KR102328464B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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도요히데 하야시
나오히코 요시하라
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 방법은, 기판을 기판 유지 회전 기구에 의해 수평한 자세로 유지하는 기판 유지 공정과, 토출구를 선단에 갖는 처리액 노즐이 일단에 형성된 처리액 배관의 타단의 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 처리액을 도입함으로써, 상기 토출구로부터 처리액을 상기 기판을 향하여 토출하는 처리액 토출 공정과, 상기 처리액 토출 공정의 정지 후에 상기 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 기체를 도입함으로써, 상기 처리액 배관 내 및 상기 처리액 노즐 내의 처리액을 외측을 향하여 압출하는 기체 압출 공정과, 상기 기체의 도입 개시 후, 상기 처리액 배관 및/또는 상기 처리액 노즐 내에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시키는 기체 도입 정지 공정을 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 처리 대상의 기판에 대하여 처리액을 사용한 처리를 실시하기 위한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상의 기판에는, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 유리 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 포토 마스크용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 패널용 유리 기판 등의 기판에 대하여, 약액이나 린스액 등의 처리액을 사용한 처리가 실시된다. 처리액을 사용한 처리를 기판에 대하여 1 장씩 실시하는 매엽형의 기판 처리 장치는, 기판을 대략 수평으로 유지하며 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 유지된 기판에 대하여 처리액을 공급하는 처리액 노즐을 구비하고 있다. 처리액 노즐에는, 처리액 배관이 접속되어 있다.
일본 공개특허공보 2005-302746호에서는, 처리액 노즐로부터의 처리액의 액 드립핑을 방지하기 위해, 처리액 배관의 내부에 믹싱 밸브를 통하여 질소를 도입하는 구성이 개시되어 있다. 처리액 배관의 내부에 도입된 질소에 의해, 처리액 노즐의 내부 및 처리액 배관의 내부에 존재하는 처리액을 압출하여, 처리액 노즐로부터 배출한다. 처리액 배관의 내부로의 질소의 도입은, 처리액 노즐의 내부 및 처리액 배관의 내부로부터 처리액이 완전히 배출될 때까지 속행된다.
그러나, 질소 도입에 의한 압출 처리에는, 기체 (질소 가스) 가 기판 (반도체 웨이퍼) 에 분사되는 것에 의한 기판에 대한 데미지 발생이라는 문제가 있다.
요컨대, 처리액 배관 및 처리액 노즐에 잔존하고 있는 처리액이 없어지면, 처리액 노즐의 토출구로부터는 기체만 토출되고, 그 기체가 기판에 직접 분사된다. 기체가 기판에 분사되면, 기판의 처리 품질 저하로 이어질 우려가 있다.
보다 구체적으로는, 기판에 기체가 분사됨으로써, 기판 중심부 부근이 마르거나, 약액의 액적이 비산되는 결과 약액 처리의 균일성이 악화되거나, 기판 상에 파티클이 발생하거나 할 우려가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 기판에 기체가 분사되는 것을 회피하면서, 처리액 노즐 및 처리액 배관의 내부에 잔존하는 처리액을 기체 도입에 의해 효율적으로 배제할 수 있는 기판 처리 방법 그리고 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 처리 대상의 기판에 대하여, 처리액을 사용한 처리를 실시하기 위한 기판 처리 방법으로서, 상기 기판을 기판 유지 회전 기구에 의해 수평한 자세로 유지하는 기판 유지 공정과, 토출구를 선단에 갖는 처리액 노즐이 일단에 형성된 처리액 배관의 타단의 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 처리액을 도입함으로써, 상기 토출구로부터 처리액을 상기 기판을 향하여 토출하는 처리액 토출 공정과, 상기 처리액 토출 공정의 정지 후에 상기 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 기체를 도입함으로써, 상기 처리액 배관 내 및 상기 처리액 노즐 내의 처리액을 외측을 향하여 압출하는 기체 압출 공정과, 상기 기체의 도입 개시 후, 상기 처리액 배관 및/또는 상기 처리액 노즐 내에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시키는 기체 도입 정지 공정을 포함하는 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 처리액 노즐의 토출구에서 기판으로의 처리액의 토출이 정지된 후, 유체 도입부로부터 처리액 배관 내에 기체를 도입함으로써, 처리액 배관 내 및 처리액 노즐 내의 처리액이 외측을 향하여 압출된다 (기체 압출 공정). 이 경우에 있어서, 처리액 배관 및/또는 상기 처리액 노즐 내에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 바꿔 말하면, 처리액 배관 및 처리액 노즐 내로부터 처리액이 완전히 압출되기 전에, 처리액 배관 내로의 기체의 도입이 정지된다. 따라서, 기체 압출 공정에 있어서, 처리액 배관에 도입된 기체가 기판에 직접 분사되는 것을 방지할 수 있다.
또, 기체 압출 공정의 종료 후에는, 적어도 처리액 노즐의 선단부에 처리액이 잔존하고 있다. 이 처리액이 이를테면 처리액 노즐의 덮개의 역할을 하기 때문에, 처리액 노즐의 토출구를 통하여 기체가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기체 도입 정지 공정은, 상기 처리액 노즐의 선단부에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시킨다.
이 방법에 의하면, 처리액 노즐의 선단부에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시킨다. 처리액 배관 및 처리액 노즐 중, 처리액 노즐의 선단부를 제외한 부분에 잔존하고 있는 처리액을 제거하므로, 기체 압출 공정의 종료 후에는, 처리액 배관 및 처리액 노즐의 대부분에서 처리액이 존재하지 않는다. 이로써, 처리액 노즐의 토출구로부터의 처리액의 액 드립핑을 효과적으로 억제할 수 있다.
또, 상기 기체 압출 공정과 병행하여, 상기 기판으로부터 배제된 처리액을 회수 유로로부터 회수하는 처리액 회수 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판에 기체가 분사되는 것에 의한 악영향을 회피하면서, 기체 압출 공정에 의해 처리액 노즐의 토출구로부터 기판 상에 배출된 처리액을 회수 유로로부터 회수할 수 있다. 반도체 제조 공정 등에서 사용되는 약액에는 고가의 것이 있으며, 이러한 약액을 처리액으로서 사용하는 경우가 있다. 이 경우, 처리액 배관 및 처리액 노즐에 잔존하는 약액을 회수할 수 있으므로, 운용 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또, 상기 처리액이 약액을 함유하는 경우, 상기 기판 처리 방법은, 상기 기체 도입 정지 공정 후, 상기 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 린스액을 도입함으로써, 상기 토출구로부터 당해 린스액을 상기 기판을 향하여 토출시키는 린스액 토출 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 처리액 노즐로부터의 약액의 토출을 위해 처리액 배관 내에 약액이 도입되고, 그 토출 후에 기체 압출 공정이 실행된다. 또, 기체 압출 공정에 이어서, 처리액 배관 내에 린스액이 도입되고, 처리액 노즐의 토출구로부터 린스액이 토출된다. 이 경우, 약액을 사용한 처리 후 린스액을 사용한 처리가 개시될 때까지의 동안에 기체 압출 공정이 실시되고 있는 것인데, 그럼에도 불구하고, 기판에 기체가 분사되지 않는다. 따라서, 기판에 기체가 분사되는 것에 의한 다양한 악영향을 회피할 수 있다.
또, 이 경우에는, 린스액 토출 공정의 개시시에, 처리액 노즐 및/또는 처리액 배관에 잔존하고 있는 약액 및 기체가 린스액과 함께 기판에 분사되게 되는데, 잔존하고 있는 처리액은 비교적 소량이고, 또, 약액은 후속하는 린스액에 의해 희석되기 때문에, 잔존 약액의 공급에 의한 기판에 대한 악영향은 거의 없다. 또, 처리액 배관 및 처리액 노즐에 잔존하고 있는 기체의 압력은 고압이 아니며, 그 때문에, 이 기체가 기판에 분사됨으로써, 기판의 건조·오염 등의 악영향은 실질상 무시할 수 있다.
또, 본 발명은, 기판을 수평한 자세로 유지하면서 회전시키기 위한 기판 유지 회전 기구와, 상기 기판 유지 회전 기구에 유지된 상기 기판을 향하여 처리액을 토출하는 토출구를 선단에 갖는 처리액 노즐과, 상기 처리액 노즐이 일단에 형성되고, 처리액을 도입하는 유체 도입부가 타단에 형성된 처리액 배관과, 상기 유체 도입부에 접속되고, 상기 처리액 배관에 처리액을 공급하는 처리액 공급 배관과, 상기 처리액 배관을 개폐하는 처리액 밸브와, 상기 유체 도입부에 접속되고, 상기 처리액 배관에 기체를 공급하는 기체 배관과, 상기 처리액 배관을 개폐하는 기체 밸브와, 상기 처리액 밸브를 개방하여 상기 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 처리액을 도입함으로써, 상기 토출구로부터 처리액을 상기 기판을 향하여 토출하는 처리액 토출 공정과, 상기 처리액 밸브를 폐쇄하여 상기 처리액 토출 공정을 정지시킨 후, 상기 기체 밸브를 개방하여 상기 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 기체를 도입함으로써, 상기 처리액 배관 내 및 상기 처리액 노즐 내의 처리액을 외측을 향하여 압출하는 기체 압출 공정과, 상기 기체의 도입 개시 후, 상기 처리액 배관 및/또는 상기 처리액 노즐 내에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서 상기 기체 밸브를 개방함으로써, 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시키는 기체 도입 정지 공정을 실행하는 제어 유닛을 구비하는 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 처리액 노즐의 토출구에서 기판으로의 처리액의 토출이 정지된 후, 유체 도입부로부터 처리액 배관 내에 기체를 도입함으로써, 처리액 배관 내 및 처리액 노즐 내의 처리액이 외측을 향하여 압출된다 (기체 압출 공정). 이 경우에 있어서, 처리액 배관 및/또는 상기 처리액 노즐 내에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 바꿔 말하면, 처리액 배관 및 처리액 노즐 내로부터 처리액이 완전히 압출되기 전에, 처리액 배관 내로의 기체의 도입이 정지된다. 따라서, 기체 압출 공정에 있어서, 처리액 배관에 도입된 기체가 기판에 직접 분사되는 것을 방지할 수 있다.
또, 기체 압출 공정의 종료 후에는, 적어도 처리액 노즐의 선단부에 처리액이 잔존하고 있다. 이 처리액이 이를테면 처리액 노즐의 덮개의 역할을 하기 때문에, 처리액 노즐의 토출구를 통하여 기체가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 제어 유닛은, 상기 처리액 노즐의 선단부에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시킨다.
이 구성에 의하면, 처리액 노즐의 선단부에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시킨다. 처리액 배관 및 처리액 노즐 중, 처리액 노즐의 선단부를 제외한 부분에 잔존하고 있는 처리액을 제거하므로, 기체 압출 공정의 종료 후에는, 처리액 배관 및 처리액 노즐의 대부분에서 처리액이 존재하지 않는다. 이로써, 처리액 노즐의 토출구로부터의 처리액의 액 드립핑을 효과적으로 억제할 수 있다.
또, 기체를 수용 가능하고 또한 상기 기체 배관에 개재 장착된 가압 가스 탱크를 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 기체를 수용 가능하고 또한 상기 기체 배관 상에 배치 형성된 가압 가스 탱크를 구비하고 있기 때문에, 이 가압 가스 탱크를 사용함으로써, 처리액 배관으로의 기체의 도입량을 고정밀도로 제어할 수 있다.
또, 상기 유체 도입부에 접속되고, 상기 처리액 배관에 린스액을 공급하는 린스액 배관을 추가로 포함하고 있어도 된다.
또, 상기 기판을 향하여 압출된 처리액을 회수 유로로 유도하는 처리액 회수 기구를 추가로 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 기판에 기체가 분사되는 것에 의한 악영향을 회피하면서, 기체 압출 공정에 의해 처리액 노즐로부터 기판 상에 배출된 처리액을 회수 유로로부터 회수할 수 있다. 반도체 제조 공정 등에서 사용되는 약액에는 고가의 것이 있으며, 이러한 약액을 처리액으로서 사용하는 경우, 처리액 배관 및 처리액 노즐에 잔존하는 약액을 회수할 수 있다. 이 때문에, 장치의 운용 비용을 저감시키는 것이 가능해진다.
또, 상기 기체 배관의 개도를 조정하는 개도 조정 밸브를 추가로 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 유닛은, 레시피를 기억하고 있고, 상기 제어 유닛은, 상기 레시피에 기초하여, 상기 기체 밸브의 개폐를 실시하고 또한 상기 개도 조정 밸브의 개도를 조정해도 된다.
본 발명에 있어서의 전술한 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음으로 서술하는 실시형태의 설명에 의해 분명해진다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 도해적인 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 주요부의 도해적인 도면이다.
도 3 은 도 1 및 도 2 에 나타내는 기판 처리 장치에 의한 웨이퍼의 처리를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 4a 는 기체 압출 공정의 종료 후에 있어서의 하측 처리액 노즐의 종단면도이다. 도 4b 는 도 4a 의 절단면선 IVB-IVB 에서 본 도면이다.
도 5a 는 기체 압출 공정의 종료 후에 있어서의 상측 처리액 노즐의 종단면도이다. 도 5b 는 도 5a 의 절단면선 VB-VB 에서 본 도면이다.
도 6 은 다른 형태에 관련된 기판 처리 장치의 주요부의 도해적인 단면도이다.
도 7 은 또 다른 형태에 관련된 기판 처리 장치의 주요부의 도해적인 단면도이다.
도 8 은 변형예에 관련된 기판 처리 장치의 주요부를 나타내는 도면이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 도해적인 도면이다. 도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 도해적인 도면이다. 도 1 에서는, 스플래시 가드 (4) 가 상승 위치에 있는 상태를 나타내고, 도 2 에서는, 스플래시 가드 (4) 가 하강 위치에 있는 상태를 나타낸다.
기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 (W) (이하, 간단히「웨이퍼 (W)」라고 한다) 등의 원판상의 기판 (W) 을 처리액 (약액 및 린스액) 에 의해 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 내부 공간을 갖는 박스형의 챔버 (2) 와, 챔버 (2) 의 내부에 형성되고, 1 장의 웨이퍼 (W) 를 대략 수평한 자세로 유지하며 웨이퍼 (W) 의 중심을 통과하는 연직의 회전 축선 둘레로 웨이퍼 (W) 를 회전시키는 스핀 척 (3) 과, 평면에서 봤을 때에 스핀 척 (3) 을 둘러싸도록 배치된 환상의 스플래시 가드 (4) 를 포함한다.
스핀 척 (3) 은, 원판상으로 대략 수평하게 배치된 스핀 베이스 (5) 와, 스핀 베이스 (5) 의 하면 중심부에, 스핀 베이스 (5) 에 대략 수직으로 장착되고, 대략 연직 방향을 따른 중심축을 갖는 회전축 (6) 을 구비하고 있다. 스핀 베이스 (5) 의 상면 둘레 가장자리부에는, 복수의 척 핀 (7) 이 웨이퍼 (W) 의 외주 형상에 대응하는 원주 상에서 간격을 두고 배치되어 있다. 척 핀 (7) 은, 웨이퍼 (W) 의 둘레 가장자리부를 지지하면서, 웨이퍼 (W) 의 단면 (둘레면) 에 맞닿고, 다른 척 핀 (7) 과 협동하여 웨이퍼 (W) 를 협지할 수 있도록 되어 있다. 웨이퍼 (W) 는, 그 중심 축선과 회전축 (6) 의 중심축이 일치하도록, 스핀 척 (3) 에 유지된다.
회전축 (6) 에는, 회전축 (6) 을 그 중심축의 둘레로 회전시키기 위한 하측 회전 구동 기구 (8) 가 결합되어 있고, 하측 회전 구동 기구 (8) 에 의해 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 를 대략 수평한 면내에서 회전시킬 수 있도록 되어 있다. 하측 회전 구동 기구 (8) 는, 스핀 베이스 (5) 의 하방에 배치되어 있고, 후드 (9) 에 의해 처리액 (약액 및 린스액) 으로부터 보호되고 있다. 회전축 (6) 은 관상이며, 회전축 (6) 의 내부에는, 처리액을 흐르게 하기 위한 하측 처리액 배관 (10) 이 삽입 통과되어 있다. 회전축 (6) 의 내벽면과 하측 처리액 배관 (10) 사이에는, 질소 가스 공급로 (11) 를 이루는 간극이 형성되어 있다. 질소 가스 공급로 (11) 의 상단은, 스핀 베이스 (5) 와 하측 처리액 배관 (10) 사이에 질소 가스 토출구 (11a) 로서 개구되어 있다.
질소 가스 공급로 (11) 의 하방으로부터, 질소 가스 배관 (12) 을 통하여 질소 가스 공급원 (13) 으로부터의 질소 가스 (불활성 가스의 일례) 를 도입할 수 있도록 되어 있다. 질소 가스 배관 (12) 에는, 밸브 (12V) 가 개재 장착되어 있다. 밸브 (12V) 를 개방함으로써, 질소 가스 토출구 (11a) 로부터 질소 가스를 토출할 수 있다.
하측 처리액 배관 (10) 의 일단은, 스핀 베이스 (5) 의 상면으로부터 근소하게 돌출되어 있고, 이 돌출부는 처리액을 토출하는 하측 처리액 노즐 (14) 을 구성하고 있다. 하측 처리액 노즐 (14) 의 선단 둘레 가장자리부에는, 플랜지 (15) 가 형성되어 있다. 플랜지 (15) 는 질소 가스 토출구 (11a) 의 상방을 덮고 있으며, 이것에 의해, 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 토출된 처리액이 질소 가스 토출구 (11a) 에 들어가지 않도록 되어 있다.
하측 처리액 배관 (10) 의 타단은, 처리액이나 질소 가스를 도입하기 위한 유체 도입부 (10a) 를 이루고 있다. 유체 도입부 (10a) 에는, 믹싱 밸브 (MV1) 가 접속되어 있다. 믹싱 밸브 (MV1) 에는, 약액 배관 (16), 린스액 배관 (17) 및 질소 가스 배관 (18) 이 접속되어 있다. 하측 처리액 배관 (10) 의 내부와 약액 배관 (16) 의 내부, 린스액 배관 (17) 의 내부 및 질소 가스 배관 (18) 의 내부는, 각각 믹싱 밸브 (MV1) 의 내부를 통하여 서로 연통되어 있다. 약액 배관 (16) 에는, 약액이 수용된 약액 공급원 (19) 이 접속되어 있고, 린스액 배관 (17) 에는, 린스액 (예를 들어, 탈이온수 등의 순수) 이 수용된 린스액 공급원 (20) 이 접속되어 있다. 질소 가스 배관 (18) 에는, 질소 가스 공급원 (13) 이 접속되어 있다.
약액 공급원 (19) 으로부터 약액 배관 (16) 에 공급되는 약액은, 예를 들어, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산 (예를 들어 시트르산, 옥살산 등), 유기 알칼리 (예를 들어, TMAH : 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 유기 용제 (예를 들어, IPA : 이소프로필알코올 등), 및 계면 활성제, 부식 방지제 중 적어도 1 개를 함유하는 액이다.
약액 배관 (16) 에는, 믹싱 밸브 (MV1) 와의 접속부 근방에 있어서 밸브 (16V1) 가 개재 장착되어 있다. 밸브 (16V1) 를 개방함으로써, 약액 배관 (16) 을 흐르는 약액을 믹싱 밸브 (MV1) 를 통하여 하측 처리액 배관 (10) 내에 도입할 수 있다. 린스액 배관 (17) 에는, 믹싱 밸브 (MV1) 와의 접속부 근방에 있어서 밸브 (17V1) 가 개재 장착되어 있다. 밸브 (17V1) 를 개방함으로써, 린스액 배관 (17) 을 흐르는 린스액을 믹싱 밸브 (MV1) 를 통하여 하측 처리액 배관 (10) 내에 도입할 수 있다. 질소 가스 배관 (18) 에는, 믹싱 밸브 (MV1) 와의 접속부 근방에 있어서 밸브 (18V1) 가 개재 장착되어 있다. 밸브 (18V1) 를 개방함으로써, 질소 가스 배관 (18) 을 흐르는 질소 가스를 믹싱 밸브 (MV1) 를 통하여 하측 처리액 배관 (10) 내에 도입할 수 있다. 밸브 (16V1, 17V1, 18V1) 에 의해, 하측 처리액 배관 (10) 내에 도입되는 유체를 약액, 린스액 및 질소 가스의 사이에서 전환시킬 수 있다.
밸브 (17V1, 18V1) 를 폐쇄하면서 밸브 (16V1) 를 개방함으로써, 하측 처리액 배관 (10) 내에 약액만이 공급되고, 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 약액이 토출된다. 밸브 (16V1, 18V1) 를 폐쇄하면서 밸브 (17V1) 를 개방함으로써, 하측 처리액 배관 (10) 내에 린스액만이 공급되고, 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 린스액이 토출된다. 밸브 (16V1, 17V1) 를 폐쇄하면서 밸브 (18V1) 를 개방함으로써, 하측 처리액 배관 (10) 내에 질소 가스만이 공급된다. 하측 처리액 배관 (10) 의 내부 및 하측 처리액 노즐 (14) 의 내부 (이후에 있어서,「하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내」라고 한다) 에 처리액이 존재하는 상태에서, 하측 처리액 배관 (10) 내에 질소 가스를 공급함으로써, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내의 처리액을 질소 가스에 의해 압출하여, 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 배출시킬 수 있다.
밸브 (18V1) 는, 밸브 시트가 내부에 형성된 밸브 보디와, 밸브 시트를 개폐하는 밸브체와, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 밸브체를 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동시킴으로써, 밸브 (18V1) 의 개폐가 전환된다. 또, 밸브체의 개방 위치의 위치를 변경함으로써, 밸브 (18V1) 의 개도 (개방 위치에 있는 밸브체와 밸브 시트의 간극) 를 변경할 수 있다. 밸브 (18V1) 의 개도가 조정됨으로써, 하측 처리액 배관 (10) 에 공급되는 질소 가스의 유량을 조정할 수 있도록 되어 있다.
스핀 척 (3) 의 상방에는, 웨이퍼 (W) 와 대략 동일한 직경이거나, 혹은 웨이퍼 (W) 보다 큰 직경을 갖는 원판상의 차단판 (21) 이 대략 수평하게 배치되어 있다. 차단판 (21) 의 상면 중심부에는, 차단판 (21) 에 대략 수직으로 대략 연직 방향을 따른 중심축을 갖는 회전축 (22) 이 장착되어 있다. 회전축 (22) 의 중심축과 회전축 (6) 의 중심축은, 대략 동일 직선 상에 있다.
회전축 (22) 에는, 상측 회전 구동 기구 (23) 가 결합되어 있다. 상측 회전 구동 기구 (23) 에 의해, 차단판 (21) 을 대략 수평한 면내에서 스핀 척 (3) 과 동일한 방향으로 대략 동일한 회전수로 회전시킬 수 있다.
회전축 (22) 은 관상이며, 회전축 (22) 의 내부에는, 처리액을 흐르게 하기 위한 상측 처리액 배관 (24) 이 삽입 통과되어 있다. 회전축 (22) 의 내벽면과 상측 처리액 배관 (24) 사이에는, 질소 가스 공급로 (26) 를 이루는 간극이 형성되어 있다. 질소 가스 공급로 (26) 의 하단은, 차단판 (21) 과 상측 처리액 배관 (24) 사이에 질소 가스 토출구 (26a) 로서 개구되어 있다.
질소 가스 공급로 (26) 의 상방으로부터, 질소 가스 배관 (27) 을 통하여 질소 가스 공급원 (13) 으로부터의 질소 가스 (불활성 가스의 일례) 를 도입할 수 있도록 되어 있다. 질소 가스 배관 (27) 에는, 밸브 (27V) 가 개재 장착되어 있다. 밸브 (27V) 를 개방함으로써, 질소 가스 토출구 (26a) 로부터 질소 가스를 토출할 수 있다.
상측 처리액 배관 (24) 의 일단은, 차단판 (21) 의 하면과 대략 면일 (面一) 하게 배치되어 처리액을 토출하는 상측 처리액 노즐 (25) 을 구성하고 있다.
상측 처리액 배관 (24) 의 타단은, 처리액이나 질소 가스를 도입하기 위한 유체 도입부 (24a) 를 이루고 있다. 유체 도입부 (24a) 에는, 믹싱 밸브 (MV2) 가 접속되어 있다. 믹싱 밸브 (MV2) 에는, 약액 배관 (16), 린스액 배관 (17) 및 질소 가스 배관 (18) 이 접속되어 있다. 상측 처리액 배관 (24) 의 내부와 약액 배관 (16) 의 내부, 린스액 배관 (17) 의 내부 및 질소 가스 배관 (18) 의 내부는, 믹싱 밸브 (MV2) 의 내부를 통하여 각각 연통되어 있다.
약액 배관 (16) 에는, 믹싱 밸브 (MV2) 와의 접속부 근방에 있어서 밸브 (16V2) 가 개재 장착되어 있다. 밸브 (16V2) 를 개방함으로써, 약액 배관 (16) 을 흐르는 약액을 믹싱 밸브 (MV2) 를 통하여 상측 처리액 배관 (24) 내에 도입할 수 있다. 린스액 배관 (17) 에는, 믹싱 밸브 (MV2) 와의 접속부 근방에 있어서 밸브 (17V2) 가 개재 장착되어 있다. 밸브 (17V2) 를 개방함으로써, 린스액 배관 (17) 을 흐르는 린스액을 믹싱 밸브 (MV2) 를 통하여 상측 처리액 배관 (24) 내에 도입할 수 있다. 질소 가스 배관 (18) 에는, 믹싱 밸브 (MV2) 와의 접속부 근방에 있어서 밸브 (18V2) 가 개재 장착되어 있다. 밸브 (18V2) 를 개방함으로써, 상측 처리액 배관 (24) 내에 질소 가스를 도입할 수 있다. 밸브 (16V2, 17V2, 18V2) 에 의해, 상측 처리액 배관 (24) 내에 도입되는 유체를 약액, 린스액 및 질소 가스의 사이에서 전환시킬 수 있다.
밸브 (17V2, 18V2) 를 폐쇄하면서 밸브 (16V2) 를 개방함으로써, 상측 처리액 배관 (24) 내에 약액만이 공급되고, 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 약액이 토출된다. 밸브 (16V2, 18V2) 를 폐쇄하면서 밸브 (17V2) 를 개방함으로써, 상측 처리액 배관 (24) 내에 린스액만이 공급되고, 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 린스액이 토출된다. 밸브 (16V2, 17V2) 를 폐쇄하면서 밸브 (18V2) 를 개방함으로써, 상측 처리액 배관 (24) 내에 질소 가스만이 공급된다. 상측 처리액 배관 (24) 의 내부 및 상측 처리액 노즐 (25) 의 내부 (이후에 있어서,「상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내」라고 한다) 에 처리액이 존재하는 상태에서, 상측 처리액 배관 (24) 내에 질소 가스를 공급함으로써, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내의 처리액을 질소 가스에 의해 압출하여, 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 배출시킬 수 있다.
밸브 (18V2) 는, 밸브 시트가 내부에 형성된 밸브 보디와, 밸브 시트를 개폐하는 밸브체와, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 밸브체를 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동시킴으로써, 밸브 (18V2) 의 개폐가 전환된다. 또, 밸브체의 개방 위치의 위치를 변경함으로써, 밸브 (18V2) 의 개도 (개방 위치에 있는 밸브체와 밸브 시트의 간극) 를 변경할 수 있다. 밸브 (18V2) 의 개도가 조정됨으로써, 상측 처리액 배관 (24) 에 공급되는 질소 가스의 유량을 조정할 수 있도록 되어 있다.
회전축 (22) 및 상측 처리액 배관 (24) 에는, 상측 승강 기구 (33) 가 결합되어 있다. 상측 승강 기구 (33) 에 의해, 회전축 (22) 및 상측 처리액 배관 (24) 을 동시에 승강시킬 수 있다.
스플래시 가드 (4) 의 하부에는, 스플래시 가드 (4) 의 중심축측 비스듬히 하방으로 벌어진 절결상의 제 1 안내부 (4a) 와, 제 1 안내부 (4a) 의 내측으로 연직 방향으로 내어 형성된 원환상의 홈 (4c) 이, 스플래시 가드 (4) 의 전체 둘레에 걸쳐서 형성되어 있다. 또, 스플래시 가드 (4) 의 내면 (중심축측) 상부에는, 수평 방향에 관하여 내측 (스핀 척 (3) 의 회전 축선측) 을 향하여 V 자상으로 벌어진 홈상의 제 2 안내부 (4b) 가 형성되어 있다.
스플래시 가드 (4) 의 하방에는, 3 개의 원통 부재 (28a, 28b, 28c) 가 바닥판 (36) 상에 동축상으로 세워져 형성되어 있다. 원통 부재 (28a) 의 직경은 원통 부재 (28b, 28c) 의 직경보다 크고, 원통 부재 (28b) 의 직경은 원통 부재 (28c) 의 직경보다 크다. 원통 부재 (28a) 는, 스플래시 가드 (4) 를 내부에 수용할 수 있는 크기를 갖고 있다.
원통 부재 (28a) 및 원통 부재 (28b) 를 측벽으로 하여 제 1 회수조 (회수 유로) (30) 가 형성되어 있고, 원통 부재 (28b) 및 원통 부재 (28c) 를 측벽으로 하여 제 2 회수조 (29) 가 형성되어 있다. 제 1 및 제 2 회수조 (30, 29) 의 바닥부에는, 그 내부의 액체를 배액하기 위한 제 1 및 제 2 배액 배관 (32, 31) 이 각각 접속되어 있다.
스플래시 가드 (4) 에는 하측 승강 기구 (34) 가 결합되어 있고, 임의의 높이 위치에서 스플래시 가드 (4) 를 유지할 수 있다. 이로써, 스플래시 가드 (4) 를 상승 위치 (도 1 에 나타내는 위치) 와 하강 위치 (도 2 에 나타내는 위치) 사이에서 승강시킬 수 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 스플래시 가드 (4) 가 상승 위치에 있을 때에는, 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 의 측방에는, 제 1 안내부 (4a) 가 위치하도록 되어 있다. 이 상태에서, 스핀 척 (3) 에 유지되어 하측 회전 구동 기구 (8) 에 의해 회전되고 있는 웨이퍼 (W) 에 하측 처리액 노즐 (14) 및/또는 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 공급된 처리액 (약액이나 린스액) 은, 회전하는 웨이퍼 (W) 의 원심력을 받아 측방으로 비산되고, 제 1 안내부 (4a) 에 받아내어진다. 제 1 안내부 (4a) 에 착액된 처리액은 제 1 유로 (P1) 로 유도되고, 자중에 의해 하방으로 흘러내리고, 제 1 유로 (P1) 를 통과하여 제 1 회수조 (30) 로 유도된다. 이로써, 웨이퍼 (W) 로부터 배제된 처리액이 제 1 회수조 (30) 에 회수된다.
한편, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 스플래시 가드 (4) 가 하강 위치에 있을 때에는, 스플래시 가드 (4) 가 원통 부재 (28a) 의 내부에 거의 수용되고, 원통 부재 (28b) 의 상부에 스플래시 가드 (4) 의 원환상의 홈 (4c) 이 끼워지도록 되어 있다. 이 때, 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 의 측방에는, 제 2 안내부 (4b) 가 위치한다.
이 상태에서, 스핀 척 (3) 에 유지되어 하측 회전 구동 기구 (8) 에 의해 회전되고 있는 웨이퍼 (W) 에 하측 처리액 노즐 (14) 및/또는 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 공급된 처리액은, 회전하는 웨이퍼 (W) 의 원심력을 받아 측방으로 비산되고, 제 2 안내부 (4b) 에 받아내어진다. 제 2 안내부 (4b) 에 착액된 처리액은 제 2 유로 (P2) 로 유도되고, 자중에 의해 하방으로 흘러내리고, 제 2 유로 (P2) 를 통과하여 제 2 회수조 (29) 로 유도된다. 이로써, 웨이퍼 (W) 로부터 배제된 처리액이 제 2 회수조 (29) 에 회수된다.
이와 같이, 스플래시 가드 (4) 의 승강에 의해, 웨이퍼 (W) 의 둘레 가장자리로부터 비산되는 처리액의 도출처를 제 1 유로 (P1) 와 제 2 유로 (P2) 사이에서 전환시킬 수 있으며, 이로써, 이들 처리액을 제 1 및 제 2 배액 배관 (32, 31) 으로부터 분별하여 배출할 수 있다. 기판 처리 장치 (1) 에 있어서 실행되는 처리에서는, 제 2 회수조 (29) 에 회수되는 처리액은, 제 1 배액 배관 (회수 유로) (32) 을 통과한 후 폐기되고, 제 1 회수조 (30) 에 회수되는 처리액은, 제 2 배액 배관 (31) 을 통과한 후 재이용된다.
이하, 스플래시 가드 (4) 의 상승 위치 (도 1 에 나타내는 위치), 즉, 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 로부터 배제된 처리액이 제 1 회수조 (30) 로 유도되는 스플래시 가드 (4) 의 위치를「회수 위치」라고 하고, 스플래시 가드 (4) 의 하강 위치 (도 2 에 나타내는 위치), 즉, 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 로부터 배제된 처리액이 제 2 회수조 (29) 로 유도되는 스플래시 가드 (4) 의 위치를「폐기 위치」라고 한다.
기판 처리 장치 (1) 는, 제어 유닛 (35) 을 포함한다. 제어 유닛 (35) 은 컴퓨터를 포함한다. 제어 유닛 (35) 은, 도시되지 않은 기억 장치를 구비한다. 제어 유닛 (35) 에는, 기판 처리를 실시하기 위한 레시피 (프로그램) 가 격납되어 있다. 제어 유닛 (35) 은, 제어 유닛 (35) 에 기억되어 있는 레시피의 내용에 기초하여, 회전 구동 기구 (8, 23) 및 승강 기구 (33, 34) 의 동작을 제어한다. 또, 제어 유닛 (35) 은, 제어 유닛 (35) 에 기억되어 있는 레시피의 내용에 기초하여, 밸브 (12V, 16V1, 16V2, 17V1, 17V2, 18V1, 18V2, 27V) 를 개폐한다. 또한, 제어 유닛 (35) 은, 제어 유닛 (35) 에 기억되어 있는 레시피의 내용에 기초하여, 밸브 (18V1, 18V2) 의 개도를 조정한다.
밸브 (18V1) 의 개폐 타이밍 및 개도는, 본 발명에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내의 처리액을 질소 가스에 의해 압출할 때, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내의 처리액이 완전히 배제되지 않도록 제어된다.
밸브 (18V2) 의 개폐 타이밍 및 개도는, 본 발명에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내의 처리액을 질소 가스에 의해 압출할 때, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내의 처리액이 완전히 배제되지 않도록 제어된다.
도 3 은 이 기판 처리 장치 (1) 에 의한 웨이퍼 (W) 의 처리 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다. 도 1 ∼ 도 3 을 참조하면서 기판 처리에 대해 설명한다.
제어 유닛 (35) 은, 밸브 (16V1, 16V2, 17V1, 17V2, 18V1, 18V2) 를 폐쇄하고, 또한 밸브 (12V, 27V) 를 개방한다. 이로써, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 로부터는 처리액은 토출되지 않지만, 질소 가스 토출구 (11a, 26a) 로부터는 질소 가스가 토출된다. 질소 가스는, 예를 들어, 50 리터/min 내지 100 리터/min 정도의 유량으로 토출된다. 이 상태에서, 처리액 배관 (10, 24), 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내에는, 린스액 등의 액체는 존재하고 있지 않다. 또, 스플래시 가드 (4) 는, 폐기 위치 (도 2 참조) 보다 더욱 하방으로 하강된 위치에 배치되어 있다.
이 상태에서, 도시되지 않은 로봇 핸드에 의해, 챔버 (2) 내에 미처리된 웨이퍼 (W) 가 반입되고 (스텝 S1), 스핀 척 (3) 에 의해 웨이퍼 (W) 가 대략 수평한 자세로 유지된다.
그 후, 제어 유닛 (35) 은 하측 승강 기구 (34) 를 제어하여, 스플래시 가드 (4) 를 회수 위치 (도 1 참조) 를 향하여 상승시킨다 (스텝 S2). 또, 제어 유닛 (35) 은 하측 회전 구동 기구 (8) 를 제어하여, 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 를 소정의 회전 축선 둘레로 회전시킨다.
다음으로, 제어 유닛 (35) 은, 밸브 (16V1, 16V2) 를 개방한다. 이로써, 유체 도입부 (10a, 24a) 로부터 처리액 배관 (10, 24) 내에 약액이 도입된다 (스텝 S3). 이로써, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 웨이퍼 (W) 를 향하여 약액이 토출된다 (약액 토출 공정 (처리액 토출 공정)). 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 토출된 약액은, 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 의 하면의 중심부 부근에 공급되고, 웨이퍼 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아, 웨이퍼 (W) 의 하면을 둘레 가장자리부를 향하여 퍼진다. 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 토출된 약액은, 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 의 상면의 중심부 부근에 공급되고, 웨이퍼 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아, 웨이퍼 (W) 의 상면을 둘레 가장자리부를 향하여 퍼진다. 이로써, 웨이퍼 (W) 의 하면의 전체면, 및 웨이퍼 (W) 의 상면의 전체면이 약액에 의해 균일하게 처리된다.
웨이퍼 (W) 의 둘레 가장자리부에 도달한 약액은, 회전하는 웨이퍼 (W) 의 원심력을 받아 측방으로 비산되고, 제 1 안내부 (4a) 에 받아내어진다. 제 1 안내부 (4a) 에 착액된 약액은 하방으로 흘러내려 제 1 회수조 (30) 에 회수된다. 약액이 도입되기 전의 처리액 배관 (10, 24), 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내에는, 린스액 등의 액체가 존재하고 있지 않다. 그 때문에, 제 1 회수조 (30) 에 회수되는 약액에는, 린스액 등의 다른 액체는 혼입되지 않는다.
처리액 배관 (10, 24) 으로의 약액의 도입으로부터 미리 정한 시간이 경과하면, 제어 유닛 (35) 은 밸브 (16V1, 16V2) 를 폐쇄한다. 이로써, 처리액 배관 (10, 24) 으로의 약액의 도입이 정지된다 (스텝 S4). 이 상태에서, 처리액 배관 (10, 24), 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내의 전역에 약액이 잔존하고 있다.
처리액 배관 (10, 24) 으로의 약액의 도입 정지 후, 제어 유닛 (35) 은 밸브 (18V1, 18V2) 를 개방한다. 이로써, 유체 도입부 (10a, 24a) 로부터 처리액 배관 (10, 24) 내에 질소 가스가 도입 개시된다 (스텝 S5). 이로써, 기체 압출 공정 (S5, S6) 이 개시된다.
하측 처리액 배관 (10) 으로의 질소 가스의 도입에 의해, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내에 잔존하고 있는 약액이 압출되고, 하측 처리액 노즐 (14) 의 토출구 (14a) 로부터 상방을 향하여 약액이 배출된다. 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 배출된 약액은, 회전 중의 웨이퍼 (W) 의 하면을 흐른다.
상측 처리액 배관 (24) 으로의 질소 가스의 도입에 의해, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내에 잔존하고 있는 약액이 압출되고, 상측 처리액 노즐 (25) 의 토출구 (25a) 로부터 하방을 향하여 약액이 배출된다. 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 배출된 약액은, 회전 중의 웨이퍼 (W) 의 상면 또는 스핀 베이스 (5) 의 상면을 흐른다.
그리고, 웨이퍼 (W) 의 둘레 가장자리부에 도달한 약액은, 원심력을 받아 측방으로 비산되고, 제 1 안내부 (4a) 에 받아내어진 후, 제 1 회수조 (30) 에 회수된다. 질소 가스에 의해 압출되는 약액에는, 린스액 등의 다른 액체는 혼입되어 있지 않다. 따라서, 당해 약액이 제 1 회수조 (30) 에 회수되어도, 제 1 회수조 (30) 에 린스액 등의 다른 액체가 혼입되지는 않는다.
이와 같이, 스텝 S3 에 있어서 제 1 회수조 (30) 에 회수된 약액은 재이용에 적합하며, 제 1 배액 배관 (32) 을 통하여 약액 캐비닛으로 이송된 후, 다시 약액 공급원 (19) 에 공급된다. 약액에는 고가의 것이 있다. 이러한 약액을 회수하여 사용함으로써, 운용 비용의 저감을 도모할 수 있다.
밸브 (18V1) 가 개방되고 나서 미리 정한 시간이 경과하면, 제어 유닛 (35) 은 밸브 (18V1) 를 폐쇄한다. 이로써, 하측 처리액 배관 (10) 내로의 질소 가스의 도입이 정지된다 (스텝 S6, 기체 도입 정지 공정). 이 미리 정한 시간은, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 약액이 완전히 배출되지 않은 상태에서 질소 가스 도입이 정지된다는 조건이 만족되도록 설정된 시간이다. 당해 미리 정한 시간의 값은, 제어 유닛 (35) 의 기억 장치에 격납되어 있다. 제어 유닛 (35) 은, 밸브 (18V1) 의 폐쇄 전에 당해 미리 정한 시간의 값을 판독 입력해 둔다.
이 때, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내에 잔존하는 약액의 분량은 적은 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 4a 에 나타내는 바와 같이, 하측 처리액 노즐 (14) 의 토출구 (14a) 근방 (선단부) 에만 약액이 잔존하는 것이 바람직하다. 또, 이 경우, 도 4b 에 나타내는 바와 같이, 약액은 제 1 액 고임부 (DL1) 를 형성하고 있다. 제 1 액 고임부 (DL1) 는, 하측 처리액 노즐 (14) 의 노즐 배관 (토출구 (14a)) 의 단면 전역을 커버하고 있다.
또, 밸브 (18V2) 가 개방되고 나서 미리 정한 시간이 경과하면, 제어 유닛 (35) 은 밸브 (18V2) 를 폐쇄한다. 이로써, 상측 처리액 배관 (24) 내로의 질소 가스의 도입이 정지된다 (스텝 S6, 기체 도입 정지 공정). 이 미리 정한 시간은, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 약액이 완전히 배출되지 않은 상태에서 질소 가스 도입이 정지된다는 조건이 만족되도록 설정된 시간이다. 당해 미리 정한 시간의 값은, 제어 유닛 (35) 의 기억 장치에 격납되어 있다. 제어 유닛 (35) 은, 밸브 (18V2) 의 폐쇄 전에 당해 미리 정한 시간의 값을 판독 입력해 둔다.
이 때, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내에 잔존하는 약액의 분량은 적은 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 5a 에 나타내는 바와 같이, 상측 처리액 노즐 (25) 의 토출구 (25a) 근방 (선단부) 에만 약액이 잔존하는 것이 바람직하다. 또, 이 경우, 도 5b 에 나타내는 바와 같이, 약액은 제 2 액 고임부 (DL2) 를 형성하고 있다. 제 2 액 고임부 (DL2) 는, 상측 처리액 노즐 (25) 의 노즐 배관 (토출구 (25a)) 의 단면 전역을 커버하고 있다.
스텝 S6 에 있어서, 밸브 (18V1, 18V2) 의 폐쇄 타이밍이 서로 동일해도 되고, 서로 상이해도 된다.
처리액 배관 (10, 24) 내로의 질소 가스의 도입 정지 (스텝 S6) 에 의해, 기체 압출 공정이 종료된다.
예를 들어 일본 공개특허공보 2005-302746호에서는, 처리액 배관 (10, 24) 및 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 로부터의 질소 가스의 도입에 의해 약액 등을 배출하는 공정에 있어서는, 약액 압출의 스루풋을 고려하여, 질소 가스의 선유속이 1 ∼ 2 m/sec 정도가 되도록 되어 있다.
그러나, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내로부터 약액이 완전히 배출되지 않은 상태에서 질소 가스 도입이 정지되도록 정밀하게 질소 가스 도입을 제어할 필요가 있다. 또, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 약액이 완전히 배출되지 않은 상태에서 질소 가스 도입이 정지되도록, 정밀하게 질소 가스 도입을 제어할 필요가 있다. 따라서, 약액 압출의 스루풋을 어느 정도 희생하더라도 질소 가스의 선유속이 낮아지도록, 기체 압출 공정 (S5, S6) 에 있어서의 밸브 (18V1, 18V2) 의 개도를 설정하는 것이 바람직하다.
한편으로, 밸브 (18V1, 18V2) 의 개도가 지나치게 작아, 질소 가스의 선유속이 지나치게 낮으면, 선유속의 큰 변동이나, 약액 압출의 스루풋의 저하와 같은 문제가 발생할 수 있다. 그래서, 상기 서술한 조건의 밸런스를 실험적으로 파악하여, 기체 압출 공정 (S5, S6) 에 있어서의 밸브 (18V1, 18V2) 의 적절한 개도를 제어 유닛 (35) 의 기억 장치에 격납해 둔다. 제어 유닛 (35) 은, 밸브 (18V1, 18V2) 의 폐쇄 전에 이것들의 개도를 각각 판독 입력해 둔다.
최근에 개폐 응답 정밀도 등을 포함한 밸브의 성능은 향상되고 있다. 그 때문에, 기체 압출 공정 (S5, S6) 에 있어서의 밸브 (18V1, 18V2) 의 개도를 낮게 설정하고, 질소 가스의 도입 개시부터 도입 정지까지의 시간을 적절히 설정함으로써, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 의 토출구 (14a, 25a) 근방 (선단부) 에만 약액이 잔존하도록 기체 압출 공정 (S5, S6) 을 실행하는 것이 가능하다. 이 경우, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 웨이퍼 (W) 에 질소 가스가 분사되는 것을 회피할 수 있음과 함께, 처리액 배관 (10, 24) 및 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 에 잔존한 약액의 대부분을 배출할 수 있다.
또, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 의 토출구 (14a, 25a) 근방에 잔존하는 약액의 액 고임부 (DL1, DL2) 는, 각각 노즐 배관 (토출구 (14a, 25a)) 의 단면 전역을 커버하고 있다. 따라서, 액 고임부 (DL1, DL2) 는, 하측 처리액 노즐 (14) 내의 질소 가스, 및 상측 처리액 노즐 (25) 의 내부의 질소 가스의 각각이 배관 밖으로 누출되지 않도록 하기 위한 이를테면 덮개 또는 액체 시일의 역할도 하게 된다. 따라서, 이후의 스텝 S8 에 있어서 린스액이 처리액 배관 (10, 24) 에 도입될 때까지의 동안, 질소 가스가 배관 밖으로 누출되는 것이 방지된다. 즉, 질소 가스가 웨이퍼 (W) 에 누출되는 것이 방지된다.
다음으로, 제어 유닛 (35) 은 하측 승강 기구 (34) 를 제어하여, 스플래시 가드 (4) 를 회수 위치 (도 1 참조) 에서 폐기 위치 (도 2 참조) 를 향하여 하강시킨다 (스텝 S7).
또한, 스플래시 가드 (4) 가 하강하고 있는 동안, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 의 토출구 (14a, 25a) 근방에는 약액이 잔존하고 있고, 이 약액이 이를테면 질소 가스의 덮개의 역할을 한다. 그 때문에, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내에 존재하는 질소 가스가 하측 처리액 노즐 (14) 밖으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 또, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내에 존재하는 질소 가스가 상측 처리액 노즐 (25) 밖으로 누출되는 것도 방지할 수 있다.
다음으로, 제어 유닛 (35) 은 밸브 (17V1, 17V2) 를 개방한다. 이로써, 유체 도입부 (10a, 24a) 로부터 처리액 배관 (10, 24) 내에 린스액이 도입된다 (스텝 S8).
이 때, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내에 잔류하고 있는 약액 및 질소 가스는, 하측 처리액 배관 (10) 에 도입된 린스액에 압출되는 형태로, 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 외측으로 토출된다. 구체적으로는, 약액 및 질소 가스는 웨이퍼 (W) 의 하면을 향하여 토출된다. 이들 약액 및 질소 가스에 이어서, 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 린스액이 토출되고, 웨이퍼 (W) 의 하면에 공급된다.
이 때, 약액 및 질소 가스가 린스액과 함께 웨이퍼 (W) 에 공급된다. 그러나, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내에 잔류하고 있는 약액은 비교적 소량이고, 또, 약액은 후속하는 린스액에 의해 희석되기 때문에, 잔존 약액의 공급에 의한 웨이퍼 (W) 에 대한 악영향은 거의 없다. 또, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내에 잔존하고 있는 질소 가스의 압력은 고압이 아니며, 그 때문에, 이 질소 가스가 웨이퍼 (W) 에 분사되는 것에 의한 웨이퍼 (W) 의 건조·오염 등의 악영향은 실질상 무시할 수 있다.
또, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내에 잔류하고 있는 약액 및 질소 가스는, 상측 처리액 배관 (24) 에 도입된 린스액에 압출되는 형태로, 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 외측으로 토출된다. 구체적으로는, 약액 및 질소 가스는 웨이퍼 (W) 의 상면을 향하여 토출된다. 이들 약액 및 질소 가스에 이어서, 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 린스액이 토출되고, 웨이퍼 (W) 의 상면에 공급된다.
이 때, 약액 및 질소 가스가 린스액과 함께 웨이퍼 (W) 에 분사된다. 그러나, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내에 잔류하고 있는 약액은 비교적 소량이고, 또, 약액은 후속하는 린스액에 의해 희석되기 때문에, 잔존 약액의 공급에 의한 웨이퍼 (W) 에 대한 악영향은 거의 없다. 또, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내에 잔존하고 있는 질소 가스의 압력은 고압이 아니며, 그 때문에, 이 질소 가스가 웨이퍼 (W) 에 분사되는 것에 의한 웨이퍼 (W) 의 건조·오염 등의 악영향은 실질상 무시할 수 있다.
하측 처리액 노즐 (14) 로부터 토출된 린스액은, 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 의 하면의 중심부 부근에 공급되고, 웨이퍼 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아, 웨이퍼 (W) 의 하면을 둘레 가장자리부를 향하여 퍼진다. 이로써, 웨이퍼 (W) 의 하면에 부착되어 있는 약액이 린스액에 의해 씻어내어진다 (린스액 토출 공정 (처리액 토출 공정)).
또, 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 토출된 린스액은, 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 의 상면의 중심부 부근에 공급되고, 웨이퍼 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아, 웨이퍼 (W) 의 상면을 둘레 가장자리부를 향하여 퍼진다. 이로써, 웨이퍼 (W) 의 상면에 부착되어 있는 약액이 린스액에 의해 씻어내어진다 (린스액 토출 공정 (처리액 토출 공정)).
웨이퍼 (W) 의 둘레 가장자리부에 도달한 린스액은, 웨이퍼 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 측방으로 비산되고, 제 2 안내부 (4b) 에 받아내어진다. 제 2 안내부 (4b) 에 착액된 린스액은 하방으로 흘러내려 제 2 회수조 (29) 에 회수된다. 제 2 회수조 (29) 에 회수되는 린스액은 약액이나 오염물을 함유하므로, 제 1 배액 배관 (31) 을 배액된 후, 폐기된다.
처리액 배관 (10, 24) 으로의 린스액의 도입으로부터 미리 정한 시간이 경과하면, 제어 유닛 (35) 은 밸브 (17V1, 17V2) 를 폐쇄한다. 이로써, 처리액 배관 (10, 24) 으로의 린스액의 도입이 정지된다 (스텝 S9). 이 상태에서, 처리액 배관 (10, 24), 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내의 전역에는 린스액이 잔존하고 있다.
처리액 배관 (10, 24) 으로의 린스액의 도입 정지 후, 제어 유닛 (35) 은 밸브 (18V1, 18V2) 를 개방한다. 이로써, 유체 도입부 (10a, 24a) 로부터 처리액 배관 (10, 24) 내에 질소 가스가 도입 개시된다 (스텝 S10). 이로써, 기체 압출 공정 (S10, S11) 이 개시된다.
하측 처리액 배관 (10) 으로의 질소 가스의 도입에 의해, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내에 잔존하고 있는 린스액이 압출되고, 하측 처리액 노즐 (14) 의 토출구 (14a) 로부터 상방을 향하여 린스액이 배출된다. 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 배출된 린스액은, 회전 중의 웨이퍼 (W) 의 하면을 흐른다.
상측 처리액 배관 (24) 으로의 질소 가스의 도입에 의해, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내에 잔존하고 있는 린스액이 압출되고, 상측 처리액 노즐 (25) 의 토출구 (25a) 로부터 하방을 향하여 린스액이 배출된다. 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 배출된 린스액은, 회전 중의 웨이퍼 (W) 의 상면 또는 스핀 베이스 (5) 의 상면을 흐른다.
그리고, 웨이퍼 (W) 의 둘레 가장자리부에 도달한 린스액은, 원심력을 받아 측방으로 비산되고, 제 2 안내부 (4b) 에 받아내어진 후, 제 2 회수조 (29) 에 회수된다.
밸브 (18V2) 가 개방되고 나서 미리 정한 시간이 경과하면, 제어 유닛 (35) 은 밸브 (18V2) 를 폐쇄한다. 이로써, 하측 처리액 배관 (10) 내로의 질소 가스의 도입이 정지된다 (스텝 S11). 이 미리 정한 시간은, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 로부터 린스액이 완전히 배출되지 않은 상태에서 질소 가스 도입이 정지된다는 조건이 만족되도록, 미리 설정된 시간이다. 당해 미리 정한 시간의 값은, 제어 유닛 (35) 의 기억 장치에 격납되어 있다. 제어 유닛 (35) 은, 밸브 (18V2) 의 폐쇄 전에 당해 미리 정한 시간의 값을 판독 입력해 둔다.
이 때, 하측 처리액 배관 (10) 및 하측 처리액 노즐 (14) 내에 잔존하는 린스액의 분량은 적은 것이 바람직하다. 예를 들어, 스텝 S10 의 경우와 동일하게, 하측 처리액 노즐 (14) 의 토출구 (14a) (도 4a 참조) 근방 (선단부) 에만 린스액이 잔존하는 것이 바람직하다. 또, 이 경우, 스텝 S10 의 경우와 동일하게, 린스액은 액 고임부 (제 1 액 고임부 (DL1) 와 동등) 를 형성하고 있다. 이 액 고임부는, 하측 처리액 노즐 (14) 의 노즐 배관 (토출구 (14a)) 의 단면 전역을 커버하고 있다.
또, 18V2 가 개방되고 나서 미리 정한 시간이 경과하면, 제어 유닛 (35) 은 밸브 (18V2) 를 폐쇄한다. 이로써, 상측 처리액 배관 (24) 내로의 질소 가스의 도입이 정지된다 (스텝 S11). 이 미리 정한 시간은, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 린스액이 완전히 배출되지 않은 상태에서 질소 가스 도입이 정지된다는 조건이 만족되도록, 미리 설정된 시간이다. 당해 미리 정한 시간의 값은, 제어 유닛 (35) 의 기억 장치에 격납되어 있다. 제어 유닛 (35) 은, 밸브 (18V2) 의 폐쇄 전에 당해 미리 정한 시간의 값을 판독 입력해 둔다.
이 때, 상측 처리액 배관 (24) 및 상측 처리액 노즐 (25) 내에 잔존하는 린스액의 분량은 적은 것이 바람직하다. 예를 들어, 스텝 S6 의 경우와 동일하게, 상측 처리액 노즐 (25) 의 토출구 (25a) (도 5a 참조) 근방 (선단부) 에만 린스액이 잔존하는 것이 바람직하다. 또, 이 경우, 스텝 S6 의 경우와 동일하게, 린스액은 액 고임부 (제 2 액 고임부 (DL2) 와 동등) 를 형성하고 있다. 이 액 고임부는, 상측 처리액 노즐 (25) 의 노즐 배관 (토출구 (25a)) 의 단면 전역을 커버하고 있다.
스텝 S11 에 있어서, 밸브 (18V1, 18V2) 의 폐쇄 타이밍이 서로 동일해도 되고, 서로 상이해도 된다.
기체 압출 공정 (S10, S11) 에서는, 기체 압출 공정 (S5, S6) 의 경우와 동일하게, 밸브 (18V1, 18V2) 의 개도는, 질소 가스의 큰 변동이나 린스액 압출의 스루풋의 저하와 같은 문제가 발생하지 않을 정도로 낮은 것이 바람직하다. 그래서, 상기 서술한 조건의 밸런스를 실험적으로 파악하여, 기체 압출 공정 (S10, S11) 에 있어서의 밸브 (18V1, 18V2) 의 적절한 개도를 제어 유닛 (35) 의 기억 장치에 격납해 둔다. 제어 유닛 (35) 은, 밸브 (18V1, 18V2) 의 폐쇄 전에 이것들의 개도를 각각 판독 입력해 둔다.
최근에 개폐 응답 정밀도 등을 포함한 밸브의 성능은 향상되고 있다. 그 때문에, 기체 압출 공정 (S10, S11) 에 있어서의 밸브 (18V1, 18V2) 의 개도를 낮게 설정하고, 질소 가스의 도입 개시부터 도입 정지까지의 시간을 적절히 설정함으로써, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 의 토출구 (14a, 25a) 근방 (선단부) 에만 린스액이 잔존하도록 기체 압출 공정 (S10, S11) 을 실행하는 것이 가능하다. 이 경우, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 웨이퍼 (W) 에 질소 가스가 분사되는 것을 회피할 수 있음과 함께, 처리액 배관 (10, 24) 및 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 에 잔존한 린스액의 대부분을 배출할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 기체 압출 공정 (S5, S6) 의 경우와 기체 압출 공정 (S10, S11) 의 경우에서는, 동일한 방법에 의해 제어 유닛 (35) 이 밸브 (18V1, 18V2) 의 개폐 및 그 개도의 조정을 실시한다. 그러나, 약액과 린스액은 점도 등의 물성의 차이가 다르다. 따라서, 기체 압출 공정 (S5, S6) 의 경우와 기체 압출 공정 (S10, S11) 의 경우에서는, 최적의 개도 및 질소 가스의 도입 개시부터 도입 정지까지의 시간으로서, 각각 최적의 것이 설정된다.
또, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 의 토출구 (14a, 25a) 근방에 잔존하는 린스액의 액 고임부는, 각각 노즐 배관 (토출구 (14a, 25a)) 의 단면 전역을 커버하고 있다. 따라서, 린스액의 액 고임부는, 하측 처리액 노즐 (14) 내의 질소 가스, 및 상측 처리액 노즐 (25) 의 내부의 질소 가스의 각각이 배관 밖으로 누출되지 않도록 하기 위한 이를테면 덮개 또는 액체 시일의 역할도 하게 된다. 따라서, 이후의 스텝 S8 에 있어서 린스액이 처리액 배관 (10, 24) 에 도입될 때까지의 동안, 질소 가스가 배관 밖으로 누출되는 것이 방지된다. 즉, 질소 가스가 웨이퍼 (W) 에 누출되는 것이 방지된다.
또, 1 장의 웨이퍼 (W) 에 대하여 일련의 처리 프로세스 (S1 ∼ S12) 가 종료되고, 다음으로 처리되는 웨이퍼 (W) 에 대한 일련의 처리 프로세스 (S1 ∼ S12) 를 개시할 때까지, 하측 처리액 노즐 (14) 의 토출구 (14a) 및 상측 처리액 노즐 (25) 의 토출구 (25a) 로부터 오염 물질이 진입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 스텝 S9 에서 스텝 S12 에 이르는 린스액 공정에 이어서 챔버 (2) 내의 분위기를 질소 가스 분위기로 하는 것을 필요로 하는 경우도 있다. 이 경우에는, 스텝 S11 에 있어서, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 로부터 린스액이 완전히 제거될 때까지 질소 가스를 도입하고, 또한 이어서 챔버 (2) 내의 분위기가 충분히 질소 가스 분위기가 될 때까지 질소 가스의 도입을 계속하도록 해도 된다.
린스 처리의 종료 후, 제어 유닛 (35) 은 하측 회전 구동 기구 (8) 를 제어하여, 스핀 척 (3) 의 회전 속도를 상승시킨다. 또, 제어 유닛 (35) 은 상측 회전 구동 기구 (23) 를 제어하여, 차단판 (21) 을 스핀 척 (3) 과 동일한 방향으로 대략 동일한 회전 속도로 회전시킨다. 이로써, 웨이퍼 (W) 가 흔들어져 건조된다. 그 후, 제어 유닛 (35) 은 회전 구동 기구 (8, 23) 를 제어하여, 스핀 척 (3) 및 차단판 (21) 의 회전을 정지시킨다.
그리고, 제어 유닛 (35) 은 상측 승강 기구 (33) 를 제어하여, 차단판 (21) 및 상측 처리액 노즐 (25) 을 상승시킨다. 그 후, 도시되지 않은 로봇 핸드에 의해, 웨이퍼 (W) 가 챔버 (2) 로부터 반출되고 (스텝 S12), 1 장의 웨이퍼 (W) 의 약액 처리 및 린스 처리가 종료된다. 다음의 웨이퍼 (W) 에 대해서도, 상기 서술한 S1 ∼ S12 가 동일하게 실행된다.
도 6 은 다른 형태에 관련된 기판 처리 장치 (100A) 의 주요부의 도해적인 단면도이다. 기판 처리 장치에 있어서, 처리액 노즐 (125) 에 접속된 처리액 배관 (124) 은, 처리액 흡인관 (132) 으로 분기되어 있다. 웨이퍼 (W) 의 처리시에 있어서는, 처리액 노즐 (125) 이 웨이퍼 (W) 의 상방에 배치된 상태에서, 처리액 흡인관 (132) 에 개재 장착된 밸브 (133A) 가 폐쇄되고, 처리액 배관 (124) 에 개재 장착된 밸브 (123A, 123B) 가 전부 개방된다. 이로써, 처리액 배관 (124) 에 있어서의 처리액 노즐 (125) 의 타방단으로부터 처리액 노즐 (125) 을 향하여 처리액 배관 (124) 내를 처리액이 유통하고, 처리액 노즐 (125) 의 단부로부터 웨이퍼 (W) 에 공급된다.
처리 후, 처리액 노즐 (125) 및 처리액 배관 (124) 의 내부에는, 처리액이 잔존하고 있다. 이들 잔존하는 처리액, 특히 처리액 노즐 (125) 의 내부에 잔존하는 처리액은, 처리액 노즐 (125) 의 단부로부터 중력 또는 처리액 배관 (124) 내부의 처리액 잔압의 작용에 의해, 처리액 노즐 (125) 의 하방으로 떨어지는, 이른바 액 드립핑 현상을 일으킬 가능성이 있다. 이러한 액 드립핑 현상은, 처리액 노즐 (125) 의 하방에 웨이퍼 (W) 가 있는 경우에는 웨이퍼 (W) 오염의 원인이 된다. 처리액 노즐 (125) 의 하방에 웨이퍼 (W) 가 없는 경우에도, 이러한 액 드립핑은 장치 오염의 원인이 되기 때문에, 발생을 회피하는 것이 바람직하다.
액 드립핑을 회피하는 방책 중 하나로서, 이른바 석 백 처리가 있다 (석 백 처리는, 일본 특허공보 5030767호에도 기재). 도 6 에 나타내는 바와 같이, 처리액 배관 (125) 에 개재 형성된 밸브 (123A) 를 폐쇄한 상태에서, 처리액 흡인관 (132) 상의 밸브 (133A) 및 밸브 (133B) 를 개방한다. 이 상태에서, 흡인 펌프 등의 흡인 유닛 (134) 을 가동시킴으로써, 처리액 노즐 (125) 내 및 처리액 배관 (124) 내에 잔존하고 있는 처리액이 처리액 흡인관 (132) 을 통하여 흡인되고, 흡인 유닛 (134) 에 접속된 도시되지 않은 폐액 설비로 폐액된다 (석 백 처리).
또, 흡인 유닛 (134) 에 도시되지 않은 처리액 회수 기구를 형성함으로써, 흡인된 처리액을 재이용하는 구성이 취해지는 경우도 있다.
이러한 석 백 처리에 의해, 상기 서술한 액 드립핑 발생을 회피할 수 있다. 또, 흡인된 처리액을 재이용할 수 있다. 그러나, 석 백 처리는, 처리에 비교적 시간이 걸린다는 문제점이 있다. 또, 흡인 펌프 등의 흡인 유닛 (134) 에 의한 흡인력을 안정적으로 가동시키기 어려운 경우가 있다.
도 7 은 또 다른 형태에 관련된 기판 처리 장치 (100B) 의 주요부의 도해적인 단면도이다.
도 7 을 참조하여, 처리액 노즐 (125) 내 및 처리액 배관 (124) 내로부터 잔존하고 있는 처리액을 배제하는 다른 방법 (질소 도입에 의한 압출 처리) 을 설명한다.
이 다른 방법에서는, 처리액 배관 (124) 에 다련 (多連) 밸브 (101) 가 접속되어 있다. 다련 밸브 (101) 에는, 질소 배관 (111) 및 처리액 배관 (112) 이 접속되어 있다. 처리액 배관 (124) 의 내부와 질소 배관 (111) 의 내부 및 처리액 배관 (112) 의 내부가, 다련 밸브 (101) 의 내부를 통하여 각각 연통되어 있다. 처리액 노즐 (125) 내 및 처리액 배관 (124) 내에 처리액이 잔존하고 있는 경우, 다련 밸브 (101) 의 전환에 의해 처리액 배관 (124) 과 질소 배관 (111) 이 연통됨으로써, 질소 배관 (111) 을 통하여 처리액 배관 (124) 내로 질소 가스가 도입된다. 이것에 따라, 처리액 노즐 (125) 및 처리액 배관 (124) 내에 잔존하는 처리액이 처리액 노즐 (125) 의 단부로부터 배출된다.
다련 밸브 (101) 에 의해 질소 배관 (111) 이 폐쇄되고 있는 동안, 질소 배관 (111) 내에 충전된 질소 가스는 통상적으로 대기압을 초과한 압력을 갖기 때문에, 다련 밸브의 조작에 의해 질소 배관 (111) 과 처리액 배관 (124) 이 연통됨으로써, 상기 질소 도입이 실시된다. 질소 가스가 도입되고 기정 (旣定) 된 미리 정한 시간이 경과하면, 다련 밸브 (101) 의 조작에 의해 질소 배관 (111) 내와 처리액 배관 (124) 내의 연통이 차단된다. 이로써, 질소 가스 도입이 정지되고, 처리액 노즐 (125) 의 공급구로부터의 질소 가스의 배출도 정지된다. 또한, 미리 정한 시간은, 처리액 노즐 (125) 및 처리액 배관 (124) 으로부터 잔존하는 처리액이 완전히 배제되기에 충분한 시간이 설정된다.
그러나, 처리액 배관 (124) 및 처리액 노즐 (125) 내로부터 처리액이 완전히 배제되면, 처리액 노즐 (125) 의 토출구로부터는 질소 가스만 토출되고, 토출구로부터 토출된 질소 가스가 웨이퍼 (W) 의 주면 (主面) 에 직접 분사된다. 고압의 질소 가스가 웨이퍼 (W) 의 주면에 직접 분사되기 때문에, 웨이퍼 (W) 의 주면에 데미지를 줄 우려가 있다. 그 결과, 웨이퍼 (W) 의 처리 품질 저하로 이어질 우려가 있다.
이상에 의해, 이 실시형태에 의하면, 처리액 노즐 (14, 25) 의 토출구 (14a, 25a) 로부터 웨이퍼 (W) 로의 처리액 (약액 및 린스액) 의 토출이 정지된 후, 유체 도입부 (10a, 24a) 로부터 처리액 배관 (10, 24) 내에 질소 가스를 도입함으로써, 처리액 배관 (10, 24) 내 및 처리액 노즐 (14, 25) 내의 처리액이 외측을 향하여 압출된다 (기체 압출 공정 (S5, S6 ; S10, S11)). 이 경우에 있어서, 처리액 노즐 (14, 25) 의 선단부에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 바꿔 말하면, 처리액 배관 (10, 24) 내 및 처리액 노즐 (14, 25) 내로부터 처리액이 완전히 압출되기 전에, 처리액 배관 (10, 24) 내로의 질소 가스의 도입이 정지된다. 따라서, 기체 압출 공정에 있어서, 처리액 배관 (10, 24) 에 도입된 질소 가스가 웨이퍼 (W) 에 직접 분사되는 것을 방지할 수 있다.
또, 처리액 노즐 (14, 25) 의 토출구 (14a, 25a) 근방 (선단부) 에 잔존하는 처리액이, 이를테면 처리액 노즐 (14, 25) 의 덮개의 역할을 하기 때문에, 처리액 노즐 (14, 25) 의 토출구 (14a, 25a) 를 통하여 질소 가스가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또, 이 방법에 의하면, 처리액 노즐 (14, 25) 의 선단부에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 상기 처리액 배관 (10, 24) 내로의 질소 가스의 도입을 정지시킨다. 처리액 배관 (10, 24) 은, 처리액 노즐 (14, 25) 의 노즐 배관보다 그 배관 길이가 현저하게 길기 때문에, 처리액 배관 (10, 24) 의 용적은 처리액 노즐 (14, 25) 의 노즐 배관의 용적보다 크다. 처리액 배관 (10, 24) 및 처리액 노즐 (14, 25) 중, 처리액 노즐 (14, 25) 의 선단부를 제외한 부분에 잔존하고 있는 처리액을 제거하므로, 기체 압출 공정 (S5, S6 ; S10, S11) 의 종료 후에는, 처리액 배관 (10, 24) 및 처리액 노즐 (14, 25) 의 대부분에서 처리액이 존재하지 않는다. 이로써, 처리액 노즐 (14, 25) 의 토출구 (14a, 25a) 로부터의 처리액의 액 드립핑을 효과적으로 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는, 상측 처리액 노즐 (25) 및 하측 처리액 노즐 (14) 은, 웨이퍼 (W) 의 중심선 상에 배치하도록 고정되어 있지만, 이들 처리액 노즐 (14, 25) 로서, 웨이퍼 (W) 의 상면 또는 하면 상을 따라 위치가 이동하는 스캔식이 채용되어도 된다. 이러한 노즐이어도, 상기 설명한 실시형태에 개시된 발명의 구성 및 방법을 취하는 것이 가능하다.
상기 서술한 실시형태에서는, 밸브 (18V1, 18V2) 의 개도를 변경함으로써, 처리액 배관 (10, 24) 에 공급되는 질소 가스의 유량을 조정하는 것으로 하여 설명하였지만, 밸브 (18V1, 18V2) 는 개폐를 전환만 가능하고 개도 변경 불능한 구성이어도 된다. 이 경우, 질소 가스 배관 (18) 의 개도를 조정하여 처리액 배관 (10, 24) 에 공급되는 질소 가스의 유량을 조정하기 위한 개도 조정 밸브를, 밸브 (18V1, 18V2) 와는 별도로 형성하도록 해도 된다.
또, 상기 서술한 실시형태에서는, 밸브 (18V1, 18V2) 의 개도와 처리액의 토출 개시부터 토출 정지까지의 시간을 제어함으로써, 기체 압출 공정 (S5, S6 ; S10, S11) 에 있어서의 질소 가스의 도입량을 조정하였지만, 처리액의 토출 개시부터 토출 정지까지의 시간만을 제어함으로써, 기체 압출 공정 (S5, S6 ; S10, S11) 에 있어서의 질소 가스의 도입량을 조정해도 된다.
또, 소정량의 질소 가스를 도입하는 수법으로서, 공급원의 가스 공급원과는 독립된 가압 가스 탱크 (201) 를 배관계 상 (예를 들어 질소 가스 배관) 에 개재 형성하는 구성도 채용할 수 있다. 이 경우, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 질소 가스 등의 공급원보다 용량이 작은, 이를테면 질소 가스의 도입 공정에서 필요한 정도의 분량의 질소 가스를 모을 정도의 용량을 갖는 가압 가스 탱크 (201) 를 사용한다.
일반적으로, 질소 가스 공급원 (13) 으로부터 질소 가스 배관 (18) 에 도입되는 질소의 유량 제어는, 정밀한 제어가 곤란하며, 특히 그 유량이 작은 경우에는 도입 압력이나 도입 분량을 정밀하게 제어하는 것이 곤란하다. 그래서, 질소 가스 배관 (18) 에, 질소 가스 공급원 (13) 과는 독립된 질소 가스 등을 일시적으로 모아 두는 일종의 버퍼 탱크로서의 가압 가스 탱크 (201) 를 개재 장착한다. 가압 가스 탱크 (201) 는, 그 양단이 각각 탱크 밸브 (202) 를 통하여 질소 가스 배관 (18) 에 접속되도록 질소 가스 배관 (18) 에 개재 장착된다.
제어 유닛 (35) 은, 밸브 (18V1, 18V2) 의 개폐에 의해, 처리액 배관 (10, 24) 으로의 질소 가스의 도입/도입 정지를 전환시킨다. 그러나, 처리액 배관 (10, 24) 으로의 질소 가스의 도입량을 밸브 (18V1, 18V2) 의 개폐의 타이밍만으로 고정밀도로 제어하기는 곤란하다. 또, 밸브 (18V1, 18V2) 개폐의 정확한 타이밍 제어도, 밸브 기구의 구조 특성상 한계가 있다. 그 때문에, 밸브 (18V1, 18V2) 의 개폐에 의해, 처리액 배관 (10, 24) 으로의 질소 가스의 도입량을 정밀하게 제어하는 것이 곤란한 경우가 있다.
이것에 대하여, 본 변형예에서는, 가압 가스 탱크 (201) 의 내압을 제어하고, 탱크 밸브 (202) 의 개폐에 의해 질소 가스의 도입 공정에 있어서 가압 가스 탱크 (201) 의 내부의 질소 가스를 개방함으로써, 질소 가스 공급원 (13) 으로부터 직접 질소 가스를 개방하는 것보다도, 처리액 배관 (10, 24) 으로의 질소 가스의 도입량을 고정밀도로 제어할 수 있다.
또, 기체 압출 공정 (S5, S6 ; S10, S11) 에 있어서, 질소 가스의 도입 개시 후, 처리액 노즐 (14, 25) 의 선단부에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 처리액 배관 (10, 24) 내로의 질소 가스의 도입을 정지시키는 것으로 하여 설명하였지만, 질소 가스의 도입 정지 타이밍은 이것에 한정되지 않고, 처리액 배관 (10, 24) 의 적어도 일부에 처리액이 잔존하고 있는 상태 (처리액 배관 (10, 24) 내 및 처리액 노즐 (14, 25) 로부터 처리액이 완전히 배제되지 않은 상태) 이면 된다.
또, 상기 서술한 실시형태에서는, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 을 형성한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 하측 처리액 노즐 (14) 및 상측 처리액 노즐 (25) 중 일방만이 형성되어 있어도 된다. 상측 처리액 노즐 (25) 만이 형성되는 경우, 스핀 척 (3) 으로는, 협지식의 것에 한정되지 않고, 예를 들어, 웨이퍼 (W) 의 이면을 진공 흡착함으로써 웨이퍼 (W) 를 수평한 자세로 유지하고, 또한 그 상태에서 연직의 회전 축선 둘레로 회전시킴으로써, 스핀 척 (3) 에 유지된 웨이퍼 (W) 를 회전시키는 진공 흡착식의 것 (배큠 척) 이 채용되어도 된다.
또, 상기 서술한 실시형태에서는, 처리액 배관 (10, 24) 내 및 처리액 노즐 (14, 25) 내로부터 처리액을 배출하기 위한 기체로서 질소 가스를 사용하였지만, 이 기체로서 청정 공기 등의 다른 불활성 가스를 사용해도 된다.
또, 처리액 배관 (10, 24) 의 도중부에 흡인 배관 (도 6 의 처리액 흡인관 (132) 과 동등) 을 분기 접속시켜도 된다. 이 경우, 흡인 배관에 흡인 배관을 개재 장착하기 위한 흡인 밸브 (도 6 의 밸브 (133A) 와 동등) 를 개재 장착하고, 또 흡인 배관의 분기측과 반대측의 단부에 흡인 유닛 (도 6 의 흡인 유닛 (133) 과 동등) 을 개재 장착해도 된다. 상기 서술한 실시형태에서는, 기체 압출 공정 (S5, S6 ; S10, S11) 의 종료 후, 처리액 배관 (10, 24) 의 선단부에 처리액 (약액 및 린스액) 이 잔존한 상태가 된다. 이 경우에 있어서, 제어 유닛 (35) 은, 잔존한 처리액을 흡인 유닛측으로 미소 이동시키기 위해, 흡인 밸브를 단시간 개방하는 공정을 추가로 실시하도록, 흡인 밸브나 흡인 유닛을 제어하도록 해도 된다. 이것에 따라, 처리액 배관 (10, 24) 의 선단부에 처리액을 잔존시키는 본 발명의 이점을 유지하면서, 잔존하는 처리액이 처리액 노즐 (14, 25) 의 선단으로부터 액 드립핑될 가능성을 저감시킬 수 있다.
또, 상기 서술한 실시형태에서는, 처리 대상이 되는 기판으로서 반도체 웨이퍼 (W) 를 채택하였지만, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 예를 들어, 액정 표시 장치용 유리 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토 마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등의 다른 종류의 기판이 처리 대상이 되어도 된다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이것들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해 사용된 구체예에 불과하고, 본 발명은 이들 구체예에 한정하여 해석되어서는 안되며, 본 발명의 범위는 첨부의 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은, 2014년 9월 29일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2014-198142호 및 2015년 8월 11일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2015-159088호에 각각 대응하고 있으며, 이들 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.

Claims (10)

  1. 처리 대상의 기판에 대하여, 처리액을 사용한 처리를 실시하기 위한 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판을 기판 유지 회전 기구에 의해 수평한 자세로 유지하는 기판 유지 공정과,
    토출구를 선단에 갖는 처리액 노즐이 일단에 형성된 처리액 배관의 타단의 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 처리액을 도입함으로써, 상기 토출구로부터 처리액을 상기 기판을 향하여 토출하는 처리액 토출 공정과,
    상기 처리액 토출 공정의 정지 후에 상기 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 기체를 도입함으로써, 상기 처리액 배관 내 및 상기 처리액 노즐 내의 처리액을 외측을 향하여 압출하는 기체 압출 공정과,
    상기 기체의 도입 개시 후, 상기 처리액 배관 및/또는 상기 처리액 노즐 내에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시키는 기체 도입 정지 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 도입 정지 공정은, 상기 처리액 노즐의 선단부에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시키는, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 압출 공정과 병행하여, 상기 기판으로부터 배제된 처리액을 회수 유로로부터 회수하는 처리액 회수 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액은 약액을 함유하고,
    상기 기판 처리 방법은,
    상기 기체 도입 정지 공정 후, 상기 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 린스액을 도입함으로써, 상기 토출구로부터 당해 린스액을 상기 기판을 향하여 토출시키는 린스액 토출 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 기판을 수평한 자세로 유지하면서 회전시키기 위한 기판 유지 회전 기구와,
    상기 기판 유지 회전 기구에 유지된 상기 기판을 향하여 처리액을 토출하는 토출구를 선단에 갖는 처리액 노즐과,
    상기 처리액 노즐이 일단에 형성되고, 처리액을 도입하는 유체 도입부가 타단에 형성된 처리액 배관과,
    상기 유체 도입부에 접속되고, 상기 처리액 배관에 처리액을 공급하는 처리액 공급 배관과,
    상기 처리액 배관을 개폐하는 처리액 밸브와,
    상기 유체 도입부에 접속되고, 상기 처리액 배관에 기체를 공급하는 기체 배관과,
    상기 처리액 배관을 개폐하는 기체 밸브와,
    상기 처리액 밸브를 개방하여 상기 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 처리액을 도입함으로써, 상기 토출구로부터 처리액을 상기 기판을 향하여 토출하는 처리액 토출 공정과, 상기 처리액 밸브를 폐쇄하여 상기 처리액 토출 공정을 정지시킨 후, 상기 기체 밸브를 개방하여 상기 유체 도입부로부터 상기 처리액 배관 내에 기체를 도입함으로써, 상기 처리액 배관 내 및 상기 처리액 노즐 내의 처리액을 외측을 향하여 압출하는 기체 압출 공정과, 상기 기체의 도입 개시 후, 상기 처리액 배관 및/또는 상기 처리액 노즐 내에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서 상기 기체 밸브를 개방함으로써, 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시키는 기체 도입 정지 공정을 실행하는 제어 유닛을 구비하는, 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 처리액 노즐의 선단부에 처리액이 잔존하고 있는 상태에서, 상기 처리액 배관 내로의 기체의 도입을 정지시키는, 기판 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    기체를 수용 가능하고 또한 상기 기체 배관에 개재 장착된 가압 가스 탱크를 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 유체 도입부에 접속되고, 상기 처리액 배관에 린스액을 공급하는 린스액 배관을 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판을 향하여 압출된 처리액을 회수 유로로 유도하는 처리액 회수 기구를 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체 배관의 개도를 조정하는 개도 조정 밸브를 추가로 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 레시피를 기억하고 있고,
    상기 제어 유닛은, 상기 레시피에 기초하여, 상기 기체 밸브의 개폐를 실시하고 또한 상기 개도 조정 밸브의 개도를 조정하는, 기판 처리 장치.
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