KR20220092386A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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미키오 나카시마
쇼타 우메자키
히로아키 이나도미
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

초임계 상태의 처리 유체를 이용한 건조 시에, 웨이퍼의 패턴이 도괴되는 것을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는, 처리 용기와, 초임계 상태의 처리 유체를 처리 용기로 공급하는 처리 유체 공급부를 구비하고, 처리 유체 공급부는, 일방이 유체 공급원에 접속되고, 타방이 처리 용기에 접속되는 유체 공급 라인과, 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 기체 상태의 처리 유체를 냉각하여 액체 상태의 처리 유체를 생성하는 냉각부와, 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 냉각부의 하류측에 마련되는 펌프와, 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 펌프의 하류측에 마련되어, 액체 상태의 처리 유체를 가열하여 초임계 상태의 처리 유체를 생성하는 가열부와, 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 펌프와 가열부와의 사이에 마련되어, 처리 용기에 공급되는 처리 유체의 공급 유량을 조정하는 제 1 유량 조정부와, 제 1 유량 조정부를 제어하는 제어부를 가진다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라 함) 등의 기판의 표면에 집적 회로의 적층 구조를 형성하는 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 약액 세정 혹은 웨트 에칭 등의 액 처리가 행해진다. 이러한 액 처리로 웨이퍼의 표면에 부착한 액체 등을 제거할 시에, 최근에는, 초임계 상태의 처리 유체를 이용한 건조 방법이 이용되고 있다.
특허 문헌 1에는, 처리 용기에 공급 라인을 통하여 유체 공급 탱크가 연결된 기판 처리 장치가 개시되어 있다.
일본특허공개공보 2018-081966호
본 개시는, 초임계 상태의 처리 유체를 이용한 건조 처리 시에, 웨이퍼의 패턴이 도괴되는 것을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 기판 처리 장치는, 액체에 의해 표면이 젖은 상태의 기판을 수용 가능한 처리 공간을 가지는 처리 용기와, 상기 액체를 향해 초임계 상태의 처리 유체를 상기 처리 용기에 공급하는 처리 유체 공급부를 구비하고, 상기 처리 유체 공급부는, 일방이 유체 공급원에 접속되고, 타방이 상기 처리 용기에 접속되는 유체 공급 라인과, 상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 기체 상태의 상기 처리 유체를 냉각하여 액체 상태의 상기 처리 유체를 생성하는 냉각부와, 상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 상기 냉각부의 하류측에 마련되는 펌프와, 상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 상기 펌프의 하류측에 마련되어, 액체 상태의 상기 처리 유체를 가열하여 초임계 상태의 상기 처리 유체를 생성하는 가열부와, 상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 상기 펌프와 상기 가열부와의 사이에 마련되어, 상기 처리 용기에 공급되는 상기 처리 유체의 공급 유량을 조정하는 제 1 유량 조정부와, 상기 제 1 유량 조정부를 제어하는 제어부를 가진다.
본 개시에 따르면, 초임계 상태의 처리 유체를 이용한 건조 처리 시에, 웨이퍼의 패턴이 도괴되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성예를 나타내는 도이다.
도 2는 액 처리 유닛의 구성예를 나타내는 도이다.
도 3은 건조 유닛의 구성예를 나타내는 모식 사시도이다.
도 4는 건조 유닛의 구성예를 나타내는 도이다.
도 5는 공급 유닛의 구성예를 나타내는 도이다.
도 6은 제 2 유량 조정부 및 그 주변의 구성예를 나타내는 도이다.
도 7은 공급 유닛 및 건조 유닛의 구체적인 동작을 나타내는 도(그 1)이다.
도 8은 공급 유닛 및 건조 유닛의 구체적인 동작을 나타내는 도(그 2)이다.
도 9는 공급 유닛 및 건조 유닛의 구체적인 동작을 나타내는 도(그 3)이다.
도 10은 공급 유닛 및 건조 유닛의 구체적인 동작을 나타내는 도(그 4)이다.
도 11은 공급 유닛 및 건조 유닛의 구체적인 동작을 나타내는 도(그 5)이다.
도 12는 공급 유닛 및 건조 유닛의 구체적인 동작을 나타내는 도(그 6)이다.
도 13은 공급 유닛 및 건조 유닛의 구체적인 동작을 나타내는 도(그 7)이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 기판 처리 시스템 및 처리 유체 공급 방법의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면은 모식적인 것으로, 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실과 상이한 경우가 있는 것에 유의할 필요가 있다. 또한, 도면의 상호 간에 있어서도, 서로의 치수의 관계 또는 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 경우가 있다.
<기판 처리 장치의 구성>
먼저, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 구성예를 나타내는 도이다. 또한, 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위하여, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는 반입반출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 마련된다.
반입반출 스테이션(2)은 캐리어 배치부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 배치부(11)에는 복수 매의 반도체 웨이퍼(W)(이하, '웨이퍼(W)'라 기재함)를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 배치된다.
반송부(12)는 캐리어 배치부(11)에 인접하여 마련된다. 반송부(12)의 내부에는, 반송 장치(13)와 전달부(14)가 배치된다.
반송 장치(13)는 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 반송 장치(13)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 전달부(14)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은 반송부(12)에 인접하여 마련된다. 처리 스테이션(3)은 반송 블록(4)과, 복수의 처리 블록(5)과, 복수의 공급 유닛(19)을 구비한다.
반송 블록(4)은 반송 에어리어(15)와, 반송 장치(16)를 구비한다. 반송 에어리어(15)는, 예를 들면, 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)의 배열 방향(X축 방향)을 따라 연장되는 직육면체 형상의 영역이다. 반송 에어리어(15)에는 반송 장치(16)가 배치된다.
반송 장치(16)는 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 반송 장치(16)는 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 전달부(14)와 복수의 처리 블록(5)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
복수의 처리 블록(5)은, 반송 에어리어(15)의 양측에 있어서 반송 에어리어(15)에 인접하여 배치된다. 구체적으로, 복수의 처리 블록(5)은, 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)의 배열 방향(X축 방향)에 직교하는 방향(Y축 방향)에 있어서의 반송 에어리어(15)의 일방측(Y축 정방향측) 및 타방측(Y축 부방향측)에 배치된다.
또한, 도시는 하고 있지 않지만, 복수의 처리 블록(5)은, 연직 방향을 따라 다단(예를 들면, 3 단)으로 배치된다. 그리고, 각 단에 배치된 처리 블록(5)과 전달부(14)와의 사이의 웨이퍼(W)의 반송은, 반송 블록(4)에 배치된 1 대의 반송 장치(16)에 의해 행해진다. 또한, 복수의 처리 블록(5)의 단수는 3 단에 한정되지 않는다.
각 처리 블록(5)은 액 처리 유닛(17)과, 건조 유닛(18)을 구비한다. 건조 유닛(18)은 기판 처리부의 일례이다.
액 처리 유닛(17)은, 웨이퍼(W)의 패턴 형성면인 상면을 세정하는 세정 처리를 행한다. 또한, 액 처리 유닛(17)은, 세정 처리 후의 웨이퍼(W)의 상면에 액막을 형성하는 액막 형성 처리를 행한다. 액 처리 유닛(17)의 구성에 대해서는 후술한다.
건조 유닛(18)은, 액막 형성 처리 후의 웨이퍼(W)에 대하여 초임계 건조 처리를 행한다. 구체적으로, 건조 유닛(18)은, 액막 형성 처리 후의 웨이퍼(W)를 초임계 상태의 처리 유체(이하, '초임계 유체'라고도 호칭함)와 접촉시킴으로써 동일 웨이퍼(W)를 건조시킨다. 건조 유닛(18)의 구성에 대해서는 후술한다.
액 처리 유닛(17) 및 건조 유닛(18)은, 반송 에어리어(15)를 따라(즉, X축 방향을 따라) 배열된다. 액 처리 유닛(17)은 건조 유닛(18)보다 반입반출 스테이션(2)에 가까운 측에 배치된다.
이와 같이, 각 처리 블록(5)은 액 처리 유닛(17)과 건조 유닛(18)을 각각 1 개씩 구비한다. 즉, 기판 처리 장치(1)에는, 액 처리 유닛(17)과 건조 유닛(18)이 동일한 수만큼 마련된다.
또한, 건조 유닛(18)은, 초임계 건조 처리가 행해지는 처리 에어리어(181)와, 반송 블록(4)과 처리 에어리어(181)와의 사이에서의 웨이퍼(W)의 전달이 행해지는 전달 에어리어(182)를 구비한다. 이들 처리 에어리어(181) 및 전달 에어리어(182)는, 반송 에어리어(15)를 따라 배열된다.
구체적으로, 전달 에어리어(182)는 처리 에어리어(181)보다 액 처리 유닛(17)에 가까운 측에 배치된다. 즉, 각 처리 블록(5)에는, 액 처리 유닛(17), 전달 에어리어(182) 및 처리 에어리어(181)가, 반송 에어리어(15)를 따라 이 순서로 배치된다.
3 개의 처리 블록(5)에 대하여 1 개의 공급 유닛(19)이 배치된다. 예를 들면, 연직 방향으로 적층된 3 개의 처리 블록(5)에 대하여 1 개의 공급 유닛(19)이 배치된다.
공급 유닛(19)은, 건조 유닛(18)에 대하여 처리 유체를 공급한다. 구체적으로, 공급 유닛(19)은, 유량계, 유량 조정기, 배압 밸브, 히터 등을 포함하는 공급 기기군과, 공급 기기군을 수용하는 하우징을 구비한다. 본 실시 형태에 있어서, 공급 유닛(19)은, 처리 유체로서 CO2를 건조 유닛(18)으로 공급한다. 공급 유닛(19)의 구성에 대해서는 후술한다. 1 개의 공급 유닛(19)으로부터 3 개의 처리 블록(5)으로 처리 유체를 공급하는 것이 가능하다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는 제어 장치(6)를 구비한다. 제어 장치(6)는 예를 들면 컴퓨터이며, 제어부(7)와 기억부(8)를 구비한다.
제어부(7)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 포트 등을 가지는 마이크로 컴퓨터 및 각종의 회로를 포함한다. 이러한 마이크로 컴퓨터의 CPU는, ROM에 기억되어 있는 프로그램을 읽어내 실행함으로써, 반송 장치(13, 16), 액 처리 유닛(17), 건조 유닛(18) 및 공급 유닛(19) 등의 제어를 실현한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기억되어 있던 것으로, 그 기억 매체로부터 제어 장치(6)의 기억부(8)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
기억부(8)는 예를 들면 RAM, 플래시 메모리(Flash Memory) 등의 반도체 메모리 소자, 또는, 하드 디스크, 광 디스크 등의 기억 장치에 의해 실현된다.
상기와 같이 구성된 기판 처리 장치(1)에서는, 먼저, 반입반출 스테이션(2)의 반송 장치(13)가, 캐리어 배치부(11)에 배치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 배치한다. 전달부(14)에 배치된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 반송 장치(16)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 액 처리 유닛(17)으로 반입된다.
액 처리 유닛(17)으로 반입된 웨이퍼(W)는, 액 처리 유닛(17)에 의해 세정 처리 및 액막 형성 처리가 실시된 후, 반송 장치(16)에 의해 액 처리 유닛(17)으로부터 반출된다. 액 처리 유닛(17)으로부터 반출된 웨이퍼(W)는, 반송 장치(16)에 의해 건조 유닛(18)으로 반입되어, 건조 유닛(18)에 의해 건조 처리가 실시된다.
건조 유닛(18)에 의해 건조 처리된 웨이퍼(W)는, 반송 장치(16)에 의해 건조 유닛(18)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 배치된다. 그리고, 전달부(14)에 배치된 처리가 끝난 웨이퍼(W)는, 반송 장치(13)에 의해 캐리어 배치부(11)의 캐리어(C)로 되돌려진다.
<액 처리 유닛의 구성>
이어서, 액 처리 유닛(17)의 구성에 대하여, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 액 처리 유닛(17)의 구성예를 나타내는 도이다. 액 처리 유닛(17)은, 예를 들면, 스핀 세정에 의해 웨이퍼(W)를 1 매씩 세정하는 매엽식의 세정 장치로서 구성된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 액 처리 유닛(17)은, 처리 공간을 형성하는 아우터 챔버(23) 내에 배치된 웨이퍼 유지 기구(25)로 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 유지하고, 이 웨이퍼 유지 기구(25)를 연직축 둘레로 회전시킴으로써 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
그리고, 액 처리 유닛(17)은, 회전하는 웨이퍼(W)의 상방으로 노즐 암(26)을 진입시키고, 이러한 노즐 암(26)의 선단부에 마련되는 약액 노즐(26a)로부터 약액 및 린스액을 미리 정해진 순으로 공급함으로써, 웨이퍼(W) 상면의 세정 처리를 행한다.
또한, 액 처리 유닛(17)에는, 웨이퍼 유지 기구(25)의 내부에도 약액 공급로(25a)가 형성되어 있다. 그리고, 이러한 약액 공급로(25a)로부터 공급된 약액 및 린스액에 의해, 웨이퍼(W)의 하면도 세정된다.
세정 처리는, 예를 들면, 먼저 알칼리성의 약액인 SC1액(암모니아와 과산화수소수의 혼합액)에 의한 파티클 및 유기성의 오염 물질의 제거가 행해진다. 이어서, 린스액인 탈이온수(DeIonized Water : 이하, 'DIW'라 기재함)에 의한 린스 세정이 행해진다.
이어서, 산성 약액인 희불산 수용액(Diluted HydroFluoric acid : 이하, 'DHF'라 기재함)에 의한 자연 산화막의 제거가 행해지고, 이어서, DIW에 의한 린스 세정이 행해진다.
상술한 각종 약액은, 아우터 챔버(23), 및 아우터 챔버(23) 내에 배치되는 이너 컵(24)에 받아져, 아우터 챔버(23)의 저부에 마련되는 배액구(23a), 및 이너 컵(24)의 저부에 마련되는 배액구(24a)로부터 배출된다. 또한 아우터 챔버(23) 내의 분위기는, 아우터 챔버(23)의 저부에 마련되는 배기구(23b)로부터 배기된다.
액막 형성 처리는, 세정 처리에 있어서의 린스 처리 후에 행해진다. 구체적으로, 액 처리 유닛(17)은, 웨이퍼 유지 기구(25)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 액체 상태의 IPA(IsoPropyl Alcohol)(이하, 'IPA 액체'라고도 호칭함)를 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 양면에 잔존하는 DIW가 IPA로 치환된다. 이 후, 액 처리 유닛(17)은, 웨이퍼 유지 기구(25)의 회전을 완만하게 정지한다.
액막 형성 처리를 끝낸 웨이퍼(W)는, 그 상면에 IPA 액체의 액막이 형성된 상태인 채로, 웨이퍼 유지 기구(25)에 마련된 미도시의 전달 기구에 의해 반송 장치(16)로 전달되고, 액 처리 유닛(17)으로부터 반출된다.
웨이퍼(W) 상에 형성된 액막은, 액 처리 유닛(17)으로부터 건조 유닛(18)으로의 웨이퍼(W)의 반송 중, 및 건조 유닛(18)으로의 반입 동작 중에, 웨이퍼(W) 상면의 액체가 증발(기화)함으로써 패턴 도괴가 발생하는 것을 방지한다.
<건조 유닛의 구성>
이어서, 건조 유닛(18)의 구성에 대하여, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 건조 유닛(18)의 구성예를 나타내는 모식 사시도이다. 도 4는 건조 유닛(18)의 구성예를 나타내는 도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 건조 유닛(18)은 본체(31)와, 유지판(32)과, 덮개 부재(33)를 가진다. 하우징 형상의 본체(31)에는, 웨이퍼(W)를 반입반출하기 위한 개구부(34)가 형성된다. 유지판(32)은, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 수평 방향으로 유지한다. 덮개 부재(33)는, 이러한 유지판(32)을 지지하고, 또한 웨이퍼(W)를 본체(31) 내로 반입했을 때에, 개구부(34)를 밀폐한다. 본체(31)는 처리 용기의 일례이다.
본체(31)는, 예를 들면 직경 300 mm의 웨이퍼(W)를 수용 가능한 처리 공간이 내부에 형성된 용기이며, 그 벽부에는, 공급 포트(35, 36)와 배출 포트(37)가 마련된다. 공급 포트(35, 36) 및 배출 포트(37)는 각각, 건조 유닛(18)으로 초임계 유체를 유통시키기 위한 공급 유로 및 배출 유로에 접속되어 있다.
공급 포트(35)는, 하우징 형상의 본체(31)에 있어서, 개구부(34)와는 반대측의 측면에 접속되어 있다. 또한, 공급 포트(36)는, 본체(31)의 저면에 접속되어 있다. 또한, 배출 포트(37)는, 개구부(34)의 하방측에 접속되어 있다. 또한, 도 3에는 2 개의 공급 포트(35, 36)와 1 개의 배출 포트(37)가 도시되어 있지만, 공급 포트(35, 36) 및 배출 포트(37)의 수는 특별히 한정되지 않는다.
또한, 본체(31)의 내부에는, 유체 공급 헤더(38, 39)와, 유체 배출 헤더(40)가 마련된다. 그리고, 유체 공급 헤더(38, 39)에는 복수의 공급구가 이러한 유체 공급 헤더(38, 39)의 긴 방향으로 배열되어 형성되고, 유체 배출 헤더(40)에는 복수의 배출구가 이러한 유체 배출 헤더(40)의 긴 방향으로 배열되어 형성된다.
유체 공급 헤더(38)는, 공급 포트(35)에 접속되고, 하우징 형상의 본체(31) 내부에 있어서, 개구부(34)와는 반대측의 측면에 인접하여 마련된다. 또한, 유체 공급 헤더(38)에 배열되어 형성되는 복수의 공급구는, 개구부(34)측을 향하고 있다.
유체 공급 헤더(39)는, 공급 포트(36)에 접속되고, 하우징 형상의 본체(31) 내부에 있어서의 저면의 중앙부에 마련된다. 또한, 유체 공급 헤더(39)에 배열되어 형성되는 복수의 공급구는, 상방을 향하고 있다.
유체 배출 헤더(40)는, 배출 포트(37)에 접속되고, 하우징 형상의 본체(31) 내부에 있어서, 개구부(34)측의 측면에 인접하고, 또한 개구부(34)보다 하방에 마련된다. 또한, 유체 배출 헤더(40)에 배열되어 형성되는 복수의 배출구는, 상방을 향하고 있다.
유체 공급 헤더(38, 39)는, 초임계 유체를 본체(31) 내로 공급한다. 또한, 유체 배출 헤더(40)는, 본체(31) 내의 초임계 유체를 본체(31)의 외부로 유도하여 배출한다. 또한, 유체 배출 헤더(40)를 거쳐 본체(31)의 외부로 배출되는 초임계 유체에는, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 초임계 상태의 초임계 유체에 용해된 IPA 액체가 포함된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 건조 유닛(18)에는, 공급 유닛(19)의 제 2 공급 라인(72)이 접속된다. 제 2 공급 라인(72)은 건조 유닛(18) 내에서 2 개의 공급 라인으로 분기하고(도 4에서는 생략), 일방이 공급 포트(35)에 접속되고, 타방이 공급 포트(36)(도 4에서는 생략)에 접속된다. 제 2 공급 라인(72)에는, 상류측(공급 유닛(19)측)으로부터 차례로, 밸브(211)와, 제 1 유량 조정부(250)와, 히터(68)가 마련되어 있다.
밸브(211)는, 처리 유체의 흐름의 온 및 오프를 조정하는 밸브이며, 개방 상태에서는 하류측의 제 2 공급 라인(72)으로 처리 유체를 흘리고, 폐쇄 상태에서는 하류측의 제 2 공급 라인(72)으로 처리 유체를 흘리지 않는다.
제 1 유량 조정부(250)는, 오리피스(221)와, 오리피스(221)에 병렬로 접속된 오리피스(222)와, 오리피스(222)에 직렬로 접속된 밸브(212)를 가지고, 본체(31)로 공급되는 처리 유체의 공급 유량을 조정한다.
오리피스(221 및 222)는, 밸브(211)를 통하여 공급 유닛(19)으로부터 공급된 기체 상태 또는 액체 상태의 처리 유체의 유속을 저하시켜, 압력을 조정하는 역할을 한다. 오리피스(221 및 222)는, 하류측의 제 2 공급 라인(72)으로 압력이 조정된 처리 유체를 유통시킬 수 있다. 오리피스(221)는 제 1 조리개의 일례이며, 오리피스(222)는 제 2 조리개의 일례이다.
밸브(212)는, 처리 유체의 흐름의 온 및 오프를 조정하는 밸브이며, 개방 상태에서는 하류측의 제 2 공급 라인(72)으로 처리 유체를 흘리고, 폐쇄 상태에서는 하류측의 제 2 공급 라인(72)으로 처리 유체를 흘리지 않는다. 밸브(212)는 제 1 개폐 밸브의 일례이다.
히터(68)는, 예를 들면 스파이럴 히터이다. 히터(68)는, 제 2 공급 라인(72)에 감겨져, 제 2 공급 라인(72)을 흐르는 기체 상태 또는 액체 상태의 처리 유체를 가열하여, 초임계 상태의 처리 유체를 생성한다. 히터(68)는 가열부의 일례이다.
배출 포트(37)에 배출 라인(76)이 접속되어 있다. 배출 라인(76)에는 상류측, 즉 본체(31)측으로부터 차례로 압력 센서(242)와, 밸브(213)와, 유량계(251)와, 배압 밸브(231)가 마련되어 있다.
압력 센서(242)는, 본체(31)의 직후에서 배출 라인(76)을 흐르는 처리 유체의 압력을 측정한다. 즉, 압력 센서(242)는, 본체(31) 내의 처리 유체의 압력을 측정할 수 있다. 밸브(213)는, 처리 유체의 흐름의 온 및 오프를 조정하는 밸브이며, 개방 상태에서는 하류측의 배출 라인(76)으로 처리 유체를 흘리고, 폐쇄 상태에서는 하류측의 배출 라인(76)으로 처리 유체를 흘리지 않는다. 유량계(251)는, 배출 라인(76)을 흐르는 처리 유체의 유량을 측정한다.
배압 밸브(231)는, 배출 라인(76)의 일차측 압력이 설정 압력을 초과한 경우에는 밸브 개방도를 조정하여 이차측으로 유체를 흘림으로써, 일차측 압력을 설정 압력으로 유지한다. 예를 들면, 배압 밸브(231)의 설정 압력은, 제어부(7)에 의해 유량계(251)의 출력에 기초하여 조정된다.
또한, 본체(31) 내의 처리 유체의 온도를 검출하는 온도 센서(241)가 마련되어 있다. 온도 센서(241)의 출력은 제어부(7)로 송신된다.
이러한 건조 유닛(18) 내에 있어서, 웨이퍼(W) 상에 형성되어 있는 패턴의 사이의 IPA 액체는, 고압 상태(예를 들면, 16 MPa)인 초임계 유체와 접촉함으로써, 서서히 초임계 유체에 용해되고, 패턴의 사이는 서서히 초임계 유체와 치환된다. 그리고, 최종적으로는, 초임계 유체에만 의해 패턴의 사이가 채워진다.
그리고, 패턴의 사이로부터 IPA 액체가 제거된 후에, 본체(31) 내부의 압력을 고압 상태로부터 대기압까지 감압함으로써, CO2는 초임계 상태로부터 기체 상태로 변화하고, 패턴의 사이는 기체에 의해서만 차지된다. 이와 같이 하여 패턴의 사이의 IPA 액체는 제거되고, 웨이퍼(W)의 건조 처리가 완료된다.
여기서, 초임계 유체는, 액체(예를 들면 IPA 액체)와 비교하여 점도가 작고, 또한 액체를 용해하는 능력도 높은 것에 더불어, 초임계 유체와 평형 상태에 있는 액체 또는 기체와의 사이에서 계면이 존재하지 않는다. 이에 의해, 초임계 유체를 이용한 건조 처리에서는, 표면 장력의 영향을 받지 않고 액체를 건조시킬 수 있다. 따라서, 실시 형태에 의하면, 건조 처리 시에 패턴이 도괴되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 건조 방지용의 액체로서 IPA 액체를 이용하여, 처리 유체로서 초임계 상태의 CO2를 이용한 예에 대하여 나타내고 있지만, IPA 이외의 액체를 건조 방지용의 액체로서 이용해도 되고, 초임계 상태의 CO2 이외의 유체를 처리 유체로서 이용해도 된다. 제 2 공급 라인(72)은, 제 2 유체 공급 라인의 일부를 구성한다.
<공급 유닛의 구성>
이어서, 공급 유닛(19)의 구성에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 공급 유닛(19)의 구성예를 나타내는 도이다. 도 5에 나타내는 공급 유닛(19)은 3 개의 건조 유닛(18A, 18B 및 18C)으로 처리 유체를 공급한다. 건조 유닛(18A ~ 18C)은 도 4 중의 건조 유닛(18)에 대응한다.
공급 유닛(19)은, 처리 유체 공급원(90)에 접속된 제 1 공급 라인(71)과, 제 1 공급 라인(71)에 접속된 복수의 제 2 공급 라인(72A, 72B 및 72C)을 가진다. 제 2 공급 라인(72A, 72B 및 72C)은, 제 1 공급 라인(71)에 마련된 복수의 분기점(77A, 77B)에 있어서 제 1 공급 라인(71)에 접속되어 있다. 구체적으로, 제 2 공급 라인(72A)은 분기점(77A)에 있어서 제 1 공급 라인(71)에 접속되고, 제 2 공급 라인(72B 및 72C)은 분기점(77B)에 있어서 제 1 공급 라인(71)에 접속되어 있다. 제 2 공급 라인(72A ~ 72C)은 도 4 중의 제 2 공급 라인(72)에 대응한다. 제 2 공급 라인(72A)은 건조 유닛(18A)에 접속되고, 제 2 공급 라인(72B)은 건조 유닛(18B)에 접속되고, 제 2 공급 라인(72C)은 건조 유닛(18C)에 접속된다. 처리 유체 공급원(90)은 유체 공급원의 일례이며, 제 1 공급 라인(71)은 제 1 유체 공급 라인의 일례이며, 제 2 공급 라인(72A ~ 72C)은 제 2 유체 공급 라인의 일부를 구성한다.
제 1 공급 라인(71) 상에 접속점(61)이 마련되어 있다. 제 1 공급 라인(71)에는, 상류측(처리 유체 공급원(90)측)으로부터 차례로, 필터(64)와, 콘덴서(65)와, 탱크(66)와, 펌프(67)가 마련되어 있다. 접속점(61)은, 필터(64)보다 상류측에 마련되어 있다.
필터(64)는, 제 1 공급 라인(71) 내를 흐르는 기체 상태의 처리 유체를 여과하여, 처리 유체에 포함되는 이물을 제거한다. 이러한 필터(64)로 처리 유체 내의 이물을 제거함으로써, 초임계 유체를 이용한 웨이퍼(W)의 건조 처리 시에, 웨이퍼(W) 표면에 파티클이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
콘덴서(65)는, 예를 들면, 도시하지 않는 냉각수 공급부에 접속되고, 냉각수와 기체 상태의 처리 유체를 열 교환시킬 수 있다. 이에 의해, 콘덴서(65)는, 제 1 공급 라인(71) 내를 흐르는 기체 상태의 처리 유체를 냉각하여, 액체 상태의 처리 유체를 생성한다. 콘덴서(65)는 냉각부의 일례이다.
탱크(66)는, 콘덴서(65)로 생성된 액체 상태의 처리 유체를 저류한다. 펌프(67)는, 탱크(66)에 저류된 액체 상태의 처리 유체를, 제 1 공급 라인(71)의 하류측으로 보낸다.
공급 유닛(19) 내에 있어서, 제 2 공급 라인(72A)에 밸브(115A)가 마련되고, 제 2 공급 라인(72B)에 밸브(115B)가 마련되고, 제 2 공급 라인(72C)에 밸브(115C)가 마련되어 있다. 밸브(115A ~ 115C)는, 처리 유체의 흐름의 온 및 오프를 조정하는 밸브이며, 개방 상태에서는 하류측의 제 2 공급 라인(72A ~ 72C)으로 처리 유체를 흘리고, 폐쇄 상태에서는 하류측의 제 2 공급 라인(72A ~ 72C)으로 처리 유체를 흘리지 않는다.
제 2 공급 라인(72A) 상에 분기점(62A)이 마련되고, 제 2 공급 라인(72B) 상에 분기점(62B)이 마련되고, 제 2 공급 라인(72C) 상에 분기점(62C)이 마련되어 있다. 분기점(62A)은 분기점(77A)과 밸브(115A)와의 사이에 마련되고, 분기점(62B)은 분기점(77B)과 밸브(115B)와의 사이에 마련되고, 분기점(62C)은 분기점(77B)과 밸브(115C)와의 사이에 마련되어 있다. 공급 유닛(19)은, 분기점(62A)에 접속된 제 1 분기 라인(73A)과, 분기점(62B)에 접속된 제 1 분기 라인(73B)과, 분기점(62C)에 접속된 제 1 분기 라인(73C)을 가진다.
공급 유닛(19)은 또한, 제 1 분기 라인(73A ~ 73C)에 접속된 제 2 분기 라인(74)을 가진다. 제 1 분기 라인(73A ~ 73C)은, 제 2 분기 라인(74)에 마련된 복수의 접속점(75A, 75B)에 있어서 제 2 분기 라인(74)에 접속되어 있다. 구체적으로, 제 1 분기 라인(73A)은 접속점(75A)에 있어서 제 2 분기 라인(74)에 접속되고, 제 1 분기 라인(73B 및 73C)은 접속점(75B)에 있어서 제 2 분기 라인(74)에 접속되어 있다. 제 2 분기 라인(74)은 접속점(61)에 접속되어 있다. 즉, 제 2 분기 라인(74)은, 제 1 분기 라인(73A ~ 73C)과 접속점(61)을 잇는다. 또한, 제 2 분기 라인(74)이 마련되지 않고, 제 1 분기 라인(73A ~ 73C)이, 각각 독립된 접속점에 있어서, 필터(64)의 상류측에서 제 1 공급 라인(71)에 직접적으로 접속되어도 된다.
제 2 공급 라인(72A)에는, 분기점(77A)과 분기점(62A)과의 사이에, 상류측(분기점(77A)측)으로부터 차례로, 압력 센서(141A)와, 제 2 유량 조정부(150A)가 마련되어 있다. 제 2 공급 라인(72B)에는, 분기점(77B)과 분기점(62B)과의 사이에, 상류측(분기점(77B)측)으로부터 차례로, 압력 센서(141B)와, 제 2 유량 조정부(150B)가 마련되어 있다. 제 2 공급 라인(72C)에는, 분기점(77B)과 분기점(62C)과의 사이에, 상류측(분기점(77B)측)으로부터 차례로, 압력 센서(141C)와, 제 2 유량 조정부(150C)가 마련되어 있다. 제 2 유량 조정부(150A)는 제 1 분기 라인(73A)을 흐르는 처리 유체의 유량을 조정하고, 제 2 유량 조정부(150B)는 제 1 분기 라인(73B)을 흐르는 처리 유체의 유량을 조정하고, 제 2 유량 조정부(150C)는 제 1 분기 라인(73C)을 흐르는 처리 유체의 유량을 조정한다.
여기서, 제 2 유량 조정부(150A ~ 150C)의 구성에 대하여 설명한다. 도 6은 제 2 유량 조정부(150A) 및 그 주변의 구성예를 나타내는 도이다.
제 2 유량 조정부(150A)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 오리피스(120)와, 오리피스(120)에 병렬로 접속된 오리피스(121, 122 및 123)와, 오리피스(121)에 직렬로 접속된 밸브(111)와, 오리피스(122)에 직렬로 접속된 밸브(112)와, 오리피스(123)에 직렬로 접속된 밸브(113)를 가진다.
오리피스(120 ~ 123)는, 제 2 공급 라인(72A)을 흐르는 처리 유체의 유속을 저하시켜, 압력을 조정하는 역할을 한다. 오리피스(120 ~ 123)는, 하류측의 제 2 공급 라인(72A)으로 압력이 조정된 처리 유체를 유통시킬 수 있다. 오리피스(120)는 제 3 조리개의 일례이며, 오리피스(121 ~ 123)는 제 4 조리개의 일례이다.
밸브(111 ~ 113)는, 처리 유체의 흐름의 온 및 오프를 조정하는 밸브이며, 개방 상태에서는 하류측의 제 2 공급 라인(72A)으로 처리 유체를 흘리고, 폐쇄 상태에서는 하류측의 제 2 공급 라인(72A)으로 처리 유체를 흘리지 않는다. 밸브(111 ~ 113)는 제 2 개폐 밸브의 일례이다.
제 2 유량 조정부(150B 및 150C)는 제 2 유량 조정부(150A)와 동일한 구성을 구비한다.
여기서, 공급 유닛(19)의 기본적인 동작에 대하여 설명한다.
처리 유체 공급원(90)으로부터 제 1 공급 라인(71)으로 공급된 기체의 처리 유체는, 필터(64)를 거쳐 콘덴서(65)로 공급되고, 콘덴서(65)에 의해 냉각되어 액화한다. 액화한 처리 유체는 탱크(66)에 저류된다. 탱크(66)에 저류된 액체의 처리 유체는, 펌프(67)에 의해 고압 유체가 되고, 그 일부가 건조 유닛(18A ~ 18C)으로 공급된다. 건조 유닛(18A ~ 18C)으로 공급된 고압 유체는 히터(68)에 의해 초임계 상태가 되어 건조에 이용된다. 또한, 고압 유체의 다른 일부는 제 1 분기 라인(73A ~ 73C)으로 흐르고, 접속점(61)으로부터 제 1 공급 라인(71)으로 돌아온다. 이와 같이 하여 처리 유체가 공급 유닛(19) 내를 순환한다.
<공급 유닛 및 건조 유닛의 구체적인 동작>
이어서, 공급 유닛(19) 및 건조 유닛(18)의 구체적인 동작에 대하여 설명한다.
이하, 건조 유닛(18A)을 이용하여 실행되는 건조 방법(기판 처리 방법)에 기초하여, 공급 유닛(19) 및 건조 유닛(18A)의 구체적인 동작에 대하여 설명한다. 도 7 ~ 도 13은 공급 유닛(19) 및 건조 유닛(18A)의 구체적인 동작을 나타내는 도이다. 도 7 ~ 도 13에는, 일례로서, 건조 유닛(18A)으로 처리 유체가 공급될 시의 공급 유닛(19)의 구체적인 동작을 나타낸다. 도 7 ~ 도 13에 나타내는 동작 동안, 펌프(67)는 계속 동작한다. 도 7 ~ 도 13에 나타내는 바와 같이, 처리 유체 공급부(80)는 공급 유닛(19)과, 건조 유닛(18) 내의 밸브(211), 제 1 유량 조정부(250) 및 히터(68)를 포함한다.
<대기 처리>
대기 처리는, 웨이퍼(W)가 건조 유닛(18A)으로 반송된 다음에, 처리 유체의 공급을 대기하는 처리이다. 대기 처리에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 밸브(111 ~ 113)가 개방 상태가 된다. 또한, 밸브(114A)가 개방 상태가 되고, 밸브(115A)가 폐쇄 상태가 된다. 제 2 공급 라인(72A)으로 유도된 처리 유체는, 오리피스(120)를 경유하고, 또한 오리피스(121 ~ 123)를 경유하여 분기점(62A)에 도달하고, 제 1 분기 라인(73A)으로 흐른다. 제 1 분기 라인(73A)으로 유도된 처리 유체는, 배압 밸브(131A), 밸브(114A) 및 제 2 분기 라인(74)을 경유하여 접속점(61)에 도달하고, 또한 필터(64) 및 콘덴서(65)를 거쳐 탱크(66)로 돌아온다.
이 일련의 동작 동안, 제어부(7)는, 압력 센서(142A)로부터의 출력을 수신하고, 제 2 공급 라인(72A)의 오리피스(120)보다 하류를 흐르는 처리 유체의 압력이 미리 설정된 압력(예를 들면 19.0 MPa)이 되도록 배압 밸브(131A)의 설정 압력을 조정한다. 즉, 제어부(7)는, 제 1 분기 라인(73A)으로 흘리는 처리 유체의 양을 변화시켜 분기점(62A)에 있어서의 처리 유체의 압력을 제어한다.
대기 처리에 있어서는, 처리 유체 공급원(90)으로부터 처리 유체가 공급되지 않고, 공급 유닛(19) 내를 처리 유체가 순환한다. 이 때, 밸브(111 ~ 113)가 개방 상태로 되기 때문에, 제 2 유량 조정부(150A) 내에서 처리 유체는 체류하기 어렵고, 체류에 수반하는 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
<승압 처리>
대기 처리 후에 승압 처리가 행해진다. 승압 처리는, 본체(31) 내의 압력을 상승시키는 처리이다. 승압 처리에서는, 먼저, 제 1 유량에서의 초임계 상태의 처리 유체의 본체(31) 내로의 공급에 의해 승압이 행해지고, 이 후에, 제 1 유량보다 많은 제 2 유량에서의 초임계 상태의 처리 유체의 본체(31)로의 공급에 의해 승압이 더 행해진다. 즉, 2 단계의 승압이 행해진다.
제 1 유량에서의 승압에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 밸브(111 ~ 113)가 폐쇄 상태가 된다. 또한, 밸브(114A 및 115A)가 개방 상태가 된다. 제 2 공급 라인(72A)으로 유도된 처리 유체는, 3 개의 오리피스(121 ~ 123)를 경유하지 않고 1 개의 오리피스(120)를 경유하여 분기점(62A)에 도달한다.
분기점(62A)에 도달한 처리 유체의 일부는, 밸브(115A)를 통과하여 건조 유닛(18A)으로 공급되고, 다른 일부는, 분기점(62A)으로부터 제 1 분기 라인(73A)으로 흐른다. 제 1 분기 라인(73A)으로 유도된 처리 유체는, 배압 밸브(131A), 밸브(114A) 및 제 2 분기 라인(74)을 경유하여 접속점(61)에 도달하고, 또한 필터(64) 및 콘덴서(65)를 거쳐 탱크(66)로 돌아온다.
이 일련의 동작 동안, 제어부(7)는, 압력 센서(142A)로부터의 출력을 수신하고, 제 2 공급 라인(72A)의 오리피스(120)보다 하류를 흐르는 처리 유체의 압력이 미리 설정된 압력(예를 들면 7.0 MPa)이 되도록 배압 밸브(131A)의 설정 압력을 조정한다. 즉, 제어부(7)는, 제 1 분기 라인(73A)으로 흘리는 처리 유체의 양을 변화시켜 분기점(62A)에 있어서의 처리 유체의 압력을 제어한다.
또한, 건조 유닛(18A)에서는, 밸브(211)가 개방 상태가 되고, 밸브(212 및 213)가 폐쇄 상태가 된다. 따라서, 건조 유닛(18A)으로 공급된 처리 유체는, 오리피스(222)를 경유하지 않고, 오리피스(221)를 경유하여 히터(68)에 도달하고, 히터(68)에 의해 가열되어 초임계 상태가 된다. 그리고, 초임계 상태의 처리 유체가 제 1 유량으로 본체(31)로 공급된다. 초임계 상태의 처리 유체가 공급된 본체(31) 내의 압력은 0 MPa로부터 서서히 상승한다. 제 1 유량에서의 승압에서는, 분기점(62A)에 있어서의 처리 유체의 압력이 미리 설정된 압력으로 유지되기 때문에, 초임계 상태의 처리 유체의 본체(31)로의 공급 압력은 일정하다.
제 1 유량에서의 승압 동안, 제어부(7)는 압력 센서(242)로부터의 출력을 수신하고, 본체(31) 내의 압력이 미리 설정된 압력(예를 들면 5.0 MPa)에 달하면, 제 2 유량에서의 승압으로 이행된다.
제 2 유량에서의 승압에서는, 먼저, 도 9에 나타내는 바와 같이, 밸브(212)가 개방 상태가 된다. 다른 밸브의 상태는, 도 8에 나타내는 상태와 동일하다. 그 결과, 건조 유닛(18A)으로 공급된 처리 유체는, 오리피스(221)뿐 아니라 오리피스(222)도 경유하여 히터(68)에 도달하고, 히터(68)에 의해 가열되어 초임계 상태가 된다. 따라서, 본체(31)로 공급되는 초임계 상태의 처리 유체의 유량이 제 2 유량으로 상승한다.
이 일련의 동작 동안, 제어부(7)는, 압력 센서(242)로부터의 출력을 수신하고, 본체(31) 내의 압력이 미리 정해진 변화로 서서히 상승하도록, 배압 밸브(131A)의 설정 압력을 조정한다. 즉, 제어부(7)는, 제 1 분기 라인(73A)으로 흘리는 처리 유체의 양을 변화시켜 분기점(62A)에 있어서의 처리 유체의 압력을 제어한다. 분기점(62A)에 있어서의 처리 유체의 압력이 서서히 상승하기 때문에, 초임계 상태의 처리 유체의 본체(31)로의 공급 압력도 서서히 상승한다.
제 2 유량에서의 승압에서는, 분기점(62A)에 있어서의 처리 유체의 압력이 상승함에 따라, 오리피스(120)의 상류측과 하류측과의 사이의 차압이 작아진다. 따라서, 제어부(7)는, 분기점(62A)에 있어서의 처리 유체의 압력이 미리 설정된 압력(예를 들면 11.0 MPa)에 달하면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 밸브(111)를 개방 상태로 한다. 다른 밸브의 상태는, 도 9에 나타내는 상태와 동일하다. 그 결과, 오리피스(120)의 상류측과 하류측과의 사이의 차압이 작아져도, 제 1 분기 라인(73A) 및 제 2 분기 라인(74)으로 처리 유체를 계속 흘릴 수 있다. 이 기간에 있어서, 본체(31) 내의 압력은, 예를 들면 5.0 MPa로부터 13.0 MPa로 상승한다.
제어부(7)는, 분기점(62A)에 있어서의 처리 유체의 압력이 보다 높은 미리 설정된 압력(예를 들면 14.5 MPa)에 달하면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 밸브(112)도 개방 상태로 한다. 다른 밸브의 상태는, 도 10에 나타내는 상태와 동일하다. 그 결과, 오리피스(120)의 상류측과 하류측과의 사이의 차압이 더 작아져도, 제 1 분기 라인(73A) 및 제 2 분기 라인(74)으로 처리 유체를 계속 흘릴 수 있다. 이 기간에 있어서, 본체(31) 내의 압력은, 예를 들면 13.0 MPa로부터 15.0 MPa로 상승한다.
제어부(7)는, 분기점(62A)에 있어서의 처리 유체의 압력이 더 높은 미리 설정된 압력(예를 들면 17.0 MPa)에 달하면, 도 12에 나타내는 바와 같이, 밸브(113)도 개방 상태로 한다. 다른 밸브 상태는, 도 11에 나타내는 상태와 동일하다. 그 결과, 오리피스(120)의 상류측과 하류측과의 사이의 차압이 더 작아져도, 제 1 분기 라인(73A) 및 제 2 분기 라인(74)으로 처리 유체를 계속 흘릴 수 있다. 이 기간에 있어서, 본체(31) 내의 압력은, 예를 들면 15.0 MPa로부터 16.0 MPa로 상승한다.
이와 같이 하여 승압 처리가 행해진다.
<유통 처리>
승압 처리 후에 유통 처리가 행해진다. 유통 처리는, 본체(31) 내에 반송되어 있는 웨이퍼(W) 상의 IPA 액체의 액막을, 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 건조시키는 처리이다. 유통 처리에서는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 밸브(111 ~ 113)가 개방 상태가 된다. 또한, 밸브(114A 및 115A)가 개방 상태가 된다. 제 2 공급 라인(72A)으로 유도된 처리 유체는, 4 개의 오리피스(120 ~ 123)를 경유하여 분기점(62A)에 도달한다.
분기점(62A)에 도달한 처리 유체의 일부는, 밸브(115A)를 통과하여 건조 유닛(18A)으로 공급되고, 다른 일부는, 분기점(62A)으로부터 제 1 분기 라인(73A)으로 흐른다. 제 1 분기 라인(73A)으로 유도된 처리 유체는, 배압 밸브(131A), 밸브(114A) 및 제 2 분기 라인(74)을 경유하여 접속점(61)에 도달하고, 또한 필터(64) 및 콘덴서(65)를 거쳐 탱크(66)로 돌아온다.
또한, 건조 유닛(18A)에서는, 밸브(211 ~ 213)가 개방 상태가 된다. 따라서, 처리 유체는 제 2 공급 라인(72A)으로 흐르고, 공급 포트(35)로부터 본체(31) 내로 공급된다. 또한, 처리 유체는, 본체(31)의 배출 포트(37)로부터 배출 라인(76)을 흘러, 밸브(213), 유량계(251) 및 배압 밸브(231)를 통하여 외부로 배출된다.
이 일련의 동작 동안, 제어부(7)는, 압력 센서(242)로부터의 출력을 수신하고, 본체(31) 내의 압력이 유통 처리 시의 설정 압력으로 유지되도록 배압 밸브(131A)의 설정 압력을 조정한다. 또한, 제어부(7)는, 유량계(251)의 출력을 수신하고, 배출 라인(76)을 흐르는 처리 유체의 유량이 정해진 유량이 되도록 배압 밸브(231)의 설정 압력을 조정한다.
<배출 처리>
유통 처리 후에 배출 처리가 행해진다. 배출 처리는, 본체(31)로부터 처리 유체를 배출하는 처리이다. 배출 처리에서는, 밸브(115A, 211)가 폐쇄 상태가 된다. 다른 밸브 상태는, 도 13에 나타내는 상태와 동일하다. 배출 처리에 의해 본체(31) 내의 압력이 처리 유체의 임계 압력보다 낮아지면, 초임계 상태의 처리 유체는 기화하고, 패턴의 오목부 내로부터 이탈한다. 이에 의해, 1 매의 웨이퍼(W)에 대한 건조 처리가 종료된다.
건조 유닛(18B, 18C)에 처리 유체가 공급되는 경우, 건조 유닛(18A)에 처리 유체가 공급되는 경우와 마찬가지로, 밸브(111 ~ 113 및 212) 등의 제어가 행해진다.
이와 같이, 제 1 유량 조정부(250)를 구비한 기판 처리 장치(1)에서는, 승압 처리 시에 본체(31) 내로 공급하는 초임계 상태의 처리 유체의 유량을 조정할 수 있다. 예를 들면, 작은 제 1 유량으로 처리 유체를 공급하고, 이 후에 큰 제 2 유량으로 처리 유체를 공급할 수 있다. 본체(31) 내로 반입된 웨이퍼(W)의 표면에는 미세한 패턴이 형성되어 있는 경우가 있으며, 그 경우에, 큰 유량으로 처리 유체를 공급하면 패턴의 도괴가 발생할 우려가 있다. 이에 대하여, 제 2 유량으로의 공급 전에 제 1 유량으로의 공급을 행함으로써, 패턴의 도괴를 억제하면서, 패턴의 사이에 초임계 상태의 처리 유체를 확산시켜, 제 2 유량에서의 공급 시에 있어서도 패턴의 도괴를 억제할 수 있다. 또한, 제 1 유량보다 큰 제 2 유량으로 처리 유체를 공급할 수 있기 때문에, 패턴 간에 초임계 상태의 처리 유체가 확산된 후에는, 제 2 유량으로 처리 유체를 공급함으로써 승압에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(1)에서는, 히터(68)가 제 1 유량 조정부(250)보다 하류측(본체(31)측)에 마련되어 있다. 이 때문에, 본체(31) 내로 공급될 시의 초임계 상태의 처리 유체의 온도를 안정시키기 쉽다. 특히, 복수의 건조 유닛(18A ~ 18C)의 사이에서 우수한 온도의 균일성을 얻을 수 있다.
또한, 공급 유닛(19)에 제 2 유량 조정부(150A ~ 150C)가 마련되어 있기 때문에, 제 1 분기 라인(73A ~ 73C)을 통하여 순환하는 처리 유체의 유량(순환 유량)을 안정시킬 수 있다. 예를 들면, 제 1 유량에서의 승압 시에 있어서는, 본체(31) 내의 압력이 낮아, 분기점(62A)에 있어서의 처리 유체의 압력도 낮게 하기 때문에, 오리피스(120)의 상류측과 하류측과의 사이의 차압이 커진다. 이 경우에서도, 본 실시 형태에서는, 밸브(111 ~ 113)를 폐쇄 상태로 함으로써, 순환 유량을 작게 하여, 펌프(67)의 부하를 억제할 수 있다. 또한, 제 2 유량에서의 승압 시에 있어서는, 오리피스(120)의 상류측과 하류측과의 사이의 차압에 따라 밸브(111 ~ 113)를 적절히 개방 상태로 함으로써, 제 1 분기 라인(73A) 및 제 2 분기 라인(74)으로 처리 유체를 계속 흘릴 수 있다.
또한, 제 1 유량에서의 승압으로부터 제 2 유량에서의 승압으로의 이행의 트리거는 압력 센서(242)의 출력에 한정되지 않고, 예를 들면, 제 1 유량에서의 승압의 경과 시간을 트리거로 해도 된다.
이상, 바람직한 실시의 형태 등에 대하여 상세히 설명했지만, 상술한 실시의 형태 등에 제한되지 않으며, 특허 청구의 범위에 기재된 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시의 형태 등에 각종 변형 및 치환을 가할 수 있다.
예를 들면, 건조 처리에 이용되는 처리 유체는 CO2 이외의 유체(예를 들면 불소계의 유체)여도 되고, 기판에 액 축적된 건조 방지용의 액체를 초임계 상태로 제거 가능한 임의의 유체를 처리 유체로서 이용할 수 있다. 또한 건조 방지용의 액체도 IPA에는 한정되지 않고, 건조 방지용 액체로서 사용 가능한 임의의 액체를 사용할 수 있다. 처리 대상의 기판은, 상술한 반도체 웨이퍼(W)에 한정되지 않고, LCD용 글라스 기판, 세라믹 기판 등의 다른 기판이어도 된다.

Claims (11)

  1. 액체에 의해 표면이 젖은 상태의 기판을 수용 가능한 처리 공간을 가지는 처리 용기와,
    상기 액체를 향해 초임계 상태의 처리 유체를 상기 처리 용기로 공급하는 처리 유체 공급부
    를 구비하고,
    상기 처리 유체 공급부는,
    일방이 유체 공급원에 접속되고, 타방이 상기 처리 용기에 접속되는 유체 공급 라인과,
    상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 기체 상태의 상기 처리 유체를 냉각하여 액체 상태의 상기 처리 유체를 생성하는 냉각부와,
    상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 상기 냉각부의 하류측에 마련되는 펌프와,
    상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 상기 펌프의 하류측에 마련되어, 액체 상태의 상기 처리 유체를 가열하여 초임계 상태의 상기 처리 유체를 생성하는 가열부와,
    상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 상기 펌프와 상기 가열부와의 사이에 마련되어, 상기 처리 용기로 공급되는 상기 처리 유체의 공급 유량을 조정하는 제 1 유량 조정부와,
    상기 제 1 유량 조정부를 제어하는 제어부
    를 가지는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 공급 유량을 제 1 유량으로 하여 상기 처리 용기 내를 승압하고, 이 후에, 상기 공급 유량을 상기 제 1 유량보다 많은 제 2 유량으로 하여 상기 처리 용기 내를 더 승압하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 처리 용기 내의 압력이 제 1 압력에 도달할 때까지는 상기 공급 유량을 상기 제 1 유량으로 하고, 상기 처리 용기 내의 압력이 상기 제 1 압력에 도달하면, 상기 공급 유량을 상기 제 2 유량으로 하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 유량 조정부는,
    서로 병렬로 접속되어 상기 유체 공급 라인에 개재 마련된 제 1 조리개 및 제 2 조리개와,
    상기 제 2 조리개에 직렬로 접속된 제 1 개폐 밸브
    를 가지는, 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프와 상기 가열부와의 사이에 있어서, 상기 처리 유체는 기체 상태 또는 액체 상태인, 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 공급 라인 상에서 상기 펌프와 상기 제 1 유량 조정부와의 사이에 마련된 분기점과,
    상기 유체 공급 라인 상에서 상기 냉각부보다 상류측에 마련된 접속점과,
    상기 분기점과 상기 접속점을 잇는 분기 라인과,
    상기 유체 공급 라인에 개재 마련되어, 상기 분기 라인을 흐르는 상기 처리 유체의 유량을 조정하는 제 2 유량 조정부
    를 가지는, 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 유량 조정부는,
    서로 병렬로 접속되어 상기 유체 공급 라인에 개재 마련된 제 3 조리개 및 제 4 조리개와,
    상기 제 4 조리개에 직렬로 접속된 제 2 개폐 밸브
    를 가지는, 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 3 조리개의 상류측과 하류측과의 사이의 차압에 따라 상기 제 2 개폐 밸브를 제어하는, 기판 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 4 조리개 및 상기 제 2 개폐 밸브는, 상기 제 2 유량 조정부에 복수 조 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 용기를 복수 가지고,
    상기 유체 공급 라인은,
    상기 냉각부 및 상기 펌프가 개재 마련된 제 1 유체 공급 라인과,
    각각이 상기 제 1 유체 공급 라인과 복수의 상기 처리 용기의 각각과의 사이에 접속된 복수의 제 2 유체 공급 라인
    을 가지고,
    상기 가열부 및 상기 제 1 유량 조정부는, 복수의 상기 제 2 유체 공급 라인마다 개재 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  11. 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판 처리 장치는,
    액체에 의해 표면이 젖은 상태의 기판을 수용 가능한 처리 공간을 가지는 처리 용기와,
    상기 액체를 향해 초임계 상태의 처리 유체를 상기 처리 용기로 공급하는 처리 유체 공급부
    를 구비하고,
    상기 처리 유체 공급부는,
    일방이 유체 공급원에 접속되고, 타방이 상기 처리 용기에 접속되는 유체 공급 라인과,
    상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 기체 상태의 상기 처리 유체를 냉각하여 액체 상태의 상기 처리 유체를 생성하는 냉각부와,
    상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 상기 냉각부의 하류측에 마련되는 펌프와,
    상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 상기 펌프의 하류측에 마련되어, 액체 상태의 상기 처리 유체를 가열하여 초임계 상태의 상기 처리 유체를 생성하는 가열부와,
    상기 유체 공급 라인에 개재 마련되고, 상기 펌프와 상기 가열부와의 사이에 마련되어, 상기 처리 용기로 공급되는 상기 처리 유체의 공급 유량을 조정하는 제 1 유량 조정부
    를 가지고,
    상기 제 1 유량 조정부를 제어하여 상기 공급 유량을 제 1 유량으로 하여 상기 처리 용기 내를 승압하는 공정과,
    이 후에, 상기 제 1 유량 조정부를 제어하여 상기 공급 유량을 상기 제 1 유량보다 많은 제 2 유량으로 하여 상기 처리 용기 내를 더 승압하는 공정
    을 가지는, 기판 처리 방법.
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