KR20230112052A - 기판 처리 방법 및 이온 액체 - Google Patents

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KR20230112052A
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다케오 나카노
히로카즈 우에다
미츠아키 이와시타
나오키 우메시타
류이치 아사코
겐이치 우키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 패턴 도괴를 억제할 수 있는 기술을 제공한다. 본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 방법은, 패턴이 형성된 기판의 표면에 이온 액체를 공급하여, 상기 기판의 표면에 상기 이온 액체의 막을 형성하는 공정을 갖고, 상기 이온 액체는, 탄소수가 6 이상인 탄화수소쇄를 포함하는 양이온을 갖고, 상기 탄화수소쇄는, 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있다.

Description

기판 처리 방법 및 이온 액체{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND IONIC LIQUID}
본 개시는 기판 처리 방법 및 이온 액체에 관한 것이다.
패턴이 형성된 기판의 표면에 건조 방지용 액체로서 이소프로필알코올(IPA)을 액막 형성한 후에, 기판에 대하여 초임계 처리를 실시하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
국제 공개 제2017/150038호
본 개시는, 패턴 도괴를 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 방법은, 패턴이 형성된 기판의 표면에 이온 액체를 공급하여, 상기 기판의 표면에 상기 이온 액체의 막을 형성하는 공정을 갖고, 상기 이온 액체는, 탄소수가 6 이상인 탄화수소쇄를 포함하는 양이온을 갖고, 상기 탄화수소쇄는, 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있다.
본 개시에 의하면, 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 관한 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 기판 처리 방법을 도시하는 단면도이다.
도 3은 세정 장치의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 4는 도포 장치의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 5는 초임계 처리 장치의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 6은 기판 처리 시스템의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 7은 기판 처리 시스템이 다른 일례를 도시하는 개략도이다.
도 8은 이온 액체의 설명도(1)이다.
도 9는 이온 액체의 설명도(2)이다.
도 10은 이온 액체의 표면 장력의 해석 결과를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 개시의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대해서 설명한다. 첨부의 전체 도면 중, 동일하거나 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일하거나 또는 대응하는 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
〔기판 처리 방법〕
도 1 및 도 2를 참조하여, 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에 대해서 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 세정 공정 S10, 이온 액체 도포 공정 S20 및 건조 공정 S30을 포함한다.
세정 공정 S10은, 패턴(11)이 형성된 기판(W)의 표면에, 약액 및 린스액을 미리 정해진 순으로 공급하여, 기판(W)의 표면을 세정하는 것을 포함한다(도 2의 (a) 참조). 기판(W)은, 예를 들어 반도체 웨이퍼이다. 약액은, 알칼리성 약액인 SC1액(암모니아와 과산화수소수의 혼합액)을 포함한다. 기판(W)의 표면에 SC1액을 공급함으로써, 기판(W)의 표면에 부착된 파티클이나 유기성 오염 물질을 제거할 수 있다. 약액은, 산성 약액인 희불산 수용액(DHF)을 포함하고 있어도 된다. 기판(W)의 표면에 DHF를 공급함으로써, 기판(W)의 표면에 생긴 자연 산화막을 제거할 수 있다. 린스액은, 탈이온수(DIW)를 포함한다. 세정 공정 S10의 일례로서는, SC1액에 의한 파티클이나 유기성 오염 물질의 제거, DIW에 의한 린스 세정, DHF에 의한 자연 산화막의 제거, 및 DIW에 의한 린스 세정을 이 순으로 행하는 것을 포함한다. 단, 세정 공정 S10은, 이것에 한정되지 않는다.
이온 액체 도포 공정 S20은, 표면이 세정된 기판(W)의 표면에 이온 액체를 공급하여, 기판(W)의 표면에 이온 액체의 막(12)을 형성하는 것을 포함한다(도 2의 (b) 참조). 이온 액체는, 기판(W)의 표면에서 액 고임됨과 함께, 기판(W)의 표면에 형성된 패턴(11) 내로 들어가서, 이온 액체의 막(12)을 형성한다.
이온 액체는, 양이온(카티온) 및 음이온(아니온)을 갖는다.
양이온으로서는, 탄소수가 6 이상인 탄화수소쇄(이하, 「제1 탄화수소쇄」라고도 함)를 포함하고, 제1 탄화수소쇄의 적어도 하나의 수소(H) 원자가 불소(F) 원자로 치환된 것을 이용할 수 있다. 불소 원자는 수소 원자보다도 원자 반경이 크므로, CF기는 CH기보다도 배제 체적이 커진다. 그 때문에, 탄화수소쇄의 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 양이온을 갖는 이온 액체는, 탄화수소쇄의 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있지 않은 양이온을 갖는 이온 액체보다도 저밀도가 된다. 이에 의해, 이온 액체를 구성하는 분자끼리의 분자간력이 작아져, 이온 액체의 표면 장력이 작아진다. 그 결과, 건조 공정 S30에서 기판(W)을 건조시켜서 기판(W)의 표면에 형성된 이온 액체의 막(12)을 제거할 때 인접하는 패턴(11)끼리 중첩되는 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
제1 탄화수소쇄는, 선단에 위치하는 탄소(C) 원자에 결합하는 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 선단에 위치하는 CH기가 CF기와 치환되어도 비극성이 되므로, 인접하는 분자와의 사이의 분자간력이 특히 작아져서, 이온 액체의 표면 장력을 보다 낮게 할 수 있다. 이 경우, 제1 탄화수소쇄는, 선단에 위치하는 탄소 원자보다도 기단측에 위치하는 탄소 원자에 결합하는 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있어도 되고, 치환되어 있지 않아도 된다. 보다 저밀도로 되는 관점에서, 제1 탄화수소쇄는, 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는 것이 보다 바람직하다.
양이온은, 제1 탄화수소쇄 이외에, 다른 탄화수소쇄를 포함하고 있어도 된다. 다른 탄화수소쇄는, 저표면 장력화라는 관점에서, 제1 탄화수소쇄와 마찬가지로 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는 것이 바람직하고, 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는 것이 보다 바람직하다.
양이온의 중심 원소는, 예를 들어 질소(N), 인(P), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga)이면 된다.
음이온은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 탄화수소쇄(이하, 「제2 탄화수소쇄」라고도 함)를 포함하는 것을 이용할 수 있다. 이 경우, 제2 탄화수소쇄는, 저표면 장력화라는 관점에서, 제1 탄화수소쇄와 마찬가지로 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는 것이 바람직하고, 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는 것이 보다 바람직하다.
이온 액체는, 25℃에서의 표면 장력이 30mN/m 이하인 것이 바람직하고, 25℃에서의 표면 장력이 20mN/m 이하인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 이온 액체가 패턴(11) 내로 들어가기 쉬워진다.
이온 액체로서는, BHDP(tributyl(hexadecyl)phosphonium)-DSS(2,2-dimethyl-2-silapentane-5-sulfonate), BDDP(tributyl(dodecyl)phosphonium)-DSS 및 BHDA(tributyl(hexadecyl)ammonium)-DSS의 탄화수소쇄의 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 것을 적합하게 이용할 수 있다. 이온 액체는, BHDP-DSS의 양이온(BHDP)의 중심 원소인 인(P)을 알루미늄(Al) 또는 갈륨(Ga)으로 치환한 이온 액체의 탄화수소쇄의 적어도 하나의 수소 원자를 불소 원자로 치환된 것이어도 된다. 단, 이온 액체는 이들에 한정되지 않는다.
건조 공정 S30은, 기판(W)의 표면에 형성된 이온 액체의 막(12)을 건조시켜서 제거하는 것을 포함한다(도 2의 (c) 참조). 건조 공정 S30은, 이온 액체의 막(12)이 형성된 기판(W)에 대하여 초임계 처리를 실시하는 것을 포함한다.
초임계 처리에서는, 처리 용기의 내부에 기판(W)을 수용하고, 이어서 미리 정해진 유량으로 31℃, 7.5MPa 이상으로 가열, 가압된 초임계 CO2를 처리 용기 내에 도입한다. 이때, 기판(W)의 표면에서는, 기판(W)의 표면에 액고임된 이온 액체의 막(12)이 초임계 CO2와 접촉해서 초임계 CO2에 추출되어, 기판(W)의 표면으로부터 이온 액체의 막(12)이 제거된다. 또한, 시간의 경과와 함께 초임계 CO2는 기판(W)의 표면에 형성된 패턴(11) 내에 진입하여, 패턴(11) 내의 이온 액체의 막(12)을 추출해서 제거한다. 그 결과, 패턴(11) 내를 채우고 있었던 이온 액체의 막(12)은, 초임계 CO2로 치환되어, 기판(W)의 표면으로부터 제거된다.
그런데, 기판(W)의 표면에서 이온 액체가 초임계 CO2와 충분히 치환되지 않을 경우, 이온 액체의 막(12)의 표면 장력이 크면, 패턴(11) 내에 잔류하는 이온 액체의 막(12)의 표면 장력이 패턴(11)에 작용했을 때 패턴(11)이 도괴하는 경우가 있다. 이에 반해, 실시 형태에 따르면, 이온 액체는 탄소수가 6 이상인 탄화수소쇄를 포함하는 양이온을 갖고, 해당 탄화수소쇄는 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있다. 이에 의해, 이온 액체가 저표면 장력화되어 있으므로, 패턴(11) 내에 이온 액체의 막(12)이 잔류하고 있어도, 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
또한, 건조 공정 S30에서는, 초임계 처리 대신에, 기판(W)에 대하여 물리적 조작을 행함으로써, 기판(W)의 표면의 이온 액체의 막(12)을 박리시켜서 제거해도 된다. 물리적 조작으로서는, 예를 들어 기판(W)의 수평 이동, 회전, 경사를 들 수 있다. 또한, 이온 액체를 상전이 시켜서, 이온 액체의 막(12)의 점성을 저하시켜도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에 의하면, 패턴(11)이 형성된 기판(W)의 표면에 이온 액체를 공급하여, 기판(W)의 표면에 이온 액체의 막(12)을 형성하는 이온 액체 도포 공정 S20을 갖는다. 이온 액체 도포 공정 S20에서 사용되는 이온 액체는, 탄소수가 6 이상인 탄화수소쇄를 포함하는 양이온을 갖고, 해당 탄화수소쇄는 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있다.
불소(F) 원자는 수소(H) 원자보다도 원자 반경이 크므로, CF기는 CH기보다도 배제 체적이 커진다. 그 때문에, 탄화수소쇄의 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 양이온을 갖는 이온 액체는, 탄화수소쇄의 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있지 않은 양이온을 갖는 이온 액체보다도 저밀도가 된다. 이에 의해, 이온 액체를 구성하는 분자끼리의 분자간력이 작아져, 이온 액체의 표면 장력이 작아진다. 그 결과, 기판(W)을 건조시켜서 기판(W)의 표면에 형성된 이온 액체의 막(12)을 제거할 때 인접하는 패턴끼리 중첩되는 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에 의하면, 세정 공정 S10 후에 이소프로필알코올(IPA) 대신에 이온 액체를 사용해서 기판(W)을 건조시킨다. 이온 액체는 고온 하에서도 사용할 수 있으므로, IPA에 비해서 수분의 도입량이 매우 적어진다. 그 때문에, 패턴 도괴가 생기기 어렵다. 또한, 이온 액체는 기화하지 않으므로, IPA와 같은 기화에 의한 결로를 억제할 수 있다. 또한, 이온 액체는 도전성 액체이므로, 이온 액체에 의해 기판(W)의 정전기를 제거할 수 있다.
〔세정 장치〕
도 3을 참조하여, 실시 형태에 관한 기판 처리 방법의 세정 공정 S10을 실시 가능한 세정 장치(100)에 대해서 설명한다.
세정 장치(100)는, 예를 들어 스핀 세정에 의해 기판(W)을 1매씩 세정하는 매엽식 장치이다. 세정 장치(100)는, 챔버(110), 보유 지지 기구(120), 액 토출부(130), 액 수용부(140) 및 제어부(190)를 갖는다.
챔버(110)는, 처리 공간을 형성한다. 챔버(110)의 저부에는, 배액구(111) 및 배기구(112)가 형성되어 있다. 배액구(111)는, 챔버(110) 내의 약액 및 린스액을 배출한다. 배기구(112)는, 챔버(110)의 내부를 배기한다.
보유 지지 기구(120)는, 챔버(110) 내에 배치되어 있다. 보유 지지 기구(120)는, 기판(W)을 대략 수평하게 보유 지지하여, 연직축 주위로 회전함으로써 기판(W)을 회전시킨다. 보유 지지 기구(120)의 내부에는, 약액 공급로(121)가 형성되어 있다. 약액 공급로(121)는, 보유 지지 기구(120)에 보유 지지된 기판(W)의 이면에 약액 및 린스액을 공급한다. 이에 의해, 기판(W)의 이면의 세정 처리가 행하여진다.
액 토출부(130)는, 암(131) 및 노즐(132)을 포함한다. 암(131)은, 회전하는 기판(W)의 상방으로 진입 가능하게 구성된다. 노즐(132)은, 암(131)의 선단에 마련되어 있다. 노즐(132)은, 약액 및 린스액을 토출 가능하게 구성된다. 액 토출부(130)는, 회전하는 기판(W)의 상방으로 암(131)을 진입시켜, 노즐(132)로부터 약액 및 린스액을 미리 정해진 순으로 공급한다. 이에 의해, 기판(W)의 표면의 세정 처리가 행하여진다. 세정 처리는, 예를 들어 SC1액에 의한 파티클이나 유기성 오염 물질의 제거, DIW에 의한 린스 세정, DHF에 의한 자연 산화막의 제거 및 DIW에 의한 린스 세정을 이 순으로 행하는 것을 포함한다. 단, 세정 처리는 이것에 한정되지 않는다.
액 수용부(140)는, 기판(W)으로부터 흘러 떨어지거나, 털어내지거나 하는 약액 및 린스액을 받아내어, 배액구(141)를 통해서 배출한다.
제어부(190)는, 세정 공정 S10을 세정 장치(100)에 실행시키는 컴퓨터 실행 가능한 지시를 처리한다. 제어부(190)는, 세정 공정 S10을 실행하도록 세정 장치(100)의 각 요소를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어부(190)는, 예를 들어 컴퓨터를 포함한다. 컴퓨터는, 예를 들어 CPU, 기억부 및 통신 인터페이스를 포함한다.
〔도포 장치〕
도 4를 참조하여, 실시 형태에 관한 기판 처리 방법의 이온 액체 도포 공정 S20을 실시 가능한 도포 장치의 일례인 진공 슬릿 코터(200)에 대해서 설명한다.
진공 슬릿 코터(200)는, 챔버(210), 액체 공급부(220), 액체 순환부(230) 및 제어부(290)를 갖는다.
챔버(210)는, 내부에 기판(W)을 수납하는 밀폐 구조의 처리 공간(211)을 형성한다. 챔버(210) 내에는, 스테이지(212)가 마련되어 있다. 스테이지(212)는, 기판(W)을 대략 수평인 상태에서 보유 지지한다. 스테이지(212)는, 구동 기구(213)에 의해 회전하는 회전축(214)의 상단에 접속되어 있어, 회전 가능하게 구성된다. 스테이지(212)의 하방의 주위에는, 상방측이 개구되는 액 수용부(215)가 마련되어 있다. 액 수용부(215)는, 기판(W)으로부터 흘러 떨어지거나, 털어내지거나 하는 이온 액체를 받아내어 저류한다. 챔버(210)의 내부는, 압력 제어 밸브 및 진공 펌프 등을 포함하는 배기 시스템(도시하지 않음)에 의해 배기된다.
액체 공급부(220)는, 슬릿 노즐(221)을 포함한다. 슬릿 노즐(221)은, 기판(W)의 상방을 수평 방향으로 이동함으로써, 액체 순환부(230)로부터의 건조 방지용 이온 액체를 스테이지(212)에 적재된 기판(W)의 표면에 공급한다.
액체 순환부(230)는, 액 수용부(215)에 저류된 이온 액체를 회수해서 슬릿 노즐(221)에 공급한다. 액체 순환부(230)는, 압축기(231), 원액 조(232), 캐리어 가스 공급원(233), 세정부(234) 및 pH 센서(235, 236)를 포함한다.
압축기(231)는, 배관(239a)을 통해서 액 수용부(215)와 접속되어 있어, 액 수용부(215)에 저류된 이온 액체를 회수하여, 예를 들어 대기압 이상으로 압축한다. 압축기(231)는, 배관(239b)을 통해서 원액 조(232)와 접속되어 있어, 배관(239b)을 통해서 압축한 이온 액체를 원액 조(232)에 수송한다. 배관(239a)에는, 예를 들어 밸브, 유량 제어기(모두 도시하지 않음)가 개재 설치되어 있다. 예를 들어, 밸브의 개폐를 제어함으로써, 압축기(231)로부터 원액 조(232)에의 이온 액체의 수송을 정기적으로 행한다.
원액 조(232)는, 이온 액체를 저류한다. 원액 조(232)에는, 배관(239b 내지 239d)의 일단이 삽입되어 있다. 배관(239b)의 타단은 압축기(231)에 접속되어 있어, 원액 조(232)에는 배관(239b)을 통해서 압축기(231)로 압축된 이온 액체가 공급된다. 배관(239c)의 타단은 캐리어 가스 공급원(233)에 접속되어 있어, 원액 조(232)에는 배관(239c)을 통해서 캐리어 가스 공급원(233)으로부터 질소(N2) 가스 등의 캐리어 가스가 공급된다. 배관(239d)의 타단은 슬릿 노즐(221)에 접속되어 있어, 캐리어 가스와 함께 원액 조(232) 내의 이온 액체가 배관(239d)을 통해서 슬릿 노즐(221)에 수송된다. 배관(239b 내지 239d)에는, 예를 들어 밸브, 유량 제어기(모두 도시하지 않음)가 개재 설치되어 있다.
캐리어 가스 공급원(233)은, 배관(239c)을 통해서 원액 조(232)와 접속되어 있어, 배관(239c)을 통해서 원액 조(232)에 N2 가스 등의 캐리어 가스를 공급한다.
세정부(234)는, 배관(239b)에 개재 설치되어 있다. 세정부(234)는, 압축기(231)로부터 수송된 이온 액체를 세정한다. 세정부(234)에는 배수관(239e)이 접속되어 있어, 특성이 열화된 이온 액체는 배수관(239e)을 통해서 배출된다. 예를 들어, 세정부(234)는, pH 센서(236)의 검출값에 기초하여, 이온 액체를 재이용할지 또는 배출할지를 제어한다. 또한, 예를 들어 세정부(234)는, pH 센서(235)의 검출값에 기초하여, 이온 액체를 재이용할지 또는 배출할지를 제어해도 된다. 또한, 예를 들어 세정부(234)는, pH 센서(235) 및 pH 센서(236)의 검출값에 기초하여, 이온 액체를 재이용할지 또는 배출할지를 제어해도 된다.
pH 센서(235)는, 압축기(231)에 마련되어 있고, 압축기(231) 내의 이온 액체의 수소 이온 지수(pH)를 검출한다.
pH 센서(236)는, 세정부(234)에 마련되어 있고, 세정부(234) 내의 이온 액체의 수소 이온 지수(pH)를 검출한다.
제어부(290)는, 이온 액체 도포 공정 S20을 진공 슬릿 코터(200)에 실행시키는 컴퓨터 실행 가능한 지시를 처리한다. 제어부(290)는, 이온 액체 도포 공정 S20을 실행하도록 진공 슬릿 코터(200)의 각 요소를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어부(290)는, 예를 들어 컴퓨터를 포함한다. 컴퓨터는, 예를 들어 CPU, 기억부 및 통신 인터페이스를 포함한다.
〔초임계 처리 장치〕
도 5를 참조하여, 실시 형태에 관한 기판 처리 방법의 건조 공정 S30을 실시 가능한 건조 장치의 일례인 초임계 처리 장치(300)에 대해서 설명한다.
초임계 처리 장치(300)는, 기판(W)의 표면에 부착된 건조 방지용 액체인 이온 액체를 제거하는 처리가 행하여지는 장치이다. 초임계 처리 장치(300)는, 처리 용기(310), 유체 공급부(320), 배출부(330) 및 제어부(390)를 갖는다.
처리 용기(310)는, 예를 들어 직경 300mm의 기판(W)을 수용 가능한 처리 공간을 형성한다. 처리 용기(310)에는, 압력계(311)가 마련되어 있다. 압력계(311)는, 처리 용기(310)의 내부 압력을 검출하여, 검출값을 제어부(390)에 출력한다.
유체 공급부(320)는, 유체 공급원(321), 유체 공급 라인(322), 개폐 밸브(323), 필터(324) 및 유량 조정 밸브(325)를 포함한다.
유체 공급원(321)은, 예를 들어 액체 CO2를 저류하는 CO2 봄베와, CO2 봄베로부터 공급된 액체 CO2를 승압해서 초임계 상태로 하기 위한 시린지 펌프나 다이어프램 펌프 등으로 이루어지는 승압 펌프를 구비하고 있다. 도 5는, CO2 봄베나 승압 펌프를 총괄적으로 봄베 형상으로 나타낸다.
유체 공급 라인(322)은, 처리 용기(310)와 유체 공급원(321)을 접속한다. 유체 공급 라인(322)은, 유체 공급원(321)으로부터 처리 용기(310)에 고압 유체인 초임계 CO2를 공급한다.
개폐 밸브(323), 필터(324) 및 유량 조정 밸브(325)는, 유체 공급 라인(322)에 개재 설치되어 있다. 개폐 밸브(323)는, 처리 용기(310)에의 초임계 CO2의 공급, 정지에 맞춰서 개폐한다. 필터(324)는, 유체 공급 라인(322)을 흐르는 초임계 CO2에 포함되는 불순물을 제거한다. 유량 조정 밸브(325)는, 유체 공급 라인(322)을 흐르는 초임계 CO2의 유량을 조정한다. 유체 공급원(321)으로부터 공급된 초임계 CO2는, 유량 조정 밸브(325)로 유량이 조정되어, 처리 용기(310)에 공급된다. 유량 조정 밸브(325)는, 예를 들어 니들 밸브 등으로 구성되어, 유체 공급원(321)으로부터의 초임계 CO2의 공급을 차단하는 차단부로서도 기능한다.
배출부(330)는, 배출 라인(331), 감압 밸브(332) 및 압력 컨트롤러(333)를 포함한다. 배출 라인(331)은, 처리 용기(310)의 측벽에 접속되어 있다. 배출 라인(331)은, 처리 용기(310) 내의 유체를 배출한다. 압력 컨트롤러(333)는, 감압 밸브(332)와 접속되어 있다. 압력 컨트롤러(333)는, 처리 용기(310)에 마련된 압력계(311)로부터 취득한 처리 용기(310) 내의 압력의 측정값과, 미리 정해진 압력의 설정값에 기초하여, 감압 밸브(332)의 개방도를 조정한다.
제어부(390)는, 건조 공정 S30을 초임계 처리 장치(300)에 실행시키는 컴퓨터 실행 가능한 지시를 처리한다. 제어부(390)는, 건조 공정 S30을 실행하도록 초임계 처리 장치(300)의 각 요소를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어부(390)는, 예를 들어 컴퓨터를 포함한다. 컴퓨터는, 예를 들어 CPU, 기억부 및 통신 인터페이스를 포함한다.
〔기판 처리 시스템〕
도 6을 참조하여, 실시 형태에 관한 기판 처리 방법을 실시 가능한 기판 처리 시스템의 일례에 대해서 설명한다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 시스템(PS1)은, 대기 장치로서 구성된다.
기판 처리 시스템(PS1)은, 대기 반송 모듈(TM1), 프로세스 모듈(PM11 내지 PM14), 버퍼 모듈(BM11, BM12) 및 로더 모듈(LM1) 등을 구비한다.
대기 반송 모듈(TM1)은, 평면으로 보아 대략 사각 형상을 갖는다. 대기 반송 모듈(TM1)은, 대향하는 2개의 측면에 프로세스 모듈(PM11 내지 PM14)이 접속되어 있다. 대기 반송 모듈(TM1)의 다른 대향하는 2개의 측면 중, 한쪽 측면에는 버퍼 모듈(BM11, BM12)이 접속되어 있다. 대기 반송 모듈(TM1)은, 불활성 가스 분위기의 반송실을 갖고, 내부에 반송 로봇(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 반송 로봇은, 선회, 신축, 승강 가능하게 구성되어 있다. 반송 로봇은, 후술하는 제어부(CU1)가 출력하는 동작 지시에 기초하여 기판(W)을 반송한다. 예를 들어, 반송 로봇은, 선단에 배치된 포크로 기판(W)을 보유 지지하여, 버퍼 모듈(BM11, BM12)과 프로세스 모듈(PM11 내지 PM14)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 또한, 포크는, 피크, 엔드 이펙터라고도 칭해진다.
프로세스 모듈(PM11 내지 PM14)은, 처리실을 갖고, 내부에 배치된 스테이지(도시하지 않음)를 갖는다. 프로세스 모듈(PM11 내지 PM14)은, 상술한 세정 장치(100) 및 초임계 처리 장치(300)를 포함한다. 프로세스 모듈(PM11 내지 PM14)은, 세정 장치(100) 및 초임계 처리 장치(300) 이외의 장치를 포함하고 있어도 된다. 대기 반송 모듈(TM1)과 프로세스 모듈(PM11 내지 PM14)은, 개폐 가능한 게이트 밸브(G11)로 칸막이되어 있다.
버퍼 모듈(BM11, BM12)은, 대기 반송 모듈(TM1)과 로더 모듈(LM1)의 사이에 배치되어 있다. 버퍼 모듈(BM11, BM12)은, 내부에 배치된 스테이지를 갖는다. 기판(W)은, 버퍼 모듈(BM11, BM12)을 통해서, 대기 반송 모듈(TM1)과 로더 모듈(LM1)의 사이에서 전달된다. 버퍼 모듈(BM11, BM12)과 대기 반송 모듈(TM1)은, 개폐 가능한 게이트 밸브(G12)로 칸막이되어 있다. 버퍼 모듈(BM11, BM12)과 로더 모듈(LM1)은, 개폐 가능한 게이트 밸브(G13)로 칸막이되어 있다.
로더 모듈(LM1)은, 대기 반송 모듈(TM1)에 대향해서 배치되어 있다. 로더 모듈(LM1)은, 예를 들어 EFEM(Equipment Front End Module)이다. 로더 모듈(LM1)은, 직육면체상이며, FFU(Fan Filter Unit)를 구비하고, 대기압 분위기로 유지된 대기 반송실이다. 로더 모듈(LM1)의 길이 방향을 따른 하나의 측면에는, 2개의 버퍼 모듈(BM11, BM12)이 접속되어 있다. 로더 모듈(LM1)의 길이 방향을 따른 다른 측면에는, 로드 포트(LP11 내지 LP14)가 접속되어 있다. 로드 포트(LP11 내지 LP14)에는, 복수(예를 들어 25매)의 기판(W)을 수용하는 용기(도시하지 않음)가 적재된다. 용기는, 예를 들어 FOUP(Front-Opening Unified Pod)이다. 로더 모듈(LM1) 내에는, 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 반송 로봇은, 로더 모듈(LM1)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 구성됨과 함께, 선회, 신축, 승강 가능하게 구성되어 있다. 반송 로봇은, 제어부(CU1)가 출력하는 동작 지시에 기초하여 기판(W)을 반송한다. 예를 들어, 반송 로봇은, 선단에 배치된 포크로 기판(W)을 보유 지지하여, 로드 포트(LP11 내지 LP14)와 버퍼 모듈(BM11, BM12)의 사이에서 기판(W)을 반송한다.
기판 처리 시스템(PS1)에는, 제어부(CU1)가 마련되어 있다. 제어부(CU1)는, 예를 들어 컴퓨터이면 된다. 제어부(CU1)는, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 보조 기억 장치 등을 구비한다. CPU는, ROM 또는 보조 기억 장치에 저장된 프로그램에 기초해서 동작하여, 기판 처리 시스템(PS1)의 각 부를 제어한다.
도 7을 참조하여, 실시 형태에 관한 기판 처리 방법을 실시 가능한 기판 처리 시스템의 다른 일례에 대해서 설명한다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 시스템(PS2)은, 진공 장치로서 구성된다.
기판 처리 시스템(PS2)은, 진공 반송 모듈(TM2), 프로세스 모듈(PM21 내지 PM24), 로드 로크 모듈(LL21, LL22) 및 로더 모듈(LM2) 등을 구비한다.
진공 반송 모듈(TM2)은, 평면으로 보아 대략 사각 형상을 갖는다. 진공 반송 모듈(TM2)은, 대향하는 2개의 측면에 프로세스 모듈(PM21 내지 PM24)이 접속되어 있다. 진공 반송 모듈(TM2)의 다른 대향하는 2개의 측면 중, 한쪽 측면에는 로드 로크 모듈(LL21, LL22)이 접속되어 있다. 진공 반송 모듈(TM2)은, 진공 분위기의 진공실을 갖고, 내부에 반송 로봇(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 반송 로봇은, 선회, 신축, 승강 가능하게 구성되어 있다. 반송 로봇은, 후술하는 제어부(CU2)가 출력하는 동작 지시에 기초하여 기판(W)을 반송한다. 예를 들어, 반송 로봇은, 선단에 배치된 포크로 기판(W)을 보유 지지하여, 로드 로크 모듈(LL21, LL22)과 프로세스 모듈(PM21 내지 PM24)의 사이에서 기판(W)을 반송한다.
프로세스 모듈(PM21 내지 PM24)은, 처리실을 갖고, 내부에 배치된 스테이지(도시하지 않음)를 갖는다. 프로세스 모듈(PM21 내지 PM24)은, 상술한 진공 슬릿 코터(200)를 포함한다. 프로세스 모듈(PM21 내지 PM24)은, 진공 슬릿 코터(200) 이외의 장치를 포함하고 있어도 된다. 진공 반송 모듈(TM2)과 프로세스 모듈(PM21 내지 PM24)은, 개폐 가능한 게이트 밸브(G21)로 칸막이되어 있다.
로드 로크 모듈(LL21, LL22)은, 진공 반송 모듈(TM2)과 로더 모듈(LM2)의 사이에 배치되어 있다. 로드 로크 모듈(LL21, LL22)은, 내부를 진공, 대기압으로 전환 가능한 내압 가변실을 갖는다. 로드 로크 모듈(LL21, LL22)은, 내부에 배치된 스테이지(도시하지 않음)를 갖는다. 로드 로크 모듈(LL21, LL22)은, 기판(W)을 로더 모듈(LM2)로부터 진공 반송 모듈(TM2)에 반입할 때, 내부를 대기압으로 유지해서 로더 모듈(LM2)로부터 기판(W)을 수취하고, 내부를 감압해서 진공 반송 모듈(TM2)에 기판(W)을 반입한다. 로드 로크 모듈(LL21, LL22)은, 기판(W)을 진공 반송 모듈(TM2)로부터 로더 모듈(LM2)에 반출할 때, 내부를 진공으로 유지해서 진공 반송 모듈(TM2)로부터 기판(W)을 수취하고, 내부를 대기압까지 승압해서 로더 모듈(LM2)에 기판(W)을 반입한다. 로드 로크 모듈(LL21, LL22)과 진공 반송 모듈(TM2)은, 개폐 가능한 게이트 밸브(G22)로 칸막이되어 있다. 로드 로크 모듈(LL21, LL22)과 로더 모듈(LM2)은, 개폐 가능한 게이트 밸브(G23)로 칸막이되어 있다.
로더 모듈(LM2)은, 진공 반송 모듈(TM2)에 대향해서 배치되어 있다. 로더 모듈(LM2)은, 예를 들어 EFEM이다. 로더 모듈(LM2)은, 직육면체상이며, FFU를 구비하고, 대기압 분위기로 유지된 대기 반송실이다. 로더 모듈(LM2)의 길이 방향을 따른 하나의 측면에는, 2개의 로드 로크 모듈(LL21, LL22)이 접속되어 있다. 로더 모듈(LM2)의 길이 방향을 따른 다른 측면에는, 로드 포트(LP21 내지 LP24)가 접속되어 있다. 로드 포트(LP21 내지 LP24)에는, 복수(예를 들어 25매)의 기판(W)을 수용하는 용기(도시하지 않음)가 적재된다. 용기는, 예를 들어 FOUP이다. 로더 모듈(LM2) 내에는, 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 반송 로봇은, 로더 모듈(LM2)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 구성됨과 함께, 선회, 신축, 승강 가능하게 구성되어 있다. 반송 로봇은, 제어부(CU2)가 출력하는 동작 지시에 기초하여 기판(W)을 반송한다. 예를 들어, 반송 로봇은, 선단에 배치된 포크로 기판(W)을 보유 지지하여, 로드 포트(LP21 내지 LP24)와 로드 로크 모듈(LL21, LL22)의 사이에서 기판(W)을 반송한다.
기판 처리 시스템(PS2)에는, 제어부(CU2)가 마련되어 있다. 제어부(CU2)는, 예를 들어 컴퓨터이면 된다. 제어부(CU2)는, CPU, RAM, ROM, 보조 기억 장치 등을 구비한다. CPU는, ROM 또는 보조 기억 장치에 저장된 프로그램에 기초해서 동작하여, 기판 처리 시스템(PS2)의 각 부를 제어한다.
〔해석 결과〕
도 8 내지 도 10을 참조하여, 이온 액체의 표면 장력을 시뮬레이션에 의해 해석한 결과에 대해서 설명한다. 시뮬레이션에서는, 이온 액체 A1, A2, B1, B2에 대해서 25℃에서의 표면 장력을 산출했다. 또한, 이온 액체 A2, B2에 대해서는 100℃에서의 표면 장력도 산출했다.
이온 액체 A1은, 도 8의 화학식으로 나타내지는 이온 액체이며, BHDP-DSS이다. 이온 액체 A2는, 이온 액체 A1의 탄화수소쇄의 모든 수소 원자를 불소 원자로 치환한 이온 액체이다. 이온 액체 B1은, 도 9의 화학식으로 나타내지는 이온 액체이며, BHDA-DSS이다. 이온 액체 B2는, 이온 액체 B1의 탄화수소쇄의 모든 수소 원자를 불소 원자로 치환한 이온 액체이다.
도 10은, 이온 액체의 표면 장력을 시뮬레이션에 의해 산출한 결과를 도시하는 도면이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 이온 액체 A1의 25℃에서의 표면 장력이 29mN/m이며, 이온 액체 A2의 25℃에서의 표면 장력이 22mN/m이며, 이온 액체 A2의 100℃에서의 표면 장력이 15mN/m인 것을 알 수 있다. 이 결과로부터, 이온 액체인 BHDP-DSS의 탄화수소쇄의 수소 원자를 불소 원자로 치환함으로써, 이온 액체의 표면 장력을 낮게 할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 이온 액체인 BHDP-DSS의 탄화수소쇄의 수소 원자를 불소 원자로 치환함과 함께 이온 액체의 온도를 높게 함으로써, 이온 액체의 표면 장력을 보다 낮게 할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, IPA의 25℃에서의 표면 장력은 20mN/m 정도이다.
또한, 도 10에 도시하는 바와 같이, 이온 액체 B1의 25℃에서의 표면 장력이 39mN/m이며, 이온 액체 B2의 25℃에서의 표면 장력이 19mN/m이며, 이온 액체 B2의 100℃에서의 표면 장력이 17.5mN/m인 것을 알 수 있다. 이 결과로부터, BHDA-DSS의 탄화수소쇄의 수소 원자를 불소 원자로 치환함으로써, 이온 액체의 표면 장력을 낮게 할 수 있는 것으로 나타내졌다. 또한, BHDA-DSS의 탄화수소쇄의 수소 원자를 불소 원자로 치환함과 함께 이온 액체의 온도를 높게 함으로써, 이온 액체의 표면 장력을 보다 낮게 할 수 있는 것으로 나타났다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.

Claims (9)

  1. 패턴이 형성된 기판의 표면에 이온 액체를 공급하여, 상기 기판의 표면에 상기 이온 액체의 막을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 이온 액체는, 탄소수가 6 이상인 탄화수소쇄를 포함하는 양이온을 포함하고,
    상기 탄화수소쇄는, 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는, 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소쇄는, 상기 탄화수소쇄의 선단에 위치하는 탄소 원자를 포함하고, 상기 선단에 위치하는 탄소 원자에 결합하는 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는, 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄화수소쇄는, 상기 탄화수소쇄의 기단에 위치하는 탄소 원자를 포함하고, 상기 기단에 위치하는 탄소 원자에 결합하는 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는, 기판 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄화수소쇄는, 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는, 기판 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양이온의 중심 원소는, 질소(N), 인(P), 알루미늄(Al) 또는 갈륨(Ga)인, 기판 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 액체의 25℃에서의 표면 장력은, 30mN/m 이하인, 기판 처리 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 액체는, BHDP-DSS의 탄화수소쇄의 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 것인, 기판 처리 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 액체의 막이 형성된 상기 기판에 대하여 초임계 처리를 실시하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 패턴이 형성된 기판의 표면에 막을 형성하기 위한 이온 액체이며, 탄소수가 6 이상인 탄화수소쇄를 포함하는 양이온을 포함하고,
    상기 탄화수소쇄는, 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되어 있는, 이온 액체.
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