KR20220024884A - 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

기판(W)의 주단면(Wc)에, 제1의 가드 선단부(86)의 내주단(74a)이 수평 방향으로 제1의 환상 간극(C1)을 두고 대향한다. 또, 원판부(28)의 외주단(28c)에, 제2의 가드 선단부(88)의 내주단(75a)이 수평 방향으로 제2의 환상 간극(C2)을 두고 대향한다. 기판 대향면(26a)과 기판(W)의 표면(Wa)이, 소정의 간격(WU)을 유지하면서, 차단 부재(6)가 기판(W)에 대향한다. 제1의 환상 간극(C1)의 거리(L1)와, 제2의 환상 간극(C2)의 거리(L2)의 합계(L1+L2)는, 배기 경로(EP)에 있어서의 유로 폭(WF) 이상이며, 기판 대향면(26a)과 기판(W)의 표면(Wa)의 간격(WU) 이하이다(WF≤(L1+L2)≤WU)).

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
이 출원은, 2019년 6월 28일에 제출된 일본 특허 출원 2019-122134호에 의거하는 우선권을 주장하고 있으며, 이 출원의 전체 내용은 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.
이 발명은, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판의 예로는, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 유기 EL(Electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 약액 등의 처리액에 의한 처리를 실시하기 위해, 기판을 1장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치가 이용되는 경우가 있다. 이 매엽식의 기판 처리 장치는, 예를 들어, 기판을 거의 수평으로 유지하여 회전시키는 스핀 척과, 이 스핀 척에 의해 회전되는 기판에 처리액을 공급하기 위한 노즐과, 스핀 척에 유지된 기판의 표면(상면)에 대향하는 차단 부재와, 기판으로부터 배출되는 처리액을 포획하기 위한 처리 컵과, 스핀 척 및 차단 부재 등을 수용하는 챔버를 포함한다.
하기 일본 특허 문헌 1에 있어서, 스핀 척은, 예를 들어, 기판의 외경보다 큰 외경을 가지는 원판 형상의 스핀 베이스와, 스핀 베이스의 상면의 외주부에 있어서, 기판의 외주 형상에 대응하는 원주 상에 적당한 간격을 두고 설치된 복수의 협지 부재를 포함한다.
또, 일본 특허 문헌 1에 있어서, 차단 부재는, 기판의 상방의 상방 공간(기판과 상기 차단 부재 사이에 형성되는 공간) 둘레의 공간인 바깥쪽 공간으로부터 상방 공간을 보다 효과적으로 격리하기 위해, 스핀 척에 유지되어 있는 기판의 상방에 배치되는 원판부와, 원판부와의 주연으로부터 늘어지는 원통부를 구비하고 있다. 차단 부재의 원통부의 하단부와, 스핀 베이스의 상면의 외주 단연 사이에 형성되는 간극이 좁게 유지되기 때문에(특허 문헌 1의 도 3 참조), 바깥쪽 공간 내의 산소를 포함하는 분위기가 상방 공간에 진입하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이것에 의해, 상방 공간을 저산소 환경 하로 유지할 수 있다.
또, 일본 특허 문헌 1에 있어서, 처리 컵은, 복수의 가드를 구비하고 있다. 복수의 가드에 의해, 배기 및 배액이 통과하는 배기액 경로가 구획되어 있다. 배기 장치의 구동에 의해 배기액 경로가 감압됨으로써 배기된다. 각 가드의 내주단은, 차단 부재의 원통부를 둘러싸고 있으며, 차단 부재의 원통부에 인접하고 있다.
일본 특허 6330998호 공보
스핀 척에는, 기판 둘레에 배치된 복수의 협지 부재 사이에 기판을 수평으로 끼움으로써 기판을 수평으로 유지하는 협지식의 스핀 척과, 기판의 하면의 흡착에 의해 기판을 수평으로 유지하는 진공식의 스핀 척(이른바 진공 척)이 포함된다.
협지식의 스핀 척에서는, 기판의 외경보다 큰 외경을 가지는 원판 형상의 스핀 베이스가 이용된다. 이에 반해, 진공식의 스핀 척에서는, 기판의 외경보다 작은 외경을 가지는 원판 형상의 스핀 베이스가 이용된다.
협지식의 스핀 척에서는, 스핀 베이스의 외주부가 기판의 주단면(周端面)보다 외측에 배치된다. 그 때문에, 일본 특허 문헌 1에 기재된 기판 처리 장치에서는, 스핀 베이스의 외주부가, 기판의 주단면과 차단 부재의 원통부 사이의 간극의 하방에 배치된다. 그러나, 진공식의 스핀 척에서는, 스핀 베이스의 외주부가 기판의 주단면보다 내측에 배치되므로, 원판부와 원통부를 구비하는 차단 부재를 이용했다고 해도, 산소를 포함하는 분위기가, 기판의 주단면과 차단 부재의 원통부 사이의 간극을 통해서, 기판의 상면과 차단 부재 사이의 공간에 진입할 우려가 있다(도 12 참조).
그래서, 이 발명의 목적은, 기판의 외주부가 아니라 기판의 중앙부를 지지하는 경우에, 저산소 환경 하에서, 약액을 이용한 처리를 기판의 상면에 실시할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
이 발명의 일실시 형태는, 챔버와, 기판의 하방에 배치되어 있으며, 평면에서 봤을 때 상기 기판보다 작은 베이스 플레이트를 가지고, 상기 베이스 플레이트 상의 상기 기판을 상기 챔버의 내부에서 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 간격을 두고 대향하는 기판 대향면이 형성된 원판부를 가지는 차단 부재와, 상기 기판 유지 유닛의 주위를 둘러싸는 제1의 원통부와, 상기 제1의 원통부의 상단으로부터, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 중앙부를 통과하는 연직선을 향하여 연장되는 제1의 가드 선단부를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부의 내주단이, 상기 기판의 주단면에, 제1의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 내측 가드와, 상기 제1의 원통부의 주위를 둘러싸는 제2의 원통부와, 상기 제2의 원통부의 상단으로부터 상기 연직선을 향하여 연장되며, 또한 상기 제1의 가드 선단부보다 상방에 위치하는 제2의 가드 선단부를 가지고, 상기 제2의 가드 선단부의 내주단이, 상기 원판부의 외주단에, 제2의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 외측 가드를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부와 상기 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 제1의 공간과, 상기 제1의 공간에 연통하는 배기 경로가 내부에 형성된 처리 컵과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판과 상기 차단 부재 사이에 형성되어 있으며, 상기 제1의 공간에 연통하는 제2의 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 약액을 공급하는 약액 공급 유닛과, 상기 불활성 가스 공급 유닛 및 상기 약액 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치가, 상기 불활성 가스 공급 유닛에 의해 상기 제2의 공간에 불활성 가스를 공급하여, 상기 제1의 공간 및 상기 제2의 공간 쌍방을 양압으로 유지하는 양압 유지 공정과, 상기 양압 유지 공정에 병행하여, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 상기 약액 공급 유닛에 의해 약액을 공급하여, 상기 기판의 상면에 약액을 이용한 처리를 실시하는 약액 처리 공정을 실행하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상방에 배치된 차단 부재가, 기판 대향면과 기판의 상면의 간격이 소정 간격이 되도록 기판의 상면에 대향하고 있다. 기판의 주단면에, 제1의 가드 선단부의 내주단이 수평 방향으로 제1의 환상 간극을 두고 대향하고 있다. 차단 부재의 원판부의 외주단에, 제2의 가드 선단부의 내주단이 수평 방향으로 제2의 환상 간극을 두고 대향하고 있다. 기판 및 원판부를, 처리 컵에 대해 회전시키는 경우에는, 기판의 주단면과 제1의 가드 선단부 사이, 및 원판부의 외주단과 제1의 가드 선단부 사이에, 각각 환상 간극(제1의 환상 간극, 제2의 환상 간극)을 형성할 필요가 있다.
제2의 공간에 불활성 가스를 공급함으로써, 제1의 공간(제1의 가드 선단부와 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 공간), 및 제2의 공간(기판과 상기 차단 부재 사이에 형성되는 공간) 쌍방을 양압으로 유지한다. 이것에 의해, 제1의 공간 및 제2의 공간에 연통하는 챔버 내의 공간인 근접 공간 내의 산소를 포함하는 분위기가, 2개의 환상 간극을 통과하여 제2의 공간에 진입하는 것을, 효과적으로 억제할 수 있다. 이것에 의해, 제2의 공간을 저산소 환경 하로 유지할 수 있다.
불활성 가스의 공급에 의해 제1의 공간 및 제2의 공간이 양압으로 유지되어 있는 상태에서, 약액을 이용한 처리가 기판의 상면에 실시된다. 이것에 의해, 약액을 이용한 처리를, 저산소 환경 하에서 기판에 실시할 수 있다.
이 때문에, 기판의 외주부가 아니라 기판의 중앙부를 지지하는 경우에, 저산소 환경 하에서, 약액을 이용한 처리를 기판의 상면에 실시할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 양압 유지 공정이, 상기 배기 경로로부터 배출되는 배기의 유량보다 많은 유량의 불활성 가스를 상기 제2의 공간에 공급하는 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 배기 경로로부터 배출되는 배기의 유량보다 많은 유량의 불활성 가스가, 제2의 공간에 공급된다. 이것에 의해, 제1의 공간 및 제2의 공간을 비교적 용이하게 양압으로 유지할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 배기 경로에 있어서의 유로 폭이, 상기 제1의 환상 간극의 거리와, 상기 제2의 환상 간극의 거리의 합계인 간극 합계 거리 이하이다.
이 구성에 의하면, 배기 경로의 유로 폭이 좁기 때문에, 제1의 공간 및 제2의 공간을 비교적 용이하게 양압으로 유지할 수 있다. 또, 간극 합계 거리가, 배기 경로에 있어서의 유로 폭 이상이므로, 양압 상태에 있는 제2의 공간의 분위기가, 제1의 환상 간극 및 제2의 환상 간극을 통과하여 근접 공간에 유출되기 쉽다. 이것에 의해, 근접 공간 내의 산소를 포함하는 분위기가, 이들 2개의 환상 간극을 통과하여 제2의 공간에 진입하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
상기 간극 합계 거리가, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면과 상기 차단 부재의 상기 기판 대향면의 거리 이하여도 된다.
이 구성에 의하면, 2개의 환상 간극 각각이 좁다. 이것에 의해, 근접 공간 내의 산소를 포함하는 분위기가, 이들 2개의 환상 간극을 통과하여 제2의 공간에 진입하는 것을, 보다 한층 효과적으로, 억제 또는 방지할 수 있다. 이것에 의해, 제2의 공간을 저산소 환경 하로 유지할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 배기 경로에 있어서의 유로 폭이, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면과 상기 차단 부재의 상기 기판 대향면의 간격 이하여도 된다.
이 구성에 의하면, 배기 경로가 좁기 때문에, 제1의 공간 및 제2의 공간을 비교적 용이하게 양압으로 유지할 수 있다.
상기 배기 경로에 있어서의 상기 유로 폭이 상기 간극 합계 거리 이하인 경우, 상기 유로 폭이, 상기 제1의 원통부와 상기 제2의 원통부 사이의 경 방향의 거리인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제1의 원통부와 제2의 원통부 사이의 경 방향의 거리가 간극 합계 거리 이하이다. 배기 경로의 유로 폭이 좁기 때문에, 제1의 공간 및 제2의 공간을 비교적 용이하게 양압으로 유지할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 기판 처리 장치는, 상기 배기 경로를 통해서 상기 처리 컵의 상기 내부의 분위기를 흡인함으로써, 상기 챔버의 분위기를 상기 챔버의 밖으로 배출하는 배기 유닛을 더 포함하고, 상기 배기 유닛이, 상기 제1의 공간 및 제2의 공간의 분위기와, 상기 처리 컵 밖이며 또한 상기 챔버 안의 공간의 분위기 쌍방을 배출한다.
이 구성에 의하면, 배기 유닛에 의해, 제1의 공간의 분위기 및 제2의 공간의 분위기와, 처리 컵 밖이며 또한 챔버 안의 공간의 분위기 쌍방이 제거된다. 챔버 내의 기류를 안정시킬 필요가 있으므로, 배기 유닛의 배기력을 과도하게 높일 수는 없다.
그러나, 배기 경로에 있어서의 유로 폭을 상기 서술한 바와 같이 규정함으로써, 강한 배기력을 이용하여 배기하는 일 없이, 제1의 공간 및 제2의 공간을 비교적 용이하게 양압으로 유지할 수 있다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 내측 가드와 상기 외측 가드가, 서로 독립적으로 승강 가능하게 설치되어 있다.
이 구성에 의하면, 제1의 가드 선단부와 제2의 가드 선단부의 상하 방향의 거리를 조정할 수 있다. 이것에 의해, 기판의 상면과 차단 부재의 기판 대향면의 간격에 관계없이, 기판의 주단면에 대한 제1의 가드 선단부의 대향, 및 차단 부재의 원판부의 외주단에 대한 제2의 가드 선단부의 대향을, 용이하게 실현할 수 있다.
상기 내측 가드와 상기 외측 가드가 서로 독립적으로 승강 가능한 경우, 상기 기판 처리 장치는, 상기 내측 가드 및 상기 외측 가드 중 적어도 한쪽에 설치되어 있으며, 상하 방향에 있어서의 상기 내측 가드와 상기 외측 가드의 상대적인 이동에 수반하여 상기 배기 경로의 유로 폭을 조정함으로써, 상기 배기 경로의 압력 손실을 변경하는 배기 유량 조정 링을 더 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 내측 가드 및 외측 가드의 상대적인 상하 관계를 변경함으로써, 배기 경로의 유로 폭을 좁혀 배기 경로의 압력 손실을 높이는 것이 가능하다. 이것에 의해, 제1의 공간 및 제2의 공간 쌍방을, 더 용이하게 양압으로 유지하는 것이 가능하다.
이 발명의 일실시 형태에서는, 상기 내측 가드의 상기 제1의 가드 선단부의 상기 내주단이, 상기 원판부의 상기 외주단보다, 수평 방향에 관해서 내측에 위치하고 있다.
이 구성에 의하면, 기판의 주단면과 함께 제1의 환상 간극을 형성하는 내측 가드의 내주단이, 외측 가드의 내주단과 함께 제2의 환상 간극을 형성하는 원판부의 외주단보다, 내측에 위치하므로, 제2의 간극을 기판의 주단면으로부터 멀리하는 것이 가능하다. 만일, 기판의 주단면이 제2의 간극에 가까우면, 산소를 포함하는 분위기가 제2의 간극을 통과하여 제2의 공간에 진입했을 때에, 기판의 상면의 외주부가 산화될 우려가 있다.
본 구성에서는, 제2의 간극을 기판의 주단면으로부터 멀리하는 것이 가능하므로, 만일, 산소를 포함하는 분위기가 제2의 간극을 통과하여 제2의 공간에 진입한 경우여도, 기판의 상면이 산화되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이 발명의 제2의 실시 형태는, 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리 방법을 제공한다.
상기 기판 처리 장치는, 챔버와, 기판의 하방에 배치되어 있으며, 평면에서 봤을 때 상기 기판보다 작은 베이스 플레이트를 가지고, 상기 베이스 플레이트 상의 상기 기판을 상기 챔버의 내부에서 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 간격을 두고 대향하는 기판 대향면이 형성된 원판부를 가지는 차단 부재와, 상기 기판 유지 유닛의 주위를 둘러싸는 제1의 원통부와, 상기 제1의 원통부의 상단으로부터, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 중앙부를 통과하는 연직선을 향하여 연장되는 제1의 가드 선단부를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부의 내주단이, 상기 기판의 주단면에, 제1의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 내측 가드와, 상기 제1의 원통부의 주위를 둘러싸는 제2의 원통부와, 상기 제2의 원통부의 상단으로부터 상기 연직선을 향하여 연장되며, 또한 상기 제1의 가드 선단부보다 상방에 위치하는 제2의 가드 선단부를 가지고, 상기 제2의 가드 선단부의 내주단이, 상기 원판부의 외주단에, 제2의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 외측 가드를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부와 상기 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 제1의 공간과, 상기 제1의 공간에 연통하는 배기 경로가 내부에 형성된 처리 컵을 포함한다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 기판 대향면과 상기 기판의 상면의 간격을 일정하게 유지하면서, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상방에 상기 차단 부재를 배치하는 차단 부재 대향 공정과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 주단면에 상기 제1의 가드 선단부의 내주단이 제1의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하고, 또한 상기 차단 부재의 상기 원판부의 외주단에 상기 제2의 가드 선단부의 내주단이 제2의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하도록, 상기 내측 가드 및 상기 외측 가드를 배치함으로써, 상기 처리 컵의 내부에, 상기 제1의 가드 선단부와 상기 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 제1의 공간과, 상기 제1의 공간에 연통하는 배기 경로를 형성하는 가드 대향 공정과, 상기 차단 부재 대향 공정 및 상기 가드 대향 공정에 병행하여, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판과 상기 차단 부재 사이에 형성되는 제2의 공간에 불활성 가스를 공급하여, 상기 제1의 공간 및 상기 제2의 공간 쌍방을 양압으로 유지하는 양압 유지 공정과, 상기 차단 부재 대향 공정, 상기 가드 대향 공정 및 상기 양압 유지 공정에 병행하여, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 약액을 공급하여, 상기 기판의 상면에 약액을 이용한 처리를 실시하는 약액 처리 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상방에 배치된 차단 부재가, 기판 대향면과 기판의 상면의 간격이 소정 간격이 되도록 기판의 상면에 대향하고 있다. 기판의 주단면에, 제1의 가드 선단부의 내주단이 수평 방향으로 제1의 환상 간극을 두고 대향하고 있다. 원판부의 외주단에, 제2의 가드 선단부의 내주단이 수평 방향으로 제2의 환상 간극을 두고 대향하고 있다. 기판 및 원판부를, 처리 컵에 대해 회전시키는 경우에는, 기판의 주단면과 제1의 가드 선단부 사이, 및 원판부의 외주단과 제1의 가드 선단부 사이에, 각각 환상 간극(제1의 환상 간극, 제2의 환상 간극)을 형성할 필요가 있다.
제2의 공간에 불활성 가스를 공급함으로써, 제1의 공간(제1의 가드 선단부와 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 공간)과 제2의 공간(기판과 상기 차단 부재 사이에 형성되는 공간) 쌍방을 양압으로 유지한다. 이것에 의해, 제1의 공간 및 제2의 공간에 연통하는 챔버 내의 공간인 근접 공간 내의 산소를 포함하는 분위기가, 2개의 환상 간극을 통과하여 제2의 공간에 진입하는 것을, 효과적으로 억제할 수 있다. 이것에 의해, 제2의 공간을 저산소 환경 하로 유지할 수 있다.
불활성 가스의 공급에 의해 제1의 공간 및 제2의 공간이 양압으로 유지되어 있는 상태에서, 약액을 이용한 처리가 기판의 상면에 실시된다. 이것에 의해, 약액을 이용한 처리를, 저산소 환경 하에서 기판에 실시할 수 있다.
이 때문에, 기판의 외주부가 아니라 기판의 중앙부를 지지하는 경우에, 저산소 환경 하에서, 약액을 이용한 처리를 기판의 상면에 실시할 수 있다.
이 발명의 제2 실시 형태에서는, 상기 양압 유지 공정이, 상기 배기 경로로부터 배출되는 배기의 유량보다 많은 유량의 불활성 가스를 상기 제2의 공간에 공급하는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 배기 경로로부터 배출되는 배기의 유량보다 많은 유량의 불활성 가스가, 제2의 공간에 공급된다. 이것에 의해, 제1의 공간 및 제2의 공간을 비교적 용이하게 양압으로 유지할 수 있다.
이 발명의 제3의 실시 형태는, 챔버와, 기판의 하방에 배치되어 있으며, 평면에서 봤을 때 상기 기판보다 작은 베이스 플레이트를 가지고, 상기 베이스 플레이트 상의 상기 기판을 상기 챔버의 내부에서 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 간격을 두고 대향하는 기판 대향면이 형성된 원판부를 가지는 차단 부재와, 상기 기판 유지 유닛의 주위를 둘러싸는 제1의 원통부와, 상기 제1의 원통부의 상단으로부터, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 중앙부를 통과하는 연직선을 향하여 연장되는 제1의 가드 선단부를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부의 내주단이, 상기 기판의 주단면에, 제1의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 내측 가드와, 상기 제1의 원통부의 주위를 둘러싸는 제2의 원통부와, 상기 제2의 원통부의 상단으로부터 상기 연직선을 향하여 연장되며, 또한 상기 제1의 가드 선단부보다 상방에 위치하는 제2의 가드 선단부를 가지고, 상기 제2의 가드 선단부의 내주단이, 상기 원판부의 외주단에, 제2의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 외측 가드를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부와 상기 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 제1의 공간과, 상기 제1의 공간에 연통하는 배기 경로가 내부에 형성된 처리 컵과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판과 상기 차단 부재 사이에 형성되어 있으며, 상기 제1의 공간에 연통하는 제2의 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 약액을 공급하는 약액 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상방에 배치된 차단 부재가, 기판 대향면과 기판의 상면의 간격이 소정 간격이 되도록 기판의 상면에 대향하고 있다. 기판의 주단면에, 제1의 가드 선단부의 내주단이 수평 방향으로 제1의 환상 간극을 두고 대향하고 있다. 원판부의 외주단에, 제2의 가드 선단부의 내주단이 수평 방향으로 제2의 환상 간극을 두고 대향하고 있다. 제1의 공간(제1의 가드 선단부와 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 공간)과, 제2의 공간(기판과 상기 차단 부재 사이에 형성되는 공간)이 연통하고 있다. 기판 및 원판부를, 처리 컵에 대해 회전시키는 경우에는, 기판의 주단면과 제1의 가드 선단부 사이, 및 원판부의 외주단과 제1의 가드 선단부 사이에, 각각 환상 간극(제1의 환상 간극, 제2의 환상 간극)을 형성할 필요가 있다.
제2의 공간에 불활성 가스를 공급함으로써, 제1의 공간 및 제2의 공간 쌍방을 양압으로 유지하는 것이 가능하다. 이 경우, 제1의 공간 및 제2의 공간에 연통하는 챔버 내의 공간인 근접 공간 내의 산소를 포함하는 분위기가, 2개의 환상 간극을 통과하여 제2의 공간에 진입하는 것을, 효과적으로 억제하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 제2의 공간을 저산소 환경 하로 유지하는 것이 가능하다.
불활성 가스의 공급에 의해 제1의 공간 및 제2의 공간이 양압으로 유지되어 있는 상태에서, 약액을 이용한 처리를 기판의 상면에 실시함으로써, 약액을 이용한 처리를, 저산소 환경 하에서 기판에 실시하는 것이 가능하다.
이 때문에, 기판의 외주부가 아니라 기판의 중앙부를 지지하는 경우여도, 저산소 환경 하에서, 약액을 이용한 처리를 기판의 상면에 실시하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서의 상술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도 면을 참조하여 다음에 서술하는 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.
도 1은, 이 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치를 위에서 본 모식도이다.
도 2는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3은, 상기 처리 유닛에 구비된 차단 부재의 저면도이다.
도 4a는, 상기 처리 유닛에 구비된 처리 컵의 가드 비대향 상태를 나타내는 도이다.
도 4b는, 상기 처리 유닛에 구비된 처리 컵의 가드 포획 상태의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 6은, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리되는 기판의 표면을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 7은, 상기 처리 유닛에 있어서 실행되는 기판 처리예의 내용을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8a는, 상기 기판 처리예를 설명하기 위한 도해적인 도이다.
도 8b는, 도 8a에 이어지는 공정을 설명하기 위한 도해적인 도이다.
도 8c는, 도 8b에 이어지는 공정을 설명하기 위한 도해적인 도이다.
도 9는, 본 발명의 제1의 변형예를 설명하기 위한 도이다.
도 10은, 본 발명의 제2의 변형예를 설명하기 위한 도이다.
도 11은, 본 발명의 제3의 변형예를 설명하기 위한 도이다.
도 12는, 기판의 중앙부를 흡착 유지하는 스핀 척을 이용한 기판 처리를 설명하기 위한 도이다.
도 1은, 이 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)를 위에서 본 모식도이다.
기판 처리 장치(1)는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판(W)을 한 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 이 실시 형태에서는, 기판(W)은, 원판 형상의 기판이다. 기판 처리 장치(1)는, 처리 유체를 이용하여 기판(W)을 처리하는 복수의 처리 유닛(2)과, 처리 유닛(2)에서 처리되는 복수장의 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 반송 로봇(CR)과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 제어 장치(3)를 포함한다. 인덱서 로봇(IR)은, 기판 수용기(C)와 반송 로봇(CR) 사이에서 기판(W)을 반송한다. 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 2는, 처리 유닛(2)의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다. 도 3은, 차단 부재(6)의 저면도이다. 도 4a는, 처리 컵(13)의 가드 비대향 상태를 나타내는 도이다. 도 4b는, 처리 컵(13)의 가드 포획 상태(제2의 가드 포획 상태)의 일례를 나타내는 도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛(2)은, 상자형의 챔버(4)와, 챔버(4) 내에서 한 장의 기판(W)을 수평의 자세로 유지하고, 기판(W)의 중심을 통과하는 연직의 회전 축선(소정의 연직선)(A1) 둘레로 기판(W)을 회전시키는 스핀 척(기판 유지 유닛)(5)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면(표면(Wa)(도 6 참조))의 상방의 공간을 그 주위의 분위기로부터 차단하기 위한 차단 부재(6)를 포함한다. 처리 유닛(2)은, 또한, 차단 부재(6)의 내부에서 상하로 연장되어 있으며, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면의 중앙부를 향하여 처리 가스나 처리액(약액, 린스액, 유기 용제 등) 등의 처리 유체를 토출하기 위한 중앙 노즐(7)과, 약액의 일례로서의 불산을 중앙 노즐(7)에 공급하기 위한 약액 공급 유닛(8)과, 린스액을 중앙 노즐(7)에 공급하기 위한 린스액 공급 유닛(9)과, 저표면 장력 액체로서의 유기 용제를 중앙 노즐(7)에 공급하는 유기 용제 공급 유닛(10)과, 불활성 가스를 중앙 노즐(7)에 공급하는 불활성 가스 공급 유닛(11)과, 스핀 척(5)의 측방을 둘러싸는 통형상의 처리 컵(13)을 포함한다.
챔버(4)는, 스핀 척(5)이나 차단 부재(6)를 수용하는 상자형상의 격벽(18)과, 격벽(18)의 상부로부터 격벽(18) 내에 청정 공기(필터에 의해 여과된 공기)를 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU(팬·필터·유닛)(19)와, 격벽(18)의 하부에서 챔버(4) 내의 기체를 배출하는 배기 덕트(배기 유닛)(20)를 포함한다. FFU(19)는, 격벽(18)의 상방에 배치되어 있으며, 격벽(18)의 천정에 장착되어 있다. FFU(19)는, 격벽(18)의 천정에서 챔버(4) 내로 하방향으로 청정 공기를 보낸다. 배기 덕트(20)는, 처리 컵(13)의 후술하는 원통 부재(70)에 접속되어 있으며, 기판 처리 장치(1)가 설치되는 공장에 설치된 배기 장치(배기 유닛)(14)에 접속되어 있다.
배기 덕트(20)는, 배기 장치(14)를 향하여 챔버(4) 내의 기체를 안내한다. 따라서, 챔버(4) 내를 하방으로 흐르는 다운 플로우(하강류)가, FFU(19) 및 배기 덕트(20)에 의해 형성된다. 기판(W)의 처리는, 챔버(4) 내에 다운 플로우가 형성되어 있는 상태에서 행해진다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 스핀 척(5)은, 이 실시 형태에서는, 진공 흡착식의 척이다. 스핀 척(5)은, 기판(W)의 하면(표면(Wa)와 반대측의 이면)의 중앙부를 흡착 지지하고 있다. 스핀 척(5)은, 연직의 방향으로 연장된 하측 스핀축(21)과, 이 하측 스핀축(21)의 상단에 장착되어, 기판(W)을 수평의 자세로 그 하면을 흡착하여 유지하는 스핀 베이스(22)와, 하측 스핀축(21)과 동축에 결합된 회전축을 가지는 스핀 모터(23)를 구비하고 있다. 기판(W)은, 스핀 베이스(22) 상에 놓여진다. 스핀 베이스(22)는, 기판(W)의 외경보다 작은 외경을 가지는 수평인 원형의 상면(22a)을 포함한다. 기판(W)의 중심은, 스핀 베이스(22)의 상면(22a)의 중심부를 통과하는 연직의 회전 축선(A1) 상에 배치된다. 스핀 베이스(22)는, 기판(W)의 하면의 중앙부에 접촉하지만, 기판(W)의 하면의 외주부에는 접촉하지 않는다. 따라서, 기판(W)의 하면이 스핀 베이스(22)에 흡착 유지된 상태에서는, 기판(W)의 외주부가, 스핀 베이스(22)의 주단연보다 외측으로 튀어나와 있다. 스핀 모터(23)가 구동됨으로써, 하측 스핀축(21)의 중심 축선 둘레로 기판(W)이 회전된다.
차단 부재(6)는, 차단판(26)과, 차단판(26)에 일체로 회전 가능하게 설치된 상측 스핀축(27)을 포함한다. 차단판(26)은, 수평의 자세로 유지된 원판부(28)를 포함한다. 원판부(28)의 중앙부에는, 차단판(26) 및 상측 스핀축(27)을 상하로 관통하는 원통형상의 관통 구멍이 형성되어 있다. 관통 구멍은, 내부 공간을 구획하는 원통형상의 내주면을 포함한다. 관통 구멍에는, 중앙 노즐(7)이 상하로 삽입 통과되어 있다. 차단판(26)(즉 원판부(28))은, 기판(W)의 외경보다 큰 외경을 가지는 원판 형상이다.
차단판(26)(원판부(28))의 하면에는, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 상하 방향으로 대향하는 기판 대향면(26a)이 형성되어 있다. 기판 대향면(26a)은, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면과 평행한 평탄면이다.
중앙 노즐(7)은, 차단판(26)(원판부(28)) 및 기판(W)의 중심을 통과하는 연직의 축선, 즉, 회전 축선(A1)을 따라 상하 방향으로 연장되어 있다. 중앙 노즐(7)은, 스핀 척(5)의 상방에 배치되어, 차단판(26) 및 상측 스핀축(27)의 내부 공간을 삽입 통과한다. 중앙 노즐(7)은, 차단판(26) 및 상측 스핀축(27)과 함께 승강한다.
상측 스핀축(27)은, 차단판(26)의 상방에서 수평으로 연장되는 지지 아암(31)에 상대 회전 가능하게 지지되어 있다. 차단판(26) 및 상측 스핀축(27)에는, 전동 모터 등을 포함하는 차단판 회전 유닛(32)이 결합되어 있다. 차단판 회전 유닛(32)은, 차단판(26) 및 상측 스핀축(27)을, 지지 아암(31)에 대해 회전 축선(A1)과 동축의 중심 축선 둘레로 회전시킨다.
또, 지지 아암(31)에는, 전동 모터, 볼 나사 등을 포함하는 차단 부재 승강 유닛(33)이 결합되어 있다. 차단 부재 승강 유닛(33)은, 차단 부재(6)(차단판(26) 및 상측 스핀축(27)) 및 중앙 노즐(7)을, 지지 아암(31)과 함께 연직 방향으로 승강시킨다.
차단 부재 승강 유닛(33)은, 차단판(26)을, 기판 대향면(26a)이 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 근접하는 하측 위치(도 2에 파선으로 나타내는 위치)와, 기판 대향면(26a)에서 기판(W)의 상면까지의 상하 방향의 거리가 하측 위치일 때보다 큰 상측 위치(도 2에 실선으로 나타내는 위치) 사이에서 승강시킨다.
차단 공간은, 후술하는 가드간 공간(SP1)(제1의 공간. 도 4b 등 참조)과, 기판 상측 공간(SP2)(제2의 공간. 도 4b 등 참조)에 의해 형성되어 있다. 기판 상측 공간(SP2)은, 하측 위치에 위치하고 있는 차단 부재(6)의 기판 대향면(26a)과 기판(W)의 상면 사이의 공간이다. 이 차단 공간은, 그 주위의 공간으로부터 완전하게 격리되어 있는 것은 아니지만, 기판 상측 공간(SP2) 및 가드간 공간(SP1)은, 그들에 연통하는 챔버(4) 내의 공간(이하, 「근접 공간(SP3)」(도 4b 등 참조)이라고 한다) 사이에서 유체의 유통이 거의 없다.
중앙 노즐(7)은, 상하로 연장되는 원기둥 형상의 케이싱(40)과, 각각 케이싱(40)의 내부를 상하로 삽입 통과하는 제1의 노즐 배관(41), 제2의 노즐 배관(46), 제3의 노즐 배관(51) 및 제4의 노즐 배관(56)을 포함한다. 제1~제4의 노즐 배관(41, 46, 51, 56)의 각각은, 이너 튜브에 상당한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제1의 노즐 배관(41)의 하단은, 케이싱(40)의 하단면에 개구하고, 제1의 토출구(중앙부 토출구)(41a)를 형성하고 있다. 제1의 노즐 배관(41)에는, 약액 공급 유닛(8)으로부터의 약액이 공급된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 약액 공급 유닛(8)은, 제1의 노즐 배관(41)의 상류단에 접속된 약액 배관(42)과, 약액 배관(42)의 도중부에 개재된 약액 밸브(43)와, 약액 배관(42)을 흐르는 약액의 유량을 변경하는 제1의 유량 조정 밸브(44)를 포함한다. 약액 배관(42)에는, 약액 공급원으로부터 용존 산소량이 저감된(용존 산소 농도가 낮다) 약액이 공급된다. 제1의 유량 조정 밸브(44)는, 벨브 시트가 내부에 설치된 밸브 보디와, 벨브 시트를 개폐하는 밸브체와, 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함하는 구성이어도 된다. 다른 유량 조정 밸브도, 동등한 구성이어도 된다.
약액 밸브(43)가 열리면, 제1의 토출구(41a)로부터 하방에 약액이 토출된다. 약액 밸브(43)가 닫히면, 제1의 토출구(41a)로부터의 약액의 토출이 정지된다. 제1의 유량 조정 밸브(44)에 의해, 제1의 토출구(41a)로부터의 약액의 토출 유량이 조정된다. 약액은, 불산(희불산), 버퍼드 불산(Buffered HF： 불산과 불화암모늄의 혼합액), FOM(불산 오존), FPM(불산 과산화수소수 혼합액), SC1(암모니아과산화수소수 혼합액), SC2(염산 과산화수소수 혼합액), SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture： 황산 과산화수소수 혼합액) 및 폴리머 제거액 등을 예시할 수 있다. 불산을 포함하는 약액(불산, 버퍼드 불산, FOM, FPM 등)은, 산화막(실리콘 산화막)을 제거하는 에칭액으로서 적합하다.
불산을 포함하는 약액을 이용하는 경우, 약액 배관(42)에 공급되는 불산을 포함하는 약액은, 불산 중의 산소에 의해 기판(W)의 표면(Wa)이 산화되는 것을 방지하기 위해, 용존 산소량이 충분히 저감된 것이다. 용존 산소량이 저감된 약액이, 약액 공급원으로부터 약액 배관(42)에 공급되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제2의 노즐 배관(46)의 하단은, 케이싱(40)의 하단면에 개구하고, 제2의 토출구(중앙부 토출구)(46a)를 형성하고 있다. 제2의 노즐 배관(46)에는, 린스액 공급 유닛(9)으로부터의 린스액이 공급된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 린스액 공급 유닛(9)은, 제2의 노즐 배관(46)의 상류단에 접속된 린스액 배관(47)과, 린스액 배관(47)의 도중부에 개재된 린스액 밸브(48)와, 린스액 배관(47)을 흐르는 린스액의 유량을 변경하는 제2의 유량 조정 밸브(49)를 포함한다. 린스액 밸브(48)가 열리면, 제2의 토출구(46a)로부터 하방에 린스액이 토출된다. 린스액 밸브(48)가 닫히면, 제2의 토출구(46a)로부터의 린스액의 토출이 정지된다. 제2의 유량 조정 밸브(49)에 의해, 제2의 토출구(46a)로부터의 린스액의 토출 유량이 조정된다. 린스액은 물이다. 물은, 예를 들어 탈이온수(DIW)이지만, DIW에 한정되지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 암모니아수 및 희석 농도(예를 들어, 10ppm~100ppm 정도)의 염산수 중 어느 하나여도 된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제3의 노즐 배관(51)의 하단은, 케이싱(40)의 하단면에 개구하고, 제3의 토출구(중앙부 토출구)(51a)를 형성하고 있다. 제3의 노즐 배관(51)에는, 유기 용제 공급 유닛(10)으로부터의 유기 용제가 공급된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 유기 용제 공급 유닛(10)은, 제3의 노즐 배관(51)의 상류단에 접속된 유기 용제 배관(52)과, 유기 용제 배관(52)의 도중부에 개재된 유기 용제 밸브(53)와, 유기 용제 배관(52)을 흐르는 유기 용제의 유량을 변경하는 제3의 유량 조정 밸브(54)를 포함한다. 유기 용제 밸브(53)가 열리면, 제3의 토출구(51a)로부터 하방으로 유기 용제가 토출된다. 유기 용제 밸브(53)가 닫히면, 제3의 토출구(51a)로부터의 유기 용제의 토출이 정지된다. 제3의 유량 조정 밸브(54)에 의해, 제3의 토출구(51a)로부터의 유기 용제의 토출 유량이 조정된다.
유기 용제 배관(52)에 공급되는 유기 용제는, 물보다 표면 장력이 낮은 용제이다. 유기 용제의 구체예로서는, 알코올이나, 불소계 유기 용제와 알코올의 혼합액을 들 수 있다. 알코올은, 예를 들어, 메틸 알코올, 에탄올, 프로필 알코올, 및 IPA 중 적어도 하나를 포함한다. 불소계 유기 용제는, 예를 들어, HFE(하이드로플루오로에테르), HFC(하이드로플루오로카본) 중 적어도 하나를 포함한다. 이하에서는, 유기 용제가 IPA(isopropyl alcohol)인 예를 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제4의 노즐 배관(56)의 하단은, 케이싱(40)의 하단면에 개구하고, 제4의 토출구(불활성 가스 토출구)(56a)를 형성하고 있다. 제4의 노즐 배관(56)에는, 불활성 가스 공급 유닛(11)으로부터의 불활성 가스가 공급된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 불활성 가스 공급 유닛(11)은, 제4의 노즐 배관(56)의 상류단에 접속된 불활성 가스 배관(57)과, 불활성 가스 배관(57)의 도중부에 개재된 불활성 가스 밸브(58)와, 불활성 가스 배관(57)을 흐르는 불활성 가스의 유량을 변경하는 제4의 유량 조정 밸브(59)를 포함한다. 불활성 가스 밸브(58)가 열리면, 제4의 토출구(56a)로부터 하방에 불활성 가스가 토출된다(취출(吹出)된다). 불활성 가스 밸브(58)가 닫히면, 제4의 토출구(56a)로부터의 불활성 가스의 토출이 정지된다. 제4의 유량 조정 밸브(59)에 의해, 제4의 토출구(56a)로부터의 불활성 가스의 토출 유량이 조정된다. 불활성 가스는, 예를 들어, 질소 가스이지만, 아르곤 가스 등이어도 된다.
도 2, 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 처리 컵(13)은, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)보다 바깥쪽(회전 축선(A1)으로부터 떨어지는 방향)에 배치되어 있다.
이하, 주로 도 4a 및 도 4b를 참조하면서, 처리 컵(13)에 대해서 설명한다.
처리 컵(13)은, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)으로부터 배출되는 처리액(약액, 린스액, 유기 용제 등)을 포획하여, 처리액의 종류에 따른 배액 설비에 보낸다. 처리 컵(13)은, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W) 상의 분위기를 배기 덕트(20)를 통하여 배기 장치(14)에 보낸다.
처리 컵(13)은, 원통 부재(70)와, 원통 부재(70)의 내측에 있어서 스핀 척(5)의 주위를 둘러싸는 복수의 컵(제1의 컵(71), 제2의 컵(72), 제3의 컵(73))과, 기판(W)의 주위에 비산한 처리액을 받는 복수(도 2의 예에서는 3개)의 가드(제1의 가드(내측 가드)(74), 제2의 가드(외측 가드)(75), 제3의 가드(76))와, 복수의 가드를 개별적으로 승강시키는 가드 승강 유닛(78)을 포함한다. 처리 컵(13)은, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 외주보다 외측(회전 축선(A1)으로부터 떨어지는 방향)에 배치되어 있다.
각 컵(제1의 컵(71), 제2의 컵(72), 제3의 컵(73))은, 원통형상(원환상)이며, 스핀 척(5)의 주위를 둘러싸고 있다. 내측으로부터 2번째의 제2의 컵(72)은, 제1의 컵(71)보다 외측에 배치되어 있으며, 가장 외측의 제3의 컵(73)은, 제2의 컵(72)보다 외측에 배치되어 있다. 제3의 컵(73)은, 예를 들어, 제2의 가드(75)와 일체이며, 제2의 가드(75)와 함께 승강한다. 각 컵(제1의 컵(71), 제2의 컵(72), 제3의 컵(73))은, 상방향으로 열린 환상의 홈을 형성하고 있다.
제1의 컵(71)의 홈에는, 제1의 배액 배관(79)이 접속되어 있다. 제1의 컵(71)의 홈에 유도된 처리액(주로 린스액)은, 제1의 배액 배관(79)을 통과하여, 기판 처리 장치(1) 밖의 배액 처리 설비에 보내지고, 이 배액 처리 설비에 있어서 처리된다.
제2의 컵(72)의 홈에는, 제2의 배액 배관(80)이 접속되어 있다. 제2의 컵(72)의 홈에 유도된 처리액(주로 약액)은, 제2의 배액 배관(80)을 통과하여, 기판 처리 장치(1) 밖의 배액 처리 설비에 보내지고, 이 배액 처리 설비에 있어서 처리된다.
제3의 컵(73)의 홈에는, 제3의 배액 배관(81)이 접속되어 있다. 제3의 컵(73)의 홈에 유도된 처리액(주로 유기 용제)은, 제3의 배액 배관(81)을 통과하여, 기판 처리 장치(1) 밖의 배액 처리 설비에 보내지고, 이 배액 처리 설비에 있어서 처리된다.
가장 내측의 제1의 가드(74)는, 스핀 척(5)의 주위를 둘러싸며, 기판(W)의 회전 축선(A1)(도 2 참조)에 대해, 평면에서 봤을 때 거의 회전 대칭인 형상을 가지고 있다. 제1의 가드(74)는, 스핀 척(5)의 주위를 둘러싸는 원통형상의 하단부(83)와, 하단부(83)의 상단에서 바깥쪽(기판(W)의 회전 축선(A1)으로부터 멀어지는 방향)으로 연장되는 통형상부(84)와, 통형상부(84)의 상면 외주부로부터 연직 상방으로 연장되는 중단의 제1의 원통부(85)와, 제1의 원통부(85)의 상단에서 안쪽(기판(W)의 회전 축선(A1)에 가까워지는 방향)으로 연장되는 원환상의 제1의 가드 선단부(86)를 포함한다. 하단부(83)는, 제1의 컵(71)의 홈 상에 위치하고, 제1의 가드(74)와 제1의 컵(71)이 가장 근접한 상태에서, 제1의 컵(71)의 홈의 내부에 수용된다. 제1의 가드(74)의 내주단(74a)(제1의 가드 선단부(86)의 선단)은, 평면에서 봤을 때, 스핀 척(5)에 유지되는 기판(W)을 둘러싸는 원형이다. 제1의 가드(74)의 내주단(74a)의 내경은, 기판(W)의 외경보다 크다. 제1의 가드 선단부(86)는, 제1의 원통부(85)의 상단에서 내측으로, 비스듬한 상방으로 연장되는 경사부이다. 도 4a, 도 4b 등에 나타내는 바와 같이, 제1의 가드 선단부(86)의 단면 형상은 직선형상이다.
내측에서 2번째의 제2의 가드(75)는, 제1의 가드(74)의 외측에 있어서, 스핀 척(5)의 주위를 둘러싸며, 기판(W)의 회전 축선(A1)에 대해 거의 회전 대칭인 형상을 가지고 있다. 제2의 가드(75)는, 제1의 가드(74)와 동축의 제2의 원통부(87)와, 제2의 원통부(87)의 상단에서 중심측(기판(W)의 회전 축선(A1)에 가까워지는 방향)으로 연장되는 제2의 가드 선단부(88)를 가지고 있다. 제2의 원통부(87)는, 제2의 컵(72)의 홈 상에 위치하고 있다. 제2의 가드 선단부(88)는, 제2의 원통부(87)의 상단에서 내측으로, 비스듬한 상방으로 연장되는 경사부이다. 도 4a, 도 4b 등에 나타내는 바와 같이, 제2의 가드 선단부(88)의 단면 형상은 직선형상이다. 제2의 가드(75)의 내주단(75a)(제2의 가드 선단부(88)의 선단)은, 평면에서 봤을 때, 스핀 척(5)에 유지되는 기판(W)을 둘러싸는 원형이다. 제2의 가드(75)의 내주단(75a)의 내경은, 기판(W)의 외경보다 크다.
제2의 가드 선단부(88)는, 제1의 가드(74)의 제1의 가드 선단부(86)의 상방에 배치되어 있으며, 평면에서 봤을 때 제1의 가드(74)의 제1의 가드 선단부(86)에 겹쳐진다. 제2의 가드 선단부(88)는, 제1의 가드(74)와 제2의 가드(75)가 상하 방향으로 가장 근접한 상태에서 제1의 가드 선단부(86)에 대해 접촉하지 않고 근접하도록 형성되어 있다.
가장 외측의 제3의 가드(76)는, 제2의 가드(75)의 외측에 있어서, 스핀 척(5)의 주위를 둘러싸며, 기판(W)의 회전 축선(A1)에 대해, 평면에서 봤을 때 거의 회전 대칭인 형상을 가지고 있다. 제3의 가드(76)는, 제2의 가드(75)와 동축의 원통부(89)와, 원통부(89)의 상단에서 중심측(기판(W)의 회전 축선(A1)에 가까워지는 방향)으로 연장되는 제3의 가드 선단부(90)를 가지고 있다. 원통부(89)는, 제3의 컵(73)의 홈 상에 위치하고 있다. 제3의 가드(76)의 내주단(76a)(제3의 가드 선단부(90)의 선단)은, 평면에서 봤을 때, 스핀 척(5)에 유지되는 기판(W)을 둘러싸는 원형이다. 제3의 가드(76)의 내주단(76a)의 내경은, 기판(W)의 외경보다 크다. 제3의 가드 선단부(90)는, 원통부(89)의 상단에서 내측으로, 비스듬한 상방으로 연장되는 경사부이다. 도 4a, 도 4b 등에 나타내는 바와 같이, 제3의 가드 선단부(90)의 단면 형상은 직선형상이다.
제3의 가드 선단부(90)는, 제2의 가드(75)의 제2의 가드 선단부(88)의 상방에 배치되어 있으며, 평면에서 봤을 때 제2의 가드(75)의 제2의 가드 선단부(88)에 겹쳐진다. 제3의 가드 선단부(90)는, 제2의 가드(75)와 제3의 가드(76)가 상하 방향으로 가장 근접한 상태에서 제2의 가드 선단부(88)에 대해 접촉하지 않고 근접하도록 형성되어 있다.
각 선단부(제1의 가드 선단부(86), 제2의 가드 선단부(88), 제3의 가드 선단부(90))의 내주단(즉, 선단)(74a, 75a, 76a)은, 하방으로 절곡된 꺾임부의 내주단에 의해 규정되어 있다.
처리 컵(13)은, 절첩(折疊) 가능하다. 가드 승강 유닛(78)이 3개의 가드(제1의 가드(74), 제2의 가드(75), 제3의 가드(76)) 중 적어도 하나를 승강시킴으로써, 처리 컵(13)의 전개 및 절첩이 행해진다.
가드 승강 유닛(78)은, 각 가드(제1의 가드(74), 제2의 가드(75), 제3의 가드(76))를 상측 위치와 하측 위치 사이에서 승강시킨다. 가드 승강 유닛(78)은, 상측 위치에서 하측 위치까지의 범위 내의 임의의 위치에서 각 가드를 정지시킬 수 있다. 상측 위치는, 선단부(제1의 가드 선단부(86), 제2의 가드 선단부(88), 제3의 가드 선단부(90))의 내주단이, 기판(W)의 상면보다 상방에 배치되는 위치이며, 하측 위치는, 상기 선단부의 상기 내주단이 기판(W)의 상면보다 하방에 배치되는 위치이다.
제2의 가드(75)의 내주단(75a) 및 제3의 가드(76)의 내주단(76a)이, 제1의 가드(74)의 내주단(74a)보다, 경 방향 바깥쪽에 위치하고 있다. 즉, 제2의 가드(75)의 내주단(75a) 및 제3의 가드(76)의 내주단(76a)의 직경(D2)(도 4a 참조)이, 제1의 가드(74)의 내주단(74a)의 직경(D1)(도 4a 참조)보다 크다(D2＞D1). 직경(D2)과 직경(D1)의 차는, 예를 들어 10mm이다.
제1의 가드(74)의 내주단(74a)의 직경(D1)은, 차단 부재(6)의 원판부(28)의 외경(즉, 차단판(26)의 외경)(D3)(도 4b 참조)보다 작다.
3개의 가드 모두(제1의 가드(74), 제2의 가드(75), 제3의 가드(76))가 하측 위치에 위치하고 있는 경우, 어느 가드도 기판(W)의 주단면(Wc)(도 4b 참조)에 수평으로 대향하지 않는 가드 비대향 상태가 실현된다.
기판(W)에 대한 처리액(약액, 린스액, 유기 용제 등)의 공급이나 기판(W)의 건조는, 어느 하나의 가드가, 기판(W)의 주단면(Wc)에 대향하고 있는 상태에서 행해진다.
또, 기판(W)의 외주부로부터 배출되는 처리액을 제1의 가드(74)에 의해 포획 가능한 상태(후술하는 도 8a에 나타내는 상태. 이하, 이 상태를 「제1의 가드 포획 상태」라고 한다.)를 실현하기 위해, 3개의 가드 모두를 상측 위치에 배치한다. 제1의 가드 포획 상태에서는, 회전 상태에 있는 기판(W)의 외주부로부터 배출되는 처리액 모두가, 제1의 가드(74)에 의해 받아진다(포획된다).
또, 기판(W)의 외주부로부터 배출되는 처리액을 제3의 가드(76)에 의해 포획 가능한 상태(후술하는 도 8c에 나타내는 상태. 이하, 이 상태를 「제3의 가드 포획 상태」라고 한다.)를 실현하기 위해, 제1의 가드(74) 및 제2의 가드(75)를 하측 위치에 배치하고, 제3의 가드(76)를 상측 위치에 배치한다. 제3의 가드 포획 상태에서는, 회전 상태에 있는 기판(W)의 외주부로부터 배출되는 처리액 모두가, 제3의 가드(76)에 의해 받아진다(포획된다).
도 4b에 나타내는 제2의 가드 포획 상태에서는, 회전 상태에 있는 기판(W)의 외주부로부터 배출되는 처리액 모두가, 제2의 가드(75)에 의해 받아진다(포획된다). 처리 컵(13)의 제2의 가드 포획 상태에서는, 제2의 가드(75) 및 제3의 가드(76)는, 상측 위치에 위치하고 있다. 한편, 제1의 가드(74)는, 하측 위치가 아니라, 하측 위치보다 상방이며 또한 상측 위치보다 하방인 주단면 대향 위치(도 4b 및 후술하는 도 8a에 나타내는 제1의 가드(74)의 위치)에 위치하고 있다. 주단면 대향 위치는, 제1의 가드(74)의 상단이 스핀 베이스(22)의 하단보다 상방에 배치되는 위치이다. 주단면 대향 위치는, 제1의 가드(74)의 상단이 기판(W)의 상면과 동일한 높이에 배치되는 위치여도 되고, 제1의 가드(74)의 상단이 기판(W)의 상면과 기판(W)의 하면 사이의 높이에 배치되는 위치여도 된다.
또, 처리 컵(13)의 제2의 가드 포획 상태에서는, 제1의 가드(74)와 제2의 가드(75) 사이에, 가드간 공간(제1의 공간)(SP1)이 형성된다. 가드간 공간(SP1)은, 기판 대향면(26a)과 기판(W)의 상면(표면(Wa)) 사이의 공간인 기판 상측 공간(제2의 공간)(SP2)을 둘러싸고 있으며, 기판 상측 공간(SP2)에 연통하고 있다. 처리 컵(13)의 제2의 가드 포획 상태에서는, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 외주부로부터 배출되는 처리액은, 가드간 공간(SP1)에 진입하여, 제2의 가드(75)의 내벽에 의해 받아진다.
처리 컵(13)의 제2의 가드 포획 상태에서는, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 제1의 가드 선단부(86)의 내주단(74a)이 제1의 환상 간극(C1)을 두고 기판(W)의 주단면(Wc)에 수평으로 대향하고 있으며, 제2의 가드 선단부(88)의 내주단(75a)이 제2의 환상 간극(C2)을 두고 차단 부재(6)의 원판부(28)의 외주단(28c)에 수평으로 대향하고 있다.
거리(L1)는, 기판(W)의 주단면(Wc)에서 제1의 가드 선단부(86)의 내주단(74a)까지의 기판(W)의 경 방향(기판(W)의 회전 축선(A1)에 직교하는 수평 방향)의 거리를 의미한다. 거리(L2)는, 차단 부재(6)의 원판부(28)의 외주단(28c)에서 제2의 가드 선단부(88)의 내주단(75a)까지의 기판(W)의 경 방향의 거리를 의미한다. 제1의 환상 간극(C1)의 거리(L1)와, 제2의 환상 간극(C2)의 거리(L2)의 합계 거리(즉, L1+L2)를, 간극 합계 거리라고 정의하면, 후술하는 배기 경로(EP)에 있어서의 유로 폭(WF)은, 간극 합계 거리(L1+L2) 이하이다(WF＜(L1+L2)).
상술한 바와 같이, 제1의 가드(74)의 내주단(74a)이 차단 부재(6)의 원판부(28)의 외주단(28c)보다 기판(W)의 경 방향에 있어서의 안쪽에 위치하고 있다. 그 때문에, 제2의 환상 간극(C2)을 기판(W)의 외주단(28c)에서 기판(W)의 경 방향에 있어서의 바깥쪽으로 멀리하는 것이 가능하다.
처리 컵(13)의 원통 부재(70)의 측벽에는 개구(70a)(도 2 참조)가 형성되어 있으며, 그 개구(70a)에는 배기 덕트(20)(도 2 참조)가 접속되어 있다. 배기 장치(14)의 흡인력은, 배기 덕트(20)를 통하여 개구(70a)에 상시 전달되고 있다. 따라서, 개구(70a)는, 항상 감압 상태에 있다.
처리 컵(13)의 제2의 가드 포획 상태에서는, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 가드간 공간(SP1)에 연통하는 배기 경로(EP)가 제1의 가드(74)와 제2의 가드(75) 사이에 형성된다. 구체적으로는, 배기 경로(EP)는, 제1의 원통부(85)와 제2의 원통부(87)에 의해 구획되는 협(狹)유로(P1)와, 제2의 원통부(87)와 제2의 컵(72)의 외벽(72a)에 의해 구획되는 유로(P2)와, 제2의 컵(72)의 외벽(72a)과 제3의 컵(73)의 내벽(73a)에 의해 구획되는 유로(P3)를 포함한다. 배기 경로(EP)의 유로 폭(WF)은, 기판(W)의 경 방향에 있어서의 배기 경로(EP)의 거리의 최소값을 의미한다. 이 실시 형태에서는, 협유로(P1)가 가장 좁고, 그 때문에, 협유로(P1)의 유로 폭(협유로(P1)의, 기판(W)의 반경 방향의 간격)이, 배기 경로(EP)의 유로 폭(WF)에 상당한다. 제2의 컵(72)과 제3의 컵(73)의 사이로부터, 원통 부재(70)의 내부 공간에 배출된 배기는, 개구(70a)를 통하여 배기 덕트(20)에 도입된다.
처리 컵(13)의 제2의 가드 포획 상태에 있어서, 기판(W)의 상방에 있는 분위기(기판 상측 공간(SP2)의 분위기)는, 가드간 공간(SP1) 및 배기 경로(EP)를 통과하여, 배기 덕트(20) 및 배기 장치(14)에 흡입된다.
또, 배기 덕트(20) 및 배기 장치(14)는, 기판(W)의 상방에 있는 분위기(기판 상측 공간(SP2)의 분위기) 뿐만이 아니라, 챔버(4)의 내부의 분위기를 흡입한다. 구체적으로는, 배기 덕트(20)에 의한 개구(70a)의 배기에 의해, 챔버(4)의 내부의 분위기가, 원통 부재(70)의 내부에 도입된다. 원통 부재(70)의 내부에 도입된 분위기는, 개구(70a) 및 배기 덕트(20)를 통하여 배기 장치(14)에 보내진다.
즉, 배기 덕트(20) 및 배기 장치(14)는, 가드간 공간(SP1) 및 기판 상측 공간(SP2)의 분위기와, 처리 컵(13) 밖이며 또한 챔버(4)의 내부의 분위기 쌍방을 흡입한다.
처리 유닛(2)에 의해 실행되는 기판 처리예에서는, 처리 컵(13)이 제2의 가드 포획 상태일 때에, 차단 부재(6)가 하측 위치에 배치된다. 차단 부재(6)가 하측 위치에 배치되어 있을 때, 기판(W)의 상면에서 차단 부재(6)의 기판 대향면(26a)까지의 상하 방향의 거리는, 소정의 간격(WU)이다. 이 간격(WU)은, 간극 합계 거리(L1+L2) 이상이다(WU≥(L1+L2)).
즉, 간극 합계 거리(L1+L2)는, 배기 경로(EP)에 있어서의 유로 폭(WF) 이상이며, 기판 대향면(26a)과 기판(W)의 상면의 간격(WU) 이하이다(WF≤(L1+L2)≤WU).
도 5는, 기판 처리 장치(1)의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
제어 장치(3)는, 예를 들어 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 유닛에는, 연산 유닛이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
또, 제어 장치(3)에는, 제어 대상으로서, 스핀 모터(23), 차단 부재 승강 유닛(33), 차단판 회전 유닛(32) 및 가드 승강 유닛(78) 등이 접속되어 있다. 제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 스핀 모터(23), 차단 부재 승강 유닛(33), 차단판 회전 유닛(32) 및 가드 승강 유닛(78) 등의 동작을 제어한다.
또, 제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 약액 밸브(43), 린스액 밸브(48), 유기 용제 밸브(53), 불활성 가스 밸브(58) 등을 개폐한다.
또, 제어 장치(3)는, 미리 정해진 프로그램에 따라서, 제1의 유량 조정 밸브(44), 제2의 유량 조정 밸브(49), 제3의 유량 조정 밸브(54), 제4의 유량 조정 밸브(59) 등의 개도를 조정한다.
이하에서는, 디바이스 형성면인 표면(Wa)에, 패턴이 형성된 기판(W)을 처리하는 경우에 대해서 설명한다.
도 6은, 기판 처리 장치(1)에 의해 처리되는 기판(W)의 표면(Wa)을 확대하여 나타내는 단면도이다. 처리 대상의 기판(W)은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼이며, 그 패턴 형성면인 표면(Wa)에 패턴(100)이 형성되어 있다. 패턴(100)은, 예를 들어 미세 패턴이다. 패턴(100)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 볼록 형상(기둥 형상)을 가지는 구조체(101)가 행렬형상으로 배치된 것이어도 된다. 이 경우, 구조체(101)의 선폭(W1)은 예를 들어 10나노미터~45나노미터 정도이며, 패턴(100)의 간극(W2)은 예를 들어 10나노미터~수마이크로미터 정도로, 각각 형성되어 있다. 패턴(100)의 막두께(T)는, 예를 들어, 1마이크로미터 정도이다. 또, 패턴(100)은, 예를 들어, 종횡비(선폭(W1)에 대한 막두께(T)의 비)가, 예를 들어, 5~500 정도여도 된다(전형적으로는, 5~50 정도이다).
또, 패턴(100)은, 미세한 트렌치에 의해 형성된 라인형상의 패턴이, 반복해서 늘어서는 것이어도 된다. 또, 패턴(100)은, 박막에, 복수의 미세구멍(보이드(void) 또는 포어(pore))를 형성함으로써 형성되어 있어도 된다.
패턴(100)은, 예를 들어 절연막을 포함한다. 또, 패턴(100)은, 도체막을 포함하고 있어도 된다. 보다 구체적으로는, 패턴(100)은, 복수의 막을 적층한 적층막에 의해 형성되어 있으며, 또, 절연막과 도체막을 포함하고 있어도 된다. 패턴(100)은, 단층막으로 구성되는 패턴이어도 된다. 절연막은, 실리콘 산화막(SiO2막)이나 실리콘 질화막(SiN막)이어도 된다. 또, 도체막은, 저저항화를 위한 불순물을 도입한 아몰퍼스 실리콘막이어도 되고, 금속막(예를 들어 금속 배선막)이어도 된다.
또, 패턴(100)은, 친수성막이어도 된다. 친수성막으로서, TEOS막(실리콘 산화막의 일종)을 예시할 수 있다.
도 7은, 처리 유닛(2)에 있어서 실행되는 기판 처리예의 내용을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8a~8c는, 상기 기판 처리예를 설명하는 모식적인 도이다.
도 1~도 7을 참조하면서, 상기 기판 처리예에 대해서 설명한다. 도 8a~8c에 대해서는 적절히 참조한다.
우선, 미처리 기판(W)(예를 들어 직경 300mm의 원형 기판)은, 인덱서 로봇(IR) 및 반송 로봇(CR)에 의해 기판 수용기(C)로부터 처리 유닛(2)에 반입되어, 챔버(4)의 내부에 반입된다(도 7의 S1). 반입된 기판(W)은, 그 표면(Wa)을 상방을 향한 상태에서 스핀 척(5)에 수도(受渡)된다. 그 후, 기판(W)의 하면 중앙부가 흡착 지지됨으로써, 스핀 척(5)에 의해 기판(W)이 유지된다.
챔버(4)로의 기판(W)의 반입은, 모든 가드가 하측 위치에 배치되고(도 4a에 나타내는 가드 비대향 상태), 또한, 차단 부재(6)가 상측 위치에 퇴피되어 있는 상태에서 행해진다.
반송 로봇(CR)이 처리 유닛(2) 밖으로 퇴피한 후, 제어 장치(3)는, 차단 부재 승강 유닛(33)을 제어하여, 차단 부재(6)를 하강시켜, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 하측 위치에 배치한다(도 7의 S2： 차단 부재 강하. 차단 부재 대향 공정). 이것에 의해, 기판 대향면(26a)과 기판(W)의 상면 사이에, 기판 상측 공간(SP2)이 형성된다.
다음에, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(23)를 제어하여 스핀 베이스(22)의 회전 속도를, 소정의 액처리 속도(10~1200rpm의 범위 내에서, 예를 들어 1000rpm)까지 상승시키고, 그 액처리 속도로 유지한다(도 7의 S3： 기판(W) 회전 개시). 기판(W)이 스핀 베이스(22)에 유지되어 있으므로, 스핀 베이스(22)가 액처리 속도로 회전하면, 기판(W)도 액처리 속도로 회전 축선(A1) 둘레로 회전한다.
또, 제어 장치(3)는, 차단판 회전 유닛(32)을 제어하여, 차단판(26)을, 기판(W)의 회전에 동기시켜(즉, 기판(W)의 회전과 동일한 회전 방향 및 동일한 회전 속도로), 회전 축선(A1) 둘레로 회전시킨다.
또, 제어 장치(3)는, 가드 승강 유닛(78)을 제어하여, 제2의 가드(75) 및 제3의 가드(76)를 상측 위치로 상승시키고, 또한 제1의 가드(74)를, 주단면 대향 위치(도 4b에 나타내는 위치)에 배치한다. 이것에 의해, 처리 컵(13)이 도 4a에 나타내는 가드 비대향 상태에서 도 4b에 나타내는 제2의 가드 포획 상태로 전환된다. 이 상태에서는, 기판(W)의 주단면(Wc)에, 제1의 가드 선단부(86)의 내주단(74a)이 수평으로 대향하고, 원판부(28)의 외주단(28c)에, 제2의 가드 선단부(88)의 내주단(75a)이 수평으로 대향한다(가드 대향 공정). 이것에 의해, 기판 상측 공간(SP2)의 외측에 인접하여, 기판 상측 공간(SP2)에 연통하는 가드간 공간(SP1)이 형성된다.
또, 제어 장치(3)는 불활성 가스 밸브(58)를 연다. 이것에 의해, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 중앙 노즐(7)(제4의 노즐 배관(56))의 제4의 토출구(56a)로부터 하방으로(즉, 기판(W)의 상면의 중앙부를 향하여) 불활성 가스가 토출된다. 제4의 토출구(56a)로부터 토출되는 불활성 가스의 유량은, 제4의 유량 조정 밸브(59)에 의해, 예를 들어 100(리터/분)으로 조정되어 있다. 제4의 토출구(56a)로부터 토출된 불활성 가스는, 기판(W)의 상면과 차단 부재(6)의 기판 대향면(26a) 사이의 기판 상측 공간(SP2)을, 기판(W)의 상면을 따라 퍼진다. 이것에 의해, 기판 상측 공간(SP2)의 분위기가 불활성 가스로 치환되어, 기판 상측 공간(SP2)의 분위기 중의 산소 농도가 저하된다.
도 4b에 나타내는 배기 경로(EP)를 통과하여 배기 덕트(20)에 흡인되는 배기의 유량은, 배기 장치(14)의 흡인력과, 처리 컵(13)의 제2의 가드 포획 상태에 있어서 형성되는 배기 경로(EP)의 유로 폭(WF)을 포함하는 복수의 배기 조건에 의해 정해진다. 중앙 노즐(7)의 제4의 토출구(56a)로부터 토출되는 불활성 가스의 유량은, 배기 경로(EP)를 통과하여 배기 덕트(20)에 흡인되는 배기의 유량보다 많다. 즉, 배기 경로(EP)로부터 배출되는 배기의 유량보다 많은 유량의 불활성 가스가, 기판 상측 공간(SP2)에 공급된다.
기판 상측 공간(SP2)의 분위기가 저산소 농도 상태(예를 들어, 산소 농도가 100ppm 미만인 상태)가 되는데 충분한 불활성 가스 공급 시간이 경과하고, 또한 기판(W)의 회전 속도가 액처리 속도에 이르면, 제어 장치(3)는, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 약액의 일례로서의 불산을 이용하여 기판(W)의 표면(Wa)을, 처리하는 약액 처리 공정(도 7의 S4)을 개시한다.
약액 처리 공정(도 7의 S4)에 있어서, 제어 장치(3)는, 약액 밸브(43)를 연다. 그것에 의해, 회전 상태의 기판(W)의 상면(표면(Wa))의 중앙부를 향하여, 중앙 노즐(7)(제1의 노즐 배관(41))의 제1의 토출구(41a)로부터 불산이 토출된다(약액 공급 공정). 이 때의 불산의 토출 유량은, 예를 들어 2(리터/분)이다. 기판(W)의 상면에 공급되는 불산으로서, 용존 산소량이 충분히 저감된 것이 이용된다.
기판(W)의 상면에 공급된 불산은, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 외주부로 이동한다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면의 전역을 덮는 불산의 액막(LF1)이 형성된다. 즉, 불산에 의한 기판(W)의 상면의 커버리지가 행해져, 기판(W)의 상면의 전역이 불산의 액막(LF1)으로 덮인다. 불산의 액막(LF1)에 포함되는 불산이, 기판(W)의 표면(Wa)에 접함으로써, 표면(Wa)이 불산을 이용하여 처리된다. 구체적으로는, 표면(Wa)에 형성된 자연 산화막(실리콘 산화막)이, 불산에 의해 제거된다.
기판(W)의 외주부로 이동한 불산은, 기판(W)의 외주부로부터 기판(W)의 측방을 향하여 비산한다. 기판(W)으로부터 비산한 불산은, 제2의 가드(75)의 내벽에 받아져, 제2의 가드(75)의 내벽을 타고 흘러내려, 제2의 컵(72) 및 제2의 배액 배관(80)을 통하여, 기판 처리 장치(1) 밖의 배액 처리 설비에 보내진다.
약액 처리 공정(도 7의 S4)에 있어서, 불활성 가스가 상기의 유량으로 연속적으로 공급된다. 제어 장치(3)가 기판 상측 공간(SP2)에 불활성 가스를 공급함으로써, 가드간 공간(SP1) 및 기판 상측 공간(SP2) 쌍방이 양압(처리 컵(13) 밖이며 또한 챔버(4) 안의 공간의 기압보다 높은 기압)으로 유지된다(양압 유지 공정). 이것에 의해, 근접 공간(SP3) 내의 산소를 포함하는 분위기가, 제1의 환상 간극(C1) 및 제2의 환상 간극(C2)을 통과하여 기판 상측 공간(SP2)에 진입하는 것을, 효과적으로 억제할 수 있다. 이것에 의해, 기판 상측 공간(SP2)을 저산소 환경 하로 유지할 수 있다.
그리고, 불활성 가스의 공급에 의해 가드간 공간(SP1) 및 기판 상측 공간(SP2)이 양압으로 유지되어 있는 상태에서, 불산을 이용한 처리가 기판(W)의 표면(Wa)에 실시된다. 이것에 의해, 불산을 이용한 처리를, 저산소 환경 하에서 기판(W)에 실시할 수 있다.
약액 처리 공정(도 7의 S4)에 있어서, 패턴 형성면인 기판(W)의 표면(Wa)으로부터 산화막이 제거된다. 기판(W)에 접하는 분위기 중의 산소 농도가 높으면, 산화막의 두께가 증가하거나, 새로운 산화막이 형성된다. 이들 산화막은, 약액에 의해 제거된다. 따라서, 기판(W)에 접하는 분위기 중의 산소 농도가 높으면, 패턴(100)이 취약화되는 경우가 있다.
산소 농도가 낮은 분위기 하에 있어서, 불산을 이용한 약액 처리를 기판(W)의 표면(Wa)에 실시함으로써, 약액 처리 공정(도 7의 S4)에 있어서의 표면(Wa)의 산화를 억제 또는 방지할 수 있다. 이것에 의해, 기판(W)의 표면(Wa)의 산화에 수반하는 패턴(100)이 취약화되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
불산의 토출 개시부터 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 약액 밸브(43)를 닫고, 중앙 노즐(7)(제1의 노즐 배관(41))로부터의 불산의 토출을 정지한다. 이것에 의해, 약액 처리 공정(도 7의 S4)이 종료된다.
다음에, 제어 장치(3)는, 기판(W) 상의 불산을 린스액으로 치환하여 기판(W) 상으로부터 불산을 배제하기 위한 린스 공정(도 7의 S5)을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 가드 승강 유닛(78)을 제어하여, 제2의 가드 포획 상태에 있는 처리 컵(13)의 제1의 가드(74)를, 주단면 대향 위치로부터 상승시킴으로써, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 제1의 가드 선단부(86)의 내주단(74a)(도 4b 참조)을 기판(W)의 상면보다 상방에 위치시킨다(제1의 가드 포획 상태를 실현).
제어 장치(3)는, 기판(W) 및 차단판(26)의 회전 속도를 액처리 속도로 유지하면서, 린스액 밸브(48)를 연다. 이것에 의해, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙부를 향하여, 중앙 노즐(7)(제2의 노즐 배관(46))의 제2의 토출구(46a)로부터, 린스액이 토출된다. 기판(W)의 상면의 중앙부에 공급된 린스액은, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 외주부로 이동한다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면의 전역을 덮는 린스액의 액막(LF2)이 형성된다. 린스액에 의한 기판(W)의 표면(Wa)의 커버리지가 행해짐으로써, 표면(Wa)에 부착되어 있는 불산이, 린스액에 의해 씻어 내어진다.
기판(W)의 외주부로 이동한 린스액은, 기판(W)의 외주부로부터 기판(W)의 측방을 향하여 비산한다. 기판(W)으로부터 비산한 린스액은, 기판(W)의 주단면(Wc)에 수평으로 대향하는 제1의 가드(74)의 내벽에 받아져, 제1의 가드(74)의 내벽을 타고 흘러내려, 제1의 컵(71) 및 제1의 배액 배관(79)을 통하여, 기판 처리 장치(1) 밖의 배액 처리 설비에 보내진다.
린스액의 공급 개시부터 미리 정한 기간이 경과하면, 기판(W)의 상면의 전역이 린스액에 덮여 있는 상태에서, 제어 장치(3)는, 린스액의 토출을 속행시키면서, 스핀 모터(23) 및 차단판 회전 유닛(32)을 제어하여, 기판(W) 및 차단판(26)의 회전 속도를 액처리 속도에서 패들 속도(영 또는 40rpm 이하의 저회전 속도. 이 기판 처리예에서는, 예를 들어 10rpm)까지 단계적으로 저하시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 회전 속도를 그 패들 속도로 유지한다(패들 린스 공정(도 7의 S6)). 이것에 의해, 기판(W)의 상면에, 그 전역을 덮는 린스액의 액막(LF2)이 패들형상으로 지지된다. 이 상태에서는, 린스액의 액막(LF2)에 작용하는 원심력이 린스액과 기판(W)의 상면 사이에서 작용하는 표면 장력보다 작거나, 혹은 상기의 원심력과 상기의 표면 장력이 거의 길항하고 있다. 기판(W)의 감속에 의해, 기판(W) 상의 린스액에 작용하는 원심력이 약해져, 기판(W) 상으로부터 배출되는 린스액의 양이 감소한다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면에 유지되어 있는 린스액의 액막(LF2)의 두께가 커진다.
기판(W)의 회전을 패들 속도로 감속하고 나서 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 회전을 패들 속도로 유지하면서, 린스액 밸브(48)를 닫고, 중앙 노즐(7)(제2의 노즐 배관(46))로부터의 린스액의 토출을 정지한다.
다음에, 제어 장치(3)는, 치환 공정(도 7의 S7)을 개시한다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 회전 속도를 패들 속도로 유지하면서, 유기 용제 밸브(53)를 연다. 이것에 의해, 회전 상태의 기판(W)의 상면의 중앙부를 향하여, 중앙 노즐(7)(제3의 노즐 배관(51))의 제3의 토출구(51a)로부터, 유기 용제의 일례로서의 IPA가 토출된다. 이것에 의해, 린스액의 액막(LF2)에 포함되는 린스액이 IPA로 순차로 치환되어 간다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 IPA의 액막(LF3)이 패들형상으로 유지된다.
IPA의 토출 개시부터 미리 정한 기간(액막이 완전하게 IPA로 치환되는데 충분한 기간)이 경과하면, 제어 장치(3)는, 가드 승강 유닛(78)을 제어하여, 제1의 가드 포획 상태에 있는 처리 컵(13)의 제1의 가드(74) 및 제2의 가드(75)를, 하측 위치에 하강시킴으로써, 도 8c에 나타내는 바와 같이, 제3의 가드(76)의 내벽을 기판(W)의 주단면(Wc)에 수평으로 대향시킨다(제3의 가드 포획 상태를 실현).
기판(W)의 외주부으로부터는, IPA가 배출된다. 기판(W)의 외주부로부터 배출된 IPA는, 제3의 가드(76)의 내벽에 받아져, 제3의 가드(76)의 내벽을 타고 흘러내려, 제3의 컵(73) 및 제3의 배액 배관(81)을 통하여, 기판 처리 장치(1) 밖의 배액 처리 설비에 보내진다.
유기 용제 밸브(53)가 열리고 나서 미리 정한 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는 유기 용제 밸브(53)를 닫는다. 이것에 의해, 치환 공정(도 7의 S7)이 종료된다.
다음에, 기판(W)을 건조시키는 건조 공정(도 7의 S8)이 행해진다.
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 처리 컵(13)의 상태를 제3의 가드 포획 상태로 유지하여, 차단 부재(6)를 하측 위치에 배치하고, 중앙 노즐(7)로부터의 불활성 가스의 토출을 계속시킨 상태에서, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(23) 및 차단판 회전 유닛(32)을 제어하여, 기판(W) 및 차단판(26)의 회전 속도를 건조 회전 속도(예를 들어 수천rpm)까지 상승시키고, 그 건조 회전 속도로 기판(W) 및 차단판(26)을 회전시킨다. 이것에 의해, 큰 원심력이 기판(W) 상의 액체에 가해져, 기판(W)에 부착되어 있는 액체가 기판(W)의 주위로 떨쳐내어진다.
기판(W)의 가속 개시부터 소정 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(23)를 제어함으로써, 스핀 척(5)에 의한 기판(W)의 회전을 정지시킨다(도 7의 S9). 또, 제어 장치(3)는, 차단판 회전 유닛(32)을 제어하여, 차단판(26)의 회전을 정지시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 차단 부재 승강 유닛(33)을 제어하여, 차단 부재(6)를 상승시키고, 상측 위치에 퇴피시킨다.
그 후, 챔버(4) 내로부터 기판(W)이 반출된다(도 7의 S10). 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 반송 로봇(CR)의 핸드를 챔버(4)의 내부에 진입시킨다. 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)에 의한 기판(W)의 흡착을 해제한다. 그리고, 제어 장치(3)는, 흡착이 해제된 기판(W)을, 반송 로봇(CR)의 핸드에 유지시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 반송 로봇(CR)의 핸드를 챔버(4) 내로부터 퇴피시킨다. 이것에 의해, 처리 후의 기판(W)이 챔버(4)로부터 반출되어, 일련의 기판 처리예는 종료한다. 반출된 기판(W)은, 반송 로봇(CR)으로부터 인덱서 로봇(IR)으로 건네져, 인덱서 로봇(IR)에 의해, 기판 수용기(C)에 수납된다.
이상에 의해 이 실시 형태에 의하면, 차단 부재(6)가 하측 위치에 배치된다. 즉, 기판 대향면(26a)과 기판(W)의 상면의 간격을 소정의 간격(WU)으로 유지하면서, 차단 부재(6)를 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 대향시킨다. 또한, 제1의 가드 선단부(86)의 내주단(74a)을 제1의 환상 간극(C1)을 두고 기판(W)의 주단면(Wc)에 수평으로 대향시키고, 제2의 가드 선단부(88)의 내주단(75a)을 제2의 환상 간극(C2)을 두고 차단 부재(6)의 원판부(28)의 외주단(28c)에 수평으로 대향시킨다. 이것에 의해, 제1의 가드(74)와 제2의 가드(75) 사이의 가드간 공간(SP1)이, 기판 대향면(26a)과 기판(W)의 상면 사이의 공간인 기판 상측 공간(SP2)의 둘레에 배치되어, 기판 상측 공간(SP2)에 연통한다.
그리고, 기판 상측 공간(SP2)에 불활성 가스를 공급함으로써, 가드간 공간(SP1) 및 기판 상측 공간(SP2) 쌍방을 양압으로 유지한다. 이것에 의해, 가드간 공간(SP1) 및 기판 상측 공간(SP2)에 연통하는 근접 공간(SP3) 내의 산소를 포함하는 분위기가, 2개의 환상 간극(제1의 환상 간극(C1), 제2의 환상 간극(C2))을 통과하여 기판 상측 공간(SP2)에 진입하는 것을, 효과적으로 억제할 수 있다. 이것에 의해, 기판 상측 공간(SP2)을 저산소 환경 하로 유지할 수 있다.
불활성 가스의 공급에 의해 가드간 공간(SP1) 및 기판 상측 공간(SP2)이 양압으로 유지되어 있는 상태에서, 약액(불산을 포함하는 약액)을 이용한 처리가 기판(W)의 표면(Wa)에 실시된다. 이것에 의해, 약액(불산을 포함하는 약액)을 이용한 처리를, 저산소 환경 하에서 기판(W)의 표면(Wa)에 실시할 수 있다.
이 때문에, 스핀 척(5)(진공 척)에 의해 기판(W)의 외주부가 아니라 기판(W)의 중앙부를 지지하는 경우에, 저산소 환경 하에서, 약액(불산)을 이용한 처리를 기판(W)의 표면(Wa)에 실시할 수 있다.
또, 배기 경로(EP)에 있어서의 유로 폭(WF)이, 제1의 환상 간극(C1)의 거리(L1)와, 제2의 환상 간극(C2)의 거리(L2)의 합계인 간극 합계 거리(L1+L2) 이하이다. 이와 같이, 배기 경로(EP)에 있어서의 유로 폭(WF)이 좁기 때문에, 처리 컵(13)이 제2의 가드 포획 상태에 있을 때의 배기 경로(EP)의 압력 손실이 크다. 따라서, 가드간 공간(SP1) 및 기판 상측 공간(SP2)을 비교적 용이하게 양압으로 유지할 수 있다. 또, 간극 합계 거리(L1+L2)가, 배기 경로(EP)에 있어서의 유로 폭(WF) 이상이므로, 양압 상태에 있는 기판 상측 공간(SP2)의 분위기가, 제1의 환상 간극(C1) 및 제2의 환상 간극(C2)을 통과하여 근접 공간(SP3)에 유출되기 쉽다. 이것에 의해, 근접 공간(SP3) 내의 분위기가, 이들 2개의 환상 간극(제1의 환상 간극(C1), 제2의 환상 간극(C2))을 통과하여 기판 상측 공간(SP2)에 진입하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
간극 합계 거리(L1+L2)가, 하측 위치에 위치하고 있는 차단 부재(6)의 기판 대향면(26a)과 기판(W)의 상면의 간격(WU) 이하이다. 그 때문에, 2개의 환상 간극(제1의 환상 간극(C1), 제2의 환상 간극(C2)) 각각이 좁다. 이것에 의해, 근접 공간(SP3) 내의 산소를 포함하는 분위기가, 이들 2개의 환상 간극(제1의 환상 간극(C1), 제2의 환상 간극(C2))을 통과하여 기판 상측 공간(SP2)에 진입하는 것을, 보다 한층 효과적으로, 억제 또는 방지할 수 있다. 이것에 의해, 기판 상측 공간(SP2)을 저산소 환경 하로 유지할 수 있다.
또, 배기 덕트(20) 및 배기 장치(14)는, 가드간 공간(SP1) 및 기판 상측 공간(SP2)의 분위기 뿐만이 아니라, 처리 컵(13) 밖이며 또한 챔버(4) 안의 공간의 분위기도 흡입한다. 챔버(4) 내의 기류를 안정시킬 필요가 있으므로, 배기 장치(14)의 배기력을 과도하게 높일 수는 없다. 배기 장치(14)가, 기판 처리 장치(1)가 설치되는 공장에서 공용되는 공용 배기원인 경우, 공장에 있어서 준비 가능한 배기력에 의한 제한 때문에, 처리 컵(13)의 충분한 배기를 실현 가능한 강한 배기력의 확보가 곤란한 경우도 있다. 그러나, 배기 경로(EP)에 있어서의 유로 폭(WF)을 상기 서술한 바와 같이 좁게 함으로써, 강한 배기력을 이용하여 배기하는 일 없이, 가드간 공간(SP1) 및 기판 상측 공간(SP2)을 비교적 용이하게 양압으로 유지할 수 있다.
또, 제1의 가드(74)의 내주단(74a)이 차단 부재(6)의 원판부(28)의 외주단(28c)보다 수평 방향에 관해서 내측에 위치하고 있으므로, 제2의 환상 간극(C2)을 기판(W)의 주단면(Wc)으로부터 멀리하는 것이 가능하다. 만일, 기판(W)의 주단면(Wc)이 제2의 환상 간극(C2)에 가까우면, 산소를 포함하는 분위기가 제2의 환상 간극(C2)을 통과하여 기판 상측 공간(SP2)에 진입했을 때에, 이 분위기에 의해 기판(W)의 표면(Wa)의 외주부가 산화될 우려가 있다.
그러나, 이 실시 형태에서는, 제2의 환상 간극(C2)을 기판(W)의 주단면(Wc)으로부터 멀리하므로, 만일, 산소를 포함하는 분위기가 제2의 환상 간극(C2)을 통과하여 기판 상측 공간(SP2)에 진입한 경우여도, 기판(W)의 표면(Wa)의 외주부가 산화되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
이상, 이 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 이 발명은 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어, 처리 컵(13)의 제3의 가드 포획 상태에 있어서, 제1의 가드(74) 및 제2의 가드(75)를, 하측 위치가 아니라, 도 8c의 파선에 나타내는 중간 위치에 배치해도 된다. 이 경우, 기판(W)와 차단 부재(6) 사이의 공간에, 산소를 포함하는 분위기가 진입하는 것을 억제할 수 있다. 중간 위치는, 상측 위치와 하측 위치 사이의 위치이다. 중간 위치는, 제1의 가드(74)의 내주단(74a)이 스핀 베이스(22)의 하단보다 상방에 배치되고, 제2의 가드(75)의 내주단(75a)이 기판(W)의 상면보다 하방에 배치되는 위치여도 된다.
상술한 기판 처리예에 있어서, 약액 처리 공정(도 7의 S4)에 있어서 차단 부재(6)가 하측 위치에 배치되는 것이면, 그 이후의 린스 공정(도 7의 S5), 패들 린스 공정(도 7의 S6) 및 치환 공정(도 7의 S7)에 있어서, 차단 부재(6)가 상측 위치에 배치되어 있어도 된다.
이 경우, 중앙 노즐(7)과는 다른 노즐(예를 들어, 기판(W)의 상면을 따라 이동 가능한 스캔 노즐)을 이용하여, 린스액이나 유기 용제를 공급하도록 해도 된다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 제1의 가드(74)의 내주단(74a)의 내경이, 제2의 가드(75)의 내주단(75a)의 내경과 동일하고, 제3의 가드(76)의 내주단(76a)의 내경과 동일해도 된다. 이 경우, 제1의 가드(74)의 내주단(74a)의 내경은, 차단 부재(6)의 원판부(28)의 외경(즉, 차단판(26)의 외경)(D3)보다 크다. 차단 부재(6)의 원판부(28)의 외경(D3)은, 스핀 척(5)에 유지되는 기판(W)의 외경과 동일하거나 또는 대체로 동일하다.
상술한 실시 형태에서는, 제1의 원통부(85)와 제2의 원통부(87)에 의해 구획되는 유로(협유로(P1))가 배기 경로(EP)의 가장 좁은 부분이며, 협유로(P1)의 수평 방향의 간격이 배기 경로(EP)의 유로 폭(WF)이였지만, 협유로(P1) 이외의 배기 경로(EP)의 일부가 배기 경로(EP)의 가장 좁은 부분이어도 된다.
도 10a 및 도 10b에 나타내는 바와 같이, 제1의 가드 선단부(86)와 제2의 가드 선단부(88)의 상하 방향의 간격이 일정하게 유지되도록, 제1의 가드 선단부(86)가 제2의 가드(75)에 연결되어 있어도 된다. 도 10a는, 기판(W)으로부터 배출되는 처리액을, 제2의 가드 선단부(88)에서 포획하는 제2의 가드 포획 상태를 나타낸다. 도 10b는, 기판(W)으로부터 배출되는 처리액을, 제1의 가드 선단부(86)에서 포획하는 제1의 가드 포획 상태를 나타낸다.
도 10a 및 도 10b에 나타내는 처리 컵에서는, 제1의 가드를 제2의 가드에 일체화시키고 있다. 구체적으로는, 도 4a 등에 나타내는 처리 컵(13)으로부터, 제1의 컵(71) 및 제1의 가드(74)를 폐지함과 함께, 제1의 가드(74)의 제1의 가드 선단부(86) 만을 제2의 가드 선단부(88)의 하방에 설치하여, 제1의 가드 선단부(86)를 제2의 원통부(87)의 도중부(상하 방향의 도중부)에 결합(일체화)시키고 있다.
제1의 가드 선단부(86)의 근원부(외주부)에는, 제2의 가드 선단부(88)에 의해 받은 처리액을, 제2의 원통부(87)를 향하여 안내하는 관통 구멍(201)이 형성되어 있다.
도 11a 및 도 11b에 나타내는 바와 같이, 상하 방향에 있어서의 제1의 가드(74) 및 제2의 가드(75)의 간격에 따라, 배기 경로(EP)의 유로 폭(WF)을 변경하는 원환상의 배기 유량 조정 링(301)을 배기 경로(EP)에 설치해도 된다. 배기 유량 조정 링(301)은, 제2의 가드(75)와 함께 승강한다. 제2의 가드(75)를 승강시킴으로써, 도 11a 및 도 11b에 나타내는 바와 같이, 처리 컵(13)의 제2의 가드 포획 상태에 있을 때에, 배기 경로(EP)의 유로 폭(WF)을 조정할 수 있다. 도 11b에서는, 도 11a에 나타날 때보다 차단 부재(6)가 하방에 배치되어 있으며, 도 11a에 나타날 때보다 유로 폭(WF)이 감소하도록 제2의 가드(75)가 하방에 배치되어 있다. 도 11b에서는, 제1의 가드(74)와 배기 유량 조정 링(301)이, 배기 경로(EP)의 가장 좁은 부분을 구획하고 있다. 도 11a와 비교하면, 도 11b에서는, 배기 경로(EP)의 유로 폭(WF)이 감소하고 있으므로, 배기 경로(EP)의 압력 손실이 증가하여, 배기 경로(EP)의 배기 유량이 감소한다. 즉, 배기 유량 조정 링(301)의 위치를 변경하는 것 만으로, 배기 경로(EP)의 배기 유량을 증감시킬 수 있다. 이것에 의해, 가드간 공간(SP1) 및 기판 상측 공간(SP2)을, 더 용이하게 양압으로 유지할 수 있다. 또한, 배기 유량 조정 링(301)은, 제1의 가드(74)에 승강 가능하게 설치되어 있어도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 차단 부재(6)를 승강시킴으로써, 상하 방향에 있어서의 차단 부재(6)와 스핀 척(5)의 상대적인 위치 관계를 변경하는 경우에 대해서 설명했지만, 차단 부재(6) 및 스핀 척(5) 쌍방, 또는 스핀 척(5) 만을 승강시킴으로써, 상하 방향에 있어서의 차단 부재(6)와 스핀 척(5)의 상대적인 위치 관계를 변경해도 된다.
처리 컵(13)의 각 가드의 가드 선단부(제1의 가드 선단부(86), 제2의 가드 선단부(88), 제3의 가드 선단부(90))의 단면 형상은, 예를 들어 매끄러운데다가 볼록한 원호여도 된다.
가드간 공간(SP1)이, 제1의 가드(74)와 제2의 가드(75)에 의해 구획되는 것이 아니라, 제2의 가드(75)와 제3의 가드(76)에 의해 구획되어 있어도 된다.
처리 컵(13)이 3단의 컵인 경우를 예로 들어 설명했지만, 처리 컵(13)은, 내측의 가드 및 외측의 가드를 구비하고 있으면, 2단의 컵이어도 되고, 4단 이상의 다단 컵이어도 된다.
스핀 척(5)은, 진공 척에 한정되지 않고, 베르누이의 정리에 의해 기판(W)을 스핀 베이스(22)의 상면에 끌어당기는 흡착력을 발생시켜, 기판(W)을 스핀 베이스(22)에 고정하는 베르누이 척이어도 되고, 기판(W)을 스핀 베이스(22)의 상면에 정전 흡착시키는 정전 척이어도 된다.
본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예로 한정해서 해석되어야 하는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
1 기판 처리 장치 2 처리 유닛
3 제어 장치 4 챔버
5 스핀 척(기판 유지 유닛) 6 차단 부재
8 약액 공급 유닛 11 불활성 가스 공급 유닛
13 처리 컵 14 배기 장치(배기 유닛)
20 배기 덕트(배기 유닛) 26 차단판
26a 기판 대향면 28 원판부
28c 외주단 74 제1의 가드(내측 가드)
74a 내주단 75 제2의 가드(외측 가드)
75a 내주단 85 제1의 원통부
86 제1의 가드 선단부 87 제2의 원통부
88 제2의 가드 선단부 A1 회전 축선(연직선)
C1 제1의 환상 간극 C2 제2의 환상 간극
EP 배기 경로 L1 거리(제1의 환상 간극의 거리)
L2 거리(제2의 환상 간극의 거리) SP1 가드간 공간(제1의 공간)
SP2 기판 상측 공간(제2의 공간) Wa 표면
Wc 주단면 WF 유로 폭
WU 간격(기판의 상면과 기판 대향면의 간격)

Claims (13)

  1. 챔버와,
    기판의 하방에 배치되어 있으며, 평면에서 봤을 때 상기 기판보다 작은 베이스 플레이트를 가지고, 상기 베이스 플레이트 상의 상기 기판을 상기 챔버의 내부에서 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 간격을 두고 대향하는 기판 대향면이 형성된 원판부를 가지는 차단 부재와,
    상기 기판 유지 유닛의 주위를 둘러싸는 제1의 원통부와, 상기 제1의 원통부의 상단으로부터, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 중앙부를 통과하는 연직선을 향하여 연장되는 제1의 가드 선단부를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부의 내주단이, 상기 기판의 주단면(周端面)에, 제1의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 내측 가드와, 상기 제1의 원통부의 주위를 둘러싸는 제2의 원통부와, 상기 제2의 원통부의 상단으로부터 상기 연직선을 향하여 연장되며, 또한 상기 제1의 가드 선단부보다 상방에 위치하는 제2의 가드 선단부를 가지고, 상기 제2의 가드 선단부의 내주단이, 상기 원판부의 외주단에, 제2의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 외측 가드를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부와 상기 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 제1의 공간과, 상기 제1의 공간에 연통하는 배기 경로가 내부에 형성된 처리 컵과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판과 상기 차단 부재의 사이에 형성되어 있으며, 상기 제1의 공간에 연통하는 제2의 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 약액을 공급하는 약액 공급 유닛과,
    상기 불활성 가스 공급 유닛 및 상기 약액 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치가,
    상기 불활성 가스 공급 유닛에 의해 상기 제2의 공간에 불활성 가스를 공급하여, 상기 제1의 공간 및 상기 제2의 공간 쌍방을 양압으로 유지하는 양압 유지 공정과,
    상기 양압 유지 공정에 병행하여, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 상기 약액 공급 유닛에 의해 약액을 공급하여, 상기 기판의 상면에 약액을 이용한 처리를 실시하는 약액 처리 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 양압 유지 공정이, 상기 배기 경로로부터 배출되는 배기의 유량보다 많은 유량의 불활성 가스를 상기 제2의 공간에 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 배기 경로에 있어서의 유로 폭이, 상기 제1의 환상 간극의 거리와, 상기 제2의 환상 간극의 거리의 합계인 간극 합계 거리 이하인, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 간극 합계 거리가, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면과 상기 차단 부재의 상기 기판 대향면의 간격 이하인, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 배기 경로에 있어서의 유로 폭이, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면과 상기 차단 부재의 상기 기판 대향면의 간격 이하인, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로 폭이, 상기 제1의 원통부와 상기 제2의 원통부 사이의 경방향의 거리인, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 배기 경로를 통해서 상기 처리 컵의 상기 내부의 분위기를 흡인함으로써, 상기 챔버의 분위기를 상기 챔버의 밖으로 배출하는 배기 유닛을 더 포함하고,
    상기 배기 유닛이, 상기 제1의 공간 및 제2의 공간의 분위기와, 상기 처리 컵 밖이며 또한 상기 챔버 안의 공간의 분위기 쌍방을 배출하는, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 가드와 상기 외측 가드가, 서로 독립적으로 승강 가능하게 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 내측 가드 및 상기 외측 가드 중 적어도 한쪽에 설치되어 있으며, 상하 방향에 있어서의 상기 내측 가드와 상기 외측 가드의 상대적인 이동에 수반하여 상기 배기 경로의 유로 폭을 조정함으로써, 상기 배기 경로의 압력 손실을 변경하는 배기 유량 조정 링을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 가드의 상기 제1의 가드 선단부의 상기 내주단이, 상기 원판부의 상기 외주단보다, 수평 방향에 관해서 내측에 위치하고 있는, 기판 처리 장치.
  11. 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판 처리 장치는,
    챔버와,
    기판의 하방에 배치되어 있으며, 평면에서 봤을 때 상기 기판보다 작은 베이스 플레이트를 가지고, 상기 베이스 플레이트 상의 상기 기판을 상기 챔버의 내부에서 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 간격을 두고 대향하는 기판 대향면이 형성된 원판부를 가지는 차단 부재와,
    상기 기판 유지 유닛의 주위를 둘러싸는 제1의 원통부와, 상기 제1의 원통부의 상단으로부터, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 중앙부를 통과하는 연직선을 향하여 연장되는 제1의 가드 선단부를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부의 내주단이, 상기 기판의 주단면에, 제1의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 내측 가드와, 상기 제1의 원통부의 주위를 둘러싸는 제2의 원통부와, 상기 제2의 원통부의 상단으로부터 상기 연직선을 향하여 연장되며, 또한 상기 제1의 가드 선단부보다 상방에 위치하는 제2의 가드 선단부를 가지고, 상기 제2의 가드 선단부의 내주단이, 상기 원판부의 외주단에, 제2의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 외측 가드를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부와 상기 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 제1의 공간과, 상기 제1의 공간에 연통하는 배기 경로가 내부에 형성된 처리 컵을 포함하고,
    상기 기판 처리 방법은,
    상기 기판 대향면과 상기 기판의 상면의 간격을 일정하게 유지하면서, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 상방에 상기 차단 부재를 배치하는 차단 부재 대향 공정과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 주단면에 상기 제1의 가드 선단부의 내주단이 제1의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하며, 또한 상기 차단 부재의 상기 원판부의 외주단에 상기 제2의 가드 선단부의 내주단이 제2의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하도록, 상기 내측 가드 및 상기 외측 가드를 배치함으로써, 상기 처리 컵의 내부에, 상기 제1의 가드 선단부와 상기 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 제1의 공간과, 상기 제1의 공간에 연통하는 배기 경로를 형성하는 가드 대향 공정과,
    상기 차단 부재 대향 공정 및 상기 가드 대향 공정에 병행하여, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판과 상기 차단 부재의 사이에 형성되는 제2의 공간에 불활성 가스를 공급하여, 상기 제1의 공간 및 상기 제2의 공간 쌍방을 양압으로 유지하는 양압 유지 공정과,
    상기 차단 부재 대향 공정, 상기 가드 대향 공정 및 상기 양압 유지 공정에 병행하여, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 약액을 공급하여, 상기 기판의 상면에 약액을 이용한 처리를 실시하는 약액 처리 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 양압 유지 공정이, 상기 배기 경로로부터 배출되는 배기의 유량보다 많은 유량의 불활성 가스를 상기 제2의 공간에 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  13. 챔버와,
    기판의 하방에 배치되어 있으며, 평면에서 봤을 때 상기 기판보다 작은 베이스 플레이트를 가지고, 상기 베이스 플레이트 상의 상기 기판을 상기 챔버의 내부에서 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 간격을 두고 대향하는 기판 대향면이 형성된 원판부를 가지는 차단 부재와,
    상기 기판 유지 유닛의 주위를 둘러싸는 제1의 원통부와, 상기 제1의 원통부의 상단으로부터, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 중앙부를 통과하는 연직선을 향하여 연장되는 제1의 가드 선단부를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부의 내주단이, 상기 기판의 주단면에, 제1의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 내측 가드와, 상기 제1의 원통부의 주위를 둘러싸는 제2의 원통부와, 상기 제2의 원통부의 상단으로부터 상기 연직선을 향하여 연장되며, 또한 상기 제1의 가드 선단부보다 상방에 위치하는 제2의 가드 선단부를 가지고, 상기 제2의 가드 선단부의 내주단이, 상기 원판부의 외주단에, 제2의 환상 간극을 두고 수평으로 대향하는, 외측 가드를 가지고, 상기 제1의 가드 선단부와 상기 제2의 가드 선단부에 의해 구획되는 제1의 공간과, 상기 제1의 공간에 연통하는 배기 경로가 내부에 형성된 처리 컵과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판과 상기 차단 부재의 사이에 형성되어 있으며, 상기 제1의 공간에 연통하는 제2의 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 상기 기판의 상면에 약액을 공급하는 약액 공급 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
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