KR20210139418A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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유키후미 요시다
다이 우에다
송 장
슈이치 야스다
노부유키 시바야마
야스노리 가네마쓰
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 방법은, 용질 및 용매를 갖는 처리액을 기판의 표면을 향해 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 기판의 표면에 공급된 상기 처리액을 고화 또는 경화시켜, 상기 기판의 표면에 존재하는 제거 대상물을 보유하는 처리막을 상기 기판의 표면에 형성하는 처리막 형성 공정과, 상기 기판의 표면을 향해 제거액을 액적 상태로 공급하여 상기 처리막 및 상기 제거 대상물에 상기 제거액의 물리력을 작용시킴으로써, 상기 처리막 및 상기 제거 대상물을 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 제거 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
이 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 유기 EL(Electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등의 기판이 포함된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 기판에 부착된 각종 오염물, 앞 공정에서 사용한 처리액이나 레지스트 등의 잔사, 혹은 각종 파티클 등(이하 「제거 대상물」이라고 총칭하는 경우가 있다.)을 제거하기 위해, 세정 공정이 실시된다.
세정 공정에서는, 탈이온수(DIW: Deionized Water) 등의 세정액을 기판에 공급함으로써, 제거 대상물을 세정액의 물리적 작용에 의해 제거하거나, 제거 대상물과 화학적으로 반응하는 약액을 기판에 공급함으로써, 당해 제거 대상물을 화학적으로 제거하는 것이 일반적이다.
그러나, 기판 상에 형성되는 요철 패턴의 미세화 및 복잡화가 진행되고 있다. 그 때문에, 요철 패턴의 손상을 억제하면서 제거 대상물을 세정액 또는 약액에 의해 제거하는 것이 쉽지 않게 되고 있다.
그래서, 기판의 상면에, 휘발 성분을 포함하는 처리액을 공급하고, 휘발 성분의 휘발에 의해 처리막을 형성한 후에, 당해 처리막을 제거하는 수법이 제안되고 있다(특허문헌 1을 참조).
이 수법에서는, 처리액이 고화 또는 경화하여 처리막이 형성됨으로써, 제거 대상물이 처리막에 덮인다. 그 다음에, 기판의 상면에 박리 처리액이 공급된다. 박리 처리액은, 처리막에 박리 처리액이 침투하여 기판과 처리막 사이에 진입한다. 박리 처리액이 기판과 처리막 사이에 진입함으로써, 제거 대상물이 처리막과 함께 기판의 상면으로부터 박리된다.
미국 특허출원 공개 제2015/128994호 명세서
예를 들어, 기판 상의 제거 대상물의 사이즈가 커서 처리막으로 제거 대상물을 적절한 보유력으로 보유할 수 없는 경우에는, 특허문헌 1의 방법을 이용하여 처리막을 기판의 상면으로부터 박리했을 때에, 제거 대상물이 기판 상에 남는 경우가 있다. 이것으로는, 제거 대상물을 기판으로부터 충분히 제거하지 못할 우려가 있다.
그래서, 이 발명의 한 가지 목적은, 기판의 표면에 존재하는 제거 대상물을 효율적으로 제거할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명의 일 실시 형태는, 용질 및 용매를 갖는 처리액을 기판의 표면을 향해 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 기판의 표면에 공급된 상기 처리액을 고화 또는 경화시켜, 상기 기판의 표면에 존재하는 제거 대상물을 보유하는 처리막을 상기 기판의 표면에 형성하는 처리막 형성 공정과, 상기 기판의 표면을 향해 액적 상태의 제거액을 공급하여 상기 처리막 및 상기 제거 대상물에 상기 액적 상태의 제거액의 물리력을 작용시킴으로써, 상기 처리막 및 상기 제거 대상물을 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 제거 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면에 공급된 처리액을 고화 또는 경화시킴으로써, 제거 대상물을 보유하는 처리막이 형성된다. 그 후, 기판의 표면을 향해 제거액이 액적 상태로 공급된다. 이로 인해, 제거액의 액적의 물리력이 처리막 및 제거 대상물에 작용한다.
상세하게는, 제거액의 액적의 물리력이 처리막에 작용함으로써, 제거 대상물을 보유한 상태의 처리막이, 분열하여 기판의 표면으로부터 박리되고, 기판의 표면으로부터 제거된다. 그리고, 제거액의 액적의 물리력이 제거 대상물에 작용함으로써, 제거 대상물이 기판의 표면으로부터 제거된다.
그 때문에, 제거액의 액적의 물리력을 처리막에 작용시켜 처리막과 함께 대부분의 제거 대상물을 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다. 또한, 제거액의 액적의 물리력을 제거 대상물에 작용시킴으로써, 처리막과 함께 제거되지 않은 제거 대상물을 기판의 표면으로부터 제거할 수도 있다.
그 결과, 기판의 표면에 존재하는 제거 대상물을 효율적으로 제거할 수 있다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 처리막 형성 공정이, 상기 처리막에 보유되는 상기 제거 대상물의 반경보다 작은 막두께를 갖는 상기 처리막을 형성하는 공정을 포함한다.
처리막의 막두께가 제거 대상물의 반경보다 작은 경우에는, 처리막은, 제거 대상물과 기판 사이에 들어가기 어렵다. 그 때문에, 그러한 경우에는, 처리막은, 충분한 보유력으로 제거 대상물을 보유하지 못할 우려가 있다. 따라서, 제거 대상물을 보유한 처리막을 기판의 표면으로부터 박리시키는 수법에서는, 처리막은 제거 대상물을 기판의 표면으로부터 떼어 놓을 수 없기 때문에, 제거 대상물이 기판의 표면에 남기 쉽다.
그래서, 기판의 표면을 향해 제거액을 액적 상태로 공급하면, 제거액의 액적의 물리력이 처리막뿐만 아니라 제거 대상물에도 작용한다. 그로 인해, 처리막의 막두께가 제거 대상물의 반경보다 작은 경우에도, 기판의 표면으로부터 제거 대상물을 충분히 제거할 수 있다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 제거액이, 물 또는 알칼리성 액체이다. 제거액이 물 또는 알칼리성 액체인 경우, 액적의 물리력을 처리막뿐만 아니라 제거 대상물에 작용시킬 수 있다. 제거액이 알칼리성 액체인 경우, 제거액이 물인 경우와 비교하여, 처리막을 용해시키기 쉽다. 그 때문에, 처리막의 강도를 저하시킨 상태에서, 처리막에 물리력을 작용시킬 수 있다. 반대로, 제거액이 물인 경우, 제거액이 알칼리성 액체인 경우와 비교하여, 처리막을 용해시키기 어렵다. 그 때문에, 처리막에 보유되는 제거 대상물의 수를 최대한 많이 한 상태에서, 처리막에 물리력을 작용시킬 수 있다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 제거 공정의 개시 전에, 상기 기판의 표면에 보호액을 연속류로 공급함으로써, 상기 제거 공정에 있어서 상기 제거액이 액적 상태로 공급되는 공급 영역을 덮는 상기 보호액의 액막을 상기 기판의 표면에 형성하는 보호액막 형성 공정을 더 포함한다.
제거액의 액적으로부터 기판의 표면에 작용하는 물리력은, 공급 영역에 있어서 특히 크다. 그래서, 제거 공정의 개시 전에 공급 영역을 보호액의 액막으로 덮으면, 제거액의 액적으로부터 공급 영역에 작용하는 물리력을 적당히 저감시켜, 제거액의 액적의 물리력을 기판의 표면 전체에 분산시킬 수 있다. 이로 인해, 기판의 표면을 보호하면서, 처리막 및 제거 대상물을 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다.
특히, 기판의 표면에 요철 패턴이 형성되어 있는 경우에는, 제거액의 액적으로부터 기판의 표면에 작용하는 물리력에 의해, 공급 영역에 있어서 요철 패턴이 도괴할 우려가 있다. 제거 공정의 개시 전에 공급 영역을 보호액의 액막으로 덮으면, 공급 영역에 있어서 요철 패턴에 작용하는 물리력을 적당히 저감시켜, 요철 패턴을 보호할 수 있다.
연속류의 액체가 기판의 표면에 공급될 때에 기판의 표면에 작용하는 물리력은, 액적이 기판의 표면에 공급될 때에 기판의 표면에 작용하는 물리력과 비교하여 극히 작다. 따라서, 보호액의 공급에 기인하는 기판의 표면의 손상을 억제 또는 방지할 수 있다. 특히, 기판의 표면에 요철 패턴이 형성되어 있는 경우에 있어서, 보호액을 연속류로 기판의 표면에 공급하면, 보호액의 공급에 기인하는 요철 패턴의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 제거 공정에 있어서 상기 기판의 표면에 제거액을 액적 상태로 공급하고 있는 동안에, 상기 기판의 표면에 보호액을 연속류로 공급하는 보호액 병행 공급 공정을 더 포함한다.
이 방법에 의하면, 제거 공정에 있어서 기판의 표면에 제거액을 액적 상태로 공급하고 있는 동안에, 기판의 표면에 보호액이 연속류로 공급된다. 그 때문에, 제거 공정에 있어서, 기판의 표면이 보호액으로 덮인 상태를 유지할 수 있다. 이로 인해, 기판의 표면에 있어서 제거액이 액적 상태로 공급되는 영역에 작용하는 물리력을 적당히 저감시켜, 제거액의 액적의 물리력을 기판의 표면 전체에 분산시킬 수 있다. 이로 인해, 기판의 표면(특히 기판의 표면에 형성된 요철 패턴)을 보호하면서, 처리막 및 제거 대상물을 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 보호액이 상기 처리막을 부분적으로 용해시키는 성질을 갖는다.
이 방법에 의하면, 보호액에 의해 처리막이 부분적으로 용해된다. 그 때문에, 보호액에 의해 처리막의 강도를 저하시키면서, 제거액의 액적의 물리력을 처리막에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막을 효율적으로 분열시켜, 처리막을 기판의 표면으로부터 효율적으로 박리시킬 수 있다. 그 결과, 처리막을 기판의 표면으로부터 효율적으로 제거할 수 있다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 보호액이, 물 또는 알칼리성 액체이다. 보호액이 물 또는 알칼리성 액체인 경우, 기판의 표면에 작용하는 제거액의 액적의 물리력을 적당히 저감시켜, 제거액의 액적의 물리력을 기판의 표면 전체에 분산시킬 수 있다. 보호액이 알칼리성 액체인 경우, 보호액이 물인 경우와 비교하여, 처리막을 용해시키기 쉽다. 그 때문에, 처리막의 강도를 저하시키기 쉽다. 반대로, 보호액이 물인 경우, 보호액이 알칼리성 액체인 경우와 비교하여, 처리막을 용해시키기 어렵기 때문에, 처리막에 제거 대상물을 보유시킨 상태를 유지하기 쉽다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 기판 처리 방법이, 상기 처리막을 용해시키는 용해액을 상기 기판의 표면에 공급하여, 상기 제거 공정 후에 상기 기판의 표면에 남는 상기 처리막의 잔사를 제거하는 잔사 제거 공정을 더 포함한다.
제거 공정에 있어서 기판의 표면으로부터 처리막을 제거한 후에, 기판의 표면에 처리막의 잔사가 남는 경우가 있다. 그래서, 처리막을 용해시키는 용해액을 기판의 표면에 공급함으로써, 기판의 표면에 남은 처리막의 잔사를 제거할 수 있다. 이로 인해, 기판의 표면을 양호하게 세정할 수 있다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 제거 공정이, 상기 제거액을 액적 상태로 상기 기판의 표면에 공급함으로써, 상기 처리막을 상기 제거액에 부분적으로 용해시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 제거액에 의해 처리막이 부분적으로 용해된다. 그 때문에, 처리막의 강도를 저하시키면서, 제거액의 액적의 물리력을 처리막에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막을 효율적으로 분열시켜, 기판의 표면으로부터 처리막을 효율적으로 박리할 수 있다. 그 결과, 처리막을 기판의 표면으로부터 효율적으로 제거할 수 있다.
이 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 용질이, 고용해성 물질과, 상기 고용해성 물질보다 상기 제거액에 대한 용해성이 낮은 저용해성 물질을 갖는다. 상기 처리막 형성 공정이, 고체 상태의 상기 고용해성 물질 및 고체 상태의 상기 저용해성 물질을 갖는 상기 처리막을 형성하는 공정을 포함한다. 그리고, 상기 제거 공정이, 상기 제거액에 상기 처리막 중의 고체 상태의 상기 고용해성 물질을 선택적으로 용해시킴으로써, 상기 기판의 표면으로부터의 상기 처리막의 박리 및 상기 처리막의 분열을 촉진하는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 처리막 중의 고체 상태의 고용해성 물질이 제거액으로 선택적으로 용해된다. 「고체 상태의 고용해성 물질이 선택적으로 용해된다」는 것은, 고체 상태의 고용해성 물질만 용해된다는 의미가 아니라, 고체 상태의 저용해성 물질도 약간 용해되지만, 대부분의 고체 상태의 고용해성 물질이 용해된다는 의미이다.
그 때문에, 처리막의 강도가 저하되는 한편, 처리막에 의해 제거 대상물이 보유된 상태가 유지된다. 따라서, 제거 대상물을 처리막에 보유시킨 채, 처리막의 강도를 저하시킨 상태에서, 제거 공정에 있어서 제거액의 액적의 물리력을 처리막에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막이 효율적으로 분열하여, 처리막이 기판의 표면으로부터 효율적으로 박리될 수 있다.
이 발명의 일 실시 형태는, 상기 용질이, 용해력 강화 물질을 갖는다. 그리고, 상기 제거 공정이, 상기 기판의 표면에 공급된 상기 제거액에 상기 처리막으로부터 상기 용해력 강화 물질을 녹아나오게 함으로써, 상기 기판의 표면에 공급된 상기 제거액이 상기 처리막을 용해시키는 용해력을 강화하고, 상기 용해력이 강화된 상기 제거액에 상기 처리막을 부분적으로 용해시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 처리막으로부터 용해력 강화 물질이 제거액에 녹아나오게 함으로써, 제거액이 처리막을 용해시키는 용해력이 강화되어, 제거액에 의해 처리막이 부분적으로 용해된다. 그 때문에, 용해력이 낮은 액체를 제거액으로서 이용한 경우에도, 처리막의 강도를 저하시키면서, 제거액의 액적의 물리력을 처리막에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막을 효율적으로 분열시켜, 처리막을 기판의 표면으로부터 효율적으로 박리할 수 있다. 그 결과, 처리막을 기판의 표면으로부터 효율적으로 제거할 수 있다.
이 발명의 다른 실시 형태는, 용질 및 용매를 갖는 처리액을 기판의 표면에 공급하는 처리액 공급 유닛과, 상기 처리액을 고화 또는 경화시키는 고체 형성 유닛과, 상기 기판의 표면에 제거액을 액적 상태로 공급하는 제거액 공급 유닛과, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 고체 형성 유닛 및 상기 제거액 공급 유닛을 제어하는 컨트롤러를 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
그리고, 상기 컨트롤러가, 상기 처리액 공급 유닛으로부터 상기 기판의 표면에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 기판의 표면에 공급된 상기 처리액을 상기 고체 형성 유닛으로 하여금 고화 또는 경화시키게 함으로써, 상기 기판의 표면에 존재하는 제거 대상물을 보유하는 처리막을 상기 기판의 표면에 형성하는 처리막 형성 공정과, 상기 제거액 공급 유닛으로부터 상기 기판의 표면을 향해 상기 제거액을 액적 상태로 공급하여 상기 처리막 및 상기 제거 대상물에 상기 제거액의 액적의 물리력을 작용시킴으로써, 상기 처리막 및 상기 제거 대상물을 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 제거 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
이 장치에 의하면, 기판의 표면에 공급된 처리액을 고화 또는 경화시킴으로써, 제거 대상물을 보유하는 처리막이 형성된다. 그 후, 기판의 표면을 향해 제거액이 액적 상태로 공급된다. 이로 인해, 제거액의 액적의 물리력이 처리막 및 제거 대상물에 작용한다.
상세하게는, 컨트롤러가, 제거 공정에 있어서, 제거액의 액적의 물리력을 처리막에 작용시킴으로써, 제거 대상물을 보유한 상태의 처리막을 기판의 표면으로부터 박리하고 분열시켜 기판의 표면으로부터 제거하는 처리막 제거 공정과, 제거액의 액적의 물리력을 제거 대상물에 작용시킴으로써, 제거 대상물을 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 제거 대상물 제거 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
그 때문에, 제거액의 액적의 물리력을 처리막에 작용시켜 처리막과 함께 대부분의 제거 대상물을 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다. 또한, 제거액의 액적의 물리력을 제거 대상물에 작용시킴으로써, 처리막과 함께 제거되지 않은 제거 대상물을 기판의 표면으로부터 제거할 수도 있다.
그 결과, 기판의 표면에 존재하는 제거 대상물을 효율적으로 제거할 수 있다.
이 발명의 다른 실시 형태에서는, 상기 컨트롤러가, 상기 처리막 형성 공정에 있어서, 상기 처리막에 보유되는 상기 제거 대상물의 반경보다 작은 막두께를 갖는 상기 처리막을 형성하도록 프로그램되어 있다.
처리막의 막두께가 제거 대상물의 반경보다 작은 경우에는, 처리막은, 제거 대상물과 기판 사이에 들어가기 어렵다. 그 때문에, 그러한 경우에는, 처리막은, 충분한 보유력으로 제거 대상물을 보유하지 못할 우려가 있다. 따라서, 제거 대상물을 보유한 처리막을 기판의 표면으로부터 박리시키는 수법에서는, 처리막은 제거 대상물을 기판의 표면으로부터 떼어 놓을 수 없기 때문에, 제거 대상물이 기판의 표면에 남기 쉽다.
그래서, 기판의 표면을 향해 제거액을 액적 상태로 공급하면, 제거액의 액적의 물리력이 처리막뿐만 아니라 제거 대상물에도 작용한다. 그로 인해, 처리막의 막두께가 제거 대상물의 반경보다 작은 경우에도, 기판의 표면으로부터 제거 대상물을 충분히 제거할 수 있다.
이 발명의 다른 실시 형태에서는, 상기 기판 처리 장치가, 상기 기판의 표면에 보호액의 연속류로 공급하는 제1 보호액 공급 유닛을 더 포함한다. 그리고, 상기 컨트롤러가, 상기 제거 공정의 개시 전에, 상기 제1 보호액 공급 유닛으로부터 상기 기판의 표면에 상기 보호액의 연속류로 공급함으로써, 상기 제거 공정에 있어서 상기 제거액이 액적 상태로 공급되는 공급 영역을 덮는 상기 보호액의 액막을 상기 기판의 표면에 형성하는 보호액막 형성 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
제거액의 액적으로부터 기판의 표면에 작용하는 물리력은, 공급 영역에 있어서 특히 크다. 그래서, 제거 공정의 개시 전에 공급 영역을 보호액의 액막으로 덮으면, 제거액의 액적으로부터 공급 영역에 작용하는 물리력을 적당히 저감시켜, 제거액의 액적의 물리력을 기판의 표면 전체에 분산시킬 수 있다. 이로 인해, 기판의 표면을 보호하면서, 처리막 및 제거 대상물을 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다.
특히, 기판의 표면에 요철 패턴이 형성되어 있는 경우에는, 제거액의 액적으로부터 기판의 표면에 작용하는 물리력에 의해, 공급 영역에 있어서 요철 패턴이 도괴할 우려가 있다. 제거 공정의 개시 전에 공급 영역을 보호액의 액막으로 덮으면, 공급 영역에 있어서 요철 패턴에 작용하는 물리력을 적당히 저감시켜, 요철 패턴을 보호할 수 있다.
연속류의 액체가 기판의 표면에 공급될 때에 기판의 표면에 작용하는 물리력은, 액적이 기판의 표면에 공급될 때에 기판의 표면에 작용하는 물리력과 비교하여 극히 작다. 따라서, 보호액의 공급에 기인하는 기판의 표면의 손상을 억제 또는 방지할 수 있다. 특히, 기판의 표면에 요철 패턴이 형성되어 있는 경우에 있어서, 보호액을 연속류로 기판의 표면에 공급하면, 보호액의 공급에 기인하는 요철 패턴의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다.
이 발명의 다른 실시 형태에서는, 상기 기판 처리 장치가, 상기 기판의 표면에 보호액의 연속류로 공급하는 제2 보호액 공급 유닛을 더 포함한다. 그리고, 상기 컨트롤러가, 상기 제거 공정에 있어서 상기 기판의 표면에 제거액을 액적 상태로 공급하고 있는 동안에, 상기 기판의 표면에 보호액을 상기 제2 보호액 공급 유닛으로부터 연속류로 공급하는 보호액 병행 공급 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
이 장치에 의하면, 제거 공정에 있어서 기판의 표면에 제거액을 액적 상태로 공급하고 있는 동안에, 기판의 표면에 보호액이 연속류로 공급된다. 그 때문에, 제거 공정에 있어서, 기판의 표면이 보호액으로 덮인 상태를 유지할 수 있다. 이로 인해, 기판의 표면에 있어서 제거액이 액적 상태로 공급되는 영역에 작용하는 물리력을 적당히 저감시켜, 제거액의 액적의 물리력을 기판의 표면 전체에 분산시킬 수 있다. 이로 인해, 기판의 표면(특히 기판의 표면에 형성된 요철 패턴)을 보호하면서, 처리막 및 제거 대상물을 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다.
이 발명의 다른 실시 형태에서는, 상기 보호액이 상기 처리막을 부분적으로 용해시키는 성질을 갖는다.
이 장치에 의하면, 보호액에 의해 처리막이 부분적으로 용해된다. 그 때문에, 보호액에 의해 처리막의 강도를 저하시키면서, 제거액의 액적의 물리력을 처리막에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막을 효율적으로 분열시켜, 처리막을 기판의 표면으로부터 효율적으로 박리시킬 수 있다. 그 결과, 처리막을 기판의 표면으로부터 효율적으로 제거할 수 있다.
이 발명의 다른 실시 형태에서는, 상기 기판 처리 장치가, 상기 처리막을 용해시키는 용해액을 상기 기판의 표면에 공급하는 용해액 공급 유닛을 더 포함한다. 그리고, 상기 컨트롤러가, 상기 용해액 공급 유닛으로부터 상기 용해액을 공급하여, 상기 제거 공정 후에 상기 기판의 표면에 남는 상기 처리막의 잔사를 제거하는 잔사 제거 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
제거 공정에 있어서 기판의 표면으로부터 처리막을 제거한 후에, 기판의 표면에 처리막의 잔사가 남는 경우가 있다. 그래서, 처리막을 용해시키는 용해액을 기판의 표면에 공급함으로써, 기판의 표면에 남은 처리막의 잔사를 제거할 수 있다. 이로 인해, 기판의 표면을 양호하게 세정할 수 있다.
이 발명의 다른 실시 형태에서는, 상기 컨트롤러가, 상기 제거 공정에 있어서, 상기 제거액을 액적 상태로 상기 기판의 표면에 공급함으로써, 상기 처리막을 상기 제거액에 부분적으로 용해시키는 공정을 실행한다.
이 장치에 의하면, 제거액에 의해 처리막이 부분적으로 용해된다. 그 때문에, 처리막의 강도를 저하시키면서, 제거액의 액적의 물리력을 처리막에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막을 효율적으로 분열시켜, 기판의 표면으로부터 처리막을 효율적으로 박리할 수 있다. 그 결과, 처리막을 기판의 표면으로부터 효율적으로 제거할 수 있다.
본 발명에 있어서의 상술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부하는 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시 형태의 설명에 의해 명백해진다.
도 1은, 이 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 레이아웃을 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 2는, 상기 기판 처리 장치에 구비되는 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식적인 부분 단면도이다.
도 3a는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 제거액 공급 유닛 및 보호액 공급 유닛의 모식적인 측면도이다.
도 3b는, 상기 제거액 공급 유닛 및 상기 보호액 공급 유닛의 모식적인 평면도이다.
도 4는, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는, 상기 기판 처리 장치에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6a는, 상기 기판 처리의 처리액 공급 공정(단계 S5)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6b는, 상기 기판 처리의 박막화 공정(단계 S6)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6c는, 상기 기판 처리의 박막화 공정(단계 S6)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6d는, 상기 기판 처리의 고체 형성 공정(단계 S7)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6e는, 상기 기판 처리의 보호액막 형성 공정(단계 S8)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6f는, 상기 기판 처리의 제거 공정(단계 S9)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6g는, 상기 기판 처리의 제2 린스 공정(단계 S10)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6h는, 상기 기판 처리의 제2 유기 용제 공급 공정(단계 S11)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6i는, 상기 기판 처리의 스핀 드라이 공정(단계 S12)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7a는, 상기 기판 처리에 있어서 기판으로부터 처리막이 제거될 때의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7b는, 상기 기판 처리에 있어서 기판으로부터 처리막이 제거될 때의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7c는, 상기 기판 처리에 있어서 기판으로부터 처리막이 제거될 때의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은, 보호액으로서 알칼리성 수용액을 이용한 경우에 있어서, 기판으로부터 처리막이 제거될 때의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9a는, 이 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판 처리에 있어서 기판으로부터 처리막이 제거될 때의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9b는, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판 처리에 있어서 기판으로부터 처리막이 제거될 때의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9c는, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판 처리에 있어서 기판으로부터 처리막이 제거될 때의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10a는, 이 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판 처리에 있어서 기판으로부터 처리막이 제거될 때의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10b는, 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판 처리에 있어서 기판으로부터 처리막이 제거될 때의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10c는, 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판 처리에 있어서 기판으로부터 처리막이 제거될 때의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은, 상기 기판 처리에 있어서, 상기 보호액막 형성 공정을 생략한 경우의 상기 제거 공정(단계 S9)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는, 상기 기판 처리에 있어서, 상기 제거 공정에 있어서의 보호액의 공급을 생략한 경우의 상기 제거 공정(단계 S9)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 13은, 상기 기판 처리에 있어서, 상기 제거 공정에 있어서의 보호액의 공급, 및, 상기 보호액막 형성 공정을 생략한 경우의 상기 제거 공정(단계 S9)의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 14는, 상기 보호액 공급 유닛과 함께 다른 보호액 공급 유닛이 노즐 홀더에 보유되어 있는 구성을 나타내는 모식도이다.
＜제1 실시 형태＞
도 1은, 이 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 레이아웃을 나타내는 모식적인 평면도이다.
기판 처리 장치(1)는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판(W)을 한 장씩 처리하는 매엽식(枚葉式) 장치이다. 이 실시 형태에서는, 기판(W)은, 원판 형상의 기판이다.
기판 처리 장치(1)는, 기판(W)을 유체로 처리하는 복수의 처리 유닛(2)과, 처리 유닛(2)에서 처리되는 복수 장의 기판(W)을 수용하는 캐리어(C)가 재치(載置)되는 로드 포트(LP)와, 로드 포트(LP)와 처리 유닛(2) 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(C)와 반송 로봇(CR) 사이에서 기판(W)을 반송한다. 반송 로봇(CR)은, 반송 로봇(IR)과 처리 유닛(2) 사이에서 기판(W)을 반송한다. 복수의 처리 유닛(2)은, 예를 들어, 동일한 구성을 갖고 있다. 상세하게는 후술하겠지만, 처리 유닛(2) 내에서 기판(W)에 공급되는 처리 유체에는, 약액, 린스액, 처리액, 제거액, 보호액, 열매(熱媒), 용해액, 불활성 가스 등이 포함된다.
각 처리 유닛(2)은, 챔버(4)와, 챔버(4) 내에 배치된 처리 컵(7)을 구비하고 있으며, 처리 컵(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(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 챔버(4)에는, 이 출입구를 개폐하는 셔터 유닛(도시하지 않음)이 구비되어 있다.
도 2는, 처리 유닛(2)의 구성예를 설명하기 위한 모식도이다. 처리 유닛(2)은, 스핀 척(5)과, 대향 부재(6)와, 처리 컵(7)과, 제1 이동 노즐(8)과, 제2 이동 노즐(9)과, 제3 이동 노즐(10)과, 제4 이동 노즐(11)과, 중앙 노즐(14)과, 하면 노즐(15)을 포함한다.
스핀 척(5)은, 기판(W)을 수평으로 보유하면서, 기판(W)의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선(A1)(연직 축선) 둘레로 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 척(5)은, 복수의 척 핀(20)과, 스핀 베이스(21)와, 회전축(22)과, 스핀 모터(23)를 포함한다.
스핀 베이스(21)는, 수평 방향을 따르는 원판 형상을 갖고 있다. 스핀 베이스(21)의 상면에는, 기판(W)의 주연을 파지하는 복수의 척 핀(20)이, 스핀 베이스(21)의 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 스핀 베이스(21) 및 복수의 척 핀(20)은, 기판(W)을 수평으로 보유하는 기판 보유 유닛을 구성하고 있다. 기판 보유 유닛은, 기판 홀더라고도 한다.
회전축(22)은, 회전 축선(A1)을 따라 연직 방향으로 연장되어 있다. 회전축(22)의 상단부는, 스핀 베이스(21)의 하면 중앙에 결합되어 있다. 스핀 모터(23)는, 회전축(22)에 회전력을 부여한다. 스핀 모터(23)에 의해 회전축(22)이 회전됨으로써, 스핀 베이스(21)가 회전된다. 이로 인해, 기판(W)이 회전 축선(A1) 둘레로 회전된다. 스핀 모터(23)는, 회전 축선(A1) 둘레로 기판(W)을 회전시키는 기판 회전 유닛의 일례이다.
대향 부재(6)는, 스핀 척(5)에 보유된 기판(W)에 상방으로부터 대향한다. 대향 부재(6)는, 기판(W)과 거의 같은 지름 또는 그 이상의 지름을 갖는 원판 형상으로 형성되어 있다. 대향 부재(6)는, 기판(W)의 상면(상측의 표면)에 대향하는 대향면(6a)를 갖는다. 대향면(6a)은, 스핀 척(5)보다 상방에서 거의 수평면을 따라 배치되어 있다.
대향 부재(6)에 있어서 대향면(6a)과는 반대측에는, 중공축(60)이 고정되어 있다. 대향 부재(6)에 있어서 평면에서 봤을 때 회전 축선(A1)과 겹치는 부분에는, 대향 부재(6)를 상하로 관통하고, 중공축(60)의 내부 공간(60a)과 연통하는 연통 구멍(6b)이 형성되어 있다.
대향 부재(6)는, 대향면(6a)과 기판(W)의 상면 사이의 공간 내의 분위기를 당해 공간의 외부의 분위기로부터 차단한다. 그 때문에, 대향 부재(6)는, 차단판이라고도 한다.
처리 유닛(2)은, 대향 부재(6)의 승강을 구동하는 대향 부재 승강 유닛(61)을 더 포함한다. 대향 부재 승강 유닛(61)은, 하측 위치로부터 상측 위치까지의 임의의 위치(높이)에 대향 부재(6)를 위치시킬 수 있다. 하측 위치란, 대향 부재(6)의 가동 범위에 있어서, 대향면(6a)이 기판(W)에 가장 근접하는 위치이다. 상측 위치란, 대향 부재(6)의 가동 범위에 있어서 대향면(6a)이 기판(W)으로부터 가장 이격하는 위치이다.
대향 부재 승강 유닛(61)은, 예를 들어, 중공축(60)을 지지하는 지지 부재(도시하지 않음)에 결합된 볼나사 기구(도시하지 않음)와, 당해 볼나사 기구에 구동력을 부여하는 전동 모터(도시하지 않음)를 포함한다. 대향 부재 승강 유닛(61)은, 대향 부재 리프터(차단판 리프터)라고도 한다.
처리 컵(7)은, 스핀 척(5)에 보유된 기판(W)으로부터 외방으로 비산하는 액체를 받는 복수의 가드(71)와, 복수의 가드(71)에 의해 하방으로 안내된 액체를 받는 복수의 컵(72)과, 복수의 가드(71)와 복수의 컵(72)을 둘러싸는 원통 형상의 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) 각각은, 상향으로 개방된 환상 홈의 형태를 갖고 있다.
제1 가드(71A)는, 스핀 베이스(21)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 제2 가드(71B)는, 제1 가드(71A)보다 기판(W)의 회전 경방향 외방에서 스핀 베이스(21)를 둘러싸도록 배치되어 있다.
제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)는, 각각, 거의 원통 형상을 갖고 있다. 각 가드(71)의 상단부는, 스핀 베이스(21)를 향하도록 내방으로 경사져 있다.
제1 컵(72A)은, 제1 가드(71A)에 의해 하방으로 안내된 액체를 받는다. 제2 컵(72B)은, 제1 가드(71A)와 일체로 형성되어 있으며, 제2 가드(71B)에 의해 하방으로 안내된 액체를 받는다.
처리 유닛(2)은, 제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)를 각각 따로 승강시키는 가드 승강 유닛(74)을 포함한다. 가드 승강 유닛(74)은, 하측 위치와 상측 위치 사이에서 제1 가드(71A)를 승강시킨다. 가드 승강 유닛(74)은, 하측 위치와 상측 위치 사이에서 제2 가드(71B)를 승강시킨다.
제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B) 모두 상측 위치에 위치할 때, 기판(W)으로부터 비산하는 액체는, 제1 가드(71A)에 의해 받아진다. 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 받아진다.
가드 승강 유닛(74)은, 예를 들어, 제1 가드(71A)에 결합된 제1 볼나사 기구(도시하지 않음)와, 제1 볼나사 기구에 구동력을 부여하는 제1 모터(도시하지 않음)와, 제2 가드(71B)에 결합된 제2 볼나사 기구(도시하지 않음)와, 제2 볼나사 기구에 구동력을 부여하는 제2 모터(도시하지 않음)를 포함한다. 가드 승강 유닛(74)은, 가드 리프터라고도 한다.
제1 이동 노즐(8)은, 스핀 척(5)에 보유된 기판(W)의 상면을 향해 약액을 공급(토출)하는 약액 노즐(약액 공급 유닛)의 일례이다.
제1 이동 노즐(8)은, 제1 노즐 이동 유닛(36)에 의해, 수평 방향 및 연직 방향으로 이동된다. 제1 이동 노즐(8)은, 수평 방향에 있어서, 중심 위치와, 홈 위치(퇴피 위치) 사이에서 이동할 수 있다.
제1 이동 노즐(8)은, 중심 위치에 위치할 때, 기판(W)의 상면의 회전 중심에 대향한다. 기판(W)의 상면의 회전 중심이란, 기판(W)의 상면에 있어서의 회전 축선(A1)과의 교차 위치이다. 제1 이동 노즐(8)은, 홈 위치에 위치할 때, 기판(W)의 상면에는 대향하지 않고, 평면에서 봤을 때, 처리 컵(7)의 외방에 위치한다.
제1 이동 노즐(8)은, 연직 방향으로의 이동에 의해, 기판(W)의 상면에 접근하거나, 기판(W)의 상면으로부터 상방으로 퇴피할 수 있다.
제1 노즐 이동 유닛(36)은, 예를 들어, 연직 방향을 따르는 회동축(도시하지 않음)과, 회동축에 결합되어 수평으로 연장되는 아암(도시하지 않음)과, 회동축을 승강시키거나 회동시키는 회동축 구동 유닛(도시하지 않음)을 포함한다.
회동축 구동 유닛은, 회동축을 연직인 회동 축선 둘레로 회동시킴으로써 아암을 요동시킨다. 또한, 회동축 구동 유닛은, 회동축을 연직 방향을 따라 승강시킴으로써 아암을 상하 이동시킨다. 제1 이동 노즐(8)은 아암에 고정된다. 아암의 요동 및 승강에 따라, 제1 이동 노즐(8)이 수평 방향 및 연직 방향으로 이동한다.
제1 이동 노즐(8)은, 약액을 안내하는 약액 배관(40)에 접속되어 있다. 약액 배관(40)에 끼워 설치된 약액 밸브(50)가 열리면, 약액이, 제1 이동 노즐(8)로부터 하방으로 연속적으로 토출된다.
제1 이동 노즐(8)로부터 토출되는 약액은, 예를 들어, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불화수소산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산(예를 들어, 시트르산, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들어, TMAH: 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 계면활성제, 부식 방지제 중 적어도 1개를 포함하는 액이다. 이들을 혼합한 약액의 예로서는, SPM액(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture: 황산 과산화수소수 혼합액), SC1액(ammonia-hydrogen peroxide mixture: 암모니아 과산화수소수 혼합액) 등을 들 수 있다.
제2 이동 노즐(9)은, 스핀 척(5)에 보유된 기판(W)의 상면을 향해 처리액을 공급(토출)하는 처리액 노즐(처리액 공급 유닛)의 일례이다.
제2 이동 노즐(9)은, 제2 노즐 이동 유닛(37)에 의해, 수평 방향 및 연직 방향으로 이동된다. 제2 이동 노즐(9)은, 수평 방향에 있어서, 중심 위치와, 홈 위치(퇴피 위치) 사이에서 이동할 수 있다. 제2 이동 노즐(9)은, 중심 위치에 위치할 때, 기판(W)의 상면의 회전 중심에 대향한다. 제2 이동 노즐(9)은, 홈 위치에 위치할 때, 기판(W)의 상면에는 대향하지 않고, 평면에서 봤을 때, 처리 컵(7)의 외방에 위치한다. 제2 이동 노즐(9)은, 연직 방향으로의 이동에 의해, 기판(W)의 상면에 접근하거나, 기판(W)의 상면으로부터 상방으로 퇴피할 수 있다.
제2 노즐 이동 유닛(37)은, 제1 노즐 이동 유닛(36)과 동일한 구성을 갖고 있다. 즉, 제2 노즐 이동 유닛(37)은, 예를 들어, 연직 방향을 따르는 회동축(도시하지 않음)과, 회동축 및 제2 이동 노즐(9)에 결합되어 수평으로 연장되는 아암(도시하지 않음)과, 회동축을 승강시키거나 회동시키는 회동축 구동 유닛(도시하지 않음)을 포함한다.
제2 이동 노즐(9)은, 처리액을 안내하는 처리액 배관(41)에 접속되어 있다. 처리액 배관(41)에 끼워 설치된 처리액 밸브(51)가 열리면, 처리액이, 제2 이동 노즐(9)로부터 하방으로 연속적으로 토출된다.
제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액은, 용질 및 용매를 포함하고 있다. 이 처리액은, 용매의 적어도 일부가 휘발(증발)함으로써 고화 또는 경화한다. 이 처리액은, 기판(W) 상에서 고화 또는 경화함으로써, 기판(W) 상에 존재하는 파티클 등의 제거 대상물을 보유하는 처리막을 형성한다. 제거 대상물은, 예를 들어, 드라이 에칭 후 또는 애싱 후에 있어서, 기판(W)의 표면에 부착되는 이물질이다.
제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액에 포함되는 용질은, 예를 들어, 노볼락이다. 제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액에 포함되는 용매는, 용질을 용해시키는 액체이면 되고, 예를 들어, IPA 등의 알코올류이다. 처리액에 포함되는 용매는, 제거액과 상용성을 갖는(혼화 가능한) 액체인 것이 바람직하다.
제1 실시 형태에서 이용되는 처리액에 포함되는 용매로서는, 후술하는 제2 실시 형태에서 이용되는 처리액에 포함되는 용매로서 열거되어 있는 것을 이용할 수 있다. 제1 실시 형태에서 이용되는 처리액에 포함되는 용질로서는, 후술하는 제2 실시 형태에서 이용되는 처리액에 포함되는 저용해성 물질로서 열거되어 있는 것을 이용할 수 있다.
여기서, 「고화」란, 예를 들어, 용매의 휘발에 따라, 분자간이나 원자간에 작용하는 힘 등에 의해 용질이 굳어지는 것을 가리킨다. 「경화」란, 예를 들어, 중합이나 가교 등의 화학적인 변화에 의해, 용질이 굳어지는 것을 가리킨다. 따라서, 「고화 또는 경화」란, 다양한 요인에 의해 용질이 「굳어지는」 것을 나타내고 있다.
제3 이동 노즐(10)은, 다수의 제거액의 액적을 분사하는 스프레이 노즐이다. 스핀 척(5)에 보유된 기판(W)의 상면을 향해 순수 등의 제거액을 액적 상태로 공급(토출)하는 제거액 노즐(제거액 공급 유닛)의 일례이다. 제거액은, 기판(W)의 상면에 형성된 처리막과 기판(W)의 상면에 존재하는 제거 대상물을 기판(W)의 상면으로부터 제거하기 위한 액체이다.
제3 이동 노즐(10)은, 제3 노즐 이동 유닛(38)에 의해, 수평 방향 및 연직 방향으로 이동된다. 제3 이동 노즐(10)은, 수평 방향에 있어서, 중심 위치와, 홈 위치(퇴피 위치) 사이에서 이동할 수 있다.
제3 이동 노즐(10)은, 중심 위치에 위치할 때, 기판(W)의 상면의 회전 중심에 대향한다. 제3 이동 노즐(10)은, 홈 위치에 위치할 때, 기판(W)의 상면에는 대향하지 않고, 평면에서 봤을 때, 처리 컵(7)의 외방에 위치한다. 제3 이동 노즐(10)은, 연직 방향으로의 이동에 의해, 기판(W)의 상면에 접근하거나, 기판(W)의 상면으로부터 상방으로 퇴피할 수 있다.
제3 노즐 이동 유닛(38)은, 예를 들어, 연직 방향을 따르는 회동축(38C)과, 회동축 및 제3 이동 노즐(10)에 결합되어 수평으로 연장되는 노즐 아암(38A)과, 회동축을 승강시키거나 회동시키는 회동축 구동 유닛(38D)을 포함한다.
회동축 구동 유닛(38D)은, 회동축(38C)을 연직인 회동 축선(A2) 둘레로 회동시킴으로써 노즐 아암(38A)을 요동시킨다. 또한, 회동축 구동 유닛(38D)은, 회동축(38C)을 연직 방향을 따라 승강시킴으로써, 노즐 아암(38A)을 상하 이동시킨다. 제3 이동 노즐(10)은 노즐 아암(38A)의 선단에 고정된다. 노즐 아암(38A)의 요동 및 승강에 따라, 제3 이동 노즐(10)이 수평 방향 및 연직 방향으로 이동한다.
제3 이동 노즐(10)은, 제거액 배관(42)을 통해 제거액 공급원에 접속되어 있다. 또한, 제3 이동 노즐(10)은, 배출 밸브(53)가 끼워져 설치된 배출 배관(43)에 접속되어 있다. 제거액 공급원과 제거액 배관(42) 사이에는, 제거액 밸브(52) 및 펌프(90)가 배치되어 있다.
제거액은, 펌프(90)에 의해 제거액 공급원으로부터 제거액 배관(42)으로 송액된다. 제거액은, 상시, 소정 압력(예를 들어, 10MPa 이하)으로 제3 이동 노즐(10)에 공급되고 있다. 펌프(90)는, 제3 이동 노즐(10)에 공급되는 제거액의 압력을 임의의 압력으로 변경할 수 있다.
제3 이동 노즐(10)에는, 압전 소자(피에조 소자)(91)가 내장되어 있다. 압전 소자(91)는, 배선(92)을 통해 전압 인가 유닛(93)에 접속되어 있다. 전압 인가 유닛(93)은, 예를 들어, 인버터를 포함한다. 전압 인가 유닛(93)은, 교류 전압을 압전 소자(91)에 인가한다. 교류 전압이 압전 소자(91)에 인가되면, 인가된 교류 전압의 주파수에 대응하는 주파수로 압전 소자(91)가 진동한다. 전압 인가 유닛(93)은, 압전 소자(91)에 인가되는 교류 전압의 주파수를 임의의 주파수(예를 들어, 수백KHz~수MHz)로 변경할 수 있다.
제3 이동 노즐(10)로부터 토출되는 제거액은, 예를 들어, 순수(바람직하게는 DIW)이다. 제거액은, 순수로 한정되지 않고, 알칼리성 수용액(알칼리성 액체), 중성 및 산성 중 어느 쪽 수용액(비알칼리성 수용액)이어도 된다. 알칼리성 수용액의 구체예로서, 암모니아수, SC1액, TMAH 수용액, 및, 콜린 수용액, 그리고 이들의 어느 조합을 들 수 있다.
제4 이동 노즐(11)은, 보호액을 연속류로 기판(W)의 상면에 공급하는 보호액 노즐(보호액 공급 유닛)의 일례이다. 보호액은, 기판(W)의 표면에 형성된 요철 패턴을 액적 상태의 제거액으로부터 보호하기 위한 액체이다.
제4 이동 노즐(11)은, 노즐 아암(38A)에 장착된 노즐 홀더(38B)에 보유되어 있다. 그 때문에, 제4 이동 노즐(11)은, 제3 노즐 이동 유닛(38)에 의해, 제3 이동 노즐(10)과 일체적으로 이동된다.
제4 이동 노즐(11)은, 보호액 배관(47)에 접속되어 있다. 보호액 배관(47)에는, 보호액 밸브(57A) 및 보호액 유량 조정 밸브(57B)가 끼워져 설치되어 있다.
제4 이동 노즐(11)로부터 토출되는 보호액은, 예를 들어, 순수(바람직하게는 DIW)이다. 보호액은, 순수로 한정되지 않고, 알칼리성 수용액(알칼리성 액체), 중성 및 산성 중 어느 쪽 수용액(비알칼리성 수용액)이어도 된다. 알칼리성 수용액의 구체예로서, 암모니아수, SC1액, TMAH 수용액, 및, 콜린 수용액, 그리고 이들의 어느 조합을 들 수 있다.
중앙 노즐(14)은, 대향 부재(6)의 중공축(60)의 내부 공간(60a)에 수용되어 있다. 중앙 노즐(14)의 선단에 형성된 토출구(14a)는, 기판(W)의 상면의 중앙 영역에 상방으로부터 대향한다. 기판(W)의 상면의 중앙 영역이란, 기판(W)의 상면에 있어서 기판(W)의 회전 중심 및 그 주위를 포함하는 영역이다.
중앙 노즐(14)은, 유체를 하방으로 토출하는 복수의 튜브(제1 튜브(31), 제2 튜브(32) 및 제3 튜브(33))와, 복수의 튜브를 둘러싸는 통형상의 케이싱(30)을 포함한다. 복수의 튜브 및 케이싱(30)은, 회전 축선(A1)을 따라 상하 방향으로 연장되어 있다. 중앙 노즐(14)의 토출구(14a)는, 제1 튜브(31)의 토출구이기도 하고, 제2 튜브(32)의 토출구이기도 하며, 제3 튜브(33)의 토출구이기도 하다.
제1 튜브(31)(중앙 노즐(14))는, 린스액을 연속류로 기판(W)의 상면에 공급하는 린스액 공급 유닛의 일례이다. 제2 튜브(32)(중앙 노즐(14))는, 기체를 기판(W)의 상면과 대향 부재(6)의 대향면(6a) 사이에 공급하는 기체 공급 유닛의 일례이다. 제3 튜브(33)(중앙 노즐(14))는, IPA 등의 유기 용제를 연속류로 기판(W)의 상면에 공급하는 유기 용제 공급 유닛의 일례이다.
제1 튜브(31)는, 린스액을 제1 튜브(31)로 안내하는 상측 린스액 배관(44)에 접속되어 있다. 상측 린스액 배관(44)에 끼워 설치된 상측 린스액 밸브(54)가 열리면, 린스액이, 제1 튜브(31)(중앙 노즐(14))로부터 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해 연속류로 토출된다.
린스액의 예로서는, DIW, 탄산수, 전해 이온수, 희석 농도(예를 들어, 1ppm~100ppm 정도)의 염산수, 희석 농도(예를 들어, 1ppm~100ppm 정도)의 암모니아수, 환원수(수소수) 등을 들 수 있다.
제2 튜브(32)는, 기체를 제2 튜브(32)로 안내하는 기체 배관(45)에 접속되어 있다. 기체 배관(45)에 끼워 설치된 기체 밸브(55)가 열리면, 기체가, 제2 튜브(32)(중앙 노즐(14))로부터 하방으로 연속적으로 토출된다.
제2 튜브(32)로부터 토출되는 기체는, 예를 들어, 질소 가스(N2) 등의 불활성 가스이다. 제2 튜브(32)로부터 토출되는 기체는, 공기여도 된다. 불활성 가스란, 질소 가스에 한정되지 않고, 기판(W)의 상면이나, 기판(W)의 상면에 형성된 패턴에 대해 불활성인 가스이다. 불활성 가스의 예로서는, 질소 가스 외에, 아르곤 등의 희가스류를 들 수 있다.
제3 튜브(33)는, 유기 용제를 제3 튜브(33)로 안내하는 유기 용제 배관(46)에 접속되어 있다. 유기 용제 배관(46)에 끼워 설치된 유기 용제 밸브(56)가 열리면, 유기 용제가, 제3 튜브(33)(중앙 노즐(14))로부터 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해 연속류로 토출된다.
제3 튜브(33)로부터 토출되는 유기 용제는, 제거액에 의해 처리막을 제거한 후의 기판(W)의 상면에 남는 잔사를 제거하는 잔사 제거액이다. 제3 튜브(33)로부터 토출되는 유기 용제는, 처리액 및 린스액과 상용성을 갖는 것이 바람직하다.
제3 튜브(33)로부터 토출되는 유기 용제의 예로서는, IPA, HFE(하이드로플루오로에테르), 메탄올, 에탄올, 아세톤 및 Trans-1,2-디클로로에틸렌 중 적어도 1개를 포함하는 액 등을 들 수 있다.
또, 제3 튜브(33)로부터 토출되는 유기 용제는, 단체(單體) 성분으로만 이루어질 필요는 없고, 다른 성분과 혼합한 액체여도 된다. 예를 들어, IPA와 DIW의 혼합액이어도 되고, IPA와 HFE의 혼합액이어도 된다.
하면 노즐(15)은, 스핀 베이스(21)의 상면 중앙부에서 개구하는 관통 구멍(21a)에 삽입되어 있다. 하면 노즐(15)의 토출구(15a)는, 스핀 베이스(21)의 상면으로부터 노출되어 있다. 하면 노즐(15)의 토출구(15a)는, 기판(W)의 하면(하측의 표면)의 중앙 영역에 하방으로부터 대향한다. 기판(W)의 하면의 중앙 영역이란, 기판(W)의 하면에 있어서 기판(W)의 회전 중심을 포함하는 영역이다.
하면 노즐(15)에는, 린스액, 제거액, 및 열매를 하면 노즐(15)로 공통으로 안내하는 공통 배관(80)의 일단이 접속되어 있다. 공통 배관(80)의 타단에는, 공통 배관(80)에 린스액을 안내하는 하측 린스액 배관(81)과, 공통 배관(80)으로 제거액을 안내하는 하측 제거액 배관(82)과, 공통 배관(80)으로 열매를 안내하는 열매 배관(83)이 접속되어 있다.
하측 린스액 배관(81)에 끼워 설치된 하측 린스액 밸브(86)가 열리면, 린스액이, 하면 노즐(15)로부터 기판(W)의 하면의 중앙 영역을 향해 연속류로 토출된다. 하측 제거액 배관(82)에 끼워 설치된 하측 제거액 밸브(87)가 열리면, 제거액이, 하면 노즐(15)로부터 기판(W)의 하면의 중앙 영역을 향해 연속류로 토출된다. 열매 배관(83)에 끼워 설치된 열매 밸브(88)가 열리면, 열매가, 하면 노즐(15)로부터 기판(W)의 하면의 중앙 영역을 향해 연속류로 토출된다.
하면 노즐(15)은, 기판(W)의 하면에 린스액을 연속류로 공급하는 하측 린스액공급 유닛의 일례이다. 또, 하면 노즐(15)은, 기판(W)의 하면에 제거액을 연속류로 공급하는 하측 제거액 공급 유닛의 일례이다. 또, 하면 노즐(15)은, 기판(W)을 가열하기 위한 열매를 기판(W)에 연속류로 공급하는 열매 공급 유닛의 일례이다. 하면 노즐(15)은, 기판(W)을 가열하는 기판 가열 유닛이기도 하다.
하면 노즐(15)로부터 토출되는 열매는, 예를 들어, 실온보다 높고, 처리액에 포함되는 용매의 비점보다 낮은 온도의 고온 DIW이다. 처리액에 포함되는 용매가 IPA인 경우, 열매로서는, 예를 들어, 60℃~80℃의 DIW가 이용된다. 하면 노즐(15)로부터 토출되는 열매는, 고온 DIW로는 한정되지 않고, 실온보다 높고, 처리액에 함유되는 용매의 비점보다 낮은 온도의 고온 불활성 가스나 고온 공기 등의 고온 기체여도 된다.
도 3a는, 제3 이동 노즐(10) 및 제4 이동 노즐(11)의 모식적인 측면도이다. 도 3b는, 제3 이동 노즐(10) 및 제4 이동 노즐(11)의 모식적인 평면도이다.
도 3a에 나타내는 바와 같이, 제3 이동 노즐(10)은, 제거액의 액적을 분사하는 본체(94)와, 본체(94)를 덮는 커버(95)와, 커버(95)에 의해 덮인 압전 소자(91)와, 본체(94)와 커버(95) 사이에 개재하는 시일(96)을 포함한다.
본체(94) 및 커버(95)는, 모두 내약성을 갖는 재료에 의해 형성되어 있다. 본체(94)는, 예를 들어, 석영에 의해 형성되어 있다. 커버(95)는, 예를 들어, 불소계의 수지에 의해 형성되어 있다.
시일(96)은, 예를 들어, EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 고무) 등의 탄성 재료에 의해 형성되어 있다. 본체(94)는, 내압성을 갖고 있다. 본체(94)의 일부와 압전 소자(91)는, 커버(95)의 내부에 수용되어 있다. 배선(92)의 일단은 전압 인가 유닛(93)에 접속되어 있다. 배선(92)의 타단은, 예를 들어 납땜에 의해, 커버(95)의 내부에서 압전 소자(91)에 접속되어 있다. 커버(95)의 내부는, 시일(96)에 의해 밀폐되어 있다.
본체(94)는, 제거액이 공급되는 공급구(94a)와, 공급구(94a)에 공급된 제거액을 배출하는 배출구(94b)와, 공급구(94a)와 배출구(94b)를 접속하는 제거액 유통로(94c)와, 제거액 유통로(94c)에 접속된 복수의 분사구(94d)(토출구)를 포함한다.
제거액 유통로(94c)는, 본체(94)의 내부에 형성되어 있다. 공급구(94a), 배출구(94b), 및 분사구(94d)는, 본체(94)의 표면에서 개구하고 있다. 공급구(94a) 및 배출구(94b)는, 분사구(94d)보다 상방에 위치하고 있다. 본체(94)의 하면은, 예를 들어, 수평한 평탄면이며, 분사구(94d)는, 본체(94)의 하면에서 개구하고 있다. 분사구(94d)는, 예를 들어 수μm~수십μm의 직경을 갖는 미세 구멍이다. 제거액 배관(42) 및 배출 배관(43)은, 각각, 공급구(94a) 및 배출구(94b)에 접속되어 있다.
도 3b에 나타내는 바와 같이, 복수의 분사구(94d)는, 복수(예를 들어, 4개)의 열(L)을 구성하고 있다. 각 열(L)은, 등간격으로 배열된 다수(예를 들어, 10개 이상)의 분사구(94d)에 의해 구성되어 있다. 각 열(L)은, 수평한 길이 방향(D1)을 따라 직선형으로 연장되어 있다. 각 열(L)은, 직선형으로 한정하지 않고, 곡선형이어도 된다. 4개의 열(L)은, 평행하다. 4개의 열(L) 중 2개의 열(L)은, 길이 방향(D1)에 직교하는 수평한 방향으로 인접하고 있다. 마찬가지로, 남은 2개의 열(L)도, 길이 방향(D1)에 직교하는 수평한 방향으로 인접하고 있다.
인접하는 2개의 열(L)은, 쌍을 이루고 있다. 쌍인 2개의 열(L)에 있어서, 한쪽의 열(L)을 구성하는 복수의 분사구(94d)와, 다른 쪽의 열(L)을 구성하는 복수의 분사구(94d)는, 길이 방향(D1)으로 어긋나 있다. 제3 이동 노즐(10)은, 연직 방향에서 봤을 때에, 예를 들어, 4개의 열(L)이 제3 이동 노즐(10)의 이동 궤적에 교차하도록 노즐 아암(38A)에 보유되어 있다.
제3 이동 노즐(10)에는, 상시, 고압으로 제거액이 공급되고 있다. 공급구(94a)에 공급된 제거액은, 제거액 유통로(94c)에 공급된다. 배출 밸브(53)가 닫혀 있는 상태에서는, 제거액 유통로(94c)에 있어서의 제거액의 압력(액압)이 높다. 그 때문에, 배출 밸브(53)가 닫혀 있는 상태에서는, 액압에 의해 각 분사구(94d)로부터 제거액이 분사된다. 또한, 배출 밸브(53)가 닫혀 있는 상태에서, 교류 전압이 압전 소자(91)에 인가되면, 제거액 유통로(94c)를 흐르는 제거액에 압전 소자(91)의 진동이 부여되어, 각 분사구(94d)로부터 분사되는 제거액이, 이 진동에 의해 분단된다. 그 때문에, 배출 밸브(53)가 닫혀 있는 상태에서, 교류 전압이 압전 소자(91)에 인가되면, 액적 상태의 제거액이 각 분사구(94d)로부터 분사된다. 이로 인해, 입경이 균일한 다수의 제거액의 액적이 균일한 속도로 동시에 분사된다.
한편, 배출 밸브(53)가 열려 있는 상태에서는, 제거액 유통로(94c)에 공급된 제거액이, 배출구(94b)로부터 배출 배관(43)으로 배출된다. 즉, 배출 밸브(53)가 열려 있는 상태에서는, 제거액 유통로(94c)에서의 액압이 충분히 상승하지 않기 때문에, 제거액 유통로(94c)에 공급된 제거액은, 미세 구멍인 분사구(94d)로부터 분사되지 않고, 배출구(94b)로부터 배출 배관(43)으로 배출된다. 따라서, 분사구(94d)로부터의 제거액의 토출은, 배출 밸브(53)의 개폐에 의해 제어된다.
기판(W)의 상면에 있어서 액적 상태의 제거액이 공급되는 영역(제거액의 액적이 내뿜어지는 영역)을 공급 영역(S)이라고 한다. 제4 이동 노즐(11)은, 기판(W) 상의 목표 위치(P1)를 향해 보호액을 토출한다. 목표 위치(P1)는, 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 관하여, 공급 영역(S)보다 상류측의 위치이다.
도 4는, 기판 처리 장치(1)의 주요부의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다. 컨트롤러(3)는, 마이크로 컴퓨터를 구비하고, 소정의 제어 프로그램에 따라 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 실행함으로써, 기판 처리를 위한 다양한 제어를 실행하도록 구성되어 있다.
특히, 컨트롤러(3)는, 반송 로봇(IR, CR), 스핀 모터(23), 제1 노즐 이동 유닛(36), 제2 노즐 이동 유닛(37), 제3 노즐 이동 유닛(38), 대향 부재 승강 유닛(61), 가드 승강 유닛(74), 펌프(90), 전압 인가 유닛(93), 약액 밸브(50), 처리액 밸브(51), 제거액 밸브(52), 배출 밸브(53), 상측 린스액 밸브(54), 기체 밸브(55), 유기 용제 밸브(56), 보호액 밸브(57A), 보호액 유량 조정 밸브(57B), 하측 린스액 밸브(86), 하측 제거액 밸브(87) 및 열매 밸브(88)를 제어하도록 프로그램되어 있다. 컨트롤러(3)에 의해 밸브가 제어됨으로써, 대응하는 노즐로부터의 처리 유체의 토출 유무나, 대응하는 노즐로부터의 처리 유체의 토출 유량이 제어된다.
도 5는, 기판 처리 장치(1)에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5에는, 주로, 컨트롤러(3)가 프로그램을 실행함으로써 실현되는 처리가 도시되어 있다. 도 6a~도 6i는, 상기 기판 처리의 각 공정의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
기판 처리 장치(1)에 의한 기판 처리에서는, 예를 들어, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판 반입 공정(단계 S1), 약액 공급 공정(단계 S2), 제1 린스 공정(단계 S3), 제1 유기 용제 공급 공정(단계 S4), 처리액 공급 공정(단계 S5), 박막화 공정(단계 S6), 고체 형성 공정(단계 S7), 보호액막 형성 공정(단계 S8), 제거 공정(단계 S9), 제2 린스 공정(단계 S10), 제2 유기 용제 공급 공정(단계 S11), 스핀 드라이 공정(단계 S12) 및 기판 반출 공정(단계 S13)이 이 순서로 실행된다.
우선, 미처리 기판(W)은, 반송 로봇(IR, CR)(도 1 참조)에 의해 캐리어(C)로부터 처리 유닛(2)으로 반입되고, 스핀 척(5)에 건네진다(단계 S1). 이로 인해, 기판(W)은, 스핀 척(5)에 의해 수평으로 보유된다(기판 보유 공정). 스핀 척(5)에 의한 기판(W)의 보유는, 스핀 드라이 공정(단계 S12)이 종료될 때까지 계속된다. 기판(W)의 반입 시에는, 대향 부재(6)는, 상측 위치로 퇴피하고 있다.
다음에, 반송 로봇(CR)이 처리 유닛(2) 밖으로 퇴피한 후, 약액 공급 공정(단계 S2)이 개시된다. 구체적으로는, 스핀 모터(23)가, 스핀 베이스(21)를 회전시킨다. 이로 인해, 수평으로 보유된 기판(W)이 회전된다(기판 회전 공정). 가드 승강 유닛(74)이 제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)를 상측 위치로 이동시킨다.
제1 노즐 이동 유닛(36)이 제1 이동 노즐(8)을 처리 위치로 이동시킨다. 제1 이동 노즐(8)의 처리 위치는, 예를 들어 중앙 위치이다. 그리고, 약액 밸브(50)가 열린다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해, 제1 이동 노즐(8)로부터 약액이 공급(토출)된다. 기판(W)의 상면에 공급된 약액은, 원심력을 받아 방사상으로 퍼져, 기판(W)의 상면 전체에 널리 퍼진다. 이로 인해, 기판(W)의 상면이 약액에 의해 처리된다. 제1 이동 노즐(8)로부터의 약액의 토출은, 소정 시간, 예를 들어, 30초간 계속된다. 약액 공급 공정에 있어서, 기판(W)은, 소정의 약액 회전수, 예를 들어, 800rpm으로 회전된다.
다음에, 제1 린스 공정(단계 S3)이 개시된다. 제1 린스 공정에서는, 기판(W) 상의 약액이 린스액에 의해 씻겨나간다.
구체적으로는, 약액 밸브(50)가 닫힌다. 이로 인해, 기판(W)에 대한 약액의 공급이 정지된다. 그리고, 제1 노즐 이동 유닛(36)이 제1 이동 노즐(8)을 홈 위치로 이동시킨다. 그리고, 대향 부재 승강 유닛(61)이 대향 부재(6)를 상측 위치와 하측 위치 사이의 처리 위치로 이동시킨다. 대향 부재(6)가 처리 위치에 위치할 때, 기판(W)의 상면과 대향면(6a) 사이의 거리는, 예를 들어, 30mm이다. 제1 린스 공정에 있어서, 제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)는, 상측 위치에 유지되어 있다.
대향 부재(6)가 처리 위치에 위치하는 상태에서, 상측 린스액 밸브(54)가 열린다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해, 중앙 노즐(14)로부터 린스액이 공급(토출)된다. 중앙 노즐(14)로부터 기판(W)의 상면에 공급된 린스액은, 원심력을 받아 방사상으로 퍼져, 기판(W)의 상면 전체에 널리 퍼진다. 이로 인해, 기판(W)의 상면의 약액이 기판(W) 밖으로 씻겨나간다. 제1 린스 공정에 있어서, 기판(W)은, 소정의 제1 린스 회전 속도, 예를 들어, 800rpm으로 회전된다.
상측 린스액 밸브(54)가 열리는 것과 거의 동시에, 하측 린스액 밸브(86)가 열린다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 하면의 중앙 영역을 향해, 하면 노즐(15)로부터 린스액이 공급(토출)된다. 하면 노즐(15)로부터 기판(W)의 하면에 공급된 린스액은, 원심력을 받아 방사상으로 퍼져, 기판(W)의 하면의 전체에 널리 퍼진다. 약액 공급 공정에 의해 기판(W)으로부터 비산한 약액이 하면에 부착된 경우에도, 하면 노즐(15)로부터 공급된 린스액에 의해, 하면에 부착된 약액이 씻겨나간다.
중앙 노즐(14) 및 하면 노즐(15)로부터의 린스액의 토출은, 소정 시간, 예를 들어, 30초간 계속된다.
다음에, 제1 유기 용제 공급 공정(단계 S4)이 개시된다. 제1 유기 용제 공급 공정에서는, 기판(W) 상의 린스액이 유기 용제에 의해 치환된다.
구체적으로는, 상측 린스액 밸브(54) 및 하측 린스액 밸브(86)가 닫힌다. 이로 인해, 기판(W)의 상면 및 하면에 대한 린스액의 공급이 정지된다. 그리고, 가드 승강 유닛(74)이, 제2 가드(71B)를 상측 위치에 유지한 상태에서, 제1 가드(71A)를 하측 위치로 이동시킨다. 대향 부재(6)는, 처리 위치에 유지된다.
대향 부재(6)가 처리 위치에 유지된 상태에서, 유기 용제 밸브(56)가 열린다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해, 중앙 노즐(14)로부터 유기 용제가 공급(토출)된다.
중앙 노즐(14)로부터 기판(W)의 상면에 공급된 유기 용제는, 원심력을 받아 방사상으로 퍼져, 기판(W)의 상면 전체에 널리 퍼진다. 이로 인해, 기판(W) 상의 린스액이 유기 용제에 의해 치환된다. 중앙 노즐(14)로부터의 유기 용제의 토출은, 소정 시간, 예를 들어, 10초간 계속된다.
제1 유기 용제 공급 공정에 있어서, 기판(W)은, 소정의 제1 유기 용제 회전 속도로, 예를 들어, 300rpm~1500rpm으로 회전된다. 기판(W)은, 제1 유기 용제 공급 공정에 있어서 일정한 회전 속도로 회전할 필요는 없다. 예를 들어, 스핀 모터(23)는, 유기 용제의 공급 개시 시에 기판(W)을 300rpm으로 회전시켜, 기판(W)에 유기 용제를 공급하면서 기판(W)의 회전 속도가 1500rpm이 될 때까지 기판(W)의 회전을 가속시켜도 된다.
다음에, 처리액 공급 공정(단계 S5)이 개시된다. 처리액 공급 공정에서는, 기판(W) 상의 유기 용제가 처리액에 의해 치환된다.
구체적으로는, 유기 용제 밸브(56)가 닫힌다. 이로 인해, 기판(W)에 대한 유기 용제의 공급이 정지된다. 그리고, 대향 부재 승강 유닛(61)이, 대향 부재(6)를 상측 위치로 이동시킨다. 그리고, 가드 승강 유닛(74)이, 제1 가드(71A)를 상측 위치로 이동시킨다. 처리액 공급 공정에 있어서, 기판(W)은, 소정의 처리액 회전 속도, 예를 들어, 1500rpm으로 회전된다.
대향 부재(6)가 상측 위치로 퇴피한 상태에서, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 제2 노즐 이동 유닛(37)이, 제2 이동 노즐(9)을 처리 위치로 이동시킨다. 제2 이동 노즐(9)의 처리 위치는, 예를 들어, 중앙 위치이다.
제2 이동 노즐(9)이 처리 위치에 위치하는 상태에서, 처리액 밸브(51)가 열린다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해, 제2 이동 노즐(9)로부터 처리액이 공급(토출)된다(처리액 공급 공정, 처리액 토출 공정). 이로 인해, 기판(W) 상의 유기 용제가 처리액에 의해 치환되고, 기판(W)의 상면의 중앙 영역에 처리액의 액막(101)이 형성된다(처리액막 형성 공정, 처리액 코어 형성 공정). 기판(W)의 상면의 중앙 영역에 형성된 처리액의 액막(101)을 처리액 코어(102)라고 한다. 제2 이동 노즐(9)로부터의 처리액의 공급은, 소정 시간, 예를 들어, 2초~4초 동안 계속된다.
처리액 밸브(51)는, 기판(W) 상의 유기 용제의 대부분이 원심력에 의해 제거된 후에 열려도 된다. 이 경우, 기판(W) 상에 유기 용제의 액막이 남아 있는 상태와 비교하여, 기판(W)의 상면의 중앙 영역에 공급된 처리액이 기판(W)의 상면에서 퍼지기 어렵기 때문에, 처리액 코어(102)가 기판(W)의 상면의 중앙 영역에 형성되기 쉽다.
다음에, 처리막 형성 공정(단계 S6 및 단계 S7)이 실행된다. 처리막 형성 공정에서는, 기판(W) 상의 처리액이 고화 또는 경화되어, 기판(W) 상에 존재하는 제거 대상물을 보유하는 처리막(100)(도 6d를 참조)이 기판(W)의 상면에 형성된다.
처리막 형성 공정에서는, 우선, 박막화 공정(단계 S6)이 실행된다. 박막화 공정에서는, 원심력에 의해 기판(W) 상의 처리액이 배제되어 기판(W)의 상면에 형성된 처리액의 액막(101)이 얇아진다.
구체적으로는, 박막화 공정에서는, 우선, 처리액 밸브(51)가 닫힌다. 이로 인해, 기판(W)에 대한 처리액의 공급이 정지된다. 그리고, 제2 노즐 이동 유닛(37)에 의해 제2 이동 노즐(9)이 홈 위치로 이동된다. 박막화 공정에서는, 대향 부재(6), 제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)가 상측 위치에 유지된다.
도 6b에 나타내는 바와 같이, 박막화 공정에서는, 기판(W)이 소정의 확대 속도로 회전된다. 확대 속도는, 예를 들어, 1500rpm이며, 처리액 회전 속도와 똑같이 고속이다. 그 때문에, 액막(101)(처리액 코어(102))이 기판(W)의 주연까지 신속하게 퍼져 얇아진다(확대 박막화 공정). 기판(W)의 주연까지 액막(101)이 퍼지면, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 처리액이 기판(W)의 상면으로부터 기판(W)의 외방으로 배제되기 시작한다.
확대 박막화 공정에 있어서의 기판(W)의 회전 속도(확대 속도)를 높게 함(예를 들어 1500rpm으로 함)으로써, 처리액이 기판(W)의 상면에 균등하게 퍼지기 쉬워진다. 이로 인해, 기판(W)의 상면이 부분적으로 노출되는 현상(스파이크 현상)이 처리막(100)에 발생하는 것을 억제할 수 있다.
처리액이 기판(W)의 상면으로부터 기판(W)의 외방으로 배제되기 시작하면, 스핀 모터(23)는, 기판(W)의 회전 속도를 소정의 막두께 조정 속도로 변경한다. 이로 인해, 처리액의 액막(101)이 원하는 두께로 조정된다(막두께 조정 공정). 막두께 조정 속도는, 예를 들어, 300rpm 또는 1500rpm이다.
막두께 조정 속도의 값에 의존하여, 박막화 공정의 종료 후에 기판(W)의 상면에 남는 액막(101)의 양(액막(101)의 두께)이 결정되고, 처리막 형성 공정 종료 후의 처리막(100)의 두께(막두께)가 결정된다. 막두께 조정 속도가 높을수록, 처리막(100)의 막두께가 얇아진다. 따라서, 막두께 조정 속도가 1500rpm인 경우, 막두께 조정 속도가 300rpm인 경우와 비교하여, 처리막 형성 공정에 의해 형성되는 처리막(100)의 막두께가 작아진다.
이와 같이, 스핀 모터(23)에 의한 기판 회전 속도의 변경에 의해, 처리액의 액막(101)이 박막화되어, 처리막(100)의 막두께가 조정된다. 즉, 스핀 모터(23)는, 처리액의 액막(101)을 박막화하는 박막화 유닛으로서 기능하고, 처리막(100)의 막두께를 조정하는 처리막 두께 조정 유닛으로서 기능한다.
처리막 형성 공정에서는, 박막화 공정 후(단계 S6)에, 처리액의 액막(101)을 고화 또는 경화시키는 고체 형성 공정(단계 S7)이 실행된다. 고체 형성 공정에서는, 기판(W) 상의 처리액의 용매의 일부를 휘발(증발)시키기 위해, 기판(W) 상의 액막(101)을 가열한다.
구체적으로는, 고체 형성 공정에서는, 도 6d에 나타내는 바와 같이, 대향 부재 승강 유닛(61)이, 대향 부재(6)를, 상측 위치와 하측 위치 사이의 근접 위치로 이동시킨다. 근접 위치는, 하측 위치여도 된다. 근접 위치는, 기판(W)의 상면으로부터 대향면(6a)까지의 거리가 예를 들어 1mm인 위치이다. 가열 공정에서는, 제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)가 상측 위치에 유지된다.
그리고, 기체 밸브(55)가 열린다. 이로 인해, 기판(W)의 상면(액막(101)의 상면)과, 대향 부재(6)의 대향면(6a) 사이의 공간에 기체가 공급된다(기체 공급 공정).
기판(W) 상의 액막(101)에 기체가 내뿜어짐으로써, 액막(101) 중의 용매의 증발(휘발)이 촉진된다(용매 증발 공정, 용매 증발 촉진 공정). 그 때문에, 처리막(100)의 형성에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 중앙 노즐(14)은, 처리액 중의 용매를 증발시키는 증발 유닛(증발 촉진 유닛)으로서 기능한다.
또, 열매 밸브(88)가 열린다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 하면의 중앙 영역을 향해, 하면 노즐(15)로부터 열매가 공급(토출)된다(열매 공급 공정, 열매 토출 공정). 하면 노즐(15)로부터 기판(W)의 하면에 공급된 열매는, 원심력을 받아 방사상으로 퍼져, 기판(W)의 하면 전체에 널리 퍼진다. 기판(W)에 대한 열매의 공급은, 소정 시간, 예를 들어, 60초간 계속된다. 고체 형성 공정에 있어서, 기판(W)은, 소정의 고체 형성 회전 속도, 예를 들어, 1000rpm으로 회전된다.
기판(W)의 하면에 열매가 공급됨으로써, 기판(W)을 통해, 기판(W) 상의 액막(101)이 가열된다(가열 공정). 이로 인해, 액막(101) 중의 용매의 증발(휘발)이 촉진된다(용매 증발 공정, 용매 증발 촉진 공정). 그 때문에, 처리막(100)의 형성에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 하면 노즐(15)은, 처리액 중의 용매를 증발시키는 증발 유닛(증발 촉진 유닛)으로서 기능한다.
박막화 공정 및 고체 형성 공정이 실행됨으로써, 처리액이 고화 또는 경화되고, 도 6d에 나타내는 바와 같이, 기판(W) 상에 처리막(100)이 형성된다. 이와 같이, 기판 회전 유닛(스핀 모터(23)), 중앙 노즐(14) 및 하면 노즐(15)은, 처리액을 고화 또는 경화시켜 고체(처리막(100))를 형성하는 고체 형성 유닛을 구성하고 있다.
고체 형성 공정에서는, 기판(W) 상의 처리액의 온도가 용매의 비점 미만이 되도록, 기판(W)이 가열되는 것이 바람직하다. 처리액을, 용매의 비점 미만의 온도에 가열함으로써, 처리막(100) 중에 용매를 적당히 잔류시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막(100) 내에 용매가 잔류하지 않은 경우와 비교하여, 그 후의 제거 공정에 있어서, 처리막(100) 중에 잔류한 용매와, 제거액의 상호 작용에 의해, 제거액을 처리막(100)에 스며들게 하기 쉽다. 따라서, 제거액으로 처리막(100)을 제거하기 쉬워진다.
원심력에 의해 기판(W) 밖으로 비산한 열매는, 제1 가드(71A)에 의해 받아진다. 제1 가드(71A)에 의해 받아진 열매는, 제1 가드(71A)로부터 튀어오르는 경우가 있다. 그러나, 대향 부재(6)는, 기판(W)의 상면에 근접하고 있기 때문에, 제1 가드(71A)로부터 튀어오른 열매로부터 기판(W)의 상면을 보호할 수 있다. 따라서, 처리막(100)의 상면에 대한 열매의 부착을 억제할 수 있으므로, 제1 가드(71A)로부터의 열매의 튀어오름에 기인하는 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 도 6d에 나타내는 바와 같이, 중앙 노즐(14)로부터의 기체의 공급에 의해, 대향 부재(6)의 대향면(6a)과 기판(W)의 상면 사이의 공간에는, 기판(W)의 상면의 중앙 영역으로부터 기판(W)의 상면의 주연을 향해 이동하는 기류(F)가 형성된다. 기판(W)의 상면의 중앙 영역으로부터 기판(W)의 상면의 주연을 향해 이동하는 기류(F)를 형성함으로써, 제1 가드(71A)로부터 튀어오른 열매를 제1 가드(71A)를 향해 되밀어낼 수 있다. 따라서, 처리막(100)의 상면에 대한 열매의 부착을 한층 억제할 수 있다.
이 기판 처리에서는, 도 6a에 나타내는 처리액 공급 공정(단계 S5)에서 기판(W)의 상면에 공급된 처리액은, 기판(W)의 주연을 타고 기판(W)의 하면으로 돌아 들어가는 경우가 있다. 또, 기판(W)으로부터 비산한 처리액이, 제1 가드(71A)로부터 튀어올라 기판(W)의 하면에 부착되는 경우가 있다. 이러한 경우에도, 도 6d에 나타내는 바와 같이, 고체 형성 공정(단계 S7)에 있어서 기판(W)의 하면에 열매가 공급되므로, 그 열매의 흐름에 의해, 기판(W)의 하면으로부터 처리액을 배제할 수 있다.
다음에, 보호액막 형성 공정(단계 S8)이 실행된다. 보호액막 형성 공정에서는, 기판(W)의 상면에 보호액의 액막(보호액막(105))이 형성된다.
구체적으로는, 열매 밸브(88)가 닫힌다. 이로 인해, 기판(W)의 하면에 대한 열매의 공급이 정지된다. 또, 기체 밸브(55)가 닫힌다. 이로 인해, 대향 부재(6)의 대향면(6a)과 기판(W)의 상면 사이의 공간에 대한 중앙 노즐(14)로부터의 기체의 공급이 정지된다.
중앙 노즐(14)로부터의 기체의 공급이 정지된 상태에서, 대향 부재 승강 유닛(61)이 대향 부재(6)를 상측 위치로 이동시킨다. 그리고, 도 6e에 나타내는 바와 같이, 제3 노즐 이동 유닛(38)이, 제3 이동 노즐(10)을 처리 위치로 이동시킨다.
제3 이동 노즐(10)의 처리 위치는, 예를 들어, 중앙 위치이다. 이 때, 제4 이동 노즐(11)은, 중앙 위치의 측방에 배치되어 있다. 도 3b도 참조하여, 제4 이동 노즐(11)이 보호액을 토출하는 기판(W) 상의 목표 위치(P1)를, 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 관하여 공급 영역(S)보다 상류측의 위치로 하기 위해, 제3 이동 노즐(10)을, 중앙 위치보다 약간 기판(W)의 주연측으로 비켜난 위치에 배치해도 된다.
그리고, 보호액 밸브(57A)가 열린다. 이로 인해, 도 6e에 나타내는 바와 같이, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해, 제4 이동 노즐(11)로부터 보호액이 연속류로 공급(토출)된다. 기판(W)의 상면에 공급된 보호액은, 원심력을 받아 방사상으로 퍼져, 기판(W)의 상면 전체에 널리 퍼진다. 이로 인해, 기판(W)의 상면에 보호액막(105)이 형성된다. 이와 같이, 제4 이동 노즐(11)은, 제1 보호액 공급 유닛으로서 기능한다.
제4 이동 노즐(11)로부터의 보호액의 토출은, 소정 시간, 예를 들어, 30초간 계속된다. 보호액 공급 공정에 있어서, 기판(W)은, 소정의 보호액 회전수, 예를 들어, 800rpm으로 회전된다.
다음에, 제거 공정(단계 S9)이 실행된다. 제거 공정에서는, 기판(W)의 상면으로부터 처리막(100)이 제거된다.
구체적으로는, 제거액 밸브(52)가 열리고 배출 밸브(53)가 닫힌다. 전압 인가 유닛(93)은, 압전 소자(91)에 교류 전압을 인가한다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해, 도 6f에 나타내는 바와 같이, 제3 이동 노즐(10)로부터 제거액이 액적 상태로 공급(토출)된다(상측 제거액 공급 공정, 상측 제거액 토출 공정, 액적 공급 공정).
기판(W)의 상면에 대한 제거액의 공급은, 소정 시간, 예를 들어, 60초간 계속된다. 제거 공정에 있어서, 기판(W)은, 소정의 제거 회전 속도, 예를 들어, 800rpm으로 회전된다.
기판(W)의 상면에 제거액이 액적 상태로 공급되고 있는 동안, 도 6f에 나타내는 바와 같이, 제4 이동 노즐(11)로부터의 보호액의 공급은, 계속되고 있다(보호액 병행 공급 공정). 이와 같이, 제4 이동 노즐(11)은, 제2 보호액 공급 유닛으로서 기능한다. 제4 이동 노즐(11)로부터 기판(W)의 상면으로의 보호액의 공급은, 보호액막 형성 공정에서부터 계속되고 있다.
또, 하측 제거액 밸브(87)가 열린다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 하면의 중앙 영역을 향해, 하면 노즐(15)로부터 제거액이 연속류로 공급(토출)된다(하측 제거액 공급 공정, 하측 제거액 토출 공정). 기판(W)의 하면에 공급된 제거액은, 원심력에 의해, 기판(W)의 하면 전체에 퍼진다.
기판(W)의 상면에 제거액이 액적 상태로 공급됨으로써, 처리막(100)에 액적(106)의 물리력이 작용한다. 제거액의 액적(106)의 물리력이란, 제거액의 액적(106)이 보호액막(105)에 충돌할 때의 충격(운동 에너지)이다.
액적(106)의 물리력은, 압전 소자(91)에 인가되는 교류 전압의 주파수를 변경함으로써, 조정할 수 있다. 구체적으로는, 압전 소자(91)에 인가되는 교류 전압의 주파수가 클수록, 액적(106)의 사이즈가 작아져, 단위 시간당 제3 이동 노즐(10)의 토출되는 액적(106)의 수가 증가한다. 그 때문에, 기판(W)의 상면에 작용하는 액적(106)의 물리력이 커진다.
액적(106)의 물리력은, 펌프(90)의 압력을 변경하는 것에 의해서도, 조정할 수 있다. 구체적으로는, 펌프(90)의 압력이 클수록, 제3 이동 노즐(10)의 분사구(94d)로부터 토출되는 제거액의 유량이 커지며, 또한, 액적(106)의 양이 많아진다. 그 때문에, 기판(W)의 상면에 작용하는 액적(106)의 물리력이 커진다.
액적(106)의 물리력이, 보호액막(105)을 통해 처리막(100) 및 제거 대상물에 전달된다. 이로 인해, 처리막(100) 및 제거 대상물이 기판(W)의 상면으로부터 박리된다(박리 공정, 처리막 박리 공정, 제거 대상물 박리 공정). 또한, 처리막(100)은, 기판(W)의 상면으로부터 박리될 때에 분열하여 막편(膜片)이 된다(분열 공정).
기판(W)의 상면에 제거액의 액적(106)을 공급할 때, 제3 노즐 이동 유닛(38)이 중심 위치와, 기판(W)의 상면의 주연 영역에 대향하는 주연 위치 사이에서 제3 이동 노즐(10)을 왕복 이동시켜도 된다. 그렇게 함으로써, 기판(W)의 상면 전체에 골고루 액적(106)을 충돌시킬 수 있으므로, 액적(106)의 물리력이 작용하는 개소를 처리막(100) 전체에 분산시킬 수 있다.
공급 영역(S)이 기판(W)의 상면의 중앙 영역일 때, 기판(W)의 회전 각도에 관계없이, 기판(W)의 상면에 있어서 항상 같은 개소에 액적(106)의 물리력이 작용한다. 한편, 공급 영역(S)이 기판(W)의 상면에 있어서 중앙 영역 이외의 영역(예를 들어, 주연 영역)일 때, 기판(W)의 상면에 있어서 액적(106)의 물리력을 받는 개소는, 기판(W)의 회전에 따라 변화한다. 그 때문에, 공급 영역(S)을 기판(W)의 상면의 중앙 영역으로 고정할 경우에는, 기판(W)의 상면의 요철 패턴이 데미지를 받기 쉽다. 따라서, 중심 위치와 주연 위치 사이에서 제3 이동 노즐(10)을 왕복 이동시킴으로써, 기판(W)의 상면의 중심 영역에 대한 물리력의 집중을 특히 피할 수 있다.
처리막(100)의 박리 및 분열 후, 기판(W)의 상면에 대한 제거액의 공급이 계속됨으로써, 분열한 처리막(100)의 막편은, 제거액과 함께 기판(W) 밖으로 배제된다. 이로 인해, 제거 대상물 및 처리막(100)의 막편이, 기판(W)의 상면으로부터 제거된다(제거 공정).
제거 공정(단계 S9) 후에, 제2 린스 공정(단계 S10)이 실행된다. 구체적으로는, 보호액 밸브(57A), 및 하측 제거액 밸브(87)가 닫히고, 배출 밸브(53)가 열린다. 이로 인해, 기판(W)의 상면에 대한 보호액의 공급과, 기판(W)의 상면 및 하면에 대한 제거액의 공급이 정지된다. 제거액 밸브(52)는, 상시 열려 있어도 된다. 그리고, 전압 인가 유닛(93)은, 압전 소자(91)에 대한 교류 전압의 인가를 정지한다. 그리고, 제3 노즐 이동 유닛(38)이, 제3 이동 노즐(10) 및 제4 이동 노즐(11)을 홈 위치로 이동시킨다.
제3 이동 노즐(10) 및 제4 이동 노즐(11)이 홈 위치로 이동한 상태에서, 도 6g에 나타내는 바와 같이, 대향 부재 승강 유닛(61)이, 대향 부재(6)를 처리 위치로 이동시킨다. 제2 린스 공정에 있어서, 기판(W)은, 소정의 제2 린스 회전 속도, 예를 들어, 800rpm으로 회전된다. 제1 가드(71A) 및 제2 가드(71B)는, 상측 위치에 유지된다.
그리고, 상측 린스액 밸브(54)가 열린다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해, 중앙 노즐(14)로부터 린스액이 공급(토출)된다(제2 상측 린스액 공급 공정, 제2 상측 린스액 토출 공정). 기판(W)의 상면에 공급된 린스액은, 원심력에 의해, 기판(W)의 상면 전체에 퍼진다. 이로 인해, 기판(W)의 상면에 부착되어 있던 제거액이 린스액으로 씻겨나간다.
또, 하측 린스액 밸브(86)가 열린다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 하면의 중앙 영역을 향해, 하면 노즐(15)로부터 린스액이 공급(토출)된다(제2 하측 린스액 공급 공정, 제2 하측 린스액 토출 공정). 이로 인해, 기판(W)의 하면에 부착되어 있던 제거액이 린스액으로 씻겨나간다. 기판(W)의 상면 및 하면에 대한 린스액의 공급은, 소정 시간, 예를 들어, 35초간 계속된다.
다음에, 제2 유기 용제 공급 공정(단계 S11)이 실행된다. 제2 유기 용제 공급 공정에서는, 기판(W)의 상면에 유기 용제를 공급함으로써, 기판(W)의 상면에 남는 처리막(100)의 잔사가 유기 용제에 용해되어 제거된다.
구체적으로는, 상측 린스액 밸브(54) 및 하측 린스액 밸브(86)가 닫힌다. 이로 인해, 기판(W)의 상면 및 하면에 대한 린스액의 공급이 정지된다. 그리고, 도 6h에 나타내는 바와 같이, 가드 승강 유닛(74)이 제1 가드(71A)를 하측 위치로 이동시킨다. 그리고, 대향 부재(6)는, 처리 위치에 유지된다. 제2 유기 용제 공급 공정에 있어서, 기판(W)은, 소정의 제2 유기 용제 회전 속도로, 예를 들어, 300rpm으로 회전된다.
대향 부재(6)가 처리 위치에 유지되어 있는 상태에서, 유기 용제 밸브(56)가 열린다. 이로 인해, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙 영역을 향해, 중앙 노즐(14)로부터 유기 용제가 공급(토출)된다(제2 유기 용제 공급 공정, 제2 유기 용제 토출 공정, 잔사 제거액 공급 공정). 기판(W)의 상면에 대한 유기 용제의 공급은, 소정 시간, 예를 들어, 30초간 계속된다.
기판(W)의 상면에 공급된 유기 용제는, 원심력을 받아 방사상으로 퍼져, 기판(W)의 상면 전체에 퍼진다. 이로 인해, 기판(W)의 상면의 린스액이 유기 용제로 치환된다. 기판(W)의 상면에 공급된 유기 용제는, 기판(W)의 상면에 남는 처리막(100)의 잔사를 용해한 후, 기판(W)의 상면의 주연으로부터 배출된다(잔사 제거 공정). 이로 인해, 기판(W)의 상면으로부터 처리막(100)의 잔사를 제거하여, 기판(W)의 상면을 양호하게 세정할 수 있다.
이와 같이, 제2 유기 용제 공급 공정에 있어서, 유기 용제는, 기판(W)의 상면 상의 처리막(100)의 잔사를 용해시키는 용해액으로서 기능한다. 또, 중앙 노즐(14)은, 기판(W)의 상면에 용해액을 공급하는 용해액 공급 유닛으로서 기능한다.
다음에, 스핀 드라이 공정(단계 S12)이 실행된다. 스핀 드라이 공정이 실행됨으로써, 기판(W)의 상면 및 하면이 건조된다.
구체적으로는, 유기 용제 밸브(56)가 닫힌다. 이로 인해, 기판(W)의 상면에 대한 유기 용제의 공급이 정지된다. 그리고, 도 6i에 나타내는 바와 같이, 대향 부재 승강 유닛(61)이, 대향 부재(6)를 처리 위치보다 하방의 건조 위치로 이동시킨다. 대향 부재(6)가 건조 위치에 위치할 때, 대향 부재(6)의 대향면(6a)과 기판(W)의 상면 사이의 거리는, 예를 들어, 1.5mm이다. 그리고, 기체 밸브(55)가 열린다. 이로 인해, 기판(W)의 상면과, 대향 부재(6)의 대향면(6a) 사이의 공간에 기체가 공급된다.
그리고, 스핀 모터(23)가 기판(W)의 회전을 가속하여, 기판(W)을 고속 회전시킨다. 스핀 드라이 공정에 있어서의 기판(W)은, 건조 속도로, 예를 들어, 1500rpm으로 회전된다. 스핀 드라이 공정은, 소정 시간, 예를 들어, 30초간 실행된다. 그로 인해, 큰 원심력이 기판(W) 상의 유기 용제에 작용하여, 기판(W) 상의 유기 용제가 기판(W)의 주위로 떨쳐내어진다. 스핀 드라이 공정에서는, 기판(W)의 상면과, 대향 부재(6)의 대향면(6a) 사이의 공간에 대한 기체의 공급에 의해 유기 용제의 증발이 촉진된다.
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. 기체 밸브(55)가 닫힌다. 그리고, 대향 부재 승강 유닛(61)이 대향 부재(6)를 상측 위치로 이동시킨다.
반송 로봇(CR)이, 처리 유닛(2)에 진입하여, 스핀 척(5)의 척 핀(20)으로부터 처리 완료된 기판(W)을 집어내어, 처리 유닛(2) 밖으로 반출한다(단계 S13). 그 기판(W)은, 반송 로봇(CR)으로부터 반송 로봇(IR)으로 건네져, 반송 로봇(IR)에 의해, 캐리어(C)에 수납된다.
다음에, 도 7a~도 7c를 참조하여, 보호액 및 제거액이 모두 순수인 경우에 있어서, 처리막(100)이 기판(W)으로부터 제거될 때의 기판(W)의 상면 부근의 모습의 변화에 대해서 설명한다.
도 7a는, 고체 형성 공정(단계 S7) 직후의 기판(W)의 상면 부근의 모습을 나타내고 있다. 도 7b는, 보호액막 형성 공정(단계 S8) 직후의 기판(W)의 상면의 모습을 나타내고 있다. 도 7c는, 제거 공정(단계 S9) 실행 중의 기판(W)의 상면 부근의 모습을 나타내고 있다.
처리막 형성 공정에 있어서 실행되는 고체 형성 공정(단계 S7)에서는, 상술한 바와 같이, 기판(W)의 상면 상의 액막(101)이 기판(W)을 통해 열매에 의해 가열된다. 용매의 적어도 일부가 증발함으로써, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 파티클 등의 제거 대상물(103)을 보유한 처리막(100)이 형성된다.
처리막(100)의 막두께(T)는, 수십nm 정도(예를 들어, 30nm)이다. 처리막(100)의 막두께(T)란, 제거 대상물(103)이 존재하지 않는 개소에 있어서의 처리막(100)의 두께이다. 기판(W)의 상면에는, 다양한 크기의 제거 대상물(103)이 부착되어 있다. 도 7a에서는, 3종류의 크기의 제거 대상물(103)이 도시되어 있다.
기판(W) 상에는, 처리막(100)의 막두께(T)보다 큰 반경(R)을 갖는 제1 제거 대상물(103A)과, 처리막(100)의 막두께(T)보다 작은 반경을 갖는 제2 제거 대상물(103B)이 존재하는 경우가 있다.
제2 제거 대상물(103B)과 기판(W)의 상면 사이에는, 상술한 처리액 공급 공정에서 처리액이 들어간다. 그 때문에, 제2 제거 대상물(103B)과 기판(W)의 상면 사이에는, 용질의 고체가 들어가 있다. 제2 제거 대상물(103B)은, 처리막(100)에 의해 강력하게 보유된다.
한편, 상술한 처리액 공급 공정에 있어서, 제1 제거 대상물(103A)과 기판(W)의 상면 사이에 있어서 제1 제거 대상물(103A)의 중심의 높이 위치보다 하측의 공간에는, 처리액이 원활하게 들어가지 않는 경우가 있다.
제1 제거 대상물(103A)의 중심의 높이는, 제1 제거 대상물(103A)의 반경에 상당한다. 제1 제거 대상물(103A)의 중심의 높이 위치보다 하측의 공간이란, 제1 제거 대상물(103A)의 중심을 지나는 수평 단면보다 하측의 공간이기도 하다.
그러한 경우에는, 제1 제거 대상물(103A)과 기판(W)의 상면 사이에 공동(104)이 형성되는 경우가 있다. 혹은, 처리액이 제1 제거 대상물(103A)과 기판(W)의 상면 사이에 있어서 제1 제거 대상물(103A)의 중심의 높이 위치보다 하측의 공간에 들어갔다고 해도, 처리액이 고화될 때에 공동(104)이 형성되는 경우도 있을 수 있다. 어느 경우여도, 처리막(100)이 제1 제거 대상물(103A)을 보유하는 보유력은, 처리막(100)이 제2 제거 대상물(103B)을 보유하는 보유력보다 작아진다.
그리고, 보호액막 형성 공정에 있어서 기판(W)의 상면에 보호액이 공급됨으로써, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 처리막(100)을 덮는 보호액막(105)이 기판(W)의 상면에 형성된다.
그 후, 기판(W)의 상면에 보호액막(105)이 형성된 상태에서, 도 7c에 나타내는 바와 같이 제거 공정에서 제거액의 액적(106)이 공급됨으로써, 처리막(100) 및 제거 대상물(103)에 액적(106)의 물리력이 작용한다. 처리막(100)에 액적(106)의 물리력이 작용함으로써, 처리막(100)이 분열하면서 막편(107)이 되고, 또한, 막편(107)이 기판(W)의 상면으로부터 박리된다(처리막 분열 공정, 처리막 박리 공정).
제2 제거 대상물(103B)은, 처리막(100)의 막편(107)에 의해 강력하게 보유되어 있다. 그 때문에, 제2 제거 대상물(103B)은, 처리막(100)이 박리되면, 처리막(100)의 막편(107)에 끌려가 기판(W)으로부터 박리된다.
제1 제거 대상물(103A)은, 처리막(100)에 의해 충분한 보유력으로 보유되어 있지 않기 때문에, 처리막(100)에 의한 보유력보다 기판(W)과의 접착력이 큰 경우가 있다. 이러한 경우, 처리막(100)은, 제1 제거 대상물(103A)을 기판(W)의 상면으로부터 떼어 낼 수 없다. 그러나, 제거액의 액적(106)의 물리력은, 제거 대상물(103)에 직접 작용한다. 그 때문에, 제1 제거 대상물(103A)을 기판(W)의 상면으로부터 박리할 수 있다(제거 대상물 박리 공정).
처리막(100)이 분열할 때에는, 처리막(100)에 복수의 크랙(균열)이 형성된다. 크랙이란, 가늘고 긴 홈을 말하며, 크랙이 처리막(100)의 분열의 기점이 된다. 크랙의 형성 위치에 따라서는, 처리막(100)의 막두께(T)보다 반경이 작은 제2 제거 대상물(103B)이, 처리막(100)으로부터 이탈하는 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우에도, 제2 제거 대상물(103B)에 작용하는 제거액의 액적(106)의 물리력에 의해, 제2 제거 대상물(103B)이 기판(W)의 상면으로부터 박리된다.
이와 같이, 처리막(100)에 의한 제거 대상물(103)의 보유력의 대소에 관계없이, 제거 대상물(103)을 기판(W)의 상면으로부터 박리할 수 있다.
그리고, 제거액의 공급을 계속함으로써, 막편(107)이 된 처리막(100)이, 제2 제거 대상물(103B)을 보유한 상태로, 씻겨나가(기판(W) 밖으로 밀려나) 기판(W)의 상면으로부터 제거된다(제거 공정).
처리막(100)에 의해 충분히 보유되어 있지 않은 제1 제거 대상물(103A)이나 처리막(100)으로부터 이탈한 제2 제거 대상물(103B)도, 제거액의 공급을 계속함으로써, 씻겨나가(기판(W) 밖으로 밀려나) 기판(W)의 상면으로부터 제거된다(제거 공정).
제1 실시 형태에 의하면, 기판(W)의 상면에 공급된 처리액을 고화 또는 경화시킴으로써, 제거 대상물(103)을 보유하는 처리막(100)이 기판의 상면에 형성된다(처리막 형성 공정). 그 후, 기판(W)의 상면을 향해 제거액이 액적 상태로 공급된다. 이로 인해, 제거액의 액적(106)의 물리력이, 처리막(100) 및 제거 대상물(103)에 작용한다.
상세하게는, 제거액의 액적(106)의 물리력이 처리막(100)에 작용함으로써, 제거 대상물(103)을 보유한 상태의 처리막(100)이, 분열하여 기판(W)의 상면으로부터 박리되고, 기판(W)의 상면으로부터 제거된다(처리막 제거 공정). 그리고, 제거액의 액적(106)의 물리력이 제거 대상물(103)에 작용함으로써, 제거 대상물(103)이 기판(W)의 상면으로부터 제거된다(제거 대상물 제거 공정).
그 때문에, 제거액의 액적(106)의 물리력을 처리막(100)에 작용시켜 처리막(100)과 함께 대부분의 제거 대상물(103)(제2 제거 대상물(103B))을 기판(W)의 상면으로부터 제거할 수 있다.
또한, 제거액의 액적(106)의 물리력을 제거 대상물에 작용시킴으로써, 충분한 보유력으로 처리막(100)에 보유되어 있지 않은 제1 제거 대상물(103A)이나, 처리막(100)으로부터 이탈한 제2 제거 대상물(103B)도 기판(W)의 상면으로부터 제거할 수도 있다. 즉, 처리막(100)의 막두께(T)가 제1 제거 대상물(103A)의 반경(R)보다 작은 경우에도, 기판(W)의 상면으로부터 제1 제거 대상물(103A)을 충분히 제거할 수 있다.
그 결과, 기판(W)의 상면으로부터 제거 대상물(103)을 효율적으로 제거할 수 있다.
제거액의 액적(106)으로부터 기판(W)의 상면에 작용하는 물리력은, 공급 영역(S)에 있어서 특히 크다. 그 때문에, 제거액의 액적(106)으로부터 기판(W)의 상면에 작용하는 물리력에 의해, 공급 영역(S)에 형성된 요철 패턴이 도괴할 우려가 있다.
제1 실시 형태에서는, 제거 공정의 개시 전에 공급 영역(S)이 보호액막(105)으로 덮여 있다. 공급 영역(S)에 제거액의 액적(106)으로부터 작용하는 물리력을 적당히 저감시켜, 제거액의 액적(106)의 물리력을 기판(W)의 상면 전체에 분산시킬 수 있다. 이로 인해, 기판(W)의 상면에 형성된 요철 패턴을 보호하면서, 처리막(100) 및 제거 대상물(103)을 기판(W)의 상면으로부터 제거할 수 있다.
연속류의 액체가 기판(W)의 상면에 공급되었을 때에 기판(W)의 상면에 작용하는 물리력은, 액적이 기판(W)의 상면에 공급되었을 때에 기판(W)의 상면에 작용하는 물리력과 비교하여 극히 작다. 따라서, 보호액을 연속류로 기판(W)의 상면에 공급하면, 기판(W)의 상면에 형성된 요철 패턴의, 보호액의 공급에 기인하는 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 제거 공정에 있어서 기판(W)의 상면에 제거액을 액적 상태로 공급하고 있는 동안에, 기판(W)의 상면에 보호액이 연속류로 공급된다(보호액 병행 공급 공정). 그 때문에, 제거 공정의 실행 중에 있어서도, 보호액막(105)을 유지할 수 있다. 이로 인해, 제거액의 액적(106)으로부터 공급 영역(S)에 작용하는 물리력을 적당히 저감시켜, 제거액의 액적(106)의 물리력을 기판(W)의 상면 전체에 분산시킬 수 있다. 이로 인해, 기판(W)의 상면에 형성된 요철 패턴을 보호하면서, 처리막(100) 및 제거 대상물(103)을 기판(W)의 상면으로부터 제거할 수 있다.
또, 순수는, SC1 등의 알칼리성 수용액보다 표면 장력이 높다. 그 때문에, 제거액으로서 순수를 이용하는 경우, 제거액으로서 SC1 등의 알칼리성 수용액과 비교하여, 처리막(100)에 부여할 수 있는 물리력이 크다.
제거액이 물인 경우, 제거액이 알칼리성 액체인 경우와 비교하여, 처리막(100)을 용해시키기 어렵다. 그 때문에, 처리막(100)에 보유된 상태로 유지되는 제거 대상물(103)의 수를 최대한 많이 한 상태에서, 처리막(100)에 물리력을 작용시킬 수 있다. 보호액이 물인 경우, 보호액이 알칼리성 액체인 경우와 비교하여, 처리막(100)을 용해시키기 어렵기 때문에, 처리막(100)에 제거 대상물(103)을 보유시킨 상태를 유지하기 쉽다.
보호액 및 제거액이 모두 순수인 경우(도 7a~도 7c를 참조)와는 달리, 제거액으로서 순수를 이용하며, 또한, 보호액으로서 SC1액 등의 알칼리성 수용액을 이용한 경우, 보호액막 형성 공정(단계 S8)에 있어서, 기판(W)의 상면에 공급되는 보호액에 의해 처리막(100)이 부분적으로 용해되어, 처리막(100)의 강도가 저하된다. 처리막(100)이 부분적으로 용해된다는 것은, 처리막(100)에 크랙이 형성될 정도로 처리막(100)이 용해되는 것을 말한다.
구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 보호액막 형성 공정에 있어서 기판(W)의 상면에 공급된 보호액에 의해 처리막(100)의 일부가 용해됨으로써, 처리막(100)에 크랙(108)이 형성된다. 이로 인해, 처리막(100)이 분열되기 쉬워진다. 크랙(108)의 형성에 의해, 보호액이 기판(W)의 상면 부근에 도달하기 쉬워진다. 그 때문에, 보호액은, 처리막(100)과 기판(W) 사이의 간극(G1)에 진입하여, 처리막(100)의 표면을 용해시킨다. 이로 인해, 처리막(100)이 기판(W)의 상면으로부터 박리되기 쉬워진다.
따라서, 제거 공정에서는, 보호액에 의해 처리막의 강도를 저하시키면서, 제거액의 액적(106)의 물리력을 처리막(100)에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막(100)을 효율적으로 분열시켜, 처리막(100)을 기판(W)의 상면으로부터 효율적으로 박리시킬 수 있다. 그 결과, 처리막(100)을 기판(W)의 상면으로부터 효율적으로 제거할 수 있다.
도 8에서는, 크랙(108)은, 처리막(100)을 관통하고 있는데, 크랙(108)은, 처리막(100)을 관통하지 않고, 처리막(100)을 국소적으로 얇게 하는 경우도 있다.
보호액 및 제거액이 모두 순수인 경우(도 7a~도 7c를 참조)와는 달리, 제거액으로서 SC1액 등의 알칼리성 수용액을 이용하며, 또한, 보호액으로서 순수를 이용한 경우, 기판(W)의 상면에 액적 상태로 공급되는 제거액에 의해 처리막(100)이 부분적으로 용해되어, 처리막(100)의 강도가 저하된다.
따라서, 제거 공정에서는, 제거액에 의해 처리막(100)의 강도를 저하시키면서, 제거액의 액적(106)의 물리력을 처리막(100)에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막(100)을 효율적으로 분열시켜, 처리막(100)을 기판(W)의 상면으로부터 효율적으로 박리시킬 수 있다. 그 결과, 처리막(100)을 기판(W)의 상면으로부터 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 보호액에 의해, 제거액의 액적(106)의 물리력을 완화할 수 있다.
보호액 및 제거액이 모두 순수인 경우(도 7a~도 7c를 참조)와는 달리, 제거액 및 보호액이 모두 SC1액 등의 알칼리성 수용액인 경우에는, 보호액막 형성 공정 및 제거 공정 양쪽에 있어서, 처리막(100)이 부분적으로 용해되어 처리막(100)의 강도가 저하된다.
따라서, 제거 공정에서는, 보호액 및 제거액에 의해 처리막(100)의 강도를 저하시키면서, 제거액의 액적(106)의 물리력을 처리막(100)에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막(100)을 효율적으로 분열시켜, 처리막(100)을 기판(W)의 상면으로부터 효율적으로 박리시킬 수 있다. 그 결과, 처리막(100)을 기판(W)의 상면으로부터 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 보호액에 의해, 제거액의 액적(106)의 물리력을 완화할 수 있다.
＜제2 실시 형태＞
제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)와 같은 구성의 기판 처리 장치가 이용되고, 제1 실시 형태에서 설명한 기판 처리와 동일한 기판 처리를 실행할 수 있다. 제2 실시 형태에 있어서 제1 실시 형태와 주로 상이한 점은, 제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액 중의 용질에는, 저용해성 물질 및 고용해성 물질이 포함되어 있다는 점이다.
저용해성 물질 및 고용해성 물질은, 제거액이나 보호액에 대한 용해성이 서로 상이한 물질을 이용할 수 있다.
제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액에 포함되는 저용해성 물질은, 예를 들어, 노볼락이다. 제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액에 포함되는 고용해성 물질은, 예를 들어, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판이다.
제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액에 포함되는 용매는, 저용해성 물질 및 고용해성 물질을 용해시키는 액체이면 된다. 처리액에 포함되는 용매는, 제거액과 상용성을 갖는(혼화 가능한) 액체인 것이 바람직하다.
제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액에 포함되는 용매, 저용해성 물질 및 고용해성 물질의 상세에 대해서는 후술한다.
제2 실시 형태의 기판 처리와, 제1 실시 형태의 기판 처리는, 기판(W)의 상면 부근의 모습이 상이하다. 도 9a~도 9c를 참조하여, 제2 실시 형태의 기판 처리에 있어서, 처리막이 기판(W)으로부터 제거될 때의 모습에 대해서 설명한다. 도 9a~도 9c에서는, 제거액 및 보호액이 모두 알칼리성 수용액인 경우를 예로 들어 설명한다.
도 9a는, 고체 형성 공정(단계 S7) 직후의 기판(W)의 상면 부근의 모습을 나타내고 있다. 도 9b는, 보호액막 형성 공정(단계 S8) 및 제거 공정(단계 S9)에 있어서 처리막(200)이 부분적으로 용해될 때의 기판(W)의 상면의 모습을 나타내고 있다. 도 9c는, 제거 공정(단계 S9)에 있어서 처리막(200)에 물리력이 작용할 때의 기판(W)의 상면 부근의 모습을 나타내고 있다.
고체 형성 공정에서는, 상술한 바와 같이, 기판(W) 상의 처리액의 액막(101)이 기판(W)을 통해 열매에 의해 가열된다. 이로 인해, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 파티클 등의 제거 대상물(103)을 보유한 처리막(200)이 형성된다.
상세하게는, 용매의 적어도 일부가 증발함으로써, 처리액의 용질에 포함되는 고용해성 물질이 고용해성 고체(210)(고체 상태의 고용해성 물질)를 형성한다. 또, 용매의 적어도 일부가 증발함으로써, 처리액의 용질에 포함되는 저용해성 물질이 저용해성 고체(211)(고체 상태의 저용해성 물질)를 형성한다. 저용해성 물질 및 고용해성 물질은, 함께 막화(膜化)한다.
「함께 막화한다」는 것은, 저용해성 물질 및 고용해성 물질이 각기 다른 층을 만드는 것이 아니다. 「막화」의 일 양태가 「고화」나 「경화」이다.
처리막(200) 중에는, 고용해성 고체(210)와 저용해성 고체(211)가 혼재하고 있다. 고용해성 고체(210)와 저용해성 고체(211)가 처리막(200) 전체에 균일하게 분포하고 있는 것이 아니라, 고용해성 고체(210)가 편재하고 있는 부분과, 저용해성 고체(211)가 편재하고 있는 부분이 존재하고 있다. 처리막(200)에 있어서도, 제1 제거 대상물(103A)과 기판(W)의 상면 사이에 공동(104)이 형성되는 경우가 있다.
보호액막 형성 공정(단계 S8)에 있어서 기판(W)의 상면에 공급되는 보호액과, 제거 공정(단계 S9)에 있어서 기판(W)의 상면에 공급되는 제거액에 의해, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 고용해성 고체(210)가 선택적으로 용해된다. 즉, 처리막(200)이 부분적으로 용해된다. 고용해성 고체(210)가 용해됨으로써, 처리막(200)에 있어서 고용해성 고체(210)가 편재하고 있는 부분에 관통 구멍(202)이 형성된다(관통 구멍 형성 공정). 관통 구멍(202)은 특히, 기판(W)의 두께 방향(D)(처리막(200)의 두께 방향이기도 하다)으로 고용해성 고체(210)가 연장되어 있는 부분에 형성되기 쉽다. 관통 구멍(202)은, 평면에서 봤을 때, 예를 들어, 직경 수nm의 크기이다.
보호액 및 제거액은, 관통 구멍(202)을 통해 기판(W)의 상면 부근까지 도달한다. 저용해성 고체(211)는, 알칼리성 수용액에 약간 용해된다. 그 때문에, 저용해성 고체(211)에 있어서 기판(W)의 상면 부근의 부분을 약간 용해시킨다. 이로 인해, 도 9b의 확대도에 나타내는 바와 같이, 보호액 및 제거액이, 기판(W)의 상면 부근의 저용해성 고체(211)를 서서히 용해시키면서, 처리막(200)과 기판(W)의 상면 사이의 간극(G2)에 진입해 간다(제거액 진입 공정, 보호액 진입 공정).
그리고, 최종적으로, 제거액의 액적(106)의 물리력에 의해, 관통 구멍(202)의 주연을 기점으로 하여 처리막(200)이 분열하여 막편(207)이 된다. 그리고, 도 9c에 나타내는 바와 같이, 처리막(200)의 막편(207)이 제거 대상물(103)을 보유한 상태로 기판(W)으로부터 박리된다(분열 공정, 처리막 박리 공정). 동시에, 제거액의 액적(106)의 물리력에 의해, 제거 대상물(103)이 기판(W)의 상면으로부터 박리된다(제거 대상물 박리 공정). 그 때문에, 처리막(200)의 막두께(T)보다 큰 반경(R)의 제1 제거 대상물(103A)이 기판(W)의 상면에 존재하는 경우에도, 제1 제거 대상물(103A)이 기판(W)의 상면으로부터 박리된다.
처리막(200)이 부분적으로 용해될 때에는, 처리막(200)에 있어서 고용해성 고체(210)가 편재하고 있는 부분에서 보유되어 있던 제2 제거 대상물(103B)이, 처리막(200)으로부터 이탈하는 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우에도, 제2 제거 대상물(103B)에 작용하는 제거액의 액적(106)의 물리력에 의해, 제2 제거 대상물(103B)이 기판(W)의 상면으로부터 박리된다.
그리고, 제거액의 공급을 계속함으로써, 막편(207)이 된 처리막(200)이, 제2 제거 대상물(103B)을 보유한 상태로, 씻겨나가(기판(W) 밖으로 밀려나) 기판(W)의 상면으로부터 제거된다(제거 공정).
처리막(200)에 의해 충분히 보유되어 있지 않은 제1 제거 대상물(103A)이나 처리막(200)으로부터 이탈한 제2 제거 대상물(103B)도, 제거액의 공급을 계속함으로써, 씻겨나가(기판(W) 밖으로 밀려나) 기판(W)의 상면으로부터 제거된다(제거 공정).
보호액 및 제거액 중 어느 한쪽이 순수인 경우에 있어서 처리막(200)이 기판(W)으로부터 제거되는 모습은, 보호액 및 제거액 양쪽이 알칼리성 수용액인 경우(도 9a~도 9c를 참조)와는 약간 상이하다.
상세하게는, 보호액이 알칼리성 수용액이며, 제거액이 순수인 경우에는, 보호액에는 고용해성 고체(210)가 용해되지만, 제거액에는 처리막(200)이 대부분 용해되지 않는다. 보호액이 순수이며, 또한, 제거액이 알칼리성 수용액인 경우는, 제거액에는 고용해성 고체(210)가 용해되지만, 보호액에는 처리막(200)이 대부분 용해되지 않는다.
제2 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 동일한 효과를 나타낸다.
또한, 제2 실시 형태에 의하면, 처리막(200) 중의 고체 상태의 고용해성 고체(210)가 보호액 및 제거액 중 적어도 어느 하나에 의해, 선택적으로 용해된다. 그 때문에, 처리막(200)의 강도가 저하된다. 그러는 한편, 처리막(200) 중의 저용해성 고체(211)는, 제거 대상물(103)을 보유한 고체 상태인 채로 유지된다. 따라서, 제거 대상물(103)을 처리막(200)에 보유시킨 채, 처리막(200)의 강도를 저하시킨 상태에서, 제거 공정에 있어서 제거액의 액적(106)의 물리력을 처리막(200)에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막(200)이 효율적으로 분열하여, 처리막(200)이 기판의 표면으로부터 효율적으로 박리된다.
제거액 및 보호액이 모두 순수여도 된다. 단, 이 경우는, 처리막(200)은, 보호액 및 제거액에 대부분 용해되지 않기 때문에, 거의 제거액의 액적(106)의 물리력에 의해서만, 분열하여, 기판(W)의 상면으로부터 박리된다.
＜제2 실시 형태에 이용되는 처리액의 상세＞
이하에서는, 제2 실시 형태에 이용되는 처리액 중의 각 성분에 대해서 설명한다.
이하에서는, 「Cx~y」, 「Cx~Cy」 및 「Cx」 등의 기재는, 분자 또는 치환기 중의 탄소의 수를 의미한다. 예를 들어, C1~6 알킬은, 1 이상 6 이하의 탄소를 갖는 알킬쇄(메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 등)를 의미한다.
폴리머가 복수 종류의 반복 단위를 갖는 경우, 이들 반복 단위는 공중합한다. 특별히 한정되어 언급되지 않는 한, 이들 공중합은, 교호 공중합, 랜덤 공중합, 블록 공중합, 그래프트 공중합, 또는 이달의 혼재 중 어느 것이어도 된다. 폴리머나 수지를 구조식으로 나타낼 때, 괄호에 병기되는 n이나 m 등은 반복 수를 나타낸다.
후술하는 제3 실시 형태에 있어서의 처리액 중의 각 성분 그리고, 제거액 및 보호액에 대한 설명에 있어서도 마찬가지이다.
＜저용해성 물질＞
(A) 저용해성 물질은, 노볼락, 폴리히드록시스티렌, 폴리스티렌, 폴리아크릴산 유도체, 폴리말레산 유도체, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올 유도체, 폴리메타크릴산 유도체, 및 이들의 조합의 공중합체 중 적어도 1개를 포함한다. 바람직하게는, (A) 저용해성 물질은, 노볼락, 폴리히드록시스티렌, 폴리아크릴산 유도체, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산 유도체, 및 이들의 조합의 공중합체 중 적어도 1개를 포함하고 있어도 된다. 더 바람직하게는, (A) 저용해성 물질은, 노볼락, 폴리히드록시스티렌, 폴리카보네이트, 및 이들의 조합의 공중합체 중 적어도 1개를 포함하고 있어도 된다. 노볼락은 페놀노볼락이어도 된다.
처리액은 (A) 저용해성 물질로서, 상기의 바람직한 예를 1 또는 2 이상 조합하여 포함해도 된다. 예를 들어, (A) 저용해성 물질은 노볼락과 폴리히드록시스티렌 양쪽을 포함해도 된다.
(A) 저용해성 물질은 건조됨으로써 막화하고, 상기 막은 제거액으로 대부분이 용해되지 않고 제거 대상물을 보유한 채로 벗겨지는 것이, 바람직한 일 양태이다. 또한, 제거액에 의해 (A) 저용해성 물질의 극히 일부가 용해되는 양태는 허용된다.
바람직하게는, (A) 저용해성 물질은 불소 및/또는 규소를 함유하지 않고, 보다 바람직하게는 양쪽을 함유하지 않는다.
상기 공중합은 랜덤 공중합, 블록 공중합이 바람직하다.
권리 범위를 한정하려는 의도는 없으나, (A) 저용해성 물질의 구체예로서, 하기 화학식 1~화학식 7에 나타내는 각 화합물을 들 수 있다.
[화학식 1]
Figure pct00001
[화학식 2]
Figure pct00002
[화학식 3]
Figure pct00003
(아스테리스크(*)는, 인접한 구성 단위로의 결합을 나타낸다.)
[화학식 4]
Figure pct00004
(R은 C1~4 알킬 등의 치환기를 의미한다. 아스테리스크(*)는, 인접한 구성 단위로의 결합을 나타낸다.)
[화학식 5]
Figure pct00005
[화학식 6]
Figure pct00006
[화학식 7]
Figure pct00007
(Me는, 메틸기를 의미한다.)
(A) 저용해성 물질의 중량 평균 분자량(Mw)은 바람직하게는 150~500,000이고, 보다 바람직하게는 300~300,000이며, 더 바람직하게는 500~100,000이고, 보다 더 바람직하게는 1,000~50,000이다.
(A) 저용해성 물질은 합성함으로써 입수 가능하다. 또, 구입할 수도 있다. 구입하는 경우, 예로서 공급처는 이하를 들 수 있다. 공급처가 (A) 폴리머를 합성하는 것도 가능하다.
노볼락: 쇼와화성(주), 아사히유기재(주), 군에이화학공업(주), 스미토모베이크라이트(주)
폴리히드록시스티렌: 닛폰소다(주), 마루젠석유화학(주), 토호화학공업(주)
폴리아크릴산 유도체: (주)닛폰쇼쿠바이
폴리카보네이트: 시그마알드리치
폴리메타크릴산 유도체: 시그마알드리치
처리액의 전체 질량과 비교하여, (A) 저용해성 물질이 0.1~50질량%이고, 바람직하게는 0.5~30질량%이며, 보다 바람직하게는 1~20질량%이고, 더 바람직하게는 1~10질량%이다. 즉, 처리액의 전체 질량을 100질량%로 하고, 이를 기준으로 하여 (A) 저용해성 물질이 0.1~50질량%이다. 즉, 「과 비교하여」는 「을 기준으로 하여」로 바꾸어 말하는 것이 가능하다. 특별히 언급하지 않는 한, 이하에 있어서도 마찬가지이다.
용해성은 공지의 방법으로 평가할 수 있다. 예를 들어, 20℃~35℃(더 바람직하게는 25±2℃)의 조건에 있어서, 플라스크에 상기 (A) 또는 후술하는 (B)를 5.0질량% 암모니아수에 100ppm 첨가하고, 뚜껑을 덮어, 진탕기로 3시간 진탕함으로써, (A) 또는 (B)가 용해되었는지로 구할 수 있다. 진탕은 교반이어도 된다. 용해는 목시(目視)로 판단할 수도 있다. 용해되지 않으면 용해성 100ppm 미만, 용해되면 용해성 100ppm 이상으로 한다. 용해성이 100ppm 미만은 불용 또는 난용, 용해성이 100ppm 이상은 가용으로 한다. 넓은 의미로는, 가용은 미용(微溶)을 포함한다. 불용, 난용, 가용의 순으로 용해성이 낮다. 좁은 의미로는, 미용은 가용보다 용해성이 낮고, 난용보다 용해성이 높다.
＜고용해성 물질＞
(B) 고용해성 물질은 (B＇) 크랙 촉진 성분이다. (B＇) 크랙 촉진 성분은, 탄화수소를 포함하고 있으며, 또한 히드록시기(-OH) 및/또는 카르보닐기(-C(=O)-)를 포함하고 있다. (B＇) 크랙 촉진 성분이 폴리머인 경우, 구성 단위의 1종이 1단위마다 탄화수소를 포함하고 있으며, 또한 히드록시기 및/또는 카르보닐기를 갖는다. 카르보닐기로서는, 카복실산(-COOH), 알데히드, 케톤, 에스테르, 아미드, 에논을 들 수 있으며, 카복실산이 바람직하다.
권리 범위를 한정하려는 의도는 없으며, 이론에 구속되지 않지만, 처리액이 건조되어 기판 상에 처리막을 형성하고, 제거액이 처리막을 박리할 때에 (B) 고용해성 물질이, 처리막이 벗겨지는 계기가 되는 부분을 만들어낸다고 생각된다. 이 때문에, (B) 고용해성 물질은 제거액에 대한 용해성이, (A) 저용해성 물질보다 높은 것인 것이 바람직하다. (B＇) 크랙 촉진 성분이 카르보닐기로서 케톤을 포함하는 양태로서 환형의 탄화수소를 들 수 있다. 구체예로서, 1,2-시클로헥산디온이나 1,3-시클로헥산디온을 들 수 있다.
보다 구체적인 양태로서, (B) 고용해성 물질은, 하기 (B-1), (B-2) 및 (B-3) 중 적어도 어느 1개로 나타내어진다.
(B-1)은 하기 화학식 8을 구성 단위로서 1~6개 포함하여 이루어지며(바람직하게는 1~4), 각 구성 단위가 연결기(링커 L1)로 결합되는 화합물이다. 여기서, L1은 단결합, 및 C1~6 알킬렌 중 적어도 1개로부터 선택된다. 상기 C1~6 알킬렌은 링커로서 구성 단위를 연결하며, 2가의 기로 한정되지 않는다. 바람직하게는 2~4가이다. 상기 C1~6 알킬렌은 직쇄, 분기 중 어느 쪽이어도 된다.
[화학식 8]
Figure pct00008
Cy1은 C5~30의 탄화수소환이며, 바람직하게는 페닐, 시클로헥산 또는 나프틸이며, 보다 바람직하게는 페닐이다. 바람직한 양태로서, 링커 L1은 복수의 Cy1을 연결한다.
R1은 각각 독립적으로 C1~5 알킬이며, 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 또는 부틸이다. 상기 C1~5 알킬은 직쇄, 분기 중 어느 쪽이어도 된다.
nb1는 1, 2 또는 3이고, 바람직하게는 1 또는 2이며, 보다 바람직하게는 1이다. nb1＇는 0, 1, 2, 3 또는 4이고, 바람직하게는 0, 1 또는 2이다.
하기 화학식 9는, 화학식 8에 기재된 구성 단위를, 링커 L9를 이용하여 나타낸 화학식이다. 링커 L9는 단결합, 메틸렌, 에틸렌, 또는 프로필렌인 것이 바람직하다.
[화학식 9]
Figure pct00009
권리 범위를 한정하려는 의도는 없으나, (B-1)의 바람직한 예로서, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2＇-메틸렌비스(4-메틸페놀), 2,6-비스[(2-히드록시-5-메틸페닐)메틸]-4-메틸페놀, 1,3-시클로헥산디올, 4,4＇-디히드록시비페닐, 2,6-나프탈렌디올, 2,5-디-tert-부틸히드로퀴논, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄을 들 수 있다. 이들은, 중합이나 축합에 의해 얻어도 된다.
일례로서 하기 화학식 10에 나타내는 2,6-비스[(2-히드록시-5-메틸페닐)메틸]-4-메틸페놀을 들어 설명한다. 동 화합물은 (B-1)에 있어서, 화학식 8의 구성 단위를 3개 갖고, 구성 단위는 L1(메틸렌)로 결합된다. nb1=nb1＇=1이며, R1은 메틸이다.
[화학식 10]
Figure pct00010
(B-2)는 하기 화학식 11로 표시된다.
[화학식 11]
Figure pct00011
R21, R22, R23, 및 R24는, 각각 독립적으로 수소 또는 C1~5의 알킬이고, 바람직하게는 수소, 메틸, 에틸, t-부틸, 또는 이소프로필이며, 보다 바람직하게는 수소, 메틸, 또는 에틸이고, 더 바람직하게는 메틸 또는 에틸이다.
L21 및 L22는, 각각 독립적으로, C1~20의 알킬렌, C1~20의 시클로알킬렌, C2~4의 알케닐렌, C2~4의 알키닐렌, 또는 C6~20의 아릴렌이다. 이들 기는 C1~5의 알킬 또는 히드록시로 치환되어 있어도 된다. 여기서, 알케닐렌이란, 1 이상의 이중 결합을 갖는 2가의 탄화수소를 의미하고, 알키닐렌이란, 1 이상의 삼중 결합을 갖는 2가의 탄화수소기를 의미하는 것으로 한다. L21 및 L22는, 바람직하게는 C2~4의 알킬렌, 아세틸렌(C2의 알키닐렌) 또는 페닐렌이고, 보다 바람직하게는 C2~4의 알킬렌 또는 아세틸렌이며, 더 바람직하게는 아세틸렌이다.
nb2는 0, 1 또는 2이며, 바람직하게는 0 또는 1, 보다 바람직하게는 0이다.
권리 범위를 한정하려는 의도는 없으나, (B-2)의 바람직한 예로서, 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올, 2,5-디메틸-3-헥신-2,5-디올을 들 수 있다. 다른 일 형태로서, 3-헥신-2,5-디올, 1,4-부틴디올, 2,4-헥사디인-1,6-디올, 1,4-부탄디올, 시스-1,4-디히드록시-2-부텐, 1,4-벤젠디메탄올도 (B-2)의 바람직한 예로서 들 수 있다.
(B-3)은 하기 화학식 12로 표시되는 구성 단위를 포함하여 이루어지며, 중량 평균 분자량(Mw)이 500~10,000인 폴리머이다. Mw는, 바람직하게는 600~5,000이며, 보다 바람직하게는 700~3,000이다.
[화학식 12]
Figure pct00012
여기서, R25는 -H, -CH3, 또는 -COOH이며, 바람직하게는 -H, 또는 -COOH이다. 1개의 (B-3) 폴리머가, 각각 화학식 12로 표시되는 2종 이상의 구성 단위를 포함하여 이루어지는 것도 허용된다.
권리 범위를 한정하려는 의도는 없으나, (B-3) 폴리머의 바람직한 예로서, 아크릴산, 말레산, 아크릴산, 또는 이들의 조합의 중합체를 들 수 있다. 폴리아크릴산, 말레산아크릴산 코폴리머가 더 바람직한 예이다.
공중합의 경우, 바람직하게는 랜덤 공중합 또는 블록 공중합이며, 보다 바람직하게는 랜덤 공중합이다.
일례로서, 하기 화학식 13에 나타내는, 말레산아크릴산 코폴리머를 들어 설명한다. 동 코폴리머는 (B-3)에 포함되며, 화학식 12로 표시되는 2종의 구성 단위를 갖고, 1개의 구성 단위에 있어서 R25는 -H이며, 다른 구성 단위에 있어서 R25는 -COOH이다.
[화학식 13]
Figure pct00013
말할 것도 없으나, 처리액은 (B) 고용해성 물질로서, 상기의 바람직한 예를 1 또는 2 이상 조합하여 포함해도 된다. 예를 들어, (B) 고용해성 물질은 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판과 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올 양쪽을 포함해도 된다.
(B) 고용해성 물질은, 분자량 80~10,000이어도 된다. 고용해성 물질은, 바람직하게는 분자량 90~5000이며, 보다 바람직하게는 100~3000이다. (B) 고용해성 물질이 수지, 중합체 또는 폴리머인 경우, 분자량은 중량 평균 분자량(Mw)으로 나타낸다.
(B) 고용해성 물질은 합성해서도 구입해서도 입수하는 것이 가능하다. 공급처로서는, 시그마알드리치, 도쿄화성공업, 닛폰쇼쿠바이를 들 수 있다.
처리액 중에 있어서, (B) 고용해성 물질은, (A) 저용해성 물질의 질량과 비교하여, 바람직하게는 1~100질량%이며, 보다 바람직하게는 1~50질량%이다. 처리액 중에 있어서, (B) 고용해성 물질은, (A) 저용해성 물질의 질량과 비교하여, 더 바람직하게는 1~30질량%이다.
＜용매＞
(C) 용매는 유기 용매를 포함하는 것이 바람직하다. (C) 용매는 휘발성을 갖고 있어도 된다. 휘발성을 갖는다는 것은 물과 비교하여 휘발성이 높다는 것을 의미한다. 예를 들어, (C) 1기압에 있어서의 용매의 비점은, 50~250℃인 것이 바람직하다. 1기압에 있어서의 용매의 비점은, 50~200℃인 것이 보다 바람직하고, 60~170℃인 것이 더 바람직하다. 1기압에 있어서의 용매의 비점은, 70~150℃인 것이 보다 더 바람직하다. (C) 용매는, 소량의 순수를 포함하는 것도 허용된다. (C) 용매에 포함되는 순수는, (C) 용매 전체와 비교하여, 바람직하게는 30질량% 이하이다. 용매에 포함되는 순수는, 보다 바람직하게는 20질량% 이하, 더 바람직하게는 10질량% 이하이다. 용매에 포함되는 순수는, 보다 더 바람직하게는 5질량% 이하이다. 용매가 순수를 포함하지 않는(0질량%) 것도, 바람직한 일 형태이다. 순수란, 바람직하게는 DIW이다.
유기 용매로서는, 이소프로판올(IPA) 등의 알코올류, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME), 프로필렌글리콜모노에틸에테르(PGEE) 등의 프로필렌글리콜모노알킬에테르류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 락트산메틸, 락트산에틸(EL) 등의 락트산에스테르류, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류, 메틸에틸케톤, 2-헵타논, 시클로헥사논 등의 케톤류, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드류, γ-부티로락톤 등의 락톤류 등을 들 수 있다. 이들 유기 용매는, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
바람직한 일 양태로서, (C) 용매가 포함하는 유기 용매는, IPA, PGME, PGEE, EL, PGMEA, 이들의 어떠한 조합으로부터 선택된다. 유기 용매가 2종의 조합인 경우, 그 체적비는, 바람직하게는 20:80~80:20이며, 보다 바람직하게는 30:70~70:30이다.
처리액의 전체 질량과 비교하여, (C) 용매는, 0.1~99.9질량%이다. 처리액의 전체 질량과 비교하여, (C) 용매는, 바람직하게는 50~99.9질량%이며, 보다 바람직하게는 75~99.5질량%이다. 처리액의 전체 질량과 비교하여, (C) 용매는, 더 바람직하게는 80~99질량%이며, 보다 더 바람직하게는 85~99질량%이다.
＜그 외의 첨가물＞
본 발명의 처리액은, (D) 그 외의 첨가물을 더 포함하고 있어도 된다. 본 발명의 일 양태로서, (D) 그 외의 첨가물은, 계면활성제, 산, 염기, 항균제, 살균제, 방부제, 또는 항진균제를 포함하여 이루어지며(바람직하게는, 계면활성제), 이들의 어느 조합을 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 일 양태로서, 처리액 중의 (A) 저용해성 물질의 질량과 비교하여, (D) 그 외의 첨가물(복수인 경우, 그 합)은, 0~100질량%(바람직하게는 0~10질량%, 보다 바람직하게는 0~5질량%, 더 바람직하게는 0~3질량%, 보다 더 바람직하게는 0~1질량%)이다. 처리액이 (D) 그 외의 첨가제를 포함하지 않는(0질량%) 것도, 본 발명의 양태 중 하나이다.
＜제3 실시 형태＞
제3 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)와 같은 구성의 기판 처리 장치가 이용되고, 제1 실시 형태에서 설명한 기판 처리와 동일한 기판 처리를 실행할 수 있다. 제3 실시 형태에 있어서 제1 실시 형태와 주로 상이한 점은, 제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액 중의 용질에는, 저용해성 물질, 고용해성 물질 및 용해력 강화 물질이 포함되어 있다는 점이다.
상세한 것은 후술하겠지만, 제3 실시 형태에서는, 제거액 및 보호액은, 예를 들어, 순수이다.
용해력 강화 물질은, 제거액에 녹음으로써, 제거액이 처리막을 용해하는 용해력을 높이는 물질이다. 용해력 강화 물질은, 보호액에 녹음으로써, 보호액이 처리막을 용해하는 용해력도 높인다. 용해력 강화 물질은, 예를 들어, 제거액에 용해되어 알칼리성(염기성)을 나타내는 염(알칼리 성분)이다.
상세한 것은 후술하겠지만, 용해력 강화 물질은, 예를 들어, 제1급 아민, 제2급 아민, 제3급 아민 및 제4급 암모늄염 등이다. 제거액이 순수인 경우, 처리막으로부터 용해력 강화 물질이 제거액에 녹아나옴으로써, 제거액이, 제1급 아민, 제2급 아민, 제3급 아민 및 제4급 암모늄염 등의 수용액, 즉 알칼리성 수용액(알칼리성 액체)이 된다. 제거액이 알칼리성 수용액인 경우, 처리막으로부터 용해력 강화 물질이 제거액에 녹아나옴으로써, 제거액의 염기성을 강화할 수 있다.
저용해성 물질 및 고용해성 물질은, 제거액에 대한 용해성이 서로 상이한 물질을 이용할 수 있다. 제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액에 포함되는 저용해성 물질은, 예를 들어, 노볼락이며, 제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액에 포함되는 고용해성 물질은, 예를 들어, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판이다.
제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액에 포함되는 용매는, 저용해성 물질, 고용해성 물질 및 용해력 강화 물질을 용해시키는 액체이면 된다. 처리액에 포함되는 용매는, 제거액과 상용성을 갖는(혼화 가능한) 액체인 것이 바람직하다.
제2 이동 노즐(9)로부터 토출되는 처리액에 포함되는 용매, 저용해성 물질, 고용해성 물질 및 용해력 강화 물질의 상세에 대해서는, 제3 이동 노즐(10)로부터 토출되는 제거액의 상세와 함께 후술한다.
제3 실시 형태의 기판 처리와, 제1 실시 형태의 기판 처리는, 기판(W)의 상면 부근의 모습이 상이하다. 도 10a~도 10c를 참조하여, 제3 실시 형태의 기판 처리에 있어서, 제거액 및 보호액이 모두 순수인 경우의, 처리막(300)이 기판(W)으로부터 제거될 때의 모습에 대해서 설명한다.
도 10a는, 고체 형성 공정(단계 S7) 직후의 기판(W)의 상면 부근의 모습을 나타내고 있다. 도 10b는, 보호액막 형성 공정(단계 S8) 및 제거 공정(단계 S9)에 있어서 처리막(300)이 부분적으로 용해될 때의 기판(W)의 상면의 모습을 나타내고 있다. 도 10c는, 제거 공정(단계 S9)에 있어서 처리막(300)에 물리력이 작용할 때의 기판(W)의 상면 부근의 모습을 나타내고 있다.
처리막 형성 공정에서 실행되는 고체 형성 공정에서는, 상술한 바와 같이, 기판(W) 상의 액막(101)이 기판(W)을 통해 열매에 의해 가열된다. 이로 인해, 도 10a에 나타내는 바와 같이, 파티클 등의 제거 대상물(103)을 보유한 처리막(300)이 형성된다.
상세하게는, 용매의 적어도 일부가 증발함으로써, 처리액의 용질에 포함되는 고용해성 물질이 고용해성 고체(310)(고체 상태의 고용해성 물질)를 형성하고, 처리액의 용질에 포함되는 저용해성 물질이 저용해성 고체(311)(고체 상태의 저용해성 물질)를 형성한다. 용매의 적어도 일부가 증발함으로써, 처리액의 용질에 포함되는 용해력 강화 물질이 용해력 강화 고체(312)(고체 상태의 용해력 강화 물질)를 형성한다. 저용해성 물질, 고용해성 물질 및 용해력 강화 물질은, 함께 막화한다.
처리막(300) 중에는, 고용해성 고체(310)와 저용해성 고체(311)와 용해력 강화 고체(313)가 혼재하고 있다. 고용해성 고체(310), 저용해성 고체(311), 및 용해력 강화 고체(313)가 처리막(300) 전체에 균일하게 분포하고 있는 것이 아니라, 처리막(300)은, 고용해성 고체(310)가 편재하고 있는 부분과, 저용해성 고체(311)가 편재하고 있는 부분이 존재하고 있다. 용해력 강화 고체(312)는, 처리막(300) 전체에 골고루 형성되어 있다. 처리막(300)에 있어서도, 제1 제거 대상물(103A)과 기판(W)의 상면 사이에 공동(104)이 형성되는 경우가 있다.
보호액막 형성 공정에서 기판(W)의 상면에 공급되는 보호액과, 제거 공정에 있어서 기판(W)의 상면에 공급되는 제거액에는, 도 10b에 나타내는 바와 같이, 처리막(300) 중의 용해력 강화 고체(312)가 녹아나온다. 용해력 강화 고체(312)가 보호액 및 제거액에 용해됨으로써, 알칼리성 수용액이 형성된다. 보호액 및 제거액이 알칼리 수용액이 됨으로써, 보호액 및 제거액의 처리막(300)을 용해시키는 용해력이 강화되어, 처리막(300)이 부분적으로 용해된다.
구체적으로는, 용해력이 강화된 보호액 및 제거액, 즉 알칼리성 수용액에 의해 고용해성 고체(310)가 용해됨으로써, 처리막(300)에 있어서 고용해성 고체(310)가 편재하고 있는 부분에 관통 구멍(302)이 형성된다(관통 구멍 형성 공정). 관통 구멍(302)은, 특히, 기판(W)의 두께 방향(D)(처리막(300)의 두께 방향이기도 하다)으로 고용해성 고체(310)가 연장되어 있는 부분에 형성되기 쉽다. 관통 구멍(302)은, 평면에서 봤을 때, 예를 들어, 직경 수nm의 크기이다.
알칼리성 수용액은, 관통 구멍(302)을 통해 기판(W)의 상면 부근까지 도달한다. 저용해성 고체(311)는, 알칼리성 수용액에 약간 용해된다. 그 때문에, 저용해성 고체(311)에 있어서 기판(W)의 상면 부근의 부분을 약간 용해시킨다. 이로 인해, 도 10b의 확대도에 나타내는 바와 같이, 알칼리성 수용액이, 기판(W)의 상면 부근의 저용해성 고체(311)를 서서히 용해시키면서, 처리막(300)과 기판(W)의 상면 사이의 간극(G3)에 진입해 간다(제거액 진입 공정, 보호액 진입 공정).
처리막(300)에 있어서 고용해성 고체(310)의 편재 개소가 용해될 때, 당해 개소에 존재하는 용해력 강화 고체(312)나, 처리막(100)에 있어서 관통 구멍(302)을 둘러싸는 부분에 존재하는 용해력 강화 고체(312)가 알칼리성 수용액에 의해 용해된다. 마찬가지로, 보호액 및 제거액이 간극(G3)에 진입함으로써, 처리막(300)에 있어서의 기판(W)의 상면 부근의 부분에 존재하는 용해력 강화 고체(312)가 보호액에 의해 용해된다. 이로 인해, 알칼리 수용액 중의 알칼리성 성분의 농도가 더 향상된다. 그 때문에, 처리막(300)의 저용해성 고체(311)의 박리가 한층 촉진된다.
그리고, 최종적으로, 제거액의 액적(106)의 물리력에 의해, 관통 구멍(302)의 주연을 기점으로 하여 처리막(300)이 분열하여 막편(307)이 된다. 그리고, 도 10c에 나타내는 바와 같이, 처리막(300)의 막편(307)이 제거 대상물(103)을 보유한 상태로 기판(W)으로부터 박리된다(분열 공정, 처리막 박리 공정). 동시에, 제거액의 액적(106)의 물리력에 의해, 제거 대상물(103)이 기판(W)의 상면으로부터 박리된다(제거 대상물 박리 공정). 그 때문에, 처리막(300)의 막두께(T)보다 큰 반경(R)의 제1 제거 대상물(103A)이 기판(W)의 상면에 존재하는 경우에도, 제1 제거 대상물(103A)이 기판(W)의 상면으로부터 박리된다.
처리막(300)이 부분적으로 용해될 때에는, 처리막(300)에 있어서 고용해성 고체(310)가 편재하고 있는 부분에서 보유되어 있던 제2 제거 대상물(103B)이, 처리막(300)으로부터 이탈하는 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우에도, 제2 제거 대상물(103B)에 작용하는 제거액의 액적(106)의 물리력에 의해, 제2 제거 대상물(103B)이 기판(W)의 상면으로부터 박리된다.
그리고, 제거액의 공급을 계속함으로써, 막편(307)이 된 처리막(300)이, 제2 제거 대상물(103B)을 보유한 상태로, 씻겨나가(기판(W) 밖으로 밀려나) 기판(W)의 상면으로부터 제거된다(제거 공정).
처리막(300)에 의해 충분히 보유되어 있지 않은 제1 제거 대상물(103A)이나 처리막(300)으로부터 이탈한 제2 제거 대상물(103B)도, 제거액의 공급을 계속함으로써, 씻겨나가(기판(W) 밖으로 밀려나) 기판(W)의 상면으로부터 제거된다(제거 공정).
제3 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 동일한 효과를 나타낸다.
또한, 제3 실시 형태에 의하면, 처리막(300) 중의 고체 상태의 고용해성 고체(310)가 제거액으로 선택적으로 용해된다. 그 때문에, 처리막(300)의 강도가 저하된다. 그러는 한편, 처리막(300) 중의 저용해성 고체(311)는, 제거 대상물(103)을 보유한 고체 상태인 채로 유지된다. 따라서, 제거 대상물(103)을 처리막(300)에 보유시킨 채, 처리막(200)의 강도를 저하시킨 상태에서, 제거 공정에 있어서 제거액의 액적(106)의 물리력을 처리막(300)에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막(300)이 효율적으로 분열하여, 처리막(300)이 기판의 표면으로부터 효율적으로 박리된다.
또한, 제3 실시 형태에 의하면, 처리막(300)으로부터 용해력 강화 물질이 보호액 및 제거액에 녹아나오게 함으로써, 보호액 및 제거액이 처리막(300)을 용해시키는 용해력이 강화된다. 그 때문에, 보호액 및 제거액에 의해 처리막(300)이 부분적으로 용해된다. 그 때문에, 순수 등의 용해력이 낮은 액체를 제거액으로서 이용한 경우에도, 처리막(300)의 강도를 저하시키면서, 제거액의 액적의 물리력을 처리막(300)에 작용시킬 수 있다. 이로 인해, 처리막(300)을 효율적으로 분열시켜, 처리막(300)을 기판(W)의 상면으로부터 효율적으로 박리할 수 있다. 그 결과, 처리막(300)을 기판(W)의 상면으로부터 효율적으로 제거할 수 있다.
제거액으로서 알칼리성 수용액을 이용하는 경우, 용해력 강화 물질이 제거액에 녹아나왔다고 해도, 제거액의 용해력의 강화 정도는, 제거액이 비알칼리성 수용액인 경우와 비교하여 낮다. 보호액으로서 알칼리성 수용액을 이용하는 경우도 마찬가지이다. 즉, 용해력 강화 물질이 보호액에 녹아나왔다고 해도, 보호액의 용해력의 강화 정도는, 보호액이 비알칼리성 수용액인 경우와 비교하여 낮다.
＜제3 실시 형태에 이용되는 처리액, 제거액 및 보호액의 상세＞
이하에서는, 제3 실시 형태에 이용되는 처리액 중의 각 성분 그리고, 제거액 및 보호액에 대해서 설명한다.
＜저용해성 물질＞
(A) 저용해성 물질로서는, 제2 실시 형태에서 이용되는 처리액에 함유되는 저용해성 물질과 같은 물질을 이용할 수 있다. 제3 실시 형태에서 이용되는 (A) 저용해성 물질의 중량 평균 분자량(Mw)은 바람직하게는 150~500,000이다. 처리액의 전체 질량과 비교하여, 제3 실시 형태에서 이용되는 (A) 저용해성 물질이 0.1~50질량%이다. 바꾸어 말하면, 처리액의 전체 질량을 100질량%로 하고, 이를 기준으로 하여(제3 실시 형태에서 이용되는 A) 저용해성 물질이 0.1~50질량%이다.
＜용해력 강화 물질＞
(B) 용해력 강화 물질은 제1급 아민, 제2급 아민, 제3급 아민 및 제4급 암모늄염(바람직하게는 제1급 아민, 제2급 아민 및 제3급 아민) 중 적어도 1개를 포함하고 있으며, (B) 용해력 강화 물질은 탄화수소를 포함하고 있다. 바람직한 일 양태로서, 처리액으로부터 형성된 처리막(100)에 (B) 용해력 강화 물질이 남고, 제거액이 처리막을 박리할 때에 (B) 용해력 강화 물질이 (F) 제거액에 녹아나온다. 그 때문에, (B)의 알칼리 성분의 1기압에 있어서의 비점이, 20~400℃인 것이 바람직하다.
용해력 강화 물질의 종류를 한정하려는 의도는 없으나, (B)의 바람직한 예로서, N-벤질에탄올아민, 디에탄올아민, 모노에탄올아민, 2-(2-아미노에틸아미노)에탄올, 4,4＇-디아미노디페닐메탄, 2-(부틸아미노)에탄올, 2-아닐리노에탄올, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리스(2-아미노에틸)아민, 트리스[2-(디메틸아미노)에틸]아민을 들 수 있다.
용해력 강화 물질의 종류를 한정하려는 의도는 없으나, (B)의 바람직한 예로서, N,N,N＇,N＇-테트라키스(2-히드록시에틸)에틸렌디아민, N,N,N＇,N＇-테트라에틸에틸렌디아민을 들 수 있다.
용해력 강화 물질의 종류를 한정하려는 의도는 없으나, 케이지형 삼차원 구조를 갖는 (B)의 구체예로서, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 헥사메틸렌테트라민을 들 수 있다. 본 발명을 한정하려는 의도는 없으나, 평면적인 환 구조를 갖는 (B)의 바람직한 예로서, 1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸, 1,4,7,10,13,16-헥사아자시클로옥타데칸을 들 수 있다.
말할 것도 없지만, 본 발명에 의한 처리액은 (B) 용해력 강화 물질로서, 상기의 바람직한 예를 1 또는 2 이상 조합하여 포함해도 된다. 예를 들어, (B) 용해력 강화 물질은 N-벤질에탄올아민과 디에탄올아민 양쪽을 포함해도 된다. 또, (B) 용해력 강화 물질은 N,N,N＇,N＇-테트라키스(2-히드록시에틸)에틸렌디아민과 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 양쪽을 포함해도 된다.
(B) 용해력 강화 물질의 분자량은, 바람직하게는 50~500이다.
(B) 용해력 강화 물질은 합성하는 것으로도, 구입하는 것으로도 입수 가능하다. 공급처로서, 시그마알드리치, 도쿄화성공업을 들 수 있다.
본 발명의 일 양태로서, 처리액 중의 (A) 저용해성 물질의 질량과 비교하여, (B) 용해력 강화 물질은, 바람직하게는 1~100질량%이다.
＜용매＞
(C) 용매는 유기 용매를 포함하고 있는 것이 바람직하다. (C) 용매는 휘발성을 갖는다. 휘발성을 갖는다는 것은 물과 비교하여 휘발성이 높다는 것을 의미한다. (C) 용매는 1기압에 있어서의 비점은, 50~200℃인 것이 바람직하다. (C) 용매는, 소량의 순수를 포함하는 것도 허용된다. (C) 용매에 포함되는 순수는, (C) 용매 전체와 비교하여, 바람직하게는 30질량% 이하이다. 순수를 포함하지 않는(0질량%) 것도, 바람직한 일 양태이다. 순수란, 바람직하게는 DIW이다.
본 발명의 바람직한 일 양태로서, 처리액에 포함되는 성분(첨가물을 포함한다)은 (C) 용매에 용해된다. 이 양태를 취하는 처리액은, 매입(埋入) 성능 또는 막의 균일성이 좋다고 생각된다.
(C)에 포함되는 유기 용매로서는, 이소프로판올(IPA) 등의 알코올류, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME), 프로필렌글리콜모노에틸에테르(PGEE) 등의 프로필렌글리콜모노알킬에테르류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 락트산메틸, 락트산에틸(EL) 등의 락트산에스테르류, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류, 메틸에틸케톤, 2-헵타논, 시클로헥사논 등의 케톤류, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드류, γ-부티로락톤 등의 락톤류 등을 들 수 있다. 이들 유기 용매는, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
바람직한 일 양태로서, (C) 용매가 포함하는 유기 용매는, IPA, PGME, PGEE, EL, PGMEA, 이들의 어떠한 조합으로부터 선택된다. 유기 용매가 2종의 조합인 경우, 그 체적비는, 바람직하게는 20:80~80:20이다.
처리액의 전체 질량과 비교하여, (C) 용매는 0.1~99.9질량%이다.
＜고용해성 물질＞
(D) 고용해성 물질은, 탄화수소를 포함하고 있으며, 또한 히드록시기(-OH) 및/또는 카르보닐기(-C(=O)-)를 포함하고 있다. (D) 고용해성 물질이 폴리머인 경우, 구성 단위의 1종이 1단위마다 탄화수소를 포함하고 있으며, 또한 히드록시기 및/또는 카르보닐기를 포함하고 있다. 카르보닐기란, 카복실산(-COOH), 알데히드, 케톤, 에스테르, 아미드, 에논을 들 수 있으며, 카복실산이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 처리액이 건조되어 기판 상에 형성된 처리막에는, (D) 고용해성 물질이 남아 있다. (F) 제거액이 처리막을 박리할 때에 (D) 고용해성 물질은, 처리막이 벗겨지는 계기가 되는 부분을 만들어낸다. 이를 위해서는, (D) 고용해성 물질로서는 (F) 제거액에 대한 용해성이, (A) 저용해성 물질보다 높은 것이 이용되는 것이 바람직하다.
(D) 고용해성 물질이 카르보닐기로서 케톤을 포함하는 양태로서 환형의 탄화수소를 들 수 있다. 구체예로서, 1,2-시클로헥산디온이나 1,3-시클로헥산디온을 들 수 있다.
권리 범위를 한정하려는 의도는 없으나, (D)의 바람직한 예로서, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2＇-메틸렌비스(4-메틸페놀), 2,6-비스[(2-히드록시-5-메틸페닐)메틸]-4-메틸페놀, 1,3-시클로헥산디올, 4,4＇-디히드록시비페닐, 2,6-나프탈렌디올, 2,5-디-tert-부틸히드로퀴논, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄을 들 수 있다. 이들은, 중합이나 축합에 의해 얻어도 된다.
권리 범위를 한정하려는 의도는 없으나, (D)의 바람직한 예로서, 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올, 2,5-디메틸-3-헥신-2,5-디올을 들 수 있다. 다른 일 형태로서, 3-헥신-2,5-디올, 1,4-부틴디올, 2,4-헥사디인-1,6-디올, 1,4-부탄디올, 시스-1,4-디히드록시-2-부텐, 1,4-벤젠디메탄올도 (D)의 바람직한 예로서 들 수 있다.
권리 범위를 한정하려는 의도는 없으나, (D) 폴리머의 바람직한 예로서, 아크릴산, 말레산 또는 이들의 조합의 중합체를 들 수 있다. 폴리아크릴산, 말레산아크릴산 코폴리머가 더 바람직한 예다.
공중합의 경우, 바람직하게는 랜덤 공중합 또는 블록 공중합이며, 보다 바람직하게는 랜덤 공중합이다.
말할 것도 없지만, 처리액은 (D) 고용해성 물질로서, 상기의 바람직한 예를 1 또는 2 이상 조합하여 포함해도 된다. 예를 들어, (D) 고용해성 물질은 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판과 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올 양쪽을 포함해도 된다.
(D) 고용해성 물질의 분자량은, 예를 들어, 80~10,000이다. (D) 고용해성 물질이 수지, 중합체 또는 폴리머인 경우, 분자량은 중량 평균 분자량(Mw)으로 나타낸다.
(D) 고용해성 물질은 합성해서도 구입해서도 입수하는 것이 가능하다. 공급처로서는, 시그마알드리치, 도쿄화성공업, 닛폰쇼쿠바이를 들 수 있다.
본 발명의 일 양태로서, 처리액 중의 (A) 저용해성 물질의 질량과 비교하여, (D) 고용해성 물질은, 바람직하게는 1~100질량%이다.
＜그 외의 첨가물＞
본 발명의 처리액은, (E) 그 외의 첨가물을 더 포함해도 된다. (E) 그 외의 첨가물은, 계면활성제, 항균제, 살균제, 방부제, 항진균제, 또는 염기를 포함하고 있어도 되고(바람직하게는, 계면활성제), 이들의 어느 조합을 포함하고 있어도 된다.
처리액 중의 (A) 저용해성 물질의 질량과 비교하여, (E) 그 외의 첨가물(복수인 경우, 그 합)은, 바람직하게는 0~10질량%이다. 처리액은, (E) 그 외의 첨가제를 포함하지 않아도 된다(0질량%).
＜제거액, 보호액＞
(F) 제거액 및 보호액은 중성 또는 약산성인 것이 바람직하다. (F) 제거액 및 보호액의 pH는 4~7인 것이 바람직하고, pH5~7인 것이 보다 바람직하며, pH6~7인 것이 더 바람직하다. pH의 측정은, 공기 중의 탄산 가스의 용해에 의한 영향을 피하기 위해, 탈가스 하여 측정하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, (F) 제거액 및 보호액은 순수를 포함한다. 상술한 바와 같이 본 발명의 처리액은 (B) 용해력 강화 물질을 포함하기 때문에, (F) 제거액 및 보호액에 녹아나와, (F) 제거액 및 보호액의 pH를 올림으로써 제거액 및 보호액의 용해력을 강화한다. 이 때문에, (F) 제거액 및 보호액은 대부분이 순수여도 된다.
(F) 제거액의 전체 질량과 비교하여, (F)에 포함되는 순수는, 바람직하게는 80~100질량%이고, 보다 바람직하게는 90~100질량%이며, 더 바람직하게는 95~100질량%이고, 보다 더 바람직하게는 99~100질량%이다. (F) 제거액이 순수만으로 이루어지는(100질량%) 양태도, 바람직하다.
보호액의 전체 질량과 비교하여, 보호액에 포함되는 순수는, 바람직하게는 80~100질량%이고, 보다 바람직하게는 90~100질량%이며, 더 바람직하게는 95~100질량%이고, 보다 더 바람직하게는 99~100질량%이다. 보호액이 순수만으로 이루어지는(100질량%) 양태도, 바람직하다.
＜그 외의 실시 형태＞
이 발명은, 위에서 설명한 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 또 다른 형태로 실시할 수 있다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리와는 달리, 보호액막 형성 공정(단계 S8)은, 생략되어도 된다. 이 경우, 제거 공정(단계 S9)에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 표면이 보호되어 있지 않은 처리막(100)에 대해, 제3 이동 노즐(10)로부터 제거액이 공급되고, 제4 이동 노즐(11)로부터 보호액이 공급된다. 이 경우, 액적 상태의 제거액의 공급에 앞서 보호액막(105)의 형성을 행하지 않기 때문에, 기판 처리 시간을 단축할 수 있다.
또, 제거 공정(단계 S9)에서는, 보호액 병행 공급 공정을 생략할 수도 있다. 이 경우, 제거 공정(단계 S9)에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 표면이 보호액막(105)에 의해 보호된 처리막(100)에 대해, 제3 이동 노즐(10)로부터 제거액이 공급되지만, 제4 이동 노즐(11)로부터의 보호액의 공급은 행해지지 않는다.
제거 공정의 개시 시에는, 기판(W)의 상면에는, 보호액막(105)이 충분히 보유되어 있다. 그 때문에, 제거 공정의 개시 시에는, 공급 영역(S)에 대한 물리력의 작용이 보호액막(105)에 의해 특히 완화된다. 특히, 제거 공정에 있어서의 제3 이동 노즐(10)의 이동이 중앙 위치에서부터 개시되는 경우에는, 기판(W)의 상면의 중앙 영역에 대한 물리력의 작용을 완화할 수 있다.
또, 보호액막 형성 공정(단계 S8)을 생략하며, 또한, 제거 공정(단계 S9)에 있어서의 보호액 병행 공급 공정을 생략하는 것도 가능하다. 이 경우, 표면이 보호되어 있지 않은 처리막(100)에 대해, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제3 이동 노즐(10)로부터 제거액이 공급되고, 제4 이동 노즐(11)로부터는 보호액이 공급되지 않는다.
이 경우, 처리막(100)의 표면이 보호액으로 보호되어 있지 않은 상태에서 처리막(100)에 제거액의 액적(106)이 공급되므로, 처리막(100)에 강한 물리력이 작용한다. 강한 물리력으로 기판(W)의 상면으로부터 제거 대상물(103)을 효율적으로 제거할 수 있으므로, 요철 패턴이 형성되어 있지 않은 기판(W)을 이용하는 경우에 특히 유용하다. 이 경우에도, 제3 이동 노즐(10)이, 중앙 위치와 주연 위치 사이에서 이동하면서 처리막(100)에 제거액을 공급하면, 강한 물리력을, 처리막(100) 전체에 골고루 작용시킬 수 있다.
또, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리와는 달리, 보호액막 형성 공정(단계 S8)에 있어서 보호액으로서 기판(W)의 상면에 공급되는 액체의 종류와, 제거 공정(단계 S9)의 보호액 병행 공급 공정에 있어서 보호액으로서 기판(W)의 상면에 공급되는 액체의 종류가 상이해도 된다. 예를 들어, 보호액막 형성 공정에서는, 보호액으로서 순수를 이용하고, 보호액 병행 공급 공정에서는, 보호액으로서 알칼리 수용액을 이용해도 된다.
그러기 위해서는, 예를 들어, 도 14에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)가, 제4 이동 노즐(11)과 함께 노즐 홀더(38B)에 보유되어, 보호액을 토출하는 제5 이동 노즐(12)을 포함하고 있으면 된다.
제5 이동 노즐(12)은, 노즐 홀더(38B)에 보유되어 있기 때문에, 제3 노즐 이동 유닛(38)에 의해, 제3 이동 노즐(10) 및 제4 이동 노즐(11)과 일체적으로 이동된다. 제5 이동 노즐(12)은, 제2 보호액 배관(49)에 접속되어 있다. 제2 보호액 배관(49)에는, 제2 보호액 밸브(59A) 및 제2 보호액 유량 조정 밸브(59B)가 끼워져 설치되어 있다. 제2 보호액 밸브(59A) 및 제2 보호액 유량 조정 밸브(59B)는, 컨트롤러(3)에 의해 제어된다(도 4 참조).
또, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리와는 달리, 약액 공급 공정(단계 S2), 제1 린스 공정(단계 S3) 및 제1 유기 용제 공급 공정(단계 S4)이 생략되어도 된다.
또, 상술한 실시 형태에 있어서의 기판 처리(도 5 참조)에서는, 처리막 형성 공정(단계 S6 및 단계 S7)에 있어서, 열매에 의한 기판(W)의 가열에 의해 처리액의 용매가 증발한다. 그러나, 기판(W)은, 열매의 공급에 한정되지 않고, 예를 들어, 스핀 베이스(21)나 대향 부재(6)에 내장된 히터 등(도시하지 않음)에 의해 가열되어도 된다. 이 경우, 당해 히터가, 기판 가열 유닛 및 증발 유닛(증발 촉진 유닛)으로서 기능한다.
또, 박막화 공정(단계 S6)에 있어서, 처리액의 액막(101)이 박막화될 때에 용매가 증발함으로써 처리막(100)이 형성되는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 박막화 공정(단계 S6)과 고체 형성 공정(단계 S7)이 병행하여 실행된 것이 된다. 그 경우, 고체 형성 유닛에는, 중앙 노즐(14) 및 하면 노즐(15)이 포함되지 않고, 고체 형성 유닛은, 기판 회전 유닛(스핀 모터(23)) 및 중앙 노즐(14)에 의해 구성된다. 또, 고체 형성 공정(단계 S7)에 있어서, 가열 공정만을 생략하는 것도 가능하고, 기체 공급 공정만을 생략하는 것도 가능하다.
또, 상술한 기판 처리에서는, 제거 공정(단계 S9) 후에 제2 린스 공정(단계 S10)이 실행된다. 그러나, 제2 린스 공정을 생략하는 것도 가능하다. 상세하게는, 제거 공정에 있어서 기판(W)에 공급되는 제거액과, 제2 린스 공정 후에 실행되는 제2 유기 용제 공급 공정(단계 S10)에 있어서 기판(W)에 공급되는 유기 용제(잔사 제거액)가 상용성을 갖는 경우에는, 제2 린스 공정을 실행할 필요가 없다.
상술한 실시 형태에서는, 전압을 인가함으로써, 제거액을 액적 상태로 토출하는 노즐을 채용하고 있다. 그러나, 상술한 실시 형태와는 달리, 질소 가스 등의 불활성 가스와 제거액을 토출구 부근에서 충돌(혼합)시킴으로써 제거액의 액적을 형성하고, 제거액의 액적을 기판(W)의 상면을 향해 공급하는 이류체 노즐을 이용해도 된다. 이류체 노즐에서는, 토출구를 향하는 액체의 유량과 토출구를 향하는 기체의 유량을 조정함으로써 제거액의 액적의 물리력을 조정할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명해 왔는데, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 명백하게 하기 위해 이용된 구체예에 불과하며, 본 발명은 이들 구체예로 한정하여 해석되어야 하는 것이 아니라, 본 발명의 범위는 첨부하는 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은, 2019년3월25일에 일본 특허청에 제출된 특원2019-056285호에 대응하고 있으며, 이 출원의 개시 전체는 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.
1: 기판 처리 장치
1P: 기판 처리 장치
3: 컨트롤러
9: 제2 이동 노즐(처리액 공급 유닛)
10: 제3 이동 노즐(제거액 공급 유닛)
11: 제4 이동 노즐(제1 보호액 공급 유닛, 제2 보호액 공급 유닛)
12: 제5 이동 노즐(제1 보호액 공급 유닛, 제2 보호액 공급 유닛)
14: 중앙 노즐(고체 형성 유닛, 용해액 공급 유닛)
15: 하면 노즐(고체 형성 유닛)
23: 스핀 모터(고체 형성 유닛)
100: 처리막
102: 관통 구멍
103: 제거 대상물
200: 처리막
210: 고용해성 고체(고체 상태의 고용해성 물질)
211: 저용해성 고체(고체 상태의 저용해성 물질)
300: 처리막
310: 고용해성 고체(고체 상태의 고용해성 물질)
311: 저용해성 고체(고체 상태의 저용해성 물질)
312: 용해력 강화 고체(고체 상태의 용해력 강화 물질)
R: 반경
S: 공급 영역
T: 막두께
W: 기판

Claims (20)

  1. 용질 및 용매를 갖는 처리액을 기판의 표면을 향해 공급하는 처리액 공급 공정과,
    상기 기판의 표면에 공급된 상기 처리액을 고화 또는 경화시켜, 상기 기판의 표면에 존재하는 제거 대상물을 보유하는 처리막을 상기 기판의 표면에 형성하는 처리막 형성 공정과,
    상기 기판의 표면을 향해 제거액을 액적 상태로 공급하여 상기 처리막 및 상기 제거 대상물에 상기 제거액의 액적의 물리력을 작용시킴으로써, 상기 처리막 및 상기 제거 대상물을 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 제거 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제거 공정이, 상기 제거액의 액적의 물리력을 상기 처리막에 작용시킴으로써, 상기 제거 대상물을 보유한 상태의 상기 처리막을, 상기 기판의 표면으로부터 박리하고 분열시켜 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 처리막 제거 공정과, 상기 제거액의 액적의 물리력을 상기 제거 대상물에 작용시킴으로써, 상기 제거 대상물을 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 제거 대상물 제거 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 처리막 형성 공정이, 상기 처리막에 보유되는 상기 제거 대상물의 반경보다 작은 막두께를 갖는 상기 처리막을 형성하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제거액이, 물 또는 알칼리성 액체인, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제거 공정의 개시 전에, 상기 기판의 표면에 보호액을 연속류로 공급함으로써, 상기 제거 공정에 있어서 상기 제거액이 액적 상태로 공급되는 공급 영역을 덮는 상기 보호액의 액막을 상기 기판의 표면에 형성하는 보호액막 형성 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제거 공정에 있어서 상기 기판의 표면에 제거액을 액적 상태로 공급하고 있는 동안에, 상기 기판의 표면에 보호액을 연속류로 공급하는 보호액 병행 공급 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 보호액이 상기 처리막을 부분적으로 용해시키는 성질을 갖는, 기판 처리 방법.
  8. 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호액이, 물 또는 알칼리성 액체인, 기판 처리 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리막을 용해시키는 용해액을 상기 기판의 표면에 공급하여, 상기 제거 공정 후에 상기 기판의 표면에 남는 상기 처리막의 잔사를 제거하는 잔사 제거 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제거 공정이, 상기 제거액을 액적 상태로 상기 기판의 표면에 공급함으로써, 상기 처리막을 상기 제거액에 부분적으로 용해시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 용질이, 고용해성 물질과, 상기 고용해성 물질보다 상기 제거액에 대한 용해성이 낮은 저용해성 물질을 갖고,
    상기 처리막 형성 공정이, 고체 상태의 상기 고용해성 물질 및 고체 상태의 상기 저용해성 물질을 갖는 상기 처리막을 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 제거 공정이, 상기 처리막 중의 고체 상태의 상기 고용해성 물질을 상기 제거액에 선택적으로 용해시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 용질이, 용해력 강화 물질을 갖고,
    상기 제거 공정이, 상기 기판의 표면에 공급된 상기 제거액에 상기 처리막으로부터 상기 용해력 강화 물질을 녹아나오게 함으로써, 상기 기판의 표면에 공급된 상기 제거액이 상기 처리막을 용해시키는 용해력을 강화하고, 상기 용해력이 강화된 상기 제거액에 상기 처리막을 부분적으로 용해시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  13. 용질 및 용매를 갖는 처리액을 기판의 표면에 공급하는 처리액 공급 유닛과,
    상기 처리액을 고화 또는 경화시키는 고체 형성 유닛과,
    상기 기판의 표면에 제거액을 액적 상태로 공급하는 제거액 공급 유닛과,
    상기 처리액 공급 유닛, 상기 고체 형성 유닛 및 상기 제거액 공급 유닛을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러가, 상기 처리액 공급 유닛으로부터 상기 기판의 표면에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 기판의 표면에 공급된 상기 처리액을 상기 고체 형성 유닛으로 하여금 고화 또는 경화시키게 함으로써, 상기 기판의 표면에 존재하는 제거 대상물을 보유하는 처리막을 상기 기판의 표면에 형성하는 처리막 형성 공정과, 상기 제거액 공급 유닛으로부터 상기 기판의 표면을 향해 상기 제거액을 액적 상태로 공급하여 상기 처리막 및 상기 제거 대상물에 상기 제거액의 액적의 물리력을 작용시킴으로써, 상기 처리막 및 상기 제거 대상물을 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 제거 공정을 실행하도록 프로그램되어 있는, 기판 처리 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 컨트롤러가, 상기 제거 공정에 있어서, 상기 제거액의 액적의 물리력을 상기 처리막에 작용시킴으로써, 상기 제거 대상물을 보유한 상태의 상기 처리막을 상기 기판의 표면으로부터 박리하고 분열시켜 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 처리막 제거 공정과, 상기 제거액의 액적의 물리력을 상기 제거 대상물에 작용시킴으로써, 상기 제거 대상물을 상기 기판의 표면으로부터 제거하는 제거 대상물 제거 공정을 실행하도록 프로그램되어 있는, 기판 처리 장치.
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
    상기 컨트롤러가, 상기 처리막 형성 공정에 있어서, 상기 처리막에 보유되는 상기 제거 대상물의 반경보다 작은 막두께를 갖는 상기 처리막을 형성하도록 프로그램되어 있는, 기판 처리 장치.
  16. 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 표면에 보호액의 연속류로 공급하는 제1 보호액 공급 유닛을 더 포함하고,
    상기 컨트롤러가, 상기 제거 공정의 개시 전에, 상기 제1 보호액 공급 유닛으로부터 상기 기판의 표면에 상기 보호액의 연속류로 공급함으로써, 상기 제거 공정에 있어서 상기 제거액이 액적 상태로 공급되는 공급 영역을 덮는 상기 보호액의 액막을 상기 기판의 표면에 형성하는 보호액막 형성 공정을 실행하도록 프로그램되어 있는, 기판 처리 장치.
  17. 청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 표면에 보호액의 연속류로 공급하는 제2 보호액 공급 유닛을 더 포함하고,
    상기 컨트롤러가, 상기 제거 공정에 있어서 상기 기판의 표면에 제거액을 액적 상태로 공급하고 있는 동안에, 상기 기판의 표면에 보호액을 상기 제2 보호액 공급 유닛으로부터 연속류로 공급하는 보호액 병행 공급 공정을 실행하도록 프로그램되어 있는, 기판 처리 장치.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 보호액이 상기 처리막을 부분적으로 용해시키는 성질을 갖는, 기판 처리 장치.
  19. 청구항 13 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리막을 용해시키는 용해액을 상기 기판의 표면에 공급하는 용해액 공급 유닛을 더 포함하고,
    상기 컨트롤러가, 상기 용해액 공급 유닛으로부터 상기 용해액을 공급하여, 상기 제거 공정 후에 상기 기판의 표면에 남는 상기 처리막의 잔사를 제거하는 잔사 제거 공정을 실행하도록 프로그램되어 있는, 기판 처리 장치.
  20. 청구항 13 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러가, 상기 제거 공정에 있어서, 상기 제거액을 액적 상태로 상기 기판의 표면에 공급함으로써, 상기 처리막을 상기 제거액에 부분적으로 용해시키는 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.

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