KR20220153502A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20220153502A
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liquid
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다카히토 나카쇼야
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판의 하면의 파티클을 삭감한다.
기판 처리 장치는, 원반상의 베이스 부재와, 베이스 부재의 주연부에 마련되며, 기판이 베이스 부재로부터 상방으로 이격되도록 기판을 보유 지지하는 복수의 보유 지지 부재를 구비하고, 기판을 수평 자세로 보유 지지하는 기판 보유 지지부와, 기판 보유 지지부를 연직 축선 주위로 회전 구동하는 회전 구동부와, 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과, 기판으로부터 비산하는 처리액을 받아내는 액 수용 컵과, 액 수용 컵 내의 분위기를 흡인하는 컵 배기로와, 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 하면과 베이스 부재의 상면의 사이에 형성된 기판 하방 공간 내에 퍼지 가스를 토출하는 퍼지 가스 노즐과, 퍼지 가스 노즐로부터 토출되는 퍼지 가스의 제1 유량을 제어하는 퍼지 가스 유량 제어 기기와, 제어부를 구비한다. 제어부는, 기판을 보유 지지한 기판 보유 지지부의 회전에 수반하여 기판 하방 공간 내에 발생하는 부압을 상쇄하는 제2 유량으로 퍼지 가스 노즐로부터 기판 하방 공간 내에 퍼지 가스가 토출되도록 가스 유량 제어 기기의 동작을 제어한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서, 수평 자세로 보유 지지된 기판을 연직축 주위로 회전시키면서, 기판의 상면 및/또는 하면에 세정 처리를 실시하는 기판 처리 장치가 사용된다. 특허문헌 1에는, 그러한 기판 처리 장치의 일례가 기재되어 있다. 이 기판 처리 장치는, 원반상의 스핀 베이스와, 스핀 베이스의 주연부 부근에 마련된 3개 이상의 기판 보유 지지 부재가 마련되어 있다. 스핀 베이스의 중앙부에는, 세정액 공급부와 기체 분출구가 마련되어 있다. 기판을 회전시키면서 세정액 공급부에 의해 기판의 하면 중앙부에 세정액을 공급함으로써, 기판의 하면을 세정하는 세정 처리가 행하여진다. 그 후에, 세정액의 공급을 정지하고 기판의 회전을 계속함으로써 기판을 건조시키는 건조 처리가 행하여진다.
건조 처리 시에는, 건조의 촉진을 위해서 기체 분출구로부터 기판의 하방의 공간에 가스(불활성 가스 또는 드라이 에어)가 공급된다. 세정 처리 시에 세정액이 기체 분출구로 들어가면, 들어간 세정액이 가스의 토출 개시 시에 미스트상으로 분출되어 기판을 오염시킨다. 이것을 방지하기 위해서, 세정 처리 시에도, 건조 처리 시보다도 작은 유량으로 가스를 기체 분출구로부터 분출시키고 있다.
일본 특허 공개 평10-135178호 공보
본 개시는, 기판의 하면의 파티클을 삭감할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 개시의 일 실시 형태에 의하면, 기판 처리 장치이며, 원반상의 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 주연부에 마련되며, 기판이 상기 베이스 부재로부터 상방으로 이격되도록 상기 기판을 보유 지지하는 복수의 보유 지지 부재를 구비하고, 상기 기판을 수평 자세로 보유 지지하는 기판 보유 지지부와, 상기 기판 보유 지지부를 연직 축선 주위로 회전 구동하는 회전 구동부와, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과, 상기 기판 보유 지지부의 주위에 마련되며, 상기 기판 보유 지지부에 의해 보유 지지되어 회전하는 기판으로부터 비산하는 처리액을 받아내는 액 수용 컵과, 제1 단이 액 수용 컵의 배기구에 접속됨과 함께 제2 단이 부압 발생원에 접속된, 상기 액 수용 컵 내의 분위기를 흡인하는 컵 배기로와, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 하면과 상기 베이스 부재의 상면의 사이에 형성된 기판 하방 공간 내에 퍼지 가스를 토출하는 퍼지 가스 노즐과, 상기 퍼지 가스 노즐로부터 토출되는 퍼지 가스의 제1 유량을 제어하는 퍼지 가스 유량 제어 기기와, 적어도 상기 퍼지 가스 유량 제어 기기의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 기판을 보유 지지한 기판 보유 지지부의 회전에 수반하여 상기 기판 하방 공간 내에 발생하는 부압을 상쇄하는 제2 유량으로 상기 퍼지 가스 노즐로부터 상기 기판 하방 공간 내에 퍼지 가스가 토출되도록 상기 퍼지 가스 유량 제어 기기의 동작을 제어하는, 기판 처리 장치가 제공된다.
본 개시에 따르면, 기판의 하면의 파티클을 삭감할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 기판 처리 장치에 포함되는 처리 유닛의 종방향 개략 단면도이다.
도 3은 웨이퍼 회전 속도에 대응하는 컵 배기로 내의 압력의 설정을 설명하는 그래프이다.
도 4는 퍼지 가스 토출 유량과 파티클 증분의 관계를 조사한 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 퍼지 가스 토출 유량과 컵 배기로 내의 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 웨이퍼 하방 공간에 압력 센서를 마련한 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
기판 처리 장치의 일 실시 형태를, 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해서, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상측 방향으로 한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 반입출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 마련된다.
반입출 스테이션(2)은, 캐리어 적재부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 적재부(11)에는, 복수매의 기판, 본 실시 형태에서는 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼(W))를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어 C가 적재된다.
반송부(12)는, 캐리어 적재부(11)에 인접하여 마련되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 보유 지지 기구를 사용하여 캐리어 C와 전달부(14)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은 반송부(12)에 인접하여 마련된다. 처리 스테이션(3)은, 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은, 반송부(15)의 양측에 나란히 마련된다.
반송부(15)는 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 보유 지지 기구를 사용하여 전달부(14)와 처리 유닛(16)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는, 기판 처리 시스템(1)에서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는, 기억부(19)에 기억된 프로그램을 판독하여 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네트 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저, 반입출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 적재부(11)에 적재된 캐리어 C로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 적재한다. 전달부(14)에 적재된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)으로 반입된다.
처리 유닛(16)으로 반입된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어 전달부(14)에 적재된다. 그리고, 전달부(14)에 적재된 처리가 완료된 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 적재부(11)의 캐리어 C로 복귀된다.
다음으로 처리 유닛(16)의 구성에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 처리 유닛(16)은, 챔버(20)와, 기판 보유 지지 회전 기구(30)와, 처리 유체 공급부(40)와, 액 수용 컵(50)과, 회전 컵(60)을 구비한다.
챔버(20)는, 기판 보유 지지 회전 기구(30)와 처리 유체 공급부(40)와 액 수용 컵(50)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는, FFU(Fan Filter Unit)(21)가 마련된다. FFU(21)는, 챔버(20) 내에 다운 플로를 형성한다.
기판 보유 지지 회전 기구(30)는, 기판 보유 지지부(31)와, 회전 구동부(33)를 갖고 있다. 기판 보유 지지부(31)는, 웨이퍼(W)보다도 약간 큰 직경을 갖는 원반상의 베이스판(311)과, 베이스판(311)의 주연부에 마련된 복수의 척부(보유 지지 부재)(312)와, 베이스판(311)의 하면 중앙부로부터 하방으로 연장되는 중공의 회전축(313)을 갖고 있다. 척부(312)에 의해 웨이퍼(W)를 파지시킴으로써, 웨이퍼(W)가 수평 자세로 기판 보유 지지부(31)에 보유 지지된다. 회전 구동부(33)는, 예를 들어 전기 회전 모터로 이루어지며, 회전축(313)을 연직 축선 주위로 회전시킬 수 있다.
기판 보유 지지부(31)는 또한, 기판 승강부(314)를 갖고 있다. 기판 승강부(314)는, 기판 보유 지지부(31)의 베이스판(311)의 상면에 형성된 원형의 오목부에 끼워 맞추어지는 원반체(315)와, 원반체(315)의 상면으로부터 돌출되는 복수의 지지 핀(316)과, 원반체(315)의 하면 중앙부로부터 하방으로 연장되는 중공의 축(317)을 갖고 있다. 기판 승강부(314)의 축(317)은, 기판 보유 지지부(31)의 회전축(313)의 내부에 수용되어 있다.
기판 승강부(314)를 승강시키기 위해서, 승강 기구(318)가 마련되어 있다. 승강 기구(318)는, 예를 들어 에어 실린더 또는 볼 나사 등의 리니어 액추에이터(319)와, 리니어 액추에이터(319)에 의해 상하 방향으로 이동하여 축(317)의 하단을 밀어올리는 리프트 부재(320)를 갖는다. 승강 기구(318)에 의해, 원반체(315)를 하강 위치(도 2에 도시하는 위치)와, 상승 위치(베이스판(311)으로부터 상방으로 이격된 위치)의 사이에서 이동시킬 수 있다.
기판 보유 지지부(31)의 척부(312)는, 베이스판(311)에 부설된 척 조작 기구에 의해, 웨이퍼(W)의 주연부를 파지하는 파지 위치와, 웨이퍼(W)로부터 이격되는 해방 위치의 사이에서 이동시킬 수 있다. 척 조작 기구는, 예를 들어 하강 위치로 이동하고 있는 원반체(315)에 의해 압박됨으로써 동작하는 링크 기구로 이루어진다. 척 조작 기구는, 원반체(315)가 하강 위치에 위치하고 있을 때에는 척부(312)를 파지 위치에 위치시키고, 원반체(315)가 상승 위치에 위치하고 있을 때에는 척부(312)를 해방 위치에 위치시키도록 구성되어 있다. 이러한 척 조작 기구는 공지이며, 도시 및 설명은 생략한다.
적어도 원반체(315)가 하강 위치에 위치하고 있을 때에는, 베이스판(311)과 원반체(315)가 상보적인 요철(예를 들어 원반체(315)의 상면 및 베이스판(311)의 하면 중 한쪽에 마련된 돌기와, 다른 쪽에 마련된 오목부)로 이루어지는 적당한 인터로크 구조에 의해, 베이스판(311)과 원반체(315)가 일체적으로 회전하도록 되어 있다.
즉, 베이스판(311)과 원반체(315)는 상대적으로 승강 가능하지만, 적어도 원반체(315)가 하강 위치에 위치하고 있을 때, 혹은 상시, 베이스판(311)과 원반체(315)는 상대 회전 불가능하다. 베이스판(311)의 회전축(313)과 원반체(315)의 축(317)을 상대적으로 승강 가능하며 또한 상대 회전 불가능하게 걸림 결합시켜도 된다.
웨이퍼(W)를 처리 유닛(16)에 반입할 때에는, 기판 승강부(314)의 원반체(315)를 상승 위치에 위치시킨다. 이 상태에서, 챔버(20)의 측벽에 마련된 반출입구(도시하지 않음)를 통해서 챔버(20) 내에 침입해 온 기판 반송 장치(17)의 암이, 기판 승강부(314)의 지지 핀(316)에 웨이퍼(W)를 인도한다. 그 후, 원반체(315)를 하강 위치까지 하강시킨다. 이 움직임에 수반하여 파지 위치로 이동한 척부(312)에 의해 웨이퍼(W)가 파지됨과 함께, 웨이퍼(W)가 지지 핀(316)으로부터 약간 이격된다. 또한, 원반체(315)가 기판 보유 지지부(31)의 베이스판(311)과 상대 회전 불가능하게 걸림 결합된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)가, 기판 보유 지지부(31)에 의해 확실하게 보유 지지된 상태로 된다. 웨이퍼(W)를 처리 유닛(16)으로부터 반출할 때에는 상기와 역의 수순을 실행하면 된다.
기판 승강부(314)의 축(317)의 내부에, 퍼지 가스 공급관(91)(퍼지 가스 노즐)이 마련되어 있다. 퍼지 가스 공급관(91)의 내부가 퍼지 가스 공급로가 된다. 퍼지 가스 공급관(91)의 상단부에, 베이스판(311)과 원반체(315) 사이의 공간에 퍼지 가스를 분사하는 1개 이상의 퍼지 가스 분사 구멍(92)이 마련되어 있다.
1개 이상의 퍼지 가스 분사 구멍(92)에는, 바로 위를 향해서 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사 구멍, 수평 방향 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사 구멍, 및 비스듬히 상방을 향해서 퍼지 가스를 분사하는 퍼지 가스 분사 구멍 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이와 같이 복수의 퍼지 가스 분사 구멍을 마련하는 경우, 퍼지 가스 공급관(91)의 상단에 복수의 퍼지 가스 분사 구멍이 형성된 캡을 설치해도 된다.
퍼지 가스 공급관(91)은, 기판 보유 지지부(31)의 회전축(313) 및 기판 승강부(314)의 축(317)이 회전하고 있을 때에도, 비회전 상태를 유지할 수 있도록 마련되어 있다. 퍼지 가스 공급관(91)은, 기판 승강부(314)의 축(317)을 승강시켰을 때에도 상하 방향으로 이동하지 않도록 마련되어 있다.
퍼지 가스 공급관(91)을 축(317) 내에 마련하는 것 대신에, 축(317) 내의 공동을 퍼지 가스 공급로로서 마련해도 된다. 이 경우, 축(317)이 퍼지 가스 노즐로서의 역할을 갖는다. 또한 이 경우, 예를 들어 축(317)의 하단부에 접속된 로터리 조인트를 통해 퍼지 가스 공급로 내에 퍼지 가스를 공급할 수도 있다.
퍼지 가스 공급관(91)에는 퍼지 가스 공급 기구(94)가 접속되어 있다. 퍼지 가스 공급 기구(94)는, 퍼지 가스 공급원(941)(예를 들어 공장 유틸리티로서의 질소 가스 공급원)과, 퍼지 가스 공급관(91)에 접속된 가스 공급로(942)와, 가스 공급로(942)에 개재 설치된 개폐 밸브, 유량 제어 밸브, 유량계 등의 유량 제어 기기(943)를 갖는다. 퍼지 가스로서 드라이 에어를 사용할 수도 있다.
처리 유체 공급부(40)는, 웨이퍼(W)에 대하여 처리 유체(처리액, 처리 가스 등)를 공급한다. 처리 유체 공급부(40)는, 기판 보유 지지부(31)에 보유 지지되어 회전하는 웨이퍼(W)를 향해서 처리액을 토출(공급)하는 복수의 처리액 노즐(41, 42, 43)을 구비하고 있다. 예를 들어 처리액 노즐(41)로부터 세정용 약액(예를 들어 DHF(희불산))이 토출되고, 처리액 노즐(42)로부터는 린스액으로서의 DIW(탈이온수, 즉 순수)가 토출되고, 처리액 노즐(43)로부터는 고휘발성이며 또한 저표면 장력의 건조 보조용 유기 용제, 예를 들어 IPA(이소프로필알코올)가 토출된다. 처리액으로서 SC-1 등의 알칼리성 약액을 포함해도 된다. 처리 유체에는, 웨이퍼(W)의 표면의 건조를 촉진시키기 위해서 웨이퍼(W)의 표면에 분사되는 질소 가스와 같은 건조 보조용 가스를 포함해도 된다.
각 처리액 노즐(41 내지 43)에는, 처리액 공급원에 접속됨과 함께 개폐 밸브 및 유량 조정 밸브 등의 유량 조정기가 개재 설치된 처리액 공급로를 구비한 도시하지 않은 처리액 공급 기구로부터, 각각의 처리액(처리 유체)이 공급된다.
처리액 노즐(41 내지 43)은, 1개 이상(도시 예에서는 1개)의 노즐 암(44)에 설치되어 있다. 노즐 암(44)은, 암 구동 기구(45)에 의해 승강 및 선회할 수 있고, 이에 의해 처리 위치(웨이퍼(W)의 중심부의 바로 위와 웨이퍼의 주연부의 바로 위 사이의 임의의 위치)와, 액 수용 컵(50)의 외측의 대기 위치의 사이에서 이동할 수 있다.
액 수용 컵(50)은, 복수의 컵체, 도시 예에서는 2개의 컵체(51, 52)를 갖고 있고, 그 중 하나의 컵체(52)가 유로 전환을 위해서 가동이다. 상세하게는, 액 수용 컵(50)은, 외측에 위치하는 부동의 환상의 제1 컵체(51)와, 그 내측에 위치하는 승강 가능한 환상의 제2 컵체(52)와, 그 더욱 내측에 위치하는 부동의 내벽(54)을 갖고 있다.
또한, 본 명세서에서, 「반경 방향(직경 방향)」 및 「원주 방향(둘레 방향)」이라고 기재하는 경우, 특별히 언급하지 않는 한, 전체적으로 대략 회전체(기하학 용어에 있어서의 회전체)로서 형성된 액 수용 컵에서의 중심 축선(이것은 기판 보유 지지부(31)의 회전 중심 축선과 동일함)을 중심으로 하는 반경(또는 직경) 방향 및 원주의 방향을 의미하고 있다.
도 2의 좌측에는 상승 위치에 있는 제2 컵체(52)가 도시되고, 도 2의 우측에는 하강 위치에 있는 제2 컵체(52)가 도시되어 있다. 제1, 제2 컵체(51, 52) 및 내벽(54)은 회전하지 않는다. 제1 컵체(51)와 제2 컵체(52)의 사이에는 제1 유로(501)가 형성되어 있고, 제2 컵체(52)와 내벽(54)의 사이에는 제2 유로(502)가 형성되어 있다.
제2 컵체(52)는, 도 2에 개략적으로 도시된 승강 기구(52EV)에 의해 승강시킬 수 있다. 제2 컵체(52)가 하강 위치에 있을 때, 제1 컵체(51)의 돌출부(5102)와 제2 컵체(52)의 돌출부(5202)가 서로 이격되어 제1 유로(501)가 웨이퍼(W)의 주연의 근방을 향해서 개구된다(도 2의 우반부를 참조). 제2 컵체(52)가 상승 위치에 있을 때, 돌출부(5102)와 돌출부(5202)가 서로 근접하여 제2 유로(502)가 웨이퍼(W)의 주연의 근방을 향해서 개구된다(도 2의 좌반부를 참조).
제1 유로(501) 및 제2 유로(502) 각각의 도중에 굴곡부가 마련되어 있고, 굴곡부에서 급격하게 방향을 바꿀 수 있음으로써 각 유로를 흐르는 기액 혼합 유체로부터 액체 성분이 분리된다. 분리된 액체 성분은, 제1 유로(501)에 대응하는 액 수용부(511) 및 제2 유로(502)에 대응하는 액 수용부(512) 내에 낙하한다. 액 수용부(511, 512)는, 각각에 대응하는 배액구(521, 522)를 통해, 약액의 종류(산성, 알칼리성, 유기(본 예에서는 산성 및 유기))에 따른 공장의 액체 배액계(단순화하여 화살표로 나타냄)에 접속되어 있다.
액 수용 컵(50)의 저부에는, 제1 유로(501) 및 제2 유로(502)에 연통되는 컵 배기구(55)가 형성되어 있다. 컵 배기구(55)에는, 컵 배기로(56)가 접속되어 있다.
챔버(20)(처리 유닛(16)의 하우징)의 하부이며, 또한 액 수용 컵(50)의 외부에는, 챔버(20) 내의 분위기를 배기하기 위한 챔버 배기구(57)가 마련되어 있다. 챔버 배기구(57)에는 챔버 배기로(58)가 접속되어 있다. 챔버 배기로(58)에는, 예를 들어 버터플라이 밸브(59)로 이루어지는 유량 제어 밸브가 개재 설치되어 있다.
컵 배기로(56)에 챔버 배기로(58)가 합류한다. 합류부의 하류측에서 컵 배기로(56)에 전환 밸브(53)가 마련되어 있다. 전환 밸브(53)를 전환함으로써, 배기의 종류에 따른 공장 배기계(산 배기계, 알칼리 배기계, 유기 배기계 등)에 컵 배기구(55)를 연통시킬 수 있다. 공장 배기계는 부압(부압의 레벨은 대략 일정하게 유지되어 있음)으로 되어 있기 때문에, 공장 배기계에 연통되는 공간(액 수용 컵(50) 내의 공간, 컵 배기로(56), 챔버 배기로(58) 등) 내의 분위기가 흡인된다.
챔버 배기로(58)의 버터플라이 밸브(59)의 개방도를 조절함으로써, 컵 배기로(56)와 챔버 배기로(58)의 배기 유량비를 조절할 수 있다. 버터플라이 밸브(59)의 개방도를 작게 하면, 컵 배기로(56)의 배기 유량이 증가하고, 그 결과, 액 수용 컵(50) 내가 보다 강하게 흡인되게 된다.
버터플라이 밸브(59)를 컵 배기로(56)에만 마련해도 되고, 컵 배기로(56) 및 챔버 배기로(58)의 양쪽에 버터플라이 밸브(59)를 마련해도 된다.
회전 컵(60)은, 기판 보유 지지부(31)의 베이스판(311)에 설치되어 있으며, 베이스판(311)과 함께 회전한다. 회전 컵(60)은, 상측 컵체(61)와 하측 컵체(62)를 갖고 있다. 상측 컵체(61) 및 하측 컵체(62)는, 원주 방향을 따라 간격을 두고 베이스판(311)의 외주부에 설치된 복수의 고정 부재(63)(도 2에는 1개만 도시함)에 의해, 베이스판(311)에 고정되어 있다.
컵 배기로(56)를 통해 액 수용 컵(50) 내가 흡인되고 있을 때에는, 액 수용 컵(50)의 상부 개구의 상방의 공간 내에 있는 가스(FFU로부터 토출된 청정 공기)가 액 수용 컵(50) 내에 인입된다. 액 수용 컵(50) 내에 인입되는 공기의 대부분은, 상측 컵체(61)와 하측 컵체(62)의 사이의 공간을 통하여, 제1 유로(501) 또는 제2 유로(502)로 유입된다(화살표 F1을 참조).
또한, 기판 보유 지지부(31) 및 웨이퍼(W)가 회전하면, 원반상의 회전체(웨이퍼(W), 베이스판(311), 원반체(315) 등)의 표면 근방에 있는 가스(청정 공기, 질소 가스 등)가 당해 회전체의 표면에 이끌려 회전체의 외주연부를 향해서 흐른다. 웨이퍼(W)의 상면(표면)측을 흐르는 가스(화살표 F2를 참조)는, 주로 상측 컵체(61)와 하측 컵체(62) 사이의 공간을 통하여, 제1 유로(501) 또는 제2 유로(502)로 유입된다. 웨이퍼(W)의 하면(이면)과 베이스판(311) 및 원반체(315) 사이의 공간(이하, 간편을 위해서 「웨이퍼 하방 공간 S0」이라고 칭함)을 흐르는 가스(화살표 F3을 참조)는, 주로 하측 컵체(62)와 베이스판(311) 사이를 통하여 제1 유로(501) 또는 제2 유로(502)로 유입된다.
또한, 본건 출원에 있어서는 개략적으로 나타낸 액 수용 컵(50) 및 회전 컵(60)의 구체적인 형상 및 구성의 일례는, 본건 출원인에 의한 선행 특허 출원(일본 특허 출원 제2013-205418호)에 관한 특허 공개 공보(일본 특허 공개 제2014-123713호)에 상세하게 설명되어 있으므로, 이것도 참조하기 바란다.
다음으로, 제어 장치(4)에 의한 제어하에서 자동적으로 행하여지는 처리 유닛(16)의 동작에 대해서 간단하게 설명한다.
기판 반송 장치(17)에 의해 미처리 웨이퍼(W)가 처리 유닛(16)에 반입되어, 기판 보유 지지부(31)에 보유 지지된다. 즉, 도 2에 도시한 상태가 된다. 이어서 웨이퍼(W)가 회전을 개시한다. 회전하고 있는 웨이퍼(W)의 표면에, 먼저, 약액(예를 들어 DHF 등의 산성 약액)이 공급되어 약액 세정 처리가 실시되고(약액 세정 공정), 이어서 린스액(예를 들어 DIW)이 공급되어 린스 처리가 실시된다(린스 공정).
그 후, 회전하고 있는 웨이퍼(W)의 표면에, 건조용 액(예를 들어 IPA)이 공급되고, 웨이퍼(W) 표면의 린스액이 건조용 액으로 치환된다(건조용 액 치환 공정). 이어서, 건조용 액의 공급을 정지하고 계속해서 웨이퍼(W)를 회전시킴으로써 웨이퍼(W)가 건조된다(건조 공정).
상기 공정이 실행되고 있는 동안에, 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 처리액(약액, 린스액, 건조용 액 등)은, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 외측으로 비산된다. 비산된 액은 미소 액적(미스트)으로 되어, 웨이퍼(W)의 주위(특히 웨이퍼(W)의 주연부의 근방의 공간)를 떠다닌다. 이 미스트가 웨이퍼(W)에 재부착되면 파티클의 원인이 된다.
액 수용 컵(50)의 내부 공간은 컵 배기로(56)를 통해 상시 흡인되고 있기 때문에, FFU(21)로부터 하향으로 유출된 청정 가스(클린 에어, 클린 드라이 에어, 혹은 질소 가스가 혼합된 클린 에어 등)는 액 수용 컵(50) 내에 인입되고, 웨이퍼(W)의 주연부의 근방을 통과하여 제1 유로(501) 또는 제2 유로(502)에 유입되고(화살표 F1을 참조), 컵 배기구(55)를 통해 액 수용 컵(50)으로부터 배출된다. 웨이퍼(W)의 주연부의 근방의 공간 내를 떠다니는 미스트는, 상기 청정 가스의 흐름을 타고, 제1 유로(501) 또는 제2 유로(502)로 유입된다. 제1 유로(501) 또는 제2 유로(502)를 흐르는 도중에 미스트는 청정 가스로부터 분리되어, 배액구(521) 또는 배액구(522)를 통해 액 수용 컵(50)으로부터 배출된다.
여기서 웨이퍼 하방 공간 S0에 주목한다. 웨이퍼(W)가 회전하고 있을 때에는, 상술한 바와 같이 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 가스는, 웨이퍼(W), 베이스판(311) 및 원반체(315)의 회전에 이끌려, 웨이퍼 하방 공간 S0의 반경 방향 외측의 공간을 향해서 흐른다(화살표 F3을 참조). 이와 같이 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 가스가 외측으로 나가기 때문에, 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 압력(이하, 「압력 P0」이라고 칭함)은 저하된다.
제1 유로(501) 중 상측 컵체(61)와 하측 컵체(62) 사이의 공간의 출구 근방의 영역을 「영역 S1」이라고 칭하고, 영역 S1 내의 압력을 「압력 P1」이라고 칭하는 것으로 한다. 또한, 제2 유로(502) 중 상측 컵체(61)와 하측 컵체(62) 사이의 공간의 출구 근방의 영역을 「영역 S2」라고 칭하고, 영역 S2 내의 압력을 「압력 P2」라고 칭하는 것으로 한다. 또한, 컵 배기로(56) 중 챔버 배기로(58)와의 합류점보다 약간 상류측의 영역을 「영역 S3」이라고 칭하고, 영역 S3 내의 압력을 「압력 P3」이라고 칭하는 것으로 한다. 또한, 챔버(20) 내에서의 액 수용 컵(50)의 외측이며 또한 웨이퍼(W)의 상면(표면)의 상방의 공간을 「공간 SC」라고 칭하고, 공간 SC 내의 압력을 「압력 PC」라고 칭하는 것으로 한다.
제1 유로(501)의 입구가 개구되어 있을 때에는, 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 압력 P0이, 제1 유로(501)의 영역 S1의 압력 P1보다 낮아지면, (예를 들어 하측 컵체(62)의 외주연과 베이스판(311)의 외주연의 간극을 통하여) 영역 S1 내에 존재하는 처리액의 미스트를 포함하는 가스의 일부가 웨이퍼 하방 공간 S0으로 유입된다. 웨이퍼 하방 공간 S0으로 유입된 미스트는 웨이퍼(W)의 하면(이면)에 부착되어, 파티클의 원인이 된다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 하면의 오염을 방지하기 위해서, 적어도 영역 S1을 처리액의 미스트가 부유하고 있는 동안에는, 압력 P0≥압력 P1(이하, 「조건 1」이라고 칭함)로 하는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 제2 유로(502)의 입구가 개구되어 있을 때에는, 압력 P0≥압력 P2(이하, 「조건 1'」라고 칭함)로 하는 것이 바람직하다.
또한, 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 압력 P0이, 웨이퍼 주연부의 상방의 영역 SC의 압력 PC보다도 낮아지면, (예를 들어 하측 컵체(62)의 외주연과 웨이퍼(W)의 외주연의 간극을 통하여) 영역 SC에 존재하는 처리액의 미스트를 포함하는 가스의 일부가 웨이퍼 하방 공간 S0으로 유입된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 하면의 오염을 방지하기 위해서, 적어도 영역 SC를 처리액의 미스트가 부유하고 있는 동안에는, 압력 P0≥압력 PC(이하, 「조건 2」라고 칭함)로 하는 것이 바람직하다.
단, 조건 1, 2를 충족하기 위해서 압력 P1, PC를 저하시키는 것은 바람직하지 않다. 웨이퍼(W)의 주연부의 근방에서의 가스의 흐름(유속, 난류 발생 상황 등)은, 주로 공간 SC 내의 압력 PC와 영역 S1 내의 압력 P1의 차에 의해 정해진다. 영역 S1 내에서의 가스의 흐름이 부적절하면, 예를 들어 웨이퍼(W)로부터 이탈한 처리액의 미스트가 웨이퍼(W)의 표면에 재부착되어, 가장 중요한 웨이퍼(W)의 표면이 오염될 가능성이 있다. 그러한 가능성을 최소화하기 위해서, 컵 배기 유량(이에 의해 압력 P1이 정해짐)이 제어되어 있다. 또한, 공간 SC 내의 압력 PC는, FFU의 가스(클린 에어) 공급 유량 및 챔버 배기 유량에 의해 결정되는데, 이들 2개의 유량은 통상은 크게 변화시키는 것은 아니고, 대략 일정하게 유지되는 것이다. 즉, 압력 P1, PC는, 웨이퍼(W)의 하면의 오염을 방지하기 위함만을 위해서 크게 변화시켜야 하는 값은 아니다.
또한, 실제의 장치의 운용의 일 양태에 있어서는, 액 처리의 내용 및 웨이퍼(W)의 회전 속도에 따라, 특히 웨이퍼(W)의 근방에서 최적의 기류가 형성되도록 챔버 배기로(58)의 버터플라이 밸브(59)의 개방도를 제어함으로써, 컵 배기 유량이 제어되고 있다. 공장 배기계의 부압은 대략 일정하게 유지되어 있으며, 버터플라이 밸브(59)의 개방도를 크게 하면 챔버 배기로(58)의 배기 유량이 증가하는 한편 컵 배기로(56)의 배기 유량이 감소하고, 버터플라이 밸브(59)의 개방도를 작게 하면 그 반대가 된다. 컵 배기 유량을 작게 하면 컵 배기로(56)의 영역 S3의 압력 P3이 높아지고, 컵 배기 유량을 크게 하면 컵 배기로(56)의 영역 S3의 압력 P3이 낮아진다.
도 3의 그래프는 실제의 장치의 운용의 일례를 나타내고 있다. 도 3의 그래프에 있어서, 횡축은 웨이퍼(W)의 회전 속도(rpm)이고, 종축은 컵 배기로(56)의 영역 S3의 압력 P3이다. 하측의 선은 액 수용 컵(50) 내에 제1 유로(501)가 형성되어 있을 때의 제어를, 그리고 상측의 선은 액 수용 컵(50) 내에 제2 유로(502)가 형성되어 있을 때의 제어를 나타내고 있다. 제1 유로(501)의 형상과 제2 유로(502)의 형상이 서로 다르기 때문에, 각각에 대하여 최적의 웨이퍼(W) 주연부 근방의 기류가 형성되도록, 웨이퍼 회전 속도와 압력 P3(즉 버터플라이 밸브(59)의 개방도)의 관계를 바꾸고 있다.
또한, 사용하는 처리액이 약액인 경우와 린스액인 경우에서 압력 P3(즉 컵 배기 유량)을 변경해도 된다. 약액의 미스트가 웨이퍼(W)에 재부착된 경우의 악영향쪽이, 린스액의 미스트가 웨이퍼(W)에 재부착된 경우의 악영향보다도 크기 때문이다.
도 3의 그래프에 도시된 관계는, 퍼지 가스 공급관(91)으로부터의 가스 토출이 없는 상태에서의 관계이다. 또한, 웨이퍼(W)를 회전시키면, 상술한 기류 F2, F3의 영향으로 가스가 제1 유로(501) 또는 제2 유로(502)에 압입되기 때문에, 웨이퍼(W) 회전수가 증대되면 컵 배기로(56)의 영역 S3의 압력 P3은 증대된다. 도 3의 그래프에 도시된 압력 P3의 값은, 그 영향도 포함한 값이다.
버터플라이 밸브(59)의 개방도를 일정하게 한 경우에는, 컵 배기로(56)의 영역 S3의 압력 P3이 상승(저하)하면, 제1 유로(501)의 영역 S1의 압력 P1도 상승하고(정의 상관이 있음), 압력 P3 및 압력 P1의 변화의 경향도 유사하며, 압력 P3은 압력 P1보다 높다는 관계가 있는 것이 이미 확인되었다. 액 수용 컵(50)의 구성상의 이유에 의해, 압력 P1을 직접 측정하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 이하의 설명에서는, 컵 배기로(56)에 마련한 압력 센서에 의해 측정한 압력 P3을 압력 P1의 지표(제1 유로(501)로부터 웨이퍼 하방 공간 S0으로 가스가 유입되는지 여부의 지표)로서 사용하는 것으로 한다. 또한, 제2 유로(502)가 개구되어 있는 경우도, 압력 P3 및 압력 P2의 관계에 대해서 동일한 것을 말할 수 있다.
여기서, 처리액의 미스트를 포함하는 가스가 웨이퍼 하방 공간 S0으로 유입되는 것을 방지하는 것의 설명으로 돌아간다. 상술한 바와 같이 조건 1(혹은 조건 1') 및 조건 2를 충족하기 위해서 압력 P1(혹은 압력 P2), PC를 저하(변화)시키는 것은 바람직하지 않으므로, 따라서, 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 압력 P0을 증대시킴으로써 상기 조건 1(혹은 조건 1'), 2를 충족시키는 것이 바람직하다. 그것을 위해서는, 퍼지 가스 공급관(91)으로부터 웨이퍼 하방 공간 S0 내에 토출되는 가스의 유량을 증대시키면 된다.
단, 퍼지 가스 공급관(91)으로부터의 가스의 토출 유량을 과도하게 증대시키면, 가스가 충돌하는 부분의 웨이퍼(W)의 온도가 저하되어, 웨이퍼(W)의 온도의 면내 균일성이 손상될 우려가 있는 것도 고려된다.
다음으로, 퍼지 가스 공급관(91)으로부터의 가스의 토출 유량(이하, 간편을 위해서, 「퍼지 가스 토출 유량 B」라고도 칭함)을 바꾸어 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 액 처리를 행하였을 때의 웨이퍼(W)의 이면에 발생한 파티클의 양을 조사한 실험 결과에 대해서 설명한다. 웨이퍼(W)의 회전 속도(이하, 간편을 위해서, 「웨이퍼 회전 속도 R」이라고도 칭함)는, 1000rpm 및 1500rpm으로 하였다. 이 실험에서는, 퍼지 가스 토출 유량 B가 제로일 때, 도 3의 그래프에 나타낸 컵 배기로(56)의 영역 S3의 압력 P3이 실현되도록, 웨이퍼 회전 속도 R이 1000rpm 및 1500rpm에 각각 대응하는 버터플라이 밸브(59)의 개방도를 설정하였다. 즉, 웨이퍼 회전 속도 R이 1000rpm일 때의 압력 P3이 59kPa, 웨이퍼 회전 속도 R이 1500rpm일 때의 압력 P3이 71kPa이 되도록 하였다. 또한, 버터플라이 밸브(59)의 개방도는, 퍼지 가스 토출 유량 B가 제로일 때의 개방도를 유지하였다(즉, 버터플라이 밸브(59)의 개방도는, 퍼지 가스 토출 유량 B의 변화에 따라 변경하지는 않았음).
액 수용 컵(50) 내에 제2 유로(502)가 형성된 상태에서 행한 실험의 결과를 도 4의 그래프에 나타낸다. 도 4의 그래프에 있어서, 횡축은 퍼지 가스 토출 유량 B(L/min)이고, 종축은 액 처리 후에 있어서의 40nm 이상의 크기의 파티클의 수로부터 액 처리 전에 있어서의 40nm 이상의 크기의 파티클의 수를 뺀 수치, 즉 파티클수 증분(ΔN)(Adder Particle Counts)이다. ○(백색 원)의 플롯은 웨이퍼 회전 속도가 1000rpm, ●(흑색 원)의 플롯은 웨이퍼 회전 속도가 1500rpm일 때의 데이터를 나타내고 있다.
웨이퍼 회전 속도 R이 1000rpm인 경우, 퍼지 가스 토출 유량 B의 증대와 함께 파티클수 증분(ΔN)이 감소해 가서(웨이퍼 하방 공간 S0 내의 압력 P0이 증대되기 때문에), 40L/min으로 파티클수 증분(ΔN)이 문제 없는 레벨까지 감소하고 있다. 즉 이때, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼 하방 공간 S0에 발생한 부압이, 웨이퍼 하방 공간 S0에 공급된 퍼지 가스에 의해 상쇄된 것으로 간주할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 웨이퍼 회전 속도 R이 일정하면, 퍼지 가스 토출 유량 B에 관계없이 버터플라이 밸브(59)의 개방도를 일정하게 유지하고 있기 때문에, 퍼지 가스 공급관(91)으로부터의 가스의 토출 유량의 증대에 의한 제1 유로(501)로의 가스 유입량의 증대에 수반하여, 컵 배기로(56)의 영역 S3의 압력 P3도 증대된다. 퍼지 가스 토출 유량 B가 0L/min(토출 없음)일 때의 압력 P3은 59kPa이고, 퍼지 가스 토출 유량 B가 40L/min일 때의 압력 P3은 62kPa이었다. 양자의 차분(59kPa-62kPa=-3kPa)을, 웨이퍼 회전 속도가 1000rpm인 경우에 있어서의 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 감압 상태를 나타내는 지표(ΔP)로서 사용할 수 있다.
도 5에는, 액 수용 컵(50) 내에 제1 유로(501)가 형성되어 있는 경우, 및 제2 유로(502)가 형성되어 있는 경우의 각각에 있어서 상기와 마찬가지의 실험을 행하였을 때의, 웨이퍼 회전 속도 R이 1000rpm일 때의 퍼지 가스 토출 유량 B와 압력 P3의 관계를 나타내고 있다. 어느 경우든, 퍼지 가스 토출 유량 B의 증대에 수반하여 압력 P3이 대략 선형으로 증대되고 있는 것을 알 수 있다.
다음으로, 웨이퍼 회전 속도가 1500rpm인 경우에 대해서 설명한다. 이 경우도, 퍼지 가스 토출 유량 B가 0L/min(토출 없음)일 때의 컵 배기로(56)의 영역 S3의 압력 P3이 도 3의 그래프에 따른 값(71kPa)으로 되도록, 버터플라이 밸브(59)의 개방도를 제어하였다. 또한, 액 수용 컵(50) 내에 제2 유로(502)를 형성하였다. 이 경우는, 도 4의 그래프에 나타내는 바와 같이, 가스 토출 유량이 70L/min에 도달하면 파티클수 증분이 문제 없는 레벨까지 감소하고, 그때의 압력 P3은 76kPa이었다. 이 결과로부터, 웨이퍼 회전 속도가 1500rpm인 경우에 있어서의 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 감압 상태를 나타내는 지표(ΔP)의 값은, 71kPa-76kPa=-5kPa이다.
상기한 실험 결과로부터, 웨이퍼 회전 속도 R이 높은 쪽이, 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 감압 정도는 커서, 감압을 해소하기 위해서(즉, 처리액의 미스트가 웨이퍼 하방 공간 S0 내에 침입하는 것을 방지하기 위해서) 필요한 퍼지 가스 토출 유량 B가 큰 것을 알 수 있다. 상술한 바와 같이, 퍼지 가스 토출 유량 B를 과잉으로 크게 하면, 웨이퍼(W)의 면내 온도 균일성이 손상될 우려가 높다. 이 때문에, 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 압력을 처리액의 미스트가 웨이퍼 하방 공간 S0 내에 침입하지 않는 조건을 충족하는 필요 최소한의 퍼지 가스 토출 유량 B(그것보다도 다소 큰 유량이라도 상관없지만)로 가스를 토출하는 것이 바람직하다.
상기 설명을 근거로 하여, 처리 유닛(16)에서의 퍼지 가스 토출 유량 B의 제어 방법의 몇 가지 구체예에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 제어는, 예를 들어 제어 장치(4)(도 1 참조)에 의한 제어하에서 행할 수 있다. 제어 프로그램 및 처리 레시피 등은, 기억부(19)에 기억시켜 둘 수 있다.
<제1 제어 방법>
처리 레시피에 있어서의 각 시간 구간에 있어서, 실험에 의해 퍼지 가스 토출 유량 B를 미리 결정해 둔다. 처리 조건이 다른 모든 시간 구간에 있어서, 먼저 도 4를 참조하여 설명한 실험과 마찬가지의 실험을 행함으로써, 파티클 증분(ΔN)이 문제가 되지 않는 퍼지 가스 토출 유량 B(바람직하게는 그 최솟값)를 구한다. 그리고, 구해진 퍼지 가스 토출 유량 B를 처리 레시피의 각 시간 구간에 기재해 둔다. 제어 장치(4)는 기억부(19)에 기억된 처리 레시피에 기재된 퍼지 가스 토출 유량 B가 실현되도록 퍼지 가스 공급 기구(94)를 제어한다.
또한, 처리 조건이 다른 모든 시간 구간에서 퍼지 가스 토출 유량 B를 실험에 의해 구하는 것 대신에, 처리 조건이 약간 달라도 유사한 복수의 시간 구간에 대해서는, 대표하는 시간 구간에 대해서 행한 실험에 기초하여 다른 시간 구간의 퍼지 가스 토출 유량 B를 결정해도 된다. 예를 들어, 점성 등의 특성(미스트 형성에 관여하는 특성)이 그다지 바뀌지 않는 다른 2종류의 약액에 대해서는, 한쪽의 약액에 관련하여 결정된 퍼지 가스 토출 유량 B를 다른 쪽의 약액에 유용해도 된다.
<제2 제어 방법>
미리 실험에 의해 구한 테이블(관계표) 또는 함수에 기초하여, 퍼지 가스 토출 유량 B를 계산에 의해 구하고, 계산에 의해 구해진 퍼지 가스 토출 유량 B가 실현되도록, 제어 장치(4)가 퍼지 가스 공급 기구(94)를 제어하도록 해도 된다. 즉, 이 경우, 처리 레시피에는 퍼지 가스 토출 유량 B는 기재되지 않는다.
웨이퍼 하방 공간 S0으로 미스트를 포함하는 가스가 침입할 수 있는지 여부를 결정할 수 있는 처리 유닛의 운전 조건을 정의하는 파라미터로서(퍼지 가스 토출 유량 B를 제외함), 하기의 것이 예시된다.
(1) 사용하고 있는 액 수용 컵(50) 내의 유로(제1 유로(501) 또는 제2 유로(502))(이것은, 예를 들어 승강 가능한 제2 컵체(52)의 높이 위치 정보에 의해 나타낼 수 있음)
(2) 웨이퍼(W)(기판 보유 지지부(31))의 회전 속도
(3) 컵 배기 유량(버터플라이 밸브(59)의 설정 개방도)
(4) 처리액 노즐(41 내지 43)로부터 토출되는 처리액의 종류(온도도 포함함)
(5) 처리액 노즐(41 내지 43)로부터 토출되는 처리액의 웨이퍼(W) 표면에의 착액점의 위치(노즐 스캔의 경우도 포함함)(이것은, 예를 들어 노즐 위치 정보에 의해 나타낼 수 있음)
(6) 노즐로부터의 처리액의 토출 유량
(7) FFU로부터의 가스(예를 들어 청정 공기)의 공급 유량
(8) 챔버(20) 내의 압력 SC(이것을 측정하기 위해서 압력 센서를 마련할 수 있음)
(9) 압력 P3
또한, 상술한 파라미터는 완전히 독립되어 있지는 않으며 상관 관계를 갖는 파라미터도 존재하므로, 파라미터의 일부를 생략할 수도 있다. 예를 들어, 챔버 내 압력 SC는, FFU로부터의 가스 공급 유량에 의해 실질적으로 결정되기 때문에, (6), (7) 중 어느 것을 생략할 수 있다.
제어 장치(4)의 기억부(19)에, 상기 파라미터 (1) 내지 (9) 중 적어도 몇 가지(예를 들어 파라미터 (1) 내지 (4))와, 채용해야 할 퍼지 가스 토출 유량 B의 관계를 나타낸 테이블 또는 함수를 저장해 둔다. 제어 장치(4)는, 기억부(19)에 기억되어 있는 처리 레시피에 기재되어 있는 상기 파라미터 중 적어도 몇 가지의 값을 판독하고, 그 값을 상기 테이블 또는 함수에 적용함으로써, 퍼지 가스 토출 유량 B를 구한다. 그리고, 구해진 퍼지 가스 토출 유량 B가 실현되도록, 제어 장치(4)가 퍼지 가스 공급 기구(94)를 제어한다.
<제3 제어 방법>
도 6에 개략적으로 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 하방 공간 S0 내에, 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 압력 P0을 직접적으로 측정하는 압력 센서(95)를 마련해도 된다. 압력 센서(95)의 검출 신호는 신호선(96)에 출력된다. 신호선(96)은, 퍼지 가스 공급관(91)이 삽입되어 있는 회전축(313)의 공동 내를 통해서 인출할 수 있다. 신호선(96)은, 예를 들어 제어 장치(4)에 입력할 수 있다.
압력 센서(95) 및 신호선(96)을, 회전축(313)에 직접 접촉하지 않도록, 또한 베이스판(311) 및 원반체(315)에 접촉하지 않도록 배치하기 위해서, 신호선(96)을 충분히 강성이 높은 굵은 피복 전선으로 형성해도 된다. 혹은, 신호선(96)을 강성이 높은 시스(도시하지 않음)의 내부에 수용해도 된다. 이러한 시스의 내부 공간을 대기압의 공간과 연통시켜서 압력 센서(95)에 기준 대기압을 공급함으로써, 압력 센서(95)에 의해 게이지압을 측정해도 된다.
웨이퍼 하방 공간 S0 내에 압력 센서(95)를 마련한 경우, 예를 들어 이하와 같은 운용을 행할 수 있다.
<운용예 1>
처리 레시피에 있어서의 각 시간 구간에 있어서, 퍼지 가스 토출 유량 B를 변화시키면서 도 4의 그래프를 얻기 위해서 실행한 실험과 마찬가지의 실험을 행하여, 압력 센서(95)의 검출값과 파티클 증분(ΔN)의 관계를 구해 둔다. 그리고 이 관계에 기초하여, 처리 조건마다 파티클 증분(ΔN)이 문제가 되지 않는 압력 센서(95)의 검출값(바람직하게는 최솟값)을 구한다. 그리고, 구해진 압력 센서(95)의 검출값을 처리 레시피의 각 시간 구간에 기재해 둔다. 제어 장치(4)는 기억부(19)에 기억된 처리 레시피에 기재된 압력 센서(95)의 검출값이 실현되도록 퍼지 가스 공급 기구(94)를 피드백 제어한다.
<운용예 2>
도 5의 그래프에 나타낸 바와 같이, 퍼지 가스 토출 유량 B와 압력 P3 사이에는 상관 관계가 있다. 퍼지 가스 토출 유량 B와 웨이퍼 하방 공간 S0 내의 압력 P0 사이에 정의 상관 관계가 있음은 분명하고, 또한 상술한 바와 같이 압력 P3과 압력 P1(혹은 압력 P2) 사이에 정의 상관 관계가 있다. 압력 P0≥압력 P1(조건 1)이, 파티클 증분(ΔN)이 문제가 되지 않게 되기 위한 하나의 조건이다. 그래서 우선, 압력 P3과 압력 P1의 기지의 관계에 기초하여 실제로 측정한 압력 P3으로부터 압력 P1의 추정값을 산출한다. 그리고 이 압력 P1의 추정값과 압력 센서(95)에 의해 직접 측정한 압력 P0이 상기 조건 1을 충족하도록, 퍼지 가스 공급 기구(94)를 피드백 제어해도 된다. 상술한 조건 2(압력 P0≥압력 PC)도 충족할 필요가 있는 경우에도, 마찬가지의 사고 방식으로 퍼지 가스 공급 기구(94)를 피드백 제어할 수 있다.
상기의 경우, 압력 P3을 실제로 측정하는 압력 센서(도시하지 않음)와, 압력 P0을 실제로 측정하는 압력 센서(도시하지 않음)를 마련할 필요가 있다. 또한, 조건 1과 조건 2를 동시에 충족할 필요가 있으면, 압력 P0이, 압력 P1과 압력 PC를 비교하여 큰 쪽의 압력(P1 또는 PC) 이상이라는 조건을 충족하도록 퍼지 가스 공급 기구(94)를 피드백 제어할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
또한, 기판의 하면(이면)의 주연부가 처리 대상이 되는 액 처리에 있어서도, 상기 실시 형태에서 설명한 기술을 사용함으로써 기판의 하면의 중앙부의 파티클을 저감할 수 있다. 이와 같이 기판의 하면의 적어도 주연부에 노즐로부터 처리액이 공급되는 경우에는, 축(317) 내 혹은 퍼지 가스 공급관(91) 내로의 처리액의 침입을 방지하기 위해서, 퍼지 가스 공급관(91)에 상시 소량의 퍼지 가스를 토출시켜 두는 것이 바람직하다.
기판은, 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 유리, 세라믹 등의 다른 재료로 이루어지는 기판이어도 된다.

Claims (7)

  1. 기판 처리 장치이며,
    원반상의 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 주연부에 마련되며, 기판이 상기 베이스 부재로부터 상방으로 이격되도록 상기 기판을 보유 지지하는 복수의 보유 지지 부재를 포함하고, 상기 기판을 수평 자세로 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부를 연직 축선 주위로 회전 구동하는 회전 구동부와,
    상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과,
    상기 기판 보유 지지부의 주위에 마련되며, 상기 기판 보유 지지부에 의해 보유 지지되어 회전하는 기판으로부터 비산하는 처리액을 받아내는 액 수용 컵과,
    제1 단이 액 수용 컵의 배기구에 접속됨과 함께 제2 단이 부압 발생원에 접속된, 상기 액 수용 컵 내의 분위기를 흡인하는 컵 배기로와,
    상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 하면과 상기 베이스 부재의 상면의 사이에 형성된 기판 하방 공간 내에 퍼지 가스를 토출하는 퍼지 가스 노즐과,
    상기 퍼지 가스 노즐로부터 토출되는 퍼지 가스의 제1 유량을 제어하는 퍼지 가스 유량 제어 기기와,
    적어도 상기 퍼지 가스 유량 제어 기기의 동작을 제어하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기판 하방 공간 내에 발생하는 부압을 상쇄하는 제2 유량으로 상기 퍼지 가스 노즐로부터 상기 기판 하방 공간 내에 퍼지 가스가 토출되도록 상기 퍼지 가스 유량 제어 기기의 동작을 제어하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제어부에 기억된 처리 레시피에 미리 정의된 제3 유량으로 상기 퍼지 가스 노즐로부터 퍼지 가스가 토출되도록 상기 퍼지 가스 유량 제어 기기를 제어하는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 퍼지 가스의 상기 제1 유량 이외의 처리 레시피에 미리 정의된 적어도 하나의 처리 파라미터와, 상기 부압의 상쇄를 실현하기 위해서 필요한 퍼지 가스의 상기 제2 유량의 관계를 나타내는 테이블 또는 함수를 기억하고,
    상기 적어도 하나의 처리 파라미터에는, 적어도 상기 기판 보유 지지부의 회전 속도가 포함되고,
    상기 제어부는, 상기 테이블 또는 상기 함수에 기초하여 상기 퍼지 가스의 제4 유량을 결정하고, 결정된 퍼지 가스의 상기 제4 유량으로 상기 퍼지 가스 노즐로부터 퍼지 가스가 토출되도록 상기 퍼지 가스 유량 제어 기기를 제어하는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리 파라미터에는, 상기 컵 배기로를 통한 배기의 유량, 상기 컵 배기로 내의 압력, 및 상기 배기의 유량을 결정하는 밸브의 개방도 중 적어도 하나가 더 포함되어 있는, 기판 처리 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 액 수용 컵은, 그 내부에 전환 가능한 적어도 2계통의 유로가 형성되도록 구성되어 있고,
    상기 적어도 하나의 처리 파라미터에는, 사용되고 있는 유로를 결정하는 파라미터가 더 포함되어 있는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 하방 공간 내의 압력을 검출하는 압력 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 적어도 상기 압력 센서에 의한 검출 압력에 기초하여, 상기 기판 하방 공간 내에 발생하는 상기 부압을 상쇄할 수 있는 상기 퍼지 가스의 상기 제2 유량을 결정하고, 결정된 퍼지 가스의 상기 제2 유량으로 상기 퍼지 가스 노즐로부터 퍼지 가스가 토출되도록 상기 퍼지 가스 유량 제어 기기를 제어하는, 기판 처리 장치.
  7. 원반상의 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 주연부에 마련되며, 기판이 상기 베이스 부재로부터 상방으로 이격되도록 상기 기판을 보유 지지하는 복수의 보유 지지 부재를 포함하고, 상기 기판을 수평 자세로 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부를 연직 축선 주위로 회전 구동하는 회전 구동부와,
    상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과,
    상기 기판 보유 지지부의 주위에 마련되며, 상기 기판 보유 지지부에 의해 보유 지지되어 회전하는 기판으로부터 비산하는 처리액을 받아내는 액 수용 컵과,
    제1 단이 액 수용 컵의 배기구에 접속됨과 함께 제2 단이 부압 발생원에 접속된, 상기 액 수용 컵 내의 분위기를 흡인하는 컵 배기로와,
    상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 하면과 상기 베이스 부재의 상면의 사이에 형성된 기판 하방 공간 내에 퍼지 가스를 토출하는 퍼지 가스 노즐과,
    상기 퍼지 가스 노즐로부터 토출되는 퍼지 가스의 제1 유량을 제어하는 퍼지 가스 유량 제어 기기
    를 포함하는 기판 처리 장치에 있어서 실행되는 기판 처리 방법이며,
    상기 기판 보유 지지부에 의해 보유 지지된 기판을 연직 축선 주위로 회전시키는 것과,
    회전하고 있는 기판에 처리액을 공급하는 것과,
    상기 컵 배기로를 통해 상기 액 수용 컵 내를 흡인하고, 이에 의해 상기 기판의 상방에 있는 가스를 상기 기판의 주연부의 근방을 통과시켜 상기 액 수용 컵 내에 유입시키는 것과,
    상기 기판을 보유 지지한 기판 보유 지지부의 회전에 수반하여 상기 기판 하방 공간 내에 발생하는 부압을 상쇄하는 제2 유량으로 상기 퍼지 가스 노즐로부터 상기 기판 하방 공간 내에 퍼지 가스를 토출하는 것
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
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