KR101873100B1

KR101873100B1 - 기판 세정 방법 및 기판 세정 장치

Info

Publication number: KR101873100B1
Application number: KR1020160094861A
Authority: KR
Inventors: 유타 사사키; 요스케 하나와; 가츠히코 미야
Original assignee: 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-06-29
Anticipated expiration: 2036-07-26
Also published as: KR20170020227A; US20170043379A1; JP6592303B2; US10286425B2; JP2017038029A; TWI632600B; TW201707075A

Abstract

[과제] 표면에 패턴이 형성된 기판의 이면을, 패턴의 도괴 및 오염을 방지하면서 양호하게 세정하는 기판 세정 방법 및 장치를 제공한다.
[해결 수단] 패턴의 표면을 소수화한 후, 기판 표면에 순수 등의 액막을 형성한다. 이때, 소수화에 의해 패턴 사이에는 액막의 액체가 들어가지 않고, 기체가 존재한다. 기판 표면이 액막에 덮인 상태에서, 기판 이면에 초음파를 인가한 액체를 공급하고, 초음파에서 기인하는 액체 중의 캐비테이션 붕괴 에너지에 의해 기판 이면을 세정한다. 캐비테이션 붕괴는 기판 표면에서도 발생하지만, 패턴 사이에는 기체가 존재하기 때문에 패턴 사이에 있어서 캐비테이션 붕괴가 발생하지 않아, 패턴 도괴를 방지하면서 액막에 의해 오염을 방지할 수 있어, 기판 이면을 양호하게 세정할 수 있다.

Description

기판 세정 방법 및 기판 세정 장치{SUBSTRATE CLEANING METHOD AND SUBSTRATE CLEANING APPARATUS}

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, 간단히 「기판」이라고 기재한다) 에 부착된 파티클 등의 오염 물질을 기판으로부터 제거하는 기판 세정 방법 및 기판 세정 장치에 관한 것이다.

반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 전자 부품의 제조 공정에 있어서는, 기판의 표면에 성막이나 에칭 등의 처리를 반복해 실시해 미세 패턴을 형성하는 공정이 포함된다. 여기서, 당해 기판의 이면에 파티클이 부착되어 있으면, 이것이 포토리소그래피 공정에 있어서의 디포커스 요인이 되어, 원하는 미세 패턴을 형성하는 것이 어려워진다. 또, 이면에 파티클이 부착된 기판에 의해 크로스 컨태미네이션이 발생하는 경우도 있다.

또한, 기판 반송 시에는 기판의 이면을 진공 흡착하는 경우가 많고, 그 과정에서 기판의 이면에 파티클이 부착되어 버리는 경우가 있다. 그 때문에, 기판의 이면을 세정하는 기술이 많이 제안되어 있다. 예를 들어 일본 공개특허공보 2010-27816호에 기재된 장치는, 처리액에 초음파를 인가한 초음파 처리액을 기판의 이면에 공급해 초음파 세정을 실행하고 있다. 또, 이 장치에서는, 초음파 세정 시에 초음파가 기판의 표면측에 전해져 기판의 표면에 형성되어 있는 패턴이 데미지를 받는 것을 방지하기 위해, 기판의 표면에 액막을 형성한 후에 당해 액막을 동결시켜 패턴 보강을 실시하고 있다.

상기 일본 공개특허공보 2010-27816호에 기재된 장치는, 초음파 진동을 세정액에 전달시킴으로써, 세정액 중에 미크론 사이즈의 기포 (캐비테이션 기포) 가 발생하는 원리를 이용한 세정 장치이다. 캐비테이션 기포의 팽창 및 붕괴와 같은 운동에 수반해, 세정액에 강력한 액류가 발생함으로써, 기판의 표면에 부착된 파티클을 기판 표면으로부터 탈리시키고, 세정액과 함께 흘려버림으로써 기판 표면이 세정된다.

일본 공개특허공보 2013-84667호에서는, 일본 공개특허공보 2010-27816호와 마찬가지로 기판의 표면에 형성되어 있는 패턴의 데미지의 억제를 목적으로 하고 있고, 기판을 수용부에 수용하고, 수용부 내에 탈기한 처리액을 공급하고 당해 처리액에 초음파 진동을 부여함으로써, 기판의 주면 및 이면 전체를 세정하는 기술이 개시되어 있다. 처리액 중의 용존 기체 농도의 저하에 의해 캐비테이션 기포의 발생량이 감소하고, 기판의 패턴에 대한 데미지가 억제된다.

또, 초음파 처리액을 사용한 다른 기판 세정 기술로서, 일본 공개특허공보 2004-363453호에는, 기판을 회전시키면서 초음파가 부여된 초음파 처리액을 노즐로부터 기판 표면에 공급해 기판의 세정을 실시하는 장치가 개시되어 있다. 당해 장치는, 노즐의 축선과 기판의 표면 및 둘레가장자리 영역이 이루는 경사 각도를 일정하게 유지하면서 노즐을 소정 방향으로 이동시킨다. 이로써, 기판 표면뿐만 아니라 기판 둘레가장자리 영역에 대해서도 초음파 처리액이 분무되어 초음파 세정된다.

기판 건조 기술에 관해서는, 일본 공개특허공보 2014-197571호와 같이, 기판 표면을 소수화함으로써, 패턴 사이에 충전되는 액체와 패턴의 접촉각을 작게 해, 기판 세정 시에 패턴에 작용하는 힘을 저감시킴으로써 패턴의 도괴를 억제하는 기술이 알려져 있다.

일방 주면 (표면) 에 패턴이 형성되는 기판의 타방 주면 (이면) 을 세정할 때에는, 이들 패턴의 도괴 등의 데미지를 억제하고, 또한 타방 주면이 양호하게 세정되는 것이 필요로 되고 있다. 패턴이 보다 미소화하는 최근에 있어서는, 기판으로부터 제거할 필요가 있는 파티클의 사이즈도 미소화하고, 이것에 수반해 타방 주면에 대해서도 미소 파티클의 제거가 필요로 되고 있다. 또, 파티클의 사이즈가 작을수록 기판에 대한 부착력이 강해지는 경향이 있으므로, 미소 파티클을 확실하게 제거하기 위해서는 파티클을 제거하기 위한 세정력 (즉, 파티클을 기판의 주면으로부터 이탈시키기 위해서 파티클에 부여하는 물리적인 힘의 강도) 을 보다 강하게 할 필요가 있다.

일본 공개특허공보 2013-84667호에 기재된 장치에서는, 탈기한 처리액을 공급하고 당해 처리액에 초음파 진동을 부여함으로써, 기판의 주면 및 이면 전체를 세정한다. 이로써, 기판의 패턴에 대한 데미지가 억제된다. 그러나, 주면과 동일하게 이면도 탈기한 처리액에 의해 세정되기 때문에, 처리액을 탈기하지 않는 경우와 비교해 이면에 대한 세정력이 저하하고, 이면에 있어서 미소한 파티클을 제거할 수 없는 결과, 원하는 파티클 제거율을 달성할 수 없을 우려가 있다.

이 점에 있어서, 일본 공개특허공보 2010-27816호에서는, 초음파 진동이 부가된 액체를 초음파 세정 노즐로부터 기판의 이면에 직접 공급하고 있으므로, 기판의 이면에 있어서, 초음파 세정 노즐로부터의 액체의 공급을 직접 받는 부분에 대해서는 파티클을 충분히 제거할 수 있다. 그러나, 일본 공개특허공보 2010-27816호에 기재된 장치에서는, 패턴의 데미지 방지를 위해서 액막의 동결 처리를 실행하고, 이것이 완료된 후에 기판의 이면 세정을 실시할 필요가 있다. 이 때문에, 동결 처리를 실시하기 위해서 냉각 가스를 액막에 공급할 필요가 있어, 러닝코스트의 증대는 불가피하다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 초음파에 의해 기판 이면에 부착된 오염물질을 제거하고, 기판을 세정하는 초음파 세정 처리에 있어서, 캐비테이션에 의한 기판 표면의 패턴의 도괴를 방지하고, 또한 기판 이면에 대해 양호한 세정 처리를 실시할 수 있는 기판 세정 방법 및 기판 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본원의 제 1 발명에 관련된 기판 세정 방법은, 일방 주면에 패턴을 갖는 기판의 타방 주면을 세정하는 기판 세정 방법으로서, 상기 일방 주면의 상기 패턴의 표면을 소수화하는 소수화 공정과, 상기 소수화 공정 후에 상기 일방 주면에 제 1 액체의 액막을 형성하는 일방 주면 액막 형성 공정과, 상기 일방 주면이 상기 액막에 덮인 상태에서, 상기 타방 주면에 제 2 액체에 초음파를 인가한 초음파 인가액을 공급해 상기 타방 주면을 세정하는 세정 공정을 구비한다.

본원의 제 2 발명은, 제 1 발명에 관련된 기판 세정 방법으로서, 상기 소수화 공정은, 상기 일방 주면에 상기 패턴을 소수화하는 소수화제를 공급하는 소수화제 공급 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 3 발명은, 제 2 발명에 관련된 기판 세정 방법으로서, 상기 소수화제 공급 공정은, 상기 일방 주면에 상기 소수화제와 용제를 혼합한 소수화액 또는 당해 소수화액의 증기인 소수화 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 4 발명은, 제 3 발명에 관련된 기판 세정 방법으로서, 상기 소수화 공정은, 상기 일방 주면에 상기 소수화액 또는 상기 소수화 가스를 공급한 후, 상기 일방 주면으로부터 상기 용제를 제거하는 용제 제거 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 5 발명은, 제 4 발명에 관련된 기판 세정 방법으로서, 상기 세정 공정 후, 상기 일방 주면에 부착된 상기 소수화제를 제거하는 소수화제 제거 공정을 추가로 구비한다.

본원의 제 6 발명은, 제 5 발명에 관련된 기판 세정 방법으로서, 상기 소수화제 제거 공정은, 상기 소수화제를 용해하는 용해액을 상기 일방 주면에 공급하고, 상기 용제와 동일 조성의 액체를 상기 용해액으로서 사용하는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 7 발명은, 제 1 발명 내지 제 6 발명 중 어느 하나에 관련된 기판 세정 방법으로서, 상기 제 1 액체와 상기 제 2 액체는, 동일한 처리액인 것을 특징으로 한다.

본원의 제 8 발명은, 제 7 발명에 관련된 기판 세정 방법으로서, 상기 처리액은, 상기 처리액을 저류하는 저류부의 분위기인 저류부 분위기에 대한 용존 가스 농도가 포화되어 있는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 9 발명은, 일방 주면에 패턴을 갖는 기판의 타방 주면을 세정하는 기판 세정 장치로서, 상기 패턴의 표면을 소수화하는 소수화부와, 상기 일방 주면에 제 1 액체를 공급하여, 상기 제 1 액체의 액막을 형성하는 일방 주면 액막 형성부와, 상기 타방 주면에 제 2 액체에 초음파를 인가한 초음파 인가액을 공급하는 초음파 인가액 공급부와, 상기 소수화부, 상기 일방 주면 액막 형성부 및 상기 초음파 인가액 공급부를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 소수화부에 의해 상기 패턴의 표면을 소수화한 후, 상기 일방 주면 액막 형성부에 의해 상기 일방 주면이 상기 액막에 덮인 상태에서, 상기 초음파 인가액 공급부에 의해 상기 타방 주면에 상기 초음파 인가액을 공급해 상기 타방 주면을 세정하는 세정 동작을 실행하는 프로그램을 기억하는 기억부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 10 발명은, 제 9 발명에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 소수화부는, 상기 일방 주면에 상기 패턴을 소수화하는 소수화제를 공급하는 소수화제 공급부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 11 발명은, 제 10 발명에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 소수화제 공급부는, 상기 일방 주면에 상기 소수화제와 용제를 혼합한 소수화액 또는 당해 소수화액의 증기인 소수화 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 12 발명은, 제 11 발명에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 일방 주면으로부터 상기 용제를 제거하는 용제 제거부를 추가로 구비한다.

본원의 제 13 발명은, 제 12 발명에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 일방 주면 또는 상기 타방 주면을 상방을 향하여 상기 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부를 추가로 구비한다.

본원의 제 14 발명은, 제 13 발명에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 소수화제 공급부는, 상기 기판의 상방에 배치되는 제 1 노즐을 갖고, 상기 제 1 노즐로부터 상기 기판 유지부에 의해 상기 일방 주면을 상방을 향하여 유지되는 상기 기판의 상기 일방 주면에, 상기 소수화액 또는 상기 소수화 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 15 발명은, 제 14 발명에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 기판 유지부에 의해 상기 일방 주면을 상방을 향하여 유지되는 상기 기판의 상방에 대향 배치하는 차단 부재를 추가로 구비하고, 상기 차단 부재는, 상기 일방 주면과 대향하는 기판 대향면을 갖고, 상기 제 1 노즐은, 상기 차단 부재의 상기 기판 대향면에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 16 발명은, 제 13 발명 내지 제 15 발명 중 어느 하나에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 일방 주면 액막 형성부는, 상기 기판의 상방에 배치되는 제 2 노즐을 갖고, 상기 제 2 노즐로부터 상기 기판 유지부에 의해 상기 일방 주면을 상방을 향하여 유지되는 상기 기판의 상기 일방 주면에, 상기 제 1 액체를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 17 발명은, 제 13 발명에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 기판 유지부는, 상기 타방 주면을 상방을 향하여 상기 기판을 유지하고, 상기 기판의 상기 일방 주면과 소정 거리만큼 이간해 대향하는 스테이지와, 상기 스테이지에 설치되고, 상기 기판의 둘레가장자리부를 유지하는 복수의 유지 부재를 갖고, 상기 소수화제 공급부는, 상기 스테이지에 설치되는 제 3 노즐을 갖고, 상기 제 3 노즐로부터 상기 소수화액 또는 상기 소수화 가스를 상기 일방 주면으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 18 발명은, 제 17 발명에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 초음파 인가액 공급부는, 상기 기판의 상방에 배치되는 제 4 노즐을 갖고, 상기 제 4 노즐로부터 상기 타방 주면으로 상기 초음파 인가액을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본원의 제 19 발명은, 제 18 발명에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 제 4 노즐을 상기 기판에 대해 상대 이동시키는 제 4 노즐 이동 기구를 추가로 구비한다.

본원의 제 20 발명은, 제 12 발명 내지 제 19 발명 중 어느 하나에 관련된 기판 세정 장치로서, 상기 일방 주면에 부착된 상기 소수화제를 제거하는 소수화제 제거부를 추가로 구비한다.

본 발명에 의하면, 일방 주면에 패턴이 형성된 기판에 대해, 그 타방 주면에 부착된 오염물질을 초음파에 의해 제거하고, 기판을 세정하는 초음파 세정 처리에 있어서, 캐비테이션에 의한 패턴의 도괴를 방지하고, 또한 타방 주면에 대해 양호한 세정 처리를 실시할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 타방 주면에 부착된 오염물질을 초음파에 의해 제거하고, 기판을 세정하는 초음파 세정 처리를 일방 주면에 제 1 액체의 액막을 형성한 상태에서 실행하기 때문에, 초음파 세정 처리 중에 있어서의 패턴을 포함하는 일방 주면의 오염을 방지할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 관련된 기판 세정 장치의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 2 는 도 1 의 B1-B1 선을 따른 화살표 방향으로 본 단면도 (斷面圖) 이다.
도 3 은 도 1 의 화살표 B2 로부터 본 측면도이다.
도 4 는 제 1 실시형태에 관련된 세정 유닛의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5 는 도 4 의 세정 유닛에 있어서의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6 은 도 4 의 세정 유닛에 있어서의 제어부의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 7 은 제 1 실시형태에 관련된 세정액 공급부의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 8 은 제 1 실시형태에 관련된 소수화 가스 공급부의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 9 는 제 1 실시형태에 관련된 소수화제 제거부의 동작을 나타내는 모식도이다.
도 10 은 도 4 의 세정 유닛의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 11 은 도 10 의 소수화제 공급 공정에 있어서의 양태를 나타내는 모식도이다.
도 12 는 도 10 의 용제 제거 공정에 있어서의 양태를 나타내는 모식도이다.
도 13 은 도 10 의 세정 공정에 있어서의 양태를 나타내는 모식도이다.
도 14 는 제 2 실시형태에 관련된 세정 유닛의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 15 는 제 3 실시형태에 관련된 세정 유닛의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 16 은 제 3 실시형태에 관련된 초음파 인가액 공급부의 동작을 나타내는 모식도이다.
도 17 은 노즐로부터 기판 표면에 대한 초음파 인가액의 입사 각도와 기판 이면의 음압의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18 은 소수화 후에 초음파 세정을 실시한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 19 는 도 18 의 비교 실험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 20 은 도 18 의 비교 실험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 21 은 도 18 의 비교 실험의 결과를 나타내는 도면이다.

이하의 설명에 있어서 기판이란, 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, 태양전지용 기판 등의 각종 기판을 말한다.

이하의 설명에 있어서는, 일방 주면에만 요철을 갖는 회로 패턴 등 (이하 「패턴」이라고 기재한다) 이 형성되어 있는 기판을 예로서 사용한다. 여기서, 패턴이 형성되어 있는 주면을 「표면」이라고 칭하고, 그 반대측의 패턴이 형성되어 있지 않은 주면을 「이면」이라고 칭한다. 또, 하방을 향해진 기판의 면을 「하면」이라고 칭하고, 상방을 향해진 기판의 면을 「상면」이라고 칭한다. 또한, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태에 있어서는 상면을 표면으로서 설명하고, 제 3 실시형태에 있어서는 상면을 이면으로서 설명한다.

또, 이하의 설명에 있어서, 기판은 대략 원 형상의 기판이고, 일부의 둘레가장자리에 노치나 오리엔테이션 플랫이 형성되어 있다. 기판으로는, 직경이 100 ㎜ 이상 450 ㎜ 이하인 기판이 통상 사용되지만, 본원 발명의 실시에 있어서, 기판의 형상이나 치수는 이것에 한정되지 않는다.

이하의 설명에 있어서, 상온이란, 본 발명에 관련된 기판 세정 장치가 설비되어 있는 공장 내의 분위기의 온도를 의미한다. 또, 이하의 실시형태에서는, 상온을 섭씨 20 도 ± 15 도의 범위로 한다.

이하, 본 발명의 실시형태를, 반도체 기판의 처리에 사용되는 기판 세정 장치를 예로 들어 도면을 참조해 설명한다. 또한, 본 발명은, 반도체 기판의 처리에 한정하지 않고, 액정 표시기용 유리 기판 등의 각종 기판의 처리에도 적용할 수 있다.

＜제 1 실시형태＞

도 1, 도 2 및 도 3 은 본 발명에 관련된 기판 세정 장치 (9) 의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 도 1 은 기판 세정 장치 (9) 의 정면도이고, 도 2 는 도 1 의 기판 세정 장치 (9) 의 B1-B1 선을 따른 화살표 방향으로 본 단면도이다. 또, 도 3 은 도 1 의 기판 세정 장치 (9) 를 화살표 B2 측으로부터 본 측면도이다. 이 장치는 반도체 기판 등의 기판 (W) (이하, 간단히 「기판 (W)」이라고 기재한다) 에 부착되어 있는 파티클 등의 오염물질 (이하 「파티클 등」이라고 기재한다) 을 제거하기 위한 세정 처리에 사용되는 매엽식 기판 세정 장치이다.

또한, 각 도면에는 방향 관계를 명확하게 하기 위해, Z 축을 연직 방향으로 하고, XY 평면을 수평면으로 하는 좌표계를 적절히 첨부하고 있다. 또, 각 좌표계에 있어서, 화살표의 선단이 향하는 방향을 ＋ (플러스) 방향으로 하고, 반대 방향을 - (마이너스) 방향으로 한다.

＜1-1. 기판 세정 장치의 전체 구성＞

기판 세정 장치 (9) 는, 기판 (W) 을 예를 들어 25 장 수용한 FOUP (Front Open Unified Pod)(949) 를 재치 (載置) 하는 오프너 (94) 와, 오프너 (94) 상의 FOUP (949) 로부터 미처리 기판 (W) 을 인출하고, 또 처리 완료 후의 기판 (W) 을 FOUP (949) 내에 수납하는 인덱서 유닛 (93) 과, 인덱서 유닛 (93) 과 센터 로봇 (96) 사이에서 기판 (W) 의 수수를 실시하는 셔틀 (95) 과, 기판 (W) 을 센터 로봇 (96) 에 의해 그 내부에 수용해 세정을 실시하는 세정 유닛 (91) 과, 세정 유닛 (91) 에 공급되는 액체나 기체의 배관, 밸브 등을 수용하는 유체 박스 (92) 로 구성된다.

먼저, 이들의 평면적인 배치에 대해 도 2 를 사용하여 설명한다. 기판 세정 장치 (9) 의 일단 (도 2 에 있어서 좌단) 에는 복수의 (본 실시형태에 있어서는 3 대의) 오프너 (94) 가 배치된다. 오프너 (94) 의 도 2 에 있어서의 우측 (＋Y 측) 에 인접해 인덱서 유닛 (93) 이 배치된다. 인덱서 유닛 (93) 의 X 방향에 있어서의 중앙 부근이고, 인덱서 유닛 (93) 의 도 2 에 있어서의 우측 (＋Y 측) 에 인접해 셔틀 (95) 이 배치되고, 셔틀 (95) 의 도 2 에 있어서의 우측 (＋Y 측) 에, 셔틀 (95) 과 ＋Y 방향으로 배열되도록 센터 로봇 (96) 이 배치된다. 이와 같이, 인덱서 유닛 (93), 셔틀 (95) 및 센터 로봇 (96) 은, 직교하는 2 개의 라인의 배치를 이루고 있다.

＋Y 방향으로 배열되도록 배치된 셔틀 (95) 과 센터 로봇 (96) 의 도 2 에 있어서의 상측 (-X 측) 과 하측 (＋X 측) 에는 세정 유닛 (91) 과 유체 박스 (92) 가 배치되어 있다. 즉, 셔틀 (95) 과 센터 로봇 (96) 의 도 2 에 있어서의 상측 (-X 측) 또는 하측 (＋X 측) 에, 인덱서 유닛 (93) 의 도 2 에 있어서의 우측 (＋Y 측) 에 인접해, 유체 박스 (92), 세정 유닛 (91), 세정 유닛 (91), 유체 박스 (92) 의 순서로 배치되어 있다.

또한, 인덱서 유닛 (93) 의 ＋X 측 (도 2 에 있어서의 하측) 의 측면에는 후술하는 제어부 (70) 의 조작부 (971) 가 설치되어 있다 (도 1 참조).

다음으로, 오프너 (94) 에 대해 설명한다. 오프너 (94) 는 그 상부에 FOUP (949) 를 재치하는 재치면 (941) 과, FOUP (949) 의 정면 (도 1 및 도 2 에 있어서의 FOUP (949) 의 우측 (＋Y 측) 의 면) 에 대향해 배치되어, FOUP (949) 의 정면에 있는 덮개부 (도시 생략) 를 개폐하는 개폐 기구 (943) (도 3 참조) 를 구비한다.

기판 세정 장치 (9) 의 외부로부터 자동 반송 차량 등에 의해 반입된 FOUP (949) 는, 오프너 (94) 의 재치면 (941) 상에 재치되고, 개폐 기구 (943) 에 의해 덮개부가 해방된다. 이로써, 후술하는 인덱서 유닛 (93) 의 인덱서 로봇 (931) 이, FOUP (949) 내의 기판 (W) 을 반출하고, 반대로 FOUP (949) 내에 기판 (W) 을 반입하는 것이 가능해진다.

다음으로, 인덱서 유닛 (93) 에 대해 설명한다. 인덱서 유닛 (93) 에는, FOUP (949) 로부터 처리 공정 전의 기판 (W) 을 한 장씩 인출함과 함께, 처리 공정 후의 기판 (W) 을 FOUP (949) 에 한 장씩 수용하고, 또한 기판 (W) 을 셔틀 (95) 과 수수하는, Z 축 방향으로 상하로 배치된 2 조의 핸드 (933) 를 갖는 인덱서 로봇 (931) 이 구비되어 있다. 인덱서 로봇 (931) 은 X 축 방향으로 자유롭게 수평 이동할 수 있고, 또 Z 축 방향으로 자유롭게 승강 이동할 수 있음과 함께, Z 축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.

다음으로, 셔틀 (95) 에 대해 설명한다. 셔틀 (95) 에는, 기판 (W) 의 도 2 에 있어서의 상측 (-X 측) 및 하측 (＋X 측) 의 둘레가장자리부 부근이고, 인덱서 로봇 (931) 의 핸드 (933) 및 후술하는 센터 로봇 (96) 의 핸드 (961) 와 간섭하지 않는 위치를 유지하는, Z 축 방향으로 상하로 배치된 2 조의 핸드 (951) 와, 2 조의 핸드 (951) 를 각각 독립적으로 Y 축 방향으로 수평 이동시키는 수평 이동 기구 (도시 생략) 를 구비한다.

셔틀 (95) 은 인덱서 로봇 (931) 과 센터 로봇 (96) 쌍방 사이에서 기판 (W) 을 수수 가능하게 구성되어 있다. 즉, 도시되지 않은 수평 이동 기구에 의해 핸드 (951) 가 도 2 에 있어서의 좌측 (-Y 측) 으로 이동한 경우, 인덱서 로봇 (931) 의 핸드 (933) 와의 사이에서 기판 (W) 의 수수가 가능해지고, 또 핸드 (951) 가 도 2 에 있어서의 우측 (＋Y 측) 으로 이동한 경우에는 센터 로봇 (96) 의 핸드 (961) 와의 사이에서 기판 (W) 의 수수가 가능해진다.

다음으로, 센터 로봇 (96) 에 대해 설명한다. 센터 로봇 (96) 에는, 기판 (W) 을 1 장씩 유지하고, 셔틀 (95) 또는 세정 유닛 (91) 과의 사이에서 기판 (W) 의 수수를 실시하는, Z 축 방향으로 상하로 배치된 2 조의 핸드 (961) 와, 연직 방향 (Z 축 방향) 으로 연장 설치되고, 핸드 (961) 의 연직 방향의 이동의 축이 되는 승강축 (963) 과, 핸드 (961) 를 승강 이동시키는 승강 기구 (965) 와, 핸드 (961) 를 Z 축 둘레로 회전시키는 회전 기구 (967) 를 구비한다. 센터 로봇 (96) 은 Z 축 방향으로 승강축 (963) 을 따라 자유롭게 승강 이동할 수 있음과 함께, 회전 기구 (967) 에 의해 핸드가 Z 축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.

또한, 세정 유닛 (91) 의 후술하는 측벽이고, 센터 로봇 (96) 에 대향하는 면에는, 센터 로봇 (96) 의 핸드 (961) 를 늘려 세정 유닛 (91) 내로 기판 (W) 을 반입하거나, 또는 반출하기 위한 개구가 형성되어 있다. 또, 센터 로봇 (96) 이 세정 유닛 (91) 과 기판 (W) 의 수수를 실시하지 않는 경우에 상기 개구를 폐색하여 세정 유닛 (91) 내부의 분위기의 청정도를 유지하기 위한 셔터 (911) 가 설치되어 있다.

도 1 에 나타내는 바와 같이 세정 유닛 (91) 과 유체 박스 (92) 는 상하 2 단 (段) 으로 쌓아올리는 구성으로 되어 있다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 기판 세정 장치 (9) 에는 세정 유닛 (91) 및 유체 박스 (92) 는 각각 8 대씩 구비되어 있다.

또한, 본 발명의 실시에 관해서, 세정 유닛 (91) 및 유체 박스 (92) 의 대수는 8 대에 한정되지 않고, 이것보다 많은 구성이어도, 적은 구성이어도, 본 발명의 실시는 가능하다.

다음으로, 인덱서 로봇 (931), 셔틀 (95) 및 센터 로봇 (96) 에 의한 기판 (W) 의 반송 순서에 대해 설명한다. 기판 세정 장치 (9) 의 외부로부터 자동 반송 차량 등에 의해 반입된 FOUP (949) 는, 오프너 (94) 의 재치면 (941) 상에 재치되고, 개폐 기구 (943) 에 의해 덮개부가 해방된다. 인덱서 로봇 (931) 은 FOUP (949) 의 소정 위치로부터 하측의 핸드 (933) 에 의해 기판 (W) 을 1 장 인출한다. 그 후, 인덱서 로봇 (931) 은 셔틀 (95) 의 앞 (도 2 에 있어서의 인덱서 유닛 (93) 의 X 축 방향 중앙 부근) 으로 이동한다. 동시에 셔틀 (95) 은 하측의 핸드 (951) 를 인덱서 유닛 (93) 의 측 (도 2 에 있어서의 좌측 (-Y 측)) 으로 이동한다.

셔틀 (95) 의 앞으로 이동한 인덱서 로봇 (931) 은 하측의 핸드 (933) 에 유지한 기판 (W) 을 셔틀 (95) 의 하측의 핸드 (951) 로 이재한다. 그 후, 셔틀 (95) 은 하측의 핸드 (951) 를 센터 로봇 (96) 의 측 (도 2 에 있어서의 우측 (＋Y 측)) 으로 이동한다. 또, 센터 로봇 (96) 이 셔틀 (95) 에서 핸드 (961) 를 향하는 위치로 이동한다.

그 후, 센터 로봇 (96) 이 하측의 핸드 (961) 에 의해, 셔틀 (95) 의 하측의 핸드 (951) 에 유지된 기판 (W) 을 인출하고, 8 개 있는 세정 유닛 (91) 의 어느 셔터 (911) 로 핸드 (961) 를 향하도록 이동한다. 그 후, 셔터 (911) 가 개방되고, 센터 로봇 (96) 이 하측의 핸드 (961) 를 늘려 세정 유닛 (91) 내에 기판 (W) 을 반입하고, 세정 유닛 (91) 내에서의 기판 (W) 의 세정 처리가 개시된다.

세정 유닛 (91) 내에서 처리가 완료된 기판 (W) 은, 센터 로봇 (96) 상측의 핸드 (961) 에 의해 반출되고, 그 후에는 상기 미처리의 기판 (W) 을 반송하는 경우와는 반대로 센터 로봇 (96) 상측의 핸드 (961), 셔틀 (95) 상측의 핸드 (951), 인덱서 로봇 (931) 상측의 핸드 (933) 의 순서로 이재되고, 최종적으로 FOUP (949) 의 소정 위치에 수용된다.

＜1-2. 세정 유닛＞

다음으로, 세정 유닛 (91) 의 구성에 대해 도 4 를 이용하여 설명한다. 도 4 는 세정 유닛 (91) 의 구성을 나타내는 모식도이다. 여기서, 본 실시형태에 있어서의 8 개의 세정 유닛 (91) 은 각각 동일한 구성이기 때문에, 도 2 에 있어서의 화살표 B3 이 나타내는 세정 유닛 (91)(도 1 에 있어서 좌하측의 세정 유닛 (91)) 을 대표로 하고, 이하 제 1 실시형태의 세정 유닛 (91) 을 「세정 유닛 (91a)」이라고 칭해 설명한다.

세정 유닛 (91a) 은, 패턴이 형성된 기판 표면 (Wf) 을 상방 (Z 방향) 을 향하고, 기판 (W) 을 수평 (XY 평면 내) 으로 유지하는 기판 유지 유닛 (20) 과, 기판 유지 유닛 (20) 을 그 내측에 수용하고, 기판 유지 유닛 (20) 및 기판 (W) 으로부터의 비산물 등을 받아들여 배기·배액하는 컵 (101) 과, 기판 유지 유닛 (20) 에 유지된 기판 표면 (Wf) 에 대향해 배치되고, 기판 표면 (Wf) 의 상방의 공간을 외기로부터 차단하는 차단 기구 (30) 와, 초음파 인가액 공급부 (40) 와, 소수화제 제거부 (50) 를 구비한다.

또한, 세정 유닛 (91a) 은, 후술하는 프로그램 (73) 에 기초하여 기판 세정 장치 (9) 의 각 부의 동작을 제어하는 제어부 (70) 를 구비한다.

또, 세정 유닛 (91a) 은, 후술하는 각 부 구성에 의해, 기판 (W) 의 기판 표면 (Wf) 또는 기판 이면 (Wb) 에, 제 1 액체, 제 2 액체, 제 2 액체에 초음파를 인가한 초음파액, 소수화 가스, 용해액, 건조 기체를 공급한다.

제 1 실시형태에 있어서, 기판 (W) 은 실리콘 웨이퍼이다. 기판 표면 (Wf) 에 형성되는 패턴은, 적어도 절연막을 포함하고, 도체막을 포함하고 있어도 된다. 보다 구체적으로는 패턴은, 복수의 막을 적층한 적층막에 의해 형성되어 있고, 나아가서는 절연막과 도체막을 포함하고 있어도 된다. 절연막은, SiO2 막이어도 된다. 또 도체막은, 저저항화를 위한 불순물을 도입한 아모르퍼스 실리콘막이어도 되고, 금속막 (예를 들어 금속 배선막) 이어도 된다. 적층막을 구성하는 각 막으로서, 예를 들어 폴리실리콘막, SiN 막, BSG 막 (붕소를 포함하는 SiO2 막), 및 TEOS 막 (TEOS (테트라에톡시실란) 를 사용하여 CVD 법으로 형성된 SiO2 막) 등이 사용된다.

제 1 실시형태에 있어서, 소수화 가스는, 기판 표면 (Wf) 의 패턴을 소수화하는 소수화제와, 소수화제를 용해하는 용제를 혼합한 소수화액의 증기이다.

소수화제로는, 기판 표면 (Wf) 의 패턴의 재질에 따라 공지된 소수화제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 불산, 실란 커플링제, 디메틸실릴디메틸아민, 디메틸실릴디에틸아민, 헥사메틸디실라잔, 테트라메틸디실라잔, 비스(디메틸아미노)디메틸실란, N,N-디메틸아미노트리메틸실란, N-(트리메틸실릴)디메틸아민, 오르가노실란 화합물, 소수기를 갖는 아민, 또는 유기 실리콘 화합물을 포함하는 소수화제가 사용된다. 제 1 실시형태에서는, 소수화제로서 실란 커플링제를 사용한다.

또, 소수화제를 용해하는 용제로는, 소수화제의 종류에 따라 공지된 용제를 사용할 수 있다. 일반적으로는 유기 용제이고, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 (IPA) 등의 각종 알코올류가 사용된다. 특히, 소수화제를 기판 표면 (Wf) 의 패턴 내부에 공급시키기 위해서, 예를 들어 순수보다 표면장력이 낮은 액체가 바람직하다. 제 1 실시형태에서는, 그 용제로서 IPA 를 사용한다.

제 1 액체로는, 기판 표면 (Wf) 의 패턴에 대해 비교적 불활성이고, 소수화제를 용해하는 용제보다 소수화제에 대한 용해력이 낮은 액체가 사용된다. 특히, 일반적으로 린스액으로서 사용되는 액체가 바람직하고, 예를 들어 탈이온수 (DIW), 탄산수, 수소수 등의 순수가 사용된다. 제 1 실시형태에서는, 제 1 액체로서 DIW 를 사용한다.

제 2 액체로는, 기판 (W) 의 종류에 따라 공지된 세정액·린스액이 사용된다. 특히, 제 1 액체와 동일 조성의 액체를 사용하는 것이 사용하는 액체의 종류가 적어져 탱크 등에 드는 비용을 낮게 억제할 수 있고, 또 액체 회수 기구 등도 간단한 구성으로 할 수 있기 때문에 바람직하다. 즉, 제 1 액체로서 순수가 사용될 때 제 2 액체로도 순수를 사용하는 것이 바람직하다. 제 1 실시형태에서는, 제 2 액체로서 DIW 를 사용한다.

또한, 본 발명의 실시에 있어서는 이것에 한정되지 않고, 제 2 액체로는 예를 들어 수산화암모늄, 과산화수소수 및 물의 혼합액 (SC-1), 염산, 과산화수소수 및 물의 혼합액 (SC-2), 희불산 (DHF), 또는 황산, 과산화수소수 및 물의 혼합액 (SPM) 등을 사용하여도 된다.

제 2 액체는, 조성으로는 상기 액체를 사용하지만, 그 용존 가스 농도는 포화 레벨인 것이 바람직하다. 용존 가스로는, 예를 들어 질소 가스, 공기 (질소 약 80 ％, 산소 약 20 ％) 가 사용된다. 제 1 실시형태에서는, 제 2 액체로서 질소 가스의 용존 가스 농도가 18 ppm 이상, 즉 대기압 환경하에서 질소 가스의 용존 가스 농도가 포화한 DIW 를 사용한다.

용해액으로는, 소수화제에 대한 용해력이 비교적 높은 액체가 사용되고, 특히 상기 용제와 동일한 조성을 갖는 액체를 사용하는 것이, 탱크 등에 드는 비용이 낮게 억제되고, 또 액체 회수 기구 등도 간이한 구성으로 할 수 있는 관점에서 바람직하다. 제 1 실시형태에서는, 용해액으로서 IPA 를 사용한다.

건조 기체는, 그 기체 중에 포함되는 수증기의 노점이, 기판 (W) 근방의 분위기의 온도보다 낮은 (즉, 기체 중에 포함되는 수증기의 분압이, 기판 (W) 근방의 분위기에 있어서의 물의 증기압보다 낮다) 기체이다. 특히, 노점이 -10 도 (섭씨) 이하인 기체가 바람직하고, -40 도 (섭씨) 이하인 기체가 보다 바람직하다. 건조 기체로는, 예를 들어 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스, 또는 청정 건조 공기 (Clean Dry Air, 질소 가스와 산소 가스의 분압비가 약 80 ％ : 약 20 ％ 인 기체) 를 들 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 노점이 -40 도인 질소 가스를 건조 공기로서 사용한다.

다음으로, 세정 유닛 (91a) 의 각 부에 대해 설명한다.

기판 유지 유닛 (20) 은, 기판 표면 (Wf) 또는 기판 이면 (Wb) 을 상방 (Z 방향) 을 향하여, 기판 (W) 을 수평 (XY 평면 내) 으로 유지하는 유닛이다. 제 1 실시형태에서는, 기판 표면 (Wf) 을 상방을 향하여 유지하는 예를 설명하지만, 마찬가지로 하여 기판 이면 (Wb) 을 상방을 향하여 유지할 수도 있다.

기판 유지 유닛 (20) 은, 세정 유닛 (91a) 의 저부에 고정 설치되고, 상방에 기판 이면 (Wb) 과 대향하는 원판상의 스테이지 (23) 를 갖는다. 스테이지 (23) 는, 스테이지 회전 기구 (22) 에 접속되어, 연직 방향을 따른 중심축 A0 둘레로 수평면 내에서 회전 가능하게 되어 있다. 또, 스테이지 (23) 에는, 중심축 A0 와 교차하는 위치에 하방 노즐 (27) 로서 개구를 갖는다.

스테이지 (23) 의 둘레가장자리 부근에는, 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 유지하는 복수개의 척 (24) 이 세워져 설치되어 있다. 척 (24) 은, 원형의 기판 (W) 을 확실하게 유지하기 위해 3 개 이상 설치되어 있으면 되고, 스테이지 (23) 의 둘레가장자리를 따라 등각도 간격으로 배치된다. 각 척 (24) 의 각각은, 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 하방으로부터 지지하는 지지 핀과, 그 지지 핀에 지지된 기판 (W) 의 외주 단면 (端面) 을 가압해 기판 (W) 을 유지하는 유지 핀을 구비하고 있고, 척 (24) 은 기판 (W) 을 유지하는 유지 부재로서 기능한다.

각 척 (24) 은 공지된 링크 기구나 슬라이딩 부재 등을 개재하여 도시되지 않은 에어 실린더에 연결되고, 제어부 (70) 가 그 에어 실린더의 구동부와 전기적으로 접속되고, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의해 에어 실린더는 신축한다. 이로써, 각 척 (24) 이, 그 유지 핀이 기판 (W) 의 외주 단면을 가압하는 「폐쇄 상태」와, 그 유지 핀이 기판 (W) 의 외주 단면으로부터 멀어지는 「개방 상태」 간을 전환 가능하게 하고 있다. 또한, 척 (24) 의 개폐 상태를 변위시키는 구동원으로서 에어 실린더 이외에 모터나 솔레노이드 등의 공지된 구동원을 사용할 수도 있다.

스테이지 (23) 에 기판 (W) 이 수수될 때에는, 각 척 (24) 을 개방 상태로 하고, 기판 (W) 에 대해 세정 처리 등을 실시할 때에는, 각 척 (24) 을 폐쇄 상태로 한다. 각 척 (24) 을 폐쇄 상태로 하면, 각 척 (24) 이 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 파지한다. 이로써, 기판 (W) 은 스테이지 (23) 로부터 소정 거리만큼 이간되고, 기판 표면 (Wf) 이 상방을 향하고, 기판 이면 (Wb) 이 하방을 향한 상태에서 수평 자세로 유지된다. 당해 소정 거리는, 각 척 (24) 의 구조·사이즈에 의존하지만, 기판 (W) 의 반경과 비교해 충분히 짧고, 예를 들어 5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하의 거리이다.

스테이지 (23) 에 설치되는 하방 노즐 (27) 에는, 스테이지 (23) 로부터 하방으로 관통하는 하방 내관 (25) 이 연통된다. 하방 내관 (25) 은 일방이 하방 노즐 (27) 과 접속하고, 타방이 제 2 액체 공급원 (604) 과 접속한다. 제 2 액체 공급원 (604) 은, 제 2 액체를 하방 내관 (25) 의 내부에 공급하는 공급원이다.

또, 스테이지 (23) 에는, 하방 내관 (25) 을 둘러싸도록 하방 외관 (21) 이 설치된다. 하방 외관 (21) 은, 하방 내관 (25) 과 마찬가지로 스테이지 (23) 로부터 하방으로 관통하고, 하방 내관 (25) 과 하방 외관 (21) 은 이른바 이중관 구조를 이룬다. 하방 외관 (21) 과 하방 내관 (25) 사이에는, 기체 공급로 (26) 가 형성되고, 기체 공급로 (26) 는 스테이지 (23) 측으로 개구되고, 타방은 건조 기체 공급원 (607) 과 접속한다. 건조 기체 공급원 (607) 은, 건조 기체를 기체 공급로 (26) 에 공급하는 공급원이다.

컵 (101) 에 대해 설명한다. 컵 (101) 은, 기판 유지 유닛 (20) 에 유지되는 기판 (W) 의 주위를 포위하도록 대략 원환상으로 형성된다. 컵 (101) 은, 기판 유지 유닛 (20) 및 기판 (W) 으로부터 비산하는 액체 등을 포집하기 위해서, 중심축 A0 에 대해 대략 회전 대칭인 형상을 갖는다. 또한, 도 4 에 있어서, 컵 (101) 은 단면 형상을 나타내고 있다.

컵 (101) 의 구체적인 구조·동작에 대해서는, 일본 공개특허공보 2006-286831호와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 컵 (101) 은, 서로 독립적으로 승강 가능한 내구성 부재, 중구성 부재 및 외구성 부재로 구성되고, 이들이 겹쳐진 구조를 갖는다. 각 부재에는 도시 생략하는 상하 방향 구동부가 접속되어, 기판 처리의 내용에 따라 각 부재를 각각 독립적으로, 또는 복수의 부재가 동기해 중심축 A0 방향을 따라 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

도 4 는, 컵 (101) 의 각 부재가 가장 하방에 위치하는 상태이고, 홈 포지션이라고 칭한다. 홈 포지션은 센터 로봇 (96) 이 기판 (W) 을 세정 유닛 (91) 내에 반입출하는 경우 등에 있어서 취해지는 위치이다.

차단 기구 (30) 에 대해 설명한다. 차단 기구 (30) 는, 기판 유지 유닛 (20) 에 유지되는 기판 (W) 의 기판 표면 (Wf) 과 대향하는 기판 대향면 (381) 을 하면에 갖는 차단 부재 (38) 를 구비한다. 차단 부재 (38) 는, 원판상으로 형성되고, 중심부에 상방 내관 노즐 (37) 및 상방 외관 노즐 (39) 을 갖는다. 기판 대향면 (381) 은 수평면 내에서 넓어지고, 기판 유지 유닛 (20) 에 유지되는 기판 (W) 의 기판 표면 (Wf) 과 평행으로 대향한다. 또, 차단 부재 (38) 중 기판 대향면 (381) 의 직경은 기판 (W) 의 직경과 동등 이상의 크기로 형성된다. 차단 부재 (38) 는, 그 내부가 중공이고 대략 원통 형상을 갖는 회전축 (31) 의 하방에 회전 가능하게 수평으로 지지된다.

회전축 (31) 은 상방에서 아암 (32) 과 접속한다. 회전축 (31) 및 차단 부재 (38) 는, 아암 (32) 에 의해 기판 유지 유닛 (20) 과 대향하는 상방 위치에서 지지된다. 차단 부재 (38) 는, 회전축 (31) 및 아암 (32) 을 개재하여, 차단 부재 (38) 를 회전시키는 차단 부재 회전 기구 (33) 와 접속된다. 차단 부재 회전 기구 (33) 는, 도시되지 않은 중공 모터 및 중공축으로 구성되고, 중공축의 일단이 중공 모터의 회전축에 연결되고, 타단이 회전축 (31) 안을 통해 차단 부재 (38) 의 상면에 연결된다.

또, 차단 부재 회전 기구 (33) 는 제어부 (70) 와 전기적으로 접속된다. 제어부 (70) 의 동작 지령에 의해 차단 부재 회전 기구 (33) 가 구동하면, 차단 부재 회전 기구 (33) 는, 차단 부재 (38) 를 회전축 (31) 의 중심을 통과하는 중심축 둘레로 회전시킨다. 차단 부재 회전 기구 (33) 는, 기판 유지 유닛 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 회전에 따라 기판 (W) 과 동일한 회전 방향으로 또한 대략 동일한 회전 속도로 차단 부재 (38) 를 회전시키도록 구성되어 있다. 또한, 차단 부재 (38) 는, 그 중심축이 스테이지 (23) 의 중심축 A0 와 대략 일치하도록 배치 설치된다. 따라서, 스테이지 (23) 와 차단 부재 (38) 는, 대략 동일한 중심축 둘레로 수평으로 회전한다.

아암 (32) 에는, 공지된 구동 기구로 구성된 차단 부재 승강 기구 (34) 가 접속된다. 차단 부재 승강 기구 (34) 는 제어부 (70) 와 전기적으로 접속된다. 제어부 (70) 의 동작 지령에 의해 차단 부재 승강 기구 (34) 가 구동하면, 차단 부재 승강 기구 (34) 는, 차단 부재 (38) 를 스테이지 (23) 에 근접시키거나, 또는 이간시킨다.

즉, 제어부 (70) 는, 차단 부재 승강 기구 (34) 의 동작을 제어해 세정 유닛 (91a) 에 대해 기판 (W) 을 반입출시킬 때나, 기판 (W) 에 대해, 후술하는 소수화제 제거 공정을 실시할 때에는, 차단 부재 (38) 를 기판 유지 유닛 (20) 상방의 이간 위치로 상승시킨다. 한편, 기판 (W) 에 대해 후술하는 소수화제 공급 공정, 용제 제거 공정 및 세정 공정 등을 실시할 때에는, 차단 부재 (38) 를 기판 유지 유닛 (20) 에 유지된 기판 표면 (Wf) 의 매우 근방에 설정된 대향 위치까지 하강시킨다.

다음으로, 차단 기구 (30) 의 관로 구성에 대해 설명한다. 차단 기구 (30) 의 아암 (32) 의 상면으로부터, 회전축 (31) 을 개재하여 차단 부재 (38) 의 중심부의 개구까지 연통하는 중공부의 내부에는, 상방 외관 (35) 이 삽입 통과됨과 함께, 그 상방 외관 (35) 에 상방 내관 (36) 이 삽입 통과되어, 이른바 이중관 구조로 되어 있다. 상방 외관 (35) 및 상방 내관 (36) 의 하방 단부는 차단 부재 (38) 의 개구에 연장 설치되고, 상방 내관 (36) 의 일방 선단은 상방 내관 노즐 (37) 과, 상방 외관 (35) 의 일방 선단은 상방 외관 노즐 (39) 과 각각 접속된다. 상방 내관 노즐 (37) 및 상방 외관 노즐 (39) 은, 차단 부재 (38) 의 기판 대향면 (381) 의 중앙부에 설치된다.

상방 내관 (36) 은, 타방을 제 1 액체 공급원 (603) 과 접속한다. 제 1 액체 공급원 (603) 은, 제 1 액체를 상방 내관 (36) 에 공급하는 공급원이다. 상방 외관 (35) 은, 타방을 소수화 가스 공급원 (601) 및 건조 기체 공급원 (602) 과 접속한다. 소수화 가스 공급원 (601) 은, 기판 표면 (Wf) 의 패턴을 소수화하는 소수화제를 용제에 혼합한 소수화액의 증기인 소수화 가스를, 상방 외관 (35) 에 공급하는 공급원이다. 건조 기체 공급원 (602) 은, 건조 기체를 상방 외관 (35) 에 공급하는 공급원이다. 소수화 가스 공급원 (601) 과 건조 기체 공급원 (602) 은 각각 독립적으로 상방 외관 (35) 에 소수화 가스 또는 건조 기체를 공급할 수 있게 설치된다.

다음으로, 초음파 인가액 공급부 (40) 의 구성을 설명한다. 초음파 인가액 공급부 (40) 는, 제 2 액체에 초음파를 인가한 초음파 인가액을 기판 (W) 에 공급한다. 초음파 인가액 공급부 (40) 는, 초음파 노즐 (41) 과, 초음파 노즐 (41) 이 구비하는 진동자 (42) 에 초음파 신호를 출력하는 초음파 출력 기구 (43) 와, 초음파 노즐 (41) 에 연통해 접속되는 제 2 액체 공급원 (605) 을 구비한다.

초음파 노즐 (41) 은, 컵 (101) 의 최외부에 있어서의 상부에 노즐 부착 부재에 의해, 초음파 노즐 (41) 의 토출구가 중심축 A0 의 방향을 향하도록 고정 설치된다. 도 4 에 나타내는 바와 같이 컵 (101) 을 홈 포지션에 위치시키면, 초음파 노즐 (41) 은 기판 유지 유닛 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 기판 이면 (Wb) 보다 낮은 위치에 위치 결정되고, 이때 초음파 노즐 (41) 의 토출구는 스테이지 (23) 의 외주측으로부터 기판 이면 (Wb) 의 둘레가장자리부를 향한다. 이 위치 결정 상태에서 그 토출구가 향하는 방향을 「토출 방향 (44)」이라고 칭한다. 이 위치 결정 상태에서 제 2 액체 공급원 (605) 으로부터 초음파 노즐 (41) 로 제 2 액체를 압송하면, 초음파 노즐 (41) 의 토출구로부터 제 2 액체가 토출 방향 (44) 을 따라 기판 이면 (Wb) 에 공급된다.

이 초음파 노즐 (41) 의 내부에는 진동자 (42) 가 배치된다. 진동자 (42) 는, 초음파 노즐 (41) 의 내부에 공급되는 제 2 액체에 초음파 진동을 부여한다. 상세히 서술하면, 진동자 (42) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이 토출 방향 (44) 에 있어서, 초음파 노즐 (41) 의 토출구의 반대측에 배치된다.

초음파 출력 기구 (43) 는, 제어부 (70) 와 전기적으로 접속되고, 제어부 (70) 로부터의 제어 신호에 의거해 펄스 신호를 진동자 (42) 에 출력하는 기구이다. 펄스 신호가 진동자 (42) 에 입력되면 진동자 (42) 가 초음파 진동한다.

초음파 노즐 (41) 의 토출구로부터 제 2 액체가 토출 방향 (44) 을 따라 기판 이면 (Wb) 에 공급된 상태에서, 초음파 출력 기구 (43) 에 의해 진동자 (42) 를 초음파 진동시키면, 제 2 액체에 초음파가 인가되고, 기판 이면 (Wb) 에는 제 2 액체에 초음파가 인가된 초음파 인가액이 공급된다. 이로써 기판 이면 (Wb) 에 초음파 진동이 전파되어 기판 이면 (Wb) 을 초음파 세정할 수 있다.

다음으로, 소수화제 제거부 (50) 의 구성을 설명한다. 소수화제 제거부 (50) 는, 노즐 (51) 과, 일방을 노즐 (51) 과 접속하는 아암 (52) 과, 아암 (52) 의 타방과 접속하는 회전축 (53) 과, 회전축 (53) 을 연직 방향으로 신장시키는 중심축 A1 둘레로 회전함으로써, 아암 (52) 및 노즐 (51) 을 중심축 A1 둘레로 회전시키는 아암 회전 기구 (54) 와, 노즐 (51) 에 용해액을 공급하는 공급원인 용해액 공급원 (606) 을 갖는다. 노즐 (51) 의 중심축 A1 둘레의 회전 동작에 대해서는 후술한다.

다음으로, 제어부 (70) 의 내부 구성에 대해 설명한다. 도 5 는, 제어부 (70) 와 세정 유닛 (91a) 의 각 구성의 전기적 접속을 모식적으로 도시한 블록도이다.

제어부 (70) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이 세정 유닛 (91a) 의 각 부 구성과 전기적으로 접속되어, 동작 지령에 의해 각 부 구성을 제어한다. 제어부 (70) 는, 상기 설명 외에 공급원 제어부 (60) 와 전기적으로 접속된다. 공급원 제어부 (60) 는, 각종 공급원 (601 내지 607) 과 각각 전기적으로 접속되어, 공급원으로부터의 액체 또는 기체의 공급을 각 개별로 제어하는 제어부이다. 공급원 제어부 (60) 로부터의 동작 지령에 의해, 예를 들어 제 2 액체 공급원 (604) 으로부터 하방 노즐 (27) 로 제 2 액체가 압송되고, 또 제 2 액체의 압송이 정지된다. 마찬가지로, 공급원 제어부 (60) 로부터의 동작 지령에 의해, 예를 들어 용해액 공급원 (606) 으로부터 노즐 (51) 로 용해액이 압송되고, 또 용해액의 압송이 정지된다. 제어부 (70) 는, 공급원 제어부 (60) 의 지령 출력을 총괄적으로 제어한다.

도 6 은, 제어부 (70) 의 내부 구성을 나타내는 모식도이다. 제어부 (70) 는, 연산 처리부 (71) 및 메모리 (72) 를 갖는 컴퓨터에 의해 구성된다. 연산 처리부 (71) 로는, 각종 연산 처리를 실시하는 CPU 를 사용한다. 또, 메모리 (72) 는, 기본 프로그램을 기억하는 판독 출력 전용 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 자유롭게 읽고 쓸 수 있는 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억해 두는 자기 디스크를 구비한다. 자기 디스크에는, 기판 (W) 에 따른 기판 처리 조건이, 프로그램 (73)(레시피라고도 불린다) 으로서 미리 격납되어 있고, CPU 가 그 내용을 RAM 에 판독 출력하고, RAM 에 판독 출력된 기판 처리 프로그램의 내용에 따라 CPU 가 기판 세정 장치 (9) 의 각 부를 제어한다. 또한, 제어부 (70) 에는 프로그램 (73) 의 작성·변경이나, 복수의 프로그램 (73) 중에서 원하는 것을 선택하기 위해서 사용하는 조작부 (971)(도 1 참조) 가 접속되어 있다.

다음으로, 제 1 액체 공급원 (603), 제 2 액체 공급원 (604, 605) 에 각각 제 1, 제 2 액체로서의 DIW (처리액) 를 공급하는 처리액 공급부 (110) 에 대해 설명한다.

도 7 은, 처리액 공급부 (110) 의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 제 1 실시형태에 있어서, 제 1 액체와 제 2 액체는 동일한 처리액인 DIW 가 사용되므로, 이들 공급원 (603, 604, 605) 에는 동일한 처리액 공급부 (110) 가 접속된다.

처리액 공급부 (110) 는, 처리액 (L2)(제 1 실시형태에서는 DIW) 을 저류하는 저류부 (111) 와, 저류부 (111) 와 일방이 접속하는 배관 (113) 및 배관 (114) 과, 배관 (113) 의 타방과 접속해 질소 가스를 배관 (113) 에 공급하는 공급원인 질소 가스 공급원 (620) 과, 배관 (113) 에 개재 삽입되어, 질소 가스 공급원 (620) 으로부터 질소 가스를 저류부 (111) 의 방향으로 압송하는 펌프 (112) 를 갖는다.

또, 처리액 공급부 (110) 는, 배관 (114) 의 분기하는 타단과 각각 접속하는 배관 (115), 배관 (116) 및 배관 (117) 과, 배관 (115) 에 개재 삽입되는 밸브 (V1) 와, 배관 (116) 에 개재 삽입되는 밸브 (V2) 와, 배관 (117) 에 개재 삽입되는 밸브 (V3) 를 추가로 갖는다.

배관 (115) 은 배관 (114) 과 반대측의 일단을 제 1 액체 공급원 (603) 과 접속하고, 배관 (116) 은 배관 (114) 과 반대측의 일단을 제 2 액체 공급원 (604) 과 접속하고, 배관 (117) 은 배관 (114) 과 반대측의 일단을 제 2 액체 공급원 (605) 과 접속한다. 밸브 (V1 내지 V3) 는, 각각 배관 (115 내지 117) 의 연통을 그 개폐에 의해 제어 가능하게 설치된다.

펌프 (112), 밸브 (V1 내지 V3) 는, 각각 공급원 제어부 (60) 와 전기적으로 접속된다. 공급원 제어부 (60) 의 동작 지령에 의해, 펌프 (112) 가 구동되어 질소 가스가 질소 가스 공급원 (620) 으로부터 저류부 (111) 로 압송되고 있는 상태에서 밸브 (V1) 를 열면, 처리액 (L2) 이 배관 (114), 배관 (115) 을 통하여 제 1 액체 공급원 (603) 에 공급되고, 그곳으로부터 상방 내관 (36) 을 통하여 상방 내관 노즐 (37) 로부터 제 1 액체로서의 처리액 (L2) 이 토출된다.

마찬가지로, 공급원 제어부 (60) 의 동작 지령에 의해, 펌프 (112) 가 구동되어 질소 가스가 질소 가스 공급원 (620) 으로부터 저류부 (111) 로 압송되고 있는 상태에서 밸브 (V2) 를 열면, 처리액 (L2) 이 배관 (114), 배관 (116) 을 통하여 제 2 액체 공급원 (604) 으로 공급되고, 그곳으로부터 하방 내관 (25) 을 통하여 하방 노즐 (27) 로부터 제 2 액체로서의 처리액 (L2) 이 토출된다.

마찬가지로, 공급원 제어부 (60) 의 동작 지령에 의해, 펌프 (112) 가 구동되어 질소 가스가 질소 가스 공급원 (620) 으로부터 저류부 (111) 로 압송되고 있는 상태에서 밸브 (V3) 를 열면, 처리액 (L2) 이 배관 (114), 배관 (117) 을 통하여 제 2 액체 공급원 (605) 으로 공급되고, 그곳으로부터 초음파 노즐 (41) 을 통하여 그 토출구로부터 제 2 액체로서의 처리액 (L2) 이 토출된다.

이와 같이, 제 1 실시형태에 있어서의 처리액 공급부 (110) 는, 질소 가스의 압송으로 처리액 (L2) 을 세정 유닛 (91a) 의 각 부에 공급하는 구성이기 때문에, 처리액 (L2) 을 저류부 (111) 내에 장시간 방치하면, 처리액 (L2) 에 있어서의, 저류부의 분위기인 질소 가스에 대한 용존 가스 농도는 포화 상태가 된다. 보다 구체적으로는, 대기압 환경하에 있어서의 질소 가스의 DIW 에 대한 포화 용존 가스 농도인 18 ppm 과 동일한 정도이거나, 그 이상의 농도가 된다. 실제로는 질소 가스가 압송됨으로써 대기압보다 고압 환경에 처리액 (L2) 이 노출됨으로써, 대기압 환경하에 있어서의 질소 가스의 DIW 에 대한 포화 용존 가스 농도보다 고농도의 질소 가스를 용존할 수 있기 때문이다.

다음으로, 소수화 가스 공급원 (601) 에 소수화 가스를 공급하는 소수화 가스 공급부 (120) 에 대해 설명한다.

도 8 은, 소수화 가스 공급부 (120) 의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 소수화 가스 공급부 (120) 는, 소수화제와 용제를 혼합한 소수화액 (L3) 을 이른바 버블링 방식에 의해 증기화하는 것이다. 또한, 본원 발명의 실시에 있어서는, 소수화 가스를 얻기 위한 증기화의 방법은 버블링 방식에 한정되지 않고, 가열 방식 등, 각종 증기화 방식을 사용할 수 있다.

소수화 가스 공급부 (120) 는, 소수화액 (L3) (제 1 실시형태에서는, 실란 커플링제와 IPA 의 혼합액) 을 저류하는 저류부 (121) 와, 저류부 (121) 와 일방을 접속하는 배관 (123) 및 배관 (127) 과, 배관 (127) 에 개재 삽입되는 밸브 (V4) 와, 배관 (123) 의 타방과 접속해 질소 가스를 배관 (123) 에 공급하는 공급원인 질소 가스 공급원 (621) 과, 배관 (123) 에 개재 삽입되어 질소 가스 공급원 (621) 으로부터 질소 가스를 저류부 (121) 의 방향으로 압송하는 펌프 (122) 와, 프로펠러 (126) 와, 프로펠러 (126) 를 회전시키는 프로펠러 회전 기구 (124) 와, 프로펠러 (126) 와 프로펠러 회전 기구 (124) 를 접속하는 회전축 (125) 을 갖는다.

배관 (127) 은, 저류부 (121) 와 반대측의 일단을 소수화 가스 공급원 (601) 과 접속하고, 밸브 (V4) 는, 배관 (127) 의 연통을 그 개폐에 의해 제어 가능하게 설치된다. 소수화액 (L3) 은 저류부 (121) 에, 저류부 (121) 의 용적보다 작은 소정량을 넘지 않도록 저류된다. 즉, 저류부 (121) 내의 소정의 액면 라인을 넘지 않도록 저류된다. 배관 (127) 에 있어서, 저류부 (121) 와 접속하는 일단은, 저류부 (121) 의 그 액면 라인보다 상부에서 개구된다. 즉, 소수화액 (L3) 이 저류부 (121) 에 공급되어도 그 개구는 소수화액 (L3) 에 침지되지 않는다.

한편, 배관 (123) 에 있어서, 저류부 (121) 와 접속하는 일단은, 저류부 (121) 의 그 액면 라인보다 하부에서 개구된다. 즉, 소수화액 (L3) 이 저류부 (121) 의 그 액면 라인까지 공급되어 저류되어 있는 경우에, 그 개구는 소수화액 (L3) 에 침지된다.

마찬가지로, 프로펠러 (126) 도 저류부 (121) 의 그 액면 라인보다 하부에 설치된다. 특히, 프로펠러 (126) 는 저류부 (121) 의 보다 하방에 위치하는 것이, 소수화액 (L3) 을 양호하게 교반하는 관점에서 바람직하다.

펌프 (122), 밸브 (V4) 및 프로펠러 회전 기구 (124) 는, 각각 공급원 제어부 (60) 와 전기적으로 접속된다. 소수화액 (L3) 이 상기 액면 라인까지 저류되어 있는 상태에서, 공급원 제어부 (60) 의 동작 지령에 의해 펌프 (122) 가 구동되어 질소 가스가 질소 가스 공급원 (620) 으로부터 저류부 (121) 로 압송되면, 배관 (123) 의 소수화액 (L3) 에 침지된 개구로부터 질소 가스의 기포가 발생한다. 기포가 소수화액 (L3) 의 액면에 도달할 때까지 기포 중에 소수화액 (L3) 의 증기, 즉 소수화 가스 (G1) 가 공급된다.

이 상태에서 공급원 제어부 (60) 의 동작 지령에 의해 밸브 (V4) 를 열면, 소수화 가스 (G1) 가 배관 (127) 을 통하여 소수화 가스 공급원 (601) 에 공급되고, 그곳으로부터 상방 외관 (35) 의 내부이고, 또한 상방 내관 (36) 의 외부를 지나 상방 외관 노즐 (39) 로부터 소수화 가스 (G1) 가 토출된다.

공급원 제어부 (60) 의 동작 지령에 의해 프로펠러 회전 기구 (124) 가 구동하면, 프로펠러 회전 기구 (124) 는 회전축 (125) 을 개재하여 프로펠러 (126) 를 회전축 (125) 둘레로 회전시킨다. 이로써, 저류부 (121) 에 저류되는 소수화액 (L3) 을 교반할 수 있다. 또한, 본원 발명의 실시에 있어서는, 프로펠러 (126) 에 의한 교반은 필수 구성은 아니고, 그 외 각종 교반 방식을 사용해도 된다.

다음으로, 소수화제 제거부 (50) 에 있어서의 노즐 (51) 의 동작에 대해, 도 9 를 이용하여 설명한다.

도 9 는, 중심축 A1 둘레에 있어서의 노즐 (51) 의 회전 동작과, 노즐 (51) 과 기판 유지 유닛 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다.

제어부 (70) 로부터의 동작 지령에 의거해, 아암 회전 기구 (54) 가 회전축 (53) 을 중심축 A1 둘레로 회전시키면, 이것에 수반해 아암 (52) 이 요동하고, 노즐 (51) 은, 기판 유지 유닛 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 기판 표면 (Wf) 에 대향한 상태에서, 이동 궤적 (T1) 을 따라 이동한다. 이동 궤적 (T1) 은, 중심 위치 (P11) 로부터 위치 (P12) 를 지나 둘레가장자리 위치 (P13) 를 향하는 궤적이다.

여기서, 중심 위치 (P11) 는, 기판 (W) 의 상방이고, 또한 중심축 A0 의 대략 위에 위치하며, 둘레가장자리 위치 (P13) 는 기판 (W) 의 둘레가장자리부의 외주단의 상방에 위치한다. 즉, 아암 회전 기구 (54) 는, 노즐 (51) 을 기판 표면 (Wf) 에 평행한 방향으로, 기판 (W) 에 대해 상대 이동시킨다. 또, 노즐 (51) 은, 이동 궤적 (T1) 의 연장선상이고 기판 (W) 과 대향하는 위치로부터 측방으로 퇴피한 퇴피 위치 (P14) 로도 이동 가능하게 되어 있다.

이것에 추가로, 기판 (W) 은 스테이지 (23) 의 회전에 수반해 회전되기 때문에, 스테이지 (23) 를 스테이지 회전 기구 (22) 에 의해 회전시킨 상태에서, 아암 (52) 을 아암 회전 기구 (54) 에 의해 요동시킴으로써, 노즐 (51) 을 기판 (W) 의 전체면에 순차 대향시키는, 즉 기판 (W) 의 전체면을 노즐 (51) 이 스캔하는 것이 가능해진다.

＜1-3. 기판 처리의 공정＞

다음으로, 상기와 같이 구성된 기판 세정 장치 (9) 에 있어서의 기판 처리 동작에 대해 설명한다. 여기서, 기판 표면 (Wf) 에는, 요철의 패턴이 전(前)공정에 의해 형성되어 있다. 패턴은, 볼록부 및 오목부를 구비하고 있다. 볼록부는, 예를 들어 100 ∼ 200 ㎚ 범위의 높이이고, 10 ∼ 20 ㎚ 범위의 폭이다. 또, 인접하는 볼록부 간의 거리 (오목부의 폭) 는, 예를 들어 10 ∼ 20 ㎚ 의 범위이다.

이하, 도 4 를 적절히 참조하면서, 도 10 을 이용하여 기판 처리 공정을 설명한다. 도 10 은 제 1 실시형태에 있어서의 기판 세정 장치 (9) 의 전체 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 이하의 설명에 있어서 특별히 기재하지 않는 한 차단 기구 (30) 는, 차단 부재 (38) 가 대향 위치에 있는 경우, 기판 유지 유닛 (20) 의 스테이지 회전 기구 (22) 가 스테이지 (23) 를 회전시키는 방향으로 대략 동일한 회전수로 차단 부재 (38) 를 회전시키는 것으로 한다.

먼저, 소정의 기판 (W) 에 따른 기판 처리용의 프로그램 (73) 이 조작부 (971)(도 1 참조) 에서 선택되고, 실행 지시된다. 그 후, 기판 (W) 을 세정 유닛 (91a) 에 반입하는 준비로서, 제어부 (70) 가 동작 지령을 실시해 이하의 동작을 한다.

즉, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의해, 차단 부재 (38) 의 회전을 정지하고, 스테이지 (23) 의 회전을 정지한다. 또, 차단 부재 (38) 를 이간 위치로 이동시킴과 함께, 스테이지 (23) 를 기판 (W) 의 수수에 적절한 위치에 위치 결정한다. 또, 컵 (210) 을 홈 포지션에 위치 결정한다. 스테이지 (23) 가 기판 (W) 의 수수에 적절한 위치에 위치 결정된 후, 각 척 (24) 을 개방 상태로 한다. 또, 노즐 (51) 이 퇴피 위치 (P14) 에 위치 결정된다.

기판 (W) 을 세정 유닛 (91a) 에 반입할 준비가 완료된 후, 미처리의 기판 (W) 을 세정 유닛 (91a) 에 반입하는 기판 반입 공정 (스텝 S101) 을 실시한다. 즉, 인덱서 로봇 (931) 이 오프너 (94) 상의 FOUP (949) 의 소정 위치에 있는 기판 (W) 을 하측의 핸드 (933) 로 인출하고, 셔틀 (95) 하측의 핸드 (951) 에 재치 한다. 그 후, 셔틀 (95) 하측의 핸드 (951) 를 센터 로봇 (96) 측으로 이동시키고, 센터 로봇 (96) 이 셔틀 (95) 하측의 핸드 (951) 상의 기판 (W) 을, 하측의 핸드 (961) 로 들어 올린다.

그 후, 세정 유닛 (91a) 의 셔터 (911) 가 열리고, 센터 로봇 (96) 이 하측의 핸드 (961) 를 세정 유닛 (91a) 안으로 늘리고, 기판 (W) 을 기판 유지 유닛 (20) 의 척 (24) 의 지지 핀 상에 재치한다. 기판 (W) 의 세정 유닛 (91a) 에의 반입이 종료하면, 센터 로봇 (96) 이 하측의 핸드 (961) 를 줄여 세정 유닛 (91a) 의 밖으로 나온다. 그 후, 셔터 (911) 가 닫힌다.

계속해서, 세정 유닛 (91a) 에 반입된 기판 (W) 을 유지하고, 회전시키는 기판 유지·회전 공정 (스텝 S102) 이 실행된다. 즉, 미처리의 기판 (W) 이 세정 유닛 (91a) 의 내부에 반입되면, 척 (24) 의 지지 핀 상에 재치된다. 그리고, 제어부 (70) 가 기판 유지 유닛 (20) 에 동작 지령을 실시하고, 척 (24) 을 폐쇄 상태로 한다 (기판 유지 공정).

미처리의 기판 (W) 이 기판 유지 유닛 (20) 에 유지된 후, 제어부 (70) 가 기판 유지 유닛 (20) 에 동작 지령을 실시해, 스테이지 (23) 의 회전을 개시한다 (기판 회전 공정). 그리고, 이어지는 소수화제 공급 공정으로부터 기판 건조 공정까지의 동안, 회전을 유지한다.

여기서, 최초의 기판 (W) 의 회전 속도는, 기판 표면 (Wf) 에 공급되는 소수화 가스가 기판 표면 (Wf) 의 전체면에 확산 가능해지도록, 100 ∼ 1000 rpm 으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 소수화제 공급 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전 속도를 200 rpm 으로 해서 설명한다.

다음으로, 기판 표면 (Wf) 의 패턴을 소수화하는 소수화 공정의 일부 공정으로서의 소수화제 공급 공정 (스텝 S103) 을 실행한다. 도 11 은, 소수화제 공급 공정의 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 11 에 있어서, 좌측도는 세정 유닛 (91a) 에 있어서의 각 구성의 양태를 나타내고, 우측도는 기판 표면 (Wf) 에 있어서의 패턴 (이하, 적절히 패턴의 볼록부를 「패턴 (Wp)」이라고 칭한다) 영역을 확대한 양태를 나타낸다.

소수화제 공급 공정이 개시하면, 제어부 (70) 가 차단 부재 승강 기구 (34) 에 동작 지령을 실시해, 차단 부재 (38) 를, 기판 대향면 (381) 이 기판 표면 (Wf) 과 근접하는 근접 위치에 배치한다. 이들 동작의 전후 어디에 있어서, 제어부 (70) 가 차단 부재 회전 기구 (33) 에 동작 지령을 실시해, 차단 부재 (38) 를 회전시킨다.

이 상태에서, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 소수화 가스 공급원 (601) 으로부터 소수화 가스 (G1) 가 상방 외관 노즐 (39) 로부터 기판 표면 (Wf) 으로 공급된다. 소수화 가스 (G1) 는 스테이지 (23) 의 회전에 수반하는 기판 (W) 회전, 및 차단 부재 (38) 의 회전에 의해, 기판 표면 (Wf) 의 중심부로부터 기판 (W) 의 둘레가장자리부에 걸쳐 공급되고, 기판 표면 (Wf) 에 형성되는 패턴 (Wp) 을 소수화한다.

도 11 우측도에 나타내는 바와 같이, 공급된 소수화 가스 (G1) 는 기판 표면 (Wf) 에서 응집해 소수화액 (801) 이 되고, 인접하는 패턴 (Wp) 사이에도 충전됨으로써 패턴 (Wp) 의 표면을 포함하는 기판 표면 (Wf) 을 젖음성이 낮은 소수화막 (802) 으로 피막한다.

차단 부재 (38) 를 근접시킨 상태에서 소수화 가스 (G1) 를 공급함으로써, 기판 대향면 (381) 과 기판 표면 (Wf) 사이에 형성되는 미소한 공간에 소수화 가스 (G1) 를 공급해 기판 표면 (Wf) 의 전체면에 소수화 가스 (G1) 를 골고루 퍼지게 할 수 있어, 적은 약액량으로 소수화를 실시할 수 있다. 또, 소수화하는 패턴 (Wp) 은 비교적 미세하기 때문에, 소수화 가스 (G1) 를 공급하고, 그 응집에 의해 기판 표면 (Wf) 에 형성되는 미소량의 소수화액 (801) 으로도 충분히 패턴 (Wp) 사이를 충전할 수 있어, 적은 약액량으로 소수화를 실시하는 데는 바람직하다.

소수화막 (802) 은, 실란 커플링제가 기판 표면 (Wf) 과 반응 또는 접촉해 형성되는 막이고, 실란 커플링제의 소수기가 패턴 (Wp) 의 바깥 방향을 향한 상태에서 패턴 (Wp) 의 표면을 피막함으로써, 패턴 (Wp) 표면이 소수화된다. 또한, 그 소수기에 의한 소수화를 고활성화시키기 위해서, 가열 등의 처리를 별도 실행해도 된다.

다음으로, 기판 표면 (Wf) 의 패턴을 소수화하는 소수화 공정의 일부 공정으로서의, 용제 제거 공정 (스텝 S104) 을 실행한다. 도 12 는, 용제 제거 공정의 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 12 에 있어서, 좌측도는 세정 유닛 (91a) 에 있어서의 각 구성의 양태를 나타내고, 우측도는 기판 표면 (Wf) 에 있어서의 패턴 영역을 확대한 양태를 나타낸다.

소수화제 공급 공정이 개시되면, 제어부 (70) 가 차단 부재 승강 기구 (34) 및 차단 부재 회전 기구 (33) 에 동작 지령을 실시해, 차단 부재 (38) 를 근접 위치에 유지하고, 차단 부재 (38) 의 회전을 유지한다.

계속해서, 제어부 (70) 가 스테이지 회전 기구 (22) 에 동작 지령을 실시해, 회전 속도를 변경한다. 용제 제거 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전 속도는, 기판 표면 (Wf) 의 소수화액 (801) 이 기판 표면 (Wf) 의 둘레가장자리부 방향으로 원심력에 의해 떨쳐지도록, 500 ∼ 1000 rpm 으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 용제 제거 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전 속도를 700 rpm 으로 해서 설명한다.

이 상태에서, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 건조 기체 공급원 (602) 으로부터 건조 기체 (G2) 가 상방 외관 노즐 (39) 로부터 기판 표면 (Wf) 으로 공급된다. 건조 기체 (G2) 는 스테이지 (23) 의 회전에 수반하는 기판 (W) 회전, 및 차단 부재 (38) 의 회전에 의해, 기판 표면 (Wf) 의 중심부로부터 기판 (W) 의 둘레가장자리부에 걸쳐 공급되고, 기판 표면 (Wf) 에 공급된 소수화액 (801) 에 포함되는 용제를 건조 제거한다.

용제 제거 공정에서는, 소수화액 (801) 이 기판 (W) 의 회전에 수반해 기판 (W) 의 둘레가장자리부 방향으로 원심력에 의해 떨쳐짐으로써 제거됨과 함께, 건조 기체 (G2) 의 공급에 의해 소수화액 (801) 에 포함된 용제가 건조 제거되어, 패턴 (Wp) 의 표면을 포함하는 기판 표면 (Wf) 에는 소수화막 (802) 으로서 표면에 접촉한 소수화제 (실란 커플링제) 가 잔류한다.

이로써, 소수화막 (802) 을 남기고 여분의 소수화액 (801) 및 용제가 제거되고, 인접하는 패턴 (Wp) 사이에는 기체 (건조 기체 및 세정 유닛 내부의 분위기) 가 존재하는 상태가 된다.

다음으로, 기판 표면 (Wf) 에 제 1 액체의 액막을 형성한 상태에서, 기판 이면 (Wb) 을 초음파 인가액에 의해 세정하는 세정 공정 (스텝 S105) 을 실행한다. 도 13 은, 세정 공정 중, 기판 표면 (Wf) 에 제 1 액체의 액막을 형성한 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 13 에 있어서, 좌측도는 세정 유닛 (91a) 에 있어서의 각 구성의 양태를 나타내고, 우측도는 기판 표면 (Wf) 에 있어서의 패턴 영역을 확대한 양태를 나타낸다.

세정 공정이 개시되면, 제어부 (70) 가 차단 부재 승강 기구 (34) 및 차단 부재 회전 기구 (33) 에 동작 지령을 실시해, 차단 부재 (38) 를 근접 위치에 유지하고, 차단 부재 (38) 의 회전을 유지한다.

이어서, 제어부 (70) 가 스테이지 회전 기구 (22) 에 동작 지령을 실시해, 회전 속도를 변경한다. 세정 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전 속도는, 기판 표면 (Wf) 에 공급하는 제 1 액체가 기판 표면 (Wf) 에서 액막을 형성할 수 있도록 100 ∼ 700 rpm 으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 세정 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전 속도를 500 rpm 으로 해서 설명한다.

이 상태에서, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 제 1 액체 공급원 (603) 으로부터 제 1 액체 (L1) 가 상방 내관 노즐 (37) 을 통하여 기판 표면 (Wf) 에 공급된다. 제 1 액체 (L1) 는 스테이지 (23) 의 회전에 수반하는 기판 (W) 회전, 및 차단 부재 (38) 의 회전에 의해, 기판 표면 (Wf) 의 중심부로부터 기판 (W) 의 둘레가장자리부에 걸쳐 공급되고, 기판 표면 (Wf) 에는 제 1 액체의 액막이 형성된다 (기판 표면 액막 형성 공정). 또한, 제 1 실시형태에 있어서, 처리액 (L2) (도 7 참조) 과 제 1 액체 (L1) 는 동일한 조성을 갖는 액체이다.

여기서, 도 13 우측도에 나타내는 바와 같이, 기판 표면 (Wf) 에 공급된 제 1 액체 (803) 의 액막은 패턴 (Wp) 의 높이보다 충분히 두껍게 형성된다. 여기서, 소수화제 공급 공정에 의해 패턴 (Wp) 의 표면에는 소수화막 (802) 이 형성되어 있고, 또한 용제 제거 공정에 의해, 인접하는 패턴 (Wp) 사이에는 기체 (804) 가 존재한다. 소수화막 (802) 에 의해, 제 1 액체 (803) 의 패턴 (Wp) 에 대한 접촉각이 비교적 커지고 (90°에 가까움), 인접하는 패턴 (Wp) 사이로 제 1 액체 (803) 가 침입하는 것이 방지된다. 이로써, 인접하는 패턴 (Wp) 사이에는, 기체 (804) 가 잔류한다.

이 상태에서, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 제 2 액체 공급원 (604) 으로부터 제 2 액체가 하방 노즐 (27) 을 통하여 기판 이면 (Wb) 의 중앙부로 공급되고, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력에 의해 기판 (W) 의 둘레가장자리부로 넓어짐으로써 기판 이면 (Wb) 에 제 2 액체의 액막을 형성한다.

그리고, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 제 2 액체 공급원 (605) 으로부터 제 2 액체를 초음파 노즐 (41) 로 공급하고, 초음파 출력 기구 (43) 가 진동자 (42) 를 진동시켜 초음파 노즐 (41) 의 내부에 도입된 제 2 액체에 초음파를 인가한 상태에서, 초음파 노즐 (41) 의 토출구로부터 토출 방향 (44) 을 따라 기판 이면 (Wb) 에 초음파 인가액을 공급한다. 이로써, 초음파 진동이 제 2 액체 공급원 (604) 으로부터 공급된 제 2 액체에도 전파되어, 기판 이면 (Wb) 을 양호하게 세정할 수 있다 (초음파 세정 공정).

제 2 액체는, 도 7 에 의해 설명한 바와 같이 용존 가스 농도가 포화 상태인 액체이기 때문에, 초음파의 인가에 의해 생기는 기포 (캐비테이션) 의 생성 및 붕괴의 에너지 (캐비테이션 에너지) 가, 기판 이면 (Wb) 에 부착된 파티클 등의 오염물질에 보다 강하게 작용한다. 이로써, 기판 이면 (Wb) 에 부착된 파티클을 제거하고, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력으로 기판 (W) 의 중심부로부터 기판 (W) 의 둘레가장자리부로 넓어지는 제 2 액체에 파티클이 혼입해 함께 기판 (W) 의 둘레가장자리부 외측으로 떨쳐져 제거된다.

여기서, 기판 표면 (Wf) 의 패턴 도괴 방지 및 오염 방지의 효과에 대해 설명한다. 기판 이면 (Wb) 에 인가되는 초음파 진동은 기판 (W) 을 개재하여 기판 표면 (Wf) 측에도 전파되고, 제 1 액체 중에서도 캐비테이션의 생성 및 붕괴가 발생한다. 만일, 패턴 (Wp) 끼리의 사이에 액체가 존재하는 (예를 들어, 패턴 (Wp) 사이에 제 1 액체가 충전된) 상태인 경우, 패턴 (Wp) 의 표면, 특히 패턴 (Wp) 의 측면 부분이 접액 상태인 것에서 기인해 패턴 (Wp) 에도 캐비테이션 에너지가 작용해, 패턴 (Wp) 이 접히는 등, 데미지가 발생할 우려가 있다.

이것에 대해, 제 1 실시형태에서는, 도 13 우측도에 나타내는 바와 같이, 패턴 (Wp) 끼리의 사이에는 기체 (804) 가 존재하는 상태에서, 기판 이면 (Wb) 의 초음파에 의한 세정이 실행된다. 즉, 패턴 (Wp) 의 표면, 적어도 인접하는 패턴 (Wp) 사이의 측면 부분은 접액 상태가 아니기 때문에, 강도가 약한 그 측면 부분에 캐비테이션 에너지가 작용하는 것을 방지할 수 있어, 기판 표면 (Wf) 의 패턴 도괴를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또, 단순히 패턴 (Wp) 사이에 기체가 존재하는 상태로 하는 것이라면, 기판 표면 (Wf) 에 제 1 액체 등의 액체를 공급하지 않은 상태에서, 기판 이면 (Wb) 의 초음파 세정을 실시하면 되지만, 이 경우 기판 이면 (Wb) 에 공급하는 초음파 인가액 등의 액체가 척 (24) 등의 각 구성에 닿아 튀어, 기판 표면 (Wf) 에 부착됨으로써 기판 표면 (Wf) 의 패턴을 오염시킬 우려가 있다. 또, 액체의 튐 이외에도, 분위기 중에 부유해 존재하는 파티클 등의 오염물질이 액막으로 덮이지 않아 노출된 기판 표면 (Wf) 에 부착됨으로써, 기판 표면 (Wf) 의 패턴을 오염시킬 우려가 있다.

이것에 대해, 제 1 실시형태에서는, 도 13 우측도에 나타내는 바와 같이, 패턴 (Wp) 의 상방이나, 패턴 (Wp) 이 존재하지 않는 기판 표면 (Wf) 을 제 1 액체 (803) 의 액막이 덮고, 또한 제 1 액체 (803) 가 제 1 액체 공급원 (603) 으로부터 기판 이면 (Wb) 을 세정하는 동안 계속해 공급됨으로써, 항상 기판 표면 (Wf) 을 청정한 상태로 유지할 수 있어, 기판 이면 (Wb) 으로부터의 액체의 튐이나, 분위기 중의 파티클 부착에서 기인하는 기판 표면 (Wf) 의 패턴 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

세정 공정에 의해 기판 이면 (Wb) 의 초음파 세정이 이루어지면, 다음으로 기판 표면 (Wf) 으로부터 소수화막 (802) 으로서 부착된 소수화제를 제거하는 소수화제 제거 공정 (S106) 이 실행된다.

소수화제 제거 공정이 실행되면, 제어부 (70) 가 차단 부재 승강 기구 (34) 및 차단 부재 회전 기구 (33) 에 동작 지령을 실시해, 차단 부재 (38) 를 이간 위치로 이동시키고, 차단 부재 (38) 의 회전을 정지한다.

계속해서, 제어부 (70) 가 스테이지 회전 기구 (22) 에 동작 지령을 실시해, 회전 속도를 변경한다. 소수화제 제거 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전 속도는, 용해액을 토출하는 노즐 (51) 이 기판 표면 (Wf) 의 전체면을 스캔할 수 있도록 노즐 (51) 의 스캔 속도나 스캔 횟수에 따라 설정하는 것이 바람직하다.

다음으로, 제어부 (70) 가 아암 회전 기구 (54) 에 동작 지령을 실시해, 노즐 (51) 을 퇴피 위치 (P14) 로부터 중심 위치 (P11) 에 위치 결정한다 (도 9 참조).

이 상태에서, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 용해액 공급원 (606) 으로부터 용해액이 노즐 (51) 을 통하여 기판 표면 (Wf) 에 공급된다. 용해액은 스테이지 (23) 의 회전에 수반하는 기판 (W) 회전에 의해, 기판 표면 (Wf) 의 중심부로부터 기판 (W) 의 둘레가장자리부에 걸쳐 공급된다. 이로써, 기판 표면 (Wf) 의 소수화막 (802) 을 구성하는 소수화제가 용해액에 용해되고, 기판 (W) 의 회전에 수반해 둘레가장자리부 외측으로 용해액과 함께 떨쳐짐으로써 기판 표면 (Wf) 으로부터 제거된다. 그리고, 인접하는 패턴 (Wp) 사이에는, 소수화막 (802) 대신에 용해액이 충전된다.

또, 제어부 (70) 가 아암 회전 기구 (54) 에 동작 지령을 실시해, 노즐 (51) 을 중심 위치 (P11) 로부터 둘레가장자리 위치 (P13) 사이에서 1 회 내지 복수회의 소정 횟수만큼 왕복 이동한다. 이로써, 기판 표면 (Wf) 의 전체면에 남김없이 용해액을 공급할 수 있고, 인접하는 패턴 (Wp) 사이를 포함하는 기판 표면 (Wf) 의 소수화막 (802) 을 확실하게 제거할 수 있다.

또한, 소수화제 제거 공정 동안, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 제 2 액체 공급원 (604) 으로부터 하방 노즐 (27) 을 통하여 기판 이면 (Wb) 에 제 2 액체의 공급을 실시하는 (또는, 소수화제 제거 공정 직전 공정인 세정 공정 중에서부터 제 2 액체 공급원 (604) 으로부터의 제 2 액체의 공급을 유지하는) 구성으로 해도 된다. 이로써, 소수화제 제거 공정 동안 기판 이면 (Wb) 의 오염을 방지할 수 있다.

소수화제 제거 공정에 의해 기판 표면 (Wf) 의 소수화막 (802) 이 제거되면, 다음으로 기판 표면 (Wf) 및 기판 이면 (Wb) 을 건조시키는 기판 건조 공정 (S107) 이 실행된다.

기판 건조 공정이 실행되면, 제어부 (70) 가 차단 부재 승강 기구 (34) 및 차단 부재 회전 기구 (33) 에 동작 지령을 실시해, 차단 부재 (38) 를 근접 위치로 이동시키고, 차단 부재 (38) 의 회전을 개시한다.

계속해서, 제어부 (70) 가 스테이지 회전 기구 (22) 에 동작 지령을 실시해, 회전 속도를 변경한다. 기판 건조 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전 속도는, 기판 표면 (Wf) 에 있어서의 용해액을 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력으로 떨칠 수 있도록, 500 ∼ 1000 rpm 으로 설정하는 것이 바람직하다.

이 상태에서, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 건조 기체 공급원 (602) 으로부터 건조 기체가 상방 외관 노즐 (39) 을 통하여 기판 표면 (Wf) 에 공급된다. 또, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 건조 기체 공급원 (607) 으로부터 건조 기체가 기체 공급로 (26) 를 통하여 스테이지 (23) 의 개구로부터 기판 이면 (Wb) 에 공급된다.

용해액은 스테이지 (23) 의 회전에 수반하는 기판 (W) 의 회전에 의해, 기판 (W) 의 둘레가장자리부 외측으로 떨쳐짐으로써, 기판 표면 (Wf) 으로부터 제거된다. 또, 용해액은, 기판 표면 (Wf) 및 기판 이면 (Wb) 으로부터 공급되는 건조 기체 중으로 증발함으로써도, 기판 표면 (Wf) 으로부터 제거된다.

여기서, 제 1 실시형태와 같이 기판 표면 (Wf) 에 미세한 패턴이 형성되어 있는 경우에는, 패턴 사이에 충전된 액체를 건조시킬 때에 당해 액체의 표면장력에서 기인해 패턴에 응력이 작용해, 인접하는 패턴끼리가 당해 액체의 건조에 수반해 끌어당겨져, 패턴이 도괴할 우려가 있다.

제 1 실시형태에 있어서의 용해액은 IPA 이고, DIW 등의 순수와 비교해 낮은 표면장력을 갖는 액체이다. 따라서, 기판 표면 (Wf) 에 형성된 패턴이 용해액의 건조에 수반해 받는 응력도 순수와 비교해 작아져, 패턴 도괴를 방지하면서 양호하게 기판을 건조시킬 수 있다. 즉, 제 1 실시형태에 있어서, 용해액은, 소수화막 (802) 을 제거하기 위한 제거액으로서 기능하고, 또한 기판 표면 (Wf) 의 건조 시의 패턴 도괴를 방지하기 위한 린스액으로서도 기능한다.

또, 기판 이면 (Wb) 에 부착된 제 2 액체도, 기판 건조 공정에 의해 제거된다. 즉, 제 2 액체는 스테이지 (23) 의 회전에 수반하는 기판 (W) 의 회전에 의해, 기판 (W) 의 둘레가장자리부 외측으로 떨쳐짐으로써, 기판 이면 (Wb) 으로부터 제거된다. 또, 제 2 액체는, 기판 표면 (Wf) 및 기판 이면 (Wb) 으로부터 공급되는 건조 기체 중으로 증발함으로써도, 기판 이면 (Wb) 으로부터 제거된다.

기판 건조 공정에 의해 기판 (W) 에 부착된 용해액 및 제 2 액체가 제거되면, 다음으로 기판 (W) 을 세정 유닛 (91a) 으로부터 반출하는 기판 반출 공정을 실시한다 (스텝 S108).

기판 반출 공정이 실행되면, 제어부 (70) 가 차단 부재 승강 기구 (34) 및 차단 부재 회전 기구 (33) 에 동작 지령을 실시해, 차단 부재 (38) 를 이간 위치로 이동시키고, 차단 부재 (38) 의 회전을 정지한다.

계속해서, 제어부 (70) 가 스테이지 회전 기구 (22) 에 동작 지령을 실시해, 스테이지의 회전을 정지하고, 스테이지 (23) 를 기판 (W) 의 수수에 적절한 위치에 위치 결정한다. 또, 컵 (101) 은 홈 포지션에 위치 결정한다. 그리고, 척 (24) 을 개방 상태로서 하고 기판 (W) 을 지지 핀 상에 재치한다.

그 후, 셔터 (911) 를 개방하고, 센터 로봇 (96) 이 상측의 핸드 (961) 를 세정 유닛 (91a) 중으로 늘려, 기판 유지 유닛 (20) 으로부터 핸드 (961) 로 기판 (W) 이 수수된다. 핸드 (961) 에 의해 기판 (W) 을 유지한 후, 기판 (W) 을 세정 유닛 (91a) 의 밖으로 반출하고, 셔틀 (95) 상측의 핸드 (951) 로 이재한다. 그 후, 셔틀 (95) 은 상측의 핸드 (951) 를 인덱서 유닛 (93) 의 측으로 이동시킨다.

그리고, 인덱서 로봇 (931) 이 상측의 핸드 (933) 에 의해 셔틀 (95) 상측의 핸드 (951) 에 유지되고 있는 기판 (W) 을 인출하고, FOUP (949) 의 소정 위치에 반입하고, 일련의 처리가 종료한다.

이상과 같이 제 1 실시형태에서는, 패턴을 갖는 기판 표면 (Wf) 에 소수화제 (실란 커플링제) 와 용제 (IPA) 를 혼합한 소수화액의 증기인 소수화 가스를 공급해 패턴 표면을 소수화한 후 (본 발명의 「소수화제 공급 공정」에 상당), 건조 기체를 공급해 기판 표면 (Wf) 의 용제를 제거해 인접하는 패턴 사이에 기체를 존재시키고 (본 발명의 「용제 제거 공정」에 상당), 그 후 기판 표면 (Wf) 에 제 1 액체 (DIW) 를 공급한 상태에서 (본 발명의 「일방 주면 액막 형성 공정」에 상당) 기판 이면 (Wb) 에 초음파 인가액 (제 2 액체로서의 DIW ＋ 초음파) 을 공급함으로써 기판 이면 (Wb) 을 초음파 세정한다 (본 발명의 「세정 공정」에 상당).

또, 이상과 같이, 제 1 실시형태에 관련된 기판 세정 장치에서는, 소수화 가스를 공급하는 소수화 가스 공급원 (601) 및 상방 외관 노즐 (39) 을 포함하는 차단 기구 (30) 가, 본 발명의 「소수화제 공급부 (소수화부)」로서 기능한다. 이들 구성이 소수화제 공급부로서 기능할 때, 상방 외관 노즐 (39) 은 「제 1 노즐」로서 기능한다.

또, 기판 표면 (Wf) (일방 주면) 에 제 1 액체를 공급하는 제 1 액체 공급원 (603) 및 상방 내관 노즐 (37) 을 포함하는 차단 기구 (30) 와, 기판 (W) 을 회전시키는 기판 유지 유닛 (20) 이 협동해 본 발명의 「일방 주면 액막 형성부」로서 기능한다. 이들 구성이 일방 주면 액막 형성부로서 기능할 때, 상방 내관 노즐 (37) 은 「제 2 노즐」로서 기능한다.

또, 건조 기체를 공급하는 건조 기체 공급원 (602) 및 상방 외관 노즐 (39) 을 포함하는 차단 기구 (30) 가 「건조 기체 공급부」로서 기능하고, 스테이지 (23), 척 (24) 및 스테이지 회전 기구 (22) 가 「기판 회전부」로서 기능한다. 이들 「건조 기체 공급부」 및 「기판 회전부」가 본 발명의 「용제 제거부」에 상당한다. 또, 스테이지 (23) 및 척 (24) 을 포함하는 기판 유지 유닛 (20) 은, 본 발명의 「기판 유지부」로서도 기능한다.

이와 같은 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법에 의해, 기판 이면 (Wb) 의 초음파 세정 중에 있어서의 기판 표면 (Wf) 의 패턴 도괴 및 패턴 오염을 방지할 수 있다. 또, 기판 표면 (Wf) 의 패턴 오염 방지에 고체막이나 동결막의 형성이 불필요하고, 비교적 비용이 높은 순수 이외의 약액의 소비량을 저감할 수 있고, 냉각 프로세스도 없어 상온 환경하에서 기판 처리를 실시할 수 있다. 이 점에서 본원 발명은, 장치 비용 및 기판 처리 비용을 삭감할 수 있는 효과도 있다.

＜2. 제 2 실시형태＞

도 14 를 사용하여, 본원의 제 2 실시형태에 관련된 기판 세정 장치 (9) 및 당해 장치에 의한 기판 세정 방법에 대해 설명한다. 제 2 실시형태가 제 1 실시형태와 상위한 것은, 세정 유닛 (91) 에 있어서, 소수화제가 차단 기구 (30) 가 아니라 소수화제 제거부 (50) 의 노즐 (51) 로부터 공급되는 구성이고, 그 밖의 구성은 동일하기 때문에, 동일 구성에 대해서는 제 1 실시형태에서의 설명과 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 또한, 다른 실시형태와 구별하기 위해 제 2 실시형태에 있어서의 세정 유닛 (91) 을 이하 「세정 유닛 (91b)」이라고 칭한다.

도 14 는, 제 2 실시형태에 관련된 세정 유닛 (91b) 의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 소수화제 제거부 (50) 는, 제 1 실시형태와 마찬가지로 노즐 (51), 아암 (52), 회전축 (53) 및 아암 회전 기구 (54) 를 갖는다. 그리고, 노즐 (51) 에는 용해액 공급원 (606) 이 접속된다. 용해액 공급원 (606) 은, 공급원 제어부 (60) 와 전기적으로 접속되어, 공급원 제어부 (60) 로부터의 동작 지령에 의거해 노즐 (51) 에 용해액을 공급하는 공급원이다.

제 2 실시형태에서는, 이것에 추가로, 노즐 (51) 에는 소수화액 공급원 (608) 이 접속된다. 소수화액 공급원 (608) 은, 공급원 제어부 (60) 와 전기적으로 접속되어, 공급원 제어부 (60) 로부터의 동작 지령에 의거해, 노즐 (51) 에 소수화제와 용제가 혼합된 소수화액을 공급하는 공급원이다. 공급원 제어부 (60) 는, 용해액 공급원 (606) 및 소수화액 공급원 (608) 으로부터의 각각의 액체 공급을 독립적으로 제어 가능하다. 즉, 노즐 (51) 은 용해액 또는 소수화액을 토출한다.

즉, 제 2 실시형태에 있어서, 소수화제 제거부 (50) 는, 용해액을 공급함으로써 기판 표면 (Wf) 으로부터 소수화제를 제거하는 「소수화제 제거부」로서 기능하는 한편, 기판 표면 (Wf) 에 소수화액을 공급함으로써, 소수화제를 공급하는 「소수화제 공급부」로서도 기능한다.

다음으로, 제 2 실시형태에 있어서의 기판 세정 장치의 동작에 대해 설명한다. 도 10 의 플로우 차트를 참조한다.

제 2 실시형태에 있어서, 기판 세정 동작이 개시되면, 기판 반입 공정 (S101) 으로부터 기판 유지·회전 공정 (S102) 까지는, 제 1 실시형태와 동일한 처리가 실행된다.

이어서, 소수화제 공급 공정 (S103) 이 개시되면, 제어부 (70) 가 차단 부재 승강 기구 (34) 및 차단 부재 회전 기구 (33) 에 동작 지령을 실시해, 차단 부재 (38) 를 이간 위치로 이동시키고, 차단 부재 (38) 의 회전을 정지한다.

이어서, 제어부 (70) 가 스테이지 회전 기구 (22) 에 동작 지령을 실시해, 회전 속도를 변경한다. 소수화제 공급 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전 속도는, 소수화액을 토출하는 노즐 (51) 이 기판 표면 (Wf) 의 전체면을 스캔할 수 있도록, 노즐 (51) 의 스캔 속도나 스캔 횟수에 따라 설정하는 것이 바람직하다.

이 상태에서, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 소수화액 공급원 (608) 으로부터 소수화액이 노즐 (51) 을 통하여 기판 표면 (Wf) 에 공급된다. 소수화액은 스테이지 (23) 의 회전에 수반하는 기판 (W) 회전에 의해, 기판 표면 (Wf) 의 중심부로부터 기판 (W) 의 둘레가장자리부에 걸쳐 공급된다. 이로써, 기판 표면 (Wf) 의 패턴 (Wp) 의 표면에 소수화막 (802)(도 11 우측도 참조) 이 형성된다.

또, 제어부 (70) 가 아암 회전 기구 (54) 에 동작 지령을 실시해, 노즐 (51) 을 중심 위치 (P11) 로부터 둘레가장자리 위치 (P13) 사이에서 1 회 내지 복수회의 소정 횟수만큼 왕복 이동시킨다. 이로써, 기판 표면 (Wf) 의 전체면에 남김없이 소수화액을 공급할 수 있고, 인접하는 패턴 (Wp) 사이를 포함하는 기판 표면 (Wf) 에 소수화막 (802) 을 확실하게 형성할 수 있다.

계속해서, 용제 제거 공정 (S104) 이 개시되면, 제 1 실시형태와 마찬가지로 건조 기체 공급원 (602)(도 14 참조) 으로부터 상방 외관 노즐 (39) 을 통하여 기판 표면 (Wf) 에 건조 기체가 공급되고, 기판 (W) 의 회전에 의한 소수화액의 떨침과 건조 기체로의 용제의 증기화에 의해, 기판 표면 (Wf) 으로부터 용제를 제거하고, 패턴 (Wp) 사이에 기체를 존재시킨다. 그리고, 세정 공정 이후도 제 1 실시형태와 동일한 처리를 실행해, 기판 표면 (Wf) 을 제 1 액체의 액막으로 덮은 상태에서 기판 이면 (Wb) 의 초음파 세정을 실시한다.

제 2 실시형태에서는, 소수화액이 아암 회전 기구 (54) 에 의해 기판 (W) 에 대해 상대 이동 가능한 노즐 (51) 로부터 공급되기 때문에, 기판 표면 (Wf) 의 전체면에 부족 없이 소수화액을 공급할 수 있다. 이로써, 기판 표면 (Wf) 에 있어서의 패턴 (Wp) 의 일부가 소수화되지 않아 패턴 도괴가 생기는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

＜3. 제 3 실시형태＞

도 15 를 사용하여, 본원의 제 3 실시형태에 관련된 기판 세정 장치 (9) 및 당해 장치에 의한 기판 세정 방법에 대해 설명한다.

도 15 는, 제 3 실시형태에 관련된 세정 유닛 (91)(이하, 「세정 유닛 (91c) 」이라고 칭한다) 의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 제 3 실시형태에 관련된 기판 세정 장치 (9) 의 세정 유닛 (91c) 은, 제 1 실시형태와 동일한 차단 기구 (30) 및 기판 유지 유닛 (20) 을 구비한다. 제 1 실시형태와 제 3 실시형태가 상위한 점은, 이들 기구에 접속하는 공급원의 배치와, 초음파 인가액 공급부 (40) 의 구성이다.

제 3 실시형태에 있어서, 차단 기구 (30) 의 상방 내관 노즐 (37) 에는, 린스액을 공급하는 공급원인 린스액 공급원 (609) 이 상방 내관 (36) 을 개재하여 접속된다. 린스액으로는, DIW 등의 순수, IPA 등, 기판 (W) 에 대한 여러 가지 린스액을 사용하면 된다. 제 3 실시형태에서는, IPA 보다 비교적 비용이 낮은 DIW 를 린스액으로서 사용한다. 또, 차단 기구 (30) 의 상방 외관 노즐 (39) 에는, 제 1 실시형태와 동일한 건조 기체 공급원 (602) 이 접속된다.

기판 유지 유닛 (20) 에 있어서의 하방 노즐 (27) 에는, 소수화 가스를 공급하는 공급원인 소수화 가스 공급원 (610), 제 1 액체를 공급하는 공급원인 제 1 액체 공급원 (611) 및 용해액을 공급하는 공급원인 용해액 공급원 (612) 이, 하방 내관 (25) 을 개재하여 접속된다. 이들 소수화 가스 공급원 (610), 제 1 액체 공급원 (611) 및 용해액 공급원 (612) 은, 각각 공급원 제어부 (60) 와 전기적으로 접속되고, 공급원 제어부 (60) 의 동작 지령에 의거해, 각각 독립적으로 각 액체를 하방 노즐 (27) 로부터 토출할 수 있다. 또, 기체 공급로 (26) 에는, 제 1 실시형태와 동일한 건조 기체 공급원 (607) 이 접속된다.

제 3 실시형태에 있어서, 기판 유지 유닛 (20) 은, 기판 (W) 을 척 (24) 에 의해 유지할 때, 기판 이면 (Wb) 을 상방 (Z 방향) 을 향하고, 기판 표면 (Wf) 을 스테이지 (23) 에 대향시킨 상태에서 유지한다. 즉, 패턴이 형성된 기판 표면 (Wf) 이 스테이지 (23) 측을 향한 상태에서, 기판 (W) 이 척 (24) 에 의해 수평 자세로 유지된다.

다음으로, 제 3 실시형태에 있어서의 초음파 인가액 공급부 (40) 의 구성에 대해 설명한다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, 초음파 인가액 공급부 (40) 는, 진동자 (42) 를 갖는 초음파 노즐 (41), 초음파 출력 기구 (43), 초음파 노즐 (41) 에 제 2 액체를 공급하는 공급원인 제 2 액체 공급원 (605) 을 갖는다. 또, 초음파 인가액 공급부 (40) 는, 초음파 노즐 (41) 을 지지하는 아암 (45), 아암 (45) 과 접속하는 회전축 (46), 회전축 (46) 을 연직 방향으로 신장시키는 중심축 A2 둘레로 회전시키는 아암 회전 기구 (47) 를 추가로 갖는다.

아암 회전 기구 (47) 는, 제어부 (70) 와 전기적으로 접속되고, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 회전축 (46) 을 중심축 A2 둘레로 회전시킨다. 회전축 (46) 의 회전에 수반해, 회전축 (46) 으로부터 XY 수평면 내의 일방향으로 신장하는 아암 (45) 이 XY 수평면 내에서 중심축 A2 둘레로 회동하고, 이것과 함께 초음파 노즐 (41) 도 회동한다.

또, 초음파 인가액 공급부 (40) 는, 초음파 노즐 (41) 과 아암 (45) 사이에, 초음파 노즐 (41) 의 기판 (W) 에 대한 각도를 조정 가능한 방향 조정부 (도시 생략) 를 추가로 구비한다.

다음으로, 초음파 인가액 공급부 (40) 에 있어서의 초음파 노즐 (41) 의 동작에 대해, 도 16 을 이용하여 설명한다.

도 16 은, 중심축 A2 둘레에 있어서의 초음파 노즐 (41) 의 회전 동작과, 초음파 노즐 (41) 과 기판 유지 유닛 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다.

제어부 (70) 로부터의 동작 지령에 의거해, 아암 회전 기구 (47) 가 회전축 (46) 을 중심축 A2 둘레로 회전시키면, 이것에 수반해 아암 (45) 이 요동하고, 초음파 노즐 (41) 은, 기판 유지 유닛 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 기판 이면 (Wb) 에 대향한 상태에서, 이동 궤적 (T2) 을 따라 이동한다. 이동 궤적 (T2) 은, 중심 위치 (P21) 로부터 위치 (P22) 를 거쳐 둘레가장자리 위치 (P23) 를 향하는 궤적이다.

여기서, 중심 위치 (P21) 는, 기판 (W) 의 상방이고, 또한 중심축 A0 의 대략 위에 위치하고, 둘레가장자리 위치 (P13) 는 기판 (W) 의 둘레가장자리부의 외주단의 상방에 위치한다. 즉, 아암 회전 기구 (47) 는, 초음파 노즐 (41) 을 기판 이면 (Wb) 에 평행한 방향으로, 기판 (W) 에 대해 상대 이동시킨다. 또, 초음파 노즐 (41) 은, 이동 궤적 (T2) 의 연장선상이고 기판 (W) 과 대향하는 위치로부터 측방으로 퇴피한 퇴피 위치 (P24) 로도 이동 가능하게 되어 있다.

이것에 추가로, 기판 (W) 은 스테이지 (23) 의 회전에 따라 회전되기 때문에, 스테이지 (23) 를 스테이지 회전 기구 (22) 에 의해 회전시킨 상태에서, 아암 (45) 을 아암 회전 기구 (47) 에 의해 요동시킴으로써, 초음파 노즐 (41) 을 기판 (W) 의 전체면에 순차 대향시키는, 즉 기판 (W) 의 전체면을 초음파 노즐 (41) 이 스캔하는 것이 가능해진다.

또한, 중심 위치 (P21) 는, 초음파 노즐 (41) 로부터 토출되는 제 2 액체 또는 초음파 인가액이 기판 (W) 의 중앙부에 착액하는 위치이면 되고, 후술하는 입사 각도 (θ1) 에 따라 적절히 설정되는 것이기 때문에, 중심축 A0 의 대략 위에 위치하는 구성은 필수는 아니다.

초음파 노즐 (41) 은, 기판 유지 유닛 (20) 에 의해 기판 이면 (Wb) 을 상방을 향하여 유지되는 기판 (W) 과 대향하고, 초음파 노즐 (41) 의 토출구와 기판 이면 (Wb) 은 각도 θ1 의 관계에 있다. 여기서, θ1 은 초음파 노즐 (41) 로부터 토출되는 초음파 인가액의 기판 이면 (Wb) 에 대한 입사 각도이고, 75 도 이상 90 도 이하인 것이 바람직하다.

도 17 은, 기판 (W) 의 일방 주면으로부터 초음파 인가액을 공급했을 때의, 타방 주면에 전파되는 초음파 진동의 크기 (음압) 와, 입사 각도 (θ1) 의 관계의 실측치를 나타내는 도면이다. 입사 각도 (θ1) 의 바람직한 값에 대해, 도 17 을 사용하여 설명한다.

도 17 에 나타내는 측정에서는, 기판 (W) 의 일방 주면으로부터 초음파 출력 20 W 의 초음파 인가액을 유량 1.5 L/m 으로 공급하고, 기판 (W) 의 타방 주면에 하이드로 폰을 배치해, 당해 하이드로 폰으로 음압을 측정하였다. 이로써, 기판 (W) 자체에 부여되는 음압을 측정할 수 있다. 측정된 음압은, 입사 각도 (θ1) 에 대해 명료한 의존성이 확인되었다. 보다 구체적으로는, 입사 각도 (θ1) = 82 에서 음압이 극대화되었다.

초음파 세정에서는, 기판 (W) 에 부여되는 음압이 클수록 보다 강한 세정력이 얻어지므로, 기판 (W) 의 주면을 양호하게 세정하기 위해서는, 도 17 의 그래프로부터 입사 각도 (θ1) 에 대해서는 75 도 내지 90 도의 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 82 도로 설정하는 것이 더 바람직하다.

이상으로부터, 제 3 실시형태에서는, 입사 각도 (θ1) 를 82 도로 하고 있다. 그러나, 최적의 입사 각도 (θ1) 는, 초음파 노즐 (41) 의 형상이나 초음파 진동 출력 등의 각종 조건에 따라 그때마다 변화하면 되기 때문에, 본 발명의 실시에 관해서는, 입사 각도 (θ1) 는 82 도에 한정되지 않고, 도 17 과 같이 음압이 최대가 되는 입사 각도 (θ1) 를 장치마다 측정함으로써, 장치마다 최적의 입사 각도 (θ1) 가 선택되면 된다. 이 때문에, 초음파 노즐 (41) 과 아암 (45) 간에는, 45 도에서 90 도까지 입사 각도 (θ1) 를 설정 가능한 방향 조정부 (도시 생략) 가 설치된다.

다음으로, 제 3 실시형태에 있어서의 기판 세정 장치의 동작에 대해 설명한다. 도 10 의 플로우 차트를 참조한다.

제 3 실시형태에 있어서, 기판 세정 동작이 개시되면, 제 1 실시형태와 기판 (W) 의 표리가 반대가 된 상태에서 (즉, 패턴이 형성된 기판 표면 (Wf) 을 하방을 향하게 한 상태에서) 기판 반입 공정 (S101) 및 기판 유지·회전 공정 (S102) 이 실행된다.

기판 유지·회전 공정에 있어서, 제어부 (70) 가 스테이지 회전 기구 (22) 에 동작 지령을 실시해 기판의 회전을 개시하고, 이어지는 소수화제 공급 공정까지 그 회전을 유지한다. 소수화제 공급 공정에 있어서의 기판 (W) 의 회전 속도는, 기판 표면 (Wf) 에 공급되는 소수화 가스가 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력으로 기판 (W) 의 중심으로부터 둘레가장자리부에 걸쳐 넓힐 수 있도록, 100 ∼ 1000 rpm 으로 설정하는 것이 바람직하다.

계속해서, 소수화제 공급 공정 (S103) 이 개시되면, 제어부 (70) 가 차단 부재 승강 기구 (34) 및 차단 부재 회전 기구 (33) 에 동작 지령을 실시해, 차단 부재 (38) 를 이간 위치에 유지하고, 차단 부재 (38) 의 정지를 유지한다.

다음으로, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 소수화 가스 공급원 (610) 으로부터 소수화 가스가 하방 노즐 (27) 로부터 기판 표면 (Wf) 으로 공급된다. 소수화 가스는, 기판 (W) 의 회전에 수반해, 하방 노즐 (27) 이 위치하는 기판 (W) 의 중앙부로부터 기판 (W) 의 둘레가장자리부로 넓어져, 기판 표면 (Wf) 의 전체에 공급된다. 그리고, 제 1 실시형태와 마찬가지로 패턴 (Wp) 의 표면에는 소수화막 (802) 이 형성된다 (도 11 우측도 참조).

패턴 (Wp) 표면이 소수화막 (802) 으로 피막된 후, 용제 제거 공정 (S104) 을 개시한다. 먼저, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 제 1 액체를 떨칠 수 있도록 스테이지 회전 기구 (22) 가 기판 (W) 의 회전 속도를 500 ∼ 1000 rpm 으로 설정하고, 이어서 건조 기체 공급원 (607) 으로부터 건조 기체가 기체 공급로 (607) 를 통하여 기판 표면 (Wf) 에 공급된다. 이로써, 인접하는 패턴 (Wp) 사이의 용제가 제거되고, 기체가 존재하게 된다.

다음으로, 세정 공정 (S105) 을 실시한다. 세정 공정에서는, 먼저 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 스테이지 회전 기구 (22) 가, 기판 표면 (Wf) 에 공급되는 제 1 액체를 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력으로 기판 (W) 의 중심으로부터 둘레가장자리부에 걸쳐 넓힐 수 있도록, 기판 (W) 의 회전 속도를 100 ∼ 1000 rpm 으로 설정한다.

이어서, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 제 1 액체 공급원 (611) 으로부터 하방 노즐 (27) 을 통하여 기판 표면 (Wf) 에 제 1 액체가 공급된다. 제 1 액체는, 기판 (W) 의 회전에 수반하는 원심력으로, 기판 표면 (Wf) 의 중심부로부터 둘레가장자리부로 넓혀지고, 기판 표면 (Wf) 에 제 1 액체의 액막이 형성된다 (액막 형성 공정).

이 상태에서, 기판 이면 (Wb) 에 초음파 노즐 (41) 로부터 초음파 인가액을 공급하고, 초음파 노즐 (41) 을 회동시켜 기판 이면 (Wb) 을 스캔함으로써, 기판 이면 (Wb) 의 전체면을 양호하게 초음파 세정한다. 먼저, 제어부 (70) 의 동작 지령에 의거해, 초음파 노즐 (41) 을 중심 위치 (P21) (도 16 참조) 에 위치 결정한다. 다음으로, 제 2 액체 공급원 (605) 으로부터 제 2 액체가 초음파 노즐 (41) 을 통하여 기판 이면 (Wb) 에 공급되고, 이 상태에서 초음파 출력 기구 (43) 로부터 펄스 신호를 진동자 (42) 에 출력함으로써, 진동자 (42) 를 초음파 진동시켜 제 2 액체에 초음파를 인가한다. 이로써, 초음파 노즐 (41) 은 토출구로부터 초음파 인가액을 토출한다.

초음파 노즐 (41) 로부터 초음파 인가액을 토출한 상태에서, 제어부 (70) 가 아암 회전 기구 (47) 에 동작 지령을 실시해, 중심 위치 (P21) 로부터 둘레가장자리 위치 (P23) 사이를, 1 회 또는 복수회 스캔해, 기판 이면 (Wb) 의 전체면을 세정한다 (초음파 세정 공정).

이때, 기판 표면 (Wf) 에는 제 1 액체의 액막이 형성되어 있으므로, 기판 표면 (Wf) 의 패턴 오염을 방지할 수 있다. 또, 소수화막 (802) 에 의해 패턴 (Wp) 사이로의 제 1 액체의 침입이 방지되고, 패턴 (Wp) 사이에는 기체가 존재하므로, 기판 이면 (Wb) 으로부터 전파되는 초음파에서 기인하는 패턴 도괴도 방지할 수 있다.

또, 제 3 실시형태에서는, 기판 이면 (Wb) 이, 비교적 공간적 자유가 있는 상방을 향하고 있기 때문에, 기판 이면 (Wb) 에 초음파 인가액을 공급하는 초음파 노즐 (41) 을 스캔 가능하게 설치할 수 있어, 기판 이면 (Wb) 의 전체면을 양호하게 초음파 세정할 수 있다.

이상과 같이, 제 3 실시형태에 관련된 기판 세정 장치에서는, 소수화 가스를 공급하는 소수화 가스 공급원 (610) 및 하방 내관 (25), 하방 노즐 (27) 을 포함하는 기판 유지 유닛 (20) 이, 본 발명의 「소수화제 공급부 (소수화부)」로서 기능한다. 이들 구성이 소수화제 공급부로서 기능할 때, 하방 노즐 (27) 은 「제 3 노즐」로서 기능한다.

또, 기판 유지 유닛 (20) 에 유지되는 기판 (W) 의 상방에 배치되고, 기판 이면 (Wb) 에 초음파 인가액을 공급하는 초음파 노즐 (41) 이, 「제 4 노즐」로서 기능한다.

＜4. 변형예＞

본 발명에 관련된 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법은, 상기 제 1 ∼ 3 실시형태에 한정되지 않는다. 이하, 본 발명에 관련된 변형예에 대해 설명한다.

＜소수화 가스와 소수화액＞

도 1 을 참조한다. 제 1 실시형태에서는, 기판 표면 (Wf) 의 패턴 표면을 소수화하기 위해서, 소수화 가스를 사용하였다. 이것 대신에, 소수화액을 증기화하지 않고 직접 공급하는 구성으로 해도 된다. 즉, 상방 외관 노즐 (39) 에 소수화 가스 공급원 (601) 을 연통시키는 구성 대신에, 상방 내관 노즐 (37) 에 소수화액 공급원을 연통시키는 구성으로 하고, 소수화제 공급 공정에서는 상방 내관 노즐 (37) 로부터 소수화액을 기판 표면 (Wf) 에 공급하는 구성으로 해도 된다.

이로써, 도 8 에 나타내는 소수화 가스 공급부 (120) 를 설비로서 설치할 필요가 없어져, 장치 구성이 간이해짐으로써 장치 비용을 삭감할 수 있는 장점이 있다.

또, 제 2 실시형태에서는, 노즐 (51) 로부터 기판 표면 (Wf) 에 소수화액을 공급했지만, 이것 대신에 소수화 가스를 공급하는 구성으로 해도 된다. 이로써, 소수화액의 소비량을 저감할 수 있어, 약액 비용이나, 폐액 처리에 드는 비용을 삭감할 수 있는 장점이 있다.

또, 제 3 실시형태에서는, 하방 노즐 (27) 로부터 기판 표면 (Wf) 에 소수화 가스를 공급했지만, 이것 대신에 소수화액을 공급하는 구성으로 해도 된다. 이로써, 도 8 에 나타내는 소수화 가스 공급부 (120) 를 설비로서 설치할 필요가 없어져, 장치 구성이 간이해짐으로써 장치 비용을 삭감할 수 있는 장점이 있다.

＜다른 소수화 수법＞

상기 제 1 ∼ 3 실시형태에서는, 소수화제를 용제에 혼합한 소수화액 또는 소수화 가스 상태에서 기판 표면 (Wf) 에 공급했지만, 먼저 용제를 기판 표면 (Wf) 에 공급하고, 이어서 소수화제를 공급함으로써, 기판 표면 (Wf) 에 있어서 소수화제와 용제를 혼합하는 구성으로 해도 된다. 또, 먼저 기판 표면 (Wf) 에 소수화제를 공급하고, 이어서 용제를 소정량만 (즉, 소수화제를 기판 표면 (Wf) 으로부터 완전하게 씻어내지 않을 정도의 양으로 조절한 후) 공급하고, 기판 표면 (Wf) 에 있어서 소수화제와 용제를 혼합하는 구성으로 해도 된다.

또, 가스상 소수화제로 기판 표면 (Wf) 을 덮은 상태에서, 플라즈마 등, 소수화제의 관능기를 활성화시키는 고에너지를 기판 표면 (Wf) 에 조사하고, 기판 표면 (Wf) 에 있어서의 패턴 표면을 소수화하는 구성으로 해도 된다. 이 구성에 의하면, 용제를 사용하지 않고 패턴 표면을 소수화할 수 있어, 용제 제거 공정을 거치는 일 없이 인접하는 패턴 사이에 기체를 존재시킬 수 있다. 따라서 공정수를 삭감할 수 있어, 기판 처리에 걸리는 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

＜기판 가열부의 추가＞

상기 제 1 ∼ 3 실시형태에 있어서의 세정 유닛 (91) 에, 추가로 기판 (W) 을 가열하는 기판 가열부를 구비하는 구성으로 해도 된다. 기판 가열부로는, 스테이지 (23) 내부에 저항 가열 히터를 구비하고, 저항 가열 히터에 전류를 공급함으로써 스테이지 (23) 를 개재하여 척 (24) 에 의해 유지되는 기판 (W) 을 가열하는 구성으로 해도 된다. 또, 다른 양태로서 기판 표면 (Wf) 또는 기판 이면 (Wb) 에 건조 기체를 공급하는 건조 기체 공급원에 기체 가열 히터를 구비하고, 건조 기체의 온도를 상온보다 고온 (예를 들어, 섭씨 60 도) 으로 한 상태에서, 기판 표면 (Wf) 또는 기판 이면 (Wb) 에 건조 기체를 공급해 기판 (W) 을 가열하는 구성으로 해도 된다.

이들 기판 가열부를 추가로 구비함으로써, 이하에 서술하는 바와 같이 「용제 제거 공정」 및 「소수화제 제거 공정」의 별도 구성을 실현할 수 있다.

＜용제 제거 공정의 별도 구성＞

상기 제 1 ∼ 3 실시형태에 있어서, 용제 제거 공정에서는, 기판 (W) 에 건조 기체를 공급해 용제를 증기화시키고, 또 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력으로 떨침으로써 용제를 기판 표면 (Wf) 으로부터 제거하였다. 이것 대신에, 또는 이것에 추가로, 기판 (W) 을 가열하는 기판 가열부를 새롭게 구비하고, 기판 (W) 을 가열함으로써 용제도 가열시켜 증기화시킴으로써 용제를 기판 표면 (Wf) 으로부터 제거하는 구성으로 해도 된다.

건조 기체의 공급이나 기판 회전에 추가로, 기판 가열을 실시해 용제 제거를함으로써, 용제 제거 공정에 걸리는 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

또, 기판 표면 (Wf) 에 부착된 소수화제의 소수화 능력이, 일본 공개특허공보 2014-197571호에 기재되어 있는 바와 같이 가열에 의해 향상되는 경우, 용제 제거 공정에 있어서 기판을 가열하는 공정을 채용함으로써, 아울러 소수화제의 활소수화를 실행할 수 있다. 이로써, 이어지는 세정 공정에 있어서 보다 확실하게 패턴 사이로의 제 1 액체의 침입을 방지할 수 있어, 패턴 도괴를 보다 확실하게 방지할 수 있는 장점이 있다.

이 경우에 있어서, 용제 제거 공정과는 별도 공정으로서, 용제 제거 공정 후이고 세정 공정 전에, 가열 공정을 추가로 구비하여, 기판 표면 (Wf) 에 부착된 소수화제 (소수화막 (802)) 의 활소수화를 촉진하는 구성으로 해도 된다.

＜소수화제 제거 공정의 별도 구성＞

상기 제 1 ∼ 3 실시형태에 있어서, 소수화제 제거 공정에서는, 용해액의 공급에 의해 소수화제를 기판 표면 (Wf) 으로부터 제거하였다. 이것 대신에, 소수화제가 가열에 의해 열분해 또는 증발·승화하는 물질인 경우에는, 기판 (W) 을 가열하는 기판 가열부를 새롭게 구비하고, 소수화제 제거 공정에 있어서 기판 (W) 을 가열함으로써, 소수화제를 열분해 등에 의해 기판 표면 (Wf) 으로부터 제거하는 구성으로 해도 된다. 이 구성에 의하면 용해액이 불필요하기 때문에, 약액의 소비량을 삭감할 수 있는 장점이 있다. 또, 가열에 수반해 기판 표면 (Wf) 및 기판 이면 (Wb) 으로부터 제 1 액체, 제 2 액체를 건조 제거할 수 있고, 가열 공정에 의해 소수화제 제거 공정·기판 건조 공정을 겸함으로써 처리 시간을 단축할 수 있는 장점도 있다.

＜실험 결과＞

본원 발명은, 상기와 같이 기판의 일방 주면에 형성된 패턴 표면을 소수화한 후, 패턴 표면을 포함하는 기판의 일방 주면에 액막을 형성한 상태에서, 타방 주면을 초음파 세정할 때, 인접하는 패턴 사이에 기체가 존재함으로써 패턴에 초음파에서 기인하는 충격이 부여되는 것을 방지함으로써, 패턴 도괴를 방지하는 것을 특징으로 한다. 발명자들은 실험을 실시해, 패턴 표면이 소수화함으로써, 그 후에 액막을 형성해 초음파 세정을 실시해도 패턴 도괴를 방지할 수 있는 것을 검증하였다.

도 18 에 검증 실험에 있어서의 소수화 상태에서의 결과를, 도 19 부터 도 21 까지에 비교 실험을 위해 친수화 상태에서의 결과를, 각각 나타낸다. 소수화 상태란, 기판 (W) 의 주면과 DIW 의 접촉각이 30 도 이상인 것을 가리키고, 도 18 에 나타내는 검증 실험은 접촉각이 약 40 도인 결과이다. 친수화 상태란 기판 (W) 의 주면과 DIW 의 접촉각이 30 도보다 작은 상태인 것을 가리키고, 도 19 부터 도 21 까지에 나타내는 비교 실험은 접촉각이 약 10 도인 결과이다.

다음으로, 실험 순서에 대해 설명한다. 일방 주면에 동일 종류의 패턴 (폭 37 ㎚) 이 형성된 기판에 대해, 일방에 소수화 처리를 실시하고, 타방에 친수화 처리를 실시하였다. 다음으로, 이들 기판의 일방 주면을 상방을 향하고, 질소 가스의 용존 가스 농도가 각각 0.02 ppm, 3 ppm, 18 ppm (포화) 인 DIW 의 액막을 형성한 상태에서, 타방 주면으로부터 초음파 노즐에 의해 초음파 인가액을 공급하였다. 그 후, 기판을 건조시키고, 이들 기판의 패턴을 SEM 관찰해, 도 18 ∼ 도 21 의 화상을 얻었다.

도 19, 도 20, 도 21 은, 각각 일방 주면에 형성한 DIW 액막의 용존 가스 농도가 0.02 ppm, 3 ppm, 18 ppm 인 조건에 있어서 얻어지는 SEM 화상을 나타낸다. 도 21 에 나타내는 바와 같이, 용존 가스 농도가 높은 조건에서는 초음파의 인가에서 기인하는 기포의 발생과 붕괴가 보다 현저하게 발생하고, 패턴에 부여되는 충격이 커짐으로써 패턴 도괴가 현저하게 발생하고 있다. 또, 당해 패턴 도괴가 기판 건조 시가 아니라 기판 세정 시에 발생하는 것의 증명으로서, DIW 액막의 용존 가스 농도가 낮아질 때마다, 즉 초음파의 인가에서 기인하는 기포의 발생과 붕괴가 억제될 때마다, 패턴 도괴의 정도가 낮아지고 있는 것이 도 20, 21 에 나타나 있다.

이것에 대해, 소수화 처리를 실시한 기판의 패턴 도괴는, 모든 용존 가스 농도 조건에 있어서 발생하지 않고, 초음파의 인가에서 기인하는 기포의 발생과 붕괴가 발생해도, 소수화 처리에 의해 초음파 세정 중의 패턴 도괴를 방지할 수 있는 것이 검증되었다. 도 18 은, 용존 가스 농도가 18 ppm 인 결과이다. 도 18 에 나타내는 바와 같이, 기판의 패턴 도괴는 발생하지 않는다.

이상에 의해, 발명자는, 패턴 표면을 소수화함으로써, 그 후에 액막을 형성해 초음파 세정을 실시해도 패턴 도괴를 방지할 수 있을 것을 밝혔다.

본 발명은, 패턴이 형성된 기판을 초음파 세정하는 세정 기술 전반, 그리고 당해 세정 기술을 사용하여 기판에 이른바 초음파 세정 처리를 실시하는 기판 세정 방법 및 기판 세정 장치에 적용할 수 있다.

9 : 기판 세정 장치
20 : 기판 유지 유닛
21 : 하방 외관
22 : 스테이지 회전 기구
23 : 스테이지
24 : 척
25 : 하방 내관
26 : 기체 공급로
27 : 하방 노즐
30 : 차단 기구
31 : 회전축
32 : 아암
33 : 차단 부재 회전 기구
34 : 차단 부재 승강 기구
35 : 상방 외관
36 : 상방 내관
37 : 상방 내관 노즐
38 : 차단 부재
39 : 상방 외관 노즐
40 : 초음파 인가액 공급부
41 : 초음파 노즐
42 : 진동자
43 : 초음파 출력 기구
44 : 토출 방향
45 : 아암
46 : 회전축
47 : 아암 회전 기구
50 : 소수화제 제거부
51 : 노즐
52 : 아암
53 : 회전축
54 : 아암 회전 기구
60 : 공급원 제어부
70 : 제어부
71 : 연산 처리부
72 : 메모리
73 : 프로그램
91 : 세정 유닛
92 : 유체 박스
93 : 인덱서 유닛
94 : 오프너
95 : 셔틀
96 : 센터 로봇
101 : 컵
110 : 처리액 공급부
111 : 저류부
112 : 펌프
113 ∼ 117 : 배관
120 : 소수화 가스 공급부
121 : 저류부
122 : 펌프
123 : 배관
124 : 프로펠러 회전 기구
125 : 회전축
126 : 프로펠러
127 : 배관
210 : 컵
381 : 기판 대향면
601 : 소수화 가스 공급원
602 : 건조 기체 공급원
603 : 제 1 액체 공급원
604 : 제 2 액체 공급원
605 : 제 2 액체 공급원
606 : 용해액 공급원
607 : 건조 기체 공급원
607 : 기체 공급로
608 : 소수화액 공급원
609 : 린스액 공급원
610 : 소수화 가스 공급원
611 : 액체 공급원
612 : 용해액 공급원
620 : 질소 가스 공급원
621 : 질소 가스 공급원
801 : 소수화액
802 : 소수화막
803 : 제 1 액체
804 : 기체
971 : 조작부
G1 : 소수화 가스
G2 : 건조 기체
L1 : 제 1 액체
L2 : 처리액
L3 : 소수화액
P11 : 중심 위치
P13 : 둘레가장자리 위치
P14 : 퇴피 위치
T1, T2 : 이동 궤적
V1 ∼ V4 : 밸브
W : 기판
Wb : 기판 이면
Wf : 기판 표면
Wp : 패턴
θ1 : 입사 각도

Claims

일방 주면에 패턴을 갖는 기판의 타방 주면을 세정하는 기판 세정 방법으로서,
상기 일방 주면의 상기 패턴의 표면을 소수화하는 소수화 공정과,
상기 소수화 공정 후, 상기 일방 주면에 제 1 액체의 액막을 형성하는 일방 주면 액막 형성 공정과,
상기 일방 주면이 상기 액막에 덮인 상태에서, 상기 타방 주면에 제 2 액체에 초음파를 인가한 초음파 인가액을 공급해 상기 타방 주면을 세정하는 세정 공정
을 구비하고,
상기 일방 주면 액막 형성 공정은, 상기 세정 공정 동안에도 계속해서 실시되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 소수화 공정은, 상기 일방 주면에 상기 패턴을 소수화하는 소수화제를 공급하는 소수화제 공급 공정을 갖는
것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 소수화제 공급 공정은, 상기 일방 주면에 상기 소수화제와 용제를 혼합한 소수화액 또는 당해 소수화액의 증기인 소수화 가스를 공급하는
것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 소수화 공정은, 상기 일방 주면에 상기 소수화액 또는 상기 소수화 가스를 공급한 후, 상기 일방 주면으로부터 상기 용제를 제거하는 용제 제거 공정을 갖는
것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 세정 공정 후, 상기 일방 주면에 부착된 상기 소수화제를 제거하는 소수화제 제거 공정
을 추가로 구비하는 기판 세정 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 소수화제 제거 공정은, 상기 소수화제를 용해하는 용해액을, 상기 일방 주면에 공급하고,
상기 용제와 동일 조성의 액체를, 상기 용해액으로서 사용하는
것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 액체와 상기 제 2 액체는, 동일한 처리액인
것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 처리액은, 상기 처리액을 저류하는 저류부의 분위기인 저류부 분위기에 대한 용존 가스 농도가 포화되어 있는
것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
일방 주면에 패턴을 갖는 기판의 타방 주면을 세정하는 기판 세정 장치로서,
상기 패턴의 표면을 소수화하는 소수화부와,
상기 일방 주면에 제 1 액체를 공급하여, 상기 제 1 액체의 액막을 형성하는 일방 주면 액막 형성부와,
상기 타방 주면에 제 2 액체에 초음파를 인가한 초음파 인가액을 공급하는 초음파 인가액 공급부와,
상기 소수화부, 상기 일방 주면 액막 형성부 및 상기 초음파 인가액 공급부를 제어하는 제어부
를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 소수화부에 의해 상기 패턴의 표면을 소수화한 후, 상기 일방 주면 액막 형성부에 의해 상기 일방 주면에 상기 액막을 형성하고, 상기 일방 주면이 상기 액막에 덮인 상태를 유지하면서, 상기 초음파 인가액 공급부에 의해 상기 타방 주면에 상기 초음파 인가액을 공급해 상기 타방 주면을 세정하는 세정 동작을 실행하는 프로그램을 기억하는 기억부를 갖는
것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 소수화부는, 상기 일방 주면에 상기 패턴을 소수화하는 소수화제를 공급하는 소수화제 공급부를 갖는
것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 소수화제 공급부는, 상기 일방 주면에 상기 소수화제와 용제를 혼합한 소수화액 또는 당해 소수화액의 증기인 소수화 가스를 공급하는
것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 일방 주면으로부터 상기 용제를 제거하는 용제 제거부
를 추가로 구비하는 기판 세정 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 일방 주면 또는 상기 타방 주면을 상방을 향하여 상기 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부
를 추가로 구비하는 기판 세정 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 소수화제 공급부는, 상기 기판의 상방에 배치되는 제 1 노즐을 갖고, 상기 제 1 노즐로부터 상기 기판 유지부에 의해 상기 일방 주면을 상방을 향하여 유지되는 상기 기판의 상기 일방 주면에, 상기 소수화액 또는 상기 소수화 가스를 공급하는
것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 기판 유지부에 의해 상기 일방 주면을 상방을 향하여 유지되는 상기 기판의 상방에 대향 배치하는 차단 부재
를 추가로 구비하고,
상기 차단 부재는, 상기 일방 주면과 대향하는 기판 대향면을 갖고,
상기 제 1 노즐은, 상기 차단 부재의 상기 기판 대향면에 설치되는
것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일방 주면 액막 형성부는, 상기 기판의 상방에 배치되는 제 2 노즐을 갖고, 상기 제 2 노즐로부터 상기 기판 유지부에 의해 상기 일방 주면을 상방을 향하여 유지되는 상기 기판의 상기 일방 주면에, 상기 제 1 액체를 공급하는
것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 기판 유지부는, 상기 타방 주면을 상방을 향하여 상기 기판을 유지하고, 상기 기판의 상기 일방 주면과 소정 거리만큼 이간해 대향하는 스테이지와, 상기 스테이지에 설치되고, 상기 기판의 둘레가장자리부를 유지하는 복수의 유지 부 재를 갖고,
상기 소수화제 공급부는, 상기 스테이지에 설치되는 제 3 노즐을 갖고, 상기 제 3 노즐로부터, 상기 소수화액 또는 상기 소수화 가스를 상기 일방 주면에 공급하는
것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 초음파 인가액 공급부는, 상기 기판의 상방에 배치되는 제 4 노즐을 갖고, 상기 제 4 노즐로부터 상기 타방 주면에, 상기 초음파 인가액을 공급하는
것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 제 4 노즐을 상기 기판에 대해 상대 이동시키는 제 4 노즐 이동 기구
를 추가로 구비하는 기판 세정 장치.
제 12 항 내지 제 15 항 및 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일방 주면에 부착된 상기 소수화제를 제거하는 소수화제 제거부
를 추가로 구비하는 기판 세정 장치.