KR20220137855A - 세정 장치 및 기판 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 세정 장치는, 기판을 보유 지지하여 상기 기판의 중심축을 회전축으로 하여 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와, 상기 기판 회전 기구에 보유 지지된 상기 기판의 상면을 향하여 제1 세정액을 토출하는 제1 단관 노즐을 구비하고, 상기 제1 단관 노즐은, 상기 제1 세정액이 상기 기판의 중심의 전방에 착수하여, 착수한 상기 제1 세정액이 상기 기판의 상면을 상기 기판의 중심을 향하여 흐르도록 상기 제1 세정액을 토출하고, 상기 제1 단관 노즐로부터 토출된 상기 제1 세정액의 착수 후의 상기 기판의 상면에 있어서의 액류가 상기 기판의 중심을 통과하고, 상기 기판 회전 기구에 보유 지지된 상기 기판의 상면을 향하여 제2 세정액을 토출하는 제2 단관 노즐을 더 구비하고, 상기 제1 단관 노즐에 의한 상기 제1 세정액의 공급과, 상기 제2 단관 노즐에 의한 상기 제2 세정액의 공급을 동시에 행하고, 상기 제2 단관 노즐은, 평면에서 볼 때, 상기 제1 단관 노즐에 대하여 상기 기판의 중심의 반대측에 설치되고, 상기 제2 세정액의 착수 위치는, 상기 제1 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 회전 방향의 하류측에 있다.

Description

세정 장치 및 기판 세정 방법{CLEANING APPARATUS AND WAFER CLEANING METHOD}
본 발명은 회전하는 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 세정액을 공급하면서 기판을 세정하는 세정 장치 및 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 기판의 제조 과정에서는, 기판 상에 형성된 금속 등의 막을 연마하는 연마 공정이 포함되고, 이 연마 공정 후에는, 연마 칩인 미소 파티클을 제거하기 위한 세정이 행해진다. 예를 들어, 기판 표면의 절연막 내에 형성한 배선 홈을 금속으로 메워 배선을 형성하는 다마신 배선 형성 공정에 있어서는, 다마신 배선 형성 후에 화학 기계적 연마(CMP)에 의해 기판 표면의 여분의 금속이 연마 제거된다. CMP 후의 기판 표면에는, CMP에 사용된 슬러리의 잔사(슬러리 잔사)나 금속 연마 칩 등의 파티클(디펙트)이 존재하므로, 이것을 세정에 의해 제거할 필요가 있다.
기판 표면의 세정이 불충분하여 기판 표면에 잔사물이 남으면, 기판 표면의 잔사물이 남은 부분으로부터 누설이 발생하거나, 밀착성 불량의 원인으로 되는 등 신뢰성의 점에서 문제가 된다. 이로 인해, 금속막, 배리어막 및 절연막 등이 노출된 기판 표면을 높은 세정도로 세정할 필요가 있다. 최근에는, 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 제거해야 하는 파티클의 직경은 작아지고 있고, 세정에 대한 요구도 엄격해지고 있다.
CMP 장치 내의 연마 후에 있어서의 세정 방식으로서, 롤 세정 부재를 사용한 세정, 펜슬 세정 부재를 사용한 세정, 이류체 노즐을 사용한 세정 등이 알려져 있다. 이들 세정에서는, 기판이 그 중심축 주위로 회전시켜짐과 함께, 기판의 표면(상면)에 약액이나 린스액(이하, 약액 및 린스액을 총칭하여 「세정액」이라 함)이 공급된다. 또한, 이들 세정에서는, 롤 세정 부재, 펜슬 세정 부재, 이류체 노즐을 작용시켜 행하는 세정(약액 세정)이 행해진 후에, 세정액으로서 적어도 린스액이 공급되고, 롤 세정 부재, 펜슬 세정 부재, 이류체 노즐을 작용시키지 않고 행하는 세정(헹굼 세정)이 행해진다.
세정액을 기판의 표면에 공급하는 방법으로서, 단관 노즐로부터 세정액을 토출하여 기판 표면에 착수(着水)시키는 방법, 분무 노즐로부터 안개 상태의 세정액을 분무하여 기판 표면에 착수시키는 방법, 다공관 노즐(바 노즐)로부터 세정액을 토출하여 기판 표면에 착수시키는 방법 등이 알려져 있다. 기판의 표면에 공급된 세정액은, 기판의 회전에 의한 원심력을 받아, 기판의 외주를 향해 흐른다. 또한, 기판에 착수한 후의 세정액의 유동은, 이 원심력뿐만 아니라, 기판의 표면에 착수하기 전에 세정액에 기판의 표면에 평행한 방향으로의 흐름이 있는 경우에는, 그 흐름의 관성의 영향을 받고, 기판의 표면이 기울어 있는 경우에는, 중력의 영향을 받고, 또한 세정액과 기판의 표면의 접촉각도 세정액의 유동을 결정하는 요인으로 된다.
약액 세정인지 헹굼 세정인지에 관계없이, 기판의 일부에 세정액의 유동이 적은 개소나 세정액이 고이는 개소가 있으면, 그 부분에 있어서 슬러리 잔사나 금속 연마 칩 등의 파티클 등이 남아 버려, 세정이 불충분해진다. 따라서, 세정액은, 기판의 전체 반경에 있어서 균등하게 유동하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 관련되는 선행 기술로서, 이하의 선행 기술 문헌이 있다.
일본 특허 제4007766호 공보 일본 특허 출원 공개 평11-47665호 공보
최근의 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 세정 장치에 있어서의 세정도에의 요구도 높아지고 있다. 그러나, 종래의 세정 장치에서는, 미소한 파티클(예를 들어, 65㎚ 이하의 파티클)의 제거가 극히 곤란하다. 특히, 기판의 직경이 현재 주류의 300㎜로부터 장래적으로 450㎜로 되면, 기판의 일부에 있어서 이러한 불충분한 세정이 현저해진다.
미소 파티클의 제거가 곤란하다고 하는 문제를, 수평 배치 기판을 회전시켜 기판 표면에 헹굼 세정을 행하는 경우를 예로 설명한다. 잔류 파티클 및 잔류 약액을 제거하는 헹굼 세정에 있어서, 단관 노즐로부터 린스액을 토출하여 기판 표면에 착수시키는 방법을 채용하여, 단관 노즐로부터 토출되는 린스액을 기판의 중심 부근에 착수시키면, 중심 부근에서는 비교적 높은 세정도가 얻어지지만, 기판의 중심 부근의 외측에서는 파티클이 남아 버린다. 한편, 단관 노즐로부터 토출되는 린스액을 기판의 반경의 절반에 착수시키면, 착수 위치에서는 비교적 높은 세정도가 얻어지지만, 그 이외의 개소에서는 파티클이 남아 버린다. 즉, 단관 노즐을 사용하여 린스액을 공급하는 경우에는, 착수 위치의 주변에서는 적절하게 헹굼 세정이 행해지지만, 기판 상의 다른 개소에의 액 확산에 의한 헹굼 효과는 작다.
또한, 단관 노즐로부터 토출되는 린스액이 고각도로 기판 표면에 착수하면, 기판 표면이 구리 배선이나 low-k막과 같은 취약한 표면인 경우에는, 단관 노즐로부터 토출되는 린스액의 착수에 의한 데미지를 받아, 착수 위치(예를 들어, 중심 부근)에서 결함을 발생시켜 버린다.
한편, 기판 외측 상방의 분무 노즐로부터 안개 상태의 세정액을 분무하여 기판 표면에 착수시키는 방법이나 다공관 노즐(바 노즐)로부터 린스액을 토출하여 기판 표면에 착수시키는 방법에서는, 수평 배치 회전 기구에 의한 배출로 인해, 원심력에 의해 기판 외주를 향해 제거 파티클이나 잔류 약액이 배출되지만, 착수 에어리어가 중심으로부터 외주에 걸쳐 넓으므로, 이 착수 에어리어에 있어서 착수한 린스액이, 제거 파티클이나 잔류 약액의 원심력에 의한 외주를 향한 이동을 방해하여, 내측으로 되밀어 버린다.
또한, 중심부에서는, 세정액은 원심력에 의해 빠르게 외주를 향해 이동하므로, 헹굼 효율은 중심 부근 이외의 회전에 의해 세정액이 확산되는 에어리어와 비교하면 낮아진다. 또한, 분무 노즐이나 다공관 노즐에 의한 에어리어 착수는, 착수까지 린스액이 접촉하는 공기의 양이 많아지고, 본래 저산소 농도(예를 들어, ≤10ppb)에서 공장으로부터 CMP 장치 내에 공급된 린스액(예를 들어, 초순수)의 산소 농도를 높여 버리고(예를 들어, 4.0ppm＝4000ppb), 기판의 표면의 구리 등을 산화시켜 버린다.
이상의 문제는, 상기한 예에서 설명한 헹굼 세정에 한하지 않고, 약액 세정에 있어서도 마찬가지로 발생할 수 있다.
본 발명은 상기한 문제에 비추어 이루어진 것이며, 회전하는 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 세정액을 공급하면서 기판을 세정하는 세정 장치에 있어서, 세정액을 기판의 전체 반경에 있어서 유동시킴으로써 세정도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 세정 장치는, 기판을 보유 지지하여 상기 기판의 중심축을 회전축으로 하여 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와, 상기 기판 회전 기구에 보유 지지된 상기 기판의 상면을 향하여 제1 세정액을 토출하는 제1 단관 노즐을 구비하고, 상기 제1 단관 노즐은, 상기 제1 세정액이 상기 기판의 중심의 전방에 착수하여, 착수한 상기 제1 세정액이 상기 기판의 상면을 상기 기판의 중심을 향하여 흐르도록 상기 제1 세정액을 토출하고, 상기 제1 단관 노즐로부터 토출된 상기 제1 세정액의 착수 후의 상기 기판의 상면에 있어서의 액류가 상기 기판의 중심을 통과하고, 상기 기판 회전 기구에 보유 지지된 상기 기판의 상면을 향하여 제2 세정액을 토출하는 제2 단관 노즐을 더 구비하고, 상기 제1 단관 노즐에 의한 상기 제1 세정액의 공급과, 상기 제2 단관 노즐에 의한 상기 제2 세정액의 공급을 동시에 행하고, 상기 제2 단관 노즐은, 평면에서 볼 때, 상기 제1 단관 노즐에 대하여 상기 기판의 중심의 반대측에 설치되고, 상기 제2 세정액의 착수 위치는, 상기 제1 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 회전 방향의 하류측에 있는 구성을 갖고 있다. 이 구성에 의해, 기판의 중심부에서는, 제1 단관 노즐로부터 토출되는 세정액의 기판과 수평한 방향의 흐름의 관성력에 의해 세정액이 흐르고, 기판의 중심부의 외측에서는 기판의 회전에 의한 원심력에 의해 세정액이 기판의 외주를 향해 흐르므로, 기판의 전체 반경에서 세정액을 유동시킬 수 있다. 또한, 이 구성에 의해, 보다 확실하게 세정액을 기판의 전체 반경에 있어서 유동시킬 수 있다.
상기한 세정 장치에 있어서, 상기 제1 단관 노즐의 토출 방향의 상기 기판의 상면에 대한 입사각은, 45도 이하이어도 된다. 이 구성에 의해, 제1 단관 노즐로부터 토출되는 세정액의 기판과 수평한 방향의 흐름의 관성력을 충분히 얻을 수 있다.
상기한 세정 장치에 있어서, 상기 제1 세정액의 상기 기판에의 착수 위치로부터 상기 기판의 중심까지의 거리는, 상기 기판의 반경의 3분의 1보다 작아도 된다. 이 구성에 의해, 착수 후의 기판의 상면에 있어서의 액류가 확실하게 기판의 중심을 통과하도록 할 수 있다.
상기한 세정 장치에 있어서, 상기 기판의 직경의 거의 전체 길이에 걸쳐 직선상으로 연장되고, 상기 기판에 평행한 중심축 주위로 자전하면서 상기 기판의 상면에 미끄럼 접촉하는 롤 세정 부재를 더 구비하고, 상기 제1 단관 노즐은, 상기 제1 세정액이 상기 기판의 중심의 전방이며 상기 롤 세정 부재의 롤 권취측 에어리어에 착수하고, 착수한 상기 제1 세정액이 상기 기판의 상면을 상기 기판의 중심을 향하여 흐르도록 상기 제1 세정액을 토출해도 된다. 이 구성에 의해, 롤 세정에 필요한 세정액을 기판의 전체 반경에서 세정액을 유동시킬 수 있다.
본 발명의 다른 세정 장치는, 기판을 보유 지지하여 상기 기판의 중심축을 회전축으로 하여 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와, 상기 기판 회전 기구에 보유 지지된 상기 기판의 상면을 향하여 제1 세정액을 토출하는 제1 단관 노즐을 구비하고, 상기 제1 단관 노즐은, 상기 제1 세정액이 상기 기판의 중심의 전방에 착수하여, 착수한 상기 제1 세정액이 상기 기판의 상면을 상기 기판의 중심을 향하여 흐르도록 상기 제1 세정액을 토출하고, 상기 제1 단관 노즐로부터 토출된 상기 제1 세정액의 착수 후의 상기 기판의 상면에 있어서의 액류가 상기 기판의 중심을 통과하고, 상기 기판 회전 기구에 보유 지지된 상기 기판의 상면을 향하여 제3 세정액을 토출하는 제2 단관 노즐을 더 구비하고, 상기 제2 단관 노즐은, 상기 제3 세정액이 상기 기판의 중심을 넘어 착수하여, 착수 위치로부터 상기 기판의 외주를 향하여 흐르도록 상기 제3 세정액을 토출하고, 상기 제3 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 중심까지의 거리는, 상기 제1 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 중심까지의 거리보다도 크고, 상기 제3 세정액의 착수 위치는, 상기 제1 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 회전 방향의 하류측에 있는 구성을 갖고 있다. 이 구성에 의해, 제1 세정액의 기판의 표면에서의 유동을 방해하지 않도록, 제2 단관 노즐로 제3 세정액을 기판 상에 공급할 수 있다.
상기한 세정 장치에 있어서, 상기 제1 단관 노즐의 토출 방향과 상기 롤 세정 부재의 연장 방향이 이루는 각도가 평면에서 볼 때 90도±30도이어도 된다. 이 구성에 의해, 제1 세정액이 롤 세정 부재 아래로 잠입되어 롤 긁어냄측 에어리어에 들어가고, 기판의 회전에 의해 카운터 세정 에어리어에 공급되므로, 카운터 공급 에어리어의 세정액에 의한 세정성을 향상시킬 수 있다.
상기한 세정 장치에 있어서, 상기 롤 세정 부재의 롤 긁어냄측 에어리어에 위치하는 상기 롤 세정 부재의 표면에 직접 제4 세정액을 공급하는 노즐을 더 구비하고 있어도 된다. 이 구성에 의해, 제4 세정액이 직접 롤 세정 부재에 공급되므로, 롤 세정 부재는, 제4 세정액을 함침한 상태에서 세정 에어리어에서 기판과 미끄럼 이동하므로, 세정액에 의한 세정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 기판의 세정 방법은, 기판의 중심축을 회전축으로 하여 상기 기판을 회전시키고, 상기 기판의 상면을 향하여 제1 세정액을 토출하는, 기판의 세정 방법이며, 제1 단관 노즐로부터 상기 제1 세정액의 토출이 행해지고 있는 때에, 상기 기판의 상면을 향하여 제2 단관 노즐로부터 제2 세정액을 토출하고, 상기 제1 세정액은, 상기 기판의 중심의 전방에 착수하여, 착수 후의 상기 기판의 상면에 있어서의 액류가 상기 기판의 중심을 통과하고, 상기 제2 세정액을 토출하는 제2 단관 노즐은, 평면에서 볼 때, 상기 제1 세정액을 토출하는 상기 제1 단관 노즐에 대하여 상기 기판의 중심의 반대측에 설치되고, 상기 제2 세정액의 착수 위치는, 상기 제1 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 회전 방향의 하류측에 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 기판의 세정 방법에 있어서, 상기 기판의 직경의 거의 전체 길이에 걸쳐 직선상으로 연장되는 롤 세정 부재를, 상기 기판에 평행한 중심축 주위로 자전시키면서 상기 기판의 상면에 미끄럼 접촉시키고, 상기 제1 세정액은, 상기 기판의 중심의 전방이며 상기 롤 세정 부재의 롤 권취측 에어리어에 착수하고, 착수 후의 상기 기판의 상면에 있어서의 액류가 상기 기판의 중심을 통과해도 된다.
본 발명에 따르면, 기판의 중심부에서는, 제1 단관 노즐로부터 토출되는 세정액의 기판과 수평한 방향의 흐름의 관성력에 의해 세정액이 흐르고, 기판의 중심부의 외측에서는 기판의 회전에 의한 원심력에 의해 세정액이 기판의 외주를 향해 흐르므로, 기판의 전체 반경에서 세정액을 유동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 세정 장치를 구비한 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도.
도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시 형태의 세정 장치에 있어서의 기판과 단관 노즐의 위치 관계를 도시하는 평면도이며, (b)는 (a)의 정면도.
도 3의 (a)는 본 발명의 제2 실시 형태의 세정 장치에 있어서의 기판과 단관 노즐과 분무 노즐의 위치 관계를 도시하는 평면도이며, (b)는 (a)의 정면도.
도 4의 (a)는 본 발명의 제3 실시 형태의 세정 장치에 있어서의 기판과 2개의 단관 노즐의 위치 관계를 도시하는 평면도이며, (b)는 (a)의 정면도.
도 5는 도 4의 (a)에 있어서의 기판의 중심 부근의 확대도.
도 6의 (a)는 본 발명의 제4 실시 형태의 세정 장치에 있어서의 기판과 분무 노즐의 위치 관계를 도시하는 평면도이며, (b)는 (a)의 정면도.
도 7은 분무 노즐에 있어서의 부채 형상으로 확산되는 린스액의 위치와 유량의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태의 변형예의 세정 장치에 있어서의 기판과 분무 노즐의 위치 관계를 도시하는 평면도.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 롤 세정 장치의 개요를 도시하는 사시도.
도 10은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도.
도 11은 기판 상의 각 에어리어를 설명하기 위한 평면도.
도 12는 종래의 롤 세정 장치의 평면도.
도 13은 도 12의 A-A' 단면도.
도 14는 도 13의 부분 확대도.
도 15는 도 12의 B-B' 단면도.
도 16은 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 세정 장치를 도시하는 평면도.
도 17의 (a)는 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서 단관 노즐(63)로부터 토출된 약액의 기판(W)의 표면 상에서의 거동을 도시하는 평면도이며, (b)는 (a)의 정면도.
도 18은 본 발명의 제7 실시 형태에 있어서의 롤 세정 장치의 평면도.
도 19는 도 18의 A-A' 단면도.
도 20은 도 19의 부분 확대도.
도 21은 도 18의 B-B' 단면도.
도 22는 본 발명의 제7 실시 형태에 있어서의 롤 세정 장치의 평면도.
도 23은 도 22의 A-A' 단면도.
도 24는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 펜슬 세정 장치의 개요를 도시하는 사시도.
도 25는 본 발명의 제9 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도.
도 26은 본 발명의 제10 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도.
도 27은 본 발명의 제11 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도.
도 28은 본 발명의 제11 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 아암의 길이 방향을 옆에서 본 도면.
도 29는 본 발명의 제11 실시 형태에 있어서의 분무 노즐에 의한 분무의 착수 영역을 도시하는 도면.
도 30은 본 발명의 제12 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도.
도 31은 본 발명의 제12 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 부분 확대도.
도 32는 본 발명의 제12 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 아암의 길이 방향을 옆에서 본 도면.
도 33은 본 발명의 제12 실시 형태의 변형예에 있어서의 세정 장치의 평면도.
도 34는 본 발명의 제13 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도.
도 35는 본 발명의 제13 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 부분 확대도.
도 36은 본 발명의 제13 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 아암의 길이 방향을 옆에서 본 도면.
도 37은 본 발명의 제13 실시 형태의 변형예에 있어서의 세정 장치의 평면도.
도 38은 본 발명의 제14 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도.
도 39는 본 발명의 제14 실시 형태의 변형예에 있어서의 세정 장치의 평면도.
도 40은 본 발명의 제15 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 측면도.
도 41은 본 발명의 제16 실시 형태의 세정 장치의 사시도.
이하, 본 발명의 실시 형태의 세정 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시 형태는, 본 발명을 실시하는 경우의 일례를 나타내는 것으로서, 본 발명을 이하에 설명하는 구체적 구성으로 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 실시에 있어서는, 실시 형태에 따른 구체적 구성이 적절히 채용되어도 된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 세정 장치를 구비한 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치는, 대략 직사각 형상의 하우징(10)과, 다수의 반도체 웨이퍼 등의 기판을 스톡하는 기판 카세트가 적재되는 로드 포트(12)를 구비하고 있다. 로드 포트(12)는, 하우징(10)에 인접하여 배치되어 있다. 로드 포트(12)에는, 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있다. SMIF 포드, FOUP는, 내부에 기판 카세트를 수납하고, 격벽으로 덮음으로써, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다.
하우징(10)의 내부에는, 복수(이 예에서는 4개)의 연마 유닛(14a∼14d)과, 연마 후의 기판을 세정하는 제1 세정 유닛(16) 및 제2 세정 유닛(18)과, 세정 후의 기판을 건조시키는 건조 유닛(20)이 수용되어 있다. 연마 유닛(14a∼14d)은, 기판 처리 장치의 길이 방향을 따라 배열되고, 세정 유닛(16, 18) 및 건조 유닛(20)도 기판 처리 장치의 길이 방향을 따라 배열되어 있다.
로드 포트(12), 상기 로드 포트(12)측에 위치하는 연마 유닛(14a) 및 건조 유닛(20)에 둘러싸인 영역에는, 제1 반송 로봇(22)이 배치되고, 연마 유닛(14a∼14d)과 평행하게, 반송 유닛(24)이 배치되어 있다. 제1 반송 로봇(22)은, 연마 전의 기판을 로드 포트(12)로부터 수취하여 반송 유닛(24)에 수수됨과 함께, 건조 후의 기판을 건조 유닛(20)으로부터 수취한 기판을 반송하여, 각 연마 유닛(14a∼14d)과의 사이에서 기판의 수수를 행한다.
제1 세정 유닛(16)과 제2 세정 유닛(18) 사이에, 이들 각 유닛(16, 18)과의 사이에서 기판의 수수를 행하는 제2 반송 로봇(26)이 배치되고, 제2 세정 유닛(18)과 건조 유닛(20) 사이에, 이들 각 유닛(18, 20)과의 사이에서 기판의 수수를 행하는 제3 반송 유닛(28)이 배치되어 있다. 또한, 하우징(10)의 내부에는, 기판 처리 장치의 각 기기의 작동을 제어하는 제어부(30)가 배치되어 있다.
이 예에서는, 제1 세정 유닛(16)으로서, 세정액의 존재하에서, 기판의 직경의 대략 전체 길이에 걸쳐 직선상으로 연장되는 롤 세정 부재를 접촉시키고, 기판에 평행한 중심축 주위로 자전시키면서 기판 표면을 스크럽 세정하는 롤 세정 장치가 사용되어 있고, 제2 세정 유닛(18)으로서, 세정액의 존재하에서, 연직 방향으로 연장되는 원기둥 형상의 펜슬 세정 부재의 하단부 접촉면을 접촉시키고, 펜슬 세정 부재를 자전시키면서 일방향을 향해 이동시켜, 기판 표면을 스크럽 세정하는 펜슬 세정 장치가 사용되어 있다. 또한, 건조 유닛(20)으로서, 수평으로 회전하는 기판을 향해, 이동하는 분무 노즐로부터 IPA 증기를 분출하여 기판을 건조시키고, 또한 기판을 고속으로 회전시켜 원심력에 의해 기판을 건조시키는 스핀 건조 유닛이 사용되고 있다.
또한, 이 예에서는, 제1 세정 유닛(16)으로서 롤 세정 장치를 사용하고 있지만, 제1 세정 유닛(16)으로서 제2 세정 유닛(18)과 마찬가지의 펜슬 세정 장치를 사용하거나, 이류체 제트에 의해 기판 표면을 세정하는 이류체 제트 세정 장치를 사용해도 된다. 또한, 이 예에서는, 제2 세정 유닛(18)으로서 펜슬 세정 장치를 사용하고 있지만, 제2 세정 유닛(18)으로서 제1 세정 유닛(16)과 마찬가지의 롤 세정 장치를 사용하거나, 이류체 제트에 의해 기판 표면을 세정하는 이류체 제트 세정 장치를 사용해도 된다. 본 발명의 실시 형태의 세정 장치는, 제1 세정 유닛(16)에도 제2 세정 유닛(18)에도 적용할 수 있고, 롤 세정 장치에도, 펜슬 세정 장치에도, 이류체 제트 세정 장치에도 적용할 수 있다.
이하, 구체적인 적용예를 본 발명의 세정 장치의 실시 형태로서 설명한다. 우선, 제1∼제4 실시 형태로서, 제1 세정 유닛(16) 또는 제2 세정 유닛(18)에 있어서의 헹굼 세정에 있어서의 본 발명의 적용을 설명한다. 헹굼 세정 시에는, 제1 세정 유닛(16)에 있어서의 롤 세정 부재 및 제2 세정 유닛에 있어서의 펜슬 세정 부재는 작용하지 않으므로, 기판의 상방으로부터 완전히 제거된다. 이것은, 롤 세정 부재나 펜슬 세정 부재 등의 부재에 부착된 파티클이나 약액이, 헹굼 세정 시에 기판 상에 낙하하여 기판을 오염시키지 않도록 하기 위함이다.
기판(W)은, 표면을 위로 하여, 도시하지 않은 기판 회전 기구에 보유 지지된다. 기판 회전 기구가 기판(W)을 보유 지지하여 회전하면, 기판(W)은, 그 중심축[중심(O)을 통과하여 기판(W)의 표면에 수직한 축]을 회전축으로 하여 회전한다.
(제1 실시 형태)
도 2의 (a)는 제1 실시 형태의 세정 장치에 있어서의 기판과 단관 노즐의 위치 관계를 도시하는 평면도이며, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 정면도이다. 도 2의 (a) 및 (b)는 수평 배치 기판 표면에의 단관 노즐에 의한 세정액 공급을 나타내고 있다. 세정액 공급 노즐로서의 단관 노즐(41)은, 기판(W)의 상방이며 기판(W)의 상부 공간의 외측으로부터 기판(W)의 표면(상면)을 향해 린스액(L)을 토출한다. 즉, 단관 노즐(41)은 기판(W)의 표면에 대해 경사 상방으로부터 린스액(L)을 공급한다. 린스액(L)은, 초순수(DIW)이어도 되고, 수소수 등의 기능수이어도 된다.
단관 노즐(41)의 위치, 토출 방향, 구경 및 유속은, 단관 노즐(41)로부터 토출된 린스액(L)이 이하의 조건을 만족시키도록 설계된다. 우선, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 단관 노즐(41)로부터 토출된 린스액의 기판(W)의 표면에의 착수 위치(A)는, 기판(W)의 중심(O)이 아니라, 기판(W)의 중심(O)으로부터 거리 Ra만큼 이격된 위치로 된다. 평면에서 볼 때 단관 노즐(41)과 착수 위치(A)를 연결하는 선 상에 기판(W)의 중심(O)이 있도록 단관 노즐(41)의 방향이 결정된다. 즉, 평면에서 볼 때 단관 노즐(41)은, 기판(W)의 중심(O)을 향해 린스액(L)을 토출하지만, 그 착수 위치(A)는, 기판(W)의 중심(O)으로부터 거리 Ra만큼 전방의 위치로 한다.
도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 정면에서 볼 때, 단관 노즐(41)로부터 토출되어 기판(W)의 표면에 착수할 때까지의 액류(La)와 기판(W)의 표면 사이의 각도(입사각) α는, 약 30도로 설정된다. 이 입사각 α는 30도로 한정되지 않지만 45도 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이, 단관 노즐(41)은, 기판(W)의 표면에 대해 경사 상방으로부터 린스액을 공급하므로, 린스액(L)의 액류(La)는, 기판(W)의 평면 방향을 따른 방향의 흐름, 구체적으로는 기판(W)의 중심(O)을 향하는 방향의 흐름을 가지고 기판(W)의 표면에 착수하게 된다. 그렇게 하면, 린스액(L)은, 이 액류(La)의 기판(W)의 중심(O)을 향하는 방향의 흐름의 관성에 의해, 착수한 후에도 기판(W)의 중심(O)을 향하는 방향으로 흐른다.
상술한 바와 같이 기판(W)은 회전을 하고 있으므로, 기판(W)의 표면에 착수한 린스액(L)은, 이 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 외측을 향해 흐르게 되지만, 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 기판(W)의 중심(O)의 부근에 착수하므로, 이러한 중심(O)에 가까운 위치에서는 큰 원심력은 작용하지 않고, 또한 착수 전에 이미 중심(O)을 향하는 흐름이 있으므로, 이 관성에 의해, 린스액(L)은 평면에서 볼 때 단관 노즐(41)의 공급 방향과 일치하는 방향으로 직선상으로 진행하는 액 다발(액 라인)(Lb)을 형성하여 기판(W)의 표면을 흐른다. 이 결과, 기판(W)의 표면에 착수한 린스액(L)은 기판(W)의 중심(O)을 통과하게 된다. 링크액(L)은, 기판(W)의 중심(O)을 통과하면, 단관 노즐(41)의 공급 방향의 관성력이 서서히 약해지고, 외주를 향함에 따라 원심력이 커지므로, 외주를 향해 서서히 폭이 넓어지도록, 기판의 회전 방향으로 커브를 그려 외주부를 향해 흐르는 액류(Lc)로 되고, 최종적으로는 기판(W)의 외주부로부터 배출된다.
상기와 같은 린스액(L)의 기판(W)의 표면 상에서의 거동은, 단관 노즐(41)의 위치, 토출 방향, 구경, 유속(구경×유속은 유량), 착수 위치 외에, 기판(W)의 표면 특성(친수성이나 소수성), 회전 속도(원심력의 크기)에 의존한다. 착수 위치가 기판(W)의 중심(O)으로부터 이격되어 있을수록 액류(La)의 기판(W)의 표면에 평행한 성분이 큰 쪽이 바람직하고, 이를 위해 입사각 α를 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(W)의 회전 속도가 지나치게 빠르면, 액류(Lb)에 있어서의 관성력이 원심력에 뒤져 액류(Lb)가 기판의 중심(O)을 통과하지 않게 되므로, 기판(W)을 과도하게 고속 회전하는 것은 바람직하지 않고, 회전 속도는 1500rpm으로 하는 것이 바람직하고, 1000rpm 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 기판(W)의 표면이 소수성인 경우에는, 착수 위치를 중심(O)에 근접시키고(Ra를 작게 하고), 입사 각도를 낮추는 것이 바람직하다. 기판(W)의 표면의 친수도는, 접촉각이 0∼70도로 되도록 한다. 또한, 단관 노즐(41)의 구경이 1∼5㎜일 때에, 유량은 500∼2000㎖/min으로 하고, 단관 노즐(41)의 구경이 5∼10㎜일 때에, 유량은 2000㎖/min 이상으로 한다. 또한, 착수 위치(A)의 기판(W)의 중심(O)으로부터의 거리 Ra는, 지나치게 크면, 상술한 바와 같이 착수 후의 액류가 관성력에 의해 기판(W)의 중심(O)을 통과하도록 하기 위해 그 유속을 크게 해야 하므로, 반경 R의 3분의 1 이하로 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 세정 장치에 따르면, 단관 노즐(41)로부터 린스액(L)을 기판(W)의 표면에 공급하지만, 기판(W)의 상방으로부터 기판(W)의 중심(O)에 큰 입사각(예를 들어 90도)으로 토출하는 것이 아니라, 경사 상방으로부터 비교적 낮은 입사각으로, 평면에서 볼 때 중심(O) 방향을 향해, 중심(O)의 전방에 착수하도록 토출하고, 착수한 린스액(L)은, 기판(W)의 중심(O)을 통과하도록 흐르므로, 원심력이 작은 기판(W)의 중심(O)에 있어서도 신속한 액 치환이 되고, 기판(W)의 중심부에 린스액(L)이 고이는 것이 방지된다. 또한, 기판(W)의 표면이 구리 등의 유연한 재료의 층인 경우에도, 입사각이 큰 경우와 비교하여 표면이 받는 데미지를 저감시킬 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 3의 (a)는 제2 실시 형태의 세정 장치에 있어서의 기판과 단관 노즐과 분무 노즐의 위치 관계를 도시하는 평면도이며, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 정면도이다. 도 3의 (a) 및 (b)는 수평 배치 기판 표면에의 단관 노즐 및 분무 노즐에 의한 세정액 공급을 나타내고 있다. 세정액 공급 노즐로서의 단관 노즐(41)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성된다. 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 대해, 세정액 공급 노즐로서 분무 노즐(42)이 더 추가되어 있다. 단관 노즐(41)에 의한 린스액(L1)의 토출과, 분무 노즐(42)에 의한 린스액(L2)의 분무는 동시에 행해진다.
도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 분무 노즐(42)은, 기판(W)의 상방이며 기판(W)의 상부 공간의 외측으로부터 기판(W)의 표면(상면)을 향해 린스액(L2)을 분무한다. 즉, 분무 노즐(42)은, 기판(W)의 표면에 대해 경사 상방으로부터 린스액(L2)을 공급한다. 따라서, 분무 노즐(42)로부터 분무된 린스액(La2)은, 분무 노즐(42)을 정점으로 한 원추 형상으로 확산되어 분무되고, 기판(W)의 표면에는 타원형의 착수 에어리어(Lb2)에서 착수한다.
이 착수 에어리어(Lb2)는, 기판(W)의 외주로부터 중심(O)에까지 확대되어 있고, 또한 단관 노즐(41)이 토출하는 린스액(L1)의 착수 위치보다 기판(W)의 회전 방향의 상류에 있다. 또한 여기서, 어느 기준 위치를 기준으로 하여 기판(W)의 회전 방향의 상류/하류라 함은, 기준 위치로부터 기판(W)의 회전 방향의 역방향/순방향으로 180도 회전한 곳까지의 위치를 말하고, 도 3의 예의 경우에는, 기준 위치인 린스액(L1)의 착수 위치는 기판(W)의 중심(O)의 오른쪽에 있으므로, 도 3의 (a)의 기판(W)의 상반부가, 기준 위치인 린스액(L1)의 착수 위치에서 본 상류이며, 도 3의 (a)의 기판(W)의 하반부가, 기준 위치인 린스액(L1)의 착수 위치에서 본 하류이다.
도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 분무 노즐(42)의 분무 방향[분무 노즐(42)로부터 분무되어 기판(W)에 착수하기 전의 원추 형상의 린스액(La2)의 중심선의 방향](121)은, 평면에서 볼 때 개략 기판(W)의 중심(O)을 향하고 있다. 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 이 분무 방향(121)이 정면에서 볼 때 기판(W)의 표면과 이루는 각도(입사각) β는, 단관 노즐(41)의 입사각 α보다 크고, 약 45도로 된다. 분무된 린스액(La2)의 입자는 미소하며, 가벼우므로, 고속 회전하는 기판(W)의 표면에 대해 입사각이 낮으면, 기판(W)의 표면 내지 표면 부근에서 린스액(La2)이 튕겨져 버려, 착수율이 저하되어 공급 효율이 내려가 버리므로, 분무 방향(121)은 큰 쪽이 바람직하고, 90도이어도 된다.
본 실시 형태와 같이, 세정 장치의 헹굼 세정에 있어서, 단관 노즐(41)에 의한 린스액(L1)의 공급과 분무 노즐(42)에 의한 린스액(L2)의 공급을 동시에 행하면, 세정도가 향상되는 것이 실험으로부터 밝혀지고 있다. 즉, 기판(W)의 중심부에 대해서는, 제1 실시 형태에서 설명한 단관 노즐(41)에 의한 린스액(L1)의 작용에 의해, 기판(W)의 중심부보다 외측의 주변부에 대해서는, 분무 노즐(42)에 의한 린스액(L2)의 작용에 의해, 기판(W)의 표면의 중심부 및 주변부 모두에 있어서 린스액의 유동을 촉진시킴으로써, 세정도가 향상된다. 따라서, 분무 노즐(42)의 착수 에어리어(La2)는, 반드시 기판(W)의 중심(O)에까지 도달하고 있을 필요는 없다. 또한, 분무 노즐(42)은 원추 형상으로 린스액을 분무하는 것으로 한정되지 않고, 부채 형상으로 린스액을 분무하는 것이어도 된다.
(제3 실시 형태)
도 4의 (a)는 제3 실시 형태의 세정 장치에 있어서의 기판과 2개의 단관 노즐의 위치 관계를 도시하는 평면도이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 정면도이다. 도 4의 (a) 및 (b)는 수평 배치 기판 표면에의 2개의 단관 노즐에 의한 세정액 공급을 나타내고 있다. 제1 단관 노즐(41)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성된다. 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 대해 제2 단관 노즐(43)이 더 추가되어 있다. 단관 노즐(41)에 의한 린스액(L1)의 토출과, 단관 노즐(43)에 의한 린스액(L3)의 토출은 동시에 행해진다. 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 단관 노즐(43)은, 기판(W)의 상방이며 기판(W)의 상부 공간의 외측으로부터 기판(W)의 표면(상면)을 향해 린스액(L3)을 토출한다. 즉, 단관 노즐(43)은, 기판(W)의 표면에 대해 경사 상방으로부터 린스액(L3)을 공급한다.
단관 노즐(43)의 위치, 토출 방향, 구경 및 유속은, 단관 노즐(43)로부터 토출된 린스액(L3)이 이하의 조건을 만족시키도록 설계된다. 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 단관 노즐(43)은 평면에서 볼 때, 단관 노즐(41)에 대해 기판(W)의 중심의 반대측에 설치된다. 단관 노즐(43)로부터 토출된 린스액의 기판(W)의 표면에의 착수 위치(B)는, 단관 노즐(41)의 착수 위치(A)의 하류로 설정된다. 이에 의해, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 단관 노즐(43)로부터 토출된 린스액(L3)은, 기판(W)의 표면에 착수하고 나서, 단관 노즐(41)의 린스액(L1)과 혼합되는 일 없이 착수 위치(A)의 하류측에 있어서 액류(Lb3)로서 기판(W)의 표면을 외주를 향해 확산되어 흐른다.
도 5는 도 4의 (a)에 있어서의 기판(W)의 중심(O)의 부근의 확대도이다. 도 4의 (a) 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 착수 위치(B)는, 단관 노즐(43)에서 볼 때, 기판(W)의 중심(O)을 넘은 위치에 있고, 기판(W)의 중심(O)으로부터 거리 Rb만큼 이격된 위치로 된다. 착수 위치(B)(의 중심)의 기판(W)의 중심(O)으로부터의 거리 Rb는, 착수 위치(A)(의 중심)의 기판(W)의 중심(O)으로부터의 거리 Ra보다 길게 설정된다. 단, 거리 Rb가 길어지면, 단관 노즐(43)로부터의 린스액(L3)에 의해 세정할 수 있는 범위가 좁아지므로, 거리 Rb는 기판(W)의 반경 R의 4분의 1 이하로 된다.
또한, 단관 노즐(43)로부터 토출되는 린스액(L3)에 대해서는, 착수 후에 기판(W)의 표면을 직선상으로 유동할 필요는 없다. 따라서, 단관 노즐(43)로부터 토출되는 린스액(L3)에 대해서는, 착수 직후에 원심력에 의해 외주를 향해 흐르도록, 그 구경, 유속 등의 조건이 설정되면 된다. 단, 입사각이 크면 기판(W)의 표면이 데미지를 받는 점에 대해서는, 단관 노즐(41)의 경우와 동일하므로, 단관 노즐(43)에 대해서도, 그 입사각은 작게 하는 것이 바람직하다. 도 4의 예에서는, 단관 노즐(43)의 입사각도 단관 노즐(41)과 마찬가지로 약 30도로 하고 있다.
본 실시 형태와 같이, 세정 장치의 헹굼 세정에 있어서, 2개의 단관 노즐(41), 단관 노즐(43)에 의한 린스액(L1, L3)의 공급을 동시에 행하면, 세정도가 향상되는 것이 실험으로부터 밝혀지고 있다. 즉, 기판(W)의 중심부에 대해서는, 제1 실시 형태에서 설명한 단관 노즐(41)에 의한 린스액(L1)의 작용에 의해, 기판(W)의 중심부보다 외측의 주변부에 대해서는, 단관 노즐(43)에 의한 린스액(L3)의 작용에 의해, 기판(W)의 표면의 중심부 및 주변부 모두에 있어서 린스액의 유동을 촉진시킴으로써, 세정도가 향상된다.
(제4 실시 형태)
도 6의 (a)는 제4 실시 형태의 세정 장치에 있어서의 기판과 분무 노즐의 위치 관계를 도시하는 평면도이며, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 정면도이다. 도 6의 (a) 및 (b)는 수평 배치 기판 표면에의 분무 노즐에 의한 세정액 공급을 나타내고 있다. 도 6의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 분무 노즐(44)은 기판(W)의 상방이며 기판(W)의 상부 공간의 외측으로부터 기판(W)의 표면(상면)을 향해 린스액(L4)을 분무한다. 즉, 분무 노즐(44)은 기판(W)의 표면에 대해 경사 상방으로부터 린스액(L4)을 공급한다. 본 실시 형태의 분무 노즐(44)로부터는 린스액(La4)이 부채 형상으로 확산되어 분무되지만, 분무 노즐(44)은 이 분무된 린스액(La4)에 있어서 유량(분무량)이 최대로 되는 방향이 분무된 린스액(La4)의 중심으로부터 어긋나 있는 비대칭 부채 형상 분무 노즐이다.
도 7은 분무 노즐(44)에 있어서의 부채 형상으로 확산되는 린스액(La4)의 위치와 유량의 관계를 도시하는 도면이다. 통상의 분무 노즐(44)은, 부채 형상으로 확산되는 린스액의 중심 위치에서 유량이 가장 많아지고, 양 테두리에 갈수록 유량이 적어지는 좌우 대칭의 분포로 되지만, 본 실시 형태의 분무 노즐(44)로부터 분무된 린스액(L4)은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 부채 형상으로 확산되는 린스액(La4)의 테두리의 쪽에서 유량이 최대로 되고, 반대측의 테두리에 갈수록 유량이 적어지는 불균등 부채 분포로 된다.
본 실시 형태에서는, 유량이 최대로 되는 방향(분무량 최대 방향)(141)이 평면에서 볼 때 기판(W)의 중심(O)의 방향에 치우쳐 있고, 또한 착수 에어리어(Lb4)가 기판(W)의 중심으로부터 외주에까지 이르도록, 분무 노즐(44)의 위치 및 각도가 설정된다. 구체적으로는, 분무량 최대 방향(141)은 평면에서 볼 때 기판(W)의 중심(O)을 향하고 있다. 또한, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 착수 에어리어(Lb4)에는 기판(W)의 중심(O)이 포함되어 있다. 이 결과, 착수 에어리어(Lb4)에 있어서, 기판(W)의 중심(O)이 가장 유량(착수량)이 많고, 기판(W)의 테두리에 갈수록 유량(착수량)이 적어진다. 또한, 도 6의 (a) 및 (b)에서는 기판(W)의 표면에 착수한 후의 린스액(L4)에 대해서는 도시를 생략하고 있다.
가령, 분무량 최대 방향(141)이 평면에서 볼 때 기판(W)의 중심(O)을 향하고 있지만, 착수 에어리어(Lb4)가 기판(W)의 중심(O)으로부터 지나치게 이격되어 있으면, 상기한 배경기술에서 설명한 바와 같이, 착수 후에 관성력에 의해 기판(W)의 중심(O)을 향해 흐르려고 하는 린스액(L4)과, 기판(W)의 중심(O) 부근으로부터 원심력에 의해 외주에 흐르려고 하는 린스액(L4)이 서로 부딪쳐, 이 부분에서 린스액(L4)의 유동성이 낮아진다. 이에 반해, 본 실시 형태의 분무 노즐(44)은, 분무량 최대 방향(141)을 평면에서 볼 때 기판(W)의 중심(O)을 향하고 있을 뿐만 아니라, 상술한 바와 같이, 기판(W)의 표면에 대해 경사 상방으로부터, 착수 에어리어(Lb4)에 기판(W)의 중심(O)이 포함되도록 분사하고 있으므로, 기판(W)의 중심(O)의 부근에서 착수한 린스액(L4)은, 그대로 관성력에 의해 중심(O)으로부터 이격되는 방향으로 흐르고, 중심(O)으로부터 이격된 후에 원심력에 의해 외주를 향해 흐르므로, 상기와 같은 린스액(L4)의 서로 부딪침이 발생하지 않고, 유동성이 낮아지는 일도 없다.
도 8은 제4 실시 형태의 변형예의 세정 장치에 있어서의 기판과 분무 노즐의 위치 관계를 도시하는 평면도이다. 이 예에서는, 상기와 같은 비대칭 부채 형상 분무 노즐을 2개 설치하고 있다. 즉, 세정 장치는, 상기한 분무 노즐(44)에 더하여, 마찬가지의 구성의 분무 노즐(45)을 구비하고 있고, 이들 2개의 분무 노즐(44, 15)을 동시에 이용한다. 2개의 분무 노즐(44, 15)은, 분사량 최대 방향(141, 151)이 평면에서 볼 때 약 90도로 되도록 설정된다. 이 변형예에 의해서도, 각각의 분무 노즐(44, 15)이 도 6의 분무 노즐(44)과 마찬가지로 작용하여, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 분무 노즐(44, 15)의 분사량 최대 방향(141, 151)의 사이의 각도는, 90도로 한정되지 않는다.
또한, 상기한 제1∼4 실시 형태에서는, 헹굼 세정에 있어서 린스액을 공급하는 경우를 예로 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태, 제4 실시 형태 및 그 변형예에 대해서는, 이러한 세정액의 공급을 롤 세정이나 펜슬 세정 등의 약액 세정에도 적용할 수 있다. 즉, 기판에 적어도 약액을 공급함과 함께(동시에 린스액을 공급하는 경우도 있음), 롤 세정 부재나 펜슬 세정 부재를 사용하여 기판을 스크럽 세정하는 경우에도, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태, 제4 실시 형태 및 그 변형예에서 설명한 바와 같이, 약액(및 린스액)을 공급해도 된다.
이하에서는, 제5∼제7 실시 형태의 형태로서, 롤 세정 장치에 본 발명을 적용하는 예를 설명하지만, 각 실시 형태의 설명에 앞서, 롤 세정 장치의 일반적인 구성을 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 롤 세정 장치의 개요를 도시하는 사시도이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 롤 세정 장치(50)는, 기판 회전 기구로서, 표면을 위로 하여 기판(W)의 주연부를 지지하고 기판(W)을 수평 회전시키는, 수평 방향으로 이동 가능한 복수개(도 9에서는 4개)의 스핀들(51)과, 도시하지 않은 롤 홀더에 회전 가능하게 지지되는 상부 롤 세정 부재(롤 스펀지)(52)와, 도시하지 않은 롤 홀더에 회전 가능하게 지지되는 하부 롤 세정 부재(롤 스펀지)(53)를 구비하고 있다. 상부 롤 세정 부재(52) 및 하부 롤 세정 부재(53)는, 원기둥 형상이며, 장척 형상으로 연장되어 있고, 예를 들어 PVA로 이루어진다. 또한, 상부 롤 세정 부재(52)는, 그 롤 홀더에 의해 기판(W)의 표면에 대해 승강 가능하며, 하부 롤 세정 부재(53)는, 그 롤 홀더에 의해 기판(W)의 이면에 대해 승강 가능하다.
상부 롤 세정 부재(52)는, 도시하지 않은 구동 기구에 의해, 화살표 F1로 나타내는 바와 같이 회전하고, 하부 롤 세정 부재(53)는, 도시하지 않은 구동 기구에 의해, 화살표 F2로 나타내는 바와 같이 회전한다. 스핀들(51)로 지지하여 회전시키는 기판(W)의 상방에 위치하여, 기판(W)의 표면에 세정액을 공급하는 2개의 세정액 공급 노즐(54, 55)이 배치되어 있다. 세정액 공급 노즐(54)은, 기판(W)의 표면에 린스액(예를 들어, 초순수)을 공급하는 노즐이며, 세정액 공급 노즐(55)은 기판(W)의 표면에 약액을 공급하는 노즐이다.
롤 세정 장치(50)는, 스핀들(51)의 상부에 설치한 코마(51a)의 외주측면에 형성한 끼워 맞춤 홈 내에 기판(W)의 주연부를 위치시켜 내측으로 압박하여 코마(51a)를 회전(자전)시킴으로써, 기판(W)을 수평으로 회전시킨다. 이 예에서는, 4개의 코마(51a) 중 2개의 코마(51a)가 기판(W)에 회전력을 부여하고, 다른 2개의 코마(51a)는 기판(W)의 회전을 받는 베어링의 작용을 하고 있다. 또한, 모든 코마(51a)를 구동 기구에 연결하여, 기판(W)에 회전력을 부여하도록 해도 된다.
이와 같이 기판(W)을 수평으로 회전시킨 상태에서, 세정액 공급 노즐(54)로부터 기판(W)의 표면에 린스액을 공급하고, 또한 세정액 공급 노즐(55)로부터 기판(W)의 표면에 약액을 공급하면서, 상부 롤 세정 부재(52)를 회전시키면서 하강시켜 회전 중의 기판(W)의 표면에 접촉시키고, 이에 의해, 세정액(린스액 및 약액)의 존재하에서, 기판(W)의 표면을 상부 롤 세정 부재(52)로 스크럽 세정한다. 상부 롤 세정 부재(52)의 길이는, 기판(W)의 직경보다 약간 길게 설정되어 있다. 그리고, 상부 롤 세정 부재(52)는, 그 중심축(회전축)(OR)이, 기판(W)의 중심축(즉, 회전 중심)(OW)과 대략 직교하고, 또한 기판(W)의 직경의 전체 길이에 걸쳐 연장되도록 배치된다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 표면이 동시에 세정된다.
이하, 제5∼제7 실시 형태를 설명하지만, 이들 실시 형태는, 상기한 세정액 공급 노즐의 구성이 각각 다르다.
(제5 실시 형태)
도 10은 본 발명의 제5 실시 형태의 세정 장치의 평면도이다. 도 10에서는, 스핀들은 도시를 생략하고 있다. 세정 장치에는, 세정액으로서 린스액을 토출하는 단관 노즐(61)과, 세정액으로서 약액을 토출하는 단관 노즐(63)이 구비되어 있다. 단관 노즐(61, 63)은, 기판(W)의 상방이며 기판(W)의 상부 공간의 외측으로부터 기판(W)의 표면(상면)을 향해 세정액을 토출한다. 즉, 단관 노즐(61, 63)은, 기판(W)의 표면에 대해 경사 상방으로부터 세정액을 공급한다. 린스액은, 초순수(DIW)이어도 되고, 수소수 등의 기능수이어도 된다. 약액에는 전해액(pH7 부근의 용액) 이외의 용액(산성 약액 또는 약 알칼리성 약액)을 사용한다. 산성 약액으로서는, 예를 들어 시트르산 또는 옥살산 등의 유기산이 사용되고, 약 알칼리성 약액으로서는, 예를 들어 유기 알칼리가 사용된다.
단관 노즐(61, 63)은, 각각 제1 실시 형태의 단관 노즐(41)에 대해 설명한 조건과 마찬가지의 조건에서, 그 위치, 토출 방향, 구경 및 유속이 설정된다. 또한, 세정액은, 상부 롤 세정 부재(52)와 기판(W)이 접촉하는 세정 에어리어(스크럽 에어리어)(521)의 전방에 착수하도록, 단관 노즐(61, 63)로부터 토출된다. 단관 노즐(61, 63)은, 모두 후술하는 기판(W)의 롤 권취측 에어리어[도 10에 도시하는 기판(W)의 우측 절반의 에어리어]에 세정액을 공급한다. 단관 노즐(61, 63)의 토출 방향(611, 631)의 사이의 각도 γ는, 평면에서 볼 때 약 90도로 되어 있지만, 이 각도 γ는 90도로 한정되지 않는다.
세정 장치에는, 또한 세정액으로서 린스액을 분무하는 분무 노즐(62)과, 세정액으로서 약액을 분무하는 분무 노즐(64)이 설치된다. 이들 분무 노즐(62, 64)도, 기판(W)의 롤 권취측 에어리어에 세정액을 공급한다. 분무 노즐(62, 64)은, 각각 평면에서 볼 때 단관 노즐(61, 63)과 대략 동일한 위치에 있지만, 도 3의 (b)에 도시한 것과 마찬가지로, 분무 노즐(62, 64)의 입사각은, 단관 노즐(61, 63)의 입사각보다 크고, 분무 노즐(62, 64)은 보다 상방으로부터 세정액을 분무한다.
이들 분무 노즐(62, 64)은, 모두 제4 실시 형태에서 설명한 비대칭 부채 형상 분무 노즐이며, 그 위치, 분사 방향 등은, 제4 실시 형태의 변형예(도 8)에서 설명한 분무 노즐(44, 45)과 동일하다. 즉, 그 분무량 최대 방향(621, 641)은, 평면에서 볼 때 기판(W)의 중심(O)을 향하고 있다. 이 분무량 최대 방향(621, 641)의 사이의 각도도 약 90도로 되지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 분무 노즐(62, 64)의 착수 에어리어는, 기판(W)의 중심(O) 부근의 세정 에어리어(521)로부터 기판(W)의 외주까지 걸치고 있다.
린스액을 공급하는 단관 노즐(61) 및 분무 노즐(62)은, 약액을 공급하는 단관 노즐(63) 및 분무 노즐(64)보다도, 기판(W)의 회전 방향의 상류측에 세정액을 공급한다. 이 린스액과 약액이 모두 기판(W)의 롤 권취측 에어리어에 공급됨으로써, 세정 에어리어(521)의 하반부의 에어리어로 이동하는 기판(W)의 표면에서는, 약액과 린스액이 혼합된 상태로 되어 있다.
(제6 실시 형태)
제6 실시 형태의 설명에 앞서, 제6 실시 형태의 세정 장치로 해결되는 종래의 문제를 설명한다. 도 11은, 기판 상의 각 에어리어를 설명하기 위한 평면도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 기판(W)의 회전 중심(OW)을 통하여, 상부 롤 세정 부재(52)의 회전축(OR)과 직교하는 직선을 X축으로 하고, 상부 롤 세정 부재(52)의 회전축(OR)을 따른 직선을 Y축으로 한다. 상부 롤 세정 부재(52)는 정면에서 볼 때 시계 방향으로 회전(자전)하고, 기판(W)은 평면에서 볼 때 시계 방향으로 회전하고 있다.
상부 롤 세정 부재(52)를 사이에 두고, 즉 Y축을 사이에 두고 기판(W)의 표면을 좌우로 2개의 에어리어(RI, RO)로 나눈다. 상부 롤 세정 부재(52)가 시계 방향으로 회전하고 있는 도 11에 있어서, 우측의 편측 에어리어를 롤 권취측 에어리어(RI)라고 정의하고, 좌측의 편측 에어리어를 롤 긁어냄측 에어리어(RO)라고 정의한다. 즉, 롤 권취측 에어리어(RI)는, 상부 롤 세정 부재(52)의 회전에 의해 세정액이 말려 들어가는 쪽의 편측 에어리어(도 11에 있어서 우측)이며, 롤 긁어냄측 에어리어(RO)는, 상부 롤 세정 부재(52)의 회전에 의해 세정액이 긁어내지는 쪽의 편측 에어리어(도 11에 있어서 좌측)이다.
또한, 롤 권취측 에어리어(RI)와 롤 긁어냄측 에어리어(RO)를, 각각 X축을 경계로 하여 기판(W)의 회전 방향에 대해 상류측 에어리어(WU)와 하류측 에어리어(WD)로 나눈다. 롤 권취측 에어리어(RI) 중, X축 상방의 상류측 에어리어(WI)를 롤 권취 상류측 에어리어(RI-WU)라고 정의하고, X축 하방의 하류측 에어리어(WD)를 롤 권취 하류측 에어리어(RI-WD)라고 정의한다. 마찬가지로, 롤 긁어냄측 에어리어(RO) 중, X축 하방의 상류측 에어리어(WU)를 롤 긁어냄 상류측 에어리어(RO-WU)라고 정의하고, X축 상방의 하류측 에어리어(WD)를 롤 긁어냄 하류측 에어리어(RO-WD)라고 정의한다.
도 12는, 종래의 롤 세정 장치의 평면도이며, 도 13은, 도 12의 A-A' 단면도이며, 도 14는, 도 13의 부분 확대도이며, 도 15는, 도 12의 B-B' 단면도이다. 또한, 도 13, 14에서는, 분무 노즐(71, 74)의 도시는 생략하고 있다. 도 12에 도시한 바와 같이, 롤 세정 장치는, 4개의 분무 노즐(71∼74)을 구비하고 있다. 분무 노즐(71∼74)은 모두 원추 형상으로 세정액을 분무하는 노즐이다.
또한, 분무 노즐(71∼74)은 모두 기판(W)의 롤 권취측 에어리어에 세정액을 공급한다. 분무 노즐(71, 74)은 세정액으로서 린스액을 분무하고, 분무 노즐(72, 73)은 세정액으로서 약액을 분무한다. 분무 노즐(71, 74)로부터 분무된 린스액의 착수 에어리어는, 각각 상부 롤 세정 부재(52)까지 도달하고 있고, 일부의 린스액은 상부 롤 부재(52)에 직접 분무된다.
도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 카운터 세정 에어리어(521c)에서는, 상부 롤 세정 부재(52)와 기판(W)의 이동 방향이 역방향으로 되므로, 양자의 상대적 이동 속도(미끄럼 이동 속도)는 커진다. 따라서, 카운터 세정 에어리어(521c)의 물리 세정성은 높아진다.
한편, 비액 공급측 에어리어인 롤 긁어냄 하류측 에어리어(RO-WD)의 약액은, 반회전 전에 세정 에어리어(521)의 하측의 전방 세정 에어리어(521f)에서 상부 롤 세정 부재(52)에 의한 스크럽 세정에 사용된 약액이고, 또한 전방 세정 에어리어(521f)에서 상부 롤 세정 부재(52)에 의한 스크럽 세정에 사용된 약액의 대부분이 기판(W)의 외주로 배출되어 있으므로, 카운터 세정 에어리어(521c)에서는 매우 적어지고 있다. 또한, 액 공급측 에어리어인 롤 권취 상류측 에어리어(RI-WU)에서는, 카운터 세정 에어리어(521c) 부근에 공급된 세정액은, 기판(W)의 회전에 의해 카운터 세정 에어리어(521c)가 멀어지는 방향으로 반송되어 카운터 세정 에어리어(521c)에는 공급되지 않는다.
또한, 상부 롤 세정 부재(52)의 표면에는 작은 돌기가 복수 형성되어 있지만[도 14에서는, 3개의 돌기(522a∼522c)만을 도시하고 있음], 상부 롤 세정 부재(52)의 롤 권취측 에어리어(RI)측의 돌기(522a)는 상술한 바와 같이, 직접 린스액이 공급되어, 린스액이 침지되어 있고, 또는 상부 롤 세정 부재(52)의 내부로부터 린스액이 공급되어, 린스액이 침지되어 있다. 이 린스액이 침지된 돌기(522a)가 상부 롤 세정 부재(52)의 자전에 의해, 카운터 세정 에어리어(521c)에 이르면, 돌기(522b)와 같이, 기판(W)에 의해 눌러 압착되어, 침지되어 있었던 린스액이 롤 권취측 에어리어(RI) 및 롤 긁어냄측 에어리어(RO)로 누출된다.
그렇게 하면, 롤 긁어냄 하류측 에어리어(RO-WD)로부터 기판(W)의 회전에 의해 반송되어 카운터 세정 에어리어(521c)에 잠입되려고 하는 소량의 세정액도, 이 누출된 린스액에 의해 압출되어, 카운터 세정 에어리어(521c)에 공급되기 어려워진다. 따라서, 카운터 세정 에어리어(521c)에는, 충분한 양의 신선한 세정액이 공급되지 않아, 약액 세정성은 낮아진다.
한편, 도 15에 도시한 바와 같이, 전방 세정 에어리어(521f)에서는, 상부 롤 세정 부재(52)와 기판(W)의 이동 방향이 순방향으로 되므로, 양자의 상대적 이동 속도(미끄럼 이동 속도)는 작아진다. 따라서, 전방 세정 에어리어(521f)의 물리 세정성은 낮아진다. 한편, 액 공급측 에어리어인 롤 권취 하류측 에어리어(RI-WD)에서는, 분무 노즐(73)에 의해 전방 세정 에어리어(521f) 부근에 신선한 세정액이 충분히 공급되고, 또한 전방 세정 에어리어(521f) 부근에 공급되었지만 세정액은 기판(W)의 회전에 의해 전방 세정 에어리어(521f)에 공급된다. 따라서, 전방 세정 에어리어(521c)의 약액 세정성은 높아진다.
이상과 같이, 종래의 롤 세정 장치에서는, 카운터 세정 에어리어(521c)는 물리 세정성이 높지만, 약액 세정성이 낮고, 전방 세정 에어리어(521f)는 약액 세정성이 높지만, 물리 세정성이 낮다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 카운터 세정 에어리어(521c)에 있어서의 약액 세정성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
도 16은, 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 세정 장치를 도시하는 평면도이다. 본 실시 형태에서는, 단관 노즐(63)의 배치만이 제5 실시 형태와 상이하고,그 외의 구성은 제5 실시 형태와 마찬가지이다. 약액을 토출하는 단관 노즐(63)은 상기한 제5 실시 형태와 마찬가지로 기판(W)의 롤 권취측 에어리어에 약액을 공급하는데, 단관 노즐(63)의 토출 방향(631)과 상부 롤 세정 부재(52)의 연장 방향(회전축)이 이루는 각도가, 평면에서 볼 때 90도로 된다. 이 각도는, 90도로 한정되지 않지만, 90도±30도의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시 형태에서는, 약액을 토출하는 단관 노즐(63)의 토출 방향과 약액을 분무하는 분무 노즐(64)의 분무량 최대 방향(641)이 평면에서 볼 때 대략 동일 방향으로 되지는 않는다.
도 17의 (a)는 본 실시 형태에 있어서 단관 노즐(63)로부터 토출된 약액의 기판(W)의 표면 상에서의 거동을 도시하는 평면도이며, 도 17의 (b)는 도 17의 (a)의 정면도이다. 도 17에 도시한 바와 같이, 기판(W)의 롤 권취측 에어리어(RI)는, 단관 노즐(61, 63) 및 분무 노즐(62, 64)에 의해 세정액이 공급되는 액 공급측 에어리어이며, 기판(W)의 롤 긁어냄측 에어리어(RO)는, 세정액이 공급되지 않는 비액 공급측 에어리어이다.
단관 노즐(63)은 기판(W)의 표면에 대해 비교적 낮은 입사각으로 기판(W)의 중심(O) 부근에 착수하도록 약액을 공급한다. 기판(W)의 표면에 착수한 약액은, 기판(W)의 표면과 평행한 방향으로의 흐름을 갖고, 또한 기판(W)의 중심(O)의 부근에서는 원심력도 약하므로, 약액은 상부 롤 세정 부재(52) 아래를 빠져나가, 비액 공급측 에어리어에 들어가고, 그 후, 기판(W)의 회전에 의해, 비액 공급측 에어리어로부터 카운터 세정 에어리어(521c)로 공급된다. 이에 의해, 종래는 충분한 양의 신선한(오염되어 있지 않은) 약액이 공급되어 있지 않았던 카운터 세정 에어리어(521c)에, 충분한 양의 신선한 약액이 공급되게 된다. 이와 같은 약액의 잠입되어감을 실현하기 위해, 상술한 바와 같이, 단관 노즐(63)의 토출 방향(631)과 상부 롤 세정 부재(52)의 연장 방향(회전축)이 이루는 각도는, 90도인 것이 가장 바람직하고, 적어도 90도±30도의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
(제7 실시 형태)
본 발명의 제7 실시 형태도 제6 실시 형태와 동일한 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 도 18은, 본 발명의 제7 실시 형태에 있어서의 롤 세정 장치의 평면도이며, 도 19는, 도 18의 A-A' 단면도이며, 도 20은, 도 19의 부분 확대도이며, 도 21은, 도 18의 B-B' 단면도이다. 도 18에 도시한 바와 같이, 롤 세정 장치는, 4개의 분무 노즐(71∼74)을 구비하고 있다. 분무 노즐(71∼74)은 모두 원추 형상으로 세정액을 분무하는 노즐이다. 분무 노즐(71∼74)은 모두 기판(W)의 롤 권취측 에어리어에 세정액을 공급한다. 분무 노즐(71, 74)은 세정액으로서 린스액을 분무하고, 분무 노즐(72, 73)은 세정액으로서 약액을 분무한다. 분무 노즐(71, 74)로부터 분무된 린스액의 착수 에어리어는, 각각 상부 롤 세정 부재(52)까지 도달하고 있고, 일부의 린스액은 상부 롤 부재(52)에 직접 분무된다. 또한, 분무 노즐(71∼74)로서, 원추 형상으로 세정액을 분무하는 노즐 대신에 부채 형상으로 린스액을 분무하는 노즐이나 유량(분무량)이 최대로 되는 방향이 분무된 린스액의 중심으로부터 어긋나 있는 비대칭 부채 형상 분무 노즐을 채용할 수도 있다.
본 실시 형태의 세정 장치는, 또한 기판(W)의 롤 긁어냄측으로부터 상부 롤 세정 부재(52)의 롤 긁어냄측으로 직접 약액을 분무하는 분무 노즐(66, 67)을 구비하고 있다. 분무 노즐(66, 67)은, 부채 형상 분무 노즐이다. 도 18에 도시한 바와 같이, 분무 노즐(66)은 롤 긁어냄 하류측 에어리어(RO-WU)에 있어서, 상부 롤 세정 부재(52)의 롤 긁어냄측으로 약액을 분무하고, 분무 노즐(67)은 롤 긁어냄 상류측 에어리어(RO-WD)에 있어서, 상부 롤 세정 부재(52)의 롤 긁어냄측으로 약액을 분무한다. 도 19, 21에 도시한 바와 같이, 분무 노즐(66, 67)은, 각각 상부 롤 부재(52)의 높이 방향의 중단의 위치에 약액을 분무한다. 또한, 상부 롤 세정 부재(52)의 롤 긁어냄측으로 약액을 직접 공급하는 노즐은, 분무 노즐로 한정되지 않고, 다공 노즐이나 슬릿 노즐이어도 된다.
상술하고, 도 19에도 도시한 바와 같이, 분무 노즐(72)로부터 롤 권취측 상류 에어리어(RI-WU)에 공급되는 약액은, 기판(W)의 회전에 의해 카운터 세정 에어리어(521c)에는 도달하지 않고 카운터 세정 에어리어(521c)로부터 멀어지도록 흘러 버린다.
또한, 상술한 바와 같이, 종래의 세정 장치에서는, 카운터 세정 에어리어(521c)에 도달하는 롤 세정 부재(52)의 돌기에는 미리 린스액이 침지되어 있고, 그 돌기가 카운터 세정 에어리어(521c)에서 눌러 압착되어 침지되어 있었던 린스액이 돌기로부터 배출되므로, 비액 공급 에어리어인 롤 긁어냄 하류측 에어리어(RO-WD)로부터의 세정액이 카운터 세정 에어리어(521c)에 침입하기 어려웠다.
본 실시 형태의 세정 장치에 의하면, 카운터 세정 에어리어(521c)에서 찌부러진 돌기는, 회전에 의해 해방되어 형상이 팽창되고, 액체를 흡수하기 쉬운 상태로 된다. 그리고, 도 19에 도시한 바와 같이, 그와 같은 상태의 돌기에 분무 노즐(66)에 의해 신선한 약액이 공급되고, 이 약액은 돌기에 침지한다. 상부 롤 세정 부재(52)에 회전에 의해, 약액이 침지된 돌기가 카운터 세정 에어리어(521c)에 이르면, 도 20에 도시한 바와 같이, 거기서 돌기가 눌러 압착되어, 카운터 세정 에어리어(521c)에 신선한 약액이 공급된다. 또한, 분무 노즐(66)에 의해 공급된 신선한 약액은, 상부 롤 세정 부재(52)의 복수의 돌기의 사이에도 보유 지지되므로, 이 신선한 약액도 카운터 세정 에어리어(521c)에 공급된다.
또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 분무 노즐(66)에 의해, 상부 롤 세정 부재(52)를 향해 분무된 약액 중, 상부 롤 세정 부재(52)에 의해 흡수 또는 보유 지지되지 않았던 약액은, 거기로부터 기판(W)의 표면으로 낙하한다. 이 낙하한 약액은, 기판(W)의 회전에 의해 카운터 세정 에어리어(521c)에 운반된다. 따라서, 이 낙하한 약액에 의해서도, 카운터 세정 에어리어(521c)로 분무 노즐(66)로부터의 신선한 약액이 공급되게 된다.
또한, 도 21에 도시한 바와 같이, 전방 세정 에어리어(521f)에 있어서도, 분무 노즐(67)로부터 분무된 약액이 상부 롤 세정 부재(52)의 롤 긁어냄측으로 직접 분무되고, 상부 롤 세정 부재(52)에 흡수 또는 보유 지지된 약액은, 상부 롤 세정 부재(52)의 회전에 의해 롤 권취측으로부터 전방 세정 에어리어(521f)로 공급된다. 한편, 분무 노즐(67)로부터 분무되었지만 상부 롤 세정 부재(52)에 흡수 또는 보유 지지되지 않고 기판(W)의 표면에 낙하한 약액은, 기판(W)의 회전에 의해 카운터 세정 에어리어(521c)까지 운반된다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 세정 장치에 의하면, 카운터 세정 에어리어(521c)에 충분한 양의 신선한 약액을 공급할 수 있어, 카운터 세정 에어리어(521c)에 있어서의 약액 세정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제7 실시 형태에서는, 분무 노즐(66)에 의해 상부 롤 세정 부재(52)에 직접 약액을 공급하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 다공 노즐이나 슬릿 노즐에 의해 상부 롤 세정 부재(52)에 직접 약액을 공급해도 된다.
(제8 실시 형태)
본 발명의 제8 실시 형태도 제7 실시 형태와 동일한 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 도 22는, 본 발명의 제8 실시 형태에 있어서의 롤 세정 장치의 평면도이며, 도 23은 도 22의 A-A' 단면도이다. 도 22에 도시한 바와 같이, 롤 세정 장치는, 2개의 분무 노즐(62, 64)을 구비하고 있다. 분무 노즐(62, 64)은, 기판(W)의 롤 권취측 에어리어에 약액을 분무한다. 분무 노즐(62, 64)은, 모두 제4 실시 형태에서 설명한 비대칭 부채 형상 분무 노즐이다. 그들의 분무량 최대 방향(621, 641)은, 평면에서 볼 때 모두 기판(W)의 중심(O)을 향하고 있다. 이 분무량 최대 방향(621, 641)의 사이의 각도는 약 90도로 되지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
분무 노즐(62)의 착수 에어리어는, 기판(W)의 중심(O)으로부터 카운터 세정 에어리어(521c)를 따라 기판(W)의 외주까지 걸치고 있다. 분무 노즐(64)의 착수 에어리어는, 기판(W)의 중심(O)으로부터 전방 세정 에어리어(521f)를 따라 기판(W)의 외주까지 걸치고 있다. 분무 노즐(62, 64)의 착수 에어리어는 모두 상부 롤 세정 부재(52)에 겹쳐 있고, 즉, 도 23에 도시한 바와 같이, 분무 노즐(62, 64)로부터 분무되는 약액의 적어도 일부 내지 전부가, 상부 롤 부재(52)의 롤 권취 상류측(우측 부분)에 직접 도달한다.
이와 같이, 본 실시 형태에서도 비대칭 부채 형상 분무 노즐을 사용하여 기판(W)의 중심(O)을 향하는 약액의 유량을 많게 함으로써, 기판(W)의 중심(O)의 부근에 공급된 약액은, 그대로 관성력에 의해 중심(O)으로부터 이격되는 방향으로 흐르고, 중심(O)으로부터 이격된 후에 원심력에 의해 외주를 향해 흐르므로, 중심(O) 부근보다 외측으로부터 중심(O)을 향해 흐르는 약액과 중심(O) 부근으로부터 원심력에 의해 외주를 향해 흐르는 약액의 부딪침은 발생하지 않아, 유동성이 낮아지는 경우는 없다.
또한, 본 실시 형태에서는, 분무 노즐(62)로부터의 적어도 일부 내지 전부의 약액을 직접 상부 롤 부재(52)의 롤 권취 상류측에 분무하고 있으므로, 그 부분의 돌기 사이에 신선한 약액을 충분히 공급할 수 있어, 도 14를 참조하여 상기에서 설명한 문제를 해결할 수 있다.
이하에서는, 제9 및 제10 실시 형태의 형태로서, 펜슬 세정 장치에 본 발명을 적용하는 예를 설명하는데, 각 실시 형태의 설명에 앞서, 펜슬 세정 장치의 일반적인 구성을 설명한다.
도 24는, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 펜슬 세정 장치의 개요를 도시하는 사시도이다. 도 24에 도시한 바와 같이, 펜슬 세정 장치(80)는 기판 회전 기구로서, 도 9를 사용하여 설명한 롤 세정 장치(50)와 동일한 복수개(도면에서는 4개)의 스핀들(51)과, 승강 가능한 연직 방향으로 연장되는 지주(56)와, 일단부가 지주(56)의 선단에 회전 가능하게 설치되고, 수평 방향으로 연장되는 아암(57)과, 아암(57)의 타단부의 하면에 회전 가능하게 설치된 원기둥 형상의 펜슬 세정 부재(58)(원기둥 형상 스펀지)를 구비하고 있다. 또한, 스핀들(51)로 지지하여 회전시키는 기판(W)의 상방에 위치하여, 기판(W)의 표면에 세정액을 공급하는 2개의 세정액 공급 노즐(54, 55)이 배치되어 있다. 세정액 공급 노즐(54)은 기판(W)의 표면에 린스액(예를 들어, 초순수)을 공급하는 노즐이며, 세정액 공급 노즐(55)은 기판(W)의 표면에 약액을 공급하는 노즐이다.
펜슬 세정 부재(58)는 도시하지 않은 보유 지지 부재에 보유 지지되어 아암(57)의 선단부의 하면에 회전 가능하게 설치되고, 도시하지 않은 구동 기구에 의해 그 중심축을 회전축으로 하여 회전(자전)한다. 이 회전축은 기판(W)에 수직한 축이다. 펜슬 세정 부재(58)는, 예를 들어 PVA로 이루어진다. 아암(57)이 지주(56) 주위로 회전하면, 아암(57)의 선단부에 설치된 펜슬 세정 부재(58)는 원호 형상의 궤적을 그려 기판(W) 상을 이동한다. 아암(57)의 선단부는 기판(W)의 중심(O)까지 연장되어 있으므로, 펜슬 세정 부재(58)의 이동 궤적은, 기판(W)의 중심(O)을 통과한다. 또한, 펜슬 세정 부재(58)는 기판(W)의 외주까지 이동된다. 따라서, 아암(57)의 회전에 의한 펜슬 세정 부재(58)의 이동 궤적은, 아암(57)의 길이를 반경으로 하는 원호 형상으로 되고, 그 이동 범위는, 기판(W)의 외주로부터 기판(W)의 중심(O)을 지난 곳까지이다.
기판 회전 기구에 의해 기판(W)을 수평하게 회전시킨 상태에서, 세정액 공급 노즐(54)로부터 기판(W)의 표면에 린스액을 공급하고, 또한 세정액 공급 노즐(55)로부터 기판(W)의 표면에 약액을 공급하면서, 펜슬 세정 부재(58)를 회전(자전)시키면서, 아암(57)을 회전시킴으로써 펜슬 세정 부재(58)를 공전시켜, 회전 중인 기판(W)의 표면에 접촉시키고, 이에 의해, 세정액(린스액 및 약액)의 존재하에서, 기판(W)의 표면을 펜슬 세정 부재(58)로 스크럽 세정한다.
이하, 제9 및 제10 실시 형태를 설명하는데, 이들 실시 형태는, 상기한 세정액 공급 노즐의 구성이 각각 상이하다.
(제9 실시 형태)
도 25는, 본 발명의 제9 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도이다. 도 25에서는, 스핀들(51), 지주(56) 및 아암(57)은 도시를 생략하고 있다. 또한, 상술한 바와 같이 펜슬 세정 부재(58)의 이동 궤적은, 아암(57)을 반경으로 하는 원호 형상으로 되지만, 아암(57)이 충분히 긴 경우에는, 펜슬 세정 부재(58)의 궤적은 거의 직선상이라고 볼 수 있으므로, 도 25에서는, 펜슬 세정 부재(58)의 이동 궤적을 직선으로 나타내고 있다. 또한, 도 25에서는, 기판(W)은 반시계 방향으로 회전하고 있다.
세정 장치에는, 세정액으로서 린스를 토출하는 단관 노즐(81)과, 세정액으로서 약액을 토출하는 단관 노즐(83)이 구비되어 있다. 단관 노즐(81, 83)은, 기판(W)의 상방이며 기판(W)의 상부 공간의 외측으로부터 기판(W)의 표면(상면)을 향해 세정액을 토출한다. 즉, 단관 노즐(81, 83)은, 기판(W)의 표면에 대해 경사 상방으로부터 세정액을 공급한다. 린스액은, 초순수(DIW)이어도, 수소수 등의 기능수이어도 된다. 약액에는 전해액(pH7 부근의 용액) 이외의 용액(산성 약액 또는 약 알칼리성 약액)을 사용한다. 산성 약액으로서는, 예를 들어 시트르산 또는 옥살산 등의 유기산이 사용되고, 약 알칼리성 약액으로서는, 예를 들어 유기 알칼리가 사용된다.
단관 노즐(81, 83)은, 각각 제1 실시 형태의 단관 노즐(41)에 대해 설명한 조건과 동일한 조건으로, 그 위치, 토출 방향, 구경 및 유속이 설정된다. 또한, 단관 노즐(81)은 그 토출 방향이 평면에서 볼 때 기판(W)의 중심(O)을 향하고, 착수 위치가 기판(W)의 중심(O)의 전방으로 되도록 설정되지만, 단관 노즐(81, 83)은, 모두 펜슬 세정 부재(58)의 이동 궤적보다 기판(W)의 회전 방향의 상류측으로 린스액을 공급한다. 즉, 단관 노즐(81, 83)은, 착수 위치가 펜슬 세정 부재(58)의 궤적의 상류측으로 되도록, 린스액을 토출한다. 단관 노즐(81, 83)의 토출 방향(811, 831)의 사이의 각도 σ는, 평면에서 볼 때 약 30도로 되어 있지만, 이 각도 σ는 30도로 한정되지 않는다.
세정 장치에는, 또한 세정액으로서 린스액을 분무하는 분무 노즐(82)과, 세정액으로서 약액을 분무하는 분무 노즐(84)이 설치된다. 이들 분무 노즐(82, 84)도, 펜슬 세정 부재(58)의 이동 궤적보다 기판(W)의 회전 방향의 상류측으로 약액을 공급한다. 분무 노즐(82, 84)은, 각각 평면에서 볼 때 단관 노즐(81, 83)과 거의 동일한 위치에 있지만, 도 3의 (b)에 도시한 것과 마찬가지로, 분무 노즐(82, 84)의 입사각은, 단관 노즐(81, 83)의 입사각보다 크고, 분무 노즐(82, 84)은 보다 상방으로부터 세정액을 분무한다.
이들 분무 노즐(82, 84)은, 모두 제4 실시 형태에서 설명한 비대칭 부채 형상 분무 노즐이며, 그 위치, 분사 방향 등은, 제4 실시 형태의 변형예(도 8)에서 설명한 분무 노즐(44, 45)과 동일하다. 즉, 그 분무량 최대 방향(821, 841)은, 평면에서 볼 때 기판(W)의 중심(O)을 향하고 있다. 이 분무량 최대 방향(821, 841)의 사이의 각도도 약 30도로 된다. 분무 노즐(82, 84)의 착수 에어리어는, 기판(W)의 중심(O) 부근의 세정 에어리어(521)로부터 기판(W)의 외주까지 걸치고 있다.
린스액을 공급하는 단관 노즐(81) 및 분무 노즐(82)은 약액을 공급하는 단관 노즐(83) 및 분무 노즐(84)보다도, 기판(W)의 회전 방향의 상류측으로 세정액을 공급한다. 특히, 약액을 분무하는 분무 노즐(84)의 착수 에어리어는, 펜슬 세정 부재(58)의 이동 궤적을 따라, 이 이동 궤적의 직전(상류)의 위치로 된다. 이 린스액과 약액이 모두 기판(W)의 표면에 공급됨으로써, 펜슬 세정 부재(58)의 이동 궤적을 통과하는 기판(W)의 표면에서는, 약액과 린스액이 혼합된 상태로 되어 있다. 또한, 펜슬 세정 부재(58)의 이동 궤적보다 기판(W)의 회전 방향의 하류측에서는, 펜슬 세정 부재(58)의 이동 궤적을 통과한 세정액이, 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해, 기판(W)의 외주로부터 배출된다.
본 실시 형태의 세정 장치에 의하면, 펜슬 세정 부재(58)에 의해 스크럽 세정이 행해지는 개소에, 충분한 양의 신선한 세정액을 공급할 수 있다.
(제10 실시 형태)
도 26은, 본 발명의 제10 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도이다. 본 실시 형태에서는, 단관 노즐(81, 83) 및 분무 노즐(82)의 평면에서 볼 때의 배치만이 제9 실시 형태와 상이하고, 그 외의 구성은 제9 실시 형태와 마찬가지이다. 본 실시 형태에서는, 단관 노즐(81, 83)은, 분무 노즐(82, 84)보다도 기판(W)의 회전 방향의 상류측에 설치된다. 단관 노즐(81, 83)은, 제9 실시 형태와 마찬가지로, 그 토출 방향(811, 831)이 평면에서 볼 때 기판(W)의 중심(O)을 향한다. 또한, 분무 노즐(82)의 분무량 최대 방향(821)이 평면에서 볼 때 기판(W)의 중심(O)을 향한다.
본 실시 형태에서는, 제9 실시 형태와 비교하면, 단관 노즐(81, 83)의 토출 방향(811, 831)의 사이의 각도 및 분무 노즐(82, 84)의 분무량 최대 방향(821, 841)의 사이의 각도가 각각, 제9 실시 형태의 경우보다 작게 되어 있다. 따라서, 단관 노즐(81, 83)로부터 토출된 세정액이 기판(W)의 표면에서 대국하여 세정액의 유동이 방해되는 것을 회피 내지 경감할 수 있고, 마찬가지로 분무 노즐(82, 84)로부터 분무된 세정액이 기판(W)의 표면에서 대국하여 세정액의 유동이 방해되는 것을 회피 내지 경감할 수 있다.
또한, 제9 및 제10 실시 형태에서는, 펜슬 세정 부재(58)보다도 기판(W)의 회전 방향의 상류측으로 세정액을 공급하였지만, 이것으로 한정되지 않고, 펜슬 세정 부재(58)보다도 기판(W)의 회전 방향의 하류측으로 세정액을 공급해도 된다.
(제11 실시 형태)
도 27은, 본 발명의 제11 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도이며, 도 28은, 아암(57)의 길이 방향을 옆에서 본 도면이다. 본 실시 형태의 세정 장치에서는, 아암(57)의 선단부에 펜슬 세정 부재(58)가 지지되어 있다. 펜슬 세정 부재(58)는 기판(W)에 수직한 중심축 주위로 자전함과 함께, 아암(57)의 회전에 의해 기판(W)의 중심으로부터 외주에 걸쳐, 기판(W)의 상면에 미끄럼 접촉하면서 이동함으로써, 기판(W)의 상면을 세정한다. 기판(W)의 외주의 외측에는, 세정액으로서 린스를 토출하는 단관 노즐(81)과, 세정액으로서 린스액을 분무하는 분무 노즐(82)과, 세정액으로서 약액을 분무하는 분무 노즐(84)이 제9 실시 형태(도 25 참조)와 동일한 배치로 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 또한 세정액으로서 약액을 분무하기 위한 분무 노즐(85)이 아암(57)에 설치되어 있다. 이와 같이, 아암(57)에 고정되어 있고, 아암(57)의 회전에 의해 요동하는 세정액 공급 노즐을 온 아암(On Arm)의 세정액 공급 노즐이라고 한다. 온 아암의 분무 노즐(85)은 펜슬 세정 부재(58)의 근방에 설치되어 있다. 구체적으로는, 분무 노즐(85)은 펜슬 세정 부재(58)에 대해 기판(W)의 회전의 상류측에, 펜슬 세정 부재(58)에 인접하여 설치되어 있다.
도 28에 도시한 바와 같이, 분무 노즐(85)의 분무 방향은, 펜슬 세정 부재(58)를 향해 약간 기울어져 있다. 도 29는, 분무 노즐(85)에 의한 분무의 착수 영역을 도시하는 도면이다. 도 29에 도시한 바와 같이, 분무 노즐(85)은 세정액을 부채 형상으로 분무하는 노즐이고, 또한 상술한 바와 같이, 그 분무 방향이 펜슬 세정 부재(58)를 향해 약간 기울어져 있으므로, 분무 노즐(85)로부터 분무되는 세정액은, 펜슬 세정 부재(58)의 반경 방향으로 확산되어 분무 노즐(85)과 펜슬 세정 부재(58) 사이에 착수한다.
온 아암의 세정액 공급 노즐로서, 단관 노즐을 채용하는 것도 가능하지만, 단관 노즐의 경우에는, 펜슬 세정 부재(58)를 향해 세정액을 토출한 경우에, 세정액이 덩어리로 되어 펜슬 세정 부재(58)에 대해 국소적으로 공급되게 된다. 그렇게 하면, 세정액은 펜슬 세정 부재(58)에 의해 튀어 버려, 세정 개소인 펜슬 세정 부재(58)의 하면(세정면)에 공급되는 세정액이 적어져 버린다. 이것과 비교하여, 펜슬 세정 부재(58)의 근방에서 펜슬 세정 부재(58)를 향하는 방향으로 기울여 설치된 세정액 공급 노즐로서 분무 노즐(85)을 사용한 경우에는, 세정액이 펜슬 세정 부재(58)의 주위의 비교적 넓은 범위에 공급되므로, 그와 같은 문제가 경감된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 온 아암의 분무 노즐(85)을 펜슬 세정 부재(58)에 대해 기판(W)의 회전 방향의 상류측에 설치하여, 펜슬 세정 부재(58)를 향해 세정액을 분무하고 있으므로, 분무되어 착수한 직후의 신선한 세정액을 펜슬 세정 부재(58)와 기판(W)의 미끄럼 접촉 개소(세정 개소)에 제공할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 온 아암의 세정액 공급 노즐뿐만 아니라, 기판(W)의 외측으로부터도 기판(W)의 중심을 포함하는 영역으로 세정액을 공급하고 있는데, 이것은, 온 아암의 분무 노즐(85)만으로는, 펜슬 세정 부재(58) 및 그것과 일체적으로 이동하는 분무 노즐(85)이 기판(W)의 외주측에 있을 때에, 기판(W)의 중심부에 세정액이 공급되지 않고 기판(W)의 상면이 건조되어 버리는 것을 방지하기 위함이다. 따라서, 펜슬 세정 부재(58)에 온 아암의 세정 노즐을 설치하는 경우에는, 고정되어 설치된 적어도 하나의 세정 노즐에 의해, 항상 기판(W)의 중심부에 세정액을 공급하면, 기판(W)의 전체면에 대해 건조를 방지할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 상술한 실시 형태와 같이 온 아암의 세정액 공급 노즐로부터 약액을 공급하고, 기판(W)의 외측으로부터 린스액 및/또는 약액을 공급해도 되고, 온 아암의 세정 노즐로부터 린스액을 공급하고, 기판(W)의 외측으로부터 약액 및/또는 린스액을 공급해도 된다. 또한, 기판(W)의 외측으로부터의 세정액의 공급은 분무 노즐에 의한 것이어도, 단관 노즐에 의한 것이어도, 상기한 실시 형태와 같이 그 양쪽이어도 된다.
또한, 펜슬 세정 부재(58)는 온 아암의 세정액 공급 노즐에 의해 세정액이 공급되는 측[기판(W)의 회전 방향의 상류측]이 기판의 반경 방향의 외측을 향해 이동하도록 회전하는, 즉, 평면에서 볼 때 기판(W)과 동일한 방향(도 28의 경우에는 반시계 방향)으로 회전하는 것이 바람직하다. 이 회전 방향이면, 분무 노즐(85)에 의해 펜슬 세정 부재(58)의 상류측으로부터 펜슬 세정 부재(58)를 향해 공급된 약액 중, 펜슬 세정 부재(58)의 측면에서 튀는 세정액이, 펜슬 세정 부재(58)의 회전에 의해 기판(W) 외주를 향해 배출되기 쉬워진다.
(제12 실시 형태)
도 30은, 본 발명의 제12 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도이며, 도 31은, 도 30의 부분 확대도이며, 도 32는, 아암(57)의 길이 방향을 옆에서 본 도면이다. 본 실시 형태의 세정 장치에서는, 아암(57)의 선단부에 이류체 제트(2FJ) 노즐(59)이 지지되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서도, 아암(57)에는 세정액으로서 약액을 분무하는 온 아암의 분무 노즐(86)이 설치되어 있다.
또한, 기판(W)의 외측에는 세정액으로서 린스액을 토출하는 단관 노즐(81)이 설치되어 있다. 단관 노즐(81)은 상기한 실시 형태와 마찬가지로, 린스액이 기판(W)의 중심의 전방에 착수하여, 착수한 린스액이 기판(W)의 중심을 향해 흐르도록 린스액을 토출한다.
도 31에 명확하게 도시된 바와 같이, 분무 노즐(86)은 2FJ 노즐(59)의 근방에 설치되어 있고, 2FJ 노즐(59)보다도 기판(W)의 중심에 가깝고, 또한 2FJ 노즐(59)보다도 기판(W)의 회전 방향의 상류측에 설치되어 있다. 분무 노즐(86)은 콘 스프레이 노즐이며, 원추 형상으로 약액을 분무한다. 분무 노즐(86)로부터 분사된 약액은, 2FJ 노즐(59)의 바로 아래의 위치에 대해 기판(W)의 회전에 대한 상류측에 착수(착액)한다.
도 32에 도시한 바와 같이, 분무 노즐(86)은 2FJ 노즐(59)을 향해 약간 기울여 설치된다. 상술한 바와 같이, 분무 노즐(86)은 2FJ 노즐(59)에 대해 기판(W)의 중심측, 또한 기판(W)의 회전에 대한 상류측에 설치되므로, 분무 노즐(86)로부터는, 기판(W)의 외측, 또한 기판(W)의 회전에 대해 하류측을 향해 약액이 분무된다.
2FJ 노즐(59)의 근방에 분무 노즐(86)을 설치하여 약액을 공급하는 것의 의의에 대해 설명한다. 하나는, 2FJ 노즐(59)로부터의 제트류가 기판(W)에 충돌하는 개소의 근방에 신선한 약액을 항상 공급함으로써, 약액에 의해 기판(W)의 표면으로부터 리프트 업된 파티클을 제트류의 흐름에 의해 빠르게 제거하는 것, 또는 제트류의 물리적 작용에 의해 기판(W) 표면으로부터 이탈된 파티클이 약액의 작용에 의해 기판(W)에 재부착되는 일 없이 제거되는 것이다. 또 하나의 의의는, 기판(W)의 대전을 방지하는 효과이다. 2FJ 노즐(59)에서는 액체를 기체와 혼합하여 제트류를 생성하여, 기판(W)의 표면에 분사함으로써, 기판(W)의 표면을 세정하는데, 이때에 액체로서 초순수(DIW)를 사용하면, 제트류가 기판(W)의 표면에 충돌함으로써, 기판(W)의 표면이 대전해 버린다. 따라서, 이와 같은 대전을 피하기 위해, 종래는 제트류를 생성하기 위한 액체로서 탄산가스수를 사용하고 있었다. 그러나, 이 탄산가스수는 초순수와 비교하여 비용이 높았다.
본 실시 형태에서는, 2FJ 노즐(59)의 근방에 분무 노즐(86)을 설치하여, 제트류가 기판 표면에 충돌하는 세정 개소의 부근에 약액을 공급한다. 약액은, 그 자체가 도전성을 가지며, 그와 같은 약액을 채용하면, 2FJ 노즐(59)로부터 분사하는 액체를 탄산가스수로 하지 않고, 예를 들어 비교적 비용이 싼 초순수(DIW)를 채용하였다고 해도, (약액이 도전성을 가지므로)기판(W)의 대전을 경감 내지 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서도, 제11 실시 형태와 마찬가지로 온 아암의 분무 노즐(86)을 2FJ 노즐(59')에 의한 세정 개소를 향하는 방향으로 약간 기울여, 분무를 행하므로, 제트류가 기판(W)과 충돌하는 세정 개소에 충분히 약액을 공급할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 분무 노즐(86)은 기판(W)의 반경 방향의 외측을 향해서도 기울어져 있으므로, 분무 노즐(86)로부터 분무한 약액을 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해 기판(W)의 외측 테두리를 향해 원활하게 배출할 수 있다.
도 33은, 제12 실시 형태의 변형예에 있어서의 세정 장치의 평면도이다. 이 변형예에서는, 기판(W)의 외측에는 단관 노즐이 아니라, 분무 노즐(71)을 설치하고 있다. 이 분무 노즐(71)은 기판(W)의 중심을 향해 린스액을 분무하고, 또한 착수 영역이 기판(W)의 중심의 전방으로부터 중심에 걸쳐, 착수한 린스액이 기판(W)의 중심을 향해 흐르도록 설치된다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 기판(W)의 외측에 단관 노즐(81)을 설치하고, 그 변형예에서는, 기판(W)의 외측에 분무 노즐(71)을 설치하였지만, 2FJ 노즐(59)로부터 분사된 액체는, 분사 위치로부터 전체 방향을 향해 확산되므로, 2FJ 노즐(59)이 기판(W)의 외측 테두리로 이동하였을 때에도 2FJ 노즐(59)로부터 분사된 액체가 기판(W)의 중심에까지 도달하는 경우에는, 기판(W)의 외측에는 세정액 공급 노즐을 설치하지 않아도 기판(W)의 중앙 부근에 의한 건조를 방지할 수 있다. 따라서, 이 경우에는, 온 아암의 분무 노즐(86)과는 별도로 기판(W)의 외주의 외측에 세정액 공급 노즐을 설치하지 않는 구성으로 해도 된다.
(제13 실시 형태)
도 34는, 본 발명의 제13 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도이며, 도 35는, 도 34의 부분 확대도이며, 도 36은, 아암(57)의 길이 방향을 옆에서 본 도면이다. 본 실시 형태의 세정 장치에 있어서도, 제12 실시 형태와 마찬가지로, 아암(57)의 선단부에 2FJ 노즐(59)이 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서도, 제12 실시 형태와 마찬가지로, 아암(57)에는 세정액으로서 약액을 분무하는 온 아암의 분무 노즐(87)이 설치되어 있다.
또한, 기판(W)의 외측에는 세정액으로서 린스액을 토출하는 단관 노즐(81)이 설치되어 있다. 단관 노즐(81)은 상기한 실시 형태와 마찬가지로, 린스액이 기판(W)의 중심의 전방에 착수하여, 착수한 린스액이 기판(W)의 중심을 향해 흐르도록 린스액을 토출한다.
도 35에 명확하게 도시한 바와 같이, 분무 노즐(87)은 2FJ 노즐(59)의 근방에 설치되어 있고, 2FJ 노즐(59)보다도 기판(W)의 중심에 가깝고, 또한 2FJ 노즐(59)보다도 기판(W)의 회전 방향의 하류측에 설치되어 있다. 분무 노즐(87)은 콘 스프레이 노즐이며, 원추 형상으로 약액을 분무한다. 분무 노즐(87)로부터 분사된 약액은, 2FJ 노즐(59)의 바로 아래의 위치에 대해 기판(W)의 회전에 대한 하류측에 착수(착액)한다.
도 36에 도시한 바와 같이, 분무 노즐(87)은 2FJ 노즐(59)을 향해 약간 기울여 설치된다. 상술한 바와 같이, 분무 노즐(87)은 2FJ 노즐(59)에 대해 기판(W)의 중심측, 또한 기판(W)의 회전에 대한 하류측에 설치되므로, 분무 노즐(87)로부터는, 기판(W)의 외측, 또한 기판(W)의 회전에 대해 상류측을 향해 약액이 분무된다.
2FJ 노즐(59)의 근방에 분무 노즐(87)을 설치하여 약액을 공급함으로써, 2FJ 노즐(59)로부터 기체와 함께 분사하는 액체로서 초순수(DIW)를 사용한 경우에도 기판(W)의 대전을 경감 내지 방지할 수 있는 것은, 제12 실시 형태와 마찬가지이다. 본 실시 형태에서는, 또한 분무 노즐(87)을 2FJ 노즐(59)보다도 기판(W)의 회전 방향의 하류측에 설치함으로써, 이하의 유리한 효과가 얻어진다.
상술한 바와 같이, 분무 노즐(87)은 2FJ 노즐(59)의 근방에 설치되고, 2FJ 노즐(59)로부터 분사된 기체와 액체의 제트류가 기판(W)의 상면과 충돌하는 세정 개소의 근방에, 분무 노즐(87)로부터 약액이 공급되지만, 세정 개소에 있어서, 분무 노즐(87)로부터 공급된 약액의 층이 지나치게 두꺼워지면, 약액의 층이 쿠션으로 되어, 제트류에 의한 기판(W)의 상면의 세정이 불충분해지는 경우가 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 분무 노즐(87)에 의한 착수 영역이 2FJ 노즐(59)의 제트류에 의한 세정 개소보다도 기판(W)의 회전 방향의 하류측에 배치하고 있다. 이에 의해, 분무 노즐(87)로부터 기판(W)의 상면에 제공된 약액은, 기판(W)의 회전에 의해, 세정 개소로부터 멀어지는 방향으로 운반된다. 따라서, 세정 개소에 있어서 약액의 층이 지나치게 두꺼워지는 일이 없어, 약액의 층의 쿠션 효과에 의한 불충분한 세정도 경감 내지 회피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서도, 제12 실시 형태와 마찬가지로, 분무 노즐(87)은 기판(W)의 반경 방향의 외측을 향해 기울어져 있으므로, 분무 노즐(87)로부터 분무된 약액을 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해 기판(W)의 외측 테두리를 향해 원활하게 배출할 수 있다. 또한, 제12, 제13 실시 형태에 있어서, 아암(57)에는 세정액으로서 약액을 분무하는 온 아암의 분무 노즐(86 또는 87)이 설치되어 있지만, 분무 노즐 대신에 약액을 공급하는 단관 노즐을 설치해도 된다.
도 37은, 제13 실시 형태의 변형예에 있어서의 세정 장치의 평면도이다. 이 변형예에서는, 기판(W)의 외측에는 단관 노즐이 아니라, 분무 노즐(71)이 설치되어 있다. 이 분무 노즐(71)은 기판(W)의 중심을 향해 린스액을 분무하고, 또한 착수 영역이 기판(W)의 중심의 전방으로부터 중심에 걸치고, 착수한 린스액이 기판(W)의 중심을 향해 흐르도록 설치된다. 그 외의 구성은 상기와 마찬가지이다.
또한, 본 실시 형태에서도, 제12 실시 형태와 마찬가지로, 2FJ 노즐(59)로부터 분사되는 액체가 기판(W)의 중심에까지 도달하는 경우에는, 온 아암의 분무 노즐(87)과는 별도로 기판(W)의 외측에 세정액 공급 노즐을 설치하지 않는 구성으로 해도 된다.
(제14 실시 형태)
도 38은, 본 발명의 제14 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 평면도이다. 본 실시 형태의 세정 장치에서는, 아암(57)의 선단부에 2FJ 노즐(59)이 설치되어 있지만, 온 아암의 세정 노즐은 설치되어 있지 않다. 기판(W)의 외측에, 세정액으로서 약액을 토출하는 단관 노즐(83)이 설치되어 있다. 이 단관 노즐(83)은 상기한 실시 형태와 마찬가지로, 약액이 기판(W)의 중심의 전방에 착수하여, 착수한 약액이 기판(W)의 중심을 향해 흐르도록 약액을 토출한다. 이에 의해, 기판(W)의 중심 부근에서 약액의 액류가 형성되어, 기판(W)의 중심 부근에서 약액이 고이는 경우가 없게 된다.
도 39는, 본 발명의 제14 실시 형태의 변형예에 있어서의 세정 장치의 평면도이다. 이 변형예에서는, 단관 노즐(83) 대신에 세정액으로서 약액을 분무하는 분무 노즐(73)이 사용되어 있다. 이 분무 노즐(73)은 기판(W)의 중심을 향해 약액을 분무하고, 또한 착수 영역이 기판(W)의 중심의 전방으로부터 중심에 걸치고, 착수한 약액이 기판(W)의 중심을 향해 흐르도록 설치된다. 이와 같은 분무 노즐(73)을 사용한 경우에도, 기판(W)의 중심 부근에서 약액이 고이는 것이 방지된다.
(제15 실시 형태)
도 40은, 본 발명의 제15 실시 형태에 있어서의 세정 장치의 측면도이다. 본 실시 형태에서도, 일단부가 지주(56)에 회전 가능하게 지지되는 아암(57)의 타단부측(선단부)에, 2FJ 노즐(59')이 설치된다. 이 2FJ 노즐(59')은, 상기한 실시 형태와 같이 연직 방향을 향하는 것은 아니고, 기판(W)의 반경 방향의 외측을 향해 기울어져 설치된다.
본 실시 형태의 세정 장치에 의하면, 제트류에 포함되는 액체가 기판(W)의 반경 방향 외측의 흐름을 갖고 기판(W)에 충돌하므로, 기판(W)의 상면에 충돌한 후의 액체는, 기판(W)의 외측 테두리를 향해 흐르고, 기판(W)의 회전에 의한 원심력과도 더불어, 원활하게 기판(W)의 외측 테두리로부터 배출된다.
또한, 상기한 구성의 2FJ 노즐(59')과 함께, 제12∼제13 실시 형태와 마찬가지로, 온 아암의 세정 노즐을 설치해도 된다. 또한, 상기에서는, 2FJ 노즐을 사용하고, 또한 온 아암의 세정 노즐을 설치하는 경우에는, 반드시 기판(W)의 외측으로부터 기판(W)의 중심을 향해 세정액을 공급하는 노즐을 설치할 필요가 있는 것은 아닌 것을 설명하였지만, 본 실시 형태와 같이, 2FJ 노즐(59')이 기판(W)의 반경 방향의 외측을 향해 경사져 있는 경우에는, 2FJ 노즐(59')로부터 분사된 액체의 기판(W)의 중심을 향하는 흐름이 약해지기 때문에, 상기한 실시 형태와 마찬가지로, 기판(W)의 외측에, 분무 노즐(81) 및/또는 단관 노즐(71)을 하나 이상 설치하는 것이 바람직하다.
(제16 실시 형태)
도 41은, 본 발명의 제16 실시 형태의 세정 장치의 사시도이다. 본 실시 형태의 펜슬 세정 장치(80')는, 도 24를 참조하여 설명한 펜슬 세정 장치(80)와 마찬가지로, 기판 회전 기구로서 4개의 스핀들(51)과, 승강 가능한 연직 방향으로 연장되는 지주(56)와, 일단부가 지주(56)의 선단부에 회전 가능하게 설치되고, 수평 방향으로 연장되는 아암(57)과, 아암(57)의 타단부의 하면에 회전 가능하게 설치된 원기둥 형상의 펜슬 세정 부재(58)를 구비하고 있다.
본 실시 형태의 펜슬 세정 장치(80')는, 스핀들(51)로 지지하여 회전시키는 기판(W)의 상방에 위치하여, 기판(W)의 표면에 세정액을 공급하는 1개의 세정액 공급 노즐(88)이 배치되어 있지만, 이 세정액 공급 노즐(88)은 공급구가 상하로 2단으로 되어 있다. 본 실시 형태의 세정액 공급 노즐(88)은 2개의 공급구(5411, 5412)가 모두 세정액을 부채 형상으로 분무하는 분무 노즐이다.
도 41에 도시한 바와 같이, 상단의 공급구(5412)로부터 공급되는 세정액은, 펜슬 세정 부재(58)의 스캔 영역(SA)을 따라, 스캔 영역(SA)의 상류측에 착수한다. 하단의 공급구(5411)로부터 공급되는 세정액은, 상단의 공급구(5412)의 착수 에어리어보다도 상류에서, 또한 기판(W)의 반경 방향으로 연장된 영역에 착수한다. 이 하단의 공급구(5411)의 착수 에어리어는, 기판(W)의 중심에는 도달하고 있지 않고, 기판(W)의 주연에는 도달하고 있다.
상기한 몇 가지의 실시 형태에서는, 2개의 세정액 공급 노즐이 인접하여 설치되는 예를 설명하였지만, 그러한 예와 같이 1개의 세정액 공급 노즐을 인접하여 설치하면, 서로의 세정액이 기판(W)의 상면에 착수하기 전에 용이하게 간섭해 버리고, 이 간섭을 피하기 위한 조정이 용이하지 않다. 이에 대해, 본 실시 형태와 같이 상하 2단의 공급구를 갖는 1개의 세정액 공급 노즐을 사용함으로써, 그와 같은 조정의 곤란함을 회피하여, 서로 간섭하지 않도록 2개소로부터 세정액을 기판(W)의 상면으로 공급할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 세정액 공급 노즐(88)은 2개의 공급구(5411, 5412)의 모두가 부채 형상으로 세정액을 분무하는 분무 노즐로서 기능하지만, 이것으로 한정되지 않고, 한쪽이 단관 노즐이며 다른 쪽이 분무 노즐이어도 되고, 양쪽이 단관 노즐이어도 된다. 상기한 온 아암의 세정액 공급 노즐은, 모두 아암(57)의 하면에 설치되어 있지만, 온 아암의 세정액 공급 노즐은, 아암의 측방의 면 또는 선단측의 면에 외부 설치되어도 된다. 또한, 세정액 공급 노즐(88)은 공급구가 3개 이상 있는 3단 이상의 타단 노즐이어도 된다. 또한, 세정액 공급 노즐(88)의 복수의 공급구로부터는 각각 동일한 세정액이 공급되어도 되고, 서로 다른 세정액(예를 들어, 약액과 린스액)이 공급되어도 된다.
또한, 제1∼제16 실시 형태에서는, CMP 공정에 있어서 세정을 행하는 세정 장치를 설명하였지만, 본 발명의 세정 장치는, 예를 들어 플랫 패널 제조 공정, CMOS나 CCD 등의 이미지 센서 제조 공정, MRAM의 자성막 제조 공정 등에도 적용된다.
또한, 제1∼제16 실시 형태에서는, 기판(W)이 수평 방향으로 보유 지지되어 회전되었지만, 본 발명의 세정 장치는, 이것으로 한정되지 않고, 기판(W)의 표면이 수평 방향으로부터 기울어져 보유 지지되어 회전되어도 된다. 또한, 기판 회전 기구도 복수의 스핀들에 의한 것으로 한정되지 않고, 기판의 외주부를 보유 지지하는 척 부재를 복수 구비하고, 그러한 척 부재가 기판의 중심축을 회전축으로서 회전하는 구성이어도 되고, 기판(W)을 적재하는 보유 지지 테이블을 갖고, 보유 지지 테이블이 기판의 중심축을 회전축으로서 회전하는 구성이어도 된다.
본 발명은 기판의 중심부에서는, 제1 단관 노즐로부터 토출되는 세정액의 기판과 수평한 방향의 흐름의 관성력에 의해 세정액이 흐르고, 기판의 중심부의 외측에서는 기판의 회전에 의한 원심력에 의해 세정액이 기판의 외주를 향해 흐르므로, 기판의 전체 반경에서 세정액을 유동시킬 수 있다고 하는 효과를 갖고, 회전하는 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 세정액을 공급하면서 기판을 세정하는 세정 장치 등으로서 유용하다.
10 : 하우징
12 : 로드 포트
14a∼14d : 연마 유닛
16 : 제1 세정 유닛
18 : 제2 세정 유닛
20 : 건조 유닛
22 : 제1 반송 로봇
24 : 반송 유닛
26 : 제2 반송 로봇
41, 43 : 단관 노즐
42, 44, 45 : 분무 노즐
50 : 롤 세정 장치
51 : 스핀들
51a : 코마
52 : 상부 롤 세정 부재(롤 스펀지)
53 : 하부 롤 세정 부재(롤 스펀지)
54, 55 : 세정액 공급 노즐
56 : 지주
57 : 아암
58 : 펜슬 세정 부재
59, 59' : 이류체 제트 노즐
61, 63 : 단관 노즐
62, 64 : 분무 노즐
66, 67 : 분무 노즐
71∼74 : 분무 노즐
80, 80' : 펜슬 세정 장치
81, 83 : 단관 노즐
82, 84 : 분무 노즐
85, 86, 87 : 분무 노즐(온 아암)
88 : 세정액 공급 노즐(2단)

Claims (9)

  1. 기판을 보유 지지하여 상기 기판의 중심축을 회전축으로 하여 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와,
    상기 기판 회전 기구에 보유 지지된 상기 기판의 상면을 향하여 제1 세정액을 토출하는 제1 단관 노즐을 구비하고,
    상기 제1 단관 노즐은, 상기 제1 세정액이 상기 기판의 중심의 전방에 착수하여, 착수한 상기 제1 세정액이 상기 기판의 상면을 상기 기판의 중심을 향하여 흐르도록 상기 제1 세정액을 토출하고,
    상기 제1 단관 노즐로부터 토출된 상기 제1 세정액의 착수 후의 상기 기판의 상면에 있어서의 액류가 상기 기판의 중심을 통과하고,
    상기 기판 회전 기구에 보유 지지된 상기 기판의 상면을 향하여 제2 세정액을 토출하는 제2 단관 노즐을 더 구비하고,
    상기 제1 단관 노즐에 의한 상기 제1 세정액의 공급과, 상기 제2 단관 노즐에 의한 상기 제2 세정액의 공급을 동시에 행하고,
    상기 제2 단관 노즐은, 평면에서 볼 때, 상기 제1 단관 노즐에 대하여 상기 기판의 중심의 반대측에 설치되고, 상기 제2 세정액의 착수 위치는, 상기 제1 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 회전 방향의 하류측에 있는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단관 노즐의 토출 방향의 상기 기판의 상면에 대한 입사각은, 45도 이하인 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 세정액의 상기 기판에의 착수 위치로부터 상기 기판의 중심까지의 거리는, 상기 기판의 반경의 3분의 1보다 작은 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판의 직경의 거의 전체 길이에 걸쳐 직선상으로 연장되고, 상기 기판에 평행한 중심축 주위로 자전하면서 상기 기판의 상면에 미끄럼 접촉하는 롤 세정 부재를 더 구비하고,
    상기 제1 단관 노즐은, 상기 제1 세정액이 상기 기판의 중심의 전방이며 상기 롤 세정 부재의 롤 권취측 에어리어에 착수하고, 착수한 상기 제1 세정액이 상기 기판의 상면을 상기 기판의 중심을 향하여 흐르도록 상기 제1 세정액을 토출하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  5. 기판을 보유 지지하여 상기 기판의 중심축을 회전축으로 하여 상기 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와,
    상기 기판 회전 기구에 보유 지지된 상기 기판의 상면을 향하여 제1 세정액을 토출하는 제1 단관 노즐을 구비하고,
    상기 제1 단관 노즐은, 상기 제1 세정액이 상기 기판의 중심의 전방에 착수하여, 착수한 상기 제1 세정액이 상기 기판의 상면을 상기 기판의 중심을 향하여 흐르도록 상기 제1 세정액을 토출하고,
    상기 제1 단관 노즐로부터 토출된 상기 제1 세정액의 착수 후의 상기 기판의 상면에 있어서의 액류가 상기 기판의 중심을 통과하고,
    상기 기판 회전 기구에 보유 지지된 상기 기판의 상면을 향하여 제3 세정액을 토출하는 제2 단관 노즐을 더 구비하고,
    상기 제2 단관 노즐은, 상기 제3 세정액이 상기 기판의 중심을 넘어 착수하여, 착수 위치로부터 상기 기판의 외주를 향하여 흐르도록 상기 제3 세정액을 토출하고,
    상기 제3 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 중심까지의 거리는, 상기 제1 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 중심까지의 거리보다도 크고, 상기 제3 세정액의 착수 위치는, 상기 제1 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 회전 방향의 하류측에 있는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 단관 노즐의 토출 방향과 상기 롤 세정 부재의 연장 방향이 이루는 각도가 평면에서 볼 때 90도±30도인 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 롤 세정 부재의 롤 긁어냄측 에어리어에 위치하는 상기 롤 세정 부재의 표면에 직접 제4 세정액을 공급하는 노즐을 더 구비한 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  8. 기판의 중심축을 회전축으로 하여 상기 기판을 회전시키고,
    상기 기판의 상면을 향하여 제1 세정액을 토출하는, 기판의 세정 방법이며,
    제1 단관 노즐로부터 상기 제1 세정액의 토출이 행해지고 있는 때에, 상기 기판의 상면을 향하여 제2 단관 노즐로부터 제2 세정액을 토출하고,
    상기 제1 세정액은, 상기 기판의 중심의 전방에 착수하여, 착수 후의 상기 기판의 상면에 있어서의 액류가 상기 기판의 중심을 통과하고,
    상기 제2 세정액을 토출하는 제2 단관 노즐은, 평면에서 볼 때, 상기 제1 세정액을 토출하는 상기 제1 단관 노즐에 대하여 상기 기판의 중심의 반대측에 설치되고, 상기 제2 세정액의 착수 위치는, 상기 제1 세정액의 착수 위치로부터 상기 기판의 회전 방향의 하류측에 있는 것을 특징으로 하는 기판의 세정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판의 직경의 거의 전체 길이에 걸쳐 직선상으로 연장되는 롤 세정 부재를, 상기 기판에 평행한 중심축 주위로 자전시키면서 상기 기판의 상면에 미끄럼 접촉시키고,
    상기 제1 세정액은, 상기 기판의 중심의 전방이며 상기 롤 세정 부재의 롤 권취측 에어리어에 착수하고, 착수 후의 상기 기판의 상면에 있어서의 액류가 상기 기판의 중심을 통과하는 것을 특징으로 하는 기판의 세정 방법.
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