KR102216497B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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요스케 하나와
다이 우에다
유타 사사키
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 상의 패턴의 도괴를 저감시키는 것이 가능한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명에 관련된 기판 처리 방법은, 기판 (W) 의 패턴 형성면에, 융해 상태의 승화성 물질을 포함하는 처리액을 공급하는 공급 공정 S13 과, 상기 처리액을, 상기 패턴 형성면 상에서 응고시켜 응고체 (63) 를 형성하는 응고 공정 S14 와, 응고체 (63) 를 승화시켜, 상기 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 공정 S15 와, 응고체 (63) 의 승화시에, 승화 계면에 석출되는 유기물을 제거하는 유기물 제거 공정 S16, S17 을 포함하고, 유기물 제거 공정 S16, S17 은, 승화 공정 S15 와 적어도 중복되어 실시되는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
본 발명은, 반도체 기판, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판 등의 각종 기판 (이하, 「기판」 이라고 한다) 에 부착된 액체를 기판으로부터 제거하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 전자 부품의 제조 공정에서는, 액체를 사용하는 여러 가지 습식 처리를 기판에 실시한 후, 이에 의해 기판에 부착된 액체를 제거하기 위한 건조 처리를 기판에 대해 실시한다.
습식 처리로는, 기판 표면의 오염 물질을 제거하는 세정 처리를 들 수 있다. 예를 들어, 드라이 에칭 공정에 의해, 요철을 갖는 미세한 패턴을 형성한 기판 표면에는, 반응 부생성물 (에칭 잔류물) 이 존재하고 있다. 또, 에칭 잔류물 외에, 기판 표면에는 금속 불순물이나 유기 오염 물질 등이 부착되어 있는 경우가 있고, 이들 물질을 제거하기 위해, 기판에 세정액을 공급하는 등의 세정 처리를 실시한다.
또, 세정 처리 후에는, 세정액을 린스액에 의해 제거하는 린스 처리와, 린스액을 건조시키는 건조 처리가 실시된다. 린스 처리로는, 세정액이 부착된 기판 표면에 대해 탈이온수 (DIW : Deionized Water) 등의 린스액을 공급하여, 기판 표면의 세정액을 제거하는 린스 처리를 들 수 있다. 그 후, 린스액을 제거함으로써 기판을 건조시키는 건조 처리를 실시한다.
최근, 기판에 형성되는 패턴의 미세화에 수반하여, 요철을 갖는 패턴의 볼록부에 있어서의 애스펙트비 (패턴 볼록부에 있어서의 높이와 폭의 비) 가 커지고 있다. 이 때문에, 건조 처리시, 패턴의 오목부에 들어간 세정액이나 린스액 등의 액체와, 액체에 접하는 기체와의 경계면에 작용하는 표면 장력이, 패턴 중의 인접하는 볼록부끼리를 끌어당겨 도괴시키는, 이른바 패턴 도괴의 문제가 있다.
이와 같은 표면 장력에서 기인하는 패턴의 도괴의 방지를 목적으로 한 건조 기술로서 예를 들어, 하기 특허문헌 1 에는, 구조체 (패턴) 가 형성된 기판에 용액을 접촉시키고, 당해 용액을 고체로 변화시켜 패턴의 지지체로 하고, 당해 지지체를 고상으로부터 기상으로, 액상을 거치는 일 없이 변화시켜 제거하는 방법이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 1 에는, 지지재로서, 메타크릴계 수지 재료, 스티렌계 수지 재료 및 불화탄소계 재료 중 적어도 어느 것을 사용하는 것이 개시되어 있다.
또, 특허문헌 2 및 특허문헌 3 에는, 기판 상에 승화성 물질의 용액을 공급하고, 용액 중의 용매를 건조시켜 기판 상을 고상의 승화성 물질로 채우고, 승화성 물질을 승화시키는 건조 기술이 개시되어 있다. 이들 특허문헌에 의하면, 고체와, 고체에 접하는 기체의 경계면에는 표면 장력이 작용하지 않기 때문에, 표면 장력에서 기인하는 패턴의 도괴를 억제할 수 있다고 되어 있다.
또, 특허문헌 4 에는, 액체가 부착된 기판에 터셔리부탄올 (t-부탄올) 의 융액을 공급하고, 기판 상에서 t-부탄올을 응고시켜 응고체를 형성한 후, 응고체를 승화시켜 제거하는 건조 기술이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2013-16699호 일본 공개특허공보 2012-243869호 일본 공개특허공보 2013-258272호 일본 공개특허공보 2015-142069호
그러나, 특허문헌 1 ∼ 4 에 개시된 건조 기술에서도, 예를 들어, 미세하고 또한 애스펙트비가 높은 (즉, 볼록 패턴의 폭에 대해, 볼록 패턴의 높이가 보다 높은) 패턴을 갖는 기판에 대해, 패턴 도괴의 추가적인 방지를 할 수 없다는 과제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 기판 상의 패턴의 도괴를 저감시키는 것이 가능한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본원 발명자 등은 승화성 물질을 포함하는 처리액 중에 불순물로서의 유기물이 포함되는 경우, 이 유기물에서 기인하여 패턴 도괴가 발생하는 것을 알아내었다. 즉, 유기물을 포함하는 처리액의 응고체에 있어서 승화성 물질이 승화될 때, 유기물은 승화되는 일 없이 석출된다. 또한 석출된 유기물끼리의 상호 작용에 의해 응집 상태가 될 때, 패턴에 대해서도 인력이 작용하고, 이로써 패턴 도괴가 발생하는 것을 알아내었다.
본 발명에 관련된 기판 처리 방법은, 상기의 과제를 해결하기 위해, 기판의 패턴 형성면에, 승화성 물질을 포함하는 처리액을 공급하는 공급 공정과, 상기 처리액을, 상기 패턴 형성면 상에서 응고시켜 응고체를 형성하는 응고 공정과, 상기 응고체를 승화시켜, 상기 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 공정과, 상기 응고체의 승화시에, 당해 응고체의 승화 계면에 석출되는 유기물을 제거하는 유기물 제거 공정을 포함하고, 상기 유기물 제거 공정은, 상기 승화 공정과 적어도 일부 중복되어 실시되는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성에 의하면, 예를 들어, 기판의 패턴 형성면 상에 액체가 존재하는 경우에, 동결 건조 (또는 승화 건조) 의 원리에 의해, 패턴의 도괴를 방지하면서 당해 액체의 제거를 가능하게 한다. 구체적으로는, 상기 공급 공정에 있어서, 기판의 패턴 형성면에 처리액을 공급함으로써, 상기 액체를 처리액으로 치환한다. 다음으로, 응고 공정에 있어서, 처리액을 응고시켜 응고체를 형성한다. 또한, 승화 공정에 있어서, 응고체를 승화시킴으로써, 패턴 형성면으로부터 응고체를 제거한다. 응고체가 승화되는 것은, 승화성 물질이 포함되어 있는 것에서 기인한다. 승화성 물질은, 고체로부터 액체를 거치는 일 없이 기체로 상태 변화하므로, 기판 상에 형성된 패턴에 대해 표면 장력을 미치는 일이 없다. 그 결과, 기판 상에 형성된 패턴의 도괴를 방지할 수 있다. 여기서, 상기 구성에 있어서는, 승화 공정과 적어도 일부 중복되어, 유기물을 제거하기 위한 유기물 제거 공정이 실시된다. 유기물은 응고체의 승화시에 승화 계면으로부터 석출되는 것이지만, 당해 유기물이 응집 상태가 될 때, 유기물의 인력이 패턴에 작용하여 패턴의 도괴를 일으킨다. 유기물 제거 공정은, 승화 계면으로부터 석출된 유기물끼리가 상호 작용에 의해 응집 상태가 되기 전에 이것을 제거하는 것이고, 이로써 패턴의 도괴를 더욱 저감시킬 수 있다.
여기서, 상기 「승화성」 이란, 단체, 화합물 혹은 혼합물이 액체를 거치지 않고 고체로부터 기체, 또는 기체로부터 고체로 상전이하는 특성을 갖는 것을 의미하고, 「승화성 물질」 이란 그러한 승화성을 갖는 물질을 의미한다. 또, 상기 「패턴 형성면」 이란, 평면상, 곡면상 또는 요철상 중 어느 것에 관계없이, 기판에 있어서, 임의의 영역에 요철 패턴이 형성되어 있는 면을 의미한다. 상기 「응고체」 란, 액체 상태의 처리액이 고화된 것으로서, 예를 들어, 기판 상에 존재하고 있는 액체가 처리액과 혼합된 상태로 응고된 경우에는, 당해 액체도 포함할 수 있는 것이다. 상기 「승화 계면」 이란, 응고체에 있어서, 승화성 물질의 승화가 발생하고 있는 고기 (固氣) 계면으로서, 물체와 접하지 않은 자유 표면 (또는 영역) 을 의미한다.
상기 구성에 있어서, 상기 유기물 제거 공정은, 상기 승화 공정의 개시 전, 개시시 또는 공정 중에 실시해도 된다.
또 상기 구성에 있어서, 상기 유기물 제거 공정은, 상기 승화 공정의 공정 중, 종료시 또는 종료 후에 종료해도 된다.
또한 상기 구성에 있어서, 상기 유기물 제거 공정은 연속해서 실시해도 된다.
또 상기 구성에 있어서, 상기 승화 공정은, 상기 응고 공정 중에 개시해도 된다. 이로써, 응고 공정 중에 응고된 응고체를, 응고 공정이 종료하기 전부터 승화시킬 수 있어, 기판의 처리 시간의 단축이 도모된다. 또, 유기물 제거 공정도, 승화 공정과 적어도 일부 중복되어 실시되는 것이기 때문에, 유기물 제거 공정도 응고 공정 중에 개시할 수 있다. 그 결과, 기판의 처리 시간을 더욱 단축할 수 있다.
또, 상기의 구성에 있어서, 상기 유기물 제거 공정은, 상기 승화 공정에 있어서의 응고체의 승화 계면에 자외선을 조사하는 공정인 것이 바람직하다. 자외선을, 응고체에 있어서의 승화성 물질의 승화 계면에 조사함으로써, 승화 계면에서 승화되지 않고 석출되는 유기물을 분해 제거할 수 있다.
또, 상기의 구성에 있어서, 상기 유기물 제거 공정은, 상기 승화 공정에 있어서의 응고체의 승화 계면에 오존 가스를 접촉시키는 공정인 것이 바람직하다. 오존 가스를, 응고체에 있어서의 승화성 물질의 승화 계면에 접촉시킴으로써, 승화 계면에서 승화되지 않고 석출되는 유기물을 분해 제거할 수 있다.
본 발명의 기판 처리 장치는, 상기의 과제를 해결하기 위해, 상기 기판 처리 방법에 사용되는 기판 처리 장치로서, 기판의 패턴 형성면에, 승화성 물질을 포함하는 처리액을 공급하는 공급 수단과, 상기 처리액을, 상기 패턴 형성면 상에서 응고시켜 응고체를 형성하는 응고 수단과, 상기 응고체를 승화시켜, 상기 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 수단과, 상기 응고체의 승화시에, 당해 응고체의 승화 계면에 석출되는 유기물을 제거하는 유기물 제거 수단을 구비하고, 상기 유기물 제거 수단은, 적어도, 상기 승화 수단에 의한 승화 중의 응고체에 대해 유기물의 제거를 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성에 의하면, 예를 들어, 기판의 패턴 형성면 상에 액체가 존재하는 경우에, 동결 건조 (또는 승화 건조) 의 원리에 의해, 패턴의 도괴를 방지하면서 당해 액체의 제거를 가능하게 한다. 구체적으로는, 상기 공급 수단이, 기판의 패턴 형성면에 처리액을 공급함으로써, 상기 액체를 처리액으로 치환한다. 다음으로, 응고 수단이 처리액을 응고시켜 응고체를 형성한다. 또한, 승화 수단이 응고체를 승화시킴으로써, 패턴 형성면으로부터 응고체를 제거한다. 응고체가 승화되는 것은, 승화성 물질이 포함되어 있는 것에서 기인한다. 승화성 물질은, 고체로부터 액체를 거치는 일 없이 기체로 상태 변화하므로, 기판 상에 형성된 패턴에 대해 표면 장력을 미치는 일이 없다. 그 결과, 기판 상에 형성된 패턴의 도괴를 방지할 수 있다. 여기서, 상기 구성에 있어서 유기물 제거 수단은, 적어도 승화 중의 응고체에 대해 유기물의 제거를 실시한다. 유기물은 응고체에 있어서의 승화성 물질의 승화시에 승화 계면으로부터 석출되는 것이지만, 당해 유기물끼리의 상호 작용에 의해 응집 상태가 될 때, 유기물의 인력이 패턴에 작용하여 패턴의 도괴를 일으킨다. 유기물 제거 수단은, 승화 계면으로부터 석출된 유기물이 응집 상태가 되기 전에 이것을 제거하는 것이고, 이로써 패턴의 도괴를 더욱 저감시킬 수 있다.
본 발명은 상기에 설명한 수단에 의해, 이하에 서술하는 바와 같은 효과를 발휘한다.
즉, 본 발명에 의하면, 예를 들어, 기판의 패턴 형성면 상에 액체가 존재하는 경우에, 당해 액체를, 승화성 물질을 포함하는 처리액으로 치환한 후, 당해 처리액을 응고시켜 응고체를 형성시킨 후에, 당해 응고체를 승화시킨다. 그 때문에, 기판 상에 형성된 패턴에 대해 표면 장력을 미치는 일이 없어, 당해 패턴의 도괴를 저감시킬 수 있다. 또한, 승화 중의 응고체에 있어서 승화 계면으로부터 석출되는 유기물을 미리 제거함으로써, 당해 유기물이 상호 작용에 의해 응집 상태가 될 때에 패턴에 인력이 작용하는 것을 방지하여, 패턴 도괴의 발생을 더욱 저감시킬 수 있다. 즉, 본 발명은, 종래와 비교하여, 패턴의 도괴를 더욱 저감시키면서, 기판 표면을 양호하게 건조 처리하는 것이 가능한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치를 나타내는 개략 평면도이다.
도 3 은, 상기 기판 처리 장치에 있어서의 제어 유닛의 개략 구성을 나타내는 설명도이다.
도 4(a) 는, 상기 기판 처리 장치에 있어서의 건조 보조액 저류부의 개략 구성을 나타내는 블록도이고, 동 도면 (b) 는 당해 건조 보조액 저류부의 구체적 구성을 나타내는 설명도이다.
도 5 는, 상기 기판 처리 장치에 있어서의 기체 탱크의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6 은, 상기 기판 처리 장치를 사용한 기판 처리 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 7 은, 상기 기판 처리 방법의 각 공정에 있어서의 기판의 모습을 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 9 는, 상기 기판 처리 장치를 나타내는 개략 평면도이다.
도 10 은, 상기 기판 처리 장치를 사용한 기판 처리 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 11 은, 상기 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 방법의 각 공정에 있어서의 기판의 모습을 나타내는 도면이다.
(제 1 실시형태)
본 발명의 제 1 실시형태에 대해 이하에 설명한다.
도 1 은, 본 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 개략을 나타내는 설명도이다. 도 2 는, 기판 처리 장치 (1) 의 내부 구성을 나타내는 개략 평면도이다. 또한, 각 도면에 있어서는, 도시된 것의 방향 관계를 명확하게 하기 위해, 적절히 XYZ 직교 좌표축을 표시한다. 도 1 및 도 2 에 있어서, XY 평면은 수평면을 나타내고, +Z 방향은 연직 상향을 나타낸다.
기판 처리 장치 (1) 는, 예를 들어, 각종 기판의 처리에 사용할 수 있다. 상기 「기판」 이란, 반도체 기판, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판 등의 각종 기판을 말한다. 본 실시형태에서는, 기판 처리 장치 (1) 를 반도체 기판 (이하, 「기판 (W)」 이라고 한다) 의 처리에 사용하는 경우를 예로 하여 설명한다.
또, 기판 (W) 으로는, 일방 주면에만 회로 패턴 등 (이하 「패턴」 이라고 기재한다) 이 형성되어 있는 것을 예로 하고 있다. 여기서, 패턴이 형성되어 있는 면을 「패턴 형성면」 혹은 「표면」 이라고 칭하고, 그 반대측의 패턴이 형성되어 있지 않은 주면을 「이면」 이라고 칭한다. 또한 하방으로 향해진 기판의 면을 「하면」 이라고 칭하고, 상방으로 향해진 기판의 면을 「상면」 이라고 칭한다. 또한, 이하에 있어서는 상면을 표면으로서 설명한다.
기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 에 부착되어 있는 파티클 등의 오염 물질을 제거하기 위한 세정 처리 (린스 처리를 포함한다), 및 세정 처리 후의 건조 처리에 사용되는 매엽식 (枚葉式) 의 기판 처리 장치이다. 또한, 도 1 및 도 2 에는, 건조 처리에 사용하는 부위만이 나타나고, 세정 처리에 사용하는 세정용의 노즐 등이 도시되어 있지 않지만, 기판 처리 장치 (1) 는 당해 노즐 등을 구비하고 있어도 된다.
<1-1 기판 처리 장치의 구성>
먼저, 기판 처리 장치 (1) 의 구성에 대해, 도 1 및 도 2 에 기초하여 설명한다.
기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 을 수용하는 용기인 챔버 (11) 와, 기판 (W) 을 유지하는 기판 유지 수단 (51) 과, 기판 처리 장치 (1) 의 각 부를 제어하는 제어 유닛 (13) 과, 기판 유지 수단 (51) 에 유지되는 기판 (W) 에 처리액으로서의 건조 보조액을 공급하는 처리액 공급 수단 (공급 수단) (21) 과, 기판 유지 수단 (51) 에 유지되는 기판 (W) 에 IPA 를 공급하는 IPA 공급 수단 (31) 과, 기판 유지 수단 (51) 에 유지되는 기판 (W) 에 기체를 공급하는 기체 공급 수단 (응고 수단, 승화 수단) (41) 과, 기판 유지 수단 (51) 에 유지되는 기판 (W) 에 공급되고, 기판 (W) 의 주연부 외측에 배출되는 IPA 나 건조 보조액 등을 포집하는 비산 방지 컵 (12) 과, 기판 처리 장치 (1) 의 각 부의 후술하는 아암을 각각 독립적으로 선회 구동시키는 선회 구동부 (14) 와, 챔버 (11) 의 내부를 감압하는 감압 수단 (71) 과, 자외선을 조사하는 자외선 조사 수단 (유기물 제거 수단) (81) 을 적어도 구비한다. 또, 기판 처리 장치 (1) 는 기판 반입출 수단, 척 핀 개폐 기구 및 습식 세정 수단을 구비한다 (모두 도시 생략). 기판 처리 장치 (1) 의 각 부에 대해 이하에 설명한다.
기판 유지 수단 (51) 은, 회전 구동부 (52) 와, 스핀 베이스 (53) 와, 척 핀 (54) 을 구비한다. 스핀 베이스 (53) 는, 기판 (W) 보다 약간 큰 평면 사이즈를 가지고 있다. 스핀 베이스 (53) 의 둘레 가장자리부 부근에는, 기판 (W) 의 둘레 가장자리부를 파지하는 복수개의 척 핀 (54) 이 수직 형성되어 있다. 척 핀 (54) 의 설치수는 특별히 한정되지 않지만, 원형상의 기판 (W) 을 확실하게 유지하기 위해, 적어도 3 개 이상 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 스핀 베이스 (53) 의 둘레 가장자리부를 따라 등간격으로 3 개 배치한다 (도 2 참조). 각각의 척 핀 (54) 은, 기판 (W) 의 둘레 가장자리부를 하방에서 지지하는 기판 지지 핀과, 기판 지지 핀에 지지된 기판 (W) 의 외주 단면 (端面) 을 압압 (押壓) 하여 기판 (W) 을 유지하는 기판 유지 핀을 구비하고 있다.
각각의 척 핀 (54) 은, 기판 유지 핀이 기판 (W) 의 외주 단면을 압압하는 압압 상태와, 기판 유지 핀이 기판 (W) 의 외주 단면으로부터 멀어지는 해방 상태 사이에서 전환 가능하게 되어 있고, 장치 전체를 제어하는 제어 유닛 (13) 으로부터의 동작 지령에 따라 상태 전환이 실행된다.
보다 상세하게는, 스핀 베이스 (53) 에 대해 기판 (W) 을 반입출할 때에는, 각각의 척 핀 (54) 을 해방 상태로 하고, 기판 (W) 에 대해 후술하는 세정 처리로부터 승화 처리까지의 기판 처리를 실시할 때에는, 각각의 척 핀 (54) 을 압압 상태로 한다. 척 핀 (54) 을 압압 상태로 하면, 척 핀 (54) 은 기판 (W) 의 둘레 가장자리부를 파지하여, 기판 (W) 이 스핀 베이스 (53) 로부터 소정 간격을 두고 수평 자세 (XY 면) 로 유지된다. 이로써, 기판 (W) 은, 그 표면 (Wf) 을 상방을 향한 상태에서 수평으로 유지된다.
이와 같이 본 실시형태에서는, 스핀 베이스 (53) 와 척 핀 (54) 으로 기판 (W) 을 유지하고 있지만, 기판 유지 방식은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판 (W) 의 이면 (Wb) 을 스핀 척 등의 흡착 방식에 의해 유지하도록 해도 된다.
스핀 베이스 (53) 는, 회전 구동부 (52) 에 연결된다. 회전 구동부 (52) 는, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 Z 방향을 따른 축 (Al) 둘레로 회전한다. 회전 구동부 (52) 는, 공지된 벨트, 모터 및 회전축에 의해 구성된다. 회전 구동부 (52) 가 축 (Al) 둘레로 회전하면, 이것에 수반하여 스핀 베이스 (53) 의 상방에서 척 핀 (54) 에 의해 유지되는 기판 (W) 도, 스핀 베이스 (53) 와 함께 축 (Al) 둘레로 회전한다.
다음으로, 처리액 공급 수단 (21) (공급 수단) 에 대해 설명한다.
처리액 공급 수단 (21) 은, 기판 (W) 의 패턴 형성면에 건조 보조액 (처리액) 을 공급하는 유닛이고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 노즐 (22) 과, 아암 (23) 과, 선회축 (24) 과, 배관 (25) 과, 밸브 (26) 와, 처리액 저류부 (27) 를 적어도 구비한다.
처리액 저류부 (27) 는, 도 4(a) 및 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 처리액 저류 탱크 (271) 와, 처리액 저류 탱크 (271) 내의 건조 보조액을 교반하는 교반부 (277) 와, 처리액 저류 탱크 (271) 를 가압하여 건조 보조액을 송출하는 가압부 (274) 와, 처리액 저류 탱크 (271) 내의 건조 보조액을 가열하는 온도 조정부 (272) 를 적어도 구비한다. 또한, 도 4(a) 는 처리액 저류부 (27) 의 개략 구성을 나타내는 블록도이고, 동 도면 (b) 는 당해 처리액 저류부 (27) 의 구체적 구성을 나타내는 설명도이다.
교반부 (277) 는, 처리액 저류 탱크 (271) 내의 건조 보조액을 교반하는 회전부 (279) 와, 회전부 (279) 의 회전을 제어하는 교반 제어부 (278) 를 구비한다. 교반 제어부 (278) 는 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있다. 회전부 (279) 는, 회전축의 선단 (도 5 에 있어서의 회전부 (279) 의 하단) 에 프로펠러상의 교반 날개를 구비하고 있고, 제어 유닛 (13) 이 교반 제어부 (278) 에 동작 지령을 실시하여, 회전부 (279) 가 회전함으로써, 교반 날개가 건조 보조액을 교반하여, 건조 보조액 중의 건조 보조 물질 등의 농도 및 온도를 균일화한다.
또, 처리액 저류 탱크 (271) 내의 건조 보조액의 농도 및 온도를 균일하게 하는 방법으로는, 전술한 방법에 한정되지 않고, 별도 순환용의 펌프를 형성하여 건조 보조액을 순환하는 방법 등, 공지된 방법을 사용할 수 있다.
가압부 (274) 는, 처리액 저류 탱크 (271) 내를 가압하는 기체의 공급원인 질소 가스 탱크 (275), 질소 가스를 가압하는 펌프 (276) 및 배관 (273) 에 의해 구성된다. 질소 가스 탱크 (275) 는 배관 (273) 에 의해 처리액 저류 탱크 (271) 와 관로 접속되어 있고, 또 배관 (273) 에는 펌프 (276) 가 개재 삽입되어 있다. 펌프 (276) 는 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있다. 펌프 (276) 는, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 질소 가스 탱크 (275) 에 저류되어 있는 질소 가스를, 배관 (273) 을 통해서 처리액 저류 탱크 (271) 에 공급하여, 당해 처리액 저류 탱크 (271) 내의 기압 조정을 실시하는 것이다. 제어 유닛 (13) 에 의한 펌프 (276) 의 제어는, 처리액 저류 탱크 (271) 내에 형성되고, 또한 제어 유닛 (13) 에 전기적으로 접속되어 있는 기압 센서 (도시 생략) 의 검출값에 기초하여 실시된다. 이로써, 처리액 저류 탱크 (271) 내의 기압을 대기압보다 높은 소정의 기압으로 유지할 수 있다.
온도 조정부 (272) 는 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있고, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 처리액 저류 탱크 (271) 에 저류되어 있는 건조 보조액을 가열하여 온도 조정을 실시하는 것이다. 온도 조정은, 건조 보조액의 액온이, 당해 건조 보조액에 포함되는 건조 보조 물질 (승화성 물질. 상세한 것에 대해서는 후술한다) 의 융점 이상이 되도록 실시되면 된다. 이로써, 건조 보조 물질의 융해 상태를 유지할 수 있다. 또한, 온도 조정의 상한으로는, 비점보다 낮은 온도인 것이 바람직하다. 또, 온도 조정부 (272) 로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 저항 가열 히터나, 펠티에 소자, 온도 조정한 물을 통하게 한 배관 등, 공지된 온도 조정 기구를 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 온도 조정부 (272) 는 임의의 구성이다. 예를 들어, 기판 처리 장치 (1) 의 설치 환경이 승화성 물질의 융점보다 고온의 환경에 있는 경우에는, 당해 승화성 물질의 융해 상태를 유지할 수 있기 때문에, 건조 보조액의 가열은 필요하지 않게 된다. 그 결과, 온도 조정부 (272) 를 생략할 수 있다.
도 1 로 되돌아간다. 처리액 저류부 (27) (보다 상세하게는, 처리액 저류 탱크 (271)) 는, 배관 (25) 을 통해서, 노즐 (22) 과 관로 접속되어 있고, 배관 (25) 의 경로 도중에는 밸브 (26) 가 개재 삽입된다.
밸브 (26) 는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있고, 통상은 폐전되어 있다. 또, 밸브 (26) 의 개폐도, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 제어된다. 그리고, 제어 유닛 (13) 이 처리액 공급 수단 (21) 에 동작 지령을 실시하고, 밸브 (26) 를 개전하면, 가압되어 있는 처리액 저류 탱크 (271) 내로부터 건조 보조액이 압송되고, 배관 (25) 을 통해서 노즐 (22) 로부터 토출된다. 이로써, 건조 보조액을 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급할 수 있다. 또한, 처리액 저류 탱크 (271) 는, 전술한 바와 같이 질소 가스에 의한 압력을 사용하여 건조 보조액을 압송하기 때문에, 기밀하게 구성되는 것이 바람직하다.
노즐 (22) 은, 수평으로 연장 형성된 아암 (23) 의 선단부에 장착되어 있고, 스핀 베이스 (53) 의 상방에 배치된다. 아암 (23) 의 후단부는, Z 방향으로 연장 형성된 선회축 (24) 에 의해 축 (J1) 둘레로 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고, 선회축 (24) 은 챔버 (11) 내에 고정 설치된다. 선회축 (24) 을 통해서, 아암 (23) 은 선회 구동부 (14) 와 연결된다. 선회 구동부 (14) 는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속하고, 제어 유닛 (13) 으로부터의 동작 지령에 의해 아암 (23) 을 축 (J1) 둘레로 회동 (回動) 시킨다. 아암 (23) 의 회동에 수반하여, 노즐 (22) 도 이동한다.
노즐 (22) 은, 도 2 에 실선으로 나타내는 바와 같이, 통상은 기판 (W) 의 둘레 가장자리부보다 외측이며, 비산 방지 컵 (12) 보다 외측의 퇴피 위치 (P1) 에 배치된다. 아암 (23) 이 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 회동하면, 노즐 (22) 은 화살표 (AR1) 의 경로를 따라 이동하고, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 중앙부 (축 (A1) 또는 그 근방) 의 상방 위치에 배치된다.
도 1 로 되돌아간다. 다음으로, IPA 공급 수단 (31) 에 대해 설명한다. IPA 공급 수단 (31) 은, 기판 (W) 에 IPA (이소프로필알코올) 를 공급하는 유닛이고, 노즐 (32) 과, 아암 (33) 과, 선회축 (34) 과, 배관 (35) 과, 밸브 (36) 와, IPA 탱크 (37) 를 구비한다.
IPA 탱크 (37) 는, 배관 (35) 을 통해서, 노즐 (32) 과 관로 접속되어 있고, 배관 (35) 의 경로 도중에는 밸브 (36) 가 개재 삽입된다. IPA 탱크 (37) 에는, IPA 가 저류되어 있고, 도시되지 않은 가압 수단에 의해 IPA 탱크 (37) 내의 IPA 가 가압되고, 배관 (35) 으로부터 노즐 (32) 방향으로 IPA 가 보내진다. 또한, 가압 수단은, 펌프 등에 의한 가압 외에, 기체를 IPA 탱크 (37) 내에 압축 저류함으로써도 실현할 수 있기 때문에, 어느 가압 수단을 사용해도 된다.
밸브 (36) 는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있고, 통상은, 폐전되어 있다. 밸브 (36) 의 개폐는, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 제어된다. 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 밸브 (36) 가 개전되면, IPA 가 배관 (35) 을 지나, 노즐 (32) 로부터 기판 (W) 의 표면 (Wf) 으로 공급된다.
노즐 (32) 은, 수평으로 연장 형성된 아암 (33) 의 선단부에 장착되고, 스핀 베이스 (53) 의 상방에 배치된다. 아암 (33) 의 후단부는, Z 방향으로 연장 형성된 선회축 (34) 에 의해 축 (J2) 둘레로 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고, 선회축 (34) 은 챔버 (11) 내에 고정 설치된다. 아암 (33) 은, 선회축 (34) 을 통해서 선회 구동부 (14) 에 연결된다. 선회 구동부 (14) 는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속하고, 제어 유닛 (13) 으로부터의 동작 지령에 의해 아암 (33) 을 축 (J2) 둘레로 회동시킨다. 아암 (33) 의 회동에 수반하여, 노즐 (32) 도 이동한다.
도 2 에 실선으로 나타내는 바와 같이, 노즐 (32) 은, 통상은 기판 (W) 의 둘레 가장자리부보다 외측이며, 비산 방지 컵 (12) 보다 외측의 퇴피 위치 (P2) 에 배치된다. 아암 (33) 이 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 회동하면, 노즐 (32) 은 화살표 (AR2) 의 경로를 따라 이동하고, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 중앙부 (축 (A1) 또는 그 근방) 의 상방 위치에 배치된다.
또한, 본 실시형태에서는, IPA 공급 수단 (31) 에 있어서 IPA 를 사용하지만, 본 발명은, 건조 보조 물질 및 탈이온수 (DIW : Deionized Water) 에 대해 용해성을 갖는 액체이면 되고, IPA 에 한정되지 않는다. 본 실시형태에 있어서의 IPA 의 대체로는, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 벤젠, 사염화탄소, 클로로포름, 헥산, 데칼린, 테트랄린, 아세트산, 시클로헥산올, 에테르, 또는 하이드로플루오로에테르 (Hydro Fluoro Ether) 등을 들 수 있다.
도 1 로 되돌아간다. 다음으로, 기체 공급 수단 (41) 에 대해 설명한다. 기체 공급 수단 (41) 은, 기판 (W) 에 기체를 공급하는 유닛이고, 노즐 (42) 과, 아암 (43) 과, 선회축 (44) 과, 배관 (45) 과, 밸브 (46) 와, 기체 탱크 (47) 를 구비한다. 기체 공급 수단 (41) 은, 기판 (W) 에 공급된 처리액을 응고시켜 응고체를 형성하거나, 혹은 당해 응고체를 승화시키기 위해서 사용된다 (상세한 것에 대해서는 후술한다).
도 5 는, 기체 탱크 (47) 의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 기체 탱크 (47) 는, 기체를 저류하는 기체 저류부 (471) 와, 기체 저류부 (471) 에 저류되는 기체의 온도를 조정하는 기체 온도 조정부 (472) 를 구비한다. 기체 온도 조정부 (472) 는 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있고, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 기체 저류부 (471) 에 저류되어 있는 기체를 가열 또는 냉각시켜 온도 조정을 실시하는 것이다. 온도 조정은, 기체 저류부 (471) 에 저류되는 기체가 건조 보조 물질의 응고점 이하의 낮은 온도가 되도록 실시되면 된다. 또한, 기체의 공급원은 공장 내에 형성된 유틸리티 설비 등이어도 된다.
기체 온도 조정부 (472) 로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 펠티에 소자, 온도 조정한 물을 통하게 한 배관 등, 공지된 온도 조정 기구를 사용할 수 있다.
도 1 로 되돌아간다. 기체 탱크 (47) (보다 상세하게는, 기체 저류부 (471)) 는, 배관 (45) 을 통해서, 노즐 (42) 과 관로 접속되어 있고, 배관 (45) 의 경로 도중에는 밸브 (46) 가 개재 삽입된다. 도시되지 않은 가압 수단에 의해 기체 탱크 (47) 내의 기체가 가압되고, 배관 (45) 에 보내진다. 또한, 가압 수단은, 펌프 등에 의한 가압 외에, 기체를 기체 탱크 (47) 내에 압축 저류함으로써도 실현할 수 있기 때문에, 어느 가압 수단을 사용해도 된다.
밸브 (46) 는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있고, 통상은 폐전되어 있다. 밸브 (46) 의 개폐는, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 제어된다. 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 밸브 (46) 가 개전되면, 배관 (45) 을 지나, 노즐 (42) 로부터 기체가 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급된다.
노즐 (42) 은, 수평으로 연장 형성된 아암 (43) 의 선단부에 장착되고, 스핀 베이스 (53) 의 상방에 배치된다. 아암 (43) 의 후단부는, Z 방향으로 연장 형성된 선회축 (44) 에 의해 축 J3 둘레로 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고, 선회축 (44) 은 챔버 (11) 내에 고정 설치된다. 선회축 (44) 을 통해서, 아암 (43) 은 선회 구동부 (14) 와 연결된다. 선회 구동부 (14) 는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속하고, 제어 유닛 (13) 으로부터의 동작 지령에 의해 아암 (43) 을 축 J3 둘레로 회동시킨다. 아암 (43) 의 회동에 수반하여, 노즐 (42) 도 이동한다.
도 2 에 실선으로 나타내는 바와 같이, 노즐 (42) 은, 통상은 기판 (W) 의 둘레 가장자리부보다 외측이며, 비산 방지 컵 (12) 보다 외측의 퇴피 위치 (P3) 에 배치된다. 아암 (43) 이 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 회동하면, 노즐 (42) 은 화살표 AR3 의 경로를 따라 이동하고, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 중앙부 (축 (A1) 또는 그 근방) 의 상방 위치에 배치된다. 표면 (Wf) 중앙부의 상방 위치에 노즐 (42) 이 배치되는 모습을, 도 2 에 있어서 점선으로 나타낸다.
기체 저류부 (471) 에는, 건조 보조 물질에 대해 적어도 불활성인 불활성 가스, 보다 구체적으로는 질소 가스가 저류되어 있다. 또, 저류되어 있는 질소 가스는, 기체 온도 조정부 (472) 에 있어서, 건조 보조 물질의 응고점 이하의 온도로 조정되어 있다. 질소 가스의 온도는 건조 보조 물질의 응고점 이하의 온도이면 특별히 한정되지 않지만, 통상은, 0 ℃ 이상 15 ℃ 이하의 범위 내로 설정할 수 있다. 질소 가스의 온도를 0 ℃ 이상으로 함으로써, 챔버 (11) 의 내부에 존재하는 수증기가 응고되어 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 부착 등을 하는 것을 방지하여, 기판 (W) 에 악영향이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또, 제 1 실시형태에서 사용하는 질소 가스는, 그 노점이 0 ℃ 이하인 건조 기체인 것이 바람직하다. 질소 가스를 대기압 환경하에서 응고체에 분사하면, 질소 가스 중에 응고체 중의 건조 보조 물질이 승화한다. 질소 가스는 응고체에 계속해서 공급되므로, 승화에 의해 발생한 기체 상태의 건조 보조 물질의 질소 가스 중에 있어서의 분압은, 기체 상태의 건조 보조 물질의 당해 질소 가스의 온도에 있어서의 포화 증기압보다 낮은 상태로 유지되고, 적어도 응고체 표면에 있어서는, 기체 상태의 건조 보조 물질이 그 포화 증기압 이하에서 존재하는 분위기하에서 채워진다.
또, 본 실시형태에서는, 기체 공급 수단 (41) 에 의해 공급되는 기체로서 질소 가스를 사용하지만, 본 발명의 실시로는, 건조 보조 물질에 대해 불활성인 기체이면, 이것에 한정되지 않는다. 제 1 실시형태에 있어서, 질소 가스의 대체가 되는 기체로는, 아르곤 가스, 헬륨 가스 또는 공기 (질소 가스 농도 80 ％, 산소 가스 농도 20 ％ 의 기체) 를 들 수 있다. 혹은, 이들 복수 종류의 기체를 혼합한 혼합 기체이어도 된다.
도 1 로 되돌아간다. 감압 수단 (71) 은, 챔버 (11) 의 내부를 대기압보다 낮은 환경으로 감압하는 수단이고, 배기 펌프 (72) 와, 배관 (73) 과, 밸브 (74) 를 구비한다. 배기 펌프 (72) 는 배관 (73) 을 통해서 챔버 (11) 와 관로 접속하고, 기체에 압력을 가하는 공지된 펌프이다. 배기 펌프 (72) 는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있고, 통상은 정지 상태이다. 배기 펌프 (72) 의 구동은, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 제어된다. 또, 배관 (73) 에는 밸브 (74) 가 개재 삽입된다. 밸브 (74) 는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있고, 통상은 폐전되어 있다. 밸브 (74) 의 개폐는, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 제어된다.
제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 배기 펌프 (72) 가 구동되고, 밸브 (74) 가 개전되면, 배기 펌프 (72) 에 의해, 챔버 (11) 의 내부에 존재하는 기체가 배관 (73) 을 통해서 챔버 (11) 의 외측으로 배기된다.
비산 방지 컵 (12) 은, 스핀 베이스 (53) 를 둘러싸도록 형성된다. 비산 방지 컵 (12) 은 도시 생략된 승강 구동 기구에 접속되고, Z 방향으로 승강 가능하게 되어 있다. 기판 (W) 에 건조 보조액이나 IPA 를 공급할 때에는, 비산 방지 컵 (12) 이 승강 구동 기구에 의해 도 1 에 나타내는 바와 같은 소정 위치에 위치 결정되고, 척 핀 (54) 에 의해 유지된 기판 (W) 을 측방 위치로부터 둘러싼다. 이로써, 기판 (W) 이나 스핀 베이스 (53) 로부터 비산하는 건조 보조액이나 IPA 등의 액체를 포집할 수 있다.
다음으로, 자외선 조사 수단 (81) 에 대해 설명한다.
자외선 조사 수단 (81) 은, 자외선 램프 (82) 와, 점등 회로 (83) 를 적어도 구비한다. 자외선 램프 (82) 는 기판 (W) 의 상방의 임의의 위치에 형성된다. 또, 자외선 램프 (82) 에는, 필요에 따라 자외선의 조사 방향 및 조사 범위를 제어하기 위해, 임의의 형상의 광 차폐판 등이 형성되어 있어도 된다. 점등 회로 (83) 는 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있고, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 자외선 램프 (82) 의 점등 및 소등을 실시한다. 또, 점등 회로 (83) 는, 상기 광 차폐판을 자외선 램프 (82) 에 형성하는 경우에는, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 광 차폐판을 동작시켜, 조사하는 자외선의 조사 방향이나 조사 범위를 적시적으로 조정한다.
도 3 은, 제어 유닛 (13) 의 구성을 나타내는 모식도이다. 제어 유닛 (13) 은, 기판 처리 장치 (1) 의 각 부와 전기적으로 접속되어 있고 (도 1 참조), 각 부의 동작을 제어한다. 제어 유닛 (13) 은, 연산 처리부 (15) 와, 메모리 (17) 를 갖는 컴퓨터에 의해 구성된다. 연산 처리부 (15) 로는, 각종 연산 처리를 실시하는 CPU 를 사용한다. 또, 메모리 (17) 는, 기본 프로그램을 기억하는 판독 출력 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 자유롭게 판독 기록 가능한 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억해 두는 자기 디스크를 구비한다. 자기 디스크에는, 기판 (W) 에 따른 기판 처리 조건 (레시피) 이 미리 격납되어 있다. CPU 는, 기판 처리 조건을 RAM 에 판독 출력하고, 그 내용에 따라 기판 처리 장치 (1) 의 각 부를 제어한다.
<1-2 건조 보조액>
다음으로, 본 실시형태에서 사용하는 건조 보조액에 대해 이하에 설명한다.
본 실시형태의 건조 보조액은, 건조 보조 물질 (승화성 물질) 을 포함하는 처리액이고, 기판 (W) 의 패턴 형성면에 존재하는 액체를 제거하기 위한 건조 처리에 있어서, 당해 건조 처리를 보조하는 기능을 한다.
승화성 물질로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 헥사메틸렌테트라민, 1,3,5-트리옥산, 1-피롤리딘카르보디티오산암모늄, 메타알데히드, 파라핀 (CnH2n+2 (n : 20 ∼ 48)), t-부탄올, 파라디클로로벤젠, 나프탈렌, L-멘톨, 불화탄소 화합물 등을 들 수 있다.
승화성 물질로서 헥사메틸렌테트라민, 1,3,5-트리옥산, 1-피롤리딘카르보디티오산암모늄, 메타알데히드 또는 파라핀을 사용하는 경우, 처리액의 용매로는, DIW 나 IPA 를 사용할 수 있다.
상기 불화탄소 화합물은, 탄소 화합물에 플루오로기가 치환기로서 결합한 화합물이다. 불화탄소 화합물을 승화성 물질로서 사용하는 경우, 당해 불화탄소 화합물은 처리액 중에 융해 상태로 포함된다. 여기서, 「융해 상태」 란 승화성 물질이 완전히 또는 일부 융해됨으로써 유동성을 갖고, 액상으로 되어 있는 상태를 의미한다. 불화탄소 화합물은, 구체적으로는, 예를 들어 하기 화합물 (A) ∼ (E) 중 적어도 어느 것인 것이 바람직하다. 이들 화합물은 1 종 단독으로, 또는 복수를 병용하여 사용할 수 있다.
화합물 (A) : 탄소수 3 ∼ 6 의 플루오로알칸, 또는 당해 플루오로알칸에 치환기가 결합한 것
화합물 (B) : 탄소수 3 ∼ 6 의 플루오로시클로알칸, 또는 당해 플루오로시클로알칸에 치환기가 결합한 것
화합물 (C) : 탄소수 10 의 플루오로비시클로알칸, 또는 당해 플루오로비시클로알칸에 치환기가 결합한 것
화합물 (D) : 플루오로테트라시아노퀴노디메탄, 또는 당해 플루오로테트라시아노퀴노디메탄에 치환기가 결합한 것
화합물 (E) : 플루오로시클로트리포스파젠, 또는 당해 플루오로시클로트리포스파젠에 치환기가 결합한 것
[화합물 (A)]
화합물 (A) 로는, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 탄소수 3 ∼ 6 의 플루오로알칸을 들 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019064336039-pct00001
(단, 상기 식 중, m 은 3 이상 6 이하의 정수 (整數) 를 나타내고, n 은 0 이상의 정수를 나타내고, 또한 2m + 2 - n ≥ 1 이다)
Figure 112019064336039-pct00002
Figure 112019064336039-pct00003
등을 들 수 있다.
Figure 112019064336039-pct00004
등을 들 수 있다.
Figure 112019064336039-pct00005
등을 들 수 있다.
또, 화합물 (A) 로는, 상기 탄소수 3 ∼ 6 의 플루오로알칸에 치환기가 결합한 것도 들 수 있다. 상기 치환기로는, 플루오로기를 제외한 할로게노기 (구체적으로는, 클로로기, 브로모기, 요오드기), 하이드록실기, 산소 원자, 알킬기, 카르복실기 및 퍼플루오로알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 들 수 있다.
상기 알킬기로는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기 등을 들 수 있다.
상기 퍼플루오로알킬기로는 특별히 한정되지 않고, 포화 퍼플루오로알킬기, 불포화 퍼플루오로알킬기를 들 수 있다. 또, 퍼플루오로알킬기는, 직사슬 구조 또는 분기 구조 중 어느 것이어도 된다. 상기 퍼플루오로알킬기로는, 보다 구체적으로는, 예를 들어, 트리플루오로메틸기, 퍼플루오로에틸기, 퍼플루오로-n-프로필기, 퍼플루오로이소프로필기, 퍼플루오로-n-부틸기, 퍼플루오로-sec-부틸기, 퍼플루오로-tert-부틸기, 퍼플루오로-n-아밀기, 퍼플루오로-sec-아밀기, 퍼플루오로-tert-아밀기, 퍼플루오로이소아밀기, 퍼플루오로-n-헥실기, 퍼플루오로이소헥실기, 퍼플루오로네오헥실기, 퍼플루오로-n-헵틸기, 퍼플루오로이소헵틸기, 퍼플루오로네오헵틸기, 퍼플루오로-n-옥틸기, 퍼플루오로이소옥틸기, 퍼플루오로네오옥틸기, 퍼플루오로-n-노닐기, 퍼플루오로네오노닐기, 퍼플루오로이소노닐기, 퍼플루오로-n-데실기, 퍼플루오로이소데실기, 퍼플루오로네오데실기, 퍼플루오로-sec-데실기, 퍼플루오로-tert-데실기 등을 들 수 있다.
[화합물 (B)]
화합물 (B) 로는, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 탄소수 3 ∼ 6 의 플루오로시클로알칸을 들 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112019064336039-pct00006
(단, 상기 식 중, m 은 3 이상 6 이하의 정수를 나타내고, n 은 0 이상의 정수를 나타내고, 또한 2m - n ≥ 1 이다)
보다 구체적으로는, 탄소수 3 ∼ 6 의 플루오로시클로알칸으로는, 예를 들어, 모노플루오로시클로헥산, 도데카플루오로시클로헥산, 1,1,4-트리플루오로시클로헥산, 1,1,2,2-테트라플루오로시클로부탄, 1,1,2,2,3-펜타플루오로시클로부탄, 1,2,2,3,3,4-헥사플루오로시클로부탄, 1,1,2,2,3,3-헥사플루오로시클로부탄, 1,1,2,2,3,3-헥사플루오로시클로부탄, 1,1,2,2,3,4-헥사플루오로시클로부탄, 1,1,2,2,3,3-헥사플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,4-헥사플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,3,4-헵타플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,4,5-헵타플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,3,4,5-옥타플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,3,4,5-옥타플루오로시클로펜탄, 1,1,2,2,3,4,5,6-옥타플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로시클로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,5-옥타플루오로시클로시클로헥산, 1,1,2,2,3,4,4,5,6-노나플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4,5-노나플루오로시클로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,5,6-노나플루오로시클로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,5,5,6-데카플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,6-데카플루오로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-데카플루오로시클로시클로헥산, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,6-데카플루오로시클로시클로헥산, 퍼플루오로시클로프로판, 퍼플루오로시클로부탄, 퍼플루오로시클로펜탄, 퍼플루오로시클로헥산 등을 들 수 있다.
또, 화합물 (B) 로는, 상기 탄소수 3 ∼ 6 의 플루오로시클로알칸에 치환기가 결합한 것도 들 수 있다. 상기 치환기로는, 플루오로기를 제외한 할로게노기 (구체적으로는, 클로로기, 브로모기, 요오드기), 하이드록실기, 산소 원자, 알킬기, 카르복실기 및 퍼플루오로알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 들 수 있다. 상기 알킬기 및 상기 퍼플루오로알킬기로는 특별히 한정되지 않고, 상기 화합물 (A) 에 있어서 서술한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
상기 탄소수 3 ∼ 6 의 플루오로시클로알칸에 치환기가 결합한 화합물 (B) 의 구체예로는, 예를 들어, 1,2,2,3,3-테트라플루오로-1-트리플루오로메틸시클로부탄, 1,2,4,4-테트라플루오로-1-트리플루오로메틸시클로부탄, 2,2,3,3-7테트라플루오로-1-트리플루오로메틸시클로부탄, 1,2,2-트리플루오로-1-트리메틸시클로부탄, 1,4,4,5,5-펜타플루오로-1,2,2,3,3-펜타메틸시클로펜탄, 1,2,5,5-테트라플루-1,2-디메틸시클로펜탄, 3,3,4,4,5,5,6,6-옥타플루-1,2-디메틸시클로헥산, 1,1,2,2-테트라클로로-3,3,4,4-테트라플루오로시클로부탄, 2-플루오로시클로헥산올, 4,4-디플루오로시클로헥사논, 4,4-디플루오로시클로헥산카르복실산, 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-운데카플루오로-1-(노나플루오로부틸)시클로헥산, 퍼플루오로메틸시클로프로판, 퍼플루오로디메틸시클로프로판, 퍼플루오로트리메틸시클로프로판, 퍼플루오로메틸시클로부탄, 퍼플루오로디메틸시클로부탄, 퍼플루오로트리메틸시클로부탄, 퍼플루오로메틸시클로펜탄, 퍼플루오로디메틸시클로펜탄, 퍼플루오로트리메틸시클로펜탄, 퍼플루오로메틸시클로헥산, 퍼플루오로디메틸시클로헥산, 퍼플루오로트리메틸시클로헥산 등을 들 수 있다.
[화합물 (C)]
화합물 (C) 에 있어서의 탄소수 10 의 플루오로비시클로알칸으로는, 예를 들어, 플루오로비시클로[4.4.0]데칸, 플루오로비시클로[3.3.2]데칸, 퍼플루오로비시클로[4.4.0]데칸, 퍼플루오로비시클로[3.3.2]데칸 등을 들 수 있다.
또, 화합물 (C) 로는, 상기 탄소수 10 의 플루오로비시클로알칸에 치환기가 결합한 것도 들 수 있다. 상기 치환기로는, 플루오로기를 제외한 할로게노기 (구체적으로는, 클로로기, 브로모기, 요오드기), 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기, 또는 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기를 갖는 알킬기를 들 수 있다.
상기 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기에 있어서, 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다. 또, 상기 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기로는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 퍼플루오로시클로프로필기, 퍼플루오로시클로부틸기, 퍼플루오로시클로펜틸기, 퍼플루오로시클로헥실기, 퍼플루오로시클로헵틸기 등을 들 수 있다.
상기 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기를 갖는 알킬기에 있어서, 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다. 또, 상기 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기를 갖는 알킬기에 있어서, 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기로는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 퍼플루오로시클로프로필기, 퍼플루오로시클로부틸기, 퍼플루오로시클로펜틸기, 퍼플루오로시클로헥실기, 퍼플루오로시클로헵틸기 등을 들 수 있다. 할로겐 원자를 가져도 되는 시클로알킬기를 갖는 알킬기의 구체예로는, 예를 들어, 디플루오로(운데카플루오로시클로헥실)메틸기 등을 들 수 있다.
상기 탄소수 10 의 플루오로비시클로알칸에 치환기가 결합한 화합물 (C) 의 구체예로는, 예를 들어, 2-[디플루오로(운데카플루오로시클로헥실)메틸]-1,1,2,3,3,4,4,4a,5,5,6,6,7,7,8,8,8a-헵타데카플루오로데카하이드로나프탈렌 등을 들 수 있다.
[화합물 (D)]
상기 화합물 (D) 에 있어서의 플루오로테트라시아노퀴노디메탄으로는, 예를 들어, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄 등을 들 수 있다.
또, 화합물 (D) 로는, 상기 플루오로테트라시아노퀴노디메탄에, 플루오로기를 제외한 할로게노기 (구체적으로는, 클로로기, 브로모기, 요오드기) 가 적어도 1 개 결합한 것도 들 수 있다.
[화합물 (E)]
화합물 (E) 에 있어서의 플루오로시클로트리포스파젠으로는, 헥사플루오로시클로트리포스파젠, 옥타플루오로시클로테트라포스파젠, 데카플루오로시클로펜타포스파젠, 도데카플루오로시클로헥사포스파젠 등을 들 수 있다.
또, 화합물 (E) 로는, 상기 플루오로시클로트리포스파젠에 치환기가 결합한 것도 들 수 있다. 상기 치환기로는, 플루오로기를 제외한 할로게노기 (클로로기, 브로모기, 요오드기), 페녹시기, 알콕시기 (-OR 기) 등을 들 수 있다. 상기 알콕시기에 있어서의 R 로는, 예를 들어, 알킬기, 플루오로알킬기, 방향족기 등을 들 수 있다. 또한, 상기 R 로는, 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, 트리플루오로메틸기 등의 플루오로알킬기, 페닐기 등의 방향족기를 들 수 있다.
상기 플루오로시클로트리포스파젠에 상기 치환기가 결합한 화합물 (E) 로는, 구체적으로는, 예를 들어, 헥사클로로시클로트리포스파젠, 옥타클로로시클로테트라포스파젠, 데카클로로시클로펜타포스파젠, 도데카클로로시클로헥사포스파젠, 헥사페녹시시클로트리포스파젠 등을 들 수 있다.
건조 보조액은, 승화성 물질이 불화탄소 화합물인 경우, 융해 상태에 있는 불화탄소 화합물만으로 이루어지는 것이어도 되지만, 추가로 유기 용매가 포함되어 있어도 된다. 이 경우, 승화성 물질 (불화탄소 화합물) 의 함유량은, 건조 보조액의 전체 질량에 대하여 60 질량％ 이상이 바람직하고, 95 질량％ 이상이 보다 바람직하다. 또, 유기 용매로는, 융해 상태의 승화성 물질에 대해 상용성을 나타내는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 예를 들어, 알코올류 등을 들 수 있다.
<1-3 기판 처리 방법>
다음으로, 본 실시형태의 기판 처리 장치 (1) 를 사용한 기판 처리 방법에 대해, 도 6 및 도 7 에 기초하여 이하에 설명한다. 또 이하에서는, 승화성 물질로서 불화탄소 화합물을 사용하는 경우를 예로 하여 설명한다.
도 6 은, 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 도 7 은, 도 6 의 각 공정에 있어서의 기판 (W) 의 모습을 나타내는 모식도이다. 또한, 기판 (W) 상에는 요철의 패턴 (Wp) 이 전공정에 의해 형성되어 있다. 패턴 (Wp) 은 볼록부 (Wp1) 및 오목부 (Wp2) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 볼록부 (Wp1) 는, 100 ∼ 600 ㎚ 의 범위의 높이를 갖고, 10 ∼ 50 ㎚ 의 범위의 폭을 갖는다. 또, 인접하는 2 개의 볼록부 (Wp1) 간에 있어서의 최단 거리 (오목부 (Wp2) 의 최단폭) 는, 10 ∼ 50 ㎚ 의 범위이다. 볼록부 (Wp1) 의 애스펙트비, 즉 높이를 폭으로 제산한 값 (높이/폭) 은 10 ∼ 20 이다.
또, 도 7(a) 내지 7(e) 까지의 각 도면에 나타내는 공정은, 특별히 명시하지 않는 한, 대기압 환경하에서 실시된다. 여기서, 대기압 환경이란 표준 대기압 (1 기압, 1013 h㎩) 을 중심으로, 0.7 기압 이상 1.3 기압 이하의 환경을 가리킨다. 특히, 기판 처리 장치 (1) 가 양압 (陽壓) 이 되는 클린 룸 내에 배치되는 경우에는, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 환경은 1 기압보다 높아진다.
도 6 을 참조한다. 먼저, 소정의 기판 (W) 에 따른 기판 처리 프로그램 (19) 이 오퍼레이터에 의해 실행 지시된다. 그 후, 기판 (W) 을 기판 처리 장치 (1) 에 반입하는 준비로서, 제어 유닛 (13) 이 동작 지령을 실시하고, 기판 처리 장치 (1) 는 이하의 동작을 한다.
회전 구동부 (52) 의 회전을 정지시키고, 척 핀 (54) 을 기판 (W) 의 수수에 적합한 위치에 위치 결정한다. 그리고, 척 핀 (54) 을 도시되지 않은 개폐 기구에 의해 개방 상태로 한다.
미처리된 기판 (W) 이 도시되지 않은 기판 반입출 기구에 의해 기판 처리 장치 (1) 내에 반입되어, 척 핀 (54) 상에 재치 (載置) 되면, 도시되지 않은 개폐 기구에 의해 척 핀 (54) 을 폐쇄 상태로 한다.
미처리된 기판 (W) 이 기판 유지 수단 (51) 에 유지된 후, 기판에 대해, 도시되지 않은 습식 세정 수단에 의해, 세정 공정 S11 을 실시한다. 세정 공정 S11 에는, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 세정액을 공급하여 세정한 후, 당해 세정액을 제거하기 위한 린스 처리가 포함된다. 세정액 (린스 처리의 경우에는 린스액) 의 공급은, 제어 유닛 (13) 에 의한 회전 구동부 (52) 에 대한 동작 지령에 의해, 축 (A1) 둘레로 일정 속도로 회전하는 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 대해 실시된다. 세정액으로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, SC-1 (암모니아, 과산화수소수, 및 물을 포함하는 액체) 이나 SC-2 (염산, 과산화수소수, 및 물을 포함하는 액체) 등을 들 수 있다. 또, 린스액으로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, DIW 등을 들 수 있다. 세정액 및 린스액의 공급량은 특별히 한정되지 않고, 세정하는 범위 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 또, 세정 시간에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 적절히 필요에 따라 설정할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 습식 세정 수단에 의해, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 SC-1 을 공급하여 당해 표면 (Wf) 을 세정한 후, 추가로 표면 (Wf) 에 DIW 를 공급하여, SC-1 을 제거한다.
도 7(a) 는, 세정 공정 S11 의 종료 시점에 있어서의 기판 (W) 의 모습을 나타내고 있다. 도 7(a) 에 나타내는 바와 같이, 패턴 (Wp) 이 형성된 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에는, 세정 공정 S11 에 있어서 공급된 DIW (도면 중에 「60」 으로 도시) 가 부착되어 있다.
도 6 으로 되돌아간다. 다음으로, DIW (60) 가 부착되어 있는 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 IPA 를 공급하는 IPA 린스 공정 S12 를 실시한다. 먼저, 제어 유닛 (13) 이 회전 구동부 (52) 에 동작 지령을 실시하고, 기판 (W) 을 축 (A1) 둘레로 일정 속도로 회전시킨다.
다음으로, 제어 유닛 (13) 이 선회 구동부 (14) 에 동작 지령을 실시하고, 노즐 (32) 을 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙부에 위치 결정한다. 그리고, 제어 유닛 (13) 이 밸브 (36) 에 동작 지령을 실시하고, 밸브 (36) 를 개전한다. 이로써, IPA 를, IPA 탱크 (37) 로부터 배관 (35) 및 노즐 (32) 을 통해서, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급한다.
기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급된 IPA 는, 기판 (W) 이 회전함으로써 발생하는 원심력에 의해, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙 부근으로부터 기판 (W) 의 주연부를 향하여 유동하고, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 전체면에 확산된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 부착되는 DIW 가 IPA 의 공급에 의해 제거되고, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 전체면이 IPA 로 덮인다. 기판 (W) 의 회전 속도는, IPA 로 이루어지는 막의 막두께가, 표면 (Wf) 의 전체면에 있어서, 볼록부 (Wp1) 의 높이보다 높아질 정도로 설정되는 것이 바람직하다. 또, IPA 의 공급량은 특별히 한정되지 않고, 적절히 설정할 수 있다.
IPA 린스 공정 S12 의 종료 후, 제어 유닛 (13) 이 밸브 (36) 에 동작 지령을 실시하고, 밸브 (36) 를 폐전한다. 또, 제어 유닛 (13) 이 선회 구동부 (14) 에 동작 지령을 실시하고, 노즐 (32) 을 퇴피 위치 (P2) 에 위치 결정한다.
도 7(b) 는, IPA 린스 공정 S12 의 종료 시점에 있어서의 기판 (W) 의 모습을 나타내고 있다. 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 패턴 (Wp) 이 형성된 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에는, IPA 린스 공정 S12 에 있어서 공급된 IPA (도면 중에 「61」 로 도시) 가 부착되어 있고, DIW (60) 는 IPA (61) 에 의해 치환되어 기판 (W) 의 표면 (Wf) 으로부터 제거된다.
도 6 으로 되돌아간다. 다음으로, IPA (61) 가 부착된 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에, 융해 상태에 있는 건조 보조 물질을 포함한 건조 보조액으로서의 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정 (공급 공정) S13 을 실시한다. 먼저, 제어 유닛 (13) 이 회전 구동부 (52) 에 동작 지령을 실시하고, 기판 (W) 을 축 (Al) 둘레로 일정 속도로 회전시킨다. 이 때, 기판 (W) 의 회전 속도는, 건조 보조액으로 이루어지는 액막의 막두께가, 표면 (Wf) 의 전체면에 있어서, 볼록부 (Wp1) 의 높이보다 높아질 정도로 설정되는 것이 바람직하다.
계속해서, 제어 유닛 (13) 이 선회 구동부 (14) 에 동작 지령을 실시하고, 노즐 (22) 을 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙부에 위치 결정한다. 그리고, 제어 유닛 (13) 이 밸브 (26) 에 동작 지령을 실시하고, 밸브 (26) 를 개전한다. 이로써, 건조 보조액을, 처리액 저류 탱크 (271) 로부터 배관 (25) 및 노즐 (22) 을 통해서, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급한다.
공급되는 건조 보조액의 액온은, 적어도 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급된 후에 있어서, 건조 보조 물질의 융점 이상, 또한 비점보다 낮은 범위에서 설정된다. 예를 들어, 건조 보조 물질로서 하기 화학 구조식으로 나타내는 1,1,2,2,3,3,4-헵타플루오로시클로펜탄 (비점 82.5 ℃) 을 사용하는 경우에는, 35 ℃ 이상 82 ℃ 이하의 범위에서 설정되는 것이 바람직하다. 또, 건조 보조액의 공급량은 특별히 한정되지 않고, 적절히 설정할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112019064336039-pct00007
이와 같이, 건조 보조액을 융점 이상의 고온 상태로 하여 공급함으로써, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 건조 보조액의 액막을 형성시킨 후에 응고체를 형성시킬 수 있다. 그 결과, 층두께가 균일하고, 막상의 응고체가 얻어지고, 건조 불균일의 발생을 저감시킬 수 있다. 또한, 기판 (W) 의 온도 및 챔버 (11) 내의 분위기 온도가 건조 보조 물질의 융점 이하인 경우에, 융점을 약간 상회하는 온도의 건조 보조액을 기판 (W) 에 공급하면, 건조 보조액이 기판 (W) 에 접촉하고 나서 매우 단시간 내에 응고되는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 균일한 층두께의 응고체를 형성할 수 없어, 건조 불균일의 저감을 도모하는 것이 곤란해진다. 따라서, 기판 (W) 의 온도 및 챔버 (11) 내의 분위기 온도가 건조 보조 물질의 융점 이하인 경우에는, 건조 보조액의 액온은 융점보다 충분히 고온이 되도록 온도 조정하는 것이 바람직하다.
기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급된 건조 보조액은, 기판 (W) 이 회전함으로써 발생하는 원심력에 의해, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙 부근으로부터 기판 (W) 의 둘레 가장자리부를 향하여 유동하고, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 전체면에 확산된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 부착되어 있는 IPA 가 건조 보조액의 공급에 의해 제거되고, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 전체면이 건조 보조액으로 덮인다. 처리액 공급 공정 S13 의 종료 후, 제어 유닛 (13) 이 밸브 (26) 에 동작 지령을 실시하고, 밸브 (26) 를 폐전한다. 또, 제어 유닛 (13) 이 선회 구동부 (14) 에 동작 지령을 실시하고, 노즐 (22) 을 퇴피 위치 (Pl) 에 위치 결정한다.
도 7(c) 는, 처리액 공급 공정 S13 의 종료 시점에 있어서의 기판 (W) 의 모습을 나타내고 있다. 도 7(c) 에 나타내는 바와 같이, 패턴 (Wp) 이 형성된 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에는, 처리액 공급 공정 S13 에 있어서 공급된 건조 보조액 (도면 중에 「62」 로 도시) 이 부착되어 있고, IPA (61) 는 건조 보조액 (62) 에 의해 치환되어 기판 (W) 의 표면 (Wf) 으로부터 제거된다.
도 6 으로 되돌아간다. 다음으로, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급된 건조 보조액 (62) 을 응고시켜, 건조 보조 물질의 응고막을 형성하는 응고 공정 S14 를 실시한다. 먼저, 제어 유닛 (13) 이 회전 구동부 (52) 에 동작 지령을 실시하고, 기판 (W) 을 축 (A1) 둘레로 일정 속도로 회전시킨다. 이 때, 기판 (W) 의 회전 속도는 건조 보조액 (62) 이 표면 (Wf) 의 전체면에서 볼록부 (Wpl) 보다 높은 소정 두께의 막두께를 형성할 수 있을 정도의 속도로 설정된다.
계속해서, 제어 유닛 (13) 이 선회 구동부 (14) 에 동작 지령을 실시하고, 노즐 (42) 을 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙부에 위치 결정한다. 그리고, 제어 유닛 (13) 이 밸브 (46) 에 동작 지령을 실시하고, 밸브 (46) 를 개전한다. 이로써, 기체 (본 실시형태에서는, 응고점 이하로 냉각된 질소 가스) 를, 기체 탱크 (47) 로부터 배관 (45) 및 노즐 (42) 을 통해서, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 을 향하여 공급한다.
기판 (W) 의 표면 (Wf) 을 향하여 공급된 질소 가스는, 기판 (W) 이 회전함으로써 발생하는 원심력에 의해, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙 부근으로부터 기판 (W) 의 둘레 가장자리부 방향을 향하여 유동하고, 건조 보조액 (62) 에 덮인 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 전체면에 확산된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 형성되어 있는 건조 보조액 (62) 의 액막이, 건조 보조 물질의 응고점 이하의 저온으로 냉각되어 응고되어, 응고체가 형성된다.
도 7(d) 는, 응고 공정 S14 의 종료 시점에 있어서의 기판 (W) 의 모습을 나타내고 있다. 도 7(d) 에 나타내는 바와 같이, 처리액 공급 공정 S13 에 있어서 공급된 건조 보조액 (62) 이, 응고점 이하로 냉각된 질소 가스의 공급에 의해 냉각되어 응고되어, 건조 보조 물질을 포함하는 응고체 (도면 중에 「63」 으로 도시) 가 형성된다.
도 6 으로 되돌아간다. 다음으로, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 형성된 응고체 (63) 를 승화시켜, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 으로부터 제거하는 승화 공정 S15 를 실시한다. 승화 공정 S15 에 있어서도, 응고 공정 S14 에서 계속해서, 노즐 (42) 로부터의 기체 (질소 가스) 의 공급이 계속된다.
여기서, 질소 가스에 있어서의 건조 보조 물질의 증기의 분압은, 당해 질소 가스의 공급 온도에 있어서의 건조 보조 물질의 포화 증기압보다 낮게 설정된다. 따라서, 이와 같은 질소 가스를 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급하여, 응고체 (63) 에 접촉하면, 당해 응고체 (63) 로부터 건조 보조 물질이 질소 가스 중에 승화한다. 또, 질소 가스는 건조 보조 물질의 융점보다 저온이기 때문에, 응고체 (63) 의 융해를 방지하면서, 응고체 (63) 의 승화를 실시할 수 있다.
이로써, 고체 상태의 건조 보조 물질의 승화에 의해, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 상에 존재하는 IPA 등의 물질 제거시에, 패턴 (Wp) 에 표면 장력이 작용하는 것을 방지하여 패턴 도괴의 발생을 억제하면서, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 을 양호하게 건조시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 응고 공정 S14 및 승화 공정 S15 에서는, 공통된 기체 공급 수단 (41) 을 사용하여, 건조 보조 물질에 대해 불활성인 가스인 질소 가스를, 건조 보조 물질의 응고점 이하의 온도에서 공급한다. 이로써, 응고 공정 S14 후, 즉석에서 승화 공정 S15 를 개시할 수 있어, 기판 처리 장치 (1) 의 각 부를 동작시키는 것에 따른 처리 시간이나, 동작시키는 제어 유닛 (13) 의 기판 처리 프로그램 (19) 의 메모리량을 저감시킬 수 있다. 또, 처리에 사용하는 부품수도 줄일 수 있기 때문에 장치 비용을 저감시킬 수 있다는 효과가 있다. 특히, 본 실시형태에서는 감압 수단 (71) 은 사용하지 않기 때문에, 감압 수단 (71) 을 생략할 수 있다.
또한, 승화 공정 S15 는, 응고 공정 S14 의 공정 중에 개시할 수도 있다. 상기 서술한 바와 같이, 건조 보조액 (62) 의 액막의 응고는 당해 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙 부근으로부터 기판 (W) 의 둘레 가장자리부 방향을 향하여 진행된다. 그 때문에, 응고체 (63) 에 있어서, 응고 공정 S14 의 초기 단계에서 형성된, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙 부근의 부분에 대해서는, 응고 공정 S14 의 공정 중이어도 승화 공정 S15 를 실시하는 것이 가능하다. 이로써, 기판의 처리 시간의 단축화가 도모된다.
도 6 으로 되돌아간다. 승화 공정 S15 를 실시함에 있어서는, 응고체 (63) 의 승화 계면으로부터 석출되는 유기물을 제거하는 자외선 조사 공정 (유기물 제거 공정) S16 도 아울러 실시한다. 자외선 조사 공정 S16 은 적어도 승화 공정 S15 와 중복해서 실시되면 되고, 본 실시형태에 있어서는 자외선 램프 (82) 로부터 응고체 (63) 의 승화 계면에 직접 자외선을 조사함으로써 실시된다. 이로써, 응고체 (63) 에 포함되어 있던 유기물을, 승화 계면에서 석출할 때에 분해 제거하는 것이 가능해진다. 그 결과, 유기물이 상호 작용에 의해 응집 상태가 될 때, 요철의 패턴 (Wp) 에 작용하여 패턴 도괴를 일으키는 것을 방지할 수 있다.
자외선 조사 공정 S16 은, 구체적으로는, 제어 유닛 (13) 이 점등 회로 (83) 에 동작 지령을 실시하고, 자외선 램프 (82) 를 점등시킴으로써 실시한다. 여기서, 제어 유닛 (13) 은 자외선의 조사 방향이나 조사 범위에 대해서도 점등 회로 (83) 에 동작 지령을 실시하고, 자외선을 응고체 (63) 의 승화 계면에 조사시킨다. 응고체 (63) 의 승화는, 예를 들어, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙 부근으로부터 둘레 가장자리부 방향을 향하여 동심원상으로 확장하면서 진행된다. 따라서, 자외선의 조사는, 응고체 (63) 의 승화의 진행에 맞추어 추종시키면서 실시하고, 응고체 (63) 가 이미 승화하여 기판 (W) 이 노출된 면에는 실시되지 않게 제어하는 것이 바람직하다. 이로써, 자외선 조사에 의해 기판 (W) 이 산화되어 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 응고체 (63) 에 포함되어 있던 유기물은, 적어도 응고체 (63) 의 건조 보조 물질이 승화하는 조건하에서는, 승화성을 갖지 않는 물질이다. 그리고, 상기 유기물에는, 건조 보조액 (62) 에 본래적으로 포함되는 것 외에, 세정 공정 S11 로부터 응고 공정 S14 까지의 임의의 공정에서 불가피적으로 혼입하는 불순물도 포함된다. 또, 상기 유기물에는, 상기 승화성을 갖지 않는 물질로서, 필요에 따라 첨가한 것도 포함할 수 있다.
자외선의 조사 조건에 관해, 자외선 램프 (82) 로부터 조사되는 자외선의 파장역은 특별히 한정되지 않고, 수십 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 범위에서 적절히 설정할 수 있다. 또, 자외선의 적산 광량은 특별히 한정되지 않지만, 유기물의 제거 효율을 높이는 관점에서는 10 ㎽/㎠ ∼ 10 W/㎠ 의 범위가 바람직하다.
본 실시형태에 있어서 자외선 조사 공정 S16 은, 승화 공정 S15 의 개시와 함께 개시하고, 승화 공정 S15 의 종료와 함께 종료한다. 이로써, 승화 공정 S15 의 공정 중에 석출되는 유기물을 빠짐없이 분해 제거할 수 있고, 또한 기판 (W) 의 패턴 형성면 등에 대한 불필요한 자외선 조사를 억제할 수 있다.
단, 자외선 조사 공정 S16 의 개시 시기에 관해, 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 자외선 조사 공정 S16 의 개시는 승화 공정 S15 의 개시 전부터이어도 되고, 승화 공정 S15 의 공정 중이어도 된다. 자외선은, 예를 들어, 파장역이 185 ㎚ 이하인 것인 경우, 그 자체가 강한 화학 작용을 가짐과 함께, 공기 중의 산소를 반응시켜 오존을 생성한다. 따라서, 승화 공정 S15 의 개시 전부터 자외선 조사 공정 S16 을 개시하여, 상기 파장역의 자외선 조사를 실시함으로써, 미리 오존을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 오존 분해 (오존 산화) 에 의해서도 유기물을 제거할 수 있다. 또한 파장역이 250 ㎚ 전후인 자외선을 아울러 조사함으로써, 파장역이 185 ㎚ 이하인 자외선 조사에 의해 생성된 오존을 활성 산소로 분해할 수 있어, 유기물의 제거 효과를 더욱 높일 수 있다. 또, 자외선 램프 (82) 의 자외선 조사의 출력이 안정될 때까지 일정한 시간을 필요로 하는 경우에는, 승화 공정 S15 의 개시 전부터 미리 자외선 조사 공정 S16 을 개시해 둠으로써, 실제로 유기물을 분해 제거할 때에 안정적인 출력을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 자외선 조사 공정 S16 을 승화 공정 S15 의 종료 후에 개시하는 것은 바람직하지 않다. 승화 공정 S15 의 종료 후에서는, 응고체 (63) 의 승화 계면에 석출된 유기물이 응집 상태가 되어 패턴 (Wp) 의 도괴가 발생하고 있다. 패턴 (Wp) 의 도괴 후에, 기판 (W) 상의 유기물의 잔류물을 제거했다고 해도, 패턴의 도괴는 방지되지 않아, 본 발명의 효과는 얻을 수 없기 때문이다.
또, 자외선 조사 공정 S16 의 종료 시기에 대해서도, 본 발명은 이 실시형태에 한정되지 않고, 예를 들어 승화 공정 S15 의 공정 중에 종료해도 된다. 혹은, 승화 공정 S15 의 종료 후에 자외선 조사 공정 S16 을 종료해도 된다. 예를 들어, 승화 공정 S15 의 종료 후에 자외선 조사 공정 S16 을 종료시킨 경우에는, 석출되는 유기물을 빠짐없이 분해 제거할 수 있고, 패턴 도괴의 발생을 더욱 저감시킬 수 있다.
자외선 조사 공정 S16 은, 승화 공정 S15 가 연속적으로 실시되는 것이기 때문에, 당해 승화 공정 S15 의 진행의 정도 등에 따라 연속적으로 실시하는 것이 바람직하다. 이로써, 처리 효율의 향상이 도모된다. 단, 본 발명은, 자외선 조사 공정 S16 이 필요에 따라 간헐적으로 실시되는 것을 배제하는 것은 아니다.
도 7(e) 는, 승화 공정 S15 및 자외선 조사 공정 S16 의 공정 중에 있어서의 기판 (W) 의 모습을 나타내고 있다. 도 7(e) 에 나타내는 바와 같이, 응고 공정 S14 에 있어서 형성된 건조 보조 물질의 응고체 (63) 가, 예를 들어, 질소 가스의 공급에 의해 승화되어 표면 (Wf) 으로부터 제거되어 간다. 또, 응고체 (63) 의 승화의 과정에서, 응고체 (63) 의 승화 계면에서 석출되는 유기물도 아울러 분해 제거된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 건조가 완료된다.
승화 공정 S15 의 종료 후, 제어 유닛 (13) 이 밸브 (46) 에 동작 지령을 실시하고, 밸브 (46) 를 폐전한다. 또, 제어 유닛 (13) 이 선회 구동부 (14) 에 동작 지령을 실시하고, 노즐 (42) 을 퇴피 위치 (P3) 에 위치 결정한다. 또, 자외선 조사 공정 S16 의 종료 후, 제어 유닛 (13) 이 점등 회로 (83) 에 동작 지령을 실시하고, 자외선 램프 (82) 를 소등한다.
이상에 의해, 일련의 기판 건조 처리가 종료한다. 상기 서술한 바와 같은 기판 건조 처리 후, 도시되지 않은 기판 반입출 기구에 의해, 건조 처리가 완료된 기판 (W) 이 챔버 (11) 로부터 반출된다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 건조 보조 물질이 포함되는 건조 보조액을, IPA 가 부착된 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급하고, 당해 건조 보조액을 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에서 응고시켜 건조 보조 물질을 포함하는 응고체를 형성한 후, 당해 응고체를 승화시켜 기판 (W) 의 표면 (Wf) 으로부터 제거함으로써, 기판 (W) 의 건조 처리를 실시한다. 그리고, 응고체에 있어서의 승화성 물질의 승화시에, 승화 계면에서 석출되는 유기물을 자외선 조사에 의해 분해 제거함으로써, 당해 유기물간의 상호 작용에서 기인한 패턴 (Wp) 의 도괴의 발생을 저감시킬 수 있다.
(제 2 실시형태)
본 발명에 관련된 제 2 실시형태에 대해 이하에 설명한다. 본 실시형태는, 제 1 실시형태와 비교하여, 자외선 조사 대신에 오존 가스의 공급에 의해 유기물 제거 공정을 실시한 점이 상이하다. 이와 같은 구성에 의해서도, 응고체로부터 석출되는 유기물에서 기인한 패턴의 도괴를 저감시키면서, 기판의 표면을 양호하게 건조시킬 수 있다.
<2-1 기판 처리 장치의 구성 및 처리액>
도 8 및 도 9 를 적절히 참조하여, 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 도 8 은, 본 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (10) 의 개략을 나타내는 설명도이다. 도 9 는, 기판 처리 장치 (10) 의 내부 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (10) 는, 자외선 조사 수단 (81) 대신에 오존 가스 공급 수단 (유기물 제거 수단) (91) 을 구비하고 있는 점을 제외하면, 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 와 기본적으로 동일한 구성을 갖는다 (도 8 참조). 또, 제 2 실시형태에 관련된 제어 유닛은, 제 1 실시형태에 관련된 제어 유닛 (13) 과 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 동일한 기능을 갖는 것에 대해서는, 동일 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
오존 가스 공급 수단 (91) 은, 기판 (W) 의 패턴 형성면에 오존 가스를 공급하는 유닛이고, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 노즐 (92) 과, 아암 (93) 과, 선회축 (94) 과, 배관 (95) 과, 밸브 (96) 와, 오존 (O3) 가스 탱크 (97) 를 적어도 구비한다.
오존 가스 탱크 (97) 는, 배관 (95) 을 통해서, 노즐 (92) 과 관로 접속되어 있고, 배관 (95) 의 경로 도중에는 밸브 (96) 가 개재 삽입된다. 오존 가스 탱크 (97) 에는, 오존 가스가 저류되어 있고, 도시되지 않은 가압 수단에 의해 오존 가스 탱크 (97) 내의 오존 가스가 가압되고, 배관 (95) 으로부터 노즐 (92) 방향으로 오존 가스가 보내진다. 오존 가스를 가압하기 위한 수단으로는, 펌프 등에 의한 가압 외에, 기체를 오존 가스 탱크 (97) 내에 압축 저류함으로써도 실현할 수 있기 때문에, 어느 가압 수단을 사용해도 된다. 또한, 오존 가스의 공급원은 공장 내에 형성된 유틸리티 설비 등이어도 된다.
밸브 (96) 는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있고, 통상은, 폐전되어 있다. 밸브 (96) 의 개폐는, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 제어된다. 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 밸브 (96) 가 개전되면, 오존 가스가 배관 (95) 을 지나, 노즐 (92) 로부터 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급된다.
노즐 (92) 은, 수평으로 연장 형성된 아암 (93) 의 선단부에 장착되고, 스핀 베이스 (53) 의 상방에 배치된다. 아암 (93) 의 후단부는, Z 방향으로 연장 형성된 선회축 (94) 에 의해 축 (J4) 둘레로 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고, 선회축 (94) 은 챔버 (11) 내에 고정 설치된다. 아암 (93) 은, 선회축 (94) 을 통해서 선회 구동부 (14) 에 연결된다. 선회 구동부 (14) 는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속하고, 제어 유닛 (13) 으로부터의 동작 지령에 의해 아암 (93) 을 축 (J4) 둘레로 회동시킨다. 아암 (93) 의 회동에 수반하여, 노즐 (92) 도 이동한다.
도 9 에 실선으로 나타내는 바와 같이, 노즐 (92) 은, 통상은 기판 (W) 의 둘레 가장자리부보다 외측이며, 비산 방지 컵 (12) 보다 외측의 퇴피 위치 (P4) 에 배치된다. 아암 (93) 이 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 회동하면, 노즐 (92) 은 화살표 (AR4) 의 경로를 따라 이동하여, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 중앙부 (축 (A1) 또는 그 근방) 의 상방 위치에 배치된다.
또한, 기판 처리 장치 (10) 에는, 노즐 (92) 과 기판 (W) 사이의 일정한 공간을, 챔버 (11) 내의 분위기로부터 차단하기 위한 차단 기구를 형성해도 된다. 이로써, 노즐 (92) 로부터 분사하는 오존 가스가 기판 (W) 이외의 주위에 확산되어, 승화 계면에 석출되는 유기물의 제거 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 차단 기구로는, 예를 들어, 노즐 (92) 에 차단판 등을 형성한 양태를 들 수 있다.
또, 기판 처리 장치 (10) 에는, 오존 가스를 배기하기 위한 오존 가스 배기 수단 (도시 생략) 을 형성해도 된다. 이로써, 오존 가스 공급 수단 (91) 으로부터 응고체 (63) 의 승화 계면에 공급된 오존 가스의 흡인 및 배기를 가능하게 한다. 오존 가스 배기 수단의 구성에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 오존 가스용 배기 펌프와, 배기관과, 밸브와, 흡인 노즐 등을 적어도 구비하는 것을 들 수 있다. 이 경우, 오존 가스용 배기 펌프는 배기관을 통해서 흡인 노즐과 관로 접속되어 있고, 또한 제어 유닛 (13) 과도 전기적으로 접속되어 있다. 오존 가스용 배기 펌프의 구동은, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 제어되고, 통상은 정지 상태이다. 또, 배기관에는 밸브가 개재 삽입된다. 밸브는, 제어 유닛 (13) 과 전기적으로 접속되어 있고, 통상은 폐전되어 있다. 밸브의 개폐는, 제어 유닛 (13) 의 동작 지령에 의해 제어된다. 상기 구성의 오존 가스 배기 수단은 흡인 노즐로부터 오존 가스를 국소적으로 흡인하여 배기 가능하기 때문에, 기판 처리 장치 (10) 내의 압력 조건 등이 대폭 변동되는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 기판 처리 장치 (10) 에 오존 가스 공급 수단 (91) 을 형성한 양태를 예로 하여 설명했지만, 본 발명은 이 양태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기체 공급 수단 (41) 에 오존 가스 공급 수단으로서의 기능을 구비시켜도 된다. 이 경우, 오존 가스를 저류하기 위한 탱크가 다른 배관을 통해서 노즐 (42) 과 관로 접속하고, 또한 다른 배관의 경로 도중에는 다른 밸브가 개재 삽입된 유닛 구성을 채용할 수 있다. 그리고, 제어 유닛 (13) 이 다른 밸브를 개폐 동작시킴으로써, 탱크 내의 오존 가스를 다른 배관을 통해서 노즐 (42) 로부터 적시적으로 공급시킬 수 있다.
<2-2 기판 처리 방법>
다음으로, 기판 처리 장치 (10) 를 사용한 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 방법에 대해 설명한다.
제 2 실시형태의 기판 처리 방법은, 제 1 실시형태의 기판 처리 방법과 비교하여, 기판 처리 장치 (10) 를 사용하는 것 외에, 유기물 제거 공정으로서 자외선 조사 공정 대신에 오존 가스 공급 공정을 실시하는 점이 상이하다.
도 10 은, 기판 처리 장치 (10) 를 사용한 기판 처리 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 도 11 은, 본 실시형태에 관련된 각 공정에 있어서의 기판 (W) 의 모습을 나타내는 모식도이다.
제 2 실시형태에 있어서, 세정 공정 S11, IPA 린스 공정 S12, 처리액 공급 공정 S13, 응고 공정 S14 및 승화 공정 S15 의 각 공정은 제 1 실시형태와 동일하다. 따라서, 도 10 및 도 11 중의 그것들에 해당하는 지점의 설명을 생략한다.
오존 가스 공급 공정 S17 은, 승화 공정 S15 와 적어도 일부 중복되도록 실시한다.
본 실시형태에 있어서 오존 가스 공급 공정 S17 은, 오존 가스 공급 수단 (91) 이, 응고체 (63) 의 승화 계면에 오존 가스가 접촉하도록 공급함으로써 실시된다. 이로써, 응고체 (63) 의 승화 계면에서 석출되는 유기물을 산화하여 분해 제거하는 것이 가능해진다. 이로써, 유기물끼리의 상호 작용에 의해 응집 상태가 될 때, 요철의 패턴 (Wp) 에 인력이 작용하여, 패턴 도괴를 일으키는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 응고체 (63) 를 승화시키기 위해, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙 부근을 향하여 공급된 질소 가스는, 기판 (W) 이 회전함으로써 발생하는 원심력에 의해 기판 (W) 의 둘레 가장자리부 방향을 향하여 유동한다. 그 때문에, 응고체 (63) 의 승화도 기판 (W) 의 표면 (Wf) 중앙 부근으로부터 개시하고, 동심원상으로 기판 (W) 의 둘레 가장자리부 방향을 향하여 승화의 영역이 확대된다. 따라서, 오존 가스의 공급도, 기판 (W) 의 중앙 부근으로부터 둘레 가장자리부 방향으로 확대되는 승화 계면에 추종시키면서 실시하는 것이 바람직하다.
오존 가스에는 질소 가스 등의 불활성 가스가 포함되어 있어도 된다. 또, 오존 가스의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 유기물의 제거 효율을 높이는 관점에서는, 전체 체적량에 대하여 0.01 체적％ ∼ 100 체적％ 의 범위가 바람직하고, 5 체적％ ∼ 100 체적％ 의 범위가 보다 바람직하다. 오존 가스의 농도를 0.01 체적％ 이상으로 함으로써, 유기물의 분해 제거능을 유지하고, 패턴 (Wp) 의 도괴의 발생을 저감시킬 수 있다. 한편, 오존 가스의 농도를 100 체적％ 이하로 함으로써, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 을 산화하여 데미지를 미치는 것을 방지할 수 있다. 오존 가스의 공급량은 특별히 한정되지 않지만, 유기물의 제거 효율을 높이는 관점에서는 10 ℓ/min ∼ 300 ℓ/min 의 범위가 바람직하다. 오존 가스의 공급량을 10 ℓ/min 이상으로 함으로써, 유기물의 분해 제거능을 유지하고, 패턴 (Wp) 의 도괴의 발생을 저감시킬 수 있다. 한편, 오존 가스의 공급량이 상한의 300 ℓ/min 정도이면, 예를 들어, 노즐 (92) 에 차단판 등을 사용한 경우에는, 챔버 (11) 내의 분위기를 혼입하지 않고 기판 (W) 상에 오존 가스를 충분히 공급할 수 있다.
본 실시형태에 있어서 오존 가스 공급 공정 S17 은, 제 1 실시형태의 자외선 조사 공정 S16 의 경우와 동일하게, 승화 공정 S15 의 개시와 함께 개시하고, 승화 공정 S15 의 종료와 함께 종료한다. 이로써, 승화 공정 S15 의 공정 중에 석출되는 유기물을 빠짐없이 분해 제거할 수 있다.
또, 오존 가스 공급 공정 S17 의 개시는 승화 공정 S15 의 개시 전, 또는 그 공정 중이어도 된다. 단, 오존 가스 공급 공정 S17 을 승화 공정 S15 의 종료 후에 개시하는 것은 바람직하지 않다. 제 1 실시형태에서도 서술한 바와 같이, 승화 공정 S15 의 종료 후에는, 이미 패턴 (Wp) 의 도괴가 발생하고 있고, 패턴 (Wp) 의 도괴 후에, 기판 (W) 상의 유기물의 잔류물을 제거했다고 해도, 패턴의 도괴는 방지되지 않아, 본 발명의 효과는 얻을 수 없기 때문이다.
또, 오존 가스 공급 공정 S17 의 종료는, 승화 공정 S15 의 공정 중, 또는 그 종료 후이어도 된다. 예를 들어, 승화 공정 S15 의 종료 후에 오존 가스 공급 공정 S17 을 종료시킨 경우에는, 석출되는 유기물을 빠짐없이 분해 제거할 수 있고, 패턴 도괴의 발생을 더욱 저감시킬 수 있다.
오존 가스 공급 공정 S17 은, 승화 공정 S15 가 연속적으로 실시되는 것이기 때문에, 당해 승화 공정 S15 의 진행의 정도 등에 따라 연속적으로 실시하는 것이 바람직하다. 이로써, 처리 효율의 향상이 도모된다. 단, 본 발명은, 오존 가스 공급 공정 S17 이 필요에 따라 간헐적으로 실시되는 것을 배제하는 것은 아니다.
도 11(e) 는, 승화 공정 S15 및 오존 가스 공급 공정 S17 의 공정 중에 있어서의 기판 (W) 의 모습을 나타내고 있다. 도 11(e) 에 나타내는 바와 같이, 응고 공정 S14 에 있어서 형성된 건조 보조 물질의 응고체 (63) 이, 예를 들어, 질소 가스의 공급에 의해 승화되어 표면 (Wf) 으로부터 제거되어 간다. 또, 응고체 (63) 의 승화의 과정에서, 응고체 (63) 의 승화 계면에서 석출되는 유기물도 아울러 분해 제거된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 건조가 완료된다.
승화 공정 S15 의 종료 후, 제어 유닛 (13) 이 밸브 (46) 에 동작 지령을 실시하고, 밸브 (46) 를 폐전한다. 또, 제어 유닛 (13) 이 선회 구동부 (14) 에 동작 지령을 실시하고, 노즐 (42) 을 퇴피 위치 (P3) 에 위치 결정한다. 또, 오존 가스 공급 공정 S17 의 종료 후, 제어 유닛 (13) 이 밸브 (96) 에 동작 지령을 실시하고, 밸브 (96) 를 폐전한다. 또, 제어 유닛 (13) 이 선회 구동부 (14) 에 동작 지령을 실시하고, 노즐 (92) 을 퇴피 위치 (P4) 에 위치 결정한다.
이상에 의해, 본 실시형태에 있어서의 일련의 기판 건조 처리가 종료한다. 상기 서술한 바와 같은 기판 건조 처리 후, 도시되지 않은 기판 반입출 기구에 의해, 건조 처리가 완료된 기판 (W) 이 챔버 (11) 로부터 반출된다.
(그 밖의 사항)
이상의 설명에 있어서는, 본 발명의 바람직한 실시양태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 실시양태에 한정되는 것은 아니며, 그 밖의 여러 가지 형태로 실시 가능하다. 이하에, 그 밖의 주된 형태를 예시한다.
제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서는, 유기물 제거 공정으로서 자외선 조사 공정 S16 또는 오존 가스 공급 공정 S17 을 각각 실시하는 경우를 예로 하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 자외선 조사 공정 S16 과 오존 가스 공급 공정 S17 을 병용해도 된다. 이 경우, 자외선 조사 공정 S16 및 오존 가스 공급 공정 S17 은, 적어도 승화 공정 S14 와 일부 중복되어 실시된다. 구체적으로는, 예를 들어, 승화 공정 S15 의 공정 중에, 자외선 조사 공정 S16 과 오존 가스 공급 공정 S17 을 동시에 실시해도 된다. 또, 승화 공정 S15 의 공정 중에, 자외선 조사 공정 S16 및 오존 가스 공급 공정 S17 을 임의의 순서로 실시해도 된다. 또한, 이 양태에서 사용되는 기판 처리 장치로는, 예를 들어, 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 있어서, 추가로 기판 (W) 의 패턴 형성면에 오존 가스를 공급하는 유닛인 오존 가스 공급 수단 (91) 을 구비한 것을 사용할 수 있다.
또, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서는, 응고 수단 및 승화 수단으로서 기체 공급 수단 (41) 을 사용한 경우를 예로 하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 응고 수단 및 승화 수단으로서 챔버 (11) 의 내부를 감압하는 감압 수단 (71) 을 사용해도 된다.
응고 수단으로서 감압 수단 (71) 을 사용한 경우의 응고 공정 S14 에 있어서는, 제어 유닛 (13) 이 배기 펌프 (72) 에 동작 지령을 실시하고, 배기 펌프 (72) 의 구동을 개시한다. 그리고 제어 유닛 (13) 이 밸브 (74) 에 동작 지령을 실시하고, 밸브 (74) 를 개전한다. 이로써, 챔버 (11) 내부의 기체를, 배관 (73) 을 통해서 챔버 (11) 외부에 배기한다. 챔버 (11) 내부를 배관 (73) 이외에 대해 밀폐 상태로 함으로써, 챔버 (11) 의 내부 환경이 대기압으로부터 감압된다. 감압은, 예를 들어, 대기압 (약 1 기압, 약 1013 h㎩) 으로부터, 1.7 × 10-5 기압 (1.7 Pa) 정도까지 실시된다. 또한, 본원 발명의 실시에 있어서는 당해 기압에 한정되지 않고, 감압 후의 챔버 (11) 내의 기압은, 챔버 (11) 등의 내압성 등에 따라 적절히 설정되어도 된다.
챔버 (11) 내가 감압되면, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급된 건조 보조액 (62) 의 증발이 생기고, 그 기화열에 의해 건조 보조액 (62) 이 냉각되어 응고된다.
또, 승화 공정 S15 에 있어서도 감압 수단 (71) 을 승화 수단으로서 사용하는 경우에는, 응고 공정 S14 로부터 계속해서, 감압 수단 (71) 에 의한 챔버 (11) 내의 감압 처리가 계속된다. 이 감압 처리에 의해, 챔버 (11) 내의 환경은 건조 보조 물질의 포화 증기압보다 낮은 압력이 된다. 따라서, 이와 같은 감압 환경을 유지하면, 응고체 (63) 로부터 건조 보조 물질의 승화를 발생시킬 수 있다.
또한, 응고체 (63) 로부터 승화성 물질이 승화하여 기화될 때, 당해 응고체는 승화열로서 열이 빼앗긴다. 그 때문에, 응고체 (63) 는 냉각된다. 따라서, 승화성 물질의 융점보다 약간 높은 온도 환경하에서도, 응고체 (63) 를 별도로 냉각시키는 일 없이, 승화성 물질의 융점보다 저온 상태로 유지할 수 있다. 그 결과, 응고체 (63) 에 있어서의 승화성 물질의 융해를 방지하면서, 승화성 물질의 승화를 실시할 수 있다. 또, 별도의 냉각 기구를 형성할 필요가 없기 때문에, 장치 비용이나 처리 비용을 저감시킬 수 있다.
또, 본 발명에 있어서는, 응고 공정 S14 와 승화 공정 S15 사이에, 응고체 (63) 가 융해하지 않을 정도까지 이것을 승온시키는 승온 공정을 실시할 수도 있다. 이로써, 승화 공정 S15 에 있어서의 승화 속도를 증대시킬 수 있어, 처리 시간의 단축이 도모된다. 또, 승온 공정을 형성하는 경우, 유기물 제거 공정 (자외선 조사 공정 S16 또는 오존 가스 공급 공정 S17) 은, 응고 공정 S14, 승온 공정 또는 승화 공정 S15 중 어느 공정 중으로부터 개시할 수 있다. 단, 유기물 제거 공정은 승화 공정 S15 의 공정 중, 종료시 또는 종료 후 중 어느 시점에서 종료한다. 또한, 승온 공정에서의 응고체 (63) 의 승온은, 히터 등의 가열 수단을 사용하여, 응고체 (63) 를 가열함으로써 가능하다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 기판의 표면에 부착되는 액체를 제거하는 건조 기술, 및 당해 건조 기술을 사용하여 기판의 표면을 처리하는 기판 처리 기술 전반에 적용할 수 있다.
1,10 기판 처리 장치
11 챔버
12 비산 방지 컵
13 제어 유닛
14 선회 구동부
15 연산 처리부
17 메모리
19 기판 처리 프로그램
20 산소 가스 농도
21 처리액 공급 수단 (공급 수단)
22 노즐
23 아암
24 선회축
25 배관
26 밸브
27 처리액 저류부
31 IPA 공급 수단
32 노즐
33 아암
34 선회축
35 배관
36 밸브
37 IPA 탱크
41 기체 공급 수단 (응고 수단, 승화 수단)
42 노즐
43 아암
44 선회축
45 배관
46 밸브
47 기체 탱크
51 기판 유지 수단
52 회전 구동부
53 스핀 베이스
54 척 핀
60 DIW
61 IPA
62 건조 보조액
63 응고체
71 감압 수단
72 배기 펌프
74 밸브
81 자외선 조사 수단 (유기물 제거 수단)
82 자외선 램프
83 점등 회로
91 오존 가스 공급 수단 (유기물 제거 수단)
92 노즐
93 아암
94 선회축
95 배관
96 밸브
97 오존 가스 탱크
271 처리액 저류 탱크
272 온도 조정부
273 배관
274 가압부
275 질소 가스 탱크
276 펌프
277 교반부
278 교반 제어부
279 회전부
471 기체 저류부
472 기체 온도 조정부
A1, J1, J2, J3, J4 축
AR1, AR2, AR3, AR4 화살표
P1, P2, P3, P4 퇴피 위치
S11 세정 공정
S12 IPA 린스 공정
S13 처리액 공급 공정 (공급 공정)
S14 응고 공정
S15 승화 공정
S16 자외선 조사 공정 (유기물 제거 공정)
S17 오존 가스 공급 공정 (유기물 제거 공정)
W 기판
Wf (기판의) 표면
Wb (기판의) 이면
Wp (기판 표면의) 패턴
Wp1 (패턴의) 볼록부
Wp2 (패턴의) 오목부

Claims (8)

  1. 기판의 패턴 형성면에 승화성 물질을 포함하는 처리액을 공급하는 공급 공정과,
    상기 처리액을, 상기 패턴 형성면 상에서 응고시켜 응고체를 형성하는 응고 공정과,
    상기 응고체를 승화시켜, 상기 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 공정과,
    상기 응고체의 승화시에, 당해 응고체의 승화 계면에 석출되는 유기물로서, 상기 승화 공정에 있어서 승화성을 갖지 않는 물질을, 상기 응고체의 승화에 수반하여 응집 상태가 되기 전에 제거하는 유기물 제거 공정을 포함하고,
    상기 유기물 제거 공정은, 상기 승화 공정과 적어도 일부 중복되어 실시되고, 상기 승화 공정이 종료할 때까지 종료하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기물 제거 공정은 연속해서 실시되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 승화 공정은 상기 응고 공정 중에 개시하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기물 제거 공정은, 상기 승화 공정에 있어서의 응고체의 승화 계면에 자외선을 조사하는 공정인 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기물 제거 공정은, 상기 승화 공정에 있어서의 응고체의 승화 계면에 오존 가스를 접촉시키는 공정인 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항에 기재된 기판 처리 방법에 사용되는 기판 처리 장치로서,
    기판의 패턴 형성면에 승화성 물질을 포함하는 처리액을 공급하는 공급 수단과,
    상기 처리액을, 상기 패턴 형성면 상에서 응고시켜 응고체를 형성하는 응고 수단과,
    상기 응고체를 승화시켜, 상기 패턴 형성면으로부터 제거하는 승화 수단과,
    상기 응고체의 승화시에, 당해 응고체의 승화 계면에 석출되는 유기물로서, 상기 승화 수단에 의한 상기 응고체의 승화에 있어서 승화되지 않는 물질을 제거하는 유기물 제거 수단을 구비하고,
    상기 유기물 제거 수단은, 적어도, 상기 승화 수단에 의한 승화 중의 응고체에 대해 상기 응고체의 승화에 수반하여 응집 상태가 되기 전에 상기 유기물의 제거를 실시하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
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