KR20230152740A - 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 건조 처리액 - Google Patents

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다카아키 이시즈
겐지 고바야시
다카시 오타
다카시 나미카와
가즈키 호소다
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
다이낑 고오교 가부시키가이샤
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Abstract

기판 처리 방법은, 기판의 표면에 약액을 공급하는 공정 (스텝 S11) 과, 스텝 S11 보다 후에 기판의 표면에 린스액을 공급하는 공정 (스텝 S12) 과, 스텝 S12 보다 후에 기판의 표면에 가열된 건조 처리액을 접촉시키는 공정 (스텝 S14) 과, 스텝 S14 보다 후에 건조 처리액을 기판의 표면으로부터 제거함으로써 기판을 건조시키는 공정 (스텝 S15) 을 구비한다. 건조 처리액의 표면 장력은, 린스액의 표면 장력보다 낮다. 건조 처리액의 비점은, 린스액의 비점보다 높다. 스텝 S14 에 있어서 기판의 표면에 접촉하는 건조 처리액의 온도는, 린스액의 비점 이상 또한 건조 처리액의 비점 미만의 소정의 접촉 온도이다. 이로써, 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.

Description

기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 건조 처리액
본 발명은, 기판을 처리하는 기술, 및 기판의 처리에 사용되는 건조 처리액에 관한 것이다.
[관련 출원의 참조]
본원은, 2021년 4월 16일에 출원된 일본 특허출원 JP2021-069639 로부터의 우선권의 이익을 주장하고, 당해 출원의 모든 개시는 본원에 받아들여진다.
종래, 반도체 기판 (이하, 간단히「기판」이라고 한다.) 의 제조 공정에서는, 기판에 대하여 다양한 처리가 실시된다. 예를 들어, 기판의 표면에 에칭액 등의 약액이 공급되어 약액 처리가 실시된다. 또, 약액 처리의 종료 후, 기판에 린스액이 공급되어 린스 처리가 실시되고, 그 후, 기판의 건조 처리가 실시된다.
기판의 표면에 미세한 패턴이 형성되어 있는 경우, 패턴 간에 형성되는 액면 (즉, 액체와 공기의 계면) 과 패턴의 접촉 위치에, 액체의 표면 장력이 작용한다. 상기 서술한 린스액으로서 전형적으로 사용되는 물은 표면 장력이 크기 때문에, 린스 처리 후의 건조 처리에 있어서 패턴이 도괴될 우려가 있다.
그래서, 일본 공개특허공보 2017-117954호 (문헌 1) 에서는, 패턴의 도괴를 억제하기 위해, 물보다 표면 장력이 작은 IPA (이소프로필알코올) 를, 린스 처리 후의 기판 상에 공급하여 물과 치환한 후, 당해 IPA 를 기판 상으로부터 제거하여 기판의 건조 처리를 실시하는 기술이 개시되어 있다. 문헌 1 에서는, IPA 를 대신하는 액체로서, 물보다 표면 장력이 작은 HFE (하이드로플루오로에테르), 메탄올, 에탄올 등도 예시되어 있다.
또, 일본 공개특허공보 2013-157625호 (문헌 2) 에서는, 패턴의 도괴를 억제하기 위해, IPA 를 린스 처리 후의 기판 상에 공급하여 물과 치환하고, 소수화제를 기판 상에 공급하여 기판 상면을 소수화하고, 추가로 IPA 를 기판 상에 공급하여 소수화제와 치환한 후, 당해 IPA 를 기판 상으로부터 제거하여 기판의 건조 처리를 실시하는 기술이 개시되어 있다. 문헌 2 에서는, IPA 를 대신하는 액체로서, 물보다 표면 장력이 작은 HFE, HFC (하이드로플루오로카본), 메탄올, 에탄올 등도 예시되어 있다.
최근, 기판 상의 패턴의 고애스펙트비화에 수반하여, 패턴이 도괴되기 쉬워지고 있어, 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴를 한층 더 억제하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 방법을 대상으로 하고, 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴를 억제하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 바람직한 일 형태에 관련된 기판 처리 방법은, a) 기판의 표면에 약액을 공급하는 공정과, b) 상기 a) 공정보다 후에 상기 기판의 상기 표면에 린스액을 공급하는 공정과, c) 상기 b) 공정보다 후에 상기 기판의 상기 표면에 가열된 건조 처리액을 접촉시키는 공정과, d) 상기 c) 공정보다 후에 상기 건조 처리액을 상기 기판의 상기 표면으로부터 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 공정을 구비한다. 상기 건조 처리액의 표면 장력은, 상기 린스액의 표면 장력보다 낮다. 상기 건조 처리액의 비점은, 상기 린스액의 비점보다 높다. 상기 c) 공정에 있어서 상기 기판의 상기 표면에 접촉하는 상기 건조 처리액의 온도는, 상기 린스액의 비점 이상 또한 상기 건조 처리액의 비점 미만의 소정의 접촉 온도이다.
당해 기판 처리 방법에 의하면, 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판 처리 방법은, e) 상기 d) 공정보다 후에, 상기 기판을 가열함으로써, 상기 기판의 상기 표면에 흡착되어 있는 상기 건조 처리액의 분자를 제거하는 공정을 추가로 구비한다.
바람직하게는, 상기 d) 공정과 상기 e) 공정은 동일한 챔버 내에서 실시된다.
바람직하게는, 상기 기판 처리 방법은, 상기 b) 공정과 상기 c) 공정의 사이에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에 치환액을 공급하여, 상기 기판의 상기 표면에 접촉하는 상기 린스액을 상기 치환액으로 치환하는 공정을 추가로 구비한다. 상기 c) 공정에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에 접촉하는 상기 치환액이 상기 건조 처리액으로 치환된다.
바람직하게는, 상기 c) 공정에 있어서, 상기 접촉 온도로 미리 가열된 상기 건조 처리액이, 상기 기판의 상기 표면에 공급된다.
바람직하게는, 상기 c) 공정에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에 접촉한 후의 상기 건조 처리액을 가열함으로써, 상기 건조 처리액이 상기 접촉 온도까지 승온된다.
바람직하게는, 상기 접촉 온도와 상기 건조 처리액의 비점의 차는 65 ℃ 이하이다.
바람직하게는, 상기 c) 공정에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에 대한 상기 접촉 온도의 상기 건조 처리액의 접촉 시간은 10 초 이상이다.
바람직하게는, 상기 건조 처리액은 함불소 알코올을 포함하여 이루어진다.
바람직하게는, 상기 함불소 알코올은 종단에 -CF2H 를 갖는다.
바람직하게는, 상기 함불소 알코올은 종단에 -CF3 을 갖는다.
바람직하게는, 상기 함불소 알코올의 분자식에 포함되는 C 의 수는 4 이상이다.
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 장치도 대상으로 한다. 본 발명의 바람직한 일 형태에 관련된 기판 처리 장치는, 기판의 표면에 약액을 공급하는 약액 공급부와, 상기 기판의 상기 표면에 린스액을 공급하는 린스액 공급부와, 상기 기판의 상기 표면에 가열된 건조 처리액을 공급하는 건조 처리액 공급부와, 상기 건조 처리액을 상기 기판의 상기 표면으로부터 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 건조 처리부를 구비한다. 상기 건조 처리액의 표면 장력은, 상기 린스액의 표면 장력보다 낮다. 상기 건조 처리액의 비점은, 상기 린스액의 비점보다 높다. 상기 기판의 상기 표면에 접촉하는 상기 건조 처리액의 온도는, 상기 린스액의 비점 이상 또한 상기 건조 처리액의 비점 미만의 소정의 접촉 온도이다.
바람직하게는, 상기 건조 처리액은, 함불소 알코올을 포함하여 이루어진다.
본 발명은, 기판의 처리에 사용되는 건조 처리액도 대상으로 한다. 본 발명의 바람직한 일 형태에 관련된 건조 처리액을 사용하는 기판 처리 방법은, a) 기판의 표면에 약액을 공급하는 공정과, b) 상기 a) 공정보다 후에 상기 기판의 상기 표면에 린스액을 공급하는 공정과, c) 상기 b) 공정보다 후에 상기 기판의 상기 표면에 가열된 상기 건조 처리액을 접촉시키는 공정과, d) 상기 c) 공정보다 후에 상기 건조 처리액을 상기 기판의 상기 표면으로부터 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 공정을 구비한다. 상기 건조 처리액은, 함불소 알코올을 포함하여 이루어지고, 상기 건조 처리액의 표면 장력은, 상기 린스액의 표면 장력보다 낮다. 상기 건조 처리액의 비점은, 상기 린스액의 비점보다 높다. 상기 c) 공정에 있어서 상기 기판의 상기 표면에 접촉하는 상기 건조 처리액의 온도는, 상기 린스액의 비점 이상 또한 상기 건조 처리액의 비점 미만의 소정의 접촉 온도이다.
상기 서술한 목적 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 이하에 실시하는 본 발명의 상세한 설명에 의해 밝혀진다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 시스템을 나타내는 평면도이다.
도 2 는, 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 3 은, 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 는, 기액 공급부를 나타내는 블록도이다.
도 5 는, 기판의 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6a 는, 기판에 흡착되는 제 1 건조 처리액의 분자를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6b 는, 기판에 흡착되는 제 2 건조 처리액의 분자를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6c 는, 기판에 흡착되는 제 3 건조 처리액의 분자를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7 은, 패턴의 도괴율을 나타내는 도면이다.
도 8 은, 패턴의 도괴율을 나타내는 도면이다.
도 9 는, 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 시스템을 나타내는 평면도이다.
도 10 은, 제 1 처리부 및 리프터를 나타내는 측면도이다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치를 구비하는 기판 처리 시스템 (10) 의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다. 기판 처리 시스템 (10) 은, 반도체 기판 (9) (이하, 간단히「기판 (9)」이라고 한다.) 을 처리하는 시스템이다. 기판 처리 시스템 (10) 은, 인덱서 블록 (101) 과, 인덱서 블록 (101) 에 결합된 처리 블록 (102) 을 구비한다.
인덱서 블록 (101) 은, 캐리어 유지부 (104) 와, 인덱서 로봇 (105) (즉, 기판 반송 수단) 과, IR 이동 기구 (106) 를 구비한다. 캐리어 유지부 (104) 는, 복수 장의 기판 (9) 을 수용할 수 있는 복수의 캐리어 (107) 를 유지한다. 복수의 캐리어 (107) (예를 들어, FOUP) 는, 수평한 캐리어 배열 방향 (즉, 도 1 중의 상하 방향) 으로 배열된 상태로 캐리어 유지부 (104) 에 유지된다. IR 이동 기구 (106) 는, 캐리어 배열 방향으로 인덱서 로봇 (105) 을 이동시킨다. 인덱서 로봇 (105) 은, 기판 (9) 을 캐리어 (107) 로부터 반출하는 반출 동작, 및 캐리어 유지부 (104) 에 유지된 캐리어 (107) 에 기판 (9) 을 반입하는 반입 동작을 실시한다. 기판 (9) 은, 인덱서 로봇 (105) 에 의해 수평한 자세로 반송된다.
한편, 처리 블록 (102) 은, 기판 (9) 을 처리하는 복수 (예를 들어, 4 개 이상) 의 처리 유닛 (108) 과, 센터 로봇 (109) (즉, 기판 반송 수단) 을 구비하고 있다. 복수의 처리 유닛 (108) 은, 평면에서 봤을 때, 센터 로봇 (109) 을 둘러싸도록 배치되어 있다. 복수의 처리 유닛 (108) 에서는, 기판 (9) 에 대한 다양한 처리가 실시된다. 후술하는 기판 처리 장치는, 복수의 처리 유닛 (108) 중 1 개이다. 센터 로봇 (109) 은, 처리 유닛 (108) 에 기판 (9) 을 반입하는 반입 동작, 및 기판 (9) 을 처리 유닛 (108) 으로부터 반출하는 반출 동작을 실시한다. 또한, 센터 로봇 (109) 은, 복수의 처리 유닛 (108) 사이에서 기판 (9) 을 반송한다. 기판 (9) 은, 센터 로봇 (109) 에 의해 수평한 자세로 반송된다. 센터 로봇 (109) 은, 인덱서 로봇 (105) 으로부터 기판 (9) 을 수취함과 함께, 인덱서 로봇 (105) 에 기판 (9) 을 건네준다.
도 2 는, 기판 처리 장치 (1) 의 구성을 나타내는 측면도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (9) 을 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (9) 에 처리액을 공급하여 액 처리를 실시한다. 도 2 에서는, 기판 처리 장치 (1) 의 구성의 일부를 단면으로 나타낸다.
기판 처리 장치 (1) 는, 기판 유지부 (31) 와, 기판 회전 기구 (33) 와, 기액 공급부 (5) 와, 차단부 (6) 와, 기판 가열부 (7) 와, 제어부 (8) 와, 챔버 (11) 를 구비한다. 기판 유지부 (31), 기판 회전 기구 (33), 차단부 (6) 및 기판 가열부 (7) 등은, 챔버 (11) 의 내부 공간에 수용된다. 챔버 (11) 의 천개부 (天蓋部) 에는, 당해 내부 공간에 가스를 공급하여 하방으로 흐르는 기류 (이른바, 다운 플로) 를 형성하는 기류 형성부 (12) 가 형성된다. 기류 형성부 (12) 로는, 예를 들어, FFU (팬·필터·유닛) 가 이용된다.
제어부 (8) 는, 챔버 (11) 의 외부에 배치되고, 기판 유지부 (31), 기판 회전 기구 (33), 기액 공급부 (5), 차단부 (6) 및 기판 가열부 (7) 등을 제어한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (8) 는, 예를 들어, 프로세서 (81) 와, 메모리 (82) 와, 입출력부 (83) 와, 버스 (84) 를 구비하는 통상적인 컴퓨터 시스템이다. 버스 (84) 는, 프로세서 (81), 메모리 (82) 및 입출력부 (83) 를 접속시키는 신호 회로이다. 메모리 (82) 는, 프로그램 및 각종 정보를 기억한다. 프로세서 (81) 는, 메모리 (82) 에 기억되는 프로그램 등에 따라서, 메모리 (82) 등을 이용하면서 다양한 처리 (예를 들어, 수치 계산) 를 실행한다. 입출력부 (83) 는, 조작자로부터의 입력을 접수하는 키보드 (85) 및 마우스 (86), 프로세서 (81) 로부터의 출력 등을 표시하는 디스플레이 (87), 그리고, 프로세서 (81) 로부터의 출력 등을 송신하는 송신부 등을 구비한다. 또한, 제어부 (8) 는, 프로그래머블 로직 컨트롤러 (PLC : Programmable Logic Controller), 또는, 회로 기판 등이어도 된다. 제어부 (8) 는, 컴퓨터 시스템, PLC 및 회로 기판 등 중, 임의의 복수의 구성을 포함하고 있어도 된다.
도 2 에 나타내는 기판 유지부 (31) 및 기판 회전 기구 (33) 는 각각 기판 (9) 을 유지하며 회전시키는 스핀 척의 일부이다. 기판 유지부 (31) 는, 수평 상태의 기판 (9) 의 하측의 주면 (主面) (이하, 「하면 (92)」이라고도 부른다) 과 대향하고, 기판 (9) 을 하측으로부터 유지한다. 기판 유지부 (31) 는, 예를 들어, 기판 (9) 을 기계적으로 지지하는 메커니컬 척이다. 기판 유지부 (31) 는, 베이스부 (311) 와, 복수의 척 (312) 을 구비한다. 베이스부 (311) 는, 상하 방향을 향하는 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 대략 원판상의 부재이다. 기판 (9) 은, 베이스부 (311) 의 상방에 배치된다. 베이스부 (311) 의 직경은, 기판 (9) 의 직경보다 조금 크다.
복수의 척 (312) 은, 베이스부 (311) 의 상면의 외주부에 있어서, 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 둘레 방향 (이하, 간단히「둘레 방향」이라고도 부른다.) 으로 배치된다. 복수의 척 (312) 은, 예를 들어, 둘레 방향에 있어서 대략 등각도 간격으로 배치된다. 기판 유지부 (31) 에서는, 복수의 척 (312) 에 의해, 기판 (9) 의 외측 가장자리부가 유지된다. 또한, 기판 유지부 (31) 는, 기판 (9) 의 하면 (92) 의 중앙부를 흡착하여 유지하는 진공 척 등, 다른 구조를 갖는 척이어도 된다.
기판 회전 기구 (33) 는, 기판 유지부 (31) 의 하방에 배치된다. 기판 회전 기구 (33) 는, 중심축 (J1) 을 중심으로 하여 기판 (9) 을 기판 유지부 (31) 와 함께 회전시킨다. 기판 회전 기구 (33) 는, 샤프트 (331) 와, 모터 (332) 를 구비한다. 샤프트 (331) 는, 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 대략 원통상의 부재이다. 샤프트 (331) 는, 상하 방향으로 연장되고, 기판 유지부 (31) 의 베이스부 (311) 의 하면 중앙부에 접속된다. 모터 (332) 는, 샤프트 (331) 를 회전시키는 전동 회전식 모터이다. 또한, 기판 회전 기구 (33) 는, 다른 구조를 갖는 모터 (예를 들어, 중공 모터 등) 여도 된다.
기액 공급부 (5) 는, 기판 (9) 에 대하여 복수 종류의 처리액을 개별적으로 공급하여, 기판 (9) 에 대한 액 처리를 실시한다. 또, 기액 공급부 (5) 는, 기판 (9) 을 향하여 불활성 가스를 공급한다. 당해 복수 종류의 처리액에는, 후술하는 약액, 린스액, 치환액 및 건조 처리액이 포함된다.
기액 공급부 (5) 는, 제 1 노즐 (51) 과, 제 2 노즐 (52) 과, 제 3 노즐 (53) 과, 제 4 노즐 (54) 을 구비한다. 제 1 노즐 (51), 제 2 노즐 (52), 제 3 노즐 (53) 및 제 4 노즐 (54) 은 각각 기판 (9) 의 상방으로부터 기판 (9) 의 상측의 주면 (이하,「상면 (91)」이라고도 부른다.) 을 향하여 상이한 종류의 처리액을 토출한다. 기판 (9) 의 상면 (91) 에는, 미세한 패턴이 미리 형성되어 있다. 당해 패턴은, 예를 들어, 고애스펙트비를 갖는 패턴이다. 제 1 노즐 (51), 제 2 노즐 (52), 제 3 노즐 (53) 및 제 4 노즐 (54) 은, 예를 들어, 테플론 (등록 상표) 등의 높은 내약품성을 갖는 수지에 의해 형성된다.
또한, 기액 공급부 (5) 에서는, 제 1 노즐 (51), 제 2 노즐 (52), 제 3 노즐 (53) 및 제 4 노즐 (54) 중 2 개 이상의 노즐이, 1 개의 공용 노즐로 합쳐져도 된다. 이 경우, 공용 노즐은, 당해 2 개 이상의 노즐의 각각으로서 기능한다. 공용 노즐의 내부에는, 처리액의 종류마다 개별의 유로가 형성되어도 되고, 복수 종류의 처리액이 흐르는 공용 유로가 형성되어도 된다. 또, 제 1 노즐 (51), 제 2 노즐 (52), 제 3 노즐 (53) 및 제 4 노즐 (54) 의 각각은, 2 개 이상의 노즐에 의해 구성되어도 된다.
기액 공급부 (5) 는, 또, 제 1 노즐 이동 기구 (511) 와, 제 2 노즐 이동 기구 (521) 와, 제 3 노즐 이동 기구 (531) 와, 제 4 노즐 이동 기구 (541) 를 추가로 구비한다. 제 1 노즐 이동 기구 (511) 는, 제 1 노즐 (51) 을, 기판 (9) 의 상방의 공급 위치와, 기판 (9) 의 외측 가장자리보다 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 직경 방향 (이하, 간단히「직경 방향」이라고도 부른다.) 의 외측의 퇴피 위치 사이에서 대략 수평으로 이동시킨다. 제 2 노즐 이동 기구 (521) 는, 제 2 노즐 (52) 을, 기판 (9) 의 상방의 공급 위치와, 기판 (9) 의 외측 가장자리보다 직경 방향 외측의 퇴피 위치 사이에서 대략 수평으로 이동시킨다. 제 3 노즐 이동 기구 (531) 는, 제 3 노즐 (53) 을, 기판 (9) 의 상방의 공급 위치와, 기판 (9) 의 외측 가장자리보다 직경 방향 외측의 퇴피 위치 사이에서 대략 수평으로 이동시킨다. 제 4 노즐 이동 기구 (541) 는, 제 4 노즐 (54) 을, 기판 (9) 의 상방의 공급 위치와, 기판 (9) 의 외측 가장자리보다 직경 방향 외측의 퇴피 위치 사이에서 대략 수평으로 이동시킨다. 제 1 노즐 이동 기구 (511) 는, 예를 들어, 제 1 노즐 (51) 에 접속되는 전동 리니어 모터, 에어 실린더, 또는, 볼 나사 및 전동 회전식 모터를 구비한다. 제 2 노즐 이동 기구 (521), 제 3 노즐 이동 기구 (531) 및 제 4 노즐 이동 기구 (541) 에 대해서도 동일하다.
차단부 (6) 는, 톱 플레이트 (61) 와, 톱 플레이트 회전 기구 (62) 와, 톱 플레이트 이동 기구 (63) 를 구비한다. 톱 플레이트 (61) 는, 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 대략 원판상의 부재이며, 기판 유지부 (31) 의 상방에 배치된다. 톱 플레이트 (61) 의 직경은, 기판 (9) 의 직경보다 조금 크다. 톱 플레이트 (61) 는, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 대향하는 대향 부재이며, 기판 (9) 의 상방의 공간을 차폐하는 차폐판이다.
톱 플레이트 회전 기구 (62) 는, 톱 플레이트 (61) 의 상방에 배치된다. 톱 플레이트 회전 기구 (62) 는, 중심축 (J1) 을 중심으로 하여 톱 플레이트 (61) 를 회전시킨다. 톱 플레이트 회전 기구 (62) 는, 샤프트 (621) 와, 모터 (622) 를 구비한다. 샤프트 (621) 는, 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 대략 원통상의 부재이다. 샤프트 (621) 는, 상하 방향으로 연장되고, 톱 플레이트 (61) 의 상면의 중앙부에 접속된다. 모터 (622) 는, 샤프트 (621) 를 회전시키는 전동 회전식 모터이다. 또한, 톱 플레이트 회전 기구 (62) 는, 다른 구조를 갖는 모터 (예를 들어, 중공 모터 등) 여도 된다.
톱 플레이트 이동 기구 (63) 는, 톱 플레이트 (61) 를 기판 (9) 의 상방에 있어서 상하 방향으로 이동시킨다. 톱 플레이트 이동 기구 (63) 는, 예를 들어, 샤프트 (621) 에 접속되는 전동 리니어 모터, 에어 실린더, 또는, 볼 나사 및 전동 회전식 모터를 구비한다.
기판 가열부 (7) 는, 기판 (9) 에 광을 조사하여 가열하는 광 조사부 (71) 를 구비한다. 도 1 에 나타내는 예에서는, 광 조사부 (71) 는, 톱 플레이트 (61) 에 형성되고, 톱 플레이트 (61) 의 하면으로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 을 향하여 광을 조사함으로써 기판 (9) 을 가열한다. 광 조사부 (71) 는, 예를 들면, 톱 플레이트 (61) 의 하면에 내장된 복수의 LED (Light Emitting Diode) 를 구비한다. 당해 복수의 LED 는, 예를 들면, 톱 플레이트 (61) 의 하면에 있어서, 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 대략 원환상의 영역에 대략 균등하게 배치되어, 기판 (9) 의 상면 (91) 전체에 광을 조사한다. 광 조사부 (71) 는, 톱 플레이트 (61) 와는 별도로 형성되고, 기판 (9) 의 상면 (91) 을 향하여 광을 조사해도 된다. 혹은, 광 조사부 (71) 는, 기판 (9) 의 하면 (92) 에 광을 조사함으로써 기판 (9) 을 가열해도 된다. 이 경우, 광 조사부 (71) 는, 기판 유지부 (31) 의 베이스부 (311) 에 형성되어도 된다. 기판 가열부 (7) 는, 광 조사 이외의 방법 (예를 들면, 전열선 히터, 또는 가열 유체의 공급) 에 의해 기판 (9) 을 가열해도 된다.
기액 공급부 (5) 는, 또한, 상측 노즐 (55) 과, 하측 노즐 (56) 을 추가로 구비한다. 상측 노즐 (55) 은, 톱 플레이트 회전 기구 (62) 의 샤프트 (621) 의 내부에 배치된다. 상측 노즐 (55) 의 하단부는, 톱 플레이트 (61) 의 중앙부에 형성된 개구로부터 하향으로 돌출되고, 기판 (9) 의 상면 (91) 의 중앙부와 상하 방향으로 대향한다. 상측 노즐 (55) 은, 기판 (9) 의 상면 (91) 을 향하여 불활성 가스를 공급한다. 하측 노즐 (56) 은, 기판 회전 기구 (33) 의 샤프트 (331) 의 내부에 배치된다. 하측 노즐 (56) 의 상단부는, 기판 유지부 (31) 의 베이스부 (311) 의 중앙부에 형성된 개구로부터 상향으로 돌출되고, 기판 (9) 의 하면 (92) 의 중앙부와 상하 방향으로 대향한다. 하측 노즐 (56) 은, 기판 (9) 의 하면 (92) 에 대한 액 처리가 필요한 경우, 기판 (9) 의 하면 (92) 을 향해 처리액을 공급한다. 혹은, 하측 노즐 (56) 은, 기판 (9) 의 하면 (92) 에 대한 가스 (예를 들면, 가열된 불활성 가스) 의 공급에 이용되어도 된다.
도 4 는, 기판 처리 장치 (1) 의 기액 공급부 (5) 를 나타내는 블록도이다. 제 1 노즐 (51) 은, 배관 (513) 및 밸브 (514) 를 개재하여 약액 공급원 (512) 에 접속된다. 제어부 (8) (도 2 참조) 의 제어에 의해 밸브 (514) 가 열림으로써, 기판 (9) 의 약액 처리에 이용되는 약액이, 제 1 노즐 (51) 의 선단으로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 에 토출된다. 즉, 제 1 노즐 (51) 은, 기판 (9) 에 약액을 공급하는 약액 공급부이다. 약액은, 예를 들어, 불산이다. 약액은, 불산 이외의 액체여도 된다. 약액은, 예를 들어, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산 (예를 들어, 시트르산, 옥살산 등), 유기 알칼리 (예를 들어, TMAH : 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 계면 활성제, 부식 방지제 중 적어도 1 개를 포함하는 액체여도 된다.
제 2 노즐 (52) 은, 배관 (523) 및 밸브 (524) 를 개재하여 린스액 공급원 (522) 에 접속된다. 제어부 (8) 의 제어에 의해 밸브 (524) 가 열림으로써, 기판 (9) 의 린스 처리에 이용되는 린스액이, 제 2 노즐 (52) 의 선단으로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 에 토출된다. 즉, 제 2 노즐 (52) 은, 기판 (9) 에 린스액을 공급하는 린스액 공급부이다. 린스액은, 예를 들어, DIW (De-ionized Water) 이다. 린스액은, DIW 이외의 액체여도 된다. 린스액은, 예를 들어, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도가 10 ppm ∼ 100 ppm 정도인 염산수 중 어느 것이어도 된다.
제 3 노즐 (53) 은, 배관 (533) 및 밸브 (534) 를 개재하여 치환액 공급원 (532) 에 접속된다. 제어부 (8) 의 제어에 의해 밸브 (534) 가 열림으로써, 린스액의 치환 처리에 이용되는 치환액이, 제 3 노즐 (53) 의 선단으로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 에 토출된다. 즉, 제 3 노즐 (53) 은, 기판 (9) 에 치환액을 공급하는 치환액 공급부이다. 치환 처리란, 기판 (9) 에 치환액을 공급하여 기판 (9) 상의 린스액을 치환액으로 치환하는 처리이다. 치환액으로는, 상기 린스액과의 친화성이 비교적 높고, 또한 후술하는 건조 처리액과의 친화성도 비교적 높은 액체가 이용된다. 치환액은, 예를 들어, IPA (이소프로필알코올) 이다. 치환액은, IPA 이외의 액체여도 된다. 치환액은, 예를 들어, 메탄올 또는 에탄올 등이어도 된다.
제 4 노즐 (54) 은, 배관 (543), 밸브 (544) 및 액 가열부 (545) 를 개재하여 건조 처리액 공급원 (542) 에 접속된다. 액 가열부 (545) 는, 기판 (9) 의 건조 처리에 이용되는 건조 처리액을, 필요에 따라 미리 가열한다. 액 가열부 (545) 는, 예를 들면, 전열선 히터이다. 제어부 (8) 의 제어에 의해 밸브 (544) 가 열림으로써, 제 4 노즐 (54) 의 선단으로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 으로 가열된 건조 처리액이 토출된다. 즉, 제 4 노즐 (54) 은, 기판 (9) 에 가열된 건조 처리액을 공급하여 접촉시키는 건조 처리액 공급부이다.
건조 처리액은, 바람직하게는, 함불소 알코올을 포함하여 이루어진다. 당해 함불소 알코올은, 예를 들어, 종단에 「-CF2H (디플루오로메틸기)」 또는 「-CF3 (트리플루오로메틸기)」를 갖는 함불소 알코올이다. 당해 종단이란, 함불소 알코올의 분자에 있어서, 불소화 알킬 사슬의 「-OH (하이드록시기)」와는 반대측의 단부를 의미한다. 또한, 불소화 알킬 사슬이 분기되어 있는 경우, 당해 종단은, 주사슬의 종단이어도 되고, 분사슬의 종단이어도 된다. 건조 처리액의 표면 장력은, 상기 서술한 린스액의 표면 장력보다 낮다. 건조 처리액의 비점은, 린스액의 비점보다 높다. 또, 건조 처리액은, 기판 (9) 의 표면, 및 기판 (9) 상에 형성된 상기 패턴과 화학 반응을 일으키지 않는 액체이다. 상기 함불소 알코올의 분자식에 포함되는 C 의 수는, 3 이상인 것이 바람직하고, 4 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 함불소 알코올의 분자식에 포함되는 C 의 수는, 8 이하인 것이 바람직하고, 7 이하인 것이 더욱 바람직하다. 당해 C 의 수가 7 이하로 됨으로써, PFOA (퍼플루오로옥탄산) 규제의 대상이 되는 것을 피할 수 있다.
건조 처리액은, 예를 들어, 함불소 알코올로서 1H,1H,7H-Dodecafluoroheptanol (시성식 : H(CF2)6CH2OH) 을 포함하여 이루어지는 액체 (이하,「제 1 건조 처리액」이라고도 부른다.) 이다. 또, 건조 처리액은, 함불소 알코올로서 1H,1H,3H-Tetrafluoropropanol (시성식 : CHF2CF2CH2OH) 을 포함하여 이루어지는 액체 (이하,「제 2 건조 처리액」이라고도 부른다.) 여도 된다. 혹은, 건조 처리액은, 함불소 알코올로서 2-(Perfluorohexyl)ethanol (시성식 : F(CF2)6CH2CH2OH) 을 포함하여 이루어지는 액체 (이하,「제 3 건조 처리액」이라고도 부른다.) 여도 된다. 제 1 건조 처리액 및 제 2 건조 처리액은, 종단에 -CF2H 를 갖는 함불소 알코올을 포함하여 이루어진다. 또한, 제 3 건조 처리액은, 종단에 -CF3 을 갖는 함불소 알코올을 포함하여 이루어진다.
상기 서술한 건조 처리액은, 제 1 건조 처리액, 제 2 건조 처리액 및 제 3 건조 처리액 이외의 액체여도 된다. 또, 건조 처리액은, 1 종류의 액체여도 되고, 2 종류 이상의 액체를 함유하는 혼합액이어도 된다. 바람직하게는, 당해 건조 처리액은, 제 1 건조 처리액, 제 2 건조 처리액 및 제 3 건조 처리액으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개 이상의 액체를 포함하여 이루어진다.
본 실시형태에서는, 제 1 건조 처리액은, 실질적으로 1H,1H,7H-Dodecafluoroheptanol 만으로 이루어진다. 제 2 건조 처리액은, 실질적으로 1H,1H,3H-Tetrafluoropropanol 만으로 이루어진다. 제 3 건조 처리액은, 실질적으로 2-(Perfluorohexyl)ethanol 만으로 이루어진다. 제 1 건조 처리액의 분자량은 332.1 (g/mol) 이고, 비중 (d20) 은 1.76 (g/cm3) 이고, 비점은 169 ℃ ∼ 170 ℃ 이다. 제 2 건조 처리액의 분자량은 132.1 (g/mol) 이고, 비중 (d20) 은 1.49 (g/cm3) 이고, 비점은 109 ℃ ∼ 110 ℃ 이다. 제 3 건조 처리액의 분자량은 364.1 (g/mol) 이고, 비중 (d20) 은 1.68 (g/cm3) 이고, 비점은 190 ℃ ∼ 200 ℃ 이다. 제 1 건조 처리액, 제 2 건조 처리액 및 제 3 건조 처리액은, 모두 다이킨 공업 주식회사로부터 입수 가능하다.
기판 처리 장치 (1) 에서는, 제 1 노즐 (51) 로부터 기판 (9) 에 약액이 공급될 때에는, 제 1 노즐 (51) 은 공급 위치에 위치하고, 제 2 노즐 (52), 제 3 노즐 (53) 및 제 4 노즐 (54) 은 퇴피 위치에 위치한다. 제 2 노즐 (52) 로부터 기판 (9) 에 린스액이 공급될 때에는, 제 2 노즐 (52) 은 공급 위치에 위치하고, 제 1 노즐 (51), 제 3 노즐 (53) 및 제 4 노즐 (54) 은 퇴피 위치에 위치한다. 제 3 노즐 (53) 로부터 기판 (9) 에 치환액이 공급될 때에는, 제 3 노즐 (53) 은 공급 위치에 위치하고, 제 1 노즐 (51), 제 2 노즐 (52) 및 제 4 노즐 (54) 은 퇴피 위치에 위치한다. 제 4 노즐 (54) 로부터 기판 (9) 에 건조 처리액이 공급될 때에는, 제 4 노즐 (54) 은 공급 위치에 위치하고, 제 1 노즐 (51), 제 2 노즐 (52) 및 제 3 노즐 (53) 은 퇴피 위치에 위치한다.
상측 노즐 (55) 은, 배관 (553) 및 밸브 (554) 를 개재하여 가스 공급원 (552) 에 접속된다. 제어부 (8) 의 제어에 의해 밸브 (554) 가 열림으로써, 질소 (N2) 가스 등의 불활성 가스가, 상측 노즐 (55) 의 선단으로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 과 톱 플레이트 (61) (도 2 참조) 의 하면 사이의 공간에 공급된다. 당해 불활성 가스는, 질소 이외의 가스 (예를 들어, 아르곤 (Ar) 가스) 여도 된다.
하측 노즐 (56) 은, 배관 (563) 및 밸브 (564) 를 개재하여 유체 공급원 (562) 에 접속된다. 제어부 (8) 의 제어에 의해 밸브 (564) 가 열림으로써, 하측 노즐 (56) 의 선단으로부터 기판 (9) 의 하면 (92) 의 중앙부를 향해 유체가 토출된다. 하측 노즐 (56) 로부터 공급되는 유체는, 예를 들면, 액체여도 되고, 가스여도 된다. 또, 당해 유체는, 상온 (예를 들어, 25 ℃) 보다 높은 온도까지 가열된 유체여도 된다.
다음으로, 도 2 의 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 기판 (9) 의 처리의 흐름에 대해, 도 5 를 참조하면서 설명한다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 먼저, 상면 (91) 에 미세한 패턴이 미리 형성되어 있는 기판 (9) 이, 기판 유지부 (31) 에 의해 수평 상태로 유지된다. 계속해서, 상측 노즐 (55) 로부터 불활성 가스 (예를 들어, 질소 가스) 의 공급이 개시된다. 상측 노즐 (55) 로부터 공급되는 불활성 가스의 유량은, 예를 들어 10 리터/min 이다. 또, 기판 회전 기구 (33) 에 의한 기판 (9) 의 회전이 개시된다. 기판 (9) 의 회전 속도는, 예를 들어, 800 rpm ∼ 1000 rpm 이다. 또한, 톱 플레이트 회전 기구 (62) 에 의한 톱 플레이트 (61) 의 회전이 개시된다. 톱 플레이트 (61) 의 회전 방향 및 회전 속도는, 예를 들어, 기판 (9) 의 회전 방향 및 회전 속도와 동일하다. 톱 플레이트 (61) 의 상하 방향의 위치는, 기판 (9) 과의 사이에 제 1 노즐 (51) 등이 배치 가능한 위치 (이하,「제 1 처리 위치」라고도 부른다.) 이다.
그리고, 제 1 노즐 (51) 이 공급 위치에 위치하는 상태에서, 제 1 노즐 (51) 로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 의 중앙부에 약액 (예를 들어, 불산) 이 공급된다 (스텝 S11). 기판 (9) 의 중앙부에 공급된 약액은, 기판 (9) 의 회전에 의한 원심력에 의해 기판 (9) 의 중앙부로부터 직경 방향 외방으로 확산되고, 기판 (9) 의 상면 (91) 전체에 부여된다. 약액은, 기판 (9) 의 외측 가장자리로부터 직경 방향 외방으로 비산 또는 유출된다. 기판 (9) 상으로부터 비산 또는 유출되는 약액은, 도시가 생략된 컵부 등에 의해 받아져 회수된다. 다른 처리액에 대해서도 동일하다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 약액이 기판 (9) 에 소정 시간 부여됨으로써, 기판 (9) 의 약액 처리가 실시된다.
기판 (9) 의 약액 처리가 종료되면, 약액의 토출을 정지한 제 1 노즐 (51) 이 공급 위치에서 퇴피 위치로 이동되고, 제 2 노즐 (52) 이 퇴피 위치에서 공급 위치로 이동된다. 그리고, 제 2 노즐 (52) 로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 의 중앙부에 린스액 (예를 들어, DIW) 이 공급된다 (스텝 S12). 린스액 공급시의 기판 (9) 의 회전 속도는, 예를 들어, 800 rpm ∼ 1200 rpm 이다. 기판 (9) 의 중앙부에 공급된 린스액은, 기판 (9) 의 회전에 의한 원심력에 의해 기판 (9) 의 중앙부로부터 직경 방향 외방으로 확산되고, 기판 (9) 의 상면 (91) 전체에 부여된다. 기판 (9) 상의 약액은, 린스액에 의해 직경 방향 외방으로 이동되고, 기판 (9) 상으로부터 제거된다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 린스액이 기판 (9) 에 소정 시간 부여됨으로써, 기판 (9) 의 린스 처리가 실시된다.
기판 (9) 상으로부터 약액이 제거되면 (즉, 기판 (9) 상의 약액이 전부 린스액으로 치환되면), 기판 (9) 의 회전 속도가 저하된다. 이로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 상에 린스액의 액막이 형성되고 유지된다. 기판 (9) 의 회전 속도는, 예를 들어 10 rpm 이다. 린스액의 액막은, 기판 (9) 의 상면 (91) 전체를 덮는다. 린스액의 액막이 형성되면, 제 2 노즐 (52) 로부터의 린스액의 토출이 정지되고, 제 2 노즐 (52) 이 공급 위치에서 퇴피 위치로 퇴피한다. 기판 (9) 의 회전 속도는, 기판 (9) 의 상면 (91) 이 건조되지 않는 회전 속도이면 되며, 예를 들어 10 rpm 이상이어도 된다.
다음으로, 제 3 노즐 (53) 이 퇴피 위치에서 공급 위치로 이동되고, 제 3 노즐 (53) 로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 의 중앙부에 (즉, 린스액의 액막의 중앙부에) 치환액이 공급된다 (스텝 S13). 치환액은, 예를 들어 IPA 이다. 치환액 공급시의 기판 (9) 의 회전 속도는, 예를 들어, 100 rpm ∼ 300 rpm 이다. 기판 (9) 의 중앙부에 공급된 치환액은, 기판 (9) 의 회전에 의한 원심력에 의해 기판 (9) 의 중앙부로부터 직경 방향 외방으로 확산되고, 기판 (9) 의 상면 (91) 전체에 부여된다. 기판 (9) 상의 린스액 (즉, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 접촉하고 있는 린스액) 은, 치환액에 의해 직경 방향 외방으로 이동되고, 기판 (9) 상으로부터 제거된다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 치환액이 기판 (9) 에 소정 시간 부여됨으로써, 기판 (9) 상에 있어서의 린스액에서 치환액으로의 치환 처리가 실시된다.
기판 (9) 상으로부터 린스액이 제거되면 (즉, 기판 (9) 상의 린스액이 전부 치환액으로 치환되면), 기판 (9) 의 회전 속도가 저하된다. 이로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 상에 치환액의 액막이 형성되고 유지된다. 기판 (9) 의 회전 속도는, 예를 들어 10 rpm 이다. 치환액의 액막은, 기판 (9) 의 상면 (91) 전체를 덮는다. 치환액의 액막이 형성되면, 제 3 노즐 (53) 로부터의 치환액의 토출이 정지되고, 제 3 노즐 (53) 이 공급 위치에서 퇴피 위치로 퇴피한다. 기판 (9) 의 회전 속도는, 기판 (9) 의 상면 (91) 이 건조되지 않는 회전 속도이면 되며, 예를 들어 10 rpm 이상이어도 된다.
다음으로, 제 4 노즐 (54) 이 퇴피 위치에서 공급 위치로 이동되고, 제 4 노즐 (54) 로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 의 중앙부에 (즉, 치환액의 액막의 중앙부에) 건조 처리액이 공급된다 (스텝 S14). 건조 처리액은, 예를 들어, 상기 서술한 제 1 건조 처리액 또는 제 2 건조 처리액이다. 건조 처리액 공급시의 기판 (9) 의 회전 속도는, 예를 들어, 100 rpm ∼ 300 rpm 이다. 기판 (9) 의 중앙부에 공급된 건조 처리액은, 기판 (9) 의 회전에 의한 원심력에 의해 기판 (9) 의 중앙부로부터 직경 방향 외방으로 확산되고, 기판 (9) 의 상면 (91) 전체에 부여된다. 기판 (9) 상의 치환액 (즉, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 접촉하고 있는 치환액) 은, 건조 처리액에 의해 직경 방향 외방으로 이동되고, 기판 (9) 상으로부터 제거된다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 건조 처리액이 기판 (9) 에 소정 시간 부여됨으로써, 기판 (9) 상의 치환액이 전부 건조 처리액으로 치환된다.
건조 처리액은, 스텝 S14 에 있어서 기판 (9) 의 상면 (91) 에 접촉하고 있을 때의 온도가 소정의 접촉 온도가 되도록, 제 4 노즐 (54) 로부터 토출되기보다 전에 액 가열부 (545) (도 4 참조) 에 의해 미리 가열되어 있다. 기판 (9) 과의 접촉에 의한 건조 처리액의 온도 저하 등을 고려하면, 제 4 노즐 (54) 로부터 토출되는 건조 처리액의 온도는, 예를 들어, 접촉 온도보다 조금 고온 (단, 건조 처리액의 비점 미만) 이 되는 것이 바람직하다. 또, 기판 (9) 과의 접촉에 의한 건조 처리액의 온도 저하가 그다지 발생하지 않는 경우 등, 제 4 노즐 (54) 로부터 토출되는 건조 처리액의 온도는, 예를 들면, 접촉 온도와 대략 동일해도 된다. 바꾸어 말하면, 접촉 온도로 미리 가열된 건조 처리액이, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 공급되어도 된다.
당해 접촉 온도는, 린스액의 비점 이상, 또한 건조 처리액의 비점 미만의 온도이다. 이로써, 기판 (9) 상에 있어서의 건조 처리액의 기화가 억제됨과 함께, 건조 처리액에 린스액의 성분 (예를 들어, 수분) 이 혼입되어 있는 경우라도, 린스액의 성분이 기화되어 건조 처리액으로부터 제거된다. 또, 린스액으로서 물이 이용되는 경우, 건조 처리액은 린스액의 비점 이상으로 되기 때문에, 공기 중의 수분이 결로되어 건조 처리액에 혼입되는 것이 방지된다. 바람직하게는, 접촉 온도와 건조 처리액의 비점의 차는 65 ℃ 이하이다. 바꿔 말하면, 접촉 온도는, 건조 처리액의 비점 미만, 또한 건조 처리액의 비점보다 65 ℃ 낮은 온도 이상인 것이 바람직하다.
기판 (9) 상으로부터 치환액이 제거된 후에도, 제 4 노즐 (54) 로부터 가열된 건조 처리액이 기판 (9) 의 상면 (91) 에 계속적으로 공급된다. 이로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 접촉하는 건조 처리액의 온도가 상기 접촉 온도로 유지된다. 스텝 S14 에서는, 접촉 온도의 건조 처리액이 기판 (9) 의 상면 (91) 전체에 대하여 소정의 접촉 시간 (바람직하게는, 10 초 이상) 접촉한다. 이로써, 건조 처리액의 분자가, 기판 (9) 의 상면 (91), 및 기판 (9) 의 상면 (91) 상의 상기 패턴 표면에 흡착된다.
도 6a 는, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 흡착되는 제 1 건조 처리액 (즉, 1H,1H,7H-Dodecafluoroheptanol) 의 분자를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 6b 는, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 흡착되는 제 2 건조 처리액 (즉, 1H,1H,3H-Tetrafluoropropanol) 의 분자를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 6c 는, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 흡착되는 제 3 건조 처리액 (즉, 2-(Perfluorohexyl)ethanol) 의 분자를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 6a 내지 도 6c 에서는, 제 1 건조 처리액, 제 2 건조 처리액 및 제 3 건조 처리액의 분자를 골격 구조식으로 나타낸다.
도 6a 에 나타내는 바와 같이, 제 1 건조 처리액의 하이드록시기 (-OH) 가 기판 (9) 의 상면 (91) 의 산소 원자 (O) 와 서로 끌어당김으로써, 제 1 건조 처리액의 분자가 기판 (9) 의 상면 (91) 에 흡착된다. 이로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 은, 제 1 건조 처리액의 분자에 의해 피복된 상태가 된다. 상세하게는, 기판 (9) 의 상면 (91) 은, 제 1 건조 처리액의 분자의 종단에 존재하는 -CF2H 에 의해 피복된 상태가 된다. 도 6b 에 나타내는 제 2 건조 처리액의 경우에 대해서도 동일하게, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 제 2 건조 처리액의 분자가 흡착되고, 기판 (9) 의 상면 (91) 이, 제 2 건조 처리액의 분자의 종단에 존재하는 -CF2H 에 의해 피복된 상태가 된다. 도 6c 에 나타내는 제 3 건조 처리액의 경우에 대해서도 대략 동일하게, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 제 3 건조 처리액의 분자가 흡착되고, 기판 (9) 의 상면 (91) 이, 제 3 건조 처리액의 분자의 종단에 존재하는 -CF3 에 의해 피복된 상태가 된다. 또한, 도 6a 내지 도 6c 는 모식도이기 때문에, 제 1 건조 처리액, 제 2 건조 처리액 및 제 3 건조 처리액의 기판 (9) 에 대한 흡착 방향이나 흡착 밀도는, 실제와는 상이하다.
또, 기판 (9) 의 상면 (91) 상의 패턴에 대해서도 동일하게, 제 1 건조 처리액의 분자가 패턴 표면에 흡착되고, 패턴 표면이, 제 1 건조 처리액의 분자의 종단에 존재하는 -CF2H 에 의해 피복된 상태가 된다. 이로써, 패턴 표면에 제 1 건조 처리액이 흡착되어 있지 않은 경우에 비해, 패턴의 표면 자유 에너지가 감소하고, 패턴 표면에 대한 제 1 건조 처리액의 접촉각이 증대되어 90°에 가까워진다. 제 2 건조 처리액의 경우에 대해서도 동일하게, 패턴 표면에 제 2 건조 처리액의 분자가 흡착되고, 패턴 표면이, 제 2 건조 처리액의 분자의 종단에 존재하는 -CF2H 에 의해 피복된 상태가 된다. 이로써, 패턴 표면에 제 2 건조 처리액이 흡착되어 있지 않은 경우에 비해, 패턴의 표면 자유 에너지가 감소하고, 패턴 표면에 대한 제 2 건조 처리액의 접촉각이 증대되어 90°에 가까워진다. 제 3 건조 처리액의 경우에 대해서도 대략 동일하게, 패턴 표면에 제 3 건조 처리액의 분자가 흡착되고, 패턴 표면이, 제 3 건조 처리액의 분자의 종단에 존재하는 -CF3 에 의해 피복된 상태가 된다. 이로써, 패턴 표면에 제 3 건조 처리액이 흡착되어 있지 않은 경우에 비해, 패턴의 표면 자유 에너지가 감소하고, 패턴 표면에 대한 제 3 건조 처리액의 접촉각이 증대되어 90°에 가까워진다. 제 1 건조 처리액, 제 2 건조 처리액 및 제 3 건조 처리액 중, 어느 건조 처리액이 패턴 표면에 흡착된 경우라도, 건조 처리액이 흡착된 패턴의 표면 자유 에너지는, 건조 처리액이 흡착되어 있지 않은 실리콘 (Si) 의 표면 자유 에너지보다 낮아진다.
패턴 표면 상에서는, 함불소 알코올의 분자의 불소화 알킬 사슬이 길수록, 패턴 표면에 대한 건조 처리액의 분자의 흡착 방향이 수직에 가까워져, 패턴 표면 상에 있어서의 건조 처리액의 분자의 배향성이 높아진다. 도 6a 에 나타내는 제 1 건조 처리액의 분자에 포함되는 C 의 수는 7 이고, 도 6b 에 나타내는 제 2 건조 처리액의 분자에 포함되는 C 의 수는 3 이다. 이와 같이, 제 1 건조 처리액의 분자는, 제 2 건조 처리액의 분자에 비해 불소화 알킬 사슬이 길기 때문에, 제 1 건조 처리액의 분자의 흡착 방향은, 제 2 건조 처리액의 분자의 흡착 방향보다 더욱 수직에 가까워진다. 따라서, 제 1 건조 처리액의 분자는, 제 2 건조 처리액의 분자보다, 패턴 표면에 고밀도로 흡착된다. 그 결과, 건조 처리액으로서 제 1 건조 처리액을 사용한 경우, 제 2 건조 처리액을 사용한 경우에 비해, 패턴의 표면 자유 에너지의 감소량이 커지고, 패턴 표면에 대한 접촉각은 90°에 보다 가까워진다.
기판 (9) 의 상면 (91) 전체에 대하여 접촉 온도의 건조 처리액을 접촉시킨 후, 상기 서술한 접촉 시간이 경과하면, 제 4 노즐 (54) 로부터의 건조 처리액의 토출이 정지되고, 제 4 노즐 (54) 이 공급 위치에서 퇴피 위치로 퇴피한다. 계속해서, 톱 플레이트 (61) 가 제 1 처리 위치로부터 하강하여, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 더욱 근접한 위치 (이하, 「제 2 처리 위치」라고도 부른다) 에 위치한다. 이로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 과 톱 플레이트 (61) 의 하면 사이의 공간이, 주위의 공간 (즉, 기판 (9) 의 직경 방향 외측의 공간) 으로부터 실질적으로 차단된다.
그리고, 기판 회전 기구 (33) 에 의한 기판 (9) 의 회전 속도가 증가되어, 기판 (9) 이 고속 회전됨으로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 상에 존재하는 건조 처리액이, 원심력에 의해 직경 방향 외측으로 이동하여 기판 (9) 상으로부터 제거된다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 기판 회전 기구 (33) 에 의한 기판 (9) 의 고속 회전이 소정 시간 계속됨으로써, 기판 (9) 의 건조 처리 (이른바, 스핀 드라이 처리) 가 실시된다 (스텝 S15). 기판 회전 기구 (33) 는, 액상의 건조 처리액을 기판 (9) 의 상면 (91) 으로부터 제거함으로써 기판 (9) 을 건조시키는 건조 처리부이다.
기판 (9) 의 건조 처리에서는, 건조 처리액의 액면이 패턴 간에 위치할 때까지 내려간 상태에 있어서, 패턴을 수평 방향으로 끌어당기는 모세관력이 작용한다. 당해 모세관력 σmax 는, 건조 처리액의 표면 장력 γ, 건조 처리액과 패턴의 접촉각 θ, 패턴 간의 거리 D, 패턴의 높이 H, 및 패턴의 폭 W 를 사용하여, 식 (1) 로 나타낸다.
σmax ＝ (6γ·cosθ/D)·(H/W)2 … 식 (1)
기판 처리 장치 (1) 에서는, 상기 서술한 바와 같이, 건조 처리액의 표면 장력 γ 는, 린스액의 표면 장력보다 낮다. 따라서, 스텝 S15 의 건조 처리에서는, 린스 처리 후의 기판 (9) 상에 잔존하는 린스액 (예를 들어, DIW) 을 스핀 드라이 처리 등에 의해 제거하여 기판 (9) 을 건조시키는 경우 (이하,「린스 건조 처리」라고도 부른다.) 에 비해, 패턴에 작용하는 모세관력 σmax 를 작게 할 수 있다. 그 결과, 스텝 S15 의 건조 처리에 있어서, 린스 건조 처리보다 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
또, 기판 처리 장치 (1) 에서는, 건조 처리액에 포함되는 함불소 알코올을 패턴의 표면에 흡착시킴으로써, 패턴의 표면 자유 에너지를 감소시키고 있다. 이 때문에, 린스 처리 후의 기판 (9) 상에 잔존하는 린스액을 치환액 (예를 들어, IPA) 으로 치환하고, 당해 치환액을 스핀 드라이 처리 등에 의해 제거하여 기판 (9) 을 건조시키는 경우 (이하,「치환 건조 처리」라고도 부른다.) 에 비해, 패턴의 표면에 있어서의 접촉각 θ 를 증대시켜 90°에 근접시킬 수 있다. 따라서, 스텝 S15 의 건조 처리에 있어서, 치환 건조 처리에 비해 패턴에 작용하는 모세관력 σmax 를 작게 할 수 있다. 그 결과, 스텝 S15 의 건조 처리에 있어서, 치환 건조 처리보다 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
또한, 종래의 치환 건조 처리에서는, 치환액으로서 IPA, 메탄올 또는 에탄올 등이 이용된다. IPA, 메탄올 및 에탄올은, -OH 에 의해 패턴 표면에 흡착 가능하기는 하지만, 불소를 함유하고 있지 않기 때문에, 패턴의 표면 자유 에너지의 감소에 그다지 기여하지 않는다. 따라서, 건조 처리에 있어서의 패턴의 도괴 억제에 한계가 있다.
또, 만일, 스텝 S14 에 있어서의 건조 처리액 대신에, HFE (하이드로플루오로에테르), HFC (하이드로플루오로카본) 또는 HFO (하이드로플루오로올레핀) 를 사용한 경우, 이들 액체의 분자는, -OH 와 같은 패턴 표면에 흡착되기 쉬운 관능기를 단부에 갖지 않기 때문에, 패턴 표면에 실질적으로 흡착되지 않는다. 따라서, 패턴의 표면 자유 에너지는 실질적으로 감소하지 않는다. 이 때문에, 건조 처리에 있어서의 패턴의 도괴를 바람직하게 억제할 수는 없다.
도 7, 도 8 은, 상기 스텝 S11 ∼ S15 의 처리 후에 있어서의 기판 (9) 상의 패턴의 도괴율과, 상기 서술한 치환 건조 처리 (즉, 스텝 S11 ∼ S13 의 후, 스텝 S14 를 생략하고, 기판 (9) 상의 치환액을 스핀 드라이 처리에 의해 제거하여 건조시키는 처리) 후에 있어서의 기판 (9) 상의 패턴의 도괴율을, 실험에 의해 비교한 결과를 나타내는 도면이다. 도 7 및 도 8 에서는, 표면에 패턴이 형성된 테스트 쿠폰을 사용하여 실험을 실시하였다. 도 7 은, 표면에 자연 산화에 의한 SiO2 막이 형성된 친수성 표면을 갖는 테스트 쿠폰을 사용한 실험 결과를 나타낸다. 도 8 은, SiO2 막에 에칭 처리가 실시된 소수성 표면을 갖는 테스트 쿠폰을 사용한 실험 결과를 나타낸다.
도 7 및 도 8 의 종축은, 테스트 쿠폰 표면의 패턴의 도괴율을 나타낸다. 도 7 및 도 8 의 횡축의 「실시예 1, 6」은, 건조 처리액으로서 제 1 건조 처리액을 사용한 상기 서술한 스텝 S11 ∼ S15 의 처리에 대응하는 실험 결과를 나타낸다. 횡축의 「실시예 2」는, 건조 처리액으로서 제 2 건조 처리액을 사용한 상기 서술한 스텝 S11 ∼ S15 의 처리에 대응하는 실험 결과를 나타낸다. 횡축의 「실시예 3 ∼ 5, 7」은, 건조 처리액으로서 제 3 건조 처리액을 사용한 상기 서술한 스텝 S11 ∼ S15 의 처리에 대응하는 실험 결과를 나타낸다. 또, 횡축의 「비교예 1」은, 치환액으로서 IPA 를 사용한 치환 건조 처리 (즉, 스텝 S14 를 생략한 처리) 에 대응하는 실험 결과를 나타낸다. 횡축의 「비교예 2」는, 스텝 S14 의 처리에 있어서, 건조 처리액 대신에 HFE 의 1 종인 HFE-7100 (시성식 : C4F9OCH3, methoxy-nonafluorobutane) 을 사용한 경우의 상기 서술한 스텝 S11 ∼ S15 의 처리에 대응하는 실험 결과를 나타낸다.
테스트 쿠폰은, 가로 세로 20 ㎜ 의 대략 직사각형 평판상의 부재이다. 당해 테스트 쿠폰의 표면에 형성된 패턴의 AR (Aspect Ratio : 패턴의 바닥부와 높이의 비) 은 20 이다.
도 7 중의 실시예 1 에서는, 비커 내의 접촉 온도의 제 1 건조 처리액에 테스트 쿠폰을 1 분 침지시킨 후, 테스트 쿠폰을 비커로부터 꺼내어 자연 건조시켰다. 접촉 온도는, 제 1 건조 처리액의 비점보다 10 ℃ 낮은 온도이다. 그 후, 테스트 쿠폰 상에 있어서의 패턴의 도괴율을 구하였다. 친수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 실시예 1 의 패턴 도괴율은 약 47 ％ 였다. 패턴의 도괴율은, 테스트 쿠폰의 화상 해석을 실시함으로써 구하였다. 실시예 2 ∼ 7 및 비교예 1, 2 에 있어서도, 패턴의 도괴율을 구하는 방법은 동일하다.
또한, 실시예 1 과 관련하여, 제 1 건조 처리액의 접촉 온도를 제 1 건조 처리액의 비점 미만의 범위에서 다양하게 변경하여 패턴의 도괴율을 구한 결과, 접촉 온도와 비점의 차가 커짐에 따라서 도괴율은 증대되었다. 또, 실시예 1 과 관련하여, 상기 서술한 접촉 시간을 다양하게 변경하여, 테스트 쿠폰에 대한 제 1 건조 처리액의 접촉각을 측정한 결과, 접촉 시간이 15 분 이하의 범위에 있어서는 접촉 시간이 길어짐에 따라서 접촉각도 커지지만, 접촉 시간이 15 분 이상이 되면 접촉각은 그다지 변화하지 않았다.
도 7 중의 실시예 2 는, 제 1 건조 처리액을 제 2 건조 처리액으로 변경하고, 접촉 온도를 제 2 건조 처리액의 비점보다 10 ℃ 낮은 온도로 한 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일하다. 친수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 실시예 2 의 패턴 도괴율은 약 53 ％ 였다.
도 7 중의 실시예 3 은, 제 1 건조 처리액을 제 3 건조 처리액으로 변경하고, 접촉 온도를 제 3 건조 처리액의 비점보다 40 ℃ 낮은 온도로 한 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일하다. 친수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 실시예 3 의 패턴 도괴율은 약 13 ％ 였다.
도 7 중의 실시예 4 는, 제 1 건조 처리액을 제 3 건조 처리액으로 변경하고, 접촉 온도를 제 3 건조 처리액의 비점보다 65 ℃ 낮은 온도로 한 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일하다. 친수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 실시예 4 의 패턴 도괴율은 약 17 ％ 였다.
도 7 중의 실시예 5 는, 제 1 건조 처리액을 제 3 건조 처리액으로 변경하고, 접촉 온도를 제 3 건조 처리액의 비점보다 90 ℃ 낮은 온도로 한 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일하다. 친수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 실시예 5 의 패턴 도괴율은 약 31 ％ 였다.
도 7 중의 비교예 1 은, 제 1 건조 처리액을 IPA 로 변경하고, 접촉 온도를 IPA 의 비점보다 10 ℃ 낮은 온도로 한 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일하다. 친수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 비교예 1 의 패턴 도괴율은 약 86 ％ 였다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 친수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 상기 서술한 스텝 S11 ∼ S15 의 처리를 실시함 (실시예 1 ∼ 5) 으로써, 스텝 S14 를 생략한 치환 건조 처리 (비교예 1) 에 비해 패턴의 도괴를 억제할 수 있었다. 즉, 종래의 건조 처리 (비교예 1) 에서는 소수성 표면에 비해 패턴의 도괴율이 높아지는 친수성 표면을 갖는 기판 (9) 이라도, 본원 발명에 관련된 스텝 S11 ∼ S15 의 처리 (실시예 1 ∼ 5) 에 의해, 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
실시예 1 과 실시예 2 를 비교하면, 종단에 -CF2H 를 갖는 제 1 건조 처리액 및 제 2 건조 처리액 중, 분자식에 포함되는 C 의 수가 7 인 제 1 건조 처리액 (실시예 1) 을 사용함으로써, 분자식에 포함되는 C 의 수가 3 인 제 2 건조 처리액 (실시예 2) 을 사용하는 경우에 비해, 패턴의 도괴를 더욱 억제할 수 있었다. 또, 실시예 1 과 실시예 3 ∼ 5 를 비교하면, 종단에 -CF3 을 갖는 제 3 건조 처리액 (실시예 3 ∼ 5) 을 사용함으로써, 종단에 -CF2H 를 갖는 제 1 건조 처리액 (실시예 1) 을 사용하는 경우에 비해, 패턴의 도괴를 더욱 억제할 수 있었다. 실시예 3 ∼ 4 와 실시예 5 를 비교하면, 접촉 온도와 제 3 건조 처리액의 비점의 차를 65 ℃ 이하로 함 (실시예 3 ∼ 4) 으로써, 접촉 온도와 제 3 건조 처리액의 비점의 차가 65 ℃ 보다 큰 경우 (실시예 5 : 온도차 90 ℃) 에 비해, 패턴의 도괴를 더욱 억제할 수 있었다.
도 8 중의 실시예 6 에서는, 비커를 사용하여, 테스트 쿠폰을 희불산 (농도 : 약 1 체적％) 에 1 분 침지시키고, 계속해서 DIW 에 1 분 침지시키고, 추가로 IPA 에 3 분 침지시킨 후, 상온의 제 1 건조 처리액에 침지시켰다. 그리고, 제 1 건조 처리액을 제 1 건조 처리액의 비점보다 10 ℃ 낮은 접촉 온도로 승온시켜, 1 분 유지하였다. 그 후, 테스트 쿠폰을 비커로부터 꺼내어 자연 건조시켜, 패턴의 도괴율을 구하였다. 소수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 실시예 6 의 패턴 도괴율은 약 10 ％ 였다.
도 8 중의 실시예 7 은, 제 1 건조 처리액을 제 3 건조 처리액으로 변경하고, 접촉 온도를 제 3 건조 처리액의 비점보다 40 ℃ 낮은 온도로 한 점을 제외하고, 실시예 6 과 동일하다. 친수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 실시예 7 의 패턴 도괴율은 약 17 ％ 였다.
도 8 중의 비교예 2 는, 제 1 건조 처리액을 HFE-7100 으로 변경하고, 접촉 온도를 HFE-7100 의 비점보다 10 ℃ 낮은 온도로 한 점을 제외하고, 실시예 6 과 동일하다. 소수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 비교예 2 의 패턴 도괴율은 약 62 ％ 였다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 소수성 표면을 갖는 기판 (9) 에 대해, 건조 처리액을 사용하여 상기 서술한 스텝 S11 ∼ S15 의 처리를 실시함 (실시예 6 ∼ 7) 으로써, HFE 를 사용하여 스텝 S11 ∼ S15 를 실시하는 경우 (비교예 2) 에 비해 패턴의 도괴를 억제할 수 있었다. 또, 실시예 6 과 실시예 7 을 비교하면, 종단에 -CF2H 를 갖는 제 1 건조 처리액 (실시예 6) 을 사용함으로써, 종단에 -CF3 을 갖는 제 3 건조 처리액 (실시예 7) 을 사용하는 경우에 비해, 패턴의 도괴를 더욱 억제할 수 있었다.
상기 서술한 스텝 S15 (기판 (9) 의 건조 처리) 가 종료되면, 기판 가열부 (7) 에 의해 기판 (9) 이 가열됨으로써, 기판 (9) 의 표면 (즉, 기판 (9) 상의 패턴의 표면 등) 에 흡착되어 있는 건조 처리액의 분자가 제거된다 (스텝 S16). 스텝 S16 의 흡착 분자 제거 처리에서는, 기판 (9) 의 온도 (이하,「분자 제거 온도」라고도 부른다.) 는, 상기 서술한 건조 처리액의 비점보다 높은 온도로 된다. 스텝 S16 에 있어서 기판 (9) 상으로부터 제거되는 건조 처리액의 분자는, 액상의 건조 처리액이 아니라, 스텝 S15 의 건조 처리에 있어서 액상의 건조 처리액이 기판 (9) 상으로부터 제거된 후에도 기판 (9) 에 흡착되어 잔존하고 있는 약간의 분자이다. 스텝 S16 이 종료되면, 기판 (9) 이 기판 처리 장치 (1) 로부터 반출된다.
상기 예에서는, 스텝 S16 의 흡착 분자 제거 처리는, 스텝 S11 ∼ S15 가 실시되는 것과 동일한 챔버 (11) 내에 있어서, 기판 유지부 (31) 에 유지된 기판 (9) 에 대하여 실시되지만, 이것에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 동일한 챔버 (11) 내에 있어서, 기판 유지부 (31) 와는 별도로 핫 플레이트가 형성되고, 스텝 S15 의 종료 후의 기판 (9) 이 당해 핫 플레이트 상에 재치 (載置) 되어 가열됨으로써, 흡착 분자 제거 처리가 실시되어도 된다. 혹은, 스텝 S15 의 종료 후의 기판 (9) 은, 기판 처리 장치 (1) 인 처리 유닛 (108) 으로부터 다른 처리 유닛 (108) (도 1 참조) 으로 이송되어, 당해 다른 처리 유닛 (108) 에 있어서, 플라즈마, UV, 엑시머 등을 이용한 애싱 처리에 의해 당해 기판 (9) 의 흡착 분자 제거 처리가 실시되어도 된다.
상기 예에서는, 스텝 S12 의 린스 처리와 스텝 S14 의 건조 처리액의 공급 사이에, 스텝 S13 의 치환액에 의한 린스액의 치환 처리가 실시되지만, 기판 (9) 상의 린스액의 액막에 건조 처리액을 직접적으로 공급하여 린스액을 바람직하게 기판 (9) 상으로부터 제거할 수 있는 경우에는, 스텝 S13 은 생략되어도 된다. 예를 들어, 린스액과 건조 처리액의 친화성이 어느 정도 높은 경우에는, 스텝 S13 을 생략하는 것이 가능하다. 또, 예를 들어, 건조 처리액의 비중이 린스액의 비중보다 어느 정도 이상 커서, 건조 처리액을 작은 유량으로 린스액의 액막에 공급함으로써 건조 처리액이 당해 액막의 바닥부에 바람직하게 침강되는 경우에도, 스텝 S13 을 생략하는 것이 가능하다.
상기 예에서는, 스텝 S14 에 있어서, 미리 가열된 건조 처리액이 기판 (9) 상에 공급됨으로써, 상기 접촉 온도의 건조 처리액이 기판 (9) 에 접촉하지만, 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 미리 가열된 건조 처리액이 기판 (9) 상에 공급되고, 또한, 기판 가열부 (7) 에 의해 기판 (9) 상의 건조 처리액이 가열됨으로써, 건조 처리액이 접촉 온도까지 승온되고, 접촉 온도로 유지되어도 된다. 기판 (9) 상의 건조 처리액의 가열은, 기판 가열부 (7) 이외의 구성에 의해 실시되어도 된다. 예를 들면, 하측 노즐 (56) 로부터 가열된 불활성 가스가 기판 (9) 의 하면 (92) 에 공급됨으로써, 기판 (9) 상의 건조 처리액이 가열되어도 된다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 시스템 (10a) 에 대해서 설명한다. 도 9 는, 기판 처리 시스템 (10a) 의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다. 기판 처리 시스템 (10a) 은, 복수의 기판 (9) 을 일괄하여 액 처리하는 배치식의 장치이다.
기판 처리 시스템 (10a) 은, 캐리어 유지부 (104a) 와, 기판 이재 (移載) 로봇 (111a) 과, 자세 변환 기구 (112a) 와, 푸셔 (113a) 와, 기판 반송 기구 (114a) 와, 처리 유닛인 기판 처리 장치 (1a) 와, 제어부 (8a) 를 구비한다. 제어부 (8a) 는, 상기 서술한 제어부 (8) 와 대략 동일한 구조를 갖고, 기판 이재 로봇 (111a), 자세 변환 기구 (112a), 푸셔 (113a), 기판 반송 기구 (114a) 및 기판 처리 장치 (1a) 등을 제어한다. 기판 이재 로봇 (111a), 자세 변환 기구 (112a), 푸셔 (113a), 기판 반송 기구 (114a) 및 기판 처리 장치 (1a) 등은, 챔버 (11a) 의 내부에 수용된다.
캐리어 유지부 (104a) 는, 캐리어 (107a) (예를 들면, FOUP) 를 유지한다. 기판 이재 로봇 (111a) 은, 캐리어 유지부 (104a) 에 유지된 캐리어 (107a) 로부터, 수평 자세의 복수 (예를 들면, 25 장) 의 기판 (9) 을 반출하여, 자세 변환 기구 (112a) 에 건네준다. 당해 복수의 기판 (9) 은, 두께 방향으로 대략 등간격으로 배열되어 있다. 자세 변환 기구 (112a) 는, 복수의 기판 (9) 의 방향을 수평 자세와 기립 자세 (즉, 기판 (9) 의 주면이 상하 방향에 대해 대략 평행이 되는 자세) 의 사이에서 변환하는 기구이다. 자세 변환 기구 (112a) 는, 예를 들어, 복수의 기판 (9) 을 유지하는 유지부와, 당해 유지부를 90°회전시키는 회전 기구를 구비한다. 당해 회전 기구는, 다양한 구조를 가지고 있어도 되며, 예를 들어 전동 회전식 모터이다.
자세 변환 기구 (112a) 는, 기판 이재 로봇 (111a) 으로부터 수취한 수평 자세의 복수의 기판 (9) 을 기립 자세로 변환한다. 푸셔 (113a) 는, 자세 변환 기구 (112a) 로부터 기립 자세의 복수의 기판 (9) 을 수취하여, 기판 반송 기구 (114a) 에 건네준다. 기판 반송 기구 (114a) 는, 기립 자세의 복수의 기판 (9) 을 유지하는 유지부와, 당해 유지부를 수평 방향으로 이동시키는 이동 기구를 구비한다. 당해 이동 기구는, 예를 들어, 전동 리니어 모터, 에어 실린더, 또는, 볼 나사 및 전동 회전식 모터를 구비한다. 기판 반송 기구 (114a) 는, 기립 자세의 복수의 기판 (9) 을 처리 유닛인 기판 처리 장치 (1a) 로 반입한다. 기판 처리 장치 (1a) 에 있어서의 기판 (9) 의 처리에 대해서는 후술한다.
기판 처리 장치 (1a) 에서 처리된 복수의 기판 (9) 은, 기판 반송 기구 (114a) 에 의해 기판 처리 장치 (1a) 로부터 반출되고, 푸셔 (113a) 에 의해 자세 변환 기구 (112a) 로 건네진다. 자세 변환 기구 (112a) 는, 기립 자세의 복수의 기판 (9) 을 수평 자세로 변환하여 기판 이재 로봇 (111a) 에 건네준다. 기판 이재 로봇 (111a) 은, 수평 자세의 복수의 기판 (9) 을 캐리어 (107a) 로 반입한다.
기판 처리 장치 (1a) 는, 제 1 처리부 (21) 와, 제 2 처리부 (22) 와, 제 3 처리부 (23) 와, 제 4 처리부 (24) 와, 제 5 처리부 (25) 와, 리프터 (26) 와, 리프터 (27) 를 구비한다. 제 1 처리부 (21) 는, 상기 서술한 약액이 저류되는 처리조 (211) 를 구비한다. 제 2 처리부 (22) 는, 상기 서술한 린스액이 저류되는 처리조 (221) 를 구비한다. 제 3 처리부 (23) 는, 상기 서술한 치환액이 저류되는 처리조 (231) 를 구비한다. 제 4 처리부 (24) 는, 상기 서술한 건조 처리액이 저류되는 처리조 (241) 를 구비한다. 건조 처리액은, 기판 처리 장치 (1) 의 경우와 마찬가지로, 함불소 알코올을 포함하여 이루어진다. 건조 처리액은, 예를 들면, 종단에 -CF2H 또는 -CF3 을 갖는 함불소 알코올을 포함하여 이루어진다. 건조 처리액의 표면 장력은 린스액의 표면 장력보다 낮고, 건조 처리액의 비점은 린스액의 비점보다 높다.
리프터 (26, 27) 는 각각, 기판 반송 기구 (114a) 로부터 기립 자세의 복수의 기판 (9) 을 수취하여 유지하는 기판 유지부이다. 리프터 (26) 는, 기립 자세의 복수의 기판 (9) 을 유지한 상태로, 제 1 처리부 (21) 와 제 2 처리부 (22) 의 사이를 이동한다. 리프터 (27) 는, 기립 자세의 복수의 기판 (9) 을 유지한 상태로, 제 3 처리부 (23) 와 제 4 처리부 (24) 의 사이를 이동한다. 또, 리프터 (26, 27) 는 각각, 유지한 복수의 기판 (9) 을 상하 방향으로 이동시킨다. 리프터 (26, 27) 의 이동, 및 복수의 기판 (9) 의 승강은, 예를 들어, 전동 리니어 모터, 에어 실린더, 또는, 볼 나사 및 전동 회전식 모터에 의해 실현된다.
도 10 은, 제 1 처리부 (21) 및 리프터 (26) 를 나타내는 측면도이다. 도 10 에서는, 처리조 (211) 를 단면으로 나타내고, 리프터 (26) 에 유지된 기판 (9) 을 함께 나타낸다. 제 1 처리부 (21) 는, 종단면이 대략 오각형인 처리조 (211) 와, 처리조 (211) 의 바닥부에 형성되는 처리액 공급관 (212) 및 가스 공급관 (213) 을 구비한다. 제 2 처리부 (22), 제 3 처리부 (23) 및 제 4 처리부 (24) 는, 제 1 처리부 (21) 와 대략 동일한 구조를 갖는다.
리프터 (26) 는, 상하 방향으로 대략 평행하게 연장되는 대략 평판상의 본체부 (261) 와, 본체부 (261) 의 일방의 주면에서부터 수평 방향으로 연장되는 3 개의 유지봉 (262) 을 구비한다. 리프터 (26) 에서는, 기립 자세로 지면에 수직인 방향으로 배열된 복수의 기판 (9) 의 하측 가장자리부가, 3 개의 유지봉 (262) 에 의해 유지된다. 리프터 (26) 는, 본체부 (261) 를 상하 방향으로 이동시키는 승강 기구 (263) 를 추가로 구비한다. 승강 기구 (263) 는, 예를 들어, 본체부 (261) 에 접속되는 전동 리니어 모터, 에어 실린더 또는 볼 나사 및 전동 회전식 모터를 구비한다.
제 1 처리부 (21) 에서는, 처리액 공급관 (212) 으로부터 공급되는 약액이 처리조 (211) 에 저류된다. 그리고, 처리액 공급관 (212) 으로부터의 약액 공급이 계속된 상태로, 리프터 (26) 에 의해 유지된 복수의 기판 (9) 이 처리조 (211) 내의 약액에 침지된다. 계속해서, 가스 공급관 (213) 으로부터 질소 가스 등의 불활성 가스가 공급되어, 불활성 가스의 기포가 처리조 (211) 내를 부상한다. 이로써, 기판 (9) 의 표면 근방의 약액이 교반되고, 신선한 약액이 기판 (9) 의 표면에 계속해서 공급된다. 그 결과, 기판 (9) 의 약액 처리 속도가 증대된다.
도 9 에 나타내는 제 5 처리부 (25) 는, 기립 자세의 복수의 기판 (9) 을 유지하는 기판 유지부 (252) 를 구비하고, 기판 유지부 (252) 에 유지된 복수의 기판 (9) 의 표면으로부터 액체를 제거하는 처리 (즉, 건조 처리) 를 실시한다. 제 5 처리부 (25) 에서는, 예를 들어, 원심력에 의해 복수의 기판 (9) 의 표면으로부터 액체를 털어서 건조 처리가 실시되어도 된다. 혹은, 제 5 처리부 (25) 에서는, 복수의 기판 (9) 에 유기 용제 (예를 들어, IPA) 를 공급함으로써 건조 처리가 실시되어도 된다. 제 5 처리부 (25) 에 있어서의 건조 처리는, 다른 다양한 방법에 의해 실시되어도 된다. 제 5 처리부 (25) 에는, 기판 유지부 (252) 에 유지되는 복수의 기판 (9) 을 가열하는 기판 가열부 (253) 도 형성된다. 기판 가열부 (253) 는, 예를 들어, 기판 (9) 에 광을 조사하여 가열한다. 또한, 기판 가열부 (253) 는, 광 조사 이외의 방법으로 기판 (9) 을 가열해도 된다.
다음으로, 기판 처리 장치 (1a) 에 있어서의 기판 (9) 의 처리의 흐름에 대해 설명한다. 기판 처리 장치 (1a) 에서는, 먼저, 리프터 (26) 가 기립 상태의 복수의 기판 (9) 을 기판 반송 기구 (114a) 로부터 수취하여 유지한다. 계속해서, 리프터 (26) 는, 복수의 기판 (9) 을 하강시켜, 제 1 처리부 (21) 의 처리조 (211) 에 저류되어 있는 약액에 침지시킨다. 이로써, 각 기판 (9) 의 표면 (즉, 양 주면 및 측면) 전체에 약액이 공급된다 (도 5 : 스텝 S11). 기판 처리 장치 (1a) 에서는, 약액 공급부인 제 1 처리부 (21) 에 있어서, 복수의 기판 (9) 이 약액에 소정 시간 침지됨으로써, 기판 (9) 의 약액 처리가 실시된다.
기판 (9) 의 약액 처리가 종료되면, 리프터 (26) 는, 복수의 기판 (9) 을 제 1 처리부 (21) 의 처리조 (211) 로부터 끌어올려, 제 2 처리부 (22) 로 반송한다. 그리고, 리프터 (26) 는, 복수의 기판 (9) 을 하강시켜, 제 2 처리부 (22) 의 처리조 (221) 에 저류되어 있는 린스액에 침지시킨다. 이로써, 각 기판 (9) 의 표면 전체에 린스액이 공급된다 (스텝 S12). 기판 처리 장치 (1a) 에서는, 린스액 공급부인 제 2 처리부 (22) 에 있어서, 복수의 기판 (9) 이 린스액에 소정 시간 침지됨으로써, 기판 (9) 의 린스 처리가 실시된다.
기판 (9) 의 린스 처리가 종료되면, 리프터 (26) 는, 복수의 기판 (9) 을 제 2 처리부 (22) 의 처리조 (221) 로부터 끌어올려, 기판 반송 기구 (114a) 에 건네준다. 기판 반송 기구 (114a) 는, 복수의 기판 (9) 을 리프터 (27) 에 건네준다. 리프터 (27) 는, 기립 상태의 복수의 기판 (9) 을 하강시켜, 제 3 처리부 (23) 의 처리조 (231) 에 저장되어 있는 치환액에 침지시킨다. 이로써, 각 기판 (9) 의 표면 전체에 치환액이 공급된다 (스텝 S13). 기판 처리 장치 (1a) 에서는, 치환액 공급부인 제 3 처리부 (23) 에 있어서, 복수의 기판 (9) 이 치환액에 소정 시간 침지됨으로써, 기판 (9) 상에 있어서의 린스액에서 치환액으로의 치환 처리 (즉, 기판 (9) 의 표면에 접촉하는 린스액의 치환액으로의 치환 처리) 가 실시된다.
상기 서술한 치환 처리가 종료되면, 리프터 (27) 는, 복수의 기판 (9) 을 제 3 처리부 (23) 의 처리조 (231) 로부터 끌어올려, 제 4 처리부 (24) 로 반송한다. 그리고, 리프터 (27) 는, 복수의 기판 (9) 을 하강시켜, 제 4 처리부 (24) 의 처리조 (241) 에 저류되어 있는 건조 처리액에 침지시킨다. 이로써, 각 기판 (9) 의 표면 전체에 건조 처리액이 공급된다 (스텝 S14). 바꾸어 말하면, 기판 (9) 의 표면에 접촉하는 치환액이 건조 처리액으로 치환된다.
처리조 (241) 내의 건조 처리액은, 상기와 마찬가지로, 기판 (9) 의 표면에 접촉하고 있을 때의 온도가 소정의 접촉 온도가 되도록, 미리 가열되어 있다. 당해 접촉 온도는, 린스액의 비점 이상 또한 건조 처리액의 비점 미만의 온도이다. 접촉 온도와 건조 처리액의 비점의 차는, 예를 들어 65 ℃ 이하인 것이 바람직하다.
기판 처리 장치 (1a) 에서는, 건조 처리액 공급부인 제 4 처리부 (24) 에 있어서, 복수의 기판 (9) 이 접촉 온도의 건조 처리액에 소정의 접촉 시간 (바람직하게는 10 초 이상) 침지됨으로써, 건조 처리액의 분자가, 기판 (9) 의 표면 및 기판 (9) 의 표면 상의 상기 패턴 표면에 흡착된다. 또한, 제 4 처리부 (24) 에서는, 처리조 (241) 를 가열하는 도시를 생략한 가열부 (예를 들어, 전열선 히터) 가 형성되고, 처리조 (241) 에 공급된 건조 처리액 (즉, 기판 (9) 의 표면에 접촉한 후의 건조 처리액) 이 가열됨으로써, 건조 처리액이 접촉 온도까지 승온되어도 된다. 이 경우, 처리조 (241) 에 공급되는 건조 처리액의 온도는 상온이어도 되고, 상온과 접촉 온도 사이의 온도여도 된다.
기판 (9) 의 표면 전체에 대해서 접촉 온도의 건조 처리액을 접촉시킨 후, 상기 서술한 접촉 시간이 경과하면, 리프터 (27) 는, 복수의 기판 (9) 을 제 4 처리부 (24) 의 처리조 (241) 로부터 끌어올려, 기판 반송 기구 (114a) 로 건네준다. 기판 반송 기구 (114a) 는, 복수의 기판 (9) 을 제 5 처리부 (25) 로 반송하고, 제 5 처리부 (25) 의 기판 유지부 (252) 로 건네준다. 건조 처리부인 제 5 처리부 (25) 에서는, 기립 상태의 복수의 기판 (9) 에 대한 건조 처리 (즉, 기판 (9) 의 표면으로부터의 액상의 건조 처리액의 제거) 가 실시된다 (스텝 S15). 기판 처리 장치 (1a) 에서는, 상기 서술한 건조 처리액이 사용됨으로써, 상기와 마찬가지로, 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴가 억제된다.
스텝 S15 (기판 (9) 의 건조 처리) 가 종료되면, 기판 가열부 (253) 에 의해 기판 (9) 이 가열됨으로써, 기판 (9) 상의 패턴에 흡착되어 있는 건조 처리액의 분자가 제거된다 (스텝 S16). 스텝 S16 의 흡착 분자 제거 처리에서는, 기판 (9) 의 온도 (즉, 분자 제거 온도) 는, 상기 서술한 접촉 온도 및 건조 처리액의 비점보다 높은 온도가 된다. 스텝 S16 에 있어서 기판 (9) 상으로부터 제거되는 건조 처리액의 분자는, 액상의 건조 처리액이 아니라, 스텝 S15 의 건조 처리에 있어서 액상의 건조 처리액이 기판 (9) 상으로부터 제거된 후에도 기판 (9) 에 흡착되어 잔존하고 있는 약간의 분자이다. 스텝 S16 이 종료하면, 기판 반송 기구 (114a) 에 의해 복수의 기판 (9) 이 제 5 처리부 (25) 로부터 꺼내지고, 처리 유닛인 기판 처리 장치 (1a) 로부터 반출된다.
상기 예에서는, 스텝 S16 의 흡착 분자 제거 처리는, 스텝 S11 ∼ S15 가 실시되는 것과 동일한 챔버 (11a) 내에 있어서 행해지지만, 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 스텝 S15 의 종료 후의 복수의 기판 (9) 은, 챔버 (11a) 로부터 반출되어, 다른 장치에 있어서, 플라즈마 등을 이용한 애싱 처리에 의해 당해 복수의 기판 (9) 의 흡착 분자 제거 처리가 행해져도 된다.
또, 기판 처리 장치 (1a) 에 있어서도, 기판 처리 장치 (1) 와 마찬가지로, 스텝 S13 이 생략되어도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 기판 (9) 을 처리하는 기판 처리 방법은, 기판 (9) 의 표면에 약액을 공급하는 공정 (스텝 S11) 과, 스텝 S11 보다 후에 기판 (9) 의 표면에 린스액을 공급하는 공정 (스텝 S12) 과, 스텝 S12 보다 후에 기판 (9) 의 표면에 가열된 건조 처리액을 접촉시키는 공정 (스텝 S14) 과, 스텝 S14 보다 후에 당해 건조 처리액을 기판 (9) 의 표면으로부터 제거함으로써 기판 (9) 을 건조시키는 공정 (스텝 S15) 을 구비한다. 건조 처리액의 표면 장력은, 린스액의 표면 장력보다 낮다. 건조 처리액의 비점은, 린스액의 비점보다 높다. 스텝 S14 에 있어서 기판 (9) 의 표면에 접촉하는 건조 처리액의 온도는, 린스액의 비점 이상 또한 건조 처리액의 비점 미만의 소정의 접촉 온도이다. 이로써, 스텝 S15 의 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴를 억제할 수 있다. 또, 상온의 건조 처리액을 기판 (9) 에 공급하고 나서 접촉 온도까지 가열하는 경우 등에 비해, 건조 처리액의 공급 개시로부터 기판 (9) 과 접촉 온도의 건조 처리액의 접촉까지의 시간을 짧게 할 수 있다. 그 결과, 기판 (9) 의 처리에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 당해 건조 처리액은, 함불소 알코올을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 서술한 바와 같이, 스텝 S14 에 있어서 건조 처리액의 -OH 가 패턴 표면의 산소 원자 (O) 등과 결합하여, 건조 처리액의 분자가 패턴 표면에 흡착된다. 이 때문에, 패턴 표면이, 건조 처리액의 분자에 의해 피복된 상태가 된다. 따라서, 패턴 표면에 건조 처리액이 흡착되어 있지 않은 경우에 비해, 패턴의 표면 자유 에너지가 감소하고, 패턴 표면에 대한 건조 처리액의 접촉각이 증대되어 90°에 가까워진다. 그 결과, 패턴 간에 작용하는 모세관력이 저감되기 때문에, 스텝 S15 의 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴를 보다 억제할 수 있다.
상기 서술한 함불소 알코올은, 종단에 -CF2H 를 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 패턴 표면은, 건조 처리액의 분자의 종단에 존재하는 -CF2H 에 의해 피복된 상태가 된다. 분자 종단의 당해 -CF2H 는, 표면 자유 에너지를 감소시키는 효과가 크다. 따라서, 스텝 S15 의 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴를 더욱 억제할 수 있다.
또, 함불소 알코올은, 종단에 -CF3 을 갖는 것도 바람직하다. 이로써, 패턴 표면은, 건조 처리액의 분자의 종단에 존재하는 -CF3 에 의해 피복된 상태가 된다. 분자 종단의 당해 -CF3 은, -CF2H 와 대략 동일하게, 표면 자유 에너지를 감소시키는 효과가 크다. 따라서, 스텝 S15 의 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴를 더욱 억제할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 함불소 알코올의 분자식에 포함되는 C 의 수는 4 이상인 것이 바람직하다. 도 7 의 실험 결과에도 나타내는 바와 같이, 당해 C 의 수가 4 이상 (실시예 1) 임으로써, 당해 C 의 수가 4 미만 (실시예 2) 인 경우에 비해, 패턴의 도괴를 보다 한층 억제할 수 있다.
상기 서술한 기판 처리 방법은, 바람직하게는, 스텝 S15 보다 후에, 기판 (9) 을 가열함으로써, 기판 (9) 의 표면에 흡착되어 있는 건조 처리액의 분자를 제거하는 공정 (스텝 S16) 을 추가로 구비한다. 이와 같이, 기판 (9) 의 표면의 불필요한 흡착물을 제거함으로써, 기판 (9) 의 청정성을 향상시킬 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 스텝 S16 (흡착 분자 제거 처리) 과 스텝 S15 (건조 처리) 는 동일한 챔버 (11, 11a) 내에서 실시되는 것이 바람직하다. 이로써, 스텝 S11 ∼ S16 의 기판 (9) 의 처리에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다.
상기 서술한 기판 처리 방법은, 바람직하게는 스텝 S12 (린스액의 공급) 와 스텝 S14 (건조 처리액의 공급) 의 사이에 있어서, 기판 (9) 의 표면에 치환액을 공급하여, 기판 (9) 의 표면에 접촉하는 린스액을 치환액으로 치환하는 공정 (스텝 S13) 을 추가로 구비한다. 이 경우, 스텝 S14 에 있어서, 기판 (9) 의 표면에 접촉하는 치환액이 건조 처리액으로 치환된다. 이로써, 기판 (9) 상에 있어서의 린스액과 건조 처리액의 직접적인 접촉을 피할 수 있기 때문에, 린스액과 건조 처리액의 친화성이 비교적 낮은 경우라도, 당해 직접적 접촉에 의해 액이 튀는 것 등이 발생하는 것을 방지하면서, 기판 (9) 의 표면에 접촉하는 처리액을 린스액에서 건조 처리액으로 원활하게 변경할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 스텝 S14 에 있어서, 접촉 온도로 미리 가열된 건조 처리액이, 기판 (9) 의 표면에 공급되는 것이 바람직하다. 이로써, 기판 (9) 의 처리에 필요로 하는 시간을 더욱 짧게 할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 스텝 S14 에 있어서, 기판 (9) 의 표면에 접촉한 후의 건조 처리액을 가열함으로써, 건조 처리액이 접촉 온도까지 승온되는 것도 바람직하다. 이로써, 기판 (9) 의 표면 상에 있어서의 건조 처리액의 온도의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 기판 (9) 의 표면 상에 있어서의 위치의 차이에 의한 온도차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 기판 (9) 상의 패턴 표면에 대한 건조 처리액의 분자의 흡착에 대해서도, 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 기판 (9) 의 표면 전체에 있어서, 패턴의 도괴를 대략 균등하게 억제할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 접촉 온도와 건조 처리액의 비점의 차는 65 ℃ 이하 (예를 들면, 도 7 의 실시예 3 ∼ 4) 인 것이 바람직하다. 이로써, 건조 처리액의 분자의 패턴에 대한 흡착을 효율적으로 실시할 수 있다. 그 결과, 접촉 온도와 건조 처리액의 비점의 차가 65 ℃ 보다 큰 경우 (실시예 5) 에 비해, 패턴의 도괴를 한층 더 억제할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 스텝 S14 에 있어서, 기판 (9) 의 표면에 대한 접촉 온도의 건조 처리액의 접촉 시간은, 10 초 이상인 것이 바람직하다. 이로써, 기판 (9) 상의 패턴 표면에 대한 건조 처리액의 분자의 흡착이 바람직하게 실시된다. 그 결과, 스텝 S15 의 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴를 한층 더 억제할 수 있다.
상기 서술한 기판 처리 장치 (1, 1a) 는, 기판 (9) 의 표면에 약액을 공급하는 약액 공급부 (상기 예에서는, 제 1 노즐 (51) 또는 제 1 처리부 (21)) 와, 기판 (9) 의 표면에 린스액을 공급하는 린스액 공급부 (상기 예에서는, 제 2 노즐 (52) 또는 제 2 처리부 (22)) 와, 기판 (9) 의 표면에 가열된 건조 처리액을 공급하는 건조 처리액 공급부 (상기 예에서는, 제 4 노즐 (54) 또는 제 4 처리부 (24)) 와, 건조 처리액을 기판 (9) 의 표면으로부터 제거함으로써 기판 (9) 을 건조시키는 건조 처리부 (상기 예에서는, 기판 회전 기구 (33) 또는 제 5 처리부 (25)) 를 구비한다. 건조 처리액의 표면 장력은, 린스액의 표면 장력보다 낮다. 건조 처리액의 비점은, 린스액의 비점보다 높다. 기판 (9) 의 표면에 접촉하는 건조 처리액의 온도는, 린스액의 비점 이상 또한 건조 처리액의 비점 미만의 소정의 접촉 온도이다. 이로써, 상기 서술한 바와 같이, 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 당해 건조 처리액은, 함불소 알코올을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이로써, 상기와 마찬가지로, 스텝 S15 의 건조 처리 시에 있어서의 패턴의 도괴를 보다 억제할 수 있다.
당해 건조 처리액은, 건조 처리시에 있어서의 패턴의 도괴 억제가 요구되는 기판 처리에 특히 적합하다.
상기 서술한 기판 처리 장치 (1, 1a), 기판 처리 방법 및 건조 처리액에서는, 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 건조 처리액은, 상기 서술한 제 1 건조 처리액 및 제 2 건조 처리액에 한정되지는 않고, 종단에 -CF2H 를 갖는 다른 종류의 함불소 알코올을 포함하여 이루어지는 것이어도 된다. 혹은, 건조 처리액은, 상기 서술한 바와 같이, 종단에 -CF3 을 갖는 다양한 종류의 함불소 알코올을 포함하여 이루어지는 것이어도 된다. 또, 건조 처리액은, 종단에 -CF2H 및 -CF3 이외의 구조를 갖는 다양한 종류의 함불소 알코올을 포함하여 이루어지는 것이어도 된다. 함불소 알코올의 분자식에 포함되는 C 의 수는 3 이하여도 되고, 8 이상이어도 된다. 또한, 건조 처리액은, 함불소 알코올을 포함하지 않는 것이어도 된다.
스텝 S14 에서는, 기판 (9) 의 표면에 대한 접촉 온도의 건조 처리액의 접촉 시간은, 10 초 미만이어도 된다. 또, 당해 접촉 온도와 건조 처리액의 비점의 차는 65 ℃ 보다 커도 된다.
기판 처리 장치 (1) 에서는, 스텝 S15 의 건조 처리에 있어서, 기판 (9) 상으로부터의 건조 처리액의 제거는, 반드시 기판 (9) 의 회전에 의해서만 실시될 필요는 없고, 다양한 방법에 의해 실현되어도 된다. 예를 들면, 기판 (9) 을 건조 처리액의 비점 이상의 온도로 가열함으로써, 기판 (9) 상의 건조 처리액 중 기판 (9) 에 접촉하고 있는 부분을 기화시켜 기층을 형성하고, 당해 기층 상에 지지된 건조 처리액의 액막 중앙부에 질소 가스 등을 분사하여 액막 중앙부에 구멍을 뚫는다. 그리고, 추가적인 질소 가스의 분사와 기판 (9) 의 회전에 의해 당해 구멍을 직경 방향 바깥쪽을 향하여 확대시켜 나감으로써, 기판 (9) 상으로부터 액상의 건조 처리액이 제거되어도 된다.
스텝 S15 의 종료 후에 있어서, 패턴 표면에 흡착되어 있는 건조 처리액의 분자가 기판 (9) 의 품질에 대해 실질적으로 악영향을 주지 않는 경우 등, 스텝 S16 의 흡착 분자 제거 처리는 생략되어도 된다.
상기 서술한 스텝 S11 ∼ S16 은, 기판 처리 장치 (1, 1a) 이외의 구조를 갖는 장치에 있어서 실시되어도 된다. 또, 상기 건조 처리액도, 기판 처리 장치 (1, 1a) 이외의 구조를 갖는 장치에 있어서 사용되어도 된다.
상기 서술한 기판 처리 장치 (1, 1a) 는, 반도체 기판 이외에, 액정 표시 장치 또는 유기 EL (Electro Luminescence) 표시 장치 등의 평면 표시 장치 (Flat Panel Display) 에 사용되는 유리 기판, 혹은, 다른 표시 장치에 사용되는 유리 기판의 처리에 이용되어도 된다. 또, 상기 서술한 기판 처리 장치 (1) 는, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판 및 태양 전지용 기판 등의 처리에 이용되어도 된다.
상기 실시형태 및 각 변형예에 있어서의 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합되어도 된다.
발명을 상세하게 묘사하여 설명했지만, 앞서 서술한 설명은 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 다수의 변형이나 양태가 가능하다고 할 수 있다.
1, 1a : 기판 처리 장치
9 : 기판
11, 11a : 챔버
21 : 제 1 처리부
22 : 제 2 처리부
23 : 제 3 처리부
24 : 제 4 처리부
25 : 제 5 처리부
33 : 기판 회전 기구
51 : 제 1 노즐
52 : 제 2 노즐
53 : 제 3 노즐
54 : 제 4 노즐
91 : (기판의) 상면
92 : (기판의) 하면
J1 : 중심축
S11 ∼ S16 : 스텝

Claims (15)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    a) 기판의 표면에 약액을 공급하는 공정과,
    b) 상기 a) 공정보다 후에 상기 기판의 상기 표면에 린스액을 공급하는 공정과,
    c) 상기 b) 공정보다 후에 상기 기판의 상기 표면에 가열된 건조 처리액을 접촉시키는 공정과,
    d) 상기 c) 공정보다 후에 상기 건조 처리액을 상기 기판의 상기 표면으로부터 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 공정을 구비하고
    상기 건조 처리액의 표면 장력은 상기 린스액의 표면 장력보다 낮고,
    상기 건조 처리액의 비점은 상기 린스액의 비점보다 높고,
    상기 c) 공정에 있어서 상기 기판의 상기 표면에 접촉하는 상기 건조 처리액의 온도는, 상기 린스액의 비점 이상 또한 상기 건조 처리액의 비점 미만의 소정의 접촉 온도인, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    e) 상기 d) 공정보다 후에, 상기 기판을 가열함으로써, 상기 기판의 상기 표면에 흡착되어 있는 상기 건조 처리액의 분자를 제거하는 공정을 추가로 구비하는, 기판 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 d) 공정과 상기 e) 공정은 동일한 챔버 내에서 실시되는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 b) 공정과 상기 c) 공정의 사이에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에 치환액을 공급하여, 상기 기판의 상기 표면에 접촉하는 상기 린스액을 상기 치환액으로 치환하는 공정을 추가로 구비하고,
    상기 c) 공정에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에 접촉하는 상기 치환액이 상기 건조 처리액으로 치환되는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 c) 공정에 있어서, 상기 접촉 온도로 미리 가열된 상기 건조 처리액이, 상기 기판의 상기 표면에 공급되는, 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 c) 공정에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에 접촉한 후의 상기 건조 처리액을 가열함으로써, 상기 건조 처리액이 상기 접촉 온도까지 승온되는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 온도와 상기 건조 처리액의 비점의 차는 65 ℃ 이하인, 기판 처리 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 c) 공정에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에 대한 상기 접촉 온도의 상기 건조 처리액의 접촉 시간은 10 초 이상인, 기판 처리 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조 처리액은 함불소 알코올을 포함하여 이루어지는, 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 함불소 알코올은 종단에 -CF2H 를 갖는, 기판 처리 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 함불소 알코올은 종단에 -CF3 을 갖는, 기판 처리 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 함불소 알코올의 분자식에 포함되는 C 의 수는 4 이상인, 기판 처리 방법.
  13. 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    기판의 표면에 약액을 공급하는 약액 공급부와,
    상기 기판의 상기 표면에 린스액을 공급하는 린스액 공급부와,
    상기 기판의 상기 표면에 가열된 건조 처리액을 공급하는 건조 처리액 공급부와,
    상기 건조 처리액을 상기 기판의 상기 표면으로부터 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 건조 처리부를 구비하고
    상기 건조 처리액의 표면 장력은 상기 린스액의 표면 장력보다 낮고,
    상기 건조 처리액의 비점은 상기 린스액의 비점보다 높고,
    상기 기판의 상기 표면에 접촉하는 상기 건조 처리액의 온도는, 상기 린스액의 비점 이상 또한 상기 건조 처리액의 비점 미만의 소정의 접촉 온도인, 기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 건조 처리액은 함불소 알코올을 포함하여 이루어지는, 기판 처리 장치.
  15. 기판의 처리에 사용되는 건조 처리액으로서,
    상기 건조 처리액을 사용하는 기판 처리 방법은,
    a) 기판의 표면에 약액을 공급하는 공정과,
    b) 상기 a) 공정보다 후에 상기 기판의 상기 표면에 린스액을 공급하는 공정과,
    c) 상기 b) 공정보다 후에 상기 기판의 상기 표면에 가열된 상기 건조 처리액을 접촉시키는 공정과,
    d) 상기 c) 공정보다 후에 상기 건조 처리액을 상기 기판의 상기 표면으로부터 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 공정을 구비하고
    상기 건조 처리액은, 함불소 알코올을 포함하여 이루어지고,
    상기 건조 처리액의 표면 장력은 상기 린스액의 표면 장력보다 낮고,
    상기 건조 처리액의 비점은 상기 린스액의 비점보다 높고,
    상기 c) 공정에 있어서 상기 기판의 상기 표면에 접촉하는 상기 건조 처리액의 온도는, 상기 린스액의 비점 이상 또한 상기 건조 처리액의 비점 미만의 소정의 접촉 온도인, 건조 처리액.
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