KR102585601B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 기판의 표면 주연부에서의 패턴 도괴를 개선한다.
[해결 수단] 이 발명은, 기판의 표면 중앙부를 향하여 제1 기체를 토출하여 제1 기체를 응고체 전체를 경유하여 기판의 주변에 유통시켜 응고체 전체를 승화시키는 제1 승화 공정과, 기판의 표면 주연부를 향하여 제2 기체를 토출하여 제2 기체를 응고체 중 표면 주연부 상의 주연 영역을 경유하여 기판의 주변에 유통시켜 주연 영역을 승화시키는 제2 승화 공정을 구비하고, 제2 승화 공정의 개시가 제1 승화 공정보다 빠르거나, 및/또는, 제2 기체의 유량이 제1 기체의 유량보다 많다는 특징을 갖고 있다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

이 발명은, 기판을 건조시키는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 기판에는, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 유기 EL(electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등이 포함된다.

반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 전자 부품의 제조 공정에 있어서는, 기판의 표면에 성막이나 에칭 등의 처리를 반복해 실시하여 패턴을 형성하는 공정이 포함된다. 또, 이 패턴 형성 후에 있어서, 약액에 의한 세정 처리, 린스액에 의한 린스 처리 및 건조 처리 등이 이 순서로 행해지는데, 패턴의 미세화에 수반하여 건조 처리의 중요성이 특히 높아져 있다. 즉, 건조 처리에 있어서 패턴 도괴의 발생을 억제 또는 방지하는 기술이 중요해지고 있다. 그래서, 예를 들면 일본국 특허공개 2020-4948호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 액체를 거치지 않고 기체로 변화하는 승화성 물질을 이용하여 기판을 건조시키는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치가 제안되고 있다.

일본국 특허공개 2020-4948호 공보에 기재된 기판 처리 기술에서는, 장뇌 등의 승화성 물질과 당해 승화성 물질과 서로 용해되는 용매를 포함하는 용액이 건조 전처리액으로서 준비된다. 건조 전처리액은, 패턴이 형성된 기판의 표면에 공급된다. 기판의 표면 상의 건조 전처리액으로부터 용매를 기화시킴으로써, 승화성 물질로 이루어지는 고체막(본 발명의 「응고체」의 일례에 상당)이 기판의 표면 전체에 형성된다. 그 후에, 승화에 의해 고체막이 기판의 표면으로부터 제거된다.

종래 기술에서는, 고체막의 승화는 기판의 표면 중앙부를 향하여 토출되는 질소 가스에 의해 행하고 있다. 보다 상세하게는, 기판의 표면 중앙부의 상방에 노즐이 배치된다. 그리고, 당해 노즐로부터 질소 가스가 기판의 표면 중앙부를 향하여 토출된다. 질소 가스는 우선 고체막의 중앙 영역에 공급되고, 또한 고체막을 따라 방사상으로 흘러, 기판의 주변에 유통한다. 이러한 질소 가스의 유통과 병행하여, 고체막의 중앙 영역으로부터 주연 영역으로 승화성 물질의 기화가 진행된다. 이 때문에, 나중에 도 8을 참조하면서 상술하는데, 고체막의 주연 영역의 상방 분위기에 중앙 영역으로부터 승화한 승화성 물질이 질소 가스와 함께 흘러든다. 따라서, 당해 상방 분위기에서의 승화성 물질(기체)의 농도가 높아져, 고체막의 주연 영역에서의 승화가 억제되는 경우가 있었다. 그 결과, 종래 기술에는, 기판의 표면 주연부에 있어서 패턴 도괴가 발생하는 경우가 있었다.

이 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 승화성 물질의 승화를 이용하여 기판을 건조시키는 기판 처리 기술에 있어서, 기판의 표면 주연부에서의 패턴 도괴를 개선하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 한 양태는, 액체를 거치지 않고 기체로 변화하는 승화성 물질을 포함하는 응고체가 표면 전체에 형성된 기판으로부터 응고체를 승화시켜 기판을 건조시키는 기판 처리 방법으로서, 기판의 표면 중앙부를 향하여 제1 기체를 토출하여 제1 기체를 응고체 전체를 경유하여 기판의 주변에 유통시켜 응고체 전체를 승화시키는 제1 승화 공정과, 기판의 표면 주연부를 향하여 제2 기체를 토출하여 제2 기체를 응고체 중 표면 주연부 상의 주연 영역을 경유하여 기판의 주변에 유통시켜 주연 영역을 승화시키는 제2 승화 공정을 구비하고, 제2 승화 공정의 개시가 제1 승화 공정보다 빠르거나, 및/또는 제2 기체의 유량이 제1 기체의 유량보다 많은 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명의 다른 양태는, 액체를 거치지 않고 기체로 변화하는 승화성 물질을 포함하는 응고체가 표면 전체에 형성된 기판으로부터 응고체를 승화시켜 기판을 건조시키는 기판 처리 장치로서, 기판의 표면 중앙부를 향하여 제1 기체를 토출하는 제1 토출부와, 기판의 표면 주연부를 향하여 제2 기체를 토출하는 제2 토출부와, 제1 토출부로부터 제1 기체를 토출시켜 제1 기체를 응고체 전체를 경유하여 기판의 주변에 유통시켜 응고체 전체를 승화시키고, 제2 토출부로부터 제2 기체를 토출시켜 제2 기체를 응고체 중 표면 주연부 상의 주연 영역을 경유하여 기판의 주변에 유통시켜 주연 영역을 승화시키는 제어부를 구비하고, 제어부는, 제2 기체의 토출 개시를 제1 기체의 토출 개시보다 앞당기는 토출 타이밍 제어 및 제2 기체의 유량을 제1 기체의 유량보다 많게 하는 유량 제어 중 적어도 한쪽을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 발명에서는, 응고체의 주연 영역에 대해 제1 기체에 앞서 제2 기체가 부여되거나, 또는 응고체 중 주연 영역에 다량의 제2 기체가 부여된다. 이 때문에, 응고체의 주연 영역에 있어서의 승화가 촉진된다. 그 결과, 기판의 표면 주연부에 있어서의 패턴 도괴를 효과적으로 개선할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태를 장비하는 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 기판 처리 시스템의 측면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태에 상당하는 처리 유닛의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는, 처리 유닛을 제어하는 제어계의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는, 대향 부재가 대향 위치에 위치했을 때의 스핀 베이스, 기판 및 대향 부재의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6a는, 대향 부재 및 중심축 노즐의 부분 단면도이다.
도 6b는, 중심축 노즐의 하단부 근방을 하방에서 본 모식도이다.
도 7은, 처리 유닛에 있어서 실행되는 기판 처리의 내용을 나타내는 플로차트이다.
도 8은, 종래 기술에 있어서 실행되는 승화 처리를 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서 실행되는 승화 처리를 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서 실행되는 승화 처리를 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서 실행되는 승화 처리를 나타내는 도면이다.
도 12는, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제4 실시 형태에 상당하는 처리 유닛의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은, 도 12에 나타내는 장치의 평면도이다.
도 14a는, 가스 노즐의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 14b는, 가스 노즐을 연직 하방에서 본 도면이다.
도 15는, 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서 실행되는 승화 처리를 나타내는 도면이다.
도 16은, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제5 실시 형태에 상당하는 처리 유닛의 구성을 나타내는 도면이다.
도 17은, 도 16에 나타내는 장치의 평면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태를 장비하는 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 평면도이다. 또, 도 2는 도 1에 나타내는 기판 처리 시스템의 측면도이다. 이러한 도면은 기판 처리 시스템(100)의 외관을 나타내는 것은 아니며, 기판 처리 시스템(100)의 외벽 패널이나 그 외의 일부 구성을 제외함으로써 그 내부 구조를 알기 쉽게 나타낸 모식도이다. 이 기판 처리 시스템(100)은, 예를 들면 클린룸 내에 설치되고, 한쪽 주면에만 회로 패턴 등(이하 「패턴」이라고 칭한다)이 형성된 기판(W)을 한장씩 처리하는 매엽식 장치이다. 그리고, 기판 처리 시스템(100)에 장비되는 처리 유닛(1)에 있어서 본 발명에 따른 기판 처리 방법이 실행된다. 본 명세서에서는, 기판의 양 주면 중 패턴(나중에 설명하는 도 6a 중 부호 PT 참조)이 형성되어 있는 패턴 형성면(한쪽 주면)을 「표면」이라고 칭하고, 그 반대측의 패턴이 형성되어 있지 않은 다른 쪽 주면을 「이면」이라고 칭한다. 또, 하방을 향해진 면을 「하면」이라고 칭하고, 상방을 향해진 면을 「상면」이라고 칭한다. 또, 본 명세서에 있어서 「패턴 형성면」이란, 기판에 있어서, 임의의 영역에 요철 패턴 형성되어 있는 면을 의미한다.

여기서, 본 실시 형태에 있어서의 「기판」으로서는, 반도체 웨이퍼, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판 등의 각종 기판을 적용 가능하다. 이하에서는 주로 반도체 웨이퍼의 처리에 이용되는 기판 처리 장치를 예로 취하여 도면을 참조하여 설명하는데, 위에 예시한 각종의 기판의 처리에도 동일하게 적용 가능하다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(100)은, 기판(W)에 대해 처리를 실시하는 기판 처리부(110)와, 이 기판 처리부(110)에 결합된 인덱서부(120)를 구비하고 있다. 인덱서부(120)는, 기판(W)을 수용하기 위한 용기(C)(복수의 기판(W)을 밀폐한 상태에서 수용하는 FOUP(Front Opening Unified Pod), SMIF(Standard Mechanical Interface) 포드, OC(Open Cassette) 등)를 복수 개 유지할 수 있는 용기 유지부(121)를 갖고 있다. 또, 인덱서부(120)는, 용기 유지부(121)에 유지된 용기(C)에 액세스하여, 미처리의 기판(W)을 용기(C)로부터 꺼내거나, 처리가 끝난 기판(W)을 용기(C)에 수납하거나 하기 위한 인덱서 로봇(122)을 구비하고 있다. 각 용기(C)에는, 복수 장의 기판(W)이 거의 수평인 자세로 수용되어 있다.

인덱서 로봇(122)은, 장치 하우징에 고정된 베이스부(122a)와, 베이스부(122a)에 대해 연직축 둘레로 회동 가능하게 설치된 다관절 아암(122b)과, 다관절 아암(122b)의 선단에 장착된 핸드(122c)를 구비한다. 핸드(122c)는 그 상면에 기판(W)을 재치(載置)하여 유지할 수 있는 구조로 되어 있다. 이러한 다관절 아암 및 기판 유지용 핸드를 갖는 인덱서 로봇은 공지이므로 상세한 설명을 생략한다.

기판 처리부(110)는, 인덱서 로봇(122)이 기판(W)을 재치하는 재치대(112)와, 평면에서 봤을 때 거의 중앙에 배치된 기판 반송 로봇(111)과, 이 기판 반송 로봇(111)을 둘러싸도록 배치된 복수의 처리 유닛(1)을 구비하고 있다. 구체적으로는, 기판 반송 로봇(111)이 배치된 공간에 면하여 복수의(이 예에서는 8개의) 처리 유닛(1)이 배치되어 있다. 이들 처리 유닛(1)에 대해 기판 반송 로봇(111)은 재치대(112)에 랜덤으로 액세스하여, 재치대(112)와의 사이에서 기판(W)을 수도(受渡)한다. 한편, 각 처리 유닛(1)은 기판(W)에 대해 소정의 처리를 실행한다. 본 실시 형태에서는, 이들 처리 유닛(1)은 동일한 기능을 갖고 있다. 이 때문에, 복수 기판(W)의 병렬 처리가 가능하게 되어 있다. 또한, 기판 반송 로봇(111)은 인덱서 로봇(122)으로부터 기판(W)을 직접 수도하는 것이 가능하면, 꼭 재치대(112)는 필요 없다. 각 처리 유닛(1)으로서는, 이하에 설명하는 처리 유닛(1A~1C) 등을 이용할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태에 상당하는 처리 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 또, 도 4는 처리 유닛을 제어하는 제어계의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 각 처리 유닛(1A)에 대해 제어부(4)를 설치하고 있는데, 1대의 제어부에 의해 복수의 처리 유닛(1A)을 제어하도록 구성해도 된다. 또, 기판 처리 시스템(100) 전체를 제어하는 제어 유닛(도시 생략)에 의해 처리 유닛(1A)을 제어하도록 구성해도 된다.

처리 유닛(1A)은, 내부 공간(21)을 갖는 챔버(20)와, 챔버(20)의 내부 공간(21)에 수용되어 기판(W)을 유지하는 스핀 척(30)을 구비하고 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 챔버(20)의 측면에 셔터(23)가 설치되어 있다. 셔터(23)에는 셔터 개폐 기구(22)(도 4)가 접속되어 있으며, 제어부(4)로부터의 개폐 지령에 따라 셔터(23)를 개폐시킨다. 보다 구체적으로는, 처리 유닛(1A)에서는, 미처리의 기판(W)을 챔버(20)에 반입할 때에 셔터 개폐 기구(22)는 셔터(23)를 열고, 기판 반송 로봇(111)의 핸드에 의해 미처리의 기판(W)이 페이스 업 자세로 스핀 척(30)에 반입된다. 즉, 기판(W)은 표면(Wf)을 상방을 향한 상태에서 스핀 척(30) 상에 재치된다. 그리고, 당해 기판 반입 후에 기판 반송 로봇(111)의 핸드가 챔버(20)로부터 퇴피하면, 셔터 개폐 기구(22)는 셔터(23)를 닫는다. 그리고, 챔버(20)의 내부 공간(21) 내에서 후술과 같이 약액, DIW(탈이온수), IPA(이소프로필알코올) 처리액, 건조 전처리액 및 질소 가스가 기판(W)의 표면(Wf)에 공급되어 원하는 기판 처리가 상온 환경 하에서 실행된다. 또, 기판 처리의 종료 후에 있어서는, 셔터 개폐 기구(22)가 셔터(23)를 다시 열고, 기판 반송 로봇(111)의 핸드가 처리가 끝난 기판(W)을 스핀 척(30)으로부터 반출한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 챔버(20)의 내부 공간(21)이 상온 환경으로 유지되면서 기판 처리를 행하는 처리 공간으로서 기능한다. 또한, 본 명세서에 있어서 「상온」이란, 5℃~35℃의 온도 범위에 있는 것을 의미한다.

스핀 척(30)은 복수의 척 핀(31)을 갖는다. 스핀 척(30)에서는, 복수의 척 핀(31)은 원반 형상의 스핀 베이스(32)의 상면의 주연부에 설치되어 있다. 이 실시 형태에서는, 척 핀(31)은 스핀 베이스(32)의 둘레 방향으로 적당한 간격(예를 들면 등간격)을 두고 배치되어, 기판(W)의 주연부를 파지(把持)한다. 이에 의해, 스핀 척(30)에 의해 기판(W)은 유지된다.

스핀 베이스(32)에는 회전축(33)이 연결되어 있다. 이 회전축(33)은 스핀 척(30)에 의해 지지된 기판(W)의 표면 중심으로부터 연장되는 면법선과 평행한 회전축선(AX1) 둘레로 회전 가능하게 설치되어 있다. 회전축(33)은 모터 등을 포함하는 기판 회전 구동 기구(34)에 연결된다. 이 때문에, 스핀 척(30)에 재치된 기판(W)을 척 핀(31)에 의해 유지한 상태에서 제어부(4)로부터의 회전 지령에 따라 기판 회전 구동 기구(34)의 모터가 작동하면, 기판(W)은 상기 회전 지령에 대응하는 회전 속도로 회전축선(AX1) 둘레로 회전한다. 또, 이와 같이 기판(W)을 회전시킨 상태에서, 제어부(4)로부터의 공급 지령에 따라 대향 부재(50)를 연직 방향으로 삽입통과하는 중심축 노즐(60)로부터 약액, IPA 처리액, DIW, 건조 전처리액 및 질소 가스가 기판(W)의 표면(Wf)에 공급된다.

도 5는, 대향 부재가 대향 위치에 위치했을 때의 스핀 베이스, 기판 및 대향 부재의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다. 대향 부재(50)는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 스핀 척(30)에 따라 회전하는 종동형의 대향 부재이다. 즉, 대향 부재(50)는, 기판 처리 중에 있어서, 대향 부재(50)가 스핀 척(30)에 일체 회전 가능하게 지지된다. 이것을 가능하게 하기 위해, 대향 부재(50)는, 대향판(51)과, 대향판(51)에 동반 승강 가능하게 설치된 결합 부재(52)와, 결합 부재(52)와 결합하여 대향판(51)을 상방으로부터 지지하기 위한 지지부(53)를 갖고 있다.

대향판(51)은 기판(W)의 지름보다 큰 원판 형상이며, 기판(W)을 연직 상방으로부터 덮는 캡 형상을 갖고 있다. 보다 상세하게는, 대향판(51)은, 수평인 자세로 유지된 원판부(511)와, 원판부(511)의 외주부로부터 하방으로 연장되는 원통부(512)를 갖고 있다. 대향판(51)의 내면(513)은 하향으로 오목한 컵면으로 되어 있다. 내면(513)은 기판 대향면(513a), 중앙 경사면(513b) 및 내주면(513c)을 갖고 있다.

기판 대향면(513a)은 원판부(511)의 하면에 상당하고 있다. 보다 구체적으로는, 기판 대향면(513a)은 기판(W)의 상면과 평행한 평탄면으로 마무리되고, 기판(W)의 표면(Wf)에 대향하고 있다.

또, 중앙 경사면(513b)은 기판 대향면(513a)에 둘러싸인 경사면을 갖고 있다. 보다 구체적으로는, 중앙 경사면(513b)은, 기판 대향면(513a)으로부터 비스듬히 위로 회전축선(AX1)에 연장되는 환상의 중앙 경사부를 갖고 있으며, 다음과 같은 특징을 갖고 있다. 중앙 경사부는, 회전축선(AX1)에 대한 경사각이 일정한 완사면(緩斜面)을 갖고 있다. 중앙 경사부의 단면은 하향으로 열려 있다. 중앙 경사면(513b)의 내경은 중앙 경사면(513b)의 하단에 가까워짐에 따라 증가하고 있다. 중앙 경사면(513b)의 하단은 기판 대향면(513a)과 연결되어 있다. 이 때문에, 대향 부재(50)가 대향 위치에 있는 상태에서 중심축 노즐(60)의 하단부는 중앙 경사면(513b)에 둘러싸이면서 하방으로 노출된다(나중에 설명하는 도 6a 및 도 6b 참조).

또한, 내주면(513c)이 원통부(512)의 내측면에 상당하고 있다. 보다 구체적으로는, 내주면(513c)은, 기판 대향면(513a)으로부터 비스듬히 아래로 외측으로 연장되는 환상의 내경사부를 갖고 있으며, 다음과 같은 특징을 갖고 있다. 내경사부는, 회전축선(AX1)에 대한 경사각이 연속적으로 변화하는 원호 형상의 단면을 갖고 있다. 내경사부의 단면은 하향으로 열려 있다. 내주면(513c)의 내경은 내주면(513c)의 하단에 가까워짐에 따라 증가하고 있다. 내주면(513c)의 하단은 스핀 베이스(32)의 외경보다 큰 내경을 갖고 있다. 이 때문에, 도 3의 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 대향 부재(50)가 대향 위치에 있는 상태에서 기판(W)의 외주단 및 스핀 베이스(32)의 외주면(외주단)(32b)과 대향한다.

대향판(51)은, 기판 대향면(513a)에 설치되고 제1의 결합 부재(35)에 결합하기 위한 복수의 제2의 결합 부재(514)를 추가로 갖고 있다. 기판 대향면(513a)의 중앙부에는, 대향 부재(50)를 상하로 관통하는 관통 구멍(515)이 형성되어 있다. 관통 구멍(515)은, 원통 형상의 내주면에 의해 구획되어 있다. 제2의 결합 부재(514)는, 제1의 결합 부재(35)와 동수, 제1의 결합 부재(35)와 1대 1 대응으로 설치되어 있다. 또한, 제1의 결합 부재(35) 및 제2의 결합 부재(514)의 구성은 종래로부터 주지이다. 예를 들면 일본국 특허공개 2019-57599호에 기재된 구성을 본 실시 형태의 결합 부재(35, 514)로서 이용할 수 있다. 제1의 결합 부재(35)와 제2의 결합 부재(514)가 결합함으로써, 당해 결합체를 통해 대향 부재(50)는 스핀 베이스(32)에 지지된다. 그리고, 모터의 작동에 의해 스핀 베이스(32)가 회전하면, 그것과 일체적으로 대향 부재(50)가 회전축선(AX1) 둘레로 회전한다.

결합 부재(52)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 대향판(51)의 상면에 있어서, 관통 구멍(515)의 주위를 포위하는 원통부(521)와, 원통부(521)의 상단으로부터 경방향 외측으로 넓어지는 플랜지부(522)를 갖고 있다. 플랜지부(522)는, 지지부(53)의 한 구성 부품인 플랜지 지지부(531)보다 상방에 위치하고 있으며, 플랜지부(522)의 외주는 플랜지 지지부(531)의 내주보다 대경으로 되어 있다.

지지부(53)는, 수평인 플랜지 지지부(531)와, 대략 원판 형상의 지지부 본체(532)와, 플랜지 지지부(531)와 지지부 본체(532)를 접속하는 접속부(533)를 갖고 있다. 그리고, 지지부(53) 및 대향판(51)의 내부 공간을 삽입통과하도록 중심축 노즐(60)이, 대향판(51) 및 기판(W)의 중심을 통과하는 연직인 축선, 즉, 회전축선(AX1)을 따라 상하 방향으로 연장되어 있다. 또, 중심축 노즐(60)은 지지부(53)와 함께 대향판 승강 구동 기구(56)에 의해 승강한다. 예를 들면 도 3의 실선으로 나타내는 바와 같이 중심축 노즐(60) 및 대향 부재(50)가 기판(W)으로부터 연직 상방으로 떨어진 퇴피 위치에 위치 결정되어 있을 때, 중심축 노즐(60)의 선단부는 스핀 척(30)에 유지된 기판(W)의 표면(Wf)으로부터 상방으로 이격하고 있다. 그리고, 제어부(4)로부터의 하강 지령에 따라 대향판 승강 구동 기구(56)가 중심축 노즐(60) 및 지지부(53)를 하방으로 강하시켜, 도 3의 일점쇄선이나 도 5에 나타내는 바와 같이, 대향 부재(50)를 대향 위치에 위치 결정한다. 이에 의해, 대향 부재(50)의 대향판(51)이 기판(W)의 표면(Wf)에 근접한다. 그 결과, 기판 대향면(제1 대향면)(513a), 내주면(제2 대향면)(513c) 및 스핀 베이스(32)의 외주면(외주단)(32b)에 의해, 스핀 척(30)에 유지된 기판(W)을 둘러싸는, 반(半)밀폐형 공간(SP)이 형성된다. 그리고, 기판(W)을 반밀폐형 공간(SP)에 가두어 주변 분위기로부터 차단한 채로, 도 6a 및 도 6b에 나타내는 바와 같이, 중심축 노즐(60)로부터 약액, IPA 처리액, DIW, 건조 전처리액 및 질소 가스가 당해 기판(W)의 표면(Wf)에 공급된다.

도 6a는 대향 부재 및 중심축 노즐의 부분 단면도이다. 도 6b는 중심축 노즐의 하단부 근방을 하방에서 본 모식도이다. 도 6a에 있어서의 점선 영역은 기판(W)의 표면(Wf)의 부분 확대도이며, 표면(Wf)에 형성된 패턴(PT)의 일례가 도시되어 있다. 중심축 노즐(60)은 회전축선(AX1)을 따라 상하 방향으로 연장되어 설치된 노즐 본체(61)를 갖고 있다. 이 노즐 본체(61)의 중앙부에는, 노즐 본체(61)의 상단면으로부터 하단면으로 관통하여 5개의 중앙 배관부(도시 생략)가 설치되어 있다. 그들 5개의 중앙 배관부의 하단면측 개구는 각각 약액 토출구(62a), DIW 토출구(63a), IPA 토출구(64a), 건조 전처리액 토출구(65a) 및 중앙 가스 토출구(66a)로서 기능한다.

약액 토출구(62a)를 갖는 중앙 배관부는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배관(62b)을 통해 약액 공급부(도시 생략)와 접속되어 있다. 이 배관(62b)에는, 밸브(62c)가 끼워 설치되어 있다. 이 때문에, 제어부(4)로부터의 개폐 지령에 따라 밸브(62c)가 열리면, 약액이 배관(62b)을 통해 중심축 노즐(60)에 공급되고, 약액 토출구(62a)로부터 기판(W)의 표면 중앙부를 향하여 토출된다. 본 실시 형태에서는, 약액은 기판(W)의 표면(Wf)을 세정하는 기능을 갖고 있으면 되고, 예를 들면 황산, 질산, 염산, 불산, 인산, 아세트산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산(예를 들면 구연산, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들면, TMAH：테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 계면활성제, 및 부식 방지제 중 적어도 1개를 포함하는 액이어도 되고, 이 이외의 액체이어도 된다.

DIW 토출구(63a)를 갖는 중앙 배관부는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배관(63b)을 통해 DIW 공급부(도시 생략)와 접속되어 있다. 이 배관(63b)에는, 밸브(63c)가 끼워 설치되어 있다. 이 때문에, 제어부(4)로부터의 개폐 지령에 따라 밸브(63c)가 열리면, DIW가 배관(63b)을 통해 중심축 노즐(60)에 공급되어, DIW 토출구(63a)로부터 기판(W)의 표면 중앙부를 향하여 토출된다. 본 실시 형태에서는, 나중에 설명하는 바와 같이 약액 처리 후의 기판(W)의 표면(Wf)에 대해 린스 처리를 행하는 린스액으로서 DIW가 이용되는데, 그 외의 린스액을 이용해도 된다. 예를 들면 탄산수, 전해이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도(예를 들면, 10~100ppm 정도)의 염산수 중 어느 하나를 린스액으로서 이용해도 된다.

IPA 토출구(64a)를 갖는 중앙 배관부는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배관(64b)을 통해 IPA 처리액 공급부(도시 생략)와 접속되어 있다. 이 배관(64b)에는, 밸브(64c)가 끼워 설치되어 있다. 이 때문에, 제어부(4)로부터의 개폐 지령에 따라 밸브(64c)가 열리면, IPA 처리액이 배관(64b)을 통해 중심축 노즐(60)에 공급되어, IPA 토출구(64a)로부터 기판(W)의 표면 중앙부를 향하여 토출된다. 본 실시 형태에서는, 린스 처리 후에 기판(W)의 표면(Wf)에 부착되는 린스액(DIW)과 치환하는 치환액으로서, IPA 처리액이 이용되는데, 그 외의 액체를 이용해도 된다. 보다 상세하게는, 린스액과 건조 전처리액의 양쪽 모두와 서로 용해되는 액체를 치환액으로서 이용할 수 있다. 예를 들면 HFE(하이드로플루오로에테르)나 IPA와 HFE의 혼합액이어도 되고, IPA 및 HFE 중 적어도 한쪽과 이들 이외의 성분을 포함하고 있어도 된다.

건조 전처리액 토출구(65a)를 갖는 중앙 배관부는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배관(65b)을 통해 건조 전처리액 공급부(도시 생략)와 접속되어 있다. 이 배관(65b)에는, 밸브(65c)가 끼워 설치되어 있다. 이 때문에, 제어부(4)로부터의 개폐 지령에 따라 밸브(65c)가 열리면, 건조 전처리액이 배관(65b)을 통해 중심축 노즐(60)에 공급되어, 건조 전처리액 토출구(65a)로부터 기판(W)의 표면 중앙부를 향하여 토출된다. 본 실시 형태에서는, 건조 전처리액으로서, 용질에 상당하는 승화성 물질과, 승화성 물질과 서로 용해되는 용매를 포함하는 용액을 이용하고 있다. 여기서, 승화성 물질은, 상온(실온과 동의) 또는 상압(처리 유닛(1A) 내의 압력, 예를 들면 1기압 또는 그 근방의 값)에서 액체를 거치지 않고 고체에서 기체로 변화하는 물질이어도 된다. 용매는, 이러한 물질이어도 되고, 이 이외의 물질이어도 된다. 즉, 건조 전처리액은, 상온 또는 상압에서 액체를 거치지 않고 고체에서 기체로 변화하는 2종류 이상의 물질을 포함하고 있어도 된다.

승화성 물질은, 예를 들면, 2-메틸-2-프로판올(별명：tert-부틸알코올, t-부틸알코올, Tertiary 부틸알코올)이나 시클로헥산올 등의 알코올류, 불화탄화수소 화합물, 1,3,5-트리옥산(별명：메타포름알데히드), 장뇌(별명：캠퍼), 나프탈렌, 요오드, 시클로헥사논옥심, 및 시클로헥산 중 어느 하나이어도 되고, 이들 이외의 물질이어도 된다.

용매는, 예를 들면, 순수, IPA, HFE, 아세톤, PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트), PGEE(프로필렌글리콜모노에틸에테르, 1-에톡시-2-프로판올), 에틸렌글리콜, 및 하이드로플루오로카본(hydrofluorocarbon)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이어도 된다.

중앙 가스 토출구(66a)를 갖는 중앙 배관부는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배관(66b)을 통해 질소 가스 공급부(도시 생략)와 접속되어 있다. 이 배관(66b)에는, 밸브(66c)가 끼워 설치되어 있다. 이 때문에, 제어부(4)로부터의 개폐 지령에 따라 밸브(66c)가 열리면, 질소 가스가 배관(66b)을 통해 중심축 노즐(60)에 공급되어, 도 6a 중 일점쇄선 화살표로 나타내는 바와 같이, 중앙 가스 토출구(66a)로부터 기판(W)의 표면 중앙부를 향하여 토출된다. 이와 같이 본 실시 형태에서는, 중앙 가스 토출구(66a)가 본 발명의 「제1 토출부」의 일례에 상당하고 있다. 또, 중앙 가스 토출구(66a)로부터 토출되는 질소 가스가 본 발명의 「제1 기체」의 일례에 상당하고 있으며, 이하에 있어서는 적절히 「수직 N2」라고 칭한다.

이와 같이 5개의 토출구(62a~66a)가 형성된 하단면(61a)은, 도 3의 실선으로 나타내는 바와 같이, 비(非)차단 상태에서 기판 대향면(513a) 및 중앙 경사면(513b)보다 상방측으로 후퇴한다. 한편, 차단 상태에서는, 도 6a 및 도 6b에 나타내는 바와 같이, 하단면(61a)은 기판 대향면(513a)과 상하 방향에 있어서 동일한 높이에 위치하고, 노즐 본체(61)의 하단부(61b)는 중앙 경사면(513b)에 둘러싸인 상태로 관통 구멍(515)으로부터 하방으로 노출된다.

이 하단부(61b)의 측면에는, 회전축선(AX1)을 중심으로 하여 대략 등각도 간격으로 6개의 주연 가스 토출구(67)가 형성되어 있다. 이들 주연 가스 토출구(67)에는, 노즐 본체(61)의 측면으로부터 노즐 본체(61)의 상단면으로 연장되는 주연 배관부(68)가 접속되어 있다. 주연 배관부(68)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배관(68b)을 통해 질소 가스 공급부(도시 생략)와 접속되어 있다. 이 배관(68b)에는, 밸브(68c)가 끼워 설치되어 있다. 이 때문에, 제어부(4)로부터의 개폐 지령에 따라 밸브(68c)가 열리면, 질소 가스가 배관(68b)을 통해 중심축 노즐(60)에 공급되어, 주연 가스 토출구(67)로부터 회전축선(AX1)을 중심으로 대략 수평 방향으로 토출된다. 이와 같이 본 실시 형태에서는, 주연 가스 토출구(67)가 본 발명의 「제2 토출부」의 일례에 상당하고 있다. 또, 주연 가스 토출구(67)로부터 토출되는 질소 가스가 본 발명의 「제2 기체」의 일례에 상당하고 있으며, 수직 N2와 구별하기 위해, 이하에 있어서 적절히 「수평 N2」라고 칭한다. 이 수평 N2는, 도 6a 중 점선 화살표로 나타내는 바와 같이, 중앙 경사면(513b) 및 기판 대향면(513a)을 따라 기판(W)의 표면 주연부를 향하여 안내된다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에서는, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 기판(W)으로의 질소 가스의 공급 양태로서,

·기판(W)의 표면 중앙부를 경유하여 기판(W)의 표면 주연부에 공급하는 제1 공급 양태(같은 도면 중 일점쇄선 화살표)와,

·기판(W)의 표면 중앙부를 경유하지 않고 기판(W)의 표면 주연부에 공급하는 제2 공급 양태(같은 도면 중 점선 화살표)

가 존재한다. 그리고, 제어부(4)가 밸브(66c, 68c)의 개폐를 제어함으로써, 질소 가스의 공급을 정지하는 모드와, 제1 공급 양태만을 실행하는 모드와, 제2 공급 양태만을 실행하는 모드와, 제1 공급 양태 및 제2 공급 양태를 동시에 실행하는 모드가 선택적으로 전환된다. 또, 같은 도면에 대한 도시를 생략하고 있는데, 제어부(4)로부터의 지령에 따라 제1 공급 양태 및 제2 공급 양태로 공급하는 질소 가스의 유량을 각각 독립적으로 가변 제어 가능하게 되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 질소 가스를 본 발명의 「불활성 가스」로서 이용하고 있는데, 이 이외에, 제습된 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 이용해도 된다.

처리 유닛(1A)에서는, 스핀 척(30)을 둘러싸도록, 배기통(70)이 설치되어 있다. 또, 스핀 척(30)과 배기통(70) 사이에 배치된 복수의 컵(72)과, 기판(W)의 주위에 비산한 약액, 린스액(DIW), IPA 처리액, 건조 전처리액을 받아내는 복수의 가드(73)가 설치되어 있다. 또, 가드(73)에 대해 가드 승강 구동 기구(71)가 연결되어 있다. 가드 승강 구동 기구(71)는 제어부(4)로부터의 승강 지령에 따라 가드(73)를 독립적으로 승강한다. 또한, 배기통(70)에는, 배기 기구(74)가 배관(75)을 통해 접속되어 있다. 이 배기 기구(74)는, 챔버(20)의 내(內)바닥면, 배기통(70) 및 가드(73)로 둘러싸인 공간을 배기한다.

또한, 처리 유닛(1A)에서는, 3개의 유량계(81~83)가 설치되어, 장치 각 부에 있어서의 기체 성분의 유량을 감시하고 있다. 보다 구체적으로는, 반밀폐형 공간(SP)을 면하도록 제1 유량계(81)가 원판부(511)에 장착되어 있다. 제1 유량계(81)는 공간(SP) 내에서의 기체 성분의 유량을 계측하여, 그 계측 결과를 제어부(4)에 출력한다. 스핀 척(30)의 주변 공간을 면하도록 제2 유량계(82)가 스핀 척(30)에 장착되어 있다. 제2 유량계(82)는 스핀 척(30)의 주변 분위기에 있어서의 기체 성분의 유량을 계측하여, 그 계측 결과를 제어부(4)에 출력한다. 배기통(70)으로부터 배기 기구(74)로 연장되는 배관(75)에 제1 유량계(81)가 장착되어 있다. 제3 유량계(83)는 상기 배관(75)을 흐르는 기체 성분의 유량을 계측하여, 그 계측 결과를 제어부(4)에 출력한다.

제어부(4)는, CPU 등의 연산 유닛, 고정 메모리 디바이스, 하드 디스크 드라이브 등의 기억 유닛, 및 입출력 유닛을 갖고 있다. 기억 유닛에는, 연산 유닛이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다. 그리고, 제어부(4)는, 상기 프로그램에 따라 장치 각 부를 제어함으로써, 도 7에 나타내는 기판 처리를 실행한다. 특히, 제어부(4)는, 이하에 설명하는 바와 같이, 승화 처리에 있어서 수평 N2의 토출 개시를 수직 N2의 토출 개시보다 앞당기는 토출 타이밍 제어 및 수평 N2의 유량을 수직 N2의 유량보다 많게 하는 유량 제어를 행함으로써 기판(W)의 표면 주연부에서의 패턴 도괴의 개선을 도모하고 있다.

도 7은 처리 유닛에 있어서 실행되는 기판 처리의 내용을 나타내는 플로차트이다. 기판 처리 시스템(100)에 있어서의 처리 대상은, 예를 들면 실리콘 웨이퍼이며, 패턴 형성면인 표면(Wf)에 요철 형상의 패턴(PT)(도 6a 참조)이 형성되어 있다. 패턴(PT)은, 로직 회로, DRAM(Dynamic Random Access Memory)이나 칼코게나이드계 합금의 특이한 성질을 이용하는 PRAM(Phase-change Random Access Memory)을 구성하는 것이어도 된다. 패턴(PT)은 미세한 트렌치에 의해 형성된 라인 형상의 패턴이 반복하여 늘어서는 것이어도 된다. 또, 패턴(PT)은, 박막에, 복수의 미세 구멍(보이드(void) 또는 포어(pore))을 형성함으로써 형성되어 있어도 된다. 패턴(PT)은, 예를 들면 절연막을 포함한다. 또, 패턴(PT)은 도체막을 포함하고 있어도 된다. 보다 구체적으로는, 패턴(PT)은, 복수의 막을 적층한 적층막에 의해 형성되어 있으며, 나아가서는, 절연막과 도체막을 포함하고 있어도 된다. 패턴(PT)은 단층막으로 구성되는 패턴(PT)이어도 된다. 절연막은 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막이어도 된다. 또, 도체막은, 저(低)저항화를 위한 불순물을 도입한 아몰퍼스 실리콘막이어도 되고, 금속막(예를 들면 TiN막)이어도 된다. 또, 패턴(PT)은, 프런트 엔드에서 형성된 것이어도 되고, 백 엔드에서 형성된 것이어도 된다. 또한, 패턴(PT)은, 소수성막이어도 되고, 친수성막이어도 된다. 친수성막으로서 예를 들면 TEOS막(실리콘 산화막의 일종)이 포함된다.

또, 도 7에 나타내는 각 공정은, 특별히 명시하지 않는 한, 대기압 환경 하에서 처리된다. 여기서, 대기압 환경이란 표준 대기압(1기압, 1013hPa)을 중심으로, 0.7기압 이상 1.3기압 이하의 환경을 가리킨다. 특히, 기판 처리 시스템(100)이 양압이 되는 클린룸 내에 배치되는 경우에는, 기판(W)의 표면(Wf)의 환경은, 1기압보다 높아진다.

미처리의 기판(W)이 처리 유닛(1A)에 반입되기 전에 있어서는, 제어부(4)가 장치 각 부에 지령을 부여하여 처리 유닛(1A)은 초기 상태로 세트된다. 즉, 셔터 개폐 기구(22)에 의해 셔터(23)(도 1 내지 도 3)는 닫혀져 있다. 기판 회전 구동 기구(34)에 의해 스핀 척(30)은 기판(W)의 로딩에 적합한 위치에 위치 결정 정지됨과 더불어, 도시하지 않는 척 개폐 기구에 의해 척 핀(31)은 열린 상태로 되어 있다. 대향판(51)은 대향판 승강 구동 기구(56)에 의해 퇴피 위치에 위치 결정되어 있다. 이에 의해, 스핀 베이스(32)에 의한 대향판(51)의 지지는 해소되고, 대향판(51)의 회전은 정지되어 있다. 가드(73)는 모두 하방으로 이동하여 위치 결정되어 있다. 또한, 밸브(62c~66c, 68c)는 모두 닫혀져 있다.

미처리의 기판(W)이 기판 반송 로봇(111)에 의해 반송되어 오면, 셔터(23)가 열린다. 셔터(23)의 열림에 맞추어 기판(W)은 기판 반송 로봇(111)에 의해 챔버(20)의 내부 공간(21)에 반입되어, 표면(Wf)을 상방을 향한 페이스 업 상태로 스핀 척(30)에 수도된다. 그리고, 척 핀(31)이 닫힌 상태가 되고, 기판(W)은 스핀 척(30)에 유지된다(단계 S1：기판 반입).

기판(W)의 반입에 이어서, 기판 반송 로봇(111)이 챔버(20) 밖으로 퇴피하고, 또한 셔터(23)가 다시 닫힌다. 그 다음에, 제어부(4)는, 대향판 승강 구동 기구(56)를 제어하여, 대향판(51)을 대향 위치에 배치한다. 이에 의해, 도 5에 나타내는 바와 같이 대향판(51)에 설치된 결합 부재(514)가 결합 부재(35)에 의해 받아내어지고, 대향판(51) 및 중심축 노즐(60)이 스핀 베이스(32)에 지지된다. 또, 대향판(51)과 스핀 베이스(32)가 서로 근접하여 반밀폐형 공간(SP)이 형성된다. 그 결과, 스핀 척(30)에 유지된 기판(W)은 공간(SP)에 갇혀, 주변 분위기로부터 차단된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 나중에 설명하는 승화 공정(단계 S8)이 완료할 때까지, 대향판(51)은 대향 위치에 위치 결정된다.

공간(SP)으로의 기판(W)의 가둠 완료에 이어서, 제어부(4)는, 기판 회전 구동 기구(34)의 모터(도시 생략)를 제어하여 스핀 베이스(32)의 회전 속도를, 소정의 약액 처리 속도(약 10~1200rpm의 범위 내에서, 예를 들면 약 800rpm)까지 상승시키고, 그 약액 처리 속도로 유지시킨다. 이 스핀 베이스(32)의 회전에 동반하여, 대향판(51)이 회전축선(AX1) 둘레로 회전됨과 더불어, 기판(W)이 회전축선(AX1) 둘레로 회전된다(단계 S2：기판 회전 개시). 또한, 다음의 약액 처리로 진행할 때까지, 제어부(4)는 약액 처리에 대응하는 가드(73)를 상승시킴으로써, 당해 가드(73)를, 대향판(51)의 내주면(513c)과 스핀 베이스(32)의 외주면(32b)의 간극(GP)에 대향시킨다.

기판(W)의 회전 속도가 약액 처리 속도에 이르면, 이어서, 제어부(4)는 밸브(62c)를 연다. 이에 의해, 중심축 노즐(60)의 약액 토출구(62a)로부터 약액이 토출되어, 기판(W)의 표면(Wf)에 공급된다. 기판(W)의 표면(Wf) 상에서는, 약액이 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 주연부로 이동한다. 이에 의해, 기판(W)의 표면(Wf) 전체가 약액에 의한 약액 세정을 받는다(단계 S3). 이 때, 기판(W)의 주연부에 이른 약액은 기판(W)의 주연부로부터 기판(W)의 측방으로 배출되어, 가드(73)를 통해 기외(機外)의 폐액 처리 설비로 보내진다. 이 약액 공급에 의한 약액 세정은 미리 정해진 세정 시간만큼 계속되고, 그것을 경과하면, 제어부(4)는 밸브(62c)를 닫고, 중심축 노즐(60)로부터의 약액의 토출을 정지한다.

약액 세정에 이어서, 린스액(DIW)에 의한 린스 처리가 실행된다(단계 S4). 이 DIW 린스에서는, 제어부(4)는 밸브(63c)를 연다. 이에 의해, 약액 세정 처리를 받은 기판(W)의 표면(Wf)의 중앙부에 대해 중심축 노즐(60)의 DIW 토출구(63a)로부터 DIW가 린스액으로서 공급된다. 그러면, DIW가 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 주연부로 이동한다. 이에 의해, 기판(W) 상에 부착되어 있는 약액이 DIW에 의해 씻겨 내려간다. 이 때, 기판(W)의 주연부로부터 배출된 DIW는, 기판(W)의 주연부로부터 기판(W)의 측방으로 배출되고, 약액과 동일하게 하여 기외의 폐액 처리 설비로 보내진다. 이 DIW 린스는 미리 정해진 린스 시간만큼 계속되고, 그것을 경과하면, 제어부(4)는 밸브(63c)를 닫고, 중심축 노즐(60)로부터의 DIW의 토출을 정지한다.

DIW 린스의 완료 후, 치환 처리(단계 S5)가 행해진다. 치환 처리(단계 S5)에서는, 제어부(4)는, 기판 회전 구동 기구(34)의 모터(도시 생략)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를 소정의 치환 회전 속도로 조정하고, 그 치환 회전 속도로 유지시킨다. 또, 제어부(4)는 중앙 가스 토출구(66a) 및 주연 가스 토출구(67)로부터의 질소 가스, 즉 수직 N2 및 수평 N2의 유량을 각각 조정한다. 이에 의해, 반밀폐형 공간(SP)에 대해 질소 가스가 공급되어, 공간(SP) 내에서 질소 리치가 된다. 또, 공간(SP)과 주변 분위기를 연통하는 유일한 개소가 되는 간극(GP)(도 5 참조)을 통해 주변 분위기로부터 공간(SP)에 외기가 침입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 의해 공간(SP)은 저(低)산소 환경이 된다. 여기서, 「저산소」란, 산소 농도가 100ppm 이하인 것을 가리킨다.

또, 제어부(4)는, 치환 처리에 대응하는 가드(73)를 간극(GP)에 대향시킨다. 그리고, 제어부(4)는, 밸브(64c)를 연다. 그에 의해, DIW가 부착되어 있는 기판(W)의 표면(Wf)의 중앙부를 향하여 중심축 노즐(60)의 IPA 토출구(64a)로부터 IPA 처리액이 저(低)표면장력 액체로서 토출된다. 기판(W)의 표면(Wf)에 공급된 IPA 처리액은, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 표면(Wf) 전역에 확산한다. 이에 의해, 기판(W)의 표면(Wf) 전역에 있어서, 당해 표면(Wf)에 부착되어 있는 DIW(린스액)가 IPA 처리액에 의해 치환된다. 또한, 기판(W)의 표면(Wf)을 이동하는 IPA 처리액은, 기판(W)의 주연부로부터 기판(W)의 측방으로 배출되어, 상기 가드(73)에 받아내어지고, 도시를 생략하는 회수 경로를 따라 회수 설비로 보내진다. 이 IPA 치환은 미리 정해진 치환 시간만큼 계속되고, 그것을 경과하면, 제어부(4)는 밸브(64c)를 닫아 중심축 노즐(60)로부터의 IPA 처리액의 토출을 정지한다.

IPA 치환 다음에, 건조 전처리액 공급 처리(단계 S6)가 실행된다. 이 건조 전처리액 공급 처리에서는, 제어부(4)는, 기판(W)의 회전 속도, 수직 N2의 유량 및 수평 N2의 유량을 각각 치환 처리에서의 값으로 유지하고 있다. 제어부(4)는, 건조 전처리액 공급 처리에 대응하는 가드(73)를 간극(GP)에 대향시킨다. 제어부(4)는, 밸브(65c)를 연다. 그에 의해, 치환액이 부착되어 있는 기판(W)의 표면(Wf)의 중앙부를 향하여 중심축 노즐(60)의 건조 전처리액 토출구(65a)로부터 건조 전처리액이 토출된다. 기판(W)의 표면(Wf)에 공급된 건조 전처리액은, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 표면(Wf) 전역에 확산한다. 이에 의해, 기판(W)의 표면(Wf) 전역에 있어서 IPA 처리액으로부터 건조 전처리액의 치환이 행해짐과 더불어 비교적 두꺼운 건조 전처리액의 액막이 형성된다. 건조 전처리액의 토출은 미리 정해진 시간만큼 계속되고, 그것을 경과하면, 제어부(4)는 밸브(65c)를 닫아 중심축 노즐(60)로부터의 건조 전처리액의 토출을 정지한다.

이렇게 하여 형성된 액막을 소망하는 두께까지 얇게 하기 위해, 막두께 감소 처리(단계 S7)가 실행된다. 막두께 감소 처리에서는, 제어부(4)는, 밸브(66c, 68c)를 닫아 수직 N2 및 수평 N2의 토출을 정지시킴과 더불어, 기판 회전 구동 기구(34)의 모터(도시 생략)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를 치환 회전 속도보다 높은 스핀 오프 속도까지 증속시킨다. 그리고, 제어부(4)는 미리 정해진 시간만큼 스핀 오프 속도로 유지시킨다. 이에 의해, 여분의 건조 전처리액이 기판(W)의 표면(Wf)으로부터 제거되어 건조 전처리액의 액막의 두께가 소망하는 두께로 조정된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 막두께 감소 처리 중의 동안에, 공간(SP)으로의 질소 가스의 공급을 정지하고 있는데, 질소 가스 공급을 행해도 된다.

다음에, 기판(W) 상의 건조 전처리액을 응고시켜, 승화성 물질을 포함하는 응고체를 기판(W)의 표면(Wf) 상에 형성하는 응고체 형성 처리(단계 S8)가 실행된다. 이 응고체 형성 처리에서는, 제어부(4)는, 기판 회전 구동 기구(34)의 모터(도시 생략)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를 응고체 형성 속도로 조정한다. 이 응고체 형성 속도는 치환 회전 속도와 같아도 되고, 그 이상이어도 된다. 또, 제어부(4)는, 응고체 형성을 촉진시키기 위해, 밸브(66c, 68c) 중 적어도 한쪽을 열어 질소 가스를 토출한다. 이러한 응고체 형성 처리에 의해, 건조 전처리액의 증발이 촉진되어, 기판(W) 상의 건조 전처리액의 일부가 증발한다. 액막 중의 승화성 물질의 농도가 서서히 증가하면서, 액막의 막두께가 서서히 감소해 나간다. 그리고, 기판(W)의 표면 상면 전역을 덮는 고화막에 상당하는 응고체(도 8~도 11, 도 15 중 부호 SB)가 형성된다.

이 응고체 형성 처리에 이어서, 기판(W)의 표면(Wf) 상의 응고체를 승화시켜, 기판(W)의 표면(Wf)으로부터 제거하는 승화 처리(단계 S9)가 실행된다. 제어부(4)는, 기판(W)의 회전 속도를 승화 속도로 조정한다. 이 승화 속도는, 응고체 형성 공정의 최종 속도와 동등해도 되고, 상이해도 된다. 또, 제어부(4)는, 응고체(SB)에 대해 질소 가스를 공급한다. 여기서, 예를 들면 도 8에 나타내는 바와 같이, 종래 기술과 동일한 수법, 즉 수직 N2의 공급만에 의해 승화 처리를 행하면, 기술(旣述)의 문제가 발생한다.

도 8은 종래 기술에 있어서 실행되는 승화 처리를 나타내는 도면이다. 같은 도면 중 상단 그래프(및 나중에 설명하는 동일한 그래프)의 가로축은 승화 개시로부터의 경과 시간을 나타내고, 세로축은 수직 N2의 유량을 나타내고 있다. 종래 기술에서는, 도 6a 중 일점쇄선 화살표로 나타내는 제1 공급 양태만에 의해 질소 가스가 기판(W)의 표면(Wf)에 공급된다. 즉, 수직 N2가 기판(W)의 표면 중앙부를 경유하여 기판(W)의 표면 전체에 널리 퍼져 있다. 이 때문에, 도 8의 하단 모식도에 나타내는 바와 같이, 승화 처리의 초기 단계(타이밍(T01))에서는, 응고체(SB)의 표층 부분에서 승화한 기체 상태의 승화성 물질(SS)이 질소 가스와 함께 기판(W)의 표면(Wf)으로부터 배제된다. 그러나, 어느 정도의 시간이 경과한 타이밍(T02)에서는, 기판(W)의 표면 주연부 상에 위치하는 응고체(SB)의 중앙 영역(SB1)에 대해서는 항상 프레시한 질소 가스가 공급되는데 반해, 기판(W)의 표면 주연부 상에 위치하는 응고체(SB)의 주연 영역(SB2)에 대해서는 승화성 물질(SS)의 농도가 높은 질소 가스가 흘러 나온다. 이 때문에, 응고체(SB)의 중앙 영역(SB1)과 주연 영역(SB2)에서 승화 처리의 진행도가 상이하다. 보다 구체적으로는, 주연 영역(SB2)의 승화가 억제되는 경우가 있으며, 이 점이 기판(W)의 표면 주연부에 있어서의 패턴 도괴의 주 요인 중 하나가 되고 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 질소 가스의 공급 양태를 2종류 준비하고, 이들의 ON/OFF를 적절히 제어함으로써 상기 문제를 해소하고 있다.

도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서 실행되는 승화 처리를 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 승화 처리(단계 S9)의 개시 시점에서, 제어부(4)는 밸브(66c)를 닫아 수직 N2의 토출을 정지시키는 한편, 밸브(68c)를 열어 유량(F2)으로 수평 N2의 토출을 개시한다. 이에 의해, 수평 N2만을 공급하고 있는 동안, 주연 영역(SB2)에 대해 승화성 물질(SS)을 포함하지 않는 프레시한 질소 가스가 상시 공급된다. 그 결과, 예를 들면 타이밍(T11)에서는, 주연 영역(SB2)의 승화가 진행된다. 한편, 응고체(SB)의 중앙 영역(SB1)에 대해 질소 가스는 공급되지 않기 때문에, 중앙 영역(SB1)의 승화는 규제된다.

이렇게 하여 본 발명의 「제2 승화 공정」의 일례에 상당하는 주연 영역(SB2)의 승화가 우선적으로 진행된, 혹은 동(同)승화가 완료한 타이밍(Tsw)에서, 제어부(4)는 밸브(68c)를 연 채로 밸브(66c)를 열어 유량(F1)(<F2)으로 수직 N2의 토출을 개시한다. 이에 의해, 예를 들면 타이밍(T12)에서의 모식도(같은 도면의 하단 오른쪽 도면)에 나타내는 바와 같이, 중앙 영역(SB1)에 대해 프레시한 질소 가스가 공급되어, 중앙 영역(SB1)을 포함한 응고체(SB)의 전체적인 승화가 진행되어 간다. 이것이 본 발명의 「제1 승화 공정」의 일례에 상당한다. 또, 주연 영역(SB2)에 대해서는, 프레시한 수평 N2가 계속 공급되고 있으며, 승화성 물질(SS)의 농도는 낮게 억제되고 있다. 이 때문에, 타이밍(Tsw) 시점에서 주연 영역(SB2)의 승화가 완료하고 있지 않은 경우이어도, 주연 영역(SB2)의 승화는 진행되어 간다. 그 결과, 승화 처리(단계 S9)에 의해, 응고체(SB) 전체가 확실히 승화 제거된다.

도 7로 돌아와 설명을 계속한다. 승화 처리 다음에, 제어부(4)는, 기판 회전 구동 기구(34)의 모터를 정지 제어하여 기판(W)의 회전을 정지시킨다(단계 S10：기판 회전 정지). 그에 이어서, 제어부(4)는, 대향판 승강 구동 기구(56)를 제어하여 대향판(51)을 대향 위치로부터 상승시켜 퇴피 위치에 위치 결정한다. 또한, 제어부(4)는, 모든 가드(73)를 간극(GP)으로부터 하방으로 퇴피시킨다.

그 후, 제어부(4)가 셔터 개폐 기구(22)를 제어하여 셔터(23)(도 1~도 3)를 연 후에, 기판 반송 로봇(111)이 챔버(20)의 내부 공간에 진입하여, 척 핀(31)에 의한 유지가 해제된 처리가 끝난 기판(W)을 챔버(20) 밖으로 반출한다(단계 S11). 또한, 기판(W)의 반출이 완료하여 기판 반송 로봇(111)이 처리 유닛(1A)으로부터 떨어지면, 제어부(4)는 셔터 개폐 기구(22)를 제어하여 셔터(23)를 닫는다.

이상과 같이, 제1 실시 형태에서는, 수직 N2를 공급함으로써 응고체(SB) 전체를 승화시키는데 앞서, 수평 N2가 응고체(SB)의 주연 영역(SB2)에 공급되어 주연 영역(SB2)의 우선적인 승화가 행해지고 있다. 또, 수직 N2의 공급을 개시한 후에 있어서, 수평 N2의 유량(F2)은 수직 N2의 유량(F1)보다 많게 설정되어 있다. 이 때문에, 수직 N2의 공급 개시 후에 있어서, 주연 영역(SB2)에 흘러드는 질소 가스(=수직 N2＋수평 N2) 중의 승화성 물질(SS)의 농도는 낮다. 따라서, 수직 N2의 공급 개시 시점에서 주연 영역(SB2)의 일부가 미(未)승화였다고 해도, 당해 미승화 부분의 승화가 중앙 영역(SB1)의 승화와 병행하여 행해진다. 따라서, 제1 실시 형태에 의하면, 기판(W)의 표면 주연부에서의 패턴 도괴를 개선할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서 실행되는 승화 처리를 나타내는 도면이다. 제2 실시 형태가 제1 실시 형태와 크게 상이한 점은, 수직 N2의 토출 개시 후에 있어서의 수직 N2(제1 기체) 및 수평 N2(제2 기체)의 유량 제어뿐이다. 그 외의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 그래서, 이하에 있어서는, 차이점을 중심으로 설명하고, 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

제2 실시 형태에서는, 승화 처리(단계 S9)에 있어서, 주연 영역(SB2)의 승화가 우선적으로 진행된, 혹은 승화가 완료한 타이밍(Tsw)에서, 제어부(4)는 밸브(66c)를 여는 것과 더불어 수직 N2의 유량을 서서히 늘림과 더불어 수평 N2의 유량을 서서히 줄인 후에 밸브(68c)를 닫아 수평 N2의 공급을 정지한다.

이 제2 실시 형태에 의하면, 다음의 작용 효과가 얻어진다. 응고체(SB)의 주연 영역(SB2)의 승화가 우선적으로 행해지고 있으며, 타이밍(Tsw) 이후에 있어서 승화시켜야 하는 주연 영역(SB2)은 제로 혹은 소량이다. 따라서, 타이밍(Tsw) 이후에 주연 영역(SB2)의 승화에 주체적으로 기여하는 수평 N2의 유량을 줄임으로써 질소 가스의 소비량 및 배기 기구(74)에 의한 배기량을 억제할 수 있다. 그 결과, 러닝 코스트의 저감을 도모할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서 실행되는 승화 처리를 나타내는 도면이다. 제3 실시 형태가 제1 실시 형태와 크게 상이한 점은, 수직 N2의 토출 개시 타이밍이다. 그 외의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 그래서, 이하에 있어서는, 차이점을 중심으로 설명하고, 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

제3 실시 형태에서는, 제어부(4)는, 승화 처리(단계 S9)의 개시 시점으로부터, 밸브(66c)를 열어 유량(F1)으로 수직 N2의 토출을 개시함과 더불어 밸브(68c)를 열어 유량(F2)으로 수평 N2의 토출을 개시한다. 이에 의해, 수직 N2가 기판(W)의 표면 중앙부에 공급되어 응고체(SB)의 중앙 영역(SB1)의 승화가 진행되어 간다. 이 때에 발생하는 기체 상태의 승화성 물질(SS)은 질소 가스에 포함되어 표면 주연부에 흐른다. 따라서, 당해 표면 주연부에서의 승화성 물질(SS)이 존재하게 된다. 그러나, 제3 실시 형태에서는, 수평 N2가, 승화 처리의 개시 시점으로부터 수직 N2의 유량(F1)보다 많은 유량(F2)으로 기판(W)의 표면 주연부를 향하여 공급된다. 이 때문에, 표면 주연부에서의 질소 가스(=수직 N2＋수평 N2) 중의 승화성 물질 농도는 비교적 낮고, 당해 질소 가스에 의해 주연 영역(SB2)의 승화가 중앙 영역(SB1)의 승화와 병행하여 행해진다.

이상과 같이, 제3 실시 형태에서는, 제어부(4)는 수평 N2(제2 기체)의 유량(F2)을 수직 N2(제1 기체)의 유량(F1)보다 많게 하는 유량 제어를 행하고 있다. 그 결과, 기판(W)의 표면 주연부에서의 패턴 도괴를 개선할 수 있다.

그런데, 상기 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에서는, 대향 부재(50)의 대향판(51)을 기판(W)의 표면(Wf)에 근접시킴으로써 반밀폐형 공간(SP)을 형성하여 기판 처리를 행하는 처리 유닛(1A)에 대해 본 발명을 적용하고 있는데, 본 발명의 적용 대상은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 일본국 특허공개 2020-4948호 공보에 기재된 장치, 즉 차단판의 하면을 기판의 상면과 평행하게 근접 배치한 상태에서 기판 처리하는 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또, 상기 대향판(51)이나 차단판보다 소형, 즉 기판(W)의 외경보다 작은 가스 노즐을 이용하여 기판 처리하는 처리 유닛(제4 실시 형태)이나 기판(W)의 표면(Wf)을 따라 스캔 노즐을 주사하여 기판 처리하는 처리 유닛(제5 실시 형태) 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.

도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제4 실시 형태에 상당하는 처리 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 13은 도 12에 나타내는 장치의 평면도이다. 도 14a는 가스 노즐의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 14b는 가스 노즐을 연직 하방에서 본 도면이다. 제4 실시 형태가 제1 실시 형태와 크게 상이한 점은, 약액, DIW, IPA 처리액, 건조 전처리액 및 질소 가스를 기판(W)에 공급하는 구성이다. 그 외의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 그래서, 이하에 있어서는, 차이점을 중심으로 설명하고, 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

처리 유닛(1B)은, 스핀 척(30)에 유지되어 있는 기판(W)의 표면(Wf)을 보호하는 기류를 형성하는 가스 노즐(54)을 갖고 있다. 가스 노즐(54)은, 기판(W)의 직경보다 작은 외경을 갖는 노즐 본체(540)를 갖고 있다. 이 노즐 본체(540)의 외주면에, 2개의 가스 토출구(541, 542)가 형성되어 있다. 가스 토출구(541, 542)는 가스 노즐(54)의 전체 둘레에 걸쳐 둘레 방향으로 연속한 환상의 슬릿이며, 각각 기판(W)의 상방에서 방사상으로 질소 가스를 토출 가능하게 되어 있다. 가스 토출구(541, 542)는 가스 노즐(54)의 하면보다 상방에 배치되어 있다. 가스 토출구(542)는 가스 토출구(541)보다 상방에 배치되어 있다. 또한, 가스 토출구(541, 542)의 직경은, 서로 동등해도 되고, 서로 상이해도 된다.

가스 토출구(541)는, 도 14a에 나타내는 바와 같이, 노즐 본체(540)의 측면으로부터 상단면으로 연결되는 배관부(543)와 접속되어 있다. 배관부(543)는 배관(544b)을 통해 질소 가스 공급부(도시 생략)와 접속되어 있다. 이 배관(544b)에는, 밸브(544c)가 끼워 설치되어 있다. 이 때문에, 제어부(4)로부터의 개폐 지령에 따라 밸브(544c)가 열리면, 질소 가스가 배관(544b)을 통해 노즐 본체(540)에 공급되어, 가스 토출구(541)로부터 회전축선(AX1)을 중심으로 방사상으로 토출된다.

가스 토출구(542)는, 노즐 본체(540)의 측면으로부터 상단면으로 연결되는 배관부(545)와 접속되어 있다. 배관부(545)는, 도 14a에 나타내는 바와 같이, 배관(546b)을 통해 질소 가스 공급부(도시 생략)와 접속되어 있다. 이 배관(546b)에는, 밸브(546c)가 끼워 설치되어 있다. 이 때문에, 제어부(4)로부터의 열림 지령에 따라 밸브(546c)가 열리면, 질소 가스가 배관(546b)을 통해 노즐 본체(540)에 공급되어, 가스 토출구(542)로부터 회전축선(AX1)을 중심으로 방사상으로 토출된다.

따라서, 밸브(544c, 546c)의 양쪽 모두가 열리면, 상하로 겹쳐진 복수의 환상의 기류가 가스 노즐(54)의 둘레로 형성된다. 즉, 가스 토출구(542)로부터 질소 가스가 수평 방향으로 토출되어 환상의 질소 가스류가 형성된다. 또, 당해 질소 가스류의 하방측에서, 가스 토출구(541)로부터 질소 가스가 수평 방향으로부터 약간 하방으로 기울어져 토출되어 원뿔대 형상의 질소 가스류가 형성된다. 이 원뿔대 형상으로 토출된 질소 가스는 기판(W)의 표면 주연부를 향하여 흐르고, 제1 실시 형태 중의 수평 N2에 상당하여, 본 발명의 「제2 기체」로서 기능한다.

이와 같이 구성된 노즐 본체(540)의 중앙부에는, 도 14a 및 도 14b에 나타내는 바와 같이, 중심축 노즐(60)이 장착되어 있다. 중심축 노즐(60)은 회전축선(AX1)을 따라 상하 방향으로 연장되어 설치된 노즐 본체(61)를 갖고 있다. 이 노즐 본체(61)의 중앙부에는, 노즐 본체(61)의 상단면으로부터 하단면으로 관통하여 5개의 중앙 배관부(도시 생략)가 설치되어 있다. 그들 5개의 중앙 배관부의 하단면측 개구는 각각 약액 토출구(62a), DIW 토출구(63a), IPA 토출구(64a), 건조 전처리액 토출구(65a) 및 중앙 가스 토출구(66a)로서 기능한다. 이들 토출구(62a~66a)에는, 제1 실시 형태와 동일하게, 배관(62b~66b)이 접속되어 있다. 그리고, 제어부(4)가 밸브(62c~66c)를 개폐 제어함으로써 약액, DIW, IPA 처리액, 건조 전처리액 및 질소 가스가 선택적으로 기판(W)의 표면 중앙부를 향하여 토출된다. 이와 같이 토출구(66a)로부터 연직 하방으로 토출되는 질소 가스, 즉 수직 N2가 본 발명의 「제1 기체」의 일례에 상당하고 있다.

중심축 노즐(60)이 일체적으로 장착된 가스 노즐(54)에는, 노즐 이동 기구(55)가 접속되어 있다. 노즐 이동 기구(55)는, 가스 노즐(54)을 유지하는 노즐 아암(551)과, 노즐 아암(551)을 이동시킴으로써, 연직 방향 및 수평 방향으로 가스 노즐(54)을 이동시키는 노즐 구동부(552)를 갖고 있다. 노즐 구동부(552)는 예를 들면 스핀 척(30) 및 가드(73)의 둘레에서 연직으로 연장되는 노즐 회동축선(AX2) 둘레로 가스 노즐(54)을 수평으로 이동시키는 선회 유닛이다.

노즐 이동 기구(55)는 중앙 상위치(도 13에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 위치)와 대기 위치(도 13에 있어서 실선으로 나타내는 위치) 사이에서, 가스 노즐(54)을 중심축 노즐(60)과 일체적으로 수평 이동시킨다. 노즐 이동 기구(55)는, 또한, 중앙 상위치와 중앙 하위치 사이에서 가스 노즐(54)을 연직으로 이동시킨다. 대기 위치는, 평면에서 봤을 때 가스 노즐(54)이 가드(73)의 둘레에 위치하는 위치이다. 중앙 상위치 및 중앙 하위치는, 평면에서 봤을 때 가스 노즐(54)이 기판(W)의 중앙부에 겹쳐지는 위치(도 13에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 위치)이다. 중앙 상위치는, 중앙 하위치의 상방의 위치이다. 노즐 이동 기구(55)가 제어부(4)로부터의 하강 지령을 받아 가스 노즐(54)을 중앙 상위치에서 중앙 하위치로 하강시키면, 가스 노즐(54)의 하면이 기판(W)의 표면 중앙부에 가까워진다.

가스 노즐(54)이 중앙 위치에 배치되면, 가스 노즐(54)이 평면에서 봤을 때 기판(W)의 표면 중앙부에 겹쳐진다. 이 때, 가스 노즐(54)의 하면 및 중심축 노즐(60)의 토출구(62a~66a)가 기판(W)의 상면 중앙부에 대향한다. 그리고, 제어부(4)는 기판 회전 구동 기구(34)의 모터(도시 생략)를 제어하여 스핀 베이스(32)와 함께 기판(W)을 회전시키면서 밸브(62c~66c)를 개폐 제어함으로써 제1 실시 형태와 동일하게 일련의 기판 처리를 행한다. 특히, 승화 처리(단계 S9)에서는, 제어부(4)가 밸브(66c)를 여는 것으로 수직 N2가 본 발명의 「제2 기체」로서 기판(W)의 표면 중앙부에 공급된다. 또, 제어부(4)가 밸브(544c, 546c)를 여는 것으로 가스 노즐(54)로부터 방사상으로 확산하는 환상의 질소 가스류가 기판(W)의 상방에서 형성된다. 그 중, 밸브(544c)의 열림에 의해 가스 토출구(541)로부터 질소 가스가 본 발명의 「제2 기체」로서 기판(W)의 표면 주연부를 향하여 공급된다.

이와 같이 구성된 처리 유닛(1B)에 있어서는, 제1 실시 형태와 동일하게 하여, 도 7에 나타내는 플로에 일련의 기판 처리(단계 S1~S11)가 실행되는데, 특히 승화 처리(단계 S9)는 이하와 같이 하여 실행된다.

도 15는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서 실행되는 승화 처리를 나타내는 도면이다. 제4 실시 형태에서는, 가스 노즐(54)이 중앙 하위치(도 15의 하단 모식도에 있어서 실선으로 나타내는 위치)에 위치 결정된 상태에서 승화 처리(단계 S9)는 실행된다. 이 승화 처리의 개시 시점에서, 제어부(4)는 밸브(66c)를 닫아 수직 N2의 토출을 정지시키는 한편, 같은 도면에 나타내는 바와 같이 밸브(544c)를 열어 유량(F2)으로 수평 N2의 토출을 개시한다. 이에 의해, 수평 N2만을 공급하고 있는 동안, 주연 영역(SB2)에 대해 승화성 물질(SS)을 포함하지 않는 프레시한 질소 가스가 상시 공급된다. 그 결과, 예를 들면 타이밍(T41)에서는, 주연 영역(SB2)의 승화가 진행된다. 한편, 응고체(SB)의 중앙 영역(SB1)에 대해 질소 가스는 공급되지 않기 때문에, 중앙 영역(SB1)의 승화는 규제된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 밸브(546c)를 열어 수평 N2의 상방에 환상의 질소 가스류(같은 도면 중 파선)를 형성하고 있는데, 당해 질소 가스류를 생략해도 된다.

이렇게 하여 주연 영역(SB2)의 승화가 우선적으로 진행된, 혹은 승화가 완료한 타이밍(Tsw)에서, 제어부(4)는 밸브(244c, 246c)를 연 채로 밸브(66c)를 열어 유량(F1)(<F2)으로 수직 N2의 토출을 개시한다. 이에 의해, 예를 들면 타이밍(T42)에서의 모식도(같은 도면의 하단 오른쪽 도면)에 나타내는 바와 같이, 중앙 영역(SB1)에 대해 프레시한 질소 가스가 공급되어, 중앙 영역(SB1)을 포함하여 응고체(SB)의 전체적인 승화가 진행되어 간다. 또, 주연 영역(SB2)에 대해서는, 프레시한 수평 N2가 계속 공급되고 있으며, 승화성 물질(SS)의 농도는 낮게 억제되고 있다. 이 때문에, 타이밍(Tsw) 시점에서 주연 영역(SB2)의 승화가 완료하고 있지 않은 경우이어도, 주연 영역(SB2)의 승화는 진행되어 간다. 그 결과, 승화 처리(단계 S9)에 의해, 응고체(SB) 전체가 확실히 승화 제거된다.

이상과 같이, 가스 노즐(54)을 이용하는 처리 유닛(1B)에 있어서, 제1 실시 형태와 동일하게, 기판(W)의 표면 주연부에서의 패턴 도괴를 개선할 수 있다.

도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제5 실시 형태에 상당하는 처리 유닛의 구성을 나타내는 도면이다. 도 17은 도 16에 나타내는 장치의 평면도이다. 제5 실시 형태에 따른 처리 유닛(1C)은, 기판(W)의 표면(Wf)을 상방으로부터 보호하는 구성(대향 부재(50)나 가스 노즐(54))을 설치하지 않고, 상기 실시 형태와 동일하게 승화 처리를 포함하는 일련의 기판 처리를 행한다. 특히, 제5 실시 형태가 제1 실시 형태와 크게 상이한 점은, 노즐 구성과, 승화 처리의 내용이다. 그 외의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 그래서, 이하에 있어서는, 차이점을 중심으로 설명하고, 동일 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

처리 유닛(1C)은, 중심축 노즐(60)이 일체적으로 장착된 스캔 노즐(57)과, 스캔 노즐(57)을 이동시키는 노즐 이동 기구(55)를 갖고 있다. 노즐 이동 기구(55)는, 제4 실시 형태와 동일하게, 스캔 노즐(57)을 유지하는 노즐 아암(551)과, 노즐 아암(551)을 이동시킴으로써, 연직 방향 및 수평 방향으로 스캔 노즐(57)을 이동시키는 노즐 구동부(552)를 갖고 있다. 노즐 구동부(552)는 예를 들면 스핀 척(30) 및 가드(73)의 둘레에서 연직으로 연장되는 노즐 회동축선(AX2) 둘레로 스캔 노즐(57)을 수평으로 이동시키는 선회 유닛이다.

노즐 이동 기구(55)는, 중앙 상위치(도 17에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 위치)를 경유하면서 제1 대기 위치(도 17에 있어서 실선으로 나타내는 위치)와 제2 대기 위치(도 17에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 위치) 사이에서, 스캔 노즐(57)을 중심축 노즐(60)과 일체적으로 수평 이동시킨다. 또, 노즐 이동 기구(55)는 제어부(4)로부터의 속도 지령에 따라 스캔 노즐(57)의 이동 속도를 변경 가능하게 되어 있다. 보다 구체적으로는, 노즐 이동 기구(55)는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 제1 대기 위치, 제1 기판 직상(直上) 위치(P1) 내지 제9 기판 직상 위치(P9) 및 제2 대기 위치의 사이에서 스캔 노즐(57)의 이동 속도를 변경 가능하게 되어 있다. 그리고, 노즐 이동 기구(55)는, 승화 처리(단계 S9)를 행할 때에는 스캔 노즐(57)을 제1 대기 위치와 제2 대기 위치 사이에서 스캔하는 한편, 약액 처리(단계 S3), 린스 처리(단계 S4), 치환 처리(단계 S5), 건조 전처리액 공급 처리(단계 S6), 막두께 감소 처리(단계 S7) 및 응고체 형성 처리(단계 S8)를 행할 때에는 스캔 노즐(57)을 중앙 상위치(제5 기판 직상 위치(P5))에 위치 결정한다. 여기서, 응고체 형성 처리에 있어서는, 스캔 노즐(57)을 중앙 상위치로부터 제1 대기 위치 또는 제2 대기 위치에 스캔시켜도 된다.

스캔 노즐(57)의 중앙부에는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 중심축 노즐(60)이 장착되어 있다. 중심축 노즐(60)은 회전축선(AX1)을 따라 상하 방향으로 연장되어 설치된 노즐 본체(61)를 갖고 있다. 이 노즐 본체(61)의 중앙부에는, 제1 실시 형태와 동일하게, 노즐 본체(61)의 상단면으로부터 하단면으로 관통하여 5개의 중앙 배관부(도시 생략)가 설치되어 있다. 또, 그들 5개의 중앙 배관부에는, 배관(62b~66b)이 접속되어 있다. 그리고, 스캔 노즐(57)이 중앙 상위치(제5 기판 직상 위치(P5))에 위치 결정된 중앙 위치 결정 상태에서, 제어부(4)가 밸브(62c~66c)를 개폐 제어함으로써 약액, DIW, IPA 처리액, 건조 전처리액 및 질소 가스가 선택적으로 기판(W)의 표면 중앙부를 향하여 토출된다. 이와 같이 중앙 위치 결정 상태에서 중심축 노즐(60)로부터 토출되는 질소 가스가 본 발명의 「제1 기체」의 일례에 상당하고 있다. 또, 스캔 노즐(57)이 제1 기판 직상 위치(P1) 또는 제9 기판 직상 위치(P9)에 위치하는 동안에 중심축 노즐(60)의 중앙 가스 토출구(66a)로부터 토출되는 질소 가스가 본 발명의 「제2 기체」의 일례에 상당하고 있다. 본 실시 형태에서는, 중앙 가스 토출구(66a)가 본 발명의 「제1 토출부」 및 「제2 토출부」로서 기능하고 있다.

이와 같이 구성된 처리 유닛(1C)에 있어서는, 제1 실시 형태와 동일하게 하여, 도 7에 나타내는 플로에 일련의 기판 처리(단계 S1~S11)가 실행되는데, 특히 승화 처리(단계 S9)는 이하와 같이 하여 실행된다. 제어부(4)는, 스캔 노즐(57)을 제1 기판 직상 위치(P1)(또는 제9 기판 직상 위치(P9)), 즉 기판(W)의 표면 주연부의 상방으로 이동된다. 또, 기판(W)의 표면 주연부에서의 스캔 노즐(57)의 하강에 의해, 스캔 노즐(57)의 하면이 기판(W)의 표면 주연부에 가까워진다. 이에 이어서, 제어부(4)가 밸브(66c)를 여는 것으로, 스캔 노즐(57)에 유지된 중심축 노즐(60)로부터 질소 가스가 기판(W)의 표면 주연부에 공급된다. 이에 의해, 우선 최초로 응고체(SB)의 주연 영역(SB2)에 질소 가스가 공급되어 주연 영역(SB2)의 승화가 개시된다. 그리고, 주연 영역(SB2)의 승화가 우선적으로 진행된, 혹은 승화가 완료한 타이밍에서, 제어부(4)는, 중심축 노즐(60)로부터의 질소 가스의 토출을 계속시킨 채로, 스캔 노즐(57)을 기판(W)의 표면 중앙부의 상방을 향하여 순차적으로 이동시킨다. 그리고, 스캔 노즐(57)이 중앙 상위치(제5 기판 직상 위치(P5))에 위치함으로써, 중심축 노즐(60)로부터 질소 가스가 기판(W)의 표면 중앙부에 공급된다. 이에 의해, 응고체(SB)의 중앙 영역(SB1)의 승화가 마지막에 개시된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제어부(4)는, 소정 시간만큼 스캔 노즐(57)을 중앙 상위치에 위치시킨 후에, 기판(W)의 표면 주연부의 상방을 경유하여 스캔 노즐(57)을 대기 위치로 되돌린다. 또, 제어부(4)는, 상기 이동 중에, 스캔 노즐(57)의 상승에 의해 스캔 노즐(57)의 하면을 기판(W)의 표면(Wf)으로부터 이격시킴과 더불어 밸브(66c)를 닫아 중심축 노즐(60)로부터의 질소 가스의 토출을 정지한다.

이상과 같이, 제5 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 동일하게, 기판(W)의 표면 주연부에서의 패턴 도괴를 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 벗어나지 않는 한에 있어서 상술한 것 이외로 여러 가지의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면 상기 제1 실시 형태, 제2 실시 형태, 제4 실시 형태 및 제5 실시 형태에서는, 주연 영역(SB2)의 승화가 우선적으로 진행된, 혹은 승화가 완료한 타이밍(Tsw)을 승화 처리의 개시로부터의 경과 시간으로 관리하고 있는데, 이 이외의 지표에 의거하여 관리해도 된다. 예를 들면 유량계(81~83)의 검출값, 즉 유량값에 의거하여 타이밍(Tsw)을 결정해도 된다. 즉, 승화성 물질을 함유하는 기체의 양이 많아짐에 따라 점성은 높아지는 경향이 있다. 한편, 응고체(SB)의 주연 영역(SB2)의 승화가 완료하면, 반밀폐형 공간(SP), 배기통(70)으로 둘러싸인 회수 공간 또는 배기 경로에 있어서의 기체 상태의 승화성 물질의 농도가 낮아진다. 즉, 챔버(20)의 내부 공간(21) 및 내부 공간(21)으로부터 배기되는 배기 경로는 질소 가스만이 존재하는 분위기에 가까워져, 내부 공간(21) 및 배기 경로를 흐르는 기체의 유량이 증대한다. 그래서, 유량계(81~83)에 의한 계측값이 소정의 임계값 이상으로 변화하는 것을 파악하여 상기 타이밍(Tsw)을 결정해도 된다. 또, 계측값의 미분값의 변화에 의거하여 상기 타이밍(Tsw)을 결정해도 된다.

또, 유량계를 대신하여 승화성 물질의 함유량을 검출하는 승화성 물질 검출 센서를 이용해도 된다. 또, 제4 실시 형태나 제5 실시 형태에 있어서, 당해 승화성 물질 검출 센서를 가스 노즐(54)이나 스캔 노즐(57)의 외주면에 장착하여, 노즐의 주변 분위기에 있어서의 승화성 물질을 검출해도 된다. 즉, 승화성 물질 검출 센서에 의한 검출값(함유량)이 소정의 임계값 이하로 변화하는 것을 파악하여 상기 타이밍(Tsw)을 결정해도 된다. 또, 복수의 유량계나 승화성 물질 검출 센서의 출력값 중 하나에 의거하여 타이밍(Tsw)을 결정해도 되고, 그들을 종합적으로 검증하여 타이밍(Tsw)을 결정해도 된다.

본 발명은, 액체를 거치지 않고 기체로 변화하는 승화성 물질로 구성되는 응고체에 대해 기체를 공급하여 응고체를 승화시켜 기판을 건조시키는 기판 처리 기술 전반에 적용할 수 있다.

1A, 1B, 1C … 처리 유닛(기판 처리 장치)
4 … 제어부
20 … 챔버
21 … 내부 공간
66a … 중앙 가스 토출구(제1 토출부, 제2 토출부)
67 … 주연 가스 토출구(제2 토출부)
81~83 … 유량계
541, 542 … 가스 토출구(제2 토출부)
AX1 … (응고체의) 회전축선
PT … 패턴
S9 … 승화 처리
SB … 응고체
SB1 … (응고체의) 중앙 영역
SS … 승화성 물질
W … 기판
Wf … (기판의) 표면

Claims (11)

1. 액체를 거치지 않고 기체로 변화하는 승화성 물질을 포함하는 응고체가 표면 전체에 형성된 기판으로부터 상기 응고체를 승화시켜 상기 기판을 건조시키는 기판 처리 방법으로서,
   상기 기판의 표면 중앙부를 향하여 제1 기체를 토출하여 상기 제1 기체를 상기 응고체 전체를 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 응고체 전체를 승화시키는 제1 승화 공정과,
   상기 기판의 표면 주연부를 향하여 제2 기체를 토출하여 상기 제2 기체를 상기 응고체 중 상기 표면 주연부 상의 주연 영역을 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 주연 영역을 승화시키는 제2 승화 공정을 구비하고,
   상기 제2 승화 공정의 개시가 상기 제1 승화 공정보다 빠르게 하거나, 또는
   상기 제2 기체의 유량이 상기 제1 기체의 유량보다 많게 함으로써,
   상기 주연 영역에서의 기체 상태의 상기 승화성 물질의 농도가 상기 표면 중앙부를 경유하여 상기 주연 영역에 흘러들어오는 상기 제1 기체에 포함되는 기체 상태의 상기 승화성 물질의 농도보다 낮게 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 승화 공정의 개시 후, 상기 제2 기체의 토출을 계속한 채로 상기 제1 승화 공정이 개시되는, 기판 처리 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 승화 공정의 개시 후에 있어서의 상기 제1 기체의 유량은 제1 유량이며,
   상기 제2 기체의 유량은 상기 제1 유량보다 많은 제2 유량인, 기판 처리 방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 승화 공정의 개시 시점으로부터,
   상기 제1 기체의 유량은 시간 경과에 수반하여 증대하는 한편, 상기 제2 기체의 유량은 시간 경과에 수반하여 감소하는, 기판 처리 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 승화 공정은 상기 제2 승화 공정과 동시 또는 상기 제2 승화 공정의 개시 이후에 개시되고,
   상기 제2 기체의 유량은 상기 제1 기체의 유량보다 많은 제2 유량인, 기판 처리 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 승화 공정을 행한 후에 상기 제1 승화 공정이 실행되는, 기판 처리 방법.
7. 액체를 거치지 않고 기체로 변화하는 승화성 물질을 포함하는 응고체가 표면 전체에 형성된 기판으로부터 상기 응고체를 승화시켜 상기 기판을 건조시키는 기판 처리 방법으로서,
   상기 기판의 표면 중앙부를 향하여 제1 기체를 토출하여 상기 제1 기체를 상기 응고체 전체를 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 응고체 전체를 승화시키는 제1 승화 공정과,
   상기 기판의 표면 주연부를 향하여 제2 기체를 토출하여 상기 제2 기체를 상기 응고체 중 상기 표면 주연부 상의 주연 영역을 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 주연 영역을 승화시키는 제2 승화 공정을 구비하고,
   상기 제2 승화 공정의 개시가 상기 제1 승화 공정보다 빠르거나, 또는
   상기 제2 기체의 유량이 상기 제1 기체의 유량보다 많으며,
   상기 제2 승화 공정의 개시 후, 상기 제2 기체의 토출을 계속한 채로 상기 제1 승화 공정이 개시되고,
   상기 제1 승화 공정 및 상기 제2 승화 공정이 실행되는 챔버의 내부 공간을 배기하는 공정과,
   상기 내부 공간에 존재하는 기체 성분 및 상기 내부 공간으로부터 배기되는 기체 성분 중 적어도 한쪽의 유량값을 계측하는 공정을 구비하고,
   상기 유량값에 의거하여 상기 제1 승화 공정을 개시하는 타이밍을 결정하는, 기판 처리 방법.
8. 액체를 거치지 않고 기체로 변화하는 승화성 물질을 포함하는 응고체가 표면 전체에 형성된 기판으로부터 상기 응고체를 승화시켜 상기 기판을 건조시키는 기판 처리 방법으로서,
   상기 기판의 표면 중앙부를 향하여 제1 기체를 토출하여 상기 제1 기체를 상기 응고체 전체를 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 응고체 전체를 승화시키는 제1 승화 공정과,
   상기 기판의 표면 주연부를 향하여 제2 기체를 토출하여 상기 제2 기체를 상기 응고체 중 상기 표면 주연부 상의 주연 영역을 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 주연 영역을 승화시키는 제2 승화 공정을 구비하고,
   상기 제2 승화 공정의 개시가 상기 제1 승화 공정보다 빠르거나, 또는
   상기 제2 기체의 유량이 상기 제1 기체의 유량보다 많으며,
   상기 제2 승화 공정의 개시 후, 상기 제2 기체의 토출을 계속한 채로 상기 제1 승화 공정이 개시되고,
   상기 제1 승화 공정 및 상기 제2 승화 공정이 실행되는 챔버의 내부 공간을 배기하는 공정과,
   상기 내부 공간에 존재하는 기체 상태의 승화성 물질 및 상기 내부 공간으로부터 배기되는 기체 상태의 승화성 물질 중 적어도 한쪽을 승화성 물질 검출 센서로 검출하는 공정을 구비하고,
   상기 승화성 물질 검출 센서의 검출값에 의거하여 상기 제1 승화 공정을 개시하는 타이밍을 결정하는, 기판 처리 방법.
9. 액체를 거치지 않고 기체로 변화하는 승화성 물질을 포함하는 응고체가 표면 전체에 형성된 기판으로부터 상기 응고체를 승화시켜 상기 기판을 건조시키는 기판 처리 장치로서,
   상기 기판의 표면 중앙부를 향하여 제1 기체를 토출하는 제1 토출부와,
   상기 기판의 표면 주연부를 향하여 제2 기체를 토출하는 제2 토출부와,
   상기 제1 토출부로부터 상기 제1 기체를 토출시켜 상기 제1 기체를 상기 응고체 전체를 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 응고체 전체를 승화시키고, 상기 제2 토출부로부터 상기 제2 기체를 토출시켜 상기 제2 기체를 상기 응고체 중 상기 표면 주연부 상의 주연 영역을 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 주연 영역을 승화시키는 제어부를 구비하고,
   상기 제어부는, 상기 제2 기체의 토출 개시를 상기 제1 기체의 토출 개시보다 앞당기는 토출 타이밍 제어 및 상기 제2 기체의 유량을 상기 제1 기체의 유량보다 많게 하는 유량 제어 중 적어도 한쪽을 행함으로써,
   상기 주연 영역에서의 기체 상태의 상기 승화성 물질의 농도가 상기 표면 중앙부를 경유하여 상기 주연 영역에 흘러들어오는 상기 제1 기체에 포함되는 기체 상태의 상기 승화성 물질의 농도보다 낮게 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
10. 액체를 거치지 않고 기체로 변화하는 승화성 물질을 포함하는 응고체가 표면 전체에 형성된 기판으로부터 상기 응고체를 승화시켜 상기 기판을 건조시키는 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판의 표면 중앙부를 향하여 제1 기체를 토출하여 상기 제1 기체를 상기 응고체 전체를 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 응고체 전체를 승화시키는 제1 승화 공정과,
    상기 기판의 표면 주연부를 향하여 제2 기체를 토출하여 상기 제2 기체를 상기 응고체 중 상기 표면 주연부 상의 주연 영역을 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 주연 영역을 승화시키는 제2 승화 공정을 구비하고,
    상기 제2 승화 공정의 개시가 상기 제1 승화 공정보다 빠르거나, 또는
    상기 제2 기체의 유량이 상기 제1 기체의 유량보다 많으며,
    상기 제2 승화 공정을 행한 후에 상기 제1 승화 공정이 실행되고,
    상기 제1 승화 공정 및 상기 제2 승화 공정이 실행되는 챔버의 내부 공간을 배기하는 공정과,
    상기 내부 공간에 존재하는 기체 성분 및 상기 내부 공간으로부터 배기되는 기체 성분 중 적어도 한쪽의 유량값을 계측하는 공정을 구비하고,
    상기 유량값에 의거하여 상기 제1 승화 공정을 개시하는 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
11. 액체를 거치지 않고 기체로 변화하는 승화성 물질을 포함하는 응고체가 표면 전체에 형성된 기판으로부터 상기 응고체를 승화시켜 상기 기판을 건조시키는 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판의 표면 중앙부를 향하여 제1 기체를 토출하여 상기 제1 기체를 상기 응고체 전체를 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 응고체 전체를 승화시키는 제1 승화 공정과,
    상기 기판의 표면 주연부를 향하여 제2 기체를 토출하여 상기 제2 기체를 상기 응고체 중 상기 표면 주연부 상의 주연 영역을 경유하여 상기 기판의 주변에 유통시켜 상기 주연 영역을 승화시키는 제2 승화 공정을 구비하고,
    상기 제2 승화 공정의 개시가 상기 제1 승화 공정보다 빠르거나, 또는
    상기 제2 기체의 유량이 상기 제1 기체의 유량보다 많으며,
    상기 제2 승화 공정을 행한 후에 상기 제1 승화 공정이 실행되고,
    상기 제1 승화 공정 및 상기 제2 승화 공정이 실행되는 챔버의 내부 공간을 배기하는 공정과,
    상기 내부 공간에 존재하는 기체 상태의 승화성 물질 및 상기 내부 공간으로부터 배기되는 기체 상태의 승화성 물질 중 적어도 한쪽을 승화성 물질 검출 센서로 검출하는 공정을 구비하고,
    상기 승화성 물질 검출 센서의 검출값에 의거하여 상기 제1 승화 공정을 개시하는 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.

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