KR20130121793A - 기판처리장치 및 노즐 - Google Patents

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타다시 마에가와
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Abstract

기판처리장치는, 기판을 지지하는 기판지지유닛과, 복수의 분사구로부터 각각 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면 내의 복수의 충돌위치를 향해 처리액의 액적을 분사하는 분사유닛과, 액막형성유닛을 포함한다. 상기 액막형성유닛은, 복수의 토출구로부터 각각 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면 내의 복수의 착액위치를 향해 보호액을 토출함으로써, 각각 다른 상기 충돌위치를 덮는 복수의 보호액의 액막을 형성한다.

Description

기판처리장치 및 노즐{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND NOZZLE}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판처리장치 및 기판처리방법, 및 액막으로 덮인 기판에 액적(液滴)을 충돌시키는 노즐에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼, 액정표시장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정표시장치 등의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정표시장치용 유리 기판 등의 기판을 처리하는 기판처리장치가 이용된다. 일본 특허공개 2011-29315호 공보에 기재된 기판처리장치는, 기판을 수평으로 유지하는 스핀척과, 복수의 토출공으로부터 기판의 상면을 향해 처리액의 액적을 분사하는 헤드와, 기판의 상면에 커버 린스액을 공급하는 커버 린스 노즐을 구비하고 있다.
헤드는, 기판의 상면 내의 복수의 충돌위치를 향해 처리액의 액적을 분사한다. 마찬가지로, 커버 린스액 노즐은, 기판의 상면 내의 착액위치를 향해 커버 린스액을 토출한다. 커버 린스액 노즐로부터 토출된 커버 린스액은, 착액위치로부터 복수의 충돌위치를 향해 기판 상을 퍼진다. 이에 의해, 기판상에 커버 린스액의 액막이 형성되며, 복수의 충돌위치가 커버 린스액의 액막에 의해 덮인다. 처리액의 액적은, 커버 린스액의 액막으로 덮여 있는 기판의 상면을 향해 분사된다.
기판상에 형성된 커버 린스액의 액막의 두께는, 착액위치로부터 멀어질수록 감소한다. 일본 특허공개 2011-29315호 공보에 기재된 기판처리장치에서는, 각 충돌위치와 착액위치의 거리가 일정하지 않기 때문에, 각 충돌위치에서의 액막 두께에 편차가 생긴다. 또한, 기판상에서의 커버 린스액의 흐름 방향에 관해 하류측의 충돌위치로 향하는 커버 린스액은, 상류측의 충돌위치에 내뿜어지는 액적에 의해 그 진행이 방해받기 때문에, 커버 린스액의 공급 유량이, 상류측의 충돌위치와 하류측의 충돌위치에서 달라, 한층 큰 액막 두께의 편차가 생긴다. 그 때문에, 일본 특허공개 2011-29315호 공보에 기재된 기판처리장치에서는, 각 충돌위치에서의 액막 두께를 일정한 크기로 컨트롤하는 것이 곤란하다.
충돌위치를 덮는 액막이 얇으면, 액적의 충돌에 의해 기판에 큰 충격이 가해지므로, 기판에 형성되어 있는 패턴에 손상이 발생하는 경우가 있다. 손상의 발생을 방지하기 위해, 커버 린스 노즐로부터의 커버 린스액의 토출 유량을 증가시켜, 각 충돌위치에서의 액막 두께를 증가시키는 것이 고려될 수 있다. 그러나 충돌위치를 덮는 액막이 두꺼우면, 기판에 부착되어 있는 파티클에 가해지는 충격이 작아지므로, 파티클의 제거율이 저하되어 버리는 경우가 있다. 따라서 충돌위치를 덮는 액막의 두께에는, 최적인 값이 존재한다.
전술한 바와 같이, 일본 특허공개 2011-29315호 공보에 기재된 기판처리장치에서는, 각 충돌위치에서의 액막 두께를 일정한 크기로 컨트롤하는 것이 곤란하기 때문에, 모든 충돌위치에서 최적인 두께의 액막을 형성하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 각 충돌위치에서 최적인 처리를 행하는 것이 곤란하다.
또한, 일본 특허공개 2011-29315호 공보에 기재된 기판처리장치에서는, 각 충돌위치로부터 착액위치까지의 거리가 일정하지 않기 때문에, 각 충돌위치에서의 막 두께(커버 린스액의 액막의 두께)에 편차가 생긴다. 따라서 액적의 충돌에 의해 기판에 가해지는 충격에 편차가 생긴다. 구체적으로는, 어느 기판 내의 위치에는 큰 충격이 가해지고, 이와는 다른 기판 내의 위치에는 작은 충격이 가해지는 경우가 있다. 그 때문에, 패턴의 도괴(倒壞)가 발생하는 영역과, 이물(異物)이 충분히 제거되어 있지 않은 영역이, 동일한 기판 내에 발생하여, 처리의 균일성이 저하되어 버리는 경우가 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 액적이 충돌하는 기판의 각 위치에서의 막 두께의 편차를 저감할 수 있어, 기판의 처리품질을 향상시킬 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 관계되는 기판처리장치는, 기판을 지지하는 기판지지유닛과, 복수의 분사구로부터 각각 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면(主面) 내의 복수의 충돌위치를 향해 처리액의 액적을 분사하는 분사유닛과, 복수의 토출구로부터 각각 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면 내의 복수의 착액위치를 향해 보호액을 토출함으로써, 각각 다른 상기 충돌위치를 덮는 복수의 보호액의 액막을 형성하는 액막형성유닛을 포함한다. 기판의 주면은, 디바이스 형성면인 표면이어도 좋고, 표면과는 반대인 이면(裏面)이어도 좋다.
이 구성에 의하면, 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면 내의 복수의 충돌위치를 향해 복수의 분사구로부터 처리액의 액적이 분사된다. 이와 병행해서, 복수의 토출구로부터 각각 기판의 주면 내의 복수의 착액위치를 향해 보호액이 토출된다. 따라서 처리액의 액적은, 보호액에 의해 보호되어 있는 기판의 주면을 향해 분사된다. 복수의 토출구로부터 각각 복수의 착액위치를 향해 보호액이 토출되기 때문에, 기판의 주면 내의 복수의 영역을 각각 덮는 복수의 보호액의 액막이 형성된다. 복수의 액막은, 각각 다른 충돌위치를 덮는다. 따라서 하나의 액막에 의해 모든 충돌위치를 덮는 경우보다, 각 충돌위치에서의 처리액의 공급 상태를 균일화할 수 있다. 그 때문에, 각 충돌위치에서의 보호액의 막 두께의 편차를 저감할 수 있다. 이에 의해, 각 충돌위치에서의 액막의 두께를 최적인 값에 가깝게 할 수 있어, 기판의 처리품질을 향상시킬 수 있다.
상기 액막형성유닛은, 상기 복수의 액막이 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판상에서 중첩되지 않도록, 즉, 상기 복수의 액막이 기판상에서 간격을 두고 배치되도록 상기 복수의 액막을 형성해도 좋다. 또한, 상기 액막형성유닛은, 상기 복수의 액막이 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판상에서 부분적으로 중첩되도록 상기 복수의 액막을 형성해도 좋다. 이 경우, 상기 액막형성유닛은, 다른 액막과 간섭하고 있지 않은 액막의 비간섭부(非干涉部)에 의해 상기 충돌위치가 덮이도록 상기 복수의 액막을 형성하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 기판처리장치에 있어서, 상기 분사유닛은, 상기 복수의 분사구에 처리액을 공급하는 처리액공급유닛과, 상기 복수의 분사구로부터 분사되는 처리액에 진동을 부여함으로써, 상기 복수의 분사구로부터 분사되는 처리액을 분단(分斷)하는 진동부여유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 처리액공급유닛으로부터 복수의 분사구에 공급되는 처리액이, 진동부여유닛으로부터의 진동에 의해 분단됨으로써, 각 분사구로부터 처리액의 액적이 분사된다. 진동부여유닛으로부터의 진동에 의해 액적이 형성되므로, 액체와 기체의 충돌에 의해 액적을 형성하는 이류체(二流體) 노즐보다, 액적의 크기(입경) 및 속도의 편차를 저감할 수 있다. 즉, 각 충돌위치에서의 막 두께의 편차를 저감할 수 있는 것에 더해, 액적의 운동에너지의 편차를 저감할 수 있다. 따라서 액적의 충돌에 의해 기판에 가해지는 충격을 각 충돌위치에서 안정시켜, 기판의 처리품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 기판처리장치는, 상기 복수의 분사구 및 복수의 토출구가 형성된 노즐을 더 포함하고 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 분사구 및 토출구가 공통 부재(노즐)에 형성되어 있다. 즉, 노즐이, 분사유닛과 액막형성유닛에 공유되어 있다. 따라서 분사구 및 토출구가 각각 다른 부재에 형성되어 있는 경우보다 부품 수를 감소시킬 수 있다. 또한, 분사구 및 토출구의 위치관계(어느 기준점에 대한 분사구 및 토출구의 위치)의 변화를 방지할 수 있으므로, 보호액의 액막이 형성되는 위치가 충돌위치에 대해 이동하는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 보호액의 액막에 의해 충돌위치를 확실히 덮을 수 있다. 또한, 분사구 및 토출구의 위치관계의 변화를 방지할 수 있으므로, 양자의 위치관계를 조정하는 유지보수 작업이 불필요하다.
기판지지유닛에 지지되어 있는 기판에 수직한 방향에서 보았을 때 노즐의 크기는, 상기 기판과 동일해도 좋고, 상기 기판보다 커도 좋으며, 상기 기판보다 작아도 좋다. 또한, 분사구 및 토출구는, 동일한 높이에 배치되어 있어도 좋고, 다른 높이에 배치되어 있어도 좋다. 또한, 분사구 및 토출구는, 공통 평면에서 개구되어 있어도 좋다. 이 경우, 상기 평면은, 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면에 대향하는 노즐의 대향면에 있어도 좋다.
본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 기판처리장치는, 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면을 따라 상기 노즐을 이동시키는 노즐이동유닛을 더 포함하고 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 노즐이동유닛에 의해 노즐을 이동시킴으로써, 복수의 충돌위치를 기판의 주면 내에서 이동시킬 수 있다. 이에 의해, 기판의 주면을 복수의 충돌위치에 의해 주사(스캔)할 수 있다. 따라서 기판의 주면 전역에 처리액의 액적을 충돌시켜, 기판의 주면을 얼룩 없이 세정할 수 있다. 또한, 분사구 및 토출구가 공통 부재(노즐)에 형성되어 있으므로, 노즐이동유닛이 노즐을 이동시켰다고 해도, 분사구 및 토출구의 위치관계가 변화하지 않는다. 그 때문에, 충돌위치를 보호액의 액막에 의해 확실히 보호하면서, 처리액의 액적을 충돌위치를 향해 분사시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 기판처리장치는, 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면에 교차하는 회전축선 둘레의 기판회전방향으로 상기 기판을 회전시키는 기판회전유닛을 더 포함하며, 상기 착액위치는, 상기 충돌위치로부터 상기 회전축선측이며, 또 상기 기판회전방향에 관해 상기 충돌위치보다 상류측에 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 기판회전유닛이, 기판의 주면에 교차하는 회전축선 둘레의 기판회전방향으로 기판을 회전시킨다. 회전상태의 기판상의 액체는, 회전축선으로부터 멀어지는 방향으로 이동하면서, 기판회전방향의 하류측으로 이동한다. 보호액의 착액위치는, 액적의 충돌위치로부터 회전축선측이고, 또 기판회전방향에 관해 충돌위치보다 상류측에 설정되어 있다. 따라서 회전상태의 기판에 공급된 보호액은, 착액위치로부터 충돌위치를 향해 퍼져 간다. 그 때문에, 보호액이 충돌위치에 확실히 공급되어, 충돌위치가 보호액의 액막에 의해 확실히 덮인다. 이에 의해, 충돌위치를 보호액의 액막에 의해 확실히 보호하면서, 처리액의 액적을 충돌위치를 향해 분사시킬 수 있다.
본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 기판처리장치에 있어서, 상기 충돌위치는, 상기 기판회전유닛에 의한 기판의 회전에 따라 상기 착액위치상의 보호액에 작용하는 합력(合力) 방향으로 뻗는 연장선상에 설정되어 있는 것이 바람직하다.
회전상태의 기판상의 액체에는, 바깥쪽(회전축선으로부터 멀어지는 방향)으로의 원심력과, 액체의 이동방향에 직교하는 방향으로의 코리올리력이 작용한다. 회전상태의 기판상의 액체는, 주로, 이 두 힘의 합력 방향으로 이동한다. 충돌위치는, 합력 방향으로 뻗는 연장선상에 설정되어 있다. 따라서 착액위치에 공급된 보호액은, 주로 충돌위치로 향해서 흘러, 충돌위치에 효율적으로 공급된다. 그 때문에, 보호액의 토출 유량을 저감하면서, 소정 두께의 액막을 형성할 수 있다. 이에 의해, 보호액의 소비량을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 기판처리장치에 있어서, 상기 복수의 착액위치는, 각각, 상기 복수의 충돌위치에 대응하고 있으며, 상기 액막형성유닛은, 상기 복수의 토출구로부터 각각 상기 복수의 착액위치를 향해 보호액을 토출시킴으로써, 상기 복수의 충돌위치를 각각 덮는 복수의 보호액의 액막을 형성하도록 구성되어 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 복수의 분사구에 각각 대응하는 복수의 토출구가 형성되어 있고, 복수의 착액위치가, 각각, 복수의 충돌위치에 대응하고 있다. 복수의 토출구로부터 보호액이 토출되면, 복수의 충돌위치를 각각 덮는 복수의 액막이 형성된다. 복수의 액막은, 각각, 복수의 토출구로부터 토출된 보호액에 의해 형성된다. 즉, 하나의 충돌위치에 대해 하나의 액막이 형성되어, 이 액막에 의해 충돌위치가 덮인다. 그 때문에, 하나의 액막에 의해 복수의 충돌위치를 덮는 경우보다, 충돌위치에서의 액막 두께를 정밀도 높게 컨트롤할 수 있다. 이에 의해, 각 충돌위치에서의 액막 두께의 편차를 한층 저감할 수 있다.
본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 기판처리장치에 있어서, 각 착액위치는, 복수의 상기 충돌위치에 대응하고 있으며, 공통 착액위치에 대응하는 상기 복수의 충돌위치는, 상기 공통 착액위치에 중심을 갖는 원호를 따라 설정되어 있어도 좋다. 이 구성에 의하면, 하나의 착액위치가, 복수의 충돌위치에 대응하고 있어, 복수의 충돌위치가, 공통 착액위치에 공급된 보호액에 의해 덮인다. 보호액의 액막 두께는, 착액위치로부터 멀어짐에 따라서 감소한다. 바꿔 말하면, 착액위치로부터의 거리가 일정하면, 그 위치에서의 액막 두께는 대체로 일정하다. 공통 착액위치에 대응하는 복수의 충돌위치는, 공통 착액위치에 중심을 갖는 원호를 따라 설정되어 있다. 따라서 이들 충돌위치에서의 액막 두께의 편차를 한층 저감할 수 있다.
본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 기판처리장치는, 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면에 교차하는 회전축선 둘레의 기판회전방향으로 상기 기판을 회전시키는 기판회전유닛을 더 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 각 착액위치는, 복수의 상기 충돌위치에 대응하고 있으며, 공통 착액위치에 대응하는 상기 복수의 충돌위치는, 상기 기판회전유닛에 의한 기판의 회전에 따라 상기 착액위치상의 보호액에 작용하는 합력 방향으로 뻗는 연장선을 따라, 상기 합력 방향에서 보았을 때에 중첩되지 않도록 설정되어 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 하나의 착액위치가, 복수의 충돌위치에 대응하고 있어, 복수의 충돌위치가, 공통 착액위치에 공급된 보호액에 의해 덮인다. 공통 착액위치에 대응하는 복수의 충돌위치는, 기판회전유닛에 의한 기판의 회전에 따라 착액위치상의 보호액에 작용하는 합력(원심력과 코리올리력의 합력)으로 뻗는 연장선을 따르도록 설정되어 있다. 따라서 공통 착액위치에 대응하는 복수의 충돌위치에 보호액이 효율적으로 공급된다. 또한, 공통 착액위치에 대응하는 복수의 충돌위치는, 합력 방향에서 보았을 때에 중첩되지 않도록 설정되어 있다. 따라서 합력 방향에 관해 하류측의 충돌위치에 공급되어야 할 보호액이, 상류측의 충돌위치를 향해 분사된 처리액의 액적에 의해 차단되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 의해, 각 충돌위치에 보호액을 확실히 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 관계되는 기판처리방법은, 복수의 분사구로부터 각각 기판의 주면 내의 복수의 충돌위치를 향해 처리액의 액적을 분사하는 분사스텝과, 상기 분사스텝과 병행하여, 복수의 토출구로부터 각각 상기 기판의 주면 내의 복수의 착액위치를 향해 보호액을 토출함으로써, 각각 다른 상기 충돌위치를 덮는 복수의 보호액의 액막을 형성하는 액막형성스텝을 포함한다.
본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 기판처리방법에 있어서, 상기 분사스텝은, 상기 복수의 분사구에 처리액을 공급하는 처리액공급스텝과, 상기 처리액공급스텝과 병행하여, 상기 복수의 분사구로부터 분사되는 처리액에 진동을 부여함으로써, 상기 복수의 분사구로부터 분사되는 처리액을 분단하는 진동부여스텝을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 관점의 실시형태에 관계되는 노즐은, 토출구로부터 토출된 보호액의 액막에 의해 덮여 있는 기판에, 복수의 분사구로부터 분사된 액적을 충돌시키는 노즐에 있어서, 상기 복수의 분사구로부터 분사된 액적이 각각 기판 내의 복수의 충돌위치에 충돌하도록 상기 복수의 분사구가 형성된 분사부와, 각 충돌위치로부터의 거리가 동일한 기판 내의 착액위치에 보호액이 착액하도록 상기 토출구가 형성된 토출부를 포함한다.
이 구성에 의하면, 토출부에 형성된 토출구로부터 보호액이 토출됨으로써, 기판을 덮는 보호액의 액막이 형성된다. 그리고 복수의 분사구가 형성된 분사부로부터 액적이 분사됨으로써, 보호액의 액막으로 덮여 있는 기판에 액적이 충돌한다. 각 분사구로부터 분사된 액적은, 보호액이 착액하는 기판 내의 착액위치로부터의 거리가 동일한 기판 내의 충돌위치에 충돌한다. 기판상에서의 액막 두께는, 착액위치로부터의 거리에 따라 변화한다. 따라서 각 충돌위치로부터 착액위치까지의 거리를 동일하게 함으로써, 각 충돌위치에서의 막 두께(보호액의 액막 두께)의 편차를 저감할 수 있다. 그 때문에, 각 충돌위치에서 기판에 가해지는 충격의 편차를 저감할 수 있다. 이에 의해, 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 노즐은, 상기 복수의 분사구에 처리액을 공급하는 처리액 유통로가 형성된 공급부와, 상기 처리액 유통로를 유통하는 처리액에 진동을 부여함으로써, 상기 복수의 분사구에 공급되는 처리액을 분단하는 진동부여유닛을 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 처리액 유통로로부터 복수의 분사구에 공급되는 처리액이, 진동부여유닛으로부터의 진동에 의해 분단된다. 이에 의해, 분사구의 직경과 대체로 동일한 직경을 갖는 처리액의 액기둥(液柱)이 분사구로부터 분사된다. 그리고 이 액기둥은, 표면장력에 의해 구형(球形)으로 변화하여, 구형 액적이 된다. 예를 들면, 액체와 기체를 충돌시켜 복수의 액적을 생성하는 경우에는, 액적의 직경 및 속도가 균일하지 않아, 편차가 크다. 따라서 액체와 기체를 충돌시켜 복수의 액적을 생성하는 경우보다, 입경 및 속도가 균일한 액적이 형성된다. 즉, 각 충돌위치에서의 막 두께의 편차를 저감할 수 있는 것에 더해, 액적의 운동에너지의 편차를 저감할 수 있다. 그 때문에, 액적의 충돌에 의해 기판에 가해지는 충격의 편차를 저감할 수 있다. 이에 의해, 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 노즐은, 각 분사구로부터 상기 토출구까지의 거리(예를 들면, 최단 거리)가 동일해도 좋다.
이 구성에 의하면, 각 분사구로부터 상기 토출구까지의 거리가 동일하기 때문에, 각 액적은, 착액위치로부터의 거리가 동일한 기판 내의 위치(충돌위치)에 충돌한다. 따라서 각 충돌위치에서의 액막 두께의 편차를 저감할 수 있다. 이에 의해, 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
상기 복수의 분사구는, 기준방향에서 보았을 때에 기준점으로부터 동일한 거리의 위치에 배치된 복수의 환상 배열(環狀配列) 분사구를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 복수의 환상 배열 분사구는, 동일 평면상에 배치되어 있어도 좋고, 다른 평면상에 배치되어 있어도 좋다. 즉, 기준방향에서 보았을 때에 기준점으로부터 각 환상 배열 분사구까지의 거리가 동일하면, 복수의 환상 배열 분사구는, 동일 평면상에 배치되어 있어도 좋고, 다른 평면상에 배치되어 있어도 좋다.
상기 복수의 분사구가 상기 복수의 환상 배열 분사구를 포함하는 경우, 상기 토출구는, 상기 기준방향에서 보았을 때에 상기 기준점에 위치하도록 배치된 중심 토출구를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 기준방향에서 보았을 때의 각 환상 배열 분사구로부터 토출구까지의 거리가 동일하기 때문에, 각 액적은, 착액위치로부터의 거리가 동일한 기판 내의 위치(충돌위치)에 충돌한다. 따라서 각 충돌위치에서의 막 두께의 편차를 저감할 수 있다. 이에 의해, 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 복수의 분사구가 상기 복수의 환상 배열 분사구를 포함하는 경우, 상기 토출구는, 상기 기준방향에서 보았을 때에 상기 기준점을 동축(同軸) 상태로 둘러싸고 있으며, 전체 둘레에 걸쳐 연속한 환상(環狀) 토출구를 포함하고 있어도 좋다. 상기 환상 토출구는, 상기 기준방향에서 보았을 때에 상기 복수의 환상 배열 분사구의 내측에서 상기 기준점을 동축 상태로 둘러싸고 있으며, 전체 둘레에 걸쳐 연속한 내측 환상 토출구를 포함하고 있어도 좋고, 상기 기준방향에서 보았을 때에 상기 복수의 환상 배열 분사구의 외측에서 상기 기준점을 동축 상태로 둘러싸고 있으며, 전체 둘레에 걸쳐 연속한 외측 환상 토출구를 포함하고 있어도 좋다. 어느 경우에 있어서도, 기준방향에서 보았을 때의 각 환상 배열 분사구로부터 환상 토출구까지의 최단 거리가 동일하기 때문에, 각 액적은, 착액위치로부터의 거리가 동일한 기판 내의 위치(충돌위치)에 충돌한다. 따라서 각 충돌위치에서의 액막 두께의 편차를 저감할 수 있다. 이에 의해, 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 복수의 환상 배열 분사구는, 전체 둘레(全周)에 걸쳐 상기 토출구를 둘러싸고 있지 않아도 좋고, 이 경우에는, 대응하는 환상 토출구도 호(弧) 형상이어도 좋다.
또한, 상기 복수의 분사구는, 기준방향에서 보았을 때에 직선 형상으로 늘어서도록 배치된 복수의 직선상 배열 분사구를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 환상 배열 분사구와 마찬가지로, 복수의 직선상 배열 분사구는, 동일 평면상에 배치되어 있어도 좋고, 다른 평면상에 배치되어 있어도 좋다.
상기 복수의 분사구가 상기 복수의 직선상 배열 분사구를 포함하는 경우, 상기 토출구는, 상기 기준방향에서 보았을 때에 상기 복수의 직선상 배열 분사구와 평행한 슬릿 형상의 직선상 토출구를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 기준방향에서 보았을 때의 각 직선상 배열 분사구로부터 직선상 토출구까지의 최단 거리가 동일하기 때문에, 각 액적은, 착액위치로부터의 거리가 동일한 기판 내의 위치(충돌위치)에 충돌한다. 따라서 각 충돌위치에서의 액막 두께의 편차를 저감할 수 있다. 이에 의해, 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 새로운 일 실시형태에 관계되는 기판처리장치는, 상술한 노즐과, 상기 분사부에 처리액을 공급하는 처리액 공급관과, 상기 토출부에 보호액을 공급하는 보호액 공급관과, 기판을 지지하는 기판지지유닛과, 상기 노즐 및 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 적어도 한쪽을 이동시킴으로써, 상기 복수의 분사구와 상기 토출구의 위치관계가 일정하게 유지된 상태로 상기 노즐과 상기 기판을 상대(相對) 이동시키는 상대이동유닛을 포함한다.
이 구성에 의하면, 보호액 공급관으로부터 토출부에 공급된 보호액이 토출구로부터 토출됨으로써, 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판을 덮는 보호액의 액막이 형성된다. 그리고 처리액 공급관으로부터 분사부에 공급된 처리액이, 복수의 분사구로부터 분사됨으로써, 보호액의 액막으로 덮여 있는 기판에 복수의 액적이 충돌한다. 상대이동유닛은, 노즐 및 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 적어도 한쪽을 이동시킴으로써, 노즐과 기판을 상대 이동시킨다. 이에 의해, 기판이 처리액의 액적에 의해 주사되어, 복수의 액적이 기판에 광범위하게 충돌한다. 그 때문에, 기판이 광범위하게 세정된다. 또한, 상대이동유닛은, 복수의 분사구와 토출구의 위치관계가 일정하게 유지된 상태로 노즐과 기판을 상대 이동시키므로, 충돌위치와 착액위치의 위치관계가 일정하게 유지된다. 그 때문에, 각 충돌위치에서 기판에 가해지는 충격의 편차를 저감할 수 있다. 이에 의해, 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
상기 상대이동유닛은, 기판을 이동시키는 기판이동유닛이어도 좋고, 노즐을 이동시키는 노즐이동유닛이어도 좋으며, 기판 및 노즐을 이동시키는 기판ㆍ노즐이동유닛이어도 좋다.
본 발명의 상기 실시형태에 관계되는 기판처리장치는, 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면 중앙부에 교차하는 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 기판회전유닛을 더 포함하고, 상기 상대이동유닛은, 상기 노즐이 상기 기판의 주면 중앙부에 대향하는 중심위치와, 상기 노즐이 상기 기판의 주면 주연부(周緣部)에 대향하는 주연위치 사이에서, 상기 중심위치에서의 상기 노즐과 상기 기판 사이의 거리가 상기 주연위치에서의 상기 노즐과 상기 기판 사이의 거리보다 짧아지도록, 상기 노즐을 이동시켜도 좋다. 기판의 주면은, 디바이스 형성면인 기판의 표면이어도 좋고, 표면과는 반대의 이면이어도 좋다.
이 구성에 의하면, 기판회전유닛이, 기판의 주면 중앙부에 교차하는 회전축선 둘레로 기판을 회전시키고 있는 상태에서, 상대이동유닛이, 노즐이 기판의 주면 중앙부에 대향하는 중앙위치와, 노즐이 기판의 주면 주연부에 대향하는 주연위치 사이에서 노즐을 이동시킨다. 이에 의해, 기판의 주면 전역이 처리액의 액적에 의해 주사되어, 복수의 액적이 기판의 주면 전역에 충돌한다. 그 때문에, 기판의 청정도가 높아진다. 또한, 주연위치에서의 노즐과 기판 사이의 거리가, 중심위치에서의 노즐과 기판의 거리보다 짧기 때문에, 기판의 주면 중앙부에 가해지는 충격은, 기판의 주면 주연부에 가해지는 충격보다 작다. 기판의 주면 중앙부는, 기판의 주면 주연부보다 면적이 작기 때문에, 기판의 주면 주연부보다 고밀도로 액적이 공급된다. 그 때문에, 기판의 주면 중앙부에 가해지는 충격을 저하시킴으로써, 기판의 주면 중앙부에 가해지는 충격의 총량과, 기판의 주면 주연부에 가해지는 충격의 총량 차이를 저감할 수 있다. 이에 의해, 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서의 상술한, 또는 또다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시형태의 설명에 의해 더 분명해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관계되는 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 관계되는 노즐 및 이에 관련하는 구성의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 관계되는 노즐의 모식적인 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 관계되는 노즐의 모식적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 관계되는 노즐의 유로에 대해 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 노즐의 모식적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 관계되는 분사구 및 토출구의 위치관계에 대해 설명하기 위한 평면도이다.
도 8a∼도 8d는 본 발명의 제1 실시형태에 관계되는 기판처리장치에 의해 행해지는 기판의 처리예에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 관계되는 분사구 및 토출구의 위치관계에 대해 설명하기 위한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 관계되는 분사구 및 토출구의 위치관계에 대해 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시형태에 관계되는 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 관계되는 세정 노즐 및 이에 관련하는 구성의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시형태에 관계되는 세정 노즐의 모식적인 종단면도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시형태에 관계되는 세정 노즐의 모식적인 저면도이다.
도 15a∼15d는 본 발명의 제4 실시형태에 관계되는 기판처리장치에 의해 행해지는 기판의 처리예에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 16a은 본 발명의 제5 실시형태에 관계되는 세정 노즐의 모식적인 저면도이다.
도 16b은 본 발명의 제6 실시형태에 관계되는 세정 노즐의 모식적인 저면도이다.
도 16c은 본 발명의 제7 실시형태에 관계되는 세정 노즐의 모식적인 저면도이다.
도 16d은 본 발명의 제8 실시형태에 관계되는 세정 노즐의 모식적인 저면도이다.
도 16e은 본 발명의 제9 실시형태에 관계되는 세정 노즐의 모식적인 저면도이다.
도 17a은 본 발명의 제10 실시형태에 관계되는 세정 노즐의 모식적인 측면도이다.
도 17b은 본 발명의 제10 실시형태에 관계되는 세정 노즐의 모식적인 저면도이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관계되는 기판처리장치(1)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 관계되는 분사노즐(5) 및 이에 관련하는 구성의 평면도이다.
기판처리장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판 형상의 기판(W)을 1매씩 처리하는 매엽식 기판처리장치이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판처리장치(1)는, 기판(W)을 수평으로 지지해서 회전시키는 스핀척(2)(기판지지유닛, 기판회전유닛)과, 스핀척(2)을 둘러싸는 통 형상의 컵(3)과, 기판(W)에 린스액을 공급하는 린스액 노즐(4)과, 기판(W)에 처리액의 액적을 충돌시키는 분사노즐(5)(분사유닛, 액막형성유닛)과, 스핀척(2) 등의 기판처리장치(1)에 구비된 장치의 동작과 밸브의 개폐를 제어하는 제어장치(6)를 구비하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 스핀척(2)은, 기판(W)을 수평으로 지지해서 해당 기판(W)의 중심(C1)을 통과하는 연직인 회전축선(A1) 둘레로 회전 가능한 스핀베이스(7)와, 이 스핀베이스(7)를 회전축선(A1) 둘레의 기판회전방향(Dr)으로 회전시키는 스핀모터(8)를 포함한다. 스핀척(2)은, 기판(W)을 수평방향으로 끼워 해당 기판(W)을 수평으로 지지하는 협지식 척이어도 좋고, 비(非)디바이스 형성면인 기판(W)의 이면(하면)을 흡착함으로써 해당 기판(W)을 수평으로 지지하는 진공식 척이어도 좋다. 도 1 및 도 2에서는, 스핀척(2)이 협지식 척인 경우가 나타나 있다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 린스액 노즐(4)은, 린스액 밸브(9)가 설치된 린스액 공급관(10)에 접속되어 있다. 린스액 밸브(9)가 열리면, 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 린스액 노즐(4)로부터 린스액이 토출된다. 그 한편으로, 린스액 밸브(9)가 닫히면, 린스액 노즐(4)로부터의 린스액의 토출이 정지된다. 린스액 노즐(4)에 공급되는 린스액으로서는, 순수(탈이온수:Deionzied Water), 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수와, 희석농도(예를 들면, 10∼100ppm 정도)의 염산수 등을 예시할 수 있다.
분사노즐(5)은, 잉크젯 방식에 의해 다수의 액적을 분사하는 잉크젯 노즐이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 분사노즐(5)은, 처리액 공급관(11)을 통해 처리액 공급기구(12)(처리액공급유닛)에 접속되어 있다. 또, 분사노즐(5)은, 배출밸브(13)가 설치된 처리액 배출관(14)에 접속되어 있다. 처리액 공급기구(12)는, 예를 들면, 펌프를 포함한다. 처리액 공급기구(12)는, 항상, 소정 압력(예를 들면, 10㎫ 이하)으로 처리액을 분사노즐(5)에 공급하고 있다. 분사노즐(5)에 공급되는 처리액으로서는, 예를 들면, 순수나, 탄산수나, SC-1(NH4OH와 H2O2를 포함하는 혼합액) 등을 들 수 있다. 제어장치(6)는, 처리액 공급기구(12)를 제어함으로써, 분사노즐(5)에 공급되는 처리액의 압력을 임의의 압력으로 변경할 수 있다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 분사노즐(5)은, 분사노즐(5)의 내부에 배치된 압전소자(15)(piezo element, 진동부여유닛)를 포함한다. 압전소자(15)는 배선(16)을 통해 전압인가기구(17)에 접속되어 있다. 전압인가기구(17)는, 예를 들면, 인버터를 포함한다. 전압인가기구(17)는, 교류전압을 압전소자(15)에 인가한다. 교류전압이 압전소자(15)에 인가되면, 인가된 교류전압의 주파수에 대응하는 주파수로 압전소자(15)가 진동한다. 제어장치(6)는, 전압인가기구(17)를 제어함으로써, 압전소자(15)에 인가되는 교류전압의 주파수를 임의의 주파수(예를 들면, 수백 ㎑∼수 ㎒)로 변경할 수 있다. 따라서 압전소자(15)의 진동 주파수는, 제어장치(6)에 의해 제어된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판처리장치(1)는, 노즐이동기구(18)(노즐이동유닛)를 더 포함한다. 노즐이동기구(18)는, 분사노즐(5)을 지지하는 노즐아암(19)과, 노즐아암(19)에 접속된 회동기구(20)와, 회동기구(20)에 접속된 승강기구(21)를 포함한다. 회동기구(20)는, 예를 들면 모터를 포함하는 기구이다. 승강기구(21)는, 볼나사기구와, 이 볼나사기구를 구동하는 모터를 포함한다. 회동기구(20)는, 스핀척(2)의 주위에 형성된 연직인 축선 둘레로 노즐아암(19)을 회동시킨다. 분사노즐(5)은, 노즐아암(19)과 함께 연직인 축선 둘레로 회동한다. 이에 의해, 분사노즐(5)이 수평방향으로 이동한다. 한편, 승강기구(21)는, 회동기구(20)를 연직방향으로 승강시킨다. 분사노즐(5) 및 노즐아암(19)은, 회동기구(20)와 함께 연직방향으로 승강한다. 이에 의해, 분사노즐(5)이 연직방향으로 이동한다.
회동기구(20)는, 스핀척(2)의 상방을 포함하는 수평면 내에서 분사노즐(5)을 수평으로 이동시킨다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 회동기구(20)는 스핀척(2)에 지지되어 있는 기판(W) 상면을 따라 뻗는 원호 형상의 궤적(X1)을 따라 분사노즐(5)을 수평으로 이동시킨다. 궤적(X1)은, 기판(W)에 수직한 수직방향(연직방향)에서 보았을 때에 기판(W)에 중첩되지 않는 두 곳의 위치를 잇고, 연직방향에서 보았을 때에 기판(W) 중심(C1)을 통과하는 곡선이다. 분사노즐(5)이 기판(W)의 상방에 위치하는 상태에서, 승강기구(21)가 분사노즐(5)을 하강시키면, 분사노즐(5)이 기판(W)의 상면에 근접한다. 제어장치(6)는, 분사노즐(5)이 기판(W)의 상면에 근접하고 있고, 분사노즐(5)로부터 다수의 처리액의 액적이 분사되고 있는 상태에서, 회동기구(20)를 제어함으로써, 궤적(X1)을 따라 분사노즐(5)을 수평으로 이동시킨다. 이에 의해, 분사노즐(5)이 기판(W)의 상면을 따라 이동한다.
도 3은 분사노즐(5)의 모식적인 측면도이다. 도 4는 분사노즐(5)의 모식적인 평면도이다. 도 5는 분사노즐(5)의 유로(流路)에 대해 설명하기 위한 모식도이다. 도 4에서는, 분사노즐(5)의 하면(본체(22)의 하면(22a))만이 나타나 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 분사노즐(5)은, 처리액의 액적을 분사하는 본체(22)와, 본체(22)를 덮는 커버(23)와, 커버(23)에 의해 덮인 복수의 압전소자(15)와, 본체(22)와 커버(23) 사이에 개재하는 씰(24)을 포함한다. 본체(22) 및 커버(23)는, 모두 내약성(耐藥性)을 갖는 재료에 의해 형성되어 있다. 본체(22)는, 예를 들면, 석영에 의해 형성되어 있다. 커버(23)는, 예를 들면, 불소계 수지에 의해 형성되어 있다. 씰(24)은 예를 들면, 탄성재료에 의해 형성되어 있다. 본체(22)는, 고압에 견딜 수 있는 강도(强度)를 갖고 있다. 본체(22)의 일부와 압전소자(15)는, 커버(23)의 내부에 수용되어 있다. 배선(配線)(16)의 단부(端部)는 예를 들면 땜납(solder)에 의해, 커버(23)의 내부에서 압전소자(15)에 접속되어 있다. 커버(23)의 내부는 씰(24)에 의해 밀폐되어 있다. 본체(22)는 기판(W)의 상면에 대향하는 수평한 하면(22a)을 갖고 있다. 처리액의 액적은 본체(22)의 하면(22a)으로부터 분사된다.
구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 본체(22)는, 처리액이 공급되는 처리액 공급구(25)와, 처리액 공급구(25)에 공급된 처리액을 배출하는 처리액 배출구(26)와, 처리액 공급구(25)와 처리액 배출구(26)를 접속하는 처리액 유통로(27)와, 처리액 유통로(27)에 접속된 복수의 분사구(28)를 포함한다. 처리액 유통로(27)는, 처리액 공급구(25)에 접속된 처리액 상류로(上流路)(29)와, 처리액 배출구(26)에 접속된 처리액 하류로(下流路)(30)와, 처리액 상류로(29)와 처리액 하류로(30)를 각각 접속하는 복수의 처리액 분기로(分岐路)(31)와, 복수의 처리액 분기로(31)에 접속된 복수의 처리액 접속로(32)를 포함한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 처리액 상류로(29) 및 처리액 하류로(30)는, 연직방향으로 뻗어 있다. 처리액 분기로(31)는, 처리액 상류로(29)의 하단으로부터 처리액 하류로(30)의 하단까지 수평으로 뻗어 있다. 처리액 접속로(32)는, 처리액 분기로(31)로부터 연직 하방으로 뻗어 있다. 복수의 분사구(28)는, 각각, 복수의 처리액 접속로(32)에 접속되어 있다. 따라서 분사구(28)는, 처리액 접속로(32)를 통해 처리액 분기로(31)에 접속되어 있다. 분사구(28)는, 예를 들면 수 ㎛∼수십 ㎛의 직경을 갖는 미세공(微細孔)이다. 복수의 분사구(28)는 본체(22)의 하면(22a)에서 개구되어 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 본체(22)는, 또, 기판(W)을 보호하는 보호액이 공급되는 보호액 공급구(33)와, 보호액 공급구(33)에 접속된 보호액 유통로(34)와, 보호액 유통로(34)에 접속된 복수의 토출구(35)를 포함한다. 보호액 유통로(34)는, 보호액 공급구(33)에 접속된 보호액 상류로(36)와, 보호액 상류로(36)에 접속된 복수의 보호액 분기로(37)와, 복수의 보호액 분기로(37)에 접속된 복수의 보호액 접속로(38)를 포함한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 보호액 상류로(36)는 연직방향으로 뻗어 있다. 보호액 분기로(37)는 보호액 상류로(36)의 하단으로부터 수평으로 뻗어 있다. 보호액 접속로(38)는 보호액 분기로(37)로부터 연직 하방으로 뻗어 있다. 복수의 토출구(35)는 각각, 복수의 보호액 접속로(38)에 접속되어 있다. 따라서 토출구(35)는 보호액 접속로(38)를 통해 보호액 분기로(37)에 접속되어 있다. 토출구(35)는 분사구(28)보다 큰 면적을 갖는 개구이다. 복수의 토출구(35)는 본체(22) 하면(22a)에서 개구되어 있다. 따라서 분사구(28) 및 토출구(35)는, 동일 평면에서 개구되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 분사구(28)는, 복수(예를 들면, 2개)의 열(L1)을 구성하고 있다. 각 열(L1)은, 다수(예를 들면, 10개 이상)의 분사구(28)에 의해 구성되어 있다. 공통의 열(L1)을 구성하는 복수의 분사구(28)는, 예를 들면, 등간격으로 배열되어 있다. 각 열(L1)은, 수평한 길이방향(D1)을 따라 직선 형상으로 뻗어 있다. 2개의 열(L1)은, 길이방향(D1)에 직교하는 수평한 방향으로 간격을 두고서 평행하게 배치되어 있다. 각 열(L1)은, 직선 형상으로 한정되지 않고, 곡선 형상이어도 좋다. 복수의 압전소자(15)는, 각각, 복수의 열(L1)을 따라 배치되어 있다. 압전소자(15)는, 압전소자(15)의 진동이 처리액 분기로(31)를 흐르는 처리액에 전달되는 위치에서 본체(22)에 장착되어 있다. 압전소자(15)는, 본체(22)의 상방에 배치되어 있어도 좋고, 본체(22)의 측방에 배치되어 있어도 좋다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 토출구(35)는, 분사구(28)와 함께 형성되어 있다. 즉, 분사구(28)와 동수(同數)의 토출구(35)가 본체(22)에 형성되어 있다. 복수의 토출구(35)는 각각, 복수의 분사구(28)에 대응하고 있다. 쌍으로 된 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계는, 어느 쌍에 있어서도 공통이다. 따라서 복수의 토출구(35)는, 복수의 분사구(28)와 마찬가지로, 복수(예를 들면, 2개)의 열(L2)을 구성하고 있다. 2개의 열(L2)은, 각각, 2개의 열(L1)을 따라 길이방향(D1)으로 뻗어 있다. 한쪽 열(L2)(도 4에서는, 하측 열(L2))은, 2개의 열(L1)의 내측(사이)에 배치되어 있으며, 다른쪽 열(L2)(도 4에서는, 상측 열(L2))은, 2개의 열(L1)의 외측에 배치되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 처리액 공급관(11) 및 처리액 배출관(14)은, 각각, 처리액 공급구(25) 및 처리액 배출구(26)에 접속되어 있다. 따라서 처리액 공급기구(12)(도 1 참조)는, 처리액 공급관(11)을 통해 처리액 공급구(25)에 접속되어 있다. 처리액 공급기구(12)는, 항상, 고압의 처리액을 처리액 공급구(25)에 공급하고 있다. 배출밸브(13)가 닫혀 있는 상태에서는, 처리액 유통로(27)의 액압이 고압으로 유지되고 있다. 그 때문에, 이 상태에서는, 액압에 의해 각 분사구(28)로부터 처리액이 연속류(連續流)로 분사된다. 또한, 이 상태에서, 교류전압이 압전소자(15)에 인가되면, 처리액 유통로(27)를 흐르는 처리액에 압전소자(15)의 진동이 부여되어, 각 분사구(28)로부터 분사되는 처리액이, 이 진동에 의해 분단된다. 이에 의해, 처리액의 액적이 각 분사구(28)로부터 분사된다. 이렇게 하여, 입경이 균일한 다수의 처리액의 액적이 균일한 속도로 동시에 분사된다.
한편, 배출밸브(13)가 열려 있는 상태에서는, 처리액 유통로(27)를 흐르는 처리액은, 처리액 배출구(26)로부터 처리액 배출관(14)에 배출된다. 따라서 이 상태에서는, 처리액 유통로(27)의 액압이 충분히 상승하지 않는다. 분사구(28)가 미세공이기 때문에, 분사구(28)로부터 처리액을 분사시키는데에는 처리액 유통로(27)의 액압을 소정치 이상으로 상승시킬 필요가 있다. 그러나 이 상태에서는, 처리액 유통로(27)의 액압이 저압이므로, 처리액 유통로(27)의 처리액은, 분사구(28)로부터 분사되지 않고, 처리액 배출구(26)로부터 처리액 배출관(14)에 배출된다. 이와 같이, 분사구(28)로부터의 처리액의 분사는, 배출밸브(13)의 개폐에 의해 제어된다. 제어장치(6)는, 분사노즐(5)을 기판(W)의 처리에 사용하지 않는 동안(분사노즐(5)의 대기 중)은, 배출밸브(13)를 열고 있다. 그 때문에, 분사노즐(5)의 대기 중에 있어서도, 분사노즐(5)의 내부에서 처리액이 유통하고 있는 상태가 유지된다.
또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 보호액 공급구(33)에는, 보호액 밸브(39) 및 유량조정밸브(40)가 설치된 보호액 공급관(41)이 접속되어 있다. 보호액 밸브(39)가 열리면, 유량조정밸브(40)의 개도(開度)에 대응하는 유량으로 보호액이 보호액 공급구(33)에 공급된다. 이에 의해, 각 토출구(35)로부터 보호액이 토출된다. 토출구(35)에 공급되는 보호액으로서는 예컨대, 린스액이나, 약액(예를 들면, SC-1)을 들 수 있다. 제어장치(6)(도 1 참조)는 분사노즐(5)의 하면(본체(22) 하면(22a))이 기판(W)의 상면에 대향해 있는 상태로, 각 토출구(35)로부터 보호액을 토출시킨다. 이에 의해, 보호액이 기판(W)의 상면에 공급되어, 기판(W)의 상면 내의 복수의 영역을 각각 덮는 복수의 보호액의 액막이 형성된다. 이하에 설명하는 바와 같이, 처리액의 액적은, 보호액의 액막에 의해 덮여 있는 기판(W)의 상면을 향해 분사된다.
도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 분사노즐(5)의 모식적인 단면도이다. 도 7은 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계에 대해 설명하기 위한 평면도이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 분사구(28)는, 기판(W)의 상면 내의 충돌위치(P1)를 향해 분사방향(Q1)으로 액적을 분사한다. 분사방향(Q1)은, 분사구(28)로부터 충돌위치(P1)로 향하는 방향이다. 분사방향(Q1)은, 처리액 접속로(32)의 방향에 의해 설정된다. 제1 실시형태에서는 처리액 접속로(32)가 연직방향으로 뻗어 있으므로, 분사방향(Q1)은 연직방향이다. 따라서 분사구(28)는, 충돌위치(P1)를 향해 연직 하방으로 액적을 분사한다.
마찬가지로, 도 6에 나타내는 바와 같이, 토출구(35)는, 기판(W) 상면 내의 착액위치(P2)를 향해 토출방향(Q2)으로 보호액을 토출한다. 토출방향(Q2)은 토출구(35)로부터 착액위치(P2)로 향하는 방향이다. 토출방향(Q2)은 보호액 접속로(38)의 방향에 의해 설정된다. 제1 실시형태에서는, 보호액 접속로(38)가 연직방향으로 뻗어 있으므로, 토출방향(Q2)은 연직방향이다. 따라서 토출구(35)는, 착액위치(P2)를 향해 연직 하방으로 보호액을 토출한다.
이와 같이, 분사구(28) 및 토출구(35)로부터 연직방향으로 처리액 및 보호액이 토출되므로, 충돌위치(P1) 및 착액위치(P2)의 위치관계는, 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계와 같다. 기판(W)의 중심(C1)과 충돌위치(P1)를 잇는 선분과, 기판(W)의 중심(C1)과 착액위치(P2)를 잇는 선분이 이루는 각(중심각)은, 예를 들면 90° 이하이며, 착액위치(P2)는, 대응하는 충돌위치(P1)로부터 회전축선(A1)측이고, 또 기판회전방향(Dr)에 관해 대응하는 충돌위치(P1)보다 상류측에 설정되어 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제어장치(6)는, 분사노즐(5)의 하면(본체(22)의 하면(22a))이 기판(W)의 상면에 대향해 있고, 기판(W)이 기판회전방향(Dr)으로 회전하고 있는 상태에서, 복수의 토출구(35)로부터 보호액을 토출시킨다. 복수의 토출구(35)로부터 토출된 보호액은, 각각, 복수의 착액위치(P2)에 착액한다. 이에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상면 내의 복수의 영역을 각각 덮는 복수의 보호액의 액막이 형성된다. 복수의 액막은, 각각, 복수의 토출구(35)로부터 토출된 보호액에 의해 형성되어 있다.
회전상태의 기판(W)에 보호액이 공급되므로, 기판(W) 상의 보호액은, 원심력에 의해 회전반경방향의 바깥쪽(회전축선(A1)로부터 멀어지는 방향)으로 이동한다. 그 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 기판(W) 상의 보호액에는, 바깥쪽으로의 원심력(F1)과 보호액의 이동방향에 직교하는 방향으로의 코리올리력(F2)이 가해진다. 착액위치(P2) 상의 보호액은, 주로, 이 두 힘(원심력(F1) 및 코리올리력(F2))의 합력(F3) 방향으로 이동하면서, 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 그 때문에, 착액위치(P2)를 중심으로 하는 부채꼴의 액막이, 보호액에 의해 형성된다. 또한, 기판(W)의 상면에 공급된 보호액은, 기판회전방향(Dr)의 하류측으로 흘러 가므로, 합력(F3) 방향에 대해, 상류측보다 하류측 쪽이 넓은 부채꼴의 액막이, 보호액에 의해 형성된다.
기판(W)의 회전속도, 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계, 및 토출구(35)로부터의 보호액의 토출 유량은, 복수의 충돌위치(P1)가 각각 복수의 액막에 의해 덮이도록 설정되어 있다. 기판(W)의 회전속도 등은, 복수의 액막이, 기판(W) 상에서 부분적으로 중첩되도록 설정되어 있어도 좋고, 기판(W) 상에서 중첩되지 않도록 설정되어 있어도 좋다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계는, 충돌위치(P1)가, 합력(F3) 방향으로 뻗는 연장선(L) 상에 위치하도록 설정되어 있다. 착액위치(P2)에 착액한 보호액은, 주로, 합력(F3) 방향으로 이동하기 때문에, 착액위치(P2)로부터의 거리가 일정하면, 보호액의 유량은, 연장선(L) 상이 가장 많다. 따라서 충돌위치(P1)를 연장선(L) 상에 위치시킴으로써, 보호액의 토출 유량을 저감하면서, 소정 두께의 액막을 충돌위치(P1)에 형성할 수 있다.
도 8a∼도 8d는, 본 발명의 제1 실시형태에 관계되는 기판처리장치(1)에 의해 행해지는 기판(W)의 처리예에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 1 및 도 8a∼도 8d를 참조한다.
미처리된 기판(W)은, 도시하지 않는 반송 로봇에 의해 반송되어, 디바이스 형성면인 표면을 예를 들면 위를 향해 스핀척(2) 상에 재치된다. 그리고 제어장치(6)는, 스핀척(2)에 의해 기판(W)을 지지시킨다. 그 후, 제어장치(6)는, 스핀모터(8)를 제어하여, 스핀척(2)에 지지되어 있는 기판(W)을 회전시킨다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 린스액 노즐(4)로부터 기판(W)에 공급하여, 기판(W)의 상면을 순수로 덮는 제1 커버공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어장치(6)는, 스핀척(2)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 린스액 밸브(9)를 열어, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 린스액 노즐(4)로부터 스핀척(2)에 지지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 순수를 토출시킨다. 린스액 노즐(4)로부터 토출된 순수는, 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전역에 순수가 공급되어, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 그리고 린스액 밸브(9)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(6)는, 린스액 밸브(9)를 닫아 린스액 노즐(4)로부터의 순수의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 처리액의 일례인 탄산수의 액적을 분사노즐(5)의 분사구(28)로부터 기판(W)에 공급하여 기판(W)을 세정하는 세정공정과, 보호액의 일례인 SC-1을 분사노즐(5)의 토출구(35)로부터 기판(W)에 공급하여 기판(W)의 상면을 SC-1로 덮는 제2 커버공정이 병행하여 행해진다. 구체적으로는, 제어장치(6)는, 노즐이동기구(18)를 제어함으로써, 분사노즐(5)을 스핀척(2)의 상방으로 이동시킴과 아울러, 분사노즐(5)의 하면(22a)을 기판(W)의 상면에 근접시킨다. 그 후, 제어장치(6)는, 스핀척(2)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 보호액 밸브(39)를 열어, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 분사노즐(5)의 토출구(35)로부터 SC-1을 토출시킨다. 이에 의해, 복수의 충돌위치(P1)를 각각 덮는 복수의 액막이 SC-1에 의해 형성된다.
한편, 제어장치(6)는, 분사노즐(5)의 토출구(35)로부터의 SC-1의 토출과 병행하여, 분사노즐(5)의 분사구(28)로부터 탄산수의 액적을 분사시킨다. 구체적으로는, 제어장치(6)는, 분사노즐(5)의 하면(22a)이 기판(W)의 상면에 근접해 있고, 분사노즐(5)의 토출구(35)로부터 SC-1가 토출되고 있는 상태에서, 배출밸브(13)를 닫음과 아울러, 전압인가기구(17)에 의해 소정 주파수의 교류전압을 압전소자(15)에 인가시킨다. 또, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 제어장치(6)는, 기판(W)을 회전시킴과 아울러, 분사노즐(5)의 토출구(35)로부터 SC-1을 토출시키면서, 노즐이동기구(18)에 의해 중심위치(Pc)와 주연위치(Pe) 사이에서 분사노즐(5)을 복수 회 왕복시킨다(하프 스캔). 도 2에서 실선으로 나타내는 바와 같이, 중심위치(Pc)는, 평면에서 보아 분사노즐(5)과 기판(W) 중앙부가 중첩되는 위치이며, 도 2에서 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 주연위치(Pe)는, 평면에서 보아 분사노즐(5)과 기판(W) 주연부가 중첩되는 위치이다.
다수의 탄산수의 액적이 분사노즐(5)의 분사구(28)로부터 하방으로 분사됨으로써, SC-1의 액막에 의해 덮여 있는 충돌위치(P1)에 다수의 탄산수의 액적이 내뿜어진다. 또, 제어장치(6)가 기판(W)을 회전시키면서, 중심위치(Pc)와 주연위치(Pe) 사이에서 분사노즐(5)을 이동시키므로, 충돌위치(P1)에 의해 기판(W)의 상면이 주사되어, 충돌위치(P1)가 기판(W)의 상면 전역을 통과한다. 따라서 기판(W)의 상면 전역에 탄산수의 액적이 내뿜어진다. 기판(W)의 상면에 부착되어 있는 파티클 등의 이물은, 기판(W)에 대한 액적의 충돌에 의해 물리적으로 제거된다. 또, 이물과 기판(W)의 결합력은, SC-1가 기판(W)을 용융시킴으로써 약해진다. 따라서 이물이 더 확실히 제거된다. 또, 기판(W)의 상면 전역이 액막에 의해 덮여 있는 상태에서, 탄산수의 액적이 충돌위치(P1)에 내뿜어지므로 기판(W)에 대한 이물의 재부착이 억제 또는 방지된다. 이렇게 해서, 제2 커버공정과 병행하여 세정공정이 행해진다. 그리고 세정공정 및 제2 커버공정이 소정 시간에 걸쳐 행해지면, 제어장치(6)는, 배출밸브(13)를 열고, 분사노즐(5)로부터의 액적의 분사를 정지시킨다. 또한, 제어장치(6)는, 보호액 밸브(39)를 닫고, 분사노즐(5)로부터의 SC-1의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 린스액 노즐(4)로부터 기판(W)에 공급하여, 기판(W)에 부착되어 있는 액체와 이물을 씻어내는 린스공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어장치(6)는, 스핀척(2)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 린스액 밸브(9)를 열어, 도 8c에 나타내는 바와 같이, 린스액 노즐(4)로부터 스핀척(2)에 지지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 순수를 토출시킨다. 린스액 노즐(4)로부터 토출된 순수는, 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전역에 순수가 공급되어, 기판(W)에 부착되어 있는 액체와 이물이 씻겨 흘러간다. 그리고 린스액 밸브(9)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(6)는, 린스액 밸브(9)를 닫아 린스액 노즐(4)로부터의 순수의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 기판(W)을 건조시키는 건조공정(스핀드라이)이 행해진다. 구체적으로는, 제어장치(6)는, 스핀모터(8)를 제어하여, 기판(W)을 고회전속도(예를 들면 수천 rpm)로 회전시킨다. 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 순수에 큰 원심력이 작용하여, 도 8d에 나타내는 바와 같이, 기판(W)에 부착되어 있는 순수가 기판(W) 주위로 뿌리쳐진다. 이렇게 해서, 기판(W)으로부터 순수가 제거되어, 기판(W)이 건조된다. 그리고 건조공정이 소정 시간에 걸쳐 행해진 후는, 제어장치(6)는, 스핀모터(8)를 제어하여, 스핀척(2)에 의한 기판(W)의 회전을 정지시킨다. 그 후, 처리완료된 기판(W)이 반송 로봇에 의해 스핀척(2)으로부터 반출된다.
이상과 같이 제1 실시형태에서는, 복수의 분사구(28)로부터의 처리액의 액적의 분사와 병행하여, 복수의 토출구(35)로부터 보호액이 토출된다. 따라서 처리액의 액적은, 보호액에 의해 보호되어 있는 기판(W)의 상면을 향해 분사된다. 복수의 토출구(35)로부터 각각 복수의 착액위치(P2)를 향해 보호액이 토출되기 때문에, 기판(W)의 상면 내의 복수의 영역을 각각 덮는 복수의 보호액의 액막이 형성된다. 복수의 충돌위치(P1)는, 각각, 복수의 액막에 의해 덮인다. 따라서 하나의 액막에 의해 모든 충돌위치(P1)를 덮는 경우보다, 각 충돌위치(P1)에서의 처리액의 공급상태를 균일화할 수 있다. 그 때문에, 각 충돌위치(P1)에서의 액막 두께의 편차를 저감할 수 있다. 이에 의해, 각 충돌위치(P1)에서의 액막의 두께를 최적인 값에 가깝게 할 수 있고, 기판(W)의 처리품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 실시형태에서는, 보호액을 토출하는 토출구(35)가, 분사노즐(5)에 형성되어 있는 경우에 대해 설명했다. 그러나 토출구(35)는, 분사노즐(5)과는 다른 부재에 형성되어 있어도 좋다. 예를 들면, 토출구(35)가 형성된 보호액 노즐(액막형성유닛)이 설치되어, 이 보호액 노즐에, 보호액 공급관(41)(도 1 참조)이 접속되어 있어도 좋다. 이 경우, 복수의 보호액 노즐이 설치되어 있어도 좋고, 1개의 보호액 노즐에 복수의 토출구(35)가 형성되어 있어도 좋다.
또, 전술한 제1 실시형태에서는, 쌍으로 된 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계가, 어느 쌍에 있어서도 동등한 경우에 대해 설명했다. 그러나 다른 쌍의 분사구(28) 및 토출구(35)와는 위치관계가 다른 쌍으로 된 분사구(28) 및 토출구(35)가 분사노즐(5)에 형성되어 있어도 좋다. 따라서 기판(W) 상에서의 보호액의 흐름 방향(착액위치(P2)로부터 충돌위치(P1)로 향하는 방향)은, 일정하지 않아도 좋다.
또, 제1 실시형태에서는, 액적의 분사방향(Q1)과 보호액의 토출방향(Q2)이, 평행한 방향이고, 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계와, 충돌위치(P1) 및 착액위치(P2)의 위치관계가 같은 경우에 대해 설명했다. 그러나 분사방향(Q1)과 토출방향(Q2)이, 평행한 방향이 아니고, 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계와, 충돌위치(P1) 및 착액위치(P2)의 위치관계가 달라 있어도 좋다. 예를 들면, 분사방향(Q1)이 연직방향이고, 토출방향(Q2)이, 연직방향에 대해 경사진 방향이어도 좋다. 이 경우, 연직방향에 대한 토출방향(Q2)의 경사 각도를 변경함으로써, 기판(W) 상에서의 보호액이 퍼지는 방향을 변화시킬 수 있다.
또, 제1 실시형태에서는, 기판(W)에 공급된 보호액이, 기판(W)의 회전에 따라 발생하는 힘(원심력 및 코리올리력)을 받아 기판(W) 상에서 퍼지는 경우에 대해 설명했다. 그러나 보호액의 토출방향(Q2)이, 연직방향에 대해 경사진 방향이면, 기판(W)에 공급된 보호액은, 기판(W)이 회전하고 있지 않아도 기판(W) 상에서 대체로 일정한 방향으로 퍼진다. 따라서 토출방향(Q2)이, 연직방향에 대해 경사진 방향이면, 비(非)회전상태의 기판(W)에 보호액이 공급되어도 좋다.
또, 제1 실시형태에서는, 복수의 분사구(28)가 복수의 열(L1)을 구성하고 있고, 복수의 열(L1)이 평행하게 배치되어 있는 경우에 대해 설명했다. 그러나 복수의 열(L1)은, 평행하게 배치되어 있지 않아도 좋다. 또한, 복수의 분사구(28)는, 복수의 열(L1)을 구성하고 있지 않아도 좋다.
또, 제1 실시형태에서는, 분사노즐(5)이 처리액의 액적을 분사하고 있는 상태에서, 제어장치(6)가 노즐이동기구(18)에 의해, 중심위치(Pc)와 주연위치(Pe) 사이에서 분사노즐(5)을 궤적(X1)을 따라 이동시키는 경우에 대해 설명했다. 즉, 하프 스캔이 행해지는 경우에 대해 설명했다. 그러나 풀 스캔이 행해져도 좋다. 구체적으로는, 제어장치(6)는 분사노즐(5)이 처리액의 액적을 분사하고 있는 상태에서, 노즐이동기구(18)에 의해, 기판(W) 주연부 상방의 두 위치 사이에서 분사노즐(5)을 궤적(X1)을 따라 이동시켜도 좋다.
또, 제1 실시형태에서는, 기판처리장치(1)가, 원판 형상의 기판(W)을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명했다. 그러나 기판처리장치(1)는, 액정표시장치용 기판 등과 같은 다각형 기판을 처리하는 장치여도 좋다.
[제2 실시형태]
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 관계되는 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계에 대해 설명하기 위한 평면도이다. 이 도 9에서, 전술한 도 1에서 도 7 및 도 8a에서 도 8d에 나타낸 각부(各部)와 동등한 구성부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 제2 실시형태와 전술한 제1 실시형태의 주요 차이점은 하나의 토출구(35)가 복수의 분사구(28)에 대응해 있는 것이다.
구체적으로는, 분사노즐(505)(분사유닛, 액막형성유닛)은 복수의 분사구(28)와 복수의 토출구(35)를 포함한다. 제1 실시형태와 마찬가지로, 분사방향(Q1)(도 6 참조)과 토출방향(Q2)(도 6 참조)은 평행한 방향이며, 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계와, 충돌위치(P1) 및 착액위치(P2)의 위치관계는 같다. 복수의 충돌위치(P1)는 착액위치(P2)에 중심을 갖는 원호(arc)를 따라 배치되도록 설정되어 있다. 기판회전방향(Dr)에 관해 중간 분사구(28)는 원호(arc) 상에 배치되어 있다. 중간 분사구(28)로부터 상류측의 충돌위치(P1)는 원호(arc)의 내측에 배치되어 있으며, 중간 분사구(28)보다 하류측의 분사구(28)는 원호(arc)의 외측에 배치되어 있다. 착액위치(P2)는, 복수의 충돌위치(P1)로부터 회전축선(A1)(도 1 참조) 측이고, 또 기판회전방향(Dr)에 관해 복수의 충돌위치(P1)보다 상류측으로 설정되어 있다.
제어장치(6)(도 1 참조)는, 각 토출구(35)로부터 보호액을 토출시킴으로써, 회전상태의 기판(W)의 상면에 보호액을 공급시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 내의 복수의 영역을 각각 덮는 복수의 보호액의 액막이 형성된다. 기판(W)의 회전속도, 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계, 및 토출구(35)로부터의 보호액의 토출 유량은, 복수의 충돌위치(P1)가, 하나의 토출구(35)로부터 토출된 보호액에 의해 덮이도록 설정되어 있다. 제어장치(6)는, 보호액의 액막에 의해 덮여 있는 충돌위치(P1)를 향해 분사구(28)로부터 처리액의 액적을 분사시킨다. 이에 의해, 손상 발생이 억제 또는 방지되면서, 파티클이 제거된다.
이상과 같이 제2 실시형태에서는, 하나의 착액위치(P2)가 복수의 충돌위치(P1)에 대응하고 있고, 복수의 충돌위치(P1)가 공통 착액위치(P2)에 공급된 보호액에 의해 덮인다. 보호액의 액막 두께는, 착액위치(P2)로부터 멀어짐에 따라 감소한다. 바꿔 말하면, 착액위치(P2)로부터의 거리가 일정한 위치이면, 그 위치에서의 액막 두께는 대체로 일정하다. 공통 착액위치(P2)에 대응하는 복수의 충돌위치(P1)는 공통 착액위치(P2)에 중심을 갖는 원호(arc)를 따라 설정되어 있다. 따라서 이들 충돌위치(P1)에서의 액막 두께의 편차를 한층 저감할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)의 처리품질을 한층 향상시킬 수 있다.
[제3 실시형태]
도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 관계되는 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계에 대해 설명하기 위한 평면도이다. 이 도 10에서, 전술한 도 1∼도 9에 나타난 각부와 동등한 구성부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 제3 실시형태와 전술한 제2 실시형태의 주요 차이점은, 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계가 다른 것이다.
구체적으로는, 분사노즐(605)(분사유닛, 액막형성유닛)은 복수의 분사구(28)와 복수의 토출구(35)를 포함한다. 제2 실시형태와 마찬가지로, 제3 실시형태에서는, 하나의 토출구(35)가 복수의 분사구(28)에 대응해 있다. 제1 실시형태와 마찬가지로, 분사방향(Q1)(도 6 참조)과 토출방향(Q2)(도 6 참조)은 평행한 방향이며, 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계와, 충돌위치(P1) 및 착액위치(P2)의 위치관계는 같다. 복수의 충돌위치(P1)는 합력(F3) 방향으로 뻗는 연장선(L)을 따라 배치되도록 설정되어 있다. 가장 내측(착액위치(P2)측)의 충돌위치(P1)는 기판회전방향(Dr)에 관해 연장선(L)보다 상류측에 배치되어 있으며, 가장 외측의 충돌위치(P1)는 기판회전방향(Dr)에 관해 연장선(L)보다 하류측에 배치되어 있다. 중간 충돌위치(P1)는 연장선(L) 상에 배치되어 있다. 복수의 충돌위치(P1)는 합력(F3) 방향에서 보았을 때에 서로 중첩되지 않도록 설정되어 있다. 또한, 착액위치(P2)는 복수의 충돌위치(P1)로부터 회전축선(A1)(도 1 참조) 측이고, 또 기판회전방향(Dr)에 관해 복수의 충돌위치(P1)보다 상류측으로 설정되어 있다.
제어장치(6)(도 1 참조)는, 각 토출구(35)로부터 보호액을 토출시킴으로써, 회전상태의 기판(W)의 상면에 보호액을 공급시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 내의 복수의 영역을 각각 덮는 복수의 보호액의 액막이 형성된다. 기판(W)의 회전속도, 분사구(28) 및 토출구(35)의 위치관계, 및 토출구(35)로부터의 보호액의 토출 유량은, 복수의 충돌위치(P1)가 하나의 토출구(35)로부터 토출된 보호액에 의해 덮이도록 설정되어 있다. 제어장치(6)는, 보호액의 액막에 의해 덮여 있는 충돌위치(P1)를 향해 분사구(28)로부터 처리액의 액적을 분사시킨다. 이에 의해, 손상 발생이 억제 또는 방지되면서, 파티클이 제거된다.
이상과 같이 제3 실시형태에서는, 하나의 착액위치(P2)가 복수의 충돌위치(P1)에 대응해 있고, 복수의 충돌위치(P1)가 공통 착액위치(P2)에 공급된 보호액에 의해 덮인다. 공통 착액위치(P2)에 대응하는 복수의 충돌위치(P1)는 기판(W)의 회전에 따라 착액위치(P2) 상의 보호액에 작용하는 합력(F3)(원심력(F1)과 코리올리력(F2)의 합력)으로 뻗는 연장선(L)을 따르도록 설정되어 있다. 따라서 공통 착액위치(P2)에 대응하는 복수의 충돌위치(P1)에 보호액이 효율적으로 공급된다. 또한, 공통 착액위치(P2)에 대응하는 복수의 충돌위치(P1)는 합력(F3) 방향에서 보았을 때에 서로 중첩되지 않도록 설정되어 있다. 따라서 합력(F3) 방향에 관해 하류의 충돌위치(P1)에 공급되어야 할 보호액이, 상류의 충돌위치(P1)를 향해 분사된 처리액의 액적에 의해 차단되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 의해, 각 충돌위치(P1)에 보호액을 확실히 공급할 수 있다.
[제4 실시형태]
액막으로 덮인 기판에 액적을 충돌시키는 노즐에 대해, 본 발명의 다른 관점으로부터, 이하의 제4 실시형태에 예시되는 구성을 채용할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제4 실시형태에 관계되는 기판처리장치(401)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 관계되는 세정 노즐(105) 및 이에 관련하는 구성의 평면도이다.
기판처리장치(401)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판 형상의 기판(W)을 1매씩 처리하는 매엽식 기판처리장치이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 기판처리장치(401)는, 기판(W)을 수평으로 지지하여 회전시키는 스핀척(402)(기판지지유닛, 기판회전유닛)과, 스핀척(402)을 둘러싸는 통 형상의 컵(403)과, 기판(W) 상면에 린스액을 공급하는 린스액 노즐(404)과, 보호액의 액막으로 덮여 있는 기판(W)의 상면에 처리액의 액적을 충돌시키는 세정 노즐(105)(노즐)과, 스핀척(402) 등의 기판처리장치(401)에 구비된 장치의 동작과 밸브의 개폐를 제어하는 제어장치(108)를 구비하고 있다. 세정 노즐(105)은, 기판(W)의 상면에 처리액의 액적을 충돌시키는 분사노즐(106)(분사부, 공급부)과, 기판(W)에 보호액(커버 린스액)을 공급하는 보호액 노즐(107)(토출부)을 포함한다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 분사노즐(106)은, 예를 들면, 상하방향으로 뻗는 원통 형상이며, 보호액 노즐(107)은, 분사노즐(106)의 중심축선(L13)을 따라 배치되어 있다. 분사노즐(106) 및 보호액 노즐(107)은, 일체로 된 노즐이어도 좋고, 서로 연결된 다른 노즐이어도 좋다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 스핀척(402)은, 기판(W)을 수평으로 지지해서 해당 기판(W)의 중심(C1)을 통과하는 연직인 회전축선(L11) 둘레로 회전 가능한 스핀베이스(109)와, 이 스핀베이스(109)를 회전축선(L11) 둘레로 회전시키는 스핀모터(110)를 포함한다. 스핀척(402)은, 기판(W)을 수평방향으로 끼워 해당 기판(W)을 수평으로 지지하는 협지식 척이어도 좋고, 비디바이스 형성면인 기판(W)의 이면(하면)을 흡착함으로써 해당 기판(W)를 수평으로 지지하는 진공식 척이어도 좋다. 도 11 및 도 12에서는, 스핀척(402)이 협지식 척인 경우가 나타나 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 린스액 노즐(404)은, 린스액 밸브(111)가 설치된 린스액 공급관(112)에 접속되어 있다. 린스액 밸브(111)가 열리면, 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 린스액 노즐(404)로부터 린스액이 토출된다. 그 한편으로, 린스액 밸브(111)가 닫히면, 린스액 노즐(404)로부터의 린스액의 토출이 정지된다. 린스액 노즐(404)에 공급되는 린스액으로서는, 순수(탈이온수), 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수나, 희석농도(예를 들면, 10∼100ppm 정도)의 염산수 등을 예시할 수 있다.
분사노즐(106)은, 잉크젯 방식에 의해 다수의 액적을 분사하는 잉크젯 노즐이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 분사노즐(106)은, 처리액 공급관(113)을 통해 처리액 공급기구(114)에 접속되어 있다. 또한, 분사노즐(106)은, 배출밸브(115)가 설치된 처리액 배출관(116)에 접속되어 있다. 처리액 공급기구(114)는, 예를 들면, 펌프를 포함한다. 처리액 공급기구(114)는, 항상, 소정 압력(예를 들면, 10㎫ 이하)으로 처리액을 분사노즐(106)에 공급하고 있다. 분사노즐(106)에 공급되는 처리액으로서는, 예를 들면, 순수나, 탄산수나, SC-1(NH4OH와 H2O2를 포함하는 혼합액) 등을 들 수 있다. 제어장치(108)는, 처리액 공급기구(114)를 제어함으로써, 분사노즐(106)에 공급되는 처리액의 압력을 임의의 압력으로 변경할 수 있다.
또, 도 11에 나타내는 바와 같이, 분사노즐(106)은, 분사노즐(106)의 내부에 배치된 압전소자(117)(piezo element:진동부여유닛)를 포함한다. 압전소자(117)는, 배선(118)을 통해 전압인가기구(119)에 접속되어 있다. 전압인가기구(119)는, 예를 들면, 인버터를 포함하는 구동회로이다. 전압인가기구(119)는, 교류전압을 압전소자(117)에 인가한다. 교류전압이 압전소자(117)에 인가되면, 인가된 교류전압의 주파수에 대응하는 주파수로 압전소자(117)가 진동한다. 제어장치(108)는, 전압인가기구(119)를 제어함으로써, 압전소자(117)에 인가되는 교류전압의 주파수를 임의의 주파수(예를 들면, 수백 ㎑∼수 ㎒)로 변경할 수 있다. 따라서 압전소자(117)의 진동 주파수는, 제어장치(108)에 의해 제어된다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 기판처리장치(401)는, 노즐이동기구(120)(상대이동유닛)를 더 포함한다. 노즐이동기구(120)는, 세정 노즐(105)(분사노즐(106) 및 보호액 노즐(107))을 지지하는 노즐아암(121)과, 노즐아암(121)에 접속된 회동기구(122)와, 회동기구(122)에 접속된 승강기구(123)를 포함한다. 회동기구(122)는, 예를 들면, 모터를 포함한다. 승강기구(123)는, 볼나사기구와, 이 볼나사기구를 구동하는 모터를 포함한다. 회동기구(122)는 스핀척(402)의 주위에 형성된 연직인 회전축선(L12) 둘레로 노즐아암(121)을 회동시킨다. 세정 노즐(105)은 노즐아암(121)과 함께 회전축선(L12) 둘레로 회동한다. 이에 의해, 세정 노즐(105)이 수평방향으로 이동한다. 한편, 승강기구(123)는, 회동기구(122)를 연직방향(D11)(기준방향)으로 승강시킨다. 세정 노즐(105) 및 노즐아암(121)은, 회동기구(122)와 함께 연직방향(D11)으로 승강한다. 이에 의해, 세정 노즐(105)이 연직방향(D11)으로 이동한다.
회동기구(122)는 스핀척(402)의 상방을 포함하는 수평면 내에서 세정 노즐(105)을 수평으로 이동시킨다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 회동기구(122)는 스핀척(402)에 지지되어 있는 기판(W)의 상면을 따라 뻗는 원호 형상의 궤적(X1)을 따라 세정 노즐(105)을 수평으로 이동시킨다. 궤적(X1)은 스핀척(402)에 지지되어 있는 기판(W)의 상면에 수직인 수직방향(연직방향(D11))에서 보았을 때에 기판(W)의 상면에 중첩되지 않는 두 곳의 위치를 잇고, 연직방향(D11)에서 보았을 때에 기판(W) 상면의 중심(C1)을 통과하는 곡선이다. 세정 노즐(105)이 스핀척(402)에 지지되어 있는 기판(W)의 상방에 위치하는 상태에서, 승강기구(123)가 세정 노즐(105)을 하강시키면, 세정 노즐(105)이 기판(W) 상면에 근접한다. 처리액의 액적을 기판(W)에 충돌시킬 때는 세정 노즐(105)이 기판(W) 상면에 근접해 있는 상태에서, 제어장치(108)가 회동기구(122)를 제어함으로써, 궤적(X1)을 따라 세정 노즐(105)을 이동시킨다.
보호액 노즐(107)은 노즐아암(121)에 지지되어 있다. 회동기구(122) 및 승강기구(123)의 적어도 한쪽이 노즐아암(121)을 이동시키면, 분사노즐(106) 및 보호액 노즐(107)은 분사노즐(106) 및 보호액 노즐(107)의 위치관계가 일정하게 유지된 상태로 이동한다. 따라서 회동기구(122)가 노즐아암(121)을 회동시키면, 보호액 노즐(107)은 분사노즐(106)과 함께 궤적(X1)을 따라 수평으로 이동한다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 보호액 노즐(107)은, 보호액 밸브(124) 및 유량조정밸브(125)가 설치된 보호액 공급관(126)에 접속되어 있다. 보호액 밸브(124)가 열리면, 기판(W)의 상면을 향해 보호액 노즐(107)로부터 보호액이 토출된다. 그 한편으로, 보호액 밸브(124)가 닫히면, 보호액 노즐(107)로부터의 보호액의 토출이 정지된다. 보호액 노즐(107)로부터의 보호액의 토출 속도는 제어장치(108)가 유량조정밸브(125)의 개도를 조정함으로써 변경된다. 보호액 노즐(107)에 공급되는 보호액으로서는, 예를 들면, 린스액이나, SC-1 등의 약액을 들 수 있다.
도 13은 본 발명의 제4 실시형태에 관계되는 세정 노즐(105)의 모식적인 종단면도이다. 도 14는 본 발명의 제4 실시형태에 관계되는 세정 노즐(105)의 모식적인 저면도이다.
전술한 바와 같이, 세정 노즐(105)은, 기판(W)의 상면에 처리액의 액적을 충돌시키는 분사노즐(106)과, 기판(W)에 보호액을 공급하는 보호액 노즐(107)을 포함한다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 분사노즐(106)은, 예를 들면, 상하방향으로 뻗는 원통 형상이며, 보호액 노즐(107)은, 분사노즐(106)의 중심축선(L13)(세정 노즐(105)의 중심축선(L13))을 따라 배치되어 있다. 분사노즐(106)의 외경은 기판(W)의 직경보다 작다. 분사노즐(106) 및 보호액 노즐(107)은, 도시하지 않는 스테이에 의해 연결되어 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 분사노즐(106)은, 상하방향으로 뻗는 원통 형상의 본체(127)와, 본체(127)의 내부에 배치된 전술한 압전소자(117)를 포함한다. 배선(118)의 단부는, 본체(127)의 내부에서 압전소자(117)에 접속되어 있다. 본체(127)는, 내약성을 갖는 내약성 재료에 의해 형성되어 있다. 본체(127)는, 예를 들면, 석영에 의해 형성되어 있다. 본체(127)는, 고압에 견딜 수 있는 강도를 갖고 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 본체(127)는, 처리액이 공급되는 공급구(128)와, 공급구(128)에 공급된 처리액을 배출하는 배출구(129)와, 공급구(128)와 배출구(129)를 접속하는 처리액 유통로(130)와, 처리액 유통로(130)에 접속된 복수의 분사구(131)(환상 배열 분사구)를 포함한다. 처리액 유통로(130)는, 공급구(128)에 접속된 상류로(132)와, 배출구(129)에 접속된 하류로(133)와, 상류로(132)와 하류로(133)를 접속하는 2개의 분기로(134)와, 분기로(134)에 접속된 복수의 접속로(135)를 포함한다. 상류로(132) 및 하류로(133)는, 연직방향(D11)으로 뻗어 있으며, 분기로(134)는, 상류로(132)의 하단으로부터 하류로(133)의 하단까지 수평으로 뻗어 있다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 2개의 분기로(134)는 분사노즐(106)의 중심축선(L13) 상에 중심점(X)(기준점)을 갖는 원(圓)(C)을 따라 배치되어 있다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 복수의 접속로(135)는 각 분기로(134)로부터 하방으로 뻗어 있다. 복수의 분사구(131)는 각각, 복수의 접속로(135)에 접속되어 있다. 따라서 분사구(131)는, 접속로(135)를 통해 처리액 하류로(133)에 접속되어 있다. 분사구(131) 및 접속로(135)의 유로 면적은, 분기로(134)의 유로 면적보다 작다.
분사구(131)는, 예를 들면 수 ㎛∼수십 ㎛의 직경을 갖는 미세공이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 본체(127)의 하면(127a)은, 예를 들면, 수평한 평탄면이며, 복수의 분사구(131)는, 본체(127)의 하면(127a)에서 개구되어 있다. 따라서 복수의 분사구(131)는, 같은 높이에 배치되어 있다. 또한, 도 14에 나타내는 바와 같이, 복수의 분사구(131)는, 분사노즐(106)의 중심축선(L13)(세정 노즐(105)의 중심축선(L13)) 상에 중심점(X)을 갖는 수평한 원(C)을 따라 등간격으로 배열되어 있다. 보호액 노즐(107)의 토출구(136)(중심 토출구)는, 중심점(X)을 통과하는 연직축선(분사노즐(106)의 중심축선(L13)) 상에 배치되어 있다. 따라서 토출구(136)는, 전체 둘레에 걸쳐 복수의 분사구(131)로 둘러싸여 있다. 각 분사구(131)로부터 토출구(136)까지의 거리(최단 거리)는 동일하다. 토출구(136)는, 복수의 분사구(131)와 같은 높이에 배치되어 있어도 좋고, 복수의 분사구(131)와는 다른 높이에 배치되어 있어도 좋다. 토출구(136)는, 예를 들면, 원형 개구이다. 보호액 노즐(107)은 토출구(136)로부터 연직 하방으로 보호액을 토출한다. 마찬가지로, 분사노즐(106)은, 각 분사구(131)로부터 연직 하방으로 액적을 분사한다. 따라서 분사노즐(106) 및 보호액 노즐(107)은, 서로 평행한 방향으로 액체를 토출한다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 처리액 공급관(113) 및 처리액 배출관(116)은, 각각, 공급구(128) 및 배출구(129)에 접속되어 있다. 따라서 처리액 공급기구(114)(도 11 참조)는 처리액 공급관(113)을 통해 공급구(128)에 접속되어 있다. 처리액 공급기구(114)는, 항상, 고압으로 처리액을 분사노즐(106)에 공급하고 있다. 처리액 공급기구(114)로부터 공급구(128)에 공급된 처리액은 처리액 유통로(130)에 공급된다. 배출밸브(115)가 닫혀 있는 상태에서는, 처리액 유통로(130)에서의 처리액의 압력(액압)이 높다. 그 때문에, 이 상태에서는, 액압에 의해 각 분사구(131)로부터 처리액이 분사된다. 또한, 이 상태에서, 교류전압이 압전소자(117)에 인가되면, 처리액 유통로(130)를 흐르는 처리액이 압전소자(117)로부터의 진동에 의해 분단되어, 분사구(131)의 직경과 대체로 동일한 직경을 갖는 처리액의 액기둥이 분사구(131)로부터 분사된다. 그리고 이 액기둥은, 표면장력에 의해 구형으로 변화한다. 그 때문에, 분사구(131)의 직경보다 큰 직경(예를 들면, 15㎛∼200㎛)을 갖는 구(球) 형상의 액적이 기판(W)을 향해 날아간다.
한편, 배출밸브(115)가 열려 있는 상태에서는, 처리액 유통로(130)에 공급된 처리액이 배출구(129)로부터 처리액 배출관(116)에 배출된다. 즉, 배출밸브(115)가 열려 있는 상태에서는, 처리액 유통로(130)에서의 액압이 충분히 상승되어 있지 않다. 분사구(131)가 미세공이기 때문에, 분사구(131)로부터 처리액을 분사시키려면, 처리액 유통로(130)의 액압을 소정치 이상으로 상승시킬 필요가 있다. 그러나 배출밸브(115)가 열려 있는 상태에서는, 처리액 유통로(130)의 액압이 저압이므로, 처리액 유통로(130)의 처리액은, 분사구(131)로부터 분사되지 않고, 배출구(129)로부터 처리액 배출관(116)에 배출된다. 이와 같이, 분사구(131)로부터의 처리액의 분사는, 배출밸브(115)의 개폐에 의해 제어된다. 제어장치(108)(도 11 참조)는, 세정 노즐(105)을 기판(W)의 처리에 사용하지 않는 동안(세정 노즐(105)의 대기 중)은, 배출밸브(115)를 열고 있다. 그 때문에, 세정 노즐(105)의 대기 중에 있어서도, 분사노즐(106)의 내부에서 처리액이 유통하고 있는 상태가 유지된다.
제어장치(108)는, 기판(W)의 상면에 처리액의 액적을 충돌시킬 때, 노즐이동기구(120)(도 11 참조)에 의해 세정 노즐(105)을 이동시킴으로써, 분사노즐(106)의 하면(본체(127) 하면(127a))을 기판(W) 상면에 근접시킨다. 그리고 제어장치(108)는, 분사노즐(106)에 형성된 복수의 분사구(131)와, 보호액 노즐(107)에 형성된 토출구(136)가, 기판(W) 상면에 대향해 있는 상태에서, 보호액 밸브(124)를 열어, 토출구(136)로부터 보호액을 토출시킨다. 또한, 제어장치(108)는, 이 상태에서, 배출밸브(115)를 닫아 처리액 유통로(130)의 압력을 상승시킴과 아울러, 압전소자(117)를 구동함으로써, 처리액 유통로(130) 내의 처리액에 진동을 가한다. 이에 의해, 입경이 균일한 다수의 처리액의 액적이 균일한 속도로 동시에 분사된다. 구체적으로는, 평균치에 대한 입경 및 속도의 편차가 10% 이내인 균일한 액적이 기판(W)의 상면을 향해 분사된다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 처리액의 액적은, 복수의 분사구(131)로부터 각각 기판(W) 상면 내의 복수의 충돌위치(P1)를 향해 분사된다. 또, 보호액은, 토출구(136)로부터 기판(W) 상면 내의 착액위치(P2)를 향해 토출된다. 충돌위치(P1) 및 착액위치(P2)의 위치관계는, 분사구(131) 및 토출구(136)를 연직방향(D11)에서 보았을 때의 분사구(131) 및 토출구(136)의 위치관계와 동일하다. 전술한 바와 같이, 각 분사구(131)로부터 토출구(136)까지의 거리는 동일하다. 따라서 각 충돌위치(P1)로부터 착액위치(P2)까지의 거리(D)(최단 거리)는 동일하다.
도 15a∼도 15d는, 본 발명의 제4 실시형태에 관계되는 기판처리장치(401)에 의해 행해지는 기판(W)의 처리예에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 11 및 도 12를 참조한다. 도 15a∼도 15d에 대해서는 적절히 참조한다.
미처리된 기판(W)은, 도시하지 않는 반송 로봇에 의해 반송되어, 디바이스 형성면인 표면을 예를 들면 위를 향해 스핀척(402) 상에 재치(載置)된다. 그리고 제어장치(108)는 스핀척(402)에 의해 기판(W)을 지지시킨다. 그 후, 제어장치(108)는 스핀모터(110)를 제어함으로써, 스핀척(402)에 지지되어 있는 기판(W)을 회전시킨다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 린스액 노즐(404)로부터 기판(W)에 공급하여, 기판(W)의 상면을 순수로 덮는 제1 커버공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어장치(108)는, 스핀척(402)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 린스액 밸브(111)를 열어, 도 15a에 나타내는 바와 같이, 린스액 노즐(404)로부터 스핀척(402)에 지지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 순수를 토출시킨다. 린스액 노즐(404)로부터 토출된 순수는, 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아서 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전역에 순수가 공급되어, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 그리고 린스액 밸브(111)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(108)는, 린스액 밸브(111)를 닫아 린스액 노즐(404)로부터의 순수(純水)의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 처리액의 일례인 탄산수의 액적을 분사노즐(106)로부터 기판(W)에 공급하여 기판(W)을 세정하는 세정공정과, 보호액의 일례인 SC-1을 보호액 노즐(107)로부터 기판(W)에 공급하여 기판(W)의 상면을 SC-1로 덮는 제2 커버공정이 병행하여 행해진다. 구체적으로는, 제어장치(108)는, 노즐이동기구(120)를 제어함으로써, 세정 노즐(105)(분사노즐(106) 및 보호액 노즐(107))을 스핀척(402)의 상방으로 이동시킴과 아울러, 세정 노즐(105)의 하면(본체(127)의 하면(127a))을 기판(W) 상면에 근접시킨다. 그 후, 제어장치(108)는, 스핀척(402)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 보호액 밸브(124)를 열어, 도 15b에 나타내는 바와 같이, 보호액 노즐(107)로부터 SC-1을 토출시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 상면을 덮는 SC-1의 액막이 형성된다.
한편, 제어장치(108)는, 보호액 노즐(107)로부터의 SC-1의 토출과 병행하여, 분사노즐(106)로부터 탄산수의 액적을 분사시킨다. 구체적으로는, 제어장치(108)는, 세정 노즐(105)의 하면이 기판(W)의 상면에 근접해 있고, 보호액 노즐(107)로부터 SC-1가 토출되고 있는 상태에서, 배출밸브(115)를 닫음과 아울러, 전압인가기구(119)에 의해 소정 주파수의 교류전압을 압전소자(117)에 인가시킨다. 또한, 제어장치(108)는, 일정한 회전속도로 기판(W)을 회전시키면서, 노즐이동기구(120)에 의해, 세정 노즐(105)을 궤적(X1)을 따라 왕복 이동시킨다. 이에 의해, 도 15b에 나타내는 바와 같이, 분사노즐(106)로부터 복수의 액적이 분사되어, 이들 액적이 SC-1의 액막에 의해 덮여 있는 기판(W)의 상면에 충돌한다. 그리고 제어장치(108)는, 액적의 분사가 소정 시간에 걸쳐 행해진 후, 배출밸브(115)를 열어, 분사노즐(106)로부터의 액적의 분사를 정지시킨다. 또한, 제어장치(108)는, 보호액 밸브(124)를 닫아, 보호액 노즐(107)로부터의 SC-1의 토출을 정지시킨다. 그 후, 제어장치(108)는, 노즐이동기구(120)에 의해, 세정 노즐(105)을 기판(W)의 상방으로부터 퇴피(退避)시킨다.
제어장치(108)는, 세정공정에서, 세정 노즐(105)이 기판(W)의 상면 주연부에 대향하는 주연위치(Pe1)(도 15b 참조)로부터 세정 노즐(105)이 기판(W)의 상면 주연부에 대향하는 주연위치(Pe2)(도 15b 참조)까지 세정 노즐(105)을 궤적(X1)을 따라 이동시키는 풀 스캔을 행해도 좋고, 세정 노즐(105)이 기판(W)의 상면 중앙부에 대향하는 중심위치(Pc)(도 15b 참조)로부터 주연위치(Pe1)까지 세정 노즐(105)을 궤적(X1)을 따라 이동시키는 하프 스캔을 행해도 좋다. 또한, 풀 스캔 및 하프 스캔의 어느 쪽이 행해지는 경우에도, 제어장치(108)는, 연직방향(D11)으로의 세정 노즐(105)과 기판(W)의 거리를 일정하게 유지한 상태에서 세정 노즐(105)을 이동시켜도 좋고, 세정 노즐(105)과 기판(W)의 거리를 변화시키면서 세정 노즐(105)을 이동시켜도 좋다. 예를 들면 도 15b에 나타내는 바와 같이, 제어장치(108)는, 주연위치(Pe1) 및 주연위치(Pe2)에서의 세정 노즐(105)과 기판(W)의 거리가 중심위치(Pc)에서의 세정 노즐(105)과 기판(W)의 거리보다 짧아지도록, 세정 노즐(105)을 이동시켜도 좋다.
다수의 탄산수의 액적이 분사노즐(106)로부터 하방으로 분사됨으로써, SC-1의 액막에 의해 덮여 있는 기판(W)의 상면에 다수의 탄산수의 액적이 내뿜어진다. 또한, 풀 스캔 및 하프 스캔의 어느 쪽이 행해지는 경우에도, 세정 노즐(105)이 중심위치(Pc)와 주연위치(Pe1)를 통과하므로, 탄산수의 액적에 의해 기판(W)의 상면 전역이 주사(走査)되어, 탄산수의 액적이 기판(W)의 상면 전역에 충돌한다. 따라서 기판(W)의 상면에 부착되어 있는 파티클 등의 이물은, 기판(W)에 대한 액적의 충돌에 의해 물리적으로 제거된다. 또한, 기판(W)에 대한 이물의 부착력은, SC-1가 기판(W)을 용융시킴으로써 약해진다. 따라서 이물이 더 확실히 제거된다. 게다가, 기판(W)의 상면 전역이 액막에 의해 덮여 있는 상태에서, 탄산수의 액적이 기판(W)의 상면에 내뿜어지므로, 기판(W)에 대한 이물의 재부착이 억제 또는 방지된다. 이렇게 해서, 제2 커버공정과 병행하여 세정공정이 행해진다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 린스액 노즐(404)로부터 기판(W)에 공급하여, 기판(W)에 부착되어 있는 액체와 이물을 씻어내는 린스공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어장치(108)는, 스핀척(402)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 린스액 밸브(111)를 열어, 도 15c에 나타내는 바와 같이, 린스액 노즐(404)로부터 스핀척(402)에 지지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 순수를 토출시킨다. 린스액 노즐(404)로부터 토출된 순수는, 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아서 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전역에 순수가 공급되어, 기판(W)에 부착되어 있는 액체와 이물이 씻겨나간다. 그리고 린스액 밸브(111)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(108)는, 린스액 밸브(111)를 닫아 린스액 노즐(404)로부터의 순수의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 기판(W)을 건조시키는 건조공정(스핀드라이)이 행해진다. 구체적으로는, 제어장치(108)는, 스핀모터(110)를 제어하여, 기판(W)을 고회전속도(예를 들면 수천 rpm)로 회전시킨다. 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 순수에 큰 원심력이 작용하여, 도 15d에 나타내는 바와 같이, 기판(W)에 부착되어 있는 순수가 기판(W) 주위로 뿌리쳐진다. 이렇게 해서, 기판(W)으로부터 순수가 제거되어, 기판(W)이 건조된다. 그리고 건조공정이 소정 시간에 걸쳐 행해진 후는, 제어장치(108)는, 스핀모터(110)를 제어함으로써, 스핀척(402)에 의한 기판(W)의 회전을 정지시킨다. 그 후, 처리완료된 기판(W)이 반송 로봇에 의해 스핀척(402)으로부터 반출된다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, 토출구(136)로부터 보호액이 토출됨으로써, 기판(W)을 덮는 보호액의 액막이 형성된다. 그리고 복수의 분사구(131)로부터 복수의 액적이 분사됨으로써 보호액의 액막으로 덮여 있는 기판(W)에 복수의 액적이 충돌한다. 각 분사구(131)로부터 분사된 액적은 보호액이 착액하는 기판(W) 내의 착액위치(P2)로부터의 거리(D)가 동일한 기판(W) 내의 충돌위치(P1)에 충돌한다. 기판(W) 상에서의 보호액의 액막 두께는, 착액위치(P2)로부터의 거리에 따라 변화한다. 따라서 각 충돌위치(P1)로부터 착액위치(P2)까지의 거리를 동일하게 함으로써, 각 충돌위치(P1)에서의 막 두께(보호액의 액막 두께)의 편차를 저감할 수 있다. 그 때문에, 각 충돌위치(P1)에서 기판(W)에 가해지는 충격의 편차를 저감할 수 있다. 또한, 기판(W)을 향해 분사되는 액적의 입경 및 속도가 균일하므로, 균일한 운동에너지를 갖는 액적이 기판(W)에 충돌한다. 이에 의해, 액적의 충돌에 의해 기판(W)에 가해지는 충격의 편차를 더 저감할 수 있다. 따라서 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제4 실시형태에 관해, 이하와 같은 변경이 가능하다.
예를 들면, 전술한 실시형태에서는, 보호액의 토출구(136)가 원형이고, 연직방향(D11)에서 보았을 때에 세정 노즐(105)의 중심축선(L13) 상에 위치하도록 배치되어 있는 경우에 대해 설명했다. 그러나 도 16a 및 도 16b에 각각 나타내는 제5 및 제6 실시형태와 같이, 보호액의 토출구(136)는 전체 둘레에 걸쳐 연속한 환상(環狀)이고, 연직방향(D11)에서 보았을 때에 세정 노즐(105)의 중심축선(L13)을 동축(同軸) 상태로 둘러싸도록 배치되어 있어도 좋다. 이 경우, 토출구는, 도 16a에 나타내는 세정 노즐(205)의 내측 토출구(236)(환상 토출구)와 같이, 복수의 분사구(131)의 내측에 배치되어 있어도 좋고, 도 16b에 나타내는 세정 노즐(305)의 외측 토출구(336)(환상 토출구)와 같이, 복수의 분사구(131)의 외측에 배치되어 있어도 좋다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 복수의 분사구(131)가 세정 노즐(105)의 중심축선(L13) 상에 중심점(X)을 갖는 수평한 원(C)을 따라 배치되어 있는 경우에 대해 설명했다. 그러나 도 16c에 나타내는 제7 실시형태와 같이, 복수의 분사구(131)가 세정 노즐(105)의 중심축선(L13) 상에 중심을 갖는 수평한 원호를 따라 배치되어 있어도 좋다. 즉, 복수의 분사구(131)는, 전체 둘레에 걸쳐 토출구(136)를 둘러싸고 있지 않아도 좋다. 또, 복수의 분사구(131)가 원호 형상으로 배치되어 있는 경우에 있어서, 상술한 내측 토출구(236)나 외측 토출구(336)도 또한, 전체 둘레에 걸쳐 연속하지 않고, 대응하는 원호 형상으로 형성된 내측 호(弧) 형상 토출구나 외측 호 형상 토출구여도 좋다. 이러한 구성을, 각각, 도 16d(제8 실시형태) 및 도 16e(제9 실시형태)에 나타낸다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 복수의 분사구(131)가 환상으로 배열되어 있는 경우에 대해 설명했다. 그러나 복수의 분사구(131)는, 직선 형상으로 배열되어 있어도 좋다. 구체적으로는, 도 17a 및 도 17b에 나타내는 제10 실시형태에 관계되는 세정 노즐(405)과 같이, 복수의 분사구(431)(직선상 배열 분사구)가 직선 형상으로 등간격으로 배열되어 있고 토출구(436)(직선상 토출구)가 복수의 분사구(431)와 평행한 슬릿 형상이어도 좋다. 토출구(436)의 길이(길이방향으로의 길이)는, 복수의 분사구(431)의 일단(一端)으로부터 타단까지의 길이와 동일하다. 이 경우, 토출구(436)로부터의 보호액의 토출 방향은, 분사구(431)로부터의 액적의 분사방향과 평행하지 않아도 좋다.
또, 전술한 실시형태에서는, 복수의 분사구(131)가 동일한 높이에 배치되어 있는 경우에 대해 설명했다. 그러나 복수의 분사구(131)는, 각각 다른 높이에 배치되어 있어도 좋다. 즉, 복수의 분사구(131)는, 연직방향(D11)에서 보았을 때 세정 노즐(105)의 중심축선(L13)으로부터 동일한 거리의 위치에 배치되어 있으면 좋다.
또, 전술한 실시형태에서는 세정 노즐(105)이 잉크젯 방식에 의해 다수의 액적을 분사하는 잉크젯 노즐(분사노즐(106))을 포함하는 경우에 대해 설명했다. 그러나 세정 노즐(105)은 액체와 기체를 충돌시켜 액적을 생성하는 이류체 노즐을 포함하고 있어도 좋다. 예를 들면, 세정액 노즐(105)은 환상으로 배치된 복수의 이류체 노즐과, 복수의 이류체 노즐의 중심에 배치된 보호액 노즐(107)을 포함하고 있어도 좋다.
또, 전술한 실시형태에서는 하나의 세정 노즐(105)을 이용하여 기판(W)을 처리하는 경우에 대해 설명했지만, 복수의 세정 노즐(105)을 이용하여 기판(W)을 처리해도 좋다. 즉, 공통 스핀척(402)에 대응하는 세정 노즐(105)이 복수 설치되어도 좋다.
또, 전술한 실시형태에서는, 기판처리장치(401)가 원판 형상의 기판(W)을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명했지만, 기판처리장치(401)는 액정표시장치용 기판 등의 다각형 기판을 처리하는 장치여도 좋다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세히 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 명확히 하기 위해 이용된 구체적인 예에 지나지 않으며, 본 발명은 이들 구체적인 예로 한정해서 해석되어야 하는 것은 아니고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은 2011년 8월 30일에 일본특허청에 제출된 특허출원 2011-187687호, 및 2011년 9월 29일에 일본특허청에 제출된 특허출원 2011-214935호에 대응하고 있으며, 이들 출원의 전체 개시는 여기에서 인용에 의해 포함되는 것으로 한다.

Claims (9)

  1. 토출구로부터 토출된 보호액의 액막에 의해 덮여 있는 기판에, 복수의 분사구로부터 분사된 액적을 충돌시키는 노즐로서,
    상기 복수의 분사구로부터 분사된 액적이 각각 기판 내의 복수의 충돌위치에 충돌하도록 상기 복수의 분사구가 형성된 분사부와,
    각 충돌위치로부터의 거리가 동일한 기판 내의 착액위치에 보호액이 착액하도록 상기 토출구가 형성된 토출부를 포함하는 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 분사구에 처리액을 공급하는 처리액 유통로가 형성된 공급부와,
    상기 처리액 유통로를 유통하는 처리액에 진동을 부여함으로써, 상기 복수의 분사구에 공급되는 처리액을 분단하는 진동부여유닛을 더 포함하는 노즐.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각 분사구로부터 상기 토출구까지의 거리가 동일한 노즐.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 분사구는, 기준방향에서 보았을 때에 기준점으로부터 동일한 거리의 위치에 배치된 복수의 환상(環狀) 배열 분사구를 포함하며,
    상기 토출구는, 상기 기준방향에서 보았을 때에 상기 기준점에 위치하도록 배치된 중심 토출구를 포함하는 노즐.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 분사구는, 기준방향에서 보았을 때에 기준점으로부터 동일한 거리의 위치에 배치된 복수의 호(弧) 형상 배열 분사구를 포함하며,
    상기 토출구는, 상기 기준방향에서 보았을 때에 상기 기준점을 중심으로 하는 호의 둘레방향으로 연속한 호 형상 토출구를 포함하는 노즐.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 분사구는, 기준방향에서 보았을 때에 기준점으로부터 동일한 거리의 위치에 배치된 복수의 환상 배열 분사구를 포함하며,
    상기 토출구는, 상기 기준방향에서 보았을 때에 상기 기준점을 둘러싸도록 배치되어 있고, 전체 둘레에 걸쳐 연속한 환상 토출구를 포함하는 노즐.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 분사구는, 기준방향에서 보았을 때에 직선 형상으로 늘어서도록 배치된 복수의 직선상 배열 분사구를 포함하며,
    상기 토출구는, 상기 기준방향에서 보았을 때에 상기 복수의 직선상 배열 분사구와 평행한 슬릿 형상의 직선상 토출구를 포함하는 노즐.
  8. 제1항 또는 제2항에 기재된 노즐과,
    상기 분사부에 처리액을 공급하는 처리액 공급관과,
    상기 토출부에 보호액을 공급하는 보호액 공급관과,
    기판을 지지하는 기판지지유닛과,
    상기 노즐 및 상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판 중 적어도 한쪽을 이동시킴으로써, 상기 복수의 분사구와 상기 토출구의 위치관계가 일정하게 유지된 상태에서 상기 노즐과 상기 기판을 상대(相對) 이동시키는 상대이동유닛을 포함하는 기판처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판지지유닛에 지지되어 있는 기판의 주면 중앙부에 교차하는 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 기판회전유닛을 더 포함하며,
    상기 상대이동유닛은, 상기 노즐이 상기 기판의 주면 중앙부에 대향하는 중심위치와, 상기 노즐이 상기 기판의 주면 주연부(周緣部)에 대향하는 주연위치 사이에서, 상기 중심위치에서의 상기 노즐과 상기 기판 사이의 거리가 상기 주연위치에서의 상기 노즐과 상기 기판 사이의 거리보다 짧아지도록, 상기 노즐을 이동시키는 기판처리장치.
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