KR20120116361A - 기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 기판 세정 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 기판 세정 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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사토시 가네코
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기판의 표면에 손상을 주지 않고 양호하게 세정할 수 있는 기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 기판 세정 프로그램을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에서는, 세정액의 액층(52)을 형성하는 기판 세정 노즐(40)을 구비한 액층 유지 수단(25)과, 기판(2)의 표면을 세정액의 비점 이상으로 가열하는 기판 가열 수단(24)과, 기판 세정 노즐(40)을 기판(2)에 근접시키는 승강 기구(41a)를 가지며, 기판 세정 노즐(40)에 형성된 액층(52)을 기판 가열 수단(24)에 의해 가열된 기판(2) 표면의 열로 비등시켜, 기판(2)의 표면과 액층(52) 사이에 증기층(60)을 형성하도록 승강 기구(41a)를 제어해서 기판(2)의 표면을 세정한다.

Description

기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 기판 세정 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS, SUBSTRATE CLEANING METHOD, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM HAVING SUBSTRATE CLEANING PROGRAM RECORDED THEREIN}
본 발명은 기판을 세정액으로 세정하기 위한 기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 기판 세정 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 부품이나 플랫 디스플레이 등을 제조하는 경우에는, 반도체 웨이퍼나 액정 기판 등의 기판에 대하여 기판 세정 장치를 이용하여 세정액으로 세정 처리한 후에, 린스액으로 린스 처리한 후 기판을 건조시키는 건조 처리를 하고 있다.
그리고, 종래의 기판 세정 장치에서는, 기판의 표면을 양호하게 세정하기 위해, 기판의 표면에 물리력을 작용시켜 세정하도록 한 것이 알려져 있다. 예를 들면, 2 유체 노즐을 이용하여 기판의 표면을 세정하는 기판 세정 장치에서는, 2 유체 노즐에 의해 세정액과 가스를 안개형으로 혼합한 혼합 유체를 기판의 표면에 분사하여, 분사된 혼합 유체에 의해 기판의 표면을 세정하도록 하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2005-288390호 공보
그런데, 상기 종래의 2 유체 노즐 등을 이용하여 기판의 표면에 물리력을 작용시켜 세정하는 기판 세정 장치에서는, 세정액의 분사 압력 등의 물리력의 작용에 의해 기판의 표면에 형성한 회로 패턴이나 에칭 패턴 등이 도괴(倒壞) 등의 손상을 받을 우려가 있었다.
따라서, 본 발명에서는, 기판을 세정액으로 세정하는 기판 세정 장치에 있어서, 세정액의 액층을 형성하는 노즐을 구비한 액층 유지 수단과, 기판의 표면을 세정액의 비점 이상으로 가열하는 기판 가열 수단과, 노즐을 기판에 근접시키는 승강 기구와, 노즐에 형성된 액층을 기판 가열 수단에 의해 가열된 기판 표면의 열로 비등시켜 기판의 표면과 액층 사이에 증기층을 형성하도록 승강 기구를 제어하는 제어 수단을 갖는 것으로 했다.
또, 상기 액층 유지 수단은, 세정액을 저류하기 위한 세정액 저류부를 상기 노즐에 형성하는 것으로 했다.
또, 상기 액층 유지 수단은, 노즐에 공급하는 세정액을 저류하기 위한 세정액 저류컵을 갖는 것으로 했다.
또, 상기 액층 유지 수단은, 노즐로 세정액을 흡인하기 위한 흡인 기구를 갖는 것으로 했다.
또, 상기 액층 유지 수단은, 노즐에 세정액을 공급하고 노즐에 형성된 액층을 배출하기 위한 세정액 공급 배출 기구를 갖는 것으로 했다.
또, 상기 액층 유지 수단은, 노즐에 형성된 액층을 배출용 가스로 배출시키기 위한 액층 배출 기구를 갖는 것으로 했다.
또, 상기 제어 수단은, 세정액의 액층을 기판 표면의 열로 막비등(膜沸騰)시키도록 상기 기판 가열 수단을 제어하는 것으로 했다.
또, 상기 액층 유지 수단에 의해 유지된 세정액의 액층을 기판의 표면을 따라서 이동시키는 수평 이동 기구를 갖는 것으로 했다.
또, 상기 제어 수단은, 상기 액층 유지 수단에 의해 유지된 세정액의 액층을 기판의 외주 단부보다 외측에서 배출시키도록 상기 수평 이동 기구를 제어하는 것으로 했다.
또, 본 발명에서는, 기판을 세정액으로 세정하는 기판 세정 방법에 있어서, 기판의 표면을 가열하고 기판의 표면에 노즐로 유지한 세정액의 액층을 근접시킴으로써, 기판 표면의 열로 세정액의 액층을 비등시켜 기판의 표면과 세정액의 액층 사이에 세정액의 증기층을 형성해서 기판의 표면을 세정하는 것으로 했다.
또, 상기 기판 표면의 이물질을 상기 세정액의 증기층을 통해 액층에 유입시키는 것으로 했다.
또, 상기 세정액의 액층을 기판 표면의 열로 막비등시키는 것으로 했다.
또, 상기 세정액의 액층을 기판의 표면을 따라서 상대적으로 이동시키는 것으로 했다.
또, 상기 세정액의 액층을 기판의 외주 단부보다 외측에서 배출시키는 것으로 했다.
또, 세정 후에 상기 노즐에 세정액을 공급함으로써 세정 후의 액층을 배출시키고 새롭게 세정액의 액층을 형성하는 것으로 했다.
또, 세정 후에 상기 노즐에 배출용 가스를 공급함으로써 세정 후의 액층을 배출시키는 것으로 했다.
또, 본 발명에서는, 기판을 세정액으로 세정하는 기판 세정 장치를 이용하여 기판을 세정하기 위한 기판 세정 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서, 기판의 표면을 가열하는 기판 가열 공정과, 상기 기판 가열 공정에서 가열된 기판의 표면에 노즐로 유지한 세정액의 액층을 근접시킴으로써, 기판 표면의 열로 세정액의 액층을 비등시켜 기판의 표면과 세정액의 액층 사이에 세정액의 증기층을 형성하는 증기층 형성 공정을 기판 세정 장치에 실행시키는 것으로 했다.
본 발명에서는 기판의 표면에 손상을 주지 않고 양호하게 세정할 수 있다.
도 1은 기판 세정 장치를 나타내는 평면도.
도 2는 제1 실시형태의 기판 처리실을 나타내는 측면 모식도.
도 3은 제1 실시형태의 기판 처리실을 나타내는 평면 모식도.
도 4는 제1 실시형태의 노즐을 나타내는 측면 단면도.
도 5는 제1 실시형태의 기판 세정 방법(기판 세정 프로그램)을 나타내는 설명도.
도 6은 제1 실시형태의 기판 처리실의 동작(기판 수취 공정)을 나타내는 설명도.
도 7은 제1 실시형태의 기판 처리실의 동작(기판 가열 공정)을 나타내는 설명도.
도 8은 제1 실시형태의 기판 처리실의 동작(액층 유지 공정)을 나타내는 설명도.
도 9는 제1 실시형태의 기판 처리실의 동작(증기층 형성 공정)을 나타내는 설명도.
도 10은 제1 실시형태의 기판 처리실의 동작(액층 이동 공정)을 나타내는 설명도.
도 11은 제1 실시형태의 기판 처리실의 동작(액층 배출 공정)을 나타내는 설명도.
도 12는 제1 실시형태의 기판 처리실의 동작(린스 처리 공정)을 나타내는 설명도.
도 13은 제1 실시형태의 기판 처리실의 동작(건조 처리 공정)을 나타내는 설명도.
도 14는 제1 실시형태의 기판 처리실의 동작(기판 전달 공정)을 나타내는 설명도.
도 15는 제1 실시형태의 기판 처리실을 나타내는 측면 모식도.
도 16은 제1 실시형태의 기판 처리실을 나타내는 측면 모식도.
도 17은 제2 실시형태의 기판 처리실을 나타내는 측면 모식도.
도 18은 제2 실시형태의 기판 세정 노즐을 나타내는 측면 단면도.
도 19는 제2 실시형태의 다른 기판 세정 노즐을 나타내는 측면 단면도.
도 20은 제2 실시형태의 다른 기판 세정 노즐을 나타내는 측면 단면도.
도 21은 제2 실시형태의 다른 기판 세정 노즐을 나타내는 측면 단면도.
도 22는 제2 실시형태의 다른 기판 세정 노즐을 나타내는 측면 단면도.
도 23은 제2 실시형태의 기판 세정 방법(기판 세정 프로그램)을 나타내는 설명도.
이하에, 본 발명에 따른 기판 세정 장치, 기판 세정 방법, 및 기판 세정 프로그램의 구체적인 구성에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.
제1 실시형태에 있어서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판 세정 장치(1)에서는, 전단부(前端部)에 피처리체로서의 기판(2)(여기서는 반도체 웨이퍼)을 복수매(예를 들면 25장) 합하여 캐리어(3)에 의해 반입 및 반출하기 위한 기판 반입 반출부(4)를 형성하고, 기판 반입 반출부(4)의 후방부에 캐리어(3)에 수용된 기판(2)을 반송하기 위한 기판 반송부(5)를 형성하며, 기판 반송부(5)의 후방부에 기판(2)의 세정이나 건조 등의 각종 처리를 실시하기 위한 기판 처리부(6)를 형성하고 있다.
기판 반입 반출부(4)는 4개의 캐리어(3)를 기판 반송부(5)의 전벽(前壁)(7)에 밀착시킨 상태로 좌우에 간격을 두고 배치할 수 있다.
기판 반송부(5)는 내부에 기판 반송 장치(8)와 기판 전달대(9)를 수용하고 있고, 기판 반송 장치(8)는 기판 반입 반출부(4)에 배치된 어느 1개 이상의 캐리어(3)와 기판 전달대(9) 사이에서 기판(2)을 반송한다.
기판 처리부(6)는 중앙부에 기판 반송 장치(10)를 수용하고, 기판 반송 장치(10)의 좌우 양측에 기판 처리실(11?22)을 앞뒤로 나란히 수용하고 있다.
그리고, 기판 반송 장치(10)는 기판 반송부(5)의 기판 전달대(9)와 각 기판 처리실(11?22) 사이에서 기판(2)을 1장씩 반송하고, 각 기판 처리실(11?22)은 기판(2)을 1장씩 처리한다.
각 기판 처리실(11?22)은 동일한 구성으로 되어 있어, 대표로 기판 처리실(11)의 구성에 관해 설명한다. 기판 처리실(11)은 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판(2)을 수평으로 유지하면서 회전시키기 위한 기판 유지 수단(23)과, 기판(2)의 표면을 가열하기 위한 기판 가열 수단(24)과, 기판(2)을 세정 처리하는 세정액을 액층의 상태로 유지하기 위한 액층 유지 수단(25)과, 기판(2)을 린스 처리하는 린스액을 기판(2)의 표면을 향해 토출하기 위한 린스액 토출 수단(26)을 갖고 있고, 이들 기판 유지 수단(23)과 기판 가열 수단(24)과 액층 유지 수단(25)과 린스액 토출 수단(26)을 제어 수단(27)에 의해 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 제어 수단(27)은 기판 반송 장치(8, 10) 등 기판 세정 장치(1)의 전체를 제어한다.
기판 유지 수단(23)에서는, 회전축(28)의 상단부에 원판형의 테이블(29)을 수평으로 부착하고, 테이블(29)의 주연부에, 기판(2)의 주연부와 접촉하여 기판(2)을 수평으로 유지하는 복수개의 기판 유지체(30)를 원주 방향으로 간격을 두고 부착한다. 회전축(28)에는 회전 구동 기구(31)를 접속하여, 회전 구동 기구(31)에 의해 회전축(28) 및 테이블(29)을 회전시키고, 기판 유지체(30)에 의해 테이블(29)에 유지된 기판(2)을 회전시키도록 한다. 이 회전 구동 기구(31)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 회전 제어된다.
또, 기판 유지 수단(23)에서는, 테이블(29)의 주위에 상측을 개구시킨 컵(32)을 승강 가능하게 설치하여, 테이블(29)에 배치된 기판(2)을 컵(32)으로 둘러싸 린스액의 비산을 방지하고, 세정액이나 린스액을 회수한다. 컵(32)에는 승강 기구(33)를 접속하여, 승강 기구(33)에 의해 컵(32)을 기판(2)에 대하여 상대적으로 상하로 승강시키도록 한다. 이 승강 기구(33)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 승강 제어된다.
기판 가열 수단(24)에서는, 테이블(29)보다 상측에 아암(34)을 승강 가능하게 배치하고, 아암(34)의 선단부에, 평면에서 볼 때 대략 반(半)원호형의 지지판(35)을 부착하고, 지지판(35)의 하면[기판(2)의 상면과 대향하는 면]에 복수개의 발광 소자(36)를 부착한다. 아암(34)에는 승강 기구(37)를 접속하여, 승강 기구(37)에 의해, 지지판(35)에 부착된 발광 소자(36)를 기판(2)의 상면에 근접시킨 가열 위치와 기판(2)의 상면으로부터 상측으로 이반(離反)시킨 후퇴 위치 사이에서 발광 소자(36)를 상하로 이동시킨다. 이 승강 기구(37)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 승강 제어된다. 또, 발광 소자(36)에는 구동 기구(38)를 접속하여, 구동 기구(38)에 의해 발광 소자(36)의 ON-OFF나 발광 강도 등의 구동을 행한다. 이 구동 기구(38)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 구동 제어된다.
여기서, 발광 소자(36)는 기판(2)에 양호하게 흡수되는 파장의 광을 기판(2)에 조사하여 기판(2)의 표면을 가열하는 것이며, 발광 다이오드나 반도체 레이저 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 400 nm?1000 nm의 파장 영역(근적외선 영역)에 피크 파장을 갖는 AlGaAs, GaN, GaInN, AlGaInP, ZnO 등의 발광 다이오드를 이용할 수 있다. 또한, 기판 가열 수단(24)은 기판(2)의 상면을 가열할 수 있으면 되고, 광조사에 의한 경우에 한정되지 않고 테이블(29)을 가열하여 기판(2)을 가열하는 열전도에 의한 것이나, 램프 히터로 기판(2)을 가열하는 열복사에 의한 것 등이어도 좋다.
그리고, 기판 가열 수단(24)은 구동 기구(38)에 의해 발광 소자(36)를 구동시킴으로써, 발광 소자(36)로부터 기판(2)의 표면에 광을 조사한다. 그 광이 기판(2)의 표면에서 흡수됨으로써 기판(2)의 표면이 가열된다.
액층 유지 수단(25)에서는 테이블(29)보다 상측에 노즐 아암(39)을 승강 및 수평 이동 가능하게 배치하고, 노즐 아암(39)의 선단부에 원통 형상의 기판 세정 노즐(40)을 부착한다. 노즐 아암(39)에는, 승강 기구(41a)와 수평 이동 기구(41b)를 포함하는 변위 기구(41)를 접속하여, 승강 기구(41a)에 의해 기판 세정 노즐(40)을 상하로 이동시키고 수평 이동 기구(41b)에 의해 기판 세정 노즐(40)을 기판(2)의 중앙부 상측의 개시 위치와 기판(2) 외측의 후퇴 위치 사이에서 수평으로 이동시킨다. 이 승강 기구(41a) 및 수평 이동 기구(41b)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 승강 제어 및 수평 이동 제어된다.
또, 액층 유지 수단(25)에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판 세정 노즐(40)의 내부에 중공형의 세정액 저류부(42)를 형성하고, 세정액 저류부(42)의 하단부에 원형의 개구(43)를 형성하며, 세정액 저류부(42)의 상단부에 관형의 연통 구멍(44)을 형성한다. 이 연통 구멍(44)에는 연통로(45)를 접속하고, 연통로(45)에 개폐 밸브(46)를 통해 흡인 기구(47)(예를 들면 아스피레이터)를 접속한다. 또한, 연통로(45)는 중도부에서 분기되고, 대기 개방 밸브(48)를 통해 대기에 개방될 수 있다.
또한, 액층 유지 수단(25)에서는, 테이블(29)의 외측에 세정액을 저류하는 세정액 저류컵(49)을 배치하고, 세정액 저류컵(49)에 세정액을 공급하는 세정액 공급원(50)을 유량 조정기(51)를 통해 접속한다. 유량 조정기(51)는 세정액 공급원(50)으로부터 세정액 저류컵(49)에 저류해 두는 세정액의 양을 조정한다. 이 유량 조정기(51)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 개폐 제어 및 유량 제어한다.
그리고, 액층 유지 수단(25)에서는, 변위 기구(41)에 의해 기판 세정 노즐(40)을 이동시킴으로써 세정액 저류컵(49)의 상부 개구를 통과하여 기판 세정 노즐(40)의 하단부를 세정액에 침지시킨다. 흡인 기구(47)에 의해 기판 세정 노즐(40)의 개구(43)로부터 세정액을 흡인하여 세정액 저류부(42)에 저류하고, 개폐 밸브(46)를 폐색한다. 이에 따라, 기판 세정 노즐(40)의 개구(43)에 세정액의 표면 장력의 작용에 의해 액적 상태로 형성된 세정액의 액층(52)을 유지한다.
또, 액층 유지 수단(25)에서는, 대기 개방 밸브(48)를 개방 상태로 함으로써, 기판 세정 노즐(40)의 세정액 저류부(42)에 저류된 세정액을 외부로 배출한다.
또한, 액층 유지 수단(25)의 기판 세정 노즐(40)은 하단부의 개구(43)에 액층(52)을 유지할 수 있으면 되고, 원통 형상에 한정되지 않으며, 기판(2)의 표면을 따라서 수평으로 연신되는 횡봉(橫棒) 형상의 것이어도 좋다.
또, 기판 세정 노즐(40)의 개구(43)에 액층(52)을 유지하는 방법에 있어서, 세정액 저류컵(49)에 저류된 세정액을 흡인 기구(47)에 의해 세정액을 흡인하는 경우에 한정되지 않는다. 대기 개방 밸브(48)를 개방한 상태로 기판 세정 노즐(40)의 하단부를 세정액 저류컵(49)에 저류된 세정액에 침지시키고, 침지시킨 상태로 대기 개방 밸브(48)를 폐색함으로써 기판 세정 노즐(40)의 개구(43)에 세정액의 액층(52)을 유지해도 좋다.
또, 도 15에 나타낸 바와 같이, 기판 세정 노즐(40)에 접속된 연통로(45)에 세정액을 공급하는 세정액 공급원(62)을 개폐 밸브(63)를 통해 접속한 구성으로서, 세정액 공급원(62)으로부터 기판 세정 노즐(40)의 세정액 저류부(42)에 세정액을 직접 공급해도 좋다. 이 경우에는, 제어 수단(27)에 의해 개폐 밸브(63)를 일정 시간 개방한 후에 개폐 밸브(63)를 폐색함으로써, 기판 세정 노즐(40)의 세정액 저류부(42)에 세정액을 공급하여 기판 세정 노즐(40)의 개구(43)에 액층(52)을 유지할 수 있다. 또, 세정 처리 후에는, 다시 제어 수단(27)에 의해 개폐 밸브(63)를 일정 시간 개방한 후에 개폐 밸브(63)를 폐색함으로써, 처리 후의 세정액을 기판 세정 노즐(40)의 개구(43)로부터 배출하고 기판 세정 노즐(40)의 개구(43)에 새로운 액층(52)을 유지할 수 있다. 이와 같이, 기판 세정 노즐(40)에 세정액을 공급하고 기판 세정 노즐(40)에 형성된 액층(52)을 배출시키기 위한 세정액 공급 배출 기구를 액층 유지 수단(25)에 설치하는 것에 의해, 세정 후에 기판 세정 노즐(40)에 세정액을 공급함으로써 세정 후의 액층(52)을 배출시키고 새롭게 세정액의 액층(52)을 유지할 수 있다.
또한, 액층 유지 수단(25)에 있어서, 대기 개방 밸브(48)를 개방 상태로 함으로써 기판 세정 노즐(40)의 세정액 저류부(42)에 저류된 세정액을 외부로 배출시키는 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 16에 나타낸 바와 같이, 기판 세정 노즐(40)에 접속된 연통로(45)에 배출용 가스로서 불활성 가스를 공급하는 배출 가스 공급원(64)을 개폐 밸브(65)를 통해 접속한 구성으로서, 기판 세정 노즐(40)의 세정액 저류부(42)에 저류된 세정액을 불활성 가스의 압력에 의해 외부로 배출시키도록 해도 좋다. 이 경우에는, 제어 수단(27)에 의해 개폐 밸브(65)를 일정 시간 개방한 후에 개폐 밸브(65)를 폐색함으로써, 처리 후의 세정액을 기판 세정 노즐(40)의 개구(43)로부터 배출할 수 있다. 이와 같이, 기판 세정 노즐(40)에 유지된 액층(52)을 배출용 가스에 의해 배출시키기 위한 액층 배출 기구를 액층 유지 수단(25)에 설치하는 것에 의해, 세정 후에 기판 세정 노즐(40)에 배출용 가스를 공급함으로써 세정 후의 액층(52)을 배출시킬 수 있다.
린스액 토출 수단(26)에서는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 테이블(29)보다 상측에 노즐 아암(53)을 수평 이동 가능하게 배치하고, 노즐 아암(53)의 선단부에 린스액 토출 노즐(54)을 부착한다. 노즐 아암(53)에는 이동 기구(55)를 접속하여, 이동 기구(55)에 의해 린스액 토출 노즐(54)을 기판(2)의 중앙부 상측의 공급 개시 위치와 기판(2) 외측의 후퇴 위치 사이에서 이동시킨다. 이 이동 기구(55)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 이동 제어된다.
또, 린스액 토출 수단(26)에서는, 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급원(56)에 린스액 토출 노즐(54)을 유량 조정기(57)와 린스액 공급 유로(58)를 통해 접속하여, 유량 조정기(57)에 의해 린스액 토출 노즐(54)로부터 기판(2)에 공급하는 린스액의 유량을 조정한다. 이 유량 조정기(57)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 개폐 제어 및 유량 제어한다.
기판 세정 장치(1)는 이상에 설명한 바와 같이 구성되어 있고, 제어 수단(27)(컴퓨터)에 의해 판독 가능한 기록 매체(59)에 기록한 기판 세정 프로그램에 따라서 각 기판 처리실(11?22)에서 기판(2)을 처리하게 된다. 또한, 기록 매체(59)는 기판 세정 프로그램 등의 각종 프로그램을 기록할 수 있는 매체이면 되고, ROM이나 RAM 등의 반도체 메모리형의 기록 매체이어도 좋고, 하드 디스크나 CD-ROM 등의 디스크형의 기록 매체이어도 좋다.
상기 기판 세정 장치(1)에서는, 기판 세정 프로그램에 의해 도 5에 나타내는 공정에 따라서 이하에 설명하는 것처럼 각 기판 처리실(11?22)에서 기판(2)을 처리하게 된다. 또한, 이하의 설명에서는 대표적으로 기판 처리실(11)에서의 기판(2)의 처리에 관해 설명하지만, 다른 기판 처리실(12?22)에서도 동일한 처리를 한다.
우선, 기판 세정 프로그램은 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 장치(10)로부터 기판(2)을 기판 처리실(11)의 기판 유지 수단(23)으로 수취하는 기판 수취 공정을 실행한다.
이 기판 수취 공정에서 기판 세정 프로그램은 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어 수단(27)에 의해 기판 가열 수단(24)의 지지판(35)과, 액층 유지 수단(25)의 기판 세정 노즐(40)과, 린스액 토출 수단(26)의 린스액 토출 노즐(54)을 후퇴 위치로 후퇴시킨다. 그리고, 기판 유지 수단(23)의 승강 기구(33)를 제어하여 컵(32)을 정해진 위치까지 강하시켜, 기판 유지 수단(23)이 기판 반송 장치(10)로부터 기판(2)을 수취하고, 기판 유지체(30)에 의해 지지한다. 그 후, 제어 수단(27)에 의해 승강 기구(33)를 제어하여 컵(32)을 정해진 위치까지 상승시킨다.
다음으로, 기판 세정 프로그램은 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판 수취 공정에서 수취된 기판(2)에 대하여 세정액으로 세정 처리하는 세정 처리 공정을 실행한다.
이 세정 처리 공정에서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 우선 기판 가열 수단(24)에 의해 기판(2)을 가열하는 기판 가열 공정을 실행한다.
이 기판 가열 공정에서 기판 세정 프로그램은 도 7에 나타낸 바와 같이, 제어 수단(27)에 의해 기판 유지 수단(23)의 회전 구동 기구(31)를 제어하여 테이블(29) 및 테이블(29)의 기판 유지체(30)에 의해 유지하는 기판(2)을 정해진 회전 속도로 회전시킨다. 기판 가열 수단(24)의 승강 기구(37)를 제어하여 지지판(35) 및 발광 소자(36)를 기판(2)의 표면(상면)에 정해진 거리만큼 근접시킨 가열 위치까지 강하시키고, 기판 가열 수단(24)의 구동 기구(38)를 제어하여 발광 소자(36)로부터 기판(2)의 표면을 향해 광을 조사한다. 발광 소자(36)로부터 조사된 광을 기판(2)이 흡수함으로써, 기판 가열 수단(24)은 기판(2)을 가열한다. 여기서, 기판 가열 수단(24)은 기판(2)의 표면이 세정액의 비점보다 높은 온도가 되도록 가열한다. 이 온도는, 세정액의 액층(52)을 기판(2)의 표면에 근접시킬 때에, 세정액이 비등(바람직하게는 막비등)하여 세정액의 증기가 생성되는 온도이다. 또한, 기판 가열 공정에서는, 세정 처리 공정을 실행하는 동안 계속해서 기판(2)을 가열한다. 이 기판 가열 공정에서는, 기판 처리실(11)의 내부를 감압함으로써 세정액의 비점을 낮춘 상태로 기판(2)의 표면을 기판 가열 수단(24)에 의해 가열하도록 해도 좋다.
그 후, 세정 처리 공정에서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 액층 유지 수단(25)에 의해 기판 세정 노즐(40)의 개구(43)에 액층(52)을 유지하는 액층 유지 공정을 실행한다. 또한, 액층 유지 공정은 기판 가열 공정 전에 실행되어도 좋고, 또 기판 가열 공정과 동시에 실행되어도 좋다.
이 액층 유지 공정에서 기판 세정 프로그램은 도 8에 나타낸 바와 같이, 제어 수단(27)에 의해 액층 유지 수단(25)의 변위 기구(41)를 제어하여, 기판 세정 노즐(40)을 세정액 저류컵(49)의 개구부 상측까지 이동시키고 기판 세정 노즐(40)의 하단부가 세정액 저류컵(49)에 저류된 세정액에 침지될 때까지 강하시킨다.
기판 세정 프로그램은 제어 수단(27)에 의해 액층 유지 수단(25)의 대기 개방 밸브(48)를 폐색시키고, 개폐 밸브(46)를 개방시킨 상태로 흡인 기구(47)를 제어하여 세정액 저류컵(49)에 저류된 세정액을 기판 세정 노즐(40)에 의해 세정액 저류부(42)가 액체 밀폐가 될 때까지 정해진 시간 흡인한다. 그 후, 개폐 밸브(46)를 폐색시키고 흡인 기구(47)를 정지시켜, 기판 세정 노즐(40)의 하단부의 개구(43)에서 세정액의 표면 장력에 의해 아래쪽으로 팽창한 상태의 액층(52)을 유지한다. 그 후, 변위 기구(41)를 제어하여 기판 세정 노즐(40)을 기판(2)의 중앙부 상측의 공급 개시 위치까지 이동시킨다. 또한, 기판 세정 프로그램은 제어 수단(27)에 의해 유량 조정기(51)를 제어하여 세정액 공급원(50)으로부터 세정액을 세정액 저류컵(49)의 내부에 공급시켜 세정액 저류컵(49)에 의해 정해진 양의 세정액을 저류시켜 둔다.
그 후, 세정 처리 공정에서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판 가열 수단(24)에 의해 가열된 기판(2)의 표면에 액층 유지 수단(25)에 의해 유지된 액층(52)을 근접시켜 기판(2)의 표면과 액층(52) 사이에 세정액의 증기층(60)(도 4 참조)을 형성하는 증기층 형성 공정을 실행한다.
이 증기층 형성 공정에서 기판 세정 프로그램은 도 9에 나타낸 바와 같이, 제어 수단(27)에 의해 액층 유지 수단(25)의 승강 기구(41a)를 제어하여 기판 세정 노즐(40)을 기판(2)의 중앙부에서 기판(2)의 표면과 기판 세정 노즐(40)의 하단 사이에 일정한 간극을 형성하도록 기판(2)의 표면으로부터 정해진 거리까지 강하시킨다. 이에 따라, 기판 세정 노즐(40)의 하단에서 유지된 액층(52)이 기판 가열 수단(24)에 의해 가열된 기판(2) 표면의 열에 의해 가열되어, 액층(52)의 표면에서 세정액이 비등하여 세정액의 증기가 생성된다. 생성된 증기는 기판(2)의 표면과 액층(52) 사이에 증기층(60)을 형성한다(도 4 참조). 여기서, 세정액의 비등 상태는 기판(2) 표면의 온도나 기판(2) 표면의 성질이나 기판 주위의 기압 등의 조건에 따라 변하지만, 정상적인 막비등 상태로 하는 것이 바람직하다. 기판 가열 수단(24)에 의해 세정액의 액층(52)을 기판(2) 표면의 열로 막비등시킨 경우에는, 세정액의 비등 상태가 정상화되어 안정적으로 기판(2)을 세정할 수 있다.
이와 같이, 가열된 기판(2) 표면에 세정액의 액층(52)을 근접시키면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판(2) 표면의 열로 액층(52)이 증발하여 기판(2)의 표면과 액층(52) 사이에 증기층(60)이 형성된다. 그렇게 하면, 기판(2) 상면의 파티클(61)은 세정액의 증기의 물리력에 의해 기판(2)의 표면에서 제거되고, 증기층(60)의 내부에서 발생하는 대류 및 열확산에 의해 액층(52)의 내부에 유입된다. 또한, 액층(52)의 내부에서도 대류 및 열확산에 의해, 파티클(61)은 기판 세정 노즐(40)의 세정액 저류부(42)의 내부에 유입된다. 이에 따라, 기판(2) 표면의 파티클(61)을 제거할 수 있다. 또한, 세정액은 증기가 되어 증발되지만, 그 후 파티클(61)과 함께 액층(52)의 내부로 되돌아오기 때문에 거의 소비되지 않는다.
그 후, 세정 처리 공정에서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 액층 유지 수단(25)에 의해 유지된 액층(52)을 기판(2)의 표면을 따라서 상대적으로 이동시키는 액층 이동 공정을 실행한다.
이 액층 이동 공정에서 기판 세정 프로그램은 도 10에 나타낸 바와 같이, 제어 수단(27)에 의해 기판 유지 수단(23)의 회전 구동 기구(31)를 제어하여 테이블(29) 및 테이블(29)의 기판 유지체(30)에 의해 유지된 기판(2)을 정해진 회전 속도로 회전시킨 채, 또한, 액층 유지 수단(25)의 기판 세정 노즐(40)의 하단에서 액층(52)을 유지한 채, 액층 유지 수단(25)의 수평 이동 기구(41b)를 제어하여 노즐 아암(39)을 수평으로 이동시킴으로써 기판 세정 노즐(40)을 기판(2)의 중앙부로부터 기판(2)의 외주 끝가장자리부로 이동시킨다. 이와 같이, 액층 유지 수단(25)의 기판 세정 노즐(40)의 하단에서 유지된 액층(52)과 기판(2) 표면 사이에 생성된 증기층(60)을 기판(2) 표면을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 기판(2)의 표면 전체를 세정할 수 있다. 또한, 기판(2) 표면의 파티클은 액층(52)의 내부에 연속해서 유입되게 된다.
그 후, 세정 처리 공정에서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 액층 유지 수단(25)에 의해 유지된 액층(52)을 배출시키는 액층 배출 공정을 실행한다.
이 액층 배출 공정에서 기판 세정 프로그램은 도 11에 나타낸 바와 같이, 제어 수단(27)에 의해 액층 유지 수단(25)의 수평 이동 기구(41b)를 제어하여 노즐 아암(39)을 수평으로 이동시킴으로써 기판 세정 노즐(40)을 기판(2)의 외주 끝가장자리부보다 외측까지 이동시킨다. 그 후, 액층 유지 수단(25)의 대기 개방 밸브(48)를 개방한다. 이에 따라, 액층 유지 수단(25)은 기판 세정 노즐(40)의 세정액 저류부(42)에 저류된 세정액과 액층(52)을 기판 세정 노즐(40)로부터 배출하고, 파티클을 포함하는 세정액을 컵(32)에 배출한다. 이와 같이, 세정액 저류부(42)에 저류된 세정액과 액층 유지 수단(25)에 의해 유지된 세정액의 액층(52)을 기판(2)의 외주 단부보다 외측에서 배출시킴으로써, 사용이 끝난 액층(52)과 함께 기판(2)의 표면에서 제거된 파티클을 동시에 폐기할 수 있다.
다음으로, 기판 세정 프로그램은 도 5에 나타낸 바와 같이, 세정 처리된 기판(2)에 대하여 린스액으로 린스 처리하는 린스 처리 공정을 실행한다.
이 린스 처리 공정에서 기판 세정 프로그램은 도 12에 나타낸 바와 같이, 제어 수단(27)에 의해 액층 유지 수단(25)의 변위 기구(41)를 제어하여 기판 세정 노즐(40)을 기판(2)의 외주 바깥쪽의 후퇴 위치로 이동시키고, 기판 가열 수단(24)의 승강 기구(37)를 제어하여 지지판(35) 및 발광 소자(36)를 상측으로 이동시킨다. 기판 유지 수단(23)의 회전 구동 기구(31)를 제어하여 테이블(29) 및 테이블(29)의 기판 유지체(30)에 의해 유지된 기판(2)을 정해진 회전 속도로 회전시킨 채, 린스액 토출 수단(26)의 이동 기구(55)를 제어하여 린스액 토출 노즐(54)을 기판(2)의 중앙부 상측의 공급 개시 위치로 이동시킨다. 유량 조정기(57)를 개방 및 유량 제어하여 린스액 공급원(56)으로부터 공급되는 린스액을 린스액 토출 노즐(54)로부터 기판(2)의 상면을 향해 일정 시간 토출시킨 후, 유량 조정기(57)를 폐색 제어하여 린스액 토출 노즐(54)로부터의 린스액의 토출을 정지한다. 그 후, 이동 기구(55)를 제어하여 린스액 토출 노즐(54)을 기판(2)의 외주 바깥쪽의 후퇴 위치로 이동시킨다.
다음으로, 기판 세정 프로그램은 도 5에 나타낸 바와 같이, 린스 처리된 기판(2)을 건조 처리하는 건조 처리 공정을 실행한다.
이 건조 처리 공정에서 기판 세정 프로그램은 도 13에 나타낸 바와 같이, 제어 수단(27)에 의해 기판 유지 수단(23)의 회전 구동 기구(31)를 제어하여 테이블(29) 및 테이블(29)의 기판 유지체(30)에 의해 유지된 기판(2)을 지금까지의 액처리(세정 처리, 린스 처리) 시보다 고속의 회전 속도로 회전시킨다. 이에 따라, 원심력의 작용에 의해 기판(2)의 상면으로부터 린스액이 털어내어져 기판(2)이 건조된다.
기판 세정 프로그램은 마지막으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판(2)을 기판 처리실(11)의 기판 유지 수단(23)으로부터 기판 반송 장치(10)에 전달하는 기판 전달 공정을 실행한다.
이 기판 전달 공정에서 기판 세정 프로그램은 도 14에 나타낸 바와 같이, 제어 수단(27)에 의해 기판 유지 수단(23)의 승강 기구(33)를 제어하여 컵(32)을 정해진 위치까지 강하시킨 후, 기판 유지체(30)에 의해 지지한 기판(2)을 기판 반송 장치(10)에 전달한다. 기판 반송 장치(10)가 처리실(11)로부터 기판(2)을 반출한 후, 승강 기구(33)를 제어하여 컵(32)을 정해진 위치까지 상승시킨다. 또한, 이 기판 전달 공정은 앞선 기판 수취 공정과 동시에 실행되도록 할 수도 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 상기 기판 세정 장치(1)에서는, 가열된 기판(2) 표면에 세정액의 액층(52)을 근접시킴으로써, 기판(2) 표면의 열로 세정액의 액층(52)을 비등시켜 기판(2)의 표면과 세정액의 액층(52) 사이에 세정액의 증기층(60)을 형성하여, 세정액의 증기로 기판(2)의 표면을 세정하도록 하고 있다.
이와 같이, 상기 기판 세정 장치(1)에서는, 세정액의 증기로 기판(2)의 표면을 세정하기 때문에, 기판(2)의 표면에 손상을 주지 않고 기판(2)의 표면을 양호하게 세정할 수 있다.
또, 상기 기판 세정 장치(1)에서는, 증기가 되어 일단 증발한 세정액이 파티클과 함께 액층(52)의 내부로 되돌아오기 때문에, 종래의 2 유체 세정 방식과 비교하여 세정액의 소비량을 저감할 수 있어, 세정 처리에 요하는 러닝 코스트를 저감할 수 있다.
다음으로, 기판 세정 장치의 제2 실시형태에 관해 설명한다. 제1 실시형태와 동일한 구성에 관해서는 설명을 생략하기로 한다.
제2 실시형태에 있어서, 도 17에 도시하는 바와 같이, 세정액 공급 수단(66)에서는, 테이블(29)의 외측에 세정액을 저류하는 세정액 저류컵(49)을 배치하고, 세정액 저류컵(49)에 세정액을 공급하는 세정액 공급원(50)을 유량 조정기(51)를 통해 접속한다. 유량 조정기(51)는 세정액 공급원(50)으로부터 세정액 저류컵(49)에 저류해 두는 세정액의 양을 조정한다. 이 유량 조정기(51)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 개폐 제어 및 유량 제어한다.
세정 처리 수단(67)은 기판 세정 노즐(140)에, 세정액의 액층을 유지하기 위한 액층 유지 수단(125)과, 기판(2)을 가열하기 위한 기판 가열 수단(124)과, 액층 주위에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 수단(68)과, 액층 주위에서 흡기하는 흡인 수단(69)을 설치한 구성으로 되어 있다.
기판 세정 노즐(140)에서는, 테이블(29)보다 상측에 노즐 아암(39)을 승강 및 수평 이동 가능하게 배치하고, 노즐 아암(39)의 선단부에 노즐 본체(143)를 부착한다. 노즐 아암(39)에는 이동 기구(144)와 승강 기구(145)를 접속하여, 이동 기구(144) 및 승강 기구(145)에 의해 기판 세정 노즐(140)을 상하로 이동시키고 기판(2)의 중앙부 상측의 공급 개시 위치와 기판(2) 외측의 후퇴 위치 사이에서 수평으로 이동시킨다. 이동 기구(144) 및 승강 기구(145)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 수평 이동 제어 및 승강 제어된다.
액층 유지 수단(125)에서는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 노즐 본체(143)의 내부에 중공형의 세정액 저류부(42)를 형성하고, 세정액 저류부(42)의 하단부에 원형의 개구(43)를 형성하며, 세정액 저류부(42)의 상단부에 관형의 연통 구멍(44)을 형성한다. 이 연통 구멍(44)에는 연통로(45)를 접속하고, 연통로(45)에 개폐 밸브(46)를 통해 흡인 기구(47)(예를 들면 아스피레이터)를 접속한다. 또한, 연통로(45)는 중도부에서 분기되고, 대기 개방 밸브(48)를 통해 대기에 개방될 수 있다. 개폐 밸브(46), 흡인 기구(47), 대기 개방 밸브(48)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 개폐 제어나 구동 제어된다.
그리고, 액층 유지 수단(125)에서는, 이동 기구(144) 및 승강 기구(145)에 의해 기판 세정 노즐(140)을 이동시킴으로써 세정액 저류컵(49)의 상부 개구를 통과하여 노즐 본체(143)의 하단부를 세정액에 침지시킨다. 흡인 기구(47)에 의해 노즐 본체(143)의 개구(43)로부터 세정액을 흡인하여 세정액 저류부(42)에 저류하고, 개폐 밸브(46)를 폐색한다. 이에 따라, 노즐 본체(143)의 개구(43)에 세정액의 표면 장력의 작용에 의해 액적 상태로 형성된 세정액의 액층(52)을 유지한다.
또, 액층 유지 수단(125)은 대기 개방 밸브(48)를 개방 상태로 함으로써 기판 세정 노즐(140)의 세정액 저류부(42)에 저류된 세정액을 외부로 배출한다.
기판 가열 수단(124)에서는, 노즐 본체(143)의 하단부에서 개구(43)보다도 기판 세정 노즐(140)이 기판(2)에 대하여 상대적으로 이동하는 방향측으로 옮긴 위치에 가열원이 되는 발광 소자(36)를 부착하고, 발광 소자(36)의 아래쪽에 렌즈(70)를 부착한다. 발광 소자(36)에는 구동 기구(38)를 접속하여, 구동 기구(38)에 의해 발광 소자(36)의 ON-OFF나 발광 강도 등의 구동을 행한다. 이 구동 기구(38)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 구동 제어된다.
여기서, 발광 소자(36)는 제1 실시형태와 마찬가지로, 기판(2)에 양호하게 흡수되는 파장의 광을 기판(2)에 조사하여 기판(2)의 표면을 가열하는 것이며, 발광 다이오드나 반도체 레이저 등을 이용할 수 있다. 또한, 기판 가열 수단(124)은 기판(2)의 상면을 가열할 수 있으면 되고, 광조사에 의한 경우에 한정되지 않고 히터 등으로 기판(2)을 가열하는 것이어도 좋다.
그리고, 기판 가열 수단(124)에서는, 구동 기구(38)에 의해 발광 소자(36)를 구동시킴으로써, 발광 소자(36)로부터 방사된 광을 렌즈(70)에 의해 집광시켜 기판(2)의 표면에 조사한다. 그 광이 기판(2)의 표면에서 흡수됨으로써 기판(2)의 표면이 가열된다.
불활성 가스 공급 수단(68)에서는, 개구(43)의 외주부에 공급구(71)를 형성하고, 공급구(71)에 공급 구멍(72)을 접속한다. 이 공급 구멍(72)에는 공급로(73)를 접속하고, 공급로(73)에 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급원(74)을 유량 조정기(75)를 통해 접속한다. 유량 조정기(75)는 공급구(71)로부터 기판(2)에 공급되는 불활성 가스의 유량을 조정한다. 유량 조정기(75)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 개폐 제어 및 유량 제어한다.
그리고, 불활성 가스 공급 수단(68)에서는, 공급구(71)로부터 불활성 가스를 개구(43)의 주위에 공급함으로써, 개구(43)에서 유지한 액층(52)이 외측으로 비산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판(2)에 불활성 가스를 공급함으로써 기판(2)의 산화를 방지할 수 있다.
흡인 수단(69)에서는, 액층 유지 수단(125)의 개구(43) 및 불활성 가스 공급 수단(68)의 공급구(71)의 외주부에 흡인구(76)를 형성하고, 흡인구(76)에 흡인 구멍(77)을 접속한다. 이 흡인 구멍(77)에는 흡인로(78)를 접속하고, 흡인로(78)에 개폐 밸브(79)를 통해 흡인 기구(80)를 접속한다. 개폐 밸브(79) 및 흡인 기구(80)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 개폐 제어 및 구동 제어된다.
그리고, 흡인 수단(69)에서는, 흡인 기구(80)에 의해 흡인구(76)로부터 흡인함으로써, 기판(2)의 표면으로부터 파티클 등을 흡인할 수 있다. 또한, 흡인 수단(69)에 의한 흡인량과 불활성 가스 공급 수단(68)에 의한 불활성 가스의 공급량을 제어 수단(27)에 의해 적절하게 조정함으로써 기판(2)의 휘어짐을 교정할 수도 있다.
린스 처리 수단(126)에서는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 테이블(29)보다 상측에 노즐 아암(53)을 수평 이동 가능하게 배치하고, 노즐 아암(53)의 선단부에 노즐 본체(154)를 부착한다. 노즐 아암(53)에는 이동 기구(55)를 접속하여, 이동 기구(55)에 의해 노즐 본체(154)를 기판(2)의 중앙부 상측의 공급 개시 위치와 기판(2) 외측의 후퇴 위치 사이에서 이동시킨다. 이 이동 기구(55)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 이동 제어된다.
또, 린스 처리 수단(126)에서는, 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급원(56)에 노즐 본체(154)를 유량 조정기(57)와 린스액 공급 유로(58)를 통해 접속하여, 유량 조정기(57)에 의해 노즐 본체(154)로부터 기판(2)에 공급되는 린스액의 유량을 조정한다. 이 유량 조정기(57)는 제어 수단(27)에 접속하여, 제어 수단(27)에 의해 개폐 제어 및 유량 제어한다.
상기 기판 세정 노즐(140)에서는, 기판 가열 수단(124)을 노즐 본체(143)에 부착하지만, 이것에 한정되지 않고, 기판 가열 수단(124)을 노즐 아암(39)에 부착해도 좋다. 또, 상기 기판 세정 노즐(140)에서는, 기판 가열 수단(124)을 기판 세정 노즐(140)의 개구(43)가 기판(2)에 대하여 상대적으로 이동하는 방향측에 부착하지만, 도 19에 나타낸 바와 같이, 기판 세정 노즐(140')은 노즐 본체(143')의 하단에 형성된 개구(43')에 원통형의 발광 소자(36') 및 렌즈(70')를 포함하는 기판 가열 수단(124')을 부착한 구성으로 할 수도 있다. 이 경우에는, 발광 소자(36')로부터 방사된 광이 렌즈(70')뿐만 아니라 액층(52')에 의해서도 집광되어 기판(2)의 표면에 조사할 수 있다.
또, 기판 세정 노즐(140)은 액층 유지 수단(125)의 하단부인 개구(43)에 액층(52)을 유지할 수 있으면 되고, 기판 세정 노즐(140)[세정액 저류부(42)]을 원통 형상으로 한 경우에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 20에 나타낸 바와 같이, 기판 세정 노즐(140")[세정액 저류부(42")]을 기판(2)의 중앙부로부터 끝가장자리부를 향해 기판(2)의 표면을 따라서 수평으로 연신시키는 횡봉 형상으로 해도 좋다. 이와 같이, 기판 세정 노즐(140")의 세정액 저류부(42")를 기판(2)의 표면을 따라서 연신시켜 형성함으로써, 세정액의 액층도 기판(2)의 표면을 따라서 직선형으로 연신하는 형상이 되어, 기판(2)의 넓은 범위를 동시에 세정할 수 있어 세정 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
또, 기판 세정 노즐(140)의 개구(43)에 액층(52)을 유지하는 방법은 액층 유지 수단(125)의 흡인 기구(47)에 의해 세정액 저류컵(49)에 저류된 세정액을 흡인하는 경우에 한정되지 않는다. 대기 개방 밸브(48)를 개방한 상태로 기판 세정 노즐(140)의 하단부를 세정액 저류컵(49)에 저류된 세정액에 침지시키고, 침지시킨 상태로 대기 개방 밸브(48)를 폐색함으로써 기판 세정 노즐(140)의 개구(43)에 세정액의 액층(52)을 유지해도 좋다.
또, 도 21에 나타낸 바와 같이, 기판 세정 노즐(140)에 접속된 연통로(45)에 세정액을 공급하는 세정액 공급원(62)을 개폐 밸브(63)를 통해 접속된 구성으로서, 세정액 공급원(62)으로부터 기판 세정 노즐(140)의 세정액 저류부(42)에 세정액을 직접 공급해도 좋다. 이 경우에는, 제어 수단(27)에 의해 개폐 밸브(63)를 일정 시간 개방한 후에 개폐 밸브(63)를 폐색함으로써, 기판 세정 노즐(140)의 세정액 저류부(42)에 세정액을 공급하여, 기판 세정 노즐(140)의 개구(43)에 액층(52)을 유지할 수 있다. 또, 세정 처리 후에는, 다시 제어 수단(27)에 의해 개폐 밸브(63)를 일정 시간 개방한 후에 개폐 밸브(63)를 폐색함으로써, 처리 후의 세정액을 기판 세정 노즐(140)의 개구(43)로부터 배출하고 기판 세정 노즐(140)의 개구(43)에 새로운 액층(52)을 유지할 수 있다. 이와 같이, 기판 세정 노즐(140)에 세정액을 공급하고 기판 세정 노즐(140)에 형성된 액층(52)을 배출하기 위한 세정액 공급 배출 기구를 액층 유지 수단(125)에 설치하는 것에 의해, 세정 후에 기판 세정 노즐(140)에 세정액을 공급함으로써 세정 후의 액층(52)을 배출하고 새롭게 세정액의 액층(52)을 유지할 수 있다.
또한, 기판 세정 노즐(140)은 대기 개방 밸브(48)를 개방 상태로 함으로써 기판 세정 노즐(140)의 세정액 저류부(42)에 저류된 세정액을 외부로 배출하는 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 22에 나타낸 바와 같이, 기판 세정 노즐(140)에 접속된 연통로(45)에 배출용 가스로서 불활성 가스를 공급하는 배출 가스 공급원(64)을 개폐 밸브(65)를 통해 접속한 구성으로서, 기판 세정 노즐(140)의 세정액 저류부(42)에 저류된 세정액을 불활성 가스의 압력에 의해 외부로 배출하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 제어 수단(27)에 의해 개폐 밸브(65)를 일정 시간 개방한 후에 개폐 밸브(65)를 폐색함으로써, 처리 후의 세정액을 기판 세정 노즐(140)의 개구(43)로부터 배출할 수 있다. 이와 같이, 기판 세정 노즐(140)에 유지된 액층(52)을 배출용 가스에 의해 배출시키기 위한 액층 배출 기구를 액층 유지 수단(125)에 설치하는 것에 의해, 세정 후에 기판 세정 노즐(140)에 배출용 가스를 공급함으로써 세정 후의 액층(52)을 배출할 수 있다.
상기 기판 세정 장치(1)에서는, 기판 세정 프로그램에 의해 도 23에 나타내는 공정에 따라서 이하에 설명하는 것처럼 각 기판 처리실(11?22)에서 기판(2)을 처리하게 된다. 또한, 이하의 설명에서는 제1 실시형태와 상이한 세정 처리 공정에 관해 설명한다.
기판 세정 프로그램은 도 23에 나타낸 바와 같이, 기판 수취 공정에서 수취된 기판(2)에 대하여 세정액으로 세정 처리하는 세정 처리 공정을 실행한다.
이 세정 처리 공정에서는 도 23에 나타낸 바와 같이, 우선 액층 유지 수단(125)에 의해 노즐 본체(143)의 하단부에서 액층(52)을 유지하는 액층 유지 공정을 실행한다.
이 액층 유지 공정에서 기판 세정 프로그램은 제어 수단(27)에 의해 세정 처리 수단(67)의 이동 기구(144) 및 승강 기구(145)를 제어하여, 노즐 본체(143)를 세정액 저류컵(49)의 개구부 상측까지 이동시키고 노즐 본체(143)의 하단부가 세정액 저류컵(49)에 저류된 세정액에 침지할 때까지 강하시킨다.
기판 세정 프로그램은 제어 수단(27)에 의해 액층 유지 수단(125)의 대기 개방 밸브(48)를 폐색시키고 개폐 밸브(46)를 개방시킨 상태로 흡인 기구(47)를 제어하여 세정액 저류컵(49)에 저류된 세정액을 노즐 본체(143)로 세정액 저류부(42)가 액체 밀폐가 될 때까지 정해진 시간 흡인한다. 그 후, 개폐 밸브(46)를 폐색시키고 흡인 기구(47)를 정지시켜, 노즐 본체(143)의 하단부의 개구(43)에서 세정액의 표면 장력에 의해 아래쪽으로 팽창한 상태의 액층(52)을 유지한다. 그 후, 이동 기구(144) 및 승강 기구(145)를 제어하여 노즐 본체(143)를 기판(2)의 중앙부 상측의 공급 개시 위치까지 이동시킨다. 또한, 기판 세정 프로그램은 제어 수단(27)에 의해 유량 조정기(51)를 제어하여 세정액 공급원(50)으로부터 세정액을 세정액 저류컵(49)의 내부에 공급시켜 세정액 저류컵(49)에 의해 정해진 양의 세정액을 저류시켜 둔다.
그 후, 세정 처리 공정에서는 도 23에 나타낸 바와 같이, 기판 가열 수단(124)에 의해 가열된 기판(2)의 표면에 액층 유지 수단(125)에 의해 유지된 액층(52)을 근접시켜 기판(2)의 표면과 액층(52) 사이에 세정액의 증기층(60)(도 18 참조)을 형성하는 증기층 형성 공정을 실행한다.
이 증기층 형성 공정에서 기판 세정 프로그램은 제어 수단(27)에 의해 기판 가열 수단(124)의 구동 기구(38)를 제어하여 발광 소자(36)로부터 기판(2)의 표면을 향해 광을 조사하고, 액층 유지 수단(125)의 이동 기구(144) 및 승강 기구(145)를 제어하여 노즐 본체(143)를 기판(2)의 중앙부에서 기판(2)의 표면과 노즐 본체(143)의 하단 사이에 일정한 간극을 형성하도록 기판(2)의 표면으로부터 정해진 거리까지 강하시킨다.
이에 따라, 발광 소자(36)로부터 조사된 광을 기판(2)이 흡수함으로써 기판(2)이 가열된다. 여기서, 기판 가열 수단(124)은 기판(2)의 표면이 적어도 세정액의 비점보다 높은 온도가 되도록 가열한다. 이 온도는, 세정액의 액층(52)을 기판(2)의 표면에 근접시킬 때에, 세정액이 비등(바람직하게는 막비등)하여 세정액의 증기가 생성되는 온도이다. 또한, 기판 처리실(11)의 내부를 감압함으로써 세정액의 비점을 낮춘 상태로 기판(2)의 표면을 기판 가열 수단(124)에 의해 가열하도록 해도 좋다.
또, 액층 유지 수단(125)은 기판(2)의 표면과 노즐 본체(143)의 하단 사이에 일정한 간극을 형성한다. 이에 따라, 노즐 본체(143)의 하단에서 유지된 액층(52)이 기판 가열 수단(124)에 의해 가열된 기판(2) 표면의 열에 의해 가열되어, 액층(52)의 표면에서 세정액이 비등하여 세정액의 증기가 생성된다. 생성된 증기는 기판(2) 표면과 액층(52) 사이에 증기층(60)을 형성한다(도 18 참조). 여기서, 세정액의 비등 상태는 기판(2) 표면의 온도나 기판(2) 표면의 성질이나 기판 주위의 기압 등의 조건에 따라 변하지만, 정상적인 막비등 상태로 하는 것이 바람직하다. 기판 가열 수단(124)에 의해 세정액의 액층(52)을 기판(2) 표면의 열로 막비등시킨 경우에는, 세정액의 비등의 상태가 정상화되어 안정적으로 기판(2)의 세정을 할 수 있다.
이와 같이, 가열된 기판(2) 표면에 세정액의 액층(52)을 근접시키면, 도 18(도 19)에 나타낸 바와 같이, 기판(2) 표면의 열로 액층(52)이 증발하여 기판(2) 표면과 액층(52) 사이에 증기층(60)이 형성된다. 그렇게 하면, 기판(2) 상면의 파티클(61)은 세정액의 증기의 물리력에 의해 기판(2)의 표면에서 제거되고, 증기층(60)의 내부에서 발생하는 대류 및 열확산에 의해 액층(52)의 내부에 유입된다. 또한, 액층(52)의 내부에서도 대류 및 열확산에 의해, 파티클(61)은 노즐 본체(143)의 세정액 저류부(42)의 내부에 유입된다. 이에 따라, 기판(2) 표면의 파티클(61)을 제거할 수 있다. 또한, 세정액은 증기가 되어 증발하지만, 그 후 파티클(61)과 함께 액층(52)의 내부로 되돌아오기 때문에 거의 소비되지 않는다.
또, 증기층 형성 공정에서 기판 세정 프로그램은 제어 수단(27)에 의해 불활성 가스 공급 수단(68)의 유량 조정기(75)를 제어하여 공급구(71)로부터 불활성 가스를 개구(43)의 주위에 공급시킨다. 이에 따라, 불활성 가스 공급 수단(68)은 개구(43)에서 유지한 액층(52)이 외측으로 비산하는 것을 불활성 가스의 토출 압력에 의해 방지할 수 있다. 또한, 기판(2)에 불활성 가스를 공급함으로써 기판(2)의 산화를 방지할 수 있다.
또한, 증기층 형성 공정에서 기판 세정 프로그램은 제어 수단(27)에 의해 흡인 수단(69)의 흡인 기구(80)를 제어하여 흡인구(76)로부터 흡기시킨다. 이에 따라, 흡인 수단(69)은 기판(2)의 표면에서 파티클 등을 흡인한다.
그 후, 세정 처리 공정에서는 도 23에 나타낸 바와 같이, 액층 유지 수단(125)에 의해 유지된 액층(52)을 기판(2)의 표면을 따라서 상대적으로 이동시키는 액층 이동 공정을 실행한다.
이 액층 이동 공정에서 기판 세정 프로그램은 제어 수단(27)에 의해 기판 유지 수단(23)의 회전 구동 기구(31)를 제어하여 테이블(29) 및 테이블(29)의 기판 유지체(30)에 의해 유지된 기판(2)을 정해진 회전 속도로 회전시킨 채, 또한, 세정 처리 수단(67)의 노즐 본체(143)의 하단에서 액층(52)을 유지한 채, 이동 기구(144) 및 승강 기구(145)를 제어하여 노즐 아암(39)을 수평으로 이동시킴으로써 노즐 본체(143)를 기판(2)의 중앙부로부터 기판(2)의 외주 끝가장자리부로 이동시킨다. 이와 같이, 액층 유지 수단(125)의 노즐 본체(143)의 하단에서 유지된 액층(52)과 기판(2)의 표면 사이에 생성된 증기층(60)을 기판(2)의 표면을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 기판(2)의 표면 전체를 세정할 수 있다. 또한, 기판(2) 표면의 파티클은 액층(52)의 내부에 연속해서 유입되게 된다.
그 때, 기판 세정 장치(1)에서는, 기판 가열 수단(124)에 의해 기판(2)을 부분적으로 가열하면서 기판 세정 노즐(140)을 기판(2)에 따라서 이동시킨다. 그 때문에, 기판(2)의 세정에 필요한 최소한의 범위를 기판 가열 수단(124)에 의해 가열하면 되고, 기판 가열 수단(124)의 소형화나 전력 절약을 도모할 수 있다.
이 액층 이동 공정에서 기판 세정 프로그램은 증기층 형성 공정에 이어서 제어 수단(27)에 의해 불활성 가스 공급 수단(68)의 유량 조정기(75)를 제어하여 공급구(71)로부터 불활성 가스를 개구(43)의 주위에 공급한다. 이에 따라, 개구(43)에서 유지한 액층(52)이 외측으로 비산하는 것을 불활성 가스의 토출 압력에 의해 방지할 수 있다. 또한, 기판(2)에 불활성 가스를 공급함으로써, 기판(2)의 산화를 방지하면서 기판(2)의 표면을 세정할 수 있다.
또, 액층 이동 공정에서 기판 세정 프로그램은 증기층 형성 공정에 이어서 제어 수단(27)에 의해 흡인 수단(69)의 흡인 기구(80)를 제어하여 흡인구(76)로부터 흡기시킨다. 이에 따라, 기판(2)의 표면으로부터 파티클 등을 흡인하면서 기판(2)의 표면을 세정할 수 있다.
그 후, 세정 처리 공정에서는 도 23에 나타낸 바와 같이, 액층 유지 수단(125)에 의해 유지된 액층(52)을 배출시키는 액층 배출 공정을 실행한다.
이 액층 배출 공정에서 기판 세정 프로그램은 제어 수단(27)에 의해 액층 유지 수단(125)의 이동 기구(144) 및 승강 기구(145)를 제어하여 노즐 아암(39)을 수평으로 이동시킴으로써 노즐 본체(143)를 기판(2)의 외주 끝가장자리부보다 외측까지 이동시킨다. 그 후, 액층 유지 수단(125)의 대기 개방 밸브(48)를 개방한다. 이에 따라, 액층 유지 수단(125)은 노즐 본체(143)의 세정액 저류부(42)에 저류된 세정액과 액층(52)을 노즐 본체(143)로부터 배출하고, 파티클을 포함하는 세정액을 컵(32)에 배출한다. 이와 같이, 세정액 저류부(42)에 저류된 세정액과 액층 유지 수단(125)에 의해 유지된 세정액의 액층(52)을 기판(2)의 외주 단부보다 외측에서 배출시킴으로써 사용이 끝난 액층(52)과 함께 기판(2)의 표면에서 제거된 파티클을 동시에 폐기할 수 있다.
1: 기판 세정 장치 2: 기판
24, 124: 기판 가열 수단 25, 125: 액층 유지 수단
27: 제어 수단 33, 41a, 145: 승강 기구
40, 140: 기판 세정 노즐 41b: 수평 이동 기구
42: 세정액 저류부 47, 80: 흡인 기구
49: 세정액 저류컵 52: 액층
60: 증기층 68: 불활성 가스 공급 수단
69: 흡인 수단

Claims (23)

  1. 기판을 세정액으로 세정하는 기판 세정 장치에 있어서,
    세정액의 액층을 유지하는 노즐을 구비한 액층 유지 수단과,
    기판의 표면을 세정액의 비점 이상으로 가열하는 기판 가열 수단과,
    노즐을 기판에 근접시키는 승강 기구와,
    노즐에 유지된 액층을 기판 가열 수단에 의해 가열된 기판 표면의 열로 비등시켜 기판의 표면과 액층 사이에 증기층을 형성하도록 승강 기구를 제어하는 제어 수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액층 유지 수단은 세정액을 저류하기 위한 세정액 저류부를 상기 노즐에 형성한 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액층 유지 수단은 상기 액층의 주위에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액층 유지 수단은 상기 액층의 주위로부터 흡기하는 흡인 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액층 유지 수단은 상기 노즐을 기판을 따라서 연신시킨 형상으로 한 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액층 유지 수단은 상기 노즐에 공급하는 세정액을 저류하기 위한 세정액 저류컵을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액층 유지 수단은 상기 노즐로 세정액을 흡인하기 위한 흡인 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액층 유지 수단은, 상기 노즐에 세정액을 공급하고 상기 노즐에 유지된 액층을 배출하기 위한 세정액 공급 배출 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액층 유지 수단은 노즐에 유지된 액층을 배출용 가스에 의해 배출시키기 위한 액층 배출 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 가열 수단은 상기 액층 유지 수단에 설치된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단은 세정액의 액층을 기판 표면의 열로 막비등(膜沸騰)시키도록 상기 기판 가열 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액층 유지 수단에 의해 유지된 세정액의 액층을 기판의 표면을 따라서 이동시키는 수평 이동 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 가열 수단은, 상기 액층 유지 수단이 상기 기판의 표면을 따라서 상대적으로 이동하는 방향측에 설치된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 액층 유지 수단에 의해 유지된 세정액의 액층을 기판의 외주 단부보다 외측에서 배출시키도록 상기 수평 이동 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  15. 기판을 세정액으로 세정하는 기판 세정 방법에 있어서,
    기판의 표면을 가열하고, 기판의 표면에 노즐로 유지한 세정액의 액층을 근접시킴으로써, 기판 표면의 열로 세정액의 액층을 비등시켜 기판의 표면과 세정액의 액층 사이에 세정액의 증기층을 형성해서 기판의 표면을 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 기판 표면의 이물질을 상기 세정액의 증기층을 통해 액층에 유입시키는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 세정액의 액층을 기판 표면의 열로 막비등시키는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 세정액의 액층을 기판 표면을 따라서 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 기판 표면의 가열은, 상기 세정액의 액층을 기판의 표면을 따라서 상대적으로 이동하는 방향측에서 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  20. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 세정액의 액층을 기판의 외주 단부보다 외측에서 배출시키는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  21. 제15항 또는 제16항에 있어서, 세정 후에 상기 노즐에 세정액을 공급함으로써 세정 후의 액층을 배출하고 새롭게 세정액의 액층을 유지하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  22. 제15항 또는 제16항에 있어서, 세정 후에 상기 노즐에 배출용 가스를 공급함으로써 세정 후의 액층을 배출하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  23. 기판을 세정액으로 세정하는 기판 세정 장치를 이용하여 기판을 세정하기 위한 기판 세정 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서,
    기판의 표면을 가열하는 기판 가열 공정과,
    상기 기판 가열 공정에서 가열된 기판의 표면에 노즐로 유지한 세정액의 액층을 근접시킴으로써, 기판 표면의 열로 세정액의 액층을 비등시켜 기판의 표면과 세정액의 액층 사이에 세정액의 증기층을 형성하는 증기층 형성 공정
    을 기판 세정 장치에 실행시키는 것을 특징으로 하는 기판 세정 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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