KR20210153537A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20210153537A
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KR1020210071926A
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고우키치 히로시로
준 노나카
가즈야 고야마
미츠노리 나카모리
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 기판을 발수제로 발수화해서 기판의 요철 패턴의 도괴를 억제하고, 또한 발수제에 의한 파티클의 발생을 억제하는 기술을 제공한다. 기판 처리 방법은, 하기 (A) 내지 (E)를 갖는다. (A) 처리액이 부착된 기판을 처리 용기의 내부에 반입한다. (B) 상기 반입한 상기 기판에 대하여 제1 유기 용제를 공급하여, 상기 기판에 부착된 상기 처리액을 제거한다. (C) 상기 처리액을 제거한 상기 기판에 대하여 발수제를 공급하여, 상기 기판을 발수화한다. (D) 상기 발수화한 상기 기판에 대하여 제2 유기 용제를 공급한다. (E) 상기 기판에 부착된 상기 제2 유기 용제를 휘발시켜 상기 기판을 건조한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE}
본 개시는, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에 기재된 기판 처리 장치는, 복수매의 기판을 처리액으로 일괄해서 액 처리하는 액 처리 조와, 액 처리 조의 상방에서 액 처리 후의 기판을 건조 처리하는 건조 처리 조와, 액 처리 조와 건조 처리 조 사이에서 기판을 반송하는 기판 반송 장치를 구비한다. 복수매의 기판은, 전후로 간격을 두고 수직 형상으로 배열되어, 액 처리 조에 저류한 세정액이나 린스액 등의 처리액에 침지되고, 그 후, 건조 처리 조에 반송되어, 건조 처리 조에서 IPA(이소프로필알코올) 증기 등의 건조 유체를 사용해서 건조된다.
일본 특허 공개 제2014-103149호 공보
본 개시의 일 양태는, 기판을 발수제로 발수화하여 기판의 요철 패턴의 도괴를 억제하고, 또한 발수제의 공급에 의한 파티클의 발생을 억제하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 관한 기판 처리 방법은, 하기 (A) 내지 (E)를 갖는다. (A) 처리액이 부착된 기판을 처리 용기의 내부에 반입한다. (B) 상기 반입한 상기 기판에 대하여 제1 유기 용제를 공급하여, 상기 기판에 부착된 상기 처리액을 제거한다. (C) 상기 처리액을 제거한 상기 기판에 대하여 발수제를 공급하여, 상기 기판을 발수화한다. (D) 상기 발수화한 상기 기판에 대하여 제2 유기 용제를 공급한다. (E) 상기 기판에 부착된 상기 제2 유기 용제를 휘발시켜, 상기 기판을 건조한다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 기판을 발수제로 발수화하여 기판의 요철 패턴의 도괴를 억제할 수 있고, 또한 발수제에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 발수제인 TMSDMA와, 기판 표면의 실라놀기의 반응의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 발수제인 TMSDMA와, 물의 반응의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 발수제인 TMSDMA와, 메탄올의 반응의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 일 실시 형태에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 변형예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 변형예에 따른 기판 처리 장치의 액 처리 시의 상태를 도시하는 도면이다.
도 8은 변형예에 따른 기판 처리 장치의 건조 시의 상태를 도시하는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 또는 대응하는 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략하는 경우가 있다.
우선, 도 1을 참조하여, 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(10)에 대해서 설명한다. 기판(W)은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 혹은 화합물 반도체 웨이퍼 등의 반도체 기판, 또는 유리 기판을 포함한다. 반도체 기판, 또는 유리 기판의 표면에는, 도전막 또는 절연막 등이 형성된다. 복수의 막이 형성되어도 된다. 기판(W)은, 그 표면에, 전자 회로 등의 디바이스를 포함하고, 도시하지 않은 요철 패턴을 포함한다.
기판(W)의 표면에는, 미리 복수의 처리액이 공급된다. 예를 들어 약액과 린스액이 공급된다. 약액은, 예를 들어 산성, 알칼리성 또는 중성의 수용액이다. 린스액은 예를 들어 순수이다. 종래, 기판(W)의 건조 시에, 표면에 남는 물의 표면 장력에 의해, 표면의 요철 패턴이 도괴되어버리는 경우가 있었다.
그래서, 요철 패턴의 도괴를 억제하기 위해서, 기판(W)의 표면을 발수화하는 기술이 검토되어 있다. 발수제로서, 알콕시드계 실란 커플링제를 사용하는 경우, 어닐 처리가 행하여져, 발수 효과가 얻어지기 전에 기판(W)이 건조해버린다.
본 실시 형태에서는, 기판(W)을 건조하지 않아도 효과가 얻어지는 발수제가 사용되며, 예를 들어 Si-N 결합을 갖는 것이 사용된다. Si-N 결합을 갖는 발수제로서, 하기 화학식 (1)로 표현되는 것을 들 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 (1)에서, R1, R2, R3, R4, R5는 각각, 알킬기 또는 알킬기의 수소의 적어도 일부를 불소로 치환한 기 등의 관능기이다.
상기 화학식 (1)의 구체예로서,
·(트리메틸실릴)디메틸아민(N,N-Dimethyltrimethylsilylamine: TMSDMA)
·노나플루오로헥실디메틸(디메틸아미노)실란(NFHDMA)
·디메틸아미노트리에틸실란((N,N-Dimethylamino)triethylsilane)
·부틸디메틸(디메틸아미노)실란(Butyldimethyl(dimethylamino)silane)
·옥틸디메틸(디메틸아미노)실란(n-Octyldimethyl(dimethylamino)silane)
등을 들 수 있다.
또한, Si-N 결합을 갖는 발수제로서, 상기 화학식 (1)로 표현되는 것 이외의 것이 사용되어도 된다. 예를 들어, 헥사메틸디실라잔(1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazane: HMDS)이 사용되어도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, TMSDMA는, 기판(W)의 표면의 실라놀기(Si-OH기)와 반응하여, 기판(W)의 표면을 발수화시킨다. 도 2에 도시하는 반응은 액 중에서도 생기므로, 기판(W)이 건조되기 전에 발수 효과가 얻어진다. 또한, TMSDMA 이외의 Si-N 결합을 갖는 발수제라도, 도 1에 도시하는 반응과 마찬가지의 반응이 생긴다.
도 3에 도시한 바와 같이, TMSDMA는 물과도 반응하여, 유기 실라놀을 생기게 한다. 유기 실라놀은, 중합 반응에 의해 파티클을 생기게 한다. 또한, TMSDMA 이외의 Si-N 결합을 갖는 발수제라도, 도 3에 도시하는 반응과 마찬가지의 반응이 생긴다.
상세하게는 후술하지만, 본 실시 형태에서는, 물이 부착된 기판(W)을 처리 용기(20)의 내부에 반입한 후이며, 기판(W)에 대하여 발수제를 공급하기 전에, 기판(W)에 대하여 제1 유기 용제를 공급하여, 기판(W)에 부착된 물을 제거한다. 따라서, 물과 발수제의 반응에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는, 처리 용기(20)와, 보유 지지부(30)와, 액 공급부(40)와, 가스 공급부(50)와, 제어부(90)를 구비한다. 처리 용기(20)는, 물 등의 처리액이 부착된 기판(W)이 반입되는 것이다. 보유 지지부(30)는, 처리 용기(20)의 내부에서 기판(W)을 보유 지지한다. 액 공급부(40)는, 처리 용기(20)의 내부에서 기판(W)에 대하여 액체를 공급한다. 가스 공급부(50)는, 처리 용기(20)의 내부에 가스를 공급한다. 제어부(90)는, 액 공급부(40)와 가스 공급부(50)를 제어한다.
처리 용기(20)는, 예를 들어 통 형상의 측벽(21)과, 측벽(21)의 하단을 막는 저벽(22)을 갖는다. 통 형상의 측벽(21)은 상방으로 개방되어 있고, 그 상단부에 기판(W)의 반입출구(23)를 갖는다. 처리 용기(20)는, 반입출구(23)를 개폐하는 덮개(24)를 더 갖는다.
덮개(24)는, 반입출구(23)를 폐색하는 폐색 위치와, 반입출구(23)를 개방하는 개방 위치 사이에서 이동 가능하다. 덮개(24)는, 기판(W)의 반입출 시에 반입출구(23)를 개방하고, 기판(W)의 반입 후, 반출 전에 반입출구(23)를 폐색한다.
기판 처리 장치(10)는, 덮개(24)를 폐색 위치와 개방 위치 사이에서 이동시키는 개폐 기구(25)를 더 구비한다. 덮개(24)를 자동으로 이동할 수 있다. 개폐 기구(25)는, 덮개(24)를 상하 또는 가로로 평행 이동해도 되고, 회전 이동해도 된다.
보유 지지부(30)는, 도시하지 않은 반송 장치로부터 기판(W)을 수취하여, 기판(W)을 하방으로부터 보유 지지한다. 기판 처리 장치(10)가 복수매의 기판(W)을 일괄적으로 처리하는 뱃치식인 경우, 보유 지지부(30)는, 기판(W)을 복수 동시에 보유 지지한다. 예를 들어, 보유 지지부(30)는, 복수의 기판(W)을 수평 방향으로 간격을 두고 배열하고, 복수의 기판(W)을 연직으로 세워서 보유 지지한다.
보유 지지부(30)는, 예를 들어 서로 평행한 복수개의 보유 지지 막대(31)를 갖는다. 복수개의 보유 지지 막대(31) 각각에는, 그 길이 방향으로 간격을 두고 복수의 홈이 형성된다. 그 홈에, 기판(W)의 주연이 삽입된다. 복수매의 기판(W) 각각은, 복수개의 보유 지지 막대(31)에 의해 복수 점에서 보유 지지된다.
또한, 본 실시 형태의 기판 처리 장치(10)는, 뱃치식이지만, 매엽식이어도 된다. 매엽식 기판 처리 장치(10)는 기판을 1매씩 처리한다. 기판 처리 장치(10)가 매엽식인 경우, 보유 지지부(30)는, 기판(W)의 요철 패턴을 위를 향하게 하여, 기판(W)을 하방으로부터 수평하게 보유 지지한다.
기판 처리 장치(10)가 뱃치식인 경우, 기판 처리 장치(10)는, 보유 지지부(30)를 승강시키는 승강 기구(35)를 더 구비해도 된다. 보유 지지부(30)는, 처리 용기(20)의 상방에서, 도시하지 않은 반송 장치로부터 기판(W)을 수취한다. 그 때, 기판(W)에는 물 등의 처리액이 부착되어 있다.
기판(W)은, 보유 지지부(30)와 함께 하강되어, 처리 용기(20)의 반입출구(23)를 통과해서 처리 용기(20)의 내부에 반입된다. 기판(W)은, 처리 용기(20)의 내부에서 건조된 후, 보유 지지부(30)와 함께 상승되어, 처리 용기(20)의 상방에서 반송 장치에 전달된다.
액 공급부(40)는, 보유 지지부(30)에 보유 지지된 기판(W)에 대하여 액체를 공급한다. 공급하는 액체는, 예를 들어 제1 유기 용제(L1), 제2 유기 용제(L2), 제3 유기 용제(L3) 및 발수제(R)이다. 본 실시 형태에서는, 제1 유기 용제(L1)와 제2 유기 용제(L2)는 IPA이며, 제3 유기 용제(L3)는 PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트)이며, 발수제(R)는 TMSDMA이다. 또한, 후술하는 바와 같이, L1 내지 L3 및 R의 조합은, 특별히 한정되지 않는다.
액 공급부(40)는, 보유 지지부(30)에 보유 지지된 기판(W)에 대하여 액체를 분사하는 노즐(41)을 1개 이상 포함한다. 제1 유기 용제(L1)와, 제2 유기 용제(L2)와, 제3 유기 용제(L3)와, 발수제(R)는, 본 실시 형태에서는 동일한 노즐(41)로부터 분사되지만, 다른 노즐(41)로부터 분사되어도 된다. 노즐(41)은 액체를 안개 상태 또는 샤워 형상으로 분사한다.
노즐(41)은, 처리 용기(20)의 내부에 배치되고, 기판(W)의 상방에 배치된다. 처리 용기(20)의 내부에서, 기판(W)은, 연직으로 세워지고, 수평 방향으로 간격을 두고 일렬로 배열된다. 기판(W)의 열의 폭 방향(도 1 중 좌우 방향) 양측에, 기판(W)의 열의 길이 방향(도 1 중 지면 직교 방향)으로 간격을 두고 복수의 노즐(41)이 배치된다. 노즐(41)은, 인접하는 기판(W)끼리의 간극을 향해서 액체를 분사한다.
액 공급부(40)는, 노즐(41)에 대하여 액체를 공급하는 액 공급 기구(42)를 더 포함한다. 액 공급 기구(42)는, 공통 라인(43)과, 복수의 개별 라인(44 내지 46)을 갖는다. 공통 라인(43)은, 복수의 개별 라인(44 내지 46)의 합류점과, 노즐(41)을 접속한다. 공통 라인(43)의 도중에는, 동시에 공급되는 복수 종류의 액체를 섞는 믹서(47)가 마련되어도 된다.
개별 라인(44)은, 노즐(41)에 대하여 제1 유기 용제(L1) 또는 제2 유기 용제(L2)를 공급한다. 개별 라인(44)의 도중에는, 개폐 밸브(V1)와, 유량 제어기(F1)가 마련된다. 개폐 밸브(V1)가 개별 라인(44)의 유로를 개방하면, 제1 유기 용제(L1) 또는 제2 유기 용제(L2)가 공통 라인(43)을 통해서 노즐(41)에 공급되어, 노즐(41)로부터 분사된다. 그 유량은, 유량 제어기(F1)에 의해 제어된다. 한편, 개폐 밸브(V1)가 개별 라인(44)의 유로를 닫으면, 제1 유기 용제(L1) 또는 제2 유기 용제(L2)가 공통 라인(43)에 공급 정지된다.
개별 라인(45)은, 노즐(41)에 대하여 제3 유기 용제(L3)를 공급한다. 개별 라인(45)의 도중에는, 개폐 밸브(V2)와, 유량 제어기(F2)가 마련된다. 개폐 밸브(V2)가 개별 라인(45)의 유로를 개방하면, 제3 유기 용제(L3)가 공통 라인(43)을 통해서 노즐(41)에 공급되어, 노즐(41)로부터 분사된다. 그 유량은, 유량 제어기(F2)에 의해 제어된다. 한편, 개폐 밸브(V2)가 개별 라인(45)의 유로를 닫으면, 제3 유기 용제(L3)가 공통 라인(43)에 공급 정지된다.
개별 라인(46)은, 노즐(41)에 대하여 발수제(R)를 공급한다. 개별 라인(46)의 도중에는, 개폐 밸브(V3)와, 유량 제어기(F3)가 마련된다. 개폐 밸브(V3)가 개별 라인(46)의 유로를 개방하면, 발수제(R)가 공통 라인(43)을 통해서 노즐(41)에 공급되어, 노즐(41)로부터 분사된다. 그 유량은, 유량 제어기(F3)에 의해 제어된다. 한편, 개폐 밸브(V3)가 개별 라인(46)의 유로를 닫으면, 발수제(R)가 공통 라인(43)에 공급 정지된다.
가스 공급부(50)는, 처리 용기(20)의 내부에 가스를 공급한다. 공급하는 가스는, 예를 들어 불활성 가스(G1), 또는 불활성 가스(G1)와 제2 유기 용제(L2)의 증기(G2)의 혼합 가스이다. 제2 유기 용제(L2)는 예를 들어 IPA이다. 공급하는 가스는 미리 가열되어도 된다. 기판(W)의 건조를 촉진할 수 있다.
가스 공급부(50)는, 예를 들어 가스를 분사하는 노즐(51)을 포함한다. 노즐(51)은, 처리 용기(20)의 내부에 배치되고, 기판(W)의 상방에 배치된다. 처리 용기(20)의 내부에서, 기판(W)은, 연직으로 세워지고, 수평 방향으로 간격을 두고 일렬로 배열된다. 기판(W)의 열의 폭 방향 양측에, 기판(W)의 열의 길이 방향으로 간격을 두고 복수의 노즐(51)이 배치된다. 노즐(51)은, 액 공급부(40)의 노즐(41)의 상방에 배치된다.
가스 공급부(50)는, 노즐(51)에 대하여 액체를 공급하는 가스 공급 기구(52)를 더 포함한다. 가스 공급 기구(52)는, 공통 라인(53)과, 복수의 개별 라인(54 내지 55)을 갖는다. 공통 라인(53)은, 복수의 개별 라인(54 내지 55)의 합류점과, 노즐(51)을 접속한다. 공통 라인(53)의 도중에는, 공급하는 가스를 가열하는 히터(57)가 마련되어도 된다.
개별 라인(54)은, 노즐(51)에 대하여 불활성 가스(G1)를 공급한다. 개별 라인(54)의 도중에는, 개폐 밸브(V4)와, 유량 제어기(F4)가 마련된다. 개폐 밸브(V4)가 개별 라인(54)의 유로를 개방하면, 불활성 가스(G1)가 공통 라인(53)을 통해서 노즐(51)에 공급되어, 노즐(51)로부터 분사된다. 그 유량은, 유량 제어기(F4)에 의해 제어된다. 한편, 개폐 밸브(V4)가 개별 라인(54)의 유로를 닫으면, 불활성 가스(G1)가 공통 라인(53)에 공급 정지된다.
개별 라인(55)은, 노즐(51)에 대하여 제2 유기 용제(L2)의 증기(G2)를 공급한다. 개별 라인(55)의 도중에는, 개폐 밸브(V5)와, 유량 제어기(F5)가 마련된다. 개폐 밸브(V5)가 개별 라인(55)의 유로를 개방하면, 증기(G2)가 공통 라인(53)을 통해서 노즐(51)에 공급되어, 노즐(51)로부터 분사된다. 그 유량은, 유량 제어기(F5)에 의해 제어된다. 한편, 개폐 밸브(V5)가 개별 라인(55)의 유로를 닫으면, 증기(G2)가 공통 라인(53)에 공급 정지된다.
기판 처리 장치(10)는, 처리 용기(20)의 내부로부터 외부에 유체를 배출시키는 배출 기구(60)를 구비한다. 배출 기구(60)는, 예를 들어 처리 용기(20)로부터 연장되는 배출 라인(61)을 포함한다. 배출 라인(61)의 도중에는, 개폐 밸브(V6)와, 유량 제어기(F6)가 마련된다.
개폐 밸브(V6)가 배출 라인(61)의 유로를 개방하면, 처리 용기(20)의 내부의 유체가 배출된다. 그 유량은, 유량 제어기(F6)에 의해 제어된다. 한편, 개폐 밸브(V6)가 배출 라인(61)의 유로를 닫으면, 유체의 배출이 정지된다.
배출 기구(60)에 의해 배출하는 유체는, 액 공급부(40)에 의해 공급하는 액체와, 가스 공급부(50)에 의해 공급하는 가스를 포함한다. 또한, 액체용 배출 라인(61)과, 가스용 배출 라인(61)은, 각각 별도로 마련되어도 된다.
배출 라인(61)은, 예를 들어 처리 용기(20)의 저벽(22)에 접속된다. 처리 용기(20)의 내부에 다운 플로우를 형성할 수 있다. 다운 플로우에 의해 액적이 날아 올라가는 것을 억제할 수 있어, 액적이 덮개(24)의 하면에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
제어부(90)는, 예를 들어 컴퓨터이며, CPU(Central Procesing Unit)(91)와, 메모리 등의 기억 매체(92)를 구비한다. 기억 매체(92)에는, 기판 처리 장치(10)에 있어서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(90)는, 기억 매체(92)에 기억된 프로그램을 CPU(91)에 실행시킴으로써, 기판 처리 장치(10)의 동작을 제어한다.
이어서, 도 5를 참조하여, 일 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 대해서 설명한다. 기판 처리 방법은, 예를 들어 도 5에 도시하는 스텝 S101 내지 S107을 갖는다. S101 내지 S107은, 제어부(90)에 의한 제어 하에서 실시된다. 또한, S101 내지 S107 모두가 실시되지 않아도 되고, 예를 들어 S102가 실시되지 않아도 된다.
우선, 보유 지지부(30)가, 처리 용기(20)의 상방에서, 도시하지 않은 반송 장치로부터, 물 등의 처리액이 부착된 기판(W)을 수취한다. 이어서, 승강 기구(35)가 보유 지지부(30)와 함께 기판(W)을 하강시켜, 기판(W)을 처리 용기(20)의 내부에 반입한다(S101). 또한, 개폐 기구(25)가 덮개(24)를 개방 위치에서 폐색 위치로 이동시켜, 처리 용기(20)의 반입출구(23)를 폐색한다(S101). 처리 용기(20)의 내부에는, 기판(W)의 반입 시에 침입한 공기가 포함되어 있다.
이어서, 가스 공급부(50)가, 처리 용기(20)의 내부에 불활성 가스(G1)를 공급하여, 처리 용기(20)의 내부에 포함되는 공기를 퍼지한다(S102). 공기는, 배출 기구(60)에 의해 처리 용기(20)의 외부로 배출된다. 공기 중에 포함되는 수분을 배출할 수 있어, 수분과 발수제(R)의 반응을 억제할 수 있다.
가스 공급부(50)에 의한 불활성 가스(G1)의 공급과, 배출 기구(60)에 의한 유체의 배출은, 기판(W)에 대한 액체의 공급과, 기판(W)의 건조가 행하여지는 동안에 항상 실시된다. 처리 용기(20)의 내부에 다운 플로우를 형성할 수 있어, 액적이 날아 올라가는 것을 억제할 수 있다. 가스 공급부(50)의 노즐(51)은, 액 공급부(40)의 노즐(41)의 상방에 배치되어, 노즐(41)로부터 액적이 날아 올라가는 것을 억제한다.
이어서, 액 공급부(40)가, 제1 유기 용제(L1)를 기판(W)에 대하여 공급한다(S103). 제1 유기 용제(L1)는, 기판(W)에 부착된 물을 제거한다. 제1 유기 용제(L1)는, 수용성이어도 비수용성이어도 되지만, 물의 치환 속도를 향상하기 위해서, 바람직하게는 수용성이며, 보다 바람직하게는 고수용성이다. 제1 유기 용제(L1)가 수용성이라면, 기판(W)의 요철 패턴의 오목부에 들어간 물도, 효율적으로 치환할 수 있다.
비수용성이란, 예를 들어 100g의 물에 대한 용해량(100g의 물에 녹는 한계량)이 0g 이상 10g 미만인 것을 의미한다. 이하, 100g의 물에 대한 용해량을, 단순히 「용해량」이라고도 칭한다.
수용성은, 용해량에 따라, 중수용성과, 고수용성으로 구분된다. 중수용성이란, 예를 들어 100g의 물에 대한 용해량이 10g 이상 30g 이하인 것을 의미한다. 중수용성의 유기 용제의 구체예로서, PGMEA와, 아세트산메틸과, 2-부타논을 들 수 있다. PGMEA의 용해량은 19.8g, 아세트산메틸의 용해량은 24.4g, 2-부타논의 용해량은 27.5g이다.
고수용성이란, 예를 들어 100g의 물에 대한 용해량이 30g을 초과하는 것을 의미한다. 고수용성의 경우, 100g의 물에 대한 용해량의 상한값은, 특별히 한정되지 않는다. 고수용성의 유기 용제의 구체예로서, IPA와, 아세톤을 들 수 있다.
제1 유기 용제(L1)는, 본 실시 형태에서는 IPA이다. 제1 유기 용제(L1)는, 기판(W)에 대하여 안개 상태 또는 샤워 형상으로 분사된다. 처리 용기(20)의 내부에 저류된 제1 유기 용제(L1)에 기판(W)을 침지하는 경우에 비하여, 제1 유기 용제(L1)의 사용량을 저감할 수 있다.
처리 용기(20)의 내부에서, 기판(W)은, 연직으로 세워지고, 수평 방향으로 간격을 두고 일렬로 배열된다. 노즐(41)은, 기판(W)끼리의 간극을 향해서 제1 유기 용제(L1)를 분사한다. 그 때, 승강 기구(35)가 보유 지지부(30)와 함께 기판(W)을 승강시켜도 된다. 기판(W)과 노즐(41)이 상대적으로 승강되어, 제1 유기 용제(L1)를 기판(W)의 연직 방향 전체에 걸쳐서 효율적으로 공급할 수 있다. 또한, 기판(W)을 승강시키는 대신에, 노즐(41)을 승강시켜도 된다.
이어서, 액 공급부(40)가, 발수제(R)를 기판(W)에 대하여 공급한다(S104). 발수제(R)로서, 예를 들어 Si-N 결합을 갖는 것이 사용된다. 기판(W)을 건조하지 않아도 기판(W)을 발수화할 수 있다. 발수제(R)는, 본 실시 형태에서는 TMSDMA이다. 발수제(R)는, 기판(W)에 대하여 안개 상태 또는 샤워 형상으로 분사된다. 처리 용기(20)의 내부에 저류된 발수제(R)에 기판(W)을 침지하는 경우에 비하여, 발수제(R)의 사용량을 저감할 수 있다.
처리 용기(20)의 내부에서, 기판(W)은, 연직으로 세워지고, 수평 방향으로 간격을 두고 일렬로 배열된다. 노즐(41)은, 기판(W)끼리의 간극을 향해서 발수제(R)를 분사한다. 그 때, 승강 기구(35)가 보유 지지부(30)와 함께 기판(W)을 승강시켜도 된다. 기판(W)과 노즐(41)이 상대적으로 승강되어, 발수제(R)를 기판(W)의 연직 방향 전체에 걸쳐서 효율적으로 공급할 수 있다. 또한, 기판(W)을 승강시키는 대신에, 노즐(41)을 승강시켜도 된다.
발수제(R)를 공급할 때, 발수제(R)와 제1 유기 용제(L1)의 혼합액을 공급해도 된다. 발수제(R)의 사용량을 저감할 수 있다. 발수제(R)와 제1 유기 용제(L1)의 혼합액에서 차지하는 발수제(R)의 함유량은, 예를 들어 2질량％ 이상 50질량％ 이하, 바람직하게는 2질량％ 이상 20질량％ 이하, 보다 바람직하게는 2질량％ 이상 10질량％ 이하이다.
이어서, 액 공급부(40)가, 제2 유기 용제(L2)를 기판(W)에 대하여 공급한다(S105). 기판(W)에 대하여 제2 유기 용제(L2)를 공급하는 것은, 미반응의 발수제(R)를 기판(W)으로부터 제거하는 것을 포함한다. 발수제(R)의 공급은 정지된다. 제2 유기 용제(L2)는, 본 실시 형태에서는 IPA이지만, 미반응의 발수제(R)를 용해할 수 있고, 휘발성이 높은 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
이어서, 가스 공급부(50)가, 처리 용기(20)의 내부에 불활성 가스(G1)를 공급함과 함께, 배출 기구(60)가 처리 용기의 내부의 가스를 배출함으로써, 기판(W)에 부착된 제2 유기 용제(L2)를 휘발시켜, 기판(W)을 건조시킨다(S106). 건조를 촉진하기 위해서, 불활성 가스(G1)를 미리 가열해도 된다. 기판(W)을 건조시킬 때, 액 공급부(40)는 기판(W)에 대한 액체의 공급을 정지한다.
불활성 가스(G1)를 공급할 때, 불활성 가스(G1)와 제2 유기 용제(L2)의 증기(G2)의 혼합 가스를 공급해도 된다. 제2 유기 용제(L2)의 증기(G2)는, 기판(W)에 부착되면 응축한다. 응축 열에 의해 기판(W)을 가열할 수 있어, 기판(W)의 건조를 촉진할 수 있다.
이어서, 개폐 기구(25)가, 덮개(24)를 폐색 위치에서 개방 위치로 이동시켜, 처리 용기(20)의 반입출구(23)를 개방한다(S107). 또한, 승강 기구(35)가 보유 지지부(30)와 함께 기판(W)을 상승시켜, 기판(W)을 처리 용기(20)의 외부로 반출한다(S107). 그 후, 보유 지지부(30)는, 처리 용기(20)의 상방에서, 도시하지 않은 반송 장치에 기판(W)을 전달한다.
그런데, 제1 유기 용제(L1) 또는 제2 유기 용제(L2)로서, 알코올류가 사용되는 경우, 알코올류는 물과 마찬가지로 OH기를 가지므로, 제2 유기 용제(L2)와 발수제(R)가 반응한다.
예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, TMSDMA와 메탄올의 반응에 의해, Si-OCH3 결합이 생긴다. Si-OCH3 결합은, 도 3에 도시하는 Si-OH 결합과는 달리, 물이 존재하지 않는 환경에서는 중합 반응을 생기게 하지 않는다.
그 때문에, 알코올류는, 물과 마찬가지로 OH기를 갖는 반면, 물과는 달리 파티클을 생기게 하지 않는다.
따라서, 제1 유기 용제(L1) 또는 제2 유기 용제(L2)로서, 알코올류를 사용 가능하다. 단, 제1 유기 용제(L1) 또는 제2 유기 용제(L2)는, 미량의 물을 포함하는 경우가 있다. 그 결과, 미소한 파티클이 생겨버리는 경우가 있다.
근년, 기판(W)의 요철 패턴의 미세화가 진행되고 있어, 미소한 파티클로도 문제가 생겨버리는 경우도 생각할 수 있다.
미소한 파티클로도 문제가 생겨버리는 경우, 상세하게는 후술하지만, OH기를 포함하지 않는 제3 유기 용제(L3)도 병용된다. 제3 유기 용제(L3)는, 예를 들어 케톤류, 에스테르류, 또는 에테르류 등이다.
제3 유기 용제(L3)는, 상기한 바와 같이 수용성인 것이 바람직하다. 제3 유기 용제(L3)의 구체예로서, 아세톤, PGMEA, 아세트산메틸, 또는 2-부타논 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 아세톤은 고수용성의 관점에서 특히 바람직하다.
이어서, 도 6을 참조하여, 변형예에 따른 기판 처리 방법에 대해서 설명한다. 본 변형예의 기판 처리 방법은, S101 내지 S107 및 S111 내지 S112을 갖는다. S101 내지 S107 및 S111 내지 S112은, 제어부(90)에 의한 제어 하에서 실시된다. S111과 S112에서는, 제3 유기 용제(L3)가 기판(W)에 대하여 공급된다. 또한, S101 내지 S107 및 S111 내지 S112 모두가 실시되지 않아도 되며, 예를 들어 S112가 실시되지 않아도 된다. 이하, 본 변형예와 상기 실시 형태의 상위점에 대해서 주로 설명한다.
S111은, 도 6에 도시하는 바와 같이, S103 후, S104 전에 실시된다. S103에서는, 액 공급부(40)가, 제1 유기 용제(L1)를 기판(W)에 대하여 공급한다. 한편, S104에서는, 액 공급부(40)가, 발수제(R)를 기판(W)에 대하여 공급한다.
S111에서는, 액 공급부(40)가, 제1 유기 용제(L1)와는 다른 제3 유기 용제(L3)를 기판(W)에 대하여 공급하여, 기판(W)에 부착된 제1 유기 용제(L1)를 제거한다. 제1 유기 용제(L1)는 OH기를 갖는 것에 반해, 제3 유기 용제(L3)는 OH기를 갖지 않는다.
제1 유기 용제(L1)는 OH기를 갖고, OH기는 친수기이므로, 기판(W)에 부착된 물을 S103에서 효율적으로 제거할 수 있다. 한편, 제3 유기 용제(L3)는 OH기를 갖지 않으므로, 발수제(R)와는 반응하지 않는다. 따라서, S104에서, 미소한 파티클의 발생도 억제할 수 있다.
S104에서는, 액 공급부(40)가 발수제(R)를 기판(W)에 대하여 공급한다. 발수제(R)를 공급할 때, 발수제(R)와 제3 유기 용제(L3)의 혼합액을 공급해도 된다. 발수제(R)의 사용량을 저감할 수 있다. 발수제(R)와 제3 유기 용제(L3)의 혼합액에서 차지하는 발수제(R)의 함유량은, 예를 들어 2질량％ 이상 50질량％ 이하, 바람직하게는 2질량％ 이상 20질량％ 이하, 보다 바람직하게는 2질량％ 이상 10질량％ 이하이다.
S112는, 도 6에 도시하는 바와 같이, S104 후, S105 전에 실시된다. 105에서는, 액 공급부(40)가 제2 유기 용제(L2)를 기판(W)에 대하여 공급한다. 제2 유기 용제(L2)는, 제1 유기 용제(L1)와 마찬가지로 OH기를 갖는다.
S112에서는, 액 공급부(40)가 제3 유기 용제(L3)를 기판(W)에 대하여 공급하여, 미반응의 발수제(R)를 기판(W)으로부터 제거한다. 그 결과, S105에서, OH기를 갖는 제2 유기 용제(L2)와 발수제(R)의 반응을 억제할 수 있고, 미소한 파티클의 발생도 억제할 수 있다.
S105에서는, 액 공급부(40)가 제2 유기 용제(L2)를 기판(W)에 대하여 공급하여, 기판(W)에 부착된 제3 유기 용제(L3)를 제2 유기 용제(L2)로 치환한다. 제2 유기 용제(L2)는, 제3 유기 용제(L3)보다도 낮은 비점을 갖고, 높은 휘발성을 갖는다. 그 결과, S106에서, 기판(W)의 건조를 촉진할 수 있다.
이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여, 변형예에 따른 기판 처리 장치(10)에 대해서 설명한다. 이하, 본 변형예의 기판 처리 장치(10)와, 상기 실시 형태의 기판 처리 장치(10)의 상위점에 대해서 설명한다.
처리 용기(20)는, 기판(W)에 대한 액체의 공급이 행하여지는 액 처리실(R1)을 내부에 형성하는 액 처리 조(26)를 갖는다. 액 처리실(R1)에는, 액 공급부(40)의 노즐(41)이 배치된다. 액 처리 조(26)는, 예를 들어 액 처리실(R1)을 내부에 형성하는 내조(26a)와, 내조(26a)의 상단부를 둘러싸는 외조(26b)와, 외조(26b)의 상단부를 둘러싸는 시일 조(26c)를 갖는다. 내조(26a)의 저벽(22)에는, 배출 라인(61)이 접속된다. 시일 조(26c)는 내부에 저류된 순수 등으로 외기의 침입을 억제한다.
또한, 처리 용기(20)는, 기판(W)의 건조가 행하여지는 건조실(R2)을 내부에 형성하는 건조 조(27)를 갖는다. 건조실(R2)에는, 가스 공급부(50)의 노즐(51)이 배치된다. 건조 조(27)는 액 처리 조(26)의 상방에 배치된다. 건조 조(27)는, 예를 들어 통 형상의 측벽(27a)을 포함한다. 통 형상의 측벽(27a)은, 상방으로 개방되어 있고, 그 상단부에 기판(W)의 반입출구(23)를 갖는다. 건조 조(27)는 반입출구(23)를 개폐하는 덮개(27b)를 더 갖는다. 덮개(27b)는 위로 볼록한 돔 형상이며, 개폐 기구(25)에 의해 승강된다.
또한, 처리 용기(20)는, 액 처리 조(26)와 건조 조(27) 사이에 케이싱(28)을 갖는다. 케이싱(28)의 내부에는, 셔터(29)가 이동 가능하게 배치된다. 셔터(29)는, 액 처리실(R1)과 건조실(R2)을 연통하는 연통 위치(도 7 참조)와, 액 처리실(R1)과 건조실(R2)을 차단하는 차단 위치(도 8 참조) 사이에서 이동된다.
기판 처리 장치(10)는, 셔터(29)를 연통 위치와 차단 위치 사이에서 이동시키는 개폐 기구(70)를 더 구비한다. 개폐 기구(70)는 셔터(29)를 수평 이동시킨다. 개폐 기구(70)는 셔터(29)를 또한 연직 이동시켜도 된다. 셔터(29)는 수평하게 배치되고, 그 상면에 프레임상의 시일(71)을 보유 지지한다.
기판 처리 장치(10)는, 건조 조(27)의 내부로부터 외부에 가스를 배출시키는 제2 배출 기구(80)를 구비한다. 제2 배출 기구(80)는, 예를 들어 건조 조(27)로부터 연장되는 제2 배출 라인(81)을 포함한다. 제2 배출 라인(81)의 도중에는, 개폐 밸브(V7)와, 유량 제어기(F7)가 마련된다.
개폐 밸브(V7)가 제2 배출 라인(81)의 유로를 개방하면, 건조 조(27)의 내부의 가스가 배출된다. 그 유량은, 유량 제어기(F7)에 의해 제어된다. 한편, 개폐 밸브(V7)가 제2 배출 라인(81)의 유로를 닫으면, 가스의 배출이 정지된다.
제2 배출 라인(81)은, 예를 들어 건조 조(27)의 측벽(27a)의 하부에 접속된다. 건조 조(27)의 내부에 다운 플로우를 형성할 수 있다. 다운 플로우에 의해 액적이 날아 올라가는 것을 억제할 수 있어, 액적이 덮개(24)의 하면에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
본 변형예의 기판 처리 장치(10)는, 예를 들어 도 5 또는 도 6에 도시하는 기판 처리 방법을 실시한다.
S101에서는, 승강 기구(35)가, 보유 지지부(30)와 함께 기판(W)을 하강시켜, 기판(W)을 처리 용기(20)의 내부에 반입한다. 기판(W)은, 건조실(R2)을 통과하여, 액 처리실(R1)까지 반송된다. 그 때, 셔터(29)는, 기판(W)과 간섭하지 않도록 연통 위치에 위치한다. S101에서는, 개폐 기구(25)가, 덮개(27b)를 개방 위치에서 폐색 위치로 이동시켜, 처리 용기(20)의 반입출구(23)를 폐색한다.
S102에서는, 가스 공급부(50)가, 처리 용기(20)의 내부에 불활성 가스(G1)를 공급하여, 처리 용기(20)의 내부에 포함되는 공기를 퍼지한다. 공기는, 배출 기구(60)에 의해 처리 용기(20)의 외부로 배출된다. S102에서는, 배출 기구(60)를 작동하면 되며, 제2 배출 기구(80)는 작동해도 되고 작동하지 않아도 된다.
가스 공급부(50)에 의한 불활성 가스(G1)의 공급과, 배출 기구(60)에 의한 유체의 배출은, 적어도 기판(W)에 대한 액체의 공급이 액 처리실(R1)에서 행하여지는 동안에 항상 실시된다. 처리 용기(20)의 내부에 다운 플로우를 형성할 수 있어, 액적이 날아 올라가는 것을 억제할 수 있다.
S103에서는, 액 공급부(40)가, 제1 유기 용제(L1)를 기판(W)에 대하여 공급한다. 제1 유기 용제(L1)는 기판(W)에 부착된 물을 제거한다. S103 후, S104 전에, S111이 행하여져도 된다.
S104에서는, 액 공급부(40)가 발수제(R)를 기판(W)에 대하여 공급한다. S104 후, S105 전에, S112가 행하여져도 된다.
S105에서는, 액 공급부(40)가, 제2 유기 용제(L2)를 기판(W)에 대하여 공급한다. S105 후, S106 전에, 승강 기구(35)가 보유 지지부(30)와 함께 기판(W)을 상승시킨다. 기판(W)은, 액 처리실(R1)로부터 건조실(R2)에 옮겨진다. 계속해서, 개폐 기구(70)가 셔터(29)를 연통 위치에서 차단 위치로 이동시킨다. S106에서, 기판(W)의 건조를 촉진할 수 있다.
S106에서는, 가스 공급부(50)가 건조실(R2)에 불활성 가스(G1)를 공급함과 함께, 제2 배출 기구(80)가 건조실(R2)의 가스를 외부에 배출함으로써, 기판(W)에 부착된 제2 유기 용제(L2)를 휘발시켜 기판(W)을 건조시킨다. 건조를 촉진하기 위해서, 불활성 가스(G1)를 미리 가열해도 된다. 기판(W)을 건조시킬 때, 액 공급부(40)는 기판(W)에 대한 액체의 공급을 정지한다.
불활성 가스(G1)를 공급할 때, 불활성 가스(G1)와 제2 유기 용제(L2)의 증기(G2)의 혼합 가스를 공급해도 된다. 제2 유기 용제(L2)의 증기(G2)는, 기판(W)에 부착되면 응축한다. 응축 열에 의해 기판(W)을 가열할 수 있어, 기판(W)의 건조를 촉진할 수 있다.
S107에서는, 개폐 기구(25)가, 덮개(27b)를 폐색 위치에서 개방 위치로 이동시켜, 처리 용기(20)의 반입출구(23)를 개방한다. 또한, S107에서는, 승강 기구(35)가 보유 지지부(30)와 함께 기판(W)을 상승시키고, 기판(W)을 처리 용기(20)의 외부로 반출한다. 그 후, 보유 지지부(30)는, 처리 용기(20)의 상방에서, 도시하지 않은 반송 장치에 기판(W)을 전달한다.
이상, 본 개시에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되지 않는다. 특허 청구 범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제 및 조합이 가능하다. 그것들에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 처리액이 부착된 기판을, 처리 용기의 내부에 반입하는 것과,
    상기 반입한 상기 기판에 대하여 제1 유기 용제를 공급하여, 상기 기판에 부착된 상기 처리액을 제거하는 것과,
    상기 처리액을 제거한 상기 기판에 대하여 발수제를 공급하여, 상기 기판을 발수화하는 것과,
    상기 발수화한 상기 기판에 대하여 제2 유기 용제를 공급하는 것과,
    상기 기판에 부착된 상기 제2 유기 용제를 휘발시켜, 상기 기판을 건조하는 것
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발수제를 상기 기판에 대하여 공급할 때, 상기 발수제와 상기 제1 유기 용제의 혼합액을 상기 기판에 대하여 공급하는, 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 유기 용제를 상기 기판에 대하여 공급하는 것은, 미반응의 상기 발수제를 상기 기판으로부터 제거하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 유기 용제와 상기 제2 유기 용제는 IPA인, 기판 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 유기 용제를 상기 기판에 대하여 공급한 후, 상기 발수제를 상기 기판에 대하여 공급하기 전에, 상기 제1 유기 용제와는 다른 제3 유기 용제를 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판에 부착된 상기 제1 유기 용제를 제거하는 것을 포함하고,
    상기 제1 유기 용제는 OH기를 포함하고, 상기 제3 유기 용제는 OH기를 포함하지 않는, 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 발수제를 상기 기판에 대하여 공급할 때, 상기 발수제와 상기 제3 유기 용제의 혼합액을 상기 기판에 대하여 공급하는, 기판 처리 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 발수제를 상기 기판에 대하여 공급한 후, 상기 제2 유기 용제를 상기 기판에 대하여 공급하기 전에, 상기 제3 유기 용제를 상기 기판에 대하여 공급하여, 미반응의 상기 발수제를 상기 기판으로부터 제거하는 것을 포함하고,
    상기 제2 유기 용제는 OH기를 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2 유기 용제를 상기 기판에 대하여 공급하는 것은, 상기 기판에 부착된 상기 제3 유기 용제를 상기 제2 유기 용제로 치환하는 것을 포함하고,
    상기 제2 유기 용제는, 상기 제3 유기 용제보다도 낮은 비점을 갖는, 기판 처리 방법.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 유기 용제와 상기 제2 유기 용제는 IPA이며,
    상기 제3 유기 용제는 PGMEA인, 기판 처리 방법.
  10. 제1항, 제2항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유기 용제와 상기 제2 유기 용제와 상기 발수제는, 상기 기판에 대하여 안개 상태 또는 샤워 형상으로 분사되는, 기판 처리 방법.
  11. 제1항, 제2항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발수제는, Si-N 결합을 갖는, 기판 처리 방법.
  12. 제1항, 제2항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리액은, 물을 포함하는, 기판 처리 방법.
  13. 상기 처리액이 부착된 상기 기판이 반입되는 상기 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 내부에서 상기 기판을 보유 지지하는 보유 지지부와,
    상기 처리 용기의 내부에서 상기 기판에 대하여 액체를 공급하는 액 공급부와,
    상기 처리 용기의 내부에 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 액 공급부와 상기 가스 공급부를 제어하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 액 공급부와 상기 가스 공급부를 제어하여, 제1항, 제2항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 방법을 실시하는, 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기판을 상기 처리 용기의 내부에 반입한 후, 상기 제1 유기 용제를 상기 기판에 대하여 공급하기 전에, 불활성 가스를 상기 처리 용기의 내부에 공급하는, 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 처리 용기의 내부로부터 외부에 유체를 배출시키는 배출 기구를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 유기 용제와 상기 발수제와 상기 제2 유기 용제를 상기 기판에 대하여 공급하는 동안에 상기 배출 기구를 작동시키는, 기판 처리 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 액 공급부는, 상기 액체를 안개 상태 또는 샤워 형상으로 분사하는 노즐을 1개 이상 포함하고,
    상기 제1 유기 용제와 상기 제2 유기 용제와 상기 발수제는, 상기 기판에 대하여 안개 상태 또는 샤워 형상으로 분사되는, 기판 처리 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 처리 용기는, 상기 기판에 대한 상기 액체의 공급이 행하여지는 액 처리실을 내부에 형성하는 액 처리 조와, 상기 기판의 건조가 행하여지는 건조실을 내부에 형성하는 건조 조를 포함하고,
    상기 기판의 건조가 행하여질 때, 상기 건조실과 상기 액 처리실을 차단하는 셔터를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 보유 지지부는, 상기 기판을 복수 동시에 보유 지지하는, 기판 처리 장치.
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