KR101124049B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법과 컴퓨터 판독 가능한기억 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판을 세정, 건조시키기 위한 기판 처리 장치는 저류된 순수에 기판을 침지시켜 처리하는 액 처리부와, 액 처리부의 위쪽에 마련되어 기판을 건조시키는 건조 처리부와, 액 처리부와 건조 처리부 사이에서 기판을 반송하는 기판 반송 장치와, 순수의 수증기 또는 미스트와 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트로 이루어진 혼합 유체를 상기 건조 처리부에 공급하는 유체 공급 기구와, 혼합 유체의 공급을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법과 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판을 세정, 건조시키기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법과, 기판 처리 방법을 실행하기 위해서 기판 처리 장치의 제어에 이용되는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함)를 세정하는 여러 가지 세정 처리 방법이 이용되고 있다. 예컨대, 희석 불산(DHF) 등의 약액을 저류한 처리조에 웨이퍼를 침지시켜 처리한 후, 순수를 저류한 처리조에 웨이퍼를 침지시켜 린스 처리하고, 그 후, 이소프로필알코올(IPA)을 저류한 처리조에 웨이퍼를 침지시켜, 웨이퍼를 이 처리조로부터 천천히 끌어올리거나 또는 처리조로부터 IPA를 배출함으로써, 마란고니 효과를 이용하여 웨이퍼를 건조시키는 처리 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1, 2 참조).

그러나, 최근, 웨이퍼에 형성되는 회로 패턴의 세선화(細線化)가 진행되고 있어, 그 패턴의 볼록부의 강도가 작아지고 있기 때문에, 이러한 회로 패턴이 형성되어 있는 웨이퍼를 상기 처리 방법에 의해 처리하면, 그 건조 처리에 있어서, 형성되어 있는 패턴(볼록부)이 붕괴된다고 하는 문제가 발생하고 있다.

이러한 패턴 붕괴는 IPA 처리조로부터 웨이퍼를 끌어올릴 때에(또는 IPA 처리조로부터 IPA를 배출하고 있을 때에), 기상과 액상과의 경계에 회로 패턴의 볼록부가 위치하면, 그 볼록부의 기상측과 액상측에서는 IPA의 표면 장력에 기인하여 볼록부에 걸리는 힘의 크기의 밸런스가 무너짐에 따른 것이라고 생각되고 있다.

한편, 웨이퍼의 세정 처리 방법으로서, 예컨대, 희석 불산(DHF) 등의 약액을 저류한 처리조에 웨이퍼를 침지시켜 처리한 후, 순수를 저류한 처리조에 웨이퍼를 침지시켜 린스 처리하고, 그 후에 처리조로부터 끌어올린 웨이퍼에 이소프로필알코올(IPA)의 증기를 공급하여 웨이퍼를 건조시킨다고 하는 것도 알려져 있다.

이 기판 건조 방법에서는 IPA 증기가 웨이퍼의 표면에서 결로함으로써 웨이퍼의 온도가 상승하고, 이에 따라 웨이퍼에 부착된 IPA는 그 후에 휘발되지만, 이 때, 웨이퍼에 부착되어 있는 순수가 충분히 IPA로 치환되지 않은 부분이 있으면, 순수의 증발에 기인하여 워터마크가 발생해 버린다.

그래서, 이 워터마크의 발생을 억제하기 위해서 수조에 순수를 저류하고, 그 수면으로부터 위의 소정 범위로 수증기의 층을 형성하고, 이 수증기 층의 위에 IPA 증기의 층을 더 형성할 수 있는 장치를 이용하여 순수에 침지된 웨이퍼를 IPA 증기의 층을 향해 끌어올리는 처리 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 3 참조).

그러나, 최근의 회로 패턴의 세선화에 따라 회로 패턴을 구성하는 볼록부의 강도가 작아지고 있기 때문에, 이러한 처리 방법으로 웨이퍼를 처리한 경우에는 수증기층과 IPA 증기층과의 경계 근방에 위치한 볼록부에서는, 그 상측은 IPA 증기에 의한 건조가 시작되고 있지만, 그 하측에는 수증기에 의한 수막이 남겨진 상태가 된다. 그 때문에, 그 볼록부에 미치게 되는 표면 장력의 크기가 수증기층과 IPA 증기층과의 경계의 상하에서 상이하게 되어, 결과적으로 볼록부가 붕괴되어 버릴 우려가 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 소화 제63-23326호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 제2003-243351호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 평성 제11-176798호 공보

본 발명의 목적은 기판의 액 처리로부터 건조 처리로의 이행시에 있어서의 기판에 마련된 패턴 붕괴의 발생을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기판의 액 처리로부터 건조 처리로의 이행시에 있어서의 기판에 마련된 패턴 붕괴의 발생을 억제하고, 또 워터마크의 발생을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 기판 처리 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1 관점에 따르면, 기판의 표면에 순수를 접촉시켜 액 처리를 행하는 액 처리 기구와, 기판을 건조시키기 위해서 기판의 표면에 순수와 휘발성 유기 용제로 이루어진 혼합 유체를 공급하는 유체 공급 기구와, 상기 혼합 유체의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.

상기 제1 관점에 따른 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 혼합 유체 중의 상기 휘발성 유기 용제의 농도를 제어하는 것으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 제어부는 상기 유체 공급 기구로부터 기판에 공급되는 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도가 시간 경과와 함께 연속적으로 또는 단계적으로 높아지도록 상기 유체 공급 기구를 제어할 수 있다. 구체적으로는, 상기 유체 공급 기구로부터 기판에 공급되는 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 최초가 40% 이하, 최후가 90% 이상이 되도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 관점에 따른 장치는, 유체 공급 기구를 기판의 중심부로부터 주변부를 향해 스캔시키기 위한 구동 기구를 포함할 수 있고, 이 때 제어부는, 유체 공급 기구가 제1 농도의 휘발성 유기 용제를 포함하는 혼합 유체를 공급하면서, 구동 기구에 의해 상기 유체 공급 기구가 기판 위에서 중심부로부터 주변부를 향해 스캔되도록 한 다음, 유체 공급 기구가 제1 농도보다 높은 제2 농도의 휘발성 유기 용제를 포함하는 혼합 유체를 공급하면서, 구동 기구에 의해 상기 유체 공급 기구가 기판 위에서 중심부로부터 주변부를 향해 스캔되도록, 유체 공급 기구와 구동 기구를 제어할 수 있다.

본 발명의 제2 관점에 따르면, 저류된 순수에 기판을 침지시켜 처리하는 액 처리부와, 상기 액 처리부의 위쪽에 마련되어 기판을 건조시키는 건조 처리부와, 상기 액 처리부와 상기 건조 처리부 사이에서 기판을 반송하는 기판 반송 장치와, 순수의 수증기 또는 미스트와 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트로 이루어진 혼합 유체를 상기 건조 처리부에 공급하는 유체 공급 기구와, 상기 혼합 유체의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.

상기 제2 관점에 따른 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 액 처리부에 저류된 순수 속에 침지된 기판을 상기 건조 처리부를 향해 끌어올리고, 이 기판의 하단이 저류된 순수의 표면으로부터 나온 후에 상기 건조 처리부에 상기 혼합 유체를 공급하도록 상기 기판 반송 기구 및 상기 유체 공급 기구를 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 건조 처리부로의 상기 혼합 유체의 공급을 시작하고 나서 소정 시간이 경과한 후에, 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하도록 상기 유체 공급 기구를 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 건조 처리부로의 상기 혼합 유체의 공급을 시작한 후에, 그 공급을 계속하면서, 상기 액 처리부에 저류된 순수 속에 침지된 기판을 상기 건조 처리부를 향해 끌어올리도록 상기 기판 반송 장치 및 상기 유체 공급 기구를 제어할 수 있다. 이 경우에, 상기 제어부는 상기 액 처리부에 저류된 순수 속에 침지된 기판을 상기 건조 처리부를 향해 끌어올릴 때에, 이 기판의 하단이 저류된 순수 표면으로부터 나온 후에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하도록 상기 유체 공급 기구를 제어할 수 있다.

상기 제2 관점에 따른 장치에 있어서, 상기 액 처리부와 상기 건조 처리부를 격리할 수 있는 셔터를 더 포함하도록 하고, 상기 제어부는 상기 액 처리부에 저류된 순수 속에 침지된 기판이 완전히 상기 건조 처리부로 끌어올려진 후에 상기 셔터에 의해 상기 액 처리부와 상기 건조 처리부를 격리시키며, 그 후에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하도록 상기 셔터 및 유체 공급 기구를 제어할 수 있다.

상기 제어부는 상기 혼합 유체 중의 상기 휘발성 유기 용제의 농도를 제어하도록 할 수 있다. 이 경우에, 상기 제어부는 상기 유체 공급 기구로부터 상기 건조 처리부에 공급되는 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도가 시간 경과와 함께 연속적으로 또는 단계적으로 높아지도록 상기 유체 공급 기구를 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하기 전에 그 공급을 연속적 또는 단계적으로 감소시킴으로써, 상기 유체 공급 기구로부터 상기 건조 처리부에 공급되는 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도가 시간 경과와 함께 연속적으로 또는 단계적으로 높아지도록 상기 유체 공급 기구를 제어할 수도 있다. 이 경우에, 상기 제어부는 상기 유체 공급 기구로부터 상기 건조 처리부에 공급되는 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 최초가 40% 이하, 최후가 90% 이상이 되도록 상기 유체 공급 기구를 제어할 수 있다.

상기 제2 관점에 따른 장치에 있어서, 상기 건조 처리부로 가열된 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 기구를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급이 정지되어 소정 시간이 경과한 후에 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지하며, 그 후에 상기 건조 처리부로 가열된 불활성 가스를 공급하도록 상기 유체 공급 기구와 상기 가스 공급 기구를 제어할 수 있다.

본 발명의 제3 관점에 따르면, 순수에 의해 기판을 세정하는 것과,

기판을 건조시키기 위해서 건조 처리부에 순수의 수증기 또는 미스트와 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트로 이루어진 혼합 유체를 공급하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.

상기 제3 관점에 따른 방법에 있어서, 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 변화시키는 것을 더 포함하도록 할 수 있다. 또한, 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 변화시키는 것은 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도가 시간 경과와 함께 연속적으로 또는 단계적으로 높아지도록 하는 것을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 변화시키는 것은 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 최초가 40% 이하, 최후가 90% 이상이 되도록 할 수 있다. 또한, 상기 휘발성 유기 용제로서 이소프로필알코올(IPA)을 이용할 수 있다.

본 발명의 제4 관점에 따르면, 순수가 저류된 액 처리부에 있어서 이 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 액 처리부의 위쪽에 연통하여 마련된 건조 처리부로 기판을 반송하는 것과, 기판을 건조시키기 위해서 상기 건조 처리부에 순수의 수증기 또는 미스트와, 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트로 이루어진 혼합 유체를 공급하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.

상기 제4 관점에 따른 방법에 있어서, 상기 혼합 유체를 공급하는 것은 기판의 하단이 상기 액 처리부에 저류된 순수의 표면으로부터 나온 직후에 실시할 수 있다. 또한, 상기 혼합 유체를 공급하는 것은 기판이 상기 반송부로 반송이 시작되기 전 또는 반송 시작과 동시에 실시되며, 상기 혼합 유체를 계속해서 공급하면서 상기 건조 처리부로 기판을 반송하는 것을 포함하도록 할 수 있다.

또한, 상기 제4 관점에 따른 방법에 있어서, 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것과, 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것을 더 포함하도록 할 수 있다. 또한, 기판 표면의 휘발성 유기 용제를 증발시키기 위해서 기판에 가열 건조 가스를 공급하는 것을 더 포함하도록 할 수 있다. 또한, 기판이 상기 건조 처리부에 수용된 후에 상기 액 처리부와 상기 건조 처리부를 격리시키는 것을 더 포함하도록 할 수 있다.

또한, 상기 제4 관점에 따른 방법에 있어서, 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 변화시키는 것을 더 포함하도록 할 수 있다. 이 경우에, 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 변화시키는 것은 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도가 시간 경과와 함께 연속적으로 또는 단계적으로 높아지도록 하는 것을 포함하여도 좋고, 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하기 전에 그 공급을 연속적으로 또는 단계적으로 저하시킴으로써, 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도가 시간 경과와 함께 연속적으로 또는 단계적으로 높아지도록 하는 것을 포함하여도 좋다. 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도가 시간 경과와 함께 연속적으로 또는 단계적으로 높아지도록 하는 경우에, 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 최초가 40% 이하, 최후가 90% 이상이 되도록 할 수 있다. 또한, 상기 휘발성 유기 용제로서 이소프로필알코올(IPA)을 이용할 수 있다.

본 발명의 제5 관점에 따르면, 컴퓨터 상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에 순수에 의해 기판을 세정하는 것과, 기판을 건조시키기 위해서 상기 건조 처리부에 순수의 수증기 또는 미스트와 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트로 이루어진 혼합 유체를 공급하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 실행되도록 컴퓨터에 기판 처리 장치를 제어시키는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.

본 발명의 제6 관점에 따르면, 컴퓨터 상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에 순수가 저류된 액 처리부에 있어서 이 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 액 처리부의 위쪽에 연통하여 마련된 건조 처리부로 기판을 반송하는 것과, 상기 기판을 건조시키기 위해서 상기 건조 처리부에 순수의 수증기 또는 미스트와, 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트로 이루어진 혼합 유체를 공급하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 실행되도록 컴퓨터에 기판 처리 장치를 제어시키는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.

상기 제5 또는 제6 관점에 따른 기억 매체에 있어서, 상기 제어 프로그램이 실행시키는 기판 처리 방법은 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 변화시키는 것을 더 포함하도록 할 수 있다.

본 발명의 제7 관점에 따르면, 저류된 순수에 기판을 침지시켜 처리하는 액 처리부와, 상기 액 처리부로 연통하도록 마련되어 상기 기판을 건조시키기 위한 건조 처리부와, 상기 액 처리부와 상기 건조 처리부 사이에서 기판을 반송하는 기판 반송 장치와, 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 기판의 표면에 부착된 액막을 면내에서 실질적으로 균일화시키는 균일화 수단과, 기판을 그 면내에서 실질적으로 동시에 건조시키는 동시 건조 수단을 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.

상기 제7 관점에 따른 장치에 있어서, 상기 균일화 수단은 상기 건조 처리부에 순수의 수증기 또는 미스트를 공급하는 순수 공급 기구를 가지며, 기판이 상기 건조 처리부로 반송될 때에, 기판 표면에 순수의 수증기 또는 미스트를 부착시키는 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 동시 건조 수단은 상기 건조 처리부에 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트를 공급하는 휘발성 유기 용제 공급 기구를 가지며, 순수의 액막이 형성되어 있는 기판 표면에 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트를 실질적으로 동시에 공급 가능한 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 건조 처리부로 가열된 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 기구를 더 포함하도록 할 수 있다.

본 발명의 제8 관점에 따르면, 저류된 순수에 기판을 침지시켜 처리하는 액 처리부와, 상기 액 처리부로 연통하도록 마련되어 상기 기판을 건조시키기 위한 건조 처리부와, 상기 액 처리부와 상기 건조 처리부 사이에서 기판을 반송하는 기판 반송 장치와, 상기 건조 처리부에 순수의 수증기 또는 미스트를 공급하는 순수 공급 기구와, 상기 건조 처리부에 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트를 공급하는 유기 용제 공급 기구와, 상기 액 처리부에 저류된 순수에 침지된 기판을 상기 건조 처리부로 반송할 때에, 상기 기판이 상기 액 처리부에 저류된 순수에 침지되어 있을 때부터 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송될 때까지 동안의 소정의 타이밍에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 시작하여 상기 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 이후에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하고, 계속해서 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하도록 상기 기판 반송 장치와 상기 순수 공급 기구와 상기 유기 용제 공급 기구를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.

본 발명의 제9 관점에 따르면, 저류된 순수에 기판을 침지시켜 처리하는 액 처리부와, 상기 액 처리부로 연통하도록 마련되어 기판을 건조시키기 위한 건조 처리부와, 상기 액 처리부와 상기 건조 처리부 사이에서 기판을 반송하는 기판 반송 장치와, 순수의 수증기 또는 미스트를 상기 건조 처리부에 공급하는 순수 공급 기구와, 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트를 상기 건조 처리부에 공급하는 유기 용제 공급 기구와, 상기 액 처리부에 저류된 순수에 침지된 기판을 상기 건조 처리부로 끌어올리는 데에 있어서, 상기 기판이 상기 액 처리부에 저류된 순수에 침지되어 있을 때부터 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송될 때까지 동안의 소정의 타이밍에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 시작하고, 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 이후에 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하며, 그 후에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하도록 상기 기판 반송 장치와 상기 순수 공급 기구와 상기 유기 용제 공급 기구를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.

상기 제9 관점에 따른 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지시킬 때에, 그 공급량을 서서히 감소시키도록 할 수 있다.

상기 제8 관점 또는 제9 관점에 따른 장치에 있어서, 상기 액 처리부와 상기 건조 처리부를 격리할 수 있는 셔터를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 액 처리부에 저류된 순수에 침지된 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 시점에서 상기 셔터가 상기 액 처리부와 상기 건조 처리부를 격리시키며, 그 후에 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급이 시작되도록 상기 셔터를 제어할 수 있다. 또한, 상기 건조 처리부로 가열된 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 기구를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하고 나서 소정 시간이 경과한 후에 그 공급을 정지하며, 계속해서 상기 건조 처리부로 가열된 불활성 가스를 공급하도록 상기 가스 공급 기구를 제어할 수 있다.

본 발명의 제10 관점에 따르면, 액 처리부에 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 액 처리부로부터 상기 액 처리부에 연통하여 마련된 건조 처리부로 기판을 반송하는 것과, 액 처리부로부터 건조 처리부로 반송되는 기판에 대하여, 상기 기판의 표면에 부착된 액막을 실질적으로 균일하게 하는 것과, 상기 기판을 그 면내에서 실질적으로 동시에 건조시키는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.

상기 제10 관점에 따른 방법에 있어서, 상기 기판의 표면에 부착된 액막을 실질적으로 균일하게 하는 것은 기판이 상기 건조 처리부로 반송될 때에, 기판 표면에 순수의 수증기 또는 미스트를 부착시키는 것을 포함하도록 할 수 있다. 또한, 상기 기판을 그 면내에서 실질적으로 동시에 건조시키는 것은 순수의 액막이 형성되어 있는 기판 표면에 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트를 실질적으로 동시에 공급하는 것을 포함하도록 할 수 있다. 또한, 상기 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트를 부착시켜 건조시킨 후, 상기 건조 처리부로 가열된 불활성 가스를 공급하는 것을 더 포함하도록 할 수 있다. 게다가, 상기 휘발성 유기 용제로서 이소프로필알코올(IPA)을 이용할 수 있다.

본 발명의 제11 관점에 따르면, 액 처리부에 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 기판이 상기 액 처리부에 침지되어 있을 때에 상기 액 처리부에 연통하여 마련된 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 것과, 상기 액 처리부로부터 상기 건조 처리부로 기판을 반송하는 것과, 상기 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 이후에, 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하고, 계속해서 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 것과, 소정 시간 경과 후에 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.

본 발명의 제12 관점에 따르면, 액 처리부에 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 액 처리부에 연통하여 마련된 건조 처리부를 향해 상기 액 처리부로부터의 기판의 반송을 시작하고, 그 후에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 것과, 상기 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 이후에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하며, 계속해서 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 것과, 소정 시간 경과 후에 상기 건조 처리부의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.

본 발명의 제13 관점에 따르면, 액 처리부에 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 기판이 상기 액 처리부에 침지되어 있을 때에 상기 액 처리부에 연통하여 마련된 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 것과, 상기 액 처리부로부터 상기 건조 처리부로 기판을 반송하는 것과, 상기 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 이후에 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하고, 계속해서 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것과, 소정 시간 경과 후에 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.

본 발명의 제14 관점에 따르면, 액 처리부에 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 액 처리부에 연통하여 마련된 건조 처리부를 향해 상기 액 처리부로부터 기판의 반송을 시작하고, 그 후에 상기 건조 처리부로의 증기 또는 순수의 미스트의 공급을 시작하는 것과, 상기 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 이후에 상기 건조 처리부의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하며, 계속해서 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것과, 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.

상기 제13 관점 또는 제14 관점에 있어서, 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것은 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지할 때에, 그 공급량을 서서히 감소시키는 것을 포함하도록 할 수 있다.

상기 제11 내지 제14 중 어느 하나의 관점에 있어서, 상기 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지한 후, 상기 건조 처리부로 가열 건조 가스를 공급하여 상기 기판 표면의 휘발성 유기 용제를 증발시켜 이 기판을 건조시키는 것을 더 포함하도록 할 수 있다. 또한, 상기 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 이후에 상기 액 처리부와 상기 건조 처리부를 격리시키도록 할 수 있다. 또한, 상기 휘발성 유기 용제로서 이소프로필알코올(IPA)을 이용할 수 있다.

본 발명의 제15 관점에 따르면, 컴퓨터 상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에 액 처리부에 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 액 처리부로부터 상기 액 처리부에 연통하여 마련된 건조 처리부로 기판을 반송하는 것과, 액 처리부로부터 건조 처리부로 반송되는 기판에 대하여, 상기 기판의 표면에 부착된 액막을 실질적으로 균일하게 하는 것과, 상기 기판을 그 면내에서 실질적으로 동시에 건조시키는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 실행되도록 컴퓨터에 기판 처리 장치를 제어시키는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.

본 발명의 제16 관점에 따르면, 컴퓨터 상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에 액 처리부에 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 기판이 상기 액 처리부에 침지되어 있을 때에 상기 액 처리부에 연통하여 마련된 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 것과, 상기 액 처리부로부터 상기 건조 처리부로 기판을 반송하는 것과, 상기 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 이후에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하고, 계속해서 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 것과, 소정 시간 경과 후에 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 실행되도록 컴퓨터에 기판 처리 장치를 제어시키는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.

본 발명의 제17 관점에 따르면, 컴퓨터 상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에 액 처리부에 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 공정과, 상기 액 처리부에 연통하여 마련된 건조 처리부를 향해 상기 액 처리부로부터의 기판의 반송을 시작하고, 그 후에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 것과, 상기 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 이후에 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하며, 계속해서 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 것과, 소정 시간 경과 후에 상기 건조 처리부의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 실행되도록 컴퓨터에 기판 처리 장치를 제어시키는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.

본 발명의 제18 관점에 따르면, 컴퓨터 상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에 액 처리부에 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 기판이 상기 액 처리부에 침지되어 있을 때에 상기 액 처리부에 연통하여 마련된 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 시작하는 것과, 상기 액 처리부로부터 상기 건조 처리부로 기판을 반송하는 것과, 상기 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 이후에 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하고, 계속해서 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것과, 소정 시간 경과 후에 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 실행되도록 컴퓨터에 기판 처리 장치를 제어시키는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.

본 발명의 제19 관점에 따르면, 컴퓨터 상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에 액 처리부에 저류된 순수에 기판을 침지시켜 이 기판을 세정하는 것과, 상기 액 처리부에 연통하여 마련된 건조 처리부를 향해 상기 액 처리부로부터 기판의 반송을 시작하고, 그 후에 상기 건조 처리부로의 증기 또는 순수의 미스트의 공급을 시작하는 것과, 상기 기판이 상기 건조 처리부의 소정 위치로 반송된 시점에서 상기 건조 처리부의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 시작하며, 계속해서 상기 건조 처리부로의 순수의 수증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것과, 상기 건조 처리부로의 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트의 공급을 정지하는 것을 포함하는 기판 처리 방법이 실행되도록 컴퓨터에 기판 처리 장치를 제어시키는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.

본 발명에 따르면, 기판을 순수로 처리한 후, 순수와 휘발성 용제로 이루어진 혼합 유체를 기판에 공급함으로써, 바람직하게는 휘발성 용제의 농도를 변화시킴으로써, 나아가서는, 순수의 수증기 또는 미스트와, 휘발성 유기 용제의 증기 또는 미스트로 이루어진 혼합 유체를 상기 건조 처리부에 공급하고, 그 때의 상기 혼합 유체의 공급을 제어함으로써, 패턴 붕괴의 발생을 억제할 수 있다. 이 때문에, 양호한 회로 패턴을 얻을 수 있다. 또한, 기판의 최종적인 건조는 기판 표면의 휘발성 유기 용제를 휘발시킴으로써 행하기 때문에, 워터마크의 발생을 억제할 수 있다고 하는 이점도 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 액 처리부에서 순수에 기판을 침지시켜 액 처리한 후, 기판을 액 처리부에 연통한 건조 처리부로 반송하여 건조시킬 때에, 기판의 표면에 부착된 액막을 면내에서 실질적으로 균일화시키고, 추가로, 기판의 표면을 건조시킬 때에 기판을 면내에서 실질적으로 동시에 건조시키기 때문에, 패턴 붕괴의 발생과 워터마크의 발생 모두를 억제할 수 있다. 이 때문에, 양호한 회로 패턴을 갖는 고품질의 기판을 얻을 수 있고, 나아가서는 제품의 생산 수율의 향상에 기여한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구조를 도시한 모식도.

도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 국소 배기 장치를 도시한 개략 단면도.

도 3은 도 1의 기판 처리 장치에 의한 제1 세정 처리 방법의 제1 예를 도시한 흐름도.

도 4는 패턴에 공급하는 순수 및 IPA의 혼합 증기 중의 IPA 농도와 표면 장력과의 관계를 도시한 도면.

도 5는 도 1의 기판 처리 장치에 의한 제1 웨이퍼 세정 처리 방법의 제2 예 를 도시한 흐름도.

도 6은 도 1의 기판 처리 장치에 의한 제2 웨이퍼 세정 방법의 제1 예를 도시한 흐름도.

도 7은 도 1의 기판 처리 장치에 의한 제2 웨이퍼 세정 방법의 제2 예를 도시한 흐름도.

도 8은 도 1의 기판 처리 장치에 의한 제2 웨이퍼 세정 방법의 제3 예를 도시한 흐름도.

도 9는 도 1의 기판 처리 장치에 의한 제2 웨이퍼 세정 방법의 제4 예를 도시한 흐름도.

도 10은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성을 도시한 모식도.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구조를 도시한 모식도이다. 이 실시 형태에서는, 예컨대 포토리소그래피 기술 등에 의해 소정의 회로 패턴이 형성되어 있는 복수의 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함)를 일괄하여 소정의 약액으로 처리하고, 그 후에 순수(DIW)에 의한 린스 처리를 행하며, 추가로 건조를 행하는 장치를 예를 들어 설명한다.

이 기판 처리 장치(1)는 웨이퍼(W)에 소정의 약액, 예컨대, 희불산 수용 액(DHF), 암모니아-과산화수소수(APF), 황산-과산화수소수(SPM) 등에 의한 처리를 행하고, 그 후에 순수(DIW)에 의해 린스 처리를 행하는 액 처리부(2)와, 액 처리부(2)의 위쪽에 마련되고, 액 처리부(2)에서의 린스 처리가 종료된 웨이퍼(W)의 건조를 행하는 건조 처리부(3)와, 복수의 웨이퍼(W)를 유지할 수 있으며, 승강 기구(7)에 의해 액 처리부(2)와 건조 처리부(3) 사이에서 자유자재로 이동(승강)할 수 있는 웨이퍼 가이드(4)를 갖고 있다. 이 기판 처리 장치(1)의 위쪽에는 도시하지 않은 팬 필터 유닛(FFU)이 마련되어 있고, 기판 처리 장치(1)에 청정한 공기가 다운 플로우로서 공급되도록 되어 있다.

웨이퍼 가이드(4)는, 예컨대 최대 50장의 웨이퍼(W)를 수직 자세로 도 1의 지면에 수직인 방향(수평 방향)으로 일정 간격으로 배열하여 유지할 수 있는 유지부(26)와, 유지부(26)를 지지하는 지주부(支柱部; 27)를 갖고 있고, 이 지주부(27)는 후술하는 챔버(5)의 덮개부(62)를 관통하고 있다.

액 처리부(2)는 박스(13)와, 이 박스(13) 내에 수용된 액 처리조(6)를 갖고 있다. 이 액 처리조(6)는 약액과 순수를 적절하게 교대로 저류하고, 웨이퍼(W)를 약액 또는 순수에 침지시킴으로써 약액 처리 또는 린스 처리를 행하는 내부조(30)와, 내부조(30)의 상부의 개구를 둘러싸도록 형성된 중간조(31)와, 중간조(31)의 개구를 둘러싸도록 형성된 외부조(32)를 갖고 있다.

내부조(30) 내에는 약액, 순수를 내부조(30) 내로 토출하기 위한 처리액 토출 노즐(35)과, 약액의 농도를 계측하기 위한 농도 센서(57)가 마련되어 있다. 처리액 토출 노즐(35)에 부착된 처리액 공급 라인(56)은 순수 공급 라인(52)과 약액 공급 라인(55)으로 분기되어 있다. 처리액 토출 노즐(35)에는 개폐 밸브(53)를 개재시킨 순수 공급 라인(52)과 이 처리액 공급 라인(56)을 통해 순수 공급원으로부터 순수가 공급되고, 개폐 밸브(54)를 개재시킨 약액 공급 라인(55)과 이 처리액 공급 라인(56)을 통해 약액 공급원으로부터 약액이 공급된다.

내부조(30)의 저부에는 개폐 밸브(37)가 개재된 배액관(36)이 접속되어 있고, 이 개폐 밸브(37)를 개방함으로써 내부조(30)에 저류된 약액 또는 순수를 박스(13) 내에 배출할 수 있도록 되어 있다. 또한, 박스(13)의 하부에도 개폐 밸브(19)가 개재된 배액관(18)이 마련되어 있고, 박스(13) 내로부터 약액 또는 순수를 배출할 수 있도록 되어 있다. 박스(13)에는 박스(13) 내의 분위기 가스를 배기하기 위한 배기관(29)이 더 마련되어 있고, 약액의 증기 등을 배기할 수 있도록 되어 있다.

중간조(31)는 내부조(30)의 상면 개구로부터 오버플로한 약액 또는 순수를 받아낸다. 중간조(31)에는 중간조(31)로부터 약액 또는 순수를 배출하기 위한 배액관(41)이 마련되어 있고, 이 배액관(41)에는 트랩(42)이 접속되어 있다. 이 트랩(42)에서는, 배액관(41)을 통해 배출된 약액, 순수가 일정한 높이로 저류되고, 그 수면에서 개구된 배액관(43)을 통해 트랩(42)으로부터 약액 또는 순수가 배출되도록 배액관(41)의 하단(배액구)이 배액관(43)의 상단(배출구)보다도 낮은 위치에 배치되어 있다. 이러한 구성에 의해 배액관(43)이나 박스(13)의 분위기가 배액관(41)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

외부조(32)에는 항상 순수가 저류되어 있고, 환 형상의 시일판(46)은 그 하 부가 이 순수에 침지되고, 또 그 상단이 외부조(32)의 위쪽에 배치된 셔터 박스(11)의 하판에 밀착되도록 설치되어 있다. 이러한 구성에 의해 외부조(32)는 순수를 이용한 시일 기능을 가지며, 내부조(30)의 분위기가 외부로 새지 않도록 되어 있다.

건조 처리부(3)에는 웨이퍼(W)를 수용하기 위한 챔버(5)가 마련되어 있다. 이 챔버(5)는 원통부(61)와, 원통부(61)의 상면 개구를 개폐하는 돔형의 덮개부(62)를 포함하고 있다. 원통부(61)의 하면 개구는 셔터 박스(11)의 상판에 형성된 개구부에 기밀하게 연결되어 있다.

덮개부(62)는 도시하지 않은 승강 기구에 의해 자유자재로 승강할 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이, 덮개부(62)의 하단면이 원통부(61)의 상단에 마련된 에어 시일 링(63)에 접촉함으로써, 챔버(5)는 밀폐된다. 또한, 덮개부(62)를 도 1에 도시된 위치의 상측으로 이동시킨 상태[즉, 챔버(5)를 개방한 상태]에서 기판 처리 장치(1)의 외부와 건조 처리부(3)의 내부 사이에서의 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행할 수 있다. 보다 구체적으로는, 웨이퍼 가이드(4)의 유지부(26)를 원통부(61)의 위로 꺼낸 상태에서 유지부(26)와 도시하지 않은 외부 반송 장치 등과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행한다.

챔버(5) 내에는 수증기와 이소프로필알코올(IPA)의 증기를 혼합하여 또는 단독으로 챔버(5) 내에 공급하기 위한 유체 노즐(71)이 배치되어 있다. 유체 노즐(71)에는 배관(21)이 접속되어 있고, 배관(21)은 도중에서 배관(21a, 21b)으로 분기되며, 각각 순수 공급원 및 IPA 공급원에 접속되어 있다. 그리고, 배관(21a)에 마련된 개폐 밸브(83)를 개방하여 유량 제어 밸브(85)를 조작함으로써 소정 유량의 수증기 발생기(가열 장치)(23)에 순수가 보내어져 그곳에서 수증기를 발생시킨다. 마찬가지로, 배관(21b)에 마련된 개폐 밸브(82)를 개방하여, 유량 제어 밸브(84)를 조작함으로써 소정 유량의 IPA 증기 발생 장치(22)에 IPA가 보내어져 그곳에서 IPA 증기를 발생시킨다. 이들 수증기와 IPA 증기는 단독으로, 또는 유체 공급 라인(21)에서 혼합되고, 유체 노즐(71)로부터 챔버(5) 내로 분사된다. 이 때에, 유량 제어 밸브(84, 85)를, 후술하는 제어부(99)에 의해 제어함으로써, 유체 노즐(71)로부터 공급되는 혼합 유체의 IPA 농도를 변화시킬 수 있다.

유체 노즐(71)로서는, 예컨대, 원통형의 형상을 가지며, 증기 분사구가 그 길이 방향(도 1에 있어서 지면에 수직인 방향)에 일정 간격으로 형성된 구조를 갖는 것이 적합하게 이용된다. 유체 노즐(71)은 증기 분사구로부터 분사되는 수증기 또는 IPA 증기가 챔버(5) 내에 수용된 웨이퍼(W)에 직접 대응하지 않고 경사 위쪽으로 분사되도록 배치되어 있고, 유체 노즐(71)로부터 분사된 수증기 또는 IPA 증기는 웨이퍼(W)의 좌측 상부와 우측 상부를 통과하여 덮개부(62)의 내주면 상부를 향해 상승하며, 그 후에 덮개부(62)의 상부 중앙에서 합류하여 하강하고, 웨이퍼(W)와 웨이퍼(W) 사이에 유입되어 웨이퍼(W)의 표면을 따라 흘러내리도록 되어 있다.

이러한 유체 노즐(71)로부터, 후술하는 제2 웨이퍼 세정 방법에 따라 웨이퍼(W)에 IPA 증기를 분사시켜 건조시키는 경우에는, 웨이퍼(W)의 상단과 하단에서의 IPA의 도달 시간차는 콤마 수초 이하이며, 웨이퍼(W)의 표면에 실질적으로 동시 에 IPA를 공급할 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면을 실질적으로 동시에 건조시킬 수 있다. 또한, IPA 증기에 의한 건조의 경우, 면내에서의 건조 시간차를 보다 작게 하기 위해서는 IPA 증기의 유량을 많게 하면 좋다. 예컨대, 용적이 50 ℓ일 때 50장의 웨이퍼를 처리할 수 있는 건조 처리실의 경우, 2.0 ㎖/sec/배치 이상, 바람직하게는, 3.5 ㎖/sec/배치 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 챔버(5) 내에는 실온 또는 소정 온도로 가열된 질소(N₂) 가스를 분사하기 위한 질소 가스 노즐(72)이 마련되어 있다. 질소 가스 공급원으로부터는 실온의 질소 가스가 개폐 밸브(86)를 조작함으로써 히터(24)에 공급되고, 여기서, 이 히터(24)를 가열하지 않는 경우에는 실온의 질소 가스가 질소 가스 공급 라인(25)을 통해 질소 가스 노즐(72)로부터 분사되며, 한편, 히터(24)를 소정 온도로 가열함으로써 소정 온도로 가열된 질소 가스를 질소 가스 공급 라인(25)을 통해 질소 가스 노즐(72)로부터 분사시킬 수 있다.

질소 가스 노즐(72)로서는, 유체 노즐(71)과 동일한 구조를 갖는 것이 적합하게 이용된다. 질소 가스 노즐(72)은 그 가스 분사구로부터 분사되는 질소 가스가 챔버(5) 내에 수용된 웨이퍼(W)에 직접 맞닿지 않고 경사 위쪽으로 분사되도록 배치하는 것이 바람직하다. 질소 가스 노즐(72)로부터 분사된 질소 가스는 웨이퍼(W)의 좌측 상부와 우측 상부를 통과하여 덮개부(62)의 내주면 상부를 향해 상승하고, 덮개부(62)의 상부 중앙에서 합류하여 하강하며, 웨이퍼(W)와 웨이퍼(W) 사이에 유입되어 웨이퍼(W)의 표면을 따라 흘러내린다.

챔버(5)의 내부에는 챔버(5) 내의 분위기 가스를 배출하기 위한 배기 노즐(73)이 더 마련되어 있고, 이 배기 노즐(73)에는 챔버(5) 내로부터의 자연 배기를 행하기 위한 자연 배기 라인(49)과, 강제 배기를 행하기 위한 강제 배기 라인(48)이 마련되어 있다. 배기 노즐(73)로서는, 원통형의 형상을 가지며, 챔버(5) 내의 가스를 받아들이기 위한 일정 길이의 슬릿형 흡기구가 그 길이 방향(도 1에 있어서 지면에 수직인 방향)으로 일정한 간격으로 형성된 구조를 갖는 것이 적합하게 이용된다.

덮개부(62)의 외측 정점 부분에는 국소 배기 장치(8)가 부착되어 있다. 도 2는 이 국소 배기 장치(8)의 개략 단면도이다. 이 국소 배기 장치(8)는 공기(또는 질소 가스 등)를 공급하면, 변형, 팽창하여 웨이퍼 가이드(4)의 주위에 밀착됨으로써 웨이퍼 가이드(4)의 지주부(27)와 덮개부(62) 사이의 간극을 시일하는 에어 시일 링(65)과, 웨이퍼 가이드(4)의 지주부(27)와 덮개부(62) 사이의 간극으로 진입하는 가스를 배출하기 위한 환 형상의 배기관(66)을 갖고 있다. 또한, 도 2에서는 에어 시일 링(65)에 의한 시일이 행해져 있지 않은 상태를 도시하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 에어 시일 링(65)에 공기를 공급하지 않는(또는 탈기한) 상태에서는, 에어 시일 링(65)은 웨이퍼 가이드(4)와 멀어지기 때문에, 웨이퍼 가이드(4)를 승강시킬 수 있다. 이와 같이 하여 웨이퍼 가이드(4)를 승강시킬 때에 배기관(66)으로부터의 배기를 행함으로써, 챔버(5) 내의 분위기 가스가 외부로 새는 것을 방지할 수 있다. 또한, 배기관(66)을 에어 시일 링(65)의 하측에 마 련함으로써, 에어 시일 링(65)의 IPA 증기에 의한 열화를 억제할 수 있다.

액 처리부(2)에 마련된 액 처리조(6)의 분위기와 건조 처리부(3)에 마련된 챔버(5)의 분위기는 이들 중간에 수평 방향으로 자유자재로 슬라이드할 수 있도록 배치된 셔터(10)에 의해 격리시키거나 또는 연통시킬 수 있도록 되어 있다. 이 셔터(10)는 액 처리조(6)에서 액 처리를 행할 때와 액 처리조(6)와 챔버(5) 사이에서 웨이퍼(W)를 이동시킬 때에는 셔터 박스(11)에 수용된다. 셔터(10)를 원통부(61)의 바로 아래에 배치한 상태에서는, 셔터(10)의 상면에 설치된 시일 링(15)이 원통부(61)의 하단에 접촉함으로써, 하면 개구가 기밀하게 폐색된다. 또한, 셔터 박스(11)에는 개폐 밸브(17)를 개재시켜 배기관(16)이 설치되어 있고, 셔터 박스(11) 내의 분위기를 배기할 수 있도록 되어 있다.

이러한 기판 처리 장치(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리에 따르는 각종 기구의 구동 제어[예컨대, 덮개부(62)의 승강, 웨이퍼 가이드(4)의 승강, 셔터(10)의 슬라이드 등]나 질소 가스나 순수, IPA의 각 공급원으로부터 기판 처리 장치(1)로의 유체 공급을 제어하는 밸브의 제어 등은 제어부(프로세스 컨트롤러)(99)에 의해 행해진다. 제어부(99)에는 공정 관리자가 기판 처리 장치(1)를 관리하기 위해서 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 기판 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어진 데이터 입출력부(97)가 접속되어 있다.

또한, 제어부(99)에는 기판 처리 장치(1)에서 실행되는 각종 처리를 제어부(99)의 제어로써 실현하기 위한 제어 프로그램이나 처리 조건에 따라 기판 처리 장치(1)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램(즉, 레시피)이 저장된 기 억부(98)가 접속되어 있다. 레시피는 하드디스크나 반도체 메모리 등에 기억되어 있어도 좋고, CD-ROM, DVD-ROM 등의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 휴대형의 기억 매체에 저장된 상태로 기억부(98)의 소정 위치에 세팅하도록 되어 있어도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예컨대 전용회선을 통해 레시피를 적절하게 전송시키도록 하여도 좋다.

그리고, 필요에 따라 데이터 입출력부(97)로부터의 지시 등으로써 임의의 레시피를 기억부(98)로부터 호출하여 제어부(99)에 실행시킴으로써 제어부(99)의 제어 하에서 기판 처리 장치(1)에서의 원하는 처리가 행해진다.

다음에, 상기 기판 처리 장치(1)를 이용한 웨이퍼(W)의 세정 처리 방법에 대해서 설명한다.

<제1 세정 처리 방법>

제1 세정 처리 방법은 액 처리부(2)에서 순수에 의해 웨이퍼를 세정한 후, 순수의 수증기와, 휘발성 유기 용제인 IPA의 증기로 이루어진 혼합 유체를 건조 처리부(3)에 공급하여 웨이퍼의 건조 처리를 행한다.

우선, 제1 예에 대해서 설명한다. 도 3은 제1 세정 처리 방법의 제1 예를 도시한 흐름도이다.

최초로, 액 처리조(6)와 챔버(5)를 셔터(10)에 의해 격리시켜(단계 1-1-1a), 챔버(5) 안이 질소 가스로 채워지고 또 그 내부 압력을 대기압과 동일한 상태로 하며(단계 1-1-1b), 한편, 액 처리조(6)의 내부조(30)에 소정의 약액이 저류된 상태로 한다(단계 1-1-1c). 이 상태에서 웨이퍼 가이드(4)의 유지부(26)는 건조 처리 부(3)에 배치되어 있다.

덮개부(62)를 상승시키고, 웨이퍼 가이드(4)의 유지부(26)를 원통부(61)의 상측으로 더 꺼내어 챔버(5) 내로의 질소 가스의 공급을 정지하며, 외부의 기판 반송 장치(도시하지 않음)로부터 웨이퍼 가이드(4)의 유지부(26)에 50장의 웨이퍼(W)를 전달한다(단계 1-1-2). 계속해서, 웨이퍼 가이드(4)를 강하시켜 웨이퍼(W)를 챔버(5)의 원통부(61) 내에 수용하고, 덮개부(62)를 더 강하시킨다. 이 때, 원통부(61)의 상면이 약간 개구된 상태로 한다. 그 후, 배기 노즐(73)로부터 강제 배기를 행하면서, 액 처리조(6)와 챔버(5)가 연통하도록 셔터(10)를 슬라이드시킨다(단계 1-1-3).

이와 같이 셔터(10)를 개방하여도 도시하지 않은 팬 필터 유닛(FFU)으로부터의 다운 플로우가 챔버(5) 내에 유입되고, 원통부(61)의 상면 개구로부터 배기 노즐(73)을 향한 클린 에어의 흐름이 형성되기 때문에, 내부조(30)에 저류된 약액의 분위기가 챔버(5)로 상승하는 것을 방지할 수 있다.

계속해서 웨이퍼 가이드(4)를 더욱 강하시켜 유지한 웨이퍼(W)를 내부조(30)에 저류된 약액에 소정 시간 침지시킨다(단계 1-1-4). 이 약액에 의한 웨이퍼(W)의 처리가 종료되면, 웨이퍼(W)를 내부조(30) 내에 침지시킨 채, 처리액 토출 노즐(35)로부터 순수를 내부조(30) 내에 공급하여 내부조(30) 내의 약액을 순수로 치환하고, 웨이퍼(W)의 린스 처리를 행한다(단계 1-1-5). 이 때, 내부조(30)로부터 오버플로한 약액과 순수는 중간조(31)에 받아내어지고, 배액관(41) 및 트랩(42)을 통과시켜 배액된다. 또한, 내부조(30)에서의 약액으로부터 순수로의 치환은 배액 관(36)을 통해 약액을 박스(13)에 배출하고, 그 후에 내부조(30)에 순수를 공급함으로써 행하여도 좋다.

내부조(30) 내의 약액이 순수로 치환되었는지 여부는 농도 센서(57)의 측정치에 의해 판단할 수 있다. 농도 센서(57)의 측정치에 의해 내부조(30) 내의 약액이 순수로 치환되고, 내부조(30) 내에서 약액이 배출된 것이 확인되면, 강제 배기 라인(48)으로부터 자연 배기 라인(49)으로 전환하여, 덮개부(62)를 강하시켜 원통부(61)의 상면을 폐색한다. 이 때, 국소 배기 장치(8)에서 에어 시일 링(65)에 의한 시일은 행하지 않고, 배기관(66)으로부터의 배기를 시작한다. 이에 따라 챔버(5) 내의 분위기 가스가 외부로 새는 것을 방지할 수 있다. 또한, 질소 가스 노즐(72)로부터 소정 온도로 가열된 질소 가스를 챔버(5)에 공급하고, 챔버(5) 내를 질소 가스 분위기로 유지하는 것이 바람직하다. 이에 따라 챔버(5)가 따뜻해져서 나중에 수증기, IPA 증기를 챔버(5) 내에 공급했을 때에 챔버(5)의 내벽에서의 수증기, IPA 증기의 결로를 억제할 수 있다.

소정의 순수에 의한 웨이퍼(W)의 린스 처리 시간이 경과하면, 가열된 질소 가스를 챔버(5) 내에 공급하였던 경우에는 그 공급을 정지하고, 웨이퍼(W)를 챔버(5)에 수용하기 위해서 웨이퍼 가이드(4)를 끌어올리기 시작한다(단계 1-1-6). 그리고, 웨이퍼(W)의 하단이 내부조(30)에 저류된 순수의 수면에서 나오면[즉, 웨이퍼(W)가 완전히 순수의 표면에서 나오면], 즉시, 유체 노즐(71)로부터 수증기와 IPA 증기의 혼합 증기(유체)를 챔버(5) 내에 공급한다(단계 1-1-7). 이에 따라, 순수로부터 끌어올려진 웨이퍼(W)의 표면에 형성되어 있는 순수의 막은 순수와 IPA와 의 혼합액의 액막으로 전체적으로 치환되기 때문에, 웨이퍼(W)에 마련된 회로 패턴이 건조되는 일은 없다. 또한, 이 때 액막의 두께를 균일하게 할 수 있다. 그 때문에, 이 단계 1-1-7에 있어서 패턴 붕괴가 발생하는 일은 없다.

웨이퍼(W)가 챔버(5) 내에 수용되는 위치까지 상승하면, 웨이퍼 가이드(4)의 승강을 정지하고, 셔터(10)를 폐쇄하여 액 처리조(6)와 챔버(5)의 분위기를 격리시키며(단계 1-1-8), 국소 배기 장치(8)에 마련된 시일 링(65)에 의해 웨이퍼 가이드(4)의 지주부(27)와 덮개부(62) 사이의 간극을 시일한다. 그 후, 배기관(66)으로부터의 배기를 정지하여도 좋다. 그리고, 웨이퍼(W)를 챔버(5) 내의 소정 위치로 유지하면, 챔버(5) 내에 공급하고 있는 수증기의 공급량을 연속적으로 또는 단계적으로 천천히 감소시켜, 즉 혼합 증기 중의 IPA 농도를 연속적으로 또는 단계적으로 천천히 증가시켜(단계 1-1-9a), 그 후에 수증기의 공급을 정지한다(단계 1-1-9b). 또는, 단계 1-1-9a를 거치지 않고 단계 1-1-9b의 수증기 공급의 정지를 행한다.

그 후, 소정 시간 동안, 챔버(5) 내로의 IPA 증기의 공급을 계속함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 순수와 IPA의 혼합액막을 IPA막으로 변화시킬 수 있다. 이와 같이 하여 웨이퍼(W)의 표면에 IPA막이 형성되면, IPA 증기의 공급을 정지하고(단계 1-1-10), 계속해서 웨이퍼(W)의 건조 처리를 행한다. 이 건조 처리는 예컨대 챔버(5) 내에 소정 온도로 가열된 질소 가스를 공급하여 웨이퍼(W)의 표면으로부터 IPA를 휘발, 증발시키고(단계 1-1-11), 그 후에 실온의 질소 가스를 챔버(5) 내에 공급하여 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 냉각시킨다(단계 1-1-12)고 하는 순서에 의해 행할 수 있다.

이상과 같이 하여 웨이퍼(W)의 건조가 종료되면, 국소 배기 장치(8)에 마련된 에어 시일 링(65)에 의한 시일을 해제하고, 덮개부(62)를 위쪽으로 상승시키며, 이것과 실질적으로 동시에 웨이퍼 가이드(4)를 상승시켜 웨이퍼(W)를 챔버(5)의 원통부(61)의 상측으로 꺼낸다(단계 1-1-13). 이 때, 질소 가스 노즐(72)로부터의 질소 가스 공급을 정지하고, 강제 배기 라인(48)을 통해 팬 필터 유닛(FFU)으로부터의 클린 에어를 챔버(5) 내로 끌어들인다. 계속해서, 외부로부터 도시하지 않은 기판 반송 장치가 웨이퍼 가이드(4)에 액세스하여 웨이퍼(W)를 기판 처리 장치(1)로부터 반출시킨다(단계 1-1-14).

이상과 같은 제1 예에서는 마란고니 효과의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)에 마련된 회로 패턴의 볼록부에 착안하면, 어떤 볼록부의 대향하는 측면의 한쪽은 기상에 접하고, 다른 쪽은 액상에 접한다고 하는 상태가 되기 어렵다. 또한, 웨이퍼(W)를 내부조(30)에 저류된 순수로부터 끌어올리고 나서 웨이퍼(W)에 IPA 막을 형성시킬 때까지 동안에 항상 회로 패턴에는 거의 균일한 액막이 형성된 상태로 할 수 있고, 또한 IPA의 증발을 웨이퍼(W)의 전체 면에서 균등하게 진행시킬 수 있기 때문에, 액상의 표면 장력에 기인하여 그 볼록부에 걸리는 힘의 밸런스가 무너지기 어렵고, 이에 따라 패턴 붕괴의 발생을 억제할 수 있다. 게다가, 최종적인 웨이퍼(W)의 건조는 웨이퍼(W) 표면의 IPA를 휘발 또는 증발시킴으로써 행하기 때문에, 워터마크도 발생하기 어렵다고 하는 이점이 있다.

또한, 이와 같이 IPA와 순수를 혼합한 것을 이용하여 건조시킴으로써, 특히 전술한 단계 1-1-9a에 도시한 바와 같이, 혼합 증기 중의 IPA 농도를 변화시킴으로 써, 패턴간의 급격한 표면 장력 변화를 완화할 수 있어, 패턴 붕괴를 유효하게 방지할 수 있게 된다.

이것을 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 패턴에 공급하는 순수 및 IPA의 혼합 증기 중의 IPA 농도와 표면 장력과의 관계를 나타낸 도면이다. 횡축의 IPA 농도 0%는 순수가 100%이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 100% 순수에서는 용면 장력이 70 mN/m 이상인 데 대하여 100% IPA에서는 20 mN/m이기 때문에 IPA가 많을수록 궁극적으로는 100% IPA라면 표면 장력이 작아 패턴 붕괴도 적어지는 것이지만, 혼합 증기가 반드시 모든 패턴에 균일하게 공급되지 않는 경우도 있어 실제로는 공급 불균일이 있으며, 그 경우에는, 하나의 패턴에는 100% IPA가 치환되어 있지만, 다른 패턴은 아직 치환되어 있지 않고 100% 순수가 남아 있다고 하는 상태가 발생할 가능성이 있다. 이 경우에는, 100% IPA의 패턴과 100% 순수의 패턴에서는 표면 장력이 50 mN/m 정도의 차가 있게 된다. 또한, 100% IPA의 경우는 건조가 빠르기 때문에, IPA의 공급 불균일에 대응하여 물이 존재하는 패턴과, IPA가 건조되어 버려 아무것도 남아 있지 않은 패턴이 발생하고, 이 경우에도 큰 표면 장력차가 생기게 된다. 이러한 큰 표면 장력차가 생기면, 역시 패턴 붕괴가 다발하게 된다. 그러나, IPA와 물을 혼합한 것(IPA와 순수와의 혼합 증기)으로 치환한 경우, 건조에는 100% IPA에 비하여 긴 시간이 필요하기 때문에, 공급 불균일이 생겼다고 해도 급격한 표면 장력차는 생기지 않기 때문에, 패턴 붕괴를 저감할 수 있다. 특히, IPA 농도를 변화시키고, 전형적으로는 IPA 농도를 연속적 또는 단계적으로 서서히 높게 하도록 제어함으로써, 표면 장력의 급격한 변화를 한층 더 완화할 수 있고, 또한, 최종적으로 휘발성이 높은 100% IPA가 되기 때문에 건조 효과도 높다. 이러한 농도 변화의 일례로서는, 예컨대, 단계적으로 10%의 IPA→20%의 IPA→30%의 IPA→100%의 IPA가 되도록 제어한다.

또한, 이와 같이 IPA 농도를 서서히 높게 해 나가는 경우에, 처음에 IPA를 40% 이하로 하고, 마지막에 IPA 농도를 90% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것은 처음에 40%를 초과하는 농도로 하는 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 100% IPA를 이용한 경우와 큰 차가 없고, 또한, 마지막에 90% 이상으로 함으로써, 높은 건조 능력을 발휘할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 제1 예에서는, 단순히 챔버(5)로의 수증기의 공급량을 감소시킴으로써 IPA 농도를 증가시켰지만, 수증기를 정량으로 하여 IPA 농도를 높여 나가고, IPA 농도가 소정 농도(예컨대 40%)에 도달하면 수증기의 양을 줄인다고 하는 시퀀스라도 좋다.

다음에, 제1 세정 처리 방법의 제2 예에 대해서 설명한다. 도 5는 제1 세정 처리 방법의 제2 예를 도시한 흐름도이다. 이 도 5에 도시된 제2 예의 단계 1-2-1a～1-2-5는 도 3에 도시한 제1 예의 단계 1-1-1a～1-1-5와 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.

이 제2 예에서는, 단계 1-2-5의 웨이퍼(W)의 린스 처리가 행해지고 있을 때에 소정의 타이밍에 챔버(5) 내에 수증기와 IPA 증기의 공급을 시작한다(단계 1-2-6). 그리고, 소정의 린스 처리 시간이 경과하면, 웨이퍼(W)를 소정의 속도로 내부조(30)로부터 챔버(5)를 향해 끌어올린다(단계 1-2-7). 이 때, 앞의 단계 1-2-6에 의해 내부조(30)에 저류된 순수의 표면에는 IPA가 융화된 상태(즉, 순수와 IPA의 혼합액)로 되어 있지만, 웨이퍼(W)를 단시간에 끌어올림으로써 마란고니 효과의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 챔버(5)의 내부 및 액 처리조(6)의 상부 공간은 수증기와 IPA 증기의 혼합 분위기로 유지되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)를 그 공간으로 끌어올려도 웨이퍼(W)의 표면은 건조되기 어렵고, 이것에 의해서도 마란고니 효과의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 단계 1-2-6에 있어서의 패턴 붕괴의 발생을 억제할 수 있다.

웨이퍼(W)가 챔버(5)로 끌어올려진 후에는, 도 5에 도시된 단계 1-2-8～1-2-14에 따라 처리가 이루어지지만, 이들의 공정은 앞서 설명한 도 3에 기재한 단계 1-1-8～단계 1-1-14와 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.

이 경우에, 제1 예와 마찬가지로 IPA와 순수를 혼합한 것을 이용하여 건조시킴으로써, 특히 전술한 단계 1-1-9a에서 설명한 바와 같이, 혼합 증기 중의 IPA 농도를 변화시킴으로써, 패턴간의 급격한 표면 장력 변화를 완화할 수 있어 패턴 붕괴를 한층 더 유효하게 방지할 수 있게 된다.

또한, 이 제2 예에 있어서도, 상기 제1 예와 마찬가지로, 수증기를 정량으로 하여 IPA 농도를 높여 나가고, IPA 농도가 소정 농도(예컨대 40%)에 도달하면 수증기의 양을 줄인다고 하는 시퀀스를 채용할 수 있다.

이와 같이, 제1 세정 처리 방법의 제2 예를 이용하여도 제1 예와 마찬가지로 패턴 붕괴의 발생을 억제하고 또 워터마크의 발생을 억제할 수 있다.

<제2 세정 처리 방법>

제2 세정 처리 방법은 액 처리부(2)에서 순수에 의해 웨이퍼를 세정한 후, 웨이퍼를 건조 처리부(3)로 반송할 때에, 반송되는 웨이퍼에 대하여 웨이퍼 표면에 부착된 액막을 실질적으로 균일하게 하여 웨이퍼면내에서 실질적으로 동시에 건조시킨다.

우선, 제1 예에 대해서 설명한다. 도 6은 제2 세정 처리 방법의 제1 예를 도시한 흐름도이다. 이 도 6에 도시된 단계 2-1-1a～2-1-5는 제1 세정 처리 방법의 제1 예인 도 3에 도시한 단계 1-1-1a～1-1-5와 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다.

이 예에서는, 단계 2-1-5의 순수에 의한 웨이퍼(W)의 린스 처리가 행해지고 있는 동안에 가열된 질소 가스를 챔버(5) 내에 공급하였던 경우에는 그 공급을 정지하고, 챔버(5) 내로의 수증기의 공급을 시작한다(단계 2-1-6). 이에 따라 내부조(30)에 저류된 순수의 표면으로부터 위의 공간이 수증기 분위기로 채워진다. 그 후, 웨이퍼(W)를 챔버(5)에 수용하기 위해서 웨이퍼 가이드(4)를 끌어올리기 시작한다(단계 2-1-7).

이 단계 2-1-7에서는, 웨이퍼(W)는 수증기로 채워져 있는 공간으로 끌어올려지기 때문에 건조되는 일이 없으므로, 이 단계에서 웨이퍼(W)에 워터마크가 발생하는 일은 없다. 또한, 웨이퍼(W)를 순수로부터 끌어올렸을 때에는 웨이퍼(W)에 형성된 회로 패턴의 오목부(볼록부와 볼록부 사이의 부분)에는 각각 물이 남아 있고, 그 물의 양에는 변동이 있지만, 이 변동은 수증기가 웨이퍼(W)의 표면에서 결로함으로써 작아지고, 두께가 균일한 수막이 형성되게 된다. 이에 따라, 회로 패턴의 볼록부에 걸리는 물의 표면 장력의 밸런스가 유지되기 때문에, 패턴 붕괴의 발생을 억제할 수 있다.

웨이퍼(W)가 챔버(5) 내에 수용되는 위치까지 상승하면, 웨이퍼 가이드(4)의 승강을 정지하고, 셔터(10)를 폐쇄하여 액 처리조(6)와 챔버(5)의 분위기를 격리시키며(단계 2-1-8), 국소 배기 장치(8)에 마련된 시일 링(65)에 의해 웨이퍼 가이드(4)의 지주부(27)와 덮개부(62) 사이의 간극을 시일한다. 그리고, 웨이퍼(W)를 챔버(5) 내의 소정 위치로 유지하면, 챔버(5) 내로의 수증기의 공급을 정지하고(단계 2-1-9), 계속해서 챔버(5)로의 IPA 증기의 공급을 시작한다(단계 2-1-10).

이 단계 2-1-9, 2-1-10에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 있는 순수가 IPA로 치환된다. 이 때, 웨이퍼(W)에 형성되어 있는 액막은 전체적으로 균일하게 IPA로 치환되어 나가기 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 액의 표면 장력의 변화가 완만하고, 또한, 유체 노즐로부터의 IPA 증기는, 전술한 바와 같이, 웨이퍼면 내에 실질적으로 동시에 도달하며, 따라서, 웨이퍼면 내에서 실질적으로 동시에 건조되게 되기 때문에, 액막의 두께에 불균일이 생기는 일이 없고, 웨이퍼(W)에 마련된 회로 패턴의 볼록부에 걸리는 표면 장력의 밸런스도 무너지기 어려우므로, 패턴 붕괴의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 이와 같이 웨이퍼면 내에서 실질적으로 동시에 건조시킴으로써, 워터마크의 발생을 억제할 수도 있다.

소정 시간, IPA 증기를 공급하여 웨이퍼(W)의 표면에 IPA의 액막이 형성되면, 챔버(5)로의 IPA 증기의 공급을 정지하고(단계 2-1-11), 계속해서 웨이퍼(W)의 건조 처리를 행한다. 이 건조 처리는 예컨대, 챔버(5) 내에 소정 온도로 가열된 질 소 가스를 공급하여 웨이퍼(W)의 표면에서 IPA를 휘발, 증발시키고(단계 2-1-12),그 후에 실온의 질소 가스를 챔버(5) 내에 공급하여 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 냉각시킨다(단계 2-1-13)고 하는 순서에 의해 행할 수 있다.

또한, 웨이퍼면 내에서 실질적으로 동시에 건조시키는 수법으로서는, 전술한 바와 같이 IPA 증기를 웨이퍼면 내에 실질적으로 동시에 공급하는 것 이외에, 워터마크 발생의 우려가 작은 경우에는, N₂ 등의 불활성 가스를 웨이퍼 전체 면에 분사하는 수법을 채용하여도 좋다.

이 단계 2-1-12, 2-1-13에서도, 웨이퍼(W)의 표면의 IPA를 균일하게 휘발시킴으로써, 웨이퍼(W)에 마련된 회로 패턴의 볼록부에 걸리는 표면 장력의 밸런스가 무너지기 어렵고, 이에 따라 패턴 붕괴의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면에 IPA만이 존재하는 상태로부터 건조를 행하기 때문에, 워터마크의 발생도 억제할 수 있다.

웨이퍼(W)의 건조가 종료되면, 국소 배기 장치(8)에 마련된 에어 시일 링(65)에 의한 밀봉을 해제하고, 덮개부(62)를 위쪽으로 상승시키며, 이것과 실질적으로 동시에 웨이퍼 가이드(4)를 상승시켜 웨이퍼(W)를 챔버(5)의 원통부(61)의 상측으로 꺼낸다(단계 2-1-14). 이 때, 질소 가스 노즐(72)로부터의 질소 가스 공급을 정지하고, 강제 배기 라인(48)을 통해 팬 필터 유닛(FFU)으로부터의 클린 에어를 챔버(5) 내로 끌어들인다. 계속해서, 외부로부터 도시하지 않은 기판 반송 장치가 웨이퍼 가이드(4)에 액세스하여 웨이퍼(W)를 기판 처리 장치(1)로부터 반출시 킨다(단계 2-1-15).

다음에, 제2 세정 처리 방법의 제2 예에 대해서 설명한다. 도 7은 제2 세정 처리 방법의 제2 예를 도시한 흐름도이다. 이 도 7에 도시된 제2 예는 도 6의 제1 예에 있어서 단계 2-1-6～2-1-8의 순서를 바꾼 것이다. 따라서, 이 도 7의 단계 2-2-1a～2-2-5 및 2-2-9～2-2-15는 도 6에 도시된 제1 예의 단계 2-1-1a～2-1-5 및 2-1-9～2-1-15와 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다.

이 제2 예에서는, 단계 2-2-5의 린스 처리가 종료된 후에, 내부조(30)로부터 챔버(5)로 웨이퍼(W)를 소정의 속도로 끌어올리기 시작한다(단계 2-2-6). 그리고, 웨이퍼(W)를 끌어올리기 시작하고 나서 챔버(5) 내의 소정 위치에 도달하여 그 위치에서 유지될 때까지 동안에 챔버(5) 내로의 수증기의 공급을 시작한다(단계 2-2-7). 웨이퍼(W)를 끌어올리는 속도와 수증기의 공급 개시 타이밍은 내부조(30)로부터 끌어올려진 웨이퍼(W)가 건조됨으로써 웨이퍼(W)의 표면에 워터마크가 발생해 버리는 일이 없도록 설정한다. 또한, 워터마크가 발생하지 않으면, 웨이퍼(W)가 소정 위치에 도달하고 나서 소정 시간 경과 후에 수증기를 공급하도록 하여도 좋다.

웨이퍼(W)가 챔버(5)에 있어서의 수용 위치까지 상승한 후에, 셔터(10)에 의한 액 처리조(6)와 챔버(5)의 분위기의 격리를 행한다(단계 2-2-8). 이 단계 2-2-8은 도 7에 있어서는 단계 2-2-7 뒤에 행하도록 기재되어 있지만, 전술한 바와 같이, 단계 2-2-7 앞에 행하여도 좋다. 즉, 웨이퍼(W)를 끌어올리고, 셔터(10)를 폐쇄하며, 그 후에 수증기를 챔버(5) 내에 공급하도록 하여도 좋다.

이 제2 예를 이용하여 웨이퍼(W)를 처리한 경우에도, 제1 예와 마찬가지로 내부조(30)로부터 끌어올려진 웨이퍼(W)를 건조시키지 않고 웨이퍼(W)의 표면에 두께가 균일한 순수의 막을 형성하며, 그 후에 이것을 웨이퍼면 내에서 실질적으로 동시에 IPA 증기를 공급함으로써 IPA의 액막으로 치환하고, 계속해서 이 IPA를 휘발시켜 웨이퍼면 내에서 실질적으로 동시에 건조시키기 때문에, 워터마크의 발생을 억제하면서, 패턴 붕괴의 발생도 억제할 수 있다.

다음에, 제2 세정 처리 방법의 제3 예에 대해서 설명한다. 도 8은 제2 세정 처리 방법의 제3 예를 도시한 흐름도이다. 이 도 8에 도시된 제3 예는 도 6의 제1 예에 있어서 단계 2-1-9, 2-1-10의 순서를 바꾼 것이다. 따라서, 이 도 8의 단계 2-3-1a～2-3-8 및 2-3-11～2-3-15는 도 6에 도시된 제1 예의 단계 2-1-1a～2-1-8 및 2-1-11～2-1-15와 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.

이 제3 예에서는 단계 2-3-8에서 액 처리조와 챔버와의 분위기 격리를 행한 후에, 챔버(5)로의 수증기 공급을 정지하지 않고, 또한 IPA 증기의 공급을 시작하며(단계 2-3-9), 그 후에 수증기의 공급을 정지한다(단계 2-3-10). 이 수증기의 정지는 그 공급량을 서서히 감소시킴으로써 행하는 것이 바람직하다.

다음에, 제2 세정 처리 방법의 제4 예에 대해서 설명한다. 도 9는 제2 세정 처리 방법의 제4 예를 도시한 흐름도이다. 이 도 9에 도시된 제4 예는 도 7의 제2 예에 있어서, 단계 2-2-9, 2-2-10의 순서를 바꾼 것이다. 따라서, 이 도 9의 단계 2-4-1a～2-4-8 및 2-4-11～2-4-15는 도 7에 도시된 제2 예의 단계 2-2-1a～2-2-8 및 2-2-11～2-2-15와 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다.

이 제4 예에서는, 단계 2-4-8에서 액 처리조와 챔버와의 분위기 격리를 행한 후(또는, 단계 2-4-7과 단계 2-4-8을 역순서로 행한 경우에는 챔버(5)로의 수증기 공급을 시작하고 나서 소정 시간이 경과한 후), 챔버(5)로의 수증기 공급을 정지하지 않고, 또한 IPA 증기의 공급을 시작하며(단계 2-4-9), 그 후에 수증기의 공급을 정지한다(단계 2-4-10). 이 수증기의 정지는 그 공급량을 서서히 감소시킴으로써 행하는 것이 바람직하다.

이들 제3, 제4 예를 이용하여 웨이퍼(W)를 처리한 경우에도, 제1, 제2 예와 마찬가지로 웨이퍼(W) 표면의 수막을 서서히 IPA막으로 바꿀 수 있고, 또한 웨이퍼면 내에서 실질적으로 동시에 IPA 증기를 공급함으로써, 웨이퍼면 내에서 실질적으로 동시에 건조시키기 때문에, 워터마크의 발생을 억제하면서, 패턴 붕괴의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

다음에, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명한다.

이 실시 형태에서는 본 발명을 매엽식(枚葉式)의 기판 세정 장치에 적용한 예에 대해서 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 도시한 개략 구성도이다. 이 기판 처리 장치(111)는 챔버(112)를 가지며, 이 챔버(112) 안에는 기판인 반도체 웨이퍼(W)를 수평 상태로 흡착 유지하기 위한 스핀 척(113)이 마련되어 있다. 이 스핀 척(113)은 모터(114)에 의해 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 챔버(112) 내에는 스핀 척(113)에 유지된 웨이퍼(W)를 덮도록 컵(115)이 마련되어 있다. 컵(115)의 바닥부에는 배기 및 배액을 위한 배기?배액관(116)이 챔버(112)의 하측으로 연장되도록 마련되어 있다.

스핀 척(113)에 유지된 웨이퍼(W)의 위쪽에는 처리액 공급 노즐(120)이 도시하지 않은 구동 기구에 의해 이동 가능하게 마련되어 있다. 이 처리액 공급 노즐(120)에는 처리액 공급 배관(122)이 접속되어 있고, 이 처리액 공급 배관(122)에는 전환 밸브(123)가 마련되어 있다. 이 전환 밸브(123)에는 순수 공급원(125)으로부터 연장되는 배관(124)과, 약액 공급원(127)으로부터 연장되는 배관(126)이 접속되어 있고, 전환 밸브(123)를 동작시킴으로써, 약액과 순수(DIW) 중 어느 하나를 웨이퍼(W) 상에 토출할 수 있다. 이들 약액 및 순수(DIW)는 모터(114)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서 웨이퍼(W)에 공급된다. 약액으로서는, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 예컨대, 희불산 수용액(DHF), 암모니아-과산화수소수(APF), 황산-과산화수소수(SPM) 등을 들 수 있고, 이들에 의한 세정 처리를 행한 후, 순수(DIW)에 의해 린스 처리를 행한다. 또한, 약액 처리 및 린스 처리시에는 처리액 공급 노즐(120)은 웨이퍼(W) 상을 스캔하는 것이 가능하게 되어 있다.

한편, 웨이퍼(W)의 위쪽으로 이동 가능하게 세정?건조용 노즐(130)이 도시하지 않은 구동 기구에 의해 마련되어 있다. 이 세정?건조용 노즐(130)에는 배관(131)이 접속되어 있고, 이 배관(131)에는 순수 공급원(133)으로부터 연장되는 배관(132), IPA 공급원(135)으로부터 연장되는 배관(134), 고온의 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급원(137)으로부터 연장되는 배관(136)이 접속되어 있으며, 이들 배관(132, 134, 136)에는 각각 개폐 밸브(138, 139, 140) 및 유량 제어 밸브(138a, 139a, 140a)가 마련되어 있다. 이에 따라, 순수, IPA, 질소 가스 중 토출하고 싶은 것을 선택하는 것 및 이들의 유량 제어를 행할 수 있다. 이들 중 소정의 것이 소정의 유량으로 배관(131)을 통해 세정?건조용 노즐(130)로부터 웨이퍼(W) 상에 토출된다. 또한, 세정?건조 노즐(130)도 처리액 공급 노즐(120)과 마찬가지로 웨이퍼(W) 상을 스캔하는 것이 가능하게 되어 있다.

구체적으로는, 모터(114)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서 세정?건조 노즐(130)을 통해 웨이퍼(W)에 순수를 공급하여 세정한 후, IPA와 순수를 소정의 비율로 혼합한 혼합 유체를 공급하고, 고온의 질소 가스를 더 공급함으로써, 웨이퍼(W)를 건조시킨다.

이러한 기판 처리 장치(111)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리에 따른 각종 기구의 구동 제어[예컨대, 모터(114)나 노즐 구동 기구 등)나 밸브의 제어 등은 제어부(프로세스 컨트롤러)(142)에 의해 행해진다. 제어부(142)에는 공정 관리자가 기판 처리 장치(111)를 관리하기 위해서 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 기판 처리 장치(111)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어진 데이터 입출력부(143)가 접속되어 있다.

또한, 제어부(142)에는 기판 처리 장치(111)에서 실행되는 각종 처리를 제어부(142)의 제어로써 실현하기 위한 제어 프로그램이나 처리 조건에 따라 기판 처리 장치(111)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램(즉, 레시피)이 저장된 기억부(144)가 접속되어 있다. 레시피는 하드디스크나 반도체 메모리 등에 기억되어 있어도 좋고, CD-ROM, DVD-ROM 등의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 휴대형 기억 매체에 저장된 상태로 기억부(144)의 소정 위치에 세팅하도록 되어 있어도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예컨대 전용회선을 통해 레시피를 적절하게 전송시키도록 하 여도 좋다.

그리고, 필요에 따라 데이터 입출력부(143)로부터의 지시 등으로써 임의의 레시피를 기억부(144)로부터 호출하여 제어부(142)에 실행시킴으로써 제어부(142)의 제어 하에서 기판 처리 장치(111)에서의 원하는 처리가 행해진다.

이와 같이 구성되는 기판 처리 장치에 있어서는, 상기 제1 세정 처리 방법을 실시할 수 있다. 이 방법을 실시하는 데 있어서는 우선, 세정 대상인 웨이퍼(W)를 스핀 척(113) 상에 얹어 놓는다. 계속해서, 처리액 공급 노즐(120)을 웨이퍼(W) 중심의 바로 위쪽으로 이동시키고, 모터(114)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서 약액 공급원(127)으로부터 소정의 약액을 배관(126) 및 처리액 공급 노즐(120)을 통해 웨이퍼(W) 상에 공급하여 웨이퍼(W)의 세정을 행한다. 세정 처리가 종료된 후, 웨이퍼(W)를 회전시킨 채로, 전환 밸브(123)에 의해 배관(126)에서 배관(124)으로 전환하여 처리액 공급 노즐(120)을 통해 웨이퍼(W) 상에 순수를 공급하여 린스 처리를 행한다. 이 세정 처리 및 린스 처리하는 동안에 처리액 공급 노즐(120)은 웨이퍼(W) 상을 스캔하는 것이 바람직하다.

린스 처리가 종료된 후, 처리액 공급 노즐(120)을 후퇴시키고, 세정?건조용 노즐(130)을 웨이퍼(W)의 위쪽으로 이동시키며, 개폐 밸브(138)를 개방하여 순수액 공급원(133)으로부터 배관(132, 131) 및 세정?건조 노즐(130)을 통해 웨이퍼(W) 상에 순수를 공급하여 린스한 후, 개폐 밸브(139)를 개방하고, 유량 제어 밸브(138a, 139a)에 의해 순수 공급원(133)으로부터 공급되는 순수와, IPA 공급원(135)으로부터 공급되는 IPA가 혼합된 혼합 유체가 세정?건조 노즐(130)로부터 웨이퍼(W) 상에 더 토출된다. 이 경우에, 세정?건조 노즐(130)은 웨이퍼(W) 상을 스캔하는 것이 바람직하다.

이와 같이 IPA와 순수를 혼합한 것을 이용하여 건조시킴으로써, 전술한 실시 형태와 마찬가지로 패턴간의 표면 장력 변화를 완화할 수 있어 패턴 붕괴를 유효하게 방지할 수 있게 된다. 특히 혼합 유체 중의 IPA 농도를 변화시킴으로써, 그 효과가 크다. 예컨대, 순수로 세정한 후, 최초로 혼합 유체 중의 IPA 농도를 저농도(예컨대 20%)로 하고, 이 저농도 IPA 혼합 유체를 웨이퍼(W)를 회전시키면서 세정?건조 노즐(130)을 스캔시키면서 웨이퍼(W)에 공급하며, 그 후, 세정?건조 노즐(130)을 웨이퍼(W)의 센터로 되돌려 혼합 유체의 IPA 농도를 고농도(예컨대 100%)로 하고, 이 고농도 IPA 혼합 유체를 웨이퍼(W)를 회전시키면서 세정?건조 노즐(130)을 스캔시키면서 웨이퍼(W)에 공급한다고 하는 시퀀스를 채용할 수 있다. 또한, IPA 농도의 단계를 섬세하고 치밀하게 바꾸어 단계적으로 또는 연속적으로 혼합 유체의 IPA 농도를 서서히 변화시키면, 더욱 유효하게 패턴 붕괴를 방지할 수 있다. 이 경우에, 종전의 실시 형태와 마찬가지로 혼합 유체 중의 IPA의 농도를 최초가 40% 이하, 최후가 90% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여, IPA와 순수를 이용한 처리 후, 질소 가스 공급원(137)으로부터 고온의 질소 가스를 세정?건조 노즐(130)로부터 웨이퍼(W) 상에 공급하여 마무리의 건조를 행한다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 여러 가지 변형이 가능하다. 예컨대, 최초의 실시 형태에 있어서, 챔버(5)에 수증기와 IPA 증기를 공급하는 형태로 하였지만, 수증기 대신에 순수의 미스트를, IPA 증기 대신에 IPA의 미스트를 챔버(5)에 공급하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 유체 노즐(71)로서, 액체를 미스트형으로 하여 분사할 수 있는 것을 이용하면 좋고, 질소 가스 등의 가스압을 이용하여 순수나 IPA를 미스트화하는 것을 이용하여도 좋다. 또한, IPA에 한정되지 않고 아세톤?디에틸케톤 등의 케톤류, 메틸에테르 등의 에테르류, 메틸알코올?에틸알코올 등의 알코올류 등의 다른 휘발성 유기 용제를 이용하여도 좋다.

또한, 기판 처리 장치(1)에서는 셔터(10)에 의해 액 처리조(6)와 챔버(5)의 분위기를 격리시키고, 또한 연통시킬 수 있는 구조인 것을 나타내었지만, 이 셔터(10)는 반드시 필요한 것이 아니라 셔터(10)를 갖지 않는 장치라도 전술한 웨이퍼(W)의 처리 방법을 이용할 수 있다. 게다가, 최초의 실시 형태에 있어서는, 액 처리부와 건조 처리부가 별개의 부재로서 구성되어 있는 장치에 대해서 설명하였지만, 액 처리부와 건조 처리부가 공용인 것, 즉, 액 처리조에서 기판 세정 후에 세정액을 배출하고, 이 액 처리조 내에 휘발성 유기 용제를 공급함으로써, 세정?건조를 행하는 기판 처리 장치에 대해서도 유효하다. 이 경우, 기판 세정 후, 액 처리조의 순수를 배출하고, 계속해서 액 처리조에 IPA 등의 휘발성 유기 용제와 순수와의 혼합 유체를 공급하면 좋으며, 다른 점은 도 1의 기판 처리 장치와 마찬가지로 구성할 수 있다.

전술한 제2 세정 처리 방법의 제3, 제4 예에서는, 웨이퍼(W)가 챔버(5)의 소정 위치에 유지된 후, 또한, 수증기가 공급되어 있는 상태에서 IPA 증기를 공급하는 것으로 하였지만, 챔버(5)에 수증기가 공급되어 있는 것을 조건으로 하여 웨이 퍼(W)를 한창 끌어올리고 있을 때에 IPA 증기의 공급을 시작하여도 좋다. 웨이퍼(W)를 끌어올리고 있는 동안에는 국소 배기 장치(8)의 배기관(66)으로부터의 배기를 행함으로써 챔버(5)로부터 IPA 증기가 새는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 약액을 이용한 세정 처리에 한정되어 적용되는 것이 아니라, 습식 에칭 처리 등에도 적용할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는 본 발명을 반도체 웨이퍼에 적용한 경우에 대해서 설명하였지만, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 액정 디스플레이용 유리 기판, 프린트 배선 기판, 세라믹 기판 등의 다른 기판이어도 좋다. 게다가, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 상기 실시 형태의 구성 요소를 적절하게 조합한 것 또는 상기 실시 형태의 구성 요소를 일부 제거한 것도 본 발명의 범위내이다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 각종 기판의 세정 처리 장치나 에칭 처리 장치 등, 기판을 액 처리하고, 그 후에 린스 처리, 건조 처리를 행하는 장치에 적합하다.

Claims (74)

1. 기판의 표면에 순수를 접촉시켜 액 처리를 행하는 액 처리 기구와,

   기판을 건조시키기 위해서 기판의 표면에 순수와 휘발성 유기 용제로 이루어진 혼합 유체를 공급하는 유체 공급 기구와,

   상기 혼합 유체의 공급을 제어하는 제어부를 포함하고,

   상기 제어부는 상기 유체 공급 기구로부터 기판에 공급되는 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도가 시간 경과와 함께 연속적으로 또는 단계적으로 높아지도록 상기 유체 공급 기구를 제어하는 것인 기판 처리 장치.
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4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 유체 공급 기구로부터 기판에 공급되는 상기 혼합 유체 중의 휘발성 유기 용제의 농도를 최초가 40% 이하, 최후가 90% 이상이 되도록 제어하는 것인 기판 처리 장치.
5. 기판의 표면에 순수를 접촉시켜 액 처리를 행하는 액 처리 기구와,

   기판을 건조시키기 위해서 기판의 표면에 순수와 휘발성 유기 용제로 이루어진 혼합 유체를 공급하는 유체 공급 기구와,

   상기 혼합 유체의 공급을 제어하는 제어부와,

   상기 유체 공급 기구를 기판의 중심부로부터 주변부를 향해 스캔시키기 위한 구동 기구를 포함하고,

   상기 제어부는,

   상기 유체 공급 기구가 제1 농도의 휘발성 유기 용제를 포함하는 혼합 유체를 공급하면서, 상기 구동 기구에 의해 상기 유체 공급 기구가 기판 위에서 중심부로부터 주변부를 향해 스캔되도록 한 다음,

   상기 유체 공급 기구가 제1 농도보다 높은 제2 농도의 휘발성 유기 용제를 포함하는 혼합 유체를 공급하면서, 상기 구동 기구에 의해 상기 유체 공급 기구가 기판 위에서 중심부로부터 주변부를 향해 스캔되도록 하는 것인 기판 처리 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 휘발성 유기 용제의 제1 농도는 40% 이하, 제2 농도는 90% 이상인 것인 기판 처리 장치.
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