KR20230163391A - 기판 처리 장치, 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20230163391A
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고우키치 히로시로
미츠노리 나카모리
요스케 가와부치
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판 처리 방법은, 서로 반대 방향의 제1 주면과 제2 주면을 갖고 상기 제1 주면에 요철 패턴을 포함하는 기판에 대하여, 상기 제1 주면의 전체가 노출된 상태에서, 진동자에 의해 진동을 인가하는 것을 포함한다.

Description

기판 처리 장치, 및 기판 처리 방법
본 개시는, 기판 처리 장치, 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에 기재된 기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 보유 지지하여 회전시키는 스핀 척과, 스핀 척에 보유 지지된 기판의 상면에 제1 처리액(HFE(하이드로플루오로에테르)), 제2 처리액(기체 용존수)을 각각 공급하는 제1 처리액 공급 노즐, 제2 처리액 공급 노즐을 구비하고 있다. 스핀 척에 보유 지지된 기판의 상면에 HFE 및 기체 용존수가 공급되고, 기판의 상면에 HFE의 액막이 형성되고, 또한 그 상층에 기체 용존수의 액막이 형성된다. 이 상태에서 기체 용존수와 HFE의 액막에 초음파 진동이 부여된다.
일본 특허 공개 제2011-77144호 공보
본 개시의 일 양태는, 기판의 요철 패턴의 품질을 개선하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 관한 기판 처리 방법은, 서로 반대 방향의 제1 주면과 제2 주면을 갖고 상기 제1 주면에 요철 패턴을 포함하는 기판에 대하여, 상기 제1 주면의 전체가 노출된 상태에서, 진동자에 의해 진동을 인가하는 것을 포함한다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 기판의 요철 패턴의 품질을 개선할 수 있다.
도 1의 (A)는 기판의 건조의 참고예를 도시하는 도면이고, 도 1의 (B)는 기판의 건조 후의 처리의 실시예를 도시하는 도면이고, 도 1의 (C)는 기판의 건조의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 2는 매엽식의 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 매엽식의 기판 처리 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 4는 스텝 S105의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 스텝 S105의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 배치식의 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 도면이며, 처리조의 내부에 저류한 처리액에 기판을 침지시킨 상태의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 배치식의 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 도면이며, 건조조의 내부에 기판을 배치한 상태의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 처리액에 침지한 기판을 처리액으로부터 인상하는 도중의 상태의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 기판 보유 지지부에 설치한 진동자의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 도 9의 X-X선을 따른 단면도이다.
도 11은 기판의 요철 패턴의 일례를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일하거나 또는 대응하는 구성에는 동일한 부호를 붙여, 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 1의 (A)에 도시하는 바와 같이, 기판(W)에 처리액(L)을 공급하고, 그 후, 기판(W)을 건조시키는 경우가 있다. 기판(W)은, 서로 반대 방향의 제1 주면(Wa)과 제2 주면(Wb)을 갖고, 제1 주면(Wa)에 요철 패턴을 포함한다. 처리액(L)은, 제1 주면(Wa)에 공급된다.
기판(W)을 건조시키는 과정에서, 기체와 액체의 계면이 기판(W)의 제1 주면(Wa)에 나타나고, 표면 장력이 제1 주면(Wa)에 작용한다. 제1 주면(Wa)이 요철 패턴을 포함하는 경우, 표면 장력의 변동 등에 의해 볼록부가 경사져, 인접하는 볼록부의 선단끼리가 부착되어 버리는 경우가 있다.
본 발명자는, SEM(주사 전자 현미경) 등에 의해 기판(W)의 제1 주면(Wa)을 관찰할 때, 제1 주면(Wa)에 스크라이버로 위치 마크를 형성하고 있었다. SEM 관찰의 결과, 위치 마크의 근방에서는, 위치 마크로부터 이격된 영역에 비해, 경사진 볼록부의 비율이 낮은 것을 본 발명자는 알아냈다.
다음으로, 본 발명자는 경사진 볼록부의 비율이 높은 영역에 스크라이버로 위치 마크를 형성하고, 그 후, 다시, 당해 영역을 관찰한바, 위치 마크의 근방에서는 경사진 볼록부의 비율이 낮아지는 것을 알아냈다. 이것은, 인접하는 볼록부의 부착된 선단끼리가 스크라이빙의 충격에 의해 박리되어, 볼록부가 직립한 것을 시사하고 있다.
또한, 본 발명자는, 상기의 지견에 기초하여 실험을 행하여, 기판(W)을 건조시킨 후에, 진동자에 의해 기판(W)을 진동시키면, 도 1의 (B)에 도시하는 바와 같이, 인접하는 볼록부의 부착된 선단끼리를 박리할 수 있는 것을 알아냈다.
게다가 또한, 본 발명자는, 상기의 지견에 기초하여 실험을 행하여, 도 1의 (C)에 도시하는 바와 같이 기판(W)을 건조시키는 과정에서, 진동자에 의해 기판(W)을 진동시키면, 인접하는 볼록부의 선단끼리의 부착을 억제할 수 있는 것을 알아냈다.
기판(W)을 건조시키는 과정에서, 진동자에 의해 기판(W)을 진동시키면, 인접하는 볼록부의 부착된 선단끼리를 박리할 수 있을 뿐만 아니라, 인접하는 볼록부의 선단끼리의 부착 자체를 억제할 수 있다고 생각된다. 도 1의 (C)에 도시하는 바와 같이, 기판(W)의 진동에 의해, 처리액(L)의 두께를 균등화할 수 있어, 표면 장력의 변동을 저감할 수 있기 때문이다. 또한, 기판(W)의 진동에 의해, 볼록부를 따른 처리액(L)의 기어오름을 억제할 수 있고, 인접하는 볼록부의 선단끼리에 걸치는 처리액(L)의 액적의 형성을 억제할 수 있고, 그 액적의 휘발에 의한 볼록부의 선단끼리의 부착을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 기판(W)의 요철 패턴은, 도 1에 도시하는 바와 같이 복수의 필러를 포함하는 패턴이어도 되고, 복수의 홀을 포함하는 패턴이어도 되고, 라인 앤 스페이스와 같은 패턴이어도 되고, 도 11에 도시하는 바와 같은 3D NAND 메모리의 회로 패턴이어도 된다. 어느 요철 패턴이어도, 진동자에 의해 기판(W)을 진동시키면, 요철 패턴의 품질을 개선할 수 있다.
덧붙여 말하면, 도 11에 도시하는 기판(W)은 실리콘 웨이퍼(W1)와, 실리콘 질화막(W2)과, 실리콘 산화막(W3)을 포함한다. 실리콘 질화막(W2)과, 실리콘 산화막(W3)은, 실리콘 웨이퍼(W1) 상에 교호로 적층되어, 적층체(W4)를 구성한다. 또한, 기판(W)은 적층체(W4)를 적층 방향으로 관통하는 필러(W5)와, 적층체(W4)를 적층 방향으로 관통하는 개구(W6)를 포함한다. 개구(W6)에 인산 수용액 등의 약액을 공급함으로써, 실리콘 질화막(W2)이 에칭된다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 매엽식의 기판 처리 장치(10)의 일례에 대해서 설명한다. 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 처리액을 공급하고, 그 후, 기판(W)을 건조시킨다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는, 예를 들어 기판 보유 지지부(11)와, 회전 구동부(12)와, 제1 액 공급부(20)와, 제2 액 공급부(30)와, 가스 공급부(40)와, 제어부(17)를 갖는다. 또한, 제2 액 공급부(30)와 가스 공급부(40)는, 임의의 구성이며, 없어도 된다.
기판 보유 지지부(11)는, 기판(W)의 제1 주면(Wa)을 위를 향하게 하여, 기판(W)을 수평으로 보유 지지한다. 기판(W)은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 혹은 화합물 반도체 웨이퍼 등의 반도체 기판, 또는 유리 기판을 포함한다. 반도체 기판 또는 유리 기판 등의 표면에는, 도전막 또는 절연막 등이 형성된다. 복수의 막이 형성되어도 된다. 기판(W)은, 그 제1 주면(Wa)에, 전자 회로 등의 디바이스를 포함하고, 도시하지 않은 요철 패턴을 포함한다.
기판 보유 지지부(11)는, 예를 들어 원반상의 플레이트부(111)와, 플레이트부(111)의 외주부에 배치되는 갈고리부(112)를 갖는다. 갈고리부(112)는 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 배치되고, 기판(W)의 주연을 보유 지지함으로써, 기판(W)을 플레이트부(111)로부터 띄워 보유 지지한다. 기판(W)과 플레이트부(111) 사이에는 간극이 형성된다. 또한, 기판 보유 지지부(11)는 플레이트부(111)의 중앙으로부터 하방으로 연장되는 회전축부(113)를 갖는다. 회전축부(113)는 베어링(114)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 플레이트부(111)와 회전축부(113)를 연직 방향으로 관통하는 관통 구멍(115)이 형성된다. 그 관통 구멍(115)에는 고정축부(116)가 마련된다.
회전 구동부(12)는 기판 보유 지지부(11)를 회전시킨다. 회전 구동부(12)는 연직으로 배치된 회전축부(113)를 중심으로 기판 보유 지지부(11)를 회전시키고, 기판 보유 지지부(11)와 함께 기판(W)을 회전시킨다. 회전 구동부(12)는, 예를 들어 회전 모터(121)와, 회전 모터(121)의 회전 운동을 회전축부(113)에 전달하는 전달 기구(122)를 갖는다. 전달 기구(122)는, 예를 들어 풀리와, 타이밍 벨트를 포함한다. 또한, 전달 기구(122)는 풀리와 타이밍 벨트 대신에, 복수의 기어를 포함해도 된다.
제1 액 공급부(20)는, 예를 들어 기판 보유 지지부(11)에 보유 지지되어 있는 기판(W)에 대해, 상방으로부터 처리액을 공급한다. 제1 액 공급부(20)는 복수 종류의 처리액을 공급해도 되고, 기판(W)의 처리 단계에 따른 처리액을 공급해도 된다. 제1 액 공급부(20)에 의해 공급하는 처리액은, 예를 들어 약액, 린스액, 및 건조액 등이다.
약액은, DHF(희불산), SC-1(수산화암모늄과 과산화수소를 포함하는 수용액), SC-2(염화수소와 과산화수소를 포함하는 수용액), 또는 SPM(황산과 과산화수소를 포함하는 수용액) 등이다. 복수 종류의 약액이 사용되어도 된다. 린스액은 DIW(탈이온수) 등의 순수이다. 건조액은 IPA(이소프로필알코올) 등의 유기 용제이다.
제1 액 공급부(20)는 처리액을 토출하는 제1 노즐(21)을 갖는다. 제1 노즐(21)은 처리액마다 마련되고, 복수의 제1 노즐(21)이 서로 다른 처리액을 토출해도 된다. 혹은, 1개의 제1 노즐(21)이 복수의 처리액을 차례로 토출해도 된다. 제1 노즐(21)에는, 제1 노즐(21)에 처리액을 공급하는 공급 라인(22)이 접속된다. 공급 라인(22)은 처리액마다 마련된다. 공급 라인(22)의 도중에는, 개폐 밸브(23)와, 유량 제어기(24)와, 유량계(25)가 마련된다.
제1 액 공급부(20)는, 예를 들어 회전 중인 기판(W)의 제1 주면(Wa)의 중심에 처리액을 공급한다. 공급한 처리액은, 원심력에 의해 제1 주면(Wa) 전체에 습윤 확산되어, 기판(W)의 주연으로부터 털어내어진다. 털어내어진 처리액의 액적은 컵(13)에 회수된다. 컵(13)의 저부에는 배액관(14)과 배기관(15)이 마련된다. 배액관(14)은 컵(13) 내의 액체를 배출하고, 배기관(15)은 컵(13) 내의 가스를 배출한다.
제1 액 공급부(20)는 기판(W)의 직경 방향으로 제1 노즐(21)을 이동시키는 제1 이동 기구(26)를 갖는다. 제1 이동 기구(26)는, 예를 들어 선회 암(261)과, 선회 암(261)을 선회시키는 선회 기구(262)를 갖는다. 선회 암(261)은 수평하게 배치되고, 그 선단에서 제1 노즐(21)을 보유 지지한다. 선회 기구(262)는 선회 암(261)의 기단부로부터 하방으로 연장되는 선회축(263)을 중심으로, 선회 암(261)을 선회시킨다. 제1 이동 기구(26)는 선회 암(261)을 승강시키는 승강 기구(264)를 가져도 된다. 또한, 제1 이동 기구(26)는 선회 암(261)과 선회 기구(262) 대신에, 가이드 레일과, 가이드 레일을 따라서 제1 노즐(21)을 이동시키는 직동 기구를 가져도 된다.
제2 액 공급부(30)는 기판 보유 지지부(11)에 보유 지지되어 있는 기판(W)에 대해, 하방으로부터 액체를 공급한다. 상세하게는 후술하지만, 제2 액 공급부(30)는 진동자에 의해 진동을 액체에 인가한 후에, 액체를 기판(W)의 제2 주면(Wb)에 대하여 공급한다. 액체로서는, 예를 들어 DIW 등의 순수가 사용된다.
제2 액 공급부(30)는 액체를 토출하는 제2 노즐(31)을 갖는다. 제2 노즐(31)에는, 제2 노즐(31)에 액체를 공급하는 공급 라인(32)이 접속된다. 공급 라인(32)은 고정축부(116)를 통과하도록 마련된다. 공급 라인(32)의 도중에는, 개폐 밸브(33)와, 유량 제어기(34)와, 유량계(35)가 마련된다.
또한, 제2 노즐(31)은 유체를 토출하면 되고, 액체 대신에 기체를 토출해도 되고, 액체와 기체의 혼합 유체를 토출해도 된다. 유체는 진동자에 의해 진동을 인가할 수 있는 것이면 된다.
제2 액 공급부(30)는 기판(W)의 직경 방향으로 제2 노즐(31)을 이동시키는 제2 이동 기구(36)를 갖는다. 제2 이동 기구(36)는, 예를 들어 수평하게 배치되는 가이드 레일(361)과, 가이드 레일(361)을 따라서 제2 노즐(31)을 이동시키는 직동 기구를 갖는다. 가이드 레일(361)은 고정축부(116)에 고정된다. 직동 기구는, 예를 들어 회전 모터와, 회전 모터의 회전 운동을 제2 노즐 가열부의 직선 운동으로 변환하는 볼 나사를 포함한다. 또한, 제2 이동 기구(36)의 구조는 특별히 한정되지는 않는다.
가스 공급부(40)는 기판 보유 지지부(11)에 보유 지지되어 있는 기판(W)에 대해, 상방으로부터 가스를 공급한다. 공급한 가스는, 상세하게는 후술하지만, 도 4 또는 도 5에 도시하는 바와 같이, 기판(W)의 제1 주면(Wa)에 있어서, 건조액으로 피복된 제1 영역(A1)과, 건조액으로부터 노출된 제2 영역(A2)의 경계선(A3)을 누른다. 이에 의해, 경계선(A3)을 기판(W)의 직경 방향 외측으로 일정한 속도로 이동시킬 수 있다.
가스 공급부(40)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 가스를 토출하는 제3 노즐(41)을 갖는다. 가스는, 예를 들어 질소 가스 또는 드라이에어 등이다. 제3 노즐(41)에는, 제3 노즐(41)에 가스를 공급하는 공급 라인(42)이 접속되어 있다. 공급 라인(42)의 도중에는, 개폐 밸브(43)와, 유량 제어기(44)와, 유량계(45)가 마련된다.
가스 공급부(40)는 기판(W)의 직경 방향으로 제3 노즐(41)을 이동시키는 제3 이동 기구(46)를 갖는다. 제3 이동 기구(46)는, 예를 들어 선회 암(461)과, 선회 암(461)을 선회시키는 선회 기구(462)를 갖는다. 선회 암(461)은 수평하게 배치되고, 그 선단에서 제3 노즐(41)을 보유 지지한다. 선회 기구(462)는 선회 암(461)의 기단부로부터 하방으로 연장되는 선회축(463)을 중심으로, 선회 암(461)을 선회시킨다. 제3 이동 기구(46)는 선회 암(461)을 승강시키는 승강 기구(464)를 가져도 된다. 또한, 제3 이동 기구(46)는 선회 암(461)과 선회 기구(462) 대신에, 가이드 레일과, 가이드 레일을 따라서 제3 노즐(41)을 이동시키는 직동 기구를 가져도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 노즐(21)과 제3 노즐(41)을 독립적으로 이동시키기 위해, 제1 이동 기구(26)와 제3 이동 기구(46)를 따로따로 마련했지만, 제1 노즐(21)과 제3 노즐(41)을 동시에 동일한 방향으로 동일한 속도로 이동시키는 경우, 1개의 이동 기구로 제1 노즐(21)과 제3 노즐(41)을 이동시켜도 된다.
제어부(17)는 예를 들어 컴퓨터이고, CPU(Central Processing Unit)(18)와, 메모리 등의 기억 매체(19)를 구비한다. 기억 매체(19)에는 기판 처리 장치(10)에 있어서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(17)는 기억 매체(19)에 기억된 프로그램을 CPU(18)에 실행시킴으로써, 기판 처리 장치(10)의 동작을 제어한다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 기판 처리 방법의 일례에 대해서 설명한다. 도 3에 도시하는 각 스텝 S101 내지 S106은, 제어부(17)에 의한 제어하에서 실시된다.
우선, 도시하지 않은 반송 장치가, 기판(W)을 기판 처리 장치(10)의 내부에 반입한다(스텝 S101). 반송 장치는 기판 보유 지지부(11)에 기판(W)을 적재한 후, 기판 처리 장치(10)의 내부로부터 퇴출한다. 기판 보유 지지부(11)는 기판(W)을 반송 장치로부터 수취하고, 기판(W)의 제1 주면(Wa)을 위로 향하게 하여 기판(W)을 수평으로 보유 지지한다. 그 후, 회전 구동부(12)가 기판 보유 지지부(11)와 함께 기판(W)을 회전시킨다.
다음으로, 제1 액 공급부(20)가, 회전시키고 있는 기판(W)의 제1 주면(Wa)의 중심에 약액을 공급한다(스텝 S102). 약액은 원심력에 의해 기판(W)의 제1 주면(Wa) 전체에 습윤 확산되어, 기판(W) 상에 액막을 형성한다.
다음으로, 제1 액 공급부(20)가, 회전시키고 있는 기판(W)의 제1 주면(Wa)의 중심에 린스액을 공급한다(스텝 S103). 린스액은, 원심력에 의해 기판(W)의 제1 주면(Wa) 전체에 습윤 확산되어, 기판(W) 상에 남은 약액을 씻어낸다. 그 결과, 기판(W) 상에 린스액의 액막이 형성된다.
다음으로, 제1 액 공급부(20)가, 회전시키고 있는 기판(W)의 제1 주면(Wa)의 중심에 건조액을 공급한다(스텝 S104). 건조액은, 원심력에 의해 기판(W)의 제1 주면(Wa) 전체에 습윤 확산되어, 기판(W) 상에 남은 린스액을 씻어낸다. 그 결과, 기판(W) 상에 건조액의 액막이 형성된다.
다음으로, 회전 구동부(12)가, 기판(W)을 계속해서 회전시키고, 기판(W) 상에 남은 건조액을 털어내어, 기판(W)을 건조시킨다(스텝 S105). 또한, 스텝 S105의 상세는 후술한다. 기판(W)의 건조 후, 회전 구동부(12)가 기판(W)의 회전을 정지한다.
다음으로, 도시하지 않은 반송 장치가 기판 처리 장치(10)의 내부에 진입하고, 기판 보유 지지부(11)로부터 기판(W)을 수취하고, 수취한 기판(W)을 기판 처리 장치(10)의 외부로 반출한다(스텝 S106). 기판 보유 지지부(11)는 반송 장치에 기판(W)을 전달하기 전에, 기판(W)의 보유 지지를 해제한다.
또한, 도 3에 도시하는 처리의 일부는 실시되지 않아도 된다. 예를 들어, 건조액의 공급(스텝 S104)은 실시되지 않아도 된다. 이 경우, 린스액의 공급(스텝 S103)에 이어서, 기판(W)의 건조(스텝 S105)가 실시되고, 기판(W)에 남는 린스액이 원심력에 의해 털어내어진다.
단, 건조액인 유기 용제는 린스액인 순수보다도 작은 표면 장력을 갖는다. 그 때문에, 요철 패턴의 품질 개선의 관점에서, 건조액의 공급(스텝 S104)을 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 도 3의 스텝 S105의 일례에 대해서 설명한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 스텝 S105에서는, 기판(W)의 제1 주면(Wa)에, 처리액(L)(예를 들어 건조액)으로 피복된 제1 영역(A1)과, 처리액(L)으로부터 노출된 제2 영역(A2)과, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계선(A3)이 형성된다. 제2 영역(A2)이 넓어지는 방향으로 경계선(A3)이 이동되어, 기판(W)이 건조된다.
스텝 S105에서는, 예를 들어 기판 보유 지지부(11)가 기판(W)을 수평으로 보유 지지함과 함께 회전 구동부(12)가 기판(W)을 회전시켜, 원심력에 의해 기판(W)의 직경 방향 외측으로 경계선(A3)의 위치를 이동시킨다. 제2 영역(A2)은, 먼저, 기판(W)의 제1 주면(Wa)의 중심에 형성되고, 그 후, 기판(W)의 직경 방향 외측으로 서서히 넓어진다. 경계선(A3)은 기판(W)의 직경 방향 외측으로, 동심원상으로 서서히 넓어진다. 본 실시 형태에서는 회전 구동부(12)가 청구 범위에 기재된 이동부에 상당한다.
경계선(A3)을 이동시킬 때, 제1 이동 기구(26)는 기판(W)의 직경 방향 외측으로 제1 노즐(21)을 이동시켜도 된다. 경계선(A3)을 기판(W)의 직경 방향 외측으로 이동시키면서, 경계선(A3)의 외측으로 처리액(L)을 공급할 수 있어, 경계선(A3)이 기판(W)의 주연에 도달하기 전에, 기판(W)의 주연이 자연히 건조되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 경계선(A3)을 이동시킬 때, 제3 이동 기구(46)는 기판(W)의 직경 방향 외측으로, 제3 노즐(41)을 이동시켜도 된다. 제3 노즐(41)은 경계선(A3) 또는 경계선(A3)의 직경 방향 내측을 향하여 가스를 공급하고, 가스의 압력으로 경계선(A3)을 누른다. 이에 의해, 경계선(A3)의 역행을 방지할 수 있어, 경계선(A3)을 기판(W)의 직경 방향 외측으로 일정한 속도로 이동시킬 수 있다. 제3 이동 기구(46)는 제1 노즐(21)과 연동하도록, 제3 노즐(41)을 이동시킨다.
경계선(A3)을 이동시킬 때, 기판(W)의 제1 주면(Wa)에 기체와 액체의 계면이 나타나고, 표면 장력이 요철 패턴에 작용한다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 경계선(A3)을 이동시킬 때, 기판(W)에 대하여 진동을 인가한다. 상기한 바와 같이, 기판(W)의 진동에 의해, 부착된 볼록부의 선단끼리를 박리할 수 있을 뿐만 아니라, 볼록부의 선단끼리의 부착 자체를 억제할 수 있다.
기판 처리 장치(10)는 기판 보유 지지부(11)에서 보유 지지된 기판(W)에 대하여 진동을 인가하는 진동자(16A 내지 16D)를 구비한다. 또한, 기판 처리 장치(10)는 진동자(16A 내지 16D) 중 적어도 하나를 구비하면 된다.
진동자(16A 내지 16D)는, 예를 들어 압전 소자를 포함한다. 압전 소자의 재질은, 예를 들어 티타늄산지르콘산납(PZT)이다. 진동자(16A 내지 16D)는 발진기에 접속되어 있다. 발진기는 진동자(16A 내지 16D)를 소정의 주파수로 진동시킨다. 발진기는, 예를 들어 진동자(16A 내지 16D)에 교류 전압을 인가한다. 발진기는 진동자(16A 내지 16D)를 개별로 진동시키기 위해, 진동자(16A 내지 16D)마다 마련되어도 된다.
진동자(16A 내지 16D)의 발진 주파수는, 특별히 한정되지 않지만, 기판(W)의 요철 패턴의 볼록부의 피치 등으로 결정된다. 발진 주파수가 높을수록, 진동의 파장이 짧아진다. 진동의 파장이 볼록부의 피치의 2배 이하가 되도록, 발진 주파수가 설정되는 것이 바람직하다. 발진 주파수는, 예를 들어 1㎒ 이상이다. 발진 주파수는 PZT의 파손을 억제하는 관점에서, 바람직하게는 50㎒ 이하이고, 보다 바람직하게는 10㎒ 이하이다.
진동자(16A 내지 16D)의 발진 주파수가 높을수록, 단위 시간당의 기판(W)의 변위 횟수가 증가하여, 볼록부의 선단끼리가 이격되기 쉽다. 진동의 주파수가 높아지도록, 고조파를 이용해도 되고, 고유 진동수 이외의 교류 전압을 진동자(16A 내지 16D)에 인가해도 된다. 진동은 사인파가 아니어도 되고, 구형파 또는 펄스파여도 된다. 또한, 진동은 랜덤한 진동이어도 된다.
그런데, 제1 영역(A1)은 처리액(L)의 두께가 일정한 제1 서브 영역(A11)과, 제1 서브 영역(A11)으로부터 경계선(A3)에 걸쳐서 처리액(L)의 두께가 얇아지는 제2 서브 영역(A12)을 갖는다. 표면 장력이 요철 패턴에 작용하는 것은, 제2 서브 영역(A12)이다. 따라서, 제2 서브 영역(A12)을 집중적으로 진동시키면, 요철 패턴의 품질을 효율적으로 개선할 수 있다.
진동자(16A)는, 제1 노즐(21)에 설치되고, 처리액(L)에 대하여 진동을 인가함으로써, 기판(W)에 대하여 진동을 인가한다. 제1 노즐(21)은 제2 서브 영역(A12)의 근방에 처리액(L)을 공급한다. 따라서, 처리액(L)을 진동시키면, 제2 서브 영역(A12)을 집중적으로 진동시킬 수 있어, 요철 패턴의 품질을 효율적으로 개선할 수 있다.
경계선(A3)의 위치를 이동시킬 때, 진동자(16A)에 의해 진동을 인가한 처리액(L)의 공급 위치를, 기판(W)의 직경 방향 외측으로 이동시켜도 된다. 경계선(A3)의 위치를 이동시키는 동안, 제2 서브 영역(A12)을 집중적으로 계속해서 진동시킬 수 있다. 처리액(L)의 공급 위치는 경계선(A3)의 이동 방향 전방으로 설정되고, 경계선(A3)으로부터 일정한 거리로 이동된다.
진동자(16A)는, 예를 들어 제1 노즐(21)의 처리액(L)을 토출하는 토출구에 정면으로 대향하는 조사면을 갖고 있고, 조사면으로부터 토출구를 향하여 초음파를 조사하여, 처리액(L)을 진동시킨다. 진동자(16A)는, 제1 노즐(21)의 내부에서 처리액(L)에 대하여 진동을 인가한다. 따라서, 제1 노즐(21)의 재질은, 진동을 흡수하는 수지가 아니라, 금속, 유리, 아몰퍼스 카본, 또는 세라믹인 것이 바람직하다. 세라믹은, 예를 들어 석영, 또는 탄화규소이다.
진동자(16A)가 처리액(L)에 대하여 진동을 인가하는 경우, 처리액(L)으로서, 탈기액이 사용되어도 된다. 탈기액은 탈기에 의해 용존 가스의 농도를 저감시킨 액체이다. 탈기액을 사용함으로써 캐비테이션의 발생을 억제할 수 있어, 캐비테이션이 찌부러질 때에 발생하는 충격을 저감시킬 수 있다. 따라서, 볼록부의 파손, 및 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 처리액(L)으로서, 탈기액이 아니라, 통상의 농도로 용존 가스를 포함하는 액체가 사용되는 경우, 진동자(16A)의 발진 주파수는 2㎒ 이상인 것이 바람직하다. 발진 주파수가 2㎒ 이상이면, 캐비테이션의 발생을 억제할 수 있다.
진동자(16A)가 처리액(L)에 대하여 진동을 인가하는 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이, 처리액(L)의 토출 방향은 기판(W)의 제1 주면(Wa)에 접근할수록 기판(W)의 직경 방향 외측으로 경사져 있어도 된다. 요철 패턴이 복수의 필러를 포함하는 경우 등에, 볼록부의 선단부를 횡방향으로 효율적으로 진동시킬 수 있다.
처리액(L)의 토출 방향의 경사각은, 예를 들어 0°보다 크고 60° 이하이다. 처리액(L)의 토출 방향이 기판(W)의 제1 주면(Wa)에 대하여 수직인 경우, 처리액(L)의 토출 방향의 경사각이 90°이다.
진동자(16B)는, 제2 노즐(31)에 설치되고, 액체(L2)에 대하여 진동을 인가함으로써, 기판(W)에 대하여 진동을 인가한다. 제2 노즐(31)은 제2 서브 영역(A12)의 바로 아래에 액체(L2)를 공급한다. 따라서, 액체(L2)를 진동시키면, 제2 서브 영역(A12)을 집중적으로 진동시킬 수 있어, 요철 패턴의 품질을 효율적으로 개선할 수 있다.
경계선(A3)의 위치를 이동시킬 때, 진동자(16B)에 의해 진동을 인가한 액체(L2)의 공급 위치를, 기판(W)의 직경 방향 외측으로 이동시켜도 된다. 경계선(A3)의 위치를 이동시키는 동안, 제2 서브 영역(A12)을 집중적으로 계속해서 진동시킬 수 있다. 액체(L2)의 공급 위치는, 제2 서브 영역(A12)의 바로 아래로 설정된다.
진동자(16B)는, 예를 들어 제2 노즐(31)의 액체(L2)를 토출하는 토출구에 정면으로 대향하는 조사면을 갖고 있고, 조사면으로부터 토출구를 향하여 초음파를 조사하여, 액체(L2)를 진동시킨다. 진동자(16B)는, 제2 노즐(31)의 내부에서 액체(L2)에 대하여 진동을 인가한다. 따라서, 제2 노즐(31)의 재질은, 진동을 흡수하는 수지가 아니라, 금속, 유리, 아몰퍼스 카본, 또는 세라믹인 것이 바람직하다. 세라믹은, 예를 들어 석영, 또는 탄화규소이다.
진동자(16B)가 액체(L2)에 대하여 진동을 인가하는 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이, 액체(L2)의 토출 방향은 기판(W)의 제2 주면(Wb)에 접근할수록 기판(W)의 직경 방향 외측으로 경사져 있어도 된다. 요철 패턴이 복수의 필러를 포함하는 경우 등에, 볼록부의 선단부를 횡방향으로 효율적으로 진동시킬 수 있다.
액체(L2)의 토출 방향의 경사각 θ는, 예를 들어 0°보다 크고 60° 이하이다. 액체(L2)의 토출 방향이 기판(W)의 제2 주면(Wb)에 대하여 수직인 경우, 액체(L2)의 토출 방향의 경사각 θ가 90°이다.
진동자(16C)는, 제3 노즐(41)에 설치되고, 가스(G)에 대하여 진동을 인가함으로써, 기판(W)에 대하여 진동을 인가한다. 제3 노즐(41)은 제2 서브 영역(A12)의 근방에 가스(G)를 공급한다. 따라서, 가스(G)를 진동시키면, 제2 서브 영역(A12)을 집중적으로 진동시킬 수 있어, 요철 패턴의 품질을 효율적으로 개선할 수 있다.
경계선(A3)의 위치를 이동시킬 때, 진동자(16C)에 의해 진동을 인가한 가스(G)의 공급 위치를, 기판(W)의 직경 방향 외측으로 이동시켜도 된다. 경계선(A3)의 위치를 이동시키는 동안, 제2 서브 영역(A12)을 집중적으로 계속해서 진동시킬 수 있다. 가스(G)의 공급 위치는 경계선(A3)의 이동 방향 후방으로 설정되고, 경계선(A3)으로부터 일정한 거리로 이동된다. 또한, 가스(G)의 공급 위치는 이동되어도 되지만, 정지되어도 된다.
진동자(16C)는, 예를 들어 제3 노즐(41)의 가스(G)를 토출하는 토출구에 정면으로 대향하는 조사면을 갖고 있고, 조사면으로부터 토출구를 향하여 초음파를 조사하여, 가스(G)를 진동시킨다. 진동자(16C)는, 제3 노즐(41)의 내부에서 가스(G)에 대하여 진동을 인가한다. 따라서, 제3 노즐(41)의 재질은 진동을 흡수하는 수지가 아니라, 금속, 유리, 아몰퍼스 카본, 또는 세라믹인 것이 바람직하다. 세라믹은, 예를 들어 석영, 또는 탄화규소이다.
진동자(16C)가 가스(G)에 대하여 진동을 인가하는 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이, 가스(G)의 토출 방향은 기판(W)의 제1 주면(Wa)에 접근할수록 기판(W)의 직경 방향 외측으로 경사져 있어도 된다. 요철 패턴이 복수의 필러를 포함하는 경우 등에, 볼록부의 선단부를 횡방향으로 효율적으로 진동시킬 수 있다.
가스(G)의 토출 방향의 경사각은, 예를 들어 0°보다 크고 60° 이하이다. 가스(G)의 토출 방향이 기판(W)의 제1 주면(Wa)에 대하여 수직인 경우, 가스(G)의 토출 방향의 경사각이 90°이다.
진동자(16D)는 기판 보유 지지부(11)에 설치되고, 기판 보유 지지부(11)에 대하여 진동을 인가함으로써, 기판(W)에 대하여 진동을 인가한다. 기판 보유 지지부(11)의 재질은 진동을 흡수하는 수지가 아니라, 금속, 유리, 아몰퍼스 카본, 또는 세라믹인 것이 바람직하다. 세라믹은, 예를 들어 석영, 또는 탄화규소이다.
진동자(16D)는, 예를 들어 기판 보유 지지부(11)의 갈고리부(112)에 설치되고, 갈고리부(112)에 대하여 진동을 인가함으로써, 기판(W)에 대하여 진동을 인가한다. 또한, 진동자(16D)는 기판(W)의 주연에 접촉해도 되고, 기판(W)에 대하여 직접적으로 진동을 인가해도 된다. 진동의 감쇠를 억제할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 경계선(A3)을 이동시킬 때에 기판(W)에 대하여 진동을 인가하지만, 경계선(A3)을 이동시킨 후, 즉, 기판(W)의 제1 주면(Wa) 전체가 노출된 상태에서, 기판(W)에 대하여 진동을 인가해도 된다. 후자의 경우, 기판(W)의 제1 주면(Wa)이 다시 젖지 않도록, 진동자(16B 내지 16D) 중 적어도 하나가 사용된다.
진동자(16B)에 의해 진동시킨 액체(L2)를 기판(W)에 공급할 때에는, 기판(W)을 회전시켜도 된다. 기판(W)의 둘레 방향 전체에 걸쳐서 진동을 인가할 수 있다. 또한, 진동자(16B)에 의해 진동시킨 액체(L2)를 기판(W)에 공급할 때에는, 액체(L2)를 토출하는 제2 노즐(31)을 기판(W)의 직경 방향으로 이동시켜도 된다. 기판(W)의 직경 방향 전체에 걸쳐서 진동을 인가할 수 있다.
마찬가지로, 진동자(16C)에 의해 진동시킨 가스(G)를 기판(W)에 공급할 때에는, 기판(W)을 회전시켜도 된다. 기판(W)의 둘레 방향 전체에 걸쳐서 진동을 인가할 수 있다. 또한, 진동자(16C)에 의해 진동시킨 가스(G)를 기판(W)에 공급할 때에는, 가스(G)를 토출하는 제3 노즐(41)을 기판(W)의 직경 방향으로 이동시켜도 된다. 기판(W)의 직경 방향 전체에 걸쳐서 진동을 인가할 수 있다.
다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여, 배치식의 기판 처리 장치(50)의 일례에 대해서 설명한다. 기판 처리 장치(50)는 기판(W)에 대하여 처리액(L)을 공급하고, 그 후, 기판(W)을 건조시킨다. 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(50)는 처리 용기(60)와, 기판 보유 지지부(70)와, 가스 공급부(80)와, 가스 배출부(86)와, 제어부(57)를 구비한다.
처리 용기(60)는 기판(W)이 침지되는 처리액(L)을 저류하는 처리조(61)를 갖는다. 처리액(L)은, 예를 들어 DIW 등의 순수이다. 처리조(61)는, 예를 들어 처리액(L)을 저류하는 내조(611)와, 내조(611)로부터 오버플로한 처리액을 회수하는 외조(612)와, 외조(612)의 상단을 둘러싸는 시일조(613)를 갖는다. 내조(611)의 내부에는, 내조(611)의 내부에 처리액(L)을 공급하는 노즐(51)이 마련된다. 또한, 내조(611)의 저벽에는, 내조(611)의 내부에 저류한 처리액(L)을 배출하는 배출 포트(52)가 마련된다.
처리 용기(60)는 기판(W)을 건조시키는 건조조(62)를 갖는다. 건조조(62)는 처리조(61)의 상방에 배치된다. 건조조(62)는, 예를 들어 통 형상의 측벽(621)을 포함한다. 통 형상의 측벽(621)은 상방에 개방되어 있고, 그 상단에 기판(W)의 반입출구(622)를 갖는다. 건조조(62)는 반입출구(622)를 개폐하는 덮개(623)를 더 갖는다. 덮개(623)는 위로 볼록한 돔 형상이며, 개폐 기구(53)에 의해 승강된다.
처리 용기(60)는 처리조(61)와 건조조(62) 사이에 케이싱(63)을 갖는다. 케이싱(63)의 내부에는, 셔터(64)가 이동 가능하게 배치된다. 셔터(64)는, 도 6에 도시하는 바와 같이 처리조(61)와 건조조(62)를 연통하는 연통 위치와, 도 7에 도시하는 바와 같이 처리조(61)와 건조조(62)를 차단하는 차단 위치 사이에서 이동된다.
기판 처리 장치(50)는 셔터(64)를 연통 위치와 차단 위치 사이에서 이동시키는 개폐 기구(54)를 더 구비한다. 개폐 기구(54)는 셔터(64)를 수평 방향으로 이동시킨다. 개폐 기구(54)는 셔터(64)를 연직 방향으로도 이동시켜도 된다. 셔터(64)는 수평하게 배치되고, 그 상면에 프레임 형상의 시일(65)을 보유 지지한다.
기판 보유 지지부(70)는, 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같이, 수평 방향으로 간격을 두고 배열되는 복수매의 기판(W)의 각각을 연직으로 세워서 보유 지지한다. 기판 보유 지지부(70)는, 예를 들어 수평 방향으로 연장되는 복수개(예를 들어 4개)의 암(71A 내지 71D)을 갖는다. 복수개의 암(71A 내지 71D)은, 각각, X축 방향으로 등피치로 홈(711)을 포함한다. 홈(711)에는 기판(W)의 주연이 삽입된다. 복수개의 암(71A 내지 71D)은, 각 기판(W)의 주연을 복수점에서 보유 지지한다.
기판 보유 지지부(70)는 복수개의 암(71A 내지 71D)을 외팔보 지지하는 연직의 배판(72)과, 배판(72)으로부터 바로 위로 연장되는 승강 로드(73)(도 6 및 도 7 참조)를 갖는다. 승강 로드(73)는 덮개(623)의 관통 구멍에 삽입 관통되어 있고, 그 관통 구멍에는 시일 기구가 마련되어 있다. 승강 로드(73)의 상단에는, 승강 기구(55)가 접속되어 있다. 승강 기구(55)는 기판 보유 지지부(70)를 승강시킨다.
가스 공급부(80)는 처리 용기(60)의 내부에 가스를 공급한다. 공급하는 가스는, 예를 들어 불활성 가스(G1), 또는 불활성 가스(G1)와 유기 용제의 증기(G2)의 혼합 가스이다. 유기 용제는, 예를 들어 IPA이다. 공급하는 가스는, 미리 가열되어도 된다. 기판(W)의 건조를 촉진할 수 있다.
가스 공급부(80)는, 예를 들어 노즐(81)을 포함한다. 노즐(81)은 처리 용기(60)의 내부에 복수 마련되어도 된다. 각 노즐(81)에는 공급 라인(82)이 접속되어 있다. 공급 라인(82)은, 예를 들어 공통 라인(821)과, 복수의 개별 라인(822 내지 823)을 갖는다.
공통 라인(821)은 복수의 개별 라인(822 내지 823)의 합류점과, 노즐(81)을 접속한다. 공통 라인(821)의 도중에는, 공급하는 가스를 가열하는 히터(83)가 마련되어도 된다.
개별 라인(822)은 노즐(81)에 대하여 불활성 가스(G1)를 공급한다. 한편, 개별 라인(823)은 노즐(81)에 대하여 유기 용제의 증기(G2)를 공급한다. 개별 라인(822, 823)의 각각의 도중에는, 개폐 밸브(84)와, 유량 제어기(85)가 마련된다.
가스 배출부(86)는 처리 용기(60)의 내부로부터 외부로 가스를 배출시킨다. 가스 배출부(86)는, 예를 들어 건조조(62)로부터 연장되는 배출 라인(87)을 포함한다. 배출 라인(87)의 도중에는, 개폐 밸브(88)와, 유량 제어기(89)가 마련된다.
제어부(57)는, 예를 들어 컴퓨터이고, CPU(Central Processing Unit)(58)와, 메모리 등의 기억 매체(59)를 구비한다. 기억 매체(59)에는, 기판 처리 장치(50)에 있어서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(57)는 기억 매체(59)에 기억된 프로그램을 CPU(58)에 실행시킴으로써, 기판 처리 장치(50)의 동작을 제어한다.
다음으로, 기판 처리 장치(50)의 동작에 대해서 설명한다. 기판 처리 장치(50)의 동작은 제어부(57)에 의한 제어하에서 실시된다.
먼저, 기판 보유 지지부(70)가, 처리 용기(60)의 반입출구(622)의 상방에서, 도시하지 않은 반송 장치로부터, 복수매의 기판(W)을 수취한다. 다음으로, 승강 기구(55)가, 기판 보유 지지부(70)를 하강시킨다. 또한, 개폐 기구(53)가 덮개(623)를 개방 위치로부터 폐색 위치로 이동시켜, 처리 용기(60)의 반입출구(622)를 덮개(623)로 폐색한다.
승강 기구(55)가 기판 보유 지지부(70)를 하강시키는 동안, 셔터(64)는 기판 보유 지지부(70) 및 기판(W)과 간섭하지 않도록, 연통 위치에 위치한다. 승강 기구(55)는 기판 보유 지지부(70)를 하강시킴으로써, 도 6에 도시하는 바와 같이 복수매의 기판(W)을 처리액(L)에 침지시킨다. 이에 의해, 복수매의 기판(W)이 일괄적으로 처리된다.
다음으로, 승강 기구(55)는 기판 보유 지지부(70)를 상승시킴으로써, 복수매의 기판(W)을 처리조(61)의 내부에 저류한 처리액(L)으로부터 인상하고, 도 7에 도시하는 바와 같이 건조조(62)의 내부 공간에서 정지시킨다. 가스 공급부(80)가 건조조(62)의 내부에 불활성 가스(G1)를 공급함과 함께, 가스 배출부(86)가 건조조(62)의 내부 가스를 외부로 배출하고, 기판(W)에 부착된 액적을 휘발시켜, 기판(W)을 건조시킨다.
가스 공급부(80)는 기판(W)의 건조를 촉진하기 위해, 불활성 가스(G1)를 미리 가열해도 된다. 또한, 가스 공급부(80)는 불활성 가스(G1)와 유기 용제의 증기(G2)의 혼합 가스를 공급해도 된다. 유기 용제의 증기(G2)는 기판(W)에 부착되면 응축된다. 응축열에 의해 기판(W)을 가열할 수 있어, 기판(W)의 건조를 촉진할 수 있다.
다음으로, 개폐 기구(53)가 덮개(623)를 폐색 위치로부터 개방 위치로 이동시켜, 처리 용기(60)의 반입출구(622)를 개방한다. 또한, 승강 기구(55)가, 기판 보유 지지부(70)를 상승시킴으로써, 복수매의 기판(W)을 처리 용기(60)의 외부로 반출한다. 그 후, 기판 보유 지지부(70)는 처리 용기(60)의 반입출구(622)의 상방에서, 도시하지 않은 반송 장치에 기판(W)을 전달한다.
그런데, 도 8에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(50)는 처리조(61)의 내부에 저류한 처리액(L)으로부터, 처리액(L)에 침지한 기판(W)을 인상한다. 그 결과, 기판(W)의 제1 주면(Wa)에, 처리액(L)(예를 들어 순수와 유기 용제)으로 피복된 제1 영역(A1)과, 처리액(L)으로부터 노출된 제2 영역(A2)과, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계선(A3)이 형성된다. 제2 영역(A2)이 넓어지는 방향으로 경계선(A3)이 이동되어, 기판(W)이 건조된다.
예를 들어, 승강 기구(55)가 기판 보유 지지부(70)를 상승시킴으로써, 처리조(61)의 내부에 저류한 처리액(L)으로부터, 처리액(L)에 침지된 기판(W)을 인상한다. 그 결과, 기판(W)의 상단으로부터 하단을 향하여, 경계선(A3)이 하강된다. 본 실시 형태에서는 승강 기구(55)가 청구 범위에 기재된 이동부에 상당한다.
또한, 배출 포트(52)가, 처리조(61)의 내부에 저류한 처리액(L)을 배출함으로써, 처리액(L)의 액면의 높이를 낮추어도 된다. 이 경우도, 기판(W)의 상단으로부터 하단을 향하여, 경계선(A3)이 하강된다. 이 경우, 배출 포트(52)가 청구 범위에 기재된 이동부에 상당한다.
경계선(A3)이 하강될 때, 가스 공급부(80)가 처리액(L)인 순수 위에 유기 용제를 포함하는 액막(F)을 형성해도 된다. 노즐(81)로부터 토출된 유기 용제가, 유기 용제보다 차가운 순수 위에서 응축되어, 액막(F)을 형성한다. 액막(F)을 구성하는 유기 용제는, 순수보다 낮은 밀도를 갖는 것이 바람직하다.
유기 용제는, 순수보다 작은 표면 장력을 가지므로, 기판(W)이 액막(F)을 통과할 때, 기판(W)에 부착된 린스액 및 파티클을 마란고니 효과에 의해 액막(F)에 도입할 수 있어, 건조를 촉진할 수 있다. 또한, 유기 용제는 순수보다 작은 표면 장력을 가지므로, 표면 장력에 의한 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서도, 경계선(A3)을 이동시킬 때, 기판(W)의 제1 주면(Wa)에 기체와 액체의 계면이 나타나고, 표면 장력이 요철 패턴에 작용한다. 그래서, 경계선(A3)을 이동시킬 때, 기판(W)에 대하여 진동을 인가한다. 상기한 바와 같이, 기판(W)의 진동에 의해, 부착된 볼록부의 선단끼리를 박리할 수 있을 뿐만 아니라, 볼록부의 선단끼리의 부착 자체를 억제할 수 있다.
기판 처리 장치(50)는, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 기판 보유 지지부(70)에서 보유 지지된 기판(W)에 대하여 진동을 인가하는 진동자(56A 내지 56B)를 구비한다. 또한, 기판 처리 장치(10)는 진동자(56A 내지 56B) 중 적어도 하나를 구비하면 된다.
진동자(56A 내지 56B)는, 예를 들어 압전 소자를 포함한다. 압전 소자의 재질은, 예를 들어 티타늄산지르콘산납(PZT)이다. 진동자(56A 내지 56B)는 발진기에 접속되어 있다. 발진기는 진동자(56A 내지 56B)를 소정의 주파수로 진동시킨다. 발진기는, 예를 들어 진동자(56A 내지 56B)에 교류 전압을 인가한다. 발진기는 진동자(56A 내지 56B)를 개별로 진동시키기 위해, 진동자(56A 내지 56B)마다 마련되어도 된다.
진동자(56A 내지 56B)의 발진 주파수는, 특별히 한정되지 않지만, 기판(W)의 요철 패턴의 볼록부의 피치 등으로 결정된다. 발진 주파수가 높을수록, 진동의 파장이 짧아진다. 진동의 파장이 볼록부의 피치의 2배 이하가 되도록, 발진 주파수가 설정되는 것이 바람직하다. 발진 주파수는, 예를 들어 1㎒ 이상이다. 발진 주파수는, PZT의 파손을 억제하는 관점에서, 바람직하게는 50㎒ 이하이고, 보다 바람직하게는 10㎒ 이하이다.
진동자(56A 내지 56B)의 발진 주파수가 높을수록, 단위 시간당의 기판(W)의 변위 횟수가 증가하여, 볼록부의 선단끼리가 이격되기 쉽다. 진동의 주파수가 높아지도록, 고조파를 이용해도 되고, 고유 진동수 이외의 교류 전압을 진동자(56A 내지 56B)에 인가해도 된다. 진동은 사인파가 아니어도 되고, 구형파 또는 펄스파여도 된다. 또한, 진동은 랜덤한 진동이어도 된다.
진동자(56A)는, 예를 들어 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 기판 보유 지지부(70)에 설치되고, 기판 보유 지지부(70)에 대하여 진동을 인가함으로써, 기판(W)에 대하여 진동을 인가한다. 따라서, 기판 보유 지지부(70)의 재질은 진동을 흡수하는 수지가 아니라, 금속, 유리, 아몰퍼스 카본, 또는 세라믹인 것이 바람직하다. 세라믹은, 예를 들어 석영, 또는 탄화규소이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 기판 보유 지지부(70)는 수평 방향으로 연장되는 복수개(예를 들어 4개)의 암(71A 내지 71D)과, 복수개의 암(71A 내지 71D)을 외팔보 지지하는 연직의 배판(72)을 갖는다. 배판(72)의 상단부(721)는 기판(W)이 처리액(L)에 침지된 상태에 있어서, 처리액(L)의 액면보다도 상방에 노출된다. 진동자(56A)는, 예를 들어 배판(72)의 상단부(721)에 설치된다.
배판(72)의 폭 방향으로 4개의 암(71A 내지 71D)이 배열되어 있다. 폭 방향 중앙에 배열되는 2개의 암(71B, 71C)은, 폭 방향 양단에 마련한 2개의 암(71A, 71D)보다 하방에 배치되고, 기판(W)을 하방으로부터 지지한다. 한편, 폭 방향 양단에 마련한 2개의 암(71A, 71D)은, 기판(W)을 비스듬히 옆으로 지지한다.
기판(W)은, 주로 폭 방향 중앙에 배열되는 2개의 암(71B, 71C)으로 지지된다. 그래서, 도 9에 도시하는 바와 같이 정면에서 보아, 폭 방향 중앙에 배열되는 2개의 암(71B, 71C) 중 적어도 1개의 연직 상방에, 진동자(56A)가 배치되어 있어도 된다. 암(71B, 71C)을 효율적으로 진동시킬 수 있어, 기판(W)을 효율적으로 진동시킬 수 있다.
배판(72)의 하단부(722)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 정면에서 보아, 중앙부가 하방을 향하여 돌출된 산 형상을 나타내고 있어도 된다. 하단부(722)는 복수개의 암(71A 내지 71D)의 일단부가 접속되는 접속부로서도 기능한다. 하단부(722)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 진동자(56A, 56A)에 의해 배판(72)에 인가된 진동을, 암(71B, 71C)을 향하여 반사시키도록 구성된 반사면(S)을 포함하고 있어도 된다.
반사면(S)은, 진동의 반사 대상이 되는 암(71B, 71C)의 연장선 상에 마련되어 있어도 되고, 하단부(722)의 폭 방향 전체에 걸쳐서 마련되어 있어도 된다. 반사면(S)은, 암(71B, 71C)을 향하여 경사진 곡면이어도 되고, 암(71B, 71C)을 향하여 경사진 평탄면이어도 된다. 반사면(S)이 평탄면인 경우, 반사면(S)과 수평면(암(71B, 71C)의 연장 방향)이 이루는 각 α는 예를 들어 35° 이상 55° 이하여도 된다.
진동자(56B)는, 예를 들어 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 처리조(61)(보다 상세하게는 내조(611))의 저벽에 설치되고, 그 저벽으로부터 처리액(L)에 대하여 진동을 인가함으로써, 기판(W)에 대하여 진동을 인가한다. 따라서, 처리조(61)의 재질은 진동을 흡수하는 수지가 아니라, 금속, 유리, 아몰퍼스 카본, 또는 세라믹인 것이 바람직하다. 세라믹은, 예를 들어 석영, 또는 탄화규소이다.
진동자(56B)가 처리액(L)에 대하여 진동을 인가하는 경우, 처리액(L)으로서, 탈기액이 사용되어도 된다. 탈기액은 탈기에 의해 용존 가스의 농도를 저감시킨 액체이다. 탈기액을 사용함으로써 캐비테이션의 발생을 억제할 수 있어, 캐비테이션이 찌부러질 때에 발생하는 충격을 저감시킬 수 있다. 따라서, 볼록부의 파손, 및 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 처리액(L)으로서, 탈기액이 아니라, 통상의 농도로 용존 가스를 포함하는 액체가 사용되는 경우, 진동자(56B)의 발진 주파수는 2㎒ 이상인 것이 바람직하다. 발진 주파수가 2㎒ 이상이면, 캐비테이션의 발생을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 경계선(A3)을 이동시킬 때에 기판(W)에 대하여 진동을 인가하지만, 경계선(A3)을 이동시킨 후, 즉, 기판(W)의 제1 주면(Wa) 전체가 노출된 후에, 기판(W)에 대하여 진동을 인가해도 된다. 후자의 경우, 예를 들어 기판(W)을 건조조(62)의 내부에 수용한 상태에서, 진동자(56A)가 기판 보유 지지부(70)를 통해 기판(W)에 대하여 진동을 인가한다.
이상, 본 개시에 관한 기판 처리 장치, 및 기판 처리 방법의 실시 형태 등에 대해서 설명하였지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되지는 않는다. 청구 범위에 기재된 범주 내에서, 각종의 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제, 및 조합이 가능하다. 그것들에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
본 출원은, 2021년 4월 1일에 일본 특허청에 출원한 특허 출원 제2021-062694호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이고, 일본 특허 출원 제2021-062694호의 전체 내용을 본 출원에 원용한다.
W: 기판
Wa: 제1 주면
Wb: 제2 주면
A1: 제1 영역
A2: 제2 영역
A3: 경계선

Claims (20)

  1. 서로 반대 방향의 제1 주면과 제2 주면을 갖고 상기 제1 주면에 요철 패턴을 포함하는 기판에 대하여, 상기 제1 주면의 전체가 노출된 상태에서, 진동자에 의해 진동을 인가하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 대하여 진동을 인가하는 것은, 상기 진동자에 의해 진동을 인가한 액체를, 상기 기판의 상기 제2 주면에 공급하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액체를 공급할 때, 상기 기판을 회전시키는, 기판 처리 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 액체를 공급할 때, 상기 액체를 토출하는 노즐을, 상기 기판의 직경 방향으로 이동시키는, 기판 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 대하여 진동을 인가하는 것은, 상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부에 대하여 상기 진동자에 의해 진동을 인가하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지부는, 1매의 상기 기판을 수평으로 보유 지지하는, 기판 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지부는, 수평 방향으로 간격을 두고 배열되는 복수매의 상기 기판의 각각을 연직으로 보유 지지하는, 기판 처리 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 대하여 진동을 인가함으로써, 상기 요철 패턴의 인접하는 볼록부의 부착된 선단끼리를 박리하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 서로 반대 방향의 제1 주면과 제2 주면을 갖고 상기 제1 주면에 요철 패턴을 포함하는 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부에서 보유 지지된 상기 기판에 대하여, 상기 제1 주면의 전체가 노출된 상태에서, 진동을 인가하는 진동자
    를 구비하는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제2 주면에 액체를 공급하는 노즐을 구비하고,
    상기 진동자는, 상기 노즐로부터 토출되는 상기 액체에 대하여 진동을 인가하는, 기판 처리 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 진동자는, 상기 기판 보유 지지부에 대하여 진동을 인가하는, 기판 처리 장치.
  12. 서로 반대 방향의 제1 주면과 제2 주면을 갖고 상기 제1 주면에 요철 패턴을 포함하는 기판의 상기 제1 주면에 처리액을 공급하는 것과, 상기 처리액을 공급한 상기 기판을 건조시키는 것을 포함하는 기판 처리 방법이며,
    상기 기판의 상기 제1 주면에 있어서, 상기 처리액으로 피복된 제1 영역과, 상기 처리액으로부터 노출된 제2 영역의 경계선의 위치를 이동시키는 것과,
    상기 경계선의 위치를 이동시킬 때, 상기 기판에 대하여 진동자에 의해 진동을 인가하는 것
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 경계선의 위치를 이동시키는 것은, 상기 기판을 수평으로 보유 지지한 상태에서 상기 기판을 회전시켜, 원심력에 의해 상기 기판의 직경 방향 외측으로 상기 경계선의 위치를 이동시키는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기판에 진동을 인가하는 것은, (a) 상기 진동자에 의해 진동을 인가한 상기 처리액을 상기 기판의 상기 제1 주면에 공급하는 것, (b) 상기 진동자에 의해 진동을 인가한 액체를 상기 기판의 상기 제2 주면에 공급하는 것, (c) 상기 진동자에 의해 진동을 인가한 가스를 상기 기판의 상기 제1 주면에 공급하는 것, 및 (d) 상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부를 상기 진동자에 의해 진동시키는 것 중 적어도 하나를 포함하는, 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 경계선의 위치를 이동시킬 때, (a) 상기 진동자에 의해 진동을 인가한 상기 처리액의 공급 위치, (b) 상기 진동자에 의해 진동을 인가한 액체의 공급 위치, 및 (c) 상기 진동자에 의해 진동을 인가한 가스의 공급 위치 중 적어도 하나를 상기 기판의 직경 방향 외측으로 이동시키는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 경계선의 위치를 이동시키는 것은, 처리조의 내부에 저류한 상기 처리액으로부터, 상기 처리액에 침지한 상기 기판을 인상하는 것, 또는 상기 기판이 침지된 상기 처리액의 액면의 높이를 낮추는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기판에 진동을 인가하는 것은, 상기 처리조의 내부에 저류한 상기 처리액에 대하여 진동자에 의해 진동을 인가하는 것, 및 상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부에 대하여 진동자에 의해 진동을 인가하는 것 중 적어도 하나를 포함하는, 기판 처리 방법.
  18. 서로 반대 방향의 제1 주면과 제2 주면을 갖고 상기 제1 주면에 요철 패턴을 포함하는 기판의 상기 제1 주면에 처리액을 공급하고, 상기 처리액을 공급한 상기 기판을 건조시키는, 기판 처리 장치이며,
    상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판의 상기 제1 주면에 있어서, 상기 처리액으로 피복된 제1 영역과, 상기 처리액으로부터 노출된 제2 영역의 경계선의 위치를 이동시키는 이동부와,
    상기 이동부에 의해 상기 경계선의 위치를 이동시킬 때, 상기 기판에 대하여 진동을 인가하는 진동자를 구비하는, 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 이동부는, 상기 기판을 상기 기판 보유 지지부에 의해 수평으로 보유 지지한 상태에서, 상기 기판을 회전시키는, 기판 처리 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 이동부는, 처리조의 내부에 저류한 상기 처리액으로부터, 상기 처리액에 침지한 상기 기판을 인상하거나, 또는 상기 기판이 침지된 상기 처리액의 액면의 높이를 낮추는, 기판 처리 장치.
KR1020237032188A 2021-04-01 2022-03-22 기판 처리 장치, 및 기판 처리 방법 KR20230163391A (ko)

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