KR102418934B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102418934B1
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다카시 다니
시게키 다니자와
다카시 아키야마
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판에 처리액을 공급하는 기판 처리 장치로서, 처리액을 기판에 토출하는 노즐관 (412) 과, 노즐관 (412) 에 접속되어, 노즐관 (412) 으로 처리액을 송액하는 송액관 (411) 과, 송액관 (411) 보다 하류측에서 노즐관 (412) 에 접속되어, 노즐관 (412) 내의 처리액을 흡인하는 흡인관 (413) 을 구비한다. 적어도 흡인관 (413) 의 접속 위치로부터 하류측의 노즐관 (412) 의 내경은, 흡인관 (413) 의 내경 이하이다. 이에 따라, 처리액을 흡인하는 흡인력이, 노즐관 내에 충분히 미친다. 따라서, 노즐관 내에 처리액이 잘 남지 않게 되어, 처리액의 액적 낙하를 방지할 수 있다.

Description

기판 처리 장치
본 발명은 기판 표면에 처리액을 토출하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼의 제조 공정에 있어서는, 포토레지스트액, 에칭액, 세정액, 순수 등의 다양한 처리액이 기판 표면에 공급된다. 이 처리액의 공급 처리에 있어서, 처리액의 공급을 정지할 때, 처리액의 토출구로부터, 의도하지 않은 액적의 낙하, 소위 「뚝뚝 떨어짐」 이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 액적 낙하는, 기판 표면의 불균일의 원인이 되기 때문에, 회피할 필요가 있다. 특허문헌 1 에는, 그 액적 낙하를 억제하는 기판 처리 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1 에 기재된 기판 처리 장치에서는, 약액 노즐에 형성된, 유입구로부터 토출구까지의 경로 내에, 배기구가 접속되어 있다. 배기구에는, 부압원이 접속되어 있다. 약액 노즐이 기판 상방을 통과할 때, 부압원을 동작시켜, 흡인 동작을 실시한다. 이에 따라, 약액 노즐의 유로 내의 약액이 흡인되어, 기판으로의 약액 낙하를 방지할 수 있다.
일본 공개특허공보 2017-183568호
그러나, 특허문헌 1 에 기재된 약액 노즐에서는, 액적 낙하를 충분히 방지할 수 없는 경우가 있다. 예를 들어, 흡인 동작을 실시할 때, 약액 노즐의 유로경 (流路徑) 이, 배기구에 접속되는 배관의 내경보다 큰 경우, 약액 노즐의 유로 내에 잔존하는 처리액을, 배기구측으로 흡인하는 흡인력이 충분히 작용하지 않을 우려가 있다.
그래서, 본 발명은, 액적 낙하를 방지하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본원의 제 1 발명은, 기판에 처리액을 공급하는 기판 처리 장치로서, 처리액을 상기 기판으로 토출하는 토출구를 갖는 노즐관과, 상기 노즐관에 접속되어, 상기 노즐관으로 처리액을 송액하는 송액관과, 상기 송액관보다 하류측에서, 또한 상기 토출구까지의 사이에 있어서, 상기 노즐관에 접속되어, 상기 노즐관 내의 처리액을 흡인하는 흡인관과, 상기 기판을 유지하여, 상기 노즐관으로부터 토출되는 처리액에 의해 상기 기판의 처리를 실시하는 처리부를 구비하고, 적어도 상기 흡인관의 접속 위치로부터 하류측의 상기 토출구까지의 상기 노즐관의 내경은, 상기 흡인관의 내경 이하이다.
본원의 제 2 발명은, 제 1 발명의 기판 처리 장치로서, 상기 송액관의 내경은, 상기 흡인관의 접속 위치로부터 상류측의 상기 노즐관의 내경 이하이다.
본원의 제 3 발명은, 제 1 발명 또는 제 2 발명의 기판 처리 장치로서, 상기 흡인관의 접속 위치로부터 하류측의 상기 노즐관의 내경은, 상기 접속 위치로부터 상류측의 내경보다 작다.
본원의 제 4 발명은, 제 1 발명 또는 제 2 발명의 기판 처리 장치로서, 상기 노즐관의 내경과, 상기 송액관의 내경과, 상기 흡인관의 내경은, 동일하다.
본원의 제 5 발명은, 제 1 발명부터 제 4 발명 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 흡인관 내를 흡인하는 이젝터와, 상기 흡인관과 상기 이젝터를 접속하는 경로를 개폐하는 개폐 밸브와, 상기 처리부에 인접 배치되어, 처리액 관련 기기를 수용하는 유체 박스를 구비하고, 상기 개폐 밸브는, 상기 유체 박스 근방에 배치되어 있다.
본원의 제 6 발명은, 제 1 발명부터 제 5 발명까지 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 처리액은 발포 상태의 액체이다.
본원의 제 7 발명은, 제 1 발명부터 제 6 발명까지 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 송액관은, 상기 노즐관 내의 처리액을 흡인하는 관을 겸하고 있다.
본원의 제 8 발명은, 제 7 발명의 기판 처리 장치로서, 상기 송액관으로부터 흡인되는 처리액과, 상기 흡인관으로부터 흡인되는 처리액은, 각각 상이한 트랩 탱크에 회수된다.
본원의 제 9 발명은, 제 1 발명부터 제 8 발명까지 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 노즐관은 연직 방향을 따라 연장된다.
본원의 제 10 발명은, 제 1 발명부터 제 9 발명까지 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 송액관으로부터의 처리액의 송액을 정지하기 전에, 상기 흡인관으로부터 상기 노즐관 내의 처리액의 흡인을 개시한다.
본원의 제 1 발명 ∼ 제 10 발명에 의하면, 처리액을 흡인하는 흡인력이, 노즐관 내에 충분히 미치도록 할 수 있다. 이에 따라, 노즐관 내에 처리액이 잘 남지 않게 되어, 처리액의 액적 낙하를 방지할 수 있다.
특히, 본원의 제 2 발명에 의하면, 노즐관 내의 처리액의 유속을 억제할 수 있다.
특히, 본원의 제 5 발명에 의하면, 개폐 밸브로부터 노즐관까지의 거리를 짧게 할 수 있다. 이에 따라, 이젝터에 의해 발생된 흡인력의 감쇠를 억제하여, 노즐관 내에 흡인력이 보다 미치기 쉬워진다. 그 결과, 처리액의 액적 낙하를 보다 방지할 수 있다.
특히, 본원의 제 7 발명에 의하면, 노즐관의 상류측에 남는 처리액을 흡인할 수 있다. 그 결과, 처리액의 액적 낙하를 보다 방지할 수 있다.
특히, 본원의 제 10 발명에 의하면, 노즐관으로부터의 처리액의 토출을 정지하기 전에, 흡인을 개시함으로써, 처리액의 토출을 서서히 줄일 수 있다. 그 결과, 토출 정지 후에 흡인하는 처리액의 양이 적어져, 보다 빨리 노즐관 내로부터 처리액을 흡인할 수 있다. 그 결과, 토출 정지 직후의 처리액의 액적 낙하를 방지할 수 있다.
도 1 은, 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 2 는, 처리 유닛의 평면도이다.
도 3 은, 처리 유닛의 종단면도이다.
도 4 는, 송액관 및 흡인관의 접속 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5 는, 제어부와, 처리 유닛의 각 부의 접속을 나타낸 블록도이다.
도 6 은, 송액관, 노즐관 및 흡인관의 단면도이다
도 7 은, 변형예의 송액 유로, 노즐 유로 및 흡인 유로의 단면도이다.
도 8 은, 송액 유로로부터 노즐 유로의 처리액을 흡인하는 경우의, 송액관 및 흡인관의 접속 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
＜1. 기판 처리 장치의 전체 구성＞
도 1 은, 본 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (100) 의 평면도이다. 기판 처리 장치 (100) 는, 반도체 웨이퍼의 제조 공정에 있어서, 원판상의 기판 (W) (실리콘 기판) 의 표면을 처리하는 장치이다. 기판 처리 장치 (100) 는, 기판 (W) 의 표면에 처리액을 공급하는 액 처리와, 기판 (W) 의 표면을 건조시키는 건조 처리를 실시한다.
기판 처리 장치 (100) 는, 인덱서 (101) 와, 복수의 처리 유닛 (102) 과, 주반송 로봇 (103) 과, 복수의 유체 박스 (104) 를 구비하고 있다.
인덱서 (101) 는, 처리 전의 기판 (W) 을 외부로부터 반입함과 함께, 처리 후의 기판 (W) 을 외부로 반출하기 위한 부위이다. 인덱서 (101) 에는, 복수의 기판 (W) 을 수용하는 캐리어가 복수 배치된다. 또, 인덱서 (101) 는, 도시를 생략한 이송 로봇을 갖고 있다. 이송 로봇은, 인덱서 (101) 내의 캐리어와, 처리 유닛 (102) 또는 주반송 로봇 (103) 의 사이에서, 기판 (W) 을 이송한다. 또한, 캐리어에는, 예를 들어, 기판 (W) 을 밀폐 공간에 수납하는 공지된 FOUP (Front Opening Unified Pod) 또는 SMIF (Standard Mechanical Inter Face) 포드, 혹은, 수납 기판 (W) 이 바깥 공기와 접하는 OC (Open Cassette) 가 사용된다.
처리 유닛 (102) 은, 기판 (W) 을 1 매씩 처리하는, 이른바 매엽식 (枚葉式) 의 처리부이다. 복수의 처리 유닛 (102) 은, 주반송 로봇 (103) 의 주위에 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 주반송 로봇 (103) 의 주위에 배치된 4 개의 처리 유닛 (102) 이, 높이 방향으로 3 단으로 적층되어 있다. 즉, 본 실시형태의 기판 처리 장치 (100) 는, 전부 12 대의 처리 유닛 (102) 을 갖고 있다. 복수의 기판 (W) 은, 각 처리 유닛 (102) 에 있어서, 병렬로 처리된다. 단, 기판 처리 장치 (100) 가 구비하는 처리 유닛 (102) 의 수는, 12 대에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 24 대, 16 대, 8 대, 4 대, 1 대 등이어도 된다.
주반송 로봇 (103) 은, 인덱서 (101) 와 복수의 처리 유닛 (102) 의 사이에서, 기판 (W) 을 반송하기 위한 기구이다. 주반송 로봇 (103) 은, 예를 들어, 기판 (W) 을 유지하는 핸드와, 핸드를 이동시키는 아암을 갖고 있다. 주반송 로봇 (103) 은, 인덱서 (101) 로부터 처리 전의 기판 (W) 을 꺼내어, 처리 유닛 (102) 으로 반송한다. 또, 처리 유닛 (102) 에 있어서의 기판 (W) 의 처리가 완료하면, 주반송 로봇 (103) 은, 당해 처리 유닛 (102) 으로부터 처리 후의 기판 (W) 을 꺼내어, 인덱서 (101) 로 반송한다.
유체 박스 (104) 는, 각 처리 유닛 (102) 에 인접 배치되어 있다. 유체 박스 (104) 에는, 처리 유닛 (102) 으로 공급되는 처리액의 공급원, 당해 공급원에 접속된 배관 등의 처리액 관련 기기가 수납된다. 처리액 관련 기기는, 도관, 이음매, 밸브, 유량계, 레귤레이터, 펌프, 온도 조절기 등을 포함한다.
＜2. 처리 유닛의 구성＞
계속해서, 처리 유닛 (102) 의 구성에 대해서 설명한다. 이하에서는, 기판 처리 장치 (100) 가 갖고 있는 복수의 처리 유닛 (102) 중 하나에 대해서 설명하지만, 다른 처리 유닛 (102) 도 동등한 구성을 갖고 있다.
도 2 는, 처리 유닛 (102) 의 평면도이다. 도 3 은, 처리 유닛 (102) 의 종단면도이다. 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (102) 은, 챔버 (10), 기판 유지부 (20), 회전 기구 (30), 처리액 공급부 (40), 처리액 포집부 (50), 및 제어부 (60) 를 구비하고 있다.
챔버 (10) 는, 기판 (W) 을 처리하기 위한 처리 공간 (11) 을 내포하는 케이싱이다. 챔버 (10) 는, 측벽 (12) 과, 천판부 (13) 와, 저판부 (14) 를 갖고 있다. 측벽 (12) 은, 처리 공간 (11) 의 측부를 둘러싼다. 천판부 (13) 는, 처리 공간 (11) 의 상부를 덮는다. 저판부 (14) 는, 처리 공간 (11) 의 하부를 덮는다. 기판 유지부 (20), 회전 기구 (30), 처리액 공급부 (40), 및 처리액 포집부 (50) 는, 챔버 (10) 의 내부에 수용된다. 측벽 (12) 의 일부에는, 챔버 (10) 내로의 기판 (W) 의 반입 및 챔버 (10) 로부터 기판 (W) 의 반출을 실시하기 위한 반입출구와, 반입출구를 개폐하는 셔터가 형성되어 있다 (모두 도시 생략).
도 3 에 나타내는 바와 같이, 챔버 (10) 의 천판부 (13) 에는, 팬 필터 유닛 (FFU) (15) 이 형성되어 있다. 팬 필터 유닛 (15) 은, HEPA 필터 등의 집진 필터와, 기류를 발생시키는 팬을 갖고 있다. 팬 필터 유닛 (15) 을 동작시키면, 기판 처리 장치 (100) 가 설치되는 클린 룸 내의 공기가, 팬 필터 유닛 (15) 에 취입되고, 집진 필터에 의해 청정화 되어, 챔버 (10) 내의 처리 공간 (11) 으로 공급된다. 이에 따라, 챔버 (10) 내의 처리 공간 (11) 에, 청정한 공기의 다운 플로가 형성된다.
또, 측벽 (12) 의 하부의 일부에는, 배기 덕트 (16) 가 접속되어 있다. 팬 필터 유닛 (15) 으로부터 공급된 공기는, 챔버 (10) 의 내부에 있어서 다운 플로를 형성한 후, 배기 덕트 (16) 를 통과하여 챔버 (10) 의 외부로 배출된다.
기판 유지부 (20) 는, 챔버 (10) 의 내부에 있어서, 기판 (W) 을 수평으로 (법선이 연직 방향을 향하는 자세로) 유지하는 기구이다. 기판 유지부 (20) 는, 원판상의 스핀 베이스 (21) 와, 복수의 척 핀 (22) 을 갖고 있다. 복수의 척 핀 (22) 은, 스핀 베이스 (21) 의 상면의 외주부를 따라 등각도 간격으로 형성되어 있다. 기판 (W) 은, 패턴이 형성되는 피처리면을 상측으로 향하게 한 상태에서, 복수의 척 핀 (22) 에 유지된다. 각 척 핀 (22) 은, 기판 (W) 의 주연부의 하면 및 외주 단면 (端面) 에 접촉하고, 스핀 베이스 (21) 가 상면으로부터 미소한 공극을 개재하여 상방의 위치에, 기판 (W) 을 지지한다.
스핀 베이스 (21) 의 내부에는, 복수의 척 핀 (22) 의 위치를 전환하기 위한 척 핀 전환 기구 (23) 가 형성되어 있다. 척 핀 전환 기구 (23) 는, 복수의 척 핀 (22) 을, 기판 (W) 을 유지하는 유지 위치와, 기판 (W) 의 유지를 해제하는 해제 위치의 사이에서 전환한다.
회전 기구 (30) 는, 기판 유지부 (20) 를 회전시키기 위한 기구이다. 회전 기구 (30) 는, 스핀 베이스 (21) 의 하방에 형성된 모터 커버 (31) 의 내부에 수용되어 있다. 도 3 중에 파선으로 나타낸 바와 같이, 회전 기구 (30) 는, 스핀 모터 (32) 와 지지축 (33) 을 갖고 있다. 지지축 (33) 은, 연직 방향으로 연장되고, 그 하단부가 스핀 모터 (32) 에 접속됨과 함께, 상단부가 스핀 베이스 (21) 의 하면의 중앙에 고정된다. 스핀 모터 (32) 를 구동시키면, 지지축 (33) 이 그 축심 (330) 을 중심으로 회전한다. 그리고, 지지축 (33) 과 함께, 기판 유지부 (20) 및 기판 유지부 (20) 에 유지된 기판 (W) 도, 축심 (330) 을 중심으로 회전한다.
처리액 공급부 (40) 는, 기판 유지부 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 상면에 처리액을 공급하는 기구이다. 처리액 공급부 (40) 는, 3 개의 송액관 (411) 을 갖고 있다. 송액관 (411) 의 일단은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 모터 (42) 에 지지되어 있다. 송액관 (411) 은, 모터 (42) 에 지지된 측의 단부 (端部) 를 기단부로 하여, 그 기단부로부터 수평 방향으로 연장되어 있다. 3 개의 송액관 (411) 은 각각, 수평 방향을 따라 연장된, 처리액이 유통하는 유로를 내부에 갖고 있다.
송액관 (411) 의 타단에는 노즐관 (412) 이 형성되어 있다. 노즐관 (412) 은, 송액관 (411) 의 유로와 연통하는 유로를 갖고 있다. 노즐관 (412) 은, 그 유로가 연직 방향을 따른 자세로, 송액관 (411) 의 타단에 형성되어 있다.
노즐관 (412) 에는, 수평 방향으로 연장된 흡인관 (413) 이 접속되어 있다. 흡인관 (413) 은, 노즐관 (412) 의 유로와 연통하는 유로를 갖고 있다. 흡인관 (413) 의 유로는, 수평 방향으로 연장되어 있다. 흡인관 (413) 은, 노즐관 (412) 으로부터 기판 (W) 으로의 처리액의 토출 정지 시에, 노즐관 (412) 내에 남은 처리액을 흡인하여 액적 낙하를 방지하는, 소위 석백용의 배관이다.
송액관 (411), 노즐관 (412) 및 흡인관 (413) 은, 예를 들어, PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 불소 수지로부터 형성된다. 또한, 송액관 (411), 노즐관 (412) 및 흡인관 (413) 으로 구성되는 처리액 토출 유닛의 수는, 3 개에 한정되는 것이 아니라, 1 개, 2 개, 또는 4 개 이상이어도 된다. 송액관 (411), 노즐관 (412) 및 흡인관 (413) 에 대해서는, 후에 상세히 서술한다.
송액관 (411), 노즐관 (412) 및 흡인관 (413) 은, 모터 (42) 의 구동에 의해, 도 2 중의 화살표와 같이, 모터 (42) 를 중심으로 하여, 수평 방향으로 개별적으로 회동한다. 이에 따라, 노즐관 (412) 은, 기판 유지부 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 상방의 처리 위치와, 처리액 포집부 (50) 보다 외측의 퇴피 위치의 사이에서 이동한다. 노즐관 (412) 이 기판 (W) 의 상방의 처리 위치에 배치되면, 송액관 (411) 에 처리액이 공급되고, 송액관 (411) 으로부터 노즐관 (412) 으로 송액된다. 그리고, 노즐관 (412) 으로부터 기판 (W) 의 상면을 향해서, 처리액이 토출된다. 또, 토출 정지 시에는, 노즐관 (412) 내에 남은 처리액은, 흡인관 (413) 으로 흡인된다. 이에 따라, 노즐관 (412) 으로부터의 액적 낙하가 방지된다.
각 송액관 (411) 에는, 처리액을 공급하기 위한 급액부가 개별로 접속되어 있다. 또, 각 흡인관 (413) 에는, 흡인관 (413) 의 유로 내를 흡인하는 이젝터가 접속되어 있다. 도 4 는, 송액관 (411) 및 흡인관 (413) 의 접속 상태의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4 에서는, 처리액으로서, SPM 세정액을 공급하는 경우의 예를 나타내고 있다. SPM 세정액은, 황산 (H2SO4) 과 과산화수소수 (H2O2) 를 혼합한 액체이다. SPM 세정액은, 배관 내에 있어서 발포 상태가 되기 쉬운 성질을 갖는다.
급액부는, 황산 공급원 (451) 및 과산화수소수 공급원 (452) 을 갖고 있다. 황산 공급원 (451) 및 과산화수소수 공급원 (452) 의 각각에 접속된 유로는, 하류측에서 합류하고, 송액관 (411) 에 접속되어 있다. 황산 공급원 (451) 에 접속되는 유로 도중에는, 제 1 밸브 (461) 가 형성되어 있다. 또, 과산화수소수 공급원 (452) 에 접속되는 유로 도중에는, 제 2 밸브 (462) 가 형성되어 있다.
제 1 밸브 (461) 및 제 2 밸브 (462) 를 개방하면, 황산 공급원 (451) 으로부터 배출되는 황산과, 과산화수소수 공급원 (452) 으로부터 배출되는 과산화수소수가 합류하여, SPM 세정액이 되어 송액관 (411) 에 공급된다. 그리고, 그 SPM 세정액은, 노즐관 (412) 으로부터, 기판 유지부 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 상면을 향해서 토출된다.
또, 흡인관 (413) 은 이젝터 (453) 에 접속되어 있다. 이젝터 (453) 에 접속되는 경로 도중에는, 개폐 밸브인 제 3 밸브 (463) 가 형성되어 있다. 이젝터 (453) 를 구동하여, 제 3 밸브 (463) 를 개방하면, 흡인관 (413) 의 유로 내의 기체가 이젝터 (453) 를 향해서 흡인된다. 그 흡인력은 노즐관 (412) 내에도 미쳐, 노즐관 (412) 의 유로 내에 남는 처리액은, 흡인관 (413) 의 유로 내로 흡인된다. 이에 따라, 노즐관 (412) 내에 있어서의 처리액의 잔류가 억제된다. 그 결과, 노즐관 (412) 으로부터 기판 (W) 으로의 처리액의 적하가 억제된다.
흡인관 (413) 의 경로 도중에는, 트랩 탱크 (454) 가 접속되어 있다. 노즐관 (412) 으로부터 흡인된 처리액은, 흡인관 (413) 을 통과하여, 트랩 탱크 (454) 로 회수된다. 또한, 도 4 에서는, 트랩 탱크 (454) 는, 유체 박스 (104) 에 수용되어 있지만, 유체 박스 (104) 의 외부에 배치되어 있어도 된다.
황산 공급원 (451), 과산화수소수 공급원 (452) 및 이젝터 (453) 는, 유체 박스 (104) 에 수용되어 있다. 그리고, 제 3 밸브 (463) 는, 유체 박스 (104) 근방에 배치되어 있다. 유체 박스 (104) 근방이란, 예를 들어, 유체 박스 (104) 내로서, 유체 박스 (104) 의 내벽 근처이다. 상기와 같이, 유체 박스 (104) 는, 처리 유닛 (102) 에 인접 배치되어 있다. 이 때문에, 그 유체 박스 (104) 의 내벽측에 제 3 밸브 (463) 를 배치함으로써, 제 3 밸브 (463) 로부터 노즐관 (412) 까지의 흡인관 (413) 의 경로 길이는 보다 짧아진다. 이에 따라, 흡인관 (413) 의 경로 길이가 긴 경우와 비교해서, 이젝터 (453) 에 의해 발생된 흡인력의 감쇠가 억제되어, 노즐관 (412) 내에 흡인력이 미치기 쉬워진다. 그 결과, 처리액의 액적 낙하를 보다 방지할 수 있다. 또한, 흡인력의 감쇠 억제를 위해서는, 흡인관 (413) 의 경로 길이를 보다 짧게 구성하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 제 3 밸브 (463) 는, 유체 박스 (104) 의 외부에 배치되어 있어도 되고, 처리 유닛 (102) 내에 배치되어 있어도 된다.
후술하지만, 본 실시형태에서는, 송액관 (411) 으로의 SPM 세정액의 공급을 정지하기 전에, 이젝터 (453) 를 구동하여, 노즐관 (412) 내에 남은 처리액의 흡인을 개시한다. 이에 따라, 처리액의 토출 정지 후에 흡인하는 처리액의 양을 줄일 수 있다. 그리고, 보다 빨리 노즐관 (412) 내로부터 처리액을 흡인할 수 있다.
또, 3 개의 송액관 (411) 은 각각, 서로 상이한 처리액을 토출한다. 처리액의 예로는, 상기 서술한 SPM 세정액 외에, SC1 세정액 (암모니아수, 과산화수소수, 순수의 혼합액), SC2 세정액 (염산, 과산화수소수, 순수의 혼합액), DHF 세정액 (희불산), 순수 (탈이온수), 오존수 또는 오존수를 포함하는 혼합액 등을 들 수 있다.
처리액 포집부 (50) 는, 사용 후의 처리액을 포집하는 부위이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 처리액 포집부 (50) 는, 내컵 (51), 중컵 (52), 및 외컵 (53) 을 갖는다. 내컵 (51), 중컵 (52), 및 외컵 (53) 은, 도시를 생략한 승강 기구에 의해, 서로 독립적으로 승강 이동하는 것이 가능하다.
내컵 (51) 은, 기판 유지부 (20) 의 주위를 포위하는 원환상 (圓環狀) 의 제 1 안내판 (510) 을 갖는다. 중컵 (52) 은, 제 1 안내판 (510) 의 외측 또한 상측에 위치하는 원환상의 제 2 안내판 (520) 을 갖는다. 외컵 (53) 은, 제 2 안내판 (520) 의 외측 또한 상측에 위치하는 원환상의 제 3 안내판 (530) 을 갖는다. 또, 내컵 (51) 의 저부는, 중컵 (52) 및 외컵 (53) 의 하방까지 확장되어 있다. 그리고, 당해 저부의 상면에는, 내측부터 차례로, 제 1 배액구 (511), 제 2 배액구 (512), 및 제 3 배액구 (513) 가 형성되어 있다.
처리액 공급부 (40) 의 각 노즐관 (412) 으로부터 토출된 처리액은, 기판 (W) 에 공급된 후, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력으로 외측으로 비산한다. 그리고, 기판 (W) 으로부터 비산한 처리액은, 제 1 안내판 (510), 제 2 안내판 (520), 및 제 3 안내판 (530) 중 어느 것에 포집된다. 제 1 안내판 (510) 에 포집된 처리액은, 제 1 배액구 (511) 를 통과하여, 처리 유닛 (102) 의 외부로 배출된다. 제 2 안내판 (520) 에 포집된 처리액은, 제 2 배액구 (512) 를 통과하여, 처리 유닛 (102) 의 외부로 배출된다. 제 3 안내판 (530) 에 포집된 처리액은, 제 3 배액구 (513) 를 통과하여, 처리 유닛 (102) 의 외부로 배출된다.
이와 같이, 이 처리 유닛 (102) 은, 처리액의 배출 경로를 복수 갖는다. 이 때문에, 기판에 공급된 처리액을 종류마다 분별하여 회수할 수 있다. 따라서, 회수된 처리액의 폐기나 재생 처리도, 각 처리액의 성질에 따라 따로따로 실시할 수 있다.
제어부 (60) 는, 처리 유닛 (102) 내의 각 부를 동작 제어하기 위한 수단이다. 도 5 는, 제어부 (60) 와, 처리 유닛 (102) 내의 각 부와의 접속을 나타낸 블록도이다. 도 5 중에 개념적으로 나타낸 바와 같이, 제어부 (60) 는, CPU 등의 프로세서 (61), RAM 등의 메모리 (62), 및 하드 디스크 드라이브 등의 기억부 (63) 를 갖는 컴퓨터에 의해 구성된다. 기억부 (63) 내에는, 처리 유닛 (102) 에 있어서의 기판 (W) 의 처리를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 (P) 이 인스톨 되어 있다.
또, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (60) 는, 상기 서술한 팬 필터 유닛 (15), 척 핀 전환 기구 (23), 스핀 모터 (32), 3 개의 모터 (42), 처리액 공급부 (40) 의 밸브 (461, 462, 463), 처리액 포집부 (50) 의 승강 기구 및 이젝터 (453) 와, 각각 통신 가능하게 접속되어 있다. 제어부 (60) 는, 기억부 (63) 에 기억된 컴퓨터 프로그램 (P) 및 데이터를 메모리 (62) 에 일시적으로 읽어내고, 당해 컴퓨터 프로그램 (P) 에 기초하여, 프로세서 (61) 가 연산 처리를 실시함으로써, 상기의 각 부를 동작 제어한다. 이에 따라, 처리 유닛 (102) 에 있어서의 기판 (W) 의 처리가 진행된다.
＜3. 각 배관의 유로에 대해서＞
이하에, 송액관 (411), 노즐관 (412) 및 흡인관 (413) 각각의 유로에 대해서 설명한다. 도 6 은, 송액관 (411), 노즐관 (412) 및 흡인관 (413) 의 단면도이다.
노즐관 (412) 은, 내부에 노즐 유로 (412A) 를 갖고 있다. 노즐 유로 (412A) 는, 연직 방향을 따라 연장되어 있다. 이하, 연직 방향으로 연장되는 노즐 유로 (412A) 의 상방을 「상류」 라고 칭하고, 하방을 「하류」 라고 칭한다. 노즐 유로 (412A) 의 지름은, 상류에서 하류에 걸쳐 일정하다. 노즐 유로 (412A) 의 지름은, 예를 들어 φ4 [㎜] 가 된다. 노즐 유로 (412A) 의 하류는 개구하고, 기판 (W) 으로 처리액을 토출하는 토출구 (412B) 가 형성되어 있다.
송액관 (411) 은, 노즐관 (412) 의 상부에 접속되어 있다. 송액관 (411) 은, 내부에 송액 유로 (411A) 를 갖고 있다. 송액 유로 (411A) 는, 수평 방향을 따라 연장되어 있다. 송액 유로 (411A) 는, 노즐 유로 (412A) 의 상류측에 연결되어 있다. 본 실시형태에서는, 송액 유로 (411A) 의 지름은, 노즐 유로 (412A) 의 지름과 동일하다. 즉, 송액 유로 (411A) 의 지름은, 예를 들어 φ4 [㎜] 가 된다.
흡인관 (413) 은, 노즐관 (412) 에 접속되어 있다. 흡인관 (413) 과 노즐관 (412) 의 접속부는, 노즐관 (412) 과 송액관 (411) 의 접속부보다 하류에 위치하고 있다. 흡인관 (413) 은, 내부에 흡인 유로 (413A) 를 갖고 있다. 흡인 유로 (413A) 는, 수평 방향을 따라 연장되어 있다. 흡인 유로 (413A) 는, 송액 유로 (411A) 보다 하류측의 노즐 유로 (412A) 에 연결되어 있다. 본 실시형태에서는, 흡인 유로 (413A) 의 지름은, 노즐 유로 (412A) 및 흡인 유로 (411A) 와 동일하다. 즉, 흡인 유로 (413A) 의 지름은, 예를 들어 φ4 [㎜] 가 된다.
또한, 송액관 (411), 노즐관 (412) 및 흡인관 (413) 은, 일부품이어도 되고, 상이한 부품이어도 된다.
도 4 에서 설명한 바와 같이, 제어부 (60) 가 제 1 밸브 (461) 및 제 2 밸브 (462) 를 개방함으로써, 송액관 (411) 에는 처리액이 공급된다. 그 처리액은, 송액 유로 (411A) 로부터 노즐 유로 (412A) 로 송액되어, 토출구 (412B) 로부터 기판 (W) 으로 토출된다. 그 후, 제어부 (60) 가 제 1 밸브 (461) 및 제 2 밸브 (462) 를 폐쇄함으로써, 송액관 (411) 으로의 처리액의 공급은 정지한다. 그리고, 노즐관 (412) 의 토출구 (412B) 로부터 기판 (W) 으로의 처리액의 토출이 정지한다.
처리액의 토출을 정지할 때에는, 제어부 (60) 가, 이젝터 (453) 를 구동함과 함께, 제 3 밸브 (463) 를 개방한다. 이에 따라, 흡인 유로 (413A) 에 흡인력이 발생하고, 그 흡인력에 의해, 노즐 유로 (412A) 내의 처리액은, 흡인 유로 (413A) 로 흡인된다. 이 흡인에 의해, 노즐 유로 (412A) 내에 있어서의 처리액의 잔류가 억제되어, 노즐 유로 (412A) 로부터 기판 (W) 으로의 액적 낙하가 방지된다. 또한, 상세하게는, 처리액을 흡인했을 때, 기판 (W) 으로의 액적 낙하가 발생하지 않을 정도의 처리액은, 노즐 유로 (412A) 내에 남는다.
이 흡인은, 처리액의 토출 정지 직전에 개시된다. 요컨대, 토출구 (412B) 로부터 처리액이 토출되고 있는 상태에서, 처리액의 흡인은 개시된다. 구체적으로는, 제어부 (60) 가, 제 1 밸브 (461) 및 제 2 밸브 (462) 를 폐쇄하기 전에, 이젝터 (453) 의 구동과 제 3 밸브 (463) 의 개방을 실시한다. 이에 따라, 노즐 유로 (412A) 내의 처리액은 서서히 감소하고, 토출을 정지한 타이밍에 노즐 유로 (412A) 에 남는 처리액은 적어진다. 이 때문에, 토출 정지 직후, 노즐 유로 (412A) 로부터 흡인 유로 (413A) 로, 단시간에 처리액을 흡인할 수 있어, 자중에 의한 액적 낙하를 억제할 수 있다.
여기서, 송액 유로 (411A) 의 지름이 노즐 유로 (412A) 의 지름보다 큰 경우, 노즐 유로 (412A) 내의 처리액의 유속은 빨라진다. 그러면, 흡인 유로 (413A) 로의 처리액의 흡인력보다, 토출구 (412B) 로부터의 처리액의 토출의 압력 쪽이 지배적이 된다. 이 때문에, 토출구 (412B) 로부터 처리액을 토출한 상태에서 처리액의 흡인을 개시해도, 흡인하는 처리액의 양은 적다.
이에 대해, 본 실시형태에서는, 송액 유로 (411A) 와 노즐 유로 (412A) 는, 동일한 지름을 갖고 있다. 이 때문에, 노즐 유로 (412A) 내의 처리액의 유속을 억제할 수 있다. 따라서, 토출구 (412B) 로부터 처리액을 토출한 상태이더라도, 처리액을 흡인 유로 (413A) 로 흡인하기 쉽게 할 수 있다. 이에 따라, 토출 정지 직후의 액적 낙하를 보다 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 흡인 유로 (413A) 와 노즐 유로 (412A) 는, 동일한 지름을 갖고 있다. 이 때문에, 노즐 유로 (412A) 내에는, 흡인 유로 (413A) 에 발생한 흡인력에 가까운 크기의 흡인력이 미치게 된다. 여기서, 지름이 작은 유로와, 지름이 큰 유로에 대해, 동일한 흡인력으로 유로 내의 처리액을 흡인한 경우, 지름이 큰 유로 쪽이, 흡인할 수 있는 처리액의 양은 적어진다. 따라서, 만일, 노즐 유로 (412A) 의 지름이, 흡인 유로 (413A) 의 지름보다 크면, 흡인 유로 (413A) 에 발생한 흡인력은, 노즐 유로 (412A) 에 대해서는 충분히 미치지 않고, 노즐 유로 (412A) 내의 처리액을, 흡인 유로 (413A) 로 흡인할 수 없게 되는 경우가 있다. 이 경우, 노즐 유로 (412A) 내에 처리액이 남아, 액적 낙하의 우려가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 흡인 유로 (413A) 의 지름과 노즐 유로 (412A) 의 지름을 동일하게 함으로써, 노즐 유로 (412A) 내에 남는 처리액을, 흡인 유로 (413A) 로 충분히 흡인할 수 있도록 하고 있다.
특히, 본 실시형태에서는, 처리액은, 비교적 (예를 들어 순수보다) 비중이 높고, 또한, 비교적 (예를 들어 순수보다) 표면 장력이 낮은 SPM 세정액이다. 고비중 또한 저표면 장력의 약액은, 자중에 의한 적하가 매우 발생하기 쉽다. 이 때문에, 처리액의 토출을 정지하기 전부터, 처리액의 흡인을 개시하여, 노즐 유로 (412A) 내에 흡인력이 충분히 미치는 구성으로 하고 있다. 이에 따라, 노즐 유로 (412A) 내에 있어서의 처리액의 잔류를 억제하여, 처리액의 자중에 의한 적하를 보다 방지할 수 있다.
＜4. 기판 (W) 의 처리＞
이하에, 상기와 같이 구성된 기판 처리 장치 (100) 에 있어서의, 기판 (W) 의 처리의 일례에 대해서 설명한다.
주반송 로봇 (103) 에 의해, 챔버 (10) 내에 기판 (W) 이 반입되면, 기판 유지부 (20) 는, 반입된 기판 (W) 을 복수의 척 핀 (22) 에 의해 수평으로 유지한다. 그 후, 제어부 (60) 는, 회전 기구 (30) 의 스핀 모터 (32) 를 구동하여, 기판 (W) 의 회전을 개시시킨다. 계속해서, 제어부 (60) 는, 모터 (42) 를 구동하여, 노즐관 (412) 을 기판 (W) 의 상면에 대향하는 처리 위치로 이동시킨다. 그리고, 제어부 (60) 는, 도 4 의 제 1 밸브 (461) 및 제 2 밸브 (462) 를 개방하여, 노즐관 (412) 으로부터 기판 (W) 의 상면을 향해서, 황산과 과산화수소수의 혼합액인 SPM 세정액을 토출한다. SPM 세정액의 온도는, 예를 들어, 150 ℃ ∼ 200 ℃ 가 된다.
소정 시간의 SPM 세정액을 토출한 후, 제어부 (60) 는, 이젝터 (453) 를 구동시킴과 함께, 제 3 밸브 (463) 를 개방하여, 노즐 유로 (412A) 로부터 흡인 유로 (413A) 로의 흡인력을 발생시킨다. 이에 따라, 노즐 유로 (412A) 로부터 기판 (W) 으로 SPM 세정액을 토출한 상태에서, 노즐 유로 (412A) 로부터 흡인 유로 (413A) 로의 SPM 세정액의 흡인이 개시된다. 그 후, 제어부 (60) 는, 제 1 밸브 (461) 및 제 2 밸브 (462) 를 폐쇄하여, SPM 세정액의 공급을 정지한다.
기판 (W) 에 대한 다양한 처리액의 공급이 완료한 후, 기판 처리 장치 (100) 는 기판 (W) 의 표면을 건조시킨다. 기판 (W) 의 건조 처리가 종료하면, 복수의 척 핀 (22) 에 의한 기판 (W) 의 유지가 해제되고, 주반송 로봇 (103) 이, 처리 후의 기판 (W) 을 기판 유지부 (20) 로부터 꺼내어, 챔버 (10) 의 외부로 반출한다.
상기 서술한 바와 같이, 송액 유로 (411A), 노즐 유로 (412A) 및 흡인 유로 (413A) 각각의 지름을 동일하게 함으로써, 노즐 유로 (412A) 로부터의 처리액의 액적 낙하를 방지할 수 있다. 그 결과, 기판 (W) 의 표면을 양호한 정밀도로 처리할 수 있다. 특히, 본 예에서 나타낸 처리액은 SPM 세정액이다. 그 SPM 세정액은, 비교적 비중이 높고, 또한, 비교적 표면 장력이 낮다. 이와 같은, 고비중 또한 저표면 장력의 약액은, 자중에 의한 적하가 매우 발생하기 쉽다. 특히, SPM 세정액과 같은 발포성의 처리액에 있어서, 발포 상태가 격렬하여, 발포에 의해 생긴 기체로 토막토막 끊겨서 끊어진 상태에서는, 노즐 유로 (412A) 내의 처리액을 충분히 흡인할 수 없는 경우가 있다. 그러나, 이 기판 처리 장치 (100) 에서는, 노즐 유로 (412A) 내의 처리액이, SPM 세정액과 같은, 기체로 토막토막 끊긴 발포 상태의 처리액이더라도, 노즐 유로 (412A) 내의 SPM 세정액을 흡인할 수 있다. 그리고, 자중에 의한 적하를 방지할 수 있다.
＜5. 변형예＞
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
상기의 실시형태에서는, 송액 유로 (411A), 노즐 유로 (412A) 및 흡인 유로 (413A) 각각의 지름을 동일하게 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
도 7 은, 변형예의 송액 유로 (411A), 노즐 유로 (412A) 및 흡인 유로 (413A) 의 단면도이다. 도 7 에서는, 송액 유로 (411A) 와 흡인 유로 (413A) 는, 상이한 지름을 갖고 있다.
송액 유로 (411A) 는, φ6 [㎜] 의 지름을 갖고 있다. 또, 노즐 유로 (412A) 는, 상류측에서는 φ6 [㎜] 의 지름을 갖고, 하류측에서는 φ4 [㎜] 의 지름을 갖고 있다. 상세하게는, 흡인 유로 (413A) 와의 접속 위치로부터 하류측의 노즐 유로 (412A) 의 지름은, φ4 [㎜] 이다. 또, 흡인 유로 (413A) 와의 접속 위치로부터 상류측의 노즐 유로 (412A) 의 지름은, φ6 [㎜] 이다. 이 구성이더라도, 흡인 유로 (413A) 와의 접속 위치로부터 하류측에는, 흡인 유로 (413A) 에 발생한 흡인력에 가까운 흡인력이 미치기 때문에, SPM 세정액을 양호하게 흡인할 수 있다.
또한, 흡인 유로 (413A) 와의 접속 위치로부터 하류측의 노즐 유로 (412A) 의 지름은, 흡인 유로 (413A) 의 지름 이하이면 된다. 또, 송액 유로 (411A) 의 지름은, 흡인 유로 (413A) 와의 접속 위치로부터 상류측의 노즐 유로 (412A) 의 지름 이하이면 된다.
또, 송액 유로 (411A) 는, 노즐 유로 (412A) 내에 남은 처리액을 흡인하는 흡인 유로를 겸해도 된다. 도 8 은, 송액 유로 (411A) 로부터 노즐 유로 (412A) 의 처리액을 흡인하는 경우의, 송액관 (411) 및 흡인관 (413) 의 접속 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
송액관 (411) 은, 이젝터 (455) 에도 접속되어 있다. 송액관 (411) 으로부터 이젝터 (455) 로의 경로 도중에는, 제 4 밸브 (464) 가 형성되어 있다. 제 4 밸브 (464) 는, 제 3 밸브 (463) 와 마찬가지로, 유체 박스 (104) 근방에 배치되어 있다. 제 4 밸브 (464) 를 개방하고, 이젝터 (455) 를 구동하면, 송액관 (411) 내에는 흡인력이 발생한다. 이 흡인력에 의해, 노즐관 (412) 의 노즐 유로 (412A) 의 상류측에 남는 처리액은, 송액관 (411) 의 송액 유로 (411A) 로 흡인된다. 이에 따라, 노즐 유로 (412A) 의 상류측에 남은 처리액이, 기판 (W) 으로 적하할 우려를 억제할 수 있다.
이젝터 (455) 에 접속되는 경로 도중에는, 트랩 탱크 (456) 가 접속되어 있다. 노즐관 (412) 으로부터 송액관 (411) 에 흡인된 처리액은, 이 트랩 탱크 (456) 로 회수된다. 요컨대, 송액관 (411) 으로부터 흡인한 처리액과, 흡인관 (413) 으로부터 흡인한 처리액은, 각각 상이한 트랩 탱크에 회수된다. 또한, 트랩 탱크 (454, 456) 는, 유체 박스 (104) 의 내부에 배치되어 있어도 되고, 외부에 배치되어 있어도 된다.
또, 처리액은, SPM 액 이외의 처리액이어도 된다.
이상 설명한 기판 처리 장치 (100) 의 세부의 구성에 대해서는, 본원의 각 도면과 상이해도 된다. 또, 상기의 실시형태 및 변형예에 등장한 각 요소를, 모순이 생기지 않는 범위에서, 적절히 조합해도 된다.
100 : 기판 처리 장치
104 : 유체 박스
411 : 송액관
411A : 송액 유로
412 : 노즐관
412A : 노즐 유로
412B : 토출구
413 : 흡인관
413A : 흡인 유로
451 : 황산 공급원
452 : 과산화수소수 공급원
453 : 이젝터
454 : 트랩 탱크

Claims (10)

  1. 기판에 처리액을 공급하는 기판 처리 장치로서,
    처리액을 상기 기판으로 토출하는 토출구를 갖는 노즐관과,
    상기 노즐관에 접속되어, 상기 노즐관으로 처리액을 송액하는 송액관과,
    상기 송액관보다 하류측에서, 또한 상기 토출구까지의 사이에 있어서, 상기 노즐관에 접속되어, 상기 노즐관 내의 처리액을 흡인하는 흡인관과,
    상기 기판을 유지하여, 상기 노즐관으로부터 토출되는 처리액에 의해 상기 기판의 처리를 실시하는 처리부를 구비하고,
    적어도 상기 흡인관의 접속 위치로부터 하류측의 상기 토출구까지의 상기 노즐관의 내경은, 상기 흡인관의 내경 이하인, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송액관의 내경은, 상기 흡인관의 접속 위치로부터 상류측의 상기 노즐관의 내경 이하인, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 흡인관의 접속 위치로부터 하류측의 상기 노즐관의 내경은, 상기 접속 위치로부터 상류측의 내경보다 작은, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 노즐관의 내경과, 상기 송액관의 내경과, 상기 흡인관의 내경은, 동일한, 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 흡인관 내를 흡인하는 이젝터와,
    상기 흡인관과 상기 이젝터를 접속하는 경로를 개폐하는 개폐 밸브와,
    상기 처리부에 인접 배치되어, 처리액 관련 기기를 수용하는 유체 박스를 구비하고,
    상기 개폐 밸브는, 상기 유체 박스 근방에 배치되어 있는, 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리액은 발포 상태의 액체인, 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 송액관은, 상기 노즐관 내의 처리액을 흡인하는 관을 겸하고 있는, 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 송액관으로부터 흡인되는 처리액과, 상기 흡인관으로부터 흡인되는 처리액은, 각각 상이한 트랩 탱크에 회수되는, 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 노즐관은 연직 방향을 따라 연장되는, 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 송액관으로부터의 처리액의 송액을 정지하기 전에, 상기 흡인관으로부터 상기 노즐관 내의 처리액의 흡인을 개시하는, 기판 처리 장치.
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