KR101335057B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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마이 야마카와
타카히로 야마구치
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Abstract

기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 수단과, 상기 기판 유지 수단에 의해서 유지된 기판의 상면내의 분사 영역에 분사되는 처리액의 액적을 생성하는 액적노즐과, 상기 기판을 보호하는 보호액이 상기 기판 유지 수단에 유지된 기판의 상면을 따라서 상기 분사 영역의 방향으로 흐르도록 상기 기판의 상면에 대해서 경사지게 보호액을 토출하고, 상기 분사 영역이 보호액의 액막으로 덮여 있는 상태로 처리액의 액적을 상기 분사 영역에 충돌시키는 보호액 노즐을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS AND SUBSTRATE TREATMENT METHOD}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정표시장치용 기판, 플라스마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광학 자기 디스크용 기판, 포토마스크(photomask)용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정표시장치 등의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정표시장치용 유리 기판 등의 기판에 대해서 처리액을 이용한 처리가 행해진다. 기판을 1매씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치는, 예를 들어, 기판을 수평 으로 유지해 회전시키는 스핀 척과 스핀 척에 유지되고 있는 기판의 상면(上面)에 처리액의 액적을 충돌시키는 2유체 노즐과 스핀 척에 유지되고 있는 기판의 상면으로 향해서 린스액을 토출하는 린스액 노즐을 갖추고 있다. 이 기판 처리 장치에서는, 린스액에 의해서 덮인 기판의 상면에 처리액의 액적을 충돌시키는 것으로, 기판이 세정된다.
미국공개특허공보 번호 US2003/0084925 A1에 기재의 기판 처리 장치에서는, 2유체 노즐은, 기판의 상면내의 영역(이하에서는, 「분사 영역」이라고 한다.)을 향해서 처리액을 토출한다. 기판에 공급된 린스액의 일부는, 분사 영역으로 향해 기판상을 퍼져나간다. 그렇지만, 분사 영역에 분사되는 액적의 기세가 강하기 때문에, 분사 영역에 진입하려고 하는 린스액은, 처리액의 액적에 차단되어 대부분 분사 영역에 진입할 수 없다. 그 때문에, 린스액이 분사 영역에 대부분 공급되지 않고, 충분한 두께를 가지는 린스액의 액막이 분사 영역에 형성되지 않는다. 따라서, 처리액의 액적은, 분사 영역이 액막에 의해서 덮이지 않은 상태, 또는 분사 영역을 덮는 액막이 얇은 상태로 분사 영역에 분사된다. 그 때문에, 액적과 기판의 충돌에 의해서, 기판에 형성된 패턴에 큰 충격이 가해져, 패턴 넘어지는 등의 손상(damage)이 발생하는 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 기판의 손상을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 수단과, 상기 기판 유지 수단에 의해서 유지된 기판의 상면내의 분사 영역에 분사되는 처리액의 액적을 생성하는 액적노즐과, 상기 기판을 보호하는 보호액이 상기 기판 유지 수단에 의해서 유지된 기판의 상면을 따라서 상기 분사 영역으로 흐르도록 상기 기판의 상면에 대해서 경사지게 보호액을 토출하고, 상기 분사 영역이 보호액의 액막으로 덮여져 있는 상태로 처리액의 액적을 상기 분사 영역에 충돌시키는 보호액 노즐을 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 기판 유지 수단에 의해서 수평에 유지되고 있는 기판의 상면으로 향해서 액적노즐로부터 처리액이 토출된다. 이것에 의해, 기판의 상면내의 분사 영역에 처리액의 액적이 분사된다. 또, 액적노즐로부터의 처리액의 토출과 병행하여, 보호액 노즐로부터 기판의 상면으로 향해서 보호액이 토출된다. 보호액 노즐로부터 토출된 보호액은, 기판과의 충돌에 의해서 방향 전환하여, 기판상에서 퍼지면서 분사 영역으로 기판의 상면을 따라서 흐른다. 기판상으로 퍼지는 보호액은, 분사 영역에 분사되는 처리액의 액적에 저항하여 분사 영역에 진입한다. 즉, 보호액 노즐로부터의 보호액의 토출 속도, 보호액 노즐로부터의 보호액의 토출 방향, 보호액 노즐로부터 액적노즐까지의 거리, 기판의 상면에 대한 토출 방향의 각도, 및 기판의 회전 속도의 적어도 하나를 포함한 유속 제어 조건이 적당 설정되는 것으로, 보호액이 처리액의 액적에 저항하여 분사 영역에 진입할 수 있도록 기판상에서의 보호액의 유속이 제어되고 있다.
구체적으로는, 보호액 노즐로부터의 보호액의 토출 방향이 기판의 상면에 대해서 경사져 있기 때문에, 토출 방향이 기판의 상면에 수직인 경우보다도, 보호액이 방향 전환할 때의 감속이 작다. 그 때문에, 보호액 노즐로부터 토출된 보호액은, 비교적 큰 속도로 분사 영역에 도달한다. 따라서, 보호액은, 분사 영역에 분사되는 처리액의 액적에 저항해 분사 영역에 진입한다. 그 때문에, 보호액이 분사 영역에 공급되어 충분한 두께를 가지는 보호액의 액막이 분사 영역에 형성된다. 따라서, 처리액의 액적은, 보호액의 액막, 즉 보호막에 의해서 분사 영역이 덮여 있는 상태로 분사 영역에 충돌한다. 이것에 의해, 기판에 형성된 패턴에 가하는 충격을 완화하여, 기판의 손상을 억제할 수 있다.
게다가 보호액의 토출 방향이 기판의 상면에 대해서 경사져 있기 때문에, 기판상에서 보호액이 퍼지는 범위가 비교적 좁다. 즉, 토출 방향이 기판의 상면에 수직인 경우에는, 보호액이 기판상에서 방사상에 퍼지는 것에 대하여, 토출 방향이 기판의 상면에 대해서 경사져 있는 경우에는, 보호액이 기판상에서 삼각형상으로 퍼진다. 따라서, 보호액이 공급되는 기판상의 각 점에서의 유량은, 토출 방향이 기판의 상면에 수직인 경우보다 크다. 그 때문에, 토출 방향이 기판의 상면에 수직인 경우보다 큰 유량으로 분사 영역에 보호액을 공급할 수 있다. 이것에 의해, 분사 영역을 덮는 액막의 두께를 증가시킬 수 있어 기판의 손상을 억제할 수 있다.
상기 분사 영역은, 길이 방향으로 늘어나는 장방형상이어도 괜찮다. 이 경우, 상기 보호액 노즐은, 상기 보호액 노즐로부터 토출된 보호액이 상기 길이 방향에 대해서 평면시에서 경사 방향에서 상기 분사 영역에 진입하도록 보호액을 토출하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 기판의 상면을 따라서 흐르는 보호액이, 분사 영역의 길이 방향에 대해서 평면시에서 경사 방향에서 분사 영역에 진입한다. 따라서, 보호액은, 분사 영역을 경사지 통과한다. 그 때문에, 보호액이 분사 영역을 길이 방향에 통과하는 경우보다도, 보호액이 분사 영역을 통과하는 경로가 짧다. 분사 영역에 진입한 보호액은, 처리액의 액적에 의해서 진행을 방해할 수 있으므로, 경로가 길면 경로의 종단까지 보호액이 도달할 수 없는 경우가 있다. 즉, 분사 영역의 전역(全域)에 보호액이 공급되지 않는 경우가 있다. 따라서, 보호액의 경로를 단축하는 것으로써, 분사 영역의 전역에 보호액을 확실히 공급할 수 있다. 이것에 의해, 분사 영역의 전역을 덮는 보호액의 액막을 확실히 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 장치는, 상기 기판의 상면 중앙부를 지나는 연직인 회전축선 주위에 상기 기판을 회전시키는 회전 수단을 더 포함하고, 상기 보호액 노즐은, 상기 회전 수단에 의한 상기 기판의 회전 방향에 관해서 상기 분사 영역보다 상류측의 목표 위치로 향해서 보호액을 토출한다.
이 구성에 의하면, 기판의 상면 중앙부를 지나는 연직인 회전축선 주위에 기판이 회전하고 있는 상태로, 기판의 상면내의 목표 위치로 향해서 보호액 노즐로부터 보호액이 토출된다. 따라서, 보호액 노즐로부터 토출된 보호액은, 목표 위치와의 충돌에 의해서 방향 전환해, 기판상에서 퍼지면서 분사 영역으로 흐른다. 즉, 회전 상태의 기판에 보호액이 공급되므로, 기판에 공급된 보호액은, 기판과의 접촉에 의해서 지름 방향(회전 반경 방향)에 가속됨과 동시에 기판의 회전 방향으로 가속된다. 따라서, 기판에 공급된 보호액은, 목표 위치로부터 지름 방향에 퍼지면서 회전 방향으로 흐른다.
목표 위치는, 기판의 회전 방향에 관해서 분사 영역보다 상류측의 위치이다.목표 위치가 분사 영역보다 하류측인 경우에는, 목표 위치에 공급된 보호액이, 분사 영역에 도달하기까지 기판의 주위에 배출될 우려가 있다. 만일 보호액이 분사 영역에 도달할 수 있었다고 해도, 분사 영역에 진입하는 보호액의 유속 및 유량은, 목표 위치가 분사 영역보다 상류측인 경우에 비해 작다. 따라서, 기판의 회전 방향에 관해서 분사 영역보다도 상류측의 위치(목표 위치)로 향해서 보호액을 토출시키는 것으로, 분사 영역에 보호액을 확실히 공급할 수 있다. 이것에 의해, 분사 영역을 덮는 보호액의 액막을 형성할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판의 상면 중앙부와 상기 기판의 상면 주연부와의 사이에 상기 분사 영역이 이동하도록, 상기 액적노즐과 상기 보호액노즐의 위치 관계를 일정하게 유지하면서 상기 액적노즐 및 보호액 노즐을 이동시키는 노즐 이동 수단을 더 포함하고 있어도 좋다. 상기 노즐 이동 수단은, 상기 액적노즐 및 보호액 노즐을 유지하는 노즐 아암과 상기 노즐 아암을 이동시키는 아암 이동 수단을 포함하고 있어도 괜찮다.
이 구성에 의하면, 분사 영역이, 기판의 상면 중앙부와 기판의 상면 주연부와의 사이에 이동하도록, 노즐 이동 수단이, 액적노즐 및 보호액 노즐을 이동시킨다. 따라서, 회전 수단이 기판을 회전축선 주위에 회전시키고 있는 상태로, 노즐 이동 수단이, 액적노즐 및 보호액 노즐을 이동시키면, 기판의 상면이 분사 영역에 의해서 주사(走査)되어 분사 영역이 기판의 상면 전역을 통과한다. 이것에 의해, 기판의 상면 전역에 처리액의 액적을 충돌시키고, 기판으로부터 이물을 제거할 수 있다. 게다가 노즐 이동 수단은, 액적노즐과 보호액 노즐과의 위치 관계(예를 들어, 거리나 자세)를 일정하게 유지하면서 액적노즐 및 보호액 노즐을 이동시킨다. 그 때문에, 보호액 노즐로부터 토출된 보호액이 확실히 목표 위치에 공급된다. 이것에 의해, 분사 영역에 보호액을 확실히 진입시키고, 분사 영역을 덮는 보호액의 액막을 형성할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 분사 영역이 상기 기판의 상면의 어느 영역에 위치할 때에도, 상기 보호액 노즐로부터 토출된 보호액이 일정한 속도로 상기분사 영역에 진입하도록, 상기 기판상에서의 보호액의 유속을 제어하는 유속 제어 수단을 한층 더 포함하는 것이 바람직하다. 유속 제어 수단은, 상기기판의 회전 속도를 제어하는 회전 속도 제어 수단과, 상기 보호액 노즐로부터의 보호액의 토출 속도를 제어하는 토출 속도 제어 수단을 포함하고 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 회전 수단이 기판을 회전시키고 있어, 노즐 이동 수단이 액적노즐 및 보호액 노즐을 이동시키고 있을 때, 유속 제어 수단이, 예를 들어, 회전 수단에 의한 기판의 회전 속도나, 보호액 노즐로부터의 보호액의 토출 속도를 제어하는 것으로써, 기판상에서의 보호액의 유속을 제어한다. 전술과 같이, 기판에 공급된 보호액은, 기판의 회전에 의해서 가속된다. 기판의 각 위치에서의 원주 속도는, 기판의 상면 중앙부(회전 중심)에 가까워지는 만큼 감소하기 때문에, 기판의 회전 속도와 보호액의 토출 속도가 일정하면, 기판상에서의 보호액의 유속은, 회전 중심으로부터의 거리가 짧은 만큼 저하한다. 그 때문에, 회전 중심으로부터 목표 위치까지의 거리가 짧으면 보호액이 분사 영역에 진입할 때의 진입 속도가 저하해 버린다. 유속 제어 수단은, 예를 들어, 회전 중심으로부터 목표 위치까지의 거리에 따라 기판의 회전 속도 및/또는 보호액의 토출 속도를 변화시키는 것으로, 기판상에서의 보호액의 유속을 안정시킬 수 있다. 이것에 의해, 보호액을 일정한 속도로 분사 영역에 진입시킬 수 있다. 그 때문에, 회전 중심으로부터 목표 위치까지의 거리가 짧은 경우, 즉, 기판의 원주 속도가 작은 영역에 분사 영역이 위치하는 경우여도, 분사 영역을 덮는 보호액의 액막을 확실히 형성할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 형태에서는, 상기 액적노즐은, 처리액의 액적을 분사하는 분사구가 형성되고 있어, 상기 분사 영역에 대향하는 대향면을 포함한다. 이 구성에 의하면, 기판의 상면에 대향면이 대향하고 있는 상태로, 대향면에 형성된 분사구로부터 처리액의 액적이 분사된다. 이것에 의해, 처리액의 액적이 분사 영역에 분사된다. 기판상을 퍼지는 보호액은, 액적노즐의 대향면과 기판의 상면과의 사이에 진입해, 분사 영역을 덮는다. 이것에 의해, 분사 영역을 덮는 보호액의 액막이 형성된다. 이와 같이, 기판의 상면에 대해서 경사지게 보호액을 토출 것으로, 분사 영역이 액적노즐에 의해서 덮여 있는 경우여도, 보호액을 비교적 큰 속도로 분사 영역에 도달시킬 수 있다. 따라서, 분사 영역을 보호액의 액막으로 보호하면서, 처리액의 액적을 분사 영역에 충돌시킬 수 있다. 이것에 의해, 기판의 손상을 억제할 수 있다.
상기 보호액 노즐은, 1.6m/s 이상의 토출 속도로 보호액을 토출 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 1.6m/s 이상의 속도로 보호액 노즐로부터 보호액을 토출시키는 것으로, 처리액의 액적이 분사 영역에 분사되고 있는 상태에서도, 처리액의 액적에 저항해 보호액을 분사 영역에 진입시킬 수 있다. 이것에 의해, 분사 영역에 보호액을 공급하고, 분사 영역을 덮는 보호액의 액막을 형성할 수 있다.
본 발명은, 한층 더 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정과, 상기 유지된 기판의 상면내의 분사 영역에, 액적노즐로부터 처리액의 액적을 내뿜는 액적 공급 공정과, 보호액 노즐로부터 상기 기판의 상면에 대해서 경사지게 보호액을 토출하고, 상기 유지된 기판의 상면을 따라서 상기 분사 영역으로 향하는 상기 보호액의 흐름을 상기 기판의 상면에 형성하고, 상기 분사 영역이 상기 보호액의 액막으로 덮여 있는 상태로 상기 처리액의 액적을 상기 분사 영역에 충돌시키는 공정을 포함한, 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서의 상술의, 또는 한층 더 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시 형태의 설명에 의해 명확하게 된다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 액적노즐 및 이에 관련하는 구성의 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 액적노즐 및 보호액 노즐의 모식적인 측면도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 액적노즐 및 보호액 노즐의 모식적인 평면도이다.
도 5는, 도 4의 일부를 확대한 도이다.
도 6(a) 내지 6(d)는, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치에 의해서 행해지는 기판의 처리예에 관해서 설명하기 위한 도이다.
도 7은, 토출 방향과 기판의 손상 수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 평면시에 있어서의 보호액 노즐로부터 액적노즐까지의 토출 방향에의 거리와 기판의 손상 수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 기판의 상면과 토출 방향이 이루는 각도와 기판의 손상 수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은, 보호액 노즐로부터의 보호액의 토출 속도와 기판의 손상 수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 회전 상태의 기판을 향해서 보호액 노즐로부터 보호액을 토출을 때의 분사 영역에의 보호액의 공급 상태에 관해서 설명하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 12는, 분사 영역으로 향하는 보호액의 유속이 작을 때의 공급 상태에 관해서 설명하기 위한 모식적인 측면도이다.
도 13은, 분사 영역으로 향하는 보호액의 유속이 클 때의 공급 상태에 관해서 설명하기 위한 모식적인 측면도이다.
도 14는, 액적노즐로부터 분사되는 액적의 분사 속도와 기판의 손상 수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는, 본 발명의 제2 실시 형태와 관련되는 액적노즐 및 보호액 노즐의 모식적인 측면도이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치(1)의 개략적 구성을 나타내는 모식도이다. 도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 액적노즐(5) 및 이에 관련하는 구성의 평면도이다.
기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판(W)을 1매씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 기판(W)을 수평으로 유지하여 회전시키는 스핀 척(2)(기판 유지 수단, 회전 수단)과 스핀 척(2)을 둘러싸는 통 형상의 컵(3)과 기판(W)에 린스액을 공급하는 린스액 노즐(4)과, 기판(W)에 처리액의 액적을 충돌시키는 액적노즐(5)과, 기판(W)에 보호액을 공급하는 보호액 노즐(6)과, 스핀 척(2) 등의 기판 처리 장치(1)에 갖추어진 장치의 동작이나 밸브의 개폐를 제어하는 제어장치(7)(유속 제어 수단)를 갖추고 있다.
스핀 척(2)은, 기판(W)을 수평으로 유지해 해당 기판(W)의 중심(C1)을 통과하는 연직인 회전축선(L1) 주위에 회전 가능한 스핀 베이스(8)와 이 스핀 베이스(8)를 회전축선(L1)주위에 회전시키는 스핀 모터(9)를 포함한다. 스핀 척(2)은, 기판(W)을 수평 방향에 끼워 해당 기판(W)을 수평으로 유지하는 협지식의 척이어도 괜찮고, 비디바이스 형성면으로 있는 기판(W)의 이면(하면)을 흡착하는 것에 의해 해당 기판(W)을 수평으로 유지하는 진공식의 척이어도 좋다. 제1 실시 형태에서는, 스핀 척(2)은, 협지식의 척이다.
린스액 노즐(4)은, 린스액 밸브(10)이 개재된 린스액 공급관(11)에 접속되고 있다. 린스액 밸브(10)가 열리면, 기판(W)의 상면 중앙부로 향해서 린스액 노즐(4)로부터 린스액이 토출된다. 그 한편, 린스액 밸브(10)가 닫혀지면, 린스액 노즐(4)로부터의 린스액의 토출이 정지된다. 린스액 노즐(4)에 공급되는 린스액으로서는, 순수(탈이온수), 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수나, 희석 농도(예를 들어, 10∼100 ppm 정도)의 염산수 등을 예시할 수 있다.
액적노즐(5)은, 잉크젯 방식에 의해서 다수의 액적을 분사하는 잉크젯 노즐이다. 액적노즐(5)은, 처리액 공급관(12)를 개입시켜 처리액 공급기구(13)에 접속되고 있다. 게다가 액적노즐(5)은, 배출 밸브(14)가 개재된 처리액 배출관(15)에 접속되고 있다. 처리액 공급기구(13)는, 예를 들어, 펌프를 포함한다. 처리액 공급기구(13)는, 상시, 소정 압력(예를 들어, 10MPa 이하)으로 처리액을 액적노즐(5)에 공급하고 있다. 액적노즐(5)에 공급되는 처리액으로서는, 예를 들어, 순수이나, 탄산수나, SC-1(NH4OH와 H2O2를 포함한 혼합액)등을 들 수 있다. 제어장치(7)는, 처리액 공급기구(13)를 제어하는 것으로써, 액적노즐(5)에 공급되는 처리액의 압력을 임의의 압력으로 변경할 수 있다.
또, 도 1에 나타나는 바와 같이, 액적노즐(5)은, 액적노즐(5)의 내부에 배치된 압전소자(16)(piezo element)를 포함한다. 압전소자(16)는, 배선(17)을 개입시켜 전압인가기구(18)에 접속되고 있다. 전압인가기구(18)는, 예를 들어, 인버터를 포함한다. 전압인가기구(18)은, 교류 전압을 압전소자(16)에 인가한다. 교류 전압이 압전소자(16)에 인가되면, 인가된 교류 전압의 주파수에 대응하는 주파수로 압전소자(16)가 진동한다. 제어장치(7)는, 전압인가기구(18)를 제어하는 것에 의해, 압전소자(16)에 인가되는 교류 전압의 주파수를 임의의 주파수(예를 들어, 수백KHz∼수MHz)로 변경할 수 있다. 따라서, 압전소자(16)의 진동의 주파수는, 제어장치(7)에 의해서 제어된다.
기판 처리 장치(1)는, 노즐이동기구(19)(노즐 이동 수단)를 더 포함한다. 노즐이동기구(19)는, 액적노즐(5)을 유지하는 노즐 아암(20)과 노즐 아암(20)에 접속된 회동기구(21)(아암 이동 수단)과 회동기구(21)에 접속된 승강기구(22)를 포함한다. 회동기구(21)는, 예를 들어, 모터를 포함한다. 승강기구(22)는, 예를 들어, 볼 나사기구와 이 볼 나사기구를 구동하는 모터를 포함한다. 회동기구(21)는, 스핀 척(2)의 주위에 설치된 연직인 회전축선(L2) 주위에 노즐 아암(20)을 회동시킨다. 액적노즐(5)은, 노즐 아암(20)과 함께 회전축선(L2) 주위에 회동한다. 이것에 의해, 액적노즐(5)이 수평 방향으로 이동한다. 한편, 승강기구(22)는, 회동기구(21)를 연직 방향으로 승강시킨다. 액적노즐(5) 및 노즐 아암(20)은, 회동기구(21)와 함께 연직 방향으로 승강한다. 이것에 의해, 액적노즐(5)이 연직 방향으로 이동한다.
회동기구(21)는, 스핀 척(2)의 상방을 포함한 수평면내에서 액적노즐(5)을 수평에 이동시킨다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 회동기구(21)는, 스핀 척(2)에 유지된 기판(W)의 상면을 따라서 늘어나는 원호상의 궤적(X1)을 따라서 액적노즐(5)를 수평에 이동시킨다. 궤적(X1)은, 스핀 척(2)에 유지된 기판(W)의 상면에 수직인 수직 방향(연직 방향)에서 보았을 때에 기판(W)의 상면과 겹쳐지지 않는 2개의 위치를 묶어, 연직 방향에서 보았을 때에 기판(W)의 상면의 중심(C1)을 통과하는 곡선이다. 액적노즐(5)이 스핀 척(2)에 유지된 기판(W)의 상방에 위치하는 상태로, 승강기구(22)가 액적노즐(5)을 강하시키면, 액적노즐(5)이 기판(W)의 상면에 근접한다. 처리액의 액적을 기판(W)에 충돌시킬 때는, 액적노즐(5)이 기판(W)의 상면에 근접하고 있는 상태로, 제어장치(7)가, 회동기구(21)를 제어하는 것으로써, 궤적(X1)을 따라서 액적노즐(5)을 수평으로 이동시킨다.
또, 보호액 노즐(6)은, 노즐 아암(20)에 유지되고 있다. 회동기구(21) 및 승강기구(22)의 적어도 한편이 노즐 아암(20)을 이동시키면, 액적노즐(5) 및 보호액 노즐(6)은, 액적노즐(5) 및 보호액 노즐(6)의 위치 관계가 일정으로 유지된 상태로 이동한다. 따라서, 회동기구(21)가 노즐 아암(20)을 회동시키면, 보호액 노즐(6)은, 액적노즐(5)과 함께 궤적(X1)을 따라서 수평으로 이동한다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 보호액 노즐(6)은, 보호액 밸브(23) 및 유량 조정 밸브(24)가 개재된 보호액 공급관(25)에 접속되고 있다. 보호액 밸브(23)이 열리면, 기판(W)의 상면으로 향해서 보호액 노즐(6)으로부터 보호액이 토출된다. 그 한편으로, 보호액 밸브(23)가 닫혀지면, 보호액 노즐(6)로부터의 보호액의 토출이 정지된다. 보호액 노즐(6)로부터의 보호액의 토출 속도는, 제어장치(7)이 유량 조정 밸브(24)의 개도를 조정하는 것에 의해 변경된다. 보호액 노즐(6)에 공급되는 보호액으로서는, 예를 들어, 린스액이나, SC-1 등의 약액을 들 수 있다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 액적노즐(5) 및 보호액 노즐(6)의 모식적인 측면도이다. 도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 액적노즐(5) 및 보호액 노즐(6)의 모식적인 평면도이다. 도 5는, 도 4의 일부를 확대한 도이다. 도 4에 있어서, 액적노즐(5)은, 그 하면(5a)(대향면)만이 나타나고 있다. 이하에서는, 액적노즐(5) 및 보호액 노즐(6)에 관하여 설명한다. 최초로, 액적노즐(5)에 관하여 설명한다.
도 3에 나타나는 바와 같이, 액적노즐(5)은, 처리액의 액적을 분사하는 본체(26)와 본체(26)를 덮는 커버(27)와, 커버(27)에 의해서 덮인 압전소자(16)와, 본체(26)로 커버(27)와의 사이에 개재하는 시일(seal)(28)을 포함한다. 본체(26) 및 커버(27)는, 모두 내약성(內耐性)을 가지는 재료에 의해서 형성되고 있다. 본체(26)는, 예를 들어, 석영에 의해서 형성되고 있다. 커버(27)는, 예를 들어, 불소계의 수지에 의해서 형성되고 있다. 시일(28)은, 예를 들어, EPDM(ethylene propylene diene rubber) 등의 탄성 재료에 의해서 형성되고 있다. 본체(26)는, 고압에 견디는 강도를 가지고 있다. 본체(26)의 일부와 압전소자(16)는, 커버(27)의 내부에 수용되고 있다. 배선(17)의 단부는, 예를 들어 땜납전(solder)에 의해서, 커버(27)의 내부에서 압전소자(16)에 접속되고 있다. 커버(27)의 내부는, 시일(28)에 의해서 밀폐되고 있다.
도 3에 나타나는 바와 같이, 본체(26)는, 처리액이 공급되는 공급구(29)와 공급구(29)에 공급된 처리액을 배출하는 배출구(30)와 공급구(29)로 배출구(30)를 접속하는 처리액 유통로(31)와 처리액 유통로(31)에 접속된 복수의 분사구(32)를 포함한다. 처리액 유통로(31)는, 본체(26)의 내부에 설치되어 있다. 공급구(29), 배출구(30), 및 분사구(32)는, 본체(26)의 상면으로 개구하고 있다. 공급구(29) 및 배출구(30)은, 분사구(32)보다 상방에 위치하고 있다. 본체(26)의 하면(5a)은, 예를 들어, 수평인 평탄면이며, 분사구(32)는, 본체(26)의 하면(5a)에 개구하고 있다. 분사구(32)는, 예를 들어 수μm∼수십μm의 직경을 가지는 미세 구멍이다. 처리액 공급관(12) 및 처리액 배출관(15)은, 각각, 공급구(29) 및 배출구(30)에 접속되고 있다.
도 4에 나타나는 바와 같이, 복수의 분사구(32)는, 복수(예를 들어, 4개)의 열(L)를 구성하고 있다. 각 열(L)은, 등간격으로 배열된 다수(예를 들어, 10개 이상)의 분사구(32)에 의해서 구성되어 있다. 각 열(L)은, 수평인 길이 방향(D1)을 따라서 직선 모양에 늘어나고 있다. 각 열(L)은, 직선 모양에 한정하지 않고, 곡선상이어도 괜찮다. 4개의 열(L)은, 평행이다. 4개의 열(L) 중 2개의 열(L)늠, 길이 방향(D1)에 직교 하는 수평인 방향으로 인접하고 있다. 같은 형태로, 남은 2개의 열(L)도, 길이 방향(D1)에 직교 하는 수평인 방향으로 인접하고 있다. 인접하는 2개의 열(L)을, 대를 이루고 있다. 쌍의 2개의 열(L)에 있어서, 일방의 열(L)을 구성하는 복수의 분사구(32)(도 4의 분사구(32) a)와 타방의 열(L)를 구성하는 복수의 분사구(32)(도 4의 분사구(32) b)는 길이 방향(D1)으로 어긋나 있다. 액적노즐(5)은, 연직 방향에서 보았을 때에, 예를 들어, 4개의 열(L)이 궤적(X1)에 교차하도록 노즐 아암(20)에 유지되고 있다(도 2 참조).
처리액 공급기구(13)(도 1 참조)는, 상시, 고압으로 처리액을 액적노즐(5)에 공급하고 있다. 처리액 공급관(12)을 개입시켜 처리액 공급기구(13)로부터 공급구(29)에 공급된 처리액은, 처리액 유통로(31)에 공급된다. 배출 밸브(14)가 닫혀져 있는 상태에서는, 처리액 유통로(31)로의 처리액의 압력(액압)이 높다. 그 때문에, 배출 밸브(14)가 닫혀져 있는 상태에서는, 액압에 의해서 각 분사구(32)로부터 처리액이 분사된다. 게다가 배출 밸브(14)가 닫혀져 있는 상태로, 교류 전압이 압전소자(16)에 인가되면, 처리액 유통로(31)를 흐르는 처리액에 압전소자(16)의 진동이 부여되어, 각 분사구(32)로부터 분사되는 처리액이, 이 진동에 의해서 분단된다. 그 때문에, 배출 밸브(14)가 닫혀져 있는 상태로, 교류 전압이 압전소자(16)에 인가되면, 처리액의 액적이 각 분사구(32)로부터 분사된다. 이것에 의해, 입경이 균일한 다수의 처리액의 액적이 균일한 속도로 동시에 분사된다.
한편, 배출 밸브(14)가 열리고 있는 상태에서는, 처리액 유통로(31)에 공급된 처리액이, 배출구(30)로부터 처리액 배출관(15)에 배출된다. 즉, 배출 밸브(14)가 열리고 있는 상태에서는, 처리액 유통로(31)에서의 액압이 충분히 상승하고 있지 않기 때문에, 처리액 유통로(31)에 공급된 처리액은, 미세 구멍인 분사구(32)로부터 분사되지 않고 , 배출구(30)로부터 처리액 배출관(15)에 배출된다.
따라서, 분사구(32)로부터의 처리액의 토출은, 배출 밸브(14)의 개폐에 의해 제어된다. 제어장치(7)는, 액적노즐(5)을 기판(W)의 처리에 사용하지 않는 동안(액적노즐(5)의 대기중)은, 배출 밸브(14)를 열고 있다. 그 때문에, 액적노즐(5)의 대기중에서 있어도, 액적노즐(5)의 내부에서 처리액이 유통하고 있는 상태가 유지된다.
기판(W)의 상면에 처리액의 액적을 충돌시킬 때는, 제어장치(7)가, 노즐이동기구(19)(도 1 참조)에 의해서 액적노즐(5)을 이동시키는 것에 의해, 액적노즐(5)의 하면(5a)(본체(26)의 하면(5a))을 기판(W)의 상면에 근접시킨다. 그리고, 제어장치(7)는, 액적노즐(5)의 하면(5a)이 기판(W)의 상면에 대향하고 있는 상태로, 배출 밸브(14)를 닫아 처리액 유통로(31)의 압력을 상승시킴과 동시에, 압전소자(16)를 구동하는 것에 의해, 처리액 유통로(31) 내의 처리액에 진동을 가한다. 이것에 의해, 입경이 균일한 다수의 처리액의 액적이 균일한 속도로 동시에 분사된다. 그리고, 도 3 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 액적노즐(5)로부터 분사된 다수의 액적은, 기판(W)의 상면내의 2개의 분사영역(T1)에 분사된다. 즉, 일방의 분사영역(T1)은, 일방의 쌍의 2개의 열(L)의 직하의 영역이며, 이 2개의 열(L)을 구성하는 분사구(32)로부터 분사된 처리액의 액적은, 일방의 분사영역(T1)에 분사된다. 같은 형태로, 타방의 분사영역(T1)은, 타방의 쌍의 2개의 열(L)의 직하의 영역이며, 이 2개의 열(L)을 구성하는 분사구(32)로부터 분사된 처리액의 액적은, 타방의 분사영역(T1)에 분류된다. 도 4에 나타나는 바와 같이, 각 분사영역(T1)은, 길이 방향(D1)에 늘어나는 평면시 장방형상이며, 2개의 분사영역(T1)은, 평행이다.
다음에, 보호액 노즐(6)에 관하여 설명한다.
보호액 노즐(6)은, 보호액을 토출하는 토출구(33)를 가지고 있다. 토출구(33)는, 액적노즐(5)의 상단보다 하방에 배치되어 있다. 토출구(33)는, 예를 들어, 원형이다. 토출구(33)은, 원형으로 한정하지 않고, 타원형이어도 괜찮고, 슬릿 형상이어도 괜찮다. 보호액 노즐(6)은, 토출구(33)로부터 기판(W)상의 목표 위치(P1)로 향하는 토출 방향(D2)에 보호액을 토출한다. 목표 위치(P1)는, 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 관해서 분사영역(T1)보다 상류측의 위치이다. 목표 위치(P1)는, 중심각(θc)(도 4 참조), 즉, 기판(W)의 상면 중앙부 및 분사영역(T1)을 연결하는 직선과, 기판(W)의 상면 중앙부 및 목표 위치(P1)를 연결하는 직선이 이루는 각도가, 예를 들어, 90도 이하가 되도록 설정되어 있다. 토출 방향(D2)은, 토출구(33)로부터 목표 위치(P1)로 향하는 방향임과 동시에, 평면시에 있어서 토출구(33)로부터 액적노즐(5)로 향하는 방향이다. 토출 방향(D2)은, 길이 방향(D1)에 대해서 경사져 있다. 평면시에 있어서 길이 방향(D1)과 토출 방향(D2)이 이루는 각도(θ1)(도 4 참조)는, 예를 들어, 25∼35도, 바람직하게는 30도이다.
또, 보호액 노즐(6) 및 액적노즐(5)은 간격을 두고 배치되어 있다. 기판(W)의 상면으로부터의 토출구(33)의 높이가 2mm의 경우, 평면시에 있어서의 보호액 노즐(6)(토출구(33))로부터 액적노즐(5)까지의 토출 방향(D2)에의 거리(D)(도 4 참조)는, 예를 들어, 15∼40mm, 바람직하게는 15∼20mm, 더 바람직하게는, 20mm이다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 토출 방향(D2)은, 연직 방향에 대해서 분사영역(T1)의 방향으로 경사져 있다. 즉, 목표 위치(P1)는, 수평 방향에 관해서 토출구(33)보다 분사영역(T1)측에 배치되어 있어, 토출 방향(D2)은, 기판(W)의 상면에 대해서 경사져 있다. 기판(W)의 상면과 토출 방향(D2)이 이루는 각도(θ2)(도 3 참조)는, 예를 들어, 10∼40도, 바람직하게는, 30도이다.
도 3에 나타나는 바와 같이, 보호액 노즐(6)로부터 토출된 보호액은, 목표 위치(P1)에 있어서의 기판(W)과의 충돌에 의해서 방향 전환해, 기판(W)상에서 퍼지면서 분사영역(T1)에 기판(W)의 상면을 따라서 흐른다. 이것에 의해, 액적노즐(5)과 기판(W)의 상면과의 사이에 보호액이 진입해, 분사영역(T1)에 보호액이 공급된다. 토출 방향(D2)이 연직 방향에 대해서 경사져 있으므로, 기판(W)상에서 보호액이 퍼지는 범위가 비교적 좁다 .즉, 토출 방향(D2)이 연직인 경우에는, 보호액이 목표 위치(P1)로부터 방사상에 퍼지는 것에 대하여, 토출 방향(D2)이 경사져 있는 경우에는, 보호액은, 목표 위치(P1)를 1개의 정점으로 하는 삼각형 형상으로 퍼진다. 그 때문에, 보호액이 공급되는 기판(W)상의 각 점으로의 유량은, 토출 방향(D2)이 연직인 경우보다 크다. 따라서, 토출 방향(D2)가 연직인 경우보다 큰 유량으로 분사영역(T1)에 보호액이 공급된다. 게다가 토출 방향(D2)이 연직인 경우에 비해 보호액이 방향 전환할 때의 감속이 작기 때문에, 토출 방향(D2)이 연직인 경우보다 큰 유속으로 보호액이 분사영역(T1)에 공급된다.
제어장치(7)는, 스핀 척(2)에 의해서 기판(W)을 회전시키면서, 보호액 노즐(6)로부터 보호액을 토출시킨다. 회전 상태의 기판(W)에 보호액이 공급되므로, 기판(W)에 공급된 보호액은, 기판(W)와의 접촉에 의해서 지름 방향(회전 반경 방향)에 가속됨과 동시에 기판(W)의 회전방향(Dr)에 가속된다. 따라서, 기판(W)에 공급된 보호액은, 목표 위치(P1)로부터 지름 방향에 퍼지면서 회전 방향으로 흐른다. 또, 목표 위치(P1)는, 기판(W)의 회전방향(Dr)에 관해서 분사영역(T1)보다 상류측이므로, 분사영역(T1)에는, 목표 위치(P1)로부터 분사영역(T1)의 사이에 회전방향(Dr)에 가속된 보호액이 공급된다. 따라서, 분사영역(T1)에는, 보호액 노즐(6)로부터 토출되었을 때보다 큰 유속으로 보호액이 공급된다.
게다가 토출 방향(D2)이 평면시에 있어서 길이 방향(D1)에 대해서 경사져 있기 때문에, 보호액 노즐(6)로부터 토출된 보호액은, 분사영역(T1)에 대해서 경사지게 진입한다(도 4에 있어서의 「경사 방향(D3)」참조). 따라서, 분사영역(T1)에 진입한 보호액은, 분사영역(T1)을 경사지게 통과한다. 그 때문에, 보호액이 분사영역(T1)을 길이 방향(D1)에 통과하는 경우보다, 보호액이 분사영역(T1)를 통과하는 경로가 짧다. 분사영역(T1)에 처리액의 액적이 분사되고 있는 상태에서는, 분사영역(T1)에 진입한 보호액은, 처리액의 액적에 의해서 진행을 방해할 수 있으므로, 경로가 길면 경로의 종단까지 보호액을 도달시킬 수 없는 경우가 있다. 즉, 분사영역(T1)의 전체 영역에 보호액이 공급되지 않는 경우가 있다. 따라서, 보호액의 경로를 단축하는 것으로써, 분사영역(T1)의 전역에 보호액을 확실히 공급할 수 있다 .게다가 분사영역(T1)에 보호액이 경사지게 진입하기 때문에, 각 분사구(32)로부터 분사된 처리액의 액적이 기판(W)에 충돌하는 위치(충돌 위치)에 보호액이 직접 공급된다. 즉, 도 5에 나타나는 바와 같이, 각 분사구(32)에 대응하는 충돌 위치에는, 다른 분사구(32)에 대응하는 충돌 위치를 통과하고 있지 않는 보호액이 공급된다. 따라서, 액적과의 충돌에 의해서 감속하고 있지 않는 보호액이, 각 분사구(32)에 대응하는 충돌 위치에 공급된다.
도 6(a) 내지 도 6(d)는, 본 발명의 제1 실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치(1)에 의해서 행해지는 기판(W)의 처리예에 관하여 설명하기 위한 도이다.
미처리의 기판(W)은, 도시하지 않는 반송 로봇에 의해서 반송되어, 디바이스 형성면인 상면을, 예를 들어 위로 향해서 스핀 척(2)상에 재치된다. 그리고, 제어장치(7)는, 스핀 척(2)에 의해서 기판(W)을 유지시킨다. 그 후, 제어장치(7)는, 스핀 모터(9)를 제어하고, 스핀 척(2)에 유지되고 있는 기판(W)을 회전시킨다.
다음에, 린스액의 일례인 순수(純水)를 린스액 노즐(4)로부터 기판(W)에 공급하고, 기판(W)의 상면을 순수로 덮는 제1 커버 공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어장치(7)는, 스핀 척(2)에 의해서 기판(W)을 회전시키면서, 린스액 밸브(10)를 열고, 도 6(a)에 나타나는 바와 같이, 린스액 노즐(4)로부터 스핀 척(2)에 유지되고 있는 기판(W)의 상면 중앙부로 향해서 순수를 토출시킨다. 린스액 노즐(4)로부터 토출된 순수는, 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라서 바깥쪽에 퍼진다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면 전역에 순수가 공급되어 기판(W)의 상면 전체 영역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 그리고, 린스액 밸브(10)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(7)는, 린스액 밸브(10)를 닫아 린스액 노즐(4)로부터의 순수의 토출을 정지시킨다.
다음에, 처리액의 일례인 탄산수의 액적을 액적노즐(5)로부터 기판(W)에 공급해 기판(W)을 세정하는 세정 공정과 보호액의 일례인 SC-1을 보호액 노즐(6)로부터 기판(W)에 공급해 기판(W)의 상면을 SC-1로 덮는 제2 커버 공정이 병행하여 행해진다. 구체적으로는, 제어장치(7)는, 노즐이동기구(19)를 제어하는 것으로써, 액적노즐(5) 및 보호액 노즐(6)을 스핀 척(2)의 상방에 이동시킴과 동시에, 액적노즐(5)의 하면(5a)을 기판(W)의 상면에 근접시킨다. 그 후, 제어장치(7)는, 스핀 척(2)에 의해서 기판(W)을 회전시키면서, 보호액밸브(23)를 열고, 도 6(b)에 나타나는 바와 같이, 보호액 노즐(6)로부터 SC-1을 토출시킨다. 제어장치(7)는, 보호액 노즐(6)로부터 SC-1을 토출시키기 전에, 예를 들어 1.6m/s 이상의 토출 속도로 보호액 노즐(6)로부터 SC-1이 토출되도록, 유량 조정 밸브(24)의 개도를 조정하고 있다. 따라서, 보호액 노즐(6)에서는 1.6m/s 이상의 토출 속도로 SC-1이 토출된다. 그리고, 보호액 노즐(6)으로부터 토출된 SC-1는, 분사영역(T1)의 전역에 공급된다. 이것에 의해, 분사영역(T1)의 전역을 덮는 SC-1의 액막이 형성된다(도 13 참조).
한편, 제어장치(7)는, 보호액 노즐(6)로부터의 SC-1의 토출과 병행하여, 액적노즐(5)로부터 탄산수의 액적을 분사시킨다. 구체적으로는, 제어장치(7)는, 액적노즐(5)의 하면(5a)이 기판(W)의 상면에 근접하고 있어, 보호액 노즐(6)로부터 SC-1이 토출되고 있는 상태로, 배출 밸브(14)를 닫는 것과 동시에, 전압인가기구(18)에 의해서 소정의 주파수의 교류 전압을 액적노즐(5)의 압전소자(16)에 인가시킨다. 게다가 도 6(b)에 나타나는 바와 같이, 제어장치(7)는, 일정한 회전 속도로 기판(W)을 회전시킴과 동시에, 일정한 속도(전술의 토출 속도)로 보호액 노즐(6)로부터 SC-1을 토출시키면서, 노즐이동기구(19)에 의해서, 중심 위치(Pc)와 주연 위치(Pe)와의 사이에 액적노즐(5)을 궤적(X1)에 따라서 여러 차례 왕복시킨다(하프 스캔). 도 2에 있어서 실선으로 나타나는 바와 같이, 중심 위치(Pc)는, 평면시에 있어서 액적노즐(5)로 기판(W)의 상면 중앙부가 겹치는 위치이며, 도 2에 있어서 2점 긴 점선으로 나타나는 바와 같이, 주연 위치(Pe)는, 평면시에 있어서 액적노즐(5)로 기판(W)의 상면 주연부가 겹치는 위치이다.
다수의 탄산수의 액적이 액적노즐(5)로부터 하부에 분사되는 것으로, SC-1의 액막에 의해서 덮여 있는 분사영역(T1)에 다수의 탄산수의 액적이 분사된다.또, 제어장치(7)가, 기판(W)을 회전시키면서, 중심 위치(Pc)와 주연 위치(Pe)와의 사이에 액적노즐(5)을 이동시키므로, 분사영역(T1)에 의해서 기판(W)의 상면이 주사되어, 분사영역(T1)이 기판(W)의 상면 전역을 통과한다. 따라서, 기판(W)의 상면 전역에 탄산수의 액적이 분사된다. 기판(W)의 상면에 부착하고 있는 파티클 등의 이물(異物)은, 기판(W)에 대한 액적의 충돌에 의해서 물리적으로 제거된다.
또, 이물과 기판(W)과의 결합력은, SC-1이 기판(W)을 용해시키는 것에 의해 약하게 된다. 따라서, 이물이 보다 확실히 제거된다. 또, 기판(W)의 상면 전역이 액막에 의해서 덮여 있는 상태로, 탄산수의 액적이 분사영역(T1)에 분사되므로, 기판(W)에 대한 이물의 재부착이 억제 또는 방지된다. 이와 같이 하여, 제2 커버 공정과 병행하여 세정 공정을 행한다. 그리고, 세정 공정 및 제2 커버 공정이 소정 시간에 걸쳐서 행해지면, 제어장치(7)는, 배출 밸브(14)를 열고, 액적노즐(5)로부터의 액적의 분사를 정지시킨다. 게다가 제어장치(7)는, 보호액 밸브(23)을 닫고, 보호액 노즐(6)로부터의 SC-1의 토출을 정지시킨다.
다음에, 린스액의 일례인 순수를 린스액 노즐(4)로부터 기판(W)에 공급하고, 기판(W)에 부착하고 있는 액체나 이물을 씻어 흘리는 린스 공정을 행한다. 구체적으로는, 제어장치(7)는, 스핀 척(2)에 의해서 기판(W)을 회전시키면서, 린스액 밸브(10)를 열고, 도 6(c)에 나타나는 바와 같이, 린스액 노즐(4)로부터 스핀 척(2)에 유지되고 있는 기판(W)의 상면 중앙부로 향해서 순수를 토출시킨다. 린스액 노즐(4)로부터 토출된 순수은, 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라서 바깥쪽으로 퍼진다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면 전역에 순수가 공급되어 기판(W)에 부착하고 있는 액체나 이물이 씻어 흘러간다. 그리고, 린스액 밸브(10)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(7)는, 린스액 밸브(10)를 닫아 린스액 노즐(4)로부터의 순수의 토출을 정지시킨다.
다음에, 기판(W)을 건조시키는 건조 공정(스핀 드라이)을 행한다. 구체적으로는, 제어장치(7)는, 스핀 모터(9)를 제어하고, 기판(W)을 고회전 속도(예를 들어 수천 rpm)로 회전시킨다. 이것에 의해, 기판(W)에 부착하고 있는 순수에 큰 원심력이 작용해, 도 6(d)에 나타나는 바와 같이, 기판(W)에 부착하고 있는 순수가 기판(W)의 주위에 뿌리친다. 이와 같이 하고, 기판(W)으로부터 순수가 제거되어 기판(W)이 건조된다. 그리고, 건조 공정이 소정 시간에 걸쳐서 행해진 다음은, 제어장치(7)는, 스핀 모터(9)를 제어하고, 스핀 척(2)에 의한 기판(W)의 회전을 정지시킨다. 그 후, 처리완료의 기판(W)이 반송 로봇에 의해서 스핀 척(2)으로부터 반출된다.
도 7은, 토출 방향(D2)와 기판(W)의 손상 수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7의 손상 수는, 평면시에 있어서 길이 방향(D1)과 토출 방향(D2)이 이루는 각도(θ1)를 제외하고, 같은 조건으로 기판(W)을 처리했을 때의 측정치이다.
도 7에 나타나는 바와 같이, 각도(θ1)이 10∼50도의 범위에서는, 각도(θ1)이 10도 및 50도 때에 손상 수가 많다. 도시는 하지 않지만, 각도(θ1)이 10도 및 50도 때에는, 액적노즐(5)의 하면(5a)과 기판(W)의 상면과의 사이로부터 하류측으로 향해 분출하는 스모크와 같은 물보라가 발생했다. 이 물보라는, 보호액이 분사영역(T1)의 전역에 공급되지 않고, 보호액이 결핍하고 있기 때문에 발생했다고 생각할 수 있다. 즉, 물보라의 발생은, 분사영역(T1)의 전역이 보호액의 액막에 의해서 덮이지 않은 것을 나타내 보이고 있다고 생각할 수 있다. 한편, 각도(θ1)이 20∼40도 때에는, 손상 수가 적고, 물보라가 발생하지 않았다. 게다가 각도(θ1)이 25∼35도의 범위에서는, 각도(θ1)이 20도 및 40도 때보다 손상 수가 적다. 따라서, 평면시에 있어서 길이 방향(D1)과 토출 방향(D2)가 이루는 각도(θ1)은, 25∼35도가 바람직하고, 30도가 더 바람직하다.
도 8은, 평면시에 있어서의 보호액 노즐(6)로부터 액적노즐(5)까지의 토출 방향(D2)에의 거리(D)와 기판(W)의 손상 수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8의 손상 수는, 거리(D)를 제외하고, 같은 조건으로 기판(W)을 처리했을 때의 측정치이다. 도 8에 나타나는 바와 같이, 거리(D)가 560mm의 범위에서는, 거리(D)가 5mm 및 60mm 때에, 손상 수가 많아, 물보라가 발생했다. 한편, 거리(D)가 10∼40mm 때에는, 손상 수가 적고, 물보라가 발생하지 않았다. 게다가 거리(D)가 15∼25mm의 범위에서는, 손상 수가 한층 적다. 따라서, 평면시에 있어서의 보호액 노즐(6)로부터 액적노즐(5)까지의 토출 방향(D2)에의 거리(D)는, 15∼40mm가 바람직하고, 15∼25mm가 한층 더 바람직하고, 20mm가 가장 바람직하다.
도 9는, 기판(W)의 상면과 토출 방향(D2)이 이루는 각도(θ2)로 기판(W)의 손상 수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9의 손상 수는, 각도(θ2)를 제외하고, 같은 조건으로 기판(W)을 처리했을 때의 측정치이다. 도 9에 나타나는 바와 같이, 각도(θ2)가 10∼50도의 범위에서는, 각도(θ2)가 50도 때에, 손상 수가 많아, 물보라가 발생했다. 한편, 각도(θ2)가 10∼40도 때에는, 손상 수가 적고, 물보라가 발생하지 않았다. 게다가 각도(θ2)가 30도 때는 손상 수가 가장 적다. 따라서, 기판(W)의 상면과 토출 방향(D2)이 이루는 각도(θ2)는, 10∼40도가 바람직하고, 30도가 가장 바람직하다.
도 10은, 보호액 노즐(6)로부터의 보호액의 토출 속도와 기판(W)의 손상 수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은, 보호액 노즐(6)로부터의 보호액의 토출 속도를 제외해, 같은 조건으로 기판(W)을 처리했을 때의 측정치이다. 도 10에 나타나는 바와 같이, 보호액의 토출 속도가 0.8∼2.7m/s의 범위에서는, 보호액의 토출 속도가 1.3m/s 이상 때에 손상 수가 적다. 게다가 보호액의 토출 속도가 1.6∼2.7m/s의 범위에서는, 보호액의 토출 속도가 1.3m/s 때보다 손상 수가 적다. 또, 도 10의 측정 결과로부터, 보호액의 토출 속도가 2.7m/s를 넘는 범위에서도, 손상 수는, 보호액의 토출 속도가 1.6∼2.7m/s 때와 동등이라고 생각할 수 있다. 따라서, 보호액 노즐(6)로부터의 보호액의 토출 속도는, 1.6m/s 이상인 것이 바람직하다.이 경우, 보호액의 토출 속도의 상한치는, 13 m/s로 있어도 괜찮다. 즉, 보호액의 토출 속도는, 기판(W)상에서의 보호액의 유속이, 1.6m/s 이상, 보다 구체적으로는 1.6∼13m/s가 되도록 설정되어 있어도 괜찮다.
도 11은, 회전 상태의 기판(W)을 향해서 보호액 노즐(6)로부터 보호액을 토출을 때의 분사영역(T1)에의 보호액의 공급 상태에 관하여 설명하기 위한 모식적인 평면도이다. 도 12는, 분사영역(T1)로 향하는 보호액의 유속이 작을 때의 공급 상태에 관하여 설명하기 위한 모식적인 측면도이다.도 13은, 분사영역(T1)로 향하는 보호액의 유속이 클 때의 공급 상태에 관하여 설명하기 위한 모식적인 측면도이다. 도 14는, 액적노즐(5)로부터 분사되는 액적의 분사 속도와 기판(W)의 손상 수와의 관계를 나타내는 그래프이다. 이하에서는, 도 11을 참조한다. 도 12 내지 도 14에 관해서는 적절히 참조한다.
도 11의 상단에 나타내는 3개의 공급 상태는, 평면시에 있어서 길이 방향(D1)과 토출 방향(D2)이 이루는 각도(θ1)만을 변화시켰을 때의 공급 상태이며, 거리(D) 및 각도(θ2)에 대해서는 적절한 값으로 설정되어 있다. 도 11의 상단에 나타나는 바와 같이, 각도(θ1)이 적절(Proper)인 경우(25∼35도인 경우)에는, 분사영역(T1)의 전역에 보호액이 공급된다. 그 한편, 각도(θ1)이 적절한 범위보다 작은 경우나 큰 경우에는, 기판(W)상에서 보호액이 퍼지는 범위가, 분사영역(T1)의 전역과 겹쳐지지 않기 때문에, 분사영역(T1)의 전역에 보호액이 공급되지 않는다. 그 때문에, 보호액의 액막에 의해서 덮이지 않은 영역에 처리액의 액적이 분사되어 버린다.
또, 도 11의 중단에 나타내는 2개의 공급 상태는, 평면시에 있어서의 보호액 노즐(6)로부터 액적노즐(5)까지의 토출 방향(D2)에의 거리(D)만을 변화시켰을 때의 공급 상태이며, 각도(θ1) 및 각도(θ2)에 대해서는 적절한 값으로 설정되어 있다. 도 11의 중단에 나타나는 바와 같이, 거리(D)가 적절한 경우(15∼40 mm인 경우)에는, 분사영역(T1)의 전역에 보호액이 공급된다. 그 한편, 거리(D)가 적절한 범위보다 큰 경우에는, 분사영역(T1)에 이르기까지 보호액이 필요 이상으로 퍼지고 있으므로, 분사영역(T1)에 진입하는 보호액의 유량 및 유속이 충분하지 않다. 따라서, 보호액이 처리액의 액적에 차단되고, 분사영역(T1)의 전역에 진입할 수 없다. 그 때문에, 보호액의 액막에 의해서 덮이지 않은 영역에 처리액의 액적이 분사되어 버린다.
또, 도 11의 하단에 나타내는 3개의 공급 상태는, 기판(W)의 상면과 토출 방향(D2)가 이루는 각도(θ2)만을 변화시켰을 때의 공급 상태이며, 각도(θ1) 및 거리(D)에 대해서는 적절한 값으로 설정되어 있다. 도 11의 하단에 나타나는 바와 같이, 각도(θ2)가 적절한 경우(10∼40도인 경우)에는, 분사영역(T1)의 전역에 보호액이 공급된다. 그 한편, 각도(θ2)가 적절한 범위보다 작은 경우(예를 들어, 토출 방향(D2)이 수평에 가까운 경우)에는, 회전 방향(Dr)에의 보호액의 유속이 크기 때문에, 기판(W)에 공급된 보호액은, 지름 방향에 충분히 퍼지기 전에 분사영역(T1)보다 하류 측에 이동해 버린다. 그 때문에, 분사영역(T1)의 전역에 보호액이 공급되지 않는다. 또, 각도(θ2)가 적절한 범위보다 큰 경우에는, 지름 방향에의 보호액의 확대가 크기 때문에, 충분한 유량 및 유속으로 보호액이 분사영역(T1)에 공급되지 않는다. 그 때문에, 분사영역(T1)의 전역에 보호액이 공급되지 않는 경우가 있다.
이와 같이, 토출 방향(D2)(평면시에 있어서 길이 방향(D1)과 토출 방향(D2)이 이루는 각도(θ1), 평면시에 있어서의 보호액 노즐(6)로부터 액적노즐(5)까지의 토출 방향(D2)에의 거리(D), 및 기판(W)의 상면과 토출 방향(D2)이 이루는 각도(θ2)를 적절한 값으로 설정하는 것으로써, 보호액을 충분한 유속 한편 충분한 유량으로 분사영역(T1)에 진입시킬 수 있다.이것에 의해, 충분한 막후를 가져, 분사영역(T1)의 전역을 덮는 보호액의 액막을 형성할 수 있다.
즉, 도 12에 나타나는 바와 같이, 기판(W)상에서의 보호액의 유속이 작으면 분사영역(T1)에 진입하려고 하는 보호액은, 처리액의 액적에 차단되어 분사영역(T1)에 대부분 진입할 수 없다. 그 때문에, 분사영역(T1)를 덮는 보호액의 액막이 형성되지 않는다. 만일 보호액의 액막이 형성되었다고 해도, 그 막 두께가 작다. 한편, 도 13에 나타나는 바와 같이, 기판(W)상에서의 보호액의 유속이 크면 분사영역(T1)에 진입하려고 하는 보호액은, 처리액의 액적에 저항해 분사영역(T1)에 진입한다. 그 때문에, 충분한 막 두께를 가지는 보호액의 액막이 형성되어, 이 액막에 의해서 분사영역(T1)의 전역이 덮인다. 즉, 처리액의 액적이 분사영역(T1)에 분사되고 있는 동안도, 분사영역(T1)의 전역이 보호액의 액막에 의해서 덮여 있는 상태가 유지된다. 따라서, 분사영역(T1)의 전역을 보호액에 의해서 보호하면서, 분사영역(T1)로부터 파티클 등의 이물을 제거할 수 있다.
액적노즐(5)로부터 분사되는 액적의 속도를 증가시키면, 액적의 충돌에 의해서 이물에 가해지는 충격이 증가하므로, 이물의 제거율을 향상시킬 수 있다. 그렇지만, 액적노즐(5)로부터 분사되는 액적의 속도를 증가시키면, 기판에 형성된 패턴에 가해지는 충격도 증가하므로, 손상 수가 증가해 버린다. 구체적으로는, 도 14에 있어서, 일점 쇄선(비교예)으로 나타나는 바와 같이, 분사영역(T1)이 보호액의 액막에 의해서 덮이지 않은 상태로 처리액의 액적을 분사영역(T1)에 충돌시켰을 경우, 액적노즐(5)로부터의 액적의 분사 속도가 커지면, 손상 수가 증가하고 있다. 그러나, 도 14에 있어서 2점 쇄선(실시예)으로 나타나는 바와 같이, 분사영역(T1)이 보호액의 액막에 의해서 덮여 있는 상태로 처리액의 액적을 분사영역(T1)에 충돌시키면, 손상 수를 저감 할 수 있다. 따라서, 보호액의 액막에 의해서 분사영역(T1)을 덮는 것으로, 분사영역(T1)이 보호액의 액막에 의해서 덮이지 않은 상태에서는 손상이 발생하는 분사 속도로 액적노즐(5)로부터 처리액의 액적을 분사시킬 수 있다. 이것에 의해, 손상의 발생을 억제하면서, 이물의 제거율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 제1 실시 형태에서는, 스핀 척(2)에 의해서 수평에 유지되고 있는 기판(W)의 상면으로 향해서 액적노즐(5)로부터 처리액의 액적이 분사된다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면내의 분사영역(T1)에 처리액의 액적이 분사된다. 또, 액적노즐(5)로부터의 처리액의 토출과 병행하여, 보호액 노즐(6)로부터 기판(W)의 상면으로 향해서 보호액이 토출된다. 보호액 노즐(6)로부터 토출된 보호액은, 기판(W)과의 충돌에 의해서 방향 전환하여, 기판(W)상에서 퍼지면서 분사영역(T1)의 방향으로 기판(W)의 상면을 따라서 흐른다. 기판(W)상을 퍼지는 보호액은, 분사영역(T1)에 분사되는 처리액의 액적에 저항해 분사영역(T1)에 진입한다. 즉, 보호액 노즐(6)로부터의 보호액의 토출 속도, 보호액 노즐(6)로부터의 보호액의 토출 방향(D2), 보호액 노즐(6)로부터 액적노즐(5)까지의 거리(D), 기판(W)의 상면에 대한 토출 방향의 각도(θ2), 및 기판(W)의 회전 속도의 적어도 하나를 포함한 유속 제어 조건이 적당 설정되는 것으로, 보호액이 처리액의 액적에 저항해 분사영역(T1)에 진입할 수 있도록 기판(W)상에서의 보호액의 유속이 제어되고 있다.
구체적으로는, 보호액 노즐(6)로부터의 보호액의 토출 방향(D2)이 기판(W)의 상면에 대해서 경사져 있기 때문에, 토출 방향(D2)이 기판(W)의 상면에 수직인 경우보다, 보호액이 방향 전환할 때의 감속이 작다. 그 때문에, 보호액 노즐(6)로부터 토출된 보호액은, 비교적 큰 속도로 분사영역(T1)에 도달한다. 따라서, 보호액은, 분사영역(T1)에 분사되는 처리액의 액적에 저항해 분사영역(T1)에 진입한다. 그 때문에, 보호액이 분사영역(T1)에 공급되어 충분한 두께를 가지는 보호액의 액막이 분사영역(T1)에 형성된다. 따라서, 처리액의 액적은, 보호액의 액막, 즉 보호막에 의해서 분사영역(T1)가 덮여 있는 상태로 분사영역(T1)에 충돌한다. 이것에 의해, 패턴에 가해지는 충격을 완화하고, 기판(W)의 손상을 억제할 수 있다.
게다가 보호액의 토출 방향(D2)이 기판(W)의 상면에 대해서 경사져 있기 때문에, 기판(W)상에서 보호액이 퍼지는 범위가 비교적 좁다. 즉, 토출 방향(D2)이 기판(W)의 상면에 수직인 경우에는, 보호액이 기판(W)상에서 방사상에 퍼지는 것에 대하여, 토출 방향(D2)이 기판(W)의 상면에 대해서 경사져 있는 경우에는, 보호액이 기판(W)상에서 삼각형 형상에 퍼진다. 따라서, 보호액이 공급되는 기판(W)상의 각 점에서의 유량은, 토출 방향(D2)이 기판(W)의 상면에 수직인 경우보다 크다. 그 때문에, 토출 방향(D2)이 기판(W)의 상면에 수직인 경우보다 큰 유량으로 분사영역(T1)에 보호액을 공급할 수 있다. 이것에 의해, 분사영역(T1)을 덮는 액막의 두께를 증가시킬 수 있어 기판(W)의 손상을 억제할 수 있다.
또 제1 실시 형태에서는, 기판(W)의 상면을 따라서 흐르는 보호액이, 분사영역(T1)의 길이 방향(D1)에 대해서 평면시에서 경사 방향(D3)(도 4 참조)으로부터 분사영역(T1)에 진입한다. 따라서, 보호액은, 분사영역(T1)을 경사지게 통과한다. 그 때문에, 보호액이 분사영역(T1)을 길이 방향(D1)에 통과하는 경우보다, 보호액이 분사영역(T1)을 통과하는 경로가 짧다. 분사영역(T1)에 진입한 보호액은, 처리액의 액적에 의해서 진행을 방해할 수 있으므로, 경로가 길면 경로의 종단까지 보호액을 도달할 수 없는 경우가 있다. 즉, 분사영역(T1)의 전역에 보호액이 공급되지 않는 경우가 있다. 따라서, 보호액의 경로를 단축하는 것으로써, 분사영역(T1)의 전역에 보호액을 확실히 공급할 수 있다. 이것에 의해, 분사영역(T1)의 전역을 덮는 보호액의 액막을 확실히 형성할 수 있다.
또 제1 실시 형태에서는, 기판(W)의 상면 중앙부를 지나는 연직인 회전축선(L1)주위에 기판(W)이 회전하고 있는 상태로, 기판(W)의 상면내의 목표 위치(P1)를 향해서 보호액 노즐(6)로부터 보호액이 토출된다. 따라서, 보호액 노즐(6)로부터 토출된 보호액은, 목표 위치(P1)와의 충돌에 의해서 방향 전환해, 기판(W)상에서 퍼지면서 분사영역(T1)의 방향으로 흐른다. 즉, 회전 상태의 기판(W)에 보호액이 공급되므로, 기판(W)에 공급된 보호액은, 기판(W)과의 접촉에 의해서 지름 방향(회전 반경 방향)에 가속됨과 동시에 기판(W)의 회전 방향(Dr)으로 가속된다. 따라서, 기판(W)에 공급된 보호액은, 목표 위치(P1)로부터 지름 방향에 퍼지면서 회전 방향으로 흐른다.
목표 위치(P1)는, 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 관해서 분사영역(T1)보다도 상류측의 위치이다. 목표 위치(P1)가 분사영역(T1)보다도 하류측인 경우에는, 목표 위치(P1)에 공급된 보호액이, 분사영역(T1)에 도달하기까지 기판(W)의 주위에 배출될 우려가 있다.b만일 보호액이 분사영역(T1)에 도달할 수 있다고 해도, 분사영역(T1)에 진입하는 보호액의 유속 및 유량은, 목표 위치(P1)가 분사영역(T1)보다도 상류측인 경우에 비해 작다. 따라서, 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 관해서 분사영역(T1)보다도 상류측의 위치(목표 위치(P1))로 향해서 보호액을 토출시키는 것으로, 분사영역(T1)에 보호액을 확실히 공급할 수 있다 .이것에 의해, 분사영역(T1)를 덮는 보호액의 액막을 형성할 수 있다.
또 제1 실시 형태에서는, 분사영역(T1)이, 기판(W)의 상면 중앙부와 기판(W)의 상면 주연부와의 사이에 이동하도록, 노즐이동기구(19)가, 액적노즐(5) 및 보호액 노즐(6)을 이동시킨다. 따라서, 스핀 척(2)이 기판(W)을 회전축선(L1)주위에 회전시키고 있는 상태로, 노즐이동기구(19)가, 액적노즐(5) 및 보호액 노즐(6)을 이동시키면, 기판(W)의 상면이 분사영역(T1)에 의해서 주사 되어 분사영역(T1)이 기판(W)의 상면 전역을 통과한다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면 전역에 처리액의 액적을 충돌시키고, 기판(W)으로부터 이물을 제거할 수 있다. 게다가 노즐이동기구(19)는, 액적노즐(5)과 보호액 노즐(6)의 위치 관계(예를 들어, 거리나 자세)를 일정하게 유지하면서 액적노즐(5) 및 보호액 노즐(6)을 이동시킨다. 그 때문에, 보호액 노즐(6)로부터 토출된 보호액이 확실히 목표 위치(P1)에 공급된다. 이것에 의해, 분사영역(T1)에 보호액을 확실히 진입시키고, 분사영역(T1)을 덮는 보호액의 액막을 형성할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관하여 설명한다. 이하의 도 15에 있어서, 전술의 도 1 내지 도 14에 나타난 각부와 동등의 구성 부분에 관해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.
도 15는, 본 발명의 제2 실시 형태와 관련되는 액적노즐(205) 및 보호액 노즐(6)의 모식적인 측면도이다.
제2 실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치(201)는, 액적노즐을 제외하고, 제1 실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치(1)와 같은 형태의 구성을 갖추고 있다. 즉, 기판 처리 장치(201)는, 제1 실시 형태와 관련되는 액적노즐(5)에 대신하여, 분사 영역(T201)에 분사되는 처리액의 액적을 생성하는 액적노즐(205)을 갖추고 있다. 제2 실시 형태에서는, 2개의 액적노즐(205)이 기판 처리 장치(201)에 갖춰져 있다. 2개의 액적노즐(205)은, 공통의 유지 부재에 유지되고 있어도 좋고, 액적노즐(205)마다 설치된 전용의 유지 부재에 유지되고 있어도 괜찮다. 또, 도 15에서는, 2개의 액적노즐(205)이 수평 방향(지면의 좌우 방향)으로 간격을 두고서 배치되어 있는 상태가 나타나고 있지만, 2개의 액적노즐(205)은, 접촉하고 있어도 괜찮고, 일체적으로 결합되고 있어도 괜찮다. 게다가 액적노즐(205)의 수는, 2에 한정하지 않고, 1개여도 괜찮고, 3이상이어도 괜찮다.
액적노즐(205)은, 액체와 기체를 혼합해 액적을 생성하는 2유체 노즐이다. 액적노즐(205)은, 분사 영역(T201)을 향해서 처리액을 토출하는 처리액 토출구(234)와 분사 영역(T201)을 향해서 기체를 토출하는 기체 토출구(235)를 가지고 있다. 기체 토출구(235)는, 환상(環狀)이며, 처리액 토출구(234)를 둘러싸고 있다. 기체 토출구(235)에서는, 기체의 일례인 질소 가스 등의 불활성 가스가 토출된다. 액적노즐(205)은, 처리액 토출구(234)로부터 처리액을 토출하면서, 기체 토출구(235)로부터 기체를 토출시키는 것으로, 액적노즐(205)과 기판(W)의 사이에서 처리액에 기체를 충돌시키고, 처리액의 액적을 생성한다. 이것에 의해, 보호액 노즐(6)로부터 토출된 보호액의 액막에 의해서 덮인 분사 영역(T201)에 처리액의 액적이 분사된다.
본 발명의 실시의 형태의 설명은 이상이지만, 본 발명은, 전술의 제1 및 제2 실시 형태의 내용으로 한정되는 것이 아니고, 청구항 기재의 범위내에 있어 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들어, 전술의 제1 실시 형태에서는, 제어장치(7)는, 제2 커버 공정에 있어서, 스핀 척(2)에 의한 기판(W)의 회전 속도와 보호액 노즐(6)로부터의 보호액의 토출 속도를 일정하게 유지하면서, 액적노즐(5)을 궤적(X1)에 따라서 수평에 이동시키는 경우에 관하여 설명했다. 그러나, 제어장치(7)는, 제2 커버 공정에 있어서, 액적노즐(5)을 궤적(X1)에 따라서 수평에 이동시키면서, 기판(W)의 회전 속도 및/또는 보호액의 토출 속도를 변화시켜도 괜찮다. 구체적으로는, 제어장치(7)는, 제2 커버 공정에 있어서, 기판(W)의 회전 속도를 일정하게 유지하면서, 목표 위치(P1)가 기판(W)의 상면 중앙부에 가까워지는 만큼 보호액의 토출 속도를 증가시켜도 괜찮다. 또, 제어장치(7)는, 제2 커버 공정에 있어서, 보호액의 토출 속도를 일정하게 유지하면서, 목표 위치(P1)가 기판(W)의 상면 중앙부에 가까워지는 만큼 기판(W)의 회전 속도를 증가시켜도 괜찮다.
전술과 같이, 기판(W)에 공급된 보호액은, 기판(W)의 회전에 의해서 가속된다. 기판(W)의 각 위치에서의 원주 속도는, 기판(W)의 상면 중앙부(회전 중심(C1))에 가까워지는 만큼 감소하기 때문에, 기판(W)의 회전 속도와 보호액의 토출 속도가 일정하면, 기판(W)상에서의 보호액의 유속은, 회전 중심(C1)로부터의 거리가 짧은 만큼 저하한다. 그 때문에, 회전 중심(C1)으로부터 목표 위치(P1)까지의 거리가 짧은 경우에는, 보호액이 분사영역(T1)에 진입할 때의 진입 속도가 저하해 버린다. 따라서, 제어장치(7)는, 회전 중심(C1)으로부터 목표 위치(P1)까지의 거리에 따라 기판(W)의 회전 속도 및/또는 보호액의 토출 속도를 변화시키는 것에 의해, 기판(W)상에서의 보호액의 유속을 안정시켜도 괜찮다. 이 경우, 보호액이 일정한 속도로 분사영역(T1)에 진입하기 때문에, 회전 중심(C1)으로부터 목표 위치(P1)까지의 거리가 짧은 경우여도, 분사영역(T1)을 덮는 보호액의 액막을 확실히 형성할 수 있다. 따라서, 기판(W)의 상면 중앙부에만 손상(특이적 손상)이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, 전술의 제1 실시 형태에서는, 복수의 분사구(32)가 복수의 열(L)을 구성하고 있는 경우에 관하여 설명했다. 즉, 복수의 분사구(32)가 액적노즐(5)의 하면(5a)에서 직선 형상으로 배열되고 있는 경우에 관하여 설명했다. 그러나, 복수의 분사구(32)의 배치는, 직선 형상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수의 분사구(32)는, 액적노즐(5)의 하면(5a)내에 설치된 분사구 배치 영역에 배치되어 있어도 괜찮다. 이 경우, 분사구 배치 영역의 형상은, 구형이어도 괜찮고, 원형이어도 괜찮다. 또, 복수의 분사구(32)는, 이 분사구 배치 영역내에서 등 간격으로 배치되어 있어도 괜찮고, 부등 간격으로 배치되어 있어도 괜찮다.
또, 전술의 제1 실시 형태에서는, 기판(W)을 회전시키면서 액적노즐(5)을 이동시키는 것으로, 기판(W)의 상면 전역에 처리액의 액적을 충돌시키는 경우에 관하여 설명했다. 즉, 기판(W) 및 액적노즐(5)의 양쪽 모두를 이동시키는 경우에 관하여 설명했다. 그러나, 기판(W) 및 액적노즐(5)의 일방만을 이동시키고, 기판(W)의 상면 전역에 처리액의 액막을 충돌시켜도 괜찮다. 구체적으로는, 분사영역(T1)가 기판(W)의 상면 전역을 통과하도록, 기판(W)을 정지시킨 상태로 액적노즐(5)를 이동시켜도 괜찮다. 또, 분사영역(T1)이 기판(W)의 상면 전역을 통과하도록, 액적노즐(5)을 정지시킨 상태로 기판(W)을 이동시켜도 괜찮다.
또, 전술의 제1 실시 형태에서는, 1개의 액적노즐(5)에 대해서 1개의 보호액 노즐(6)이 설치되고 있는 경우에 관하여 설명했다. 그러나, 1개의 액적노즐(5)에 대해서 복수의 보호액 노즐(6)이 설치되고 있어도 괜찮다. 예를 들어, 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 관해서 액적노즐(5)의 상류측과 하류측과에 1개씩 보호액 노즐(6)이 배치되어 있어도 괜찮다. 이 경우, 2개의 보호액 노즐(6)은, 액적노즐(5)에 관해서 대칭으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
액적노즐(5)의 상류측과 하류측과에 보호액 노즐(6)이 배치되어 있는 경우, 일방의 보호액 노즐(6)은, 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 관해서 분사영역(T1)의 상류측의 목표 위치로 향해서 보호액을 토출하고, 타방의 보호액 노즐(6)은, 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 관해서 분사영역(T1)의 하류측의 목표 위치로 향해서 보호액 노즐(6)을 토출한다. 따라서, 액적노즐(5)가 평면시에 있어서 기판(W)의 구석에서 구석까지 이동하도록, 제어장치(7)가 액적노즐(5)을 궤적(X1)에 따라서 이동시켰다고 해도(풀 스캔), 어느 쪽이든 일방의 목표 위치를 항상 분사영역(T1)의 상류 측에 위치시킬 수 있다. 이것에 의해, 분사영역(T1)이 기판(W)상의 어느 영역에 위치하는 경우에서도, 보호액을 분사영역(T1)에 확실히 공급할 수 있다.
또, 전술의 제1 실시 형태에서는, 궤적(X1)이 곡선인 경우에 관하여 설명했다. 그러나, 궤적(X1)은, 직선이어도 괜찮다. 즉, 궤적(X1)은, 스핀 척(2)에 유지된 기판(W)의 상면을 따라서 늘어나고 있어 기판(W)의 상면에 수직인 수직 방향에서 보았을 때에 기판(W)의 상면의 중심(C1)를 통과하는 직선이어도 괜찮다.
또, 전술의 제1 및 제2 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(1, 201)가, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판을 처리하는 장치인 경우에 관하여 설명했지만, 기판 처리 장치(1, 201)는, 액정표시장치용 유리 기판 등의 다각형의 기판을 처리하는 장치여도 괜찮다.
본 발명의 실시 형태에 관하여 상세하게 설명해 왔지만, 이것들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체적인 예에 지나지 않고, 본 발명은 이러한 구체적인 예로 한정해 해석되어야 하는 것이 아니고, 본 발명의 범위는 첨부의 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은, 2011년 3월 28일에 일본 특허청에 제출된 특허출원 2011-070495호 및 2012년 2얼 10일에 일본 특허청에 제출된 특허출원 2012-027423호에 대응하고 있어, 이들의 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 포함되는 것으로 한다.

Claims (20)

  1. 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 수단과,
    상기 기판 유지 수단에 의해 유지된 기판의 상면 내의 분사 영역에 분사되는 처리액의 액적을 생성하는 액적 노즐과,
    상기 기판을 보호하는 보호액이 상기 기판 유지 수단에 유지된 기판의 상면을 따라 상기 분사 영역 쪽으로 흐르도록 상기 기판의 상면에 대해 경사지게 보호액을 토출하고, 상기 분사 영역이 보호액의 액막으로 덮여 있는 상태에서 처리액의 액적을 상기 분사 영역에 충돌시키는 보호액 노즐을 포함하며,
    상기 액적 노즐은, 상기 처리액의 액적을 분사하는 복수의 분사구가 형성되어 있고, 상기 분사 영역에 대향하는 대향면을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사 영역은, 길이 방향으로 뻗은 장방형 모양이며,
    상기 보호액 노즐은, 상기 보호액 노즐로부터 토출된 보호액이 상기 길이 방향에 대해 평면에서 보았을 때 경사 방향으로부터 상기 분사 영역에 진입하도록 보호액을 상기 기판의 상면에서 삼각형 모양으로 퍼지도록 토출하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판의 상면 중앙부를 통과하는 연직인 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 회전 수단을 더 포함하고,
    상기 보호액 노즐은, 상기 회전 수단에 의한 상기 기판의 회전 방향에 관하여 상기 분사 영역보다 상류측의 목표 위치를 향해 보호액을 토출하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판의 상면 중앙부와 상기 기판의 상면 주연부 사이에서 상기 분사 영역이 이동하도록, 상기 액적 노즐과 상기 보호액 노즐의 위치 관계를 일정하게 유지하면서 상기 액적 노즐 및 보호액 노즐을 이동시키는 노즐 이동 수단을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 노즐 이동 수단은, 상기 액적 노즐 및 보호액 노즐을 유지하는 노즐 아암과, 상기 노즐 아암을 이동시키는 아암 이동 수단을 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 분사 영역이 상기 기판의 상면의 어느 영역에 위치할 때에도, 상기 보호액 노즐로부터 토출된 보호액이 일정 속도로 상기 분사 영역에 진입하도록, 상기 기판상에서의 보호액의 유속을 제어하는 유속 제어 수단을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유속 제어 수단은, 상기 기판의 회전 속도를 제어하는 회전 속도 제어 수단과, 상기 보호액 노즐로부터의 보호액의 토출 속도를 제어하는 토출 속도 제어 수단을 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보호액 노즐은, 상기 분사 영역의 전역이 보호액의 액막으로 덮여 있는 상태에서 처리액의 액적을 상기 분사 영역에 충돌시키는 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보호액 노즐은, 1.6 m/s 이상의 토출 속도로 보호액을 토출하는 기판 처리 장치.
  10. 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정과,
    상기 기판 유지 공정에 의해 유지된 기판의 상면 내의 분사 영역에, 액적 노즐로부터 처리액의 액적을 분사하는 액적 공급 공정과,
    보호액 노즐로부터 상기 기판의 상면에 대해 경사지게 보호액을 토출하여, 상기 유지된 기판의 상면을 따라 상기 분사 영역 쪽으로 향하는 상기 보호액의 흐름을 상기 기판의 상면에 형성하고, 상기 분사 영역이 상기 보호액의 액막으로 덮여 있는 상태에서 상기 처리액의 액적을 상기 분사 영역에 충돌시키는 공정을 포함하며,
    상기 보호액이 상기 기판의 상면에서 삼각형 모양으로 퍼지는 기판 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 충돌시키는 공정에서, 상기 분사 영역의 전역이 상기 보호액의 액막으로 덮여 있는 기판 처리 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 보호액이 상기 기판의 상면에 대해 10∼40도의 각도로 상기 보호액 노즐로부터 토출되는 기판 처리 방법.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 분사 영역은, 길이 방향으로 뻗은 장방형 모양이며,
    상기 보호액 노즐로부터 토출된 보호액이 상기 길이 방향에 대해 평면에서 보았을 때 경사 방향으로부터 상기 분사 영역에 진입하도록 상기 보호액을 상기 보호액 노즐로부터 토출하는 기판 처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 보호액이 상기 기판의 상면에 있어서 상기 분사 영역을 통과하는 경로가, 상기 분사 영역의 길이 방향의 길이보다 짧은 기판 처리 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 보호액이 상기 길이 방향에 대해 평면에서 보았을 때 25∼35도를 이루는 방향을 따라 상기 보호액 노즐로부터 토출되는 기판 처리 방법.
  16. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 기판의 상면 중앙부를 통과하는 연직인 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 공정을 더 포함하고,
    상기 기판의 회전 방향에 관하여 상기 분사 영역보다 상류측의 목표 위치를 향해 상기 보호액 노즐로부터 상기 보호액을 토출하는 기판 처리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판의 상면 중앙부와 상기 기판의 상면 주연부 사이에서 상기 분사 영역이 이동하도록, 상기 액적 노즐과 상기 보호액 노즐의 위치 관계를 일정하게 유지하면서 상기 액적 노즐 및 보호액 노즐을 이동시키는 노즐 이동 공정을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 분사 영역이 상기 기판의 상면의 어느 영역에 위치할 때에도, 상기 보호액 노즐로부터 토출된 보호액이 일정 속도로 상기 분사 영역에 진입하도록, 상기 기판상에서의 보호액의 유속을 제어하는 유속 제어 공정을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  19. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 액적 노즐은, 처리액의 액적을 분사하는 분사구가 형성되어 있고, 상기 분사 영역에 대향하는 대향면을 포함하며,
    상기 보호액 노즐로부터 토출되어 상기 기판의 상면을 퍼지는 보호액이, 상기 대향면과 상기 기판의 상면 사이로 진입하는 기판 처리 방법.
  20. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 보호액 노즐로부터, 1.6 m/s 이상의 토출 속도로 보호액을 토출하는 기판 처리 방법.
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