KR102439644B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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노리타케 스미
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

[과제] 챔버 내에서 기판을 처리 유체에 의해서 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 시일 부재로부터 혼입되는 불순물에 의한 기판의 오염을 효과적으로 방지한다.
[해결 수단] 챔버(100)에는, 처리 유체를 챔버 밖으로부터 받아들여 처리 공간에 도입하는 도입 유로(17)가 설치되고, 도입 유로는, 개구부에서 봤을 때 처리 공간 내의 상기 기판보다 안쪽에서 처리 공간에 개구되어 있다. 처리 공간 내의 기판보다 개구부 측에서, 처리 공간의 천정면과 기판 유지부(15)의 상면이 갭을 사이에 두고 서로 평행으로 대향하여, 기판의 상방을 통과한 처리 유체를 유통시키는, 유로 단면 형상이 일정한 상측 유로(181)를 형성하고 있다. 상측 유로는, 덮개부(14), 챔버 및 시일 부재(16)로 둘러싸임으로써 형성되어 상측 유로보다 유로 단면적이 큰 버퍼 공간(182)에 접속되고, 버퍼 공간에, 처리 유체를 챔버 밖으로 배출하는 배출 유로(183)가 접속된다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
이 발명은, 챔버 내에서 기판을 처리 유체에 의해서 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 기판, 표시 장치용 유리 기판 등의 각종 기판의 처리 공정에는, 기판의 표면을 각종 처리 유체에 의해서 처리하는 것이 포함된다. 처리 유체로서 약액이나 린스액 등의 액체를 이용하는 처리는 종래부터 널리 행해지고 있지만, 근래에는 초임계 유체를 이용한 처리도 실용화되고 있다. 특히, 표면에 미세 패턴이 형성된 기판의 처리에 있어서는, 액체에 비해 표면 장력이 낮은 초임계 유체는 패턴의 간극의 안쪽까지 들어가기 때문에 효율적으로 처리를 행하는 것이 가능하고, 또 건조 시에 있어서 표면 장력에 기인하는 패턴 도괴의 발생 리스크를 저감할 수 있다.
예를 들면 일본국 특허공개 2018-082043호 공보에는, 초임계 유체를 이용하여 기판의 건조 처리를 행하는 기판 처리 장치가 기재되어 있다. 이 장치에서는, 2개의 판 형상 부재가 대향 배치되고 그 간극이 처리 공간으로서 기능하는 처리 용기가 구성되어 있다. 처리 공간의 한쪽 단부로부터 박판 형상의 유지판에 재치(載置)된 웨이퍼(기판)가 반입되고, 다른 쪽 단부로부터 초임계 상태의 이산화탄소가 도입된다.
이런 종류의 처리에 이용되는 처리 용기는 일종의 고압 챔버이다. 챔버에는 기판을 출납하기 위한 개구부가 형성되고, 덮개부가 이것을 폐색함으로써 처리 공간이 형성된다. 챔버와 덮개부 사이에는, 탄성을 갖는, 예를 들면 고무제의 시일 부재가 개재됨으로써, 처리 공간의 기밀성이 유지된다.
상기와 같은 챔버에서는, 그 구조상, 시일 부재의 일부가 처리 공간에 연통하는 공간에 노출되고, 처리 유체에 닿는 것을 피할 수 없다. 이 때문에, 시일 부재에 포함되는 성분이 처리 유체에 혼입되는 경우가 있고, 이러한 혼입 성분이 기판에 부착되어 기판을 오염시킬 우려가 있다. 예를 들면, 기판 처리용의 초임계 처리 유체로서 이용되는 경우가 많은 이산화탄소는 유기물을 잘 녹이는 성질을 가지고 있어, 시일 부재로서 이용되는 고무 등의 수지 재료가 처리 유체에 녹아나와 버린다.
이 때문에, 만일 시일 부재로부터 처리 유체로의 성분의 혼입이 있었다고 해도, 그것이 기판에 부착되는 것을 회피하기 위한 방책이 요망된다. 그러나, 상기 종래 기술에서는, 이 문제에 대한 대응이 이루어져 있지 않았다.
이 발명은 상기 과제을 감안하여 이루어진 것이며, 챔버 내에서 기판을 처리 유체에 의해서 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 시일 부재로부터 혼입되는 불순물에 의한 기판의 오염을 효과적으로 방지할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 발명의 일 양태는, 기판의 표면을 처리 유체에 의해 처리하는 기판 처리 장치로서, 상기 목적을 달성하기 위해, 상면에 상기 기판을 수평 자세로 재치 가능한 평판 형상의 기판 유지부와, 상기 기판이 재치된 상기 기판 유지부를 수용 가능한 처리 공간을 내부에 가짐과 더불어, 상기 처리 공간에 연통하여 상기 기판 유지부가 통과 가능한 개구부를 측면에 갖는 챔버와, 시일 부재를 개재하여 상기 챔버에 맞닿아 상기 개구부를 폐색하는 덮개부를 구비하고 있다. 여기서, 상기 기판 유지부는 상기 덮개부의 챔버 측 측면에 돌출 설치되고, 상기 덮개부는 상기 기판 유지부를 상기 처리 공간에 진입시킨 상태에서 상기 개구부를 폐색한다.
그리고, 상기 챔버에는, 상기 처리 유체를 챔버 밖으로부터 받아들여 상기 처리 공간에 도입하는 도입 유로가 설치되고, 상기 도입 유로는, 상기 개구부에서 봤을 때 상기 처리 공간 내의 상기 기판보다 안쪽에서 상기 처리 공간에 개구되고, 상기 처리 공간 내의 상기 기판보다 상기 개구부 측에서, 상기 처리 공간의 천정면과 상기 기판 유지부의 상면이 갭을 사이에 두고 서로 평행으로 대향하여, 상기 기판의 상방을 통과한 상기 처리 유체를 유통시키는, 유로 단면 형상이 일정한 상측 유로를 형성하고, 상기 상측 유로는, 상기 덮개부, 상기 챔버 및 상기 시일 부재로 둘러싸임으로써 형성되어 상기 상측 유로보다 유로 단면적이 큰 버퍼 공간에 접속되고, 상기 버퍼 공간에, 상기 처리 유체를 챔버 밖으로 배출하는 배출 유로가 접속되어 있다.
이와 같이 구성된 발명에서는, 챔버의 측면에 형성된 개구부를 통하여, 기판을 처리 공간에 대해서 출납하는 것이 가능하다. 챔버 측면에 시일 부재를 개재하여 덮개부가 맞닿음으로써 개구부가 폐색되어, 처리 공간이 기밀 상태가 된다. 처리 유체는, 기판에서 봤을 때 개구부와는 반대 측에서 처리 공간에 개구되는 도입 유로로부터 도입되고, 기판 상을 통과하여, 최종적으로는 개구부 측으로부터 챔버 밖으로 배출된다.
보다 구체적으로는, 처리 공간의 안쪽에 공급되어 기판의 상방을 통과한 처리 유체는, 처리 공간의 천정면과 기판 유지부의 상면 사이의 갭에 형성되는 상측 유로를 통해 흘러, 상측 유로로부터 버퍼 공간을 통해 배출 유로로부터 배출된다. 즉, 처리 유체는 처리 공간의 안쪽으로부터 개구부 측을 향하여 일방향으로 흐른다.
상측 유로는 그 단면 형상이 일정하고, 처리 유체는 층류로서 상측 유로 내를 유통한다. 한편, 버퍼 공간은 상측 유로보다 큰 유로 단면적을 갖는다. 따라서, 상측 유로를 흐르는 처리 유체는 넓은 버퍼 공간에 단숨에 방출됨으로써 그 압력이 저하한다. 이 압력차와, 버퍼 공간에서 본 상측 유로의 유로 저항의 크기에 의해, 버퍼 공간으로부터 상측 유로로의 처리 유체의 역류는 방지된다. 버퍼 공간에 방출된 처리 유체는 배출 유로를 통해 외부로 배출된다.
버퍼 공간은, 챔버, 덮개부 및 시일 부재로 둘러싸인 공간이다. 즉, 시일 부재는 그 일부가 버퍼 공간에 면하여 설치되어 있다. 이 때문에, 버퍼 공간 내의 처리 유체에는, 시일 부재에 유래하는 불순물이 혼입될 우려가 있다. 그러나, 상기한 바와 같이 버퍼 공간으로부터 상측 유로로의 역류는 방지되어 있기 때문에, 불순물이 처리 공간 내의 기판에 부착되는 것은 회피된다.
상기와 같이, 본 발명에서는, 처리 유체는, 처리 공간의 안쪽으로부터 개구부 측을 향하여 일방향으로 흐르고, 또한, 기판보다 하류 측에서, 상측 유로로부터 버퍼 공간을 통해 챔버 밖으로 배출된다. 이 때문에 버퍼 공간으로부터 상측 유로로의 역류는 방지되어 있고, 버퍼 공간에 면하여 설치된 시일 부재로부터 불순물이 처리 유체에 혼입되었다고 해도, 그것이 기판에 부착되어 기판을 오염시키는 것은 회피된다.
도 1은, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시형태의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 2a~도 2c는, 처리 유체의 유로를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3a~도 3b는, 챔버의 개구부 주변의 구조를 예시한 도면이다.
도 4는, 처리 공간에 도입되는 처리 유체의 흐름을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는, 처리 공간으로부터 배출되는 처리 유체의 흐름을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 6a~도 6b는, 배출 유로의 위치와 처리 유체의 흐름의 관계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7a-도 7b는, 처리 챔버의 개구부 주변의 다른 구조를 예시한 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시형태의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 이 기판 처리 장치(1)는, 예를 들면 반도체 기판과 같은 각종 기판의 표면을 초임계 유체를 이용하여 처리하기 위한 장치이다. 이하의 각 도면에 있어서의 방향을 통일적으로 나타내기 위해서, 도 1에 나타내는 바와 같이 XYZ 직교좌표계를 설정한다. 여기서, XY평면은 수평면이며, Z방향은 연직 방향을 나타낸다. 보다 구체적으로는, (-Z)방향이 연직 하향을 나타낸다.
여기서, 본 실시형태에 있어서의 「기판」으로서는, 반도체 웨이퍼, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판 등의 각종 기판을 적용 가능하다. 이하에서는 주로 반도체 웨이퍼의 처리에 이용되는 기판 처리 장치를 예로 들어 도면을 참조하여 설명하지만, 위에 예시한 각종 기판의 처리에도 동일하게 적용 가능하다.
기판 처리 장치(1)는, 처리 유닛(10), 공급 유닛(50) 및 제어 유닛(90)을 구비하고 있다. 처리 유닛(10)은, 초임계 건조 처리의 실행 주체가 되는 것이며, 공급 유닛(50)은, 처리에 필요한 화학물질 및 동력을 처리 유닛(10)에 공급한다.
제어 유닛(90)은, 이들 장치의 각 부를 제어하여 소정의 처리를 실현한다. 이 목적을 위해서, 제어 유닛(90)에는, 각종 제어 프로그램을 실행하는 CPU(91), 처리 데이터를 일시적으로 기억하는 메모리(92), CPU(91)가 실행하는 제어 프로그램을 기억하는 스토리지(93), 및 유저나 외부 장치와 정보교환을 행하기 위한 인터페이스(94) 등을 구비하고 있다. 후술하는 장치의 동작은, CPU(91)가 미리 스토리지(93)에 기록된 제어 프로그램을 실행하여 장치 각 부에 소정의 동작을 행하게 함으로써 실현된다.
처리 유닛(10)은, 처리 챔버(100)를 구비하고 있다. 처리 챔버(100)는, 각각 금속 블록에 의해 형성된 제1 부재(11), 제2 부재(12) 및 제3 부재(13)를 구비하고 있다. 제1 부재(11)와 제2 부재(12)가 도시하지 않은 결합 부재에 의해 상하 방향으로 결합되고, 그 (＋Y) 측 측면에, 도시하지 않은 결합 부재에 의해 제3 부재(13)가 결합되어, 내부가 공동이 된 구조의 처리 챔버(100)가 구성된다. 이 공동의 내부 공간이, 기판(S)에 대한 처리가 실행되는 처리 공간(SP)이 되어 있다. 처리 대상의 기판(S)은 처리 공간(SP) 내에 반입되어 처리를 받는다. 처리 챔버(100)의 (-Y) 측 측면에는, X방향으로 가늘고 길게 연장되는 슬릿 형상의 개구부(101)가 형성되어 있고, 개구부(101)를 통해 처리 공간(SP)과 외부 공간이 연통하고 있다.
처리 챔버(100)의 (-Y) 측 측면에는, 개구부(101)를 폐색하도록 덮개부(14)가 설치되어 있다. 덮개부(14)의 (＋Y) 측 측면에는 평판 형상의 지지 트레이(15)가 수평 자세로 장착되어 있고, 지지 트레이(15)의 상면은 기판(S)을 재치 가능한 지지면으로 되어 있다. 보다 구체적으로는, 지지 트레이(15)는, 대략 평탄한 상면(151)에 기판(S)의 평면 사이즈보다 조금 크게 형성된 오목부(152)가 형성된 구조를 갖고 있다. 이 오목부(152)에 기판(S)이 수용됨으로써, 기판(S)은 지지 트레이(15) 상에서 소정 위치에 유지된다. 기판(S)은, 처리 대상이 되는 표면(이하, 간단히 「기판 표면」이라고 하는 경우가 있다)(Sa)을 상향으로 하여 유지된다. 이 때, 지지 트레이(15)의 상면(151)과 기판 표면(Sa)이 동일 평면을 이루고 있는 것이 바람직하다.
덮개부(14)는 도시를 생략하는 지지 기구에 의해, Y방향으로 수평 이동 가능하게 지지되어 있다. 또, 덮개부(14)는, 공급 유닛(50)에 설치된 진퇴 기구(53)에 의해, 처리 챔버(100)에 대해서 진퇴 이동 가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 진퇴 기구(53)는, 예를 들면 리니어 모터, 직동 가이드, 볼 나사 기구, 솔레노이드, 에어 실린더 등의 직동 기구를 가지고 있고, 이러한 직동 기구가 덮개부(14)를 Y방향으로 이동시킨다. 진퇴 기구(53)는 제어 유닛(90)으로부터의 제어 지령에 따라 동작한다.
덮개부(14)가 (-Y)방향으로 이동함으로써, 지지 트레이(15)가 처리 공간(SP)으로부터 개구부(101)를 통해 외부로 인출되면, 외부로부터 지지 트레이(15)로의 액세스가 가능해진다. 즉, 지지 트레이(15)에 대한 기판(S)의 재치, 및 지지 트레이(15)에 재치되어 있는 기판(S)의 취출(取出)이 가능해진다. 한편, 덮개부(14)가 (＋Y)방향으로 이동함으로써, 지지 트레이(15)는 처리 공간(SP) 내에 수용된다. 지지 트레이(15)에 기판(S)이 재치되어 있는 경우, 기판(S)은 지지 트레이(15)와 더불어 처리 공간(SP)에 반입된다.
액체의 표면 장력에 기인하는 패턴 도괴를 방지하면서 기판을 건조시키는 것을 주된 목적으로 하는 초임계 건조 처리에 있어서는, 기판(S)은, 그 표면(Sa)이 노출되어 패턴 도괴가 발생하는 것을 방지하기 위해서, 표면(Sa)이 액막으로 덮인 상태로 반입된다. 액막을 구성하는 액체로서는, 예를 들면 이소프로필 알코올(IPA), 아세톤 등의 표면 장력이 비교적 낮은 유기용제를 적절히 이용할 수 있다.
덮개부(14)가 (＋Y)방향으로 이동하여 개구부(101)를 막음으로써, 처리 공간(SP)이 밀폐된다. 덮개부(14)의 (＋Y) 측 측면과 처리 챔버(100)의 (-Y) 측 측면 사이에는 시일 부재(16)가 설치되어, 처리 공간(SP)의 기밀 상태가 유지된다. 시일 부재(16)로서는, 탄성 수지 재료, 예를 들면 고무에 의해 형성된 환 형상의 것을 이용할 수 있다. 또, 도시하지 않은 로크 기구에 의해, 덮개부(14)는 처리 챔버(100)에 대해서 고정된다. 이와 같이 하여 처리 공간(SP)의 기밀 상태가 확보된 상태에서, 처리 공간(SP) 내에서 기판(S)에 대한 처리가 실행된다.
이 실시형태에서는, 공급 유닛(50)에 설치된 유체 공급부(57)로부터, 초임계 처리에 이용 가능한 물질의 유체, 예를 들면 이산화탄소가, 기체 또는 액체 상태로 처리 유닛(10)에 공급된다. 이산화탄소는 비교적 저온, 저압으로 초임계 상태가 되고, 또 기판 처리에 다용되는 유기용제를 잘 녹이는 성질을 갖는다는 점에서, 초임계 건조 처리에 적절한 화학물질이다.
보다 구체적으로는, 유체 공급부(57)는, 기판(S)을 처리하는 처리 유체로서, 초임계 상태의 유체, 또는, 가스상 혹은 액상으로 공급되어 소정의 온도·압력이 부여됨으로써 사후적으로 초임계 상태가 되는 유체를 출력한다. 예를 들면, 가스상 혹은 액상의 이산화탄소가 가압 상태로 출력된다. 유체는 배관(571) 및 그 도중에 삽입된 밸브(572, 573)를 통해, 처리 챔버(100)의 (＋Y) 측 측면에 설치된 입력 포트(102, 103)로 압송된다. 즉, 제어 유닛(90)으로부터의 제어 지령에 따라 밸브(572, 573)가 열림으로써, 유체는 유체 공급부(57)로부터 처리 챔버(100)로 보내진다.
도 2a~도 2c는 처리 유체의 유로를 모식적으로 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 2a는 유로의 윤곽을 나타내는 모식도이며, 도 2b는 그 평면도이다. 또, 도 2c는 유로의 측면 단면도이다. 이하, 도 1 및 도 2a~도 2c를 참조하면서, 처리 유체의 유로의 구조에 대해 설명한다.
입력 포트(102, 103)로부터 처리 공간(SP)에 이르는 유체의 유로(17)는, 유체 공급부(57)로부터 공급되는 처리 유체를 처리 공간(SP)에 도입하는 도입 유로로서 기능한다. 구체적으로는, 입력 포트(102)에는, 유로(171)가 접속되어 있다. 입력 포트(102)와는 반대 측의 유로(171)의 단부에는, 유로 단면적이 급격하게 확대되도록 형성된 버퍼 공간(172)이 형성되어 있다.
버퍼 공간(172)과 처리 공간(SP)을 접속하도록, 유로(173)가 더 설치되어 있다. 유로(173)는, 상하 방향(Z방향)으로 좁고, 수평 방향(X방향)으로 긴 폭이 넓은 단면 형상을 가지고 있고, 그 단면 형상은, 처리 유체의 유통 방향에 있어서 대략 일정하다. 버퍼 공간(172)과는 반대 측의 유로(173)의 단부는, 처리 공간(SP)에 면하여 개구되는 토출구(174)가 되어 있고, 이 토출구(174)로부터 처리 유체가 처리 공간(SP) 내로 도입된다.
바람직하게는, 유로(173)의 높이는, 지지 트레이(15)가 처리 공간(SP)에 수용된 상태에서, 처리 공간(SP)의 천정면과 기판 표면(Sa)의 거리와 같다. 그리고, 토출구(174)는, 처리 공간(SP)의 천정면과 지지 트레이(15)의 상면(151) 사이의 갭에 면하여 개구되어 있다. 예를 들면, 유로(173)의 천정면과 처리 공간(SP)의 천정면이 동일 평면을 이루도록 할 수 있다. 이와 같이, 토출구(174)는, 처리 공간(SP)에 면하여 수평 방향으로 가늘고 긴 슬릿 형상으로 개구되어 있다.
지지 트레이(15)의 하방에도 동일하게 하여 처리 유체의 유로가 형성된다. 구체적으로는, 입력 포트(103)에는 유로(175)가 접속되어 있다. 입력 포트(103)와는 반대 측의 유로(175)의 단부에는, 유로 단면적이 급격하게 확대되도록 형성된 버퍼 공간(176)이 형성되어 있다.
그리고, 버퍼 공간(176)과 처리 공간(SP)은 유로(177)를 통해 연통하고 있다. 유로(177)는, 상하 방향(Z방향)으로 좁고, 수평 방향(X방향)으로 긴 폭이 넓은 단면 형상을 가지고 있고, 그 단면 형상은, 처리 유체의 유통 방향에 있어서 대략 일정하다. 버퍼 공간(176)과는 반대 측의 유로(177)의 단부는, 처리 공간(SP)에 면하여 개구되는 토출구(178)가 되어 있고, 이 토출구(178)로부터 처리 유체가 처리 공간(SP) 내로 도입된다.
바람직하게는, 유로(177)의 높이는, 처리 공간(SP)의 저면과 지지 트레이(15)의 하면의 거리와 동등하게 된다. 그리고, 토출구(178)는, 처리 공간(SP)의 저면과 지지 트레이(15)의 하면 사이의 갭에 면하여 개구되어 있다. 예를 들면, 유로(177)의 저면과 처리 공간(SP)의 저면이 동일 평면을 이루도록 할 수 있다. 즉, 토출구(178)는, 처리 공간(SP)에 면하여 수평 방향으로 가늘고 긴 슬릿 형상으로 개구되어 있다.
Z방향에 있어서, 유로(171)의 배치 위치와 유로(173)의 배치 위치가 상이한 것이 바람직하다. 양자가 동일 높이에 있을 때, 유로(171)로부터 버퍼 공간(172)으로 유입된 처리 유체의 일부가 그대로 직진하여 유로(173)에 유입되게 된다. 그렇게 되면, 유통 방향과 직교하는 유로의 폭방향, 즉 X방향에 있어서는, 유로(171)에 대응하는 위치와 그 이외의 위치에서, 유로(173)에 흘러드는 처리 유체의 유량이나 유속에 차가 발생할 우려가 있다. 이것은, 유로(173)로부터 처리 공간(SP)으로 흘러드는 처리 유체의 흐름에 X방향의 불균일성을 발생시켜, 난류의 원인이 된다.
유로(171)와 유로(173)를 Z방향으로 상이하게 하여 배치함으로써, 이러한 유로(171)로부터 유로(173)로의 처리 유체의 직진은 발생하지 않게 되어, 폭방향에 있어서 균일한 층류로서 처리 유체를 처리 공간(SP)에 도입하는 것이 가능해진다.
이와 같이 구성된 도입 유로(17)로부터 도입되는 처리 유체는, 처리 공간(SP) 내에서 지지 트레이(15)의 상면 및 하면을 따라서 흐르고, 이하와 같이 구성되는 유로(18)를 통해 챔버 밖으로 배출된다. 기판(S)보다 (-Y) 측에 있어서, 처리 공간(SP)의 천정면과 지지 트레이(15)의 상면(151)은 모두 수평인 평면을 이루고 있고, 양자는 일정한 갭을 유지하며 평행으로 대향하고 있다. 이 갭이, 지지 트레이(15)의 상면(151) 및 기판(S)의 표면(Sa)을 따라서 흐른 처리 유체를 후술하는 배출 유로로 인도하는 상측 유로(181)로서 기능한다. 즉, 상측 유로(181)는 상하 방향(Z방향)으로 좁고, 수평 방향(X방향)으로 긴 폭이 넓은 단면 형상을 가지고 있다.
상측 유로(181)의 처리 공간(SP)과는 반대 측의 단부는 버퍼 공간(182)에 접속하고 있다. 자세한 구조에 대해서는 후술하지만, 버퍼 공간(182)은, 챔버(100)와, 덮개부(14)와, 시일 부재(16)로 둘러싸인 공간이다. X방향에 있어서의 버퍼 공간(182)의 폭은 상측 유로(181)의 폭과 동등하거나 또는 이것보다 크고, Z방향에 있어서의 버퍼 공간(182)의 높이는 상측 유로(181)의 높이보다 크다. 따라서, 버퍼 공간(182)은 상측 유로(181)보다 큰 유로 단면적을 가지고 있다.
버퍼 공간(182)의 상부에 배출 유로(183)가 접속되어 있다. 배출 유로(183)는 챔버(100)를 구성하는 상부 블록인 제1 부재(11)를 관통하여 형성된 관통구멍이다. 그 상단은 챔버(100)의 상면에 개구되는 출력 포트(104)를 구성하고, 하단은 버퍼 공간(182)에 면하여 개구되어 있다.
동일하게, 처리 공간(SP)의 저면과 지지 트레이(15)의 하면은 모두 수평인 평면을 이루고 있고, 양자는 일정한 갭을 유지하며 평행으로 대향하고 있다. 이 갭이, 지지 트레이(15)의 하면을 따라서 흐른 처리 유체를 배출 유로로 인도하는 하측 유로(185)로서 기능한다. 즉, 하측 유로(185)는 상하 방향(Z방향)으로 좁고, 수평 방향(X방향)으로 긴 폭이 넓은 단면 형상을 갖고 있다.
하측 유로(185)의 처리 공간(SP)과는 반대 측의 단부는 버퍼 공간(186)에 접속하고 있다. 버퍼 공간(182)과 동일하게, 버퍼 공간(186)은, 챔버(100)와, 덮개부(14)와, 시일 부재(16)로 둘러싸인 공간이다. X방향에 있어서의 버퍼 공간(186)의 폭은 하측 유로(185)의 폭과 동등하거나 또는 이것보다 크고, Z방향에 있어서의 버퍼 공간(186)의 높이는 하측 유로(185)의 높이보다 크다. 따라서, 버퍼 공간(186)은 하측 유로(185)보다 큰 유로 단면적을 갖고 있다.
버퍼 공간(186)의 하부에 배출 유로(187)가 접속되어 있다. 배출 유로(187)는 챔버(100)를 구성하는 하부 블록인 제2 부재(12)를 관통하여 형성된 관통구멍이다. 그 하단은 챔버(100)의 하면에 개구되는 출력 포트(105)를 구성하며, 상단은 버퍼 공간(186)에 면하여 개구되어 있다.
처리 공간(SP)에 있어서 지지 트레이(15)의 상방을 흐른 처리 유체는, 상측 유로(181), 버퍼 공간(182) 및 배출 유로(183)를 통해 출력 포트(104)에 송출된다. 출력 포트(104)는, 배관(551)에 의해서 유체 회수부(55)에 접속되어 있고, 배관(551)의 도중에는 밸브(552)가 삽입되어 있다.
동일하게, 처리 공간(SP)에 있어서 지지 트레이(15)의 하방을 흐른 처리 유체는, 하측 유로(185), 버퍼 공간(186) 및 배출 유로(187)를 통해 출력 포트(105)에 송출된다. 출력 포트(105)는, 배관(553)에 의해서 유체 회수부(55)에 접속되어 있고, 배관(553)의 도중에는 밸브(554)가 삽입되어 있다.
밸브(552, 554)는 제어 유닛(90)에 의해 제어되고 있다. 제어 유닛(90)으로부터의 제어 지령에 따라 밸브(552, 554)가 열리면, 처리 공간(SP) 내의 처리 유체가 배관(551, 553)을 통해 유체 회수부(55)에 회수된다.
도 2a 및 도 2c에 나타내는 바와 같이, 유체 공급부(57)로부터 입력 포트(102)에 압송되어 오는 처리 유체는, 유로(171)를 거쳐 비교적 큰 공간인 버퍼 공간(172)에 방출된다. 유체가 액체로서 공급되는 경우여도, 유로 상에서의 압력 손실의 변동 등에 기인하여, 유로 내에서 기화하여 팽창하는 일이 있을 수 있다. 이러한 급격한 팽창이 기판(S)의 근방에서 발생하면, 기판(S)에 데미지를 주어 버릴 우려가 있다.
이를 회피하기 위해, 처리 공간(SP)에 이르는 유로(171)의 일부에 압력 손실이 크게 변동하는 부분을 설치해 두고, 일어날 수 있는 기화, 팽창은 이 부분에서 일어나도록 한다. 이를 위한 공간으로서 버퍼 공간(172)이 형성되어 있다. 또, 관 형상의 유로(171)를 유통하는 유체를, 처리 공간(SP)에 대해서 박층 형상으로 공급 가능하게 하기 위해서 정류하는 매니폴드로서의 작용도, 버퍼 공간(172)은 가지고 있다. 버퍼 공간(176)의 기능도 동일하다.
버퍼 공간(172)으로부터 일정한 유로 단면적을 갖는 유로(173)를 거쳐, 토출구(174)로부터 처리 공간(SP)으로 공급되는 처리 유체는, 도 2a에 점선 화살표로 모식적으로 나타내는 바와 같이, 일정 폭 및 일정 두께를 유지한 층류로서 기판 표면(Sa)의 상방을 통과하게 된다. 동일하게, 버퍼 공간(176)으로부터 일정한 유로 단면적을 갖는 유로(177)를 거쳐, 토출구(178)로부터 처리 공간(SP)으로 공급되는 처리 유체는, 일정 폭 및 일정 두께를 유지한 층류로서 지지 트레이(15)의 하면을 따라서 흐른다.
기판(S)의 주위를 통과한 처리 유체는 상측 유로(181), 하측 유로(185)를 거쳐 더 하류 측으로 흐른다. 여기서도 유로의 단면 형상이 대체로 동일하게 유지되고 있기 때문에, 층류의 상태가 유지된다. 상측 유로(181), 하측 유로(185)를 흐른 처리 유체는 버퍼 공간(182, 186)에 방출된 후, 배출 유로(183, 187)를 거쳐 챔버 밖으로 배출된다. 이와 같이, 처리 공간(SP) 내에서의 처리 유체는 일방향, 구체적으로는 (-Y)방향으로 흐른다. 그 때문에, 기판(S)의 주위에서 처리 유체의 난류가 발생하는 것은 회피되고 있다.
개구부(101)로부터 처리 공간(SP)을 보면, 도 2c에 점선 화살표로 모식적으로 나타내는 바와 같이, 처리 유체는 처리 공간(SP) 내에서 기판(S)의 (＋Y) 측(안쪽)에서 (-Y) 측(앞쪽)을 향해서, 대략 일정하게 연속된 층류로서 흐르게 된다. 처리 공간(SP)의 안쪽으로부터 항상 청정한 처리 유체가 공급되고 있어, 기판(S)의 주위를 통과한 처리 유체는 하류 측, 즉 개구부(101) 측으로 흐른다. 따라서, 기판(S)으로부터 유리된 잔존 액체 성분 등은, 처리 유체와 함께 개구부(101)까지 일방향으로 밀려나게 되어, 기판(S)의 주위의 난류에 의해 옮겨져 기판(S)에 재부착되는 것은 방지된다.
도 2a에 나타내는 바와 같이, X방향으로 가늘고 길게 연장되는 버퍼 공간(182)의 양 단부 각각의 근방에, 1쌍의 배출 유로(183, 183)가 설치되어 있다. 버퍼 공간(182)에 면하는 배출 유로(183, 183)의 개구는, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 처리 공간(SP)에 수용되는 기판(S)의 X방향에 있어서의 양 단부보다 외측에 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유에 대해서는 뒤에서 자세하게 설명한다.
도 3a-도 3b는 챔버의 개구부 주변의 구조를 예시하는 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 3a는 챔버(100)의 개구부(101)를 나타내는 외관도이다. 또, 도 3b는, 챔버(100)의 내부 구조를 보기 쉽게 나타내기 위해서, 도 3a로부터 시일 부재(16) 및 제1 부재(11)와 제2 부재의 경계선의 도시를 생략하고, 대신에 도 3a에서는 숨어 있는 구조를 숨은 선(점선)에 의해서 나타낸 것이다.
이들 도면에 나타내어진 바와 같이, 챔버(100)의 (-Y) 측 단면에는, 환 형상의 시일 부재(16)가 장착되고, 시일 부재(16)에 둘러싸인 내부 영역에 개구부(101)가 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 챔버(100)를 구성하는 제1 부재(11), 제2 부재(12)의 (-Y) 측 단면에, 표면이 (＋Y) 측으로 후퇴한 오목부(111, 121)가 형성되어 있다. 그리고, 제1 부재(11)의 오목부(111)의 하단에는, X방향에 있어서의 폭이 처리 공간(SP)의 폭과 같거나 이것보다 조금 크고, 또한 상하 방향(Z방향)으로 얇은 플랜지 형상의 격벽(112)이 (-Y)방향으로 돌출하여 설치되어 있다. 또, 제2 부재(12)의 오목부(121)의 상단에도, X방향에 있어서의 폭이 처리 공간(SP)의 폭과 같거나 이것보다 조금 크고, 또한 상하 방향(Z방향)으로 얇은 플랜지 형상의 격벽(122)이 (-Y)방향으로 돌출하여 설치되어 있다.
격벽(112, 122)의 (-Y) 측 선단부와, 오목부(111, 121)의 (-X) 측 및 (＋X) 측 단면이 개구부(101)를 형성하고 있다. 격벽(112)의 하면은 처리 공간(SP)의 천정면과 동일 평면을 이루는 한편, 격벽(122)의 상면은 처리 공간(SP)의 저면과 동일 평면을 이루고 있다. 즉, 격벽(112, 122) 사이에 끼이는 공간이, 개구부(101)에 연통하는 처리 공간(SP)의 (-Y) 측 단부가 되어 있다. 이와 같이, 격벽(112)은, 오목부(111) 내를 처리 공간(SP)과 그 상방에 인접하는 상부 공간으로 나누는 격벽이 되어 있는 한편, 격벽(122)은, 오목부(121) 내를 처리 공간(SP)과 그 하방에 인접하는 하부 공간으로 나누는 격벽이 되어 있다.
격벽(112) 상방의 상부 공간은, 그 (-Y) 측 개구가 덮개부(14)에 의해 폐색됨으로써 버퍼 공간(182)을 형성한다. 또, 격벽(122) 하방의 하부 공간은, 그 (-Y) 측 개구가 덮개부(14)에 의해 폐색됨으로써 버퍼 공간(186)을 형성한다. 오목부(111)의 상면에는, 그 X방향 양 단부 근방에 배출 유로(183, 183)가 접속되어 있다. 배출 유로(183, 183)는, 제1 부재(11)의 상면에 설치된 출력 포트(104, 104)에 연통하고 있다. 또 오목부(121)의 하면에는, 그 X방향 양 단부 근방에 배출 유로(187, 187)가 접속되어 있다. 배출 유로(187, 187)는, 제2 부재(12)의 하면에 설치된 출력 포트(105, 105)에 연통하고 있다.
도 4는 처리 공간에 도입되는 처리 유체의 흐름을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 기판(S)의 상방에 있어서의 처리 유체의 흐름은 이하와 같다. 화살표는 처리 유체의 흐름의 방향을 모식적으로 나타낸다. 유로(171)에 압송되어 오는 처리 유체는, 버퍼 공간(172)에 있어서 넓은 공간에 방출됨으로써 압력이 조정된 후, 상하 방향으로 좁고 수평 방향으로 넓은 유로(173)를 통하여 토출구(174)로부터 처리 공간(SP)으로 도입된다.
유로(173) 및 토출구(174)와, 처리 공간(SP)의 천정면과 기판(S)(지지 트레이(15)) 사이의 갭 공간의 사이에서 단면 형상이 거의 같기 때문에, 유로(173)로부터 처리 공간(SP)에 걸쳐, 처리 유체는 층류의 상태를 유지한 채로 흐른다. 따라서, 처리 유체는 기판 표면(Sa)을 따른 층류로서, 더 하류 측, 즉 (＋Y) 측을 향하여 흐른다. 기판(S)(지지 트레이(15))의 하방에 있어서도 동일하게, 유로(175)에 압송되어 오는 처리 유체가 버퍼 공간(176) 및 유로(177)를 거쳐 토출구(178)로부터 처리 공간(SP)으로 도입되고, 층류로서 지지 트레이(15)의 하방을 흐른다.
도 5는 처리 공간으로부터 배출되는 처리 유체의 흐름을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 기판(S)의 상방에 있어서의 처리 유체의 흐름은 이하와 같다. 화살표는 처리 유체의 흐름의 방향을 모식적으로 나타낸다. 덮개부(14)가 개구부(101)를 폐색하고, 처리 공간(SP)에 기판(S)을 재치한 지지 트레이(15)가 수용된 상태에서는, 처리 공간(SP) 내를 (-Y) 방향으로 흐르는 처리 유체는 덮개부(14)에 의해서 그 유통 방향이 상하 방향으로 바뀌고, 버퍼 공간(182, 186) 및 배출 유로(183, 187)를 경유하여 최종적으로 챔버 밖으로 배출된다.
기판 표면(Sa)을 따라서 흐른 처리 유체는, 층류의 상태를 유지한 채로, 처리 공간(SP)의 천정면과 지지 트레이(15) 사이에 형성되는 상측 유로(181)를 (-Y)방향으로 흐른다. 그리고, 덮개부(14)의 (＋Y) 측 측면에 부딪쳐 유통 방향을 상향으로 바꾸어 버퍼 공간(182)에 유입된다. 버퍼 공간(182)에서는, 처리 유체는 (＋Y)방향으로 흘러, 상부에 접속된 배출 유로(183)를 통해 외부로 배출된다. 즉, 상측 유로(181)로부터 버퍼 공간(182)으로 흘러들어갈 때, 처리 유체의 유통 방향은 반전된다. 또한, 버퍼 공간(182)으로부터 배출 유로(183)까지의 사이에 있어서도, 유로의 방향이 90도 바뀌어져 있다.
이와 같이, 상측 유로(181)를 통과한 처리 유체는 그 유통 방향을 바꾸면서 최종적으로 챔버 밖으로 배출된다. 유로 단면적이 작은 상측 유로(181)로부터 유로 단면적이 큰 버퍼 공간(182)으로 유입될 때, 처리 유체는 그 압력이 해방되어 힘차게 버퍼 공간(182)에 흘러들어간다. 또한 이 때, 유통 방향이 바뀌어져 있어, 버퍼 공간(182)에서 본 상측 유로(181)의 유로 저항이 크게 되어 있다. 이 때문에, 버퍼 공간(182)에서는 처리 유체의 소용돌이가 발생할 수 있지만, 고압으로 분출하는 흐름을 거슬러 처리 유체가 좁은 상측 유로(181)에 역류하는 일은 없다. 도 2a에 나타내는 바와 같이, 버퍼 공간(182)은 X방향으로 길게 연장되어 있고, 구체적으로는, X방향에 있어서의 폭은 상측 유로(181)의 폭과 동일하거나 또는 이것보다 조금 크다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 버퍼 공간(182)은, 챔버(100)의 상부를 구성하는 제1 부재(11)의 (-Y) 측 단면에 형성된 오목부(111)의 개구면을 덮개부(14)에 의해 폐색함으로써 형성된다. 버퍼 공간(182)은 제1 부재(11)와, 덮개부(14)와, 시일 부재(16)로 둘러싸인 공간이며, 제1 부재(11)와 덮개부(14)의 간극에는 시일 부재(16)가 개재되어 있다. 이 때문에, 시일 부재(16)의 일부가 버퍼 공간(182)에 노출되어 있어, 버퍼 공간(182)을 채우는 처리 유체는, 불가피적으로 시일 부재(16)에 접촉한다. 시일 부재(16)가 고무제인 경우, 유기물 성분이 녹아나와 처리 유체에 불순물로서 혼입되는 일이 있다.
버퍼 공간(182) 내에서는, 점선 화살표로 나타내는 바와 같이, 일부의 처리 유체가 덮개부(14)와 제1 부재(11)의 간극에 흘러들어, 시일 부재(16)에 닿아 다시 버퍼 공간(182)으로 돌아오는 흐름이 생길 수 있다. 상측 유로(181)로부터 버퍼 공간(182)에 흘러들 때에 처리 유체의 유통 방향이 상향으로 바뀌어 있기 때문에, 오히려 적극적으로 처리 유체를 시일 부재(16) 측에 보내는 흐름이 생기기 쉬워져 있다.
따라서, 시일 부재(16)로부터 혼입되는 불순물은, 버퍼 공간(182) 내의 처리 유체에 혼입된 상태에서 시일 부재(16)로부터 떼어져, 처리 유체와 함께 버퍼 공간(182)으로부터 배출된다. 이와 같이, 시일 부재(16)의 주변에서는, 불순물을 포함하는 처리 유체의 체류가 일어나기 어렵게 되어 있기 때문에, 불순물의 농도가 점차 상승하는 것은 회피되고 있다. 또, 버퍼 공간(182) 내의 처리 유체는, 상측 유로(181)에 역류하지 않고 외부로 배출된다. 이 때문에, 시일 부재(16)로부터 유리된 불순물이 처리 공간(SP) 내의 기판(S)에 부착되어 기판(S)을 오염시키는 것이 효과적으로 방지된다.
버퍼 공간(182)으로부터 상측 유로(181)로의 처리 유체의 역류를 효과적으로 방지하기 위해서는, 상측 유로(181)와 버퍼 공간(182)의 접속 부분에 있어서, 유로 단면적이 급격하게 변동되는 것이 유효하다. 즉, 버퍼 공간(182)에 도달할 때까지는, 처리 유체의 유로는 그 단면적 및 형상이 가능한 한 일정한 것이 바람직하다. 이를 실현하기 위해서, 덮개부(14)가 개구부(101)를 폐색하는 상태에 있어서의 격벽(112, 122)과 덮개부(14) 사이의 갭, 즉 격벽(112, 122)의 (-Y) 측 선단부와, 덮개부(14)의 (＋Y) 측 주면의 거리는, 상측 유로(181)의 높이, 즉 처리 공간(SP)의 천정면과 지지 트레이(15)의 상면(151) 사이의 거리와 동등한 것이 바람직하다.
지지 트레이(15)의 하방을 흐르는 처리 유체에 대해서도 동일하며, 지지 트레이(15)의 하면과 처리 공간(SP)의 저면 사이에 형성되는 하측 유로(185)로부터 버퍼 공간(186)으로 처리 유체가 방출됨으로써, 하측 유로(185)로의 처리 유체의 역류가 방지되어 있다. 그리고, 시일 부재(16)로부터 유리되어 버퍼 공간(186)에 혼입되는 불순물은 처리 유체와 함께 배출 유로(187)로부터 외부로 배출된다. 이 때문에, 시일 부재(16)로부터 발생한 불순물이 처리 공간(SP)에 들어가 기판(S)을 오염시키는 것이 방지된다.
처리 유체에 혼입되는 불순물로서는, 상기와 같이 시일 부재(16)로부터 발생하지만 그 밖에도, 예를 들면 기판(S)의 반입 시에 외부로부터 비래하여, 개구부(101)나 덮개부(14) 등에 부착되는 것이 있을 수 있다. 본 실시형태는, 이러한 불순물에 의한 기판(S)의 오염의 문제에 대해서도 유효하다. 왜냐하면, 개구부(101)에서 봤을 때 기판(S)보다 안쪽으로부터 처리 유체가 공급되고, 또한 처리 공간(SP) 내에 있어서 처리 유체의 흐름이 앞쪽으로 향하는 방향으로 규제되어 있기 때문에, 개구부(101)의 주변에서 처리 유체에 불순물이 혼입되었다고 해도, 그것이 처리 공간(SP)에 역류하여 기판(S)에 부착되는 것은 미연에 회피되어 있기 때문이다.
도 2a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 버퍼 공간(182)(186)으로부터 처리 유체를 배출하는 배출 유로(183)(187)는, 버퍼 공간(182)(186)의 X방향에 있어서의 양 단부에 접속되어 있다. 이와 같이 하는 이유에 대해서, 도 6a~도 6b를 참조하면서 설명한다.
도 6a~도 6b는 배출 유로의 위치와 처리 유체의 흐름의 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다. 본원 발명자는, 버퍼 공간(182)(186)에 대한 배출 유로(183)(187)의 접속 위치를 여러 가지로 상이하게 하여 처리 유체의 흐름을 해석하는 시뮬레이션 실험을 행하여, 다음과 같은 지견을 얻었다. 또한, 처리 공간(SP)에 있어서 일정한 층류를 형성한다는 관점에서, 배출 유로의 배치는 X방향에 있어서(즉 YZ평면에 대해서) 대칭성을 갖는 것을 전제로 한다.
도 6a에 화살표로 나타내는 바와 같이, 처리 유체는 일정한 층류로서 처리 공간(SP) 내를 (-Y)방향으로 흘러, 유로(181)(185)로부터 버퍼 공간(182)(186)을 거쳐 배출 유로(183)(187)에 흘러들어간다. 배출 유로(183)(187)가 버퍼 공간(182)(186)의 X방향에 있어서의 양 단부에 접속되어 있을 때, 버퍼 공간(182)(186) 내에서의 처리 유체의 흐름이 X방향에 있어서 양측으로 분산된다. 이 때문에, 적어도 유로(181)(185)로부터 버퍼 공간(182)(186)으로 흘러들어갈 때까지는, 처리 유체는 X방향에 있어서 거의 균일한 흐름이 유지된다.
한편, 비교예로서, 배출 유로가 보다 중앙 측, 예를 들면 도 6b에 나타내는 배출 유로(P)와 같이 배치되어 있는 경우에는, 버퍼 공간(182)(186)을 거쳐 배출 유로(P)를 향하는 처리 유체의 흐름이 중앙부에 집중한다. 이 영향으로, 유로(181)(185)에 있어서도 중앙 측으로 향하는 처리 유체의 흐름이 발생한다. 이것은, 처리 공간(SP) 내에서의 난류의 원인이 될 수 있다.
또, 처리 유체가 중앙 방향으로 집중함으로써, 도 6b에 망점을 넣어 나타내는 버퍼 공간(182)(186)의 X방향에 있어서의 양 단부 부근에서, 처리 유체의 체류가 발생한다. 상기한 바와 같이 버퍼 공간(182)(186) 내의 처리 유체는 기판(S)이나 시일 부재(16)로부터 유리된 불순물을 포함할 수 있다. 이러한 불순물을 포함하는 처리 유체의 체류나 처리 공간(SP)에서의 층류의 흐트러짐은, 불순물이 기판(S)에 부착되어 기판(S)을 오염시키는 리스크를 상승시키는 원인이 된다. 배출 유로(P)를 복수 개소에 배치하여 흐름을 분산시킨다고 해도, 처리 유체가 중앙 측으로 향하는 흐름이 형성되는 배치이면, 층류를 흐트러뜨린다는 점에 있어서 동일한 리스크가 남는다.
배출 유로(183)(187)를 버퍼 공간(182)(186)의 양 단부 부근에 배치함으로써, 이러한 문제는 해소된다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, 처리 공간(SP) 내의 기판(S)의 X방향 단부보다 더 X방향의 외측에서 배출 유로(183)(187)가 개구되도록 하는 것이, 특히 효과적이다. 이렇게 하면, 기판(S)을 따라서 흐르는 처리 유체에 난류가 발생하는 것이 회피되고, 난류에 의해서 옮겨지는 불순물의 부착에 대해서도 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 여기까지는, 처리 공간(SP)과 버퍼 공간(182)(186)을 나누는 격벽(112)(122)이, 처리 챔버(100)를 구성하는 제1 부재(11)(제2 부재(12))와 일체적으로 형성되어 있는 것으로서 설명해 왔다. 보다 현실적으로는, 이하와 같은 구조로 격벽을 설치하는 것이 가능하다.
도 7a~도 7b는 처리 챔버의 개구부 주변의 다른 구조를 예시하는 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 7a는 이 예의 처리 챔버(100a)의 개구부 주변을 나타내는 분해 조립도이며, 도 7b는 개구부 주변의 단면 구조를 나타내는 도면이다. 또한, 도 7a~도 7b 및 그 설명에 있어서, 실질적으로 도 3a에 기재된 것과 동일한 기능을 갖는 구조에는 동일 부호를 부여하고, 자세한 설명을 생략한다.
이 처리 챔버(100a)에서는, 그 (-Y) 측 측면에, 표면이 (＋Y) 측으로 후퇴한 오목부(101a)가 형성되어 있다. 오목부(101a)의 중앙부에는, 처리 공간(SP)에 연통하는 개구부(101b)가 형성되어 있다. 개구부(101b)의 상부에는, 챔버(100a)와는 별체로서 형성되고, 단면이 대략 L자형의 앵글 형상 부재인 격벽 형성 부재(112a)가 고정 나사(113a)에 의해 고결된다. 동일하게, 개구부(101b)의 하부에는, 격벽 형성 부재(122a)가 고정 나사(123a)에 의해 고결된다.
이러한 구조에 의해서도, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 처리 공간(SP)에 연통하는 개구부(101)와, 그 상하에 형성되는 오목부(111, 121)가 격벽(112, 122)에 의해서 나뉘어진 구조를 실현하는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 이 실시형태에 있어서는, 주로 제1 내지 제3 부재(11~13)에 의해 구성되는 처리 챔버(100)가, 본 발명의 「챔버」로서 기능하고 있다. 또, 지지 트레이(15)가 본 발명의 「기판 유지부」로서 기능하고, 개구부(101)가 본 발명의 「개구부」에 상당하고 있다.
또, 유로(17)가 본 발명의 「도입 유로」에 상당하고, 상측 유로(181), 버퍼 공간(182) 및 배출 유로(183)가, 본 발명의 「상측 유로」, 「버퍼 공간」 및 「배출 유로」로서 기능하고 있다. 한편, 하측 유로(185), 버퍼 공간(186) 및 배출 유로(187)는, 본 발명의 「하측 유로」, 「하측 버퍼 공간」 및 「하측 배출 유로」에 상당하고 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상술한 것 이외로 여러 가지의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태의 기판 처리 장치(1)에서는, 처리 유체를 처리 공간(SP)에 도입하는 유로(도입 유로)(17)는, 지지 트레이(15)의 상면 측에 처리 유체를 공급하는 유로와, 그 하면 측에 처리 유체를 공급하는 유로로 나뉘어져 있다. 그러나, 상기한 배출 측의 유로 구성이나 그것이 발휘하는 기능에 대해서는, 공급 측의 유로의 구성과는 독립적으로 성립하는 것이다. 즉, 도입 유로의 구성에 대해서는 상기에 한정되지 않는다.
또, 상기 실시형태에서는, 처리 챔버(100)의 측면에 형성된 오목부(111, 121)를 덮개부(14)가 (시일 부재(16)를 개재하여) 폐색함으로써 버퍼 공간(182, 186)이 형성된다. 그러나, 이 오목부에 대해서는 덮개부(14)에 형성되어도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 지지 트레이(15)의 상면 측을 통과한 처리 유체의 배출 경로와, 하면 측을 통과한 처리 유체의 배출 경로가 동일한 구조로 되어 있다. 그러나, 처리 유체의 역류에 의한 기판(S)에 대한 불순물의 부착을 방지한다는 목적에서는, 적어도 처리 유체가 기판(S)에 닿는 지지 트레이(15)의 상면 측에 있어서, 상기와 같은 역류 방지 구조가 채용되어 있으면 된다. 따라서, 지지 트레이(15)의 하면 측을 통과하는 처리 유체의 배출은, 상기와 상이한 구조의 경로로부터 배출하는 것도 가능하다.
또, 상기 실시형태의 처리에서 사용되는 각종 화학물질은 일부의 예를 나타낸 것이며, 상기한 본 발명의 기술 사상에 합치하는 것이면, 이것을 대신하여 여러 가지의 것을 사용하는 것이 가능하다.
이상, 구체적인 실시형태를 예시해 설명해 온 것처럼, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 상측 유로와 버퍼 공간의 접속부에 있어서 처리 유체의 유통 방향이 90도 이상 변화하도록 구성되어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 버퍼 공간에서 봤을 때의 상측 유로의 유로 저항이 커지기 때문에, 역류 방지 효과가 보다 향상된다.
또 예를 들면, 개구부가 형성된 챔버의 측면 중 개구부의 상방에, 개구부의 개구면보다 후퇴한 오목부가 형성되어 있고, 오목부보다 상방에 배치된 시일 부재와 덮개부가 오목부를 폐색하여 버퍼 공간을 형성하는 구조여도 된다. 이러한 구성에 의하면, 상측 유로를 흐른 처리 유체는, 개구부의 주위 및 이것을 폐색하는 덮개부에 닿고 나서 외부로 배출된다. 따라서, 예를 들면 외부로부터 침입하여 개구부의 주위에 부착되는 불순물에 대해서도, 상측 유로에 역류시키지 않고 외부에 배출하는 것이 가능하다.
이 경우, 예를 들면, 수평 방향에 있어서, 오목부의 폭은 개구부의 개구 폭 이상이도록 구성되어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 오목부를 폐색하여 형성되는 버퍼 공간의 폭이 상측 유로의 폭 이상이 되므로, 버퍼 공간에서 본 상측 유로의 유로 저항을 크게 하여 역류 방지 효과를 더 높일 수 있다.
또한, 처리 공간과 오목부가, 수평인 평판 형상의 격벽에 의해 나누어져 있는 구조여도 된다. 이러한 구성에 의하면, 격벽과 기판 유지부의 간극이 상측 유로로서 기능하는 한편, 오목부와 격벽으로 둘러싸이는 공간이 버퍼 공간으로서 기능한다. 이와 같이, 비교적 간단한 구조에 의해서, 상측 유로로부터 버퍼 공간으로의 접속을 실현할 수 있다.
이 경우에는, 격벽의 선단과 덮개부 사이의 간극의 크기가, 처리 공간의 천정면과 기판 유지부의 상면의 갭의 크기와 동일해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 상측 유로로부터, 격벽의 선단과 덮개부의 간극에 이르기까지의 유로의 단면적이 대략 일정하게 되어, 격벽의 선단까지를 실질적인 상측 유로로 볼 수 있다. 그리고, 상측 유로로부터 버퍼 공간으로의 접속부에 있어서의 유로 단면적의 변화를 크게 하고, 상측 유로와 버퍼 공간의 유로 저항의 차를 현저한 것으로 할 수 있다.
또 예를 들면, 처리 공간 내의 기판보다 개구부 측에서, 기판 유지부의 하면과 처리 공간의 저면이 갭을 사이에 두고 서로 평행으로 대향하여, 기판의 하방을 통과한 처리 유체를 유통시키는, 유로 단면 형상이 일정한 하측 유로를 형성하고, 하측 유로는, 덮개부, 챔버 및 시일 부재로 둘러싸임으로써 형성되어 하측 유로보다 유로 단면적이 큰 하측 버퍼 공간에 접속되고, 하측 버퍼 공간에, 처리 유체를 챔버 밖으로 배출하는 하측 배출 유로가 접속되어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 기판 유지부의 하측을 통과하는 처리 유체에 대해서도 역류 방지 효과를 얻을 수 있다.
또, 본 발명에 있어서, 처리 유체는 초임계 유체여도 된다. 초임계 상태의 처리 유체는 각종 액체에 비해 표면 장력이 극히 낮고, 예를 들면 미세 패턴이 형성된 기판에서도, 패턴 내부에 잔류하는 액체 등을 효율적으로 치환하여 제거하는 능력을 가지고 있다. 또, 초임계 상태로부터 액상을 거치지 않고 기화시킴으로써, 기액 계면에 노출되는 것에 기인하는 패턴 도괴를 방지할 수 있다.
이 발명은, 챔버 내에 도입한 처리 유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 전반에 적용할 수 있다. 특히, 고압 유체를 이용한 처리, 예를 들면 반도체 기판 등의 기판을 초임계 유체에 의해서 건조시키는 기판 건조 처리에 적용할 수 있다.
1: 기판 처리 장치 14: 덮개부
15: 지지 트레이(기판 유지부) 16: 시일 부재
17: 유로(도입 유로) 57: 유체 공급부
100, 100a: 챔버 101: 개구부
111, 121: 오목부 112, 122: 격벽
181: 상측 유로 182: 버퍼 공간
183: 배출 유로 185: 하측 유로
186: 버퍼 공간(하측 버퍼 공간) 187: 배출 유로(하측 배출 유로)
S: 기판 SP: 처리 공간

Claims (8)

  1. 기판의 표면을 처리 유체에 의해 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상면에 상기 기판을 수평 자세로 재치(載置) 가능한 평판 형상의 기판 유지부와,
    상기 기판이 재치된 상기 기판 유지부를 수용 가능한 처리 공간을 내부에 가짐과 더불어, 상기 처리 공간에 연통하여 상기 기판 유지부가 통과 가능한 개구부를 측면에 갖는 챔버와,
    시일 부재를 개재하여 상기 챔버에 맞닿아 상기 개구부를 폐색하는 덮개부
    를 구비하고,
    상기 기판 유지부는 상기 덮개부의 챔버 측 측면에 돌출 설치되고, 상기 덮개부는 상기 기판 유지부를 상기 처리 공간에 진입시킨 상태에서 상기 개구부를 폐색하고,
    상기 챔버에는, 상기 처리 유체를 챔버 밖으로부터 받아들여 상기 처리 공간에 도입하는 도입 유로가 설치되고, 상기 도입 유로는, 상기 개구부에서 봤을 때 상기 처리 공간 내의 상기 기판보다 안쪽에서 상기 처리 공간에 개구되고,
    상기 처리 공간 내의 상기 기판보다 상기 개구부 측에서, 상기 처리 공간의 천정면과 상기 기판 유지부의 상면이 갭을 사이에 두고 서로 평행으로 대향하여, 상기 기판의 상방을 통과한 상기 처리 유체를 유통시키는, 유로 단면 형상이 일정한 상측 유로를 형성하고,
    상기 상측 유로는, 상기 덮개부, 상기 챔버 및 상기 시일 부재로 둘러싸임으로써 형성되어 상기 상측 유로보다 유로 단면적이 큰 버퍼 공간에 접속되고,
    상기 버퍼 공간에, 상기 처리 유체를 챔버 밖으로 배출하는 배출 유로가 접속되는,
    기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측 유로와 상기 버퍼 공간의 접속부에 있어서 상기 처리 유체의 유통 방향이 90도 이상 변화하는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구부가 형성된 상기 챔버의 측면 중 상기 개구부의 상방에, 상기 개구부의 개구면보다 후퇴한 오목부가 형성되어 있고, 상기 오목부보다 상방에 배치된 상기 시일 부재와 상기 덮개부가 상기 오목부를 폐색하여 상기 버퍼 공간을 형성하는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    수평 방향에 있어서, 상기 오목부의 폭은 상기 개구부의 개구 폭 이상인, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 처리 공간과 상기 오목부가, 수평인 평판 형상의 격벽에 의해 나뉘어져 있는, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 격벽의 선단과 상기 덮개부 사이의 간극의 크기가, 상기 처리 공간의 천정면과 상기 기판 유지부의 상면의 갭의 크기와 같은, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 공간 내의 상기 기판보다 상기 개구부 측에서, 상기 기판 유지부의 하면과 상기 처리 공간의 저면이 갭을 사이에 두고 서로 평행으로 대향하여, 상기 기판의 하방을 통과한 상기 처리 유체를 유통시키는, 유로 단면 형상이 일정한 하측 유로를 형성하고,
    상기 하측 유로는, 상기 덮개부, 상기 챔버 및 상기 시일 부재로 둘러싸임으로써 형성되어 상기 하측 유로보다 유로 단면적이 큰 하측 버퍼 공간에 접속되고,
    상기 하측 버퍼 공간에, 상기 처리 유체를 챔버 밖으로 배출하는 하측 배출 유로가 접속되는, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리 유체는 초임계 유체인, 기판 처리 장치.
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