KR20210137182A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
물을 함유하는 린스액을 기판의 상면에 공급한다. 기판의 상면 상의 린스액을 제 1 액체로 치환한다. 기판의 상면 상의 제 1 액체를 제 2 액체로 치환한다. 기판의 상면 상의 제 2 액체를 제거함으로써, 기판을 건조시킨다. 물에 대한 제 2 액체의 용해도는, 물에 대한 제 1 액체의 용해도보다 작다. 제 2 액체의 표면 장력은, 제 1 액체의 표면 장력보다 낮다. 제 2 액체의 비중은, 제 1 액체의 비중보다 크다. 제 2 액체의 비점은, 실온 이상이고, 제 2 액체의 비점으로부터 실온을 뺀 값은, 실온 이하이다.
Description
본 출원은 2019년 4월 18일에 제출된 일본 특허출원 2019-079465호에 기초하는 우선권을 주장하고 있고, 본 출원의 전체 내용은 여기에 인용에 의해 받아들여지는 것으로 한다.
본 발명은, 기판을 건조시키는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치나 유기 EL (electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD (Flat Panel Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 FPD 등의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 FPD 용 유리 기판 등의 기판에 대해 필요에 따른 처리가 실시된다. 이러한 처리에는, 약액이나 린스액 등의 처리액을 기판에 공급하는 것이 포함된다. 처리액이 공급된 후에는, 처리액을 기판으로부터 제거하고, 기판을 건조시킨다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에는, 약액, 순수, IPA (이소프로필알코올), 및 HFE (하이드로플루오로에테르) 를, 이 순서로 기판에 공급하고, 그 후, 기판을 건조시키는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 1 의 단락 0021 에는, 「「HFE 액」 으로서 예를 들어 스미토모 3M 주식회사 제조의 상품명 노벡 (등록상표) 시리즈의 HFE 를 사용할 수 있다. 구체적으로는, HFE 로서, 예를 들면 노벡 7100/7100DL (화학식: C4F9OCH3), 노벡 7200 (화학식: C4F9OC2H5), 노벡 7300 (화학식: C6F13OCH3) 등을 사용할 수 있다.」 고 기재되어 있다. 특허문헌 1 의 단락 0059 에는, 「예를 들면 스미토모 3M 주식회사 제조의 상품명 노벡 (등록상표) 시리즈의 HFE71IPA (하이드로플루오로에테르 공비형 혼합물) 를 사용해도 된다」 고 기재되어 있다. 특허문헌 2 에서는, HFE 의 종류가 특정되어 있지 않다.
건조되기 직전의 기판에 부착되어 있는 액체를 단시간에 제거하는 것은, 패턴의 도괴를 억제하는 데에 있어서 매우 중요하다. 단시간에 액체를 기판으로부터 제거하면, 패턴을 도괴시키는 도괴력이 패턴에 가해지는 시간을 단축할 수 있기 때문이다. 특허문헌 1 에 기재되어 있는 노벡 7100 의 비점은 61 ℃ 이고, 비교적 낮다. 그러나, 본 발명자들의 연구에 의하면, 이와 같은 비점의 액체를 사용했다고 해도, 패턴의 강도에 따라서는, 충분히 패턴의 도괴를 억제할 수 없는 것을 알 수 있었다.
그래서, 본 발명의 목적의 하나는, 패턴의 도괴를 억제하면서, 기판을 건조시킬 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는, 기판을 수평으로 유지하면서 상기 기판을 건조시키는 방법으로서, 물을 함유하는 린스액을 상기 기판의 상면에 공급하는 린스액 공급 공정과, 제 1 액체를 상기 기판의 상면에 공급함으로써, 상기 기판의 상면 상의 상기 린스액을 상기 제 1 액체로 치환하는 제 1 치환 공정과, 제 2 액체를 상기 기판의 상면에 공급함으로써, 상기 기판의 상면 상의 상기 제 1 액체를 상기 제 2 액체로 치환하는 제 2 치환 공정과, 상기 기판의 상면 상의 상기 제 2 액체를 제거함으로써, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 포함하고, 물에 대한 상기 제 2 액체의 용해도는, 물에 대한 상기 제 1 액체의 용해도보다 작고, 상기 제 2 액체의 표면 장력은, 상기 제 1 액체의 표면 장력보다 낮고, 상기 제 2 액체의 비중은, 상기 제 1 액체의 비중보다 크고, 상기 제 2 액체의 비점 (1 기압에 있어서의 비점. 이하 동일.) 은 실온 이상이고, 상기 제 2 액체의 비점으로부터 상기 실온을 뺀 값은 상기 실온 이하인, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 물을 함유하는 린스액을, 수평으로 유지되어 있는 기판의 상면에 공급한다. 그 후, 수평으로 유지되어 있는 기판의 상면에 제 1 액체를 공급한다. 이로써, 기판의 상면 상의 린스액이, 제 1 액체로 치환된다. 그 후, 수평으로 유지되어 있는 기판의 상면에 제 2 액체를 공급한다. 이로써, 기판의 상면 상의 제 1 액체가 제 2 액체로 치환된다. 따라서, 린스액은, 단계적으로 제 2 액체로 치환된다. 그 후, 제 2 액체를 기판의 상면으로부터 제거하고, 기판을 건조시킨다.
기판 상의 린스액은, 직접, 제 2 액체로 치환되는 것이 아니라, 제 1 액체로 치환된 후, 제 2 액체로 치환된다. 물에 대한 제 2 액체의 용해도는, 물에 대한 제 1 액체의 용해도보다 작다. 요컨대, 제 2 액체는, 제 1 액체와 비교하여 물에 대한 친화성이 낮다. 린스액이 유지되어 있는 기판의 상면에 제 2 액체를 공급하면, 린스액이 기판의 상면에 남는 경우가 있다. 표면 장력이 높은 물을 함유하는 린스액의 잔량이 많으면, 기판을 건조시켰을 때, 패턴의 도괴가 발생하기 쉽다. 물에 대한 친화성이 상대적으로 높은 제 1 액체로 린스액을 치환하면, 건조되기 직전의 기판에 잔류하는 린스액을 줄일 수 있다.
또, 제 2 액체의 비중은, 제 1 액체의 비중보다 크다. 그 때문에, 제 1 액체와 제 2 액체의 계면에서는, 제 2 액체가 중력으로 기판의 상면측으로 이동하고, 제 1 액체가 제 2 액체의 위로 이동한다. 즉, 비중차에 의해 제 2 액체가 제 1 액체와 기판 사이에 들어간다. 또한, 제 2 액체의 표면 장력이 낮고, 제 2 액체의 비중이 크기 때문에, 제 2 액체가 패턴 사이에 진입하여, 패턴 사이에 있는 제 1 액체가 제 2 액체로 치환된다. 이와 같은 표면 장력이 낮은 제 2 액체가 패턴 사이에 들어가므로, 기판을 건조시킬 때, 제 2 액체의 표면이 패턴 사이에 형성되었다고 해도, 패턴의 도괴를 줄일 수 있다.
제 2 액체의 비점은 실온 이상이다. 따라서, 실온의 환경하에서 제 2 액체를 사용하는 경우, 제 2 액체를 액체로 유지하기 위해서 제 2 액체를 냉각시키지 않아도 된다. 또한, 제 2 액체의 비점으로부터 실온을 뺀 값은, 실온 이하이다. 즉, 제 2 액체의 비점은, 실온으로부터 실온을 2 배한 값까지의 범위 내의 값이고, 실온에 대해 비교적 낮다. 제 2 액체의 비점이 낮으면, 기판의 건조 중에 제 2 액체가 기판으로부터 없어지는 속도가 상승하므로, 패턴을 도괴시키는 도괴력이 패턴에 가해지는 시간을 단축할 수 있다. 이로써, 패턴의 도괴를 줄일 수 있어, 건조 후의 기판의 품질을 높일 수 있다.
린스액은, 순수 등의 물이어도 되고, 물을 주성분으로 하는 수용액 (예를 들어, 물의 체적 퍼센트 농도가 50 vol％ 이상인 수용액) 이어도 된다.
상기 실시형태에 있어서, 이하의 특징 중 적어도 하나가, 상기 기판 처리 방법에 더해져도 된다.
상기 린스액 공급 공정은, 린스액 공급 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 상기 린스액을 상기 기판의 상면에 공급하는 공정을 포함하고, 상기 제 2 치환 공정은, 상기 린스액 공급 속도보다 작은 제 2 치환 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 상기 제 2 액체를 상기 기판의 상면에 공급하는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판을 저속으로 회전시키면서, 기판의 상면 상의 제 1 액체를 제 2 액체로 치환한다. 제 2 액체의 공급을 개시하면, 기판의 상면은, 거의 원형의 제 2 액체의 액막 (「제 2 액막」 이라고도 한다) 과, 제 2 액막을 둘러싸는 링상의 제 1 액체의 액막 (「제 1 액막」 이라고도 한다) 으로 덮인다. 그 후, 제 2 액막의 외주는, 거의 원형인 채로, 기판의 상면의 외주를 향하여 서서히 넓어진다. 제 1 액체 및 제 2 액체의 성질의 차이가 큰 경우, 기판을 고속으로 회전시키면, 제 2 액막의 외주가 거의 원형인 채로 넓어지지 않아, 제 1 액체가 확실하게 치환되지 않을 우려가 있다. 기판을 저속으로 회전시키면, 이러한 현상을 미연에 회피할 수 있다.
상기 제 2 치환 공정은, 상기 기판의 상면 상의 일부의 상기 제 1 액체만을 상기 제 2 액체로 치환함으로써, 상기 제 2 액체의 액막과, 상기 제 2 액체의 액막을 둘러싸는 상기 제 1 액체의 액막이, 상기 기판의 상면에 유지된 상태를 유지하는 부분 치환 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판의 상면 상의 일부의 제 1 액체만을 제 2 액체로 치환한다. 이로써, 링상의 제 1 액막이, 적어도 기판의 상면의 외주부에 남고, 제 2 액체가, 제 1 액막의 내측에 모인다. 제 2 액체의 표면 장력이 낮기 때문에, 기판의 상면 상의 모든 제 1 액체를 제 2 액체로 치환하면, 얇은 제 2 액막이 기판의 상면에 형성된다. 또한, 제 2 액체의 비점이 낮으므로, 새로운 제 2 액체의 공급을 정지시키면, 기판 상의 제 2 액체가 바로 증발하여, 기판의 상면의 일부가 단시간에 제 2 액막으로부터 노출될지도 모른다.
이에 대해, 제 1 액체의 표면 장력이 제 2 액체의 표면 장력보다 높기 때문에, 기판의 상면의 외주부에 남는 제 1 액막의 두께는, 제 2 액막의 두께보다 크다. 기판의 상면에 공급된 제 2 액체는, 링상의 제 1 액막의 내측에 모인다. 따라서, 기판의 상면 상의 모든 제 1 액체를 제 2 액체로 치환하는 경우에 비해 두꺼운 제 2 액막이 제 1 액막의 내측에 형성된다. 이로써, 기판의 상면의 일부가 단시간에 제 2 액막으로부터 노출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 건조 공정 전에, 상기 제 2 액체의 액막을 상기 기판의 상면으로부터 배출하는 액체 배출 공정을 추가로 포함하고, 상기 액체 배출 공정은, 상기 기판의 상면의 일부만을 노출시키는 노출공을 상기 제 2 액체의 액막에 형성하는 구멍 형성 공정과, 상기 노출공의 외측 가장자리를 상기 기판의 상면의 외주까지 넓히는 구멍 확대 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 제 2 액막이 기판의 상면에 유지된 상태에서, 기판의 상면의 일부만을 노출시키는 노출공을 제 2 액막에 형성한다. 그 후, 노출공의 외측 가장자리를 기판의 상면의 외주까지 넓힌다. 이로써, 육안으로 볼 수 있는 크기의 액적이 기판의 상면으로부터 없어져, 기판의 상면 전역이 노출된다. 요컨대, 제 2 액막의 형태를 컨트롤하면서, 제 2 액막을 기판의 상면으로부터 배출한다. 따라서, 제 2 액막을 무질서하게 배출하는 경우에 비해, 건조 후의 기판의 품질을 안정시킬 수 있다.
상기 린스액 공급 공정은, 린스액 공급 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 상기 린스액을 상기 기판의 상면에 공급하는 공정을 포함하고, 상기 구멍 확대 공정은, 상기 린스액 공급 속도보다 작은 액체 배출 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 상기 노출공의 외측 가장자리를 상기 기판의 상면의 외주까지 넓히는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판을 저속으로 회전시키면서, 노출공이 형성된 링상의 제 2 액막의 내경 및 외경과, 제 2 액막을 둘러싸는 링상의 제 1 액막의 내경을 증가시킨다. 제 1 액체 및 제 2 액체의 성질의 차이가 큰 경우, 기판을 고속으로 회전시키면, 제 2 액막의 외주가 거의 원형인 채로 기판의 상면의 외주까지 퍼지지 않아, 제 1 액체가 기판의 상면의 외주부에 남을 우려가 있다. 기판을 저속으로 회전시키면, 이러한 현상을 미연에 회피할 수 있다.
상기 구멍 확대 공정은, 0 을 초과하고 50 rpm 이하의 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 상기 노출공의 외측 가장자리를 상기 기판의 상면의 외주까지 넓히는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 0 을 초과하고 50 rpm 이하의 회전 속도로 기판을 회전시키면서, 노출공이 형성된 링상의 제 2 액막의 내경 및 외경과, 제 2 액막을 둘러싸는 링상의 제 1 액막의 내경을 증가시킨다. 제 2 액체에 가해지는 원심력이 작기 때문에, 제 2 액막의 내주 및 외주는 천천히 넓어진다. 이로써, 제 2 액막의 외주를 거의 원형인 채로 기판의 상면의 외주까지 넓힐 수 있어, 기판의 상면의 외주부에 잔류하는 제 1 액체의 양을 영 또는 영 부근까지 줄일 수 있다.
상기 구멍 형성 공정은, 상기 실온보다 고온의 가열 유체를, 상기 기판의 하면의 일부만을 향하여 토출하는 가열 유체 공급 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 실온보다 고온의 가열 유체를, 기판의 하면의 일부만을 향하여 토출한다. 가열 유체는, 기판의 하면에 충돌한 후, 기판의 하면을 따라 퍼진다. 기판은 가열 유체에 의해 가열된다. 제 2 액체는, 기판에 의해 가열된다. 단위 시간당 제 2 액체의 증발량은, 가열 유체가 기판의 하면에 충돌한 위치의 반대측에서 가장 크다. 따라서, 노출공이 형성되는 위치를 컨트롤할 수 있다.
가열 유체는, 실온보다 고온의 액체 또는 기체이어도 되고, 액체 및 기체를 포함하는 실온보다 고온의 혼합 유체이어도 된다. 가열 유체의 온도는, 제 2 액체의 비점보다 높은 온도이어도 된다. 가열 유체의 온도가 제 2 액체의 비점보다 높은 경우, 가열 유체가 기판의 하면에 충돌한 위치의 반대측에서 제 2 액체가 기화되어, 다수의 작은 기포가 제 2 액체와 기판의 상면 사이에 개재된다. 이로써, 제 2 액체가 기판의 상면으로부터 떨어진다. 이 경우, 제 2 액체의 증기를 포함하는 증기층의 두께가 패턴의 높이보다 크면, 패턴 사이에서 모든 제 2 액체가 없어진다. 그 때문에, 패턴의 도괴를 방지하면서, 제 2 액막을 기판으로부터 배출할 수 있다.
상기 구멍 형성 공정은, 평면에서 보았을 때 상기 기판에 겹치도록 상기 기판의 하방에 배치된 히터를 발열시키는 균일 가열 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 평면에서 보았을 때 기판에 겹치도록 기판의 하방에 배치된 히터를 발열시킨다. 기판은, 히터에 의해 가열된다. 제 2 액체는, 기판에 의해 가열된다. 이로써, 제 2 액막을 관통하는 노출공을 형성할 수 있다. 또한, 히터는, 실온보다 고온의 가열 유체를 기판의 하면의 일부만을 향하여 토출하는 경우에 비해 넓은 범위를 직접 가열할 수 있다. 이로써, 기판 및 제 2 액막을 균일하게 가열할 수 있다.
히터의 온도는, 제 2 액체의 비점 이상이어도 된다. 기판의 상면 (패턴이 형성되어 있는 경우에는, 패턴의 표면을 포함한다) 의 온도가, 제 2 액체의 비점 이상이면, 제 2 액체가 제 2 액막과 기판의 계면에서 기화되어, 다수의 작은 기포가 제 2 액체와 기판의 상면 사이에 개재된다. 제 2 액체가 제 2 액막과 기판의 계면의 모든 장소에서 기화되면, 제 2 액체의 증기를 포함하는 증기층이 제 2 액막과 기판 사이에 형성된다. 이로써, 제 2 액체가 기판의 상면으로부터 떨어지고, 제 2 액막이 기판의 상면으로부터 부상한다. 이 때, 기판 상의 제 2 액막에 작용하는 마찰 저항은 영이라고 간주할 수 있을 정도로 작다. 따라서, 작은 힘으로 제 2 액막을 기판의 상면으로부터 배출할 수 있다.
상기 구멍 형성 공정은, 상기 기판의 상면의 중앙부를 지나는 연직인 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시킴과 함께, 상기 제 2 액체를 상기 기판의 상면을 향하여 토출하면서, 상기 제 2 액체가 상기 기판의 상면에 충돌하는 위치를, 상기 기판의 상면의 중앙부로부터 상기 기판의 상면의 외주측으로 이동시키는 스캔 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판을 회전시키면서 제 2 액체 노즐에 제 2 액체를 토출시킨다. 또한, 제 2 액체 노즐로부터 토출된 제 2 액체가 기판의 상면에 충돌하는 위치를, 기판의 상면의 중앙부로부터 기판의 상면의 외주측으로 이동시킨다. 제 2 액체 노즐을 이동시킨 후에는, 기판의 상면의 중앙부에 대한 새로운 제 2 액체의 공급이 정지된다. 또한, 제 2 액체는, 기판의 상면의 중앙부 상에서 증발함과 함께, 원심력으로 기판의 상면의 중앙부로부터 외방으로 이동한다. 따라서, 제 2 액체 노즐을 외측으로 이동시키는 것만으로, 노출공을 기판의 상면의 중앙부에 형성할 수 있다.
상기 구멍 형성 공정은, 상기 기판의 상면 상의 상기 제 2 액체의 액막을 향하여 가스를 토출하는 가스 공급 공정을 포함하고 있어도 된다. 가스의 온도는 실온이어도 되고, 실온보다 높아도 된다. 상기 구멍 형성 공정은, 상기 기판의 상방에 배치된 히터에 발열시키는 발열 공정을 포함하고 있어도 된다. 상기 가스 공급 공정은, 상기 가열 유체 공급 공정, 균일 가열 공정 또는 스캔 공정과 병행하여 실시되어도 있다. 상기 발열 공정은, 상기 가열 유체 공급 공정, 균일 가열 공정, 스캔 공정, 또는 가스 공급 공정과 병행하여 실시되어도 된다. 상기 히터는, 핫 플레이트 또는 램프이어도 되고, 이들 이외이어도 된다. 상기 램프는, 적외선 (예를 들면, 근적외선) 을 발하는 적외선 램프, 또는 발광 다이오드를 포함하는 LED 램프이어도 되고, 이들 이외이어도 된다.
가스가 제 2 액막에 분사되면, 제 2 액막에 포함되는 제 2 액체가 가스의 압력으로 외방으로 밀려난다. 또한, 가스의 공급에 의해 제 2 액체의 증발이 촉진된다. 특히, 가스의 온도가 실온보다 높으면, 단위 시간당 제 2 액체의 증발량이 증가한다. 이로써, 제 2 액막의 두께가 감소하여, 노출공이 제 2 액막에 형성된다. 또한, 제 2 액체를 외방으로 이동시키는 힘이 제 2 액막의 표면을 따라 외방으로 흐르는 가스로부터 기판 상의 제 2 액체에 가해져, 제 2 액체가 기판의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 이로써, 노출공의 외측 가장자리를 기판의 상면의 외주쪽으로 넓힐 수 있다.
상기 건조 공정이 상기 린스액 공급 속도보다 큰 고회전 속도로 상기 기판을 회전시킴으로써, 상기 기판의 상면 상의 상기 제 2 액체를 제거하는 공정인 경우, 상기 구멍 형성 공정은, 상기 기판의 상면으로의 새로운 상기 제 2 액체의 공급을 정지시키면서, 상기 기판의 상면의 중앙부를 지나는 연직인 회전축선 둘레로 상기 고회전 속도보다 작은 액체 배출 속도로 상기 기판을 회전시키는 회전공 형성 공정을 포함하고 있어도 된다. 상기 회전공 형성 공정은, 상기 가열 유체 공급 공정, 균일 가열 공정, 스캔 공정, 가스 공급 공정, 또는 발열 공정과 병행하여 실시되어도 되고, 단독으로 실시되어도 된다.
제 2 액체의 비점이 낮기 때문에, 기판의 상면으로의 새로운 제 2 액체의 공급이 정지되면, 제 2 액체가 증발하여, 제 2 액막의 두께가 서서히 감소한다. 또한, 기판을 회전시키면, 원심력이 제 2 액체에 가해져, 제 2 액체가 기판의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판의 상면에 있어서의 중앙부 이외의 위치에는 그 내측으로부터 제 2 액체가 흘러오지만, 기판의 상면의 중앙부에는 제 2 액체가 흘러오지 않는다. 따라서, 제 2 액체의 공급을 정지시키고 나서 한참 지나면, 제 2 액막을 관통하는 노출공이 형성된다. 이로써, 기판을 회전시키는 것만으로 노출공을 형성할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 액체 배출 공정과 병행하여, 상기 기판의 상면의 온도를 상기 제 2 액체의 노점 온도보다 높은 값으로 유지하는 결로 방지 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 노출공을 제 2 액막에 형성할 때나, 노출공의 외측 가장자리를 기판의 상면의 외주측으로 넓힐 때, 기판의 상면의 온도를 제 2 액체의 노점 온도보다 높은 값으로 유지한다. 노출공이 형성된 후에는, 기판의 상면의 적어도 일부가 노출되어 있는 데다가, 제 2 액체의 증기가 기판의 상면 부근을 떠돈다. 따라서, 기판의 상면의 온도를 제 2 액체의 노점 온도보다 높은 값으로 유지함으로써, 기판의 상면에 있어서 제 2 액막으로부터 노출된 노출 부분에 제 2 액체의 액적이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 노출 부분에서의 패턴의 도괴나 파티클의 발생을 줄일 수 있다.
상기 결로 방지 공정은, 상기 노점 온도보다 고온의 결로 방지 유체를 상기 기판의 상면 및 하면의 적어도 일방을 향하여 토출하는 유체 공급 공정과, 상기 기판의 상방 또는 하방에 배치된 히터에 발열시키는 발열 공정의 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다. 제 2 액체의 노점 온도가 실온보다도 낮은 경우, 결로 방지 유체는, 실온의 액체 또는 기체이어도 되고, 액체 및 기체를 포함하는 실온의 혼합 유체이어도 된다. 결로 방지 유체는, 상기 가열 유체이어도 되고, 상기 가스 공급 공정에서 상기 기판의 상면 상의 상기 제 2 액막을 향하여 토출되는 상기 가스이어도 된다. 상기 히터는, 핫 플레이트 또는 램프이어도 되고, 이들 이외이어도 된다. 상기 램프는, 적외선 (예를 들어, 근적외선) 을 발하는 적외선 램프, 또는 발광 다이오드를 포함하는 LED 램프이어도 되고, 이들 이외이어도 된다.
본 발명의 다른 실시형태는, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상면에, 물을 함유하는 린스액을 공급하는 린스액 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상면에, 제 1 액체를 공급함으로써, 상기 기판의 상면 상의 상기 린스액을 상기 제 1 액체로 치환하는 제 1 치환 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상면에, 제 2 액체를 공급함으로써, 상기 기판의 상면 상의 상기 제 1 액체를 상기 제 2 액체로 치환하는 제 2 치환 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상면 상의 상기 제 2 액체를 제거함으로써, 상기 기판을 건조시키는 건조 유닛을 구비하고, 물에 대한 상기 제 2 액체의 용해도는, 물에 대한 상기 제 1 액체의 용해도보다 작고, 상기 제 2 액체의 표면 장력은, 상기 제 1 액체의 표면 장력보다 낮고, 상기 제 2 액체의 비중은, 상기 제 1 액체의 비중보다 크고, 상기 제 2 액체의 비점은, 실온 이상이고, 상기 제 2 액체의 비점으로부터 상기 실온을 뺀 값은 상기 실온 이하인, 기판 처리 장치를 제공한다. 이 구성에 의하면, 전술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 린스액 공급 유닛은, 상기 린스액을 토출하는 린스액 노즐을 포함하고 있어도 된다. 상기 제 1 치환 유닛은, 상기 제 1 액체를 토출하는 제 1 액체 노즐을 포함하고 있어도 된다. 상기 제 2 치환 유닛은, 상기 제 2 액체를 토출하는 제 2 액체 노즐을 포함하고 있어도 된다. 상기 제 1 액체 노즐은, 상기 린스액 노즐이어도 되고, 상기 린스액 노즐과는 상이한 노즐이어도 된다. 상기 제 2 액체 노즐은, 상기 린스액 노즐 또는 제 1 액체 노즐이어도 되고, 상기 린스액 노즐 및 제 1 액체 노즐과는 상이한 노즐이어도 된다. 상기 건조 유닛은, 상기 기판의 상면의 중앙부를 지나는 연직인 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 스핀 모터를 포함하고 있어도 된다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부된 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 분명해진다.
도 1a 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치를 위에서 본 모식도이다.
도 1b 는, 기판 처리 장치를 측방에서 본 모식도이다.
도 2 는, 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평으로 본 모식도이다.
도 3 은, 제어 장치의 하드웨어를 나타내는 블록도이다.
도 4 는, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 일례 (제 1 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 5a 는, 제 1 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 5b 는, 제 1 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 5c 는, 제 1 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 6 은, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 다른 예 (제 2 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 7a 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7b 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7c 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7d 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7e 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7f 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 8 은, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 또 다른 예 (제 3 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 9a 는, 제 3 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 9b 는, 제 3 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 9c 는, 제 3 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 10 은, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 또 다른 예 (제 4 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 11a 는, 제 4 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 11b 는, 제 4 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 11c 는, 제 4 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 12a 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 스핀 척, 차단 부재, 및 핫 플레이트를 수평으로 본 모식도이다.
도 12b 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 스핀 척 및 핫 플레이트를 위에서 본 모식도이다.
도 13 은, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 또 다른 예 (제 5 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 14a 는, 제 5 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 14b 는, 제 5 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 14c 는, 제 5 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 1b 는, 기판 처리 장치를 측방에서 본 모식도이다.
도 2 는, 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평으로 본 모식도이다.
도 3 은, 제어 장치의 하드웨어를 나타내는 블록도이다.
도 4 는, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 일례 (제 1 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 5a 는, 제 1 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 5b 는, 제 1 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 5c 는, 제 1 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 6 은, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 다른 예 (제 2 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 7a 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7b 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7c 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7d 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7e 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7f 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 8 은, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 또 다른 예 (제 3 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 9a 는, 제 3 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 9b 는, 제 3 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 9c 는, 제 3 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 10 은, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 또 다른 예 (제 4 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 11a 는, 제 4 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 11b 는, 제 4 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 11c 는, 제 4 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 12a 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 스핀 척, 차단 부재, 및 핫 플레이트를 수평으로 본 모식도이다.
도 12b 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 스핀 척 및 핫 플레이트를 위에서 본 모식도이다.
도 13 은, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 또 다른 예 (제 5 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 14a 는, 제 5 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 14b 는, 제 5 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 14c 는, 제 5 실시예가 실시되고 있을 때의 기판의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 1a 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 를 위에서 본 모식도이다. 도 1b 는, 기판 처리 장치 (1) 를 측방에서 본 모식도이다.
도 1a 에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을 1 장씩 처리하는 매엽식 (枚葉式) 의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 을 수용하는 캐리어 (CA) 를 유지하는 로드 포트 (LP) 와, 로드 포트 (LP) 상의 캐리어 (CA) 로부터 반송된 기판 (W) 을 처리액이나 처리 가스 등의 처리 유체로 처리하는 복수의 처리 유닛 (2) 과, 로드 포트 (LP) 상의 캐리어 (CA) 와 처리 유닛 (2) 사이에서 기판 (W) 을 반송하는 반송 로봇과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 장치 (3) 를 구비하고 있다.
반송 로봇은, 로드 포트 (LP) 상의 캐리어 (CA) 에 대해 기판 (W) 의 반입 및 반출을 실시하는 인덱서 로봇 (IR) 과, 복수의 처리 유닛 (2) 에 대해 기판 (W) 의 반입 및 반출을 실시하는 센터 로봇 (CR) 을 포함한다. 인덱서 로봇 (IR) 은, 로드 포트 (LP) 와 센터 로봇 (CR) 사이에서 기판 (W) 을 반송하고, 센터 로봇 (CR) 은, 인덱서 로봇 (IR) 과 처리 유닛 (2) 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 센터 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 을 지지하는 핸드 (H1) 를 포함하고, 인덱서 로봇 (IR) 은, 기판 (W) 을 지지하는 핸드 (H2) 를 포함한다.
복수의 처리 유닛 (2) 은, 평면에서 보았을 때 센터 로봇 (CR) 주위에 배치된 복수의 타워 (TW) 를 형성하고 있다. 도 1a 는, 4 개의 타워 (TW) 가 형성되어 있는 예를 나타내고 있다. 센터 로봇 (CR) 은, 어느 타워 (TW) 에도 액세스 가능하다. 도 1b 에 나타내는 바와 같이, 각 타워 (TW) 는, 상하로 적층된 복수 (예를 들어 3 개) 의 처리 유닛 (2) 을 포함한다.
도 2 는, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 처리 유닛 (2) 의 내부를 수평으로 본 모식도이다.
처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 에 처리액을 공급하는 웨트 처리 유닛이다. 처리 유닛 (2) 은, 내부 공간을 갖는 박스형의 챔버 (4) 와, 챔버 (4) 내에서 1 장의 기판 (W) 을 수평으로 유지하면서 기판 (W) 의 중앙부를 지나는 연직의 회전축선 (A1) 둘레로 회전시키는 스핀 척 (10) 과, 회전축선 (A1) 둘레로 스핀 척 (10) 을 둘러싸는 통상의 처리 컵 (21) 을 포함한다.
챔버 (4) 는, 기판 (W) 이 통과하는 반입 반출구 (5b) 가 형성된 박스형의 격벽 (5) 과, 반입 반출구 (5b) 를 개폐하는 셔터 (7) 를 포함한다. FFU (6) (팬·필터·유닛) 는, 격벽 (5) 의 상부에 형성된 송풍구 (5a) 상에 배치되어 있다. FFU (6) 는, 클린 에어 (필터에 의해 여과된 공기) 를 송풍구 (5a) 로부터 챔버 (4) 내로 항상 공급한다. 챔버 (4) 내의 기체는, 처리 컵 (21) 의 저부에 접속된 배기 덕트 (8) 를 통해서 챔버 (4) 로부터 배출된다. 이로써, 클린 에어의 다운 플로우가 챔버 (4) 내에 항상 형성된다. 배기 덕트 (8) 에 배출되는 배기의 유량은, 배기 덕트 (8) 내에 배치된 배기 밸브 (9) 의 개도에 따라 변경된다.
스핀 척 (10) 은, 수평인 자세로 유지된 원판상의 스핀 베이스 (12) 와, 스핀 베이스 (12) 의 상방에서 기판 (W) 을 수평인 자세로 유지하는 복수의 척 핀 (11) 과, 스핀 베이스 (12) 의 중앙부로부터 하방으로 연장되는 스핀축 (13) 과, 스핀축 (13) 을 회전시킴으로써 스핀 베이스 (12) 및 복수의 척 핀 (11) 을 회전시키는 스핀 모터 (14) 를 포함한다. 스핀 척 (10) 은, 복수의 척 핀 (11) 을 기판 (W) 의 외주면에 접촉시키는 협지식의 척에 한정되지 않고, 비디바이스 형성면인 기판 (W) 의 이면 (하면) 을 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 에 흡착시킴으로써 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 버큠식의 척이어도 된다.
처리 컵 (21) 은, 기판 (W) 으로부터 외방으로 배출된 처리액을 받아들이는 복수의 가드 (24) 와, 복수의 가드 (24) 에 의해 하방으로 안내된 처리액을 받아들이는 복수의 컵 (23) 과, 복수의 가드 (24) 및 복수의 컵 (23) 을 둘러싸는 원통상의 외벽 부재 (22) 를 포함한다. 도 2 는, 4 개의 가드 (24) 와 3 개의 컵 (23) 이 형성되어 있고, 가장 외측의 컵 (23) 이 위에서부터 3 번째의 가드 (24) 와 일체인 예를 나타내고 있다.
가드 (24) 는, 스핀 척 (10) 을 둘러싸는 원통부 (25) 와, 원통부 (25) 의 상단부로부터 회전축선 (A1) 을 향하여 비스듬하게 위로 연장되는 원환상의 천정부 (26) 를 포함한다. 복수의 천정부 (26) 는, 상하로 겹쳐 있고, 복수의 원통부 (25) 는, 동심원상으로 배치되어 있다. 천정부 (26) 의 원환상의 상단은, 평면에서 보았을 때 기판 (W) 및 스핀 베이스 (12) 를 둘러싸는 가드 (24) 의 상단 (24u) 에 상당한다. 복수의 컵 (23) 은, 각각, 복수의 원통부 (25) 의 하방에 배치되어 있다. 컵 (23) 은, 가드 (24) 에 의해 하방으로 안내된 처리액을 받아들이는 환상의 수액홈을 형성하고 있다.
처리 유닛 (2) 은, 복수의 가드 (24) 를 개별적으로 승강시키는 가드 승강 유닛 (27) 을 포함한다. 가드 승강 유닛 (27) 은, 상위치로부터 하위치까지의 임의의 위치에 가드 (24) 를 위치시킨다. 도 2 는, 2 개의 가드 (24) 가 상위치에 배치되어 있고, 나머지 2 개의 가드 (24) 가 하위치에 배치되어 있는 상태를 나타내고 있다. 상위치는, 가드 (24) 의 상단 (24u) 이 스핀 척 (10) 에 유지되어 있는 기판 (W) 이 배치되는 유지 위치보다 상방에 배치되는 위치이다. 하위치는, 가드 (24) 의 상단 (24u) 이 유지 위치보다 하방에 배치되는 위치이다.
회전하고 있는 기판 (W) 에 처리액을 공급할 때에는, 적어도 하나의 가드 (24) 가 상위치에 배치된다. 이 상태에서, 처리액이 기판 (W) 에 공급되면, 처리액은, 기판 (W) 으로부터 외방으로 떨쳐진다. 떨쳐진 처리액은, 기판 (W) 에 수평으로 대향하는 가드 (24) 의 내면에 충돌하고, 이 가드 (24) 에 대응하는 컵 (23) 에 안내된다. 이로써, 기판 (W) 으로부터 배출된 처리액이 컵 (23) 에 모아진다.
처리 유닛 (2) 은, 스핀 척 (10) 에 유지되어 있는 기판 (W) 을 향하여 처리액을 토출하는 복수의 노즐을 포함한다. 복수의 노즐은, 기판 (W) 의 상면을 향하여 약액을 토출하는 약액 노즐 (31) 과, 기판 (W) 의 상면을 향하여 린스액을 토출하는 린스액 노즐 (35) 과, 기판 (W) 의 상면을 향하여 제 1 액체를 토출하는 제 1 액체 노즐 (39) 과, 기판 (W) 의 상면을 향하여 제 2 액체를 토출하는 제 2 액체 노즐 (43) 을 포함한다.
약액 노즐 (31) 은, 챔버 (4) 내에서 수평으로 이동 가능한 스캔 노즐이어도 되고, 챔버 (4) 의 격벽 (5) 에 대해 고정된 고정 노즐이어도 된다. 린스액 노즐 (35), 제 1 액체 노즐 (39), 및 제 2 액체 노즐 (43) 에 대해서도 동일하다. 도 2 는, 약액 노즐 (31), 린스액 노즐 (35), 제 1 액체 노즐 (39), 및 제 2 액체 노즐 (43) 이 스캔 노즐이고, 이들 4 개의 노즐에 각각 대응하는 4 개의 노즐 이동 유닛이 형성되어 있는 예를 나타내고 있다.
약액 노즐 (31) 은, 약액 노즐 (31) 에 약액을 안내하는 약액 배관 (32) 에 접속되어 있다. 약액 배관 (32) 에 개재되어 장착된 약액 밸브 (33) 가 개방되면, 약액이, 약액 노즐 (31) 의 토출구로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. 약액 노즐 (31) 로부터 토출되는 약액은, 황산, 질산, 염산, 불산, 인산, 아세트산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산 (예를 들어 시트르산, 옥살산 등), 유기 알칼리 (예를 들어, TMAH : 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 계면 활성제, 및 부식 방지제의 적어도 1 개를 포함하는 액이어도 되고, 이것 이외의 액체이어도 된다.
도시하지는 않지만, 약액 밸브 (33) 는, 약액이 통과하는 환상의 밸브 시트가 형성된 밸브 보디와, 밸브 시트에 대해 이동 가능한 밸브체와, 밸브체가 밸브 시트에 접촉하는 폐쇄 위치와 밸브체가 밸브 시트로부터 떨어진 개방 위치 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 다른 밸브에 대해서도 동일하다. 액추에이터는, 공압 액추에이터 또는 전동 액추에이터이어도 되고, 이들 이외의 액추에이터이어도 된다. 제어 장치 (3) 는, 액추에이터를 제어함으로써, 약액 밸브 (33) 를 개폐시킨다.
약액 노즐 (31) 은, 연직 방향 및 수평 방향의 적어도 일방에 약액 노즐 (31) 을 이동시키는 노즐 이동 유닛 (34) 에 접속되어 있다. 노즐 이동 유닛 (34) 은, 약액 노즐 (31) 로부터 토출된 약액이 기판 (W) 의 상면에 공급되는 처리 위치와, 약액 노즐 (31) 이 평면에서 보았을 때 처리 컵 (21) 주위에 위치하는 대기 위치의 사이에서 약액 노즐 (31) 을 수평으로 이동시킨다.
린스액 노즐 (35) 은, 린스액 노즐 (35) 에 린스액을 안내하는 린스액 배관 (36) 에 접속되어 있다. 린스액 배관 (36) 에 개재되어 장착된 린스액 밸브 (37) 가 개방되면, 린스액이, 린스액 노즐 (35) 의 토출구로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. 린스액 노즐 (35) 로부터 토출되는 린스액은, 예를 들어, 순수 (탈이온수 : DIW (Deionized Water)) 이다. 린스액은, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수, 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 암모니아수 중 어느 것이어도 된다.
린스액 노즐 (35) 은, 연직 방향 및 수평 방향의 적어도 일방에 린스액 노즐 (35) 을 이동시키는 노즐 이동 유닛 (38) 에 접속되어 있다. 노즐 이동 유닛 (38) 은, 린스액 노즐 (35) 로부터 토출된 린스액이 기판 (W) 의 상면에 공급되는 처리 위치와, 린스액 노즐 (35) 이 평면에서 보았을 때 처리 컵 (21) 주위에 위치하는 대기 위치 사이에서 린스액 노즐 (35) 을 수평으로 이동시킨다.
제 1 액체 노즐 (39) 은, 제 1 액체 노즐 (39) 에 제 1 액체를 안내하는 제 1 액체 배관 (40) 에 접속되어 있다. 제 1 액체 배관 (40) 에 개재되어 장착된 제 1 액체 밸브 (41) 가 개방되면, 제 1 액체가, 제 1 액체 노즐 (39) 의 토출구로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. 제 1 액체 노즐 (39) 은, 연직 방향 및 수평 방향의 적어도 일방에 제 1 액체 노즐 (39) 을 이동시키는 노즐 이동 유닛 (42) 에 접속되어 있다. 노즐 이동 유닛 (42) 은, 제 1 액체 노즐 (39) 로부터 토출된 제 1 액체가 기판 (W) 의 상면에 공급되는 처리 위치와, 제 1 액체 노즐 (39) 이 평면에서 보았을 때 처리 컵 (21) 주위에 위치하는 대기 위치 사이에서 제 1 액체 노즐 (39) 을 수평으로 이동시킨다.
제 2 액체 노즐 (43) 은, 제 2 액체 노즐 (43) 에 제 2 액체를 안내하는 제 2 액체 배관 (44) 에 접속되어 있다. 제 2 액체 배관 (44) 에 개재되어 장착된 제 2 액체 밸브 (45) 가 개방되면, 제 2 액체가, 제 2 액체 노즐 (43) 의 토출구로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. 제 2 액체 노즐 (43) 은, 연직 방향 및 수평 방향의 적어도 일방에 제 2 액체 노즐 (43) 을 이동시키는 노즐 이동 유닛 (46) 에 접속되어 있다. 노즐 이동 유닛 (46) 은, 제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출된 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면에 공급되는 처리 위치와, 제 2 액체 노즐 (43) 이 평면에서 보았을 때 처리 컵 (21) 주위에 위치하는 대기 위치 사이에서 제 2 액체 노즐 (43) 을 수평으로 이동시킨다.
물에 대한 제 2 액체의 용해도는, 물에 대한 제 1 액체의 용해도보다 작다. 제 2 액체의 표면 장력은, 제 1 액체의 표면 장력보다 낮다. 제 2 액체의 비중은, 제 1 액체의 비중보다 크다. 제 2 액체의 비점은, 실온 (예를 들어, 20 ∼ 25 ℃) 이상이다. 제 2 액체의 비점으로부터 실온을 뺀 값은, 실온 이하이다. 제 2 액체의 비점으로부터 실온을 뺀 값은, 실온을 초과하고 있어도 된다. 제 2 액체의 비점은, 물의 비점보다 낮아도 된다. 동일하게, 제 1 액체의 비점은, 물의 비점보다 낮아도 된다. 제 2 액체의 비점은, 실온 이상, 50 ℃ 미만이어도 되고, 50 ℃ 이상이어도 된다. 제 2 액체의 증기압은, 제 1 액체의 증기압보다 높아도 된다. 제 1 액체의 표면 장력은, 물의 표면 장력보다 낮아도 된다.
이하에서는, 제 1 액체가 IPA 의 액체 (간단히 IPA 라고도 한다.) 이고, 제 2 액체가 Novec (등록 상표) 7000 의 액체 (간단히 Novec7000 이라고도 한다) 인 예에 대해 설명한다. Novec7000 은 HFE 의 일종이다. 제 2 액체는 Novec7000 이외의 HFE 의 액체이어도 되고, HFE 이외의 불소계 용제의 액체이어도 되고, 불소계 용제 이외의 액체이어도 된다. 제 1 액체는, 프로판올이나 메탄올 등의 IPA 이외의 알코올의 액체이어도 된다.
물에 대한 Novec7000 의 용해도는, 물에 대한 IPA 의 용해도보다 작다. Novec7000 의 표면 장력은, IPA 의 표면 장력보다도 낮다. Novec7000 의 비중은, IPA 의 비중보다 크다. Novec7000 의 비점은, 34 ℃ 이다. Novec7000 의 비점은, 실온 이상이다. 실온이 23 ℃ 인 경우, Novec7000 의 비점에서 실온을 뺀 값은 11 이고, 실온 이하이다. Novec7000 의 비점은, IPA 의 비점보다 낮다. Novec7000 의 증기압은, IPA 의 증기압보다 높다.
처리 유닛 (2) 은, 스핀 척 (10) 의 상방에 배치된 차단 부재 (51) 를 포함한다. 도 2 는, 차단 부재 (51) 가 원판상의 차단판인 예를 나타내고 있다. 차단 부재 (51) 는, 스핀 척 (10) 의 상방에 수평으로 배치된 원판부 (52) 를 포함한다. 차단 부재 (51) 는, 원판부 (52) 의 중앙부로부터 상방으로 연장되는 통상의 지지축 (53) 에 의해 수평으로 지지되어 있다. 원판부 (52) 의 중심선은, 기판 (W) 의 회전축선 (A1) 상에 배치되어 있다. 원판부 (52) 의 하면은, 차단 부재 (51) 의 하면 (51L) 에 상당한다. 차단 부재 (51) 의 하면 (51L) 은, 기판 (W) 의 상면에 대향하는 대향면이다. 차단 부재 (51) 의 하면 (51L) 은, 기판 (W) 의 상면과 평행하고, 기판 (W) 의 직경 이상의 외경을 가지고 있다.
차단 부재 (51) 는, 차단 부재 (51) 를 연직으로 승강시키는 차단 부재 승강 유닛 (54) 에 접속되어 있다. 차단 부재 승강 유닛 (54) 은, 상위치 (도 2 에 나타내는 위치) 로부터 하위치까지의 임의의 위치에 차단 부재 (51) 를 위치시킨다. 하위치는, 약액 노즐 (31) 등의 스캔 노즐이 기판 (W) 과 차단 부재 (51) 사이에 진입할 수 없는 높이까지 차단 부재 (51) 의 하면 (51L) 이 기판 (W) 의 상면에 근접하는 근접 위치이다. 상위치는, 스캔 노즐이 차단 부재 (51) 와 기판 (W) 사이에 진입 가능한 높이까지 차단 부재 (51) 가 퇴피한 이간 위치이다.
복수의 노즐은, 차단 부재 (51) 의 하면 (51L) 의 중앙부에서 개구되는 상측 중앙 개구 (61) 를 통해서 처리액이나 처리 가스 등의 처리 유체를 하방으로 토출하는 중심 노즐 (55) 을 포함한다. 중심 노즐 (55) 은, 회전축선 (A1) 을 따라 상하로 연장되어 있다. 중심 노즐 (55) 은, 차단 부재 (51) 의 중앙부를 상하로 관통하는 관통공 내에 배치되어 있다. 차단 부재 (51) 의 내주면은, 직경 방향 (회전축선 (A1) 에 직교하는 방향) 으로 간격을 두고 중심 노즐 (55) 의 외주면을 둘러싸고 있다. 중심 노즐 (55) 은, 차단 부재 (51) 와 함께 승강한다. 처리 유체를 토출하는 중심 노즐 (55) 의 토출구는, 차단 부재 (51) 의 상측 중앙 개구 (61) 의 상방에 배치되어 있다.
중심 노즐 (55) 은, 중심 노즐 (55) 에 불활성 가스를 안내하는 상측 기체 배관 (56) 에 접속되어 있다. 기판 처리 장치 (1) 는, 중심 노즐 (55) 로부터 토출되는 불활성 가스를 가열하는 히터 (59) 를 구비하고 있어도 된다. 상측 기체 배관 (56) 에 개재되어 장착된 상측 기체 밸브 (57) 가 개방되면, 불활성 가스의 유량을 변경하는 유량 조정 밸브 (58) 의 개도에 대응하는 유량으로, 불활성 가스가, 중심 노즐 (55) 의 토출구로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. 중심 노즐 (55) 로부터 토출되는 불활성 가스는, 질소 가스이다. 불활성 가스는, 헬륨 가스나 아르곤 가스 등의 질소 가스 이외의 가스이어도 된다.
차단 부재 (51) 의 내주면과 중심 노즐 (55) 의 외주면은, 상하로 연장되는 통상의 상측 기체 유로 (62) 를 형성하고 있다. 상측 기체 유로 (62) 는, 불활성 가스를 차단 부재 (51) 의 상측 중앙 개구 (61) 로 유도하는 상측 기체 배관 (63) 에 접속되어 있다. 상측 기체 배관 (63) 에 개재되어 장착된 상측 기체 밸브 (64) 가 개방되면, 불활성 가스의 유량을 변경하는 유량 조정 밸브 (65) 의 개도에 대응하는 유량으로, 불활성 가스가, 차단 부재 (51) 의 상측 중앙 개구 (61) 로부터 하방으로 연속적으로 토출된다. 차단 부재 (51) 의 상측 중앙 개구 (61) 로부터 토출되는 불활성 가스는, 질소 가스이다. 불활성 가스는, 헬륨 가스나 아르곤 가스 등의 질소 가스 이외의 가스이어도 된다.
복수의 노즐은, 기판 (W) 의 하면 중앙부를 향하여 처리액을 토출하는 하면 노즐 (71) 을 포함한다. 하면 노즐 (71) 은, 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 과 기판 (W) 의 하면 사이에 배치된 노즐 원판부와, 노즐 원판부로부터 하방으로 연장되는 노즐 통상부를 포함한다. 하면 노즐 (71) 의 토출구는, 노즐 원판부의 상면 중앙부에서 개구되어 있다. 기판 (W) 이 스핀 척 (10) 에 유지되어 있을 때에는, 하면 노즐 (71) 의 토출구가, 기판 (W) 의 하면 중앙부에 상하로 대향한다.
하면 노즐 (71) 은, 가열 유체의 일례인 온수 (실온보다 고온의 순수) 를 하면 노즐 (71) 에 안내하는 가열 유체 배관 (72) 에 접속되어 있다. 하면 노즐 (71) 에 공급되는 순수는, 가열 유체 배관 (72) 에 개재되어 장착된 히터 (75) 에 의해 가열된다. 가열 유체 배관 (72) 에 개재되어 장착된 가열 유체 밸브 (73) 가 개방되면, 온수의 유량을 변경하는 유량 조정 밸브 (74) 의 개도에 대응하는 유량으로, 온수가, 하면 노즐 (71) 의 토출구로부터 상방으로 연속적으로 토출된다. 이로써, 온수가 기판 (W) 의 하면에 공급된다.
하면 노즐 (71) 의 외주면과 스핀 베이스 (12) 의 내주면은, 상하로 연장되는 통상의 하측 기체 유로 (82) 를 형성하고 있다. 하측 기체 유로 (82) 는, 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 의 중앙부에서 개구되는 하측 중앙 개구 (81) 를 포함한다. 하측 기체 유로 (82) 는, 불활성 가스를 스핀 베이스 (12) 의 하측 중앙 개구 (81) 로 유도하는 하측 기체 배관 (83) 에 접속되어 있다. 하측 기체 배관 (83) 에 개재되어 장착된 하측 기체 밸브 (84) 가 개방되면, 불활성 가스의 유량을 변경하는 유량 조정 밸브 (85) 의 개도에 대응하는 유량으로, 불활성 가스가, 스핀 베이스 (12) 의 하측 중앙 개구 (81) 로부터 상방으로 연속적으로 토출된다.
스핀 베이스 (12) 의 하측 중앙 개구 (81) 로부터 토출되는 불활성 가스는, 질소 가스이다. 불활성 가스는, 헬륨 가스나 아르곤 가스 등의 질소 가스 이외의 가스이어도 된다. 기판 (W) 이 스핀 척 (10) 에 유지되어 있을 때, 스핀 베이스 (12) 의 하측 중앙 개구 (81) 가 질소 가스를 토출하면, 질소 가스는, 기판 (W) 의 하면과 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 사이를 방사상으로 흐른다. 이로써, 기판 (W) 과 스핀 베이스 (12) 사이의 공간이 질소 가스로 채워진다.
도 3 은 제어 장치 (3) 의 하드웨어를 나타내는 블록도이다.
제어 장치 (3) 는, 컴퓨터 본체 (3a) 와, 컴퓨터 본체 (3a) 에 접속된 주변 장치 (3d) 를 포함하는 컴퓨터이다. 컴퓨터 본체 (3a) 는, 각종 명령을 실행하는 CPU (3b) (central processing unit : 중앙 처리 장치) 와, 정보를 기억하는 주기억 장치 (3c) 를 포함한다. 주변 장치 (3d) 는, 프로그램 (P) 등의 정보를 기억하는 보조 기억 장치 (3e) 와, 리무버블 미디어 (RM) 로부터 정보를 판독하는 판독 장치 (3f) 와, 호스트 컴퓨터 (HC) 등의 다른 장치와 통신하는 통신 장치 (3g) 를 포함한다.
제어 장치 (3) 는, 입력 장치 및 표시 장치에 접속되어 있다. 입력 장치는, 사용자나 메인터넌스 담당자 등의 조작자가 기판 처리 장치 (1) 에 정보를 입력할 때에 조작된다. 정보는, 표시 장치의 화면에 표시된다. 입력 장치는, 키보드, 포인팅 디바이스 및 터치 패널 중 어느 것이어도 되고, 이들 이외의 장치이어도 된다. 입력 장치 및 표시 장치를 겸하는 터치 패널 디스플레이가 기판 처리 장치 (1) 에 형성되어도 된다.
CPU (3b) 는, 보조 기억 장치 (3e) 에 기억된 프로그램 (P) 을 실행한다. 보조 기억 장치 (3e) 내의 프로그램 (P) 은, 제어 장치 (3) 에 미리 인스톨된 것이어도 되고, 판독 장치 (3f) 를 통해서 리무버블 미디어 (RM) 로부터 보조 기억 장치 (3e) 로 보내진 것이어도 되고, 호스트 컴퓨터 (HC) 등의 외부 장치로부터 통신 장치 (3g) 를 통해서 보조 기억 장치 (3e) 로 보내진 것이어도 된다.
보조 기억 장치 (3e) 및 리무버블 미디어 (RM) 는, 전력이 공급되고 있지 않아도 기억을 유지하는 불휘발성 메모리이다. 보조 기억 장치 (3e) 는, 예를 들어, 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치이다. 리무버블 미디어 (RM) 는, 예를 들어, 콤팩트 디스크 등의 광 디스크 또는 메모리 카드 등의 반도체 메모리이다. 리무버블 미디어 (RM) 는, 프로그램 (P) 이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 일례이다. 리무버블 미디어 (RM) 는, 일시적이지 않은 유형의 기록 매체이다.
보조 기억 장치 (3e) 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 상이하다. 제어 장치 (3) 는, 호스트 컴퓨터 (HC) 에 의해 지정된 레시피에 따라 기판 (W) 이 처리되도록 기판 처리 장치 (1) 를 제어한다. 제어 장치 (3) 는, 이하의 각 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
다음으로, 제 1 실시예에 대해 설명한다.
도 4 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실시되는 기판 (W) 의 처리의 일례 (제 1 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 도 5a ∼ 도 5c 는, 제 1 실시예가 실시되고 있을 때의 기판 (W) 의 상태를 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 도 2 및 도 4 를 참조한다. 도 5a ∼ 도 5c 에 대해서는 적절히 참조한다.
처리되는 기판 (W) 은, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼이다. 기판 (W) 의 표면은, 트랜지스터나 커패시터 등의 디바이스가 형성되는 디바이스 형성면에 상당한다. 기판 (W) 은, 패턴 형성면인 기판 (W) 의 표면에 패턴 (P1) (도 14a 참조) 이 형성된 기판 (W) 이어도 되고, 기판 (W) 의 표면에 패턴 (P1) 이 형성되어 있지 않은 기판 (W) 이어도 된다. 후자의 경우, 후술하는 약액 공급 공정에서 패턴 (P1) 이 형성되어도 된다.
기판 처리 장치 (1) 에 의해 기판 (W) 이 처리될 때에는, 챔버 (4) 내에 기판 (W) 을 반입하는 반입 공정 (도 4 의 스텝 S1) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있고, 모든 가드 (24) 가 하위치에 위치하고 있고, 모든 스캔 노즐이 대기 위치에 위치하고 있는 상태에서, 센터 로봇 (CR) (도 1a 참조) 이, 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지하면서, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 내에 진입시킨다. 그리고, 센터 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 의 표면이 위를 향해진 상태에서 핸드 (H1) 상의 기판 (W) 을 복수의 척 핀 (11) 상에 둔다. 그 후, 복수의 척 핀 (11) 이 기판 (W) 의 외주면에 가압되어, 기판 (W) 이 파지된다. 센터 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 을 스핀 척 (10) 상에 둔 후, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 의 내부로부터 퇴피시킨다.
다음으로, 상측 기체 밸브 (64) 및 하측 기체 밸브 (84) 가 개방되고, 차단 부재 (51) 의 상측 중앙 개구 (61) 및 스핀 베이스 (12) 의 하측 중앙 개구 (81) 가 질소 가스의 토출을 개시한다. 이로써, 기판 (W) 과 차단 부재 (51) 사이의 공간이 질소 가스로 채워진다. 동일하게, 기판 (W) 과 스핀 베이스 (12) 사이의 공간이 질소 가스로 채워진다. 한편, 가드 승강 유닛 (27) 이 적어도 하나의 가드 (24) 를 하위치로부터 상위치로 상승시킨다. 그 후, 스핀 모터 (14) 가 구동되어, 기판 (W) 의 회전이 개시된다 (도 4 의 스텝 S2). 이로써, 기판 (W) 이 약액 공급 속도 (100 rpm 이상, 1000 rpm 미만) 로 회전한다.
다음으로, 약액을 기판 (W) 의 상면에 공급하여, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 약액의 액막을 형성하는 약액 공급 공정 (도 4 의 스텝 S3) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있고, 적어도 하나의 가드 (24) 가 상위치에 위치하고 있는 상태에서, 노즐 이동 유닛 (34) 이 약액 노즐 (31) 을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 약액 밸브 (33) 가 개방되고, 약액 노즐 (31) 이 약액의 토출을 개시한다. 약액 밸브 (33) 가 개방되고 나서 소정 시간이 경과하면, 약액 밸브 (33) 가 폐쇄되고, 약액의 토출이 정지된다. 그 후, 노즐 이동 유닛 (34) 이, 약액 노즐 (31) 을 대기 위치로 이동시킨다.
약액 노즐 (31) 로부터 토출된 약액은, 약액 공급 속도로 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면에 충돌한 후, 원심력에 의해 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 그 때문에, 약액이 기판 (W) 의 상면 전역에 공급되어, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 약액의 액막이 형성된다. 약액 노즐 (31) 이 약액을 토출하고 있을 때, 노즐 이동 유닛 (34) 은, 기판 (W) 의 상면에 대한 약액의 착액 위치가 중앙부와 외주부를 지나도록 착액 위치를 이동시켜도 되고, 중앙부에서 착액 위치를 정지시켜도 된다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판 (W) 의 상면에 공급하여, 기판 (W) 상의 약액을 씻어내는 린스액 공급 공정 (도 4 의 스텝 S4) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있고, 적어도 하나의 가드 (24) 가 상위치에 위치하고 있는 상태에서, 노즐 이동 유닛 (38) 이 린스액 노즐 (35) 을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 린스액 밸브 (37) 가 개방되고, 린스액 노즐 (35) 이 린스액의 토출을 개시한다. 순수의 토출이 개시되기 전에, 가드 승강 유닛 (27) 은, 기판 (W) 으로부터 배출된 액체를 받아들이는 가드 (24) 를 전환하기 위해서, 적어도 하나의 가드 (24) 를 연직으로 이동시켜도 된다. 린스액 밸브 (37) 가 개방되고 나서 소정 시간이 경과하면, 린스액 밸브 (37) 가 폐쇄되고, 린스액의 토출이 정지된다. 그 후, 노즐 이동 유닛 (38) 이, 린스액 노즐 (35) 을 대기 위치로 이동시킨다.
린스액 노즐 (35) 로부터 토출된 순수는, 린스액 공급 속도 (100 rpm 이상, 1000 rpm 미만) 로 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면에 충돌한 후, 원심력에 의해 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판 (W) 상의 약액은, 린스액 노즐 (35) 로부터 토출된 순수로 치환된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 린스액 노즐 (35) 이 순수를 토출하고 있을 때, 노즐 이동 유닛 (38) 은, 기판 (W) 의 상면에 대한 순수의 착액 위치가 중앙부와 외주부를 지나도록 착액 위치를 이동시켜도 되고, 중앙부에서 착액 위치를 정지시켜도 된다.
다음으로, 제 1 액체를 기판 (W) 의 상면에 공급하여, 기판 (W) 의 상면 상의 린스액을 제 1 액체로 치환하는 제 1 치환 공정 (도 4 의 스텝 S5) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있고, 적어도 하나의 가드 (24) 가 상위치에 위치하고 있는 상태에서, 노즐 이동 유닛 (42) 이 제 1 액체 노즐 (39) 을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 스핀 척 (10) 이 기판 (W) 을 제 1 치환 속도로 회전시킨다. 제 1 치환 속도는, 린스액 공급 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 제 1 액체 노즐 (39) 이 기판 (W) 의 상방에 위치하고 있는 상태에서, 제 1 액체 밸브 (41) 가 개방되고, 제 1 액체 노즐 (39) 이 제 1 액체의 토출을 개시한다. 제 1 액체의 토출이 개시되기 전에, 가드 승강 유닛 (27) 은, 기판 (W) 으로부터 배출된 액체를 받아들이는 가드 (24) 를 전환하기 위해서, 적어도 하나의 가드 (24) 를 연직으로 이동시켜도 된다.
제 1 액체 노즐 (39) 로부터 토출된 제 1 액체는, 제 1 치환 속도로 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면에 충돌한 후, 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판 (W) 상의 순수는, 제 1 액체 노즐 (39) 로부터 토출된 제 1 액체로 치환된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 제 1 액막 (F1) (제 1 액체의 액막. 이하 동일.) 이 형성된다. 제 1 액체 노즐 (39) 이 제 1 액체를 토출하고 있을 때, 노즐 이동 유닛 (42) 은, 기판 (W) 의 상면에 대한 제 1 액체의 착액 위치가 중앙부와 외주부를 지나도록 착액 위치를 이동시켜도 되고, 중앙부에서 착액 위치를 정지시켜도 된다.
순수의 액막이 제 1 액막 (F1) 으로 치환된 후에는, 제 1 액체의 토출을 정지시키면서, 제 1 액막 (F1) 을 기판 (W) 의 상면 상에 유지하는 제 1 패들 공정 (도 4 의 스텝 S6) 이 실시된다.
구체적으로는, 제 1 액체 노즐 (39) 로부터 토출된 제 1 액체가 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 충돌하는 중앙 처리 위치에서 제 1 액체 노즐 (39) 이 정지되어 있을 때, 스핀 척 (10) 이 기판 (W) 의 회전 속도를 제 1 치환 속도에서 제 1 패들 속도로 저하시킨다. 제 1 패들 속도는, 예를 들어, 0 을 초과하고 50 rpm 이하의 속도이다. 기판 (W) 의 회전 속도가 제 1 패들 속도로 저하된 후, 제 1 액체 밸브 (41) 가 폐쇄되고, 제 1 액체의 토출이 정지된다. 그 후, 노즐 이동 유닛 (42) 이, 제 1 액체 노즐 (39) 을 중앙 처리 위치로부터 대기 위치로 이동시킨다.
기판 (W) 의 회전 속도가 제 1 패들 속도로 저하되면, 기판 (W) 상의 제 1 액체에 가해지는 원심력이 약해진다. 그 때문에, 제 1 액체는, 기판 (W) 의 상면으로부터 배출되지 않거나, 혹은 미량밖에 배출되지 않는다. 따라서, 제 1 액체의 토출이 정지된 후에도, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 제 1 액막 (F1) 이 기판 (W) 상에 유지된다. 순수의 액막을 제 1 액막 (F1) 으로 치환한 후에, 미량의 순수가 패턴 (P1) (도 14a 참조) 사이에 남아 있었다고 해도, 이 순수는, 제 1 액체에 용해되어, 제 1 액체 중으로 확산된다. 이로써, 패턴 (P1) 사이에 잔류하는 순수를 줄일 수 있다.
다음으로, 제 2 액체를 기판 (W) 의 상면에 공급하여, 기판 (W) 의 상면 상의 제 1 액체를 제 2 액체로 치환하는 제 2 치환 공정 (도 4 의 스텝 S7-1) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있고, 적어도 하나의 가드 (24) 가 상위치에 위치하고 있는 상태에서, 노즐 이동 유닛 (46) 이 제 2 액체 노즐 (43) 을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 스핀 척 (10) 이 기판 (W) 을 제 2 치환 속도로 회전시킨다. 제 2 치환 속도는, 린스액 공급 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 제 2 치환 속도는, 제 1 치환 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 제 2 액체 노즐 (43) 이 기판 (W) 의 상방에 위치하고 있는 상태에서, 제 2 액체 밸브 (45) 가 개방되고, 제 2 액체 노즐 (43) 이 제 2 액체의 토출을 개시한다. 제 2 액체의 토출이 개시되기 전에, 가드 승강 유닛 (27) 은, 기판 (W) 으로부터 배출된 액체를 받아들이는 가드 (24) 를 전환하기 위해서, 적어도 하나의 가드 (24) 를 연직으로 이동시켜도 된다.
제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출된 제 2 액체는, 제 2 치환 속도로 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면에 충돌한 후, 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 제 2 액체 노즐 (43) 이 제 2 액체를 토출하고 있을 때, 노즐 이동 유닛 (46) 은, 기판 (W) 의 상면에 대한 제 2 액체의 착액 위치가 중앙부와 외주부를 지나도록 착액 위치를 이동시켜도 되고, 중앙부에서 착액 위치를 정지시켜도 된다. 이 예에서는, 노즐 이동 유닛 (46) 은, 제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출된 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 충돌하는 중앙 처리 위치에서 제 2 액체 노즐 (43) 을 정지시킨다.
제 2 액체 노즐 (43) 이 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향하여 제 2 액체를 토출하면, 제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출된 제 2 액체는, 기판 (W) 의 상면의 중앙부에서 제 1 액막 (F1) 에 충돌한다. 제 2 액체는, 제 1 액막 (F1) 을 관통하여, 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 충돌한다. 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 있던 제 1 액체는, 제 2 액체의 공급에 의해, 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흘러가게 된다. 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 충돌한 제 2 액체는, 기판 (W) 의 상면의 중앙부로부터 기판 (W) 의 상면을 따라 모든 방향으로 외방으로 흐른다. 이로써, 도 5a 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 덮는 거의 원형의 제 2 액막 (F2) (제 2 액체의 액막. 이하 동일.) 과, 제 2 액막 (F2) 을 둘러싸는 링상의 제 1 액막 (F1) 이, 기판 (W) 의 상면에 형성된다.
제 2 액체의 비중은, 제 1 액체의 비중보다 크다. 그 때문에, 제 1 액체와 제 2 액체의 계면에서는, 제 2 액체가 중력으로 기판 (W) 의 상면측으로 이동하고, 제 1 액체가 제 2 액체 위로 이동한다. 요컨대, 비중차에 의해 제 2 액체가 제 1 액체와 기판 (W) 사이에 들어간다 (도 5a 참조). 제 2 액체의 토출이 계속되면, 이와 같은 계면이 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 이동한다. 따라서, 제 2 액체와 기판 (W) 사이에 잔류하는 제 1 액체를 줄일 수 있어, 제 1 액체를 확실하게 제 2 액체로 치환할 수 있다. 이로써, 패턴 (P1) (도 14a 참조) 사이에 잔류하는 제 1 액체를 줄일 수 있다.
제 2 액체의 토출이 계속되면, 제 2 액막 (F2) 의 외경이 서서히 증가함과 함께, 링상의 제 1 액막 (F1) 의 폭 (제 1 액막 (F1) 의 내주로부터 기판 (W) 의 외주면까지의 직경 방향의 길이) 이 서서히 감소한다. 제 2 액체의 토출이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 퍼져, 모두 또는 거의 모든 제 1 액체가 제 2 액체로 치환된다. 이로써, 도 5b 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 제 2 액막 (F2) 이 형성된다. 그 후, 제 2 액체 밸브 (45) 가 폐쇄되고, 제 2 액체의 토출이 정지된다.
제 2 액체는, 제 2 치환 속도로 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면에 공급된다. 이 예에서는, 제 2 치환 속도는, 린스액 공급 속도보다 작고, 제 1 패들 속도 (예를 들어, 0 을 초과하고 50 rpm 이하의 속도) 와 동일하다. 요컨대, 제 2 액체는, 저속으로 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 향하여 토출된다. 전술한 바와 같이, 제 2 액체의 토출이 계속되면, 제 2 액막 (F2) 의 외경이 서서히 증가한다. 저속으로 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 향하여 제 2 액체를 계속 토출하면, 제 2 액막 (F2) 의 외주는, 거의 원형인 채로 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓어진다.
이에 대해, 제 1 액체 및 제 2 액체의 성질의 차이가 큰 경우, 고속으로 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 향하여 제 2 액체를 계속 토출하면, 제 1 액체가 기판 (W) 의 상면의 외주부에 남을 우려가 있다. 예를 들어, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 평면에서 보았을 때 기판 (W) 의 상면의 외주부에서 톱니 모양이 되어, 제 1 액체가 제 2 액막 (F2) 의 톱니 모양의 외주 사이에 남을 우려가 있다. 이러한 우려가 있는 경우는, 상기와 같이, 저속으로 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 향하여 제 2 액체를 계속 토출해도 된다.
스핀 척 (10) 은, 제 2 액체의 토출이 정지된 상태에서, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 제 2 액막 (F2) 을 유지하는 기판 (W) 을 제 2 치환 속도로 회전시킨다. 전술한 바와 같이, 이 예에서는, 제 2 치환 속도는, 제 1 패들 속도와 동일하다. 제 2 치환 속도가 제 1 패들 속도와 동일한 경우, 제 2 액체는, 기판 (W) 의 상면으로부터 배출되지 않거나, 혹은 미량밖에 배출되지 않는다. 따라서, 제 2 액체의 토출이 정지된 상태에서, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 제 2 액막 (F2) 이 기판 (W) 의 상면 상에 유지된다 (제 2 패들 공정 (도 4 의 스텝 S8-1)).
제 1 액막 (F1) 을 제 2 액막 (F2) 으로 치환한 후에, 미량의 제 1 액체가 제 2 액막 (F2) 과 기판 (W) 사이에 남아 있었다고 해도, 이 제 1 액체는, 제 2 액체에 용해되어, 제 2 액체 중에 확산된다. 이로써, 제 2 액막 (F2) 과 기판 (W) 사이에 잔류하는 제 1 액체를 줄일 수 있다. 제 2 액체의 토출이 정지된 후에도, 제 2 액막 (F2) 을 기판 (W) 의 상면에 유지하면, 제 1 액체를 제 2 액체에 용해시키는 시간을 연장할 수 있어, 보다 많은 제 1 액체를 제 2 액체 중에 용해시킬 수 있다.
다음으로, 기판 (W) 의 고속 회전에 의해 기판 (W) 을 건조시키는 건조 공정 (도 4 의 스텝 S11) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 승강 유닛 (54) 이 차단 부재 (51) 를 상위치로부터 하위치로 하강시킨다. 이 상태에서, 스핀 척 (10) 이 린스액 공급 속도보다 큰 고회전 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 기판 (W) 을 회전시킨다. 기판 (W) 의 상면 상의 제 2 액체는, 무질서하게 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 이로써, 도 5c 에 나타내는 바와 같이, 제 2 액체가 기판 (W) 으로부터 제거되고, 기판 (W) 이 건조된다. 기판 (W) 의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 척 (10) 이 회전을 정지한다. 이로써, 기판 (W) 의 회전이 정지된다 (도 4 의 스텝 S12).
다음에, 기판 (W) 을 챔버 (4) 로부터 반출하는 반출 공정 (도 4 의 스텝 S13) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 승강 유닛 (54) 이 차단 부재 (51) 를 상위치까지 상승시키고, 가드 승강 유닛 (27) 이 모든 가드 (24) 를 하위치까지 하강시킨다. 또한, 상측 기체 밸브 (64) 및 하측 기체 밸브 (84) 가 폐쇄되고, 차단 부재 (51) 의 상측 중앙 개구 (61) 와 스핀 베이스 (12) 의 하측 중앙 개구 (81) 가 질소 가스의 토출을 정지시킨다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 이, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 내에 진입시킨다. 센터 로봇 (CR) 은, 복수의 척 핀 (11) 이 기판 (W) 의 파지를 해제한 후, 스핀 척 (10) 상의 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지한다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지하면서, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 의 내부로부터 퇴피시킨다. 이로써, 처리가 끝난 기판 (W) 이 챔버 (4) 로부터 반출된다.
다음으로, 제 2 실시예에 대해 설명한다.
반입 공정 (도 6 의 스텝 S1) 으로부터 제 1 패들 공정 (도 6 의 스텝 S6) 까지의 제 2 실시예의 흐름은 제 1 실시예와 동일하므로, 이하에서는, 제 2 치환 공정 이후의 흐름에 대해 설명한다.
도 6 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실시되는 기판 (W) 의 처리의 다른 예 (제 2 실시예) 에 대해서 설명하기 위한 공정도이다. 도 7a ∼ 도 7f 는, 제 2 실시예가 실시되고 있을 때의 기판 (W) 의 상태를 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 도 2 및 도 6 을 참조한다. 도 7a ∼ 도 7f 에 대해서는 적절히 참조한다.
제 1 액막 (F1) 이 형성된 후에는, 제 2 액체를 기판 (W) 의 상면에 공급하여, 기판 (W) 의 상면 상의 제 1 액체를 제 2 액체로 치환하는 제 2 치환 공정 (도 6 의 스텝 S7-2) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있고, 적어도 하나의 가드 (24) 가 상위치에 위치하고 있는 상태에서, 노즐 이동 유닛 (46) 이 제 2 액체 노즐 (43) 을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 스핀 척 (10) 이 기판 (W) 을 제 2 치환 속도로 회전시킨다. 제 2 치환 속도는, 린스액 공급 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 제 2 치환 속도는, 제 1 치환 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 제 2 액체 노즐 (43) 이 기판 (W) 의 상방에 위치하고 있는 상태에서, 제 2 액체 밸브 (45) 가 개방되고, 제 2 액체 노즐 (43) 이 제 2 액체의 토출을 개시한다.
제 2 액체의 토출이 개시되기 전에, 가드 승강 유닛 (27) 은, 기판 (W) 으로부터 배출된 액체를 받아들이는 가드 (24) 를 전환하기 위해서, 적어도 하나의 가드 (24) 를 연직으로 이동시켜도 된다. 제 2 액체 노즐 (43) 이 제 2 액체를 토출하고 있을 때, 노즐 이동 유닛 (46) 은, 기판 (W) 의 상면에 대한 제 2 액체의 착액 위치가 중앙부와 외주부를 지나도록 착액 위치를 이동시켜도 되고, 중앙부에서 착액 위치를 정지시켜도 된다. 이 예에서는, 노즐 이동 유닛 (46) 은, 제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출된 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 충돌하는 중앙 처리 위치에서 제 2 액체 노즐 (43) 을 정지시킨다.
도 7a 에 나타내는 바와 같이, 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향하여 토출되면, 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 덮는 거의 원형의 제 2 액막 (F2) 과, 제 2 액막 (F2) 을 둘러싸는 링상의 제 1 액막 (F1) 이, 기판 (W) 의 상면에 형성된다. 제 2 액체의 토출이 계속되면, 제 2 액막 (F2) 의 외경이 서서히 증가함과 함께, 링상의 제 1 액막 (F1) 의 폭이 서서히 감소한다. 제 2 액체 밸브 (45) 는, 제 1 액막 (F1) 이 기판 (W) 의 상면으로부터 없어지기 전에 폐쇄된다. 도 7b 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 제 1 액막 (F1) 이 기판 (W) 의 상면의 외주부에만 남도록, 제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출되는 제 2 액체의 총량이 제어된다. 제 1 액막 (F1) 의 폭은, 제 2 액막 (F2) 의 반경보다도 작다.
스핀 척 (10) 은, 제 2 액체의 토출이 정지된 상태에서, 거의 원형의 제 2 액막 (F2) 과 링상의 제 1 액막 (F1) 을 유지하는 기판 (W) 을 제 2 치환 속도로 회전시킨다. 제 2 치환 속도는, 제 1 패들 속도 (예를 들어, 0 을 초과하고 50 rpm 이하의 속도) 와 동일해도 된다. 제 2 치환 속도가 제 1 패들 속도와 동일한 경우, 제 1 액체는, 기판 (W) 의 상면으로부터 배출되지 않거나, 혹은 미량밖에 배출되지 않는다. 따라서, 도 7b 에 나타내는 바와 같이, 제 2 액체의 토출이 정지된 상태에서, 거의 원형의 제 2 액막 (F2) 과 링상의 제 1 액막 (F1) 이 기판 (W) 의 상면 상에 유지된다 (제 2 패들 공정 (도 6 의 스텝 S8-2)).
기판 (W) 의 상면의 외주부에 링상의 제 1 액막 (F1) 을 남기지 않고, 제 2 액막 (F2) 의 외주를 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓히면, 얇은 제 2 액막 (F2) 이 기판 (W) 의 상면에 형성된다. 이것은, 제 2 액체의 표면 장력이 낮기 때문이다. 또한, 제 2 액막 (F2) 이 얇은 것에 더하여, 제 2 액체의 휘발성이 높기 때문에, 제 2 액체의 토출을 정지시키면, 기판 (W) 상의 제 2 액체가 바로 증발하여, 기판 (W) 의 상면의 일부가 단시간에 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출될지도 모른다.
이에 대해, 제 1 액체의 표면 장력이 제 2 액체의 표면 장력보다 높기 때문에, 기판 (W) 의 상면의 외주부에 남는 제 1 액막 (F1) 의 두께는, 제 2 액막 (F2) 의 두께보다 크다. 기판 (W) 의 상면에 공급된 제 2 액체는, 링상의 제 1 액막 (F1) 의 내측에 모인다. 따라서, 제 2 액막 (F2) 의 외주를 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓힌 경우에 비해 두꺼운 제 2 액막 (F2) 이 제 1 액막 (F1) 의 내측에 형성된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 일부가 단시간에 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출시키는 노출공 (H) 을 제 2 액막 (F2) 에 형성하고, 이 노출공 (H) 의 외측 가장자리를 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓히는 액체 배출 공정이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있고, 적어도 하나의 가드 (24) 가 상위치에 위치하고 있는 상태에서, 가열 유체 밸브 (73) 가 개방되고, 하면 노즐 (71) 이 가열 유체의 일례인 온수 (예를 들어, 45 ∼ 60 ℃) 의 토출을 개시한다. 온수의 토출은, 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면에 공급되기 전 또는 후에 개시되어도 되고, 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면에 공급됨과 동시에 개시되어도 된다. 온수의 토출은, 노출공 (H) 의 외측 가장자리가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓어진 후에 정지된다. 노출공 (H) 이 형성된 후이면, 온수의 토출은, 노출공 (H) 의 외측 가장자리가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓어지기 전에 정지되어도 된다.
또, 스핀 척 (10) 은, 기판 (W) 을 액체 배출 속도로 회전시킨다. 액체 배출 속도는, 제 1 패들 속도보다 크다. 액체 배출 속도는, 제 2 치환 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 이 예에서는, 액체 배출 속도는, 제 1 패들 속도보다 크고, 린스액 공급 속도보다 작은 속도이다. 액체 배출 속도가 제 2 치환 속도와 상이한 경우, 기판 (W) 의 회전 속도는, 온수의 토출이 개시되기 전 또는 후에 변경되어도 되고, 온수의 토출이 개시되는 것과 동시에 변경되어도 된다. 또, 온수의 토출이 개시되기 전에, 가드 승강 유닛 (27) 은, 기판 (W) 으로부터 배출된 액체를 받아들이는 가드 (24) 를 전환하기 위해서, 적어도 하나의 가드 (24) 를 연직으로 이동시켜도 된다.
도 7c 에 나타내는 바와 같이, 하면 노즐 (71) 은, 기판 (W) 으로의 제 2 액체의 토출이 정지되어 있고, 거의 원형의 제 2 액막 (F2) 과 링상의 제 1 액막 (F1) 이 기판 (W) 의 상면에 유지되어 있는 상태에서, 기판 (W) 의 하면의 중앙부를 향하여 온수를 토출한다. 하면 노즐 (71) 로부터 상방으로 토출된 온수는, 기판 (W) 의 하면 중앙부에 충돌한 후, 회전하고 있는 기판 (W) 의 하면을 따라 외방으로 흐른다. 이로써, 온수가 기판 (W) 의 하면 전역에 공급되어, 기판 (W) 의 전역이 가열된다. 기판 (W) 의 상면 상의 제 1 액체 및 제 2 액체는, 기판 (W) 을 개재하여 간접적으로 가열된다.
제 1 액체 및 제 2 액체의 가열에 의해 제 1 액체 및 제 2 액체의 증발이 촉진된다. 하면 노즐 (71) 로부터 토출된 온수가 기판 (W) 의 하면의 중앙부에 최초로 충돌하므로, 온수로부터 기판 (W) 에 전달되는 열량은, 기판 (W) 의 하면의 중앙부에 가까워짐에 따라 증가한다. 제 2 액체의 증발 속도는, 기판 (W) 의 상면의 중앙부에서 가장 크다. 그 때문에, 도 7d 에 나타내는 바와 같이, 제 2 액막 (F2) 의 중앙부를 관통하는 거의 원형의 노출공 (H) 이 형성되고 (구멍 형성 공정 (도 6 의 스텝 9-2)), 제 2 액막 (F2) 이 링상으로 변화한다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 중앙부가 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출된다.
노출공 (H) 이 제 2 액막 (F2) 의 중앙부에 형성된 후에는, 링상의 제 2 액막 (F2) 의 내주를 형성하는 제 2 액체가 증발한다. 이로써, 노출공 (H) 의 직경에 상당하는 제 2 액막 (F2) 의 내경이 넓어진다. 또한, 기판 (W) 의 상면 상의 제 2 액체가 원심력에 의해 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흘러, 제 2 액막 (F2) 의 내경 및 외경이 넓어진다. 기판 (W) 의 상면의 외주부 상의 제 1 액체는, 제 2 액체에 의해 외방으로 눌려, 기판 (W) 으로부터 배출된다. 이로써, 도 7e 에 나타내는 바와 같이, 제 1 액막 (F1) 이 기판 (W) 으로부터 배출된다. 그 후, 도 7f 에 나타내는 바와 같이, 제 2 액막 (F2) 의 내주가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓어져 (구멍 확대 공정 (도 6 의 스텝 10-2)), 제 2 액막 (F2) 이 기판 (W) 으로부터 배출된다. 이로써, 육안으로 볼 수 있는 크기의 액적이 기판 (W) 의 상면으로부터 없어져, 기판 (W) 의 상면 전역이 노출된다.
실온보다 높고, 물의 비점 이하의 값이면, 온수의 온도는 어떠한 값이어도 된다. 온수의 온도는, 제 2 액체의 비점 이상이어도 된다. 예를 들어, 온수의 온도는, 제 2 액체의 비점보다 조금 높은 온도이어도 된다. 구체적으로는, 온수의 온도로부터 제 2 액체의 비점을 뺀 값은, 실온 이하이어도 된다. 온수의 온도가 제 2 액체의 비점 이상인 경우, 적어도 기판 (W) 의 상면의 중앙부는, 제 2 액체의 비점 이상의 온도까지 가열된다.
온수의 온도가 제 2 액체의 비점보다 조금 높은 경우, 제 2 액체가 적어도 기판 (W) 의 상면의 중앙부에서 기화되고, 다수의 작은 기포가 제 2 액체와 기판 (W) 의 상면 사이에 개재된다. 제 2 액체의 공급이 개시되기 전부터 온수의 토출이 개시되는 경우, 제 2 액체는, 비중차로 제 1 액체와 기판 (W) 사이에 들어가, 기판 (W) 에 공급된 직후 (예를 들어 기판 (W) 에 공급되고 나서 5 초 이내에) 기판 (W) 의 상면 상에서 기화된다.
제 2 액체가 제 2 액막 (F2) 과 기판 (W) 의 계면에서 기화되면, 제 2 액체의 증기를 포함하는 증기층 (도 14a 참조) 이 제 2 액막 (F2) 과 기판 (W) 사이에 형성되고, 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면으로부터 떨어진다. 이 경우, 증기층의 두께가 패턴 (P1) 의 높이보다 크면, 패턴 (P1) 사이에서 모든 제 2 액체가 없어진다. 그 때문에, 패턴 (P1) 의 도괴를 방지하면서, 제 2 액막 (F2) 을 기판 (W) 으로부터 배출할 수 있다.
다음으로, 기판 (W) 의 고속 회전에 의해 기판 (W) 을 건조시키는 건조 공정 (도 6 의 스텝 S11) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 승강 유닛 (54) 이 차단 부재 (51) 를 상위치로부터 하위치로 하강시킨다. 이 상태에서, 스핀 척 (10) 이 린스액 공급 속도보다 큰 고회전 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 기판 (W) 을 회전시킨다. 육안으로 볼 수 없는 크기의 액적이 기판 (W) 의 상면 (예를 들어, 패턴 (P1) 사이) 에 남아 있었다고 해도, 이와 같은 액적은, 기판 (W) 이 고속으로 회전하고 있는 동안에 증발한다. 이로써, 기판 (W) 이 건조된다. 기판 (W) 의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 척 (10) 이 회전을 정지한다. 이로써, 기판 (W) 의 회전이 정지된다 (도 6 의 스텝 S12).
다음으로, 기판 (W) 을 챔버 (4) 로부터 반출하는 반출 공정 (도 6 의 스텝 S13) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 승강 유닛 (54) 이 차단 부재 (51) 를 상위치까지 상승시키고, 가드 승강 유닛 (27) 이 모든 가드 (24) 를 하위치까지 하강시킨다. 또한, 상측 기체 밸브 (64) 및 하측 기체 밸브 (84) 가 폐쇄되고, 차단 부재 (51) 의 상측 중앙 개구 (61) 와 스핀 베이스 (12) 의 하측 중앙 개구 (81) 가 질소 가스의 토출을 정지시킨다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 이, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 내에 진입시킨다. 센터 로봇 (CR) 은, 복수의 척 핀 (11) 이 기판 (W) 의 파지를 해제한 후, 스핀 척 (10) 상의 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지한다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지하면서, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 의 내부로부터 퇴피시킨다. 이로써, 처리가 끝난 기판 (W) 이 챔버 (4) 로부터 반출된다.
다음으로, 제 3 실시예에 대해 설명한다.
반입 공정 (도 8 의 스텝 S1) 으로부터 제 1 패들 공정 (도 8 의 스텝 S6) 까지의 제 3 실시예의 흐름은, 제 1 실시예와 동일하므로, 이하에서는, 제 2 치환 공정 이후의 흐름에 대해 설명한다.
도 8 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실시되는 기판 (W) 의 처리의 또 다른 예 (제 3 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 도 9a ∼ 도 9c 는, 제 3 실시예가 실시되고 있을 때의 기판 (W) 의 상태를 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 도 2 및 도 8 을 참조한다. 도 9a ∼ 도 9c 에 대해서는 적절히 참조한다.
제 1 액막 (F1) 이 형성된 후에는, 제 2 액체를 기판 (W) 의 상면에 공급하여, 기판 (W) 의 상면 상의 제 1 액체를 제 2 액체로 치환하는 제 2 치환 공정 (도 8 의 스텝 S7-3) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있고, 적어도 하나의 가드 (24) 가 상위치에 위치하고 있는 상태에서, 노즐 이동 유닛 (46) 이 제 2 액체 노즐 (43) 을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 스핀 척 (10) 이 기판 (W) 을 제 2 치환 속도로 회전시킨다. 제 2 치환 속도는, 린스액 공급 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 제 2 치환 속도는, 제 1 치환 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 제 2 액체 노즐 (43) 이 기판 (W) 의 상방에 위치하고 있는 상태에서, 제 2 액체 밸브 (45) 가 개방되고, 제 2 액체 노즐 (43) 이 제 2 액체의 토출을 개시한다.
제 2 액체의 토출이 개시되기 전에, 가드 승강 유닛 (27) 은, 기판 (W) 으로부터 배출된 액체를 받아들이는 가드 (24) 를 전환하기 위해서, 적어도 하나의 가드 (24) 를 연직으로 이동시켜도 된다. 제 2 액체 노즐 (43) 이 제 2 액체를 토출하고 있을 때, 노즐 이동 유닛 (46) 은, 기판 (W) 의 상면에 대한 제 2 액체의 착액 위치가 중앙부와 외주부를 지나도록 착액 위치를 이동시켜도 되고, 중앙부에서 착액 위치를 정지시켜도 된다. 이 예에서는, 노즐 이동 유닛 (46) 은, 제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출된 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 충돌하는 중앙 처리 위치에서 제 2 액체 노즐 (43) 을 정지시킨다.
제 2 액체가 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향하여 토출되면, 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 덮는 거의 원형의 제 2 액막 (F2) 과, 제 2 액막 (F2) 을 둘러싸는 링상의 제 1 액막 (F1) 이, 기판 (W) 의 상면에 형성된다. 제 2 액체의 토출이 계속되면, 제 2 액막 (F2) 의 외경이 서서히 증가함과 함께, 링상의 제 1 액막 (F1) 의 폭이 서서히 감소한다. 제 2 액체 밸브 (45) 가 개방되고 나서 소정 시간이 경과하면, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓어져, 모두 또는 거의 모든 제 1 액체가 제 2 액체로 치환된다.
기판 (W) 의 상면의 중앙부가 제 2 액막 (F2) 으로 덮인 후에는, 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출시키는 노출공 (H) 을 제 2 액막 (F2) 에 형성하고, 이 노출공 (H) 의 외측 가장자리를 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓히는 액체 배출 공정이 실시된다.
구체적으로는, 제 2 액체 노즐 (43) 이 제 2 액체를 토출하고 있는 상태에서, 노즐 이동 유닛 (46) 이, 제 2 액체 노즐 (43) 을 중앙 처리 위치로부터 외주 처리 위치까지 이동시킨다. 중앙 처리 위치는, 제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출된 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 충돌하는 위치이다. 외주 처리 위치는, 제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출된 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면의 외주부에 충돌하는 외주 처리 위치이다.
노즐 이동 유닛 (46) 은, 일정한 속도로 제 2 액체 노즐 (43) 을 중앙 처리 위치로부터 외주 처리 위치로 이동시켜도 되고, 제 2 액체 노즐 (43) 의 이동 속도를 변화시키면서 제 2 액체 노즐 (43) 을 중앙 처리 위치로부터 외주 처리 위치로 이동시켜도 된다. 또, 제 2 액체 노즐 (43) 의 이동은, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 퍼지기 전 또는 후에 개시되어도 되고, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 퍼지는 것과 동시에 개시되어도 된다. 도 9a 는, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 퍼지기 전에, 제 2 액체 노즐 (43) 이 중앙 처리 위치로부터 이동한 예를 나타내고 있다.
스핀 척 (10) 은, 기판 (W) 을 액체 배출 속도로 회전시킨다. 액체 배출 속도는, 제 1 패들 속도보다 크다. 액체 배출 속도는, 제 2 치환 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 이 예에서는, 액체 배출 속도는, 제 1 패들 속도보다 크고, 린스액 공급 속도보다 작은 속도이다. 액체 배출 속도가 제 2 치환 속도와 상이한 경우, 기판 (W) 의 회전 속도는, 제 2 액체 노즐 (43) 의 이동이 개시되기 전 또는 후에 변경되어도 되고, 제 2 액체 노즐 (43) 의 이동이 개시되는 것과 동시에 변경되어도 된다.
제 2 액체 노즐 (43) 이 중앙 처리 위치로부터 멀어진 후에는, 제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출된 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 공급되지 않는다. 요컨대, 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 새로운 제 2 액체가 공급되지 않는다. 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 있는 기존의 제 2 액체는 증발한다. 따라서, 도 9b 에 나타내는 바와 같이, 제 2 액체 노즐 (43) 이 중앙 처리 위치로부터 멀어지고 나서 한참 지나면, 제 2 액막 (F2) 의 중앙부를 관통하는 거의 원형의 노출공 (H) 이 형성되고 (구멍 형성 공정 (도 8 의 스텝 9-3)), 제 2 액막 (F2) 이 링상으로 변화된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 중앙부가 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출된다.
도 9b 및 도 9c 를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 노출공 (H) 의 직경에 상당하는 제 2 액막 (F2) 의 내경은, 제 2 액체 노즐 (43) 이 중앙 처리 위치로부터 멀어짐에 따라 증가한다. 제 2 액막 (F2) 주위에 링상의 제 1 액막 (F1) 이 있는 경우, 제 1 액막 (F1) 의 폭은, 제 2 액체 노즐 (43) 이 중앙 처리 위치로부터 멀어짐에 따라 감소한다. 제 1 액막 (F1) 을 구성하는 모든 제 1 액체는, 제 2 액체 노즐 (43) 이 외주 처리 위치에 도달하기 전에 기판 (W) 으로부터 배출된다.
또, 제 2 액체 노즐 (43) 이 외주 처리 위치에 도달하면, 제 2 액체 밸브 (45) 가 폐쇄되고, 제 2 액체의 토출이 정지된다. 그 후, 노즐 이동 유닛 (46) 은, 제 2 액체 노즐 (43) 을 대기 위치로 이동시킨다. 제 2 액체의 토출이 정지된 후에는, 링상의 제 2 액막 (F2) 이 기판 (W) 의 상면의 외주부에 남고, 기판 (W) 의 상면의 외주부만이 제 2 액체로 덮인다. 제 2 액체의 토출이 정지된 후에 기판 (W) 의 상면에 남은 링상의 제 2 액막 (F2) 은, 원심력에 의해 기판 (W) 의 상면으로부터 배출된다 (구멍 확대 공정 (도 8 의 스텝 10-3)). 이로써, 육안으로 볼 수 있는 크기의 액적이 기판 (W) 의 상면으로부터 없어져, 기판 (W) 의 상면 전역이 노출된다.
다음으로, 기판 (W) 의 고속 회전에 의해 기판 (W) 을 건조시키는 건조 공정 (도 8 의 스텝 S11) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 승강 유닛 (54) 이 차단 부재 (51) 를 상위치로부터 하위치로 하강시킨다. 이 상태에서, 스핀 척 (10) 이 린스액 공급 속도보다 큰 고회전 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 기판 (W) 을 회전시킨다. 육안으로 볼 수 없는 크기의 액적이 기판 (W) 의 상면 (예를 들어, 패턴 (P1) 사이) 에 남아 있었다고 해도, 이와 같은 액적은, 기판 (W) 이 고속으로 회전하고 있는 동안에 증발한다. 이로써, 기판 (W) 이 건조된다. 기판 (W) 의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 척 (10) 이 회전을 정지한다. 이로써, 기판 (W) 의 회전이 정지된다 (도 8 의 스텝 S12).
다음으로, 기판 (W) 을 챔버 (4) 로부터 반출하는 반출 공정 (도 8 의 스텝 S13) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 승강 유닛 (54) 이 차단 부재 (51) 를 상위치까지 상승시키고, 가드 승강 유닛 (27) 이 모든 가드 (24) 를 하위치까지 하강시킨다. 또한, 상측 기체 밸브 (64) 및 하측 기체 밸브 (84) 가 폐쇄되고, 차단 부재 (51) 의 상측 중앙 개구 (61) 와 스핀 베이스 (12) 의 하측 중앙 개구 (81) 가 질소 가스의 토출을 정지시킨다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 이, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 내에 진입시킨다. 센터 로봇 (CR) 은, 복수의 척 핀 (11) 이 기판 (W) 의 파지를 해제한 후, 스핀 척 (10) 상의 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지한다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지하면서, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 의 내부로부터 퇴피시킨다. 이로써, 처리가 끝난 기판 (W) 이 챔버 (4) 로부터 반출된다.
다음으로, 제 4 실시예에 대해 설명한다.
반입 공정 (도 10 의 스텝 S1) 으로부터 제 2 패들 공정 (도 10 의 스텝 S8-3) 까지의 제 4 실시예의 흐름은, 제 3 실시예와 동일하므로, 이하에서는, 액체 배출 공정 이후의 흐름에 대해 설명한다.
도 10 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실시되는 기판 (W) 의 처리의 또 다른 예 (제 4 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 도 11a ∼ 도 11c 는, 제 4 실시예가 실시되고 있을 때의 기판 (W) 의 상태를 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 도 2 및 도 10 을 참조한다. 도 11a ∼ 도 11c 에 대해서는 적절히 참조한다.
기판 (W) 의 상면의 중앙부가 제 2 액막 (F2) 으로 덮인 후에는, 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출시키는 노출공 (H) 을 제 2 액막 (F2) 에 형성하고, 이 노출공 (H) 의 외측 가장자리를 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓히는 액체 배출 공정이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있고, 적어도 하나의 가드 (24) 가 상위치에 위치하고 있는 상태에서, 상측 기체 밸브 (64) 가 개방되고, 중심 노즐 (55) 이 질소 가스의 토출을 개시한다 (도 11a 참조). 중심 노즐 (55) 로부터 토출되는 질소 가스의 온도는, 실온이어도 되고, 실온을 초과하고 있어도 된다. 질소 가스의 토출은, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 기판 (W) 의 상면의 외주로 넓어지기 전 또는 후에 개시되어도 되고, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 기판 (W) 의 상면의 외주로 넓어지는 것과 동시에 개시되어도 된다. 도 11a 는, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 기판 (W) 의 상면의 외주로 넓어지기 전에, 질소 가스의 토출이 개시되는 예를 나타내고 있다.
차단 부재 승강 유닛 (54) 은, 질소 가스의 토출이 개시되기 전 또는 후에 차단 부재 (51) 를 하위치에 위치시켜도 되고, 질소 가스의 토출이 개시되는 것과 동시에 차단 부재 (51) 를 하위치에 위치시켜도 된다. 중심 노즐 (55) 이 질소 가스를 토출하고 있을 때, 스핀 척 (10) 은, 기판 (W) 을 액체 배출 속도로 회전시켜도 되고, 기판 (W) 을 정지시켜도 된다. 액체 배출 속도는, 제 1 패들 속도보다 크다. 액체 배출 속도는, 제 2 치환 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 이 예에서는, 액체 배출 속도는, 제 1 패들 속도보다 크고, 린스액 공급 속도보다 작은 속도이다. 액체 배출 속도가 제 2 치환 속도와 상이한 경우, 기판 (W) 의 회전 속도는, 질소 가스의 토출이 개시되기 전 또는 후에 변경되어도 되고, 질소 가스의 토출이 개시되는 것과 동시에 변경되어도 된다.
중심 노즐 (55) 로부터 토출된 질소 가스는, 기판 (W) 의 상면의 중앙부에서 제 2 액막 (F2) 에 충돌한 후, 제 2 액막 (F2) 의 표면을 따라 모든 방향으로 외방으로 흐른다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 중앙부로부터 모든 방향으로 외방으로 흐르는 기류가 형성된다. 질소 가스가 제 2 액막 (F2) 의 중앙부에 분사되면, 제 2 액막 (F2) 에 포함되는 제 2 액체가 질소 가스의 압력으로 외방으로 밀려난다. 또한, 질소 가스의 공급에 의해 제 2 액체의 증발이 촉진된다. 이로써, 도 11b 에 나타내는 바와 같이, 제 2 액막 (F2) 의 중앙부의 두께가 감소하고, 거의 원형의 노출공 (H) 이 제 2 액막 (F2) 의 중앙부에 형성된다 (구멍 형성 공정 (도 10 의 스텝 9-4)).
또한, 제 2 액체를 외방으로 이동시키는 힘이 제 2 액막 (F2) 의 표면을 따라 외방으로 흐르는 질소 가스로부터 기판 (W) 상의 제 2 액체에 가해져, 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 스핀 척 (10) 이 기판 (W) 을 회전시키는 경우에는, 원심력도 기판 (W) 상의 제 2 액체에 가해진다. 도 11c 에 나타내는 바와 같이, 링상의 제 2 액막 (F2) 의 내경 및 외경은, 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐름에 따라 증가한다.
기판 (W) 의 상면의 외주부 상에 링상의 제 1 액막 (F1) 이 남아 있는 경우, 기판 (W) 의 상면의 외주부 상의 제 1 액체는, 제 2 액체에 의해 외방으로 눌려, 기판 (W) 으로부터 배출된다. 이로써, 제 1 액막 (F1) 이 기판 (W) 으로부터 배출된다. 그 후, 제 2 액막 (F2) 의 내주가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓어진다 (구멍 확대 공정 (도 10 의 스텝 10-4)). 기판 (W) 의 상면의 외주부 상에 링상의 제 1 액막 (F1) 이 남아 있지 않은 경우에도, 제 2 액막 (F2) 의 내주가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓어진다. 이로써, 육안으로 볼 수 있는 크기의 액적이 기판 (W) 의 상면으로부터 없어져, 기판 (W) 의 상면 전역이 노출된다.
다음에, 기판 (W) 의 고속 회전에 의해 기판 (W) 을 건조시키는 건조 공정 (도 10 의 스텝 S11) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있는 경우에는, 차단 부재 승강 유닛 (54) 이 차단 부재 (51) 를 상위치로부터 하위치로 하강시킨다. 이 상태에서, 스핀 척 (10) 이 린스액 공급 속도보다 큰 고회전 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 기판 (W) 을 회전시킨다. 육안으로 볼 수 없는 크기의 액적이 기판 (W) 의 상면 (예를 들어, 패턴 (P1) 사이) 에 남아 있었다고 해도, 이와 같은 액적은, 기판 (W) 이 고속으로 회전하고 있는 동안에 증발한다. 이로써, 기판 (W) 이 건조된다. 기판 (W) 의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 척 (10) 이 회전을 정지한다. 이로써, 기판 (W) 의 회전이 정지된다 (도 10 의 스텝 S12).
다음으로, 기판 (W) 을 챔버 (4) 로부터 반출하는 반출 공정 (도 10 의 스텝 S13) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 승강 유닛 (54) 이 차단 부재 (51) 를 상위치까지 상승시키고, 가드 승강 유닛 (27) 이 모든 가드 (24) 를 하위치까지 하강시킨다. 또한, 상측 기체 밸브 (64) 및 하측 기체 밸브 (84) 가 폐쇄되고, 차단 부재 (51) 의 상측 중앙 개구 (61) 와 스핀 베이스 (12) 의 하측 중앙 개구 (81) 가 질소 가스의 토출을 정지시킨다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 이, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 내에 진입시킨다. 센터 로봇 (CR) 은, 복수의 척 핀 (11) 이 기판 (W) 의 파지를 해제한 후, 스핀 척 (10) 상의 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지한다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지하면서, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 의 내부로부터 퇴피시킨다. 이로써, 처리가 끝난 기판 (W) 이 챔버 (4) 로부터 반출된다.
이상과 같이 제 1 실시예 ∼ 제 4 실시예에서는, 물을 함유하는 린스액을, 수평으로 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 공급한다. 그 후, 수평으로 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 제 1 액체를 공급한다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 상의 린스액이, 제 1 액체로 치환된다. 그 후, 수평으로 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 제 2 액체를 공급한다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 상의 제 1 액체가, 제 2 액체로 치환된다. 따라서, 린스액은, 단계적으로 제 2 액체로 치환된다. 그 후, 제 2 액체를 기판 (W) 의 상면으로부터 제거하고, 기판 (W) 을 건조시킨다.
기판 (W) 상의 린스액은, 직접, 제 2 액체로 치환되는 것이 아니라, 제 1 액체로 치환된 후, 제 2 액체로 치환된다. 물에 대한 제 2 액체의 용해도는, 물에 대한 제 1 액체의 용해도보다 작다. 즉, 제 2 액체는, 제 1 액체와 비교하여 물에 대한 친화성이 낮다. 린스액이 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 제 2 액체를 공급하면, 린스액이 기판 (W) 의 상면에 남는 경우가 있다. 표면 장력이 높은 물을 함유하는 린스액의 잔량이 많으면, 기판 (W) 을 건조시켰을 때, 패턴 (P1) (도 14a 참조) 의 도괴가 발생하기 쉽다. 물에 대한 친화성이 상대적으로 높은 제 1 액체로 린스액을 치환하면, 건조되기 직전의 기판 (W) 에 잔류하는 린스액을 줄일 수 있다.
또, 제 2 액체의 비중은, 제 1 액체의 비중보다 크다. 그 때문에, 제 1 액체와 제 2 액체의 계면에서는, 제 2 액체가 중력으로 기판 (W) 의 상면측으로 이동하고, 제 1 액체가 제 2 액체의 위로 이동한다. 요컨대, 비중차에 의해 제 2 액체가 제 1 액체와 기판 (W) 사이에 들어간다. 또한, 제 2 액체의 표면 장력이 낮고, 제 2 액체의 비중이 크기 때문에, 제 2 액체가 패턴 (P1) 사이에 진입하여, 패턴 (P1) 사이에 있는 제 1 액체가 제 2 액체로 치환된다. 이와 같은 표면 장력이 낮은 제 2 액체가 패턴 (P1) 사이에 들어가므로, 기판 (W) 을 건조시킬 때, 제 2 액체의 표면이 패턴 (P1) 사이에 형성되었다고 해도, 패턴 (P1) 의 도괴를 줄일 수 있다.
제 2 액체의 비점은, 실온 이상이다. 따라서, 실온의 환경하에서 제 2 액체를 사용하는 경우, 제 2 액체를 액체로 유지하기 위해서 제 2 액체를 냉각시키지 않아도 된다. 또한, 제 2 액체의 비점으로부터 실온을 뺀 값은, 실온 이하이다. 요컨대, 제 2 액체의 비점은, 실온으로부터 실온을 2 배한 값까지의 범위 내의 값이고, 실온에 대해 비교적 낮다. 제 2 액체의 비점이 낮으면, 기판 (W) 의 건조 중에 제 2 액체가 기판 (W) 으로부터 없어지는 속도가 상승하므로, 패턴 (P1) 을 도괴시키는 도괴력이 패턴 (P1) 에 가해지는 시간을 단축할 수 있다. 이로써, 패턴 (P1) 의 도괴를 줄일 수 있어, 건조 후의 기판 (W) 의 품질을 높일 수 있다.
제 1 실시예 ∼ 제 4 실시예에서는, 기판 (W) 을 저속으로 회전시키면서, 기판 (W) 의 상면 상의 제 1 액체를 제 2 액체로 치환한다. 제 2 액체의 공급을 개시하면, 기판 (W) 의 상면은, 거의 원형의 제 2 액막 (F2) 과, 제 2 액막 (F2) 을 둘러싸는 링상의 제 1 액막 (F1) 으로 덮인다. 그 후, 제 2 액막 (F2) 의 외주는, 거의 원형인 채로, 기판 (W) 의 상면의 외주를 향하여 서서히 넓어진다. 제 1 액체 및 제 2 액체의 성질의 차이가 큰 경우, 기판 (W) 을 고속으로 회전시키면, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 거의 원형인 채로 넓어지지 않아, 제 1 액체가 확실하게 치환되지 않을 우려가 있다. 기판 (W) 을 저속으로 회전시키면, 이러한 현상을 미연에 회피할 수 있다.
제 2 실시예 ∼ 제 4 실시예에서는, 기판 (W) 의 상면 상의 일부의 제 1 액체만을 제 2 액체로 치환한다. 이로써, 링상의 제 1 액막 (F1) 이, 적어도 기판 (W) 의 상면의 외주부에 남고, 제 2 액체가, 제 1 액막 (F1) 의 내측에 모인다. 제 2 액체의 표면 장력이 낮기 때문에, 기판 (W) 의 상면 상의 모든 제 1 액체를 제 2 액체로 치환하면, 얇은 제 2 액막 (F2) 이 기판 (W) 의 상면에 형성된다. 또한, 제 2 액체의 비점이 낮으므로, 새로운 제 2 액체의 공급을 정지시키면, 기판 (W) 상의 제 2 액체가 바로 증발하여, 기판 (W) 의 상면의 일부가 단시간에 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출될지도 모른다.
이에 대해, 제 1 액체의 표면 장력이 제 2 액체의 표면 장력보다 높기 때문에, 기판 (W) 의 상면의 외주부에 남는 제 1 액막 (F1) 의 두께는, 제 2 액막 (F2) 의 두께보다 크다. 기판 (W) 의 상면에 공급된 제 2 액체는, 링상의 제 1 액막 (F1) 의 내측에 모인다. 따라서, 기판 (W) 의 상면 상의 모든 제 1 액체를 제 2 액체로 치환하는 경우에 비해 두꺼운 제 2 액막 (F2) 이 제 1 액막 (F1) 의 내측에 형성된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 일부가 단시간에 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출되는 것을 방지할 수 있다.
제 2 실시예 ∼ 제 4 실시예에서는, 제 2 액막 (F2) 이 기판 (W) 의 상면에 유지된 상태에서, 기판 (W) 의 상면의 일부만을 노출시키는 노출공 (H) 을 제 2 액막 (F2) 에 형성한다. 그 후, 노출공 (H) 의 외측 가장자리를 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓힌다. 이로써, 육안으로 볼 수 있는 크기의 액적이 기판 (W) 의 상면으로부터 없어져, 기판 (W) 의 상면 전역이 노출된다. 요컨대, 제 2 액막 (F2) 의 형태를 컨트롤하면서, 제 2 액막 (F2) 을 기판 (W) 의 상면으로부터 배출한다. 따라서, 제 2 액막 (F2) 을 무질서하게 배출하는 경우에 비해, 건조 후의 기판 (W) 의 품질을 안정시킬 수 있다.
제 2 실시예 ∼ 제 4 실시예에서는, 기판 (W) 을 저속으로 회전시키면서, 노출공 (H) 이 형성된 링상의 제 2 액막 (F2) 의 내경 및 외경과, 제 2 액막 (F2) 을 둘러싸는 링상의 제 1 액막 (F1) 의 내경을 증가시킨다. 제 1 액체 및 제 2 액체의 성질의 차이가 큰 경우, 기판 (W) 을 고속으로 회전시키면, 제 2 액막 (F2) 의 외주가 거의 원형인 채로 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓어지지 않아, 제 1 액체가 기판 (W) 의 상면의 외주부에 남을 우려가 있다. 기판 (W) 을 저속으로 회전시키면, 이러한 현상을 미연에 회피할 수 있다.
제 2 실시예 ∼ 제 4 실시예에서는, 0 을 초과하고 50 rpm 이하의 회전 속도로 기판 (W) 을 회전시키면서, 노출공 (H) 이 형성된 링상의 제 2 액막 (F2) 의 내경 및 외경과, 제 2 액막 (F2) 을 둘러싸는 링상의 제 1 액막 (F1) 의 내경을 증가시킨다. 제 2 액체에 가해지는 원심력이 작기 때문에, 제 2 액막 (F2) 의 내주 및 외주는 천천히 넓어진다. 이로써, 제 2 액막 (F2) 의 외주를 거의 원형인 채로 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓힐 수 있어, 기판 (W) 의 상면의 외주부에 잔류하는 제 1 액체의 양을 영 또는 영 부근까지 줄일 수 있다.
제 2 실시예에서는, 실온보다 고온의 가열 유체의 일례인 온수 (실온보다도 고온의 순수) 를, 기판 (W) 의 하면의 일부만을 향하여 토출한다. 온수는, 기판 (W) 의 하면에 충돌한 후, 기판 (W) 의 하면을 따라 퍼진다. 기판 (W) 은, 온수에 의해 가열된다. 제 2 액체는, 기판 (W) 에 의해 가열된다. 단위 시간당 제 2 액체의 증발량은, 온수가 기판 (W) 의 하면에 충돌한 위치의 반대측에서 가장 크다. 따라서, 노출공 (H) 이 형성되는 위치를 컨트롤할 수 있다.
제 2 실시예에서는, 노출공 (H) 을 제 2 액막 (F2) 에 형성할 때나, 노출공 (H) 의 외측 가장자리를 기판 (W) 의 상면의 외주측으로 넓힐 때, 결로 방지 유체의 일례인 온수를 기판 (W) 의 하면에 공급하여, 기판 (W) 의 상면의 온도를 제 2 액체의 노점 온도보다 높은 값으로 유지한다. 노출공 (H) 이 형성된 후에는, 기판 (W) 의 상면의 적어도 일부가 노출되어 있는 데다가, 제 2 액체의 증기가 기판 (W) 의 상면 부근을 떠돈다. 따라서, 기판 (W) 의 상면의 온도를 제 2 액체의 노점 온도보다 높은 값으로 유지함으로써, 기판 (W) 의 상면에 있어서 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출된 노출 부분에 제 2 액체의 액적이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 노출 부분에서의 패턴의 도괴나 파티클의 발생을 줄일 수 있다.
제 3 실시예에서는, 기판 (W) 을 회전시키면서 제 2 액체 노즐 (43) 에 제 2 액체를 토출시킨다. 또한, 제 2 액체 노즐 (43) 로부터 토출된 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면에 충돌하는 위치를, 기판 (W) 의 상면의 중앙부로부터 기판 (W) 의 상면의 외주측으로 이동시킨다. 제 2 액체 노즐 (43) 을 이동시킨 후에는, 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 대한 새로운 제 2 액체의 공급이 정지된다. 또한, 제 2 액체는, 기판 (W) 의 상면의 중앙부 상에서 증발함과 함께, 원심력으로 기판 (W) 의 상면의 중앙부로부터 외방으로 이동한다. 따라서, 제 2 액체 노즐 (43) 을 외측으로 이동시키는 것만으로, 노출공 (H) 을 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 형성할 수 있다.
다음으로, 제 2 실시형태에 대해 설명한다.
제 1 실시형태에 대한 제 2 실시형태의 주요한 차이점은, 하면 노즐 (71) 대신에 핫 플레이트 (92) 가 형성되어 있는 것이다.
이하의 도 12a, 도 12b, 도 13, 및 도 14a ∼ 도 14c 에 있어서, 도 1 ∼ 도 11c 에 나타낸 구성과 동등한 구성에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 12a 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 스핀 척 (10), 차단 부재 (51), 및 핫 플레이트 (92) 를 수평으로 본 모식도이다. 도 12b 는, 스핀 척 (10) 및 핫 플레이트 (92) 를 위에서 본 모식도이다. 도 12a 는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있는 상태를 나타내고 있다.
도 12a 에 나타내는 바와 같이, 핫 플레이트 (92) 는, 기판 (W) 과 스핀 베이스 (12) 사이에 배치된다. 핫 플레이트 (92) 는, 통전에 의해 줄열을 발생하는 발열체 (93) 와, 발열체 (93) 를 수용하는 아우터 케이스 (94) 를 포함한다. 발열체 (93) 및 아우터 케이스 (94) 는, 기판 (W) 의 하방에 배치된다. 발열체 (93) 는, 발열체 (93) 에 전력을 공급하는 배선 (도시 생략) 에 접속되어 있다. 발열체 (93) 의 온도는, 제어 장치 (3) 에 의해 변경된다. 제어 장치 (3) 가 발열체 (93) 를 발열시키면, 기판 (W) 전체가 균일하게 가열된다.
핫 플레이트 (92) 의 아우터 케이스 (94) 는, 기판 (W) 의 하방에 배치되는 원판상의 베이스부 (95) 와, 베이스부 (95) 의 상면으로부터 상방으로 돌출되는 복수의 반구상의 돌출부 (96) 를 포함한다. 베이스부 (95) 의 상면은, 기판 (W) 의 하면과 평행하고, 기판 (W) 의 직경보다 작은 외경을 가지고 있다. 복수의 돌출부 (96) 는, 베이스부 (95) 의 상면으로부터 상방으로 떨어진 위치에서 기판 (W) 의 하면에 접촉한다. 복수의 돌출부 (96) 는, 기판 (W) 이 수평으로 지지되도록, 베이스부 (95) 의 상면 내의 복수의 위치에 배치되어 있다. 기판 (W) 은, 기판 (W) 의 하면이 베이스부 (95) 의 상면으로부터 상방으로 떨어진 상태에서 수평으로 지지된다.
도 12b 에 나타내는 바와 같이, 복수의 척 핀 (11) 은, 핫 플레이트 (92) 의 주위에 배치되어 있다. 핫 플레이트 (92) 의 중심선은, 기판 (W) 의 회전축선 (A1) 상에 배치되어 있다. 스핀 척 (10) 이 회전해도, 핫 플레이트 (92) 는 회전하지 않는다. 핫 플레이트 (92) 의 외경은, 기판 (W) 의 직경보다 작다. 핫 플레이트 (92) 의 외경과 기판 (W) 의 직경의 차는, 척 핀 (11) 의 높이 (도 12a 참조. 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 으로부터 척 핀 (11) 의 상단까지의 상하 방향의 길이) 보다 작다.
도 12a 에 나타내는 바와 같이, 핫 플레이트 (92) 는, 핫 플레이트 (92) 의 중앙부로부터 하방으로 연장되는 지축 (97) 에 의해 수평으로 지지되어 있다. 핫 플레이트 (92) 는, 스핀 베이스 (12) 에 대해 상하로 이동 가능하다. 핫 플레이트 (92) 는, 지축 (97) 을 개재하여 플레이트 승강 유닛 (98) 에 접속되어 있다. 플레이트 승강 유닛 (98) 은, 상위치 (도 12a 에 있어서 실선으로 나타내는 위치) 와 하위치 (도 12a 에 있어서 2 점 쇄선으로 나타내는 위치) 사이에서 핫 플레이트 (92) 를 연직으로 승강시킨다. 상위치는, 핫 플레이트 (92) 가 기판 (W) 의 하면에 접촉하는 접촉 위치이다. 하위치는, 핫 플레이트 (92) 가 기판 (W) 으로부터 떨어진 상태에서 기판 (W) 의 하면과 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 사이에 배치되는 근접 위치이다.
플레이트 승강 유닛 (98) 은, 상위치로부터 하위치까지의 임의의 위치에 핫 플레이트 (92) 를 위치시킨다. 기판 (W) 이 복수의 척 핀 (11) 에 지지되어 있고, 기판 (W) 의 파지가 해제되어 있는 상태에서, 핫 플레이트 (92) 가 상위치까지 상승하면, 핫 플레이트 (92) 의 복수의 돌출부 (96) 가 기판 (W) 에 하면에 접촉하고, 기판 (W) 이 핫 플레이트 (92) 에 지지된다. 그 후, 기판 (W) 은, 핫 플레이트 (92) 에 의해 들어 올려져, 복수의 척 핀 (11) 으로부터 상방으로 떨어진다. 이 상태에서, 핫 플레이트 (92) 가 하위치까지 하강하면, 핫 플레이트 (92) 상의 기판 (W) 이 복수의 척 핀 (11) 상에 놓이고, 핫 플레이트 (92) 가 기판 (W) 으로부터 하방으로 떨어진다. 이와 같이 하여, 기판 (W) 은, 복수의 척 핀 (11) 과 핫 플레이트 (92) 사이에서 수수된다.
다음으로, 제 5 실시예에 대해 설명한다.
반입 공정 (도 13 의 스텝 S1) 으로부터 제 2 패들 공정 (도 13 의 스텝 S8-2) 까지의 제 5 실시예의 흐름은, 제 2 실시예와 동일하므로, 이하에서는 액체 배출 공정 이후의 흐름에 대해 설명한다.
도 13 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실시되는 기판 (W) 의 처리의 또 다른 예 (제 5 실시예) 에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 도 14a ∼ 도 14c 는, 제 5 실시예가 실시되고 있을 때의 기판 (W) 의 상태를 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 도 12a, 도 12b, 및 도 13 을 참조한다. 도 14a ∼ 도 14c 에 대해서는 적절히 참조한다.
기판 (W) 의 상면의 중앙부를 덮는 거의 원형의 제 2 액막 (F2) 과, 제 2 액막 (F2) 을 둘러싸는 링상의 제 1 액막 (F1) 이, 기판 (W) 의 상면에 형성된 후에는, 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출시키는 노출공 (H) 을 제 2 액막 (F2) 에 형성하고, 이 노출공 (H) 의 외측 가장자리를 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓히는 액체 배출 공정이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 (51) 가 상위치에 위치하고 있고, 적어도 하나의 가드 (24) 가 상위치에 위치하고 있는 상태에서, 핫 플레이트 (92) 가 발열하여, 기판 (W) 의 가열을 개시한다. 핫 플레이트 (92) 의 발열은, 제 2 액체가 기판 (W) 에 공급되기 전 또는 후에 개시되어도 되고, 제 2 액체가 기판 (W) 에 공급되는 것과 동시에 개시되어도 된다. 핫 플레이트 (92) 는, 기판 (W) 의 하면에 접한 상태에서 기판 (W) 을 가열해도 되고, 기판 (W) 의 하면으로부터 떨어진 상태에서 기판 (W) 을 가열해도 된다. 기판 (W) 의 온도는, 핫 플레이트 (92) 의 온도를 변경함으로써 변경되어도 되고, 기판 (W) 과 핫 플레이트 (92) 의 간격을 변경함으로써 변경되어도 된다.
핫 플레이트 (92) 가 기판 (W) 의 하면에 접한 상태에서 기판 (W) 을 가열하는 경우, 기판 (W) 은, 핫 플레이트 (92) 상에서 정지된다. 핫 플레이트 (92) 가 기판 (W) 의 하면으로부터 떨어진 상태에서 기판 (W) 을 가열하는 경우, 스핀 척 (10) 은, 기판 (W) 을 액체 배출 속도로 회전시킨다. 액체 배출 속도는, 제 1 패들 속도보다 크다. 액체 배출 속도는, 제 2 치환 속도와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 이 예에서는, 액체 배출 속도는, 제 1 패들 속도보다 크고, 린스액 공급 속도보다 작은 속도이다. 액체 배출 속도가 제 2 치환 속도와 상이한 경우, 기판 (W) 의 회전 속도는, 기판 (W) 의 가열이 개시되기 전 또는 후에 변경되어도 되고, 기판 (W) 의 가열이 개시되는 것과 동시에 변경되어도 된다.
도 14a 에 나타내는 바와 같이, 핫 플레이트 (92) 가 기판 (W) 을 가열하면, 기판 (W) 의 상면 상의 제 1 액체 및 제 2 액체는, 기판 (W) 을 개재하여 가열된다. 이로써, 제 1 액체 및 제 2 액체의 증발이 촉진된다. 상측 기체 밸브 (64) (도 2 참조) 는, 핫 플레이트 (92) 가 기판 (W) 의 가열을 개시한 후에 개방된다. 이로써, 도 14b 에 나타내는 바와 같이, 중심 노즐 (55) 이 질소 가스의 토출을 개시한다. 중심 노즐 (55) 로부터 토출되는 질소 가스의 온도는, 실온이어도 되고, 실온을 초과하고 있어도 된다. 중심 노즐 (55) 로부터 토출된 질소 가스는, 기판 (W) 의 상면의 중앙부에서 제 2 액막 (F2) 에 충돌한 후, 제 2 액막 (F2) 의 표면을 따라 모든 방향으로 외방으로 흐른다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 중앙부로부터 모든 방향으로 외방으로 흐르는 기류가 형성된다.
질소 가스가 제 2 액막 (F2) 의 중앙부에 분사되면, 제 2 액막 (F2) 에 포함되는 제 2 액체가 질소 가스의 압력으로 외방으로 밀려난다. 또한, 질소 가스의 공급에 의해 제 2 액체의 증발이 촉진된다. 이로써, 도 14b 에 나타내는 바와 같이, 제 2 액막 (F2) 의 중앙부의 두께가 감소하고, 거의 원형의 노출공 (H) 이 제 2 액막 (F2) 의 중앙부에 형성된다 (구멍 형성 공정 (도 13 의 스텝 9-5)). 또한, 제 2 액체를 외방으로 이동시키는 힘이 제 2 액막 (F2) 의 표면을 따라 외방으로 흐르는 질소 가스로부터 기판 (W) 상의 제 2 액체에 가해져, 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 스핀 척 (10) 이 기판 (W) 을 회전시키는 경우에는, 원심력도 기판 (W) 상의 제 2 액체에 가해진다.
링상의 제 2 액막 (F2) 의 내경 및 외경은, 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐름에 따라 증가한다. 기판 (W) 의 상면의 외주부 상의 제 1 액체는, 제 2 액체에 의해 외방으로 눌려, 기판 (W) 으로부터 배출된다. 이로써, 도 14c 에 나타내는 바와 같이, 제 1 액막 (F1) 이 기판 (W) 으로부터 배출된다. 그 후, 제 2 액막 (F2) 의 내주가 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓어진다 (구멍 확대 공정 (도 13 의 스텝 10-5)). 이로써, 육안으로 볼 수 있는 크기의 액적이 기판 (W) 의 상면으로부터 없어져, 기판 (W) 의 상면 전역이 노출된다.
핫 플레이트 (92) 로의 전력의 공급이 개시되면, 핫 플레이트 (92) 의 상면의 전역 또는 거의 전역이 발열한다. 따라서, 온수 등의 가열 유체를 기판 (W) 의 하면의 중앙부를 향하여 토출하는 경우에 비해, 기판 (W) 을 균일하게 가열할 수 있다. 실온보다 높은 온도이면, 기판 (W) 을 가열할 때의 핫 플레이트 (92) 의 온도는, 어떠한 값이어도 된다. 핫 플레이트 (92) 의 온도는, 제 2 액체의 비점 이상이어도 된다. 핫 플레이트 (92) 의 온도로부터 제 2 액체의 비점을 뺀 값은, 실온 이하이어도 된다.
기판 (W) 의 상면 (패턴 (P1) 이 형성되어 있는 경우에는, 패턴 (P1) 의 표면을 포함한다) 의 온도가, 제 2 액체의 비점 이상이면, 제 2 액체가 제 2 액막 (F2) 과 기판 (W) 의 계면에서 기화되어, 다수의 작은 기포가 제 2 액체와 기판 (W) 의 상면 사이에 개재된다. 제 2 액체가 제 2 액막 (F2) 과 기판 (W) 의 계면의 모든 장소에서 기화되면, 제 2 액체의 증기를 포함하는 증기층 (도 14a 참조) 이 제 2 액막 (F2) 과 기판 (W) 사이에 형성된다. 이로써, 제 2 액체가 기판 (W) 의 상면으로부터 떨어져, 제 2 액막 (F2) 이 기판 (W) 의 상면으로부터 부상한다. 이 때, 기판 (W) 상의 제 2 액막 (F2) 에 작용하는 마찰 저항은, 영이라고 간주할 수 있을 정도로 작다. 따라서, 작은 힘으로 제 2 액막 (F2) 을 기판 (W) 의 상면으로부터 배출할 수 있다.
다음에, 기판 (W) 의 고속 회전에 의해 기판 (W) 을 건조시키는 건조 공정 (도 13 의 스텝 S11) 이 실시된다.
구체적으로는, 핫 플레이트 (92) 가 기판 (W) 의 하면을 지지하고 있는 경우에는, 기판 (W) 이 핫 플레이트 (92) 로부터 복수의 척 핀 (11) 에 건네지고, 복수의 척 핀 (11) 이 기판 (W) 을 파지한다. 또한, 차단 부재 승강 유닛 (54) 이 차단 부재 (51) 를 상위치로부터 하위치로 하강시킨다. 이 상태에서, 스핀 척 (10) 이 린스액 공급 속도보다 큰 고회전 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 기판 (W) 을 회전시킨다. 육안으로 볼 수 없는 크기의 액적이 기판 (W) 의 상면 (예를 들어, 패턴 (P1) 사이) 에 남아 있었다고 해도, 이와 같은 액적은, 기판 (W) 이 고속으로 회전하고 있는 동안에 증발한다. 이로써, 기판 (W) 이 건조된다. 기판 (W) 이 고속으로 회전하고 있는 동안, 핫 플레이트 (92) 는, 액적의 증발을 촉진하기 위해서 발열되어 있어도 된다. 기판 (W) 의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 척 (10) 이 회전을 정지한다. 이로써, 기판 (W) 의 회전이 정지된다 (도 13 의 스텝 S12).
다음으로, 기판 (W) 을 챔버 (4) 로부터 반출하는 반출 공정 (도 13 의 스텝 S13) 이 실시된다.
구체적으로는, 차단 부재 승강 유닛 (54) 이 차단 부재 (51) 를 상위치까지 상승시키고, 가드 승강 유닛 (27) 이 모든 가드 (24) 를 하위치까지 하강시킨다. 또한, 상측 기체 밸브 (64) 및 하측 기체 밸브 (84) 가 폐쇄되고, 차단 부재 (51) 의 상측 중앙 개구 (61) 와 스핀 베이스 (12) 의 하측 중앙 개구 (81) 가 질소 가스의 토출을 정지시킨다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 이, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 내에 진입시킨다. 센터 로봇 (CR) 은, 복수의 척 핀 (11) 이 기판 (W) 의 파지를 해제한 후, 스핀 척 (10) 상의 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지한다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 을 핸드 (H1) 로 지지하면서, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 의 내부로부터 퇴피시킨다. 이로써, 처리가 끝난 기판 (W) 이 챔버 (4) 로부터 반출된다.
제 2 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 관련된 효과에 더하여, 다음의 효과를 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 제 5 실시예에서는, 평면에서 보았을 때 기판 (W) 에 겹치도록 기판 (W) 의 하방에 배치된 히터의 일례인 핫 플레이트 (92) 를 발열시킨다. 기판 (W) 은, 핫 플레이트 (92) 에 의해 가열된다. 제 2 액체는, 기판 (W) 에 의해 가열된다. 이로써, 제 2 액막 (F2) 을 관통하는 노출공 (H) 을 형성할 수 있다. 또한, 핫 플레이트 (92) 는, 실온보다 고온의 가열 유체를 기판 (W) 의 하면의 일부만을 향하여 토출하는 경우에 비해 넓은 범위를 직접 가열할 수 있다. 이로써, 기판 (W) 및 제 2 액막 (F2) 을 균일하게 가열할 수 있다.
제 5 실시예에서는, 노출공 (H) 을 제 2 액막 (F2) 에 형성할 때나, 노출공 (H) 의 외측 가장자리를 기판 (W) 의 상면의 외주측으로 넓힐 때, 핫 플레이트 (92) 에서 기판 (W) 을 가열하여, 기판 (W) 의 상면의 온도를 제 2 액체의 노점 온도보다 높은 값으로 유지한다. 노출공 (H) 이 형성된 후에는, 기판 (W) 의 상면의 적어도 일부가 노출되어 있는 데다가, 제 2 액체의 증기가 기판 (W) 의 상면 부근을 떠돈다. 따라서, 기판 (W) 의 상면의 온도를 제 2 액체의 노점 온도보다 높은 값으로 유지함으로써, 기판 (W) 의 상면에 있어서 제 2 액막 (F2) 으로부터 노출된 노출 부분에 제 2 액체의 액적이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 노출 부분에서의 패턴 (P1) 의 도괴나 파티클의 발생을 줄일 수 있다.
다른 실시형태
본 발명은 전술한 실시형태의 내용에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 제 1 실시예 ∼ 제 5 실시예에 있어서, 제 1 패들 공정 및 제 2 패들 공정의 적어도 일방을 생략해도 된다.
제 1 실시예 ∼ 제 5 실시예에 있어서, 기판 (W) 을 정지시킨 채로 기판 (W) 의 상면 상의 제 1 액체를 제 2 액체로 치환해도 된다.
제 2 실시예 ∼ 제 5 실시예에 있어서, 구멍 형성 공정 및 구멍 확대 공정을 생략해도 된다. 요컨대, 제 1 액막 (F1) 및 제 2 액막 (F2) 이 기판 (W) 의 상면 상에 유지된 후에, 노출공 (H) 을 형성하지 않고, 건조 공정을 실시해도 된다.
제 2 실시예에 있어서, 온수 등의 가열 유체를 기판 (W) 의 하면에 공급하지 않고, 노출공 (H) 을 형성하고, 노출공 (H) 의 외측 가장자리를 기판 (W) 의 상면의 외주까지 넓혀도 된다. 기판 (W) 의 상면으로의 새로운 제 2 액체의 공급을 정지시킨 채로 기판 (W) 을 회전시키면, 제 2 액막 (F2) 의 두께가 서서히 감소한다. 또한, 기판 (W) 의 상면에 있어서의 중앙부 이외의 위치에는 그 내측으로부터 제 2 액체가 흘러오지만, 기판 (W) 의 상면의 중앙부에는 제 2 액체가 흘러오지 않는다. 따라서, 제 2 액체의 공급을 정지시키고 나서 한참 지나면, 제 2 액막 (F2) 을 관통하는 노출공 (H) 이 형성된다. 이로써, 기판 (W) 을 회전시키는 것만으로 노출공 (H) 을 형성할 수 있다.
제 4 실시예에 있어서, 질소 가스의 공급에 의해 노출공 (H) 이 제 2 액막 (F2) 에 형성된 후에, 질소 가스가 기판 (W) 의 상면에 충돌하는 위치를, 기판 (W) 의 상면의 중앙부로부터 기판 (W) 의 상면의 외주부까지 이동시켜도 된다. 이 경우, 차단 부재 (51) 의 중앙부에 배치된 중심 노즐 (55) 이 아니라, 챔버 (4) 내에서 수평으로 이동 가능한 스캔 노즐에 질소 가스를 토출시키면 된다.
제 2 실시예 및 제 5 실시예 이외의 실시예에 있어서, 노출공 (H) 을 제 2 액막 (F2) 에 형성할 때나, 노출공 (H) 의 외측 가장자리를 기판 (W) 의 상면의 외주측으로 넓힐 때, 기판 (W) 의 상면의 온도를 제 2 액체의 노점 온도보다 높은 값으로 유지해도 된다. 이 경우, 기판 (W) 의 상면의 온도가 제 2 액체의 노점 온도보다 높은 값으로 유지되는 것이면, 실온의 유체 (예를 들어, 실온의 순수) 를 기판 (W) 의 하면에 공급해도 된다.
제 2 실시형태에 있어서, 핫 플레이트 (92) 이외의 히터를 기판 (W) 의 하방에 배치해도 된다. 히터는, 램프이어도 되고, 핫 플레이트 (92) 및 램프 이외이어도 된다. 램프는, 적외선 (예를 들면, 근적외선) 을 발하는 적외선 램프, 또는 발광 다이오드를 포함하는 LED 램프이어도 되고, 이들 이외이어도 된다.
차단 부재 (51) 는, 원판부 (52) 에 더하여, 원판부 (52) 의 외주부로부터 하방으로 연장되는 통상부를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 차단 부재 (51) 가 하위치에 배치되면, 스핀 척 (10) 에 유지되어 있는 기판 (W) 은, 원통부에 둘러싸인다.
차단 부재 (51) 는, 스핀 척 (10) 과 함께 회전축선 (A1) 둘레로 회전해도 된다. 예를 들어, 차단 부재 (51) 가 기판 (W) 에 접촉하지 않도록 스핀 베이스 (12) 상에 놓여져도 된다. 이 경우, 차단 부재 (51) 가 스핀 베이스 (12) 에 연결되므로, 차단 부재 (51) 는, 스핀 베이스 (12) 와 동일한 방향으로 동일한 속도로 회전한다.
차단 부재 (51) 가 생략되어도 된다. 단, 기판 (W) 의 하면에 순수 등의 액체를 공급하는 경우에는, 차단 부재 (51) 가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 기판 (W) 의 외주면을 따라 기판 (W) 의 하면으로부터 기판 (W) 의 상면으로 돌아들어간 액적이나, 처리 컵 (21) 으로부터 내측으로 튀어오른 액적을 차단 부재 (51) 로 차단할 수 있기 때문이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 원판상의 기판 (W) 을 처리하는 장치에 한정되지 않고, 다각형의 기판 (W) 을 처리하는 장치이어도 된다.
전술한 모든 구성 중 2 개 이상이 조합되어도 된다. 전술한 모든 공정 중 2 개 이상이 조합되어도 된다.
복수의 척 핀 (11) 은, 기판 유지 유닛의 일례이다. 린스액 노즐 (35) 은, 린스액 공급 유닛의 일례이다. 제 1 액체 노즐 (39) 은, 제 1 치환 유닛의 일례이다. 제 2 액체 노즐 (43) 은, 제 2 치환 유닛의 일례이다. 스핀 모터 (14) 는, 건조 유닛의 일례이다.
본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명하게 하기 위해서 사용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예에 한정되어 해석되어야 하는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
1
기판 처리 장치
10 스핀 척
11 척 핀
14 스핀 모터
35 린스액 노즐
39 제 1 액체 노즐
43 제 2 액체 노즐
55 중심 노즐
71 하면 노즐
73 가열 유체 밸브
75 히터
92 핫 플레이트
A1 회전축선
F1 제 1 액막
F2 제 2 액막
H 노출공
P1 패턴
W 기판
10 스핀 척
11 척 핀
14 스핀 모터
35 린스액 노즐
39 제 1 액체 노즐
43 제 2 액체 노즐
55 중심 노즐
71 하면 노즐
73 가열 유체 밸브
75 히터
92 핫 플레이트
A1 회전축선
F1 제 1 액막
F2 제 2 액막
H 노출공
P1 패턴
W 기판
Claims (11)
- 기판을 수평으로 유지하면서 상기 기판을 건조시키는 방법으로서,
물을 함유하는 린스액을 상기 기판의 상면에 공급하는 린스액 공급 공정과,
제 1 액체를 상기 기판의 상면에 공급함으로써, 상기 기판의 상면 상의 상기 린스액을 상기 제 1 액체로 치환하는 제 1 치환 공정과,
제 2 액체를 상기 기판의 상면에 공급함으로써, 상기 기판의 상면 상의 상기 제 1 액체를 상기 제 2 액체로 치환하는 제 2 치환 공정과,
상기 기판의 상면 상의 상기 제 2 액체를 제거함으로써, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 포함하고,
물에 대한 상기 제 2 액체의 용해도는, 물에 대한 상기 제 1 액체의 용해도보다 작고,
상기 제 2 액체의 표면 장력은, 상기 제 1 액체의 표면 장력보다 낮고,
상기 제 2 액체의 비중은, 상기 제 1 액체의 비중보다 크고,
상기 제 2 액체의 비점은, 실온 이상이고, 상기 제 2 액체의 비점으로부터 상기 실온을 뺀 값은, 상기 실온 이하인, 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 린스액 공급 공정은, 린스액 공급 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 상기 린스액을 상기 기판의 상면에 공급하는 공정을 포함하고,
상기 제 2 치환 공정은, 상기 린스액 공급 속도보다 작은 제 2 치환 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 상기 제 2 액체를 상기 기판의 상면에 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 치환 공정은, 상기 기판의 상면 상의 일부의 상기 제 1 액체만을 상기 제 2 액체로 치환함으로써, 상기 제 2 액체의 액막과, 상기 제 2 액체의 액막을 둘러싸는 상기 제 1 액체의 액막이, 상기 기판의 상면에 유지된 상태를 유지하는 부분 치환 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 처리 방법은, 상기 건조 공정 전에, 상기 제 2 액체의 액막을 상기 기판의 상면으로부터 배출하는 액체 배출 공정을 추가로 포함하고,
상기 액체 배출 공정은, 상기 기판의 상면의 일부만을 노출시키는 노출공을 상기 제 2 액체의 액막에 형성하는 구멍 형성 공정과, 상기 노출공의 외측 가장자리를 상기 기판의 상면의 외주까지 넓히는 구멍 확대 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 린스액 공급 공정은, 린스액 공급 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 상기 린스액을 상기 기판의 상면에 공급하는 공정을 포함하고,
상기 구멍 확대 공정은, 상기 린스액 공급 속도보다 작은 액체 배출 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 상기 노출공의 외측 가장자리를 상기 기판의 상면의 외주까지 넓히는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 구멍 확대 공정은, 0 을 초과하고 50 rpm 이하의 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서, 상기 노출공의 외측 가장자리를 상기 기판의 상면의 외주까지 넓히는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구멍 형성 공정은, 상기 실온보다 고온의 가열 유체를, 상기 기판의 하면의 일부만을 향하여 토출하는 가열 유체 공급 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구멍 형성 공정은, 평면에서 보았을 때 상기 기판에 겹치도록 상기 기판의 하방에 배치된 히터를 발열시키는 균일 가열 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구멍 형성 공정은, 상기 기판의 상면의 중앙부를 지나는 연직인 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시킴과 함께, 상기 제 2 액체를 상기 기판의 상면을 향하여 토출하면서, 상기 제 2 액체가 상기 기판의 상면에 충돌하는 위치를, 상기 기판의 상면의 중앙부로부터 상기 기판의 상면의 외주측으로 이동시키는 스캔 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체 배출 공정과 병행하여, 상기 기판의 상면의 온도를 상기 제 2 액체의 노점 온도보다 높은 값으로 유지하는 결로 방지 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상면에, 물을 함유하는 린스액을 공급하는 린스액 공급 유닛과,
상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상면에, 제 1 액체를 공급함으로써, 상기 기판의 상면 상의 상기 린스액을 상기 제 1 액체로 치환하는 제 1 치환 유닛과,
상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상면에, 제 2 액체를 공급함으로써, 상기 기판의 상면 상의 상기 제 1 액체를 상기 제 2 액체로 치환하는 제 2 치환 유닛과,
상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상면 상의 상기 제 2 액체를 제거함으로써, 상기 기판을 건조시키는 건조 유닛을 구비하고,
물에 대한 상기 제 2 액체의 용해도는, 물에 대한 상기 제 1 액체의 용해도보다 작고,
상기 제 2 액체의 표면 장력은, 상기 제 1 액체의 표면 장력보다 낮고,
상기 제 2 액체의 비중은, 상기 제 1 액체의 비중보다 크고,
상기 제 2 액체의 비점은, 실온 이상이고, 상기 제 2 액체의 비점으로부터 상기 실온을 뺀 값은, 상기 실온 이하인, 기판 처리 장치.
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