KR100860170B1 - 기판처리 장치 및 기판처리 방법 - Google Patents

기판처리 장치 및 기판처리 방법 Download PDF

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아유미 히구치
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다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 기판처리 장치는, 순수(純水) 공급부의 경로 도중에 버퍼조를 설치하고, 버퍼조 내에 마이크로 버블 발생기를 설치하고 있다. 그리고, 기판처리를 할 때에는, 버퍼조 내에 다량의 마이크로 버블을 생성해 두고, 그 마이크로 버블을 버퍼조로부터 처리조로 공급한다. 이 때문에, 소형의 마이크로 버블 발생기를 사용하여 기판처리 장치의 대형화를 방지하면서, 기판의 주위에 다량의 마이크로 버블을 공급할 수 있다.
Figure R1020070022945
마이크로 버블, 송급(送給) 경로, 투수광(投受光) 센서

Description

기판처리 장치 및 기판처리 방법{Apparatus for and Method of Processing Substrate}
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 기판처리 장치의 구성을 나타낸 도이다.
도 2는, 마이크로 버블 발생기를 마이크로 버블수(水)의 토출(吐出)방향과 평행한 평면으로 절단한 종(縱)단면도이다.
도 3은, 마이크로 버블 발생기를 도 2의 III-III선으로 절단한 종(縱)단면도이다.
도 4는, 기판처리 장치에 의한 기판처리의 흐름을 나타낸 플로우 챠트이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 기판처리 장치의 구성을 나타낸 도이다
도 6은, 버퍼조(槽) 내에 저류(貯留)된 마이크로 버블수의 상태와, 투수(投受)광 센서의 동작을 나타낸 도이다.
도 7은, 버퍼조 내에 저류된 마이크로 버블수의 상태와, 투수광 센서의 동작을 나타낸 도이다.
도 8은, 버퍼조 내에 저류된 마이크로 버블수의 상태와, 투수광 센서의 동작을 나타낸 도이다.
도 9는, 본 발명에 관한 낱장식 기판처리 장치의 구성을 나타낸 도이다.
도 10은, 본 발명에 관한 낱장식 기판처리 장치의 구성을 나타낸 도이다.
[부호의 설명]
1, 2, 101, 102 기판처리 장치
10 처리조
11, 92 토출부
12 외조(外槽)
20 리프터
21, 91 유지부
22 리프터 구동부
30 초음파 진동 부여부
31 전파조(傳播槽)
32, 93 초음파 진동자
40, 95 순수(純水) 공급부
50, 94 제어부
60 제1 배관부
61, 71 순수 공급원
62 질소가스 공급원
63, llO 버퍼조(槽)
64a, 64b 마이크로 버블 발생기
641 용기
642 순수 도입구
643 질소가스 도입구
644 마이크로 버블수 토출구
70 제2 배관부
80 제3 배관부
120 투수광(投受光) 센서
130 매스(mass) 플로우 컨트롤러
140 유량 제어부
W 기판
본 발명은, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 유리 기판, PDP용 유리 기판 등의 기판에 대하여 처리액에 의한 처리를 하는 기판처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 기판의 제조 공정에 있어서는, 기판에 대하여 순수(純水)나 약액 등의 처리액을 공급하는 것에 의해, 세정, 에칭 등의 소정의 처리를 하는 기판처리 장치가 알려져 있다. 이러한 기판처리 장치에는, 주로, 처리조(處理槽) 내에 저류
(貯留-모아 둠)한 처리액에 복수의 기판을 한번에 침지(浸漬)해서 처리를 하는 배치식의 기판처리 장치와, 1장씩 유지부에 유지된 기판의 표면에 처리액을 토출해서 처리를 하는 낱장식 기판처리 장치가 있다.
이러한 기판처리 장치에 있어서는, 기판에 부착된 파티클을 제거하는 처리가 적절히 행하여진다. 보통, 기판의 표면에 따라 처리액의 액류(液流)를 형성하고, 그 액류의 작용에 의해 기판의 표면으로부터 파티클을 운반해서 제거한다. 또한, 처리액 중에 초음파 진동을 부여하고, 초음파 진동의 충격에 의해 기판으로부터 파티클을 적극적으로 유리시켜서 제거하는 경우도 있다.
특히, 최근에는, 처리액 중에 마이크로 버블을 발생시키고, 마이크로 버블의
높은 파티클 흡착력을 이용하여, 처리조 내에서 파티클을 제거하는 기술이 제안되어 있다. 마이크로 버블을 사용할 경우에는, 예컨대, 기액(氣液) 혼합 펌프, 선회 (旋回)가속기, 및 분산기를 갖는 마이크로 버블 발생 장치나, 가스 용해 유닛을 갖는 마이크로 버블 발생 장치를 사용하여, 처리액 중에 마이크로 버블을 발생시킨
다. 그렇지만, 처리액 중에 다량의 마이크로 버블을 발생시키기 위해서는, 상기와 같은 대형의 마이크로 버블 발생 장치를 사용해야 하며, 기판처리장치 전체가 대형화하게 되는 문제가 있었다.
그러므로, 이 발명의 목적은, 기판처리 장치의 대형화를 방지하면서, 기판의 주위에 다량의 마이크로 버블을 공급할 수 있는 기판처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명은, 처리액에 의해 기판을 처리하는 기판처리 장치를 위한 것이다.
이 발명에 의하면, 기판처리 장치는, 처리액 공급부의 공급 경로 도중에 있 어서, 처리액을 저류하는 버퍼조(槽)와, 상기 버퍼조에 저류된 처리액 중에 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생부를 갖춘다.
버퍼조 내에 있어서 마이크로 버블을 다량으로 생성하고, 그 마이크로 버블을 처리액과 함께 버퍼조로부터 기판으로 공급할 수 있다. 따라서, 소형의 마이크로 버블 발생기를 사용해서 기판처리 장치의 대형화를 방지하면서, 기판주위에 다량의 마이크로 버블을 공급할 수 있다.
바람직하게는, 상기 처리액 공급부는, 상기 버퍼조를 경유해서 처리액을 송급(送給)하는 제1의 송급 경로와, 상기 버퍼조를 통하지 않고 처리액을 송급하는 제2의 송급 경로를 갖으며, 상기 제1의 송급 경로로부터 송급되는 마이크로 버블을 포함하는 처리액과 상기 제2의 송급 경로로부터 송급되는 처리액을 합류시켜서 공급한다.
버퍼조에 저류해야 할 처리액의 양이 저감되어, 버퍼조를 소형화할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 기판처리 장치는, 상기 제1의 송급 경로 및 상기 제2의 송급 경로의 한쪽 또는 양쪽으로부터 송급되는 처리액의 유량을 조절하는 유량 조절부를 더 갖춘다.
제1의 송급 경로로부터 송급되는 처리액과 제2의 송급 경로로부터 송급되는 처리액의 혼합 비율을 조절할 수 있으며, 이로 인해, 처리조에 공급되는 처리액에 포함되는 마이크로 버블의 양을 임의로 조절할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 버퍼조에 공급되는 처리액의 유량(流量)과, 상기 버퍼조로부터 퍼내지는 처리액의 유량이, 거의 같다.
버퍼조 내의 처리액량은 일정하게 유지되어, 마이크로 버블을 포함하는 처리
액을 안정하게 공급할 수 있다. 또한, 버퍼조 내의 처리액량이 변동하지 않으므로, 버퍼조를 더욱 소형화할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 마이크로 버블 발생부는, 거의 원추모양의 내측면
을 갖는 용기와, 상기 용기의 내측면에 따라 처리액을 도입하는 처리액 도입부와, 상기 용기에 소정의 가스를 도입하는 가스 도입부와, 상기 용기의 수속(收束)측에서 처리액 및 가스를 토출하는 토출부를 갖고, 상기 용기의 내부에 형성되는 처리액과 가스의 2층 선회류(旋回流)를 상기 토출부에서 토출시킴으로써, 처리액 중에 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생기를 갖는다.
마이크로 버블 발생부 자체에 동력원은 불필요하게 되며, 마이크로 버블 발생부를 소형화할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 마이크로 버블 발생부는, 상기 버퍼조 내에 복수의 상기 마이크로 버블 발생기를 갖는다.
버퍼조에 있어서, 소정시간 당 다량의 마이크로 버블을 생성할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 처리액 공급부는, 상기 버퍼조에 저류된 처리액을 퍼내어 기판측에 송급하는 무맥동(無脈動) 펌프를 갖는다.
처리액의 유량변동을 방지하면서, 버퍼조로부터 처리액을 퍼내어 기판측에 송급할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 기판처리 장치는, 처리액에 의해 처리되어 있는 기판에 대하여 초음파진동을 부여하는 초음파진동 부여부를 더 갖춘다.
초음파진동의 물리적 충격에 의해 기판으로부터 파티클을 유리시키고, 유리된 파티클을 마이크로 버블에 흡착시켜서 제거할 수 있다. 이 때문에, 기판의 표면으로부터 파티클을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 기판처리 장치는, 상기 버퍼조 내의 처리액을 통해서 투광 및 수광을 행하는 투수광(投受光) 센서를 더 갖춘다.
버퍼조 내에 마이크로 버블이 충분히 공급되어 있는지 여부를 검지할 수가 있다.
또한, 바람직하게는, 기판처리 장치는, 상기 투수광 센서의 검출 신호에 근거해서 상기 마이크로 버블 발생부를 제어하는 제어부를 더 갖춘다.
제어부에 의해 마이크로 버블 발생부를 제어하면, 버퍼조 내에 마이크로 버블이 충분히 공급된 상태를 자동적으로 생성할 수가 있다.
또한, 이 발명은, 처리액에 의해 기판을 처리하는 기판처리 방법을 위한 것이기도 하다.
이하, 본 발명의 가장 알맞은 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
(1.제1실시 형태)
< 1-1 .기판처리 장치의 구성 >
도 1은, 본 발명의 제1실시 형태에 관한 기판처리 장치(1)의 구성을 나타낸
도이다. 이 기판처리 장치(1)는, 처리조(10)에 저류된 순수(純水) 중에 복수 매의 기판W(이하, 단지 기판W라 한다)을 일괄해서 침지하고, 기판W의 표면에 부착된 파 티클을 제거하기 위한 장치다. 도 1에 나타낸 것 같이, 기판처리 장치(1)는, 주로 처리조(10)와, 리프터(20)와, 초음파진동 부여부(30)와, 순수(純水) 공급부(40)와, 제어부(50)를 갖추고 있다.
처리조(10)는, 처리액으로서의 순수를 저류하기 위한 용기이다. 처리조(10)의 저부에는 한 쌍의 토출부(11)가 설치되어 있어, 토출부(11)로부터 처리조(10) 내에, 도 1중의 흰색 화살표로 도시한 바와 같이 순수가 토출된다. 또한, 처리조
(10)의 상면은 개방되어 있으며, 그 외측면의 상단에는, 외조(外槽)(12)가 설치되어 있다. 토출부(11)로부터 처리조(10) 내로 토출된 순수는, 처리조(10) 내에 저류되고, 이윽고 처리조(10)의 상부에서 외조(12)로 넘쳐 흐른다. 또한, 외조(12)로 넘쳐 흐른 순수는, 배관(13)을 경유해서 배액(排液)라인으로 배출된다.
리프터(20)은, 기판W를 유지하면서 상하로 반송하기 위한 반송 기구다. 리프
터(20)는, 3개의 유지 막대(21a)를 갖는 유지부(21)를 갖추고 있다. 3개의 유지 막대(21a)에는, 각각 복수의 유지홈(保持溝)(도시 생략)가 각설(刻設)되어 있으며, 기판W는 그 유지홈 상에 기립 자세(곧게 세운 상태)로 유지된다. 유지부(21)에는, 서보 모터나 타이밍 벨트 등을 갖는 리프터 구동부(22)가 접속되어 있다. 리프터 구동부(22)를 동작시키면, 기판W를 유지한 유지부(21)는 승강(昇降)하며, 기판W는, 처리조(10) 내의 침지위치와, 처리조(10) 상방의 인상(引上) 위치와의 사이에서 반송된다.
초음파진동 부여부(30)는, 처리조(10) 내의 순수 중에 침지된 기판W에 대하여 초음파진동을 부여하기 위한 기구다. 초음파진동 부여부(30)는, 초음파진동의 전파 매체가 되는 전파(傳播)액 (예를 들어 순수)을 저류하기 위한 전파조(31)와, 전파조(31) 저부의 이면에 설치된 초음파 진동자(32)를 갖고 있다. 초음파 진동자
(32)를 동작시키면, 초음파진동이 발생하고, 그 초음파진동은, 전파조(31)의 저부, 전파액, 처리조(10)의 저부, 처리조(10) 내의 순수를 순차로 진동시켜, 기판W의 표면까지 전파한다.
순수 공급부(40)는, 처리조(10) 내에 순수를 공급하기 위한 배관시스템이다. 순수 공급부(40)는, 마이크로 버블을 포함하는 순수(이하, 마이크로 버블수라고 한
다)를 송급하는 제1 배관부(60)와, 순수만을 송급하는 제2 배관부(70)와, 이들 마이크로 버블수와 순수를 합류시켜서 토출부(11)로 유도하는 제3 배관부(80)를 갖고 있다.
제1 배관부(60)는, 순수 공급원(61)과, 질소가스 공급원(62)과, 버퍼조(63)와, 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)와, 배관(65a∼65g)와, 개폐변(開閉弁)(66a∼
66c)과, 유량조절 밸브(67a, 67b)와, 유량계(68a, 68b)와, 펌프(69)를 가지고 있
다. 순수 공급원(61)에는 배관(65a)이 접속되고 있으며, 배관(65a)의 경로 도중에는 상류측에서 개폐변(66a), 유량조절 밸브(67a), 및 유량계(68a)가 끼워져 있다. 또한, 배관(65a)의 타단(他端)측은 배관(65b)과 배관(65c)로 분기 되어, 각각 버퍼조(63) 내의 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)에 접속되어 있다. 이 때문에, 개폐변
(66a)을 개방하면, 순수공급원(61)으로부터 공급되는 순수가, 배관(65a, 65b, 65c)
을 통해서 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)로 도입된다.
또한, 질소가스 공급원(62)에는 배관(65d)이 접속되어 있으며, 배관(65d)의
경로 도중에는 상류측에서 개폐변(66b), 유량조절 밸브(67b),및 유량계(68b)가 끼워져 있다. 또한, 배관(65d)의 타단측은 배관(65e)과 배관(65f)으로 분기 되어, 각각 버퍼조(63) 내의 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)에 접속되어 있다. 이 때문
에, 개폐변(66b)을 개방하면, 질소가스 공급원(62)으로부터 공급되는 질소가스가, 배관(65d, 65e, 65f)을 통해서 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)로 도입된다.
버퍼조(63) 내에는 순수가 저류되어 있으며, 그 순수 중에 2개의 마이크로
버블 발생기(64a, 64b)가 침지되어 있다. 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)는, 순수와 질소가스를 혼합해서 마이크로 버블수를 생성하기 위한 장치이다. 도 2는, 마이크로 버블 발생기(64a)를 마이크로 버블수의 토출방향과 평행한 평면으로 절단한 종(縱)단면도이며, 도 3은, 마이크로 버블 발생기(64a)를 도 2의 III-III선으로 절단한 종단면도이다. 도 2, 도 3에 나타낸 것 같이, 마이크로 버블 발생기(64a)는, 거의 원추형상의 내측면을 갖는 용기(641)에 의해 구성되고 있으며, 용기(641)의 내부와 외부를 연통(連通)하도록 순수 도입구(642), 질소가스 도입구(643), 및 마이크로 버블수 토출구(644)가 형성되어 있다.
순수 도입구(642)는 상기의 배관(65b)과 접속되어 있으며, 용기(641)의 내측
면에 따라 순수를 용기(641)의 내부에 도입한다. 용기(641)의 내부에 도입된 순수
는, 도 1, 도 2 중의 파선(破船) 화살표로 나타낸 것 같이, 용기(641)의 내측면에 따라 선회류(旋回流)를 형성하면서 용기(641) 내부의 수속 방향을 향해서 흐른다. 또한, 질소가스 도입구(643)는, 용기(641) 내부의 원추 저면측에 형성되고 있으
며, 상기의 배관(65e)과 접속되어 있다. 질소가스 도입구(643)로부터 용기(641)의 내부에 도입된 질소가스는, 비중이 작기 때문에, 용기(641)의 내부에 형성되어 있는 선회류의 선회 중심으로 모여 폭이 좁은 띠(帶) G를 형성한다. 이로 인해, 용
기(641)의 내부에는, 순수와 질소가스의 기액(氣液) 2층 선회류가 형성된다. 그리고, 용기(641) 내부의 수속측에 형성된 마이크로 버블수 토출구(644)로부터 순수 및 질소가스가 토출될 때에, 선회류의 선회 속도가 급격히 감쇠하여 질소가스의 띠 G가 절단되고, 마이크로미터 오더의 미세 기포인 마이크로 버블이 형성된다.
이렇게 하여, 마이크로 버블 발생기(64a)의 마이크로 버블수 토출구(644)로부터 마이크로 버블수가 토출되며, 토출된 마이크로 버블수가 버퍼조(63) 내에 저류된다. 마이크로 버블 발생기(64a)는, 그 자체에 동력을 필요로 하지 않기 때문
에, 비교적 사이즈가 작은 유닛으로서 구성할 수가 있다. 또, 마이크로 버블 발생기(64b)의 구성은, 순수 도입구가 배관(65c)에 접속되고, 질소가스 도입구가 배관 (65f)에 접속되어 있는 것을 제외하면 상기의 마이크로 버블 발생기(64a)의 구성과 같기 때문에, 중복 설명을 생략한다.
도 1로 되돌아가서, 버퍼조(63)에는, 순수를 퍼내기 위한 배관(65g)이 접속
되어 있다. 배관(65g)의 경로 도중에는, 상류측에서 무맥동(無脈動) 펌프(69)와 개폐변(66c)이 끼워져 있으며, 배관(65g)의 타단측은 제3 배관부(80)에 접속되어 있다. 이 때문에, 개폐변(66c)을 개방하는 동시에 펌프(69)를 동작시키면, 버퍼조
(63)내에 저류된 마이크로 버블수를 퍼올릴 수 있으며, 배관(65g)를 통해서 제3 배관부(80)로 송급된다. 이상과 같이, 버퍼조(63)는, 제1 배관부(60)에서의 순수 공급 경로 도중에 설치되며, 그 내부에 있어서 마이크로 버블수를 생성하는 구성으로 되어 있다.
한편, 제2 배관부(70)는, 순수 공급원(71)과, 배관(72)과, 개폐변(73)을 갖고 있다. 순수 공급원(71)에는, 배관(72)이 접속되어 있으며, 배관 (72)의 경로 도중에는, 개폐변(73)이 끼워져 있다. 또한, 배관(72)의 타단측은, 제3 배관부(80)에 접속되어 있다. 이 때문에, 개폐변(73)을 개방하면, 순수 공급원(71)으로부터
배관(72)을 통해서 제3 배관부(80)로, 순수가 송급된다.
제3 배관부(80)는, 배관(81)을 갖고, 배관(81)의 경로 도중에는, 유량계(82)
와 정유량변(定流量弁)(83)이 끼워져 있다. 제1 배관부(60)로부터 송급되는 마이크로 버블수와 제2 배관부(70)로부터 송급되는 순수는, 합류하여 배관(81)으로 도입되며, 배관(81)을 통하여 처리조(10) 내의 토출부(11)로 공급된다.
또한, 제어부(50)는, 상기의 리프터 구동부(22), 초음파 진동자(32), 개폐변
(66a∼66c, 73), 유량조절 밸브(67a, 67b), 유량계(68a, 68b, 82), 펌프(69), 및 정류량변(83)과 전기적으로 접속되어 있으며, 이들의 동작을 제어한다. 제어부(50)는, CPU나 메모리를 갖춘 컴퓨터에 의해 구성되며, 소정의 프로그램에 근거해서 CPU가 연산 처리를 함으로써, 제어 동작을 한다. 예컨대, 제어부(50)는, 유량계 (68a)의 계측 결과에 근거해서 유량 조절 밸브(67a)의 열림 정도를 조절한다. 이로 인해, 순수 공급원(61)으로부터 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)로 공급되는 순수의 유량이 조절된다. 또한, 제어부(50)는, 유량계(68b)의 계측 결과에 근거해서 유량조절 밸브(67b)의 열림 정도를 조절한다. 이것에 의해, 질소가스 공급원(62)으로부터 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)로 공급되는 질소가스의 유량이 조절된다.
또한, 제어부(50)는, 유량계(82)의 계측 결과에 근거해서 정유량변(83)을 제어한다. 이것에 의해, 처리조(10)로 공급되는 순수 또는 마이크로 버블수의 유량이 일정하게 유지된다.
< 1-2.기판처리 장치의 동작 >
계속해서, 상기 기판처리 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다. 도 4는, 기판처리 장치(1)에 의한 기판처리의 흐름을 나타낸 플로우 챠트이다. 또, 이하에 설명하는 동작은, 제어부(50)가 리프터 구동부(22), 초음파 진동자(32), 개폐변(66a∼
66c, 73), 유량조절밸브(67a, 67b), 유량계(68a, 68b, 82), 펌프(69), 및 정유량변
(8)을 제어함으로써 진행된다.
이 기판처리 장치(1)를 이용해서 기판처리를 할 때에는, 우선, 기판처리 장치(1)는, 개폐변(66c)을 폐쇄한 상태에서 개폐변(73)을 개방한다. 이로 인해, 순수 공급원(71)으로부터 배관(72,81) 및 토출부(11)를 통해서 처리조(10)로 순수가 공급되어, 처리조(10) 내에 순수가 저류된다 (스텝S1). 순수 공급원(71)으로부터의 순수의 공급은, 이후에도 계속해서 행하여지며, 처리조(10)의 상방으로부터 외조
(12)로 넘쳐 흐른 순수는, 배관(13)을 경유해서 배액 라인으로 배출된다.
한편, 기판처리 장치(1)는, 제1 배관부(60)의 개폐변(66a, 66b)을 개방하고, 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)의 각각에 순수와 질소가스를 도입한다. 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)는, 도입된 순수 및 질소가스를 마이크로 버블수로서 토출하
고, 버퍼조(63) 내에 마이크로 버블수를 저류한다 (스텝S2). 기판처리 장치(1)는, 후술하는 스텝S4의 마이크로 버블수의 공급이 시작되기까지, 버퍼조(63) 내에 소정 량의 마이크로 버블을 생성해 둔다.
다음에, 기판처리 장치(1)는, 리프터 구동부(22)를 동작시키는 것에 의해, 유지부(21)를 강하(降下)시킨다. 이로 인해, 처리조(10) 내에 저류된 순수 중으로 기판W가 침지(浸漬)된다 (스텝S3). 그리고, 기판W의 침지가 완료하면, 기판처리 장치(1)는, 제1 배관부(60)의 개폐변(66c)을 개방하는 동시에 펌프(69)를 동작시킨
다. 이것에 의해, 버퍼조(63)에 저류되어 있는 마이크로 버블수가 퍼 올려지며, 퍼 올려진 마이크로 버블수는, 순수 공급원(71)으로부터 공급되어 있는 순수와 합류해서 배관(81)으로 송급된다. 합류 후의 마이크로 버블수는, 토출부(11)로부터 처리
조(10) 내로 토출되어, 기판W의 주위에 공급된다 (스텝S4).
또한, 기판처리 장치(1)는, 초음파 진동자(32)를 동작시켜서 초음파 진동을 발생시킨다. 초음파 진동자(32)로부터 발생한 초음파 진동은, 전파조(31)의 저부, 전파액(傳播液), 처리조(10)의 저부, 처리조(10) 내의 순수를 순차로 진동시켜, 기판W의 표면까지 전파한다 (스텝S5).
이때, 기판W에 부착된 파티클은, 초음파 진동자(32)로부터의 초음파 진동의 충격을 받아서 기판W의 표면으로부터 유리(遊離)된다. 또한, 처리조(10) 내에서는, 처리조(10)의 상방으로 향하는 순수의 흐름이 형성되어 있으며, 그 중에서 마이크로 버블이 처리조(10)의 상방을 향해서 부상한다. 이로 인해, 기판W의 표면으로부터 유리된 파티클은, 마이크로 버블에 흡착하고, 마이크로 버블과 함께 처리조(10)의 상방으로 운반된다. 마이크로 버블은 각 기포의 사이즈가 미소(微小)하기 때문
에, 전체로서 넓은 표면적(기액(氣液)계면의 면적)을 갖는다. 이 때문에, 마이크로 버블은, 기판W로부터 유리된 파티클을 효율적으로 흡착한다. 또한, 마이크로 버블은 대전성(帶電性)을 갖기 때문에, 정전적 작용에 의해서도 파티클을 끌어당겨, 효율적으로 흡착한다. 파티클을 흡착한 마이크로 버블은, 순수와 함께 처리조(10)의 상부에서 외조(12)로 흘러 넘치고, 배관(13)을 통해서 배액 라인으로 배출된다.
마이크로 버블의 공급과 초음파 진동의 부여를 소정 시간 계속한 후, 기판처리 장치(1)는, 초음파 진동자(32)의 동작을 정지시키고, 마이크로 버블의 공급만을 계속한다 (스텝S6). 이로 인해, 순수 중에 잔존하는 파티클은, 마이크로 버블에 흡착되어서 처리조(10) 밖으로 배출된다. 따라서, 처리조(10) 내에 잔존하는 파티클이 기판W에 재부착하는 것이 방지된다. 그 후, 기판처리 장치(1)는, 개폐변(66a, 66b, 66c)을 폐쇄해서 마이크로 버블수의 공급을 정지한다 (스텝S7). 마지막으로, 기판처리 장치(1)는, 리프터 구동부(22)를 동작시켜서 유지부(21)를 상승시키고, 처리조(10) 내의 순수로부터 기판W를 끌어올린다 (스텝S8). 이상으로서, 기판처리 장치(1)에 있어서의 기판W의 처리는 종료한다.
상기한 바와 같이, 이 기판처리 장치(1)는, 버퍼조(63) 내에 있어서 마이크로 버블을 다량으로 생성하고, 그 마이크로 버블을 버퍼조(63)로부터 처리조(10)로 공급한다. 이로 인해, 소형 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)를 사용하여 기판처리 장치의 대형화를 방지하면서, 기판W의 주위에 다량의 마이크로 버블을 공급할 수 있다.
또한, 이 기판처리 장치(1)의 순수 공급부(40)는, 버퍼조(63)를 경유해서 순
수를 송급하는 제1 배관부(60)와, 버퍼조를 통하지 않고 순수를 송급하는 제2 배관
부(70)를 갖으며, 제1 배관부(60)로부터 송급되는 마이크로 버블수와 제2 배관부
(70)로부터 송급되는 순수를 합류시켜서 처리조(10)에 공급한다. 이로 인해, 버퍼조(63)에 저류해야 할 순수의 양이 저감되어, 버퍼조(63)를 소형화할 수 있다.
또한, 이 기판처리 장치(1)는, 펌프(69)의 퍼올리는 양을 조절함으로써, 버퍼조(63)로부터 퍼내는 마이크로 버블수의 유량을 조절할 수 있다. 이로 인해, 버퍼조(63)로부터 퍼내지는 마이크로 버블수와 순수 공급원(71)으로부터 공급되는 순수와의 혼합 비율을 조절할 수 있으며, 이 때문에, 처리조(10)에 공급되는 마이크로 버블수의 농도(단위 량 당 포함되는 마이크로 버블의 양)를 임의로 조절할 수 있다. 또한, 이 기판처리 장치(1)는, 버퍼조(63) 내에 병렬로 두 개의 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)를 설치하고 있다. 이로 인해, 버퍼조(63) 내에 있어서, 소정 시간 당 다량의 마이크로 버블을 생성할 수 있다.
또한, 이 기판처리 장치(1)는, 버퍼조(63)에 저류된 마이크로 버블수를 무
맥동 펌프(69)를 이용해서 퍼내어, 처리조(10)로 공급한다. 무맥동 펌프(69)는 퍼내는 양이 안정되어 있기 때문에, 버퍼조(63)로부터 퍼내지는 마이크로 버블수와 순수 공급원(71)으로부터 공급되는 순수의 혼합 비율을 용이하게 조절할 수 있다.또한, 정유량변(83)에 의해 일정하게 유지되어 있는 배관(81) 내의 유량 변동을 방지할 수 있다.
또한, 이 판처리 장치(1)는, 처리조(10) 내의 처리액 중에 침지된 기판W에 대하여 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 부여부(30)를 갖추고 있다. 이 때문
에, 초음파 진동의 물리적 충격으로 기판W의 파티클을 유리시켜, 유리된 파티클을 마이크로 버블에 흡착시켜서 제거할 수 있다. 이로 인해, 기판W의 표면으로부터 파티클을 효율적으로 제거할 수 있다.
< 2.제2실시 형태 >
계속해서, 본 발명의 제2실시 형태에 대해서 설명한다. 도 5는, 본 발명의 제2실시 형태에 관한 기판처리 장치(101)의 구성을 나타낸 도이다. 제2실시 형태의 기판처리 장치(101)은, 버퍼조(110), 투수광 센서(120), 매스 플로우 컨트롤러
(130), 및 유량 제어부(140)를 제외하고, 상기의 기판처리 장치(1)와 같은 구성을 갖는다. 그러므로, 이하에서는 기판처리 장치(1)와 다른 부분을 중심으로 설명하
고, 기판처리 장치(1)와 같은 부분에 관해서는 도 5 중에 도 1과 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.
제2실시 형태의 기판처리 장치(101)는, 투광재료 (예를 들어, 고순도의 석영
유리)에 의해 구성된 버퍼조(110)을 갖추고 있다. 버퍼조(110)의 측부에는, 한쌍의 투광기(121) 및 수광기(122)를 갖는 투수광 센서(120)가 설치되어 있다. 투광기
(121) 및 수광기(122)는, 버퍼(110)를 사이에 두고 대향 배치되어 있으며, 투광기
(121)로부터 출사된 광선이 버퍼조(110) 내의 처리액을 통해서 수광기(122)를 향하도록, 투광기(121) 및 수광기(122)의 위치 관계가 규정되어 있다. 기판처리 장치
(101)는, 이러한 투수광 센서(120)를 사용하고, 버퍼조(110) 내에 마이크로 버블이 충분히 공급되고 있는지의 여부를 검출한다. 투수광 센서(120)의 검출 동작에 대해
서, 이하에 설명한다.
도 6∼도 8은, 버퍼조(110) 내에 저류된 마이크로 버블수의 상태와, 투수광 센서(120)의 동작을 나타낸 도이다. 예를 들어, 도 6에 나타낸 것 같이, 버퍼조
(110)에 마이크로 버블이 충분히 공급되지 않고 있을 때에는, 버퍼조(110) 내의 마이크로 버블수의 투명도는 비교적 높다. 이 때문에, 투광기(121)로부터 출사된 광선은 수광기(122)에 도달하고, 수광기(122)는 광선을 검출한다. 한편, 도 7에 나타낸 것 같이, 버퍼조(110) 내에 마이크로 버블이 충분히 공급되면, 버퍼조(110) 내의 마이크로 버블수는 마이크로 버블에 의해 뿌옇게 흐려져 투명도가 저하한다. 이 때문에, 투광기(121)로부터 출사된 광선은 수광기(122)에 도달하지 않고, 수광기
(122)는 광선을 검출하지 않는다.
또한, 도 8에 나타낸 것 같이, 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)로부터 비교적 큰 기포(마이크로 버블보다도 큰 기포)가 토출되어 있을 경우에는, 해당 거품에 의해 순수가 뿌옇게 흐려지는 일은 없다. 이 때문에, 투광기(121)로부터 출사된 광선은 수광기(122)에 도달하고, 수광기(122)는 광선을 검출한다. 즉, 투수광센서
(120)는, 버퍼조(110) 내에 마이크로 버블이 충분히 공급되었을 경우에만 차광 상태가 되고, 수광기(122)의 수광이 정지한다. 따라서, 투수광 센서(120)는, 수광기
(122)에서 광선의 수광이 정지한 것에 근거하여, 버퍼조(110) 내에 마이크로 버블이 충분히 공급된 것을 검지할 수가 있다.
도 5로 되돌아가서, 질소가스 공급원(62)으로부터 연장되는 배관(65d)의 경로 도중에는, 전기적으로 제어가능한 유량 제어변인 매스 플로우 컨트롤러(130)가 끼워져 있다. 그리고, 상기의 수광기(122) 및 매스 플로우 컨트롤러(130)는, 소정의 통신선을 통해서 유량 제어부(140)에 접속되어 있다. 유량 제어부(140)는, 수광 기(122)로부터의 검출 신호를 수신하는 동시에, 해당 검출 신호에 근거해서 매스 플로우 컨트롤러(130)의 동작을 제어한다. 이것에 의해, 배관(65d) 내를 흐르는 질소가스의 유량이 조절되어, 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)로부터 토출되는 마이크로 버블량이 조절된다. 또, 유량 제어부(140)는, 제어부(50)와 공통의 컴퓨터에 의해 구성되어 있어도 좋으며, 또는, 다른 형체의 컴퓨터에 의해 구성되어 있어도 좋다.
기판처리 장치(101)는, 상기의 기판처리 장치(1)와 같이, 도 4의 플로우 챠트에 따라 기판W의 처리를 행한다. 단지, 버퍼조(110)에 마이크로 버블수를 저류할 때에는, 상기의 투수광 센서(120)를 동작시켜, 수광기(122)의 검출 신호에 근거해서 매스 플로우 컨트롤러(130)의 설정 유량을 제어한다. 예를 들어, 수광기(122)가 광선을 수광(受光)하고 있을 때에는, 버퍼조(llO) 내에 마이크로 버블이 충분히 공급되지 않고 있다고 판단하고, 매스 플로우 컨트롤러(130)의 유량을 서서히 올려 간다. 또한, 수광기(122)에 의한 광선의 수광이 정지했을 때에는, 버퍼조(110) 내에 마이크로 버블이 충분히 공급되어 있다고 판단하며, 그 시점에 있어서의 매스 플로우 컨트롤러(130)의 유량을 유지한다. 이렇게, 기판처리 장치(101)는, 버퍼조
(110) 내에 마이크로 버블이 충분히 공급된 상태(도7의 상태)를 목표로 해서, 마이크로 버블의 토출량을 제어한다.
상기한 바와 같이, 이 기판처리 장치(101)는, 버퍼조(110) 내의 순수를 통해
서 투광 및 수광을 하는 투수광 센서(120)을 갖춘다. 이 때문에, 버퍼조(110) 내에 마이크로 버블이 충분히 공급되고 있는지의 여부를 검지할 수가 있다. 또한, 이 기 판처리 장치(101)는, 수광기(112)의 검출 신호에 근거해서 매스 플로우 컨트롤러
(130)를 제어하고, 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)로부터 토출되는 마이크로 버블량을 조절한다. 이 때문에, 버퍼조(110) 내에 마이크로 버블이 충분히 공급된 상태를 자동적으로 생성할 수가 있다.
또한, 이 기판처리 장치(101)는, 질소가스 공급원(62)으로부터 공급되는 질소가스를, 매스 플로우 컨트롤러(130)를 통해서 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)에 송급한다. 이 때문에, 질소가스 공급원(62)으로부터의 질소가스 공급량이 변동했을 경우에도, 일정한 유량으로 질소가스를 공급할 수가 있다.
또, 상기의 기판처리 장치(101)는, 유량 제어부(140)에 의해 질소가스의 유량을 제어하는 것이었지만, 질소가스의 유량을 일정하게 하고 순수의 유량을 제어하는 구성으로 해도 좋다. 구체적으로는, 순수용(純水用) 배관(65a)의 경로 도중에 매스 플로우 컨트롤러를 설치하고, 유량 제어부(140)에 의해 해당 매스 플로우 컨트롤러를 제어하는 구성으로 하면 좋다. 단지, 비압축 유체인 순수의 유량을 제어하는 것보다도, 압축 유체인 질소가스의 유량을 제어하는 것이, 유량을 안정하게 제어할 수가 있다. 또한, 질소가스의 유량과 순수의 유량을 함께 제어하는 구성으로 해도 좋지만, 한쪽의 유량을 고정하고 다른 쪽의 유량을 제어하는 편이, 헌팅
을 일으키는 일이 없으며, 유량을 안정하게 제어할 수가 있다.
< 3.변형 예 >
이상, 본 발명의 1실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기의 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기의 기판처리 장치(1)는, 처리액으로서 순수 를 사용했지만, 다른 약액을 처리액으로서 사용해도 좋다. 예를 들어, 기판W에 대한 높은 세정 효과를 갖는 SC-1액 등을 사용해도 좋다. 또한, 상기의 기판처리 장치(1)는, 기판W의 세정 처리만을 행하는 장치였지만, 다른 처리를 행하도록 구성되어 있어도 좋다.
또한, 상기의 기판처리 장치(1)에서는, 버퍼조(63) 내에 두 개의 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)를 설치하였지만, 마이크로 버블 발생기의 수는 하나이여도 좋고, 셋 이상이어도 좋다. 또한, 마이크로 버블 발생기는, 상기의 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 공지(公知)의 마이크로 버블 발생기를 이용할 수가 있다.
또한, 제2 배관부(70)의 배관(72) 상에 유량조절 밸브를 설치하고, 순수 공급원(71)으로부터 공급되는 순수의 유량을 조절할 수 있는 구성으로 해도 좋다. 이렇게 하면, 버퍼조(63)로부터 퍼내지는 마이크로 버블수와 순수 공급원(71)로부터 공급되는 순수와의 혼합 비율을, 더욱 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 유량계(68a)의 계측 값에 근거해서 유량조절 밸브(67a) 및 펌프(69)의 동작을 제어함으로써, 마이크로 버블 발생기(64a, 64b)에 도입되는 순수의 유량과, 버퍼조(63)로부터 퍼내지는 마이크로 버블수의 유량이 거의 같게 되도록 제어해도 좋다. 이렇게 하면, 버퍼조(63) 내의 마이크로 버블수는 일정량으로 유지되며, 마이크로 버블수를 안정하게 처리조(10)로 공급할 수 있다. 또한, 버퍼조(63) 내의 마이크로 버블수의 양은 변동하지 않기 때문에, 버퍼조(63)를 더욱 소형화할 수 있다.
또한, 상기의 제1실시 형태에서는, 복수의 기판W를 일괄해서 처리조(10)에 침지 하는 배치식의 기판처리 장치(1)에 대해서 설명했지만, 본 발명의 기판처리 장치는, 도 9에 나타낸 것 같은 낱장식 기판처리 장치이여도 좋다. 도 9의 기판처리 장치(2)는, 유지부(91)에 의해 1장의 기판W를 수평자세로 유지하면서 수직축 주위로 회전시켜, 토출부(92)로부터 기판W의 표면에 순수를 토출되게 하고, 기판W의 표면을 세정하는 장치다. 토출부(92)에는 초음파 진동자(93)이 설치되어 있어서, 초음파 진동자(93)을 동작시키면, 토출부(92)로부터 토출되는 순수 중에 초음파 진동이 부여된다. 또, 기판처리 장치(2)의 각부 동작은, 제어부(94)에 의해 제어된
다.
이 기판처리 장치(2)에 있어서, 토출부(92)에 접속되는 순수 공급부(95)에
는, 도 1의 순수 공급부(40)와 동등한 구성이 적용되어 있다. 이 때문에, 상기의 기판처리 장치(1)와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기의 제2실시 형태에서는, 복수의 기판W를 일괄해서 처리조(10)에 침지하는 배치식의 기판처리 장치(101)에 대해서 설명했지만, 본 발명의 기판처리 장치는, 도 10에 나타낸 것 같은 낱장식 기판처리 장치(102)이여도 좋다. 도 10의 기판처리 장치(102)는, 유지부(91)에 의해 1장의 기판W를 수평자세로 유지하면서 수직축 주위로 회전시켜서, 토출부(92)로부터 기판W의 표면에 순수를 토출되게 하고, 기판W의 표면을 세정하는 장치다. 토출부(92)에는 초음파 진동자(93)가 설치되어 있으며, 초음파 진동자(93)를 동작시키면, 토출부(92)로부터 토출되는 순수 중에 초음파 진동이 부여된다. 또, 기판처리 장치(102)의 각부의 동작은, 제어부
(94)에 의해 제어된다. 이 기판처리 장치(102)에 있어서, 토출부(92)에 접속되는 순수 공급부(95)에는, 도 5의 순수 공급부(40)와 동등한 구성이 적용되어 있다.
이 때문에, 상기의 기판처리 장치(101)와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리 방법은 버퍼조 내에 있어서 마이크로 버블을 다량으로 생성하고, 그 마이크로 버블을 처리액과 함께 버퍼조로부터 기판으로 공급할 수 있다. 따라서, 소형의 마이크로 버블 발생기를 사용해서 기판처리 장치의 대형화를 방지하면서, 기판주위에 다량의 마이크로 버블을 공급할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (21)

  1. 처리액에 의해 기판을 처리하는 기판처리 장치에 있어서,
    처리액을 저류(貯留)하는 처리조;
    상기 처리조 내에 있어서 기판을 유지하는 유지부;
    상기 처리조 내에 처리액을 공급하는 처리액 공급부;
    상기 처리액 공급부의 공급 경로 도중에 있어서, 처리액을 저류하는 버퍼조;
    상기 버퍼조에 저류된 처리액 중에 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생부를 갖춘 기판처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부는, 상기 버퍼조를 경유해서 처리액을 송급(送給)하는 제1의 송급 경로와, 상기 버퍼조를 통하지 않고 처리액을 송급하는 제2의 송급 경로를 갖으며, 상기 제1의 송급 경로로부터 송급되는 마이크로 버블을 포함하는 처리액과 상기 제2의 송급 경로로부터 송급되는 처리액을 합류시켜서 공급하는 기판처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1의 송급 경로 및 상기 제2의 송급 경로의 한쪽 또는 양쪽으로부터 송급되는 처리액의 유량을 조절하는 유량 조절부를 더 갖춘 기판처리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 버퍼조로 공급되는 처리액의 유량과, 상기 버퍼조로부터 퍼내지는 처리액의 유량이, 같은 기판처리 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 발생부는, 원추모양의 내측면을 갖는 용기와, 상기 용기의 내측면에 따라 처리액을 도입하는 처리액 도입부와, 상기 용기에 소정의 가스를 도입하는 가스 도입부와, 상기 용기의 수속(收束)측에서 처리액 및 가스를 토출하는 토출부를 갖으며, 상기 용기의 내부에 형성되는 처리액과 가스의 2층 선회류(旋回流)를 상기 토출부로부터 토출시킴으로써, 처리액 중에 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생기를 갖는 기판처리 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 발생부는, 상기 버퍼조 내에 복수의 상기 마이크로 버블 발생기를 갖는 기판처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부는, 상기 버퍼조에 저류된 처리액을 퍼내서 기판측에 송급하는 무맥동(無脈動) 펌프를 갖는 기판처리 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    처리액에 의해 처리되어 있는 기판에 대하여 초음파 진동을 부여하는 초음파진동 부여부를 더 갖춘 기판처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 버퍼조 내의 처리액을 통해서 투광(投光) 및 수광(受光)을 행하는 투수광 센서를 더 갖춘 기판처리 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 투수광 센서의 검출 신호에 근거해서 상기 마이크로 버블 발생부를 제어하는 제어부를 더 갖춘 기판처리 장치.
  11. 처리액에 의해 기판을 처리하는 기판처리 장치에 있어서,
    기판을 유지하는 유지부;
    상기 유지부에 유지된 기판에 대하여 처리액을 공급하는 처리액 공급부;
    상기 처리액 공급부의 공급 경로 도중에 있어서, 처리액을 저류하는 버퍼조; 상기 버퍼조에 저류된 처리액 중에 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생부를 갖춘 기판처리 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부는, 상기 버퍼조를 경유해서 처리액을 송급하는 제1의 송급 경로와, 상기 버퍼조를 통하지 않고 처리액을 송급하는 제2의 송급 경로를 갖으
    며, 상기 제1의 송급 경로로부터 송급되는 마이크로 버블을 포함하는 처리액과 상기 제2의 송급 경로로부터 송급되는 처리액을 합류시켜서 공급하는 기판처리 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1의 송급 경로 및 상기 제2의 송급 경로의 한쪽 또는 양쪽으로부터 송급되는 처리액의 유량을 조절하는 유량 조절부를 더 갖춘 기판처리 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 버퍼조에 공급되는 처리액의 유량과, 상기 버퍼조로부터 퍼내지는 처리액의 유량이, 같은 기판처리 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 발생부는, 원추모양의 내측면을 갖는 용기와, 상기 용기의 내측면에 따라 처리액을 도입하는 처리액 도입부와, 상기 용기에 소정의 가스를 도입하는 가스 도입부와, 상기 용기의 수속(收束)측에서 처리액 및 가스를 토출하는 토출부를 갖으며, 상기 용기의 내부에 형성되는 처리액과 가스의 2층 선회류를 상기 토출부로부터 토출시킴으로써, 처리액 중에 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생기를 갖는 기판처리 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 발생부는, 상기 버퍼조 내에 복수의 상기 마이크로 버블 발생기를 갖는 기판처리 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부는, 상기 버퍼조에 저류된 처리액을 퍼내어 기판측에 송급하는 무맥동 펌프를 갖는 기판처리 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    처리액에 의해 처리되어 있는 기판에 대하여 초음파 진동을 부여하는 초음파진동 부여부를 더 갖춘 기판처리 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 버퍼조 내의 처리액을 통해서 투광 및 수광을 하는 투수광 센서를 더 갖춘 기판처리 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 투수광 센서의 검출 신호에 근거해서 상기 마이크로 버블 발생부를 제 어하는 제어부를 더 갖춘 기판처리 장치.
  21. 삭제
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