KR20210095194A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

회전하는 기판의 표면에 고착되어 있는 대상물을 약액에 의해서 적절히 박리하는 기술을 제공한다. 기판 처리 장치(1)는, 처리 유닛(2)을 구비한다. 처리 유닛(2)은, 기판(W)을 수평 자세로 회전축선(A1) 둘레로 회전시키면서, SPM 노즐(18)로부터 약액을 공급한다. 노즐 이동 유닛(20)은, SPM 노즐(18)을 제1 방향(D1)으로 이동시킨다. 카메라(153)는, 기판(W)의 상면을 촬상 대상 영역에 포함한다. 화상 처리부(3B)는, 카메라(153)에 의해서 얻어진 촬영 화상(PI1)에 있어서, 레지스트가 박리된 박리 영역(R1)과 레지스트가 고착되어 있는 미박리 영역(R2)의 경계(B1)를 검출한다. 노즐 이동 제어 장치(3D)는, 노즐 이동 유닛(20)을 제어하여, 상기 경계(B1)의 위치에 따라 SPM 노즐(18)을 제1 방향(D1)으로 이동시킨다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
이 발명은, 기판에 고착되어 있는 대상물을 약액으로 박리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 기판, 액정 표시 장치 및 유기 EL(Electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판, 프린트 기판 등이 포함된다.
예를 들면 반도체 디바이스 제조의 한 공정인 포토레지스트 공정에 있어서는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 한다)의 표면에 레지스트(감광성 폴리머)를 도포하고, 노광 후에 현상하여 레지스트 패턴을 작성하고 있다. 웨이퍼의 표면에 고착되어 있는 레지스트는, 현상 후에 웨이퍼의 표면을 소정의 약액으로 처리함으로써, 웨이퍼로부터 박리된다.
또, 반도체 디바이스 제조에 있어서는, 디바이스에 p/n 접합 등을 형성하기 위해서, 웨이퍼에 도포된 레지스트를 마스크로 하고, 웨이퍼에 비소 이온 등의 이온 빔을 조사하는 이온 주입 공정이 행해지는 경우가 있다. 여기서 사용되는 레지스트도, 최종적으로는 웨이퍼로부터 제거되지만, 이온 주입된 레지스트는 제거가 곤란하다는 것이 알려져 있다. 이 원인은, 이온 주입에 의해서 레지스트의 표면이 경질화되고, 약액에 대한 반응성이 저하하기 때문이라고 생각되고 있다.
특허 문헌 1에서는, 기판을 회전시키면서 세정 노즐로부터 기판의 중심부에 레지스트를 박리하기 위한 세정액을 토출하고, 원심력에 의해 기판의 표면 전체에 확산시키고 있다. 그 후, 기판을 회전시킨 채로 기판 상의 세정액의 토출 위치를, 기판의 중심부로부터 어긋난 편심 위치로 변경함과 더불어, 세정액의 토출 위치에 있어서의 가스 토출 위치 측 계면과, 가스 노즐에 의한 가스의 토출 위치에 있어서의 세정액 토출 위치 측 계면의 거리를 9mm~15mm로 설정한 상태로 가스 노즐로부터 기판의 중심부에 가스를 토출하여, 세정액의 건조 영역을 형성한다. 그리고, 세정액의 공급 위치를, 상기 건조 영역이 밖으로 확산되는 속도보다 느린 속도로 기판의 주연을 향하여 이동시킨다.
일본국 특허공개 2012-142617호 공보
그러나, 특허 문헌 1에서는, 단순히 건조 영역의 확산에 따른 속도로 노즐을 이동시킨다. 즉, 노즐의 이동은, 가스 노즐의 이동에 의해서 제어된다. 이 때문에, 기판으로부터 레지스트가 충분히 제거되지 않기 때문에, 잔사가 발생할 우려가 있었다. 또, 이온 주입이 행해진 레지스트의 경우, 표면이 경질화됨으로써, 박리 처리 후에 잔사가 발생하기 쉽다. 이 때문에, 기판에 고착된 레지스트를 적절히 박리하는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은, 회전하는 기판의 표면에 고착되어 있는 대상물을 약액으로 적절히 박리하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 제1 양태는, 기판의 표면에 고착되어 있는 대상물을 약액으로 박리하는 기판 처리 장치로서, 기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지구와, 기판 유지구에 유지되어 있는 기판의 중앙부를 통과하는 연직 방향의 회전축선 둘레로 회전시키는 회전 모터와, 약액을 토출하는 토출구를 갖는 노즐과, 상기 노즐을 상기 회전축선과 직교하는 제1 방향으로 이동시키는 이동 모터와, 상기 기판의 표면을 촬상 대상 영역에 포함하는 카메라와, 상기 카메라에 의해서 얻어지는 촬영 화상에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에 있어서의, 대상물이 박리된 박리 영역과 상기 대상물이 고착되어 있는 미박리 영역의 경계를 검출하는 경계 검출부와, 상기 이동 모터에 접속되고, 상기 경계 검출부에 의해서 검출된 상기 경계의 위치에 따라 상기 노즐을 상기 제1 방향으로 이동시키는 제어부를 구비한다.
제2 양태는, 제1 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 제어부는, 상기 노즐로부터의 상기 약액이 상기 경계를 사이에 두고 상기 제1 방향과는 반대 측에 착액하도록 상기 노즐을 이동시킨다.
제3 양태는, 제1 양태 또는 제2 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 제어부는, 상기 경계의 상기 제1 방향에 있어서의 이동 속도에 의거하여, 상기 노즐의 이동 속도를 결정한다.
제4 양태는, 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 노즐의 상기 토출구가 연직 방향에 교차하는 방향을 향해져 있다.
제5 양태는, 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 제1 방향이, 상기 회전축선으로부터 멀어지는 방향이다.
제6 양태는, 제5 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 제어부는, 상기 노즐로부터의 상기 약액이 상기 기판에 착액하는 착액 위치를 상기 회전축선의 위치로부터 상기 제1 방향으로 이동시킨다.
제7 양태는, 제6 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 경계 검출부는, 상기 촬영 화상에 있어서의 상기 회전축선을 사이에 두고 상기 제1 방향과는 반대의 제2 방향 측의 영역에 있어서, 상기 경계를 검출한다.
제8 양태는, 제1 양태 내지 제7 양태 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 기판 유지구 및 상기 노즐을 내부에 수용하는 처리실과, 상기 처리실의 분위기를 외부로 배출하는 배기부를 더 구비한다.
제9 양태는, 제8 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 배기부는, 상기 기판의 경방향 외측에 있어서 흡인력을 발생시킨다.
제10 양태는, 제1 양태 내지 제9 양태 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 노즐에 접속되고, 제1 유체가 유통하는 제1 배관과, 상기 노즐에 접속되고, 제2 유체가 유통하는 제2 배관을 더 구비하고, 상기 노즐은, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 혼합하여 상기 토출구로부터 토출한다.
제11 양태는, 제10 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 제1 배관으로부터의 상기 제1 유체의 유량과, 상기 제2 배관으로부터의 상기 제2 유체의 유량을 변경하는 유량 변경부를 포함한다.
제12 양태는, 제10 양태 또는 제11 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 제1 유체가 황산을 포함하고, 상기 제2 유체가 과산화수소수를 포함한다.
제13 양태는, 제1 양태 내지 제12 양태 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 기판 유지구에 유지되는 상기 기판보다 하방에 설치되어 있는 배액 배관과, 상기 기판 유지구에 유지되는 상기 기판보다 하방에 설치되어 있는 회수 배관과, 상기 약액이 유입되는 배관을, 상기 배액 배관 및 회수 배관의 사이에서 전환하는 전환부를 더 구비한다.
제14 양태는, 기판의 표면에 고착되어 있는 대상물을 약액으로 박리하는 기판 처리 방법으로서, a) 기판을 수평 자세로 유지하는 공정과, b) 상기 공정 a) 후, 상기 기판을 연직 방향의 회전축선 둘레로 회전시키는 공정과, c) 상기 공정 b) 후, 상기 기판의 표면에 약액을 공급하는 공정을 포함하고, 상기 공정 c)는, c-1) 상기 기판의 상기 표면에 있어서의, 대상물이 박리된 박리 영역과 상기 대상물이 고착되어 있는 미박리 영역의 경계를 검출하는 공정과, c-2) 상기 공정 c-1)에 의해서 검출되는 상기 경계의 위치에 따라, 상기 약액이 상기 기판의 상기 표면에 착액하는 착액 위치를 상기 회전축선과 직교하는 제1 방향으로 이동시키는 공정을 포함한다.
제1 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 박리 영역과 미박리 영역의 경계를 검출하고, 그 경계의 위치에 따라 노즐을 이동시킨다. 이 때문에, 대상물의 박리 상황에 따라 약액의 착액 위치를 이동시킬 수 있기 때문에, 기판에 고착되어 있는 대상물을 유효하게 박리할 수 있다.
제2 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 미박리 영역에 약액을 공급할 수 있다.
제3 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 제1 방향에 있어서의 경계의 이동 속도에 의거하여 노즐의 이동 속도를 결정함으로써, 대상물의 박리에 적합한 속도로 노즐을 이동시킬 수 있다.
제4 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 약액을 연직 하방으로 토출하는 경우보다 연직 방향에 교차하는 방향으로 토출함으로써, 약액이 기판에 착액할 때의 속도를 완화할 수 있다.
제5 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 노즐을 회전축선으로부터 멀어지는 방향으로 이동시킴으로써, 약액의 착액 위치를 기판의 내측에서 외측을 향하여 이동시킨다. 이에 의해, 기판의 내측에서 외측에 걸쳐서 서서히 대상물을 박리할 수 있다.
제6 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 기판의 회전 중심에서 외측에 걸쳐서 서서히 대상물을 기판으로부터 박리할 수 있다.
제7 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 노즐이나 박리에 의해서 발생하는 흄에 의해서, 경계의 검출이 방해되는 것을 억제할 수 있다.
제8 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 박리에 의해서 발생하는 흄을 외부로 배출할 수 있다. 이에 의해, 기판의 표면에 있어서의 경계 영역의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제9 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 박리에 의해서 기판의 상방에 발생한 가스를 기판의 경방향 외측으로 이동시킬 수 있다. 이에 의해, 기판의 표면에 있어서의 경계 영역의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제10 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 제1 유체와 제2 유체를 혼합하여 생성되는 약액을 노즐에 공급할 수 있다. 이에 의해, 활성을 갖는 약액을 기판에 공급할 수 있다.
제11 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 제1 유체와 제2 유체의 혼합비를 변경할 수 있다. 이에 의해, 제1 유체 및 제2 유체의 농도가 상이한 약액을, 기판에 공급할 수 있다.
제12 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 황산과 과산화수소수를 혼합시킴으로써 SPM(sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture: 황산과산화수소수 혼합액)을 생성하고, 이것을 기판에 공급할 수 있다. 이에 의해, 기판에 고착되어 있는 레지스트를 박리할 수 있다.
제13 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 사용 완료된 약액의 유입처를 배액 배관과 회수 배관 사이에서 전환할 수 있다. 이에 의해, 불필요한 약액을 배출할 수 있음과 더불어, 필요한 약액을 회수할 수 있다.
제14 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 박리 영역과 미박리 영역의 경계를 검출하고, 그 경계의 위치에 따라 노즐을 이동시킨다. 이 때문에, 대상물의 박리 상황에 따라 약액의 착액 위치를 이동시킬 수 있기 때문에, 기판에 고착되어 있는 대상물을 유효하게 박리할 수 있다.
도 1은, 실시형태의 기판 처리 장치(1)의 내부 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다.
도 2는, 실시형태의 처리 유닛(2)의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3은, 실시형태의 SPM 노즐(18)의 선단부를 도해적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는, 기판 처리 장치(1)의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는, 처리 유닛(2)에 의한 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은, 제1 SPM 공정(S31)에 있어서의 처리 유닛(2)을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은, 제1 SPM 공정(S31)에 있어서 카메라(153)로 취득되는 촬영 화상(PI1)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은, 각 공정에 있어서의 각 가드(43, 44)의 동작을 설명하기 위한 도해적인 측면도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 이 실시형태에 기재되어 있는 구성 요소는 어디까지나 예시이며, 본 발명의 범위를 그들만으로 한정하는 취지의 것은 아니다. 도면에 있어서는, 이해 용이룰 위해, 필요에 따라 각 부의 치수나 수가 과장 또는 간략화되어 도시되어 있는 경우가 있다.
상대적 또는 절대적인 위치 관계를 나타내는 표현(예를 들면 「을 따라서」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동축」 등)은, 특별히 언급하지 않는 한, 그 위치 관계를 엄밀하게 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 같은 정도의 기능을 얻을 수 있는 범위에서 상대적으로 각도 또는 거리에 관해서 변위된 상태도 나타낸다. 또, 「으로 이동한다」는 표현은, 특별히 언급하지 않는 한, 특정 방향으로 평행으로 이동시키는 것뿐만 아니라, 그 특정 방향과 그 특정 방향과 직교하는 방향의 합성 방향으로 이동시키는 것도 포함한다.
동일한 상태인 것을 나타내는 표현(예를 들면 「동일」, 「동일하다」, 「균질」 등)은, 특별히 언급하지 않는 한, 정량적으로 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 같은 정도의 기능을 얻을 수 있는 차가 존재하는 상태도 나타내는 것으로 한다. 형상을 나타내는 표현(예를 들면, 「사각 형상」 또는 「원통 형상」 등)은, 특별히 언급하지 않는 한, 기하학적으로 엄밀하게 그 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 같은 정도의 효과를 얻을 수 있는 범위에서, 예를 들면 요철이나 면취 등을 갖는 형상도 나타내는 것으로 한다. 하나의 구성 요소를 「갖추다」, 「지니다」, 「구비하다」, 「포함하다」 또는 「갖는다」고 하는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적 표현은 아니다. 「~ 상」이라는 표현은, 특별히 언급하지 않는 한, 2개의 요소가 접해 있는 경우 외에, 2개의 요소가 떨어져 있는 경우도 포함한다.
＜1. 실시형태＞
도 1은, 실시형태의 기판 처리 장치(1)의 내부 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판형의 기판(W)을 한 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다.
기판 처리 장치(1)는, 기판(W)을 수용하는 복수의 기판 수용기(C)를 유지하는 복수의 로드 포트(LP)와, 복수의 로드 포트(LP)로부터 반송된 기판(W)을 약액 등의 처리액으로 처리하는 복수(예를 들면 12대)의 처리 유닛(2)과, 복수의 로드 포트(LP)로부터 복수의 처리 유닛(2)에 기판(W)을 반송하는 반송 로봇과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 제어 장치(3)를 포함한다. 반송 로봇은, 로드 포트(LP)와 처리 유닛(2) 사이의 경로 상에서 기판(W)을 반송하는 인덱서 로봇(IR)과, 인덱서 로봇(IR)과 처리 유닛(2) 사이의 경로 상에서 기판(W)을 반송하는 기판 반송 로봇(CR)을 포함한다.
기판 처리 장치(1)는, 밸브 등을 수용하는 복수의 유체 박스(4)와, 황산을 저류하는 황산 탱크(27)(도 2 참조) 등을 수용하는 저류 박스(6)를 포함한다. 처리 유닛(2) 및 유체 박스(4)는, 기판 처리 장치(1)의 프레임(5)의 안에 배치되어 있고, 기판 처리 장치(1)의 프레임(5)으로 덮여 있다. 저류 박스(6)는, 도 1의 예에서는, 기판 처리 장치(1)의 프레임(5)의 밖에 배치되어 있는데, 프레임(5)의 안에 수용되어 있어도 된다. 저류 박스(6)는, 복수의 유체 박스(4)에 대응하는 1개의 박스여도 되고, 유체 박스(4)에 1대 1 대응으로 설치된 복수의 박스여도 된다.
12대의 처리 유닛(2)은, 평면에서 볼 때 기판 반송 로봇(CR)을 둘러싸도록 배치된 4개의 탑을 형성하고 있다. 각 탑은, 상하로 적층된 3대의 처리 유닛(2)을 포함한다. 4대의 저류 박스(6)는, 4개의 탑의 각각 대응하고 있다. 마찬가지로, 4대의 유체 박스(4)는, 각각 4개의 탑에 대응하고 있다. 각 저류 박스(6) 내의 황산 탱크(27)에 저류되어 있는 황산은, 그 저류 박스(6)에 대응하는 유체 박스(4)를 통해, 이 저류 박스(6)에 대응하는 3대의 처리 유닛(2)에 공급된다.
도 2는, 실시형태의 처리 유닛(2)의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 처리 유닛(2)은, 내부 공간을 갖는 상자형의 챔버(7)와, 챔버(7)의 내부에서 한 장의 기판(W)을 수평 자세로 유지하고, 기판(W)의 중심을 통과하는 연직인 회전축선(A1) 둘레로 기판(W)을 회전시키는 스핀 척(기판 유지 유닛)(8)과, 스핀 척(8)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 황산(H2SO4) 및 과산화수소수(H2O2)의 혼합액인 SPM(sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture: 황산과산화수소수 혼합액)을 공급하는 SPM 공급 유닛(9)과, 기판(W)으로부터 배출되는 SPM에 포함되는 레지스트 잔사를 검지하는 이물 검지 유닛(150)과, 스핀 척(8)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 린스액을 공급하기 위한 린스액 공급 유닛(10)과, 스핀 척(8)을 둘러싸는 통 형상의 처리 컵(11)을 포함한다. 챔버(7)는, 각 협지 부재(17) 및 SPM 노즐(18)을 수용하는 수용실의 일례이다.
이하의 설명에서는, 회전축선(A1)과 직교하는 방향을 「경방향」이라고 한다. 또, 경방향에 있어서 회전축선(A1)을 향하는 방향(회전축선(A1)에 가까워지는 방향)을 「경방향 내방」이라고 하고, 경방향에 있어서 회전축선(A1) 측과는 반대 측을 향하는 방향(회전축선(A1)으로부터 멀어지는 방향)을 「경방향 외방」이라고 한다. 회전축선(A1) 둘레의 회전 방향을 「둘레 방향」이라고 칭하는 경우가 있다.
챔버(7)는, 상자형의 격벽(12)과, 격벽(12)의 상부로부터 격벽(12) 내(챔버(7) 내에 상당)에 청정 공기를 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU(팬·필터·유닛)(14)와, 격벽(12)의 하부로부터 챔버(7) 내의 기체를 배출하는 배기 장치(도시하지 않음)를 포함한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, FFU(14)는 격벽(12)의 상방에 배치되어 있고, 격벽(12)의 천정에 장착되어 있다. FFU(14)는, 격벽(12)의 천정으로부터 챔버(7) 내로 청정 공기를 보낸다. 배기 장치(도시 하지 않음)는, 처리 컵(11) 내에 접속된 배기 덕트(13)를 통해 처리 컵(11)의 바닥부에 접속되어 있고, 처리 컵(11)의 바닥부로부터 처리 컵(11)의 내부를 흡인한다. FFU(14) 및 배기 장치(도시하지 않음)에 의해, 챔버(7) 내에 다운 플로우(하강류)가 형성된다. 배기 덕트(13)는, 챔버(7)의 내부의 분위기를 외부로 배출하는 배출부를 구성한다.
스핀 척(8)으로서, 기판(W)을 수평 방향으로 사이에 끼워 기판(W)을 수평으로 유지하는 협지식의 척이 채용되어 있다. 구체적으로는, 스핀 척(8)은, 스핀 모터(회전 유닛)(M)와, 이 스핀 모터(M)의 구동축과 일체화된 스핀축(15)과, 스핀축(15)의 상단에 대략 수평으로 장착된 원판 형상의 스핀 베이스(16)를 포함한다.
스핀 베이스(16)는, 기판(W)의 외경보다 큰 외경을 갖는 수평인 원형의 상면(16a)을 포함한다. 상면(16a)에는, 그 주연부에 복수(3개 이상. 예를 들면 6개)의 협지 부재(17)가 배치되어 있다. 복수 개의 협지 부재(17)는, 스핀 베이스(16)의 상면 주연부에 있어서, 기판(W)의 외주 형상에 대응하는 원주 상에서 적당한 간격을 두고 예를 들면 등간격으로 배치되어 있다.
SPM 공급 유닛(9)은, SPM 노즐(18)과, SPM 노즐(18)이 선단부에 장착된 노즐 아암(19)과, 노즐 아암(19)을 이동시킴으로써, SPM 노즐(18)을 이동시키는 노즐 이동 유닛(20)을 포함한다. 노즐 이동 유닛(20)은, 회전축선(A1)으로 직행하는 수평 방향으로 이동시키는 이동 모터를 갖는다. SPM 노즐(18)은, 예를 들면, 연속류의 상태로 SPM을 토출하는 스트레이트 노즐이다. SPM 노즐(18)은, 예를 들면, 기판(W)의 상면에 수직인 방향으로 처리액을 토출하는 수직 자세로 노즐 아암(19)에 장착되어 있다. 노즐 아암(19)은 수평 방향으로 연장되어 있다. 노즐 이동 유닛(20)이 구비하는 이동 모터는 제어 장치(3)에 접속되고, 제어 장치(3)의 제어하에서 동작할 수 있다.
노즐 이동 유닛(20)은, 요동축선 둘레로 노즐 아암(19)을 수평 이동시킴으로써, SPM 노즐(18)을 수평으로 이동시킨다. 노즐 이동 유닛(20)은, SPM 노즐(18)로부터 토출된 SPM이 기판(W)의 상면에 착액하는 기판(W)의 처리 위치와, SPM 노즐(18)이 평면에서 볼 때 스핀 척(8)의 주위로 설정된 퇴피 위치의 사이에서, SPM 노즐(18)을 수평으로 이동시킨다. 이 실시형태에서는, 처리 위치는, 예를 들면, SPM 노즐(18)로부터 토출된 SPM이 기판(W)의 상면 중앙부에 착액하는 중심 위치(L1)를 포함한다.
SPM 공급 유닛(9)은, 또한, SPM 노즐(18)에 황산을 공급하는 황산 공급 유닛(21)과, SPM 노즐(18)에 과산화수소수를 공급하는 과산화수소수 공급 유닛(22)을 더 포함한다. 황산 공급 유닛(21)은, SPM 노즐(18)에 일단이 접속된 황산 배관(23)과, 황산 배관(23)을 개폐하기 위한 황산 밸브(24)와, 황산 배관(23)의 개도를 조정하고, 황산 배관(23)을 유통하는 황산의 유량을 조정하는 황산 유량 조정 밸브(25)와, 황산 배관(23)의 타단이 접속된 황산 공급부(26)를 포함한다. 황산 밸브(24) 및 황산 유량 조정 밸브(25)는, 유체 박스(4)에 수용되어 있다. 황산 공급부(26)는 저류 박스(6)에 수용되어 있다. 각 밸브(25, 26)는 제어 장치(3)에 접속되고, 제어 장치(3)의 제어하에서 동작할 수 있다.
황산 유량 조정 밸브(25)는, 밸브 시트가 내부에 설치된 밸브 바디와, 밸브 시트를 개폐하는 밸브체와, 열림 위치와 닫힘 위치의 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 다른 유량 조정 밸브에 대해서도 동일하다.
황산 공급부(26)는, 황산 배관(23)에 공급해야 하는 황산을 저류하는 황산 탱크(27)와, 신액(新液)의 황산을 황산 탱크(27)에 보충하는 황산 보충 배관(28)과, 회수 탱크(29)와, 회수 탱크(29)에 저류되어 있는 황산을 황산 탱크(27)에 보내기 위한 송액 배관(30)을 포함한다. 여기에서는, 「신액」이란, 처리 유닛(2)에 있어서의 기판(W)의 처리에 사용되어 있지 않은 상태의 액을 말한다. 황산 공급부(26)는, 회수 탱크(29)의 내부의 황산을 송액 배관(30)에 이동시키는 제1의 송액 장치(31)와, 황산 탱크(27)와 황산 배관(23)을 접속하는 황산 공급 배관(32)과, 황산 공급 배관(32)을 유통하는 황산을 가열하여 온도 조정하는 온도 조정기(33)와, 황산 탱크(27)의 내부의 황산을 황산 공급 배관(32)에 이동시키는 제2의 송액 장치(34)를 포함한다.
온도 조정기(33)는, 황산 탱크(27)의 H2SO4 내에 침지되어 있어도 되고, 도 2에 나타내는 바와 같이 황산 공급 배관(32)의 도중부에 개재 설치되어 있어도 된다. 또, 황산 공급부(26)는, 황산 공급 배관(32)을 흐르는 황산을 여과하는 필터, 및/또는 황산 공급 배관(32)을 흐르는 황산의 온도를 계측하는 온도계를 더 구비하고 있어도 된다. 또한, 이 실시형태에서는, 황산 공급부(26)가 2개의 탱크를 가지고 있는데, 회수 탱크(29)의 구성이 생략되고, 처리 컵(11)으로부터 회수된 황산이 직접 황산 탱크(27)에 공급되는 구성을 채용해도 된다. 제1 및 제2의 송액 장치(31, 34)는, 예를 들면 펌프이다. 펌프는, 황산 탱크(27) 내의 황산을 빨아들이고, 그 빨아들인 황산을 토출한다.
과산화수소수 공급 유닛(22)은, SPM 노즐(18)에 접속된 과산화수소수 배관(35)과, 과산화수소수 배관(35)을 개폐하기 위한 과산화수소수 밸브(36)와, 과산화수소수 밸브(36)의 개도를 조정하여, 과산화수소수 밸브(36)를 유통하는 과산화수소수의 유량을 조정하는 과산화수소수 유량 조정 밸브(37)를 포함한다. 과산화수소수 밸브(36) 및 과산화수소수 유량 조정 밸브(37)는, 유체 박스(4)에 수용되어 있다. 과산화수소수 배관(35)에는, 저류 박스(6)에 수용된 과산화수소수 공급원으로부터, 온도 조정되어 있지 않은 상온(약 23℃) 정도의 과산화수소수가 공급된다. 각 밸브(36, 37)는 제어 장치(3)에 접속되고, 제어 장치(3)의 제어하에서 동작할 수 있다.
황산 밸브(24) 및 과산화수소수 밸브(36)가 열리면, 황산 배관(23)으로부터의 황산 및 과산화수소수 배관(35)으로부터의 과산화수소수가, SPM 노즐(18)의 케이싱(도시 생략) 내로 공급되고, 케이싱 내에 있어서 충분히 혼합(교반)된다. 이 혼합에 의해서, 황산과 과산화수소수가 균일하게 서로 섞이고, 황산 및 과산화수소수의 혼합액인 SPM이 생성된다. SPM은, 산화력이 강한 페록시일황산(Peroxymonosulfuric acid: H2SO5)을 포함하며, 혼합 전의 황산 및 과산화수소수의 온도보다 높은 온도(100℃ 이상. 예를 들면 160~220℃)까지 승온된다. 생성된 고온의 SPM은, SPM 노즐(18)의 케이싱의 선단(예를 들면 하단)에 개구된 토출구(182)(도 3 참조)로부터 토출된다. SPM 노즐(18)의 케이싱은, 접속부 혼합부의 일례이다.
도 3은, 실시형태의 SPM 노즐(18)의 선단부를 도해적으로 나타내는 단면도이다. SPM 노즐(18)은 내부에 연직 방향으로 연장되는 유로(181)를 가지고 있고, 그 유로(181)의 선단이 토출구(182)에 연통하고 있다. 토출구(182)는, SPM을 토출하기 위해서 설치되어 있으며, SPM 노즐(18)의 하단의 측면부에 설치되어 있고, 수평 방향을 향해져 있다. SPM 공급 유닛(9)으로부터 SPM 노즐(18)에 공급된 SPM은, 유로(181)를 통과함으로써 연직 방향으로 이동하고, 그 후, SPM 노즐(18)의 하단부에서 토출구(182)를 통과하여 수평 방향으로 토출된다. 토출구(182)로부터 토출된 SPM은, 중력에 의해서 연직 하방에 낙하한다. SPM 노즐(18)이 기판(W)의 상방에 배치되어 있는 경우, SPM 노즐(18)로부터 토출된 SPM은 기판(W)의 표면에 착액한다.
이와 같이 SPM 노즐(18)에 있어서, SPM의 토출 방향을 수평 방향으로 함으로써, SPM 노즐(18)의 하방에 있는 기판(W)에 대한 SPM이 착지할 때의 속도(착액 속도)를 완만하게 할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)의 상면에 소정의 패턴(배선 패턴 등)이 형성되어 있는 경우에, SPM의 착액에 의해서 당해 패턴이 도괴되는 것을 억제할 수 있다. 또, 토출구(182)가 수평 방향을 향하고 있기 때문에, 개구가 연직 하방을 향하고 있을 때보다, 드리핑을 저감할 수 있다. 「드리핑」이란, 여기서는 SPM 노즐(18)로부터 액체가 토출되지 않도록 제어되고 있을 때(예를 들면, 밸브(24, 36)가 닫혀 있을 때)에, SPM 노즐(18)로부터 액체가 액적으로서 낙하하는 것을 말한다. 또한, 토출구(182)는, 수평 방향으로 똑바로 향해지는 것은 필수가 아니며, 연직 방향에 교차하는 방향을 향해져 있으면 된다. 따라서, 예를 들면, 토출구(182)가 연직 방향 하방과 수평 방향의 합성 방향을 향함으로써, SPM이 비스듬한 하방에 토출되도록 해도 된다.
황산 유량 조정 밸브(25) 및 과산화수소수 유량 조정 밸브(37)에 의해서, 황산 배관(23) 및 과산화수소수 배관(35)의 개도가 조정됨으로써, SPM 노즐(18)로부터 토출되는 SPM의 황산 농도를 소정의 범위에서 조정할 수 있다. 예를 들면, SPM 노즐(18)로부터 토출되는 SPM의 황산 농도(혼합비)는, 유량비로, H2SO4:H2O2=20:1(황산 리치한 고농도 상태)~2:1(과산화수소수 리치한 저농도 상태)의 범위 내, 보다 바람직하게는, H2SO4:H2O2=20:1~3:1의 범위 내에서 조정된다. 황산 유량 조정 밸브(25) 및 과산화수소수 유량 조정 밸브(37)의 동작은, 제어 장치(3)에 의해서 제어된다. 황산 유량 조정 밸브(25), 과산화수소수 유량 조정 밸브(37), 및 제어 장치(3)는, 유량 변경부의 일례이다.
황산 공급부(26)는, 처리 컵(11)으로부터 회수된 SPM을 황산으로서 재이용한다. 처리 컵(11)으로부터 회수된 SPM은 회수 탱크(29)에 공급되어, 회수 탱크(29)에 저류된다. 시간 경과에 따라, SPM에 포함되는 과산화수소수가 분해되고, 회수 탱크(29)에 저류된 SPM은 황산으로 변화한다. 단, SPM으로부터 변화한 황산은 물을 많이 포함하기 때문에, 농도가 적절히 조정된다. 황산 공급부(26)에 있어서, 회수 탱크(29)의 내부의 황산은, 황산 탱크(27)에 보내지고, 황산 탱크(27)에 있어서 그 농도가 조정된다. 이에 의해, SPM이 황산으로서 재이용된다.
린스액 공급 유닛(10)은, 린스액 노즐(47)을 포함한다. 린스액 노즐(47)은, 예를 들면, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이며, 스핀 척(8)의 상방에서, 그 토출구를 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 고정적으로 배치되어 있다. 또한, 린스액 노즐(47)은, 제어 장치(3)의 제어하에서 동작하는 모터의 작용에 의해서, 수평 또는 연직 방향으로 이동하는 가동 노즐이어도 된다. 제어 장치(3)는, 린스액 노즐(47)을 수평 방향으로 이동시킴으로써, 기판(W)의 상면 내를 린스액으로 주사해도 된다.
린스액 노즐(47)에는, 린스액 공급원으로부터의 린스액이 공급되는 린스액 배관(48)이 접속되어 있다. 린스액 배관(48)의 도중부에는, 린스액 노즐(47)로부터의 린스액의 공급/공급 정지를 전환하기 위한 린스액 밸브(49)가 개재 설치되어 있다. 린스액 밸브(49)가 열리면, 린스액 배관(48)으로부터 린스액 노즐(47)에 공급된 린스액이, 린스액 노즐(47)의 하단에 설정된 토출구로부터 토출된다. 또, 린스액 밸브(49)가 닫히면, 린스액 배관(48)으로부터 린스액 노즐(47)로의 린스액의 공급이 정지된다. 린스액은, 예를 들면 탈이온수(DIW)이지만, DIW에 한정되지 않는다. 린스액은, 예를 들면 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 암모니아수 및 희석 농도(예를 들면, 10ppm~100ppm 정도)의 염산수 중 어느 하나여도 된다. 또, 린스액은 상온으로 사용해도 되고, 히터로 가열하여 온수로 하고 나서 사용해도 된다.
처리 컵(11)은, 스핀 척(8)에 유지되어 있는 기판(W)보다 외방(회전축선(A1)으로부터 멀어지는 방향)에 배치되어 있다. 처리 컵(11)은, 예를 들면, 절연 재료를 이용하여 형성되어 있다. 처리 컵(11)은, 스핀 베이스(16)의 측방을 둘러싸고 있다. 스핀 척(8)이 기판(W)을 회전시키고 있는 상태에서, 처리액이 기판(W)에 공급되면, 기판(W)에 공급된 처리액이 기판(W)의 주위에 떨쳐내어진다. 처리액이 기판(W)에 공급될 때, 상향으로 열린 처리 컵(11)의 상단부(11a)는, 스핀 베이스(16)보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판(W)의 주위에 배출된 약액이나 물 등의 처리액은, 처리 컵(11)에 의해서 받아진다. 그리고, 처리 컵(11)에 받아진 처리액은, 회수 탱크(29) 또는 도시하지 않은 폐액 장치로 보내진다.
처리 컵(11)은, 원통 부재(40)와, 원통 부재(40)의 내측에 있어서 스핀 척(8)을 이중으로 둘러싸도록 고정적으로 배치된 복수의 컵(41, 42)과, 기판(W)의 주위에 비산한 처리액(약액 또는 린스)을 받기 위한 복수의 가드(43~45)(제1, 제2 및 제3의 가드(43, 44, 45))와, 개개의 가드(43~45)를 독립적으로 승강시키는 가드 승강 유닛(유통처 전환 유닛)(46)을 포함한다. 가드 승강 유닛(46)은, 예를 들면 볼 나사 기구로 구성되고, 각 가드(43~45)를 승강시키는 승강 모터를 포함한다. 당해 승강 모터는 제어 장치(3)에 접속되고, 제어 장치(3)의 제어하에서 동작할 수 있다.
처리 컵(11)은 접기가 가능하고, 가드 승강 유닛(46)이 3개의 가드(43~45) 중 적어도 한쪽을 승강시킴으로써, 처리 컵(11)의 전개 및 접기가 행해진다. 제1의 컵(41)은, 원환 형상을 이루고, 스핀 척(8)과 원통 부재(40) 사이에서 스핀 척(8)의 주위를 둘러싸고 있다. 제1의 컵(41)은, 기판(W)의 회전축선(A1)에 대해서 거의 회전 대칭인 형상을 가지고 있다. 제1의 컵(41)은, 단면 U자 형상을 이루고 있고, 기판(W)의 처리에 사용된 처리액을 모아 배액하기 위한 제1의 홈(50)을 구획하고 있다. 제1의 홈(50)의 바닥부의 가장 낮은 개소에는, 배액구(51)가 개구되어 있고, 배액구(51)에는, 제1의 배액 배관(52)이 접속되어 있다. 제1의 배액 배관(52)에 도입되는 처리액은, 배액 장치(도시 생략)에 보내져, 당해 장치에서 처리된다.
제2의 컵(42)은, 원환 형상을 이루며, 제1의 컵(41)의 주위를 둘러싸고 있다. 제2의 컵(42)은, 기판(W)의 회전축선(A1)에 대해서 거의 회전 대칭인 형상을 가지고 있다. 제2의 컵(42)은, 단면 U자 형상을 이루고 있고, 기판(W)의 처리에 사용된 처리액을 모아 회수하기 위한 제2의 홈(53)을 구획하고 있다. 제2의 홈(53)의 바닥부의 가장 낮은 개소에는, 배액/회수구(54)가 개구되어 있고, 배액/회수구(54)에는, 공용 배관(55)이 접속되어 있다. 공용 배관(55)에는, 회수 배관(56) 및 제2의 배액 배관(57)이 각각 분기 접속되어 있다. 회수 배관(56)의 타단은, 황산 공급부(26)의 회수 탱크(29)에 접속되어 있다. 회수 배관(56)에는 회수 밸브(58)가 개재 설치되어 있고, 제2의 배액 배관(57)에는 배액 밸브(59)가 개재 설치되어 있다. 배액 밸브(59)를 닫으면서 회수 밸브(58)를 열음으로써, 공용 배관(55)을 통과하는 액이 회수 배관(56)으로 인도된다. 또, 회수 밸브(58)를 닫으면서 배액 밸브(59)를 열음으로써, 공용 배관(55)을 통과하는 액이 제2의 배액 배관(57)으로 인도된다. 즉, 회수 밸브(58) 및 배액 밸브(59)는, 공용 배관(55)을 통과하는 액의 유통처를, 회수 배관(56)과 제2의 배액 배관(57) 사이에서 전환하는 전환 유닛으로서 기능한다. 제2의 배액 배관(57)은, 제2의 가드(44)의 내벽(44a), 제2의 컵(42) 및 공용 배관(55)을 세정할 때에, 오로지 그 세정액을 버리기 위해서만 이용된다.
가장 내측의 제1의 가드(43)는, 스핀 척(8)의 주위를 둘러싸고, 스핀 척(8)에 의한 기판(W)의 회전축선(A1)에 대해서 거의 회전 대칭인 형상을 가지고 있다. 제1의 가드(43)는, 스핀 척(8)의 주위를 둘러싸는 원통 형상의 하단부(63)와, 하단부(63)의 상단으로부터 외방(기판(W)의 회전축선(A1)으로부터 멀어지는 방향)으로 연장되는 통형부(64)와, 통형부(64)의 상면 외주부로부터 연직 상방으로 연장되는 원통 형상의 중단부(65)와, 중단부(65)의 상단으로부터 내방(기판(W)의 회전축선(A1)에 가까워지는 방향)을 향하여 비스듬한 상방으로 연장되는 원환 형상의 상단부(66)를 포함한다. 하단부(63)는, 제1의 홈(50) 상에 위치하고, 제1의 가드(43)와 제1의 컵(41)이 가장 근접한 상태로, 제1의 홈(50)의 내부에 수용된다. 상단부(66)의 내주단은, 평면에서 볼 때, 스핀 척(8)에 유지되는 기판(W)보다 대경인 원형을 이루고 있다. 또, 상단부(66)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 그 단면 형상이 직선 형상이어도 되고, 또, 예를 들면 매끄러운 원호를 그리면서 연장되어 있어도 된다.
제1의 가드(43)는, 예를 들면 내약성의 수지 재료(예를 들면, PFA(테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 불소 수지)를 이용하여 형성되어 있다. 제1의 가드(43)의 내벽(43a)을 포함하는 전역은, 백색을 띠고 있다. 백색은, 아이보리, 크림색, 오프 화이트, 미색, 라이트 그레이, 커스터드 크림색, 베이지 등을 포함한다.
내측으로부터 두번째의 제2의 가드(44)는, 제1의 가드(43)의 외측에 있고, 스핀 척(8)의 주위를 둘러싸며, 스핀 척(8)에 의한 기판(W)의 회전축선(A1)에 대해서 거의 회전 대칭인 형상을 가지고 있다. 제2의 가드(44)는, 제1의 가드(43)와 동축의 원통부(67)와, 원통부(67)의 상단으로부터 중심 측(기판(W)의 회전축선(A1)에 가까워지는 방향) 비스듬한 상방으로 연장되는 상단부(68)를 가지고 있다. 상단부(68)의 내주단은, 평면에서 볼 때, 스핀 척(8)에 유지되는 기판(W)보다 대경의 원형을 이루고 있다. 또한, 상단부(68)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 그 단면 형상이 직선 형상이어도 되고, 또, 예를 들면 매끄러운 원호를 그리면서 연장되어 있어도 된다. 상단부(68)의 선단은, 처리 컵(11)의 상단부(11a)의 개구를 구획하고 있다.
원통부(67)는, 제2의 홈(53) 상에 위치하고 있다. 또, 상단부(68)는, 제1의 가드(43)의 상단부(66)와 상하 방향으로 겹쳐지도록 설치되고, 제1의 가드(43)와 제2의 가드(44)가 가장 근접한 상태로 상단부(66)에 대해서 미소한 간극을 유지하며 근접하도록 형성되어 있다. 제2의 가드(44)는, 예를 들면 내약성의 수지 재료(예를 들면, PFA, PCTFE, PTFE 등의 불소 수지)를 이용하여 형성되어 있다. 제2의 가드(44)의 내벽(44a)을 포함하는 전역은, 백색을 띠고 있다. 백색은, 아이보리, 크림색, 오프 화이트, 미색, 라이트 그레이, 커스터드 크림색, 베이지 등을 포함한다.
가장 외측의 제3의 가드(45)는, 제2의 가드(44)의 외측에 있어서, 스핀 척(8)의 주위를 둘러싸고, 스핀 척(8)에 의한 기판(W)의 회전축선(A1)에 대해서 거의 회전 대칭인 형상을 가지고 있다. 제3의 가드(45)는, 제2의 가드(44)와 동축의 원통부(70)와, 원통부(70)의 상단으로부터 중심 측(기판(W)의 회전축선(A1)에 가까워지는 방향) 비스듬한 상방으로 연장되는 상단부(71)를 가지고 있다. 상단부(71)의 내주단은, 평면에서 볼 때, 스핀 척(8)에 유지되는 기판(W)보다 대경인 원형을 이루고 있다. 또한, 상단부(71)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 그 단면 형상이 직선 형상이어도 되고, 또, 예를 들면 매끄러운 원호를 그리면서 연장되어 있어도 된다.
제3의 가드(45)는, 예를 들면 내약성의 수지 재료(예를 들면, PFA, PCTFE, PTFE 등의 불소 수지)를 이용하여 형성되어 있다. 제3의 가드(45)의 내벽을 포함하는 전역은, 백색을 띠고 있다. 백색은, 아이보리, 크림색, 오프 화이트, 미색, 라이트 그레이, 커스터드 크림색, 베이지 등을 포함한다.
이 실시형태에서는, 제1의 컵(41)의 제1의 홈(50), 제1의 가드(43)의 내벽(43a) 및 스핀 척(8)의 케이싱의 외주에 의해서, 기판(W)의 처리에 이용된 약액이 인도되는 제1의 유통 공간(환언하면, 배액 공간)(101)이 구획되어 있다. 또, 제2의 컵(42)의 제2의 홈(53), 제1의 가드(43)의 외벽(43b) 및 제2의 가드(44)의 내벽(44a)에 의해서, 기판(W)의 처리에 이용된 약액이 인도되는 제2의 유통 공간(환언하면, 회수 공간)(102)이 구획되어 있다. 제1의 유통 공간(101)과 제2의 유통 공간(102)은 서로 격리되어 있다.
가드 승강 유닛(46)은, 가드의 상단부가 기판(W)보다 상방에 위치하는 상위치와, 가드의 상단부가 기판(W)보다 하방에 위치하는 하위치의 사이에서, 각 가드(43~45)를 승강시킨다. 가드 승강 유닛(46)은, 상위치와 하위치 사이의 임의의 위치에서 각 가드(43~45)를 유지할 수 있다. 기판(W)에 대한 처리액의 공급이나 기판(W)의 건조는, 어느 하나의 가드(43~45)가 기판(W)의 주단면에 대향하고 있는 상태(포획 가능 위치에 배치되어 있는 상태)에서 행해진다.
가장 내측의 제1의 가드(43)를 기판(W)의 주단면에 대향시키는, 처리 컵(11)의 제1의 가드 대향 상태(도 8 (a) 참조)에서는, 제1~제3의 가드(43~45) 모두가 상위치에 배치된다. 내측으로부터 두번째의 제2의 가드(44)를 기판(W)의 주단면에 대향시키는, 처리 컵(11)의 제2의 가드 대향 상태(도 8 (b) 참조)에서는, 제2 및 제3의 가드(44, 45)가 상위치에 배치되고, 또한 제1의 가드(43)가 하위치에 배치된다. 가장 외측의 제3의 가드(45)를 기판(W)의 주단면에 대향시키는, 처리 컵(11)의 제3의 가드 대향 상태(도 8 (c) 참조)에서는, 제3의 가드(45)가 상위치에 배치되고, 또한 제1 및 제2의 가드(43, 44)가 하위치에 배치된다. 모든 가드를, 기판(W)의 주단면으로부터 퇴피시키는 퇴피 상태(도 2 참조)에서는, 제1~제3의 가드(43~45) 모두가 하위치에 배치된다.
이물 검지 유닛(150)은, 기판(W)으로부터 배출되는 SPM을 촬상하는 촬상 유닛(152)을 포함한다. 이물 검지 유닛(150)은, 촬상 유닛(152)에 의해서 촬상된 화상에 포함되는 약액의 색에 의거하여, 기판(W)으로부터 배출되는 SPM에 포함되는 레지스트 잔사를 검지한다. 이물 검지 유닛(150)은, 촬상 유닛(152) 외에, 제어 장치(3)의 다음에 기술하는 화상 처리부(3B) 및 촬상 제어 장치(3C)를 포함한다.
촬상 유닛(152)은, 카메라(153)와 광원(도시 생략)을 포함한다. 카메라(153)는, 렌즈와, 이 렌즈에 의해서 결상된 광학상을 전기 신호로 변환하는 촬상 소자와, 변환된 전기 신호에 의거하여 화상 신호를 생성하여, 제어 장치(3)의 화상 처리부(3B)(도 4 참조)에 송신하는 촬상 회로를 포함한다. 촬상 소자는, CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서 등을 포함한다. 카메라(153)는, 1초 동안 수천~수만 장의 속도로 촬상 가능한 고속도 카메라여도 되고, 1초 동안 10장~100장 정도의 속도로 촬상 가능한 일반적인 카메라여도 된다. 촬상 화상은, 정지 화상에 한정되지 않으며, 동영상이어도 된다. 카메라(153)의 렌즈는, 스핀 베이스(16)의 상면을 향해져 있다. 카메라(153)가 촬상하는 촬상 대상 영역은, 예를 들면, 각 협지 부재(17)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 전체, 및 처리 위치에 있는 SPM 노즐(18)을 포함하고 있어도 된다. 단, 카메라(153)는, 후술하는 판정 영역(JA1)만을 촬상하도록 설치되어도 된다. 광원은, 스핀 베이스(16)보다 상방에 배치되어 있고, 각 협지 부재(17)에 유지되는 기판(W)의 상면을 조명한다. 광원은, 예를 들면 백색광의 광원이다.
도 4는, 기판 처리 장치(1)의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 제어 장치(3)는, 예를 들면 마이크로 컴퓨터를 이용하여 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 유닛은, 연산 유닛이 실행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 포함한다. 기록 매체에는, 제어 장치(3)로 하여금 후술하는 레지스트 제거 처리를 실행하게 하도록 단계군이 포함되어 있다.
제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 스핀 모터(M)(회전 모터), 노즐 이동 유닛(20)(이동 모터), 가드 승강 유닛(46), 제1 및 제2의 송액 장치(31, 34), 온도 조정기(33) 등의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 황산 밸브(24), 과산화수소수 밸브(36), 린스액 밸브(49) 등의 개폐 동작을 제어한다. 또, 제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 황산 유량 조정 밸브(25), 과산화수소수 유량 조정 밸브(37)의 개도를 조정한다.
제어 장치(3)는, 화상 처리부(3B), 촬상 제어 장치(3C), 및 노즐 이동 제어 장치(3D)를 포함한다. 이들 기능 처리부는, 예를 들면, 제어 장치(3)가 소정의 프로그램 처리를 실행함으로써 소프트웨어적으로 실현된다.
제어 장치(3)에는, 카메라(153)가 접속되어 있다. 촬상 제어 장치(3C)는, 카메라(153)의 촬상 동작을 제어한다. 카메라(153)로부터의 화상 신호는, 화상 처리부(3B)에 입력된다. 화상 처리부(3B)는, 이 화상 신호가 나타내는 촬영 화상에 대해서 화상 처리를 행한다. 화상 처리부(3B)는, 촬영 화상 상에 있어서, 기판(W)의 상면에 고착되어 있는 대상물(레지스트 또는 레지스트 중 경화된 상층부)이 박리된 박리 영역(R1)과, 당해 대상물이 미박리인 미박리 영역(R2)의 경계(B1)를 검출한다. 노즐 이동 제어 장치(3D)는, 검출된 경계(B1)의 위치에 따라, 노즐 이동 유닛(20)의 이동 모터를 제어한다. 이들 각 처리에 대해서는, 후에 상술한다.
＜동작 설명＞
도 5는, 처리 유닛(2)에 의한 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5에 나타내는 기판 처리예는, 기판(W)의 상면(주면)으로부터 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 처리이다. 도 5에 나타내는 기판 처리는, 특별히 언급하지 않는 한, 제어 장치(3)의 제어하에서 행해지는 것으로 한다. 본 예에 있어서의 제거 대상물인 레지스트는, 예를 들면 수지(폴리머), 감광제, 첨가제, 용제를 주성분으로 하고 있다.
레지스트 제거 처리는, 반입 공정(S1), 회전 개시 공정(S2), 제1 SPM 공정(S31), 제2 SPM 공정(S32), 린스 공정(S4), 건조 공정(S5), 회전 정지 공정(S6), 및 반출 공정(S7)을 포함한다. 이하, 각 공정에 대해 설명한다.
반입 공정(S1)에서는, 챔버(7)의 내부에 처리 대상의 기판(W)이 반입된다. 여기서 처리 대상이 되는 기판(W)은, 이온 주입 공정에 적용 가능한 레지스트가 도포된 기판이며, 또한 이온 주입 공정 후의 기판인 것으로 한다. 이온 주입 공정 후의 기판(W)은, 위부터 순서대로, 경질화된 상층부와, 경질화되지 않은 하층부를 갖는다. 경질화된 상층부는, 경질화되지 않은 하층부보다, SPM에 의한 제거가 상대적으로 곤란하다. 또, 대상물인 레지스트(상층부 및 하층부)가, 기판(W)의 상면 전체에 고착되어 있는 것으로 한다. 또한, 챔버(7)에 반입되는 기판(W)은, 레지스트를 애싱하기 위한 처리를 받지 않은 것으로 한다.
반입 공정(S1)에서는, 제어 장치(3)는, SPM 노즐(18) 등이 모두 스핀 척(8)의 상방으로부터 퇴피해 있는 상태에서, 기판(W)을 유지하고 있는 기판 반송 로봇(CR)(도 1 참조)의 핸드를 챔버(7)의 내부에 진입시킴으로써, 기판(W)이 그 표면(디바이스 형성면)을 상방을 향한 상태로 스핀 척(8)에 수도(受渡)되어, 스핀 척(8)에 유지된다(기판 유지 공정).
반입 공정(S1) 후, 회전 개시 공정(S2)이 행해진다. 회전 개시 공정(S2)에서는, 제어 장치(3)가, 스핀 모터(M)를 제어하여 기판(W)의 회전을 개시시킨다. 기판(W)의 회전 속도는 기정의 액 처리 속도(150~1500rpm의 범위 내, 보다 바람직하게는 150~300rpm의 범위 내)까지 상승되고, 그 액 처리 속도로 유지된다.
회전 개시 공정(S2)에 의해서 기판(W)의 회전 속도가 액 처리 속도에 이르면, 제1 및 제2 SPM 공정(S31, S32)(약액 공급 공정)이 행해진다. 여기서는, 먼저 제1 SPM 공정(S31)이 행해지고, 그 후, 제2 SPM 공정(S32)이 행해진다.
도 6은, 제1 SPM 공정(S31)에 있어서의 처리 유닛(2)을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 6 (a)~(d)에서는, 회전축선(A1) 둘레로 회전하는 기판(W)과, 그 기판(W)의 상방을 이동시키는 SPM 노즐(18)을 나타내고 있다. 또, 도 6 (a) 및 (b)는, SPM 노즐(18)이 중심 위치(L1)에 있을 때를 나타내고 있고, 도 6 (c)는, SPM 노즐(18)이 중심 위치(L1)로부터 주연 위치(L2)와의 사이의 중간 위치(L12)에 있을 때를 나타내고 있으며, 도 6 (d)는 SPM 노즐(18)이 주연 위치(L2)에 있을 때를 나타내고 있다.
제1 SPM 공정(S31)에서는, 제어 장치(3)가 노즐 이동 유닛(20)을 제어하고, SPM 노즐(18)을 퇴피 위치로부터 처리 위치인 중심 위치(L1)로 이동시킨다. 도 6 (a)에 나타내는 바와 같이, 중심 위치(L1)는, SPM 노즐(18)로부터 토출된 SPM이 기판(W)의 상면에 착액하는 위치(이하, 이 위치를 「착액 위치(LP1)」라고도 칭한다.)가 기판(W)의 회전 중심과 일치할 때의 노즐 위치이다. 기판(W)의 회전 중심은, 복수의 협지 부재(17)의 회전 중심인 회전축선(A1)과 일치하는 수평 위치이다. SPM 노즐(18)이 중심 위치(L1)로 이동하면, 제어 장치(3)가 밸브(24, 36)를 동시에 열음으로써, 황산 및 과산화수소수를 SPM 노즐(18)에 공급한다. SPM 노즐(18)의 내부에 있어서 황산과 과산화수소수가 혼합되어, 고온(예를 들면, 160~220℃)의 SPM이 생성된다. SPM은, SPM 노즐(18)의 토출구(182)로부터 토출되어, 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한다. 여기서는, 제1 SPM 공정(S31)의 전체 기간에 걸쳐서, SPM의 농도가 일정하게 유지된다. 또한, 제1 SPM 공정(S31)에서는, 제어 장치(3)가 밸브(25, 37)를 제어함으로써, 과산화수소수 리치한 SPM(예를 들면, 유량비로 H2SO4:H2O2=3:1~5:1의 범위)이 기판(W)에 공급된다.
SPM 노즐(18)로부터 토출된 SPM은, 기판(W)의 상면에 착액한 후, 원심력에 의해서 기판(W)의 상면을 따라서 외방으로 흐른다. 그 때문에, SPM이 기판(W)의 상면 전역에 공급되고, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 SPM의 액막이 기판(W) 상에 형성된다. 이에 의해, 레지스트와 SPM이 화학반응하고, 기판(W) 상의 레지스트가 SPM에 의해서 기판(W)으로부터 제거된다. 기판(W)의 주연부로 이동한 SPM은, 기판(W)의 주연부로부터 기판(W)의 측방을 향하여 비산한다.
SPM 노즐(18)이 중심 위치(L1)에 고정된 상태로, SPM이 기판(W)의 표면 중앙부에 공급되면, 도 6 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 중앙부에 박리 영역(R1)이 형성된다. 기판(W)은 회전축선(A1) 둘레로 회전하기 때문에, 박리 영역(R1)은 평면에서 볼 때 거의 원형이다. 제1 SPM 공정(S31)에서는, 제어 장치(3)는, 노즐 이동 유닛(20)을 제어하며, SPM 노즐(18)을 중심 위치(L1)로부터 중간 위치(L12)를 경유하여 주연 위치(L2)까지 이동시킨다. 도 6 (d)에 나타내는 바와 같이, 주연 위치(L2)는, 착액 위치(LP1)가 기판(W)의 주연부와 일치하는 노즐 위치이다. 기판(W)의 주연부는 기판(W)의 외주단으로부터 약간 내측(예를 들면 2~3mm 내측)까지의 환형 영역이다. 노즐 이동 유닛(20)은, SPM 노즐(18)을, 경방향 외방인 제1 방향(D1)으로 이동시킨다. 이에 의해, SPM의 착액 위치(LP1)도, 제1 방향(D1)으로 이동한다. 황산과 과산화수소수를 혼합하여 생성되는 페록시일황산은 시간의 경과와 함께 레지스트에 대한 반응성이 저하하며, 또한 온도 저하에 의해서도 반응성이 저하한다. 이 때문에, 기판(W)에 대한 SPM의 착액 위치(LP1)를 이동시킴으로써, 고활성을 갖는 SPM을 기판(W)의 전역에 순차적으로 공급할 수 있다.
또, 제1 SPM 공정(S31)에서는, 제어 장치(3)는, SPM 노즐(18)을 중심 위치(L1)로부터 주연 위치(L2)까지 이동시키는 경우, 박리 영역(R1)과 미박리 영역(R2)의 경계(B1)의 위치에 따라 SPM 노즐(18)을 이동시킨다. 구체적으로는, 제어 장치(3)의 화상 처리부(3B)가, 카메라(153)에 의해서 취득되는 촬영 화상을 처리함으로써, 경계(B1)를 검출한다. 화상 처리부(3B)는, 경계 검출부의 일례이다. 노즐 이동 제어 장치(3D)는, 화상 처리부(3B)에 의해서 검출된 경계(B1)의 경방향에 있어서의 위치(이하, 「경방향 위치」라고 칭한다.)에 따라 SPM 노즐(18)을 이동시킨다. 이 때문에, 제1 SPM 공정(S31)에서는, SPM 노즐(18)이 중심 위치(L1)로부터 주연 위치(L2)를 향하여 이동하는 동안의 이동 속도는, 반드시 일정하지 않고, 경계(B1)의 경방향 위치(즉, 레지스트의 박리 상황)에 따라 변동될 수 있다.
도 7은, 제1 SPM 공정(S31)에 있어서 카메라(153)로 취득되는 촬영 화상(PI1)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 노즐 이동 제어 장치(3D)는, 촬영 화상(PI1)에 상으로서 비치는 기판(W)의 상면과 겹치는 위치에, 판정 영역(JA1)을 설정한다. 판정 영역(JA1)은, 여기서는, 기판(W)의 상면에 있어서의, 회전축선(A1)을 사이에 두고 제1 방향(D1)과는 반대의 제2 방향(D2) 측에 설정되어 있고, 제1 방향(D1)과 평행으로 연장되는 직사각 형상으로 설정되어 있다. 제2 방향(D2)은, 제1 방향(D1)과 평행이며 또한 제1 방향(D1)과는 반대 방향이다. 판정 영역(JA1)은, 여기서는 회전축선(A1)을 포함하도록 설치되어 있는데, 이것은 필수는 아니다.
SPM이 미박리 영역(R2)의 레지스트와 반응하면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 미박리 영역(R2)의 내측에 박리 영역(R1)이 형성된다. 화상 처리부(3B)는, 판정 영역(JA1)에 있어서, 박리 영역(R1)과 미박리 영역(R2)의 경계(B1)를 검출한다. 경계(B1)의 검출은, 촬영 화상(PI1) 중 판정 영역(JA1)의 화상 부분에 대해서, 공지의 화상 처리를 적용하여 행해지면 된다. 이 화상 처리로서는, 예를 들면, 박리 영역(R1)에 대응하는 휘도값과 미박리 영역(R2)에 대응하는 휘도값의 차이가 커지도록 변환하는 콘트라스트 조정, 이치화 처리, 또는 박리 영역(R1)과 미박리 영역(R2)의 에지를 추출하는 처리(캐니 필터 또는 소벨 필터 등을 이용한 에지 검출)를 채용해도 된다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 촬영 화상(PI1)의 판정 영역(JA1)에 있어서는, 경계(B1)는, 경방향 외방으로 튀어나온 만곡선 형상으로 늘어서는 화소군으로서 나타난다. 그래서, 이 만곡선 형상의 화소군 중, 가장 경방향 외방의 화소의 경방향 위치, 가장 경방향 내방의 화소의 경방향 위치를, 경계(B1)의 경방향 위치로 해도 된다. 혹은, 복수의 화소의 경방향 위치를 평균하는 등 하여, 복수의 화소로부터 경계(B1)의 경방향 위치가 도출되어도 된다.
노즐 이동 제어 장치(3D)는, 소정의 시간 간격마다, 경계(B1)의 이동 속도를 적절히 도출하고, 그 이동 속도에 따라 SPM 노즐(18)을 이동시켜도 된다. 예를 들면, SPM 노즐(18)의 이동 속도를, 도출된 경계(B1)의 이동 속도에 일치시켜도 된다. 이 경우, 착액 위치(LP1)를 경계(B1)에 추종하도록 SPM 노즐(18)을 이동시킬 수 있다.
또한, 도 6 (a)와 같이 기판(W)의 상면에 박리 영역(R1)이 없는 초기 상태로부터 도 6 (b)와 같이 소정의 크기의 박리 영역(R1)이 형성되는 상태가 될 때까지는, 경계(B1)의 이동 속도를 정밀하게 구하는 것이 곤란한 경우가 있다. 이 경우, 예를 들면 경계(B1)의 경방향 위치가 기정의 위치가 되고 나서, 경계(B1)의 이동 속도를 구하도록 해도 된다. 이에 의해, 박리 영역(R1)이 기정의 크기가 되고 나서, SPM 노즐(18)의 이동을 개시하게 되기 때문에, 잔사의 발생을 억제하면서 박리 영역(R1)을 양호하게 넓힐 수 있다.
또, 노즐 이동 제어 장치(3D)는, 검출된 경계(B1)의 경방향 위치로부터, SPM 노즐(18)을 배치하는 위치를 도출해도 된다. 예를 들면, 노즐 이동 제어 장치(3D)는, 소정의 시간 간격마다, 착액 위치(LP1)가 경계(B1)로부터 제2 방향(D2)으로 소정 거리(d)만큼 떨어진 위치가 되는 노즐 위치를 도출하고, 그 노즐 위치에 SPM 노즐(18)을 이동시켜도 된다. 이 경우도, 노즐 이동 제어 장치(3D)는, 착액 위치(LP1)가 경계(B1)에 추종하도록 SPM 노즐(18)을 이동시킬 수 있다.
또, 본 예에서는, SPM 노즐(18)의 토출구(182)는, 그 SPM 노즐(18)의 이동 방향(스캔 방향)인 제1 방향(D1)과는 반대 방향의 제2 방향(D2)을 향해져 있다. 이 때문에, SPM 노즐(18)로부터는, 제2 방향(D2)으로 SPM이 토출된다. 이에 의해, 경방향 내방에 SPM을 공급할 수 있기 때문에, 경방향 외방에 공급하는 경우보다 기판(W)의 상면에 있어서의 SPM의 체재 시간을 연장할 수 있다. 따라서, 양호하게 레지스트를 박리할 수 있다. 또한, 토출구(182)가 제2 방향(D2)을 향해져 있는 것은 필수가 아니며, 제1 방향(D1)을 향해져 있어도 된다.
기판(W)의 표면의 레지스트(경화된 상층부를 포함한다.)와 SPM이 반응하면, 흄이 발생하는 경우가 있다. 흄이란 SPM 및 레지스트의 반응에서 유래하는 가스 또는 미스트이다. 본 실시형태에서는, 배기 덕트(13)가 기판(W)의 주위(기판(W)보다 경방향 외측의 영역)에 있어서 경방향 외방의 흡인력을 발생시킴으로써, 기판(W)의 상방에 발생한 흄이 경방향 외방으로 이동한다. 이 때문에, 판정 영역(JA1)에 있어서의 경계(B1)의 검출이, 흄에 의해서 방해되는 것이 억제된다.
처리 유닛(2)에서는, 기판(W)의 주위의 영역에는, 제1 영역(SA1)과 제2 영역(SA2)을 포함한다(도 7 참조). 제2 영역(SA2)은, 회전축선(A1)을 사이에 두고 제1 영역(SA1)과는 반대 측에 있는 영역이다. 제1 영역(SA1)은 제2 영역(SA2)보다 배기 덕트(13)에 가까운 영역이기 때문에, 제1 영역(SA1)에 있어서의 상기 흡인력은, 제2 영역(SA2)보다 크다. 본 예에서는, 제1 SPM 공정(S31)에 있어서, SPM 노즐(18)이 제1 영역(SA1)에 가까워지도록 이동한다. 그리고, 판정 영역(JA1)은, 기판(W)의 표면 중, 제1 영역(SA1)보다 제2 영역(SA2)에 가까운 영역으로 설정되어 있다. 기판(W)의 상면에서 발생한 흄은, 제2 영역(SA2)보다 흡인력이 강한 제1 영역(SA1)의 쪽으로 이동하기 쉽다. 이 때문에, 레지스트와 SPM의 반응에 의해서 흄이 발생했다고 해도, 제2 영역(SA2)에 가까운 판정 영역(JA1)에서는 흄이 경감된다. 따라서, 판정 영역(JA1)에 있어서의 경계(B1)의 검출이 흄에 의해서 곤란해지는 것을 억제할 수 있다.
SPM 노즐(18)이 주연 위치(L2)로 이동하면, 제어 장치(3)는, 밸브(24, 36)를 닫음으로써, SPM 노즐(18)로부터의 SPM의 토출을 정지시킨다. 이에 의해, 제1 SPM 공정(S31)이 종료된다. 계속해서, 제2 SPM 공정(S32)이 행해진다.
제2 SPM 공정(S32)에서는, 제어 장치(3)가 SPM 노즐(18)을 중심 위치(L1)로 이동시킨다. SPM 노즐(18)이 중심 위치(L1)에 배치되면, 제어 장치(3)가 황산 밸브(24) 및 과산화수소수 밸브(36)를 동시에 열음으로써, 황산 및 과산화수소수를 SPM 노즐(18)에 공급한다. 또, 제2 SPM 공정(S32)에서는, 제어 장치(3)가 밸브(25, 37)를 제어함으로써, 황산 리치한 SPM(예를 들면, 유량비로 H2SO4:H2O2=20:1)이 기판(W)에 공급된다.
제2 SPM 공정(S32)에서는, 제어 장치(3)가 SPM 노즐(18)을 중심 위치(L1)로부터 주연 위치(L2)로 이동시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 표면 중앙부에서 주연부에 걸쳐서, 황산 리치한 SPM이 공급된다. 그 후, 제어 장치(3)는, 노즐 이동 유닛(20)(도 2 참조)을 제어하여, SPM 노즐(18)을 퇴피 위치로 되돌린다.
이 처리예에서는, 앞의 제1 SPM 공정(S31)에 있어서 과산화수소수 리치한 SPM으로 기판(W)을 처리한다. 이 때문에, 제1 SPM 공정(S31)에 있어서, 기판(W)에 있어서의 레지스트의 경질화된 상층부는 거의 제거된다. 이 때문에, 제1 SPM 공정(S31) 후, 기판(W)에 레지스트가 잔존해 있었다고 해도, 당해 레지스트는 비교적 용이하게 박리 가능하다. 이 때문에, 제2 SPM 공정(S32)에 있어서는, 황산 리치한 SPM으로 처리함으로써, 잔존하는 레지스트를 양호하게 제거할 수 있다.
제2 SPM 공정(S32) 후, 제어 장치(3)는, 린스 공정(S4)을 행한다. 린스 공정(S4)에서는, 린스액이 기판(W)에 공급된다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 린스액 밸브(49)를 열어, 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 린스액 노즐(47)로부터 린스액을 토출시킨다. 린스액 노즐(47)로부터 토출된 린스액은, SPM에 의해서 덮여 있는 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한다. 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한 린스액은, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면 상을 기판(W)의 주연부를 향해서 흐른다. 이에 의해, 기판(W) 상의 SPM이, 린스액에 의해서 외방으로 밀려나 기판(W)의 주위로 배출된다. 이에 의해, 기판(W)의 상면의 전역에 있어서 잔존하는 SPM 및 레지스트(즉, 레지스트 잔사)가 씻겨나간다. 레지스트 잔사는, 예를 들면 탄화물이다. 린스 공정(S4)의 개시로부터 미리 정하는 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 린스액 밸브(49)를 닫아, 린스액 노즐(47)로부터의 린스액의 토출을 정지시킨다.
린스 공정(S4) 후, 기판(W)을 건조시키는 건조 공정(S5)이 행해진다. 건조 공정(S5)에서는, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(M)를 제어함으로써, 제1 및 제2 SPM 공정(S31, S32) 및 린스 공정(S4)에 있어서의 기판(W)의 회전 속도보다 큰 건조 회전 속도(예를 들면 수천 rpm)까지 기판(W)을 가속시켜, 건조 회전 속도로 기판(W)을 회전시킨다. 이에 의해, 큰 원심력이 기판(W) 상의 액에 가해져, 기판(W)에 부착되어 있는 액이 기판(W)의 주위로 떨쳐내어진다. 이와 같이 하여, 기판(W)으로부터 액이 제거되어 기판(W)이 건조된다.
건조 공정(S5)에 있어서 기판(W)의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 회전 정지 공정(S6)이 행해진다. 회전 정지 공정(S6)에서는, 제어 장치(3)가 스핀 모터(M)를 제어함으로써, 스핀 척(8)에 의한 기판(W)의 회전을 정지시킨다. 회전 정지 공정(S6) 후, 반출 공정(S7)이 행해진다. 반출 공정(S7)에서는, 제어 장치(3)가 기판 반송 로봇(CR)의 핸드를 챔버(7)의 내부에 진입시켜, 기판 반송 로봇(CR)의 핸드에 스핀 척(8) 상의 기판(W)을 유지시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 기판 반송 로봇(CR)의 핸드를 챔버(7) 내로부터 퇴피시킨다. 이에 의해, 상면(디바이스 형성면)으로부터 레지스트가 제거된 기판(W)이 챔버(7)로부터 반출된다.
도 8은, 각 공정에 있어서의 각 가드(43, 44)의 동작을 설명하기 위한 도해적인 측면도이다. 도 8 (a)는 제1 SPM 공정(S31)을 설명하기 위한 도해적인 도면이고, 도 8 (b)는 제2 SPM 공정(S32)을 설명하기 위한 도해적인 도면이며, 도 8 (c)는 건조 공정(S5)을 설명하기 위한 도해적인 도면이다.
상술한 바와 같이, 제1 SPM 공정(S31)에서 레지스트의 제거가 가능하기 때문에, 제2 SPM 공정(S32)에서 기판에 공급되는 SPM은, 레지스트의 제거에 거의 기여하지 않는 경우가 있다. 이러한 SPM에 대해서는, 환경에 대한 배려, 비용 등의 관점에서, 폐기하지 않고 회수하는 것이 바람직한 경우가 있다. 그래서, 여기서는, 제2 SPM 공정(S32)에 있어서, SPM의 회수가 도모된다.
제1 SPM 공정(S31)에서는, 도 8 (a)에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(3)가 처리 컵(11)을 제어하여, 제1의 가드 대향 상태로 한다. 제2 SPM 공정(S32)에서는, 도 8 (b)에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(3)가 처리 컵(11)을 제어하여, 제2의 가드 대향 상태로 한다.
제1 SPM 공정(S31)에서는, 기판(W)의 표면에서 많은 레지스트가 박리되기 때문에, 이 기간에 기판(W)으로부터 비산하는(배출되는) SPM에는, 다량의 레지스트가 포함된다. 이 다량의 레지스트를 포함하는 SPM은 재이용에 적합하지 않기 때문에, 회수하지 않고 폐기되는 것이 바람직하다. 그래서, 제1 SPM 공정(S31)에서는, SPM 노즐(18)이 처리 위치에 배치된 후, 제어 장치(3)는, 가드 승강 유닛(46)을 제어하여, 제1~제3의 가드(43~45)를 상위치로 상승시킨다. 이에 의해, 도 8 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1의 가드(43)를 기판(W)의 주단면에 대향시킨다. 이에 의해, 제1의 가드 대향 상태가 된다.
제1의 가드 상태에서는, 기판(W)의 주연부로부터 비산하는 SPM이, 제1의 가드(43)의 내벽(43a)(중단부(65)의 내벽(43a))에 착액한다. 내벽(43a)에 포획된 SPM은, 제1의 가드(43)의 내벽(43a)을 타고 흘러내려, 제1의 컵(41)에 받아져, 제1의 배액 배관(52)으로 보내진다. 제1의 배액 배관(52)에 보내진 SPM은, 기외(機外)의 폐기 처리 설비로 보내진다.
전술한 바와 같이, 제1 SPM 공정(S31)에서는, 기판(W)으로부터 비산하는(배출되는) SPM에는 다량의 레지스트가 포함된다. 이 때문에, 기판(W)으로부터 배출되는 레지스트를 포함하는 SPM이, 제1의 유통 공간(101)을 통과하여 배액된다. 즉, 회수되어 재이용되는 경우는 없다.
제2 SPM 공정(S32)이 개시되면, 제어 장치(3)는, 가드 승강 유닛(46)을 제어하여, 제1의 가드(43)를 상위치로부터 하위치까지 하강시킨다. 이에 의해서, 도 8 (b)에 나타내는 바와 같이, 처리 컵(11)을 제2의 가드 대향 상태로 한다. 제2 SPM 공정(S32)에서는, 기판(W)의 주연부로부터 비산하는 SPM이, 제2의 가드(44)의 내벽(44a)에 포획된다. 그리고, 제2의 가드(44)의 내벽(44a)을 흘러내리는 SPM은, 제2의 컵(42), 공용 배관(55) 및 회수 배관(56)을 통과하여, 황산 공급부(26)의 회수 탱크(29)로 보내진다. 즉, 기판(W)의 주연부로부터 비산하는 SPM은, 제2의 유통 공간(102)을 통해서 회수되고, 재이용에 제공된다.
제2 SPM 공정(S32) 후, 린스 공정(S4)이 개시되면, 제어 장치(3)는, 제1의 가드(43)를 상위치까지 상승시킴으로써, 처리 컵(11)을 제1의 가드 대향 상태로 한다(도 8 (a) 참조). 계속해서, 건조 공정(S5)이 개시되면, 제어 장치(3)는 제1 및 제2의 가드(43, 44)를 하위치까지 하강시킨다. 이에 의해서, 처리 컵(11)이, 도 8 (c)에 나타내는 바와 같이, 제3의 가드 대향 상태가 된다. 또한, 반출 공정(S7)이 개시되면, 제어 장치(3)는, 제3의 가드(45)를, 하위치까지 하강시킨다. 이에 의해, 제1~제3의 가드(43~45) 전부가 하위치에 배치된다. 이에 의해, 기판 반송 로봇(CR)이 제1~제3의 가드(43~45)에 간섭하지 않고 기판(W)을 챔버(7)로부터 반출할 수 있다.
이상과 같이, 제2 SPM 공정(S32)에서는, 처리 컵(11)이 제1의 가드 대향 상태로부터 제2의 가드 대향 상태로 변천함으로써, 기판(W)으로부터 배출되는 SPM의 유통처가, 제1의 배액 배관(52)으로부터 회수 배관(56)으로 변환된다. 이에 의해, 기판(W)으로부터 배출되는 SPM의 유통처를, 배액으로부터 회수로 변환할 수 있다.
＜2. 변형예＞
이상, 실시형태에 대해 설명해 왔는데, 본 발명은 상기와 같은 것에 한정되는 것은 아니며, 여러가지 변형이 가능하다.
상기 실시형태에서는, 제1 SPM 공정(S31)에 있어서, 노즐 이동 제어 장치(3D)가 SPM 노즐(18)을 중심 위치(L1)로부터 주연 위치(L2)로 경방향 외방(회전축선(A1)으로부터 멀어지는 방향)으로 이동시키고 있는데, 이것은 필수는 아니다. 예를 들면, 노즐 이동 제어 장치(3D)가 SPM 노즐(18)을 주연 위치(L2)로부터 중심 위치(L1)로 경방향 내방(회전축선(A1)에 가까워지는 방향)으로 이동시켜도 된다. 이 경우에 있어서도, 노즐 이동 제어 장치(3D)가 경계(B1)의 위치에 따라 SPM 노즐(18)을 이동시킴으로써, 레지스트의 박리를 박리 상황에 따라 양호하게 행할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)의 상면에 레지스트 잔사가 발생하는 것을 저감할 수 있다. 또, 제2 SPM 공정(S32)에 있어서도, SPM 노즐(18)을 회전축선(A1)에 접근하도록 이동시켜도 된다.
상기 실시형태에서는, 기판 처리 장치(1)에 있어서, 제1 SPM 공정(S31) 후, 제2 SPM 공정(S32)이 행해지는데, 제2 SPM 공정(S32)이 실행되는 것은 필수는 아니다. 예를 들면, 제1 SPM 공정(S31) 후, 제2 SPM 공정(S32)을 스킵하여 린스 공정(S4)이 행해져도 된다.
상기 실시형태에서는, 기판(W)의 상면 전체에 제거 대상물인 레지스트가 고착되어 있는 기판에 대해서 설명했는데, 반드시 상면 전체에 레지스트가 고착되어 있는 기판(W)에 한정되지 않는다. 예를 들면, 처리 유닛(2)에 있어서, 기판(W)의 상면 중 일부의 영역에만 제거 대상물인 레지스트가 고착되어 있어도 된다. 이러한 기판(W)에 있어서도, 경계(B1)의 위치에 따라 SPM 노즐(18)을 이동시킴으로써, 대상물인 레지스트를 양호하게 제거할 수 있다. 또, 이 경우, 레지스트가 고착되어 있는 영역에 SPM이 공급되도록 SPM 노즐(18)의 이동 범위를 한정해도 된다.
기판 처리 장치(1)에 있어서 처리 대상이 되는 기판은 이온 주입 공정 후의 기판(W)에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 일반적인 노광 처리 후의 기판이어도 된다.
또, 기판(W)의 상면 전체의 레지스트를 제거하는 것은 필수는 아니다. 예를 들면, 기판(W)의 상면 전체 중, 일부만이 제거 대상 영역으로 설정되어도 된다. 이 경우, 그 제거 대상 영역의 범위 내에 SPM이 착액하도록, 제어 장치(3)가 SPM 노즐(18)을 이동시키면 된다.
이 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기의 설명은, 모든 국면에 있어서 예시이며, 이 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가 이 발명의 범위를 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 해석된다. 상기 각 실시형태 및 각 변형예에서 설명한 각 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합하거나 생략할 수 있다.
1: 기판 처리 장치 2: 처리 유닛
3: 제어 장치 7: 챔버(처리실)
8: 스핀 척 9: SPM 공급 유닛
11: 처리 컵 13: 배기 덕트(배기부)
153: 카메라 16: 스핀 베이스
17: 협지 부재(기판 유지구) 18: SPM 노즐
182: 토출구 19: 노즐 아암
20: 노즐 이동 유닛 21: 황산 공급 유닛
22: 과산화수소수 공급 유닛 23: 황산 배관
24: 황산 밸브 25: 황산 유량 조정 밸브
26: 황산 공급부 35: 과산화수소수 배관
36: 과산화수소수 밸브 37: 과산화수소수 유량 조정 밸브
3B: 화상 처리부(경계 검출부) 3C: 촬상 제어 장치
3D: 노즐 이동 제어 장치 41, 42: 컵
43, 44, 45: 가드 46: 가드 승강 유닛
51: 배액구 54: 회수구
56: 회수 배관 A1: 회전축선
B1: 경계 D1: 제1 방향
D2: 제2 방향 JA1: 판정 영역
L1: 중심 위치 L2: 주연 위치
LP1: 착액 위치 M: 스핀 모터(회전 모터)
PI1: 촬영 화상 R1: 박리 영역
R2: 미박리 영역 SA1: 제1 영역
SA2: 제2 영역 W: 기판

Claims (14)

  1. 기판의 표면에 고착되어 있는 대상물을 약액으로 박리하는 기판 처리 장치로서,
    기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지구와,
    기판 유지구에 유지되어 있는 기판의 중앙부를 통과하는 연직 방향의 회전축선 둘레로 회전시키는 회전 모터와,
    약액을 토출하는 토출구를 갖는 노즐과,
    상기 노즐을 상기 회전축선과 직교하는 제1 방향으로 이동시키는 이동 모터와,
    상기 기판의 표면을 촬상 대상 영역에 포함하는 카메라와,
    상기 카메라에 의해서 얻어지는 촬영 화상에 있어서, 상기 기판의 상기 표면에 있어서의, 대상물이 박리된 박리 영역과 상기 대상물이 고착되어 있는 미박리 영역의 경계를 검출하는 경계 검출부와,
    상기 이동 모터에 접속되고, 상기 경계 검출부에 의해서 검출된 상기 경계의 위치에 따라 상기 노즐을 상기 제1 방향으로 이동시키는 제어부
    를 구비하는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 노즐로부터의 상기 약액이 상기 경계를 사이에 두고 상기 제1 방향과는 반대 측에 착액하도록 상기 노즐을 이동시키는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 경계의 상기 제1 방향에 있어서의 이동 속도에 의거하여, 상기 노즐의 이동 속도를 결정하는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐의 상기 토출구가 연직 방향에 교차하는 방향을 향해져 있는, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 방향이, 상기 회전축선으로부터 멀어지는 방향인, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 노즐로부터의 상기 약액이 상기 기판에 착액하는 착액 위치를 상기 회전축선의 위치로부터 상기 제1 방향으로 이동시키는, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 경계 검출부는, 상기 촬영 화상에 있어서의 상기 회전축선을 사이에 두고 상기 제1 방향과는 반대의 제2 방향 측의 영역에 있어서, 상기 경계를 검출하는, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 유지구 및 상기 노즐을 내부에 수용하는 처리실과,
    상기 처리실의 분위기를 외부로 배출하는 배기부
    를 더 구비하는, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 배기부는, 상기 기판의 경방향 외측에 있어서 흡인력을 발생시키는, 기판 처리 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐에 접속되고, 제1 유체가 유통하는 제1 배관과,
    상기 노즐에 접속되고, 제2 유체가 유통하는 제2 배관
    을 더 구비하고,
    상기 노즐은, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 혼합하여 상기 토출구로부터 토출하는, 기판 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 배관으로부터의 상기 제1 유체의 유량과, 상기 제2 배관으로부터의 상기 제2 유체의 유량을 변경하는 유량 변경부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 유체가 황산을 포함하고,
    상기 제2 유체가 과산화수소수를 포함하는, 기판 처리 장치.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 유지구에 유지되는 상기 기판보다 하방에 설치되어 있는 배액 배관과,
    상기 기판 유지구에 유지되는 상기 기판보다 하방에 설치되어 있는 회수 배관과,
    상기 약액이 유입되는 배관을, 상기 배액 배관 및 회수 배관의 사이에서 전환하는 전환부
    를 더 구비하는, 기판 처리 장치.
  14. 기판의 표면에 고착되어 있는 대상물을 약액으로 박리하는 기판 처리 방법으로서,
    a) 기판을 수평 자세로 유지하는 공정과,
    b) 상기 공정 a) 후, 상기 기판을 연직 방향의 회전축선 둘레로 회전시키는 공정과,
    c) 상기 공정 b) 후, 상기 기판의 표면에 약액을 공급하는 공정
    을 포함하고,
    상기 공정 c)는,
    c-1) 상기 기판의 상기 표면에 있어서의, 대상물이 박리된 박리 영역과 상기 대상물이 고착되어 있는 미박리 영역의 경계를 검출하는 공정과,
    c-2) 상기 공정 c-1)에 의해서 검출되는 상기 경계의 위치에 따라, 상기 약액이 상기 기판의 상기 표면에 착액하는 착액 위치를 상기 회전축선과 직교하는 제1 방향으로 이동시키는 공정
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
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