KR101042666B1 - 액 처리 장치 및 액 처리 방법 - Google Patents

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노리히로 이토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

액 처리 장치는 기판(W)을 수평으로 유지하며, 기판과 함께 회전 가능한 기판 유지부(2)와, 기판 유지부에 유지된 기판을 둘러싸도록 환형을 이루며, 기판과 함께 회전 가능한 환형을 이루는 회전컵(4)과, 회전컵 및 기판 유지부를 일체적으로 회전시키는 회전 기구(3)와, 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 기구(5)를 구비한다. 액 처리 장치는 또한, 회전컵에 대응한 환형을 이루며, 회전컵으로부터 배출된 처리액을 수용하고, 수용된 처리액을 배액하는 배액구(60)를 갖는 배액컵(51)과, 회전컵 및 기판 유지부를 회전시킬 때에, 배액컵 내에 선회류를 형성하며, 그 선회류에 수반된 배액컵 내의 처리액을 배액구로 유도하는 선회류 형성 부재(32a)를 구비한다.

Description

액 처리 장치 및 액 처리 방법{LIQUID PROCESSING APPARATUS AND METHOD}
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액 처리 장치를 일부 절결하여 도시하는 개략 평면도.
도 3은 도 1의 액 처리 장치의 배기·배액부를 확대하여 도시하는 단면도.
도 4는 도 1의 액 처리 장치의 회전컵 및 안내 부재의 부착 상태를 설명하기위한 도면.
도 5는 도 1의 액 처리 장치의 배액컵의 일부를 모식적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액 처리 장치의 처리 동작을 설명하기위한 도면.
도 7은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 모식도.
도 8은 도 1의 액 처리 장치에 적용 가능한 배액컵의 변형예의 일부를 모식적으로 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 기판 유지부
3 : 회전 기구
4 : 회전컵
5 : 액 공급 기구
32a : 선회류 형성 부재
51 : 배액컵
60 : 배액구
본 발명은 예컨대 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대해 소정의 액 처리를 행하는 액 처리 장치 및 액 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스나 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 프로세스에 있어서는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼나 유리 기판에 처리액을 공급하여 액 처리를 행하는 프로세스가 다용되고 있다. 이러한 프로세스로는, 예컨대, 기판에 부착된 파티클이나 오염물 등을 제거하는 세정 처리, 포토 리소그라피 공정에 있어서의 포토 레지스트액이나 현상액의 도포 처리 등을 예로 들 수 있다.
이러한 액 처리 장치로서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 스핀척으로 유지하며, 기판을 회전시킨 상태로 웨이퍼의 표면 또는 표리면에 처리액을 공급하여 웨이퍼의 표면 또는 표리면에 액막을 형성하여 처리를 행하는 웨이퍼형이 알려져 있다.
이 종류의 장치에서는, 통상, 처리액은 웨이퍼의 중심에 공급되며, 기판을 회전시킴으로써 처리액을 외측으로 퍼지게 하여 액막을 형성하고, 처리액을 이탈시 키는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 그리고, 기판의 외측으로 떨어져 나간 처리액을 아래쪽으로 유도하도록 웨이퍼의 외측을 둘러싸는 컵 등의 부재를 설치하며, 웨이퍼로부터 떨어져 나간 처리액을 조속히 배출하도록 하고 있다. 그러나, 이와 같이 컵 등을 설치하는 경우에는, 처리액이 미스트로서 분산되어, 기판까지 도달하여 워터 마크나 파티클 등의 결함이 될 우려가 있다.
이러한 점을 방지할 수 있는 기술로서, 일본 특허 공개 평8-1064호 공보에는, 기판을 수평 지지한 상태로 회전시키는 회전 지지 수단과 일체로 회전하도록, 기판으로부터 외주 방향으로 비산된 처리액을 수용하는 처리액 수용 부재를 설치하며, 처리액을 수용하여, 처리액을 외측으로 유도하여 회수하도록 한 기술이 개시되어 있다. 이 공보에 있어서, 처리액 수용 부재는 기판측으로부터 순서대로, 수평 차양부, 처리액을 외측 아래쪽으로 안내하는 경사 안내부, 처리액을 수평 외측으로 안내하는 수평 안내부 및 수직으로 설치되는 벽부를 갖는다. 이 구성에 의해, 처리액을 좁은 범위로 몰아넣어 미스트가 기판으로 재부착하는 것을 방지하는 동시에, 처리 수용 부재의 구석부에 설치된 배액구를 통해 수평 외측으로 배출시킨다. 처리액은 또한 처리액 수용 부재의 외측에 배치된 스페이서의 내부를 외측으로 연장하는 홈을 통해 배액한다.
그런데, 전술한 액 수용부를 회전 지지 수단과 일체로 회전시키는 장치에 있어서는, 액 수용부도 회전하므로, 액 수용부에서는 원주형으로 배액되며, 그 배액을 수용하는 환형의 배액컵이 필요해진다. 그러나, 이러한 환형의 배액컵을 설치한 경우, 배액컵으로부터 배액구를 통한 배액에 시간이 걸리므로, 복수 종류의 처리액 을 사용하는 경우에, 이하와 같은 문제가 생긴다.
i) 복수종의 처리액을 사용하는 경우에는, 통상, 처리 후의 배출처를 전환하여 분별하지만, 처리액을 전환하고 나서 그 처리액이 배출구로부터 배출될 때까지 시간이 걸리므로, 배출처를 전환하는 타이밍을 확인하는 것이 곤란하다.
ii) 처리액을 전환한 후에도 잠시 동안 배액컵 내에 전환하기 전의 처리액이 잔류하고 있으므로, 전환 전후의 두 종류의 처리액이 혼합된 상태로 배출되게 된다.
본 발명의 목적은 배액컵으로부터 조속히 처리액을 배출할 수 있는 액 처리 장치 및 액 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 관점에서는 기판을 수평으로 유지하며, 기판과 함께 회전 가능한 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 기판을 둘러싸도록 환형을 이루며, 기판과 함께 회전 가능한 환형을 이루는 회전컵과, 상기 회전컵 및 상기 기판 유지부를 일체적으로 회전시키는 회전 기구와, 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 기구와, 상기 회전컵에 대응한 환형을 이루며, 상기 회전컵으로부터 배출된 처리액을 수용하고, 수용된 처리액을 배액하는 배액구를 갖는 배액컵과, 상기 회전컵 및 상기 기판 유지부를 회전시킬 때에 상기 배액컵 내에 선회류를 형성하며, 그 선회류에 수반시켜 상기 배액컵 내의 처리액을 상기 배액구로 유도하는 선회류 형성 부재를 구비하는 액 처리 장치를 제공한다.
상기 제1 관점에 있어서, 상기 선회류 형성 부재는 상기 배액컵의 내부에 삽입되며 상기 회전컵 및 상기 기판 유지부의 회전과 함께 회전하는 구성으로 할 수 있다. 상기 선회류 형성 부재는 상기 회전컵에 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 회전컵은 상기 기판 유지부에 유지된 기판의 단부의 위쪽을 덮도록 설치된 차양부와, 차양부에 연속하여 기판의 외측을 덮도록 설치된 외측 벽부를 가지고, 상기 선회류 형성 부재는 상기 외측 벽부로부터 연속하여 아래쪽으로 연장되며, 상기 배액컵 내에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 선회류 형성 부재는 상기 배액컵을 따라 통 형상으로 형성할 수 있다.
상기 배액컵에, 주위 방향을 따라 처리액이 배액구에 유입되도록 하강 슬로프를 형성할 수 있으며, 이 하강 슬로프는 배액구에 처리액이 유입되는 부분에 주위 방향의 소정 길이에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 배액구에 있어서, 상기 하강 슬로프의 반대측에 안내 벽부가 형성되며, 상기 안내 벽부는 수선(垂線)에 대해 상기 하강 슬로프로부터 멀어지는 방향으로 경사지는 구성으로 할 수 있다. 이 경우 상기 안내 벽부(82)의 수선에 대한 각도(θ)는 0°< 0 < 90°를 만족하는 것이 바람직하다. 또한 상기 안내 벽부(82)의 정상부는 상기 하강 슬로프(62)의 종단부보다도 위에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 배액컵의 하부는 외측으로부터 내측을 향해 상승하여 경사지도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 배액컵의 외측에 상기 배액컵을 둘러싸도록 설치되며, 상기 회전컵 및 그 주위로부터 주로 기체 성분을 도입하여 배기하는 배기컵을 더 구비하는 구성으로 할 수 있다.
상기 선회류 형성 부재는 상기 배액컵의 내면을 따라 배치된 통형 부분을 구비하며, 상기 통형 부분은 상기 배액컵 내에 있어서, 상기 통형 부분의 반경 방향 내측으로 돌출하는 실절적인 돌출부가 없는 내면을 갖는 구성으로 할 수 있다. 이 경우, 상기 통형 부분의 상기 내면은 하단에서, 상기 배액컵의 상기 내면을 향해 반경 방향 외측이면서 아래쪽으로 경사지는 테이퍼부에 의해 종단되는 것이 바람직하다. 상기 통형 부분의 상기 내면의 상기 테이퍼부는 상기 기판 유지부에 지지된 상기 기판의 저면보다도 충분히 아래쪽에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 관점에서는, 기판을 수평으로 유지하며, 기판과 함께 회전 가능한 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 기판을 둘러싸도록 환형을 이루며, 기판과 함께 회전 가능한 환형을 이루는 회전컵과, 상기 회전컵 및 상기 기판 유지부를 일체적으로 회전시키는 회전 기구와, 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 기구와, 상기 회전컵에 대응한 환형을 이루며, 상기 회전컵으로부터 배출된 처리액을 수용하고, 수용된 처리액을 배액하는 배액구를 갖는 배액컵을 구비하는 액 처리 장치를 이용한 액 처리 방법으로서, 상기 기판 유지부에 유지된 기판 상에 처리액을 공급하는 공정과, 상기 회전컵 및 상기 기판 유지부를 회전시키면서 처리액이 공급된 기판을 회전시키는 공정과, 상기 회전컵으로부터 배출된 처리액을 상기 배액컵에 의해 수용하는 공정과, 상기 회전컵 및 상기 기판 유지부의 회전과 동시에, 상기 배액컵 내에 선회류를 형성하며, 그 선회류에 수반되어 상기 배액컵 내의 처리액을 상기 배액구로 유도하는 공정을 구비하는 액 처리 방법을 제공한다.
상기 제2 관점에 있어서, 상기 선회류는, 상기 배액컵의 내부에 삽입되며, 상기 회전컵 및 상기 기판 유지부의 회전과 함께 회전하는 선회류 형성 부재에 의해 형성되며, 이 선회류 형성 부재의 하단의 상기 배액컵 바닥부로부터의 높이 위치 및 기판의 회전 속도에 따라 선회류를 조정하도록 할 수 있다.
본 발명의 추가의 목적 및 이점은 이하의 상세한 설명에 기재되어 있고, 부분적으로는 이하의 설명으로부터 명확하게 될 것이며, 발명의 실시에 의해 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 이점은 특히 이하에서 설명하는 구성 및 구성의 조합에 의해 구현되고 달성될 것이다.
본 명세서에 합체되어 본 명세서의 일부를 이루는 첨부 도면은 발명의 실시예를 예시하고, 전술한 설명 및 이하의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 기능을 한다.
이하에, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 붙여, 중복되는 설명은 필요한 경우에만 행한다. 여기서는, 본 발명을 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 웨이퍼라고 기재함)의 표리면 세정을 행하는 액 처리 장치에 적용한 경우에 대해 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 액 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도, 도 2는 그 평면도, 도 3은 배기·배액부를 확대하여 나타내는 단면도이다. 이 액 처리 장치(100)는 베이스 플레이트(1)와, 피처리 기판인 웨이퍼(W)를 회전 가능하도록 유지하는 웨이퍼 유지부(2)와, 이 웨이퍼 유지부(2)를 회전시키는 회전 모터(3)와, 웨이퍼 유지부(2)에 유지된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 설치되며, 웨 이퍼 유지부(2)와 함께 회전하는 회전컵(4)과, 웨이퍼(W)의 표면에 처리액을 공급하는 표면 처리액 공급 노즐(5)과, 웨이퍼(W)의 이면에 처리액을 공급하는 이면처리액 공급 노즐(6)과, 회전컵(4)의 주연부에 설치된 배기·배액부(7)를 갖고 있다. 또한, 배기·배액부(7)의 주위 및 웨이퍼(W)의 위쪽을 덮도록 케이싱(8)이 설치된다. 케이싱(8)의 상부에는 팬·필터·유닛(FFU)(9)이 설치되어 있고, 웨이퍼 유지부(2)에 유지된 웨이퍼(W)에 청정 공기의 다운 플로우가 공급되도록 되어 있다.
웨이퍼 유지부(2)는 수평으로 설치된 원판형을 이루는 회전 플레이트(11)와, 그 이면의 중심부에 접속되며, 아래쪽 수직으로 연장되는 원통형의 회전축(12)을 갖고 있다. 회전 플레이트(11)의 중심부에는, 회전축(12) 내의 구멍(12a)에 연통하는 원형의 구멍(11a)이 형성되어 있다. 그리고, 이면 처리액 공급 노즐(6)을 구비한 승강 부재(13)가 구멍(12a) 및 구멍(11a) 내에 승강 가능하도록 설치된다. 회전 플레이트(11)에는 웨이퍼(W)의 바깥 가장자리를 유지하는 유지 부재(14)가 설치되어 있고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이들은 등간격으로 3개 배치되어 있다. 이 유지 부재(14)는 웨이퍼(W)가 회전 플레이트(11)로부터 약간 떠 있는 상태로 수평으로 웨이퍼(W)를 유지하도록 되어 있다. 이 유지 부재(14)는 웨이퍼(W)의 단면을 유지 가능한 유지부(14a)와, 유지부(14a)로부터 회전 플레이트 이면측 중심 방향으로 연장되어 있는 착탈부(14b)와, 유지부(14a)를 수직면 내에서 회동시키는 회전축(14c)을 가지고, 착탈부(14b)의 선단부를 도시하지 않은 실린더 기구에 의해 위쪽으로 밀어 올림으로써, 유지부(14a)가 외측으로 회동하여 웨이퍼(W)의 유지가 해제된다. 유지 부재(14)는 도시하지 않은 스프링 부재에 의해 유지부(14a)가 웨이 퍼(W)를 유지하는 방향으로 압박되고, 실린더 기구를 동작시키지 않는 경우에는 유지 부재(14)에 의해 웨이퍼(W)가 유지된 상태로 된다.
회전축(12)은 2개의 베어링(15a)을 갖는 베어링 부재(15)를 통해 베이스 플레이트(1)에 회전 가능하도록 지지되어 있다. 회전축(12)의 하단부에는 풀리(16)가 끼워넣어져 있고, 풀리(16)에는 벨트(17)가 감겨져 있다. 벨트(17)는 모터(3)의 축에 부착된 풀리(18)에도 감겨져 있다. 그리고, 모터(3)를 회전시킴으로써 풀리(18), 벨트(17) 및 풀리(16)를 통해 회전축(12)을 회전하도록 되어 있다.
베어링 부재(15)의 바로 위쪽에는 회전축(12)의 외주를 따라 환형을 이루는 퍼지 가스 공급 포트(19)가 설치된다. 이 퍼지 가스 공급 포트(19)에는 베어링 부재(15)의 외벽 내에 수직 방향을 따라 설치된 퍼지 가스 유로(20)가 접속되어 있고, 이 퍼지 가스 유로(20)에는 베어링 부재(15)의 베이스 플레이트(1)의 아래쪽 위치에 대응하는 부분에서 퍼지 가스 배관(21)이 접속되어 있다. 그리고, 도시하지 않은 퍼지 가스 공급원으로부터 퍼지 가스 배관(21), 퍼지 가스 유로(20)를 경유하여 퍼지 가스 공급 포트(19)로 퍼지 가스로서 예컨대 N2 가스가 공급된다. 이 퍼지 가스는 퍼지 가스 공급 포트(19)로부터 회전축(12)의 위쪽 및 아래쪽으로 흘러, 회전축(12)의 상부에 미스트가 부착하는 것 및 베어링(15a)으로부터의 파티클이 웨이퍼(W)에 도달하는 것을 억제할 수 있다.
표면 처리액 공급 노즐(5)은 노즐 아암(22)에 유지되어 있고, 도시하지 않은 액 공급 튜브로부터 처리액이 공급되며, 그 내부에 설치된 노즐 구멍(5a)을 통해 처리액을 토출하도록 되어 있다. 토출하는 처리액으로서는, 세정용의 약액, 순수 등의 린스액, IPA와 같은 건조 용매 등을 예로 들 수 있으며, 1종 또는 2종 이상의 처리액을 토출 가능하도록 되어 있다. 노즐 아암(22)은 도 2에 나타낸 바와 같이 축(23)을 중심으로 하여 회동 가능하게 설치되어 있으며，도시하지 않은 구동 기구에 의해, 웨이퍼(W) 중심상 및 외주상의 토출 위치와 웨이퍼(W)의 외측의 후퇴 위치 사이에서 이동할 수 있도록 되어 있다. 또한, 노즐 아암(22)은 상하 이동 가능하도록 설치되어 있고, 후퇴 위치와 토출 위치에서 회동할 때에는 상승한 상태가 되며, 표면 처리액 공급 노즐(5)로부터 처리액을 토출할 때에는 하강한 상태가 된다.
이면 처리액 공급 노즐(6)은 승강 부재(13)의 중심에 설치되어 있고, 그 내부에 길이 방향을 따라 연장되는 노즐 구멍(6a)이 형성되어 있다. 그리고, 도시하지 않은 처리액 튜브를 통해 노즐 구멍(6a)의 하단으로부터 소정의 처리액이 공급되며, 그 처리액이 노즐 구멍(6a)을 통해 웨이퍼(W)의 이면에 토출되도록 되어 있다. 토출하는 처리액으로서는, 상기 표면 처리액 공급 노즐(5)과 동일하게, 세정용의 약액, 순수 등의 린스액, IPA와 같은 건조 용매 등을 예로 들 수 있으며, 1종 또는 2종 이상의 처리액을 토출할 수 있도록 되어 있다. 승강 부재(13)의 상단부에는 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 지지대(24)를 갖고 있다. 웨이퍼 지지대(24)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 3개의 웨이퍼 지지핀(25)(2개만 도시)을 갖고 있다. 그리고, 이면 처리액 공급 노즐(6)의 하단에는 접속 부재(26)를 통해 실린더 기구(27)가 접속되어 있고, 이 실린더 기구(27)에 의해 승강 부재(13)를 승강시킴 으로써 웨이퍼(W)를 승강시켜 웨이퍼(W)의 로딩 및 언로딩이 행해진다.
회전컵(4)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 회전 플레이트(11)의 단부 위쪽으로부터 내측 경사 위쪽으로 연장되는 원환형의 차양부(31)와, 차양부(31)의 외단부로부터 수직 아래쪽으로 연장되는 통형상의 외측 벽부(32)를 갖고 있다. 외측 벽부(32)와 회전 플레이트(11) 사이에는 원환형의 간극(33)이 형성되어 있으며, 이 간극(33)으로부터 웨이퍼(W)가 회전 플레이트(11) 및 회전컵(4)과 동시에 회전되어 비산된 처리액(미스트)이 아래쪽으로 유도된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 외측 벽부(32)에 연속하여 회전 플레이트(11)의 아래쪽으로 연장되도록 통형상의 선회류 형성 부재(32a)가 형성되어 있다.
차양부(31)와 회전 플레이트(11) 사이에는 웨이퍼(W)와 거의 동일한 높이의 위치에 판형을 이루는 안내 부재(35)가 개재되어 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 차양부(31)와 안내 부재(35) 사이, 안내 부재(35)와 회전 플레이트(11) 사이에는, 각각 처리액을 통과시키는 복수의 개구(36 및 37)를 형성하기 위한 복수의 스페이서 부재(38 및 39)가 주위 방향을 따라 배치되어 있다. 차양부(31)와, 안내 부재(35)와, 회전 플레이트(11)와, 이들 사이의 스페이서 부재(38, 39)는 나사(40)에 의해 나사 고정되어 있다.
안내 부재(35)는 그 표리면이 웨이퍼(W)의 표리면과 거의 연속하도록 설치된다. 그리고, 모터(3)에 의해 웨이퍼 유지 부재(2) 및 회전컵(4)을 웨이퍼(W)와 동시에 회전시켜 표면 처리액 공급 노즐(5)로부터 웨이퍼(W) 표면의 중심에 처리액을 공급할 때는, 처리액은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 퍼지며, 웨이퍼(W)의 둘 레 가장자리로부터 떨어져 나간다. 이 웨이퍼(W) 표면에서 떨어져 나간 처리액은 거의 연속하여 설치된 안내 부재(35)의 표면으로 안내되어 개구(36)로부터 외측으로 배출되며, 차양부(31) 및 외측 벽부(32)에 의해 아래쪽으로 유도된다. 또한, 동일하게 웨이퍼 유지 부재(2) 및 회전컵(4)을 웨이퍼(W)와 동시에 회전시켜 이면 처리액 공급 노즐(6)로부터 웨이퍼(W)의 이면의 중심에 처리액을 공급할 때에는 처리액은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 이면으로 퍼지며, 웨이퍼(W)의 주연부로부터 제거된다. 이 웨이퍼(W) 이면에서 제거된 처리액은 웨이퍼(W)의 이면과 거의 연속하여 설치된 안내 부재(35)의 이면으로 안내되어 개구(37)로부터 외측으로 배출되며, 차양부(31) 및 외측 벽부(32)에 의해 아래쪽으로 유도된다. 이 때 스페이서 부재(38, 39) 및 외측 벽부(32)에 도달한 처리액에는 원심력이 작용하고 있으므로, 이들이 미스트로 되어 내측으로 되돌아가는 것이 저지된다.
또한, 안내 부재(35)는 이와 같이 웨이퍼(W)의 표면 및 이면에서 떨어져 나간 처리액을 안내하므로, 웨이퍼(W)의 주연부로부터 이탈한 처리액이 난류화하기 어렵고, 처리액을 미스트화시키지 않고 회전컵(4) 밖으로 유도할 수 있다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 안내 부재(35)에는, 웨이퍼 유지 부재(14)에 대응하는 위치에, 웨이퍼 유지 부재(14)를 피하도록 절결부(41)가 설치된다.
배기·배액부(7)는 주로 회전 플레이트(11)와 회전컵(4)으로 둘러싸인 공간으로부터 배출되는 기체 및 액체를 회수하기 위한 것이며, 도 3의 확대도에도 나타낸 바와 같이, 회전컵(4)으로부터 배출된 처리액을 수용하는 환형을 이루는 배액컵(51)과, 배액컵(51)의 외측에, 배액컵(51)을 둘러싸도록 설치된 환형을 이루는 배기컵(52)을 구비하고 있다.
도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 배액컵(51)은 회전컵(4)의 외측에, 외측 벽부(32)에 근접하여 수직으로 설치된 수직벽(53)과, 수직벽(53)의 하단부로부터 내측을 향해 연장되는 바닥부(54)를 갖고 있다. 수직벽(53)의 상단은 회전컵(4)의 외측 벽부(32)의 위쪽까지 연장되어 있고, 차양부(31)를 따라 만곡되어 있다. 이에 따라 배액컵(51) 내의 미스트가 웨이퍼(W) 측으로 역류하는 것을 방지하도록 되어 있다. 또한, 배액컵(51)의 내부의 유지 부재(14)의 외측 위치에는, 바닥부(54)로부터 회전 플레이트(11)의 하면 근방까지 연장되며, 그 주위 방향을 따라 환형으로 설치된 구획 벽(55)을 갖고 있다. 그리고, 배액컵 (51)은 이 구획 벽(55)에 의해, 간극(33)으로부터 배출되는 처리액을 수용하는 주컵부(56)와, 유지 부재(14)의 유지부(14a)의 근방 부분으로부터 적하(滴下)되는 처리액을 수용하는 부컵부(57)로 분리되어 있다. 바닥부(54)는 구획 벽(55)에 의해 주컵부(56)에 대응하는 제1 부분(54a)과, 부컵부(57)에 대응하는 제2 부분(54b)으로 분리되어 있고, 이들은 모두 외측으로부터 내측(회전 중심측)을 향해 상승하도록 경사져 있다. 그리고, 제2 부분(54b)의 내측단은 유지 부재(14)의 유지부(14a)보다도 내측(회전 중심측)에 대응하는 위치에 달하고 있다. 구획 벽(55)은 회전 플레이트(11)가 회전했을 때에, 유지 부재(14)의 회전 플레이트(11)의 아래쪽으로 돌출한 부분에 의해 형성된 기류가 미스트를 수반하여 웨이퍼(W)측에 도달하는 것을 저지하는 역할을 갖고 있다. 구획 벽(55)에는, 부컵부(57)로부터 주컵부(56)에 처리액을 유도하기 위한 구멍(58)이 형성되어 있다.
배액컵(51)의 바닥부(54)의 최외측 부분에는 1개소의 배액구(60)가 설치되어 있고, 배액구(60)에는 배액관(61)이 접속되어 있다. 배액관(61)에는 배액 전환부 및 흡인 기구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있고, 처리액의 종류에 따라 분별하여 회수 또는 폐기하도록 되어 있다. 또한, 배액구(60)는 복수 개소 설치되더라도 좋다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 배액컵(51)의 바닥부(54)의 주위 방향을 따른 높이는 배액구(60)로부터 회전 플레이트(11)의 회전 방향인 화살표(A)를 따라 소정의 위치까지 동일한 높이로 되어있지만, 배액구(60)에 유입되는 부분으로 소정 길이에 걸쳐 하부 슬로프(62)가 형성되어 있다. 이에 따라, 배액컵(51)으로부터 배액을 원활하게 행할 수 있다. 바닥부(54)의 슬로프는 전체에 걸쳐 형성되어 있더라도 좋지만, 그 경우에는 슬로프가 매끄러워 배액을 원활하게 하는 효과가 적고, 또한, 가공이 어렵게 되므로, 배액구(60)에 유입되는 부분에만 형성하는 쪽이 유리하다.
배기컵(52)은 배액컵(51)의 수직벽(53)의 외측 부분에 수직으로 설치된 외측벽(64)과, 유지 부재(14)의 내측 부분에 수직이면서 그 상단이 회전 플레이트(11)에 근접하도록 설치된 내측벽(65)과, 베이스 플레이트(1) 상에 설치된 바닥벽(66)과, 외측벽(64)으로부터 위쪽으로 만곡하고, 회전컵(4)의 위쪽을 덮도록 설치된 위쪽벽(67)을 갖고 있다. 그리고, 배기컵(52)은 그 위쪽벽(67)과 회전컵(4)의 차양부(31) 사이의 환형을 이루는 도입구(68)로부터 회전컵(4) 내부 및 그 주위의 주로 가스 성분을 수용하여 배기하도록 되어 있다. 또한, 배기컵(52)의 하부에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 배기구(70)가 설치되어 있으며, 배기구(70)에는 배기관(71)이 접속되어 있다. 배기관(71)의 하류측에는 도시하지 않은 흡인 기구가 설치되어 있고, 회전컵(4)의 주위를 배기하는 것이 가능하다. 배기구(70)는 복수 설치되어 있고, 처리액의 종류에 따라 전환하여 사용하는 것이 가능하다.
이와 같이, 처리액이 회전컵(4)을 통해 배액컵(51)에 유도되며, 기체 성분은 도입구(68)로부터 배기컵(52)으로 유도되고, 또한 배액컵(51)으로부터의 배액과 배기컵(52)으로부터의 배기가 독립적으로 행해지도록 되어 있으므로, 배액과 배기를 분리한 상태로 유도하는 것이 가능해진다. 또한, 배액컵(51)으로부터 미스트가 누출하더라도 배기컵(52)이 그 주위를 둘러싸고 있으므로 조속히 배기구(70)를 통하여 배출되어, 미스트가 외부로 누출되는 것이 확실하게 방지된다.
전술한 바와 같이, 회전컵(4)의 외측 벽부(32)의 아래쪽으로 연속하여 회전 플레이트(11)보다 아래쪽으로 연장되도록 선회류 형성 부재(32a)가 형성되어 있다. 이 선회류 형성 부재(32a)는 배액컵(51)의 주컵부(56)의 내부에 삽입되어 있고, 회전 플레이트(11)와 동시에 회전되었을 때에, 주컵부(56) 내에 공기의 선회류를 형성하는 기능을 갖고 있다. 이 선회류에 의해, 배액컵(51)으로 배출된 처리액이 배액구(60)에 조속히 유도된다.
선회류 형성 부재(32a)는 회전컵(4)의 외측 벽부(32)의 일부이므로 배액컵(51)의 내면을 따라 배치된 통형 부분으로 이루어진다. 이 통형 부분은 배액컵(51) 내에 있어서, 반경 방향 내측으로 돌출하는 실질적인 돌출부가 없는 내면을 갖는다. 또한, 선회류 형성 부재(32a)의 통형 부분의 내면은 하단에서, 배액컵(51)의 내면을 향해 반경 방향 외측 또한 아래쪽으로 경사지는 테이퍼부(32e)에 의해 종단된다. 이에 따라, 선회류 형성 부재(32a)의 내면과 배액컵(51)의 내면과의 사이에 있어서의 급한 단차를 해소할 수 있다. 이와 같이 선회류 형성 부재(32a)가 매끄러운 내면을 가지면서 선회류 형성 부재(32a)와 배액컵(51) 사이의 단차가 배제됨으로써 배액컵(51) 내에서 처리액을 필요 이상으로 자극하여 미스트를 발생시키는 일이 없게 된다. 또한 선회류 형성 부재(32a)의 테이퍼부(32e)는 웨이퍼(W)를 지지하는 회전 플레이트(11)의 저면보다도 충분히 아래쪽으로 위치하도록 배치된다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 액 처리 장치(100)의 동작에 대해 도 6을 참조하여 설명한다. 우선, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 승강 부재(13)를 상승시킨 상태로, 도시하지 않은 반송 아암으로부터 웨이퍼 지지대(24)의 지지핀(25) 상에 웨이퍼(W)를 전달한다. 계속해서, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 유지 부재(14)에 의해 유지 가능한 위치까지 승강 부재(13)를 하강시켜, 유지 부재(14)에 의해 웨이퍼(W)를 처킹한다. 그리고, 도 6c에 나타낸 바와 같이, 표면 처리액 공급 노즐(5)을 후퇴 위치로부터 웨이퍼(W)의 중심 상의 토출 위치로 이동시킨다.
이 상태에서, 도 6d에 나타낸 바와 같이, 모터(3)에 의해 유지 부재(2)를 회전컵(4) 및 웨이퍼(W)와 동시에 회전시키면서, 표면 처리액 공급 노즐(5) 및 이면처리액 공급 노즐(6)로부터 소정의 처리액을 공급하여 세정 처리를 행한다.
이 세정 처리에 있어서는, 웨이퍼(W)의 표면 및 이면의 중심에 처리액이 공급되며, 그 세정액이 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 외측으로 퍼지며, 웨이퍼(W)의 주연부로부터 떨어져 나간다. 이 경우에, 웨이퍼(W)의 외측을 둘러싸도록 설치되어 있는 컵이 웨이퍼(W)와 동시에 회전하는 회전컵(4)이므로, 웨이퍼(W)로부터 떨어져 나간 처리액이 회전컵(4)에 닿았을 때에 처리액에 원심력이 작용하므로, 고정컵의 경우와 같은 비산(미스트화)은 발생하기 어렵다. 그리고 회전컵(4)에 도달한 처리액은 아래쪽으로 유도되며, 간극(33)으로부터 배액컵(51)의 주컵부(56)로 배출된다. 한편, 회전 플레이트(11)의 유지 부재(14)의 부착 위치에는, 유지부(14a)를 삽입하는 구멍이 설치되어 있으므로, 그 부분으로부터 배액컵(51)의 부컵부(57)에 처리액이 적하된다.
웨이퍼(W)의 세정 시에 회전컵(4)으로부터 배출되는 처리액은 회전하면서 환형의 간극(33)으로부터 배출되므로, 그것을 수용하는 배액컵(51)은 환형으로 되어야 한다. 종래에는, 이러한 환형의 배액컵을 설치한 경우, 배액컵으로부터 배액구를 통한 배액에 시간이 걸린다고 하는 문제가 있었다. 그러나, 본 실시형태와 같이 회전컵(4)에 선회류 형성 부재(32a)를 설치함으로써, 도 7에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 회전시켜 처리하고 있는 동안에 배액컵(51) 내에 공기의 선회류를 형성할 수 있으며, 이 선회류에 배액컵(51) 내의 처리액을 수반시켜 배액구(60)로 조속히 유도할 수 있게 된다. 이와 같이, 배액컵(51)으로 배출된 처리액을 방향성을 가지고 배액구(60)로 유도할 수 있으므로, 이 처리액을 단시간에 배출구로부터 배출할 수 있다.
이와 같이, 환형의 배액컵(51)으로부터 단시간에 처리액을 배출할 수 있는 점에서, 복수종의 처리액을 사용하는 경우에, 배출처를 전환하는 타이밍을 확인하기 용이해진다. 또한, 처리액을 전환할 때에 2종류의 처리액이 혼합된 상태로 배출 되는 것을 방지할 수 있다.
이 경우에, 회전컵(4)의 일부를 선회류 형성 부재(32a)로 하고 있기 때문에, 별도의 부재를 설치할 필요가 없고, 장치를 복잡화할 일이 없다. 또한, 배액컵(51)의 바닥부(54)의 배액구(60)로 유입되는 부분에서 하부 슬로프(62)가 형성되어 있으므로, 배액컵(51)으로부터의 배액을 원활하게 행할 수 있고, 보다 단시간에 처리액을 배출할 수 있다. 또한, 배액컵(51)의 바닥부(54)는 외측으로부터 내측을 향해 상승하도록 경사져 있으므로, 바닥부(54)의 내측 부분으로 배출된 처리액이 조속히 외측 부분으로 흘러, 잔류액의 발생을 방지할 수 있다.
이 선회류 형성 부재(32a)에 의해 형성된 선회류에 의한 처리액의 유속은 그 하단의 높이 위치에 의해 변화되고, 그 하단 위치가 배액컵(51)의 바닥부(54)에 가까울수록 배액컵(51) 내의 처리액의 유속을 크게 할 수 있다. 그러나, 바닥부(54)에 지나치게 근접하면 액이 튀는 것이 커져 주위가 오염되기 쉬워지고, 바닥부(54)에 잔류액이 생기게 되므로 바람직하지 못하다. 이 때문에, 선회류 형성 부재(32a)의 하단의 높이 위치를, 배액컵(51) 내의 처리액을 적절한 유속으로 흘릴 수 있고, 또한, 액이 튀는 것을 허용 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또한, 배액컵(51) 내에 선회류를 흐르게 하는 작용 및 액이 튀는 것은 선회류 형성 부재(32a)의 회전 속도, 즉 회전컵(4)의 회전 속도에 의해서도 변화되므로, 그 회전 속도도 고려하여 선회류 형성 부재(32a)의 높이 위치를 조절해야 한다. 300 ㎜ 웨이퍼의 경우, 웨이퍼(W)의 회전 속도는 예컨대 300∼1200 rpm이다. 회전컵(4)도 동일한 속도로 회전하지만, 그 경우에는, 선회류 형성 부재(32a)의 하단의 높이 위치를 바닥부(34)로부터 5∼20 ㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다.
도 8은 도 1의 액처리 장치에 적용 가능한 배액컵의 변형예의 일부를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 변형예에서는, 배액컵(51)의 배액구(60X) 및 이에 접속된 배액관(61X)이 배액컵(51) 내에서 선회류 형성 부재(32a)에 의해 형성되는 처리액의 흐름(F)을 따르도록 구성된다. 구체적으로는, 배액구(60X)에 있어서, 배액컵(51)의 하부 슬로프(62)의 반대측에 안내 벽부(82)가 형성되며, 이것은 수선에 대해 하부 슬로프(62)로부터 떨어진 방향으로 경사진다. 안내 벽부(82)의 수선에 대한 각도(θ)는 0°＜ θ ＜ 90°를 만족한다. 또한, 안내 벽부(82)의 꼭대기부는 하부 슬로프(62)의 종단부보다도 위에 배치된다. 또한, 배액관(61X)은 안내 벽부(82)의 경사 각도로써 배액컵(51)과 접속되며 또한 큰 곡률 반경으로 만곡하여 수직 아래쪽으로 연장한다.
이러한 구성에 의해, 배액컵(51) 내에 선회류 형성 부재(32a)에 의해 형성되는 처리액의 흐름(F)은 안내 벽부(82)에 의해 배액구(60X)로부터 배액관(61X) 내로 매끄럽게 유도된다. 여기서 처리액의 흐름(F)이 배액구(60X)에 있어서 안내 벽부(82)와 만났을 때에 안내 벽부(82)가 경사져 있음으로써, 처리액이 안내 벽부(82)에 의해 튀어오르는 경우가 거의 없다. 이에 따라 처리액을 배액관(61X) 내에 효율 좋게 유도하는 동시에 미스트의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 상기 실시형태에 따르면, 회전컵 및 기판 유지부를 회전시킬 때에, 환형을 이루는 회전컵에 대응한 환형을 이루는 배액컵 내에 선회류를 형성하며, 그 선회류에 수반시켜 배액컵 내의 처리액을 배액구로 유도하므로, 배액컵으로 부터 조속히 처리액을 배출할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지 변형이 가능하다. 예컨대, 선회류 형성 부재는 반드시 회전컵에 설치할 필요는 없고 웨이퍼의 회전에 수반하여 회전하는 부분에 설치하면 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼의 표리면 세정을 행하는 액 처리 장치를 예로 들어 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 표면 또는 이면의 한쪽의 세정 처리를 행하는 액 처리 장치이더라도 좋고, 또한, 액 처리에 대해서는 세정 처리에 한정되지 않고, 레지스트액 도포 처리나 그 후의 현상 처리 등, 다른 액 처리이더라도 상관없다. 또한, 상기 실시형태에서는 피처리 기판으로서 반도체 웨이퍼를 이용한 경우에 대해 나타내고 있지만, 액정 표시 장치(LCD)용의 유리 기판으로 대표되는 플랫 패널 디스플레이(FPD)용의 기판 등, 다른 기판에도 적용 가능하다.
당업자는 본 발명의 추가의 이점 및 변형을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 광의의 개념의 본 발명은 본 명세서에 개시하고 설명하는 대표적인 실시예 및 특정의 세부 사항으로 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 한정되는 바와 같은 발명의 일반적 개념의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 배액컵으로부터 조속히 처리액을 배출할 수 있는 액 처리 장치 및 액 처리 방법을 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 기판(W)을 수평으로 유지하며, 기판과 함께 회전 가능한 기판 유지부(2)와,
    상기 기판 유지부에 유지된 기판을 둘러싸도록 환형을 이루며, 기판과 함께 회전 가능한 환형을 이루는 회전컵(4)과,
    상기 회전컵 및 상기 기판 유지부를 일체적으로 회전시키는 회전 기구(3)와,
    기판에 처리액을 공급하는 액 공급 기구(5)와,
    상기 회전컵에 대응한 환형을 이루며, 상기 회전컵으로부터 배출된 처리액을 수용하고, 수용된 처리액을 배액하는 배액구(60)를 갖는 배액컵(51)과,
    상기 회전컵 및 상기 기판 유지부를 회전시킬 때에, 상기 배액컵 내에 선회류를 형성하며, 그 선회류에 수반시켜 상기 배액컵 내의 처리액을 상기 배액구로 유도하는 선회류 형성 부재(32a)
    를 포함하고,
    상기 선회류 형성 부재(32a)는 상기 배액컵(51)의 내부에 삽입되며, 상기 회전컵(4) 및 상기 기판 유지부(2)의 회전에 수반하여 회전하도록 구성되는 것인 액 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 선회류 형성 부재(32a)는 상기 회전컵(4)에 구비되는 것인 액 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 회전컵(4)은 상기 기판 유지부(2)에 유지된 기판의 단부의 위쪽을 덮도록 설치된 차양부(31)와, 차양부에 연속하여 기판의 외측을 덮도록 설치된 외측 벽부(32)를 구비하고, 상기 선회류 형성 부재(32a)는 상기 외측 벽부로부터 연속하여 아래쪽으로 연장되며, 상기 배액컵(51) 내에 삽입되는 것인 액 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 선회류 형성 부재(32a)는 상기 배액컵(51)을 따라 통 형상으로 형성되는 것인 액 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 배액컵(51)에는 주위 방향을 따라 처리액이 상기 배액구(60)에 유입되도록 하부 슬로프(62)가 형성되는 것인 액 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하부 슬로프(62)는 상기 배액구(60)에 처리액이 유입되는 부분에 주위 방향의 소정 길이에 걸쳐 형성되는 것인 액 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 배액구(60)에 있어서, 상기 하부 슬로프(62)의 반대측에 안내 벽부(82)가 형성되며, 상기 안내 벽부는 수선(垂線)에 대해 상기 하부 슬로프로부터 멀어지는 방향으로 경사지는 것인 액 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 안내 벽부(82)의 수선에 대한 각도(θ)는 0°< θ< 90°를 만족하는 것인 액 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 안내 벽부(82)의 꼭대기부는 상기 하부 슬로프(62)의 종단부보다도 위에 배치되는 것인 액 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 배액컵(51)의 바닥부는 외측으로부터 내측을 향해 상승하도록 경사지는 것인 액 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 배액컵(51)의 외측에 상기 배액컵을 둘러싸도록 설치되며, 상기 회전컵(4) 및 그 주위로부터 기체 성분을 도입하여 배기하는 배기컵(52)을 더 구비하는 액 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 선회류 형성 부재(32a)는 상기 배액컵(51)의 내면을 따라 배치된 통형 부분을 구비하며, 상기 통형 부분의 내면은 상기 배액컵 내에 있어서, 상기 통형 부분의 반경 방향 내측으로 돌출하는 실질적인 돌출부가 없는 것인 액 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 통형 부분의 상기 내면은, 하단에 있어서, 상기 배액컵(51)의 상기 내면을 향해 반경 방향 외측 하방으로 경사지는 테이퍼부(32e)에 의해 종단되는 것인 액 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 통형 부분의 상기 내면의 상기 테이퍼부(32e)는 상기 기판 유지부(2)에 지지된 상기 기판의 바닥부보다도 충분히 아래쪽에 위치하는 것인 액 처리 장치.
  16. 기판(W)을 수평으로 유지하며, 기판과 함께 회전 가능한 기판 유지부(2)와, 상기 기판 유지부에 유지된 기판을 둘러싸도록 환형을 이루며, 기판과 함께 회전 가능한 환형을 이루는 회전컵(4)과, 상기 회전컵 및 상기 기판 유지부를 일체적으로 회전시키는 회전 기구(3)와, 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 기구(5)와, 상기 회전컵에 대응한 환형을 이루며, 상기 회전컵으로부터 배출된 처리액을 수용하고, 수용된 처리액을 배액하는 배액구(60)를 갖는 배액컵(51)을 구비하는 액 처리 장치를 이용한 액 처리 방법으로서,
    상기 기판 유지부에 유지된 기판 상에 처리액을 공급하는 공정과,
    상기 회전컵 및 상기 기판 유지부를 회전시키면서, 처리액이 공급된 기판을 회전시키는 공정과,
    상기 회전컵으로부터 배출된 처리액을 상기 배액컵에 의해 수용하는 공정과,
    상기 회전컵 및 상기 기판 유지부의 회전과 함께, 상기 배액컵 내에 선회류를 형성하며, 그 선회류에 수반시켜 상기 배액컵 내의 처리액을 상기 배액구로 유도하는 공정
    을 포함하고,
    상기 선회류는, 상기 배액컵(51)의 내부에 삽입되며, 상기 회전컵(4) 및 상기 기판 유지부(2)의 회전에 수반하여 회전하는 선회류 형성 부재(32a)에 의해 형성되는 것인 액 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 선회류 형성 부재(32a)의 하단의 상기 배액컵 바닥부로부터의 높이 위치 및 기판의 회전 속도에 의해 선회류를 조정하는 것인 액 처리 방법.
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