KR20230001630U - 기판 처리 장치 - Google Patents

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히로키 다지리
마사유키 오리사카
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

[과제] 접촉각에 관계없이 기포 공급관으로부터 용이하게 기포가 탈리 가능한 기판 처리 장치를 제공한다.
[해결 수단] 처리조의 내부에 상방을 향하는 처리액의 층류가 형성되고, 그 처리액 중에 기판이 침지된다. 처리조의 내부에는 복수 개의 기포 공급관 (51) 이 배치되고, 그것들 복수 개의 기포 공급관 (51) 은 기판의 하방으로부터 처리조에 저류된 처리액 중에 기포를 공급한다. 기포 공급관 (51) 의 양 측면에 기포를 토출하는 복수의 기포 구멍 (65) 이 형성되고, 적어도 각 기포 구멍 (65) 의 상방에는, 당해 기포 구멍 (65) 으로부터 토출된 기포를 상방을 향하여 유도하는 판상의 유도체 (60) 가 연직 방향을 따라 세워 형성된다. 기포 구멍 (65) 으로부터 토출된 기포는 연직 방향을 따라 세워 형성된 유도체 (60) 로 유도되고 상승하여 처리액 중으로 방출되어, 기포 공급관 (51) 의 재질의 접촉각에 관계없이, 기포 공급관 (51) 으로부터 용이하게 기포가 탈리 가능하다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 고안은, 기판에 대해 처리액에 의한 에칭 등의 표면 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, 유기 EL (electroluminescence) 표시 장치 등에 사용하는 flat panel display (FPD) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 또는, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
종래부터, 반도체 장치의 제조 공정에서는, 반도체 기판 (이하, 간단히 「기판」이라고 칭한다) 에 대해 여러 가지의 처리를 실시하는 기판 처리 장치가 이용되고 있다. 그러한 기판 처리 장치의 하나로서, 처리조 내에 처리액을 저류하고, 그 처리액 중에 복수의 기판을 일괄하여 침지해 에칭 처리 등을 실시하는 배치식의 기판 처리 장치가 알려져 있다.
특허문헌 1 에는, 처리조 내에서 기판 유지부에 유지된 복수의 기판의 하방에 처리액을 토출하는 처리액 토출부와 기포를 공급하는 기포 공급부를 형성하는 것이 개시되어 있다. 처리액의 토출에 부가하여 기포를 처리액 중에 공급함으로써, 처리조 내에 있어서의 처리액의 유속이 빨라져 기판의 표면 처리의 효율이 향상된다.
일본 공개특허공보 2021-106254호
그러나, 기포 공급부로부터 기포를 공급할 때에, 기포 구멍으로부터 용이하게 기포가 떨어지지 않는 경우가 있었다. 특히, 접촉각이 큰 재질 (예를 들어, PFA (퍼플루오로알콕시알칸)) 의 기포 공급관에 기포 구멍이 형성되어 있는 경우에는, 현저하게 기포가 기포 구멍으로부터 떨어지기 어렵다. 기포가 기포 구멍으로부터 떨어지기 어려워지면, 복수의 기포가 합체하여 거대한 거품이 형성되어, 기포의 사이즈에 현저한 편차가 생긴다. 그 결과, 처리액 중에 기포를 공급하는 효과가 얻어지기 어렵게 된다는 문제가 생긴다.
본 고안은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 접촉각에 관계없이 기포 공급관으로부터 용이하게 기포가 탈리 가능한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1 의 고안은, 기판에 대해 처리액에 의한 표면 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서, 처리액을 저류하는 처리조와, 상기 처리조 내에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와, 기판을 유지하고, 상기 처리조에 저류된 처리액 중에 상기 기판을 침지하는 기판 유지부와, 상기 처리조의 내부에 배치되고, 상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판의 하방으로부터 상기 처리조에 저류된 처리액에 기포를 공급하는 관상의 기포 공급관을 구비하고, 상기 기포 공급관의 측면에는 기포를 토출하는 복수의 기포 구멍이 형성되고, 상기 복수의 기포 구멍의 각각의 상방에는, 당해 기포 구멍으로부터 토출된 기포를 상방을 향하여 유도하는 판상의 유도체가 세워 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 2 의 고안은, 청구항 1 의 고안에 관련된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 기포 공급관의 양 측면에 상기 복수의 기포 구멍이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 3 의 고안은, 청구항 1 또는 청구항 2 의 고안에 관련된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 기포 공급관은 사각기둥 형상이며, 상기 유도체는 상기 기포 공급관의 측면을 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 1 내지 청구항 3 의 고안에 의하면, 복수의 기포 구멍의 각각의 상방에는, 당해 기포 구멍으로부터 토출된 기포를 상방을 향하여 유도하는 판상의 유도체가 세워 형성되기 때문에, 기포 구멍으로부터 토출된 기포는 유도체로 유도되어 상승해 처리액 중에 방출되어, 접촉각에 관계없이 기포 공급관으로부터 용이하게 기포가 탈리 가능하다.
도 1 은, 본 고안에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 리프터가 상승한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 리프터가 하강한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 노즐, 분산판 및 펀칭 플레이트를 처리조의 저부에서 본 도면이다.
도 5 는, 기포 공급관의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 6 은, 유도체를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 7 은, 복수의 유도체와 기판의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 기포 구멍으로부터 기포가 토출되는 양태를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 기포가 유도체로부터 이탈하는 양태를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 복수 개의 기포 공급관으로부터 기포가 토출되는 양태를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 고안의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
도 1 은, 본 고안에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 구성을 나타내는 도면이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 복수 장의 반도체 웨이퍼 등의 기판 (W) 에 대해 일괄하여 처리액에 의한 표면 처리를 실시하는 배치식의 기판 처리 장치이다. 또한, 도 1 및 이후의 각 도면에 있어서는, 이해 용이를 위하여, 필요에 따라 각 부의 치수나 수를 과장 또는 간략화하여 묘화하고 있다. 또, 도 1 및 이후의 각 도면에는, 그들의 방향 관계를 명확하게 하기 위해 Z 축 방향을 연직 방향으로 하고, XY 평면을 수평면으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 적절히 붙이고 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치 (1) 는, 주로, 처리액을 저류하는 처리조 (10) 와, 복수 장의 기판 (이하, 간단히 「기판」이라고 한다) (W) 을 유지하고 상하로 승강하는 리프터 (20) 와, 처리조 (10) 에 처리액을 공급하는 처리액 공급부 (30) 와, 처리조 (10) 로부터 처리액을 배출하는 배액부 (40) 와, 처리조 (10) 에 저류된 처리액 중에 기포를 공급하는 기포 공급부 (50) 와, 장치 내의 각 부의 동작을 제어하는 제어부 (70) 를 구비한다.
처리조 (10) 는, 석영 등의 내약성의 재료에 의해 구성된 저류 용기이다. 처리조 (10) 는, 처리액을 저류하고 그 내부에 기판 (W) 을 침지시키는 내조 (11) 와, 내조 (11) 의 상단 외주부에 형성된 외조 (12) 를 포함하는 이중조 구조를 갖는다. 내조 (11) 및 외조 (12) 는 각각 상 방향으로 개구된 상부 개구를 갖는다. 외조 (12) 의 상측 가장자리의 높이는, 내조 (11) 의 상측 가장자리의 높이보다 높다. 내조 (11) 의 상단까지 처리액이 저류되어 있는 상태로 처리액 공급부 (30) 로부터 처리액이 추가로 공급되면, 내조 (11) 의 상부로부터 처리액이 넘쳐흘러 외조 (12) 로 오버플로한다.
본 명세서에 있어서, 「처리액」이란 각종의 약액 및 순수를 포함하는 개념의 용어이다. 약액으로는, 예를 들어, 에칭 처리를 실시하기 위한 액, 또는, 파티클을 제거하기 위한 액 등이 포함되고, 구체적으로는, 수산화테트라메틸암모늄 (TMAH), SC-1 액 (수산화암모늄과 과산화수소수와 순수의 혼합 용액), SC-2 액 (염산과 과산화수소수와 순수의 혼합 용액), 또는, 인산 등이 사용된다. 약액은, 순수에 의해 희석된 것도 포함한다.
리프터 (20) 는, 기판 (W) 을 유지하면서 상하로 반송하기 위한 반송 기구이다. 리프터 (20) 는, 연직 방향 (Z 방향) 으로 연장되는 배판 (22) 과, 배판 (22) 의 하단에서 수평 방향 (Y 방향) 으로 연장되는 3 개의 유지봉 (21) 을 갖는다. 각 유지봉 (21) 에는 복수 (예를 들어, 50 개) 의 유지홈이 소정의 피치로 파여 형성되어 있다. 복수의 기판 (W) 은, 그 둘레가장자리부를 유지홈에 끼워 맞춘 상태로 3 개의 유지봉 (21) 상에 서로 소정 간격을 두고 평행으로 기립 자세 (주면의 법선이 수평 방향이 되는 자세) 로 유지된다.
또, 리프터 (20) 는, 도 1 에 있어서 개념적으로 나타낸 구동 기구 (24) 와 접속되어 승강 이동된다. 도 2 및 도 3 은, 리프터 (20) 의 승강 동작을 나타내는 도면이다. 구동 기구 (24) 를 동작시키면 리프터 (20) 가 상하로 이동하고, 기판 (W) 은 도 1 의 화살표 AR1 로 나타내는 바와 같이, 처리조 (10) 의 내부의 침지 위치 (도 3 의 위치) 와, 처리조 (10) 의 상방의 인상 위치 (도 2 의 위치) 사이에서 승강 이동된다. 처리조 (10) 에 처리액이 저류된 상태로 기판 (W) 이 침지 위치로 하강됨으로써, 당해 처리액 중에 기판 (W) 이 침지되어 표면 처리가 실시된다.
도 1 로 돌아가, 처리액 공급부 (30) 는, 노즐 (31) 및 그것에 처리액을 송급하는 배관계를 구비한다. 노즐 (31) 은, 처리조 (10) 의 내조 (11) 내의 저부에 배치된다. 노즐 (31) 의 바로 위에는 노즐 (31) 에 대향하도록 분산판 (15) 이 형성된다. 또한, 분산판 (15) 의 상방에는 펀칭 플레이트 (17) 가 형성되어 있다.
도 4 는, 노즐 (31), 분산판 (15) 및 펀칭 플레이트 (17) 를 처리조 (10) 의 저부에서 본 도면이다. 처리액 공급부 (30) 의 배관 (32) 의 선단 부분 (처리조 (10) 내로 연장되는 부분) 이 배관 (132) 을 구성한다. 배관 (132) 의 상측에 복수의 노즐 (31) 이 형성된다. 각 노즐 (31) 은, 배관 (132) 에 연통 접속되어 있다. 복수의 노즐 (31) 의 각각의 상방에 분산판 (15) 이 형성된다. 분산판 (15) 은, 수평면에 평행으로 형성된 원판 형상의 부재이다. 노즐 (31) 은, 분산판 (15) 을 향하여, 배관 (132) 으로부터 연직 상방으로 돌출 형성되어 있다. 분산판 (15) 의 더욱 상방에는 내조 (11) 의 수평 단면의 전체에 펀칭 플레이트 (17) 가 형성된다. 펀칭 플레이트 (17) 의 전체면에 복수의 처리액 구멍 (17a) 이 천설되어 있다.
배관 (132) 으로 송급된 처리액은, 노즐 (31) 로부터 바로 위의 분산판 (15) 을 향하여 토출된다. 처리조 (10) 에 처리액이 저류되어 있는 상태에서 노즐 (31) 로부터 상방을 향하여 처리액이 토출되면, 그 처리액의 흐름이 분산판 (15) 에 부딪쳐 액의 압력이 분산되어, 처리액이 분산판 (15) 의 면을 따라 수평 방향으로 확산된다. 그리고, 분산판 (15) 에 의해 수평 방향으로 확산된 처리액은, 펀칭 플레이트 (17) 의 복수의 처리액 구멍 (17a) 으로부터 상승하여 처리조 (10) 내에 하방으로부터 상방을 향하는 층류를 형성한다.
도 1 로 돌아가, 노즐 (31) 에 처리액을 송급하는 배관계는, 배관 (32) 에 펌프 (33), 히터 (34), 필터 (35), 유량 조정 밸브 (36) 및 밸브 (37) 를 구비하여 구성된다. 펌프 (33), 히터 (34), 필터 (35), 유량 조정 밸브 (36) 및 밸브 (37) 는, 이 순서로 배관 (32) 의 상류로부터 하류를 향해서 (외조 (12) 로부터 내조 (11) 를 향해서) 배치된다.
배관 (32) 의 선단측은 처리조 (10) 내로 연장 형성되어 배관 (132) (도 4) 을 구성함과 함께, 배관 (32) 의 기단측은 외조 (12) 에 접속된다. 배관 (32) 은, 외조 (12) 로부터 유출된 처리액을 다시 내조 (11) 로 유도한다. 즉, 처리액 공급부 (30) 는, 처리조 (10) 내의 처리액을 순환시키는 것이다. 펌프 (33) 는, 외조 (12) 로부터 배관 (32) 으로 처리액을 배출시킴과 함께, 그 처리액을 노즐 (31) 로 송출한다. 히터 (34) 는, 배관 (32) 을 흐르는 처리액을 가열한다. 처리액으로서 인산 등을 사용하는 경우에는, 히터 (34) 에 의해 처리액을 가열하고, 승온한 처리액을 처리조 (10) 에 저류한다.
필터 (35) 는, 배관 (32) 을 흐르는 처리액을 여과하여 불순물 등을 제거한다. 유량 조정 밸브 (36) 는, 배관 (32) 을 흐르는 처리액의 유량을 조정한다. 밸브 (37) 는, 배관 (32) 의 유로를 개폐한다. 펌프 (33) 를 작동시키면서 밸브 (37) 를 개방함으로써, 외조 (12) 로부터 배출된 처리액이 배관 (32) 을 흘러 노즐 (31) 에 송급되고, 그 유량은 유량 조정 밸브 (36) 에 의해 규정된다.
약액 공급부 (80) 는, 약액 공급원 (81), 밸브 (82), 노즐 (83) 및 배관 (84) 을 포함한다. 배관 (84) 의 선단측은 노즐 (83) 에 접속됨과 함께, 기단측은 약액 공급원 (81) 에 접속된다. 배관 (84) 의 경로 도중에 밸브 (82) 가 형성되어 있다. 밸브 (82) 가 개방되면, 약액 공급원 (81) 으로부터 노즐 (83) 로 약액이 송급되고, 노즐 (83) 로부터 처리조 (10) 의 외조 (12) 를 향하여 약액이 토출된다. 약액 공급부 (80) 로부터 외조 (12) 로 공급된 약액은 처리액 공급부 (30) 에 의해 내조 (11) 내에 공급된다. 또한, 약액 공급부 (80) 의 노즐 (83) 은, 내조 (11) 에 직접 약액을 공급하도록 해도 된다.
순수 공급부 (90) 는, 순수 공급원 (91), 밸브 (92), 노즐 (93) 및 배관 (94) 을 포함한다. 배관 (94) 의 선단측은 노즐 (93) 에 접속됨과 함께, 기단측은 순수 공급원 (91) 에 접속된다. 배관 (94) 의 경로 도중에 밸브 (92) 가 형성되어 있다. 밸브 (92) 가 개방되면, 순수 공급원 (91) 으로부터 노즐 (93) 로 순수가 송급되고, 노즐 (93) 로부터 처리조 (10) 의 외조 (12) 를 향하여 순수가 토출된다. 약액 공급부 (80) 로부터 처리조 (10) 로 약액이 공급됨과 함께, 순수 공급부 (90) 로부터 순수가 공급됨으로써, 약액이 희석되게 된다.
배액부 (40) 는, 배관 (41) 및 밸브 (45) 를 포함한다. 배관 (41) 의 선단측은 처리조 (10) 의 내조 (11) 의 저벽에 접속된다. 배관 (41) 의 경로 도중에는 밸브 (45) 가 형성되어 있다. 배관 (41) 의 기단측은, 기판 처리 장치 (1) 가 설치되는 공장의 배액 설비에 접속되어 있다. 밸브 (45) 가 개방되면, 내조 (11) 내에 저류되고 있던 처리액이 내조 (11) 의 저부로부터 배관 (41) 으로 급속 배출되고, 배액 설비에서 처리된다.
기포 공급부 (50) 는, 복수 개의 기포 공급관 (51) (본 실시형태에서는 6 개) 및 그것들에 기체를 송급하는 배관계를 구비한다. 6 개의 기포 공급관 (51) 은, 처리조 (10) 의 내조 (11) 의 내부에 있어서, 펀칭 플레이트 (17) 의 상방, 또한, 리프터 (20) 에 의해 침지 위치에 유지된 기판 (W) 의 하방에 배치된다. 6 개의 기포 공급관 (51) 의 각각은, 처리조 (10) 내에 저류되고 있는 처리액 중으로 기체를 토출한다. 처리조 (10) 에 처리액이 저류된 상태로 6 개의 기포 공급관 (51) 으로부터 처리액 중에 기체를 공급하면, 그 기체는 기포가 되어 처리액 중을 상승한다. 기포 공급부 (50) 가 공급하는 기체는, 예를 들어 불활성 가스이다. 그 불활성 가스는, 예를 들어, 질소 또는 아르곤이다 (본 실시형태에서는 질소를 사용).
6 개의 기포 공급관 (51) 에 기체를 송급하는 배관계는, 배관 (52), 기체 공급 기구 (53) 및 기체 공급원 (54) 을 포함한다. 6 개의 기포 공급관 (51) 의 각각에 1 개의 배관 (52) 의 선단측이 접속된다. 배관 (52) 의 기단측은 기체 공급원 (54) 에 접속되어 있다. 그리고, 배관 (52) 의 각각에 기체 공급 기구 (53) 가 형성된다. 요컨대, 6 개의 기포 공급관 (51) 의 각각에 대해 1 개의 기체 공급 기구 (53) 가 형성되어 있다. 기체 공급원 (54) 은, 각 배관 (52) 으로 기체를 송출한다. 기체 공급 기구 (53) 는, 도시 생략한 매스 플로 컨트롤러 및 개폐 밸브 등을 구비하고 있고, 배관 (52) 을 개재하여 기포 공급관 (51) 에 기체를 송급함과 함께, 그 송급하는 기체의 유량을 조정한다.
도 5 는, 기포 공급관 (51) 의 외관을 나타내는 사시도이다. 동 도면에는, 6 개의 기포 공급관 (51) 중 1 개를 나타내고 있지만, 다른 기포 공급관 (51) 도 완전히 동일한 구성을 갖는다. 기포 공급관 (51) 은, 길이가 긴 관상 부재이다. 기포 공급관 (51) 의 재질은, 예를 들어 PFA (퍼플루오로알콕시알칸), PEEK (폴리에테르에테르케톤), 또는, 석영이다 (본 실시형태에서는 PFA 를 사용). 기포 공급관 (51) 은, 본체부 (55) 및 유도체 (60) 를 구비한다. 본 실시형태의 본체부 (55) 는, 중공의 사각기둥 형상을 갖는다. 본체부 (55) 의 중공 부분이 배관 (52) 과 연통 접속되어 있고, 기체 공급 기구 (53) 는 본체부 (55) 의 내부 공간에 기체를 송급한다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, Y 방향으로 연장되는 사각기둥 형상의 본체부 (55) 의 양 측면 (YZ 면과 평행한 면) 에 복수의 유도체 (60) 가 형성되어 있다. 각 유도체 (60) 는, 사각기둥 형상의 판상 부재이다. 복수의 유도체 (60) 는, 길이 방향이 연직 방향 (Z 방향) 을 따르도록, 본체부 (55) 의 측면에 등간격으로 서로 평행으로 형성되어 있다.
도 6 은, 유도체 (60) 를 확대하여 나타내는 사시도이다. 유도체 (60) 에는, 원형의 기포 구멍 (65) 이 형성되어 있다. 기포 구멍 (65) 은, 사각기둥 형상의 유도체 (60) 의 면 중 YZ 면과 평행한 면에 형성된다. 기포 구멍 (65) 은, 본체부 (55) 의 내부 공간과 연통되어 있다. 따라서, 기체 공급 기구 (53) 로부터 본체부 (55) 의 내부 공간으로 송급된 기체는 기포 구멍 (65) 으로부터 토출되게 된다.
유도체 (60) 의 전체의 길이 h 는, 예를 들어 8 ㎜ 이다. 유도체 (60) 의 폭 w 는, 예를 들어 1 ㎜ 이다. 유도체의 두께 t 는, 예를 들어 0.5 ㎜ 이다. 또, 원형의 기포 구멍 (65) 의 직경은, 예를 들어 0.5 ㎜ 이다. 그리고, 유도체 (60) 의 상단부터 기포 구멍 (65) 의 중심까지의 길이 l 은, 예를 들어 5 ㎜ 이다. 즉, 기포 구멍 (65) 은, 유도체 (60) 의 중앙보다 하방에 형성되어 있다.
도 7 은, 복수의 유도체 (60) 와 기판 (W) 의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 처리조 (10) 의 내부의 침지 위치에는, 리프터 (20) 에 의해 복수 (예를 들어, 25 매 또는 50 매) 의 기판 (W) 이 일정 간격으로 서로 평행으로 유지되고 있다. 한편, 사각기둥 형상의 본체부 (55) 의 측면을 따라 복수의 유도체 (60) 도 일정 간격으로 서로 평행으로 형성되어 있다. 복수의 기판 (W) 의 유지 간격 (이웃하는 기판 (W) 간의 거리) 과 복수의 유도체 (60) 의 설치 간격 (이웃하는 유도체 (60) 간의 거리) 은 동일하다. 그리고, 복수의 유도체 (60) 의 각각은, 리프터 (20) 에 의해 유지된 이웃하는 기판 (W) 과 기판 (W) 사이에 위치하도록 설치되어 있다. 따라서, 유도체 (60) 에 형성된 기포 구멍 (65) 으로부터 기체가 토출됨으로써 형성된 기포는 이웃하는 기판 (W) 과 기판 (W) 사이를 상승하게 된다.
제어부 (70) 는, 기판 처리 장치 (1) 에 형성된 상기의 여러 가지의 동작 기구를 제어한다. 제어부 (70) 의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 동일하다. 즉, 제어부 (70) 는, 각종 연산 처리를 실시하는 회로인 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 판독 출력 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 자유롭게 판독 기입 가능한 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억해 두는 기억부 (예를 들어, 자기 디스크) 를 구비하고 있다. 제어부 (70) 는, 처리액 공급부 (30) 의 밸브 (37) 나 기체 공급 기구 (53) 등과 전기적으로 접속되어 있다.
또, 제어부 (70) 의 기억부에는, 기판 (W) 을 처리하는 순서 및 조건을 정한 레시피 (이하 「처리 레시피」라고 한다) 가 기억되어 있다. 처리 레시피는, 예를 들어, 장치의 오퍼레이터가, GUI 를 개재하여 입력하고 기억부에 기억시킴으로써, 기판 처리 장치 (1) 에 취득된다. 혹은, 복수의 기판 처리 장치 (1) 를 관리하는 호스트 컴퓨터로부터 기판 처리 장치 (1) 로 처리 레시피가 통신에 의해 인도되어 기억부에 기억되어도 된다. 제어부 (70) 는, 기억부에 격납되어 있는 처리 레시피의 기술 (記述) 에 기초하여, 기체 공급 기구 (53) 등의 동작을 제어함으로써, 처리 레시피에 기술된 대로 기판 (W) 의 표면 처리를 진행시킨다.
다음으로, 상기의 구성을 갖는 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 처리 동작에 대해 설명한다. 본 실시형태의 기판 처리 장치 (1) 에 있어서는, 처리조 (10) 의 내조 (11) 로부터 외조 (12) 로 오버플로하고, 외조 (12) 로부터 유출된 처리액이 내조 (11) 로 돌아가는 것에 의해 처리액이 순환하고 있다. 구체적으로는, 외조 (12) 로부터 배관 (32) 으로 유출된 처리액은, 펌프 (33) 에 의해 노즐 (31) 로 송출된다. 이때, 배관 (32) 을 흐르는 처리액은 필요에 따라 히터 (34) 에 의해 가열된다. 또, 배관 (32) 을 흐르는 처리액의 유량은 유량 조정 밸브 (36) 에 의해 규정된다.
노즐 (31) 에 송급된 처리액은, 노즐 (31) 로부터 내조 (11) 내의 상방을 향하여 토출된다. 노즐 (31) 로부터 토출된 처리액은, 분산판 (15) 에 부딪치고 분산판 (15) 의 면을 따라 수평 방향으로 확산된다. 분산판 (15) 에 의해 수평 방향으로 확산된 처리액은, 펀칭 플레이트 (17) 에 도달하여 복수의 처리액 구멍 (17a) 을 통과하고, 그 처리액 구멍 (17a) 으로부터 상승하여 상방을 향하는 층류를 내조 (11) 내에 형성한다. 내조 (11) 의 상단에까지 도달한 처리액은 외조 (12) 에 오버플로하여 유입된다.
처리조 (10) 내에 상승하는 처리액의 층류가 형성되어 있는 상태로 기판 (W) 이 처리액 중에 침지된다. 구체적으로는, 장치 외부의 반송 기구에 의해 반송되어 온 복수의 기판 (W) 을 리프터 (20) 가 처리조 (10) 상방의 인상 위치에서 수취한다. 기판 (W) 은 3 개의 유지봉 (21) 상에 재치되어 리프터 (20) 에 유지된다. 계속해서, 제어부 (70) 는, 구동 기구 (24) 를 동작시켜 리프터 (20) 를 하강시키고, 기판 (W) 을 처리조 (10) 내의 침지 위치로 하강시켜 처리액 중에 기판 (W) 을 침지시킨다.
처리조 (10) 내에 처리액의 층류가 형성되어 있는 상태로 리프터 (20) 에 의해 기판 (W) 이 침지 위치에 유지됨으로써, 기판 (W) 과 기판 (W) 사이를 처리액의 층류가 흘러 기판 (W) 의 표면이 처리액에 노출되게 되고, 기판 (W) 의 표면 처리 (본 실시형태에서는 에칭 처리) 가 진행된다. 여기서, 분산판 (15) 및 펀칭 플레이트 (17) 에 의해 형성된 처리액의 층류의 유속은 비교적 저속이다. 따라서, 기판 (W) 의 표면을 따라 흐르는 처리액의 유속도 그다지는 빠르지 않기 때문에, 처리 효율이 억제되게 된다. 이 때문에, 본 실시형태에 있어서는, 기포 공급부 (50) 로부터 처리액 중으로 기포를 공급하도록 하고 있다.
기포 공급부 (50) 의 기체 공급 기구 (53) 가 대응하는 기포 공급관 (51) 에 기체를 송급한다. 사각기둥 형상의 기포 공급관 (51) 의 양 측면에는, 기포를 토출하는 복수의 기포 구멍 (65) 이 형성되어 있다 (도 5 참조). 기포 공급관 (51) 에 송급된 기체는, 복수의 기포 구멍 (65) 으로부터 토출된다.
본 실시형태의 기포 공급관 (51) 은 접촉각이 비교적 큰 PFA 로 형성되어 있다. 이 때문에, 단순히 기포 구멍으로부터 기체를 토출한 것만으로는, 기포가 기포 구멍으로부터 떨어지기 어려워져, 복수의 기포가 합체하여 거대한 거품이 형성되어, 기포의 사이즈에 현저한 편차가 생길 우려가 있다. 그래서, 본 실시형태에 있어서는, 기포 공급관 (51) 에 유도체 (60) 를 설치하고 있다.
도 8 은, 기포 구멍 (65) 으로부터 기포가 토출되는 양태를 나타내는 도면이다. 기포 공급관 (51) 으로 송급된 기체는, 유도체 (60) 에 형성된 기포 구멍 (65) 으로부터 토출되어 기포 (BA) 를 형성한다. 형성된 기포 (BA) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 연직 방향을 따라 세워 형성된 유도체 (60) 의 표면을 따라 유도되어 상승한다.
도 9 는, 기포 (BA) 가 유도체 (60) 로부터 이탈하는 양태를 나타내는 도면이다. 기포 구멍 (65) 으로부터 토출되고, 유도체 (60) 의 표면을 따라 유도되어 상승하는 기포 (BA) 는 이윽고 유도체 (60) 의 상단에 도달한다. 유도체 (60) 의 상단에 도달한 기포 (BA) 는, 그 상단의 코너부로부터 신속하게 이탈하여 처리액 중으로 방출된다. 즉, 연직 방향을 따라 유도체 (60) 를 형성함으로써, 기포 구멍 (65) 으로부터 토출된 기포 (BA) 가 원활 또한 신속하게 처리액 중으로 방출되게 되어, 복수의 기포 (BA) 가 합체하여 거대한 거품이 형성되는 것이 방지된다.
도 10 은, 복수 개의 기포 공급관 (51) 으로부터 기포가 토출되는 양태를 나타내는 도면이다. 6 개의 기포 공급관 (51) 은, 리프터 (20) 에 의해 침지 위치에 유지된 기판 (W) 의 하방으로부터 처리조 (10) 에 저류된 처리액 중으로 기포를 공급한다. 사각기둥 형상의 기포 공급관 (51) 의 양 측면에 기포 구멍 (65) 이 형성되어 있기 때문에, 기포 공급관 (51) 의 양 측면으로부터 기포가 공급된다. 또, 복수의 유도체 (60) 는, 리프터 (20) 에 의해 유지된 이웃하는 기판 (W) 과 기판 (W) 사이에 위치하도록 설치되어 있기 때문에, 기포 공급관 (51) 으로부터 토출된 기포는 이웃하는 기판 (W) 과 기판 (W) 사이를 상승한다. 즉, 기판 (W) 의 표면의 근방을 다수의 기포가 상승하게 된다.
상기 서술한 바와 같이, 기포가 공급되고 있지 않으면, 분산판 (15) 및 펀칭 플레이트 (17) 에 의해 형성되는 처리액의 층류의 유속은 비교적 저속이지만, 기판 (W) 의 표면을 따라 다수의 기포가 처리액 중을 상승함으로써, 처리액의 유속이 빨라진다. 기판 (W) 의 표면 근방에 있어서의 처리액의 유속이 빨라짐으로써, 기판 (W) 의 표면 처리 효율이 향상되어 에칭 레이트를 높이는 것이 가능해진다.
특히, 처리액이 알칼리성의 TMAH 인 경우에는, 처리액 중의 용존 산소 농도가 낮아질수록 에칭 레이트가 높아진다. 복수 개의 기포 공급관 (51) 으로부터 질소의 기포를 처리액 중에 공급함으로써, 처리액 중의 용존 산소 농도가 저하하고, 그 결과 기판 (W) 의 에칭 레이트를 높일 수 있다.
소정 시간의 에칭 처리가 종료한 후, 처리조 (10) 내의 처리액이 순수로 치환되고, 기판 (W) 의 순수 린스 처리가 실시된다. 그 후, 제어부 (70) 는, 구동 기구 (24) 를 동작시켜 리프터 (20) 를 상승시켜, 처리조 (10) 로부터 기판 (W) 을 인상시킨다. 계속해서, 장치 외부의 반송 기구가 리프터 (20) 로부터 처리 후의 기판 (W) 을 수취한다. 이상과 같이 하여 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 일련의 처리가 완료한다.
본 실시형태에 있어서는, 처리조 (10) 의 내부에 상방을 향하는 처리액의 층류가 형성되고, 그 처리액 중에 기판 (W) 이 침지된다. 처리조 (10) 의 내부에는 복수 개의 기포 공급관 (51) 이 배치되고, 그것들 복수 개의 기포 공급관 (51) 은 리프터 (20) 에 유지된 기판 (W) 의 하방으로부터 처리조 (10) 에 저류된 처리액 중에 기포를 공급한다. 그리고, 기포 공급관 (51) 의 양 측면에 기포를 토출하는 복수의 기포 구멍 (65) 이 형성되고, 적어도 각 기포 구멍 (65) 의 상방에는, 당해 기포 구멍 (65) 으로부터 토출된 기포를 상방을 향하여 유도하는 판상의 유도체 (60) 가 연직 방향을 따라 세워 형성되어 있다. 이로써, 기포 구멍 (65) 으로부터 토출된 기포는 연직 방향을 따라 세워 형성된 유도체 (60) 로 유도되고 상승하여 처리액 중에 방출되게 되어, 기포 공급관 (51) 의 재질의 접촉각에 관계없이, 기포 공급관 (51) 으로부터 용이하게 기포가 탈리하는 것이 가능해진다. 그 결과, 기포 구멍 (65) 으로부터 토출된 복수의 기포가 합체하여 거대한 거품이 형성되는 것이 방지되어, 기포의 사이즈에 편차가 생기는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 고안의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 고안은 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상기 서술한 것 이외에 여러 가지의 변경을 실시하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시형태에 있어서는, 유도체 (60) 를 포함하는 기포 공급관 (51) 은 PFA 로 형성되어 있었지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 기포 공급관 (51) 은 다른 재질, 예를 들어 PEEK 또는 석영으로 형성되어 있어도 된다. 처리액으로서 인산을 사용하는 경우에는, 처리액을 고온으로 가열하기 때문에, 내열성이 우수한 석영으로 기포 공급관 (51) 을 형성하는 것이 바람직하다. 무엇보다, 석영과 같이 접촉각이 비교적 작은 재질에서는 원래 기포가 떨어지기 쉽기 때문에, PFA 와 같이 접촉각이 큰 재질로 기포 공급관 (51) 이 형성되어 있는 것이 유도체 (60) 를 형성하는 효과가 명확해진다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 기포 공급관 (51) 을 사각기둥 형상으로 하고 있었지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 기포 공급관 (51) 은 다른 다각기둥 형상 (예를 들어, 육각기둥 형상, 팔각기둥 형상 등) 이어도 되고, 혹은 원통 형상이어도 된다. 기포 공급관 (51) 이 원통 형상 등이어도, 기포 공급관 (51) 에는 기포 구멍 (65) 이 형성되고, 적어도 그 기포 구멍 (65) 의 상방에 판상의 유도체 (60) 가 연직 방향을 따라 형성된다. 이와 같이 하면, 기포 구멍 (65) 으로부터 토출된 기포는 유도체 (60) 로 유도되고 상승하여 처리액 중으로 방출되어, 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 무엇보다, 상기 실시형태와 같이, 기포 공급관 (51) 이 사각기둥 형상이면, 그 측면을 따라 용이하게 유도체 (60) 를 형성할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 유도체 (60) 를 연직 방향을 따라 세워 형성하고 있었지만, 유도체 (60) 를 연직 방향으로부터 조금 경사지게 하여 형성하도록 해도 된다. 이와 같이 하여도, 기포 구멍 (65) 으로부터 토출된 기포는 유도체 (60) 로 유도되어 상승해, 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 유도체 (60) 의 치수는, 상기 실시형태의 예로 한정되는 것이 아니고, 적절한 값으로 하는 것이 가능하다.
또, 처리조 (10) 내에 형성하는 기포 공급관 (51) 은 6 개로 한정되는 것이 아니고, 1 개 이상이면 된다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 처리액에 의한 기판 (W) 의 표면 처리로서 에칭 처리를 실시하고 있었지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 처리액에 의해 기판 (W) 의 세정 처리를 실시하도록 해도 된다.
1 : 기판 처리 장치
10 : 처리조
11 : 내조
12 : 외조
15 : 분산판
17 : 펀칭 플레이트
20 : 리프터
30 : 처리액 공급부
31 : 노즐
33 : 펌프
50 : 기포 공급부
51 : 기포 공급관
53 : 기체 공급 기구
60 : 유도체
65 : 기포 구멍
70 : 제어부
80 : 약액 공급부
90 : 순수 공급부
W : 기판

Claims (3)

  1. 기판에 대해 처리액에 의한 표면 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서,
    처리액을 저류하는 처리조와,
    상기 처리조 내에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
    기판을 유지하고, 상기 처리조에 저류된 처리액 중에 상기 기판을 침지하는 기판 유지부와,
    상기 처리조의 내부에 배치되고, 상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판의 하방으로부터 상기 처리조에 저류된 처리액에 기포를 공급하는 관상의 기포 공급관을 구비하고,
    상기 기포 공급관의 측면에는 기포를 토출하는 복수의 기포 구멍이 형성되고,
    상기 복수의 기포 구멍의 각각의 상방에는, 당해 기포 구멍으로부터 토출된 기포를 상방을 향하여 유도하는 판상의 유도체가 세워 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기포 공급관의 양 측면에 상기 복수의 기포 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기포 공급관은 사각기둥 형상이며,
    상기 유도체는 상기 기포 공급관의 측면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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