KR102185026B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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다이스케 시미즈
마사유키 오츠지
쇼타 이와하타
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 방법은, 일방 주면에 패턴이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 공정과, 상기 기판에 일방 극성의 전하를 공급하는 전하 공급 공정과, 상기 전하 공급 공정에 병행하여, 상기 기판의 타방 주면에 유전체를 개재하여 배치된 제 1 전극에 타방 극성의 전압을 인가하는 제 1 전압 인가 공정과, 상기 제 1 전압 인가 공정 후, 상기 기판의 어스 접속이 해제된 상태를 유지하면서, 상기 일방 극성의 전압을 상기 제 1 전극에 인가하는 제 2 전압 인가 공정과, 상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 기판의 일방 주면으로부터 액체를 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
이 발명은, 기판의 일방 주면 (主面) 에 패턴이 형성된 기판을 처리하기 위한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상의 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면이 처리액으로 처리된다. 기판을 1 매씩 처리하는 매엽식 (枚葉式) 의 기판 처리 장치는, 기판을 거의 수평으로 유지하면서, 그 기판을 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 의해 회전되는 기판의 표면에 처리액을 공급하기 위한 노즐을 구비하고 있다. 전형적인 기판 처리 공정에서는, 스핀 척에 유지된 기판에 대하여 약액이 공급된다. 그 후, 린스액이 기판에 공급되고, 그에 따라, 기판 상의 약액이 린스액으로 치환된다. 그 후, 기판 상의 린스액을 제거하여 기판을 건조시키기 위한 건조 공정이 실시된다.
기판의 처리시에, 기판의 표면에 형성된 패턴이 도괴하는 것을 억제하기 위해서, 하기 특허문헌 1 에서는, 패턴이 대전하도록 실리콘 기판에 직접 전압을 가하고, 이에 따라, 인접하는 패턴끼리에 척력 (서로 상대를 멀리하는 힘) 을 발생시키고 있다.
일본 특허공보 5379663호
본원 발명자들은, 기판 표면으로부터 액체를 제거하는 건조 처리를 실시할 때에, 인접하는 패턴끼리가 서로 끌어당겨 접촉하고, 패턴 도괴에 이르는 것으로 생각하고 있다. 이 원인의 하나는, 인접하는 패턴간의 액에 의한 표면 장력에 있는 것으로 추정된다. 즉, 인접하는 패턴간의 액이 배제될 때에, 인접하는 패턴끼리에 표면 장력에 의한 인력이 작용하고, 그 결과, 패턴 도괴에 이르는 것으로 추정된다.
특허문헌 1 에 기재된 수법에서는, 인접하는 패턴끼리에 척력을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 척력은, 인접하는 패턴끼리에 작용하는 인력을 없앨 수 있기 때문에, 특허문헌 1 에 기재된 수법을 채용함으로써, 패턴의 도괴를 억제할 수 있다.
그리고, 본원 발명자는, 특허문헌 1 과는 상이한 수법을 이용하여, 인접하는 패턴끼리에 척력을 발생시키고, 이에 따라 기판의 일방 주면의 패턴을 효과적으로 억제하는 것을 검토하고 있다.
그래서, 이 발명의 하나의 목적은, 기판의 패턴의 도괴를 효과적으로 억제할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명은, 일방 주면에 패턴이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 공정과, 상기 기판에 일방 극성의 전하를 공급하는 전하 공급 공정과, 상기 전하 공급 공정에 병행하여, 상기 기판의 타방 주면에 유전체를 개재하여 배치된 제 1 전극에 타방 극성의 전압을 인가하는 제 1 전압 인가 공정과, 상기 제 1 전압 인가 공정 후, 상기 기판의 어스 접속이 해제된 상태를 유지하면서, 상기 일방 극성의 전압을 상기 제 1 전극에 인가하는 제 2 전압 인가 공정과, 상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 기판의 일방 주면으로부터 액체를 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
「일방 극성」 은, 정극성 및 부극성의 일방을 의미하며, 「타방 극성」 은, 정극성 및 부극성의 타방을 의미한다.
또, 「기판의 일방 주면」 은, 디바이스 형성면인 표면 및 상기 표면과는 반대의 이면의 일방을 의미하며, 「기판의 타방 주면」 은, 상기 표면 및 상기 이면의 타방을 의미한다.
또, 상기 유전체는, 상기 기판의 타방 주면과 상기 제 1 전극의 사이에 배치된 고체 유전체 뿐만 아니라, 상기 기판의 타방 주면과 상기 제 1 전극의 사이에 존재하는 기체 (예를 들어 공기) 도 포함하는 취지이다.
이 방법에 의하면, 기판에 일방 극성의 전하를 공급하는 전하 공급 공정에 병행하여, 타방 극성의 전압이 제 1 전극에 인가된다. 이에 따라, 기판에 공급된 일방 극성의 전하를 기판의 타방 주면에 끌어당길 수 있고, 그 결과, 일방 극성의 전하를 기판의 내부에 축적할 수 있다.
제 1 전압 인가 공정 후, 상기 기판의 어스 접속이 해제된 상태를 유지하면서, 타방 극성의 전압을 제 1 전극에 인가하는 제 2 전압 인가 공정이 실시된다. 또, 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 기판의 일방 주면으로부터 액체를 제거하는 건조 공정이 실시된다.
기판을 주위로부터 절연시킴으로써, 기판의 내부에 축적되어 있는 일방 극성의 전하의 기판 외로의 유출이 저지된다. 이 상태에서, 일방 극성의 전압을 제 1 전극에 인가하는 것으로부터, 기판의 내부에 축적되어 있는 일방 극성의 전하가, 제 1 전극에 반발하여 기판의 일방 주면에 모인다. 그 때문에, 패턴에 전기적인 치우침이 발생하고, 일방 극성의 전하가 각 패턴에 모여, 각 패턴이 일방 극성으로 대전한다. 이에 따라, 인접하는 패턴의 사이에 척력 (쿨롱력) 이 작용한다.
한편, 인접하는 패턴의 사이에 액면이 있으면, 액면과 패턴의 경계 위치에 액체의 표면 장력이 작용한다. 요컨대, 인력 (표면 장력) 이 인접하는 패턴의 사이에 작용한다. 그러나, 이 인력 (표면 장력) 은, 패턴의 대전에서 기인하는 척력 (쿨롱력) 에 의해 없어진다. 그 때문에, 패턴에 작용하는 힘을 저감하면서, 기판의 일방 주면으로부터 액체를 제거할 수 있다. 이에 따라, 패턴의 도괴를 효과적으로 억제하면서, 기판을 건조시킬 수 있다.
이 발명의 일 실시형태에서는 상기 방법은, 상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 기판의 일방 주면에, 순수의 비저항 이상의 비저항을 갖는 절연 액체의 액막을 유지시키는 절연 액체 액막 유지 공정을 추가로 포함하고, 상기 건조 공정은, 상기 기판의 일방 주면으로부터 절연 액체를 제거하는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 제 2 전압 인가 공정에 병행하여 기판의 일방 주면에 절연 액체의 액막이 유지되므로, 기판에 축적되어 있는 일방 극성의 전하가 기판의 일방 주면에 형성되어 있는 액막을 통해서 유출하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 따라, 제 2 전압 인가 공정에 있어서, 보다 다량의 일방 극성의 전하를, 기판의 일방 주면에 모을 수 있다. 그러므로, 인접하는 패턴의 사이에 작용하는 척력 (쿨롱력) 을 강하게 할 수 있다.
상기 절연 액체는, 순수보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 인접하는 패턴 사이에 작용하는 표면 장력이 경감되기 때문에, 패턴의 도괴를 보다 한층 억제할 수 있다.
상기 방법은, 상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 제 1 전극과 상기 기판의 타방 주면의 간격을 변경하는 제 1 간격 변경 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 제 1 전극과 기판의 타방 주면의 간격을 변경함으로써, 기판의 일방 주면에 모이는 일방 극성의 전하의 양을 조정할 수 있다. 이에 따라, 인접하는 패턴의 사이에 발생하는 척력 (쿨롱력) 의 크기를 조정할 수 있다.
상기 방법은, 상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 기판의 일방 주면에 소정 간격을 두고 대향하는 제 2 전극에 상기 타방 극성의 전압을 인가하는 제 3 전압 인가 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판의 일방 주면에 소정 간격을 두고 대향하는 제 2 전극에, 타방 극성의 전압을 인가함으로써, 제 2 전압 인가 공정에 있어서, 다량의 일방 극성의 전하를, 기판의 일방 주면에 모을 수 있다.
또, 기판의 일방 주면에 소정 간격을 두고 대향하는 제 2 전극에, 타방 극성의 전압을 인가함으로써, 패턴 내에서의 분극을 촉진시킬 수도 있다.
그러므로, 인접하는 패턴의 사이에 작용하는 척력 (쿨롱력) 을 강하게 할 수 있다.
상기 방법은, 상기 제 3 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 제 2 전극과 상기 기판의 타방 주면의 간격을 변경하는 제 2 간격 변경 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 제 2 전극과 기판의 일방 주면의 간격을 변경함으로써, 기판의 일방 주면에 모이는 일방 극성의 전하의 양을 조정할 수 있다. 이에 따라, 인접하는 패턴의 사이에 발생하는 척력 (쿨롱력) 의 크기를 조정할 수 있다.
상기 기판 유지 공정은, 상기 전하 공급 공정에 병행하여, 도전성 재료를 사용하여 형성된 도전핀을 적어도 1 개 포함하는 복수의 유지핀에 의해 상기 기판을 지지하는 제 1 기판 유지 공정과, 상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 도전핀을 사용하지 않고, 절연 재료를 사용하여 형성된 절연핀으로 상기 기판을 지지하는 제 2 기판 유지 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 제 1 기판 유지 공정에 있어서, 도전핀을 적어도 1 개 포함하는 복수의 유지핀에 의해 기판을 지지한다. 따라서, 전하 공급 공정에 있어서, 도전핀을 통해서 일방 극성의 전하를 기판에 공급하는 것도 가능하다. 또, 제 2 기판 유지 공정에 있어서, 절연핀만으로 기판을 지지한다. 따라서, 기판을, 어스 접속이 해제된 상태로 유지하는 것이 가능하다.
상기 전하 공급 공정은, 상기 기판에 도전 액체를 공급하면서 그 도전 액체에 상기 일방 극성의 전하를 부여하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 도전 액체에 부여된 일방 극성의 전하는, 도전 액체를 통해서, 도전 액체에 접액하고 있는 기판에 공급된다. 이와 같이, 비교적 간단한 수법에 의해, 기판에 일방 극성의 전하를 부여할 수 있다.
이 발명은, 일방 주면에 패턴이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판에 일방 극성의 전하를 공급하는 전하 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판의 타방 주면에 유전체를 개재하여 배치된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극에 전압을 인가하기 위한 제 1 전원 장치와, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판의 일방 주면으로부터 액체를 배제하기 위한 건조 유닛과, 상기 전하 공급 유닛, 상기 제 1 전원 장치 및 상기 건조 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판에 전압을 인가하여, 상기 기판에 일방 극성의 전하를 공급하는 전하 공급 공정과, 상기 전하 공급 공정에 병행하여, 상기 기판의 타방 주면에 유전체를 개재하여 배치된 상기 제 1 전극에, 타방 극성의 전압을 인가하는 제 1 전압 인가 공정과, 상기 제 1 전압 인가 공정 후, 상기 기판의 어스 접속이 해제된 상태를 유지하면서, 상기 일방 극성의 전압을 상기 제 1 전극에 인가하는 제 2 전압 인가 공정과, 상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 기판의 일방 주면으로부터 액체를 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 실행하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
「일방 극성」 은, 정극성 및 부극성의 일방을 의미하며, 「타방 극성」 은, 정극성 및 부극성의 타방을 의미한다.
또, 「기판의 일방 주면」 은, 디바이스 형성면인 표면 및 상기 표면과는 반대의 이면의 일방을 의미하며, 「기판의 타방 주면」 은, 상기 표면 및 상기 이면의 타방을 의미한다.
또, 상기 유전체는, 상기 기판의 타방 주면과 상기 제 1 전극의 사이에 배치된 고체 유전체 뿐만 아니라, 상기 기판의 타방 주면과 상기 제 1 전극의 사이에 존재하는 기체 (예를 들어 공기) 도 포함하는 취지이다.
이 구성에 의하면, 기판에 일방 극성의 전하를 공급하는 전하 공급 공정에 병행하여, 타방 극성의 전압이 제 1 전극에 인가된다. 이에 따라, 기판에 공급된 일방 극성의 전하를 기판의 타방 주면에 끌어당길 수 있고, 그 결과, 일방 극성의 전하를 기판의 내부에 축적할 수 있다.
제 1 전압 인가 공정 후, 상기 기판의 어스 접속이 해제된 상태를 유지하면서, 타방 극성의 전압을 제 1 전극에 인가하는 제 2 전압 인가 공정이 실시된다. 또, 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 기판의 일방 주면으로부터 액체를 제거하는 건조 공정이 실시된다.
기판을 주위로부터 절연시킴으로써, 기판의 내부에 축적되어 있는 일방 극성의 전하의 기판 외로의 유출이 저지된다. 이 상태에서, 일방 극성의 전압을 제 1 전극에 인가하는 것으로부터, 기판의 내부에 축적되어 있는 일방 극성의 전하가, 제 1 전극에 반발하여 기판의 일방 주면에 모인다. 그 때문에, 패턴에 전기적인 치우침이 발생하고, 일방 극성의 전하가 각 패턴에 모여, 각 패턴이 일방 극성으로 대전한다. 이에 따라, 인접하는 패턴의 사이에 척력 (쿨롱력) 이 작용한다.
한편, 인접하는 패턴의 사이에 액면이 있으면, 액면과 패턴의 경계 위치에 액체의 표면 장력이 작용한다. 요컨대, 인력 (표면 장력) 이 인접하는 패턴의 사이에 작용한다. 그러나, 이 인력 (표면 장력) 은, 패턴의 대전에서 기인하는 척력 (쿨롱력) 에 의해 없어진다. 그 때문에, 패턴에 작용하는 힘을 저감하면서, 기판의 일방 주면으로부터 액체를 제거할 수 있다. 이에 따라, 패턴의 도괴를 효과적으로 억제하면서, 기판을 건조시킬 수 있다.
이 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판을 어스 접속하기 위한 어스 접속 유닛으로서, 상기 기판의 어스 접속을 접속/해제로 전환 가능하게 형성된 어스 접속 유닛을 추가로 포함한다.
이 구성에 의하면, 기판이 어스 접속된 상태와, 기판의 어스 접속이 해제된 상태를, 간단하게 전환할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판의 타방 주면과 상기 제 1 전극의 사이에 있어서, 상기 기판의 타방 주면에 대향하도록 배치된 고체 유전체를 추가로 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 기판의 타방 주면과 제 1 전극의 사이에 유전체를 개재 장착시키는 구성을 간단하게 실현할 수 있다.
상기 고체 유전체는, 상기 기판의 타방 주면에 접촉하는 접촉면을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 전극에 의해 기판을 접촉 지지하는 경우이더라도, 기판의 타방 주면과 제 1 전극의 사이에, 유전체를 확실하게 개재 장착시킬 수 있다. 또, 전극과 기판의 타방 주면의 사이를 일정 거리로 유지할 수 있기 때문에, 기판의 타방 주면에 축적되는 일방 극성의 전하의 양, 또는 기판의 일방 주면에 모이는 일방 극성의 전하의 양을 고정밀도로 제어하는 것이 가능하다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판의 일방 주면에, 순수의 비저항 이상의 비저항을 갖는 절연 액체를 공급하는 절연 액체 공급 유닛을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 기판의 일방 주면에 존재하는 액체가 절연 액체이므로, 제 2 전압 인가 공정에 있어서, 기판의 일방 주면에 존재하는 액체를 통해서 기판에 축적되어 있는 일방 극성의 전하가 유출하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 따라, 제 2 전압 인가 공정에 있어서, 보다 다량의 일방 극성의 전하를, 기판의 일방 주면에 모을 수 있다. 그러므로, 인접하는 패턴의 사이에 작용하는 척력 (쿨롱력) 을 강하게 할 수 있다.
상기 절연 액체는, 순수보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 인접하는 패턴 사이에 작용하는 표면 장력이 경감되기 때문에, 패턴의 도괴를 보다 한층 억제할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 제 1 전극과 상기 기판의 타방 주면의 간격을 변경하는 제 1 간격 변경 유닛을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 제 1 전극과 기판의 타방 주면의 간격을 변경할 수 있다. 이에 따라, 기판의 일방 주면에 모이는 일방 극성의 전하의 양을 조정할 수 있다. 그 결과, 인접하는 패턴의 사이에 발생하는 척력 (쿨롱력) 의 크기를 조정할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판의 일방 주면에 소정 간격을 두고 배치된 제 2 전극과, 상기 제 2 전극에 전압을 인가하기 위한 제 2 전원 장치를 추가로 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치는, 상기 제 2 전원 장치를 제어하여, 상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 제 2 전극에 상기 타방 극성의 전압을 인가하는 제 3 전압 인가 공정을 추가로 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 기판의 일방 주면에 소정 간격을 두고 대향하는 제 2 전극에, 타방 극성의 전압을 인가함으로써, 제 2 전압 인가 공정에 있어서, 다량의 일방 극성의 전하를, 기판의 일방 주면에 모을 수 있다.
또, 기판의 일방 주면에 소정 간격을 두고 대향하는 제 2 전극에, 타방 극성의 전압을 인가함으로써, 패턴 내에서의 분극을 촉진시킬 수도 있다.
그러므로, 인접하는 패턴의 사이에 작용하는 척력 (쿨롱력) 을 강하게 할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 제 2 전극과 상기 기판의 일방 주면의 간격을 변경하는 제 2 간격 변경 유닛을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 제 2 전극과 기판의 일방 주면의 간격을 변경함으로써, 기판의 일방 주면에 모이는 일방 극성의 전하의 양을 조정할 수 있다. 이에 따라, 인접하는 패턴의 사이에 발생하는 척력 (쿨롱력) 의 크기를 조정할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판의 둘레가장자리부를 접촉 지지하는 유지핀으로서, 도전성 재료를 사용하여 형성된 도전핀과, 절연 재료를 사용하여 형성된 절연핀을 포함하는 복수의 유지핀과, 상기 유지핀을 이동시키는 유지핀 이동 유닛을 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치는, 상기 유지핀 이동 유닛을 제어하여, 상기 전하 공급 공정에 병행하여, 상기 도전핀을 적어도 1 개 포함하는 복수의 상기 유지핀에 의해 상기 기판을 지지하는 제 1 기판 유지 공정과, 상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 도전핀을 사용하지 않고 복수의 상기 절연핀으로 상기 기판을 지지하는 제 2 기판 유지 공정을 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 제 1 기판 유지 공정에 있어서, 도전핀을 적어도 1 개 포함하는 복수의 유지핀에 의해 기판을 지지한다. 따라서, 전하 공급 공정에 있어서, 도전핀을 통해서 일방 극성의 전하를 기판에 공급하는 것도 가능하다. 또, 제 2 기판 유지 공정에 있어서, 절연핀만으로 기판을 지지한다. 따라서, 기판을, 어스 접속이 해제된 상태로 유지하는 것이 가능하다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판의 일방 주면에, 도전 액체를 공급하기 위한 도전 액체 공급 유닛과, 상기 도전 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판에 공급되는 도전 액체에 전압을 인가하는 전원을 추가로 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치는, 상기 도전 액체 공급 유닛 및 상기 전원을 제어하여, 상기 기판에 도전 액체를 공급하면서 그 도전 액체에 상기 일방 극성의 전하를 부여함으로써, 상기 전하 공급 공정을 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 도전 액체에 부여된 일방 극성의 전하는, 도전 액체를 통해서, 도전 액체에 접액하고 있는 기판에 공급된다. 이와 같이, 비교적 간단한 수법에 의해, 기판에 일방 극성의 전하를 부여하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 밝혀진다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3 은, 상기 기판 처리 장치에 구비된 스핀 척의, 보다 구체적인 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4a, 4b 는, 스핀 척에 구비된 가동핀의 근방의 구성을 확대하여 나타내는 단면도이다. 도 4a, 4b 에는, 제 1 개방 영구 자석의 승강 동작에 수반하는, 제 1 가동핀군에 포함되는 가동핀의 상태 변화가 나타나 있다.
도 5a, 5b 는, 스핀 척에 구비된 가동핀의 근방의 구성을 확대하여 나타내는 단면도이다. 도 5a, 5b 에는, 제 2 개방 영구 자석의 승강 동작에 수반하는, 제 2 가동핀군에 포함되는 가동핀의 상태 변화가 나타나 있다.
도 6a 는, 제 1 가동핀군 및 제 2 가동핀군의 상태를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 6b, 6c 는, 제 1 가동핀군 및 제 2 가동핀군의 상태를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 7a 는, 제 1 가동핀군 및 제 2 가동핀군의 상태를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 7b, 7c 는, 제 1 가동핀군 및 제 2 가동핀군의 상태를 나타내는 모식적인 도면이다.
도 8a 는, 처리 대상의 기판의 일례를 설명하기 위한 도해적인 평면도이며, 도 8b 는 그 일부의 도해적인 단면도이다.
도 9 는, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 10 은, 상기 처리 유닛에 의해 실행되는 제 1 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11 은, 상기 제 1 기판 처리예를 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 12a, 12b 는, 상기 제 1 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
도 12c, 12d 는, 상기 제 1 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도면이고, 도 12b 에 이어지는 공정을 나타낸다.
도 13a, 13b 는, 도 12b, 12c 의 각각에 나타내는 공정에 있어서의 기판의 표면 상태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 13c 는, 도 12d 에 나타내는 건조 공정에 있어서의 기판의 표면 상태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 14 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 15 는, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 16 은, 상기 처리 유닛에 의해 실행되는 제 2 기판 처리예를 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 17 은, 상기 제 2 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
도 18 은, 상기 건조 공정에 있어서의 기판의 표면 상태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 19 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 20 은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 21 은, 상기 처리 유닛에 의해 실행되는 제 3 기판 처리예를 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 22a, 22b 는, 상기 제 3 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
도 23a, 23b 는, 도 22b, 22c 의 각각에 나타내는 공정에 있어서의 기판의 표면 상태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 24 는, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 25a, 25b 는, 상기 처리 유닛으로 실행되는 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
도 26 은, 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 27 은, 제 1 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 28 은, 제 2 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 은, 이 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 도 2 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 3 은, 스핀 척 (5) 의, 보다 구체적인 구성을 설명하기 위한 평면도이다. 도 4a, 4b 는, 스핀 척 (5) 에 구비된 유지핀 (16) 의 근방의 구성을 확대하여 나타내는 단면도이다. 도 5a, 5b 는, 스핀 척 (5) 에 구비된 유지핀 (16) 의 근방의 구성을 확대하여 나타내는 단면도이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을, 처리액이나 처리 가스에 의해 1 매씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 처리액을 사용하여 기판 (W) 을 처리하는 복수의 처리 유닛 (2) 과, 처리 유닛 (2) 으로 처리되는 복수 매의 기판 (W) 을 수용하는 캐리어 (C) 가 재치 (載置) 되는 로드 포트 (LP) 와, 로드 포트 (LP) 와 처리 유닛 (2) 의 사이에서 기판 (W) 을 반송하는 반송 로봇 (IR 및 CR) 과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 장치 (3) 를 포함한다. 반송 로봇 (IR) 은, 캐리어 (C) 와 기판 반송 로봇 (CR) 의 사이에서 핸드 (H1) 를 사용하여 기판 (W) 을 반송한다. 기판 반송 로봇 (CR) 은, 반송 로봇 (IR) 과 처리 유닛 (2) 의 사이에서 핸드 (H2) 를 사용하여 기판 (W) 을 반송한다. 복수의 처리 유닛 (2) 은, 예를 들어, 서로 동일한 구성을 가지고 있다.
도 2 는, 처리 유닛 (2) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛 (2) 은, 내부 공간을 갖는 박스형의 챔버 (4) 와, 챔버 (4) 내에서 1 매의 기판 (W) 을 수평인 자세로 유지하여, 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직인 회전축선 (A1) 둘레에 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (기판 유지 유닛) (5) 과, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 상면 (일방 주면) 에, 제 1 약액 (예를 들어 HF) 을 공급하기 위한 제 1 약액 공급 유닛 (6) 과, 기판 (W) 의 상면에, 제 2 약액 (예를 들어 SC1 (암모니아 과산화수소수 혼합액)) 을 공급하기 위한 제 2 약액 공급 유닛 (7) 과, 기판 (W) 의 상면에, 린스액으로서의 순수 (예를 들어 탈이온수) 를 공급하기 위한 순수 공급 유닛 (8) 과, 기판 (W) 의 상면에, 순수의 비저항 이상의 비저항을 갖고, 또한 순수보다 낮은 표면 장력을 갖는 절연 액체의 일례로서의 HFE (하이드로플루오로에테르) 를 공급하기 위한 절연 액체 공급 유닛 (9) 과, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 에 정극성 및 부극성의 일방 극성의 전하 (이 실시형태에서는, 부전하) 를 공급하는 전하 공급 유닛 (10) 과, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 어스 접속하기 위한 어스 접속 유닛 (11) 과, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 하면 (타방 주면) 에 유전체를 개재하여 배치된 제 1 전극 (12) 과, 제 1 전극 (12) 에 전압을 인가하기 위한 제 1 전원 장치 (24) 와, 스핀 척 (5) 을 둘러싸는 통형상의 처리 컵 (도시되지 않은) 을 포함한다.
도 2 ∼ 도 5b 를 참조하면서, 스핀 척 (5) 의 구성에 대해서 설명한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 스핀 척 (5) 은, 연직 방향을 따른 회전축선 (A1) 의 둘레에 회전 가능한 스핀 베이스 (15) 를 구비하고 있다. 스핀 베이스 (15) 의 회전 중심의 하면에는, 궤도축인 금속제 회전축 (14) 이 고정되어 있다. 회전축 (14) 은, 중공 축으로서, 연직 방향을 따라 연장되어 있고, 스핀 모터 (건조 유닛) (13) 로부터의 구동력을 받아, 회전축선 (A1) 둘레에 회전하도록 구성되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 스핀 척 (5) 은, 또한, 스핀 베이스 (15) 의 상면의 둘레가장자리부에 둘레 방향을 따라 거의 등간격을 띄우고 형성된 복수 개 (이 실시형태에서는 6 개) 의 유지핀 (16) 을 구비하고 있다. 각 유지핀 (16) 은, 거의 수평인 상면을 갖는 스핀 베이스 (15) 로부터 일정한 간격을 띄운 상방의 기판 유지 높이에 있어서, 기판 (W) 을 수평으로 유지하도록 구성되어 있다. 이 실시형태에서는, 스핀 척 (5) 에 구비되는 유지핀 (16) 은 모두, 기판 (W) 의 둘레가장자리부에 접촉하는 접촉부 (도 4a 등의 상축부 (42)) 가 가동하는 가동핀이다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 각 유지핀 (16) 은, 스핀 베이스 (15) 의 상면의 둘레가장자리부에 둘레 방향을 따라 등간격으로 배치되어 있다. 6 개의 유지핀 (16) 은, 서로 이웃하지 않는 3 개의 유지핀 (16) 마다, 대응하는 구동용 영구 자석 (26, 27) 의 자극 방향이 공통되는 하나의 군으로 설정되어 있다. 바꾸어 말하면, 6 개의 유지핀 (16) 은, 제 1 가동핀군에 포함되는 3 개의 유지핀 (절연핀. 이하, 제 1 유지핀 (16A) 으로 한다) (16A) 과, 제 2 가동핀군에 포함되는 3 개의 유지핀 (도전핀. 이하, 제 2 유지핀으로 한다) (16B) 을 포함한다. 3 개의 제 1 유지핀 (16A) 에 대응하는 제 1 구동용 영구 자석 (26) 의 자극 방향과, 3 개의 제 2 유지핀 (16B) 에 대응하는 제 2 구동용 영구 자석 (27) 의 자극 방향은, 회전축선 (A2) 에 직교하는 방향에 관하여 서로 상이하다. 제 1 유지핀 (16A) 과, 제 2 유지핀 (16B) 은, 스핀 베이스 (15) 의 둘레 방향에 관하여 번갈아 배치되어 있다. 제 1 가동핀군에 주목하면, 3 개의 제 1 유지핀 (16A) 은 등간격 (120° 간격) 으로 배치되어 있다. 또, 제 2 가동핀군에 주목하면, 3 개의 제 2 유지핀 (16B) 은 등간격 (120° 간격) 으로 배치되어 있다.
도 4a ∼ 도 5b 에 나타내는 바와 같이, 각 유지핀 (16) 은, 스핀 베이스 (15) 에 결합된 하축부 (41) 과, 하축부 (41) 의 상단에 일체적으로 형성된 상축부 (42) 를 포함하고, 하축부 (41) 및 상축부 (42) 가 각각 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 상축부 (42) 는, 하축부 (41) 의 중심축선으로부터 편심하여 형성되어 있다. 하축부 (41) 의 상단과 상축부 (42) 의 하단의 사이를 잇는 표면은, 상축부 (42) 로부터 하축부 (41) 의 둘레면을 향하여 하강하는 테이퍼면 (43) 을 형성하고 있다.
제 1 유지핀 (16A) 은, 절연 재료를 사용하여 형성된 소위 절연핀이다. 이 실시형태에서는, 하축부 (41), 상축부 (42), 테이퍼면 (43) 및 지지축 (45) 의 적어도 일부가 절연 재료를 사용하고 있다. 특히, 기판 (W) 의 둘레가장자리부에 접촉하는 상축부 (42) 가 절연 재료를 사용하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.
제 2 유지핀 (16B) 은, 도전성 재료를 사용하여 형성된 소위 도전핀이다. 하축부 (41), 상축부 (42), 테이퍼면 (43), 지지축 (45) 및 베어링 (44) 의 전부가 도전성 재료를 사용하여 형성되어 있다.
도 4a ∼ 5b 에 나타내는 바와 같이, 각 유지핀 (16) 은, 하축부 (41) 가 그 중심축선과 동축의 회전축선 (A2) 둘레에 회전 가능하도록 스핀 베이스 (15) 에 결합되어 있다. 보다 상세하게는, 하축부 (41) 의 하단부에는, 스핀 베이스 (15) 에 대하여 베어링 (44) 을 통해서 지지된 지지축 (45) 이 형성되어 있다. 지지축 (45) 의 하단에는, 제 1 또는 제 2 구동용 영구 자석 (26, 27) 을 유지한 자석 유지 부재 (28) 가 결합되어 있다. 제 1 및 제 2 구동용 영구 자석 (26, 27) 은, 예를 들어, 자극 방향을 유지핀 (16) 의 회전축선 (A2) 에 대하여 직교하는 방향을 향해서 배치되어 있다. 제 1 구동용 영구 자석 (26) 은, 제 1 유지핀 (16A) 에 대응하는 구동용 영구 자석이다. 제 2 구동용 영구 자석 (27) 은, 제 2 유지핀 (16B) 에 대응하는 구동용 영구 자석이다. 제 1 구동용 영구 자석 (26) 및 제 2 구동용 영구 자석 (27) 은, 당해 구동용 영구 자석 (26, 27) 에 대응하는 유지핀 (16) 에 외력이 부여되어 있지 않은 상태로, 회전축선 (A2) 에 직교하는 방향에 관하여 서로 반대 방향의 동등한 자극 방향을 갖도록 형성되어 있다. 제 1 구동용 영구 자석 (26) 및 제 2 구동용 영구 자석 (27) 은, 스핀 베이스 (15) 의 둘레 방향에 관하여 번갈아 배치되어 있다.
스핀 베이스 (15) 에는, 유지핀 (16) 의 수와 동수 (同數) 의 폐색 영구 자석 (29, 30) 이 형성되어 있다. 폐색 영구 자석 (29, 30) 은, 유지핀 (16) 에 1 대 1 대응으로 형성되어 있고, 대응하는 유지핀 (16) 에 인접하여 배치되어 있다. 이 실시형태에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 폐색 영구 자석 (29, 30) 은, 대응하는 유지핀 (16) 의 주위에 있어서, 유지핀 (16) 의 평면에서 보았을 때의 중심 위치보다, 회전축선 (A1) 으로부터 이반하는 방향으로 기울어 배치되어 있다. 각 폐색 영구 자석 (29, 30) 은, 대응하는 자석 유지 부재 (28) 에 인접하여 형성된 자석 유지 부재 (31) 에 수용되어 있다.
복수의 폐색 영구 자석 (29, 30) 은, 제 1 유지핀 (16A) 에 대응하는 3 개의 제 1 폐색 영구 자석 (29) 과, 제 2 유지핀 (16B) 에 대응하는 3 개의 제 2 폐색 영구 자석 (30) 을 포함한다. 바꾸어 말하면, 제 1 폐색 영구 자석 (29) 은, 제 1 구동용 영구 자석 (26) 에 대응하고, 제 2 폐색 영구 자석 (30) 은, 제 2 구동용 영구 자석 (27) 에 대응하고 있다. 제 1 폐색 영구 자석 (29) 및 제 2 폐색 영구 자석 (30) 은, 스핀 베이스 (15) 의 둘레 방향에 관하여 번갈아 배치되어 있다. 제 1 폐색 영구 자석 (29) 및 제 2 폐색 영구 자석 (30) 은 스핀 베이스 (15) 에 대하여 승강 불가능하게 형성되어 있다.
전술한 바와 같이, 제 1 구동용 영구 자석 (26) 및 제 2 구동용 영구 자석 (27) 은, 회전축선 (A2) 에 직교하는 방향에 관하여 서로 반대 방향의 동등한 자극 방향을 갖도록 형성되어 있다. 제 1 폐색 영구 자석 (29) 및 제 2 폐색 영구 자석 (30) 은, 대응하는 구동용 영구 자석 (26, 27) 에 자력을 부여하여, 대응하는 유지핀 (16) 의 상축부 (42) 를 유지 위치에 탄성 지지하기 위해서 형성되어 있다. 따라서, 제 1 폐색 영구 자석 (29) 및 제 2 폐색 영구 자석 (30) 도, 회전축선 (A2) 에 직교하는 방향에 관하여 서로 반대 방향의 동등한 자극 방향을 갖도록 형성되어 있다.
제 1 구동용 영구 자석 (26) 은, 제 1 폐색 영구 자석 (29) 으로부터의 흡인 자력을 받고, 상축부 (42) 를 회전축선 (A1) 에 가까워진 유지 위치로 이동시키고 있다. 요컨대, 제 1 유지핀 (16A) 은, 제 1 폐색 영구 자석 (29) 의 흡인 자력에 의해 유지 위치로 탄성 지지되고 있다.
제 2 구동용 영구 자석 (27) 은, 제 2 폐색 영구 자석 (30) 으로부터의 흡인 자력을 받아, 상축부 (42) 를 회전축선 (A1) 에 가까워진 유지 위치로 이동시키고 있다. 요컨대, 제 2 유지핀 (16B) 은, 제 2 폐색 영구 자석 (30) 의 흡인 자력에 의해 유지 위치로 탄성 지지되고 있다. 따라서, 구동용 영구 자석 (26, 27) 이 다음에 서술하는 개방 영구 자석 (32, 34) 으로부터의 흡인 자력을 받지 않을 때에는, 회전축선 (A1) 으로부터 떨어진 개방 위치에 유지핀 (16) 이 위치하고 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 스핀 베이스 (15) 의 하방에는, 제 1 개방 영구 자석 (32) 및 제 2 개방 영구 자석 (34) 이 형성되어 있다. 제 1 개방 영구 자석 (32) 및 제 2 개방 영구 자석 (34) 의 자극 방향은, 함께 상하 방향을 따른 방향이지만 서로 반대 방향이다. 제 1 개방 영구 자석 (32) 의 상면이 예를 들어 N 극인 경우에는, 제 2 개방 영구 자석 (34) 의 상면은 역극성의 S 극을 가지고 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에서는, 제 1 개방 영구 자석 (32) 및 제 2 개방 영구 자석 (34) 은 각각 3 개씩 형성되어 있다. 3 개의 제 1 개방 영구 자석 (32) 및 3 개의 제 2 개방 영구 자석 (34) 은, 평면에서 봤을 때, 스핀 베이스 (15) 의 둘레 방향에 관하여 번갈아 배치되어 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 3 개의 제 1 개방 영구 자석 (32) 은, 회전축선 (A1) 을 중심으로 하는 원호상을 이루고, 서로 공통된 높이 위치에서 또한 스핀 베이스 (15) 의 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 3 개의 제 1 개방 영구 자석 (32) 은, 서로 동등한 제원 (諸元) 을 가지고 있고, 회전축선 (A1) 과 동축의 원주 상에 있어서 둘레 방향으로 등간격을 두고 배치되어 있다. 각 제 1 개방 영구 자석 (32) 은, 회전축선 (A1) 에 직교하는 평면 (수평면) 을 따라 배치되어 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 각 제 1 개방 영구 자석 (32) 의 둘레 방향 길이 (각도) 는, 약 60° 이다. 제 1 개방 영구 자석 (32) 에는, 당해 복수의 제 1 개방 영구 자석 (32) 을 일괄하여 승강시키는 제 1 승강 유닛 (33) 이 연결되어 있다. 제 1 승강 유닛 (33) 은, 예를 들어, 상하 방향으로 신축 가능하게 형성된 실린더를 포함하는 구성이고, 당해 실린더에 의해 지지되고 있다. 또, 제 1 승강 유닛 (33) 이, 전동 모터를 사용하여 구성되어 있어도 된다. 또, 제 1 승강 유닛 (33) 은 제 1 개방 영구 자석 (32) 을 개별적으로 승강시키도록 해도 된다.
제 1 개방 영구 자석 (32) 은, 제 1 구동용 영구 자석 (26) 과의 사이에 흡인 자력을 발생시키고, 당해 흡인 자력에 의해, 제 1 유지핀 (16A) 을, 개방 위치로 탄성 지지하기 위한 자석이다. 제 1 개방 영구 자석 (32) 이, 자극이 제 1 구동용 영구 자석 (26) 에 대하여 상하 방향으로 접근하는 상위치에 배치되고, 또한, 제 1 개방 영구 자석 (32) 이 제 1 구동용 영구 자석 (26) 에 가로 방향으로 대향하는 상태에서는, 제 1 개방 영구 자석 (32) 과 제 1 구동용 영구 자석 (26) 의 사이에 자력 (흡인 자력) 이 작용한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 3 개의 제 2 개방 영구 자석 (34) 은, 회전축선 (A1) 을 중심으로 하는 원호상을 이루고, 서로 공통된 높이 위치에서 또한 스핀 베이스 (15) 의 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 3 개의 제 2 개방 영구 자석 (34) 은, 서로 동등한 제원을 가지고 있고, 회전축선 (A1) 과 동축의 원주 상에 있어서 둘레 방향으로 등간격을 두고 배치되어 있다. 각 제 2 개방 영구 자석 (34) 은, 회전축선 (A1) 에 직교하는 평면 (수평면) 을 따라 배치되어 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 각 제 2 개방 영구 자석 (34) 의 둘레 방향 길이 (각도) 는, 약 60° 이다. 제 2 개방 영구 자석 (34) 에는, 당해 복수의 제 2 개방 영구 자석 (34) 을 일괄하여 승강시키는 제 2 승강 유닛 (35) 이 연결되어 있다. 제 2 승강 유닛 (35) 은, 예를 들어, 상하 방향으로 신축 가능하게 형성된 실린더를 포함하는 구성이고, 당해 실린더에 의해 지지되고 있다. 또, 제 2 승강 유닛 (35) 이, 전동 모터를 사용하여 구성되어 있어도 된다. 또, 제 2 승강 유닛 (35) 은 제 2 개방 영구 자석 (34) 을 개별적으로 승강시키도록 해도 된다.
제 2 개방 영구 자석 (34) 은, 제 2 구동용 영구 자석 (27) 과의 사이에 흡인 자력을 발생시키고, 당해 흡인 자력에 의해, 제 2 유지핀 (16B) 을, 개방 위치로 탄성 지지하기 위한 자석이다. 제 2 개방 영구 자석 (34) 이, 자극이 제 2 구동용 영구 자석 (27) 에 대하여 상하 방향으로 접근하는 상위치에 배치되고, 또한, 제 2 개방 영구 자석 (34) 이 제 2 구동용 영구 자석 (27) 에 가로 방향으로 대향하는 상태에서는, 제 2 개방 영구 자석 (34) 과 제 2 구동용 영구 자석 (27) 의 사이에 자력 (흡인 자력) 이 작용한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 개방 영구 자석 (32) 및 제 2 개방 영구 자석 (34) 을 각각 제 1 승강 유닛 (33) 및 제 2 승강 유닛 (35) 을 사용하여 승강시킨다. 그 때문에, 제 1 개방 영구 자석 (32) 및 제 2 개방 영구 자석 (34) 의 승강을 서로 독립적으로 실시할 수 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 전하 공급 유닛 (10) 은, 스위치 (38) 와, 전원 (36) (직류 전원) 을 포함한다. 회전축 (14) 은, 스위치 (38) 를 통해서 전원 (36) 에 접속되어 있다. 전원 (36) 은, 정극성 및 부극성의 일방 극성 (예를 들어 부극성) 의 직류 전압을 회전축 (14) 에 인가할 수 있도록, 스위치 (38) 에 접속되어 있다.
전술한 바와 같이, 제 2 유지핀 (16B) 은, 도전성 재료를 사용하여 형성되고, 스핀 베이스 (15) 및 베어링 (44) 은 금속 재료를 사용하여 형성되어 있다. 그 때문에, 제 2 유지핀 (16B) 은, 스핀 베이스 (15) 및 베어링 (44) 을 지나는 도전 경로를 통해서, 금속제 회전축 (14) 에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제 2 유지핀 (16B) 은 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 접촉 지지하고, 회전축 (14) 은 스위치 (38) 를 통해서 전원 (36) 에 접속되어 있다. 따라서, 스위치 (38) 를 도통 상태로 하면, 전원 (36) 으로부터의 일방 극성 (부극성) 의 직류 전압이, 회전축 (14) 으로부터 상기 도전 경로를 통해서, 제 2 유지핀 (16B) 으로부터 기판 (W) 에 인가된다. 이에 따라, 기판 (W) 에 일방 극성의 전하 (부전하) 가 공급된다. 즉, 전하 공급 유닛 (10) 은, 스위치 (38) 및 전원 (36) 외에, 제 2 유지핀 (16B) 과, 회전축 (14) 과, 스핀 베이스 (15) 와, 베어링 (44) 을 포함한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 어스 접속 유닛 (11) 은, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 이 어스 접속되어 있는 상태와, 기판 (W) 의 어스 접속이 해제된 상태를 전환한다. 어스 접속 유닛 (11) 은, 어스 구조 (37) 와, 스위치 (38) 를 포함한다. 이 실시형태에서는, 어스 구조 (37) 가, 전원 (36) 용의 어스를 겸하고 있고, 스위치 (38) 는, 전하 공급 유닛 (10) 의 일부로서 뿐만 아니라 어스 접속 유닛 (11) 의 일부로서도 기능한다.
스핀 척 (5) 에 있어서, 기판 (W) 을 어스하기 위한 구조는, 어스 구조 (37) 뿐이고, 다른 구조는 형성되어 있지 않다. 그 때문에, 스위치 (38) 를 개방 상태로 하면, 전원 (36) 으로부터 기판 (W) 에 대한 직류 전압의 인가가 정지될 뿐만 아니라, 회전축 (14) (스핀 베이스 (15)) 과 어스 구조 (37) 의 도통 상태가 해제 됨으로써, 기판 (W) 의 어스 접속이 끊긴다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 의 하면 (타방 주면) 에 대향하는 대향 부재 (19) 를 추가로 포함한다. 대향 부재 (19) 는, 스핀 척 (5) 에 유지되고 있는 기판 (W) 과 스핀 베이스 (15) 의 사이에 배치되는 원판상의 제 1 대향부 (19A) 와, 제 1 대향부 (19A) 를 수평 자세로 지지하는 지지부 (19B) 를 포함한다. 제 1 대향부 (19A) 는, 평탄한 원형의 상면과, 평탄한 원형의 하면과, 기판 (W) 보다 작은 직경을 갖는 외주면을 포함한다.
이 실시형태에서는, 제 1 대향부 (19A) 는, 수평인 자세로 유지된 원판상의 본체부 (20) 와, 본체부 (20) 의 상면에 배치된 판상의 제 1 전극 (12) 과, 제 1 전극 (12) 의 상면을 덮는 박막상의 고체 유전체 (23) 를 포함한다. 즉, 고체 유전체 (23) 는, 제 1 대향부 (19A) 의 상면을 구성하고 있다.
제 1 대향부 (19A) 의 제 1 전극 (12) 은, 금속 등의 도전성 재료를 사용하여 형성되어 있다. 제 1 전극 (12) 은, 쌍의 양극 및 음극을 포함한다. 제 1 전극 (12) 에 인가되는 전압은 예를 들어, ―수 ㎸ ∼ ＋수 ㎸ 의 범위이다. 제 1 전극 (12) 의 반경은, 기판 (W) 의 반경보다 작다. 제 1 전극 (12) 의 반경과 기판 (W) 의 반경의 차는 작다.
제 1 대향부 (19A) 의 고체 유전체 (23) 는, 합성 수지 (예를 들어, 폴리이미드, PVC (poly-vinyl chloride), PVA (polyvinyl alcohol) 등) 나 세라믹스 등의 절연 재료로 제조되어 있다. 또, 고체 유전체 (23) 의 외경은, 기판 (W) 의 외경보다 작다. 고체 유전체 (23) 의 반경과 기판 (W) 의 반경의 차는 작다. 이와 같이, 고체 유전체 (23) 의 반경과 기판 (W) 의 반경의 차가 작기 때문에, 고체 유전체 (23) 의 상면은, 기판 (W) 의 하면의 거의 전역에 대향한다.
본체부 (20) 는, 고체 유전체 (23) 와 동일한 재료를 사용하여 형성되어 있어도 되고, 그 이외의 재료를 사용하여 형성되어 있어도 된다.
지지부 (19B) 는, 제 1 대향부 (19A) 의 중앙부로부터 회전축선 (A1) 을 따라 하방으로 연장되고, 제 1 대향부 (19A) 의 하면에 고정되어 있다. 지지부 (19B) 는, 본체부 (20) 와 일체여도 되고, 본체부 (20) 와는 상이한 부재여도 된다. 지지부 (19B) 는, 스핀 베이스 (15) 및 회전축 (14) 에 삽입되어 있다. 지지부 (19B) 는, 스핀 베이스 (15) 및 회전축 (14) 과 비접촉이다. 지지부 (19B) 는, 챔버 (4) 에 대하여, 회전 불능하게 또한 승강 가능하게 형성되어 있다. 즉, 스핀 척 (5) 이 회전했다고 해도, 대향 부재 (19) 는 회전하지 않는다. 그 때문에, 스핀 척 (5) 이 기판 (W) 을 회전시키면, 기판 (W) 및 대향 부재 (19) 가 회전축선 (A1) 둘레에 상대 회전한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 지지부 (19B) 를 통해서 제 1 대향부 (19A) 에 연결된 제 1 대향부 승강 유닛 (제 1 간격 변경 유닛) (21) 을 추가로 포함한다. 제 1 대향부 승강 유닛 (21) 은, 제 1 대향부 (19A) 의 상면이 기판 (W) 의 하면에 근접하는 상위치 (도 12b 등에 나타내는 위치) 와, 제 1 대향부 (19A) 의 상면이 기판 (W) 의 하면으로부터 격리하는 하위치 (도 12a 등에 나타내는 위치) 의 사이에서, 제 1 대향부 (19A) 를 승강시킨다.
제 1 대향부 (19A) 가 상위치에 배치된 상태에서는, 제 1 대향부 (19A) 의 상면 (고체 유전체 (23) 의 상면) 은, 기판 (W) 의 하면에 평행하게 대향하도록, 복수의 유지핀 (16) 에 파지되어 있는 기판 (W) 의 하방에 배치된다. 이 상태에서, 제 1 대향부 (19A) 의 상면은, 복수의 유지핀 (16) 에 파지되어 있는 기판 (W) 의 하면에 근접하고 있다. 바꾸어 말하면, 제 1 전극 (12) 은, 기판 (W) 의 하면에, 고체 유전체 (23) 및 유전체인 공기를 개재하여 배치되어 있다. 또, 이 상태에서, 제 1 대향부 (19A) 의 외주면은, 복수의 유지핀 (16) 에 의해 둘러싸여 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 전원 장치 (24) 는, 제 1 전극 (12) 에 직류 전압을 인가한다. 제 1 전원 장치 (24) 는, 배선 (22) 을 통해서 제 1 전극 (12) 에 접속되어 있다. 배선 (22) 의 일부는, 제 1 대향부 (19A) 및 지지부 (19B) 내에 배치되어 있다. 제 1 전원 장치 (24) 는, 전극 인가용의 전원 (도시하지 않음. 전원 (36) 과는 별도의 전원.) 에 접속되어 있다. 전원의 전압은, 제 1 전원 장치 (24) 와 배선 (22) 을 통해서, 제 1 전극 (12) 에 인가된다.
제 1 전원 장치 (24) 는, 제 1 전극 (12) 에 대한 전압의 인가 및 그 정지의 전환을 실시하는 온/오프부와, 제 1 전극 (12) 에 인가되는 전압의 크기를 변경하는 전압 변경부와, 제 1 전극 (12) 에 인가되는 전압의 극성을 정극성과 부극성의 사이에서 변경하는 극성 변경부를 포함한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 약액 공급 유닛 (6) 은, 제 1 약액 노즐 (51) 을 포함한다. 제 1 약액 노즐 (51) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이고, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부로 향하게 하여 고정적으로 배치되어 있다. 제 1 약액 노즐 (51) 에는, 제 1 약액 공급원으로부터의 제 1 약액이, 제 1 약액 밸브 (52) 를 통해서 공급된다. 제 1 약액 밸브 (52) 가 열리면, 제 1 약액 노즐 (51) 에 공급된 연속류의 제 1 약액이, 제 1 약액 노즐 (51) 의 선단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 제 1 약액 밸브 (52) 가 닫히면, 제 1 약액 노즐 (51) 에 대한 제 1 약액의 토출이 정지된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 약액 공급 유닛 (7) 은, 제 2 약액 노즐 (53) 을 포함한다. 제 2 약액 노즐 (53) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이고, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부로 향하게 하여 고정적으로 배치되어 있다. 제 2 약액 노즐 (53) 에는, 제 2 약액 공급원으로부터의 제 2 약액이, 제 2 약액 밸브 (54) 를 통해서 공급된다. 제 2 약액 밸브 (54) 가 열리면, 제 2 약액 노즐 (53) 에 공급된 연속류의 제 2 약액이, 제 2 약액 노즐 (53) 선단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 제 2 약액 밸브 (54) 가 닫히면, 제 2 약액 노즐 (53) 에 대한 제 2 약액의 토출이 정지된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 순수 공급 유닛 (8) 은, 순수 노즐 (55) 을 포함한다. 순수 노즐 (55) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이고, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부로 향하게 하여 고정적으로 배치되어 있다. 순수 노즐 (55) 에는, 순수 공급원으로부터의 순수가, 순수 밸브 (56) 를 통해서 공급된다. 순수 밸브 (56) 가 열리면, 순수 노즐 (55) 에 공급된 연속류의 순수가, 순수 노즐 (55) 의 선단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 순수 밸브 (56) 가 닫히면, 순수 노즐 (55) 에 대한 순수의 토출이 정지된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 절연 액체 공급 유닛 (9) 은, 절연 액체 노즐 (57) 을 포함한다. 절연 액체 노즐 (57) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이고, 스핀 척 (5) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부로 향하게 하여 고정적으로 배치되어 있다. 절연 액체 노즐 (57) 에는, 절연 액체 공급원으로부터의 절연 액체 (HFE) 가, 절연 액체 밸브 (58) 를 통해서 공급된다. 절연 액체 밸브 (58) 가 열리면, 절연 액체 노즐 (57) 에 공급된 연속류의 절연 액체가, 절연 액체 노즐 (57) 의 선단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 절연 액체 밸브 (58) 가 닫히면, 절연 액체 노즐 (57) 에 대한 절연 액체의 토출이 정지된다.
또, 제 1 약액 노즐 (51), 제 2 약액 노즐 (53), 순수 노즐 (55) 및 절연 액체 노즐 (57) 은, 각각, 스핀 척 (5) 에 대하여 고정적으로 배치되어 있을 필요는 없고, 예를 들어, 스핀 척 (5) 의 상방에 있어서 수평면 내에서 요동 가능한 아암에 장착되어, 이 아암의 요동에 의해 기판 (W) 의 상면에 있어서의 처리액의 착액 위치가 스캔되는, 소위 스캔 노즐의 형태가 채용되어도 된다.
도 4a ∼ 5b 에 나타내는 바와 같이, 유지핀 (16) 은, 회전축선 (A2) 으로부터 편심한 위치에 상축부 (42) 를 가지고 있다. 즉, 상축부 (42) 의 중심축선 (B) 은 회전축선 (A2) 으로부터 어긋나 있다. 따라서, 하축부 (41) 의 회전에 의해, 상축부 (42) 는, (중심축선 (B) 이) 회전축선 (A1) 으로부터 떨어진 먼 개방 위치 (후술하는 도 4a 및 도 5a 참조) 와, (중심축선 (B) 이) 회전축선 (A1) 에 가까워진 유지 위치 (후술하는 도 4b 및 도 5b 참조) 의 사이에서 변위하게 된다. 유지핀 (16) 의 상축부 (42) 는, 스프링 등의 탄성 압압 (押壓) 부재 (도시되지 않음) 의 탄성 압압력에 의해 개방 위치로 탄성 지지되고 있다. 유지핀 (16) 이 개방 위치에 위치하는 상태에서는, 기판 (W) 의 둘레 단면 (端面) 과 소정의 갭이 형성된다.
도 4a 에서는, 제 1 개방 영구 자석 (32) 이 하위치에 있는 상태를 나타내고, 도 4b 에서는, 제 1 개방 영구 자석 (32) 이 상위치에 있는 상태를 나타낸다. 도 5a 에서는, 제 2 개방 영구 자석 (34) 이 하위치에 있는 상태를 나타내고, 도 5b 에서는, 제 2 개방 영구 자석 (34) 이 상위치에 있는 상태를 나타낸다.
제 1 개방 영구 자석 (32) 과 제 1 구동용 영구 자석 (26) 의 각도 위치가 갖추어진 상태이더라도, 도 4a 에 나타내는 바와 같이, 제 1 개방 영구 자석 (32) 이 하위치에 있는 상태에서는, 제 1 개방 영구 자석 (32) 으로부터의 자력이 제 1 구동용 영구 자석 (26) 에 작용하지 않는다. 그 때문에, 제 1 유지핀 (16A) 은 유지 위치에 위치하고 있다. 이 상태에서, 제 1 구동용 영구 자석 (26) 은, 예를 들어 N 극이 스핀 베이스 (15) 의 직경 방향의 내방을 향하고, 또한 S 극이 스핀 베이스 (15) 의 직경 방향의 외방을 향하도록 배치되어 있다.
도 4a 에 나타내는 상태로부터, 제 1 개방 영구 자석 (32) 을 상승시키고, 상위치에 배치한다. 제 1 개방 영구 자석 (32) 의 상면이 제 1 구동용 영구 자석 (26) 에 접근함으로써, 제 1 구동용 영구 자석 (26) 에 흡인 자력이 발생하고, 제 1 구동용 영구 자석 (26) 과 제 1 개방 영구 자석 (32) 의 사이에 흡인력이 발생한다. 제 1 개방 영구 자석 (32) 이 상위치에 배치된 상태에 있어서, 제 1 구동용 영구 자석 (26) 에 작용하는 흡인 자력의 크기는, 제 1 폐색 영구 자석 (29) 으로부터의 흡인 자력을 크게 상회하고 있고, 이에 따라, 상축부 (42) 가 회전축선 (A1) 에 가까워진 유지 위치로부터, 회전축선 (A1) (도 2 참조) 으로부터 이반한 개방 위치로 이동한다. 이에 따라, 제 1 유지핀 (16A) 이 개방 위치로 탄성 지지된다. 이 상태에서는, 도 4b 에 나타내는 바와 같이, 제 1 구동용 영구 자석 (26) 은, 예를 들어 S 극이 스핀 베이스 (15) 의 직경 방향의 내방을 향하고, 또한 N 극이 스핀 베이스 (15) 의 직경 방향의 외방을 향하도록 배치되어 있다.
제 2 개방 영구 자석 (34) 과 제 2 구동용 영구 자석 (27) 의 각도 위치가 갖추어진 상태이더라도, 도 5a 에 나타내는 바와 같이, 제 2 개방 영구 자석 (34) 이 하위치에 있는 상태에서는, 제 2 개방 영구 자석 (34) 으로부터의 자력이 제 2 구동용 영구 자석 (27) 에 작용하지 않는다. 그 때문에, 제 2 유지핀 (16B) 은 유지 위치에 위치하고 있다. 이 상태에서, 제 2 구동용 영구 자석 (27) 은, 예를 들어 S 극이 스핀 베이스 (15) 의 직경 방향의 내방을 향하고, 또한 N 극이 스핀 베이스 (15) 의 직경 방향의 외방을 향하도록 배치되어 있다.
도 5a 에 나타내는 상태로부터, 제 2 개방 영구 자석 (34) 을 상승시키고, 상위치에 배치한다. 제 2 개방 영구 자석 (34) 의 상면이 제 2 구동용 영구 자석 (27) 에 접근함으로써, 제 2 구동용 영구 자석 (27) 에 흡인 자력이 발생하고, 제 2 구동용 영구 자석 (27) 과 제 2 개방 영구 자석 (34) 의 사이에 흡인력이 발생한다. 제 2 개방 영구 자석 (34) 이 상위치에 배치된 상태에 있어서, 제 2 구동용 영구 자석 (27) 에 작용하는 흡인 자력의 크기는, 제 2 폐색 영구 자석 (30) 으로부터의 흡인 자력을 크게 상회하고 있고, 이에 따라, 상축부 (42) 가 회전축선 (A1) 에 가까워진 유지 위치로부터, 회전축선 (A1) (도 2 참조) 으로부터 이반한 개방 위치로 이동한다. 이에 따라, 제 2 유지핀 (16B) 이 개방 위치로 탄성 지지된다. 이 상태에서는, 도 5b 에 나타내는 바와 같이, 제 2 구동용 영구 자석 (27) 은, 예를 들어 N 극이 스핀 베이스 (15) 의 직경 방향의 내방을 향하고, 또한 S 극이 스핀 베이스 (15) 의 직경 방향의 외방을 향하도록 배치되어 있다.
도 6a ∼ 6c 및 도 7a ∼ 7c 는, 제 1 가동핀군 및 제 2 가동핀군의 상태를 나타내는 모식적인 도면이다. 도 6a, 6b, 7a, 7b 에는, 개방 영구 자석 (32, 34) 및 개방 영구 자석 (32, 34) 의 상태가 나타나 있고, 도 6c 및 도 7c 에는, 각 유지핀 (16) 의 개폐 상황이 나타나 있다.
전술한 바와 같이, 개방 영구 자석 (32, 34) 은, 스핀 베이스 (15) 의 둘레 방향으로 60° 의 등간격으로 배치되어 있고, 또, 유지핀 (16) 도 60° 등간격으로 배치되어 있다. 따라서, 도 6a 및 도 7a 에 나타내는 바와 같이, 각 제 1 개방 영구 자석 (32) 과 각 제 1 구동용 영구 자석 (26) 의 각도 위치가 갖추어지고, 또한 각 제 2 개방 영구 자석 (34) 과, 각 제 2 구동용 영구 자석 (27) 의 각도 위치가 갖추어지는 초기 상태를 만들어 낼 수 있다.
도 6a ∼ 6c 에서는, 제 1 개방 영구 자석 (32) 을 상위치에 배치하고 또한 제 2 개방 영구 자석 (34) 을 하위치에 배치한 상태를 나타낸다. 이 경우, 도 6a 에 나타내는, 스핀 베이스 (15) 가 상기 초기 상태에 있고 또한 정지하고 있는 상태에서는, 3 개의 제 1 유지핀 (16A) 은 개방 위치 (open) 에 배치되고, 또한 3 개의 제 2 유지핀 (16B) 은 유지 위치 (close) 에 배치된다.
도 6a 에 나타내는 상태로부터, 스핀 베이스 (15) 를 회전시킨 상태를 생각한다. 스핀 베이스 (15) 의 회전 속도는, 액 처리 속도 (예를 들어 약 1000 rpm) 로 한다. 스핀 베이스 (15) 의 회전 상태에서는, 스핀 베이스 (15) 의 회전에 수반하여 회전하는 구동용 영구 자석 (26, 27) 이 통과하는 환상 (環狀) 영역에, 자계 발생 영역 (59) (도 6b 참조) 이 형성된다. 이 자계 발생 영역 (59) 의 둘레 방향 길이 (각도) 는, 대응하는 제 1 개방 영구 자석 (32) 의 둘레 방향 길이 (각도) 보다 길어진다. 제 1 개방 영구 자석 (32) 의 둘레 방향 길이 (각도) 가 60° 이고, 게다가, 제 1 개방 영구 자석 (32) 이 스핀 베이스 (15) 의 둘레 방향으로 3 개 형성되어 있으므로, 기판 (W) 을 액 처리 속도 (예를 들어 약 1000 rpm) 로 회전시켰을 때에는, 스핀 베이스 (15) 의 회전에 수반하여 회전하는 구동용 영구 자석 (26, 27) 이 통과하는 환상 영역에, 전체 둘레 환상의 자계 발생 영역 (59) (도 6b 참조) 이 형성된다.
자계 발생 영역 (59) (도 6b 참조) 이 전체 둘레 환상을 이루고 있으므로, 스핀 베이스 (15) 의 회전 자세에 관계없이, 제 1 개방 영구 자석 (32) 으로부터의 흡인 자력이 제 1 구동용 영구 자석 (26) 에 작용한다. 그 때문에, 스핀 베이스 (15) 의 회전 상태에 있어서, 도 6c 에 나타내는 바와 같이, 3 개의 제 1 유지핀 (16A) 은 개방 위치 (open) 에 배치된다. 3 개의 제 2 유지핀 (16B) 은, 물론 유지 위치 (close) 에 배치된다. 이 때, 기판 (W) 은, 3 개의 제 2 유지핀 (16B) 에 의해 지지되고, 양호하게 회전된다.
도 7a ∼ 7c 에서는, 제 2 개방 영구 자석 (34) 을 상위치에 배치하고 또한 제 1 개방 영구 자석 (32) 을 하위치에 배치한 상태를 나타낸다. 이 경우, 도 7a 에 나타내는, 스핀 베이스 (15) 가 상기 초기 상태에 있고 또한 정지하고 있는 상태에서는, 3 개의 제 2 유지핀 (16B) 은 개방 위치 (open) 에 배치되고, 또한 3 개의 제 1 유지핀 (16A) 은 유지 위치 (close) 에 배치된다.
도 7a 에 나타내는 상태로부터, 스핀 베이스 (15) 를 회전시킨 상태를 생각한다. 스핀 베이스 (15) 의 회전 속도는, 액 처리 속도 (예를 들어 약 1000 rpm) 로 한다. 스핀 베이스 (15) 의 회전 상태에서는, 스핀 베이스 (15) 의 회전에 수반하여 회전하는 구동용 영구 자석 (26, 27) 이 통과하는 환상 영역에, 자계 발생 영역 (60) (도 7b 참조) 이 형성된다. 이 자계 발생 영역 (60) 의 둘레 방향 길이 (각도) 는, 대응하는 제 2 개방 영구 자석 (34) 의 둘레 방향 길이 (각도) 보다 길어진다. 제 2 개방 영구 자석 (34) 의 둘레 방향 길이 (각도) 가 60° 이고, 게다가, 제 2 개방 영구 자석 (34) 이 스핀 베이스 (15) 의 둘레 방향으로 3 개 형성되어 있으므로, 기판 (W) 을 액 처리 속도 (예를 들어 약 1000 rpm) 로 회전시켰을 때에는, 스핀 베이스 (15) 의 회전에 수반하여 회전하는 구동용 영구 자석 (26, 27) 이 통과하는 환상 영역에, 전체 둘레 환상의 자계 발생 영역 (60) (도 7b 참조) 이 형성된다.
자계 발생 영역 (60) (도 7b 참조) 이 전체 둘레 환상을 이루고 있으므로, 스핀 베이스 (15) 의 회전 자세에 관계없이, 제 2 개방 영구 자석 (34) 으로부터의 흡인 자력이 제 2 구동용 영구 자석 (27) 에 작용한다. 그 때문에, 스핀 베이스 (15) 의 회전 상태에 있어서, 도 7c 에 나타내는 바와 같이, 3 개의 제 2 유지핀 (16B) 은 개방 위치 (open) 에 배치된다. 3 개의 제 1 유지핀 (16A) 은, 물론 유지 위치 (close) 에 배치된다. 이 때, 기판 (W) 은, 3 개의 제 1 유지핀 (16A) 에 의해 지지되고, 양호하게 회전된다.
이와 같이, 기판 (W) 의 회전 상태에 있어서, 제 1 개방 영구 자석 (32) 을 상위치에 배치하고 또한 제 2 개방 영구 자석 (34) 을 하위치에 배치한 상태 (도 6a ∼ 6c 참조) 와, 제 2 개방 영구 자석 (34) 을 상위치에 배치하고 또한 제 1 개방 영구 자석 (32) 을 하위치에 배치한 상태 (도 7a ∼ 7c 참조) 를 전환함으로써, 3 개의 제 1 유지핀 (16A) 에 의해 기판 (W) 이 접촉 지지되고 있는 상태 (제 2 기판 유지 공정) 와, 3 개의 제 2 유지핀 (16B) 에 의해 기판 (W) 이 접촉 지지되고 있는 상태 (제 1 기판 유지 공정) 를 전환할 수 있다.
도 8a 는, 처리 대상의 기판 (W) 의 일례를 설명하기 위한 도해적인 평면도이며, 도 8b 는 그 일부의 도해적인 단면도이다. 기판 (W) 은, 예를 들어, 실리콘 (Si) 기판 (61) (반도체 기판의 일례) 의 표면에, 미세한 박막 패턴 (패턴) (62) 을 형성한 것이다. 박막 패턴 (62) 은, 예를 들어, 선폭 (W1) 이 10 ㎚ ∼ 45 ㎚ 정도, 인접하는 패턴 사이의 간격 (W2) 이 10 ㎚ ∼ 수 ㎛ 정도로 형성되어 있어도 된다. 또한, 실제로는 이와 같이 미세한 치수의 박막 패턴 (62) 이 형성된 실리콘 기판 (61) 을 눈으로 본 경우, 도 8a, 8b 에 도시하는 바와 같은 치수로 박막 패턴 (62) 을 확인할 수 있는 것은 아니지만, 설명을 용이하게 하기 위해서, 도 8a 에서는 기판 (W) 상에 형성된 박막 패턴 (62) 을 확대하여 도시하고 있다.
박막 패턴 (62) 은, 적어도 절연막을 포함한다. 보다 구체적으로는, 박막 패턴 (62) 은, 적층막 (63) 으로 이루어져 있어도 된다. 적층막 (63) 은, 예를 들어, 실리콘 기판 (61) 측으로부터 순서로, 제 1 절연막 (64), 제 2 절연막 (65) 및 도체막 (66) 을 적층하여 구성되어 있어도 된다. 제 1 절연막 (64) 및 제 2 절연막 (65) 은, 산화 실리콘막이어도 된다. 또, 도체막 (66) 은, 저저항화를 위한 불순물을 도입한 아모르퍼스 실리콘막이어도 되고, 금속막 (예를 들어 금속 배선막) 이어도 된다.
박막 패턴 (62) 을 형성하는 적층막 (63) 의 막두께 (T) 는, 예를 들어, 50 ㎚ ∼ 5 ㎛ 정도이다. 또, 적층막 (63) 은, 예를 들어, 어스펙트비 (선폭 (W1) 에 대한 막두께 (T) 의 비) 가, 예를 들어, 5 ∼ 500 정도여도 된다.
도 9 는, 기판 처리 장치 (1) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치 (3) 는, 예를 들어 마이크로 컴퓨터를 사용하여 구성되어 있다. 제어 장치 (3) 는 CPU 등의 연산 유닛, 고정 메모리 디바이스, 하드 디스크 드라이브 등의 기억 유닛, 및 입출력 유닛을 가지고 있다. 기억 유닛에는, 연산 유닛이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
또, 제어 장치 (3) 에는, 제어 대상으로서, 스핀 모터 (13), 제 1 대향부 승강 유닛 (21), 제 1 승강 유닛 (33), 제 2 승강 유닛 (35), 스위치 (38), 제 1 전원 장치 (24) 등이 접속되어 있다. 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 스핀 모터 (13), 제 1 승강 유닛 (33), 제 2 승강 유닛 (35), 제 1 대향부 승강 유닛 (21) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 스위치 (38) 를 개폐한다. 이 실시형태에서는, 스위치 (38) 의 개폐에 의해, 일방 극성 (예를 들어 부극성) 의 직류 전압이 기판 (W) 에 인가되고, 또한 기판 (W) 이 어스 접속된 상태와, 기판 (W) 에 대한 전압 인가가 정지되고, 또한 기판 (W) 의 어스 접속이 해제된 상태가 전환된다. 또, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 제 1 전원 장치 (24) 를 제어하여, 제 1 전극 (12) (도 2 참조) 에 대한 전압의 인가 및 그 정지의 전환을 실시하거나, 제 1 전극 (12) 에 인가되는 전압의 크기를 변경하거나, 제 1 전극 (12) 에 인가되는 전압의 극성을 정극성과 부극성의 사이에서 변경하거나 한다. 또한, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 제 1 약액 밸브 (52), 제 2 약액 밸브 (54), 순수 밸브 (56), 절연 액체 밸브 (58) 등을 개폐한다.
도 10 은, 처리 유닛 (2) 에 의해 실행되는 제 1 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 11 은, 제 1 기판 처리예를 설명하기 위한 타임 차트이다. 도 12a ∼ 12d 는, 제 1 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도면이다. 도 13a ∼ 13b 는, 도 12b, 12c 의 각각에 나타내는 공정에 있어서의 기판 (W) 의 표면 상태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 13c 는, 도 12d 에 나타내는 건조 공정에 있어서의 기판의 표면 상태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛 (2) 에 의해 실행되는 제 1 기판 처리예는, 세정 처리 또는 에칭 처리이다. 이하, 도 1 ∼ 도 5b 및 도 8a ∼ 도 11 을 참조하면서, 제 1 기판 처리예에 대해서 설명한다. 도 12a ∼ 12d 및 도 13a ∼ 13c 에 대해서는 적절히 참조한다.
처리 유닛 (2) 에 의해 제 1 기판 처리예가 실시될 때에는, 미처리의 기판 (W) 이, 챔버 (4) 의 내부에 반입된다 (도 10 의 스텝 S0). 기판 (W) 의 표면 (박막 패턴 (62) 의 형성면) 에는, 박막 패턴 (62) (도 8a, 8b 참조) 이 형성되어 있다.
구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 을 유지하고 있는 기판 반송 로봇 (CR) 의 핸드 (H2) 를 챔버 (4) 의 내부에 진입시킨다. 이에 따라, 기판 (W) 이, 그 표면을 상방으로 향하게 한 상태에서 스핀 척 (5) 에 수수된다. 그 후, 스핀 척 (5) 에 기판 (W) 이 유지된다 (기판 유지 공정). 이 때, 기판 (W) 은, 6 개의 유지핀 (16) 전부에 의해 접촉 지지되고 있는 것은 아니고, 3 개의 제 2 유지핀 (16B) (도전핀) 에 의해 기판 (W) 이 접촉 지지되고 있다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 제 1 개방 영구 자석 (32) 을 상위치에 배치하고 또한 제 2 개방 영구 자석 (34) 을 하위치에 배치함으로써 (도 6a ∼ 6c 참조), 3 개의 제 2 유지핀 (16B) (도전핀) 에 의해 기판 (W) 을 접촉 지지할 수 있다.
3 개의 제 2 유지핀 (16B) (도전핀) 에 의해 기판 (W) 을 잡아 지지한 후, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (13) 에 의해 기판 (W) 의 회전을 개시시킨다 (도 10 의 스텝 S1). 기판 (W) 은 미리 정하는 액 처리 속도 (약 10 ∼ 1200 rpm 의 범위 내에서, 예를 들어 약 1000 rpm) 까지 상승되고, 그 액 처리 속도로 유지된다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 제 1 약액 (예를 들어 HF) 을 사용하여 기판 (W) 의 상면을 처리하는 제 1 약액 공정 (즉, HF 공정. 도 10 의 스텝 S2) 을 실시한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 제 1 약액 밸브 (52) 를 열어, 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해서 제 1 약액 노즐 (51) 로부터 제 1 약액을 토출한다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 제 1 약액은, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 상면 상을 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 향해서 흐른다. 이에 따라, 기판 (W) 의 상면의 전역에 제 1 약액이 널리 퍼지고, 기판 (W) 의 상면의 전역이 제 1 약액에 의해 처리된다.
제 1 약액의 토출 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제 1 약액 공정 (S2) 이 종료된다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 제 1 약액 밸브 (52) 를 닫아, 제 1 약액 노즐 (51) 로부터의 제 1 약액의 토출을 정지한다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 상면에 부착된 제 1 약액을 씻어내는 제 1 순수 공정 (도 10 의 스텝 S3) 을 실시한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 순수 밸브 (56) 를 열어, 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해서 순수 노즐 (55) 로부터 순수를 토출한다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 순수는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 상면 상을 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 향해서 흐른다. 이에 따라, 기판 (W) 의 상면의 전역에 순수가 널리 퍼지고, 기판 (W) 의 상면의 전역에 있어서, 기판 (W) 의 상면에 부착되어 있는 제 1 약액이 씻어내어진다.
순수의 토출 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제 1 순수 공정 (S3) 이 종료된다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 순수 밸브 (56) 를 닫아, 순수 노즐 (55) 로부터의 순수의 토출을 정지한다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 제 2 약액 (예를 들어 SC1) 을 사용하여 기판 (W) 의 상면을 처리하는 제 2 약액 공정 (즉, SC1 공정. 도 10 의 스텝 S4) 을 실시한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 제 2 약액 밸브 (54) 를 열어, 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해서 제 2 약액 노즐 (53) 로부터 제 2 약액을 토출한다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 제 2 약액은, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 상면 상을 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 향해서 흐른다. 이에 따라, 기판 (W) 의 상면의 전역에 제 2 약액이 널리 퍼지고, 기판 (W) 의 상면의 전역이 제 2 약액에 의해 처리된다.
제 2 약액의 토출 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제 2 약액 공정 (S4) 이 종료된다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 제 2 약액 밸브 (54) 를 닫아, 제 2 약액 노즐 (53) 로부터의 제 2 약액의 토출을 정지한다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 상면에 부착된 제 2 약액을 씻어내는 제 2 순수 공정 (도 10 의 스텝 S5. 도 12a 참조) 을 실시한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 순수 밸브 (56) 를 열어, 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해서 순수 노즐 (55) 로부터 순수를 토출한다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 순수는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 상면 상을 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 향해서 흐른다. 이에 따라, 기판 (W) 의 상면의 전역에 순수가 널리 퍼지고, 기판 (W) 의 상면의 전역에 있어서, 기판 (W) 의 상면에 부착되어 있는 제 2 약액이 씻어내어진다.
순수의 토출 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제 2 순수 공정 (S5) 이 종료된다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 순수 밸브 (56) 를 닫아, 순수 노즐 (55) 로부터의 순수의 토출을 정지한다.
이 실시형태에서는, 이어서, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 상면에 절연 액체의 액막 (71) (도 12b 등 참조) 을 유지하는 절연 액체 액막 유지 공정을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 액 처리 속도에서의 회전을 유지하면서, 절연 액체 밸브 (58) 를 열어 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해서 절연 액체 노즐 (57) 로부터 절연 액체를 토출한다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 절연 액체는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 상면 상을 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 향해서 흐른다. 이에 따라, 기판 (W) 의 상면 상에, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 절연 액체의 액막 (71) 이 유지된다.
기판 (W) 의 상면에 절연 액체의 액막 (71) 이 유지된 후, 제어 장치 (3) 는, 일방 극성의 전하 (부전하) 를 기판 (W) 에 공급하는 전하 공급 공정 (도 10 의 스텝 S6) 을 실행한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 전하 공급 공정 (S6) 에 병행하여, 제 1 전극 (12) 에 타방 극성 (예를 들어 정극성) 의 전압을 인가하는 제 1 전압 인가 공정을 실행한다.
구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 제 1 대향부 승강 유닛 (21) 을 제어하여, 그때까지 하위치에 배치되어 있던 제 1 대향부 (19A) 를 상승시키고, 상위치 (도 12b 등에 나타내는 위치) 에 배치한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 스위치 (38) 를, 그때까지의 개방 상태로부터 도통 상태로 전환한다 (도 12b 참조). 이에 따라, 전원 (36) 으로부터의 일방 극성 (부극성) 의 직류 전압이, 회전축 (14), 스핀 베이스 (15) 및 제 2 유지핀 (16B) 을 통해서 실리콘 기판 (61) 에 인가된다. 이에 따라, 일방 극성의 전하 (부전하) 가 실리콘 기판 (61) 에 공급된다.
또, 제 1 전압 인가 공정에 병행하여, 제 1 전극 (12) 에 타방 극성 (정극성) 의 직류 전압을 인가한다. 그 때문에, 도 13a 에 나타내는 바와 같이, 전원 (36) 으로부터 실리콘 기판 (61) 에 공급된 일방 극성의 전하 (부전하) 는, 제 1 전극 (12) 에 유전체를 개재하여 배치된 실리콘 기판 (61) 의 하면에 끌어당겨진다.
또, 실리콘 기판 (61) 의 상면에 절연 액체의 액막 (71) 이 유지되고 있으므로, 박막 패턴 (62) 의 전체가, 절연 액체인 절연 액체의 액막 (71) 에 침지되어 있다. 그 때문에, 실리콘 기판 (61) 에 공급된 일방 극성의 전하 (부전하) 가 실리콘 기판 (61) 의 상면 상의 액막을 통해서 유출하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 따라, 제 1 전압 인가 공정에 있어서, 보다 다량의 일방 극성의 전하 (부전하) 를 실리콘 기판 (61) 의 내부에 축적할 수 있다.
스위치 (38) 를 도통 상태로 전환하고 나서, 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (13) 를 제어하여 기판 (W) 의 회전을 정지시킨다. 기판 (W) 의 회전 정지 후, 제어 장치 (3) 는, 스위치 (38) 를 그때까지의 도통 상태로부터 개방 상태로 전환한다. 이에 따라, 도 13b 에 나타내는 바와 같이, 전원 (36) 으로부터 기판 (W) 에 대한, 일방 극성의 전하 (부전하) 의 공급이 정지된다.
또, 스위치 (38) 의 개방 상태로의 전환에 의해, 회전축 (14) (스핀 베이스 (15)) 과 어스 구조 (37) 의 도통 상태가 해제된다 (도 10 의 스텝 S7. 도 12c 참조).
또, 어스 접속의 해제에 동기하여, 제어 장치 (3) 는, 제 1 및 제 2 승강 유닛 (33, 35) 을 제어하여, 3 개의 제 2 유지핀 (16B) (도전핀) 에 의해 기판 (W) 이 접촉 지지되고 있는 상태로부터, 3 개의 제 1 유지핀 (16A) (절연핀) 에 의해 기판 (W) 이 접촉 지지되고 있는 상태로 전환된다 (도 12c 참조). 이에 따라, 기판 (W) (즉 실리콘 기판 (61)) 과 스핀 베이스 (15) (회전축 (14)) 의 도통 상태가 해제된다.
이와 같이, 회전축 (14) (스핀 베이스 (15)) 과 어스 구조 (37) 의 도통 상태가 해제되고, 또한 기판 (W) (즉 실리콘 기판 (61)) 과 스핀 베이스 (15) (회전축 (14)) 의 도통 상태가 해제됨으로써, 기판 (W) (즉 실리콘 기판 (61)) 의 어스 접속이 해제된다.
3 개의 제 1 유지핀 (16A) (절연핀) 에 의해 기판 (W) 을 잡아 지지한 후, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (13) 를 제어하여 기판 (W) 의 회전을 재개시킨다. 기판 (W) 은 액 처리 속도까지 상승되고, 그 액 처리 속도로 유지된다.
기판 (W) 의 회전 속도가 액 처리 속도에 이르고 나서 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 제 1 전극 (12) 에 인가하고 있는 전압의 극성을, 타방 극성 (정극성) 으로부터 일방 극성 (부극성) 으로 전환한다. 바꾸어 말하면, 제어 장치 (3) 는, 제 1 전극 (12) 에 일방 극성 (부극성) 의 전압을 인가하는 제 2 전압 인가 공정을 실행한다. 즉, 제 2 전압 인가 공정에서는, 기판 (W) 의 어스 접속이 해제된 상태가 유지되면서, 제 1 전극 (12) 에 직류 전압이 인가된다.
이 경우에 있어서, 기판 (W) 의 상면에 절연 액체의 액막 (71) 이 유지되므로, 인접하는 박막 패턴 (62) 의 사이에 들어가는 액체가 절연 액체이다. 그 때문에, 실리콘 기판 (61) 의 내부에 축적되어 있는 일방 극성의 전하 (부전하) 가 기판 (W) 의 상면 상의 액막을 통해서 유출하는 것을 저지할 수 있다. 이에 따라, 제 2 전압 인가 공정에 있어서, 보다 다량의 일방 극성의 전하 (부전하) 를, 실리콘 기판 (61) 의 상면에 모을 수 있다.
제 1 전극 (12) 에 인가하고 있는 전압의 극성의 전환으로부터, 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 절연 액체 밸브 (58) 를 닫아, 절연 액체 노즐 (57) 로부터의 절연 액체의 토출을 정지한다. 이에 따라, 기판 (W) 의 상면에 대한 절연 액체의 공급이 정지된다.
절연 액체의 토출 정지 후 잠시 동안은, 기판 (W) 의 회전 속도는 액 처리 속도로 유지되고 있다. 이 상태에서는, 기판 (W) 에 발생하는 원심력을 받는 결과, 기판 (W) 의 상면 상의 절연 액체가 기판 (W) 외에 배출되고, 기판 (W) 상의 절연 액체의 액막 (71) 의 두께는 얇아진다. 그러나, 절연 액체의 액막 (71) 의 두께는, 그 상면이 박막 패턴 (62) 의 상단보다 높아지도록 유지되고 있다. 즉, 이 경우이더라도, 인접하는 박막 패턴 (62) 의 사이에는, 절연 액체가 들어가 있다.
절연 액체의 토출 정지로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 제 1 전극 (12) 에 대한 일방 극성 (부극성) 의 전압의 인가를 유지하면서, 기판 (W) 을 건조시키는 (도 10 의 스텝 S8：건조 공정) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (13) 를 제어하여, 도 12d 에 나타내는 바와 같이, 액 처리 속도보다 큰 스핀 드라이 속도 (예를 들어 약 1500 rpm) 까지 기판 (W) 을 가속시키고, 그 스핀 드라이 속도로 기판 (W) 을 회전시킨다. 이에 따라, 큰 원심력이 기판 (W) 상의 절연 액체에 가해지고, 기판 (W) 에 부착되어 있는 절연 액체가 기판 (W) 의 주위에 털어내어진다. 이와 같이 하여, 기판 (W) 으로부터 절연 액체가 제거되고, 기판 (W) 이 건조된다.
기판 (W) 의 고속 회전의 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (13) 를 제어하여, 스핀 척 (5) 에 의한 기판 (W) 의 회전을 정지시킨다. 또, 제어 장치 (3) 는, 제 1 대향부 승강 유닛 (21) 을 제어하여, 그때까지 상위치에 배치되어 있던 제 1 대향부 (19A) 를 하위치를 향해서 하강시킨다.
그 후, 제어 장치 (3) 는, 제 1 승강 유닛 (33) 을 제어하여, 그때까지 하위치에 배치되어 있던 제 1 개방 영구 자석 (32) 을 상위치에 배치한다. 이에 따라, 3 개의 제 1 유지핀 (16A) (절연핀) 이 유지 위치로부터 개방 위치로 이동된다. 그에 따라, 모든 유지핀 (16) 이 개방 위치에 형성되고, 이에 따라, 기판 (W) 의 지지가 해제된다. 그 후, 챔버 (4) 내로부터 기판 (W) 이 반출된다 (도 10 의 스텝 S9).
도 13c 에 나타내는 바와 같이, 건조 공정 (S8) 에 있어서, 인접하는 박막 패턴 (62) 의 사이에는, 절연 액체가 들어가 있다. 절연 액체가 배제되는 과정에서는, 절연 액체의 표면 장력을 위해서, 인접하는 박막 패턴 (62) 의 사이에 인력이 작용한다.
한편, 제 1 전극 (12) 에 일방 극성 (부극성) 의 전압이 인가된다. 이에 따라, 실리콘 기판 (61) 의 내부에 축적되어 있는 일방 극성의 전하 (부전하) 가, 제 1 전극 (12) 에 반발하여 실리콘 기판 (61) 의 상면에 모인다.
다량의 일방 극성의 전하 (부전하) 가 실리콘 기판 (61) 의 상면에 모이는 결과, 박막 패턴 (62) 을 구성하는 절연막 (64, 65) 에 분극이 발생한다. 그 결과, 그들의 상면은, 일방 극성 (부극성) 으로 대전한다.
또, 도체막 (66) 의 상면에는, 일방 극성 (부극성) 의 전하가 유도된다. 이와 같은 현상이 각 박막 패턴 (62) 에서 발생함으로써, 인접하는 박막 패턴 (62) 의 선단부의 사이에는, 척력 (쿨롱력) 이 발생하게 된다. 이 척력이 절연 액체의 표면 장력에 의한 인력을 없앰으로써, 건조 공정 (S8) 에 있어서의 박막 패턴 (62) 의 도괴를 억제 또는 방지할 수 있다.
게다가, 이 실시형태에 있어서 절연 액체로서 사용되는 절연 액체는, 순수보다 표면 장력이 작은 HFE 이다. 이와 같은 저표면 장력의 절연 액체를 사용함으로써, 건조 공정 (S8) 에 있어서의 박막 패턴 (62) 의 도괴를 한층 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.
이상과 같이 제 1 실시형태에 의하면, 기판 (W) 에 일방 극성의 전하 (부전하) 를 공급하는 전하 공급 공정 (S6) 에 병행하여, 타방 극성 (정극성) 의 전압이 제 1 전극 (12) 에 인가된다. 이에 따라, 기판 (W) 에 공급된 일방 극성의 전하 (부전하) 를 기판 (W) 의 하면에 끌어당길 수 있고, 그 결과, 일방 극성의 전하 (부전하) 를 기판 (W) 의 내부에 축적할 수 있다.
제 1 전압 인가 공정 후, 기판 (W) 의 어스 접속이 해제된 상태를 유지하면서, 타방 극성 (정극성) 의 전압을 제 1 전극 (12) 에 인가하는 제 2 전압 인가 공정이 실시된다. 또, 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 기판 (W) 의 상면으로부터 절연 액체를 제거하는 건조 공정 (S8) 이 실시된다.
이 상태에서, 일방 극성 (부극성) 의 전압을 제 1 전극 (12) 에 인가하는 것으로부터, 기판 (W) 의 내부에 축적되어 있는 일방 극성의 전하 (부전하) 가, 제 1 전극 (12) 에 반발하여 기판 (W) 의 상면에 모인다. 그 때문에, 박막 패턴 (62) 에 전기적인 치우침이 발생하고, 도 13c 에 나타내는 바와 같이, 일방 극성의 전하 (부전하) 가 각 박막 패턴 (62) (의 선단부) 에 모여, 각 박막 패턴 (62) (의 선단부) 이 일방 극성 (부극성) 으로 대전한다. 이에 따라, 인접하는 박막 패턴 (62) 의 사이에 척력 (쿨롱력) 이 작용한다.
한편, 박막 패턴 (62) 에 포함되는 인접하는 박막 패턴 (62) 의 사이에 액면이 있으면, 액면과 박막 패턴 (62) 의 경계 위치에 액체의 표면 장력이 작용한다. 요컨대, 인력 (표면 장력) 이 인접하는 박막 패턴 (62) 의 사이에 작용한다. 그러나, 이 인력 (표면 장력) 은, 박막 패턴 (62) 의 대전에서 기인하는 척력 (쿨롱력) 에 의해 없어진다. 그 때문에, 박막 패턴 (62) 에 작용하는 힘을 저감하면서, 기판 (W) 의 상면으로부터 절연 액체를 제거할 수 있다. 이에 따라, 박막 패턴 (62) 의 도괴를 효과적으로 억제하면서, 기판 (W) 을 건조시킬 수 있다.
도 14 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (201) 에 구비된 처리 유닛 (202) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 2 실시형태에 있어서, 전술한 제 1 실시형태 (도 1 ∼ 도 13 에 나타내는 실시형태) 와 공통되는 부분에는, 도 1 ∼ 도 13 의 경우와 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
처리 유닛 (202) 이, 처리 유닛 (2) 과 상이한 주된 점은, 스핀 척 (5) 에 유지되고 있는 기판 (W) 의 상면에 대향하는 차단판 (203) 을 구비한 점에 있다.
차단판 (203) 은, 스핀 척 (5) 의 상방에 배치되어 있다. 차단판 (203) 은, 상하 방향으로 연장되는 지축 (204) 에 의해 수평인 자세로 지지되고 있다. 차단판 (203) 은, 기판 (W) 보다 큰 외경을 갖는 원판상이다.
차단판 (203) 은, 수평인 자세로 유지된 원판상의 제 2 대향부 (221) 를 포함한다. 제 2 대향부 (221) 는, 기판 (W) 보다 작은 외경을 갖는 원판상이다. 제 2 대향부 (221) 의 중심축선은, 회전축선 (A1) 상에 배치되어 있다. 제 2 대향부 (221) 는, 기판 (W) 의 상방에 배치된다. 기판 (W) 에 대향하는 제 2 대향부 (221) 의 하면은, 기판 (W) 의 상면과 평행이며, 기판 (W) 의 상면의 거의 전역에 대향한다. 중심 노즐 (210) 의 하단부는, 제 2 대향부 (221) 의 중앙부를 상하 방향으로 관통하는 관통공 내에 배치되어 있다.
처리 유닛 (202) 은, 지축 (204) 을 통해서 제 2 대향부 (221) 에 연결된 제 2 대향부 승강 유닛 (제 2 간격 변경 유닛) (205) 을 추가로 포함한다. 처리 유닛 (202) 은, 차단판 (203) 의 중심선 둘레에 차단판 (203) 을 회전시키는 차단판 회전 유닛을 구비하고 있어도 된다. 제 2 대향부 승강 유닛 (205) 은, 제 2 대향부 (221) 의 하면이 기판 (W) 의 상면에 근접하는 근접 위치 (도 17 에 나타내는 위치) 와, 근접 위치의 상방에 형성된 퇴피 위치 (도 14 에 나타내는 위치) 의 사이에서 제 2 대향부 (221) 를 승강시킨다.
제 2 대향부 (221) 는, 수평인 자세로 유지된 원판상의 본체부 (222) 와, 본체부 (222) 의 하면에 배치된 판상의 제 2 전극 (223) 을 포함한다. 즉, 제 2 전극 (223) 이 제 2 대향부 (221) 의 하면을 구성하고 있다.
제 2 전극 (223) 은, 쌍의 양극 및 음극을 포함한다. 제 2 전극 (223) 에 인가되는 전압은 예를 들어, 수 ㎸ 이다. 제 2 전극 (223) 은 환상이다. 제 2 전극 (223) 의 외경은, 기판 (W) 의 외경보다 작다. 제 2 전극 (223) 의 반경과 기판 (W) 의 반경의 차는 작다. 이와 같이, 제 2 전극 (223) 의 반경과 기판 (W) 의 반경의 차가 작기 때문에, 제 2 전극 (223) 의 상면은, 기판 (W) 의 하면의 거의 전역에 대향한다. 제 2 대향부 (221) 가 근접 위치에 배치된 상태에서는, 제 2 전극 (223) 의 하면이, 기판 (W) 의 상면 (즉 박막 패턴 (62) (도 18 등 참조) 의 상단부) 에 미소 간격을 두고 대향하고 있다.
또, 제 2 전극 (223) 의 하면에, 제 2 전극 (223) 의 하면의 전역을 덮는, 고체 유전체 (23) 와 동등한 박막상의 고체 유전체가 배치되어 있어도 된다.
처리 유닛 (202) 은, 제 2 전극 (223) 에 전압을 인가하기 위한 제 2 전원 장치 (224) 를 추가로 포함한다. 제 2 전원 장치 (224) 는, 제 2 전극 (223) 에 타방 극성 (정극성) 의 직류 전압을 인가한다. 제 2 전원 장치 (224) 는, 배선 (225) 을 통해서 제 2 전극 (223) 에 접속되어 있다. 제 2 전원 장치 (224) 는, 전극 인가용의 전원 (도시하지 않음. 전원 (36) 과는 별도의 전원.) 에 접속되어 있다. 전원의 전압은, 제 2 전원 장치 (224) 와 배선 (225) 을 통해서, 제 2 전극 (223) 에 인가된다.
제 2 전원 장치 (224) 는, 제 2 전극 (223) 에 대한 전압의 인가 및 그 정지의 전환을 실시하는 온/오프부와, 제 2 전극 (223) 에 인가되는 전압의 크기를 변경하는 전압 변경부와, 제 2 전극 (223) 에 인가되는 전압의 극성을 정극성과 부극성의 사이에서 변경하는 극성 변경부를 포함한다.
처리 유닛 (2) 은, 차단판 (203) 의 하면 중앙부에서 개구하는 중앙 토출구 (230) 를 통해서 처리액을 하방으로 토출하는 중심 노즐 (210) 을 추가로 포함한다. 처리액을 토출하는 중심 노즐 (210) 의 토출구는, 차단판 (203) 의 중앙부를 상하 방향으로 관통하는 관통공 내에 배치되어 있다. 중심 노즐 (210) 의 토출구는, 중앙 토출구 (230) 의 상방에 배치되어 있다. 중심 노즐 (210) 은, 차단판 (203) 과 함께 연직 방향으로 승강한다.
처리 유닛 (2) 은, 중앙 토출구 (230) 에 제 1 약액을 공급하는 제 1 약액 공급 유닛 (206) 과, 중앙 토출구 (230) 에 제 2 약액을 공급하는 제 2 약액 공급 유닛 (207) 과, 중앙 토출구 (230) 에 순수를 공급하는 순수 공급 유닛 (208) 과, 중앙 토출구 (230) 에 절연 액체 (HFE) 를 공급하는 절연 액체 공급 유닛 (209) 을 추가로 포함한다. 제 1 약액 공급 유닛 (206), 제 2 약액 공급 유닛 (207), 순수 공급 유닛 (208) 및 절연 액체 공급 유닛 (209) 은, 각각 제 1 실시형태에 관련된 제 1 약액 공급 유닛 (6), 제 2 약액 공급 유닛 (7), 순수 공급 유닛 (8) 및 절연 액체 공급 유닛 (9) 대신에 사용된다.
제 1 약액 공급 유닛 (206) 은, 중심 노즐 (210) 에 제 1 약액을 공급하기 위한 제 1 약액 배관 (211) 과, 제 1 약액 배관 (211) 을 개폐하기 위한 제 1 약액 밸브 (212) 를 포함한다.
제 2 약액 공급 유닛 (207) 은, 중심 노즐 (210) 에 제 2 약액을 공급하기 위한 제 2 약액 배관 (213) 과, 제 2 약액 배관 (213) 을 개폐하기 위한 제 2 약액 밸브 (214) 를 포함한다.
순수 공급 유닛 (208) 은, 중심 노즐 (210) 에 순수를 공급하기 위한 순수 배관 (215) 과, 순수 배관 (215) 을 개폐하기 위한 순수 밸브 (216) 를 포함한다.
절연 액체 공급 유닛 (209) 은, 중심 노즐 (210) 에 절연 액체를 공급하기 위한 절연 액체 배관 (217) 과, 절연 액체 배관 (217) 을 개폐하기 위한 절연 액체 밸브 (218) 를 포함한다.
제 2 약액 밸브 (214), 순수 밸브 (216) 및 절연 액체 밸브 (218) 가 닫힌 상태에서 제 1 약액 밸브 (212) 가 열리면, 중심 노즐 (210) 에 제 1 약액이 공급되고, 중앙 토출구 (230) 로부터 하방을 향해서 제 1 약액이 토출된다.
제 1 약액 밸브 (212), 순수 밸브 (216) 및 절연 액체 밸브 (218) 가 닫힌 상태에서 제 2 약액 밸브 (214) 가 열리면, 중심 노즐 (210) 에 제 2 약액이 공급되고, 중앙 토출구 (230) 로부터 하방을 향해서 제 2 약액이 토출된다.
제 1 약액 밸브 (212), 제 2 약액 및 절연 액체 밸브 (218) 가 닫힌 상태에서 순수 밸브 (216) 가 열리면, 중심 노즐 (210) 에 순수가 공급되고, 중앙 토출구 (230) 로부터 하방을 향해서 순수가 토출된다.
제 1 약액 밸브 (212), 제 2 약액 및 순수 밸브 (216) 가 닫힌 상태에서 절연 액체 밸브 (218) 가 열리면, 중심 노즐 (210) 에 절연 액체가 공급되고, 중앙 토출구 (230) 로부터 하방을 향해서 절연 액체가 토출된다.
도 15 는, 기판 처리 장치 (201) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 15 를 참조하면서, 도 9 와 상이한 부분만 설명한다. 제어 장치 (3) 에는, 제어 대상으로서, 제 2 대향부 승강 유닛 (205) 및 제 2 전원 장치 (224) 등이 접속되어 있다. 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서 제 2 대향부 승강 유닛 (205) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 제 2 전원 장치 (224) 를 제어하여, 제 2 전극 (223) (도 14 참조) 에 대한 전압의 인가 및 그 정지의 전환을 실시하거나, 제 2 전극 (223) 에 인가되는 전압의 크기를 변경하거나, 제 2 전극 (223) 에 인가되는 전압의 극성을 정극성과 부극성의 사이에서 변경하거나 한다. 또한, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 제 1 약액 밸브 (212), 제 2 약액 밸브 (214), 순수 밸브 (216), 절연 액체 밸브 (218) 등을 개폐한다.
도 16 은, 처리 유닛 (202) 에 의해 실행되는 제 2 기판 처리예를 설명하기 위한 타임 차트이다. 도 17 은, 제 2 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도면이다. 도 18 은, 건조 공정 (S8) 에 있어서의 기판 (W) 의 표면 상태를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛 (202) 에 의해 실행되는 제 2 기판 처리예는, 제 1 기판 처리예 와 마찬가지로, 세정 처리 또는 에칭 처리이다. 이하, 도 14 ∼ 도 16 을 참조하면서, 제 2 기판 처리예에 대해서 설명한다. 도 17 및 도 18 에 대해서는 적절히 참조한다.
제 2 기판 처리예는, 많은 점에 있어서, 제 1 기판 처리예와 중복되어 있다. 그 때문에, 제 2 기판 처리예의 설명에서는, 제 1 기판 처리예와 상이한 부분만 설명한다.
기판 (W) 의 반입 (도 10 의 S0) 으로부터 기판 (W) 의 어스 접속의 해제 (도 10 의 S7) 까지의 각 공정에 있어서, 제 2 기판 처리예가 제 1 기판 처리예와 상이한 점은, 기판 (W) 의 상면에 대한 처리액 (제 1 약액, 제 2 약액, 순수 및 절연 액체) 을 중심 노즐 (210) 로부터 토출하는 점이며, 그 점 이외에는 대략, 제 2 기판 처리예는 제 1 기판 처리예와 공통되어 있다.
기판 (W) 의 어스 접속의 해제 (도 10 의 S7) 후, 기판 (W) 의 회전이 개시된다. 기판 (W) 은 액 처리 속도까지 상승되고, 그 액 처리 속도로 유지된다.
도 16 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 회전 속도가 액 처리 속도에 이르고 나서 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 제 1 전극 (12) 에 인가하고 있는 전압의 극성을, 타방 극성 (정극성) 으로부터 일방 극성 (부극성) 으로 전환한다.
또, 제어 장치 (3) 는, 제 2 대향부 승강 유닛 (205) 을 제어하여, 도 17 및 도 18 에 나타내는 바와 같이, 제 2 대향부 (221) 를 근접 위치에 배치한다. 또한, 제어 장치 (3) 는, 제 2 전원 장치 (224) 를 제어하여, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 제 2 전극 (223) 에 타방 극성 (정극성) 의 직류 전압을 인가한다.
즉, 제 2 실시형태에서는, 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 제 2 전극 (223) 에 타방 극성 (정극성) 의 전압이 인가된다 (제 3 전압 인가 공정).
그리고, 제어 장치 (3) 는, 제 1 전극 (12) 에 대한 일방 극성 (부극성) 의 전압의 인가를 유지하면서, 또한 제 2 전극 (223) 에 타방 극성 (정극성) 의 전압을 인가하면서, 기판 (W) 을 건조시킨다 (도 10 의 S8 의 공정에 상당). 기판 (W) 의 고속 회전의 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (13) 를 제어하여, 스핀 척 (5) 에 의한 기판 (W) 의 회전을 정지시킨다. 또, 제어 장치 (3) 는, 제 1 대향부 승강 유닛 (21) 을 제어하여, 그때까지 상위치에 배치된 제 1 대향부 (19A) 를 하위치를 향해서 하강시키고, 또한 제 2 대향부 승강 유닛 (205) 을 제어하여, 그때까지 근접 위치에 배치되어 있던 제 2 대향부 (221) 를 퇴피 위치를 향해서 상승시킨다.
그 후, 제어 장치 (3) 는, 제 1 승강 유닛 (33) 을 제어하여, 기판 (W) 의 지지를 해제한다. 그 후, 챔버 (4) 내로부터 기판 (W) 이 반출된다 (도 10 의 S9 의 공정에 상당).
제 2 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 있어서 설명한 작용 효과에 더하여, 다음의 작용 효과를 발휘한다.
즉, 제 2 전극 (223) 에 타방 극성 (정극성) 의 전압을 인가함으로써, 다량의 일방 극성의 전하 (부전하) 를 기판 (W) (실리콘 기판 (61) (도 18 등 참조)) 의 상면에 모을 수 있다. 제 2 전극 (223) 에 타방 극성 (정극성) 의 전압을 인가하면서 건조 공정 (S8) 을 실시함으로써, 절연막 (64, 65) 에 발생하는 분극을 촉진시킬 수 있고, 나아가서는, 도체막 (66) 의 상면에, 보다 다량의 일방 극성 (부극성) 의 전하를 유도할 수 있다. 이에 따라, 인접하는 박막 패턴 (62) 의 사이에 작용하는 척력 (쿨롱력) 을 강하게 할 수 있다. 그러므로, 건조 공정 (S8) 에 있어서의 박막 패턴 (62) 의 도괴를, 보다 한층 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.
도 19 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (301) 에 구비된 처리 유닛 (302) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 3 실시형태에 있어서, 전술한 제 1 실시형태 (도 1 ∼ 도 13 에 나타내는 실시형태) 와 공통되는 부분에는, 도 1 ∼ 도 13 의 경우와 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
처리 유닛 (302) 이, 처리 유닛 (2) 과 상이한 주된 점은, 기판 유지 유닛으로서, 스핀 척 (5) 대신에 스핀 척 (305) 을 구비한 점에 있다. 또, 처리 유닛 (302) 이, 기판 (W) 의 상면에, 순수의 비저항 미만의 비저항을 갖는 도전 액체 (예를 들어 탄산수) 를 공급하기 위한 도전 액체 공급 유닛 (303) 을 추가로 구비한 점에 있다. 또, 처리 유닛 (302) 은, 처리 유닛 (2) 과 달리, 전하 공급 유닛 (10) 및 어스 접속 유닛 (11) 을 모두 구비하고 있지 않다.
스핀 척 (305) 은, 수평인 자세로 유지된 원판상의 스핀 베이스 (307) 와, 스핀 베이스 (307) 의 상면의 둘레가장자리부로부터 상방으로 돌출하는 복수 (예를 들어 6 개) 의 척 핀 (308) 과, 복수의 척 핀 (308) 이 기판 (W) 을 파지하는 닫힘위치와 복수의 척 핀 (308) 에 의한 기판 (W) 의 파지가 해제되는 열림위치의 사이에서 복수의 척 핀 (308) 을 개폐시키는 척 개폐 유닛 (309) 을 포함한다. 각 척 핀 (308) 은, 그 기판 (W) 과의 접촉부가 절연 재료를 사용하여 형성되어 있다. 즉, 척 핀 (308) 은, 도전성을 갖지 않는 소위 절연핀이다. 복수의 척 핀 (308) 에 의해 기판 (W) 이 지지된 상태이고, 기판 (W) 은 어스 접속이 해제된 상태이다.
스핀 척 (305) 은, 또한, 스핀 베이스 (307) 의 중앙부로부터 회전축선 (A1) 을 따라 하방으로 연장되는 회전축 (310) 과, 회전축 (310) 을 회전시킴으로써 스핀 베이스 (307) 및 척 핀 (308) 을 회전축선 (A1) 둘레에 회전시키는 스핀 모터 (건조 유닛) (311) 를 포함한다. 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (311) 를 제어함으로써, 회전축선 (A1) 둘레에 기판 (W) 을 회전시킨다.
회전축 (310) 은, 중공축으로서, 연직 방향을 따라 연장되어 있고, 스핀 모터 (311) 로부터의 구동력을 받아, 회전축선 (A1) 둘레에 회전하도록 구성되어 있다. 스핀 베이스 (307) 및 회전축 (310) 의 대향 부재 (19) 의 지지부 (19B) 가 삽입되어 있다.
도전 액체 공급 유닛 (303) 은, 도전 액체 노즐 (321) 을 포함한다. 도전 액체 노즐 (321) 은, 예를 들어, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이고, 스핀 척 (305) 의 상방에서, 그 토출구를 기판 (W) 의 상면 중앙부로 향하게 하여 고정적으로 배치되어 있다. 도전 액체 노즐 (321) 에는, 도전 액체 공급원으로부터의 도전 액체가 공급되는 도전 액체 배관 (322) 이 접속되어 있다. 도전 액체 배관 (322) 의 도중부에는, 도전 액체 노즐 (321) 로부터의 도전 액체의 토출/공급 정지를 전환하기 위한 도전 액체 밸브 (323) 가 개재 장착되어 있다. 도전 액체 밸브 (323) 가 열리면, 도전 액체 배관 (322) 으로부터 도전 액체 노즐 (321) 에 공급된 연속류의 도전 액체가, 도전 액체 노즐 (321) 의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 도전 액체 밸브 (323) 가 닫히면, 도전 액체 노즐 (321) 에 대한 도전 액체의 토출이 정지된다.
도전 액체 배관 (322) 에서는, 도전 액체 밸브 (323) 의 상류측에 있어서 도전 부분이 있고, 그 부분에 배선 (324) 을 통해서, 전원 (325) 으로부터 일방 극성 (부극성) 의 직류 전압이 공급되게 되어 있다. 도전 액체 배관 (322) 의 도전 부분에 대하여, 전원 (325) 으로부터 전압이 공급되면, 도전 액체 배관 (322) 을 유통하는 도전 액체에, 일방 극성의 전하 (부전하) 가 부여된다.
또, 도전 액체 노즐 (321) 은, 스핀 척 (305) 에 대하여 고정적으로 배치되어 있을 필요는 없고, 예를 들어, 스핀 척 (305) 의 상방에 있어서 수평면 내에서 요동 가능한 아암에 장착되어, 이 아암의 요동에 의해 기판 (W) 의 상면에 있어서의 처리액의 착액 위치가 스캔되는, 소위 스캔 노즐의 형태가 채용되어도 된다.
도 20 은, 기판 처리 장치 (301) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치 (3) 에는, 제어 대상으로서, 스핀 모터 (311), 제 1 대향부 승강 유닛 (21), 제 1 전원 장치 (24), 척 개폐 유닛 (306), 전원 (325) 등이 접속되어 있다. 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 스핀 모터 (311), 제 1 대향부 승강 유닛 (21), 척 개폐 유닛 (306) 등의 동작을 제어한다. 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 전원 (325) 을 제어하여, 도전 액체 배관 (322) 의 도전 부분에 대한 전압의 인가 및 그 정지의 전환을 실시하거나, 도전 액체 배관 (322) 의 도전 부분에 인가되는 전압의 크기를 변경하거나, 도전 액체 배관 (322) 의 도전 부분에 인가되는 전압의 극성을 정극성과 부극성의 사이에서 변경하거나 한다. 또한, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 제 1 약액 밸브 (52), 제 2 약액 밸브 (54), 순수 밸브 (56), 절연 액체 밸브 (58), 도전 액체 밸브 (323) 등을 개폐한다.
도 21 은, 처리 유닛 (302) 에 의해 실행되는 제 3 기판 처리예를 설명하기 위한 타임 차트이다.
처리 유닛 (302) 에 의해 실행되는 제 3 기판 처리예는, 제 1 기판 처리예 와 마찬가지로, 세정 처리 또는 에칭 처리이다. 이하, 도 19 ∼ 도 21 을 참조하면서, 제 3 기판 처리예에 대해서 설명한다. 도 22a, 22b 및 도 23a, 23b 에 대해서는 적절히 참조한다.
제 3 기판 처리예는, 많은 점에 있어서, 제 1 기판 처리예와 중복되어 있다. 그 때문에, 제 3 기판 처리예의 설명에서는, 제 1 기판 처리예와 상이한 부분만 설명한다.
처리 유닛 (302) 에 의해 제 3 기판 처리예가 실시될 때에는, 미처리의 기판 (W) 이, 챔버 (4) 의 내부에 반입된다 (도 10 의 S0 의 공정에 상당). 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 을 유지하고 있는 기판 반송 로봇 (CR) (도 1 참조) 의 핸드 (H2) (도 1 참조) 를 챔버 (4) 의 내부에 진입시킨다. 이에 따라, 기판 (W) 이, 그 표면을 상방으로 향하게 한 상태에서 스핀 척 (305) 에 수수된다. 그 후, 제어 장치 (3) 는, 척 개폐 유닛 (309) 을 제어하여, 복수의 척 핀 (308) 을 닫힘위치로 제어한다. 이에 따라, 복수의 척 핀 (308) 에 의해 기판 (W) 이 협지 (挾持) 된다.
기판 (W) 의 협지 후, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (311) 에 의해 기판 (W) 의 회전을 개시시킨다 (도 10 의 S1 의 공정에 상당). 기판 (W) 은 미리 정하는 액 처리 속도 (약 10 ∼ 1200 rpm 의 범위 내에서, 예를 들어 약 1000 rpm) 까지 상승되고, 그 액 처리 속도로 유지된다. 이어서, 제 1 약액 공정 (도 10 의 S2 의 공정에 상당) 이 실행된다. 제 1 약액 공정 (S2) 으로부터 제 2 순수 공정 (도 10 의 S5 의 공정에 상당) 까지의 각 공정은, 제 1 기판 처리예와 동등하다.
제 2 순수 공정 (S5) 의 종료 후, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 상면에 도전 액체의 액막 (371) (도 22a 및 도 23a 참조) 을 유지하는 도전 액체 액막 유지 공정을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 액 처리 속도에서의 회전을 유지하면서, 도전 액체 배관 (322) 의 도전 부분에 대하여 전원 (325) 으로부터 전압을 인가하고 또한 도전 액체 밸브 (323) 를 연다. 이에 따라, 일방 극성 (부극성) 으로 대전한 도전 액체가 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해서 토출된다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 도전 액체는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 상면 상을 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 향해서 흐른다. 이에 따라, 도 22a 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면 상에, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 도전 액체의 액막 (371) 이 유지된다.
일방 극성 (부극성) 으로 대전한 도전 액체의 액막 (371) 이 기판 (W) 의 상면에 유지됨으로써, 도 23a 에 나타내는 바와 같이, 일방 극성의 전하 (부전하) 가 기판 (W) 에 공급된다. 이에 따라, 전하 공급 공정 (도 10 의 S6 의 공정에 상당) 이 실행된다. 즉, 제 3 기판 처리예에서는, 전하 공급 공정 (S6) 의 수법이, 제 1 기판 처리예와 상이하다. 제 3 기판 처리예에서는, 도전 액체 밸브 (323), 배선 (324) 및 전원 (325) 이, 전하 공급 유닛으로서 기능한다.
또, 제 3 실시형태에 관련된 전하 공급 공정에서는, 실리콘 기판 (61) 뿐만 아니라, 도체막 (66) 에도 일방 극성의 전하 (부전하) 가 공급된다.
또, 제 1 실시형태에 관련된 전하 공급 공정 (S6) 의 경우와 마찬가지로, 제 1 전압 인가 공정에 병행하여, 제 1 전극 (12) 에 타방 극성 (정극성) 의 직류 전압을 인가한다. 그 때문에, 도전 액체를 통해서 실리콘 기판 (61) 에 공급된 일방 극성의 전하 (부전하) 는, 제 1 전극 (12) 에 유전체를 개재하여 배치된 실리콘 기판 (61) 의 하면으로 끌어당겨진다 (도 23a 참조). 또, 도체막 (66) 에 공급된 일방 극성의 전하 (부전하) 도, 하면측으로 끌어당겨진다. 이에 따라, 제 1 전압 인가 공정에 있어서, 보다 다량의 일방 극성의 전하 (부전하) 를 기판 (W) 의 내부에 축적할 수 있다.
기판 (W) 의 상면에 대한 도전 액체의 토출 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 도전 액체 밸브 (323) 를 닫아, 도전 액체 노즐 (321) 로부터의 도전 액체의 토출을 정지한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 전원 (325) 을 제어하여, 도전 액체 배관 (322) 의 도전 부분에 대한 전압 인가를 정지한다. 이에 따라, 전원 (325) 으로부터 기판 (W) 에 대한, 일방 극성의 전하 (부전하) 의 공급이 정지된다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 도 22b 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면에 절연 액체의 액막 (71) (도 23b 참조) 을 유지하는 절연 액체 액막 유지 공정을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 액 처리 속도에서의 회전을 유지하면서, 절연 액체 밸브 (58) 를 열어 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해서 절연 액체 노즐 (57) 로부터 절연 액체를 토출한다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 절연 액체는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 상면 상을 기판 (W) 의 둘레가장자리부를 향해서 흐른다. 이에 따라, 기판 (W) 의 상면 상에, 기판 (W) 의 상면의 전역을 덮는 절연 액체의 액막 (71) 이 유지된다.
기판 (W) 의 상면에 대한 절연 액체의 토출 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 제 1 전극 (12) 에 인가하고 있는 전압의 극성을, 타방 극성 (정극성) 으로부터 일방 극성 (부극성) 으로 전환하여, 제 2 전압 인가 공정을 실행한다. 전술한 바와 같이, 복수의 척 핀 (308) 에 의해 기판 (W) 이 지지된 상태이고, 기판 (W) 은 어스 접속이 해제된 상태이다. 그 때문에, 제 2 전압 인가 공정에서는, 기판 (W) 의 어스 접속이 해제된 상태를 유지되면서, 제 1 전극 (12) 에 직류 전압이 인가된다. 이에 따라, 제 2 전압 인가 공정에 있어서, 보다 다량의 일방 극성의 전하 (부전하) 를, 실리콘 기판 (61) 의 상면에 모을 수 있다. 또, 도체막 (66) 에 공급된 일방 극성의 전하 (부전하) 도, 실리콘 기판 (61) 의 상면에 모을 수 있다.
제 1 전극 (12) 에 인가하고 있는 전압의 극성의 전환으로부터, 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 절연 액체 밸브 (58) 를 닫는다. 절연 액체의 토출 정지로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 건조 공정을 실행한다. 건조 공정은, 도 10 의 스텝 S8 의 건조 공정과 동등하다.
건조 공정의 종료 후, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (311) 를 제어하여, 스핀 척 (305) 에 의한 기판 (W) 의 회전을 정지시킨다. 또, 제어 장치 (3) 는, 척 개폐 유닛 (309) 을 제어하여, 복수의 척 핀 (308) 을 열림위치로 제어한다. 이에 따라, 기판 (W) 의 협지가 해제된다. 그 후, 챔버 (4) 내로부터 기판 (W) 이 반출된다 (도 10 의 S9 의 공정에 상당).
도 24 는, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (401) 에 구비된 처리 유닛 (402) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 25a, 25b 는, 상기 처리 유닛 (402) 으로 실행되는 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도면이다. 도 25b 에서는, 도 25a 에 나타내는 기판 (W) 의 주변의 일부를 확대하여 도시하고 있다.
제 4 실시형태에 있어서, 전술한 제 1 실시형태 (도 1 ∼ 도 13 에 나타내는 실시형태) 와 공통되는 부분에는, 도 1 ∼ 도 13 의 경우와 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
처리 유닛 (402) 이, 처리 유닛 (2) 과 상이한 주된 점은, 스핀 척에 의한 기판 (W) 의 유지 상태에 제 1 대향부 (19A) 의 상면을 기판 (W) 의 하면에 접촉 가능하게 한 점이다. 또, 제 1 대향부 (19A) 를, 스핀 척에 유지된 기판 (W) 에 동반 회전 가능하게 형성한 점이다. 요컨대, 제 4 실시형태에 있어서는, 제 1 대향부 (19A) 의 상면을 기판 (W) 의 하면에 접촉시키면서, 기판 (W) 에 동반 회전시킬 수 있다.
제 4 실시형태에 있어서, 대향 부재 (19) 대신에 사용되는 대향 부재 (403) 는, 제 1 실시형태와 동등한 제 1 대향부 (19A) 와, 제 1 대향부 (19A) 를 수평 자세로 지지하는 지지부 (403B) 를 포함한다. 지지부 (403B) 는, 제 1 대향부 (19A) 의 중앙부로부터 회전축선 (A1) 을 따라 하방으로 연장되고, 제 1 대향부 (19A) 의 하면에 고정되어 있다. 지지부 (403B) 는, 본체부 (20) 와 일체여도 되고, 본체부 (20) 와는 상이한 부재여도 된다. 지지부 (403B) 는, 스핀 베이스 (15) 및 회전축 (14) 에 삽입되어 있다.
지지부 (403B) 는, 챔버 (4) 에 대하여, 회전 불가능하게 또한 승강 가능하게 형성되어 있다. 지지부 (403B) 의 외주는, 회전축 (14) 의 내주에 스플라인 끼워 맞춰져 있다. 즉, 스핀 척 (5) 의 회전에 동반하여 대향 부재 (403) 가 회전축선 (A1) 둘레에 상대 회전한다. 구체적으로는, 암 (雌) 스플라인부 (405) 가 회전축 (14) 의 내주에 형성되고, 암 스플라인부 (405) 에 끼워 맞춰지는 수 (雄) 스플라인부 (404) 가 지지부 (403B) 의 외주에 형성되어 있어도 된다. 그 반대여도 된다. 그 때문에, 스핀 척 (5) 이 기판 (W) 을 회전시키면, 기판 (W) 및 대향 부재 (403) 가 회전축선 (A1) 둘레에 상대 회전한다.
제 4 실시형태에서는, 제 1 전원 장치 (24) 와 제 1 전극 (12) 을 전기적으로 접속하기 위한 배선 (22) 의 도중부에, 슬립 링 (406) 이 개재 장착되어 있다. 그 때문에, 대향 부재 (403) (제 1 대향부 (19A) 및 지지부 (403B)) 가 스핀 척 (5) 에 대하여 회전해도, 제 1 전원 장치 (24) 로부터 제 1 전극 (12) 에 전압을 양호하게 인가할 수 있다.
처리 유닛 (402) 에 의해 실행되는 처리예가, 제 1 기판 처리예와 상이한 점은, 전하 공급 공정 (도 10 의 S6 의 공정에 상당) 으로부터 건조 공정 (도 10 의 S8 의 공정에 상당) 의 각 공정에 있어서, 제 1 대향부 (19A) 가 상위치에 있을 때, 도 25a, 25b 에 나타내는 바와 같이, 제 1 대향부 (19A) 의 상면 (즉 고체 유전체 (23) 의 상면) 이 기판 (W) 의 하면에 접촉하는 점이다 (도 25a 에서는, 전하 공급 공정 (S6) 의 경우를 나타내고 있다). 즉, 고체 유전체 (23) 의 상면이, 기판 (W) 의 하면에 접촉하는 접촉면 (407) 이다. 그 이외의 점에서는, 처리 유닛 (402) 에 의해 실행되는 처리예는, 제 1 기판 처리예와 공통되어 있다.
이 실시형태에서는, 제 1 전극 (12) 에 의해 기판 (W) 을 접촉 지지하는 경우이더라도, 기판 (W) 의 하면과 제 1 전극 (12) 의 사이에 유전체를 확실하게 개재 장착시킬 수 있다. 또, 제 1 전극 (12) 과 기판 (W) 의 하면의 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 기판 (W) 의 하면에 축적되는 일방 극성의 전하 (부전하) 의 양, 또는 기판 (W) 의 상면에 모이는 일방 극성의 전하 (부전하) 의 양을 고정밀도로 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 고체 유전체 (23) 의 두께를 얇게 유지함으로써, 기판 (W) 의 하면에, 일방 극성의 전하 (부전하) 를 다량으로 축적할 수 있고, 또, 기판 (W) 의 상면에, 일방 극성의 전하 (부전하) 를 다량으로 모을 수 있다.
도 26 은, 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (501) 에 구비된 처리 유닛 (502) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
제 5 실시형태에 있어서, 전술한 제 1 실시형태 (도 1 ∼ 도 13 에 나타내는 실시형태) 와 공통되는 부분에는, 도 1 ∼ 도 13 의 경우와 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
처리 유닛 (502) 이, 처리 유닛 (2) 과 상이한 주된 점은, 가스 나이프 유닛 (건조 유닛) (503) 을 추가로 구비한 점에 있다.
가스 나이프 유닛 (503) 은, 스핀 척 (5) 에 유지되고 있는 기판 (W) 의 상면에, 불활성 가스의 일례로서의 질소 가스를 내뿜는 가스 나이프 노즐 (504) 과, 가스 나이프 노즐 (504) 에 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 배관 (505) 과, 불활성 가스 배관 (505) 을 개폐하기 위한 불활성 가스 밸브 (506) 를 포함한다.
가스 나이프 노즐 (504) 은, 수평 방향으로 연장되는 소정의 일방향으로 긴 슬릿 토출구 (507) 를 가지고 있다. 가스 나이프 노즐 (504) 은, 불활성 가스를, 상기 일방향을 따라, 또한 기판 (W) 의 상기 일방향 전체폭에 걸치는 띠형상의 플롯으로 토출한다. 가스 나이프 노즐 (504) 의 슬릿 토출구 (507) 로부터의 불활성 가스의 분사 방향은, 연직 방향에 대하여 경사져 있어도 된다.
또, 가스 나이프 노즐 (504) 에는, 가스 나이프 이동 유닛 (508) 이 접속되어 있다. 가스 나이프 이동 유닛 (508) 은, 가스 나이프 노즐 (504) 을 상기 일방향으로 교차하는 방향 (예를 들어 직교 방향) 으로 수평 이동시킨다.
처리 유닛 (502) 에 의해 실행되는 처리예가, 제 1 기판 처리예와 상이한 점은, 건조 공정 (도 10 의 S8 의 공정에 상당) 에 있어서, 기판 (W) 을 털어내어 건조시키는 것이 아니라, 기판 (W) 의 상면에 불활성 가스를 내뿜음으로써 기판 (W) 의 상면으로부터 절연 액체를 제거하고, 이에 따라, 기판 (W) 의 상면을 건조시키는 점이다.
구체적으로는, 절연 액체의 토출 정지로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 제 1 전극 (12) 에 대한 일방 극성 (부극성) 의 전압의 인가를 유지하면서, 또한 기판 (W) 의 회전을 액 처리 속도로 유지하면서, 불활성 가스 밸브 (506) 를 제어하여, 슬릿 토출구 (507) 로부터 불활성 가스를 내뿜는다. 또, 슬릿 토출구 (507) 로부터의 불활성 가스의 분사에 병행하여, 제어 장치 (3) 는, 가스 나이프 이동 유닛 (508) 을 제어하여, 가스 나이프 노즐 (504) 을 수평 이동시킨다. 가스 나이프 노즐 (504) 을 기판 (W) 의 상기 일방향측의 단부 (端部) 의 상방과, 기판 (W) 의 상기 일방향과 반대측의 단부의 상방의 사이를 이동시킴으로써, 기판 (W) 의 상면의 전역에 대하여 불활성 가스를 내뿜을 수 있고, 이에 따라, 기판 (W) 의 상면의 전역으로부터 절연 액체가 제거되고, 기판 (W) 이 건조된다.
이상, 이 발명의 5 가지 실시형태에 대해서 설명했지만, 이 발명은 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어, 전술한 제 1 ∼ 제 5 실시형태에 있어서, 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 제 1 전극 (12) 과 기판 (W) 의 하면의 간격을 변경하도록 해도 된다 (제 1 간격 변경 공정). 제어 장치 (3) 가 제 1 대향부 승강 유닛 (21) 을 제어하여 제 1 대향부 (19A) 를 상승 및/또는 하강시킴으로써, 제 1 전극 (12) 과 기판 (W) 의 하면의 간격 변경이 실현된다.
제 1 전극 (12) 을 기판 (W) 의 하면에 접근시킴으로써, 기판 (W) 의 상면에 모이는 일방 극성의 전하 (부전하) 의 양을 증대시킬 수 있다. 아울러, 박막 패턴 (62) 중의 절연막 (64, 65) 의 분극 정도를 강하게 할 수도 있다. 한편, 제 1 전극 (12) 을 기판 (W) 의 하면에 이반시킴으로써, 기판 (W) 의 상면에 모이는 일방 극성의 전하 (부전하) 의 양을 감소시킬 수 있다. 아울러, 박막 패턴 (62) 중의 절연막 (64, 65) 의 분극 정도를 약하게 할 수도 있다. 요컨대, 제 2 전압 인가 공정에 병행하여 제 1 전극 (12) 과 기판 (W) 의 하면의 간격을 변경함으로써, 인접하는 박막 패턴 (62) (도 18 등 참조) 의 사이에 작용하는 척력 (쿨롱력) 으로 조정할 수 있다.
또, 전술한 제 2 실시형태에 있어서, 제 3 전압 인가 공정 (제 2 전극 (223) 에 대한 전압의 인가) 에 병행하여, 제 2 전극 (223) 과 기판 (W) 의 상면의 간격을 변경하도록 해도 된다 (제 2 간격 변경 공정). 제어 장치 (3) 가 제 2 대향부 승강 유닛 (205) 을 제어하여 제 2 대향부 (221) 를 상승 및/또는 하강시킴으로써, 제 2 전극 (223) 과 기판 (W) 의 상면의 간격 변경이 실현된다.
제 2 전극 (223) 을 기판 (W) 의 상면에 접근시킴으로써, 기판 (W) 의 상면에 모이는 일방 극성의 전하 (부전하) 의 양을 증대시킬 수 있다. 아울러, 박막 패턴 (62) 중의 절연막 (64, 65) 의 분극 정도를 강하게 할 수도 있다. 한편, 제 2 전극 (223) 을 기판 (W) 의 상면에 이반시킴으로써, 기판 (W) 의 상면에 모이는 일방 극성의 전하 (부전하) 의 양을 감소시킬 수 있다. 아울러, 박막 패턴 (62) 중의 절연막 (64, 65) 의 분극 정도를 약하게 할 수도 있다. 요컨대, 제 3 전압 인가 공정에 병행하여 제 2 전극 (223) 과 기판 (W) 의 상면의 간격을 변경함으로써, 인접하는 박막 패턴 (62) (도 18 등 참조) 의 사이에 작용하는 척력 (쿨롱력) 으로 조정할 수 있다.
이 경우에 있어서, 제 2 전압 인가 공정에 있어서의 제 1 전극 (12) 과 기판 (W) 의 하면과의 간격 변경과, 제 3 전압 인가 공정에 있어서의 제 2 전극 (223) 과 기판 (W) 의 상면과의 간격 변경을 병행하여 실시하도록 해도 된다.
또, 전술한 제 1, 제 2, 제 4 및 제 5 실시형태에 있어서, 스핀 베이스 (15) 가 금속제라고 하여 설명했지만, 회전축 (14) 과 3 개의 제 2 유지핀 (16B) 의 사이의 전기적 도통을 별도로 확보한다면, 스핀 베이스로서 (절연성의) 수지를 사용하여 형성하는 것도 가능하다.
또, 전술한 제 1, 제 2, 제 4 및 제 5 실시형태에 있어서, 어스 구조 (37) 가, 기판 (W) 의 어스 뿐만 아니라, 전원 (36) 용의 어스도 겸하고 있는 것으로서 설명했지만, 어스 구조 (37) 가, 전원 (36) 용의 어스와 별도로 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 기판 (W) 의 어스 접속 상태와 그 해제 상태를 전환하기 위한 스위치가, 스위치 (38) 와는 별도로 형성되어 있어도 된다.
또, 제 4 실시형태에 있어서, 고체 유전체 (23) 의 상면 (접촉면 (407)) 과 기판 (W) 의 하면의 마찰 접촉에 의해, 고체 유전체 (23) 가 기판 (W) 의 하면을 지지하도록 해도 된다.
또, 제 1 ∼ 제 3 및 제 5 실시형태에 있어서, 도 27 에 나타내는 바와 같이, 고체 유전체 (23) 를 폐지할 수도 있다. 이 경우, 제 1 전극 (12) 이, 제 1 대향부 (19A) 의 상면을 구성하고 있다. 이 변형예는, 스핀 척에 의한 기판 (W) 의 유지시에 제 1 대향부 (19A) 의 상면에 기판 (W) 의 하면이 접촉하지 않는 구성의 처리 유닛에만 적용할 수 있다.
또, 전술한 제 1, 제 2, 제 4 및 제 5 실시형태에 있어서, 기판 (W) 의 회전 개시시부터, 3 개의 제 2 유지핀 (16B) (도전핀) 에 의해 기판 (W) 이 접촉 지지되고 있는 것으로서 설명했지만, 3 개의 제 2 유지핀 (16B) 에 의한 기판 (W) 의 접촉 지지는, 늦어도, 전하 공급 공정 (도 10 의 S6) 의 개시시까지 실시되고 있으면 충분하다. 전하 공급 공정 (도 10 의 S6) 의 개시시까지는, 3 개의 제 1 유지핀 (16A) (절연핀) 에 의해 기판 (W) 을 접촉 지지해도 되고, 6 개의 유지핀 (16) 전부에 의해 기판 (W) 을 접촉 지지해도 된다.
또, 전술한 제 1 ∼ 제 5 실시형태에 있어서, 전하 공급 공정 (도 10 의 S6) 의 개시 후, 건조 공정 (도 10 의 S8) 의 개시까지의 동안, 기판 (W) 을 정지시키는 경우를 제외하고, 기판 (W) 의 회전을 액 처리 속도로 유지하는 것으로서 설명하였다. 그러나, 전하 공급 공정 (도 10 의 S6) 의 개시 후, 건조 공정 (도 10 의 S8) 의 개시까지의 동안 중 적어도 일부의 기간에 있어서, 기판 (W) 을 패들 속도로 유지시키도록 해도 된다. 「패들 속도」 란, 기판 (W) 을 패들 속도로 회전시켰을 때에, 기판 (W) 의 상면의 액체에 작용하는 원심력이, 그 액체와 기판 (W) 의 상면의 사이에서 작용하는 표면 장력보다 작거나, 혹은 상기의 원심력과 상기의 표면 장력이 거의 길항하는 속도를 말한다. 기판 (W) 을 패들 속도로 회전시킴으로써, 기판 (W) 의 회전이, 영 또는 저속의 속도로 실시되는 결과, 액체의 액막에 영 또는 작은 원심력 밖에 작용하지 않기 때문에, 기판 (W) 의 상면에 액체가 체류하여 액막을 형성한다.
또, 전술한 제 3 실시형태를 제 2 실시형태와 조합해도 된다. 전술한 제 4 실시형태를 제 2 실시형태 및/또는 제 3 실시형태와 조합해도 된다. 전술한 제 5 실시형태를 제 3 실시형태 및/또는 제 4 실시형태와 조합해도 된다.
또, 순수보다 낮은 표면 장력을 가지고 있는 절연 액체로서, 유기 용제의 일례인 HFE 를 예로 들어 설명했지만, 이와 같은 절연 액체로서, HFE 이외에, 톨루엔, 아세톤 등의 유기 용제를 들 수 있다.
또, 절연 액체 공급 유닛 (9) 으로부터 기판 (W) 의 상면에 공급되는 절연 액체는, 순수보다 낮은 표면 장력을 가지고 있는 것에 한정되지 않고, 순수와 동등한 표면 장력을 갖는 절연 액체, 또는 순수보다 높은 표면 장력을 갖는 절연 액체여도 된다.
또, 도전 액체로서 탄산수를 예로 들어 설명했지만, 탄산수 이외에, 식염수나 희염산 등의 전해액 등을 들 수 있다.
또, 전술한 설명에서는, 일방 극성이 부극성이고, 타방 극성이 정극성이라고 하여 설명했지만, 일방 극성이 정극성이고, 타방 극성이 부극성이어도 된다.
또, 처리 대상의 기판 (W) 의 표면의 박막 패턴은, 도 8a 및 8b 에 나타내는 박막 패턴 (62) 에 한정되지 않는다. 박막 패턴에 포함되는 적층막이 적어도 일부에 도체막을 가지고 있어도 된다. 예를 들어, 도 28 에 나타내는 바와 같이, 실리콘 기판 (61) 의 표면에 형성되는 박막 패턴 (62A) 에 포함되는 적층막 (63A) 이, 예를 들어 실리콘 기판 (61) 측으로부터 순서로, 도체막 (66A), 제 1 절연막 (64A) 및 제 2 절연막 (65A) 을 적층하여 구성되어 있어도 된다.
또, 전술한 각 기판 처리예에서는, 약액 공정으로서, 서로 상이한 약액을 사용하여 기판 (W) 을 처리하는 2 개의 약액 공정 (제 1 약액 공정 (도 10 의 S2) 및 제 2 약액 공정 (도 10 의 S4)) 을 실행하였다. 그러나, 약액 공정은 1 개여도 되고, 3 개 이상이어도 된다. 약액 공정이 1 개인 (제 1 약액 공정 (도 10 의 S2) 을 폐지한다) 경우에는, 순수 공정도 1 개만이 실행된다 (제 1 순수 공정 (도 10 의 S3) 을 폐지한다).
또, 전술한 각 실시형태에서는, 기판 처리 장치 (1, 201, 301, 401, 501) 가 원판상의 기판 (W) 을 처리하는 장치인 경우에 대해서 설명했지만, 기판 처리 장치 (1, 201, 301, 401, 501) 가, 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 다각형의 기판을 처리하는 장치여도 된다.
본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예에 한정되어 해석되어야 하는 것이 아니라, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은, 2016년 9월 12일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2016-177882호에 대응하고 있고, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 도입되는 것으로 한다.
1：기판 처리 장치
3：제어 장치
5：스핀 척 (기판 유지 유닛)
9：절연 액체 공급 유닛
10：전하 공급 유닛
11：어스 접속 유닛
12：제 1 전극
13：스핀 모터 (건조 유닛)
16：유지핀
16A：제 1 유지핀 (절연핀)
16B：제 2 유지핀 (도전핀)
17：제 1 가동핀군
18：제 2 가동핀군
21：제 1 대향부 승강 유닛 (제 1 간격 변경 유닛)
23：고체 유전체
24：제 1 전원 장치
61：실리콘 기판
62：박막 패턴 (패턴)
201：기판 처리 장치
205：제 2 대향부 승강 유닛 (제 2 간격 변경 유닛)
223：제 2 전극
224：제 2 전원 장치
301：기판 처리 장치
303：도전 액체 공급 유닛
305：스핀 척 (기판 유지 유닛)
311：스핀 모터 (건조 유닛)
325：전원
401：기판 처리 장치
406：접촉면
501：기판 처리 장치
503：가스 나이프 유닛 (건조 유닛)
W：기판

Claims (19)

  1. 일방 주면 (主面) 에 패턴이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 공정과,
    상기 기판에 일방 극성의 전하를 공급하는 전하 공급 공정과,
    상기 전하 공급 공정에 병행하여, 상기 기판의 타방 주면에 유전체를 개재하여 배치된 제 1 전극에 타방 극성의 전압을 인가하는 제 1 전압 인가 공정과,
    상기 제 1 전압 인가 공정 후, 상기 기판의 어스 접속이 해제된 상태를 유지하면서, 상기 일방 극성의 전압을 상기 제 1 전극에 인가하는 제 2 전압 인가 공정과,
    상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 기판의 일방 주면으로부터 액체를 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 기판의 일방 주면에, 순수의 비저항 이상의 비저항을 갖는 절연 액체의 액막을 유지시키는 절연 액체 액막 유지 공정을 추가로 포함하고,
    상기 건조 공정은, 상기 기판의 일방 주면으로부터 절연 액체를 제거하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 액체는, 순수보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 제 1 전극과 상기 기판의 타방 주면의 간격을 변경하는 제 1 간격 변경 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 기판의 일방 주면에 소정 간격을 두고 대향하는 제 2 전극에 상기 타방 극성의 전압을 인가하는 제 3 전압 인가 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 제 2 전극과 상기 기판의 일방 주면의 간격을 변경하는 제 2 간격 변경 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 유지 공정은,
    상기 전하 공급 공정에 병행하여, 도전성 재료를 사용하여 형성된 도전핀을 적어도 1 개 포함하는 복수의 유지핀에 의해 상기 기판을 지지하는 제 1 기판 유지 공정과,
    상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 도전핀을 사용하지 않고, 절연 재료를 사용하여 형성된 절연핀으로 상기 기판을 지지하는 제 2 기판 유지 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전하 공급 공정은, 상기 기판에 도전 액체를 공급하면서 그 도전 액체에 상기 일방 극성의 전하를 부여하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 일방 주면에 패턴이 형성된 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판에 일방 극성의 전하를 공급하는 전하 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판의 타방 주면에 유전체를 개재하여 배치된 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극에 전압을 인가하기 위한 제 1 전원 장치와,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판의 일방 주면으로부터 액체를 배제하기 위한 건조 유닛과,
    상기 전하 공급 유닛, 상기 제 1 전원 장치 및 상기 건조 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판에 전압을 인가하여, 상기 기판에 일방 극성의 전하를 공급하는 전하 공급 공정과,
    상기 전하 공급 공정에 병행하여, 상기 기판의 타방 주면에 유전체를 개재하여 배치된 상기 제 1 전극에, 타방 극성의 전압을 인가하는 제 1 전압 인가 공정과,
    상기 제 1 전압 인가 공정 후, 상기 기판의 어스 접속이 해제된 상태를 유지하면서, 상기 일방 극성의 전압을 상기 제 1 전극에 인가하는 제 2 전압 인가 공정과,
    상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 기판의 일방 주면으로부터 액체를 제거함으로써 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판을 어스 접속하기 위한 어스 접속 유닛으로서, 상기 기판의 어스 접속을 접속/해제로 전환 가능하게 형성된 어스 접속 유닛을 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판의 타방 주면과 상기 제 1 전극의 사이에 있어서, 상기 기판의 타방 주면에 대향하도록 배치된 고체 유전체를 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고체 유전체는, 상기 기판의 타방 주면에 접촉하는 접촉면을 가지고 있는, 기판 처리 장치.
  13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기판의 일방 주면에, 순수의 비저항 이상의 비저항을 갖는 절연 액체를 공급하는 절연 액체 공급 유닛을 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 절연 액체는, 순수보다 낮은 표면 장력을 갖는 저표면 장력 액체를 포함하는, 기판 처리 장치.
  15. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 기판의 타방 주면의 간격을 변경하는 제 1 간격 변경 유닛을 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  16. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기판의 일방 주면에 소정 간격을 두고 배치된 제 2 전극과,
    상기 제 2 전극에 전압을 인가하기 위한 제 2 전원 장치를 추가로 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제 2 전원 장치를 제어하여, 상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 제 2 전극에 상기 타방 극성의 전압을 인가하는 제 3 전압 인가 공정을 추가로 실행하는, 기판 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 전극과 상기 기판의 일방 주면의 간격을 변경하는 제 2 간격 변경 유닛을 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  18. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기판의 둘레가장자리부를 접촉 지지하는 유지핀으로서, 도전성 재료를 사용하여 형성된 도전핀과, 절연 재료를 사용하여 형성된 절연핀을 포함하는 복수의 유지핀과,
    상기 유지핀을 이동시키는 유지핀 이동 유닛을 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 유지핀 이동 유닛을 제어하여,
    상기 전하 공급 공정에 병행하여, 상기 도전핀을 적어도 1 개 포함하는 복수의 상기 유지핀에 의해 상기 기판을 지지시키는 제 1 기판 유지 공정과,
    상기 제 2 전압 인가 공정에 병행하여, 상기 도전핀을 사용하지 않고 복수의 상기 절연핀으로 상기 기판을 지지시키는 제 2 기판 유지 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  19. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기판의 일방 주면에, 도전 액체를 공급하기 위한 도전 액체 공급 유닛과,
    상기 도전 액체 공급 유닛으로부터 상기 기판에 공급되는 도전 액체에 전압을 인가하는 전원을 추가로 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 도전 액체 공급 유닛 및 상기 전원을 제어하여,
    상기 기판에 도전 액체를 공급하면서 그 도전 액체에 상기 일방 극성의 전하를 부여함으로써, 상기 전하 공급 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
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