KR20190000823A - 액 처리 장치 - Google Patents

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사토시 심무라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 웨이퍼에 레지스트액을 공급함과 함께, 웨이퍼를 회전시켜서 처리를 행하는 데 있어서, 웨이퍼의 분위기를 배기하고, 웨이퍼로부터 원심 탈액된 처리액을 배출하는 액 처리 장치에 있어서, 액 처리 장치 내에 부착된 고형 성분을 제거하는 기술을 제공하는 것이다. 회전하는 웨이퍼(W)에 레지스트액을 공급해서 처리를 행하는 레지스트 도포 장치에 있어서, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 비산된 레지스트액을 저면(26)에 흘려서 배출하기 위한 컵체(2)의 내부의 저면(26)에 요철 패턴을 구비한 액 확산부(5)를 설치하고 있다. 그 때문에 액 확산부(5)에 처리액의 고형 성분을 용해하는 용제를 공급했을 때 용제의 유역 면적을 확대함과 함께 용제를 체류시켜 체류 시간이 길어진다. 따라서 컵체(2) 내에 부착되는 레지스트액의 고형 성분이 용제에 접촉하기 쉬워지기 때문에, 용해 제거되기 쉬워진다.

Description

액 처리 장치{LIQUID PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판에 처리액을 공급함과 함께 기판을 회전시켜서 처리를 행하는 데 있어서, 처리액으로부터 석출된 고형 성분을 제거하는 기술에 관한 것이다.
반도체 제조 공정의 하나인 포토레지스트 공정에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)의 표면에 레지스트 등의 각 도포액을 도포하는 도포 처리를 행한다. 예를 들어 레지스트 도포 장치는, 웨이퍼를 보유 지지하는 스핀 척의 주위를 둘러싸도록 컵체를 구비하고, 스핀 척 상의 웨이퍼에 대하여 레지스트액 등의 도포액을 적하하고, 웨이퍼를 스핀시켜 도포막을 그 전체면에 형성한다. 이때 웨이퍼로부터 원심 탈액된 도포액은, 컵체에 의해 받아 모아져, 컵체의 하방에 설치한 배액구로부터 배출된다. 또한 웨이퍼로부터 원심 탈액된 레지스트액이 미세한 입자(미스트)가 되어, 미스트가 웨이퍼에 부착되어서 오염될 우려가 있기 때문에, 컵체에 배기관을 접속하여, 웨이퍼 주위의 분위기의 배기를 행하여 미스트에 의한 오염을 억제하고 있다. 그러나, 컵체 내에 비산된 도포액의 고형 성분이 배기의 기류에 의해 비산되어, 컵체 내에 부착되는 경우가 있다. 이러한 부착물이 컵체 내에 부착되면 배기압이 변동되거나, 배액의 방해가 되는 등의 문제가 발생하는 경우가 있다.
최근에는, 반도체 회로의 고집적화에 수반하여, 보다 복잡한 3차원 구조를 갖는 디바이스가 검토되고 있다. 이러한 디바이스를 제조하는 경우, 에칭 내성을 높이는 관점에서, 레지스트막을 두꺼운 막으로 하는 요청이 있어, 레지스트액으로서 예를 들어 200cP 이상이나 되는 고점도의 것을 사용할 필요가 있다. 이러한 고점도의 재료는, 도포액 내의 고형 성분의 함량이 많아 고형 성분이 석출되기 쉬워, 고빈도의 메인터넌스가 필요하게 되어 있었다. 특허문헌 1에는, 컵체 내에 용제를 기류와 함께 방사상으로 공급하여, 컵체 내의 고착물을 제거하는 기술이 기재되어 있다. 컵체 내에 용제를 공급했을 때 용제가 공급되기 어려운 부위가 생겨 버리기 때문에, 충분히 고착물을 제거할 수 없는 경우가 있다.
또한 컵체 내의 분위기의 배기도 행하고 있기 때문에, 부착물이 배기에 말려올라가 배기로에 진입해서 부착되기도 한다. 그 때문에 배기로 내에서도 고착물의 제거를 행할 필요가 있다. 예를 들어 특허문헌 2에는, 배기로 내에 용제 공급 노즐을 설치하고, 배기로에 유입되어, 배기로 내에 부착된 고착물을 제거하는 기술이 기재되어 있지만, 더욱 효율적으로 고착물을 제거하는 기술이 요구되고 있었다.
일본 특허 공개 제2004-50054호 공보 일본 특허 공개 제2004-305966호 공보
본 발명은 이러한 사정 하에 이루어진 것이며, 그 목적은, 기판에 처리액을 공급함과 함께 기판을 회전시켜서 처리를 행하는 데 있어서, 기판의 분위기를 배기하여, 기판으로부터 원심 탈액된 처리액을 배출하는 액 처리 장치에 있어서, 액 처리 장치 내에 부착된 고형 성분을 제거하는 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 액 처리 장치는, 기판을 수평으로 보유 지지해서 연직축 주위로 회전하는 기판 보유 지지부와,
상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
상기 기판 보유 지지부 상의 기판을 둘러싸도록 설치되어, 기판의 회전에 의해 비산된 처리액을 배출하기 위한 컵체와,
상기 처리액으로부터 발생되는 고형 성분을 용해하는 용제를 공급하는 용제 공급부와,
상기 컵체 내에 배기구가 개구되어, 상기 컵체 내를 통해서, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 주위 분위기를 배기하기 위한 배기로 부재와,
상기 용제 공급부로부터 공급된 용제를, 상기 컵체의 내부 및 배기로 부재의 내부에서의 상기 기판의 주위 분위기가 배기되는 배기 경로의 내면에 모세관 현상에 의해 퍼지게 하기 위해서 당해 상기 컵체의 내부 또는 배기로 부재의 내부에 형성된 요철 패턴으로 이루어지는 액 확산부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 기판의 회전에 의해 비산된 처리액을 배출하기 위한 컵체를 구비하고, 회전하는 기판에 처리액을 공급해서 처리를 행하는 액 처리 장치에 있어서, 상기 컵체의 내부 및 배기로 부재의 내부에서의 상기 기판의 주위의 분위기가 배기되는 배기 경로의 내면을 따라 요철 패턴으로 이루어지는 액 확산부를 설치하고 있다. 그 때문에 액 확산부를 향해서 처리액으로부터 발생하는 고형 성분을 용해하는 용제를 공급했을 때 모세관 현상에 의해 용제의 유역이 넓어지기 쉬워지기 때문에, 처리액으로부터 발생하는 고형 성분이 용해 제거되기 쉬워진다.
도 1은 레지스트 도포 장치를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 액 수용부를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 배기 덕트의 종단면도이다.
도 4는 배기 덕트 및 배액로를 도시하는 평면도이다.
도 5는 분기 덕트의 횡단 평면도이다.
도 6은 레지스트 도포 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 7은 레지스트 도포 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 8은 레지스트 도포 장치의 작용을 도시하는 설명도이다.
도 9는 메쉬에서의 용제의 유로의 확대를 설명하는 설명도이다.
도 10은 배기 덕트에서의 부착물의 제거를 설명하는 설명도이다.
도 11은 액 처리 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도이다.
도 12는 시험예 3, 시험예 4에서의 배기압의 변동을 도시하는 특성도이다.
본 발명의 실시 형태에 관한 액 처리 장치를, 웨이퍼(W)에 대하여 도포액인 레지스트액을 스핀 코팅에 의해 도포하는 레지스트 도포 장치에 적용한 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 관한 레지스트 도포 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 이면 중앙부를 진공 흡착함으로써, 당해 웨이퍼(W)를 수평으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부인 스핀 척(11)을 구비하고 있다. 이 스핀 척(11)은, 하방으로부터 축부(12)를 거쳐서 회전 기구(13)에 접속되어 있어, 당해 회전 기구(13)에 의해 연직축 주위로 회전한다.
스핀 척(11)의 하방측에는, 축부(12)를 간극을 두고 둘러싸도록 원형판(14)이 설치된다. 또한 원형판(14)에 둘레 방향으로 3군데의 관통 구멍(17)이 형성되고, 각 관통 구멍(17)에는 각각 승강 핀(15)이 설치되어 있다. 이들 승강 핀(15)의 하방에는, 공통의 승강판(18)이 설치되고, 승강 핀(15)은 승강판(18)의 하방에 설치된 승강 기구(16)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다.
또한 레지스트 도포 장치는, 웨이퍼(W)에 레지스트액을 공급하기 위해서 레지스트액 노즐(4)을 구비하고 있다. 레지스트액 노즐(4)은, 레지스트액 공급 관(41)을 거쳐서 레지스트액 공급원(42)에 접속되어 있다. 또한, 레지스트 도포 장치는, 웨이퍼(W)에 레지스트액을 희석하기 위한 용제, 예를 들어 시클로헥사논(CHN)을 공급하는 용제 노즐(43)을 구비하고 있다. 용제 노즐(43)은, 용제 공급관(44)을 거쳐서 용제 공급원(45)에 접속되어 있다.
또한 스핀 척(11)을 둘러싸도록 컵체(2)가 설치되어 있다. 컵체(2)는, 회전하는 웨이퍼(W)로부터 비산되거나, 흘러 떨어진 액체를 받아 모아, 당해 액체를 레지스트 도포 장치 외부로 배출하도록 구성되어 있다. 컵체(2)는, 상기 원형판(14)의 주위에 단면 형상이 산형인 링 형상으로 설치된 산형 가이드부(21)를 구비하고, 산형 가이드부(21)의 외주 끝에서부터 하방으로 신장되도록 환형 정류판(23)이 설치되어 있다. 또한 산형 가이드부(21)의 하면에서의 정류판(23)보다도 내측의 영역에는, 컵체(2)의 내주벽이 되는 환형 수직 벽(19)이 설치되어 있다. 산형 가이드부(21)는, 웨이퍼(W)로부터 흘러 떨어진 액을, 웨이퍼(W)의 외측 하방으로 가이드한다.
또한, 산형 가이드부(21)의 외측을 둘러싸도록 상측 컵체(3)를 구비하고 있다. 상측 컵체(3)는, 수직인 통 형상부(22)를 구비하고, 이 통 형상부(22)의 내면에는, 내측 상방을 향해서 비스듬히 신장되는 상측 가이드부(24)가 설치되어 있다. 상측 가이드부(24)에는, 둘레 방향으로 복수의 개구부(25)가 설치되어 있다. 또한 통 형상부(22)의 상부 테두리로부터 내측 상방으로 신장되도록 경사 벽(30)이 설치된다. 또한 컵체(2)는, 산형 가이드부(21) 및 정류판(23)의 하방에, 산형 가이드부(21) 및 정류판(23)을 타고 흐르는 레지스트액 및 용제를 받아 모으는 액 수용부(20)를 구비하고 있다.
액 수용부(20)의 구성에 대해서 도 2, 도 3도 참조하여 설명한다. 액 수용부(20)는, 예를 들어 스테인리스(SUS)에 의해, 환형 내벽(32) 및 환형 외벽(31)에 둘러싸인 단면이 오목부형이 되는 링 형상으로 형성되어 있다. 액 수용부(20)의 저면(26)에서의 정류판(23)보다도 외주측에는, 배액구(27)가 개구되고, 배액구(27)에는 배액관(33)의 일단이 접속되어 있다. 또한 액 수용부(20)에서의 정류판(23)보다도 내주측에는, 액 수용부(20)의 중심부를 사이에 두도록 배치된 2개의 배기관(28)이 액 수용부(20)의 저면(26)을 관통하도록 설치되고, 배기관(28)의 개구부(29)는, 액 수용부(20)의 저면(26)보다도 높은 위치에 개구되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이 액 수용부(20)는 환형 내벽(32)이, 산형 가이드부(21)의 수직 벽(19)의 내측에 삽입됨과 함께 환형 외벽(31)이 상측 컵체(3)의 통 형상부(22)의 주위를 둘러싸도록 배치된다.
또한 도 3에 도시한 바와 같이 액 수용부(20)의 저면(26)은, 중심측으로부터 주연측을 향해서 경사짐과 함께 배액구(27)와 액 수용부(20)의 중심을 지나는 직경 방향에서 보아, 배액구(27)측이 낮아지도록 수평면에 대하여 경사 각도 θ1로 경사진 경사면으로 되어 있다. 따라서 액 수용부(20)의 저면에 흘러 떨어진 처리액은, 액 수용부(20)의 중심측으로부터 주연측을 향해서 흐름과 함께, 배액구(27)를 향해서 흐르도록 구성되어 있다. 또한 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이 액 수용부(20)의 저면(26)에는, 액 수용부(20)의 저면(26)에서 용제가 배액구(27)에 배출될 때까지의 용제의 유로를 확장하기 위한 액 확산부(5)가 설치되어 있다. 또한 액 확산부(5)에 있어서는, 용제가 후술하는 바와 같이 모세관 현상으로 퍼지므로, 표면 장력에 의해 용제를 액 확산부(5)에 유지시키는 힘이 용제에 작용하는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 액 확산부(5)를 설치하기 전과 비교하여, 액 확산부(5)에서는 용제의 유속이 느려진다. 따라서 액 확산부(5)는, 용제의 체류 시간을 길게 하는 작용도 있다고 할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 액 확산부(5)는, 예를 들어 액 수용부(20)의 저면(26)의 전체면에 걸쳐서 설치되는 면 형상체이며, 액 수용부(20)의 저면(26)에 대하여 부착하도록 설치함으로써 착탈 가능하게 구성되어 있다. 따라서 액 확산부(5)에는, 액 수용부(20)의 저면(26)의 경사에 맞춰서 경사가 형성되어 있지만, 도 2에서는, 기재가 번잡해지는 것을 피하기 위해서 액 수용부(20)의 저면을 평면으로 기재함과 함께, 액 확산부(5)를 평판형으로 도시하고 있다. 또한 도 3에서는, 기재가 번잡해지는 것을 피하기 위해서, 액 수용부(20) 내의 액 확산부(5)의 기재를 생략하였다.
액 확산부(5)는, 두께 1mm로 구성되고, 예를 들어 저면(26)의 주연을 따라서 설치되는 프레임부(50)와, 프레임부(50)의 내측에 설치된 메쉬(51)를 구비하고 있다. 메쉬(51)는, 예를 들어 선 직경이 0.22mm인 라인에 의해 눈의 크기가 0.5mm가 되도록 구성되어 있다(본원 명세서 중에서는, 내측이 메쉬(51)인 액 확산부(5)도 면 형상체로 하고 있음). 액 확산부(5)는, 액 수용부(20)의 저면(26)과 거의 동일한 크기의 대략 원환형으로 구성되고, 2개의 배기관(28)에 대응하는 위치에 구멍부(52)가 형성됨과 함께, 배액구(27)에 대응하는 위치에 절결부(53)가 형성되어 있다. 따라서 저면(26)에 액 확산부(5)를 설치했을 때, 각 구멍부(52)에 각각 대응하는 배기관(28)이 삽입됨과 함께, 절결부(53)로부터 배액구(27)가 노출된다.
도 3에 도시한 바와 같이 액 수용부(20)의 하방에는, 배기 덕트(6)와 배액 케이스(7)가 설치되어 있다. 배기 덕트(6)는 수평 방향으로 신장되도록 배치되고, 도 4에 도시한 바와 같이 일단측이 분기해서 분기 덕트(61)로 되어 있고, 타단측이 예를 들어 공장 배기와 접속되는 집합 덕트(62)로 되어 있다. 분기 덕트(61)의 각 단부의 상면측에는, 개구부(63)가 형성되어 있고, 각 개구부(63)에는, 도 3에 도시한 바와 같이 각각 배기관(28)의 하단부가 접속되어 있다. 또한 집합 덕트(62)는, 배기 댐퍼(64)를 구비하고 있고, 배기 댐퍼(64)의 개방도의 조정에 의해, 배기 덕트(6) 내의 압력을 조정하여, 컵체(2) 내의 배기압을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 배기 덕트(6) 및 이미 설명한 배기관(28)은, 배기로 부재에 상당한다.
공장 배기에 의해 배기를 행함으로써, 집합 덕트(62), 분기 덕트(61) 및 배기관(28)의 내부를 통해서, 컵체(2)의 내부의 분위기가 배기된다. 또한 컵체(2)의 내부에서는, 스핀 척(11)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 주위 분위기가, 상측 가이드부(24)와 정류판(23)의 사이의 컵체(2)의 둘레 방향을 따른 배기로에 유입되어, 액 수용부(20)의 저면(26)을 따라 흘러서, 배기관(28)의 개구부(29)로부터 배기된다. 따라서, 상측 컵체(3)와 정류판(23)의 사이의 컵체(2)의 둘레 방향을 따라 형성된 배기로에 유입되어, 액 수용부(20)의 저면을 따라 흘러서, 배기관(28)의 개구부(29)에 유입되는 경로가 컵체(2)의 내부에서의 배기 경로에 상당한다. 또한 집합 덕트(62), 분기 덕트(61) 및 배기관(28)의 내부가 배기로 부재의 내부에서의 배기 경로에 상당한다.
도 3, 도 5에 도시하는 바와 같이 분기 덕트(61)의 선단의 내면에는, 분기 덕트(61)가 신장되는 방향을 향해서, 예를 들어 CNH를 토출하는 제2 용제 노즐(8)이 설치되어 있다. 제2 용제 노즐(8)에는, 용제 공급로(81)의 일단이 접속되고, 용제 공급로(81)의 타단에는, CHN을 저류한 용제 공급원(82)이 접속되어 있다.
분기 덕트(61)의 내부의 저면은, 분기 덕트(61)의 선단으로부터 기단부를 향해서 하강하는 제1 경사부(67)와, 수평면에 대한 각도가, 제1 경사부(67)의 경사 각도(θ2)보다도 완만한 경사 각도(θ3)로 설정된 제2 경사부(68)가 연속하도록 구성되어 있어, 제2 용제 노즐(8)로부터 토출된 용제가 분기 덕트(61)의 기단측을 향해서 흐르도록 구성되어 있다.
또한 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이 배기 덕트(6)에서의 분기 덕트(61)가 분기되는 위치의 저면에는, 분기 덕트(61) 내에 토출된 용제가 유입되는 용제 고임부(600)가 형성되어 있다.
용제 고임부(600)의 저부에는, 배액구(601)가 개구되어 있고, 배액구(601)에는, 배액관(602)이 접속되어 있다. 배액관(602)에는 배액 펌프(603)가 개재 설치되어 있어, 용제 고임부(600)에 유입된 액체가 배액관(602)을 통해서 배출되도록 구성되어 있다.
또한 도 3, 도 5에 도시한 바와 같이, 분기 덕트(61)에서의 제1 경사부(67) 및 제2 경사부(68)에는, 액 확산부(54)가 붙어 있다. 액 확산부(52)는, 액 확산부(5)와 마찬가지로, 제1 경사부(67) 및 제2 경사부(68)의 경사면의 형상에 맞춰서 구성된 면 형상체이며, 프레임부(50a)와, 프레임부(50a)의 내측에 설치된 메쉬(51a)로 구성되어 있다. 메쉬(51a)는, 액 확산부(5)에 설치된 메쉬(51)와 동일한 선 직경 및 눈으로 구성되어 있다.
또한 도 4에 도시한 바와 같이 배액 케이스(7)는, 상면에 배액관(33)이 접속되는 구멍부(70)를 구비하여, 배액관(33)을 통해서 유입되는 액체를 배출할 수 있도록 구성되어 있다.
또한 도 1에 도시한 바와 같이 레지스트 도포 장치는, 제어부(10)를 구비하고 있다. 제어부(10)에는, 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, MO(광자기 디스크) 및 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장된 프로그램이 인스톨된다. 인스톨된 프로그램은, 레지스트 도포 장치의 각 부에 제어 신호를 송신해서 그 동작을 제어하도록 명령(각 스텝)이 내장되어 있다.
상술한 레지스트 도포 장치의 작용에 대해서 설명한다. 우선 피처리 기판인 웨이퍼(W)가 스핀 척(11)에 적재된다. 이어서 웨이퍼(W)를 회전시켜, 컵체(2) 내의 배기를 개시하고, 회전하는 웨이퍼(W)에 대하여 용제를 공급하는 프리웨트 처리, 및 웨이퍼(W)의 회전수를 조정함과 함께 웨이퍼(W)의 중심부를 향해서 레지스트액을 공급하는 레지스트 도포 처리가 행하여진다. 이때 웨이퍼(W)에 공급된 레지스트액은, 웨이퍼(W)로부터 원심 탈액되면, 컵체(2)에 받아 모아져, 통 형상부(22)의 내면을 따라 하방으로 흐른다. 액 수용부(20)의 저면(26)에 도달한 레지스트액은, 저면(26)에 경사를 따라, 여기에서는 저면(26)의 중심측으로부터 주연을 향해서 흐름과 함께, 주연을 따라 흘러, 배액구(27)로 흘러 들어 간다. 이때 레지스트액에 포함되는 고형 성분이 배기를 타고 컵체(2) 내에 확산되고 부착되어 석출된다. 그 때문에 예를 들어 소정의 웨이퍼(W)의 처리 매수, 또는 처리 로트수에 도달한 시점에서, 컵체(2) 내에 부착된 레지스트액의 고형 성분의 세정 처리를 행한다.
레지스트액의 고형 성분의 세정 처리에 대해서 설명한다. 예를 들어 제품인 웨이퍼(W)의 처리 매수가 소정의 매수에 도달하면, 웨이퍼(W)를 사용해서 세정 처리를 행한다. 이 웨이퍼(W)로서는, 예를 들어 액 처리 장치가 배치되는 액 처리 시스템 내에 설치된 유지 선반으로부터, 세정 전용 웨이퍼가 반송 아암에 의해 취출되어, 당해 액 처리 장치로 반송된다. 또는 세정 전용 웨이퍼(W)를 사용하는 대신에 예를 들어 액 처리가 소정 매수에 달했을 때의 웨이퍼(W)의 후속 로트의 선두의 웨이퍼(W)(제품인 웨이퍼(W))를 사용해서 세정을 행해도 된다. 구체적으로는, 스핀 척(11)에 처리 전의 웨이퍼(W)를 적재한 상태에서 용제 노즐(43)을 웨이퍼(W)의 중심부 상방으로 이동시킨다. 이어서 웨이퍼(W)를 회전시켜, 컵체(2) 내의 배기를 개시하고, 또한 용제 노즐(43)로부터 웨이퍼(W)를 향해서 용제(100)를 공급한다. 이때 도 6에 도시하는 바와 같이 용제(100)는, 웨이퍼(W)의 표면을 퍼져나가 원심 탈액된다. 또한 도 6에서는, 산형 가이드부(21)를 생략함과 함께, 상측 컵체(3)를 간략화해서 기재하고 있다.
웨이퍼(W)로부터 원심 탈액된 용제는, 컵체(2)에 의해 받아 모아져, 통 형상부(22)를 따라 하방으로 흐른다. 그리고 도 7에 도시하는 바와 같이 액 수용부(20)의 저면(26)에 도달한 용제는, 액 수용부(20)의 저면(26)을 따라 흐른다. 이때 컵체(2) 내에서는, 배기를 행하고 있기 때문에, 액 수용부(20)의 내부에서는, 파선으로 나타내는 바와 같이 정류판(23)의 하방을 돌아 들어가듯 흐르는 기류가 형성되어 있다. 그 때문에 용제(100)는 액 수용부(20)의 저면의 주연을 따라 흐름과 함께, 기류에 의해 흘려지면서 배액구(27)에 유입된다.
이때 액 수용부(20)의 저면(26)을 흐르는 용제(100)는, 경사면을 따라, 낮은 방향을 향해서 흐르지만, 도 9에 도시하는 바와 같이 메쉬(51)의 눈에 들어감으로써 표면 장력에 의해, 메쉬(51)의 눈의 내부로 퍼지도록 흐른다. 또한 용제(100)는 메쉬(51)의 라인에 표면 장력에 의해 흡착되는 힘이 작용하고 있다. 그 때문에 보다 높은 위치로부터 당해 메쉬(51)의 눈을 향해서 용제(100)가 유입되고, 당해 메쉬(51)의 눈으로부터 용제(100)가 넘쳤을 때 용제(100)는, 메쉬(51)의 라인이 신장되는 방향을 따라서 흐르려고 한다. 그 때문에 경사가 낮은 방향뿐만 아니라, 당해 메쉬(51)의 눈과 인접하는 메쉬(51)의 눈에 유입된다. 또한 인접하는 메쉬(51)의 눈에 유입되면, 용제(100)는 표면 장력에 의해, 유입된 메쉬(51)의 눈으로 퍼지려고 한다. 그 때문에 유입된 메쉬(51)의 눈에 모세관 현상에 의해, 상류측의 용제를 끌어들이려고 한다. 이렇게 상류측으로부터 유입된 용제(100)가 표면 장력에 의해 메쉬(51)의 눈을 따라 퍼지려고 하기 때문에, 도 8에 도시하는 바와 같이 용제(100)의 유역이 서서히 확장되면서 배액구(27)를 향해서 흐른다.
또한 용제(100)는, 액 수용부(20)의 저면(26)의 경사를 따라서 흐르려고 하지만, 메쉬(51)는, 표면적이 커서 용제(100)에 미치는 표면 장력이 커, 용제(100)에는, 메쉬(51)의 눈의 내부에 유지되려는 힘이 작용한다. 그 때문에 액 확산부(5)를 설치하지 않은 경우에 비해, 용제(100)가, 액 수용부(20)의 저면에 도달하고 나서 배액구(27)에 유입될 때까지의 시간이 길어진다. 또는 용제(100)가 메쉬(51)의 눈의 내부에 머문 상태가 된다.
이렇게 용제(100)가 액 수용부(20)의 저면(26)에 넓게 퍼짐과 함께, 액 수용부(20)의 저면(26)에 체류하는 시간이 길어진다. 그 때문에 액 수용부(20)의 저면(26)의 넓은 범위에서, 레지스트액의 고형 성분의 부착물이, 용제(100)에 노출됨과 함께, 용제에 노출되는 시간이 길어진다. 따라서, 액 수용부(20)의 저면(26)에 부착되어 있는 레지스트액의 고형 성분의 부착물이 효율적으로 용해되어 제거된다.
또한 배경 기술에서 설명한 바와 같이 레지스트액이 컵체(2) 내를 흐를 때 레지스트액 내의 고형 성분이 컵체(2) 내의 배기류에 의해 비산되어, 배기관(28) 내에 진입하는 경우가 있어, 배기 덕트(6) 내에 레지스트액의 고형 성분이 부착되는 경우가 있다. 또한 웨이퍼(W)로부터 원심 탈액된 레지스트액이 컵체(2)에 충돌함으로써 발생하는 미스트가 배기와 함께 배기관(28)에 유입되어, 배기 덕트(6) 내에 부착되어서 고형화하는 경우가 있다. 그 때문에 소정의 웨이퍼(W)의 처리 매수, 또는 처리 로트수에 도달하면, 배기 덕트(6) 내의 메인터넌스를 행하여 배기 덕트(6)에 부착된 고형 성분의 제거를 행한다.
예를 들어 소정 매수의 웨이퍼(W)의 처리를 종료하면, 도 10에 도시하는 바와 같이 배액 펌프(603)를 기동함과 함께, 제2 용제 노즐(8)로부터 용제를 토출한다. 제2 용제 노즐(8)로부터 토출된 용제는, 배기 덕트(6)를 따라 흐른다. 배기 덕트(6)의 상류측의 분기 덕트(61)의 저면에는, 액 확산부(54)가 설치되어 있기 때문에, 용제는, 유로 폭을 확대하면서 흐름과 함께, 표면 장력에 의해 액 확산부(54)의 메쉬(51a)에 유지된다. 따라서 용제는, 분기 덕트(61)의 제1 경사부(67) 및 제2 경사부(68)를 넓게 흐름과 함께, 제1 경사부(67) 및 제2 경사부(68)에 체류하는 시간이 길어진다. 따라서 분기 덕트(61) 내에 부착된 고형 성분에 용제가 공급되기 쉬워짐과 함께 용제에 접촉하는 시간이 길어진다. 이에 의해 배기 덕트(6) 내에서도 고형 성분을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.
상술한 실시 형태에 의하면, 회전하는 웨이퍼(W)에 레지스트액을 공급해서 처리를 행하는 레지스트 도포 장치에 있어서, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 비산된 레지스트액을 저면에 흘려서 배출하기 위한 컵체(2)의 내부의 저면에 요철 패턴을 구비한 액 확산부(5)를 설치하고 있다. 그 때문에 액 확산부(5)에 처리액의 고형 성분을 용해하는 용제를 공급했을 때, 용제의 유역 면적을 확대함과 함께 용제를 체류시켜 체류 시간이 길어진다. 따라서 컵체(2) 내에 부착되는 레지스트액의 고형 성분이 용제에 접촉하기 쉬워지기 때문에, 용해 제거되기 쉬워진다.
또한 배기 덕트(6)의 내부에 용제를 토출하는 제2 용제 노즐(8)을 설치함과 함께, 배기 덕트(6) 내에서의 제2 용제 노즐(8)로부터 토출한 용제가 흐르는 영역의 저면에 액 확산부(54)를 설치하였다. 그 때문에 제2 용제 노즐(8)로부터 용제를 토출해서 배기 덕트(6) 내의 부착물을 제거하는 데 있어서, 배기 덕트(6) 내를 흐르는 용제의 유로를 확장할 수 있음과 함께, 용제가 배기 덕트(6)의 내면에 체류하는 시간을 길게 할 수 있기 때문에, 배기 덕트(6) 내에 부착되는 부착물의 제거 효율이 향상된다.
또한 액 확산부(5, 54)를 액 수용부(20)의 저면(26) 및 배기 덕트(6) 내에서의 경사면에 설치하였다. 웨이퍼(W)로부터 원심 탈액된 용제나 도포액이 흐르는 면을 경사면으로 함으로써, 액체가 배액구(27, 601)까지 확실하게 유도된다. 그러나 용제가 흐르기 쉬워져 체류 시간이 짧아지기 때문에, 석출된 도포액의 고형 성분이 제거되기 어려워진다. 상술한 실시 형태에서는, 액체가 흐르는 경사면에 액 확산부(5, 54)를 설치함으로써 액체를 확실하게 배액구(27, 601)를 향해서 흘림과 함께, 경사면에서의 용제의 체류 시간을 길게 해서, 석출되는 고형 성분을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한 본 발명은 웨이퍼(W)에 용제를 토출하는 용제 노즐(43)과는 별도로, 액 확산부(5)를 향해서 용제를 토출하는 용제 토출 노즐을 컵체(2) 내에 설치해도 된다. 상술한 실시 형태에서는, 액 수용부(20)의 저면(26)은, 중심측으로부터 주연측을 향해서 경사져 있다. 그 때문에 용제는 액 수용부(20)의 저면(26)에서의 주연측을 흐르기 쉬운 경향이 있다. 따라서 예를 들어 도 11에 도시하는 바와 같이 액 수용부(20)의 저면(26)에서의 중심측의 영역을 향해서 용제를 토출하는 보조 노즐(9)을 설치한다. 도 11 중의 90은 보조 노즐(9)에 용제를 공급하기 위한 용제 공급로이며, 91은 용제 공급원이다. 그리고 예를 들어 회전하는 웨이퍼(W)를 향해서 용제를 공급함과 함께, 액 수용부(20)의 저면에서의 중심측의 영역을 향해서 보조 노즐(9)로부터 용제를 토출한다. 이에 의해 액 수용부(20)의 저면에서의 중심측의 영역에서의 용제의 공급량이 많아지기 때문에, 보다 효율적으로 부착물을 제거할 수 있다.
또한 액 확산부(5)는, 고형 성분이 부착되는 부위에 설치하면 된다. 구체적으로는, 미리 액 처리 장치를 구동함으로써, 컵체(2) 내, 또는, 배기 덕트(6) 내에서의 고형 성분이 부착되는 부위를 파악하여, 당해 부위에 대하여 설치하도록 하면 된다. 이때 예를 들어 액 확산부(5)를 액 수용부(20)의 저면(26)에 설치하는 데 있어서는, 액 수용부(20)의 저면(26)에 대하여 면적비로 80% 이상 덮도록 설치하면 효과를 얻을 수 있다.
또한 예를 들어 직사각형으로 성형한 메쉬(51)를 고형 성분이 부착되는 부위, 예를 들어 액 수용부(20)의 저면(26)에 깔리도록 설치해도 된다. 이렇게 구성함으로써, 액 확산부(5)를 용이하게 형성할 수 있다.
또한 액 확산부(5)는, 액 수용부(20)의 저면, 또는 배기 덕트(6)의 저면에 요철 가공한 요철 영역이어도 된다. 이러한 예로서는, 예를 들어 액 수용부(20)의 내측 저면(26)을 향해서 샌드블라스트 처리에 의해 요철 가공을 실시한 예를 들 수 있다. 액 수용부(20)의 저면(26)이 표면이 요철의 면으로 됨으로써, 저면(26)의 표면적이 커져, 저면(26)을 흐르는 용제에 작용하는 표면 장력도 커진다. 그 때문에 용제의 유로가 넓어지기 쉬워짐과 함께, 용제의 체류 시간을 길게 할 수 있기 때문에 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또는, 액 수용부(20)의 저면(26)에 액 수용부(20)의 중심부를 중심으로 한 동심원 형상으로 배치된 복수의 홈부(라인 형상의 요철)를 형성하도록 해도 된다. 액 수용부(20)의 저면(26)에 홈부를 형성함으로써, 용제가 홈부 내에 진입함으로써, 모세관 현상에 의해 유로를 확대함과 함께, 홈부에 의해, 액 수용부(20)의 저면(26)에 체류하는 시간이 길어지기 때문에 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 액 확산부(5, 54)를 액 수용부(20)의 저면(26) 및 배기 덕트(6) 내의 경사면에 대하여 착탈 가능하게 구성하고 있다. 그 때문에, 액 확산부(5, 54)를 간단하게 교환할 수 있기 때문에, 장치의 메인터넌스가 간단해진다는 효과가 있다.
또한 액 확산부(5, 54)는, 용제의 표면 장력을 이용해서 유로의 폭을 넓히거나, 용제의 체류 시간을 길게 하므로, 액 확산부(5, 54)의 오목부의 개구 직경, 또는, 동심원 형상으로 형성한 홈부의 폭은, 0.8mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 예를 들어 액체의 흐름을 크게 저해하는 것을 피하기 위해서, 오목부의 깊이는 1mm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 액 확산부(5, 54)는, 예를 들어 연직면에 설치되어 있어도 된다. 예를 들어, 상측 컵체(3)에서의 통 형상부(22)의 내면에 액 확산부(5)를 설치한 구성에서도, 통 형상부(22)의 내면을 따라 흐르는 용제의 유로를 확대할 수 있기 때문에 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 또한 연직면은, 수평면에 대하여 90° 경사진 면이라고 할 수 있으므로, 본 명세서 중에서는, 연직면도 경사면에 포함하는 것으로 한다.
또한 처리액의 점도가 높아지면, 고형 성분이 석출되기 쉬워지므로, 본 발명은 점도가 50cP 이상인 처리액을 기판에 공급하는 액 처리 장치에 적용함으로써 큰 효과를 얻을 수 있다. 또한 용제는 처리액의 고형 성분을 용해하는 용제, 예를 들어 시너 등이어도 된다.
또한 상술한 실시 형태에서는, 컵체(2)의 세정 공정을 행하도록 기재하고 있지만, 예를 들어 프리웨트 처리에서의, 용제의 공급량을 많게 해서 웨이퍼(W)에 대한 레지스트막의 도포 처리의 공정을 행함으로써, 액 확산부(5)에 용제를 공급하도록 해도 된다.
또한 본 발명은, 예를 들어 현상 장치나 세정 장치 등에 적용해도 된다. 또는 기판에 기판을 접합하기 위한 접착제를 도포하는 접착제 도포 장치 등이어도 된다. 또한 예를 들어 습식 에칭 처리나 세정 처리 등에 있어서, 예를 들어 산 알칼리 반응 등에 의해 발생하는 반응 생성물이 배기 경로에 부착되는 경우가 있다. 본 발명은 이러한 반응 생성물의 제거에 적용할 수도 있다.
또한 예를 들어 웨이퍼(W)를 향해서, 처리액의 고형 성분을 용해하는 용제를 공급하지 않는 처리를 행하는 액 처리 장치에서는, 이미 설명한 보조 노즐(9)과 마찬가지의 노즐을 설치함으로써, 액 확산부(5)에 용제를 보유 지지시킬 수 있기 때문에 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 용제를 공급하는 용제 공급부는, 기판의 이면을 세정하기 위한 이면 세정 노즐이어도 된다. 예를 들어 웨이퍼(W)에 레지스트액의 도포를 행한 후에 웨이퍼(W)의 이면 주연을 향해서 용제를 공급해서 웨이퍼(W)의 이면 주연의 세정을 행한다. 이때 이면 주연에 공급된 용제는, 컵체(2) 내를 흘러, 액 확산부(5)에 공급되기 때문에 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 메쉬는, 부직포 등의 섬유형 부재를 사용해도 된다. 부직포의 표면에는, 부직포를 구성하는 섬유의 눈에 의해 요철이 형성되어 있기 때문에, 용제를 유지할 수 있음과 함께 용제의 표면 장력에 의한 모세관 현상에 의해 섬유의 눈으로부터 눈으로 퍼져, 용제의 유로를 확대할 수 있다. 따라서 메쉬(51)를 적용한 예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 처리액을 배출하는 배액로, 예를 들어 도 3에 도시하는 배액 케이스(7)에서의 배액 유로의 저면에 액 확산부를 설치해도 된다. 이에 의해 배액구(27)에 유입된 용제가, 배액 케이스(7) 내를 흐를 때 유로가 확대됨과 함께 체류 시간이 길어지기 때문에 배액 케이스(7) 내에서의 처리액의 고형 성분의 부착을 억제할 수 있다.
[검증 시험]
본 발명의 실시 형태의 효과를 검증하기 위해서 메쉬를 설치함으로 인한 액적의 퍼짐에 대해서 시험을 행하였다.
시험예 1로서 직사각형의 스테인리스판의 상면에 선 직경 0.22mm, 눈이 0.5mm인 메쉬를 설치하고, 메쉬를 향해서 용제(OK73)를 1cc 적하했을 때의 액적이 퍼지는 크기에 대해서 평가하였다. 또한 메쉬를 향해서 용제로서 시클로헥사논(CHN)을 1cc 적하했을 때의 액적이 퍼지는 크기에 대해서 평가하였다.
메쉬를, 선 직경 0.04mm, 눈이 0.087mm인 메쉬로 한 것을 제외하고 시험예 1과 마찬가지로 처리를 행한 예를 시험예 2로 하였다.
메쉬를 설치하지 않고, 스테인리스판의 상면에 용제(OK73)를 1cc 적하한 예 및 시클로헥사논(CHN)을 1cc 적하한 예를 비교예로 하였다.
시험예 1, 2 및 비교예의 각각에 있어서, 퍼진 액적에 있어서, 스테인리스판의 길이 방향에서의 액적의 길이 L1과, 길이 L1에 대하여 수직 방향에서의 액적의 길이 L2에 대해서 각각 측정하여, 액적이 퍼지는 크기로서 평가하였다. 표 1은 이 결과를 나타내고, 시험예 1, 2 및 비교예의 각각에서의 각 용제를 적하했을 때의 액적이 퍼지는 크기의 길이 L1과 길이 L2를 나타낸다.
Figure pat00001
비교예에서는, OK73에서의 액적이 퍼지는 크기는, 길이 L1이 40mm이며, 길이 L2가 35mm이었다. 또한 CHN에서의 액적이 퍼지는 크기는, 길이 L1이 40mm이며, 길이 L2가 35mm이었다.
시험예 1에서는, OK73에서의 액적이 퍼지는 크기는, 길이 L1이 50mm이며, 길이 L2가 70mm이었다. 또한 CHN에서의 액적이 퍼지는 크기는, 길이 L1이 35mm이며, 길이 L2가 55mm이었다.
시험예 2에서는, OK73에서의 액적이 퍼지는 크기는, 길이 L1이 85mm이며, 길이 L2가 55mm이었다. 또한 CHN에서의 액적이 퍼지는 크기는, 길이 L1이 50mm이며, 길이 L2가 70mm이었다.
이 결과에 의하면 시험예 1 및 시험예 2의 어느 경우든 비교예보다도 액적이 퍼지는 크기가 넓게 되어 있음 알 수 있다. 따라서 메쉬를 설치함으로써, 표면 장력을 이용한 모세관 현상에 의해 액적을 크게 퍼지게 할 수 있다고 할 수 있다.
또한 메쉬를 설치하지 않은 것을 제외하고, 도 1 내지 도 4에 도시한 레지스트 도포 장치를 사용해서 25매의 웨이퍼(W)에 처리를 행한 예를 시험예 3으로 하였다.
또한 실시 형태에 나타낸 메쉬를 90mm×65mm의 크기로 잘라내어, 컵체의 내부의 경사면에, 둘레 방향으로 6매 배열해서 설치한 것을 제외하고, 시험예 3과 마찬가지로 처리한 예를 시험예 4로 하였다.
시험예 3에 대해서 웨이퍼(W)의 처리 개시 전과, 6, 10, 14, 18 및 25매의 웨이퍼(W)의 처리 종료 후의 각각에 있어서 배기로의 배기압을 측정하였다.
또한 시험예 4에 대해서 웨이퍼(W)의 처리 개시 전과, 6, 10, 14, 18, 22 및 25매의 웨이퍼(W)의 처리 종료 후의 각각에 있어서 배기 덕트(6)에서의 집합 덕트(62) 내의 배기압을 측정하였다. 도 12는 이 결과를 나타내고, 시험예 3 및 시험예 4의 각각에서의 웨이퍼(W)의 처리 매수와 배기로의 배기압을 나타내는 특성도이다.
도 12에 도시하는 바와 같이 시험예 4는, 시험예 3에 비해, 배기압의 상승이 적다는 것을 알 수 있다. 또한 시험예 3 및 시험예 4의 각각에 대해서, 25매의 웨이퍼(W)의 처리 후에 있어서의 컵체(2) 내의 모습을 관찰한 결과, 시험예 3은 컵체(2)의 전체면에 넓게 고착물이 보였지만, 시험예 4에서는, 메쉬의 상방을 중심으로 고착물이 적은 부위가 관찰되었다.
이 결과에 의하면, 컵체(2) 내에 메쉬를 설치함으로써, 컵체(2)의 저면에서 용제가 체류하기 쉬워져, 고착물의 부착을 억제할 수 있다고 추정된다. 그 때문에, 배기 덕트(6)에 유입되는 고형 성분이 적어지고, 배기 덕트(6)에서의 고형 성분의 부착이 감소되기 때문에, 배기 덕트(6)의 배기압의 상승이 억제되었다고 추정된다.
2 : 컵체 4 : 레지스트액 노즐
5 : 액 확산부 6 : 배기 덕트
8 : 제2 용제 노즐 9 : 보조 노즐
11 : 스핀 척 20 : 액 수용부
26 : 저면 27 : 배액구
28 : 배기관 29 : 개구부
43 : 용제 노즐 51 : 메쉬
61 : 분기 덕트 67 : 제1 경사부
68 : 제2 경사부 W : 웨이퍼

Claims (9)

  1. 기판을 수평으로 보유 지지해서 연직축 주위로 회전하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
    상기 기판 보유 지지부 상의 기판을 둘러싸도록 설치되어, 기판의 회전에 의해 비산된 처리액을 배출하기 위한 컵체와,
    상기 처리액으로부터 발생되는 고형 성분을 용해하는 용제를 공급하는 용제 공급부와,
    상기 컵체 내에 배기구가 개구되어, 상기 컵체 내를 통해서, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 주위 분위기를 배기하기 위한 배기로 부재와,
    상기 용제 공급부로부터 공급된 용제를, 상기 컵체의 내부 및 배기로 부재의 내부에서의 상기 기판의 주위 분위기가 배기되는 배기 경로의 내부에 모세관 현상에 의해 퍼지게 하기 위해서 당해 배기 경로의 내면에 설치되는 요철 패턴으로 이루어지는 액 확산부를 포함하는 액 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액 확산부는, 상기 컵체에서의 배기 경로의 내면에 설치되는 액 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 용제 공급부는, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판에 용제를 공급하는 용제 노즐인 액 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액 확산부는, 상기 배기로 부재에서의 배기 경로의 내면에 설치되어 있고, 상기 용제 공급부는, 상기 배기로 부재의 내면에 용제를 공급하기 위한 용제 노즐인 액 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액 확산부가 설치되는 부위의 내면은 경사면인 액 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 패턴은, 메쉬 형상 또는 복수의 홈 형상으로 요철이 형성되어 있는 패턴인 액 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액 확산부는, 표면에 요철 패턴이 형성되고, 상기 고형 성분이 부착되는 부위의 내면에 착탈할 수 있는 면 형상체에 의해 구성되어 있는 액 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 면 형상체는, 메쉬체인 액 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 패턴은, 블라스트 처리에 의해 형성된 패턴인 액 처리 장치.
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