KR102561595B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 혼합액 중의 기포에 기인한 문제의 발생을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 기판 처리 방법은, 유지 공정(S1)과, 혼합액 공급 공정(S5)과, 치환 공정(S8)을 구비한다. 유지 공정(S1)에서는, 기판을 유지한다. 혼합액 공급 공정(S5)에서는, 물을 포함하는 처리액 및 이소프로필알코올을, 각각 제1 공급관 및 제2 공급관을 통해서 혼합관에 공급하고, 처리액 및 이소프로필알코올이 혼합된 혼합액을, 혼합관을 통해서 노즐로부터 기판에 토출한다. 치환 공정(S8)에서는, 혼합액 공급 공정(S5) 후에, 처리액 및 이소프로필알코올 중 어느 한쪽인 치환액을 공급하여 혼합관에 있어서의 혼합액을 치환액으로 밀어내어 노즐로부터 토출시켜, 혼합액을 치환액으로 치환한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본원은, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.

종래부터, 기판을 1장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치가 이용되고 있다. 이 기판 처리 장치는, 반입된 미처리의 기판에 대해서, 예를 들어, 약액 등에 의거하는 처리, 기판을 세정하는 세정 처리, 및, 기판을 건조시키는 건조 처리 등의 각종 처리를 행한다. 그리고, 처리 완료된 기판이 기판 처리 장치로부터 반출되고, 다음의 미처리의 기판이 기판 처리 장치에 반입된다. 이와 같이 기판 처리 장치는, 순차적으로 기판에 대해서 1장씩 일련의 처리를 행한다.

이러한 기판 처리 장치의 일례가, 특허문헌 1에 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 기판 처리 장치는, 세정 처리로서, 이소프로필알코올(IPA)과 순수의 혼합액의 액적을 기판의 주면에 분출하여, 기판의 주면을 세정하고 있다. 구체적으로는, 기판 처리 장치는, 기판을 유지하는 유지부와, IPA를 공급하는 공급관과, 순수를 공급하는 공급관과, 양 공급관이 합류하는 혼합관과, 혼합관의 선단에 설치되는 노즐을 구비한다. 또, 각 공급관에는, 밸브가 설치된다. 양 밸브가 열림으로써, IPA 및 순수가 각각 공급관을 통해서 혼합관에 공급된다. 그리고, IPA 및 순수의 혼합액이 혼합관을 통해서 노즐로부터 기판으로 토출된다. 또, 노즐은 이류체 노즐이며, 혼합액뿐만 아니라 기체도 공급된다. 이 노즐은 미세한 액적 형상으로 혼합액을 분출한다. 기판에 액적 형상의 혼합액이 분출됨으로써, 기판에 대한 세정 처리가 행해진다.

일본국 특허공개 2015-133441호 공보

기판 처리 장치가 세정 처리를 종료할 때에는, IPA, 순수 및 기체의 공급을 정지시킨다. 이로써, 노즐로부터의 혼합액의 분출이 정지한다. 이때, 혼합액은 혼합관 내에서 정지한다. 그런데, 이소프로필알코올과 순수가 혼합하면, 당해 혼합액에 기포가 발생할 수 있다. 이 기포는 시간의 경과와 함께 증가할 수 있으므로, 노즐로부터의 혼합액의 분출의 정지 중에 있어서, 혼합관의 내부의 기포의 양은 시간의 경과와 함께 증가할 수 있다.

이와 같이 기포가 증가하면, 다음으로 기판 처리 장치가 노즐로부터 혼합액을 분출할 때에, 당해 기포에 기인하여, 다양한 문제를 발생시킨다. 예를 들어, 기포의 주위에 파티클이 모이는 등의 제요인에 의해, 기판 상에 파티클을 부착시킬 우려가 있다. 또, 기포에 의해 혼합액의 유량 저하를 초래해 버린다. 그리고, 노즐로서 이류체 노즐이 채용되는 경우에는, 이 혼합액의 유량 저하에 의해, 이류체 노즐에 공급되는 기체에 대한 혼합액의 비율이 저하한다. 그 결과, 혼합액의 액적의 기세가 증가하여, 기판에 데미지를 주어 버린다.

그래서, 본원은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 혼합액 중의 기포에 기인한 문제의 발생을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

기판 처리 방법의 제1 양태는, 기판을 유지하는 유지 공정과, 물을 포함하는 처리액 및 이소프로필알코올을, 각각 제1 공급관 및 제2 공급관을 통해서 혼합관에 공급하고, 상기 처리액 및 상기 이소프로필알코올이 혼합된 혼합액을, 상기 혼합관을 통해서 노즐로부터, 상기 기판에 토출하는 혼합액 공급 공정과, 상기 혼합액 공급 공정 후에, 상기 처리액 및 상기 이소프로필알코올 중 어느 한쪽인 치환액을 공급하여 상기 혼합관에 있어서의 상기 혼합액을 상기 치환액으로 밀어내어 상기 노즐로부터 토출시켜, 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환하는 치환 공정을 구비한다.

기판 처리 방법의 제2 양태는, 제1 양태에 따르는 기판 처리 방법이며, 상기 혼합액 공급 공정 후에, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 더 구비하고, 상기 치환 공정은, 상기 혼합액 공급 공정 후, 상기 건조 공정이 종료하기까지 개시된다.

기판 처리 방법의 제3 양태는, 제1 또는 제2 양태에 따르는 기판 처리 방법이며, 상기 치환 공정에서는, 상기 혼합액 공급 공정 후, 기준 시간 내에 상기 혼합액이 공급되지 않을 때에, 상기 치환액을 공급하여 상기 혼합관에 있어서의 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환한다.

기판 처리 방법의 제4 양태는, 제3 양태에 따르는 기판 처리 방법이며, 상기 기준 시간은, 상기 혼합액에 있어서의 상기 이소프로필알코올의 농도가 높을수록 짧게 설정된다.

기판 처리 방법의 제5 양태는, 제1 양태에 따르는 기판 처리 방법이며, 상기 혼합관에 있어서의 기포를 기포 검출부로 검출하는 검출 공정을 더 구비하고, 상기 치환 공정에서는, 상기 기포 검출부에 의해서 검출된 기포의 양이 허용량보다 클 때에, 상기 치환액을 공급하여, 상기 혼합관에 있어서의 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환한다.

기판 처리 방법의 제6 양태는, 제1 내지 제5 중 어느 한 양태에 따르는 기판 처리 방법이며, 상기 혼합액은, 상기 처리액과 상기 이소프로필알코올을 혼합함으로써 발생한 기포를 포함하고 있다.

기판 처리 방법의 제7 양태는, 제1 내지 제6 중 어느 한 양태에 따르는 기판 처리 방법이며, 상기 치환 공정에서, 평면에서 봤을 때 상기 기판보다 외측의 대피 위치로 상기 노즐을 이동시킨 상태로, 상기 치환액을 공급하여 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환한다.

기판 처리 방법의 제8 양태는, 제1 내지 제7 중 어느 한 양태에 따르는 기판 처리 방법이며, 상기 치환 공정에 있어서, 상기 치환액의 공급 및 정지를 반복하여, 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환한다.

기판 처리 방법의 제9 양태는, 제1 내지 제8 중 어느 한 양태에 따르는 기판 처리 방법이며, 상기 치환 공정에 있어서, 상기 혼합액 공급 공정에 있어서의 상기 혼합액의 유량보다 큰 유량으로 상기 치환액을 공급한다.

기판 처리 방법의 제10 양태는, 제1 내지 제9 중 어느 한 양태에 따르는 기판 처리 방법이며, 상기 치환액은 상기 처리액이다.

기판 처리 장치의 제1 양태는, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 노즐과, 물을 포함하는 처리액이 공급되는 제1 공급관과, 이소프로필알코올이 공급되는 제2 공급관과, 상기 제1 공급관으로부터 공급된 상기 처리액과, 상기 제2 공급관으로부터 공급된 상기 이소프로필알코올의 혼합액을 상기 노즐에 공급하는 혼합관을 포함하는 혼합액 공급부와, 상기 노즐로부터의 상기 혼합액의 토출이 종료되고 나서, 상기 처리액 및 상기 이소프로필알코올 중 어느 한쪽인 치환액을 상기 혼합관에 공급하여, 상기 혼합관에 있어서의 상기 혼합액을 상기 치환액으로 밀어내어 상기 노즐로부터 토출시켜, 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환하도록, 상기 혼합액 공급부를 제어하는 제어부를 구비한다.

기판 처리 방법의 제1 양태 및 기판 처리 장치의 제1 양태에 의하면, 혼합액 공급 공정에 의해, 혼합관의 내부에는, 처리액 및 이소프로필알코올의 혼합액이 포함된다. 이 혼합액에는, 처리액 및 이소프로필알코올에 대한 기체의 용해도의 차이에 기인하여, 기포가 발생할 수 있다. 이 기포의 양은 시간의 경과와 함께 증가하므로, 혼합액 공급 공정 후의 시간 경과에 수반하여, 기포의 양이 증가할 수 있다.

치환 공정에서는, 혼합액 공급 공정 후에, 혼합관의 내부의 혼합액이 치환액으로 치환된다. 따라서, 혼합관의 내부에 있어서의 기포의 발생을 억제할 수 있다. 나아가서는, 다음의 혼합액 공급 공정에 있어서, 기포에 기인한 문제의 발생을 억제할 수 있다.

기판 처리 방법의 제2 양태에 의하면, 혼합액 공급 공정 후, 빠른 타이밍에 치환 공정이 행해진다. 따라서, 기포의 양이 작은 상태에서, 치환액이 혼합액 및 기포를 밀어내어 노즐로부터 토출시킨다. 기포의 양이 작기 때문에, 기포를 노즐로부터 배출시키기 쉽다.

기판 처리 방법의 제3 양태에 의하면, 혼합액 공급 공정 후의 기준 시간 내에 혼합액이 공급되지 않을 때에, 혼합관의 내부의 혼합액이 치환액으로 치환된다. 따라서, 기준 시간의 경과에 의해서 기포의 양이 커지는 경우에, 혼합관의 내부의 혼합액이 치환액으로 치환된다.

기판 처리 방법의 제4 양태에 의하면, 불필요한 치환 공정의 실행을 억제할 수 있다.

기판 처리 방법의 제5 양태에 의하면, 치환 공정에서는, 기포의 양이 허용량보다 큰 경우, 혼합관의 내부의 혼합액이 치환액으로 치환된다. 따라서, 이후의 혼합관의 내부에 있어서의 기포의 발생을 억제할 수 있다. 나아가서는, 다음의 혼합액 공급 공정에 있어서의 기포에 기인한 문제의 발생을 억제할 수 있다. 또, 기포를 검출하고 있으므로, 불필요한 밀어내기 처리의 실행을 보다 확실히 억제할 수 있다.

기판 처리 방법의 제6 양태에 의하면, 기판에 대한 불필요한 혼합액 및 치환액의 공급을 회피할 수 있다.

기판 처리 방법의 제7 양태에 의하면, 혼합관 내의 기포를 보다 적절히 배출할 수 있다.

기판 처리 방법의 제8 양태에 의하면, 혼합관 내의 기포를 보다 적절히 배출할 수 있다.

기판 처리 방법의 제9 양태에 의하면, 이소프로필알코올보다 용해도가 작은 물을 포함하는 처리액을 치환액으로서 채용하고 있다. 이에 의하면, 혼합액이 혼합관의 내부의 처리액을 밀어내어 배출할 때에, 혼합액과 처리액의 경계에서 기포가 발생하기 어렵다.

도 1은 기판 처리 장치의 전체 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따르는 처리 유닛의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 노즐의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 종단면도이다.
도 4는 혼합액 공급부의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 약액 공급부의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 제어부의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 기능 블록도이다.
도 7은 기판 처리의 흐름의 일례를 나타낸 플로차트이다.
도 8은 밀어내기 처리의 필요 여부 판단의 일례를 개략적으로 나타낸 플로차트이다.
도 9는 기판 처리의 흐름의 일례를 나타낸 플로차트이다.
도 10은 기판 처리의 각 단계를 시계열적으로 도시한 도면이다.
도 11은 노즐의 토출 유량의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 12는 혼합관에 설치된 공급 밸브의 개폐의 일례를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 13은 제2 실시 형태에 따르는 처리 유닛의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 14는 처리 유닛의 동작의 일례를 나타낸 플로차트이다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하면서 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 도면은 개략적으로 도시된 것이며, 설명의 편의를 위해, 적당히 구성의 생략 및 구성의 간략화가 이루어지는 것이다. 또, 도면에 도시된 구성의 크기 및 위치의 상호 관계는, 반드시 정확하게 기재되는 것이 아니며, 적당히 변경될 수 있는 것이다.

또, 이하에 개시된 설명에서는, 동일한 구성 요소에는 같은 부호를 붙여 도시하고, 그들의 명칭과 기능에 대해서도 동일한 것으로 한다. 따라서, 그들에 대한 상세한 설명을, 중복을 피하기 위해서 생략하는 경우가 있다.

또, 이하에 기재되는 설명에 있어서, 「제1」 또는 「제2」 등의 서수가 이용되는 경우가 있어도, 이들 용어는, 실시 형태의 내용을 이해하는 것을 용이하게 하기 위해서 편의상 이용되는 것이며, 이들 서수에 의해서 발생할 수 있는 순서 등에 한정되는 것은 아니다.

상대적 또는 절대적인 위치 관계를 나타내는 표현(예를 들어 「일 방향으로」 「일 방향을 따라서」 「평행」 「직교」 「중심」 「동심」 「동축」 등)은, 특별히 언급하지 않는 이상, 그 위치 관계를 엄밀하게 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 동일한 정도의 기능이 얻어지는 범위에서 상대적으로 각도 또는 거리에 관해서 변위된 상태도 나타내는 것으로 한다. 동등한 상태인 것을 나타내는 표현(예를 들어 「동일」 「동등하다」 「균질」 등)은, 특별히 언급하지 않는 이상, 정량적으로 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 동일한 정도의 기능이 얻어지는 차이가 존재하는 상태도 나타내는 것으로 한다. 형상을 나타내는 표현(예를 들어, 「사각 형상」 또는 「원통 형상」 등)은, 특별히 언급하지 않는 이상, 기하학적으로 엄밀하게 그 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 정도의 효과가 얻어지는 범위에서, 예를 들어 요철이나 모따기 등을 갖는 형상도 나타내는 것으로 한다. 하나의 구성 요소를 「마련하다」 「갖추다」 「구비하다」 「포함하다」 또는 「갖다」라고 하는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적 표현은 아니다. 「A, B 및 C 중 적어도 어느 하나」라고 하는 표현은, A만, B만, C만, A, B 및 C 중 임의의 2개, 그리고, A, B 및 C 전체를 포함한다.

＜제1 실시 형태＞

＜기판 처리 장치의 개략 구성＞

도 1은, 기판 처리 장치(100)의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 예를 들어, 기판의 일례로서의 반도체 기판(웨이퍼)(W)의 표면에 부착된 유기계의 잔사를 제거하는 처리에 이용할 수 있는 매엽식의 장치이다. 유기계의 잔사로서는, 예를 들어, 기판(W)의 표면에 불순물을 주입하는 이온 주입 처리 등의 후에 있어서 기판(W)의 표면에 남아 있는 불필요하게 된 레지스트, 혹은 기판(W)의 표면 중 외주부의 근방에 부착되어 있는 레지스트 등에 유래하는 유기계의 이물질 등이 포함된다. 또, 기판 처리 장치(100)는 무기계의 잔사 제거 및 기판(W)의 에칭에도 이용할 수 있다.

기판 처리 장치(100)는, 수용기로서의 복수의 캐리어(C)를 유지하는 수용기 유지 기구로서의 로드 포트(LP)와, 기판(W)을 처리하는 복수(이 실시 형태에서는, 12대)의 처리 유닛(10)을 포함한다. 구체적으로는, 예를 들어, 평면적으로 배치되어 있는 4대의 처리 유닛(10)으로 각각 구성되어 있는 3세트의 처리 유닛(10)이, 연직 방향으로 적층하도록 배치되어 있다.

기판 처리 장치(100)는, 추가로, 예를 들어, 인덱서 로봇(IR)과, 센터 로봇(CR)과, 제어부(90)를 포함한다. 인덱서 로봇(IR)은, 예를 들어, 로드 포트(LP)와 센터 로봇(CR) 사이에서 기판(W)을 반송할 수 있다. 센터 로봇(CR)은, 예를 들어, 인덱서 로봇(IR)과 각 처리 유닛(10) 사이에서 기판(W)을 반송할 수 있다. 제어부(90)는, 예를 들어, 기판 처리 장치(100)에 구비된 각 부의 동작 및 밸브의 개폐 등을 제어할 수 있다.

여기에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 로드 포트(LP)와 각 처리 유닛(10)은, 수평 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 로드 포트(LP)에 있어서, 복수 장의 기판(W)을 수용하는 복수의 캐리어(C)는, 평면에서 봤을 때에 수평인 배열 방향(D)을 따라서 배열되어 있다. 로드 포트(LP)는, 기판(W)을 반입하는 반입부로서 기능한다. 여기서, 인덱서 로봇(IR)은, 예를 들어, 캐리어(C)로부터 기판 재치부(110)에 복수 장의 기판(W)을 1장씩 반송할 수 있음과 더불어, 기판 재치부(110)로부터 캐리어(C)에 복수 장의 기판(W)을 1장씩 반송할 수 있다. 기판 재치부(110)는, 기판(W)을 재치하는 재치대를 포함한다.

센터 로봇(CR)은, 예를 들어, 기판 재치부(110)로부터 각 처리 유닛(10)에 복수 장의 기판(W)을 1장씩 반송할 수 있음과 더불어, 각 처리 유닛(10)으로부터 기판 재치부(110)에 복수 장의 기판(W)을 1장씩 반송할 수 있다. 또, 예를 들어, 센터 로봇(CR)은, 필요에 따라서 복수의 처리 유닛(10)의 사이에 있어서 기판(W)을 반송할 수 있다. 인덱서 로봇(IR), 기판 재치부(110) 및 센터 로봇(CR)은, 기판(W)을 반입부(로드 포트(LP))로부터 수취하고, 처리 유닛(10)에 수도(受渡)하는 기판 수도부로서 기능한다.

도 1의 예에서는, 인덱서 로봇(IR)은, 평면에서 봤을 때 U자 형상의 핸드(H)를 갖고 있다. 여기에서는, 인덱서 로봇(IR)은 2개의 핸드(H)를 갖는다. 2개의 핸드(H)는, 서로 상이한 높이에 배치된다. 각 핸드(H)는 기판(W)을 수평 자세로 지지할 수 있다. 인덱서 로봇(IR)은 핸드(H)를 수평 방향 및 연직 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 인덱서 로봇(IR)은, 연직 방향을 따른 축을 중심으로 하여 회전(자전)함으로써, 핸드(H)의 방향을 변경할 수 있다. 인덱서 로봇(IR)은, 수도 위치(도 1에서 인덱서 로봇(IR)이 그려져 있는 위치)를 통과하는 경로에 있어서 배열 방향(D)을 따라서 이동한다. 수도 위치는, 평면에서 봤을 때에 인덱서 로봇(IR)과 기판 재치부(110)가 배열 방향(D)과 직교하는 방향에 있어서 대향하는 위치이다. 인덱서 로봇(IR)은, 임의의 캐리어(C) 및 기판 재치부(110)에 각각 핸드(H)를 대향시킬 수 있다. 여기서, 예를 들어, 인덱서 로봇(IR)은 핸드(H)를 이동시킴으로써, 캐리어(C)에 기판(W)을 반입하는 반입 동작과, 캐리어(C)로부터 기판(W)을 반출하는 반출 동작을 행할 수 있다. 또, 예를 들어, 인덱서 로봇(IR)은 수도 위치에 있어서 핸드(H)를 이동시킴으로써, 기판 재치부(110)에 기판(W)을 반입하는 반입 동작과, 기판 재치부(110)로부터 기판(W)을 반출하는 반출 동작을 행할 수 있다.

도 1의 예에서는, 센터 로봇(CR)은, 인덱서 로봇(IR)과 동일하게, 평면에서 봤을 때 U자 형상의 핸드(H)를 갖고 있다. 여기에서는, 센터 로봇(CR)은 2개의 핸드(H)를 갖는다. 2개의 핸드(H)는, 서로 상이한 높이에 배치된다. 각 핸드(H)는 기판(W)을 수평 자세로 지지할 수 있다. 센터 로봇(CR)은 각 핸드(H)를 수평 방향 및 연직 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 센터 로봇(CR)은, 연직 방향을 따른 축을 중심으로 하여 회전(자전)함으로써, 핸드(H)의 방향을 변경할 수 있다. 센터 로봇(CR)은, 평면에서 봤을 때에, 복수 대의 처리 유닛(10)에 둘러싸여 있다. 센터 로봇(CR)은, 임의의 처리 유닛(10) 및 기판 재치부(110) 중 어느 한쪽으로 핸드(H)를 대향시킬 수 있다. 여기서, 예를 들어, 센터 로봇(CR)은 핸드(H)를 이동시킴으로써, 각 처리 유닛(10)에 기판(W)을 반입하는 반입 동작과, 각 처리 유닛(10)으로부터 기판(W)을 반출하는 반출 동작을 행할 수 있다. 또, 예를 들어, 센터 로봇(CR)은 핸드(H)를 이동시킴으로써, 기판 재치부(110)에 기판(W)을 반입하는 반입 동작과, 기판 재치부(110)로부터 기판(W)을 반출하는 반출 동작을 행할 수 있다.

미처리의 기판(W)은 캐리어(C)로부터 인덱서 로봇(IR)에 의해서 취출되고, 기판 재치부(110)를 경유하여 센터 로봇(CR)에 수도된다. 센터 로봇(CR)은 이 미처리의 기판(W)을 처리 유닛(10)에 반입한다. 처리 유닛(10)은 기판(W)에 대해서 처리를 행한다. 처리 완료된 기판(W)은 센터 로봇(CR)에 의해서 처리 유닛(10)으로부터 취출되고, 필요에 따라서 다른 처리 유닛(10)을 경유한 다음, 기판 재치부(110)를 개재하여 인덱서 로봇(IR)에 수도된다. 인덱서 로봇(IR)은 처리 완료된 기판(W)을 캐리어(C)에 반입한다. 이상에 의해, 기판(W)에 대한 처리가 행해진다.

＜처리 유닛＞

도 2는, 처리 유닛(10)의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 측면도이다. 처리 유닛(10)은, 기판 유지부의 일례인 스핀 척(20)과, 혼합액 공급부(30)와, 약액 공급부(70)와, 린스액 공급부(80)와, 처리 컵(40)을 구비한다.

＜스핀 척＞

스핀 척(20)은, 기판(W)을 수평 자세로 유지한다. 수평 자세란, 기판(W)의 두께 방향이 연직 방향을 따르는 자세를 말한다. 스핀 척(20)은, 연직 방향을 따라서 연장되는 회전축(24)의 상단에 수평 자세로 고정된 원판 형상의 스핀 베이스(21)를 구비한다. 스핀 베이스(21)의 하방에는 회전축(24)을 회전시키는 스핀 모터(22)가 설치된다. 스핀 모터(22)는, 회전축(24)을 개재하여 스핀 베이스(21)를 수평면 내에서 회전시킨다. 또, 스핀 모터(22) 및 회전축(24)의 주위를 둘러싸도록 통 형상의 커버 부재(23)가 설치되어 있다.

원판 형상의 스핀 베이스(21)의 외경은, 스핀 척(20)에 유지되는 원형의 기판(W)의 직경보다 약간 크다. 따라서, 스핀 베이스(21)는, 유지해야 할 기판(W)의 하면의 전체면과 대향하는 상면(21a)을 갖고 있다.

스핀 베이스(21)의 상면(21a)의 주연부에는 복수(본 실시 형태에서는 4개)의 척 핀(26)이 세워서 설치되어 있다. 복수의 척 핀(26)은, 원형의 기판(W)의 주연에 대응하는 원주 상을 따라서 균등한 간격을 두고(본 실시 형태와 같이 4개의 척 핀(26)이면 90° 간격으로) 배치되어 있다. 각 척 핀(26)은, 기판(W)의 주연에 맞닿는 유지 위치와, 기판(W)의 주연으로부터 떨어진 개방 위치 사이에서 구동 가능하게 설치되어 있다. 복수의 척 핀(26)은, 스핀 베이스(21) 내에 수용된 도시 생략된 링크 기구에 의해서 연동하여 구동된다. 스핀 척(20)은, 복수의 척 핀(26)을 각각의 접촉 위치에서 정지시킴으로써, 당해 기판(W)을 스핀 베이스(21)의 상방에서 상면(21a)에 근접한 수평 자세로 유지할 수 있음과 더불어(도 2 참조), 복수의 척 핀(26)을 각각의 개방 위치에서 정지시킴으로써, 기판(W)의 유지를 해제할 수 있다.

스핀 모터(22)는 커버 부재(23)에 의해서 둘러싸여 있다. 커버 부재(23)의 상단부는 스핀 베이스(21)의 바로 아래에 위치하고 있다. 커버 부재(23)의 상단부에는, 커버 부재(23)로부터 바깥쪽으로 거의 수평으로 돌출되고, 추가로 하방으로 굴곡하여 연장되는 차양형 부재(25)가 설치되어 있다. 복수의 척 핀(26)에 의한 파지에 의해서 스핀 척(20)이 기판(W)을 유지한 상태에서, 스핀 모터(22)가 회전축(24)을 회전시킴으로써, 기판(W)의 중심을 통과하는 연직 방향을 따른 회전 축선(CX) 둘레로 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 또한, 스핀 모터(22)의 구동은 제어부(90)에 의해서 제어된다.

＜혼합액 공급부＞

혼합액 공급부(30)는, 스핀 척(20)에 유지되어 있는 기판(W)을 향해서, 혼합액(후술)을 공급한다. 여기에서는, 혼합액 공급부(30)는, 혼합액에 가스를 충돌시켜 혼합액의 액적을 생성하고, 이것을 분출하는 노즐(31)을 구비한다.

도 3은, 노즐(31)의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 종단면도이다. 노즐(31)은, 그 케이싱 밖에서, 혼합액에 가스를 충돌시켜 혼합액의 액적을 생성하는, 소위, 외부 혼합형의 이류체 노즐이며, 케이싱을 구성하는 외통(301)과, 외통(301)에 내측에 끼워진 내통(302)을 구비한다.

외통(301) 및 내통(302)은, 모두, 원통 형상의 외형을 나타내고, 중심축(L)을 공유하는 동축 형상으로 배치되어 있다. 또, 외통(301)의 하단면(301a)은, 중심축(L)과 직교하는 링 형상의 면으로 되어 있다.

내통(302)에는, 중심축(L)을 따르는 직선 형상의 내부 공간(303)이 형성되어 있다. 이 내부 공간(303)은, 내통(302)의 하단에서 원형으로 개구한다. 내부 공간(303)의 상단에는, 후술의 혼합관(323)(도 4도 참조)이 접속되어 있다. 혼합관(323)으로부터 공급된 혼합액은, 내부 공간(303)에 유입하여, 그 하단의 개구(304)로부터 토출(중심축(L)을 따라서 하향으로 토출)된다. 즉, 내부 공간(303)은, 혼합액의 유로이며, 개구(304)는, 혼합액의 토출구이다. 이하에 있어서, 내부 공간(303)을 「혼합액 유로(303)」라고도 한다. 또, 내부 공간(303)의 하단의 개구(304)를 「혼합액 토출구(304)」라고도 한다.

내통(302)은, 대경 부분(302a)과, 그 하방에 연속하여 설치되고, 대경 부분(302a)보다 외경이 작은 소경 부분(302b)을 구비한다. 내통(302)의 외측에 끼워진 외통(301)의 내경은, 대경 부분(302a)의 외경과 동일하고, 외통(301)은, 그 하단 부분을 제외하고 거의 일정한 내경을 갖고 있다. 따라서, 소경 부분(302b)의 외벽과 외통(301)의 내벽 사이에는 간극(305)이 형성된다. 이 간극(305)은, 중심축(L)을 중심으로 한 단면 링 형상의 공간이며, 외통(301)의 하단에서 링 형상(즉, 혼합액 토출구(304)를 둘러싸는 링 형상)으로 개구한다.

간극(305)의 상단 부근에는, 외통(301)의 내외면을 관통하여 설치된 L자 형상의 도입관(306)의 일단이 연통되어 있다. 이 도입관(306)의 타단에는, 후술의 가스 공급원(335)(도 4도 참조)과 접속된 가스 공급관(331)이 접속되어 있다. 가스 공급원(335)으로부터 가스 공급관(331) 및 도입관(306)을 개재하여 공급된 가스는, 간극(305)에 유입하여, 그 하단의 개구(307)로부터 토출된다. 즉, 간극(305)은, 가스의 유로이며, 개구(307)는 가스의 토출구이다. 이하에 있어서, 간극(305)을 「가스 유로(305)」라고도 한다. 또, 간극(305)의 하단의 개구(307)를 「가스 토출구(307)」라고도 한다.

소경 부분(302b)의 하단 부근에는, 그 외주면으로부터 경방향 바깥쪽을 향해 돌출하는 플랜지(308)가 형성된다. 플랜지(308)에는, 이것을 관통하는 관통 구멍(309)이 형성되어 있고, 가스 유로(305)에 유입한 가스는, 이 관통 구멍(309)을 통과할 때에 흐르는 방향이 변환되어, 중심축(L)의 둘레를 선회하도록 흐르는 선회류가 된다.

소경 부분(302b)에 있어서의, 플랜지(308)가 형성되어 있는 부분보다 하측의 부분에는, 플랜지(308)의 하측면으로부터 중심축(L)을 따라서 돌출하는 원통 형상의 단통부(310)가 형성되어 있다. 단통부(310)는, 그 중심축이 중심축(L)과 일치하도록 배치되어 있다. 단통부(310)의 외경은, 외통(301)의 하단면(301a)의 내측 가장자리 직경보다 작고, 단통부(310)의 하단면과 외통(301)의 하단면(301a) 사이에는, 중심축(L)을 둘러싸는 링 형상의 개구(307)가 형성된다. 이 개구(307)가, 간극(즉, 가스 유로)(305)을 외부 공간에 연통시키는 개구(즉, 가스 토출구)(307)를 형성한다.

가스 유로(305)에 유입한 가스는, 플랜지(308)에 형성된 관통 구멍(309)을 통과할 때에 선회류가 되어, 단통부(310)의 주위의 공간(311)에 유입한다. 여기서, 외통(301)의 내벽면에 있어서의, 단통부(310)의 주위를 둘러싸는 부분은, 하방을 향함에 따라서 내경이 작아지는 축경 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 단통부(310)의 주위의 공간(311)에 유입한 가스의 선회류는, 당해 공간(311) 내에서, 선회함에 따라 중심축(L)에 가까워지는 소용돌이 형상의 기류가 되어, 가스 토출구(307)로부터 토출된다. 가스 토출구(307)로부터 토출된 소용돌이 형상의 기류는, 혼합액 토출구(304)로부터 중심축(L)을 따라서 토출되는 혼합액을 둘러싸도록 흘러, 중심축(L) 상의 어느 점(F)에 집속하도록 진행된다. 이하에 있어서, 이 점(F)을 「집속점(F)」이라고도 한다.

혼합액 토출구(304)로부터 혼합액이 토출됨과 더불어, 가스 토출구(307)로부터 가스가 토출되면, 노즐(31)의 외부 공간(구체적으로는, 집속점(F) 및 그 부근)에 있어서, 혼합액과 가스가 충돌하여 혼합되고, 혼합액이 미세한 액적이 된다. 즉, 혼합액의 액적이 생성된다. 생성된 혼합액의 액적은, 가스의 기류에 의해서 가속되어 분류(噴流)가 된다. 즉, 집속점(F)의 하방에 있어서, 가스는, 선회함에 따라 중심축(L)으로부터 멀어지면서 하방으로 향하는 소용돌이 형상의 기류로 되어 있으며, 액적은, 이 기류에 의해서 가속됨으로써, 기판(W)을 향해서 분사된다.

도 4는, 혼합액 공급부(30)의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다. 노즐(31)에는, 이것에 혼합액을 공급하는 배관계인 혼합액 배관계(32)가 접속되어 있다. 혼합액 배관계(32)는, 제1 공급관(321)과, 제2 공급관(322)과, 혼합관(323)과, 혼합부(324)를 포함하고 있다.

제1 공급관(321)의 상류단은 제1 처리액 공급원(3214)에 접속되어 있고, 제1 공급관(321)의 하류단은 혼합부(324)에 접속되어 있다. 제1 처리액 공급원(3214)은, 제1 처리액의 공급원이다. 제1 처리액은, 물을 포함하는 처리액이며, 예를 들어, 순수(Deionized water：DIW) 또는 이산화탄소수(CO₂수)이다. 이하에서는, 제1 처리액으로서 순수를 채용하여 설명한다.

제1 공급관(321)에는, 공급 밸브(3211)가 설치되어 있다. 공급 밸브(3211)는 제1 공급관(321)의 유로의 개폐를 전환한다. 도 4에 예시되는 바와 같이, 제1 공급관(321)에는, 유량 조정 밸브(3212) 및 유량계(3213)가 설치되어도 된다. 유량 조정 밸브(3212)는, 제1 공급관(321)을 흐르는 순수의 유량을 조정한다. 유량계(3213)는, 제1 공급관(321)을 흐르는 순수의 유량을 검출한다.

제2 공급관(322)의 상류단은 제2 처리액 공급원(3224)에 접속되어 있고, 제2 공급관(322)의 하류단은 혼합부(324)에 접속되어 있다. 제2 처리액 공급원(3224)은, 제2 처리액의 공급원이다. 제2 처리액은, 제1 처리액과는 상이한 종류의 처리액이며, 예를 들어, IPA(이소프로필알코올)이다. 이하에서는, 제2 처리액으로서 IPA를 채용하여 설명한다.

제2 공급관(322)에는, 공급 밸브(3221)가 설치되어 있다. 공급 밸브(3221)는 제2 공급관(322)의 유로의 개폐를 전환한다. 도 4에 예시되는 바와 같이, 제2 공급관(322)에는, 유량 조정 밸브(3222) 및 유량계(3223)가 설치되어도 된다. 유량 조정 밸브(3222)는, 제2 공급관(322)을 흐르는 IPA의 유량을 조정한다. 유량계(3223)는, 제2 공급관(322)을 흐르는 제2 처리액의 유량을 검출한다.

혼합부(324)는, 제1 공급관(321)으로부터 공급되는 순수와, 제2 공급관(322)으로부터 공급되는 IPA를 혼합한다. 혼합부(324)는 예를 들어 믹싱 밸브이다.

혼합관(323)의 상류단은 혼합부(324)에 접속되어 있고, 혼합관(323)의 하류단은 노즐(31)(구체적으로는, 내부 공간(303)의 상단)에 접속되어 있다. 혼합부(324)로부터의 혼합액은 혼합관(323)을 흘러 노즐(31)에 공급된다. 도 4의 예에서는, 혼합관(323)에는, 공급 밸브(3231)가 설치되어 있다. 공급 밸브(3231)는 혼합관(323)의 유로의 개폐를 전환한다.

노즐(31)에는, 이것에 가스를 공급하는 배관계인 가스 배관계(33)도 접속되어 있다. 가스 배관계(33)는 가스 공급관(331)을 포함하고 있다. 가스 공급관(331)의 하류단은 노즐(31)(구체적으로는, 노즐(31)의 도입관(306))에 접속되어 있고, 가스 공급관(331)의 상류단은 가스 공급원(335)에 접속되어 있다. 가스 공급원(335)은, 가스(여기에서는, 예를 들어, 질소(N₂) 가스)를 공급하는 공급원이다. 무엇보다, 가스 공급원(335)은, 질소 가스 이외의 가스(예를 들어, 질소 가스 이외의 각종의 불활성 가스, 건조 공기 등)를 공급하는 것이어도 된다.

가스 공급관(331)에는, 공급 밸브(332)가 설치되어 있다. 공급 밸브(332)는 가스 공급관(331)의 유로의 개폐를 전환한다. 도 4에 예시되는 바와 같이, 가스 공급관(331)에는, 유량 조정부(333) 및 필터(334)가 설치되어도 된다. 유량 조정부(333)는, 가스 공급관(331)을 흐르는 가스의 유량을 조정한다. 유량 조정부(333)는 예를 들어 매스 플로 컨트롤러이다. 필터(334)는, 가스 공급관(331)을 흐르는 가스의 불순물을 제거한다.

상기의 구성에 있어서, 공급 밸브(3211), 공급 밸브(3221), 공급 밸브(3231) 및 공급 밸브(332)가 열리면, 제1 처리액 공급원(3214)으로부터 공급되는 순수, 및, 제2 처리액 공급원(3224)으로부터 공급되는 IPA의 혼합액과, 가스 공급원(335)으로부터 공급되는 질소 가스가, 노즐(31)에 공급된다. 그리고, 노즐(31)에서 혼합액과 질소 가스가 혼합되고, 혼합액이 미세한 액적이 되어, 이 액적이 분류가 되어, 노즐(31)로부터 분출된다.

혼합액 공급부(30)는, 공급 밸브(3211), 공급 밸브(3221), 공급 밸브(3231) 및 공급 밸브(332)의 개폐 상태를 적당하게 제어함으로써, 순수 또는 IPA를 단독으로 기판(W)에 공급할 수도 있다. 예를 들어, 공급 밸브(3221) 및 공급 밸브(332)가 닫힌 상태에서, 공급 밸브(3211) 및 공급 밸브(3231)가 열림으로써, 노즐(31)로부터 액기둥 형상의 순수가 토출된다. 또, 이 상태에서 공급 밸브(332)가 열리면, 노즐(31)로부터 액적 형상의 순수가 분출된다. 마찬가지로, 공급 밸브(3211) 및 공급 밸브(332)가 닫힌 상태에서, 공급 밸브(3221) 및 공급 밸브(3231)가 열림으로써, 노즐(31)로부터 액기둥 형상의 IPA가 토출된다. 또, 이 상태에서 공급 밸브(332)가 열리면, 노즐(31)로부터 액적형의 IPA가 분출된다.

공급 밸브(3211), 공급 밸브(3221), 공급 밸브(3231) 및 공급 밸브(332)의 각각은, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있으며, 제어부(90)의 제어하에서 개폐된다. 유량계(3213) 및 유량계(3223)의 각각도, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있으며, 각각의 검출 결과가 제어부(90)에 출력된다. 유량 조정 밸브(3212) 및 유량 조정 밸브(3222)의 각각도, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(90)는 유량계(3213)의 검출 결과에 의거하여, 유량 조정 밸브(3212)의 개도를 제어하고, 유량계(3223)의 검출 결과에 의거하여, 유량 조정 밸브(3222)의 개도를 제어한다. 이로써, 순수 및 IPA의 유량이 조정된다. 유량 조정부(333)는 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있으며, 제어부(90)의 제어하에서, 가스의 유량을 조정한다. 이상과 같이 하여, 노즐(31)로부터의 처리액의 토출 양태(구체적으로는, 토출 개시 타이밍, 토출 종료 타이밍, 토출되는 처리액의 종류, 토출 유량, 토출되는 액적의 기세 등)는, 제어부(90)에 의해서 제어된다.

다시 도 2를 참조하여, 노즐(31)은, 그 토출 방향(중심축(L))이 연직 방향을 따라서 배치된다. 또한, 노즐(31)은, 그 토출 방향이 연직 방향에 대해서 경사지도록 배치되어도 된다. 예를 들어, 노즐(31)은, 평면에서 봤을 때, 기판(W)의 중앙부보다 떨어진 위치로부터 기판(W)의 중앙부를 향해 혼합액을 분출할 수 있도록, 경사지게 배치되어도 된다.

또, 노즐(31)은, 수평으로 연장되는 아암(34)의 선단부에 장착되어 있다. 아암(34)의 기단부는, 축선을 연직 방향에 따르게 하는 자세로 배치된 승강축(35)의 상단에 연결되어 있다. 승강축(35)은, 노즐 기대(36)에 배치되어 있다.

노즐 기대(36)에는, 노즐(31)을 이동시키기 위한 노즐 구동부(37)가 배치되어 있다. 노즐 구동부(37)는, 예를 들어, 승강축(35)을 그 축선 둘레로 회전시키는 회전 구동부(예를 들어, 서보 모터)와, 승강축(35)을 그 축선을 따라서 승강시키는 승강 구동부(예를 들어, 스텝 모터)를 포함하여 구성된다. 노즐 구동부(37)가 승강축(35)을 회동시키면, 노즐(31)이, 수평면 내의 원호 궤도를 따라서 이동하고, 노즐 구동부(37)가 승강축(35)을 승강시키면, 노즐(31)이 기판(W)의 상면과 근접 이격하는 방향으로 이동한다.

노즐 구동부(37)는, 회전 구동부 및 승강 구동부의 구동에 의해, 노즐(31)을 처리 위치와 대피 위치 사이에서 이동시킨다. 처리 위치는, 노즐(31)이 기판(W)의 상면을 향해 처리액을 토출하는 위치이다. 대피 위치는, 노즐(31)이 기판(W)의 상면을 향해 처리액을 토출하지 않는 위치이며, 기판(W)의 반송 경로와 간섭하지 않는 위치이다. 보다 구체적으로는, 대피 위치는, 예를 들어, 평면에서 봤을 때 기판(W)보다 외측의 위치이다. 도 2의 예에서는, 대피 위치에서 정지한 노즐(31)을 이점쇄선으로 나타내고 있다.

노즐 구동부(37)는, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있고, 제어부(90)의 제어하에서 동작한다. 즉, 노즐(31)의 위치는, 제어부(90)에 의해서 제어된다.

＜대기 포드＞

처리 유닛(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 대기 포드(39)를 포함하고 있다. 대기 포드(39)는 노즐(31)의 대피 위치의 연직 하방에 설치되어 있다. 대기 포드(39)는, 예를 들어 연직 상방에 개구하는 상자형의 형상을 갖고 있으며, 노즐(31)로부터 토출된 처리액을 받아들인다.

＜약액 공급부＞

도 2의 예에서는, 처리 유닛(10)은 약액 공급부(70)를 포함하고 있다. 약액 공급부(70)는 노즐(71)을 포함한다. 노즐(71)은 예를 들어 일류체 노즐이며, 스핀 척(20)에 의해서 유지된 기판(W)을 향해 약액을 토출한다. 도 5는, 약액 공급부(70)의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다. 노즐(71)에는, 이것에 약액을 공급하는 배관계인 약액 배관계(72)가 접속되어 있다. 약액 배관계(72)는 약액 공급관(721)을 포함한다. 약액 공급관(721)의 상류단은 약액 공급원(725)에 접속되어 있고, 약액 공급관(721)의 하류단은 노즐(71)에 접속되어 있다. 약액 공급원(725)은 약액의 공급원이다. 약액은, 예를 들어, 희불산(dHF), 또는, 유기물의 제거용의 약액 등이어도 된다.

약액 공급관(721)에는, 공급 밸브(722)가 설치되어 있다. 공급 밸브(722)는 약액 공급관(721)의 유로의 개폐를 전환한다. 도 5에 예시되는 바와 같이, 약액 공급관(721)에는, 유량 조정 밸브(723) 및 유량계(724)가 설치되어도 된다. 유량 조정 밸브(723)는, 약액 공급관(721)을 흐르는 약액의 유량을 조정한다. 유량계(724)는, 약액 공급관(721)을 흐르는 약액의 유량을 검출한다.

공급 밸브(722)가 열리면, 약액 공급원(725)으로부터 약액(여기에서는 희불산)이 약액 공급관(721)을 흘러 노즐(71)에 공급되고, 노즐(71)로부터 토출된다.

공급 밸브(722)는, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있고, 제어부(90)의 제어하에서 개폐된다. 유량계(724)는, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있고, 그 검출 결과는 제어부(90)에 출력된다. 유량 조정 밸브(723)는, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있고, 제어부(90)는 유량계(724)의 검출 결과에 의거하여, 유량 조정 밸브(723)의 개도를 제어한다. 이로써, 약액의 유량이 조정된다. 이상과 같이, 노즐(71)로부터의 약액의 토출 양태(구체적으로는, 토출 개시 타이밍, 토출 종료 타이밍, 토출 유량 등)는, 제어부(90)에 의해서 제어된다.

다시 도 2를 참조하여, 노즐(71)은, 수평으로 연장되는 아암(74)의 선단부에 장착되어 있다. 아암(74)의 기단부는, 축선을 연직 방향에 따르게 하는 자세로 배치된 승강축(75)의 상단에 연결되어 있다. 승강축(75)은, 노즐 기대(76)에 배치되어 있다.

노즐 기대(76)에는, 노즐(71)을 이동시키기 위한 노즐 구동부(77)가 배치되어 있다. 노즐 구동부(77)는, 예를 들어, 승강축(75)을 그 축선 둘레로 회전시키는 회전 구동부(예를 들어, 서보 모터)와, 승강축(75)을 그 축선을 따라서 승강시키는 승강 구동부(예를 들어, 스텝 모터)를 포함하여 구성된다. 노즐 구동부(77)가 승강축(75)을 회동시키면, 노즐(71)이, 수평면 내의 원호 궤도를 따라서 이동하고, 노즐 구동부(77)가 승강축(75)을 승강시키면, 노즐(71)이, 기판(W)의 상면과 근접 이격하는 방향으로 이동한다.

노즐 구동부(77)는, 회전 구동부 및 승강 구동부의 구동에 의해, 노즐(71)을 처리 위치와 대피 위치 사이에서 이동시킨다. 처리 위치는, 노즐(71)이 기판(W)의 상면을 향해 약액을 토출하는 위치이고, 대피 위치는, 노즐(71)이 기판(W)의 상면을 향해 약액을 토출하지 않는 위치이며, 기판(W)의 반송 경로와 간섭하지 않는 위치이다.

노즐 구동부(77)는, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있고, 제어부(90)의 제어하에서 동작한다. 즉, 노즐(71)의 위치는, 제어부(90)에 의해서 제어된다.

또한, 도 2의 예에서는, 노즐(71)은 아암(74)에 장착되어 있지만, 노즐(71)이 아암(34)의 선단에 장착되어도 된다. 즉, 노즐(71)이 노즐(31)과 일체로 이동해도 된다. 이 경우, 아암(74), 승강축(75), 노즐 기대(76) 및 노즐 구동부(77)는 불필요하다.

＜린스액 공급부＞

도 2의 예에서는, 처리 유닛(10)은 린스액 공급부(80)를 포함하고 있다. 린스액 공급부(80)는 노즐(81)을 포함한다. 노즐(81)은 예를 들어 일류체 노즐이며, 기판(W)의 상면에 린스액을 토출한다. 노즐(81)은, 스핀 척(20)에 의해서 유지된 기판(W)보다 상방 공간에 있어서, 기판(W)과 연직 방향으로 마주보는 위치에 설치되어 있다. 노즐(81)은, 비교적 면적이 큰 하면을 갖고 있고, 당해 하면이 기판(W)의 상면과 마주보고 배치된다. 노즐(81)의 하면은 예를 들어 평면에서 봤을 때에 원 형상을 갖고 있고, 그 직경은 예를 들어 기판(W)의 직경의 절반 이상이다.

노즐(81)에는, 이것에 린스액을 공급하는 배관계인 린스액 배관계(82)가 접속되어 있다. 린스액 배관계(82)는 린스액 공급관(821)을 포함한다. 린스액 공급관(821)의 상류단은 린스액 공급원(825)에 접속되어 있고, 린스액 공급관(821)의 하류단은 노즐(81)에 접속되어 있다. 린스액 공급원(825)은 린스액의 공급원이다. 린스액은, 예를 들어 제1 처리액(여기에서는 순수)보다 휘발성이 높은 처리액이며, 예를 들어 IPA이다. 이하에서는, 린스액으로서 IPA를 채용하여 설명한다.

린스액 공급관(821)에는, 공급 밸브(822)가 설치되어 있다. 공급 밸브(822)는 린스액 공급관(821)의 유로의 개폐를 전환한다. 도 2에 예시되는 바와 같이, 린스액 공급관(821)에는, 유량 조정 밸브(823) 및 유량계(824)가 설치되어도 된다. 유량 조정 밸브(823)는, 린스액 공급관(821)을 흐르는 IPA의 유량을 조정한다. 유량계(824)는, 린스액 공급관(821)을 흐르는 IPA의 유량을 검출한다.

공급 밸브(822)가 열리면, 린스액 공급원(825)으로부터 IPA가 린스액 공급관(821)을 흘러 노즐(81)에 공급되고, 노즐(81)로부터 토출된다.

공급 밸브(822)는, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있고, 제어부(90)의 제어하에서 개폐된다. 유량계(824)도, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있고, 그 검출 결과는 제어부(90)에 출력된다. 유량 조정 밸브(823)는, 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있고, 제어부(90)는 유량계(824)의 검출 결과에 의거하여, 유량 조정 밸브(823)의 개도를 제어한다. 이로써, IPA의 유량이 조정된다. 이상과 같이, 노즐(81)로부터의 린스액의 토출 양태(구체적으로는, 토출 개시 타이밍, 토출 종료 타이밍, 토출 유량 등)는, 제어부(90)에 의해서 제어된다.

노즐(81)은, 노즐 구동부(83)에 의해서 이동한다. 노즐 구동부(83)는, 노즐(81)을 승강시키는 승강 구동부(예를 들어 스텝 모터)를 포함하고 있다. 노즐 구동부(83)는 제어부(90)와 전기적으로 접속되어 있고, 노즐(81)을 기판(W)의 상면과 근접 이격하는 방향으로 이동시킨다. 즉, 노즐(81)의 위치는 제어부(90)에 의해서 제어된다. 노즐 구동부(83)는, 기판(W)의 상면에 가까운 처리 위치와, 기판(W)의 상면으로부터 떨어진 대피 위치 사이에서 노즐(81)을 이동시킨다. 처리 위치는, 노즐(81)이 기판(W)의 상면에 IPA를 토출하는 위치이다. 대피 위치는, 노즐(81)이 기판(W)의 상면에 IPA를 토출하지 않는 위치이며, 기판(W)의 반송 경로와 간섭하지 않는 위치이다. 노즐(81)은 노즐 구동부(83)에 의해서 수평으로 이동해도 된다.

＜처리 컵＞

처리 컵(40)은, 스핀 척(20)에 유지되어 회전되는 기판(W)으로부터 비산하는 처리액을 받아들인다.

처리 컵(40)은, 서로 독립하여 승강 가능한 내측 컵(41), 중간 컵(42) 및 외측 컵(43)을 포함한다. 내측 컵(41)은, 스핀 척(20)의 주위를 둘러싸고, 스핀 척(20)에 유지된 기판(W)의 중심을 통과하는 회전 축선(CX)에 대해서 거의 회전 대칭이 되는 형상을 갖고 있다. 이 내측 컵(41)은, 평면에서 봤을 때 원환 형상의 바닥부(44)와, 바닥부(44)의 내주연으로부터 상방으로 올라가는 원통 형상의 내벽부(45)와, 바닥부(44)의 외주연으로부터 상방으로 올라가는 원통 형상의 외벽부(46)와, 내벽부(45)와 외벽부(46) 사이로부터 상승하고, 상단부가 매끄러운 원호를 그리면서 중심측(스핀 척(20)에 유지되는 기판(W)의 회전 축선(CX)에 가까워지는 방향) 비스듬한 상방으로 연장되는 제1 안내부(47)와, 제1 안내부(47)와 외벽부(46) 사이로부터 상방으로 올라가는 원통 형상의 중벽부(48)를 일체적으로 포함하고 있다.

내벽부(45)는, 내측 컵(41)이 가장 상승한 상태에서, 커버 부재(23)와 차양형 부재(25) 사이에 적당한 간극을 유지하여 수용되는 길이로 형성되어 있다. 중벽부(48)는, 내측 컵(41)과 중간 컵(42)이 가장 근접한 상태에서, 중간 컵(42)의 후술하는 제2 안내부(52)와 처리액 분리벽(53) 사이에 적당한 간극을 유지하여 수용되는 길이로 형성되어 있다.

제1 안내부(47)는, 매끄러운 원호를 그리면서 중심측(기판(W)의 회전 축선(CX)에 가까워지는 방향) 비스듬한 상방으로 연장되는 상단부(47b)를 갖고 있다. 또, 내벽부(45)와 제1 안내부(47) 사이는, 사용이 끝난 처리액을 모아 폐기하기 위한 폐기 홈(49)으로 되어 있다. 제1 안내부(47)와 중벽부(48) 사이는, 사용이 끝난 처리액을 모아 회수하기 위한 원환 형상의 내측 회수 홈(50)으로 되어 있다. 또한, 중벽부(48)와 외벽부(46) 사이는, 내측 회수 홈(50)과는 종류가 상이한 처리액을 모아 회수하기 위한 원환 형상의 외측 회수 홈(51)으로 되어 있다.

폐기 홈(49)에는, 이 폐기 홈(49)에 모아진 처리액을 배출함과 더불어, 폐기 홈(49) 내를 강제적으로 배기하기 위한 도시 생략된 배기액 기구가 접속되어 있다. 배기액 기구는, 예를 들어, 폐기 홈(49)의 둘레 방향을 따라서 등간격으로 4개 설치되어 있다. 또, 내측 회수 홈(50) 및 외측 회수 홈(51)에는, 내측 회수 홈(50) 및 외측 회수 홈(51)에 각각 모아진 처리액을 처리 유닛(10)의 외부에 설치된 회수 탱크로 회수하기 위한 회수 기구(모두 도시 생략)가 접속되어 있다. 또한, 내측 회수 홈(50) 및 외측 회수 홈(51)의 바닥부는, 수평 방향에 대해서 미소 각도만큼 경사져 있으며, 그 가장 낮아지는 위치에 회수 기구가 접속되어 있다. 이로써, 내측 회수 홈(50) 및 외측 회수 홈(51)에 흘러 든 처리액이 원활하게 회수된다.

중간 컵(42)은, 스핀 척(20)의 주위를 둘러싸고, 스핀 척(20)에 유지된 기판(W)의 중심을 통과하는 회전 축선(CX)에 대해서 거의 회전 대칭이 되는 형상을 갖고 있다. 이 중간 컵(42)은, 제2 안내부(52)와, 이 제2 안내부(52)에 연결된 원통 형상의 처리액 분리벽(53)을 일체적으로 포함하고 있다.

제2 안내부(52)는, 내측 컵(41)의 제1 안내부(47)의 외측에 있어서, 제1 안내부(47)의 하단부와 동축 원통 형상을 이루는 하단부(52a)와, 하단부(52a)의 상단으로부터 매끄러운 원호를 그리면서 중심측(기판(W)의 회전 축선(CX)에 가까워지는 방향) 비스듬한 상방으로 연장되는 상단부(52b)와, 상단부(52b)의 선단부를 하방으로 꺾어 형성되는 꺾임부(52c)를 갖고 있다. 하단부(52a)는, 내측 컵(41)과 중간 컵(42)이 가장 근접한 상태에서, 제1 안내부(47)와 중벽부(48) 사이에 적당한 간극을 유지하여 내측 회수 홈(50) 내에 수용된다. 또, 상단부(52b)는, 내측 컵(41)의 제1 안내부(47)의 상단부(47b)와 상하 방향과 겹쳐지도록 설치되고, 내측 컵(41)과 중간 컵(42)이 가장 근접한 상태에서, 제1 안내부(47)의 상단부(47b)에 대해서 극히 미소한 간격을 유지하여 근접한다. 또한, 상단부(52b)의 선단을 하방으로 꺾어 형성되는 꺾임부(52c)는, 내측 컵(41)과 중간 컵(42)이 가장 근접한 상태에서, 꺾임부(52c)가 제1 안내부(47)의 상단부(47b)의 선단과 수평 방향으로 겹쳐지는 길이로 되어 있다.

또, 제2 안내부(52)의 상단부(52b)는, 하방일수록 두께가 두꺼워지도록 형성되어 있고, 처리액 분리벽(53)은 상단부(52b)의 하단 외주연부로부터 하방으로 연장되도록 설치된 원통 형상을 갖고 있다. 처리액 분리벽(53)은, 내측 컵(41)과 중간 컵(42)이 가장 근접한 상태에서, 중벽부(48)와 외측 컵(43) 사이에 적당한 간극을 유지하여 외측 회수 홈(51) 내에 수용된다.

외측 컵(43)은, 중간 컵(42)의 제2 안내부(52)의 외측에 있어서, 스핀 척(20)의 주위를 둘러싸고, 스핀 척(20)에 유지된 기판(W)의 중심을 통과하는 회전 축선(CX)에 대해서 거의 회전 대칭이 되는 형상을 갖고 있다. 이 외측 컵(43)은, 제3 안내부로서의 기능을 갖는다. 외측 컵(43)은, 제2 안내부(52)의 하단부(52a)와 동축 원통 형상을 이루는 하단부(43a)와, 하단부(43a)의 상단으로부터 매끄러운 원호를 그리면서 중심측(기판(W)의 회전 축선(CX)에 가까워지는 방향) 비스듬한 상방으로 연장되는 상단부(43b)와, 상단부(43b)의 선단부를 하방으로 꺾어 형성되는 꺾임부(43c)를 갖고 있다.

하단부(43a)는, 내측 컵(41)과 외측 컵(43)이 가장 근접한 상태에서, 중간 컵(42)의 처리액 분리벽(53)과 내측 컵(41)의 외벽부(46) 사이에 적당한 간극을 유지하여 외측 회수 홈(51) 내에 수용된다. 또, 상단부(43b)는, 중간 컵(42)의 제2 안내부(52)와 상하 방향으로 겹쳐지도록 설치되고, 중간 컵(42)과 외측 컵(43)이 가장 근접한 상태에서, 제2 안내부(52)의 상단부(52b)에 대해서 극히 미소한 간격을 유지하여 근접한다. 또한, 상단부(43b)의 선단부를 하방으로 꺾어 형성되는 꺾임부(43c)는, 중간 컵(42)과 외측 컵(43)이 가장 근접한 상태에서, 꺾임부(43c)가 제2 안내부(52)의 꺾임부(52c)와 수평 방향으로 겹쳐지도록 형성되어 있다.

또, 내측 컵(41), 중간 컵(42) 및 외측 컵(43)은 서로 독립하여 승강 가능하게 되어 있다. 즉, 내측 컵(41), 중간 컵(42) 및 외측 컵(43)의 각각에는 개별적으로 컵 승강 기구(도시 생략)가 설치되어 있으며, 그에 따라 별개로 독립하여 승강된다. 이러한 컵 승강 기구로서는, 예를 들어 볼 나사 기구나 에어 실린더 등의 공지의 다양한 기구를 채용할 수 있다.

또, 처리 컵(40) 내의 기체를 외부로 배기하는 배기 구조가 처리 컵(40)에 설치되어 있어도 된다.

＜제어부(90)＞

제어부(90)는, 기판 처리 장치(100) 내의 각 부의 동작을 제어한다. 도 6은, 제어부(90)의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 기능 블록도이다. 제어부(90)의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 동일하다. 즉, 제어부(90)는, 각종 연산 처리를 행하는 CPU 등의 처리부(91)와, 각종 정보를 기억하는 읽고 쓰기 자유로운 메모리인 RAM(Random Access Memory) 등의 일시적인 기억 매체(92)와, 기본 프로그램을 기억하는 읽어내기 전용의 메모리인 ROM(Read Only Memory) 및 제어용 소프트웨어 또는 데이터 등을 기억해 두는 자기 디스크 등인 비일시적인 기억 매체(93)를 구비하여 구성된다. 제어부(90)의 처리부(91)가 소정의 처리 프로그램을 실행함으로써, 기판 처리 장치(100)의 각 동작 기구가 제어부(90)에 의해서 제어되고, 기판 처리 장치(100)에 있어서의 처리가 진행한다. 또한, 제어부(90)에 있어서 실현되는 일부 혹은 전부의 기능부는, 전용의 논리 회로 등으로 하드웨어적으로 실현되어도 된다. 또, 제어부(90)의 기억 매체(92)에는, 기판 처리 장치(100)의 처리 내용을 정한 처리 레시피가 기억되어 있다.

도 6의 예에서는, 제어부(90)와 처리 유닛(10) 중의 각 부의 접속이 도시되어 있다. 제어부(90)는, 스핀 척(20), 혼합액 공급부(30), 약액 공급부(70), 린스액 공급부(80) 및 처리 컵(40)을 제어한다. 제어부(90)는, 기판(W)에 대한 처리의 절차를 규정한 절차 정보(처리 레시피를 포함한다)에 의거하여, 이들 각 부를 동작시킴으로써, 기판(W)에 대한 일련의 처리가 진행한다. 기판(W)에 대한 처리의 절차를 규정한 절차 정보는, 예를 들어, 기판 처리 장치(100)보다 상류측의 장치에 의해서 제어부(90)에 통지되어도 되고, 혹은, 작업원이 도시하지 않은 사용자 인터페이스를 개재하여 제어부(90)에 입력해도 된다.

＜기판 처리의 흐름＞

도 7은, 기판 처리의 흐름의 일례를 나타낸 플로차트이다. 초기에는, 처리 유닛(10) 내의 노즐(31), 노즐(71), 노즐(81) 및 처리 컵(40)은 각각의 대피 위치에서 정지하고 있다.

센터 로봇(CR)은 미처리의 기판(W)을 처리 유닛(10)에 반입하여 스핀 척(20) 상에 재치하고, 스핀 척(20)이 기판(W)을 유지한다(단계 S1：유지 공정에 상당). 구체적으로는, 스핀 척(20)은 한 무리의 척 핀(26)에 의해서 기판(W)을 유지한다. 이로써, 기판(W)이 수평 자세로 유지된 상태가 된다.

스핀 척(20)에 기판(W)이 유지되면, 스핀 척(20)의 회전이 개시되고, 이로써, 스핀 척(20)에 의해서 유지된 기판(W)이, 수평 자세로 회전 개시된다(단계 S2). 이 기판(W)의 회전은 후술의 단계 S6의 종료까지 계속된다.

또, 기판 처리에 있어서 기판(W)의 주연으로부터 비산하는 처리액을 받아들이기 위해서, 처리 컵(40)이 필요에 따라서 상승한다. 기판 처리에 있어서는, 기판(W)에 공급되는 처리액의 종류에 따라, 적당하게 상승시키는 컵이 전환되지만, 이 점은 본 실시 형태의 본질과는 상이하므로, 이하에서는, 그 설명을 생략한다.

다음으로, 약액 처리가 행해진다(단계 S3). 예를 들어, 노즐 구동부(77)에 의해, 노즐(71)이 기판(W)보다 상방의 처리 위치로 이동한다. 다음으로, 공급 밸브(722)가 열림으로써, 노즐(71)로부터 약액(예를 들어 희불산)이 회전 중의 기판(W)의 상면에 토출된다. 기판(W)의 상면에 착액한 약액은 원심력을 받아 기판(W)의 주연 측으로 이동하고, 당해 주연으로부터 외측으로 비산한다. 약액이 기판(W)의 상면에 작용함으로써, 기판(W)에 대한 약액 처리가 행해진다.

예를 들어, 약액의 공급 개시부터 제1 소정 시간이 경과하면, 공급 밸브(722)가 닫힌다. 이로써, 노즐(71)로부터의 약액의 토출이 정지한다. 다음으로, 노즐 구동부(77)에 의해 노즐(71)이 대피 위치로 이동한다.

다음으로, 린스 처리가 행해진다(단계 S4). 구체적인 일례로서, 우선, 노즐 구동부(37)에 의해, 노즐(31)이 처리 위치로 하강한다. 다음으로, 공급 밸브(3211) 및 공급 밸브(3231)가 열린다. 이로써, 물을 포함하는 제1 처리액(여기에서는 순수)이 노즐(31)로부터 회전 중의 기판(W)의 상면에 토출된다. 이로써, 기판(W)의 상면의 약액이 순수로 치환된다. 또한, 린스 처리(단계 S4)는 생략되어도 상관없다.

예를 들어, 순수의 공급 개시부터 제2 소정 시간이 경과하면, 액적 처리가 행해진다(단계 S5：혼합액 공급 공정에 상당). 액적 처리에 있어서는, 공급 밸브(3211), 공급 밸브(3221), 공급 밸브(3231) 및 공급 밸브(332)가 열린다. 이로써, 순수 및 IPA가 각각 제1 공급관(321) 및 제2 공급관(322)을 통해서 혼합부(324)에 공급되고, 혼합부(324)로부터의 혼합액이 혼합관(323)을 통해서 노즐(31)에 공급된다. 또, 질소 가스가 노즐(31)에 공급된다. 이로써, 노즐(31)에 있어서, 혼합액과 질소 가스가 혼합되어 혼합액의 액적이 생성되고, 노즐(31)로부터 회전 중의 기판(W)의 상면에 당해 혼합액의 액적이 분출된다.

당해 혼합액의 유량은 예를 들어 수백 mL/분(예를 들어 100mL/분) 정도로 설정된다. 또, 당해 혼합액에 있어서의 IPA의 농도는, 예를 들어, 10vol% 이상 40vol% 이하로 설정된다. 이로써, 액적 처리에 의해서 기판(W)의 상면의 파티클을 적절히 제거할 수 있다.

이 액적 처리에 있어서는, 혼합액의 액적의 토출과 병행하여, 노즐 구동부(37)가, 노즐(31)을 스핀 베이스(21) 상의 기판(W)의 상면과 비접촉 상태로 근접하는 수평면 내에 있어서, 기판(W)의 회전 방향과 교차하는 방향을 따라서 이동시킨다. 구체적으로는, 노즐 구동부(37)는, 노즐(31)로부터 토출된 액적의 분류가 기판(W)의 상면 중앙부에 충돌하는 제1 위치와, 노즐(31)로부터 토출된 액적의 분류가 기판(W)의 상면 주연부에 충돌하는 제2 위치를 잇는 원호 궤도를 따라서, 노즐(31)을 왕복 이동시킨다. 기판(W)이 회전하고 있는 상태로, 노즐(31)이 제1 위치와 제2 위치 사이를 왕복 이동하면, 노즐(31)로부터 토출되는 혼합액의 액적의 착액 위치가, 기판(W)의 상면의 전역을 이동(주사(스캔))하여, 기판(W)의 상면 내의 모든 위치에, 혼합액의 액적이 충돌한다. 즉, 기판(W)의 상면의 전역에, 혼합액의 액적이 공급된다.

예를 들어, 혼합액의 액적의 공급 개시부터 제3 소정 시간이 경과하면, 공급 밸브(3211), 공급 밸브(3221), 공급 밸브(3231) 및 공급 밸브(332)를 닫는다. 이로써, 혼합액의 액적의 분출이 정지한다. 다음으로, 노즐 구동부(37)에 의해, 노즐(31)이 대피 위치로 이동한다.

다음으로, 건조 처리가 행해진다(단계 S6：건조 공정에 상당). 건조 처리란, 기판(W)을 건조시키는 처리이다. 예를 들어, 우선, 노즐 구동부(83)에 의해, 노즐(81)이 처리 위치로 이동한다. 다음으로, 공급 밸브(822)가 열린다. 이로써, 높은 휘발성을 갖는 린스액(여기에서는 IPA)이 노즐(81)로부터 회전 중의 기판(W)의 상면에 토출된다. 기판(W)의 상면에 착액한 IPA는 원심력을 받아 기판(W)의 주연으로 이동하고, 당해 주연으로부터 외측으로 비산한다. 이로써, 기판(W)의 상면의 혼합액이 IPA로 치환된다.

예를 들어, IPA의 공급 개시부터 제4 소정 시간이 경과하면, 공급 밸브(822)가 닫힌다. 이로써, IPA의 토출이 정지한다. 다음으로, 노즐 구동부(83)에 의해, 노즐(81)이 대피 위치로 상승한다.

다음으로, 스핀 척(20)의 회전 속도가, 고속의 회전 속도(예를 들어, 액적 처리시의 회전 속도보다 고속의 회전 속도)로 상승된다. 이로써, 기판(W)에 잔존하고 있는 IPA가 떨쳐내어져 기판(W)으로부터 제거되고, 기판(W)이 건조된다(소위, 스핀 드라이). 상기 서술한 바와 같이, 기판(W)의 상면에는 휘발성이 높은 IPA가 존재하고 있고, 스핀 드라이에 의해서 용이하게 IPA가 증발한다. 이로써, 워터 마크의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 건조 처리에 있어서, 반드시 IPA를 공급할 필요는 없다. 즉, IPA의 공급을 생략하고, 기판(W)의 고속 회전에 의해 기판(W)을 건조시켜도 된다.

스핀 척(20)이 고속의 회전 속도로 회전되기 시작하고 나서 제5 소정 시간이 경과하면, 스핀 척(20)의 회전이 정지된다. 또, 처리 컵(40)이 하강한다.

다음으로, 센터 로봇(CR)이, 당해 기판(W)을 처리 유닛(10)으로부터 반출한다(단계 S7). 이상으로, 당해 기판(W)에 대한 일련의 처리가 종료한다.

상기 서술한 단계 S1 내지 단계 S7의 일련의 처리가 순차적으로 기판(W)에 대해서 행해짐으로써, 처리 유닛(10)에 있어서, 복수의 기판(W)이 1장씩 처리된다.

＜기포의 발생＞

그런데, 혼합액에는 기포가 발생할 수 있다. 이것은, 상이한 2종의 액체에 대한 기체(예를 들어 공기)의 용해도의 차이에 기인한다고 생각할 수 있다. 이하에 구체적으로 설명한다.

여기서, 제1 용해도를 갖는 제1 액체와, 제1 용해도보다 작은 제2 용해도를 갖는 제2 액체를 포함하는 혼합액에 대한 기체의 용해도에 대해 설명한다. 이 혼합액에 대한 기체의 용해도는, 제1 용해도와, 제2 용해도와, 혼합액에 있어서의 제1 액체 및 제2 액체의 농도에 따라 결정된다. 여기서, 가상 용해도를 도입하여 혼합액에 대한 기체의 용해도를 설명한다. 가상 용해도란, 제1 용해도, 제2 용해도 및 농도를 이용하여 선형 비례로 산출되는 용해도이다. 예를 들어, 혼합액에 있어서의 제1 액체의 농도를 제1 농도라고 부르고, 혼합액에 있어서의 제2 액체의 농도를 제2 농도라고 부르면, 가상 용해도는, (제1 용해도)×(제1 농도)＋(제2 용해도)×(제2 농도)로 표시된다. 혼합액에 대한 기체의 용해도는, 이 가상 용해도보다 작아지는 것이 알려져 있다.

따라서, 예를 들어, 기체가 각각 제1 액체 및 제2 액체에 포화 상태로 녹아들어 있는 경우, 제1 액체와 제2 액체를 혼합하면, 녹아든 일부의 기체가 기포로서 나타난다. 구체적으로는, 혼합액에 대한 용해도와 가상 용해도의 차분에 상당하는 양만큼, 기체가 나타나게 된다.

즉, 순수와 IPA를 혼합하면, 용해도의 차이에 의해, 혼합액에는 기포가 발생할 수 있다. 그런데, 제2 처리액 공급원(3224)에는, IPA를 저류하는 탱크가 설치되고, 이 탱크 내의 상부 공간에 불활성 가스(예를 들어 질소 가스)가 공급되는 경우가 있다. 이 경우, 탱크 내에 저류된 IPA는 질소 가스에 의해서 압압(押壓)되고, 당해 압압력을 받아 IPA가 탱크로부터 제2 공급관(322)에 공급된다. 이 경우, IPA에는 질소 가스가 용해되므로, 순수와 IPA의 혼합에 의해, 혼합액에는 질소 가스가 기포로서 나타날 수 있다.

출원인이 액적 처리(단계 S5) 후의 혼합관(323)의 내부를 확인하면, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도가 높아질수록, 발생하는 기포의 양이 증가하는 것을 확인했다. 즉, IPA에 대한 기체의 용존도가 높기 때문에, 당해 IPA에 용존하는 기체가 혼합액으로 나타난 것이라고 생각할 수 있다. 또, IPA의 농도가 높을수록, 혼합액 중의 기포의 양은 시간의 경과와 함께 증가하는 것이 확인되었다. 즉, 노즐(31)이 대피 위치에서 정지하고 있는 기간에 있어서, 기포의 양은 시간의 경과와 함께 증가했다.

따라서, 처리 유닛(10)이 액적 처리를 종료하고 나서, 다음으로 액적 처리를 개시할 때까지의 시간이 긴 경우에는, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부에 있어서의 기포의 양이 커져 버리는 경우가 있다.

기포의 양이 커지면, 다음의 액적 처리에서는, 당해 기포에 기인하여, 문제가 발생할 가능성이 있다. 예를 들어, 기포의 주위에 파티클이 모이는 등의 제요인에 의해, 기판(W)의 상면에 파티클을 부착시킬 우려가 있다. 또, 기포에 기인하여 혼합액의 유량이 저하하기도 한다. 혼합액의 유량이 저하하면, 혼합액의 유량에 대한 질소 가스의 유량이 상대적으로 커지고, 결과적으로, 혼합액의 액적의 유속이 높아져, 기판(W)에 데미지를 줄 수 있다.

그래서, 이러한 기포의 발생을 억제하기 위해서, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도를 작게 설정하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, IPA의 농도 저하에 의해, 액적 처리에 의한 파티클 제거 성능이 저하한다. 따라서, IPA의 농도는 어느 정도 필요하다. 예를 들어, 혼합액에 있어서의 IPA의 농도가 10vol% 이상 또한 40vol% 이하로 설정되면, 파티클 제거 성능을 높일 수 있다. 그 한편, IPA의 농도가 높아지면, 상기 서술한 바와 같이, 노즐(31)이 대피 위치에서 정지하고 있는 시간에 있어서, 시간의 경과와 함께 혼합액 중에 많은 기포가 발생하고, 당해 기포에 기인하여 다음의 액적 처리에 있어서 문제가 발생한다.

＜밀어내기 처리(치환 공정)＞

그래서, 본 실시 형태에서는, 혼합액 중의 기포의 발생을 억제하기 위해서, 액적 처리가 종료하고 나서 다음의 액적 처리가 개시하기까지, 밀어내기 처리를 행한다. 밀어내기 처리란, 순수 및 IPA 중 어느 한쪽의 처리액(이하, 치환액이라고 부른다)을 공급하여, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 혼합액을 당해 치환액으로 밀어내어, 노즐(31)로부터 토출시키는 처리이다. 이 밀어내기 처리는, 예를 들어, 노즐(31)이 대피 위치에서 정지한 상태로 행해진다. 이에 의하면, 노즐(31)로부터 토출되는 혼합액은 대기 포드(39)로 받아들여져, 회수 또는 폐기된다.

이 밀어내기 처리에 의해, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 혼합액을 치환액으로 치환한다. 치환액은 단액이므로, 이들 내부에서의 기포의 발생을 억제할 수 있다.

도 9는, 기판 처리의 흐름의 일례를 나타낸 플로차트이다. 도 9의 예에서는, 제어부(90)는 액적 처리(단계 S5)의 직후에, 밀어내기 처리(단계 S8：치환 공정에 상당)를 실행한다. 도 9의 예에서는, 밀어내기 처리(단계 S8)를 건조 처리(단계 S6)와 병행하여 행하고 있다.

이 밀어내기 처리에서는, 혼합액 공급부(30)는, 예를 들어, 치환액으로서 순수를 공급한다. 구체적으로는, 공급 밸브(3221) 및 공급 밸브(332)를 닫은 상태에서, 공급 밸브(3211) 및 공급 밸브(3231)가 열린다. 이로써, 순수가 제1 공급관(321)으로부터 혼합부(324)에 공급된다. 순수의 공급에 의해, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 혼합액이 순수에 의해서 밀려나와, 노즐(31)로부터 대기 포드(39)로 토출된다. 따라서, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 혼합액은 그 상류측으로부터 순차적으로 순수로 치환된다. 혼합액이 모두 토출되면, 계속해서 순수가 노즐(31)로부터 토출된다.

예를 들어, 순수의 공급 개시부터 제5 소정 시간이 경과하면, 공급 밸브(3211) 및 공급 밸브(3231)가 닫힌다. 이로써, 순수의 공급이 정지한다. 제5 소정 시간은, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 혼합액이 순수로 치환되는데에 충분한 시간으로 설정된다.

이에 의하면, 혼합액이 순수로 치환되므로, 이후의 기포의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 다음으로 액적 처리를 행하는 경우에, 기포에 기인한 문제의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상기 서술한 예에서는, 밀어내기 처리를 개시하는 트리거로서, 액적 처리의 종료 이외의 조건을 채용하고 있지 않다. 즉, 액적 처리가 종료할 때마다, 항상 밀어내기 처리를 행하고 있다. 이에 의하면, 확실히 다음의 액적 처리에서의 기포에 기인한 문제의 발생을 억제할 수 있다. 단, 밀어내기 처리는 항상 필요하다고는 할 수 없다. 왜냐하면, 액적 처리의 종료부터 다음의 액적 처리의 개시까지의 시간이 짧은 경우에는, 기포의 양은 그다지 증가하지 않기 때문이다.

그래서, 제어부(90)는, 액적 처리의 종료 후, 기준 시간(Tref) 내에 혼합액을 기판(W)에 공급하지 않을 때에, 즉, 다음의 액적 처리를 행하지 않을 때에, 밀어내기 처리를 행한다. 한편, 기준 시간(Tref) 내에 다음의 액적 처리를 행할 때에는, 밀어내기 처리를 행하지 않는다.

도 8은, 이 밀어내기 처리의 필요 여부 판단의 일례를 개략적으로 나타낸 플로차트이다. 우선, 제어부(90)는, 액적 처리의 종료부터 다음의 액적 처리의 개시까지의 시간(이하, 액적 대기 시간(T1)이라고 부른다)을 취득한다(단계 S11). 액적 대기 시간(T1)은, 예를 들어, 기판(W)에 대한 처리의 절차를 규정한 절차 정보에 포함되어 있다. 당해 절차 정보는, 예를 들어, 기판 처리 장치(100)보다 상류측의 장치로부터 제어부(90)로 통지되거나, 혹은, 작업원에 의한 입력에 의해서 제어부(90)에 통지된다.

다음으로, 제어부(90)는, 액적 대기 시간(T1)이 기준 시간(Tref) 이상인지의 여부를 판단한다(단계 S12). 기준 시간(Tref)은 예를 들어 미리 설정되어 있고, 구체적으로는, 몇 분(예를 들어 5분 정도)으로 설정된다.

액적 대기 시간(T1)이 기준 시간(Tref) 이상일 때에는, 제어부(90)는 밀어내기 처리가 필요하다고 판단한다(단계 S13). 한편, 액적 대기 시간(T1)이 기준 시간(Tref) 미만일 때에는, 밀어내기 처리는 불필요하다고 판단한다(단계 S14).

도 10은, 기판 처리의 각 단계를 시계열적으로 도시한 도면이다. 도 10의 예에서는, 각 단계 S1~S8이 실행되는 타이밍을 도시하고 있다. 도 10의 예에서는, 3장의 기판(W)인 기판(W1), 기판(W2), 기판(W3)에 대한 기판 처리가 개시되어 있다.

도 10의 예에서는, 기판(W1)에 대해서 단계 S1 내지 단계 S7의 기판 처리가 실행되고, 계속해서, 다음의 기판(W2)에 대해서 동일한 기판 처리가 실행된다. 즉, 도 10의 예에서는, 기판(W2)에 대한 기판 처리가 기판(W1)에 대한 기판 처리와 연속적으로 행해진다. 따라서, 기판(W1)에 대한 기판 처리의 종료로부터 다음의 기판(W2)에 대한 기판 처리의 개시까지의 시간은 매우 짧다.

이 경우, 기판(W1)에 대한 액적 처리(단계 S5)의 종료부터 다음의 기판(W2)에 대한 액적 처리(단계 S5)의 개시까지의 액적 대기 시간(T1)은 기준 시간(Tref)보다 짧아진다. 따라서, 이 액적 대기 시간(T1)에 있어서, 밀어내기 처리(단계 S8)는 행해지고 있지 않다. 즉, 액적 대기 시간(T1)이 기준 시간(Tref)보다 짧기 때문에, 밀어내기 처리를 행하지 않아도, 다음의 기판(W2)에 대한 액적 처리(단계 S5)의 개시 시점에 있어서의 기포의 양은 비교적 작다. 따라서, 밀어내기 처리를 행하지 않아도, 액적 처리를 적절히 행할 수 있다. 또, 밀어내기 처리를 행하지 않음으로써, 치환액(여기에서는 순수)의 소비량을 저감시킬 수 있다.

한편, 도 10의 예에서는, 기판(W2)의 기판 처리 후, 소정의 시간 간격을 거쳐, 기판(W3)에 대한 기판 처리가 실행되고 있다. 즉, 도 10의 예에서는, 기판(W2)에 대한 기판 처리의 종료부터 다음의 기판(W3)에 대한 기판 처리의 개시까지의 시간은 비교적 길다.

예를 들어, 기판 처리 장치(100)는, 규정 장수의 기판(W)을 1단위로 하여 기판 처리를 실행하는 경우가 있다. 이 규정 장수는, 예를 들어, 로드 포트(LP)에 반입되는 캐리어(C) 내에 포함되는 기판(W)의 장수로 설정될 수 있다. 이 1단위 내의 기판(W)에 대한 기판 처리는 연속하여 행해지고, 당해 단위 내의 마지막 기판(W)(예를 들어 기판(W2))에 대한 기판 처리가 종료하면, 소정의 시간 간격을 거쳐, 다음의 단위의 최초의 기판(W)(예를 들어 기판(W3))에 대한 기판 처리가 개시되는 경우가 있다.

이러한 경우에는, 기판(W2)에 대한 액적 처리(단계 S5)의 종료부터 다음의 기판(W3)에 대한 액적 처리(단계 S5)의 개시까지의 액적 대기 시간(T1)이, 기준 시간(Tref)보다 길어지는 경우가 있다. 이 경우, 이 액적 대기 시간(T1)에 있어서 밀어내기 처리(단계 S8)가 실행된다. 도 10의 예에서는, 기판(W2)에 대한 건조 처리(단계 S6)와 병행하여, 밀어내기 처리(단계 S8)가 실행된다. 이로써, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 혼합액을 순수로 치환할 수 있다. 따라서, 혼합액에 기인한 기포의 발생을 억제할 수 있다.

따라서, 기판(W3)에 대한 액적 처리(단계 S5)에 있어서 기포에 기인한 문제의 발생을 억제할 수 있다. 보다 구체적으로는, 밀어내기 처리가 행해지고 있지 않은 경우에 비해, 기판(W)의 상면에 잔류하는 파티클의 개수를 약 반감시킬 수 있었다. 또, 혼합액의 유량 저하에 기인한 기판(W)에 대한 데미지도 저감할 수 있다.

이상과 같이, 혼합액 공급부(30)가 혼합액의 공급을 종료하고 나서, 기준 시간(Tref) 내에 혼합액이 공급되지 않는 경우에는, 밀어내기 처리가 행해진다. 이로써, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부에 있어서의 기포의 발생을 억제할 수 있다. 나아가서는, 다음의 액적 처리에 있어서, 기포에 기인한 문제의 발생을 억제할 수 있다.

또, 상기 서술한 예에서는, 혼합액 공급부(30)는 밀어내기 처리(단계 S8)에 있어서, 노즐(31)이 대피 위치에서 정지한 상태로, 치환액(여기에서는 순수)을 혼합부(324)에 공급한다. 이에 의하면, 혼합액 및 순수는 대기 포드(39)에 토출되고, 기판(W)에는 토출되지 않는다. 따라서, 기판(W)에 대한 불필요한 처리액(여기에서는 순수)의 공급을 회피할 수 있다. 또, 액적 처리 후에 신속하게, 기판(W)에 대한 다음의 처리(여기에서는 건조 처리)를 개시할 수 있다.

또, 상기 서술한 예에서는, 혼합액 공급부(30)는 밀어내기 처리(단계 S8)에 있어서, 가스를 노즐(31)에 공급하고 있지 않다. 이에 의하면, 가스의 소비량을 저감시킬 수 있다.

＜치환액＞

물에 대한 산소의 용해도는 IPA에 대한 산소의 용해도보다 높고, 물에 대한 질소의 용해도는 IPA에 대한 질소의 용해도보다 높다. 따라서, 공기는 물보다 IPA에 많이 용해되는 것이 가능하다.

상기 서술한 예에서는, 밀어내기 처리(단계 S8)에 있어서, 치환액으로서, 물을 포함하는 제1 처리액(여기에서는 순수)을 채용하고 있다. 즉, 용해도가 큰 IPA가 아닌, 용해도가 작은 순수를 채용하고 있다. 이 밀어내기 처리에 의하면, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부는, 용해도가 작은 순수로 채워진다.

이 상태에서, 혼합액 공급부(30)가 순수 및 IPA를 혼합부(324)에 공급하면, 혼합액이 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 순수를 밀어내어 노즐(31)로부터 토출시킨다. 이때, 혼합액과 순수의 계면에서도 기포가 발생할 수 있지만, 순수의 용해도는 작기 때문에, 비교적 기포는 발생하기 어렵다.

한편, 밀어내기 처리(단계 S8)에 있어서, 치환액으로서 IPA를 채용하는 것도 가능하다. 이 경우에서도, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 혼합액을 치환액(IPA)으로 치환할 수 있으므로, 기포의 발생을 억제할 수 있다.

그러나, 이 상태에서, 혼합액 공급부(30)가 순수 및 IPA를 혼합부(324)에 공급하면, 혼합액이 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 IPA를 밀어내어 노즐(31)로부터 토출시킨다. 이때, 혼합액은, 용해도가 높은 IPA를 밀어내므로, 혼합액과 IPA의 계면에서 기포가 발생할 가능성이 있다.

따라서, 기포의 발생을 저감한다고 하는 관점에서는, 밀어내기 처리(단계 S8)에 있어서, 치환액으로서 제1 처리액(여기에서는 순수)을 채용하는 것이 바람직하다. 이로써, 상기의 기포의 발생을 억제할 수 있다.

＜유량＞

그런데, 액적 처리 후의 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부에서는, 혼합액이 존재하고 있으므로, 기포가 발생할 수 있다. 그리고, 밀어내기 처리에서는, 치환액(여기에서는 순수)이 혼합액을 밀어내어 노즐(31)로부터 토출시킨다. 이때, 혼합액 중의 기포도 혼합액 및 순수의 흐름에 따라서 이동하여, 노즐(31)로부터 토출된다. 그러나, 일부의 기포가 잔류할 가능성도 있다.

그래서, 밀어내기 처리에 있어서의 치환액의 유량을 높게 설정하면 된다. 도 11은, 노즐(31)로부터의 토출 유량의 일례를 나타낸 그래프이다. 도 11에 예시되는 바와 같이, 밀어내기 처리(단계 S8)에 있어서의 치환액의 유량은, 액적 처리(단계 S5)에 있어서의 혼합액의 유량보다 높게 설정되어도 된다. 치환액의 유량은 혼합액의 유량의 예를 들어 2배 이상, 예를 들어, 250mL/분 정도로 설정된다.

이와 같이 밀어내기 처리에 있어서의 치환액의 유량이 높게 설정됨으로써, 밀어내기 처리에 있어서 당해 기포에 작용하는 힘이 커져, 당해 기포를 노즐(31) 측으로 이동시키기 쉬워진다. 따라서, 당해 기포를 보다 적절히 배출할 수 있다.

＜공급 밸브의 개폐＞

밀어내기 처리에 있어서, 혼합관(323)에 설치된 공급 밸브(3231)의 개폐를 반복하여 전환해도 된다. 도 12는, 공급 밸브(3231)의 개폐의 일례를 나타낸 타이밍 차트이다. 도 12의 예에서는, 액적 처리(단계 S5)에 있어서, 공급 밸브(3231)가 비교적 장기간에 걸쳐 열림 상태를 유지하는 것에 비해, 밀어내기 처리(단계 S8)에 있어서, 공급 밸브(3231)는 개폐를 반복하여 전환한다.

이 개폐의 전환에 의해서, 공급 밸브(3231)는 진동한다. 이 진동은, 혼합관(323)으로부터 혼합부(324) 및 노즐(31)에도 전달한다. 따라서, 이들 내부에 기포가 발생하고 있던 경우, 당해 진동이 기포에도 작용하여, 각 내부에 있어서 당해 진동에 따라 기포가 이동한다. 따라서, 기포가 각 내부의 단차(예를 들어 조인트 등의 단차)로 정지하고 있었다고 해도, 당해 기포가 진동에 의해서 당해 단차로부터 이동하고, 치환액의 흐름을 타 노즐(31)로부터 배출된다. 따라서, 기포를 보다 적절히 노즐(31)로부터 배출할 수 있다.

또한, 밀어내기 처리에 있어서, 제1 공급관(321)에 설치된 공급 밸브(3211)는 개폐를 반복하여 전환하는 일 없이 열림 상태를 유지해도 된다. 혹은, 공급 밸브(3211)의 개폐를 반복하여 전환해도 된다.

＜밀어내기 처리의 타이밍＞

도 10을 참조하여, 밀어내기 처리(단계 S8)는, 액적 처리(단계 S5)의 종료부터 다음의 액적 처리(단계 S5)의 개시까지 실행되면 된다. 즉, 밀어내기 처리(단계 S8)는, 액적 대기 시간(T1)이 경과하기까지 실행되면 된다.

예를 들어, 밀어내기 처리(단계 S8)는, 다음의 기판(W)(예를 들어 기판(W3))에 대한 기판 처리 중에 실행해도 된다. 예를 들어, 도 10의 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 밀어내기 처리(단계 S8)를, 다음의 기판(W3)에 대한 약액 처리(단계 S3)와 병행하여 행해도 된다. 이 경우에서도, 밀어내기 처리(단계 S8)에 의해 기포를 배출할 수 있으므로, 기판(W3)에 대한 액적 처리(단계 S5)를 적절히 행할 수 있다.

단, 액적 대기 시간(T1)에 있어서, 시간의 경과와 함께 기포의 양이 증가하므로, 늦은 타이밍에 밀어내기 처리를 행하면, 기포의 배출이 약간 곤란해질 수 있다. 따라서, 보다 빠른 타이밍에 밀어내기 처리를 행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 밀어내기 처리를, 다음의 기판(W3)의 반입(단계 S1)까지 개시하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 기판(W2)이 처리 유닛(10)으로부터 반출된 후, 다음의 기판(W3)이 처리 유닛(10)에 반입되기까지의 아이들 기간에 있어서, 밀어내기 처리(단계 S8)가 실행되어도 된다. 도 10의 예에서는, 이 밀어내기 처리(단계 S8)를, 기판(W2)의 반출(단계 S7)과, 다음의 기판(W3)의 반입(단계 S1) 사이에 있어서의 이점쇄선의 블록으로 나타내고 있다. 이에 의하면, 보다 빠른 타이밍에 밀어내기 처리(단계 S8)를 행하므로, 기포가 보다 적은 상태에서 밀어내기 처리(단계 S8)를 행할 수 있다. 따라서, 밀어내기 처리에 있어서, 기포를 보다 적절히 배출할 수 있다.

더 바람직하게는, 기판(W2)에 대한 건조 처리(단계 S6)의 종료까지, 밀어내기 처리(단계 S8)를 개시하면 된다. 이에 의하면, 더 빠른 타이밍에 밀어내기 처리(단계 S8)를 행하게 되므로, 기포를 더 적절히 배출할 수 있다.

또한, 상기 서술한 밀어내기 처리의 실행 타이밍의 설명에서는, 기준 시간(Tref)이 개시된 도 10을 참조하고 있는데, 밀어내기 처리의 개시 트리거로서 기준 시간(Tref)을 채용하는 것은 필수는 아니다. 밀어내기 처리를 액적 처리의 종료 후에 항상 행하는 경우에도, 밀어내기 처리는 다음의 액적 처리의 개시까지 행하면 된다. 물론, 기포의 배출을 용이하게 한다고 하는 의미에서, 상기 서술한 바와 같이, 밀어내기 처리를 보다 빠른 타이밍에 행하는 것이 바람직하다.

＜혼합관의 용량＞

혼합관(323)의 용량이 커짐에 따라, 혼합관(323)의 내부의 혼합액을 치환액으로 치환하기 위해서 필요한 치환액의 양이 커진다. 이로써, 치환액의 소비량이 증가한다. 그래서, 혼합관(323)의 용량은 예를 들어 20mL 이하, 바람직하게는 10mL 이하가 되도록 설정되면 된다. 이로써, 치환액의 소비량을 저감시킬 수 있다.

＜기준 시간의 설정＞

용해도가 높은 IPA의 농도가 높아지면, 기포의 양이 커질 수 있다. 따라서, IPA의 농도가 높은 경우에 맞추어 기준 시간(Tref)을 설정하면, 기준 시간(Tref)은 보다 작은 값으로 설정된다. 이 경우, 액적 처리에서 토출되는 혼합액의 IPA 농도가 낮아도 된다면, 액적 대기 시간(T1)이 기준 시간(Tref) 이상이어도, 다음의 액적 처리의 개시시의 기포의 양은 허용량 미만일 가능성도 있다. 이 경우, 불필요한 밀어내기 처리가 실행된다.

한편, IPA 농도가 낮은 경우에 맞추어 기준 시간(Tref)을 설정하면, 기준 시간(Tref)은 보다 큰 값으로 설정된다. 이 경우, 액적 처리에서 토출되는 혼합액의 IPA 농도가 높아지면, 액적 대기 시간(T1)이 기준 시간(Tref) 미만이어도, 다음의 액적 처리의 개시시의 기포의 양이 허용량을 초과할 가능성도 있다. 이 경우, 다음의 액적 처리에 있어서 문제가 발생한다.

그래서, 제어부(90)는, 기준 시간(Tref)을, 액적 처리에 있어서의 혼합액의 IPA 농도가 높을수록 짧게 설정해도 된다. 예를 들어, 기준 시간(Tref)은, IPA의 농도의 증가에 대해서 계단 형상으로 짧게 설정되어도 되고, 혹은, 단조 감소(예를 들어 비례)로 짧게 설정되어도 된다. 기준 시간(Tref)과 IPA의 농도의 관계는, 예를 들어 테이블 또는 수식 등으로 설정되어도 된다.

IPA의 농도의 정보는 기판의 처리를 규정하는 절차 정보 등에 포함된다. 제어부(90)는 액적 처리에 이용되는 혼합액에 있어서의 IPA의 농도의 정보를 절차 정보로부터 읽어내고, 당해 IPA의 농도와 상기 관계에 의거하여, 기준 시간(Tref)을 설정한다.

이에 의하면, 불필요한 밀어내기 처리의 실행을 억제하면서, 다음의 액적 처리에 있어서의 문제의 발생을 억제할 수 있다.

＜배관계＞

혼합부(324) 및 혼합관(323)은, 그 내부에 있어서의 단차 또는 모퉁이가 적어지도록 설계되면 된다. 이에 의하면, 기포가 단차 또는 모퉁이에 걸리는 것을 억제할 수 있어, 기포의 배출을 용이하게 할 수 있다.

＜제2 실시 형태＞

제1 실시 형태에서는, 액적 대기 시간(T1)에 의거하여 밀어내기 처리의 필요 여부를 판단했다. 구체적으로는, 액적 대기 시간(T1)이, 미리 설정된 기준 시간(Tref) 이상일 때에, 밀어내기 처리가 필요하다고 판단했다. 그런데, 기포의 발생량에는 편차가 있으므로, 다음의 액적 처리에 있어서의 문제를 보다 확실히 피하기 위해서는, 기준 시간(Tref)을 조금 짧게 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 이와 같이 기준 시간(Tref)을 짧게 설정하면, 기포의 발생량이 작은 경우에서도, 밀어내기 처리가 행해지는 경우가 있다. 이러한 불필요한 밀어내기 처리는 바람직하지 않다.

그래서, 제2 실시 형태에서는, 혼합관(323)의 내부에 기포가 발생하고 있는지의 여부를 모니터하고, 그 결과에 의거하여 밀어내기 처리의 필요 여부를 판단한다. 이하, 제2 실시 형태에 대해 말한다.

제2 실시 형태에 따르는 기판 처리 장치(100)는 제1 실시 형태와 동일하다. 단, 제2 실시 형태에서는, 처리 유닛(10)의 내부 구성이 상이하다. 도 13은, 제2 실시 형태에 따르는 처리 유닛(10)의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다. 제2 실시 형태에 따르는 처리 유닛(10)은, 기포 검출부(60)의 유무라고 하는 점에서, 제1 실시 형태에 따르는 처리 유닛(10)과 상이하다.

기포 검출부(60)는, 혼합관(323)의 내부의 혼합액 중에 발생하는 기포를 검출한다. 예를 들어, 기포 검출부(60)는 광학적으로 당해 기포를 검출한다. 보다 구체적인 일례로서, 기포 검출부(60)는 카메라(61)를 포함한다. 카메라(61)는, 예를 들어 고체 촬상 소자 중 하나인 CCD(Charge Coupled Device)와, 렌즈 등의 광학계를 포함한다.

카메라(61)는, 적어도 노즐(31)이 대피 위치에서 정지한 상태에서의 혼합관(323)이 촬상 영역에 포함되도록 배치된다. 촬상 영역에는, 혼합관(323)의 모두가 포함될 필요는 없고, 혼합관(323)의 길이 방향의 일부가 포함되어 있으면 된다. 카메라(61)는 당해 촬상 영역을 촬상하여, 촬상 화상 데이터를 취득한다. 카메라(61)는 촬상 화상 데이터를 제어부(90)에 출력한다.

혼합관(323)은 투명한 부재에 의해서 구성된다. 따라서, 혼합관(323)의 내부의 혼합액의 상태가 외부로부터 시인 가능하다. 따라서, 카메라(61)에 의해서 취득되는 촬상 화상 데이터에는, 혼합관(323)의 내부의 혼합액이 찍혀 있다.

제어부(90)는 당해 촬상 화상 데이터를 해석하여, 혼합관(323)의 내부의 기포를 검출한다. 화상 처리의 알고리즘은 특별히 제한되지 않으나, 간단한 일례를 개설한다. 예를 들어, 기포가 발생되어 있지 않은 상태에서 카메라(61)에 의해서 취득된 촬상 화상 데이터를, 참조 화상 데이터로서 기억 매체(93)에 미리 기억시켜 둔다. 또한, 촬상 화상 데이터 중, 혼합관(323)을 포함하는 영역만을 잘라내어, 당해 영역을 참조 화상 데이터로서 기억 매체(93)에 미리 기억시켜도 된다. 이하에서는, 당해 영역이 참조 화상 데이터로서 기억되는 것으로 한다.

제어부(90)는, 액적 대기 시간(T1)에 있어서 카메라(61)에 의해서 취득된 촬상 화상 데이터와, 참조 화상 데이터의 비교에 의거하여, 기포를 검출한다. 예를 들어, 제어부(90)는, 촬상 화상 데이터 중 혼합관(323)을 포함하는 영역을 잘라내어, 당해 영역과 참조 화상 데이터의 차이를 나타내는 지표(예를 들어 각 화소의 차이의 절대값의 총합)를 산출한다. 제어부(90)는, 당해 지표가 기준값보다 클 때에, 허용할 수 없을 정도의 기포가 발생하고 있다고 판단한다.

또한, 이 예에서는, 제어부(90)에 의한 화상 해석 기능 및 카메라(61)가 기포 검출부(60)를 구성하고 있다고 할 수 있다. 물론, 제어부(90)와는 다른 제어부가 당해 화상 해석 기능을 갖고, 당해 다른 제어부 및 카메라(61)가 기포 검출부(60)를 구성해도 된다.

또, 기포 검출부(60)는, 반드시 카메라(61)를 포함할 필요는 없다. 예를 들어, 기포 검출부(60)는, 도시하지 않은 발광기 및 수광기를 포함하고 있어도 된다. 발광기는 혼합관(323)의 길이 방향의 일부에 대해서 광을 조사한다. 수광기는 혼합관(323)의 당해 일부에 대해서 발광기와는 반대 측에 설치되고, 혼합관(323)을 투과한 광을 수광한다. 수광기가 수광한 광의 광량은, 혼합관(323)의 내부의 기포의 양에 따라 변동하므로, 당해 광의 광량에 의거하여, 기포의 발생을 검출할 수 있다.

＜기판 처리＞

처리 유닛(10)에 의한 기판 처리에 관한 동작의 일례는, 제1 실시 형태와 동일하고, 예를 들어 도 7의 플로차트와 동일하다. 단, 제2 실시 형태에서는, 혼합관(323)의 내부에 있어서, 기포 검출부(60)가, 허용할 수 없을 정도의 기포를 검출했을 때에, 밀어내기 처리가 실행된다.

＜밀어내기 처리＞

도 14는, 처리 유닛(10)의 동작의 일례를 나타낸 플로차트이다. 이 일련의 처리는, 반복 실행된다. 예를 들어, 제어부(90)는 액적 처리(단계 S5)가 종료되었는지의 여부를 판단한다(단계 S21). 액적 처리가 아직도 종료되어 있지 않을 때에는, 제어부(90)는 다시 단계 S21을 실행한다.

액적 처리가 종료되어 있을 때에는, 기포 검출부(60)는 기포의 검출 동작을 개시한다(단계 S22：검출 공정). 구체적인 일례로서, 카메라(61)가 촬상 영역을 소정 시간마다 촬상하여 순차적으로 촬상 화상 데이터를 취득하고, 당해 촬상 화상 데이터를 제어부(90)에 출력한다. 제어부(90)는 당해 촬상 화상 데이터를 해석하여, 기포의 양이 허용량 이상인지의 여부를 판단한다(단계 S23). 당해 허용량은, 다음의 액적 처리에 있어서 문제가 발생하지 않는 정도의 값이며, 미리 설정된다.

기포의 양이 허용량 미만일 때에는, 제어부(90)는, 다음의 기판(W)에 대한 액적 처리가 개시되었는지의 여부를 판단한다(단계 S25). 액적 처리가 개시된 경우에는, 이 일련의 처리를 종료한다. 즉, 도 14의 예에서는, 액적 처리를 실행하고 있는 기간에는, 기포의 검출 동작을 행하지 않는다. 반대로 말하면, 기포의 검출 동작은 액적 대기 시간(T1)에 있어서 행해진다. 이로써, 불필요한 처리의 실행을 억제할 수 있다.

액적 처리가 아직도 개시되지 않은 경우에는, 제어부(90)는, 다음으로 취득된 촬상 화상 데이터에 대해서, 다시 단계 S23의 판단을 행한다. 즉, 제어부(90)는 다음의 촬상 화상 데이터를 해석하여, 당해 촬상 화상 데이터에 대해서, 기포의 양이 허용량 이상인지의 여부를 판단한다.

기포의 양이 허용량 이상일 때에는, 혼합액 공급부(30)는 밀어내기 처리를 실행한다(단계 S24). 이 밀어내기 처리는, 다음의 액적 처리를 개시하기 전에 실행된다. 즉, 밀어내기 처리는 액적 대기 시간(T1)에 있어서 실행된다. 밀어내기 처리의 실행에 의해, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 혼합액 및 기포가 치환액(여기에서는 순수)에 의해서 밀려나와 노즐(31)로부터 토출된다. 이로써, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부의 혼합액이 순수로 치환된다. 따라서, 이후의 기포의 발생을 억제할 수 있다. 다음으로, 제어부(90)는 단계 S25를 실행한다.

이상과 같이, 제2 실시 형태에서는, 혼합액 공급부(30)는, 기포 검출부(60)의 검출 결과에 따라, 밀어내기 처리를 실행한다. 이에 의하면, 실제로 허용량을 초과하는 기포가 검출되었을 때에 밀어내기 처리가 행해진다. 이 밀어내기 처리가 행해짐으로써, 다음의 액적 처리에 있어서의 문제의 발생을 억제할 수 있다. 또, 허용량을 초과하는 기포가 검출되지 않을 때에는, 밀어내기 처리가 실행되지 않는다. 따라서, 불필요한 밀어내기 처리의 실행도 억제할 수 있다.

이상과 같이, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치(100)는 상세하게 설명되었는데, 상기의 설명은, 모든 국면에 있어서 예시이며, 이 기판 처리 장치가 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 이 명시된 범위로부터 벗어나는 일 없이 상정될 수 있는 것이라고 해석된다. 상기 각 실시 형태 및 각 변형예에서 설명한 각 구성은, 상호 모순되지 않는 한 적당히 조합하거나, 생략할 수 있다.

예를 들어, 상기 서술한 예에서는, 노즐(31)은 이류체 노즐이지만, 일류체 노즐이어도 된다. 이 경우, 노즐(31)은, 물을 포함하는 제1 처리액과 IPA의 혼합액을, 액기둥 형상으로 토출한다. 이 경우에서도, 노즐(31)이 혼합액의 토출을 정지하면, 혼합부(324) 및 혼합관(323)의 내부에 있어서, 시간의 경과와 함께 기포의 양이 증대할 수 있다. 이 상태에서, 노즐(31)이 다시 혼합액을 토출하면, 당해 기포에 의해, 노즐(31)로부터의 혼합액이 비산하거나, 혹은, 기포가 토출된 순간의 혼합액의 유량이 적어져, 기판(W)의 상면의 일부에서 혼합액에 덮이지 않는 영역이 발생한다. 이러한 문제는 바람직하지 않으며, 기포의 발생의 억제가 바람직하다.

그래서, 노즐(31)이 일류체 노즐이어도, 처리 유닛(10)은 제1 또는 제2 실시 형태와 같이, 액적 대기 시간(T1)에 있어서 밀어내기 처리를 행한다. 이로써, 기포에 기인한 문제의 발생을 억제할 수 있다.

또, 상기 서술한 예에서는, 노즐(31)은, 연직 방향을 따른 토출 방향(중심축(L))으로 혼합액을 토출하지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 노즐(31)은, 연직 방향에 대해서 경사진 토출 방향(중심축(L))으로 혼합액을 분출해도 된다.

또, 제1 실시 형태의 구체예에서는, 제어부(90)는 액적 대기 시간(T1)을 절차 정보로부터 읽어내어, 액적 대기 시간(T1)이 기준 시간(Tref) 이상일 때에, 밀어내기 처리가 필요하다고 판단하고 있다. 그러나, 밀어내기 공정의 필요 여부 판단은 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제어부(90)는, 액적 처리(단계 S5)가 종료되고 나서의 경과 시간을 측정하여, 당해 경과 시간이 기준 시간(Tref) 이상이 되었을 때에, 밀어내기 공정이 필요하다고 판단해도 된다. 경과 시간은 예를 들어 도시하지 않은 타이머 회로에 의해서 측정할 수 있다.

20: 기판 유지부(스핀 척) 30: 혼합액 공급부
31: 노즐 321: 제1 공급관
322: 제2 공급관 323: 혼합관
60: 기포 검출부 90: 제어부
100: 기판 처리 장치 S1: 유지 공정(단계)
S5: 혼합액 공급 공정(단계) S6: 건조 공정(단계)
S8: 치환 공정(단계) Tref: 기준 시간
W: 기판

Claims (11)

1. 기판을 유지하는 유지 공정과,
   물을 포함하는 처리액 및 이소프로필알코올을, 각각 제1 공급관 및 제2 공급관을 통해서 혼합관에 공급하고, 상기 처리액 및 상기 이소프로필알코올이 혼합된 혼합액을, 상기 혼합관을 통해서 노즐로부터, 상기 기판에 토출하는 혼합액 공급 공정과,
   상기 혼합액 공급 공정 후에, 상기 처리액 및 상기 이소프로필알코올 중 어느 한쪽을 포함하고 나머지 한쪽을 포함하지 않는 치환액을 공급하여 상기 혼합관에 있어서의 상기 혼합액을 상기 치환액으로 밀어내어 상기 노즐로부터 토출시켜, 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환하는 치환 공정
   을 구비하는, 기판 처리 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 혼합액 공급 공정 후에, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 더 구비하고,
   상기 치환 공정은, 상기 혼합액 공급 공정 후, 상기 건조 공정이 종료하기까지 개시되는, 기판 처리 방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 치환 공정에서는, 상기 혼합액 공급 공정 후, 기준 시간 내에 상기 혼합액이 공급되지 않을 때에, 상기 치환액을 공급하여 상기 혼합관에 있어서의 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환하는, 기판 처리 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 기준 시간은, 상기 혼합액에 있어서의 상기 이소프로필알코올의 농도가 높을수록 짧게 설정되는, 기판 처리 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 혼합관에 있어서의 기포를 기포 검출부로 검출하는 검출 공정을 더 구비하고,
   상기 치환 공정에서는, 상기 기포 검출부에 의해서 검출된 기포의 양이 허용량보다 클 때에, 상기 치환액을 공급하여, 상기 혼합관에 있어서의 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환하는, 기판 처리 방법.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 혼합액은, 상기 처리액과 상기 이소프로필알코올을 혼합함으로써 발생한 기포를 포함하고 있는, 기판 처리 방법.
7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 치환 공정에서, 평면에서 봤을 때 상기 기판보다 외측의 대피 위치로 상기 노즐을 이동시킨 상태로, 상기 치환액을 공급하여 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환하는, 기판 처리 방법.
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 치환 공정에 있어서, 상기 치환액의 공급 및 정지를 반복하여, 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환하는, 기판 처리 방법.
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 치환 공정에 있어서, 상기 혼합액 공급 공정에 있어서의 상기 혼합액의 유량보다 큰 유량으로 상기 치환액을 공급하는, 기판 처리 방법.
10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 치환액은 상기 처리액인, 기판 처리 방법.
11. 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    노즐과, 물을 포함하는 처리액이 공급되는 제1 공급관과, 이소프로필알코올이 공급되는 제2 공급관과, 상기 제1 공급관으로부터 공급된 상기 처리액과, 상기 제2 공급관으로부터 공급된 상기 이소프로필알코올의 혼합액을 상기 노즐에 공급하는 혼합관을 포함하는 혼합액 공급부와,
    상기 노즐로부터의 상기 혼합액의 토출이 종료되고 나서, 상기 처리액 및 상기 이소프로필알코올 중 어느 한쪽을 포함하고 나머지 한쪽을 포함하지 않는 치환액을 상기 혼합관에 공급하여, 상기 혼합관에 있어서의 상기 혼합액을 상기 치환액으로 밀어내어 상기 노즐로부터 토출시켜, 상기 혼합액을 상기 치환액으로 치환하도록, 상기 혼합액 공급부를 제어하는 제어부
    를 구비하는, 기판 처리 장치.

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