KR20230138424A

KR20230138424A - 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20230138424A
Application number: KR1020230036686A
Authority: KR
Inventors: 슈헤이 네모토; 가즈히로 쇼지
Original assignee: 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2023-03-21
Publication date: 2023-10-05
Also published as: CN116805602A; TW202341269A; JP2023140684A; TWI833567B; US20230307257A1

Abstract

[과제] 회전하고 있는 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 기술에 있어서, 되튀어오는 액적을 억제하여 기판을 양호하게 처리한다.
[해결 수단] 이 발명은, 기판으로부터 비산하는 처리액의 액적을 포집하는 포집 공간을 형성하면서 회전축 둘레로 회전 가능하게 설치되는 회전 컵부를 갖고 있다. 이 회전 컵부는, 회전 기구로부터 부여되는 컵 구동력을 받아 회전축 둘레로 회전되는 하측 컵과, 하측 컵에 연결됨으로써 하측 컵과 일체적으로 회전축 둘레로 회전하면서 포집 공간을 비산해 오는 액적을 포집하는 상측 컵을 갖고, 게다가 상측 컵은, 하측 컵의 상방에 위치하여 하측 컵과의 사이에 간극을 형성함으로써, 포집 공간과 배출 공간을 연통시키는 제1 연결 부위와, 제1 연결 부위로부터 기판의 주연부의 상방을 향하여 경사져 설치되어, 포집 공간에 대향하고 있는 경사면에서 액적을 포집하는 경사 부위를 갖고 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

이 발명은, 기판에 처리액을 공급하여 당해 기판을 처리하는 기판 처리 기술에 관한 것이다.

이하에 나타내는 일본 출원의 명세서, 도면 및 특허 청구의 범위에 있어서의 개시 내용은, 참조에 의해 그 전체 내용이 본서에 포함된다：

일본 특허 출원 2022-46652(2022년 3월 23일 출원).

반도체 웨이퍼 등의 기판을 회전시키면서 당해 기판에 처리액을 공급하여 약액 처리나 세정 처리 등을 실시하는 기판 처리 장치가 알려져 있다. 예를 들면 일본 특허공개 2017-11015호 공보에 기재된 장치에서는, 회전되는 기판으로부터 비산하는 처리액 등을 포집하여 회수하기 위해 비산 방지부가 설치되어 있다. 비산 방지부는, 회전되는 기판의 외주를 둘러싸도록 고정적으로 배치된 스플래쉬 가드(「컵」으로 칭해지는 경우도 있다)를 갖고 있다. 스플래쉬 가드의 내주면은, 기판의 외주와 대향하고 있어, 회전되는 기판으로부터 떨쳐내어진 처리액의 액적을 포집한다.

그런데, 스플래쉬 가드에 의한 액적의 포집 시에는, 액적이 스플래쉬 가드의 내주면에 충돌한다. 이 충돌에 의해, 되튀어오는 액적이 발생하는 경우가 있다. 되튀어오는 액적이 기판 상에 재부착되면, 워터 마크가 발생한다. 또, 스플래쉬 가드 밖으로 되튀어오는 액적의 비산은, 주위 분위기를 오염시키는 주요인 중 하나가 되어 버린다. 따라서, 상기 기판 처리 장치에 있어서 기판을 양호하게 처리하기 위해서는, 되튀어오는 액적의 비산을 억제하는 것이 중요하다.

이 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 회전하고 있는 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 기술에 있어서, 되튀어오는 액적을 억제하여 기판을 양호하게 처리하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 기판 처리 장치로서, 기판을 유지하면서 연직 방향으로 연장되는 회전축 둘레로 회전 가능하게 설치되는 기판 유지부와, 기판 유지부에 유지된 기판에 처리액을 공급함으로써 기판에 처리를 실시하는 처리 기구와, 회전하는 기판의 외주를 둘러쌈으로써 기판으로부터 비산하는 처리액의 액적을 포집하는 포집 공간을 형성하면서 회전축 둘레로 회전 가능하게 설치되는 회전 컵부와, 회전 컵부를 둘러싸도록 고정 배치됨으로써 회전 컵부로 포집된 액적을 배출하는 배출 공간을 형성하는 고정 컵부와, 기판 유지부 및 회전 컵부를 회전시키는 회전 기구를 구비하고, 회전 컵부는, 회전 기구로부터 부여되는 컵 구동력을 받아 회전축 둘레로 회전되는 하측 컵과, 하측 컵에 연결됨으로써 하측 컵과 일체적으로 회전축 둘레로 회전하면서 포집 공간을 비산해 오는 액적을 포집하는 상측 컵을 갖고, 상측 컵은, 하측 컵의 상방에 위치하여 하측 컵과의 사이에 간극을 형성함으로써, 포집 공간과 배출 공간을 연통시키는 제1 연결 부위와, 제1 연결 부위로부터 기판의 주연부의 상방을 향하여 경사져 설치되어, 포집 공간에 대향하고 있는 경사면에서 액적을 포집하는 경사 부위를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 발명에서는, 기판으로부터 떨쳐내어진 처리액의 액적은 포집 공간을 비산하여, 상측 컵의 경사면에서 포집된다. 그리고, 액적은 경사면을 따라 간극측으로 이동하고, 추가로 당해 간극을 경유하여 회전 컵부의 배출 공간에 배출된다. 이와 같이, 포집 공간을 비산해 오는 액적은 회전 컵부로 포집되어 신속하게 고정 컵부에 배출된다. 따라서, 상측 컵에서의 액적의 잔존이 저감되어 되튀어오는 액적이 억제된다.

이 발명에 의하면, 회전하고 있는 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 기술에 있어서, 되튀어오는 액적을 억제하여 기판을 양호하게 처리할 수 있다.

상술한 본 발명의 각 양태가 갖는 복수의 구성 요소는 모든 것이 필수의 것은 아니며, 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 혹은, 본 명세서에 기재된 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 적절히, 상기 복수의 구성 요소의 일부의 구성 요소에 대해서, 그 변경, 삭제, 새로운 다른 구성 요소와의 교체, 한정 내용의 일부 삭제를 행하는 것이 가능하다. 또, 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 혹은, 본 명세서에 기재된 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 상술한 본 발명의 일 양태에 포함되는 기술적 특징의 일부 또는 전부를 상술한 본 발명의 다른 양태에 포함되는 기술적 특징의 일부 또는 전부와 조합하여, 본 발명의 독립된 한 형태로 하는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태를 구비하는 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A선 화살표 방향에서 본 평면도이다.
도 4는 동력 전달부의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 B-B선 단면도이다.
도 6은 회전 컵부의 구조를 나타내는 분해 조립 사시도이다.
도 7은 스핀 척에 유지된 기판과 회전 컵부의 치수 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 회전 컵부 및 고정 컵부의 일부를 나타내는 도면이다.
도 9는 상면 보호 가열 기구의 구성을 나타내는 외관 사시도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 상면 보호 가열 기구의 단면도이다.
도 11은 처리 기구에 구비되는 상면측의 처리액 토출 노즐을 나타내는 사시도이다.
도 12는 베벨 처리 모드 및 프리디스펜스 모드에 있어서의 노즐 위치를 나타내는 도면이다.
도 13은 처리 기구에 구비되는 하면측의 처리액 토출 노즐 및 상기 노즐을 지지하는 노즐 지지부를 나타내는 사시도이다.
도 14는 분위기 분리 기구의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 15는 도 2에 나타내는 기판 처리 장치에 의해 기판 처리 동작의 일례로서 실행되는 베벨 처리를 나타내는 플로차트이다.
도 16a는 제1 실시 형태에 있어서의 기판의 로딩 동작을 나타내는 모식도이다.
도 16b는 제1 실시 형태에 있어서의 기판의 센터링 동작을 나타내는 모식도이다.
도 16c는 제1 실시 형태에 있어서의 기판의 베벨 동작을 나타내는 모식도이다.
도 16d는 제1 실시 형태에 있어서의 기판의 검사 동작을 나타내는 모식도이다.
도 17a는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태의 제1 변형예를 나타내는 도면이다.
도 17b는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태의 제2 변형예를 나타내는 도면이다.
도 17c는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태의 제3 변형예를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태의 제4 변형예를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태의 제5 변형예를 나타내는 도면이다.
도 20a는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태의 제6 변형예를 나타내는 도면이다.
도 20b는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태의 제7 변형예를 나타내는 도면이다.
도 21은 질소 가스의 토출 유량에 대한 기판 경방향(徑方向)에 있어서의 각 위치에서의 기류 속도를 나타내는 그래프이다.
도 22는 기판 주연부에 있어서의 질소 가스의 토출 유량에 대한 기판 경방향에 있어서의 기류 속도를 나타내는 그래프이다.
도 23는 가열 가스의 온도에 대한 기판 경방향에 있어서의 각 위치에서의 표면 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 24는 기판의 중앙과 단연에 있어서의 가열 가스의 온도에 대한 표면 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 25는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제2 실시 형태의 구성을 나타내는 도면이다.
도 26은 제2 실시 형태에 있어서의 회전 컵부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 27은 도 25에 나타내는 기판 처리 장치에 의해 기판 처리 동작의 일례로서 실행되는 베벨 처리를 나타내는 플로차트이다.
도 28a는 제2 실시 형태에 있어서의 기판의 로딩 동작을 나타내는 모식도이다.
도 28b는 제2 실시 형태에 있어서의 기판의 센터링 동작을 나타내는 모식도이다.
도 28c는 제2 실시 형태에 있어서의 기판의 베벨 동작을 나타내는 모식도이다.
도 28d는 제2 실시 형태에 있어서의 기판의 검사 동작을 나타내는 모식도이다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태를 구비하는 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 평면도이다. 이것은 기판 처리 시스템(100)의 외관을 나타내는 것은 아니며, 기판 처리 시스템(100)의 외벽 패널이나 그 외의 일부 구성을 제외함으로써 그 내부 구조를 알기 쉽게 나타낸 모식도이다. 이 기판 처리 시스템(100)은, 예를 들면 클린 룸 내에 설치되고, 한쪽 주면에만 회로 패턴 등(이하, 「패턴」이라고 칭한다)이 형성된 기판(W)을 한 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 그리고, 기판 처리 시스템(100)에 구비되는 처리 유닛(1)에 있어서 본 발명에 따른 기판 처리 방법이 실행된다. 본 명세서에서는, 기판의 양주면 중 패턴이 형성되어 있는 패턴 형성면(한쪽 주면)을 「표면」이라고 칭하고, 그 반대측의 패턴이 형성되어 있지 않은 다른 쪽 주면을 「이면」이라고 칭한다. 또, 하방을 향한 면을 「하면」이라고 칭하고, 상방을 향한 면을 「상면」이라고 칭한다. 또, 본 명세서에 있어서 「패턴 형성면」이란, 기판에 있어서, 임의의 영역에 요철 패턴 형성되어 있는 면을 의미한다.

여기서, 본 실시 형태에 있어서의 「기판」으로는, 반도체 웨이퍼, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판 등의 각종 기판을 적용 가능하다. 이하에서는 주로 반도체 웨이퍼의 처리에 이용되는 기판 처리 장치를 예로 채택하고 도면을 참조하여 설명하지만, 위에 예시한 각종의 기판의 처리에도 동일하게 적용 가능하다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(100)은, 기판(W)에 대해 처리를 실시하는 기판 처리부(110)와, 이 기판 처리부(110)에 결합된 인덱서부(120)를 구비하고 있다. 인덱서부(120)는, 기판(W)을 수용하기 위한 용기(C)(복수의 기판(W)을 밀폐한 상태에서 수용하는 FOUP(Front Opening Unified Pod), SMIF(Standard Mechanical Interface) 포드, OC(Open Cassette) 등)를 복수개 유지할 수 있는 용기 유지부(121)를 갖고 있다. 또, 인덱서부(120)는, 용기 유지부(121)에 유지된 용기(C)에 액세스하여, 미처리 기판(W)을 용기(C)로부터 취출하거나, 처리 완료된 기판(W)을 용기(C)에 수납하기 위한 인덱서 로봇(122)을 구비하고 있다. 각 용기(C)에는, 복수장의 기판(W)이 거의 수평인 자세로 수용되어 있다.

인덱서 로봇(122)은, 장치 하우징에 고정된 베이스부(122a)와, 베이스부(122a)에 대해 연직축 둘레로 회동 가능하게 설치된 다관절 아암(122b)과, 다관절 아암(122b)의 선단에 장착된 핸드(122c)를 구비한다. 핸드(122c)는 그 상면에 기판(W)을 재치(載置)하여 유지할 수 있는 구조로 되어 있다. 이와 같은 다관절 아암 및 기판 유지용의 핸드를 갖는 인덱서 로봇은 공지이므로 상세한 설명을 생략한다.

기판 처리부(110)는, 인덱서 로봇(122)이 기판(W)을 재치하는 재치대(112)와, 평면에서 볼 때에 거의 중앙에 배치된 기판 반송 로봇(111)과, 이 기판 반송 로봇(111)을 둘러싸도록 배치된 복수의 처리 유닛(1)을 구비하고 있다. 구체적으로는, 기판 반송 로봇(111)이 배치된 공간에 면하여 복수의 처리 유닛(1)이 배치되어 있다. 이들 처리 유닛(1)에 대해 기판 반송 로봇(111)은 재치대(112)에 랜덤으로 액세스하여, 재치대(112)와의 사이에서 기판(W)을 수도(受渡)한다. 한편, 각 처리 유닛(1)은 기판(W)에 대해 소정의 처리를 실행하는 것이며, 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 상당하는 것이다. 본 실시 형태에서는, 이들 처리 유닛(기판 처리 장치)(1)은 동일한 기능을 갖고 있다. 이 때문에, 복수 기판(W)의 병렬 처리가 가능하게 되어 있다. 또한, 기판 반송 로봇(111)은 인덱서 로봇(122)으로부터 기판(W)을 직접 수도하는 것이 가능하면, 반드시 재치대(112)는 필요 없다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제1 실시 형태의 구성을 나타내는 도면이다. 또, 도 3은 도 2의 A-A선 화살표 방향에서 본 평면도이다. 도 2, 도 3 및 이하에 참조하는 각 도면에서는, 이해의 용이를 위해, 각 부의 치수나 수가 과장 또는 간략화하여 도시되어 있는 경우가 있다. 기판 처리 장치(처리 유닛)(1)는, 회전 기구(2), 비산 방지 기구(3), 상면 보호 가열 기구(4), 처리 기구(5), 분위기 분리 기구(6), 승강 기구(7), 센터링 기구(8) 및 기판 관찰 기구(9)를 구비하고 있다. 이들 각 부(2~9)는, 챔버(11)의 내부 공간(12)에 수용된 상태에서, 장치 전체를 제어하는 제어 유닛(10)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 각 부(2~9)는, 제어 유닛(10)으로부터의 지시에 따라 동작한다.

제어 유닛(10)으로는, 예를 들면, 일반적인 컴퓨터와 동일한 것을 채용할 수 있다. 즉, 제어 유닛(10)에 있어서는, 프로그램에 기술된 순서에 따라서 주제어부로서의 CPU가 연산 처리를 행함으로써, 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 또한, 제어 유닛(10)의 상세한 구성 및 동작에 대해서는, 뒤에 상세히 서술한다. 또, 본 실시 형태에서는, 각 기판 처리 장치(1)에 대해 제어 유닛(10)을 설치하고 있으나, 1대의 제어 유닛에 의해 복수의 기판 처리 장치(1)를 제어하도록 구성해도 된다. 또, 기판 처리 시스템(100) 전체를 제어하는 제어 유닛(도시를 생략)에 의해 기판 처리 장치(1)를 제어하도록 구성해도 된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 챔버(11)의 천정벽(11a)에는, 팬 필터 유닛(FFU)(13)이 장착되어 있다. 이 팬 필터 유닛(13)은, 기판 처리 장치(1)가 설치되어 있는 클린 룸 내의 공기를 더 청정화하여 챔버(11) 내의 처리 공간에 공급한다. 팬 필터 유닛(13)은, 클린 룸 내의 공기를 도입하여 챔버(11) 내에 송출하기 위한 팬 및 필터(예를 들면 HEPA(High Efficiency Particulate Air) 필터)를 구비하고 있어, 천정벽(11a)에 형성된 개구(11b)를 통하여 청정 공기를 송입한다. 이에 따라, 챔버(11) 내의 처리 공간에 청정 공기의 다운 플로가 형성된다. 또, 팬 필터 유닛(13)으로부터 공급된 청정 공기를 균일하게 분산하기 위해, 다수의 취출(吹出) 구멍을 형성한 펀칭 플레이트(14)가 천정벽(11a)의 바로 아래에 설치되어 있다.

도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)에서는, 챔버(11)의 측면에 셔터(15)가 설치되어 있다. 셔터(15)에는 셔터 개폐 기구(도시를 생략)가 접속되어 있으며, 제어 유닛(10)으로부터의 개폐 지령에 따라 셔터(15)를 개폐시킨다. 보다 구체적으로는, 기판 처리 장치(1)에서는, 미처리 기판(W)을 챔버(11)에 반입할 때에 셔터 개폐 기구는 셔터(15)를 열고, 기판 반송 로봇(111)의 핸드(도 16a 중의 부호 RH)에 의해 미처리 기판(W)이 페이스 업 자세로 회전 기구(2)의 스핀 척(기판 유지부)(21)에 반입된다. 즉, 기판(W)은 상면(Wf)을 상방을 향한 상태에서 스핀 척(21) 상에 재치된다. 그리고, 당해 기판 반입 후에 기판 반송 로봇(111)의 핸드가 챔버(11)로부터 퇴피하면, 셔터 개폐 기구는 셔터(15)를 닫는다. 그리고, 챔버(11)의 처리 공간(뒤에 상세히 서술하는 밀폐 공간(SPs)에 상당) 내에서 기판(W)의 주연부(Ws)에 대한 베벨 처리가 실행된다. 또, 베벨 처리의 종료 후에 있어서는, 셔터 개폐 기구가 셔터(15)를 다시 열고, 기판 반송 로봇(111)의 핸드가 처리 완료된 기판(W)을 스핀 척(21)으로부터 반출한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 챔버(11)의 내부 공간(12)이 상온 환경으로 유지된다. 또한, 본 명세서에 있어서 「상온」이란, 5℃~35℃의 온도 범위에 있는 것을 의미한다.

회전 기구(2)는, 기판(W)을, 그 표면을 상방을 향한 상태에서, 대략 수평 자세로 유지하면서 회전시킴과 함께, 기판(W)과 동일 방향으로 비산 방지 기구(3)의 일부를 동기하여 회전시키는 기능을 갖고 있다. 회전 기구(2)는, 기판(W) 및 비산 방지 기구(3)의 회전 컵부(31)를, 주면 중심을 지나는 연직의 회전축(AX) 둘레로 회전시킨다. 또한, 회전 기구(2)에 의해 일체적으로 회전하는 부재나 부위 등을 명시하기 위해, 도 2에서는 피회전 부위에 도트를 붙이고 있다.

회전 기구(2)는, 기판(W)보다 작은 원판 형상의 부재인 스핀 척(21)을 구비하고 있다. 스핀 척(21)은, 그 상면이 대략 수평이 되고, 그 중심축이 회전축(AX)에 일치하도록 설치되어 있다. 스핀 척(21)의 하면에는, 원통 형상의 회전축부(22)가 연결되어 있다. 회전축부(22)는, 그 축선을 회전축(AX)과 일치시킨 상태에서, 연직 방향으로 연장 설치되어 있다. 또, 회전축부(22)에는, 회전 구동부(예를 들면, 모터)(23)가 접속되어 있다. 회전 구동부(23)는, 제어 유닛(10)으로부터의 회전 지령에 따라 회전축부(22)를 그 축선 둘레로 회전 구동한다. 따라서, 스핀 척(21)은, 회전축부(22)와 함께 회전축(AX) 둘레로 회전 가능하다. 회전 구동부(23)와 회전축부(22)는, 스핀 척(21)을 회전축(AX) 중심으로 회전시키는 기능을 담당하고 있으며, 회전축부(22)의 하단부 및 회전 구동부(23)는 통 형상의 케이싱(24) 내에 수용되어 있다.

스핀 척(21)의 중앙부에는, 도시를 생략한 관통 구멍이 형성되어 있으며, 회전축부(22)의 내부 공간과 연통하고 있다. 내부 공간에는, 밸브(도시를 생략)가 개재된 배관(25)을 통하여 펌프(26)가 접속되어 있다. 당해 펌프(26) 및 밸브는, 제어 유닛(10)에 전기적으로 접속되어 있으며, 제어 유닛(10)으로부터의 지령에 따라 동작한다. 이에 따라, 음압과 양압이 선택적으로 스핀 척(21)에 부여된다. 예를 들면 기판(W)이 스핀 척(21)의 상면에 대략 수평 자세로 놓여진 상태에서 펌프(26)가 음압을 스핀 척(21)에 부여하면, 스핀 척(21)은 기판(W)을 하방으로부터 흡착 유지한다. 한편, 펌프(26)가 양압을 스핀 척(21)에 부여하면, 기판(W)은 스핀 척(21)의 상면으로부터 분리 가능해진다. 또, 펌프(26)의 흡인을 정지하면, 스핀 척(21)의 상면 상에서 기판(W)은 수평 이동 가능해진다.

스핀 척(21)에는, 회전축부(22)의 중앙부에 설치된 배관(28)을 통하여 질소 가스 공급부(29)가 접속되어 있다. 질소 가스 공급부(29)는, 기판 처리 시스템(100)이 설치되는 공장의 유틸리티 등으로부터 공급되는 상온의 질소 가스를 제어 유닛(10)으로부터의 질소 가스 공급 지령에 따른 유량 및 타이밍에 스핀 척(21)에 송급하여, 기판(W)의 하면(Wb)측에서 질소 가스를 중앙부로부터 경방향 외측에 유통시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는, 질소 가스를 이용하고 있으나, 그 외의 불활성 가스를 이용해도 된다. 이 점에 대해서는, 뒤에 설명하는 중앙 노즐로부터 토출되는 가열 가스에 대해서도 마찬가지이다. 또, 「유량」이란, 질소 가스 등의 유체가 단위 시간당 이동하는 양을 의미하고 있다.

회전 기구(2)는, 기판(W)과 일체적으로 스핀 척(21)을 회전시킬 뿐만 아니라, 당해 회전에 동기하여 회전 컵부(31)를 회전시키기 위해, 동력 전달부(27)를 갖고 있다. 도 4는 동력 전달부의 구성을 나타내는 평면도이며, 도 5는 도 4의 B-B선 단면도이다. 동력 전달부(27)는, 비자성 재료 또는 수지로 구성되는 원환 부재(27a)와, 원환 부재(27a)에 내장되는 자석(27b)과, 회전 컵부(31)의 일 구성인 하측 컵(32)에 내장되는 자석(27c)을 갖고 있다. 원환 부재(27a)는 회전축부(22)에 장착되며, 회전축부(22)와 함께 회전축(AX) 둘레로 회전 가능하게 되어 있다. 보다 상세하게는, 회전축부(22)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 스핀 척(21)의 바로 아래 위치에 있어서, 경방향 외측으로 튀어나온 플랜지 부위(22a)를 갖고 있다. 그리고, 플랜지 부위(22a)에 대해 원환 부재(27a)가 동심 형상으로 배치됨과 함께, 도시를 생략하는 볼트 등에 의해 연결 고정되어 있다.

원환 부재(27a)의 외주연부에서는, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 복수(본 실시 형태에서는 36개)의 자석(27b)이 회전축(AX)을 중심으로 방사상으로, 게다가 등각도 간격(본 실시 형태에서는 10˚)으로 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 4의 확대도에 나타내는 바와 같이, 서로 이웃하는 2개의 자석(27b)의 한쪽에서는, 외측 및 내측이 각각 N극 및 S극이 되도록 배치되고, 다른 쪽에서는, 외측 및 내측이 각각 S극 및 N극이 되도록 배치되어 있다.

이들 자석(27b)과 마찬가지로, 복수(본 실시 형태에서는 36개)의 자석(27c)이 회전축(AX)을 중심으로 방사상으로, 게다가 등각도 간격(본 실시 형태에서는 10˚)으로 배치되어 있다. 이들 자석(27c)은 하측 컵(32)에 내장된다. 하측 컵(32)은 다음에 설명하는 비산 방지 기구(3)의 구성 부품이며, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 원환 형상을 갖고 있다. 즉, 하측 컵(32)은, 원환 부재(27a)의 외주면과 대향 가능한 내주면을 갖고 있다. 이 내주면의 내경은 원환 부재(27a)의 외경보다 크다. 그리고, 당해 내주면을 원환 부재(27a)의 외주면으로부터 소정 간격(=(상기 내경-상기 외경)/2) 만큼 이격 대향시키면서 하측 컵(32)이 회전축부(22) 및 원환 부재(27a)와 동심 형상으로 배치되어 있다. 이 하측 컵(32)의 외주연 상면에는, 결합 핀(35) 및 연결용 마그넷(36)이 설치되어 있으며, 이들에 의해 상측 컵(33)이 하측 컵(32)과 연결되며, 이 연결체가 회전 컵부(31)로서 기능한다. 이 점에 관해서는, 뒤에 상세히 서술한다.

하측 컵(32)은, 도면으로의 도시를 생략한 베어링에 의해, 상기 배치 상태인 채로, 회전축(AX) 둘레로 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 하측 컵(32)의 내주연부에 있어서, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 복수(본 실시 형태에서는 36개)의 자석(27c)이 회전축(AX)을 중심으로 방사상으로, 게다가 등각도 간격(본 실시 형태에서는 10˚)으로 배치되어 있다. 또, 서로 이웃하는 2개의 자석(27c)의 배치에 대해서도 자석(27b)과 마찬가지이다. 즉, 한쪽에서는, 외측 및 내측이 각각 N극 및 S극이 되도록 배치되고, 다른 쪽에서는, 외측 및 내측이 각각 S극 및 N극이 되도록 배치되어 있다.

이와 같이 구성된 동력 전달부(27)에서는, 회전 구동부(23)에 의해 회전축부(22)와 함께 원환 부재(27a)가 회전하면, 자석(27b, 27c) 사이에서의 자력 작용에 의해, 하측 컵(32)이 에어 갭(GPa)(원환 부재(27a)와 하측 컵(32)의 간극)을 유지하면서 원환 부재(27a)와 같은 방향으로 회전한다. 이에 따라, 회전 컵부(31)가 회전축(AX) 둘레로 회전한다. 즉, 회전 컵부(31)는 기판(W)과 동일 방향으로 게다가 동기하여 회전한다.

비산 방지 기구(3)는, 스핀 척(21)에 유지된 기판(W)의 외주를 둘러싸면서 회전축(AX) 둘레로 회전 가능한 회전 컵부(31)와, 회전 컵부(31)를 둘러싸도록 고정적으로 설치되는 고정 컵부(34)를 갖고 있다. 회전 컵부(31)는, 하측 컵(32)에 상측 컵(33)이 연결됨으로써, 회전하는 기판(W)의 외주를 둘러싸면서 회전축(AX) 둘레로 회전 가능하게 설치되어 있다.

도 6은 회전 컵부의 구조를 나타내는 분해 조립 사시도이다. 도 7은 스핀 척에 유지된 기판과 회전 컵부의 치수 관계를 나타내는 도면이다. 도 8은 회전 컵부 및 고정 컵부의 일부를 나타내는 도면이다. 하측 컵(32)은 원환 형상을 갖고 있다. 그 외경은 기판(W)의 외경보다 크고, 연직 상방으로부터의 평면에서 볼 때에 스핀 척(21)으로 유지된 기판(W)으로부터 경방향으로 비어져 나온 상태에서 하측 컵(32)은 회전축(AX) 둘레로 회전 가능하게 배치되어 있다. 당해 비어져 나온 영역, 즉 하측 컵(32)의 상면 주연부(321)에서는, 둘레 방향을 따라 연직 상방으로 세워 설치하는 결합 핀(35)과 평판 형상의 하측 마그넷(36)이 번갈아 장착되어 있으며, 결합 핀(35)의 합계 갯수는 3개이며, 하측 마그넷(36)의 합계 개수는 3개이다. 이들 결합 핀(35) 및 하측 마그넷(36)은 회전축(AX)을 중심으로 방사상으로, 게다가 등각도 간격(본 실시 형태에서는 60˚)으로 배치되어 있다.

한편, 상측 컵(33)은, 도 2, 도 3, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 하측 원환 부위(331)와, 상측 원환 부위(332)와, 이들을 연결하는 경사 부위(333)를 갖고 있다. 하측 원환 부위(331)의 외경(D331)은 하측 컵(32)의 외경(D32)과 동일하고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 하측 원환 부위(331)는 하측 컵(32)의 주연부(321)의 연직 상방에 위치하고 있다. 하측 원환 부위(331)의 하면에서는, 결합 핀(35)의 연직 상방에 상당하는 영역에 있어서, 하방으로 개구된 오목부(335)가 결합 핀(35)의 선단부와 끼워맞춤 가능하게 설치되어 있다. 또, 하측 마그넷(36)의 연직 상방에 상당하는 영역에 있어서, 상측 마그넷(37)이 장착되어 있다. 이 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이 오목부(335) 및 상측 마그넷(37)이 각각 결합 핀(35) 및 하측 마그넷(36)과 대향한 상태에서, 상측 컵(33)은 하측 컵(32)에 대해 결합 이탈 가능하게 되어 있다. 또한, 오목부와 결합 핀의 관계에 대해서는 역전시켜도 된다. 또, 하측 마그넷(36)과 상측 마그넷(37)의 조합 이외에, 한쪽을 마그넷으로 다른 쪽을 강자성체로 구성해도 된다.

상측 컵(33)은, 승강 기구(7)에 의해 연직 방향에 있어서 승강 가능하게 되어 있다. 상측 컵(33)이 승강 기구(7)에 의해 상방으로 이동되면, 연직 방향에 있어서 상측 컵(33)과 하측 컵(32) 사이에 기판(W)의 반입출용의 반송 공간(도 16a 중의 부호 SPt)이 형성된다. 한편, 승강 기구(7)에 의해 상측 컵(33)이 하방으로 이동되면, 오목부(335)가 결합 핀(35)의 선단부를 덮도록 끼워맞춤되고, 하측 컵(32)에 대해 상측 컵(33)이 수평 방향으로 위치 결정된다. 또, 상측 마그넷(37)이 하측 마그넷(36)에 근접하여, 양자 간에서 발생하는 인력에 의해, 상기 위치 결정된 상측 컵(33) 및 하측 컵(32)이 서로 결합된다. 이에 따라, 도 3의 부분 확대도 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 수평 방향으로 연장되는 간극(GPc)을 형성한 상태에서, 상측 컵(33) 및 하측 컵(32)이 연직 방향으로 일체화된다. 그리고, 회전 컵부(31)는 간극(GPc)을 형성한 채로 회전축(AX) 둘레로 회전 가능하게 되어 있다.

회전 컵부(31)에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 상측 원환 부위(332)의 외경(D332)은 하측 원환 부위(331)의 외경(D331)보다 약간 작다. 또, 하측 원환 부위(331) 및 상측 원환 부위(332)의 내주면의 직경(d331, d332)을 비교하면, 하측 원환 부위(331)가 상측 원환 부위(332)보다 크고, 연직 상방으로부터의 평면에서 보았을 때에, 상측 원환 부위(332)의 내주면이 하측 원환 부위(331)의 내주면의 내측에 위치한다. 그리고, 상측 원환 부위(332)의 내주면과 하측 원환 부위(331)의 내주면이 상측 컵(33)의 전체 둘레에 걸쳐 경사 부위(333)에 의해 연결된다. 이 때문에, 경사 부위(333)의 내주면, 즉 기판(W)을 둘러싸는 면은, 경사면(334)으로 되어 있다. 즉, 도 8에 나타내는 바와 같이, 경사 부위(333)는 회전하는 기판(W)의 외주를 둘러싸 기판(W)으로부터 비산하는 액적을 포집 가능하게 되어 있어, 상측 컵(33) 및 하측 컵(32)으로 둘러싸인 공간이 포집 공간(SPc)으로서 기능한다.

게다가, 포집 공간(SPc)을 바라보는 경사 부위(333)는, 하측 원환 부위(331)로부터 기판(W)의 주연부의 상방을 향하여 경사져 있다. 이 때문에, 도 8에 나타내는 바와 같이, 경사 부위(333)에 포집된 액적은 경사면(334)을 따라 상측 컵(33)의 하단부, 즉 하측 원환 부위(331)로 유동하고, 또한 간극(GPc)을 통하여 회전 컵부(31)의 외측으로 배출 가능하게 되어 있다.

고정 컵부(34)는 회전 컵부(31)를 둘러싸도록 설치되어, 배출 공간(SPe)을 형성한다. 고정 컵부(34)는, 액받이 부위(341)와, 액받이 부위(341)의 내측에 형성된 배기 부위(342)를 갖고 있다. 액받이 부위(341)는, 간극(GPc)의 반기판측 개구(도 8의 왼쪽측 개구)를 바라도록 개구된 컵 구조를 갖고 있다. 즉, 액받이 부위(341)의 내부 공간이 배출 공간(SPe)으로서 기능하고 있어, 간극(GPc)을 통하여 포집 공간(SPc)과 연통되어 있다. 따라서, 회전 컵부(31)에 의해 포집된 액적은 기체 성분과 함께 간극(GPc)을 통하여 배출 공간(SPe)으로 안내된다. 그리고, 액적은 액받이 부위(341)의 저부에 모아져, 고정 컵부(34)로부터 배액(排液)된다.

한편, 기체 성분은 배기 부위(342)에 모아진다. 이 배기 부위(342)는 구획벽(343)을 통하여 액받이 부위(341)로 구획되어 있다. 또, 구획벽(343)의 상방에 기체 안내부(344)가 배치되어 있다. 기체 안내부(344)는, 구획벽(343)의 바로 윗쪽 위치로부터 배출 공간(SPe)과 배기 부위(342)의 내부에 각각 연장 형성됨으로써, 구획벽(343)을 상방으로부터 덮어 래버린스 구조를 갖는 기체 성분의 유통 경로를 형성하고 있다. 따라서, 액받이 부위(341)에 유입된 유체 중 기체 성분이 상기 유통 경로를 경유하여 배기 부위(342)에 모아진다. 이 배기 부위(342)는 배기 기구(38)와 접속되어 있다. 이 때문에, 제어 유닛(10)으로부터의 지령에 따라 배기 기구(38)가 작동함으로써 고정 컵부(34)의 압력이 조정되어, 배기 부위(342) 내의 기체 성분이 효율적으로 배기된다. 또, 배기 기구(38)의 정밀 제어에 의해, 배출 공간(SPe)의 압력이나 유량이 조정된다. 예를 들면 배출 공간(SPe)의 압력이 포집 공간(SPc)의 압력보다 낮아진다. 그 결과, 포집 공간(SPc) 내의 액적을 효율적으로 배출 공간(SPe)으로 끌어들여, 포집 공간(SPc)으로부터의 액적의 이동을 촉진할 수 있다.

도 9는 상면 보호 가열 기구의 구성을 나타내는 외관 사시도이다. 도 10은 도 9에 나타내는 상면 보호 가열 기구의 단면도이다. 상면 보호 가열 기구(4)는, 스핀 척(21)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면(Wf)의 상방에 배치된 차단판(41)을 갖고 있다. 이 차단판(41)은 수평인 자세로 유지된 원판부(42)를 갖고 있다. 원판부(42)는 히터 구동부(422)에 의해 구동 제어되는 히터(421)를 내장하고 있다. 이 원판부(42)는 기판(W)보다 약간 짧은 직경을 갖고 있다. 그리고, 원판부(42)의 하면이 기판(W)의 상면(Wf) 중 주연부(Ws)를 제외한 표면 영역을 상방으로부터 덮도록, 원판부(42)는 지지 부재(43)에 의해 지지되어 있다. 또한, 도 9 중의 부호 44는 원판부(42)의 주연부에 형성된 절결부이며, 이것은 처리 기구(5)에 포함되는 처리액 토출 노즐과의 간섭을 방지하기 위해 설치되어 있다. 절결부(44)는, 경방향 외측을 향하여 개구되어 있다.

지지 부재(43)의 하단부는 원판부(42)의 중앙부에 장착되어 있다. 지지 부재(43)와 원판부(42)를 상하로 관통하도록, 원통 형상의 관통 구멍이 형성되어 있다. 또, 당해 관통 구멍에 대해, 중앙 노즐(45)이 상하로 삽입 통과되어 있다. 이 중앙 노즐(45)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 배관(46)을 통하여 질소 가스 공급부(47)와 접속되어 있다. 질소 가스 공급부(47)는, 기판 처리 시스템(100)이 설치되는 공장의 용력 등으로부터 공급되는 상온의 질소 가스를 제어 유닛(10)으로부터의 질소 가스 공급 지령에 따른 유량 및 타이밍에 중앙 노즐(45)에 공급한다. 또, 본 실시 형태에서는, 배관(46)의 일부에 리본 히터(48)가 장착되어 있다. 리본 히터(48)는 제어 유닛(10)으로부터의 가열 지령에 따라 발열하여 배관(46) 내를 흐르는 질소 가스를 가열한다.

이렇게 하여 가열된 질소 가스(이하, 「가열 가스」라고 한다)가 중앙 노즐(45)을 향하여 압송되어, 중앙 노즐(45)로부터 토출된다. 예를 들면 도 10에 나타내는 바와 같이, 원판부(42)가 스핀 척(21)에 유지된 기판(W)에 근접한 처리 위치에 위치 결정된 상태에서 가열 가스가 공급됨으로써, 가열 가스는 기판(W)의 상면(Wf)과 히터 내장의 원판부(42) 사이에 끼인 공간(SPa)의 중앙부로부터 주연부를 향하여 흐른다. 이에 따라, 기판(W)의 주위의 분위기가 기판(W)의 상면(Wf)에 들어가는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 상기 분위기에 포함되는 액적이 기판(W)과 원판부(42) 사이에 끼인 공간(SPa)에 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 히터(421)에 의한 가열과 가열 가스에 의해 상면(Wf)이 전체적으로 가열되어, 기판(W)의 면내 온도를 균일화할 수 있다. 이에 따라, 기판(W)이 휘는 것을 억제하여, 처리액의 착액(着液) 위치를 안정화시킬 수 있다. 또한, 이들 작용 효과를 얻기 위해서는, 중앙 노즐(45)에 공급하는 가열 가스의 온도나 유량을 제어하는 것이 바람직하다. 이 점에 대해서는, 뒤에 시뮬레이션 결과, (도 21~도 24) 등에 의거하여 상세히 서술한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 지지 부재(43)의 상단부는, 기판(W)을 반입출하는 기판 반송 방향(도 3의 좌우 방향)과 직교하는 수평 방향으로 연장되는 빔 부재(49)에 고정되어 있다. 이 빔 부재(49)는 승강 기구(7)와 접속되어 있으며, 제어 유닛(10)으로부터의 지령에 따라 승강 기구(7)에 의해 승강된다. 예를 들면 도 2에서는 빔 부재(49)가 하방에 위치 결정됨으로써, 지지 부재(43)를 통하여 빔 부재(49)에 연결된 원판부(42)가 처리 위치에 위치하고 있다. 한편, 제어 유닛(10)으로부터의 상승 지령을 받아 승강 기구(7)가 빔 부재(49)를 상승시키면, 빔 부재(49), 지지 부재(43) 및 원판부(42)가 일체적으로 상승함과 함께, 상측 컵(33)도 연동하여 하측 컵(32)으로부터 분리되어 상승한다. 이에 따라, 스핀 척(21)과, 상측 컵(33) 및 원판부(42) 사이가 벌어져, 스핀 척(21)에 대한 기판(W)의 반출입을 행하는 것이 가능해진다(도 16a를 참조).

도 11은 처리 기구에 구비되는 상면측의 처리액 토출 노즐을 나타내는 사시도이며, 비스듬한 하방향에서 본 도면이다. 도 12는, 베벨 처리 모드 및 프리디스펜스 모드에 있어서의 노즐 위치를 나타내는 도면이다. 도 13은, 처리 기구에 구비되는 하면측의 처리액 토출 노즐 및 상기 노즐을 지지하는 노즐 지지부를 나타내는 사시도이다. 처리 기구(5)는, 기판(W)의 상면측에 배치되는 처리액 토출 노즐(51F)과, 기판(W)의 하면측에 배치되는 처리액 토출 노즐(51B)과, 처리액 토출 노즐(51F, 51B)에 처리액을 공급하는 처리액 공급부(52)를 갖고 있다. 이하에 있어서는, 상면측의 처리액 토출 노즐(51F)과 하면측의 처리액 토출 노즐(51B)을 구별하기 위해, 각각 「상면 노즐(51F)」 및 「하면 노즐(51B)」이라고 칭한다. 또, 도 2에 있어서, 처리액 공급부(52)가 2개 도시되어 있으나, 이들은 동일하다.

본 실시 형태에서는, 3개의 상면 노즐(51F)이 설치됨과 함께, 그들에 대해 처리액 공급부(52)가 접속되어 있다. 또, 처리액 공급부(52)는 SC1, DHF, 기능수(CO₂수 등)를 처리액으로서 공급 가능하게 구성되어 있으며, 3개의 상면 노즐(51F)로부터 SC1, DHF 및 기능수가 각각 독립적으로 토출 가능하게 되어 있다.

각 상면 노즐(51F)에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 선단 하면에 처리액을 토출하는 토출구(511)가 형성되어 있다. 그리고, 도 3 중의 확대도에 나타내는 바와 같이, 각 토출구(511)를 기판(W)의 상면(Wf)의 주연부를 향한 자세로 복수(본 실시 형태에서는 3개)의 상면 노즐(51F)의 하방부가 원판부(42)의 절결부(44)에 배치됨과 함께, 상면 노즐(51F)의 상방부가 노즐 홀더(53)에 대해 기판(W)의 경방향(X)으로 이동 가능하게 장착되어 있다. 이 노즐 홀더(53)가 지지 부재(54)로 지지되고, 또한 당해 지지 부재(54)가 분위기 분리 기구(6)의 하측 밀폐 컵 부재(61)에 고정되어 있다. 즉, 상면 노즐(51F) 및 노즐 홀더(53)는, 지지 부재(54)를 통하여 하측 밀폐 컵 부재(61)와 일체화되어 있으며, 승강 기구(7)에 의해 하측 밀폐 컵 부재(61)와 함께 연직 방향(Z)으로 승강된다. 또한, 승강 기구(7)의 상세한 것에 대해서는, 뒤에 설명한다.

노즐 홀더(53)에는, 도 3 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 상면 노즐(51F)을 일괄하여 경방향(X)으로 이동시키는 노즐 이동부(55)가 내장되어 있다. 따라서, 제어 유닛(10)으로부터의 포지션 지령에 따라 노즐 이동부(55)는 3개의 상면 노즐(51F)을 일괄하여 방향(X)으로 구동시킨다. 이에 따라, 도 12의 (a)에 나타내는 베벨 처리 위치와, 도 12의 (b)에 나타내는 프리디스펜스 위치의 사이를 상면 노즐(51F)이 왕복 이동한다. 이 베벨 처리 위치에 위치 결정된 노즐 이동부(55)의 토출구(511)는 기판(W)의 상면(Wf)의 주연부를 향하고 있다. 그리고, 제어 유닛(10)으로부터의 공급 지령에 따라 처리액 공급부(52)가 3종류의 처리액 중 공급 지령에 대응하는 처리액을 당해 처리액용의 상면 노즐(51F)에 공급하면, 당해 상면 노즐(51F)의 토출구(511)로부터 상기 처리액이 기판(W)의 상면(Wf)의 주연부에 토출된다.

한편, 프리디스펜스 위치에 위치 결정된 상면 노즐(51F)의 토출구(511)는, 상면(Wf)의 주연부의 상방에 위치하며 상측 컵(33)의 경사면(334)을 향하고 있다. 그리고, 제어 유닛(10)으로부터의 공급 지령에 따라 처리액 공급부(52)가 처리액의 전부 또는 일부를 대응하는 상면 노즐(51F)에 공급하면, 당해 상면 노즐(51F)의 토출구(511)로부터 상기 처리액이 상측 컵(33)의 경사면(334)에 토출된다. 이에 따라, 프리디스펜스 처리가 실행된다. 또한, 베벨 처리 및 프리디스펜스 처리에 의해 사용된 처리액의 액적은, 도 12에 나타내는 바와 같이, 상측 컵(33)에 의해 포집되어, 간극(GPc)을 통하여 배출 공간(SPe)으로 배출된다. 도 12에 있어서의 부호 56은, 상면 노즐(51F)과, 노즐 이동부(55)를 내장하는 노즐 홀더(53)로 구성되는 구조체를 나타내고 있으며, 이하에 있어서는, 「노즐 헤드(56)」라고 칭한다. 또, 노즐 헤드(56)에 상면 노즐(51F) 만을 장착하고 있으나, 질소 가스 등의 불활성 가스를 토출하는 가스 토출 노즐을 추가 구비해도 되고, 예를 들면 기판(W)이 1회전하는 동안에 주연부(Ws)로부터 이탈하지 않고 잔존하고 있는 처리액을 가스 토출 노즐로부터의 불활성 가스로 퍼지해도 된다.

본 실시 형태에서는, 기판(W)의 하면(Wb)의 주연부를 향하여 처리액을 토출하기 위해, 하면 노즐(51B) 및 노즐 지지부(57)가 스핀 척(21)에 유지된 기판(W)의 하방에 설치되어 있다. 노즐 지지부(57)는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 연직 방향으로 연장 형성된 얇은 원통 부위(571)와, 원통 부위(571)의 상단부에 있어서 경방향 외측으로 펼쳐진 원환 형상을 갖는 플랜지 부위(572)를 갖고 있다. 원통 부위(571)는, 원환 부재(27a)와 하측 컵(32) 사이에 형성된 에어 갭(GPa)에 헐겁게 끼움 가능한 형상을 갖고 있다. 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 원통 부위(571)가 에어 갭(GPa)에 헐겁게 끼워짐과 함께 플랜지 부위(572)가 스핀 척(21)에 유지된 기판(W)과 하측 컵(32) 사이에 위치하도록, 노즐 지지부(57)는 고정 배치되어 있다. 플랜지 부위(572)의 상면 주연부에 대해, 3개의 하면 노즐(51B)이 장착되어 있다. 각 하면 노즐(51B)은, 기판(W)의 하면(Wb)의 주연부를 향하여 개구된 토출구(511)를 갖고 있으며, 배관(58)을 통하여 처리액 공급부(52)로부터 공급되는 처리액을 토출 가능하게 되어 있다.

이들 상면 노즐(51F) 및 하면 노즐(51B)로부터 토출되는 처리액에 의해, 기판(W)의 주연부에 대한 베벨 처리가 실행된다. 또, 기판(W)의 하면측에서는, 주연부(Ws)의 근방까지 플랜지 부위(572)가 연장 형성된다. 이 때문에, 배관(28)을 통하여 하면측에 공급된 질소 가스가, 도 8에 나타내는 바와 같이, 플랜지 부위(572)를 따라 포집 공간(SPc)에 흐른다. 그 결과, 포집 공간(SPc)으로부터 액적이 기판(W)으로 역류하는 것을 효과적으로 억제한다.

도 14는 분위기 분리 기구의 구성을 나타내는 부분 단면도이다. 분위기 분리 기구(6)는, 하측 밀폐 컵 부재(61)와, 상측 밀폐 컵 부재(62)를 갖고 있다. 하측 밀폐 컵 부재(61) 및 상측 밀폐 컵 부재(62)는 모두 상하로 개구된 통 형상을 갖고 있다. 그리고, 그들의 내경은 회전 컵부(31)의 외경보다 크고, 분위기 분리 기구(6)는, 스핀 척(21), 스핀 척(21)에 유지된 기판(W), 회전 컵부(31) 및 상면 보호 가열 기구(4)를 상방으로부터 전부 둘러싸도록 배치되어 있다. 보다 상세하게는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상측 밀폐 컵 부재(62)는, 그 상방 개구가 천정벽(11a)의 개구(11b)를 하방으로부터 덮도록, 펀칭 플레이트(14)의 바로 아래 위치에 고정 배치되어 있다. 이 때문에, 챔버(11) 내에 도입된 청정 공기의 다운 플로는, 상측 밀폐 컵 부재(62)의 내부를 통과하는 것과, 상측 밀폐 컵 부재(62)의 외측을 통과하는 것으로 나눠진다.

또, 상측 밀폐 컵 부재(62)의 하단부는, 내측에 끼워 넣어진 원환 형상을 갖는 플랜지부(621)를 갖고 있다. 이 플랜지부(621)의 상면에 O링(63)이 장착되어 있다. 상측 밀폐 컵 부재(62)의 내측에 있어서, 하측 밀폐 컵 부재(61)가 연직 방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다.

하측 밀폐 컵 부재(61)의 상단부는, 외측으로 펼쳐진 원환 형상을 갖는 플랜지부(611)를 갖고 있다. 이 플랜지부(611)는, 연직 상방으로부터의 평면에서 보았을 때에, 플랜지부(621)와 서로 겹쳐 있다. 이 때문에, 하측 밀폐 컵 부재(61)가 하강하면, 도 3 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 하측 밀폐 컵 부재(61)의 플랜지부(611)가 O링(63)을 통하여 상측 밀폐 컵 부재(62)의 플랜지부(621)에서 걸린다. 이에 따라, 하측 밀폐 컵 부재(61)는 하한 위치로 위치 결정된다. 이 하한 위치에서는, 연직 방향에 있어서 상측 밀폐 컵 부재(62)와 하측 밀폐 컵 부재(61)가 연결되어, 상측 밀폐 컵 부재(62)의 내부에 도입된 다운 플로가 스핀 척(21)에 유지된 기판(W)을 향하여 안내된다.

하측 밀폐 컵 부재(61)의 하단부는, 외측에 끼워 넣어진 원환 형상을 갖는 플랜지부(612)를 갖고 있다. 이 플랜지부(612)는, 연직 상방으로부터의 평면에서 보았을 때에, 고정 컵부(34)의 상단부(액받이 부위(341)의 상단부)와 서로 겹쳐 있다. 따라서, 상기 하한 위치에서는, 도 3 중의 확대도 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 하측 밀폐 컵 부재(61)의 플랜지부(612)가 O링(64)을 통하여 고정 컵부(34)에서 걸린다. 이에 따라, 연직 방향에 있어서 하측 밀폐 컵 부재(61)와 고정 컵부(34)가 연결되어, 상측 밀폐 컵 부재(62), 하측 밀폐 컵 부재(61) 및 고정 컵부(34)에 의해 밀폐 공간(SPs)이 형성된다. 이 밀폐 공간(SPs) 내에 있어서, 기판(W)에 대한 베벨 처리가 실행 가능하게 되어 있다. 즉, 하측 밀폐 컵 부재(61)가 하한 위치로 위치 결정됨으로써, 밀폐 공간(SPs)이 밀폐 공간(SPs)의 외측 공간(SPo)으로부터 분리된다(분위기 분리). 따라서, 외측 분위기의 영향을 받지 않고, 베벨 처리를 안정적으로 행할 수 있다. 또, 베벨 처리를 행하기 위해 처리액을 이용하는데, 처리액이 밀폐 공간(SPs)으로부터 외측 공간(SPo)으로 누출되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 따라서, 외측 공간(SPo)에 배치하는 부품의 선정·설계의 자유도가 높아진다.

하측 밀폐 컵 부재(61)는 연직 상방으로도 이동 가능하게 구성되어 있다. 또, 연직 방향에 있어서의 하측 밀폐 컵 부재(61)의 중간부에는, 상기한 바와 같이, 지지 부재(54)를 통하여 노즐 헤드(56)(=상면 노즐(51F)+노즐 홀더(53))가 고정되어 있다. 또, 그 이외에도, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 빔 부재(49)를 통하여 상면 보호 가열 기구(4)가 하측 밀폐 컵 부재(61)의 중간부에 고정되어 있다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 하측 밀폐 컵 부재(61)는, 둘레 방향에 있어서 서로 상이한 3개소에서 빔 부재(49)의 한쪽 단부, 빔 부재(49)의 다른 쪽 단부 및 지지 부재(54)와 각각 접속되어 있다. 그리고, 승강 기구(7)가 빔 부재(49)의 한쪽 단부, 빔 부재(49)의 다른 쪽 단부 및 지지 부재(54)를 승강시킴으로써, 그에 따라 하측 밀폐 컵 부재(61)도 승강한다.

이 하측 밀폐 컵 부재(61)의 내주면에서는, 도 2, 도 3 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 내측을 향하여 돌기부(613)가 상측 컵(33)과 결합 가능한 결합 부위로서 복수개(4개) 돌출 형성되어 있다. 각 돌기부(613)는 상측 컵(33)의 상측 원환 부위(332)의 하방 공간까지 연장 형성되어 있다. 또, 각 돌기부(613)는, 하측 밀폐 컵 부재(61)가 하한 위치에 위치 결정된 상태에서 상측 컵(33)의 상측 원환 부위(332)로부터 하방으로 떨어지도록 장착되어 있다. 그리고, 하측 밀폐 컵 부재(61)의 상승에 의해 각 돌기부(613)가 하방으로부터 상측 원환 부위(332)에 결합 가능하게 되어 있다. 이 결합 후에 있어서도, 하측 밀폐 컵 부재(61)가 추가로 상승함으로써 상측 컵(33)을 하측 컵(32)으로부터 이탈시키는 것이 가능하게 되어 있다.

본 실시 형태에서는, 승강 기구(7)에 의해 하측 밀폐 컵 부재(61)가 상면 보호 가열 기구(4) 및 노즐 헤드(56)와 함께 상승하기 시작한 후에, 상측 컵(33)도 함께 상승한다. 이에 따라, 상측 컵(33), 상면 보호 가열 기구(4) 및 노즐 헤드(56)가 스핀 척(21)으로부터 상방으로 떨어진다. 하측 밀폐 컵 부재(61)의 퇴피 위치(뒤에 설명하는 도 16a에 있어서의 위치)로의 이동에 의해, 기판 반송 로봇(111)의 핸드(도 16a 중의 부호 RH)가 스핀 척(21)에 액세스하기 위한 반송 공간(도 16a 중의 부호 SPt)이 형성된다. 그리고, 당해 반송 공간을 통하여 스핀 척(21)으로의 기판(W)의 로딩 및 스핀 척(21)으로부터의 기판(W)의 언로딩이 실행 가능하게 되어 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 승강 기구(7)에 의한 하측 밀폐 컵 부재(61)의 최소한의 상승에 의해 스핀 척(21)에 대한 기판(W)의 액세스를 행하는 것이 가능하게 되어 있다.

승강 기구(7)는 2개의 승강 구동부(71, 72)를 갖고 있다. 승강 구동부(71)에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 승강 모터(711)가 설치되어 있다. 제1 승강 모터(711)는, 제어 유닛(10)으로부터의 구동 지령에 따라 작동하여 회전력을 발생시킨다. 이 제1 승강 모터(711)에 대해, 2개의 승강부(712, 713)가 연결되어 있다. 승강부(712, 713)는, 제1 승강 모터(711)로부터 상기 회전력을 동시에 받는다. 그리고, 승강부(712)는, 제1 승강 모터(711)의 회전량에 따라 빔 부재(49)의 한쪽 단부를 지지하는 지지 부재(491)를 연직 방향(Z)으로 승강시킨다. 또, 승강부(713)는, 제1 승강 모터(711)의 회전량에 따라 노즐 헤드(56)를 지지하는 지지 부재(54)를 연직 방향(Z)으로 승강시킨다.

승강 구동부(72)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제2 승강 모터(721)와 승강부(722)를 갖고 있다. 제2 승강 모터(721)는, 제어 유닛(10)으로부터의 구동 지령에 따라 작동하여 회전력을 발생시키고, 승강부(722)에 부여한다. 승강부(722)는, 제2 승강 모터(721)의 회전량에 따라 빔 부재(49)의 다른 쪽 단부를 지지하는 지지 부재(492)를 연직 방향으로 승강시킨다.

승강 구동부(71, 72)는, 하측 밀폐 컵 부재(61)의 측면에 대해, 그 둘레 방향에 있어서 서로 상이한 3개소에 각각 고정되는 지지 부재(491, 492, 54)를 동기하여 연직 방향으로 이동시킨다. 따라서, 상면 보호 가열 기구(4), 노즐 헤드(56) 및 하측 밀폐 컵 부재(61)의 승강을 안정적으로 행할 수 있다. 또, 하측 밀폐 컵 부재(61)의 승강에 따라 상측 컵(33)도 안정적으로 승강시킬 수 있다.

센터링 기구(8)는, 스핀 척(21)에 로딩된 기판(W)의 단면에 대해 근접 및 이격 가능한 맞닿음 부재(81)와, 맞닿음 부재(81)를 수평 방향으로 이동시키기 위한 센터링 구동부(82)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 회전축(AX)을 중심으로 방사상의 3개의 맞닿음 부재(81)가 등각도 간격으로 배치되어 있으며, 그 중의 하나 만이 도 2에 도시되어 있다. 이 센터링 기구(8)는, 펌프(26)에 의한 흡인을 정지하고 있는 동안(즉 스핀 척(21)의 상면 상에서 기판(W)이 수평 이동 가능하게 되어 있는 동안)에, 제어 유닛(10)으로부터의 센터링 지령에 따라 센터링 구동부(82)가 맞닿음 부재(81)를 기판(W)에 근접시킨다(센터링 처리). 이 센터링 처리에 의해 스핀 척(21)에 대한 기판(W)의 편심이 해소되어, 기판(W)의 중심이 스핀 척(21)의 중심과 일치한다.

기판 관찰 기구(9)는, 기판(W)의 주연부를 관찰하기 위한 관찰 헤드(91)를 갖고 있다. 이 관찰 헤드(91)는, 기판(W)의 주연부에 대해 근접 및 이격 가능하게 구성되어 있다. 관찰 헤드(91)에는, 관찰 헤드 구동부(92)가 접속되어 있다. 그리고, 관찰 헤드(91)에 의해 기판(W)의 주연부를 관찰할 때에는, 제어 유닛(10)으로부터 관찰 지령에 따라 관찰 헤드 구동부(92)가 관찰 헤드(91)를 기판(W)에 근접시킨다(관찰 처리). 그리고, 관찰 헤드(91)를 이용하여 기판(W)의 주연부가 촬상된다. 촬상된 화상은 제어 유닛(10)에 보내진다. 이 화상에 의거하여 베벨 처리가 양호하게 행해졌는지 여부를 제어 유닛(10)이 검사한다.

제어 유닛(10)은, 연산 처리부(10A), 기억부(10B), 판독부(10C), 화상 처리부(10D), 구동 제어부(10E), 통신부(10F) 및 배기 제어부(10G)를 갖고 있다. 기억부(10B)는, 하드 디스크 드라이브 등으로 구성되어 있으며, 상기 기판 처리 장치(1)에 의해 베벨 처리를 실행하기 위한 프로그램을 기억하고 있다. 당해 프로그램은, 예를 들면 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(RM)(예를 들면, 광 디스크, 자기 디스크, 광자기 디스크 등)에 기억되어 있으며, 판독부(10C)에 의해 기록 매체(RM)로부터 읽어내어져, 기억부(10B)에 저장된다. 또, 당해 프로그램의 제공은, 기록 매체(RM)에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 당해 프로그램이 전기 통신 회선을 통하여 제공되도록 구성해도 된다. 화상 처리부(10D)는, 기판 관찰 기구(9)에 의해 촬상된 화상에 다양한 처리를 실시한다. 구동 제어부(10E)는, 기판 처리 장치(1)의 각 구동부를 제어한다. 통신부(10F)는, 기판 처리 시스템(100)의 각 부를 통합하여 제어하는 제어부 등과 통신을 행한다. 배기 제어부(10G)는 배기 기구(38)를 제어한다.

또, 제어 유닛(10)에는, 각종 정보를 표시하는 표시부(10H)(예를 들면 디스플레이 등)나 조작자로부터의 입력을 받아들이는 입력부(10J)(예를 들면, 키보드 및 마우스 등)가 접속되어 있다.

연산 처리부(10A)는, CPU(=Central Processing Unit)나 RAM(=Random Access Memory) 등을 갖는 컴퓨터에 의해 구성되어 있으며, 기억부(10B)에 기억되어 있는 프로그램에 따라서 기판 처리 장치(1)의 각 부를 이하와 같이 제어하여, 베벨 처리를 실행한다. 이하, 도 15, 도 16a 내지 도 16d를 참조하면서 기판 처리 장치(1)에 의한 베벨 처리에 대해서 설명한다.

도 15는 도 2에 나타내는 기판 처리 장치에 의해 기판 처리 동작의 일례로서 실행되는 베벨 처리를 나타내는 플로차트이다. 또, 도 16a 내지 도 16d는 베벨 처리 중의 장치 각 부를 나타내는 모식도이다. 또한, 도 16a에 있어서 일체적으로 상승하는 구성을 명시하기 위해 당해 구성에 도트를 참고적으로 붙이고, 도 16c에 있어서 일체적으로 회전하는 구성을 명시하기 위해 당해 구성에 도트를 참고적으로 붙이고 있다.

기판 처리 장치(1)에 의해 기판(W)에 베벨 처리를 실시할 때에는, 연산 처리부(10A)는, 승강 구동부(71, 72)에 의해 하측 밀폐 컵 부재(61), 노즐 헤드(56), 빔 부재(49), 지지 부재(43) 및 원판부(42)를 일체적으로 상승시킨다. 이 하측 밀폐 컵 부재(61)의 상승 도중에, 돌기부(613)가 상측 컵(33)의 상측 원환 부위(332)와 결합되고, 그 이후, 하측 밀폐 컵 부재(61), 노즐 헤드(56), 빔 부재(49), 지지 부재(43) 및 원판부(42)와 함께 상측 컵(33)이 상승하여 퇴피 위치로 위치 결정된다. 이에 따라, 스핀 척(21)의 상방에 기판 반송 로봇(111)의 핸드(RH)가 진입하는데 충분한 반송 공간(SPt)이 형성된다. 그리고, 반송 공간(SPt)의 형성 완료를 확인하면, 연산 처리부(10A)는, 통신부(10F)를 통하여 기판 반송 로봇(111)에 기판(W)의 로딩 리퀘스트를 행하여, 도 16a에 나타내는 바와 같이 미처리 기판(W)이 기판 처리 장치(1)에 반입되어 스핀 척(21)의 상면에 재치되는 것을 기다린다. 그리고, 스핀 척(21) 상에 기판(W)이 재치된다(단계 S1). 또한, 이 시점에서는, 펌프(26)는 정지하고 있으며, 스핀 척(21)의 상면 상에서 기판(W)은 수평 이동 가능하게 되어 있다.

기판(W)의 로딩이 완료되면, 기판 반송 로봇(111)이 기판 처리 장치(1)로부터 퇴피한다. 그에 계속해서, 연산 처리부(10A)는, 3개의 맞닿음 부재(81)(도 16b에서는, 2개 만을 도시)가 기판(W)에 근접하도록, 센터링 구동부(82)를 제어한다. 이에 따라 스핀 척(21)에 대한 기판(W)의 편심이 해소되어, 기판(W)의 중심이 스핀 척(21)의 중심과 일치한다(단계 S2). 이렇게 하여 센터링 처리가 완료되면, 연산 처리부(10A)는, 3개의 맞닿음 부재(81)가 기판(W)으로부터 이격하도록 센터링 구동부(82)를 제어함과 함께, 펌프(26)를 작동시켜 음압을 스핀 척(21)에 부여한다. 이에 따라, 스핀 척(21)은 기판(W)을 하방으로부터 흡착 유지한다.

다음에, 연산 처리부(10A)는, 승강 구동부(71, 72)에 하강 지령을 부여한다. 이에 따라, 승강 구동부(71, 72)가 하측 밀폐 컵 부재(61), 노즐 헤드(56), 빔 부재(49), 지지 부재(43) 및 원판부(42)를 일체적으로 하강시킨다. 이 하강 도중에, 하측 밀폐 컵 부재(61)의 돌기부(613)에 의해 하방으로부터 지지되어 있는 상측 컵(33)이 하측 컵(32)에 연결된다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 오목부(335)가 결합 핀(35)의 선단부를 덮도록 끼워맞춤되고, 하측 컵(32)에 대해 상측 컵(33)이 수평 방향으로 위치 결정됨과 함께, 상측 마그넷(37)과 하측 마그넷(36) 사이에서 발생하는 인력에 의해, 상측 컵(33) 및 하측 컵(32)이 서로 결합하여 회전 컵부(31)가 형성된다.

회전 컵부(31)의 형성 후에, 하측 밀폐 컵 부재(61), 노즐 헤드(56), 빔 부재(49), 지지 부재(43) 및 원판부(42)가 일체적으로 더 하강하여, 하측 밀폐 컵 부재(61)의 플랜지부(611, 612)가 각각 상측 밀폐 컵 부재(62)의 플랜지부(621) 및 고정 컵부(34)에서 걸린다. 이에 따라, 하측 밀폐 컵 부재(61)가 하한 위치(도 2 및 도 16c에서의 위치)로 위치 결정된다(단계 S3). 상기 걸림 후에 있어서는, 상측 밀폐 컵 부재(62)의 플랜지부(621) 및 하측 밀폐 컵 부재(61)의 플랜지부(611)가 O링(63)을 통하여 밀착됨과 함께, 하측 밀폐 컵 부재(61)의 플랜지부(612) 및 고정 컵부(34)가 O링(63)을 통하여 밀착된다. 그 결과, 도 2에 나타내는 바와 같이, 연직 방향에 있어서 하측 밀폐 컵 부재(61)와 고정 컵부(34)가 연결되어, 상측 밀폐 컵 부재(62), 하측 밀폐 컵 부재(61) 및 고정 컵부(34)에 의해 밀폐 공간(SPs)이 형성되어, 밀폐 공간(SPs)이 외측 분위기(외측 공간(SPo))로부터 분리된다(분위기 분리).

이 분위기 분리 상태에서, 원판부(42)의 하면이 기판(W)의 상면(Wf) 중 주연부(Ws)를 제외한 표면 영역을 상방으로부터 덮고 있다. 또, 상면 노즐(51F)이, 원판부(42)의 절결부(44) 내에서 토출구(511)를 기판(W)의 상면(Wf)의 주연부를 향한 자세로 위치 결정되어 있다. 이렇게 하여 기판(W)으로의 처리액의 공급 준비가 완료되면, 연산 처리부(10A)는, 회전 구동부(23)에 회전 지령을 주어, 기판(W)을 유지하는 스핀 척(21) 및 회전 컵부(31)의 회전을 개시한다(단계 S4). 기판(W) 및 회전 컵부(31)의 회전 속도는, 예를 들면 1800회전/분으로 설정된다. 또, 연산 처리부(10A)는 히터 구동부(422)를 구동 제어하여 히터(421)를 소망 온도, 예를 들면 185℃까지 승온시킨다.

다음에, 연산 처리부(10A)는, 질소 가스 공급부(47)에 질소 가스 공급 지령을 부여한다. 이에 따라, 도 16c의 화살표 F1에 나타내는 바와 같이, 질소 가스 공급부(47)로부터 중앙 노즐(45)을 향하여 질소 가스의 공급이 개시된다(단계 S5). 이 질소 가스는, 배관(46)을 통과하는 동안, 리본 히터(48)에 의해 가열되어, 소망 온도(예를 들면 100℃)로 승온된 후에, 중앙 노즐(45)로부터 기판(W)과 원판부(42) 사이에 끼인 공간(SPa)(도 10)을 향하여 토출된다. 이에 따라, 기판(W)의 상면(Wf)이 전면적으로 가열된다. 또, 기판(W)의 가열은 히터(421)에 의해서도 행해진다. 이 때문에, 시간의 경과에 의해 기판(W)의 주연부(Ws)의 온도가 상승하여, 베벨 처리에 적합한 온도, 예를 들면 90℃에 이른다. 또, 주연부(Ws) 이외의 온도도, 거의 같은 온도로까지 상승한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 기판(W)의 상면(Wf)의 면내 온도는, 거의 균일하다. 따라서, 기판(W)이 휘는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

이에 계속해서, 연산 처리부(10A)는, 처리액 공급부(52)를 제어하여 상면 노즐(51F) 및 하면 노즐(51B)에 처리액을 공급한다(상기 도면 중의 화살표 F2, F3). 즉, 상면 노즐(51F)로부터 기판(W)의 상면 주연부에 부딪히도록 처리액의 액류가 토출됨과 함께, 하면 노즐(51B)로부터 기판(W)의 하면 주연부에 부딪히도록 처리액의 액류가 토출된다. 이에 따라, 기판(W)의 주연부(Ws)에 대한 베벨 처리가 실행된다(단계 S6). 그리고, 연산 처리부(10A)는, 기판(W)의 베벨 처리에 필요로 하는 처리 시간의 경과 등을 검출하면, 처리액 공급부(52)에 공급 정지 지령을 주어, 처리액의 토출을 정지한다.

그에 계속해서, 연산 처리부(10A)는, 질소 가스 공급부(47)에 공급 정지 지령을 주어, 질소 가스 공급부(47)로부터 중앙 노즐(45)을 향하여 질소 가스의 공급을 정지한다(단계 S7). 또, 연산 처리부(10A)는, 회전 구동부(23)에 회전 정지 지령을 주어, 스핀 척(21) 및 회전 컵부(31)의 회전을 정지시킨다(단계 S8).

다음의 단계 S9에서, 연산 처리부(10A)는 기판(W)의 주연부(Ws)를 관찰하여 베벨 처리의 결과를 검사한다. 보다 구체적으로는, 연산 처리부(10A)는, 기판(W)의 로딩 시와 동일하게 하여, 상측 컵(33)을 퇴피 위치로 위치 결정하여, 반송 공간(SPt)을 형성한다. 그리고, 연산 처리부(10A)는, 관찰 헤드 구동부(92)를 제어하여 관찰 헤드(91)를 기판(W)에 근접시킨다. 그리고, 관찰 헤드(91)에 의해 주연부(Ws)가 촬상되면, 연산 처리부(10A)는, 관찰 헤드 구동부(92)를 제어하여 관찰 헤드(91)를 기판(W)으로부터 퇴피시킨다. 이와 병행하여, 연산 처리부(10A)는, 촬상된 주연부(Ws)의 화상에 의거하여, 연산 처리부(10A)는, 베벨 처리가 양호하게 행해졌는지 여부를 검사한다.

검사 후, 연산 처리부(10A)는, 통신부(10F)를 통하여 기판 반송 로봇(111)에 기판(W)의 언로딩 리퀘스트를 행하여, 처리 완료된 기판(W)이 기판 처리 장치(1)로부터 반출된다(단계 S10). 또한, 이들 일련의 공정은 반복해서 실행된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 비산 방지 기구(3)의 상방에 분위기 분리 기구(6)가 설치되고, 처리액으로 베벨 처리를 행하는 밀폐 공간(SPs)과, 외측 공간(SPo)을 분리하는, 이른바 분위기 분리를 행하고 있다. 이에 따라, 처리액에 의해 처리하는 범위가 제한되어, 난류의 발생 개소를 감소시킬 수 있고, 베벨 처리를 안정화시킬 수 있다. 또, 챔버(11) 내이지만, 외측 공간(SPo)에 있어서는 내약품성을 갖지 않는 부품을 채용할 수 있다. 이와 같은 작용 효과를 얻기 위해, 본 실시 형태에서는, 분위기 분리 기구(6)가 천정벽(11a)에 근접하여 고정된 상측 밀폐 컵 부재(62)와, 상측 밀폐 컵 부재(62)와 비산 방지 기구(3)의 사이에서 승강 가능한 하측 밀폐 컵 부재(61)로 구성되어 있다. 따라서, 다음과 같은 작용 효과도 얻을 수 있다.

분위기 분리를 행하기 위해, 종래에는 비산 방지 기구를 구성하는 컵 부재를 챔버의 천정과 맞닿게 하는 기술이 제안되고 있다(예를 들면 일본 특허 제6282904호). 이 종래 기술에서는, 기판(W)의 반입출을 행할 때에 컵 부재 전체를 하강시킬 필요가 있다. 이에 반해, 본 실시 형태에서는, 도 16a에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 반입출 처리에 필요한 최소한의 거리 만큼 하측 밀폐 컵 부재(61)를 상승시키면 되어, 하측 밀폐 컵 부재(61)의 이동량을 억제할 수 있다. 이 점에 대해서는, 도 16b에 나타내는 센터링 처리를 행할 때나 도 16d에 나타내는 관찰 처리를 행할 때에 대해서도, 하측 밀폐 컵 부재(61)를 상승시킴으로써 대응할 수 있다. 이들 점에서, 종래 장치보다 기판 처리 장치(1)의 택트 타임을 단축할 수 있다(작용 효과 A).

또, 상기 실시 형태에서는, 하측 밀폐 컵 부재(61) 만을 승강시키기 때문에, 컵 부재 전체를 승강시키는 종래 장치보다 승강 기구에 가해지는 부하를 작게 할 수 있다. 또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 하측 밀폐 컵 부재(61)를 둘레 방향에 있어서 서로 상이한 3개소에서 지지하면서 하측 밀폐 컵 부재(61)를 승강시키고 있다. 따라서, 하측 밀폐 컵 부재(61)를 안정적으로 승강시킬 수 있다. 또, 하측 밀폐 컵 부재(61)를 통하여 상측 컵(33), 상면 보호 가열 기구(4) 및 노즐 헤드(56)도 승강하고 있어, 이들 승강도 안정적, 또한 저비용으로 행할 수 있다(작용 효과 B).

또, 본 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 천정벽(11a)의 바로 아래에 설치된 펀칭 플레이트(14)에 상측 밀폐 컵 부재(62)의 상방 개구를 근접시킴으로써, 팬 필터 유닛(13)으로부터 보내져 오는 청정 공기가, 밀폐 공간(SPs)에 보내는 분과, 외측 공간(SPo)에 보내는 분으로 분리된다. 이에 따라, 각각의 공간에 보내지는 청정 공기의 풍량이 제어된다. 따라서, 밀폐 공간(SPs)을 원하는 압력치로 설정할 수 있음과 함께, 외측 공간(SPo)과의 압력차도 고정밀도로 조정할 수 있다. 게다가, 처리액 분위기 에리어로서 기능하는 밀폐 공간(SPs)의 용적을 축소할 수 있어, 기판 처리 장치(1)가 설치되는 공장의 용력의 사용을 삭감할 수 있다(작용 효과 C).

여기서, 청정 공기의 풍량 제어에 대해서는, 다양한 방식을 채용할 수 있다. 예를 들면 도 17a에 나타내는 바와 같이, 상측 밀폐 컵 부재(62)의 상방 개구와 대향하는 취출 구멍(141)의 내경을, 그 이외의 취출 구멍(142)의 내경보다 크게 함으로써, 밀폐 공간(SPs)으로의 풍량을 외측 공간(SPo)으로의 풍량보다 많게 하도록 제어해도 된다. 밀폐 공간(SPs) 및 그 외측 공간의 압력 정밀도를 높이기 위해, 예를 들면 도 17b에 나타내는 바와 같이, 밀폐 공간(SPs)을 위한 팬 필터 유닛(13A)과, 외측 공간(SPo)을 위한 팬 필터 유닛(13B)을 개별적으로 설치해도 된다. 또한, 예를 들면 도 17c에 나타내는 바와 같이, 펀칭 플레이트(14) 대신에, 팬 필터 유닛(13)으로부터 송풍되는 청정 공기가 제1 배관(16a)을 통하여 밀폐 공간(SPs)에 공급되고, 제2 배관(16b)을 통하여 외측 공간(SPo)에 공급되도록 구성해도 된다. 그리고, 제1 배관(16a) 및 제2 배관(16b)에 각각 댐퍼(17a, 17b)를 개재하여, 제어 유닛(10)으로부터의 개도(開度) 지령에 따라 댐퍼 제어부(18)가 댐퍼(17a, 17b)의 개도를 각각 독립적으로 제어함으로써, 밀폐 공간(SPs) 및 그 외측 공간으로의 공급량 조정에 의해 압력을 제어하도록 구성해도 된다.

또, 상기 실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 기판(W)으로부터 비산해 오는 액적을 회전 컵부(31)의 내부, 즉 포집 공간(SPc) 내에서 포집한다. 이 때, 회전 컵부(31)의 경사면(334)에 부착된 액적에 대해, 컵 회전에 따라 발생하는 원심력이 작용한다. 또, 베벨 처리 중에 공급되어 기판(W)의 상면 및 하면을 따라 경방향 외측으로 흐르는 질소 가스 등에 의해 형성되는 기류의 영향을 받는다. 이들에 의해, 액적에 대해 경사면(334)을 따른 하향 벡터 응력이 작용한다. 당해 응력을 받은 액적이 경사면(334)을 따라 상측 컵(33)과 하측 컵(32)의 간극(GPc)으로 이동하게 된다. 그리고, 간극(GPc)의 입구에 도달한 액적은 질소 가스 등의 기체 성분과 함께 간극(GPc)을 통하여 고정 컵부(34)의 배출 공간(SPe)으로 이동된다. 따라서, 회전 컵부(31)에 부착된 액적은 간극(GPc)을 경유하여 신속하게 회전 컵부(31)로부터 배출된다. 특히, 간극(GPc)은 원심력의 방향 및 기류의 흐름과 평행하기 때문에, 액적을 원활하게 포집 공간(SPc)으로부터 배출 공간(SPe)으로 배출할 수 있다. 이 때문에, 기판(W)으로부터 비산해 오는 액적과, 회전 컵부(31)에 부착되어 있는 액적의 충돌이 감소하여, 되튀어오는 액적의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 베벨 처리를 양호하게 행할 수 있다(작용 효과 D). 또한, 본 실시 형태에서는, 상측 컵(33)의 경사면(334)을, 종단면에 있어서 경사각이 일정한 원뿔대면으로 마무리하고 있으나, 예를 들면 도 18에 나타내는 바와 같이 경방향 외측(상기 도면의 왼쪽측)으로 튀어나온 면으로 마무리해도 된다.

또, 본 실시 형태에서는, 하측 컵(32)에 대한 상측 컵(33)의 연결은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 오목부(335)에 대한 결합 핀(35)의 결합과, 상측 마그넷(37)과 하측 마그넷(36) 사이에서 발생하는 인력으로 행해진다. 따라서, 회전 중에 있어서도, 상측 컵(33)과 하측 컵(32)은 확실히 연결되어, 베벨 처리를 안정적으로 행할 수 있다(작용 효과 E). 물론, 상측 컵(33)과 하측 컵(32)의 연결이 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 결합에 의해서만 상측 컵(33)과 하측 컵(32)을 연결해도 된다.

또, 본 실시 형태에서는, 기판(W)을 회전시키기 위해 회전 구동부(23)로부터 출력된 회전 구동력의 일부가 컵 구동력으로서 동력 전달부(27)를 통하여 하측 컵(32)에 부여된다. 이와 같이 단일 회전 구동부(23)에 의해 기판(W)과 회전 컵부(31)의 양쪽을 구동시킬 수 있어, 장치 구성을 간소화할 수 있다. 게다가, 기판(W)과 회전 컵부(31)를 동일 방향으로 동기하여 회전시킬 수 있다. 그 때문에, 회전하고 있는 기판(W)의 주연부로부터 회전 컵부(31)를 보면, 회전 컵부(31)는 상대적으로 정지하고 있기 때문에, 기판(W)으로부터 비산한 처리액의 액적이 회전 컵부(31)에 충돌했을 때에 생기는 액적의 되튀어옴이 더욱 양호하게 억제된다(작용 효과 F).

이 동력 전달부(27)는, 자석(27b, 27c) 사이에서의 자력 작용을 이용하고 있다. 이 때문에, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 원환 부재(27a)와 하측 컵(32) 사이에서 에어 갭(GPa)(원환 부재(27a)와 하측 컵(32)의 간극)을 유지하면서 컵 구동력을 하측 컵(32)에 전달할 수 있다. 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 당해 에어 갭(GPa)에 노즐 지지부(57)의 플랜지 부위(572)를 헐겁게 끼워, 당해 노즐 지지부(57)를 고정 배치하고 있다. 게다가, 에어 갭(GPa)을 배관 경로로서도 이용하고 있다. 즉, 노즐 지지부(57)에 지지된 하면 노즐(51B)에 접속되는 배관은 에어 갭(GPa)을 경유하여 처리액 공급부(52)에 접속되어 있다. 따라서, 당해 배관 길이가 큰 폭으로 단축되어, 기판 처리 장치(1)의 각 부 레이아웃의 자유도 및 허용도를 높일 수 있다(작용 효과 G).

또, 본 실시 형태에서는, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 상측 컵(33)의 경사 부위(333)가 기판(W)의 주연부(Ws)의 상방으로 연장 형성되어 있다. 즉, 연직 상방으로부터의 평면에서 보았을 때에, 상측 원환 부위(332) 및 경사 부위(333)의 일부는, 스핀 척(21)에 유지된 기판(W)의 주연부(Ws)를 전체 둘레에 걸쳐 덮는 차양 부위로서 기능한다. 게다가, 본 실시 형태에서는, 도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 상면 노즐(51F)은, 그 토출구(511)를 연직 방향에 있어서 상기 차양 부위보다 낮은 베벨 처리 위치에 위치한 상태에서, 토출구(511)로부터 처리액을 토출하여, 기판(W)의 주연부(Ws)에 착액시킨다. 따라서, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

회전 컵부(31)에 의한 액적의 포집 시에는, 액적이 상측 컵(33)의 경사면(334)에 충돌하여, 그 일부가 상방으로 날아올라가는 경우가 있다. 또, 기판(W)의 주연부에 처리액이 공급되었을 때, 처리액의 액적의 일부가 상방으로 비산하는 경우도 있다. 이와 같이 상방으로 비산한 액적이 기판(W) 상에 재부착되면, 워터 마크가 발생한다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 상기한 차양 부위가 상방으로 비산한 액적을 포집하여 기판(W)으로의 재부착을 효과적으로 방지한다. 따라서, 기판(W)을 더욱 양호하게 베벨 처리할 수 있다. 또, 도 12(b)에 나타내는 프리디스펜스 처리에 있어서도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다(작용 효과 H).

이 프리디스펜스 처리는, 상면 노즐(51F)을 노즐 이동부(55)에 의해 기판(W)의 경방향(X)으로 미소 거리 만큼 이동시킴으로써 실행 가능하게 되어 있다. 따라서, 프리디스펜스 처리를 위해, 상면 노즐(51F)을 회전 컵부(31)로부터 떨어진 위치에 이동시킬 필요는 없고, 회전 컵부(31) 내에서 프리디스펜스 처리를 실행 가능하게 되어 있다. 그 결과, 종래 장치보다 기판 처리 장치(1)의 택트 타임을 단축할 수 있다(작용 효과 I).

여기서, 프리디스펜스 처리를 행할 때의 상면 노즐(51F)의 이동 방향은 경방향(X)으로 한정되는 것은 아니며 임의이다. 예를 들면 도 19에 나타내는 바와 같이, 상면 노즐(51F)을 구성하는 노즐 본체(512) 중 토출구(511)로부터 떨어진 한쪽 단부(513)에 회동축(AX51)이 설치되어 있다. 이 회동축(AX51)은 연직 방향(Z)으로 평행하게 연장되어 있다. 이 때문에, 노즐 이동부(55)가 상면 노즐(51F)을 회동축(AX51) 둘레로 이동시킴으로써, 토출구(511)로부터 토출되는 처리액의 착액 위치를 변경할 수 있다. 보다 구체적으로는, 회동축(AX51) 둘레로 상면 노즐(51F)을 회동시킴으로써 베벨 처리 위치와 프리디스펜스 위치를 전환하도록 구성해도 된다.

또, 본 실시 형태에서는, 노즐 이동부(55)는, 베벨 처리 위치와 프리디스펜스 위치를 전환할 뿐만 아니라, 기판(W)의 경방향(X)에 있어서, 토출구(511)의 위치를 변경시킴으로써 처리액의 착액 위치를 변경 가능하게 되어 있다. 즉, 연산 처리부(10A)가 노즐 이동부(55)를 제어함으로써 처리액을 원하는 주연부(Ws)에 착액시킨다. 이 때문에, 기판(W)의 주연부(Ws)에 있어서 베벨 처리되는 폭(경방향(X)에 있어서의 기판(W)의 단면으로부터 착액 위치까지의 길이)을 변경 가능하게 되어 있다. 또한, 이와 같은 기능은, 도 19에 나타내는 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.

또, 본 실시 형태에서는, 기판(W)의 상면(Wf)을 상방으로부터 덮도록 원판부(42)가 설치되어 있다. 이에, 도 9에 나타내는 바와 같이, 원판부(42)에 절결부(44)가 형성되고, 상면 노즐(51F)이 비교적 넓은 범위에 걸쳐 이동 가능하게 되어 있어, 상기한 베벨 처리 위치 및 프리디스펜스 위치의 전환 기능과, 베벨 처리 폭의 변경 기구를 효과적으로 달성시키는 것이 가능하게 되어 있다(작용 효과 J).

여기서, 절결부(44)는 밀폐 공간(SPs)에 있어서의 난류 발생의 주요인 중 하나가 된다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 도 3, 도 9, 도 12에 나타내는 바와 같이, 상면 노즐(51F)의 하단부가 절결부(44)에 들어가 부분적으로 막고 있다. 이에 따라, 절결부(44)에서의 난류 발생을 억제할 수 있다(작용 효과 K).

또, 난류 발생을 보다 효과적으로 억제하기 위해서는, 도 20a에 나타내는 바와 같이, 토출구(511)의 위치나 상면 노즐(51F)의 자세를 유지한 채로, 각 상면 노즐(51F)에 어태치먼트(514)를 장착해도 된다. 또, 도 20b에 나타내는 바와 같이, 토출구(511)의 위치나 상면 노즐(51F)의 자세를 유지한 채로, 전체 상면 노즐(51F)에 대해 단일 어태치먼트(515)를 장착해도 된다. 이들에 의해, 각 어태치먼트가 장착된 상면 노즐(51F)이 절결부(44)에서 차지하는 비율이 증가하여, 절결부(44)를 거의 막을 수 있다. 그 결과, 절결부(44)에서의 난류 발생을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 상기 실시 형태에서는, 상면 보호 가열 기구(4)를 설치하여, 기판(W)의 면내 온도의 균일성을 도모하고 있다. 보다 구체적으로는, 다음에 설명하는 시뮬레이션 결과에 의거하여 중앙 노즐(45)에 공급하는 가열 가스의 유량이나 온도를 제어하고 있다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 연직 방향에 있어서 스핀 척(21)에 유지된 기판(W)에 대해 원판부(42)를 근접시킨 상태에서 회전하는 기판(W)을 향하여 중앙 노즐(45)로부터 다양한 유량으로 질소 가스(가열 가스)를 토출한 경우에 대해서, 기류 해석을 행했다. 여기에서는, 히터(421) 및 리본 히터(48)를 정지시킨 상태에서, 게다가, 구체적인 해석 조건은,

·기판(W)과 원판부(42)의 이격 거리=2mm

·기판(W)의 회전수=1800rpm

·질소 가스의 토출 유량=0, 50, 75, 100, 130L/min

·중앙 노즐(45)의 구경=60mmφ

로 설정했다. 그리고, 당해 해석 조건 하에서의 기판(W)의 경방향(X)에 있어서의 각 위치에서의 기류 속도를 플롯한 그래프가, 도 21에 나타나 있다. 도 21로부터 알 수 있는 바와 같이, 기판(W)의 경방향(X)에 있어서의 기류 속도는, 중앙 노즐(45)로부터 토출되는 질소 가스의 유량에 따라 변화한다. 특히, 기판(W)의 주연부(Ws)(여기에서는, 기판 중심으로부터 147mm)에서의 기류 속도가 제로를 밑도는, 즉 기판(W)의 주위(포집 공간(SPc))로부터 기판 중심을 향하는 기류가 발생하면, 액적의 유입이 생겨 버린다. 이에, 기판(W)의 주연부(Ws)(여기에서는, 기판 중심으로부터 147mm)에서의 기류 속도를 가스 유량마다 뽑아내어, 플롯한 그래프가, 도 22에 나타나 있다. 도 22로부터 알 수 있는 바와 같이, 액적의 유입을 방지하기 위해서는, 중앙 노즐(45)로부터 약 57L/min 이상으로 질소 가스를 토출할 필요가 있다.

한편, 중앙 노즐(45)로부터 토출되는 질소 가스의 유량이 증대함에 따라서 기류 속도는 상승한다. 따라서, 과잉한 유량으로 질소 가스를 중앙 노즐(45)에 공급하면, 기판(W)의 상면(Wf)을 따른 기류 속도가 높아져, 기판(W)의 상면(Wf)에 형성되어 있는 패턴에 악영향을 미치는 경우가 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 포집 공간(SPc)에서 포집한 액적 및 기체 성분이 간극(GPc)을 통하여 배출 공간(SPe)으로 배출된다. 이 때문에, 기판(W)으로부터 포집 공간(SPc)에 흘러드는 질소 가스의 유량이 배기 기구(38)에 의해 배출 공간(SPe)으로부터 배기되는 배기 유량보다 과잉해지면, 역류의 소용돌이가 발생하는 경우가 있다. 질소 가스의 유량을 높이면, 기판(W)과 회전 컵부(31)의 사이를 흐르는 배기 풍속이 떨어진다. 이것은 기류 해석으로부터 판명되고 있다. 이 주요인 중 하나는, 간극(GPc)이 좁고, 질소 가스의 유량이 높아지면, 압손이 생겨 배출할 수 없는 배기가 역류가 되어 기판(W)의 상면 단부에 있어서도 역류의 소용돌이가 발생하는 경우가 있다. 이에, 이들이 발생하지 않는 범위에서, 중앙 노즐(45)로부터 토출하는 질소 가스 유량의 최대치를 설정하는 것이 바람직하며, 상기 배기 유량의 0.3배 정도로 설정하고 있다.

다음에, 가열 가스의 온도에 대해서 설명한다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 연직 방향에 있어서 스핀 척(21)에 유지된 기판(W)에 대해 히터 내장의 원판부(42)를 근접시킨 상태에서 회전하는 기판(W)을 향하여 중앙 노즐(45)로부터 다양한 온도의 가열 가스를 토출한 경우에 대해서, 기류 해석을 행했다. 여기서의 구체적인 해석 조건은,

·히터(421)의 온도=185℃

·가열 가스의 온도=27℃, 80℃, 130℃

·기판(W)과 원판부(42)의 이격 거리=2mm

·기판(W)의 회전수=1800rpm

·가열 가스의 토출 유량=80L/min

·중앙 노즐(45)의 구경=60mmφ

로 설정했다.

그리고, 당해 해석 조건 하에서의 기판(W)의 경방향(X)에 있어서의 각 위치에서의 기판(W)의 표면 온도를 플롯한 그래프가 도 23에 나타나 있다. 도 23으로부터 알 수 있는 바와 같이, 기판(W)에 있어서의 면내 온도의 균일성은, 가열 가스의 온도 상승에 따라 향상되어 피크를 나타내고, 추가적인 온도 상승으로 약간 저하되는 경향이 있다. 이에, 기판(W)의 중심 위치(r=0mm) 및 에지 위치(r=150mm)에서의, 가열 가스의 토출 온도의 변화에 따른 기판(W)의 표면 온도의 변화를 플롯한 그래프가 도 24이다. 이 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 중앙 노즐(45)로부터 토출되는 가열 가스의 온도를 약 100℃로 설정함으로써 기판(W)의 표면 온도를 균일화할 수 있다. 또, 기판(W)의 휨을 억제하면서 베벨 처리를 양호하게 행하기 위해서는, 표면 온도차를 20℃ 이내의 범위로 억제하는 것이 바람직하다. 이 점에서 본 실시 형태에서는, 도 24 중의 1쇄선(+20℃)과 점선(r=0mm)으로부터 가열 가스의 토출 온도의 상한치를 130℃로 하고, 2쇄선(-20℃)과 점선(r=0mm)으로부터 가열 가스의 토출 온도의 하한치를 65℃로 하고 있다. 즉, 연산 처리부(10A)는, 가열 가스의 온도가 65℃ 내지 130℃인 토출 온도 범위로 설정한다.

도 25는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제2 실시 형태의 구성을 나타내는 도면이다. 도 26은 제2 실시 형태에 있어서의 회전 컵부의 구성을 나타내는 도면이다. 이 제2 실시 형태가 제1 실시 형태와 크게 다른 점은,

(A) 분위기 분리 기구(6)가 설치되지 않은 점

(B) 스핀 척(21) 및 회전 컵부(31)를 각각 회전 구동하는 회전 구동부(23a, 23b)가 설치되어 있는 점이다.

상기 차이점 (A)에 따라, 노즐 헤드(56)가 빔 부재(49)에 고정되어 있다. 또, 제1 승강 구동부(71)가 빔 부재(49)의 한쪽 단부에 연결됨과 함께 제2 승강 구동부(72)가 빔 부재(49)의 다른 쪽 단부에 연결되어 있다. 이 때문에, 연산 처리부(10A)가, 제1 승강 구동부(71) 및 제2 승강 구동부(72)를 동기하여 제어함으로써, 노즐 헤드(56), 빔 부재(49), 지지 부재(43) 및 원판부(42)가 일체적으로 승강된다. 또, 상측 컵(33)의 상측 원환 부위(332)는, 그 하면이 상기와 같이 하여 승강하는 원판부(42)의 상면 주연부와 결합 가능해지도록, 경사 부위(333)의 상단부에 대해 경방향 내측으로 연장 형성되어 있다. 이 때문에, 상측 컵(33)은, 원판부(42)의 승강에 따라, 하측 컵(32)과 연결되는 위치(도 25, 뒤에 설명하는 도 28c)와, 하측 컵(32)으로부터 상방으로 이격한 위치(뒤에 설명하는 도 28a, 도 28b, 도 28d)로 위치 결정된다.

또, 상기 차이점 (B)에 따라, 하측 컵(32)의 하면에 통 형상 부위(322)가 장착되어 있다. 이 통 형상 부위(322)는 벨트 부재를 통하여 회전 구동부(23b)와 연결되어 있다. 이 때문에, 연산 처리부(10A)가 회전 구동부(23b)에 회전 지령을 주면, 이에 따라 회전 구동부(23b)가 작동하여 하측 컵(32)을 회전축(AX) 둘레로 회전시킨다. 또한, 회전 구동부(23a)는 제1 실시 형태와 동일하며, 연산 처리부(10A)로부터의 회전 지령에 따라 스핀 척(21)을 회전축(AX) 둘레로 회전시킨다. 이와 같이 제2 실시 형태에서는, 이른바 2축 구동으로 기판(W)과 회전 컵부(31)를 서로 독립적으로 구동 가능하게 되어 있다. 단, 베벨 처리를 행할 때에는, 연산 처리부(10A)는 회전 구동부(23a, 23b)를 동기 제어함으로써, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 회전 컵부(31) 및 기판(W)의 양쪽을 동일 방향으로 게다가 동기하여 회전시킨다.

또한, 그 외의 구성은, 기본적으로 제1 실시 형태와 동일하며, 동일 부호를 붙임으로써, 구성 설명을 생략한다.

도 27은 도 25에 나타내는 기판 처리 장치에 의해 기판 처리 동작의 일례로서 실행되는 베벨 처리를 나타내는 플로차트이다. 또, 도 28a 내지 도 28d는 베벨 처리 중의 장치 각 부를 나타내는 모식도이다. 제2 실시 형태에서는, 상기 차이점 (A)에 따라, 하측 밀폐 컵 부재(61)의 승강이 빔 부재(49)의 승강으로 치환되어 있는 점을 제외하고, 기본적으로는 제1 실시 형태와 동일하게 하여, 베벨 처리가 실행된다. 즉, 연산 처리부(10A)는, 승강 구동부(71, 72)에 의해 노즐 헤드(56), 빔 부재(49), 지지 부재(43) 및 원판부(42)를 일체적으로 상승시킨다. 이 빔 부재(49)의 상승 도중에, 원판부(42)의 상면 주연부가 상측 컵(33)의 상측 원환 부위(332)와 결합되고, 그 이후, 노즐 헤드(56), 빔 부재(49), 지지 부재(43) 및 원판부(42)와 함께 상측 컵(33)이 상승하여 퇴피 위치로 위치 결정된다. 이에 따라, 스핀 척(21)의 상방에 기판 반송 로봇(111)의 핸드(RH)가 진입하는데 충분한 반송 공간(SPt)이 형성된다. 그리고, 반송 공간(SPt)의 형성 완료를 확인하면, 연산 처리부(10A)는, 통신부(10F)를 통하여 기판 반송 로봇(111)에 기판(W)의 로딩 리퀘스트를 행하여, 도 28a에 나타내는 바와 같이 미처리 기판(W)이 기판 처리 장치(1)에 반입되어 스핀 척(21)의 상면에 재치되는 것을 기다린다. 그리고, 스핀 척(21) 상에 기판(W)이 재치된다(단계 S21). 또한, 이 시점에서는, 펌프(26)는 정지하고 있으며, 스핀 척(21)의 상면 상에서 기판(W)은 수평 이동 가능하게 되어 있다.

기판(W)의 로딩이 완료되면, 기판 반송 로봇(111)이 기판 처리 장치(1)로부터 퇴피한다. 그에 계속해서, 연산 처리부(10A)는, 3개의 맞닿음 부재(81)(도 28b에서는, 2개 만을 도시)가 기판(W)에 근접하도록, 센터링 구동부(82)를 제어한다. 이에 따라 스핀 척(21)에 대한 기판(W)의 편심이 해소되어, 기판(W)의 중심이 스핀 척(21)의 중심과 일치한다(단계 S22). 이렇게 하여 센터링 처리가 완료되면, 연산 처리부(10A)는, 3개의 맞닿음 부재(81)가 기판(W)으로부터 이격하도록 센터링 구동부(82)를 제어함과 함께, 펌프(26)를 작동시켜 음압을 스핀 척(21)에 부여한다. 이에 따라, 스핀 척(21)은 기판(W)을 하방으로부터 흡착 유지한다.

다음에, 연산 처리부(10A)는, 승강 구동부(71, 72)에 하강 지령을 부여한다. 이에 따라, 승강 구동부(71, 72)가 노즐 헤드(56), 빔 부재(49), 지지 부재(43) 및 원판부(42)를 일체적으로 하강시킨다. 이 하강 도중에, 원판부(42)의 상면 주연부에 의해 하방으로부터 지지되어 있는 상측 컵(33)이 하측 컵(32)에 연결된다. 이에 따라, 회전 컵부(31)가 형성된다.

회전 컵부(31)의 형성 후에, 노즐 헤드(56), 빔 부재(49), 지지 부재(43) 및 원판부(42)가 일체적으로 더 하강하여, 원판부(42)가 하한 위치로 위치 결정된다. 이 하한 위치에서는, 원판부(42)는 기판(W)의 상면(Wf)으로부터 소정 거리, 예를 들면 2mm 만큼 상방으로 떨어져 있다. 또, 상면 노즐(51F)이, 원판부(42)의 절결부(44) 내에서 토출구(511)를 기판(W)의 상면(Wf)의 주연부를 향한 자세로 위치 결정되어 있다. 이렇게 하여 기판(W)으로의 처리액의 공급 준비가 완료되면, 연산 처리부(10A)는, 회전 구동부(23a, 23b)에 회전 지령을 주어, 기판(W)을 유지하는 스핀 척(21) 및 회전 컵부(31)의 회전을 개시한다(단계 S24). 기판(W) 및 회전 컵부(31)의 회전 속도는, 예를 들면 1800회전/분으로 설정된다. 또, 연산 처리부(10A)는 히터 구동부(422)를 구동 제어하여 히터(421)를 소망 온도, 예를 들면 185℃까지 승온시킨다.

다음에, 연산 처리부(10A)는, 질소 가스 공급부(47)에 질소 가스 공급 지령을 부여한다. 이에 따라, 도 28c의 화살표 F1에 나타내는 바와 같이, 질소 가스 공급부(47)로부터 중앙 노즐(45)을 향하여 질소 가스의 공급이 개시된다(단계 S25). 이 질소 가스는, 배관(46)을 통과하는 동안, 리본 히터(48)에 의해 가열되어, 소망 온도(예를 들면 100℃)로 승온된 후에, 중앙 노즐(45)로부터 기판(W)과 원판부(42) 사이에 끼인 공간을 향하여 토출된다. 이에 따라, 기판(W)의 상면(Wf)이 전면적으로 가열된다. 또, 기판(W)의 가열은 히터(421)에 의해서도 행해진다. 이 때문에, 시간의 경과에 의해 기판(W)의 주연부(Ws)의 온도가 상승하여, 베벨 처리에 적합한 온도, 예를 들면 90℃에 이른다. 또, 주연부(Ws) 이외의 온도도, 거의 동일한 온도로까지 상승한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 기판(W)의 상면(Wf)의 면내 온도는, 거의 균일하다. 따라서, 기판(W)이 휘는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

이에 계속해서, 연산 처리부(10A)는, 처리액 공급부(52)를 제어하여 상면 노즐(51F) 및 하면 노즐(51B)에 처리액을 공급한다(상기 도면 중의 화살표 F2, F3). 즉, 상면 노즐(51F)로부터 기판(W)의 상면 주연부에 부딪히도록 처리액의 액류가 토출됨과 함께, 하면 노즐(51B)로부터 기판(W)의 하면 주연부에 부딪히도록 처리액의 액류가 토출된다. 이에 따라, 기판(W)의 주연부(Ws)에 대한 베벨 처리가 실행된다(단계 S26). 그리고, 연산 처리부(10A)는, 기판(W)의 베벨 처리에 필요로 하는 처리 시간의 경과 등을 검출하면, 처리액 공급부(52)에 공급 정지 지령을 주어, 처리액의 토출을 정지한다.

그에 계속해서, 연산 처리부(10A)는, 질소 가스 공급부(47)에 공급 정지 지령을 주어, 질소 가스 공급부(47)로부터 중앙 노즐(45)을 향하여 질소 가스의 공급을 정지한다(단계 S27). 또, 연산 처리부(10A)는, 회전 구동부(23a, 23b)에 회전 정지 지령을 주어, 스핀 척(21) 및 회전 컵부(31)의 회전을 정지시킨다(단계 S28).

다음의 단계 S29에서, 연산 처리부(10A)는 기판(W)의 주연부(Ws)를 관찰하여 베벨 처리의 결과를 검사한다. 연산 처리부(10A)는, 기판(W)의 로딩 시와 동일하게 하여, 상측 컵(33)을 퇴피 위치로 위치 결정하여, 반송 공간(SPt)을 형성한다. 그리고, 연산 처리부(10A)는, 관찰 헤드 구동부(92)를 제어하여 관찰 헤드(91)를 기판(W)에 근접시킨다. 그리고, 관찰 헤드(91)에 의해 주연부(Ws)가 촬상되면, 연산 처리부(10A)는, 관찰 헤드 구동부(92)를 제어하여 관찰 헤드(91)를 기판(W)으로부터 퇴피시킨다. 이와 병행하여, 연산 처리부(10A)는, 촬상된 주연부(Ws)의 화상에 의거하여, 연산 처리부(10A)는, 베벨 처리가 양호하게 행해졌는지 여부를 검사한다(단계 S29).

검사 후, 연산 처리부(10A)는, 통신부(10F)를 통하여 기판 반송 로봇(111)에 기판(W)의 언로딩 리퀘스트를 행하여, 처리 완료된 기판(W)이 기판 처리 장치(1)로부터 반출된다(단계 S30). 또한, 이들 일련의 공정은 반복해서 실행된다.

이상과 같이, 제2 실시 형태에 의하면, 상기 차이점 (A) 때문에 상기 작용 효과 A 내지 작용 효과 C는 얻을 수 없고, 또 상기 차이점 (B) 때문에 상기 작용 효과 F는 얻을 수 없지만, 그 외의 작용 효과는 제1 실시 형태와 동일하게 얻을 수 있다.

상기한 실시 형태에 있어서, 스핀 척(21)이 본 발명의 「기판 유지부」의 일례에 상당하고 있다. 상측 컵의 하측 원환 부위(331) 및 하측 컵(32)의 상면 주연부(321)가 각각 본 발명의 「제1 연결 부위」 및 「제2 연결 부위」의 일례에 상당하고 있다. 도 2, 도 16c, 도 17a~도 17c, 도 25 및 도 28c에 나타내는 상측 컵(33)의 위치가 본 발명의 「컵 연결 위치」이며, 도 16a, 도 16b, 도 16d, 도 28a, 도 28b 및 도 28d에 상측 컵(33)의 위치가 본 발명의 「컵 퇴피 위치」이며, 제1 승강 구동부(71) 및 제2 승강 구동부(72)가 본 발명의 「컵 승강부」의 일례에 상당하고 있다. 또한, 회전 구동부(23)가 본 발명의 「공통 회전 구동부」의 일례에 상당하고, 회전 구동부(23a, 23b)가 각각 본 발명의 「제1 회전 구동부」 및 「제2 회전 구동부」의 일례에 상당하고 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상술한 것에 대해 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 3종류의 처리액을 이용하여 기판(W)의 주연부(Ws)에 대해 베벨 처리를 실시하고 있으나, 처리액의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다.

또, 상기 실시 형태에서는, 기판(W)의 주연부(Ws)에 대해 처리액을 공급함으로써 주연부(Ws)를 베벨 처리하는, 기판 처리 장치(1)에 본 발명을 적용하고 있으나, 기판으로부터의 액적을 회전 컵부로 포집하여 배출하는 기구를 구비한 기판 처리 장치 전반에 적용할 수 있다.

이상, 특정의 실시예를 따라 발명을 설명했지만, 이 설명은 한정적인 의미로 해석되는 것을 의도한 것은 아니다. 발명의 설명을 참조하면, 본 발명의 기타 실시 형태와 마찬가지로, 개시된 실시 형태의 다양한 변형예가, 이 기술에 정통한 사람에게는 분명해질 것이다. 고로, 첨부한 특허 청구의 범위는, 발명의 진정한 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서, 당해 변형예 또는 실시 형태를 포함하는 것으로 생각된다.

이 발명은, 기판에 처리액을 공급하여 당해 기판을 처리하는 기판 처리 기술 전반에 대해 적용 가능하다.

1 기판 처리 장치 2 회전 기구
3 비산 방지 기구 31 회전 컵부
7 승강 기구 10 제어 유닛
10A 연산 처리부 10G 배기 제어부
21 스핀 척(기판 유지부) 23 (공통) 회전 구동부
23A (제1) 회전 구동부 23B (제2) 회전 구동부
27 동력 전달부 32 하측 컵
33 상측 컵 34 고정 컵부
35 결합 핀 36 하측 마그넷
37 상측 마그넷 38 배기 기구
51B, 51F 처리액 토출 노즐 71, 72 승강 구동부(컵 승강부)
321 상면 주연부(제2 연결 부위) 331 하측 원환 부위(제1 연결 부위)
333 경사 부위 334 경사면
335 오목부 341 액받이 부위
342 배기 부위 343 구획벽
344 기체 안내부 AX 회전축
GPc 간극 SPc 포집 공간
SPe 배출 공간 Ws (기판(W)의) 주연부
Z 연직 방향

Claims

기판을 유지하면서 연직 방향으로 연장되는 회전축 둘레로 회전 가능하게 설치되는 기판 유지부와,
상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판에 처리액을 공급함으로써 상기 기판에 처리를 실시하는 처리 기구와,
회전하는 상기 기판의 외주를 둘러쌈으로써 상기 기판으로부터 비산하는 상기 처리액의 액적을 포집하는 포집 공간을 형성하면서 상기 회전축 둘레로 회전 가능하게 설치되는 회전 컵부와,
상기 회전 컵부를 둘러싸도록 고정 배치됨으로써 상기 회전 컵부로 포집된 상기 액적을 배출하는 배출 공간을 형성하는 고정 컵부와,
상기 기판 유지부 및 상기 회전 컵부를 회전시키는 회전 기구를 구비하고,
상기 회전 컵부는, 상기 회전 기구로부터 부여되는 컵 구동력을 받아 상기 회전축 둘레로 회전되는 하측 컵과, 상기 하측 컵에 연결됨으로써 상기 하측 컵과 일체적으로 상기 회전축 둘레로 회전하면서 상기 포집 공간을 비산해 오는 상기 액적을 포집하는 상측 컵을 갖고,
상기 상측 컵은,
상기 하측 컵의 상방에 위치하여 상기 하측 컵과의 사이에 간극을 형성함으로써, 상기 포집 공간과 상기 배출 공간을 연통시키는 제1 연결 부위와,
상기 제1 연결 부위로부터 상기 기판의 주연부의 상방을 향하여 경사져 설치되어, 상기 포집 공간에 대향하고 있는 경사면에서 상기 액적을 포집하는 경사 부위
를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 간극은 수평 방향으로 연장 형성되는, 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 상측 컵은, 상기 하측 컵에 대해 결합 이탈 가능한, 기판 처리 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 상측 컵을, 상기 하측 컵과 결합시킴으로써 상기 하측 컵에 연결되는 컵 연결 위치와, 상기 하측 컵으로부터 상방으로 퇴피한 컵 퇴피 위치의 사이에서 승강시키는 컵 승강부를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하측 컵은 상기 제1 연결 부위와 대향하는 제2 연결 부위를 갖고,
상기 제1 연결 부위 및 상기 제2 연결 부위 중 한쪽에 복수의 결합 핀이 설치됨과 함께, 다른 쪽에 상기 복수의 결합 핀을 각각 삽입 탈거 가능하게 복수의 오목부가 형성되며,
상기 복수의 결합 핀이 각각 대응하는 상기 복수의 오목부에 삽입됨으로써, 상기 상측 컵 및 상기 하측 컵이 서로 결합되는, 기판 처리 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 연결 부위에 장착된 상측 마그넷과,
상기 제2 연결 부위에 장착된 하측 마그넷을 구비하고,
상기 상측 컵 및 상기 하측 컵이 서로 결합되었을 때에, 상기 상측 마그넷과 상기 하측 마그넷이 연직 방향에 있어서 접촉 또는 근접함으로써, 상기 상측 마그넷 및 상기 하측 마그넷 사이에서 인력을 발생시키는, 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 상측 컵은, 상기 하측 컵에 연결된 상태에서 상기 경사 부위의 상단이 상기 기판의 주연부를 덮도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정 컵부를 배기하는 배기 기구와,
상기 배출 공간 내의 압력을 조정함으로써 상기 간극을 경유한 상기 포집 공간으로부터 상기 배출 공간으로의 상기 액적의 이동을 촉진하도록, 상기 배기 기구를 제어하는 배기 제어부
를 구비하는, 기판 처리 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 고정 컵부는, 상기 처리액을 받는 액받이 부위와, 상기 배기 기구와 접속되어, 상기 액받이 부위를 경유하여 유통되어 오는 기체 성분을 배기하는 배기 부위와, 상기 액받이부 및 상기 배기 부위를 구획하는 구획벽과, 상기 구획벽을 상방으로부터 덮어 래버린스 구조를 갖는 상기 기체 성분의 유통 경로를 형성하는 기체 안내부를 갖는, 기판 처리 장치.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 기구는,
상기 기판 유지부에 회전 구동력을 부여하여 회전시키는 공통 회전 구동부와,
상기 공통 회전 구동부로부터 출력된 상기 회전 구동력의 일부를 상기 컵 구동력으로서 상기 하측 컵에 전달하는 동력 전달부
를 갖는, 기판 처리 장치.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 기구는,
상기 기판 유지부를 회전시키는 제1 회전 구동부와,
상기 하측 컵을 회전시키는 제2 회전 구동부
를 갖는, 기판 처리 장치.