JP7507902B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置及び方法に関し、基板の下部を洗浄する装置及び方法に関する。

半導体製造工程のうち、フォト工程（ｐｈｏｔｏ－ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ）とは、ウエハ上に所望のパターンを形成する工程である。フォト工程は、露光設備が連結されて塗布工程、露光工程、及び現像工程を連続的に処理するスピナー（ｓｐｉｎｎｅｒ ｌｏｃａｌ）設備で行われる。このようなスピナー設備は、塗布工程（ｃｏａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）、ベーク工程（ｂａｋｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）、現像工程（ｄｅｖｅｌｏｐ ｐｒｏｃｅｓｓ）を順次に又は選択的に行う。

塗布工程は、回転中の基板にノズルから塗布液を供給し、遠心力により基板上において塗布液を拡散し、基板に塗布膜を形成する。

塗布工程の後又は塗布工程の途中に、基板の裏面に付着した塗布液を除去するために、裏面に薬液を吹き付けて塗布液を除去する液処理段階が行われる。

上記液処理の場合、ノズルで基板の下面に薬液を噴射し、基板が回転軸を基準に回転しながら薬液を払い落す構造を有しているが、塗布される塗布液の性状に応じて完璧に除去されないという問題点がある。

一方、被洗浄物を洗浄するために基板の上部面に薬液を塗布した後、超音波を印加して被洗浄物を洗浄する技術が特許文献１に開示されているが、重力と表面張力によって形成される水膜を利用するものであるため、被洗浄物の上部のみを洗浄可能であるという限界がある。

ＪＰ５４５３５８２Ｂ

本発明は、基板の下部の洗浄を改善するためのものであって、超音波を活用して基板の下部を洗浄する基板処理装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記のような目的を達成するために、次のような基板処理装置及び方法を提供する。

本発明は、一実施形態において、基板を支持する基板支持部と、基板支持部の上面より低い位置に配置される超音波洗浄モジュールと、を含み、上記超音波洗浄モジュールは、薬液を収容する収容部、上記収容部の上面の少なくとも一部が開放された開放部、及び上記収容部において上記開放部に向かって配置される超音波振動部を含み、上記超音波振動部によって上昇する薬液の液面が上記開放部を介して上記基板に接触するように構成される基板処理装置を提供する。

一実施形態において、上記開放部は、上から見たとき、上記超音波振動部の形状に対応する形状に上記収容部の上面を開放することができる。

一実施形態において、上記収容部は、上記薬液を供給する薬液供給部と連結される供給管をさらに含み、上記開放部の面積は上記供給管の断面積より大きいことができる。

一実施形態において、上記基板処理装置は、上記超音波洗浄モジュールに連結され、上記超音波洗浄モジュールを上下方向に移動させる上下移動部をさらに含むことができる。

一実施形態において、上記基板支持部は、回転軸を中心に回転するように構成され、上記基板支持部の回転軸から上記超音波振動部までの最大距離は上記基板の最大半径より大きいことができる。

一実施形態において、本発明は、基板を支持し、回転軸を中心に回転するように構成された基板支持部と、基板支持部の上面より低い位置において上記基板支持部の外側に配置される超音波洗浄モジュールと、上記基板支持部より下で上記基板支持部を囲み、上記超音波洗浄モジュールが安着する下部プレートと、上記基板支持部の外側をカバーする少なくとも一つのカップと、を含み、上記超音波洗浄モジュールは、薬液を収容する収容部、上記収容部の上面の少なくとも一部が開放された開放部、及び上記収容部において上記開放部に向かって配置される超音波振動部を含み、上記超音波振動部によって上昇する薬液の液面が上記開放部を介して上記基板に接触するように構成され、上記超音波振動部は上記基板の半径方向に延び、上記半径方向における第１長さが上記半径方向に垂直な方向における第２長さより長い基板処理装置を提供することができる。

一実施形態において、本発明は、基板を支持する基板支持部と、薬液を収容する収容部及び上記収容部において上面に向かって配置される超音波振動部と、を含み、基板支持部の上面より低い位置に配置される超音波洗浄モジュールと、を含む基板処理装置で基板を処理する基板処理方法であって、上記超音波振動部を作動させて上記収容部に収容された薬液の液面を上昇させて、上記薬液を上記基板の下面に接触させる液面上昇段階と、上記液面が上昇した状態で回転する基板の下面を洗浄する洗浄段階と、を含む基板処理方法を提供することができる。

本発明は、上記のような構成により、超音波を活用して基板の下部を洗浄する基板処理装置及び方法を提供し、基板の下部の洗浄を改善することができる。

基板処理装置を上部から見た図である。 図１の装置をＡ－Ａ方向から見た図である。 図１の基板処理装置をＢ－Ｂ方向から見た図である。 基板処理装置において、下部ノズルユニットが下部プレートに配置された状態の概略図である。 図４の基板処理装置において、下部ノズルユニットによって基板に薬液が噴射された様子の概略図である。 本発明の一実施形態による基板処理装置の概略図である。 動作中の超音波洗浄モジュールの概略図である。 動作中の超音波洗浄モジュールの写真である。 動作中の基板処理装置の部分概略図である。 図６の実施形態による基板処理装置の平面図である。 本発明の他の実施形態による超音波洗浄モジュールの概略図である。 本発明の他の実施形態による超音波洗浄モジュールの概略斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態による超音波洗浄モジュールの概略図である。 本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置の平面図である。 本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置の概略図である。 本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置の概略図である。 本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置の平面図である。 本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置の部分断面図である。 本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置の概略図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように好ましい実施形態について詳細に説明する。但し、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明するに当たり、関連する公知の機能又は構成に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不必要に不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。また、類似の機能及び作用を行う部分については、図面全体にわたって同じ符号を用いる。なお、本明細書において、「上」、「上部」、「上面」、「下」、「下部」、「下面」、「側面」等の用語は図面を基準としたものであり、実際には素子や構成要素が配置される方向によって異なることがある。

さらに、明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されていると言うとき、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで「間接的に連結」されている場合も含む。また、ある構成要素を「含む」とは、特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

図１～図３は、本発明の一実施形態による基板処理装置１を概略的に示す図であって、図１は基板処理装置１を上方から見た図であり、図２は図１の装置１をＡ－Ａ方向から見た図であり、図３は図１の基板処理装置１をＢ－Ｂ方向から見た図である。

図１～図３を参照すると、基板処理装置１は、ロードポート１００、インデックスモジュール２００、バッファモジュール３００、塗布及び現像モジュール４００、並びにファジィモジュール８００を含む。ロードポート１００、インデックスモジュール２００、バッファモジュール３００、塗布及び現像モジュール４００、並びにインタフェースモジュール７００は、順次に一方向に一列に配置される。ファジィモジュール８００はインタフェースモジュール７００内に提供されることができる。これとは異なり、ファジィモジュール８００は、インタフェースモジュール７００の後端の露光装置が連結される位置、又はインタフェースモジュール７００の側部など、様々な位置に提供されることができる。

以下、ロードポート１００、インデックスモジュール２００、バッファモジュール３００、塗布及び現像モジュール４００、並びにインタフェースモジュール７００が配置された方向を第１方向Ｙとし、上部から見たとき、第１方向Ｙと垂直な方向を第２方向Ｘとし、第１方向Ｙ及び第２方向Ｘとそれぞれ垂直な方向を第３方向Ｚとする。

基板Ｗは、カセット２０内に収納された状態で移動される。カセット２０は、外部から密閉可能な構造を有する。一例として、カセット２０としては、前方にドアを有する前面開放一体型ポッド（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ；ＦＯＵＰ）を使用することができる。

以下では、ロードポート１００、インデックスモジュール２００、バッファモジュール３００、塗布及び現像モジュール４００、インタフェースモジュール７００、並びにファジィモジュール８００について詳細に説明する。

ロードポート１００は、基板Ｗが収納されたカセット２０が載置される載置台１２０を有する。載置台１２０は複数個が提供され、載置台１２０は第２方向Ｘに沿って一列に配置される。図２では、４つの載置台１２０が提供された例が示されているが、その数は変更されてもよい。

インデックスモジュール２００は、ロードポート１００の載置台１２０に載置されたカセット２０とバッファモジュール３００間に基板Ｗを移送する。インデックスモジュール２００は、フレーム２１０、インデックスロボット２２０、及びガイドレール２３０を含む。フレーム２１０は、概して内部が空の直方体の形状で提供され、ロードポート１００とバッファモジュール３００との間に配置される。インデックスモジュール２００のフレーム２１０は、バッファモジュール３００のフレーム３１０より低い高さで提供されることができる。インデックスロボット２２０とガイドレール２３０はフレーム２１０内に配置される。インデックスロボット２２０は、基板Ｗを直接ハンドリングするハンド２２１が、第１方向Ｙ、第２方向Ｘ、第３方向Ｚに移動可能かつ回転可能に提供される。インデックスロボット２２０は、ハンド２２１、アーム２２２、支持台２２３、及び台座２２４を含む。ハンド２２１はアーム２２２に固定設置される。アーム２２２は、伸縮可能な構造及び回転可能な構造で提供される。支持台２２３は、その長さ方向が第３方向Ｚに沿って配置される。アーム２２２は、支持台２２３に沿って移動可能に支持台２２３に結合される。支持台２２３は台座２２４に固定結合される。ガイドレール２３０は、その長さ方向が第２方向Ｘに沿って配置されるように提供される。台座２２４は、ガイドレール２３０に沿って直線移動可能にガイドレール２３０に結合される。また、図示されてはいないが、フレーム２１０には、カセット２０のドアを開閉するドアオープナーがさらに提供される。

バッファモジュール３００は、フレーム３１０、第１バッファ３２０、第２バッファ３３０、冷却チャンバ３５０、及び第１バッファロボット３６０を含む。フレーム３１０は、内部が空の直方体の形状で提供され、インデックスモジュール２００と塗布及び現像モジュール４００の間に配置される。第１バッファ３２０、第２バッファ３３０、冷却チャンバ３５０、及び第１バッファロボット３６０はフレーム３１０内に位置する。冷却チャンバ３５０、第２バッファ３３０、及び第１バッファ３２０は、順次に下から第３方向Ｚに沿って配置される。第１バッファ３２０は塗布及び現像モジュール４００の塗布モジュール４０１と対応する高さに位置し、第２バッファ３３０及び冷却チャンバ３５０は塗布及び現像モジュール４００の現像モジュール４０２と対応する高さで提供される。第１バッファロボット３６０は、第２バッファ３３０、冷却チャンバ３５０、及び第１バッファ３２０と第２方向Ｘに一定距離離隔して位置する。

第１バッファ３２０及び第２バッファ３３０は、それぞれ複数の基板Ｗを一時的に保管する。第２バッファ３３０は、ハウジング３３１と複数の支持台３３２とを有する。支持台３３２はハウジング３３１内に配置され、互いに第３方向Ｚに沿って離隔して提供される。それぞれの支持台３３２には一つの基板Ｗが載置される。ハウジング３３１は、インデックスロボット２２０と第１バッファロボット３６０がハウジング３３１内の支持台３３２に基板Ｗを搬入又は搬出することができるように、インデックスロボット２２０が提供された方向及び第１バッファロボット３６０が提供された方向に開口を有する。第１バッファ３２０は、第２バッファ３３０と概して類似の構造を有する。但し、第１バッファ３２０のハウジング３２１には、第１バッファロボット３６０が提供された方向及び塗布モジュール４０１に位置した塗布部ロボット４３２が提供された方向に開口を有する。第１バッファ３２０に提供された支持台３２２の数と第２バッファ３３０に提供された支持台３３２の数は同一又は異なってもよい。一例によると、第２バッファ３３０に提供された支持台３３２の数は、第１バッファ３２０に提供された支持台３２２の数より多くてもよい。

第１バッファロボット３６０は、第１バッファ３２０と第２バッファ３３０間に基板Ｗを移送させる。第１バッファロボット３６０は、ハンド３６１、アーム３６２、及び支持台３６３を含む。ハンド３６１はアーム３６２に固定設置される。アーム３６２は伸縮可能な構造で提供され、ハンド３６１を第２方向Ｘに沿って移動可能にする。アーム３６２は、支持台３６３に沿って第３方向Ｚに直線移動可能に支持台３６３に結合される。支持台３６３は、第２バッファ３３０に対応する位置から第１バッファ３２０に対応する位置まで延びた長さを有する。支持台３６３は、これよりも上部又は下部方向にさらに長く提供されることができる。第１バッファロボット３６０は、ハンド３６１が第２方向Ｘ及び第３方向Ｚに沿った２軸駆動のみとなるように提供されてもよい。

冷却チャンバ３５０はそれぞれ基板Ｗを冷却する。冷却チャンバ３５０は、ハウジング３５１と冷却プレート３５２とを含む。冷却プレート３５２は、基板Ｗが載置される上面及び基板Ｗを冷却する冷却手段３５３を有する。冷却手段３５３としては、冷却水による冷却や熱電素子を用いた冷却など、様々な方式を使用することができる。また、冷却チャンバ３５０には、基板Ｗを冷却プレート３５２上に位置させるリフトピンアセンブリが提供されてもよい。ハウジング３５１は、インデックスロボット２２０及び現像モジュール４０２に提供された現像部ロボットが冷却プレート３５２に基板Ｗを搬入又は搬出することができるように、インデックスロボット２２０が提供された方向及び現像部ロボットが提供された方向に開口を有する。また、冷却チャンバ３５０には、上述した開口を開閉するドアが提供されてもよい。

塗布モジュール４０１は、基板Ｗに対してフォトレジストのような感光液を塗布する工程と、レジスト塗布工程の前後に基板Ｗに対して加熱及び冷却のような熱処理をする工程とを含む。塗布モジュール４０１は、塗布チャンバ４１０、ベークチャンバ部５００、及び搬送チャンバ４３０を有する。塗布チャンバ４１０、搬送チャンバ４３０、ベークチャンバ部５００は、第２方向Ｘに沿って順次に配置される。すなわち、搬送チャンバ４３０を基準に、搬送チャンバ４３０の一側には塗布チャンバ４１０が備えられ、搬送チャンバ４３０の他側にはベークチャンバ部５００が備えられる。

塗布チャンバ４１０は複数個が提供され、第１方向Ｙ及び第３方向Ｚにそれぞれ複数提供される。ベークチャンバ部５００は複数個のベークチャンバ５１０を含み、複数のベークチャンバ５１０は第１方向Ｙ及び第３方向Ｚにそれぞれ複数個ずつ提供される。搬送チャンバ４３０は、第１バッファモジュール３００の第１バッファ３２０と第１方向Ｙに並んで位置する。搬送チャンバ４３０内には、塗布部ロボット４３２とガイドレール４３３が位置する。搬送チャンバ４３０は、概して矩形の形状を有する。塗布部ロボット４３２は、ベークチャンバ５１０、塗布チャンバ４１０、及び第１バッファモジュール３００の第１バッファ３２０の間で基板Ｗを移送する。

ガイドレール４３３は、その長さ方向が第１方向Ｙと並んで配置される。ガイドレール４３３は、塗布部ロボット４３２が第１方向Ｙに直線移動されるように案内する。塗布部ロボット４３２は、ハンド４３４、アーム４３５、支持台４３６、及び台座４３７を有する。ハンド４３４はアーム４３５に固定設置される。アーム４３５は伸縮可能な構造で提供され、ハンド４３４を水平方向に移動可能にする。支持台４３６は、その長さ方向が第３方向Ｚに沿って配置されるように提供される。アーム４３５は、支持台４３６に沿って第３方向Ｚに直線移動可能に支持台４３６に結合される。支持台４３６は台座４３７に固定結合され、台座４３７はガイドレール４３３に沿って移動可能にガイドレール４３３に結合される。

塗布チャンバ４１０は全て同じ構造を有してもよいが、それぞれの塗布チャンバ４１０において使用される薬液の種類は互いに異なってもよい。薬液としては、フォトレジスト膜や反射防止膜を形成するための薬液が使用されることができる。

塗布チャンバ４１０は、基板Ｗ上に薬液を塗布する。塗布チャンバ４１０は、カップ４１１、基板支持部４１２、及びノズル４１３を有する。カップ４１１は上部が開放された形状を有する。基板支持部４１２はカップ４１１内に位置し、基板Ｗを支持する。基板支持部４１２は回転可能に提供される。ノズル４１３は、基板支持部４１２に載置された基板Ｗ上に薬液を供給する。薬液はスピンコート方式で基板Ｗに塗布される。また、塗布チャンバ４１０には、薬液が塗布された基板Ｗの表面を洗浄するために脱イオン水（ＤＩＷ）のような洗浄液を供給するノズル４１４及び基板Ｗの下面を洗浄するためのバックリンスノズル（図示せず）がさらに提供されてもよい。

ベークチャンバ５１０は、基板支持部５１１及び基板支持部５１１の内部のヒータ５１２を含み、塗布部ロボット４３２は、基板支持部５１１に基板Ｗが安着すると、基板Ｗを熱処理する。

インタフェースモジュール７００は、塗布及び現像モジュール４００を外部の露光装置９００と連結する。インタフェースモジュール７００はインタフェースフレーム７１０、第１インタフェースバッファ７２０、第２インタフェースバッファ７３０及び搬送ロボット７４０を含み、搬送ロボット７４０は、塗布及び現像モジュール４００が終了して第１及び第２インタフェースバッファ７２０、７３０に搬送された基板を露光装置９００に搬送する。第１及び第２インタフェースバッファ７２０は、ハウジング７２１と支持台７２２とを含み、搬送ロボット７４０、塗布部ロボット４３２が支持台７２２に基板Ｗを搬入／搬出する。

一方、塗布チャンバ４１０では、塗布中又は塗布後に基板の裏面に付着した薬液を除去するために、バックリンスユニットを介して裏面に薬液を吹き付けて塗布液を除去する液処理段階が行われる。

図４には、下部ノズルユニット４２０が下部プレート４１５に配置された状態の概略図が示されており、図５には、下部ノズルユニット４２０によって基板Ｗに薬液が噴射された様子が示されている。

基板処理装置は、基板Ｗを支持する基板支持部４１２、上記基板支持部４１２を囲んで上部が開放されたカップ４１１、上記基板支持部４１２の下部において上記基板Ｗに向かって配置される下部ノズルユニット４２０、及び上記下部ノズルユニット４２０が支持される下部プレート４１５を含む。

基板支持部４１２が回転する状態で、下部ノズルユニット４２０が薬液を噴射すると、基板Ｗの下面で薬液が滴るようになり、このような薬液は、基板支持部４１２で基板Ｗを回転させて落とすことになる。但し、このように基板Ｗから振り落とされた薬液は、カップ４１１からリバウンドして基板Ｗの上部／下部を再汚染させる場合もあり、塗布される薬液の粘度や化学的特性によっては完璧に除去されないこともある。

一方、超音波を提供して汚染物を除去することも考えられるが、図５に示すように、基板Ｗの下部の場合には、液膜が重力と表面張力によって形成されて不安定であり、噴射された薬液に超音波を提供して洗浄することは困難である。

本発明では、薬液を噴射せずに、薬液が収容された収容部に超音波を提供する場合に、超音波の進行方向に液面が上昇することに着目し、上昇した液面を基板Ｗの下面と接触させて基板Ｗの下面を洗浄する。

図６には、本発明の一実施形態による基板処理装置の概略図が示されており、図７ａには、動作中の超音波洗浄モジュールの概略図が示されており、図７ｂには、動作中の超音波洗浄モジュールの写真が示されており、図７ｃには、動作中の基板処理装置の部分概略図が示されている。

図６に示すように、本発明の一実施形態による基板処理装置１０００は、基板Ｗを支持する基板支持部１１００と、基板支持部１１００の上面より低い位置に配置される超音波洗浄モジュール１２００と、基板支持部１１００を囲むカップ１３００と、上記基板支持部１１００より下で上記基板支持部１１００を囲む下部プレート１４００と、上記カップ１３００と上記下部プレート１４００との間の下部に連結された排出管１５００と、上記超音波洗浄モジュール１２００に連結される制御部１８００と、を含み、上記超音波洗浄モジュールは、薬液Ｌを収容する収容部１２１０、上記収容部１２１０の上面の少なくとも一部が開放された開放部１２５０、及び上記収容部において上記開放部１２５０に向かって配置される超音波振動部１２２０を含み、上記超音波振動部１２２０によって上昇する薬液の液面が、上記開放部１２５０を介して上記基板に接触するように構成される。

基板支持部１１００は基板Ｗを支持するものであって、駆動手段と連結されて中心軸Ｃを中心に回転可能に構成される。基板支持部１１００は上面１１０１を含み、上記上面１１０１に基板Ｗが安着した状態で基板支持部１１００が回転することができる。

超音波洗浄モジュール１２００は、基板支持部１１００の上面、すなわち、基板Ｗの下面より下に位置して基板Ｗの下面を洗浄する構成であって、薬液Ｌが収容される収容部１２１０、収容部１２１０の上面の少なくとも一部を開放する開放部１２５０、上から見たときに上記開放部１２５０に対応する、すなわち、上から見たとき、開放部１２５０の内側に配置される超音波振動部１２２０を含む。薬液Ｌは、溶剤（ｓｏｌｖｅｎｔ）、洗浄液、脱イオン水（ＤＩＷ）、下部塗布液を含むことができ、液体であれば特に制限されない。超音波洗浄モジュール１２００は、図７ａを説明しながら再度説明する。

カップ１３００は、上記超音波洗浄モジュール１２００によって上記基板Ｗの下面と接触する薬液Ｌが飛散することを防止する構成であって、上面は開放され、カップ１３００の内側の下部には排出管１５００が連結され、カップ１３００の内側に基板支持部１１００、超音波洗浄モジュール１２００、下部プレート１４００が配置される。図示されてはいないが、上記基板処理装置１０００は上部ノズルを含むことも可能であり（図２の４１３、４１４参照）、カップ１３００は、上部ノズルによって飛散する薬液を排出管１５００に案内する役割を果たすこともできる。

下部プレート１４００は、上記超音波洗浄モジュール１２００が安着する構成であって、超音波洗浄モジュール１２００より下に位置し、上記基板支持部１１００を囲んで配置される。あるいは、基板支持部１１００も下部プレート１４００に回転可能に連結されることも可能である。下部プレート１４００には、超音波洗浄モジュール１２００において基板Ｗの下面に接触した後、回転によって飛散する薬液Ｌを上記排出管１５００に排出するための排出路が形成されることもできる。

排出管１５００は、超音波洗浄モジュール１２００や上部ノズルから提供され、カップ１３００によって収集された薬液を装置の外部に排出する。

制御部１８００は、上記超音波洗浄モジュール１２００の超音波振動部１２２０に連結され、超音波振動部１２２０の出力を調節する。超音波振動部１２２０で同じ周波数の超音波を生成しても、出力に応じて上昇する液面の高さが異なるため、制御部１８００は上記超音波洗浄モジュール１２００と基板Ｗの下面までの距離を考慮して上記超音波振動部１２２０の出力を調節することができる。

図７ａ～図７ｃを参照して、超音波洗浄モジュール１２００について説明する。図７ａに示すように、超音波洗浄モジュール１２００は、上記収容部１２１０に供給管１２４０が連結される。収容部１２１０には、供給管１２４０と連結されるための連結部１２３０が備えられる。超音波振動部１２２０は、上記開放部１２５０の直下部に配置され、振動素子１２２１と、上記振動素子１２２１と収容部１２１０の内部の薬液Ｌとの間に配置され、上記振動素子１２２１の振動を薬液Ｌに伝達する振動板１２２２を含む。

液体媒質の場合、超音波が伝達されると、超音波の進行方向に沿って液面ＬＳが上昇する。特に、超音波の振動数が約４０ｋＨｚ以上である場合、超音波の波動が直進性を有して出力が十分であると、液面ＬＳは超音波を提供する前に比べて高さが上昇する。超音波の振動数は、好ましくは４０ｋＨｚ以上であってもよく、より好ましくは１００ｋＨｚ以上であってもよい。

例えば、図７ａ、図７ｂに示すように、超音波の振動数が１ＭＨｚである場合、出力によって変化があり得るが、１～１．５ｃｍ程度液面が上昇する。上昇する液面のピークＰは、超音波振動素子１２２１が生成する超音波の進行方向に位置するため、上記超音波振動部１２２０は上記開放部１２５０に向かって配置される。液面のピークＰは、超音波振動素子１２２１の幅に応じて、一つではなく複数個であってもよい。例えば、超音波振動素子１２２１の幅が約４ｃｍ程度になると、液面ＬＳに２つのピークＰが形成されることができる。

本発明の一実施形態による超音波洗浄モジュール１２００は、超音波振動部１２２０によって形成される液面ＬＳの上昇を利用して、上昇した液面ＬＳを基板Ｗの下面に接触させる。液面ＬＳが基板Ｗの下面と接触すると、超音波は薬液Ｌを媒質として基板Ｗの下面まで到達し、基板Ｗの下面の異物あるいは塗布液の除去を助ける。

図７ｃに示すように、液面ＬＳは、基板Ｗが回転している状態で基板Ｗの下面に接触するため、異物あるいは塗布液を含んだ状態で基板Ｗの回転力によって超音波洗浄モジュール１２００の外部に飛散する。このように消耗される薬液を補うために、超音波洗浄モジュール１２００は供給管１２４０及び連結部１２３０を含む。

供給管１２４０は、薬液供給部（図示せず）と連結されており、薬液供給部からの薬液を上記収容部１２１０に提供する。収容部１２１０の内部の薬液は、超音波振動部１２２０によって上昇した後、外部に飛散して消耗され、少なくとも消耗された量は供給管１２４０によって補われる。また、供給管１２４０から供給される薬液の量が大きい場合には、開放部１２５０の薬液Ｌの液面上昇を助けることができるため、供給管１２４０を介して十分な薬液を供給することが有利である。

本発明の一実施形態による超音波洗浄モジュール１２００は、開放部１２５０を介して薬液Ｌの液面ＬＳが上昇し、上昇した液面ＬＳによって基板Ｗの洗浄が行われるため、開放部１２５０は十分に広い面積で開放される必要があり、少なくとも上記超音波振動部１２２０よりは大きい面積で開放されることができる。

図８には、図６の実施形態による基板処理装置１０００の平面図が示されている。基板支持部１１００は中心軸Ｃを中心に回転し、基板支持部１１００の中心軸Ｃは基板Ｗの中心に対応する。

図８に示すように、基板支持部１１００の中心軸Ｃから超音波振動部１２２０までの最大距離ｄは、基板Ｗの半径ｒに対応するか、又は基板Ｗの半径ｒより遠くに超音波振動部１２２０が位置するため、超音波振動部１２２０によって形成される薬液の上昇部分が上記基板Ｗの端部まで洗浄することができる。このように配置される場合、上部ノズルによって上面に塗布された塗布液が基板Ｗの端部を介して下部に流れ込んだときにも塗布液を完璧に除去することができる。

図９ａ、９ｂ及び図１０には、本発明の他の実施形態及びさらに他の実施形態による超音波洗浄モジュール１２００が示されている。

図９ａ、９ｂに示すように、超音波洗浄モジュール１２００は、薬液Ｌが収容される収容部１２１０、収容部１２１０の上面の一部を開放する開放部１２５０、上から見たとき、開放部１２５０の内側に配置される超音波振動部１２２０、薬液供給部と連結されて収容部１２１０に薬液を供給する供給管１２４０、上記供給管１２４０と連結される連結部１２３０、及び上記開放部１２５０に対応する形状を有して収容部１２１０の内部の薬液をカバーする蓋１２６０を含む。

超音波振動部１２２０は、上記開放部１２５０の直下部に配置され、振動素子１２２１と、上記振動素子１２２１と収容部１２１０の内部の薬液Ｌとの間に配置され、上記振動素子１２２１の振動を薬液Ｌに伝達する振動板１２２２を含む。

この実施形態では、図７の実施形態とは異なり、収容部１２１０の上面全部が開放されず、上記超音波振動部１２２０の上側部分のみが開放され、残りは収容部１２１０によってカバーされる。したがって、超音波振動部１２２０によって液面が上昇する部分、すなわち、超音波振動部１２２０の超音波が生成されて進行する方向部分のみに開放部１２５０が形成され、開放部１２５０の面積は減少することができ、非使用時には、蓋１２６０を介して開放部１２５０を覆って異物が収容部１２１０の内部の薬液Ｌに入り込むことを防止することができる。

また、供給管１２４０を介して供給される薬液が、液面が上昇する部分、すなわち、開放部１２５０のみから出てくるため、超音波振動部１２２０によって液面ＬＳが上昇することを効率的に助けることができる。

図１０の実施形態の超音波洗浄モジュール１２００は、薬液Ｌが収容される収容部１２１０、収容部１２１０の上面の一部を開放する開放部１２５０、上から見たとき、開放部１２５０の内側に配置される超音波振動部１２２０、薬液供給部と連結されて収容部１２１０に薬液を供給する供給管１２４０、上記供給管１２４０と連結される連結部１２３０、及び上記開放部１２５０に対応する形状を有して収容部１２１０の内の薬液をカバーする蓋１２６０を含む。

図１０の実施形態において、収容部１２１０は、収容部１２１０の内部空間を区画する区画板１２１２を含み、上記区画板１２１２によって薬液Ｌが収容される空間と、超音波振動部１２２０の振動素子１２２１が位置する空間とが分離される。

超音波振動部１２２０は、他の実施形態と同様に、上記開放部１２５０の直下部に配置され、振動素子１２２１と、上記振動素子１２２１と収容部１２１０の内部の薬液Ｌとの間に配置され、上記振動素子１２２１の振動を薬液Ｌに伝達する振動板１２２２を含む。

図１１には、本発明のさらに他の実施形態の基板処理装置の平面図が示されている。

この実施形態による基板処理装置１０００は、基板Ｗを支持する基板支持部１１００と、基板支持部１１００の上面より低い位置において、上記基板支持部１１００の中心軸Ｃを中心に離隔した位置に一定間隔で離れて配置される３つの超音波洗浄モジュール１２００と、基板支持部１１００を囲むカップ１３００と、上記基板支持部１１００より下で上記基板支持部１１００を囲む下部プレート１４００と、を含む。

各超音波洗浄モジュール１２００は、薬液Ｌを収容する収容部１２１０、上記収容部１２１０の上面の少なくとも一部が開放された開放部１２５０（図７ａ参照）、及び上記収容部において上記開放部１２５０に向かって配置される超音波振動部１２２０を含み、上記超音波振動部１２２０によって上昇する薬液の液面が上記開放部１２５０を介して上記基板に接触するように構成される。

上記３つの超音波洗浄モジュール１２００は同じ形状を有しているが、各超音波洗浄モジュール１２００の超音波振動部１２２０の振動素子１２２１（図７ａ参照）が生成する超音波の周波数は異なる。この実施形態では、全ての超音波振動部１２２０の周波数が異なるが、複数の超音波洗浄モジュール１２００がある場合に一部の超音波洗浄モジュール１２００の周波数のみが異なることも可能である。

以下の表１には、周波数別の特性が記載されている。複数の超音波洗浄モジュール１２００を含む場合、互いに異なる周波数を使用することにより、様々な形態の粒子除去効率を向上させることができる。

一方、図１２には、本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置１０００が示されている。

この実施形態による基板処理装置１０００は、基板Ｗを支持する基板支持部１１００と、基板支持部１１００の上面１１０１より低い位置において、上記基板支持部１１００の中心軸Ｃを中心に離隔した位置に配置される複数の超音波洗浄モジュール１２００と、基板支持部１１００を囲むカップ１３００と、上記基板支持部１１００より下で上記基板支持部１１００を囲む下部プレート１４００と、上記カップ１３００と下部プレート１４００との間に連結された排出管１５００及び上記超音波洗浄モジュール１２００に連結される制御部１８００と、を含む。

この実施形態では、カップ１３００は、傾斜面から下部に延びる突出部１３１０を含み、突出部１３１０を介して上部ノズル又は下部の超音波洗浄モジュール１２００によって飛散する薬液を上記排出管１５００に案内することができ、塗布液と溶剤との接触を容易にして排出管１５００への排出を容易にすることができる。

また、下部プレート１４００も、上記超音波洗浄モジュール１２００によって飛散する薬液を排出管１５００に案内するためのガイド１４１０をさらに含む。

突出部１３１０やガイド１４１０の形状は図示の形状に限定されず、塗布液又は薬の排出を助けることができれば、様々な形態を有してもよいことは勿論である。

図１３には、本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置１００が示されている。図１３の実施形態の場合、図６の実施形態と基本構成は同じであるため、詳細な説明は省略する。

図１３の実施形態において、基板処理装置１００は、上記超音波洗浄モジュール１２００の下部に上記超音波洗浄モジュール１２００を上下方向に移動させる上下移動部１６００を含む。上下移動部１６００は、上記下部プレート１４００に連結され、上下移動部１６００の上に上記超音波洗浄モジュール１２００が連結される。

上下移動部１６００は、超音波洗浄モジュール１２００を動作させて液面が上昇したときに基板Ｗの下面に液面が接触する位置に上記超音波洗浄モジュール１２００を移動させることもでき、液面が接触している状態で、上記超音波洗浄モジュール１２００を少しずつ上下方向に移動させて超音波の洗浄効果が発生しない高さを回避することができる。

超音波の場合、半波長の間隔で超音波の位相が０となることができ、その位置に基板Ｗの下面が位置する場合に超音波による洗浄効果が減少し得る。この実施形態では、上下移動部１６００を介して超音波洗浄の途中に超音波洗浄モジュール１２００を少なくとも半波長以上の長さで上下移動させることにより、超音波洗浄の効果を完全に発揮させることができる。

図１４ａ、１４ｂには、本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置１０００が示されている。図１４ａ、１４ｂの実施形態の場合、図６の実施形態と基本構成は同じであるため、詳細な説明は省略する。

図１４ａ、１４ｂの実施形態において、基板処理装置１０００は、上記超音波洗浄モジュール１２００の下部に上記超音波洗浄モジュール１２００を基板Ｗの半径方向に移動させる半径移動部１７００を含む。半径移動部１７００は上記下部プレート１４００に連結され、半径移動部１７００の上に上記超音波洗浄モジュール１２００が連結される。

半径移動部１７００は、超音波洗浄モジュール１２００の半径方向位置を変化させ、基板Ｗの下部で洗浄が行われる位置を調節し、超音波洗浄モジュール１２００が洗浄する領域が不足しているか、又は洗浄がさらに必要な領域に超音波洗浄モジュール１２００を移動させて洗浄を行うことができる。

図１５には、本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置１０００が示されている。図１５の実施形態の場合、図１０の実施形態と基本構成が同じであるため、詳細な説明は省略する。

図１５の実施形態において、超音波洗浄モジュール１２００の超音波振動部１２２０は半径方向に延びず、半径方向に対して傾斜角をもって延びるように配置される。この場合にも、上昇する液面は、上記超音波振動部１２２０の延長方向と同様に延びる。すなわち、上昇する液面がなす線は、超音波振動部１２２０の延長方向に平行である。

この実施形態においても、基板支持部１１００の中心軸Ｃから超音波振動部１２２０までの最大距離ｄは、基板Ｗの半径ｒに対応するか、又は基板Ｗの半径ｒより遠くに超音波振動部１２２０が位置するため、超音波振動部１２２０によって形成される薬液の上昇部分が上記基板Ｗの端部まで洗浄することができる。

超音波洗浄モジュール１２００の配置や位置は、図１１や図１５に示す方式以外にも様々に変更することができる。超音波洗浄モジュール１２００の位置が洗浄しようとする基板Ｗの位置に対応すれば、特定の位置、特定の配置に制限されるものではない。

上述した基板処理装置１０００は、上記図１～図３のような基板処理装置１の一部であることもあるが、洗浄のみを行う基板処理装置にも使用されることができ、上部ノズルと共に、あるいは上部ノズルなしでも使用されることができる。

なお、本発明は、一実施形態において、超音波を活用して基板を処理する方法も提供する。

まず、基板処理方法に使用される基板処理装置１０００については、図６を参照して説明する。基板処理方法は、基板を支持する基板支持部１１００と、薬液Ｌを収容する収容部１２１０及び上記収容部１２１０において上面に向かって配置される超音波振動部１２２０を含み、上記基板支持部１１００の上面より低い位置に配置される超音波洗浄モジュール１２００と、を含む基板処理装置１０００を用いる。

基板処理方法は、上記超音波振動部１２２０を動作させて上記収容部１２１０に収容された薬液Ｌの液面ＬＳを上昇させ、上記薬液Ｌを上記基板Ｗの下面に接触させる液面上昇段階と、上記液面Ｌが上昇した状態で上記基板支持部１１００によって回転する基板Ｗの下面を洗浄する洗浄段階と、を含む。

上述したように、上記液面上昇段階において、上記超音波振動部１２２０は、４０ｋＨｚ以上の周波数の超音波を薬液Ｌに提供し、１００ｋＨｚ以上の周波数を有する超音波を薬液Ｌに提供することができる。

超音波の位相が０となる位置に基板Ｗの下面が位置すると、洗浄効果が低下することがあるため、洗浄段階では上記超音波洗浄モジュール１２００を上下方向に継続して移動させることができ、上下移動距離は超音波波長の半波長以上であることが好ましい。

上記超音波洗浄モジュール１２００は複数個備えられ、各超音波洗浄モジュール１２００に互いに異なる周波数の超音波を提供させることも可能であり、基板Ｗと超音波洗浄モジュール１２００との距離を考慮して超音波洗浄モジュール１２００を上昇させるか、又は超音波振動部１２２０の出力を調節することも可能である。

以上では、本発明の実施形態を中心に説明したが、本発明はこれに制限されるものではなく、様々に変形して実施することができる。

１、１０００：基板処理装置
１００：ロードポート
２００：インデックスモジュール
３００：バッファモジュール
４００：塗布及び現像モジュール
７００：インタフェースモジュール
８００：ファジィモジュール
１１００：基板支持部
２００：超音波洗浄モジュール
１２１０：収容部
１２２０：超音波振動部
１２３０：連結部
１２４０：供給管
１２５０：開放部
１２６０：蓋
１３００：カップ
１４００：下部プレート
１５００：排出管
１６００：上下移動部
１７００：半径移動部
１８００：制御部

Claims (19)

1. 基板を支持する基板支持部と、
   基板支持部の上面より低い位置に配置される超音波洗浄モジュールと、
   前記基板支持部より下で前記基板支持部を囲む下部プレートと、
   前記基板支持部の外側をカバーする少なくとも一つのカップと、
   を含み、
   前記下部プレートに前記超音波洗浄モジュールが安着され、
   前記超音波洗浄モジュールは、薬液を収容する収容部、前記収容部の上面の少なくとも一部が開放された開放部、及び前記収容部において前記開放部に向かって配置される超音波振動部を含み、前記超音波振動部によって上昇する薬液の液面が前記開放部を介して前記基板に接触するように構成される、基板処理装置。
2. 上から見たとき、前記開放部は、前記超音波振動部の形状に対応する形状に前記収容部の上面を開放する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記超音波振動部は、前記基板の半径方向における第１長さが前記半径方向に垂直な方向における第２長さより長い、請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記開放部をカバーする蓋及び
   前記収容部に前記薬液を供給するように薬液供給部と連結される供給管をさらに含み、
   前記開放部の面積は、前記供給管の断面積より大きい、請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記超音波振動部は、前記基板の半径方向に延びる、請求項２に記載の基板処理装置。
6. 前記超音波洗浄モジュールに連結される制御部をさらに含み、
   前記制御部は、前記超音波振動部によって上昇する薬液の液面が、前記開放部を介して前記基板に接触するように前記超音波振動部に供給される出力を調節する、請求項１に記載の基板処理装置。
7. 基板を支持する基板支持部と、
   基板支持部の上面より低い位置に配置される超音波洗浄モジュールと、
   を含み、
   前記超音波洗浄モジュールは、薬液を収容する収容部、前記収容部の上面の少なくとも一部が開放された開放部、及び前記収容部において前記開放部に向かって配置される超音波振動部を含み、前記超音波振動部によって上昇する薬液の液面が前記開放部を介して前記基板に接触するように構成される、基板処理装置であって、
   前記基板処理装置は複数の超音波洗浄モジュールを含み、
   前記複数の超音波洗浄モジュールは、前記基板支持部の回転軸を囲んで円周方向に一定間隔で配置される、基板処理装置。
8. 前記超音波洗浄モジュールの超音波振動部のうち少なくとも一つは、他の超音波振動部の周波数とは異なる周波数で超音波を提供する、請求項７に記載の基板処理装置。
9. 基板を支持する基板支持部と、
   基板支持部の上面より低い位置に配置される超音波洗浄モジュールと、
   を含み、
   前記超音波洗浄モジュールは、薬液を収容する収容部、前記収容部の上面の少なくとも一部が開放された開放部、及び前記収容部において前記開放部に向かって配置される超音波振動部を含み、前記超音波振動部によって上昇する薬液の液面が前記開放部を介して前記基板に接触するように構成される、基板処理装置であって、
   前記超音波洗浄モジュールに連結され、前記超音波洗浄モジュールを前記基板の半径方向に移動させる半径移動部をさらに含む、基板処理装置。
10. 前記超音波洗浄モジュールに連結され、前記超音波洗浄モジュールを上下方向に移動させる上下移動部をさらに含む、請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記基板支持部は、回転軸を中心に回転するように構成され、
    前記基板支持部の回転軸から前記超音波振動部までの最大距離は前記基板の最大半径より大きい、請求項１または７に記載の基板処理装置。
12. 前記カップと前記基板支持部との間に排気部が形成され、
    前記カップの内面には、前記排気部に向かって延びる突出部を含む、請求項１に記載の基板処理装置。
13. 基板を支持し、回転軸を中心に回転するように構成された基板支持部と、
    基板支持部の上面より低い位置において前記基板支持部の外側に配置される超音波洗浄モジュールと、
    前記基板支持部より下で前記基板支持部を囲み、前記超音波洗浄モジュールが安着する下部プレートと、
    前記基板支持部の外側をカバーする少なくとも一つのカップと、を含み、
    前記超音波洗浄モジュールは、薬液を収容する収容部、前記収容部の上面の少なくとも一部が開放された開放部、及び前記収容部において前記開放部に向かって配置される超音波振動部を含み、前記超音波振動部によって上昇する薬液の液面が前記開放部を介して前記基板に接触するように構成され、
    前記超音波振動部は、前記基板の半径方向に延び、前記半径方向における第１長さが前記半径方向に垂直な方向における第２長さより長い、基板処理装置。
14. 前記超音波洗浄モジュールに連結され、前記超音波洗浄モジュールを上下方向に移動させる上下移動部をさらに含む、請求項１３に記載の基板処理装置。
15. 前記基板処理装置は複数の超音波洗浄モジュールを含み、
    前記複数の超音波洗浄モジュールは、前記基板支持部の回転軸を囲んで円周方向に一定間隔で配置され、
    前記複数の超音波洗浄モジュールの超音波振動部は、前記薬液に互いに異なる周波数の超音波を提供する、請求項１３に記載の基板処理装置。
16. 前記超音波洗浄モジュールは、前記開放部を開閉する蓋をさらに含む、請求項１３に記載の基板処理装置。
17. 基板を支持する基板支持部と、薬液を収容する収容部及び前記収容部において上面に向かって配置される超音波振動部を含み、基板支持部の上面より低い位置に配置される超音波洗浄モジュールと、を含む基板処理装置で基板を処理する基板処理方法であって、
    前記超音波振動部を作動させて前記収容部に収容された薬液の液面を上昇させ、前記薬液を前記基板の下面に接触させる液面上昇段階と、
    前記液面が上昇した状態で回転する基板の下面を洗浄する洗浄段階と、を含み、
    前記洗浄段階において、前記超音波洗浄モジュールは前記基板の半径方向に移動する、
    基板処理方法。
18. 前記液面上昇段階において、前記超音波振動部は４０ｋＨｚ以上の周波数の超音波を提供する、請求項１７に記載の基板処理方法。
19. 前記洗浄段階において、前記超音波洗浄モジュールは上下方向に移動する、請求項１７に記載の基板処理方法。