KR20160143705A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 그리고 기판 처리 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치는, 기판(3)을 유지하면서 회전시키는 기판 회전부(11)와, 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부(13)와, 처리액 공급부로부터 공급된 처리액과 치환시키는 치환액을 기판에 공급하는 치환액 공급부(14)를 구비한다. 치환액 공급부(14)가 기판에 치환액을 공급하고 있을 때, 치환액 공급부로부터 공급되는 치환액의 기판 상에 대한 공급 위치보다 기판의 외주측의 위치에 처리액 공급부(13)가 처리액을 공급하여 처리액의 액막을 형성한다. 치환액의 소비량을 증대시키지 않고, 기판의 표면의 전체가 액막에 의해 덮인 상태를 유지할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 그리고 기판 처리 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 {SUBSTRATE-PROCESSING DEVICE, SUBSTRATE-PROCESSING METHOD, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM ON WHICH SUBSTRATE-PROCESSING PROGRAM HAS BEEN RECORDED}
본 발명은 기판 상의 처리액을 치환액으로 치환하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 그리고 기판 처리 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 부품 또는 플랫 패널 디스플레이 등을 제조할 시에는, 기판 처리 장치를 이용하여 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판 등의 기판에 대하여 세정 또는 에칭 등의 각종의 액 처리를 실시하고 있다.
예를 들면, 기판의 세정을 행하는 기판 처리 장치에서는, 회전하는 기판을 향해 세정용의 약액을 공급하고, 기판의 표면을 약액으로 세정 처리한다. 이 후, 기판의 중앙부에 린스액을 공급하고, 기판의 표면을 린스액으로 린스 처리한다. 이 린스 처리에서는, 기판의 표면을 린스 처리하기 위한 처리액(예를 들면 순수)을 기판에 공급하여, 기판의 표면에 처리액의 액막을 형성한다. 이 후, 처리액의 공급을 정지하고, 처리액보다 휘발성이 높은 건조 용액(예를 들면 IPA(이소프로필 알코올))을 기판의 중앙부에 공급하여, 기판의 표면에 형성된 처리액의 액막을 건조 용액으로 치환하는 치환 처리를 행한다. 이 치환 처리에서는, 기판의 중앙부로부터 외주측을 향해 순차 처리액이 건조 용액으로 치환되어 가고, 기판의 표면에 건조 용액의 액막이 형성된다. 이 후, 건조 용액을 향해 불활성 가스(예를 들면 질소 가스)를 분사하고, 또한 기판의 회전에 의한 원심력으로 건조 용액을 기판의 표면으로부터 외측방으로 털어냄으로써, 기판의 표면을 건조시킨다.
이와 같이 종래의 기판 처리 장치에서는, 기판의 건조를 행할 시, 기판의 표면에 처리액을 공급하여 처리액의 액막을 형성해 두고, 처리액의 공급을 정지한 후에 건조 용액의 공급을 개시함으로써, 기판의 표면에 형성된 처리액의 액막을 건조 용액으로 치환하고 있다(예를 들면, 일본특허공개공보 2010-045389호를 참조).
기판의 표면에 형성된 처리액의 액막에는, 기판의 회전에 의한 원심력이 작용하고 있다. 그 원심력은 기판의 중앙부보다 기판의 외주부가 크다. 이 때문에, 처리액의 공급 정지 후, 건조 용액의 공급을 개시하고 나서 기판의 표면 전체에 건조 용액의 액막이 형성되기 전에, 기판의 외주부에 형성되어 있던 처리액의 액막이 기판의 외측방으로 털어내져, 당해 외주부에서 액막이 끊어진 상태가 되는 경우가 있다. 이러한 액막이 끊김은, 특히 기판의 표면이 소수화되어 있는 경우에 발생하기 쉽다.
즉, 도 13의 모식도에 나타내는 바와 같이, 기판의 중앙부(일점 쇄선으로 나타내는 기판과 동심의 원형 영역 내)에서는, 건조 용액의 액막이 끊기지 않고 형성되지만, 기판의 외주부에서는 건조 용액의 액막이 끊겨, 그 결과로서, 기판의 외주부에 건조 용액의 액적이 형성되어 버린다. 액적에 분위기 중의 물질(예를 들면 암모니아)이 용해된 상태로 건조되면, 기판의 표면에 워터 마크 및 파티클이 발생할 우려가 있다.
치환액을 공급할 시 기판의 회전 속도를 낮게 하여 원심력을 작게 함으로써, 처리액의 액막을 유지하는 것도 고려된다. 그러나, 그렇게 하면 처리 시간이 길어져, 기판 처리 장치의 스루풋이 저감되는 문제가 발생한다.
본 발명은, 액막의 끊김에 유래하는 워터 마크 및 파티클 등의 결함의 발생을 억제하여, 기판의 처리를 양호하게 행할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 유지하면서 회전시키는 기판 회전부와, 상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와, 상기 처리액 공급부로부터 공급된 상기 처리액과 치환시키는 치환액을 상기 기판에 공급하는 치환액 공급부를 구비하고, 상기 치환액 공급부가 상기 기판에 상기 치환액을 공급하고 있을 때, 상기 치환액 공급부로부터 공급되는 상기 치환액의 상기 기판 상에 대한 공급 위치보다 상기 기판의 외주측의 위치에 상기 처리액 공급부가 상기 처리액을 공급하여 상기 처리액의 액막을 형성한다.
상기 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 이하에 열거하는 특징 중 하나 또는 복수를 가지고 있어도 된다.
상기 처리액 공급부 및 상기 치환액 공급부는, 상기 기판의 표면 전체가 상기 처리액, 상기 치환액 또는 이들 혼합액의 액막에 의해 덮이도록 상기 처리액 및 상기 치환액을 공급하고, 상기 처리액 공급부는, 상기 치환액 공급부에 의해 형성된 상기 치환액의 외측에 상기 처리액 공급부에 의해 공급된 상기 처리액의 액막이 유지되도록 상기 처리액을 공급한다.
상기 치환액 공급부는, 상기 기판의 중앙부에 상기 치환액을 공급하고, 상기 처리액 공급부는, 상기 기판의 외주 방향을 향해 이동하면서 상기 처리액을 공급한다.
상기 처리액 공급부는, 상기 기판의 주연부까지 이동하면 상기 처리액의 공급을 정지한다.
상기 처리액 공급부는, 상기 기판의 중앙부를 향해 상기 처리액을 공급하는 처리액 주공급 노즐과, 상기 치환액의 상기 기판 상에 대한 공급 위치보다 상기 기판의 외주측의 위치에 상기 처리액을 공급하는 처리액 보조 공급 노즐을 가진다.
상기 처리액 공급부는, 상기 처리액 주공급 노즐과 상기 처리액 보조 공급 노즐이 동시에 상기 처리액을 공급하고 있을 때, 상기 처리액 보조 공급 노즐로부터의 상기 처리액의 공급 유량을, 상기 처리액 주공급 노즐로부터의 상기 처리액의 공급 유량보다 작게 한다.
상기 처리액 공급부는, 상기 치환액 공급부로부터 상기 기판에 대한 상기 치환액의 공급을 개시하는 것보다 전에, 상기 치환액의 상기 기판 상에 대한 공급 위치보다 상기 기판의 외주측의 위치에 대한 상기 처리액의 공급을 개시한다.
상기 처리액 공급부는, 상기 치환액이 상기 기판 상에 공급되고 또한 상기 기판의 외주측의 위치에 상기 처리액이 공급되지 않았던 경우에, 상기 치환액에 의해 그 전체가 덮이는 상기 기판과 동심의 원형 영역 내에 상기 처리액을 공급한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 회전하는 기판에 처리액을 공급하는 처리액 주공급 공정과, 상기 처리액 주공급 공정에서 상기 기판에 공급된 상기 처리액을 치환하기 위한 치환액을 상기 기판에 공급하여 상기 기판 상에 치환액의 액막을 형성하는 치환액 공급 공정과, 상기 치환액이 상기 기판에 공급되고 있을 때, 상기 기판 상에 대한 상기 치환액의 공급 위치보다 상기 기판의 외주측의 위치에 상기 처리액을 공급하여 상기 기판 상에 상기 처리액의 액막을 형성하는 처리액 보조 공급 공정을 가진다.
상기 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 이하에 열거하는 특징 중 하나 또는 복수를 가지고 있어도 된다.
상기 처리액 주공급 공정에서는, 상기 기판의 표면 전체에 상기 처리액의 액막을 형성하고, 상기 처리액 보조 공급 공정에서는, 상기 기판의 표면 중 상기 치환액에 의해 덮인 영역보다 외주측의 영역에 상기 처리액의 액막을 형성한다.
상기 치환액 공급 공정에서는, 상기 기판의 중앙부를 향해 상기 치환액을 공급하고,
상기 처리액 보조 공급 공정에서는, 상기 처리액의 공급 위치를 상기 기판의 외주 측을 향해 이동시키면서 상기 처리액을 공급한다.
상기 처리액 보조 공급 공정에서는, 상기 처리액 주공급 공정에서 공급하는 상기 처리액의 공급 유량보다 적은 공급 유량으로 상기 처리액을 공급한다.
상기 처리액 보조 공급 공정은, 상기 치환액 공급 공정에서 상기 기판에 대한 상기 치환액의 공급을 개시하는 것보다 전에 상기 처리액의 공급을 개시한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 기판을 유지하면서 회전시키는 기판 회전부와, 상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와, 상기 처리액 공급부로부터 공급된 상기 처리액과 치환시키는 치환액을 상기 기판에 공급하는 치환액 공급부를 가지는 기판 처리 장치를 이용하여, 상기 기판 회전부에 의해 상기 기판을 회전시키고, 상기 처리액 공급부에 의해 상기 기판에 상기 처리액을 공급시키고, 이 후, 상기 치환액 공급부에 의해 상기 기판에 상기 치환액을 공급시켜 치환액의 액막을 형성하고, 또한 상기 처리액 공급부에 의해 상기 기판 상에 대한 상기 치환액의 공급 위치보다 외주측의 위치에 상기 처리액을 공급시켜 처리액의 액막을 형성한다.
상기 본 발명의 실시 형태에 따르면, 기판 처리 장치의 스루풋을 저하시키지 않고, 워터 마크 및 파티클의 발생을 억제할 수 있어, 기판의 처리를 양호하게 행할 수 있다.
도 1은 기판 처리 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 기판 액 처리 장치를 나타내는 측면 단면도이다.
도 3은 기판 액 처리 장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 기판 처리 프로그램을 나타내는 순서도이다.
도 5는 기판 처리 장치의 동작 설명도(기판 수취 공정, 기판 전달 공정)이다.
도 6은 기판 처리 장치의 동작 설명도(약액 공급 공정)이다.
도 7은 기판 처리 장치의 동작 설명도(처리액 공급 공정)이다.
도 8은 기판 처리 장치의 동작 설명도(처리액 보조 공급 공정)이다.
도 9는 기판 처리 장치의 동작 설명도(처리액 보조 공급 공정)이다.
도 10은 기판 처리 장치의 동작 설명도(치환액 공급 공정)이다.
도 11은 기판 처리 장치의 동작 설명도(불활성 가스 공급 공정)이다.
도 12는 기판 처리 장치의 동작 설명도(불활성 가스 공급 공정)이다.
도 13은 기판에 형성되는 액막의 상태를 나타내는 모식도이다.
이하에, 본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법의 구체적인 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는 전단부에 반입반출부(2)를 구비한다. 반입반출부(2)에서는, 복수 매(예를 들면 25 매)의 기판(3)(여기서는, 반도체 웨이퍼)을 수용한 캐리어(4)의 반입반출이 행해진다. 반입반출부(2)에는 복수의 캐리어(4)가 좌우로 배열되어 배치된다.
기판 처리 장치(1)는 반입반출부(2)의 후방에 반송부(5)를 구비한다. 반송부(5)의 전측(前側)에 기판 반송 장치(6)가 배치되고, 또한 후측에 기판 전달대(7)가 배치된다. 이 반송부(5)에서는, 반입반출부(2)에 배치된 어느 하나의 캐리어(4)와 기판 전달대(7)와의 사이에서, 기판 반송 장치(6)를 이용하여 기판(3)을 반송한다.
기판 처리 장치(1)는 반송부(5)의 후방에 처리부(8)를 구비한다. 처리부(8)의 중앙에는 전후 방향으로 연장되는 기판 반송 장치(9)가 배치된다. 기판 반송 장치(9)의 좌우 양측에, 기판(3)을 액 처리하기 위한 기판 액 처리 장치(10)가 전후 방향으로 배열되어 배치된다. 이 처리부(8)에서는, 기판 전달대(7)와 기판 액 처리 장치(10)와의 사이에서 기판 반송 장치(9)를 이용하여 기판(3)을 반송하고, 기판 액 처리 장치(10)를 이용하여 기판(3)의 액 처리를 행한다.
기판 액 처리 장치(10)는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판 회전부(11)와 약액 공급부(12)와, 처리액 공급부(처리액 주공급부)(13)와, 치환액 공급부(14)와, 불활성 가스 공급부(15)와, 처리액 보조 공급부(16)와, 회수부(17)를 가지고, 이들 각 부를 제어부(18)로 제어하고 있다. 기판 회전부(11)는 기판(3)을 유지하면서 회전시킨다. 약액 공급부(12)는 기판(3)에 세정용의 약액을 공급한다. 처리액 공급부(13)는 기판(3)에 린스용의 처리액(예를 들면 순수)을 공급한다. 치환액 공급부(14)는 기판(3)에 치환액(여기서는, 처리액보다 휘발성이 높은 건조 용액, 예를 들면 IPA)을 공급한다. 불활성 가스 공급부(15)는 기판(3)에 불활성 가스를 공급한다. 처리액 보조 공급부(16)는 기판(3) 표면 전체에 액막을 유지하기 위하여, 기판(3)의 외주부에 처리액을 보조적으로 공급하는 것이다. 즉, 처리액 공급부(처리액 주공급부)(13)와 처리액 보조 공급부(16) 양방이, 기판(3)에 처리액을 공급하는 '처리액 공급부'로서 기능한다. 회수부(17)는 약액 또는 처리액 또는 치환액 등을 회수한다.
기판 회전부(11)는 기판 처리실(19)의 내부 대략 중앙에 상하로 연장되는 회전 가능한 회전축(20)을 가진다. 회전축(20)의 상단에는 원판 형상의 턴테이블(21)이 수평으로 장착되어 있다. 턴테이블(21)의 외주 가장자리에는, 3 개의 기판 유지체(22)가 원주 방향에 등간격으로 장착되어 있다.
기판 회전부(11)의 회전축(20)에는 기판 회전 기구(23)와 기판 승강 기구(24)가 접속되어 있다. 이들 기판 회전 기구(23) 및 기판 승강 기구(24)의 동작은 제어부(18)에 의해 제어된다.
기판 회전부(11)는 턴테이블(21)의 기판 유지체(22)로 기판(3)을 수평으로 유지한다. 턴테이블(21) 및 이에 유지된 기판(3)은, 기판 회전 기구(23)를 동작시킴으로써 회전하고, 기판 승강 기구(24)를 동작시킴으로써 승강한다.
약액 공급부(12)는 기판 처리실(19) 내를 좌우 방향으로 수평으로 연장되는 가이드 레일(25)을 가진다. 가이드 레일(25)에는, 전후 방향으로 수평으로 연장되는 암(26)이 좌우 이동 가능하게 장착되어 있다. 암(26)의 선단 하부 좌측에는 약액·처리액 공급 노즐(27)이 연직 하향으로 장착되어 있다. 약액·처리액 공급 노즐(27)에는, 세정용의 약액을 공급하기 위한 약액 공급원(28)이 유량 조정기(29)를 개재하여 접속되어 있다. 이 유량 조정기(29)는 제어부(18)에 의해 제어된다.
또한, 약액 공급부(12)의 암(26)에는 제 1 노즐 이동 기구(30)가 접속되어 있다. 이 제 1 노즐 이동 기구(30)는 제어부(18)에 의해 제어된다.
약액·처리액 공급 노즐(27)은 처리액 공급부(13)에도 포함된다. 약액·처리액 공급 노즐(27)에는 처리액으로서의 린스액을 공급하기 위한 처리액 공급원(31)이 유량 조정기(32)를 개재하여 접속되어 있다. 이 유량 조정기(32)는 제어부(18)에 의해 제어된다.
약액 공급부(12) 및 처리액 공급부(13)의 양방에 속하는 약액·처리액 공급 노즐(27)은, 제 1 노즐 이동 기구(30)에 의해 기판(3)의 중앙부의 상방의 위치(공급 개시 위치)와 평면에서 봤을 때 기판(3)의 좌방 외측의 위치(퇴피 위치)와의 사이에서 이동 가능하며, 기판(3)의 표면(상면)을 향해 세정용의 약액 및 린스용의 처리액을 토출할 수 있다. 또한 여기서는, 하나의 약액·처리액 공급 노즐(27)로부터 약액 및 처리액 중 어느 일방을 선택적으로 토출하도록 하고 있지만, 약액과 처리액을 각각 별개의 노즐로부터 토출하도록 해도 된다.
치환액 공급부(14)는 암(26)의 선단 하부 우측에 연직 하향으로 장착된 치환액 공급 노즐(33)을 가지고 있다. 치환액 공급 노즐(33)에는 치환액을 공급하기 위한 치환액 공급원(34)이 유량 조정기(35)를 개재하여 접속되어 있다. 이 유량 조정기(35)는 제어부(18)에 의해 제어된다.
치환액 공급부(14)의 치환액 공급 노즐(33)은 제 1 노즐 이동 기구(30)에 의해 기판(3)의 중앙부의 상방의 위치(공급 개시 위치)와 평면에서 봤을 때 기판(3)의 좌방 외측의 위치(퇴피 위치)와의 사이에서 이동 가능하며, 기판(3)의 표면(상면)을 향해 치환액을 토출할 수 있다.
불활성 가스 공급부(15)는 기판 처리실(19) 내에서 좌우 방향으로 수평으로 연장되는 가이드 레일(36)을 가진다. 가이드 레일(36)에는 전후 방향으로 수평으로 연장되는 암(37)이 좌우 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다. 암(37)의 선단 하부 중앙에는 제 1 불활성 가스 공급 노즐(38)이 연직 하향으로 장착되어 있다. 또한, 암(37)의 선단 하부 좌측에는 제 2 불활성 가스 공급 노즐(39)이 하방 우측을 향해 경사시켜 장착되어 있다. 제 1 및 제 2 불활성 가스 공급 노즐(38, 39)에는, 불활성 가스(예를 들면 질소 가스)를 공급하기 위한 불활성 가스 공급원(40)이 유량 조정기(41, 42)를 각각 개재하여 접속되어 있다. 이 유량 조정기(41, 42)는 제어부(18)에 의해 제어된다.
또한, 불활성 가스 공급부(15)의 암(37)에는 제 2 노즐 이동 기구(43)가 접속되어 있다. 이 제 2 노즐 이동 기구(43)는 제어부(18)에 의해 제어된다.
이 불활성 가스 공급부(1)의 제 1 및 제 2 불활성 가스 공급 노즐(38, 39)은, 제 2 노즐 이동 기구(43)에 의해, 기판(3)의 중앙부의 상방의 위치(개시 위치)와 평면에서 봤을 때 기판(3)의 우방 외측의 위치(퇴피 위치)와의 사이에서 이동 가능하며, 기판(3)의 표면(상면)을 향해 불활성 가스를 토출할 수 있다. 이 때, 제 1 불활성 가스 공급 노즐(38)로부터는, 불활성 가스를 기판(3)의 표면에 연직 하향으로 토출시킨다. 한편, 제 2 불활성 가스 공급 노즐(39)로부터는, 불활성 가스를 기판(3)의 표면에 기판(3)의 외주측을 향해 기울기 하방으로 토출시킨다.
처리액 보조 공급부(16)는 암(37)의 선단 하부 우측에 연직 하향으로 장착된 처리액 보조 공급 노즐(44)을 가진다. 처리액 보조 공급 노즐(44)에는 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급원(45)이 유량 조정기(46)를 개재하여 접속되어 있다. 이 유량 조정기(46)는 제어부(18)에 의해 제어된다. 또한 여기서는, 각각 다른 2 개의 처리액 공급원(45, 31)을 이용하고 있지만, 단일의 처리액 공급원으로부터 약액·처리액 공급 노즐(27) 및 처리액 보조 공급 노즐(44)의 양방에 처리액을 공급해도 된다.
이 처리액 보조 공급부(16)의 처리액 보조 공급 노즐(44)은 제 2 노즐 이동 기구(43)에 의해, 기판(3)의 중앙부의 상방의 위치(공급 개시 위치)와 평면에서 봤을 때 기판(3)의 우방 외측의 위치(퇴피 위치)와의 사이에서 이동 가능하며, 기판(3)의 표면(상면)을 향해 처리액을 토출할 수 있다.
회수부(17)는 턴테이블(21)의 주위에 배치된 원환 형상의 회수 컵(47)을 가진다. 회수 컵(47)의 상단부에는 턴테이블(21)보다 큰 사이즈의 개구가 형성되어 있다. 또한, 회수 컵(47)의 하단부에는 드레인(48)이 접속되어 있다. 이 회수부(17)는 기판(3)의 표면에 공급된 처리액 또는 치환액 등을 회수 컵(47)으로 회수하고, 드레인(48)으로부터 외부로 배출한다.
기판 처리 장치(1)는 제어부(18)(컴퓨터)에 마련한 기록 매체(49)에 기록된 각종의 프로그램에 따라 제어부(18)에 의해 제어되고, 기판(3)의 처리를 행한다. 기록 매체(49)는 각종의 설정 데이터 또는 프로그램을 저장하고 있다. 기록 매체(49)는 ROM, RAM 등의 메모리, 하드 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 플렉시블 디스크 등의 디스크 형상 기록 매체 등의 공지의 것으로 구성할 수 있다.
기판 처리 장치(1)는 기록 매체(49)에 기록된 기판 처리 프로그램(도 4 참조)에 따라 이하에 설명하는 바와 같이 기판(3)의 처리를 행한다.
먼저 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판 반송 장치(9)에 의해 반송되어 온 기판(3)이 기판 액 처리 장치(10)에 의해 수취된다(기판 수취 공정).
이 기판 수취 공정에서는, 제어부(18)는 기판 승강 기구(24)에 의해 턴테이블(21)을 정해진 위치까지 상승시킨다. 그리고, 기판 반송 장치(9)에 의해 기판 처리실(19)의 내부에 반입된 1 매의 기판(3)을 기판 유지체(22)가 수취하여 수평으로 유지한다. 이 후, 기판 승강 기구(24)에 의해 턴테이블(21)을 정해진 위치까지 강하시킨다. 또한 기판 수취 공정에서는, 약액·처리액 공급 노즐(27), 치환액 공급 노즐(33), 제 1 및 제 2 불활성 가스 공급 노즐(38, 39), 및 처리액 보조 공급 노즐(44)을 턴테이블(21)의 외주보다 외방의 퇴피 위치로 퇴피시켜 둔다.
이어서, 기판 처리 장치(1)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기판(3)의 표면에 약액을 공급하여 기판(3)의 세정 처리를 행한다(약액 공급 공정).
이 약액 공급 공정에서는, 제어부(18)는 제 1 노즐 이동 기구(30)에 의해 암(26)을 이동시켜 약액·처리액 공급 노즐(27)을 기판(3)의 중심부 상방의 공급 개시 위치에 배치한다. 또한, 기판 회전 기구(23)에 의해 정해진 회전 속도로 턴테이블(21)을 회전시킴으로써 기판(3)을 회전시킨다. 이 후, 유량 조정기(29)에 의해 정해진 유량으로 유량 제어된 약액을 약액·처리액 공급 노즐(27)로부터 기판(3)의 표면을 향해 토출시킨다. 또한, 기판(3)에 공급된 약액은 회수 컵(47)으로 회수되고 드레인(48)으로부터 외부로 배출된다. 이 후, 유량 조정기(29)에 의해 약액의 토출을 정지시킨다.
이어서 기판 처리 장치(1)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 기판(3)의 표면에 처리액을 공급하여 기판(3)의 린스 처리를 행한다(처리액 공급 공정).
이 처리액 공급 공정에서는, 제어부(18)는 약액·처리액 공급 노즐(27)을 기판(3)의 중심부 상방의 위치에 유지한 상태로, 유량 조정기(32)에 의해 정해진 유량으로 유량 제어된 처리액을 약액·처리액 공급 노즐(27)로부터 회전하는 기판(3)의 표면을 향해 토출시킨다. 이에 의해, 기판(3)의 표면에 처리액의 액막이 형성된다. 이 처리액의 액막이 기판(3)의 표면의 전체에 계속 형성되도록, 처리액의 토출 유량을 조정한다. 또한, 기판(3)에 공급된 처리액은 회수 컵(47)으로 회수되고 드레인(48)으로부터 외부로 배출된다.
이어서 기판 처리 장치(1)는, 도 8 ~ 도 10에 나타내는 바와 같이, 기판(3)의 표면의 외주부에 처리액을 공급하는 처리액 보조 공급 공정을 행함과 동시에, 기판(3)의 표면의 중앙부에 치환액을 공급하여 기판(3) 상에 있는 처리액을 치환액으로 치환하는 치환액 공급 공정을 행한다.
처리액 보조 공급 공정의 개시 시에는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 약액·처리액 공급 노즐(27)로부터 기판(3)의 중앙부에 대한 처리액의 공급을 계속하여 행하고, 또한 처리액 보조 공급 노즐(44)로부터 기판(3)의 외주부를 향해 약액·처리액 공급 노즐(27)로부터 토출되는 처리액과 동종의 처리액을 공급한다. 즉, 제어부(18)는 유량 조정기(32)에 의해 정해진 유량으로 유량 제어된 처리액을 약액·처리액 공급 노즐(27)로부터 기판(3)의 중앙부를 향해 토출시킨다. 또한, 제 2 노즐 이동 기구(43)에 의해 암(37)을 이동시켜 처리액 보조 공급 노즐(44)을 기판(3)의 중심부보다 외측의 외주부 상방의 공급 개시 위치에 배치한다. 이 후, 유량 조정기(46)에 의해 정해진 유량으로 유량 제어된 처리액을 처리액 보조 공급 노즐(44)로부터 기판(3)의 표면을 향해 토출시킨다. 이에 의해, 기판(3)의 표면에 형성된 처리액의 액막이 유지된다. 이 때, 처리액 보조 공급 노즐(44)로부터 공급하는 처리액의 유량을 약액·처리액 공급 노즐(27)로부터 공급하는 처리액의 유량보다 적게 하여, 기판(3)의 표면에서 처리액이 비산하는 것을 방지하고 있다. 또한 기판(3)에 공급된 처리액은 회수 컵(47)으로 회수되고 드레인(48)으로부터 외부로 배출된다.
처리액 보조 공급 공정을 개시한 후에, 도 9에 나타내는 바와 같이, 처리액 공급 공정을 종료하고, 치환액 공급 공정을 개시한다. 즉, 제어부(18)는 제 1 노즐 이동 기구(30)에 의해 암(26)을 이동시켜 치환액 공급 노즐(33)을 기판(3)의 중심부 상방의 공급 개시 위치에 배치한다. 이 후, 유량 조정기(32)에 의해 약액·처리액 공급 노즐(27)로부터의 처리액의 토출을 정지시키고, 또한 유량 조정기(35)에 의해 정해진 유량으로 유량 제어된 치환액을 치환액 공급 노즐(33)로부터 기판(3)의 표면을 향해 연직 하향으로 토출시킨다.
치환액 공급 공정을 개시하고 정해진 시간 처리액을 공급한 후에, 도 10에 나타내는 바와 같이, 처리액 보조 공급 공정을 종료한다. 즉, 제어부(18)는 유량 조정기(46)에 의해 처리액의 토출을 정지시킨다. 치환액은 계속하여 치환액 공급 노즐(33)로부터 기판(3)에 토출시켜 둔다. 이에 의해, 기판(3)의 표면의 전체에 치환액의 액막이 형성된다. 또한, 기판(3)에 공급된 치환액은 회수 컵(47)으로 회수되고 드레인(48)으로부터 외부로 배출된다.
이와 같이, 치환액을 공급할 시, 기판(3)에 대한 처리액의 공급을 모두 정지하는 것이 아니라, 처리액을 치환액의 공급 위치보다 기판(3)의 외주측에 공급함으로써, 원심력의 작용에 의해 기판(3)의 표면에서 액막을 끊기게 하지 않고, 기판(3)의 표면 전체에 끊김이 없는 연속적인 액막(치환액의 액막, 혹은 처리액과 치환액의 혼합액의 액막)이 형성되어 있는 상태를 유지할 수 있다. 즉, 처리액 공급 보조 노즐(44)로부터 공급되는 처리액의 공급 위치(처리액 공급 위치)보다 외주측의 영역에는 처리액과 치환액의 혼합액의 액막이 형성되고, 처리액 공급 위치보다 내주측의 영역에는 치환액의 액막(혹은, 이전에 공급된 처리액을 포함하는 치환액의 액막으로서, 상기 혼합액 중의 치환액 농도보다 높은 치환액 농도를 가지는 액막)이 형성되게 된다. 그리고, 처리액 공급 위치보다 외주측에는, 처리액 공급 위치보다 외주측에 있는 액막의 두께보다 두꺼운 액막이 형성된다. 이 때문에, 처리액 공급 보조 노즐(44)에 의한 처리액의 공급을 정지했을 때, 처리액과 치환액의 혼합액이 기판 외주부로부터 털어내져 기판 외주부에서 액막이 끊기기 전에, 치환액 공급 노즐(33)로부터 공급된 치환액이 기판 외주부에 도달하고, 기판(3)의 표면 전체에 끊김이 없는 연속적인 치환액의 액막이 형성된다. 특히, 처리액 공급 위치보다 외주측에 있는 액막은, 처리액보다 표면 장력이 낮은 처리액과 치환액의 혼합액으로 형성되어 있기 때문에, 처리액 공급 보조 노즐(44)에 의한 처리액의 공급을 정지했을 때, 이 액막은 끊기기 어렵다. 이에 의해, 기판(3)의 표면에 액적 형상의 치환액이 잔류하는 것에 기인하는 워터 마크 및 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 종래와 같이 치환액을 공급할 시 처리액을 전혀 공급하지 않는 경우에는, 도 13에 모식적으로 나타낸 치환액의 액막의 윤곽선(P)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 기판(3)의 중앙부(일점 쇄선보다 반경 방향 내측의 영역)에서는 치환액의 액막이 확실히 형성되지만, 그 외측에서는 치환액의 액막이 끊겨 버린다. 따라서 처리액 보조 공급 공정에서는, 처리액 보조 공급 노즐(44)에 의해 처리액을 공급하지 않고 치환액 공급 노즐(33)로부터 기판(3)의 중심부에 치환액을 공급했을 때 확실히 치환액의 액막에 의해 덮이는 영역 내(즉, 도 13의 일점 쇄선보다 반경 방향 내측의 영역)에, 처리액 보조 공급 노즐(44)로부터 처리액을 공급하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기판의 외주부에서도 액막을 유지할 수 있다. 또한 치환액 공급 공정은 처리액 보조 공급 공정과 동시에 개시해도 된다. 또한, 치환액 공급 공정을 행하고 있을 때, 제 2 노즐 이동 기구(43)에 의해 처리액 보조 공급 노즐(44)을 기판(3)을 따라 오른쪽 외측방(반경 방향 외측)을 향해 수평으로 이동시키면서 처리액 보조 공급 노즐(44)로부터 처리액의 토출을 행해도 된다. 이에 의해, 기판(3) 상의 치환액의 액막을 처리액의 공급 위치의 이동에 수반하여 외주 방향으로 서서히 확산시켜 갈 수 있으므로, 액막의 유지를 보다 한층 확실히 행할 수 있다.
이어서, 기판 처리 장치(1)는, 기판(3)에 불활성 가스를 분사하여 기판(3)의 표면으로부터 치환액을 제거하여 기판(3)의 건조 처리를 행한다(불활성 가스 공급 공정). 이 불활성 가스 공급 공정은 기판(3)의 중앙부에 불활성 가스를 분사하여 기판(3)의 중앙부만을 부분적으로 건조시키는 중앙부 건조 처리 공정과, 불활성 가스의 분사 위치를 기판(3)의 중앙부로부터 외주측으로 이동시키면서 건조 영역을 기판(3)의 중앙부로부터 외주측으로 서서히 확산시켜 가면서 최종적으로 기판(3)의 전체를 건조시키는 외주부 건조 처리 공정을 가진다.
중앙부 건조 처리 공정에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제어부(18)는 제 1 노즐 이동 기구(30)에 의해 치환액 공급 노즐(33)을 기판(3)을 따라 왼쪽 외측방(반경 방향 외측)을 향해 수평으로 이동시키면서, 유량 조정기(35)에 의해 정해진 유량으로 유량 제어된 치환액을 치환액 공급 노즐(33)로부터 기판(3)의 표면을 향해 연직 하향으로 토출시킨다. 또한, 제 2 노즐 이동 기구(43)에 의해 암(37)을 이동시켜 제 1 불활성 가스 공급 노즐(38)을 기판(3)의 중심부 상방의 공급 개시 위치로 이동시킨다. 이 후, 유량 조정기(41)에 의해 정해진 유량으로 유량 제어된 불활성 가스를 제 1 불활성 가스 공급 노즐(38)로부터 기판(3)의 표면을 향해 연직 하향으로 토출시킨다. 이 때에는, 제 2 노즐 이동 기구(43)를 구동하지 않고, 제 1 불활성 가스 공급 노즐(38)을 기판(3)의 중앙 상방에서 정지시켜 둔다. 이 중앙부 건조 처리 공정에서는, 기판(3)의 중앙 상방에서 정지된 제 1 불활성 가스 공급 노즐(38)로부터 기판(3)의 중앙부를 향해 연직 하향으로 불활성 가스가 토출된다. 이 때문에, 기판(3)의 표면에 형성된 치환액의 액막이 기판(3)의 중앙부만 외주측으로 제거되어 기판(3)의 중앙부만이 건조된 상태가 된다.
이 후, 외주부 건조 처리 공정에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제어부(18)는 유량 조정기(41)에 의해 제 1 불활성 가스 공급 노즐(38)로부터의 불활성 가스의 토출을 정지시킨 후에, 제 2 노즐 이동 기구(43)에 의해 암(37)을 이동시켜 제 2 불활성 가스 공급 노즐(39)을 기판(3)의 중심부 상방의 공급 개시 위치로 이동시킨다. 이 후, 유량 조정기(42)에 의해 정해진 유량으로 유량 제어된 불활성 가스를 제 2 불활성 가스 공급 노즐(39)로부터 기판(3)의 표면에 기판(3)의 상방으로부터 외측방을 향해 경사 방향으로 토출시킨다. 이 때에는, 제 2 노즐 이동 기구(43)에 의해 제 2 불활성 가스 공급 노즐(39)을 기판(3)을 따라 기판(3)의 중심으로부터 우측의 주연부를 향해 수평으로 이동시킨다. 또한, 제 1 노즐 이동 기구(30)에 의해 치환액 공급 노즐(33)을 기판(3)을 따라 왼쪽 외측방을 향해 수평으로 이동시키면서, 유량 조정기(35)에 의해 정해진 유량으로 유량 제어된 치환액을 치환액 공급 노즐(33)로부터 기판(3)의 표면을 향해 연직 하향으로 토출시킨다. 이 후, 유량 조정기(35, 42)에 의해 치환액 및 불활성 가스의 토출을 정지시킨다. 치환액 및 불활성 가스의 토출을 정지하고 나서 정해진 시간 경과 후에, 기판 회전 기구(23)에 의해 기판(3)(턴테이블(21))의 회전을 정지시킨다. 외주부 건조 처리 공정의 마지막에 있어서, 제 1 노즐 이동 기구(30)에 의해 암(26)을 이동시켜 치환액 공급 노즐(33)을 기판(3)의 외주보다 좌방 외측의 퇴피 위치로 이동시킨다. 또한, 제 2 노즐 이동 기구(43)에 의해 암(37)을 이동시켜 제 1 및 제 2 불활성 가스 공급 노즐(38, 39)을 기판(3)의 외주보다 우방 외측의 퇴피 위치로 이동시킨다.
마지막으로, 기판 처리 장치(1)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판(3)을 기판 액 처리 장치(10)로부터 기판 반송 장치(9)로 전달한다(기판 전달 공정).
이 기판 전달 공정에서는, 제어부(18)는 기판 승강 기구(24)에 의해 턴테이블(21)을 정해진 위치까지 상승시킨다. 그리고, 턴테이블(21)로 유지되어 있던 기판(3)을 기판 반송 장치(9)로 전달한다. 이 후, 기판 승강 기구(24)에 의해 턴테이블(21)을 정해진 위치까지 강하시킨다.
또한 상기 기판 처리 장치(1)에서는, 처리액 공급부(처리액 주공급부)(13)와 처리액 보조 공급부(16)를 각각 다른 암(26, 37)에 마련하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 이들을 하나의 암에 마련할 수도 있다. 또한, 약액 공급부(12)와 처리액 공급부(13)를 하나의 암(26)에 마련하고 있지만, 이들을 각각 다른 암에 마련할 수도 있다. 또한, 불활성 가스 공급부(15)는 제 1 불활성 가스 공급 노즐(38)과 제 2 불활성 가스 공급 노즐(39)을 가지고 있지만, 어느 한 개만을 가지고 있어도 된다. 또한, 기판(3) 상에 있어서의 처리액 보조 공급 노즐(44)로부터의 처리액의 공급 위치는, 치환액 공급 노즐(33)로부터의 치환액의 공급 위치보다 기판(3)의 외주측이면 된다. 그러나, 처리액 보조 공급 노즐(44)로부터의 기판(3)에 대한 처리액의 공급 위치(처리액 보조 공급 노즐(44)의 위치)와 치환액 공급 노즐(33)로부터 기판(3)에 대한 치환액의 공급 위치(치환액 공급 노즐(33)의 위치)와의 간격, 처리액 보조 공급 노즐(44)로부터의 처리액의 공급 유량 및 치환액 공급 노즐(33) 치환액의 공급 유량, 기판(3)의 회전 속도 등의 조건에 따라, 기판(3)의 표면에서 처리액과 치환액과의 충돌에 의해 처리액 또는 치환액의 비산이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 처리액 또는 치환액의 비산이 발생하지 않는 조건의 범위를 미리 실험 등에 의해 확인해 두고, 그 범위 내에서 상기한 각종 조건을 적절히 설정하는 것이 바람직하다. 또한 상기 실시 형태에서는, 기판(3)의 린스 처리 후에 처리액인 린스액을 치환액으로 치환하는 경우에 치환액과 함께 처리액인 린스액을 공급했지만, 이에 한정되지 않고, 기판(3)의 소수화 처리 후에 처리액인 소수화액을 치환액으로 치환하는 경우에도 동일한 처리를 행할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 상기 실시 형태에서는, 회전하는 기판(3)에 처리액을 공급하여 기판(3)의 표면 전체에 처리액의 액막을 형성하여 기판(3)의 처리를 행한 후에, 기판(3)에 치환액을 공급하여 기판(3) 상의 처리액을 치환액으로 치환할 시, 기판(3) 상에 대한 치환액의 공급 위치보다 기판(3)의 외주측의 위치에 처리액을 공급함으로써, 기판(3)의 전체가 액막으로 덮이는 상태를 유지하고 있다. 기판(3)의 회전수를 저감시키지 않고 기판(3)의 전체가 액막으로 덮이는 상태를 유지할 수 있으므로, 기판 처리 장치(1)의 스루풋을 저하시키지 않고, 워터 마크 및 파티클의 발생을 억제할 수 있어, 기판(3)의 처리를 양호하게 행할 수 있다. 치환액의 공급 유량을 늘리면 처리액의 공급을 행하지 않아도 치환액의 공급 후 즉시 치환액의 액막에 의해 기판(3)의 표면의 전체를 덮을 수 있는 경우도 있는데, 이 경우, 치환액의 소비량이 상당히 증가해 버린다. 이에 대하여, 상기 실시 형태에 따르면, 치환액의 소비량을 증가시키지 않고 기판(3)의 표면의 전체에 액막을 형성할 수 있다.
1 : 기판 처리 장치
11 : 기판 회전부
12 : 약액 공급부
13 : 처리액 공급부
14 : 치환액 공급부
15 : 불활성 가스 공급부
16 : 처리액 보조 공급부
18 : 제어부

Claims (14)

  1. 기판을 유지하면서 회전시키는 기판 회전부와,
    상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
    상기 처리액 공급부로부터 공급된 상기 처리액과 치환시키는 치환액을 상기 기판에 공급하는 치환액 공급부를 구비하고,
    상기 치환액 공급부가 상기 기판에 상기 치환액을 공급하고 있을 때, 상기 치환액 공급부로부터 공급되는 상기 치환액의 상기 기판 상에 대한 공급 위치보다 상기 기판의 외주측의 위치에 상기 처리액 공급부가 상기 처리액을 공급하여 상기 처리액의 액막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부 및 상기 치환액 공급부는 상기 기판의 표면 전체가 상기 처리액, 상기 치환액 또는 이들 혼합액의 액막에 의해 덮이도록 상기 처리액 및 상기 치환액을 공급하고,
    상기 처리액 공급부는 상기 치환액 공급부에 의해 형성된 상기 치환액의 외측에 상기 처리액 공급부에 의해 공급된 상기 처리액의 액막이 유지되도록 상기 처리액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 치환액 공급부는 상기 기판의 중앙부에 상기 치환액을 공급하고,
    상기 처리액 공급부는 상기 기판의 외주 방향을 향해 이동하면서 상기 처리액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부는 상기 기판의 주연부까지 이동하면 상기 처리액의 공급을 정지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부는 상기 기판의 중앙부를 향해 상기 처리액을 공급하는 처리액 주공급 노즐과, 상기 치환액의 상기 기판 상에 대한 공급 위치보다 상기 기판의 외주측의 위치에 상기 처리액을 공급하는 처리액 보조 공급 노즐을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부는 상기 처리액 주공급 노즐과 상기 처리액 보조 공급 노즐이 동시에 상기 처리액을 공급하고 있을 때, 상기 처리액 보조 공급 노즐로부터의 상기 처리액의 공급 유량을 상기 처리액 주공급 노즐로부터의 상기 처리액의 공급 유량보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부는 상기 치환액 공급부로부터 상기 기판에 대한 상기 치환액의 공급을 개시하는 것보다 전에, 상기 치환액의 상기 기판 상에 대한 공급 위치보다 상기 기판의 외주측의 위치에 대한 상기 처리액의 공급을 개시하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부는 상기 치환액이 상기 기판 상에 공급되고 또한 상기 기판의 외주측의 위치에 상기 처리액이 공급되지 않았던 경우에, 상기 치환액에 의해 그 전체가 덮이는 상기 기판과 동심의 원형 영역 내에 상기 처리액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 회전하는 기판에 처리액을 공급하는 처리액 주공급 공정과,
    상기 처리액 주공급 공정에서 상기 기판에 공급된 상기 처리액을 치환하기 위한 치환액을 상기 기판에 공급하여 상기 기판 상에 치환액의 액막을 형성하는 치환액 공급 공정과,
    상기 치환액이 상기 기판에 공급되고 있을 때, 상기 기판 상에 대한 상기 치환액의 공급 위치보다 상기 기판의 외주측의 위치에 상기 처리액을 공급하여 상기 기판 상에 상기 처리액의 액막을 형성하는 처리액 보조 공급 공정
    을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 처리액 주공급 공정에서는, 상기 기판의 표면 전체에 상기 처리액의 액막을 형성하고,
    상기 처리액 보조 공급 공정에서는, 상기 기판의 표면 중 상기 치환액에 의해 덮인 영역보다 외주측의 영역에 상기 처리액의 액막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 치환액 공급 공정에서는, 상기 기판의 중앙부를 향해 상기 치환액을 공급하고,
    상기 처리액 보조 공급 공정에서는, 상기 처리액의 공급 위치를 상기 기판의 외주 측을 향해 이동시키면서 상기 처리액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 처리액 보조 공급 공정에서는, 상기 처리액 주공급 공정에서 공급하는 상기 처리액의 공급 유량보다 적은 공급 유량으로 상기 처리액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 처리액 보조 공급 공정은, 상기 치환액 공급 공정에서 상기 기판에 대한 상기 치환액의 공급을 개시하는 것보다 전에 상기 처리액의 공급을 개시하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 기판을 유지하면서 회전시키는 기판 회전부와,
    상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
    상기 처리액 공급부로부터 공급된 상기 처리액과 치환시키는 치환액을 상기 기판에 공급하는 치환액 공급부
    를 가지는 기판 처리 장치를 이용하여,
    상기 기판 회전부에 의해 상기 기판을 회전시키고, 상기 처리액 공급부에 의해 상기 기판에 상기 처리액을 공급시키고, 이 후, 상기 치환액 공급부에 의해 상기 기판에 상기 치환액을 공급시켜 치환액의 액막을 형성하고, 또한 상기 처리액 공급부에 의해 상기 기판 상에 대한 상기 치환액의 공급 위치보다 외주측의 위치에 상기 처리액을 공급시켜 처리액의 액막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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