KR20220136194A - 기판 건조 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

패턴 폐색의 발생을 저감할 수 있는 기판 건조 장치 및 기판 처리 장치를 제공한다.
실시 형태의 건조 장치(기판 건조 장치)(300)는, 기판 W를 가열하는 가열부(32)와, 피처리면 위에 처리액에 의한 액막이 형성된 상태의 기판 W가 반입되는 건조실(31)과, 건조실(31)로 반입된 기판 W를, 가열부(32)로부터 이격된 대기 위치 D에서 수취하는 지지부(34)와, 지지부(34)에 지지된 기판 W를 회전시키면서, 가열부(32)에 접근하는 건조 위치 U로 이동시켜, 가열부(32)에 의해 가열된 기판 W와의 사이에 기층이 발생한 액막을 기판 W의 회전에 의한 원심력에 의해 배출시키는 구동 기구(35)를 갖는다.

Description

기판 건조 장치 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE DRYING APPARATUS AND SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS}
본 발명은, 기판 건조 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체나 액정 패널 등을 제조하는 제조 공정에서는, 웨이퍼나 액정 기판 등의 기판 피처리면에 처리액을 공급하여 피처리면을 처리하고, 처리 후, 피처리면을 세정, 건조시키는 기판 처리 장치가 사용된다. 이 기판 처리 장치의 건조 공정에 있어서는, 패턴끼리의 간격이나 구조, 처리액의 표면 장력 등에 기인하여, 예를 들어 메모리 셀이나 게이트 둘레 등의 패턴이 도괴되어 폐색되는 경우가 있다. 이 경향은, 근년의 반도체의 고집적화나 고용량화에 수반하는 미세화에 수반하여 높아진다.
전술한 패턴 도괴를 억제하기 위해서는, 표면 장력이 초순수보다도 작은 IPA(2-프로판올: 이소프로필알코올)를 사용하는 기판 건조 방법이 제안되어 있다. 이 기판 건조 방법은, 기판 표면 위의 DIW(초순수)를 IPA와 DIW의 혼합액으로 치환하여, 기판 건조를 행하는 것이다(특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2008-034779호 공보
그러나, 반도체의 미세화는 점점 진행되고 있고, IPA와 같이 휘발성이 높은 유기 용매를 사용하는 건조를 행한 경우에도, 웨이퍼의 미세 패턴은 액체의 표면 장력 등에 의해 무너지는 경우가 있다.
예를 들어, 액체가 건조되어 가는 과정에서 기판 표면의 건조 속도에 불균일이 발생하여, 일부의 패턴 사이에 액체가 남으면, 그 부분의 액체의 표면 장력에 의해 패턴이 도괴된다. 상세하게는, 액체가 남은 부분의 패턴끼리가, 액체의 표면 장력에 의한 탄성 변형에 의해 쓰러지고, 그 액 중에 약간 녹은 잔사가 응집된다. 그리고, 액체가 완전히 기화되면, 무너진 패턴끼리가 고착된다.
본 발명의 목적은, 패턴 폐색의 발생을 저감할 수 있는 기판 건조 장치 및 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 기판 건조 장치는, 기판을 가열하는 가열부와, 상기 가열부가 수용되어, 피처리면 위에 처리액에 의한 액막이 형성된 상태의 상기 기판이 반입되는 건조실과, 상기 건조실로 반입된 상기 기판을, 상기 가열부로부터 이격된 대기 위치에서 수취하는 지지부와, 상기 지지부에 지지된 상기 기판을 회전시키면서, 상기 가열부에 접근하는 건조 위치로 이동시켜, 상기 가열부에 의해 가열된 상기 기판과의 사이에 기층이 발생한 상기 액막을, 상기 기판의 회전에 의한 원심력에 의해 배출시키는 구동 기구를 갖는다.
본 발명의 기판 처리 장치는, 기판을 회전시키면서 처리액을 공급함으로써 처리하는 처리 장치와, 처리가 종료된 상기 기판을 회전시키면서 처리액을 공급함으로써 세정하는 세정 장치와, 상기 기판 건조 장치와, 상기 세정 장치에 있어서 세정된 기판을, 상기 세정액에 의한 액막이 형성된 상태로 반출하고, 상기 기판 건조 장치로 반입하는 반송 장치를 갖는다.
본 발명은, 패턴 폐색의 발생을 저감할 수 있는 기판 건조 장치 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 기판 처리 장치를 나타내는 간략 구성도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 세정 장치 및 건조 장치를 나타내는 구성도이다.
도 3은 건조 장치의 기판 반입 시 (A), 막 두께 측정 시 (B)를 나타내는 내부 구성도이다.
도 4는 건조 장치의 세정액 공급 시 (A), 기판 대기 시 (B)를 나타내는 내부 구성도이다.
도 5는 건조 장치의 기판 건조 시 (C), 기판 하강 시 (B)를 나타내는 내부 구성도이다.
도 6은 실시 형태의 기판 건조 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 라이덴프로스트 현상을 이용한 건조 처리의 흐름을 나타내는 설명도이다.
도 8은 건조 위치를 복수로 한 변형예를 나타내는 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.
[개요]
본 실시 형태의 기판 처리 장치는, 복수의 처리를 행하는 처리실을 구비하고, 전공정에서 카세트(FOUP)에 복수매 수용되어 반송되어 온 기판에 대하여, 각 처리실 내에서 1매씩 처리를 행하는 매엽 처리의 장치이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 처리 장치 S, 세정 장치(100), 반송 장치(200), 건조 장치(300), 제어 장치(400)를 포함한다. 처리 장치 S는, 예를 들어 회전하는 기판 W에, 처리액을 공급함으로써, 불필요한 막을 제거하고 회로 패턴을 남기는 에칭 장치이다. 세정 장치(100)는, 에칭 장치에서 에칭 처리된 기판 W를, 세정액에 의해 세정한다. 반송 장치(200)는, 각 처리실 사이에서 기판 W를 반송한다. 건조 장치(기판 건조 장치)(300)는, 세정액에 의해 세정된 기판 W를 회전시키면서 가열함으로써, 건조 처리를 행한다. 제어 장치(400)는, 상기한 각 장치를 제어한다.
또한, 본 실시 형태에 의해 처리되는 기판 W는, 예를 들어 반도체 웨이퍼이다. 세정 처리를 위한 처리액인 세정액으로서는, 알칼리 세정액(APM), DIW(초순수) 또는 IPA(2-프로판올: 이소프로필알코올)를 사용한다. IPA는, 표면 장력이 초순수보다도 작고, 휘발성이 높다.
[세정 장치]
세정 장치(100)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 내부에서 세정 처리를 행하는 용기인 세정실(11), 기판 W를 지지하는 지지부(12), 지지부(12)를 회전시키는 회전 기구(13), 비산하는 세정액 L을 기판 W의 주위로부터 받는 컵(14), 세정액 L을 공급하는 공급부(15)를 갖는다. 공급부(15)는, 세정액 L을 적하하는 노즐(15a), 노즐(15a)을 이동시키는 이동 기구(15b)가 마련되어 있다.
지지부(12)에 지지되어, 회전 기구(13)에 의해 회전하는 기판 W의 피처리면에, 노즐(15a)로부터 세정액 L이 공급됨으로써, 세정 처리가 행해진다. 세정 처리는, APM 세정 후에, DIW에 의한 세정이 행해진다. 또한, DIW에 의한 세정 후에 IPA가 더 공급된다. 세정실(11)에는, 기판 W를 반출입하는 개구(11a)가 형성되고, 개구(11a)는 도어(11b)에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다.
[반송 장치]
반송 장치(200)는 핸들링 장치(20)를 갖는다. 핸들링 장치(20)는, 기판 W를 파지하는 로봇 핸드(21)와, 이동 기구(22)를 갖는다. 로봇 핸드(21)는, 기판 W를 파지한다. 이동 기구(22)는, 로봇 핸드(21)를 이동시킴으로써, 에칭 처리를 종료한 기판 W를 처리 장치 S로부터 반출하고, 액막(DIW의 액막)이 형성된 상태로, 세정 장치(100)로 반입한다. 또한, 이동 기구(22)는, 로봇 핸드(21)를 이동시킴으로써, 세정을 종료한 기판 W를 세정 장치(100)로부터 반출하고, 액막(DIW의 액막 또는 IPA의 액막)이 형성된 상태로, 건조 장치(300)로 반입한다.
[건조 장치]
도 1에 나타낸 바와 같이, 건조 장치(300)는, 건조실(31), 가열부(32), 창부(33), 지지부(34), 구동 기구(35), 컵(36), 측정부(37), 공급부(38)를 갖는다. 건조실(31)은, 내부에 있어서 기판 W를 건조 처리하기 위한 용기이다. 건조실(31)은, 예를 들어 직육면체나 입방체 등의 상자 형상이다. 건조실(31)의 내벽에는, 방진성을 높이기 위해, 실리카에 의해 코팅되어 있다. 건조실(31)에는, 기판 W를 반출입시키기 위한 개구(31a)가 마련되어 있다. 개구(31a)는, 도어(31b)에 의해 개폐 가능하게 마련되어 있다.
가열부(32)는, 기판 W를 가열하는 장치이다. 가열부(32)는, 건조실(31) 내의 상부에 마련되어 있다. 가열부(32)는, 할로겐 램프, 적외선 램프 등의 램프(32a)를 갖는다. 본 실시 형태의 램프(32a)는 직관형이고, 서로 수평 상태로 평행으로 배치된 복수개의 램프(32a)가, 2단에 겹쳐 배치되고, 1단째와 2단째의 램프(32a)의 방향은 직교되어 있기 때문에, 전체적으로 격자 형상으로 되어 있다. 이로써, 가열이 균일해지도록 구성되어 있다. 또한, 가열부(32)는, 세정액 L 그 자체보다도, 기판 W 자체가 가열되기 쉬운 파장의 전자파(적외선)를 사용함으로써, 기판 W의 열에 의한 기층의 발생을 촉진할 수 있다.
창부(33)는, 가열부(32)로부터의 전자파를 투과하는 부재이다. 창부(33)로서는, 예를 들어 석영 등의 판 형상체를 사용할 수 있다. 창부(33)는, 건조실(31) 내의 가열부(32)의 바로 아래에 형성되어, 가열부(32)와 지지부(34) 사이를 구획함으로써, 램프(32a)의 점등의 반복에 의해, 램프(32a)의 커넥터부의 부재의 신축이 일어남으로써 발생하는 파티클이, 상부로부터 기판 W로 부착되어 금속 오염이 발생하는 것을 방지하고 있다.
지지부(34)는 기판 W를 지지한다. 지지부(34)는, 회전 테이블(34a), 복수의 보유 지지 부재(34b), 회전축(34c)을 갖는다. 회전 테이블(34a)은, 기판 W보다도 큰 직경의 원통 형상이고, 상면이 평탄한 원형으로 되어 있다. 복수의 보유 지지 부재(34b)는, 기판 W의 외주를 따르는 위치에 등간격으로 배치되어, 회전 테이블(34a)의 상면과의 사이에 간격을 두고, 기판 W를 수평 상태로 유지한다. 복수의 보유 지지 부재(34b)는, 도시하지 않은 개폐 기구에 의해, 기판 W의 에지부에 접하는 폐쇄 위치와, 기판 W의 에지부로부터 이격되는 개방 위치 사이를 이동 가능하게 마련되어 있다. 회전축(34c)은, 회전 테이블(34a)을 하방으로부터 지지하고, 회전의 중심이 되는 연직 방향의 축이다.
구동 기구(35)는, 지지부(34)에 지지된 기판 W를 회전시킴과 함께, 승강시키는 기구이다. 구동 기구(35)는, 회전부(35a)와 승강부(35b)를 갖는다. 회전부(35a)는, 모터 등의 구동원을 갖고, 회전축(34c)을 통해 지지부(34)를 회전시킨다. 승강부(35b)는, 모터에 의해 회동하는 볼 나사에 의해, 슬라이더가 승강하는 구동 기구를 갖고, 회전부(35a) 모두, 지지부(34)를 상하 이동시킨다.
본 실시 형태에 있어서는, 구동 기구(35)에 의해 변화되는 지지부(34)의 위치로서, 대기 위치 D와 건조 위치 U가 설정되어 있다. 대기 위치 D는, 세정액 L에 의한 액막이 형성된 상태로, 건조실(31)로 반입된 기판 W를, 가열부(32)로부터 이격하여 수취하는 위치이다. 더 구체적으로는, 대기 위치 D는, 후술하는 검출부(37a), 노즐(38a)보다도 낮은 위치이다. 이와 같이, 기판 W를 가열부(32)로부터 이격된 위치에서 수취하여 지지하는 것은, 이하의 이유에 의한다. 즉, 램프(32a) 자체는 건조 처리 시에만 점등시켰다고 해도, 열전도성이 양호하지 않은 석영의 창부(33)가 축열되어 버리기 때문에, 세정액 L이 증발하는 온도까지 도달해 버린다. 특히, 건조 처리가 반복해서 행해짐으로써, 창부(33)의 축열이 진행되어 버린다. 이러한 환경 하에서 세정액 L의 액막이 형성된 기판 W를 반입하면, 복사열에 의해 기판 W 위의 액막의 증발이 개시되어 버린다. 단, 액막의 전체가 순시에 증발하는 것은 아니고, 일부가 증발하는 불균일한 건조 상태로 되어, 잔류하는 세정액 L의 표면 장력에 의해, 패턴 폐색이 발생한다. 이 때문에, 가열부(32)로부터 이격된 위치에 지지함으로써, 이러한 복사열의 영향을 받지 않도록 할 필요가 있다. 따라서, 대기 위치 D는, 기판 W의 피처리면 위에 퍼들된 처리액(건조실(31)로 반입된 시점의 처리액)이, 가열부(32)에 의해 반복해서 가열되어 축열되는 창부(33)의 복사열에 의해, 증발할 우려가 없는(열에 의한 영향이 적은) 상태로 될 때까지, 창부(33)와 이격되어 있는 위치이다. 건조 위치 U는, 가열부(32)에 접근하고, 가열부(32)에 의해 가열된 기판 W가, 액막과의 사이에 기층을 발생시키는 위치이다. 본 실시 형태의 대기 위치 D는, 개구(31a)의 상부 에지 E보다도 하방이고, 건조 위치 U는, 개구(31a)의 상부 에지 E보다도 상방이다.
컵(36)은, 지지부(34)를 주위로부터 둘러싸도록 원통 형상으로 형성되어 있다(도 2 참조). 컵(36)의 주위벽의 상부는, 직경 방향의 내측을 향해 경사지고, 지지부(34) 위의 기판 W가 노출되도록 개구되어 있다. 컵(36)은, 회전하는 기판 W로부터 비산한 세정액 L을 받고, 하방으로 흐르게 한다. 컵(36)의 저면에는, 흘러내리는 세정액 L을 배출하기 위한 배출구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 또한, 컵(36)은, 구동 기구(35)에 접속되어, 지지부(34)와 함께 승강 가능하게 마련되어 있다.
측정부(37)는, 건조실(31)로 반입되어, 대기 위치 D에 있는 기판 W 위의 액막의 막 두께를 측정한다. 측정부(37)는, 검출부(37a), 요동 암(37b), 요동 기구(37c)를 갖는다. 검출부(37a)로서는, 예를 들어 레이저 변위계나 카메라 등을 사용한다. 요동 암(37b)은, 선단에 검출부(37a)가 마련되고, 검출부(37a)를, 지지부(34) 위의 기판 W의 피처리면의 중심과 외주연 사이의 중앙 부근에 대향시키는 측정 위치와, 그 측정 위치로부터 후퇴하여 기판 W의 반입이나 반출을 가능하게 하는 대기 위치 D로 이동시킨다. 요동 기구(37c)는, 요동 암(37b)을 요동시키는 기구이다.
측정부(37)에 의한 막 두께 측정법으로서는, 예를 들어 광간섭 원리를 사용할 수 있다. 또한, 다른 예로서, 지지부(34) 내에 중량계를 사용하는 것이 가능하다. 이 중량계를 사용하는 경우에는, 기판 W 위의 액막의 중량(액막의 중량＝액막을 포함하는 기판의 무게－기판의 무게)을 이론적 혹은 실험적으로 액막의 두께로 환산한다.
공급부(38)는, 건조실(31)로 반입되어, 대기 위치 D에 있는 기판 W 위에 세정액 L을 공급한다. 공급부(38)는, 노즐(38a), 요동 암(38b), 요동 기구(38c)를 갖는다. 노즐(38a)은, 기판 W의 피처리면의 중심 부근을 향해 세정액 L을 공급한다. 노즐(38a)에는, 건조실(31) 밖의 저류부로부터 배관(모두 도시하지 않음) 등을 통해 세정액 L이 공급된다.
공급부(38)가 공급하는 세정액 L의 종류는, 세정 장치(100)에 있어서의 세정 처리에 있어서, 알칼리 세정 후의 린스 처리에서, 최종적으로 기판 W 위에 퍼들되는 액종에 따라 결정된다. 즉, DIW로 린스 처리가 종료되는 경우는, DIW로 퍼들된 상태로, 세정 장치(100)로부터 건조 장치(300)로 반입된다. DIW의 경우, 공급부(38)는 DIW를 공급한다. DIW로부터 IPA로 최종적으로 치환되는 경우는, IPA로 퍼들된 상태로, 세정 장치(100)로부터 건조 장치(300)로 반입된다. IPA의 경우, 공급부(38)는, 반송 도중에 휘발되어 버리거나, 반송 도중에 대기 중의 수분을 흡수해 버리기 때문에, IPA를 새롭게 공급한다.
요동 암(38b)은, 선단에 노즐(38a)이 마련되고, 노즐(38a)을, 지지부(34) 위의 기판 W의 피처리면의 중심 부근에 대향하는 공급 위치와, 그 공급 위치로부터 후퇴하여 기판 W의 반입이나 반출을 가능하게 하는 후퇴 위치로 이동시킨다. 요동 기구(38c)는, 요동 암(38b)을 요동시키는 기구이다. 또한, 건조 위치 U는, 세정액 L을 기판 W에 공급하는 공급 위치에 있는 공급부(38)보다도 상방에 있다.
[제어 장치]
제어 장치(400)는, 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어하는 컴퓨터이다. 제어 장치(400)는, 프로그램을 실행하는 프로세서와, 프로그램이나 동작 조건 등의 각종 정보를 기억하는 메모리와, 각 요소를 구동하는 구동 회로를 갖는다. 즉, 제어 장치(400)는, 처리 장치 S, 세정 장치(100), 반송 장치(200), 건조 장치(300)를 제어한다. 또한, 제어 장치(400)는, 정보를 입력하는 입력 장치, 정보를 표시하는 표시 장치를 갖고 있다.
제어 장치(400)는, 기구 제어부(41)와, 막 두께 해석부(42)와, 가열 제어부(43)를 갖는다. 기구 제어부(41)는 각 부의 기구를 제어한다. 예를 들어, 기구 제어부(41)는, 구동 기구(35)의 회전부(35a)를 제어함으로써, 지지부(34)의 회전 속도, 회전 개시 및 회전 정지의 타이밍을 제어한다. 또한, 기구 제어부(41)는, 구동 기구(35)의 승강부(35b)를 제어함으로써, 지지부(34)에 대한 가열부(32)와의 거리(갭)를 제어한다. 더 구체적으로는, 제어 장치(400)는, 대기 위치 D에서 기판 W를 지지부(34)에 보유 지지한 후, 기판 W의 피처리면에 퍼들된 세정액 L의 액막의 막 두께 조정을 행하고, 기판 W를 회전시키면서 건조 위치 U까지 상승시키고, 램프(32a)를 점등시켜 소정 시간 건조시킨다. 그 후, 기판 W의 회전을 유지하면서, 대기 위치 D까지 하강시킨다. 또한, 노즐(38a)의 요동 및 세정액 L의 토출, 검출부(37a)의 요동 및 측정 등의 동작을 제어한다.
막 두께 해석부(42)는, 측정부(37)에 의해 측정된 세정액 L의 액막의 두께를 해석한다. 막 두께 해석부(42)는, 측정부(37)에 의해 측정된 세정액 L의 액막의 두께(액막 두께값)가, 소정의 역치의 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 그리고, 막 두께 해석부(42)는, 측정된 액막의 두께가 소정의 역치의 범위 내에 있다고 판정한 경우, 액막의 두께가 적절하다고 하고, 기판 W의 회전과 상승을 허가하는 허가 신호를 기구 제어부(41)로 송신한다. 기구 제어부(41)는, 허가 신호를 수신하면, 구동 기구(35)로 지지부(34)에 회전과 상승을 명령하는 신호를 송신한다. 또한, 적절한 막 두께는, DIW의 경우, 예를 들어 10㎛ 이하이고, IPA의 경우, 예를 들어 100㎛ 이하이다. 이들 막 두께는, 가열부(32)에 근접할 때(창부(33)에 근접할 때), 기판 W로부터 증발하지 않을 정도의 액막 두께이고, 또한 라이덴프로스트 현상에 의한 건조 처리를 행하는 데 있어서, 양호하게 건조할 수 있는 액막 두께이다. 단, 이들 수치는 예시이고, 실제로는, 미리 실험 등으로 적절한 액막 두께를 구할 수 있다. 또한, 기판 W의 회전 속도는, 예를 들어 200 내지 300rpm 정도이고, 액막 조정되어도, 이러한 회전 속도의 범위에서는, 액막 두께가 소정의 두께로 유지할 수 있다.
(건조 위치에 정지하고 나서 실행하는 가열 제어)
가열 제어부(43)는 기구 제어부(41)의 명령에 따라, 가열부(32)를 제어한다. 가열 제어부(43)는, 지지부(34)가 건조 위치 U로 와서 정지한 때, 기구 제어부(41)로부터 출력되는 명령 신호를 수신하면, 지지부(34) 위의 기판 W의 피처리면에 대한 가열부(32)에 의한 가열을 실행시킨다. 가열부(32)에 의한 가열은, 램프(32a)를 수초간 발광시킴으로써, 기판 W의 피처리면을 라이덴프로스트 온도(라이덴프로스트 현상이 발생하는 온도) 이상으로 급속하게 가열시켜, 기판 W의 피처리면 위의 세정액 L을 액체 방울로 하도록 제어된다.
막 두께 해석부(42)는, 측정된 세정액 L의 액막의 두께가, 소정의 역치의 범위의 하한보다도 얇다고 판정한 경우, 액막이 너무 얇다고 하여, 기구 제어부(41)로부터 공급부(38)로 처리액(세정액 L)의 공급 지시가 출력된다. 이로써, 노즐(38a)로부터 세정액 L이 기판 W의 피처리면으로 소정량(소정 시간) 공급되어, 액막의 두께를 소정의 역치의 범위 내로 한다. 그 후에는, 상기한 바와 같이 기판 W의 회전과 상승에 의한 건조를 행한다. 세정액 L의 보충 시에 기판 W를 회전시키지 않고 정지시켜도 되지만, 기판 W를 회전시키도록 해도 된다.
막 두께 해석부(42)는, 측정된 세정액 L의 액막의 두께가, 소정의 역치의 범위의 상한보다도 두껍다고 판정한 경우, 액막이 너무 두껍다고 하여, 기구 제어부(41)로부터 구동 기구(35)로 지지부(34)의 회전 지시가 출력된다. 이로써, 지지부(34)와 함께 회전하는 기판 W의 세정액 L을, 원심력에 의해 비산시켜, 액막의 두께를 소정의 역치의 범위 내로 한다. 그 후에는, 상기한 바와 같이 기판 W의 회전과 상승에 의한 건조를 행한다.
[동작]
이상과 같은 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1)의 동작을, 상기한 도 1 및 도 2에 더하여, 도 3 내지 도 5의 설명도, 도 6의 흐름도, 도 7의 동작 설명도를 참조하여 설명한다. 또한, 이하와 같은 수순에 의해 기판 W를 처리하는 기판 처리 방법도, 본 실시 형태의 일 양태이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 처리 장치 S에 있어서 에칭 처리 후의 기판 W는, 반송 장치(200)에 의해 세정 장치(100)로 반입된다. 세정 장치(100)에 있어서는, 기판 W를 보유 지지한 지지부(12)가 회전하면서, 공급부(15)가 기판 W의 피처리면에 APM을 공급하여 알칼리 세정을 행한 후, DIW를 공급하는 것에 의한 순수 세정을 행한다. 또한, 순수 세정을 종료한 후, 기판 W의 피처리면에 IPA를 공급한다. 이로써, 기판 W의 피처리면 위에 퍼들된 DIW를 IPA로 치환한다. 반송 장치(200)는, 세정 후의 기판 W를 세정 장치(100)로부터 반출하고, 건조 장치(300)로 반입한다. 또한, 순수 세정이 종료된 후, DIW가 퍼들된 기판 W의 피처리면에 대하여, IPA로 치환하는 것은 반드시 행한다고는 할 수 없다. 즉, DIW에 의한 순수 세정만으로 세정 처리를 완료해도 된다.
도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이, 피처리면의 액막(DIW 또는 IPA)이 형성된 상태로, 건조 장치(300)의 건조실(31)의 개구(31a)로부터 반입된 기판 W를, 대기 위치 D에 있는 지지부(34)의 보유 지지 부재(34b)가 보유 지지한다(스텝 S01). 도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이, 측정부(37)의 검출부(37a)는, 기판 W 위의 막 두께를 측정한다(스텝 S02).
막 두께가 얇은 경우에는(스텝 S03의 소정 범위 미만), 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 공급부(38)가 기판 W의 액막에 세정액 L을 더 공급함으로써 막 두께를 조정한다(스텝 S04). 막 두께가 두꺼운 경우에는(스텝 S03의 소정 범위 초과), 지지부(34)가 회전함으로써, 회전하는 기판 W로부터 세정액 L을 날려 막 두께를 조정한다(스텝 S05).
막 두께가 적절한 경우 또는 조정 후에 막 두께가 적절하게 된 경우에는(스텝 S03의 소정 범위 내), 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 지지부(34)가 기판 W를 회전시키면서(스텝 S06), 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이, 건조 위치 U까지 상승함으로써, 기판 W를 가열부(32)에 접근시킨다(스텝 S07). 기판 W를, 가열부(32)에 의해 가열되기 전에 회전시킴으로써, 기판 W와 함께 기판 W의 피처리면 위의 세정액 L의 액막을 회전시켜 두고, 가열부(32)에 의해 가열되어, 기판 W의 피처리면과의 사이에 기층이 발생한 후에 있어서도, 관성력에 의해 세정액 L의 액막이 회전을 계속하여 원심력이 작용하도록 한다.
가열부(32)의 램프(32a)가 소정 시간(수초에서 십수초 이내의 범위 내에서) 점등함으로써, 기판 W를 라이덴프로스트 현상이 발생하는 온도(세정액 L의 비점 이상)까지 급속하게 가열하여, 기판 W의 피처리면 위의 세정액 L의 액막과 기판 W의 피처리면의 계면에서 발생하는 기층에 의해 세정액 L의 액막을 부상시켜 액체 방울로 하고, 원심력에 의해 세정액 L을 날려 건조시킨다(스텝 S08). 즉, 도 7의 (A)에 나타낸 바와 같이, 기판 W의 피처리면 위의 패턴 P에 접촉되어 있는 세정액 L은, 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 램프(32a)의 점등에 의해 기판 W만이 순시에 가열됨으로써, 기판 W의 피처리면과 세정액 L의 접하는 계면이 다른 부분의 세정액 L보다도 빠르게 기화를 시작하기 때문에, 패턴 P의 주위에, 액체(세정액 L)가 기화된 가스의 층, 즉 기층 G가 생성된다.
이 때문에, 도 7의 (C)에 나타낸 바와 같이, 인접하는 패턴 P 사이의 액체(세정액 L)는 기층 G에 의해 순시에 패턴 P 사이로부터 부상하고, 도 7의 (D)에 나타낸 바와 같이, 즉시 액체 방울화한다(라이덴프로스트 현상). 도면 중, 흑색 도포된 화살표로 나타낸 바와 같이, 세정액 L에는 회전에 의한 원심력이 가해져 있고, 생성된 각 액체 방울은 원심력에 의해, 기판 W 위로부터 날려지므로, 도 7의 (E)에 나타낸 바와 같이, 기판 W의 피처리면은 건조된다.
이와 같이 하여, 패턴 P 사이에 존재하는 세정액 L을, 패턴 P 사이로부터 부상하는 것을, 기판 W의 피처리면 전체에서 발생시킴으로써, 일부의 패턴 P 사이에 세정액 L이 잔류하는 것을 억제할 수 있고, 기판 W의 피처리면에 있어서의 액체의 건조 속도가 균일해지기 때문에, 잔류한 액체에 의한 도괴력(예를 들어, 표면 장력 등)에 의해 패턴 P가 도괴되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 기판 W의 피처리면 위의 세정액 L의 액막 두께가 적절한 두께로 조정되어 있다. 적절한 액막 두께보다 두꺼운 경우, 그 상태로 기판 W를 건조시키면, 기판 W의 피처리면 위에 줄무늬 형상의 워터마크가 발생하여, 건조 불량이 발생한다. 기판 W를 급속하게 가열하여 기판 W 위의 처리액을 액체 방울로 하는 경우, 처리액의 막 두께가 두꺼울수록, 액체 방울수가 많아진다. 액체 방울수가 많아지면, 회전하는 기판 W의 원심력에 의해 피처리면 밖으로 액체 방울이 배출될 때까지 기판 W의 피처리면과 접촉하는 접촉 개소가 증가하게 된다. 기판 W의 피처리면은 액체 방울과의 접촉 시의 기화열에 의해 냉각되는 점에서, 액체 방울수가 너무 많아지면, 급속 가열 중이라도 기판 W의 피처리면의 일부에 라이덴프로스트 현상이 발생하는 온도 이하로 되는 개소, 즉, 급속 건조가 아니라 통상 건조에 의해 건조시키는 부분이 발생한다. 이 경우, 예를 들어 피처리면 밖으로 배출되는 액체 방울이 이동하는 자국이 남아, 줄무늬 형상의 워터마크 등의 액 얼룩이 발생한다. 또한, 액체 방울수가 너무 많아지는 것에 의해, 일부의 세정액 L의 액체 방울이 기판 W로부터 배출되지 않고, 기판 W의 피처리면의 일부의 패턴 P 사이에 잔류하고, 그 개소에서 패턴 P의 도괴가 발생해 버린다. 이 때문에, 액 얼룩을 발생시키지 않는 적절한 액막 두께로 조정하여 기판 W를 가열하기 위해, 기판 W의 피처리면 위의 액체 방울수를 조정할 수 있어, 건조 불량의 발생을 억제할 수 있다.
그 후, 도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이, 지지부(34)는, 기판 W의 회전을 유지하면서, 대기 위치 D까지 하강한다(스텝 S09). 지지부(34)가 기판 W의 회전을 정지한 후(스텝 S10), 반송 장치(200)가 기판 W를 개구(31a)로부터 반출한다(스텝 S11).
[효과]
(1) 이상과 같은 본 실시 형태의 건조 장치(기판 건조 장치)(300)는, 기판 W를 가열하는 가열부(32)와, 피처리면 위에 처리액에 의한 액막이 형성된 상태의 기판 W가 반입되는 건조실(31)과, 건조실(31)로 반입된 기판 W를, 가열부(32)로부터 이격된 대기 위치 D에서 수취하는 지지부(34)와, 지지부(34)에 지지된 기판 W를 회전시키면서, 가열부(32)에 접근하는 건조 위치 U로 이동시키고, 가열부(32)에 의해 가열된 기판 W와의 사이에 기층이 발생한 액막을 기판 W의 회전에 의한 원심력에 의해 배출시키는 구동 기구(35)를 갖는다.
본 실시 형태의 기판 처리 장치(1)는, 기판 W를 회전시키면서 처리액을 공급함으로써 처리 장치 S와, 처리가 끝난 기판 W를 회전시키면서 처리액을 공급함으로써 세정하는 세정 장치(100)와, 세정 장치(100)에 있어서 세정된 기판 W를, 처리액에 의한 액막이 형성된 상태로 반출하고, 건조 장치(300)로 반입하는 반송 장치(200)를 갖는다.
이로써, 기판 W는, 건조실(31)로의 반입 시에는 가열부(32)로부터 이격된 대기 위치 D에 지지되므로, 가열부(32)의 주위로부터의 복사열에 의한 가열이 발생하는 일이 없어, 건조를 억제할 수 있다. 즉, 건조실(31)에 퍼들된 상태의 기판 W가 반입된 때, 가열부(32)에 이격된 대기 위치 D에 위치 부여된 지지부(34)에, 기판 W를 수취하여 지지시킴으로써, 가열부(32)에 의해 가열되는 창부(33) 등의 복사열(축열)에 의해, 기판 W의 피처리면 위에 퍼들된 세정액 L이 불균일하게 건조되고, 이것을 기인으로 한, 워터마크나 패턴 도괴가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이 복사열(투과창의 축열 온도)은, 기판 W 위의 처리액을 건조시켜 버릴 정도의 온도(처리액의 비점 이상)로 된다. 즉, 가열부(32)에 의해 반복해서 가열되는 창부(33)는, 가열부(32)가 기판 W를 가열시키는 온도보다도 높은 상태로 된다. 이러한 창부(33)에 대하여, 상기한 바와 같이 대기 위치 D는 이격된 위치로 되어 있으므로, 건조실(31)로 반입한 직후에, 복사열로 기판 W 위의 액막이 건조되어 버리는 것에 의한, 통상 건조(열에 의한 증발)가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전면 균일하게 건조시키지 않고, 기판 W의 피처리면의 일부분에 있어서 건조가 시작되는 것에 의한 패턴 도괴를 방지할 수 있다. 즉, 공급부(28)에 의해 액막을 조정하기 이전에, 패턴 도괴되어 버려, 가열부(32)에 의한 건조 처리하기 목전에 제품 불량을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 건조 시에는, 기판 W를 회전시키면서, 건조 위치 U로 이동시켜 가열부(32)에 의해 가열함으로써, 기층에 의해 부상한 액체 방울을 배출시켜 순시에 건조시킬 수 있다. 이 때문에, 불균일한 건조에 의한 패턴 폐색을 저감할 수 있다. 또한, 건조 시에는, 가열부(32)에 접근시키므로, 가열부(32)의 출력을 억제할 수 있다.
(2) 건조실(31)에는, 기판 W를 반출입시키기 위한 개구(31a)가 마련되고, 대기 위치 D는, 개구(31a)의 상부 에지 E보다도 하방이고, 건조 위치 U는, 개구(31a)의 상부 에지 E보다도 상방이다. 이 때문에, 기판 W의 반출입 시에 있어서, 가열부(32)로부터의 거리를 이격할 수 있어, 복사열에 의한 영향을 억제할 수 있다.
(3) 건조실(31)로 반입되어, 대기 위치 D에 있는 기판 W 위의 액막의 막 두께를 측정하는 측정부(37)와, 건조실(31)로 반입되어, 대기 위치 D에 있는 기판 W 위에 처리액을 공급하는 공급부(38)와, 측정부(37)에 의한 측정 결과에 따라, 구동 기구(35)와 공급부(38)를 제어함으로써, 대기 위치 D에 있는 기판 W 위의 액막의 막 두께를 조정하는 제어 장치(400)를 갖는다.
이로써, 복사열의 영향에 의해 건조가 억제되는 대기 위치 D에 있어서, 적절한 막 두께로 조정하고 나서, 기판 W를 건조시킬 수 있다. 막 두께가 얇으면, 대기 위치 D로부터 건조 위치 U로 기판 W를 상승시킬 때, 창부(33)의 복사열로 기판 W의 피처리면 위의 액막이 불균일하게 건조되어 버리기 때문에, 가열 처리를 실행하기 전의 단계에서, 일부의 패턴 P에 있어서의 패턴 도괴가 발생해 버린다. 즉, 액막이 복사열로 증발 건조한다는 통상의 건조 상태가 발생해 버린다. 또한, 막 두께가 두꺼운 경우는, 전술한 바와 같이, 액체 방울수가 증가하므로, 회전하는 기판 W의 원심력에 의해 피처리면 밖으로 액체 방울이 배출될 때까지, 기판 W의 피처리면과 접촉하는 접촉 개소가 증가하게 된다. 기판 W의 피처리면은, 액체 방울과의 접촉 시의 기화열에 의해 냉각되는 점에서, 액체 방울수가 너무 많아지면, 급속 가열 중이라도 기판 W의 피처리면의 일부에 라이덴프로스트 현상이 발생하는 온도 이하로 되는 개소, 즉, 급속 건조가 아니라 통상 건조에 의해 건조시키는 부분이 발생해 버린다. 본 실시 형태에서는, 적절한 막 두께로 조정하고 나서 기판 W를 건조시키기 때문에, 이러한 통상 건조에 의한 건조 상태가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
(4) 건조 위치 U는, 처리액을 기판 W에 공급하는 공급 위치에 있는 공급부(38)보다도 상방에 있다. 이 때문에, 기판 W를 회전시키면서, 공급 위치보다도 상방에 있는 건조 위치 U까지 상승시킴으로써, 미리 액막에 원심력을 부여할 수 있고, 라이덴프로스트 현상에 의해 발생한 액체 방울을 원심력에 의해 배출할 수 있다. 한편, 회전시키지 않는 상태로 기판 W를 건조 위치 U까지 상승시켰다고 해도, 액막 자체에 원심력이 가해지지 않는다. 그리고, 가열부(32)에 의한 가열로, 라이덴프로스트 현상에 의해 액막이 패턴 P로부터 부상한 때, 기판 W의 회전을 개시해도, 이미 부상해 버린 액막에 대해서는, 원심력이 가해지지 않는다. 즉, 액체 방울과 기판 W의 피처리면의 계면(액체 방울의 주위는 기화된 세정액 L의 기층의 상태)에서는, 액체 방울은 소위 떠 있는 상태로 되어, 액체 방울에 대하여 기판 W의 회전력이 가해지지 않는다. 이 때문에, 액체 방울은, 기판 W의 피처리면 위로부터 배출할 수 없다. 본 실시 형태에서는, 기판 W를 회전시키면서, 공급 위치보다도 상방에 있는 건조 위치 U까지 상승시키므로, 액막에 원심력을 부여하여 배출할 수 있다.
(5) 구동 기구(35)는, 건조 위치 U에 있어서 기판 W를 건조시킨 후, 지지부(34)에 지지된 기판 W를 회전시키면서, 대기 위치 D로 이동시킨다. 이 때문에, 기판 W로부터 배출된 직후에 주위에 떠 있는 액체(미스트의 분위기)가, 기판 W에 재부착되는 것이 방지된다.
(변형예)
(1) 도 8에 나타낸 바와 같이, 처리액의 종류에 따라, 가열부(32)와의 간격이 다른 위치에, 복수의 건조 위치 U1, U2가 설정되어 있어도 된다. 예를 들어, IPA를 포함하는 경우에는, IPA의 휘발성이 높으므로, 가열부(32)와의 거리가 긴 건조 위치 U1로 한다. 순수뿐인 경우에는, IPA보다는 증발하기 어려우므로, 가열부(32)와의 거리가 짧은 건조 위치 U2로 한다. 이 차는, 예를 들어 10㎜ 정도이다. 또한, 건조 위치 U1, U2는, 미리 실험 등으로 구해지고, 최적의 위치를 설정할 수 있다.
(2) 건조실(31)의 내벽에, 처리액에 의한 재질 변화를 억제하는 코팅이 실시되어 있어도 된다. 건조실(31)의 내부에는, 처리액의 액적이 비산됨과 함께, 가열에 의한 수증기가 발생하여 전체에 퍼진다. 따라서, 예를 들어 건조실(31)의 재질로서, 반사율이 높은 알루미늄을 사용한 경우, 장기간 고온이고 또한 증기 분위기 중에 놓여지기 때문에, 산화알루미늄으로 변화되어 백색화가 발생한다. 그래서, 건조실(31)의 내벽에, 이산화규소를 주성분으로 하는 실리카 코팅을 실시함으로써, 재질 변화를 방지할 수 있다. 이로써, 파티클이나 금속 오염의 발생을 방지하는 것이 가능하게 된다.
(3) 창부(33)를 냉각하는 냉각 장치를 마련하여, 복사열의 영향을 억제해도 된다. 예를 들어, 창부(33)의 석영을 이중으로 하고, 사이에 냉각 가스를 유통시켜도 된다. 단, 이 경우에도, 저하되는 온도에는 한계가 있기 때문에, 가열부(32)로부터 이격된 대기 위치 D를 설정할 필요는 있다.
(4) 처리 장치 S의 처리는, 최종적으로 세정과 건조가 필요해지는 처리라면, 처리의 내용 및 처리액은, 상기에서 예시한 것에 한정되지는 않는다. 처리 대상이 되는 기판 W 및 처리액에 대해서도, 상기에서 예시한 것에 한정되지는 않는다.
[다른 실시 형태]
이상, 본 발명의 실시 형태 및 각 부의 변형예를 설명했지만, 이 실시 형태나 각 부의 변형예는, 일례로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 상술한 이들 신규의 실시 형태는, 기타의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구범위에 기재된 발명에 포함된다.
1: 기판 처리 장치
11: 세정실
11a: 개구
11b: 도어
12: 지지부
13: 회전 기구
14: 컵
15: 공급부
15a: 노즐
15b: 이동 기구
20: 핸들링 장치
21: 로봇 핸드
22: 이동 기구
31: 건조실
31a: 개구
31b: 도어
32: 가열부
32a: 램프
33: 창부
34: 지지부
34a: 회전 테이블
34b: 보유 지지 부재
34c: 회전축
35: 구동 기구
35a: 회전부
35b: 승강부
36: 컵
37: 측정부
37a: 검출부
37b: 요동 암
37c: 요동 기구
38: 공급부
38a: 노즐
38b: 요동 암
38c: 요동 기구
41: 기구 제어부
42: 막 두께 해석부
43: 가열 제어부
100: 세정 장치
200: 반송 장치
300: 건조 장치
400: 제어 장치

Claims (7)

  1. 기판을 가열하는 가열부와,
    상기 가열부가 수용되어, 피처리면 위에 처리액에 의한 액막이 형성된 상태의 상기 기판이 반입되는 건조실과,
    상기 건조실로 반입된 상기 기판을, 상기 가열부로부터 이격된 대기 위치에서 수취하는 지지부와,
    상기 지지부에 지지된 상기 기판을 회전시키면서, 상기 가열부에 접근하는 건조 위치로 이동시켜, 상기 가열부에 의해 가열된 상기 기판과의 사이에 기층이 발생한 상기 액막을, 상기 기판의 회전에 의한 원심력에 의해 배출시키는 구동 기구를
    갖는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 건조실에는, 상기 기판을 반출입시키기 위한 개구가 마련되고,
    상기 대기 위치는, 상기 개구의 상부 에지보다도 하방이고,
    상기 건조 위치는, 상기 개구의 상부 에지보다도 상방인 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 건조실에 반입되어, 상기 대기 위치에 있는 상기 지지부에 지지된 상기 기판의 피처리면 위의 상기 액막의 막 두께를 측정하는 측정부와,
    상기 건조실로 반입되어, 상기 대기 위치에 있는 상기 지지부에 지지된 상기 기판의 피처리면 위에 상기 처리액을 공급하는 공급부와,
    상기 측정부에 의한 측정 결과에 따라, 상기 구동 기구와 상기 공급부를 제어함으로써, 상기 대기 위치에 있는 상기 기판의 피처리면 위의 상기 액막의 막 두께를 조정하는 제어 장치를
    갖는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 건조 위치는, 상기 처리액을 상기 기판에 공급하는 공급 위치에 있는 상기 공급부보다도 상방에 있는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 처리액의 종류에 따라, 상기 가열부와의 간격이 다른 위치에, 복수의 상기 건조 위치가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구동 기구는, 상기 건조 위치에 있어서 상기 기판을 건조시킨 후, 상기 지지부에 지지된 상기 기판을 회전시키면서, 상기 대기 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  7. 기판을 회전시키면서 처리액을 공급함으로써 처리하는 처리 장치와,
    처리가 끝난 상기 기판을 회전시키면서 상기 처리액을 공급함으로써 세정하는 세정 장치와,
    제1항 또는 제2항에 기재된 기판 건조 장치와,
    상기 세정 장치에 있어서 세정된 상기 기판을, 상기 처리액에 의한 상기 액막이 형성된 상태로 반출하고, 상기 기판 건조 장치로 반입하는 반송 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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