KR20180087416A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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히로시 아베
도요히데 하야시
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 장치는, 기판의 주연을 유지하는 척 부재가 설치된 스핀 베이스와, 상기 스핀 베이스를 회전시키는 모터와, 상기 척 부재에 유지된 기판과 상기 스핀 베이스의 상면 사이에 위치하는 히터 유닛과, 상기 척 부재에 유지된 기판의 표면을 향하여 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛과, 상기 히터 유닛으로부터 상기 기판의 하면을 향하여 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생 유닛을 포함한다. 상기 마이크로파 발생 유닛은, 상기 히터 유닛에 설치된 도파관을 포함하는 마이크로파 발생 부재와, 상기 히터 유닛의 외부에 형성된 마이크로파 발진기와, 상기 도파관과 상기 마이크로파 발진기를 접속하는 동축 케이블을 포함하고 있어도 된다.

Description

기판 처리 장치
본 발명은 기판에 대해서 처리액을 사용한 처리를 실행하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 기판 처리 장치에 의한 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 처리액에 의해서 처리하는 기판 처리 장치가 사용된다. 기판을 1 장씩 처리하는 매엽형의 기판 처리 장치는, 예를 들어, 기판을 수평으로 유지하여 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 유지된 기판을 향하여 처리액을 토출하는 처리액 공급부를 구비하고 있다.
매엽형의 기판 처리 장치에서는, 기판을 수평 상태로 유지한 상태에서, 기판의 상면, 하면 혹은 단면 (이하에서는 적절히, 필요에 따라서 기판의「표면」이라고 총칭하는 경우가 있다) 을 향하여, 처리액을 공급함으로써 기판 처리를 실행한다. 기판의 가열에 의해서 기판에 부착된 처리액을 활성화하여 처리 효율을 향상시키는 기술이 알려져 있다. 혹은, 기판의 가열에 의해서 기판의 건조 효율을 향상시키는 기술이 알려져 있다 (특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3 참조).
일본 공개특허공보 2014-112652호 일본 공개특허공보 2013-157480호 일본 공표특허공보 2014-528163호 일본 공개특허공보 2008-034553호
특허문헌 3 의 기판 처리 장치는, 기판 유지 수단에 유지된 기판을 아래로부터 가열하는 적외선 히터를 구비하고 있다. 적외선 히터는 기판 가열시에 표면이 고온이 된다. 따라서, 기판 가열시에 기판으로부터 적외선 히터에 처리액이 낙하하면, 낙하된 처리액이 적외선 히터의 표면에서 가열되고 미스트화되어, 분위기를 오염시킬 우려가 있다.
그래서, 본 발명의 하나의 목적은, 기판으로부터 히터 유닛에 낙하된 처리액의 미스트화를 억제 또는 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명은, 기판의 주연을 유지하는 척 부재가 설치된 스핀 베이스와, 상기 스핀 베이스를 회전시키는 모터와, 상기 척 부재에 유지된 기판과 상기 스핀 베이스의 상면 사이에 위치하는 히터 유닛과, 상기 척 부재에 유지된 기판의 표면을 향하여 처리액을 공급하는 처리액 공급 수단과, 상기 히터 유닛으로부터 상기 기판의 하면을 향하여 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생 유닛을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
이 기판 처리 장치는, 처리액 공급 수단으로부터 기판의 표면을 향하여 처리액을 공급함으로써 기판 처리를 실행한다. 또, 기판의 하방에 위치하는 히터 유닛으로부터 마이크로파를 발생시킴으로써, 기판을 하방으로부터 가열할 수 있다.
기판은 마이크로파에 의해서 가열되기 때문에, 히터 유닛 자체는 그다지 고온이 되지 않는다. 그 때문에, 처리액 공급 유닛으로부터 공급된 처리액이 히터 유닛에 낙하되어도, 히터 유닛에 의해서 그 처리액이 증발되어 미스트화되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이 발명의 일 실시형태에서는, 상기 마이크로파 발생 유닛은, 상기 히터 유닛에 설치된 도파관을 포함하는 마이크로파 발생 부재와, 상기 히터 유닛의 외부에 형성된 마이크로파 발진기와, 상기 도파관과 상기 마이크로파 발진기를 접속하는 동축 케이블을 포함한다.
이 구성에 의하면, 히터 유닛의 외부에 마이크로파 발진기를 배치하기 때문에 히터 유닛의 사이즈를 콤팩트하게 할 수 있다.
이 발명의 일 실시형태에서는, 상기 도파관의 상면은 보호 부재로 보호되어 있다.
이 구성에 의하면, 도파관을 보호 부재로 보호할 수 있다.
이 발명의 일 실시형태에서는, 상기 처리액은 기판의 상면에 공급되는 유기 용제이고, 상기 히터 유닛은 상기 유기 용제에 의한 기판 처리시에 기판을 가열한다.
이 구성에 의하면, 유기 용제에 의한 기판 처리시에 기판을 가열함으로써 기판 처리를 촉진할 수 있다.
이 발명의 일 실시형태에서는, 상기 처리액 공급 수단은, 상기 기판의 상면에 상기 유기 용제의 액막을 형성하고, 상기 히터 유닛은 적어도 상기 유기 용제의 액막이 형성된 시점에서 상기 기판의 하면을 가열함으로써, 상기 유기 용제의 액막과 기판의 상면 사이에 기막층을 형성시키고, 이로써 상기 유기 용제의 액막을 상기 기판의 상면으로부터 부상시킨다.
이 구성에 의하면, 히터 유닛은 기판의 하면을 가열하기 때문에, 기판의 상면에 형성된 유기 용제의 액막과 상기 기판의 상면 사이에 기상층을 형성시킬 수 있다.
본 발명에 있어서의 상기 서술한, 또는 추가로 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해서 명확해진다.
도 1 은, 이 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 내부의 레이아d웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3 은, 상기 처리 유닛에 구비된 스핀 척 및 히터 유닛의 평면도이다.
도 4 는, 상기 스핀 척에 구비된 척핀의 구조예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5a 및 도 5b 는 척핀의 평면도이고, 도 5a 는 폐쇄 상태를 나타내고, 도 5b 는 개방 상태를 나타낸다.
도 6 은, 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7 은, 기판 처리 장치에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8a 및 도 8b 는, 기판의 상면에 있어서의 기상층의 형성을 설명하기 위한 도해적인 단면도이고, 도 8c 는, 액막의 분열을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9 는, 마이크로파를 도파관 (62) 과 어스에 선택적으로 출력하는 동축 전환기 (69) 를 설명하기 위한 모식도이다.
도 10 은 마이크로파의 주파수와 마이크로파의 기판으로의 침입 길이를 대응시킨 그래프이다.
도 1 은, 이 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판 (W) 을 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 이 실시형태에서는, 기판 (W) 은 원판상의 기판이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 처리액으로 기판 (W) 을 처리하는 복수의 처리 유닛 (2) 과, 처리 유닛 (2) 에서 처리되는 복수 장의 기판 (W) 을 수용하는 캐리어 (C) 가 재치 (載置) 되는 로드 포트 (LP) 와, 로드 포트 (LP) 와 처리 유닛 (2) 사이에서 기판 (W) 을 반송하는 반송 로봇 (IR 및 CR) 과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 유닛 (3) 을 포함한다. 반송 로봇 (IR) 은, 캐리어 (C) 와 반송 로봇 (CR) 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 반송 로봇 (CR) 은, 반송 로봇 (IR) 과 처리 유닛 (2) 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 복수의 처리 유닛 (2) 은, 예를 들어 동일한 구성을 갖고 있다.
도 2 는, 처리 유닛 (2) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 처리 유닛 (2) 은, 1 장의 기판 (W) 을 수평인 자세로 유지하면서, 기판 (W) 의 중심부를 지나는 연직인 회전축선 A1 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (5) 과, 기판 (W) 을 하면측으로부터 가열하는 히터 유닛 (6) 과, 스핀 척 (5) 을 둘러싸는 통상의 컵 (8) 과, 기판 (W) 의 하면에 처리 유체를 공급하는 하면 노즐 (9) 과, 기판 (W) 의 상면에 린스액으로서의 탈이온수 (DIW) 를 공급하는 DIW 노즐 (10) 과, 기판 (W) 의 상방에서 이동 가능한 제 1 이동 노즐 (11) 과, 기판 (W) 의 상방에서 이동 가능한 제 2 이동 노즐 (12) 을 포함한다. 처리 유닛 (2) 은, 또한, 컵 (8) 을 수용하는 챔버 (13) (도 1 참조) 을 포함한다. 도시는 생략하지만, 챔버 (13) 에는, 기판 (W) 을 반입/반출하기 위한 반입/반출구가 형성되어 있고, 이 반입/반출구를 개폐하는 셔터 유닛이 구비되어 있다.
스핀 척 (5) 은, 척핀 (20) 과, 스핀 베이스 (21) 와, 스핀 베이스 (21) 의 하면 중앙에 결합된 회전축 (22) 과, 회전축 (22) 에 회전력을 부여하는 전동 모터 (23) 를 포함한다. 회전축 (22) 은 회전축선 A1 을 따라서 연직 방향으로 연장되어 있고, 이 실시형태에서는 중공축이다. 회전축 (22) 의 상단에는 스핀 베이스 (21) 가 결합되어 있다. 스핀 베이스 (21) 는, 수평 방향을 따른 원반 형상을 갖고 있다. 스핀 베이스 (21) 의 상면의 주연부에, 복수의 척핀 (20) 이 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 복수의 척핀 (20) 은, 기판 (W) 의 둘레단에 접촉하여 기판 (W) 을 파지 (유지) 하는 폐쇄 상태와, 기판 (W) 의 둘레단으로부터 퇴피한 개방 상태 사이에서 개폐 가능하다. 또, 복수의 척핀 (20) 은, 개방 상태에 있어서, 기판 (W) 의 주연부의 하면에 접촉하여, 기판 (W) 을 하방으로부터 지지할 수 있다.
척핀 (20) 을 개폐 구동시키기 위해서, 척핀 구동 유닛 (25) 이 구비되어 있다. 척핀 구동 유닛 (25) 은, 예를 들어, 스핀 베이스 (21) 에 내장된 링크 기구 (26) 와, 스핀 베이스 (21) 밖에 배치된 구동원 (27) 을 포함한다. 구동원 (27) 은, 예를 들어, 볼나사 기구와, 그것에 구동력을 부여하는 전동 모터를 포함한다. 척핀 구동 유닛 (25) 의 구체적인 구성예는, 특허문헌 4 등에 기재가 있다.
히터 유닛 (6) 은, 스핀 베이스 (21) 의 상방과 척핀 (20) 에 유지된 기판 (W) 사이에 배치되어 있다. 히터 유닛 (6) 의 하면에는, 회전축선 A1 을 따라서 연직 방향으로 연장되는 지지축 (30) 이 결합되어 있다. 지지축 (30) 은, 스핀 베이스 (21) 의 중앙부에 형성된 관통공 (24) 과, 중공의 회전축 (22) 에 삽입 통과하고 있다. 지지축 (30) 의 하단은, 회전축 (22) 의 하단보다 더욱 하방으로까지 연장되어 있다.
히터 유닛 (6) 은, 원판상 (플레이트상) 의 히터 본체 (60) 를 구비하고 있다. 히터 본체 (60) 에는 복수의 도파관 (62) (마이크로파 발생 부재) 이 매설 상태로 설치되어 있다. 또, 지지축 (30) 의 하방에는 마이크로파 발진기 (63) 가 배치 형성되어 있다. 각 도파관 (62) 은 지지축 (30) 을 삽입 통과하는 동축 케이블 (64) 에 의해서 마이크로파 발진기 (63) 와 접속되어 있다. 도파관 (62) 은 마이크로파 발진기 (63) 로부터 동축 케이블 (64) 을 통하여 공급되는 마이크로파를, 척핀 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 하면을 향하여 조사하여 이것을 가열할 수 있다. 도파관 (62) 은 적외선 히터 등과는 달리, 작동시에 고온으로 승온되는 경우가 없다. 따라서, 기판 (W) 으로부터 처리액 (후술하는 린스액 및 약액) 이 히터 유닛 (6) 에 낙하되어도, 그 처리액이 히터 유닛 (6) 의 표면에서 가열되어 미스트화되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 미스트화된 처리액에 의한 컵 (8) 내의 분위기의 오염이 억제 또는 방지된다.
각 도파관 (62) 의 상면은 보호 부재 (65) 로 덮여 있다. 보호 부재 (65) 의 상면은 히터 본체 (60) 의 상면 (60a) 과 동일한 높이에 위치하고 있다. 보호 부재 (65) 는 마이크로파 투과 재료로 구성되어 있다. 이 때문에, 도파관 (62) 으로부터 조사되는 마이크로파는 보호 부재 (65) 를 양호하게 투과할 수 있다. 또한, 보호 부재 (65) 는 내약 성능을 갖고 있는 것이 바람직하다. 보호 부재 (65) 는, 예를 들어 PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌) 로 구성할 수 있다.
복수의 도파관 (62) 사이에는 광원 (66) 이 매설 상태로 설치되어 있다. 광원 (66) 은 가시광 및 근적외선광을 척핀 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 하면을 향하여 조사할 수 있다. 광원 (66) 은 광전 효과에 의해서 기판 (W) 의 저항률을 저하시키기 위해서 사용된다. 자세한 것은 후술한다. 지지축 (30) 의 하방에는 전원 (67) 이 배치 형성되어 있다. 각 광원 (66) 은 지지축 (30) 을 삽입 통과하는 송전 케이블 (68) 에 의해서 전원 (67) 과 접속되어 있다. 각 광원 (66) 은 송전 케이블 (68) 로부터 전력이 공급되면 발광한다.
히터 본체 (60) 의 상면 (60a) 은 도파관 (62) 으로부터의 마이크로파가 감쇠되지 않는 한도에서 기판 (W) 의 하면으로부터 이격되어 배치된다. 기판 (W) 하면의 오염을 방지하기 위해서, 히터 본체 (60) 의 상면 (60a) 은 기판 (W) 의 하면과 직접 접촉하지 않는 높이 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
제 1 이동 노즐 (11) (처리액 공급 수단) 은, 제 1 노즐 이동 유닛 (15) 에 의해서, 수평 방향 및 연직 방향으로 이동된다. 제 1 이동 노즐 (11) 은, 수평 방향으로의 이동에 의해서, 기판 (W) 의 상면의 회전 중심에 대향하는 처리 위치와, 기판 (W) 의 상면에 대향하지 않는 홈 위치 (퇴피 위치) 사이에서 이동시킬 수 있다. 기판 (W) 의 상면의 회전 중심이란, 기판 (W) 의 상면에 있어서의 회전축선 A1 과의 교차 위치이다. 기판 (W) 의 상면에 대향하지 않는 홈 위치란, 평면에서 보았을 때, 스핀 베이스 (21) 의 외방의 위치이고, 보다 구체적으로는, 컵 (8) 의 외방의 위치여도 된다. 제 1 이동 노즐 (11) 은, 연직 방향으로의 이동에 의해서, 기판 (W) 의 상면에 접근시키거나, 기판 (W) 의 상면으로부터 상방으로 퇴피시키거나 할 수 있다. 제 1 노즐 이동 유닛 (15) 은, 예를 들어, 연직 방향을 따른 회동축과, 회동축에 결합되어 수평으로 연장되는 아암과, 아암을 구동시키는 아암 구동 기구를 포함한다. 아암 구동 기구는, 회동축을 연직인 회동축선 둘레로 회동시킴으로써 아암을 요동시키고, 회동축을 연직 방향을 따라서 승강함으로써 아암을 상하동시킨다. 제 1 이동 노즐 (11) 은 아암에 고정된다. 아암의 요동 및 승강에 따라서, 제 1 이동 노즐 (11) 이 수평 방향 및 수직 방향으로 이동한다.
제 2 이동 노즐 (12) (처리액 공급 수단) 은, 제 2 노즐 이동 유닛 (16) 에 의해서, 수평 방향 및 수직 방향으로 이동된다. 제 2 이동 노즐 (12) 은, 수평 방향으로의 이동에 의해서, 기판 (W) 의 상면의 회전 중심에 대향하는 위치와, 기판 (W) 의 상면에 대향하지 않는 홈 위치 (퇴피 위치) 사이에서 이동시킬 수 있다. 홈 위치는, 평면에서 보았을 때, 스핀 베이스 (21) 의 외방의 위치이고, 보다 구체적으로는, 컵 (8) 의 외방의 위치여도 된다. 제 2 이동 노즐 (12) 은 연직 방향으로의 이동에 의해서, 기판 (W) 의 상면에 접근시키거나, 기판 (W) 의 상면에서 상방으로 퇴피시키거나 할 수 있다. 제 2 노즐 이동 유닛 (16) 은, 예를 들어, 연직 방향을 따른 회동축과, 회동축에 결합되어 수평으로 연장되는 아암과, 아암을 구동시키는 아암 구동 기구를 포함한다. 아암 구동 기구는, 회동축을 연직인 회동축선 둘레로 회동시킴으로써 아암을 요동시키고, 회동축을 연직 방향을 따라서 승강함으로써 아암을 상하동시킨다. 제 2 이동 노즐 (12) 은 아암에 고정된다. 아암의 요동 및 승강에 따라서, 제 2 이동 노즐 (12) 이 수평 방향 및 수직 방향으로 이동한다.
제 1 이동 노즐 (11) 은, 이 실시형태에서는, 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐로서의 기능과, 질소 가스 등의 불활성 가스를 토출하는 가스 노즐로서의 기능을 갖고 있다. 제 1 이동 노즐 (11) 에는, 유기 용제 공급관 (35) 및 불활성 가스 공급관 (36) 이 결합되어 있다. 유기 용제 공급관 (35) 에는, 그 유로를 개폐하는 유기 용제 밸브 (37) 가 개재되어 설치되어 있다. 불활성 가스 공급관 (36) 에는, 그 유로를 개폐하는 불활성 가스 밸브 (38) 가 개재되어 설치되어 있다. 유기 용제 공급관 (35) 에는, 유기 용제 공급원으로부터, 이소프로필알코올 (IPA) 등의 유기 용제가 공급되고 있다. 불활성 가스 공급관 (36) 에는, 불활성 가스 공급원으로부터, 질소 가스 (N2) 등의 불활성 가스가 공급된다.
제 2 이동 노즐 (12) 은, 이 실시형태에서는, 산, 알칼리 등의 약액을 공급하는 약액 노즐로서의 기능과, 질소 가스 등의 불활성 가스를 토출하는 가스 노즐로서의 기능을 갖고 있다. 보다 구체적으로는, 제 2 이동 노즐 (12) 은, 액체와 기체를 혼합하여 토출할 수 있는 2 유체 노즐의 형태를 갖고 있어도 된다. 2 유체 노즐은, 기체의 공급을 정지하고 액체를 토출하면 액체 노즐로서 사용할 수 있고, 액체의 공급을 정지하고 기체를 토출하면 가스 노즐로서 사용할 수 있다. 제 2 이동 노즐 (12) 에는, 약액 공급관 (41) 및 불활성 가스 공급관 (42) 이 결합되어 있다. 약액 공급관 (41) 에는, 그 유로를 개폐하는 약액 밸브 (43) 가 개재되어 설치되어 있다. 불활성 가스 공급관 (42) 에는, 그 유로를 개폐하는 불활성 가스 밸브 (44) 와, 불활성 가스의 유량을 가변하는 유량 가변 밸브 (45) 가 개재되어 설치되어 있다. 약액 공급관 (41) 에는, 약액 공급원으로부터, 산, 알칼리 등의 약액이 공급되고 있다. 불활성 가스 공급관 (42) 에는, 불활성 가스 공급원으로부터, 질소 가스 (N2) 등의 불활성 가스가 공급된다.
약액의 구체예는, 에칭액 및 세정액이다. 더욱 구체적으로는, 약액은, 불산, SC1 (암모니아과산화수소수 혼합액), SC2 (염산과산화수소수 혼합액), 버퍼드 불산 (불산과 불화암모늄의 혼합액), SPM (황산과산화수소수 혼합액) 등이어도 된다.
DIW 노즐 (10) 은, 이 실시형태에서는, 기판 (W) 의 상면의 회전 중심으로 향하여 DIW 를 토출하도록 배치된 고정 노즐이다. DIW 노즐 (10) 에는, DIW 공급원으로부터, DIW 공급관 (46) 을 통하여 DIW 가 공급된다. DIW 공급관 (46) 에는, 그 유로를 개폐하기 위한 DIW 밸브 (47) 가 개재되어 설치되어 있다. DIW 노즐 (10) 은 고정 노즐일 필요는 없고, 적어도 수평 방향으로 이동하는 이동 노즐이어도 된다.
하면 노즐 (9) (처리액 공급 수단) 은, 중공의 지지축 (30) 을 삽입 통과하고, 또한, 히터 유닛 (6) 을 관통하고 있다. 하면 노즐 (9) 은, 기판 (W) 의 하면 중앙과 마주하는 토출구 (9a) 를 상단에 갖고 있다. 하면 노즐 (9) 에는, 유체 공급원으로부터 유체 공급관 (48) 을 통하여 처리 유체가 공급되고 있다. 공급되는 처리 유체는, 액체여도 되고, 기체여도 된다. 유체 공급관 (48) 에는, 그 유로를 개폐하기 위한 유체 밸브 (49) 가 개재되어 설치되어 있다.
도 3 은, 스핀 척 (5) 및 히터 유닛 (6) 의 평면도이다. 스핀 척 (5) 의 스핀 베이스 (21) 는, 평면에서 보았을 때, 회전축선 A1 을 중심으로 하는 원형이고, 그 직경은 기판 (W) 의 직경보다 크다. 스핀 베이스 (21) 의 주연부에는, 간격을 두고 복수 개 (이 실시형태에서는 6 개) 의 척핀 (20) 이 배치되어 있다.
히터 유닛 (6) 은, 원판상의 형태를 갖고 있다. 앞서 서술한 바와 같이, 히터 유닛 (6) 은 히터 본체 (60) 와, 도파관 (62), 보호 부재 (65), 광원 (66) 을 포함하고 있다. 히터 본체 (60) 는, 평면에서 보았을 때, 기판 (W) 의 외형과 거의 동일한 형태 동일한 크기이고, 회전축선 A1 을 중심으로 하는 원형으로 구성되어 있다. 보다 정확하게는, 히터 본체 (60) 는, 기판 (W) 의 직경보다 약간 작은 직경의 원형의 평면 형상을 갖고 있다. 예를 들어, 기판 (W) 의 직경이 300 ㎜ 이고, 히터 본체 (60) 의 직경 (특히 히터 본체 (60) 의 상면 (60a) 의 직경) 이 그보다 6 ㎜ 만 작은 294 ㎜ 여도 된다. 이 경우, 히터 본체 (60) 의 반경은 기판 (W) 의 반경보다 3 ㎜ 작다.
히터 본체 (60) 의 상면 (60a) 은 수평면을 따른 평면이다. 따라서, 히터 본체 (60) 의 상면 (60a) 과, 척핀 (20) 에 수평으로 유지되는 기판 (W) 의 거리를 균일하게 유지할 수 있게 된다. 이로써, 기판 (W) 을 효율적이며 또한 균일하게 가열할 수 있다.
복수의 도파관 (62) 은, 히터 본체 (60) 에 동심원상으로 배열되어 있다. 각 도파관 (62) 의 개구는 사각형이다. 복수의 도파관 (62) 은, 각 도파관 (62) 으로부터 조사되는 마이크로파가 기판 (W) 의 하면에서 서로 겹치도록, 또한, 기판 (W) 의 하면 전체에 균일하게 마이크로파를 조사할 수 있도록, 히터 본체 (60) 에 있어서의 복수의 도파관 (62) 의 개수나 간격, 히터 본체의 상면 (60a) 과 기판 (W) 의 거리가 설정되어 있는 것이 바람직하다.
히터 본체 (60) 에는, 복수의 도파관 (62) 사이에 위치하도록 복수의 광원 (66) 이 배열되어 있다.
도 4 는, 척핀 (20) 의 구조예를 설명하기 위한 사시도이다. 또, 도 5a 및 도 5b 는 척핀 (20) 의 평면도이고, 도 5a 는 폐쇄 상태를 나타내며, 도 5b 는 개방 상태를 나타낸다.
척핀 (20) 은, 연직 방향으로 연장된 샤프트부 (53) 와, 샤프트부 (53) 의 상단에 형성된 베이스부 (50) 와, 샤프트부 (53) 의 하단에 형성된 회동 지지부 (54) 를 포함한다. 베이스부 (50) 는, 파지부 (51) 와, 지지부 (52) 를 포함한다. 회동 지지부 (54) 는, 연직 방향을 따른 척 회동축선 (55) 둘레로 회동 가능하게 스핀 베이스 (21) 에 결합되어 있다. 샤프트부 (53) 는, 척 회동축선 (55) 으로부터 떨어진 위치에 오프셋되어, 회동 지지부 (54) 에 결합되어 있다. 보다 구체적으로는, 샤프트부 (53) 는 척 회동축선 (55) 보다, 회전축선 A1 으로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 따라서, 척핀 (20) 이 척 회동축선 (55) 둘레로 회동되면, 베이스부 (50) 는 그 전체가 기판 (W) 의 둘레 단면을 따라서 이동하면서, 척 회동축선 (55) 둘레로 회동한다. 회동 지지부 (54) 는, 스핀 베이스 (21) 의 내부에 형성된 링크 기구 (26) (도 2 참조) 에 결합되어 있다. 이 링크 기구 (26) 로부터의 구동력에 의해서, 회동 지지부 (54) 는 척 회동축선 (55) 둘레로 소정 각도 범위에서 왕복 회동한다.
베이스부 (50) 는, 평면에서 보았을 때, 쐐기형으로 형성되어 있다. 베이스부 (50) 의 상면에는, 척핀 (20) 의 개방 상태에서 기판 (W) 의 주연부 하면에 맞닿아 기판 (W) 을 하방으로부터 지지하는 지지면 (52a) 이 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 베이스부 (50) 는 지지면 (52a) 을 상면으로 하는 지지부 (52) 를 갖고 있다. 파지부 (51) 는, 베이스부 (50) 의 상면에 있어서, 지지부 (52) 와는 다른 위치에서 상방으로 돌출되어 있다. 파지부 (51) 는, 기판 (W) 의 둘레 단면에 대향하도록 V 자상으로 개방된 유지홈 (51a) 을 갖고 있다.
회동 지지부 (54) 가, 도 5b 에 나타내는 개방 상태로부터 척 회동축선 (55) 둘레로 시계 방향으로 회동될 때, 파지부 (51) 는 기판 (W) 의 둘레 단면에 접근하고, 지지부 (52) 는 기판 (W) 의 회전 중심으로부터 이반한다. 또, 회동 지지부 (54) 가, 도 5a 에 나타내는 폐쇄 상태로부터 척 회동축선 (55) 둘레로 시계 반대 방향으로 회동될 때, 파지부 (51) 는 기판 (W) 의 둘레 단면으로부터 이반하고, 지지부 (52) 는 기판 (W) 의 회전 중심으로 접근한다.
도 5a 에 나타내는 척핀 (20) 의 폐쇄 상태에서는, 유지홈 (51a) 에 기판 (W) 의 둘레 단면이 들어간다. 이 때, 기판 (W) 의 하면은, 지지면 (52a) 으로부터 미소 거리만 상방으로 이간된 높이에 위치한다. 도 5b 에 나타내는 척핀 (20) 의 개방 상태에서는, 유지홈 (51a) 으로부터 기판 (W) 의 둘레 단면이 벗어나 있어, 평면에서 보았을 때, 파지부 (51) 는 기판 (W) 의 둘레 단면보다 외방에 위치한다. 척핀 (20) 의 개방 상태 및 폐쇄 상태의 어느 상태에 있어서도, 지지면 (52a) 은, 적어도 일부가 기판 (W) 의 주연부 하면의 하방에 위치하고 있다.
척핀 (20) 이 개방 상태일 때, 기판 (W) 을 지지부 (52) 에서 지지할 수 있다. 그 개방 상태에서 척핀 (20) 을 폐쇄 상태로 전환하면, 단면 V 자상의 유지홈 (51a) 으로 안내되어 밀려 올라가면서 기판 (W) 의 둘레 단면이 유지홈 (51a) 내로 안내되고, 유지홈 (51a) 의 상하의 경사면에 의해서 기판 (W) 이 협지된 상태에 이른다. 그 상태에서 척핀 (20) 을 개방 상태로 전환하면, 기판 (W) 의 둘레 단면이 유지홈 (51a) 의 하측 경사면으로 안내되면서 미끄러져 내려가고, 기판 (W) 의 주연부 하면이 지지면 (52a) 에 맞닿는다.
도 5a 및 도 5b 에 나타내는 바와 같이, 베이스부 (50) 는, 평면에서 보았을 때, 히터 유닛 (6) 의 히터 본체 (60) 에 대향하는 가장자리부가, 히터 본체 (60) 의 주연 형상을 따르고 있다. 즉, 지지부 (52) 는, 평면에서 보았을 때, 히터 본체 (60) 보다 회전 중심에 대해서 외방에 위치하는 측면 (52b) 을 갖고 있다. 이로써, 기판 (W) 보다 약간 작은 원형의 가열면 (6a) 을 갖는 히터 본체 (60) 는, 히터 유닛 (6) 이 상하동할 때, 척핀 (20) 과 간섭하지 않는다. 이 비간섭 위치 관계는, 척핀 (20) 이 폐쇄 상태 및 개방 상태의 어느 상태에서도 유지된다. 즉, 척핀 (20) 이 폐쇄 상태일 때나 개방 상태일 때에도 지지부 (52) 의 측면 (52b) 은, 평면에서 보았을 때, 히터 유닛 (6) 의 히터 본체 (60) 의 상면 (60a) 으로부터 외방으로 이격되어 있다.
기판 (W) 의 직경은, 예를 들어 300 ㎜ 이고, 히터 본체 (60) 의 상면의 직경은 예를 들어 294 ㎜ 이다. 따라서, 히터 본체 (60) 의 상면 (60a) 은, 기판 (W) 의 하면의 중앙 영역 및 주연 영역을 포함하는 거의 전역에 대향하고 있다. 척핀 (20) 의 폐쇄 상태 및 개방 상태의 어느 상태에서도, 상면 (60a) 의 외주연의 외측에 소정의 미소 간격 (예를 들어, 2 ㎜) 이상의 간격을 확보한 상태에서, 지지부 (52) 가 배치된다.
파지부 (51) 는, 척핀 (20) 의 폐쇄 상태에 있어서, 그 내측 가장자리가, 히터 본체 (60) 의 외주연의 외측에 소정의 미소 간격 (예를 들어, 2 ㎜) 이상의 간격을 확보한 상태에서 위치하도록 구성되어 있다. 따라서, 히터 유닛 (6) 은, 척핀 (20) 의 폐쇄 상태 및 개방 상태의 어느 상태에서도, 가열면 (6a) 을 파지부 (51) 의 내측에서 상하시켜, 기판 (W) 의 하면에 접촉할 때까지 상승시킬 수 있다.
척 회동축선 (55) 은, 평면에서 보았을 때, 회전축선 A1 (도 2 및 도 3 참조) 을 중심으로 하여, 가열면 (6a) 의 반경보다 작은 반경의 원주 상에 위치하고 있다.
도 6 은, 기판 처리 장치 (1) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 제어 유닛 (3) 은, 마이크로 컴퓨터를 구비하고 있고, 소정의 제어 프로그램에 따라서, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 제어 대상을 제어한다. 구체적으로는, 마이크로 컴퓨터는, CPU (중앙 처리 장치) 와 메모리를 구비하고, 메모리에 격납된 제어 프로그램을 CPU 가 실행한다. 제어 유닛 (3) 은, 반송 로봇 (IR, CR), 스핀 척 (5) 을 회전 구동시키는 전동 모터 (23), 제 1 노즐 이동 유닛 (15), 제 2 노즐 이동 유닛 (16), 마이크로파 발진기 (63), 전원 (67), 척핀 구동 유닛 (25), 밸브류 (37, 38, 43, 44, 45, 47, 49) 등의 동작을 제어한다.
도 7 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의한 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 미처리된 기판 (W) 은, 반송 로봇 (IR, CR) 에 의해서 캐리어 (C) 에서 처리 유닛 (2) 으로 반입되고, 스핀 척 (5) 에 건네진다 (S1). 또, 제어 유닛 (3) 은, 척핀 (20) 이 개방 상태가 되도록 척핀 구동 유닛 (25) 을 제어한다. 그 상태에서, 반송 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 을 스핀 척 (5) 에 건넨다. 기판 (W) 은, 개방 상태의 척핀 (20) 의 지지부 (52) (지지면 (52a)) 에 재치된다. 그 후, 제어 유닛 (3) 은, 척핀 구동 유닛 (25) 을 제어하여, 척핀 (20) 을 폐쇄 상태로 한다. 이로써, 복수의 척핀 (20) 의 파지부 (51) 에 의해서 기판 (W) 이 파지된다.
반송 로봇 (CR) 이 처리 유닛 (2) 밖으로 퇴피한 후, 약액 처리 (S2) 가 개시된다. 제어 유닛 (3) 은, 전동 모터 (23) 를 구동시켜 스핀 베이스 (21) 를 소정의 약액 회전 속도로 회전시킨다. 그 한편으로, 제어 유닛 (3) 은, 제 2 노즐 이동 유닛 (16) 을 제어하여, 제 2 이동 노즐 (12) 을 기판 (W) 의 상방의 약액 처리 위치에 배치한다. 약액 처리 위치는, 제 2 이동 노즐 (12) 로부터 토출되는 약액이 기판 (W) 의 상면의 회전 중심에 착액되는 위치여도 된다. 그리고, 제어 유닛 (3) 은 약액 밸브 (43) 를 연다. 이로써, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여, 제 2 이동 노즐 (12) 로부터 약액이 공급된다. 공급된 약액은 원심력에 의해서 기판 (W) 의 전체 면에 널리 퍼진다.
일정 시간의 약액 처리 후, 기판 (W) 상의 약액을 DIW 로 치환함으로써, 기판 (W) 상으로부터 약액을 배제하기 위한 DIW 린스 처리 (S3) 가 실행된다. 구체적으로는, 제어 유닛 (3) 은, 약액 밸브 (43) 를 닫고, 대신에, DIW 밸브 (47) 를 연다. 이로써, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여 DIW 노즐 (10) 로부터 DIW 가 공급된다. 공급된 DIW 는 원심력에 의해서 기판 (W) 의 전체 면에 널리 퍼진다. 이 DIW 에 의해서 기판 (W) 상의 약액이 씻겨 내려간다. 이 동안에, 제어 유닛 (3) 은, 제 2 노즐 이동 유닛 (16) 을 제어하여, 제 2 이동 노즐 (12) 을 기판 (W) 의 상방에서 컵 (8) 의 측방으로 퇴피시킨다.
일정 시간의 DIW 린스 처리 후, 기판 (W) 상의 DIW 를, 보다 표면 장력이 낮은 처리액 (저표면 장력액) 인 유기 용제로 치환하는 유기 용제 처리 (S4) 가 실행된다. 제어 유닛 (3) 은, 제 1 노즐 이동 유닛 (15) 을 제어하여, 제 1 이동 노즐 (11) 을 기판 (W) 의 상방의 유기 용제 린스 위치로 이동시킨다. 유기 용제 린스 위치는, 제 1 이동 노즐 (11) 에 구비된 유기 용제 노즐 (71) 로부터 토출되는 유기 용제 (예를 들어, IPA) 가 기판 (W) 의 상면의 회전 중심에 착액되는 위치여도 된다. 그리고, 제어 유닛 (3) 은, DIW 밸브 (47) 을 닫고, 유기 용제 밸브 (37) 를 연다. 이로써, 회전 상태의 기판 (W) 의 상면을 향하여, 제 1 이동 노즐 (11) (유기 용제 노즐 (71)) 로부터 유기 용제 (액체) 가 공급된다. 공급된 유기 용제는 원심력에 의해서 기판 (W) 의 전체 면에 널리 퍼져, 기판 (W) 상의 DIW 를 치환한다.
유기 용제에 의한 DIW 의 치환이 완료되면, 제어 유닛 (3) 은 마이크로파 발진기 (63) 를 작동시킨다. 마이크로파 발진기 (63) 에서 발생된 마이크로파는 동축 케이블 (64) 을 통하여 도파관 (62) 에 공급되고, 기판 (W) 의 하면으로부터 조사된다. 이로써 기판 (W) 이 가열된다. 또, 제어 유닛 (3) 은, 스핀 척 (5) 의 회전을 감속하여 기판 (W) 의 회전을 정지시키거나 또는 저속 회전 (예를 들어, 100 rpm 미만) 으로 하며, 또한 유기 용제 밸브 (37) 를 닫아 유기 용제의 공급을 정지시킨다. 이로써, 정지 상태의 기판 (W) 상에 유기 용제 액막이 지지된 패들 상태가 된다. 기판 (W) 의 가열에 의해서, 기판 (W) 의 상면에 접하고 있는 유기 용제의 일부가 증발되고, 이로써, 유기 용제 액막과 기판 (W) 의 상면 사이에 기상층이 형성된다. 이로써 유기 용제 액막은 기판 (W) 의 상방으로 부상된 상태가 된다.
유기 용제 처리 공정 S4 에서는, 유기 용제 액막은 기판 (W) 을 개재하여 가열되고 있다. 즉, 마이크로파는 기판 (W) 의 하면에 조사되고 있지, 유기 용제 액막에 직접 조사되고 있지 않다. 만약, 마이크로파가 유기 용제 액막에 직접 조사되면, 유기 용제 액막 전체가 비등해 버려, 유기 용제 액막과 기판 (W) 의 상면 사이에 기상층을 형성할 수 없게 된다. 이에 비해서, 본 실시형태에서는 기판 (W) 을 개재하여 유기 용제 액막을 가열하고 있기 때문에, 유기 용제 액막과 기판 (W) 의 상면 사이에 기상층을 형성할 수 있다. 그 결과, 유기 용제 액막을 액 덩어리 상태에서 기판 (W) 의 상방으로 부상시킬 수 있게 된다.
다음으로, 유기 용제 액막의 배제가 행해진다. 유기 용제 액막의 배제시에, 제어 유닛 (3) 은, 제 1 노즐 이동 유닛 (15) 을 제어하여, 제 1 이동 노즐 (11) 을 기판 (W) 의 상방에서 컵 (8) 의 측방으로 퇴피시킨다. 그리고, 제어 유닛 (3) 은, 제 2 노즐 이동 유닛 (16) 을 제어하여, 제 2 이동 노즐 (12) 을 기판 (W) 의 상방의 기체 토출 위치에 배치한다. 기체 토출 위치는, 제 2 이동 노즐 (12) 로부터 토출되는 불활성 가스류가 기판 (W) 의 상면의 회전 중심으로 향해지는 위치여도 된다. 그리고, 제어 유닛 (3) 은, 불활성 가스 밸브 (44) 를 열어, 기판 (W) 상의 유기 용제 액막을 향하여 불활성 가스를 토출한다. 이로써, 불활성 가스가 토출되는 위치, 즉, 기판 (W) 의 중앙에 있어서, 유기 용제 액막이 불활성 가스에 의해서 배제되고, 유기 용제 액막의 중앙에, 기판 (W) 의 상면을 노출시키는 구멍이 뚫린다. 이 구멍을 넓힘으로써, 기판 (W) 상의 유기 용제가 기판 (W) 밖으로 배출된다.
유기 용제 액막이 기판 (W) 상으로부터 배제되는 과정에서, 히터 유닛 (6) 에 유기 용제가 낙하되는 것을 생각할 수 있다. 이 실시형태에서는 히터 유닛 (6) 은 고온으로 발열하지 않기 때문에, 유기 용제가 낙하되어도 히터 유닛 (6) 상에서 유기 용제가 증발되어 다량의 미스트가 발생되는 경우가 없다. 따라서, 유기 용제의 미스트에 의해서 기판 처리 분위기를 오염시키는 경우가 없다.
이렇게 하여, 유기 용제 처리를 종료한 후, 제어 유닛 (3) 은, 불활성 가스 밸브 (44) 를 닫아 제 2 이동 노즐 (12) 을 퇴피시킨 후, 전동 모터 (23) 를 제어하여, 기판 (W) 을 건조 회전 속도로 고속 회전시킨다. 이로써, 기판 (W) 상의 액 성분을 원심력에 의해서 털어내기 위한 건조 처리 (S5 : 스핀 드라이) 가 행해진다.
그 후, 제어 유닛 (3) 은 전동 모터 (23) 를 제어하여, 스핀 척 (5) 의 회전을 정지시킨다. 또, 마이크로파 발진기 (63) 를 제어하여, 마이크로파의 발진을 정지시킨다. 또한, 제어 유닛 (3) 은, 척핀 구동 유닛 (25) 을 제어하여, 척핀 (20) 을 개방 위치로 제어한다. 이로써, 기판 (W) 은, 척핀 (20) 의 파지부 (51) 에 파지된 상태로부터, 지지부 (52) 에 재치된 상태가 된다. 그 후, 반송 로봇 (CR) 이, 처리 유닛 (2) 에 진입하여, 스핀 척 (5) 으로부터 처리가 종료된 기판 (W) 을 꺼내 올려 처리 유닛 (2) 밖으로 반출한다 (S6). 그 기판 (W) 은, 반송 로봇 (CR) 으로부터 반송 로봇 (IR) 으로 건네지고, 반송 로봇 (IR) 에 의해서 캐리어 (C) 에 수납된다.
도 8a 및 도 8b 는, 기판 (W) 의 상면에 있어서의 기상층의 형성을 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 기판 (W) 의 표면에는, 미세한 패턴 (101) 이 형성되어 있다. 패턴 (101) 은, 기판 (W) 의 표면에 형성된 미세한 볼록상의 구조체 (102) 를 포함한다. 구조체 (102) 는, 절연체막을 포함하고 있어도 되고, 도체막을 포함하고 있어도 된다. 또, 구조체 (102) 는, 복수의 막을 적층한 적층막이어도 된다. 라인상의 구조체 (102) 가 인접하는 경우에는, 그것들 사이에 홈 (홈) 이 형성된다. 이 경우, 구조체 (102) 의 폭 W1 은 10 ㎚ ∼ 45 ㎚ 정도, 구조체 (102) 끼리의 간격 W2 는 10 ㎚ ∼ 수 ㎛ 정도여도 된다. 구조체 (102) 의 높이 T 는, 예를 들어 50 ㎚ ∼ 5 ㎛ 정도여도 된다. 구조체 (102) 가 통상인 경우에는, 그 내방에 구멍이 형성되게 된다.
유기 용제 처리 공정 S4 의 초기 단계에서는, 도 8a 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 표면에 형성된 유기 용제 액막 (90) 은, 패턴 (101) 의 내부 (인접하는 구조체 (102) 사이의 공간 또는 통상의 구조체 (102) 의 내부 공간) 를 채우고 있다.
유기 용제 액막이 부상하는 과정에서는, 기판 (W) 이 가열되고, 유기 용제의 비점 (IPA 의 경우에는 82.4 ℃) 보다 소정 온도 (예를 들어, 10 ∼ 50 ℃) 만 높은 온도가 된다. 이로써, 기판 (W) 의 표면에 접하고 있는 유기 용제가 증발하고, 유기 용제의 기체가 발생되어, 도 8b 에 나타내는 바와 같이, 기상층 (92) 이 형성된다. 기상층 (92) 은, 패턴 (101) 의 내부를 채우고, 또한, 패턴 (101) 의 외측에 이르러, 구조체 (102) 의 상면 (102A) 보다 상방에 유기 용제 액막 (90) 과의 계면 (95) 을 형성하고 있다. 이 계면 (95) 상에 유기 용제 액막 (90) 이 지지되어 있다. 이 상태에서는, 유기 용제의 액면이 패턴 (101) 에 접하고 있지 않기 때문에, 유기 용제 액막 (90) 의 표면 장력에서 기인되는 패턴 도괴가 일어나지 않는다.
기판 (W) 상면의 승온에 의해서 유기 용제가 증발하면, 액상의 유기 용제는 패턴 (101) 내로부터 순간적으로 배출된다. 그리고, 형성된 기상층 (92) 상에 액상의 유기 용제가 지지되어, 패턴 (101) 으로부터 이격된다. 이렇게 하여, 유기 용제의 기상층 (92) 은, 패턴 (101) 의 상면 (구조체 (102) 의 상면 (102A)) 과 유기 용제 액막 (90) 사이에 개재하여, 유기 용제 액막 (90) 을 지지한다.
도 8c 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 상면으로부터 부상되어 있는 유기 용제 액막 (90) 에 균열 (93) 이 발생되면, 건조 후에 워터 마크 등의 결함의 원인이 된다. 그래서, 이 실시형태에서는, 기판 (W) 의 회전을 정지시킨 후에 유기 용제의 공급을 정지시키고, 기판 (W) 상에 두꺼운 유기 용제 액막 (90) 을 형성하여, 균열의 발생을 회피하고 있다. 유기 용제 처리 공정 S4 에서는, 기판 (W) 이 고속 (예를 들어, 100 rpm) 으로 회전하고 있지 않고, 기판 (W) 의 회전을 정지시키거나 또는 저속 (예를 들어, 100 rpm 미만) 으로 회전하고 있기 때문에, 액막 (90) 이 원심력에 의해서 분열되는 경우가 없다. 따라서, 액막 (90) 에 균열이 발생되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 마이크로파 발진기 (63) 및 전원 (67) 의 출력 및 기판 가열 시간을 적절히 조절하여, 유기 용제의 증기가 액막 (90) 을 찢어서 불어 내지 않도록 하고, 이것에 의해서 균열의 발생을 회피하고 있다.
기상층 (92) 상에 유기 용제 액막 (90) 이 지지되어 있는 상태에서는, 유기 용제 액막 (90) 에 작용하는 마찰 저항은, 제로로 간주할 수 있을 정도로 작다. 그 때문에, 기판 (W) 의 상면에 평행한 방향의 힘이 유기 용제 액막 (90) 에 가해지면, 유기 용제 액막 (90) 은 쉽게 이동한다. 이 실시형태에서는, 유기 용제 액막 (90) 의 중앙에 개구를 형성하고, 이로써, 개구의 가장자리부에서의 온도차에 의해서 유기 용제의 흐름을 발생시키고, 기상층 (92) 상에 지지된 유기 용제 액막 (90) 을 이동시켜 배제하고 있다.
본 실시형태에서는 히터 본체 (60) 에 도파관 (62) 에 추가하여, 광원 (66) 도 매설하고 있다. 이하에서는, 광원 (66) 을 매설하는 이유에 대해서 설명한다. 도 10 은 마이크로파의 주파수와 마이크로파의 기판으로의 침입 길이를 대응시킨 그래프이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 저항률이 높은 기판의 경우, 고주파수 (예를 들어, 30 ㎓ 정도) 의 마이크로파를 기판을 향하여 조사하지 않으면, 마이크로파가 기판을 투과해 버린다. 이 경우, 기판을 충분히 가열할 수 없다. 또, 고주파수 (예를 들어, 30 ㎓ 정도) 의 마이크로파는, 동축 케이블 (64) 내에서의 전송 로스가 커진다.
광원 (66) 은 광전 효과로 기판 (W) 의 저항률을 낮추기 위해서 기판 (W) 에 가시광 및 근적외선을 조사한다. 기판 (W) 의 저항률을 낮추면 (예를 들어, 1.0 × 10-1 ∼ 1.0 × 10-3 Ω·m 로 저감하면), 저주파수 (예를 들어, 1 ㎓ 정도) 의 마이크로파를 사용한 경우여도, 기판 (W) 의 마이크로파 흡수율이 상승되어 가열되기 쉬워진다. 그래서, 저항률이 높은 기판 (W) 의 경우에는, 광원 (66) 으로부터 가시광 및 근적외광을 기판 (W) 에 조사하여 기판 (W) 의 저항률을 끌어내려 기판 (W) 에 의한 마이크로파의 흡수율을 향상시킨다.
이상, 이 발명의 일 실시형태에 대해서 설명해 왔지만, 이 발명은 추가로 다른 형태로 실시할 수도 있다. 이 발명의 범위에 포함되는 몇몇 형태를 이하에 예시적으로 열거한다.
1. 사용 가능한 유기 용제는, IPA 외에도, 메탄올, 에탄올, 아세톤, HEF (하이드로플루오로에테르) 를 예시할 수 있다. 이것들은 모두 물 (DIW) 보다 표면 장력이 작은 유기 용제이다. 이 발명은, 유기 용제 이외의 처리액에도 적용 가능하다. 예를 들어, 물 등의 린스액을 기판 밖으로 배제하기 위해서 이 발명을 적용해도 된다. 린스액으로는, 물 외에도, 탄산수, 전해 이온수, 오존수, 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수, 환원수 (수소수) 등을 예시할 수 있다.
2. 천공 공정에 사용 가능한 기체로는, 질소 가스 외에도, 청정 공기 그 밖의 불활성 가스를 채용할 수 있다.
3. 전원 투입부터 마이크로파 발진을 개시할 때까지의 시간이 긴 마이크로파 발진기 (63) 를 사용하는 경우에는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 마이크로파 발진기 (63) 와 도파관 (62) 사이의 동축 케이블 (64) 에 동축 전환기 (69) 를 개재하여 설치하여, 마이크로파 발진기 (63) 로부터의 마이크로파를 도파관 (62) 과 어스에 선택적으로 출력해도 된다.
이 경우, 마이크로파 발진기 (63) 는 항상 ON 상태로 하여, 기판 (W) 가열을 개시하는 시점 (예를 들어, 상기 서술한 유기 용제 처리 공정 S4 의 개시 시점) 에 마이크로파를 도파관 (62) 에 출력하고, 그 이외의 기간에서는 마이크로파를 어스에 출력하도록, 제어 유닛 (3) 은 동축 전환기 (69) 를 제어한다.
4. 상기 서술한 실시형태에서는, 히터 본체 (60) 의 상면 (60a) 은 기판 (W) 의 하면으로부터 이격되어 있다. 이 때문에, 약액 처리 공정 S2 시 등에 발생되는 미스트 등이 상면 (60a) 과 기판 (W) 의 하면 사이의 영역으로 진입할 가능성이 있다. 이 경우, 미스트가 도파관 (62) 으로부터 조사된 마이크로파를 흡수하여, 가열 효율을 저하시킬 우려가 있다. 따라서, 히터 유닛 (6) 의 작동시 (예를 들어, 유기 용제 처리 공정 S4 시) 에는, 히터 유닛 (6) 의 중심의 토출구 (9a) 등에서 질소 가스를 발생시켜, 기판 (W) 의 하면과 히터 본체 (60) 사이의 분위기를 질소 가스로 채우고, 외부로부터의 미스트 등의 진입을 억제 또는 방지하면 된다.
5. 상기 서술한 실시형태에서는, 유기 용제 처리 공정시에 마이크로파를 조사하여 기판 (W) 을 가열했지만, 마이크로파는 본 공정 이외의 공정에서 기판 (W) 에 조사해도 된다. 예를 들어, 유기 용제 이외의 처리액 (예를 들어, 약액이나 DIW) 을 사용한 공정의 실행시, 혹은 건조 처리시에 마이크로파를 기판 (W) 에 조사해도 된다.
6. 상기 서술한 실시형태에서는, 히터 유닛 (6) 이 회전하지 않는 상태에서 기판 (W) 을 가열하였다. 그러나, 히터 유닛 (6) 은 기판 가열시에 회전해도 된다. 또한, 히터 유닛 (6) 은 기판 (W) 과 동일 방향으로 회전하고, 기판 (W) 과 동일 또는 동일한 정도로 회전하는 것이 바람직하다.
7. 상기 서술한 실시형태에서는, 기판 (W) 의 상면을 향하여 처리액을 공급할 때에 히터 유닛 (6) 에 의해서 기판 (W) 을 가열하였다. 그러나, 기판 (W) 의 하면을 향하여 처리액을 공급할 때, 히터 유닛 (6) 에 의해서 기판 (W) 을 가열하는 경우여도 본 발명은 적용할 수 있다. 예를 들어, 하면 노즐 (9) 로부터 기판 (W) 의 하면을 향하여 린스액 등의 처리액을 공급할 때에 기판 (W) 을 가열해도 된다.
본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명해 왔지만, 이것들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 사용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예에 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은, 2016년 3월 30일에 일본국 특허청에 제출된 일본특허출원 2016-67177호에 대응하고, 이 출원의 전개시에는 이곳에 인용에 의해서 받아들이는 것으로 한다.
W : 기판
1 : 기판 처리 장치
2 : 처리 유닛
3 : 제어 유닛
5 : 스핀 척
6 : 히터 유닛
8 : 컵
9 : 하면 노즐
9a : 토출구
10 : DIW 노즐
11 : 제 1 이동 노즐
12 : 제 2 이동 노즐
13 : 챔버
15 : 제 1 노즐 이동 유닛
16 : 제 2 노즐 이동 유닛
20 : 척핀
21 : 스핀 베이스
22 : 회전축
23 : 전동 모터
24 : 관통공
25 : 척핀 구동 유닛
26 : 링크 기구
27 : 구동원
30 : 지지축
35 : 유기 용제 공급관
37 : 유기 용제 밸브
38 : 불활성 가스 밸브
41 : 약액 공급관
42 : 불활성 가스 공급관
44 : 불활성 가스 밸브
45 : 유량 가변 밸브
46 : DIW 공급관
47 : DIW 밸브
48 : 유체 공급관
49 : 유체 밸브
60 : 히터 본체
62 : 도파관
63 : 마이크로파 발진기
64 : 동축 케이블
65 : 보호 부재
66 : 광원
67 : 전원
68 : 송전 케이블
69 : 동축 전환기

Claims (5)

  1. 기판의 주연을 유지하는 척 부재가 설치된 스핀 베이스와,
    상기 스핀 베이스를 회전시키는 모터와,
    상기 척 부재에 유지된 기판과 상기 스핀 베이스의 상면 사이에 위치하는 히터 유닛과,
    상기 척 부재에 유지된 기판의 표면을 향하여 처리액을 공급하는 처리액 공급 수단과,
    상기 히터 유닛으로부터 상기 기판의 하면을 향하여 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로파 발생 유닛은, 상기 히터 유닛에 설치된 도파관을 포함하는 마이크로파 발생 부재와, 상기 히터 유닛의 외부에 형성된 마이크로파 발진기와, 상기 도파관과 상기 마이크로파 발진기를 접속하는 동축 케이블을 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도파관의 상면은 보호 부재로 보호되어 있는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액은 기판의 상면에 공급되는 유기 용제이고, 상기 히터 유닛은 상기 유기 용제에 의한 기판 처리시에 기판을 가열하는, 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 수단은 상기 기판의 상면에 상기 유기 용제의 액막을 형성하고, 상기 히터 유닛은 적어도 상기 유기 용제의 액막이 형성된 시점에서 상기 기판의 하면을 가열함으로써, 상기 유기 용제의 액막과 기판의 상면 사이에 기막층을 형성시키고, 이로써 상기 유기 용제의 액막을 상기 기판의 상면으로부터 부상시키는, 기판 처리 장치.
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