KR102067885B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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도요히데 하야시
고지 하시모토
겐지 고바야시
히로아키 다카하시
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 장치는, 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와, 기판의 주면을 향하여 처리액의 액적을 토출하는 노즐부와, 노즐부를 당해 주면을 따른 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구를 구비한다. 노즐부는, 2 개의 안내면 (511) 과, 2 개의 가스 분출구 (512) 와, 2 개의 처리액 공급구 (513) 를 구비한다. 가스 분출구는, 안내면을 따라 가스를 분출하고, 안내면을 따라 흐르는 가스류를 형성한다. 처리액 공급구는, 안내면에 형성되고, 가스류와 안내면 사이에 처리액을 공급한다. 노즐부에서는, 2 개의 가스 분출구 중 일방을, 처리액을 박막류로서 안내면의 하단 에지 (516) 로 운반하는 가스류를 형성하는 제 1 가스 분출구로서 파악하면, 타방이, 하단 에지로부터 비산되는 처리액에 충돌하는 가스류를 형성하는 제 2 가스 분출구가 된다. 이로써, 균일한 입경의 다수의 액적을 토출하여 기판을 적절히 처리할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS}
본 발명은, 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 기판 (이하, 간단히「기판」이라고 한다) 의 제조 공정에서는, 기판 표면에 처리액의 액적을 부여하는 기판 처리 장치가 이용되고 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2004-349501호 (문헌 1) 의 기판 처리 장치에서는, 이른바, 외부 혼합형의 이류체 노즐이 장착된다. 이류체 노즐의 일방의 단부에서는, 환상의 기체 토출구가 개구되고, 기체 토출구의 중심부 근방에 액체 토출구가 개구되어 있다. 액체 토출구로부터 토출된 순수는 거의 직진하지만, 환상의 기체 토출구로부터 토출된 질소 가스는 케이싱 외의 수속점을 향하여 수속되도록 진전되기 때문에, 질소 가스와 순수는 수속점에서 충돌하여 혼합되고, 순수의 액적의 분류가 형성된다.
또, 일본 특허공보 제5261077호 (문헌 2) 의 기판 세정 장치에 장착되는 세정 노즐에서는, 통상체의 벽면에 복수의 토출공이 천공 형성되고, 당해 벽면 중 복수의 토출공과 대향하는 부위의 외벽면에는 압전 소자가 붙어 형성된다. 교류 전압을 압전 소자에 인가함으로써, 통상체 내부의 세정액에 진동이 부여되고, 복수의 토출공으로부터 세정액의 액적이 토출된다.
또한, 일본 특허공보 제2797080호에서는, 미분말로 하거나, 또는 기화시키기 위한 액적을 생성하는 노즐이 개시되어 있다. 당해 노즐에서는, 공급구로부터 액체가 경사면에 공급되고, 당해 액체는, 경사면을 따라 고속 유동시키는 공기류로 얇게 잡아늘여져 박막류가 된다. 박막류는 공기류에 가속되어 경사면의 선단으로부터 기체 중에 분사되고, 미립자의 액적이 된다.
그런데, 문헌 1 의 이류체 노즐에서는, 볼륨 메디안경이 예를 들어 10 ㎛ 내지 16 ㎛ 로 되지만, 액적의 입경 분포는 비교적 커진다. 최근, 기판 표면에 형성되는 패턴의 추가적인 미세화가 진행되고 있고, 입경이 큰 액적이 존재하는 경우, 패턴 등에 결함이 발생하기 쉬워진다. 한편, 문헌 2 의 세정 노즐에서는, 예를 들어, 평균 액적 직경이 15 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하이고, 액적 직경의 분포가 3σ (σ 는 표준 편차) 로 2 ㎛ 이하에 들어가 있고, 입경이 큰 액적에서 기인하는 패턴 등의 결함의 발생이 방지된다. 그러나, 문헌 2 의 세정 노즐에서는, 소정의 범위로부터 단위 시간당에 토출되는 액적 수가, 이류체 노즐에 비하여 대폭 적어진다. 따라서, 이류체 노즐과 동등한 처리를 실시하려면, 당해 세정 노즐의 대형화나, 세정 시간의 연장 등이 필요해진다.
본 발명은, 기판 처리 장치를 대상으로 하고 있고, 균일한 입경의 다수의 액적을 토출하여 기판을 적절히 처리하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관련된 기판 처리 장치는, 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와, 상기 기판의 주면을 향하여 처리액의 액적을 토출하는 노즐부와, 상기 노즐부를 상기 주면을 따른 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구를 구비하고, 상기 노즐부가, 안내면과, 상기 안내면을 따라 가스를 분출함으로써, 상기 안내면을 따라 흐르는 제 1 가스류를 형성하는 제 1 가스 분출구와, 상기 안내면에 형성되고, 상기 제 1 가스류와 상기 안내면 사이에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급구와, 상기 안내면의 단부 근방에 있어서 상기 단부로부터 비산되는 상기 처리액에 충돌하는 제 2 가스류를 형성하는 제 2 가스 분출구를 구비한다.
본 발명에 의하면, 균일한 입경의 다수의 액적을 토출하여 기판을 적절히 처리할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에서는, 상기 안내면이, 소정의 중심축을 중심으로 하는 원뿔면이고, 상기 처리액 공급구가, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상이고, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상 분출구가 형성되어 있고, 상기 환상 분출구로부터 상기 원뿔면을 따라 상기 원뿔면의 기부로부터 정상부를 향하는 방향으로 가스가 분출되고, 상기 환상 분출구의 일부가 상기 제 1 가스 분출구로서 기능하고, 상기 환상 분출구의 다른 일부가 상기 제 2 가스 분출구로서 기능한다.
이 경우에, 상기 노즐부가, 상기 원뿔면의 상기 정상부 근방에 형성되고, 상기 중심축을 따라 가스를 분출하는 보조 가스 분출구를 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 상기 노즐부가, 다른 안내면을 추가로 구비하고, 상기 안내면이, 상기 단부에 선상의 에지를 갖고, 상기 다른 안내면이, 상기 안내면의 상기 에지에 평행하고 또한 상기 에지에 근접하거나, 또는 상기 에지에 일치하는 다른 에지를 갖고, 상기 제 2 가스 분출구가, 상기 다른 안내면을 따라 상기 다른 안내면의 상기 다른 에지와는 반대측으로부터 상기 다른 에지를 향하는 방향으로 가스를 분출한다.
이 경우에, 바람직하게는, 상기 안내면 및 상기 다른 안내면이 판상 부재의 측면의 일부를 포함하고, 상기 제 1 가스 분출구, 상기 처리액 공급구 및 상기 제 2 가스 분출구의 각각이, 상기 판상 부재의 적어도 일방의 주면, 및 상기 측면에 개구되는 슬릿이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 형태에서는, 상기 노즐부가, 소정의 중심축을 중심으로 하는 통상 안내부를 추가로 구비하고, 상기 통상 안내부에 있어서, 일단으로부터 타단을 향함에 따라, 두께가 점차 감소하고, 상기 통상 안내부의 내주면 및 외주면의 일방이, 상기 안내면에 포함되고, 타방이 다른 안내면에 포함되고, 상기 안내면이, 상기 타단에 환상의 에지를 갖고, 상기 제 1 가스 분출구 및 상기 처리액 공급구가, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상이고, 상기 제 1 가스 분출구가, 상기 안내면을 따라 상기 통상 안내부의 상기 일단으로부터 상기 타단을 향하는 방향으로 가스를 분출하고, 상기 제 2 가스 분출구가, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상이고, 상기 제 2 가스 분출구가, 상기 다른 안내면을 따라 상기 통상 안내부의 상기 일단으로부터 상기 타단을 향하는 방향으로 가스를 분출한다.
바람직한 기판 처리 장치에서는, 상기 안내면의 상기 에지가 상기 기판의 상기 주면에 평행하다.
상기 노즐부가, 상기 다른 안내면에 형성되고, 상기 제 2 가스류와 상기 다른 안내면 사이에 처리액을 공급하는 다른 처리액 공급구를 추가로 구비해도 된다.
본 발명의 일 국면에서는, 기판 처리 장치가, 상기 노즐부로부터 상기 기판의 상기 주면 상에 토출되는 액적의 입경을 변경하는 액적 입경 변경부를 추가로 구비한다.
이 경우에, 상기 액적 입경 변경부가, 상기 제 1 가스 분출구로부터의 가스의 유량을 조정하거나, 또는 상기 처리액 공급구로부터의 상기 처리액의 유량을 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 국면에서는, 기판 처리 장치가, 상기 제 1 가스 분출구로부터 분출되는 가스의 유량을 조정하는 제 1 가스 유량 조정부와, 상기 제 2 가스 분출구로부터 분출되는 가스의 유량을 조정하는 제 2 가스 유량 조정부와, 상기 제 1 가스 유량 조정부 및 상기 제 2 가스 유량 조정부를 제어함으로써, 액적의 토출 방향을 변경하는 제어부를 추가로 구비한다.
바람직하게는, 상기 제어부가, 상기 노즐부로부터 상기 액적이 비산되고 있는 동안에, 상기 토출 방향을 변경한다.
본 발명의 또 다른 국면에서는, 기판 처리 장치가, 상기 기판의 상기 주면에 수직인 상하 방향으로 상기 노즐부를 승강시키는 노즐 승강 기구를 추가로 구비한다.
이 경우에, 상기 노즐 승강 기구가 상기 상하 방향에 있어서의 상기 노즐부의 위치를 변경함으로써, 상기 주면 상에 있어서 액적이 분산되는 영역의 크기가 변경되어도 된다.
상기 서술한 목적 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 이하에 실시하는 이 발명의 상세한 설명에 의해 분명해진다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는 노즐부의 정면도이다.
도 3 은 노즐부의 측면도이다.
도 4 는 본체 플레이트의 정면도이다.
도 5 는 기판의 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6 은 노즐부를 사용한 기판의 처리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 은 처리액의 유량 및 가스의 유량과 액적의 입경의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8a 는 노즐부를 사용한 기판의 처리의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8b 는 노즐부를 사용한 기판의 처리의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9a 는 노즐부를 사용한 기판의 처리의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9b 는 노즐부를 사용한 기판의 처리의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 10 은 제 2 실시형태에 관련된 노즐부의 단면도이다.
도 11 은 제 3 실시형태에 관련된 노즐부의 단면도이다.
도 12 는 본체 플레이트의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 구성을 나타내는 도면이다. 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 각 구성 요소는, 제어부 (10) 에 의해 제어된다. 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 유지부인 스핀 척 (22) 과, 기판 회전 기구인 스핀 모터 (21) 와, 스핀 척 (22) 의 주위를 둘러싸는 컵 (23) 을 구비한다. 기판 (9) 은, 스핀 척 (22) 상에 재치 (載置) 된다. 스핀 척 (22) 은, 기판 (9) 의 둘레 가장자리에 복수의 협지 부재를 접촉시킴으로써, 기판 (9) 을 협지한다. 이로써, 기판 (9) 이 수평인 자세로 스핀 척 (22) 에 의해 유지된다. 이하의 설명에서는, 상방을 향하는 기판 (9) 의 주면 (91) 을「상면 (91) 」이라고 한다. 상면 (91) 에는, 미세한 패턴이 형성되어 있다.
스핀 척 (22) 의 하면에는, 상하 방향 (연직 방향) 으로 신장되는 샤프트 (221) 가 접속된다. 샤프트 (221) 의 중심축인 회전축 (J1) 은, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 수직이고, 기판 (9) 의 중심을 통과한다. 스핀 모터 (21) 는, 샤프트 (221) 를 회전시킨다. 이로써, 스핀 척 (22) 및 기판 (9) 이, 상하 방향을 향하는 회전축 (J1) 을 중심으로 하여 회전한다. 또한, 스핀 척 (22) 은, 기판 (9) 의 이면을 흡착하는 구조 등이어도 된다.
기판 처리 장치 (1) 는, 린스액 공급부 (311) 와, 린스액 노즐 (312) 과, 보호액 공급부 (321) 와, 보호액 노즐 (322) 과, 가스 공급부 (41) 와, 처리액 공급부 (42) 와, 노즐부 (5) 와, 노즐 이동 기구 (43), 노즐 승강 기구 (44) 를 구비한다. 린스액 공급부 (311) 에서는, 린스액의 공급원이 밸브를 개재하여 린스액 노즐 (312) 에 접속된다. 보호액 공급부 (321) 에서는, 후술하는 보호액의 공급원이 밸브를 개재하여 보호액 노즐 (322) 에 접속된다.
가스 공급부 (41) 는, 2 개의 가스 공급관 (411) 을 갖는다. 2 개의 가스 공급관 (411) 의 일단은 합류하여, 후술하는 액적 생성용 가스인 질소 가스의 공급원에 접속된다. 2 개의 가스 공급관 (411) 의 타단은, 노즐부 (5) 에 접속된다. 각 가스 공급관 (411) 에는 가스 유량 조정부 (412) 가 형성된다. 가스 공급부 (41) 에서는, 질소 가스 이외의 가스가 노즐부 (5) 에 공급되어도 된다.
처리액 공급부 (42) 는, 2 개의 처리액 공급관 (421) 을 갖는다. 2 개의 처리액 공급관 (421) 의 일단은 합류하여, 액적 생성용 처리액인 순수의 공급원에 접속된다. 2 개의 처리액 공급관 (421) 의 타단은, 노즐부 (5) 에 접속된다. 각 처리액 공급관 (421) 에는 처리액 유량 조정부 (422) 가 형성된다. 처리액 공급부 (42) 에서는, 순수 이외의 액체가 액적 생성용의 처리액으로서 노즐부 (5) 에 공급되어도 된다. 이하의 설명에서는, 간단히「처리액」이라고 하는 경우에는, 노즐부 (5) 에 공급되는 액적 생성용 처리액을 의미하는 것으로 한다.
보호액 노즐 (322) 및 노즐부 (5) 는, 노즐 이동 기구 (43) 의 아암 (431) 에 장착된다. 노즐 이동 기구 (43) 는, 아암 (431) 을 회전축 (J1) 에 평행한 축을 중심으로 하여 회동시킴으로써, 보호액 노즐 (322) 및 노즐부 (5) 를, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 대향하는 대향 위치와, 수평 방향에 있어서 기판 (9) 으로부터 떨어진 대기 위치에 선택적으로 배치한다. 노즐 승강 기구 (44) 는, 아암 (431) 과 함께, 보호액 노즐 (322) 및 노즐부 (5) 를 상면 (91) 에 수직인 상하 방향으로 승강시킨다. 린스액 노즐 (312) 도, 다른 노즐 이동 기구 또는 다른 노즐 승강 기구에 의해, 노즐부 (5) 등과 마찬가지로 이동 가능해도 된다.
도 2 는, 노즐부 (5) 의 정면도이고, 도 3 은, 노즐부 (5) 의 측면도이다. 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 노즐부 (5) 는, 본체 플레이트 (51) 와, 2 개의 커버 부재 (52) 를 구비한다. 본체 플레이트 (51) 및 커버 부재 (52) 는, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 이나 석영으로 형성된다. 본체 플레이트 (51) 는, 대략 직방체상의 2 개의 커버 부재 (52) 의 사이에 끼워져 유지된다. 상세하게는, 각 커버 부재 (52) 에서는, 타방의 커버 부재 (52) 와의 대향면 (520) 에, 오목부 (521) 가 형성된다. 2 개의 커버 부재 (52) 의 대향면 (520) 끼리를 접촉시킨 상태에서, 본체 플레이트 (51) 가 2 개의 커버 부재 (52) 의 오목부 (521) 내에 배치된다. 실제로는, 본체 플레이트 (51) 에 있어서의 후술하는 하단 에지 (516) (후술하는 도 4 참조) 의 근방을 제외하고, 본체 플레이트 (51) 의 주위가, 2 개의 커버 부재 (52) 에 의해 덮인다.
각 커버 부재 (52) 는, 1 개의 가스 연락로 (522) 와, 1 개의 처리액 연락로 (523) 를 갖는다. 가스 연락로 (522) 는, 도 2 및 도 3 의 커버 부재 (52) 의 상면에 형성되는 접속부 (524) 와, 오목부 (521) 의 바닥면 (즉, 대향면 (520) 에 평행한 오목부 (521) 내의 면) 사이를 연락한다. 당해 접속부 (524) 에는, 가스 공급관 (411) 이 접속된다. 처리액 연락로 (523) 는, 커버 부재 (52) 에 있어서의 대향면 (520) 과는 반대측의 면에 형성되는 접속부 (525) 와, 오목부 (521) 의 상기 바닥면 사이를 연락한다. 당해 접속부 (525) 에는, 처리액 공급관 (421) 이 접속된다.
도 4 는, 본체 플레이트 (51) 의 정면도이다. 본체 플레이트 (51) 는, 일정한 두께의 판상 부재이다. 본체 플레이트 (51) 는, 2 개의 안내면 (511) 과, 2 개의 가스 분출구 (512) 와, 2 개의 처리액 공급구 (513) 와, 2 개의 가스실 (514) 과, 2 개의 처리액실 (515) 을 구비한다. 각 안내면 (511) 의 하측의 단부는, 도 4 의 지면 (紙面) 에 수직인 방향으로 신장되는 직선상의 하단 에지 (516) 를 갖는다. 본 실시형태에서는, 2 개의 안내면 (511) 에 있어서의 하단 에지 (516) 는 거의 일치하고 있다. 2 개의 안내면 (511) 이 하단 에지 (516) 를 정점으로 하여 이루는 각도는, 하단 에지 (516) 가 신장되는 방향의 모든 위치에서 일정하다. 2 개의 안내면 (511) 이 이루는 각도는, 예를 들어 예각이다. 하단 에지 (516) 가 신장되는 방향은, 본체 플레이트 (51) 의 두께 방향에 일치하기 때문에, 이하의 설명에서는, 「플레이트 두께 방향」이라고 한다.
본체 플레이트 (51) 가 2 개의 커버 부재 (52) 의 사이에 끼워진 상태에 있어서 (도 2 참조), 본체 플레이트 (51) 의 플레이트 두께 방향에 수직인 양 주면은, 하단 에지 (516) 근방을 제외하고, 커버 부재 (52) 의 오목부 (521) 의 바닥면에 의해 덮인다. 이로써, 2 개의 가스실 (514) 및 2 개의 처리액실 (515) 의 사이에 있어서 액체 및 기체의 이동이 불능이 된다. 2 개의 가스실 (514) 에는, 2 개의 커버 부재 (52) 의 가스 연락로 (522) (도 4 중에서 이점쇄선으로 나타낸다) 가 각각 접속된다. 따라서, 가스 공급부 (41) (도 1 참조) 에 의해, 가스 공급관 (411) 및 가스 연락로 (522) 를 통하여, 가스실 (514) 내에 가스가 충전 가능하다. 마찬가지로, 2 개의 처리액실 (515) 에는, 2 개의 커버 부재 (52) 의 처리액 연락로 (523) (도 4 중에서 이점쇄선으로 나타낸다) 가 각각 접속된다. 따라서, 처리액 공급부 (42) 에 의해, 처리액 공급관 (421) 및 처리액 연락로 (523) 를 통하여, 처리액실 (515) 내에 처리액이 충전 가능하다.
각 안내면 (511) 은, 처리액 공급구 (513) 의 부위를 제외하고, 하단 에지 (516) 로부터 가스실 (514) 내로 연속되는 평활면이다. 안내면 (511) 의 법선은, 플레이트 두께 방향에 수직이다. 가스 분출구 (512) 는, 처리액 공급구 (513) 와 가스실 (514) 사이에 있어서의 안내면 (511) 의 부분과, 당해 부분에 등간격으로 대향하는 면에 의해 형성되고, 가스실 (514) 로부터 연속된다. 가스 공급부 (41) 에 의한 가스실 (514) 내로의 가스의 공급에 의해, 가스 분출구 (512) 로부터 안내면 (511) 을 따라 가스가 분출된다. 즉, 안내면 (511) 을 따라 하단 에지 (516) 와는 반대측 (가스실 (514) 측) 으로부터 하단 에지 (516) 를 향하는 방향으로 가스가 분출된다. 이로써, 하단 에지 (516) 를 향함과 함께 안내면 (511) 을 따라 흐르는 가스류가 형성된다.
처리액 공급구 (513) 는, 플레이트 두께 방향에 수직이고 또한 서로 평행한 2 개의 면에 의해 형성된다. 처리액 공급구 (513) 는, 처리액실 (515) 로부터 연속되어 안내면 (511) 에 있어서 개구된다. 즉, 처리액 공급구 (513) 는, 안내면 (511) 에 형성된다. 처리액 공급부 (42) 에 의한 처리액실 (515) 내로의 처리액의 공급에 의해, 처리액 공급구 (513) 로부터, 상기 가스류와 안내면 (511) 사이에 처리액이 공급된다. 이미 서술한 바와 같이, 노즐부 (5) 에서는, 본체 플레이트 (51) 의 양 주면이, 하단 에지 (516) 근방을 제외하고, 2 개의 커버 부재 (52) 의 오목부 (521) 의 바닥면에 의해 덮인다. 따라서, 당해 바닥면이, 가스 분출구 (512) 및 처리액 공급구 (513) 의 각각의 일부로 파악되어도 된다.
본체 플레이트 (51) 에 있어서, 하단 에지 (516) 근방에 있어서의 2 개의 안내면 (511) 의 부위는, 본체 플레이트 (51) 의 어느 다른 부위에도 덮여 있지 않고, 본체 플레이트 (51) 자체의 측면에 포함된다. 바꿔 말하면, 2 개의 안내면 (511) 은, 본체 플레이트 (51) 의 측면의 일부를 포함한다. 본체 플레이트 (51) 에서는, 양 주면을 제외한 모든 면이, 플레이트 두께 방향에 수직인 법선을 갖는다. 본체 플레이트 (51) 의 제작에서는, 2 개의 가스 분출구 (512) 및 2 개의 처리액 공급구 (513) 는, 와이어 방전 가공 등에 의해 양 주면 및 측면에 개구되는 미세한 슬릿으로서 형성된다. 따라서, 복잡한 가공을 실시하지 않고, 가스 분출구 (512) 및 처리액 공급구 (513) 를 용이하게 형성할 수 있고, 노즐부 (5) 를 염가로 제작할 수 있다. 본 실시형태에 있어서의 본체 플레이트 (51) 는, 하단 에지 (516) 를 포함함과 함께 도 4 의 세로 방향으로 넓어지는 면에 관하여 대칭인 형상이다.
노즐부 (5) 의 설계에 따라서는, 2 개의 가스 분출구 (512) 및 2 개의 처리액 공급구 (513) 는, 소정의 홈 가공에 의해 본체 플레이트 (51) 의 일방의 주면 및 측면에 개구되는 슬릿으로서 형성되어도 된다. 가스 분출구 (512) 및 처리액 공급구 (513) 의 각각이 본체 플레이트 (51) 의 적어도 일방의 주면, 및 측면에 개구되는 슬릿임으로써, 노즐부 (5) 를 용이하게 제작하는 것이 가능해진다.
도 5 는, 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 기판 (9) 의 처리의 흐름을 나타내는 도면이다. 먼저, 외부의 반송 기구에 의해 미처리의 기판 (9) 이 도 1 의 기판 처리 장치 (1) 내에 반입되고, 스핀 척 (22) 에서 유지된다 (스텝 S11). 계속해서, 스핀 모터 (21) 에 의해, 소정의 회전수 (회전 속도) 로의 기판 (9) 의 회전이 개시된다. 그리고, 린스액 공급부 (311) 에 의해, 기판 (9) 의 상방에 위치하는 린스액 노즐 (312) 을 통하여, 린스액인 순수가 상면 (91) 의 중앙부에 연속적으로 공급된다. 상면 (91) 상의 순수는 기판 (9) 의 회전에 의해 외측 가장자리부로 퍼지고, 상면 (91) 의 전체에 순수가 공급된다. 이로써, 상면 (91) 이 순수로 덮인다 (스텝 S12). 순수의 공급은 소정 시간 계속되고, 그 후, 정지된다.
계속해서, 노즐 이동 기구 (43) 에 의해 노즐부 (5) 및 보호액 노즐 (322) 이, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 대향하는 대향 위치에 배치된다. 그리고, 가스 공급부 (41) 에 의해 가스가 노즐부 (5) 의 가스실 (514) (도 4 참조) 내에 연속적으로 공급됨과 함께, 처리액 공급부 (42) 에 의해 처리액이 노즐부 (5) 의 처리액실 (515) 내에 연속적으로 공급된다. 각 가스 분출구 (512) 로부터 분출되는 가스에 의해 안내면 (511) 을 따라 흐르는 가스류가 형성되고, 가스류와 안내면 (511) 사이에 처리액 공급구 (513) 로부터 처리액이 공급된다. 처리액은, 가스류와 안내면 (511) 사이에서 잡아늘여져 박막류가 되고, 하단 에지 (516) 에 있어서 안내면 (511) 으로부터 떨어져 비산된다.
여기서, 이미 서술한 바와 같이, 노즐부 (5) 에서는, 2 개의 안내면 (511) 이 형성되어 있고, 양 안내면 (511) 이 하단 에지 (516) 를 공유하고 있다. 일방의 안내면 (511) 을 따라 흘러 하단 에지 (516) 로부터 비산되는 처리액에 주목하면, 당해 처리액에 대해, 타방의 안내면 (511) 을 따라 흐르는 가스류가 하단 에지 (516) 근방에서 충돌한다. 즉, 2 개의 가스 분출구 (512) 중 일방을, 처리액을 박막류로서 하단 에지 (516) 로 운반하는 가스류를 형성하는 제 1 가스 분출구로서 파악되면, 타방이, 하단 에지 (516) 로부터 비산되는 처리액에 충돌하는 가스류를 형성하는 제 2 가스 분출구가 된다. 이로써, 균일한 입경의 다수의 액적이 생성된다. 또, 일방의 안내면 (511) 을 따라 흘러 하단 에지 (516) 로부터 비산되는 처리액은, 타방의 안내면 (511) 을 따라 흘러 하단 에지 (516) 로부터 비산되는 처리액에도 하단 에지 (516) 근방에서 충돌한다. 노즐부 (5) 에서는, 2 개의 안내면 (511) 을 따라 흐르는 처리액의 박막류끼리가 하단 에지 (516) 의 근방에서 서로 충돌하고 있는 것으로 파악할 수도 있다. 노즐부 (5) 에서 생성된 액적은, 기판 (9) 의 상면 (91) 으로 향한다. 이와 같이 하여, 노즐부 (5) 로부터 상면 (91) 을 향하여 처리액의 액적이 토출된다 (스텝 S13).
이 때, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 보호액 공급부 (321) 에 의해, 보호액 노즐 (322) 을 통하여 보호액이 상면 (91) 에 연속적으로 공급된다. 보호액 노즐 (322) 은, 예를 들어 스트레이트 노즐이고, 상면 (91) 에 있어서 노즐부 (5) 에 의한 액적의 토출 영역에 보호액이 퍼지도록, 상하 방향에 대해 경사져 형성된다. 따라서, 기판 (9) 의 상면 (91) 에서는, 보호액이 부착된 영역에 대해 노즐부 (5) 로부터 액적이 토출된다. 도 6 에서는, 보호액의 막에 부호 81 을 붙이고 있다. 보호액은, 예를 들어, SC-1 (NH4OH 와 H2O2 를 함유하는 혼합액) 이다. 따라서, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 부착되어 있는 파티클 등의 이물질과 기판 (9) 의 결합력이 SC-1 에 의해 약해진다. 이 상태에 있어서, 노즐부 (5) 로부터 액적이 상면 (91) 을 향하여 분사되고, 당해 이물질이 액적의 충돌에 의해 물리적으로 제거된다. 물론, 기판 (9) 과 이물질의 결합력 등에 따라서는, 보호액의 토출이 생략되어도 된다. 또, 순수나 탄산수 등, SC-1 이외의 보호액이 이용되어도 된다.
또, 도 1 의 노즐 이동 기구 (43) 가 아암 (431) 을 요동시킴으로써, 노즐부 (5) 및 보호액 노즐 (322) 이 기판 (9) 의 상면 (91) 을 따른 방향으로 이동한다. 예를 들어, 노즐부 (5) 로부터의 액적의 토출 영역 (즉, 보호액 노즐 (322) 로부터의 보호액의 토출 영역) 은, 기판 (9) 의 중앙부와 외측 가장자리부 사이에서 복수 회 왕복한다. 또한, 기판 (9) 이 소정의 회전수로 회전한다. 이로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 의 전체에 대해, 처리액의 액적 및 보호액이 공급된다. 처리액의 액적 및 보호액의 토출은 소정 시간 계속되고, 그 후, 정지된다.
기판 (9) 에 대한 액적에 의한 처리가 완료되면, 노즐 이동 기구 (43) 에 의해 노즐부 (5) 및 보호액 노즐 (322) 이, 수평 방향에 있어서 기판 (9) 으로부터 떨어진 대기 위치로 이동한다. 그리고, 린스액 공급부 (311) 에 의해, 기판 (9) 의 상방에 위치하는 린스액 노즐 (312) 을 통하여, 린스액이 상면 (91) 에 연속적으로 공급된다 (스텝 S14). 이로써, 상면 (91) 상의 보호액 등이 린스액에 의해 씻어내진다. 린스액의 공급 중에도, 스핀 모터 (21) 에 의한 기판 (9) 의 회전이 계속된다. 린스액의 공급은 소정 시간 계속되고, 그 후, 정지된다.
린스액의 공급이 완료되면, 스핀 모터 (21) 에 의해 기판 (9) 이, 상기 처리 에 있어서의 회전수보다 높은 회전수로 회전한다. 이로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 부착되어 있는 린스액이 원심력에 의해 주위로 털어내진다. 그 결과, 상면 (91) 의 린스액이 제거되고, 기판 (9) 이 건조된다 (스텝 S15). 건조 후의 기판 (9) 은, 외부의 반송 기구에 의해 기판 처리 장치 (1) 로부터 반출되고, 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 처리가 완료된다 (스텝 S16).
도 7 은, 처리액 공급구 (513) 에 있어서의 처리액의 유량, 및 가스 분출구 (512) 에 있어서의 가스의 유량과, 노즐부 (5) 로부터 토출되는 액적의 입경의 관계를 나타내는 도면이다. 도 7 의 세로축은 액적의 평균 입경을 나타내고, 가로축은 2 개의 처리액 공급구 (513) 에 있어서의 처리액의 합계 유량을 나타낸다. 2 개의 처리액 공급구 (513) 에 있어서의 처리액의 유량은 동일하다. 또, 도 7 중의 검정색 사각은, 각 가스 분출구 (512) 로부터의 가스의 유량이 매분 30 리터 (30 [ℓ/min]) 인 경우의 액적의 입경을 나타내고, 흰색 동그라미는 가스의 유량이 60 [ℓ/min] 인 경우의 액적의 입경을 나타낸다. 2 개의 가스 분출구 (512) 에 있어서의 가스의 유량은 동일하다. 당해 가스는, 소정의 압력으로 가스 분출구 (512) 에 공급된다. 또한, 액적의 입경은, 하단 에지 (516) 로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에서, 레이저광 산란 방식의 입자경 측정 장치로 계측하였다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 가스의 유량이 30 [ℓ/min] 인 경우, 처리액의 유량을 매분 18 밀리리터 (18 [㎖/min]) 로부터 55 [㎖/min] 로 점차 증대시킴으로써, 액적의 입경은 약 12 마이크로미터 (㎛) 로부터 약 20 ㎛ 로 증대한다. 또, 가스의 유량이 60 [ℓ/min] 인 경우, 처리액의 유량을 18 [㎖/min] 로부터 56 [㎖/min] 로 점차 증대시킴으로써, 액적의 입경은 약 7 ㎛ 로부터 약 10 ㎛ 로 증대한다.
이와 같이, 기판 처리 장치 (1) 에서는, 가스 유량 조정부 (412) 가 가스 분출구 (512) 로부터의 가스의 유량을 조정하거나, 또는 처리액 유량 조정부 (422) 가 처리액 공급구 (513) 로부터의 처리액의 유량을 조정함으로써, 노즐부 (5) 로부터 기판 (9) 의 상면 (91) 상에 토출되는 액적의 입경을 변경하는 것이 가능해진다 (후술하는 도 10 및 도 11 의 노즐부 (5a, 5b) 에 있어서 동일). 바꿔 말하면, 가스 유량 조정부 (412) 및 처리액 유량 조정부 (422) 는, 상면 (91) 상에 토출되는 액적의 입경을 변경하는 액적 입경 변경부이다. 실제로는, 노즐부 (5) 에서는, 액적의 입경 분포도 비교적 작아진다. 즉, 균일한 입경의 액적이 토출 가능하다.
이상에 설명한 바와 같이, 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 노즐부 (5) 에서는, 안내면 (511) 을 따라 흐르는 가스류와 당해 안내면 (511) 사이에 처리액이 공급된다. 그리고, 안내면 (511) 의 하단 에지 (516) 근방에 있어서 하단 에지 (516) 로부터 비산되는 처리액에 대해, 다른 안내면 (511) 을 따라 흐르는 가스류가 충돌한다. 이로써, 노즐부 (5) 에서는, 균일한 입경의 다수의 액적을 토출할 수 있다. 또, 스핀 모터 (21) 가 기판 (9) 을 회전시키면서, 노즐 이동 기구 (43) 가 노즐부 (5) 를 기판 (9) 의 상면 (91) 을 따른 방향으로 이동시킴으로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 의 전체를, 처리액의 액적에 의해 적절히 처리하는 것이 실현된다. 또한, 하단 에지 (516) 가 기판 (9) 의 상면 (91) 에 평행함으로써, 상면 (91) 의 광범위하게 액적을 토출하여 기판 (9) 의 처리에 필요로 하는 시간을 단축함과 함께, 액적의 토출 영역의 전체에 균일한 처리를 실시하는 것이 실현된다.
기판 처리 장치 (1) 에서는, 액적 입경 변경부가 상면 (91) 상에 토출되는 액적의 입경을 변경함으로써, 상면 (91) 상에 도괴하기 쉬운 미세 패턴이 형성되어 있는 경우나, 강력한 물리적 세정이 필요한 경우 등, 기판 (9) 의 처리에 있어서의 여러 가지 조건에 대응하는 것이 가능해진다.
기판 처리 장치 (1) 에서는, 2 개의 가스 분출구 (512) 에 있어서의 가스의 유량은 반드시 동일할 필요는 없다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b 에 나타내는 바와 같이, 일방의 안내면 (511) 을 따라 흐르는 가스의 유량이, 타방의 안내면 (511) 을 따라 흐르는 가스의 유량보다 큰 경우, 양 안내면 (511) 에 있어서의 가스의 유량의 상이에 따라, 하단 에지 (516) 의 바로 아래와는 상이한 상면 (91) 상의 영역을 향하여 액적이 토출된다. 도 8a 및 도 8b 에서는, 각 안내면 (511) 을 따라 흐르는 가스의 유량을, 화살표 (A1) 의 길이로 나타내고 있다. 또, 액적이 분산되는 (확산되는) 범위를 파선으로 나타내고 있다 (후술하는 도 9a 및 도 9b 에 있어서 동일하다).
이상과 같이, 기판 처리 장치 (1) 에서는, 가스 분출구 (512) 로부터 분출되는 가스의 유량을 조정하는 가스 유량 조정부 (412) 가, 2 개의 가스 분출구 (512) 에 대해 개별적으로 형성되고, 제어부 (10) 가, 2 개의 가스 유량 조정부 (412) 를 제어함으로써, 액적의 토출 방향이 변경된다. 이로써, 만일, 노즐 이동 기구 (43) 에 의한 노즐부 (5) 의 이동 범위에 제한이 있는 경우 등이어도, 상면 (91) 의 광범위를 향하여 노즐부 (5) 로부터 액적을 토출하는 것이 실현된다. 또, 노즐부 (5) 로부터 액적이 비산되고 있는 동안에, 제어부 (10) 가 2 개의 가스 분출구 (512) 로부터 분출되는 가스의 유량을 점차 변경하여, 액적의 토출 방향이 변경되어도 된다. 이로써, 예를 들어, 노즐부 (5) 의 위치를 일정하게 유지한 상태에서, 상면 (91) 상에 있어서 액적이 분산되는 영역을 어느 정도 이동시키는 것이 가능해진다. 액적의 토출 방향을 변경하는 상기 수법은, 후술하는 도 11 의 노즐부 (5b) 에 있어서 이용되어도 된다.
노즐부 (5) 로부터 토출되는 액적은, 상하 방향 및 하단 에지 (516) 에 수직인 방향으로 퍼지면서 상면 (91) 으로 향한다. 따라서, 도 9a 및 도 9b 에 나타내는 바와 같이, 노즐 승강 기구 (44) (도 1 참조) 가 상하 방향에 있어서의 노즐부 (5) 의 위치를 변경함으로써, 상면 (91) 상에 있어서 액적이 분산되는 영역, 즉, 토출 영역의 크기가 변경되어도 된다 (후술하는 도 10 및 도 11 의 노즐부 (5a, 5b) 에 있어서 동일). 도 9a 및 도 9b 에서는, 회전축 (J1) 을 중심으로 하는 직경 방향에 있어서의 노즐부 (5) 의 위치에 따라, 노즐부 (5) 의 높이 (상하 방향의 위치) 를 변경하고 있다. 이로써, 상면 (91) 상의 단위면적당에 비산되는 액적의 양을 변경하는 것이 가능해진다. 또, 토출 영역의 크기나, 상면 (91) 에 충돌하는 액적의 속도 (물리적 세정에 있어서의 강도, 또는 상면 (91) 에 부여하는 에너지) 도 변경하는 것이 가능해진다. 그 결과, 공정마다 처리의 정도를 변경하는 등, 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 처리의 자유도를 크게 할 수 있다.
도 10 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 노즐부 (5a) 를 나타내는 도면이다. 도 10 의 노즐부 (5a) 의 외형은, 소정의 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 대략 원뿔 형상의 하부와, 원기둥상의 상부를 갖는다. 노즐부 (5a) 는, 안내면 (531) 과, 환상 분출구 (532) 와, 처리액 공급구 (533) 와, 가스실 (534) 과, 처리액실 (535) 과, 보조 가스 분출구 (537) 와, 보조 가스 연락로 (538) 를 구비한다. 도 10 의 노즐부 (5a) 에서는, 이들의 구성 요소의 각각은 1 개만 형성된다. 안내면 (531) 은 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 대략 원뿔면이다. 안내면 (531) 의 하측의 단부는, 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 환상의 하단 에지 (536) 를 갖는다. 환상의 하단 에지 (536) 는, 보조 가스 분출구 (537) 의 에지이기도 하다.
노즐부 (5a) 가 형성되는 기판 처리 장치 (1) 에서는, 2 개의 가스 공급관 (411) 및 1 개의 처리액 공급관 (421) 이 형성된다. 2 개의 가스 공급관 (411) 은, 가스실 (534) 및 보조 가스 연락로 (538) 에 각각 접속된다. 처리액 공급관 (421) 은 처리액실 (535) 에 접속된다. 안내면 (531) 은, 처리액 공급구 (533) 의 부위를 제외하고, 하단 에지 (536) 로부터 가스실 (534) 내로 연속되는 평활면이다. 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 환상 분출구 (532) 는, 처리액 공급구 (533) 와 가스실 (534) 사이에 있어서의 안내면 (531) 의 부분과, 당해 부분에 등간격으로 대향하는 면에 의해 형성되고, 가스실 (534) 로부터 연속된다. 가스 공급부 (41) (도 1 참조) 에 의한 가스실 (534) 내로의 가스의 공급에 의해, 환상 분출구 (532) 로부터 안내면 (531) 을 따라 가스가 분출된다. 즉, 정상부가 기부보다 하방에 위치하는 대략 원뿔면인 안내면 (531) 을 따라, 당해 기부로부터 당해 정상부를 향하는 방향으로 가스가 분출된다. 이로써, 하단 에지 (536) 를 향함과 함께 안내면 (531) 을 따라 흐르는 가스류가 형성된다.
또, 보조 가스 분출구 (537) 는, 중심축 (C1) 을 따라 신장되는 원통면에 의해 형성된다. 보조 가스 분출구 (537) 는, 보조 가스 연락로 (538) 로부터 연속되어 당해 정상부 근방에 있어서 개구된다. 즉, 보조 가스 분출구 (537) 는, 당해 정상부 근방에 형성된다. 가스 공급부 (41) 에 의한 보조 가스 연락로 (538) 로의 가스의 공급에 의해, 보조 가스 분출구 (537) 로부터 중심축 (C1) 을 따라 가스가 분출된다. 예를 들어, 보조 가스 분출구 (537) 로부터 분출되는 가스의 유량은, 환상 분출구 (532) 로부터 분출되는 가스의 유량보다 작다. 처리액 공급구 (533) 는, 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 환상이고, 중심축 (C1) 을 따라 신장됨과 함께 서로 평행한 2 개의 원통면에 의해 형성된다. 처리액 공급구 (533) 는, 처리액실 (535) 로부터 연속되어 안내면 (531) 에 있어서 개구된다. 처리액 공급부 (42) 에 의한 처리액실 (535) 내로의 처리액의 공급에 의해, 처리액 공급구 (533) 로부터, 상기 가스류와 안내면 (531) 사이에 처리액이 공급된다.
노즐부 (5a) 의 제작에서는, 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 통상의 제 1 부재 (541) 가, 대략 통상의 제 2 부재 (542) 에 삽입되고, 당해 제 2 부재 (542) 가 대략 통상의 제 3 부재 (543) 에 삽입된다. 안내면 (531) 은, 제 1 부재 (541) 의 외주면의 일부, 및 제 2 부재 (542) 의 외주면의 일부를 포함한다. 환상 분출구 (532) 및 가스실 (534) 은, 제 2 부재 (542) 의 외주면의 일부, 및 제 3 부재 (543) 의 내주면의 일부에 의해 형성된다. 처리액 공급구 (533) 및 처리액실 (535) 은, 제 1 부재 (541) 의 외주면의 일부, 및 제 2 부재 (542) 의 내주면의 일부에 의해 형성된다. 보조 가스 분출구 (537) 및 보조 가스 연락로 (538) 는, 제 1 부재 (541) 의 내주면에 의해 형성된다. 노즐부 (5a) (의 제 1 내지 제 3 부재 (541 ∼ 543)) 는, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 이나 석영으로 형성된다 (후술하는 도 11 의 노즐부 (5b) 에 있어서 동일).
도 10 의 노즐부 (5a) 에서는, 환상 분출구 (532) 로부터 분출되는 가스에 의해 안내면 (531) 을 따라 흐르는 가스류가 형성되고, 가스류와 안내면 (531) 사이에 처리액 공급구 (533) 로부터 처리액이 공급된다. 처리액은, 가스류와 안내면 (531) 사이에서 잡아늘여져 박막류가 되고, 하단 에지 (536) 에 있어서 안내면 (531) 으로부터 떨어져 비산된다.
여기서, 환상 분출구 (532) 의 일부로부터 분출되는 가스에 의해 잡아늘여져 하단 에지 (536) 로부터 비산되는 처리액에 주목하면, 환상 분출구 (532) 의 다른 일부로부터 분출되어 안내면 (531) 을 따라 흐르는 가스류가, 하단 에지 (536) 근방에서 당해 처리액에 대해 충돌한다. 즉, 환상 분출구 (532) 의 일부가, 처리액을 박막류로서 하단 에지 (536) 로 운반하는 가스류를 형성하는 제 1 가스 분출구로서 기능하고, 환상 분출구 (532) 의 다른 일부가, 하단 에지 (536) 로부터 비산되는 처리액에 충돌하는 가스류를 형성하는 제 2 가스 분출구로서 기능한다. 이로써, 균일한 입경의 다수의 액적이 생성된다. 노즐부 (5a) 에서는, 처리액의 박막류끼리가 하단 에지 (536) 의 근방에서 서로 충돌하고 있는 것으로 파악할 수도 있다.
이상과 같이, 도 10 의 노즐부 (5a) 에서는, 균일한 입경의 다수의 액적을 토출할 수 있고, 노즐부 (5a) 를 갖는 기판 처리 장치 (1) 에서는, 기판 (9) 을 적절히 처리할 수 있다. 또, 노즐부 (5a) 가, 중심축 (C1) 을 따라 가스를 분출하는 보조 가스 분출구 (537) 를 가짐으로써, 기판 (9) 을 향하여 토출되는 액적의 상태 (예를 들어, 액적의 입경이나 토출 속도 등) 를 변경하는 것이 용이하게 가능해진다.
도 11 은, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 노즐부 (5b) 를 나타내는 도면이다. 도 11 의 노즐부 (5b) 는, 2 개의 안내면 (551) 과, 2 개의 가스 분출구 (552) 와, 2 개의 처리액 공급구 (553) 와, 2 개의 가스 연락로 (554) 와, 2 개의 처리액 연락로 (555) 를 구비한다. 2 개의 안내면 (551) 은, 소정의 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 통상 안내부 (550) 의 내주면 및 외주면을 각각 포함한다. 통상 안내부 (550) 는 통상 부재 (561) 의 단부이다. 통상 안내부 (550) 에서는, 통상 부재 (561) 의 중앙부로부터 떨어짐에 따라 직경 방향의 두께가 점차 감소한다. 즉, 통상 안내부 (550) 에 있어서 통상 부재 (561) 의 중앙부측을 일단으로 하면, 당해 일단으로부터 타단을 향함에 따라 두께가 점차 감소한다. 본 실시형태에서는, 2 개의 안내면 (551) 은, 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 대략 원뿔대면이다. 각 안내면 (551) 의 하측의 단부는, 통상 안내부 (550) 의 당해 타단이고, 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 환상의 하단 에지 (556) 를 갖는다. 2 개의 안내면 (551) 에 있어서의 하단 에지 (556) 는 거의 일치한다. 도 11 에서는, 2 개의 안내면 (551) 중 일방의 안내면 (551) 의 직경이 하단 에지 (556) 를 향하여 점차 감소하고, 타방의 안내면 (551) 의 직경이 하단 에지 (556) 를 향하여 점차 증대하지만, 예를 들어, 2 개의 안내면 (551) 의 쌍방의 직경이 하단 에지 (556) 를 향하여 점차 증대 또는 감소해도 된다.
노즐부 (5b) 가 형성되는 기판 처리 장치 (1) 에서는, 2 개의 가스 공급관 (411) 및 2 개의 처리액 공급관 (421) 이 형성된다. 2 개의 가스 공급관 (411) 은, 2 개의 가스 연락로 (554) 에 각각 접속된다. 2 개의 처리액 공급관 (421) 은, 2 개의 처리액 연락로 (555) 에 각각 접속된다. 각 안내면 (551) 은, 처리액 공급구 (553) 의 부위를 제외하고, 하단 에지 (556) 로부터 가스 연락로 (554) 로 연속되는 평활면이다. 각 가스 분출구 (552) 는, 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 환상이다. 가스 분출구 (552) 는, 처리액 공급구 (553) 와 가스 연락로 (554) 사이에 있어서의 안내면 (551) 의 부분과, 당해 부분에 등간격으로 대향하는 면에 의해 형성되고, 가스 연락로 (554) 로부터 연속된다. 가스 공급부 (41) (도 1 참조) 에 의한 가스 연락로 (554) 내로의 가스의 공급에 의해, 가스 분출구 (552) 로부터 안내면 (551) 을 따라 가스가 분출된다. 즉, 원뿔대면인 안내면 (551) 을 따라, 통상 안내부 (550) 의 상기 일단으로부터 타단을 향하는 방향으로 가스가 분출된다. 이로써, 하단 에지 (556) 를 향함과 함께 안내면 (531) 을 따라 흐르는 가스류가 형성된다.
각 처리액 공급구 (553) 는, 중심축 (C1) 을 중심으로 하는 환상이고, 중심축 (C1) 을 따라 신장됨과 함께 서로 평행한 2 개의 원통면에 의해 형성된다. 처리액 공급구 (553) 는, 처리액 연락로 (555) 로부터 연속되어 안내면 (551) 에 있어서 개구된다. 처리액 공급부 (42) 에 의한 처리액 연락로 (555) 내로의 처리액의 공급에 의해, 처리액 공급구 (553) 로부터, 상기 가스류와 안내면 (551) 사이에 처리액이 공급된다. 처리액은, 가스류와 안내면 (551) 사이에서 잡아늘여져 박막류가 되고, 하단 에지 (556) 에 있어서 안내면 (551) 으로부터 떨어져 비산된다.
여기서, 이미 서술한 바와 같이, 노즐부 (5b) 에서는, 2 개의 안내면 (551) 이 형성되어 있고, 양 안내면 (551) 이 하단 에지 (556) 를 공유하고 있다. 일방의 안내면 (551) 을 따라 흘러 하단 에지 (556) 로부터 비산되는 처리액에 주목하면, 당해 처리액에 대해, 타방의 안내면 (551) 을 따라 흐르는 가스류가 하단 에지 (556) 근방에서 충돌한다. 즉, 2 개의 가스 분출구 (552) 중 일방을, 처리액을 박막류로서 하단 에지 (556) 로 운반하는 가스류를 형성하는 제 1 가스 분출구로서 파악되면, 타방이, 하단 에지 (556) 로부터 비산되는 처리액에 충돌하는 가스류를 형성하는 제 2 가스 분출구가 된다. 이로써, 균일한 입경의 다수의 액적이 생성된다. 노즐부 (5b) 에서는, 2 개의 안내면 (551) 을 따라 흐르는 처리액의 박막류끼리가 하단 에지 (556) 의 근방에서 서로 충돌하고 있는 것으로 파악할 수도 있다.
이상과 같이, 도 11 의 노즐부 (5b) 에서는, 균일한 입경의 다수의 액적을 토출할 수 있고, 노즐부 (5b) 를 갖는 기판 처리 장치 (1) 에서는, 기판 (9) 을 적절히 처리할 수 있다. 또, 노즐부 (5b) 에서는, 환상의 하단 에지 (556) 가 기판 (9) 의 상면 (91) 에 평행함으로써, 상면 (91) 의 전체에 균일한 처리를 실시하는 것이 용이하게 실현된다.
상기 기판 처리 장치 (1) 에서는 여러 가지 변형이 가능하다.
예를 들어, 도 4 의 본체 플레이트 (51) 를 갖는 노즐부 (5) 에 있어서, 2 개의 안내면 (511) 의 하단 에지의 사이에, 플레이트 두께 방향으로 긴 보조 가스 분출구가 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 2 개의 안내면 (511) 의 하단 에지는, 서로 평행하고 또한 근접하여 형성된다.
2 개의 안내면 (511) 이 형성되는 도 4 의 노즐부 (5) 에 있어서, 일방의 안내면 (511) 에 있어서의 처리액 공급구 (513) 가 생략되어도 된다. 마찬가지로, 2 개의 안내면 (551) 이 형성되는 도 11 의 노즐부 (5b) 에 있어서, 통상 안내부 (550) 의 내주면 및 외주면의 일방을 포함하는 안내면 (551) 에 있어서의 처리액 공급구 (553) 가 생략되어도 된다. 어느 경우여도, 타방의 안내면 (511, 551) 에 있어서의 처리액 공급구 (513, 553) 로부터 공급되어 하단 에지 (516, 556) 로부터 비산되는 처리액에 대해, 당해 일방의 안내면 (511, 551) 을 따라 흐르는 가스류를 충돌시킴으로써, 균일한 입경의 다수의 액적을 토출하는 것이 가능하다. 노즐부의 설계에 따라서는, 비산되는 처리액에 충돌하는 가스류를 안내하는 안내면이 생략되어도 된다. 다수의 액적을 효율적으로 생성한다는 관점에서는, 당해 일방의 안내면 (511, 551) 을 따라 흐르는 가스류와 당해 일방의 안내면 (511, 551) 사이에 처리액을 공급하는 처리액 공급구 (513, 553) 가, 당해 일방의 안내면 (511, 551) 에도 형성되는 것이 바람직하다.
노즐부 (5) 의 하단 에지 (516) 에 수직인 단면, 및 노즐부 (5a, 5b) 의 중심축 (C1) 을 포함하는 단면에 있어서, 안내면 (511, 531, 551) 의 형상이 만곡되어 있어도 된다. 또, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 가스 분출구 (512) 의 하단, 즉, 안내면 (511) 과 등간격으로 대향하는 면의 하단이, 하단 에지 (516) 의 상측 근방에 배치되어도 된다. 안내면 (511) 을 따라 흐르는 가스류를 형성하는 가스 분출구 (512) 는, 여러 가지 양태로 실현 가능하다 (노즐부 (5a, 5b) 에 있어서 동일). 또한, 도 12 의 예에서는, 가스 분출구 (512) 는, 판상 부재인 본체 플레이트 (51) 의 측면에 직접적으로 개구되고, 처리액 공급구 (513) 는, 가스 분출구 (512) 의 일부를 통하여 당해 측면에 간접적으로 개구되어 있다.
기판 처리 장치 (1) 에서는, 2 개의 가스 공급관 (411) 으로부터 노즐부 (5, 5a, 5b) 에 서로 상이한 종류의 가스가 공급되어도 된다. 동일하게, 2 개의 처리액 공급관 (421) 으로부터 노즐부 (5, 5b) 에 서로 상이한 종류의 처리액이 공급되어도 된다.
기판 (9) 을 회전시키는 기판 회전 기구는, 샤프트를 회전시키는 모터 이외에, 예를 들어, 복수의 코일을 포함하는 원환상의 스테이터부에 의해, 환상의 영구 자석을 포함하는 로터부를 부유 상태로 회전시키는 기구 등이어도 된다. 또, 노즐 이동 기구는, 아암에 장착된 노즐부를 회동시키는 기구 이외에, 노즐부를 직선 이동시키는 기구 등이어도 된다.
기판 처리 장치 (1) 에서 처리되는 기판은 반도체 기판에는 한정되지 않고, 유리 기판이나 다른 기판이어도 된다.
상기 실시형태 및 각 변형예에 있어서의 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합되어도 된다.
발명을 상세하게 묘사하여 설명했지만, 이미 서술한 설명은 예시적이지 한정적인 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 다수의 변형이나 양태가 가능하다고 할 수 있다.
1 : 기판 처리 장치
5, 5a, 5b : 노즐부
9 : 기판
10 : 제어부
21 : 스핀 모터
43 : 노즐 이동 기구
44 : 노즐 승강 기구
51 : 본체 플레이트
91 : 상면
412 : 가스 유량 조정부
422 : 처리액 유량 조정부
511, 531, 551 : 안내면
512, 552 : 가스 분출구
513, 533, 553 : 처리액 공급구
516, 536, 556 : 하단 에지
532 : 환상 분출구
537 : 보조 가스 분출구
550 : 통상 안내부
C1 : 중심축

Claims (14)

  1. 기판 처리 장치로서,
    기판을 회전시키는 기판 회전 기구와,
    상기 기판의 주면을 향하여 처리액의 액적을 토출하는 노즐부와,
    상기 노즐부를 상기 주면을 따른 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구를 구비하고,
    상기 노즐부가,
    안내면과,
    상기 안내면을 따라 가스를 분출함으로써, 상기 안내면을 따라 흐르는 제 1 가스류를 형성하는 제 1 가스 분출구와,
    상기 안내면에 형성되고, 상기 제 1 가스류와 상기 안내면 사이에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급구와,
    상기 안내면의 단부 근방에 있어서 상기 단부로부터 비산되는 상기 처리액에 충돌하는 제 2 가스류를 형성하는 제 2 가스 분출구를 구비하고,
    상기 안내면이, 소정의 중심축을 중심으로 하는 원뿔면이고,
    상기 처리액 공급구가, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상이고,
    상기 중심축을 중심으로 하는 환상 분출구가 형성되어 있고, 상기 환상 분출구로부터 상기 원뿔면을 따라 상기 원뿔면의 기부로부터 정상부를 향하는 방향으로 가스가 분출되고,
    상기 환상 분출구의 일부가 상기 제 1 가스 분출구로서 기능하고, 상기 환상 분출구의 다른 일부가 상기 제 2 가스 분출구로서 기능하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐부로부터 상기 기판의 상기 주면 상에 토출되는 액적의 입경을 변경하는 액적 입경 변경부를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐부가, 상기 원뿔면의 상기 정상부 근방에 형성되고, 상기 중심축을 따라 가스를 분출하는 보조 가스 분출구를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  4. 기판 처리 장치로서,
    기판을 회전시키는 기판 회전 기구와,
    상기 기판의 주면을 향하여 처리액의 액적을 토출하는 노즐부와,
    상기 노즐부를 상기 주면을 따른 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구를 구비하고,
    상기 노즐부가,
    단부에 선상의 에지를 갖는 안내면과,
    상기 안내면을 따라 가스를 분출함으로써, 상기 안내면을 따라 흐르는 제 1 가스류를 형성하는 제 1 가스 분출구와,
    상기 안내면에 형성되고, 상기 제 1 가스류와 상기 안내면 사이에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급구와,
    상기 안내면의 상기 에지에 평행하고 또한 상기 에지에 근접하거나, 또는 상기 에지에 일치하는 다른 에지를 갖는 다른 안내면과,
    상기 다른 안내면을 따라 상기 다른 안내면의 상기 다른 에지와는 반대측으로부터 상기 다른 에지를 향하는 방향으로 가스를 분출함으로써, 상기 안내면의 상기 단부 근방에 있어서 상기 단부로부터 비산되는 상기 처리액에 충돌하는 제 2 가스류를 형성하는 제 2 가스 분출구를 구비하고,
    상기 안내면 및 상기 다른 안내면이 판상 부재의 측면의 일부를 포함하고, 상기 제 1 가스 분출구, 상기 처리액 공급구 및 상기 제 2 가스 분출구의 각각이, 상기 판상 부재의 적어도 일방의 주면, 및 상기 측면에 개구되는 슬릿인, 기판 처리 장치.
  5. 기판 처리 장치로서,
    기판을 회전시키는 기판 회전 기구와,
    상기 기판의 주면을 향하여 처리액의 액적을 토출하는 노즐부와,
    상기 노즐부를 상기 주면을 따른 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구와,
    제 1 가스 유량 조정부와,
    제 2 가스 유량 조정부와,
    제어부를 구비하고,
    상기 노즐부가,
    단부에 선상의 에지를 갖는 안내면과,
    상기 안내면을 따라 가스를 분출함으로써, 상기 안내면을 따라 흐르는 제 1 가스류를 형성하는 제 1 가스 분출구와,
    상기 안내면에 형성되고, 상기 제 1 가스류와 상기 안내면 사이에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급구와,
    상기 안내면의 상기 에지에 평행하고 또한 상기 에지에 근접하거나, 또는 상기 에지에 일치하는 다른 에지를 갖는 다른 안내면과,
    상기 다른 안내면을 따라 상기 다른 안내면의 상기 다른 에지와는 반대측으로부터 상기 다른 에지를 향하는 방향으로 가스를 분출함으로써, 상기 안내면의 상기 단부 근방에 있어서 상기 단부로부터 비산되는 상기 처리액에 충돌하는 제 2 가스류를 형성하는 제 2 가스 분출구를 구비하고,
    상기 제 1 가스 유량 조정부가, 상기 제 1 가스 분출구로부터 분출되는 가스의 유량을 조정하고,
    상기 제 2 가스 유량 조정부가, 상기 제 2 가스 분출구로부터 분출되는 가스의 유량을 조정하고,
    상기 제어부가, 상기 제 1 가스 유량 조정부 및 상기 제 2 가스 유량 조정부를 제어함으로써, 액적의 토출 방향을 변경하는, 기판 처리 장치.
  6. 기판 처리 장치로서,
    기판을 회전시키는 기판 회전 기구와,
    상기 기판의 주면을 향하여 처리액의 액적을 토출하는 노즐부와,
    상기 노즐부를 상기 주면을 따른 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구와,
    제 1 가스 유량 조정부와,
    제 2 가스 유량 조정부와,
    제어부를 구비하고,
    상기 노즐부가,
    안내면과,
    상기 안내면을 따라 가스를 분출함으로써, 상기 안내면을 따라 흐르는 제 1 가스류를 형성하는 제 1 가스 분출구와,
    상기 안내면에 형성되고, 상기 제 1 가스류와 상기 안내면 사이에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급구와,
    상기 안내면의 단부 근방에 있어서 상기 단부로부터 비산되는 상기 처리액에 충돌하는 제 2 가스류를 형성하는 제 2 가스 분출구와,
    소정의 중심축을 중심으로 하는 통상 안내부를 구비하고,
    상기 통상 안내부에 있어서, 일단으로부터 타단을 향함에 따라, 두께가 점차 감소하고,
    상기 통상 안내부의 내주면 및 외주면의 일방이, 상기 안내면에 포함되고, 타방이 다른 안내면에 포함되고,
    상기 안내면이, 상기 타단에 환상의 에지를 갖고,
    상기 제 1 가스 분출구 및 상기 처리액 공급구가, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상이고,
    상기 제 1 가스 분출구가, 상기 안내면을 따라 상기 통상 안내부의 상기 일단으로부터 상기 타단을 향하는 방향으로 가스를 분출하고,
    상기 제 2 가스 분출구가, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상이고,
    상기 제 2 가스 분출구가, 상기 다른 안내면을 따라 상기 통상 안내부의 상기 일단으로부터 상기 타단을 향하는 방향으로 가스를 분출하고,
    상기 제 1 가스 유량 조정부가, 상기 제 1 가스 분출구로부터 분출되는 가스의 유량을 조정하고,
    상기 제 2 가스 유량 조정부가, 상기 제 2 가스 분출구로부터 분출되는 가스의 유량을 조정하고,
    상기 제어부가, 상기 제 1 가스 유량 조정부 및 상기 제 2 가스 유량 조정부를 제어함으로써, 액적의 토출 방향을 변경하는, 기판 처리 장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안내면의 상기 에지가 상기 기판의 상기 주면에 평행한, 기판 처리 장치.
  8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐부가, 상기 다른 안내면에 형성되고, 상기 제 2 가스류와 상기 다른 안내면 사이에 처리액을 공급하는 다른 처리액 공급구를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  9. 기판 처리 장치로서,
    기판을 회전시키는 기판 회전 기구와,
    상기 기판의 주면을 향하여 처리액의 액적을 토출하는 노즐부와,
    상기 노즐부를 상기 주면을 따른 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구와,
    상기 노즐부로부터 상기 기판의 상기 주면 상에 토출되는 액적의 입경을 변경하는 액적 입경 변경부를 구비하고,
    상기 노즐부가,
    안내면과,
    상기 안내면을 따라 가스를 분출함으로써, 상기 안내면을 따라 흐르는 제 1 가스류를 형성하는 제 1 가스 분출구와,
    상기 안내면에 형성되고, 상기 제 1 가스류와 상기 안내면 사이에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급구와,
    상기 안내면의 단부 근방에 있어서 상기 단부로부터 비산되는 상기 처리액에 충돌하는 제 2 가스류를 형성하는 제 2 가스 분출구를 구비하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액적 입경 변경부가, 상기 제 1 가스 분출구로부터의 가스의 유량을 조정하거나, 또는 상기 처리액 공급구로부터의 상기 처리액의 유량을 조정하는, 기판 처리 장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 노즐부로부터 상기 기판의 상기 주면 상에 토출되는 액적의 입경을 변경하는 액적 입경 변경부를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  12. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 노즐부로부터 상기 액적이 비산되고 있는 동안에, 상기 토출 방향을 변경하는, 기판 처리 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 주면에 수직인 상하 방향으로 상기 노즐부를 승강시키는 노즐 승강 기구를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 노즐 승강 기구가 상기 상하 방향에 있어서의 상기 노즐부의 위치를 변경함으로써, 상기 주면 상에 있어서 액적이 분산되는 영역의 크기가 변경되는, 기판 처리 장치.
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