만 아니라, 다른 성분과 혼합한 유기용제도 저표면장력 액체로서 사용할 수 있다. 저표면장력 액체는, 처리액의 일례이며, 저표면장력 액체 노즐(10)은, 처리액 공급 유닛의 일례이다.
기체 노즐(11)은, 기판(W)의 상면을 향해 기체를 토출하는 노즐이다. 기체 노즐(11)은, 기체 노즐(11)에 기체를 안내하는 기체 배관(43)에 접속되어 있다. 기체 배관(43)에는, 기체 밸브(53A)와, 기체 유량 조정 밸브(53B)가 개재되어 있다. 기체 밸브(53A)가 열리면, 기체 유량 조정 밸브(53B)가 열린 정도에 대응하는 유량으로, 기체 노즐(11)의 토출구(11a)로부터 하측을 향해 기체가 연속적으로 토출된다.
기체 노즐(11)에 공급되는 기체는, 질소 가스 등의 불활성 가스이다. 불활성 가스는 질소 가스로 한정되지 않으며, 불활성 가스로서, 헬륨 가스나 아르곤 가스 등의 희가스류를 이용할 수도 있다.
램프 유닛(12)은, 기판(W)의 상면을 향해 광을 조사(방출)함으로써, 기판(W)을 가열하는 유닛이다. 램프 유닛(12)은, 조사 유닛의 일례이다. 램프 유닛(12)은, 근적외선, 가시광선, 자외선 중 적어도 하나를 포함하는 광을 기판(W)을 향해 조사하여, 복사에 의해 기판(W)을 가열한다. 즉, 램프 유닛(12)은, 복사 가열 히터이다. 램프 유닛(12)에는, 급전선(89)를 통해, 램프 통전 유닛(90)으로부터 전력이 공급된다.
저표면장력 액체 노즐(10) 및 기체 노즐(11)은, 램프 유닛(12)에 장착되어 있다. 처리 유닛(2)은, 램프 유닛(12)이 선단부에 장착된 제3 암(34)과, 제3 암(34)을 이동시킴으로써, 램프 유닛(12)을 이동시키는 제3 이동 유닛(35)(이동 유닛)을 더 포함한다.
제3 암(34)이 이동하는 것에 의해, 램프 유닛(12)과 함께, 저표면장력 액체 노즐(10) 및 기체 노즐(11)이 이동한다. 저표면장력 액체 노즐(10) 및 기체 노즐(11)은, 이동 가능한 스캔 노즐이다.
제3 이동 유닛(35)은, 제3 암(34)을 회동시킴으로써, 평면시에서 기판(W)의 상면의 중앙부를 지나는 궤적을 따라서, 저표면장력 액체 노즐(10), 기체 노즐(11) 및 램프 유닛(12)을 수평하게 이동시킨다.
제3 이동 유닛(35)은, 저표면장력 액체 노즐(10), 기체 노즐(11) 및 램프 유닛(12)을, 퇴피 위치 및 중앙 위치에 배치할 수 있다. 저표면장력 액체 노즐(10), 기체 노즐(11) 및 램프 유닛(12)은, 퇴피 위치에 위치할 때 평면시에서 스핀 척(5)의 주위로 퇴피한다.
저표면장력 액체 노즐(10)이 중앙 위치에 위치할 때, 저표면장력 액체 노즐(10)의 토출구(10a)가 기판(W)의 상면의 중앙부에 대향한다. 기체 노즐(11)이 중앙 위치에 위치할 때, 기체 노즐(11)의 토출구(11a)가 기판(W)의 상면의 중앙부에 대향한다. 램프 유닛(12)이 중앙 위치에 위치할 때, 램프 유닛(12)이 기판(W)의 상면의 중앙부에 대향한다.
제3 이동 유닛(35)은, 예를 들어, 제3 암(34)에 접속되어, 연직 방향으로 늘어나는 회동축(도시하지 않음)과, 상기 회동축을 회동시키는 전동 모터(도시하지 않음)를 포함한다.
도 4는, 램프 유닛(12)의 종단면도이다. 도 5는, 램프 유닛(12)을 하측에서 본 도면이다. 램프 유닛(12)은, 램프(80)와, 램프(80)를 수용하는 램프 하우징(81)과, 램프 하우징(81)의 내부를 냉각하기 위한 히트 싱크(82)를 포함한다.
램프(80)는, 원판상의 램프 기판(83)과, 램프 기판(83)의 하면에 실장(實裝)된 복수(도 5의 예에서는, 59개)의 광원(84)을 포함한다. 개개의 광원(84)은, 예를 들어, LED(발광 다이오드)이다. 램프 통전 유닛(90)으로부터 공급되는 전력에 의해 복수의 광원(84)이 점등한다.
도 5에 도시한 것처럼, 복수의 광원(84)은, 램프 기판(83)의 하면의 전역에 분산해서 배치되어 있다. 도 5의 예에서는, 1개의 광원(84)이, 램프 기판(83)의 하면의 중심에 배치되어 있고, 나머지의 58개의 광원(84)이, 램프 기판(83)의 하면의 중심을 둘러싸도록 4중 원환상으로 배치되어 있다. 램프 기판(83)에서의 광원(84)의 배치 밀도는 대략 균일하다. 복수의 광원(84)에 의해, 수평 방향으로 퍼지는 원형상의 발광부(12a)가 구성되고 있다.
개개의 광원(84)으로부터 발해지는 광은, 근적외선, 가시광선, 자외선 중 적어도 하나를 포함한다. 개개의 광원(84)으로부터 발해지는 광의 파장은, 200nm 이상 1100nm 이하의 파장이다. 개개의 광원(84)으로부터 발해지는 광은, 390nm 이상 800nm 이하의 파장인 것이 바람직하다.
도 4에 도시한 것처럼, 램프 하우징(81)은, 원통상의 하우징 본체(85)와, 원판상의 저벽(底壁)(86)을 포함한다. 하우징 본체(85)는, PTFE(폴리테트라 플루오로에틸렌) 등의 내약성(耐藥性)을 가지는 재료로 형성되어 있다. 저벽(86)은, 석영 등의 광투과성 및 내열성을 가지는 재료로 형성되어 있다. 램프 하우징(81)은, 평면시에서 기판(W) 보다 작다. 저벽(86)의 하면은, 램프 유닛(12)의 하면을 구성하고 있다.
히트 싱크(82)는, 히트 싱크 본체(87)와, 히트 싱크 본체(87)에 냉각 유체를 공급하여, 히트 싱크 본체(87)를 냉각하는 냉각 유닛(88)을 포함한다. 히트 싱크 본체(87)는, 높은 전열(傳熱) 특성을 가지는 금속(예를 들어, 알루미늄, 철, 구리 등)을 이용해 용기 형상으로 형성되어 있다. 냉각 유닛(88)은, 냉매 공급원(88a)과, 냉매 공급원(88a)으로부터 냉매를 히트 싱크 본체(87)에 공급하는 냉매 공급 배관(88b)과, 히트 싱크 본체(87)에 공급된 냉매를 냉매 공급원(88a)에 리턴하는 냉매 리턴 배관(88c)과, 냉매 공급 배관(88b) 내의 냉매를 내보내는 펌프(88d)를 포함한다.
냉각 유닛(88)은, 냉각수 등의 냉매를 히트 싱크 본체(87)에 공급한다. 즉, 히트 싱크(82)는, 수냉식(水冷式)의 히트 싱크이다. 복수의 광원(84)의 발광에 수반하여, 램프(80) 및 그 주위가 가열된다. 그렇지만, 히트 싱크(82)에 의해 램프 하우징(81) 내부가 냉각되므로, 램프 하우징(81) 내부가 과도하게 온도상승(昇溫) 하는 것을 방지할 수 있다. 히트 싱크(82)에서, 냉매로서 냉각 기체가 이용되어도 무방하다.
램프 유닛(12)은, 기판(W)의 상면을 덮는 저표면장력 액체의 액막(L)이 기판(W)의 상면에 형성되어 있는 상태에서 사용된다. 저표면장력 액체 노즐(10) 및 기체 노즐(11)은, 램프 하우징(81)의 외벽면(81a)에 연직 방향에 따른 자세로 장착되어 있다.
도 4에 도시한 것처럼, 램프(80)가 발광하면, 즉, 복수의 광원(84)이 발광하면, 램프(80)로부터 발해진 광(근적외선, 가시광선, 자외선 중 적어도 하나를 포함하는 광)은, 램프 하우징(81)의 저벽(86)을 투과해, 기판(W)의 상면에 조사된다.
저표면장력 액체의 일례인 IPA는, 200nm 이상 1100nm 이하의 파장의 광을 투과시킨다. 램프(80)로부터 발해진 광의 파장이 200nm 이상 1100nm 이하(보다 바람직하게는, 390nm 이상 800nm 이하)이다. 그 때문에, 램프(80)로부터 방출된 광은, 액막(L)에 흡수되지 않고, 액막(L)을 투과한다.
램프 하우징(81)의 외표면(저벽(86)의 하면)으로부터 방사된 광은, 액막(L)을 투과해, 기판(W)의 상면에 조사된다. 기판(W)의 상면에서 램프 유닛(12)으로부터 광이 조사되는 영역을, 조사 영역(RR)이라고 한다. 이에 따라, 조사 영역(RR)이 복사에 의해 가열되어 온도상승 한다. 조사 영역(RR)은, 램프 유닛(12)으로부터 조사되는 광에 의해 가열되는 가열 영역과 평면시에서 일치한다.
램프 유닛(12)으로부터 조사되는 광에 의해, 기판(W)의 표층(상세하게는, 도 2에 도시한 요철 패턴(160))의 온도가 상승한다. 광의 조사에 의해, 기판(W)의 표층의 온도가 저표면장력 액체의 비점 이상의 온도까지 가열됨에 따라, 조사 영역(RR)에 접하는 저표면장력 액체가 데워져 증발한다. 이에 따라, 기판(W)의 표면(도 2에 도시한 패턴면(165))의 주위에 저표면장력 액체의 기상층이 형성된다. 저표면장력 액체가 IPA인 경우, 비점은 82.6℃이다.
기판(W)의 상면에 조사 영역(RR)이 설정되어 있는 상태에서 제3 이동 유닛(35)이 램프 유닛(12)을 수평하게 이동시킴에 따라, 조사 영역(RR)이 기판(W)의 상면 내에서 이동한다.
도 6은, 기판 처리 장치(1)의 주요부의 전기적 구성을 도시한 블록도이다. 컨트롤러(3)는, 마이크로 컴퓨터를 갖추고, 소정의 제어 프로그램에 따라서 기판 처리 장치(1)에 구비된 제어 대상을 제어한다.
구체적으로는, 컨트롤러(3)는, 프로세서(CPU)(3A)와, 제어 프로그램이 저장된 메모리(3B)를 포함한다. 컨트롤러(3)는, 프로세서(3A)가 제어 프로그램을 실행함에 따라, 기판 처리를 위한 다양한 제어를 실행하도록 구성되어 있다.
특히, 컨트롤러(3)는, 반송 로봇(IR, CR), 스핀 모터(23), 제1 이동 유닛(31), 제2 이동 유닛(33), 제3 이동 유닛(35), 가드 승강 유닛(74), 핀 개폐 유닛(24), 히터 통전 유닛(64), 히터 승강 유닛(65), 램프 통전 유닛(90), 펌프(88d), 약액 밸브(50), 린스액 밸브(51), 저표면장력 액체 밸브(52), 기체 밸브(53A), 및 기체 유량 조정 밸브(53B)를 제어하도록 프로그램 되어 있다.
컨트롤러(3)에 의해 밸브가 제어됨으로써, 대응하는 노즐로부터의 액체나 기체의 토출 유무나, 대응하는 노즐로부터의 기체의 토출 유량이 제어된다.
도 7은, 기판 처리 장치(1)에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7에는, 주로, 컨트롤러(3)가 프로그램을 실행함에 따라 실현되는 처리가 나타나고 있다. 도 8a~도 8f는, 기판 처리의 양태를 설명하기 위한 모식도이다. 도 9a~도 9d는, 기판 처리 중의 기판(W)의 상면에 형성되는 영역에 대해 설명하기 위한 모식도이다. 이하에서는, 주로 도 3 및 도 7을 참조하고, 도 8a~도 9d에 대해서는 적절히 참조한다.
기판 처리 장치(1)에 의한 기판 처리에서는, 예를 들어, 도 7에 도시한 것처럼, 기판 반입 공정(스텝 S1), 약액 공급 공정(스텝 S2), 린스액 공급 공정(스텝 S3), 치환 공정(스텝 S4), 액막 형성 공정(스텝 S5), 기상층 형성 공정(스텝 S6), 액막 배제 공정(스텝 S7) 및 기판 반출 공정(스텝 S8)이 실행된다.
우선, 미처리의 기판(W)은, 반송 로봇(CR)에 의해 캐리어(CA)로부터 처리 유닛(2)에 반입되어, 스핀 척(5)에 전달된다(스텝 S1). 이에 따라, 기판(W)은, 스핀 척(5)에 의해 수평하게 보관유지된다(기판 보관유지 공정). 기판(W)은, 요철 패턴(160)(도 2를 참조)이 형성되어 있는 표면이 상면이 되는 자세로 보관유지된다. 기판(W)의 반입 시에는, 히터 유닛(6)에는 전력이 공급되고, 히터 유닛(6)은, 하측 위치로 퇴피하고 있다. 기판(W)의 반입 시에는, 복수의 가드(71)가 하측 위치로 퇴피하고 있다. 기판(W)의 반입 시에는, 램프 유닛(12)으로는 전력이 공급되지 않는다.
스핀 척(5)에 의해 기판(W)이 보관유지되면, 스핀 모터(23)가, 스핀 베이스(21)를 회전시킨다. 이에 따라, 수평하게 보관유지된 기판(W)이 회전된다(기판 회전 공정). 스핀 척(5)에 의한 기판(W)의 보관유지, 및 스핀 모터(23)에 의한 기판(W)의 회전은, 액막 배제 공정(스텝 S7)이 종료될 때까지 계속된다. 가드 승강 유닛(74)은, 기판 보관유지 공정이 개시되고 나서 액막 배제 공정(스텝 S7)이 종료될 때까지의 동안, 적어도 하나의 가드(71)가 상측 위치에 위치하도록, 제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)의 높이 위치를 조정한다.
다음에, 반송 로봇(CR)이 처리 유닛(2) 외부로 퇴피한 후, 기판(W)의 상면을 약액으로 처리하기 위해 기판(W)의 상면에 약액을 공급하는 약액 공급 공정(스텝 S2)이 개시된다. 구체적으로는, 제1 이동 유닛(31)이, 약액 노즐(8)을 약액 처리 위치로 이동시킨다. 약액 처리 위치는, 예를 들어, 중앙 위치이다. 약액 노즐(8)이 약액 처리 위치에 위치하는 상태에서, 약액 밸브(50)가 열린다. 이에 따라, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙부를 향해, 약액 노즐(8)로부터 약액이 공급(토출)된다(약액 공급 공정, 약액 토출 공정).
약액 노즐(8)로부터 토출된 약액은, 기판(W)의 상면의 중앙부에 착액(着液)된다. 기판(W)의 상면에 착액한 약액에는, 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 그 때문에, 약액은, 원심력에 의해 기판(W)의 상면의 전체에 널리 퍼지고, 그에 따라, 기판(W)의 상면의 전체가 약액에 의해 처리된다.
약액 노즐(8)로부터의 약액의 공급은, 소정 시간, 예를 들어, 60초 동안 계속된다. 약액 공급 공정에서, 기판(W)은, 소정의 약액 회전 속도, 예를 들어, 1000rpm으로 회전된다.
소정 시간의 약액 처리의 후, 기판(W)의 상면을 린스액으로 처리하는 린스 처리(스텝 S3)가 개시된다. 구체적으로는, 약액 밸브(50)가 닫히고, 제1 이동 유닛(31)이 약액 노즐(8)을 퇴피 위치로 이동시킨다. 약액 노즐(8)의 이동이 개시된 후, 제2 이동 유닛(33)이, 린스액 노즐(9)을 린스 처리 위치로 이동시킨다. 린스 처리 위치는, 예를 들어, 중앙 위치이다.
린스액 노즐(9)이 린스 처리 위치에 위치하는 상태에서, 린스액 밸브(51)가 열린다. 이에 따라, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙부를 향해, 린스액 노즐(9)로부터 린스액이 공급(토출)된다(린스액 공급 공정, 린스액 토출 공정).
린스액 노즐(9)로부터 토출된 린스액은, 기판(W)의 상면의 중앙부에 착액된다. 기판(W)의 상면에 착액한 린스액에는, 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 그 때문에, 린스액은, 원심력에 의해 기판(W)의 상면의 전체에 널리 퍼지고, 그에 따라, 기판(W)의 상면에 존재하는 약액이 린스액으로 치환된다. 즉, 기판(W)의 상면의 전체가 린스액으로 처리된다.
린스액 노즐(9)로부터의 린스액의 공급은, 소정 시간, 예를 들어, 15초 동안 계속된다. 린스액 공급 공정에서, 기판(W)은, 소정의 린스액 회전 속도, 예를 들어, 1000rpm으로 회전된다.
소정 시간의 린스 처리의 후, 기판(W)의 상면에 존재하는 린스액을 저표면장력 액체로 치환하는 치환 공정(스텝 S4)이 실행된다.
치환 공정에서는, 우선, 린스액 밸브(51)가 닫히고, 제2 이동 유닛(33)이 린스액 노즐(9)을 퇴피 위치로 이동시킨다. 린스액 노즐(9)의 이동이 개시된 후, 제3 이동 유닛(35)이, 저표면장력 액체 노즐(10)을 저표면장력 액체 처리 위치로 이동시킨다. 저표면장력 액체 처리 위치는, 예를 들어, 중앙 위치이다.
저표면장력 액체 노즐(10)이 저표면장력 액체 처리 위치에 위치하는 상태에서, 저표면장력 액체 밸브(52)가 열린다. 이에 따라, 도 8a에 도시한 것처럼, 저표면장력 액체 노즐(10)로부터의 저표면장력 액체의 공급(토출)이 개시되고, 기판(W)의 상면의 중앙부를 향해 저표면장력 액체가 공급된다(저표면장력 액체 공급 공정, 저표면장력 액체 토출 공정).
저표면장력 액체 노즐(10)로부터 토출된 저표면장력 액체는, 기판(W)의 상면의 중앙부에 착액된다. 기판(W)의 상면에 착액한 저표면장력 액체에는, 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 그 때문에, 저표면장력 액체는, 원심력에 의해 기판(W)의 상면의 전체에 널리 퍼지고, 그에 따라, 기판(W)의 상면에 존재하는 린스액이 저표면장력 액체로 치환되어, 기판(W)의 상면의 전체가 저표면장력 액체로 덮인다.
저표면장력 액체의 공급 개시와 동시에, 또는, 저표면장력 액체의 공급 중에, 기판(W)의 회전은, 소정의 치환 속도로 감속된다(제1 회전 감속 공정). 치환 속도는, 예를 들어, 300rpm이다.
저표면장력 액체의 공급 중에, 히터 승강 유닛(65)이 히터 유닛(6)을 하측 위치로부터 제1 가열 위치로 이동시킨다. 제1 가열 위치는, 하측 위치 보다 상측에서 기판(W)으로부터 이간하는 위치이다. 히터 유닛(6)이 제1 가열 위치에 위치할 때, 히터 유닛(6)의 대향면(6a)은 기판(W)의 하면에 비접촉으로 근접한다. 히터 유닛(6)을 제1 가열 위치에 배치하는 것으로, 기판(W)의 가열이 개시된다. 히터 유닛(6)이 제1 가열 위치에 위치할 때, 기판(W)의 하면과 히터 유닛(6)의 대향면(6a)과의 사이의 거리는, 예를 들어, 4mm이다. 히터 유닛(6)이 제1 가열 위치에 배치되어 있는 상태에서, 기판(W)은, 예를 들어, 30℃로 가열된다.
기판(W)의 상면에 존재하는 린스액이 저표면장력 액체로 치환된 후, 저표면장력 액체의 공급을 계속하여, 기판(W)의 상면에 저표면장력 액체의 액막(L)(도 8b를 참조)을 형성하는 액막 형성 공정(스텝 S5)이 실행된다.
기판(W)의 상면에 존재하는 린스액이 저표면장력 액체로 치환된 후, 기판(W)의 회전은, 소정의 액막 형성 속도로 감속된다(제2 회전 감속 공정). 액막 형성 속도는, 0rpm 보다 크고 50rpm 이하의 속도이며, 예를 들어, 10rpm이다. 제2 회전 감속 공정에서, 기판(W)의 회전은, 단계적으로 감속되어도 무방하다.
기판(W)의 회전이 액막 형성 속도로 감속된 후에, 저표면장력 액체 밸브(52)가 닫힌다. 이에 따라, 저표면장력 액체 노즐(10)로부터 기판(W)의 상면으로의 저표면장력 액체의 공급이 정지된다. 저표면장력 액체 노즐(10)로부터의 저표면장력 액체의 공급은, 소정 시간, 예를 들어, 30초 동안 계속된다.
기판(W)의 회전이 액막 형성 속도로 감속됨에 따라, 기판(W) 상의 저표면장력 액체에 작용하는 원심력이 작아진다. 그 때문에, 기판(W)으로부터의 저표면장력 액체의 배출은 정지된다. 혹은, 저표면장력 액체는, 기판(W)으로부터 미량 밖에 배제되지 않는다. 그 때문에, 기판(W)의 상면에의 저표면장력 액체의 공급이 정지된 후에도, 기판(W)의 상면은, 저표면장력 액체에 의해 덮인 상태로 유지된다. 도 8b에 도시한 것처럼, 기판(W)의 회전이 액막 형성 속도로 감속된 상태에서 저표면장력 액체의 공급이 정지됨으로써, 기판(W) 상의 저표면장력 액체가 충분히 두꺼워져 패들 상태의 액막(L)이 형성된다(액막 형성 공정, 패들 형성 공정).
린스액이 저표면장력 액체로 치환된 후에 미량의 린스액이 요철 패턴(160)의 요부(162)에 남았다고 해도(도 2를 참조), 이 린스액은, 저표면장력 액체에 용입되어, 액막(L) 중에 확산된다. 이에 따라, 요철 패턴(160)의 요부(162)에 잔류하는 린스액을 줄일 수 있다.
기판(W)의 상면에 액막(L)이 형성된 후, 램프 유닛(12)으로부터 광을 조사하는 것으로 기판(W)을 가열하여 기판(W)의 상면의 중앙부에 기상층(VL)(도 8c의 확대도를 참조)을 형성하는 기상층 형성 공정(스텝 S6)이 실행된다.
액막(L)이 기판(W)의 상면에 형성되어 있는 상태에서, 도 8c에 도시한 것처럼, 히터 승강 유닛(65)이 히터 유닛(6)을 상승시켜서 제2 가열 위치에 배치한다. 제2 가열 위치는, 제1 가열 위치 보다 상측에서 기판(W)으로부터 이간하는 위치이다. 히터 유닛(6)이 제2 가열 위치에 위치할 때, 히터 유닛(6)의 대향면(6a)은 기판(W)의 하면에 비접촉으로 근접한다. 히터 유닛(6)이 제2 가열 위치에 위치할 때, 기판(W)의 하면과 히터 유닛(6)의 대향면(6a)과의 사이의 거리는, 예를 들어, 2mm이다.
히터 유닛(6)이 제2 가열 위치에 배치됨으로써, 기판(W)의 전체는, 상온(예를 들어, 25℃) 보다 높고 저표면장력 액체의 비점 보다 낮은 온도로 가열된다(히터 가열 공정). 그 때문에, 액막(L)이 상온(예를 들어, 25℃) 보다 높고 저표면장력 액체의 비점 보다 낮은 온도로 보온된다(액막 보온 공정). 히터 유닛(6)이 제1 가열 위치에 위치할 때 보다, 히터 유닛(6)이 제2 가열 위치에 위치할 때의 쪽이 기판(W)은 고온으로 가열된다. 히터 유닛(6)이 제2 가열 위치에 배치되어 있는 상태에서, 히터 유닛(6)의 대향면(6a)이 195℃로 가열되고 있으면, 기판(W)은, 40℃로 가열된다.
기판(W)의 상면에 액막(L)이 형성된 상태에서, 제3 이동 유닛(35)이, 램프 유닛(12)을 수평 방향으로 이동시켜 광조사 위치에 배치한다. 광조사 위치는, 예를 들어, 중앙 위치이다. 게다가, 제3 이동 유닛(35)은, 램프 유닛(12)의 높이 위치가 이격 위치가 되도록, 램프 유닛(12)을 연직 방향으로 이동시킨다. 램프 유닛(12)이 이격 위치에 위치할 때, 램프 유닛(12)의 하면과 기판(W)의 상면과의 사이의 거리는, 예를 들어, 50mm이다.
램프 유닛(12)의 높이 위치가 이격 위치인 상태에서, 램프 통전 유닛(90)이 램프 유닛(12)을 통전시킨다. 이에 따라, 램프 유닛(12)으로부터의 광의 조사가 개시된다(광조사 공정). 광의 조사는, 액막 보온 공정을 실행하면서 개시된다. 광의 조사는, 패들 상태의 액막(L)이 형성되고 나서 신속하게(예를 들어, 1.5초 후에) 개시된다.
램프 유닛(12)으로부터 방출되는 광은, 액막(L)에 흡수되지 않고, 액막(L)을 투과해, 기판(W)의 상면의 중앙부에 설정된 조사 영역(RR)으로 조사된다. 이에 따라, 기판(W)의 상면의 중앙부가 복사에 의해 가열된다. 이로 인해, 조사 영역(RR)에 접하는 저표면장력 액체가 데워진다.
조사 영역(RR)의 온도(즉, 조사 영역(RR)에서의 요철 패턴(160)의 온도)가, 저표면장력 액체의 비점 이상인 경우에는, 저표면장력 액체가 액막(L)과 기판(W)과의 계면(界面)에서 증발한다. 조사 영역(RR)에서 요철 패턴(160)에 접촉하는 저표면장력 액체가 증발하는 것에 의해, 저표면장력 액체의 기상층(VL)(도 8c의 확대도를 참조)이 액막(L)과 기판(W)과의 사이에 형성된다. 이에 따라, 조사 영역(RR)에 있어서 액막(L)이 기상층(VL)에 보관유지되어 기판(W)의 상면으로부터 부상한다.
조사 영역(RR)에서의 기판(W)의 표층의 온도가 저표면장력 액체의 비점 이상의 기상 형성 온도로 가열되고 있으면, 충분한 두께의 기상층(VL)이 조사 영역(RR)에 형성된다. 저표면장력 액체가 IPA인 경우, 비점은 82.6℃이며, 기상층 형성 온도는, 예를 들어, 100℃이다. 충분한 두께란, 패턴 높이(T1) 보다 큰 두께를 말한다. 충분한 두께의 기상층이 형성되면, 기상층에 의해 액막(L)을 충분한 높이 위치로 유지할 수 있다. 충분한 높이 위치란, 액막(L)과 기상층(VL)과의 계면이 요철 패턴(160)의 구조체(161)의 선단면(161b)(도 2도 참조) 보다 상측에 위치하는 위치이다.
기판(W)의 상면에서 액막(L)이 형성되어 있는 영역을, 액막 형성 영역(LR)이라고 한다. 기판(W)의 상면에서, 충분한 두께의 기상층(VL)과 접촉하는 영역을, 기상층 형성 영역(VR)이라고 한다.
충분한 두께의 기상층(VL)이 형성되어 있는 상태에서는, 기판(W) 상의 액막(L)에 작용하는 마찰 저항은, 제로라고 볼 수 있을 만큼 작다. 도 9a에 도시한 것처럼, 기상층 형성 영역(VR)은, 기판(W)의 상면의 중앙부를 덮는 거의 원형의 영역이다. 기상층 형성 영역(VR)은, 조사 영역(RR)과 거의 일치한다. 액막 형성 영역(LR)은, 기상층 형성 영역(VR)과, 기판(W)의 상면에서 기상층 형성 영역(VR) 보다 외측의 영역을 포함한다.
조사 영역(RR)이 기판(W)의 상면의 중앙부에 위치할 때, 기판(W)의 상면에서 조사 영역(RR)의 외측의 비조사 영역(NR)은, 가열 온도까지 도달하지 않는다. 그 때문에, 기상층(VL)이 전혀 형성되지 않거나, 형성되는 기상층(VL)의 양이 불충분하여, 기상층(VL)의 두께를 충분한 두께로 유지할 수 없다. 그 때문에, 기판(W)의 상면에서 비조사 영역(NR)에는, 기상층 형성 영역(VR)은 형성되지 않는다.
기상층 형성 영역(VR)이 형성된 후, 기상층 형성 영역(VR)이 형성된 상태를 유지하면서 기판(W)의 상면으로부터 액막(L)을 배제하는 액막 배제 공정이 실행된다(스텝 S7).
구체적으로는, 기상층 형성 영역(VR)이 형성된 후에도, 램프 유닛(12)을 광조사 위치에 배치하는 것에 의해 조사 영역(RR)이 기판(W)의 상면의 중앙부에 유지된다. 그 때문에, 기상층 형성 영역(VR)이 형성된 후에도, 램프 유닛(12)에 의한 기판(W)의 상면의 중앙부의 가열이 유지된다. 기판(W)의 상면의 중앙부에 대한 가열을 유지함으로써, 기판(W)의 상면의 중앙부에서 기상층(VL)에 보관유지되는 처리액의 증발이 촉진된다.
또, 기판(W)의 상면의 중앙부에 대한 가열을 유지함으로써, 기판(W)의 상면에서, 조사 영역(RR)과, 비조사 영역(NR)의 사이에는 큰 온도차가 생긴다. 이 온도차에 기인하여, 기판(W)의 상면에는, 중앙부로부터 주연부를 향해 흐르는 열 대류가 형성된다. 기판(W)이 회전하고 있기 때문에, 액막(L)에는 원심력이 작용하고 있다.
기판(W)의 회전 속도가 패들(paddle) 속도이기 때문에, 액막(L)에 더해지는 원심력은 비교적 약하다. 또, 기판(W)의 상면에 발생하는 열 대류도 비교적 약하다. 그러나, 전술한 것처럼, 기상층 형성 영역(VR)에서 액막(L)에 작용하는 마찰 저항은 제로라고 볼 수 있을 만큼 작다. 그 때문에, 이 원심력 및 열 대류에 의해, 저표면장력 액체가 외측으로 밀려난다. 이에 따라, 액막(L)의 중앙부의 두께가 감소해, 도 8d에 도시한 것처럼, 액막(L)의 중앙부에 거의 원형의 개구(100)가 형성된다. 개구(100)는, 기판(W)의 상면을 노출시키는 노출 구멍이다.
개구(100)의 형성에 의해 액막(L)이 부분적으로 제거됨으로써, 도 9b에 도시한 것처럼, 기상층 형성 영역(VR)이 원환상을 나타낸다. 조사 영역(RR)은, 원형상이다. 개구(100)가 형성되는 것에 의해, 도 8d의 확대도에 도시한 것처럼, 기상층 형성 영역(VR)의 액막(L)과 개구(100)와의 사이, 즉, 기상층 형성 영역(VR)의 액막(L)의 내주연에 기액 계면(GL)이 형성된다.
이와 같이, 처리액의 증발, 열 대류의 발생, 및 원심력의 작용에 의해, 도 8d에 도시한 것처럼, 기상층(VL)에 의해 보관유지되는 저표면장력 액체가 배제되어, 액막(L)의 중앙부에 개구(100)가 신속하게 형성된다(개구 형성 공정). 개구(100)가 형성됨에 따라, 액막(L)이 환상(Ring-shaped)이 된다. 개구(100)가 형성됨에 따라, 도 9b에 도시한 것처럼, 액막 형성 영역(LR)도 환상이 된다.
기상층(VL)이 형성된 후에도, 히터 유닛(6)에 의한 기판(W)의 가열은 계속되어, 액막(L)의 전체가 보온된다(액막 보온 공정). 그 때문에, 개구(100)가 형성될 때, 기상층(VL)이 소실되는 것을 억제할 수 있다.
액막(L)에 개구(100)가 형성된 후에도 히터 유닛(6) 및 램프 유닛(12)에 의해 기판(W)이 가열된다. 기판(W)의 상면에서 개구(100)가 형성되어 있는 영역(개구 형성 영역(OR))에는 저표면장력 액체가 존재하지 않기 때문에, 히터 유닛(6) 및 램프 유닛(12)에 의해 기판(W)의 온도가 신속하게 상승한다. 그에 따라, 액막(L)의 내주연 보다 내측(개구 형성 영역(OR))과, 액막(L)의 내주연의 외측(액막 형성 영역(LR))에서 온도차가 생긴다. 구체적으로는, 개구 형성 영역(OR)에서는 기판(W)의 온도가 높고, 액막 형성 영역(LR)에서는 기판(W)의 온도가 낮아진다. 이 온도차에 의해, 액막(L)의 내주연 부근에서 열 대류의 발생이 계속된다. 또, 기판(W)이 회전하고 있기 때문에, 액막(L)에는 원심력이 작용한다. 그 때문에, 원심력의 작용 및 열 대류의 발생에 의해, 도 8d 및 도 8e에 도시한 것처럼, 개구(100)가 확대된다(개구 확대 공정).
개구(100)가 형성된 후, 도 8d에 2점 쇄선으로 도시한 것처럼, 제3 이동 유닛(35)이 램프 유닛(12)의 높이 위치를, 이격 위치 보다 기판(W)의 상면에 가까운 근접 위치로 변경한다(조사 유닛 근접 공정). 이에 따라, 기판(W)의 상면에서 개구 형성 영역(OR)의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다. 램프 유닛(12)이 근접 위치에 위치할 때, 램프 유닛(12)의 하면과 기판(W)의 상면과의 사이의 거리는, 예를 들어, 4mm이다.
개구(100)의 확대가 개시되면, 제3 이동 유닛(35)은, 램프 유닛(12)의 높이 위치를 근접 위치로 유지하면서, 저표면장력 액체 노즐(10), 기체 노즐(11) 및 램프 유닛(12)을 기판(W)의 주연부를 향해 이동시킨다(근접 이동 공정). 그 때, 기체 노즐(11)이 램프 유닛(12) 보다 기판(W)의 내측에 위치하도록, 즉, 기체 노즐(11)이 개구 형성 영역(OR)에 대향하도록, 저표면장력 액체 노즐(10), 기체 노즐(11) 및 램프 유닛(12)이 이동된다. 램프 유닛(12)이 기판(W)의 상면의 주연부를 향해 이동하는 것에 의해, 조사 영역(RR)이 기판(W)의 상면의 주연부를 향해 이동한다.
개구(100)의 확대 중에도, 기판(W)은 회전되고 있다. 그 때문에, 조사 영역(RR)은, 기판(W)의 회전 방향의 상류측으로 상대 이동한다. 이에 따라, 액막(L)의 내주연이 전주(全周)에서 가열되어, 액막(L)의 내주연이 전주에서 충분한 두께의 기상층(VL)이 형성된다. 즉, 도 9c에 도시한 것처럼, 개구(100)의 확대 중에 있어서, 기상층 형성 영역(VR)은, 원환상이 된다. 개구(100)의 확대 중에 있어서, 기상층(VL)은, 비조사 영역(NR)에도 형성되고 있다.
이와 같이, 개구 확대 공정에서는, 기판(W)을 회전시키면서 조사 영역(RR)을 기판(W)의 상면의 주연부를 향해 이동시킨다. 그 때문에, 액막(L)의 내주연에 기상층(VL)이 형성된 상태를 유지하면서 개구(100)가 확대된다.
도 9c에 도시한 것처럼, 조사 영역(RR)은, 액막 형성 영역(LR) 및 개구 형성 영역(OR)에 걸쳐서 배치되도록 개구(100)의 확대에 추종하여 이동된다. 그 때문에, 액막(L)의 내주연을 충분한 열량으로 가열할 수 있다. 따라서, 열량 부족에 의해 액막(L)의 내주연에서 기상층(VL)이 형성되지 않는 사태나, 일단 형성된 기상층(VL)이 소실되어 저표면장력 액체가 기판(W)의 상면에 접촉하는 사태의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 액막(L)의 내주연에 안정적으로 기상층(VL)을 형성할 수 있다.
열 대류에 의한 저표면장력 액체의 이동에서는, 어느 정도까지 개구(100)를 확대할 수 있지만, 도 8f 및 도 9d에 도시한 것처럼, 기판(W)의 상면의 주연부까지 개구(100)의 외주연이 도달하면, 저표면장력 액체의 이동이 정지할 우려가 있다.
보다 상세하게는, 개구(100)의 외주연이 기판(W)의 상면의 주연부에 도달하고 있는 상태에서는, 기판(W) 상의 처리액의 전체 양이 적기 때문에, 개구(100)의 내측과 개구(100)의 외측에서의 기판(W)의 온도차가 작아진다. 그 때문에, 저표면장력 액체는 기판(W)의 내측으로의 이동과 외측으로의 이동을 반복하는 평형 상태가 된다. 이 경우, 저표면장력 액체가 기판(W)의 내측으로 돌아올 때, 기상층(VL)이 없어진 기판(W)의 상면에 저표면장력 액체가 직접 접할 우려가 있다. 그 때문에, 저표면장력 액체의 표면장력에 따른 패턴 도괴나 건조 불량에 따른 파티클이 생길 위험이 있다.
개구(100)를 확대할 때, 기판(W)은 회전하고 있다. 그 때문에, 액막(L)에 작용하는 원심력이 충분히 크면 이 평형 상태를 해소할 수 있다. 그렇지만, 원심력이 충분히 크지 않은 경우에는, 평형 상태가 해소되지 않는다. 특히, 10rpm 정도의 저회전 속도에서는, 평형 상태가 해소되지 않을 우려가 있다.
그래서, 액막(L)의 내주연이 기판(W)의 상면의 주연부에 도달했을 때, 기체 밸브(53A)가 열린다. 이에 따라, 도 8f에 도시한 것처럼, 개구 형성 영역(OR)을 향해 기체가 분사된다. 기판(W)의 상면에 충돌한 기체는, 기판(W)의 상면을 따라 흘러, 저표면장력 액체를 기판(W)의 외측으로 밀어내고, 개구(100)의 확대를 촉진한다(확대 촉진 공정). 이에 따라, 저표면장력 액체가 정지하지 않고 기판(W)의 상면으로부터 배제된다. 패턴 도괴나 파티클의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
개구(100)의 확대에 의해, 최종적으로 액막(L)이 기판(W)의 상면으로부터 완전하게 배제된다. 그 후, 램프 통전 유닛(90)으로부터 램프 유닛(12)으로의 전력 공급이 정지되어, 기체 밸브(53A)가 닫힌다. 그리고, 제3 이동 유닛(35)이 저표면장력 액체 노즐(10), 기체 노즐(11) 및 램프 유닛(12)을 퇴피 위치로 이동시킨다.
그리고, 스핀 모터(23)가 기판(W)의 회전을 정지시킨다. 가드 승강 유닛(74)이 제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)를 하측 위치로 이동시킨다. 그리고, 히터 승강 유닛(65)이 히터 유닛(6)을 하측 위치로 이동시킨다.
반송 로봇(CR)이, 처리 유닛(2)에 진입하여, 스핀 척(5)의 척 핀(20)으로부터 처리 종료된 기판(W)을 건져 내어, 처리 유닛(2) 외부로 반출한다(스텝 S8). 그 기판(W)은, 반송 로봇(CR)으로부터 반송 로봇(IR)으로 전달되어, 반송 로봇(IR)에 의해, 캐리어(CA)에 수납된다.
제1 실시 형태에 의하면, 기판(W)의 상면의 중앙부에 설정된 조사 영역(RR)에 광이 조사되어 기판(W)의 상면의 중앙부가 가열된다. 이에 따라, 기판(W)의 상면의 중앙부에 접하는 저표면장력 액체가 증발하여, 기상층(VL)이 기판(W)의 상면의 중앙부에 형성된다. 기상층(VL)이 형성됨에 따라, 기판(W)의 상면의 중앙부로부터 액막(L)이 부상한다. 기판(W)의 상면의 중앙부에 형성된 기상층(VL)에 의해 보관유지되는 저표면장력 액체를 배제함으로써 액막(L)의 중앙부에 개구(100)가 형성된다.
개구(100)가 형성된 후, 기판(W)을 회전시키면서 조사 영역(RR)을 기판(W)의 상면의 주연부를 향해 이동시키는 것에 의해, 액막(L)의 내주연에 기상층(VL)이 형성된 상태를 유지하면서 개구(100)가 확대된다. 바꿔 말하면, 기판(W)의 상면으로부터 액막(L)을 배제할 때, 기상층(VL)이 형성되어 있는 환상의 영역(기상층 형성 영역(VR))이, 개구(100)의 확대와 함께 기판(W)의 상면의 주연부를 향해 이동한다. 기상층 형성 영역(VR)은, 내주연 및 외주연이 커지도록 기판(W) 상을 이동한다.
액막(L)에 개구(100)를 형성 및 확대해 기판(W)의 상면으로부터 액막(L)을 배제하는 수법으로서, 본 실시 형태와는 달리, 기판(W)의 하면에 히터 유닛(6)을 접촉시킨 상태에서 액막(L)을 기판(W)으로부터 배제하는 수법이나, 기판(W)의 상면의 전체에 대향하는 램프 유닛(제1 실시 형태와는 다른 램프 유닛)에 의해 기판(W)의 상면의 전체를 가열하면서 액막(L)을 기판(W)으로부터 배제하는 수법을 상정(想定)할 수 있다. 이러한 수법을 채용한 경우, 기판(W)의 상면에 있어 액막(L)이 최후에 배제되는 개소(箇所)에서는, 액막(L)의 배제의 개시부터 종료까지의 장기간에 있어서, 기상층(VL)이 형성된 상태를 계속 유지할 필요가 있다.
한편, 제1 실시 형태에서는, 환상의 기상층 형성 영역(VR)이 개구(100)와 함께 확대된다. 따라서, 기상층(VL)에 보관유지되는 액막(L)이 기판(W)의 상면의 전역에 기상층(VL)이 형성된 후에 배제되는 방법과 비교해, 기상층(VL)이 형성되고 나서 기상층(VL)에 보관유지되는 저표면장력 액체가 배제될 때까지의 시간을, 기판(W)의 상면의 임의의 개소에서 짧게 할 수 있다. 이에 따라, 개구(100)의 형성 및 확대 시에, 기판(W)의 전체가 과도하게(장기간) 가열되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 저표면장력 액체가 국소적으로 증발해 액막(L)이 분열하는 것을 억제할 수 있다.
기상층(VL)을 유지하기 위해 가열하는 시간이 길수록, 액막(L)이나 기판(W)의 온도의 국소적인 저하에 의해 기상층(VL)이 소실될 가능성이 높아지는 바, 제1 실시 형태에서는, 기상층(VL)이 형성되고 나서 기상층(VL)에 보관유지되는 저표면장력 액체가 배제될 때까지의 시간이, 기판(W)의 상면의 임의의 개소에서 짧아지고 있다. 그 때문에, 기상층(VL)을 장기간 유지하기 위한 가열에 기인하는 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
또, 개구(100)의 형성 및 확대는, 저표면장력 액체를 히터 유닛(6)에 의해 보온하면서 실시된다. 그 때문에, 조사 영역(RR)에서 기상층(VL)을 신속하게 형성할 수 있다. 또, 비조사 영역(NR)(특히, 기판(W)의 상면의 회전 중심 위치에 대해서 조사 영역(RR)과는 반대측의 영역)에서의 기판(W)의 온도 저하를 억제할 수 있다. 그 때문에, 형성된 기상층(VL)이 조사 영역(RR) 외부(조사 영역(RR) 보다 회전 방향의 하류측)로 이동해 소실되는 것을, 억제할 수 있다.
이상에 의해, 기판(W)의 상면으로부터 저표면장력 액체를 양호하게 배제할 수 있다. 그 결과, 저표면장력 액체의 표면장력에 의한 패턴 도괴나 건조 불량에 의한 파티클 발생을 억제할 수 있다.
또, 제1 실시 형태에 의하면, 액막 보온 공정에서, 기판(W)은, 기판(W)의 하면으로부터 이간한 위치(제2 가열 위치)에 배치된 히터 유닛(6)에 의해 가열된다. 따라서, 히터 유닛(6)의 구성에 관계없이, 즉, 히터 유닛(6)이 기판과 함께 회전할 수 없는 구성이어도, 개구(100)를 확대시킬 때에 기판(W)을 용이하게 회전시킬 수 있다. 또, 기판(W)에 히터 유닛(6)을 접촉시키는 구성과 비교해, 기판(W)의 전체를 적당히 가열할 수 있다. 또, 히터 유닛(6)에 부착된 오염물이 기판(W)에 전사되는 것을 억제할 수 있다. 게다가, 히터 유닛(6)을 기판(W)에 접촉시키는 구성처럼 대향면(6a)과 기판(W)의 하면과의 평행도를 정밀도 좋게 조정할 필요가 없기 때문에, 기판 처리 장치(1)의 복잡화를 피할 수 있다.
또, 개구(100)의 확대 중에 기판(W)의 상면의 개구 형성 영역(OR)에 기체를 분사함에 따라, 개구 형성 영역(OR)이 냉각될 우려가 있다. 개구 형성 영역(OR)이 냉각되면, 기판(W)의 상면에서의 액막 형성 영역(LR)과 개구 형성 영역(OR)의 사이의 온도차가 불충분해지므로, 액막(L) 내에서 열 대류가 충분히 형성되지 않을 우려가 있다. 이 때문에, 개구(100)의 확대가 저해될 우려가 있다. 그래서, 제1 실시 형태에서는, 개구 확대 공정에서, 액막(L)의 내주연이 기판(W)의 상면의 주연부에 도달할 때까지는, 기판(W)의 상면으로의 기체 분사가 실시되지 않는다. 그 때문에, 기체의 분사에 의한 기판(W) 상면의 개구 형성 영역(OR)의 냉각을 피할 수 있다.
＜제2 실시 형태＞
도 10은, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1P)에 구비되는 램프 유닛(12)의 종단면도이다. 도 11은, 기판 처리 장치(1P)에 구비되는 램프 유닛(12)을 하측에서 본 도면이다. 도 10 및 도 11에서, 전술의 도 1~도 9d에 도시된 구성과 동등의 구성에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 교부해 그 설명을 생략한다. 후술하는 도 12a~도 12d에 대해도 마찬가지로, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 교부해 그 설명을 생략한다.
제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1P)가 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)(도 3을 참조)와 주로 다른 점은, 도 10에 도시한 것처럼, 기체 노즐(11)이, 램프 유닛(12)의 램프 하우징(81)의 내부를 연직 방향으로 삽통하고 있는 점이다.
제2 실시 형태의 램프 유닛(12)에서는, 도 11에 도시한 것처럼, 광원(84)은, 복수(예를 들어, 52개) 설치되어 있고, 복수의 광원(84)은, 3중 원환상으로 배치되어 있다. 개개의 광원(84)은, 예를 들어, LED(발광 다이오드)이다. 복수의 광원(84)은, 램프 기판(83)의 하면의 전역에 분산해서 배치되어 있다. 램프 기판(83)에서의 광원(84)의 배치 밀도는 대략 균일하다. 복수의 광원(84)에 의해, 수평 방향으로 퍼짐을 가지는 원환상의 발광부(12a)가 구성되고 있다. 발광부(12a)는, 하측에서 볼 때 토출구(11a)의 주위를 환상(Ring-shaped)으로 둘러싸고 있다.
저표면장력 액체 노즐(10)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 램프 유닛(12)의 램프 하우징(81)의 외벽면(81a)에 장착되어 있고, 램프 유닛(12)의 외측에 배치되어 있다.
제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1P)를 이용하여, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)와 마찬가지의 기판 처리(도 7을 참조)를 실행할 수 있다. 다만, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리는, 액막 배제 공정(스텝 S7)에 있어서, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리와 다르다. 구체적으로는, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 개구 형성 공정에서, 액막(L)의 중앙부에 기체를 분사함으로써, 개구(100)의 형성을 촉진하는 개구 형성 촉진 공정이 실행된다. 이하에서는, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리의 액막 배제 공정에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 12a~도 12d는, 기판 처리 장치(1P)에 의한 기판 처리의 양태를 설명하기 위한 모식도이다.
제2 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리와 마찬가지로, 기상층 형성 공정(스텝 S6)의 후에, 액막 배제 공정(스텝 S7)이 실행된다. 도 12a에 도시한 것처럼, 기상층 형성 공정에서는, 제3 이동 유닛(35)이, 램프 유닛(12)을 수평 방향으로 이동시켜 광조사 위치에 배치한다. 광조사 위치는, 예를 들어, 중앙 위치이다. 램프 유닛(12)이 광조사 위치에 배치되어 있을 때, 기체 노즐(11)의 토출구(11a)가 기판(W)의 상면의 회전 중심 위치에 대향한다.
기상층 형성 영역(VR)이 형성된 후에도 램프 유닛(12)을 광조사 위치에 배치함으로써, 조사 영역(RR)이 기판(W)의 상면의 중앙부에 유지된다. 그 때문에, 기상층 형성 영역(VR)이 형성된 후에도, 램프 유닛(12)에 의한 기판(W)의 상면의 중앙부의 가열이 유지된다. 기판(W)의 상면의 중앙부에 대한 가열의 유지에 의해, 기판(W)의 상면의 중앙부에서 기상층(VL)에 보관유지되는 처리액의 증발이 촉진된다.
또, 기판(W)의 상면의 중앙부에 대한 가열의 유지에 의해, 기판(W)의 상면에서, 조사 영역(RR)과, 비조사 영역(NR)의 사이에는 큰 온도차가 생긴다. 이 온도차에 기인하여, 기판(W)의 상면에는, 중앙부로부터 주연부를 향해 흐르는 열 대류가 형성된다. 기판(W)이 회전하고 있기 때문에, 액막(L)에는 원심력이 작용하고 있다.
기판(W)의 회전 속도가 패들 속도이기 때문에, 액막(L)에 더해지는 원심력은 비교적 약하다. 또, 기판(W)의 상면에 발생하는 열 대류도 비교적 약하다. 그러나, 전술한 것처럼, 기상층 형성 영역(VR)에 대해 액막(L)에 작용하는 마찰 저항은 제로라고 볼 수 있을 만큼 작다. 그 때문에, 이 원심력 및 열 대류에 의해, 저표면장력 액체가 외측으로 밀려난다. 이에 따라, 액막(L)의 중앙부의 두께가 감소해, 도 12b에 도시한 것처럼, 액막(L)의 중앙부에 거의 원형의 개구(100)가 형성된다. 개구(100)는, 기판(W)의 상면을 노출시키는 노출 구멍이다.
램프 유닛(12)으로부터의 광 조사의 개시와 동시에, 또는, 램프 유닛(12)으로부터의 광 조사가 개시된 후에 개구(100)가 형성될 때까지의 동안에, 기체 밸브(53A)가 열린다. 그 때문에, 액막(L)의 중앙부를 향해 기체가 분사된다. 기체의 분사에 의해, 기판(W)의 상면 중앙부의 저표면장력 액체가 기판(W)의 주연부를 향해 밀려난다. 기상층 형성 영역(VR)이 형성되어 있는 상태에서는, 기판(W) 상의 액막(L)에 작용하는 마찰 저항은, 제로라고 볼 수 있을 만큼 작다. 그 때문에, 기체의 분사에 의해, 기판(W)의 중앙부의 저표면장력 액체를 신속하게 밀어낼 수 있다. 이에 따라, 개구(100)의 형성을 촉진할 수 있다(개구 형성 촉진 공정).
개구(100)의 형성에 의해 액막(L)이 부분적으로 제거됨으로써, 도 9b에 도시한 것처럼, 기상층 형성 영역(VR)이 원환상을 나타낸다. 개구(100)가 형성되는 것에 의해, 도 12b의 확대도에 도시한 것처럼, 기상층 형성 영역(VR)의 액막(L)과 개구(100)와의 사이, 즉, 기상층 형성 영역(VR)의 액막(L)의 내주연에 기액 계면(GL)이 형성된다.
이와 같이, 처리액의 증발, 열 대류의 발생, 및 원심력의 작용에 의해, 도 12b에 도시한 것처럼, 처리액의 액막(L)의 중앙부에 개구(100)가 신속하게 형성된다(개구 형성 공정). 개구(100)가 형성되는 것으로, 액막(L)이 환상으로 된다. 개구(100)가 형성됨에 따라, 도 9b에 도시한 것처럼, 액막 형성 영역(LR)도 환상이 된다. 개구(100)가 형성된 후, 기체 밸브(53A)는, 일단 닫힌다. 이에 따라, 기체 노즐(11)로부터의 기체의 토출이 정지된다.
기상층(VL)이 형성된 후에도, 히터 유닛(6)에 의한 기판(W)의 가열은 계속되어, 액막(L)의 전체가 보온된다(액막 보온 공정). 그 때문에, 개구(100)가 형성될 때에 기상층(VL)이 소실되는 것을 억제할 수 있다.
액막(L)에 개구(100)가 형성된 후에도 히터 유닛(6) 및 램프 유닛(12)에 의해 기판(W)이 가열된다. 기판(W)의 상면에서 개구(100)가 형성되어 있는 영역(개구 형성 영역(OR))에는 저표면장력 액체가 존재하지 않기 때문에, 히터 유닛(6) 및 램프 유닛(12)에 의해 기판(W)의 온도가 신속하게 상승한다. 그에 따라, 액막(L)의 내주연 보다 내측(개구 형성 영역(OR))과 액막(L)의 내주연의 외측(액막 형성 영역(LR))에서 온도차가 생긴다.
구체적으로는, 개구 형성 영역(OR)에서는 기판(W)의 온도가 높고, 액막 형성 영역(LR)에서는 기판(W)의 온도가 낮아진다. 이 온도차에 의해, 액막(L)의 내주연 부근에서 열 대류의 발생이 계속된다. 또, 기판(W)이 회전하고 있기 때문에, 액막(L)에는 원심력이 작용한다. 그 때문에, 원심력의 작용 및 열 대류의 발생에 의해, 도 12b 및 도 12c에 도시한 것처럼, 개구(100)가 확대된다(개구 확대 공정).
개구(100)가 형성된 후, 도 12b에 2점 쇄선으로 도시한 것처럼, 제3 이동 유닛(35)이 램프 유닛(12)의 높이 위치를, 이격 위치 보다 기판(W)의 상면에 가까운 근접 위치로 변경한다(조사 유닛 근접 공정). 이에 따라, 기판(W)의 상면에서 개구 형성 영역(OR)의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다.
개구(100)의 확대가 개시되면, 제3 이동 유닛(35)은, 램프 유닛(12)의 높이 위치를 근접 위치로 유지하면서, 저표면장력 액체 노즐(10), 기체 노즐(11) 및 램프 유닛(12)을 기판(W)의 주연부를 향해 이동시킨다(근접 이동 공정). 그 때, 기체 노즐(11)이 램프 유닛(12) 보다 기판(W)의 내측에 위치하도록, 저표면장력 액체 노즐(10), 기체 노즐(11) 및 램프 유닛(12)이 이동된다. 램프 유닛(12)이 기판(W)의 상면의 주연부를 향해 이동하는 것에 의해, 조사 영역(RR)이 기판(W)의 상면의 주연부를 향해 이동한다.
개구(100)의 확대 중에도, 기판(W)은 회전되고 있다. 그 때문에, 조사 영역(RR)은, 기판(W)의 회전 방향의 상류측으로 상대 이동한다. 이에 따라, 액막(L)의 내주연이 전주(全周)에서 가열되어, 액막(L)의 내주연이 전주에서 충분한 두께의 기상층(VL)이 형성된다. 즉, 도 9c에 도시한 것처럼, 개구(100)의 확대 중에 있어서, 기상층 형성 영역(VR)은, 원환상이 된다. 개구(100)의 확대 중에 있어서, 기상층(VL)은, 비조사 영역(NR)에도 형성되고 있다.
개구 확대 공정에서, 도 9c에 도시한 것처럼, 램프 유닛(12)은, 액막 형성 영역(LR) 및 개구 형성 영역(OR)에 조사 영역(RR)이 걸쳐서 배치되도록 이동된다. 그 때문에, 액막(L)의 내주연에 기상층(VL)이 형성된 상태를 유지하면서 개구(100)가 확대된다.
도 9c에 도시한 것처럼, 조사 영역(RR)은, 액막 형성 영역(LR) 및 개구 형성 영역(OR)에 걸쳐서 배치되도록 개구(100)의 확대에 추종하여 이동된다. 그 때문에, 액막(L)의 내주연을 충분한 열량으로 가열할 수 있다. 따라서, 열량 부족에 의해 액막(L)의 내주연에서 기상층(VL)이 형성되지 않는 사태나, 일단 형성된 기상층(VL)이 소실되어 저표면장력 액체가 기판(W)의 상면에 접촉하는 사태의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 액막(L)의 내주연에 안정적으로 기상층(VL)을 형성할 수 있다.
제1 실시 형태에서 설명한 것처럼, 저회전 속도에 기인하는 원심력과, 열 대류의 발생에 의한 저표면장력 액체의 이동에서는, 어느 정도까지 개구(100)를 확대할 수 있지만, 도 12d 및 도 9d에 도시한 것처럼, 기판(W)의 상면의 주연부까지 개구(100)의 외주연이 도달하면, 저표면장력 액체의 이동이 정지할 우려가 있다. 그 때문에, 제2 실시 형태에서도, 액막(L)의 내주연이 기판(W)의 상면의 주연부에 도달했을 때, 기체 밸브(53A)가 열린다. 이에 따라, 기판(W)의 상면에서 액막(L)의 내주연 보다 내측(개구 형성 영역(OR))을 향해 기체가 분사된다. 기판(W)의 상면에 충돌한 기체는, 기판(W)의 상면을 따라 흘러, 저표면장력 액체를 기판(W)의 외측으로 밀어내서, 개구(100)를 확대시킨다. 이에 따라, 저표면장력 액체가 정지하지 않고 기판(W)의 상면으로부터 배제된다. 패턴 도괴나 파티클의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
다만, 제2 실시 형태에 따른 기체 노즐(11)의 토출구(11a)는, 발광부(12a)의 중심에 위치하고 있다. 그 때문에, 기체 노즐(11)의 토출구(11a)로부터 토출되는 기체는, 조사 영역(RR)의 중심에 분사된다. 즉, 기체가, 개구 형성 영역(OR)에서 액막(L)의 내주연에 가까운 위치에 분사된다. 이에 따라, 기체 노즐(11)의 토출구(11a)가 발광부(12a)의 외측에 위치하는 구성(제1 실시 형태의 구성)과 비교해, 큰 분사력을 액막(L)에 작용시킬 수 있다.
제2 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 기판(W)의 상면으로부터 저표면장력 액체를 양호하게 배제할 수 있다. 그 결과, 저표면장력 액체의 표면장력에 의한 패턴 도괴나 건조 불량에 의한 파티클 발생을 억제할 수 있다.
＜제3 실시 형태＞
도 13은, 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1Q)에 구비되는 처리 유닛(2)의 개략 구성을 도시한 모식적인 부분 단면도이다. 도 13에서, 전술의 도 1~12d에 도시된 구성과 동등의 구성에 대해서, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 교부해 그 설명을 생략한다.
제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1Q)가 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)(도 3을 참조)와 주로 다른 점은, 도 13에 도시한 것처럼, 처리 유닛(2)이, 히터 유닛(6)의 대신에, 기판(W)의 하면에 가열 유체를 공급하는 가열 유체 노즐(13)을 포함하는 점이다.
가열 유체 노즐(13)은, 스핀 베이스(21)의 상면 중앙부에서 개구하는 관통공(21a)과, 중공의 회전축(22)에 삽입되어 있다. 가열 유체 노즐(13)의 토출구(13a)는, 스핀 베이스(21)의 상면으로부터 노출되어 있다. 가열 유체 노즐(13)의 토출구(13a)는, 기판(W)의 하면의 중앙부에 하측으로부터 대향한다. 기판(W)의 하면 중앙부란, 기판(W)의 하면의 회전 중심 위치와, 기판(W)의 하면에서의 회전 중심 위치의 주위 위치를 포함하는 영역이다.
가열 유체 노즐(13)은, 가열 유체 노즐(13)과 가열 유체를 안내하는 가열 유체 배관(44)에 접속되어 있다. 가열 유체 배관(44)에 개재된 가열 유체 밸브(54)가 열리면, 가열 유체가, 가열 유체 노즐(13)의 토출구(13a)로부터 상측을 향해 연속류로 토출된다.
가열 유체는, 예를 들면, 온수이다. 가열 유체는, 상온 보다 고온이며, 저표면장력 액체의 비점 보다 저온의 유체이다. 가열 유체는, 온수로 한정되지 않고, 고온의 질소 가스 등의 기체여도 무방하고, 기판(W)을 가열할 수 있는 유체이면 무방하다.
제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1Q)를 이용하여, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)와 마찬가지의 기판 처리(도 7을 참조)를 실행할 수 있다.
다만, 도 14a에 도시한 것처럼, 제3 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 기판(W)의 상면에 저표면장력 액체의 액막(L)이 형성된 후에, 기판(W)의 상면으로의 광 조사가 개시되기 전에, 가열 유체 밸브(54)가 열린다.
가열 유체 밸브(54)가 열림으로써, 가열 유체 노즐(13)로부터 기판(W)의 하면의 중앙부를 향해 가열 유체가 토출된다. 기판(W)의 하면의 중앙부에 공급된 가열 유체에는, 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 작용한다. 그 때문에, 가열 유체는, 원심력에 의해 기판(W)의 하면의 전체로 널리 퍼져, 기판(W)의 전체가 가열 유체에 의해 가열된다(유체 가열 공정). 가열 유체 노즐(13)은, 기판 가열 유닛의 일례이다.
가열 유체는, 상온(예를 들어, 25℃) 보다 높고 저표면장력 액체의 비점 보다 낮은 온도이다. 그 때문에, 액막(L)이 상온(예를 들어, 25℃) 보다 높고 저표면장력 액체의 비점 보다 낮은 온도로 보온된다(액막 보온 공정). 저표면장력 액체가 IPA인 경우, 가열 유체는, 예를 들면, 60℃의 물이다. 그것이라면, 상온 보다 높고, IPA의 비점(82.6℃) 보다 낮은 온도로 액막(L)을 보온할 수 있다.
제3 실시 형태에서는, 기판(W)의 하면의 중앙부에 가열 유체를 공급하는 것만으로, 기판(W)의 전체를 가열할 수 있다.
기판(W)의 하면으로의 가열 유체의 공급은, 도 14b에 도시한 것처럼, 액막(L)에 개구(100)를 형성할 때(개구 형성 공정)에도 계속되고, 도 14c 및 14d에 도시한 것처럼, 개구(100)를 확대할 때(개구 확대 공정)에도 계속된다.
제3 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 기판(W)의 상면으로부터 저표면장력 액체를 양호하게 배제할 수 있다. 그 결과, 저표면장력 액체의 표면장력에 의한 패턴 도괴나 건조 불량에 의한 파티클 발생을 억제할 수 있다.
＜제4 실시 형태＞
도 15a는, 이 발명의 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1R)를 상측에서 본 모식도이다. 도 15b는, 기판 처리 장치(1R)를 측방에서 본 모식도이다.
도 15a에 도시한 것처럼, 기판 처리 장치(1R)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판(W)을 1매씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치(1R)는, 기판(W)을 수용하는 캐리어(CA1)를 보관유지하는 로드 포트(LP1)와, 로드 포트(LP1) 상의 캐리어(CA1)로부터 반송된 기판(W)을 처리액이나 처리 가스 등의 처리 유체로 처리하는 복수의 처리 유닛(2R)과, 로드 포트(LP1) 상의 캐리어(CA1)와 처리 유닛(2R)과의 사이에서 기판(W)을 반송하는 복수의 반송 로봇과, 기판 처리 장치(1R)를 제어하는 컨트롤러(3R)를 갖추고 있다.
복수의 반송 로봇은, 로드 포트(LP1) 상의 캐리어(CA1)에 대해서 기판(W)의 반입 및 반출을 실시하는 인덱서 로봇(IR1)과, 복수의 처리 유닛(2R)에 대해서 기판(W)의 반입 및 반출을 실시하는 센터 로봇(CR1)을 포함한다. 인덱서 로봇(IR1)은, 로드 포트(LP1)와 센터 로봇(CR1)과의 사이에서 기판(W)을 반송하고, 센터 로봇(CR1)은, 인덱서 로봇(IR1)과 처리 유닛(2R)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 센터 로봇(CR1)은, 기판(W)을 지지하는 핸드(H11)를 포함하고, 인덱서 로봇(IR1)은, 기판(W)을 지지하는 핸드(H12)를 포함한다.
복수의 처리 유닛(2R)은, 평면시에서 센터 로봇(CR1)의 주위에 배치된 복수의 타워(TW)를 형성하고 있다. 도 15a는, 4개의 타워(TW)가 형성되어 있는 예를 나타내고 있다. 센터 로봇(CR1)은, 어느 타워(TW)에도 액세스 가능하다. 도 15b에 도시한 것처럼, 각 타워(TW)는, 상하로 적층된 복수(예를 들어, 3개)의 처리 유닛(2R)을 포함한다.
도 16은, 기판 처리 장치(1R)에 구비된 처리 유닛(2R)의 내부를 수평하게 본 모식도이다. 도 17은, 도 16에 도시한 스핀 베이스(216) 및 이에 관련된 구성을 상측에서 본 모식도이다. 도 18은, 도 16에 도시한 상면 헤드(230)의 모식적인 종단면도이다. 도 19는, 상면 헤드(230)를 하측에서 본 모식도이다. 도 20은, 도 16에 도시한 제2 램프 히터(272)의 모식적인 종단면도이다. 도 21은, 제2 램프 히터(272)를 하측에서 본 모식도이다.
도 16에 도시한 것처럼, 처리 유닛(2R)은, 기판(W)에 처리액을 공급하는 웨트 처리 유닛이다. 처리 유닛(2R)은, 내부 공간을 가지는 박스형(箱型)의 챔버(4R)와, 챔버(4R) 내에서 1매의 기판(W)을 수평하게 보관유지하면서 기판(W)의 중앙부를 지나는 연직의 회전축선(A11) 주위에서 회전시키는 스핀 척(기판 보관유지 유닛)(5R)과, 스핀 척(5R)에 보관유지되어 있는 기판(W)을 향해 처리 유체(처리액 및 처리 가스)를 토출하는 복수의 노즐과, 기판(W)을 상측으로부터의 광 조사에 의해 가열하기 위한 가열 유닛과, 회전축선(A11) 주위에 스핀 척(5R)을 둘러싼 통상(筒狀)의 처리컵(7R)을 포함한다.
도 16에 도시한 것처럼, 챔버(4R)는, 기판(W)이 통과하는 반입반출구(211b)가 설치된 박스형의 격벽(隔壁)(211)과, 반입반출구(211b)를 개폐하는 셔터(212)를 포함한다. FFU(213)(팬ㆍ필터ㆍ유닛)는, 격벽(211)의 상부에 설치된 송풍구(211a) 상에 배치되어 있다. FFU(213)는, 클린에어(clean air)(필터에 의해 여과된 공기)를 송풍구(211a)로부터 챔버(4R)의 내부에 상시 공급한다. 챔버(4R) 내의 기체는, 처리컵(7R)의 저부에 접속된 배기 덕트(exhaust duct)(214)를 통해서 챔버(4R)로부터 배제된다. 이에 따라, 클린에어의 다운 플로우가 챔버(4R)의 내부에 상시 형성된다. 배기 덕트(214)에 배제되는 배기의 유량은, 배기 덕트(214) 내에 배치된 배기 밸브(215)가 열린 정도에 따라 변경된다.
도 16에 도시한 것처럼, 스핀 척(5R)은, 수평한 자세로 보관유지된 원판상의 스핀 베이스(216)와, 스핀 베이스(216)의 상측에서 기판(W)을 수평한 자세로 보관유지하는 복수의 척 핀(217)과, 스핀 베이스(216)의 중앙부로부터 회전축선(A11)을 따라 연직 하측으로 늘어나는 스핀축(218)을 포함한다. 스핀축(218)은, 스핀 모터(기판 회전 유닛)(219)에 의해, 회전축선(A11) 주위에서 회전된다. 그에 따라, 스핀 베이스(216) 및 복수의 척 핀(217)을 회전시키면, 복수의 척 핀(217)이 회전축선(A11) 주위에서 회전한다. 복수의 척 핀(217)은, 스핀 베이스(216)의 상면(216u)의 외주부에, 주방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 복수의 척 핀(217)은, 기판(W)의 주단(周端)에 접촉해 기판(W)을 파지하는 폐쇄 상태와, 기판(W)의 주단으로부터 퇴피한 개방 상태의 사이에서 개폐 가능하다. 복수의 척 핀(217)은, 개방 상태에서, 기판(W)의 외주부의 하면에 접촉하여, 기판(W)을 하측으로부터 지지한다.
척 핀(217)에는, 척 핀(217)을 개폐 구동하기 위한 척 핀 구동 유닛(220)이 결합되어 있다. 척 핀 구동 유닛(220)은, 예를 들어, 스핀 베이스(216)의 내부에 수용된 링크 기구와, 스핀 베이스(216)의 외부에 배치된 구동원을 포함한다. 구동원은, 전동 모터를 포함한다. 척 핀 구동 유닛(220)의 구체적인 구성 예는, 일본 특허공개 2008-034553호 공보 등에 기재되어 있다.
또, 스핀 척(5R)으로는, 파지식(把持式)의 것으로 한정되지 않고, 예를 들어, 기판(W)의 이면(裏面)을 진공 흡착하여, 기판(W)을 수평한 자세로 보관유지하고, 게다가 그 상태에서 연직의 회전축선 주위에서 회전하여, 스핀 척(5R)에 보관유지되어 있는 기판(W)을 회전시키는 진공 흡착식의 것(진공척(Vacuum Chuck))이 채용되어도 무방하다.
복수의 노즐은, 기판(W)의 상면을 향해 약액을 토출하는 약액 노즐(231)과, 기판(W)의 상면을 향해 린스액을 토출하는 린스액 노즐(232)과, 기판(W)의 상면을 향해, 유기용제를 토출하는 유기용제 노즐(처리액 노즐)(233)과, 기판(W)의 상면을 향해 기체를 토출하는 제1 기체 노즐(234)과, 기판(W)의 상면을 향해 기체를 토출하는 제2 기체 노즐(235)을 포함한다.
약액 노즐(231)은, 약액 노즐(231)에 약액을 안내하는 약액 배관(236)에 접속되어 있다. 약액 배관(236)에 개재된 약액 밸브(237)가 열리면, 약액이, 약액 노즐(231)의 토출구로부터 하측에 연속적으로 토출된다. 약액 노즐(231)로부터 토출되는 약액은, 황산, 질산, 염산, 불화수소산, 인산, 초산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기 산(예를 들어, 구연산, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들어, TMAH：테트라메틸 암모늄 하이드로 옥사이드 등), 계면 활성제, 및 부식 방지제의 적어도 하나를 포함하는 액이어도 무방하고, 이외의 처리액이어도 무방하다.
도 16 및 도 17의 예에서는, 약액 노즐(231)은, 이동 가능한 스캔 노즐이다. 처리 유닛(2R)은, 약액 노즐(231)이 선단부에 장착된 제1 암(240)과, 제1 암(240)을 이동시킴으로써, 약액 노즐(231)을 이동시키는 제1 이동 장치(239)를 포함한다.
도 17에 도시한 것처럼, 제1 이동 장치(239)는, 스핀 척(5R)의 주위에서 연직 방향으로 늘어나는 회동축선(A12)의 주위에 제1 암(240)을 회동시킴으로써, 평면시에서 기판(W)의 상면 중앙부를 지나는 궤적을 따라서 약액 노즐(231)을 수평하게 이동시킨다. 제1 이동 장치(239)는, 약액 노즐(231)로부터 토출된 약액이 기판(W)의 상면에 착액하는 처리 위치와, 약액 노즐(231)이 평면시에서 스핀 척(5R)의 주위로 퇴피한 퇴피 위치(도 17에 도시한 위치)와의 사이에서, 약액 노즐(231)을 이동시킨다. 제1 이동 장치(239)는, 예를 들어, 전동 모터를 포함한다.
도 16에 도시한 것처럼, 린스액 노즐(232)은, 린스액 노즐(232)에 린스액을 안내하는 린스액 배관(241)에 접속되어 있다. 린스액 배관(241)에 개재된 린스액 밸브(242)가 열리면, 린스액이, 린스액 노즐(232)의 토출구로부터 하측에 연속적으로 토출된다. 린스액 노즐(232)로부터 토출되는 린스액은, 예를 들어, 순수한 물(탈이온수)이다. 린스액 노즐(232)로부터 토출되는 린스액은, 탄산수, 전해이온수, 수소수, 오존수, 희석 농도(예를 들어, 10ppm~100ppm 정도)의 염산수, 및 희석 농도(예를 들어, 10ppm~100ppm 정도)의 암모니아수의 어느 하나여도 무방하다.
도 16 및 도 17의 예에서는, 린스액 노즐(232)은, 이동 가능한 스캔 노즐이다. 처리 유닛(2R)은, 린스액 노즐(232)이 선단부에 장착된 제2 암(243)과, 제2 암(243)을 이동시킴으로써, 린스액 노즐(232)을 이동시키는 제2 이동 장치(244)를 포함한다.
도 17에 도시한 것처럼, 제2 이동 장치(244)는, 스핀 척(5R)의 주위에서 연직 방향으로 늘어나는 회동축선(A13)의 주위에 제2 암(243)을 회동시킴으로써, 평면시에서 기판(W)의 상면 중앙부를 지나는 궤적을 따라서 린스액 노즐(232)을 이동시킨다. 제2 이동 장치(244)는, 린스액 노즐(232)로부터 토출된 린스액이 기판(W)의 상면에 착액하는 처리 위치와, 린스액 노즐(232)이 평면시에서 스핀 척(5R)의 주위로 퇴피한 퇴피 위치(도 17에 도시한 위치)와의 사이에서, 린스액 노즐(232)을 이동시킨다. 제2 이동 장치(244)는, 전동 모터를 포함한다.
도 16에 도시한 것처럼, 유기용제 노즐(233)은, 유기용제 노즐(233)에 유기용제를 안내하는 유기용제 배관(245)에 접속되어 있다. 유기용제 배관(245)에 개재된 유기용제 밸브(246)가 열리면, 유기용제가, 유기용제 노즐(233)의 유기용제 토출구(233a)로부터 하측에 연속적으로 토출된다. 유기용제 노즐(233)로부터 토출되는 유기용제는, 예를 들어, IPA이다. 사용 가능한 유기용제로서, IPA 이외에, 예를 들어, 메탄놀, 에탄올, 아세톤, EG, HFE, n-부탄올, t-부탄올, 이소부틸알코올 및 2-부탄올을 예시할 수 있다. 또, 유기용제로서는, 단일 성분 만으로 이루어진 것뿐만 아니라, 다른 성분과 혼합한 액체도 사용할 수 있다. 유기용제 노즐(233), 유기용제 배관(245) 및 유기용제 밸브(246)에 의해, 유기용제 공급 유닛(처리액 공급 유닛)이 구성되어 있다. 유기용제 노즐(233)은, 이 실시 형태에서는, 후술하는 제1 램프 히터(252)에 일체화되어 있다.
제1 기체 노즐(234)은, 제1 기체 노즐(234)에 기체를 안내하는 제1 기체 배관(247)에 접속되어 있다. 제1 기체 배관(247)에 개재된 제1 기체 밸브(248)가 열리면, 기체의 유량을 변경하는 제1 유량 조정 밸브(249)가 열린 정도에 대응하는 유량으로, 제1 기체 노즐(234)의 제1 기체 토출구(234a)로부터 하측에 기체가 연속적으로 토출된다. 제1 기체 노즐(234)에 공급되는 기체는, 질소 가스 등의 불활성 가스이다. 불활성 가스는, 헬륨 가스나 아르곤 가스 등의 질소 가스 이외의 기체여도 무방하다. 제1 기체 노즐(234), 제1 기체 배관(247), 제1 기체 밸브(248) 및 제1 유량 조정 밸브(249)에 의해, 스핀 척(5R)에 보관유지되어 있는 기판(W)의 상면에 기체를 분사하기 위한 제1 분사 유닛이 구성되고 있다. 제1 기체 노즐(234)은, 후술하는 제1 램프 히터(252)에 장착되고, 또한 제1 램프 히터(252)에 지지되어 있다.
제2 기체 노즐(235)은, 제2 기체 노즐(235)에 기체를 안내하는 제2 기체 배관(297)에 접속되어 있다. 제2 기체 배관(297)에 개재된 제2 기체 밸브(298)가 열리면, 기체의 유량을 변경하는 제2 유량 조정 밸브(299)가 열린 정도에 대응하는 유량으로, 제2 기체 노즐(235)의 제2 기체 토출구(235a)로부터 하측에 기체가 연속적으로 토출된다. 제2 기체 노즐(235)에 공급되는 기체는, 질소 가스 등의 불활성 가스이다. 불활성 가스는, 헬륨 가스나 아르곤 가스 등의 질소 가스 이외의 기체여도 무방하다. 제2 기체 노즐(235), 제2 기체 배관(297), 제2 기체 밸브(298) 및 제2 유량 조정 밸브(299)에 의해, 스핀 척(5R)에 보관유지되어 있는 기판(W)의 상면에 기체를 분사하기 위한 제2 분사 유닛이 구성되어 있다. 제2 기체 노즐(235)은, 후술하는 제2 램프 히터(272)에 장착되고, 또한 제2 램프 히터(272)에 지지되어 있다.
가열 유닛은, 제1 가열 유닛(251)과, 제2 가열 유닛(271)을 포함한다.
제1 가열 유닛(251)은, 제1 램프 히터(252)와, 제1 램프 히터(252)를 이동시키는 제1 히터 이동 유닛을 포함한다.
도 18에 도시한 것처럼, 제1 램프 히터(252)는, 근적외선, 가시광선, 자외선 중 적어도 하나를 포함하는 광을 기판(W)을 향해 조사해, 복사에 의해 기판(W)을 가열하는 복사 가열 히터이다. 제1 램프 히터(252)는, 제1 램프(254)와, 제1 램프(254)를 수용하는 제1 램프 하우징(255)과, 제1 램프 하우징(255)의 내부를 냉각하기 위한 제1 히트 싱크(256)를 포함한다.
도 18 및 도 19에 도시한 것처럼, 제1 램프(254)는, 원판상의 제1 램프 기판(257)과, 제1 램프 기판(257)의 하면에 실장된 복수(도 19의 예에서는, 52개)의 제1 광원(258)을 포함한다. 개개의 제1 광원(258)은, 예를 들어, LED(발광 다이오드)이다. 도 19에 도시한 것처럼, 복수의 제1 광원(258)은, 제1 램프 기판(257)의 하면의 전역에 분산해서 배치되어 있다. 도 19의 예에서는, 52개의 제1 광원(258)이, 3중 원환상으로 늘어 놓여 있다. 제1 램프 기판(257)에서의 제1 광원(258)의 배치 밀도는 대략 균일하다. 복수의 제1 광원(258)에 의해, 수평 방향으로 퍼짐을 가지는 원환상의 제1 발광부(254A)가 구성되고 있다. 제1 발광부(254A)는, 하측에서 볼 때 유기용제 토출구(233a)의 주위를 환상으로 둘러싸고 있다.
개개의 제1 광원(258)으로부터 발해지는 광은, 근적외선, 가시광선, 자외선 중 적어도 하나를 포함한다. 개개의 제1 광원(258)으로부터 발해지는 광의 파장은, 200nm~1100nm의 범위의 파장, 보다 바람직하게는, 390nm~800nm의 범위의 파장이다.
도 18에 도시한 것처럼, 제1 램프 하우징(255)은, 원통상의 제1 하우징 본체(259)와, 원판상의 제1 저벽(260)을 포함한다. 제1 하우징 본체(259)는, PTFE 등의 내약성을 가지는 재료로 형성되어 있다. 제1 저벽(260)은, 석영 등의 광투과성 및 내열성을 가지는 재료로 형성되어 있다. 제1 램프 하우징(255)은, 평면시에서 기판(W) 보다 작다.
제1 히트 싱크(256)는, 제1 히트 싱크 본체(261)와, 제1 히트 싱크 본체(261)에 냉각 유체를 공급하여, 제1 히트 싱크 본체(261)를 냉각하는 제1 냉각 기구(262)를 포함한다. 제1 히트 싱크 본체(261)는, 높은 전열 특성을 가지는 금속(예를 들어, 알루미늄, 철, 구리 등)을 이용해 용기 형상의 소정의 형상으로 형성되어 있다. 제1 냉각 기구(262)는, 냉각 유체의 공급원(262a)과, 공급원(262a)으로부터 냉각 유체를 제1 히트 싱크 본체(261)에 공급하는 냉각 유체 공급 배관(262b)과, 제1 히트 싱크 본체(261)에 공급된 냉각 유체를 공급원(262a)에 리턴하는 냉각 유체 리턴 배관(262c)을 포함한다.
도 18의 예에서는, 제1 냉각 기구(262)로서, 냉각수 등의 냉각 액체를 냉각 유체로서 제1 히트 싱크 본체(261)에 공급하고 있다. 즉, 제1 히트 싱크(256)는, 수냉식(水冷式)의 히트 싱크이다. 복수의 제1 광원(258)의 발광에 수반하여, 제1 램프(254) 및 그 주위가 가열된다. 그렇지만, 제1 히트 싱크(256)에 의해 제1 램프 하우징(255) 내부가 냉각되므로, 제1 램프 하우징(255) 내부가 과도하게 온도상승 하는 것을 방지할 수 있다. 제1 히트 싱크(256)에서, 냉각 유체로서 냉각 기체가 이용되어도 무방하다.
도 17에 도시한 것처럼, 처리 유닛(2R)은, 제1 램프 히터(252)가 선단부에 장착된 제3 암(264)을 더 갖추고 있다. 제1 히터 이동 유닛은, 제1 램프 히터(252)를 이동시킬 수 있도록, 제3 암(264)을 이동시키는 제3 이동 장치(제1 가열 영역 이동 유닛, 제1 분사 영역 이동 유닛)(263)를 포함한다. 구체적으로는, 제3 이동 장치(263)는, 스핀 척(5R)의 주위에서 상하 방향으로 늘어나는 회동축선(A14)의 주위에 제3 암(264)을 회동시킨다. 제3 이동 장치(263)는, 전동 모터를 포함한다.
제3 이동 장치(263)는, 제1 램프 히터(252)를 소정의 높이로 보관유지하고 있다. 제3 이동 장치(263)는, 회동축선(A14)의 주위에 제3 암(264)을 회동시킴으로써, 제1 램프 히터(252)를 수평하게 이동시킨다. 제3 이동 장치(263)가, 제1 램프 히터(252)를 연직 방향으로 이동 가능한 구성이어도 무방하다. 구체적으로는, 제3 이동 장치(263)가, 제3 암(264)에 결합되어 제3 암(264)을 승강시키는 암 이동 유닛을 갖추고 있어도 무방하다.
제1 램프 히터(252)는, 기판(W)의 상면에, 기판(W)의 상면을 덮는 처리액의 액막(LF1)(유기용제의 액막)이 형성되어 있는 상태에서 사용된다.
도 18에 도시한 것처럼, 제1 램프(254)가 발광하면, 즉, 복수의 제1 광원(258)이 발광하면, 제1 램프(254)로부터 발해진 광(근적외선, 가시광선, 자외선 중 적어도 하나를 포함하는 광)은, 제1 램프 하우징(255)을 투과해, 스핀 척(5R)에 보관유지되어 있는 기판(W)의 상면 내의 제1 조사 영역(R11)으로 조사된다. 전술한 것처럼, 유기용제로서 IPA가 채용되고 있다. 전술한 것처럼, IPA는, 200nm~1100nm의 파장의 광을 대략 전부 투과시킨다. 제1 램프(254)로부터 발해진 광의 파장이 200nm~1100nm(보다 바람직하게는, 390nm~800nm)이기 때문에, 제1 램프(254)로부터 방출된 광은, 액막(LF1)에 흡수되지 않고, 액막(LF1)을 투과한다. 그 때문에, 제1 램프 하우징(255)의 외표면으로부터 방사된 광은, 액막(LF1)을 투과해, 제1 조사 영역(R11)으로 조사된다. 이에 따라, 기판(W)의 상면(기판(W)의 표면(Wa))에서 제1 조사 영역(R11) 및 그 주위의 부분(이하, 「제1 가열 영역(RH11)」이라고 한다.)이 복사에 의해 가열되어, 온도상승 한다. 기판(W)의 표면(Wa)(도 23 참조)에는 패턴(P1)(도 23 참조)이 형성되어 있으므로, 온도상승 하는 기판(W)의 표면(Wa)으로부터의 전열에 의해 패턴(P1)이 데워져 온도상승 한다. 제1 가열 영역(RH11)에 형성되어 있는 패턴(P1)이 유기용제의 비점 이상의 소정의 가열 온도까지 온도상승함에 따라, 제1 가열 영역(RH11)에 접하는 유기용제가 데워져, 이 유기용제가 증발한다.
이 상태에서, 도 17에 도시한 것처럼, 제3 이동 장치(263)는, 회동축선(A14)의 주위에 제3 암(264)을 회동시킴으로써, 제1 램프 히터(252)를 수평하게 이동시킨다. 이에 따라, 제1 가열 영역(RH11)이 기판(W)의 상면 내에서 이동한다.
도 18에 도시한 것처럼, 제1 램프 히터(252)에 유기용제 노즐(233)이 일체화되어 있다. 즉, 제1 램프 히터(252) 및 유기용제 노즐(233)이, 상면 헤드(230)에 포함되어 있다. 상면 헤드(230)는, 제1 램프 히터(252)에, 유기용제 노즐(233)이 일체화된 구성을 가지고 있다. 상면 헤드(230)는, 처리액으로서의 유기용제를 토출하는 처리액 노즐로서의 기능과, 램프 히터로서의 기능의 쌍방을 갖추고 있다. 또, 상면 헤드(230)에는, 제1 기체 노즐(234)이 장착되어 있다.
상면 헤드(230)는, 하우징으로서, 제1 램프 하우징(255)을 포함한다. 제1 램프 하우징(255)의 내부를 유기용제 노즐(233)이 연직 방향으로 삽통하고 있다. 또, 제1 기체 노즐(234)이, 제1 램프 하우징(255)의 외주(255a)에 연직 방향에 따른 자세로 장착되어 있다.
제1 히트 싱크(256)에 의해, 유기용제 노즐(233)과 제1 램프(254)가 단열되어 있고, 그 때문에, 유기용제 노즐(233)을 흐르는 유기용제는, 제1 램프(254)로부터의 열 영향을 최저한으로 억제할 수 있다.
도 17에 도시한 것처럼, 제1 기체 노즐(234)은, 제1 램프 히터(252)에 대해, 제3 암(264)의 선단측에 배치되어 있다. 도 19에 도시한 것처럼, 제1 기체 노즐(234)의 제1 기체 토출구(234a)는, 하측에서 볼 때, 제1 램프 히터(252)의 제1 발광부(254A)에 인접하고 있다.
도 17에 2점 쇄선으로 도시한 것처럼, 제1 램프 히터(252)가 기판(W)의 상면의 외주부에 대향할 때, 제1 기체 노즐(234)이, 제1 램프 히터(252)에 대해 기판(W)의 회전 방향(R)의 상류측에 배치되어 있다. 즉, 기판(W)의 상면에서, 제1 기체 노즐(234)로부터의 기체가 분사되는 제1 분사 영역(RB11)(도 25e 등 참조)이, 제1 램프 히터(252)로부터의 광 조사에 의해 가열되는 제1 가열 영역(RH11)에 대해, 기판(W)의 회전 방향(R)의 상류측에 설정되어 있다.
도 16에 도시한 것처럼, 제2 가열 유닛(271)은, 제2 램프 히터(272)와 제2 램프 히터(272)를 이동시키는 제2 히터 이동 유닛을 포함한다.
도 20에 도시한 것처럼, 제2 램프 히터(272)는, 근적외선, 가시광선, 자외선 중 적어도 하나를 포함하는 광을 기판(W)을 향해 조사해, 복사에 의해 기판(W)을 가열하는 복사 가열 히터이다. 제2 램프 히터(272)는, 제2 램프(274)와, 제2 램프(274)를 수용하는 제2 램프 하우징(275)과, 제2 램프 하우징(275)의 내부를 냉각하기 위한 제2 히트 싱크(276)를 포함한다. 또, 제2 기체 노즐(235)이, 제2 램프 하우징(275)의 외주(275a)에 연직 방향에 따른 자세로 장착되어 있다.
제2 램프(274)는, 원판상의 제2 램프 기판(277)과, 제2 램프 기판(277)의 하면에 실장된 복수(도 21의 예에서는, 6개)의 제2 광원(278)을 포함한다. 개개의 제2 광원(278)은, 200nm~1100nm의 범위의 파장의 광(근적외선, 가시광선, 자외선 중 적어도 하나를 포함하는 광)을 발한다. 개개의 제2 광원(278)은, 예를 들어, LED이다. 도 21에 도시한 것처럼, 복수의 제2 광원(278)은, 제2 램프 기판(277)의 하면에 배치되어 있다. 도 21의 예에서는, 6개의 제2 광원(278)이, 제1 암(240)이 늘어나는 방향으로 3개씩 2열로 늘어 놓여 있다. 제2 램프 기판(277)에서의 제2 광원(278)의 배치 밀도는 대략 균일하고, 제1 광원(258)의 배치 밀도와 대략 동등하다. 제2 램프 기판(277)은, 다음에 서술하는 제2 저벽(280)에 의해 연결구(連結具)(290)를 통해 하측으로부터 지지되고 있다. 복수의 제2 광원(278)에 의해, 수평 방향으로 퍼짐을 가지는 제2 발광부(274A)가 구성되고 있다. 제2 발광부(274A)는, 제1 발광부(254A) 보다 작다.
개개의 제2 광원(278)으로부터 발해지는 광은, 근적외선, 가시광선, 자외선 중 적어도 하나를 포함한다. 개개의 제2 광원(278)으로부터 발해지는 광의 파장은, 200nm~1100nm의 범위의 파장, 보다 바람직하게는, 390nm~800nm의 범위의 파장이다.
도 20에 도시한 것처럼, 제2 램프 하우징(275)은, 대략 각통상(角筒狀)의 제2 측벽(279)과, 대략 장방형상(長方形狀)의 제2 저벽(280)을 포함한다. 제2 측벽(279)은, PTFE 등의 내약성을 가지는 재료로 형성되어 있다. 제2 저벽(280)은, 석영 등의 광투과성 및 내열성을 가지는 재료로 형성되어 있다. 제2 램프 하우징(275)은, 평면시에서 기판(W) 보다 작다.
제2 히트 싱크(276)는, 제2 히트 싱크 본체(281)와, 제2 히트 싱크 본체(281)에 냉각 유체를 공급하여, 제2 히트 싱크 본체(281)를 냉각하는 제2 냉각 기구(282)를 포함한다. 제2 히트 싱크 본체(281)는, 높은 전열 특성을 가지는 금속(예를 들어, 알루미늄, 철, 구리 등)을 이용해 용기 형상의 소정의 형상으로 형성되어 있다. 제2 냉각 기구(282)는, 냉각 유체의 공급원(282a)과, 공급원(282a)으로부터 냉각 유체를 제2 히트 싱크 본체(281)에 공급하는 냉각 유체 공급 배관(282b)과, 제2 히트 싱크 본체(281)에 공급된 냉각 유체를 공급원(282a)에 리턴하는 냉각 유체 리턴 배관(282c)을 포함한다.
도 20의 예에서는, 제2 냉각 기구(282)로서, 냉각 기체를 냉각 유체로서 제2 히트 싱크 본체(281)에 공급하고 있다. 즉, 제2 히트 싱크(276)는, 공랭식의 히트 싱크이다. 복수의 제2 광원(278)의 발광에 수반해, 제2 램프(274) 및 그 주위가 가열된다. 그렇지만, 제2 히트 싱크(276)에 의해 제2 램프 하우징(275) 내부가 냉각되므로, 제2 램프 하우징(275) 내부가 과도하게 온도상승 하는 것을 방지할 수 있다. 제2 히트 싱크(276)에서, 냉각 유체로서, 냉각수 등의 냉각 액체가 이용되어도 무방하다.
도 17에 도시한 것처럼, 제2 램프 히터(272)는, 제1 암(240)에 장착되어 있다. 제2 램프 히터(272)는, 약액 노즐(231) 보다, 회동축선(A12) 가까이에 배치되어 있다. 즉, 제2 램프 히터(272)를 이동하는 제2 히터 이동 유닛은, 제1 이동 장치(제2 가열 영역 이동 유닛, 제2 분사 영역 이동 유닛)(239)를 포함한다. 제1 이동 장치(239)는, 제2 램프 히터(272)를 소정의 높이로 보관유지하고 있다. 제1 이동 장치(239)는, 회동축선(A12)의 주위에 제1 암(240)을 회동시킴으로써, 제2 램프 히터(272)를 수평하게 이동시킨다.
제2 램프(274)가 발광하면, 즉, 복수의 제2 광원(278)이 발광하면, 도 20에 도시한 것처럼, 제2 램프(274)로부터 발해진 광(근적외선, 가시광선, 자외선 중 적어도 하나를 포함하는 광)은, 제2 램프 하우징(275)을 투과해, 스핀 척(5R)에 보관유지되어 있는 기판(W)의 상면 내의 제2 조사 영역(R12)으로 조사된다. 전술한 것처럼, 유기용제로서 IPA가 채용되고, IPA는, 200nm~1100nm의 파장의 광을 대략 전부 투과시킨다. 제2 램프(274)로부터 발해진 광의 파장이 200nm~1100nm(보다 바람직하게는, 390nm~800nm)이기 때문에, 제2 램프(274)로부터 방출된 광은, 액막(LF1)에 흡수되지 않고, 액막(LF1)을 투과한다. 그 때문에, 제2 램프 하우징(275)의 외표면으로부터 방사된 광은, 액막(LF1)을 투과해, 제2 조사 영역(R12)으로 조사된다. 이에 따라, 기판(W)의 상면에서 제2 조사 영역(R12) 및 그 주위의 부분(이하, 「제2 가열 영역(RH12)」라고 한다)에 형성되어 있는 패턴(P1)(도 23 참조)이 복사에 의해 가열되어, 온도상승 한다. 기판(W)의 표면(Wa)(도 23 참조)에는 패턴(P1)이 형성되어 있으므로, 온도상승 하는 기판(W)의 표면(Wa)으로부터의 전열에 의해 패턴(P1)이 데워져, 온도상승 한다. 제2 가열 영역(RH12)에 형성되어 있는 패턴(P1)이 유기용제의 비점 이상의 소정의 가열 온도까지 온도상승함에 따라, 제2 가열 영역(RH12)에 접하는 유기용제가 데워져, 이 유기용제가 증발한다. 제2 가열 영역(RH12)은, 제1 가열 영역(RH11)(도 18 등 참조) 보다 작다.
이 상태에서, 도 17에 도시한 것처럼, 제1 이동 장치(239)는, 회동축선(A12)의 주위에 제1 암(240)을 회동시킴으로써, 제2 램프 히터(272)를 수평하게 이동시킨다. 이에 따라, 기판(W)의 상면 내의 일부에 형성되는 제2 가열 영역(RH12)이 기판(W)의 상면 내에서 이동한다.
도 17에 도시한 것처럼, 제2 기체 노즐(235)은, 제2 램프 히터(272)에 대해서 제1 암(240)의 선단측에 배치되어 있다. 도 17에 2점 쇄선으로 도시한 것처럼, 제2 램프 히터(272)가 기판(W)의 상면의 외주부에 대응해 배치되는 경우에, 제2 기체 노즐(235)이, 제2 램프 히터(272)에 대해서 기판(W)의 회전 방향(R)의 상류측에 배치되고 있다. 즉, 기판(W)의 상면에서, 제2 기체 노즐(235)로부터의 기체가 분사되는 제2 분사 영역(RB12)(후술하는 도 28b 등을 참조)이, 제2 램프 히터(272)로부터의 광 조사에 의해 가열되는 제2 가열 영역(RH12)에 대해서, 기판(W)의 회전 방향(R)의 상류측에 설정되어 있다.
도 16에 도시한 것처럼, 처리컵(7R)은, 기판(W)으로부터 외측으로 배제된 처리액을 받아들이는 복수의 가드(284)와, 복수의 가드(284)에 의해 하측에 안내된 처리액을 받아들이는 복수의 컵(283)과, 복수의 가드(284) 및 복수의 컵(283)을 둘러싼 원통상의 외벽 부재(288)를 포함한다. 도 16은, 4개의 가드(284)와 3개의 컵(283)이 설치되고, 가장 외측의 컵(283)이 위에서 3번째의 가드(284)와 일체인 예를 나타내고 있다.
가드(284)는, 스핀 척(5R)을 둘러싼 원통부(285)와, 원통부(285)의 상단부로부터 회전축선(A11)을 향해 비스듬히 위로 늘어나는 원환상의 천정부(286)를 포함한다. 복수의 천정부(286)는, 상하로 겹쳐져 있고, 복수의 원통부(285)는, 동심원 상(狀)으로 배치되어 있다. 천정부(286)의 원환상의 상단은, 평면시에서 기판(W) 및 스핀 베이스(216)를 둘러싼 가드(284)의 상단(284u)에 상당한다. 복수의 컵(283)은, 각각, 복수의 원통부(285)의 하측에 배치되어 있다. 컵(283)은, 가드(284)에 의해 하측에 안내된 처리액을 받아들이는 환상의 수액 도랑(受液溝)을 형성하고 있다.
처리 유닛(2R)은, 복수의 가드(284)를 개별적으로 승강시키는 가드 승강 유닛(287)을 포함한다. 가드 승강 유닛(287)은, 상측 위치로부터 하측 위치까지의 임의의 위치에 가드(284)를 위치시킨다. 도 16은, 2개의 가드(284)가 상측 위치에 배치되고, 나머지 2개의 가드(284)가 하측 위치에 배치되어 있는 상태를 나타내고 있다. 상측 위치는, 가드(284)의 상단(284u)이 스핀 척(5R)에 보관유지되어 있는 기판(W)이 배치된 보관유지 위치 보다 상측에 배치되는 위치이다. 하측 위치는, 가드(284)의 상단(284u)이 보관유지 위치 보다 하측에 배치되는 위치이다.
회전하고 있는 기판(W)에 처리액을 공급할 때는, 적어도 하나의 가드(284)가 상측 위치에 배치된다. 이 상태에서, 처리액이 기판(W)에 공급되면, 처리액은, 기판(W)에서 외측으로 떨어진다. 떨어진 처리액은, 기판(W)에 수평하게 대향하는 가드(284)의 내면에 충돌해, 이 가드(284)에 대응하는 컵(283)으로 안내된다. 이에 따라, 기판(W)으로부터 배제된 처리액이 컵(283)에 모아진다.
도 22는, 컨트롤러(3R)의 하드웨어를 도시한 블록도이다.
컨트롤러(3R)는, 컴퓨터 본체(3Ra)와, 컴퓨터 본체(3Ra)에 접속된 주변 장치(3Rd)를 포함하는 컴퓨터이다. 컴퓨터 본체(3Ra)는, 각종 명령을 실행하는 CPU(3Rb)(central processing unit: 중앙 처리 장치)와, 정보를 기억하는 주 기억 장치(3Rc)를 포함한다. 주변 장치(3Rd)는, 프로그램(P) 등의 정보를 기억하는 보조 기억 장치(3Re)와, 이동식 매체(Removal media)(RM)로부터 정보를 판독하는 판독 장치(3Rf)와, 호스트 컴퓨터(HC) 등의 다른 장치와 통신하는 통신 장치(3Rg)를 포함한다.
컨트롤러(3R)는, 입력 장치(3Rj) 및 표시 장치(3Rk)에 접속되어 있다. 입력 장치(3Rj)는, 유저나 메인터넌스 담당자 등의 조작자가 기판 처리 장치(1R)에 정보를 입력할 때에 조작된다. 정보는, 표시 장치(3Rk)의 화면에 표시된다. 입력 장치(3Rj)는, 키보드, 포인팅 디바이스 및 터치 패널의 어느 하나여도 무방하고, 이들 이외의 장치여도 무방하다. 입력 장치(3Rj) 및 표시 장치(3Rk)를 겸하는 터치 패널 디스플레이가 기판 처리 장치(1R)에 설치되어도 무방하다.
CPU(3Rb)는, 보조 기억 장치(3Re)에 기억된 프로그램(P)을 실행한다. 보조 기억 장치(3Re) 내 프로그램(P)은, 컨트롤러(3R)에 미리 인스톨된 것이어도 무방하고, 판독 장치(3Rf)를 통해 이동식 매체(RM)로부터 보조 기억 장치(3Re)에 보내진 것이어도 무방하고, 호스트 컴퓨터(HC) 등의 외부 장치로부터 통신 장치(3Rg)를 통해서 보조 기억 장치(3Re)에 보내진 것이어도 무방하다.
보조 기억 장치(3Re) 및 이동식 매체(RM)는, 전력이 공급되고 있지 않아도 기억을 보관유지하는 불휘발성 메모리이다. 보조 기억 장치(3Re)는, 예를 들어, 하드 디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치이다. 이동식 매체(RM)는, 예를 들어, 컴팩트 디스크 등의 광디스크 또는 메모리 카드 등의 반도체 메모리이다. 이동식 매체(RM)는, 프로그램(P)이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 일례이다. 이동식 매체(RM)는, 일시적이 아닌 유형의 기록 매체이다.
보조 기억 장치(3Re)는, 복수의 레시피를 기억하고 있다. 레시피는, 기판(W)의 처리 내용, 처리 조건, 및 처리 순서를 규정하는 정보이다. 복수의 레시피는, 기판(W)의 처리 내용, 처리 조건 및 처리 순서의 적어도 하나에 있어서 서로 다르다. 컨트롤러(3R)는, 호스트 컴퓨터(HC)에 의해 지정된 레시피에 따라서 기판(W)이 처리되도록 기판 처리 장치(1R)를 제어한다.
도 16 및 도 22에 도시한 것처럼, 컨트롤러(3R)의 CPU(3Rb)는, 프로그램(P)에 따라서, 처리 유닛(2R)의 각 부를 제어한다. 구체적으로는, CPU(3Rb)는, 프로그램(P)에 따라서, 스핀 모터(219), 척 핀 구동 유닛(220), 제1 이동 장치(239), 제2 이동 장치(244), 제3 이동 장치(263), 가드 승강 유닛(287) 등의 동작을 제어한다. 또, 컨트롤러(3R)는, 제1 램프 히터(252), 제2 램프 히터(272) 등에 공급되는 전력을 조정한다. 게다가, 컨트롤러(3R)는, 약액 밸브(237), 린스액 밸브(242), 유기용제 밸브(246), 제1 기체 밸브(248) 등의 개폐를 제어하는 동시에, 제1 유량 조정 밸브(249)의 액추에이터를 제어하여, 상기 제1 유량 조정 밸브(249)의 열린 정도를 제어한다. 컨트롤러(3R)는, 이후에 서술하는 기판 처리 예를 실행하도록 프로그램 되어 있다.
도 23은, 기판 처리 장치(1R)에 의한 처리대상의 기판(W)의 표면(Wa)을 확대해 도시한 단면도이다. 처리대상의 기판(W)은, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼이며, 기판(W)의 표면(Wa)은, 트랜지스터나 커패시터 등의 디바이스가 형성되는 디바이스 형성면에 상당한다. 패턴 형성면인 기판(W)의 표면(Wa)에, 패턴(P1)이 형성되어 있다. 패턴(P1)은, 예를 들면, 미세패턴이다. 패턴(P1)은, 도 23에 도시한 것처럼, 철(凸) 형상을 가지는 구조체(S)가 행렬상으로 배치된 것이어도 무방하다. 이 경우, 구조체(S)의 선폭(W1)은 예를 들어, 1nm~45nm 정도로, 패턴(P1)의 간극(W2)은 예를 들어, 1nm~수μm 정도여도 무방하다. 패턴(P1)의 높이(막두께)는, 예를 들어, 10nm~1μm 정도이다. 또, 패턴(P1)은, 예를 들어, 애스펙트비(선폭(W1)에 대한 높이(T)의 비)가, 5~100 정도여도 무방하다(전형적으로는, 5~30 정도이다). 또, 패턴(P1)은, 미세한 도랑(trench)에 의해 형성된 라인상(line shape)의 패턴이, 반복해 늘어선 것이어도 무방하다. 또, 패턴(P1)은, 박막에, 복수의 미세구멍(보이드(void) 또는 포어(pore))을 마련한 것으로 형성되어도 무방하다.
다음으로, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1R)에 의해 실행되는 기판 처리의 제1 예에 대해 설명한다.
이하에서는, 표면(Wa)에 패턴(P1)이 형성된 기판(W)을 처리하는 경우에 대해 설명한다.
도 24는, 기판 처리 장치(1R)에 의해 실행되는 기판 처리의 제1 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 도 25a~도 25f는, 제1 기판 처리 예가 실시되고 있을 때의 기판(W)의 상태를 도시한 모식도이다. 도 26a~26d는, 각 상태의 기판(W)을 상측에서 본 모식도이다. 이하에서는, 도 15a~도 24를 참조하면서, 기판 처리 장치(1R)에 의해 실행되는 기판 처리의 제1 예에 대해 설명한다. 도 25a~도 25f 및 도 26a~도 26d에 대해서는 적절히 참조한다.
기판 처리 장치(1)에 의해 기판(W)이 처리될 때는, 챔버(4)의 내부에 기판(W)을 반입하는 반입 공정(도 24의 스텝 S11)이 실행된다.
구체적으로는, 모든 가드(284)가 하측 위치에 위치하고, 모든 스캔 노즐이 대기 위치에 위치하는 상태에서, 센터 로봇(CR1)(도 15a 참조)이, 기판(W)을 핸드(H11)로 지지하면서, 핸드(H11)를 챔버(4R) 내에 진입시킨다. 그리고, 센터 로봇(CR1)은, 기판(W)의 표면(Wa)이 위를 향한 상태에서 핸드(H11) 상의 기판(W)을 복수의 척 핀(217) 위에 둔다. 그 후, 복수의 척 핀(217)이 기판(W)의 외주면에 눌려서 기판(W)이 파지된다. 센터 로봇(CR1)은, 기판(W)을 스핀 척(5R) 위에 둔 후, 핸드(H11)를 챔버(4R)의 내부로부터 퇴피시킨다.
다음에, 컨트롤러(3R)는, 스핀 모터(219)를 제어하여, 기판(W)의 회전을 개시시킨다(도 24의 스텝 S12). 이에 따라, 기판(W)이 약액 공급 속도(100rpm 이상, 1000rpm 미만)로 회전한다.
다음에, 약액을 기판(W)의 상면에 공급하고, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 약액의 액막을 형성하는 약액 공급 공정(도 24의 스텝 S13)이 실행된다. 구체적으로는, 컨트롤러(3R)는, 제1 이동 장치(239)를 제어하여, 약액 노즐(231)을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 컨트롤러(3R)는, 약액 밸브(237)를 열고, 약액 노즐(231)로부터의 약액의 토출을 개시한다. 약액 밸브(237)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 컨트롤러(3R)는, 약액 밸브(237)를 닫는다. 이에 따라, 약액 노즐(231)로부터의 약액의 토출이 정지된다. 그 후, 컨트롤러(3R)는, 제1 이동 장치(239)를 제어하여, 약액 노즐(231)을 대기 위치로 이동시킨다.
약액 노즐(231)로부터 토출된 약액은, 약액 공급 속도로 회전하고 있는 기판(W)의 상면에 충돌한 후, 원심력에 의해 기판(W)의 상면을 따라서 외측으로 흐른다. 그 때문에, 약액이 기판(W)의 상면 전역에 공급되어, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 약액의 액막이 형성된다. 약액 노즐(231)이 약액을 토출하고 있을 때, 컨트롤러(3R)는, 제1 이동 장치(239)를 제어하여, 기판(W)의 상면에 대한 약액의 착액 위치를, 중앙부와 외주부의 사이에서 이동시켜도 무방하고, 기판(W)의 상면의 중앙부에서 착액 위치를 정지시켜도 무방하다.
다음에, 린스액을 기판(W)의 상면에 공급하여, 기판(W) 상의 약액을 씻어내는 린스액 공급 공정(도 24의 스텝 S14)이 실행된다.
구체적으로는, 적어도 하나의 가드(284)가 상측 위치에 위치하고 있는 상태에서, 컨트롤러(3R)는, 제2 이동 장치(244)를 제어하여, 린스액 노즐(232)을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 컨트롤러(3R)가 린스액 밸브(242)를 열고, 린스액 노즐(232)로부터의 린스액의 토출을 개시한다. 린스액의 토출이 개시되기 전에, 기판(W)으로부터 배제된 처리액을 받아들이는 가드(284)를 전환하기 위해서, 컨트롤러(3R)는 가드 승강 유닛(287)을 제어해 적어도 하나의 가드(284)를 연직으로 이동시켜도 무방하다. 린스액 밸브(242)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 컨트롤러(3R)는 린스액 밸브(242)를 닫고, 린스액 노즐(232)로부터의 린스액의 토출을 정지한다. 그 후, 컨트롤러(3R)는, 제2 이동 장치(244)를 제어하여, 린스액 노즐(232)을 대기 위치로 이동시킨다.
다음에, 기판(W)의 상면 상의 린스액을 유기용제로 치환하기 위해서, 유기용제를 기판(W)의 상면에 공급하는 유기용제 공급 공정(도 24의 스텝 S15)이 실행된다.
구체적으로는, 적어도 하나의 가드(284)가 상측 위치에 위치하고 있는 상태에서, 컨트롤러(3R)는, 스핀 척(5R)을 제어하여, 기판(W)을 치환 속도로 회전시킨다(기판 회전 공정). 치환 속도는, 린스액 공급 속도와 동일해도 되고, 차이가 나도 된다. 또, 컨트롤러(3R)는, 제3 이동 장치(263)를 제어하여, 유기용제 노즐(233)을 포함하는 상면 헤드(230)를, 대기 위치에서 처리 위치로 이동시킨다. 유기용제 노즐(233)이 처리 위치에 배치되어 있는 상태에서, 컨트롤러(3R)는, 유기용제 밸브(246)를 열고, 유기용제 노즐(233)로부터의 유기용제의 토출을 개시한다. 유기용제의 토출이 개시되기 전에, 컨트롤러(3R)는, 기판(W)으로부터 배제된 처리액을 받아들이는 가드(284)를 전환하기 위해서, 가드 승강 유닛(287)을 제어하여, 적어도 하나의 가드(284)를 연직으로 이동시켜도 무방하다.
유기용제 노즐(233)로부터 토출된 유기용제는, 치환 속도로 회전하고 있는 기판(W)의 상면에 충돌한 후, 기판(W)의 상면을 따라서 외측으로 흐른다. 기판(W) 상의 린스액은, 유기용제 노즐(233)로부터 토출된 유기용제로 치환된다. 이에 따라, 도 25a에 도시한 것처럼, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 유기용제의 액막(LF1)이 형성된다(액막 형성 공정). 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예에서는, 상면 헤드(230)를, 유기용제 노즐(233)로부터 토출된 유기용제가 기판(W)의 상면의 중앙부에 충돌하는 중앙 처리 위치에서 정지시킨 상태에서, 유기용제의 공급이 실행된다. 그러나, 컨트롤러(3R)가 제3 이동 장치(263)를 제어하여, 기판(W)의 상면에 대한 유기용제의 착액 위치를, 중앙부와 외주부의 사이에서 이동시켜도 무방하다.
그 후, 액막(LF1)을 기판(W)의 상면 위에 보관유지하는 유기용제 패들 공정(도 24의 스텝 S16)이 실행된다. 구체적으로는, 상면 헤드(230)가 중앙 처리 위치에서 정지해 있는 상태에서, 컨트롤러(3R)가, 스핀 모터(219)를 제어하여, 기판(W)의 회전 속도를 치환 속도에서 패들 속도로 저하시킨다. 패들 속도는, 예를 들어, 0을 초과한 50rpm 이하의 속도이다. 치환 속도로부터 패들 속도까지의 감속은, 단계적으로 실행된다. 기판(W)의 회전 속도가 패들 속도로 저하한 후, 컨트롤러(3R)는, 유기용제 밸브(246)를 닫고, 유기용제의 토출을 정지한다.
기판(W)의 회전 속도가 패들 속도로 저하하면, 기판(W) 상의 유기용제에 더해지는 원심력이 약해진다. 그 때문에, 유기용제는 기판(W)의 상면으로부터 배제되지 않거나, 혹은, 미량 밖에 배제되지 않는다. 따라서, 유기용제의 토출이 정지된 후에도, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 액막(LF1)이 기판(W) 상에 보관유지된다. 린스액을 액막(LF1)으로 치환한 후에, 미량의 린스액이 패턴(P1)(도 23 참조)의 사이에 남아 있었다고 해도, 이 린스액은, 액막(LF1)을 구성하는 유기용제에 용입되어, 유기용제 중에 확산된다. 이에 따라, 패턴(P1)의 사이에 잔류하는 린스액을 줄일 수 있다.
다음에, 액막(LF1)이 기판(W)의 상면에 형성된 후에는, 상면 헤드(230)에 포함되는 제1 램프 히터(252)로부터의 광 조사에 의해 기판(W)을 가열함으로써, 증기층 형성부(VF1)를, 기판(W)의 상면의 중앙부에 형성하는 증기층 형성부 형성 공정(도 24의 스텝 S17)이 실행된다. 증기층 형성부(VF1)는, 도 25b에 도시한 것처럼, 유기용제와 기판(W)의 상면과의 사이에 증기층(VL1)이 형성되고 또한 증기층(VL1) 상에 액막(LF1)이 보관유지된 영역이다.
구체적으로는, 상면 헤드(230)가 중앙 처리 위치에서 정지해 있는 상태에서, 컨트롤러(3R)는, 패들 속도에서의 기판(W)의 회전을 유지하면서 제1 램프 히터(252)로의 전력 공급을 개시하여, 제1 램프 히터(252)에 포함되는 복수의 제1 광원(258)의 발광을 개시시킨다. 복수의 제1 광원(258)이 발광하면, 도 25b에 도시한 것처럼, 제1 램프 히터(252)로부터 광이 방출된다. 제1 램프 히터(252)로부터 방출된 광은, 액막(LF1)에 흡수되지 않고, 액막(LF1)을 투과해, 제1 조사 영역(R11)으로 조사된다. 이에 따라, 제1 가열 영역(RH11)이 복사에 의해 가열된다. 그리고, 제1 가열 영역(RH11)의 패턴(P1)이 제1 가열 영역(RH11)에 의해 데워져, 이 패턴(P1)이 유기용제의 비점 이상의 소정의 가열 온도까지 온도상승 한다. 이에 따라, 제1 가열 영역(RH11)의 패턴(P1)에 접하는 유기용제가 데워진다. 제1 가열 영역(RH11)은, 기판(W)의 상면의 중앙부에 설정되며, 기판(W)의 상면의 외주부에 설정되지 않는다.
또, 제1 가열 영역(RH11)의 온도(즉, 제1 가열 영역(RH11)에 형성되어 있는 패턴(P1)의 온도)가, 유기용제의 비점 이상인 경우에는, 유기용제가 액막(LF1)과 기판(W)의 계면에서 증발해, 다수의 작은 기포가 유기용제와 기판(W)의 상면의 사이에 개재한다. 유기용제가 액막(LF1)과 기판(W)의 계면의 모든 장소에서 증발함에 따라, 유기용제의 증기를 포함한 증기층(VL1)(도 25b 참조)이 액막(LF1)과 기판(W)의 사이에 형성된다. 이에 따라, 유기용제가 기판(W)의 상면으로부터 멀어져, 액막(LF1)이 기판(W)의 상면으로부터 부상한다. 그리고, 액막(LF1)이 증기층(VL1) 상에 보관유지된다. 이때, 기판(W) 상의 액막(LF1)에 작용하는 마찰 저항은, 제로라고 볼 수 있을 만큼 작다. 즉, 제1 램프 히터(252)에 의한 제1 가열 영역(RH11)의 가열에 의해, 도 26a에 도시한 것처럼, 기판(W)의 상면의 중앙부에 증기층 형성부(VF1)가 형성된다.
한편, 기판(W)의 상면에서 제1 가열 영역(RH11)의 외측 영역은, 가열 온도까지 도달하지 않는다. 그 때문에, 증기층(VL1)이 전혀 형성되지 않거나, 형성되는 증기층(VL1)의 양이 불충분해, 증기층(VL1)에 의해 액막(LF1)을 충분한 높이 위치로 유지할 수 없다. 그 때문에, 기판(W)의 상면에서 제1 가열 영역(RH11)의 외측 영역에는, 증기층 형성부(VF1)는 형성되지 않는다. 기판(W)이 회전하고 있기 때문에, 증기층 형성부(VF1)는, 기판(W)의 상면의 중앙부를 덮는 거의 원형의 영역이다.
기판(W)이 회전하고 있기 때문에, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에는 원심력이 더해진다. 또, 기판(W)의 상면에서, 제1 가열 영역(RH11)과, 제1 가열 영역(RH11)의 외측 영역과의 사이에는 큰 온도차가 생긴다. 이 온도차에 기인하여, 기판(W)의 상면에는, 중앙부로부터 외주부를 향해 흐르는 열 대류가 형성된다. 이 원심력이나 열 대류에 의해 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)의 중앙부에 구멍(H)이 형성된다(도 24의 스텝 S18).
기판(W)의 회전 속도가 패들 속도이기 때문에, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 더해지는 원심력은 약하다. 또, 기판(W)의 상면에 발생하는 열 대류도 비교적 약하다. 그러나, 증기층 형성부(VF1)에서는, 기판(W) 상의 액막(LF1)에 작용하는 마찰 저항이 제로라고 볼 수 있을 만큼 작기 때문에, 이 원심력 및 열 대류에 의해, 액막(LF1)에 포함되는 유기용제가 기체의 압력으로 외측으로 밀려난다. 이에 따라, 액막(LF1)의 중앙부의 두께가 감소해, 도 25c 및 도 26b에 도시한 것처럼, 액막(LF1)의 중앙부에 거의 원형의 구멍(H)이 형성된다. 구멍(H)은, 기판(W)의 상면을 노출시키는 노출 구멍이다. 구멍(H)의 형성에 의해 액막(LF1)이 부분적으로 제거됨으로써, 증기층 형성부(VF1)가 원환상을 나타낸다. 그리고, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)과 구멍(H)의 사이, 즉, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)의 내주에 기액 계면(GL1)이 형성된다.
다음에, 도 25d 및 도 26c에 도시한 것처럼, 증기층 형성부(VF1)를 기판(W)의 외주를 향해 이동시키는 증기층 형성부 이동 공정(도 24의 스텝 S19)이 실행된다. 이 증기층 형성부 이동 공정(도 24의 스텝 S19)은, 증기층 형성부(VF1)의 외주를 넓히는 외주 확대 공정과, 구멍(H)의 외연(外緣)(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)를 넓히는 구멍 확대 공정을 포함한다. 구멍 확대 공정은, 외주 확대 공정에 병행해서 실행된다.
증기층 형성부 이동 공정(도 24의 스텝 S19)의 개시에 앞서, 컨트롤러(3R)가, 스핀 모터(219)를 제어하여, 기판(W)의 회전 속도를 패들 속도에서 형성부 이동 속도로 조정한다. 형성부 이동 속도는, 예를 들어, 0을 초과한 100rpm 이하의 속도이다. 형성부 이동 속도는, 패들 속도와 같은 속도여도 무방하다.
증기층 형성부 이동 공정(도 24의 스텝 S19)의 개시에 앞서, 컨트롤러(3R)는 제1 기체 밸브(248)를 열고, 제1 기체 노즐(234)의 제1 기체 토출구(234a)로부터의 기체의 토출을 개시한다(제1 분사 공정). 제1 기체 노즐(234)에 공급되는 기체의 온도는, 실온이어도 무방하고, 실온 보다 높아도 무방하다. 제1 기체 노즐(234)로부터 토출된 기체는, 기판(W)의 상면의 중앙부에 설정된 제1 분사 영역(RB11)에서 액막(LF1)에 충돌한 후, 액막(LF1)의 표면을 따라서 모든 방향으로 외측으로 흐른다. 이에 따라, 기판(W)의 상면의 중앙부에서 외측으로 흐르는 기류가 형성된다. 제1 기체 노즐(234)에 공급되는 기체의 유량은, 예를 들어, 5 L/min이다. 증기층 형성부(VF1)의 내주에 대해 내측에 설정된 제1 분사 영역(RB11)으로 기체가 분사되는 것에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주가 기판(W)의 외주를 향해 밀린다.
증기층 형성부 이동 공정(도 24의 스텝 S19)에서, 컨트롤러(3R)는, 제1 기체 노즐(234)로부터의 기체를 토출하면서, 또한 제1 램프 히터(252)로부터의 광을 조사하면서, 제3 이동 장치(263)를 제어하여, 제1 램프 히터(252)를 포함한 상면 헤드(230)를, 기판(W)의 외주를 향해 수평하게 이동시킨다. 이에 따라, 제1 가열 영역(RH11)이 기판(W)의 상면 내를, 평면시에서 기판(W)의 중심을 통과하는 원호상의 궤적에 따라서, 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 기판(W)이 회전하고 있는 상태에서, 제1 가열 영역(RH11)을 기판(W)의 외주를 향해 이동하므로, 제1 램프 히터(252)에 의해 기판(W)의 내주 전역을 양호하게 가열할 수 있다. 제1 가열 영역(RH11)의 이동에 수반하여, 원환상의 증기층 형성부(VF1)의 외주가 확대된다(외주 확대 공정).
또, 제1 기체 노즐(234)이 제1 램프 히터(252)에 동반 이동 가능하게 설치되어 있으므로, 제1 분사 영역(RB11)이, 제1 가열 영역(RH11)과의 사이의 거리를 일정하게 유지하면서 이동한다(제1 분사 영역 이동 공정). 제1 가열 영역(RH11)의 기판(W)의 외주로의 이동에 동반하여, 제1 분사 영역(RB11)이 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 제1 분사 영역(RB11)을 기판(W)의 외주를 향해 이동시킴으로써, 구멍(H)의 외연(外緣), 즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주를 넓힐 수 있다(구멍 확대 공정). 증기층 형성부(VF1)에서는, 기판(W) 상의 액막(LF1)에 작용하는 마찰 저항이 제로라고 볼 수 있을 만큼 작기 때문에, 기체의 흐름에 의한 작은 압력에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주를 기판(W)의 외주를 향해 스무스하게 이동시킬 수 있다. 제1 분사 영역(RB11)에 기체를 분사하면서, 제1 분사 영역(RB11)을 기판(W)의 외주를 향해 이동시키는 것에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주 위치를 고정밀도로 제어하면서 증기층 형성부(VF1)의 내주를 넓힐 수 있다. 증기층 형성부(VF1)의 내주에 형성되는 기액 계면(GL1)이, 그 높이 위치를 패턴(P1)의 상단 보다 높게 유지하면서, 기판(W)의 외주를 향해 이동한다.
또, 제1 분사 영역(RB11)이 제1 가열 영역(RH11)에 대해, 기판(W)의 회전 방향(R)의 상류측에 설정되어 있다. 그 때문에, 발생하는 기류의 영향을 최소한으로 억제하면서, 증기층 형성부(VF1)의 내주에 기체를 분사할 수 있다. 이에 따라, 증기층 형성부(VF1)의 내주를 양호하게 확대시킬 수 있다.
또, 제1 기체 토출구(234a)가, 하측에서 볼 때 제1 발광부(254A)에 인접해 있으므로, 제1 발광부(254A)에 의해 가열되는 제1 가열 영역(RH11)에 의해 형성되는 원환상의 증기층 형성부(VF1)의 내주에, 기체를 분사할 수 있다.
또, 구멍 확대 공정에서의 구멍(H)의 확대는, 기체의 분사 뿐만 아니라, 기판(W)의 상면 상의 유기용제에, 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 작용하는 것에 의해서도 촉진된다. 그리고, 증기층 형성부(VF1)의 외측의 액막(LF1)은, 기판(W)의 중앙부측에서 이동해 오는 유기용제에 의해 외측으로 밀려나, 기판(W) 외부로 배출된다.
제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예에서는, 증기층 형성부 이동 공정(도 24의 스텝 S19)의 도중부터, 제1 램프 히터(252)로부터의 광 조사 뿐만 아니라, 제2 램프 히터(272)로부터의 광 조사에 의해서도 기판(W)을 가열한다(도 24의 스텝 S20). 이 제2 램프 히터(272)를 이용한 기판(W)의 가열은, 제1 램프 히터(252)로부터의 광 조사에 의한 기판(W)의 가열을 보조(어시스트)하고 있다(보조 가열 공정).
제2 램프 히터(272)로부터의 광 조사의 개시에 앞서, 컨트롤러(3R)는, 제1 이동 장치(239)를 제어하여, 제2 램프 히터(272)를 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시켜, 제2 램프 히터(272)를 소정의 조사 개시 위치(PS1)에 배치한다.
제1 램프 히터(252)의 조사 개시부터 소정의 기간이 경과하여, 도 25d에 도시한 것처럼, 제1 가열 영역(RH11)이 소정의 기준 위치(RP1)에 도달하면, 컨트롤러(3R)는, 제2 램프 히터(272)로의 전력 공급을 개시하여, 제2 램프 히터(272)에 구비되는 복수의 제2 광원(278)의 발광을 개시한다(도 24의 스텝 S20). 이에 따라, 제2 램프 히터(272)에 의한 기판(W)의 가열이 개시된다. 복수의 제2 광원(278)이 발광하면, 제2 램프 히터(272)로부터 광이 방출되어, 제2 램프 히터(272)의 하측 영역에 광이 조사된다. 제2 램프 히터(272)로부터 방출된 광은, 액막(LF1)에 흡수되지 않고, 액막(LF1)을 투과해, 제2 조사 영역(R12)으로 조사된다. 이에 따라, 제2 가열 영역(RH12)이 복사에 의해 가열된다. 그리고, 제2 가열 영역(RH12)의 패턴(P1)이 제2 가열 영역(RH12)에 의해 데워지고, 이 패턴(P1)이 유기용제의 비점 이상의 소정의 가열 온도까지 온도상승 한다. 이에 따라, 제2 가열 영역(RH12)의 패턴(P1)에 접하는 유기용제가 데워진다.
조사 개시 위치(PS1)에 배치된 제2 램프 히터(272)에 의한 제2 가열 영역(RH12)이, 기준 위치(RP1)에 위치하는 제1 가열 영역(RH11)과 회전 방향(R)에 관해서 이격하고 있다. 또, 조사 개시 위치(PS1)에 배치된 제2 램프 히터(272)에 의한 제2 가열 영역(RH12)의 내주단과 회전축선(A11)과의 사이의 거리가, 기준 위치(RP1)에 위치하는 제1 가열 영역(RH11)의 내주단과 회전축선(A11)과의 사이의 거리와, 대략 동(同) 거리이다.
또, 제2 가열 영역(RH12)은, 제1 가열 영역(RH11)과 이격해 있는 것이 바람직하지만, 제1 가열 영역(RH11)과 전부가 중복하지 않으면, 일부가 중복해도 무방하다. 즉, 제1 가열 영역(RH11) 및 제2 가열 영역(RH12)의 적어도 일부가 중복하지 않아도 된다.
그리고, 컨트롤러(3R)는, 제2 램프 히터(272)에 의해 기판(W)을 가열하면서, 제1 이동 장치(239)를 제어하여, 제2 램프 히터(272)를, 기판(W)의 외주를 향해 수평하게 이동시킨다. 이에 따라, 제2 조사 영역(R12)이 기판(W)의 상면 내를 소정의 원호상의 궤적에 따라서 기판(W)의 외주를 향해 이동한다.
이때, 제1 암(240)의 선회 속도는, 제3 암(264)의 선회 속도와 동등하다. 그 때문에, 제2 가열 영역(RH12)의 기판(W)의 지름 방향의 이동 속도가, 제1 가열 영역(RH11)의 기판(W)의 지름 방향의 이동 속도와 같다. 즉, 제2 가열 영역(RH12)의 내주단과 회전축선(A11)과의 사이의 거리가, 제1 가열 영역(RH11)의 내주단과 회전축선(A11)과의 사이의 거리와 대략 동 거리로 유지되면서, 제1 가열 영역(RH11) 및 제2 가열 영역(RH12)이 이동한다. 기판(W)이 회전하고 있는 상태에서, 제1 가열 영역(RH11) 및 제2 가열 영역(RH12)을 기판(W)의 외주를 향해 이동하므로, 제1 램프 히터(252) 및 제2 램프 히터(272)에 의해 기판(W)의 상면 전역을 주사(走査)하면서 양호하게 가열할 수 있다.
증기층 형성부(VF1)의 외주 및 구멍(H)의 외연이 확대됨에 따라, 증기층 형성부(VF1)의 전역에서 액막(LF1)이 양호하게 부상하면서, 증기층 형성부(VF1)가 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 이때, 증기층 형성부(VF1)의 내주에 형성되는 기액 계면(GL1)이, 그 높이 위치를 패턴(P1)의 상단 보다 높게 유지하면서, 기판(W)의 외주를 향해 이동한다.
증기층 형성부(VF1)의 외주 및 구멍(H)의 외연이 더 확대됨에 따라, 도 25e 및 도 26d에 도시한 것처럼, 증기층 형성부(VF1)의 외측의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배제되어, 원환상의 증기층 형성부(VF1) 만이 기판(W)의 상면 상에 잔류한다. 그리고, 도 25f에 도시한 것처럼, 제1 분사 영역(RB11)이 기판(W)의 외주부에 도달함에 따라, 구멍(H)의 외연(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)이 기판(W)의 상면의 외주까지 퍼져, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배출된다.
이에 따라, 기판(W)의 상면으로부터 액(液)이 없어져, 기판(W)의 상면 전역이 노출된다. 구멍(H)이 전역에 퍼진 후의 기판(W)의 상면에는, 액적(液滴, droplet)이 존재하지 않는다. 이에 따라, 기판(W)의 건조가 완료된다.
원환상의 증기층 형성부(VF1)의 이동에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주에 형성되는 기액 계면(GL1)을 패턴(P1)에 접촉시키지 않고, 액막(LF1)을 기판(W)으로부터 배제할 수 있다. 이에 따라, 유기용제가 기판(W) 상의 패턴(P1)에 미치는 표면장력을 억제할 수 있으므로, 패턴(P1)의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다.
제1 램프 히터(252)의 조사 개시로부터 미리 정한 가열 기간이 경과하면, 컨트롤러(3R)는, 제1 램프 히터(252) 및 제2 램프 히터(272)로의 전력 공급을 정지하여, 제1 램프 히터(252) 및 제2 램프 히터(272)의 발광을 정지시킨다.
또, 컨트롤러(3R)는, 스핀 모터(219)를 제어하여, 기판(W)의 회전을 정지시킨다(도 24의 스텝 S21).
기판(W)의 회전 정지 후에, 챔버(4R)로부터 기판(W)을 반출하는 반출 공정(도 24의 스텝 S22)이 실행된다.
구체적으로는, 컨트롤러(3R)는, 가드 승강 유닛(287)을 제어하여, 모든 가드(284)를 하측 위치까지 하강시킨다. 또, 컨트롤러(3R)는, 제1 기체 밸브(248)를 닫고 제1 기체 노즐(234)로부터의 기체의 토출을 정지한다. 또, 컨트롤러(3R)는, 제3 이동 장치(263)를 제어하여, 상면 헤드(230)를, 대기 위치까지 퇴피시킨다. 또, 컨트롤러(3R)는, 제1 이동 장치(239)를 제어하여, 제2 램프 히터(272)를, 대기 위치까지 퇴피시킨다.
그 후, 센터 로봇(CR1)이, 핸드(H11)를 챔버(4R) 내로 진입시킨다. 척 핀 구동 유닛(220)이 복수의 척 핀(217)에 의한 기판(W)의 파지를 해제한 후, 센터 로봇(CR1)은, 스핀 척(5R) 상의 기판(W)을 핸드(H11)로 지지한다. 그 후, 센터 로봇(CR1)은, 기판(W)을 핸드(H11)로 지지하면서, 핸드(H11)를 챔버(4)의 내부로부터 퇴피시킨다. 이에 따라, 처리 종료된 기판(W)이 챔버(4)로부터 반출된다.
도 27은, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1R)에 의해 실행되는 기판 처리의 제2 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 도 28a~도 28d는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예가 실시되고 있을 때의 기판(W)의 상태를 도시한 모식도이다. 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에서, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예와 동등의 공정에는, 도 27에 대해 도 24와 동일한 참조 부호를 교부하고 있다.
제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예가 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예(도 24 참조)와 상이한 점(제1 차이점)은, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 기체를 분사하여 유기용제를 부분적으로 배제함으로써, 액막(LF1)에 구멍(H)이 뚫린다(구멍(H)이 형성된다)는 점이다. 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에서는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예(도 24 참조)의 스텝 S18의 공정을 대신해서, 도 27의 스텝 S28의 공정이 실행된다.
또, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예가 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예(도 24 참조)와 상이한 점(제2 차이점)은, 증기층 형성부(VF1)의 내주의 내측을 향해, 제1 기체 노즐(234)로부터 뿐만 아니라 제2 기체 노즐(235)로부터도 기체가 분사되는 점이다. 그리고, 증기층 형성부(VF1)의 이동에 있어서, 제1 기체 노즐(234)로부터의 제1 분사 영역(RB11) 뿐만 아니라, 제2 기체 노즐(235)로부터의 제2 분사 영역(RB12)도, 기판(W)의 외주를 향해 이동된다. 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에서는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예(도 24 참조)의 스텝 S20의 공정을 대신해서, 도 27의 스텝 S30의 공정이 실행된다.
이하, 구체적으로 설명한다. 기판(W)의 상면 중앙부에서의 증기층 형성부(VF1)의 형성(도 27의 스텝 S17) 후에, 다음으로, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 기체를 분사하여 유기용제를 부분적으로 배제함으로써, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 구멍(H)을 뚫는 구멍 형성 공정(도 27의 스텝 S28)이 실행된다. 구체적으로는, 도 25b에 도시한 상태로부터, 컨트롤러(3R)는 제3 이동 장치(263)를 제어하여, 제1 기체 노즐(234)을 포함한 상면 헤드(230)를 수평하게 이동시켜, 도 28a에 도시한 것처럼, 제1 기체 노즐(234)의 제1 기체 토출구(234a)를 회전축선(A11) 위 또는 그 근방에 배치시킨다. 그 후, 컨트롤러(3R)는 제1 기체 밸브(248)를 열고, 도 28a에 도시한 것처럼, 제1 기체 노즐(234)의 제1 기체 토출구(234a)로부터의 기체의 토출을 개시한다(제1 분사 공정). 제1 기체 노즐(234)로부터 토출된 기체는, 기판(W)의 상면의 중앙부에 설정된 제1 분사 영역(RB11)에서 액막(LF1)에 충돌한 후, 액막(LF1)의 표면을 따라서 모든 방향으로 외측으로 흐른다. 이에 따라, 기판(W)의 상면의 중앙부에서 외측으로 흐르는 기류가 형성된다.
액막(LF1)의 중앙부에 기체가 분사되면, 액막(LF1)에 포함되는 유기용제가 기체의 압력으로 외측으로 밀려난다. 게다가, 기체의 공급에 의해 유기용제의 증발이 촉진된다. 이에 따라, 액막(LF1)의 중앙부의 두께가 감소해, 도 25c 및 도 26b에 도시한 것처럼, 액막(LF1)의 중앙부에 거의 원형의 구멍(H)이 형성된다. 구멍(H)은, 기판(W)의 상면을 노출시키는 노출 구멍이다. 구멍(H)의 형성을 위해서, 제1 기체 노즐(234)에 공급되는 기체의 유량은, 예를 들어, 5 L/min이다.
그리고, 증기층 형성부 이동 공정(도 23의 S19)에서, 컨트롤러(3R)는, 제1 기체 노즐(234)로부터의 기체를 토출하면서 또한 제1 램프 히터(252)로부터의 광을 조사하면서, 제3 이동 장치(263)를 제어하여, 제1 램프 히터(252)를 포함한 상면 헤드(230)를, 기판(W)의 외주를 향해 수평하게 이동시킨다.
제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에서는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예와 마찬가지로, 증기층 형성부 이동 공정(도 27의 스텝 S19)의 도중부터, 제1 램프 히터(252)로부터의 광 조사 뿐만 아니라, 제2 램프 히터(272)로부터의 광 조사에 의해서도 기판(W)을 가열한다. 이 제2 램프 히터(272)를 이용한 기판(W)의 가열은, 제1 램프 히터(252)로부터의 광 조사에 의한 기판(W)의 가열을 보조(어시스트)하고 있다(보조 가열 공정).
제2 램프 히터(272)로부터의 광 조사의 개시에 앞서, 컨트롤러(3R)는, 제1 이동 장치(239)를 제어하여, 제2 램프 히터(272)를 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시켜, 제2 램프 히터(272)를 소정의 조사 개시 위치(PS1)에 배치하고 있다.
제1 램프 히터(252)의 조사 개시로부터 소정의 기간이 경과하여, 도 28b에 도시한 것처럼, 제1 가열 영역(RH11)이 소정의 기준 위치(RP1)에 도달하면, 컨트롤러(3R)는, 제2 램프 히터(272)로의 전력 공급을 개시하여, 제2 램프 히터(272)에 포함되는 복수의 제2 광원(278)의 발광을 개시한다(도 27의 스텝 S30). 이에 따라, 제2 램프 히터(272)에 의한 기판(W)의 가열이 개시된다. 복수의 제2 광원(278)이 발광하면, 제2 램프 히터(272)로부터 광이 방출되고, 제2 램프 히터(272)의 하측 영역에 광이 조사된다. 제2 램프 히터(272)로부터 방출된 광은, 액막(LF1)에 흡수되지 않고, 액막(LF1)을 투과해, 제2 조사 영역(R12)으로 조사된다. 이에 따라, 제2 가열 영역(RH12)이 복사에 의해 가열된다. 그리고, 제2 가열 영역(RH12)의 패턴(P1)이 제2 가열 영역(RH12)에 의해 데워지고, 이 패턴(P1)이 유기용제의 비점 이상의 소정의 가열 온도까지 온도상승 한다. 이에 따라, 제2 가열 영역(RH12)의 패턴(P1)에 접하는 유기용제가 데워진다.
또, 제1 램프 히터(252)의 조사 개시로부터 소정의 기간이 경과해 제1 가열 영역(RH11)이 소정의 기준 위치(RP1)에 도달하면, 증기층 형성부(VF1)의 내주의 내측을 향해, 기체가 분사된다. 컨트롤러(3R)는 제2 기체 밸브(298)를 열고, 제2 기체 노즐(235)의 제2 기체 토출구(235a)로부터의 기체의 토출을 개시한다(제2 분사 공정). 제2 기체 노즐(235)에 공급되는 기체의 온도는, 실온이어도 무방하고, 실온 보다 높아도 무방하다. 제2 기체 노즐(235)로부터 토출된 기체는, 기판(W)의 상면에 설정된 제2 분사 영역(RB12)에 충돌한 후, 기판(W)의 상면을 따라서 모든 방향으로 외측으로 흐른다. 이에 따라, 기판(W)의 상면의 중앙부에서 외측으로 흐르는 기류가 형성된다.
그리고, 컨트롤러(3R)는, 제2 램프 히터(272)로부터의 광을 조사하면서, 제1 이동 장치(239)를 제어하여, 제2 램프 히터(272)를, 기판(W)의 외주를 향해 수평하게 이동시킨다. 제2 기체 노즐(235)이 제2 램프 히터(272)에 동반 이동 가능하게 설치되어 있으므로, 제2 분사 영역(RB12)은, 제2 가열 영역(RH12)과의 사이의 거리를 일정한 거리로 유지하면서 이동한다(제2 분사 영역 이동 공정). 이에 따라, 제2 가열 영역(RH12)의 기판(W)의 외주로의 이동에 동반하여, 제2 분사 영역(RB12)도 기판(W)의 외주를 향해 이동한다.
이때, 제1 암(240)의 선회 속도는, 제3 암(264)의 선회 속도와 동등하다. 그 때문에, 제2 조사 영역(R12)의 기판(W)의 지름 방향의 이동 속도가, 제1 조사 영역(R11)의 기판(W)의 지름 방향의 이동 속도와 같다. 즉, 제2 가열 영역(RH12)의 내주단과 회전축선(A11)과의 사이의 거리가, 제1 가열 영역(RH11)의 내주단과 회전축선(A11)과의 사이의 거리와 대략 동 거리로 유지되면서, 제1 가열 영역(RH11) 및 제2 가열 영역(RH12)이 이동한다. 기판(W)이 회전하고 있는 상태에서, 제1 가열 영역(RH11) 및 제2 가열 영역(RH12)을 기판(W)의 외주를 향해 이동하므로, 제1 램프 히터(252) 및 제2 램프 히터(272)에 의해 기판(W)의 상면 전역을 주사하면서 양호하게 가열할 수 있다. 또, 제2 분사 영역(RB12)과 회전축선(A11)과의 사이의 거리가, 제1 분사 영역(RB11)과 회전축선(A11)과의 사이의 거리와 대략 동 거리로 유지되면서, 제1 분사 영역(RB11) 및 제2 분사 영역(RB12)이 이동한다.
증기층 형성부(VF1)의 외주 및 구멍(H)의 외연이 확대됨에 따라, 증기층 형성부(VF1)의 내주 전역에서 액막(LF1)이 부상하면서, 증기층 형성부(VF1)가 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 이때, 증기층 형성부(VF1)의 내주에 형성되는 기액 계면(GL1)이, 그 높이 위치를 패턴(P1)의 상단 보다 높게 유지하면서, 기판(W)의 외주를 향해 이동한다.
증기층 형성부(VF1)의 외주 및 구멍(H)의 외연이 더 확대됨에 따라, 도 28c에 도시한 것처럼, 증기층 형성부(VF1)의 외측의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배제되어, 원환상의 증기층 형성부(VF1) 만이 기판(W)의 상면 상에 잔류한다. 그리고, 도 28d에 도시한 것처럼, 제1 분사 영역(RB11) 및 제2 분사 영역(RB12)이 기판(W)의 외주부에 도달함에 따라, 구멍(H)의 외연(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)이 기판(W)의 상면의 외주까지 퍼져, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배출된다.
이에 따라, 기판(W)의 상면으로부터 액(液)이 없어져, 기판(W)의 상면 전역이 노출된다. 구멍(H)이 전역에 퍼진 후의 기판(W)의 상면에는, 액적(droplet)이 존재하지 않는다. 이에 따라, 기판(W)의 건조가 완료된다.
제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에 의하면, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 기체를 분사함에 따라, 액막(LF1)에 구멍(H)이 형성된다. 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에는 원심력이 더해지고, 또, 기판(W)의 상면에 열 대류가 발생하고 있지만, 기판(W)의 패들 속도의 크기나, 제1 가열 영역(RH11)의 가열 온도의 크기에 따라서는, 이러한 힘만으로는, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 능숙하게 구멍(H)을 형성할 수 없는 경우도 있다. 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)으로의 기체의 분사에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 구멍(H)을 확실히 형성할 수 있다.
도 29는, 기판 처리 장치(1R)에 의해 실행되는 기판 처리의 제3 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 도 30a~도 30c는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제3 예가 실시되고 있을 때의 기판(W)의 상태를 도시한 모식도이다. 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제3 예에서, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예와 동등의 공정에는, 도 29에서 도 24와 동일한 참조 부호를 교부하고 있다.
제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제3 예에서는, 증기층 형성부 이동 공정에서, 제2 램프 히터(272)를 이용하지 않고, 제1 램프 히터(252)로부터의 광 조사에 의해서만 기판(W)을 가열하고 있다. 즉, 도 29에는, 도 24의 스텝 S20에 상당하는 공정이 존재하지 않는다.
구멍(H)의 형성 후, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예와 마찬가지로, 증기층 형성부(VF1)를 기판(W)의 외주를 향해 이동시키는 증기층 형성부 이동 공정(도 29의 S19)이 실행된다. 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예에서 설명한 것처럼, 이 증기층 형성부 이동 공정(도 29의 스텝 S19)은, 증기층 형성부(VF1)의 외주를 넓히는 외주 확대 공정과, 구멍(H)의 외연을 넓히는 구멍 확대 공정을 포함한다. 구멍 확대 공정은, 외주 확대 공정에 병행해서 실행된다.
도 30a에 도시한 것처럼, 제1 가열 영역(RH11) 및 제1 분사 영역(RB11)이 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 이에 따라, 증기층 형성부(VF1)의 외주 및 구멍(H)의 외연이 확대된다. 증기층 형성부(VF1)의 외주 및 구멍(H)의 외연의 확대가 더 진행되면, 도 30b에 도시한 것처럼, 증기층 형성부(VF1)의 외측의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배제되어, 원환상의 증기층 형성부(VF1) 만이 기판(W)의 상면 상에 잔류한다. 그리고, 도 30c에 도시한 것처럼, 제1 분사 영역(RB11)이 기판(W)의 외주부에 도달함에 따라, 구멍(H)의 외연(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)이 기판(W)의 상면의 외주까지 퍼져, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배출된다.
이에 따라, 기판(W)의 상면으로부터 액(液)이 없어져, 기판(W)의 상면 전역이 노출된다. 구멍(H)이 전역에 퍼진 후의 기판(W)의 상면에는, 액적이 존재하지 않는다. 이에 따라, 기판(W)의 건조가 완료된다.
미국 특허출원공개 제2017/282210호 명세서에 기재된 수법에서는, 핫플레이트에 의해 기판을 지지하면서 기판을 정지 상태로 가열하므로, 건조 시에 있어, 기판의 회전에 의한 원심력을 기판에 작용시킬 수 없다. 그 때문에, 기판의 상면에 액 잔여물이 발생할 우려가 있다. 또, 미국 특허출원공개 제2017/282210호 명세서에 기재된 장치에서는, 척 핀과 핫플레이트의 사이에서 기판을 전달하기 위해, 핫플레이트의 외경이 기판 지름 보다 작게 설정되어 있다. 그 때문에, 건조 시에 있어, 기판의 외주부를 양호하게 가열할 수 없다. 이로 인해, 기판의 상면의 외주부에 유기용제의 액체가 잔류할 우려가 있다. 건조 처리 후의 기판의 상면의 외주부에 유기용제의 액체가 잔류하고 있으면, 기판의 외주부에서의 결함(외주부 결함)이 발생할 우려가 있다.
또, 미국 특허출원공개 제2017/282210호 명세서에 기재된 수법에서는, 기판에 대해 가열 처리를 실시하지 않을 때에도, 핫플레이트는 퇴피 위치에서 고온 상태로 유지되고 있다. 그 때문에, 건조 전에 실시되는 처리(예를 들어, 약액을 이용한 약액 처리)가 핫플레이트로부터의 복사열의 열 영향을 받을 우려가 있다.
제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예~제3 예에 의하면, 기판(W)의 상면의 중앙부에 액막(LF1)의 상측으로부터 광이 조사됨에 따라, 기판(W)의 상면의 중앙부에 설정되고 기판(W)의 상면의 외주부에 설정되지 않는 제1 가열 영역(RH11)이 가열된다. 이에 따라, 제1 가열 영역(RH11)에 접하는 유기용제가 증발해 증기층(VL1)이 형성되고, 그 증기층(VL1) 위에 액막(LF1)이 보관유지된다. 즉, 유기용제와 기판(W)의 상면과의 사이에 증기층(VL1)이 형성되고, 증기층(VL1) 상에 액막(LF1)이 보관유지된 증기층 형성부(VF1)가, 기판(W)의 상면의 중앙부에 형성된다. 증기층 형성부(VF1)에 있어서, 액막(LF1)은, 기판(W)의 중앙부에서 기판(W)의 상면으로부터 부상하고 있다.
그 상태에서 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 기체가 분사됨에 따라 구멍(H)이 형성되고, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)과 구멍(H)과의 사이, 즉, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)의 내주에 기액 계면(GL1)이 형성된다. 그리고, 원환상의 증기층 형성부(VF1)의 외주가 넓어지고 또 구멍(H)이 넓어지는 것에 의해, 원환상의 증기층 형성부(VF1)가 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 원환상의 증기층 형성부(VF1)의 이동에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)의 내주에 있는 기액 계면(GL1)을 패턴(P1)에 접촉시키지 않고, 액막(LF1)을 이동시킬 수 있다. 증기층 형성부(VF1)의 내주가 기판(W)의 외주까지 넓어짐에 따라, 기판(W)의 상면의 전역으로부터, 액막(LF1)을 양호하게 배제할 수 있다. 유기용제가 기판(W) 상의 패턴(P1)에 미치는 표면장력을 억제하면서, 기판(W) 상에서 액막(LF1)을 배제할 수 있으므로, 패턴(P1)의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다.
또, 기판(W)을 회전시키면서 증기층 형성부(VF1)를 이동시키므로, 기판(W)의 외주부에 도달한 증기층 형성부(VF1)에 대해, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 작용시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 기판(W)의 외주부에서의 유기용제의 잔류를 억제 또는 방지할 수 있기 때문에, 기판(W)의 외주부에서의 결함의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
또, 광의 조사 개시에 따라 기판(W)으로의 가열이 개시되기 때문에, 광을 조사하는 이외의 기간에서 기판(W)이 가열되지 않는다. 그 때문에, 미국 특허출원공개 제2017/282210호 명세서처럼 핫플레이트를 이용해 기판(W)을 가열하는 경우와 비교해, 약액 공급 공정(스텝 S13)에서의 열 영향(처리 레이트의 변화 등)을 배제 또는 저감할 수 있다.
또, 기판(W)의 상면의 중앙부에 제1 가열 영역(RH11)을 마련하는 것으로, 기판(W)의 상면의 중앙부에 증기층 형성부(VF1)를 형성하고, 그 증기층 형성부(VF1)를 기판(W)의 외주를 향해 이동시킨다. 제1 가열 영역(RH11)이 기판(W)의 상면의 일부에만 설정되어 있으므로, 기판(W)의 상면의 전역에 증기층 형성부(VF1)를 형성할 수 있도록 기판(W)의 상면의 전역을 가열하는 경우와 비교해, 제1 가열 영역(RH11)이 작은 면적으로 충분하다. 그 때문에, 제1 가열 영역(RH11)의 전역을 양호하게 가열하는 것이 가능하다. 이에 따라, 증기층 형성부(VF1)의 전역에서 액막(LF1)을 양호하게 부상시킬 수 있다.
또, 제1 가열 영역(RH11)을 기판(W)의 전역에 마련하기 위해서는, 제1 램프 히터(252)를 대경화(大徑化)하거나, 램프 히터의 개수를 늘리거나 할 필요가 있다. 이 경우, 챔버(4R) 내의 다른 주위 부재를 불필요하게 가열하거나, 소비 전력이 증대하거나 할 우려가 있다.
이에 비해, 이 실시 형태에서는 제1 가열 영역(RH11)을 기판(W)의 일부에만 마련하므로, 다른 주위 부재의 불필요한 가열이나 소비 전력의 증대를 억제 또는 방지할 수 있다.
또, 기판(W) 외주부에서는 기판(W)의 주속(周速)이 빠르기 때문에, 제1 가열 영역(RH11)을 기판(W)의 외주부에 배치하면, 광의 조사에 의해 기판(W)에 부여되는 단위면적 당 열량이 저하한다. 증기층 형성부(VF1)를 기판(W)의 외주를 향해 이동시킬 수 있도록, 제1 가열 영역(RH11)을 기판(W)의 외주를 향해 이동시키면, 기판(W)에 부여되는 단위면적 당 열량이 저하하여, 증기층 형성부(VF1)의 전역에서의 액막의 부상(浮上)을 실현할 수 없을 우려가 있다. 증기층 형성부(VF1) 중 적어도 내주 전역에서 액막(LF1)이 부상하지 않으면 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)의 내주에 있는 기액 계면(GL1)이 패턴에 접촉해, 패턴(P1)이 도괴할 우려가 있다.
이에 비해, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예 및 제2 예에서는, 광의 조사에 의해, 기판(W)의 회전 방향(R)에 관해서 이간하는 제1 가열 영역(RH11) 및 제2 가열 영역(RH12)이 가열된다. 즉, 가열 영역의 합계 면적을 늘릴 수 있다. 이에 따라, 기판(W)에 부여되는 단위면적 당 열량을 높게 유지할 수 있다. 그러므로, 증기층 형성부(VF1)가 기판(W)의 외주를 향해 이동하고 있는 경우에도, 증기층 형성부(VF1)의 전역에서 액막(LF1)이 부상하고 있는 상태를 유지하는 것이 가능하다. 증기층 형성부(VF1)의 내주 전역에서 액막(LF1)을 부상시키면서 증기층 형성부(VF1)를 이동시키므로, 기액 계면(GL1)이 패턴(P1)에 접촉해 패턴(P1)이 도괴하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예 및 제2 예에서는, 제1 가열 영역(RH11) 및 제2 가열 영역(RH12)의 쌍방을 기판(W)의 외주를 향해 이동시키는 것에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 외주를 넓힐 수 있다. 이 경우, 제1 가열 영역(RH11) 및 제2 가열 영역(RH12)으로의 광 조사에 의해 증기층 형성부(VF1)를 가열하면서, 그 증기층 형성부(VF1)를 기판(W)의 외주를 향해 이동할 수 있다. 이에 따라, 증기층 형성부(VF1)의 전역에서 액막(LF1)이 부상하고 있는 상태를 유지하면서, 증기층 형성부(VF1)의 외주를 넓힐 수 있다.
또, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에 의하면, 증기층 형성부(VF1)의 이동에 있어서, 제1 분사 영역(RB11) 및 제2 분사 영역(RB12)의 쌍방이 기판(W)의 외주를 향해 이동된다. 기판(W)의 회전 방향(R)으로 이간하는 복수의 영역에서 기체가 분사되는 것에 의해 구멍(H)이 확대되므로, 증기층 형성부(VF1)의 내주 위치, 즉, 구멍(H)의 외연 위치를 고정밀도로 제어하면서, 구멍(H)을 넓힐 수 있다.
＜제5 실시 형태＞
도 31은, 이 발명의 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1S)에 구비된 처리 유닛(2S)의 내부를 수평하게 본 모식도이다. 도 32는, 상면 헤드(330)를 하측에서 본 모식도이다. 제5 실시 형태에서, 전술의 제4 실시 형태와 공통되는 부분에는, 각각, 도 15a~도 30c의 경우와 동일한 참조 부호를 교부해 설명을 생략한다.
제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1S)가, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1R)와 상이한 주된 점은, 제1 램프 히터(252)에서 제1 기체 노즐(334)이 제1 램프 히터(252)에 일체화되고, 제1 발광부(254A)가, 하측에서 볼 때 제1 기체 토출구(334a)의 주위를 환상으로 둘러싸고 있는 점이다. 이하, 구체적으로 설명한다.
처리 유닛(2S)은, 제4 실시 형태의 상면 헤드(230)의 대신에, 상면 헤드(330)를 갖추고 있다. 상면 헤드(330)는, 제1 램프 히터(252)에, 유기용제 노즐(233) 및 제1 기체 노즐(334)이 일체화된 구성을 가지고 있다. 즉, 제1 램프 히터(252) 및 유기용제 노즐(233)이, 상면 헤드(330)에 포함되어 있다. 상면 헤드(330)는, 처리액으로서의 유기용제를 토출하는 처리액 노즐로서의 기능과, 램프 히터로서의 기능과, 기체를 토출하는 기체 노즐로서의 기능을 갖추고 있다. 상면 헤드(330)는, 하우징으로서, 제1 램프 하우징(255)을 포함한다. 제1 램프 하우징(255)의 내부를 유기용제 노즐(233) 및 제1 기체 노즐(334)이 연직 방향으로 삽통하고 있다. 제1 기체 노즐(334)에는, 제1 기체 배관(247)이 접속되어 있다. 제1 기체 밸브(248)가 열리면, 기체의 유량을 변경하는 제1 유량 조정 밸브(249)가 열린 정도에 대응하는 유량으로, 제1 기체 노즐(334)의 제1 기체 토출구(334a)로부터 하측에 기체가 연속적으로 토출된다. 제1 기체 노즐(334)에 공급되는 기체의 온도는, 실온이어도 무방하고, 실온 보다 높아도 무방하다.
제1 램프 히터(252)의 제1 발광부(254A)는, 하측에서 볼 때 유기용제 토출구(233a) 및 제1 기체 토출구(334a)의 주위를 환상으로 둘러싸고 있다. 그 때문에, 기판(W)의 상면에서, 제1 기체 토출구(334a)로부터의 기체가 분사되는 제1 분사 영역(RB13)(후술하는 도 34c를 참조)이, 제1 램프 히터(252)에 의한 제1 가열 영역(RH11)(후술하는 도 34c를 참조) 보다 작다. 또, 기판(W)의 상면에서 제1 분사 영역(RB13)의 전역이 제1 가열 영역(RH11)의 외연의 내측에 배치되어 있다.
도 33은, 기판 처리 장치(1S)에 의해 실행되는 기판 처리의 제1 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 도 34a~도 34f는, 기판 처리 장치(1S)에 의해 실행되는 기판 처리의 제1 예가 실시되고 있을 때의 기판(W)의 상태를 도시한 모식도이다.
챔버(4R)의 내부에 기판(W)이 반입되어(도 33의 스텝 S31), 복수의 척 핀(217)에 의해 기판(W)이 파지된다. 그 후, 기판(W)의 회전을 개시하고(도 33의 스텝 S32), 기판(W)이 약액 공급 속도(100rpm 이상, 1000rpm 미만)로 회전한다. 그 후, 약액 공급 공정(도 33의 스텝 S33), 린스액 공급 공정(도 33의 스텝 S34) 및 유기용제 공급 공정(도 33의 스텝 S35)이, 이 순서로 실행된다. 도 33의 스텝 S31~스텝 S35의 공정은, 각각, 제1 기판 처리 예(도 24 참조)의 스텝 S11~스텝 S15의 공정과 동등의 공정이다.
유기용제 공급 공정(도 33의 스텝 S35)에서는, 상면 헤드(330)에 포함되는 유기용제 노즐(233)로부터 유기용제가 토출된다. 이에 따라, 도 34a에 도시한 것처럼, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 액막(LF1)이 형성된다. 그 후, 액막(LF1)을 기판(W)의 상면 상에 보관유지하는 유기용제 패들 공정(도 33의 스텝 S36)이 실행된다. 이 공정은, 제1 기판 처리 예(도 24 참조)의 스텝 S16의 공정과 동등의 공정이다.
다음에, 액막(LF1)이 기판(W)의 상면에 형성된 후에는, 증기층 형성부(VF1)를 기판(W)의 상면의 중앙부에 형성하는 증기층 형성부 형성 공정(도 33의 스텝 S37)이 실행된다. 이 증기층 형성부 형성 공정(도 33의 스텝 S37)은, 상면 헤드(330)에 포함되는 제1 램프 히터(252)로부터의 광의 조사에 의해 기판(W)을 가열함으로써 실행된다.
구체적으로는, 상면 헤드(330)가 중앙 처리 위치에서 정지해 있는 상태에서, 컨트롤러(3R)는, 패들 속도에서의 기판(W)의 회전을 유지하면서 제1 램프 히터(252)로의 전력 공급을 개시하고, 제1 램프 히터(252)에 포함되는 복수의 제1 광원(258)의 발광을 개시시킨다. 복수의 제1 광원(258)이 발광하면, 도 34b에 도시한 것처럼, 제1 램프 히터(252)로부터 광이 방출된다. 제1 램프 히터(252)로부터 방출된 광은, 액막(LF1)에 흡수되지 않고, 액막(LF1)을 투과해, 제1 조사 영역(R11)으로 조사된다. 이에 따라, 제1 가열 영역(RH11)에 형성되어 있는 패턴(P1)이 복사에 의해 가열되어, 이 패턴(P1)이 유기용제의 비점 이상의 소정의 가열 온도까지 온도상승 한다. 이에 따라, 제1 가열 영역(RH11)에 접하는 유기용제가 데워진다. 제1 가열 영역(RH11)은, 기판(W)의 상면의 중앙부에 설정되며, 기판(W)의 상면의 외주부로 설정되지 않는다.
또, 제1 가열 영역(RH11)의 온도(즉, 제1 가열 영역(RH11)에 형성되어 있는 패턴(P1)의 온도)가, 유기용제의 비점 이상인 경우에는, 유기용제가 액막(LF1)과 기판(W)의 계면에서 증발해, 다수의 작은 기포가 유기용제와 기판(W)의 상면의 사이에 개재한다. 유기용제가 액막(LF1)과 기판(W)의 계면의 모든 장소에서 증발함에 따라, 유기용제의 증기를 포함한 증기층(VL1)(도 34b 참조)이 액막(LF1)과 기판(W)의 사이에 형성된다. 이에 따라, 증기층 형성부(VF1)가 제1 가열 영역(RH11)에 형성된다. 한편, 기판(W)의 상면에서 제1 가열 영역(RH11)의 외측 영역에는, 증기층 형성부는 형성되지 않는다. 기판(W)이 회전하고 있기 때문에, 증기층 형성부(VF1)는, 기판(W)의 상면의 중앙부를 덮는 거의 원형의 영역이다.
기판(W)이 회전하고 있기 때문에, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에는 원심력이 더해진다. 또, 기판(W)의 상면에서, 제1 가열 영역(RH11)과, 제1 가열 영역(RH11)의 외측 영역과의 사이에는 큰 온도차가 생긴다. 이 온도차에 기인하여, 기판(W)의 상면에는, 중앙부로부터 외주부를 향해 흐르는 열 대류가 형성된다. 이 원심력이나 열 대류에 의해 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)의 중앙부에 구멍(H)이 형성된다(도 33의 스텝 S38).
기판(W)의 회전 속도가 패들 속도이기 때문에, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 더해지는 원심력은 약하다. 또, 기판(W)의 상면에 발생하는 열 대류도 비교적 약하다. 그러나, 증기층 형성부(VF1)에서는, 기판(W) 상의 액막(LF1)에 작용하는 마찰 저항이 제로라고 볼 수 있을 만큼 작기 때문에, 이 원심력 및 열 대류에 의해, 액막(LF1)에 포함되는 유기용제가 기체의 압력으로 외측으로 밀려난다. 이에 따라, 액막(LF1)의 중앙부의 두께가 감소해, 도 34c에 도시한 것처럼, 액막(LF1)의 중앙부에 거의 원형의 구멍(H)이 형성된다. 구멍(H)은, 기판(W)의 상면을 노출시키는 노출 구멍이다.
제1 발광부(254A)가, 하측에서 볼 때 제1 기체 토출구(334a)의 주위를 환상으로 둘러싸고 있으므로, 제1 램프 히터(252)에 의한 제1 가열 영역(RH11)에의 가열에 의해 형성된 증기층 형성부(VF1)의 외연의 내측에 기체를 분사하는 것이 가능하다. 이에 따라, 증기층 형성부(VF1)에 구멍(H)을 양호하게 마련할 수 있다.
구멍(H)의 형성에 의해 액막(LF1)이 부분적으로 제거됨으로써, 증기층 형성부(VF1)가 원환상을 나타낸다. 그리고, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)과 구멍(H)의 사이, 즉, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)의 내주에 기액 계면(GL1)이 형성된다.
다음에, 도 34d에 도시한 것처럼, 증기층 형성부(VF1)를 기판(W)의 외주를 향해 이동시키는 증기층 형성부 이동 공정(도 33의 스텝 S39)이 실행된다. 이 증기층 형성부 이동 공정(도 33의 스텝 S39)은, 증기층 형성부(VF1)의 외주를 넓히는 외주 확대 공정과, 구멍(H)의 외연(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)을 넓히는 구멍 확대 공정을 포함한다. 구멍 확대 공정은, 외주 확대 공정에 병행해서 실행된다.
증기층 형성부 이동 공정(도 33의 스텝 S39)의 개시에 앞서, 컨트롤러(3R)는 제1 기체 밸브(248)를 열고, 제1 기체 노즐(334)의 제1 기체 토출구(334a)로부터의 기체의 토출을 개시한다(제1 분사 공정). 제1 기체 노즐(334)에 공급되는 기체의 온도는, 실온이어도 무방하고, 실온 보다 높아도 무방하다. 제1 기체 노즐(334)로부터 토출된 기체는, 기판(W)의 상면의 중앙부에 설정된 제1 분사 영역(RB13)에서 액막(LF1)에 충돌한 후, 액막(LF1)의 표면을 따라서 모든 방향으로 외측으로 흐른다. 이에 따라, 기판(W)의 상면의 중앙부에서 외측으로 흐르는 기류가 형성된다. 제1 기체 노즐(334)에 공급되는 기체의 유량은, 예를 들어, 5 L/min이다. 증기층 형성부(VF1)의 내주에 대해 내측에 설정된 제1 분사 영역(RB13)에 기체가 분사되는 것에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주가 기판(W)의 외주를 향해 밀린다.
증기층 형성부 이동 공정(도 33의 스텝 S39)에서, 컨트롤러(3R)는, 제1 기체 노즐(334)로부터의 기체를 토출하면서, 또한 제1 램프 히터(252)로부터의 광을 조사하면서, 제3 이동 장치(263)(도 17 참조)를 제어하여, 제1 램프 히터(252)를 포함한 상면 헤드(330)를, 기판(W)의 외주를 향해 수평하게 이동시킨다. 이에 따라, 제1 가열 영역(RH11)이 기판(W)의 상면 내를, 평면시에서 기판(W)의 중심을 통과하는 원호상의 궤적에 따라서, 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 제1 가열 영역(RH11)의 이동에 수반하여, 원환상의 증기층 형성부(VF1)의 외주가 확대된다(외주 확대 공정).
증기층 형성부(VF1)의 내주에 대해 내측에 설정된 제1 분사 영역(RB13)에 증기층 형성부(VF1)의 내주가 기판(W)의 외주를 향해 밀린다. 제1 기체 노즐(334)이 제1 램프 히터(252)에 일체화되어 있으므로, 제1 분사 영역(RB13)이, 제1 가열 영역(RH11)과의 사이의 거리를 일정하게 유지하면서 이동한다(제1 분사 영역 이동 공정). 제1 가열 영역(RH11)의 기판(W)의 외주로의 이동에 동반하여, 제1 분사 영역(RB13)이 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 제1 분사 영역(RB13)을 기판(W)의 외주를 향해 이동시킴으로써, 구멍(H)의 외연, 즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주를 넓힐 수 있다(구멍 확대 공정). 증기층 형성부(VF1)에서는, 기판(W) 상의 액막(LF1)에 작용하는 마찰 저항이 제로라고 볼 수 있을 만큼 작기 때문에, 기체의 흐름에 의한 작은 압력에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주를 기판(W)의 외주를 향해 스무스하게 이동시킬 수 있다. 제1 분사 영역(RB13)에 기체를 분사하면서, 제1 분사 영역(RB13)을 기판(W)의 외주를 향해 이동시키는 것에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주 위치를 고정밀도로 제어하면서, 증기층 형성부(VF1)의 내주를 넓힐 수 있다. 증기층 형성부(VF1)의 내주에 형성되는 기액 계면(GL1)이, 그 높이 위치를 패턴(P1)의 상단 보다 높게 유지하면서, 기판(W)의 외주를 향해 이동한다.
또, 구멍 확대 공정에서의 구멍(H)의 확대는, 기체의 분사 뿐만 아니라, 기판(W)의 상면 상의 유기용제에, 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 작용하는 것에 의해서도 촉진된다. 그리고, 증기층 형성부(VF1)의 외측의 액막(LF1)은, 기판(W)의 중앙부측에서 이동해 오는 유기용제에 의해 외측으로 밀려나, 기판(W) 외부로 배출된다.
제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예에서도, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예(도 24 참조)와 마찬가지로, 증기층 형성부 이동 공정의 도중부터, 제1 램프 히터(252)로부터의 광 조사 뿐만 아니라, 제2 램프 히터(272)로부터의 광 조사에 의해서도 기판(W)이 가열된다(도 33의 스텝 S40. 보조 가열 공정). 제2 램프 히터(272)로부터의 광의 조사의 양태에 대해서는, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예(도 24 참조)의 경우와 동등하므로, 설명을 생략한다.
증기층 형성부(VF1)의 외주 및 구멍(H)의 외연이 더 확대됨에 따라, 도 34e에 도시한 것처럼, 증기층 형성부(VF1)의 외측의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배제되어, 원환상의 증기층 형성부(VF1) 만이 기판(W)의 상면 상에 잔류한다. 그리고, 도 34f에 도시한 것처럼, 제1 분사 영역(RB13)이 기판(W)의 외주부에 도달함에 따라, 구멍(H)의 외연(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)이 기판(W)의 상면의 외주까지 퍼져, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배출된다.
이에 따라, 기판(W)의 상면으로부터 액(液)이 없어져, 기판(W)의 상면 전역이 노출된다. 구멍(H)이 전역에 퍼진 후의 기판(W)의 상면에는, 액적이 존재하지 않는다. 이에 따라, 기판(W)의 건조가 완료된다.
원환상의 증기층 형성부(VF1)의 이동에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주에 형성되는 기액 계면(GL1)을 패턴(P1)에 접촉시키지 않고, 액막(LF1)을 기판(W)으로부터 배제할 수 있다. 이에 따라, 유기용제가 기판(W) 상의 패턴(P1)에 미치는 표면장력을 억제할 수 있으므로, 패턴(P1)의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다.
제1 램프 히터(252)의 조사 개시로부터 미리 정한 가열 기간이 경과하면, 컨트롤러(3R)는, 제1 램프 히터(252) 및 제2 램프 히터(272)로의 전력 공급을 정지하여, 제1 램프 히터(252) 및 제2 램프 히터(272)의 발광을 정지시킨다.
또, 컨트롤러(3R)는, 스핀 모터(219)를 제어하여, 기판(W)의 회전을 정지시킨다(도 33의 스텝 S41).
기판(W)의 회전 정지 후에, 챔버(4)로부터 기판(W)을 반출하는 반출 공정(도 33의 스텝 S42)이 실행된다. 도 33의 스텝 S42의 공정은, 제1 기판 처리 예(도 24 참조)의 스텝 S22와 동등의 공정이다.
제5 실시 형태에 의하면, 제4 실시 형태에 관련하여 서술한 작용 효과에 더하여, 다음과 같은 작용 효과를 나타낸다.
즉, 기판(W)의 상면에서, 제1 분사 영역(RB13)이, 제1 가열 영역(RH11) 보다 작다. 그리고, 기판(W)의 상면에서, 제1 분사 영역(RB13)의 전역이 제1 가열 영역(RH11)의 외연의 내측에 배치되어 있다. 그 때문에, 가열 영역의 가열에 의해 형성된 증기층 형성부(VF1)에 확실하게 기체를 분사할 수 있다. 이에 따라, 증기층 형성부(VF1)에 구멍(H)을 용이하게 형성할 수 있다.
또, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예에서, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예처럼, 증기층 형성부(VF1)의 이동에 있어서, 제1 분사 영역(RB13) 뿐만 아니라 제2 분사 영역(RB12)에 기체를 분사하여, 제1 분사 영역(RB13)의 이동과 함께 제2 분사 영역(RB12)을 이동시키도록 해도 무방하다.
또, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예에서, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제3 예처럼, 증기층 형성부(VF1)의 이동에 있어서, 제2 램프 히터(272)로부터의 제2 가열 영역(RH12)의 가열을 실시하지 않고, 제1 램프 히터(252)로부터의 제1 가열 영역(RH11)의 가열에 의해서만 기판(W)을 가열해도 무방하다.
도 35는, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1S)에 의해 실시되는 기판 처리의 제2 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 도 36a~도 36d는, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예가 실시되고 있을 때의 기판(W)의 상태를 도시한 모식도이다. 제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에서, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예와 동등의 공정에는, 도 35에 대해 동일한 참조 부호를 교부하고 있다.
제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에서는, 제2 램프 히터(272)로부터의 광의 조사 개시 후에, 증기층 형성부 이동 공정(도 35의 스텝 S50)이 개시된다. 또, 증기층 형성부 이동 공정(도 35의 스텝 S50)에서, 상면 헤드(330)는 수평 방향으로 이동하지 않는다. 즉, 상면 헤드(330)를 중앙 처리 위치에서 정지시킨 상태에서, 증기층 형성부(VF1)가 기판(W)의 외주를 향해 이동한다.
제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에서는, 액막(LF1)에 구멍(H)을 뚫는 구멍 형성 공정(도 35의 스텝 S38)의 실행 후, 제2 램프 히터(272)에 의한 기판(W)의 가열이 개시된다(도 35의 스텝 S49). 제2 램프 히터(272)의 발광 개시에 앞서, 제2 램프 히터(272)가, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예~제3 예에서의 조사 개시 위치(PS1)(도 25d 등을 참조) 보다 회전축선(A11) 가까이의 조사 개시 위치(PS2)에 배치되고 있다. 그리고, 구멍(H)의 형성 후, 소정의 타이밍이 되면, 컨트롤러(3R)는 제2 램프 히터(272)로의 전력 공급을 개시하여, 제2 램프 히터(272)의 발광을 개시시킨다. 제2 램프 히터(272)에 의한 기판(W)의 가열에 의해, 제2 가열 영역(RH12)이 형성된다. 또, 제2 램프 히터(272)에 의한 기판(W)의 가열은, 구멍(H)의 형성 전부터 개시되어도 무방하다. 조사 개시 위치(PS2)에 배치된 제2 램프 히터(272)에 의한 제2 가열 영역(RH12)의 내주단과 회전축선(A11)과의 사이의 거리가, 기판(W)의 중앙부에 배치되어 있는 제1 가열 영역(RH11)의 외주단과 회전축선(A11)과의 사이의 거리 보다 짧다.
또, 구멍 형성 공정(도 35의 스텝 S38)에 의해 형성된 구멍(H)이 확대된다. 구멍(H)의 확대는, 컨트롤러(3R)가 스핀 모터(219)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를 일시적으로 상승시키는 것에 의해 실시한다. 그리고, 컨트롤러(3R)는, 제2 기체 밸브(298)를 열고, 제2 기체 노즐(235)의 제2 기체 토출구(235a)로부터의 기체의 토출을 개시한다(제2 분사 공정). 제2 기체 노즐(235)에 공급되는 기체의 온도는, 실온이어도 무방하고, 실온 보다 높아도 무방하다. 이에 따라, 도 36a에 도시한 것처럼, 구멍(H)의 외경이 확대한다.
증기층 형성부 이동 공정(도 35의 스텝 S50)의 실행에 앞서, 제2 램프 히터(272)에 의한 기판(W)의 가열이 개시된다(도 35의 스텝 S49).
다음에, 증기층 형성부 이동 공정(도 35의 스텝 S50)이 실시된다. 이 증기층 형성부 이동 공정(도 35의 스텝 S50)은, 증기층 형성부(VF1)의 외주를 넓히는 외주 확대 공정과, 구멍(H)의 외연(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)을 넓히는 구멍 확대 공정을 포함한다. 구멍 확대 공정은, 외주 확대 공정에 병행해서 실행된다.
제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에서는, 도 36b에 도시한 것처럼, 증기층 형성부 이동 공정(도 35의 스텝 S50)에서, 상면 헤드(330)를 중앙 처리 위치에서 정지시킨 상태에서, 증기층 형성부(VF1)가 기판(W)의 외주를 향해 이동된다.
증기층 형성부 이동 공정(도 35의 스텝 S50)에서, 컨트롤러(3R)는, 제2 기체 노즐(235)로부터의 기체를 토출하면서, 또한 제2 램프 히터(272)로부터 광을 조사하면서, 제1 이동 장치(239)(도 17 참조)를 제어하여, 제2 램프 히터(272) 및 제2 기체 노즐(235)을, 기판(W)의 외주를 향해 수평하게 이동시킨다. 이에 따라, 제2 가열 영역(RH12)이 기판(W)의 상면 내를 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 제2 가열 영역(RH12)의 이동에 수반하여, 원환상의 증기층 형성부(VF1)의 외주가 확대된다(외주 확대 공정).
또, 증기층 형성부(VF1)의 내주에 대해 내측에 설정된 제2 분사 영역(RB12)에 기체가 분사되는 것에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주가 기판(W)의 외주를 향해 밀린다. 제2 기체 노즐(235)이 제2 램프 히터(272)에 동반 이동 가능하게 설치되고 있으므로, 제2 분사 영역(RB12)이, 제2 가열 영역(RH12)과의 사이의 거리를 일정하게 유지하면서 이동한다(제2 분사 영역 이동 공정). 제2 가열 영역(RH12)의 기판(W)의 외주로의 이동에 동반하여, 제2 분사 영역(RB12)이 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 제2 분사 영역(RB12)을 기판(W)의 외주를 향해 이동시킴으로써, 구멍(H)의 외연, 즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주를 넓힐 수 있다(구멍 확대 공정). 증기층 형성부(VF1)에서는, 기판(W) 상의 액막(LF1)에 작용하는 마찰 저항이 제로라고 볼 수 있을 만큼 작기 때문에, 기체의 흐름에 의한 작은 압력에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주를 기판(W)의 외주를 향해 스무스하게 넓힐 수 있다. 제2 분사 영역(RB12)에 기체를 분사하면서, 제2 분사 영역(RB12)을 기판(W)의 외주를 향해 이동시키는 것에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주 위치를 고정밀도로 제어하면서 증기층 형성부(VF1)의 내주를 넓힐 수 있다. 증기층 형성부(VF1)의 내주에 형성되는 기액 계면(GL1)이, 그 높이 위치를 패턴(P1)의 상단 보다 높게 유지하면서, 기판(W)의 외주를 향해 이동한다.
또, 구멍 확대 공정에서의 구멍(H)의 확대는, 기체의 분사 뿐만 아니라, 기판(W)의 상면 상의 유기용제에, 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 작용하는 것에 의해서도 촉진된다. 그리고, 증기층 형성부(VF1)의 외측의 액막(LF1)은, 기판(W)의 중앙부측에서 이동해 오는 유기용제에 의해 외측으로 밀려나, 기판(W) 외부로 배출된다.
증기층 형성부(VF1)의 외주 및 구멍(H)의 외연이 더 확대됨으로써, 도 36b에 도시한 것처럼, 증기층 형성부(VF1)의 외측의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배제되어, 원환상의 증기층 형성부(VF1) 만이 기판(W)의 상면 상에 잔류한다. 그리고, 도 36c에 도시한 것처럼, 제2 분사 영역(RB12)이 기판(W)의 외주부에 도달함에 따라, 구멍(H)의 외연(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)이 기판(W)의 상면의 외주까지 퍼져, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배출된다.
이에 따라, 기판(W)의 상면으로부터 액(液)이 없어져, 도 36d에 도시한 것처럼, 기판(W)의 상면 전역이 노출된다. 구멍(H)이 전역에 퍼진 후의 기판(W)의 상면에는, 액적이 존재하지 않는다. 이에 따라, 기판(W)의 건조가 완료된다.
도 37a~도 37c는, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예의 변형 예가 실시되고 있을 때의 기판(W)의 상태를 도시한 모식도이다.
도 37a~도 37c에 도시한 변형 예에서는, 증기층 형성부(VF1)의 내주의 내측으로의 제2 기체 노즐(235)에 의한 기체의 분사는 실시되지 않는다. 증기층 형성부 이동 공정(도 35의 스텝 S50)에서의 구멍(H)의 확대는, 오로지, 기판(W)의 상면 상의 유기용제에, 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 작용하는 것에 의해 실시된다.
이 변형 예에서는, 도 37a에 도시한 것처럼, 증기층 형성부 이동 공정(도 35의 스텝 S50)에서, 컨트롤러(3R)는, 제2 램프 히터(272)로부터 광을 조사하면서, 제1 이동 장치(239)를 제어하여, 제2 램프 히터(272)를, 기판(W)의 외주를 향해 수평하게 이동시킨다. 이에 따라, 제2 가열 영역(RH12)이 기판(W)의 상면 내를 기판(W)의 외주를 향해 이동한다. 제2 가열 영역(RH12)의 이동에 수반하여, 원환상의 증기층 형성부(VF1)의 외주가 확대된다(외주 확대 공정).
또, 증기층 형성부 이동 공정(도 35의 스텝 S50)에서의 형성부 이동 속도가, 기판(W)의 상면의 중앙부에 배치되어 있는 증기층 형성부(VF1)에 기판(W)의 회전에 의한 원심력이 작용하는 속도로 설정된다. 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주가 기판(W)의 외주를 향해 밀린다. 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해, 구멍(H)의 외연, 즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주를 넓힐 수 있다(구멍 확대 공정). 증기층 형성부(VF1)에서는, 기판(W) 상의 액막(LF1)에 작용하는 마찰 저항이 제로라고 볼 수 있을 만큼 작기 때문에, 기판(W)의 회전에 의한 원심력이라는 작은 힘에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 내주를 기판(W)의 외주를 향해 스무스하게 넓힐 수 있다. 증기층 형성부(VF1)의 내주에 형성되는 기액 계면(GL1)이, 그 높이 위치를 패턴(P1)의 상단 보다 높게 유지하면서, 기판(W)의 외주를 향해 이동한다.
증기층 형성부(VF1)의 외주 및 구멍(H)의 외연이 더 확대됨으로써, 도 37b에 도시한 것처럼, 증기층 형성부(VF1)의 외측의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배제되어, 원환상의 증기층 형성부(VF1) 만이 기판(W)의 상면 상에 잔류한다. 그리고, 도 37c에 도시한 것처럼, 제2 분사 영역(RB12)이 기판(W)의 외주부에 도달함에 따라, 구멍(H)의 외연(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)이 기판(W)의 상면의 외주까지 퍼져, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배출된다.
이에 따라, 기판(W)의 상면으로부터 액(液)이 없어져, 기판(W)의 상면 전역이 노출된다. 구멍(H)이 전역에 퍼진 후의 기판(W)의 상면에는, 액적이 존재하지 않는다. 이에 따라, 기판(W)의 건조가 완료된다.
도 35~도 37c에 도시한 제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예 및 그 변형 예에서는, 증기층 형성부(VF1)의 이동 개시 후에, 컨트롤러(3R)가 제1 기체 밸브(248)를 닫고, 제1 기체 노즐(334)로부터의 기체의 토출을 정지하고 있다. 그러나, 증기층 형성부(VF1)의 이동 개시 후에도 제1 기체 노즐(334)로부터의 기체 토출을 계속해서 행하여, 기판(W) 상으로부터 액막(LF1)이 제거될 때까지 그 토출을 실시해도 무방하다.
또, 도 35~도 37c에 도시한 제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예 및 그 변형 예에서는, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배출될 때까지, 제1 램프 히터(252)에 의한 제1 가열 영역(RH11)의 가열을 계속하고 있지만, 증기층 형성부(VF1)의 이동 개시 후의 소정의 타이밍에서, 제1 가열 영역(RH11)에 의한 제1 가열 영역(RH11)의 가열이 정지되어도 무방하다.
또, 도 37a~도 37c에 도시한 제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예의 변형 예에서, 제1 기체 노즐(334)로부터 토출되는 기체의 유량을 증대시킴으로써, 구멍(H)의 외연(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)을 확대시켜도 무방하다. 구체적으로는, 컨트롤러(3R)는, 제1 유량 조정 밸브(249)가 열린 정도를 크게 해서, 제1 기체 노즐(334)로부터 토출되는 기체의 유량을 점차적으로(단계적으로 또는 연속적으로) 증대시킨다. 이에 따라, 구멍(H)의 외연(즉, 증기층 형성부(VF1)의 내주)이, 점차적으로 넓어진다.
＜제6 실시 형태＞
도 38은, 이 발명의 제6 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1T)에 구비된 처리 유닛(2T)의 내부를 수평하게 본 모식도이다. 도 39는, 스핀 베이스(216) 및 이에 관련된 구성을 상측에서 본 모식도이다. 도 40은, 기판 처리 장치(1T)에 의해 실행되는 기판 처리 예에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
제6 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1T)가, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)와 상이한 주된 점은, 제1 기체 노즐(434) 및 제1 램프 히터(452)가 서로 다른 하우징을 가지고 있는 점이다. 제1 기체 노즐(434)은, 제1 램프 히터(452)에 지지되어 있는 것이 아니라, 제1 램프 히터(452)를 지지하는 제3 암(264)에 지지되어 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
처리 유닛(2T)은, 제1 실시 형태에 따른 유기용제 노즐(233), 제1 기체 노즐(234) 및 제1 램프 히터(252)의 대신에, 각각, 유기용제 노즐(처리액 노즐)(433), 제1 기체 노즐(434) 및 제1 램프 히터(452)를 갖추고 있다. 유기용제 노즐(433), 제1 기체 노즐(434) 및 제1 램프 히터(452)는, 각각 개별적으로 제3 암(264)에 지지되어 있다. 도 39에는, 제3 암(264) 및 그에 관련된 구성을 나타내고, 제1 암(240) 및 제2 암(243), 및 이들에 관련된 구성의 도시를 생략하고 있다.
유기용제 노즐(433)에는, 유기용제 배관(245)이 접속되어 있다. 유기용제 밸브(246)가 열리면, 유기용제가, 유기용제 노즐(233)의 토출구로부터 하측에 연속적으로 토출된다. 유기용제 노즐(433), 유기용제 배관(245) 및 유기용제 밸브(246)에 의해, 유기용제 공급 유닛(처리액 공급 유닛)이 구성되고 있다.
제1 기체 노즐(434)에는, 제1 기체 배관(247)이 접속되어 있다. 제1 기체 밸브(248)가 열리면, 기체의 유량을 변경하는 제1 유량 조정 밸브(249)가 열린 정도에 대응하는 유량으로, 제1 기체 노즐(434)의 제1 기체 토출구(434a)로부터 하측에 기체가 연속적으로 토출된다.
제1 램프 히터(452)는, 제2 램프 히터(272)(도 20 및 도 21 등을 참조)와 동등의 구성을 가지고 있다. 제1 램프 히터(452)로부터의 광 조사에 의해 기판(W)을 가열함으로써, 기판(W)의 상면의 제1 가열 영역(RH13)이 가열된다. 제1 가열 영역(RH13)은, 제1 램프 히터(252)에 의한 제1 가열 영역(RH11)(도 25d 등을 참조) 보다 작다.
도 39에 2점 쇄선으로 도시한 것처럼, 제1 램프 히터(452)가 기판(W)의 상면의 외주부에 대응해서 배치되어 있는 경우에 있어서, 제1 기체 노즐(434)이, 제1 램프 히터(452)에 대해 기판(W)의 회전 방향(R)의 상류측에 배치되고 있다.
즉, 기판(W)의 상면에서, 제1 기체 노즐(434)로부터의 기체가 분사되는 제4 분사 영역(RB14)(도 40 참조)이, 제1 램프 히터(452)로부터 광의 조사에 의해 가열되는 제1 가열 영역(RH13)(도 40 참조)에 대해, 기판(W)의 회전 방향(R)의 상류측에 설정되어 있다.
처리 유닛(2T)에서는, 제4 실시 형태에 따른 각 기판 처리, 및, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리와 동등의 처리가 실행된다.
＜그 외의 실시 형태＞
이 발명은, 이상에서 설명한 실시 형태로 한정되지 않고, 또 다른 형태로 실시할 수 있다.
예를 들어, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1P)에서, 히터 유닛(6)의 대신에, 제3 실시 형태에 따른 가열 유체 노즐(13)을 마련하는 것도 가능하다.
또, 저표면장력 액체 노즐(10)이, 램프 유닛(12)과 기체 노즐(11)의 사이에 배치되어 있어도 무방하다. 상세하게는, 저표면장력 액체 노즐(10)이 램프 유닛(12)의 램프 하우징(81)의 외벽면(81a)에 장착되어 있고, 기체 노즐(11)이, 램프 유닛(12)과는 반대측의 위치에서 저표면장력 액체 노즐(10)에 장착되어 있어도 무방하다. 또, 램프 유닛(12), 저표면장력 액체 노즐(10), 기체 노즐(11)이, 각각 독립적으로 이동 가능하도록 구성되어 있어도 무방하다.
액막 배제 공정의 종료 후에, 기판(W)의 상면으로부터 액체를 떨어뜨리는(shake off) 스핀 드라이 공정이 실행되어도 무방하다. 구체적으로는, 기판(W)의 상면으로부터 액막(L)이 배제된 후, 스핀 모터(23)가 기판(W)의 회전을 가속해, 기판(W)을 소정의 건조 속도로 고속 회전시킨다. 건조 속도는, 예를 들어, 1500rpm이다. 스핀 드라이 공정은, 소정 시간, 예를 들어, 30초 동안 실행된다. 그에 따라, 기판(W) 상에 저표면장력 액체가 약간 남아 있는 경우에도, 그 저표면장력 액체에 큰 원심력이 작용해, 저표면장력 액체가 기판(W)의 주위에 떨어진다.
제4 실시 형태에 따른 각 기판 처리, 및, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리에서, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)이 기판(W)으로부터 배출된 후에, 쉐이크오프(shake off) 건조 처리가 실시되어도 무방하다. 구체적으로는, 컨트롤러(3R)는, 스핀 모터(219)를 제어하여, 약액 공급 속도, 린스액 공급 속도 및 치환 속도 보다 큰 고회전 속도(예를 들어, 수천rpm)로 기판(W)을 회전시킨다. 만일, 기판(W)의 상면 상에, 유기용제의 액적이 남아 있는 경우에도, 이러한 액적이 기판(W)의 상면으로부터 제거되어, 기판(W)이 건조된다. 기판(W)의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 컨트롤러(3R)는, 스핀 모터(219)를 제어하여, 기판(W)의 회전을 정지시킨다.
또, 제4 실시 형태에 따른 각 기판 처리, 및, 제5 실시 형태에 따른 기판 처리의 증기층 형성부(VF1)의 이동에서 기판(W)의 외주를 향함에 따라, 제1 가열 영역(RH11, RH13) 및/또는 제2 가열 영역(RH12)에 부여되는 열량이 증대되도록 되어도 무방하다. 구체적으로는, 기판(W)의 외주를 향함에 따라서 제1 램프 히터(252, 452) 및/또는 제2 램프 히터(272)의 출력을 증대해도 무방하고, 기판(W)의 외주를 향함에 따라서 제1 램프 히터(252, 452) 및 제2 램프 히터(272)의 높이 위치를 강하시켜, 기판(W)에 접근하도록 해도 무방하다. 또, 출력의 증대와 높이 위치의 강하의 양쪽 모두가 실시되어도 무방하다. 이에 따라, 기판(W)에 부여되는 단위면적 당 열량을 높게 유지할 수 있다.
또, 제5 실시 형태의 기판 처리의 제2 예 및 그 변형 예를, 제4 실시 형태 및 제6 실시 형태에 조합해도 무방하다. 즉, 상면 헤드(230) 및 제1 램프 히터(452)를 중앙 처리 위치에서 정지 상태로 유지한 채, 제2 램프 히터(272)에 의해 가열되고 있는 제2 가열 영역(RH12)을 기판(W)의 외주를 향해 이동시킴으로써, 증기층 형성부(VF1)의 외주를 확대하도록 해도 무방하다.
제4 실시 형태의 기판 처리의 제1 예나 제5 실시 형태의 기판 처리의 제1 예에서는, 증기층 형성부 형성 공정(도 24의 S17) 및 증기층 형성부 형성 공정(도 33의 S37)의 후에, 구멍(H)이 형성되는(도 24의 S18, 도 33의 S38)것으로 설명했지만, 증기층 형성부(VF1)의 형성 시부터 구멍(H)이 형성되어 있어도 무방하다. 즉, 증기층 형성부 형성 공정(도 24의 S17) 및 증기층 형성부 형성 공정(도 33의 S37)에서 링 형상의 증기층 형성부(VF1)가 형성되어도 무방하다.
또, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제2 예에서는, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 기체를 분사하여 유기용제를 부분적으로 배제함으로써, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 구멍(H)을 형성하도록 하였다. 그러나, 제4 실시 형태의 기판 처리의 제1 예 등과 마찬가지로, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 더해지는 원심력이나 기판(W)의 상면에 생기는 열 대류에 의해, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)의 중앙부에 구멍(H)을 형성하도록 해도 무방하다.
또, 제4 실시 형태에 따른 기판 처리의 제1 예 및 제3 예, 제5 실시 형태 및 제6 실시 형태에서, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)에 기체를 분사하여 유기용제를 부분적으로 배제함으로써, 증기층 형성부(VF1)의 액막(LF1)의 중앙부에 구멍(H)을 형성하도록 해도 무방하다.
또, 제4 실시 형태~제6 실시 형태에서, 제2 기체 노즐(235)을, 제2 램프 히터(272)를 지지하는 제1 암(240)에 의해 지지하는 구성을 예로 들었지만, 제2 기체 노즐(235)이 제2 램프 히터(272)를 지지하는 암과는 다른 암에 의해 지지되어도 무방하다. 즉, 제2 기체 노즐(235)이, 제2 램프 히터(272)와 동반 이동 가능하게 설치되지 않아도 무방하다.
또, 제4 실시 형태~제6 실시 형태에서, 제1 기체 노즐(234, 334, 434) 및/또는 제2 기체 노즐(235)로부터 토출되는 기체의 토출 방향이, 기판(W)의 상면에 대해, 외향(外向)으로 경사져 있어도 무방하다. 즉, 제1 기체 노즐(234, 334, 434) 및/또는 제2 기체 노즐(235)로부터 토출되는 기체는, 기판(W)의 상면에 가까워짐에 따라서 기판(W)의 외측을 향한다. 이 경우, 제1 기체 노즐(234, 334, 434) 및/또는 제2 기체 노즐(235)로부터 토출된 기체를, 증기층 형성부(VF1)의 내주의 내측에 양호하게 분사할 수 있다.
또, 제4 실시 형태~제6 실시 형태에서, 증기층 형성부(VF1)의 이동에서 제2 분사 영역(RB12)에 기체를 분사하지 않는 경우에는, 제2 기체 노즐(235) 및 그에 관련된 구성(제2 기체 배관(297), 제2 기체 밸브(298) 및 제2 유량 조정 밸브(299) 등)을 폐지해도 무방하다.
또 제4 실시 형태~제6 실시 형태에서, 제2 램프 히터(272)를, 약액 노즐(231)을 지지하는 제1 암(240)에 의해 지지하는 구성을 예로 들었지만, 제2 램프 히터(272)가 약액 노즐(231)을 지지하는 암과는 다른 암에 의해 지지되어도 무방하다.
또, 제4 실시 형태~제6 실시 형태에서, 증기층 형성부(VF1)의 이동에 있어서 제2 램프 히터(272)에 의해 기판(W)을 가열하지 않는 경우에는, 제2 램프 히터(272)를 폐지해도 무방하다.
또, 제4 실시 형태~제6 실시 형태에서, 제1 기체 노즐(234, 334, 434)이, 제1 램프 히터(252, 452)를 지지하는 제3 암(264)과는 다른 암에 지지되어도 무방하다. 즉, 제1 기체 노즐(234, 334, 434)이, 제1 램프 히터(252, 452)와 동반 이동 가능하게 설치되지 않아도 무방하다.
또, 제4 실시 형태~제6 실시 형태에서, 제1 램프 히터(252, 452) 및 제2 램프 히터(272)의 합계 2개의 램프 히터를 채용하는 경우를 예로 들었지만, 램프 히터의 개수는 3개 이상이어도 무방하다.
또, 제4 실시 형태~제6 실시 형태에서, 제1 램프 히터(252, 452)나 제2 램프 히터(272)에 이용되는 광원(제1 광원(258)이나 제2 광원(278))이 고출력의 LED여도 무방하다. 이 경우, 고출력의 LED로서 대형 LED를 예시할 수 있다. 고출력의 LED를 채용함으로써, 증기층 형성부(VF1)에서 액막(LF1)을 양호하게 부상시킬 수 있다. 그러므로, 패턴(P1)의 도괴를 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.
또, 제2 실시 형태에 따른 상면 헤드(330)가, 스핀 척(5R)에 보관유지되어 있는 기판(W)의 일부분 뿐만 아니라, 기판(W)의 상면의 전역을 덮는 것이 가능한 사이즈로 설치되어도 무방하다. 즉, 상면 헤드(330) 하면의 지름이, 기판(W)의 지름과 동등하거나 그 이상이어도 무방하다.
또, 램프 히터의 양태로서, 전술의 제1 램프 히터(252, 452) 및 제2 램프 히터(272)와는 다른 양태를 채용할 수도 있다. 예를 들어, 도 41 및 도 42에 도시한 램프 히터(501, 601)에서는, 램프 히터(501, 601)의 저부에, 2개의 발광부(501A, 601A)가 이동 방향(D1)을 따라서 늘어 놓여 있고, 저면시(底面視)에서, 2개의 발광부(501A, 601A)의 사이에 기체 토출구(503, 603)가 형성되어 있다.
도 41에 도시한 램프 히터(501)에서는, 원형의 저면을 4분할한 영역 중 이동 방향(D1)에 따른 2개의 영역에만, 복수의 광원(502)을 포함한 발광부(501A)가 형성되어 있다.
도 42에 도시한 램프 히터(601)에서는, 각 발광부(601A)에 포함되는 광원(602)은, 저면시에서 이동 방향(D1)에 직교하는 배열 방향(D2)에 따라서 배열되어 있다. 기체 토출구(603)는, 배열 방향(D2)에 따라 장척상(長尺狀)으로 늘어나고 있다.
또, 액막(LF1)에 포함되는 처리액으로서 유기용제를 예시했지만, 처리액으로서, 유기용제 이외의 액체를 이용해도 무방하다.
전술한 각 실시 형태에서, 제1 램프 히터(252, 452)의 제1 광원(58) 및 제2 램프 히터(272)의 제2 광원(278)은, LED 광원 이외여도 무방하다. 제1 광원(258) 및 제2 광원(278)의 예로서는, 형광등, 수은등, 메탈할라이드 램프, 할로겐 램프, 크세논 램프, Na 램프, UV 램프 등을 예시할 수 있다. 또, 제1 광원(258) 및 제2 광원(278)이, 점(点) 발광체가 아니라 면상(面狀) 발광체에 의해 구성되어도 무방하다.
또, 전술의 실시 형태에서, 기판 처리 장치(1, 1P, 1Q, 1R, 1S, 1T)가 반도체 웨이퍼로 이루어진 기판(W)을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명했지만, 기판 처리 장치가, 액정표시장치용 기판, 유기EL(electroluminescence) 표시장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기디스크용 기판, 광학 자기디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등의 기판을 처리하는 장치여도 무방하다.
전술한 모든 구성 중 2개 이상이 조합되어도 무방하다. 전술한 모든 공정 중 2개 이상이 조합되어도 무방하다.
본 발명의 실시 형태에 대해 상세히 설명하였지만, 이는 본 발명의 기술적 내용을 명확히 하기 위해 이용된 구체 예에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체 예로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 범위는 첨부의 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (22)

  1. 수평하게 보관유지된 기판의 상면에 처리액을 공급하여, 상기 처리액의 액막을 상기 기판의 상면에 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 처리액의 비점 보다 낮은 온도로 상기 기판의 전체를 가열함으로써, 상기 액막을 보온하는 액막 보온 공정과,
    상기 액막 보온 공정을 실행하면서, 상기 기판의 상면에 대향하는 조사 유닛으로부터 상기 기판의 상면의 중앙부에 설정되는 조사 영역에 광을 조사해 상기 기판의 상면의 중앙부를 가열함으로써, 상기 기판의 상면의 중앙부에 접하는 상기 처리액을 증발시켜, 상기 기판의 상면에 접하여 상기 처리액을 보관유지하는 기상층을 상기 액막의 중앙부에 형성하는 기상층 형성 공정과,
    상기 기상층에 의해 보관유지되는 상기 처리액을 배제함으로써, 상기 액막의 중앙부에 개구를 형성하는 개구 형성 공정과,
    상기 기판의 상면의 중앙부를 지나며 연직 방향으로 늘어나는 회전축선의 주위에 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 공정과,
    상기 액막 보온 공정 및 상기 기판 회전 공정을 실행하면서, 상기 기판의 주연부를 향해 상기 조사 영역을 이동시킴으로써, 상기 액막의 내주연에 상기 기상층이 형성된 상태를 유지하면서 상기 개구를 확대시키는 개구 확대 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구 확대 공정이,
    상기 기판의 상면에서 상기 액막이 형성되는 액막 형성 영역과, 상기 기판의 상면에서 상기 개구가 형성되는 개구 형성 영역에, 상기 조사 영역이 걸쳐서 배치되도록, 상기 개구의 확대에 추종하여 상기 조사 영역을 이동시키는 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액막 보온 공정이,
    상기 기판의 하면으로부터 이간한 위치에서 상기 기판의 하면에 대향하는 히터 유닛에 의해 상기 기판을 가열함으로써, 상기 액막을 보온하는 히터 가열 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액막 보온 공정이,
    상기 기판의 하면의 중앙부에 가열 유체를 공급해 상기 기판을 가열함으로써, 상기 액막을 보온하는 유체 가열 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개구 형성 공정이,
    상기 기상층이 형성된 후에 상기 조사 영역을 상기 기판의 상면의 중앙부로 유지하는 것에 의해, 상기 액막의 중앙부에 상기 개구를 형성하는 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기상층이 형성되어 있는 상기 액막의 중앙부를 향해 기체를 분사함으로써, 상기 개구의 형성을 촉진하는 개구 형성 촉진 공정
    을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액막의 내주연이 상기 기판의 상면의 주연부에 도달했을 때, 상기 기판의 상면에서 상기 액막의 내주연 보다 내측에 기체를 분사함으로써, 상기 개구의 확대를 촉진하는 확대 촉진 공정
    을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개구 형성 공정에서, 상기 조사 유닛의 높이 위치를 이격 위치로 한 상태에서 상기 개구가 형성되고,
    상기 개구가 형성된 후에, 상기 조사 유닛의 높이 위치를 상기 이격 위치 보다 상기 기판의 상면에 가까운 근접 위치로 변경하는 조사 유닛 근접 공정과,
    상기 개구 확대 공정에서, 상기 조사 유닛의 높이 위치를 상기 근접 위치로 유지하면서 상기 조사 유닛을 상기 기판의 주연부를 향해 이동시키는 것에 의해, 상기 기판의 주연부를 향해 상기 조사 영역을 이동시키는 근접 이동 공정
    을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조사 유닛으로부터 조사되는 광이, 상기 처리액을 투과하는 파장을 가지고 있는, 기판 처리 방법.
  10. 기판을 수평하게 보관유지하는 기판 보관유지 유닛과,
    수평하게 보관유지된 상기 기판의 상면에 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과,
    수평하게 보관유지된 상기 기판의 전체를 상기 처리액의 비점 보다 낮은 온도로 가열하는 기판 가열 유닛과,
    수평하게 보관유지된 상기 기판의 상면에 대향하도록 구성되고, 상기 기판의 상면의 중앙부를 향해 광을 조사하는 조사 유닛과,
    상기 조사 유닛을 수평 방향으로 이동시키는 이동 유닛과,
    수평하게 보관유지된 상기 기판의 상면의 중앙부를 지나며 연직 방향으로 늘어나는 회전축선의 주위에 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 유닛과,
    상기 처리액 공급 유닛, 상기 기판 가열 유닛, 상기 조사 유닛, 상기 이동 유닛, 및 상기 기판 회전 유닛을 제어하는 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 컨트롤러가,
    상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지된 기판의 상면에, 상기 처리액 공급 유닛으로부터 처리액을 공급하여, 상기 처리액의 액막을 상기 기판의 상면에 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 기판 가열 유닛에 의해 상기 기판의 전체를 가열시키는 것으로 상기 액막을 보온하는 액막 보온 공정과, 상기 액막 보온 공정을 실행하면서, 상기 기판의 상면에 설정되는 조사 영역을 향해 상기 조사 유닛으로부터 광을 조사하는 것으로, 상기 기판의 상면의 중앙부에 접하는 상기 처리액을 증발시켜, 상기 기판의 상면에 접하여 상기 처리액을 보관유지하는 기상층을, 상기 액막의 중앙부에 형성하는 기상층 형성 공정과, 상기 기상층에 의해 보관유지되는 상기 처리액을 배제하여 상기 액막의 중앙부에 개구를 형성하는 개구 형성 공정과, 상기 기판 회전 유닛에 의해 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 공정과, 상기 액막 보온 공정 및 상기 기판 회전 공정을 실행하면서 상기 이동 유닛에 의해 상기 조사 유닛을 이동시켜 상기 기판의 주연부를 향해 상기 조사 영역을 이동시키는 것으로, 상기 액막의 내주연에 상기 기상층이 형성된 상태를 유지하면서 상기 개구를 확대시키는 개구 확대 공정
    을 실행하도록 프로그램 되어 있는, 기판 처리 장치.
  11. 수평하게 보관유지된 기판의 상면이며 패턴이 형성된 상면에 처리액을 공급하여, 상기 처리액의 액막을, 상기 기판의 상면에 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 기판의 상면의 중앙부에 상기 액막의 상측으로부터 광을 조사해, 상기 기판의 상면의 중앙부에 설정되며 상기 기판의 상면의 외주부에 설정되지 않는 가열 영역을 가열하여, 상기 가열 영역에 접하는 상기 처리액을 증발시키는 것에 의해, 상기 기판의 상면의 중앙부에, 상기 처리액과 상기 기판의 상면과의 사이에 증기층이 형성되고, 상기 증기층 상에 상기 액막이 보관유지된 증기층 형성부를 형성하는 증기층 형성부 형성 공정과,
    상기 증기층 형성부가 상면의 중앙부에 형성되어 있는 상기 기판을, 상기 기판의 중앙부를 지나는 연직의 회전축선 주위에 회전시킴으로써, 상기 증기층 형성부를, 상기 액막에 형성된 구멍을 내측에 가지는 원환상으로 하는 기판 회전 공정과,
    상기 기판 회전 공정에 병행하여, 상기 기판의 외주를 향해 상기 가열 영역을 이동시켜 상기 증기층 형성부의 외주를 넓히고, 또 상기 구멍을 넓히는 것에 의해, 원환상의 상기 증기층 형성부를 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 증기층 형성부 이동 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 증기층 형성부 형성 공정이,
    상기 기판의 상면의 중앙부에 광을 조사해, 상기 기판의 상면의 중앙부에 설정되며 상기 기판의 상면의 외주부에 설정되지 않는 제1 가열 영역을 가열하여, 상기 증기층 형성부를 형성하는 공정
    을 포함하고,
    상기 증기층 형성부 이동 공정에 병행하여, 상기 기판의 상면에 광을 조사해, 상기 기판의 상면에서 상기 기판의 회전 방향에 관하여 상기 제1 가열 영역과 적어도 일부가 중복하지 않는 제2 가열 영역을 가열하여, 상기 증기층 형성부에의 가열을 보조하는 보조 가열 공정
    을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 증기층 형성부 이동 공정이,
    상기 제1 가열 영역 및 상기 제2 가열 영역의 적어도 일방을 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 증기층 형성부 이동 공정이,
    상기 제1 가열 영역 및 상기 제2 가열 영역의 쌍방을 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증기층 형성부 이동 공정이,
    상기 증기층 형성부의 내주에 대해 내측에 설정된 분사 영역을 향해 기체를 분사하는 분사 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 분사 영역이, 상기 가열 영역에 대해, 상기 기판의 회전 방향의 상류측에 설정되어 있는, 기판 처리 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 분사 영역이, 상기 가열 영역 보다 작고,
    상기 분사 영역의 전역이, 상기 가열 영역의 외연의 내측에 배치되어 있는, 기판 처리 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 분사 공정에 병행하여, 상기 분사 영역을, 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 분사 영역 이동 공정
    을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 분사 공정이,
    상기 증기층 형성부의 내주에 대해 내측에 설정된 제1 분사 영역을 향해 기체를 분사하는 제1 분사 공정과, 상기 제1 분사 공정에 병행하여, 상기 증기층 형성부의 내주에 대해 내측에 설정되고, 상기 기판의 회전 방향에 관하여 상기 제1 분사 영역과 이간하는 제2 분사 영역을 향해 기체를 분사하는 제2 분사 공정
    을 포함하고,
    상기 분사 영역 이동 공정이,
    상기 제1 분사 공정에 병행하여, 상기 제1 분사 영역을 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 제1 분사 영역 이동 공정과,
    상기 제2 분사 공정에 병행하여, 상기 제2 분사 영역을 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 제2 분사 영역 이동 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  20. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 회전 공정에 병행하여, 상기 증기층 형성부의 상기 액막에 기체를 분사하여 상기 처리액을 부분적으로 배제함으로써, 상기 증기층 형성부의 상기 액막에 상기 구멍을 형성하는 공정
    을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  21. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 영역에 조사되는 광이 상기 처리액을 투과 가능한 파장을 가지고 있는, 기판 처리 방법.
  22. 표면에 패턴이 형성된 기판을 수평하게 보관유지하는 기판 보관유지 유닛과,
    상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 상기 기판을, 상기 기판의 중앙부를 지나는 연직의 회전축선 주위에 회전시키기 위한 기판 회전 유닛과,
    처리액 노즐을 가지고, 상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 상기 기판의 상면에, 상기 처리액 노즐로부터 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛과,
    발광부를 가지고, 상측에서 볼 때 상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 기판 보다 작게 설치되고, 상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 상기 기판의 상면을 향해 상기 발광부로부터 광을 조사하기 위한 램프 히터와,
    상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 상기 기판의 상면에서 상기 램프 히터에 의한 광의 조사에 의해 가열되는 가열 영역을, 상기 기판의 상면 내에서 이동시키기 위한 가열 영역 이동 유닛과,
    기체 토출구를 가지는 기체 노즐을 가지고, 상기 기판 보관유지 유닛에 보관유지되어 있는 상기 기판의 상면에, 상기 기체 노즐로부터 기체를 분사하기 위한 분사 유닛과,
    상기 기판 회전 유닛, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 램프 히터, 상기 가열 영역 이동 유닛 및 상기 분사 유닛을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러가,
    상기 처리액 공급 유닛에 의해 상기 표면인 상기 기판의 상면에 상기 처리액을 공급하여, 상기 처리액의 액막을, 상기 기판의 상면에 형성하는 액막 형성 공정과, 상기 기판의 상면의 중앙부에 상기 램프 히터에 의해 상기 액막의 상측으로부터 광을 조사해, 상기 기판의 상면의 중앙부에 설정되며 상기 기판의 상면의 외주부에 설정되지 않는 가열 영역을 가열하여, 상기 가열 영역에 접하는 상기 처리액을 증발시키는 것에 의해, 상기 기판의 상면의 중앙부에, 상기 처리액과 상기 기판의 상면과의 사이에 증기층이 형성되고, 상기 증기층 상에 상기 액막이 보관유지된 증기층 형성부를 형성하는 증기층 형성부 형성 공정과, 상기 증기층 형성부가 상면의 중앙부에 형성되어 있는 상기 기판을, 상기 기판 회전 유닛에 의해, 상기 회전축선 주위에 회전시키는 것으로, 상기 증기층 형성부를, 상기 액막에 형성된 구멍을 내측에 가지는 원환상으로 하는 기판 회전 공정과, 상기 기판 회전 공정에 병행하여, 상기 가열 영역 이동 유닛에 의해 상기 기판의 외주를 향해 상기 가열 영역을 이동시켜 상기 증기층 형성부의 외주를 넓히고, 상기 분사 유닛 및 상기 기판 회전 유닛의 적어도 일방에 의해 상기 구멍을 넓히는 것으로, 원환상의 상기 증기층 형성부를 상기 기판의 외주를 향해 이동시키는 증기층 형성부 이동 공정
    을 실행하는 기판 처리 장치.
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