KR20200026312A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 장치는, 상면을 갖는 스핀 베이스와, 상기 상면에 세워 형성된 복수의 핀을 갖고, 상기 복수의 핀에 의해 기판을 유지하기 위한 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판의 상면에 대향하는 기판 대향면과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 외주단 및 상기 스핀 베이스의 외주단의 쌍방에 대향하는 내주면을 갖는 차단 부재와, 상기 스핀 베이스 및 상기 차단 부재를 소정의 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과, 상기 스핀 베이스의 상기 상면, 상기 기판 대향면, 상기 내주면에 의해 구획되는 공간에 있어서, 상기 차단 부재 및 상기 스핀 베이스의 적어도 일방의 회전에 동반하여 회전 가능하게, 또한 상기 핀보다 상기 회전 축선에 대해 먼 위치에 형성된 양압 생성 부재로서, 상기 차단 부재 및 상기 스핀 베이스의 적어도 일방의 회전에 수반하여 상기 양압 생성 부재의 회전 방향 후방을 양압 영역으로 하는 양압 생성 부재를 포함한다.

Description

기판 처리 장치
본 발명은, 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 유기 EL (electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD (Flat Panel Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 약액 등의 처리액에 의한 처리를 실시하기 위해, 기판을 1 장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치가 사용되는 경우가 있다. 이 매엽식의 기판 처리 장치는, 챔버 내에, 예를 들어, 기판을 거의 수평하게 유지하여 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 의해 회전되는 기판에 처리액을 공급하기 위한 노즐과, 스핀 척에 유지된 기판의 표면 (상면) 에 근접한 위치에 대향 배치되는 차단 부재를 구비하고 있다. 기판 처리 장치에서는, 린스 처리 후, 기판의 표면에 차단 부재가 근접되어, 그 차단 부재와 기판의 표면 사이에 불활성 가스를 충만시킨 상태에서, 스핀 척과 차단 부재가 동일 방향으로 회전된다. 이로써, 기판의 표면에 부착되어 있는 린스액이 털어내어져 제거 (건조) 된다.
하기 특허문헌 1 에 관련된 차단 부재는, 기판의 상방의 공간인 상방 공간과, 상방 공간의 측방의 공간인 측방 공간을 보다 효과적으로 차단하기 위해, 스핀 척에 유지되어 있는 기판의 상방에 배치되는 원판부와, 원판부와의 둘레 가장자리로부터 수하 (垂下) 되는 원통부를 구비하고 있다. 즉, 이 차단 부재는, 스핀 척에 유지되어 있는 기판의 상면에 대향하는 기판 대향면과, 스핀 척에 유지되어 있는 기판의 외주단에 대향하는 내주면을 가지고 있다.
미국 특허출원 공개공보 제2015/234296A1호
그런데, 기판 및 차단 부재가 고속 회전되면, 기판의 외주부와 차단 부재 사이의 공간 (구체적으로는, 기판과 차단 부재 사이의 공간의 외주부) 에서 기류가 흐트러지고, 이 기류의 흐트러짐에 의해, 기판과 차단 부재 사이의 공간에 그 주위의 분위기가 빨려 들어가는 경우가 있다. 약액 처리 및 린스 처리 후에는, 챔버 내에 약액의 미스트를 포함하는 분위기가 충만되어 있으므로, 기판과 차단 부재 사이의 공간에, 약액의 미스트를 포함하는 분위기가 진입하면, 약액의 미스트가 파티클이 되어 기판 오염의 원인이 된다. 또, 반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 분위기 중의 산소 농도가 매우 낮은 상태에서 기판을 처리하는 것이 요망되는 경우가 있다. 기판과 차단 부재 사이의 공간에 외부로부터 산소를 충분히 포함하는 분위기 (공기 분위기) 가 진입하면, 기판과 차단 부재 사이의 공간의 분위기 중의 산소 농도가 높아질 우려가 있다. 또한, 반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 분위기 중의 습도가 충분히 낮은 상태에서 기판을 처리하는 것이 요망되는 경우가 있다. 기판과 차단 부재 사이의 공간에 외부로부터 습도가 높은 분위기가 진입하면, 기판과 차단 부재 사이의 공간의 분위기 중의 습도가 높아질 우려가 있다.
종래에는, 기판과 차단 부재 사이의 공간에 대해, 중심축 노즐로부터 대유량의 불활성 가스를 공급하는 것에 의해, 기판과 차단 부재 사이의 공간을 양압으로 유지함으로써, 기판과 차단 부재 사이의 공간으로의 외기 (외부의 분위기) 의 진입을 억제하고 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 대유량의 불활성 가스를 공급하지 않고서, 기판과 차단 부재 사이의 공간으로의 외기의 진입을 억제 또는 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 상면을 갖는 스핀 베이스와, 상기 상면에 세워 형성된 복수의 핀을 갖고, 상기 복수의 핀에 의해 기판을 유지하기 위한 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판의 상면에 대향하는 기판 대향면과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 외주단 및 상기 스핀 베이스의 외주단의 쌍방에 대향하는 내주면을 갖는 차단 부재와, 상기 스핀 베이스 및 상기 차단 부재를 소정의 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과, 상기 스핀 베이스의 상기 상면, 상기 기판 대향면, 상기 내주면에 의해 구획되는 공간에 있어서, 상기 차단 부재 및 상기 스핀 베이스의 적어도 일방의 회전에 동반하여 회전 가능하게, 또한 상기 핀보다 상기 회전 축선에 대해 먼 위치에 형성된 양압 생성 부재로서, 상기 차단 부재 및 상기 스핀 베이스의 적어도 일방의 회전에 수반하여 상기 양압 생성 부재의 회전 방향 후방을 양압 영역으로 하는 양압 생성 부재를 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 차단 부재 및 스핀 베이스의, 회전 축선 둘레의 회전에 수반하여, 양압 생성 부재도 회전 축선 둘레로 회전한다. 양압 생성 부재의 회전에 수반하여, 회전하고 있는 양압 생성 부재의 회전 방향의 후방에, 양압 영역이 형성된다. 이로써, 공간 내부에 있어서의, 양압 생성 부재에 대해 직경 방향 외측의 환상 영역 (이하, 공간 외측 영역이라고 한다) 이 양압이 된다. 이 공간 외측 영역이 양압으로 유지됨으로써, 공간으로의 외기의 진입을 억제 또는 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 양압 생성 부재가, 상기 스핀 베이스의 외주단과 상기 내주면의 직경 방향의 거리가, 상기 양압 생성 부재의 외측 가장자리와 상기 내주면의 직경 방향의 최장 거리보다 좁게 되도록 형성되어 있다.
이 구성에 의하면, 스핀 베이스의 외주단과 차단 부재의 내주면의 직경 방향의 거리가, 양압 생성 부재의 외측 가장자리와 차단 부재의 내주면의 직경 방향의 최장 거리보다 좁게 되도록 형성되어 있기 때문에, 공간 외측 영역으로부터 공간 외부로의 분위기의 유출을 효과적으로 억제할 수 있다. 그 때문에, 양압 생성 부재의 회전에 수반하여, 양압 생성 부재의 후방의 영역을, 용이하게 양압으로 유지할 수 있다.
만일, 스핀 베이스의 외주단과 차단 부재의 내주면의 직경 방향의 거리가, 양압 생성 부재의 외측 가장자리와 차단 부재의 내주면의 직경 방향의 최장 거리보다 넓으면, 양압 생성 부재의 회전에 수반하여 발생하는 양압의 분위기가, 스핀 베이스의 외주단과 차단 부재의 내주면 사이의 간극을 통과하여, 공간 외부로 유출되는 경우도 생각되어진다. 그 결과, 양압 생성 부재의 후방, 나아가서는 공간 외측 영역이 양압이 되지 않는 경우도 생각되어진다.
그러나, 스핀 베이스의 외주단과 차단 부재의 내주면의 직경 방향의 거리가, 양압 생성 부재의 외측 가장자리와 차단 부재의 내주면의 직경 방향의 최장 거리보다 좁게 되도록 형성되어 있기 때문에, 공간 외측 영역을 양압으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 양압 생성 부재가, 상기 스핀 베이스의 상기 상면 및 상기 기판 대향면에 이어지도록 형성된 접속 양압 생성 부재를 포함한다.
이 구성에 의하면, 접속 양압 생성 부재의 회전시에, 공간 내부의 분위기와 접촉하는 면적이 크다. 그 때문에, 접속 양압 생성 부재의 회전에 의해 보다 큰 기류를 발생시킬 수 있어, 공간 외측 영역을 보다 한층 양압으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 접속 양압 생성 부재가, 상기 스핀 베이스의 상기 상면 및 상기 기판 대향면에 각각 형성되고, 서로 걸어 맞춰지는 제 1 및 제 2 걸어맞춤 부재를 포함하고, 상기 차단 부재가, 서로 걸어 맞춰지는 제 1 및 제 2 걸어맞춤 부재를 개재하여, 상기 스핀 베이스에 지지된다.
이 구성에 의하면, 접속 양압 생성 부재가, 제 1 및 제 2 걸어맞춤 부재를 겸용하므로, 접속 양압 생성 부재와 제 1 및 제 2 걸어맞춤 부재를 별개로 형성하는 경우와 비교하여, 부품 점수의 저감을 도모할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 양압 생성 부재가, 상기 스핀 베이스의 상기 상면 및 상기 기판 대향면의 일방에 형성되고, 상기 스핀 베이스의 상기 상면 및 상기 기판 대향면의 상기 일방에 대해, 상기 양압 생성 부재의 선단이, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판과의 거리보다 크게 되도록 형성되어 있다.
이 구성에 의하면, 양압 생성 부재의 회전시에, 공간 내부의 분위기와 접촉하는 면적이 크다. 그 때문에, 양압 생성 부재의 회전에 의해 보다 큰 기류를 발생시킬 수 있어, 공간 외측 영역을 보다 한층 양압으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 분명해진다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치를 위에서 본 모식도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3 은, 상기 처리 유닛에 구비된 스핀 척의 모식적인 평면도이다.
도 4 는, 상기 처리 유닛에 구비된 차단 부재의 저면도이다.
도 5 는, 상기 스핀 척의 스핀 베이스에 형성된 제 1 걸어맞춤 부재, 및 상기 차단 부재에 형성된 제 2 걸어맞춤 부재의 주변의 단면도이다.
도 6 은, 상기 스핀 베이스와 상기 차단 부재 사이의 공간의 외주부의 주변의 단면도이다.
도 7 은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8 은, 상기 처리 유닛에 있어서 실행되는 기판 처리예의 내용을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9 는, 스핀 베이스 및 차단 부재의 회전에 수반하여 공간에 발생하는 양압 영역의 분포를 설명하기 위한 도해적인 평면도이다.
도 10A ∼ 10B 는, 상기 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
도 10C ∼ 10D 는, 도 10B 에 계속되는 공정을 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
도 11 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 12 는, 스핀 베이스와 차단 부재 사이의 공간의 외주부의 주변의 단면도이다.
도 13 은, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 스핀 베이스와 차단 부재 사이의 공간의 외주부의 주변의 단면도이다.
＜제 1 실시형태＞
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 를 위에서 본 모식도이다.
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, 처리액 및 린스액으로 기판 (W) 을 처리하는 복수의 처리 유닛 (2) 과, 처리 유닛 (2) 으로 처리되는 복수 장의 기판 (W) 을 수용하는 기판 수용기 (C) 가 재치 (載置) 되는 로드 포트 (LP) 와, 로드 포트 (LP) 와 처리 유닛 (2) 사이에서 기판 (W) 을 반송하는 인덱서 로봇 (IR) 및 기판 반송 로봇 (CR) 과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 장치 (3) 를 포함한다. 인덱서 로봇 (IR) 은, 기판 수용기 (C) 와 기판 반송 로봇 (CR) 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 기판 반송 로봇 (CR) 은, 인덱서 로봇 (IR) 과 처리 유닛 (2) 사이에서 기판 (W) 을 반송한다. 복수의 처리 유닛 (2) 은, 예를 들어, 동일한 구성을 가지고 있다.
도 2 는, 처리 유닛 (2) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 3 은, 처리 유닛 (2) 에 구비된 스핀 척 (5) 의 모식적인 평면도이다. 도 4 는, 처리 유닛 (2) 에 구비된 차단 부재 (6) 의 저면도이다. 도 5 는, 스핀 척 (5) 의 스핀 베이스 (18) 에 형성된 제 1 걸어맞춤 부재 (55), 및 차단 부재 (6) 에 형성된 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 의 주변의 단면도이다. 도 6 은, 스핀 베이스 (18) 와 차단 부재 (6) 사이에 의해 구획된 공간 (SP) 의 외주부의 주변의 단면도이다. 도 6 은, 도 4 의 절단면선 VI-VI 에서 보고 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 상자형의 챔버 (4) 와, 챔버 (4) 내에서 1 장의 기판 (W) 을 수평한 자세로 유지하여, 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직인 회전 축선 (A1) 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (기판 유지 유닛) (5) 과, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 대향하는 차단 부재 (6) 와, 차단 부재 (6) 의 내부를 상하로 삽입 통과하고, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면의 중앙부를 향해 처리액을 토출하기 위한 중심축 노즐 (7) 과, 중심축 노즐 (7) 에 약액을 공급하기 위한 약액 공급 유닛 (8) 과, 중심축 노즐 (7) 에 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급 유닛 (9) 과, 중심축 노즐 (7) 에, 공기보다 비중이 크며 또한 물보다 낮은 표면장력을 갖는 저표면장력 액체로서의 유기 용제를 공급하기 위한 유기 용제 공급 유닛 (10) 과, 중심축 노즐 (7) 에, 액체인 소수화제를 공급하기 위한 소수화제 공급 유닛 (11) 과, 중심축 노즐 (7) 에, 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급 유닛 (12) 과, 스핀 척 (5) 을 둘러싸는 통상 (筒狀) 의 처리컵 (13) 을 포함한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 챔버 (4) 는, 스핀 척 (5) 을 수용하는 상자상의 격벽 (14) 과, 격벽 (14) 의 상부로부터 격벽 (14) 내에 청정 공기 (필터에 의해 여과된 공기) 를 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU (팬·필터·유닛) (15) 와, 격벽 (14) 의 하부로부터 챔버 (4) 내의 기체를 배출하는 배기 덕트 (16) 를 포함한다. FFU (15) 는, 격벽 (14) 의 상방에 배치되어 있고, 격벽 (14) 의 천정에 장착되어 있다. FFU (15) 는, 격벽 (14) 의 천정으로부터 챔버 (4) 내에 하향으로 청정 공기를 보낸다. 배기 덕트 (16) 는, 처리컵 (13) 의 바닥부에 접속되어 있고, 기판 처리 장치 (1) 가 설치되는 공장에 형성된 배기 처리 설비를 향해 챔버 (4) 내의 기체를 도출한다. 따라서, 챔버 (4) 내를 하방으로 흐르는 다운 플로 (하강류) 가, FFU (15) 및 배기 덕트 (16) 에 의해 형성된다. 기판 (W) 의 처리는, 챔버 (4) 내에 다운 플로가 형성되어 있는 상태에서 실시된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 스핀 척 (5) 으로서, 기판 (W) 을 수평 방향으로 끼워 기판 (W) 을 수평하게 유지하는 협지식 (挾持式) 의 척이 채용되어 있다. 구체적으로는, 스핀 척 (5) 은, 스핀 모터 (회전 유닛) (M) 와, 이 스핀 모터 (M) 의 구동축과 일체화된 스핀축 (17) 과, 스핀축 (17) 의 상단에 대략 수평하게 장착된 원판상의 스핀 베이스 (18) 를 포함한다.
도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 에는, 그 둘레 가장자리부에 복수 개 (3 개 이상. 예를 들어 4 개) 의 협지핀 (핀) (19) 이 배치되어 있다. 복수 개의 협지핀 (19) 은, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 의 외주부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상에 대응하는 원주 상에서 적당한 간격 (예를 들어 등간격) 을 두고 배치되어 있다. 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 에는, 회전 축선 (A1) 을 중심으로 하는 원주 상에, 차단 부재 (6) 에 접촉하여 차단 부재 (6) 를 하방으로부터 지지하기 위한 복수 개 (3 개 이상. 예를 들어 3 개) 의 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 가 배치되어 있다. 복수 개의 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 는, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 의 외주부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상보다 한층 대직경의 원주 상에서 적당한 간격 (예를 들어 등간격) 을 두고 배치되어 있다. 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 와 회전 축선 (A1) 사이의 거리는, 협지핀 (19) 과 회전 축선 (A1) 사이의 거리보다 크게 설정되어 있다. 즉, 후술하는 바와 같이 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 에 의해 양압 생성 부재 (63) 를 형성하는 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 는, 협지핀 (19) 보다 회전 축선 (A1) 에 대해 먼 위치에 형성되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 차단 부재 (6) 는, 스핀 척 (5) 에 따라 회전하는 종동형의 차단 부재이다. 즉, 차단 부재 (6) 는, 기판 처리 중에 있어서, 차단 부재 (6) 가 스핀 척 (5) 에 일체 회전 가능하게 지지된다. 차단 부재 (6) 는, 차단판 (21) 과, 차단판 (21) 에 동반 승강 가능하게 형성된 걸어맞춤 부재 (22) 와, 걸어맞춤 부재 (22) 와 걸어 맞춰져 차단판 (21) 을 상방으로부터 지지하기 위한 지지부 (23) 를 포함한다.
차단판 (21) 은, 기판 (W) 의 직경보다 큰 원판상이다. 차단판 (21) 은, 수평한 자세로 유지된 원판부 (61) 와, 원판부 (61) 의 외주부로부터 하방으로 연장되는 원통부 (62) 를 포함한다. 원판부 (61) 는, 원통부 (62) 와 동축이다. 원판부 (61) 는, 원통부 (62) 의 하단보다 상방에 배치되어 있다.
차단판 (21) 은, 하향으로 오목한 컵 형상의 내면을 포함한다. 차단판 (21) 의 내면은, 기판 (W) 의 상면의 상방에 대향하는 기판 대향면 (21a) 과, 차단 부재 (6) 가 차단 위치에 있는 상태에서, 기판 (W) 의 외주단 및 스핀 베이스 (18) 의 외주면 (외주단) (18b) 과 대향하는 내주면 (21b) 을 포함한다. 원판부 (61) 의 하면이, 기판 대향면 (21a) 에 상당한다. 기판 대향면 (21a) 은, 기판 (W) 의 상면과 평행한 평탄면이다.
원통부 (62) 의 내주면이 내주면 (21b) 에 상당한다. 내주면 (21b) 은, 기판 대향면 (21a) 으로부터 비스듬한 하방으로 바깥쪽으로 연장되는 환상의 내경사부를 포함한다. 이 내경사부는, 회전 축선 (A1) 에 대한 경사각이 연속적으로 변화하는 원호상의 단면을 가지고 있다. 이 내경사부의 단면은, 하향으로 열려 있다. 내주면 (21b) 의 내경은, 내주면 (21b) 의 하단에 가까워짐에 따라 증가하고 있다. 내주면 (21b) 의 하단은, 스핀 베이스 (18) 의 외경보다 큰 내경을 가지고 있다.
차단판 (21) 은, 기판 대향면 (21a) 에 형성되어 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 에 걸어 맞추기 위한 복수의 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 를 추가로 가지고 있다. 기판 대향면 (21a) 의 중앙부에는, 차단 부재 (6) 를 상하로 관통하는 관통공 (24) 이 형성되어 있다. 관통공 (24) 은, 원통상의 내주면에 의해 구획되어 있다. 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 는, 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 와 동일 수, 제 1 걸어맞춤 부재 (55) (도 3 을 아울러 참조) 와 1 대 1 대응으로 형성되어 있다.
도 5 를 참조하면서, 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 및 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 에 대해 설명한다. 도 5 에서는, 차단 부재 (6) 와 스핀 척 (5) 의 걸어맞춤이 해제된 상태를 나타내고 있다.
제 2 걸어맞춤 부재 (51) 는, PEEK (폴리에테르에테르케톤) 수지 등의 수지에 의해 형성된 본체부 (52) 와, 영구 자석 (53) 을 포함한다. 본체부 (52) 는, 그 일부가 원판부 (61) 에 매립되어 고정되어 있고, 나머지 부분이 원판부 (61) 의 기판 대향면 (21a) 으로부터 하방으로 돌출되어 있다. 본체부 (52) 의 하단부에는, 오목부 (51a) 가 형성되어 있다.
제 1 걸어맞춤 부재 (55) 는, 예를 들어, 금속제이다. 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 의 본체부 (56) 는, 일부가 스핀 베이스 (18) 에 매립되어 고정되어 있고, 나머지 부분이 스핀 베이스 (18) 의 상면으로부터 상방으로 돌출되어 있다. 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 의 상단부에는, 볼록부 (55a) 가 형성되어 있다. 오목부 (51a) 와 볼록부 (55a) 가 끼워 맞춰지며, 또한, 각 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 의 영구 자석 (53) 과 대응하는 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 가 서로 끌어당김으로써, 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 와 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 가 걸어 맞춰진다. 그리고, 걸어맞춤 후에도, 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 의 영구 자석 (53) 과 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 가 서로 끌어당김으로써, 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 와 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 의 걸어맞춤이 유지된다. 차단 부재 (6) 는, 서로 걸어 맞춰지는 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 및 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 를 개재하여 스핀 베이스 (18) 에 지지된다.
제 1 걸어맞춤 부재 (55) 는, 차단 부재 (6) 및 스핀 베이스 (18) 의 회전에 수반하여, 당해 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 의 회전 방향 후방을 양압 영역으로 하는 양압 생성 부재 (접속 양압 생성 부재) (63) 로서 기능한다. 또, 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 는, 차단 부재 (6) 및 스핀 베이스 (18) 의 회전에 수반하여, 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 의 회전 방향 후방을 양압 영역으로 하는 양압 생성 부재 (접속 양압 생성 부재) (63) 로서 기능한다. 이 실시형태에서는, 양압 생성 부재 (63) 가, 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 및 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 를 포함한다. 그 때문에, 양압 생성 부재 (63) 가, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a), 및 차단판 (21) 의 기판 대향면 (21a) 에 이어지도록 형성되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 걸어맞춤 부재 (22) 는, 차단판 (21) 의 상면에 있어서, 관통공 (24) 의 주위를 포위하는 원통부 (25) 와, 원통부 (25) 의 상단으로부터 직경 방향 바깥쪽으로 퍼지는 플랜지부 (26) 를 포함한다. 플랜지부 (26) 는, 지지부 (23) 에 포함되는, 다음에 서술하는 플랜지 지지부 (28) 보다 상방에 위치하고 있고, 플랜지부 (26) 의 외주는, 플랜지 지지부 (28) 의 내주보다 대직경으로 되어 있다.
지지부 (23) 는, 예를 들어 대략 원판상의 지지부 본체 (27) 와, 수평한 플랜지 지지부 (28) 와, 지지부 본체 (27) 와 플랜지 지지부 (28) 를 접속하는 접속부 (29) 를 포함한다.
중심축 노즐 (7) 은, 차단판 (21) 및 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직인 축선, 즉, 회전 축선 (A1) 을 따라 상하 방향으로 연장되어 있다. 중심축 노즐 (7) 은, 스핀 척 (5) 의 상방에 배치되고, 차단판 (21) 및 지지부 (23) 의 내부 공간을 삽입 통과한다. 중심축 노즐 (7) 은, 차단판 (21) 및 지지부 (23) 와 함께 승강한다.
중심축 노즐 (7) 은, 관통공 (24) 의 내부를 상하로 연장되는 원기둥상의 케이싱 (30) 과, 케이싱 (30) 의 내부를 각각 상하로 삽입 통과하는, 제 1 노즐 배관 (31), 제 2 노즐 배관 (32), 제 3 노즐 배관 (33) 및 제 4 노즐 배관 (34) 을 포함한다. 케이싱 (30) 은, 원통상의 외주면 (30a) 과, 케이싱 (30) 의 하단부에 형성되고, 기판 (W) 의 상면의 중앙부에 대향하는 기판 대향면 (30b) 을 가지고 있다. 제 1 ∼ 제 4 노즐 배관 (31 ∼ 34) 은, 각각 이너 튜브이다.
지지부 (23) 에는, 지지부 (23) 를 승강시켜 차단 부재 (6) 를 승강시키기 위한 차단 부재 승강 유닛 (35) 이 결합되어 있다. 차단 부재 승강 유닛 (35) 은, 서보 모터나 볼 나사 기구 등을 포함하는 구성이다. 차단 부재 승강 유닛 (35) 은, 차단 부재 (6) 및 제 1 ∼ 제 4 노즐 배관 (31 ∼ 34) 을, 지지부 (23) 와 함께 연직 방향으로 승강시킨다. 차단 부재 승강 유닛 (35) 은, 차단판 (21) 의 기판 대향면 (21a) 이 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 근접하며, 또한 원통부 (62) 의 하단의 높이가 기판 (W) 높이보다 하방에 위치하는 차단 위치 (도 2 에 파선으로 나타내는 위치) 와, 차단 위치보다 크게 상방으로 퇴피한 퇴피 위치 (도 2 에 실선으로 나타내는 위치) 사이에서, 차단판 (21) 및 제 1 ∼ 제 4 노즐 배관 (31 ∼ 34) 을 승강시킨다. 차단 위치는, 기판 대향면 (221a) 이 기판 (W) 의 상면과의 사이에, 차단 공간인 공간 (SP) (도 6 참조) 을 형성하는 위치이다. 공간 (SP) 은, 그 주위의 공간으로부터 완전히 격리되어 있지 않다. 그러나, 공간 (SP) 은, 실질적으로 그 주위의 공간과 차단되어 있다. 차단 부재 승강 유닛 (35) 은, 지지부 (23) 를 차단 위치와 퇴피 위치 사이에서 승강시킬 수 있다. 이로써, 차단 부재 (6) 의 차단판 (21) 을, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 의 상면에 근접하는 차단 위치와 퇴피 위치 사이에서 승강시킬 수 있다. 차단 부재 승강 유닛 (35) 은, 차단 위치와 퇴피 위치 사이의 임의의 높이 위치에 차단 부재 (6) 를 위치시킬 수 있다.
구체적으로는, 지지부 (23) 가 퇴피 위치에 위치하는 상태에서는, 지지부 (23) 의 플랜지 지지부 (28) 와 플랜지부 (26) 가 걸어 맞춰짐으로써, 걸어맞춤 부재 (22), 차단판 (21) 및 중심축 노즐 (7) 이 지지부 (23) 에 지지된다. 즉, 차단판 (21) 이 지지부 (23) 에 의해 매달려진다. 지지부 (23) 가 퇴피 위치에 위치하는 상태에서는, 플랜지 지지부 (28) 의 상면에 돌출 형성된 돌기 (28a) 가, 플랜지부 (26) 에 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 걸어맞춤공 (26a) 에 걸어 맞춰짐으로써, 차단판 (21) 이 지지부 (23) 에 대해 둘레 방향에 위치 결정된다.
차단 부재 승강 유닛 (35) 이, 지지부 (23) 를 퇴피 위치로부터 하강시키면, 차단판 (21) 도 퇴피 위치로부터 하강한다. 그 후, 차단판 (21) 의 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 가 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 에 맞닿으면, 차단판 (21) 및 중심축 노즐 (7) 이 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 에 의해 받아들여진다. 그리고, 차단 부재 승강 유닛 (35) 이 지지부 (23) 를 하강시키면, 지지부 (23) 의 플랜지 지지부 (28) 와 플랜지부 (26) 의 걸어맞춤이 해제되어, 걸어맞춤 부재 (22), 차단판 (21) 및 중심축 노즐 (7) 은 지지부 (23) 로부터 이탈하고, 스핀 베이스 (18) 에 의해 지지된다. 이 상태에서, 스핀 베이스 (18) 가 회전되면, 이 스핀 베이스 (18) 의 회전에 동반하여, 차단판 (21) 이 회전 축선 (A1) 둘레로 회전된다.
도 6 에서는, 차단 부재 (6) 가 차단 위치에 배치되어 있는 상태를 나타내고 있다. 차단 부재 (6) 가 차단 위치에 배치된 상태에서는, 스핀 베이스 (18) 와 차단판 (21) 사이에 차단 공간인 공간 (SP) 이 형성된다. 구체적으로는, 공간 (SP) 은, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a), 기판 대향면 (21a) 및 내주면 (21b) 에 의해 구획되는 공간을 말한다.
「거리 D1」은, 차단 부재 (6) 가 차단 위치에 배치되어 있을 때의, 스핀 베이스 (18) 의 외주면 (외주단) (18b) 과, 차단판 (21) 의 원통부 (62) 의 내주면 (21b) 의 직경 방향 (Ds) 의 거리를 의미한다. 「거리 D2」는, 차단 부재 (6) 가 차단 위치에 배치되어 있을 때의, 양압 생성 부재 (63) 의 외측 가장자리와, 차단판 (21) 의 원통부 (62) 의 내주면 (21b) 의 직경 방향 (Ds) 의 최장 거리를 의미한다. 양압 생성 부재 (63) 의 외측 가장자리란, 양압 생성 부재 (63) 의 외주면 중, 직경 방향 (Ds) 의 외단 부분을 가리킨다. 이 실시형태에서는, 양압 생성 부재 (63) 의 외측 가장자리란, 보다 대직경을 갖는 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 의 직경 방향 (Ds) 의 외단 부분을 가리킨다. 즉, 「양압 생성 부재 (63) 의 외측 가장자리와, 차단판 (21) 의 원통부 (62) 의 내주면 (21b) 의 직경 방향 (Ds) 의 최장 거리」란, 이 실시형태에서는, 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 의 선단부 (하단부) 에 있어서의 내주면 (21b) 과의 직경 방향 (Ds) 의 거리이다.
「직경 방향 (Ds)」은, 원반상인 차단판 (21) 의 직경 방향을 의미한다. 차단판 (21) 의 직경 방향은, 원판상인 스핀 베이스 (18) 의 직경 방향이기도 하다. 「직경 방향 (Ds)」은, 스핀 베이스 (18) 의 회전에 수반하는, 기판 (W) 및 차단판 (21) 의 회전 반경 방향과도 일치하고 있다. 본 명세서에 있어서 동일하다.
거리 D1 은, 거리 D2 보다 짧다 (좁다). 차단 부재 (6) 가 차단 위치에 배치되어 있을 때, 거리 D1 은, 예를 들어 약 2.5 mm 이고, 거리 D2 는, 예를 들어 약 6 mm 이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 노즐 배관 (31) 은, 연직 방향을 따라 연장되는 연직 부분을 포함한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 노즐 배관 (31) 의 하단은, 케이싱 (30) 의 기판 대향면 (30b) 에 개구되어, 제 1 토출구 (31a) 를 형성하고 있다. 제 1 노즐 배관 (31) 에는, 약액 공급 유닛 (8) 으로부터의 약액이 공급된다. 약액 공급 유닛 (8) 은, 제 1 노즐 배관 (31) 의 상류단측에 접속된 약액 배관 (36) 과, 약액 배관 (36) 의 도중부에 개재 장착된 약액 밸브 (37) 를 포함한다. 제 1 유량 조정 밸브 (38) 는, 밸브 시트가 내부에 형성된 밸브 보디와, 밸브 시트를 개폐하는 밸브체와, 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 다른 유량 조정 밸브에 대해서도 동일하다.
다음에 서술하는 린스액 밸브 (40) 가 닫혀진 채로의 상태에서 약액 밸브 (37) 가 열리면, 제 1 토출구 (31a) 로부터 하방을 향해 약액이 토출된다. 약액 밸브 (37) 가 닫혀지면, 제 1 토출구 (31a) 로부터의 약액의 토출이 정지된다. 제 1 유량 조정 밸브 (38) 에 의해, 제 1 토출구 (31a) 로부터의 약액의 토출 유량이 조정된다. 약액은, 예를 들어, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산 (예를 들어 시트르산, 옥살산 등), 유기 알칼리 (예를 들어, TMAH : 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 계면 활성제, 및 부식 방지제의 적어도 1 개를 포함하는 액이어도 된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 노즐 배관 (31) 에는, 린스액 공급 유닛 (9) 으로부터의 린스액도 공급되도록 되어 있다. 린스액 공급 유닛 (9) 은, 제 1 노즐 배관 (31) 의 상류단측에 접속된 린스액 배관 (39) 과, 린스액 배관 (39) 의 도중부에 개재 장착된 린스액 밸브 (40) 와, 린스액 배관 (39) 의 개도를 조정하는 제 2 유량 조정 밸브 (41) 를 포함한다. 약액 밸브 (37) 가 닫혀진 채로의 상태에서 린스액 밸브 (40) 가 열리면, 제 2 토출구 (32a) 로부터 하방을 향해 린스액이 토출된다. 린스액 밸브 (40) 가 닫혀지면, 제 2 토출구 (32a) 로부터의 린스액의 토출이 정지된다. 제 2 유량 조정 밸브 (41) 에 의해, 제 2 토출구 (32a) 로부터의 린스액의 토출 유량이 조정된다. 린스액은 물이다. 이 실시형태에 있어서, 물은, 순수 (탈이온수), 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 암모니아수의 어느 것이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 노즐 배관 (32) 은, 연직 방향을 따라 연장되는 연직 부분을 포함한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 2 노즐 배관 (32) 의 하단은, 케이싱 (30) 의 기판 대향면 (30b) 에 개구되어, 제 2 토출구 (32a) 를 형성하고 있다. 제 2 노즐 배관 (32) 에는, 유기 용제 공급 유닛 (10) 으로부터의 액체인 유기 용제가 공급된다. 유기 용제 공급 유닛 (10) 은, 제 2 노즐 배관 (32) 의 상류단측에 접속된 유기 용제 배관 (42) 과, 유기 용제 배관 (42) 의 도중부에 개재 장착된 유기 용제 밸브 (43) 와, 유기 용제 배관 (42) 의 개도를 조정하는 제 3 유량 조정 밸브 (44) 를 포함한다. 유기 용제 밸브 (43) 가 열리면, 제 2 토출구 (32a) 로부터 하방을 향해 액체인 유기 용제가 토출된다. 유기 용제 밸브 (43) 가 닫혀지면, 제 2 토출구 (32a) 로부터의 액체인 유기 용제의 토출이 정지된다. 제 3 유량 조정 밸브 (44) 에 의해, 제 2 토출구 (32a) 로부터의 액체인 유기 용제의 토출 유량이 조정된다.
이 실시형태에 있어서, 유기 용제는, 예를 들어 IPA (isopropyl alcohol) 이지만, 이와 같은 유기 용제로서, IPA 이외에, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 아세톤, EG (에틸렌글리콜) 및 HFE (하이드로플루오로에테르) 를 예시할 수 있다. 또, 유기 용제로는, 단체 성분만으로 이루어지는 경우뿐만 아니라, 다른 성분과 혼합한 액체여도 된다. 예를 들어, IPA 와 아세톤의 혼합액이어도 되고, IPA 와 메탄올의 혼합액이어도 된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 3 노즐 배관 (33) 은, 연직 방향을 따라 연장되는 연직 부분을 포함한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 3 노즐 배관 (33) 의 하단은, 케이싱 (30) 의 기판 대향면 (30b) 에 개구되어, 제 3 토출구 (33a) 를 형성하고 있다. 제 3 노즐 배관 (33) 에는, 소수화제 공급 유닛 (11) 으로부터의 액체인 소수화제가 공급된다. 소수화제 공급 유닛 (11) 은, 제 3 노즐 배관 (32) 의 상류단측에 접속된 소수화제 배관 (45) 과, 소수화제 배관 (45) 의 도중부에 개재 장착된 소수화제 밸브 (46) 와, 소수화제 배관 (45) 의 개도를 조정하는 제 4 유량 조정 밸브 (47) 를 포함한다. 소수화제 밸브 (46) 가 열리면, 제 3 토출구 (33a) 로부터 하방을 향해 액체인 소수화제가 토출된다. 소수화제 밸브 (46) 가 닫혀지면, 제 3 토출구 (33a) 로부터의 액체인 소수화제의 토출이 정지된다. 제 4 유량 조정 밸브 (47) 에 의해, 제 3 토출구 (33a) 로부터의 액체인 소수화제의 토출 유량이 조정된다. 소수화제는, 실리콘계의 소수화제여도 되고, 메탈계의 소수화제여도 된다.
실리콘계의 소수화제는, 실리콘 (Si) 자체 및 실리콘을 포함하는 화합물을 소수화시키는 소수화제이다. 실리콘계 소수화제는, 예를 들어, 실란 커플링제이다. 실란 커플링제는, 예를 들어, HMDS (헥사메틸디실라잔), TMS (테트라메틸실란), 불소화알킬클로로실란, 알킬디실라잔, 및 비클로로계 소수화제의 적어도 하나를 포함한다. 비클로로계 소수화제는, 예를 들어, 디메틸실릴디메틸아민, 디메틸실릴디에틸아민, 헥사메틸디실라잔, 테트라메틸디실라잔, 비스(디메틸아미노)디메틸실란, N,N-디메틸아미노트리메틸실란, N-(트리메틸실릴)디메틸아민 및 오르가노실란 화합물의 적어도 하나를 포함한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 메탈계의 소수화제는, 예를 들어 높은 배위성을 갖고, 주로 배위 결합에 의해 금속을 소수화하는 용제이다. 이 소수화제는, 예를 들어, 소수기를 갖는 아민, 및 유기 실리콘 화합물의 적어도 하나를 포함한다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 4 노즐 배관 (34) 은, 연직 방향을 따라 연장되는 연직 부분을 포함한다. 제 4 노즐 배관 (34) 의 하단은, 케이싱 (30) 의 기판 대향면 (30b) 에 개구되어, 제 4 토출구 (34a) 를 형성하고 있다. 제 4 노즐 배관 (34) 에는, 불활성 가스 공급 유닛 (12) 으로부터의 불활성 가스가 공급된다. 불활성 가스 공급 유닛 (12) 은, 제 4 노즐 배관 (34) 의 상류단측에 접속된 불활성 가스 배관 (48) 과, 불활성 가스 배관 (48) 의 도중부에 개재 장착된 불활성 가스 밸브 (49) 와, 불활성 가스 배관 (48) 의 개도를 조정하는 제 5 유량 조정 밸브 (50) 를 포함한다. 불활성 가스 밸브 (49) 가 열리면, 제 4 토출구 (34a) 로부터 하방을 향해 불활성 가스가 토출된다. 불활성 가스 밸브 (49) 가 닫혀지면, 제 4 토출구 (34a) 로부터의 불활성 가스의 토출이 정지된다. 제 5 유량 조정 밸브 (50) 에 의해, 제 4 토출구 (34a) 로부터의 불활성 가스의 토출 유량이 조정된다. 불활성 가스는, 질소 가스에 한정되지 않고, 헬륨 가스나 아르곤 가스 등의 다른 불활성 가스여도 된다. 또, 불활성 가스는, 질소 가스여도 되고, 질소 가스와 질소 가스 이외의 가스의 혼합 가스여도 된다.
또, 중심축 노즐 (7) 의 통상의 외주벽 (7a) 과, 관통공 (24) 의 통상의 내주벽 (24a) 에 의해, 통상의 통상 간극 (65) 이 형성되어 있다. 통상 간극 (65) 은, 불활성 가스가 유통하는 유로로서 기능하고 있다. 통상 간극 (65) 의 하단은, 중심축 노즐 (7) 을 둘러싸는 환상으로 개구되어, 주위 중앙 기체 토출구 (66) 를 형성하고 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 처리컵 (13) 은, 스핀 척 (5) 에 유지되어 있는 기판 (W) 보다 바깥쪽 (회전 축선 (A1) 으로부터 멀어지는 방향) 에 배치되어 있다. 처리컵 (13) 은, 스핀 베이스 (18) 를 둘러싸고 있다. 스핀 척 (5) 이 기판 (W) 을 회전시키고 있는 상태에서, 처리액이 기판 (W) 에 공급되면, 기판 (W) 에 공급된 처리액이 기판 (W) 의 주위에 털어내어진다. 처리액이 기판 (W) 에 공급될 때, 상향으로 열린 처리컵 (13) 의 상단부 (13a) 는, 스핀 베이스 (18) 보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판 (W) 의 주위에 배출된 약액이나 물 등의 처리액은, 처리컵 (13) 에 의해 받아들여진다. 그리고, 처리컵 (13) 에 받아들여진 처리액은, 도시되지 않은 회수 처리 설비 또는 폐액 처리 설비에 보내진다.
도 7 은, 기판 처리 장치 (1) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치 (3) 는, 예를 들어 마이크로컴퓨터를 사용하여 구성되어 있다. 제어 장치 (3) 는 CPU 등의 연산 유닛, 고정 메모리 디바이스, 하드 디스크 드라이브 등의 기억 유닛, 및 입출력 유닛을 가지고 있다. 기억 유닛에는, 연산 유닛이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
또, 제어 장치 (3) 에는, 제어 대상으로서, 스핀 모터 (M) 및 차단 부재 승강 유닛 (35) 등이 접속되어 있다. 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 스핀 모터 (M) 및 차단 부재 승강 유닛 (35) 등의 동작을 제어한다.
또, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 약액 밸브 (37), 린스액 밸브 (40), 유기 용제 밸브 (43), 소수화제 밸브 (46), 불활성 가스 밸브 (49) 등을 개폐한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 제 1 유량 조정 밸브 (38), 제 2 유량 조정 밸브 (41), 제 3 유량 조정 밸브 (44), 제 4 유량 조정 밸브 (47), 제 5 유량 조정 밸브 (50) 등의 개도를 조정한다.
이하에서는, 디바이스 형성면인, 표면 (상면) 에 패턴이 형성된 기판 (W) 을 처리하는 경우에 대해 설명한다. 처리 대상인 기판 (W) 은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼이고, 그 패턴 형성면인 표면에 패턴이 형성되어 있다. 이 패턴은, 예를 들어 미세 패턴이다.
도 8 은, 처리 유닛 (2) 에 있어서 실행되는 기판 처리예의 내용을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 9 는, 스핀 베이스 (18) 및 차단 부재 (6) 의 회전에 수반하여 공간 (SP) 에 발생하는 양압 영역 (Pa) 의 분포를 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 도 10A ∼ 10D 는, 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도면이이다. 도 1 ∼ 도 8 을 참조하면서, 기판 처리예에 대해 설명한다. 도 9 ∼ 10D 에 대해서는 적절히 참조한다.
주위 중앙 기체 토출구 (66) 로부터는, 소유량 (예를 들어 10 (리터/분)) 의 불활성 가스가 토출되고 있다. 주위 중앙 기체 토출구 (66) 로부터의 불활성 가스의 토출은, 기판 처리의 개시부터 기판 처리의 종료까지, 연속적으로 실시되고 있다.
미처리된 기판 (W) (예를 들어 직경 300 mm 의 원형 기판) 은, 인덱서 로봇 (IR) 및 기판 반송 로봇 (CR) 에 의해 기판 수용기 (C) 로부터 처리 유닛 (2) 에 반입되어, 챔버 (4) 내에 반입되고, 기판 (W) 이 그 표면 (처리 대상면. 이 실시형태에서는 패턴 형성면) 을 상방을 향하게 한 상태에서 스핀 척 (5) 에 건네져, 스핀 척 (5) 에 기판 (W) 이 유지된다 (도 8 의 S1 : 기판 (W) 반입).
기판 반송 로봇 (CR) 이 처리 유닛 (2) 외로 퇴피한 후, 제어 장치 (3) 는, 차단 부재 승강 유닛 (35) 을 제어하여, 차단판 (21) 을 차단 위치에 배치한다. 이로써, 차단판 (21) 및 중심축 노즐 (7) 이 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 에 의해 받아들여져, 차단판 (21) 및 중심축 노즐 (7) 이 스핀 베이스 (18) 에 의해 지지된다.
차단 위치에 차단판 (21) 이 배치된 (스핀 베이스 (18) 에 차단판 (21) 이 지지된 후) 후, 이어서, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (M) 를 제어하여 스핀 베이스 (18) 의 회전 속도를, 소정의 액 처리 속도 (약 10 ∼ 1200 rpm 의 범위 내로, 예를 들어 약 800 rpm) 까지 상승시키고, 그 액 처리 속도로 유지시킨다 (도 8 의 S2 : 기판 (W) 회전 개시). 스핀 베이스 (18) 의 회전에 동반하여, 기판 (W) 이 회전 축선 (A1) 둘레로 회전된다. 또, 스핀 베이스 (18) 의 회전에 동반하여, 차단판 (21) 이 회전 축선 (A1) 둘레로 회전된다. 차단판 (21) 및 스핀 베이스 (18) 의 회전 축선 (A1) 둘레의 회전에 수반하여, 양압 생성 부재 (63) (즉, 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 및 제 2 걸어맞춤 부재 (51)) 도 회전 축선 (A1) 둘레로 회전한다. 이로써, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 회전하고 있는 양압 생성 부재 (63) 의 회전 방향 (Dr) 의 후방에 양압 영역 (Pa) 이 형성된다. 이와 같은 현상은, 양압 생성 부재 (63) 와 차단판 (21) 의 내주면 (21b) 사이의 좁은 공간을 양압 생성 부재 (63) (55, 51) 가 고속으로 통과함으로써, 그 높아진 압력이 양압 생성 부재 (63) 의 회전 방향 (Dr) 의 후방에 개방됨으로써 발생하는 것으로 생각되고 있다. 이로써, 공간 (SP) 내부에 있어서의, 양압 생성 부재 (63) (55, 51) 에 대해 직경 방향 (Ds) 외측의 환상의 영역 (SP1) (이하, 「공간 외측 영역 (SP1)」이라고 한다) 이 양압이 된다. 한편, 공간 (SP) 내부에 있어서의, 양압 생성 부재 (63) (55, 51) 에 대해 직경 방향 (Ds) 내측의 환상의 영역 (SP2) (이하, 「공간 내측 영역 (SP2)」이라고 한다) 이, 차단판 (21) 및 스핀 베이스 (18) 의 회전에 수반하여 발생하는 원심력의 작용에 의해 직경 방향 (Ds) 바깥쪽으로 촉진됨으로써, 부압이 된다. 이 때, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 공간 외측 영역 (SP1) 의 압력 P1 과, 공간 내측 영역 (SP2) 의 압력 P2 와, 공간 (SP) 외부 (OS) 에 있어서의 압력 P 의 관계는, P1 ＞ P ＞ P2 이다. 단, 차단판 (21) 및 스핀 베이스 (18) 의 회전의 회전 속도가 느린 경우에는, 외부 (OS) 에 있어서의 압력 P 는, 공간 내측 영역 (SP2) 의 압력 P2 에 가까워지는 것으로도 생각되고 있다.
또, 전술한 바와 같이, 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 및 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 에 의해 구성되는 양압 생성 부재 (63) 가, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 과 기판 대향면 (21a) 에 이어지도록 형성되어 있으므로, 양압 생성 부재 (63) 의 회전시에, 공간 (SP) 내부의 분위기와 접촉하는 면적이 크다. 그 때문에, 양압 생성 부재 (63) 의 회전에 의해, 양압 생성 부재 (63) 의 회전 방향의 후방을 보다 한층 양압으로 할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 거리 D1 이 거리 D2 보다 짧기 때문에, 공간 외측 영역 (SP1) 으로부터 공간 (SP) 외부 (OS) 로의 분위기의 유출을 효과적으로 억제할 수 있다. 만일, 거리 D1 이 거리 D2 보다 크면 (넓으면), 양압 생성 부재 (63) 의 회전에 수반하여 양압 영역 (Pa) 이 발생하였다고 해도, 양압 영역 (Pa) 에 포함되는 분위기가, 스핀 베이스 (18) 의 외주면 (외주단) (18b) 과 차단 부재 (6) 의 내주면 (21b) 사이의 간극을 통과하여 공간 (SP) 외부 (OS) 로 유출되는 경우도 생각되어진다. 그 결과, 공간 외측 영역 (SP1) 에 있어서의 양압 영역 (Pa) 의 형성이 저해되는 경우도 생각되어진다. 그러나, 거리 D1 이 거리 D2 보다 짧기 때문에, 외부로의 분위기의 유출을 효과적으로 억제할 수 있고, 이로써, 공간 외측 영역 (SP1) 을 양압으로 유지할 수 있다.
기판 (W) 의 회전 개시 후, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 상면에 약액을 공급하는 약액 공정 S3 (도 8 참조) 을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 회전을 액 처리 속도로 유지하면서, 약액 밸브 (37) 를 연다. 그로 인해, 도 10A 에 나타내는 바와 같이, 회전 상태인 기판 (W) 의 상면을 향해, 중심축 노즐 (7) 의 제 1 토출구 (31a) 로부터 약액이 토출된다. 기판 (W) 의 상면에 공급된 약액은, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 둘레 가장자리부로 이동한다. 이로써, 기판 (W) 의 상면의 전역이 약액을 사용하여 처리된다.
약액 공정 S3 에 있어서, 약액의 종류에 따라서는 (약액으로서 THAH 등이 사용되는 경우에는), 약액을 사용하여 기판 (W) 을 양호하게 처리하기 위해, 공간 (SP) 내의 분위기를 저산소 농도로 유지할 필요가 있다. 약액 공정 S3 에 있어서 공간 외측 영역 (SP1) 을 양압으로 유지할 수 있으므로, 공간 (SP) 으로의 외기 (산소를 포함하는 기체) 의 진입을 억제 또는 방지할 수 있고, 이로써, 공간 (SP) 내의 분위기를 저산소 농도로 유지할 수 있다.
약액의 토출 개시부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 약액 밸브 (37) 를 닫아, 중심축 노즐 (7) (제 1 노즐 배관 (31)) 로부터의 약액의 토출을 정지한다. 이로써, 약액 공정 S3 이 종료된다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 상의 약액을 린스액으로 치환하여 기판 (W) 상으로부터 약액을 배제하기 위한 린스 공정 S4 (도 8 참조) 를 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 회전을 액 처리 속도로 유지하면서, 린스액 밸브 (40) 를 연다. 이로써, 중심축 노즐 (7) (제 1 노즐 배관 (31)) 의 제 1 토출구 (31a) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 린스액이 토출된다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 린스액은, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 둘레 가장자리부로 이동한다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 상의 약액이 린스액으로 치환된다.
기판 (W) 의 둘레 가장자리부로부터 린스액이 측방을 향해 배출된다. 기판 (W) 의 둘레 가장자리부로부터 배출된 린스액은, 차단 부재 (6) 의 내주면 (21b) 에 의해 받아들여진 후, 차단판 (21) 의 원통부 (62) 의 하단부로부터 측방을 향해 비산된다.
린스액 밸브 (40) 가 열리고 나서 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는 린스액 밸브 (40) 를 닫는다. 이로써, 린스 공정 S4 가 종료된다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 치환 공정 S5 (도 8 참조) 를 실행한다. 치환 공정 S5 는, 기판 (W) 상에 존재하는 린스액을, 린스액 (물) 보다 표면장력이 낮은 유기 용제 (이 예에서는, IPA) 로 치환하는 공정이다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 회전을 액 처리 속도로 유지하면서, 유기 용제 밸브 (43) 를 연다. 이로써, 도 10B 에 나타내는 바와 같이, 중심축 노즐 (7) (제 2 노즐 배관 (32)) 의 제 2 토출구 (32a) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 유기 용제가 토출된다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 유기 용제는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 둘레 가장자리부로 이동한다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 상의 린스액이 유기 용제로 치환된다.
기판 (W) 의 둘레 가장자리부로부터 유기 용제가 측방을 향해 배출된다. 기판 (W) 의 둘레 가장자리부로부터 배출된 유기 용제는, 차단 부재 (6) 의 내주면 (21b) 에 의해 받아들여진 후, 차단판 (21) 의 원통부 (62) 의 하단부로부터 측방을 향해 비산된다.
치환 공정 S5 에 있어서, 유기 용제를 저표면장력으로 유지하기 위해 유기 용제에 물이 섞이지 않는 것이 요망되고 있고, 그 때문에, 공간 (SP) 내의 분위기를 저습도로 유지할 필요가 있다. 치환 공정 S5 에 있어서 공간 외측 영역 (SP1) 을 양압으로 유지할 수 있으므로, 공간 (SP) 으로의 외기 (산소를 포함하는 기체) 의 진입을 억제 또는 방지할 수 있고, 이로써, 공간 (SP) 내의 분위기를 저습도로 유지할 수 있다.
유기 용제 밸브 (43) 가 열리고 나서 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는 유기 용제 밸브 (43) 를 닫는다. 이로써, 치환 공정 S5 가 종료된다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 소수화제 공정 S6 (도 8 참조) 을 실행한다. 소수화제 공정 S6 은, 기판 (W) 의 상면에 액체인 소수제를 공급하여, 기판 (W) 의 상면에 존재하는 유기 용제를 소수화제로 치환하는 공정이다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 회전을 액 처리 속도로 유지하면서, 소수화제 밸브 (46) 를 연다. 이로써, 도 10D 에 나타내는 바와 같이, 중심축 노즐 (7) (제 2 노즐 배관 (32)) 의 제 3 토출구 (33a) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 액체인 소수화제가 토출된다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 소수화제는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 둘레 가장자리부로 이동한다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 상의 유기 용제가 소수화제로 치환된다.
기판 (W) 의 둘레 가장자리부로부터 소수화제가 측방을 향해 배출된다. 기판 (W) 의 둘레 가장자리부로부터 배출된 소수화제는, 차단 부재 (6) 의 내주면 (21b) 에 의해 받아들여진 후, 차단판 (21) 의 원통부 (62) 의 하단부로부터 측방을 향해 비산된다.
소수화제 공정 S6 에 있어서, 기판 (W) 의 상면의 소수화를 양호하게 실현하기 위해, 공간 (SP) 내의 분위기를 저습도로 유지할 필요가 있다. 소수화제 공정 S6 에 있어서 공간 외측 영역 (SP1) 을 양압으로 유지할 수 있으므로, 공간 (SP) 으로의 외기 (수분을 포함하는 기체) 의 진입을 억제 또는 방지할 수 있고, 이로써, 공간 (SP) 내의 분위기를 저습도로 유지할 수 있다.
소수화제 밸브 (46) 가 열리고 나서 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는 소수화제 밸브 (46) 를 닫는다. 이로써, 소수화제 공정 S6 이 종료된다.
이어서, 제어 장치 (3) 는, 치환 공정 S7 (도 8 참조) 을 실행한다. 치환 공정 S7 은, 기판 (W) 상에 존재하는 소수화제를 유기 용제 (이 예에서는, IPA) 로 치환하는 공정이다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 회전을 액 처리 속도로 유지하면서, 유기 용제 밸브 (43) 를 연다. 이로써, 도 10B 에 나타내는 바와 같이, 중심축 노즐 (7) (제 2 노즐 배관 (32)) 의 제 2 토출구 (32a) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 유기 용제가 토출된다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 공급된 유기 용제는, 기판 (W) 의 회전에 의한 원심력을 받아 기판 (W) 의 둘레 가장자리부로 이동한다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 상에 존재하는 소수화제가 유기 용제로 치환된다.
기판 (W) 의 둘레 가장자리부로부터 유기 용제가 측방을 향해 배출된다. 기판 (W) 의 둘레 가장자리부로부터 배출된 유기 용제는, 차단 부재 (6) 의 내주면 (21b) 에 의해 받아들여진 후, 차단판 (21) 의 원통부 (62) 의 하단부로부터 측방을 향해 비산된다.
치환 공정 S7 에 있어서, 유기 용제를 저표면장력으로 유지하기 위해 유기 용제에 물이 섞이지 않는 것이 요망되고 있고, 그 때문에, 공간 (SP) 내의 분위기를 저습도로 유지할 필요가 있다. 치환 공정 S7 에 있어서 공간 외측 영역 (SP1) 을 양압으로 유지할 수 있으므로, 공간 (SP) 으로의 외기 (수분을 포함하는 기체) 의 진입을 억제 또는 방지할 수 있고, 이로써, 공간 (SP) 내의 분위기를 저습도로 유지할 수 있다.
유기 용제 밸브 (43) 가 열리고 나서 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는 유기 용제 밸브 (43) 를 닫는다. 이로써, 치환 공정 S7 이 종료된다.
이어서, 기판 (W) 을 건조시키는 스핀 드라이 공정 S8 (도 8 참조) 이 실시된다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 차단판 (21) 이 차단 위치에 배치되어 있는 상태에서, 스핀 모터 (M) 를 제어하여 약액 공정 S3 ∼ 치환 공정 S7 의 각 공정에 있어서의 회전 속도보다 큰 건조 회전 속도 (예를 들어 수천 rpm) 까지 기판 (W) 을 가속시키고, 그 건조 회전 속도로 기판 (W) 을 회전시킨다. 이로써, 큰 원심력이 기판 (W) 상의 액체에 가해져, 기판 (W) 에 부착되어 있는 액체가 기판 (W) 의 주위로 털어내어진다.
또, 스핀 드라이 공정 S8 에 있어서, 제어 장치 (3) 는, 불활성 가스 밸브 (49) 를 연다. 이로써, 도 10C 에 나타내는 바와 같이, 중심축 노즐 (7) (제 2 노즐 배관 (32)) 의 제 4 토출구 (34a) 로부터 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향해 불활성 가스가 토출된다. 이 때의 불활성 가스의 토출 유량은, 예를 들어 100 (리터/분) 이다. 즉, 공간 내에는, 지금까지의, 중심축 노즐 (7) 의 외주벽 (7a) 과, 관통공 (24) 의 통상의 내주벽 (24a) 사이의 간극을 통과하여 공급되는 불활성 가스에 더하여, 제 4 토출구 (34a) 로부터 토출되는 불활성 가스가 공급된다.
스핀 드라이 공정 S8 에 있어서, 기판 (W) 의 건조를 양호하게 실현하기 위해, 공간 (SP) 내의 분위기를 저습도로 유지할 필요가 있다. 스핀 드라이 공정 S8 에 있어서 공간 외측 영역 (SP1) 을 양압으로 유지할 수 있으므로, 공간 (SP) 으로의 외기 (수분을 포함하는 기체) 의 진입을 억제 또는 방지할 수 있고, 이로써, 공간 (SP) 내의 분위기를 저습도로 유지할 수 있다.
기판 (W) 의 가속으로부터 소정 기간이 경과하면, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (M) 를 제어함으로써, 스핀 척 (5) 에 의한 기판 (W) 의 회전을 정지시킨다 (도 8 의 스텝 S9). 그 후, 제어 장치 (3) 는, 차단 부재 승강 유닛 (35) 을 제어하여, 차단판 (21) 을 상승시켜 퇴피 위치에 배치한다.
그 후, 챔버 (4) 내로부터 기판 (W) 이 반출된다 (도 8 의 스텝 S10). 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 기판 반송 로봇 (CR) 의 핸드를 챔버 (4) 의 내부로 진입시킨다. 그리고, 제어 장치 (3) 는, 기판 반송 로봇 (CR) 의 핸드에 스핀 척 (5) 상의 기판 (W) 을 유지시킨다. 그 후, 제어 장치 (3) 는, 기판 반송 로봇 (CR) 의 핸드를 챔버 (4) 내로부터 퇴피시킨다. 이로써, 처리 후의 기판 (W) 이 챔버 (4) 로부터 반출되고, 일련의 기판 처리예는 종료된다. 반출된 기판 (W) 은, 기판 반송 로봇 (CR) 으로부터 인덱서 로봇 (IR) 에 건네지고, 인덱서 로봇 (IR) 에 의해 기판 수용기 (C) 에 수납된다.
이상에 의해, 제 1 실시형태에 의하면, 차단 부재 (6) 및 스핀 베이스 (18) 의, 회전 축선 (A1) 둘레의 회전에 수반하여, 양압 생성 부재 (63) (즉, 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 및 제 2 걸어맞춤 부재 (51)) 도 회전 축선 (A1) 둘레로 회전한다. 이로써, 회전하고 있는 각 양압 생성 부재 (63) 의 회전 방향 (Dr) 의 후방에 양압 영역 (Pa) 이 형성된다. 이로써, 공간 외측 영역 (SP1) 이 양압이 된다. 또, 거리 D1 이 거리 D2 보다 짧기 때문에, 공간 외측 영역 (SP1) 으로부터 공간 (SP) 외부로의 분위기의 유출을 효과적으로 억제할 수 있다. 이것들에 의해, 공간 외측 영역 (SP1) 을 양압으로 유지할 수 있다.
또, 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 및 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 에 의해 구성되는 양압 생성 부재 (63) 가, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 과 기판 대향면 (21a) 에 이어지도록 형성되어 있으므로, 양압 생성 부재 (63) 의 회전시에, 공간 (SP) 내부의 분위기와 접촉하는 면적이 크다. 그 때문에, 양압 생성 부재 (63) 의 회전에 의해, 양압 생성 부재 (63) 의 회전 방향의 후방을 보다 한층 양압으로 할 수 있다.
또, 양압 생성 부재 (63) 가 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 및 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 를 겸용하므로, 양압 생성 부재와 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 및 제 2 걸어맞춤 부재 (51) 를 별개로 형성하는 경우와 비교하여, 부품 점수의 저감을 도모할 수 있다.
＜제 2 실시형태＞
도 11 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 처리 유닛 (202) 의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 12 는, 스핀 베이스 (18) 와 차단 부재 (206) 사이의 공간 (SP) 의 외주부의 주변의 단면도이다.
제 2 실시형태에 있어서, 전술한 제 1 실시형태와 공통되는 부분에는, 도 1 ∼ 도 10 의 경우와 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
제 2 실시형태에 관련된 처리 유닛 (202) 이, 제 1 실시형태에 관련된 처리 유닛 (2) 과 상이한 점은, 차단 부재로서, 스핀 척에 지지되는 종동형의 차단 부재 (6) 대신에, 스핀 척의 상방에 있어서, 스핀 척과는 다른 지지 유닛 (지지 아암 (232)) 에 의해 지지되는 지지형의 차단 부재 (206) 를 구비한 점에 있다. 그 때문에, 스핀 척도, 스핀 베이스 (18) 상에 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 를 가지고 있지 않은 스핀 척 (5) 이 사용되고 있다. 스핀 척 (5) 은, 스핀 베이스 (18) 상에 제 1 걸어맞춤 부재 (55) 를 가지고 있지 않은 점을 제외하고, 제 1 실시형태에 관련된 스핀 척 (5) 과 동일하므로, 동일한 참조 부호를 붙이고 있다.
차단 부재 (206) 는, 차단판 (221) 과, 차단판 (221) 에 일체 회전 가능하게 형성된 상 (上) 스핀축 (231) 과, 차단판 (221) 의 중앙부를 상하 방향으로 관통하는 중심축 노즐 (207) 을 포함한다. 차단판 (221) 은, 기판 (W) 의 직경보다 큰 원판상이다. 차단판 (221) 은, 수평한 자세로 유지된 원판부 (261) 와, 원판부 (261) 의 외주부로부터 하방으로 연장되는 원통부 (262) 를 포함한다. 원판부 (261) 는, 원통부 (262) 와 동축이다. 원판부 (261) 는, 원통부 (262) 의 하단보다 상방에 배치되어 있다.
차단판 (221) 은, 하향으로 오목한 컵 형상의 내면을 포함한다. 차단판 (221) 의 내면은, 기판 (W) 의 상면의 상방에 대향하는 기판 대향면 (221a) 과, 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 있는 상태에서, 기판 (W) 의 외주단 및 스핀 베이스 (18) 의 외주면 (외주단) (18b) 과 대향하는 내주면 (221b) 을 포함한다. 원판부 (261) 의 하면이, 기판 대향면 (221a) 에 상당한다. 기판 대향면 (221a) 은, 기판 (W) 의 상면과 평행한 평탄면이다.
원통부 (262) 의 내주면이 내주면 (221b) 에 상당한다. 내주면 (221b) 은, 기판 대향면 (221a) 으로부터 비스듬한 하방으로 바깥쪽으로 연장되는 환상의 내경사부를 포함한다. 이 내경사부는, 회전 축선 (A1) 에 대한 경사각이 연속적으로 변화하는 원호상의 단면을 가지고 있다. 이 내경사부의 단면은, 하향으로 열려 있다. 내주면 (221b) 의 내경은, 내주면 (221b) 의 하단에 가까워짐에 따라 증가하고 있다. 내주면 (221b) 의 하단은, 스핀 베이스 (18) 의 외경보다 큰 내경을 가지고 있다.
중심축 노즐 (207) 은, 차단판 (221) 및 기판 (W) 의 중심을 통과하는 연직인 축선, 즉, 회전 축선 (A1) 을 따라 상하 방향으로 연장되어 있다. 중심축 노즐 (207) 은, 차단판 (221) 과 함께 승강한다. 중심축 노즐 (207) 은, 중심축 노즐 (7) 과 동등한 구성이므로, 설명을 생략한다.
상스핀축 (231) 은, 차단판 (221) 의 상방에서 수평하게 연장되는 지지 아암 (232) 에 상대 회전 가능하게 지지되어 있다. 차단판 (221) 및 상스핀축 (231) 에는, 전동 모터 등을 포함하는 구성의 차단판 회전 유닛 (233) 이 결합되어 있다. 차단판 회전 유닛 (233) 은, 차단판 (221) 및 상스핀축 (231) 을, 지지 아암 (232) 에 대해 회전 축선 (A1) 둘레로 회전시킨다.
또, 지지 아암 (232) 에는, 전동 모터, 볼 나사 등을 포함하는 구성의 차단 부재 승강 유닛 (234) 이 결합되어 있다. 차단 부재 승강 유닛 (234) 은, 차단 부재 (206) (차단판 (221) 및 상스핀축 (231)) 및 중심축 노즐 (207) 을, 지지 아암 (232) 과 함께 연직 방향으로 승강시킨다.
차단 부재 승강 유닛 (234) 은, 차단판 (221) 을, 기판 대향면 (221a) 이 스핀 척 (205) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면에 근접하며, 또한 원통부 (262) 의 하단의 높이가 기판 (W) 높이보다 하방에 위치하는 차단 위치 (도 11 에 파선으로 도시) 와, 차단 위치보다 크게 상방으로 퇴피한 퇴피 위치 (도 11 에 실선으로 도시) 사이에서 승강시킨다. 차단 위치는, 기판 대향면 (221a) 이 기판 (W) 의 상면과의 사이에, 차단 공간인 공간 (SP) (도 12 참조) 을 형성하는 위치이다.
차단 부재 승강 유닛 (234) 은, 차단 위치, 근접 위치 (도 11 에 이점쇄선으로 도시) 및 퇴피 위치에서 차단판 (221) 을 유지 가능하다. 공간 (SP) 은, 그 주위의 공간으로부터 완전히 격리되어 있지 않다. 그러나, 공간 (SP) 이 실질적으로 그 주위의 공간과 차단되어 있다. 근접 위치는, 차단 위치보다 약간 상방의 위치이다. 차단판 (221) 이 근접 위치에 배치되어 있는 상태에서는, 차단판 (221) 의 기판 대향면 (221a) 과 기판 (W) 사이의 공간은, 외부의 공간으로부터 차단되어 있지 않다.
이 실시형태에서는, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 에, 복수 개의 양압 생성 부재 (263) 가 세워 형성되어 있다. 복수 개의 양압 생성 부재 (263) 는, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 의 외주부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상보다 한층 대직경의 원주 상에서 적당한 간격 (예를 들어 등간격) 을 두고 배치되어 있다. 각 양압 생성 부재 (263) 는 원통상을 이루고 있다. 양압 생성 부재 (263) 와 회전 축선 (A1) 사이의 거리는, 협지핀 (19) 과 회전 축선 (A1) 사이의 거리보다 크게 설정되어 있다. 즉, 양압 생성 부재 (263) 는, 협지핀 (19) 보다 회전 축선 (A1) 에 대해 먼 위치에 형성되어 있다.
도 12 에서는, 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 배치되어 있는 상태를 나타내고 있다. 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 배치된 상태에서는, 스핀 베이스 (18) 와 차단판 (221) 사이에 차단 공간인 공간 (SP) 이 형성된다. 구체적으로는, 공간 (SP) 은, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a), 기판 대향면 (221a) 및 내주면 (221b) 에 의해 구획되는 공간을 말한다.
「거리 D11」은, 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 배치되어 있을 때의, 스핀 베이스 (18) 의 외주면 (외주단) (18b) 과, 차단판 (221) 의 원통부 (262) 의 내주면 (221b) 의 직경 방향 (Ds) 의 거리를 의미한다. 「거리 D12」는, 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 배치되어 있을 때의, 양압 생성 부재 (263) 의 외측 가장자리와, 차단판 (221) 의 원통부 (262) 의 내주면 (221b) 의 직경 방향 (Ds) 의 최장 거리를 의미한다. 양압 생성 부재 (263) 의 외측 가장자리란, 양압 생성 부재 (263) 의 외주면 중, 직경 방향 (Ds) 의 외단 부분을 가리킨다. 이 실시형태에서는, 양압 생성 부재 (263) 의 외측 가장자리란, 보다 대직경을 갖는 양압 생성 부재 (263) 의 직경 방향 (Ds) 의 외단 부분을 가리킨다. 즉, 「양압 생성 부재 (263) 의 외측 가장자리와, 차단판 (221) 의 원통부 (262) 의 내주면 (221b) 의 직경 방향 (Ds) 의 최장 거리」란, 이 실시형태에서는, 양압 생성 부재 (263) 의 밑둥부 (하단부) 에 있어서의 내주면 (221b) 과의 직경 방향 (Ds) 의 거리이다.
거리 D11 은, 거리 D12 보다 짧다 (좁다). 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 배치되어 있을 때, 거리 D11 은, 예를 들어 약 2.5 mm 이고, 거리 D12 는, 예를 들어 약 6 mm 이다.
「거리 D13」은, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 으로부터 기판 (W) 의 하면까지의 연직 방향의 거리를 의미한다. 거리 D13 은, 차단 부재 (206) 의 위치에 관계없이 일정하다. 거리 D13 은, 예를 들어 약 10 mm 이다. 「거리 D14」는, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 으로부터 양압 생성 부재 (263) 의 선단까지의 거리를 의미한다. 즉, 양압 생성 부재 (263) 의 높이이다. 거리 D14 는, 거리 D13 보다 길다 (크다). 거리 D14 는, 예를 들어 약 15 mm 이다.
차단 위치에 차단판 (221) 이 배치된 상태에서, 차단판 (221) 및 스핀 베이스 (18) 가 동일 방향으로 서로 동일한 속도로 회전 축선 (A1) 둘레로 회전된다. 차단판 (221) 및 스핀 베이스 (18) 의 회전 축선 (A1) 둘레의 회전에 수반하여, 양압 생성 부재 (263) 도 회전 축선 (A1) 둘레로 회전한다. 이로써, 회전하고 있는 양압 생성 부재 (263) 의 회전 방향 (Dr) 의 후방에, 양압 영역 (도 9 의 양압 영역 (Pa) 과 동등) 이 형성된다. 이와 같은 현상은, 양압 생성 부재 (263) 와 차단판 (21) 의 내주면 (21b) 사이의 좁은 공간을 양압 생성 부재 (263) 가 고속으로 통과함으로써, 그 높아진 압력이 양압 생성 부재 (263) 의 회전 방향 (Dr) 의 후방에 개방됨으로써 발생하는 것으로 생각되고 있다. 이로써, 공간 (SP) 내부에 있어서의 공간 외측 영역 (SP1) 이 양압이 된다. 한편, 공간 내측 영역 (SP2) 이, 차단판 (221) 및 스핀 베이스 (18) 의 회전에 수반하여 발생하는 원심력의 작용에 의해 직경 방향 (Ds) 바깥쪽으로 촉진됨으로써, 부압이 된다.
또, 전술한 바와 같이, 거리 D14 가 거리 D13 보다 길기 때문에, 양압 생성 부재 (263) 의 회전시에, 공간 (SP) 내부의 분위기와 접촉하는 면적이 크다. 그 때문에, 양압 생성 부재 (263) 의 회전에 의해 보다 큰 기류를 발생시킬 수 있어, 공간 외측 영역 (SP1) 을 보다 한층 양압으로 할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 거리 D11 이 거리 D12 보다 짧기 때문에, 공간 외측 영역 (SP1) 으로부터 공간 (SP) 외부 (OS) 로의 분위기의 유출을 효과적으로 억제할 수 있다. 이로써, 공간 외측 영역 (SP1) 을 양압으로 유지할 수 있다.
＜제 3 실시형태＞
도 13 은, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 스핀 베이스 (18) 와 차단 부재 (206) 사이의 공간 (SP) 의 외주부의 주변의 단면도이다.
제 3 실시형태에 있어서, 전술한 제 2 실시형태와 공통되는 부분에는, 도 11 및 도 12 의 경우와 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 13 에서는, 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 배치되어 있는 상태를 나타내고 있다.
제 3 실시형태에 관련된 처리 유닛 (302) 이, 제 2 실시형태에 관련된 처리 유닛 (202) 과 상이한 점은, 양압 생성 부재를, 스핀 베이스 (18) 가 아니라, 차단판 (221) 에 형성한 점이다.
이 실시형태에서는, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a) 에, 복수 개의 양압 생성 부재 (363) 가 세워 형성되어 있다. 복수 개의 양압 생성 부재 (363) 는, 차단판 (221) 의 기판 대향면 (221a) 의 외주부에 있어서, 기판 (W) 의 외주 형상보다 한층 대직경의 원주 상에서 적당한 간격 (예를 들어 등간격) 을 두고 배치되어 있다. 각 양압 생성 부재 (363) 는 원통상을 이루고 있다. 양압 생성 부재 (363) 와 회전 축선 (A1) 사이의 거리는, 협지핀 (19) 과 회전 축선 (A1) 사이의 거리보다 크게 설정되어 있다. 즉, 양압 생성 부재 (363) 는, 협지핀 (19) 보다 회전 축선 (A1) 에 대해 먼 위치에 형성되어 있다.
도 13 에 나타내는, 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 배치된 상태에서는, 스핀 베이스 (18) 와 차단판 (221) 사이에 차단 공간인 공간 (SP) 이 형성된다. 구체적으로는, 공간 (SP) 은, 스핀 베이스 (18) 의 상면 (18a), 기판 대향면 (221a) 및 내주면 (221b) 에 의해 구획되는 공간을 말한다.
「거리 D22」는, 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 배치되어 있을 때의, 양압 생성 부재 (363) 의 외측 가장자리와, 차단판 (221) 의 원통부 (262) 의 내주면 (221b) 의 직경 방향 (Ds) 의 최장 거리를 의미한다. 양압 생성 부재 (363) 의 외측 가장자리란, 양압 생성 부재 (363) 의 외주면 중, 직경 방향 (Ds) 의 외단 부분을 가리킨다. 이 실시형태에서는, 양압 생성 부재 (363) 의 외측 가장자리란, 보다 대직경을 갖는 양압 생성 부재 (363) 의 직경 방향 (Ds) 의 외단 부분을 가리킨다. 즉, 「양압 생성 부재 (363) 의 외측 가장자리와, 차단판 (221) 의 원통부 (262) 의 내주면 (221b) 의 직경 방향 (Ds) 의 최장 거리」란, 이 실시형태에서는, 양압 생성 부재 (363) 의 선단부 (하단부) 에 있어서의 내주면 (221b) 과의 직경 방향 (Ds) 의 거리이다.
거리 D11 은, 거리 D22 보다 짧다 (좁다). 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 배치되어 있을 때, 거리 D22 는, 예를 들어 약 6 mm 이다.
「거리 D23」은, 차단 부재 (206) 가 차단 위치에 배치되어 있을 때의, 차단판 (221) 의 기판 대향면 (221a) 으로부터 기판 (W) 의 상면까지의 연직 방향의 거리를 의미한다. 거리 D23 은, 예를 들어 약 10 mm 이다. 「거리 D24」는, 차단판 (221) 의 기판 대향면 (221a) 으로부터 양압 생성 부재 (363) 의 선단까지의 거리를 의미한다. 즉, 양압 생성 부재 (363) 의 높이이다. 거리 D24 는, 거리 D23 보다 길다 (크다). 거리 D24 는, 예를 들어 약 15 mm 이다.
차단 위치에 차단판 (221) 이 배치된 상태에서, 차단판 (221) 및 스핀 베이스 (18) 가 동일 방향으로 서로 동일한 속도로 회전 축선 (A1) 둘레로 회전된다. 차단판 (221) 및 스핀 베이스 (18) 의 회전 축선 (A1) 둘레의 회전에 수반하여, 양압 생성 부재 (363) 도 회전 축선 (A1) 둘레로 회전한다. 이로써, 회전하고 있는 양압 생성 부재 (363) 의 회전 방향 (Dr) 의 후방에, 양압 영역 (도 9 의 양압 영역 (Pa) 과 동등) 이 형성된다. 이와 같은 현상은, 양압 생성 부재 (363) 와 차단판 (21) 의 내주면 (21b) 사이의 좁은 공간을 양압 생성 부재 (363) 가 공간 (SP) 을 고속으로 통과함으로써, 그 높아진 압력이 양압 생성 부재 (363) 의 회전 방향 (Dr) 의 후방에 개방됨으로써 발생하는 것으로 생각되고 있다. 이로써, 공간 (SP) 내부에 있어서의 공간 외측 영역 (SP1) 이 양압이 된다. 한편, 공간 내측 영역 (SP2) 이, 차단판 (221) 및 스핀 베이스 (18) 의 회전에 수반하여 발생하는 원심력의 작용에 의해 직경 방향 (Ds) 바깥쪽으로 촉진됨으로써, 부압이 된다.
또, 전술한 바와 같이, 거리 D24 가 거리 D23 보다 길기 때문에, 양압 생성 부재 (363) 의 회전시에, 공간 (SP) 내부의 분위기와 접촉하는 면적이 크다. 그 때문에, 양압 생성 부재 (363) 의 회전에 의해 보다 큰 기류를 발생시킬 수 있어, 공간 외측 영역 (SP1) 을 보다 한층 양압으로 할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 거리 D11 이 거리 D22 보다 짧기 때문에, 공간 외측 영역 (SP1) 으로부터 공간 (SP) 외부 (OS) 로의 분위기의 유출을 효과적으로 억제할 수 있다. 이로써, 공간 외측 영역 (SP1) 을 양압으로 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 3 가지 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은, 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어, 제 2 실시형태와 제 3 실시형태를 조합해도 된다. 즉, 양압 생성 부재를, 스핀 베이스 (18) 및 차단판 (221) 의 쌍방에 형성하도록 해도 된다.
또, 차단 부재 (6, 206) 또는 스핀 베이스 (18) 에 양압 생성 부재 (63, 263, 363) 가 각각 복수 개 형성되는 구성을 예로 들어 설명하였지만, 차단 부재 (6, 206) 또는 스핀 베이스 (18) 에 양압 생성 부재 (63, 263, 363) 가 1 개만 형성되는 구성이 채용되어 있어도 된다.
또, 차단 부재 (6, 206) 의 내주면 (21b, 221b) 이 원호상의 단면을 가지고 있는 것으로 하여 설명하였지만, 차단 부재 (6, 206) 의 내주면 (21b, 221b) 이 굴곡상 (예를 들어 직각으로 굴곡) 의 단면을 가지고 있어도 된다.
또, 전술한 각 실시형태에서는, 차단 부재 (6, 206) 및 스핀 베이스 (18) 의 쌍방이 동시에 회전하는 구성을 예로 들어 설명하였지만, 차단 부재 (206) 및 스핀 베이스 (18) 의 적어도 일방만이 회전하는 구성이어도 된다.
또, 핀으로서, 협지핀 (19) 을 예로 들어 설명하였지만, 핀은, 협지핀뿐만 아니라, 고정핀을 포함하고 있어도 된다.
또, 전술한 실시형태에 있어서, 기판 처리 장치가 반도체 웨이퍼로 이루어지는 기판 (W) 을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명하였지만, 기판 처리 장치가, 액정 표시 장치용 기판, 유기 EL (electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD (Flat Panel Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등의 기판을 처리하는 장치여도 된다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이것들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예로 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은, 2017년 9월 20일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2017-180693호에 대응하고 있고, 본 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 도입되는 것으로 한다.
1 : 기판 처리 장치
2 : 처리 유닛
5 : 스핀 척 (기판 유지 유닛)
6 : 차단 부재
18 : 스핀 베이스
18a : 상면
18b : 외주면 (외주단)
19 : 협지핀 (핀)
21 : 차단판
21a : 기판 대향면
21b : 내주면
51 : 제 2 걸어맞춤 부재
55 : 제 1 걸어맞춤 부재
63 : 양압 생성 부재 (접속 양압 생성 부재)
202 : 처리 유닛
206 : 차단 부재
221 : 차단판
221a : 기판 대향면
221b : 내주면
263 : 양압 생성 부재
302 : 처리 유닛
363 : 양압 생성 부재
A1 : 회전 축선
D1 : 거리 (스핀 베이스의 외주단과 내주면의 직경 방향의 거리)
D2 : 거리 (양압 생성 부재의 외측 가장자리와 내주면의 직경 방향의 최장 거리)
D11 : 거리 (스핀 베이스의 외주단과 내주면의 직경 방향의 거리)
D12 : 거리 (양압 생성 부재의 외측 가장자리와 내주면의 직경 방향의 최장 거리)
D13 : 거리 (스핀 베이스의 상면에 대한 기판의 하면의 거리)
D14 : 거리 (스핀 베이스의 상면에 대한 양압 생성 부재의 선단의 거리)
D22 : 거리 (양압 생성 부재의 외측 가장자리와 내주면의 직경 방향의 최장 거리)
D23 : 거리 (차단 부재의 기판 대향면에 대한 기판의 상면의 거리)
D24 : 거리 (차단 부재의 기판 대향면에 대한 양압 생성 부재의 선단의 거리)
M : 스핀 모터 (회전 유닛)
W : 기판

Claims (5)

  1. 상면을 갖는 스핀 베이스와, 상기 상면에 세워 형성된 복수의 핀을 갖고, 상기 복수의 핀에 의해 기판을 유지하기 위한 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판의 상면에 대향하는 기판 대향면과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 외주단 및 상기 스핀 베이스의 외주단의 쌍방에 대향하는 내주면을 갖는 차단 부재와,
    상기 스핀 베이스 및 상기 차단 부재를 소정의 회전 축선 둘레로 회전시키는 회전 유닛과,
    상기 스핀 베이스의 상기 상면, 상기 기판 대향면, 상기 내주면에 의해 구획되는 공간에 있어서, 상기 차단 부재 및 상기 스핀 베이스의 적어도 일방의 회전에 동반하여 회전 가능하게, 또한 상기 핀보다 상기 회전 축선에 대해 먼 위치에 형성된 양압 생성 부재로서, 상기 차단 부재 및 상기 스핀 베이스의 적어도 일방의 회전에 수반하여 상기 양압 생성 부재의 회전 방향 후방을 양압 영역으로 하는 양압 생성 부재를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양압 생성 부재가, 상기 스핀 베이스의 외주단과 상기 내주면의 직경 방향의 거리가, 상기 양압 생성 부재의 외측 가장자리와 상기 내주면의 직경 방향의 최장 거리보다 좁게 되도록 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 양압 생성 부재가, 상기 스핀 베이스의 상기 상면 및 상기 기판 대향면에 이어지도록 형성된 접속 양압 생성 부재를 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접속 양압 생성 부재가, 상기 스핀 베이스의 상기 상면 및 상기 기판 대향면에 각각 형성되고, 서로 걸어 맞춰지는 제 1 및 제 2 걸어맞춤 부재를 포함하고,
    상기 차단 부재가, 서로 걸어 맞춰지는 제 1 및 제 2 걸어맞춤 부재를 개재하여, 상기 스핀 베이스에 지지되는, 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 양압 생성 부재가, 상기 스핀 베이스의 상기 상면 및 상기 기판 대향면의 일방에 형성되고, 상기 스핀 베이스의 상기 상면 및 상기 기판 대향면의 상기 일방에 대해, 상기 양압 생성 부재의 선단이, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판과의 거리보다 크게 되도록 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
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