KR20230132700A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20230132700A
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사키 아키모토
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시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

기판을 지지하는 지지부를 경량화할 수 있고, 처리 중의 기판의 회전을 안정시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
실시 형태의 기판 처리 장치(1)는, 기판(W)을 지지하는 지지부(13)와, 지지부(13)에 지지된 기판(W)을 회전시키는 회전 기구(12)와, 기판(W)에 처리액(L)을 공급하는 공급부(15)를 갖고, 지지부(13)는, 기판(W)에 접촉 분리하는 방향으로 진퇴함으로써, 기판(W)을 보유 지지 및 해방하는 보유 지지 부재(130)와, 광 자극 응답성 재료를 포함하고, 신축에 따라서 보유 지지 부재(130)를 진퇴시키는 신축부(132)와, 신축부(132)를 신축시키는 파장의 광을, 신축부(132)에 조사하는 조사부(134)를 갖는다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체나 액정 패널 등을 제조하는 제조 공정에서는, 웨이퍼나 액정 기판 등의 기판의 피처리면에 처리액을 공급해서 피처리면을 처리하고, 처리 후, 피처리면을 세정, 건조시키는 기판 처리 장치가 사용된다. 예를 들어, 회전하는 기판에 처리액을 공급하여, 1매씩 처리하는 매엽식 처리 장치는, 배치식 처리 장치보다도, 각 기판에 대한 처리의 균일성을 높은 레벨로 조정할 수 있으므로, 근년의 회로 패턴의 미세화에 수반하여, 많이 이용되고 있다.
이와 같은 매엽식 기판 처리 장치에서는, 회전하는 회전 테이블에 기판을 지지하는 지지 기구로서, 메커니컬 척이나 배큠 척 등, 다양한 기구가 실용화되어 있다. 지지 기구에 의해 회전 테이블 위에 기판을 지지한 상태에서, 기판의 중앙에 처리액이 공급됨으로써, 원심력에 의해 처리액이 기판의 외주로 확산되고, 기판이 처리된다.
일본 특허 공개 평07-169732호 공보
그러나, 회전 테이블을 구동하는 모터는, 그 구동축에 의해, 기판보다도 직경이 큰 회전 테이블을 지지하고 있다. 회전 테이블 및 지지 기구의 중량이 큰 경우에는, 모터에 가해지는 부하가 커지게 되어, 편심 등이 발생하기 쉽고, 회전이 불안정해진다. 그러나, 메커니컬 척이나 배큠 척의 경우, 지지 기구가 중량화되기 쉽고, 회전 테이블도 대형화되지 않을 수 없기 때문에, 회전이 불안정해지기 쉽다.
또한, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 회전체를 자기 부상시켜 회전시키는 구동 기구를 사용한 기판 처리 장치도 제안되어 있다. 이 경우, 전기나 진공과 같은 동력원에 의한 구동력을 지지 기구에 전달하는 것이 곤란한 경우에, 지지 기구로서 마그네트 척을 사용하고 있다. 그러나, 이 기판 처리 장치에서는, 회전체를 구동하는 구동 기구도, 기판을 지지하는 지지 기구도 자력을 사용하고 있기 때문에, 양자를 근접 배치하면 자기적인 간섭이 발생해버린다. 이 때문에, 특허문헌 1에서는, 축방향의 길이를 길게 해여, 지지 기구와 구동 기구의 거리를 확보하고 있지만, 지지 기구의 위치가 회전체로부터 이격됨으로써, 편심 회전이 발생하기 쉬워져, 처리 시의 기판의 편심이 증대된다.
본 발명의 실시 형태는, 기판을 지지하는 지지부를 경량화할 수 있고, 처리 중의 기판 회전을 안정시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 형태의 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 지지부와, 상기 지지부에 지지된 상기 기판을 회전시키는 회전 기구와, 상기 기판에 처리액을 공급하는 공급부를 갖고, 상기 지지부는, 상기 기판에 접촉 분리하는 방향으로 진퇴함으로써, 상기 기판을 보유 지지 및 해방하는 보유 지지 부재와, 광 자극 응답성 재료를 포함하고, 신축에 따라서 상기 보유 지지 부재를 진퇴시키는 신축부와, 상기 신축부를 신축시키는 파장의 광을, 상기 신축부에 조사하는 조사부를 갖는다.
본 발명의 실시 형태는, 기판을 지지하는 지지부를 경량화할 수 있고, 처리 중의 기판 회전을 안정시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 기판 처리 장치를 나타내는 간략 구성도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 세정 장치 및 건조 장치를 나타내는 구성도이다.
도 3은 세정 장치의 내부 구성도를 나타내는 종단면도이다.
도 4는 회전체, 지지부 및 조사부를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 7은 실시 형태의 기판 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 처리 중에 기판을 보유 지지하는 보유 지지 부재를 전환하는 변형예를 나타내는 내부 구성도이다.
도 9는 도 8의 변형예에 사용하는 지지부를 나타내는 단면도이다.
도 10은 지지부의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 조사부의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 12는 광원 배치의 변형예를 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.
[개요]
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1)는, 각종 처리를 행하는 장치를 수용한 복수의 챔버(1a)를 구비하고, 전공정에서 카세트(FOUP)(1b)에 복수매 수용되어 반송되어 온 기판(W)에 대하여, 각 챔버(1a) 내에서 1매씩 처리를 행하는 매엽 처리의 장치이다. 미처리의 기판(W)은, 카세트(1b)로부터 반송 로봇(1c)에 의해 1매씩 취출되고, 버퍼 유닛(1d)에 일시적으로 적재된 후, 이하에 설명하는 각종 장치에 의해, 각 챔버(1a)로의 반송 및 처리가 행해진다.
기판 처리 장치(1)는, 세정 장치(100), 반송 장치(200), 건조 장치(300), 제어 장치(400)를 포함한다. 세정 장치(100)는, 전공정에서 처리된 기판(W)을, 처리액(세정액)(L)에 의해 세정한다. 반송 장치(200)는, 버퍼 유닛(1d)과 각 챔버(1a)의 사이, 각 챔버(1a)의 사이에 기판(W)을 반송한다. 예를 들어, 반송 장치(200)는, 세정 장치(100)에 있어서 세정된 기판(W)을 건조 장치(300)로 반송한다. 건조 장치(300)는, 세정액에 의해 세정된 기판(W)을 회전시키면서 가열함으로써, 건조 처리를 행한다. 제어 장치(400)는, 상기 각 장치를 제어한다.
또한, 본 실시 형태에 의해 처리되는 기판(W)은, 예를 들어 반도체 웨이퍼이다. 이하, 기판(W)의 패턴 등이 형성된 면을 피처리면으로 한다. 세정 처리를 위한 처리액(L)인 세정액으로서는, 알칼리 세정액(APM), 초순수(DIW), 휘발성 용제(IPA)를 사용한다. APM은, 암모니아수와 과산화수소수를 혼합한 약액이며, 잔류 유기물을 제거하기 위해서 사용한다. APM 대신에, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 등을 사용할 수도 있다. DIW는, APM 처리 후, 기판(W)의 피처리면 위에 잔류하는 APM을 씻어내기 위해서 사용한다. IPA는, 표면 장력이 DIW보다도 작고, 휘발성이 높기 때문에, DIW를 치환하여 표면 장력에 의한 패턴 도괴를 저감시키기 위해서 사용한다. IPA 대신에, HFE(하이드로플루오로에테르) 등을 사용할 수도 있다.
[세정 장치]
세정 장치(100)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 세정실(11), 회전 기구(12), 지지부(13), 컵(14), 공급부(15)를 갖는다.
(세정실)
세정실(11)은, 내부에서 세정 처리를 행하는 용기이다. 세정실(11)에는, 기판(W)을 반출입하는 개구(11a)가 마련되고, 개구(11a)는 도어(11b)에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 이와 같은 세정실(11)에는, 후술하는 회전 기구(12), 지지부(13), 컵(14), 공급부(15)가 수용되어 있다.
(회전 기구)
회전 기구(12)는, 지지부(13)를 통해 기판(W)을 회전시키는 기구이다. 본 실시 형태의 회전 기구(12)는, 자기에 의해 지지부(13)를 회전시키는 자기부상식 장치이다. 회전 기구(12)는, 로터(122), 스테이터(123)를 갖는다. 로터(122)는, 지지부(13)를 회전시키는 역할을 갖는다. 로터(122)는, 예를 들어 링형의 형상이다. 로터(122)의 중앙의 관통 구멍(122a)은, 처리액(L)이 배출되는 개구로 되어 있다. 로터(122)는, 원주 방향으로 등간격으로 고정된 복수의 영구 자석이다. 스테이터(123)는, 로터(122)의 외주를 따라서, 로터(122)와의 간격을 두고 배치된 전자석이다. 스테이터(123)는, 예를 들어 링형의 형상이다. 스테이터(123)는, 도시하지 않은 전원으로부터의 전력이 공급됨으로써, 로터(122)를 자기부상시켜서, 전류에 의해 로터(122)의 회전 동작을 제어한다. 즉, 스테이터(123)는, 로터(122)를 비접촉으로 회전시킨다. 또한, 도면의 복잡함을 방지하기 위해서, 도 2 및 도 3에 있어서, 로터(122) 및 스테이터(123)의 외형선은 생략하였다.
(지지부)
지지부(13)는 기판(W)을 지지한다. 지지부(13)는, 로터(122)에 마련된다. 지지부(13)는, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 보유 지지 부재(130), 수용체(131), 신축부(132), 가압부(133), 조사부(134)를 갖는다. 보유 지지 부재(130)는, 기판(W)에 접촉 분리하는 방향으로 진퇴함으로써, 기판(W)을 보유 지지 및 해방하는 부재이다. 보유 지지 부재(130)는, 수평 방향의 피스톤부(130a)와, 이것에 직교하는 방향으로 세워진 기둥부(130b)로 이루어지는 역 T자형의 부재이며, 기둥부(130b)의 상단에, 경사면(130c)과 척 핀(130d)을 갖는다. 경사면(130c)은, 로터(122)의 중심측으로부터 외주연을 향해 높아지도록 경사진 면이다. 척 핀(130d)은, 보유 지지 부재(130)의 등정이며, 경사면(130c)의 상단에 마련된 원기둥 형상의 돌기이다.
수용체(131)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 보유 지지 부재(130)를 지지하고, 보유 지지 부재(130)의 이동을 가이드하는 용기이다. 수용체(131)는, 예를 들어 로터(122)의 내주에 등간격으로 고정된다(도 4 참조). 수용체(131)는, 광을 통과시키지 않는 재료이다. 또한, 수용체(131)는, 내열성 및 내약품성을 갖는 재료이다. 수용체(131)는, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 불소 수지 혹은 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지로 형성된다. 수용체(131)는, 가이드실(131a)과, 가이드실(131a)을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 가압실(131b, 131c)을 갖는다. 가이드실(131a)에는, 보유 지지 부재(130)의 기둥부(130b)의 하부가 수용되고, 상부의 개구로부터 경사면(130c)과 척 핀(130d)이 노출되어 있다.
가압실(131b, 131c)에는, 보유 지지 부재(130)의 피스톤부(130a)의 양단이 삽입되어 있다. 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이, 피스톤부(130a)의 가압실(131b)측의 단부가 가압됨으로써, 경사면(130c) 및 척 핀(130d)이 기판(W)으로부터 이격되는 방향으로 이동한다. 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이, 피스톤부(130a)의 가압실(131c)측의 단부가 가압됨으로써, 경사면(130c) 및 척 핀(130d)이 기판(W)에 접하는 방향으로 이동한다. 또한, 가압실(131b)의 저부에는, 광을 투과하는 창부(131d)가 마련되어 있다. 창부(131d)는, 개구 또는 개구에 끼워 넣어진 석영 등의 투명한 부재에 의해 구성되어 있다.
신축부(132)는, 광 자극 응답성 재료를 포함한다. 광 자극 응답성 재료는, 광 자극에 의해 체적이 팽창·수축 혹은 신축하는 재료이다. 또한, 이하의 설명에 있어서 「신축」이란, 「팽창·수축」의 의미도 포함하는 경우가 있다. 신축부(132)는, 광 자극 응답성 재료의 체적 변화에 의해 발생하는 신축에 따라서 보유 지지 부재(130)를 진퇴시킨다. 광 자극 응답성 재료는, 예를 들어 히드로겔을 기재로 하는 겔이며, 환상 다당의 시클로덱스트린, 특정한 파장에 의해 가역적으로 구조 변화하는 아조벤젠으로 구성되어 있다. 광 자극 응답성 재료는 시클로덱스트린과 아조벤젠이 호스트-게스트 분자로서 작용하고, UV광의 자극에 의해 아조벤젠이 시클로덱스트린에 도입됨으로써, 원래의 체적보다 작아지는 성질을 갖고 있다. 이와 같은 광 자극 응답성 재료는, 파장이 다른 2종의 광에 의해 신축된다. 본 실시 형태의 신축부(132)는, UV광이 조사됨으로써 체적이 수축하여, 그 형상을 유지한다(도 5의 (B) 참조). 또한, 신축부(132)는, 수축된 상태에서 가시광이 조사됨으로써 원래의 체적으로 되돌아가서, 그 형상을 유지한다(도 5의 (A) 참조).
신축부(132)는, 직육면체 형상의 부재이며, 가압실(131b)에 수용되어 있다. 신축부(132)의 한쪽 측면은 가압실(131b)의 내벽에 접하고, 다른 쪽 측면은 피스톤부(130a)의 가압실(131b) 측의 단부에 접하고 있다. 이 때문에, 신축부(132)에 의해, 피스톤부(130a)의 단부가 가압됨으로써, 척 핀(130d)이 기판(W)으로부터 이격되는 위치에 유지되어 있다(도 5의 (A) 참조).
가압부(133)는, 신축부(132)가 신장되는 방향에 저항하여, 가압력을 부여한다. 본 실시 형태의 가압부(133)는, 압축 코일 스프링이다. 가압부(133)는, 가압실(131c)에 수용되어 있다. 가압부(133)의 한쪽 단부가 가압실(131c)의 내벽에 접하고, 다른 쪽의 측면은 피스톤부(130a)의 가압실(131c)측의 단부에 접하고 있다. 이 때문에, 신축부(132)가 수축되면, 가압부(133)에 의해 피스톤부(130a)의 단부가 가압되고, 경사면(130c) 및 척 핀(130d)이 기판(W)에 접하는 방향으로 이동한다(도 5의 (B) 참조).
상기 도 5의 (B)는, 보유 지지 부재(130)가, 기판(W)의 에지부에 접함으로써 기판(W)을 보유 지지하는 폐쇄 위치에 있는 상태이며, 도 5의 (A)는, 보유 지지 부재(130)가, 기판(W)의 에지부로부터 이격됨으로써 기판(W)을 개방하는 개방 위치에 있는 상태이다. 복수의 보유 지지 부재(130)는, 이와 같이 폐쇄 위치와 개방 위치 사이를 이동하는 개폐 동작을 행한다.
보유 지지 부재(130)는, 로터(122)의 수평면과 평행하고 간격을 두고, 기판(W)을 보유 지지한다. 본 실시 형태에서는, 보유 지지 부재(130) 및 이것을 구비한 수용체(131)는, 로터(122)의 내주를 따라서 등간격으로 6개 마련되어 있다. 각 보유 지지 부재(130)는, 경사면(130c)이 로터(122)의 회전 중심을 향하여, 기판(W)의 외연에 접촉 분리하는 방향에 마련되어 있다. 보유 지지 부재(130)가 폐쇄 위치가 되고, 6개의 척 핀(130d)가 기판(W)의 외연에 접함으로써 기판(W)을 파지한다.
조사부(134)는, 신축부(132)를 신축시키는 파장의 광을, 신축부(132)에 조사한다. 조사부(134)는, 프레임(134a), UV 광원(134b), 가시광 광원(134c)을 갖는다. 프레임(134a)은, 로터(122)의 하방에 배치된 링형의 형상 부재이며, 단면이 각통 형상이다. 프레임(134a)의 재질로서는, 처리액(L)에 내성이 있는 재질, 예를 들어 불소 수지나 PEEK 수지 등을 사용한다. 프레임(134a)은, 챔버(1a) 내에 지지 고정되어 있고, 로터(122)와는 독립되어 있어 회전하지 않는다.
UV 광원(134b)은, UV광을 출력하는 발광 부재이다. 가시광 광원(134c)은, 가시광을 출력하는 발광 부재이다. 본 실시 형태의 UV 광원(134b), 가시광 광원(134c)은, 지향성을 갖는 레이저 다이오드이다. UV 광원(134b), 가시광 광원(134c)은, 프레임(134a)에 수용되고, 석영 등의 광을 투과하는 커버(134d)로 덮여 있다. 또한, UV 광원(134b), 가시광 광원(134c)은, 처리액(L)으로부터 보호하기 위해서, PTFE 등에 의해 코팅되어 있다.
복수의 UV 광원(134b)은, 도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이, 각 수용체(131)의 창부(131d)와 동일한 간격으로 둘레 방향으로 배치되고, 바로 위에 온 각각의 창부(131d)에 출사광이 향하도록 마련되어 있다. 복수의 가시광 광원(134c)은, 각 UV 광원(134b)을 사이에 두는 둘레 방향의 양측에 1개씩 배치되고, UV 광원(134b)의 바로 위에 온 창부(131d)에 출사광이 향하도록 마련되어 있다.
(컵)
도 2에 도시한 바와 같이, 컵(14)은, 기판(W)으로부터 비산하는 처리액(L)을 받는 부재이다. 컵(14)은, 기판(W)을 주위로부터 둘러싸도록 원통 형상으로 형성되어 있다. 컵(14)의 주위벽의 상부는, 직경 방향의 내측을 향해 경사져 있다. 컵(14)은, 회전하는 기판(W)으로부터 비산한 처리액(L)을 받아서, 하방으로 흘린다. 컵(37)의 저면에는, 흘러내리는 처리액(L)을 배출하기 위한 배출구(도시생략)가 형성되어 있다.
(공급부)
공급부(15)는, 처리액(L)을 기판(W)에 공급한다. 공급부(15)는, 처리액(L), DIW를 기판(W)에 공급하는 복수의 노즐(15a)을 갖는다. 노즐(15a)은, 도시하지 않은 암에 의해, 기판(W)의 중심의 바로 위와 기판(W)으로부터 퇴피하는 위치의 사이를 요동 가능하게 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 노즐(15a)은, 지지부(13)에 지지되어 회전 기구(12)에 의해 회전하는 기판(W)의 피처리면(상면)에, 처리액(L)을 공급함으로써, 세정 처리를 행한다. 보다 구체적으로는, 세정 처리는, 노즐(15a)로부터 기판(W)의 피처리면에 APM을 공급해서 APM 세정을 행하고, APM 세정 후에, 노즐(15a)로부터 기판(W)의 상하의 면에 DIW에 의한 순수 린스 처리를 행함으로써, 기판(W)의 표면에 잔류하는 APM을 DIW에 의해 씻어낸다. 이에 의해, 기판(W)의 피처리면은 DIW에 의해 액적심 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 로터(122)의 중앙에 관통 구멍(122a)이 있고, 프레임(134a)은 링형이기 때문에, 기판(W)의 하면이 노출되어 있다. 이 때문에, 노즐(15a)을 기판(W)의 하측에도 마련하여, DIW나 청정한 가스(N2 등)를 공급해서 세정함으로써, 기판(W)의 하면으로 돌아 들어간 오염을 제거해도 된다.
[반송 장치]
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 반송 장치(200)는, 핸들링 장치(20)를 갖는다. 핸들링 장치(20)는, 기판(W)을 파지하는 로봇 핸드(21)와, 이동 기구(22)를 갖는다. 로봇 핸드(21)은, 기판(W)을 파지한다. 이동 기구(22)는, 로봇 핸드(21)를 이동시킨다. 반송 장치(200)는, 버퍼 유닛(1d)과 각종 장치의 사이, 각종 장치의 사이에, 기판(W)을 반송한다. 예를 들어, 카세트(1b)로부터 취출된 기판(W)을, 버퍼 유닛(1d)으로부터 세정 장치(100)로 반입한다. 또한, 이동 기구(22)는, 로봇 핸드(21)를 이동시킴으로써, 세정을 끝낸 기판(W)을 세정 장치(100)로부터 반출하여, 기판(W)의 피처리면 위에 DIW의 액막이 형성된 상태에서, 건조 장치(300)로 반입한다. 또한, 기판(W)의 피처리면 위에 DIW의 액막이 형성된 상태에서 반송하는 것은, 기판(W)의 반송 중에, 기판(W)의 피처리면에 파티클이 부착되는 것을 방지하기 위해서이다.
[건조 장치]
도 2에 도시한 바와 같이, 건조 장치(300)는 건조실(31), 지지부(32), 구동 기구(33), 공급부(34, 35), 가열부(36), 컵(37)을 갖는다. 건조실(31)은, 내부에 있어서 기판(W)을 건조 처리하기 위한 챔버(1a)이다. 건조실(31)에는, 기판(W)을 반출입시키기 위한 개구(31a)가 마련되어 있다. 개구(31a)는, 도어(31b)에 의해 개폐 가능하게 마련되어 있다. 이와 같은 건조실(31)에는, 후술하는 공급부(34), 가열부(36)가 수용되어 있다.
또한, 건조실(31)에는, 청정한 가스(N2 등)를 공급하기 위해서, 도시하지 않은 급기 장치를 포함하는 급기부가 접속된 도입구(31c)가 마련되어 있다. 또한, 기판(W)을 가열할 때에 발생하는 휘발성 용제의 증기가 건조실(31) 내에 충만되지 않고 배출할 수 있도록, 건조실(31)에는, 배기 장치를 포함하는 배기부가 접속된 배출구(31d)가 마련되어 있다.
지지부(32)는, 복수의 보유 지지 부재(130)에 의해 기판(W)을 보유 지지해서 회전하는 회전 테이블(32a)을 갖는다. 구동 기구(33)는, 모터 등의 구동원을 갖고, 지지부(32)에 지지된 기판(W)을 회전시키는 기구이다. 공급부(34)는, 기판(W)의 위에 안내되는 노즐(34a)을 갖고, 액적심 된 DIW의 막 두께를 조정하기 위해서 DIW를 기판(W)에 공급한다. 공급부(35)는, 기판(W) 위에 안내되는 노즐(35a)을 갖고, 예를 들어 처리액(L)으로서 IPA 등의 휘발성 용제를 기판(W)에 공급한다. 이에 의해, 세정 장치(100)에 있어서 DIW에 의해 액적심 된 기판(W)에 대하여 IPA가 공급되고, DIW가 IPA로 치환된다.
가열부(36)는, 기판(W)을 가열하는 장치이다. 가열부(36)는, 건조실(31) 내의 상부에 마련된, 할로겐 램프, 적외선 램프 등의 램프(36a)를 갖는다. 컵(37)은, 기판(W)을 주위로부터 둘러싸도록 원통 형상으로 형성되어 있다. 컵(37)은, 회전하는 기판(W)으로부터 비산한 처리액(L)을 받아서, 하방으로 흘린다.
[제어 장치]
제어 장치(400)는, 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어하는 컴퓨터이다. 제어 장치(400)는, 프로그램을 실행하는 프로세서와, 프로그램이나 동작 조건 등의 각종 정보를 기억하는 메모리, 각 요소를 구동하는 구동 회로를 갖는다. 또한, 제어 장치(400)는, 정보를 입력하는 입력 장치, 정보를 표시하는 표시 장치를 갖고 있다.
제어 장치(400)는, 세정 장치(100), 반송 장치(200), 건조 장치(300)를 제어한다. 예를 들어, 제어 장치(400)는, 로터(122)의 회전, 보유 지지 부재(130)의 이동, 공급부(15)에 의한 처리액(L)의 공급 등을 제어한다. 특히, 제어 장치(400)는, 기판(W)의 반입 반출 시에, 각 조사부(134)의 바로 위에, 각 수용체(131)의 창부(131d)가 오도록 로터(122)를 정지시킨다. 또한, 제어 장치(400)는, 기판(W)의 반입 반출 시에, 신축부(132)가 신축함으로써 보유 지지 부재(130)가 개폐되도록, 각 조사부(134)의 UV 광원(134b) 및 가시광 광원(134c)을 발광시킨다.
[동작]
이상과 같은 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1)의 동작을, 상기 도 1 내지 도 6에 추가하여, 도 7의 흐름도를 참조하여 설명한다. 또한, 이하와 같은 수순에 의해 기판(W)을 처리함으로써 기판(W)을 제조하는 기판 제조 방법도, 본 실시 형태의 일 양태이다.
우선, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 전공정에 있어서 처리가 끝난 기판(W)이 복수매 수용된 카세트(1b)가, 기판 처리 장치(1)에 세트되어 있다. 이 상태에서, 반송 로봇(1c)이 기판(W)을 1매씩 취출하여(스텝 S01), 버퍼 유닛(1d)에 적재한다(스텝 S02). 반송 장치(200)의 로봇 핸드(21)가, 버퍼 유닛(1d)에 적재된 기판(W)을, 세정 장치(100)의 로터(122)의 바로 위에 반입하고, 보유 지지 부재(130)의 경사면(130c) 위에 적재한다(스텝 S03).
조사부(134)의 UV 광원(134b)이 발광함으로써, 신축부(132)에 UV광이 조사된다(스텝 S04). 그렇게 하면, 신축부(132)가 수축되므로, 가압부(133)의 가압력에 의해 보유 지지 부재(130)가 폐쇄 방향으로 이동하고, 기판(W)의 외연이 경사면(130c)을 따라 밀어올려져 척 핀(130d)에 맞닿게 되어, 기판(W)이 보유 지지된다(스텝 S05).
회전 기구(12)가 작동하여, 로터(122)가 회전함으로써, 보유 지지 부재(130)에 의해 보유 지지된 기판(W)을 회전시키면서, 세정 처리를 행한다(스텝 S06). 즉, 공급부(15)가 기판(W)의 피처리면의 회전 중심으로 APM을 공급해서 알칼리에 의한 린스 처리를 행한 후, DIW를 공급함으로써 순수 린스 처리를 행하여, 회전을 정지한다.
반송 장치(200)의 로봇 핸드(21)가, 기판(W)의 하방에 삽입되어 기판(W)을 지지한 후, 조사부(134)의 가시광 광원(134c)이 발광함으로써, 신축부(132)에 가시광이 조사된다(스텝 S07). 그렇게 하면, 수축되어 있던 신축부(132)가 팽창해서 원래의 체적으로 되돌아가므로, 가압부(133)의 가압력에 저항하여, 보유 지지 부재(130)가 개방 방향으로 이동한다(스텝 S08). 그리고, 로봇 핸드(21)가, DIW에 의해 액적심 된 기판(W)을 상승시킨 후, 챔버(1a)의 외부로 반출하고, 건조 장치(300)에 반입한다(스텝 S09).
건조 장치(300)에 있어서는, 건조실(31)의 개구(31a)로부터 반입된 기판(W)에 대한 건조 처리가 행해진다(스텝 S10). 즉, 지지부(32)의 보유 지지 부재(32b)가 보유 지지한 기판(W)을 회전시키면서, 공급부(34)에 의해 DIW를 공급한 후, 공급부(35)에 의해 처리액(L)으로서 휘발성 용제인 IPA를 공급하고, DIW를 IPA로 치환한다. 그 후, 가열부(36)의 램프(36a)에 의해 소정 시간 점등함으로써, 기판(W)을 라이덴프로스트 현상이 발생하는 온도까지 급속하게 가열한다. 이에 의해, IPA의 액막이, 순시에 제거되는 건조 처리가 행해진다.
가열부(36)에 의한 가열을 정지해서 냉각시키고, 기판(W)의 회전을 정지한 후, 반송 장치(200)가 기판(W)을 개구(31a)로부터 반출하고, 버퍼 유닛(1d)에 적재한다(스텝 S11). 반송 로봇(1c)은 버퍼 유닛(1d)으로부터 처리가 끝난 기판(W)을 카세트(1b)로 되돌린다(스텝 S12).
[효과]
(1) 이상과 같은 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1)는, 기판(W)을 지지하는 지지부(13)와, 지지부(13)에 지지된 기판(W)을 회전시키는 회전 기구(12)와, 기판(W)에 처리액(L)을 공급하는 공급부(15)를 갖고, 지지부(13)는, 기판(W)에 접촉 분리하는 방향으로 진퇴함으로써, 기판(W)을 보유 지지 및 해방하는 보유 지지 부재(130)와, 광 자극 응답성 재료를 포함하고, 신축에 따라서 보유 지지 부재(130)를 진퇴시키는 신축부(132)와, 신축부(132)를 신축시키는 파장의 광을, 신축부(132)에 조사하는 조사부(134)를 갖는다.
이와 같이, 기판(W)을 보유 지지 및 해방하는 보유 지지 부재(130)를, 광 자극 응답성 재료에의 광의 조사에 의해 진퇴시킬 수 있기 때문에, 메커니컬 척이나 배큠 척의 경우에 비하여, 지지부(13)를 경량화할 수 있어, 회전 기구(12)의 부하를 저감시킬 수 있으므로, 회전을 안정시킬 수 있다. 또한, 보유 지지 부재(130)를 진퇴시키기 위해서 광을 사용하기 때문에, 회전 기구(12)의 회전의 방해가 되지 않는다. 또한, 광에 의해 원격으로부터 보유 지지 부재(130)를 조작할 수 있기 때문에, 기판(W)의 피처리면과 반대측의 면에도 스페이스를 형성할 수 있어, 노즐(15a)을 요동시켜 세정하는 등, 설계나 프로세스의 자유도가 증가한다.
(2) 회전 기구(12)는, 지지부(13)가 마련된 로터(122)와, 로터(122)를 비접촉으로 회전시키는 스테이터(123)를 갖는다. 이와 같이, 비접촉으로 회전되는 로터(122)는 회전이 불안정해지기 쉽지만, 지지부(13)를 경량화하여 로터(122)의 경량화를 도모할 수 있으므로, 회전을 안정시킬 수 있다. 특히, 신축부(132)를 신축시키는 조사부(134)는, 비접촉으로 광을 조사시키면 되기 때문에, 보유 지지 부재(130)를 진퇴시키기 위해서 전력을 보내는 케이블 등은 불필요해진다.
(3) 회전 기구(12)는, 자기에 의해 로터(122)를 회전시킨다. 이와 같이, 자기를 이용한 회전 기구(12)여도, 보유 지지 부재(130)를 진퇴시키는 신축부(132)는, 광 자극 응답성 재료이기 때문에, 자력적인 간섭은 발생하지 않는다. 이 때문에, 보유 지지 부재(130)를 회전 기구(12)와 근접한 위치에 배치할 수 있어, 장치의 대형화를 억제할 수 있다. 이와 같이, 자력적인 간섭을 고려할 필요가 없기 때문에, 보유 지지 부재(130)의 배치 자유도가 증가한다. 또한, 회전 축을 장대하게 할 필요가 없어, 회전의 불안정화를 초래하는 일도 없다.
(4) 보유 지지 부재(130)에 대하여, 신축부(132)가 신장되는 방향에 저항하여, 가압력을 부여하는 가압부(133)를 갖는다. 이 때문에, 신축부(132)가 신장되는 방향과 역방향으로의 보유 지지 부재(130)의 이동을 원활하게 행할 수 있다. 또한, 가압부(133)의 가압력에 의해 기판(W)을 보유 지지하도록 함으로써, 강한 보유 지지력에 의해 기판(W)을 안정적으로 보유 지지할 수 있어, 척 벗어남을 저감할 수 있다.
(5) 조사부(134)는, 파장이 다른 2종의 광원을 포함한다. 2종의 광원으로서는, 예를 들어 UV 광원(134b), 가시광 광원(134c)을 사용한다. 이 때문에, 가동의 기구 부분을 필요로 하지 않고, 2종의 광원의 발광을 제어하는 것만으로, 보유 지지 부재(130)에 의한 기판(W)의 보유 지지 및 해방을 전환할 수 있다. 그리고, 광원의 발광 제어로 보유 지지 부재(130)를 동작시킬 수 있으므로, 복수의 보유 지지 부재(130)의 동기도 용이하게 된다.
(6) 광원은, 레이저 광원을 포함한다. 이 때문에, 광의 지향성이 높으므로, 위치 결정된 신축부(132)에 효율적으로 조사시킬 수 있어, 작업자의 시야에 들어갈가능성을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시 형태와 같이, 보유 지지 부재(130)가 진퇴하는 수평 방향과는 달리, 하방으로부터 상방을 향해 조사시킴으로써, 장치의 측방으로부터 광이 누설되기 어려워진다.
(변형예)
본 실시 형태는 상기와 같은 양태에 한정되지는 않고, 이하와 같은 변형예도 구성 가능하다.
(1) 회전 기구(12)가 기판(W)을 회전시켜 처리하고 있는 동안에, 기판(W)을 보유 지지하고 있는 지지부(13)를 전환해도 된다. 예를 들어, 도 8에 도시한 바와 같이, 지지부(13)를 사이에 두고 대향하는 위치(상하)에, 2개의 조사부(134)를 배치한다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 지지부(13)를 교대로 위치하는 α와 β로 구별한다. 그리고, 예를 들어 α의 지지부(13)에 대해서는, 도 9의 (A), (B)에 도시한 바와 같이, 하측의 조사부(134)로부터 하측의 창부(131d)로 입사한 광이 신축부(132)에 조사되도록 구성한다. β의 지지부(13)에 대해서는, 도 9의 (C), (D)에 도시한 바와 같이, 상측의 조사부(134)로부터 상측의 창부(131d)로 입사한 광이 신축부(132)에 조사되도록 구성한다. 또한, 하측의 조사부(134) 및 α의 지지부(13)를 제1 조사부 및 제1 지지부라고 칭한다. 또한, 상측의 조사부(134) 및 β의 지지부(13)를 제2 조사부 및 제2 지지부라고 칭한다.
또한, 도 9에서는, 광의 입사가 가능하게 되도록, 신축부(132)의 위치와 가압부(133)의 위치가, 도 4에 도시한 양태와 반대로 되어 있어, 보유 지지 부재(130)의 폐쇄 위치로의 가압을 신축부(132)에 의해 행하고, 보유 지지 부재(130)의 개방 위치로의 가압을 가압부(133)에 의해 행하는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 폐쇄 위치로 할 때에는 가시광을 조사하고, 개방 위치로 할 때에는 UV광을 조사하게 된다.
이상의 양태에서는, 기판(W)의 반입 시에는, 2개의 조사부(134)로부터의 가시광의 조사에 의해, 모든 보유 지지 부재(130)를 기판(W)을 보유 지지하는 폐쇄 위치로 할 수 있다. 기판(W)의 반출 시에는, 2개의 조사부(134)로부터의 UV광의 조사에 의해, 모든 보유 지지 부재(130)를 기판(W)으로부터 해방하는 개방 위치로 할 수 있다.
단, 로터(122)에 의해 기판(W)을 회전하면서 처리하고 있을 때에는, 예를 들어 모든 보유 지지 부재(130)에 의한 보유 지지→α의 보유 지지 부재(130)에 의한 보유 지지→모든 보유 지지 부재(130)에 의한 보유 지지→β의 보유 지지 부재(130)에 의한 보유 지지의 동작을 반복한다. 즉, 모든 보유 지지 부재(130)에 의해 기판(W)을 보유 지지한 상태로부터, 하측의 조사부(134)로부터 UV광을 조사함으로써, α의 보유 지지 부재(130)만을 기판(W)으로부터 이격한다. 이어서, 하측의 조사부(134)로부터 가시광을 조사함으로써, 모든 보유 지지 부재(130)가 기판(W)을 보유 지지하는 상태로 되돌린다. 그리고, 상측의 조사부(134)로부터 UV광을 조사함으로써, β의 보유 지지 부재(130)만을 기판(W)으로부터 이격한다. 또한, 상측의 조사부(134)로부터 가시광을 조사함으로써, 모든 보유 지지 부재(130)가 기판(W)을 보유 지지하는 상태로 되돌린다.
이와 같이, 회전 중인 기판(W)의 보유 지지를 유지하면서, 일부의 보유 지지 부재(130)를 기판(W)으로부터 이격함으로써, 처리액(L)이 기판(W)과 보유 지지 부재(130)의 접촉 개소에 체류하여, 기판(W)의 표면에 있어서의 처리의 균일성이 손상되는 것을 저감시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 조사부(134)의 광원을, 지향성이 낮은 LED로 하는 것이 바람직하다. 혹은, 상기 실시 형태보다도 다수의 UV 광원(134b) 및 가시광 광원(134c)을 둘레 방향으로 연속해서 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 회전 중이더라도 창부(131d)로부터 광이 신축부(132)에 입사되기 쉽게 하는 것이 가능하다.
(2) 도 10의 (A)에 도시한 바와 같이, 신축부(132)를 수용한 가압실(131b)의 내벽에, 광을 반사시키는 리플렉터(131e)를 마련해도 된다. 이에 의해, 창부(131d)로부터 입사한 광이 리플렉터(131e)에서 반사되어, 신축부(132)의 안쪽에도 조사되므로, 신축 효율이나 응답성을 높일 수 있다.
(3) 도 10의 (B), (C)에 도시한 바와 같이, 보유 지지 부재(130)에, 가이드실(131a)의 상단의 개구를 덮는 커버(130e)를 마련함으로써, 수용체(131) 내로의 처리액(L)의 유입을 방지할 수 있는 구성으로 해도 된다. 특히, 도 10의 (C)에 도시한 바와 같이, 커버(130e)와 수용체(131)의 외벽 사이에, 굴곡된 통기로에 의한 라비린스가 형성되도록 구성해도 된다.
(4) 처리액(L)이 체류되기 어려운 구성을 마련해도 된다. 예를 들어, 도 10의 (C)에 도시한 바와 같이, 수용체(131)의 상면을 외연을 향해 낮아지는 경사면으로 해도 된다. 또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 조사부(134)에 있어서의 프레임(134a)의 커버(134d)의 상면을, 위로 볼록한 곡면으로 함으로써, 외연을 향해 낮아지는 경사를 형성해도 된다.
(5) 조사부(134)의 광원 배치는, 상기에서 예시한 양태에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 12에 도시한 바와 같이, UV 광원(134b), 가시광 광원(134c)인 미소한 발광 소자를, 특정 개소에 밀집시켜서 배치하여, 거의 동일한 개소로부터 다른 파장의 광을 출사할 수 있도록 해도 된다. 또한, 도 12와 마찬가지 배치의 UV 광원(134b)과 가시광 광원(134c)을 링형의 프레임(134a)의 전역에 깔아도 된다. 프레임(134a)의 전역에 미소한 발광 소자를 까는 것으로, 전체적으로 링형의 UV 광원과 링형의 가시광 광원을 구성할 수 있다. 이 경우, 평면에서 볼 때, 프레임(134a)과 보유 지지 부재(130)의 창부(131d)가 묘사하는 궤도가 겹치도록 한다. 그 결과, α 또는 β의 보유 지지 부재(130)가 어느 위치에 있더라도, 하측 또는 상측의 조사부(134)의 광을 α 또는 β의 보유 지지 부재(130) 내부의 신축부(132)에 조사할 수 있다.
(6) 회전 기구(12)로서는, 자기부상식의 기구에 한정되지는 않고, 비접촉에 의해 로터(122)를 회전시키는 기구에 한정되지는 않는다. 도 2에 예시한 바와 같은 모터 구동의 회전 테이블(32a)을 적용해도 된다.
(7) 기판 처리 장치(1)에 있어서의 처리 대상이 되는 기판(W) 및 처리액(L)에 대해서도, 상기에서 예시한 것에 한정되지는 않는다. 또한, 기판 처리 장치(1)에서의 처리도, 상기에서 예시한 것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 기판 처리 장치(1)는, 세정 처리 대신에 에칭 처리를 행할 수 있다. 이 경우, 처리액(L)은, 인산 혹은 황산과 과산화수소수를 혼합한 약액(SPM)이어도 된다.
[다른 실시 형태]
이상, 본 발명의 실시 형태 및 각 부의 변형예를 설명하였지만, 이 실시 형태나 각 부의 변형예는, 일례로서 제시한 것이지, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 전술한 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 청구범위에 기재된 발명에 포함된다.
1: 기판 처리 장치
1a: 챔버
1b: 카세트
1c: 반송 로봇
1d: 버퍼 유닛
11: 세정실
11a: 개구
11b: 도어
12: 회전 기구
13: 지지부
14: 컵
15: 공급부
15a, 34a, 35a: 노즐
20: 핸들링 장치
21: 로봇 핸드
22: 이동 기구
31: 건조실
31a: 개구
31b: 도어
31c: 도입구
31d: 배출구
32: 지지부
32a: 회전 테이블
32b: 보유 지지 부재
33: 구동 기구
34, 35: 공급부
36: 가열부
36a: 램프
37: 컵
100: 세정 장치
122: 로터
122a: 관통 구멍
123: 스테이터
130: 보유 지지 부재
130a: 피스톤부
130b: 기둥부
130c: 경사면
130d: 척 핀
130e: 커버
131: 수용체
131a: 가이드실
131b: 가압실
131c: 가압실
131d: 창부
131e: 리플렉터
132: 신축부
133: 가압부
134: 조사부
134a: 프레임
134b: UV 광원
134c: 가시광 광원
134d: 커버
200: 반송 장치
300: 건조 장치
400: 제어 장치

Claims (10)

  1. 기판을 지지하는 지지부와,
    상기 지지부에 지지된 상기 기판을 회전시키는 회전 기구와,
    상기 기판에 처리액을 공급하는 공급부
    를 갖고,
    상기 지지부는,
    상기 기판에 접촉 분리하는 방향으로 진퇴함으로써, 상기 기판을 보유 지지 및 해방하는 보유 지지 부재와,
    광 자극 응답성 재료를 포함하고, 신축에 따라서 상기 보유 지지 부재를 진퇴시키는 신축부와,
    상기 신축부를 신축시키는 파장의 광을, 상기 신축부에 조사하는 조사부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 기구는,
    상기 지지부가 마련된 로터와,
    상기 로터를 비접촉으로 회전시키는 스테이터
    를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 기구는, 자기에 의해 상기 로터를 회전시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조사부는, 상기 파장이 다른 2종의 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 조사부는, 상기 파장이 다른 2종의 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    2종의 상기 광원은, UV 광원, 가시광 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 자극 응답성 재료는, UV광의 조사를 받으면 체적이 수축하고, 체적이 수축된 상태에서 가시광의 조사를 받으면 원래의 체적으로 되돌아가는 재료인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은, 레이저 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은, LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보유 지지 부재에 대하여, 상기 신축부가 신장되는 방향에 저항하여, 가압력을 부여하는 가압부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07169732A (ja) 1993-12-13 1995-07-04 Ebara Corp ウエハ洗浄装置

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