JP7372384B1 - 基板処理装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現像液と感光膜の不要な追加反応を抑制し、追加反応により発生する感光膜残余物が生成されないようにする基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理方法は、基板を第１回転数で回転させながら、前記基板上に有機現像液を供給し、前記基板を前記第１回転数より低い第２回転数で回転させながら、前記基板に非極性リンス液を供給して前記有機現像液を前記非極性リンス液に置換し、前記基板を前記第２回転数より高い第３回転数で回転させながら、前記非極性リンス液を引き続き供給し、前記基板を前記第２回転数と前記第３回転数の間の第４回転数で回転させながら、前記非極性リンス液を引き続き供給することを含むことができる。【選択図】図５

Description

本発明は基板処理装置および方法に関する。

半導体装置またはディスプレイ装置を製造する際には、写真、エッチング、アッシング、イオン注入、薄膜蒸着、洗浄など多様な工程が実施される。ここで、写真工程は塗布、露光、そして現像工程を含む。基板上に感光液を塗布して（すなわち、塗布工程）、感光膜が形成された基板上に回路パターンを露光して（すなわち、露光工程）、基板の露光処理された領域を選択的に現像する（すなわち、現像工程）。その後、現像工程で使用された現像液を基板から除去した後、基板を乾燥させる。

本発明が解決しようとする課題は、現像液と感光膜の不要な追加反応を抑制し、追加反応により発生する感光膜残余物が生成されないようにする基板処理装置および方法を提供することにある。

本発明の課題は以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解されることができる。

前記課題を達成するための本発明の基板処理方法の一面（ａｓｐｅｃｔ）は、基板を第１回転数で回転させながら、前記基板上に有機現像液を供給し、前記基板を前記第１回転数より低い第２回転数で回転させながら、前記基板に非極性リンス液を供給して前記有機現像液を前記非極性リンス液に置換し、前記基板を前記第２回転数より高い第３回転数で回転させながら、前記非極性リンス液を供給し、前記基板を前記第２回転数と前記第３回転数の間の第４回転数で回転させることを含む。

前記基板はネガティブ感光膜が塗布された後、露光処理された状態で提供され、前記有機現像液はｎ－ブチルアセテート（ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）である。前記非極性リンス液の蒸気圧は、前記有機現像液の蒸気圧より小さい。または前記非極性リンス液の粘度は、前記有機現像液の粘度より高くてもよい。

前記非極性リンス液はノナン（ｎｏｎａｎｅ）、デカン（ｄｅｃａｎｅ）、ウンデカン（ｕｎｄｅｃａｎｅ）およびドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）のうち少なくとも一つを含む。

前記基板を第２回転数で回転させながら前記基板に非極性リンス液を供給する前に、前記基板を第２回転数で回転させながら前記基板上に有機現像液を供給することをさらに含み得る。

前記基板を第２回転数で回転させる時間は、前記基板を第３回転数で回転させる時間より長くてもよい。

前記有機現像液を供給する第１ノズルと、前記非極性リンス液を供給する第２ノズルは一つのアーム（ａｒｍ）に設けられ得る。

前記基板上に前記非極性リンス液が残留した状態で、前記基板を超臨界流体で処理するための工程チャンバに移動させることをさらに含み得る。

前記課題を達成するための本発明の基板処理方法の他の面は、露光処理された感光膜が形成された基板を第１回転数で回転させながら、有機現像液を供給する第１段階と、前記基板を前記第１回転数より低い第２回転数に減速させる第２段階と、前記基板を前記第２回転数より高い第３回転数に高め、前記有機現像液との反応により生成された前記感光膜反応物を除去する第３段階を含み、前記第２段階または第３段階で、前記基板上にリンス液を供給して前記有機現像液を前記リンス液に置換する。

前記基板はネガティブ感光膜が塗布された後、露光処理された状態で提供され、前記有機現像液はｎ－ブチルアセテート（ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）であり得る。

前記リンス液の蒸気圧は前記有機現像液の蒸気圧より小さいか、または前記リンス液の粘度は前記有機現像液の粘度より高くてもよい。

前記他の課題を達成するための本発明の基板処理装置の一面は、基板を有機現像液で処理する第１工程チャンバと、前記基板を超臨界流体で処理する第２工程チャンバと、前記基板を第１工程チャンバから前記第２工程チャンバに移動させる移送ロボットを含み、前記第１工程チャンバは、前記基板を第１回転数で回転させながら、前記基板上に有機現像液を供給し、前記基板を前記第１回転数より低い第２回転数で回転させながら、前記基板にリンス液を供給して前記有機現像液を前記リンス液に置換し、前記基板を前記第２回転数より高い第３回転数で回転させながら、前記リンス液を供給し、前記基板を前記第２回転数と前記第３回転数の間の第４回転数で回転させることを含む。

前記第１工程チャンバは、前記基板を第２回転数で回転させながら前記基板にリンス液を供給する前に、前記基板を第２回転数で回転させながら前記基板上に有機現像液を供給し得る。

前記基板を第２回転数で回転させる時間は、前記基板を第３回転数で回転させる時間より長くてもよい。

前記有機現像液を供給する第１ノズルと、前記リンス液を供給する第２ノズルは一つのアーム（ａｒｍ）に設けられ得る。

前記他の課題を達成するための本発明の基板処理装置の他の面は、第１基板上に有機現像液を供給する第１工程チャンバと、前記第１基板を超臨界流体で処理する第２工程チャンバと、前記第１基板上に有機現像液が残留する状態で、前記第１基板を前記第１工程チャンバから前記第２工程チャンバに移送する第１移送ロボットと、第２基板上に前記有機現像液を供給し、前記第２基板上の前記有機現像液を非極性リンス液に置換する第３工程チャンバと、前記第２基板を超臨界流体で処理する第４工程チャンバと、前記第２基板上に前記非極性リンス液が残留する状態で、前記第２基板を前記第３工程チャンバから前記第４工程チャンバに移送する第２移送ロボットを含み、前記第１基板上の有機現像液の第１残留量は、前記第２基板上の非極性リンス液の第２残留量より大きくてもよい。

前記第１工程チャンバで前記第１基板上の有機現像液の第１残留量を残すための第１液膜形成段階は、前記第１基板を第１回転数で回転させることを含み、前記第３工程チャンバで前記第２基板上の非極性リンス液の第２残留量を残すための第２液膜形成段階は、前記第２基板を第２回転数で回転させることを含み、前記第１回転数は前記第２時間より小さくてもよい。

前記第１基板および前記第２基板はネガティブ感光膜が塗布された後、露光処理された状態で提供され、前記有機現像液はｎ－ブチルアセテート（ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）である。

前記非極性リンス液の蒸気圧は前記有機現像液の蒸気圧より小さいか、または前記非極性リンス液の粘度は前記有機現像液の粘度より高くてもよい。

その他実施形態の具体的な内容は詳細な説明および図面に含まれている。

本発明のいくつかの実施形態による基板処理装置を説明するための平面図である。 図１の工程チャンバの一例を説明するための概念図である。 図２のノズル構造体を説明するための斜視図である。 図１の工程チャンバの他の例を説明するための概念図である。 本発明のいくつかの実施形態による基板処理方法を説明するためのフローチャートである。 回転数によるデカン（ｄｅｃａｎｅ）の濡れ量（ｗｅｔｔｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ）と液膜維持時間を説明するための図である。 回転数によるｎ－ブチルアセテートの濡れ量と液膜維持時間を説明するための図である。 本発明の一実施形態による基板処理方法を説明するための図である。 本発明の他の実施形態による基板処理方法を説明するための図である。 本発明のまた他の実施形態による基板処理方法を説明するための図である。

以下、添付する図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。本発明の利点および特徴、並びにこれらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は以下に開示される実施形態に限定されるものではなく互いに異なる多様な形態で具現でき、本実施形態は単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の範疇によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一参照符号は同一構成要素を指すものとする。

空間的に相対的な用語の「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは図面に示されているように一つの素子または構成要素と他の素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用される。空間的に相対的な用語は図面に示されている方向に加えて使用時または動作時の素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されなければならない。例えば、図面に示されている素子をひっくり返す場合、他の素子の「下（ｂｅｌｏｗ）」または「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された素子は他の素子の「上（ａｂｏｖｅ）」に置かれられ得る。したがって、例示的な用語の「下」は下と上の方向をすべて含むことができる。素子は他の方向に配向されてもよく、そのため空間的に相対的な用語は配向によって解釈されることができる。

第１、第２などが多様な素子、構成要素および／またはセクションを叙述するために使われるが、これらの素子、構成要素および／またはセクションはこれらの用語によって制限されないのは勿論である。これらの用語は単に一つの素子、構成要素またはセクションを他の素子、構成要素またはセクションと区別するために使用する。したがって、以下で言及される第１素子、第１構成要素または第１セクションは本発明の技術的思想内で第２素子、第２構成要素または第２セクションであり得るのは勿論である。

本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数形は文面で特記しない限り、複数形も含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作および／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作および／または素子の存在または追加を排除しない。

他に定義のない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通して理解される意味で使用される。また、一般的に使用される辞典に定義されている用語は明白に特に定義されていない限り理想的にまたは過度に解釈されない。

以下、添付する図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明し、添付図面を参照して説明するにあたり図面符号に関係なく同一であるかまたは対応する構成要素は同じ参照番号を付与し、これに係る重複する説明は省略する。

図１は本発明のいくつかの実施形態による基板処理装置を説明するための平面図である。

図１を参照すると、露光処理された感光膜が形成された基板が基板処理装置内に搬送され、基板処理装置内で現像液を使用する現像工程と、超臨界流体を使用する乾燥工程が行われる。

このような本発明のいくつかの実施形態による基板処理装置はインデックスモジュール１０００と工程モジュール２０００を含む。

インデックスモジュール１０００は外部から基板Ｗの提供を受け、工程モジュール２０００に基板Ｗを伝達する。基板Ｗは露光処理された感光膜が形成された状態であり得る。例えば、感光膜はネガティブ感光膜（ＮＴＤ，Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｏｎｅ Ｄｅｖｅｌｏｐ）またはポジティブ感光膜（ＰＴＤ，Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｏｎｅ Ｄｅｖｅｌｏｐ）であり得、化学増幅型感光膜（ＣＡＲ，Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｒｅｓｉｓｔ）または非化学増幅型感光膜（Ｎｏｎ－ＣＡＲ，Ｎｏｎ－Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｒｅｓｉｓｔ）であり得る。

インデックスモジュール１０００は設備フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ：ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ ｍｏｄｕｌｅ）であり得、ロードポート（ｌｏａｄ ｐｏｒｔ，１１００）と移送フレーム１２００を含む。

ロードポート１１００には基板Ｗが収容される容器Ｃが置かれる。容器Ｃとしては前面開放一体型ポッド（ＦＯＵＰ：ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ）が用いられる。容器Ｃはオーバーヘッドトランスファー（ＯＨＴ：ｏｖｅｒｈｅａｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ）により外部からロードポート１１００に搬入されたりロードポート１１００から外部に搬出され得る。

移送フレーム１２００はロードポート１１００に置かれた容器Ｃと工程モジュール２０００の間に基板Ｗを伝達する。移送フレーム１２００はインデックスレール上で移動するインデックスロボットを含み得る。

工程モジュール２０００はバッファチャンバ２１００、移送チャンバ２２００、多数の工程チャンバ２３００を含む。

バッファチャンバ２１００はインデックスモジュール１０００と工程モジュール２０００の間に搬送される基板Ｗが一時的に留まる空間を提供する。バッファチャンバ２１００には多数のバッファースロットが位置し得る。例えば、移送フレーム１２００のインデックスロボットは基板Ｗを容器Ｃから引出してバッファースロットに置くことができる。

移送チャンバ２２００の移送ロボットはバッファースロットに置かれた基板Ｗを引出してこれを多数の工程チャンバ２３００のうち既に設定された工程チャンバ（例えば、ＰＣ１）に移送し得る。また、移送チャンバ２２００の移送ロボットは多数の工程チャンバ２３００のいずれか一つの工程チャンバ（例えば、ＰＣ１）から他の工程チャンバ（例えば、ＰＣ２）に搬送し得る。

多数の工程チャンバ２３００は一列に配置されたり、上下に積層されて配置されたり、これらを組み合わせた形態で配置されることができる。図示するように、一部の工程チャンバＰＣ１，ＰＣ２と他の一部の工程チャンバＰＣ３，ＰＣ４は移送チャンバ２２００の両側に配置され得る。多数の工程チャンバ２３００の配置は前述した例に限定されず、基板処理装置のフットプリントや工程効率を考慮して変更することができる。

多数の工程チャンバ２３００のうち既に設定された工程チャンバ（例えば、ＰＣ１）で、基板Ｗは有機現像液（例えば、ｎ－ブチルアセテート（ｎＢＡ，ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ））によって現像され、その後有機現像液が非極性リンス液（例えば、デカン（ｄｅｃａｎｅ））に置換される。次に、他の工程チャンバ（例えば、ＰＣ２）で、非極性リンス液は超臨界流体によって除去される。具体的な工程は図５ないし図１０を用いて後述する。

図２は図１の工程チャンバの一例を説明するための概念図である。図３は図２のノズル構造体を説明するための斜視図である。

図２および図３を参照すると、工程チャンバ（例えば、ＰＣ１）内には基板Ｗを支持する支持ユニット１１０が配置される。支持ユニット１１０は既に設定された速度（すなわち、既に設定された回転数）で基板Ｗを回転させ得る。

また、支持ユニット１１０の周辺には、基板Ｗ上に有機現像液と非極性リンス液を供給するための第１ノズル構造体１２０が位置する。

有機現像液はｎ－ブチルアセテート（ｎＢＡ，ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）であり得るが、これに限定されない。有機現像液はネガティブ感光膜を現像させる物質であればいかなるものでも可能である。

非極性リンス液はアルカン（ａｌｋａｎｅ）系の溶媒である、ノナン（ｎｏｎａｎｅ）、デカン（ｄｅｃａｎｅ）、ウンデカン（ｕｎｄｅｃａｎｅ）およびドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）のうち少なくとも一つであり得るが、これに限定されない。非極性リンス液は有機現像液と容易に置換され得、ネガティブ感光膜と反応しない物質であればいかなるものでも可能である。

第１ノズル構造体１２０は例えば、供給位置と待機位置の間を回動し得る。第１ノズル構造体１２０が供給位置にある時には有機現像液および／または非極性リンス液を基板Ｗ上に供給し得る。例えば、基板Ｗが工程チャンバＰＣ１内に引込み／引出される間には、第１ノズル構造体１２０は待機位置にあり得る。

このような第１ノズル構造体１２０はアーム（ａｒｍ，１２３）と、有機現像液を供給する第１ノズル１２１と、非極性リンス液を供給する第２ノズル１２２を含み得る。第１ノズル１２１と第２ノズル１２２が一つの第１ノズル構造体１２０（すなわち、アーム１２３）で形成されているので、有機現像液と非極性リンス液を連続して基板Ｗ上に供給することができる。

第１ノズル１２１は有機現像液を貯蔵する第１貯蔵部１２１ａと流体的に連結される。第１弁１２１ｂは第１ノズル１２１と第１貯蔵部１２１ａの間に配置され、制御部（図示せず）によってオン／オフ制御され得る。第２ノズル１２２は非極性リンス液を貯蔵する第２貯蔵部１２２ａと流体的に連結される。第２弁１２２ｂは第２ノズル１２２と第２貯蔵部１２２ａの間に配置され、制御部（図示せず）によってオン／オフ制御され得る。

図４は図１の工程チャンバの他の例を説明するための概念図である。説明の便宜上、図２および図３を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。

図３では有機現像液と非極性リンス液が一つの第１ノズル構造体（図２の１２０参照）によって供給されたが、図４では有機現像液を供給する第２ノズル構造体１３０と、非極性リンス液を供給する第３ノズル構造体１４０が互いに分離／区分される。

工程チャンバ（例えば、ＰＣ１）内には基板Ｗを支持する支持ユニット１１０が配置される。支持ユニット１１０は既に設定された速度（すなわち、既に設定された回転数）で基板Ｗを回転させ得る。

第２ノズル構造体１３０は回動運動をし得、有機現像液を基板Ｗ上に供給し得る。第２ノズル構造体１３０は有機現像液を貯蔵する第１貯蔵部１２１ａと流体的に連結される。第１弁１２１ｂは第２ノズル構造体１３０と第１貯蔵部１２１ａの間に配置され、制御部（図示せず）によってオン／オフが制御され得る。

第３ノズル構造体１４０も回動運動をし得、非極性リンス液を基板Ｗ上に供給し得る。第３ノズル構造体１４０は非極性リンス液を貯蔵する第２貯蔵部１２２ａと流体的に連結される。第２弁１２２ｂは第３ノズル構造体１４０と第２貯蔵部１２２ａの間に配置され、制御部（図示せず）によってオン／オフが制御され得る。

図５は本発明のいくつかの実施形態による基板処理方法を説明するためのフローチャートである。

図５を参照すると、まず、露光処理された感光膜が形成された基板が第１工程チャンバ（図１のＰＣ１を参照）に引込まれる。ここで、感光膜はネガティブ感光膜（ＮＴＤ，Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｏｎｅ Ｄｅｖｅｌｏｐ）であり、かつ化学増幅型感光膜（ＣＡＲ，Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｒｅｓｉｓｔ）であり得る。

次に、第１工程チャンバＰＣ１で、基板Ｗを有機現像液で処理する（Ｓ１１０）。

具体的には、有機現像液（例えば、ｎ－ブチルアセテート（ｎＢＡ，ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ））を基板Ｗ上に供給する。有機現像液を用いて露光処理された感光膜を現像させる。ネガティブ感光膜を使用したので、露光工程で光に露出していない部分が有機現像液と反応して溶解する。

次に、第１工程チャンバＰＣ１で、基板Ｗを非極性リンス液で処理する（Ｓ１２０）。

具体的には、非極性リンス液はアルカン（ａｌｋａｎｅ）系の溶媒である、ノナン（ｎｏｎａｎｅ）、デカン（ｄｅｃａｎｅ）、ウンデカン（ｕｎｄｅｃａｎｅ）およびドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）のうち少なくとも一つであり得る。有機現像液が非極性リンス液に置換されたので、これ以上現像が進行しない。非極性リンス液は感光膜と反応しないからである。

次に、基板Ｗを第１工程チャンバＰＣ１から第２工程チャンバＰＣ２に移送する（Ｓ１３０）。

具体的には、移送チャンバ２２００の移送ロボットが、非極性リンス液が残留する状態の基板Ｗを第１工程チャンバＰＣ１から第２工程チャンバＰＣ２に移動させる。非極性リンス液は感光膜と反応しないために非極性リンス液が基板Ｗに残留した状態で移動させても、過度な現像が行われない。

非極性リンス液が残留する状態（すなわち、基板Ｗが濡れた状態）で移動させる理由は、移動する間に基板Ｗが乾かないようにするためである。基板Ｗが乾いた状態で移動すると、基板Ｗ上に異物が落ちて欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）が生じ得、弱い衝撃にも感光膜または被エッチング膜が損傷する恐れがあるからである。

仮に、有機現像液を非極性リンス液に置換する段階（すなわち、Ｓ１２０）がない場合、有機現像液が残留する状態の基板Ｗを第１工程チャンバＰＣ１から第２工程チャンバＰＣ２に移動させる。移動する間有機現像液は感光膜と持続的に反応する。したがって、過度な現像が進行し、目標（ｔａｒｇｅｔ）とする感光膜パターンを形成できない。過度な現像によって感光膜のリーニング（ＰＲ ｌｅａｎｉｎｇ）現象が発生し得る。また、感光膜は高分子として重い特性を有するので、現像時生成された感光膜残渣（ＰＲ ｒｅｓｉｄｕｅ）がパターンとパターンの間に残っていることもある。このような感光膜残渣は欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）を誘発する。

反面、本発明のいくつかの実施形態による基板処理方法では、有機現像液を非極性リンス液に置換したので、過度な現像を防止して目標とする感光膜パターンを正確に形成することができる。

次に、第２工程チャンバＰＣ２で、基板Ｗを超臨界乾燥する（Ｓ１４０）。すなわち、超臨界流体で非極性流体を除去する。

具体的には、超臨界流体（例えば、超臨界状態の二酸化炭素）は高い浸透性を有しており、パターンとパターンの間に残っている非極性リンス液を効果的に除去することができる。

以下では、図１、図５、図６および図７を参照して、非極性リンス液として、アルカン（ａｌｋａｎｅ）系の溶媒である、ノナン（ｎｏｎａｎｅ）、デカン（ｄｅｃａｎｅ）、ウンデカン（ｕｎｄｅｃａｎｅ）およびドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）のうち少なくとも一つを使用することについて具体的に説明する。

図６は回転数によるデカン（ｄｅｃａｎｅ）の濡れ量（ｗｅｔｔｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ）と液膜維持時間を説明するための図である。図７は回転数によるｎ－ブチルアセテートの濡れ量と液膜維持時間を説明するための図である。

図６を参照すると、ｘ軸には回転数（ＲＰＭ）が表示され、ｙ軸は濡れ量（単位：ｇ）と液膜維持時間（単位：ｓｅｃ）が表示される。

Ｄ１はデカンの乾燥時間を示すグラフである。Ｗ１はデカンの濡れ量を示すグラフである。

例えば、約２００ｓｅｃの液膜維持時間が必要であると仮定する。前述したように、移送チャンバ２２００の移送ロボットが第１工程チャンバＰＣ１から基板Ｗを取り出して第２工程チャンバＰＣ２に移動した後第２工程チャンバＰＣ２内に基板Ｗを投入する。第２工程チャンバＰＣ２で超臨界流体で処理される前まで、基板Ｗは濡れた状態を維持しなければならない。すなわち、基板Ｗ上には液膜が維持されていなければならない。約２００ｓｅｃの時間は移送チャンバ２２００の移送ロボットが基板Ｗを取り出し始めて、超臨界流体によって処理される前までの時間であり得る。

Ｄ１を参照すると、約２００ｓｅｃの液膜維持時間を作るためには基板Ｗの回転速度Ｒ１は約２４０ＲＰＭでなければならない。

Ｗ１を参照すると、基板Ｗの回転速度Ｒ１が約２４０ＲＰＭの場合、デカンの濡れ量ＷＴ１は約１ｇになる。

整理すれば、基板Ｗを２４０ＲＰＭで回転させながらデカンを基板Ｗ上に供給し、その結果、基板Ｗ上には約１ｇのデカンが液膜を維持しながら残る。約１ｇのデカンは約２００ｓｅｃ間液膜を維持する。

図７を参照すると、ｘ軸には回転数（ＲＰＭ）が表示され、ｙ軸は濡れ量（単位：ｇ）と液膜維持時間（単位：ｓｅｃ）が表示される。

反面、Ｄ２はｎ－ブチルアセテートの乾燥時間を示すグラフである。Ｗ２はｎ－ブチルアセテートの濡れ量を示すグラフである。

Ｄ２を参照すると、約２００ｓｅｃの液膜維持時間を作るためには基板Ｗの回転速度Ｒ２は約４５ＲＰＭでなければならない。

Ｗ２を参照すると、基板Ｗの回転速度Ｒ１が約４５ＲＰＭなら、ｎ－ブチルアセテートの濡れ量ＷＴ２は約７ｇになる。

整理すれば、基板Ｗを４５ＲＰＭで回転させながらｎ－ブチルアセテートを基板Ｗ上に供給し、その結果、基板Ｗ上には約７ｇのｎ－ブチルアセテートが液膜を維持しながら残る。約７ｇのｎ－ブチルアセテートが約２００ｓｅｃの間液膜を維持する。

図６および図７を参照すると、非極性リンス液として使用されるブタン（ｂｕｔａｎｅ）は、約１ｇだけでも約２００ｓｅｃの液膜維持時間を作ることができる。すなわち、ブタンはｎ－ブチルアセテートに比べて非常に少量でも、約２００ｓｅｃの液膜維持時間を作ることができる。また、超臨界流体によって除去されなければならないブタンの量が非常に少ないことがわかる。したがって、超臨界流体による処理工程時間を短縮させることができる。

ブタンがこのような特性を有する理由は、ｎ－ブチルアセテートに比べて蒸気圧が小さくおよび／または粘度が高いからである。ｎ－ブチルアセテートの蒸気圧は１．４１３ＫＰａであることに対して、ブタンの蒸気圧は０．１９９ＫＰａである。ｎ－ブチルアセテートの粘度は０．６９ｃＰであることに対して、ブタンの粘度は０．９２ｃＰである。ブタンの蒸気圧は相対的に小さくおよび／またはブタンの粘度は相対的に高いので、ｎ－ブチルアセテートに比べて乾燥が遅いため液膜維持に有利である。

このようなブタンと類似の特性を有するアルカン溶媒は、ノナン（ｎｏｎａｎｅ）、ウンデカン（ｕｎｄｅｃａｎｅ）およびドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）などがある。例えば、ドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）の蒸気圧は０．０１８Ｋｐａであり、粘度は１．３４ｃＰである。したがって、ブタンの代わりにノナン（ｎｏｎａｎｅ）、ウンデカン（ｕｎｄｅｃａｎｅ）およびドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）のうち少なくとも一つが使用できる。

のみならず、ノナン（ｎｏｎａｎｅ）、デカン（ｄｅｃａｎｅ）、ウンデカン（ｕｎｄｅｃａｎｅ）およびドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）のようなアルカン（ａｌｋａｎｅ）系の溶媒は分子構造が対称構造であるため、同じ非極性の超臨界二酸化炭素によってよく抽出される。

また、前述したアルカン（ａｌｋａｎｅ）系の溶媒は、有機現像液とよく混ざる特性も有する。したがって、有機現像液を非極性リンス液に容易に置換することができる。

このような点などを考慮して、ノナン（ｎｏｎａｎｅ）、デカン（ｄｅｃａｎｅ）、ウンデカン（ｕｎｄｅｃａｎｅ）およびドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）のうち少なくとも一つを、有機現像液と置換される非極性リンス液として使用する。

以下では図８ないし図１０を用いて、第１工程チャンバ（例えば、ＰＣ１）で行われる有機現像液処理段階（Ｓ１１０）および非極性リンス液処理段階（Ｓ１２０）をより具体的に説明する。

図８は本発明の一実施形態による基板処理方法を説明するための図である。

図８を参照すると、まず、基板Ｗを低い回転数（例えば、１０ｒｐｍ）で回転させながら基板Ｗ上に有機現像液を供給し始める（Ｓ５）。低い回転数で回転する区間（Ｓ５）は、例えば、１～２秒であり得る。

前述したように、基板Ｗはネガティブ感光膜が塗布された後、露光処理された状態であり得る。有機現像液はネガティブ感光膜を現像するためのものであり、例えば、ｎ－ブチルアセテート（ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）であり得る。

次に、基板Ｗを第１回転数ＲＰＭ１で回転させながら、基板Ｗ上に有機現像液を供給する（Ｓ１０）。

具体的には、第１回転数ＲＰＭ１は例えば、１０００～１５００ｒｐｍであり得、第１回転数ＲＰＭ１で回転する区間（Ｓ１０）は例えば、３～４秒であり得る。このように基板Ｗを速く回転させることによって、有機現像液を全面に広げることができる。また、この区間（Ｓ１０）で有機現像液はネガティブ感光膜と接触して現像が進行される。

次に、基板Ｗを第１回転数ＲＰＭ１より低い第２回転数ＲＰＭ２で回転させながら、基板Ｗに非極性リンス液を供給して有機現像液を非極性リンス液に置換する（Ｓ２０）。

具体的には、第２回転数ＲＰＭ２は例えば、５０～１５０ｒｐｍであり得、第２回転数ＲＰＭ２で回転する区間（Ｓ２０）は例えば、１０秒であり得る。

低回転数で回転する区間（Ｓ５）、第１回転数ＲＰＭ１で回転する区間（Ｓ１０）に続いて、第２回転数ＲＰＭ２で回転する区間（Ｓ２０）の一部にも、有機現像液は基板Ｗ上に供給されることができる。

有機現像液の供給を中止し、非極性リンス液を基板Ｗ上に供給し始め得る。図面符号ｄ１に示すように、有機現像液の供給中止と非極性リンス液の供給開始が同時に行われ得る。または図面符号ｄ２に示すように、有機現像液の供給中止と非極性リンス液の供給開始が一部オーバーラップし得る。

第２回転数ＲＰＭ２は第１回転数ＲＰＭ１または第３回転数ＲＰＭ３に比べて小さいので、非極性リンス液が有機現像液とよく混ざり得る。基板Ｗが速く回転する間非極性リンス液が供給される場合、基板Ｗの表面で非極性リンス液がバウンシング（ｂｏｕｎｃｉｎｇ）され得るため、非極性リンス液と有機現像液がよく混ざらないことがある。

また、非極性リンス液と有機現像液が十分に置換されるように、第２回転数ＲＰＭ２で回転する区間（Ｓ２０）は他の区間（例えば、Ｓ１０，Ｓ３０）に比べて十分に長い。

次に、基板Ｗを第２回転数ＲＰＭ２より高い第３回転数ＲＰＭ３で回転させながら、非極性リンス液を供給する（Ｓ３０）。

具体的には、第３回転数ＲＰＭ３は例えば、５００～６００ｒｐｍであり得、第３回転数ＲＰＭ３で有機現像液を供給する区間（Ｓ３０）は例えば、５～６秒であり得る。第３回転数ＲＰＭ３で回転させる時間は第２回転数ＲＰＭ２で回転させる時間より短い。Ｓ２０段階よりＳ３０段階で基板Ｗを速く回転させる理由は、有機現像液との反応により生成された感光膜反応物を除去するためである。

次に、基板を第２回転数ＲＰＭ２と第３回転数ＲＰＭ３の間の第４回転数ＲＰＭ４で回転させる（Ｓ４０）。

具体的には、第４回転数ＲＰＭ４は例えば、１５０～３００ｒｐｍであり得、第４回転数ＲＰＭ４で回転させる区間（Ｓ４０）は例えば、７～８秒であり得る。第４回転数ＲＰＭ４で回転させる時間は第３回転数ＲＰＭ３で回転させる時間より長い。Ｓ４０段階は、基板Ｗ上に非極性リンス液（デカン）の液膜を形成するための段階である。例えば、図６を用いて説明したように、基板Ｗを約２４０ｒｐｍで回転させることで約１ｇのデカン液膜を形成することができる。液膜を形成するための第４回転数ＲＰＭ４は、感光膜反応物を除去するための第３回転数ＲＰＭ３より小さい。

図面符号ｅ１に示すように、第４回転数ＲＰＭ４で回転する間非極性リンス液（デカン）を引き続き供給することもでき、図面符号ｅ２に示すように、第４回転数ＲＰＭ４で回転する間には非極性リンス液（デカン）の供給が中止され得る。図面符号ｅ１のような方式は基板Ｗの濡れ量を相対的に高めることができ、図面符号ｅ２のような方式は基板Ｗの濡れ量を相対的に下げることができる。すなわち、第４回転数ＲＰＭ４で回転する間に非極性リンス液の供給の有無は、濡れ量をどの程度に調節するかによって決定される。

また、図示したものとは異なり、Ｓ４０段階の前方一部でのみ非極性リンス液を供給しながら基板Ｗを第４回転数ＲＰＭ４で回転させ、後方一部では非極性リンス液を中断して基板Ｗを第４回転数ＲＰＭ４で回転させることができる。

図９は本発明の他の実施形態による基板処理方法を説明するための図である。説明の便宜上図８を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。

図８では基板Ｗを第２回転数ＲＰＭ２で回転しながら（Ｓ２０段階）、非極性リンス液に有機現像液を置換する。反面、図９では基板Ｗを第３回転数ＲＰＭ３で回転しながら（Ｓ３０段階）非極性リンス液に有機現像液を置換する。

Ｓ３０段階で非極性リンス液に有機現像液を置換すると、Ｓ２０段階で置換することに比べて、置換が容易に行われない。反面、Ｓ１０段階だけでなくＳ２０段階でも有機現像液によって現像が行われるので、現像時間を十分に確保することができる。

前述したように、Ｓ４０段階では非極性溶液（デカン）を引き続き供給したり、中止したり、一部期間でのみ供給することもできる。

図１０は本発明のまた他の実施形態による基板処理方法を説明するための図である。説明の便宜上図８および図９を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。

図８では基板Ｗを第２回転数ＲＰＭ２で回転しながら（Ｓ２０段階）、非極性リンス液に有機現像液を置換する。反面、図１０では有機現像液はＳ１０段階までのみ供給し、Ｓ２０段階の開始時点で有機現像液の供給を中断して非極性リンス液の供給を始める。

前述したように、Ｓ４０段階では非極性溶液（デカン）を引き続き供給したり、中止したり、一部期間でのみ供給することもできる。

なお、工程によっては、有機現像液を非極性リンス液に置換すること（図５、図８～図１０参照）と、有機現像液を非極性リンス液にしないことが同時に使用できる。このような場合を図１の基板処理装置を参照して説明する。

図１を参照すると、第１工程チャンバ（例えば、ＣＰ１）では第１基板上に有機現像液を供給して現像する。第２工程チャンバ（例えば、ＣＰ２）では第１基板を超臨界流体で処理する。移送チャンバ２２００の移送ロボットは、第１基板上に有機現像液が残留する状態で、第１基板を第１工程チャンバＣＰ１から第２工程チャンバＣＰ２に移送する。有機現像液は例えば、ｎ－ブチルアセテート（ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）である。

反面、第３工程チャンバ（例えば、ＣＰ３）は第２基板上に有機現像液を供給し、第２基板上の有機現像液を非極性リンス液に置換する（図５、図８～図１０参照）。第４工程チャンバ（例えば、ＣＰ４）は第２基板を超臨界流体で処理する。移送チャンバ２２００の移送ロボットは、第２基板上に非極性リンス液が残留する状態で、第２基板を第３工程チャンバＣＰ３から第４工程チャンバＣＰ４に移送する。有機現像液は例えば、ｎ－ブチルアセテート（ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）であり、非極性リンス液はデカンであり得る。

図６および図７を用いて説明したように、既に設定された液膜維持時間（例えば、２００ ｓｅｃ）を維持するために、例えば、ｎ－ブチルアセテートの濡れ量は約７ｇであり、デカンの濡れ量は約１ｇである。

したがって、第１工程チャンバＣＰ１から第２工程チャンバＣＰ２に移送される第１基板上の有機現像液の第１残留量は、第３工程チャンバＣＰ３から第４工程チャンバＣＰ４に移送される第２基板上の非極性リンス液の第２残留量より大きくてもよい。

また、第１工程チャンバＣＰ１で第１基板上の有機現像液の第１残留量を残すための第１液膜形成段階は、第１基板に有機現像液を供給しながら、第１基板を第１時間の間第１回転数で回転させることを含む。第３工程チャンバＣＰ３で第２基板上の非極性リンス液の第２残留量を残すための第２液膜形成段階は、第２基板に非極性リンス液を供給しながら、第２基板を第２時間の間第２回転数で回転させることを含む。

図６および図７を用いて説明したように、既に設定された液膜維持時間（例えば、２００ｓｅｃ）を維持するために、例えば、第１工程チャンバＣＰ１で第１基板を約４５ＲＰＭで回転し、第３工程チャンバＣＰ３で第２基板を約２４０ＲＰＭで回転させることがわかる。

したがって、第１液膜形成段階の第１回転数は、第２液膜形成段階の第２時間より小さくてもよい。なお、本明細書では有機現像液を非極性リンス液に置換することを中心に説明したが、これに限定されない。すなわち、現像液と感光膜の不要な追加反応を抑制できるリンス液であればいかなるものでも可能である。

以上と添付する図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、上記一実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。

１１０ 支持ユニット
１２０ 第１ノズル構造体
１２１ 第１ノズル
１２２ 第２ノズル
１３０ 第２ノズル構造体
１４０ 第３ノズル構造体
１０００ インデックスモジュール
１１００ ロードポート
１２００ 移送フレーム
２０００ 工程モジュール
２１００ バッファチャンバ
２２００ 移送チャンバ
２３００ 工程チャンバ

Claims (14)

1. 基板を第１回転数で回転させながら、前記基板上に有機現像液を供給する第１工程と、
   前記基板を前記第１回転数より低い第２回転数で回転させながら、前記基板に非極性リンス液を供給して前記有機現像液を前記非極性リンス液に置換する第２工程と、
   前記基板を前記第２回転数より高い第３回転数で回転させながら、前記非極性リンス液を供給する第３工程と、
   前記基板を前記第２回転数と前記第３回転数の間の第４回転数で回転させる第４工程とを含み、
   前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、前記第４工程の順序で実施される、基板処理方法。
2. 前記基板はネガティブ感光膜が塗布された後、露光処理された状態で提供され、
   前記有機現像液はｎ－ブチルアセテート（ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）である、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記非極性リンス液の蒸気圧は、前記有機現像液の蒸気圧より小さい、請求項２に記載の基板処理方法。
4. 前記非極性リンス液の粘度は、前記有機現像液の粘度より高い、請求項２に記載の基板処理方法。
5. 前記非極性リンス液はノナン（ｎｏｎａｎｅ）、デカン（ｄｅｃａｎｅ）、ウンデカン（ｕｎｄｅｃａｎｅ）およびドデカン（ｄｏｄｅｃａｎｅ）のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載の基板処理方法。
6. 前記基板を第２回転数で回転させながら前記基板に非極性リンス液を供給する前に、前記基板を第２回転数で回転させながら前記基板上に有機現像液を供給することをさらに含む、請求項１に記載の基板処理方法。
7. 前記基板を第２回転数で回転させる時間は、前記基板を第３回転数で回転させる時間より長い、請求項１に記載の基板処理方法。
8. 前記有機現像液を供給する第１ノズルと、前記非極性リンス液を供給する第２ノズルは一つのアーム（ａｒｍ）に設けられる、請求項１に記載の基板処理方法。
9. 前記基板上に前記非極性リンス液が残留した状態で、前記基板を超臨界流体で処理するための工程チャンバに移動させることをさらに含む、請求項１に記載の基板処理方法。
10. 露光処理された感光膜が形成された基板を第１回転数で回転させながら、有機現像液を供給する第１段階と、
    前記基板を前記第１回転数より低い第２回転数に減速させる第２段階と、
    前記基板を前記第２回転数より高い第３回転数に高め、前記有機現像液との反応により生成された感光膜反応物を除去する第３段階とを含み、
    前記基板はネガティブ感光膜が塗布された後、露光処理された状態で提供され、
    前記有機現像液はｎ－ブチルアセテート（ｎ－ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）であり、
    前記第２段階で、前記基板上にリンス液を供給して前記有機現像液を前記リンス液に置換し、
    前記リンス液の蒸気圧は前記有機現像液の蒸気圧より小さいか、または前記リンス液の粘度は前記有機現像液の粘度より高い、基板処理方法。
11. 基板を有機現像液で処理する第１工程チャンバと、
    前記基板を超臨界流体で処理する第２工程チャンバと、
    前記基板を第１工程チャンバから前記第２工程チャンバに移動させる移送ロボットとを含み、
    前記第１工程チャンバは、
    前記基板を第１回転数で回転させながら、前記基板上に有機現像液を供給する第１工程と、
    前記基板を前記第１回転数より低い第２回転数で回転させながら、前記基板にリンス液を供給して前記有機現像液を前記リンス液に置換する第２工程と、
    前記基板を前記第２回転数より高い第３回転数で回転させながら、前記リンス液を供給する第３工程と
    前記基板を前記第２回転数と前記第３回転数の間の第４回転数で回転させ第４工程とを含み、
    前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、前記第４工程の順序で実施される、基板処理装置。
12. 前記第１工程チャンバは、
    前記基板を第２回転数で回転させながら前記基板にリンス液を供給する前に、前記基板を第２回転数で回転させながら前記基板上に有機現像液を供給する、請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 前記基板を第２回転数で回転させる時間は、前記基板を第３回転数で回転させる時間より長い、請求項１１に記載の基板処理装置。
14. 前記有機現像液を供給する第１ノズルと、前記リンス液を供給する第２ノズルは一つのアーム（ａｒｍ）に設けられる、請求項１１に記載の基板処理装置。