KR102537745B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102537745B1
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겐스케 데무라
다이스케 마츠시마
마사야 가미야
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시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 오염물의 제거율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 회전 가능한 배치대와, 상기 배치대와 상기 기판 사이의 공간에 냉각 가스를 공급 가능한 냉각부와, 상기 기판의 상기 배치대측과는 반대의 면에 액체를 공급 가능한 액체 공급부와, 상기 기판의 회전, 상기 냉각 가스의 유량 및 상기 액체의 공급량을 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 상기 제어부는, 상기 기판의 상기 면의 위에 있는 상기 액체가 과냉각 상태가 되도록 하고, 상기 과냉각 상태가 된 상기 액체를 동결함으로써 동결막을 생성하고, 상기 동결막의 온도를 저하시켜 상기 동결막에 균열을 생기게 한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}
본 발명의 실시형태는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
임프린트용 템플릿, 포토리소그래피용 마스크, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 부착된 파티클 등의 오염물을 제거하는 방법으로서, 동결 세정법이 제안되어 있다.
동결 세정법에서는, 예컨대, 세정에 이용하는 액체로서 순수(純水)를 이용하는 경우, 우선, 회전시킨 기판의 표면에 순수와 냉각 가스를 공급한다. 다음으로, 순수의 공급을 멈추고, 공급한 순수의 일부를 배출하여 기판의 표면에 수막을 형성한다. 수막은, 기판에 공급된 냉각 가스에 의해 동결된다. 수막이 동결되어 얼음막이 형성될 때에, 파티클 등의 오염물이 얼음막에 흡수됨으로써 기판의 표면으로부터 분리된다. 다음으로, 얼음막에 순수를 공급하여 얼음막을 용융하여, 순수와 함께 오염물을 기판의 표면으로부터 제거한다.
동결 세정법에 의하면, 기판의 표면에 부착된 오염물을 효과적으로 제거할 수 있다.
그러나, 최근에는, 오염물의 제거율을 더욱 높이는 것이 요구되고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2018-026436호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 오염물의 제거율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 회전 가능한 배치대와, 상기 배치대와 상기 기판 사이의 공간에 냉각 가스를 공급 가능한 냉각부와, 상기 기판의 상기 배치대측과는 반대의 면에 액체를 공급 가능한 액체 공급부와, 상기 기판의 회전, 상기 냉각 가스의 유량 및 상기 액체의 공급량을 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 상기 제어부는, 상기 기판의 상기 면의 위에 있는 상기 액체가 과냉각 상태가 되도록 하고, 상기 과냉각 상태가 된 상기 액체를 동결함으로써 동결막을 생성하고, 상기 동결막의 온도를 저하시켜 상기 동결막에 균열을 생기게 한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 오염물의 제거율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치가 제공된다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 예시하기 위한 모식도.
도 2는 기판 처리 장치의 작용을 예시하기 위한 타이밍차트.
도 3은 동결 세정 공정에서의 기판에 공급된 액체의 온도 변화를 예시하기 위한 그래프.
도 4의 (a), (b)는, 오염물의 분리 메커니즘을 예시하기 위한 모식도.
도 5는 액막의 두께와 동결 세정 공정의 반복수의 관계를 예시하기 위한 그래프.
도 6은 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 예시하기 위한 모식도.
이하, 도면을 참조하면서 실시형태에 관해 예시한다. 각 도면 중 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 적절하게 생략한다.
이하에 예시하는 기판(100)은, 예컨대, 반도체 웨이퍼, 임프린트용 템플릿, 포토리소그래피용 마스크, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)에 이용되는 판형체 등으로 할 수 있다.
또한, 기판(100)에는, 표면에 패턴인 요철부가 형성되어 있는 경우도 있지만, 본 실시형태에 관한 기판 처리 장치(1)는, 요철부가 형성되기 전의 기판(예컨대, 소위 벌크 기판)의 세정에 적합하게 이용할 수 있다. 다만, 기판 처리 장치(1)의 용도는, 벌크 기판의 세정에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이하에서는, 일례로서, 기판(100)이 포토리소그래피용 마스크인 경우를 설명한다. 기판(100)이 포토리소그래피용 마스크인 경우에는, 기판(100)의 평면형상은 대략 사각형으로 할 수 있다.
도 1은, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)를 예시하기 위한 모식도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)에는, 배치부(2), 냉각부(3), 제1 액체 공급부(4), 제2 액체 공급부(5), 케이스(6), 송풍부(7), 검출부(8), 제어부(9) 및 배기부(11)가 설치되어 있다.
배치부(2)는, 배치대(2a), 회전축(2b) 및 구동부(2c)를 갖는다.
배치대(2a)는 케이스(6)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 있다. 배치대(2a)는 판형을 띤다. 배치대(2a)의 한쪽 주면(主面)에는 기판(100)을 지지하는 복수의 지지부(2a1)가 설치되어 있다. 기판(100)을 복수의 지지부(2a1)에 지지시킬 때에는, 기판(100)의 표면(100b)(세정을 행하는 측의 면)이 배치대(2a)측과는 반대쪽을 향하도록 한다.
복수의 지지부(2a1)에는 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리(엣지)가 접촉한다. 지지부(2a1)의, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리와 접촉하는 부분은 테이퍼면 또는 경사면으로 할 수 있다. 지지부(2a1)의, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리와 접촉하는 부분이 테이퍼면으로 되어 있으면, 지지부(2a1)와, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리를 점접촉시킬 수 있다. 지지부(2a1)의, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리와 접촉하는 부분이 경사면으로 되어 있으면, 지지부(2a1)와, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리를 선접촉시킬 수 있다. 지지부(2a1)와, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리를 점접촉 또는 선접촉시키면, 기판(100)에 오염이나 손상 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 배치대(2a)의 중앙 부분에는, 배치대(2a)의 두께 방향을 관통하는 구멍(2aa)이 형성되어 있다.
회전축(2b)의 한쪽 단부는 배치대(2a)의 구멍(2aa)에 감합되어 있다. 회전축(2b)의 다른 쪽 단부는 케이스(6)의 외부에 설치되어 있다. 회전축(2b)은 케이스(6)의 외부에서 구동부(2c)와 접속되어 있다.
회전축(2b)은 통형을 띤다. 회전축(2b)의 배치대(2a)측의 단부에는 분출부(2b1)가 설치되어 있다. 분출부(2b1)는, 배치대(2a)의, 복수의 지지부(2a1)가 설치되는 면에 개구되어 있다. 분출부(2b1)의 개구측의 단부는 구멍(2aa)의 내벽에 접속되어 있다. 분출부(2b1)의 개구는, 배치대(2a)에 배치된 기판(100)의 이면(100a)에 대향하고 있다.
분출부(2b1)는, 배치대(2a)측(개구측)이 됨에 따라서 단면적이 커지는 형상을 갖고 있다. 그 때문에, 분출부(2b1)의 내부의 구멍은, 배치대(2a)측(개구측)이 됨에 따라서 단면적이 커진다. 또, 회전축(2b)의 선단에 분출부(2b1)를 설치하는 경우를 예시했지만, 분출부(2b1)는 후술하는 냉각 노즐(3d)의 선단에 설치할 수도 있다. 또한, 배치대(2a)의 구멍(2aa)을 분출부(2b1)로 할 수도 있다.
분출부(2b1)를 설치하면, 방출된 냉각 가스(3a1)를 기판(100)의 이면(100a)의 보다 넓은 영역에 공급할 수 있다. 또한, 냉각 가스(3a1)의 방출 속도를 저하시킬 수 있다. 그 때문에, 기판(100)이 부분적으로 냉각되거나, 기판(100)의 냉각 속도가 지나치게 빨라지거나 하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 후술하는 액체(101)의 과냉각 상태를 발생시키는 것이 용이해진다. 또한, 기판(100)의 표면(100b)의 보다 넓은 영역에서 액체(101)의 과냉각 상태를 발생시킬 수 있다. 그 때문에, 오염물의 제거율을 향상시킬 수 있다.
회전축(2b)의, 배치대(2a)측과는 반대측의 단부에는 냉각 노즐(3d)이 부착되어 있다. 회전축(2b)의, 배치대(2a)측과는 반대측의 단부와, 냉각 노즐(3d)의 사이에는, 도시하지 않은 회전축 시일이 설치되어 있다. 그 때문에, 회전축(2b)의, 배치대(2a)측과는 반대측의 단부는 기체가 밀봉되도록 되어 있다.
구동부(2c)는 케이스(6)의 외부에 설치되어 있다. 구동부(2c)는 회전축(2b)과 접속되어 있다. 구동부(2c)는 모터 등의 회전 기기를 가질 수 있다. 구동부(2c)의 회전력은 회전축(2b)을 통해 배치대(2a)에 전달된다. 그 때문에, 구동부(2c)에 의해 배치대(2a), 나아가서는 배치대(2a)에 배치된 기판(100)을 회전시킬 수 있다.
또한, 구동부(2c)는, 회전의 개시와 회전의 정지뿐만 아니라, 회전수(회전 속도)를 변화시킬 수 있다. 구동부(2c)는, 예컨대, 서보 모터 등의 제어 모터를 구비한 것으로 할 수 있다.
냉각부(3)는, 배치대(2a)와 기판(100)의 이면(100a) 사이의 공간에 냉각 가스(3a1)를 공급한다. 냉각부(3)는, 냉각액부(3a), 필터(3b), 유량 제어부(3c) 및 냉각 노즐(3d)을 갖는다. 냉각액부(3a), 필터(3b) 및 유량 제어부(3c)는 케이스(6)의 외부에 설치되어 있다.
냉각액부(3a)는 냉각액의 수납 및 냉각 가스(3a1)의 생성을 행한다. 냉각액은 냉각 가스(3a1)를 액화한 것이다. 냉각 가스(3a1)는, 기판(100)의 재료와 반응하기 어려운 가스라면 특별히 한정되지 않는다. 냉각 가스(3a1)는, 예컨대, 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스로 할 수 있다.
이 경우, 비열이 높은 가스를 이용하면 기판(100)의 냉각 시간을 단축할 수 있다. 예컨대, 헬륨 가스를 이용하면 기판(100)의 냉각 시간을 단축할 수 있다. 또한, 질소 가스를 이용하면 기판(100)의 처리 비용을 저감시킬 수 있다.
냉각액부(3a)는, 냉각액을 수납하는 탱크와, 탱크에 수납된 냉각액을 기화시키는 기화부를 갖는다. 탱크에는, 냉각액의 온도를 유지하기 위한 냉각 장치가 설치되어 있다. 기화부는, 냉각액의 온도를 상승시켜 냉각액으로부터 냉각 가스(3a1)를 생성한다. 기화부는, 예컨대, 외기 온도를 이용하거나, 열매체에 의한 가열을 이용하거나 할 수 있다. 냉각 가스(3a1)의 온도는, 액체(101)의 응고점 이하의 온도이면 되며, 예컨대 -170℃로 할 수 있다.
또, 냉각액부(3a)가, 탱크에 수납된 냉각액을 기화시킴으로써 냉각 가스(3a1)를 생성하는 경우를 예시했지만, 질소 가스 등을 칠러 등으로 냉각시켜 냉각 가스(3a1)로 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 냉각액부를 간소화할 수 있다.
필터(3b)는 배관을 통해 냉각액부(3a)에 접속되어 있다. 필터(3b)는, 냉각액에 포함되어 있던 파티클 등의 오염물이 기판(100)측으로 유출되는 것을 억제한다.
유량 제어부(3c)는 배관을 통해 필터(3b)에 접속되어 있다. 유량 제어부(3c)는 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어한다. 유량 제어부(3c)는, 예컨대 MFC(Mass Flow Controller) 등으로 할 수 있다. 또한, 유량 제어부(3c)는, 냉각 가스(3a1)의 공급 압력을 제어함으로써 냉각 가스(3a1)의 유량을 간접적으로 제어하는 것이어도 좋다. 이 경우, 유량 제어부(3c)는, 예컨대 APC(Auto Pressure Controller) 등으로 할 수 있다.
냉각액부(3a)에서 냉각액으로부터 생성된 냉각 가스(3a1)의 온도는, 대략 소정의 온도로 되어 있다. 그 때문에, 유량 제어부(3c)에 의해 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어함으로써, 기판(100)의 온도, 나아가서는 기판(100)의 표면(100b)에 있는 액체(101)의 온도를 제어할 수 있다. 이 경우, 유량 제어부(3c)에 의해 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어함으로써, 후술하는 과냉각 공정에서 액체(101)의 과냉각 상태를 발생시킬 수 있다.
냉각 노즐(3d)은 통형을 띤다. 냉각 노즐(3d)의 한쪽 단부는 유량 제어부(3c)에 접속되어 있다. 냉각 노즐(3d)의 다른 쪽 단부는 회전축(2b)의 내부에 설치되어 있다. 냉각 노즐(3d)의 다른 쪽 단부는, 분출부(2b1)의, 배치대(2a)측(개구측)과는 반대의 단부의 근방에 위치하고 있다.
냉각 노즐(3d)은, 유량 제어부(3c)에 의해 유량이 제어된 냉각 가스(3a1)를 기판(100)에 공급한다. 냉각 노즐(3d)로부터 방출된 냉각 가스(3a1)는, 분출부(2b1)를 통해 기판(100)의 이면(100a)에 직접 공급된다.
제1 액체 공급부(4)는 기판(100)의 표면(100b)에 액체(101)를 공급한다. 후술하는 동결 공정(고액상)에서, 액체(101)가 고체로 변화하면 체적이 변화하기 때문에 압력파가 생긴다. 이 압력파에 의해, 기판(100)의 표면(100b)에 부착되어 있는 오염물이 분리된다고 생각된다. 그 때문에, 액체(101)는, 기판(100)의 재료와 반응하기 어려운 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 한편, 과냉각 상태의 액체(101)는, 액막의 온도 불균일에 의한 밀도 변화, 파티클 등의 오염물의 존재, 진동 등이 동결 개시의 기점이 되는 성질도 갖는다. 즉, 동결 개시의 기점의 몇 할 정도는 오염물이 되는 성질도 갖는다.
또한, 액체(101)를 동결했을 때에 체적이 증가하는 액체로 하면, 체적 증가에 따르는 물리력을 이용하여 기판(100)의 표면에 부착되어 있는 오염물을 분리할 수 있다고도 생각된다. 그 때문에, 액체(101)는, 기판(100)의 재료와 반응하기 어렵고 동결했을 때에 체적이 증가하는 액체로 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 액체(101)는, 물(예컨대 순수나 초순수 등)이나, 물을 주성분으로 하는 액체 등으로 할 수 있다.
물을 주성분으로 하는 액체는, 예컨대, 물과 알코올의 혼합액, 물과 산성 용액의 혼합액, 물과 알칼리 용액의 혼합액 등으로 할 수 있다.
물과 알코올의 혼합액으로 하면 표면장력을 저하시킬 수 있기 때문에, 기판(100)의 표면(100b)에 형성된 미세한 요철부의 내부에 액체(101)를 공급하는 것이 용이해진다.
물과 산성 용액의 혼합액으로 하면, 기판(100)의 표면에 부착된 파티클이나 레지스트 잔사 등의 오염물을 용해할 수 있다. 예컨대, 물과 황산 등의 혼합액으로 하면, 레지스트나 금속으로 이루어진 오염물을 용해할 수 있다.
물과 알칼리 용액의 혼합액으로 하면, 제타 전위를 저하시킬 수 있기 때문에, 기판(100)의 표면(100b)으로부터 분리시킨 오염물이 기판(100)의 표면(100b)에 재부착되는 것을 억제할 수 있다.
다만, 물 이외의 성분이 너무 많아지면, 체적 증가에 따르는 물리력을 이용하는 것이 어려워지기 때문에, 오염물의 제거율이 저하될 우려가 있다. 그 때문에, 물 이외의 성분의 농도는 5 wt% 이상, 30 wt% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 액체(101)에는 가스를 용존시킬 수 있다. 가스는, 예컨대, 탄산 가스, 오존 가스, 수소 가스 등으로 할 수 있다. 액체(101)에 탄산 가스를 용존시키면 액체(101)의 도전율을 높일 수 있기 때문에, 기판(100)의 제전이나 대전 방지를 행할 수 있다. 액체(101)에 오존 가스를 용존시키면, 유기물로 이루어진 오염물을 용해할 수 있다.
제1 액체 공급부(4)는, 액체 수납부(4a), 공급부(4b), 유량 제어부(4c) 및 액체 노즐(4d)을 갖는다. 액체 수납부(4a), 공급부(4b) 및 유량 제어부(4c)는 케이스(6)의 외부에 설치되어 있다.
액체 수납부(4a)는 전술한 액체(101)를 수납한다. 액체(101)는, 응고점보다 높은 온도로 액체 수납부(4a)에 수납된다. 액체(101)는, 예컨대 상온(20℃)으로 수납된다.
공급부(4b)는, 배관을 통해 액체 수납부(4a)에 접속되어 있다. 공급부(4b)는, 액체 수납부(4a)에 수납되어 있는 액체(101)를 액체 노즐(4d)을 향해 공급한다. 공급부(4b)는, 예컨대, 액체(101)에 대한 내성을 갖는 펌프 등으로 할 수 있다. 공급부(4b)가 펌프인 경우를 예시했지만, 공급부(4b)는 펌프에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 공급부(4b)는, 액체 수납부(4a)의 내부에 가스를 공급하여, 액체 수납부(4a)에 수납되어 있는 액체(101)를 압송하는 것으로 해도 좋다.
유량 제어부(4c)는, 배관을 통해 공급부(4b)에 접속되어 있다. 유량 제어부(4c)는, 공급부(4b)에 의해 공급된 액체(101)의 유량을 제어한다. 유량 제어부(4c)는, 예컨대 유량 제어 밸브로 할 수 있다. 또한, 유량 제어부(4c)는, 액체(101)의 공급의 개시와 공급의 정지도 행할 수 있다.
액체 노즐(4d)은 케이스(6)의 내부에 설치되어 있다. 액체 노즐(4d)은 통형을 띤다. 액체 노즐(4d)의 한쪽 단부는, 배관을 통해 유량 제어부(4c)에 접속되어 있다. 액체 노즐(4d)의 다른 쪽 단부는, 배치대(2a)에 배치된 기판(100)의 표면(100b)에 대향하고 있다. 그 때문에, 액체 노즐(4d)로부터 토출한 액체(101)는 기판(100)의 표면(100b)에 공급된다.
또한, 액체 노즐(4d)의 다른 쪽 단부(액체(101)의 토출구)는 기판(100)의 표면(100b)의 대략 중앙에 위치하고 있다. 액체 노즐(4d)로부터 토출한 액체(101)는, 기판(100)의 표면(100b)의 대략 중앙으로부터 퍼져, 기판(100)의 표면(100b)에서 대략 일정한 두께를 갖는 액막이 형성된다. 이하에서는, 기판(100)의 표면(100b)에 형성된 액체(101)의 막을 액막으로 칭한다.
제2 액체 공급부(5)는 기판(100)의 표면(100b)에 액체(102)를 공급한다. 제2 액체 공급부(5)는, 액체 수납부(5a), 공급부(5b), 유량 제어부(5c) 및 액체 노즐(4d)을 갖는다.
액체(102)는, 후술하는 해동 공정에서 이용할 수 있다. 그 때문에, 액체(102)는, 기판(100)의 재료와 반응하기 어렵고, 또한 후술하는 건조 공정에서 기판(100)의 표면(100b)에 잔류하기 어려운 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 액체(102)는, 예컨대, 물(예컨대 순수나 초순수 등)이나, 물과 알코올의 혼합액 등으로 할 수 있다.
액체 수납부(5a)는 전술한 액체 수납부(4a)와 동일하게 할 수 있다. 공급부(5b)는 전술한 공급부(4b)와 동일하게 할 수 있다. 유량 제어부(5c)는 전술한 유량 제어부(4c)와 동일하게 할 수 있다.
또한, 액체(102)와 액체(101)가 동일한 경우에는 제2 액체 공급부(5)를 생략할 수 있다. 또한, 액체 노즐(4d)을 겸용하는 경우를 예시했지만, 액체(101)를 토출하는 액체 노즐과, 액체(102)를 토출하는 액체 노즐을 따로따로 설치할 수도 있다.
또한, 액체(102)의 온도는 액체(101)의 응고점보다 높은 온도로 할 수 있다. 또한, 액체(102)의 온도는 동결된 액체(101)를 해동할 수 있는 온도로 할 수도 있다. 액체(102)의 온도는, 예컨대 상온(20℃) 정도로 할 수 있다.
또한, 제2 액체 공급부(5)가 생략되는 경우에는, 해동 공정에서 제1 액체 공급부(4)를 이용한다. 즉, 액체(101)를 이용한다. 액체(101)의 온도는 동결된 액체(101)를 해동할 수 있는 온도로 할 수도 있다. 액체(101)의 온도는, 예컨대 상온(20℃) 정도로 할 수 있다.
케이스(6)는 상자형을 띤다. 케이스(6)의 내부에는 커버(6a)가 설치되어 있다. 커버(6a)는, 기판(100)에 공급되고, 기판(100)이 회전함으로써 기판(100)의 외부로 배출된 액체(101, 102)를 받아낸다. 커버(6a)는 통형을 띤다. 커버(6a)의, 배치대(2a)측과는 반대측의 단부의 근방(커버(6a)의 상단 근방)은, 커버(6a)의 중심을 향해 굴곡되어 있다. 그 때문에, 기판(100)의 상측으로 비산하는 액체(101, 102)의 포착을 용이하게 할 수 있다.
또한, 케이스(6)의 내부에는 구획판(6b)이 설치되어 있다. 구획판(6b)은, 커버(6a)의 외면과 케이스(6)의 내면 사이에 설치되어 있다.
케이스(6)의 저면측의 측면에는 복수의 배출구(6c)가 설치되어 있다. 도 1에 예시한 케이스(6)의 경우에는, 배출구(6c)가 2개 설치되어 있다. 사용 완료한 냉각 가스(3a1), 공기(7a), 액체(101) 및 액체(102)는, 배출구(6c)로부터 케이스(6)의 외부로 배출된다. 배출구(6c)에는 배기관(6c1)이 접속되고, 배기관(6c1)에는 사용 완료한 냉각 가스(3a1), 공기(7a)를 배기하는 배기부(펌프)(11)가 접속되어 있다. 또한, 배출구(6c)에는 액체(101, 102)를 배출하는 배출관(6c2)이 접속되어 있다.
배출구(6c)는 기판(100)보다 하측에 설치되어 있다. 그 때문에, 냉각 가스(3a1)가 배출구(6c)로부터 배기됨으로써 다운플로우의 흐름이 만들어진다. 그 결과, 파티클이 날리는 것을 방지할 수 있다.
평면시(平面視)에서, 복수의 배출구(6c)는 케이스(6)의 중심에 대하여 대칭이 되도록 설치되어 있다. 이와 같이 하면, 케이스(6)의 중심에 대하여 냉각 가스(3a1)의 배기 방향이 대칭이 된다. 냉각 가스(3a1)의 배기 방향이 대칭이 되면, 냉각 가스(3a1)의 배기가 원활해진다.
송풍부(7)는 케이스(6)의 천장면에 설치되어 있다. 송풍부(7)는, 천장측이라면 케이스(6)의 측면에 설치할 수도 있다. 송풍부(7)는 팬 등의 송풍기와 필터를 구비할 수 있다. 필터는, 예컨대 HEPA 필터(High Efficiency Particulate Air Filter) 등으로 할 수 있다.
송풍부(7)는, 구획판(6b)과 케이스(6)의 천장 사이의 공간에 공기(7a)(외기)를 공급한다. 그 때문에, 구획판(6b)과 케이스(6)의 천장 사이의 공간의 압력이 외부의 압력보다 높아진다. 그 결과, 송풍부(7)에 의해 공급된 공기(7a)를 배출구(6c)로 유도하는 것이 용이해진다. 또한, 파티클 등의 오염물이, 배출구(6c)로부터 케이스(6)의 내부에 침입하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 송풍부(7)는 기판(100)의 표면(100b)에 실온의 공기(7a)를 공급한다. 그 때문에, 송풍부(7)는, 공기(7a)의 공급량을 제어함으로써 기판(100) 상의 액체(101, 102)의 온도를 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 송풍부(7)는, 후술하는 과냉각 공정에서 액체(101)의 과냉각 상태를 제어하거나, 해동 공정에서 액체(101)의 해동을 촉진시키거나, 건조 공정에서 액체(102)의 건조를 촉진시키거나 할 수도 있다.
검출부(8)는, 구획판(6b)과 케이스(6)의 천장 사이의 공간에 설치되어 있다. 검출부(8)는, 액막이나, 액체(101)가 동결된 동결막의 온도를 검출한다. 이 경우, 검출부(8)는, 예컨대, 방사 온도계, 서모 뷰어, 열전대, 측온 저항체로 할 수 있다. 또한, 검출부(8)는, 액막의 두께나 동결막의 표면 위치를 검출하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 검출부(8)는, 예컨대, 레이저 변위계, 초음파 변위계 등으로 할 수 있다. 또한, 검출부(8)는, 액막의 표면 상태나 동결막의 표면 상태를 검출하는 화상 센서 등으로 해도 좋다.
검출된 액막의 온도, 두께, 표면 상태는, 후술하는 과냉각 공정에서 액체(101)의 과냉각 상태를 제어하는 데 이용할 수 있다. 과냉각 상태를 제어한다는 것은, 과냉각 상태에 있는 액체(101)의 온도 변화의 커브를 제어하여, 액체(101)가 급격히 냉각됨으로써 동결되지 않도록 하는 것, 즉, 과냉각 상태가 유지되도록 하는 것이다.
또한, 검출된 동결막의 온도, 두께, 표면 상태는, 후술하는 동결 공정(고상)에서, 「균열의 발생」을 검출하는 데 이용할 수 있다. 예컨대, 검출부(8)가 온도를 검출하는 것인 경우에는, 후술하는 동결 공정(고상)에서, 동결막의 온도로부터 「균열의 발생」을 간접적으로 검출할 수 있다. 검출부(8)가 두께를 검출하는 것인 경우에는, 후술하는 동결 공정(고상)에서, 동결막의 표면 위치의 변화로부터 「균열의 발생」을 검출할 수 있다. 검출부(8)가 표면 상태를 검출하는 것인 경우에는, 후술하는 동결 공정(고상)에서, 동결막의 표면 상태로부터 「균열의 발생」을 검출할 수 있다.
제어부(9)는, 기판 처리 장치(1)에 설치된 각 요소의 동작을 제어한다. 제어부(9)는, 예컨대, CPU(Central Processing Unit) 등의 연산 소자와, 반도체 메모리 등의 기억 소자를 가질 수 있다. 제어부(9)는, 예컨대 컴퓨터로 할 수 있다. 기억 소자에는, 기판 처리 장치(1)에 설치된 각 요소의 동작을 제어하는 제어 프로그램을 저장할 수 있다. 연산 소자는, 기억 소자에 저장되어 있는 제어 프로그램, 조작자에 의해 입력된 데이터, 검출부(8)로부터의 데이터 등을 이용하여, 기판 처리 장치(1)에 설치된 각 요소의 동작을 제어한다.
예컨대, 액체(101)의 냉각 속도는 액막의 두께와 상관관계가 있다. 예컨대, 액막의 두께가 얇아질수록 액체(101)의 냉각 속도가 빨라진다. 반대로, 액막의 두께가 두꺼워질수록 액체(101)의 냉각 속도가 느려진다. 그 때문에, 제어부(9)는, 검출부(8)에 의해 검출된 액체(101)의 두께(액막의 두께)에 기초하여, 냉각 가스(3a1)의 유량, 나아가서는 액체(101)의 냉각 속도를 제어할 수 있다. 액체(101)의 온도나 냉각 속도의 제어는, 후술하는 과냉각 공정에서 액체(101)의 과냉각 상태를 제어할 때에 행해진다. 그 때문에, 예컨대, 제어부(9)는, 기판(100)의 회전, 냉각 가스(3a1)의 유량 및 액체(101)의 공급량을 제어할 수 있다.
예컨대, 제어부(9)는, 기판(100)의 표면(100b)의 위에 있는 액체(101)가 과냉각 상태가 되도록 하고, 과냉각 상태가 된 액체(101)를 동결함으로써 동결막을 생성하고, 동결막의 온도를 저하시켜 동결막에 균열을 발생시킨다.
다음으로, 기판 처리 장치(1)의 작용에 관해 예시한다.
도 2는, 기판 처리 장치(1)의 작용을 예시하기 위한 타이밍차트이다.
도 3은, 동결 세정 공정에서의 기판(100)에 공급된 액체(101)의 온도 변화를 예시하기 위한 그래프이다.
또한, 도 2 및 도 3은, 기판(100)이 6025 쿼츠(Qz) 기판(152 mm×152 mm×6.35 mm), 액체(101)가 순수인 경우이다.
우선, 케이스(6)의 도시하지 않은 반입 반출구를 통해 기판(100)이 케이스(6)의 내부에 반입된다. 반입된 기판(100)은, 배치대(2a)의 복수의 지지부(2a1)의 위에 배치, 지지된다.
기판(100)이 배치대(2a)에 지지된 후에, 도 2에 도시하는 바와 같이 예비 공정, 액막의 형성 공정, 냉각 공정, 해동 공정, 건조 공정을 포함하는 동결 세정 공정이 행해진다.
우선, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 예비 공정이 실행된다. 예비 공정에서는, 제어부(9)가 공급부(4b) 및 유량 제어부(4c)를 제어하여, 기판(100)의 표면(100b)에 소정 유량의 액체(101)를 공급한다. 또한, 제어부(9)가 유량 제어부(3c)를 제어하여, 기판(100)의 이면(100a)에 소정 유량의 냉각 가스(3a1)를 공급한다. 또한, 제어부(9)가 구동부(2c)를 제어하여, 기판(100)을 제3 회전수로 회전시킨다.
여기서, 냉각부(3)에 의한 냉각 가스(3a1)의 공급에 의해 케이스(6) 내의 분위기가 냉각되면, 분위기 중의 더스트를 포함한 서리가 기판(100)에 부착되어, 오염의 원인이 될 가능성이 있다. 예비 공정에서는, 기판(100)의 표면(100b)에 액체(101)를 계속 공급하고 있기 때문에, 기판(100)을 균일하게 냉각시키면서, 기판(100)의 표면(100b)에 서리가 부착되는 것을 방지할 수 있다.
예컨대, 도 2에 예시한 것의 경우에는, 기판(100)의 회전수는, 제3 회전수로서, 예컨대 50 rpm∼500 rpm 정도로 할 수 있다. 또한, 액체(101)의 유량은 0.1 L/min∼1.0 L/min 정도로 할 수 있다. 또한, 냉각 가스(3a1)의 유량은 40 NL/min∼200 NL/min 정도로 할 수 있다. 또한, 예비 공정의 공정 시간을 1800초 정도로 할 수 있다. 예비 공정의 공정 시간은, 기판(100)의 면내 온도가 대략 균일해지는 시간이면 되며, 미리 실험이나 시뮬레이션을 행함으로써 구할 수 있다.
예비 공정에서의 액막의 온도는, 액체(101)가 방류 상태이기 때문에, 공급되는 액체(101)의 온도와 거의 동일해진다. 예컨대, 공급되는 액체(101)의 온도가 상온(20℃) 정도인 경우, 액막의 온도는 상온(20℃) 정도가 된다.
다음으로, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 액막의 형성 공정이 실행된다. 액막의 형성 공정을 행할 때에는, 액막의 두께가, 높은 제거율을 얻을 수 있는 두께(소정의 두께)가 되는 회전수(제2 회전수)로 한다. 제2 회전수는, 예컨대 50 rpm∼100 rpm이다. 즉, 제어부(9)는, 예비 공정 시의 회전수와 동일, 혹은 예비 공정 시의 회전수보다 적은 회전수로 기판(100)을 회전시킨다. 그리고, 도 2에 예시하는 바와 같이, 예비 공정에서 공급되고 있던 액체(101)의 공급을 정지하고, 소정의 두께가 될 때까지 기판(100)을 제2 회전수로 회전시킨다. 소정의 두께가 되었는지 아닌지는, 검출부(8)에 의해 액막의 두께를 측정하여 확인해도 좋다. 검출부(8)에 의해 액막의 두께를 측정하여 소정의 두께가 되는 시간을 미리 산출해 두고, 소정의 두께가 되는 시간 동안 제2 회전수를 유지하도록 해도 좋다. 그 후, 기판(100)의 회전수를, 공급부(4b)로부터 기판(100) 상에 공급된 액체(101)의 액막이, 균일한 두께로 유지되는 정도의 회전수(제1 회전수)로 한다. 제1 회전수는, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라지는 것을 억제할 수 있는 회전수이면 되며, 예컨대 0 rpm∼50 rpm 이하로 하면 좋다. 한편, 액막의 형성 공정 동안, 냉각 가스(3a1)의 유량은 예비 공정과 동일한 공급량으로 유지되고 있다. 전술한 바와 같이, 예비 공정에서 기판(100)의 면내 온도를 대략 균일하게 한 상태로 하고 있다. 액막의 형성 공정에서, 냉각 가스(3a1)의 유량을 예비 공정과 동일한 공급량으로 유지함으로써, 기판(100)의 상태를 면내 온도가 대략 균일해진 상태로 유지할 수 있다.
또한, 소정의 두께를 두껍게 하고자 하는 경우, 제3 회전수로부터 제2 회전수로 하지 않고 제1 회전수로 할 수도 있다. 또한, 이 경우, 제1 회전수는 0 rpm에 가까운 회전수로 하는 것이 바람직하다. 특히, 기판(100)의 회전이 정지하면, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라지는 것을 보다 억제할 수 있다.
한편, 예비 공정으로부터 제1 회전수로 해도 좋다. 또한, 제3 회전수가 제1 회전수보다 느린 회전수이어도 좋다.
또한, 예비 공정으로부터 액막의 형성 공정으로 이행할 때에, 예비 공정 시에 공급된 액체(101)를, 기판(100)을 고속으로 회전시킴으로써 배출해도 좋다. 이 경우, 액체(101)를 배출후, 기판(100)의 회전수를 균일한 두께의 액막이 유지되는 정도의 회전수(50 rpm) 이하, 혹은 기판(100)의 회전을 정지시킨 후에, 소정의 양의 액체(101)를 기판(100)에 공급하면 된다. 이와 같이 하면, 소정의 두께를 갖는 액막을 용이하게 형성할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 액막의 형성 공정에서 형성되는 액막의 두께(냉각 공정을 행할 때의 액막의 두께)는 300 μm∼1300 μm 정도로 할 수 있다. 예컨대, 제어부(9)는, 액체(101)의 공급량 및 기판(100)의 회전수를 제어하여, 기판(100)의 표면(100b)의 위에 있는 액막의 두께를 300 μm∼1300 μm 정도로 한다.
또한, 액막의 두께에 관한 상세한 것은 후술한다.
다음으로, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 냉각 공정이 실행된다. 본 실시형태에서는, 냉각 공정 중, 과냉각 상태가 된 액체(101)의 동결이 시작되기 전까지의 사이를 「과냉각 공정」, 과냉각 상태의 액체(101)의 동결이 개시되고, 동결이 완전히 완료하기 전까지의 사이를 「동결 공정(고액상)」, 동결된 액체(101)를 더 냉각시켜 균열을 생기게 할 때까지의 사이를 「동결 공정(고상)」으로 호칭한다. 과냉각 공정에서는, 기판(100)의 표면(100b)에 액체(101)만이 존재한다. 동결 공정(고액상)에서는, 기판(100)의 표면(100b)에 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것이 존재한다. 동결 공정(고상)에서는, 기판(100)의 표면(100b)에 액체(101)가 동결된 것만이 존재한다. 고액상이란, 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것이 전체적으로 존재하고 있는 상태를 의미한다. 또한, 액체(101)가 동결된 것만으로 된 상태를 동결막(101a)이라고 부른다.
우선, 과냉각 공정에서는, 기판(100)의 이면(100a)에 계속 공급되고 있는 냉각 가스(3a1)에 의해, 기판(100) 상의 액막의 온도가 액막의 형성 공정에서의 액막의 온도보다 더 내려가, 과냉각 상태가 된다.
여기서, 액체(101)의 냉각 속도가 너무 빨라지면 액체(101)가 과냉각 상태가 되지 않고, 바로 동결되어 버린다. 그 때문에, 제어부(9)는, 기판(100)의 회전수, 냉각 가스(3a1)의 유량 및 액체(101)의 공급량 중 적어도 하나를 제어함으로써, 기판(100)의 표면(100b)의 액체(101)가 과냉각 상태가 되도록 한다.
액체(101)가 과냉각 상태가 되는 제어 조건은, 기판(100)의 크기, 액체(101)의 점도, 냉각 가스(3a1)의 비열 등의 영향을 받는다. 그 때문에, 액체(101)가 과냉각 상태가 되는 제어 조건은, 실험이나 시뮬레이션을 행함으로써 적절하게 결정하는 것이 바람직하다.
과냉각 상태에서는, 예컨대, 액막의 온도, 파티클 등의 오염물이나 기포의 존재, 진동 등에 의해 액체(101)의 동결이 개시된다. 예컨대, 파티클 등의 오염물이 존재하는 경우, 액체(101)의 온도 T가 -35℃ 이상, -20℃ 이하가 되면 액체(101)의 동결이 개시된다. 또한, 기판(100)의 회전을 변동시키거나 하여 액체(101)에 진동을 가함으로써, 액체(101)의 동결을 개시시킬 수도 있다.
과냉각 상태의 액체(101)의 동결이 개시되면, 과냉각 공정으로부터 동결 공정(고액상)으로 이행한다. 동결 공정(고액상)에서는, 기판(100)의 표면(100b)에, 액체(101)와 액체(101)가 동결한 것이 전체적으로 존재한다. 전술한 바와 같이, 과냉각 상태의 액체(101)는, 동결 개시의 기점의 몇 할 정도는 오염물이 되는 성질을 갖는다. 이 성질이나, 액체(101)가 고체로 변화했을 때의 체적 변화에 따르는 압력파나, 체적 증가에 따르는 물리력 등에 의해, 기판(100)의 표면(100b)에 부착되어 있는 오염물이 분리된다고 생각되고 있다. 그 때문에, 액체(101)의 일부가 동결되었을 때에 생긴 압력파나 물리력 등에 의해, 기판(100)의 표면(100b)에 부착되어 있는 오염물을 분리할 수 있다.
기판(100)의 표면(100b)의 액막이 완전히 동결되면, 동결 공정(고액상)으로부터 동결 공정(고상)으로 이행한다. 동결 공정(고상)에서는, 기판(100)의 표면(100b)의 동결막(101a)의 온도가 더 저하된다. 여기서, 액체(101)에는, 주로 물이 포함되어 있다. 그 때문에, 기판(100)의 표면(100b)의 액막이 완전히 동결되어 동결막(101a)이 형성되고, 동결막(101a)의 온도가 더 저하되면, 동결막(101a)의 체적이 축소되어 동결막(101a)에 응력이 발생한다.
이 경우, 예컨대, 동결막(101a)의 온도가 -50℃ 이하가 되면, 동결막(101a)에 균열이 발생한다. 동결막(101a)에 균열이 발생하면, 기판(100)의 표면(100b)에 부착되어 있던 오염물(103)이 기판(100)의 표면(100b)으로부터 분리된다. 오염물(103)이 기판(100)의 표면(100b)으로부터 분리되는 메커니즘은 반드시 분명한 것은 아니지만, 이하와 같이 생각할 수 있다.
도 4의 (a), (b)는, 오염물(103)의 분리 메커니즘을 예시하기 위한 모식도이다.
도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 동결 공정(고상)에서 동결막(101a)의 온도가 저하되면, 동결막(101a)의 열팽창계수와 기판(100)의 열팽창계수의 차에 따른 응력 F가 발생한다.
그리고, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 동결막(101a)의 온도가 더 저하되면(예컨대 -50℃ 이하가 되면), 증대된 응력 F을 견디지 못하고 동결막(101a)에 균열이 발생한다. 이 경우, 일반적으로, 물을 주성분으로 하는 동결막(101a)의 열팽창계수는 기판(100)의 열팽창계수보다 크기 때문에, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 동결막(101a)이 외부를 향해 볼록하게 변형하여 균열이 발생한다.
동결막(101a)에는 오염물(103)이 포함되어 있기 때문에, 동결막(101a)이 외부를 향해 볼록하게 변형했을 때(균열이 발생했을 때)에, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 오염물(103)이 기판(100)의 표면(100b)으로부터 분리된다.
또한, 본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 과냉각 공정을 행할 때의 액막의 두께를 두껍게 하면, 동결 공정(고상)에서 오염물(103)의 제거율이 향상되는 것이 판명되었다. 아마도, 액막의 두께를 두껍게 함으로써 응력 F가 증대되어, 동결막(101a)이 외부를 향해 볼록하게 변형했을 때의 굴곡이 커졌기 때문이라고 생각된다. 이 경우, 동결 공정(고상)에서 오염물(103)의 제거율이 향상되면, 동결 세정 공정을 복수회 반복하여 행할 때에 실행 횟수를 저감시킬 수 있다. 그 때문에, 동결 세정 작업의 시간의 단축, 나아가서는 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
도 5는, 액막의 두께와 동결 세정 공정의 반복수의 관계를 예시하기 위한 그래프이다. 도면 중의 횟수는 동결 세정 공정의 반복 횟수이다. 또한, 목표로 하는 기판(100) 상의 오염물의 제거율을 90%로 설정했다. 또, 목표로 하는 제거율(소정의 제거율)은, 기판(100)의 세정에서의 수율이 허용치가 되도록 설정하면 된다. 또한, 원심력의 영향을 제거하기 위해, 제1 회전수를 0 rpm으로 했다. 이 때문에, 기판(100)의 표면(100b) 상에 균일하게 액막을 형성할 수 있는 두께는 300 μm였다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 반복수가 20회 이상인 경우, 과냉각 공정을 행할 때의 액막의 두께를 300 μm 이상으로 하면, 오염물(103)의 제거율을 90% 이상으로 향상시킬 수 있다. 또한, 반복수가 10회 이상인 경우, 액막의 두께를 600 μm 이상으로 하면, 오염물(103)의 제거율을 90% 이상으로 향상시킬 수 있다. 또한, 반복수가 5회 이상인 경우, 액막의 두께를 1000 μm 이상으로 하면, 오염물(103)의 제거율을 90% 이상으로 향상시킬 수 있다.
그런데, 액막의 두께는, 액체(101)의 표면장력 등의 영향을 받기 때문에, 1300 μm 정도까지 두껍게 할 수 있다. 그러나, 1300 μm 정도까지 두껍게 하면, 50 rpm 이하의 회전수로 하더라도, 액막의 일부가 기판(100)으로부터 넘쳐 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 액막의 최대 두께는 1200 μm 정도로 할 수 있다. 그 때문에, 과냉각 공정을 행할 때의 액막의 두께는, 반복수가 20회 이상인 경우 300 μm 이상, 1200 μm 이하로 하는 것이 바람직하고, 반복수가 10회 이상인 경우 600 μm 이상, 1200 μm 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
액막의 두께를 300 μm 이상, 1200 μm 이하로 하면, 동결 세정 공정을 20회 반복하여 행함으로써 오염물(103)의 제거율이 90% 이상으로 향상된다. 상기 범위의 두께의 액막을 형성하는 경우, 회전수를 50 rpm 이하로 하면, 원심력에 의해 액체(101)를 털어내지 못하여, 액막을 형성하기 쉽다. 또한, 액막의 두께를 600 μm 이상, 1200 μm 이하로 하면, 실행 횟수를 10회 이상, 20회 미만으로 줄이는 것이 가능해진다. 그 때문에, 동결 세정 작업의 시간의 단축, 나아가서는 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 실행 횟수를 5회 이상, 10회 미만으로 더욱 줄이기 위해서는, 1000 μm 이상, 1200 μm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 동결 세정 공정의 실행 횟수는, 도시하지 않은 입출력 화면을 통해 조작자에 의해 입력된다. 혹은, 기판을 수납하는 케이스에 부속된 바코드나 QR 코드(등록상표) 등의 마크를 기판 처리 장치(1)가 판독하도록 해도 좋다.
또한, 도 5의 결과는, 균열이 발생하는 -50℃ 정도에서 해동한 경우의 데이터이다. 본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 동결막(101a)에 균열이 발생하더라도 냉각을 계속한 경우, 동결 세정 공정을 1회 실시했을 때의 제거율이 90%를 넘는 것이 판명되었다. 즉, 동결 공정(고상)의 처리 시간을 길게 설정하면, 1회의 동결 공정에서도 높은 제거율이 얻어진다. 또한, 동결 공정(고상)의 처리 시간을 길게 설정한 경우, 액막의 두께에 상관없이 높은 제거율이 얻어지는 것도 판명되었다.
동결 공정(고상)의 처리 시간을 길게 설정함으로써, 왜 제거율이 액막의 두께에 상관없이 향상되는 것인지, 그 메커니즘에 관해서는 분명하지 않다. 그러나, 동결 공정(고상)의 처리 시간을 소정 시간 이상 실시함으로써, 1회의 동결 공정에서도 높은 제거율이 얻어진다.
다음으로, 동결막(101a)에 균열이 발생한 후에, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 해동 공정이 실행된다. 균열의 발생은 검출부(8)에 의해 검출할 수 있다. 예컨대, 검출부(8)가 온도를 검출하는 것인 경우에는, 동결 공정(고상)에서, 동결막(101a)의 온도(예컨대, -50℃ 이하)로부터 「균열의 발생」을 간접적으로 검출할 수 있다. 검출부(8)가 두께를 검출하는 것인 경우에는, 동결 공정(고상)에서, 동결막(101a)의 표면 위치의 변화로부터 「균열의 발생」을 검출할 수 있다. 검출부(8)가 화상 센서인 경우에는, 동결 공정(고상)에서, 화상 처리에 의해 「균열의 발생」을 검출할 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에 예시한 것은, 액체(101)와 액체(102)가 동일한 액체인 경우이다. 그 때문에, 도 2 및 도 3에서는 액체(101)로 기재하고 있다. 해동 공정에서는, 제어부(9)가 공급부(4b) 및 유량 제어부(4c)를 제어하여, 기판(100)의 표면(100b)에 소정 유량의 액체(101)를 공급한다. 액체(101)와 액체(102)가 상이한 경우에는, 제어부(9)가 공급부(5b) 및 유량 제어부(5c)를 제어하여, 기판(100)의 표면(100b)에 소정 유량의 액체(102)를 공급한다.
또한, 제어부(9)가 유량 제어부(3c)를 제어하여, 냉각 가스(3a1)의 공급을 정지시킨다. 또한, 제어부(9)가 구동부(2c)를 제어하여, 기판(100)의 회전수를 제4 회전수로 증가시킨다. 제4 회전수는, 예컨대 200 rpm∼700 rpm 정도로 할 수 있다. 기판(100)의 회전이 빨라지면, 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것을 원심력으로 털어낼 수 있다. 그 때문에, 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것을 기판(100)의 표면(100b)으로부터 배출할 수 있다. 이 때, 기판(100)의 표면(100b)으로부터 분리된 오염물(103)도 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것과 함께 배출된다.
또한, 액체(101) 또는 액체(102)의 공급량은, 해동이 가능하다면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 기판(100)의 제4 회전수는, 액체(101), 액체(101)가 동결된 것, 및 오염물(103)을 배출할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
다음으로, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 건조 공정이 실행된다. 건조 공정에서는, 제어부(9)가 공급부(4b) 및 유량 제어부(4c)를 제어하여, 액체(101)의 공급을 정지시킨다. 액체(101)와 액체(102)가 상이한 액체인 경우에는, 제어부(9)가 공급부(5b) 및 유량 제어부(5c)를 제어하여, 액체(102)의 공급을 정지시킨다.
또한, 제어부(9)가 구동부(2c)를 제어하여, 기판(100)의 회전수를 제4 회전수보다 빠른 제5 회전수로 증가시킨다. 기판(100)의 회전이 빨라지면, 기판(100)의 건조를 신속하게 행할 수 있다. 기판(100)의 제5 회전수는, 건조가 가능하다면 특별히 한정되지 않는다.
동결 세정이 종료한 기판(100)은, 케이스(6)의 도시하지 않은 반입 반출구를 통해 케이스(6)의 외부로 반출된다.
이상과 같이 함으로써, 1회의 동결 세정 공정을 행할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 동결 세정 공정은 복수회 행해진다. 그 때문에, 다음 동결 세정 공정이 실시된다면, 해동 공정에서도 냉각 가스(3a1)의 공급을 유지한다. 이렇게 함으로써, 예비 공정과 동일한 상태를 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 다음 동결 세정 공정에서의 예비 공정 및 건조 공정을 생략할 수 있다.
이 때문에, 복수회 반복하여 동결 세정 공정을 행하는 경우, 동결 세정 공정은, 기판(100)의 표면(101b)의 위에 있는 액체(101)를 과냉각 상태로 하는 과냉각 공정과, 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것이 존재하는 동결 공정(고액상)과, 액체(101)를 완전히 동결하여 동결막(101a)을 형성하고, 동결막(101a)의 온도를 저하시켜 동결막(101a)에 균열을 발생시키는 동결 공정(고상)과, 해동 공정을 적어도 포함하고 있으면 된다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)에서는, 동결 공정(고액상)에서, 오염물을 기점으로 하여 동결이 개시되는 과냉각 상태의 액체의 성질에 더하여, 액체(101)가 고체로 변화했을 때의 체적 변화에 따르는 압력파나, 체적 증가에 따르는 물리력 등에 의해, 기판(100)의 표면에 부착되어 있는 오염물(103)을 분리한다.
또한, 동결 공정(고상)에서, 동결막(101a)에 균열을 발생시킴으로써, 오염물(103)이 포함되어 있는 동결막(101a)이 외부를 향해 볼록하게 변형됨으로써, 기판(100)의 표면에 부착되어 있는 오염물(103)을 분리한다.
즉, 기판 처리 장치(1)에 의하면, 동결 공정(고액상) 및 동결 공정(고상)에서, 각각 상이한 메커니즘에 의해 오염물(103)을 분리한다. 그 때문에, 오염물(103)의 제거율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)에서는, 냉각 공정에서, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라지는 것을 억제할 수 있는 제1 회전수로 하고 있다. 냉각 공정에서, 소정의 두께가 되는 제2 회전수를 유지한 경우, 제2 회전수에 의한 원심력이 기판(100)의 표면(100b) 상의 액체(101)에 가해진다. 원심력은, 회전 중심으로부터 멀어질수록 커진다. 이 때문에, 기판(100)의 외연에 액체(101)가 모인다. 이 때, 액체(101)의 점성이나 표면장력과 같은 힘이 기판(100)의 외연의 액체(101)에 작용하기 때문에, 기판(100)의 외연의 액막의 두께가 두꺼워진다. 즉, 상대적으로 기판(100)의 중앙 부분의 액막의 두께가 얇아진다.
전술한 바와 같이, 과냉각 공정을 행할 때의 액막의 두께를 두껍게 하면, 동결 공정(고상)에서 오염물(103)의 제거율이 향상된다. 즉, 냉각 공정에서, 소정의 두께가 되는 제2 회전수를 유지한 경우, 기판(100)의 중앙 부분의 제거율이 저하될 우려가 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 냉각 가스(3a1)는, 배치대(2a)의 중앙 부분에 있는 분출부(2b1)로부터 공급된다. 이 때문에, 기판(100)의 중앙 부분의 온도와 비교하면, 기판(100)의 외연의 온도는 높아진다. 전술한 바와 같이, 냉각 공정에서 제2 회전수를 유지한 경우, 기판(100)의 외연의 액막의 두께가 두꺼워진다. 이 때문에, 기판(100)의 중앙 부분의 액막보다 두꺼운 기판(100)의 외연의 액막을 기판(100)의 중앙 부분보다 냉각 효율이 떨어지는 상태에서 냉각하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 기판(100)의 외연의 액막은, 기판(100)의 중앙 부분과 비교하면 냉각 속도가 저하된다. 즉, 기판(100)의 외연부에서 균열이 발생하는 것이 지연된다.
동결 공정(고상)은, 기판(100)의 모든 면내에서 균열이 발생한 것이 확인되면 처리를 종료한다. 따라서, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라진 상태에서 동결 공정(고상)을 행하면, 동결 공정(고상)의 처리 시간이 길어져 버린다.
즉, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라진 상태에서 동결 공정(고상)을 행하면, 처리 시간이 길어지고, 기대한 제거율이 얻어지지 않을 우려가 있다. 따라서, 냉각 공정에서, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라지는 것을 억제할 수 있는 제1 회전수로 하는 것이 바람직하다.
또한, 기판(100)의 회전을 정지시키면(0 rpm으로 하면), 기판(100)의 중앙 부분의 액막의 두께가 기판(100)의 외연의 액막의 두께에 비교하여 두꺼워진다. 액막의 두께의 구배는, 전술한 기판(100)의 온도 구배와 반대이다. 즉, 기판(100)의 중앙 부분과 외연 부분에서 냉각 속도가 일정해진다. 기판(100)의 중앙 부분과 외연 부분에서 냉각 속도가 일정해지면, 기판(100)의 중앙 부분과 외연 부분에서 동시에 균열이 발생하게 되므로, 동결 공정(고상)의 처리 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 기판(100)의 회전을 정지시키는(0 rpm으로 하는) 것이 바람직하다.
또한, 동결 세정 공정의 반복수를 20회 이상으로 하는 경우, 동결 세정 공정을 행할 때의 액막의 두께를 300 μm 이상, 1200 μm 이하로 하면, 생산성을 향상시키면서 오염물(103)의 제거율을 90% 이상으로 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 동결 세정 공정의 반복수를 5회 이상으로 하는 경우, 액막의 두께를 1000 μm 이상, 1200 μm 이하로 하면, 더욱 생산성을 향상시키면서 오염물(103)의 제거율을 90% 이상으로 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 6은, 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1a)를 예시하기 위한 모식도이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(1a)에는, 배치부(2), 냉각부(3), 제1 액체 공급부(4), 제2 액체 공급부(5), 케이스(6), 송풍부(7), 검출부(8), 온도 검출부(8a), 가스 공급부(10), 배기부(11) 및 제어부(9)가 설치되어 있다.
온도 검출부(8a)는, 기판(100)과 배치대(2a) 사이의 공간의 온도를 검출한다. 이 온도는, 기판(100)과 배치대(2a) 사이를 흐르는 혼합 가스(냉각 가스(3a1)와 가스(10d)가 혼합된 가스)의 온도와 거의 같다. 온도 검출부(8a)는, 예컨대, 방사선 온도계, 서모 뷰어, 열전대, 측온 저항체 등으로 할 수 있다.
가스 공급부(10)는, 가스 수납부(10a), 유량 제어부(10b) 및 접속부(10c)를 갖는다.
가스 수납부(10a)는 가스(10d)의 수납과 공급을 행한다. 가스 수납부(10a)는, 가스(10d)가 수납된 고압 봄베나 공장 배관 등으로 할 수 있다.
유량 제어부(10b)는 가스(10d)의 유량을 제어한다. 유량 제어부(10b)는, 예컨대, 가스(10d)의 유량을 직접적으로 제어하는 MFC로 할 수도 있고, 압력을 제어함으로써 가스(10d)의 유량을 간접적으로 제어하는 APC로 할 수도 있다.
접속부(10c)는 회전축(2b)에 접속되어 있다. 접속부(10c)는, 회전축(2b)과 냉각 노즐(3d) 사이의 공간과, 유량 제어부(10b)를 접속한다. 접속부(10c)는, 예컨대 로터리 조인트로 할 수 있다.
가스(10d)는, 기판(100)의 재료와 반응하기 어려운 가스라면 특별히 한정되지 않는다. 가스(10d)는, 예컨대, 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스로 할 수 있다. 이 경우, 가스(10d)는 냉각 가스(3a1)와 동일한 가스로 할 수 있다. 다만, 가스(10d)의 온도는, 냉각 가스(3a1)의 온도보다 높게 되어 있다. 가스(10d)의 온도는, 예컨대 실온으로 할 수 있다.
액체(101)의 냉각 속도가 너무 빨라지면 액체(101)가 과냉각 상태가 되지 않고 바로 동결되어 버린다. 즉, 과냉각 공정을 행할 수 없게 된다. 이 경우, 액체(101)의 냉각 속도는, 기판(100)의 회전수 및 냉각 가스(3a1)의 유량의 적어도 어느 하나에 의해 제어할 수 있다. 그런데, 냉각 가스(3a1)의 온도는, 냉각 가스(3a1)를 공급하는 냉각부에서의 온도 설정에 의해 거의 일정해진다. 그 때문에, 냉각 가스(3a1)의 유량에서는, 액체(101)의 냉각 속도를 느리게 하는 것이 어려워지는 경우가 있다.
또한, 기판(100)의 회전수를 적게 하면, 액막의 두께가 두꺼워지기 때문에 냉각 속도를 느리게 할 수 있다. 그러나, 액막의 두께에는, 표면장력에 의해 유지되는 한계의 두께가 있기 때문에, 기판(100)의 회전수에서는 액체(101)의 냉각 속도를 느리게 하는 것이 어려워지는 경우가 있다.
따라서, 본 실시형태에서는, 냉각 가스(3a1)보다 온도가 높은 가스(10d)와, 냉각 가스(3a1)를 혼합시킴으로써, 액체(101)의 냉각 속도를 느리게 할 수 있도록 하고 있다. 액체(101)의 냉각 속도는, 가스(10d)와 냉각 가스(3a1)의 유량, 가스(10d)와 냉각 가스(3a1)의 혼합 비율, 가스(10d)의 온도 등에 의해 제어할 수 있다.
냉각 가스(3a1)에 냉각 가스(3a1)보다 온도가 높은 가스(10d)를 혼합시킴으로써, 기판(100)과 배치대(2a) 사이의 공간에 공급하는 가스의 온도를 보다 치밀하게 조정할 수 있다. 따라서, 기판(100)의 냉각 온도를 보다 정밀하게 조정할 수 있다. 또한, 액체(101)의 과냉각 상태의 제어를 보다 용이하게 행할 수 있다.
과냉각 상태의 액체(101)는, 오염물을 기점으로 하여 동결을 개시하는 성질을 가지며, 상변화에 의한 체적 팽창률이 과냉각을 거치지 않고 동결된 액체(101)와 비교하면 큰 값이 된다. 전술한 성질은, 액체가 고체가 되는 비율과 상관이 있고, 동결 개시 온도가 낮을수록, 오염물을 기점으로 하여 동결을 개시하는 비율이 높아진다. 또한, 상변화에 의한 체적 팽창률은, 동결 개시 온도가 -20℃부터 -35℃의 범위에서 가장 높은 값이 된다. 이러한 점에서, 동결 개시 온도는, 가능한 한 낮은 온도, 예컨대 -20℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 냉각 가스(3a1)에 냉각 가스(3a1)보다 온도가 높은 가스(10d)를 혼합시킴으로써, 과냉각 상태의 액체(101)를 -20℃ 이하까지 냉각시킬 수 있는 확률을 높일 수 있다. 그 결과, 동결 공정(고액상)에서 높은 제거율을 얻을 수 있다. 또한, 각 동결 세정 공정에서의 동결 공정(고액상)까지의 제거율이 안정된다. 그 결과, 각 기판(100)의 제거율도 안정되고, 수율이 향상된다. 그 때문에, 오염물의 제거율이 향상된다.
또한, 가스 공급부(10)가 설치되어 있으면, 전술한 동결 개시 시의 온도 T가 -40℃ 이상, -20℃ 이하가 되도록 냉각 공정의 동결 공정(고액상)에서의 냉각 속도를 조정할 수 있게 된다.
또한, 검출부(8)에 의해, 액막의 온도를 검출하여 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어했다 하더라도, 기판(100)의 표면(100b)측의 온도(액막의 온도)와, 기판(100)의 이면(100a)측의 온도에는 차가 발생한 경우가 있다. 그 때문에, 검출부(8)에서 검출된 액막의 온도에만 기초하여 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어하면, 액막의 온도가 적정 온도가 되었다 하더라도, 액막의 온도와, 기판(100)의 이면(100a)의 온도 사이에 차가 생겨 기판(100)의 두께 방향의 온도 구배가 커지는 경우가 있다. 기판(100)의 두께 방향의 온도 구배가 커지면, 온도 불균일에 의한 밀도 변화가 동결의 기점이 되는 경우도 있고, 이 때문에 동결의 타이밍이 기판(100)마다 달라질 우려가 있다.
또한, 온도 구배가 커지면 밀도가 달라지기 쉬워지고, 이 밀도가 달라지는 것에 의한 밀도의 변화가 동결의 기점이 된돠고 생각된다. 따라서, 기판(100)의 면내에서도 동결의 타이밍이 달라질 우려가 있다.
본 실시형태에 의하면, 제어부(9)는, 온도 검출부(8a)에 의해 측정된 온도에 기초하여, 가스(10d)와 냉각 가스(3a1)의 유량, 가스(10d)와 냉각 가스(3a1)의 혼합 비율 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
그 때문에, 제어부(9)는, 예비 공정에서 이러한 제어를 행하고, 검출부(8)에서 검출된 온도와, 온도 검출부(8a)에서 검출된 온도의 차가 소정의 범위 내가 된 후에, 예비 공정으로부터 과냉각 공정(액체(101)의 공급 정지)으로 전환할 수 있다. 이와 같이 하면, 기판(100)의 두께 방향의 온도 구배가 작아진 상태에서 동결을 개시시킬 수 있기 때문에, 동결의 타이밍이 달라지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 유량 제어부(3c)에 의해 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어하지 않고(냉각 가스(3a1)의 유량을 일정하게 하여), 가스 공급부(10)로부터 공급되는 가스(10d)의 유량을 제어하여, 액체(101)의 과냉각 상태를 제어할 수도 있다. 이러한 경우에는 유량 제어부(3c)를 생략할 수 있다. 다만, 유량 제어부(3c) 및 가스 공급부(10)를 설치하면, 액체(101)의 과냉각 상태의 제어를 보다 용이하게 행할 수 있다.
또한, 송풍부(7)에 의해 공급되는 공기(7a)의 양을 제어함으로써, 액체(101)의 과냉각 상태의 제어를 행할 수도 있다.
또한, 검출부(8)에서 검출된 온도에 기초하여, 동결 공정(고상)에서, 가스 공급부(10)로부터의 가스(10d)의 공급을 정지하도록 해도 좋다. 예컨대, 액체(101)가 완전히 동결된 경우, 잠열에 의한 온도 상승이 없어지기 때문에, 동결된 액체(101)의 온도는 다시 저하되기 시작한다. 이 온도 저하를 온도 검출부(8)에 의해 검출함으로써, 액체(101)가 완전히 동결되었다고 판단하고, 가스 공급부(10)로부터의 가스(10d)의 공급을 정지하도록 하면 된다.
이와 같이 함으로써, 동결 공정(고상)의 시간, 즉, 균열이 생기기까지의 시간을 단축할 수 있다.
이상, 실시형태에 관해 예시했다. 그러나, 본 발명은 이러한 기술(記述)에 한정되는 것이 아니다. 전술한 실시형태에 관해, 당업자가 적절하게 구성요소의 추가, 삭제 혹은 설계 변경을 행한 것, 또는, 공정의 추가, 생략 혹은 조건 변경을 행한 것도, 본 발명의 특징을 갖추고 있는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
예컨대, 기판 처리 장치(1)가 구비하는 각 요소의 형상, 치수, 수, 배치 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적절하게 변경할 수 있다.
또한, 동결 공정(고액상) 및 동결 공정(고상)의 개시 시각으로부터 미리 결정된 시간, 소정의 조건으로 냉각을 계속하도록 해도 좋다. 예컨대, 온도를 관측하고, 과냉각 상태로부터 온도 상승을 관측한 점, 온도 평행한 상태로부터 저하되어, 전응고가 된 것을 판단할 수 있는 점 등을 기점으로 한다.
이와 같이, 동결 공정(고액상) 및 동결 공정(고상)의 개시 시각을 검출부(8)에서 검출할 수 있으면, 검출부(8)의 데이터를 해석 또는 연산하여 구한 결과로부터 균열의 발생 유무를 판단하는 기능을 기판 처리 장치(1)에 부여하지 않아도 좋다. 즉, 간이한 제어부(9)로 할 수 있다.
또한, 반사율에 의해 균열을 검출하도록 해도 좋다. 균열이 발생하면, 동결막이 기판으로부터 박리된 상태가 되기 때문에 반사율이 변화한다. 이 반사율의 변화에 의해, 충분히 얼음이 박리되었다고 판단하고 해동을 시작한다.
이와 같이, 반사율에 의해 균열을 검출함으로써, 온도 변화로부터는 검출할 수 없는 균열을 확실하게 검지할 수 있다. 결과적으로, 보다 확실하게 파티클을 제거할 수 있다.
또한, -50℃ 이하이면, 균열이 발생한다는 지견으로부터, -50℃를 임계값으로 하여, 동결막의 온도가 임계값 이하가 되면 균열이 발생했다고 보고, 해동을 시작하도록 해도 좋다.
이와 같이 함으로써, 반사율, 굴절률 및 화상을 촬상하는 기구가 필요없어, 간이한 구성으로 할 수 있다. 임계값이 되고 나서 0.2∼2.0초 정도 경과하고 나서 해동을 시작하도록 해도 좋다.
또한, 기판(100)의 처리면을 촬상하고, 촬상한 화상으로부터 균열을 관측하도록 해도 좋다. 예컨대, 촬상한 화상을 처리하고, 소정의 균열 상태(수, 면적)를 검지한다. 균열은 흰 줄로 보이기 때문에, 화상을 흑백의 2치화 처리하여 균열을 검출한다. 그리고, 균열의 수, 혹은 균열의 면적이 임계값 이상이 되면, 충분히 얼음이 박리되었다고 판단하고, 해동을 시작하도록 하면 된다.
이와 같이 함으로써, 균열의 발생을 직접 검지하기 때문에, 보다 확실하게 파티클의 제거를 할 수 있다.
1 : 기판 처리 장치 1a : 기판 처리 장치
2 : 배치부 3 : 냉각부
3a1 : 냉각 가스 4 : 제1 액체 공급부
5 : 제2 액체 공급부 6 : 케이스
8 : 검출부 9 : 제어부
10 : 가스 공급부 10d : 가스
100 : 기판 100a : 이면
100b : 표면 101 : 액체
101a : 동결막 102 : 액체
103 : 오염물

Claims (8)

  1. 기판을 회전 가능한 배치대와,
    상기 배치대와 상기 기판 사이의 공간에 냉각 가스를 공급 가능한 냉각부와,
    상기 기판의 상기 배치대측과는 반대에 위치하는 면인 표면에 액체를 공급 가능한 액체 공급부와,
    상기 기판의 회전, 상기 냉각 가스의 유량 및 상기 액체의 공급량을 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 기판의 상기 표면의 위에 있는 상기 액체가 과냉각 상태가 되도록 하고, 상기 과냉각 상태가 된 상기 액체를 동결함으로써 동결막을 생성하고, 상기 동결막의 온도를 저하시켜 상기 동결막에 균열을 생기게 하는 냉각 공정과, 상기 균열이 생긴 상기 동결막을 해동시키는 해동 공정을 포함하는 동결 세정 공정을 복수회 반복하여 실행시키고,
    상기 동결 세정 공정의 반복수가 20회 이상이면 상기 액체의 공급량을 제어하여, 상기 기판의 상기 표면의 위에 있는 상기 액체의 액막의 두께를 300 μm 이상, 1200 μm 이하로 하는 것인 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 반복수가 5회 이상, 10회 미만이면 상기 액체의 공급량을 제어하여, 상기 기판의 상기 표면의 위에 있는 상기 액체의 액막의 두께를 1000 μm 이상, 1200 μm 이하로 하는 것인 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 액체 공급부를 제어하여 상기 기판의 상기 표면에 상기 액체를 응고점보다 높은 온도로 공급시키고, 상기 냉각부를 제어하여 상기 냉각 가스를 상기 기판의 상기 배치대측에 위치하는 면인 이면에 공급시킨 후에, 미리 정해진 시간이 경과할 때까지 이 상태를 유지하고,
    상기 미리 정해진 시간의 경과 후에, 상기 배치대를 제어하여 상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 되는 제2 회전수로 변경하고,
    상기 제2 회전수로 변경 후, 상기 냉각부를 제어하여 상기 냉각 가스의 공급을 유지하면서, 상기 액체 공급부를 제어하여 상기 액체의 공급을 정지시키고,
    상기 액체의 공급의 정지 후에, 상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 되기까지의 동안에 상기 제2 회전수로 상기 기판을 회전시키고,
    상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 된 후, 상기 배치대를 제어하여 상기 기판의 회전을 정지, 혹은 제2 회전수보다 느린 회전수인 제1 회전수로 하는 것인 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 액체 공급부를 제어하여 상기 기판의 상기 표면에 상기 액체를 응고점보다 높은 온도로 공급시키고, 상기 냉각부를 제어하여 상기 냉각 가스를 상기 기판의 상기 배치대측에 위치하는 면인 이면에 공급시킨 후에, 미리 정해진 시간이 경과할 때까지 이 상태를 유지하고,
    상기 미리 정해진 시간의 경과 후에, 상기 배치대를 제어하여 상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 되는 제2 회전수로 변경하고,
    상기 제2 회전수로 변경 후, 상기 냉각부를 제어하여 상기 냉각 가스의 공급을 유지하면서, 상기 액체 공급부를 제어하여 상기 액체의 공급을 정지시키고,
    상기 액체의 공급의 정지 후에, 상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 되기까지의 동안에 상기 제2 회전수로 상기 기판을 회전시키고,
    상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 된 후, 상기 배치대를 제어하여 상기 기판의 회전을 정지, 혹은 제2 회전수보다 느린 회전수인 제1 회전수로 하는 것인 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 균열을 검출하는 검출부를 더 구비한 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 기판의 상기 표면의 위에 있는 상기 액체의 온도를 검출하고,
    상기 제어부는,
    상기 검출부가 검출한 상기 온도로부터 상기 액막이 상기 동결막이 된 시각을 검출하고, 미리 결정된 시간이 경과하면 상기 동결막을 해동시키는 것인 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 기판의 상기 표면의 위에 있는 상기 액체의 온도를 검출하고,
    상기 제어부는,
    상기 동결막에 균열이 발생하는 온도를 미리 기억하고,
    상기 검출부가 검출한 상기 온도가 상기 균열이 발생하는 온도에 도달하면, 상기 동결막을 해동시키는 것인 기판 처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 기판의 상기 표면을 촬상하고,
    상기 제어부는,
    균열의 수, 혹은 균열의 면적을 임계값으로서 미리 기억하고,
    상기 검출부가 촬상한 화상으로부터 상기 균열을 검출하고, 상기 균열의 수, 혹은 상기 균열의 면적이 상기 임계값 이상이 되면 상기 동결막을 해동시키는 것인 기판 처리 장치.
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