KR20130076765A - 액 비산 방지 컵, 그 컵을 구비한 기판 처리 장치 및 기판 연마 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명의 과제는 비교적 간단한 구성으로 용이하게 제작할 수 있고, 내구성이 우수하고, 또한 내주면으로부터의 액적의 되튀기를 보다 확실하게 억제할 수 있도록 하는 것이다.
기판 보유 지지 기구(60)에 보유 지지되어 회전하는 기판(W)의 외주를 둘러싸도록 배치되어, 이 회전하는 기판(W)으로부터 이탈하는 액의 비산을 방지하는 액 비산 방지 컵(70)이며, 기판 보유 지지 기구(60)에 보유 지지되어 회전하는 기판(W)에 대향하는 내주면(70a)의 적어도 일부에, 조면화 처리를 실시하여 친수성 피막(53)을 형성하였다.

Description

액 비산 방지 컵, 그 컵을 구비한 기판 처리 장치 및 기판 연마 장치{LIQUID-SCATTERING PREVENTION CUP, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS WITH THE CUP, AND SUBSTRATE POLISHING APPARATUS}
본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼, 글래스 기판, 액정 패널 등의 기판을 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지 기구를 구비하고, 기판에 소정의 처리액을 공급하여 기판을 처리하고, 그 후, 기판을 회전시켜, 그 원심력에 의해 처리액을 기판으로부터 이탈시키는 기판 처리 장치에, 상기 기판 보유 지지 기구에 보유 지지된 기판의 외주를 둘러싸도록 배치되어, 상기 기판으로부터 이탈하는 처리액의 비산을 방지하는 액 비산 방지 컵 및 상기 컵을 구비한 기판 처리 장치 및 상기 기판 처리 장치를 구비한 기판 연마 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 구리 도금 처리나 CMP(화학적 기계적 연마) 처리를 실시한 후, 기판의 표면에 존재하는 불순물이나 오염물을 제거하는 세정 처리를 실시하는 것이 널리 행해지고 있다.
이 기판의 세정 처리를 행하는 기판 세정 장치(기판 처리 장치)로서는, 기판을 수평으로 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지 기구와, 이 기판 보유 지지 기구로 보유 지지한 기판의 표면 및 이면에 약액이나 순수(純水) 등의 처리액을 공급하는 처리액 공급부(처리액 공급 노즐)를 구비하고, 기판을 회전시키면서, 상기 기판에 처리액을 공급하고, 그 후, 기판에 린스용 순수를 공급하여 기판을 세정하도록 한 것이 일반적으로 알려져 있다. 이러한 종류의 기판 세정 장치에 있어서는, 기판의 세정을 종료한 후, 기판을 고속으로 회전시켜, 기판에 부착되는 액적을 원심력에 의해 제거하여 스핀 건조시키는 것이 널리 행해지고 있다.
스핀 건조에서는, 회전하는 기판으로부터 원심력에 의해 제거되는 액적의 비산을 방지하기 위해, 일반적으로 기판 보유 지지 기구에 보유 지지된 기판의 외주를 둘러싸도록 액 비산 방지 컵을 배치하여, 원심력으로 기판으로부터 이탈하는 액적이 먼 곳으로 비산되는 것을 액 비산 방지 컵으로 방지하도록 하고 있다. 이와 같은 액 비산 방지 컵을 설치함으로써, 기판으로부터 이탈하여 먼 곳으로 비산되려고 하는 액적의 비산을 액 비산 방지 컵으로 방지할 수 있다. 그러나, 기판으로부터 이탈하고, 액 비산 방지 컵의 내주면에 충돌하여 상기 내주면으로부터 되튀긴 액적의 비산을 방지하는 것은 일반적으로 곤란했다. 그로 인해, 액 비산 방지 컵의 내주면으로부터 되튀긴 액적이 기판에 재부착되어, 기판 표면에 워터 마크를 형성시키는 하나의 원인이 되고 있었다.
기판 표면에 워터 마크가 형성되면, 그 부분에서 리크가 발생하고, 또한 밀착성 불량의 원인이 되는 등, 제품의 수율을 저하시키는 원인이 된다. 이로 인해, 어떻게 하여 워터 마크의 형성을 감소시킬지가 과제로 되어 있다.
이와 같은 액 비산 방지 컵의 소재로서는, 내주면으로부터 되튀긴 액적의 비산을 방지하기 위해, 순수 등과의 접촉각이 비교적 작은 수지 재료, 예를 들어 PVC(폴리염화비닐) 등이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 순수 등과의 접촉각이 비교적 작다고 해도, 예를 들어 미처리의 PVC의 순수 등과의 접촉각은 90도 정도이고, PVC제의 액 비산 방지 컵에서는 액 비산 방지 컵으로부터 액적의 되튀기를 방지하는 데에는 불충분하다.
이로 인해, 예를 들어 PVC로 이루어지는 액 비산 방지 컵의 내주면의 순수 등과의 접촉각을 작게 하는, 바꿔 말하면 친수성을 향상시키기 위한 시도가 다양하게 행해지고 있다(특허 문헌 1 내지 4 참조).
즉, 특허 문헌 1에 기재된 발명은 소정의 액체에 소정의 지립이 혼합되어 있는 슬러리를 분사하는 웨트 블라스트 처리 등에 의해, 특허 문헌 2에 기재된 발명은 줄 등을 사용한 물리적 처리 또는 플라즈마 처리 등에 의해, 액 비산 방지 컵의 내주면의 친수성을 향상시키도록 하고 있다. 특허 문헌 3에 기재된 발명은 유리 섬유(피막)계의 코팅제를 도포하거나, 플라즈마 CVD법을 사용하여 산화티탄막을 성막함으로써, 특허 문헌 4에 기재된 발명은 산화티탄(TiO2) 광촉매 박막 등의 초친수성 재료를 피착한 후에, 자외선을 조사함으로써, 액 비산 방지 컵의 내주면의 친수성을 향상시키도록 하고 있다.
또한, 출원인은 PVA 스펀지 등의 친수성 부재를 액 비산 방지 컵의 내주면에 장착하는 것을 제안하고 있다(특허 문헌 5, 6 참조).
일본 특허 출원 공개 제2004-356299호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-147672호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-157528호 공보 일본 특허 출원 공개 평10-258249호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-149003호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-117794호 공보
그러나, 예를 들어 특허 문헌 3에 기재된 발명과 같이, 친수성 재료(산화티탄 광촉매)를 박막 형상으로 피착 형성하여, 자외선을 장시간 조사함으로써, 액 비산 방지 컵의 내주면의 친수화 처리를 실시하면, 자외선 조사 장치를 필요로 하는 동시에 처리 시간이 길어지고, 또한 친수성 박막의 내구성(친수성 유지 기간)이 반드시 충분하다고는 할 수 없다고 생각된다.
또한, 액 비산 방지 컵의 내주면을 웨트 블라스트 등에 의한 조면화 처리, 혹은 대기압 플라즈마 방전 처리 등에 의해 친수화 표면으로 하는 방법에 있어서는, 처리를 행해도, 액 비산 방지 컵의 내주면은 PVC 등의 플라스틱 소재 그대로이고, 컵 소재로부터의 불순물 발생을 억지할 수 없다고 생각된다. 또한, 대기압 플라즈마 방전 처리에 의해 친수화 표면으로 하는 방법에서는, 대기압 플라즈마 방전 장치를 필요로 한다.
본 발명은 상술한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 비교적 간단한 구성으로 용이하게 제작할 수 있어, 내구성이 우수하고, 또한 내주면으로부터의 액적의 되튀기를 보다 확실하게 억제할 수 있도록 한 액 비산 방지 컵 및 상기 컵을 구비한 기판 처리 장치 및 상기 기판 처리 장치를 구비한 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 액 비산 방지 컵은, 기판 보유 지지 기구에 보유 지지되어 회전하는 기판의 외주를 둘러싸도록 배치되어, 이 회전하는 기판으로부터 이탈하는 액의 비산을 방지하는 액 비산 방지 컵이며, 상기 기판 보유 지지 기구에 보유 지지되어 회전하는 기판에 대향하는 내주면의 적어도 일부에, 조면화 처리를 실시하여 친수성 피막을 형성한 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 액 비산 방지 컵의 내주면의 적어도 일부에 조면화 처리를 실시하여 친수성 피막을 형성함으로써, 친수성 피막의 액 비산 방지 컵의 내주면으로의 밀착성을 높이면서, 컵 소재가 외부로 노출되는 것을 친수성 피막으로 방지하고, 또한 친수성 피막의 표면에 충돌하는 액적을 상기 표면에서 보유 지지하여 상기 표면에 액막을 형성하면서 흡수하여, 액적의 기판으로의 되튀기를 억제할 수 있다.
상기 컵 본체는 순수 등과의 접촉각이 비교적 작은, 예를 들어 PVC 등의 합성 수지로 이루어진다. 컵 본체를 알루미늄 등의 금속제로 해도 된다.
상기 조면화 처리는 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 내지 5㎛의 범위로 되는 처리인 것이 바람직하다. 조면화 처리는, 예를 들어 SiC(탄화 규소) 미립을 사용한 샌드블라스트 처리로, 이 블라스트 처리 시간과 SiC 미립의 입경을 조정함으로써, 액 비산 방지 컵의 내주면을 원하는 범위의 조도로 할 수 있다.
상기 친수성 피막은, 예를 들어 SiO2 또는 반도체 층간 절연막 재료로 이루어진다. 반도체 층간 절연막 재료로서는, SOG(도포 글래스:Spin on Glass) 등을 들 수 있다. 친수성 피막을, 일반적으로 고순도이고 내약품성이 있는 반도체 층간 절연막 재료로 함으로써, 컵 소재의 용출에 의한 기판 오염을 방지할 수 있다.
상기 친수성 피막의 두께는 0.5 내지 2.0㎛인 것이 바람직하다. 이와 같이, 친수성 피막의 두께를 0.5 내지 2.0㎛로 함으로써, 친수성 피막이 지나치게 두꺼워 친수성 피막에 크랙이 발생하거나, 친수성 피막이 지나치게 얇아, 컵 소재가 외부로 노출되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
상기 친수성 피막 표면의 물에 대한 접촉각은 60도 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 친수성 피막을 재현성 양호하게 형성할 수 있다.
상기 친수성 피막은, 예를 들어 스프레이 코팅에 의해 형성된다. 이에 의해, 친수성 피막을 용이하고 또한 신속하게 형성할 수 있다.
본 발명의 기판 처리 장치는 상기 액 비산 방지 컵을 구비하고 있다. 또한, 본 발명의 기판 연마 장치는 상기 기판 처리 장치를 구비하고 있다.
본 발명에 따르면, 액 비산 방지 컵의 내주면의 적어도 일부에 조면화 처리를 실시하여 친수성 피막을 형성함으로써, 친수성 피막의 액 비산 방지 컵의 내주면으로의 밀착성을 높이면서, 컵 소재가 외부로 노출되는 것을 친수성 피막으로 방지하고, 또한 친수성 피막의 표면에 충돌하는 액적을 상기 표면에서 보유 지지하여 상기 표면에 액막을 형성하면서 흡수하여, 액적의 기판으로의 되튀기를 억제할 수 있다. 이에 의해, 액적의 되튀기에 기인하여 기판 표면에 형성되는 디펙트나 워터 마크를 대폭으로 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 액 비산 방지 컵을 구비한 기판 처리 장치(기판 세정 장치 장치)를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 도시하는 액 비산 방지 컵의 주요부 확대 단면도.
도 3은 액 비산 방지 컵의 내주면에, 조면화 처리를 실시하지 않고, 친수성 피막을 직접 형성했을 때의 상태를 모식적으로 도시하는 도면.
도 4는 액 비산 방지 컵의 조면화 처리를 실시한 내주면에 상이한 막 두께의 친수성 피막을 형성한 각 샘플(샘플 1 내지 7)에 있어서의 친수성 피막의 순수 등과의 접촉각의 관계를 나타내는 도면.
도 5의 (a)는 샘플 1, 2에 대응하는 액 비산 방지 컵의 내주면과 친수성 피막의 관계를, (b)는 샘플 3 내지 6에 대응하는 액 비산 방지 컵의 내주면과 친수성 피막의 관계를, (c)는 샘플 7에 대응하는 액 비산 방지 컵의 내주면과 친수성 피막의 관계를 각각 모식적으로 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 액 비산 방지 컵을 구비한 기판 처리 장치(기판 세정 장치)를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 7은 PVC로 이루어지는 액 비산 방지 컵(참고예 1)의 표면이 순수 등과의 접촉각의 관계, 조면화 처리를 실시한 PVC로 이루어지는 액 비산 방지 컵(참고예 2)의 표면의 순수 등과의 접촉각의 관계 및 조면화 처리를 실시하여 친수성 피막을 형성한 PVC로 이루어지는 액 비산 방지 컵(실시예 1)의 표면의 순수 등과의 접촉각의 관계를 각각 나타내는 그래프.
도 8은 참고예 1의 액 비산 방지 컵을 사용하여 기판을 세정했을 때에 발생하는 디펙트수, 참고예 2의 액 비산 방지 컵을 사용하여 기판을 세정했을 때의 디펙트수 및 실시예 1의 액 비산 방지 컵을 사용하여 기판을 세정했을 때의 디펙트수를 각각 계측했을 때의 일례를 나타내는 그래프.
도 9는 참고예 2의 액 비산 방지 컵을 사용하여 기판을 세정했을 때의 워터 마크 발생 빈도 및 실시예 1의 액 비산 방지 컵을 사용하여 기판을 세정했을 때의 워터 마크 발생 빈도의 일례를 나타내는 그래프.
도 10은 도 1 또는 도 6에 도시하는 기판 처리 장치를 구비한 기판 연마 장치의 배치 구성을 도시하는 평면도.
도 11은 도 10에 도시하는 기판 연마 장치의 개요를 도시하는 사시도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 액 비산 방지 컵을 구비한 기판 처리 장치(기판 세정 장치)를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 이 기판 처리 장치는 기판(W)을 수평으로 보유 지지하는 기판 보유 지지 기구(60)와, 기판 보유 지지 기구(60)를 통해 기판(W)의 중심 주위로 회전시키는 모터(회전 기구)(2)와, 기판(W)의 주위에 배치되는, 본 발명의 실시 형태의 액 비산 방지 컵(70)과, 기판(W)의 표면에 세정액으로서 순수를 공급하는 프론트 노즐(4)을 구비하고 있다. 기판 보유 지지 기구(60)는 스테이지(61)와, 이 스테이지(61)를 지지하는 중공의 지지축(62)과, 스테이지(61)의 상면에 고정된 복수의 척(10)을 갖고 있다.
지지축(62)의 내부에는 세정액 공급원에 접속된 백 노즐(17)과, 건조 기체 공급원에 접속된 가스 노즐(18)이 배치되어 있다. 세정액 공급원에는 세정액으로서 순수가 저류되어 있고, 백 노즐(17)을 통해 기판(W)의 이면에 순수가 공급된다. 또한, 건조 기체 공급원에는 건조 기체로서, N2 가스 또는 건조 공기 등이 저류되어 있고, 가스 노즐(18)을 통해 기판(W)의 이면에 건조 기체가 공급된다.
프론트 노즐(4)은 기판(W)의 중심을 향해 배치되어 있다. 이 프론트 노즐(4)은 도시하지 않은 순수 공급원(세정액 공급원)에 접속되고, 프론트 노즐(4)을 통해 기판(W)의 표면의 중심에 순수가 공급된다. 또한, 기판(W)의 상방에는 로터고니 건조를 실행하기 위한 2개의 노즐(20, 21)이 병렬로 배치되어 있다. 노즐(20)은 기판(W)의 표면에 IPA 증기(이소프로필알코올과 N2 가스의 혼합기)를 공급하기 위한 것이고, 노즐(21)은 기판(W)의 표면의 건조를 방지하기 위해 순수를 공급하는 것이다. 이들 노즐(20, 21)은 기판(W)의 직경 방향을 따라서 이동 가능하게 구성되어 있다.
액 비산 방지 컵(70)은 직경 방향 내측으로 경사지는 내주면(70a)을 갖고 있다. 액 비산 방지 컵(70)의 상단부는 기판(W)보다도 상방에 위치하고 있다. 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(70a)에는 친수성 피막(53)이 고정되어 있다. 이 액체 흡수체(53)는 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(70a)의 대략 전체를 덮고 있다.
스테이지(61) 및 액 비산 방지 컵(70)의 하방에는 액체[프론트 노즐(4), 백 노즐(17)로부터 공급된 세정액으로서의 순수나, 노즐(21)로부터 공급된 순수]를 회수하기 위한 액 수용부(63)가 배치되어 있다. 액 수용부(63)의 저부에는 배출 포트(64)가 설치되어 있다. 이 배출 포트(64)는 도시하지 않은 흡인원에 접속되어 있고, 액 수용부(63)에 의해 회수된 액체는 주위의 기체와 함께 배출 포트(64)를 통해 강제적으로 배출된다.
액 비산 방지 컵(70)은 대략 원통 형상이고 상부가 내측 상방을 향해 경사진 경사부로 되어 있다. 액 비산 방지 컵(70)의 소재로서, 이 예에서는, 순수 등과의 접촉각이 비교적 작은 수지 재료인 PVC(폴리염화비닐)가 사용되어 있다. 또한, PVC 대신에, PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), PA(폴리아미드), PP(폴리프로필렌) 또는 PE(폴리에틸렌) 등의 합성 수지를 사용해도 되고, 또한 알루미늄 등의 금속을 사용해도 된다.
도 2는 액 비산 방지 컵(70)의 주요부 확대 단면도를 도시한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 이 예에서는, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(70a)의 그 대략 전체면에 조면화 처리를 실시하고 있다. 이 조면화 처리는, 예를 들어 #100 정도의 SiC(탄화 규소) 미립을 사용한 샌드블라스트 처리이고, 이 조면화 처리에 의해, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)의 중심선 평균 거칠기(Ra)가, 예를 들어 0.5 내지 5㎛의 범위에 들어가도록 하고 있다. 블라스트 처리 시간을 조정함으로써, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)을 원하는 범위의 조도로 할 수 있다.
이와 같이, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)의 중심선 평균 거칠기(Ra)가, 예를 들어 0.5 내지 5㎛의 범위에 들어가도록 함으로써, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)과 이 표면에 형성되는 친수성 피막(53)의 밀착성을 양호하게 할 수 있다. 조면화 처리는, 예를 들어 SiC(탄화 규소) 미립을 사용한 샌드블라스트 처리로, 이 블라스트 처리 시간과 SiC 미립의 입경을 조정함으로써, 액 비산 방지 컵의 내주면을 원하는 범위의 조도로 할 수 있다.
조면화 처리를 행한 후의 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)은 샌드블라스트에서 사용한 SiC 미립 등이 잔류하지 않도록, 드라이 아이스 블라스트 등의 방법에 의해 청정화되는 것이 바람직하다.
그리고, 조면화 처리를 행한 후의 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)에는, 예를 들어 막 두께가 0.5 내지 2.0㎛, 또는 순수 등과의 접촉각이 60도 이하인 친수성 피막(53)이 형성되어 있다. 이 예에서는, 퍼히드로폴리실라잔(PHPS)계 코팅제의 스프레이 코팅을 행하고, 건조시킴으로써, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)에 친수성 피막(53)을 형성하도록 하고 있다. PHPS계 코팅제로서는, 예를 들어 NAX120-20(AZ Electronic Materials사제)이 적절하게 사용된다.
퍼히드로폴리실라잔(PHPS)계 코팅제는 대기 중의 수분과 반응하여 SiO2로의 전화가 진행되므로, 분사 가스로서, 질소 가스 등의 불활성 가스가 적절하게 사용된다. 또한, 이 코팅액은 과도하게 진하면 도포 불균일이 발생하기 쉬우므로, 적당한 용제로 희석하여(예를 들어, 1:1의 비율로) 사용하는 것이 바람직하다. 친수성 피막(53)의 막 두께는 스프레이 코팅 횟수를 조정함으로써 행해진다.
상기 친수성 피막(53)은, 예를 들어 SiO2 또는 반도체 층간 절연막 재료로 이루어진다. 반도체 층간 절연막 재료로서는, SOG(도포 글래스:Spin on Glass) 등을 들 수 있다. 친수성 피막(53)을, 일반적으로 고순도이고 내약품성이 있는 반도체 층간 절연막 재료로 함으로써, 컵 소재의 용출에 의한 기판 오염을 방지할 수 있다.
도 3은 PVC로 이루어지는 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(70a)에, 조면화 처리를 실시하지 않고, 친수성 피막(53)을 직접 형성했을 때의 상태를 모식적으로 도시한다. 이와 같이 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(70a)에 친수성 피막(53)을 직접 형성하면, 친수성 피막(53)의 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(70a)에 대한 밀착성이 매우 나빠진다.
도 4는 액 비산 방지 컵(70)의 조면화 처리를 실시한 내주면(조면화 처리면)(70a)에 상이한 막 두께의 친수성 피막(53)을 형성한 각 샘플(샘플 1 내지 7)에 있어서의 친수성 피막(53)의 순수 등과의 접촉각의 관계를 나타낸다. 또한, 도 5의 (a)는 샘플 1, 2에 대응하는 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)과 친수성 피막(53)의 관계를, 도 5의 (b)는 샘플 3 내지 6에 대응하는 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)과 친수성 피막(53)의 관계를, 도 5의 (c)는 샘플(7)에 대응하는 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)과 친수성 피막(53)의 관계를 각각 모식적으로 도시한다.
도 4 및 도 5의 (a)로부터, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)에 형성되는 친수성 피막(53)의 막 두께가 2㎛ 이상이면, 친수성 피막(53)에 크랙(53a)이 발생하고, 또한 도 4 및 도 5의 (c)로부터, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)에 형성되는 친수성 피막(53)의 막 두께가 0.5㎛ 이하이면, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(조면화 처리면)(70a)의 특히 볼록부가 친수성 피막(53)에 덮이지 않아, 외부로 노출된다. 이에 대해, 친수성 피막(53)의 막 두께가 0.5 내지 2㎛의 범위에 있으면, 이와 같은 폐해가 없는 것을 알 수 있다.
또한, 상기한 예에서는, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(70a)의 그 대략 전체면에 조면화 처리를 실시하여 친수화 피막(53)을 형성하고 있지만, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(70a)의 일부에 조면화 처리를 실시하여 친수화 피막(53)을 형성하도록 해도 된다.
다음에, 도 1에 도시하는 기판 처리 장치의 동작에 대해 설명한다.
우선, 모터(2)에 의해 기판(W)을 회전시킨다. 이 상태에서, 프론트 노즐(4) 및 백 노즐(17)로부터 순수를 기판(W)의 표면 및 이면에 공급하여, 기판(W)의 전체면을 순수로 린스한다. 순수는 회전하는 기판(W)으로부터 흔들어 떨어뜨려져, 액 비산 방지 컵(70)에 포획되고, 액 수용부(63)에 의해 회수된다. 기판(W)의 린스 처리 동안, 2개의 노즐(20, 21)은 기판(W)으로부터 이격된 소정의 대기 위치에 있다.
다음에, 순수의 공급을 정지하고, 프론트 노즐(4)을 기판(W)으로부터 이격된 소정의 대기 위치로 이동시키는 동시에, 2개의 노즐(20, 21)을 기판(W)의 상방의 작업 위치로 이동시킨다. 그리고, 기판(W)을 150 내지 300min-1의 속도로 저속 회전시키면서, 노즐(20)로부터 IPA 증기를, 노즐(21)로부터 순수를 기판(W)의 표면을 향해 공급한다. 이때, 기판(W)의 이면에도 백 노즐(17)로부터 순수를 공급한다. 그리고, 2개의 노즐(20, 21)을 동시에 기판(W)의 직경 방향을 따라서 이동시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 표면(상면)이 건조된다.
그 후, 2개의 노즐(20, 21)을 소정의 대기 위치로 이동시켜, 백 노즐(17)로부터의 순수의 공급을 정지한다. 그리고, 기판(W)을 1000 내지 1500min-1의 속도로 고속 회전시켜, 기판(W)의 이면에 부착되어 있는 순수를 흔들어 떨어뜨린다. 이때, 가스 노즐(18)로부터 건조 기체를 기판(W)의 이면에 분사한다. 이와 같이 하여 기판(W)의 이면이 건조된다.
이 예에 따르면, 기판(W)으로부터 흔들어 떨어뜨려진 액체(순수)는, 원심력에 의해 기판(W)으로부터 액적으로 되어 외측으로 비산되어, 액 비산 방지 컵(70)에 충돌한다. 이 예에서는, 액 비산 방지 컵(70)의 내주면(70a)은 조면화 처리(블라스트 처리)가 실시되어 친수성 피막(53)이 형성되어 있으므로, 친수성 피막(53)의 표면에 충돌하는 액적은 상기 표면에서 보유 지지되어 상기 표면에 액막을 형성하면서 흡수되고, 이에 의해, 액적의 기판(W)으로의 되튀기가 억제된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 액 비산 방지 컵을 구비한 기판 처리 장치(기판 세정 장치)를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 이 기판 처리 장치는 기판(W)을 수평으로 보유 지지하는 기판 보유 지지 기구(1)와, 기판 보유 지지 기구(1)를 통해 기판(W)을 그 중심축 주위로 회전시키는 모터(회전 기구)(2)와, 기판(W)의 주위에 배치되는, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 액 비산 방지 컵(3)과, 기판(W)의 표면(프론트면)에 세정액으로서 순수를 공급하는 프론트 노즐(4)을 구비하고 있다. 세정액으로서는, 순수 이외에 약액을 들 수 있다.
기판 보유 지지 기구(1)는 기판(W)의 주연부를 파지하는 복수의 척(10)과, 이들 척(10)이 고정되는 원형의 제1 스테이지(11A)와, 이 제1 스테이지(11A)를 지지하는 중공 형상의 제1 지지축(12A)과, 제1 스테이지(11A)를 수용하는 오목부를 갖는 원형의 제2 스테이지(11B)와, 제2 스테이지(11B)를 지지하는 중공 형상의 제2 지지축(12B)을 갖고 있다. 제1 지지축(12A)은 제2 지지축(12B)의 내부를 통해 연장되어 있다. 즉, 제1 스테이지(11A), 제2 스테이지(11B), 제1 지지축(12A) 및 제2 지지축(12B)은 동축 상에 배치되어 있다. 액 비산 방지 컵(3)은 제2 스테이지(11B)의 단부에 고정되고, 제2 스테이지(11B)와 액 비산 방지 컵(3)은 동축 상에 배치되어 있다. 척(10)에 보유 지지된 기판(W)과 액 비산 방지 컵(3)은 동축 상에 위치한다.
제1 지지축(12A)과 제2 지지축(12B)은 직동 가이드 기구(15)에 의해 연결되어 있다. 이 직동 가이드 기구(15)는 제1 지지축(12A)과 제2 지지축(12B)의 길이 방향(회전축 방향)의 상대 이동을 허용하면서, 제1 지지축(12A)과 제2 지지축(12B) 사이에서 토크의 전달을 가능하게 한다. 직동 가이드 기구(15)의 구체예로서는, 볼 스플라인 베어링을 들 수 있다.
제2 지지축(12B)의 외주면에는 모터(2)가 연결되어 있다. 모터(2)의 토크는 직동 가이드 기구(15)를 통해 제1 지지축(12A)으로 전달되고, 이에 의해 척(10)에 보유 지지된 기판(W)이 회전한다. 제1 스테이지(11A)와 제2 스테이지(11B)는 직동 가이드 기구(15)를 통해 항상 동기하여 회전한다. 즉, 기판(W)과 액 비산 방지 컵(3)은 일체로 회전하고, 양자의 상대 속도는 0으로 된다. 또한, 기판(W)과 액 비산 방지 컵(3) 사이에 약간의 속도차가 있어도 된다. 이 경우에는, 기판(W)과 액 비산 방지 컵(3)을 각각 별도의 회전 기구에 의해 회전시킬 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 기판(W)과 액 비산 방지 컵(3)을 대략 동일한 속도로 회전시키는 것은, 기판(W)과 액 비산 방지 컵(3)을 동일한 방향으로 대략 동일한 각속도로 회전시키는 것을 말하고, 서로 역방향으로 회전시키는 것을 포함하지 않는다.
제1 지지축(12A)에는 상하 이동 기구로서의 액추에이터(23)가 연결 기구(24)를 통해 연결되어 있다. 연결 기구(24)는 제1 지지축(12A)의 회전을 허용하면서, 액추에이터(23)의 회전축 방향의 구동력을 제1 지지축(12A)으로 전달한다. 액추에이터(23)는 연결 기구(도시하지 않음)를 통해 제1 스테이지(11A), 제1 지지축(12A) 및 척(10)[즉, 기판(W)]을 상하 이동시킨다. 이와 같이, 액추에이터(23)는 기판(W)과 액 비산 방지 컵(3)을 회전축을 따라서 상대 이동시키는 상대 이동 기구로서 기능한다.
제1 지지축(12A)의 내부에는 세정액 공급원에 접속된 백 노즐(17)과, 건조 기체 공급원에 접속된 가스 노즐(18)이 배치되어 있다. 세정액 공급원에는 세정액으로서 순수가 저류되어 있고, 백 노즐(17)을 통해 기판(W)의 이면에 순수가 공급된다. 또한, 건조 기체 공급원에는 건조 기체로서, N2 가스 또는 건조 공기 등이 저류되어 있고, 가스 노즐(18)을 통해 기판(W)의 이면에 건조 기체가 공급된다.
프론트 노즐(4)은 기판(W)의 중심을 향해 배치되어 있다. 이 프론트 노즐(4)은 도시하지 않은 순수 공급원(세정액 공급원)에 접속되어, 프론트 노즐(4)을 통해 기판(W)의 표면의 중심에 순수가 공급된다. 또한, 기판(W)의 상방에는 로터고니 건조를 실행하기 위한 2개의 노즐(20, 21)이 병렬로 배치되어 있다. 노즐(20)은 기판(W)의 표면에 IPA 증기(이소프로필알코올과 N2 가스의 혼합기)를 공급하고, 노즐(21)은 기판(W)의 표면의 건조를 방지하기 위해 순수를 공급한다. 이들 노즐(20, 21)은 기판(W)의 직경 방향을 따라서 이동 가능하게 구성되어 있다.
제2 스테이지(11B)에는 복수의 배출 구멍(25)이 형성되어 있다. 이들 배출 구멍(25)은 액 비산 방지 컵(3)의 하단부에 위치하는 상부 개구와, 제2 스테이지(11B)의 하면에 위치하는 하부 개구를 갖고 있다. 배출 구멍(25)은 액 비산 방지 컵(3)의 둘레 방향으로 연장되는 긴 구멍으로, 배출 구멍(25)은 그 하부 개구를 향해 직경 방향 외측으로 경사져 있다. 상술한 프론트 노즐(4) 및 백 노즐(17)로부터 공급된 세정액(순수)이나 노즐(21)로부터 공급된 순수는 가스 노즐(18)로부터의 가스나 주위 분위기(통상은 공기)와 함께 이 배출 구멍(25)을 통해 배출된다.
제2 스테이지(11B)에는 제1 스테이지(11A)와 제2 스테이지(11B) 사이에 들어간 액체(세정액, 순수)를 배출하기 위한 복수의 보조 배출 구멍(26)이 형성되어 있다. 이 보조 배출 구멍(26)은 제1 스테이지(11A)와 제2 스테이지(11B)의 간극에 위치하는 상부 개구와, 제2 스테이지(11B)의 하면에 위치하는 하부 개구를 갖고 있다. 보조 배출 구멍(26)은 상술한 배출 구멍(25)과 마찬가지로, 그 하부 개구를 향해 직경 방향 외측으로 경사져 있다.
배출 구멍(25)과 보조 배출 구멍(26)의 하부 개구의 하방에는 배액로(30)와 배기로(31)가 설치되어 있다. 이들 배액로(30) 및 배기로(31)는 모두 환형상으로 형성되어 있고, 배액로(30)는 배기로(31)의 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 배출 구멍(25)과 보조 배출 구멍(26)으로부터 배출된 액체 및 기체는 원심력에 의해 분리되어, 액체는 배액로(30)에, 기체는 배기로(31)에 유입된다.
배기로(31)는 흡인원(예를 들어, 진공 펌프)(32)에 연결되어 있다. 이에 의해, 기판(W)의 표면으로부터, 배출 구멍(25), 배기로(31)를 통해 흐르는 다운플로우가 형성된다.
제2 스테이지(11B)의 하방에는 제2 스테이지(11B)의 하면과 미소한 간극을 두고 원판 형상의 고정판(35)이 배치되어 있다. 이 고정판(35)은 회전하는 제2 스테이지(11B)에 의해 주위의 기체가 교란되는 것을 방지한다. 제2 스테이지(11B)의 주연부에는 하방으로 연장되는 원통 형상의 스커트(28)가 고정되어 있다. 이 스커트(28)는 배출 구멍(25) 및 보조 배출 구멍(26)으로부터 배출된 액체가 주위로 비산되지 않도록 하기 위해, 및 액체의 방출 위치를 기판(W)으로부터 멀리하기 위해 설치되어 있다.
액 비산 방지 컵(3)은 기판 보유 지지 기구(1)에 의해 보유 지지된 기판(W)을 둘러싸도록 형성된 내주면(도 2 참조)을 갖고 있다. 액 비산 방지 컵(3)의 내주면의 상단부는 기판(W)보다도 상방에 위치하고 있다. 내주면의 직경[액 비산 방지 컵(3)의 내경]은 내주면의 상단부를 향해 서서히 감소하도록 형성되어 있다. 즉, 액 비산 방지 컵(3)의 내주면은 전체적으로 직경 방향 내측으로 경사지고, 내주면과 수평면의 이루는 각도 θ는 90도 미만으로 되어 있다.
액 비산 방지 컵(3)의 내주면의 단면 형상은 2개의 경사선으로 구성되어 있다. 그러나, 액 비산 방지 컵(3)의 내주면의 단면 형상은 이에 한정되는 것은 아니다.
액 비산 방지 컵(3)의 상단부의 직경은 기판(W)의 직경보다도 약간 크게 형성되어 있다. 액 비산 방지 컵(3)의 하단부는 배출 구멍(25)의 상부 개구의 일부와 중복되는 위치에 있다. 이는, 액 비산 방지 컵(3)의 내주면을 타고 하방으로 흐르는 액체를 원활하게 배출 구멍(25)으로 유도하기 위해서이다. 만약 배출 구멍(25)의 상부 개구가 액 비산 방지 컵(3)의 하단부로부터 이격된 위치에 있으면, 액체가 제2 스테이지(11B)의 상면에 충돌하여, 액체가 배출 구멍(25)으로 원활하게 유입되지 않는다. 이 예의 배치에 따르면, 액체가 제2 스테이지(11B)의 상면에 부딪히는 일이 없으므로, 액체는 배출 구멍(25)으로 원활하게 유입된다.
액 비산 방지 컵(3)의 소재로서, 전술한 예와 마찬가지로, 순수 등과의 접촉각이 비교적 작은 수지 재료인 PVC(폴리염화비닐)가 사용되어 있다. 또한, PVC 대신에, PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), PA(폴리아미드), PP(폴리프로필렌) 또는 PE(폴리에틸렌) 등의 합성 수지를 사용해도 되고, 또한 알루미늄 등의 금속을 사용해도 되는 것은 전술한 바와 마찬가지이다.
전술한 예와 마찬가지로, 액 비산 방지 컵(3)의 내주면은 그 대략 전체면에, 샌드블라스트 처리가 실시되고, 조면화 처리를 행한 후의 액 비산 방지 컵(3)의 내주면(조면화 처리면)에, 예를 들어 막 두께가 0.5 내지 2.0㎛, 또는 순수 등과의 접촉각이 60도 이하인 친수성 피막(40)이, 예를 들어 퍼히드로폴리실라잔(PHPS)계 코팅제의 스프레이 코팅을 행하고, 건조시킴으로써 형성하도록 하고 있다.
다음에, 도 6에 도시하는 기판 처리 장치의 동작에 대해 설명한다.
우선, 모터(2)에 의해 기판(W) 및 액 비산 방지 컵(3)을 회전시킨다. 이 상태에서, 프론트 노즐(4) 및 백 노즐(17)로부터 순수를 기판(W)의 표면(상면) 및 이면(하면)에 공급하고, 기판(W)의 전체면을 순수로 린스한다. 기판(W)에 공급된 순수는 원심력에 의해 기판(W)의 표면 및 이면 전체에 퍼지고, 이에 의해 기판(W)의 전체가 린스된다. 회전하는 기판(W)으로부터 흔들어 떨어뜨려진 순수는 액 비산 방지 컵(3)에 포획되어, 배출 구멍(25)으로 유입된다. 기판(W)의 린스 처리 동안, 2개의 노즐(20, 21)은 기판(W)으로부터 이격된 소정의 대기 위치에 있다.
다음에, 프론트 노즐(4)로부터의 순수의 공급을 정지하고, 프론트 노즐(4)을 기판(W)으로부터 이격된 소정의 대기 위치로 이동시키는 동시에, 2개의 노즐(20, 21)을 기판(W)의 상방의 작업 위치로 이동시킨다. 그리고, 기판(W)을 150 내지 300min-1의 속도로 저속 회전시키면서, 노즐(20)로부터 IPA 증기를, 노즐(21)로부터 순수를 기판(W)의 표면을 향해 공급한다. 이때, 기판(W)의 이면에도 백 노즐(17)로부터 순수를 공급한다. 그리고, 2개의 노즐(20, 21)을 동시에 기판(W)의 직경 방향을 따라서 이동시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 표면(상면)이 건조된다.
그 후, 2개의 노즐(20, 21)을 소정의 대기 위치로 이동시켜, 백 노즐(17)로부터의 순수의 공급을 정지한다. 그리고, 기판(W)을 1000 내지 1500min-1의 속도로 고속 회전시켜, 기판(W)의 이면에 부착되어 있는 순수를 흔들어 떨어뜨린다. 이때, 가스 노즐(18)로부터 건조 기체를 기판(W)의 이면에 분사한다. 이와 같이 하여 기판(W)의 이면이 건조된다.
기판(W)의 표면(상면)을 건조시키는 동안, 상술한 바와 같이, 기판(W)의 표면 및 이면에는 순수가 공급된다. 순수는 원심력에 의해 기판(W)으로부터 액적으로 되어 외측으로 비산되어, 액 비산 방지 컵(3)에 충돌한다. 이 예에서는, 액 비산 방지 컵(3)의 내주면은 조면화 처리(블라스트 처리)가 실시되어 친수성 피막(40)이 형성되어 있으므로, 친수성 피막(40)의 표면에 충돌하는 액적은 상기 표면에서 보유 지지되어 상기 표면에 액막을 형성하면서 흡수되고, 이에 의해, 액적의 기판으로의 되튀기가 억제된다.
기판(W)의 건조가 종료되면, 가스 노즐(18)로부터의 건조 기체의 공급을 정지시킨다. 그리고, 액추에이터(23)에 의해, 기판(W)이 액 비산 방지 컵(3)보다도 상방에 위치할 때까지 기판(W)을 상승시킨다. 건조된 기판(W)은 도시하지 않은 반송 로봇의 핸드에 의해 기판 보유 지지 기구(1)로부터 취출된다.
도 7은 PVC로 이루어지는 액 비산 방지 컵(참고예 1)의 표면(내주면)과 순수 등과의 접촉각의 관계, 조면화 처리(블라스트 처리)를 실시한 PVC로 이루어지는 액 비산 방지 컵(참고예 2)의 표면(내주면)의 순수 등과의 접촉각의 관계 및 조면화 처리를 실시하여 친수성 피막을 형성한 PVC로 이루어지는 액 비산 방지 컵(실시예 1)의 표면(내주면)의 순수 등과의 접촉각의 관계를 각각 나타내는 그래프이다.
도 8은 참고예 1의 액 비산 방지 컵을 사용하여 기판을 세정했을 때에 발생하는 디펙트수, 참고예 2의 액 비산 방지 컵을 사용하여 기판을 세정했을 때의 디펙트수 및 실시예 1의 액 비산 방지 컵을 사용하여 기판을 세정했을 때의 디펙트수를 각각 계측했을 때의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 9는 참고예 2의 액 비산 방지 컵을 사용하여 기판을 세정했을 때의 워터 마크 발생 빈도 및 실시예 1의 액 비산 방지 컵을 사용하여 기판을 세정했을 때의 워터 마크 발생 빈도의 일례를 나타내는 그래프이다.
이 도 7 및 도 8로부터, 액 비산 방지 컵의 표면(내주면)에 조면화 처리(블라스트 처리)를 실시함으로써, 순수 등과의 접촉각을 조금 줄일 수 있지만, 기판을 세정 처리했을 때의 디펙트 발생수가 많아진다. 이에 대해, 액 비산 방지 컵의 표면(내주면)에 조면화 처리(블라스트 처리)를 실시하여 친수성 피막을 형성함으로써, 순수 등과의 접촉각을 대폭으로 줄여, 기판을 세정 처리했을 때의 디펙트의 발생수를 대폭으로 삭감할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 9로부터, 액 비산 방지 컵의 표면(내주면)에 조면화 처리(블라스트 처리)를 실시하여 친수성 피막을 형성함으로써, 액 비산 방지 컵의 표면(내주면)에 조면화 처리(블라스트 처리)만을 실시한 것인 경우에 비교하여, 기판을 세정했을 때의 워터 마크 발생 빈도를 대폭으로 삭감할 수 있는 것을 알 수 있다.
이는, 친수성 피막의 표면에 충돌하는 액적을 상기 표면에서 보유 지지하여 상기 표면에 액막을 형성하고, 이 액막에서 액적을 흡수하여, 액적의 기판으로의 되튀기를 억제할 수 있고, 또한 컵 소재가 외부로 노출되지 않도록 친수성 피막으로 피복함으로써, 컵 소재로부터의 불순물 발생을 친수성 피막으로 억지할 수 있기 때문이라고 생각된다. 이에 의해, 액적의 되튀기에 기인하는 디펙트나 워터 마크의 발생이 대폭으로 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 액 비산 방지 컵의 표면(내주면)에 조면화 처리를 실시하여 친수성 피막을 형성하면, 컵 소재의 용출에 의한 기판 오염을 방지할 수 있어, 친수성 피막의 접착 면적이 증가하여 부착력이 높아지므로, 친수성 피막이 액 비산 방지 컵의 표면(내주면)으로부터 박리되기 어려워진다. 또한, 친수성 피막은 플라즈마 CVD법이나 재자외선 처리 등의 비용이나 메인터넌스가 걸리는 형성 방법을 사용하지 않아, 스프레이 코팅으로 비교적 간단하게 형성할 수 있고, 또한 메인터넌스 프리로 된다.
다음에, 도 1 또는 도 6에 도시하는 기판 처리 장치를 구비한 기판 연마 장치에 대해 설명한다. 도 10은 이 기판 처리 장치를 구비한 기판 연마 장치의 배치 구성을 도시하는 평면도이고, 도 11은 도 10에 도시하는 기판 연마 장치의 개요를 도시하는 사시도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 기판 연마 장치는 대략 직사각 형상의 하우징(100)을 구비하고 있고, 하우징(100)의 내부는 격벽(101a, 101b, 101c)에 의해 로드/언로드부(120)와 연마부[130(130a, 130b)]와 세정부(140)로 구획되어 있다.
로드/언로드부(102)는 복수의 기판을 스톡하는 기판 카세트를 적재하는 2개 이상(도 25에서는 3개)의 프론트 로드부(120)를 구비하고 있다. 이들 프론트 로드부(120)는 연마 장치의 폭 방향(길이 방향과 수직인 방향)에 인접하여 배열되어 있다. 프론트 로드부(120)에는 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있다. 여기서, SMIF, FOUP는 내부에 기판 카세트를 수납하여, 격벽으로 덮음으로써, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다.
또한, 로드/언로드부(102)에는 프론트 로드부(120)의 배열을 따라서 주행 기구(121)가 부설되어 있고, 이 주행 기구(121) 상에 프론트 로드부(120)의 배열 방향을 따라서 이동 가능한 제1 반송 로봇(122)이 설치되어 있다. 제1 반송 로봇(122)은 주행 기구(121) 상을 이동함으로써 프론트 로드부(120)에 탑재된 기판 카세트에 액세스할 수 있도록 되어 있다. 이 제1 반송 로봇(122)은 상하에 2개의 핸드를 구비하고 있고, 예를 들어 상측의 핸드를 기판 카세트에 연마된 기판을 복귀시킬 때에 사용하고, 하측의 핸드를 연마 전의 기판을 반송할 때에 사용하고, 상하의 핸드를 구분지어 사용할 수 있도록 되어 있다.
로드/언로드부(102)는 가장 깨끗한 상태를 유지할 필요가 있는 영역이므로, 로드/언로드부(102)의 내부는 장치 외부, 연마부(130) 및 세정부(140)의 어느 곳보다도 높은 압력으로 상시 유지되어 있다. 또한, 제1 반송 로봇(122)의 주행 기구(121)의 상부에는 HEPA 필터나 ULPA 필터 등의 클린 에어 필터를 갖는 필터 팬 유닛(도시하지 않음)이 설치되어 있고, 이 필터 팬 유닛에 의해 파티클이나 유독 증기, 가스가 제거된 클린 에어가 상시 하방을 향해 분출되어 있다.
연마부(130)는 기판의 연마가 행해지는 영역으로, 제1 연마 유닛(131A)과 제2 연마 유닛(131B)을 내부에 갖는 제1 연마부(130a)와, 제3 연마 유닛(131C)과 제4 연마 유닛(131D)을 내부에 갖는 제2 연마부(130b)를 구비하고 있다. 이들 제1 연마 유닛(131A), 제2 연마 유닛(131B), 제3 연마 유닛(131C) 및 제4 연마 유닛(131D)은, 도 10에 도시한 바와 같이 장치의 길이 방향을 따라서 배열되어 있다.
제1 연마 유닛(131A)은 연마 패드를 보유 지지하는 연마 테이블(132A)과, 기판을 보유 지지하고 또한 기판을 연마 테이블(132A) 상의 연마 패드의 연마면에 대해 압박하기 위한 톱링(133A)과, 연마 패드의 연마면에 연마액(예를 들어, 슬러리)이나 드레싱액(예를 들어, 순수)을 공급하기 위한 연마액 공급 노즐(134A)과, 연마 패드의 드레싱을 행하기 위한 드레서(135A)와, 액체(예를 들어, 순수)와 기체(예를 들어, 질소)의 혼합 유체를 안개 형상으로 하여, 노즐로부터 연마면으로 분사하는 아토마이저(136A)를 구비하고 있다.
마찬가지로, 제2 연마 유닛(131B)은 연마 테이블(132B)과, 톱링(133B)과, 연마액 공급 노즐(134B)과, 드레서(135B)와, 아토마이저(136B)를 구비하고 있고, 제3 연마 유닛(131C)은 연마 테이블(132C)과, 톱링(133C)과, 연마액 공급 노즐(134C)과, 드레서(135C)와, 아토마이저(136C)를 구비하고 있고, 제4 연마 유닛(131D)은 연마 테이블(132D)과, 톱링(133D)과, 연마액 공급 노즐(302D)과, 드레서(135D)와, 아토마이저(136D)를 구비하고 있다.
제1 연마부(130a)에는 길이 방향을 따른 4개의 반송 위치(로드/언로드부측으로부터 순서대로 제1 반송 위치 TP1, 제2 반송 위치 TP2, 제3 반송 위치 TP3, 제4 반송 위치 TP4로 함) 사이에서 기판을 반송하는 제1 리니어 트랜스포터(150)가 배치되어 있다. 이 제1 리니어 트랜스포터(150)의 제1 반송 위치 TP1의 상방에는 제1 반송 로봇(122)으로부터 수취한 기판을 반전하는 반전기(151)가 배치되어 있고, 그 하방에는 상하로 승강 가능한 리프터(152)가 배치되어 있다. 또한, 제2 반송 위치 TP2의 하방에는 상하로 승강 가능한 푸셔(153)가, 제3 반송 위치 TP3의 하방에는 상하로 승강 가능한 푸셔(154)가, 제4 반송 위치 TP4의 하방에는 상하로 승강 가능한 리프터(155)가 각각 배치되어 있다.
또한, 제2 연마부(130b)에는 제1 리니어 트랜스포터(150)에 인접하고, 길이 방향을 따른 3개의 반송 위치(로드/언로드부측으로부터 순서대로 제5 반송 위치 TP5, 제6 반송 위치 TP6, 제7 반송 위치 TP7로 함) 사이에서 기판을 반송하는 제2 리니어 트랜스포터(160)가 배치되어 있다. 이 제2 리니어 트랜스포터(160)의 제5 반송 위치 TP5의 하방에는 상하로 승강 가능한 리프터(166)가, 제6 반송 위치 TP6의 하방에는 푸셔(167)가, 제7 반송 위치 TP7의 하방에는 푸셔(168)가 각각 배치되어 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 제1 리니어 트랜스포터(150)는 직선 왕복 이동 가능한 4개의 스테이지, 즉 제1 스테이지, 제2 스테이지, 제3 스테이지 및 제4 스테이지를 구비하고 있다. 이들 스테이지는 상하 2단으로 구성으로 되어 있다. 즉, 하단에는 제1 스테이지, 제2 스테이지, 제3 스테이지가 배치되고, 상단에는 제4 스테이지가 배치되어 있다.
하단의 스테이지와 상단의 스테이지는 설치되는 높이가 다르기 때문에, 하단의 스테이지와 상단의 스테이지는 서로 간섭하지 않고 자유롭게 이동 가능하게 되어 있다. 제1 스테이지는 제1 반송 위치 TP1과(기판의 전달 위치임) 제2 반송 위치 TP2 사이에서 기판을 반송하고, 제2 스테이지는 제2 반송 위치 TP2와(기판의 전달 위치임) 제3 반송 위치 TP3 사이에서 기판을 반송하고, 제3 스테이지는 제3 반송 위치 TP3과 제4 반송 위치 TP4 사이에서 기판을 반송한다. 또한, 제4 스테이지는 제1 반송 위치 TP1과 제4 반송 위치 TP4 사이에서 기판을 반송한다.
제2 리니어 트랜스포터(160)는 제1 리니어 트랜스포터(150)와 실질적으로 동일한 구성을 갖고 있다. 즉, 상단에 제5 스테이지 및 제6 스테이지가 배치되고, 하단에 제7 스테이지가 배치되어 있다. 제5 스테이지는 제5 반송 위치 TP5와(기판의 전달 위치임) 제6 반송 위치 TP6 사이에서 기판을 반송하고, 제6 스테이지는 제6 반송 위치 TP6과(기판의 전달 위치임) 제7 반송 위치 TP7 사이에서 기판을 반송하고, 제7 스테이지는 제5 반송 위치 TP5와 제7 반송 위치 TP7 사이에서 기판을 반송한다.
연마 시에는 슬러리를 사용하는 것을 생각하면 알 수 있는 바와 같이, 연마부(130)는 가장 오염된 영역이다. 따라서, 연마부(130) 내의 파티클이 외부로 비산되지 않도록, 각 연마 테이블의 주위로부터 배기가 행해지고 있고, 연마부(130)의 내부의 압력을, 장치 외부, 주위의 세정부(140), 로드/언로드부(102)보다도 낮게 함으로써 파티클의 비산을 방지하고 있다. 또한, 통상, 연마 테이블의 하방에는 배기 덕트(도시하지 않음)가, 상방에는 필터(도시하지 않음)가 각각 설치되고, 이들 배기 덕트 및 필터를 통해 청정화된 공기가 분출되어 다운플로우가 형성된다.
세정부(140)는 연마 후의 기판을 세정하는 영역으로, 제2 반송 로봇(124)과, 제2 반송 로봇(124)으로부터 수취한 기판을 반전하는 반전기(141)와, 연마 후의 기판을 세정하는 4개의 세정 유닛(142 내지 145)과, 반전기(141) 및 세정 유닛(142 내지 145) 사이에서 기판을 반송하는 반송 유닛(146)을 구비하고 있다.
제2 반송 로봇(124), 반전기(141) 및 세정 유닛(142 내지 145)은 연마 장치의 길이 방향을 따라서 직렬로 배치되어 있다. 또한, 이들 세정 유닛(142 내지 145)의 상부에는 클린 에어 필터를 갖는 필터 팬 유닛(도시하지 않음)이 설치되어 있고, 이 필터 팬 유닛에 의해 파티클이 제거된 클린 에어가 상시 하방을 향해 분출되어 있다. 또한, 세정부(140)의 내부는 연마부(130)로부터의 파티클의 유입을 방지하기 위해 연마부(130)보다도 높은 압력으로 상시 유지되어 있다.
반송 유닛(146)은 기판을 파지하는 복수의 아암을 갖고 있고, 이들 아암에 의해 복수의 기판을 반전기(141) 및 세정 유닛(142 내지 145) 사이에서 동시에 수평 방향으로 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 세정 유닛(142) 및 세정 유닛(143)으로서는, 예를 들어 상하에 배치된 롤 형상의 스펀지를 회전시켜 기판의 표면 및 이면으로 압박하여 기판의 표면 및 이면을 세정하는 롤 타입의 세정 유닛을 사용할 수 있다. 또한, 세정 유닛(144)으로서는, 예를 들어 반구 형상의 스펀지를 회전시키면서 기판에 압박하여 세정하는 펜슬 타입의 세정 유닛을 사용할 수 있다. 세정 유닛(145)은 전술한 도 1 또는 도 6에 도시하는 기판 처리 장치이다. 또한, 각 세정 유닛(142 내지 144)에 있어서, 상술한 롤 타입의 세정 유닛이나 펜슬 타입의 세정 유닛에 추가하여, 세정액에 초음파를 부딪쳐 세정하는 메가소닉 타입의 세정 유닛을 부가적으로 설치해도 된다.
반전기(151)와 제1 반송 로봇(122) 사이에는 셔터(110)가 설치되어 있고, 기판의 반송 시에는 셔터(110)를 개방하여 제1 반송 로봇(122)과 반전기(151) 사이에서 기판의 전달이 행해진다. 또한, 반전기(141)와 제2 반송 로봇(124) 사이, 반전기(141)와 1차 세정 유닛(142) 사이, 제1 연마부(130a)와 제2 반송 로봇(124) 사이 및 제2 연마부(130b)와 제2 반송 로봇(124) 사이에도 각각 셔터(111, 112, 113, 114)가 설치되어 있고, 기판의 반송 시에는 이들 셔터(111, 112, 113, 114)를 개방하여 기판의 전달이 행해진다.
연마 테이블(132A) 상에는 연마 패드(도시하지 않음)가 고정되어 있다. 연마 테이블(132A)은 그 하방에 배치되는 모터(도시하지 않음)에 연결되어 있고, 축심 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 톱링(133A)은 톱링 샤프트(137A)를 통해 모터 및 승강 실린더(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 이에 의해, 톱링(133A)은 승강 가능하고 또한 톱링 샤프트(137A) 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 이 톱링(133A)의 하면에는 기판(W)이 진공 흡착 등에 의해 보유 지지된다. 연마 패드의 상면은 기판(W)이 미끄럼 접촉되는 연마면을 구성하고 있다.
톱링(133A)의 하면에 보유 지지된 기판(W)은 톱링(133A)에 의해 회전되면서, 회전하고 있는 연마 테이블(132A) 상의 연마 패드에 압박된다. 이때, 연마액 공급 노즐(134A)로부터 연마 패드의 연마면(상면)으로 연마액이 공급되어, 기판(W)과 연마 패드 사이에 연마액이 존재한 상태에서 기판(W)이 연마된다. 연마 테이블(132A) 및 톱링(133A)은 기판(W)과 연마면을 상대 이동시키는 기구를 구성하고 있다. 제2 연마 유닛(300B), 제3 연마 유닛(300C) 및 제4 연마 유닛(300D)은 제1 연마 유닛(300A)과 동일한 구성을 갖고 있으므로, 그 설명을 생략한다.
이와 같은 구성을 갖는 연마 장치에 따르면, 1매의 기판을 4개의 연마 유닛으로 연속적으로 연마하는 시리즈 처리 및 2매의 기판을 동시에 연마하는 패러렐 처리를 행할 수 있다.
기판을 시리즈 처리하는 경우에는, 기판은 프론트 로드부(120)의 기판 카세트→제1 반송 로봇(122)→반전기(151)→리프터(152)→제1 리니어 트랜스포터(150)의 제1 스테이지→푸셔(153)→톱링(133A)→연마 테이블(132A)→푸셔(153)→제1 리니어 트랜스포터(150)의 제2 스테이지→푸셔(154)→톱링(133B)→연마 테이블(132B)→푸셔(154)→제1 리니어 트랜스포터(150)의 제3 스테이지→리프터(155)→제2 반송 로봇(124)→리프터(166)→제2 리니어 트랜스포터(160)의 제5 스테이지→푸셔(167)→톱링(133C)→연마 테이블(132C)→푸셔(167)→제2 리니어 트랜스포터(160)의 제6 스테이지→푸셔(168)→톱링(133D)→연마 테이블(132D)→푸셔(168)→제2 리니어 트랜스포터(160)의 제7 스테이지→리프터(166)→제2 반송 로봇(124)→반전기(141)→반송 유닛(146)→세정 유닛(142)→반송 유닛(146)→세정 유닛(143)→반송 유닛(146)→세정 유닛(144)→반송 유닛(146)→세정 유닛(145)→제1 반송 로봇(122)→프론트 로드부(120)의 기판 카세트라고 하는 경로에서 반송된다.
기판을 패러렐 처리하는 경우에는, 한쪽의 기판은 프론트 로드부(120)의 기판 카세트→제1 반송 로봇(122)→반전기(151)→리프터(152)→제1 리니어 트랜스포터(150)의 제1 스테이지→푸셔(153)→톱링(133A)→연마 테이블(132A)→푸셔(153)→제1 리니어 트랜스포터(150)의 제2 스테이지→푸셔(154)→톱링(133B)→연마 테이블(132B)→푸셔(154)→제1 리니어 트랜스포터(150)의 제3 스테이지→리프터(155)→제2 반송 로봇(124)→반전기(141)→반송 유닛(146)→세정 유닛(142)→반송 유닛(146)→세정 유닛(143)→반송 유닛(146)→세정 유닛(144)→반송 유닛(146)→세정 유닛(145)→제1 반송 로봇(122)→프론트 로드부(120)의 기판 카세트라고 하는 경로에서 반송된다.
또한, 다른 쪽의 기판은 프론트 로드부(120)의 기판 카세트→제1 반송 로봇(122)→반전기(151)→리프터(152)→제1 리니어 트랜스포터(150)의 제4 스테이지→리프터(155)→제2 반송 로봇(124)→리프터(166)→제2 리니어 트랜스포터(160)의 제5 스테이지→푸셔(167)→톱링(133C)→연마 테이블(132C)→푸셔(167)→제2 리니어 트랜스포터(160)의 제6 스테이지→푸셔(168)→톱링(133D)→연마 테이블(132D)→푸셔(168)→제2 리니어 트랜스포터(160)의 제7 스테이지→리프터(166)→제2 반송 로봇(124)→반전기(141)→반송 유닛(146)→세정 유닛(142)→반송 유닛(146)→세정 유닛(143)→반송 유닛(146)→세정 유닛(144)→반송 유닛(146)→세정 유닛(145)→제1 반송 로봇(122)→프론트 로드부(120)의 기판 카세트라고 하는 경로에서 반송된다.
이상 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위 및 명세서와 도면에 기재된 기술적 사상의 범위 내에 있어서 다양한 변형이 가능하다.
1 : 기판 보유 지지 기구
2 : 모터(회전 기구)
3 : 액 비산 방지 컵
4 : 프론트 노즐(액 공급 노즐)
10 : 척
11 : 스테이지
17 : 백 노즐
18 : 가스 노즐
20, 21 : 노즐
40 : 친수성 피막
53 : 친수화 피막
60 : 기판 보유 지지 기구
70 : 액 비산 방지 컵
70a : 액 비산 방지 컵의 내주면
131A, 131B, 131C, 131D : 연마 유닛
132A, 132B, 132C, 132D : 연마 테이블
133A, 133B, 133C, 133D : 톱링
134A, 134B, 134C, 134D : 연마액 공급 노즐
135A, 135B, 135C, 135D : 드레서
136A, 136B, 136C, 136D : 아토마이저
137A, 137B, 137C, 137D : 톱링 샤프트
140 : 세정부
141 내지 145 : 세정 유닛
146 : 반송 유닛
W : 기판

Claims (9)

  1. 기판 보유 지지 기구에 보유 지지되어 회전하는 기판의 외주를 둘러싸도록 배치되어, 이 회전하는 기판으로부터 이탈하는 액의 비산을 방지하는 액 비산 방지 컵이며,
    상기 기판 보유 지지 기구에 보유 지지되어 회전하는 기판에 대향하는 내주면의 적어도 일부에, 조면화 처리를 실시하여 친수성 피막을 형성한 것을 특징으로 하는, 액 비산 방지 컵.
  2. 제1항에 있어서, 컵 소재는 합성 수지인 것을 특징으로 하는, 액 비산 방지 컵.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조면화 처리는 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 내지 5㎛의 범위로 되는 처리인 것을 특징으로 하는, 액 비산 방지 컵.
  4. 제1항에 있어서, 상기 친수성 피막은 SiO2 또는 반도체 층간 절연막 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 액 비산 방지 컵.
  5. 제4항에 있어서, 상기 친수성 피막의 두께는 0.5 내지 2.0㎛인 것을 특징으로 하는, 액 비산 방지 컵.
  6. 제1항에 있어서, 상기 친수성 피막 표면의 물에 대한 접촉각은 60도 이하인 것을 특징으로 하는, 액 비산 방지 컵.
  7. 제1항에 있어서, 상기 친수성 피막은 스프레이 코팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 액 비산 방지 컵.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 액 비산 방지 컵을 구비한 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 기재된 기판 처리 장치를 구비한 것을 특징으로 하는, 기판 연마 장치.
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