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KR102638072B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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KR102638072B1
KR102638072B1 KR1020180148521A KR20180148521A KR102638072B1 KR 102638072 B1 KR102638072 B1 KR 102638072B1 KR 1020180148521 A KR1020180148521 A KR 1020180148521A KR 20180148521 A KR20180148521 A KR 20180148521A KR 102638072 B1 KR102638072 B1 KR 102638072B1
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KR
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substrate
organic solvent
liquid
drying
processing
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KR1020180148521A
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Inventor
이타루 칸노
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

유기 용제에 함유되어 있는 금속 불순물의 기판에의 부착을 억제하는 것이다. 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은 액 처리 공정과, 건조 공정을 포함한다. 액 처리 공정은 기판에 처리액을 공급한다. 건조 공정은 유기 용제를 사용하여 액 처리 공정 후의 기판을 건조한다. 그리고, 실시 형태의 일태양에 따른 기판 처리 방법에서는, 건조 공정에서 사용되는 유기 용제에 산성 재료가 첨가된다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 {SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
개시된 실시 형태는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 약액으로 처리하는 액 처리 공정, 기판에 잔존하는 약액을 린스액으로 제거하는 린스 공정 및 기판을 건조시키는 건조 공정이 이 순서로 연속적으로 행해진다.
건조 공정에서는 유기 용제가 사용되는 경우가 있다. 예를 들면, 휘발성 유기 용제인 IPA(이소프로필 알코올)를 기판에 공급함으로써 기판 상의 린스액을 IPA로 치환하고, IPA의 휘발에 의해 기판의 표면을 건조시키는 방법이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 2014-130931호
그러나, 유기 용제에는 금속 불순물이 함유되어 있고, 건조 공정에서 유기 용제를 사용함으로써, 유기 용제에 함유되어 있는 금속 불순물이 기판에 부착될 우려가 있다.
실시 형태의 일태양은, 유기 용제에 함유되어 있는 금속 불순물의 기판에의 부착을 억제할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시 형태의 일태양에 따른 기판 처리 방법은 액 처리 공정과, 건조 공정을 포함한다. 액 처리 공정은 기판에 처리액을 공급한다. 건조 공정은 유기 용제를 사용하여 액 처리 공정 후의 기판을 건조한다. 그리고, 실시 형태의 일태양에 따른 기판 처리 방법에서는, 건조 공정에서 사용되는 유기 용제에 산성 재료가 첨가된다.
실시 형태의 일태양에 따르면, 유기 용제에 함유되어 있는 금속 불순물의 기판에의 부착을 억제할 수 있다.
도 1a는 종래의 건조 처리의 내용을 나타내는 도이다.
도 1b는 종래의 건조 처리의 내용을 나타내는 도이다.
도 1c는 종래의 건조 처리의 내용을 나타내는 도이다.
도 2는 유기 용제의 공급 시간과 금속 불순물의 기판에의 부착량과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 제 1 실시 형태에 따른 건조 처리의 내용을 나타내는 도이다.
도 3b는 제 1 실시 형태에 따른 건조 처리의 내용을 나타내는 도이다.
도 3c는 제 1 실시 형태에 따른 건조 처리의 내용을 나타내는 도이다.
도 4는 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 5는 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 6은 제 1 실시 형태에 따른 처리 유닛 및 처리 유체 공급원의 구성을 나타내는 도이다.
도 7은 처리 유닛이 실행하는 기판 처리의 순서의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 8은 제 2 실시 형태에 따른 처리 유체 공급원의 구성을 나타내는 도이다.
도 9는 제 3 실시 형태에 따른 처리 유체 공급원의 구성을 나타내는 도이다.
도 10은 제 4 실시 형태에 따른 처리 유닛 및 처리 유체 공급원의 구성을 나타내는 도이다.
도 11은 제 4 실시 형태에 따른 건조 처리의 순서의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 12는 제 5 실시 형태에 따른 건조 처리의 순서의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 13은 제 6 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 14는 제 6 실시 형태에 따른 건조 처리의 순서의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 15는 제 7 실시 형태에 따른 처리 유닛 및 처리 유체 공급원의 구성을 나타내는 도이다.
이하에, 본원에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 실시하기 위한 형태(이하, '실시 형태'라고 기재함)에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본원에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치가 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시 형태는 처리 내용을 모순시키지 않는 범위에서 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 이하의 각 실시 형태에서 동일한 부위에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명은 생략된다.
(제 1 실시 형태)
<1. 건조 처리의 내용>
먼저, 제 1 실시 형태에 따른 건조 처리의 내용에 대하여, 종래의 건조 처리와 비교하면서 설명한다. 도 1a ~ 도 1c는 종래의 건조 처리의 내용을 나타내는 도이다. 또한, 도 2는 유기 용제의 공급 시간과 금속 불순물의 기판에의 부착량과의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 3a ~ 도 3c는 제 1 실시 형태에 따른 건조 처리의 내용을 나타내는 도이다.
도 1a에 나타내는 바와 같이, 종래의 건조 처리에서는, 먼저, 회전하는 기판의 표면에 유기 용제를 공급한다(유기 용제 공급 처리). 이어서, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 유기 용제의 공급을 정지하고, 기판의 회전수를 증가시킴으로써, 기판 상의 유기 용제를 털어내면서 휘발시킨다(털어내기 처리). 이에 의해, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 기판 상으로부터 유기 용제가 제거되어, 기판이 건조된다.
여기서, 유기 용제에는 금속 불순물(이하, 단순히 '금속'이라고 기재함)이 미량 함유되어 있다. 예를 들면, IPA(이소프로필 알코올)에는 0.1 ppb 이하의 금속이 함유되어 있다. 따라서, 건조 처리에서 유기 용제를 사용함으로써, 유기 용제에 함유되는 금속이 기판에 부착될 우려가 있다.
도 2는 유기 용제인 IPA를 100 mL/min의 유량으로 공급한 경우에 있어서의 기판에의 금속의 부착량을, 유기 용제의 공급 시간을 변경하면서 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 건조 처리 후의 기판에는 금속이 부착되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 기판에 부착하는 금속의 양은 유기 용제의 공급 시간이 길어질수록 많아지는 것을 알 수 있다.
또한, 도 2에 나타내는 그래프에 있어서의 Y 절편(종축과의 교점)의 값은, 유기 용제의 공급 시간에 관계없이 유기 용제가 휘발되는 과정에서 기판 상에 부착되는 금속의 양을 나타내고 있다고 상정된다. 즉, 도 1b에 나타내는 털어내기 처리의 초기에 있어서, 기판 상의 유기 용제는 회전에 의해 털어내져 1 μm 정도로 박막화된다. 이 후, 유기 용제가 휘발될 시, 1 μm 정도의 유기 용제 중에 포함되어 있는 금속이 잔류물로서 기판 상에 퇴적된다고 추측된다.
이와 같이, 유기 용제 중의 금속이 기판에 부착되는 패턴으로서 2 개의 패턴이 상정된다. 하나는, 도 1a에 나타내는 유기 용제 공급 처리에 있어서, 기판에 대하여 유기 용제가 순차 공급되는 과정에서, 유기 용제와 함께 순차 공급되는 금속이 기판 상에 서서히 부착되어 가는 패턴이다. 도 2에 나타내는 부착량(A1)은, 이 패턴에 의해 기판 상에 부착되는 금속의 양을 나타내고 있다. 나머지 하나는, 도 1b에 나타내는 털어내기 처리에 있어서, 1 μm 정도로 박막화된 유기 용제가 휘발됨으로써, 이러한 유기 용제에 함유되어 있는 금속이 기판 상에 잔류하는 패턴이다. 도 2에 나타내는 부착량(A2)은, 이 패턴에 의해 기판 상에 부착되는 금속의 양을 나타내고 있다.
이와 같이 유기 용제에 함유되어 있는 금속이 기판에 부착되는 것을 억제하기 위하여, 제 1 실시 형태에 따른 건조 처리에서는, 산성 재료를 첨가한 유기 용제를 사용하는 것으로 했다.
구체적으로, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시 형태에 따른 건조 처리에서는, 유기 용제 공급 처리에 있어서, 산성 재료를 첨가한 유기 용제를 기판의 표면에 공급하는 것으로 했다.
유기 용제에 산성 재료를 첨가하면, 유기 용제 중의 금속은 이온화된다. 이온화된 금속은 기판에 부착되는 것보다도 유기 용제 중에 용해되어 있는 편이 안정되기 때문에, 기판에 부착되지 않고 기판의 회전에 의해 비산한다. 따라서, 유기 용제 공급 처리 중에 있어서 유기 용제 중의 금속이 기판에 부착되는 것이 억제된다.
이 후, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 털어내기 처리에 의해 기판 상의 유기 용제는 박막화되고, 박막화된 유기 용제가 휘발됨으로써, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 박막화된 유기 용제에 함유되는 금속만이 기판 상에 잔류한다. 즉, 기판에 부착되는 금속의 양은, 도 2에 나타내는 부착량(A2)만이 되어, 종래의 건조 처리와 비교하여, 도 2에 나타내는 부착량(A1)만큼 적어진다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 건조 처리에서 기판에 부착되는 금속의 양은, 털어내기 처리에서 부착되는 양(부착량(A2))보다 유기 용제 공급 처리에서 부착되는 양(부착량(A1))이 많다. 따라서, 제 1 실시 형태에 따른 건조 처리에 의하면, 유기 용제에 함유되어 있는 금속의 기판에의 부착을 적합하게 억제할 수 있다.
이하, 이러한 건조 처리를 실행하는 기판 처리 시스템에 대하여, 상세하게 설명한다.
<2. 기판 처리 시스템의 구성>
먼저, 기판 처리 시스템의 구성에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위하여, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은 반입반출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 마련된다.
반입반출 스테이션(2)은 캐리어 배치부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 배치부(11)에는 복수 매의 기판, 본 실시 형태에서는 반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼(W))를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 배치된다.
반송부(12)는 캐리어 배치부(11)에 인접하여 마련되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 전달부(14)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은 반송부(12)에 인접하여 마련된다. 처리 스테이션(3)은 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은 반송부(15)의 양측에 배열되어 마련된다.
반송부(15)는 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 전달부(14)와 처리 유닛(16)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)에 대하여 정해진 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는 예를 들면 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는 기판 처리 시스템(1)에서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는 기억부(19)에 기억된 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저 반입반출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 배치부(11)에 배치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 배치한다. 전달부(14)에 배치된 웨이퍼(W)는 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)으로 반입된다.
처리 유닛(16)으로 반입된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 배치된다. 그리고, 전달부(14)에 배치된 처리 완료된 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 배치부(11)의 캐리어(C)로 되돌려진다.
제어 장치(4)의 제어부(18)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 포트 등을 가지는 마이크로 컴퓨터 및 각종의 회로를 포함한다. 이러한 마이크로 컴퓨터의 CPU는 ROM에 기억되어 있는 프로그램을 읽어내 실행함으로써, 후술하는 제어를 실현한다.
제어 장치(4)의 기억부(19)는 예를 들면 RAM, 플래시 메모리(Flash Memory) 등의 반도체 메모리 소자 또는 하드 디스크, 광디스크 등의 기억 장치에 의해 실현된다.
<3. 처리 유닛의 구성>
이어서, 처리 유닛(16)에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 처리 유닛(16)의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛(16)은 챔버(20)와, 기판 유지 기구(30)와, 처리 유체 공급부(40)와, 회수 컵(50)을 구비한다.
챔버(20)는 기판 유지 기구(30)와 처리 유체 공급부(40)와 회수 컵(50)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는 FFU(Fan Filter Unit)(21)이 마련된다. FFU(21)은 챔버(20) 내에 다운 플로우를 형성한다.
기판 유지 기구(30)는 유지부(31)와, 지주부(支柱部)(32)와, 구동부(33)를 구비한다. 유지부(31)는 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 지주부(32)는 연직 방향으로 연장되는 부재이며, 기단부가 구동부(33)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 선단부에 있어서 유지부(31)를 수평으로 지지한다. 구동부(33)는 지주부(32)를 연직축 둘레로 회전시킨다. 이러한 기판 유지 기구(30)는, 구동부(33)를 이용하여 지주부(32)를 회전시킴으로써 지주부(32)에 지지된 유지부(31)를 회전시키고, 이에 의해, 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
처리 유체 공급부(40)는 웨이퍼(W)에 대하여 처리 유체를 공급한다. 처리 유체 공급부(40)는 처리 유체 공급원(70)에 접속된다.
회수 컵(50)은 유지부(31)를 둘러싸도록 배치되고, 유지부(31)의 회전에 의해 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수 컵(50)의 저부에는 배액구(51)가 형성되어 있고, 회수 컵(50)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액구(51)로부터 처리 유닛(16)의 외부로 배출된다. 또한, 회수 컵(50)의 저부에는, FFU(21)으로부터 공급되는 기체를 처리 유닛(16)의 외부로 배출하는 배기구(52)가 형성된다.
<4. 처리 유체 공급원의 구성>
이어서, 처리 유체 공급원(70)의 구성에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 제 1 실시 형태에 따른 처리 유닛(16) 및 처리 유체 공급원(70)의 구성을 나타내는 도이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 처리 유체 공급원(70)은 약액 공급계와, 린스액 공급계와, 유기 용제 공급계를 구비한다.
처리 유체 공급원(70)은 약액 공급계로서, 약액 공급원(101)과, 제 1 유량 조정부(102)를 구비한다. 약액 공급원(101)은 약액을 저류하는 탱크이다. 예를 들면, 약액 공급원(101)은 약액으로서 DHF(희불산)를 저류한다. 제 1 유량 조정부(102)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 약액 공급원(101)으로부터 공급되는 DHF의 유량을 조정한다.
또한, 약액 공급원(101)에 저류되는 약액은 DHF에 한정되지 않고, SC1(암모니아, 과산화수소 및 물의 혼합액) 등의 다른 약액이어도 된다.
또한, 처리 유체 공급원(70)은 린스액 공급계로서, 린스액 공급원(103)과, 제 2 유량 조정부(104)를 구비한다. 린스액 공급원(103)은 린스액을 저류하는 탱크이다. 예를 들면, 린스액 공급원(103)은 린스액으로서 순수(Deionized Water : 이하, 'DIW'라고 기재함)를 저류한다. 제 2 유량 조정부(104)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 린스액 공급원(103)으로부터 공급되는 DIW의 유량을 조정한다. 또한, 약액 및 린스액은 처리액의 일례이다.
또한, 처리 유체 공급원(70)은 유기 용제 공급계로서, 유기 용제 공급원(105)과, 제 3 유량 조정부(106)와, 산성 재료 공급원(107)과, 제 4 유량 조정부(108)와, 혼합 탱크(109)와, 펌프(110)와, 제 5 유량 조정부(111)를 구비한다.
유기 용제 공급원(105)은 유기 용제를 저류하는 탱크이다. 예를 들면, 유기 용제 공급원(105)은 휘발성 유기 용제인 IPA를 저류한다. 제 3 유량 조정부(106)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 유기 용제 공급원(105)으로부터 공급되는 IPA의 유량을 조정한다.
산성 재료 공급원(107)은 산성 재료를 저류하는 탱크이다. 예를 들면, 산성 재료 공급원(107)은 산성 재료로서 염산을 저류한다. 제 4 유량 조정부(108)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 산성 재료 공급원(107)으로부터 공급되는 염산의 유량을 조정한다.
혼합 탱크(109)는 유기 용제 공급원(105)으로부터 공급되는 IPA와, 산성 재료 공급원(107)으로부터 공급되는 염산을 저류한다. IPA와 염산은 혼합 탱크(109)에서 혼합된다.
IPA에 대한 염산의 첨가량은 1 mg/L 이상 10000 mg/L 이하(1 ppm ~ 1 wt%)인 것이 바람직하다. 염산의 첨가량이 1 mg/L보다 적으면, IPA 중의 금속을 모두 이온화할 수 없어, 충분한 금속 부착 억제 효과를 얻을 수 없기 때문이다. 또한, 염산의 첨가량이 10000 mg/L보다 많으면 염산이 웨이퍼(W)에 악영향을 미치거나 웨이퍼(W) 상에 파티클이 붙기 쉬워지거나 하기 때문이다. 또한, IPA와 염산과의 혼합 비율은 제 3 유량 조정부(106) 및 제 4 유량 조정부(108)를 이용하여 조정된다.
펌프(110)는 염산이 첨가된 IPA(이하, '산첨가 IPA'라고 기재함)를 혼합 탱크(109)로부터 처리 유닛(16)의 처리 유체 공급부(40)로 보낸다. 제 5 유량 조정부(111)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 혼합 탱크(109)로부터 공급되는 산첨가 IPA의 유량을 조정한다.
또한, 유기 용제 공급계는 산첨가 IPA를 가열하는 가열부를 구비하고 있어도 된다. 가열부는 산첨가 IPA를 정해진 온도(예를 들면 70℃ 정도)로 가열한다.
<5. 기판 처리의 순서도>
이어서, 처리 유닛(16)이 실행하는 기판 처리의 내용에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 처리 유닛(16)이 실행하는 기판 처리의 순서의 일례를 나타내는 순서도이다. 도 7에 나타내는 각 처리 순서는 제어부(18)에 의한 제어에 따라 실행된다.
기판 반송 장치(17)(도 4 참조)에 의해 각 처리 유닛(16)으로 반송되어 온 웨이퍼(W)는 미도시의 반입 반출구를 거쳐 챔버(20) 내로 반입된다. 기판 반송 장치(17)는 기판 유지 기구(30)의 유지부(31)에 웨이퍼(W)를 배치한 후, 챔버(20) 내로부터 퇴피한다.
유지부(31)에 웨이퍼(W)가 배치된 후, 구동부(33)가 유지부(31)를 회전시킨다. 또한, 처리 유체 공급부(40)가 웨이퍼(W)의 외방에 있어서의 대기 위치로부터 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 있어서의 처리 위치까지 이동한다.
이 후, 약액 처리가 개시된다(단계(S101)). 약액 처리에서는, 제 1 유량 조정부(102)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방됨으로써, 약액 공급원(101)으로부터 공급되는 DHF가 처리 유체 공급부(40)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 토출된다. 웨이퍼(W)의 표면에 토출된 DHF는 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W) 상에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면이 DHF에 의해 처리(예를 들면 세정)된다.
이어서, 린스 처리가 개시된다(단계(S102)). 린스 처리에서는, 제 2 유량 조정부(104)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방됨으로써, 린스액 공급원(103)으로부터 공급되는 DIW가 처리 유체 공급부(40)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 토출된다. 웨이퍼(W)의 표면에 토출된 DIW는 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W) 상에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 잔존하는 DHF가 DIW에 의해 씻겨내진다.
이어서, 건조 처리가 개시된다(단계(S103)). 건조 처리에서는, 상술한 바와 같이 유기 용제 공급 처리와 털어내기 처리가 행해진다.
먼저, 유기 용제 공급 처리에서는, 제 5 유량 조정부(111)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방되어, 펌프(110)가 혼합 탱크(109)로부터 처리 유체 공급부(40)로 산첨가 IPA를 보낸다. 이에 의해, 처리 유체 공급부(40)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 산첨가 IPA가 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 토출된 산첨가 IPA는, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W) 상에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 잔존하는 DIW가 산첨가 IPA로 치환된다.
산첨가 IPA 중의 금속은 염산에 의해 이온화되어 있으며, 웨이퍼(W)에 부착되는 것보다 산첨가 IPA에 용해되어 있는 편이 안정된다. 이 때문에, 산첨가 IPA 중의 금속은 웨이퍼(W)에 부착되기 어렵다.
이어서, 털어내기 처리가 행해진다. 털어내기 처리에서는, 웨이퍼(W)의 회전수를 증가시킴으로써, 웨이퍼(W) 상의 산첨가 IPA를 털어내면서 휘발시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상으로부터 산첨가 IPA가 제거되어, 웨이퍼(W)가 건조된다. 이 털어내기 처리에 있어서, 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 박막화된 산첨가 IPA 중의 금속은 휘발되지 않고 웨이퍼(W) 상에 잔류하게 된다(도 2 중의 부착량(A2)에 상당). 그러나, 제 1 실시 형태에 따른 건조 처리에서는, 유기 용제 공급 처리에 있어서의 웨이퍼(W)에의 금속의 부착(도 2중의 부착량(A1)에 상당)이 억제되어 있다. 따라서, 종래의 건조 처리와 비교하여 웨이퍼(W)에 부착되는 금속의 양을 저감할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 실시 형태에 따른 처리 유닛(16)(기판 처리 장치의 일례)은 처리 유체 공급부(40) 및 처리 유체 공급원(70)(약액 공급부 및 유기 용제 공급부의 일례)을 구비한다. 약액 공급부로서의 처리 유체 공급부(40) 및 처리 유체 공급원(70)은 웨이퍼(W)(기판의 일례)에 DHF(약액의 일례)를 공급한다. 또한, 유기 용제 공급부로서의 처리 유체 공급부(40) 및 처리 유체 공급원(70)은 웨이퍼(W)에 IPA(유기 용제의 일례) 및 염산(산성 재료의 일례)을 공급한다. 그리고, 처리 유닛(16)은 약액 공급부로서의 처리 유체 공급부(40) 및 처리 유체 공급원(70)을 이용하여 웨이퍼(W)를 DHF로 처리하는 약액 처리를 실행한 후, 유기 용제 공급부로서의 처리 유체 공급부(40) 및 처리 유체 공급원(70)을 이용하여 약액 처리 후의 웨이퍼(W)를 건조하는 건조 처리를 실행한다.
따라서, 제 1 실시 형태에 따른 처리 유닛(16)에 의하면, 유기 용제에 함유되어 있는 금속 불순물의 웨이퍼(W)에의 부착을 억제할 수 있다.
(제 2 실시 형태)
상술한 제 1 실시 형태에서는, 혼합 탱크(109)에서 유기 용제와 산성 재료를 미리 혼합해 두는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 산성 재료를 유기 용제에 첨가하는 타이밍은 유기 용제가 웨이퍼(W)에 공급되기 직전이어도 된다.
도 8은 제 2 실시 형태에 따른 처리 유닛 및 처리 유체 공급원의 구성을 나타내는 도이다. 또한, 도 8에서는 약액 공급계 및 린스액 공급계를 생략하고 있다. 또한 이하의 설명에서는, 이미 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는, 이미 설명한 부분과 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시 형태에 따른 처리 유체 공급원(70A)은 유기 용제 공급계로서, 유기 용제 공급원(105)과, 제 3 유량 조정부(106)와, 산성 재료 공급원(107)과, 제 4 유량 조정부(108)를 구비한다.
또한, 제 2 실시 형태에 따른 처리 유닛(16A)은 혼합부(160)를 구비한다. 혼합부(160)는 유기 용제 공급원(105)으로부터 정해진 유속으로 공급되는 IPA와 산성 재료 공급원(107)으로부터 정해진 유속으로 공급되는 염산을 유속을 유지한 상태로 미리 설정된 혼합비로 혼합함으로써, 산첨가 IPA를 생성한다.
혼합부(160)는 처리 유닛(16A)의 챔버(20)(도 5 참조) 내에 배치된다. 예를 들면, 혼합부(160)는 처리 유체 공급부(40A)가 구비하는 노즐(41)을 유지하는 암에 마련할 수 있다. 또한, 도 5의 예에 한정되지 않고, 혼합부(160)는 처리 유체 공급원(70A) 내 등 다른 위치에 배치해도 된다.
제 2 실시 형태에 따른 건조 처리에서는, 제 3 유량 조정부(106)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방되고, 또한 제 4 유량 조정부(108)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방된다. 이에 의해, 혼합부(160)에 대하여 IPA와 염산이 유속을 유지한 상태로 공급되어, 혼합부(160)에서 혼합된다. IPA와 염산과의 혼합비는 미리 설정된 혼합비가 되도록, 제 3 유량 조정부(106) 및 제 4 유량 조정부(108)의 유량 제어 밸브에 의해 조정된다.
이 후, 혼합부(160)에서 생성된 산첨가 IPA가 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 토출된다. 웨이퍼(W)의 표면에 토출된 산첨가 IPA는 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W) 상에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 잔존하는 DIW가 산첨가 IPA로 치환된다.
이와 같이, 처리 유닛(16A)은 유기 용제 공급원(105)으로부터 공급되는 유기 용제와 산성 재료 공급원(107)으로부터 공급되는 산성 재료를 유속을 유지한 상태로 혼합해도 된다. 이에 의해, 혼합 탱크(109)가 불필요해지기 때문에, 공간 절약화를 도모할 수 있다.
(제 3 실시 형태)
또한, 산성 재료는 웨이퍼(W) 상에서 유기 용제에 첨가되어도 된다. 도 9는 제 3 실시 형태에 따른 처리 유닛 및 처리 유체 공급원의 구성을 나타내는 도이다. 또한, 도 9에서는 약액 공급계 및 린스액 공급계를 생략하고 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 제 3 실시 형태에 따른 처리 유체 공급원(70B)은 유기 용제 공급계로서, 유기 용제 공급원(105)과, 제 3 유량 조정부(106)와, 산성 재료 공급원(107)과, 제 4 유량 조정부(108)를 구비한다.
제 3 실시 형태에 따른 처리 유닛(16B)은 처리 유체 공급부(40B)를 구비한다. 처리 유체 공급부(40B)는 유기 용제 공급원(105)에 접속되어, 유기 용제 공급원(105)으로부터 공급되는 IPA를 웨이퍼(W)에 토출하는 제 1 노즐(42)과, 산성 재료 공급원(107)에 접속되어, 산성 재료 공급원(107)으로부터 공급되는 염산을 웨이퍼(W)에 토출하는 제 2 노즐(43)을 구비한다.
제 3 실시 형태에 따른 건조 처리에서는, 제 3 유량 조정부(106)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방되고, 또한 제 4 유량 조정부(108)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방된다. 이에 의해, 유기 용제 공급원(105)으로부터 제 1 노즐(42)에 대하여 IPA가 공급되고, 산성 재료 공급원(107)으로부터 제 2 노즐(43)에 대하여 염산이 공급된다. 그리고, 제 1 노즐(42)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 IPA가 토출되고, 또한 제 2 노즐(43)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 염산이 토출된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상에서 IPA와 염산이 혼합되어 산첨가 IPA가 생성된다. 생성된 산첨가 IPA는 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W) 상에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 잔존하는 DIW가 산첨가 IPA로 치환된다.
이와 같이, 산성 재료는 웨이퍼(W) 상에서 유기 용제에 첨가되어도 된다. 또한 여기서는, 웨이퍼(W) 상에 IPA와 염산을 동시에 공급하는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 웨이퍼(W)에 대하여 IPA보다 먼저 염산을 공급하도록 해도 된다. 염산을 먼저 공급하여, 웨이퍼(W) 상에 염산의 막을 형성함으로써, IPA 중의 금속의 웨이퍼(W)에의 부착을 적합하게 억제할 수 있다.
(제 4 실시 형태)
건조 처리의 내용은 제 1 실시 형태에 있어서 설명한 것에 한정되지 않는다. 이하에서는, 건조 처리의 다른 예에 대하여 설명한다. 도 10은 제 4 실시 형태에 따른 처리 유닛 및 처리 유체 공급원의 구성을 나타내는 도이다. 또한, 도 11은 제 4 실시 형태에 따른 건조 처리의 순서의 일례를 나타내는 순서도이다.
또한, 도 10에서는 약액 공급계 및 린스액 공급계를 생략하고 있다. 또한, 도 11에 나타내는 건조 처리는, 제 1 실시 형태에서 설명한 약액 처리(단계(S101)) 및 린스 처리(단계(S102)) 후에 실행된다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제 4 실시 형태에 따른 처리 유체 공급원(70C)은, 유기 용제 공급계로서, 치환용 유기 용제 공급계와, 건조용 유기 용제 공급계를 구비한다.
처리 유체 공급원(70C)은, 치환용 유기 용제 공급계로서, 치환용 유기 용제 공급원(121)과, 제 6 유량 조정부(122)와, 산성 재료 공급원(123)과, 제 7 유량 조정부(124)와, 혼합 탱크(125)와, 펌프(126)와, 제 8 유량 조정부(127)를 구비한다.
치환용 유기 용제 공급원(121)은 치환용 유기 용제를 저류하는 탱크이다. 예를 들면, 치환용 유기 용제 공급원(121)은 휘발성 유기 용제인 IPA를 저류한다. IPA는 린스액인 DIW에 대하여 친화성을 가진다. 제 6 유량 조정부(122)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 치환용 유기 용제 공급원(121)으로부터 공급되는 IPA의 유량을 조정한다.
산성 재료 공급원(123)은 산성 재료로서, 예를 들면 염산을 저류한다. 제 7 유량 조정부(124)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 산성 재료 공급원(123)으로부터 공급되는 염산의 유량을 조정한다.
혼합 탱크(125)는 치환용 유기 용제 공급원(121)으로부터 공급되는 IPA와 산성 재료 공급원(123)으로부터 공급되는 염산을 저류한다. IPA와 염산은 이러한 혼합 탱크(125)에서 혼합된다. IPA에 대한 염산의 첨가량은 제 6 유량 조정부(122) 및 제 7 유량 조정부(124)에 의해, 1 mg/L 이상 10000 mg/L 이하(1 ppm ~ 1 wt%)로 조정된다.
펌프(126)는 혼합 탱크(125)로부터 처리 유닛(16)의 처리 유체 공급부(40)로 산첨가 IPA를 보낸다. 제 8 유량 조정부(127)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 혼합 탱크(125)로부터 공급되는 산첨가 IPA의 유량을 조정한다.
또한, 처리 유체 공급원(70C)은, 건조용 유기 용제 공급계로서, 건조용 유기 용제 공급원(128)과, 제 9 유량 조정부(129)와, 산성 재료 공급원(130)과, 제 10 유량 조정부(131)와, 혼합 탱크(132)와, 펌프(133)와, 제 11 유량 조정부(134)를 구비한다.
건조용 유기 용제 공급원(128)은 건조용 유기 용제를 저류하는 탱크이다. 예를 들면, 건조용 유기 용제 공급원(128)은 IPA에 대하여 친화성을 가지고, 또한 IPA보다 표면 장력이 작은 HFO(하이드로 플루오르올레핀)를 저류한다. IPA와 마찬가지로, HFO에도 미량의 금속이 함유되어 있다. 제 9 유량 조정부(129)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 건조용 유기 용제 공급원(128)으로부터 공급되는 HFO의 유량을 조정한다.
산성 재료 공급원(130)은 산성 재료로서, 예를 들면 염산을 저류한다. 제 10 유량 조정부(131)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 산성 재료 공급원(130)으로부터 공급되는 염산의 유량을 조정한다.
혼합 탱크(132)는 건조용 유기 용제 공급원(128)으로부터 공급되는 HFO와 산성 재료 공급원(130)으로부터 공급되는 염산을 저류한다. HFO와 염산은 이러한 혼합 탱크(132)에서 혼합된다. HFO에 대한 염산의 첨가량은, 제 9 유량 조정부(129) 및 제 10 유량 조정부(131)에 의해, 1 mg/L 이상 10000 mg/L 이하(1 ppm ~ 1 wt%)로 조정된다.
펌프(133)는 염산이 첨가된 HFO(이하, '산첨가 HFO'라고 기재함)를 혼합 탱크(132)로부터 처리 유닛(16)의 처리 유체 공급부(40)로 보낸다. 제 11 유량 조정부(134)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 혼합 탱크(132)로부터 공급되는 산첨가 HFO의 유량을 조정한다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 제 4 실시 형태에 따른 건조 처리에서는, 먼저 치환용 유기 용제 공급 처리가 행해진다(단계(S201)). 치환용 유기 용제 공급 처리에서는, 제 8 유량 조정부(127)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방되어, 펌프(126)가 혼합 탱크(125)로부터 처리 유체 공급부(40)로 산첨가 IPA를 보낸다. 이에 의해, 처리 유체 공급부(40)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 산첨가 IPA가 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 토출된 산첨가 IPA는 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W) 상에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 잔존하는 DIW가 산첨가 IPA로 치환된다. IPA는 DIW에 대하여 친화성을 가지기 때문에, DIW로부터 IPA로의 치환은 용이하다. 또한, IPA는 HFO에 대한 친화성도 가지기 때문에, IPA로부터 HFO로의 치환도 용이하다.
이어서, 건조용 유기 용제 공급 처리가 행해진다(단계(S202)). 건조용 유기 용제 공급 처리에서는, 제 11 유량 조정부(134)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방되어, 펌프(133)가 혼합 탱크(132)로부터 처리 유체 공급부(40)로 산첨가 HFO를 보낸다. 이에 의해, 처리 유체 공급부(40)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 산첨가 HFO가 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 토출된 산첨가 HFO는 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W) 상에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상의 산첨가 IPA가 산첨가 HFO로 치환된다.
HFO는 IPA와 비교하여 표면 장력이 작기 때문에, 제 1 ~ 제 3 실시 형태에 따른 건조 처리와 같이, 건조용 유기 용제로서 IPA를 이용하는 경우와 비교하여 패턴 도괴를 일으키기 어렵게 할 수 있다.
이어서, 털어내기 처리가 행해진다(단계(S203)). 털어내기 처리에서는, 웨이퍼(W)의 회전수를 증가시킴으로써, 웨이퍼(W) 상의 산첨가 HFO를 털어내면서 휘발 시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상으로부터 산첨가 HFO가 제거되어, 웨이퍼(W)가 건조된다.
여기서는, 치환용 유기 용제인 IPA 및 건조용 유기 용제인 HFO의 양방에 산성 재료인 염산을 첨가하는 것으로 했지만, 염산은 IPA 및 HFO의 일방에만 첨가되어도 된다.
이와 같이, 건조 처리는 린스 처리 후, DIW에 대하여 친화성을 가지는 IPA(치환용 유기 용제의 일례)를 웨이퍼(W)에 공급하는 치환용 유기 용제 공급 처리(제 1 공급 공정의 일례)와, 치환용 유기 용제 공급 처리 후, IPA에 대하여 친화성을 가지고 또한 IPA보다 표면 장력이 작은 HFO(건조용 유기 용제의 일례)를 웨이퍼(W)에 공급하는 건조용 유기 용제 공급 처리(제 2 공급 공정의 일례)를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 치환용 유기 용제인 IPA 및 건조용 유기 용제인 HFO 중 적어도 하나에 염산을 첨가함으로써, 유기 용제에 함유되어 있는 금속의 웨이퍼(W)에의 부착을 억제할 수 있다.
또한 여기서는, 처리 유체 공급원(70C)이 혼합 탱크(125, 132)를 구비하는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 유기 용제와 산성 재료는 제 2 실시 형태에서 설명한 바와 같이 혼합부(160)에서 혼합되어도 되고, 제 3 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W) 상에서 혼합되어도 된다.
(제 5 실시 형태)
건조 처리는 웨이퍼(W)의 표면을 발수화시키는 처리를 포함하고 있어도 된다. 이러한 경우의 예에 대하여 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12는 제 5 실시 형태에 따른 건조 처리의 순서의 일례를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 12에 나타내는 건조 처리는 제 1 실시 형태에서 설명한 약액 처리(단계(S101)) 및 린스 처리(단계(S102)) 후에 실행된다.
제 5 실시 형태에 따른 처리 유체 공급원은, 예를 들면 제 4 실시 형태에 따른 처리 유체 공급원(70C)이 구비하는 건조용 유기 용제 공급계 대신에, 발수화제 공급계를 구비한다. 발수화제 공급계는, 예를 들면 처리 유체 공급원(70C)의 건조용 유기 용제 공급계가 구비하는 건조용 유기 용제 공급원(128) 대신에, 발수화제 공급원을 마련한 구성을 가진다.
발수화제 공급원은 발수화제를 저류하는 탱크이다. 발수화제는 예를 들면 실릴화제 또는 실란 커플링제이며, 시너로 정해진 농도로 희석되어 있다. 시너로서는, 에테르류 용제 또는 케톤에 속하는 유기 용제 등이 이용된다. 이들 시너에도 금속이 함유된다. 따라서, IPA 및 HFO와 같이 발수화제에도 금속이 함유된다. 또한, 발수화제는 IPA에 대하여 친화성을 가진다.
발수화제 공급원으로부터 공급되는 발수화제는 혼합 탱크(132)에 저류되어, 혼합 탱크(132)에서 산성 재료 공급원(130)으로부터 공급되는 염산과 혼합된다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 제 5 실시 형태에 따른 건조 처리에서는, 먼저 제 1 치환용 유기 용제 공급 처리가 행해진다(단계(S301)). 제 1 치환용 유기 용제 공급 처리에서는, 도 11에 나타내는 치환용 유기 용제 공급 처리와 동일한 처리이다. 즉, 제 8 유량 조정부(127)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방되어, 펌프(126)가 혼합 탱크(125)로부터 처리 유체 공급부(40)로 산첨가 IPA를 보낸다. 이에 의해, 처리 유체 공급부(40)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 산첨가 IPA가 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 토출된 산첨가 IPA는 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W) 상에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 잔존하는 DIW가 산첨가 IPA로 치환된다.
이어서, 발수화제 공급 처리가 행해진다(단계(S302)). 발수화제 공급에서는, 제 11 유량 조정부(134)의 개폐 밸브가 정해진 시간 개방되어, 펌프(133)가 혼합 탱크(132)로부터 처리 유체 공급부(40)로 염산이 첨가된 발수화제(이하, '산첨가 발수화제'라고 기재함)를 보낸다. 이에 의해, 처리 유체 공급부(40)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 산첨가 발수화제가 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 토출된 산첨가 발수화제는 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W) 상에 확산된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상의 산첨가 IPA가 산첨가 발수화제로 치환된다. 또한, 산첨가 발수화제에 의해 웨이퍼(W)의 표면이 발수화된다.
이와 같이, 웨이퍼(W)의 표면을 발수화시킴으로써, 웨이퍼(W) 표면의 패턴에 표면 장력이 작용하기 어려워지기 때문에, 패턴 도괴를 억제할 수 있다.
이어서, 제 2 치환용 유기 용제 공급 처리가 행해진다(단계(S303)). 제 2 치환용 유기 용제 공급 처리는 제 1 치환용 유기 용제 공급 처리와 동일한 처리이다. 제 2 치환용 유기 용제 공급 처리에 의해, 웨이퍼(W)에 잔존하는 산첨가 발수화제가 산첨가 IPA로 치환된다.
이어서, 털어내기 처리가 행해진다(단계(S304)). 털어내기 처리에서는, 웨이퍼(W)의 회전수를 증가시킴으로써, 웨이퍼(W) 상의 산첨가 IPA를 털어내면서 휘발 시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상으로부터 산첨가 IPA가 제거되어, 웨이퍼(W)가 건조된다.
여기서는, 제 1 치환용 유기 용제, 제 2 치환용 유기 용제 및 발수화제 모두에 산성 재료인 염산을 첨가하는 것으로 했지만, 염산은 제 1 치환용 유기 용제, 제 2 치환용 유기 용제 및 발수화제 중 적어도 하나에 첨가되어 있으면 된다.
이와 같이, 건조 처리는 린스 처리 후, DIW에 대하여 친화성을 가지는 IPA(제 1 치환용 유기 용제의 일례)를 웨이퍼(W)에 공급하는 제 1 치환용 유기 용제 공급 처리(제 1 공급 공정의 일례)와, 제 1 치환용 유기 용제 공급 처리 후, IPA에 대하여 친화성을 가지고 또한 유기 용제를 포함한 발수화제를 웨이퍼(W)에 공급하는 발수화제 공급 처리(제 2 공급 공정의 일례)와, 발수화제 공급 처리 후, 발수화제에 대하여 친화성을 가지는 IPA(제 2 치환용 유기 용제의 일례)를 웨이퍼(W)에 공급하는 제 2 치환용 유기 용제 공급 처리(제 3 공급 공정의 일례)를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, IPA 및 발수화제 중 적어도 하나에 염산을 첨가함으로써, 유기 용제에 함유되어 있는 금속의 웨이퍼(W)에의 부착을 억제할 수 있다.
(제 6 실시 형태)
건조 처리는 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 웨이퍼(W)를 건조시키는 초임계 건조 처리를 포함하고 있어도 된다. 이러한 경우의 예에 대하여 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한다.
도 13은 제 6 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도이다. 또한, 도 14는 제 6 실시 형태에 따른 건조 처리의 순서의 일례를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 14에 나타내는 건조 처리는, 제 1 실시 형태에 있어서 설명한 약액 처리(단계(S101)) 및 린스 처리(단계(S102)) 후에 실행된다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 제 6 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1D)은 액 처리 유닛(16D)과, 건조 유닛(80)을 구비한다.
액 처리 유닛(16D)은, 예를 들면 도 5에 나타내는 처리 유닛(16)과 동일한 구성을 가진다. 또한, 액 처리 유닛(16D)에 접속되는 처리 유체 공급원은, 예를 들면 도 6에 나타내는 처리 유체 공급원(70)과 동일한 구성을 가진다.
건조 유닛(80)은 초임계 건조 처리를 행하는 처리 유닛이다. 예를 들면, 건조 유닛(80)은 16 ~ 20 MPa 정도의 고압 환경을 형성할 수 있는 압력 용기와, 압력 용기 내로 처리 유체를 공급하는 공급부와, 압력 용기로부터 처리 유체를 배출하는 배출부를 구비한다. 이러한 건조 유닛(80)은, 공급부로부터 압력 용기 내로 처리 유체(예를 들면, CO2)를 공급하면서, 압력 용기 내의 처리 유체를 배출부로부터 배출한다. 처리 유체의 배출로에는 처리 유체의 배출량을 조정하는 댐퍼가 마련되어 있으며, 압력 용기 내의 압력이 원하는 압력으로 조정되도록 댐퍼에 의해 처리 유체의 배출량이 조정된다. 이에 의해, 압력 용기 내에서 처리 유체의 초임계 상태가 유지된다. 이하에서는, 초임계 상태의 처리 유체를 '초임계 유체'라고 기재한다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 제 6 실시 형태에 따른 건조 처리에서는, 먼저 액 처리 유닛(16D)에 있어서, 액막 형성 처리가 행해진다(단계(S401)). 액막 형성 처리에서는, 웨이퍼(W)의 표면에 산첨가 IPA를 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 산첨가 IPA의 액막을 형성한다. 이 후, 웨이퍼(W)는 산첨가 IPA의 액막이 형성된 상태인 채로, 건조 유닛(80)의 압력 용기 내로 반입된다.
이어서, 건조 유닛(80)에 있어서, 초임계 건조 처리가 행해진다(단계(S402)). 초임계 건조 처리에서는, 액막 형성 처리 후의 웨이퍼(W)를 초임계 상태의 처리 유체와 접촉시킴으로써 액막 형성 처리 후의 웨이퍼(W)를 건조시킨다.
구체적으로, 웨이퍼(W)의 표면(패턴 형성면)에 존재하는 산첨가 IPA는 고압 상태(예를 들면, 16 MPa)인 초임계 유체와 접촉함으로써 서서히 초임계 유체에 용해되어, 최종적으로는 초임계 유체로 치환된다. 이에 의해, 패턴의 사이의 간극은 초임계 유체에 의해 채워진 상태가 된다. 이 후, 건조 유닛(80)은 압력 용기 내의 압력을 고압 상태로부터 대기압까지 감압한다. 이에 의해, 패턴 간의 간극을 채우고 있던 초임계 유체가 통상의 즉 기체 상태의 처리 유체로 변화함으로써, 웨이퍼(W)가 건조된다.
이와 같이, 건조 처리는 린스 처리 후, 웨이퍼(W)의 표면에 산첨가 IPA의 액막을 형성하는 액막 형성 처리(액막 형성 공정의 일례)와, 액막 형성 처리 후, 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 웨이퍼(W)를 건조시키는 초임계 건조 처리(초임계 건조 공정의 일례)를 포함하고 있어도 된다. 액막 형성 처리에서 사용되는 IPA에 염산을 첨가함으로써, IPA에 함유되어 있는 금속의 웨이퍼(W)에의 부착을 억제할 수 있다.
(제 7 실시 형태)
상술한 제 1 ~ 제 6 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)를 1 매씩 건조시키는 매엽식의 건조 처리의 예에 대하여 설명했지만, 기판 처리는 복수의 웨이퍼(W)를 일괄하여 건조시키는 배치식의 건조 처리여도 된다. 이하, 배치식의 건조 처리를 행하는 처리 유닛의 예에 대하여 도 15를 참조하여 설명한다. 도 15는 제 7 실시 형태에 따른 처리 유닛 및 처리 유체 공급원의 구성을 나타내는 도이다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 제 7 실시 형태에 따른 처리 유체 공급원(70E)은 린스액 공급계와, 유기 용제 공급계를 구비한다.
처리 유체 공급원(70E)은, 린스액 공급계로서, 린스액 공급원(141)과, 제 12 유량 조정부(142)와, 산성 재료 공급원(143)과, 제 13 유량 조정부(144)를 구비한다. 린스액 공급원(141)은 린스액으로서, 예를 들면 DIW를 저류한다. 제 12 유량 조정부(142)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 린스액 공급원(141)으로부터 공급되는 DIW의 유량을 조정한다. 산성 재료 공급원(143)은 산성 재료로서, 예를 들면 염산을 저류하는 탱크이다. 제 13 유량 조정부(144)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 산성 재료 공급원(143)으로부터 공급되는 염산의 유량을 조정한다.
또한, 처리 유체 공급원(70E)은, 유기 용제 공급계로서, 유기 용제 공급원(151)과, 제 14 유량 조정부(152)와, 산성 재료 공급원(153)과, 제 15 유량 조정부(154)와, 혼합 탱크(155)와, 캐리어 가스 공급원(156)과, 제 16 유량 조정부(157)와, 증발 유닛(158)을 구비한다.
유기 용제 공급원(151), 제 14 유량 조정부(152), 산성 재료 공급원(153), 제 15 유량 조정부(154) 및 혼합 탱크(155)의 구성은, 제 1 실시 형태에 따른 처리 유체 공급원(70)이 구비하는 유기 용제 공급원(105), 제 3 유량 조정부(106), 산성 재료 공급원(107), 제 4 유량 조정부(108) 및 혼합 탱크(109)와 동일하다. 따라서, 여기서의 설명은 생략한다.
캐리어 가스 공급원(156)은 캐리어 가스로서, 예를 들면 정해진 온도로 가열된 질소 가스(이하, '핫 N2 가스'라고 기재함)를 저류하는 탱크이다. 제 16 유량 조정부(157)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성되고, 캐리어 가스 공급원(156)으로부터 공급되는 핫 N2 가스의 유량을 조정한다. 증발 유닛(158)은 혼합 탱크(155) 및 캐리어 가스 공급원(156)에 접속되어, 혼합 탱크(155)로부터 공급되는 산첨가 IPA와 캐리어 가스 공급원(156)으로부터 공급되는 핫 N2 가스를 혼합함으로써, 산첨가 IPA의 증기(이하, 'IPA 증기'라고 기재함)를 생성한다.
또한, 제 7 실시 형태에 따른 처리 유닛(16E)은 챔버(91)와, 처리조(92)와, 제 1 공급부(93)와, 제 2 공급부(94)를 구비한다.
챔버(91)는 처리조(92)를 수용한다. 처리조(92)는 린스액을 저류한다. 제 1 공급부(93)는 린스액 공급원(141) 및 산성 재료 공급원(143)에 접속되어, 처리조(92)에 대하여 DIW와 염산을 공급한다. 따라서, 처리조(92)에는 린스액으로서, DIW에 의해 희석된 염산(이하, '희석 염산'이라고 기재함)이 저류된다.
제 2 공급부(94)는 증발 유닛(158)에 접속되어, 증발 유닛(158)에서 생성된 IPA 증기를 챔버(91) 내로 공급한다.
처리 유닛(16E)에서는 처리조(92)에서 린스 처리가 행해진 후, 처리조(92)의 상방에 있어서의 건조 처리 공간에서 IPA 증기를 이용한 건조 처리가 행해진다.
구체적으로, 복수의 웨이퍼(W)는 약액을 저류하는 약액조(도시하지 않음)에 침지됨으로써 처리된 후에, 처리 유닛(16E)의 챔버(91) 내로 반입된다. 이 후, 복수의 웨이퍼(W)는, 도시하지 않은 승강 기구에 의해 처리조(92)에 저류된 희석 염산에 침지된다.
여기서, 약액조 내에는, 웨이퍼(W)를 처리함으로써 웨이퍼(W)의 표면에 부착되어 있던 금속 불순물이 용해되고, 웨이퍼 처리를 거듭해 가면, 약액 중의 금속 불순물의 농도는 높아진다. 약액조로부터 꺼내진 웨이퍼(W)의 표면에는 약액이 부착되어 있으며, 이 약액 중에는 금속 불순물이 존재한다. 이 후, 처리조(92)에서의 린스 처리 중에, 약액 및 약액 중의 금속 불순물은 린스액에 의해 희석되지만, 이 희석되는 과도적인 상태로 웨이퍼(W)의 표면에 금속 불순물이 부착되는 것이 확인되고 있다.
따라서 처리 유닛(16E)에서는, 염산을 첨가한 DIW 즉 희석 염산이 린스액으로서 사용된다. 린스액에 혼입된 금속은, 린스액 중의 염산에 의해 이온화되어, 웨이퍼(W)에 부착되기 어려워진다. 따라서, 린스액에 혼입된 금속의 웨이퍼(W)에의 부착을 억제할 수 있다.
이어서, 린스 처리 후의 복수의 웨이퍼(W)는, 도시하지 않은 승강 기구에 의해 처리조(92)로부터 취출되고, 처리조(92) 상방의 건조 처리 위치에 배치된다. 이 후, 제 2 공급부(94)로부터 챔버(91) 내로 IPA 증기가 공급되어, 챔버(91) 내에 IPA 증기가 충만해 진다. IPA 증기는 상온의 웨이퍼(W)의 표면에 접촉함으로써 웨이퍼(W)의 표면에서 결로되어 웨이퍼(W)에 부착된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 잔류하는 린스액이 IPA로 치환된다. 그리고, 웨이퍼(W)에 부착된 IPA가 휘발됨으로써, 웨이퍼(W)가 건조된다.
제 7 실시 형태에 따른 처리 유닛(16E)에서는, 이러한 건조 처리에서 사용되는 IPA에 염산을 첨가함으로써, 건조 처리에서 IPA 중의 금속이 웨이퍼(W)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
(그 외의 실시 형태)
상술한 각 실시 형태에서는, 산성 재료로서 염산을 예로 들어 설명했지만, 산성 재료는 염산에 한정되지 않는다. 산성 재료는, 예를 들면 염산 이외의 무기산(황산 또는 초산 등)이어도 된다. 또한, 산성 재료는 카르본산 또는 술폰산이어도 된다. 또한, 산성 재료는 반드시 액체인 것을 요하지 않으며, 기체 또는 고체여도 된다.
또한, 유기 용제에 대해서도, 상술한 각 실시 형태에 있어서 예시한 것에 한정되지 않는다. 건조용 유기 용제로서는 IPA 등의 알코올류, HFO, HFC(하이드로 플루오르카본), HFE(하이드로 플루오르에테르) 및 PFC(퍼플루오르카본) 중 어느 하나의 단체 또는 이들을 적어도 하나 포함하는 혼합물을 이용할 수 있다. 또한, 치환용 유기 용제로서는 IPA 등의 알코올류, 혹은, HFO, HFC 또는 HFE와 알코올류와의 혼합물을 이용할 수 있다.
또한 상술한 각 실시 형태에서는, 기판 처리 시스템(1, 1D)에서 유기 용제와 산성 재료를 혼합하는 경우의 예에 대하여 설명했다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 미리 산성 재료가 첨가된 유기 용제를 저류하는 탱크를 유기 용제 공급원으로서 기판 처리 시스템(1, 1D)에 접속하고, 이러한 탱크로부터 각 처리 유닛에 대하여, 산성 재료가 첨가된 유기 용제를 공급하도록 해도 된다.
가일층의 효과 및 변형예는 당업자에 의해 용이하게 도출될 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 태양은 이상과 같이 나타내고 또한 기술한 특정의 상세 및 대표적인 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부한 특허 청구의 범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하지 않고 다양한 변경이 가능하다.
W : 웨이퍼
1 : 기판 처리 시스템
16 : 처리 유닛
70 : 처리 유체 공급원
105 : 유기 용제 공급원
107 : 산성 재료 공급원
109 : 혼합 탱크

Claims (11)

  1. 기판에 처리액을 공급하는 액 처리 공정과,
    유기 용제를 사용하여 상기 액 처리 공정 후의 상기 기판을 건조하는 건조 공정
    을 포함하고,
    상기 건조 공정에서 사용되는 유기 용제에, 상기 유기 용제 중의 금속을 이온화시키는 산성 재료로서 황산, 질산, 카르본산 및 술폰산 중 어느 하나의 상기 산성 재료가 첨가되는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액 처리 공정은,
    상기 기판에 약액을 공급하는 약액 공급 공정과,
    상기 약액 공급 공정 후의 상기 기판에 린스액을 공급하는 린스 공정
    을 포함하고,
    상기 건조 공정은,
    상기 린스 공정 후, 상기 유기 용제 및 상기 산성 재료를 상기 기판에 공급하는 유기 용제 공급 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액 처리 공정은,
    상기 기판에 약액을 공급하는 약액 공급 공정과,
    상기 약액 공급 공정 후의 상기 기판에 린스액을 공급하는 린스 공정
    을 포함하고,
    상기 건조 공정은,
    상기 린스 공정 후, 상기 린스액에 대하여 친화성을 가지는 치환용 유기 용제를 상기 기판에 공급하는 제 1 공급 공정과,
    상기 제 1 공급 공정 후, 상기 치환용 유기 용제에 대하여 친화성을 가지고 또한 상기 치환용 유기 용제보다 표면 장력이 작은 건조용 유기 용제를 상기 기판에 공급하는 제 2 공급 공정
    을 포함하고,
    상기 치환용 유기 용제 및 상기 건조용 유기 용제 중 적어도 하나에 상기 산성 재료가 첨가되는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  4. 기판에 처리액을 공급하는 액 처리 공정과,
    유기 용제를 사용하여 상기 액 처리 공정 후의 상기 기판을 건조하는 건조 공정
    을 포함하고,
    상기 건조 공정에서 사용되는 유기 용제에 염산, 황산, 질산, 카르본산 및 술폰산 중 어느 하나의 산성 재료가 첨가되고,
    상기 액 처리 공정은,
    상기 기판에 약액을 공급하는 약액 공급 공정과,
    상기 약액 공급 공정 후의 상기 기판에 린스액을 공급하는 린스 공정
    을 포함하고,
    상기 건조 공정은,
    상기 린스 공정 후, 상기 린스액에 대하여 친화성을 가지는 제 1 치환용 유기 용제를 상기 기판에 공급하는 제 1 공급 공정과,
    상기 제 1 공급 공정 후, 상기 제 1 치환용 유기 용제에 대하여 친화성을 가지고 또한 상기 유기 용제 및 상기 산성 재료를 포함한 산 첨가 발수화제를 상기 기판에 공급하는 제 2 공급 공정과,
    상기 제 2 공급 공정 후, 상기 산 첨가 발수화제에 대하여 친화성을 가지는 제 2 치환용 유기 용제를 상기 기판에 공급하는 제 3 공급 공정
    을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액 처리 공정은,
    상기 기판에 약액을 공급하는 약액 공급 공정과,
    상기 약액 공급 공정 후의 상기 기판에 린스액을 공급하는 린스 공정
    을 포함하고,
    상기 건조 공정은,
    상기 린스 공정 후, 상기 기판의 표면에 상기 산성 재료가 첨가된 상기 유기 용제의 액막을 형성하는 액막 형성 공정과,
    상기 액막 형성 공정 후, 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 상기 기판을 건조시키는 초임계 건조 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산성 재료는,
    상기 유기 용제에 첨가된 상태로 상기 기판에 공급되는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 기판에 처리액을 공급하는 액 처리 공정과,
    유기 용제를 사용하여 상기 액 처리 공정 후의 상기 기판을 건조하는 건조 공정
    을 포함하고,
    상기 기판 상에서 상기 건조 공정에서 사용되는 유기 용제에 염산, 황산, 질산, 카르본산 및 술폰산 중 어느 하나의 산성 재료가 첨가되는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 용제는,
    알코올류, HFO(하이드로 플루오르올레핀), HFC(하이드로 플루오르카본), HFE(하이드로 플루오르에테르) 및 PFC(퍼플루오르카본) 중 어느 하나의 단체 또는 이들을 적어도 하나 포함하는 혼합물인 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 용제에 대한 상기 산성 재료의 첨가량은
    1 mg/L 이상 10000 mg/L 이하인 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
    상기 기판에 유기 용제와, 상기 유기 용제 중의 금속을 이온화시키는 산성 재료로서 황산, 질산, 카르본산 및 술폰산 중 어느 하나의 상기 산성 재료를 공급하는 유기 용제 공급부
    를 구비하고,
    상기 처리액 공급부를 이용하여 상기 기판에 상기 처리액을 공급하는 액 처리를 실행한 후, 상기 유기 용제 공급부를 이용하여 상기 액 처리 후의 상기 기판을 건조하는 건조 처리를 실행하는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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