KR20120080129A - 기판처리방법 및 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 응고체를 형성하기 위한 냉각 가스를 사용하지 않고, 기판을 양호하게 세정처리할 수 있는 기판처리방법 및 기판처리장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
해결수단으로서는, 기판(W)에 응고 대상액으로서의 과냉각 상태의 DIW를 공급하여, 기판(W)에 착액되는 충격으로 DIW의 응고체를 형성한다. 이에 의해, 응고 체 형성에 필요한 기체의 냉매를 사용할 필요가 없어져, 기체의 냉매를 생성하는 설비를 불필요로 하여, 처리 시간을 단축하고, 또한 운전 비용 등을 억제하는 것이 가능하게 된다.

Description

기판처리방법 및 기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 반도체 기판, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광학 자기 디스크용 기판 등의 각종 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 기재함)에 대하여 세정처리를 실시하는 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체 장치나 액정표시장치 등의 전자 부품 등의 제조 공정에서는, 기판의 표면에 성막(成膜)이나 에칭 등의 처리를 반복 실시하여 미세 패턴을 형성하여 가는 공정이 포함된다. 여기서, 미세 가공을 양호하게 실시하기 위해서는 기판 표면을 청정한 상태로 유지할 필요가 있고, 필요에 따라 기판 표면에 대하여 세정처리가 행하여진다. 예를 들면, 일본특허공개 2008－71875호 공보에 기재된 장치에 있어서는, 기판 표면에 탈이온수(Deionized Water：이하 「DIW」라고 기재함) 등의 액체를 공급하고, 그것을 동결시킨 후, 린스액으로 해동 제거함으로써 기판 표면의 세정이 실행된다.
즉, 일본특허공개 2008－71875호 공보에 기재한 장치에서는, 이하의 공정이 실행된다. 먼저, 기판의 표면에 DIW를 공급함으로써 기판 표면 전체에 DIW의 액막을 형성한다. 이어서, DIW의 공급을 정지하여, 저온의 질소가스를 기판 표면에 공급하여 DIW를 동결시킨다. 이에 의해, 파티클 등의 오염물질과 기판 표면 사이에 침입한 DIW가 얼음으로 되어, 팽창함으로써 파티클 등의 오염물질이 미소(微小)거리만큼 기판으로부터 멀어진다. 또한, 기판의 표면과 평행한 방향으로도 팽창함으로써, 기판에 고착(固着)되어 있는 파티클 등을 박리한다. 그 결과, 기판 표면과 파티클 등의 오염물질 사이의 부착력이 저감되고, 나아가서는 파티클 등의 오염물질이 기판 표면으로부터 이탈하게 된다. 그 후, 기판 표면의 얼음을 린스액으로서의 DIW로 해동 제거함으로써, 기판 표면으로부터 파티클 등의 오염물질을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 저온의 질소가스를 생성하기 위해서, 예를 들면, 일본특허공개 2010－123835호 공보에 기재한 장치와 같이, 용기에 저장된 액체 질소 안에 침지된 배관 안에 질소가스를 유통시켜, 열교환에 의해 질소가스를 냉각하는 방법이 행하여진다.
상기 종래 기술과 같은 기판상의 DIW를 동결시켜 파티클 등을 제거하는 동결 세정에 있어서는, 도 1에 도시하는 바와 같이 동결 후의 DIW의 온도가 파티클 등을 제거하는 능력(도 1에서 「PRE」로 표시되어 있음. 수치가 클수록 파티클을 제거하는 능력이 높음을 나타냄. 이하 「세정 능력」이라고 기재함)을 높이기 위하여, 동결 후의 DIW를 -(마이너스)20℃(섭씨) 전후까지 저하시킬 필요가 있다.
상기 종래 기술에 있어서는, 기판상의 DIW를 냉각하기 위하여 질소가스를 사용하고 있지만, 기체에 의해 액체를 냉각한다는 방법이기 때문에 냉각 효율이 높다고 할 수 없고, 단시간에 냉각하기 위해서는 질소가스의 온도를 -(마이너스)100℃(섭씨) 이하로 할 필요가 있었다. 따라서, 기판의 냉각에 필요한 온도 및 유량의 청정한 질소가스를 얻기 위해서, 액체 질소에 의해 질소가스를 냉각하는 방법을 채용하고 있었다.
이러한 경우, 열교환을 위해서 액체 질소를 저류하는 용기나, 냉각된 질소가스를 이송하는 배관에 대하여, 분위기로부터의 흡열을 방지하기 위해 단열성(斷熱性)을 높일 필요가 있어, 장치의 대형화나 비용 증대로 이어졌다. 또한, 액체 질소를 사용함으로써 운전비용의 증대로도 이어졌다. 또한 기체에 의해 냉각하기 때문에, 열의 전달 효율이 낮아, 기판상의 모든 DIW를 동결하고, 동결한 DIW를 필요한 온도까지 냉각하는데 시간이 걸렸다.
이에 대하여, 기판상의 액체의 DIW를 동결시키기 위해서, 액체의 냉매를 직접 공급하는 것도 고려된다. 그러나, 액체의 DIW 상에 액체의 냉매를 공급하면, 액체의 냉매에 기판 표면으로부터 DIW가 배제되어 세정할 수 없게 되고, 혹은 일부의 DIW가 압류(押流)됨에 따라, 동결 후의 얼음의 막이 기판상에서 불균일하게 됨으로써, 기판의 면내(面內)에서의 세정 능력이 고르지 않게 되어 버리는 등의 문제가 생긴다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 비용 증대나 처리 시간의 증대로 이어지는 기체의 냉매를 사용하지 않고 기판을 세정할 수 있는 기판처리방법 및 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 기판에 공급하는 응고 대상액을 액체 상태로 준비하는 준비 공정과, 준비 공정에 의해 준비된 응고 대상액을 공간을 통하여 기판에 공급하고, 기판상에 응고 대상액의 응고체를 형성하는 응고체 형성 공정과, 기판상의 응고 대상액의 응고체를 제거하는 제거 공정을 구비하고, 응고 대상액은 준비 공정으로부터 응고체 형성 공정에 이르기까지의 외적 자극에 의해 응고되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 액체 상태의 응고 대상액을 노즐로부터 토출하여 기판에 공급하고, 기판상에 응고 대상액의 응고체를 형성하는 응고체형성수단과, 기판상의 응고 대상액의 응고체를 제거하는 제거수단을 구비하고, 응고 대상액은 노즐로부터 토출되고 나서 기판에 착액(着液)하는 과정 및 기판상에 방치되어 있는 과정 중 적어도 한쪽에서 받는 외적 자극에 의해 응고되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 발명(기판처리방법 및 기판처리장치)에서는, 액체 상태로 준비된 응고 대상액이 외적 자극에 의해 응고되므로, 응고 대상액을 응고시키기 위한 기체를 공급할 필요가 없다. 이에 의해, 장치의 대규모화나 비용 증대, 더구나 액체 질소 등을 사용하는 것에 의한 운전 비용의 증대를 방지할 수 있다.
또한, 응고체 형성 공정에 있어서 기판에 공급되는 응고 대상액이 과냉각 상태이면 적합하다. 마찬가지로, 응고체형성수단은 응고 대상액을 과냉각 상태로 하여 기판에 공급하면 적합하다.
이와 같이 구성된 발명에서는, 과냉각 상태의 응고 대상액이 기판에 착액되는 충격에 의해, 과냉각 상태의 응고 대상액을 응고시켜, 기판상에 응고 대상액의 응고체를 형성하고 있다. 따라서, 응고 대상액을 응고시키기 위한 기체를 공급할 필요가 없다. 또한, 응고 대상액이 기판상에서 응고체를 형성하도록 구성되어 있으면, 과냉각 상태의 응고 대상액이 결정화하기 시작하는 것은 기판상에 한정되지 않으며, 기판에 도달할 때까지의 과정에서 결정화하기 시작하여도 좋다. 본 발명에 의하면, 기판상에 과냉각 상태로 한 응고 대상액을 공급하는 것만으로 응고체를 형성하기 때문에, 응고체를 형성하기 위해서 저온의 기체를 공급하는 공정이 불필요하여, 처리 시간의 단축으로 이어진다.
또한, 기판상의 응고 대상액의 응고체에, 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 유체를 공급하여 냉각하는 응고체 냉각 공정을 더 구비할 수 있다.
이와 같이 구성된 발명에서는, 기판상에 형성된 응고 대상액의 응고체의 온도를, 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 유체에 의해 저하시키기 때문에, 기판 표면의 파티클 등을 제거하는 능력을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 응고체 냉각 공정에 있어서 공급되는 유체로서 응고 대상액의 응고점보다 낮은 응고점을 갖는 냉각액으로 할 수 있다.
이와 같이 구성된 발명에서는, 기판상의 응고 대상액의 응고체에 대하여, 응고 대상액의 응고점보다 낮은 응고점을 갖는 냉각액을 공급하여, 응고 대상액의 응고체의 온도를 저하시키고 있다. 액체는 기체보다 열의 전달 효율이 높고, 또한 기체처럼 분위기에 확산되는 것도 없기 때문에, 보다 짧은 시간에 응고 대상액의 응고체의 온도를 저하시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 기판 전면(全面)에 용이하게 냉각액을 퍼지게 할 수 있어, 기판상의 응고 대상액의 응고체를 균일하게 냉각할 수 있다. 이에 의해, 기판상에서의 세정 능력의 분포를 작게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 응고체 형성 공정은 기판을 냉각하는 기판 냉각 공정을 더 갖고, 기판 냉각 공정으로서, 응고체 형성 공정 전에, 기판의 이면(裏面)에 냉매를 토출하고, 혹은 기판의 표면에 냉매를 토출하는 것도 가능하다.
이와 같이 구성된 발명에서는, 기판의 표면이나 이면에 냉매를 토출하여 기판을 냉각하기 때문에, 과냉각 상태의 응고 대상액을 효율적으로 응고시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 미리 기판을 냉각하여 둠으로써, 응고 대상액에 의해 기판을 냉각할 필요가 없고, 응고 대상액을 공급한 직후부터 기판 표면상에 응고 대상액의 응고체를 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 응고체 형성 공정은 기판상의 응고 대상액의 응고체의 두께를, 기판의 면내(面內)에서 변경하여도 좋다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 동결 세정에 있어서는, 세정 능력은 기판상에 형성된 응고체의 두께에도 의존하기 때문에, 이와 같이 구성된 발명에서는, 기판상의 응고 대상액의 응고체의 두께를, 기판의 면내에서 다른 두께로 함으로써, 세정 능력에 면내 분포를 갖게 할 수 있다. 즉, 기판상의 응고체의 두께가 균일한 경우에 세정 능력이 기판의 면내에서 분포를 갖는 경우, 세정 능력이 낮은 부분의 응고체의 두께를 크게 하여, 세정 능력의 면내 분포를 작게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 응고체 형성 공정은 기판상에 공급하는 응고 대상액의 양을, 기판의 면내에서 변경함으로써, 기판상의 응고체의 두께를 변경할 수 있다.
이와 같이 구성된 발명에서는, 기판상에 공급하는 과냉각 상태의 응고 대상액의 양을, 어느 부분은 적고, 또 어느 부분에서는, 많게 함으로써 간단하게 기판상의 응고체의 두께를 변경할 수 있어, 세정 능력의 면내 분포를 작게 하는 것이 용이하게 된다.
또한, 응고체 형성 공정은 기판의 면내에서의 응고 대상액의 응고체의 두께를, 기판의 중심부로부터 주연부(周緣部)로 향함에 따라 두껍게 하여도 좋다.
이와 같이 구성된 발명에서는, 기판의 면내에서의 응고 대상액의 두께를, 기판의 중심부로부터 주연부로 향하여 순차적으로 두껍게 하여 감으로써, 기판의 중심부에 비하여 기판의 주연부의 세정 능력을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 분위기로부터의 흡열 등에 의해 응고 대상액의 응고체의 온도가 상승하기 쉬운 기판 주연부의 세정 능력을 향항시 켜, 기판의 면내에서의 세정 능력의 분포를 작게 할 수 있다.
또한, 응고체 형성 공정에 있어서 상온보다 높은 응고점을 갖는 응고 대상액을 기판에 공급하면 매우 적합하다. 마찬가지로, 응고체형성수단은 상온보다 높은 응고점을 갖는 응고 대상액을 기판의 표면에 공급하면 매우 적합하다.
이와 같이 구성된 발명(기판처리장치 및 기판처리방법)에서는, 종래의 동결 세정 기술에서 사용되어 온 DIW를 대신하여, 상온보다 높은 응고점을 갖는 응고 대상액을 사용하여 동결 세정이 실행된다. 따라서, 기판의 상면에 공급된 응고 대상액은 상온 분위기에 방치되는 것으로도 응고되기 때문에, 종래의 동결 세정 기술에서 필수이었던, 응고를 위한 극저온 가스를 사용할 필요가 없어져, 동결 세정을 행하기 위한 운전 비용이 저감된다. 또한, 극저온 가스가 불필요하게 됨으로써, 종래 기술에서 행해졌던 공급 라인에 대한 단열이 불필요하게 되어, 장치 및 주변 설비의 비용도 억제된다. 또한, 본 명세서에서 기술하고 있는 「극저온 가스」란, 액체 질소 등의 극저온 재료를 사용하여 강제적으로 온도 저하시켜진 기체를 의미한다.
여기서, 응고체형성수단이 응고 대상액의 응고점 이상으로 응고 대상액을 가열하여 기판의 표면에 공급하도록 구성하여도 좋고, 이와 같이 응고 대상액을 가열함으로써 응고 대상액의 유동성이 높아져, 기판 표면에의 공급이 용이하게 된다. 또한, 기판 표면에 대하여 응고 대상액이 균일하게 공급되기 때문에, 파티클 등의 제거율의 면내 균일성이 높아진다.
또한, 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 냉각유체를 기판에 공급하는 응고촉진수단을 설치하여 응고 대상액의 응고를 촉진시키도록 구성하여도 좋고, 이것 의해 처리 시간의 단축을 도모할 수 있다. 응고촉진수단으로서, 예를 들면, 응고 대상액이 공급된 기판의 표면에 대하여 냉각유체를 공급하는 제1 응고촉진부를 설치하거나 응고 대상액이 공급된 기판의 이면(裏面)에 대하여 냉각유체를 공급하는 제2 응고촉진부를 설치하여도 좋다.
또한, 이런 종류의 기판처리장치에서는, 기판유지수단에 유지된 기판의 주변 온도는 통상, 상온이기 때문에, 응고 대상액의 온도는 시간 경과와 함께 점차 상온에 가까워져 응고된다. 따라서, 응고 대상액이 기판의 표면에 공급된 후, 소정 시간의 경과에 의해 응고 대상액이 응고된 후에 제거수단에 의해 응고체를 제거하도록 구성하여도 좋다.
또한, 제거수단은 응고체를 제거하는 것이지만, 다음과 같이 제거하도록 구성하여도 좋다. 예를 들면, 응고체가 형성된 기판의 표면에 대하여, 응고 대상액의 응고점보다 높은 온도의 고온 제거액을 공급하여 응고체를 융해(融解) 제거하여도 좋다. 또한, 응고체가 형성된 기판의 표면에 대하여, 응고 대상액을 용해하는 제거액을 공급하여 응고체를 용해(溶解) 제거하여도 좋다.
또한, 이후에 상세히 설명하는 바와 같이 응고체의 도달 온도가 저하됨에 따라 기판의 표면에 부착되는 파티클 등을 제거하는 효율이 향상된다. 그래서, 응고체의 형성 후이면서 응고체의 제거 전에, 응고체를 냉각하여 응고체의 온도를 저하시키는 냉각 수단을 설치하여도 좋다. 이 냉각수단으로서, 예를 들면, 응고체가 형성된 기판의 표면에, 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 냉각유체를 기판에 공급하는 제1 냉각부를 설치하거나 응고체가 형성된 기판의 이면에, 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 냉각유체를 공급하는 제2 냉각부를 설치하여도 좋다.
또한, 응고촉진수단의 냉각유체에 의해 응고를 촉진시키는 경우, 응고체가 형성된 후도, 제거수단에 의한 응고체의 제거 전까지 냉각유체의 공급을 계속하여 응고체를 냉각하여도 좋다. 즉, 응고촉진수단에 의해 응고촉진처리와 냉각처리를 연속하여 실시할 수 있고, 이에 의해 처리 효율을 높일 수 있다.
또한, 제거수단에 의한 응고체의 제거 후에 기판의 표면에 린스액을 공급하여 기판의 표면을 린스하는 린스수단을 더 설치하여도 좋다. 또한, 제거수단을 린스수단으로서도 기능시켜도 좋다. 즉, 제거수단이 제거액을 기판의 표면에 공급하여 응고체의 제거 후도, 그 제거액의 공급을 계속시킴으로써, 기판의 표면을 린스시킬 수 있다. 이와 같이 제거처리와 린스처리를 연속하여 실시함으로써 처리 효율을 높일 수 있다.
또한, 응고체형성수단을, 응고 대상액을 공급하는 응고 대상액 공급부와, 한쪽 단(端)이 응고 대상액 공급부에 접속됨과 함께 다른 쪽 단(端)이 노즐에 접속되어 응고 대상액 공급부로부터 공급되는 응고 대상액을 노즐에 유통시키는 배관으로 구성한 경우, 노즐 및 배관 내의 응고 대상액이 응고되면, 응고 대상액의 공급을 행할 수 없게 된다. 따라서, 상기 응고 대상액을 사용하여 동결 세정을 행하는 경우, 노즐 및 배관 내에서 응고 대상액이 응고되는 것을 방지하는 응고방지수단을 설치하는 것이 바람직하고, 응고방지수단으로서 여러 가지 형태의 것을 채용할 수 있다. 예를 들면, 응고방지수단이 노즐 및 배관 내의 응고 대상액의 온도를 응고 대상액의 응고점 이상으로 보온하도록 구성하여도 좋다. 또한, 상기 배관으로서 이중관 구조(내관(內管)＋외관(外管))의 것을 채용하는 경우, 응고방지수단으로서 내관과 외관 사이에 응고 대상액의 온도보다 고온의 보온 유체를 공급하는 보온유체공급부를 설치하여도 좋다. 또한, 응고방지수단으로서 응고체형성수단에 의한 응고체의 형성 후에, 배관의 한쪽 단에 대하여, 응고 대상액의 온도보다 고온의 퍼지(purge)용 유체를 공급하여 노즐 및 배관 내의 응고 대상액을 노즐의 토출구로부터 배출하는 퍼지부를 설치하여도 좋다. 또한, 응고방지수단으로서, 응고체형성수단에 의한 응고체의 형성 후에, 배관의 한쪽 단에 부압(負壓)을 부여하여 노즐 및 배관 내의 응고 대상액을 배관의 한쪽 단으로부터 배출하는 흡인배출부를 설치하여도 좋다.
도 1은 동결 세정 기술에서의 동결 후의 액막의 온도와 파티클 제거율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 동결 세정 기술에서의 액막의 두께와 파티클 제거율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 의한 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 4는 도 3의 B1－B1선을 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 화살표 B2에서 본 측면도이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 처리유닛의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 처리유닛에서의 기판유지수단, 배액포집수단 및 분위기차단수단의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 처리유닛에서의 응고체형성수단의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8의 응고체형성수단에서의 제1 DIW공급부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 6의 처리유닛에서의 표면냉각수단의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 표면냉각수단에서의 HFE공급부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 6의 처리유닛에서의 융해수단의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 융해수단에서의 제2 DIW공급부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 6의 처리유닛에서의 린스수단, 건조용 기체공급수단 및 이면냉각수단의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15는 제1 실시형태에 따른 기판처리장치의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 16은 제2 실시형태에 따른 기판처리장치의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 17은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제4 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 18은 도 17의 기판처리장치에서의 질소가스 및 DIW의 공급 형태를 나타내는 도면이다.
도 19는 도 17의 기판처리장치에서의 아암(arm)의 동작 형태를 나타내는 도면이다.
도 20(a), 도 20(b), 도 20(c)는 도 17의 기판처리장치의 동작을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 21(a), 도 21(b), 도 21(c)는 도 17의 기판처리장치의 동작을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제5 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제6 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제7 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다.
도 25는 동결 세정 기술에서의 액막의 온도와 파티클 제거 효율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 26은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제8 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제9 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다.
도 28은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제10 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다.
도 29는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제11 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다.
도 30은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제12 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다.
도 31은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제13 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 32는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제14 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 33은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제15 실시형태를 나타내는 도면이다.
이하의 설명에 있어서, 기판이란, 반도체 기판, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED(Field Emission Display)용기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광학 자기 디스크용 기판 등의 각종 기판을 말한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 한쪽 주면(主面)에만 회로패턴 등이 형성되어 있는 기판을 예로서 사용한다. 여기서, 회로패턴 등이 형성되어 있는 주면의 쪽을 「표면」이라고 칭하고, 그 반대쪽의 회로패턴 등이 형성되어 있지 않은 주면을 「이면」이라고 칭한다. 또한, 아래쪽으로 향하여진 기판의 면을 「하면」이라고 칭하고, 위쪽으로 향하여진 기판의 면을 「상면」이라고 칭한다. 한편, 이하에서는, 상면을 표면으로서 설명한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 「과냉각」이란, 물질의 상변화에서, 변화해야 할 온도 이하에서도 그 상태가 변화하지 않는다는 상태를 가리킨다. 즉, 액체가 응고점(전이점)을 초과하여 냉각되어도 응고되지 않고, 액상을 유지하는 상태를 나타낸다. 예를 들면, 물이면 섭씨 영도 이하에서도 더 동결하지 않는 상태를 가리킨다. 이하의 제1 실시형태에서 제3 실시형태는 이러한 과냉각 상태의 응고 대상액을 기판에 공급하여, 외적 자극으로서 기판에 착액(着液)하는 충격을 이용한 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태를, 반도체 기판의 처리에 사용되는 기판처리장치를 예로 들어 도면을 참조하여 설명한다. 한편, 본 발명은 반도체 기판의 처리에 한정되지 않으며, 액정 표시기용 유리 기판 등의 각종의 기판의 처리에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명이 적용될 수 있는 기판처리장치는 세정처리, 및 건조처리를 같은 장치 내에서 연속하여 행하는 것만에 한정되지 않고, 단일의 처리만을 행하는 장치에도 적용 가능하다.
＜제1 실시형태＞
도 3, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 기판처리장치(9)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은 기판처리장치(9)의 정면도이며, 도 4는 도 3의 기판처리장치(9)의 B1－B1선을 따른 단면도이다. 또한, 도 5는 도 3의 기판처리장치(9)를 화살표 B2측에서 본 측면도이다. 이 장치는 반도체 기판 등의 기판(W)(이하, 간단히 「기판(W)」이라고 기재함)에 부착되어 있는 파티클 등의 오염물질(이하 「파티클 등」이라고 기재함)을 제거하기 위한 세정처리에 사용되는 매엽식(枚葉式)의 기판처리장치이다.
한편, 각 도면에는, 방향 관계를 명확하게 하기 위해, Z축을 연직(鉛直) 방향으로 하고, XY평면을 수평면으로 하는 좌표계를 적당히 붙이고 있다. 또한, 각 좌표계에 있어서, 화살표의 선단(先端)이 향하는 방향을 ＋(플러스) 방향으로 하고, 반대 방향을 -(마이너스)방향으로 한다.
기판처리장치(9)는, 기판(W)을 예를 들면, 25매 수용한 FOUP(Front Open Unified Pod)(949)를 재치(載置)하는 오프너(opener)(94)와, 오프너(94) 상의 FOUP(949)로부터 미(未)처리의 기판(W)을 취출(取出)하고, 또한 처리 완료 후의 기판(W)을 FOUP(949) 내에 수납하는 인덱서유닛(93)과, 인덱서유닛(93)과 센터로봇(96) 사이에서 기판(W)의 주고 받기를 행하는 셔틀(95)과, 기판(W)을 센터로봇(96)으로 그 내부에 수용하여 세정을 행하는 처리유닛(91)과, 처리유닛(91)에 공급되는 액체나 기체의 배관, 개폐밸브 등을 수용하는 유체(流體)박스(92)로 구성된다.
먼저, 이러한 평면적인 배치에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다. 기판처리장치(9)의 일단(도 4에서 좌단)에는, 복수의(본 실시형태에서는 3대의) 오프너(94)가 배치된다. 오프너(94)의 도 4에서의 우측(＋Y측)에 인접하여 인덱서유닛(93)이 배치된다. 인덱서유닛(93)의 X방향에서의 중앙 부근으로서, 인덱서유닛의 도 4에서의 우측(＋Y측)에 인접하여 셔틀(95)이 배치된다. 셔틀(95)의 도 4에서의 우측(+Y측)에, 셔틀(95)과 ＋Y방향으로 나란하도록 센터로봇(96)이 배치된다. 이와 같이 인덱서유닛(93)과, 셔틀(95) 및 센터로봇(96)은 직교하는 2개의 라인의 배치를 이루고 있다.
＋Y방향에 나란하도록 배치된 셔틀(95)과 센터로봇(96)의 도 4에서의 상측(－X측)과 하측(＋X측)에는, 처리유닛(91)과 유체박스(92)가 배치되어 있다. 즉, 셔틀(95)과 센터로봇(96)의 도 4에서의 상측(－X측) 또는 하측(＋X측)에, 인덱서유닛(93)의 도 4에서의 우측(+Y측)에 인접하여, 유체박스(92), 처리유닛(91), 처리유닛(91), 유체박스(92)의 순서로 배치되어 있다.
한편, 인덱서유닛(93)의 ＋X측(도 4에서의 하측)의 측면에는, 후술하는 제어유닛(97)의 조작부(971)가 설치되어 있다(도 3 참조).
다음으로, 오프너(94)에 대하여 설명한다. 오프너(94)는 그 상부에 FOUP(949)를 재치하는 재치면(941)과 FOUP(949)의 정면(도 3 및 도 4에서의 FOUP(949)의 우측(＋Y측)의 면)에 대향하여 배치되고, FOUP(949)의 정면에 있는 덮개부(도시 생략)를 개폐하는 개폐기구(943)(도 5 참조)를 갖는다.
기판처리장치(9)의 외부로부터 자동반송차량 등에 의해 반입된 FOUP(949)는 오프너(94)의 재치면(941) 상에 재치되어, 개폐기구(943)에 의해 덮개부가 개방된다. 이에 의해, 후술하는 인덱서유닛(93)의 인덱서로봇(931)이 FOUP(949) 내의 기판(W)을 반출하고, 반대로 FOUP(949) 내에 기판(W)을 반입하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 인덱서유닛(93)에 대하여 설명한다. 인덱서유닛(93)에는, FOUP(949)로부터 처리 공정 전의 기판(W)을 한 매씩 취출함과 함께, 처리 공정 후의 기판(W)을 FOUP(949)에 한 매씩 수용하고, 또한 기판(W)을 셔틀(95)과 주고 받는 인덱서로봇(931)이 구비되어 있다. 이 인덱서로봇(931)은 Z축 방향으로 상하에 배치된 2조(組)의 핸드(933)를 갖는다. 인덱서로봇(931)은 X축 방향으로 수평이동 가능하고, 또한 Z축 방향으로 승강 이동 가능함과 함께, Z축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
다음으로, 셔틀(95)에 대하여 설명한다. 셔틀(95)에는, 기판(W)의 도 4에서의 상측(－X측) 및 하측(＋X측)의 주연부(周緣部) 부근으로서, 인덱서로봇(931)의 핸드(933) 및 후술하는 센터로봇(96)의 핸드(961)와 간섭하지 않는 위치를 유지하는 Z축 방향으로 상하에 배치된 2조의 핸드(951)를 구비한다. 또한, 셔틀(95)은 2조의 핸드(951)를 각각 독립적으로 Y축 방향으로 수평 이동하는 수평이동기구(도시하지 않음)를 구비한다.
셔틀(95)은 인덱서로봇(931)과 센터로봇(96) 양쪽 사이에 기판(W)을 주고 받기 가능하게 구성되어 있다. 즉, 도시하지 않은 수평이동기구에 의해 핸드(951)가 도 4에서의 좌측(－Y측)으로 이동한 경우, 인덱서로봇(931)의 핸드(933)와의 사이에 기판(W)의 주고 받기가 가능하게 된다. 또한, 핸드(951)가 도 4에서의 우측(＋Y측)으로 이동한 경우는 센터로봇(96)의 핸드(961)와의 사이에 기판(W)의 주고 받기가 가능하게 된다.
다음으로, 센터로봇(96)에 대하여 설명한다. 센터로봇(96)에는, 기판(W)을 1매씩 유지하여, 셔틀(95) 또는 처리유닛(91) 사이에 기판(W)의 주고 받기를 행하는 Z축 방향으로 상하에 배치된 2조의 핸드(961)가 구비되어 있다. 또한, 센터로봇(96)에는, 연직 방향(Z축 방향)으로 연장 설치되어 핸드(961)의 연직 방향의 이동의 축으로 되는 승강축(963)과 핸드(961)를 승강 이동시키는 승강기구(965)와 핸드(961)를 Z축 둘레로 회전시키는 회전기구(967)가 구비되어 있다. 센터로봇(96)은 Z축 방향으로 승강축(963)을 따라 승강 이동 가능함과 함께, 회전기구(967)에 의해 핸드가 Z축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
한편, 처리유닛(91)의 후술하는 측벽으로서, 센터로봇(96)에 대향하는 면에는, 센터로봇(96)의 핸드(961)를 신장시켜 처리유닛(91) 내에 기판(W)을 반입하고, 또는 반출하기 위한 개구가 설치되어 있다. 또한, 센터로봇(96)이 처리유닛(91)에 기판(W)의 주고 받기를 행하지 않는 경우에, 상기 개구를 폐색하여 처리유닛(91) 내부의 분위기의 청정도를 유지하기 위한 셔터(911)가 설치되어 있다.
한편, 도 3에 도시하는 바와 같이 처리유닛(91)과 유체박스(92)는 상하 2단으로 쌓아 올리는 구성으로 되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서의 기판처리장치(9)에는, 처리유닛(91) 및 유체박스(92)는 각각 8대 구비되어 있다.
다음으로, 인덱서로봇(931), 셔틀(95) 및 센터로봇(96)에 의한 기판(W)의 반송 순서에 대하여 설명한다. 기판처리장치(9)의 외부로부터 자동반송차량 등에 의해 반입된 FOUP(949)는 오프너(94)의 재치면(941) 상에 재치되어 개폐기구(943)에 의해 덮개부가 개방된다. 인덱서로봇(931)은 FOUP(949)의 소정의 위치로부터 하측의 핸드(933)에 의해 기판(W)을 1매 취출한다. 그 후, 인덱서로봇(931)은 셔틀(95)의 앞(도 4에서의 인덱서유닛(93)의 X축 방향 중앙 부근)으로 이동한다. 동시에 셔틀(95)은 하측의 핸드(951)를 인덱서유닛(93)의 옆(도 4에서의 좌측(－Y측))으로 이동한다.
셔틀(95)의 앞으로 이동한 인덱서로봇(931)은 하측의 핸드(933)에 유지한 기판(W)을 셔틀(95)의 하측의 핸드(951)로 이동하여 놓는다. 그 후, 셔틀(95)은 하측의 핸드(951)를 센터로봇(96)의 옆(도 4에서의 우측(＋Y측))으로 이동한다. 또한, 센터로봇(96)이 셔틀(95)로 핸드(961)를 향하는 위치로 이동한다.
그 후, 센터로봇(96)이 하측의 핸드(961)에 의해, 셔틀(95)의 하측의 핸드(951)에 유지된 기판(W)을 취출하여, 8개 처리유닛(91) 중 어느 하나의 셔터(911)로 핸드(961)를 향하도록 이동한다. 그 후, 셔터(911)가 개방되고, 센터로봇(96)이 하측의 핸드(961)를 신장(伸張)시켜 처리유닛(91) 내에 기판(W)을 반입하여, 처리유닛(91) 내에서의 기판(W)의 세정처리가 개시된다.
처리유닛(91) 내에서 처리가 완료된 기판(W)은 센터로봇(96)의 상측의 핸드(961)로 반출된다. 그 후는, 상기 미처리의 기판(W)을 반송하는 경우와는 반대로, 센터로봇(96)의 상측의 핸드(961), 셔틀(95)의 상측의 핸드(951), 인덱서로봇(931)의 상측의 핸드(933)의 순서로 이동 배치되고, 최종적으로 FOUP(949)의 소정의 위치에 수용된다.
다음으로, 처리유닛(91)의 구성에 대하여 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은 처리유닛(91)의 구성을 나타내는 모식도이다. 여기서, 본 실시형태에서의 8개의 처리유닛(91)은 각각 같은 구성이기 때문에, 도 4에서의 화살표 B3가 나타내는 처리유닛(91)(도 3에서의 좌하측의 처리유닛(91))을 대표로 하여 이하 설명한다.
처리유닛(91)은 기판(W)을 대략 수평으로 유지하여, 회전하는 기판유지수단(11)과, 기판유지수단(11)을 그 내측에 수용하고, 기판유지수단(11) 및 기판(W)으로부터의 비산물 등을 받아 배기?배액하는 배액포집수단(21)과, 기판유지수단(11)에 유지된 기판(W)의 표면(Wf)에 대향하여 배치되고, 기판 표면(Wf)의 위쪽의 공간을 외기(外氣)로부터 차단하는 분위기차단수단(23)을 갖는다.
또한, 처리유닛(91)은 응고체를 형성할 수 있는 응고 대상액을 과냉각 상태로 하여 기판(W)에 공급하여, 기판(W) 상에 응고 대상액의 응고체를 형성하는 응고체형성수단(31)과 기판(W) 상의 응고 대상액의 응고체에, 응고 대상액의 응고점보다 낮은 응고점을 갖고, 또한 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 냉각액을 공급하여 냉각하는 표면냉각수단(35)과, 응고한 응고 대상액을 융해 제거하는 제거수단으로서의 융해수단(41)과, 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)을 향하여 린스액을 공급하는 린스수단(45)과, 기판 이면(Wb)에 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 냉매를 토출하여 기판(W)을 냉각하는 이면냉각수단(47)과, 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)을 향하여 건조용 기체를 공급하여 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)을 외기로부터 차단하는 건조용 기체공급수단(51)과, 후술하는 세정 프로그램에 의거하여 기판처리장치(9)의 각 부(部)의 동작을 제어하는 제어유닛(97)을 갖는다.
한편, 본 실시형태에 있어서는, 응고 대상액, 융해액 및 린스액으로서 탈이온수(Deionized Water：이하 「DIW」라고 기재함)를, 표면 및 이면의 냉각용의 냉매로서 HFE를 각각 사용한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 건조용 기체로서 질소가스를 사용한다.
여기서, HFE란, 하이드로 플루오르 에테르(Hydrofluoroether)를 주된 성분으로하는 액체를 말한다.「HFE」로서 예를 들면, 스미토모 쓰리엠 가부시키가이샤제의 상품명 노벡크(ノベック, 등록상표) 시리즈의 HFE를 사용할 수 있다. 구체적으로는, HFE로서 예를 들면, 화학식：C4F9OCH3, 화학식：C4F9OC2H5, 화학식：C6Fl3OCH3, 화학식：C3HF6－CH(CH3) O-C3HF6, 화학식：C2HF40CH3(응고점：-(마이너스)38℃(섭씨) 이하) 등을 사용할 수 있다. 이러한 HFE는 희석되어 있어도 좋다.
또한, 처리유닛(91)은 중공(中空)의 대략 각기둥(角柱) 형상을 갖는 측벽(901)과, 측벽(901)에 대략 수평으로 고정 설치되어, 처리유닛(91) 내의 공간을 구획하는 상측 베이스부재(902) 및 하측 베이스부재(903)를 갖는다. 또한, 처리유닛(91)은 측벽(901)의 내부로서 상측 베이스부재(902)의 위쪽인 상측공간(905)과, 측벽(901)의 내부로서 상측 베이스부재(902)의 아래쪽이고, 또한 하측 베이스부재(903)의 위쪽인 처리공간(904)과, 측벽(901)의 내부로서 하측 베이스부재(903)의 아래쪽인 하측공간(906)을 갖는다. 한편, 본 실시형태에 있어서 측벽(901)은 대략 각기둥 형상으로 하였지만, 측벽의 형상은 이에 한정되지 않으며, 대략 원주 형상이나 그 이외의 형상으로 하여도 좋다.
한편, 측벽(901) 중 센터로봇(96)에 대향하는 쪽에는, 센터로봇이 처리유닛(91) 내에 기판(W)을 반입하고 또는 반출 가능한 개구와, 그 개구를 폐색하여 처리유닛(91) 내부의 분위기의 청정도를 유지하기 위한 셔터(911)가 설치되어 있다.
상측 베이스부재(902)는 측벽(901)의 위쪽(도 6에서의 상측)에 대략 수평으로 고정 설치되어, 처리유닛(91)의 내부의 공간인 상측공간(905)과 처리공간(904) 사이를 구획하고 있다. 상측 베이스부재(902)의 중앙 부근에는, 상측 베이스부재(902)의 하면으로부터, 처리유닛(91)의 상단(上端)에 연통(漣通)되는 분위기 도입로(907)가 설치되어 있다. 또한, 분위기 도입로(907)의 상단 부근에는, 처리공간(904)에 청정한 분위기를 공급하는 팬필터유닛(908)이 설치되어 있다. 상측공간(905) 내의 분위기 도입로(907)에 설치된 팬필터유닛(908)은 처리유닛(91) 위쪽으로부터 분위기를 취입(取入)하고, 내장(內藏)된 HEPA필터 등에 의해 분위기 중의 미립자 등을 포집한 후, 아래쪽인 처리공간(904) 내에 청정화된 분위기를 공급한다.
하측 베이스부재(903)는 측벽(901)의 중간 정도(도 6에서의 하측)에 대략 수평으로 고정 설치되어, 처리유닛(91)의 내부의 공간인 처리공간(904)과 하측공간(906) 사이를 구획하고 있다. 하측 베이스부재(903)에는, 복수의 배기구(909)가 설치되어 있고, 각 배기구(909)는 도시하지 않는 배기계통에 접속되어, 처리공간(904) 내의 분위기를 외부로 배출하고 있다.
여기서, 처리공간(904) 내는 청정한 분위기가 유지되어 있고, 기판(W)의 세정 등이 행해지는 공간이다. 또한, 상측공간(905) 및 하측공간(906)은 처리공간(904) 내에 설치되는 각 부재를 구동하기 위한 구동원 등이 배치되는 공간이다.
팬필터유닛(908)을 통하여 처리공간(904) 내에 공급된 분위기는 처리공간(904)의 위쪽으로부터 아래쪽으로 향하는 흐름으로 되며, 최종적으로 배기구(909)로부터 처리공간(904)의 밖으로 배출된다. 이에 의해, 후술하는 기판(W)을 처리하는 각 공정에서 발생하는 미세한 액체의 미립자 등을, 처리공간(904) 안을 위에서 아래로 향하여 흐르는 기류에 의해 하향 이동시켜 배기구(909)로부터 배출한다. 따라서, 이들 미립자가 기판(W)이나 처리공간(904) 내의 각 부재에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 기판유지수단(11), 배액포집수단(21) 및 분위기차단수단(23)의 구성에 대하여 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7은 기판유지수단(11), 배액포집수단(21) 및 분위기차단수단(23)의 구성을 나타내는 모식도이다.
먼저, 기판유지수단(11)에 대하여 설명한다. 기판유지수단(11)의 베이스유닛(111)은 하측 베이스부재(903) 위에 고정 설치되어 있고, 베이스유닛(111)의 위쪽에, 중심부에 개구를 갖는 원판 형상의 스핀 베이스(113)가 회전 가능하게 대략 수평으로 지지되어 있다. 스핀 베이스(113)의 하면 중심에는, 중심축(117)의 상단이 나사 등의 체결부품에 의해 고정되어 있다. 또한, 스핀 베이스(113)의 둘레 가장자리 부근에는, 기판(W)의 주연부를 파지하기 위한 복수개의 기판유지부재(115)가 세워 설치되어 있다. 기판유지부재(115)는 원형의 기판(W)을 확실히 유지하기 위해서 3개 이상 설치하여 있으면 좋고, 스핀 베이스(113)의 둘레 가장자리를 따라 등각도 간격으로 배치되어 있다. 각 기판유지부재(115)의 각각은 기판(W)의 주연부를 아래쪽으로부터 지지하는 기판지지부와, 기판지지부에 지지된 기판(W)의 외주 단면(端面)을 압압(押壓)하여 기판(W)을 유지하는 기판유지부를 구비하고 있다.
각 기판유지부재(115)는 공지의 링크기구나 슬라이딩 부재 등을 통하여 기판유지부재 구동기구(119) 내의 에어 실린더에 연결되어 있다. 한편, 기판유지부재 구동기구(119)는 스핀 베이스(113)의 하측으로서 베이스 유닛(111)의 내부에 설치된다. 또한, 기판유지부재 구동기구(119)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판유지부재 구동기구(119)의 에어 실린더가 신축됨으로써, 각 기판유지부재(115)는 그 기판유지부가 기판(W)의 외주 단면을 압압하는 「닫힘 상태」와, 그 기판유지부가 기판(W)의 외주 단면으로부터 멀어지는 「열림 상태」사이를 전환 가능하게 구성되어 있다. 한편, 기판유지부재(115)의 구동원으로서 에어 실린더 이외에, 모터나 솔레노이드 등의 공지의 구동원을 사용하는 것도 가능하다.
그리고, 스핀 베이스(113)에 대하여 기판(W)이 주고 받아질 때, 각 기판유지부재(115)를 열림 상태로 하고, 기판(W)에 대하여 세정처리 등을 행할 때, 각 기판유지부재(115)를 닫힘 상태로 한다. 각 기판유지부재(115)를 닫힘 상태로 하면, 각 기판유지부재(115)는 기판(W)의 주연부를 파지하여, 기판(W)이 스핀 베이스(113)로부터 소정 간격을 두고 대략 수평 자세로 유지되게 된다. 이에 의해, 기판(W)은 그 표면(Wf)을 위쪽으로 향하고, 이면(Wb)을 아래쪽으로 향한 상태로 유지된다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판(W)의 표면(Wf)에 미세 패턴이 형성되어 있고, 표면(Wf)이 패턴 형성면으로 되어 있다.
또한, 기판유지수단(11)의 중심축(117)에는, 모터를 포함한 기판회전기구(121)의 회전축이 연결되어 있다. 한편, 기판회전기구(121)는 하측 베이스부재(903) 위로서 베이스 유닛(111)의 내부에 설치된다. 또한, 기판회전기구(121)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판회전기구(121)가 구동되면, 중심축(117)에 고정된 스핀 베이스(113)가 회전 중심축(A1)을 중심으로 회전한다.
한편, 스핀 베이스(113)의 상면으로부터 중심축(117)을 통하여 하측공간(906)에 이르기까지, 후술하는 하측 제1 공급관 및 하측 제2 공급관이 삽입 통과 가능하도록, 연통된 중공부가 형성되어 있다.
다음으로, 배액포집수단(21)에 대하여 설명한다. 기판유지수단(11)의 주위로서 하측 베이스부재(903)의 상측에 대략 링(ring) 형태의 컵(210)이 기판유지수단(11)에 유지되어 있는 기판(W)의 주위를 포위하도록 설치되어 있다. 컵(210)은 기판유지수단(11) 및 기판(W)으로부터 비산하는 액체 등을 포집하는 것이 가능하도록 회전 중심축(A1)에 대하여 대략 회전대칭인 형상을 갖고 있다. 한편, 도면 중, 컵(210)에 대하여는 설명을 위해 단면 형상을 표시하고 있다.
컵(210)은 서로 독립하여 승강 가능한 내측 구성부재(211), 중간 구성부재(213) 및 외측 구성부재(215)로 구성된다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 내측 구성부재(211) 위에 중간 구성부재(213) 및 외측 구성부재(215)가 겹쳐진 구조를 갖는다. 내측 구성부재(211), 중간 구성부재(213) 및 외측 구성부재(215)는 하측공간(906)에 설치된, 모터 및 볼 나사 등의 공지의 구동기구로 구성된 가이드 승강기구(217)에 각각 접속되어 있다. 또한, 가이드 승강기구(217)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 배액포집수단(21)에의 동작 지령에 의해 가이드 승강기구(217)가 구동되면, 내측 구성부재(211), 중간 구성부재(213) 및 외측 구성부재(215)가 각각 독립적으로, 또는 복수의 부재가 동기(同期) 하여 회전 중심축(A1)을 따라 상하 방향으로 이동한다.
내측 구성부재(211)에는, 내측 구성부재(211), 중간 구성부재(213) 및 외측 구성부재(215)에 각각 포집된 액체를 각각 다른 경로에서 배액처리계로 안내하기 위한 수집홈이 3개 설치되어 있다. 각각의 수집홈은 회전 중심축(A1)을 중심으로 하는 대략 동심원 형상으로 설치되며, 각 수집홈에는, 도시하지 않는 배액처리계에 접속하는 배관이 각각 관로(管路) 접속되어 있다.
컵(210)은 내측 구성부재(211), 중간 구성부재(213) 및 외측 구성부재(215)의 각각의 상하 방향의 위치를 조합하여 사용한다. 예를 들면, 내측 구성부재(211), 중간 구성부재(213) 및 외측 구성부재(215) 모두가 아래 위치에 있는 홈 포지션(home position), 내측 구성부재(211) 및 중간 구성부재(213)가 아래 위치이며 외측 구성부재(215)만 윗 위치에 있는 외측 포집 위치, 외측 구성부재(211)가 아래 위치이며 중간 구성부재(213) 및 외측 구성부재(215)가 윗 위치에 있는 중간 포집 위치, 및 내측 구성부재(211), 중간 구성부재(213) 및 외측 구성부재(215) 모두가 윗 위치에 있는 내측 포집 위치이다.
홈 포지션은, 센터로봇(96)이 기판(W)을 처리유닛(91) 내에 반입출하는 경우 등에서 취해지는 위치이다. 외측 포집 위치는 외측 구성부재(215)로 받아들인 액체를 포집하여 외측의 수집홈으로 안내하는 위치이며, 외측 포집 위치는 중간 구성부재(213)로 받아들인 액체를 중간의 수집홈으로 안내하는 위치이며, 또한, 외측 포집 위치는 내측 구성부재(211)로 받아들인 액체를 내측의 수집홈으로 안내하는 위치이다.
이러한 구성의 배액포집수단(21)을 사용함으로써, 처리에 사용되는 액체에 따라 내측 구성부재(211), 중간 구성부재(213) 및 외측 구성부재(215) 각각의 위치를 변경하여 분별 포집하는 것이 가능하게 된다. 각각의 액체를 분별하여, 대응하는 배액처리계로 배출함으로써, 액체의 재이용이나 혼합하는 것이 위험한 복수의 액체를 분별하여 처리하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 분위기차단수단(23)에 대하여 설명한다. 분위기차단수단(23)의 기판대향부재인 차단부재(231)는 중심부에 개구를 갖는 원판 형상으로 형성되어 있다. 차단부재(231)의 하면은 기판(W)의 표면(Wf)과 대략 평행하게 대향하는 기판 대향면으로 되어 있고, 기판(W)의 직경과 동등 이상의 크기로 형성되어 있다. 차단부재(231)는 그 내부가 중공으로서 대략 원통 형상을 갖는 지지축(233)의 아래쪽에 회전 가능하게 대략 수평으로 지지된다.
지지축(233)의 상단부는 차단부재(231)를 회전하는 차단부재 회전기구(235)의 하면에 고정 설치된다. 차단부재 회전기구(235)는 예를 들면, 중공모터(237) 및 중공축(239)으로 이루어진다. 중공축(239)의 일단(도 7에서의 상단)은 중공모터(237)의 회전축에 연결되어 있고, 타단(도 7에서의 하단)은 지지축(233) 안을 통하여 차단부재(231)의 상면에 연결되어 있다. 또한, 차단부재 회전기구(235)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 분위기차단수단(23)에의 동작 지령에 의해 차단부재 회전기구(235)가 구동되면, 차단부재(231)가 지지축(233)의 중심을 통과하는 연직축 둘레로 회전된다. 차단부재 회전기구(235)는 기판유지수단(11)에 유지된 기판(W)의 회전에 따라 기판(W)과 같은 회전 방향으로 또한 대략 같은 회전 속도로 차단부재(231)를 회전시키도록 구성되어 있다.
한편, 차단부재 회전기구(235)의 상면으로부터 차단부재(231)의 중심부의 개구에 이르기까지, 후술하는 상측 제1 공급관 및 상측 제2 공급관이 삽입 통과 가능하도록, 중공모터(237) 및 중공축(239)의 내부 공간을 포함한 연통된 중공부가 형성되어 있다.
차단부재 회전기구(235)의 일측면(도 7에서의 좌측면)에는, 아암(241)의 일단이 접속되며, 아암(241)의 타단은 상하축(243)의 도 7에서의 상단 부근에 접속되어 있다. 상하축(243)은 배액포집수단(21)의 컵(210)의 둘레 방향 외측로서, 하측 베이스부재(903) 위에 고정 설치된 원통 형상의 베이스부재(245)에 승강 가능하게 장착된다. 상하축(243)에는, 베이스부재(245) 안을 통하여, 모터 및 볼 나사 등의 공지의 구동기구로 구성된 차단부재 승강기구(247)가 접속되어 있다.
한편, 차단부재 승강기구(247)는 하측공간(906)에 설치되어 있다. 또한, 차단부재승강기구(247)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 분위기차단수단(23)에의 동작 지령에 의해 차단부재 승강기구(247)가 구동되면, 차단부재(231)가 스핀 베이스(113)에 근접하고, 반대로 이간된다.
즉, 제어유닛(97)은 차단부재 승강기구(247)의 동작을 제어하여, 처리유닛(91)에 대하여 기판(W)을 반입출시킬 때, 차단부재(231)를 기판유지수단(11) 위쪽의 이간 위치로 상승시킨다. 한편, 기판(W)에 대하여 후술하는 린스처리나 기판(W)의 건조 등을 행할 때, 차단부재(231)를 기판유지수단(11)에 유지된 기판(W)의 표면(Wf)의 극히 근방에 설정된 대향 위치까지 하강시킨다.
다음으로, 응고체형성수단(31)의 구성에 대하여 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은 응고체형성수단(31)의 구성을 나타내는 모식도이다. 기판(W)에 응고 대상액을 공급하는 노즐(311)은 상측 베이스부재(902)의 하면에 설치된 노즐구동기구(313)에 승강 및 선회 가능하게 지지되어 있다. 노즐구동기구(313)의 베이스부재(315)는 분위기 도입로(907)의 외측에서, 상측 베이스부재(902)의 하면으로부터 아래쪽으로 뻗도록 고정 설치되어 있다.
베이스부재(315)의 아래쪽에는, 선회 상하축(317)이 상하 및 회전 가능하게 지지되어 있다. 한편, 베이스부재(315)는 선회 상하축(317)과 후술하는 상하 구동부(321) 및 선회 구동부(319)를 접속하기 위해서 중공의 대략 원통 형상으로 구성된다. 선회 상하축(317)의 하면에는 아암(323)의 일단이 결합되어 있고, 아암(323)의 타단에 노즐(311)이 장착되어 있다.
선회 상하축(317)은 베이스부재(315) 안을 통하여, 모터 및 볼 나사 등의 공지의 구동기구로 구성된 상하 구동부(321), 및 모터 및 기어 등의 공지의 구동기구로 구성된 선회 구동부(319)에 접속되어 있다. 또한, 상하 구동부(321) 및 선회 구동부(319)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 상하 구동부(321) 및 선회 구동부(319)는 상측공간(905)에 배치된다.
제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해 상하 구동부(321)가 구동되면, 선회 상하축(317)이 상하로 이동하여, 아암(323)에 장착되어 있는 노즐(311)을 상하로 이동시킨다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해 선회 구동부(319)가 구동되면, 선회 상하축(317)이 회전 중심축(A2)을 중심으로 회전하여, 아암(323)을 선회함으로써, 아암(323)에 장착된 노즐(311)을 요동시킨다.
노즐(311)은 배관(335)를 통하여, 제1 DIW공급부(333)에 관로 접속되어 있다. 또한, 배관(335)에는, 개폐밸브(337)가 개재 삽입되어 있고, 개폐밸브(337)는 항시 폐쇄로 되어 있다. 또한, 개폐밸브(337)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해 개폐밸브(337)가 개방되면, 제1 DIW공급부(333)로부터 과냉각 상태의 DIW가 배관(335)을 통하여 노즐(311)에 압송된다. 한편, 제1 DIW공급부(333)는 기판처리장치(9)의 내부에 설치되어 있어도, 외부에 설치되어 있어도 좋다.
도 9에 제1 DIW공급부(333)의 구성을 나타낸다. 제1 DIW공급부(333)는 DIW를 저류(貯留)하는 DIW탱크(341), DIW탱크(341)로부터의 DIW를 압송하는 펌프(343) 및 DIW를 냉각하는 냉각유닛(344)으로 구성된다. DIW탱크(341)에 관로 접속된 펌프(343)는 DIW를 가압하여 냉각유닛(344)에 송출한다. 펌프(343)를 통하여 냉각유닛(344)에 공급된 DIW는 냉각유닛(344)에 대하여 과냉각 상태로 되고, 배관(335)을 통하여 노즐(311)에 공급된다.
본 실시형태에서는, 냉각유닛(344)으로서 기체 냉매를 사용한 냉동 사이클에 의한 냉각장치를 사용한다. 즉, HCFC(하이드로클로로플루오로카본), HFC(하이드로플루오로카본), 이산화탄소, 암모니아 등의 기체가 압축기(346)로 압축되어, 배관(349)을 통하여 응축기(347)에 압송된다. 압축기(346)로 가압된 냉매는 응축기(347)로 냉각되어 고압의 액체가 되어, 배관(349)을 통하여 캐필러리 튜브(348)로 이송되어 감압된다. 캐필러리 튜브(348)로 감압된 액체는 배관(349)을 통하여 증발기(345)로 이송된다.
증발기(345)는, 배관(335)의 둘레에 배관(349)이 나선 형상으로 감겨진 구조로 되어 있다. 배관(335)의 둘레에 감겨진 배관(349) 안에서 냉매가 기화함으로써 기화열이 생겨, 배관(335) 안의 응고 대상액으로부터 열을 빼앗아 냉각한다. 증발기(345)로 기화한 냉매는 배관(349)을 통하여 다시 압축기(346)로 복귀되어, 상기한 사이클이 반복하여 행하여진다.
한편, 본 실시형태에서는, 냉각유닛(344)으로서 냉동 사이클을 이용한 냉각 장치를 사용하였지만, 응고 대상액을 냉각하는 수단은 이에 한정되지 않는다. 즉, 냉각유닛(344)으로서 펠티어 디바이스(peltier device)에 의해 전기적으로 냉각하는 장치나, 냉각된 냉매에 직접 배관(335)을 침지(浸漬)하여 냉각하는 방법 등, 공지의 냉각 수단을 이용할 수 있다. 또한, 제1 DIW공급부(333)에 DIW탱크(341)를 설치하지 않고, 공장 유틸리티측으로부터 직접 DIW를 공급하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 한편, 제1 DIW공급부(333)의 펌프(343)는, 기판처리장치(9)가 기동한 시점으로부터 항시 동작된다.
다음으로, 표면냉각수단(35)의 구성에 대하여 도 10을 이용하여 설명한다. 도 10은 표면냉각수단(35)의 구성을 나타내는 모식도이다. 기판(W)에 액체 냉매를 공급하는 노즐(351)은 상측 베이스부재(902)의 하면에 설치된 노즐구동기구(353)에 승강 및 선회 가능하게 지지되어 있다. 노즐구동기구(353)의 베이스부재(355)는 분위기 도입로(907)의 외측에서, 상측 베이스부재(902)의 하면으로부터 아래쪽으로 뻗도록 고정 설치되어 있다.
베이스부재(355)의 아래쪽에는, 선회 상하축(357)이 상하 및 회전 가능하게 지지되어 있다. 한편, 베이스부재(355)는 선회 상하축(357)과 후술하는 상하 구동부(361) 및 선회 구동부(359)를 접속하기 위해서 중공의 대략 원통 형상으로 구성된다. 선회 상하축(357)의 하면에는 아암(363)의 일단이 결합되어 있고, 아암(363)의 타단에 노즐(351)이 장착되어 있다.
선회 상하축(357)은 베이스부재(355) 안을 통하여, 모터 및 볼 나사 등의 공지의 구동기구로 구성된 상하 구동부(361), 및 모터 및 기어 등의 공지의 구동기구로 구성된 선회 구동부(359)에 접속되어 있다. 또한, 상하 구동부(361) 및 선회 구동부(359)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 상하 구동부(361) 및 선회 구동부(359)는 상측공간(905)에 배치된다.
제어유닛(97)으로부터 표면냉각수단(35)에의 동작 지령에 의해 상하 구동부(361)가 구동되면, 선회 상하축(357)이 상하로 이동하여, 아암(363)에 장착되어 있는 노즐(351)을 상하로 이동시킨다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 표면냉각수단(35)에의 동작 지령에 의해 선회 구동부(359)가 구동되면, 선회 상하축(357)이 회전 중심축(A3)를 중심으로 회전하여, 아암(363)을 선회함으로써, 아암(363)에 장착된 노즐(351)을 요동시킨다.
노즐(351)은 배관(375)을 통하여, HFE공급부(373)에 관로 접속되어 있다. 또한, 배관(375)에는, 개폐밸브(377)가 개재 삽입되어 있고, 개폐밸브(377)는 항시 폐쇄로 되어 있다. 또한, 개폐밸브(377)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 표면냉각수단(35)에의 동작 지령에 의해 개폐밸브(377)가 개방되면, HFE공급부(373)로부터 저온의 HFE가 배관(375)을 통하여 노즐(351)에 압송된다. 한편, HFE공급부(373)는 기판처리장치(9)의 내부에 설치되어 있어도, 외부에 설치되어 있어도 좋다.
도 11에 HFE공급부(373)의 구성을 나타낸다. HFE공급부(373)는 HFE를 저류하는 HFE탱크(381), HFE탱크(381)로부터의 HFE를 압송하는 펌프(383) 및 HFE의 온도를 조정하는 온도조정유닛(385)으로 구성된다. HFE탱크(381)에 관로 접속된 펌프(383)는 HFE를 가압하여 온도조정유닛(385)으로 송출한다. 펌프(383)를 통하여 온도조정유닛(385)으로 공급된 HFE는 온도조정유닛(385)에서 냉각되어, 배관(375)을 통하여 노즐(351)에 공급된다.
여기서, 온도조정유닛(385)은 펠티어 디바이스에 의한 온도조정장치나 냉매를 이용한 열교환기 등, 공지의 온도조정수단을 이용할 수 있다. 또한, HFE공급부(373)에 HFE탱크(381)를 설치하지 않고, 공장 유틸리티측으로부터 직접 HFE를 공급하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 한편, HFE공급부(373)의 펌프(383)는 기판처리장치(9)가 기동한 시점으로부터 항시 동작하고 있다.
다음으로, 융해수단(41)의 구성에 대하여 도 12를 이용하여 설명한다. 도 12는 융해수단(41)의 구성을 나타내는 모식도이다. 기판(W)에 융해액을 공급하는 노즐(411)은 상측 베이스부재(902)의 하면에 설치된 노즐구동기구(413)에 승강 및 선회 가능하게 지지되어 있다. 노즐구동기구(413)의 베이스부재(415)는 분위기 도입로(907)의 외측에서, 상측 베이스부재(902)의 하면으로부터 아래쪽으로 뻗도록 고정 설치되어 있다.
베이스부재(415)의 아래쪽에는, 선회 상하축(417)이 상하 및 회전 가능하게 지지되어 있다. 한편, 베이스부재(415)는 선회 상하축(417)과 후술하는 상하 구동부(421) 및 선회 구동부(419)를 접속하기 위해서 중공의 대략 원통 형상으로 구성된다. 선회 상하축(417)의 하면에는 아암(423)의 일단이 결합되어 있고, 아암(423)의 타단에 노즐(411)이 장착되어 있다.
선회 상하축(417)은 베이스부재(415) 안을 통하여, 모터 및 볼 나사 등의 공지의 구동기구로 구성된 상하 구동부(421), 및 모터 및 기어 등의 공지의 구동기구로 구성된 선회 구동부(419)에 접속되어 있다. 또한, 상하 구동부(421) 및 선회 구동부(419)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 상하 구동부(421) 및 선회 구동부(419)는 상측공간(905)에 배치된다.
제어유닛(97)으로부터 융해수단(41)에의 동작 지령에 의해 상하 구동부(421)가 구동되면, 선회 상하축(417)이 상하로 이동하여, 아암(423)에 장착되어 있는 노즐(411)을 상하로 이동시킨다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 융해수단(41)에의 동작 지령에 의해 선회 구동부(419)가 구동되면, 선회 상하축(417)이 회전 중심축(A4)을 중심으로 회전하여, 아암(323)을 선회함으로써, 아암(423)에 장착된 노즐(411)을 요동시킨다.
노즐(411)은 배관(435)을 통하여, 제2 DIW공급부(433)에 관로 접속되어 있다. 또한, 배관(435)에는, 개폐밸브(437)가 개재 삽입되어 있고, 개폐밸브(437)는 항시 폐쇄로 되어 있다. 또한, 개폐밸브(437)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 융해수단(41)에의 동작 지령에 의해 개폐밸브(437)가 개방되면, 제2 DIW공급부(433)로부터 DIW가 배관(435)을 통하여 노즐(411)에 압송된다. 한편, 제2 DIW공급부(433)는 기판처리장치(9)의 내부에 설치되어 있어도, 외부에 설치되어 있어도 좋다.
도 13에 제2 DIW공급부(433)의 구성을 나타낸다. 제2 DIW공급부(433)는 DIW를 저류하는 DIW탱크(441), DIW탱크(441)로부터의 DIW를 압송하는 펌프(443) 및 DIW의 온도를 조정하는 온도조정유닛(445)으로 구성된다. DIW 탱크(441)에 관로 접속된 펌프(443)는 DIW를 가압하여 온도조정유닛(445)으로 송출한다. 펌프(443)를 통하여 온도조정유닛(445)에 공급된 DIW는 온도조정유닛(445)에 대하여 온도 조정되어 배관(435)을 통하여 노즐(411)에 공급된다.
여기서, 온도조정유닛(445)은 펠티어 디바이스에 의한 온도조정장치나 냉매를 이용한 열교환기 등, 공지의 온도조정수단을 이용할 수 있다. 또한, 제2 DIW공급부(433)에 DIW탱크(441)를 설치하지 않고, 공장 유틸리티측으로부터 직접 DIW를 공급하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 한편, 제2 DIW공급부(433)의 펌프(443)는, 기판처리장치(9)가 기동한 시점으로부터 항시 동작하고 있다.
다음으로, 린스수단(45), 이면냉각수단(47) 및 건조용 기체공급수단(51)의 구성에 대하여 도 14를 이용하여 설명한다. 도 14는 린스수단(45), 이면냉각수단(47) 및 건조용 기체공급수단(51)의 구성을 나타내는 모식도이다. 린스수단(45)은 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)을 향하여 린스액을 공급하는 것이고, 이면냉각수단(47)은 기판 이면(Wb)을 향하여 냉매를 공급하기 위한 것이며, 건조용 기체공급수단(51)는 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)을 향하여 건조용 기체를 공급하는 것이다.
먼저, 기판 표면(Wf)측의 관로 구성에 대하여 설명한다. 전술한 분위기차단수단(23)의 차단부재 회전기구(235)의 상면으로부터, 차단부재(231)의 중심부의 개구까지 연통하는 중공부의 내부에 상측 제1 공급관(271)이 삽입 통과된다. 상기 상측 제1 공급관(271)에 상측 제2 공급관(273)이 삽입 통과되어, 소위 이중관 구조로 되어 있다. 이 상측 제1 공급관(271) 및 상측 제2 공급관(273)의 아래쪽 단부는 차단부재(231)의 개구에 연장 설치되어 있고, 상측 제2 공급관(273)의 선단에 노즐(275)가 설치되어 있다.
다음으로, 기판 이면(Wb)측의 관로 구성에 대하여 설명한다. 전술한 기판유지수단(11)의 스핀베이스(113)의 상면으로부터, 중심축(117)을 통하여 하측공간(906)에 이르는 연통 공간의 내부에 하측 제1 공급관(281)이 삽입 통과된다. 상기 하측 제1 공급관(281)에 하측 제2 공급관(283)이 삽입 통과되어, 소위 이중관 구조가 되어 있다. 이 하측 제1 공급관(281) 및 하측 제2 공급관(283)의 위쪽 단부는 스핀 베이스(113)의 개구에 연장 설치되어 있고, 하측 제2 공급관(283)의 선단에 노즐(291)이 설치되어 있다.
다음으로, 린스수단(45)에 대하여 설명한다. 린스수단(45)은 린스액의 공급원인 제3 DIW공급부(453)로부터 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)에 각각 린스액을 공급한다. 도시하지 않는 DIW탱크, 온도조정유닛 및 펌프를 갖는 제3 DIW공급부(453)에 주(主)배관(455)의 일단이 관로 접속되어 있다. 주배관(455)의 타단은 상측 분기배관(457) 및 하측 분기배관(461)으로 분기되며, 상측 분기배관(457)은 상측 제2 공급관(273)에, 하측 분기배관(461)은 하측 제2 공급관(283)에 각각 관로 접속되어 있다. 또한, 제3 DIW공급부(453)의 펌프는 기판처리장치(9)가 기동한 시점으로부터 항시 동작하고 있다.
상측 분기배관(457)에는, 개폐밸브(459)가 개재 삽입되어 있다. 또한, 개폐밸브(459)는 항시 폐쇄되어 있다. 또한, 개폐밸브(459)는 제어유닛(97)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 린스수단(45)에의 동작 지령에 의해 개폐밸브(459)가 개방되면, 제3 DIW공급부(453)로부터 DIW가 주배관(455), 상측 분기배관(457) 및 상측 제2 공급관(273)을 통하여 노즐(275)로부터 기판 표면(Wf)에 공급된다.
하측 분기배관(461)에는, 개폐밸브(463)가 개재 삽입되어 있다. 또한, 개폐밸브(463)는 항시 폐쇄되어 있다. 또한, 개폐밸브(463)는 제어유닛(97)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 린스수단(45)에의 동작 지령에 의해 개폐밸브(463)가 개방되면, 제3 DIW공급부(453)로부터 DIW가 주배관(455), 하측 분기배관(461) 및 하측 제2 공급관(283)을 통하여 노즐(291)로부터 기판 이면(Wb)에 공급된다.
이 제3 DIW공급부(453), 주배관(455), 상측 분기배관(457), 하측 분기배관(461), 개폐밸브(459), 개폐밸브(463), 상측 제2 공급관(273), 하측 제2 공급관(283), 노즐(275) 및 노즐(291)이 린스수단(45)을 구성한다. 한편, 제3 DIW공급부(453)는 기판처리장치(9)의 내부에 설치되어 있어도, 외부에 설치되어 있어도 좋다.
다음으로, 이면냉각수단(47)에 대하여 설명한다. 이면 냉각 수단은 HFE공급부(373)로부터 기판 이면(Wb)에 냉각액인 HFE를 공급한다. HFE공급부(373)에 한쪽의 끝을 관로 접속된 배관(475)은 다른 쪽의 끝을, 개폐밸브(463)와 하측 제2 공급관(283) 사이의 하측 분기배관(461)에 합류하도록 관로 접속되어 있다.
배관(475)에는, 개폐밸브(477)가 개재 삽입되어 있다. 또한, 개폐밸브(477)는 항시 폐쇄되어 있다. 또한, 개폐밸브(477)는 제어유닛(97)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 이면냉각수단(47)에의 동작 지령에 의해 개폐밸브(477)가 개방되면, HFE공급부(373)로부터 HFE가 배관(475), 하측 분기배관(461) 및 하측 제2 공급관(283)을 통하여 노즐(291)로부터 기판 이면(Wb)에 공급된다.
다음으로, 건조용 기체공급수단(51)에 대하여 설명한다. 건조용 기체공급수단(51)은 건조용 기체의 공급원인 건조용 질소가스 공급부(513)로부터 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)에 각각 건조용 질소가스를 공급한다. 도시하지 않은 질소가스탱크 및 펌프를 갖는 건조용 질소가스 공급부(513)에 주배관(515)의 일단이 관로 접속되어 있다. 주배관(515)의 타단은 상측 분기배관(517) 및 하측 분기배관(521)로 분기되며, 상측 분기배관(517)은 상측 제1 공급관(271)에, 하측 분기배관(521)은 하측 제1 공급관(281)에 각각 관로 접속되어 있다. 또한, 건조용 질소가스 공급부(513)의 펌프는 기판처리장치(9)가 기동한 시점으로부터 상시 동작하고 있다.
상측 분기배관(517)에는, 매스 플로우 컨트롤러(519)가 개재 삽입되어 있다. 매스 플로우 컨트롤러(519)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 건조용 기체공급수단(51)에의 동작 지령에 의해 매스 플로우 컨트롤러(519)가 소정 유량으로 되도록 개방되면, 상온의 질소가스가 주배관(515), 상측 분기배관(517)과 상측 제1 공급관(271)을 통하여 기판 표면(Wf)에 공급된다.
하측 분기배관(521)에는, 매스 플로우 컨트롤러(523)가 개재 삽입되어 있다.매스 플로우 컨트롤러(523)는 제어유닛(97)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(97)으로부터 건조용 기체공급수단(51)에의 동작 지령에 의해 매스 플로우 컨트롤러(523)가 소정 유량으로 되도록 개방되면, 상온의 질소가스가 주배관(515), 하측 분기배관(521)과 하측 제1 공급관(281)을 통하여 기판 이면(Wb)에 공급된다.
이 건조용 질소가스 공급부(513), 주배관(515), 상측 분기배관(517), 하측 분기배관(521), 매스 플로우 컨트롤러(519), 매스 플로우 컨트롤러(523), 상측 제1 공급관(271) 및 하측 제1 공급관(281)이 건조용 기체공급수단(51)을 구성한다. 한편, 건조용 질소가스 공급부(513)는 기판처리장치(9)의 내부에 설치되어 있어도, 외부에 설치되어 있어도 좋다.
제어유닛(97)은 각종 연산 처리를 실시하는 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 읽기전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 읽고 쓰기 가능한 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억하여 두는 자기 디스크를 갖는다. 자기 디스크에는 기판(W)에 따른 세정 조건이 세정 프로그램(레시피라고도 불린다)으로서 미리 격납되어 있다. 그리고, CPU가 그 내용을 RAM으로 읽어내고, RAM으로 읽어내진 세정 프로그램의 내용에 따라 CPU가 기판처리장치(9)의 각 부를 제어한다. 한편, 제어유닛(97)에는, 세정 프로그램의 작성?변경이나, 복수의 세정 프로그램 중에서 소망하는 것을 선택하기 위해서 이용하는 조작부(971)(도 3 참조)가 접속되어 있다.
다음으로, 상기와 같이 구성된 기판처리장치(9)에서의 세정처리 동작에 대하여 도 15를 참조하여 설명한다. 도 15는 기판처리장치(9)의 전체의 동작을 나타내는 플로차트이다. 한편, 이하의 설명에 대하여 특히 단정짓지 않는 한, 분위기차단수단(23)은, 차단부재(231)가 대향 위치에 있는 경우, 기판유지수단(11)의 기판회전수단(13)이 스핀 베이스(113)를 회전하는 방향으로 대략 같은 회전수로 차단부재(231)를 회전하는 것으로 한다.
먼저, 소정의 기판(W)에 따른 세정 프로그램이 조작부(971)로 선택되어, 실행 지시된다. 그 후, 기판(W)을 처리유닛(91)에 반입하는 준비로서 제어유닛(97)으로부터의 동작 지령에 의해 이하의 동작을 행한다.
즉, 분위기차단수단(23)이 차단부재(231)의 회전을 정지하여, 기판유지수단(11)이 스핀 베이스(113)의 회전을 정지한다. 분위기차단수단(23)이 차단부재(231)를 이간 위치로 이동함과 함께, 기판유지수단(11)이 스핀 베이스(113)를 기판(W)의 주고 받기에 적절한 위치에 위치 결정한다. 또한, 배액포집수단(21)이 컵(210)을 홈 포지션에 위치 결정한다. 스핀 베이스(113)가 기판(W)의 주고 받기에 적절한 위치에 위치 결정된 후, 기판유지수단(11)이 기판유지부재(115)를 열림 상태로 한다.
또한, 응고체형성수단(31)이 노즐(311)을 퇴피 위치(노즐(311)이 컵(210)의 둘레 방향 외측으로 벗어나 있는 위치)로 이동한다. 또한, 표면냉각수단(35)이 노즐(351)을 퇴피 위치(노즐(351)이 컵(210)의 둘레 방향 외측으로 벗어나 있는 위치)로 이동한다. 또한, 융해수단(41)이 노즐(411)을 퇴피 위치(노즐(411)이 컵(210)의 둘레 방향 외측으로 벗어나 있는 위치)로 이동한다. 또한, 개폐밸브(337, 377, 437, 459, 463 및 477)가 폐쇄된다. 또한, 매스 플로우 컨트롤러(519 및 523)가 유량 0(제로)으로 설정된다.
기판(W)을 처리유닛(91)에 반입하는 준비가 완료된 후, 미처리의 기판(W)을 처리유닛(91)에 반입하는 기판 반입 공정이 행하여진다(단계 S101). 즉, 인덱서로봇(931)이 오프너(94) 상의 FOUP(949)의 소정의 위치에 있는 기판(W)을 하측의 핸드(933)로 취출하여, 셔틀(95)의 하측의 핸드(951)에 재치한다. 그 후, 셔틀(95)의 하측의 핸드(951)가 센터로봇(96)의 측으로 이동되고, 센터로봇(96)이 셔틀(95)의 하측의 핸드(951) 상의 기판(W)을, 하측의 핸드(961)로 집어든다.
그 후, 처리유닛(91)의 셔터(911)가 열려, 센터로봇(96)이 하측의 핸드(961)를 처리유닛(91) 안으로 신장되어, 기판(W)을 기판유지수단(11)의 기판유지부재(115)의 기판지지부 상에 재치한다. 기판(W)의 처리유닛(91)에의 반입이 종료되면, 센터로봇(96)이 하측의 핸드(961)를 수축하여 처리유닛(91) 내의 바깥으로 나옴과 함께, 셔터(911)가 닫혀진다.
미처리의 기판(W)이 처리유닛(91) 내에 반입되어 기판유지부재(115)의 기판지지부 상에 재치되면, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판유지부재 구동기구(119)가 기판유지부재(115)를 닫힘 상태로 한다.
다음으로, 응고 대상액으로서의 DIW를 과냉각 상태로 준비하는 준비 공정(단계 S102)이 행하여진다. 한편, 이 준비 공정은 반드시 기판 반입 공정이 종료되고 나서 실행할 필요는 없고, 기판 반입 공정과 병행하여 실행하여도 좋고, 기판 반입 공정의 전부터 실행하여도 좋다.
다음으로, 기판 표면(Wf)에 대하여, 응고 대상액의 응고체를 형성하는 응고체 형성 공정(단계 S103)가 행하여진다. 먼저, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판회전기구(121)가 스핀 베이스(113)의 회전수를 변경하여, 응고체 형성 공정 동안 유지한다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 배액포집수단(21)에의 동작 지령에 의해, 컵(210)이 외측 포집 위치에 위치 결정된다. 한편, 분위기차단수단(23)의 차단부재(231)는 이간 위치인 채로 된다.
응고체 형성 공정에서의 기판(W)의 회전수는 기판 표면(Wf)에 공급된 응고 대상액으로서의 DIW가 안정되어 응고체를 형성 가능하도록 50?300rpm으로 하는 것이 바람직하다. 이하에서는, 응고체 형성 공정에서의 기판(W)의 회전수를 80rpm으로 하여 설명한다.
또한, 제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해, 노즐구동기구(313)가 노즐(311)을 기판 표면(Wf)의 중심 부근 상공에 위치 결정한다. 노즐(311)의 위치 결정이 완료된 후, 제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(337)가 개방된다. 이에 의해, 제1 DIW공급부(333)로부터 응고 대상액이 배관(335)을 통하여 노즐(311)로부터 기판 표면(Wf)의 중심 부근에 공급된다.
한편, 응고 대상액으로서의 DIW는 과냉각 상태인 채 기판 표면(Wf)에 공급되어 응고체를 형성할 수 있고, 또한 기판 표면(Wf)에 공급될 때까지의 관로 내에서 응고되지 않도록 -(마이너스)5℃(섭씨)?0℃(섭씨)로 온도 조정되어 있는 것이 바람직하다. 이하에서는, 응고 대상액의 온도를 -(마이너스)5℃(섭씨)인 것으로 하여 설명한다.
액체를 구성하는 분자가 결정화 과정(제1 종 상전이)으로 이행하기 위해서는, 핵으로 되는 미소(微小)의 상(相)(액체의 경우는 종 결정(種結晶) 등 )이 필요하지만, 과냉각에 대하여는 미소 상의 발달이 불충분하고, 그대로는, 상전이를 하지 않는다. 이에 대하여, 과냉각 상태에 있는 액체에 어떠한 물리적 자극(진동 등)을 가하면, 액체 내의 온도 분포에 불안정이 생겨, 국소적으로 저온으로 되어 종결정(種結晶)이 생성되며, 그 종 결정을 핵으로 하여 급속히 결정화한다(접종 동결(接種 凍結)). 예를 들면, 과냉각 상태의 물이 병에 들어가 있으면 두드린 것만으로 급속히 동결되고, 다른 용기로 옮기려고 하면 흘러들면서 얼려가므로 기둥 형태의 얼음이 형성되거나 하는 현상이 접종동결(接種凍結)에 해당한다.
본 실시형태의 경우는 노즐(311)로부터 토출된 응고 대상액이 기판 표면(Wf)에 착액되는 충격으로 응고되며, 기판 표면(Wf)에 응고 대상액의 응고체를 형성한다. 또한, 응고 대상액이 기판 표면(Wf) 상에서 응고체를 형성하도록 구성되어 있으면, 과냉각 상태의 응고 대상액이 결정화되기 시작하는 것은 기판 표면(Wf) 상에 한정되지 않으며, 기판(W)에 도달할 때까지의 과정에서 결정화되기 시작하여도 좋다. 노즐(311)이 기판 표면(Wf)의 중심 부근 상공에서 정지한 채로의 상태에서는, 노즐(311) 바로 아래 부근에 응고 대상액인 응고 대상액의 응고체가 집중하게 된다. 따라서, 응고체 형성 공정에 있어서는, 회전하는 기판(W)의 상공에서, 노즐(311)을 이동하면서 응고 대상액을 토출하는 것이 바람직하다.
즉, 노즐(311)로부터 응고 대상액의 토출을 개시한 후, 제어유닛(97)으로부터 응고체 형성 수단(31)에의 동작 지령에 의해, 노즐구동기구(313)가 노즐(311)을 기판 표면(Wf)의 중심 부근 상공으로부터 둘레 가장자리 부근 상공으로 이동시킨다. 이와 같이 회전하는 기판(W) 상공을 노즐(311)이 중심 부근 상공으로부터 둘레 가장자리 부근 상공까지 이동하면서 응고 대상액을 토출함으로써, 기판 표면(Wf) 전면(全面)에 응고 대상액을 토출하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 기판 표면(Wf) 전면에 응고 대상액의 응고체를 형성할 수 있다.
또한, 응고 대상액의 응고체가 노즐(311)의 바로 아래 근방에 집중하여 형성되므로, 노즐(311)로부터 기판 표면(Wf)에 공급되는 응고 대상액의 양을 변경함으로써 기판 표면(Wf)의 각각의 부분에 형성되는 응고 대상액인 응고 대상액의 응고체의 두께를 변경하는 것이 가능하게 된다.
즉, 전술한 바와 같이, 응고 대상액을 토출하면서 노즐(311)을 기판 표면(Wf)의 중심 부근 상공에서 바깥 가장자리 부근 상공까지 이동하는 동안에, 노즐(311)의 이동 속도는 일정하게 하여 노즐(311)로부터 토출되는 응고 대상액의 양을 변경하고, 혹은 노즐(311)로부터 토출되는 응고 대상액의 양은 일정하게 하여 노즐(311)의 이동 속도를 변경함으로써 응고 대상액의 응고체의 두께를 변경하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 기판 표면(Wf) 상에 형성하는 응고 대상액의 응고체의 두께를 변경함으로써, 전술대로 세정 능력을 변화시킬 수 있다(도 2 참조).
기판의 둘레 가장자리 근방은 전술한 기판 냉각 공정에 있어서 기판 이면(Wb)을 향하여 냉각액을 토출하는 노즐(291)로부터 거리가 있고, 또한 중심부 근방에 비하여 냉각해야 할 면적도 크기 때문에 기판(W)의 중심 근방에 비하여 냉각 효율이 낮다. 이에 더하여, 기판(W)의 둘레 가장자리 근방은 처리유닛(91) 내부를 위에서 아래로 흘러내리는 분위기의 영향을 받아 온도 상승하기 쉽다. 이 때문에, 기판(W)의 중심부 근방과 비교하여 주연부 근방 쪽이 기판 표면(Wf) 상에 형성된 응고 대상액의 응고체의 온도가 상승하기 쉬워, 세정 능력이 저하할 우려가 있다(도 1 참조).
이 때문에, 기판(W)의 외연부 근방의 응고 대상액의 응고체의 두께를 중심부 근방보다 두껍게 함으로써 세정 능력의 저하를 방지하는 것이 바람직하다. 한편, 응고 대상액의 응고체의 두께가 큰 쪽이 열용량도 커져 온도 상승하기 어려워지기 때문에, 분위기 등에서의 흡열에 의한 온도 상승도 억제하는 것이 가능하게 되어, 이 점에 있어서도 세정 능력의 저하를 방지할 수 있다.
응고 대상액인 DIW는 응고되여 얼음으로 됨으로써 체적이 증가한다(0℃(섭씨)의 물이 0도 ℃(섭씨)의 얼음이 되면, 그 체적은 대략 1.1배로 증가한다). 따라서, 기판 표면(Wf)과 파티클 등 사이에 침입한 DIW가 응고되여 팽창함으로써, 파티클 등이 기판 표면(Wf)으로부터 미소 거리만큼 이간(離間)된다. 그 결과, 기판 표면(Wf)과 파티클 등 사이의 부착력이 저감되고, 나아가서는 파티클 등이 기판(W)으로부터 이탈되게 된다. 또한, 기판 표면(Wf)과 평행한 방향으로도 팽창함으로써, 기판에 고착되어 있는 파티클 등을 박리한다. 이에 의해, 후술하는 제거 공정에 의해 DIW의 응고체인 얼음이 제거됨과 함께, 파티클 등도 아울러 제거된다.
기판 표면(Wf)의 전면에 걸쳐 응고 대상액의 응고체가 형성된 후, 제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(337)가 폐쇄된다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해, 노즐구동기구(313)가 노즐(311)을 퇴피 위치(노즐(311)이 컵(210)의 둘레 방향 외측으로 벗어나 있는 위치)에 위치 결정한다.
다음으로, 기판 표면(Wf)에 대하여, 냉각액을 공급하는 응고체 냉각 공정(단계 S104)이 행하여진다. 먼저, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판회전기구(121)가 스핀 베이스(113)의 회전수를 변경하여, 응고체 냉각 공정 동안 유지한다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 배액포집수단(21)에의 동작 지령에 의해, 컵(210)이 외측 포집 위치에 위치 결정된다. 한편, 분위기차단수단(23)의 차단부재(231)는 이간 위치인 채로 된다.
응고체 냉각 공정에서의 기판(W)의 회전수는 기판 표면(Wf)에 공급된 냉각액이 기판 표면(Wf)의 전면에 확산 가능하도록 300?900rpm으로 하는 것이 바람직하다. 이하에서는, 응고체 냉각 공정에서의 기판(W)의 회전수를 400rpm으로 하여 설명한다.
또한, 제어유닛(97)으로부터 표면냉각수단(35)에의 동작 지령에 의해, 노즐구동기구(353)가 노즐(351)을 기판 표면(Wf)의 중심 부근 상공에 위치 결정한다. 노즐(351)의 위치 결정이 완료된 후, 제어유닛(97)으로부터 표면냉각수단(35)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(377)가 개방된다. 이에 의해, HFE공급부(373)로부터 냉각액이 배관(375)을 통하여 노즐(351)로부터 기판 표면(Wf)의 중심 부근에 공급된다.
한편, 냉각액으로서의 HFE는 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 응고체의 온도를 저하시켜 세정 능력을 향상시키기 위해, -(마이너스)40℃(섭씨) ? -(마이너스)10℃(섭씨)로 온도 조정되어 있는 것이 바람직하다. 이하에서는, 냉각액으로서의 HFE의 온도를 -(마이너스)20℃(섭씨)인 것으로 하여 설명한다.
기판 표면(Wf)의 중심 부근에 공급된 냉각액은 기판(W)이 회전됨으로써 생기는 원심력에 의해, 기판(W)의 중심으로부터 기판(W)의 주연부로 향하여 유동하여, 기판 표면(Wf) 전면에 확산된다. 이에 의해, 기판 표면(Wf) 상에 형성된 응고 대상액의 응고체 전체 온도를 저하시키는 것이 가능하게 된다.
한편, 응고체 냉각 공정에 있어서 기판 표면(Wf)에 공급된 냉각액은 기판(W)의 회전에 의해 생기는 원심력에 의해 기판 표면(Wf)의 중심으로부터 기판 표면(Wf)의 주연부로 향하여 유동하여, 기판 바깥으로 비산하여 배액포집수단(21)에 의해 포집되어 배액된다. 포집된 냉각액에는, 기판 상에 잔류된 액체의 응고 대상액도 포함되어 있지만, 냉각액인 HFE는 응고 대상액인 DIW에 대하여 불용성이기 때문에, 냉각액만 분리하여 회수하여, 재이용하는 것도 가능하다. 이 점은 전술한 기판 냉각 공정에 사용한 냉각액도 마찬가지이다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 노즐(351)을 기판 표면(Wf)의 중심 부근 상공에 정지하여 냉각액을 공급하지만, 기판 표면(Wf)에의 냉각 방법은 이에 한정되지 않는다. 즉, 노즐(351)로부터 기판 표면(Wf)에의 냉각액의 공급을 개시한 후, 제어유닛(97)으로부터 표면냉각수단(35)에의 동작 지령에 의해, 노즐구동기구(353)가 노즐(351)을 기판 표면(Wf)의 중심 상공으로부터 기판 표면(Wf)의 중심 부근 상공으로부터 둘레 가장자리 부근 상공으로 이동시킨다. 이에 의해, 기판 표면(Wf)의 전면에 균등하게 냉각액을 공급하는 것이 가능하게 된다.
한편, 전술한 대로 기판(W)의 주연부 부근의 온도는 중심 부근과 비교하여 상승하기 쉽기 때문에, 노즐(351)을 기판 표면(Wf)의 중심 부근 상공으로부터 둘레 가장자리 부근 상공까지 이동시킨 후, 소정 시간 주연부 부근 상공에서 정지시켜 냉각액의 토출을 계속함으로써, 기판(W)의 주연부 부근을 강력하게 냉각할 수 있다. 이에 의해, 세정 능력의 균일화를 도모할 수 있다.
기판 표면(Wf)의 전면에 냉각액이 확산된 후, 제어유닛(97)으로부터 표면냉각수단(35)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(377)가 폐쇄된다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 표면냉각수단(35)에의 동작 지령에 의해, 노즐구동기구(353)가 노즐(351)을 퇴피 위치(노즐(351)이 컵(210)의 둘레 방향 외측으로 벗어나 있는 위치)에 위치 결정된다.
다음으로, 기판 표면(Wf) 상에 형성된 응고 대상액인 DIW의 응고체를 융해 제거하는 제거 공정으로서의 융해 공정(단계 S105)이 행하여진다. 먼저, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판회전기구(121)가 스핀 베이스(113)의 회전수를 변경하여, 융해 공정 동안 유지한다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 배액포집수단(21)에의 동작 지령에 의해, 컵(210)이 외측 포집 위치에 위치 결정된다. 한편, 분위기차단수단(23)의 차단부재(231)는 이간 위치인 채로 된다.
융해 공정에서의 기판(W)의 회전수는 기판 표면(Wf)에 공급된 융해액으로서의 DIW가 기판 표면(Wf)의 전면에 확산 가능하고, 한편 기판 표면(Wf)을 확산하는 흐름에 의해, 기판 표면(Wf) 상에 잔류되는 냉각액, 및 기판 표면(Wf)으로부터 이탈된 파티클 등을 흘러보내는 것이 가능하도록 1500?2500rpm으로 하는 것이 바람직하다. 이하에서는, 융해 공정에서의 기판(W)의 회전수를 2000rpm으로 하여 설명한다.
또한, 제어유닛(97)으로부터 융해수단(41)에의 동작 지령에 의해, 노즐구동기구(413)가 노즐(411)을 기판 표면(Wf)의 중심 부근 상공에 위치 결정한다. 노즐(411)의 위치 결정이 완료된 후, 제어유닛(97)으로부터 융해수단(41)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(437)가 개방된다. 이에 의해, 제2 DIW공급부(433)로부터 융해액이 배관(435)을 통하여 노즐(411)로부터 기판 표면(Wf)의 중심 부근에 공급된다.
기판 표면(Wf)에 공급된 융해액으로서의 DIW는 기판(W)의 표면(Wf)에 형성된 응고 대상액의 응고체를 융해하는 시간을 단축하여, 융해 다되지 않았던 응고 대상액의 응고체가 융해액인 DIW 중에 부유하여 패턴에 충돌하여 데미지(damage)를 주는 것을 방지하기 위해, 50℃(섭씨)에서 90℃(섭씨)의 온도로 조절되는 것이 바람직하다. 이하에서는, 융해액으로서 80℃(섭씨)의 DIW가 공급되는 것으로 하여 설명한다.
기판 표면(Wf)의 중심 부근에 공급된 융해액은 기판(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해, 기판 표면(Wf)의 중심으로부터 기판 표면(Wf)의 주연부로 향하여 유동하여, 기판 표면(Wf) 전면으로 확산되고, 기판 바깥으로 비산하여 배액포집수단(21)에 의해 포집되어 배액된다. 기판 표면(Wf) 상으로 확산된 융해액은 기판 표면(Wf) 상에 형성된 응고 대상액의 응고체를 급속히 해동(解凍)함과 함께, 기판 표면(Wf)으로부터 이탈된 파티클 등을 그 흐름에 의해 흘러가게 하여 기판(W) 바깥으로 배출한다. 또한, 기판 표면(Wf) 상에 잔류되는 냉각액도 그 흐름에 의해 흘러가게 하여 기판(W) 바깥으로 배출한다.
기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 응고체가 융해된 후, 제어유닛(97)으로부터 융해수단(41)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(437)가 폐쇄된다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 융해수단(41)에의 동작 지령에 의해, 노즐구동기구(413)가 노즐(411)을 퇴피 위치(노즐(411)이 컵(210)의 둘레 방향 외측으로 벗어나 있는 위치)에 위치 결정된다.
다음으로, 린스 공정(단계 SlO6)이 행하여진다. 제어유닛(97)으로부터 분위기차단수단(23)에의 동작 지령에 의해, 차단부재 승강기구(247)가 차단부재(231)를 대향 위치로 이동된다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판회전수단(13)이 스핀 베이스(113)의 회전수를 변경하여, 린스 공정 동안 유지한다. 한편, 컵(210)은 외측 포집 위치인 채로 된다.
린스 공정에서의 기판(W)의 회전수는 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)에 공급된 린스액이 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)의 전면으로 확산 가능하도록 300?1000rpm으로 하는 것이 바람직하다. 이하에서는, 린스 공정에서의 기판(W)의 회전수를 800rpm으로 하여 설명한다.
차단부재(231)가 대향 위치에 위치 결정된 후, 제어유닛(97)으로부터 린스수단(45)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(459) 및 개폐밸브(463)가 개방된다.
이에 의해, 제3 DIW공급부(453)로부터 린스액이 주배관(455), 상측 분기배관(457), 상측 제2 공급관(273)을 통하여 노즐(275)로부터 기판 표면(Wf)에, 또한, 주배관(455), 하측 분기배관(461), 하측 제2 공급관(283)을 통하여 노즐(291)로부터 기판 이면(Wb)에 공급된다. 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)의 각각 중심 부근에 공급된 린스액은 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해, 기판 둘레 가장자리 방향으로 유동하여, 최종적으로는, 기판 주연부로부터 기판(W) 바깥으로 비산하여, 배액포집수단(21)에 포집되어 배액된다.
한편, 린스액은 선행하는 각 공정에 있어서 기판(W)의 이면(Wb)으로 비산한 DIW 등이나, 분위기 중에 부유하고 있던 파티클 등이 기판(W)에 부착된 것 등을 제거하는 역할도 한다.
린스 공정 종료 후, 제어유닛(97)으로부터 린스수단(45)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(459) 및 개폐밸브(463)가 폐쇄된다.
다음으로, 기판(W)을 건조하는 건조 공정(단계 S107)이 행하여진다. 제어유닛(97)으로부터 건조용 기체공급수단(51)에의 동작 지령에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(519, 523)가 소정 유량으로 되도록 개방된다. 한편, 분위기차단수단(23)의 차단부재(231)는 대향 위치인 채로 되고, 컵(210)은 외측 포집 위치인 채로 된다.
이에 의해, 건조용 질소가스 공급부(513)로부터의 상온의 건조용 질소가스가 주배관(515), 상측 분기배관(517), 상측 제1 공급관(271)을 통하여 기판 표면(Wf)에, 또한, 주배관(515), 하측 분기배관(521), 하측 제1 공급관(281)을 통하여 기판 이면(Wb)에 공급된다. 건조용 질소가스가 대향 위치에 위치 결정된 차단부재(231)의 하면과 기판 표면(Wf) 사이의 공간에 충만되고, 또한, 스핀 베이스(113)의 표면과 기판 이면(Wb) 사이의 공간에 충만됨으로써, 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)과 외기가 접촉하는 것을 방지한다.
기판(W)이 외기로부터 차단된 후, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판회전기구(121)가 스핀 베이스(113)의 회전수를 변경하여, 건조 공정 동안 유지한다. 건조 공정에서의 기판(W)의 회전수는 기판 표면(Wf) 및 기판 이면(Wb)에 잔류된 린스액을 원심력에 의해 기판(W) 바깥으로 털어지는 것이 가능하도록 1500?3000rpm으로 하는 것이 바람직하다. 이하에서는, 건조 공정에서의 기판(W)의 회전수를 2000rpm으로 하여 설명한다.
기판(W)의 건조 완료 후, 제어유닛(97)으로부터 건조용 기체공급수단(51)에의 동작 지령에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(519, 523)가 유량 0(zero)으로 설정된다. 또한, 제어유닛(97)으로부터의 동작 지령에 의해 기판회전기구(121)가 스핀 베이스(113)의 회전을 정지한다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 분위기차단수단(23)에의 동작 지령에 의해, 차단부재 회전기구(235)가 차단부재(231)의 회전을 정지한다.
또한, 제어유닛(97)으로부터 배액포집수단(21)에의 동작 지령에 의해, 컵(210)이 홈 포지션에 위치 결정된다. 스핀 베이스(113)의 회전이 정지한 후, 제어유닛(97)으로부터의 동작 지령에 의해 기판회전기구(121)가 스핀 베이스(113)를 기판(W)의 주고 받기에 적절한 위치에 위치 결정한다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 분위기차단수단(23)에의 동작 지령에 의해 차단부재 승강기구(247)가 차단부재(231)를 이간 위치로 이동한다.
마지막으로, 기판(W)을 처리유닛(91)으로부터 반출하는 기판 반출 공정(단계 S108)이 행하여진다. 기판유지수단(11)이 기판(W)의 주고 받기에 적절한 위치에 위치 결정된 후, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판유지부재 구동기구(119)가 기판유지부재(115)를 열림 상태로 하여, 기판(W)을 각 기판유지부재(115)의 기판지지부 위에 재치(載置)한다.
그 후, 셔터(911)가 개방되고, 센터로봇(96)이 상측의 핸드(961)를 처리유닛(91) 안으로 신장되어, 기판(W)을 처리유닛(91) 바깥으로 반출하고, 셔틀(95)의 상측의 핸드(951)에 이동 재치한다. 그 후, 셔틀(95)은 상측의 핸드(951)를 인덱서 유닛(93) 측으로 이동한다.
그리고, 인덱서로봇(931)이 상측의 핸드(933)로 셔틀(95)의 상측의 핸드에 유지되어 있는 기판(W)을 취출하여, FOUP(949)의 소정의 위치에 반입하여, 일련의 처리가 종료된다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, 기판 표면(Wf)에 과냉각 상태의 응고 대상액을 토출하여, 응고 대상액이 기판 표면(Wf)에 착액되는 충격을 이용하여 응고시키고 있다. 따라서, 종래 기술과 같이 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 액막을 응고시키기 위한 냉각수단, 즉, 질소가스를 액체 질소로 냉각하여 공급하는 장치 등이 불필요하고, 이들 장치를 추가하는 것에 의한 장치 전체의 대형화나 비용 상승, 및 액체 질소 등을 이용하는 것에 의한 운전 비용의 증대를 방지할 수 있다.
또한, 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 액막을 응고시키기 위해서, 열의 전달 효율이 낮은 기체의 냉매를 이용하지 않고, 응고 대상액 자체를 과냉각 상태로 하여 기판 표면(Wf) 상에 공급하는 것만으로 응고 대상액의 응고체를 형성하고 있기 때문에, 응고체 형성에 필요로 하는 시간의 단축이 가능하다.
또한, 기판 표면(Wf) 상에 형성된 응고 대상액의 응고체의 온도를 저하시키기 위해서, 응고 대상액의 응고체에 액체의 냉각액을 직접 토출하여 냉각하고 있다. 액체는 기체에 대하여 열의 전달 효율이 높기 때문에, 단시간에 응고 대상액의 응고체의 온도를 저하시킬 수 있어, 처리에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 가능하다.
또한, 기판 표면(Wf)에 과냉각 상태의 응고 대상액을 토출하여 응고체를 형성하고 있기 때문에, 그 후 냉각액을 기판 표면(Wf) 상에 토출하여도 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액은 응고되어 있어 배제되는 경우가 없다. 따라서, 냉각액을 공급함으로써 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 응고체의 두께를 변동시키는 경우가 없어, 세정 능력을 정확하게 제어하는 것이 가능하다.
＜제2 실시형태＞
다음으로, 본 발명에 따른 기판처리장치의 제2 실시형태를 설명한다. 이 제2 실시형태가 제1 실시형태와 크게 다른 점은 응고체 형성 공정 전에, 기판(W)을 냉각하는 기판 냉각 공정을 행하는 점이다.
한편, 제2 실시형태의 구성은 도 3 내지 도 14에 나타내는 기판처리장치(9) 및 처리유닛(91)과 기본적으로 동일하기 때문에, 이하의 설명에서는, 동일 부호를 붙여 구성 설명을 생략한다.
이 제2 실시형태에 있어서도 제1 실시형태와 마찬가지로 기판(W)을 처리유닛(91)에 반입하는 기판 반입 공정(S201) 및 응고 대상액으로서의 DIW를 과냉각 상태로 준비하는 준비 공정(S202)이 행하여진다.
다음으로, 기판 이면(Wb)에 대하여, 기판(W)을 냉각하는 기판 냉각 공정(단계 S203)이 행하여진다. 먼저, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판회전기구(121)가 스핀 베이스(113)의 회전을 개시시켜, 기판 냉각 공정 동안 유지한다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 배액포집수단(21)에의 동작 지령에 의해, 컵(210)이 외측 포집 위치에 위치 결정된다. 한편, 분위기차단수단(23)의 차단부재(231)는 이간 위치인 채로 된다.
기판 냉각 공정에서의 기판(W)의 회전수는 기판 이면(Wb)에 공급된 냉각액이 기판 이면(Wb) 전면에 확산 가능하도록 300?900rpm으로 하는 것이 바람직하다. 이하에서는, 기판 냉각 공정에서의 기판(W)의 회전수를 400rpm으로 하여 설명한다.
또한, 제어유닛(97)으로부터 이면냉각수단(47)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(477)가 개방된다. 이에 의해, HFE공급부(373)로부터 냉각액이 배관(475), 하측 분기배관(461), 하측 제2 공급관(283)을 통하여 노즐(291)로부터 기판 이면(Wb)에 공급된다.
한편, 냉각액으로서의 HFE는 후술하는 응고체 형성 공정에 있어서 기판(W)에 착액된 응고 대상액이 신속하게 응고되도록, -(마이너스)40℃(섭씨) ? -(마이너스)10℃(섭씨)로 온도 조정되어 있는 것이 바람직하다. 이하에서는, 냉각액의 온도를 -(마이너스)20℃(섭씨)로 하여 설명한다.
기판 이면(Wb)의 중심 부근에 공급된 냉각액은 기판(W)이 회전됨으로써 생기는 원심력에 의해, 기판 이면(Wb)의 중심 부근으로부터 기판 이면(Wb)의 주연부로 향하여 확산된다. 이에 의해, 냉각액이 기판 이면(Wb) 전체에 퍼져 기판 이면(Wb)의 전면이 냉각액에 접액(接液)되어, 기판(W)이 냉각액의 냉열에 의해 냉각된다.
이어서, 제1 실시형태와 마찬가지로, 기판 표면(Wf)에 과냉각 상태의 응고 대상액을 공급하여 응고 대상액의 응고체를 형성하는 응고체 형성 공정이 행하여진다(단계 S204).
본 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 노즐(311)로부터 토출된 응고 대상액이 기판 표면(Wf)에 착액되는 충격으로 응고된다. 또한, 이에 덧붙여 응고 대상액의 응고점 이하로 냉각된 기판(W)에 응고 대상액이 접촉됨으로써 급속히 냉각되는 것에 의해서도 응고된다.
또한, 미리 기판(W)을 냉각액에 의해 냉각함으로써, 응고체 형성 공정에 있어서 기판 표면(Wf)에 공급된 응고 대상액이 기판(W)이 갖는 열에 의해 온도 상승되는 일없이 기판 표면(Wf)에 착액된 시점에서 신속하게 응고된다.
또한, 응고 대상액이 응고되면 응고열이 생겨 주변의 응고 대상액의 온도를 상승시켜 전체로서 응고에 필요로 하는 시간을 지연시키는 요인이 되지만, 본 실시형태에 있어서는 발생한 응고열은 냉각된 기판(W)에 흡수되기 때문에, 주변의 응고 대상액의 온도를 상승하는 일이 없어, 신속하게 응고체가 형성된다.
기판 표면(Wf)의 전면에 걸쳐 응고 대상액의 응고체가 형성된 후, 제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(337)가 폐쇄된다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해, 노즐구동기구(313)가 노즐(311)을 퇴피 위치(노즐(311)이 컵(210)의 둘레 방향 외측으로 벗어나 있는 위치)에 위치 결정된다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 이면냉각수단(47)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(477)가 폐쇄된다.
한편, 이면냉각수단(47)으로부터의 냉각액의 토출은 기판(W)을 냉각하여 응고 대상액의 응고체의 형성에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있으면 좋기 때문에, 응고체 형성 공정 종료까지 행하지 않아도 좋다. 즉, 응고체 형성 공정의 개시시에 정지하여도 좋고, 응고체 형성 공정의 도중에 정지해도 좋다. 또한, 후술하는 응고체 냉각 공정의 종료시까지 토출하여도 좋다.
그 후, 제1 실시형태와 마찬가지로, 응고체 냉각 공정(단계 S205), 융해 공정(단계 S206), 린스 공정(단계 S207), 건조 공정(단계 S208) 및 기판 반출 공정(단계 S209)이 행해져, 일련의 처리가 종료된다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, 기판 표면(Wf)에 과냉각 상태의 응고 대상액을 토출하고, 응고 대상액이 기판 표면(Wf)에 착액되는 충격 및 냉각된 기판(W)의 냉열에 의해 급속히 냉각되는 자극을 이용하여 응고시키고 있다. 따라서, 종래 기술과 같이 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 액막을 응고시키기 위한 냉각수단, 즉, 질소가스를 액체 질소로 냉각하여 공급하는 장치 등이 불필요하고, 이들 장치를 추가하는 것에 의한 장치 전체의 대형화나 비용 상승, 및 액체 질소 등을 이용하는 것에 의한 운전 비용의 증대를 방지할 수 있다.
또한, 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 액막을 응고시키기 위해서, 열의 전달 효율이 낮은 기체의 냉매를 이용하지 않고, 응고 대상액 자체를 과냉각 상태로 하여 기판 표면(Wf) 상에 공급하는 것만으로 응고 대상액의 응고체를 형성하고 있기 때문에, 응고체 형성에 필요로 하는 시간의 단축이 가능하다.
또한, 미리 기판(W)을 냉각액에 의해 냉각함으로써, 응고체 형성 공정에 있어서 기판 표면(Wf)에 공급된 응고 대상액이 기판(W)이 갖는 열에 의해 온도 상승되는 일없이 기판 표면(Wf)에 착액된 시점에서 신속하게 응고된다.
또한, 응고 대상액이 응고되면 응고열이 생겨, 주변의 응고 대상액의 온도를 상승시켜 전체로서의 응고에 필요로 하는 시간을 지연시키는 요인이 되지만, 본 실시형태에 있어서는 발생한 응고열은 냉각된 기판(W)에 흡수되어 주변의 응고 대상액의 온도를 상승하는 일이 없어, 신속하게 응고체가 형성된다.
또한, 기판 표면(Wf) 상에 형성된 응고 대상액의 응고체의 온도를 저하시키기 위해서, 응고 대상액의 응고체에 액체의 냉각액을 직접 토출하여 냉각하고 있다. 액체는 기체에 대하여 열의 전달 효율이 높기 때문에, 단시간에 응고 대상액의 응고체의 온도를 저하시킬 수 있어, 처리에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 가능하다.
또한, 기판 표면(Wf)에 과냉각 상태의 응고 대상액을 토출하여 응고체를 형성하고 있기 때문에, 그 후 냉각액을 기판 표면(Wf) 상에 토출하여도 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액은 응고되어 있어 배제되는 일이 없다. 따라서, 냉각액을 공급함으로써 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 응고체의 두께를 변동시키는 일이 없어, 세정 능력을 정확하게 제어하는 것이 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 응고 대상액을 토출하기 전에 냉각액을 기판(W)의 이면(Wb)으로부터 토출하여 기판을 냉각하고 있었지만, 기판을 냉각하는 방법은 이에 한정되지 않는다. 즉, 응고 대상액을 공급하기 전에, 냉각액을 기판 표면(Wf)에 공급하여 기판(W)을 냉각하여도 좋다. 또한, 응고체형성공정에 있어서, 기판 표면(Wf)에 대하여 응고 대상액의 토출을 개시한 후, 노즐(311)을 선회 이동시키기 전에 일정한 시간, 기판 표면(Wf)의 중심 근방에 응고 대상액의 토출을 행하여, 기판(W) 전체를 냉각하여도 좋다.
＜제3 실시형태＞
다음으로, 본 발명에 따른 기판처리장치의 제3 실시형태를 설명한다. 이 제3 실시형태가 제2 실시형태와 크게 다른 점은 기판 냉각 공정을 응고체 형성 공정 동안 계속하여, 냉각액에 진동을 부여하는 점이다.
한편, 제3 실시형태의 구성은 도 3 내지 도 14 및 도 16에 나타내는 기판처리장치(9) 및 처리유닛(91)과 기본적으로 동일하기 때문에, 이하의 설명에서는, 동일 부호를 붙여 구성 설명을 생략한다.
이 제3 실시형태에 있어서도 제2 실시형태와 마찬가지로 기판(W)을 처리유닛(91)에 반입하는 기판 반입 공정(S201) 및 응고 대상액으로서의 DIW를 과냉각 상태로 준비하는 준비 공정(S202)이 행하여진다.
다음으로, 기판 이면(Wb)에 있어서, 기판(W)을 냉각하는 기판 냉각 공정(단계 S203)이 행하여진다.먼저, 제어유닛(97)으로부터 기판유지수단(11)에의 동작 지령에 의해, 기판회전기구(121)가 스핀 베이스(113)의 회전을 개시시켜, 기판 냉각 공정 동안 유지한다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 배액포집수단(21)에의 동작 지령에 의해, 컵(210)이 외측 포집 위치에 위치 결정된다. 한편, 분위기차단수단(23)의 차단부재(231)는 이간 위치인 채로 된다.
기판 냉각 공정에서의 기판(W)의 회전수는 기판 이면(Wb)에 공급된 냉각액이 기판 이면(Wb) 전면에 확산 가능하도록 300?900rpm으로 하는 것이 바람직하다. 이하에서는, 기판 냉각 공정에서의 기판(W)의 회전수를 400rpm으로 하여 설명한다.
또한, 제어유닛(97)으로부터 이면냉각수단(47)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(477)가 개방된다. 이에 의해, HFE공급부(373)로부터 냉각액이 배관(475), 하측 분기배관(461), 하측 제2 공급관(283)을 통하여 노즐(291)로부터 기판 이면(Wb)에 공급된다.
한편, 냉각액으로서의 HFE는 후술하는 응고체 형성 공정에 있어서 기판(W)에 착액된 응고 대상액이 신속하게 응고되도록, -(마이너스)400℃(섭씨) ? -(마이너스)10℃(섭씨)로 온도 조정되어 있는 것이 바람직하다. 이하에서는, 냉각액의 온도를 1(마이너스)20℃(섭씨)로 하여 설명한다.
또한, 하측 분기배관(461)에는, 초음파 발진기가 개재 삽입되어 있어, 냉각액을 통하여 기판(W)을 진동시키도록 되어 있다. 한편, 초음파 발진기의 동작은 개폐밸브(477)에 동기(同期)하여 있다. 즉, 개폐밸브(477)가 개방된 시점에서 초음파의 발진을 개시하여, 개폐밸브(477)가 폐쇄된 시점에서 초음파의 발진을 정지한다.
기판 이면(Wb)의 중심 부근에 공급된 냉각액은 기판(W)이 회전됨으로써 생기는 원심력에 의해, 기판 이면(Wb)의 중심 부근으로부터 기판 이면(Wb)의 주연부로 향하여 확산된다. 이에 의해, 냉각액이 기판 이면(Wb) 전체에 퍼져 기판 이면(Wb)의 전면이 냉각액에 접액되어, 기판(W)이 냉각액의 냉열에 의해 냉각된다. 또한, 냉각액에 부여된 초음파 진동은 기판(W)에도 전달되어 기판(W)을 진동시킨다.
이어서, 제2 실시형태와 마찬가지로, 기판 표면(Wf)에 과냉각 상태의 응고 대상액을 공급하여 응고 대상액의 응고체를 형성하는 응고체 형성 공정이 행하여진다(단계 S204).
본 실시형태에 있어서도, 제2 실시형태와 마찬가지로, 노즐(311)로부터 토출된 응고 대상액이 기판 표면(Wf)에 착액되는 충격으로 응고된다. 또한, 이에 덧붙여 응고 대상액의 응고점 이하로 냉각된 기판(W)에 응고 대상액이 접촉됨으로써 급속히 냉각되는 것에 의해서도 응고된다.
또한, 기판 이면(Wb)에 공급되는 냉각액에는, 초음파가 부여되어 있어, 기판(W)을 초음파 진동시키고 있다. 이 초음파 진동도 응고 대상액에 대한 외적 자극이 되어, 응고 대상액의 응고를 촉진한다.
또한, 미리 기판(W)을 냉각액에 의해 냉각함으로써, 후술하는 응고체 형성 공정에 있어서 기판 표면(Wf)에 공급된 응고 대상액이 기판(W)이 갖는 열에 의해 온도 상승되는 일이 없어, 기판 표면(Wf)에 착액된 시점에서 신속하게 응고된다.
또한, 응고 대상액이 응고되면 응고열이 생겨, 주변의 응고 대상액의 온도를 상승시켜 전체로서의 응고에 필요로 하는 시간을 지연시키는 요인이 되지만, 본 실시형태에 있어서는 발생한 응고열은 냉각된 기판(W)에 흡수되어, 주변의 응고 대상액의 온도를 상승하는 일이 없어, 신속하게 응고체가 형성된다.
기판 표면(Wf)의 전면에 걸쳐 응고 대상액의 응고체가 형성된 후, 제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(337)가 폐쇄된다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 응고체형성수단(31)에의 동작 지령에 의해, 노즐구동기구(313)가 노즐(311)을 퇴피 위치(노즐(311)이 컵(210)의 둘레 방향 외측으로 벗어나 있는 위치)에 위치 결정한다. 또한, 제어유닛(97)으로부터 이면냉각수단(47)에의 동작 지령에 의해, 개폐밸브(477)가 폐쇄된다.
그 후, 제2 실시형태와 마찬가지로, 응고체 냉각 공정(단계 S205), 융해 공정(단계 S206), 린스 공정(단계 S207), 건조 공정(단계 S208) 및 기판 반출 공정(단계 S209)이 행해져, 일련의 처리가 종료된다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, 기판 표면(Wf)에 과냉각 상태의 응고 대상액을 토출하여, 응고 대상액이 기판 표면(Wf)에 착액되는 충격 및 냉각된 기판(W)의 냉열에 의해 급속히 냉각되는 자극, 또한 기판에 부여되는 초음파 진동을 이용하여 응고시키고 있다. 따라서, 종래 기술과 같이 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 액막을 응고시키기 위한 냉각수단, 즉, 질소가스를 액체 질소로 냉각하여 공급하는 장치 등이 불필요하여, 이들 장치를 추가하는 것에 의한 장치 전체의 대형화나 비용 상승, 및 액체 질소 등을 이용하는 것에 의한 운전 비용의 증대를 방지할 수 있다.
또한, 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 액막을 응고시키기 위해서, 열의 전달 효율이 낮은 기체의 냉매를 이용하지 않고, 응고 대상액 자체를 과냉각 상태로서 기판 표면(Wf) 상에 공급하는 것만으로 응고 대상액의 응고체를 형성하고 있기 때문에, 응고체 형성에 필요로 하는 시간의 단축이 가능하다.
또한, 미리 기판(W)을 냉각액에 의해 냉각함으로써, 후술하는 응고체 형성 공정에 있어서 기판 표면(Wf)에 공급된 응고 대상액이 기판(W)이 갖는 열에 의해 온도 상승되지 않고, 기판 표면(Wf)에 착액된 시점에서 신속하게 응고된다.
또한, 응고 대상액이 응고되면 응고열이 생겨, 주변의 응고 대상액의 온도를 상승시켜 전체로서의 응고에 필요로 하는 시간을 지연시키는 요인이 되지만, 본 실시형태에 있어서는, 발생한 응고열은 냉각된 기판(W)에 흡수되므로, 주변의 응고 대상액의 온도를 상승하는 경우가 없기 때문에, 신속하게 응고체가 형성된다.
또한, 기판 표면(Wf) 상에 형성된 응고 대상액의 응고체의 온도를 저하시키기 위해서, 응고 대상액의 응고체에 액체의 냉각액을 직접 토출하여 냉각하고 있다. 액체는 기체에 대하여 열의 전달 효율이 높기 때문에, 단시간에 응고 대상액의 응고체의 온도를 저하시킬 수 있어, 처리에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 가능하다.
또한, 기판 표면(Wf)에 과냉각 상태의 응고 대상액을 토출하여 응고체를 형성하고 있기 때문에, 그 후 냉각액을 기판 표면(Wf) 상에 토출하여도 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액은 응고되고 있어 배제되는 일이 없다. 따라서, 냉각액을 공급함으로써 기판 표면(Wf) 상의 응고 대상액의 응고체의 두께를 변동시키지 않고, 세정 능력을 정확하게 제어하는 것이 가능하다.
또한, 이면냉각수단(47)으로부터 공급되는 냉각액에 진동을 부여하는 수단에 대하여는 상기 초음파 발진기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 개폐밸브(477)를 짧은 간격으로 개폐시키거나, HFE공급부(373)의 펌프(383)를 벨로우즈 펌프로 하는 등으로 하여 미세하게 맥동시키거나, 혹은 하측 분기배관(461)에 유량 조정 밸브를 개재 삽입하여 그 유량을 변동시키는 등의 수단에 의해 냉각액에 진동을 부여하도 좋다.
＜기타＞
또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 벗어나지 않는 한에서 상술한 것 이외에 여러 가지의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 응고체 형성 공정으로서 다른 방법을 채용할 수도 있다. 즉, 응고체 형성 공정에 있어서 기판 표면(Wf)에 응고 대상액이 착액되는 충격을 이용하지 않고 다른 외적 자극에 의해 응고되는 것도 가능하다.
예를 들면, 응고체 형성 공정에 있어서 노즐(311)을 기판 표면에 근접시켜 응고 대상액을 공급함으로써, 기판 표면(Wf)에 응고 대상액이 착액되는 충격을 주는 일 없이 기판 표면(Wf) 상에 응고 대상액의 액막을 형성하고, 그 후, 노즐(311)을 상승시켜 액적(液滴)을 적하(滴下)하는 기판 이면(Wb)에 냉각액을 토출하여 급격하게 냉각하고, 기판 이면(Wb)에 초음파를 부여한 냉각액을 토출하고, 기판유지수단(11)을 진동시키는 등에 의해 외적인 자극을 주어 응고시키는 것도 가능하다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 기판(W)에 응고 대상액으로서 DIW를 공급하고 있지만, 응고 대상액으로서는, DIW에 한정되는 것은 아니며, 순수(純水), 초순수나 수소수, 탄산수 등, 나아가서는 SC1 등의 액체라도 사용할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 기판(W)에 융해액으로서 DIW를 공급하고 있지만, 융해액으로서는 DIW에 한정되는 것은 아니며, 순수, 초순수나 수소수, 탄산수 등, 나아가서는 SC1 등의 액체라도 사용할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 응고 대상액과 융해액을 같은 DIW로 하고 있지만, 각각 다른 액으로 하는 것도 가능하다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 냉각액으로서 HFE를 사용하고 있지만, 응고 대상액의 응고점보다 낮은 응고점을 갖고 있는 액체이면 다른 액체를 사용하는 것도 가능하다. 예를 들면, o-크실렌(1, 2-디메틸벤젠)(화학식：C8H10, 응고점：-(마이너스)25.2℃(섭씨)), m-크실렌(1,3-디메틸벤젠)(화학식：C8H10, 응고점：-(마이너스)48.9℃(섭씨)), 트리클로로메탄(화학식：CHCl3, 응고점：-(마이너스)63.5℃(섭씨)), 테트라클로로에틸렌(화학식：CCl2=CCl, 응고점：-(마이너스)22.2℃(섭씨)), 헥산(화학식：C6H14, 응고점：-(마이너스)100도℃(섭씨)), 헵탄(화학식：C7H16, 응고점：-(마이너스)91℃(섭씨)), 이소프로필알콜(화학식：C3H8Ｏ), 에틸알콜(화학식：C2H5ＯH, 응고점：-(마이너스)114℃(섭씨)), 메틸알콜(화학식：CH3ＯH, 응고점：-(마이너스)98℃(섭씨)), 옥탄(화학식：C8Hl8, 응고점：-(마이너스)56.8℃(섭씨)) 등이다. 한편, 이러한 액은 희석되어 있어도 좋다.
또한, 이러한 액체 중, 이소프로필알콜이나 에틸알콜 등은 응고 대상액인 DIW에 가용성이며, 응고체 냉각 공정에서 회수된 액체는 응고 대상액과 냉각액이 혼합된 용액으로 된다. 그러나, 응고 대상액에 냉각액이 혼합됨으로써, 그 용액은 응고 대상액의 응고점보다 낮은 응고점을 갖는다(예를 들면, DIW에 이소프로필알콜이 혼합된 경우, 이소프로필알콜의 농도에 의해 응고점은 변동하지만, 대부분의 농도에 있어서 -(마이너스)20℃(섭씨) 이하의 응고점을 갖는다). 따라서, HFE처럼 냉각액만을 분리하여 회수하는 것이 아니라, 혼합한 용액을 회수하여 재이용할 수도 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 응고체 냉각 공정으로서 액체인 HFE를 사용하였지만, 응고체를 냉각하는 수단은 이에 한정되지 않는다. 즉, 응고체가 형성된 기판에 대하여, 질소 가스, 오존 가스, 아르곤 가스 등의 기체를 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도로 냉각하여 공급함으로써 응고체를 냉각하는 것도 가능하다.
예를 들면, 응고체 냉각 공정에서 노즐(351)로부터 냉각된 기체를 기판 표면(Wf)에 토출하고, 노즐구동기구(353)에 의해 기판(W) 상공을 선회 이동시킴으로써 기판 표면(Wf) 전면에 공급할 수 있다. 이 경우, 이미 기판(W) 상에서 응고 대상액은 응고되어 있기 때문에, 냉각용의 기체의 유량을 크게 하여 냉각 능력을 크게 하여도, 기판상의 응고 대상액을 불어내어 응고 대상액의 응고체의 두께를 불균일하게 하거나, 응고 대상액을 기판 표면(Wf)으로부터 배제하여 응고 대상액의 응고체가 형성되지 않게 되는 경우가 없다.
또한, 응고체형성수단(31)에 있어서, 제1 DIW공급부(333)의 DIW탱크(341), 혹은 DIW탱크(341)로부터 노즐(311)에 이르는 배관 경로에 있어서, 응고 대상액에 자장(磁場) 환경, 전기장 환경이나 초음파를 부여함으로써 보다 저온의 과냉각수를 안정되게 기판 표면(Wf)에 공급하는 것도 가능하다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 표면냉각수단(35) 및 이면냉각수단(47)에 대하여, 냉각액으로서 같은 HFE를 1개의 HFE공급부(373)로부터 공급하고 있지만, 각각 다른 공급원으로부터 냉각액을 공급하는 것도 가능하다. 이 경우, 각각 다른 액을 사용할 수도 있고, 또한, 다른 온도의 냉각액을 각각 공급하는 것도 가능하게 된다.
여기까지는 과냉각 상태의 응고 대상액을 기판에 공급하여, 외적 자극으로서 기판에 착액되는 충격을 이용한 실시형태에 대하여 설명하여 왔다. 그러나, 본 발명의 다른 실시형태로서, 상온보다 높은 응고점을 갖는 응고 대상액을 기판에 공급하여, 외적 자극으로서 상온 분위기를 이용하여 응고 대상액을 응고시키는 것도 가능하다. 이하의 제4 실시형태로부터 제15 실시형태는 이러한 실시형태에 대하여 설명한 것이다.
＜제4 실시형태＞
도 17은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제4 실시형태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 18은 도 17의 기판처리장치에서의 질소 가스 및 DIW의 공급 형태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 19는 도 17의 기판처리장치에서의 아암의 동작 형태를 나타내는 도면이다. 이 장치는 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)의 표면(Wf)에 부착되어 있는 파티클 등의 오염물질을 제거하기 위한 동결세정처리를 실행할 수 있는 매엽식의 기판처리장치이다. 보다 구체적으로는, 미세 패턴이 형성된 기판 표면(Wf)에 대하여, 그 표면(Wf)에 액막을 형성하여 그것을 동결시켜 응고막(응고체)을 형성한 후, 그 응고막을 제거함으로써 응고막과 함께 파티클 등을 기판 표면으로부터 제거하는 동결세정처리를 실행하는 기판처리장치이다.
이 기판처리장치는 처리챔버(1001)를 갖고 있다. 이 처리챔버(1001)의 내부는 상온 분위기로 되어 있고, 상기 처리챔버(1001) 내부에서 스핀척(1002)이 기판(W)의 표면(Wf)을 위쪽으로 향하여 대략 수평 자세로 유지한 상태로 기판(W)을 회전시키도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 이 스핀척(1002)의 중심축(1021)의 상단부에는, 도 18에 도시하는 바와 같이, 원판형상의 스핀 베이스(1023)가 나사 등의 체결부품에 의해 고정되어 있다. 이 중심축(1021)은 모터를 포함한 척회전기구(1022)의 회전축에 연결되어 있다. 그리고, 장치 전체를 제어하는 제어유닛(1004)으로부터의 동작 지령에 따라 척회전기구(1022)가 구동되면, 중심축(1021)에 고정된 스핀 베이스(1023)가 회전 중심축(AＯ)을 중심으로 회전한다.
또한, 스핀 베이스(1023)의 주연부(周緣部) 부근에는, 기판(W)의 주연부를 파지하기 위한 복수개의 척핀(1024)이 세워 설치되어 있다. 척핀(1024)은 원형의 기판(W)을 확실히 유지하기 위해서 3개 이상 설치하여 있으면 좋고, 스핀 베이스(1023)의 주연부를 따라 등각도 간격으로 배치되어 있다. 각 척핀(1024)의 각각은 기판(W)의 주연부를 아래쪽으로부터 지지하는 기판지지부와, 기판지지부에 지지된 기판(W)의 외주 단면(端面)을 압압(押壓)하여 기판(W)을 유지하는 기판유지부를 구비하고 있다. 또한, 각 척핀(1024)은 기판유지부가 기판(W)의 외주 단면을 압압 하는 압압 상태와, 기판유지부가 기판(W)의 외주 단면으로부터 멀어지는 개방 상태 사이를 전환할 수 있게 구성되어 있다.
그리고, 스핀 베이스(1023)에 대하여 기판(W)이 주고 받아질 때, 각 척핀(1024)를 개방 상태로 하고, 기판(W)에 대하여 세정처리를 행할 때, 각 척핀(1024)을 압압 상태로 한다. 각 척핀(1024)을 압압 상태로 하면, 각 척핀(1024)은 기판(W)의 주연부를 파지하여, 기판(W)이 스핀 베이스(1023)로부터 소정간격을 두고 대략 수평 자세로 유지되게 된다. 이에 의해, 기판(W)은 그 표면(Wf)을 위쪽으로 향하고, 이면(Wb)을 아래쪽으로 향한 상태로 유지된다.
또한, 상기와 같이 구성된 스핀척(1002)의 위쪽에는, 차단부재(1009)가 배치되어 있다. 이 차단부재(1009)는 중심부에 개구를 갖는 원판형상으로 형성되어 있다. 또한, 차단부재(1009)의 하면은 기판(W)의 표면(Wf)과 대략 평행하게 대향하는 기판 대향면으로 되어 있고, 기판(W)의 직경과 동등 이상의 크기로 형성되어 있다. 이 차단부재(1009)는 지지축(1091)의 하단부에 대략 수평하게 장착되어 있다. 이 지지축(1091)은 수평방향으로 뻗는 아암(1092)에 의해, 기판(W)의 중심을 통과하는 연직축 둘레로 회전 가능하게 유지되어 있다. 또한, 아암(1092)에는, 차단부재 회전?승강기구(1093)가 접속되어 있다.
차단부재 회전?승강기구(1093)는 제어유닛(1004)으로부터의 동작 지령에 따라, 지지축(1091)을 기판(W)의 중심을 통과하는 연직축 둘레로 회전시킨다. 또한, 제어유닛(1004)은 차단부재 회전?승강기구(1093)의 동작을 제어하여, 스핀척(1002)에 유지된 기판(W)의 회전에 따라 기판(W)과 같은 회전 방향으로 또한 대략 같은 회전 속도로 차단부재(1009)를 회전시킨다. 또한, 차단부재 회전?승강기구(1093)는 제어유닛(1004)으로부터의 동작 지령에 따라, 차단부재(1009)를 스핀 베이스(1023)에 근접시키거나 반대로 이간시킨다. 구체적으로는, 제어유닛(1004)은 차단부재 회전?승강기구(1093)의 동작을 제어하여, 기판처리장치에 대하여 기판(W)을 반입출시킬 때에는 차단부재(1009)를 스핀척(1002)의 위쪽의 이간 위치(도 17에 나타내는 위치)로 상승시킨다. 한편, 기판(W)에 대하여 소정의 처리를 실시할 때 차단부재(1009)를 스핀척(1002)에 유지된 기판(W)의 표면(Wf)의 극히 근방에 설정된 대향 위치까지 하강시킨다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 차단부재(1009)의 지지축(1091)은 중공(中空)으로 되어 있고, 그 내부에, 차단부재(1009)의 하면(기판 대향면)에서 개구되는 가스공급관(1095)이 삽입 통과되어 있다. 이 가스공급관(1095)은 상온 질소가스공급유닛(1061)에 접속되어 있다. 이 상온 질소가스공급유닛(1061)은 질소가스 공급원(도시 생략)으로부터 공급되는 상온 질소가스를 기판(W)에 공급함으로써, 건조용 경로와 응고 촉진용 경로와의 2계통을 갖고 있다.
이들 2계통 중 건조용 경로에는, 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(1611)와, 개폐밸브(1612)가 설치되어 있다. 이 매스 플로우 컨트롤러(1611)는 제어유닛(1004)으로부터의 유량 지령에 따라 상온 질소가스의 유량을 고정밀도로 조정 가능하게 되어 있다. 또한, 개폐밸브(1612)는 제어유닛(1004)으로부터의 개폐 지령에 따라 개폐하여 매스 플로우 컨트롤러(1611)으로 유량 조정된 질소가스의 공급/정지를 전환한다. 이 때문에, 제어유닛(1004)이 상온 질소가스공급유닛(1061)을 제어함으로써, 유량 조정된 질소가스가 기판(W)을 건조시키기 위한 건조가스로서 적당한 타이밍으로 차단부재(1009)와 기판(W)의 표면(Wf) 사이에 형성되는 공간을 향하여 가스공급관(1095)으로부터 공급된다.
또한, 응고 촉진용 경로도, 건조용 경로와 마찬가지로, 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(1613)와, 개폐밸브(1614)가 설치되어 있다. 그리고, 제어유닛(1004)이 상온 질소가스공급유닛(1061)을 제어함으로써, 유량 조정된 상온 질소가스가 후술하는 가스토출노즐(1007)에 압송되어, 기판 표면(Wf)에 형성된 응고 대상액의 액막에 응고촉진가스로서 공급된다. 또한, 본 실시형태에서는, 상온 질소가스공급유닛(1061)으로부터의 건조가스 및 응고촉진가스로서 질소가스를 공급하고 있지만, 공기나 다른 비활성가스 등의 상온가스를 공급하도록 하여도 좋다.
가스공급관(1095)의 내부에는, 액체공급관(1096)이 삽입 통과되어 있다. 이 액체공급관(1096)의 아래쪽 단부는 차단부재(1009)의 하면에서 개구되어 있고, 그 선단에 상방측 액체토출노즐(1097)이 설치되어 있다. 한편, 액체공급관(1096)의 위쪽 단부는 DIW공급유닛(1062)에 접속되어 있다. 이 DIW공급유닛(1062)은 DIW공급원(도시 생략)으로부터 공급되는 상온의 DIW를 린스액으로서 기판(W)에 공급하여, 또 80℃ 정도까지 승온한 고온 DIW를 융해제거처리용으로서 기판(W)에 공급함으로써, 이하와 같이 구성되어 있다. 여기에서는, DIW공급원에 대하여 2계통의 배관 경로가 설치되어 있다. 그 중의 하나인, 린스처리용의 배관 경로에는, 유량조정밸브(1621)와 개폐밸브(1622)가 개재 삽입되어 있다. 이 유량조정밸브(1621)는 제어유닛(1004)으로부터의 유량 지령에 따라 상온 DIW의 유량을 고정밀도로 조정 가능하게 되어 있다. 또한, 개폐밸브(1622)는 제어유닛(1004)으로부터의 개폐 지령에 따라 개폐하여 유량조정밸브(1621)로 유량 조정된 상온 DIW의 공급/정지를 전환한다.
또한, 다른 한쪽의 융해제거처리용 배관 경로에는, 유량조정밸브(1623), 가열기(1624) 및 개폐밸브(1625)가 개재 삽입되어 있다. 이 유량조정밸브(1623)는 제어유닛(1004)으로부터의 유량 지령에 따라 상온 DIW의 유량을 고정밀도로 조정하여 가열기(1624)에 보낸다. 그리고, 가열기(1624)는 이송된 상온 DIW를 80℃ 정도로 가열하고, 그 가열된 DIW(이하 「고온 DIW」라고 함)가 개폐밸브(1625)를 통하여 송출된다. 또한, 개폐밸브(1625)는 제어유닛(1004)으로부터의 개폐 지령에 따라 개폐하여 고온 DIW의 공급/정지를 전환한다. 이렇게 하여, DIW공급유닛(1062)으로부터 송출되는 상온 DIW나 고온 DIW는 적당한 타이밍에 기판(W)의 표면(Wf)을 향하여 상방측 액체토출노즐(1097)로부터 토출된다.
또한, 스핀척(1002)의 중심축(1021)은 원통형의 공동(空洞)을 갖는 중공으로 되어 있고, 중심축(1021)의 내부에는, 기판(W)의 이면(Wb)에 린스액을 공급하기 위한 원통형의 액공급관(1025)이 삽입 통과되어 있다. 액공급관(1025)은 스핀척(1002)에 유지된 기판(W)의 하면측인 이면(Wb)에 근접하는 위치까지 뻗어 있고, 그 선단에 기판(W)의 하면의 중앙부를 향하여 린스액을 토출하는 하방측 액체토출노즐(1027)이 설치되어 있다. 액공급관(1025)은 상기한 DIW공급유닛(1062)에 접속되어 있고, 기판(W)의 이면(Wb)을 향하여 고온 DIW를 융해 제거액으로서, 또한 상온 DIW를 린스액으로서 공급한다.
또한, 중심축(1021)의 내벽면과 액공급관(1025)의 외벽면과의 틈새는 횡단면 링형상의 가스공급로(1029)로 되어 있다. 이 가스공급로(1029)는 상온 질소가스공급유닛(1061)에 접속되어 있고, 상온 질소가스공급유닛(1061)으로부터 가스공급로(1029)를 통하여 스핀 베이스(1023)와 기판(W)의 이면(Wb) 사이에 형성되는 공간에 건조용의 질소가스가 공급된다.
또한, 도 17에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 스핀척(1002)의 주위에 스플래쉬 가이드(1051)가 스핀척(1002)에 수평 자세로 유지되어 있는 기판(W)의 주위를 포위하도록 스핀척(1002)의 회전축에 대하여 승강 가능하게 설치되어 있다. 이 스플래쉬 가이드(1051)는 회전축에 대하여 대략 회전 대칭인 형상을 갖고 있다. 그리고, 가이드 승강기구(1052)의 구동에 의해 스플래쉬 가이드(1051)를 단계적으로 승강시킴으로써, 회전하는 기판(W)으로부터 비산하는 액막 형성용의 응고 대상액, DIW, 린스액이나 그 밖의 용도를 위해 기판(W)에 공급되는 처리액 등을 분별하여 처리챔버(1001) 내로부터 도시를 생략한 배액처리유닛으로 배출하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 이 처리챔버(1001)의 저면부에는, 복수의 배기구(1011)가 설치되고, 이들의 배기구(1011)를 통하여 처리챔버(1001)의 내부 공간은 배기유닛(1063)에 접속되어 있다. 이 배기유닛(1063)은 배기덤퍼와 배기펌프를 갖고 있어, 배기덤퍼의 개폐 정도를 제어함으로써 배기유닛(1063)에 의한 배기량을 조정 가능하게 되어 있다. 그리고, 제어유닛(1004)은 배기덤퍼의 개폐량에 관한 지령을 배기유닛(1063)에 부여함으로써 처리챔버(1001)로부터의 배기량을 조정하여 내부공간에서의 온도나 습도 등을 제어한다.
이 기판처리장치에서는, 가스토출노즐(1007)이 상기와 같이 구성된 상온 질소가스공급유닛(1061)의 응고 촉진용 경로(매스 플로우 컨트롤러(1613)＋개폐밸브(1614))와 접속되어 있다. 그리고, 가스토출노즐(1007)에 상온 질소가스가 압송되면, 스핀척(1002)에 유지된 기판(W)의 표면(Wf)을 향하여 상온 질소가스가 응고촉진가스로서 노즐(1007)로부터 토출된다. 또한, 이 가스토출노즐(1007)은 도 17에 도시하는 바와 같이, 수평으로 연장 설치된 제1 아암(1071)의 선단부에 장착되어 있다. 이 제1 아암(1071)은 처리챔버(1001)의 천정부로부터 수하(垂下)되는 회전축(1072)에 의해 후단부가 회전 중심축(J1) 둘레로 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 회전축(1072)에 대하여 제1 아암 승강?회전기구(1073)가 연결되어 있고, 제어유닛(1004)로부터의 동작 지령에 따라 회전축(1072)이 회전 중심축(J1) 둘레로 회전 구동되고, 또한 상하 방향으로 승강 구동된다. 그 결과, 제1 아암(1071)의 선단부에 장착된 가스토출노즐(1007)이 도 19에 도시하는 바와 같이 기판 표면(Wf)의 상방측에서 이동한다.
또한 본 실시형태에서는, 가스토출노즐(1007)과 마찬가지로 하여, 응고 대상액 토출노즐(1008)이 기판 표면(Wf)의 상방측에서 이동 가능하게 구성되어 있다. 이 응고 대상액 토출노즐(1008)은 스핀척(1002)에 유지된 기판(W)의 표면(Wf)을 향하여 액막을 구성하는 응고 대상액을 공급하는 것이다. 본 발명에서는, 응고 대상액으로서 상온보다 높은 응고점을 갖는 터셔리-부탄올(tert－Butano1)이나 탄산 에틸렌(Ethylene Carbonate)을 사용하고 있다. 예를 들면, 터셔리-부탄올의 응고점은 상온보다 조금 높은 25.69℃이며, 탄산 에틸렌의 응고점은 터셔리-부탄올보다 약간 높지만, 36.4℃이며, 약간 가열함으로써 액체 상태로 되는 한편, 상온 환경에 놓여짐으로써 응고된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 다음과 같이 구성된 응고 대상액 공급유닛(1064)를 설치하는 것과 함께, 이중 배관 구조를 갖는 배관(1065)에 의해 응고 대상액 공급유닛(1064)과 응고 대상액 토출노즐(1008)을 접속하고 있다.
이 응고 대상액 공급유닛(1064)은 도 18에 도시하는 바와 같이, 응고 대상액을 저장하는 탱크(1641)를 갖고 있다. 이 탱크(1641)의 내부에는, 가열기(1642)가 배치되어 있고, 제어유닛(1004)으로부터의 동작 지령에 따라 작동한다. 그리고, 탱크(1641) 내에 저장된 응고 대상액의 온도를 응고점 이상, 예를 들면, 응고 대상액으로서 터셔리-부탄올을 사용하는 경우에는, 30℃ 정도, 또한 탄산 에틸렌을 사용하는 경우에는, 50℃ 정도로 승온시켜 액체 상태로 유지하고 있다. 또한, 도 18에의 도시를 생략하고 있지만, 탱크(1641)에는, 응고 대상액을 보급하기 위한 개구부가 설치되어 있고, 오퍼레이터에 의해 적절히 보급 가능하게 되어 있다. 물론, 자동보급기구를 설치하여 탱크(1641) 내에서의 응고 대상액의 저장량이 일정 이하가 되면 자동적으로 보급되도록 구성하여도 좋다.
또한, 탱크(1641)의 내부에는, 응고 대상액을 꺼내기 위한 파이프(1643)가 탱크 저면부를 향하여 연장 설치되어 있어, 그 파이프(1643)의 선단부가 탱크(1641)에 저장된 응고 대상액에 침지되어 있다. 또한, 파이프(1643)의 후단부는 개폐밸브(1644)를 통하여 배관(1065)에 접속되어 있다. 이 배관(1065)은 상기한 바와 같이 응고 대상액 공급유닛(1064)과 응고 대상액 토출노즐(1008)을 접속하는 것이며, 외관(1651)의 내부에 내관(1652)이 삽입 통과된 이중관 구조를 갖고 있다. 그리고, 내관(1652)의 한쪽 단에는, 상기 파이프(1643)가 접속됨과 함께 다른 쪽 단은 노즐(1008)에 접속되어 있다.
또한, 탱크(1641)의 상면에는, 탱크 내부에 질소가스를 도입하여 가압하는 가압용 파이프(1645)가 삽입되어 있고, 개폐밸브(1646) 및 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(1647)를 통하여 질소가스 공급원(도시 생략)과 접속되어 있다. 이 때문에, 제어유닛(1004)으로부터의 지령에 따라 개폐밸브(1646)가 열리면, 매스 플로우 컨트롤러(1647)에 의해 조정된 유량의 질소가스가 가압용 파이프(1645)를 통하여 탱크(1641) 내에 이송된다. 이에 따라 탱크(1641) 내에 저장되어 있는 응고 대상액이 압출되어, 개폐밸브(1644) 및 내관(1652)을 통하여 응고 대상액 토출노즐(1008)로 송출된다.
이와 같이 배관(1065)의 내관(1652)을 통하여 응고 대상액을 응고 대상액 토출노즐(1008)로 보내고 있는 동안에 응고 대상액의 온도가 저하되면, 응고 대상액의 유동성이 저하되어 기판 표면(Wf)에의 응고 대상액의 공급량이 변동하고, 또한 내관(1652)이나 노즐(1008)의 내부에서 응고 대상액이 응고되어 버리는 경우가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 보온?온도 조절(溫調)용 가스공급유닛(1066)을 설치하고 있다. 이 보온?온도 조절용 가스공급유닛(1066)은 상온 질소가스를, 탱크(1641)에 저장된 응고 대상액과 동일한 정도의 온도로 온도 조정하고, 외관(1651)과 내관(1652) 사이에 형성되는 가스공급로에 공급하는 것이다. 이 보온?온도 조절용 가스공급유닛(1066)에서는, 매스 플로우 컨트롤러(1661)가 제어유닛(1004)으로부터의 유량 지령에 따라 상온 질소가스의 유량을 고정밀도로 조정하여, 가열기(1662)에 준다. 이 가열기(1662)는 개폐밸브(1663)를 통하여 가스공급로에 접속되어 있고, 질소가스를 응고 대상액의 설정 온도에 대응한 온도(응고 대상액의 종류에 따라 30?50℃)로 승온시킨 후에 개폐밸브(1663)를 통하여 가스공급로에 공급한다. 이 승온 질소가스의 공급에 의한 보온 및 온도 조절 작용에 의해 내관(1652) 및 노즐(1008)의 내부에 존재하고 있는 응고 대상액의 온도는 응고점 이상으로, 또한 거의 일정하게 유지된다.
이와 같이 하여 보온?온도 조절된 응고 대상액의 공급을 받는 노즐(1008)을 회전 중심축(J2) 둘레로 회전하고, 또한 상하 방향으로 승강 이동시키기 위해서, 수평으로 연장 설치된 제2 아암(1081)의 후단부가 회전축(1082)에 의해 회전 중심축(J2) 둘레로 회전 가능하게 지지되어 있다. 한편, 제2 아암(1081)의 선단부에는, 응고 대상액 토출노즐(1008)이 아래쪽에 토출구(도시 생략)를 향한 상태로 장착되어 있다. 또한, 회전축(1082)에 대하여 제2 아암 승강?회전기구(1083)가 연결되어 있고, 제어유닛(1004)으로부터의 동작 지령에 따라 회전축(1082)이 회전 중심축(J2) 둘레로 회전 구동되고, 또한 상하 방향으로 승강 구동된다. 그 결과, 제2 아암(1081)의 선단부에 장착된 응고 대상액 토출노즐(1008)이 이하와 같이 기판 표면(Wf)의 상방측에서 이동한다.
가스토출노즐(1007) 및 응고 대상액 토출노즐(1008)은 각각 독립하여 기판(W)에 대하여 상대적으로 이동하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 도 19에 도시하는 바와 같이, 제어유닛(1004)으로부터의 동작 지령에 기초하여 제1 아암 승강?회전기구(1073)가 구동되어 제1 아암(1071)이 회전 중심축(J1) 둘레로 요동하면, 제1 아암(1071)에 장착된 가스토출노즐(1007)은 스핀 베이스(1023)의 회전 중심상에 상당하는 회전 중심 위치(Pc)와 기판(W)의 대향 위치로부터 측방으로 퇴피한 대기 위치(Ps1) 사이를 이동궤적(T1)을 따라 수평 이동한다. 즉, 제1 아암 승강?회전기구(1073)는 가스토출노즐(1007)을 기판(W)의 표면(Wf)을 따라 기판(W)에 대하여 상대 이동시킨다.
또한, 제어유닛(1004)으로부터의 동작 지령에 기초하여 제2 아암 승강?회전 기구(1083)가 구동되어 제2 아암(1081)이 회전 중심축(J2) 둘레로 요동하면, 제2 아암(1081)에 장착된 응고 대상액 토출노즐(1008)은 제1 아암(1071)의 대기 위치(Ps1)와 다른 별개의 대기 위치(Ps2)와, 회전 중심 위치(Pc)와의 사이를 이동궤적(T2)을 따라 수평 이동한다. 즉, 제2 아암 승강?회전기구(1083)는 응고 대상액 토출노즐(1008)을 기판(W)의 표면(Wf)을 기판(W)에 대하여 상대 이동시킨다.
다음으로, 상기와 같이 구성된 기판처리장치의 동작에 대하여 도 20(a)?도 20(c) 및 도 21(a)?도 21(c)를 참조하면서 설명한다. 이러한 도면은 도 17의 기판처리장치의 동작을 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 장치에서는, 미처리의 기판(W)이 장치 내에 반입되면, 제어유닛(1004)이 장치 각 부(部)를 제어하여 그 기판(W)에 대하여 일련의 세정처리가 실행된다. 여기에서는, 미리 기판(W)이 표면(Wf)을 위쪽으로 향한 상태로 기판(W)이 처리챔버(1001) 내에 반입되어 스핀척(1002)에 유지된다. 한편, 도 17에 도시하는 바와 같이 차단부재(1009)가 그 하면을 대향시킨 채로 아암(1071, 1081)과 간섭하지 않는 이간 위치까지 대피하고 있다. 또한, 장치를 가동시키고 있는 동안, 준비 공정으로서 보온?온도 조절용 가스보급유닛(1066)으로부터 승온 질소가스가 외관(1651)과 내관(1652) 사이에 형성되는 가스공급로에 공급되어 있고, 내관(1652) 내에서 응고 대상액이 응고되는 것을 방지하면서 응고 대상액의 온도를 일정하게 유지하고 있다.
기판(W)의 반입 후, 제어유닛(1004)은 척회전기구(1022)를 구동시켜 스핀척(1002)을 회전시킴과 함께, 제2 아암 승강?회전기구(1083)를 구동시켜 제2 아암(1081)을 회전 중심 위치(Pc)로 이동하여 위치 결정한다. 이에 의해, 응고 대상액 토출노즐(1008)은 도 20(a)에 도시하는 바와 같이 기판 표면(Wf)의 회전 중심의 위쪽, 즉 회전 중심 위치(Pc)에 위치한다. 그리고, 제어유닛(1004)은 응고 대상액 공급유닛(1064)의 각 부를 제어하여 응고 대상액 공급유닛(1064)으로부터 응고 대상액을 배관(1065)의 내관(1652)을 유통하여 응고 대상액 토출노즐(1008)에 내보낸다. 이 때, 내관(1652)의 외주부는 상기한 바와 같이 승온 질소가스로 채워져 있기 때문에, 응고 대상액은 상온보다 높은 소정 온도로 유지된 채로 노즐(1008)에 압송된다. 그리고, 응고 대상액은 응고 대상액 토출노즐(1008)로부터 기판 표면(Wf)에 공급되어, 기판(W)의 회전에 따른 원심력에 의해 기판(W)의 직경 방향 바깥 방향으로 균일하게 퍼지고, 그 일부가 기판 밖으로 털어내진다. 이에 의해, 기판 표면(Wf)의 전면(全面)에 걸쳐 응고 대상액의 액막의 두께를 균일하게 컨트롤하여, 기판 표면(Wf)의 전체에 소정의 두께를 갖는 액막(LF)이 형성된다(액막형성처리：단계 S1). 또한, 액막 형성 시점에서는, 액막(LF)의 온도는 상온보다 높은 값으로 되어 있다. 또한, 액막 형성에 있어서, 상기와 같이 기판 표면(Wf)에 공급된 응고 대상액의 일부를 털어내는 것은 필수의 요건은 아니다. 예를 들면, 기판(W)의 회전을 정지시킨 상태 또는 기판(W)을 비교적 저속으로 회전시킨 상태에서 기판(W)으로부터 응고 대상액을 털어내는 일 없이 기판 표면(Wf)에 액막을 형성하여도 좋다.
이렇게 하여, 액막 형성이 종료되면, 제어유닛(1004)은 제2 아암 승강?회전 기구(1083)를 구동시켜 제2 아암(1081)을 대기 위치(Ps2)로 이동하여, 대기시킨다. 또한, 제2 아암(1081)의 이동 후 또는 이동에 연동하여 제어유닛(1004)은 제1 아암승강?회전기구(1073)를 구동시킨다. 그리고, 제1 아암(1071)을 기판(W)의 회전 중심의 위쪽 위치, 즉 회전 중심 위치(Pc)를 향하여 이동시켜, 가스토출노즐(1007)을 기판(W)의 회전 중심의 위쪽 위치에서 위치 결정한다(도 20(b)). 제어유닛(1004)은 상온 질소가스공급유닛(1061)을 제어함으로써 유량 조정한 상온 질소가스를 가스토출노즐(1007)에 압송하여, 그 노즐(1007)로부터 응고촉진가스로서 회전하는 기판(W)의 표면(Wf)을 향하여 토출시켜 응고 대상액으로 형성된 액막(LF)이 응고할 때까지의 시간의 단축을 도모하고 있다(응고촉진처리：단계 S2).
본 실시형태에서는, 기판(W)의 주변 온도는 상온 부근으로 되어 있기 때문에, 기판(W)의 주변 분위기에 의해 액막(LF)의 온도는 서서이지만, 저하되어 간다. 또한, 기판(W)의 회전에 따른 기화열에 의해서도 액막(LF)은 차가워져 온도 저하는 진행된다. 그러나, 동결세정처리에 필요로 하는 시간을 단축하여 처리량(throughput)을 향상시킨다는 관점에서는, 액막(LF)에 대하여 상온 질소가스를 내뿜어 냉각 속도를 높이는 것이 바람직하다. 그래서, 본 실시형태에서는, 회전하는 기판(W)의 표면(Wf)을 향하여 가스토출노즐(1007)로부터 상온 질소가스(응고촉진가스)를 토출시키면서, 가스토출노즐(1007)을 서서히 기판(W)의 끝 가장자리 위치를 향하여 이동시킨다. 이에 의해, 기판 표면(Wf)의 표면 영역에 형성된 액막(LF)이 부분적으로 강제 냉각되어 액막(LF)의 온도가 응고 대상액의 응고점(＞상온)을 밑돌아, 부분적으로 응고된다. 그 결과, 응고체(FR)(응고막(FF)의 일부)가 기판 표면(Wf)의 중앙부에 형성된다. 또한, 이와 같이 액막(LF)을 동결시킬 때, 제어유닛(1004)은 상온 질소가스공급유닛(1061)의 매스 플로우 컨트롤러(1613)를 제어하여 상온 질소가스의 유량(즉, 단위시간 당의 상온 질소가스량)을 액막(LF)의 응고에 적절한 값으로 억제하고 있다. 이와 같이 상온 질소가스의 유량을 억제함으로써, 기판 표면(Wf)이 부분적으로 말라 노출하여 버리는 문제나 풍압으로 막 두께 분포가 불균일하게 되어 처리의 균일성이 담보되지 않는다는 문제가 발생하는 것을 방지하고 있다.
그리고, 방향(Dn1)에의 노즐(1007)의 스캔에 의해 동결 영역, 즉 응고체(FR)는 기판 표면(Wf)의 중앙부로부터 주연부로 퍼져, 예를 들면, 도 20(c)에 도시하는 바와 같이, 스캔 도중에 기판 표면(Wf)의 액막 전면이 동결하여 응고막(FF)이 단시간에 형성된다.
이 응고 완료를 받아, 제어유닛(1004)은 노즐(1007)로부터의 상온 질소가스(응고촉진가스)의 토출을 정지하여, 제1 아암(1071)을 대기 위치(Ps1)로 이동시켜 기판 표면(Wf)으로부터 노즐(1007)을 대피시킨다. 그 후, 도 21(a)에 도시하는 바와 같이, 차단부재(1009)를 기판 표면(Wf)에 근접 배치하고, 또한 차단부재(1009)에 설치된 노즐(1097)로부터 기판 표면(Wf)의 동결한 액막, 즉 응고막(응고체)(FF)을 향하여 80℃ 정도로 승온된 고온 DIW를 공급하여 응고막(응고체)(FF)을 융해 제거한다(융해제거처리：단계 S3). 그것에 이어서, 도 21(b)에 도시하는 바와 같이, 린스액으로서 상온의 DIW를 기판 표면(Wf)에 공급하여, 기판(W)의 린스처리를 행한다(단계 S4).
여기까지의 처리가 실행된 시점에서는, 기판(W)이 차단부재(1009)와 스핀 베이스(1023) 사이에 끼워지면서 회전하는 상태에서, 기판(W)의 표면에 DIW가 공급되고 있다. 여기서, 기판 표면(Wf)에의 고온 DIW 및 상온 DIW의 공급과 병행하여, 노즐(1027)로부터도 고온 DIW 및 상온 DIW를 공급하여도 좋다(도 21(a), 도 21(b)). 이어서 기판(W)에의 DIW의 공급을 정지하여, 도 21(c)에 도시하는 바와 같이, 기판(W)을 고속 회전에 의해 건조시키는 스핀건조처리를 행한다(단계 S5). 즉, 차단부재(1009)에 설치된 노즐(1097) 및 스핀 베이스(1023)에 설치된 가스공급로(1029)으로부터 상온 질소가스공급유닛(1061)에 의해 공급되는 건조용의 질소가스를 토출시키면서 기판(W)을 고속도로 회전시킴으로써, 기판(W)에 잔류하는 DIW를 털어내 기판(W)을 건조시킨다. 이렇게 하여 건조처리가 종료되면, 처리가 끝난 기판(W)을 반출함으로써 1매의 기판에 대한 처리가 완료된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 기판(W)의 표면(Wf)에 상온보다 높은 응고점을 갖는 응고 대상액을 공급하여 액막(LF)을 형성하여, 그 액막(LF)을 응고시켜 기판 표면(Wf)에 응고체(FF)을 형성하고 있으므로, 종래 기술에서 응고를 위해 필수로 되어 있던 극저온가스를 사용할 필요가 없어졌다. 이 때문에, 운전 비용을 억제할 수 있다. 또한, 공급 라인의 단열이 불필하게 되기 때문에, 장치나 주변 설비의 대규모화를 방지할 수 있고, 풋프린트(foot print)의 저감을 도모할 수 있음과 함께, 장치나 주변 설비의 비용도 억제할 수 있다.
또한, 상기 제4 실시형태에서는, 액막(LF)을 응고시킬 때에 상온 질소가스를 응고촉진가스로서 공급하고 있다. 이 상온 질소가스는 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖기 때문에, 액막(LF)의 응고에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있어, 처리량을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 제4 실시형태에서는, 응고 대상액 토출노즐(1008)이 본 발명의 「노즐」에 상당하고, 응고 대상액 공급유닛(1064)이 본 발명의 「응고 대상액 공급부」에 상당하며, 응고 대상액 공급유닛(1064), 응고 대상액 토출노즐(1008) 및 배관(1065)에 의해 본 발명의 「응고체형성수단」이 구성되어 있다. 또한, 고온 DIW가 본 발명의 「고온 제거액」에 상당하고, DIW공급유닛(1062) 및 상방측 액체토출노즐(1097)에 의해 본 발명의 「제거수단」이 구성되어 있다. 또한, 상온 질소가스공급유닛(1061)으로부터 공급되는 상온 질소가스가 본 발명의 「응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 냉각유체」에 상당하고, 상온 질소가스공급유닛(1061) 및 가스토출노즐(1007)이 본 발명의 「응고촉진수단」 및 「제1 응고촉진부」로서 기능한다. 또한, 보온?온도 조절용 가스공급유닛(1066)이 본 발명의 「응고방지수단」으로서 기능한다.
＜제5 실시형태＞
도 22는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제5 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다. 이 제5 실시형태가 제4 실시형태와 크게 다른 점은 응고촉진처리의 내용이며, 그 밖의 구성은 기본적으로 제4 실시형태와 동일하다. 즉, 제5 실시형태에서는, 상온 질소가스공급유닛(1061)의 응고 촉진용 경로(매스 플로우 컨트롤러(1613)＋개폐밸브(1614))는 가스토출노즐(1007) 뿐만 아니라, 가스공급로(1029)에도 접속되어 있다. 그리고, 제어유닛(1004)이 상온 질소가스공급유닛(1061)을 제어함으로써, 유량 조정된 상온 질소가스가 가스토출노즐(1007)과 함께 가스공급로(1029)에 압송되어, 상온 질소가스가 기판(W)의 표면(Wf) 뿐만 아니라 이면(Wb)에도 응고촉진가스로서 공급된다(단계 S2A). 이에 의해, 액막(LF)의 응고에 필요로 하는 시간을 더 단축할 수 있다. 이와 같이 제5 실시형태에서는, 상온 질소가스공급유닛(1061) 및 가스공급로(1029)가 본 발명의 「응고촉진수단」 및 「제2 응고촉진부」로서 기능한다.
＜제6 실시형태＞
도 23은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제6 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다. 이 제6 실시형태가 제4 실시형태나 제5 실시형태와 크게 다른 점은 응고 대상액을 기판(W)의 표면(Wf)에 공급하여 액막(LF)을 형성한 후, 소정 시간만 방치함으로써 응고막(FF)을 형성하고 있고(단계 SlA), 응고촉진처리(단계 S2, S2A)를 생략하고 있다는 점이다. 또한, 그 밖의 구성은 기본적으로 제4 실시형태나 제5 실시형태와 동일하다. 즉, 본 발명에서는, 종래의 동결 세정 기술에서 사용되었던 DIW를 대신하여, 터셔리-부탄올이나 탄산 에틸렌 등의 상온보다 높은 응고점을 갖는 응고 대상액을 사용하고 있기 때문에, 기판(W)의 표면(Wf)에 공급된 응고 대상액은 처리챔버(1001)의 상온 분위기에 방치됨으로써 서냉(徐冷)되어 응고된다. 또한, 기판(W)을 회전시켰을 때에 발생하는 기화열이 응고 대상액을 응고시키는 방향으로 작용한다. 그래서, 제6 실시형태에서는, 가스토출노즐(1007) 및 응고 촉진용 경로(매스 플로우 컨트롤러(1613)＋개폐밸브(1614))를 설치하지 않고, 장치 구성의 간소화를 도모하고 있다.
＜제7 실시형태＞
도 24는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제7 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다. 이 제7 실시형태가 제4 실시형태와 크게 다른 점은 응고막(응고체)(FF)의 제거 형태이고, 그것에 사용하는 DIW의 온도이며, 그 밖의 구성은 기본적으로 제4 실시형태와 동일하다. 즉, 제4 실시형태에서는, 응고막(응고체)(FF)의 제거에 응고 대상액의 응고점보다 높은 고온 DIW를 사용하고 있음에 대하여, 제7 실시형태에서는, 상온 DIW를 사용하고 있다. 이는, 상온 DIW에의 터셔리-부탄올이나 탄산 에틸렌의 용해도가 비교적 높은 것을 이용한 것이며, 상온 DIW의 공급에 의해 응고막(FF)을 용해 제거하고 있다(단계 S3A). 이와 같이 고온 DIW를 사용하지 않는 제7 실시형태에서는, 융해제거처리용 배관경로(유량조정밸브(1623)＋가열기(1624)＋개폐밸브 1622)를 설치할 필요가 없어, 장치 구성의 간소화를 도모할 수 있음과 함께, DIW 가열이 불필요하게 됨으로써 운전 비용의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 제거처리와 린스처리를 연속적 및 일체적으로 행할 수 있어, 처리의 효율화를 도모할 수 있다.
＜제8 실시형태＞
동결 세정은 상기한 바와 같이 기판(W)의 표면(Wf)에 공급된 응고 대상액을 응고시킨 후, 그 응고체를 기판 표면으로부터 제거함으로써 기판 표면에 부착되는 파티클 등을 제거하는 것이지만, 제거 효율은 응고체의 도달 온도와 밀접하게 관련된다. 이는, 본원 발명자 등에 의한, DIW를 응고 대상액으로서 사용한 실험에 의거하여 얻어진 지견(知見)이며, 그 지견 내용은 단지 DIW의 액막을 동결시키는 것 만이 아니라, 동결 후의 액막의 도달 온도가 낮아질수록 파티클 제거 효율이 높아진다는 것이다. 이 지견을 터셔리-부탄올이나 탄산 에틸렌 등을 응고 대상액으로 하는 경우에 적용함으로써 같은 작용 효과가 얻어짐은 용이하게 추측된다. 그래서, 이하에서는, 상기 실험 내용 및 지견 내용을 상세하게 설명한 후, 그 지견을 적용한 실시형태에 대하여 설명한다.
도 25는 소위 동결 세정 기술에서의 액막의 온도와 파티클 제거 효율과의 관계를 나타내는 그래프이며, 구체적으로는, 다음의 실험에 의해 얻어진 것이다. 이 실험에서는, 기판의 대표예로서 베어(bear) 상태(전혀 패턴이 형성되어 있지 않은 상태)의 Si 웨이퍼(웨이퍼 직경：300 mm)를 선택하고 있다. 또한, 파티클로서 Si 부스러기(입경；0.08㎛ 이상)에 의해 기판 표면이 오염되어 있는 경우에 대하여 평가를 하고 있다.
먼저 최초로, 매엽식의 기판처리장치(다이닛뽄 스크린 세이조오 가부시키가이샤사제, 스핀 프로세서 SS-3000)을 이용하여 웨이퍼(기판)를 강제적으로 오염시킨다. 구체적으로는, 웨이퍼를 회전시키면서, 웨이퍼와 대향 배치된 노즐로부터 파티클(Si 부스러기)을 분산시킨 분산액을 웨이퍼에 공급한다. 여기에서는, 웨이퍼 표면에 부착되는 파티클의 수가 약 10000개가 되도록, 분산액의 액량, 웨이퍼 회전수 및 처리 시간을 적당히 조정한다. 그 후, 웨이퍼 표면에 부착되어 있는 파티클의 수(초기치)를 측정한다. 또한, 파티클 수의 측정은 KLA－Tencor사제의 웨이퍼검사장치 SP1를 이용하여, 웨이퍼의 외주로부터 3mm까지의 둘레 가장자리 영역을 제거(엣지 컷)하여 잔여의 영역에서 평가를 하고 있다.
다음으로, 각 웨이퍼에 대하여 이하의 세정처리를 행한다. 먼저, 150rpm으로 회전하는 웨이퍼에, 0.5℃로 온도 조정된 DIW를 6초간 토출하여 웨이퍼를 냉각한다. 그 후, DIW의 토출을 정지하여 2초간 그 회전수를 유지하여, 잉여의 DIW를 털어내어 액막을 형성한다. 액막형성 후, 웨이퍼 회전수를 50rpm으로 감속하고, 그 회전수를 유지하면서 스캔노즐에 의해 온도 -190℃의 질소가스를 유량 90[L/min]로 웨이퍼 표면에 대하여 토출한다. 노즐의 스캔은 웨이퍼의 중심과 웨이퍼의 구석을 20초로 왕복시켜 행한다. 도 25의 흑색 사각은 스캔 회수에 대응하며, 도 25중 왼쪽에서 스캔 1회, 2회의 순서로 스캔 5회까지의 결과가 표시되어 있다. 이와 같이 스캔 회수를 변경함으로써 액막의 동결 후의 온도를 변경하고 있다.
상기 냉각이 종료된 후, 웨이퍼의 회전수를 2000rpm으로 하고, 80℃로 온도 조정된 DIW를 4.0[L/min]의 유량으로 2초간 토출한 후, 웨이퍼의 회전수를 500rpm으로 하고, 린스액으로서 상온의 DIW를 1.5[L/min]의 유량으로 30초간 공급하여, 웨이퍼의 린스처리를 행한다. 그 후 웨이퍼를 고속 회전하여 스핀 드라이한다.
이렇게 하여, 일련의 세정처리를 실시한 웨이퍼의 표면에 부착되어 있는 파티클 수를 측정한다. 그리고, 동결 세정 후의 파티클 수와 먼저 측정한 초기(동결세정처리 전)의 파티클 수를 대비함으로써 제거율을 산출하고 있다. 이렇게 하여 얻어진 데이터를 도시한 것이이 도 25에 나타내는 그래프이다.
상기 도면으로부터 분명한 바와 같이, 단지 액막을 동결시키는 것만이 아니라, 동결 후의 액막의 도달 온도가 낮아질수록 파티클 제거 효율이 높아져, 세정 효과를 높이는 것이 가능하다. 그래서, 다음에 설명하는 제8 실시형태에서는, 상온 질소가스를 사용한 냉각처리를 응고체(FF)에 부여하여 파티클 제거 효율의 향상을 도모하고 있다.
도 26은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제8 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다. 이 제8 실시형태가 제4 실시형태와 크게 다른 점은 응고촉진처리(단계 S2)를 거쳐 응고막(응고체)(FF)이 형성된 후이면서 응고막(FF)의 제거(단계 S3) 전에, 냉각처리(단계 S6)를 실행하고 있는 점이며, 그 밖의 구성은 제4 실시형태와 기본적으로 동일하다. 이 냉각처리에서는, 가스토출노즐(1007)은 응고촉진처리로부터 계속하여 상온 질소가스를 기판 표면(Wf)을 향하여 계속 토출하고, 그 토출 상태인 채로 기판 표면(Wf)의 위쪽에서 스캔 이동되어 응고막(FF)을 냉각한다. 이에 의해, 응고막(FF)의 도달 온도가 확실히 상온까지 저하되기 때문에, 파티클 제거 효율을 높일 수 있다.
또한, 응고촉진처리(단계 S2)를 행하지 않고 응고막(FF)을 형성하는 경우(예를 들면, 도 23에 나타내는 제6 실시형태)에는, 응고 대상액이 응고한 타이밍에서 상온 질소가스공급유닛(1061)으로부터 공급되는 상온 질소가스를 가스토출노즐(1007)로부터 토출시킨 채 그 노즐(1007)을 기판 표면(Wf)의 위쪽에서 스캔 이동시켜 응고막(FF)을 냉각하도록 구성하여도 좋다. 이와 같이 제8 실시형태 및 그 변형예에 있어서는, 상온 질소가스공급유닛(1061) 및 가스토출노즐(1007)이 본 발명의 「냉각 수단」 및 「제1 냉각부」로서 기능한다.
＜제9 실시형태＞
도 27은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제9 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다. 이 제9 실시형태가 제5 실시형태(도 22)와 크게 다른 점은 응고촉진처리(단계 S2A)를 거쳐 응고막(응고체)(FF)이 형성된 후이면서 응고막(FF)의 제거(단계 S3) 전에, 냉각처리(단계 S6A)를 실행하고 있는 점이며, 그 밖의 구성은 제5 실시형태와 기본적으로 동일하다. 이 냉각처리에서는, 가스공급로(1029)로부터 상온 질소가스를 기판(W)의 이면(Wb)에 공급함과 함께, 가스토출노즐(1007)에 대하여는 상기한 제8 실시형태와 마찬가지로 상온 질소가스를 기판 표면(Wf)을 향하여 토출하면서 기판 표면(Wf) 위쪽으로 스캔 이동된다. 이와 같이 기판(W)의 표면(Wf) 및 이면(Wb) 양쪽 모두로부터 상온 질소가스가 공급되어 응고막(응고체)(FF)이 냉각되고 있기 때문에, 파티클 제거 효율을 높일 수 있다. 또한, 제8 실시형태보다도 단시간에, 응고막(FF)의 도달 온도를 상온까지 저하시킬 수 있기 때문에, 처리 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 응고촉진처리(단계 S2A)를 행하지 않고 응고막(FF)을 형성하는 경우(예를 들면, 도 23에 나타내는 제6 실시형태)에는, 응고 대상액이 응고한 타이밍에서 상온 질소가스공급유닛(1061)으로부터 공급되는 상온 질소가스를 가스토출노즐(1007)로부터 토출시킨 채 그 노즐(1007)을 기판 표면(Wf)의 위쪽에서 스캔 이동시킴과 함께, 가스공급로(1029)로부터 상온 질소가스를 기판(W)의 이면(Wb)에 공급하여도 좋다. 이와 같이 제9 실시형태 및 그 변형예에 있어서는, 상온 질소가스공급유닛(1061), 가스토출노즐(1007) 및 가스공급로(1029)가 본 발명의 「냉각 수단」으로서 기능하고, 그들 중 상온 질소가스공급유닛(1061) 및 가스토출노즐(1007)의 조합이 본 발명의 「제1 냉각부」에 상당하고, 상온 질소가스공급유닛(1061) 및 가스공급로(1029)의 조합이 본 발명의 「제2 냉각부」에 상당한다.
＜제10 실시형태＞
상기 제 8 실시형태(도 26) 및 제9 실시형태(도 27)에서는, 응고막(응고체)(FF)을 냉각하여 도달 온도를 저하시키기 위한 냉각유체로서 상온 질소가스를 사용하고 있지만, 상온 질소가스 대신에 상온 DIW를 사용하여도 좋다.
도 28은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제10 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다. 이 제10 실시형태에서는, 응고촉진처리(단계 S2)를 거쳐 응고막(응고체)(FF)이 형성되면, 노즐(1007)로부터의 상온 질소가스(응고촉진가스)의 토출을 정지하고, 제1 아암(1071)을 대기 위치(Ps1)에 이동시켜 기판 표면(Wf)으로부터 노즐(1007)을 대피시킨다. 그 후에, 차단부재(1009)를 기판 표면(Wf)에 근접 배치하고, 또한 차단부재(1009)에 설치된 노즐(1097)로부터 응고막(응고체)(FF)을 향하여 상온 DIW를 공급한다(단계 S6B). 또한, 본 실시형태에서는, 냉각처리의 목적은 응고막(FF)의 도달 온도를 상온 부근까지 저하시키는 점에 있기 때문에, 상온 DIW에 의해 응고막(FF)이 용해 제거되기 전에 상온 DIW의 공급을 정지시킨다. 그리고, 이렇게 하여 응고막(FF)의 온도를 저하시킨 후, 고온 DIW에 의한 융해제거처리(단계 S3), 상온 DIW에 의한 린스처리(단계 S4) 및 상온 질소가스에 의한 건조처리(단계 S5)를 행한다.
이와 같이 제10 실시형태에서는, 상온 DIW를 사용하여 파티클 제거 효율을 높일 수 있고, DIW공급유닛(1062) 및 상방측 액체토출노즐(1097)이 본 발명의 「냉각 수단」 및 「제1 냉각부」로서 기능한다.
＜제11 실시형태＞
도 29는 본 발명에 따른 기판처리장치의 제11 실시형태의 동작을 나타내는 도면이다. 이 제11 실시형태에서는, 응고촉진처리(단계 S2A)를 거쳐 응고막(응고체)(FF)이 형성되면, 노즐(1007, 1027)로부터의 상온 질소가스(응고촉진가스)의 토출을 정지하고, 제1 아암(1071)을 대기 위치(Ps1)에 이동시켜 기판 표면(Wf)으로부터 노즐(1007)을 대피시킨다. 그 후에, 차단부재(1009)를 기판 표면(Wf)에 근접 배치하고, 또한 차단부재(1009)에 설치된 노즐(1097)로부터 응고막(응고체)(FF)을 향하여 상온 DIW를 공급함과 함께, 노즐(1027)로부터 기판(W)의 이면(Wb)에 상온 DIW를 공급한다(단계 S6C). 또한, 본 실시형태에 있어서도, 제10 실시형태와 마찬가지로, 상온 DIW에 의해 응고막(FF)이 용해 제거되기 전에 노즐(1007)로부터의 상온 DIW의 공급을 정지시킨다. 그리고, 이렇게 하여 응고막(FF)의 온도를 저하시킨 후, 고온 DIW에 의한 융해제거처리(단계 S3), 상온 DIW에 의한 린스처리(단계 S4) 및 상온 질소가스에 의한 건조처리(단계 S5)를 행한다.
이와 같이 제11 실시형태에서는, 상온 DIW를 사용하여 파티클 제거 효율을 높일 수 있고, DIW공급유닛(1062), 상방측 액체토출노즐(1097) 및 하방측 액체토출노즐(1027)이 본 발명의 「냉각 수단」으로서 기능한다. 이들 중 DIW 공급유닛(1062) 및 상방측 액체토출노즐(1097)의 조합이 본 발명의 「제1 냉각부」에 상당하고, DIW공급유닛(1062) 및 하방측 액체토출노즐(1027)의 조합이 본 발명의 「제2 냉각부」에 상당한다.
＜제12 실시형태＞
상기 제 10 실시형태 및 제11 실시형태에서는, 상온 DIW에 의해 응고막(FF)이 용해 제거되지 않을 정도로 노즐(1007)로부터 상온 DIW를 응고막(응고체)(FF)에 공급하고 있지만, 상기한 바와 같이 상온 DIW를 기판(W)의 표면(Wf)에 계속하여 공급함으로써 응고막(FF)을 용해 제거할 수 있다. 또한, 응고막(FF)의 제거 후에도 상온 DIW를 더 계속하여 공급함으로써 기판(W)에 대한 린스처리를 행할 수 있다. 그래서, 제12 실시형태에서는, 도 30에 도시하는 바와 같이, 냉각처리(단계 S6B), 제거처리(단계 S3A) 및 린스처리(단계 S4)를 상온 DIW로 행하고 있다. 이와 같이 고온 DIW를 사용하지 않는 제12 실시형태에서는, 융해제거처리용 배관 경로(유량조정밸브(1623)＋가열기(1624)＋개폐밸브(1622))를 설치할 필요가 없어, 장치 구성의 간소화를 도모할 수 있음과 함께, DIW 가열이 불필요하게 됨으로써 운전 비용의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 냉각처리, 제거처리 및 린스처리를 연속적 및 일체적으로 행할 수 있어, 처리의 효율화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 벗어나지 않는 한에서 상술한 것 이외에 여러 가지의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 보온?온도 조절용 가스공급유닛(1066)의 가열기(1662)를 이용하여 상온 질소가스를 승온하여 보온?온도 조절용의 질소가스를 얻고 있지만, 보온?온도 조절용 질소가스의 생성수단은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 도 31에 도시하는 바와 같이 보텍스 튜브(Vortex Tube)를 이용하여도 좋다. 또한, 보텍스 튜브를 이용함으로써 고온의 질소가스뿐만 아니라, 저온의 질소가스도 동시에 생성할 수 있어, 이를 냉각가스로서 사용할 수 있다. 이하, 도 31을 참조하면서 본 발명의 제13 실시형태에 대하여 설명한다.
＜제13 실시형태＞
도 31은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제13 실시형태를 나타내는 도면이다. 이 제13 실시형태에서는, 고온?저온 질소가스공급유닛(1067)이 설치되어 있다. 이 고온?저온 질소가스공급유닛(1067)은 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(1671)와 보텍스 튜브(1672)와 2개의 개폐밸브(1673, 1674)를 갖고 있다. 이 매스 플로우 컨트롤러(1671)는 제어유닛(1004)으로부터의 유량 지령에 따라 상온 질소가스의 유량을 고정밀도로 조정 가능하도록 되어 있다. 또한, 보텍스 튜브(1672)는 공급구, 난기(暖氣)토출구 및 냉기(冷氣)토출구을 갖고 있고, 공급구를 통하여 매스 플로우 컨트롤러(1671)로 조정된 질소가스가 튜브 내에 유입되면, 난기토출구와 냉기토출구 사이에서 열 분리된다. 그리고, 난기토출구로부터 상온보다 높은 고온 질소가스가 토출함과 함께, 냉기토출구로부터 상온보다 낮은 저온 질소가스가 토출된다. 또한, 보텍스 튜브(1672) 자체에 대하여는 주지(周知)이기 때문에, 여기에서는, 상세한 설명을 생략한다.
보텍스 튜브(1672)의 냉기토출구는 개폐밸브(1673)를 통하여 가스토출노즐(1007)에 접속되어 있어, 제어유닛(1004)으로부터의 개폐 지령에 따라 개폐밸브(1673)가 열림으로써 저온 질소가스가 응고촉진가스로서 가스토출노즐(1007)에 공급된다. 또한, 보텍스 튜브(1672)의 난기토출구는 개폐밸브(1674)를 통하여 배관(1065)의 가스공급로에 접속되어 있어, 제어유닛(1004)으로부터의 개폐 지령에 따라 개폐밸브(1674)가 열림으로써 고온 질소가스가 보온?온도 조절용 질소가스로서 배관(1065)에 공급된다.
이와 같이 본 실시형태에서는, 상온 질소가스로부터 고온 질소가스 및 저온 질소가스를 생성하여, 그들을 사용함으로써 응고 촉진 및 응고 대상액의 보온 등을 행할 수 있어 뛰어난 효율로 동결 세정을 행할 수 있다. 이와 같이 제13 실시형태에서는, 고온?저온 질소가스공급유닛(1067)이 본 발명의 「응고촉진수단」 및 「응고방지수단」으로서 기능한다.
또한, 상기 실시형태에서는, 배관(1065) 및 노즐(1007) 내에서의 응고 대상액의 온도를 일정하게 유지함과 함께 응고를 방지하기 위해서, 배관(1065)을 이중관 구조로 함과 함께 배관(1065)의 가스공급로에 보온?온도 조절용 질소가스를 공급하고 있지만, 보온?온도 조절용 질소가스를 사용하는 대신에, 배관을 따라 와이어 형상의 히터를 설치하여, 배관 및 노즐 내의 응고 대상액을 온도 조절하여도 좋다. 이 경우, 히터가 본 발명의 「응고방지수단」으로서 기능한다.
＜제14 실시형태＞
또한, 배관 및 노즐 내의 응고 대상액을 온도 조절하는 대신에, 노즐(1007)로부터의 응고 대상액의 토출 완료 후에 배관 및 노즐에 잔류하는 응고 대상액을 없애도록 구성하여도 좋다. 예를 들면, 도 32에 도시하는 바와 같이 단관(單管) 구조의 배관을 이용함과 함께 퍼지용 가스공급유닛(1068)을 설치하여도 좋다. 또한, 퍼지용 가스공급유닛(1068)의 기본 구성은 보온?온도 조절용 가스공급유닛(1066)과 마찬가지이고, 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(1681)와, 가열기(1682)와, 개폐밸브(1683)를 갖고 있다.
그리고, 노즐(1007)로부터의 응고 대상액의 토출이 완료된 후의 제어유닛(1004)으로부터 동작 지령에 따라 개폐밸브(1683)가 열려 가열기(1682)에 의해 응고 대상액의 응고점보다 높은 온도로 승온된 고온 질소가스를 배관에 압송하여 배관 및 노즐(1007)에 잔류하는 응고 대상액을 노즐(1007)의 토출구(도시 생략)로부터 퍼지 가능하도록 구성되어 있다. 이와 같이 도 32에 나타내는 제14 실시형태에서는, 적당한 타이밍에 배관 및 노즐(1007)에 잔류하는 응고 대상액을 퍼지하고 있기 때문에, 배관 및 노즐(1007)에서 응고 대상액이 응고되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 이와 같이 제14 실시형태에서는, 퍼지용 가스공급유닛(1068)이 본 발명의 「응고방지수단」 및 「퍼지부」로서 기능한다.
＜제15 실시형태＞
또한, 잔류 응고 대상액을 노즐(1007)의 토출구로부터 퍼지하는 대신에, 예를 들면, 도 33에 도시하는 바와 같이, 「콘밤(コンバム, 등록상표)」 등의 진공발생부(1069)를 설치하여도 좋다. 이 진공발생부(1069)는 개폐밸브(1648)를 통하여 배관과 접속되어 있다. 그리고, 노즐(1007)로부터의 응고 대상액의 토출이 완료된 후의 제어유닛(1004)으로부터 동작 지령에 따라 개폐밸브(1644)가 닫힘과 함께 개폐밸브(1648)가 열림으로써, 진공발생부(1069)가 배관 및 노즐(1007) 내에 잔류하는 응고 대상액을 흡인하여 배출한다. 이와 같이 도 33에 나타내는 제15 실시형태에서는, 적당한 타이밍에 배관 및 노즐(1007)에 잔류하는 응고 대상액을 흡인 배출하고 있기 때문에, 배관 및 노즐(1007)에서 응고 대상액이 응고되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 이와 같이 제15 실시형태에서는, 진공발생부(1069)가 본 발명의 「응고방지수단」 및 「흡인배출부」로서 기능한다.
또한, 상기 실시형태의 기판처리장치는 질소가스 공급원 및 DIW 공급원을 모두 장치 내부에 내장하고 있지만, 이러한 공급원에 대하여는 장치의 외부에 설치되어도 좋고, 예를 들면, 공장 내에 이미 설치한 공급원을 이용하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태의 기판처리장치는 기판(W)의 위쪽에 근접 배치되는 차단부재(1009)를 갖는 것이지만, 본 발명은 차단부재를 갖지 않는 장치에도 적용 가능하다. 또한, 본 실시형태의 장치는 기판(W)을 그 주연부에 맞닿는 척핀(1024)에 의해 유지하는 것이지만, 기판의 유지 방법은 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 방법으로 기판을 유지하는 장치에도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
산업상의 이용 가능성
본 발명은 반도체 기판, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광학 자기 디스크용 기판 등의 각종 기판에 대하여 세정처리를 실시하는 기판처리방법 및 기판처리장치에 적용할 수 있다.
9 :기판처리장치
31 : 응고체 형성수단
35 : 응고체 표면 냉각수단
41 : 융해수단
47 : 이면 냉각수단
51 : 건조용 기체공급수단
91 : 처리유닛
275 : 노즐
291 : 노즐
311 : 노즐
333 : 제1 DIW공급부
351 : 노즐
373 : HFE공급부
411 : 노즐
433 : 제2 DIW공급부
453 : 제3 DIW공급부
473 : 제2 HFE공급부
513 : 건조용 질소가스 공급부
1007 : 가스토출노즐
1008 : 응고 대상액 토출노즐
1027 : 하방측 액체토출노즐
1029 : 가스공급로
1061 : 상온 질소가스 공급 유닛
1062 : DIW 공급유닛
1064 : 응고 대상액 공급유닛
1065 : 배관
1066 : 보온?온도 조절용 가스공급유닛
1067 : 저온 질소가스공급유닛
1068 : 퍼지용 가스공급유닛
1069 : 진공발생부
1097 : 상방측 액체토출노즐
1651 : 외관
1652 : 내관
W : 기판
Wb : 기판 이면
Wf : 기판 표면

Claims (32)

  1. 기판에 공급하는 응고 대상액을 액체 상태로 준비하는 준비 공정과,
    상기 준비 공정에 의해 준비된 상기 응고 대상액을 공간을 통하여 상기 기판에 공급하여, 상기 기판상에 상기 응고 대상액의 응고체를 형성하는 응고체 형성 공정과,
    상기 기판상의 상기 응고 대상액의 응고체를 제거하는 제거 공정을 구비하고,
    상기 응고 대상액은 상기 준비 공정으로부터 상기 응고체 형성 공정에 이르기까지의 외적 자극에 의해 응고되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응고체 형성 공정에 있어서 상기 기판에 공급되는 상기 응고 대상액이 과냉각 상태인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판상의 상기 응고 대상액의 응고체에, 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 유체를 공급하여 냉각하는 응고체 냉각 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 응고체 냉각 공정에서 공급되는 유체가 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 응고점을 갖는 냉각액인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 응고체 형성 공정은 상기 기판을 냉각하는 기판 냉각 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판 냉각 공정은 상기 기판의 이면(裏面)에 냉매를 토출하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기판 냉각 공정은 상기 응고체 형성 공정 전에, 상기 기판의 표면에 냉매를 토출하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 응고체 형성 공정은 상기 기판상의 상기 응고 대상액의 응고체의 두께를, 상기 기판의 면내(面內)에서 변경하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 응고체 형성 공정은 상기 기판상에 공급하는 상기 응고 대상액의 양을, 상기 기판의 면내에서 변경함으로써, 상기 기판상의 상기 응고체의 두께를 변경하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 응고체 형성 공정은 상기 기판의 면내에서의 상기 응고 대상액의 응고체의 두께를, 상기 기판의 중심부로부터 주연부(周緣部)를 향함에 따라 두껍게 하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 응고체 형성 공정에서 상온보다 높은 응고점을 갖는 응고 대상액을 상기 기판에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  12. 액체 상태의 응고 대상액을 노즐로부터 토출하여 기판에 공급하여, 상기 기판상에 상기 응고 대상액의 응고체를 형성하는 응고체형성수단과,
    상기 기판상의 상기 응고 대상액의 응고체를 제거하는 제거수단을 구비하고,
    상기 응고 대상액은 상기 노즐로부터 토출되고 나서 상기 기판에 착액(着液)되는 과정 및 상기 기판상에 방치되어 있는 과정 중 적어도 한쪽에서 받는 외적 자극에 의해 응고되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 응고체형성수단은 상온보다 높은 응고점을 갖는 응고 대상액을 상기 기판의 표면에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 응고체형성수단은 상기 응고 대상액의 응고점 이상으로 상기 응고 대상액을 가열하여 상기 기판의 표면에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 냉각유체를 상기 기판에 공급하여 상기 응고 대상액의 응고를 촉진시키는 응고촉진수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 응고촉진수단은 상기 응고 대상액이 공급된 상기 기판의 표면에 대하여, 상기 냉각유체를 공급하는 제1 응고촉진부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 응고촉진수단은 상기 응고 대상액이 공급된 상기 기판의 이면에 대하여, 상기 냉각유체를 공급하는 제2 응고촉진부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  18. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제거수단은 상기 응고 대상액이 상기 기판의 표면에 공급된 후, 소정 시간의 경과에 의해 상기 응고 대상액이 응고된 후에 응고체를 제거하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  19. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제거수단은 상기 응고체가 형성된 상기 기판의 표면에 대하여, 상기 응고 대상액의 응고점보다 높은 온도의 고온 제거액을 공급하여 상기 응고체를 제거하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  20. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제거수단은 상기 응고체가 형성된 상기 기판의 표면에 대하여, 상기 응고 대상액을 용해하는 제거액을 공급하여 상기 응고체를 제거하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  21. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 응고체의 형성 후이면서 상기 응고체의 제거 전에, 상기 응고체를 냉각하여 상기 응고체의 온도를 저하시키는 냉각수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 냉각수단은 상기 응고체가 형성된 상기 기판의 표면에, 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 냉각유체를 상기 기판에 공급하는 제1 냉각부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 냉각수단은 상기 응고체가 형성된 상기 기판의 이면에, 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도의 냉각유체를 상기 기판에 공급하는 제2 냉각부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 응고촉진수단은 상기 응고체가 형성된 후도, 상기 제거수단에 의한 상기 응고체의 제거 전까지 상기 냉각유체의 공급을 계속시켜 상기 응고체를 냉각하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  25. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제거수단에 의한 상기 응고체의 제거 후에 상기 기판의 표면에 린스액을 공급하여 상기 기판의 표면을 린스하는 린스수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 제거수단은 상기 응고체를 제거한 후도, 상기 제거액의 공급을 계속시켜 상기 기판의 표면을 린스하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  27. 상기 응고체형성수단이 상기 응고 대상액을 공급하는 응고 대상액 공급부와, 한쪽 단(端)이 상기 응고 대상액 공급부에 접속됨과 함께 다른 쪽 단(端)이 상기 노즐에 접속되어 상기 응고 대상액 공급부로부터 공급되는 상기 응고 대상액을 상기 노즐에 유통시키는 배관을 갖는 제13항 또는 제14항에 기재한 기판처리장치로서,
    상기 노즐 및 상기 배관 내에서 상기 응고 대상액이 응고되는 것을 방지하는 응고방지수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 응고방지수단은 상기 노즐 및 상기 배관 내의 상기 응고 대상액의 온도를 상기 응고 대상액의 응고점 이상으로 보온하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 배관은 한쪽 단이 상기 응고 대상액 공급부에 접속됨과 함께 다른 쪽 단이 상기 노즐에 접속되는 내관(內管)과 내부에 상기 내관이 삽입 통과되는 외관(外管)을 갖고,
    상기 응고방지수단은 상기 내관과 상기 외관 사이에 상기 응고 대상액의 온도보다 고온의 보온유체를 공급하는 보온유체공급부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 응고방지수단은 상기 응고체형성수단에 의한 상기 응고체의 형성 후에, 상기 배관의 한쪽 단에 대하여, 상기 응고 대상액의 온도보다 고온의 퍼지용 유체를 공급하여 상기 노즐 및 상기 배관 내의 상기 응고 대상액을 상기 노즐의 토출구로부터 배출하는 퍼지부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 응고방지수단은 상기 응고체형성수단에 의한 상기 응고체의 형성 후에, 상기 배관의 한쪽 단단에 부압(負壓)을 부여하여 상기 노즐 및 상기 배관 내의 상기 응고 대상액을 상기 배관의 한쪽 단으로부터 배출하는 흡인배출부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  32. 제12항에 있어서,
    상기 응고체형성수단은 상기 응고 대상액을 과냉각 상태로 하여 상기 기판에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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