KR20160049985A - 기판 액 처리 장치 - Google Patents

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요시히로 가이
가즈키 고사이
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

횡방향 토출 타입의 노즐로부터 액이 기판의 외방에 있는 기판 액 처리 장치의 구성 부재에 낙하하는 것을 방지한다.
기판 액 처리 장치는, 기판(W)을 수평으로 유지하는 기판 유지부(31)와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판 상에 설정된 착액(着液) 목표 위치를 향하여, 이 착액 목표 위치로부터 수평 방향으로 미리 정해진 거리만큼 떨어진 토출 위치에 위치하는 토출구로부터, 횡방향으로 처리액을 토출하는 노즐(41, 410)과, 노즐의 하방에 마련되어, 노즐의 토출구로부터 낙하하는 처리액을 받아내는 액 수용부(42)를 구비하고 있다.

Description

기판 액 처리 장치{SUBSTRATE LIQUID PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 처리액을 이용하여 기판에 액 처리를 실시하기 위한 기판 액 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 기판에 웨트 에칭 처리 또는 세정 처리를 실시할 때에, 매엽식의 기판 처리 장치가 곧잘 이용된다. 매엽식의 기판 처리 장치는, 기판을 수평 자세로 유지하여 연직 축선 둘레로 회전시키는 스핀 척과, 회전하는 기판의 상면에 처리액을 공급하는 노즐을 구비한다. 대부분의 경우, 노즐은, 가동 아암에 부착되어 있어, 기판의 바로 위의 처리 위치와, 기판의 외방에 있는 대기 위치 사이에서 이동할 수 있다. 처리 위치에 있을 때, 노즐은 연직 방향 하방으로 처리액을 토출한다.
상기 연직 하방 방향 토출 타입의 노즐에 더하여, 혹은 이것 대신에, 기판의 외측으로부터 기판 상면의 중앙부를 향하여 횡방향(대략 수평 방향)으로 처리액을 토출하는 타입의 노즐을 마련하는 경우가 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조). 이러한 횡방향 토출 타입의 노즐은, 통상은, 기판의 반경 방향 외측의 위치(예컨대, 컵의 상면)에 고정되어, 예컨대, 제1 처리액에 의한 기판의 처리와 제2 처리액에 의한 기판의 처리 사이에, 기판 상면을 대기에 닿지 않게 하기 위해 기판 상면에 액막을 형성하기 위해 이용할 수 있다.
고정식의 횡방향 토출 타입의 노즐에는, 더미 디스펜스를 행할 수 없다고 하는 결점이 있다. 더미 디스펜스를 행하면, 기판 또는 스핀 척에, 이들을 오염시킬 수 있는 액이 닿아 버리기 때문이다. 또한, 노즐로부터 토출된 액이 노즐의 하방에 있는 기판 액 처리 장치의 구성 부재(예컨대, 컵의 상면) 상에 떨어지면, 상기 구성 부재 자체가 오염될 가능성이 있다. 또한, 상기 구성 부재 상에서 튄 액이 상기 부재의 주위의 부재를 오염시킬 가능성도 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2013-093361호 공보
본 발명은 횡방향 토출 타입의 노즐로부터 액이 기판 액 처리 장치의 구성 부재에 낙하하는 것을 방지할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시형태에 따르면, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판 상에 상기 기판의 외측에 마련된 토출구로부터, 횡방향으로 처리액을 토출하는 노즐과, 상기 노즐의 하방에 마련되어, 상기 노즐의 토출구로부터 낙하하는 처리액을 받아내는 액 수용부와, 상기 기판에 공급된 후의 상기 처리액을 회수하기 위해 상기 기판의 주위에 배치된 회수 컵을 구비하고, 상기 액 수용부는, 평면에서 보아, 상기 기판의 둘레 가장자리보다 상기 기판의 반경 방향 외측의 위치에서 상기 처리액을 받아내도록 마련되며, 상기 액 수용부는 상기 회수 컵의 상방에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 액 처리 장치가 제공된다.
상기 실시형태에 따르면, 노즐로부터 액이 기판 액 처리 장치의 구성 부재에 낙하하는 것을 방지할 수 있어, 상기 구성 부재의 오염, 혹은 상기 구성 부재 상에서 튄 액이 상기 부재의 주위의 부재를 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 고정 공급부 및 액 수용부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 고정 공급부 및 액 수용부의 구성을 나타내는, 도 2의 IV-IV선에 따른 종단면도이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 고정 공급부 및 액 수용부의 작용을 나타내는 도면이다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 고정 공급부 및 액 수용부를 구비한 처리 유닛의 일부를 나타내는 종단면도이다.
도 7은 제2 실시형태에 따른 고정 공급부 및 액 수용부의 작용을 나타내는 도면이다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 반입반출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 마련된다.
반입반출 스테이션(2)은, 캐리어 배치부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 배치부(11)에는, 복수매의 웨이퍼(W)를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 배치된다.
반송부(12)는, 캐리어 배치부(11)에 인접하여 마련되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 전달부(14) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은, 반송부(12)에 인접하여 마련된다. 처리 스테이션(3)은, 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은, 반송부(15)의 양측에 배열되어 마련된다.
반송부(15)는, 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 전달부(14)와 처리 유닛(16) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W) 에 대하여 정해진 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은, 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는, 예컨대 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는, 기억부(19)에 기억된 프로그램을 판독하여 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예컨대 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기한 바와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 우선, 반입반출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 배치부(11)에 배치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출된 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 배치한다. 전달부(14)에 배치된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)에 반입된다.
처리 유닛(16)에 반입된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 배치된다. 그리고, 전달부(14)에 배치된 처리가 끝난 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 배치부(11)의 캐리어(C)에 복귀된다.
다음에, 처리 유닛(16)의 개략 구성에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 처리 유닛(16)의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛(16)은, 챔버(20)와, 기판 유지 기구(30)와, 처리 유체 공급부(40)와, 회수컵(50)을 구비한다.
챔버(20)는, 기판 유지 기구(30)와 처리 유체 공급부(40)와 회수컵(50)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는, FFU(Fan Filter Unit)(21)가 마련된다. FFU(21)는, 챔버(20) 내에 다운 플로우를 형성한다.
기판 유지 기구(30)는, 유지부(31)와, 지주부(32)와, 구동부(33)를 구비한다. 유지부(31)는, 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 지주부(32)는, 연직 방향으로 연장되는 부재이며, 기단부가 구동부(33)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 선단부에 있어서 유지부(31)를 수평으로 지지한다. 구동부(33)는, 지주부(32)를 연직 축선 둘레로 회전시킨다. 이러한 기판 유지 기구(30)는, 구동부(33)를 이용하여 지주부(32)를 회전시킴으로써 지주부(32)에 지지된 유지부(31)를 회전시키고, 이에 의해, 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
처리 유체 공급부(40)는, 웨이퍼(W)에 대하여 처리 유체를 공급한다. 처리 유체 공급부(40)는, 적어도 하나의 고정 공급부(41)를 가지고 있다. 고정 공급부(41)는 노즐[후술하는 노즐(410)에 대응]을 갖는다. 이 노즐은, 유지부(31)에 의해 유지된 웨이퍼(W) 상에 설정된 착액(着液) 목표 위치(예컨대, 여기서는 웨이퍼 중심 또는 그 근방)를 향하여, 착액 목표 위치로부터 수평 방향으로 미리 정해진 거리(D)만큼 떨어진 토출 위치[예컨대, 평면에서 보아 웨이퍼(W)의 외방으로서 또한 웨이퍼(W)보다 약간 높은 위치]에 위치하는 토출구로부터, 횡방향으로 처리액을 토출한다. 회전하는 웨이퍼(W)의 중심부에 떨어진 처리액은 원심력에 의해 확장되어, 웨이퍼(W)의 표면 전체가 처리액의 액막에 의해 덮여진다. 이 처리액에 의해 웨이퍼(W)에 대하여 세정 또는 에칭 등의 액 처리가 실시된다.
고정 공급부(41)의 하방에는, 고정 공급부(41)로부터 토출되어 웨이퍼(W)의 외측에 떨어지는 유체를 받아내는 액 수용부(42)가 마련되어 있다. 고정 공급부(41)는, 예컨대, 챔버(20)의 벽면에 브래킷을 통해 고정되어 있다.
처리 유체 공급부(40)는, 적어도 하나의 가동 공급부(43)를 더 가지고 있어도 좋다. 가동 공급부(43)는, 예컨대, 연직 축선 둘레로 선회 가능한 노즐 아암(44)과, 노즐 아암(44)의 선단부에 담지된 적어도 하나의 노즐(45)로 구성할 수 있다. 노즐(45)은, 웨이퍼(W)의 상방의 처리 위치[예컨대, 웨이퍼(W)의 중심의 바로 위로부터 바로 아래를 향하여 처리액을 내보내는 위치]와, 웨이퍼(W)의 반경 방향 외측의 대기 위치 사이에서 이동 가능하다.
회수컵(50)은, 유지부(31)를 둘러싸도록 배치되어, 유지부(31)의 회전에 의해 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수컵(50)의 바닥부에는, 배액구(51)가 형성되어 있고, 회수컵(50)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액구(51)로부터 처리 유닛(16)의 외부에 배출된다. 또한, 회수컵(50)의 바닥부에는, FFU(21)로부터 공급되는 기체를 처리 유닛(16)의 외부에 배출하는 배기구(52)가 형성된다.
[고정 공급부 및 액 수용부의 제1 실시형태]
이하에, 도 2에 개략적으로 나타낸 고정 공급부(41) 및 액 수용부(42)의 제1실시형태에 대해서, 도 3∼도 5를 참조하여 설명한다. 이 제1 실시형태의 액 수용부(42)는, 고정 공급부(41)로부터의 더미 디스펜스 시에, 고정 공급부(41)로부터 미소 유량으로 토출되는 처리액이, 챔버(20) 내에 배치된 고정 공급부(41)의 하방에 있는 처리 유닛(16)의 구성 부재[예컨대, 회수컵(50)의 상면]에 떨어지는 것을 방지하기 위해 마련되어 있다. 또한, 「더미 디스펜스」란 노즐 및 노즐에 접속된 공급 라인 내에 존재하는 처리에 부적절한 조성의 처리액 또는 장기간 체류한 처리액을 노즐 및 공급 라인 내로부터 폐기하는 등의 목적으로, 처리 대상 기판(웨이퍼)과는 상이한 장소를 향하여 노즐로부터 처리액을 토출하는 조작을 의미한다.
고정 공급부(41)는, 노즐(410)과, 노즐(410)을 유지하는 노즐 유지체(411)를 가지고 있다. 노즐(410)은 원통형의 관형 부재로 이루어지고, 노즐 유지체(411)에 형성된 원기둥형의 노즐 삽입 구멍(412)에 삽입되어 있다. 노즐 유지체(411)는, 브래킷(고정 부재)(413)을 통해 챔버(20)의 벽체에 고정되어 있다. 노즐(410)을 형성하는 파이프는, 브래킷(413)에 마련된 구멍에도 통과되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 노즐(410)에는, 처리액 공급 기구(430)가 접속되어 있다. 처리액 공급 기구(430)는, 처리액 공급원(431)으로부터 노즐(410)에 처리액을 공급하는 처리액 공급 라인(432)을 가지고 있다. 처리액 공급 라인(432)에는 개폐 밸브(433)가 마련되어 있다. 개폐 밸브(433)를 우회하는 소유량 라인(434)이 처리액 공급 라인(432)에 접속되어 있다. 소유량 라인(434)에는 개폐 밸브(435)가 마련되어 있다. 소유량 라인(434)은 처리액 공급 라인(432)보다 유로 직경이 작거나, 혹은 도 4에 나타내는 바와 같이 소유량 라인(434)에 오리피스(436)가 마련되어 있다.
개폐 밸브(433)를 개방하여 개폐 밸브(435)를 폐쇄함으로써, 노즐(410)로부터 횡방향으로(거의 수평 방향으로) 통상 유량으로 처리액이 토출된다[도 5의 액류(LJ)를 참조]. 이때, 처리액은, 착액 목표 위치인 회전하는 웨이퍼(W)의 중앙부에 도달한다[도 2의 고정 공급부(41)로부터 연장되는 파선을 참조]. 개폐 밸브(433)를 폐쇄하여 개폐 밸브(435)를 개방함으로써, 노즐(410)로부터 미소 유량으로 처리액이 토출된다[도 5의 액적(LD1, LD2)을 참조].
액 수용부(42)는, 노즐(410)의 하방에 마련된 액 수용 접시(420)를 가지고 있다. 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 액 수용 접시(420)는, 바닥벽(421)과, 바닥벽(421)의 전단부(前端部)로부터 상방으로 신장하는 액 안내벽(422)을 가지고 있다. 액 안내벽(422)의 상단의 높이는, 노즐(410)의 개구단(410a)의 가장 낮은 부분(410b)보다 약간 낮다. 이 때문에, 노즐(410)로부터 통상 유량으로 수평으로 토출되는 처리액이 액 안내벽(422)에 충돌하지 않는다.
액 수용 접시(42)의 바닥벽(421)의 상면(421a)은, 액 안내벽(422)으로부터 멀어짐에 따서 낮아지도록 경사져 있다. 상면(421a)의 가장 낮은 위치에는, 도 4의 안쪽으로부터 앞쪽측을 향하여 연장되는 배액홈(424)이 형성되어 있다. 배액홈(424)은, 도 4의 지면의 안쪽측으로부터 앞쪽측을 향함에 따라 낮아지도록 경사져 있다. 배액홈(424)의 가장 낮은 부분은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 액 수용 접시(42)의 측벽(425)에 개구하고 있고, 이 개구 부분에 배액관(426)이 접속되어 있다. 배액관(426)은, 챔버(20)의 외측까지 연장되어 있다. 이 때문에, 배액관(426)에 일단 유입된 처리액이, 챔버(20) 내의 분위기(예컨대, 습도)에 영향을 미치는 일은 없다.
노즐 유지체(411)는, 액 안내벽(422)의 노즐(410)을 향한 액 안내면(423)과 평행하게 연장되는 액 안내면(414)을 가지고 있다. 액 안내면(423)과 액 안내면(414) 사이에는, 간극(G)이 형성되어 있다. 도 4에 나타낸 실시형태에서는, 액 안내면(423) 및 액 안내면(414)의 양방이 연직 방향으로 연장되어 있다. 간극(G)의 크기가 상방으로 감에 따라 커지도록 액 안내면(423)을 경사지게 하여도 좋다. 간극(G)의 크기는 예컨대 2 ㎜이다.
액 수용 접시(42)의 바닥벽(421)의 둘레 가장자리부로부터는, 전술한 액 안내벽(422) 및 한쌍의 측벽(425)에 더하여, 후방벽(427)(도 4 참조) 및 한쌍의 전방벽(428)[액 안내벽(422)의 양편에 있음]이 기립하고 있다. 즉, 액 수용 접시(42)의 바닥벽(421)의 상면(421a)은, 상기 벽(422, 425, 427, 428)에 둘러싸여 있다. 상기 벽(422, 425, 427, 428)이 둑으로서의 역할을 달성하기 때문에, 액 수용 접시(42)에 유입된 처리액의 전부는, 배액홈(424) 및 배액관(426)에 유출되며, 다른 부위로부터 유출되는 일은 없다.
바닥벽(421)의 상면(421a)의 상방은, 브래킷(413)의 일부분(413a) 및 노즐 유지체(411)의 바닥면(411a)에 의해 덮여져 있다. 즉, 브래킷(413)의 일부 및 노즐 유지체(411)의 일부가, 액 수용 접시(42)의 상방을 덮는 덮개로서의 역할을 가지고 있다. 또한, 브래킷(413)의 일부 및 노즐 유지체(411)의 일부를 덮개로서 이용하는 대신에 전용의 덮개를 마련하여도 좋고, 노즐 유지체(411)의 바닥면(411a)에 의해서만 액 수용 접시(42)의 상방을 덮어도 좋다.
노즐 유지체(411)의 액 안내면(414)에 대한 처리액의 접촉각은, 액 수용 접시(42)의 액 안내벽(422)의 액 안내면(423)에 대한 처리액의 접촉각보다 작다. 예컨대, 노즐(410)로부터 토출되는 처리액이 순수(DIW)일 때에는, 노즐 유지체(411)를 PVC(폴리염화비닐)에 의해 형성하고, 액 수용 접시(42)를 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)에 의해 형성함으로써, 상기 접촉각의 관계가 성립된다.
액 안내면(414, 423)에 대한 처리액의 접촉각이 같은 경우에는, 액 안내면(414, 423) 사이에 액막이 형성되기 쉬워져, 처리액이 액 안내면(414, 423) 사이에서 체류한다. 그 결과, 그 후에 노즐(410)로부터 토출되는 액이 간극(G) 내에 들어가지 않고 밖으로 넘쳐 흘러 떨어져 버리는 현상이 생긴다.
이에 대하여, 액 안내면(414, 423)에 대한 처리액의 접촉각을 상이하게 하면, 처리액은, 도 5에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 간극(G)보다 큰 액적(LD1)이 간극(G)의 상단 개구부에 떨어져 간극(G)을 막으려고 하여도, 액적(LD1)은 액 안내면(414) 상에서 즉시 납작하게 확장되어, 액 안내면(423) 상에서는 구형이 된다[액적(LD2)을 참조]. 처리액이 이러한 형상이 됨으로써, 액 안내면(414, 423) 사이에 액막이 형성되지 않게 되어, 처리액은 액 안내면(414, 423) 사이의 간극(G)에 원활하게 유입하여 하방으로 흘러간다. 실험에 의해, 간극(G)의 크기가 2 ㎜ 정도여도, 노즐(410)로부터 토출 직후의 사이즈가 3 ㎜ 정도인 액적[간극(G)의 크기보다 큰 액적]이 원활하게 간극(G) 내에 유입해 가는 것이 확인되어 있다.
또한, 노즐 유지체(411)의 액 안내면(414)에 대한 처리액의 접촉각을, 액 수용 접시(42)의 액 안내벽(422)의 액 안내면(423)에 대한 처리액의 접촉각보다 크게 하여도 상관없다. 그러나, 노즐 유지체(411)의 액 안내면(414)에 대한 처리액의 접촉각은, 액 수용 접시(42)의 액 안내벽(422)의 액 안내면(423)에 대한 처리액의 접촉각보다 작게 하는 편이 바람직하다. 또한, 이 경우, 처리액을 간극(G)에 원활하게 유입시키기 위해서는, 노즐(410)의 토출구를 이루는 개구단(410a)과 액 안내면(414)을, 도 4에 나타내고 있는 바와 같이 동일 평면 상에 위치시키는 것이 바람직하다.
간극(G)의 크기를 작게 하여도 처리액이 간극(G)에 원활하게 유입해 가는 것이면, 간극(G)의 크기를 작게 할 수 있다. 전술한 바와 같이 액 수용 접시(42)의 상방은 브래킷(413)의 일부 및 노즐 유지체(411)의 일부에 의해 덮여져 있기 때문에, 액 수용 접시(42) 상에 있는 처리액이 증발하였을 때에, 그 증기는, 간극(G) 및 그 근방의 작은 간극을 통하여서만, 챔버(20) 내의 공간[웨이퍼(W)의 근방의 공간]에 침입할 수 있다. 이 때문에, 간극(G)의 크기를 작게 할 수 있으면, 액 수용 접시(42) 상에 있는 처리액 및 그 증기가 챔버(20) 내의 공간[웨이퍼(W)의 근방의 공간]의 습도 관리에 미치는 악영향을 최소한으로 할 수 있다.
[고정 공급부 및 액 수용부의 제2 실시형태]
다음에, 도 6 및 도 7을 참조하여, 도 2에 개략적으로 나타낸 고정 공급부(41) 및 액 수용부(42)의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 노즐(410)로부터 웨이퍼(W) 중심부를 향하여 처리액이 토출되고 있는 상태로부터, 처리액 공급 라인(432)의 개폐 밸브(433)가 폐쇄된 직후에, 액 기세가 약해져 낙하하고 있는 처리액이, 웨이퍼(W)의 외방에 있는 처리 유닛(16)의 구성 부재[예컨대, 회전 컵체(502)]에 착액함으로써 문제점[액적 비산에 의한 파티클 발생 등]이 생긴다. 이를 방지하기 위해, 액 수용부(42)가 마련되어 있다. 제2 실시형태에 있어서, 제1 실시형태와 동일 또는 실질적으로 동일한 부재에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 중복 설명은 생략한다.
회수컵(50)에는, 회수컵(50) 내의 가스 및 처리액의 정류 등을 목적으로 하여, 웨이퍼(W)와 함께 회전하는 회전 컵체를 구비한 것이 있다. 그와 같은 회전 컵체를 구비한 회수컵(50)의 예가 도 6에 나타나 있다. 도 6의 구성에서는, 유지부(31)가, 회전 플레이트(311)와, 회전 플레이트(311)에 부착된 복수의(도 6에는 하나만 나타냄) 웨이퍼 유지 클로(312)를 구비하고 있다. 웨이퍼 유지 클로(312) 중 적어도 하나는, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리를 유지하는 유지 위치와, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리로부터 멀어지는 해방 위치 사이에서 이동 가능하다. 회수컵(50)은, 외측에 있는 비회전 컵체(501)와, 비회전 컵체(501)의 내측에 마련된 2개의 회전 컵체(502, 503)를 가지고 있다. 회전 컵체(502, 503)는, 회전 플레이트(311)에 고정된 지주(504)에 부착되어 있다. 따라서, 회전 컵체(502, 503)는 웨이퍼(W)와 동일한 각속도로 회전한다.
회전하는 회전 컵체(502)의 상면에 노즐(410)로부터 토출된 처리액이 떨어지면, 처리액이 회전 컵체(502)에 튕겨져 미소 액적이 되어 비산하고, 이것이 파티클의 원인이 될 수 있다[도 7의 화살표(P)로 나타낸 액적을 참조]. 이것을 방지하기 위해 이 제2실시형태에 따른 액 수용부(42)가 마련된다. 액 수용부(42)를 마련하는 것과 직접 관계가 없는 회수컵(50)의 구성 및 작용의 설명은 본 명세서에서는 생략하지만, 원한다면, 본원의 출원인과 동일 출원인에 의한 특허 출원의 공개 공보인 일본 특허 공개 제2014-123713호를 참조함으로써 이해할 수 있다.
제2 실시형태에 따른 액 수용부(42)는, 상측 액 수용 접시(441)와, 그 하방에 위치하는 하측 액 수용 접시(442)를 가지고 있다. 상측 액 수용 접시(441) 및 하측 액 수용 접시(442)는 예컨대, 평면에서 보아 대략 직사각형으로 할 수 있지만, 이것으로 한정되지는 않는다.
상측 액 수용 접시(441)는 바닥벽(4411)과, 바닥벽(4411)의 좌우 양단부의 가장자리로부터 상방으로 연장되는 한쌍의 측벽(4412)과, 후방벽(4413)을 가지고 있다. 측벽(4412) 및 후방벽(4413)은, 바닥벽(4411) 상에 떨어진 처리액이 상측 액 수용 접시(441)로부터 넘쳐 흘러 떨어지는 것을 방지하는 둑의 역할을 달성한다. 바닥벽(4411)은, 노즐(410)로부터의 처리액의 토출 방향(도 6, 도 7에 있어서의 도면 중 우측 방향)과 반대의 방향으로 진행함에 따라[즉 웨이퍼(W) 상의 착액 목표 장소로부터의 수평 방향 거리가 커짐에 따라] 낮아지도록 경사져 있다. 바닥벽(4411)의 후단에는 배액구(4414)가 마련되어 있고, 이 배액구(4414)는, 배액관(4415)을 통해 챔버(20)의 외측에 접속되어 있다.
하측 액 수용 접시(442)는 바닥벽(4421)과, 바닥벽(4421)의 좌우 양단부의 가장자리로부터 상방으로 연장되는 한쌍의 측벽(4422)과, 후방벽(4423)을 가지고 있다. 측벽(4422) 및 후방벽(4423)은, 바닥벽(4421) 상에 떨어진 처리액이 하측 액 수용 접시(442)로부터 넘쳐 흘러 떨어지는 것을 방지하는 둑의 역할을 달성한다. 바닥벽(4421)은, 노즐(410)로부터의 처리액의 토출 방향과 반대의 방향으로 진행함에 따라 낮아지도록 경사져 있다. 바닥벽(4421)의 후단에는 배액구(4424)가 마련되어 있고, 이 배액구(4424)는, 배액관(4425)을 통해 챔버(20)의 외측에 접속되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 바닥벽(4411)의 하면 중, 상측 액 수용 접시(441)의 선단(4416)으로부터 후방으로 정해진 거리만큼 진행한 위치까지의 사이의 영역(4417)은, 웨이퍼(W) 상의 착액 목표 장소로부터의 수평 방향 거리가 커짐에 따라 낮아지도록, 비교적 큰 각도로 경사져 있다[수평면에 대하여 각도(β)를 이룸].
웨이퍼(W) 상의 착액 목표 장소로부터의 상측 액 수용 접시(441)의 선단(4416)까지의 수평 방향 거리는, 웨이퍼(W) 상의 착액 목표 장소로부터의 하측 액 수용 접시(442)의 선단(4426)까지의 수평 방향 거리보다 작다.
웨이퍼(W) 상의 착액 목표 장소(예컨대, 웨이퍼 상면의 중심부)로부터의 상측 액 수용 접시(441)의 선단(4416)까지의 수평 방향 거리는, 웨이퍼(W) 상의 착액 목표 장소로부터의 회전 컵체(502)의 상면(5021)의 내측 둘레 가장자리(5022)까지의 수평 방향 거리부터와 동일하거나, 혹은 약간 작다. 즉, 노즐(410)로부터의 처리액의 토출 방향에 관해서, 상측 액 수용 접시(441)의 선단(4416)의 위치는, 회전 컵체(502)의 상면(5021)의 내측 둘레 가장자리(5022)와 동일하거나 혹은 그보다 약간 진행한 위치에 있다.
웨이퍼(W)의 상면의 중심부에 착액하는 것 같은 액 기세로 노즐(410)로부터 처리액이 토출되고 있을 때에는, 처리액은 상측 액 수용 접시(441)의 상방을 대략 수평 방향으로 날고 있다[도 6에서 일점 쇄선으로 나타낸 처리액의 비행 궤적 및 도 7의 액류(LA)를 참조]. 이 상태로부터 개폐 밸브(433)(도 6 참조)를 폐쇄하면, 즉시 노즐(410)로부터의 처리액의 토출이 완전히 정지하는 것이 아니라, 개폐 밸브(433) 폐쇄로부터 극히 단시간 사이에 액 기세가 낮은 처리액이 노즐(410)로부터 토출되고, 그 후에 노즐(410)로부터의 처리액의 토출이 정지한다. 이때 액 기세의 쇠약에 따라 처리액의 비행 궤적은 화살표(LB, LC, LD)와 같이 순서대로 변화해 간다. 이와 같이 처리액의 비행 궤적이 변화해 갈 때라도, 전술한 형태의 상측 액 수용 접시(441) 및 하측 액 수용 접시(442)가 배치되어 있기 때문에, 회전 컵체(502)의 상면에 처리액의 액적이 충돌하는 것이 방지된다. 이하, 이 점에 대해서 상세하게 설명한다.
여기서, 고려하지 않으면 안 되는 것은, 상측 액 수용 접시(441)의 선단(4416)의 근방, 및 하측 액 수용 접시(442)의 선단(4426)의 근방에 처리액의 액적이 낙하하면, 낙하에 의해 액적이 찌부러짐으로써, 혹은, 액적의 노즐(410)로부터 멀어지는 방향의 운동 에너지에 의해, 액적이 선단[4416(4426)]을 뛰어넘어 액 수용 접시[441(442)]의 이면(바닥벽의 하면)으로 돌아 들어가는 현상이 발생한다는 것이다[도 7의 액적(LE)을 참조]. 이 이면으로 돌아 들어간 액적은, 그대로 이면을 따라 웨이퍼의 회전 중심 축선으로부터 멀어지는 방향으로 흘러가는 경우도 있지만, 대부분의 경우, 도중에 하방으로 낙하한다. 낙하한 위치가 회전 컵체(502)의 상면이면, 전술한 바람직하지 않은 액적의 비산이 생긴다.
처리액의 비행 궤적이 연직선과 이루는 각도(α)(도 7 참조)는, 처리액을 노즐(410)측으로 되밀어내는 기류가 없는 한 0도 이상이다. 따라서, (i) 상측 액 수용 접시(441)의 선단(4416)의 웨이퍼(W) 상의 착액 목표 장소로부터의 수평 방향 거리는, 회전 컵체(502)의 상면의 내측 둘레 가장자리(5022)의 상기 착액 목표 장소로부터의 수평 방향 거리와 동일하거나, 혹은 약간 작기 때문에, 처리액의 비행 궤적에 상관없이, 노즐(410)로부터 토출된 후에 상측 액 수용 접시(441) 및 하측 액 수용 접시(442) 중 어느 곳에도 닿지 않고 직접 회전 컵체(502)에 충돌하는 처리액은 없다.
또한, (ii) 상측 액 수용 접시(441)의 선단(4416)의 웨이퍼(W) 상의 착액 목표 장소로부터의 수평 방향 거리는, 하측 액 수용 접시(442)의 선단(4426)보다 작기 때문에, 노즐(410)로부터 토출된 후에 상측 액 수용 접시(441)에 닿지 않고 하측 액 수용 접시(442)의 선단(4426)의 근방에 충돌하는 처리액도 없다. 이 때문에, 하측 액 수용 접시(442)의 선단(4426)의 근방에 충돌한 처리액이 하측 액 수용 접시(442)의 이면으로 돌아 들어간 후에, 회전 컵체(502)의 상면(5021) 상에 낙하하는 경우도 없다.
상측 액 수용 접시(441)의 선단(4416)의 근방에 낙하한 처리액의 일부는, 상측 액 수용 접시(441)의 이면(바닥벽의 하면)으로 돌아 들어가, 바닥벽(4411)의 하면의 선단부의 영역(4417) 상을 도 7의 좌측 방향으로 흘러가고, 그 대부분은 하측 액 수용 접시(442) 위에 낙하한다. 만약, 상측 액 수용 접시(441)의 이면으로 돌아 들어간 직후에 선단(4416)의 근방의 위치에서 액적이 하방으로 낙하하면, 낙하한 액적은 하측 액 수용 접시(442)의 선단(4426)의 근방에 충돌하여, 하측 액 수용 접시(442)의 이면으로 돌아 들어간 후에, 회전 컵체(502)의 상면(5021) 상에 낙하할 가능성이 있다. 그러나, 바닥벽(4411)의 하면의 선단부의 영역(4417)의 수평면에 대한 각도(β)를 비교적 크게 잡는 것(예컨대, 20도 이상), 및, 노즐(410)로부터의 처리액의 토출 방향으로 측정한 거리 즉, 하측 액 수용 접시(442)의 선단(4426)과 상측 액 수용 접시(441)의 선단(4416)과의 거리(X)를 작게 함으로써, 상기 바람직하지 않은 사상은 회피할 수 있다.
이 제2 실시형태에 따르면, 상측 액 수용 접시(441) 및 하측 액 수용 접시(442)를 전술한 위치 관계로 배치함으로써, 노즐(410)로부터의 토출 정지 직전에 노즐(410)로부터 토출되는 액 기세가 쇠약해진 처리액이, 웨이퍼(W)의 외방에 있는 처리 유닛(16)의 구성 부재[예컨대, 회전 컵체(502)]에 낙하함으로써 생길 수 있는 문제점(액적 비산에 의한 파티클 발생 등)을 방지할 수 있다. 또한, 액 기세가 쇠약해진 처리액의 낙하 지점이 회전 컵체(502) 이외의 구성 부재(예컨대, 고정 컵체)여도, 처리액에 의해 상기 부재가 오염되는 경우도 있어, 상기 구성 부재 상에서 튄 액이, 상기 구성 부재의 주위의 부재를 오염시킬 가능성도 있다. 따라서, 회전 컵체(502)를 갖지 않는 처리 유닛(16)에 있어서도, 전술한 상측 액 수용 접시(441) 및 하측 액 수용 접시(442)를 마련하는 것은 유익하다.
상기 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 공통의 효과는, 통상 토출 시보다 낮은 액 기세로 고정 노즐로부터 토출된 처리액이 웨이퍼(W)의 외측에 있는 처리 유닛(16)의 구성 부재에 낙하하여 상기 구성 부재를 오염시키는 것, 및 상기 구성 부재 상에서 튄 액적이 상기 구성 부재 및 상기 구성 부재의 주위에 있는 부재를 오염시키는 것을 방지할 수 있는 것이다.
상기 제1 및 제2 실시형태에서는, 가동 공급부(43)와 대비하기 위해 「고정」 공급부(41)라는 명칭을 붙였지만, 고정 공급부(41)는 완전히 부동이 아니어도 좋다. 기판 상에의 착액 위치의 조정을 위해, 예컨대, 처리액의 토출 각도(수평면에 대한 앙각(仰角) 내지 부각(俯角))를 변화시키기 위해 고정 공급부(41)에 틸트 기구를 마련하여도 좋다. 혹은 고정 공급부를 착액 목표 위치에 대하여 접근[예컨대, 노즐(410)이 웨이퍼의 상방으로 약간 돌출하는 경우도 포함함] 또는 이격시킬 수 있는 이동 기구를 마련하여도 좋다. 이러한 이동 기구를 마련한 경우, 액 수용부(42)는, 완전히 부동이어도 좋고, 고정 공급부(41)의 움직임에 추종하도록 액 수용부(42)를 이동시키는 이동 기구를 마련하여도 좋다. 고정 공급부(41)가 다소 움직였다고 해도, 가동 공급부(43)와 같이 움직일 수 없는 것이면, 배경 기술의 항에서 설명한 문제는 여전히 존재하기 때문에, 전술한 제1 및 제2 실시형태의 구성은 유익하다.
상기 제1 실시형태와 제2 실시형태를 조합하여도 좋다. 즉, 제1 실시형태의 액 수용 접시(420)의 하방에, 제2 실시형태의 상측 액 수용 접시(441) 및 하측 액 수용 접시(442)를 마련하여도 좋다.
상기 실시형태에 있어서, 처리 유닛(16)에서 처리되는 기판은, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD용의 유리 기판, 세라믹 기판 등, 반도체 장치 제조의 기술 분야에서 이용되는 임의의 기판으로 할 수 있다.
W : 기판(웨이퍼) 31 : 기판 유지부
410 : 노즐 42 : 액 수용부
413 : 브래킷(고정 부재) 420 : 액 수용 접시
423 : 액 안내면 441 : 상측 액 수용 접시
442 : 하측 액 수용 접시 G : 간극
50 : 회수컵 502 : 회전 컵체

Claims (11)

  1. 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부와,
    기판 유지부에 의해 유지된 기판 상에 상기 기판의 외측에 마련된 토출구로부터, 횡방향으로 처리액을 토출하는 노즐과,
    상기 노즐의 하방에 마련되어, 상기 노즐의 토출구로부터 낙하하는 처리액을 받아내는 액 수용부와,
    상기 기판에 공급된 후의 상기 처리액을 회수하기 위해 상기 기판의 주위에 배치된 회수 컵
    을 구비하고,
    상기 액 수용부는, 평면에서 보아, 상기 기판의 둘레 가장자리보다 상기 기판의 반경 방향 외측의 위치에서 상기 처리액을 받아내도록 마련되며,
    상기 액 수용부는 상기 회수 컵의 상방에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 액 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액 수용부는, 액 수용 부재와, 상기 노즐의 토출구의 개구단으로부터 하방으로 연장되는 제1 안내벽과, 상기 제1 안내벽에 대면하는 제2 안내벽을 가지며,
    상기 제1 안내벽과 상기 제2 안내벽 사이에 간극이 형성되며, 이 간극을 통하여 처리액이 상기 액 수용 부재에 유도되는 것인 기판 액 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 처리액의 제2 안내벽에 대한 접촉각은, 처리액의 상기 제1 안내벽에 대한 접촉각보다 큰 것인 기판 액 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 안내벽의 표면은, 상기 노즐의 개구단과 동일 평면 상에 위치하고 있는 것인 기판 액 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 간극의 크기는, 상기 노즐의 토출구로부터 토출되는 액적의 크기보다 작은 것인 기판 액 처리 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 안내벽이 상기 액 수용 부재와 일체적으로 형성되어 있는 것인 기판 액 처리 장치.
  7. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액 수용 부재의 상방이 덮개에 의해 덮여져 있는 것인 기판 액 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 덮개는, 상기 노즐을 미리 정해진 위치에 유지하기 위한 유지 부재의 일부분에 의해 형성되어 있는 것인 기판 액 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 액 수용부는, 상측 액 수용 부재와, 그 하방에 있는 하측 액 수용 부재를 포함하는 것인 기판 액 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 상측 액 수용 부재의 하면의 전단부(前端部)는, 착액(着液) 목표 위치로부터의 수평 방향 거리가 커짐에 따라 낮아지도록 경사져 있으며, 상기 상측 액 수용 부재의 전단 가장자리의 상기 착액 목표 위치로부터의 수평 방향 거리는, 상기 하측 액 수용 부재의 전단 가장자리의 상기 착액 목표 위치로부터의 수평 방향 거리보다 작은 것인 기판 액 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 기판에 공급된 후의 처리액을 회수하기 위해 기판의 주위에 배치된 회수컵을 더 구비하고, 상기 회수컵이, 연직 축선 둘레로 회전하는 링형의 회전 컵체를 가지고 있으며, 상기 상측 액 수용 부재의 전단 가장자리의 상기 착액 목표 위치로부터의 수평 방향 거리는, 상기 회전 컵체의 상면의 내측 둘레 가장자리의 상기 착액 목표 위치로부터의 수평 방향 거리 이하인 것인 기판 액 처리 장치.
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