KR101582248B1 - 2 유체 노즐 및 기판 액처리 장치 및 기판 액처리 방법 - Google Patents

2 유체 노즐 및 기판 액처리 장치 및 기판 액처리 방법 Download PDF

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Abstract

소경의 처리액의 액적을 균일하게 분무할 수 있는 2 유체 노즐 및 이 2 유체 노즐을 이용한 기판 액처리 장치 및 기판 액처리 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에서는, 액체 토출부(48)로부터 토출된 처리액과 기체 토출구(52)로부터 토출된 기체를 혼합하여 생성한 처리액의 액적을 피처리체를 향해 분무하는 2 유체 노즐(34) 및 이 2 유체 노즐(34)을 이용한 기판 액처리 장치(1) 및 기판 액처리 방법에서, 액체 토출부(48)는, 기체 토출구(52)의 내측에 원의 외측 방향을 향해 처리액을 토출하는 복수의 액체 토출구(47)를 동일 원 상에 배치하는 것으로 했다.

Description

2 유체 노즐 및 기판 액처리 장치 및 기판 액처리 방법{TWO-FLUID NOZZLE AND SUBSTRATE LIQUID PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE LIQUID PROCESSING METHOD}
본 발명은, 액체 토출부로부터 토출된 처리액과 기체 토출구로부터 토출된 기체를 혼합하여 생성한 처리액의 액적(液滴)을 피처리체를 향해 분무하기 위한 2 유체 노즐, 및 이 2 유체 노즐을 이용하여 기판의 액처리를 행하기 위한 기판 액처리 장치 및 기판 액처리 방법에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 부품 및 플랫 패널 디스플레이 등을 제조할 경우에는, 반도체 웨이퍼 및 액정용 기판 등의 기판을 세정액 등의 처리액으로 액처리한다.
이 기판의 액처리를 행하는 기판 액처리 장치에서는, 기판의 표면에 처리액의 액적을 분무하기 위하여 2 유체 노즐을 이용한다.
2 유체 노즐은, 하단부 중앙에 처리액을 토출하기 위한 원홀 형상의 액체 토출부를 형성하고, 이 액체 토출부의 외측에 기체를 토출하기 위한 원환(圓環) 형상의 기체 토출구를 형성하고 있다. 그리고 2 유체 노즐은, 액체 토출부로부터 하방을 향해 소정 유량의 처리액을 토출하고, 또한 기체 토출구로부터 소정 유량의 기체를 내측의 처리액을 향해 토출하고, 2 유체 노즐의 외부(하방)에서 처리액과 기체를 혼합하여, 기체의 토출 압력으로 처리액을 분산시켜 처리액의 액적을 생성하고, 미스트 형상이 된 처리액의 액적을 기판을 향해 분무한다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 2004-356317 호
그런데, 상기 종래의 2 유체 노즐에서는, 2 유체 노즐의 하단부 중앙의 원홀 형상의 액체 토출부로부터 하향으로 원기둥 형상으로 토출된 처리액을, 그 외측의 기체 토출구로부터 토출된 기체로 분산시켜 처리액의 액적을 생성한다. 이러한 종래의 2 유체 노즐에서는 처리액이 양호하게 분산되지 않아, 입경이 작게 되지 않는 액적이 생성되고, 생성되는 액적의 입경이 불균일해져 처리액의 액적에 의한 액처리 효과(예를 들면, 세정 효과 등)가 저감될 우려가 있었다.
따라서, 본 발명에서는, 액체 토출부로부터 토출된 처리액과 기체 토출구로부터 토출된 기체를 혼합하여 생성한 처리액의 액적을 피처리체를 향해 분무하는 2 유체 노즐에 있어서, 상기 액체 토출부는, 상기 기체 토출구의 내측에 동일 원(圓) 상에 배치한 복수의 액체 토출구로 구성되고, 상기 복수의 액체 토출구는, 원의 외측 방향을 향해 처리액을 토출하는 것으로 했다.
또한, 상기 복수의 액체 토출구 중 인접하는 액체 토출구의 간격은, 각 액체 토출구로부터 토출된 처리액끼리 접촉하지 않는 간격으로 했다.
또한, 상기 액체 토출구와 상기 기체 토출구와의 간격은, 인접하는 액체 토출구로부터 토출된 처리액끼리가 접촉하지 않고 기체와 혼합되는 간격으로 했다.
또한, 상기 복수의 액체 토출구 중 인접하는 액체 토출구의 간격은, 상기 액체 토출구의 직경 이상의 간격으로 형성한 것으로 했다.
또한, 상기 기체 토출구는 슬릿 형상인 것으로 했다.
또한, 상기 기체 토출구는 하방을 향해 기체를 토출하는 것으로 했다.
또한, 상기 기체 토출구로부터 기체를 선회시켜 토출하는 선회류 발생부를 가지는 것으로 했다.
또한, 본 발명에서는, 기판을 처리액의 액적으로 액처리하는 기판 액처리 장치에 있어서, 기판을 보지(保持)하면서 회전시키는 기판 보지 수단과, 기판 보지 수단으로 보지된 기판을 둘러싸고, 처리액을 받는 컵과, 기판에 처리액의 액적을 토출하는 2 유체 노즐을 구비하고, 상기 2 유체 노즐은, 액체 토출부로부터 토출된 처리액과 기체 토출구로부터 토출된 기체를 혼합하여 액적을 생성하고, 상기 액체 토출부는, 상기 기체 토출구의 내측에 동일 원 상에 배치한 복수의 액체 토출구로 구성되고, 상기 복수의 액체 토출구는, 원의 외측 방향을 향해 처리액을 토출하는 것으로 했다.
또한, 상기 복수의 액체 토출구 중 인접하는 액체 토출구의 간격은, 각 액체 토출구로부터 토출된 처리액끼리 접촉하지 않는 간격으로 했다.
또한, 상기 액체 토출구와 상기 기체 토출구와의 간격은, 인접하는 액체 토출구로부터 토출된 처리액끼리 접촉하지 않고 기체와 혼합되는 간격으로 하는 것으로 했다.
또한, 본 발명에서는, 2 유체 노즐의 액체 토출부로부터 토출된 처리액과 기체 토출구로부터 토출된 기체를 혼합하여 생성한 처리액의 액적을 기판을 향해 분무함으로써, 기판을 처리액의 액적으로 액처리하는 기판 액처리 방법에 있어서, 상기 2 유체 노즐로 액처리하는 것으로 했다.
본 발명에서는, 액체 토출부의 각 액체 토출구로부터 외측을 향해 토출된 처리액과 기체 토출구로부터 토출된 기체를 혼합하도록 하고 있다. 이에 의해, 각 액체 토출구로부터 토출된 처리액이 양호하게 분산되어 처리액의 액적의 입경을 균일하게 할 수 있으므로, 처리액의 액적에 의한 액처리 효과를 향상시킬 수 있다.
도 1은 기판 액처리 장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 기판 처리실을 도시한 모식도이다.
도 3은 2 유체 노즐을 도시한 정면 단면도이다.
도 4는 2 유체 노즐을 도시한 확대 저면도이다.
도 5는 도 3의 I-I 단면도이다.
도 6은 기체 공급 유로를 도시한 설명도이다.
이하에, 본 발명에 따른 2 유체 노즐, 이 2 유체 노즐을 가지는 기판 액처리 장치, 및 이 2 유체 노즐을 이용한 기판 액처리 방법의 구체적인 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이 기판 액처리 장치(1)는, 전단부(前端部)에 피처리체로서의 기판(2)(여기서는, 반도체 웨이퍼)을 복수매(예를 들면, 25매) 모아 캐리어(3)로 반입 및 반출하기 위한 기판 반입출부(4)를 설치하고, 기판 반입출부(4)의 후부에 캐리어(3)에 수용된 기판(2)을 반송하기 위한 기판 반송부(5)를 설치하고, 기판 반송부(5)의 후부에 기판(2)의 세정 및 건조 등의 각종의 처리를 실시하기 위한 기판 처리부(6)를 설치하고 있다.
기판 반입출부(4)는, 4 개의 캐리어(3)를 기판 반송부(5)의 앞 벽(7)에 밀착시킨 상태에서 좌우로 간격을 두고 재치(載置)한다.
기판 반송부(5)는, 내부에 기판 반송 장치(8)와 기판 전달대(9)를 수용하고 있다. 그리고 기판 반송부(5)에서는, 기판 반송 장치(8)를 이용하여 기판 반입출부(4)에 재치된 어느 1 개의 캐리어(3)와 기판 전달대(9)와의 사이에서 기판(2)을 반송한다.
기판 처리부(6)는 중앙부에 기판 반송 장치(10)를 수용하고, 또한 기판 반송 장치(10)의 좌우 양측에 기판 처리실(11 ~ 22)을 전후로 배열하여 수용한다.
그리고 기판 처리부(6)에서는, 기판 반송 장치(10)를 이용하여 기판 반송부(5)의 기판 전달대(9)와 각 기판 처리실(11 ~ 22)과의 사이에서 기판(2)을 1 매씩 반송하고, 각 기판 처리실(11 ~ 22)을 이용하여 기판(2)을 1 매씩 처리한다.
각 기판 처리실(11 ~ 22)은 동일한 구성으로 되어 있으며, 대표로 기판 처리실(11)의 구성에 대하여 설명한다. 기판 처리실(11)은 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(2)을 수평으로 보지(保持)하면서 회전시키기 위한 기판 보지 수단(23)과, 기판 보지 수단(23)으로 보지한 기판(2)의 상면을 향해 처리액(여기서는 세정액)을 토출하기 위한 처리액 토출 수단(24)과, 기판 보지 수단(23)으로 보지한 기판(2)의 상면을 향해 린스액을 토출하기 위한 린스액 토출 수단(25)을 가지고 있다. 이들 기판 보지 수단(23)과 처리액 토출 수단(24)과 린스액 토출 수단(25)은 제어 수단(26)으로 제어된다. 또한 제어 수단(26)은, 기판 반송 장치(8,10) 등 기판 액처리 장치(1)의 전체를 제어한다.
기판 보지 수단(23)은, 회전축(27)의 상단부에 원판 형상의 테이블(28)을 수평으로 구비하고, 테이블(28)의 주연부에는 기판(2)의 주연부와 접촉하여 기판(2)을 수평으로 보지하는 복수개의 기판 보지체(29)가 원주 방향으로 간격을 두고 장착되어 있다. 회전축(27)에는, 회전 구동 기구(30)를 접속하고 있다. 회전 구동 기구(30)는 회전축(27) 및 테이블(28)을 회전시키고, 테이블(28)에 기판 보지체(29)로 보지한 기판(2)을 회전시킨다. 이 회전 구동 기구(30)는 제어 수단(26)에 접속하고 있어, 제어 수단(26)으로 회전 제어된다.
또한, 기판 보지 수단(23)의 주위에는, 상방을 개구시킨 컵(31)이 승강 가능하게 설치되고, 테이블(28)에 재치한 기판(2)을 컵(31)으로 둘러싸 처리액 및 린스액의 비산을 방지하고, 또한 처리액 및 린스액을 받는다. 컵(31)에는 승강 기구(32)를 접속하고 있다. 승강 기구(32)는 컵(31)을 기판(2)에 대하여 상대적으로 상하로 승강시킨다. 이 승강 기구(32)는 제어 수단(26)에 접속하고 있어, 제어 수단(26)으로 승강 제어된다.
처리액 토출 수단(24)은, 테이블(28)보다 상방에 암(33)을 수평 이동 가능하게 배치하고, 암(33)의 선단부에는 처리액 토출 노즐로서 2 유체 노즐(34)이 장착되어 있다. 2 유체 노즐(34)은 유체노즐(34)의 외부에서 처리액과 기체를 혼합한다. 암(33)에는 이동 기구(35)를 접속하고 있다. 이동 기구(35)는, 2 유체 노즐(34)을 기판(2)의 외방의 퇴피 위치와 기판(2)의 중앙부 상방의 개시 위치와의 사이에서 수평으로 이동시킨다. 이 이동 기구(35)는 제어 수단(26)에 접속하고 있어, 제어 수단(26)으로 이동 제어된다.
또한 처리액 토출 수단(24)은, 2 유체 노즐(34)로 처리액을 공급하기 위한 액체 공급 유로(36)와, 2 유체 노즐(34)로 기체를 공급하기 위한 기체 공급 유로(37)를 형성하고 있다.
액체 공급 유로(36)에는, 처리액(세정액)을 공급하기 위한 액체 공급원(38)을 유량 조정기(39)를 개재하여 접속하고 있다. 유량 조정기(39)는 2 유체 노즐(34)로 공급하는 처리액의 유량을 조정한다. 이 유량 조정기(39)는 제어 수단(26)에 접속하고 있어, 제어 수단(26)으로 유량 조정기(39)의 개폐 제어 및 유량 제어된다.
기체 공급 유로(37)에는, 기체(질소 가스)를 공급하기 위한 기체 공급원(40)을 유량 조정기(41)를 개재하여 접속하고 있다. 유량 조정기(41)는 2 유체 노즐(34)로 공급하는 기체의 유량을 조정한다. 이 유량 조정기(41)는 제어 수단(26)에 접속하고 있어, 제어 수단(26)으로 유량 조정기(41)의 개폐 제어 및 유량 제어된다.
2 유체 노즐(34)은 도 3 ~ 도 5에 도시한 바와 같이, 노즐 본체(42)의 내부에 처리액을 흘리는 액체 유로(44)를 형성하고 있다. 이 노즐 본체(42)의 외주부에 노즐 커버(43)를 장착하고, 노즐 본체(42)의 외주 오목부와 노즐 커버(43)의 내주부와의 사이로 기체를 흘리는 기체 유로(45)를 형성하고 있다.
액체 유로(44)는, 노즐 본체(42)의 상부에 형성한 액체 유입구(46)에 액체 공급 유로(36)를 접속하고 있다. 노즐 본체(42)의 하단부에는, 원의 외측 방향을 향해 비스듬히 하향으로 경사진 복수(예를들면 32 개)의 원홀 형상의 액체 토출구(47)를 동일 원 상에 형성하고, 이들 복수의 액체 토출구(47)로 처리액을 토출하기 위한 액체 토출부(48)를 구성하고 있다. 이에 의해 2 유체 노즐(34)은, 액체 공급 유로(36)로부터 공급된 처리액을 액체 토출부(48)의 각 액체 토출구(47)로부터 원의 외측 방향을 향해 비스듬히 하향으로 복수의 얇은 줄무늬 형상으로 토출할 수 있다. 또한 액체 토출구(47)는, 액체 유로(44)의 외주 가장자리부에 형성한 입구로부터 액체 유로(44)의 내경보다 외측에 형성한 출구를 향해 방사 형상으로 형성되고, 처리액이 복수의 얇은 줄무늬 형상으로 액체 유로(44)의 내경보다 넓은 범위로 확산되어 토출된다.
기체 유로(45)는, 노즐 커버(43)의 상부에 형성한 기체 유입구(49)에 기체 공급 유로(37)를 접속하고 있다. 노즐 본체(42)의 하부에는, 평면에서 봤을 때 시계 방향 하방을 향해 경사진 복수(여기서는 6 개)의 경사홀(50)로 이루어지는 선회류 발생부(51)를 설치하고, 노즐 본체(42)의 선단부와 노즐 커버(43)의 선단부의 사이에 액체 토출부(48)와 동심원 상의 슬릿 형상의 원환 홀로 이루어지는 기체 토출구(52)를 형성하고 있다. 이에 의해 2 유체 노즐(34)은, 기체 공급 유로(37)로부터 공급된 기체를 선회류 발생부(51)에서 선회시켜 기체 토출구(52)로부터 하방을 향해 토출한다. 이 때, 기체는 기판(2)에 대하여 대략 수직 방향으로 토출하는 것이 바람직하다.
이와 같이 2 유체 노즐(34)은, 원의 외측 방향을 향해 비스듬히 하향으로 처리액을 토출하는 복수의 액체 토출구(47)를 동일 원 상에 배치한 액체 토출부(48)를, 액체 토출부(48)와 동심원에 배치한 원환 형상의 기체 토출구(52)의 내측에 형성하고 있다.
그리고 2 유체 노즐(34)은, 액체 토출부(48)의 복수의 액체 토출구(47)로부터 처리액을 외측 방향으로 비스듬히 하향으로 토출하고, 또한 슬릿 형상의 기체 토출구(52)로부터 기체를 하방을 향해 토출한다. 이에 의해, 액체 토출부(48) 및 기체 토출구(52)의 하방 근방에서 처리액과 기체가 충돌하고, 기체의 토출 압력에 의해 처리액이 분산되어 미스트 형상의 처리액의 액적이 형성되고, 이 처리액의 액적을 피처리체로서의 기판(2)의 표면에 분무한다. 이 때, 처리액이 복수의 얇은 줄무늬 형상으로 토출되므로, 기체와 처리액과의 접촉 면적이 커져, 입경이 작은 액적을 균일하게 효율적으로 형성할 수 있다. 또한, 슬릿 형상의 기체 토출구(52)로부터 기체를 토출하므로, 줄무늬 형상으로 토출되는 처리액에 대하여 균일하게 기체를 충돌시킬 수 있어, 균일한 액적을 생성할 수 있다.
여기서 2 유체 노즐(34)은, 처리액을 액체 토출구(47)로부터 토출시킬 시, 각 액체 토출구(47)로부터 토출된 처리액 간에 발생하는 부압으로 끌어당겨져 처리액끼리 접촉하지 않도록, 인접하는 액체 토출구(47)의 간격을 소정 거리 이상으로 떨어뜨려 형성하고 있다. 구체적으로, 인접하는 액체 토출구(47)의 외주단의 간격을 액체 토출구(47)의 개구 직경 이상이 되도록 형성하고 있다. 이에 의해, 복수의 얇은 줄무늬 형상으로 토출된 처리액끼리 접촉하여 굵은 원기둥 형상이 되는 것을 방지할 수 있으므로, 입경이 작은 액적을 균일하게 생성할 수 있다.
또한 2 유체 노즐(34)은, 처리액을 액체 토출구(47)로부터 토출시킬 시, 각 액체 토출구(47)로부터 토출된 직후에 처리액과 기체가 충돌하도록, 액체 토출부(48)의 액체 토출구(47)와 기체 토출구(52)와의 간격을 소정 거리 이하로 근접시켜 형성되어 있다. 구체적으로, 각 액체 토출구(47)로부터 토출된 처리액끼리 접촉하지 않는 상태에서 기체와 충돌하는 거리에 형성되어 있다. 이에 의해, 처리액이 복수의 얇은 줄무늬 형상인 상태로 기체와 충돌하게 되므로, 입경이 작은 액적을 균일하게 생성할 수 있다. 또한, 처리액의 토출 각도에 이탈이 발생하면 처리액과 기체가 충돌하는 높이의 불균일이 발생할 우려가 있지만, 처리액을 액체 토출구(47)로부터 토출한 직후에 기체와 충돌시킴으로써, 충돌 높이의 불균일을 억제할 수 있다. 이와 같이 하여, 처리액과 기체가 충돌할 때의 상태의 불균일을 억제함으로써, 균일한 액적을 생성할 수 있다.
린스액 토출 수단(25)은 도 2에 도시한 바와 같이, 테이블(28)보다 상방에 암(53)을 수평 이동 가능하게 배치하고, 암(53)의 선단부에는 린스액 토출 노즐(54)이 장착되어 있다. 암(53)에는 이동 기구(55)를 접속하고 있다. 이동 기구(55)는, 린스액 토출 노즐(54)을 기판(2)의 외방의 퇴피 위치와 기판(2)의 중앙 직상방(直上方)의 개시 위치와의 사이에서 이동시킨다. 이 이동 기구(55)는 제어 수단(26)에 접속하고 있어, 제어 수단(26)으로 이동 제어된다.
또한 린스액 토출 수단(25)은, 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급원(56)에 린스액 토출 노즐(54)을 유량 조정기(57)와 린스액 공급 유로(58)를 개재하여 접속하고 있다. 유량 조정기(57)는, 린스액 토출 노즐(54)로 공급하는 린스액의 유량을 조정한다. 이 유량 조정기(57)는 제어 수단(26)에 접속하고 있어, 제어 수단(26)으로 개폐 제어 및 유량 제어된다.
기판 액처리 장치(1)는 이상에 설명한 바와 같이 구성되어 있고, 제어 수단(26)(컴퓨터)으로 판독 가능한 기억 매체(59)에 기억한 기판 액처리 프로그램에 따라 각 기판 처리실(11 ~ 22)에서 기판(2)을 처리한다. 또한 기억 매체(59)는, 기판 액처리 프로그램 등의 각종 프로그램을 기록할 수 있는 매체이면 되고, ROM 또는 RAM 등의 반도체 메모리형의 기억 매체여도 하드 디스크 또는 CD-ROM 등의 디스크형의 기억 매체여도 된다.
이어서, 기판 액처리 프로그램에 의해 실행하는 기판 처리 방법에 대하여 설명한다. 우선, 기판 반송 장치(8)를 이용하여 캐리어(3)로부터 기판(2)을 수취하여 기판 전달대(9)로 반송한다. 기판 전달대(9)로 반송된 기판(2)은, 기판 처리부(6)에 수용된 기판 반송 장치(10)를 이용하여 각 기판 처리실(11 ~ 22)로 반입되고, 기판 보지체(29)에 보지된다. 각 기판 처리실(11 ~ 22)에서, 제어 수단(26)에 의해 회전 구동 기구(30)를 제어하여 기판 보지 수단(23)의 테이블(28) 및 기판 보지체(29)로 보지하는 기판(2)을 소정 회전 속도로 회전시킨다. 그리고, 암(33)을 수평으로 이동시켜, 2 유체 노즐(34)을 기판(2)의 중앙부 상방으로 이동시킨다. 이 후, 제어 수단(26)에 의해 유량 조정기(39, 41)를 개방 및 유량 제어하여, 액체 공급원(38) 및 기체 공급원(40)으로부터 공급되는 처리액 및 기체를 2 유체 노즐(34)의 액체 토출부(48) 및 기체 토출구(52)로부터 기판(2)의 상면을 향해 토출시킨다.
이에 의해, 액체 토출부(48)로부터 토출된 처리액과 기체 토출구(52)로부터 토출된 기체가 2 유체 노즐(34)의 선단보다 하방에서 혼합되어 처리액의 액적이 형성되고, 미스트 형상의 처리액의 액적이 기판(2)에 분무된다.
이 후 기판 액처리 프로그램은, 제어 수단(26)에 의해 이동 기구(35)를 제어하여 암(33)을 수평으로 왕복 이동시킨다. 이에 의해, 2 유체 노즐(34)을 기판(2)의 중앙부 상방과 기판(2)의 외주 가장자리부 상방과의 사이에서 왕복 이동시켜 기판(2)의 표면 전체의 액처리를 행한다. 이 후, 제어 수단(26)에 의해 유량 조정기(39, 41)를 폐색 제어하여, 2 유체 노즐(34)로부터의 처리액 및 기체의 토출을 정지한다. 이 후, 제어 수단(26)에 의해 이동 기구(35)를 제어하여, 2 유체 노즐(34)을 기판(2)의 외주 외방의 퇴피 위치로 이동시킨다.
2 유체 노즐(34)에 의한 처리가 종료된 후, 제어 수단(26)에 의해 이동 기구(55)를 제어하여 암(53)을 수평으로 이동시켜 린스액 토출 노즐(54)을 기판(2)의 중앙부 상방으로 이동시킨다. 이 후, 린스액 공급원(56)으로부터 공급되는 린스액을 기판(2)의 상면을 향해 토출시킨다. 린스액을 토출하면서 암(53)을 기판(2)의 중앙부 상방으로부터 외주 가장자리부 방향을 향해 이동시켜, 기판(2)의 표면 전체의 린스 처리를 행한다. 린스액 토출 노즐(54)이 기판(2)의 외주 외방으로 이동한 후, 린스액의 토출을 정지한다. 이 후, 기판(2)을 회전시켜 건조 처리를 행한다.
건조 처리 종료 후, 기판(2)은 기판 반송 장치(10)를 이용하여 기판 처리실(11 ~ 22)로부터 반출되고, 반입 시와는 반대의 공정을 거쳐 캐리어(3)로 반송된다.
이에 의해, 기판(2)의 표면 전체를 처리액의 액적으로 액처리할 수 있다. 또한, 인접하는 액체 토출구(47)로부터 토출된 처리액끼리 접촉하여 처리액이 원기둥 형상이 되면 처리액의 액적을 균일하고 또한 소경으로 형성할 수 없게 된다. 이 때문에, 인접하는 액체 토출구(47)로부터 토출된 처리액끼리 접촉하지 않는 유량 및 유속으로 처리액 및 기체를 토출하도록 하여, 처리액의 액적을 균일하고 또한 소경으로 형성한다. 또한 본 실시예에서, 2 유체 노즐로부터 토출되는 처리액은 상온의 순수여도 되고, 가열된 순수여도 된다. 이 때 순수의 온도는, 기판 처리실 내의 온도와 습도의 관계로부터 포화 증기압을 초과하지 않는 온도이면 된다. 또한, 순수에 한정되지 않고, 약액이어도 된다.
이상에 설명한 바와 같이, 상기 2 유체 노즐(34) 및 이 2 유체 노즐(34)을 이용한 기판 액처리 장치(1) 및 기판 액처리 방법에서는, 2 유체 노즐(34)의 액체 토출부(48)로서 기체 토출구(52)의 내측에 원의 외측 방향을 향해 비스듬히 하향으로 처리액을 토출하는 복수의 액체 토출구(47)를 동일 원 상에 배치하여, 액체 토출부(48)의 각 액체 토출구(47)로부터 외측 방향으로 비스듬히 하향으로 토출된 처리액과 기체 토출구(52)로부터 하방을 향해 토출된 기체를 혼합하도록 하고 있다.
이에 의해, 처리액이 복수의 얇은 줄무늬 형상으로 토출되므로, 기체와 처리액과의 접촉 면적이 커져, 효율적으로 입경이 작은 액적을 균일하게 생성할 수 있어, 처리액의 액적에 의한 액처리 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 원 상에 배치된 복수의 액체 토출구(47)로부터 처리액을 토출하므로, 하단부 중앙의 액체 토출구로부터 원기둥 형상으로 처리액을 토출하는 종래의 2 유체 노즐에 비해, 처리액의 액적을 양호하게 확산시킬 수 있다. 액적을 확산시킴으로써 액처리할 수 있는 범위가 넓어져, 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 슬릿 형상의 기체 토출구(52)로부터 기체를 토출하므로, 줄무늬 형상으로 토출되는 처리액에 대하여 균일하게 기체를 충돌시킬 수 있어, 균일한 액적을 생성할 수 있다.
또한 2 유체 노즐(34)은, 처리액을 액체 토출부(48)의 액체 토출구(47)로부터 토출시킬 시, 각 액체 토출구(47)로부터 토출된 처리액 간에 발생하는 부압으로 끌어당겨져 처리액끼리 접촉하지 않도록, 인접하는 액체 토출구(47)의 간격을 소정 거리 이상으로 떨어뜨려 형성하고 있다. 이에 의해, 복수의 얇은 줄무늬 형상으로 토출된 처리액끼리 접촉하여 굵은 원기둥 형상이 되는 것을 방지할 수 있으므로, 입경이 작은 액적을 균일하게 생성할 수 있다.
또한, 처리액이 각 액체 토출구(47)로부터 토출된 직후에 기체와 충돌하도록, 액체 토출부(48)의 액체 토출구(47)와 기체 토출구(52)와의 간격을 소정 거리 이하로 접근시켜 형성하고 있다. 이에 의해, 처리액이 복수의 얇은 줄무늬 형상인 상태로 기체와 충돌하게 되어, 입경이 작은 액적을 균일하게 생성할 수 있다. 또한, 처리액을 액체 토출구(47)로부터 토출된 직후에 기체와 충돌시킴으로써, 충돌 높이의 불균일을 억제할 수 있어, 처리액과 기체가 충돌할 때의 상태의 불균일을 억제하여 액적을 균일하게 생성할 수 있다.
상기 기판 액처리 장치(1)에서는 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 1 개의 기체 공급원(40)으로부터 모든 기판 처리실(11 ~ 22)의 2 유체 노즐(34)로 기체를 공급하고 있다. 즉 기판 액처리 장치(1)는, 기체 공급원(40)에 복수개(여기서는 12 개)의 기체 공급 유로(37)를 병렬로 접속하고, 각 기체 공급 유로(37)에 기판 처리실(11 ~ 22)의 2 유체 노즐(34)을 접속하고 있다. 또한 기판 액처리 장치(1)는, 각 기체 공급 유로(37)에 유량 조정기(41)와 개폐 밸브(60)를 설치하고, 유량 조정기(41) 및 개폐 밸브(60)를 제어 수단(26)에 접속하고 있다. 그리고 기판 액처리 장치(1)는, 제어 수단(26)에 의해 유량 조정기(41)를 제어함으로써, 기체 공급 유로(37)로부터 2 유체 노즐(34)로 공급되는 기체의 유량이 일정 유량이 되도록 제어하고 있다.
기체 공급 유로(37)로부터 2 유체 노즐(34)로 공급하는 기체의 제어는, 기체의 유량이 일정 유량이 되도록 제어하는 경우에 한정되지 않고, 2 유체 노즐(34)로 공급되는 기체의 토출 압력이 일정 압력이 되도록 제어할 수도 있다.
예를 들면 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 기체 공급 유로(37)에 개폐 밸브(60)와 유량 조정기(41)와 압력 센서(61)를 상류측으로부터 차례로 설치하고, 이들 개폐 밸브(60), 유량 조정기(41), 압력 센서(61)를 제어 수단(26)에 접속한다. 그리고, 압력 센서(61)로 검출되는 기체의 압력이 미리 정해진 일정 압력이 되도록 유량 조정기(41)를 제어한다. 혹은 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 각 기체 공급 유로(37)에 개폐 밸브(60)와 전공 밸브(62)와 압력 센서(61)를 상류측으로부터 차례로 설치하고, 이들 개폐 밸브(60), 전공 밸브(62), 압력 센서(61)를 제어 수단(26)에 접속한다. 그리고, 압력 센서(61)로 검출되는 기체의 압력이 미리 정해진 일정 압력이 되도록 전공 밸브(62)를 제어한다. 또한, 압력 센서(61)와 전공 밸브(62)를 직접 접속하여, 압력 센서(61)로 검출한 기체의 압력이 일정 압력이 되도록 전공 밸브(62)를 구동하도록 구성할 수도 있다.
이와 같이, 기체 공급 유로(37)로부터 2 유체 노즐(34)로 공급하는 기체의 제어는, 유량 제어로도 압력 제어로도 행하는 것이 가능하다. 그러나, 기체가 토출되는 2 유체 노즐(34)의 기체 토출구(52)의 단면적(개구 면적)에 불균일이 있을 경우, 유량을 일정하게 해도 유속은 단면적에 반비례하므로, 실제로 토출되는 기체의 유속은 크게 불균일하게 된다. 한편, 압력을 일정하게 하면 유속은 압력에 비례하므로, 2 유체 노즐(34)의 기체 토출구(52)의 단면적(개구 면적)에 불균일이 있어도 유속은 일정하게 된다. 이 때문에, 2 유체 노즐(34)로부터 토출되는 기체의 토출 조건을 갖추기 위해서는, 기체의 공급은 압력 제어로 행하는 것이 바람직하다. 특히, 복수의 2 유체 노즐(34)을 병렬로 접속할 경우에는, 각 2 유체 노즐(34)에서의 기체 토출구(52)의 단면적에 불균일이 발생할 우려가 있기 때문에, 압력 제어로 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 각 기체 공급 유로(37)에 설치된 모든 압력 센서(61)로 검출되는 기체의 압력이 미리 정해진 일정 압력이 되도록 제어하면 된다.
2 유체 노즐(34)로의 기체의 공급을 압력 제어로 행할 경우, 기판(2)의 표면으로부터 파티클을 양호하게 제거할 수 있는 압력보다 높고, 기판(2)의 표면의 패턴에 데미지를 주는 압력보다 낮은 압력의 범위를 미리 구하고, 그 압력 범위에서 2 유체 노즐(34)로 기체를 공급한다. 특히, 복수의 2 유체 노즐(34)을 병렬로 접속할 경우에는, 모든 2 유체 노즐(34)에서의 토출 압력이 상기 범위 내가 되도록 설정한다. 또한, 압력 센서(61)와 2 유체 노즐(34) 사이의 기체 공급 유로(37)에서의 압력 손실을 작게 하고, 또한 병렬하는 각 기체 공급 유로(37)에서의 압력 센서(61)와 2 유체 노즐(34) 사이에서의 압력 손실이 일정하게 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 병렬하는 각 기체 공급 유로(37)에서 압력 센서(61)와 2 유체 노즐(34)과의 거리를 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 병렬하는 각 기체 공급 유로(37)에서의 압력 센서(61)와 2 유체 노즐(34) 사이에서의 압력 손실을 용이하게 일정하게 할 수 있어, 2 유체 노즐(34)로 공급되는 기체의 토출 압력을 일정 압력으로 할 수 있다. 또한, 2 유체 노즐(34)로의 액체의 공급도 압력 제어로 행해도 된다.
1 : 기판 액처리 장치
2 : 기판
34 : 2 유체 노즐
47 : 액체 토출구
48 : 액체 토출부
52 : 기체 토출구

Claims (15)

  1. 액체 토출부로부터 토출된 처리액과 기체 토출구로부터 토출된 기체를 혼합하여 생성한 처리액의 액적을 피처리체를 향해 분무하는 2 유체 노즐에 있어서,
    상기 액체 토출부는, 상기 기체 토출구의 내측에 동일 원(圓) 상에 배치한 복수의 액체 토출구로 구성되고,
    상기 복수의 액체 토출구가, 원의 외측 방향을 향해 줄무늬 형상으로 처리액을 토출함으로써, 상기 액체 토출부와 상기 기체 토출구의 하방 근방에서 상기 줄무늬 형상의 처리액과 기체를 충돌시켜 상기 처리액의 액적을 생성하는 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 액체 토출구 중 인접하는 액체 토출구로부터 토출된 처리액끼리 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 액체 토출구 중 인접하는 액체 토출구로부터 토출된 처리액끼리 접촉하지 않고, 각 액체 토출구로부터 토출된 처리액과 상기 기체 토출구로부터 토출된 기체가 혼합되는 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 액체 토출구 중 인접하는 액체 토출구의 간격은, 상기 액체 토출구의 직경 이상의 간격으로 형성한 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체 토출구는 슬릿 형상인 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체 토출구는 하방을 향해 기체를 토출하는 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체 토출구로부터 기체를 선회시켜 토출하는 선회류 발생부를 가지는 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
  8. 기판을 처리액의 액적으로 액처리하는 기판 액처리 장치에 있어서,
    기판을 보지(保持)하면서 회전시키는 기판 보지 수단과,
    기판 보지 수단으로 보지된 기판을 둘러싸고, 처리액을 받는 컵과,
    기판에 처리액의 액적을 토출하는 2 유체 노즐
    을 구비하고,
    상기 2 유체 노즐은, 액체 토출부로부터 토출된 처리액과 기체 토출구로부터 토출된 기체를 혼합하여 액적을 생성하고, 상기 액체 토출부는, 상기 기체 토출구의 내측에 동일 원 상에 배치한 복수의 액체 토출구로 구성되고, 상기 복수의 액체 토출구가, 원의 외측 방향을 향해 줄무늬 형상으로 처리액을 토출함으로써, 상기 액체 토출부와 상기 기체 토출구의 하방 근방에서 상기 줄무늬 형상의 처리액과 기체를 충돌시켜 상기 처리액의 액적을 생성하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 액체 토출구 중 인접하는 액체 토출구로부터 토출된 처리액끼리 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 액체 토출구 중 인접하는 액체 토출구로부터 토출된 처리액끼리 접촉하지 않고, 각 액체 토출구로부터 토출된 처리액과 상기 기체 토출구로부터 토출된 기체가 혼합되는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  11. 2 유체 노즐의 액체 토출부로부터 토출된 처리액과 기체 토출구로부터 토출된 기체를 혼합하여 생성한 처리액의 액적을 기판을 향해 분무함으로써, 기판을 처리액의 액적으로 액처리하는 기판 액처리 방법에 있어서,
    상기 액체 토출부는, 상기 기체 토출구의 내측에 동일 원(圓) 상에 배치한 복수의 액체 토출구로 구성되고,
    상기 기판 액처리 방법은,
    상기 복수의 액체 토출구가 원의 외측 방향을 향해 줄무늬 형상으로 처리액을 토출하는 단계와,
    상기 기체 토출구가 기체를 토출하는 단계와,
    상기 액체 토출부와 상기 기체 토출구의 하방 근방에서 상기 줄무늬 형상의 처리액과 기체를 충돌시켜 상기 처리액의 액적을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
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