KR101921818B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 품질 불량의 발생을 억제할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
실시형태에 관한 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)을 유지하는 기판 유지 플레이트(20)와, 처리액(S)을 토출하는 토출구(40a)를 가지며, 기판 유지 플레이트(20)에 의해 유지된 기판(W)의 표면에 대향하여 떨어진 위치에 설치되고, 토출구(40a)로부터 토출된 처리액(S)을 기판 유지 플레이트(20)에 의해 유지된 기판(W)의 표면과의 사이에 유지하는 처리액 유지 플레이트(40)와, 처리액 유지 플레이트(40)에 설치되고, 처리액 유지 플레이트(40)를 가열하는 히터(41)와, 기판 유지 플레이트(20)에 의해 유지된 기판에 대하여 처리액 유지 플레이트(40) 및 히터(41)를 승강시키는 승강 기구(60)와, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 토출구(40a)를 둘러싸도록 고리형으로 설치되고, 처리액(S)을 튀기는 발액층(43)을 구비한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE TREATMENT DEVICE}
본 발명의 실시형태는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판 처리 장치는, 반도체나 액정 패널 등의 제조 공정에 있어서, 웨이퍼나 액정 기판 등의 기판 표면에 처리액(예컨대, 레지스트 박리액이나 세정액 등)을 공급하여, 기판 표면을 처리하는 장치이다. 이 기판 처리 장치로는, 기판 처리 효율 향상을 위해, 회전하는 기판 상의 처리액을 가열하고, 그 처리액의 성질이나 열량을 이용하여 기판 표면을 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치가 제안되어 있다.
이 매엽식의 기판 처리 장치에 있어서, 기판 표면을 균일하게 처리하기 위해서는, 기판 표면 상의 액온을 균일하게 하는 것이 중요해진다. 따라서, 기판 표면에 대향하여 떨어진 위치에 처리액 유지 플레이트가 설치되고, 이 처리액 유지 플레이트가 히터에 의해 가열된다. 그리고, 이 때, 기판 표면과 처리액 유지 플레이트의 사이(예컨대 수 mm)에 존재하는 처리액은, 처리액 유지 플레이트에 의해 균일하게 덥혀진다.
자세하게는, 처리액 유지 플레이트에는 처리액 공급관이 관통하도록 설치되어 있고, 처리액 공급관의 개구로부터 처리액이 토출된다. 처리액은 그 토출구로부터 기판 표면에 공급되고, 처리액 유지 플레이트와 기판 표면의 간극에 넓어져, 그 간극에 유지되게 된다. 이 처리액이, 히터에 의해 가열된 처리액 유지 플레이트에 의해 덥혀진다. 또한, 처리액 유지 플레이트는, 승강 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 또한, 처리액 유지 플레이트의 기판측과 반대측의 표면에는, 온도 센서(예컨대 열전대 등)가 설치되어 있다.
이 기판 처리 장치에서는, 기판 처리 완료후, 처리액 유지 플레이트를 상승시켜 기판 표면으로부터 멀어지게 할 때에도, 토출구로부터 처리액을 계속 토출한다. 이것은, 처리액 유지 플레이트의 기판측의 표면에 부착된 액적이 낙하하더라도, 기판 표면에 처리액의 층을 존재시켜 워터마크가 발생하는 것을 억제하기 위해서이다. 또한, 처리액 유지 플레이트가 미리 정해진 처리 위치로부터 상승한 상태에 있어서, 처리액 유지 플레이트의 기판측의 표면에 부착된 액적의 대부분은, 처리액 유지 플레이트에 의한 가열(처리액을 덥힐 정도의 가열)에 의해 서서히 작아져 최종적으로 증발하지만(증발에 시간을 요하지만), 그 증발전에 액적끼리 접촉하여 일체화하면 기판 표면에 낙하하는 경우가 있다.
예컨대, 전술한 처리액 유지 플레이트를 상승시켜 기판 표면으로부터 멀어지게 한 후, 처리액의 토출이 정지되지만, 이 때, 액적이 처리액 유지 플레이트의 토출구의 주위에 부착되는 경우가 있다. 토출구의 주위에 부착된 액적은 증발하기 전에, 처리액 유지 플레이트의 경사 혹은 기류 등에 의해 이동하여, 처리액 유지 플레이트의 기판측의 표면에 부착된 증발전의 다른 액적과 접촉하여 일체화하여 기판 표면에 낙하하는 경우가 있다. 이것은, 처리를 종료한 기판 표면에 있어서, 워터마크 등의 품질 불량의 원인이 된다.
또한, 처리액의 공급 정지후, 토출구의 주위나 그 밖의 개소에 부착된 액적이, 처리액 유지 플레이트의 경사나 기류 등에 의해 이동하여, 처리액 유지 플레이트의 기판측의 표면에 있어서 온도 센서에 대향하는 검출 위치에 부착되는 경우가 있다. 이 경우에는, 액적의 영향에 의해, 온도 센서가 정확하게 처리액 유지 플레이트의 온도를 측정하는 것이 어려워진다. 이 때문에, 처리액 유지 플레이트의 온도, 즉 히터 온도의 제어를 안정시키는 것이 어려워진다. 이것은, 처리액 온도를 원하는 온도로 유지하는 것을 어렵게 하기 때문에, 처리 부족 등의 품질 불량의 원인이 된다.
또한, 기판 처리가 끝나더라도 히터는 구동하여, 안정된 히터 온도의 제어가 행해지고 있다. 이것은, 처리 완료후에 히터가 정지하면, 새로운 기판을 처리할 때, 히터에 의한 가열을 시작하고 나서 처리액 유지 플레이트를 미리 정해진 온도로 할 때까지 시간을 요하기 때문이다. 즉, 새로운 미처리의 기판이 반입되더라도 즉시 처리를 시작할 수 있도록, 처리액 유지 플레이트가 상승할 때에도 히터의 온도 제어를 행할 필요가 있다.
특허문헌 1 : 국제 공개 제2011/090141호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판의 품질 불량의 발생을 억제할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
실시형태에 관한 기판 처리 장치는, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 처리액을 토출하는 토출구를 가지며, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 표면에 대향하여 떨어진 위치에 설치되고, 토출구로부터 토출된 처리액을 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 표면과의 사이에 유지하는 처리액 유지 플레이트와, 처리액 유지 플레이트에 설치되고, 처리액 유지 플레이트를 가열하는 히터와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 대하여 처리액 유지 플레이트 및 히터를 승강시키는 승강 기구와, 처리액 유지 플레이트의 기판측의 표면에 토출구를 둘러싸도록 고리형으로 설치되고, 처리액을 튀기는 발액층을 구비한다.
실시형태에 관한 기판 처리 장치는, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 처리액을 토출하는 토출구를 가지며, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 표면에 대향하여 떨어진 위치에 설치되고, 토출구로부터 토출된 처리액을 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 표면과의 사이에 유지하는 처리액 유지 플레이트와, 처리액 유지 플레이트에 설치되고, 처리액 유지 플레이트를 가열하는 히터와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 대하여 처리액 유지 플레이트 및 히터를 승강시키는 승강 기구와, 처리액 유지 플레이트에 설치되고, 처리액 유지 플레이트의 온도를 검출하는 온도 센서와, 처리액 유지 플레이트의 기판측의 면에 온도 센서에 대향하도록 설치되고, 처리액을 튀기는 발액층을 구비한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 기판의 품질 불량의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 처리액 유지 플레이트의 기판측의 표면을 나타내는 평면도이다.
도 3은 제1 실시형태에 관한 기판 처리 장치의 기판 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도 4는 제1 실시형태에 관한 기판 처리 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 5는 제2 실시형태에 관한 처리액 유지 플레이트의 기판측의 표면을 나타내는 평면도이다.
도 6은 제3 실시형태에 관한 기판 처리 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 7은 제3 실시형태에 관한 처리액 유지 플레이트의 기판측의 표면을 나타내는 평면도이다.
도 8은 제4 실시형태에 관한 기판 처리 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
<제1 실시형태>
제1 실시형태에 관해 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시형태에 관한 기판 처리 장치(10)는, 기판 유지 플레이트(20)와, 회전 기구(30)와, 처리액 유지 플레이트(40)와, 액공급부(50)와, 승강 기구(60)와, 제어부(70)를 구비하고 있다.
기판 유지 플레이트(20)는, 처리실이 되는 처리 박스(도시하지 않음)의 대략 중앙 부근에 위치 부여되어, 수평면 내에서 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 기판 유지 플레이트(20)는, 핀 등의 기판 유지 부재(21)를 복수 갖고 있고, 이들 기판 유지 부재(21)에 의해 웨이퍼나 액정 기판 등의 기판(W)을 착탈 가능하게 유지한다. 기판 유지 플레이트(20)는, 기판(W)을 유지하는 기판 유지부로서 기능한다. 이 기판 유지 플레이트(20)의 중앙에는 기둥형의 회전체(22)가 연결되어 있다. 또한, 기판 유지 플레이트(20)의 형상은 기판(W)과 동일한 원형이며, 기판 유지 플레이트(20)의 평면의 크기는 기판(W)의 평면보다 크다.
회전 기구(30)는, 기둥형의 회전체(22)를 회전 가능하게 유지하는 유지부나 회전체(22)를 회전시키는 구동원이 되는 모터(모두 도시하지 않음) 등을 갖고 있다. 이 회전 기구(30)는, 모터의 구동에 의해 회전체(22)와 함께 기판 유지 플레이트(20)를 회전시킨다. 회전 기구(30)는 제어부(70)에 전기적으로 접속되어 있고, 그 구동이 제어부(70)에 의해 제어된다.
처리액 유지 플레이트(40)는, 기판 유지 플레이트(20) 상의 기판(W)에 대향하여 떨어진 위치에 설치되어 있고, 승강 기구(60)에 의해 승강 방향으로 이동하는 것이 가능하게 형성되어 있다. 처리액 유지 플레이트(40)는, 처리액(S)을 토출하는 토출구(40a)를 갖고 있다. 이 처리액 유지 플레이트(40)의 둘레 가장자리부에는, 기판 유지 플레이트(20)와 반대측에 세워진 벽(40b)이 형성되어 있다. 처리액 유지 플레이트(40)는, 기판 유지 플레이트(20) 상의 기판(W)에 대한 미리 정해진 이격 거리(예컨대 4 mm 이하)로, 기판 유지 플레이트(20) 상의 기판(W)과의 사이에 처리액(S)을 유지한다. 처리액 유지 플레이트(40)는, 열전도성을 갖는 재료로 형성되어 있다. 또한, 처리액 유지 플레이트(40)의 형상은 기판(W)과 동일한 원형이며, 처리액 유지 플레이트(40)의 평면의 크기는 기판(W)의 평면 이상이면 되지만, 기판(W)의 평면보다 큰 것이 바람직하다.
액공급부(50)는, 처리액 공급관(51)과, 액저류부(52)를 구비하고 있다. 처리액 공급관(51)의 일단부는, 처리액 유지 플레이트(40) 및 히터(41)를 관통하도록 설치되고, 처리액 유지 플레이트(40)에 고정되어 있다. 이 처리액 공급관(51)의 개구는, 처리액 유지 플레이트(40)의 토출구(40a)로서 기능한다. 액저류부(52)는, 각종 처리액(예컨대, 순수나 황산, 과산화수소수, 암모니아수, 인산 등)을 저류하는 처리액조(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 이 액저류부(52)는, 복수의 전자 밸브 등의 개폐에 의해 각 처리액조로부터 원하는 처리액(S)을 처리액 공급관(51)에 흘리는 것이 가능하게 구성되어 있다. 액저류부(52)는 제어부(70)에 전기적으로 접속되어 있고, 그 구동이 제어부(70)에 의해 제어된다.
여기서, 전술한 처리액 유지 플레이트(40)의 기판측과 반대측의 면에는 히터(41)가 설치되어 있고, 또한 복수(도 1의 예에서는 2개)의 온도 센서(42)가 설치되어 있다. 한편, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판측의 면에는, 발액층(43)이 토출구(40a)를 둘러싸도록 고리형으로 설치되어 있다.
히터(41)는, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측과 반대측의 면을 균등하게 가열하여, 처리액 유지 플레이트(40) 전체를 미리 정해진 온도로 유지한다. 히터(41)로는, 예컨대 시트형의 히터가 이용된다. 이 히터(41)는 제어부(70)에 전기적으로 접속되어 있고, 그 구동이 제어부(70)에 의해 제어된다.
각 온도 센서(42)는, 기판 유지 플레이트(20)의 회전축(A1)을 중심으로 하는 원주 상에 설치되어 있다. 이들 온도 센서(42)는 제어부(70)에 전기적으로 접속되어 있고, 각 검출 신호(검출 온도)가 제어부(70)에 송신된다. 제어부(70)는, 각 검출 온도에 따라서, 처리액 유지 플레이트(40) 전체를 미리 정해진 온도로 유지하도록 히터(41)의 온도를 조정한다. 온도 센서(42)로는, 예컨대 열전대 등이 이용된다.
발액층(43)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 원형의 토출구(40a)의 형상에 맞춰 원환형으로 설치되어 있고, 미리 정해진 폭을 갖고 있다. 이 미리 정해진 폭은, 적어도 기판(W)의 반경 이하이다. 발액층(43)은, 처리액(S)을 튀기는 재료(예컨대, PFA나 PTFE 등의 불소 수지)에 의해 설치되어 있다. 이 영역은, 처리액(S)에 대한 습윤성이 다른 영역에 비하여 나빠, 처리액(S)의 액적이 부착되기 어려운 영역이다. 발액층(43)의 재료로는, 단열재로서 기능하는 것이 많다. 따라서, 처리액 유지 플레이트(40)로부터 처리액에 열이 전달되도록 하기 위해서는, 처리액 유지 플레이트(40)에 대한 발액층(43)의 설치 영역을 좁게 하는 것이 바람직하다.
또한, 토출구(40a)는, 그 중심이 기판 유지 플레이트(20)의 회전축(A1)으로부터 어긋난 위치(편심)에 설치되어 있다. 이에 따라, 처리액(S)이 기판 유지 플레이트(20) 상의 기판(W)의 회전 중심에 계속 공급되는 것을 피할 수 있어, 그 회전 중심의 기판 온도가 다른 개소에 비해서 낮아지는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 회전 중심의 기판 온도의 저하에 의해 처리액 온도가 부분적으로 저하되는 것이 억제되기 때문에, 처리액 온도의 균일화를 실현할 수 있다. 단, 토출구(40a)는 편심하지 않아도 좋으며, 그 중심이 기판 유지 플레이트(20)의 회전축(A1) 상에 위치 부여되어 형성되어도 좋다.
도 1로 되돌아가, 승강 기구(60)는, 처리액 유지 플레이트(40)를 유지하는 유지부나 그 유지부를 승강 방향으로 이동시키는 구동원이 되는 모터(모두 도시하지 않음) 등을 갖고 있다. 이 승강 기구(60)는, 모터의 구동에 의해 처리액 유지 플레이트(40)를 승강 방향으로 이동시킨다. 승강 기구(60)는 제어부(70)에 전기적으로 접속되어 있고, 그 구동이 제어부(70)에 의해 제어된다.
제어부(70)는, 각 부를 집중적으로 제어하는 마이크로컴퓨터와, 기판 처리에 관한 기판 처리 정보나 각종 프로그램 등을 기억하는 기억부(모두 도시하지 않음)를 구비하고 있다. 이 제어부(70)는, 기판 처리 정보나 각종 프로그램에 기초하여 회전 기구(30)나 히터(41), 액공급부(50), 승강 기구(60) 등을 제어한다. 예컨대, 제어부(70)는, 기판 유지 플레이트(20)의 회전 동작이나 히터(41)의 가열 동작, 액공급부(50)의 액공급 동작, 처리액 유지 플레이트(40)의 승강 동작 등 각 동작을 제어한다.
(기판 처리 공정)
다음으로, 전술한 기판 처리 장치(10)가 행하는 기판 처리의 흐름에 관해 설명한다.
우선, 기판 처리전의 준비로서, 처리 개시전에 히터(41)는 통전되고, 이 통전된 히터(41)에 의해 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측과 반대측의 면(상면)이 균등하게 가열되어, 처리액 유지 플레이트(40) 전체가 미리 정해진 온도(예컨대, 온도 범위 100℃∼400℃ 내의 온도)로 유지된다. 이 미리 정해진 온도는, 처리액(S)의 처리 능력(예컨대 레지스트 제거 능력)을 높이는 것이 가능한 온도이다.
이어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 단계 S1에 있어서, 처리액 유지 플레이트(40)가 최상위점으로 상승한 상태로, 이 처리액 유지 플레이트(40)와 기판 유지 플레이트(20) 사이에 처리 대상의 기판(W)이 로봇 핸들링 장치(도시하지 않음) 등에 의해 반입되고, 기판(W)의 주위 부분이 각 기판 유지 부재(21)에 의해 유지되어, 기판(W)이 기판 유지 플레이트(20) 상에 반입된다. 이 때, 기판(W)의 중심과 기판 유지 플레이트(20)의 회전축(A1)이 일치하도록 위치 결정된다.
단계 S2에 있어서, 처리액 유지 플레이트(40)는, 기판 유지 플레이트(20) 상의 기판(W)의 표면과의 사이에 미리 정해진 간극(예컨대 4 mm 이하)이 형성되는 위치까지 승강 기구(60)에 의해 하강한다(도 1 참조). 그리고, 기판 유지 플레이트(20)는, 저속의 미리 정해진 속도(예컨대 50 rpm 정도)로 회전 기구(30)에 의해 회전한다. 이에 따라, 기판(W)이 기판 유지 플레이트(20)와 함께 전술한 저속의 미리 정해진 속도로 회전한다.
단계 S3에 있어서, 처리액 유지 플레이트(40)와 기판 유지 플레이트(20) 상의 기판(W)의 이격 거리가 미리 정해진 거리가 되고, 기판(W)이 저속의 미리 정해진 속도로 회전하고 있는 상태에 있어서, 처리액(S)이 처리액 유지 플레이트(40)의 토출구(40a)로부터 기판(W)의 표면에 공급된다. 구체적으로는, 액저류부(52)로부터 황산 및 과산화수소수가 처리액 공급관(51)에 유입된다. 이 때, 황산과 과산화수소수가 서로 혼합되고, 그 혼합되어 만들어진 처리액(S)이 처리액 공급관(51)을 통하여 토출구(40a)로부터, 회전하는 기판(W)의 표면에 공급된다.
회전하는 기판(W)의 표면에 공급된 처리액(S)은, 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해 기판(W)의 표면 전체에 퍼져 간다. 그리고, 처리액 유지 플레이트(40)와 기판(W)의 표면 사이의 간극은 처리액(S)에 의해 채워지고, 처리액(S)의 표면장력에 의해 기판(W)의 표면에 층형으로 처리액(S)이 유지된다(도 1 참조). 이 층형의 처리액(S)은, 히터(41)에 의해 가열된 처리액 유지 플레이트(40)에 의해 전체적으로 덥혀져 고온(예컨대, 온도 범위 100℃∼400℃ 내의 온도)으로 유지된다. 그리고, 이 고온으로 유지되어 처리 능력(예컨대 레지스트 제거 능력)이 높아진 처리액(S)에 의해 기판(W)의 표면이 처리되어 간다. 이 상태로, 처리액(S)이 처리액 공급관(51)으로부터 연속적으로 공급되면, 기판(W)의 표면의 처리액(S)은 새로운 처리액(S)으로 치환되면서도 층형의 형태를 유지한다. 회전하는 기판(W)의 외주 부분에 도달한 처리액(S)은, 그 외주 부분으로부터 순차적으로 폐액으로서 낙하해 간다.
여기서, 전술한 기판 처리에 따라, 처리액(S)은 기판(W)에 열을 빼앗기게(기판(W)이 덥혀지게) 되지만, 처리액 유지 플레이트(40) 상의 히터(41)의 작용에 의해, 온도 저하하는 처리액(S)에 저하분의 열이 공급되게 된다. 이 공급 열량은, 처리액 유지 플레이트(40)의 온도를 일정하게 유지함으로써 제어된다. 처리액(S)은, 회전하는 기판(W)의 표면 위를 흐르지만, 기판(W) 상에 공급되고 나서 외주 부분으로부터 흘러서 떨어지기까지의 동안, 히터(41)의 온도 제어에 의해 기판(W)의 표면을 온도 저하시키지 않고 동일한 온도 조건으로 처리할 수 있다.
그 후, 전술한 처리액(S)의 공급 개시로부터 미리 정해진 처리 시간이 경과하면, 처리액(S)의 공급이 정지되고, 다음 처리액(S)으로서 순수가 전술한 것과 동일하게 기판(W)의 표면에 공급되어, 기판(W)의 표면이 세정된다. 또한, 순수의 공급 개시로부터 미리 정해진 처리 시간이 경과하면, 순수의 공급이 정지되고, 다음 처리액(S)으로서, 과산화수소수, 순수 및 암모니아수가 서로 혼합되고, 그 혼합되어 만들어진 APM이 기판(W)의 표면에 공급된다. 또한, APM의 공급 개시로부터 미리 정해진 처리 시간이 경과하면, APM의 공급이 정지되고, 다음 처리액(S)으로서 순수가 전술한 것과 동일하게 기판(W)의 표면에 공급되어, 기판(W)의 표면이 세정된다. 이 때, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면도 동시에 순수에 의해 세정되게 된다.
단계 S4에 있어서, 전술한 순수에 의한 2회째의 세정 처리가 종료하면, 도 4에 도시한 바와 같이, 처리액(S)이 처리액 공급관(51)으로부터 토출된 채로 처리액 유지 플레이트(40)가 최상이점까지 승강 기구(60)에 의해 상승하고, 그 후, 처리액(S)의 공급이 정지된다. 이 때, 처리액 공급관(51) 내는 부압이 되고, 토출구(40a)로부터 액적이 기판 유지 플레이트(20) 상의 기판(W)의 표면에 낙하하는 것이 억제된다.
또한, 처리액 유지 플레이트(40)가 상승할 때에는 처리액(S)을 계속 흘린다. 이것은, 처리액 유지 플레이트(40)가 상승할 때에, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 부착된 액적이 낙하하더라도, 기판 표면에 처리액(S)의 층을 존재시켜 워터마크가 발생하는 것을 억제하기 위해서이며, 또한 처리액 유지 플레이트(40)에 대한 기판(W)의 접착을 억제하기 위해서이기도 하다.
여기서, 전술한 처리액 유지 플레이트(40)의 실제의 온도 변화는 처리액(S)의 온도에 의존한다. 과산화수소수와 황산의 혼합액을 처리액(S)으로 한 경우, 고온 처리(100℃∼400℃ 내의 온도)에 있어서 처리액 유지 플레이트(40)의 열이 혼합액에 공급된다. 처리액 유지 플레이트(40)의 열은 혼합액에 의해 빼앗기지만, 혼합액은 혼합시에 생기는 반응열에 의해 고온이므로, 처리액 유지 플레이트(40)로부터 빼앗기는 열은 작아, 처리액 유지 플레이트(40)의 온도는 크게 저하되지 않는다. 또한, 혼합액은 히터 등의 가열 장치에 의해 미리 가열되어 공급되는 경우도 있다. 한편, 순수(예컨대 25℃)를 처리액(S)으로 한 경우, 처리액 유지 플레이트(40)와 순수의 온도차가 커, 처리액 유지 플레이트(40)의 열이 순수에 의해 빼앗긴다. 즉, 미리 정해진 시간 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면과 순수가 접촉하고 있으면, 처리액 유지 플레이트(40)의 온도가 크게 저하되어, 처리액 유지 플레이트(40)의 온도가 90℃∼100℃ 정도가 된다. 그 후, 처리액 유지 플레이트(40)가 상승하면, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면은, 순수의 액적이 존재할 수 있는 온도까지 내려가지만, 히터(41)에 의한 가온에 의해 열이 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 전달되기 때문에, 그 표면에 부착된 액적은 서서히 증발하게 된다.
단계 S5에 있어서, 기판 유지 플레이트(20)는 고속(예컨대 1500 rpm 정도)으로 회전 기구(30)에 의해 회전한다. 이에 따라, 기판(W)이 기판 유지 플레이트(20)와 함께 고속으로 회전한다. 기판(W)이 고속으로 회전하면, 기판(W) 상에 잔류한 수분이 원심력에 의해 비산되어, 기판(W) 상의 수분이 제거된다.
단계 S6에 있어서, 전술한 기판(W)의 건조 처리가 종료하면, 기판 유지 플레이트(20)의 회전이 정지되고, 기판 유지 플레이트(20) 상에 유지된 처리가 끝난 기판(W)이 로봇 핸들링 장치(도시하지 않음) 등에 의해 반출된다. 이후, 순차적으로 기판(W)에 대하여 전술한 것과 동일한 순서(단계 S1∼S6)에 따라서 처리가 실행된다.
전술한 기판 처리 공정에 의하면, 처리액 유지 플레이트(40)는 히터(41)에 의해 균등하게 가열되고 있고, 기판 유지 플레이트(20) 상에 유지된 기판(W)의 표면에 처리액(S)이 층형으로 유지되고, 그 층형의 처리액(S)이 처리액 유지 플레이트(40)에 의해 전체적으로 가열된다. 이에 따라, 처리액(S)을 보다 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 층형의 처리액(S)이 기판(W)의 표면에 항상 유지된 상태로 기판(W)의 표면이 처리되기 때문에, 그 처리액(S)을 허비하지 않고 효율적으로 사용하여 기판(W)의 표면을 처리할 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 처리액 유지 플레이트(40)가 기판(W)의 표면으로부터 떨어져, 처리액(S)(순수)이 공급되고 있는 동안이나 그 공급이 정지되었을 때 등, 토출구(40a)로부터 토출되고 있는 처리액(S)이, 토출구(40a) 주변의 발액층(43)에 의해 토출구(40a)의 주위에 부착되는 것이 억제되고 있다. 즉, 토출구(40a)의 주위에 액적(처리액(S))이 부착되는 것 자체가 억제되기 때문에, 토출구(40a)의 주위에 부착된 액적이, 처리액 유지 플레이트(40)의 경사 혹은 기류 등에 의해 이동하고, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 부착된 증발전의 다른 액적과 접촉하여 일체화하여, 기판(W)의 표면에 낙하하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 처리액(S)의 공급 정지후, 처리액 공급관(51)의 벽면에 부착된 액이 토출구(40a)로부터 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 유출되고, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 부착된 증발전의 다른 액적과 접촉하여 일체화하여, 기판(W)의 표면에 낙하하는 것도 억제할 수 있다.
여기서, 처리액(S)의 공급 정지후, 처리액 공급관(51)의 벽면에 부착된 액이, 중력에 의해 처리액 공급관(51)의 벽면을 타고 토출구(40a) 방향으로 흘러, 토출구(40a)로부터 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 흘러나오는 경우가 있다. 이 흘러나온 액이, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 부착된 증발전의 다른 액적과 접촉하여 일체화하여, 기판(W)의 표면에 낙하하는 경우가 있다. 이것은, 처리를 종료한 기판(W)의 표면에 있어서, 워터마크 등의 품질 불량의 원인이 된다. 또한, 처리액(S)의 공급 정지후, 처리액 공급관(51) 내를 부압으로 하더라도, 처리액 공급관(51)의 벽면에 부착된 액이 그 벽면을 타고 토출구(40a) 방향으로 흘러, 토출구(40a)로부터 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 흘러나오는 경우도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시형태에 의하면, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에, 처리액 유지 플레이트(40)의 토출구(40a)를 둘러싸는 고리형으로 발액층(43)을 설치함으로써, 처리액(S)이 토출구(40a)의 주위에 액적으로서 부착되거나, 토출구(40a)로부터 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 유출되거나 하는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 처리액 유지 플레이트(40)로부터 기판(W)의 표면으로 액적이 낙하하는 것을 억제할 수 있게 되므로, 워터마크 등의 품질 불량의 발생을 억제할 수 있다.
<제2 실시형태>
제2 실시형태에 관해 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와의 상이점(발액층의 사이즈)에 관해 설명하고, 그 밖의 설명을 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제2 실시형태에 관한 발액층(43a)은 원환형으로 형성되어 있다. 이 원환형의 발액층(43a)은, 토출구(40a)와 회전축(A1)이 통하는 위치를 포함하며, 각 온도 센서(42)보다 기판(W)의 내측에 위치하는 사이즈로 형성되어 있다. 원환형의 발액층(43a)의 반경은, 제1 실시형태에 비교해서 크며, 일례로서 처리액 유지 플레이트(40)의 반경 이하이다. 이러한 원환형의 발액층(43a)은, 제1 실시형태에 비교하여, 처리액 유지 플레이트(40)의 토출구(40a)로부터 떨어져 있기 때문에, 토출구(40a)로부터 토출된 처리액(S)에 의해 발액층(43a)의 엣지부가 박리되거나 손상되거나 하는 것을 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시형태에 의하면, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제1 실시형태에 비교하여, 고리형의 발액층(43a)의 적어도 일부를 토출구(40a)로부터 떨어지게 함으로써, 처리액(S)에 의한 발액층(43a)의 박리나 손상의 발생을 억제할 수 있다.
<제3 실시형태>
제3 실시형태에 관해 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 제3 실시형태에서는, 제1 실시형태와의 상이점(발액층의 설치 개소)에 관해 설명하고, 그 밖의 설명을 생략한다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제3 실시형태에 관한 발액층(44)은, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 면에 온도 센서(42)에 대향하도록 설치되어 있고, 원환형으로 형성되어 있다. 또한, 발액층(45)도, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 면에 온도 센서(42)에 대향하도록 설치되어 있고, 원환형으로 형성되어 있다. 또한, 제3 실시형태에서는, 제1 실시형태에 관한 발액층(43)은 설치되어 있지 않지만, 이것에 한정되지 않고, 같이 설치되어도 좋다.
고리형의 발액층(44, 45)은, 도 7의 평면시에 있어서, 각각 대응하는 온도 센서(42)의 측온 위치를 둘러싸도록 형성되어 있다. 이들 고리형의 발액층(44, 45)에 의하면, 처리액 유지 플레이트(40)가 석영 등의 투명 혹은 반투명 부재인 경우, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면으로부터 온도 센서(42)의 측온 위치를 시인할 수 있다. 또한, 온도 센서(42)의 바로 아래에는 발액층(44, 45)이 형성되어 있지 않기 때문에, 처리액의 온도가 온도 센서(42)에 의해 검출되기 쉬워진다.
또한, 발액층(44, 45)의 고리형은 원형에 한정되는 것이 아니라, 타원이나 장방형 등의 형상이어도 좋다. 또한, 발액층(44, 45)은 고리형이 아니라, 도 7의 평면시에 있어서 온도 센서(42)의 측온 위치를 덮는 원이나 타원, 장방형 등의 형상으로 형성되어도 좋다.
발액층(44, 45)은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 처리액(S)을 튀기는 재료(예컨대, PFA나 PTFE 등의 불소 수지)로 형성되어 있다. 이들 영역은, 처리액(S)에 대한 습윤성이 다른 영역에 비교하여 나빠, 처리액(S)의 액적이 부착되기 어려운 영역이다. 발액층(44, 45)의 재료로는, 단열재로서 기능하는 것이 많다. 따라서, 처리액 유지 플레이트(40)로부터 처리액에 열이 전달되도록 하기 위해서는, 처리액 유지 플레이트(40)에 대한 발액층(44, 45)의 설치 영역을 좁게 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 고리형의 발액층(44, 45)은, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 면에 있어서 각 온도 센서(42)에 대향하는 검출 위치를 둘러싸도록 설치되어 있다. 이에 따라, 토출구(40a)의 주위나 고리형의 발액층(44, 45)의 외부 영역(고리 밖의 영역)에 부착된 액적, 또한, 토출구(40a)로부터 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 유출된 액이, 고리형의 발액층(44, 45)의 내부 영역(고리 내의 영역)에 침입하는 것이 억제되기 때문에, 각 온도 센서(42)에 대향하는 검출 위치에 액적이 부착되는 것을 억제하는 것이 가능해져, 액적에 의한 오검지를 방지할 수 있다. 즉, 온도 센서(42)는 정확하게 처리액 유지 플레이트(40)의 온도를 측정하는 것이 가능해진다. 또한, 오검지에 의한 히터 온도의 불안정한 제어를 억지할 수도 있다. 따라서, 히터(41)의 온도 제어를 안정시키는 것이 가능해져, 처리액 온도를 원하는 온도로 유지할 수 있다.
또한, 처리액 유지 플레이트(40)가 상승할 때에, 처리액 유지 플레이트(40)의 고리형의 발액층(44, 45) 내에 액적이 부착되더라도, 처리액 유지 플레이트(40)의 가열에 의해 서서히 작아져 증발한다. 이 건조후에도, 토출구(40a)의 주위나 고리형의 발액층(44, 45)의 외부 영역에 부착된 액적, 또한 토출구(40a)로부터 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 유출된 액이, 고리형의 발액층(44, 45)의 내부 영역에 침입하는 것은 고리형의 발액층(44, 45)에 의해 억제되기 때문에, 검출 위치에 액적이 부착되는 것을 억제하는 것이 가능해져, 액적에 의한 오검지를 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제3 실시형태에 의하면, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 면에, 각 온도 센서(42)에 대향하도록 고리형의 발액층(44, 45)을 설치함으로써, 토출구(40a)의 주위나 고리형의 발액층(44, 45)의 외부 영역에 부착된 액적, 또한 토출구(40a)로부터 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에 유출된 액이 고리형의 발액층(44, 45)의 내부 영역에 침입하는 것이 억제되고, 각 온도 센서(42)에 대향하는 검출 위치에 액적이 부착되는 것이 억제되기 때문에, 온도 센서(42)는 정확하게 처리액 유지 플레이트(40)의 온도를 측정하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 처리액 유지 플레이트(40)의 온도, 즉 히터 온도의 제어를 안정시킬 수 있다. 결과적으로, 처리액 온도를 원하는 온도로 유지하는 것이 가능해져, 처리 부족 등의 품질 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 제3 실시형태를 제1 실시형태 또는 제2 실시형태와 조합하는 것도 가능하다. 즉, 토출구(40a)의 주위에 발액층(43, 43a)을 설치하고, 온도 센서(42)의 주위에 발액층(44, 45)을 설치함으로써, 처리액이 토출구(40a)의 주위에 부착되는 것이나 온도 센서(42)의 검출 위치에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
<제4 실시형태>
제4 실시형태에 관해 도 8을 참조하여 설명한다. 또한, 제4 실시형태에서는, 제1 실시형태와의 상이점(발액층의 설치 개소)에 관해 설명하고, 그 밖의 설명을 생략한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제4 실시형태에 관한 발액층(46)은, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에서의 기판(W)과 대향하지 않는 영역에 설치되어 있고, 원환형으로 형성되어 있다. 또한, 발액층(47)은, 처리액 유지 플레이트(40)의 외주면(측면)에 설치되어 있고, 원환형으로 형성되어 있다.
발액층(46, 47)은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 처리액(S)을 튀기는 재료(예컨대, PFA나 PTFE 등의 불소 수지)로 형성되어 있다. 이들 영역은, 처리액(S)에 대한 습윤성이 다른 영역에 비교하여 나빠, 처리액(S)의 액적이 부착되기 어려운 영역이다. 발액층(46, 47)의 재료로는, 단열재로서 기능하는 것이 많다. 이 때문에, 처리액 유지 플레이트(40)에 있어서 기판(W)과 대향하지 않는 영역에 발액층(46, 47)이 설치되어 있다.
여기서, 발액층(46, 47)이 없는 경우에는, 처리액(S)의 액적이 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에서의 기판(W)과 대향하지 않는 외주 영역이나 처리액 유지 플레이트(40)의 외주면에 부착되는 경우가 있다. 처리액 유지 플레이트(40)의 외주 부분(전술한 외주 영역이나 외주면)은, 직접 히터(41)에 접하지 않고(히터(41)로부터의 열이 처리액 유지 플레이트(40)의 외주 부분에 골고루 퍼지 어려운 것) 또한 공기에 접촉하지 않는다는 점에서, 차가워지기 쉽기 때문에, 그 외주 부분에 부착된 액적이 증발하기 어려운 경우가 있다. 이 액적이, 로봇 핸들링 장치(도시하지 않음)에 의해 기판(W)이 반입될 때, 혹은, 반출될 때의 동작이나 진동 등에 기인하여 기판(W)의 표면에 낙하하면, 워터마크 등의 품질 불량이 발생한다.
그런데, 전술한 바와 같이 외주 영역이나 외주면에 발액층(46, 47)을 설치함으로써, 그 외주 영역이나 외주면에 액적이 부착되는 것을 억제하는 것이 가능해지기 때문에, 액적 낙하에 의한 품질 불량의 발생을 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제4 실시형태에 의하면, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 처리액(S)의 액적이 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에서의 기판(W)과 대향하지 않는 외주 영역 및 처리액 유지 플레이트(40)의 외주면에 발액층(46, 47)을 설치함으로써, 그 외주 영역이나 외주면에 액적이 부착되는 것을 억제하는 것이 가능해져, 워터마크 등의 품질 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판(W)측의 표면에서의 기판(W)과 대향하지 않는 외주 영역 및 처리액 유지 플레이트(40)의 외주면의 어느 한쪽에만 발액층을 설치하도록 해도 좋다. 또한, 제4 실시형태를 제1 실시형태나 제2 실시형태, 제3 실시형태 등과 조합하는 것도 가능하다.
<다른 실시형태>
전술한 각 실시형태에 있어서는, 최초의 처리(예컨대, 레지스트 제거 처리)를 행한 후에, 순수로 세정 처리, APM로 세정 처리, 또한 순수로 세정 처리의 3회의 세정 처리를 행하는 것을 예시했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 APM의 세정 처리나 1회째의 순수의 세정 처리 등을 생략하는 것도 가능하고, 그 처리의 내용이나 횟수는 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 전술한 각 실시형태에 있어서는, 처리액 유지 플레이트(40)와 기판(W)의 표면 사이에 처리액(S)을 연속적으로 공급하는 것을 예시했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 처리액 유지 플레이트(40)와 기판(W)의 표면 사이에 처리액(S)을 유지한 상태로, 처리액(S)의 공급을 정지하는 것도 가능하다. 예컨대, 미리 정해진 온도를 초과하면 급격하게 처리 능력을 높이는 특성의 처리액(S)을 이용하는 경우 등에는, 처리액 유지 플레이트(40)와 기판(W)의 표면 사이에 처리액(S)을 유지한 상태로, 처리액(S)의 공급을 정지하는 것이 바람직하다. 이 경우, 처리액(S)의 새로운 공급이 정지되어, 기판(W)의 표면 상에 처리액(S)이 치환되지 않고 정체되며, 그 동안 가열되는 처리액(S)이 전술한 미리 정해진 온도를 초과하게 된다.
또한, 전술한 각 실시형태에 있어서는, 처리액 유지 플레이트(40)의 기판측과 반대측의 면에 각 온도 센서(42)를 설치하는 것을 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 처리액 유지 플레이트(40)의 내부에 각 온도 센서(42)를 설치하는 것도 가능하며, 처리액 유지 플레이트(40)가 각 온도 센서(42)를 내장하도록 해도 좋다.
이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 이들 신규 실시형태는, 그 밖의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
10 : 기판 처리 장치 20 : 기판 유지 플레이트
40 : 처리액 유지 플레이트 40a : 토출구
41 : 히터 42 : 온도 센서
43 : 발액층 43a : 발액층
44 : 발액층 45 : 발액층
46 : 발액층 47 : 발액층
60 : 승강 기구 S : 처리액
W : 기판

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 상기 기판의 상방에서, 상기 기판의 표면에 대향하여 떨어진 위치에 설치되고, 상기 기판측의 표면에 처리액을 토출하는 토출구를 가지며, 상기 토출구로부터 토출된 상기 처리액을 상기 기판 유지부에 의해 유지된 상기 기판의 표면과의 사이에 유지하는 처리액 유지 플레이트와,
    상기 처리액 유지 플레이트에 설치되고, 상기 처리액 유지 플레이트를 가열하는 히터와,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 상기 기판의 상방에서, 상기 기판에 대하여 상기 처리액 유지 플레이트 및 상기 히터를 승강시키는 승강 기구와,
    상기 처리액 유지 플레이트에 있어서의 상기 기판측과는 반대측의 면, 또는 상기 처리액 유지 플레이트의 내부에 설치되고, 상기 처리액 유지 플레이트의 온도를 검출하는 온도 센서와,
    상기 처리액 유지 플레이트의 상기 기판측의 표면의 일부에만, 상기 온도 센서에 대향하고, 평면시(平面視)에 있어서, 상기 온도 센서의 측온 위치를 둘러싸도록 설치되고, 상기 처리액을 튀기는 고리형의 발액층
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 처리액 유지 플레이트의 상기 기판측의 표면에서의 상기 기판과 대향하지 않는 영역에 설치되고, 상기 처리액을 튀기는 발액층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 처리액 유지 플레이트의 측면에 설치되고, 상기 처리액을 튀기는 발액층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제3항에 있어서, 상기 발액층의 영역은 상기 처리액에 대한 습윤성이 다른 영역에 비하여 나빠, 상기 처리액이 부착되기 어려운 영역인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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