KR20230143100A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20230143100A
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processing
steam
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KR1020230034623A
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다카히로 가나이
다카아키 츠치모치
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시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

[과제] 기판의 처리 중에 처리액 유지부와 기판 사이에 생긴 스팀이 새롭게 처리실에 반입되는 기판의 표면에 접촉하는 것을 억제하는 기판 처리 장치를 제공한다.
[해결수단] 처리실에 반입되는 기판(W)을 유지하는 유지부(20)와, 유지부(20)에 유지된 기판(W)을 회전시키는 회전체(10)와, 유지부(20)에 유지된 기판(W)의 표면에 처리액을 공급하며, 기판(W)의 표면에 공급된 처리액에 대하여 린스액을 공급하는 공급 기구(41)와, 유지부(20)에 유지된 기판(W)의 표면에 대향하여 설치되는, 기판(W)보다도 대직경의 처리액 유지부(42)와, 처리액 유지부(42)를, 기판(W)의 표면에 형성된 처리액의 액막에 근접한 처리 위치와 기판(W)의 표면으로부터 이격된 후퇴 위치 사이에서 승강시키는 승강 기구(43)와, 유지부(20)에 유지된 기판(W)의 표면에 대하여 공급된 처리액을 가열하는 가열부(44)와, 유지부(20)에 유지된 기판(W)을 둘러싸도록 설치되고, 기판(W)으로부터 비산하는 처리액을 받아 배액하여, 처리실 내부의 다운 플로우를 배기하는 컵부(30)와, 가열된 처리액과 가열된 처리액에 대하여 공급된 린스액으로부터 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 발생한 스팀(M)을 제거하는 제거부(50)를 갖는다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 형성된 레지스트를, SPM(황산과 과산화수소수을 혼합하여 이루어지는 혼합액) 등의 강한 산화력을 갖는 처리액에 의해 제거하는 기판 처리 장치가 알려져 있다. 이러한 기판 처리 장치는 기판의 표면에 대향하여 설치되는 처리액 유지부를 구비한다. 처리액 유지부는 공급 기구로부터 공급되는 처리액을 유지한다. 처리액 유지부에는 처리액을 가열하는 히터가 설치된다. 이에 따라, 기판 처리 장치는 기판에 고온의 처리액을 공급하여 기판의 표면에 형성된 레지스트를 박리한다.
처리액 유지부는, 처리액이 기판에 공급되기 전뿐만 아니라, 기판에 공급된 후에도 처리액을 가열하여 고온으로 유지한다. 그 때문에, 처리액 유지부는, 특허문헌 1에 기재된 것과 같이, 기판보다도 대직경이며 기판 전면을 덮도록 설치된다.
[특허문헌 1] 국제공개 제2011/090141호
기판 처리 공정에서는, 기판에 공급된 고온의 처리액에 대하여, 이 처리액을 기판으로부터 씻어내기 위해서 상온의 린스액이 공급된다. 이때, 처리액과 린스액의 온도차에 의해, 린스액이 급격히 가열되고 비등하여, 기판의 전면에 있어서 대량의 스팀이 발생한다. 여기서, 이 스팀은 증기화한 후에 차가워져 이루어지는 린스액의 스팀이 대부분이지만, 처리액의 스팀도 포함하는 것이다. 처리액은 기판에 공급되었을 때에 기판을 덮는 액막으로 되는데, 이 액막으로부터 생긴 증기가 차가워져 스팀으로 된다. 기판 처리 장치가 배치되는 처리실에서는, 통상 처리실 천장에 설치된 FFU(팬 필터 유닛)으로부터 다운 플로우가 생기고 있기 때문에, 이러한 스팀은 처리실 아래쪽으로 흘러, 기판을 둘러싸도록 설치되는 컵부에 의해 외부로 배기된다.
그러나, 상술한 것과 같이, 기판보다 대직경의 처리액 유지부가 기판을 덮도록 설치되면, 다운 플로우가 가로막히고, 처리액 유지부와 기판 사이에 스팀이 가득차서 체류해 버린다. 이러한 스팀은, 다운 플로우에 의해 처리실 아래쪽으로 흐르지 않기 때문에, 컵부에 의해 외부로 배기되지 않을 우려가 있다. 이러한 상태에서 새로운 기판(미처리 기판)이 반입되면, 이 기판에 체류한 스팀이 접촉하여, 스팀에 포함되는 처리액 성분이 기판 표면에 파티클로서 부착되어 버리는 경우가 있다. 파티클이 부착된 상태에서 처리액에 의해 기판 처리가 이루어지더라도, 파티클을 다 제거할 수 없어, 기판의 품질 불량으로 이어질 우려가 있었다.
본 발명의 실시형태는, 기판의 처리 중에 처리액 유지부와 기판 사이에 생긴 스팀이 새롭게 처리실에 반입되는 기판의 표면에 접촉하는 것을 억제하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 처리실에 반입되는 기판을 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 상기 기판을 회전시키는 회전체와, 상기 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 처리액을 공급하여, 상기 기판의 표면에 공급된 상기 처리액에 대하여 린스액을 공급하는 공급 기구와, 상기 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 대향하여 설치되는, 상기 기판보다 대직경의 처리액 유지부와, 상기 처리액 유지부를, 상기 기판의 표면에 형성된 상기 처리액의 액막에 근접한 처리 위치와 상기 기판의 표면으로부터 이격한 후퇴 위치 사이에서 승강시키는 승강 기구와, 상기 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 대하여 공급된 처리액을 가열하는 가열부와, 가열된 상기 처리액과 가열된 상기 처리액에 대하여 공급된 린스액으로부터 상기 처리액 유지부와 상기 기판 사이에 발생한 스팀을 제거하는 제거부를 갖는다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 기판의 처리 중에 처리액 유지부와 기판 사이에 생긴 스팀이 새롭게 처리실에 반입되는 기판의 표면에 접촉하는 것을 억제할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
[도 1] 실시형태의 기판 처리 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
[도 2] 도 1의 기판 처리 장치의 유지부의 동작을 도시하는 평면도이다.
[도 3] 종래 기술과 실시형태의 기판 오염도를 비교하는 도면이다.
[도 4] 변형예의 제거부의 구성을 도시하는 도면이다.
[도 5] 다른 변형예의 제거부의 구성을 도시하는 도면이다.
[도 6] 다른 변형예의 제거부의 구성을 도시하는 도면이다.
[도 7] 다른 변형예의 제거부의 구성을 도시하는 도면이다.
[구성]
이하, 본 발명의 실시형태(이하, 본 실시형태라고도 한다.)를 도면을 참조하여 설명한다. 기판 처리 장치(1)는, 기판(W)을 유지하여 회전시키면서, 기판(W)의 표면에 처리액을 공급하여 기판(W)을 처리하는 장치이다. 처리 대상이 되는 기판(W)은 예컨대 원형의 실리콘제 반도체 웨이퍼이다. 기판 처리 장치(1)는, 도 1에 도시하는 것과 같이, 회전체(10), 유지부(20), 컵부(30), 공급부(40), 제거부(50), 검출부(60)를 갖는다. 또한, 기판 처리 장치(1)에는 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어하는 제어 장치(70)가 접속된다. 또한, 이하의 설명에서는, 중력에 대항하는 방향을 상(上), 중력에 따르는 방향을 하(下)로 하지만, 기판 처리 장치(1)의 설치 방향을 한정하는 것은 아니다.
기판 처리 장치(1)는 예컨대 처리실에 배치된다. 처리실의 천장에는 ULPA 필터 등의 필터(F)가 설치되어 있다. 처리실 내부에서는, 필터(F)를 통해 설치되는 도시하지 않는 급기구에 의해, 위쪽에서 아래쪽으로 향해서 다운 플로우가 생기고 있다. 다운 플로우는 후술하는 컵부(30)의 바닥부에 개구된 배기구(V)로부터 배기구(V)에 연통하는 배기관(P)을 지나 외부로 배기된다. 구체적으로는 배기관(P)은 기판 처리 장치(1)가 설치되는 공장의 배기 설비에 접속되어 있다. 이에 따라, 다운 플로우는 배기관(P)을 지나 외부로 배기된다.
회전체(10)는, 도시하지 않는 설치면 또는 설치면에 설치된 가대(架臺)에 고정된 고정 베이스(11) 상에, 모터(12)를 갖는 회전 기구(13)에 의해서, 회전축 A를 중심으로 하여 회전할 수 있게 마련되어 있다. 회전체(10)는 일단이 테이블(10a)에 의해서 막힌 원통 형상이다. 테이블(10a)은, 기판(W)보다도 대직경인 원형의 면이며, 유지부(20)에 유지된 기판(W)에 간격을 두고서 대향한다.
유지부(20)는, 테이블(10a)과 평행하게 또한 간격을 두고서 기판(W)을 유지하는 부재이며, 회전체(10)에 설치되어 있다. 즉, 유지부(20)는 회전체(10)에 의해 회전할 수 있게 마련되어 있다. 유지부(20)는 테이블(10a) 주위를 따라서 등간격으로 6개 설치되어 있다. 각 유지부(20)는 회동 부재(21), 유지 부재(22), 구동 기구(23)를 갖는다.
회동 부재(21)는, 도 2에 도시하는 것과 같이, 기판(W) 주위를 따라서 등간격으로 6개 배치된 원주 형상의 부재이다. 회동 부재(21)는 회전체(10)의 회전축 A에 평행한 축을 중심으로 회동할 수 있게 설치되어 있다. 회동 부재(21)의 천장면은 테이블(10a)로부터 노출되어 있다.
유지 부재(22)는, 각 회동 부재(21)의 천장면의 회동 중심으로부터 편심한 위치에, 위쪽으로 돌출하도록 설치되어 있다. 유지 부재(22)는 회동 부재(21)와 동수이며 6개 마련되어 있다. 유지 부재(22)는 경사면(22a)과 척핀(22b)을 갖는다. 경사면(22a)은, 회전체(10)의 중심 측으로부터 외주 가장자리로 향하여 높아지도록 경사진 면이며, 회동 부재(21)의 회동에 따라서 기판(W)의 가장자리부가 접한다. 척핀(22b)은, 유지 부재(22)의 머리 꼭대기이며, 경사면(22a)의 상단에 형성된 원주 형상의 돌기이다. 척핀(22b)은 측면에 기판(W)의 가장자리부가 들어가는 잘록한 부분을 갖는다.
유지 부재(22)는, 회동 부재(21)의 회동에 따라서, 기판(W)의 가장자리부에 접함으로써 기판(W)을 유지하는 유지 위치(도 2(A) 참조)와, 기판(W)의 가장자리부로부터 떨어짐으로써 기판(W)을 개방하는 개방 위치(도 2(B) 참조) 사이를 이동한다. 본 실시형태에서는, 최종적으로 6개의 척핀(22b)이 기판(W)의 가장자리부에 접함으로써 기판(W)을 파지한다.
구동 기구(23)는, 회동 부재(21)를 회동시킴으로써, 유지 부재(22)를 유지 위치와 개방 위치 사이에서 이동시킨다. 구동 기구(23)는 구동축(231), 소기어(232), 대기어(233)를 갖는다. 구동축(231)은, 회동 부재(21)의 천장면과 반대측에, 회동 부재(21)의 회동축과 동축으로 설치된 원주 형상의 부재이다.
소기어(232)는 구동축(231)의 회동 부재(21)와 반대측의 단부에 설치된 섹터 기어이다. 대기어(233)는 소기어(232)에 대응하여 기어 홈이 간헐적으로 형성된 기어이다. 대기어(233)는 회전체(10)를 회전시키는 회전 기구(13)에 의해서 회전체(10)와 동축으로 회전이 자유롭게 설치되어 있다. 대기어(233)는, 소기어(232)와 대응하는 간격으로, 6개의 볼록부가 둘레 방향으로 소정 간격으로 형성되어 이루어지고, 각 볼록부의 선단 외주면에, 소기어(232)에 맞물리는 기어 홈이 형성되어 있다.
대기어(233)는, 도시하지 않는 스프링 등의 밀어붙이기 부재에 의해서, 도 2(A)에 화살표 α로 나타내는 회전 방향(반시계 방향)으로 밀어 붙여진다. 이에 따라, 소기어(232)는, 화살표 β1로 나타내는 시계 방향으로 밀어 붙여지기 때문에, 소기어(232)의 회동에 회동 부재(21)가 연동하고, 척핀(22b)이 회전체(10)의 중심 방향으로 이동하여, 기판(W)에 맞닿는 유지 위치에 유지된다. 또한, 기판 처리 시에는, 이 유지 위치를 유지한 상태에서, 회동 부재(21), 구동축(231), 척핀(22b), 소기어(232), 대기어(233)는 회전체(10)와 함께 회전한다.
또한, 대기어(233)는 도시하지 않는 스토퍼 기구에 의해서 회전이 저지된다. 대기어(233)의 회전이 저지된 상태에서, 도 2(B)에 도시하는 것과 같이, 회전체(10)를 화살표 γ 방향으로 회전시키면, 회전이 저지된 대기어(233)에 맞물려 있는 소기어(232)가, 화살표 β2로 나타내는 반시계 방향으로 회동한다. 이에 따라, 회동 부재(21)가 회동하기 때문에, 척핀(22b)이 기판(W)의 가장자리부로부터 떨어지는 방향으로 이동하여 개방 위치로 온다.
컵부(30)는, 회전하는 기판(W)으로부터 비산하는 처리액을 받는 원통 형상의 부재이며, 회전체(10) 및 유지부(20)를 둘러싸도록 설치되어 있다. 즉, 컵부(30)는 유지부(20)에 유지된 기판(W)을 둘러싸도록 마련되어 있다. 컵부(30)의 위쪽은 유지부(20)에 유지된 기판(W)이 노출되도록 개구되어 있다. 또한, 컵부(30)의 상부는 직경 방향 내측으로 경사져 있다. 컵부(30)는, 도시하지 않는 승강 기구를 구비하고, 예컨대 처리액을 받기 위해서 상승 가능하게, 또한 기판(W)의 반입, 반출의 지장이 되지 않도록 하강 가능하게 설치된다. 컵부(30)에 받아진 처리액은, 컵부(30) 내측을 타고 흘러, 컵부(30)의 바닥부에 마련된 도시하지 않는 배관으로부터 배액된다. 또한, 컵부(30)의 바닥부에는 상술한 배기구(V)가 형성되어, 처리실 내부에 생긴 다운 플로우가 배기된다. 이와 같이, 컵부(30)는, 기판(W)으로부터 비산하는 처리액을 받아 배액하여, 처리실 내부의 다운 플로우를 배기한다.
공급부(40)는, 기판(W)의 표면, 즉, 유지부(20)에 유지된 기판(W)에 있어서 테이블(10a) 측과 반대측의 면에 처리액을 공급하는 부재이며, 회전체(10) 및 유지부(20)의 위쪽에 설치되어 있다. 공급부(40)는 공급 기구(41), 처리액 유지부(42), 승강 기구(43), 가열부(44)를 갖는다.
공급 기구(41)는 복수 종류의 처리액 또는 린스액을 공급하는 기구이다. 본 실시형태의 공급 기구(41)는 예컨대 탄산수, 순수(DIW), 황산, 과산화수소수를 공급한다. 또한, 공급 기구(41)는, 황산과 과산화수소수를 동시에 공급함으로써, 양자의 혼합액인 SPM을 처리액으로서 공급한다. 이하에서는, 특히 SPM을 처리액, 특히 과산화수소수를 린스액이라고 한다. 공급 기구(41)는 처리액조(41a), 송통관(送通管)(41b), 처리액 공급관(41c), 유량 조정 밸브(41d), 유량계(41e)를 갖고 있다.
처리액조(41a)는 각각의 처리액을 저류하는 용기이다. 각 처리액조(41a)에는 송통관(41b)이 병렬로 처리액 공급관(41c)에 결합되어 있다. 처리액 공급관(41c)은 그 선단부가 유지부(20)에 유지된 기판(W)에 대향해 있다. 이에 따라, 각 처리액조(41a)에 저류되는 처리액은 송통관(41b) 및 처리액 공급관(41c)을 통해 기판(W)의 표면에 공급된다. 각 송통관(41b)에는, 처리액의 유량을 조정하는 유량 조정 밸브(41d)와, 처리액의 유량을 계측하는 유량계(41e)가 설치되어 있다.
처리액 유지부(42)는, 기판(W)보다도 대직경의 원형이며, 둘레 가장자리부에 회전체(10)와 반대측으로 기립한 벽이 형성됨으로써, 분(盆) 형상을 하고 있다. 처리액 유지부(42)의 바깥 바닥면은 기판(W)에 대향해 있다. 처리액 유지부(42)에는, 처리액 공급관(41c)의 선단이 삽입 관통되며, 기판(W) 측으로 노출하는 토출구(42a)와, 후술하는 제거부(50)의 송통관(51)의 선단이 삽입 관통되고, 기판(W) 측으로 노출하는 토출구(42b)가 형성되어 있다. 토출구(42a)는 처리액 유지부(42)의 중심축으로부터 편심한 위치에 형성되어 있다. 이 위치는 기판(W)의 표면 중심에 처리액을 공급할 수 있는 위치로 되어 있다.
승강 기구(43)는 기판(W)에 대하여 접촉/분리하는 방향으로 처리액 유지부(42)를 이동시키는 기구이다. 승강 기구(43)로서는, 예컨대 실린더, 볼나사 기구 등, 회전체(10)의 회전축 A와 평행한 방향으로 처리액 유지부(42)를 이동시키는 다양한 기구를 적용할 수 있다. 승강 기구(43)는 처리액 유지부(42)를 처리 위치와 후퇴 위치 사이에서 승강시킨다. 처리 위치는, 기판(W)의 표면에 형성된 처리액의 액막에 대하여, 처리액 유지부(42)의 기판(W)에 대향하는 측의 면이 근접한 위치이다. 후퇴 위치는, 기판 처리 장치(1)에 대하여 기판(W)의 반입, 반출을 행할 수 있도록, 처리액 유지부(42)의 기판(W)에 대향하는 측의 면이 기판(W)의 표면으로부터 이격된 위치이다.
가열부(44)는, 처리액 유지부(42)의 기판(W)에 대향하는 면과 반대측의 면에 설치된 히터(441)를 갖고, 히터(441)에 의해 공급 기구(41)로부터 기판(W)의 표면에 공급된 처리액을, 예컨대 180℃∼200℃로 가열한다. 이에 따라, 기판(W)의 표면에 형성된 처리액의 액막으로부터 증기가 발생하고, 이 증기가 차가워져, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 스팀이 생긴다. 히터(441)는 원형의 시트 형상이다. 히터(441)에는, 처리액 공급관(41c)이 삽입 관통된 관통 구멍(441a)과, 후술하는 제거부(50)의 선단이 삽입 관통된 관통 구멍(441b)이 형성되어 있다.
또한, 히터(441)에 의해 기판(W)의 표면에 있어서 가열된 처리액에 대하여, 공급 기구(41)에 의해 상온, 예컨대 25℃의 린스액이 공급되면, 린스액이 급격히 가열되어 비등함으로써 증발하고, 또한 이 증발한 린스액이 차가워짐으로써, 기판(W) 전면으로부터 공급부(40)의 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 대량의 스팀이 발생한다. 이하의 설명에서는, 이 스팀과 상술한 처리액의 액막으로부터 생기는 스팀을 합쳐서 스팀(M)이라고도 한다. 스팀(M)은 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 가득차서 체류한다.
제거부(50)는 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 체류하는 스팀(M)을 제거하는 부재이다. 제거부(50)는 송통관(51), 기체 공급 기구(52)를 갖는다. 송통관(51)의 일단은, 처리액 유지부(42)와 가열부(44)에 삽입 관통되어, 기판(W) 측으로 노출하도록 마련된다. 즉, 처리액 유지부(42)의 기판(W) 측에는 송통관(51)의 개구(51a)가 형성되어 있다. 송통관(51)의 타단은 기체 공급 기구(52)에 접속된다. 기체 공급 기구(52)는, 송통관(51)에 N2 또는 공기 등의 가스(G)를 송출하고, 개구(51a)로부터 가스(G)를 공급한다. 이에 따라, 제거부(50)는, 개구(51a)로부터 스팀(M)에 대하여 가스(G)를 공급하여, 스팀(M)을 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이로부터 내보낸다.
검출부(60)는 예컨대 광전 센서 등의 센서이며 스팀(M)을 검출한다. 또한, 본 실시형태의 광전 센서는 투광부와 수광부가 일체로 되어 있는 반사형인 것으로 하여 설명한다. 검출부(60)는, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이의 공간에 광축을 향하게 하도록, 유지부(20)의 측방이며 컵부(30)의 승강 동작에 지장이 없는 위치에 설치된다. 검출부(60)는, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이의 공간으로 향해서 적외선 등의 빛을 조사하여, 처리액의 스팀(M)을 검출한다. 검출부(60)는 스팀(M)을 검출했음을 후술하는 제어 장치(70)에 송신한다.
또한, 검출부(60)가 설치되는 위치는 유지부(20)의 측방에 한하지 않는다. 예컨대 처리실의 벽면에 설치하여도 좋고, 컵부(30)의 경사진 상부에 설치되어도 좋다. 또한, 도시하지 않는 요동 아암에 설치되어도 좋다. 이 경우, 검출부(60)는 요동 아암에 의해 컵부(30)와 처리액 유지부(42) 사이로 이동할 수 있게 설치된다.
더욱이, 검출부(60)는, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 생긴 스팀(M)뿐만 아니라, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에서 새어 나오는 스팀(M)을 검출하도록, 예컨대 컵부(30) 내측으로 향해서 적외선을 조사하도록 설치되어도 좋다. 이것에 한하지 않고, 검출부(60)의 설치 위치는 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이로부터 새어 나오는 스팀(M)을 검출할 수 있는 위치이면 된다.
제어 장치(70)는, 기판 처리 장치(1)에 접속되어 기판 처리 장치(1)의 기능을 실현하도록, 프로그램을 실행하는 프로세서와, 프로그램이나 동작 조건 등의 각종 정보를 기억하는 메모리, 각 요소를 구동하는 구동 회로를 갖는다. 즉, 제어 장치(70)는 회전체(10), 유지부(20), 공급부(40), 제거부(50), 검출부(60) 등을 제어한다. 또한, 제어 장치(70)는 정보를 입력하는 입력 장치, 정보를 표시하는 표시 장치를 갖고 있다.
[작용]
이어서, 기판 처리 장치(1)에 의한 기판 처리에 관해서 설명한다. 반송 로봇의 로봇 핸드에 탑재된 기판(W)이 처리액 유지부(42)와 회전체(10) 사이에 반입되고, 그 가장자리부가 유지부(20)의 척핀(22b)에 지지됨으로써, 회전체(10)의 테이블(10a) 상에 유지된다.
이어서, 회전체(10)는 비교적 저속의 소정 속도(예컨대 50 rpm 정도)로 회전한다. 이에 따라, 기판(W)이 유지부(20)와 함께 상기 소정 속도로 회전한다. 즉, 회전체(10)는 유지부(20)가 유지한 기판(W)을 회전시킨다. 그리고, 처리액 유지부(42)는 상술한 후퇴 위치에 위치하게 되고, 공급 기구(41)는 처리액 공급관(41c)으로부터 기판(W)의 표면에 탄산수를 공급한다. 회전하는 기판(W)의 표면에 탄산수가 공급되면, 그 탄산수가 기판(W)의 외주로 향해서 순차 이동하기 때문에, 기판(W) 표면의 대전량이 저하하여, 방전이 억제된다. 또한, 기판(W)의 외주로 향하여 흘러 나오는 처리액은 척핀(22b)의 간극으로부터 외부로 배출된다.
이어서, 공급 기구(41)는 탄산수의 공급을 정지한다. 또한, 처리액 유지부(42)는 상술한 처리 위치에 위치되도록 하강한다. 처리액 유지부(42)가 처리 위치에 위치하게 된 상태에서, 공급 기구(41)는 처리액 유지부(42)와 기판(W) 표면 사이의 간극에 SPM을 공급한다. 구체적으로는 각 처리액조(41a)로부터 황산과 과산화수소수가 동시에 공급되고, 처리액 공급관(41c) 내부에서 양자가 혼합되어 SPM으로 된다. 황산과 과산화수소수를 혼합하면, 화학 반응에 의해 발열하기 때문에, 처리액 공급관(41c) 내부에 있어서 SPM은 고온으로 된다. 이러한 고온의 SPM이 기판(W)에 공급된다. 이때, 기판(W)의 표면에 형성되는 SPM의 액막에 대하여, 처리액 유지부(42)의 기판(W)에 대향하는 측의 면이 근접해 있기 때문에, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 표면 사이에 공급되는 SPM은, 처리액 유지부(42)에 설치되는 히터(441)에 의해서 가열되어, 더욱 고온으로 된다.
이와 같이, 회전하는 기판(W)의 표면에 SPM이 연속적으로 공급되면, 그 SPM이 기판(W)의 외주로 향해서 순차 이동함으로써, 기판(W) 표면의 탄산수가 SPM에 의해서 치환되면서, SPM이 갖는 카로산의 강한 산화력에 의해 기판(W)의 표면 상에 형성된 레지스트가 제거된다. 이때, 기판(W)의 표면에 형성되는 고온의 SPM의 액막은 히터(441)에 가열되어 더욱 고온으로 되어 증기화한다. 이 증기화한 SPM이 차가워짐으로써 스팀(M)으로 되어, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 가득찬다. 가열된 처리액으로부터 발생한 스팀(M)은, 기판(W)에 대향하여 설치되는 처리액 유지부(42)에 의해, 처리실 내부에 생긴 다운 플로우의 영향을 받기 어려우므로, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 체류한다.
이어서, 공급 기구(41)는, 황산의 공급을 정지하고, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 표면 사이의 간극에 린스액으로서 과산화수소수를 공급한다. 이에 따라, 기판(W)의 표면 상에 잔류하는 SPM 중 황산 성분이 린스액으로서 공급되는 과산화수소수와 반응하면서 씻어내어짐으로써, 기판(W)의 표면 상에 황산 성분이 잔류하는 것을 막을 수 있다. 회전하는 기판(W)의 표면에 과산화수소수가 공급되면, 그 과산화수소수가 기판(W)의 외주로 향해서 순차 이동함으로써, 기판(W) 표면의 SPM이 과산화수소수로 치환된다. 이때, 고온의 SPM은 히터(441)에 의해서 가열되어 더욱 고온으로 되고 있기 때문에, 상온의 과산화수소수와의 온도차가 큰 것으로 되어, 기판(W) 전면에 있어서 대량의 스팀(M)이 발생한다. 이와 같이, 가열된 처리액에 대하여 공급된 린스액으로부터 발생한 대량의 스팀(M)은 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 가득찬다. 또한, 여기서는, 상온의 과산화수소수가 히터(441)에 의해서 가열되어 생긴 것도 스팀(M)에 포함하는 것으로 한다. 스팀(M)은, 기판(W)에 대향하여 설치되는 처리액 유지부(42)에 의해, 처리실 내부에 생긴 다운 플로우의 영향을 받기 어려우므로, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 체류한다. 그리고, 처리액 유지부(42)는 과산화수소수의 공급을 정지한다.
이어서, 검출부(60)는, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 발생한 스팀(M)으로 향해서 적외선 등의 빛을 조사한다. 상술한 것과 같이, 검출부(60)는, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이의 공간으로 향해서 적외선을 조사하여도 좋고, 스팀(M)이 새어나오는 컵부(30) 내측으로 향해서 적외선을 조사하여도 좋다. 검출부(60)는 스팀(M)을 검출했음을 제어 장치(70)에 송신한다.
이어서, 제어 장치(70)는 제거부(50)의 기체 공급 기구(52)를 작동시킨다. 이에 따라, 제거부(50)는, 송통관(51)의 개구(51a)로부터 가스(G)를 공급하고, 처리 위치에 위치하게 된 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이의 좁은 공간으로부터 스팀(M)을 밀어내는 식으로 스팀(M)을 내보낸다. 내보내진 스팀(M)은, 처리실 내부에 생긴 다운 플로우로 흐르게 되고, 컵부(30)의 바닥부에 형성된 배기구(V)로부터 배기구(V)에 연통하는 배기관(P)을 지나 외부로 배기된다. 또한, 검출부(60)는, 스팀(M)을 검출하지 않게 되면, 스팀(M)을 검출하지 않음을 제어 장치(70)에 송신한다. 이 경우, 제어 장치(70)는 제거부(50)의 기체 공급 기구(52)를 제어하여 가스(G)의 공급을 정지한다.
마지막으로, 처리액 유지부(42)는, 기판(W)으로부터 이격된 후퇴 위치로 상승하여, 토출구(42a)로부터 처리액 유지부(42)와 기판(W) 표면 사이의 간극에 순수를 공급한다. 회전하는 기판(W)의 표면에 순수가 공급되면, 그 순수가 기판(W)의 외주로 향해서 순차 이동함으로써, 기판(W) 표면의 과산화수소수가 씻어내어진다. 그리고, 소정의 세정 시간이 경과하면, 처리액 유지부(42)는 순수의 공급을 정지한다.
그 후, 반송 로봇의 로봇 핸드가 기판(W) 아래에 삽입되고, 유지부(20)의 척핀(22b)에 의한 기판(W)의 유지가 개방되어, 반송 로봇의 로봇 핸드에 의해서 기판(W)이 반출된다. 기판(W)이 반출되면, 다음에 처리되는 기판이 반입된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 새로운 기판(미처리 기판)이 처리실에 반입되기 전까지 제거부(50)에 의한 스팀(M)의 제거가 이루어진다.
[효과]
(1) 본 실시형태의 기판 처리 장치(1)는, 처리실에 반입되는 기판(W)을 유지하는 유지부(20)와, 유지부(20)에 유지된 기판(W)을 회전시키는 회전체(10)와, 유지부(20)에 유지된 기판(W)의 표면에 처리액을 공급하며, 기판(W)의 표면에 공급된 처리액에 대하여 린스액을 공급하는 공급 기구(41)와, 유지부(20)에 유지된 기판(W)의 표면에 대향하여 설치되는, 기판(W)보다도 대직경의 처리액 유지부(42)와, 처리액 유지부(42)를, 기판(W)의 표면에 형성된 처리액의 액막에 근접한 처리 위치와 기판(W)의 표면으로부터 이격된 후퇴 위치 사이에서 승강시키는 승강 기구(43)와, 유지부(20)에 유지된 기판(W)의 표면에 대하여 공급된 처리액을 가열하는 가열부(44)와, 유지부(20)에 유지된 기판(W)을 둘러싸도록 설치되어, 기판(W)으로부터 비산하는 처리액을 받아 배액하고, 처리실 내부의 다운 플로우를 배기하는 컵부(30)와, 가열된 처리액과 가열된 처리액에 대하여 공급된 린스액으로부터 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 발생한 스팀(M)을 제거하는 제거부(50)를 갖는다.
종래의 기판 처리 장치에서는, 기판이 반출된 후에도 처리액 유지부와 기판 사이에 스팀이 체류하고 있으면, 다음에 처리하기 위해서 반입되는 기판의 표면을 오염시킬 우려가 있었다. 한편, 본 실시형태의 기판 처리 장치(1)는, 제거부(50)에 의해, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 발생한 스팀(M)을 제거할 수 있다. 이에 따라, 다음에 처리하기 위해서 반입되는 기판의 표면에 스팀(M)이 부착되어, 이 기판의 표면을 오염시킬 우려가 억제된다. 도 3(A)은 종래와 같이 스팀이 체류한 상태에서 반입한 기판의 오염도를, 도 3(B)은 본 실시형태의 제거부(50)에 의해 스팀(M)을 제거하고 나서 반입한 기판의 오염도를, 각각 도시하고 있다. 도 3(A) 및 도 3(B)을 비교하면 분명한 것과 같이, 제거부(50)에 의해 스팀(M)을 제거한 경우, 다음에 반입되는 기판의 오염도가 크게 저감된다.
(2) 본 실시형태의 제거부(50)는, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이에 발생한 스팀(M)에 대하여 가스(G)를 공급하는 기체 공급 기구(52)를 갖는다. 종래의 기판 처리 장치에서는, 처리액 유지부에 가로막혀, 스팀(M)이 처리실 내부의 다운 플로우로는 배기되기 어려웠다. 한편, 본 실시형태의 제거부(50)는, 기체 공급 기구(52)에 의해, 처리액 유지부(42)와 기판(W) 사이로부터 스팀(M)을 내보내기 때문에, 스팀(M)을 처리실 내부의 다운 플로우에 태워 배기관(P)로부터 배기시킬 수 있다.
(3) 본 실시형태의 기판 처리 장치(1)는, 스팀(M)을 검출하는 검출부(60)를 갖고, 제거부(50)는 스팀(M)이 검출된 경우에 스팀(M)을 제거한다. 이에 따라, 예컨대 처리액과 린스액의 온도차가 적고, 스팀(M)이 발생하지 않는 공정 등에 있어서, 제거부(50)를 작동시키는 시간을 줄일 수 있기 때문에, 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
[변형예]
본 실시형태는 상기한 것과 같은 양태에 한정되지는 않는다. 예컨대 제거부(50)의 송통관(51)의 개수는 1개에 한정되지 않는다. 도 4에 도시하는 것과 같이, 공급부(40)에 여러 개의 송통관(51)을 삽입 관통시키더라도 좋다. 이에 따라, 공급부(40)와 기판(W) 사이의 공간에 있어서, 가스(G)가 빈틈 없게 공급되어, 스팀(M)을 효율적으로 배출할 수 있기 때문에, 스팀(M)의 제거에 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 도 4에서는 설명을 용이하게 하기 위해서 각 부의 도시가 간략화되어 있다.
또한, 상기 실시형태의 제거부(50)는 가스(G)를 공급하는 기체 공급 기구(52)를 가졌지만, 이것에 한정되지 않는다. 도 5에 도시하는 것과 같이, 기체 공급 기구(52) 대신에 기체 흡인 기구(53)를 갖더라도 좋다. 기체 흡인 기구(53)는 기체 공급 기구(52)와 마찬가지로 송통관(51)의 타단에 설치된다. 기체 흡인 기구(53)는, 도시하지 않는 부압원(負壓源) 등으로 이루어지는 배기 기구이며, 송통관(51)으로부터 공급부(40)와 기판(W) 사이에 발생한 스팀(M)을 흡인한다. 기체 흡인 기구(53)는, 배기관(P)에 접속되어, 흡인한 스팀(M)을 배기관(P)으로부터 배기한다. 이에 따라, 처리실 내부의 다운 플로우에 의지하지 않고서 스팀(M)을 제거할 수 있다. 또한, 상술한 것과 같이 여러 개의 송통관(51)을 삽입 관통시키는 경우는, 이것에 대응하여 여러 개의 기체 흡인 기구(53)를 설치하여도 좋다. 또한, 도 5에서는 설명을 용이하게 하기 위해서 각 부의 도시를 간략화하고 있다.
또한, 제거부(50)는, 기체 공급 기구(52)와 기체 흡인 기구(53)를 갖고, 양쪽을 병용하여 스팀(M)을 제거하여도 좋다. 이 경우, 공급부(40)에 2개의 송통관(51)을 삽입 관통시키고, 한쪽에 기체 공급 기구(52)를, 다른 쪽에 기체 흡인 기구(53)를 설치하면 된다. 또한, 도 6에 도시하는 것과 같이, 송통관(51) 대신에, 기판(W)을 측방에서 사이에 끼우는 식으로 한 쌍의 노즐(54A, 54B)을 설치하여도 좋다. 노즐(54A, 54B)은, 컵부(30)의 승강 동작, 처리액 유지부(42)의 승강 동작, 검출부(60)의 검출에 지장을 초래하지 않는 위치에 설치된다. 노즐(54A, 54B)의 일단에는 개구(54a)가 형성되어 있다. 개구(54a)는 공급부(40)와 기판(W) 사이의 공간으로 향해서 형성되어 있다. 노즐(54A)의 타단에는 기체 공급 기구(52)가, 노즐(54B)의 타단에는 기체 흡인 기구(53)가, 각각 설치되어 있다.
기체 공급 기구(52)와 기체 흡인 기구(53)를 동시에 작동시킴으로써, 노즐(54A)로부터 공급되는 가스(G)가 스팀(M)을 노즐(54B) 측으로 내보내고, 노즐(54B)은 스팀(M)을 흡인 배기한다. 또한, 이 변형예의 동작은 처리액 유지부(42)가 후퇴 위치에 위치하게 될 때에 이루어진다. 즉, 상술한 실시형태에서는, 제거부(50)가 스팀(M)을 제거한 후에 처리액 유지부(42)가 후퇴 위치에 위치하게 되었지만, 이 변형예에서는, 처리액 유지부(42)가 후퇴 위치에 위치된 후에 기체 공급 기구(52)와 기체 흡인 기구(53)가 동작한다. 구체적으로는 처리액 유지부(42)가 후퇴 위치에 위치하게 된 후, 순수가 공급됨으로써, 스팀(M)이 기판(W)을 중심으로 하여 주위로 퍼진다. 이 퍼진 스팀(M)을 검출부(60)가 검출함으로써, 기체 공급 기구(52)와 기체 흡인 기구(53)가 동작하여, 스팀(M)이 제거된다. 한편, 처리액 유지부(42)가 후퇴 위치에 위치되어 있지 않은 경우는, 검출부(60)에 의해서 스팀(M)이 검출되었다고 해도, 기체 공급 기구(52)와 기체 흡인 기구(53)가 동작하지 않도록 제어하여도 좋다. 또한, 도 6에서는 설명을 용이하게 하기 위해서 각 부의 도시를 간략화하고 있다.
또한, 한 쌍의 노즐(54A, 54B) 대신에 노즐(54A)만을 설치하여도 좋다. 이 경우, 도 7에 도시하는 것과 같이, 클린룸의 벽면에, 배기관(P)에 연통하는 배기구(Q)와, 배기구(Q)를 개폐할 수 있는 셔터(R)를 설치하여도 좋다. 배기구(Q)는 예컨대 기판(W)을 사이에 두고서 노즐(54A)에 대향하는 위치에 개구된다. 셔터(R)는 에어실린더 또는 모터에 의해 구동되어, 배기구(Q)를 개폐할 수 있게 설치된다. 상술한 한 쌍의 노즐(54A, 54B)을 설치하는 경우와 마찬가지로, 처리액 유지부(42)가 후퇴 위치에 위치하게 된 후, 기체 공급 기구(52)와 셔터(R)를 동시에 작동시킴으로써, 노즐(54A)로부터 공급되는 가스(G)가 공급부(40)와 기판(W) 사이에서 스팀(M)을 내보내어, 배기구(Q)로부터 배기할 수 있다. 또한, 도 7에서는 설명을 용이하게 하기 위해서 각 부의 도시를 간략화하고 있다.
상기 실시형태의 검출부(60)는, 투광부와 수광부가 일체로 되어 있는 반사형인 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 검출부(60)로서, 투광부와 수광부가 별체로 되어 있는 투과형인 것을 채용하여도 좋다. 이 경우, 투광부와 수광부는 기판(W) 위쪽의 공간을 측면에서 사이에 끼우는 식으로 설치하면 된다. 또한, 검출부(60)는, 광전 센서에 한하지 않고, 카메라 등의 촬상부로 하여도 좋다. 이 경우, 촬상부가 취득한 촬상 화상이 제어 장치(70)에 송신되어, 제어 장치(70)에 있어서, 촬상 화상에 스팀(M)이 비치고 있는지 여부를 판정하면 된다.
또한, 검출부(60)를 생략하여도 좋다. 이 경우, 스팀(M)이 발생하는 타이밍, 예컨대 과산화수소수를 공급하는 타이밍이나, 처리액 유지부(42)가 후퇴 위치에 위치하게 된 후 순수를 공급하는 타이밍에 맞춰 제거부(50)를 동작시키면 된다. 또한, 제거부(50)를 동작시킨 후에는, 소정의 시간이 경과한 경우에, 제거부(50)를 자동적으로 정지시키더라도 좋다. 소정의 시간은, 예컨대 제거부(50)의 동작 시작 후, 처리가 끝난 기판(W)이 반출되고, 이어서 기판이 반입되기까지의 시간이다.
상기 실시형태의 복수 종류의 처리액은 공급 기구(41)의 처리액 공급관(41c)으로부터 공급되었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 제거부(50)의 송통관(51)으로부터 공급되어도 좋다. 예컨대 송통관(51)의 타단이 두 갈래로 나뉘어, 그 한쪽에 기체 공급 기구(52)가 설치되고, 그 다른 쪽에 처리액조(41a), 송통관(41b), 유량 조정 밸브(41d), 유량계(41e)가 설치되어도 좋다. 이에 따라, 예컨대 가스(G)와 순수 양쪽을 송통관(51)으로부터 공급할 수 있다.
또한, 공급 기구(41)에 더하여, 공급 기구(41)와 마찬가지로 처리액조나 처리액 공급관 등을 구비한 별도의 공급 기구를 설치하여도 좋다. 이에 따라, 예컨대 공급 기구(41)로부터는 SPM을 공급하고, 다른 공급 기구로부터는 린스액으로서 과산화수소수와 순수를 공급하여도 좋다. 이 경우, 별도의 공급 기구의 처리액 공급관도 처리액 공급관(41c)이나 송통관(51)과 마찬가지로 처리액 유지부(42)에 삽입 관통된다.
[다른 실시형태]
이상, 본 발명의 실시형태 및 각 부의 변형예를 설명했지만, 이 실시형태나 각 부의 변형예는 일례로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 상술한 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되며 또한 청구범위에 기재된 발명에 포함된다.
1: 기판 처리 장치, 10: 회전체, 11: 고정 베이스, 12: 모터, 13: 회전 기구, 20: 유지부, 21: 회동 부재, 22: 유지 부재, 23: 구동 기구, 231: 구동축, 232: 소기어, 233: 대기어, 30: 컵부, 40: 공급부, 41: 공급 기구, 42: 처리액 유지부, 43: 승강 기구, 44: 가열부, 441: 히터, 50: 제거부, 51: 송통관, 52: 기체 공급 기구, 53: 기체 흡인 기구, 60: 검출부, 70: 제어 장치, A: 회전축, F: 필터, G: 가스, M: 스팀, P: 배기관, Q: 배기구, R: 셔터, V: 배기구, W: 기판.

Claims (10)

  1. 기판 처리 장치에 있어서,
    처리실에 반입되는 기판을 유지하는 유지부와,
    상기 유지부에 유지된 상기 기판을 회전시키는 회전체와,
    상기 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 처리액을 공급하며, 상기 기판의 표면에 공급된 상기 처리액에 대하여 린스액을 공급하는 공급 기구와,
    상기 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 대향하여 설치되는, 상기 기판보다 대직경의 처리액 유지부와,
    상기 처리액 유지부를, 상기 기판의 표면에 형성된 상기 처리액의 액막에 근접한 처리 위치와 상기 기판의 표면으로부터 이격된 후퇴 위치 사이에서 승강시키는 승강 기구와,
    상기 유지부에 유지된 상기 기판의 표면에 공급된 상기 처리액을 가열하는 가열부와,
    가열된 상기 처리액과 가열된 상기 처리액에 대하여 공급된 상기 린스액으로부터 상기 처리액 유지부와 상기 기판 사이에 발생한 스팀을 제거하는 제거부를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제거부는, 상기 처리액 유지부와 상기 기판 사이에 발생한 상기 스팀에 대하여 가스를 공급하는 기체 공급 기구를 포함하는 것인 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제거부는, 상기 처리액 유지부와 상기 기판 사이에 발생한 상기 스팀을 흡인하는 기체 흡인 기구를 포함하는 것인 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제거부는,
    상기 처리액 유지부와 상기 기판 사이에 발생한 상기 스팀에 대하여 가스를 공급하는 기체 공급 기구와,
    상기 처리액 유지부와 상기 기판 사이에 발생한 상기 스팀을 흡인하는 기체 흡인 기구를 포함하는 것인 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스팀을 검출하는 검출부를 포함하고,
    상기 제거부는, 상기 검출부에 의해서 상기 스팀이 검출된 경우에 상기 스팀을 제거하는 것인 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 스팀을 검출하는 검출부를 포함하고,
    상기 제거부는, 상기 스팀이 검출된 경우에 상기 스팀을 제거하는 것인 기판 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 스팀을 검출하는 검출부를 포함하고,
    상기 제거부는, 상기 스팀이 검출된 경우에 상기 스팀을 제거하는 것인 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제거부는, 상기 처리액 유지부가 상기 처리 위치에 위치하게 된 상태에서, 상기 처리액 유지부와 상기 기판 사이에 발생한 상기 스팀을 제거하는 것인 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제거부는, 상기 처리액 유지부가 상기 후퇴 위치에 위치하게 된 상태에서, 상기 처리액 유지부와 상기 기판 사이에 발생한 상기 스팀을 제거하는 것인 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제거부는, 새로운 기판이 상기 처리실에 반입되기 전까지 상기 스팀을 제거하는 것인 기판 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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