KR20190018728A - 패턴 도괴 회복 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

패턴 도괴 회복 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20190018728A
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마사유키 오츠지
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

패턴 도괴 회복 방법은, 기판의 표면에 형성된 패턴으로서 도괴되어 있는 패턴을 회복시키는 방법으로서, 상기 기판의 상기 표면에, 상기 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체를 공급하는 반응 기체 공급 공정을 포함한다. 상기 반응 기체 공급 공정은, 상기 기판의 상기 표면에, 불화수소를 포함하는 증기를 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 포함한다. 상기 패턴 도괴 회복 방법은, 상기 불화수소 증기 공급 공정과 병행하여, 상기 기판을 가열하는 기판 가열 공정을 추가로 포함한다.

Description

패턴 도괴 회복 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
본 발명은, 패턴 도괴 회복 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면이, 약액이나 린스액 등의 처리액을 사용하여 처리된다.
예를 들어, 기판을 1 장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치는, 기판을 대략 수평으로 유지하면서, 그 기판을 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 의해 회전되는 기판의 상면에 처리액을 공급하는 노즐을 구비하고 있다.
전형적인 기판 처리 공정에서는, 스핀 척에 유지된 기판에 대하여 약액이 공급되고, 그 후에 린스액이 공급됨으로써, 기판 상의 약액이 린스액으로 치환된다. 일반적인 린스액은 탈이온수이다.
그 후, 기판 상의 린스액을 배제하기 위해, 건조 공정이 실행된다. 건조 공정으로는, 기판을 고속으로 회전시켜 털어서 건조시키는 스핀 드라이 공정이 알려져 있다.
그러나, 기판의 표면에 형성되어 있는 볼록상 패턴, 라인상 패턴 등의 패턴이, 건조 공정에서, 린스액이 갖는 표면 장력 등에 기인하여, 도괴될 우려가 있다.
US Unexamined Patent Application No. US2008/190454 A1 공보
본원 발명자들은, 스핀 드라이 공정에 있어서 도괴된 패턴을, 그 후에, 회복시키는 것을 검토하고 있다.
그래서, 본 발명의 하나의 목적은, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있는 패턴 도괴 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 기판의 표면에 형성된 패턴으로서 도괴되어 있는 패턴을 회복시키는 방법으로서, 상기 기판의 상기 표면에, 상기 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체를 공급하는 반응 기체 공급 공정을 포함하는, 패턴 도괴 회복 방법을 제공한다.
본원 발명자는, 이하의 지견을 알아냈다. 즉, 탄성을 갖고 있는 패턴에 도괴가 생긴 경우, 도괴된 패턴에는, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이, 어느 정도 작용한다.
그러나, 실제로는, 패턴이 탄성을 갖고 있어도, 도괴 상태는 유지된다. 본원 발명자는, 도괴 상태가 유지되는 요인의 하나로서, 인접하는 패턴이 도괴되어 그 선단부끼리가 서로 접촉하고, 서로 접촉하는 선단부끼리가, 기판 처리에 수반하여 발생하는 생성물에 의해 접착된다고 생각하고 있다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면에, 그 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체가 공급된다. 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리가 상기 생성물에 의해 접착되어 있는 경우에는, 기판의 표면에 공급된 반응 기체가, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리를 접착하고 있는 생성물 (이하, 「생성 접착물」이라고 한다.) 과 반응하고, 이 반응에 의해 생성 접착물이 분해된다. 이로써, 패턴의 선단부로부터 생성 접착물을 제거하는 것이 가능하다.
패턴의 선단부로부터 생성 접착물이 제거됨으로써, 도괴되어 있는 패턴에 대하여, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 반응 기체 공급 공정은, 상기 기판의 상기 표면에, 불화수소를 포함하는 증기를 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 포함한다.
기판으로서 실리콘 기판을 사용하는 경우 등에 있어서, 기판의 표면에 실리콘 산화물이 개재되어 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리를 접착하는 생성 접착물은, 주로, 실리콘 산화물을 포함한다고 생각된다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면에, 불화수소를 포함하는 증기가 공급된다. 식 (1) 에 나타내는 바와 같이, 불화수소는 실리콘 산화물과 반응하여, H2SiF6 과 물로 분해된다.
SiO2 ＋ 6HF → H2SiF6 ＋ 2H2O ···(1)
그 때문에, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리가 실리콘 산화물에 의해 접착되어 있는 경우에는, 기판의 표면에 공급된 불화수소를 포함하는 증기가, 실리콘 산화물을 포함하는 생성 접착물과 반응하여 분해된다. 이로써, 패턴의 선단부로부터 생성 접착물을 제거하는 것이 가능하다.
패턴의 선단부로부터 생성 접착물이 제거됨으로써, 도괴되어 있는 패턴에 대하여, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
상기 패턴 도괴 회복 방법이, 상기 불화수소 증기 공급 공정과 병행하여, 상기 기판을 가열하는 기판 가열 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
불화수소가 실리콘 산화물과 반응함으로써, 잔류물 (예를 들어 H2SiF6 의 잔류물) 이 생성될 우려가 있다.
이 방법에 의하면, 기판에 대한 불화수소를 포함하는 증기의 공급에 병행하여, 기판이 가열된다. 이로써, 잔류물을 증발시켜, 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다.
기판의 표면의 가열 온도는, 예를 들어, H2SiF6 의 비점 (약 109 ℃) 보다 고온으로 형성된다.
상기 패턴 도괴 회복 방법이, 상기 불화수소 증기 공급 공정 후, 상기 기판의 상기 표면에, 수증기를 공급하는 수증기 공급 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
불화수소 증기 공급 공정 후의 기판의 표면에는, 불소가 잔류하고 있을 우려가 있다.
이 방법에 의하면, 불화수소 증기 공급 공정 후, 기판의 표면에, 수증기가 공급된다. 수증기는 불소와 양호하게 반응하기 때문에, 기판의 표면에 재류하고 있던 불소는, 기판의 표면에 공급되는 수증기에 의해 제거된다. 이로써, 불소의 잔류를 발생시키지 않고, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
상기 반응 기체 공급 공정이, 상기 기판의 상기 표면에, 오존 가스를 포함하는 기체를 공급하는 오존 가스 공급 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면에, 오존 가스를 포함하는 기체가 공급된다. 기판 처리에 사용되는 처리액의 종류에 따라서는, 기판의 표면에 유기물이 개재되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리를 접착하는 생성 접착물은, 주로, 유기물을 포함한다고 생각된다.
오존 가스는 유기물과 반응한다. 그 때문에, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리가 유기물에 의해 접착되어 있는 경우에는, 기판의 표면에 공급된 불화수소를 포함하는 증기가, 유기물을 포함하는 생성 접착물과 반응하여 분해되고, 이로써, 생성 접착물이 패턴의 선단부로부터 제거된다.
패턴의 선단부로부터 생성 접착물이 제거되면, 도괴되어 있는 패턴에 대하여, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
본 발명은, 표면에 패턴이 형성된 기판을 처리하는 방법으로서, 상기 기판의 표면에 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 처리액 공급 공정 후, 상기 기판을 고속으로 회전시켜 털어서 건조시키는 스핀 드라이 공정과, 상기 스핀 드라이 공정 후에 실행되는 패턴 회복 공정으로서, 상기 기판의 상기 표면에, 상기 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체를 공급하는 반응 기체 공급 공정을 실행하여, 도괴된 상기 패턴을 회복시키는 패턴 회복 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
본원 발명자는, 이하의 지견을 알아냈다. 즉, 탄성을 갖고 있는 패턴에 도괴가 생긴 경우, 도괴된 패턴에는, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이, 어느 정도 작용한다.
그러나, 실제로는, 패턴이 탄성을 갖고 있어도, 도괴 상태는 유지된다. 본원 발명자는, 도괴 상태가 유지되는 요인의 하나로서, 인접하는 패턴이 도괴되어 그 선단부끼리가 서로 접촉하고, 서로 접촉하는 선단부끼리가, 기판 처리에 수반하여 발생하는 생성물에 의해 접착된다고 생각하고 있다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면에, 그 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체가 공급된다. 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리가 상기 생성물에 의해 접착되어 있는 경우에는, 기판의 표면에 공급된 반응 기체가 생성 접착물과 반응하고, 이 반응에 의해 생성 접착물이 분해된다. 이로써, 패턴의 선단부로부터 생성 접착물을 제거하는 것이 가능하다.
패턴의 선단부로부터 생성 접착물이 제거되면, 도괴되어 있는 패턴에 대하여, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 패턴 회복 공정에 있어서, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
또, 패턴 회복 공정은, 스핀 드라이 공정 후에 실행된다. 기판 처리시의 스핀 드라이 공정에 있어서, 기판의 표면에 형성되어 있는 패턴이 도괴된 경우라도, 그 도괴된 패턴을, 그 후에 실행되는 패턴 회복 공정에 있어서 회복시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 반응 기체 공급 공정은, 상기 기판의 상기 표면에, 불화수소를 포함하는 증기를 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 포함한다.
기판으로서 실리콘 기판을 사용하는 경우 등에 있어서, 기판의 표면에 실리콘 산화물이 개재되어 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리를 접착하는 생성 접착물은, 주로, 실리콘 산화물을 포함한다고 생각된다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면에, 불화수소를 포함하는 증기가 공급된다. 식 (2) 에 나타내는 바와 같이, 불화수소는 실리콘 산화물과 반응하여, H2SiF6 과 물로 분해된다.
SiO2 ＋ 6HF → H2SiF6 ＋ 2H2O ···(2)
그 때문에, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리가 실리콘 산화물에 의해 접착되어 있는 경우에는, 기판의 표면에 공급된 불화수소를 포함하는 증기가, 실리콘 산화물을 포함하는 생성 접착물과 반응하여 분해된다. 이로써, 패턴의 선단부로부터 생성 접착물을 제거하는 것이 가능하다.
패턴의 선단부로부터 생성 접착물이 제거됨으로써, 도괴되어 있는 패턴에 대하여, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
상기 기판 처리 방법이, 상기 불화수소 증기 공급 공정과 병행하여, 상기 기판을 가열하는 기판 가열 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
불화수소가 실리콘 산화물과 반응함으로써, 잔류물 (예를 들어 H2SiF6 의 잔류물) 이 생성될 우려가 있다.
이 방법에 의하면, 기판에 대한 불화수소를 포함하는 증기의 공급에 병행하여, 기판이 가열된다. 이로써, 잔류물을 증발시켜, 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다.
기판의 표면의 가열 온도는, 예를 들어, H2SiF6 의 비점 (약 109 ℃) 보다 고온으로 형성된다.
상기 기판 처리 방법이, 상기 불화수소 증기 공급 공정 후, 상기 기판의 상기 표면에, 수증기를 공급하는 수증기 공급 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
불화수소 증기 공급 공정 후의 기판의 표면에는, 불소가 잔류하고 있을 우려가 있다.
이 방법에 의하면, 불화수소 증기 공급 공정 후, 기판의 표면에, 수증기가 공급된다. 수증기는 불소와 양호하게 반응하기 때문에, 기판의 표면에 재류하고 있던 불소는, 기판의 표면에 공급되는 수증기에 의해 제거된다. 이로써, 불소의 잔류를 발생시키지 않고, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
상기 반응 기체 공급 공정이, 상기 기판의 상기 표면에, 오존 가스를 포함하는 기체를 공급하는 오존 가스 공급 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판의 표면에, 오존 가스를 포함하는 기체가 공급된다. 기판 처리에 사용되는 처리액의 종류에 따라서는, 기판의 표면에 유기물이 개재되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리를 접착하는 생성 접착물은, 주로, 유기물을 포함한다고 생각된다.
오존 가스는 유기물과 반응한다. 그 때문에, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리가 유기물에 의해 접착되어 있는 경우에는, 기판의 표면에 공급된 불화수소를 포함하는 증기가, 유기물을 포함하는 생성 접착물과 반응하여 분해되고, 이로써, 생성 접착물이 패턴의 선단부로부터 제거된다.
패턴의 선단부로부터 생성 접착물이 제거되면, 도괴되어 있는 패턴에 대하여, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
본 발명은, 표면에 패턴이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을, 그 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 표면에, 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 표면에, 당해 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체를 공급하기 위한 반응 기체 공급 유닛과, 상기 회전 유닛, 상기 처리액 공급 유닛 및 상기 반응 기체 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 기판의 표면에 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과, 상기 처리액 공급 공정 후, 상기 기판을 고속으로 회전시켜 털어서 건조시키는 스핀 드라이 공정과, 상기 스핀 드라이 공정 후에 실행되는 패턴 회복 공정으로서, 상기 기판의 상기 표면에, 상기 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체를 공급하는 반응 기체 공급 공정을 실행하여, 도괴된 상기 패턴을 회복시키는 패턴 회복 공정을 실행하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
본원 발명자는, 이하의 지견을 알아냈다. 즉, 탄성을 갖고 있는 패턴에 도괴가 생긴 경우, 도괴된 패턴에는, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이, 어느 정도 작용한다.
그러나, 실제로는, 패턴이 탄성을 갖고 있어도, 도괴 상태는 유지된다. 본원 발명자는, 도괴 상태가 유지되는 요인의 하나로서, 인접하는 패턴이 도괴되어 그 선단부끼리가 서로 접촉하고, 서로 접촉하는 선단부끼리가, 기판 처리에 수반하여 발생하는 생성물에 의해 접착된다고 생각하고 있다.
이 구성에 의하면, 패턴 회복 공정에 있어서, 기판의 표면에, 그 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체가 공급된다. 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리가 상기 생성물에 의해 접착되어 있는 경우에는, 기판의 표면에 공급된 반응 기체가 생성 접착물과 반응하고, 이 반응에 의해 생성 접착물이 패턴의 선단부로부터 제거된다.
패턴의 선단부로부터 생성 접착물이 제거되면, 도괴되어 있는 패턴에 대하여, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 패턴 회복 공정에 있어서, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
또, 패턴 회복 공정은, 스핀 드라이 공정 후에 실행된다. 기판 처리시의 스핀 드라이 공정에 있어서, 기판의 표면에 형성되어 있는 패턴이 도괴된 경우라도, 그 도괴된 패턴을, 그 후에 실행되는 패턴 회복 공정에 있어서 회복시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 제어 장치가, 상기 반응 기체 공급 공정에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에, 불화수소를 포함하는 증기를 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 실행한다.
기판으로서 실리콘 기판을 사용하는 경우 등에 있어서, 기판의 표면에 실리콘 산화물이 개재되어 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리를 접착하는 생성 접착물은, 주로, 실리콘 산화물을 포함한다고 생각된다.
이 구성에 의하면, 기판의 표면에, 불화수소를 포함하는 증기가 공급된다. 식 (3) 에 나타내는 바와 같이, 불화수소는 실리콘 산화물과 반응하여, H2SiF6 과 물로 분해된다.
SiO2 ＋ 6HF → H2SiF6 ＋ 2H2O ···(3)
그 때문에, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리가 실리콘 산화물에 의해 접착되어 있는 경우에는, 기판의 표면에 공급된 불화수소를 포함하는 증기가, 실리콘 산화물을 포함하는 생성 접착물과 반응하여 분해된다. 이로써, 패턴의 선단부로부터 생성 접착물을 제거하는 것이 가능하다.
패턴의 선단부로부터 생성 접착물이 제거됨으로써, 도괴되어 있는 패턴에 대하여, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
상기 기판 처리 방법이, 상기 불화수소 증기 공급 공정과 병행하여, 상기 기판을 가열하는 기판 가열 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
불화수소가 실리콘 산화물과 반응함으로써, 잔류물 (예를 들어 H2SiF6 의 잔류물) 이 생성될 우려가 있다.
이 구성에 의하면, 기판에 대한 불화수소를 포함하는 증기의 공급에 병행하여, 기판이 가열된다. 이로써, 잔류물을 증발시켜, 기판의 표면으로부터 제거할 수 있다.
기판의 표면의 가열 온도는, 예를 들어, H2SiF6 의 비점 (약 109 ℃) 보다 고온으로 형성된다.
상기 제어 장치가, 상기 불화수소 증기 공급 공정과 병행하여, 상기 기판을 가열하는 기판 가열 공정을 추가로 실행해도 된다.
불화수소 증기 공급 공정 후의 기판의 표면에는, 불소가 잔류하고 있을 우려가 있다.
이 구성에 의하면, 불화수소 증기 공급 공정 후, 기판의 표면에, 수증기가 공급된다. 수증기는 불소와 양호하게 반응하기 때문에, 기판의 표면에 재류하고 있던 불소는, 기판의 표면에 공급되는 수증기에 의해 제거된다. 이로써, 불소의 잔류를 발생시키지 않고, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
상기 제어 장치가, 상기 반응 기체 공급 공정에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에, 오존 가스를 포함하는 기체를 공급하는 오존 가스 공급 공정을 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 기판의 표면에, 오존 가스를 포함하는 기체가 공급된다. 기판 처리에 사용되는 처리액의 종류에 따라서는, 기판의 표면에 유기물이 개재되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리를 접착하는 생성 접착물은, 주로, 유기물을 포함한다고 생각된다.
오존 가스는 유기물과 반응한다. 그 때문에, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리가 유기물에 의해 접착되어 있는 경우에는, 기판의 표면에 공급된 불화수소를 포함하는 증기가, 유기물을 포함하는 생성 접착물과 반응하여 분해되고, 이로써, 생성 접착물이 패턴의 선단부로부터 제거된다.
패턴의 선단부로부터 생성 접착물이 제거되면, 도괴되어 있는 패턴에 대하여, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 밝혀진다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 액 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3 은, 상기 기판 처리 장치에 구비된 회복 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 4 는, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5A 는, 상기 기판 처리 장치에 의해 실행되는 제 1 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5B 는, 상기 기판 처리 장치에 의해 실행되는 제 1 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6A ∼ 6C 는, 패턴의 도괴를 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
도 7A, 7B 는, 도괴되어 있는 패턴의 회복을 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
도 8 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 평면도이다.
도 9 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 회복 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 10 은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 11 은, 상기 기판 처리 장치에 의해 실행되는 제 2 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 회복 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 13 은, 제 1 회복 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 14A, 14B 는, 제 1 회복 시험의 결과를 설명하기 위한 화상도이다.
도 15 는, 제 2 회복 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을, 처리액이나 처리 가스에 의해 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 의 처리 대상의 기판 (W) 에는, 표면에 패턴이 형성되어 있다. 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 을 처리하는 복수의 처리 유닛 (2) 과, 처리 유닛 (2) 에서 처리되는 복수 장의 기판 (W) 을 수용하는 캐리어 (C) 가 재치 (載置) 되는 로드 포트 (LP) 와, 로드 포트 (LP) 와 처리 유닛 (2) 사이에서 기판 (W) 을 반송하는 반송 로봇 (IR 및 CR) 과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 장치 (3) 를 포함한다. 반송 로봇 (IR) 및 기판 반송 로봇 (CR) 은, 제어 장치 (3) 에 의해 제어된다. 반송 로봇 (IR) 은, 캐리어 (C) 와 기판 반송 로봇 (CR) 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 기판 반송 로봇 (CR) 은, 반송 로봇 (IR) 과 처리 유닛 (2) 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 복수의 처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 의 표면 (패턴 형성면) 에 처리액을 공급하여, 기판 (W) 을 처리액으로 처리하는 액 처리 유닛 (2A) 과, 액 처리 유닛 (2A) 에 의한 처리의 결과 도괴된 패턴을 회복시키는 회복 처리 유닛 (2B) 을 포함한다.
도 2 는, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 액 처리 유닛 (2A) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
액 처리 유닛 (2A) 은, 세정 약액 또는 에칭액을 사용하여 기판 (W) 을 처리한다. 액 처리 유닛 (2A) 은, 박스형의 제 1 챔버 (4) 와, 제 1 챔버 (4) 내에서, 기판 (W) 을 수평으로 유지하면서 기판 (W) 의 중앙부를 통과하는 연직인 회전 축선 (A1) 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (기판 유지 유닛, 회전 유닛) (5) 과, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 약액을 공급하기 위한 약액 공급 유닛 (처리액 공급 유닛) (6) 과, 기판 (W) 의 상면에 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급 유닛 (처리액 공급 유닛) (7) 과, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에, 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 유기 용제의 액체를 공급하기 위한 유기 용제 공급 유닛 (처리액 공급 유닛) (8) 과, 스핀 척 (5) 을 둘러싸는 통 형상의 처리 컵 (9) 을 포함한다.
스핀 척 (5) 으로서, 기판 (W) 을 수평 방향으로 사이에 끼워 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 협지식의 척이 채용되어 있다. 구체적으로는, 스핀 척 (5) 은, 스핀 모터 (10) 와, 이 스핀 모터 (10) 의 구동축과 일체화된 스핀 축 (11) 과, 스핀 축 (11) 의 상단에 대략 수평으로 장착된 원판상의 스핀 베이스 (12) 를 포함한다.
스핀 베이스 (12) 의 상면에는, 그 둘레 가장자리부에 복수 개 (3 개 이상. 예를 들어 6 개) 의 협지 부재 (13) 가 배치되어 있다. 복수 개의 협지 부재 (13) 는, 스핀 베이스 (12) 의 상면 둘레 가장자리부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상에 대응하는 원주 상에서 적당한 간격을 두고 배치되어 있다.
또, 스핀 척 (5) 으로는, 협지식의 것에 한정되지 않고, 예를 들어, 기판 (W) 의 이면을 진공 흡착함으로써, 기판 (W) 을 수평인 자세로 유지하고, 추가로 그 상태에서 연직인 회전 축선 둘레로 회전함으로써, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 을 회전시키는 진공 흡착식의 것 (배큐엄 척) 이 채용되어도 된다.
약액 공급 유닛 (6) 은 약액 노즐 (14) 을 포함한다. 약액 노즐 (14) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이고, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면의 중앙부로 향하게 하여 고정적으로 배치되어 있다. 약액 노즐 (14) 에는, 약액 공급원으로부터의 약액이 공급되는 약액 배관 (15) 이 접속되어 있다. 약액 배관 (15) 의 도중부에는, 약액 노즐 (14) 로부터의 약액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 약액 밸브 (16) 가 개장 (介裝) 되어 있다. 약액 밸브 (16) 가 열리면, 약액 배관 (15) 으로부터 약액 노즐 (14) 에 공급된 연속류의 약액이, 약액 노즐 (14) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 약액 밸브 (16) 가 닫히면, 약액 배관 (15) 으로부터 약액 노즐 (14) 로의 약액의 공급이 정지된다. 약액은, 예를 들어, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산 (예를 들어 시트르산, 옥살산 등), 유기 알칼리 (예를 들어, TMAH : 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 유기 용제 (예를 들어, IPA : 이소프로필알코올 등), 및 계면 활성제, 부식 방지제의 적어도 하나를 포함하는 액이다.
린스액 공급 유닛 (7) 은 린스액 노즐 (17) 을 포함한다. 린스액 노즐 (17) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이고, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면의 중앙부로 향하게 하여 고정적으로 배치되어 있다. 린스액 노즐 (17) 에는, 린스액 공급원으로부터의 린스액이 공급되는 린스액 배관 (18) 이 접속되어 있다. 린스액 배관 (18) 의 도중부에는, 린스액 노즐 (17) 로부터의 린스액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 린스액 밸브 (19) 가 개장되어 있다. 린스액 밸브 (19) 가 열리면, 린스액 배관 (18) 으로부터 린스액 노즐 (17) 에 공급된 연속류의 린스액이, 린스액 노즐 (17) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 린스액 밸브 (19) 가 닫히면, 린스액 배관 (18) 으로부터 린스액 노즐 (17) 로의 린스액의 공급이 정지된다. 린스액은, 예를 들어 탈이온수 (DIW) 이다. DIW 에 한정되지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ppm ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 중 어느 것이어도 된다.
유기 용제 공급 유닛 (8) 은 유기 용제 노즐 (20) 을 포함한다. 유기 용제 노즐 (20) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이고, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면의 중앙부로 향하게 하여 고정적으로 배치되어 있다. 유기 용제 노즐 (20) 에는, 유기 용제 공급원으로부터의 액체의 유기 용제가 공급되는 유기 용제 배관 (21) 이 접속되어 있다. 유기 용제 배관 (21) 의 도중부에는, 유기 용제 노즐 (20) 로부터의 유기 용제의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 유기 용제 밸브 (22) 가 개장되어 있다. 유기 용제 밸브 (22) 가 열리면, 유기 용제 배관 (21) 으로부터 유기 용제 노즐 (20) 에 공급된 연속류의 유기 용제가, 유기 용제 노즐 (20) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 유기 용제 밸브 (22) 가 닫히면, 유기 용제 배관 (21) 으로부터 유기 용제 노즐 (20) 로의 액체의 유기 용제의 공급이 정지된다. 액체의 유기 용제는, 예를 들어 이소프로필알코올 (isopropyl alcohol : IPA) 이다. 액체의 유기 용제는, IPA 외에도, 메탄올, 에탄올, 아세톤, HEF (하이드루플루오로에테르) 를 예시할 수 있다. 이들은, 모두 물 (DIW) 보다 표면 장력이 작은 유기 용제이다.
또, 약액 노즐 (14), 린스액 노즐 (17) 및 유기 용제 노즐 (20) 은, 각각, 스핀 척 (5) 에 대하여 고정적으로 배치되어 있을 필요는 없고, 예를 들어, 스핀 척 (5) 의 상방에 있어서 수평면 내에서 요동 가능한 아암에 장착되고, 이 아암의 요동에 의해 기판 (W) 의 상면에 있어서의 처리액의 착액 (着液) 위치가 스캔되는, 이른바 스캔 노즐의 형태가 채용되어도 된다.
제 1 챔버 (4) 의 측방의 격벽에는, 기판 (W) 을 반입/반출하기 위한 반출입구 (23) 가 형성되어 있다. 액 처리 유닛 (2A) 은, 반출입구 (23) 를 개폐하는 셔터 (24) 와, 셔터 (24) 를 개폐 구동하기 위한, 실린더 등을 포함하는 셔터 개폐 유닛 (25) 을 추가로 포함한다.
도 3 은, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 회복 처리 유닛 (2B) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
회복 처리 유닛 (2B) 은, 반응 기체 (기판 (W) 의 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체) 를, 기판 (W) 의 표면에 공급하여, 패턴을 회복시킨다. 회복 처리 유닛 (2B) 은, 반응 기체로서 불화수소 (HF) 를 포함하는 증기 (HF vapor. 이하, 「불화수소 증기」라고 한다) 를 사용한다.
회복 처리 유닛 (2B) 은, 예를 들어 통 형상 (원통 형상) 의 제 2 챔버 (28) 와, 제 2 챔버 (28) 내에 수용되고, 유지 플레이트 (31) 를 포함하는 기판 유지 유닛 (32) 과, 유지 플레이트 (31) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 불화수소 증기 (HF vapor) 를 공급하기 위한 불화수소 증기 공급 유닛 (반응 기체 공급 유닛) (33) 과, 유지 플레이트 (31) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 수증기를 공급하기 위한 수증기 공급 유닛 (34) 을 포함한다.
제 2 챔버 (28) 는, 둘레벽 (39) 과, 상하에 대향하는 상벽 (40) 및 바닥벽 (41) 을 포함한다. 제 2 챔버 (28) 는, 증기를 사용하여 기판 (W) 을 처리하는 증기 처리 챔버 (Vapor Process Chamber : VPC) 이다.
유지 플레이트 (31) 의 내부에는, 유지 플레이트 (31) 에 유지된 기판 (W) 을 가열하기 위한 히터 (42) 가 매설되어 있다. 히터 (42) 의 발열에 의해 유지 플레이트 (31) 의 상면이 데워진다. 즉, 유지 플레이트 (31) 는, 핫 플레이트로서 기능하고, 기판 (W) 을 하방으로부터 유지함과 함께, 유지 대상의 기판 (W) 을 하방으로부터 가열한다.
기판 유지 유닛 (32) 은, 유지 플레이트 (31) 에 대하여 기판 (W) 을 승강시키는 복수 개 (예를 들어, 3 개) 의 리프트 핀 (36) 과, 복수 개의 리프트 핀 (36) 을 지지하는 공통의 지지 부재 (37) 와, 지지 부재 (37) 에 결합된, 실린더를 포함하는 리프트 핀 승강 유닛 (38) 을 추가로 포함한다.
유지 플레이트 (31) 는, 연직 방향으로 연장되는 회전축 (57) 의 상단에 고정되어 있다. 회전축 (57) 에는, 회전축 (57) 의 중심 축선과 일치하는 회전 축선 (A2) 둘레로 회전축 (57) 을 회전시키는 스핀 모터 (58) 가 결합되어 있다.
복수 개의 리프트 핀 (36) 은, 제 2 챔버 (28) 의 바닥벽 (41) 에 삽입 통과되고, 제 2 챔버 (28) 밖에서 지지 부재 (37) 에 지지되어 있다. 리프트 핀 승강 유닛 (38) 은, 복수 개의 리프트 핀 (36) 의 선단이 유지 플레이트 (31) 의 상방으로 돌출되는 상 위치 (예를 들어, 기판 반송 로봇 (CR) 과의 사이에서 기판 (W) 의 전달이 가능한 위치. 도 3 에 2 점 쇄선으로 도시) 와, 복수 개의 리프트 핀 (36) 의 선단이 유지 플레이트 (31) 의 하방으로 퇴피하는 하 위치 (도 3 에 실선으로 도시) 사이에서, 복수 개의 리프트 핀 (36) 을 일체적으로 승강시킨다.
또, 제 2 챔버 (28) 의 둘레벽 (39) 에는, 제 2 챔버 (28) 내에 대한 기판 (W) 의 반입/반출을 위한 반출입구 (43) 가 형성되어 있다. 둘레벽 (39) 의 외측에는, 반출입구 (43) 를 개폐하는 셔터 (44) 가 형성되어 있다. 셔터 (44) 에는, 실린더 등을 포함하는 셔터 개폐 유닛 (45) 이 결합되어 있다. 셔터 개폐 유닛 (45) 은, 셔터 (44) 가 반출입구 (43) 를 밀폐하는 밀폐 위치와, 반출입구 (43) 를 개방 위치 사이에서, 셔터 (44) 를 이동시킨다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 불화수소 증기 공급 유닛 (33) 은, 제 2 챔버 (28) 의 상벽 (40) 에 형성된 불화수소 증기 도입 배관 (46) 을 포함한다. 불화수소 증기 도입 배관 (46) 에는, 불화수소 증기 공급원으로부터의 불화수소 증기 (HF vapor) 가 공급된다. 불화수소 증기 도입 배관 (46) 에 공급되는 불화수소 증기 (HF vapor) 는, 캐리어 가스 (예를 들어, 질소 가스 등의 불활성 가스) 를 포함하는 것이어도 된다. 불화수소 증기 도입 배관 (46) 은, 상벽 (40) 을 관통하고, 불화수소 증기 (HF vapor) 를 제 2 챔버 (28) 내에 도입한다. 불화수소 증기 공급 유닛 (33) 은, 불화수소 증기 도입 배관 (46) 을 개폐하는 불화수소 증기 밸브 (47) 를 추가로 포함한다.
수증기 공급 유닛 (34) 은, 제 2 챔버 (28) 의 상벽 (40) 에 형성된 수증기 도입 배관 (48) 을 포함한다. 수증기 도입 배관 (48) 에는, 수증기 공급원으로부터의 수증기가 공급된다. 수증기 도입 배관 (48) 에 공급되는 물의 증기는, 캐리어 가스 (예를 들어, 질소 가스 등의 불활성 가스) 를 포함하는 것이어도 된다. 수증기 도입 배관 (48) 은, 상벽 (40) 을 관통하고, 수증기를 제 2 챔버 (28) 내에 도입한다. 수증기 도입 배관 (48) 으로부터 제 2 챔버 (28) 내에 도입되는 수증기는, 물의 비점 이상의 온도 (예를 들어 약 140 ℃) 를 갖는 과열 수증기인 것이 바람직하다. 수증기 공급 유닛 (34) 은, 수증기 도입 배관 (48) 을 개폐하는 수증기 밸브 (49) 를 추가로 포함한다.
제 2 챔버 (28) 의 내부에 있어서, 상벽 (40) 과 유지 플레이트 (31) 사이에는, 수평을 따르는 정류판 (50) 이 배치되어 있다. 정류판 (50) 에는, 제 2 챔버 (28) 의 내부에 대향하는 다수의 토출공 (51) 이 형성되어 있다. 상벽 (40) 과 정류판 (50) 사이에는, 제 2 챔버 (28) 의 내부에 공급되는 기체 (불화수소 증기 (HF vapor) 나 수증기) 가 확산하기 위한 확산 공간이 구획되어 있다.
불화수소 증기 밸브 (47) 가 열리면, 불화수소 증기 도입 배관 (46) 으로부터의 불화수소 증기 (HF vapor) 가, 제 2 챔버 (28) 의 내부에 공급된다. 불화수소 증기 도입 배관 (46) 으로부터의 불화수소 증기 (HF vapor) 는, 정류판 (50) 의 다수의 토출공 (51) 으로부터 분산되어 토출되고, 제 2 챔버 (28) 내에 있어서, 상벽 (40) 의 내면과 평행인 면 내에서 대략 균일한 유속이 되는 샤워상을 이루고, 유지 플레이트 (31) 에 유지되어 있는 기판 (W) 에 쏟아져 내린다.
또, 수증기 밸브 (49) 가 열리면, 수증기 도입 배관 (48) 으로부터의 수증기가, 제 2 챔버 (28) 의 내부에 공급된다. 수증기 도입 배관 (48) 으로부터의 수증기는, 정류판 (50) 의 다수의 토출공 (51) 으로부터 분산되어 토출되고, 제 2 챔버 (28) 내에 있어서, 상벽 (40) 의 내면과 평행인 면 내에서 대략 균일한 유속이 되는 샤워상을 이루고, 유지 플레이트 (31) 에 유지되어 있는 기판 (W) 에 쏟아져 내린다.
또, 제 2 챔버 (28) 의 예를 들어 둘레벽 (39) 에는, 불활성 가스의 일례인 질소 가스를 제 2 챔버 (28) 내에 도입하는 불활성 가스 도입 배관 (53) 이 형성되어 있다. 불활성 가스 도입 배관 (53) 에는, 불활성 가스 밸브 (52) 를 개재하여 불활성 가스가 공급된다. 불활성 가스 도입 배관 (53) 은, 예를 들어 상벽에 형성되어 있어도 된다.
또, 제 2 챔버 (28) 의 바닥벽 (41) 에는, 배기구 (54) 가 형성되어 있다. 배기구 (54) 에는, 선단이 배기원 (도시 생략) 에 접속된 배기 배관 (55) 의 기단이 접속되어 있다. 배기 배관 (55) 의 도중부에는, 배기 밸브 (56) 가 개장되어 있다. 배기 밸브 (56) 가 열리면, 제 2 챔버 (28) 내의 분위기가 배기구 (54) 로부터 배기되고, 배기 밸브 (56) 가 닫히면, 배기구 (54) 로부터의 배기가 정지된다.
도 4 는, 기판 처리 장치 (1) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치 (3) 는, 예를 들어 마이크로컴퓨터를 사용하여 구성되어 있다. 제어 장치 (3) 는 CPU 등의 연산 유닛, 고정 메모리 디바이스, 하드디스크 드라이브 등의 기억 유닛, 및 입출력 유닛을 갖고 있다. 기억 유닛에는, 연산 유닛이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
또, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 스핀 모터 (10), 셔터 개폐 유닛 (25), 스핀 모터 (58), 리프트 핀 승강 유닛 (38), 셔터 개폐 유닛 (45), 히터 (42) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 약액 밸브 (16), 린스액 밸브 (19), 유기 용제 밸브 (22), 불화수소 증기 밸브 (47), 수증기 밸브 (49), 불활성 가스 밸브 (52), 배기 밸브 (56) 등을 개폐한다.
도 5A, 5B 는, 기판 처리 장치 (1) (액 처리 유닛 (2A) 및 회복 처리 유닛 (2B)) 에 의해 실행되는 제 1 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6A ∼ 6C 는, 패턴 (62) 의 도괴를 설명하기 위한 도해적인 도면이다. 도 7A, 7B 는, 도괴되어 있는 패턴 (62) 의 회복을 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
이하, 도 1 ∼ 도 5B 를 참조하면서, 제 1 기판 처리예에 대하여 설명한다. 도 6A ∼ 6C 및 도 7A, 7B 에 대해서는 적절히 참조한다. 기판 처리 장치 (1) 에 의해 제 1 기판 처리예가 실시될 때에는, 먼저, 액 처리 유닛 (2A) 에 의해 기판 (W) 에 액 처리가 실시되고, 그 후, 회복 처리 유닛 (2B) 에 의해 기판 (W) 에 회복 처리가 실시된다. 액 처리 유닛 (2A) 에 의해 기판 (W) 에 실시되는 액 처리는, 세정 처리 또는 에칭 처리이다.
먼저, 액 처리 유닛 (2A) 에 의한 기판 (W) 에 대한 액 처리에 대하여 설명한다. 액 처리 유닛 (2A) 에 의한 액 처리가 실행될 때에는, 미세정의 기판 (W) 이, 제 1 챔버 (4) 의 내부에 반입된다 (도 5A 의 스텝 S1).
구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 을 유지하고 있는 기판 반송 로봇 (CR) (도 1 참조) 의 핸드 (H1) (도 1 참조) 를 제 1 챔버 (4) 의 내부에 진입시킨다. 이로써, 기판 (W) 이, 그 표면 (처리 대상면) 을 상방으로 향한 상태에서 스핀 척 (5) 에 전달된다. 그 후, 스핀 척 (5) 에 기판 (W) 이 유지된다. 제 1 챔버 (4) 의 내부에 반입되는 기판 (W) 은, 도 6A 등에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 실리콘 (Si) 기판 (61) (반도체 기판의 일례) 의 표면에, 미세한 패턴 (박막 패턴) (62) 을 형성한 것이다. 패턴 (62) 은, 예를 들어, 선폭 W1 이 10 ㎚ ∼ 45 ㎚ 정도, 인접하는 패턴 사이의 간격 W2 가 10 ㎚ ∼ 수 ㎛ 정도로 형성되어 있어도 된다. 패턴 (62) 을 형성하는 구조체의 막두께 T 는, 예를 들어, 50 ㎚ ∼ 5 ㎛ 정도이다. 또, 이 구조체는, 예를 들어, 어스펙트비 (선폭 W1 에 대한 막두께 T 의 비) 가, 예를 들어, 5 ∼ 500 정도여도 된다.
스핀 척 (5) 에 기판 (W) 이 유지된 후, 제어 장치 (3) 는 스핀 모터 (10) (도 2 참조) 를 제어하여, 기판 (W) 을 회전 개시시킨다 (도 5A 의 스텝 S2).
기판 (W) 의 회전이, 미리 정하는 액 처리 속도 (예를 들어 약 800 rpm) 에 도달하면, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 표면에 약액을 공급하는 약액 공정 (도 5A 의 스텝 S3) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 약액 밸브 (16) 를 연다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판 (W) 의 표면을 향하여, 약액 노즐 (14) 로부터 약액이 공급된다. 공급된 약액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면에 고루 퍼지고, 기판 (W) 에 약액을 사용한 약액 처리가 실시된다. 약액의 토출 개시로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 약액 밸브 (16) 를 닫아, 약액 노즐 (14) 로부터의 약액의 토출을 정지한다. 이로써, 약액 공정 (S3) 이 종료된다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 상의 약액을 린스액으로 치환하여 기판 (W) 상으로부터 약액을 배제하기 위한 린스 공정 (도 5A 의 스텝 S4) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 린스액 밸브 (19) 를 연다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판 (W) 의 표면을 향하여, 린스액 노즐 (17) 로부터 린스액이 토출된다. 토출된 린스액은 원심력에 의해 기판 (W) 의 전체면에 고루 퍼진다. 이 린스액에 의해, 기판 (W) 상에 부착되어 있는 약액이 씻겨 내려간다.
린스액의 공급 개시로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 기판 (W) 의 상면 전역이 린스액에 덮여 있는 상태에서, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (10) 를 제어하여, 기판 (W) 의 회전 속도를 액 처리 속도로부터 패들 속도 (0 또는 약 40 rpm 이하의 저회전 속도. 예를 들어 약 10 rpm) 까지 단계적으로 감속시킨다. 그 후, 기판 (W) 의 회전 속도를 패들 속도로 유지한다. 이로써, 도 6A 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 표면에, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 물의 액막이 패들상으로 유지된다.
이어서, 기판 (W) 상의 린스액이, 보다 표면 장력이 낮은 저표면 장력 액인 유기 용제로 치환된다 (도 5A 의 스텝 S5). 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 유기 용제 밸브 (22) 를 열어, 기판 (W) 의 표면을 향하여 유기 용제 노즐 (20) 로부터 액체의 유기 용제 (예를 들어 IPA) 를 토출한다. 이로써, 기판 (W) 의 표면에 형성된 액막에 포함되는 린스액이 유기 용제로 치환되고, 기판 (W) 의 표면에, (패들상의) 유기 용제의 액막이 형성된다. 기판 (W) 의 상면 상의 린스액이 유기 용제로 치환된 후, 제어 장치 (3) 는, 유기 용제 밸브 (22) 를 닫아, 유기 용제 노즐 (20) 로부터의 유기 용제의 토출을 정지한다.
그 후, 제어 장치 (3) 는, 스핀 드라이 공정 (도 5A 의 스텝 S6) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 액 처리 속도보다 큰 소정의 스핀 드라이 속도 (예를 들어 약 1000 rpm) 까지 기판 (W) 을 가속시키고, 그 스핀 드라이 속도로 기판 (W) 을 회전시킨다. 이로써, 큰 원심력이 기판 (W) 상의 액체에 가해져, 기판 (W) 에 부착되어 있는 액체가 기판 (W) 의 주위에 털어내진다. 이와 같이 하여, 기판 (W) 으로부터 액체가 제거되고, 기판 (W) 이 건조된다.
기판 (W) 의 고속 회전의 개시로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (10) 를 제어하여, 스핀 척 (5) 에 의한 기판 (W) 에 대한 회전을 정지시킨다 (도 5A 의 스텝 S7).
그 후, 제 1 챔버 (4) 내로부터 기판 (W) 이 반출된다 (도 5A 의 스텝 S8). 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 반송 로봇 (CR) 의 핸드 (H1) 를 제 1 챔버 (4) 의 내부에 진입시킨다. 그리고, 제어 장치 (3) 는, 기판 반송 로봇 (CR) 의 핸드 (H1) 에 스핀 척 (5) 상의 기판 (W) 을 유지시킨다. 그 후, 제어 장치 (3) 는, 기판 반송 로봇 (CR) 의 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 내로부터 퇴피시킨다. 이로써, 액 처리 후의 기판 (W) 이 제 1 챔버 (4) 로부터 반출된다.
액 처리 유닛 (2A) 에 의한 스핀 드라이 공정 (S6) 에서는, 패턴 (62) 의 도괴가 발생하는 것을 생각할 수 있다. 스핀 드라이 공정 (S6) 에서는, 도 6A 에 나타내는 바와 같이, 패턴 (62) 내에 유기 용제의 액면 (공기와 액체의 계면) 이 형성되고, 액면과 패턴 (62) 의 접촉 위치에, 유기 용제의 표면 장력이 작용한다. 이 때, 패턴 (62) 의 사이로 비집고 들어간 유기 용제의 액면 높이 H 가 기판 (W) 의 각처에서 불균일하게 되어 있고, 그 때문에, 패턴 (62) 의 주위에 존재하는 유기 용제의 액면 높이 H 가, 패턴 (62) 을 형성하는 구조체의 전체 둘레에 관하여 불규칙하게 분포한다고 생각된다. 그 때문에, 패턴 (62) 에 작용하는 유기 용제의 액체의 표면 장력 (모세관력) 이, 당해 패턴 (62) 의 전체 둘레에 관하여 고르지 않고, 패턴 (62) 은, 큰 표면 장력이 작용하는 방향으로 쓰러진다. 이로써, 도 6B 에 나타내는 바와 같이, 패턴 (62) 의 도괴가 생긴다.
한편, 패턴 (62) 은 탄성을 갖고 있고, 이 경우에는, 패턴 (62) 에 도괴가 생긴 경우라도, 도괴된 패턴 (62) 에는, 패턴 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이, 어느 정도 작용한다.
패턴 (62) 이 탄성을 갖고 있어도 도괴 상태가 유지되는 경우가 많다. 이 요인의 하나로서, 본원 발명자는, 도 6C 에 나타내는 바와 같이, 인접하는 패턴 (62) 이 도괴되어 그 선단부 (62a) 끼리가 서로 접촉하고, 서로 접촉하는 선단부 (62a) 끼리가, 액 처리 유닛 (2A) 에 의한 액 처리에 수반하여 발생하는 생성 접착물 (63) 에 의해 접착되고, 이로써, 패턴 (62) 의 기립이 저해되고 있다고 생각하고 있다. 그리고, 패턴 (62) 의 도괴 상태가 장기간 유지됨으로써, 그 패턴 (62) 에 도괴 형상이 기억되어, 도괴 상태가 유지된다고 생각하고 있다. 이 실시형태와 같이, 기판으로서 실리콘 기판 (61) 을 사용하는 경우에는, 생성 접착물 (63) 은, 주로, 실리콘 산화물을 포함한다고 생각된다. 생성 접착물 (63) 은, 실리콘 산화물에 더하여/대신하여, 산화 티탄 (TiO2) 을 포함하고 있어도 된다.
다음으로, 회복 처리 유닛 (2B) 에 의한 기판 (W) 에 대한 회복 처리 (패턴 회복 공정) 에 대하여 설명한다. 회복 처리 유닛 (2B) 에 의한 회복 처리가 실행될 때에는, 액 처리 유닛 (2A) 에 의해 액 처리된 후의 기판 (W) 이, 제 2 챔버 (28) 의 내부에 반입된다 (도 5B 의 스텝 S9). 회복 처리 유닛 (2B) 내에 대한 기판 (W) 의 반입에 앞서, 제어 장치 (3) 는 셔터 개폐 유닛 (45) 을 제어하여 셔터 (44) 를 개방 위치까지 이동시키고, 이로써, 반출입구 (43) 가 개방된다. 또, 회복 처리 유닛 (2B) 내에 대한 기판 (W) 의 반입에 앞서, 제어 장치 (3) 는 리프트 핀 승강 유닛 (38) 을 제어하여, 리프트 핀 (36) 을, 그 선단이 유지 플레이트 (31) 의 상방으로 돌출되는 위치에 배치시킨다.
구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 을 유지하고 있는 기판 반송 로봇 (CR) (도 1 참조) 의 핸드 (H1) (도 1 참조) 를 제 2 챔버 (28) 의 내부에 진입시킨다. 이로써, 기판 (W) 이, 그 표면 (처리 대상면) 을 상방으로 향한 상태에서 기판 유지 유닛 (32) 에 전달된다. 제 2 챔버 (28) 내에 반입된 기판 (W) 은, 핸드 (H1) 에 의해 리프트 핀 (36) 상에 재치된다. 그 후, 제어 장치 (3) 는, 리프트 핀 승강 유닛 (38) 을 제어하여, 리프트 핀 (36) 을 하 위치를 향하여 하강시킨다. 이 리프트 핀 (36) 의 하강에 의해, 리프트 핀 (36) 상의 기판 (W) 이 유지 플레이트 (31) 상으로 이재 (移載) 된다. 그리고, 기판 (W) 의 하면과 유지 플레이트 (31) 의 상면 사이에 생기는 마찰력에 의해, 기판 (W) 이 유지 플레이트 (31) 에 유지된다.
리프트 핀 (36) 상에 대한 기판 (W) 의 재치 후, 제어 장치 (3) 는, 제 2 챔버 (28) 내로부터 핸드 (H1) 를 퇴피시킨다. 핸드 (H1) 가 제 2 챔버 (28) 내로부터 퇴피한 후에는, 제어 장치 (3) 는, 셔터 개폐 유닛 (45) 을 제어하여, 셔터 (44) 를 밀폐 위치까지 이동시키고, 이로써, 반출입구 (43) 가 셔터 (44) 에 의해 밀폐되고, 제 2 챔버 (28) 내는 밀폐 공간이 된다.
반출입구 (43) 가 밀폐된 후, 제어 장치 (3) 는 히터 (42) 를 제어하여, 기판 (W) 에 대하여 하면측으로부터 가열 개시하고 (도 5B 의 스텝 S10), H2SiF6 의 비점 (약 109 ℃) 보다 높은 소정의 온도 (예를 들어 약 120 ℃) 까지 기판 (W) 을 승온시킨다. 또, 유지 플레이트 (31) 에 기판 (W) 이 유지된 후, 제어 장치 (3) 는 스핀 모터 (58) (도 3 참조) 를 제어하여, 기판 (W) 을 회전 개시시킨다.
기판 (W) 의 온도가 처리 온도 (예를 들어 약 120 ℃) 에 도달하며, 또한 기판 (W) 의 회전이 회복 처리 속도 (예를 들어 약 300 rpm) 에 도달하면, 제어 장치 (3) 는, 불화수소 증기 공급 공정 (도 5B 의 스텝 S11) 을 실행한다. 불화수소 증기 공급 공정 (S11) 은, 유지 플레이트 (31) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 표면에, 불화수소 증기 (HF vapor) 를 공급하는 공정이다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 불화수소 증기 밸브 (47) 및 배기 밸브 (56) 를 여는 것에 의해, 불화수소 증기 도입 배관 (46) 으로부터 제 2 챔버 (28) 내에 불화수소 증기 (HF vapor) 가 도입된다. 이로써, 도 7A 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 표면의 전역에 불화수소 증기 (HF vapor) 가 공급된다. 이 경우, 식 (2) 에 나타내는 바와 같이, 불화수소는 실리콘 산화물과 반응하여, H2SiF6 과 물로 분해된다.
SiO2 ＋ 6HF → H2SiF6 ＋ 2H2O ···(2)
도괴되어 있는 패턴 (62) 의 선단부 (62a) 끼리를 접착하고 있는 생성 접착물 (63) 이 실리콘 산화물을 포함하고 있는 경우에는, 기판 (W) 의 표면에 공급된 불화수소 증기 (HF vapor) 가, 실리콘 산화물을 포함하는 생성 접착물 (63) 과 반응하여 분해되고, H2SiF6 이 생성된다.
또, 불화수소 증기 (HF vapor) 의 공급과 병행하여, 제어 장치 (3) 가 히터 (42) 를 제어하여, H2SiF6 의 비점 (약 109 ℃) 보다 높은 온도까지 승온하도록 기판 (W) 을 가열하고 있기 때문에, 불화수소 증기 (HF vapor) 에 포함되는 불화수소와 실리콘 산화물 (SiO2 등) 과 반응에 의해 생기는 H2SiF6 의 잔류물을 증발시켜, 기판 (W) 의 표면으로부터 제거할 수 있다.
패턴 (62) 의 선단부 (62a) 로부터 생성 접착물 (63) 이 제거됨으로써, 도괴되어 있는 패턴 (62) 에 대하여, 패턴 (62) 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도 7B 에 나타내는 바와 같이, 도괴되어 있는 패턴 (62) 이 기립 (회복) 한다.
또, 불화수소 증기 (HF vapor) 의 공급과 병행하여, 기판 (W) 을 회전시킴으로써, 불화수소 증기 (HF vapor) 가 기판 (W) 의 상면의 전역에 불균일 없이 공급된다.
제 1 기판 처리예에서는, 제 2 챔버 (28) 내에 공급되는 불화수소 증기 (HF vapor) 의 공급 유량은, 캐리어 가스를 포함하여, 약 15 리터/분이다. 이 때의, 불화수소 증기 (HF vapor) 와 캐리어 가스의 유량비는, 예를 들어 약 1 : 1 이다. 불화수소 증기 (HF vapor) 의 공급 시간, 즉, 불화수소 증기 공급 공정 (S11) 의 실행 시간은, 약 1 분간이다.
불화수소 증기 (HF vapor) 의 공급 개시로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는 불화수소 증기 밸브 (47) 를 닫는다. 이로써, 기판 (W) 의 표면에 대한 불화수소 증기 (HF vapor) 의 공급이 정지된다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 표면에 수증기를 공급하는 수증기 공급 공정 (도 5B 의 스텝 S12) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 수증기 밸브 (49) 를 연다. 이로써, 수증기 도입 배관 (48) 으로부터 제 2 챔버 (28) 내에 수증기가 도입되고, 이 불화수소 증기 (HF vapor) 가 기판 (W) 의 표면에 공급된다. 또, 수증기의 공급과 병행하여, 기판 (W) 을 회전시킴으로써, 수증기가 기판 (W) 의 상면의 전역에 불균일 없이 공급된다.
수증기는 불소와 양호하게 반응한다. 그 때문에, 수증기 공급 공정 (S12) 후의 기판 (W) 의 표면에 불소가 잔류하고 있는 경우라도, 기판의 상면에 수증기를 공급함으로써, 기판 (W) 의 표면에 재류하고 있던 불소가 제거된다.
이어서, 제 2 챔버 (28) 내의 분위기가, 불활성 가스로 치환된다 (도 5B 의 스텝 S13). 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 불활성 가스 밸브 (52) 를 연다. 이로써, 불활성 가스 도입 배관 (53) 으로부터 제 2 챔버 (28) 내에 상온의 불활성 가스가 도입되고, 그 결과, 제 2 챔버 (28) 내의 분위기가, 불활성 가스 도입 배관 (53) 으로부터 도입되는 불활성 가스로 급속히 치환된다. 제 2 챔버 (28) 내에 대한 불활성 가스의 공급 시간 (불활성 가스 퍼지 시간) 은, 약 30 초간이다.
제 2 챔버 (28) 내의 분위기가 불활성 가스 분위기로 치환된 후에는, 제어 장치 (3) 는, 히터 (42) 를 제어하여, 기판 (W) 에 대한 가열을 정지한다 (도 5B 의 스텝 S14). 또, 제어 장치 (3) 는, 불활성 가스 밸브 (52) 및 배기 밸브 (56) 를 닫는다.
그 후, 제어 장치 (3) 는, 리프트 핀 승강 유닛 (38) 을 제어하여, 리프트 핀 (36) 을, 기판 (W) 이 유지 플레이트 (31) 에 대하여 상 위치까지 상승시킨다. 리프트 핀 (36) 의 상승에 의해, 그때까지 유지 플레이트 (31) 에 지지되어 있던 기판 (W) 이 리프트 핀 (36) 에 지지된다. 그 후, 제어 장치 (3) 는, 셔터 개폐 유닛 (45) 을 제어하여, 셔터 (44) 를 개방 위치에 배치하고, 이로써 반출입구 (43) 가 개방된다. 이 상태에서, 리프트 핀 (36) 에 의해 지지되어 있는 기판 (W) 이, 기판 반송 로봇 (CR) 에 의해 제 2 챔버 (28) 로부터 반출된다 (도 5B 의 스텝 S15).
이상에 의해, 이 실시형태에 의하면, 기판 (W) 의 표면의 전역에 불화수소 증기 (HF vapor) 가 공급된다. 기판 (W) 의 표면에 실리콘 산화물이 개재되어 있다. 이 경우에는, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리를 생성 접착물 (63) 이 접착하고 있고, 또, 생성 접착물 (63) 이 실리콘 산화물 (SiO2 등) 을 포함한다고 생각된다.
이 경우에는, 불화수소 증기 (HF vapor) 에 포함되는 불화수소가 실리콘 산화물 (SiO2 등) 과 반응하기 때문에, 기판 (W) 의 표면에 공급된 불화수소 증기 (HF vapor) 가, 실리콘 산화물을 포함하는 생성 접착물 (63) 과 반응하여 분해되고, 이로써, 생성 접착물 (63) 을 패턴 (62) 의 선단부 (62a) 로부터 제거하는 것이 가능하다.
패턴 (62) 의 선단부 (62a) 로부터 생성 접착물 (63) 이 제거됨으로써, 도괴되어 있는 패턴 (62) 에 대하여, 패턴 (62) 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도괴되어 있는 패턴 (62) 을 회복시킬 수 있다.
또, 기판 (W) 에 대한 불화수소 증기 (HF vapor) 로의 공급과 병행하여 기판 (W) 을 가열한다. 불화수소 증기 (HF vapor) 에 포함되는 불화수소가 실리콘 산화물 (SiO2 등) 과 반응함으로써, H2SiF6 의 잔류물이 생성될 우려가 있다. 그러나, 기판 (W) 에 대한 불화수소 증기 (HF vapor) 의 공급에 병행하여 기판 (W) 의 가열에 의해, 이와 같은 잔류물을 증발시켜, 기판 (W) 의 표면으로부터 제거할 수 있다.
또, 불화수소 증기 공급 공정 (S11) 후, 수증기 공급 공정 (S12) 이 실행된다. 불화수소 증기 공급 공정 후 (S11) 의 기판 (W) 의 표면에는, 불소가 잔류하고 있을 우려가 있다 (즉, 이른바 F 잔류물이 발생할 우려가 있다). 수증기는 불소와 양호하게 반응하기 때문에, 기판 (W) 의 표면에 재류하고 있던 불소는, 기판 (W) 의 표면에 공급되는 수증기에 의해 제거된다. 이로써, 불소의 잔류를 발생시키지 않고, 도괴되어 있는 패턴 (62) 을 회복시킬 수 있다.
도 8 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (201) 의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 평면도이다. 도 9 는, 기판 처리 장치 (201) 에 구비된 회복 처리 유닛 (2C) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 2 실시형태에 나타내는 실시형태에 있어서, 전술한 제 1 실시형태와 공통되는 부분에는, 도 1 ∼ 도 7B 의 경우와 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명을 생략한다. 기판 처리 장치 (201) 는, 회복 처리 유닛 (2B) 대신에 회복 처리 유닛 (2C) 을 구비하는 점에서, 기판 처리 장치 (1) 와 상이하다.
회복 처리 유닛 (2C) 은, 기판 (W) 의 표면에 반응 기체를 공급하여, 패턴을 회복시킨다. 회복 처리 유닛 (2C) 은, 반응 기체로서 오존 가스를 포함하는 기체 (이하, 「오존 가스 기체」라고 한다) 를 사용한다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, 회복 처리 유닛 (2C) 은, 예를 들어 통 형상 (원통 형상) 의 제 3 챔버 (228) 와, 제 3 챔버 (228) 내에 수용되고, 유지 플레이트 (31) 를 포함하는 기판 유지 유닛 (232) 과, 유지 플레이트 (31) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 오존 가스 기체를 공급하기 위한 오존 가스 공급 유닛 (203) (반응 기체 공급 유닛) 을 포함한다.
제 2 실시형태에 관련된 제 3 챔버 (228) 는, 제 1 실시형태에 관련된 제 2 챔버 (28) 와 동등한 구성을 갖고 있다.
제 2 실시형태에 관련된 기판 유지 유닛 (232) 은, 제 1 실시형태에 관련된 기판 유지 유닛 (32) 과 동등한 구성을 갖고 있다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, 오존 가스 공급 유닛 (203) 은, 제 2 챔버 (28) 의 상벽 (40) 에 형성된 오존 가스 도입 배관 (204) 을 포함한다. 오존 가스 도입 배관 (204) 에는, 오존 가스 공급원으로부터의 오존 가스를 포함하는 기체 (이하, 「오존 가스 기체」라고 한다) 가 공급된다. 오존 가스 도입 배관 (204) 에 공급되는 오존 가스 기체 (O3) 는, 캐리어 가스 (예를 들어, 질소 가스 등의 불활성 가스) 를 포함하는 것이어도 된다. 오존 가스 도입 배관 (204) 은, 상벽 (40) 을 관통하고, 오존 가스 기체 (O3) 를 제 2 챔버 (28) 내에 도입한다. 오존 가스 공급 유닛 (203) 은, 오존 가스 도입 배관 (204) 을 개폐하는 오존 가스 밸브 (205) 를 추가로 포함한다.
오존 가스 밸브 (205) 가 열리면, 오존 가스 도입 배관 (204) 으로부터의 오존 가스 기체 (O3) 가, 제 2 챔버 (28) 의 내부에 공급된다. 오존 가스 도입 배관 (204) 으로부터의 오존 가스 기체 (O3) 는, 정류판 (50) 의 다수의 토출공 (51) 으로부터 분산되어 토출되고, 제 2 챔버 (28) 내에 있어서, 상벽 (40) 의 내면과 평행인 면 내에서 대략 균일한 유속이 되는 샤워상을 이루고, 유지 플레이트 (31) 에 유지되어 있는 기판 (W) 에 쏟아져 내린다.
도 10 은, 기판 처리 장치 (201) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 스핀 모터 (10), 셔터 개폐 유닛 (25), 스핀 모터 (58), 리프트 핀 승강 유닛 (38), 셔터 개폐 유닛 (45), 히터 (42) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 약액 밸브 (16), 린스액 밸브 (19), 유기 용제 밸브 (22), 오존 가스 밸브 (205), 불활성 가스 밸브 (52), 배기 밸브 (56) 등을 개폐한다.
도 11 은, 기판 처리 장치 (201) (액 처리 유닛 (2A) 및 회복 처리 유닛 (2C)) 에 의해 실행되는 제 2 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다.
제 2 기판 처리예는, 액 처리 유닛 (2A) 에 의해 기판 (W) 에 실시되는 액 처리에 관하여, 제 1 기판 처리예와 공통되어 있다. 즉, 제 2 기판 처리예는, 도 5A 의 스텝 S1 ∼ 스텝 S8 의 각 공정을 포함하고 있다. 도 11 에서는, 도 5A 의 스텝 S9 이후의 공정만이 기재되어 있다.
약액 공정 (도 5A 의 S3) 에 있어서 사용되는 약액의 종류에 따라서는, 액 처리 (액 처리 유닛 (2A) 에 의한 액 처리) 후에, 유기물이 존재하고 있는 경우가 있다. 이 경우, 생성 접착물 (63) (도 6C 참조) 은, 주로, 유기물을 포함한다고 생각된다.
이하, 도 8 ∼ 도 11 을 참조하면서, 제 2 기판 처리예의 회복 처리에 대하여 설명한다. 제 2 기판 처리예의 회복 처리는, 회복 처리 유닛 (2C) 에 있어서 실행된다. 회복 처리 유닛 (2C) 에 의한 회복 처리가 실행될 때에는, 액 처리 유닛 (2A) 에 의해 액 처리된 후의 기판 (W) 이, 제 2 챔버 (28) 의 내부에 반입된다 (도 11 의 스텝 S21). 회복 처리 유닛 (2C) 내에 대한 기판 (W) 의 반입은, 회복 처리 유닛 (2B) (도 2 참조) 내에 대한 기판 (W) 의 반입 (도 5B 의 S9) 과 동등한 공정이다.
리프트 핀 (36) 상에 대한 기판 (W) 의 재치 후, 제어 장치 (3) 는, 제 2 챔버 (28) 내로부터 핸드 (H1) 를 퇴피시킨다. 핸드 (H1) 가 제 2 챔버 (28) 내로부터 퇴피한 후에는, 제어 장치 (3) 는, 셔터 개폐 유닛 (45) 을 제어하여, 셔터 (44) 를 밀폐 위치까지 이동시키고, 이로써, 반출입구 (43) 가 셔터 (44) 에 의해 밀폐되고, 제 2 챔버 (28) 내는 밀폐 공간이 된다.
반출입구 (43) 가 밀폐된 후, 제어 장치 (3) 는 히터 (42) 를 제어하여, 기판 (W) 에 대하여 하면측으로부터 가열 개시하고, 소정의 처리 온도 (예를 들어 약 120 ℃) 까지 기판 (W) 을 승온시킨다. 또, 제어 장치 (3) 는 스핀 모터 (58) (도 3 참조) 를 제어하여, 기판 (W) 을 회전 개시시킨다.
기판 (W) 의 온도가 처리 온도 (예를 들어 약 120 ℃) 에 도달하며, 또한 기판 (W) 의 회전이 회복 처리 속도 (예를 들어 약 300 rpm) 에 도달하면, 제어 장치 (3) 는, 오존 가스 공급 공정 (도 11 의 스텝 S22) 을 실행한다. 오존 가스 공급 공정 (S22) 은, 유지 플레이트 (31) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 표면에, 오존 가스 기체 (O3) 를 공급하는 공정이다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 오존 가스 밸브 (205) 및 배기 밸브 (56) 를 여는 것에 의해, 오존 가스 도입 배관 (204) 으로부터 제 2 챔버 (28) 내에 오존 가스 기체 (O3) 가 도입된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면의 전역에 오존 가스 기체 (O3) 가 공급된다. 이 경우, 오존 가스 기체 (O3) 에 포함되는 오존 가스는 유기물과 반응하여, 유기물을 분해시킨다.
도괴되어 있는 패턴 (62) (도 6B 참조) 의 선단부 (62a) (도 6B 참조) 끼리를 접착하고 있는 생성 접착물 (63) 이 유기물을 포함하고 있는 경우에는, 기판 (W) 의 표면에 공급된 오존 가스 기체 (O3) 에 포함되는 오존 가스가, 유기물을 포함하는 생성 접착물 (63) 과 반응하여 분해된다. 이로써, 생성 접착물 (63) 이 패턴 (62) 의 선단부로부터 제거된다.
패턴 (62) 의 선단부 (62a) 로부터 생성 접착물 (63) 이 제거됨으로써, 도괴되어 있는 패턴 (62) 에 대하여, 패턴 (62) 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도괴되어 있는 패턴 (62) 이 기립 (회복) 한다.
또, 오존 가스 기체 (O3) 의 공급과 병행하여, 기판 (W) 을 회전시킴으로써, 오존 가스 기체 (O3) 가 기판 (W) 의 상면의 전역에 불균일 없이 공급된다.
이 실시형태에서는, 제 2 챔버 (28) 내에 공급되는 오존 가스 기체 (O3) 의 공급 유량은, 캐리어 가스를 포함하여, 약 20 리터/분이다. 이 때의, 오존 가스와 캐리어 가스의 유량비는, 예를 들어 약 1 : 7 이다. 오존 가스 기체 (O3) 의 공급 시간, 즉, 오존 가스 공급 공정 (S22) 의 실행 시간은, 약 3 분간이다.
오존 가스 기체 (O3) 의 공급 개시로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는 오존 가스 밸브 (205) 를 닫는다. 이로써, 기판 (W) 의 표면에 대한 오존 가스 기체 (O3) 의 공급이 정지된다.
이어서, 제 2 챔버 (28) 내의 분위기가, 불활성 가스로 치환된다 (도 11 의 스텝 S23). 회복 처리 유닛 (2C) 에 있어서의 불활성 가스에 의한 치환은, 회복 처리 유닛 (2B) (도 2 참조) 에 있어서의 불활성 가스에 의한 치환 (도 5B 의 S13) 과 동등한 공정이다.
제 2 챔버 (28) 내의 분위기가 불활성 가스 분위기로 치환된 후, 제어 장치 (3) 는, 히터 (42) 를 제어하여, 기판 (W) 에 대한 가열을 정지한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 불활성 가스 밸브 (52) 및 배기 밸브 (56) 를 닫는다.
그 후, 제어 장치 (3) 는, 리프트 핀 승강 유닛 (38) 을 제어하여, 리프트 핀 (36) 을, 기판 (W) 이 유지 플레이트 (31) 에 대하여 상 위치까지 상승시킨다. 리프트 핀 (36) 의 상승에 의해, 그때까지 유지 플레이트 (31) 에 지지되어 있던 기판 (W) 이 리프트 핀 (36) 에 지지된다. 그 후, 제어 장치 (3) 는, 셔터 개폐 유닛 (45) 을 제어하여, 셔터 (44) 를 개방 위치에 배치하고, 이로써 반출입구 (43) 가 개방된다. 이 상태에서, 리프트 핀 (36) 에 의해 지지되어 있는 기판 (W) 이, 기판 반송 로봇 (CR) 에 의해 제 2 챔버 (28) 로부터 반출된다 (도 11 의 스텝 S24).
이상에 의해, 이 실시형태에 의하면, 기판 (W) 의 표면에, 오존 가스 기체 (O3) 가 공급된다. 기판 (W) 의 표면에 유기물이 개재되어 있다. 이 경우에는, 도괴되어 있는 패턴의 선단부끼리를 생성 접착물 (63) 이 접착하고 있고, 또, 생성 접착물 (63) 이 유기물을 포함한다고 생각된다.
이 경우에는, 오존 가스가 유기물과 반응하기 때문에, 기판 (W) 의 표면에 공급된 오존 가스 기체 (O3) 에 포함되는 오존 가스가, 유기물을 포함하는 생성 접착물 (63) 과 반응하여 분해되고, 이로써, 생성 접착물 (63) 이 패턴 (62) 의 선단부 (62a) 로부터 제거된다.
패턴 (62) 의 선단부 (62a) 로부터 생성 접착물 (63) 이 제거됨으로써, 도괴되어 있는 패턴 (62) 에 대하여, 패턴 (62) 자체가 갖는 탄성에 의해 기립 (회복) 하고자 하는 힘이 작용한다. 이로써, 도괴되어 있는 패턴 (62) 을 회복시킬 수 있다.
도 12 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (301) 의 회복 처리 유닛 (302) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 3 실시형태에 있어서, 전술한 제 1 실시형태에 나타낸 각 부에 대응하는 부분에는, 도 1 ∼ 도 7B 의 경우와 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
기판 처리 장치 (301) 는, 회복 처리 유닛 (2B) 대신에 회복 처리 유닛 (302) 을 구비한다. 제 1 실시형태에 관련된 회복 처리 유닛 (2B) 과 상이한 하나의 점은, 밀폐 챔버가 아닌 제 4 챔버 (303) 를 챔버로서 구비한 점이다. 회복 처리 유닛 (302) 은, 박스상의 제 4 챔버 (303) 와, 제 4 챔버 (303) 내에 수용된 기판 유지 유닛 (304) 과, 기판 유지 유닛 (304) 의 유지 플레이트 (31) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 대향하는 대향 부재 (305) 를 포함한다. 기판 유지 유닛 (304) 은, 제 1 실시형태에 관련된 기판 유지 유닛 (32) (도 3 참조) 과 동등한 구성이다.
이 실시형태에서는, 대향 부재 (305) 가 기판 (W) 의 상면에 접근함으로써, 대향 부재 (305) 와 기판 (W) 의 상면 사이에 반밀폐 공간 (307) 이 형성되어 있다. 이 반밀폐 공간 (307) 에 있어서, 기판 (W) 의 표면에 대한 불화수소 증기 (HF vapor) 의 공급이 실시된다.
대향 부재 (305) 는, 대략 원판상의 대향판 (308) 을 포함한다. 대향판 (308) 은, 기판 유지 유닛 (304) 의 상방에 배치되어 있다. 대향판 (308) 은, 상하 방향으로 연장되는 지축 (309) 에 의해 수평인 자세로 지지되어 있다. 대향판 (308) 은, 기판 (W) 과 동등하거나, 기판 (W) 보다 큰 외경을 갖는 원판상이다. 대향판 (308) 의 중심 축선은, 회전 축선 (A1) 상에 배치되어 있다.
대향판 (308) 은, 수평으로 배치된 원판부 (310) 와, 원판부 (310) 의 외주 가장자리를 따라 형성된 통 형상부 (311) 를 포함한다. 통 형상부 (311) 는, 원뿔대상이어도 된다. 구체적으로는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 통 형상부 (311) 는, 원판부 (310) 의 외주 가장자리로부터 바깥쪽으로 확대되도록 하방으로 연장되어 있어도 된다. 또, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 통 형상부 (311) 는, 통 형상부 (311) 의 하단에 가까워짐에 따라 두께가 감소하고 있어도 된다.
회복 처리 유닛 (302) 은, 처리액을 토출하는 노즐 (312) 을 추가로 포함한다. 노즐 (312) 은, 대향판 (308) 의 중앙부를 상하 방향으로 관통하고 있다. 노즐 (312) 의 하단부에는, 대향판 (308) 의 하면 중앙부에서 개구되는 토출구 (313) 가 형성되어 있다. 노즐 (312) 은, 대향판 (308) 과 함께 연직 방향으로 승강 가능하게 형성되어 있다.
회복 처리 유닛 (302) 은, 지축 (309) 을 개재하여 대향판 (308) 에 연결된 대향판 승강 유닛 (314) 을 추가로 포함한다. 회복 처리 유닛 (302) 은, 대향판 (308) 의 중심 축선 둘레로 대향판 (308) 을 회전시키는 차단판 회전 유닛을 추가로 구비하고 있어도 된다. 대향판 승강 유닛 (314) 은, 대향판 (308) 의 하면 중앙부가 기판 (W) 의 상면에 근접하는 근접 위치 (도 12 에 나타내는 위치) 와, 근접 위치의 상방에 형성된 퇴피 위치 (도시 생략) 사이에서 대향판 (308) 을 승강시킨다.
회복 처리 유닛 (302) 은, 추가로, 토출구 (313) 에 불화수소 증기 (HF vapor) 를 공급하는 불화수소 증기 공급 유닛 (반응 기체 공급 유닛) (315) 과, 토출구 (313) 에 수증기를 공급하는 수증기 공급 유닛 (316) 을 포함한다. 불화수소 증기 공급 유닛 (315) 및 수증기 공급 유닛 (316) 은, 각각, 제 1 실시형태에 관련된 불화수소 증기 공급 유닛 (33) (도 3 참조) 및 수증기 공급 유닛 (34) (도 3 참조) 대신에 사용된다.
불화수소 증기 공급 유닛 (315) 은, 노즐 (312) 에 불화수소 증기 (HF vapor) 를 공급하기 위한 불화수소 증기 배관 (317) 과, 불화수소 증기 배관 (317) 을 개폐하기 위한 불화수소 증기 밸브 (318) 를 포함한다.
수증기 공급 유닛 (316) 은, 노즐 (312) 에 수증기를 공급하기 위한 수증기 배관 (319) 과, 수증기 배관 (319) 을 개폐하기 위한 수증기 밸브 (320) 를 포함한다.
수증기 배관 (319) 이 닫힌 상태에서 불화수소 증기 밸브 (318) 가 열리면, 노즐 (312) 에 불화수소 증기가 공급되고, 토출구 (313) 로부터 하방을 향하여 불화수소 증기가 토출된다.
한편, 불화수소 증기 밸브 (318) 가 닫힌 상태에서 수증기 배관 (319) 이 열리면, 노즐 (312) 에 수증기가 공급되고, 토출구 (313) 로부터 하방을 향하여 수증기가 토출된다.
제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 스핀 모터 (58), 리프트 핀 승강 유닛 (38), 히터 (42) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라, 불화수소 증기 밸브 (318), 수증기 밸브 (320) 등을 개폐한다.
회복 처리 유닛 (302) 에서는, 제 1 기판 처리예와 동등한 처리가 실행되고, 제 1 기판 처리예에 있어서 설명한 작용 효과와 동등한 작용 효과를 발휘한다. 회복 처리 유닛 (302) 에서 실행되는 회복 처리가, 전술한 제 1 기판 처리예의 회복 처리와 상이한 부분만, 이하에 있어서 설명한다.
기판 (W) 의 온도가 처리 온도 (예를 들어 약 120 ℃) 에 도달하며, 또한 기판 (W) 의 회전이 회복 처리 속도 (예를 들어 약 300 rpm) 에 도달하면, 제어 장치 (3) 는, 불화수소 증기 공급 공정 (도 5B 의 S11 에 상당) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 대향판 승강 유닛 (314) 을 제어하여, 대향판 (308) 을 근접 위치에 배치한다. 이로써, 대향 부재 (305) 와 기판 (W) 의 상면 사이에, 원통 형상의 반밀폐 공간 (307) 이 형성된다. 또, 제어 장치 (3) 는, 불화수소 증기 밸브 (318) 및 배기 밸브 (56) 를 연다. 이로써, 불화수소 증기 배관 (317) 으로부터의 불화수소 증기 (HF vapor) 가 반밀폐 공간 (307) 에 도입되어, 반밀폐 공간 (307) 에 충만하고, 이로써, 기판 (W) 의 표면의 전역에 불화수소 증기 (HF vapor) 가 공급된다.
불화수소 증기 (HF vapor) 의 공급 개시로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는 불화수소 증기 밸브 (318) 를 닫는다. 이로써, 기판 (W) 의 표면에 대한 불화수소 증기 (HF vapor) 의 공급이 정지된다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 표면에 수증기를 공급하는 수증기 공급 공정 (도 5B 의 S12 에 상당) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 수증기 밸브 (320) 를 연다. 이로써, 수증기 배관 (319) 으로부터의 수증기가 반밀폐 공간 (307) 에 도입되어, 반밀폐 공간 (307) 에 충만하고, 이로써, 기판 (W) 의 표면의 전역에 수증기가 공급된다.
수증기의 토출 개시로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 히터 (42) 를 제어하여, 기판 (W) 에 대한 가열을 정지한다 (도 5B 의 스텝 S14 에 상당). 또, 제어 장치 (3) 는, 불활성 가스 밸브 (52) 및 배기 밸브 (56) 를 닫는다. 제어 장치 (3) 는, 대향판 승강 유닛 (314) 을 제어하여, 대향판 (308) 을 퇴피 위치에 배치한다.
그 후, 제어 장치 (3) 는, 리프트 핀 승강 유닛 (38) 을 제어하여, 리프트 핀 (36) 을, 기판 (W) 이 유지 플레이트 (31) 에 대하여 상 위치까지 상승시킨다. 리프트 핀 (36) 의 상승에 의해, 그때까지 유지 플레이트 (31) 에 지지되어 있던 기판 (W) 이 리프트 핀 (36) 에 지지된다. 이 상태에서, 리프트 핀 (36) 에 의해 지지되어 있는 기판 (W) 이, 기판 반송 로봇 (CR) 에 의해 제 4 챔버 (303) 로부터 반출된다 (도 5B 의 스텝 S15 에 상당).
＜제 1 회복 시험＞
다음으로, 도괴되어 있는 패턴을 회복시키기 위한 제 1 회복 시험에 대하여 설명한다. 먼저, 제 1 회복 시험에 대하여 설명한다.
어스펙트비 16 을 갖는 패턴이 형성된 반도체 기판을, 제 1 회복 시험의 시료로서 채용하였다. 2 개의 시료 (시료 1 및 시료 2) 에 대하여, 유기 용제의 공급 (도 5A 의 S5 에 상당) 및 스핀 드라이 공정 (도 5A 의 S6 에 상당) 을 실시하며, 또한, 그 후에 불화수소 증기 공급 공정 (도 5B 의 S11 에 상당) 을 실시하였다.
스핀 드라이 공정의 실행 후에는, 각 시료에 형성된 패턴에 도괴가 보였다. 각 시료의 도괴되어 있는 구조체의 수를, SEM (전자 주사 현미경) 에 의한 화상을 해석하여 구하였다. 도괴되어 있는 구조체의 수는, 패턴 도괴가 생기지 않은 상태에 있어서의 구조체의 수로부터, 스핀 드라이 공정 후에 있어서 기립해 있는 구조체의 수를 감산함으로써 구해진다.
시료 1 및 시료 2 에 대하여, 하기의 조건에서, 불화수소 증기 공급 공정을 실시하였다.
시료 1 : 시료를 130 ℃ 로 가열하면서, 대기하 환경하에 있어서, 불화수소 증기 (HF vapor) 를 1 분간 공급하였다.
시료 2 : 시료를 120 ℃ 로 가열하면서, 대기하 환경하에 있어서, 불화수소 증기 (HF vapor) 를 2 분간 공급하였다.
불화수소 증기 공급 공정의 실행 후의 시료 (시료 1 및 시료 2) 에 대하여, 회복 처리 후에, 도괴 상태로부터 회복한 구조체의 수를, SEM 에 의한 화상을 해석하여 구하였다. 도괴 상태로부터 회복한 구조체의 수는, 스핀 드라이 공정 후에 있어서 기립해 있는 구조체의 수로부터, 불화수소 증기 공급 공정 후에 있어서 기립해 있는 구조체의 수를 감산함으로써 구해진다.
그리고, 정규 회복률 (Normalized recovery rate : 회복 처리 후에, 도괴 상태로부터 회복한 구조체의 수/회복 처리 전에 도괴되어 있는 구조체의 수 (％)) 을 산출하였다. 그 결과를 도 13 에 나타낸다.
또, 불화수소 증기 공급 공정의 전후에 있어서의, 시료 1 의 SEM 에 의한 화상도를, 각각 도 14A, 14B 에 나타낸다.
제 1 회복 시험의 결과로부터, 시료 (반도체 기판) 의 표면에 불화수소 증기를 공급함으로써, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 또, 불화수소 증기의 공급 시간이 길어짐에 따라, 패턴의 회복 정도가 상승하는 것을 알 수 있다.
＜제 2 회복 시험＞
다음으로, 제 2 회복 시험에 대하여 설명한다.
어스펙트비 16 을 갖는 패턴이 형성된 반도체 기판을, 제 2 회복 시험의 시료로서 채용하였다. 4 개의 시료 (시료 3 ∼ 시료 6) 에 대하여, 유기 용제의 공급 (도 5A 의 S5 에 상당) 및 스핀 드라이 공정 (도 5A 의 S6 에 상당) 을 실시하며, 또한, 그 후에 불화수소 증기 공급 공정 (도 5B 의 S11 에 상당) 을 실시하였다.
스핀 드라이 공정의 실행 후에는, 각 시료에 형성된 패턴에 도괴가 보였다. 각 시료의 도괴되어 있는 패턴의 수를, SEM (전자 주사 현미경) 에 의한 화상을 해석하여 구하였다.
4 개의 시료 (시료 3 ∼ 시료 6) 중, 시료 3 및 시료 4 는, 패턴 도괴가 비교적 적은 샘플이고 (전부 17800 개의 패턴 중 도괴되어 있는 패턴이 1000 개 미만), 시료 5 및 시료 6 은, 패턴 도괴가 비교적 많은 샘플이었다.
시료 3 ∼ 시료 6 에 대하여, 하기의 조건에서, 불화수소 증기 공급 공정을 실시하였다.
시료 3 및 시료 5 : 대기하 환경하에 있어서, 불화수소 증기를 10 분간 공급하였다.
시료 4 및 시료 6 : 대기하 환경하에 있어서, 불화수소 증기를 30 분간 공급하였다.
불화수소 증기 공급 공정의 실행 후의 시료 (시료 3 ∼ 시료 6) 에 대하여, 도괴되어 있는 패턴의 수를, SEM 에 의한 화상을 해석하여 구하였다. 도 15 에, 불화수소 증기 공급 공정의 전후에 있어서의, 각 시료의 도괴되어 있는 패턴의 수를 나타냈다.
도 15 로부터, 시료 (반도체 기판) 의 표면에 불화수소 증기를 공급함으로써, 도괴되어 있는 패턴을 회복시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 또, 불화수소 증기 공급 공정 전의 패턴 도괴가 많을수록, 패턴의 회복 정도가 높은 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 3 가지 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 또 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어 제 3 실시형태에 있어서, 도 12 에 파선으로 나타내는 바와 같이, 회복 처리 유닛 (302) 이, 토출구 (313) 에 유기 용제를 공급하는 유기 용제 공급 유닛 (처리액 공급 유닛) (351) 을 추가로 구비하여 형성되어 있어도 된다. 또, 기판 유지 유닛 (304) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 약액을 공급하기 위한 약액 공급 유닛 (처리액 공급 유닛) (352) 과, 기판 유지 유닛 (304) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급 유닛 (처리액 공급 유닛) (353) 을 추가로 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 제 1 기판 처리예를, 1 개의 처리 유닛으로 실시할 수 있고, 기판 (W) 의 이송에 필요로 하는 시간을 단축화할 수 있는 결과, 스루풋의 향상을 도모할 수 있다.
제 2 실시형태에 관련된 기판 유지 유닛 (232) 이, 유지 플레이트 (31) 의 내부에 히터 (42) 를 설치하고 있지 않아도 된다. 요컨대, 제 2 실시형태에 있어서, 핫 플레이트로서 기능하지 않는 유지 플레이트를 유지 플레이트 (31) 로서 채용할 수도 있다. 이 경우, 오존 가스 공급 공정 (도 11 의 스텝 S22) 에 있어서 기판 (W) 은 가열되지 않는다.
또, 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서, 처리액 공급 유닛 (약액 공급 유닛 (6), 린스액 공급 유닛 (7) 및 유기 용제 공급 유닛 (8)) 을 회복 처리 유닛 (2B, 2C) 에 삽입함으로써, 1 개의 처리 유닛으로, 제 1 기판 처리예 또는 제 2 기판 처리예를 실행하도록 해도 된다.
또, 전술한 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서, 제 2 챔버 (28) 내에 대한 기판 (W) 의 반입 직후에, 제 2 챔버 (28) 내의 분위기의 불활성 가스 치환을 개시해도 된다. 또, 기판 (W) 의 반출입시에는 반출입구 (23) 가 개방되는데, 반출입구 (23) 의 개방 상태에 병행하여, 제 2 챔버 (28) 밖의 기체 (외기) 가, 제 2 챔버 (28) 내에 진입하는 것을 방지하기 위해, 제 2 챔버 (28) 내에 대한 불활성 가스의 공급이 실시되어 있어도 된다.
또, 제 1 및 제 3 실시형태에 있어서, 수증기 공급 공정 (S12) 의 개시 전에, 기판 (W) 에 대한 가열이 종료되어 있어도 된다. 즉, 수증기 공급 공정 (S12) 과 기판 (W) 에 대한 가열이 병행하여 실시되지 않아도 된다.
또, 제 1 및 제 3 실시형태에 있어서 (제 1 기판 처리예에 있어서), 수증기 공급 공정 (S12) 을 생략해도 된다. 이 경우, 제 1 및 제 3 실시형태에 있어서, 수증기 공급 유닛 (34, 316) 을 폐지할 수 있다.
또, 제 1 ∼ 제 3 실시형태에 있어서, 반응 기체 공급 공정 (불화수소 증기 공급 공정, 오존 가스 공급 공정) 에 병행하여 기판 (W) 을 회전시키는 예를 설명했지만, 기판 (W) 을 정지시킨 상태로 유지하면서 반응 기체 공급 공정 (불화수소 증기 공급 공정 (S12), 오존 가스 공급 공정 (S13)) 을 실시해도 된다.
또, 제 1 실시형태와 제 2 실시형태를 조합해도 된다. 즉, 1 개의 기판 처리 장치 (1) 가, 회복 처리 유닛 (2B) (도 3 참조) 과, 회복 처리 유닛 (2C) (도 9 참조) 의 쌍방을 구비하고 있어도 된다.
또, 제 3 실시형태를, 제 2 실시형태에 조합해도 된다.
또, 전술한 각 실시형태에서는, 기판 처리 장치 (1, 201, 301) 가 원판상의 기판 (W) 을 처리하는 장치인 경우에 대하여 설명했지만, 기판 처리 장치 (1, 201, 301) 가, 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 다각형의 기판을 처리하는 장치여도 된다.
본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 명확하게 하기 위해 사용된 구체예에 불과하고, 본 발명은 이들의 구체예에 한정하여 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 범위는 첨부의 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은, 2016년 9월 16일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2016-182122호에 대응하고 있고, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 받아들여지는 것으로 한다.
1 : 기판 처리 장치
2A : 액 처리 유닛
2B : 회복 처리 유닛
2C : 회복 처리 유닛
3 : 제어 장치
4 : 제 1 챔버
5 : 스핀 척 (기판 유지 유닛, 회전 유닛)
6 : 약액 공급 유닛 (처리액 공급 유닛)
7 : 린스액 공급 유닛 (처리액 공급 유닛)
8 : 유기 용제 공급 유닛 (처리액 공급 유닛)
28 : 제 2 챔버
32 : 기판 유지 유닛
33 : 불화수소 증기 공급 유닛 (반응 기체 공급 유닛)
34 : 수증기 공급 유닛
42 : 히터
62 : 패턴
201 : 기판 처리 장치
203 : 오존 가스 공급 유닛 (반응 기체 공급 유닛)
232 : 기판 유지 유닛
301 : 기판 처리 장치
302 : 회복 처리 유닛
304 : 기판 유지 유닛
315 : 불화수소 증기 공급 유닛 (반응 기체 공급 유닛)
316 : 수증기 공급 유닛
W : 기판

Claims (15)

  1. 기판의 표면에 형성된 패턴으로서 도괴되어 있는 패턴을 회복시키는 방법으로서,
    상기 기판의 상기 표면에, 상기 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체를 공급하는 반응 기체 공급 공정을 포함하는, 패턴 도괴 회복 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 기체 공급 공정은, 상기 기판의 상기 표면에, 불화수소를 포함하는 증기를 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 포함하는, 패턴 도괴 회복 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 불화수소 증기 공급 공정과 병행하여, 상기 기판을 가열하는 기판 가열 공정을 추가로 포함하는, 패턴 도괴 회복 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 불화수소 증기 공급 공정 후, 상기 기판의 상기 표면에, 수증기를 공급하는 수증기 공급 공정을 추가로 포함하는, 패턴 도괴 회복 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 기체 공급 공정이, 상기 기판의 상기 표면에, 오존 가스를 포함하는 기체를 공급하는 오존 가스 공급 공정을 포함하는, 패턴 도괴 회복 방법.
  6. 표면에 패턴이 형성된 기판을 처리하는 방법으로서,
    상기 기판의 표면에 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과,
    상기 처리액 공급 공정 후, 상기 기판을 고속으로 회전시켜 털어서 건조시키는 스핀 드라이 공정과,
    상기 스핀 드라이 공정 후에 실행되는 패턴 회복 공정으로서, 상기 기판의 상기 표면에, 상기 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체를 공급하는 반응 기체 공급 공정을 실행하여, 도괴된 상기 패턴을 회복시키는 패턴 회복 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 반응 기체 공급 공정은, 상기 기판의 상기 표면에, 불화수소를 포함하는 증기를 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 불화수소 증기 공급 공정과 병행하여, 상기 기판을 가열하는 기판 가열 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 불화수소 증기 공급 공정 후, 상기 기판의 상기 표면에, 수증기를 공급하는 수증기 공급 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 기체 공급 공정은, 상기 기판의 상기 표면에, 오존 가스를 포함하는 기체를 공급하는 오존 가스 공급 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  11. 표면에 패턴이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을, 그 중앙부를 통과하는 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 표면에, 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 표면에, 당해 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체를 공급하기 위한 반응 기체 공급 유닛과,
    상기 회전 유닛, 상기 처리액 공급 유닛 및 상기 반응 기체 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 기판의 표면에 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과,
    상기 처리액 공급 공정 후, 상기 기판을 고속으로 회전시켜 털어서 건조시키는 스핀 드라이 공정과,
    상기 스핀 드라이 공정 후에 실행되는 패턴 회복 공정으로서, 상기 기판의 상기 표면에, 상기 표면에 개재되어 있는 생성물과 반응 가능한 반응 기체를 공급하는 반응 기체 공급 공정을 실행하여, 도괴된 상기 패턴을 회복시키는 패턴 회복 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 장치가, 상기 반응 기체 공급 공정에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에, 불화수소를 포함하는 증기를 공급하는 불화수소 증기 공급 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 장치가, 상기 불화수소 증기 공급 공정과 병행하여, 상기 기판을 가열하는 기판 가열 공정을 추가로 실행하는, 기판 처리 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 제어 장치가, 상기 불화수소 증기 공급 공정 후, 상기 기판의 상기 표면에, 수증기를 공급하는 수증기 공급 공정을 추가로 실행하는, 기판 처리 장치.
  15. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치가, 상기 반응 기체 공급 공정에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에, 오존 가스를 포함하는 기체를 공급하는 오존 가스 공급 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
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