KR20210067893A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판에 대한 파티클의 부착을 억제할 수 있는 기술을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 수평으로 유지하는 유지부와, 상기 유지부와 함께 상기 기판을 연직축 둘레로 회전시키는 기판 회전부와, 상기 유지부로 유지된 상기 기판의 상면에 유체를 공급하는 노즐과, 상기 노즐에 상기 유체를 공급하는 공급부와, 상기 노즐을 상기 기판의 직경 방향으로 이동시키는 이동부를 구비한다. 상기 노즐은 상기 유체를 토출하는 제 1 노즐부와, 상기 제 1 노즐부와는 상이한 방향으로 상기 유체를 토출하는 제 2 노즐부를 가진다. 상기 제 1 노즐부의 사선과 상기 제 2 노즐부의 사선은 교차점에서 교차하고 있다. 상기 공급부는 상기 제 1 노즐부의 토출량을 조정하는 제 1 유량 제어기와, 상기 제 2 노즐부의 토출량을 상기 제 1 노즐부의 토출량은 독립하여 조정하는 제 2 유량 제어기를 가진다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에 기재된 기판 처리 장치는, 회전하는 기판의 상면에 IPA(이소프로필 알코올)의 액막을 형성하고, 이어서 IPA의 공급 위치를 기판의 중심으로부터 주연을 향해 이동시킨다. 그 결과, 액막의 중심에 개구가 형성되고, 이어서 그 개구 가장자리가 기판(W)의 중심으로부터 주연을 향해 확장되어, 기판(W)이 건조된다. 또한, 기판 처리 장치는 IPA의 액막의 개구에 N2 가스를 분사하여, N2 가스로 개구 가장자리를 누른다. 개구 가장자리가 기판의 중심으로부터 주연을 향해 확산됨에 따라, N2 가스의 공급 위치가 기판의 중심으로부터 주연을 향해 이동된다.
특허 문헌 2에 기재된 기판 처리 장치는, 기판의 상면을 향해 처리액을 토출하는 노즐과, 기판의 상면을 따라 노즐을 주사하는 노즐 주사 기구와, 노즐의 토출 각도를 변경하는 토출 각도 변경 기구를 가진다. 토출 각도 변경 기구는 노즐을 지지하는 다관절 암의 관절 각도를 변경하여, 노즐의 토출 각도를 변경한다.
일본특허공개공보 2019-016654호 일본특허공개공보 2012-204720호
본 개시의 일태양은, 기판에 대한 파티클의 부착을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 유지하는 유지부와, 상기 유지부와 함께 상기 기판을 연직축 둘레로 회전시키는 기판 회전부와, 상기 유지부로 유지된 상기 기판의 상면에 유체를 공급하는 노즐과, 상기 노즐에 상기 유체를 공급하는 공급부와, 상기 노즐을 상기 기판의 직경 방향으로 이동시키는 이동부를 구비한다. 상기 노즐은, 상기 유체를 토출하는 제 1 노즐부와, 상기 제 1 노즐부와는 상이한 방향으로 상기 유체를 토출하는 제 2 노즐부를 가진다. 상기 제 1 노즐부의 사선(射線)과 상기 제 2 노즐부의 사선은 교차점에서 교차하고 있다. 상기 공급부는, 상기 제 1 노즐부의 토출량을 조정하는 제 1 유량 제어기와, 상기 제 2 노즐부의 토출량을 상기 제 1 노즐부의 토출량과는 독립하여 조정하는 제 2 유량 제어기를 가진다.
본 개시의 일태양에 따르면, 기판에 대한 파티클의 부착을 억제할 수 있다.
도 1은 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도로서, 도 4의 S4의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도로서, 도 4의 S5의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 노즐을 이동시키는 이동부의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 일실시 형태에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 1의 건조액 노즐의 일례를 나타내는 수평 단면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI선을 따른 건조액 노즐의 연직 단면도이다.
도 7은 교차점과 직하점과 충돌점과 중심점의 위치 관계의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 8은 교차점과 직하점과 충돌점과 중심점의 위치 관계의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 8의 화살표 IX 방향에서 본 액막의 일례를 나타내는 도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 제 1 충돌각(θ1)이 90˚인 경우의 액막의 일례를 나타내는 도이다.
도 11은 도 8의 화살표 XI 방향에서 본 액막의 일례를 나타내는 도이다.
도 12는 도 11에 나타내는 제 3 충돌각(θ3)이 90˚인 경우의 액막의 일례를 나타내는 도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성에는 동일한 부호를 부여하여, 설명을 생략하는 경우가 있다. 본 명세서에서 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향은 서로 수직인 방향이다. X축 방향 및 Y축 방향은 수평 방향, Z축 방향은 연직 방향이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는 유지부(2)와, 기판 회전부(3)와, 노즐(5)과, 공급부(6)(도 5 참조)와, 이동부(7)와, 컵(8)과, 제어부(9)를 구비한다. 유지부(2)는 기판(W)을 수평으로 유지한다. 유지부(2)는 메커니컬 척, 진공 흡착 척 또는 정전 척 등이다. 기판 회전부(3)는 유지부(2)와 함께 기판(W)을 연직인 회전축의 둘레로 회전시킨다. 노즐(5)은, 유지부(2)로 유지된 기판(W)의 상면에 유체를 공급한다. 유체는 액체와 기체 어느 것이어도 좋으며, 양자의 혼합 유체여도 좋다. 공급부(6)는 노즐(5)에 유체를 공급한다. 이동부(7)는 유지부(2)로 유지된 기판(W)의 상방에서, 노즐(5)을 기판(W)의 직경 방향으로 이동시킨다. 컵(8)은 내부에 유지부(2)를 수용하고, 기판(W)으로 공급된 유체를 회수한다.
노즐(5)은 유지부(2)로 유지된 기판(W)의 상면에 유체를 공급한다. 노즐(5)의 수는 1 개 이상이면 된다. 노즐(5)로서, 예를 들면 약액 노즐(5A)과, 린스액 노즐(5B)과, 건조액 노즐(5C)과, 건조 가스 노즐(5D)이 이용된다.
약액 노즐(5A)은 기판(W)의 상면에 약액을 공급한다. 약액은 예를 들면 회전하는 기판(W)의 중심에 공급되고, 원심력에 의해 기판(W)의 중심으로부터 기판(W)의 주연을 향해 확산되어, 액막을 형성한다. 약액으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 DHF(희불산)가 이용된다.
또한, 약액은 반도체 기판의 세정에 이용되는 일반적인 것이면 되며, DHF에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 약액은 SC-1(수산화암모늄과 과산화수소를 포함하는 수용액) 또는 SC-2(염화수소와 과산화수소를 포함하는 수용액)여도 된다. 복수 종류의 약액이 이용되어도 된다.
린스액 노즐(5B)은 기판(W)의 상면에 린스액을 공급한다. 린스액은 예를 들면 회전하는 기판(W)의 중심에 공급되고, 원심력에 의해 기판(W)의 중심으로부터 기판(W)의 주연을 향해 확산되어, 액막에 포함되는 약액을 린스액으로 치환한다. 그 결과, 린스액의 액막이 형성된다. 린스액으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 DIW(탈이온수) 등의 순수가 이용된다.
건조액 노즐(5C)은 기판(W)의 상면에 건조액(L)을 공급한다. 건조액(L)은 예를 들면 회전하는 기판(W)의 중심에 공급되고, 원심력에 의해 기판(W)의 중심으로부터 기판(W)의 주연을 향해 확산되어, 액막에 포함되는 린스액을 건조액으로 치환한다. 그 결과, 건조액(L)의 액막(F)이 형성된다. 건조액(L)으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 IPA(이소프로필 알코올) 등의 유기 용매가 이용된다.
건조액(L)은 기판(W)의 상면 전체를 덮은 다음, 기판(W)의 중심으로부터 주연을 향해 기판(W)을 서서히 노출시킨다. 구체적으로, 건조액(L)의 액막(F)의 형성 후, 건조액(L)의 충돌점을 기판(W)의 중심으로부터 주연을 향해 이동시킨다. 그 결과, 액막(F)의 중심에 개구(O)가 형성되고, 이어서 그 개구 가장자리가 기판(W)의 중심으로부터 주연을 향해 확장되어, 기판(W)이 건조된다.
또한, 건조액(L)은 IPA에는 한정되지 않는다. 건조액(L)은 기판(W)의 상면에 형성된 미도시의 요철(凹凸) 패턴의 도괴를 억제하기 위하여, 린스액보다 낮은 표면 장력을 가지는 것이면 된다. 건조액(L)은 예를 들면 HFE(하이드로 플루오르 에테르), 메탄올, 에탄올, 아세톤 또는 트랜스-1, 2-디클로로 에틸렌 등이어도 된다. 단, 린스액으로부터 건조액으로의 치환이 불필요한 경우에는, 린스액이 건조액으로서 이용된다.
건조 가스 노즐(5D)은 기판(W)의 상면에 건조 가스(G)를 공급한다. 건조 가스(G)는 예를 들면 액막(F)의 개구(O)에 공급되어, 그 개구 가장자리를 내측으로부터 누른다. 건조 가스(G)의 충돌점은 개구 가장자리의 확대에 수반하여, 기판(W)의 중심으로부터 주연을 향해 이동된다. 건조 가스(G)로서는, N2 가스 등의 불활성 가스가 이용된다.
이동부(7)는 유지부(2)로 유지된 기판(W)의 상방에서, 노즐(5)을 기판(W)의 직경 방향으로 이동시킨다. 기판(W)의 상면에 있어서의 유체의 충돌점을 기판(W)의 직경 방향으로 이동할 수 있다. 이동부(7)는 또한 노즐(5)을 연직 방향으로 이동시켜도 된다. 노즐(5)의 기판(W)으로부터의 높이를 조정할 수 있다. 이동부(7)는 복수의 노즐(5)을 한꺼번에 이동시켜도 되고, 복수의 노즐(5)을 독립으로 이동시켜도 된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 이동부(7)는 예를 들면 노즐(5)을 유지하는 선회 암(71)과, 선회 암(71)을 선회시키는 선회 기구(72)를 가진다. 선회 기구(72)는 선회 암(71)을 승강시키는 기구를 겸해도 된다. 선회 암(71)은 수평으로 배치되어, 그 선단부로 노즐(5)을 유지한다. 선회 기구(72)는 선회 암(71)의 기단부로부터 하방으로 연장되는 선회축을 중심으로, 선회 암(71)을 선회시킨다. 선회 암(71)은, 도 3에 실선으로 나타내는 위치와, 도 3에 이점 쇄선으로 나타내는 위치와의 사이에서 선회된다.
또한, 이동부(7)는 선회 암(71)과 선회 기구(72) 대신에, 가이드 레일과 직동 기구를 가져도 된다. 가이드 레일은 수평으로 배치되고, 직동 기구가 가이드 레일을 따라 노즐(5)을 이동시킨다.
제어부(9)는 예를 들면 컴퓨터이며, 도 1에 나타내는 바와 같이 CPU(Central Processing Unit)(91)와, 메모리 등의 기억 매체(92)를 구비한다. 기억 매체(92)에는 기판 처리 장치(1)에서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(9)는 기억 매체(92)에 기억된 프로그램을 CPU(91)에 실행시킴으로써, 기판 처리 장치(1)의 동작을 제어한다.
이어서 도 4를 참조하여, 기판 처리 방법에 대하여 설명한다. 기판 처리 방법은 도 4의 S1 ~ S6을 가진다. 도 4의 S1 ~ S6은 제어부(9)에 의한 제어 하에서 실시된다.
먼저, 도 4의 S1에서는, 미도시의 반송 장치가 기판(W)을 기판 처리 장치(1)로 반입한다. 반송 장치는 기판(W)을 유지부(2)로 전달한 후, 기판 처리 장치(1)로부터 퇴출한다. 유지부(2)는 기판(W)을 수평으로 유지한다. 기판(W)은 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판과, 반도체 기판에 성막된 막을 포함한다. 막은 요철 패턴을 가져도 된다. 유지부(2)는 요철 패턴을 위로 향해 기판(W)을 수평으로 유지한다. 또한, 반도체 기판 대신에 글라스 기판이 이용되어도 된다.
이어서 도 4의 S2에서는, 약액 노즐(5A)이 기판(W)의 상면에 약액을 공급하여, 약액의 액막을 형성한다. 약액은 예를 들면 회전하는 기판(W)의 중심에 공급되고, 원심력에 의해 기판(W)의 중심으로부터 기판(W)의 주연을 향해 확산된다. 기판(W)의 요철 패턴의 전체가 액막으로 덮이도록, 기판(W)의 회전수 및 약액의 공급 유량이 설정된다.
이어서 도 4의 S3에서는, 린스액 노즐(5B)이 기판(W)의 상면에 린스액을 공급하여, 린스액의 액막을 형성한다. 린스액은 예를 들면 회전하는 기판(W)의 중심에 공급되고, 원심력에 의해 기판(W)의 중심으로부터 기판(W)의 주연을 향해 확산되어, 액막에 포함되는 약액을 린스액으로 치환한다. 기판(W)의 요철 패턴의 전체가 액막으로 계속 덮이도록, 기판(W)의 회전수 및 린스액의 공급 유량이 설정된다.
이어서 도 4의 S4에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 건조액 노즐(5C)이 기판(W)의 상면에 건조액(L)을 공급하여, 건조액(L)의 액막(F)을 형성한다. 건조액(L)은 예를 들면 회전하는 기판(W)의 중심에 공급되고, 원심력에 의해 기판(W)의 중심으로부터 기판(W)의 주연을 향해 확산되어, 액막(F)에 포함되는 린스액을 건조액으로 치환한다. 기판(W)의 요철 패턴의 전체가 액막(F)으로 계속 덮이도록, 기판(W)의 회전수 및 건조액(L)의 공급 유량이 설정된다.
이어서 도 4의 S5에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 이동부(7)가 건조액 노즐(5C)을 기판(W)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측을 향해 이동시켜, 액막(F)의 중심에 개구(O)를 형성하고, 이어서 그 개구 가장자리를 기판(W)의 중심으로부터 주연을 향해 확장하여, 기판(W)을 건조시킨다. 또한, 이동부(7)는 액막(F)의 개구 가장자리의 확대에 수반하여, 건조 가스(G)의 충돌점을, 기판(W)의 중심으로부터 주연을 향해 이동시킨다. 건조 가스(G)의 충돌점은 액막(F)의 개구(O)로 설정되고, 그 개구 가장자리를 내측으로부터 누르기 위하여, 개구 가장자리에 추종한다.
마지막으로 도 4의 S6에서는, 유지부(2)가 기판(W)의 유지를 해제한 후, 미도시의 반송 장치가 기판(W)을 유지부(2)로부터 수취하고, 수취한 기판(W)을 기판 처리 장치(1)로부터 반출한다.
이어서 도 5 및 도 6을 참조하여, 건조액 노즐(5C)에 대하여 설명한다. 또한, 건조 가스 노즐(5D)도 건조액 노즐(5C)과 동일하게 구성되어도 된다. 또한, 약액 노즐(5A) 및 린스액 노즐(5B)도 건조액 노즐(5C)과 동일하게 구성되어도 된다. 이하, 대표적으로 건조액 노즐(5C)의 구성에 대하여 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 건조액 노즐(5C)은 건조액(L)을 토출하는 제 1 노즐부(51)와, 제 1 노즐부(51)와는 상이한 방향으로 건조액(L)을 토출하는 제 2 노즐부(52)를 가진다. 제 1 노즐부(51)의 사선(A1)과 제 2 노즐부(52)의 사선(A2)은 교차점(B)에서 교차한다. 사선(A1, A2)이란, 건조액(L)의 유로의 연장선이다. 제 1 노즐부(51)로부터 토출된 건조액(L)의 액류와 제 2 노즐부(52)로부터 토출된 건조액(L)의 액류는 교차점(B)에서 합류하여, 새로운 1 개의 액류를 생성한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 공급부(6)는 제 1 노즐부(51)에 건조액(L)을 공급하는 제 1 공급 라인의 도중에, 제 1 개폐 밸브(61)와, 제 1 유량 제어기(62)를 가진다. 제 1 개폐 밸브(61)가 건조액(L)의 유로를 개방하면, 제 1 노즐부(51)가 건조액(L)을 토출한다. 그 토출량은 제 1 유량 제어기(62)에 의해 제어된다. 한편, 제 1 개폐 밸브(61)가 건조액(L)의 유로를 폐색하면, 제 1 노즐부(51)가 건조액(L)의 토출을 정지한다. 또한, 제 1 유량 제어기(62)는 제 1 개폐 밸브(61)의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 공급부(6)는 제 2 노즐부(52)에 건조액(L)을 공급하는 제 2 공급 라인의 도중에, 제 2 개폐 밸브(63)와, 제 2 유량 제어기(64)를 가진다. 제 2 개폐 밸브(63)가 건조액(L)의 유로를 개방하면, 제 2 노즐부(52)가 건조액(L)을 토출한다. 그 토출량은 제 2 유량 제어기(64)에 의해 제어된다. 한편, 제 2 개폐 밸브(63)가 건조액(L)의 유로를 폐색하면, 제 2 노즐부(52)가 건조액(L)의 토출을 정지한다. 또한, 제 2 유량 제어기(64)는 제 2 개폐 밸브(63)의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
제 2 유량 제어기(64)는 제 2 노즐부(52)의 토출량을 제 1 노즐부(51)의 토출량과는 독립하여 제어한다. 제 1 노즐부(51)의 토출량 및 제 2 노즐부(52)의 토출량을 독립으로 제어할 수 있으므로, 도 6에 나타내는 바와 같이 기판(W)의 상면에 있어서의 건조액(L)의 충돌각(θ)을 적절히 변경할 수 있다. 충돌각(θ)은 건조액(L)의 액 튐을 억제하도록 설정된다. 액 튐에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 상기한 바와 같이, 제 1 노즐부(51)의 토출량 및 제 2 노즐부(52)의 토출량을 독립으로 제어하고, 기판(W)의 상면에 있어서의 건조액(L)의 충돌각(θ)을 제어한다. 그러므로, 특허 문헌 2와 같이 다관절 암의 관절 각도를 변경하는 경우에 비해, 마찰에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
제 2 노즐부(52)의 수는 본 실시 형태에서는 복수이지만, 1 개여도 된다. 제 2 노즐부(52)가 복수 마련되는 경우, 제 2 공급 라인도 복수 마련되고, 복수의 제 2 공급 라인의 각각의 도중에 제 2 유량 제어기(64)가 마련된다. 복수의 제 2 노즐부(52)의 토출량을 독립으로 제어할 수 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 복수의 제 2 노즐부(52)의 사선(A2)은 동일한 교차점(B)에서, 제 1 노즐부(51)의 사선(A1)과 교차한다. 제 2 노즐부(52)마다 교차점(B)이 존재하는 경우와는 달리, 제 2 노즐부(52)의 토출량에 관계없이, 항상 제 2 노즐부(52)의 액류를 제 1 노즐부(51)의 액류에 합류시킬 수 있다.
제 2 노즐부(52)는 제 1 노즐부(51)의 사선(A1)의 둘레에 등간격으로 4 개 이상(도 5에서는 4 개) 배치된다. 4 개의 제 2 노즐부(52)는 90˚ 간격으로 배치된다. 제 2 노즐부(52)의 수가 4 개 이상이면, 건조액(L)의 충돌점을, 제 1 노즐부(51)의 사선(A1)에 직교하는 사방으로 이동할 수 있다. 또한, 제 2 노즐부(52)의 수는 4 개에는 한정되지 않고, 예를 들면 8 개여도 된다.
건조액 노즐(5C)은 제 1 노즐부(51)의 사선(A1)을 중심으로, 제 2 노즐부(52)를 회전시키는 회전부(55)를 더 포함해도 된다. 제 2 노즐부(52)의 사선(A2)의 수평 성분을, 교차점(B)을 중심으로 회전할 수 있어, 그 수평 성분의 방향을 조정할 수 있다.
회전부(55)는 복수의 제 2 노즐부(52)를 동일 방향으로 동일 속도로 회전시킨다. 복수의 제 2 노즐부(52)를 등간격으로 유지할 수 있다. 또한, 회전부(55)는 복수의 제 2 노즐부(52)를 개별로 회전시켜도 된다.
회전부(55)에 의한 제 2 노즐부(52)의 회전은, 예를 들면 도 3에 나타내는 선회 암(71)으로 건조액 노즐(5C)을 선회시키는 경우에 실시된다. 건조액 노즐(5C)의 선회 반경이 작으면, 건조액 노즐(5C)의 궤적이 원호가 되므로, 사선(A2)의 수평 성분이 기판(W)의 직경 방향 또는 둘레 방향으로 유지되도록, 회전부(55)가 제 2 노즐부(52)를 회전시킨다.
또한, 건조액 노즐(5C)의 선회 반경이 크고, 건조액 노즐(5C)의 궤적이 직선이라고 간주할 수 있는 경우, 회전부(55)는 제 2 노즐부(52)를 회전시키지 않아도 된다. 이 경우, 회전부(55)가 제 2 노즐부(52)를 회전시키지 않아도, 사선(A2)의 수평 성분을 기판(W)의 직경 방향 또는 둘레 방향으로 유지할 수 있기 때문이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제 1 노즐부(51)는 원통 형상이며, 그 둘레 방향에 등간격으로 4 개의 제 2 노즐부(52)가 마련된다. 4 개의 제 2 노즐부(52)는 각각 원통 형상이다. 제 1 노즐부(51)와 제 2 노즐부(52)의 양방이 원통 형상이면, 제 1 노즐부(51)의 사선(A1)을 중심으로, 제 2 노즐부(52)를 회전시키기 쉽다.
또한, 제 1 노즐부(51) 및 제 2 노즐부(52)의 양방의 형상은 원통 형상에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 노즐부(51)는 사각 통 형상이어도 되며, 그 4 개의 측면의 각각에 제 2 노즐부(52)가 고정되어도 된다. 4 개의 제 2 노즐부(52)도 각각 사각 통 형상이어도 된다.
또한, 제 1 노즐부(51)와 제 2 노즐부(52)는 본 실시 형태에서는 별개로 제작되어 조립되지만, 일체로 제작되어도 된다. 예를 들면, 1 개의 원주(圓柱)에 복수 개의 홀 가공을 하여, 제 1 노즐부(51)와 제 2 노즐부(52)를 일체로 제작해도 된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 노즐부(51)는 직하의 교차점(B)을 향해 건조액(L)을 토출하는 토출구(53)를 포함한다. 한편, 제 2 노즐부(52)는 기울기 아래의 교차점(B)을 향해 건조액(L)을 토출하는 토출구(54)를 포함한다. 종래, 건조액(L)을 직하를 향해 토출하는 경우가 많았으므로, 이미 얻어진 대량의 데이터를 활용하여, 제 1 노즐부(51)의 토출량을 결정할 수 있다.
제 1 노즐부(51)의 토출량은 기판(W)의 재질, 요철 패턴, 액막(F)의 개구 가장자리의 위치 등에 따라 설정된다. 건조액(L)은 기본적으로는 직하를 향해 토출되고, 건조액(L)의 액 튐을 억제하기 위하여, 적절히 기울기 아래 방향으로 수정된다. 제 2 노즐부(52)의 토출량도 기판(W)의 재질, 요철 패턴, 액막(F)의 개구 가장자리의 위치 등에 따라 설정된다.
제 1 노즐부(51)의 토출구(53)의 면적은 제 2 노즐부(52)의 토출구(54)의 면적 이상이어도 된다. 제 1 노즐부(51)의 토출량은 기본적으로는 제 2 노즐부(52)의 토출량보다 많다. 2 개의 액류 중, 유량이 큰 편이 굵기가 굵으므로, 2 개의 액류를 교차점(B)에서 매끄럽게 합류시킬 수 있어, 교차점(B)에서의 액 튐을 억제할 수 있다. 또한, 토출구(53, 54)의 형상은 본 실시 형태에서는 원형이지만, 사각형, 삼각형 또는 성형(星形) 등이어도 된다.
기판(W)의 상면에 있어서의 건조액(L)의 충돌각(θ)은, 주로 제 1 노즐부(51)의 건조액(L)의 토출량 및 토출 방향과, 제 2 노즐부(52)의 건조액(L)의 토출량 및 토출 방향으로 정해진다. 충돌각(θ)은, 도 7에 나타내는 교차점(B)과 직하점(C)과 충돌점(D)과 중심점(E)의 위치 관계로 나타내진다. 교차점(B)은, 상기한 바와 같이, 제 1 노즐부(51)의 사선(A1)과 제 2 노즐부(52)의 사선(A2)과의 교차점이다. 직하점(C)은 기판(W)의 상면에 있어서의 교차점(B)의 직하의 점이며, 평면에서 봤을 때 교차점(B)에 일치하는 점이다. 충돌점(D)은 기판(W)의 상면에 건조액(L)의 액류가 충돌하는 점이다. 중심점(E)은 기판(W)의 상면의 중심점이며, 기판(W)의 회전 중심점이다. 충돌각(θ)은 예를 들면 제 1 충돌각(θ1)과 제 2 충돌각(θ2)과 제 3 충돌각(θ3)을 포함한다.
제 1 충돌각(θ1)은 충돌점(D)과 중심점(E)을 연결하는 직선 방향(예를 들면 도 8에 나타내는 화살표 IX 방향)에서 봤을 때, 도 9에 나타내는 바와 같이 교차점(B)과 충돌점(D)을 연결하는 직선(L1)과, 기판(W)의 상면과의 이루는 각이다. 충돌점(D)이 직하점(C)보다 기판(W)의 회전 방향 전방(화살표(R) 방향)으로 어긋날수록, 제 1 충돌각(θ1)이 작아진다. 또한, 충돌점(D)이 직하점(C)보다 기판(W)의 회전 방향 후방(화살표(R) 방향과는 반대 방향)으로 어긋날수록, 제 1 충돌각(θ1)이 커진다. 충돌점(D)이 직하점(C)에 위치하는 경우, 제 1 충돌각(θ1)은 90˚이다. 제 1 충돌각(θ1)은 0˚보다 크고 180˚보다 작다.
제 2 충돌각(θ2)은, 도 8에 나타내는 바와 같이 직하점(C)과 충돌점(D)을 연결하는 직선(L2)과, 중심점(E)을 중심으로 하는 원의 충돌점(D)에서의 접선(L3)과의 이루는 각이다. 충돌점(D)이 직하점(C)보다 기판(W)의 직경 방향 외방으로 어긋날수록, 제 2 충돌각(θ2)이 커진다. 또한, 충돌점(D)이 직하점(C)보다 기판(W)의 직경 방향 내측으로 어긋날수록, 제 2 충돌각(θ2)이 작아진다. 접선(L3)이 직하점(C)을 통과하는 경우, 제 2 충돌각(θ2)은 0˚이다. 제 2 충돌각(θ2)은 -90˚보다 크고 90˚보다 작다.
제 3 충돌각(θ3)은 접선(L3)의 방향(예를 들면 도 8에 나타내는 화살표 XI 방향)에서 봤을 때, 도 11에 나타내는 바와 같이 교차점(B)과 충돌점(D)을 연결하는 직선(L4)과, 기판(W)의 상면과의 이루는 각이다. 충돌점(D)이 직하점(C)보다 기판(W)의 직경 방향 외방(화살표(r) 방향)으로 어긋날수록, 제 3 충돌각(θ3)이 작아진다. 또한, 충돌점(D)이 직하점(C)보다 기판(W)의 직경 방향 내측(화살표(r) 방향과는 반대 방향)으로 어긋날수록, 제 3 충돌각(θ3)이 커진다. 충돌점(D)이 직하점(C)에 위치하는 경우, 제 3 충돌각(θ3)은 90˚이다. 제 3 충돌각(θ3)은 0˚보다 크고 180˚보다 작다.
충돌각(θ)은 상기한 바와 같이, 제 1 노즐부(51)의 건조액(L)의 토출량 및 토출 방향과, 제 2 노즐부(52)의 건조액(L)의 토출량 및 토출 방향으로 정해진다. 단, 기판(W)의 상방에 형성되는 기류가 흐트러지면, 충돌각(θ)이 변동할 수 있다.
따라서 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는 검출부(11)를 가져도 된다. 검출부(11)는 기판(W)의 상면에 있어서의 건조액(L)의 충돌각(θ)을 검출한다. 검출부(11)는 예를 들면 적외선 센서 또는 카메라로서, 적외선 또는 가시광선 등을 수광하여, 건조액(L)의 충돌각(θ)을 검출한다. 검출 대상의 충돌각(θ)은 제 1 충돌각(θ1), 제 2 충돌각(θ2) 및 제 3 충돌각(θ3) 중 적어도 하나이다. 검출부(11)는 검출한 충돌각(θ)을 나타내는 신호를 제어부(9)로 송신한다.
제어부(9)는 검출부(11)의 검출값과 설정값의 편차가 작아지도록, 제 1 유량 제어기(62) 및 제 2 유량 제어기(64)를 제어한다. 기류의 흐트러짐 등의 외란에 의한 충돌각(θ)의 변동을 억제할 수 있다.
또한, 제어부(9)는 미리 설정된 설정값에 따라, 제 1 노즐부(51)의 건조액(L)의 토출량 및 제 2 노즐부(52)의 건조액(L)의 토출량을 제어해도 된다. 외란이 없으면, 건조액(L)의 충돌각(θ)은, 제 1 노즐부(51)의 건조액(L)의 토출량 및 토출 방향과, 제 2 노즐부(52)의 건조액(L)의 토출량 및 토출 방향으로 정해지기 때문이다.
그런데 도 4의 S5에서는 상기한 바와 같이, 도 2에 나타내는 바와 같이, 이동부(7)가 건조액 노즐(5C)을 기판(W)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측을 향해 이동시켜, 액막(F)의 중심에 개구(O)를 형성하고, 이어서 그 개구 가장자리를 기판(W)의 중심으로부터 주연을 향해 확장하여, 기판(W)을 건조시킨다.
건조액 노즐(5C)의 이동 개시 시에는, 건조액 노즐(5C)이 중심점(E)의 직상에 위치한다. 이 때, 충돌점(D)은 중심점(E)에 일치하고, 제 1 충돌각(θ1) 및 제 3 충돌각(θ3)은 90˚이며, 제 2 충돌각(θ2)은 0˚이다. 건조액(L)은 중심점(E)의 직상으로부터 중심점(E)에 공급되고, 원심력에 의해 중심점(E)으로부터 방사 형상으로 균등하게 흐른다. 그 결과, 두께가 균일한 액막(F)을 형성할 수 있다.
건조액 노즐(5C)의 이동 개시 후, 충돌점(D)이 중심점(E)으로부터 멀어져, 건조액(L)의 액막(F)의 중심에 개구(O)가 형성된다. 그 개구 가장자리의 외측에 충돌점(D)은 형성된다.
기판(W)의 회전 속도가 일정한 경우, 충돌점(D)이 중심점(E)으로부터 멀어질수록, 기판(W)의 충돌점(D)에서의 접선 속도가 빨라진다. 건조액(L)은 기판(W)에 끌려, 기판(W)과 함께 회전하므로, 건조액(L)의 충돌점(D)에서의 접선 속도도 빨라진다.
가령, 충돌점(D)이 중심점(E)으로부터 멀어져도, 제 1 충돌각(θ1)이 90˚인 채이면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 충돌점(D)보다 회전 방향 후방(화살표(R) 방향과는 반대 방향)에, 과잉인 두께의 액막(F)이 형성되어, 액 튐이 생긴다. 제 1 충돌각(θ1)이 90˚인 채이면, 건조액(L)은 충돌점(D)으로부터 회전 방향의 전후 양방향으로 균등하게 확산되려고 한다. 단, 충돌점(D)보다 회전 방향 후방에서는, 회전하는 기판(W)에 건조액(L)이 끌려, 충돌점(D)으로 되밀린다. 그 결과, 충돌점(D)보다 회전 방향 후방에서, 액막(F)의 두께가 두꺼워져, 액 튐이 발생하기 쉬워진다. 그 경향은, 충돌점(D)이 중심점(E)으로부터 멀어질수록 현저하다. 충돌점(D)이 중심점(E)으로부터 멀어질수록, 충돌점(D)에서의 접선 속도가 빨라지기 때문이다.
따라서, 제어부(9)는 건조액 노즐(5C)을 기판(W)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측으로 이동시키는 과정에서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 1 충돌각(θ1)을 연속적 또는 단계적으로 작게 제어한다. 충돌점(D)으로부터 회전 방향 후방을 향하는 액량을 저감할 수 있어, 충돌점(D)보다 회전 방향 후방에, 과잉인 두께의 액막(F)이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 액 튐을 억제할 수 있어, 파티클을 억제할 수 있다.
또한, 기판(W)의 회전 속도가 일정한 경우, 충돌점(D)이 중심점(E)으로부터 멀어질수록, 충돌점(D)에서 건조액(L)에 작용하는 원심력이 커진다. 원심력이 커지므로, 건조액(L)이 직경 방향 외방(도 12에서 화살표(r) 방향)으로 강하게 밀린다.
가령, 충돌점(D)이 중심점(E)으로부터 멀어져도, 제 3 충돌각(θ3)이 90˚인 채이면, 도 12에 나타내는 바와 같이, 충돌점(D)보다 직경 방향 내측(화살표(r) 방향과는 반대 방향)으로, 과잉인 두께의 액막(F)이 형성되어, 액 튐이 생긴다. 제 3 충돌각(θ3)이 90˚인 채이면, 건조액(L)은 충돌점(D)으로부터 직경 방향의 내외 양방향으로 균등하게 확산되려고 한다. 단, 충돌점(D)보다 직경 방향 내측에서는, 원심력에 의해 건조액(L)이 충돌점(D)으로 되밀린다. 그 결과, 충돌점(D)보다 직경 방향 내측에서, 액막(F)의 두께가 두꺼워져, 액 튐이 발생하기 쉬워진다. 그 경향은, 충돌점(D)이 중심점(E)으로부터 멀어질수록 현저하다. 충돌점(D)이 중심점(E)으로부터 멀어질수록, 충돌점(D)에서의 원심력이 커지기 때문이다.
따라서, 제어부(9)는 건조액 노즐(5C)을 기판(W)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측으로 이동시키는 과정에서, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제 3 충돌각(θ3)을 연속적 또는 단계적으로 작게 제어한다. 충돌점(D)으로부터 직경 방향 내방을 향하는 액량을 저감할 수 있어, 충돌점(D)보다 직경 방향 내측으로, 과잉인 두께의 액막(F)이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 액 튐을 억제할 수 있어, 파티클을 억제할 수 있다. 또한, 액막(F)의 개구 가장자리가 내측으로 무너지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제어부(9)는 건조액 노즐(5C)을 기판(W)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측으로 이동시키는 과정에서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제 2 충돌각(θ2)을 연속적 또는 단계적으로 크게 제어한다. 충돌점(D)으로부터 직경 방향 내방을 향하는 액량을 저감할 수 있어, 충돌점(D)보다 직경 방향 내측으로, 과잉인 두께의 액막(F)이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 액 튐을 억제할 수 있어, 파티클을 억제할 수 있다. 또한, 액막(F)의 개구 가장자리가 내측으로 무너지는 것을 억제할 수 있다.
또한 도 4의 S5에서는, 상기한 바와 같이, 도 2에 나타내는 바와 같이, 이동부(7)는 액막(F)의 개구 가장자리의 확대에 수반하여, 건조 가스(G)의 충돌점을, 기판(W)의 중심으로부터 주연을 향해 이동시킨다. 건조 가스(G)의 토출은, 액막(F)에 개구(O)가 형성된 후에 개시된다. 건조 가스(G)의 충돌점은 액막(F)의 개구(O)에 설정되고, 그 개구 가장자리를 내측으로부터 누르기 위하여, 개구 가장자리에 추종한다.
제어부(9)는 건조액 노즐(5C)을 기판(W)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측으로 이동시키는 과정에서, 건조 가스(G)의 충돌각(θ)을, 건조액(L)의 충돌각(θ)과 동일하게 제어해도 된다. 즉, 제어부(9)는 건조 가스(G)의 제 1 충돌각(θ1)을 연속적 또는 단계적으로 작게 제어해도 된다. 또한, 제어부(9)는 건조 가스(G)의 제 2 충돌각(θ2)을 연속적 또는 단계적으로 크게 제어해도 된다. 또한, 제어부(9)는 건조 가스(G)의 제 3 충돌각(θ3)을 연속적 또는 단계적으로 작게 제어해도 된다. 또한, 건조액(L)의 제 3 충돌각(θ3)은 90˚로부터 서서히 작게 제어되는데 대하여, 건조 가스(G)의 제 3 충돌각(θ3)은 90˚보다 작은 각도로부터 서서히 작게 제어되어도 된다. 처음부터, 액막(F)의 개구 가장자리를 내측으로부터 효율적으로 누르기 위함이다.
또한, 제어부(9)는 건조액 노즐(5C)을 기판(W)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측으로 이동시키는 과정에서, 건조액(L)의 제 3 충돌각(θ3)을 연속적 또는 단계적으로 작게 제어하지만, 본 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 액막(F)의 개구(O)에 건조액(L)이 남겨진 경우, 제어부(9)는 건조액(L)의 제 3 충돌각(θ3)을 일시적으로 크게 제어하여, 액막(F)의 개구 가장자리를 일시적으로 좁혀도 된다. 액막(F)의 개구 가장자리가 일시적으로 좁아지므로, 제어부(9)는 건조 가스(G)의 제 3 충돌각(θ3)도 일시적으로 크게 제어해도 된다. 이 후, 제어부(9)는 건조 가스 노즐(5D)을 직경 방향 내로부터 직경 방향 외측으로 이동하면서, 건조액의 제 3 충돌각(θ3) 및 건조 가스(G)의 제 3 충돌각(θ3)을 연속적 또는 단계적으로 작게 제어한다.
또한, 본 실시 형태의 제어부(9)는 노즐(5)을 기판(W)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측으로 이동시키는 과정에서, 유체의 충돌각(θ)을 변경하지만, 본 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 제어부(9)는, 노즐(5)을 기판(W)의 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측으로 이동시키는 과정에서, 유체의 충돌각(θ)을 변경해도 된다. 또한, 충돌각(θ)의 제어 대상인 유체는 건조액(L) 및 건조 가스(G)에는 한정되지 않고, 약액 또는 린스액이어도 된다.
이상, 본 개시에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되지 않는다. 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서 각종의 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제 및 조합이 가능하다. 그들에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
예를 들면, 제 1 노즐부(51)의 토출 방향은 직하에는 한정되지 않고, 기울기 아래여도 된다. 예를 들면 도 6에 나타내는 2 개의 제 2 노즐부(52) 중 1 개를, 제 1 노즐부(51)로서 이용해도 된다. 이 경우, 제 1 노즐부(51)와 제 2 노즐부(52)가 동일한 토출량으로 건조액(L)을 토출하면, 교차점(B)로부터 직하를 향하는 액류를 형성할 수 있다.

Claims (13)

  1. 기판을 수평으로 유지하는 유지부와,
    상기 유지부와 함께 상기 기판을 연직인 회전축의 둘레로 회전시키는 기판 회전부와,
    상기 유지부로 유지된 상기 기판의 상면에 유체를 공급하는 노즐과,
    상기 노즐에 상기 유체를 공급하는 공급부와,
    상기 노즐을 상기 기판의 직경 방향으로 이동시키는 이동부를 구비하고,
    상기 노즐은, 상기 유체를 토출하는 제 1 노즐부와, 상기 제 1 노즐부와는 상이한 방향으로 상기 유체를 토출하는 제 2 노즐부를 가지고,
    상기 제 1 노즐부의 사선과 상기 제 2 노즐부의 사선은 교차점에서 교차하고 있고,
    상기 공급부는, 상기 제 1 노즐부의 토출량을 제어하는 제 1 유량 제어기와, 상기 제 2 노즐부의 토출량을 상기 제 1 노즐부의 토출량과는 독립하여 제어하는 제 2 유량 제어기를 가지는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 노즐부는, 상기 제 1 노즐부가 사선의 둘레에 등간격으로 4 개 이상 배치되는, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐부는, 직하의 상기 교차점을 향해 상기 유체를 토출하는 토출구를 포함하고,
    상기 제 2 노즐부는, 기울기 아래의 상기 교차점을 향해 상기 유체를 토출하는 토출구를 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐부의 토출구의 면적은, 상기 제 2 노즐부의 토출구의 면적 이상인, 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유체는, 상기 기판의 상면 전체를 덮은 다음 상기 기판의 중심으로부터 주연을 향해 상기 기판을 서서히 노출시키는 건조액, 또는 상기 건조액의 개구 가장자리를 누르는 건조 가스인, 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판의 상면에 있어서의 상기 유체의 충돌각을 검출하는 검출부와,
    상기 검출부의 검출값과 설정값의 편차가 작아지도록 상기 제 1 유량 제어기 및 상기 제 2 유량 제어기를 제어하는 제어부
    를 구비하는, 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 노즐은, 상기 제 1 노즐부의 사선을 중심으로, 상기 제 2 노즐부를 회전시키는 회전부를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 기판을 수평으로 유지하고 또한 상기 기판을 연직인 회전축의 둘레로 회전한 상태에서, 상기 기판의 상면에 유체를 공급하는 노즐을, 상기 기판의 직경 방향으로 이동시키는 것을 가지고,
    상기 노즐은, 상기 유체를 토출하는 제 1 노즐부와, 상기 제 1 노즐부와는 상이한 방향으로 상기 유체를 토출하는 제 2 노즐부를 가지고,
    상기 제 1 노즐부의 사선과 상기 제 2 노즐부의 사선은 교차점에서 교차하고 있고,
    상기 기판의 직경 방향으로 상기 노즐을 이동시키는 도중에, 상기 제 1 노즐부의 토출량, 및 상기 제 2 노즐부의 토출량 중 적어도 하나를 변경하는 것을 가지는, 기판 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐부는, 직하의 상기 교차점을 향해 상기 유체를 토출하고,
    상기 제 2 노즐부는, 기울기 아래의 상기 교차점을 향해 상기 유체를 토출하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 노즐을 상기 기판의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측으로 이동시키는 과정에서, 제 1 충돌각을 연속적 또는 단계적으로 작게 하는 것을 포함하고,
    상기 제 1 충돌각은, 상기 기판의 상면에 있어서의 상기 유체의 충돌점과 상기 기판의 상면의 중심점을 연결하는 직선 방향에서 봤을 때, 상기 교차점과 상기 충돌점을 연결하는 직선과 상기 기판의 상면과의 이루는 각이며,
    상기 기판의 상면에 있어서의 상기 교차점의 직하의 직하점보다, 상기 충돌점이 상기 기판의 회전 방향 전방으로 어긋날수록, 상기 제 1 충돌각이 작아지는, 기판 처리 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 노즐을 상기 기판의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측으로 이동시키는 과정에서, 제 2 충돌각을 연속적 또는 단계적으로 크게 하는 것을 포함하고,
    상기 제 2 충돌각은, 상기 기판의 상면에 있어서의 상기 교차점의 직하의 직하점과 상기 기판의 상면에 있어서의 상기 유체의 충돌점을 연결하는 직선과, 상기 기판의 상면의 중심점을 중심으로 하는 원의 상기 충돌점에서의 접선과의 이루는 각이며,
    상기 충돌점이 상기 직하점보다 상기 기판의 직경 방향 외방으로 어긋날수록, 상기 제 2 충돌각이 커지는, 기판 처리 방법.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 노즐을 상기 기판의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측으로 이동시키는 과정에서, 제 3 충돌각을 연속적 또는 단계적으로 작게 하는 것을 포함하고,
    상기 제 3 충돌각은, 상기 기판의 상면의 중심점을 중심으로 하는 원의, 상기 기판의 상면에 있어서의 상기 유체의 충돌점에서의 접선 방향에서 봤을 때, 상기 교차점과 상기 충돌점을 연결하는 직선과 상기 기판의 상면과의 이루는 각이며,
    상기 기판의 상면에 있어서의 상기 교차점의 직하의 직하점보다, 상기 충돌점이 상기 기판의 직경 방향 외방으로 어긋날수록, 상기 제 3 충돌각이 작아지는, 기판 처리 방법.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 유체는, 상기 기판의 상면 전체를 덮은 다음 상기 기판의 중심으로부터 주연을 향해 상기 기판을 서서히 노출시키는 건조액, 또는 상기 건조액의 개구 가장자리를 누르는 건조 가스인, 기판 처리 방법.
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