KR101865497B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR101865497B1
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히로아키 기타가와
다이 우에다
가츠히코 미야
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

(과제) 단시간에 효율적으로 기판의 표면에 응고체를 형성한다.
(해결 수단) 응고 대상액이 부착된 표면을 상방으로 향하게 한 수평 자세의 기판을 유지하는 기판 유지부와, 기판 유지부에 유지된 기판을 연직축 둘레로 회전시키는 회전부와, 제 1 위치에서 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 액체 냉매를 기판의 이면에 공급하여 응고 대상액을 응고시키는 제 1 응고부와, 기판의 회전 중심으로부터 제 1 위치보다 직경 방향으로 떨어진 제 2 위치에서 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 기체 냉매를 기판을 향해 공급하여 냉각시키는 제 1 냉각 기구, 및 제 2 위치에서 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 처리면을 응고 대상액에 접액하여 냉각시키는 제 2 냉각 기구 중 적어도 1 개에 의해 응고 대상액을 응고시키는 제 2 응고부를 구비하고, 회전부에 의한 기판의 회전과 병행하여 제 1 응고부와 제 2 응고부에 의해 응고 대상액을 응고시킨다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
이 발명은, 반도체 기판, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판 등의 각종 기판 (이하, 간단히 「기판」 이라고 기재한다) 의 표면에 부착되는 응고 대상액을 응고하는 응고 기술, 그리고 당해 응고 기술을 이용하여 기판의 표면을 세정하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 전자 부품 등의 제조 공정에서는, 기판의 표면에 성막이나 에칭 등의 처리를 반복 실시하여 미세 패턴을 형성해 가는 공정이 포함된다. 여기서, 미세 가공을 양호하게 실시하기 위해서는 기판의 표면을 청정한 상태로 유지할 필요가 있으며, 필요에 따라 기판의 표면에 대하여 세정 처리가 실시된다. 예를 들어 일본 공개특허공보 2008-28008호에 기재된 장치에 있어서는, 기판의 표면에 탈이온수 (De Ionized Water：이하, 「DIW」 라고 기재한다) 등의 액체를 공급하고, 그것을 동결시킨 후, 린스액으로 해동 제거함으로써 기판의 표면의 세정이 실행된다.
즉, 일본 공개특허공보 2008-28008호에 기재된 장치에서는, 이하의 공정이 실행된다. 먼저, 표면을 상방으로 향하게 한 상태에서 기판을 수평 자세로 배치하고, 당해 기판의 표면 (상면) 에 DIW 를 공급함으로써 기판의 표면 전체에 DIW 의 액막을 형성한다. 계속해서, DIW 의 공급을 정지하고, 액체 냉매를 기판 이면의 중앙부를 향해 토출시키면서 기판을 회전시켜, 기판의 이면 전체에 액체 냉매를 균일하게 널리 퍼지게 한다. 이에 따라, 기판 전체가 그 이면에 접액하는 액체 냉매에 의해 직접적으로 냉각되고, 기판의 표면에 형성된 액막이 동결된다. 이 때, 파티클 등의 오염 물질과 기판의 표면의 사이에 침입한 DIW 가 얼음이 되어, 팽창함으로써 파티클 등의 오염 물질이 미소 거리만큼 기판으로부터 떨어진다. 또, 기판의 표면과 평행한 방향으로도 팽창함으로써, 기판에 고착되어 있는 파티클 등을 박리한다. 그 결과, 기판의 표면과 파티클 등의 오염 물질의 사이의 부착력이 저감되고, 나아가서는 파티클 등의 오염 물질이 기판의 표면으로부터 탈리하게 된다. 그 후, 기판의 표면에 존재하는 얼음을 린스액으로서의 DIW 로 해동 제거함으로써, 기판의 표면으로부터 파티클 등의 오염 물질을 효율적으로 제거할 수 있다.
그러나, 상기 종래 기술에서는, 기판의 이면에 액체 냉매를 공급할 때에, 표면으로의 액체 냉매의 들어감을 방지할 수 있는 회전수로 기판을 회전시키고 있다. 이 때문에, 액체 냉매가 기판의 주연부 (周緣部) 에 널리 퍼지지 않아, 기판의 표면에 있어서 기판의 주연부에 위치하는 액막을 단시간에 응고할 수 없고, 이것이 기판 처리의 스루풋 저하의 주요인의 하나가 되고 있다.
이 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 단시간에 효율적으로 기판의 표면에 응고체를 형성하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 발명의 일 양태는, 기판 처리 장치로서, 응고 대상액이 부착된 표면을 상방으로 향하게 한 수평 자세의 기판을 유지하는 기판 유지부와, 기판 유지부에 유지된 기판을 연직축 둘레로 회전시키는 회전부와, 제 1 위치에서 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 액체 냉매를 기판의 이면에 공급하여 응고 대상액을 응고시키는 제 1 응고부와, 기판의 회전 중심으로부터 제 1 위치보다 직경 방향으로 떨어진 제 2 위치에서 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 기체 냉매를 기판을 향해 공급하여 냉각시키는 제 1 냉각 기구, 및 제 2 위치에서 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 처리면을 응고 대상액에 접액하여 냉각시키는 제 2 냉각 기구 중 적어도 1 개에 의해 응고 대상액을 응고시키는 제 2 응고부를 구비하고, 회전부에 의한 기판의 회전과 병행하여 제 1 응고부와 제 2 응고부에 의해 응고 대상액을 응고시키는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 이 발명의 다른 양태는, 기판 처리 방법으로서, 응고 대상액이 부착된 표면을 상방으로 향하게 한 수평 자세의 기판을 연직축 둘레로 회전시키는 회전 공정과, 기판의 이면의 제 1 위치에, 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 액체 냉매를 공급하여 응고 대상액을 응고시키는 제 1 응고 공정과, 기판의 회전 중심으로부터 제 1 위치보다 직경 방향으로 떨어진 제 2 위치에서 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 기체 냉매를 기판을 향해 공급하는 공정과, 제 2 위치에서 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 처리면을 응고 대상액에 접액시키는 공정 중 적어도 일방을 실행함으로써, 응고 대상액을 응고시키는 제 2 응고 공정을 구비하고, 회전 공정 중에, 제 1 응고 공정 및 제 2 응고 공정을 실행하는 것을 특징으로 하고 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 기판의 회전 중심으로부터의 거리가 서로 상이한 2 개의 위치, 요컨대 제 1 위치 및 제 2 위치에서 응고 대상액의 응고가 당해 기판의 회전과 병행하여 실시된다. 보다 상세하게는, 기판의 회전 중심에 가까운 제 1 위치의 주위에서는 기판의 이면으로의 액체 냉매의 공급에 의해 응고 대상액의 응고가 진행되고, 기판의 회전 중심으로부터 먼 제 2 위치의 주위에서는 기체 냉매의 공급이나 저온의 처리면의 접액에 의해 응고 대상액의 응고가 진행된다. 이와 같이 서로 상이한 2 개의 위치에서 응고 대상액의 응고가 실시되기 때문에, 단시간에 효율적으로 기판의 표면에 응고체를 형성할 수 있다.
도 1 은, 본 발명에 관련된 기판 처리 장치의 일 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 도 1 에 있어서의 A-A 선 화살표에서 바라본 평면도이다.
도 3 은, 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치의 부분 확대 사시도이다.
도 4 는, 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치의 중앙 응고부, 주연 (周緣) 응고부 및 제어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5 는, 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치에 의한 세정 처리 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 6 은, 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치에 의한 세정 처리 동작을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명에 관련된 기판 처리 장치의 제 2 실시형태의 일부 구성을 나타내는 도면이다.
도 8 은, 도 7 에 나타내는 기판 처리 장치의 중앙 응고부, 주연 응고부 및 제어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9 는, 도 7 에 나타내는 기판 처리 장치에 의한 세정 처리 동작의 일부를 나타내는 도면이다.
도 1 은 본 발명에 관련된 기판 처리 장치의 일 실시형태를 나타내는 도면이다. 또, 도 2 는 도 1 에 있어서의 A-A 선 화살표에서 바라본 평면도이다. 또, 도 3 은 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치의 부분 확대 사시도이다. 또한, 도 4 는 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치의 중앙 응고부, 주연 응고부 및 제어 구성을 나타내는 블록도이다. 이 기판 처리 장치는 반도체 웨이퍼 등의 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 부착되어 있는 파티클 등의 오염 물질을 제거하기 위한 기판 세정 처리를 실행 가능한 매엽식의 기판 세정 장치로서의 기판 처리 장치이다.
이 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 에 대하여 세정 처리를 실시하는 처리 공간을 그 내부에 갖는 처리 챔버 (도시 생략) 를 구비하고, 당해 처리 챔버 내에 기판 유지부 (10) 가 형성되어 있다. 이 기판 유지부 (10) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 을 상방으로 향하게 한 상태에서 기판 (W) 을 대략 수평 자세로 유지하여 회전시키는 것이다. 이 기판 유지부 (10) 는, 기판 (W) 보다 약간 큰 외경을 갖는 원반 형상의 스핀 베이스 (111) 와, 대략 연직 방향으로 연장되는 회전 지축 (112) 이 일체적으로 결합된 스핀 척 (11) 을 갖고 있다. 회전 지축 (112) 은 모터를 포함하는 척 회전 기구 (113) 의 회전축에 연결되어 있고, 스핀 척 (11) 이 회전축 (연직축) (AX1) 둘레로 회전 가능하게 되어 있다. 이들 회전 지축 (112) 및 척 회전 기구 (113) 는, 원통 형상의 케이싱 (12) 내에 수용되어 있다. 또, 회전 지축 (112) 의 상단부에는, 스핀 베이스 (111) 가 일체적으로 나사 등의 체결 부품에 의해 연결되고, 스핀 베이스 (111) 는 회전 지축 (112) 에 의해 대략 수평 자세로 지지되어 있다. 따라서, 척 회전 기구 (113) 가 장치 전체를 제어하는 제어 유닛 (90) 으로부터의 회전 지령에 따라 작동함으로써, 스핀 베이스 (111) 가 연직축 (AX1) 둘레로 회전한다. 또한, 제어 유닛 (90) 은 척 회전 기구 (113) 를 제어하여, 스핀 베이스 (111) 의 회전 속도를 조정하는 것이 가능하게 되어 있다.
스핀 베이스 (111) 의 주연부 부근에는, 기판 (W) 의 주단부 (周端部) 를 파지하기 위한 복수 개의 척 핀 (114) 이 세워 설치되어 있다. 척 핀 (114) 은, 원형의 기판 (W) 을 확실하게 유지하는 위해서 3 개 이상 설치되어 있으면 되고 (이 예에서는 6 개), 도 2 에 나타내는 바와 같이, 스핀 베이스 (111) 의 주연부를 따라 등각도 간격으로 배치되어 있다.
척 핀 (114) 의 각각은, 기판 (W) 의 외주 단면 (端面) 을 압압 (押壓) 하는 압압 상태와, 기판 (W) 의 외주 단면으로부터 떨어지는 해방 상태의 사이를 전환 가능하게 구성되어 있다. 스핀 베이스 (111) 에 대하여 기판 (W) 이 수수될 때에는, 복수의 척 핀 (114) 의 각각을 해방 상태로 하는 한편, 기판 (W) 을 회전시켜 소정의 처리를 실시할 때에는, 복수의 척 핀 (114) 의 각각을 압압 상태로 한다. 이와 같이 압압 상태로 함으로써, 척 핀 (114) 은 기판 (W) 의 주단부를 파지하여 그 기판 (W) 을 스핀 베이스 (111) 로부터 상방으로 소정 간격을 두고 대략 수평 자세로 유지할 수 있다. 이에 따라, 기판 (W) 은 그 표면 (Wf) 을 상방으로 향하게 하고, 이면 (Wb) 을 하방으로 향하게 한 상태에서 지지된다. 또한, 척 핀 (114) 으로는, 공지된 구성, 예를 들어 일본 공개특허공보 2013-206983호에 기재된 것을 사용할 수 있다.
스핀 척 (11) 의 상방에는, 중심부에 개구를 갖는 원반 형상의 차단 부재 (20) 가 형성되어 있다. 차단 부재 (20) 는, 그 하면 (저면) 이 척 핀 (114) 에 유지된 기판 (W) 의 표면 (Wf) 과 대략 평행하게 대향하는 기판 대향면 (21) 으로 되어 있고, 그 평면 사이즈는 기판 (W) 의 직경과 동등 이상의 크기로 형성되어 있다. 차단 부재 (20) 는 대략 원통 형상을 갖는 지지축 (22) 의 하단부에 대략 수평으로 장착되고, 지지축 (22) 은 수평 방향으로 연장되는 아암 (23) 에 의해 기판 (W) 의 회전 중심축 (AX1) 둘레로 회전 가능하게 유지되어 있다. 또, 아암 (23) 에는, 차단 부재 회전 기구 (24) 와 차단 부재 승강 기구 (25) 가 접속되어 있다.
차단 부재 회전 기구 (24) 는, 제어 유닛 (90) 으로부터의 동작 지령에 따라 지지축 (22) 을 기판 (W) 의 회전 중심축 (AX1) 둘레로 회전시킨다. 또, 차단 부재 회전 기구 (24) 는, 스핀 척 (11) 에 유지된 기판 (W) 의 회전에 따라 기판 (W) 과 동일한 회전 방향으로 또한 대략 동일한 회전 속도로 차단 부재 (20) 를 회전시키도록 구성되어 있다.
또, 차단 부재 승강 기구 (25) 는, 제어 유닛 (90) 으로부터의 동작 지령에 따라, 차단 부재 (20) 를 스핀 베이스 (111) 에 근접하여 대향시키거나, 반대로 이간시키는 것이 가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 제어 유닛 (90) 은 차단 부재 승강 기구 (25) 를 작동시킴으로써, 기판 처리 장치 (1) 에 대하여 기판 (W) 을 반입출시킬 때나 액막을 응고시킬 때에는, 스핀 척 (11) 의 상방의 이간 위치 (도 1 에 나타내는 위치) 로 차단 부재 (20) 를 상승시킨다. 그 한편으로, 기판 (W) 에 대하여 소정의 처리 (액막 형성 처리, 융해·린스 처리, 스핀 건조 처리) 를 실시할 때에는, 스핀 척 (11) 에 유지된 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 매우 근방에 설정된 대향 위치까지 차단 부재 (20) 를 하강시킨다.
지지축 (22) 은 중공으로 마무리되고, 그 내부에 가스 공급관 (26) 이 삽입 통과되고, 또한 가스 공급관 (26) 의 내부에 액 공급관 (27) 이 삽입 통과되어 있다. 가스 공급관 (26) 및 액 공급관 (27) 의 일방 단 (端) 은 차단 부재 (20) 의 개구까지 연장되어 당해 개구에 연통되어 있다. 또, 액 공급관 (27) 의 일방 단에 노즐 (28) 이 형성되어 있다. 이와 같이 가스 공급관 (26) 및 액 공급관 (27) 으로 이중관 구조가 형성되어 있고, 가스 공급관 (26) 의 내벽면과 액 공급관 (27) 의 외벽면의 간극이 상기 개구로 이어지는 가스 공급로로서 기능함과 함께, 액 공급관 (27) 의 내부가 노즐 (28) 로 이어지는 액 공급로로서 기능한다. 그리고, 상기 가스 공급로에 대하여 가스 공급 유닛 (80) (도 4) 이 접속되고, 당해 가스 공급 유닛 (80) 으로부터 공급되는 질소 가스가 건조 가스로서 공급된다. 보다 상세하게는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 질소 가스 저류부 (81) 로부터 압송되는 질소 가스가 건조 가스용 압력 조정부 (82) 에 의해 스핀 건조 처리에 적합한 압력으로 감압되고, 제어 유닛 (90) 으로부터의 공급 지령에 따른 타이밍으로 건조 가스용 압력 조정부 (82) 에 의해 상기 건조 가스로서 공급된다. 또, 액 공급관 (27) 의 타방 단은 DIW 공급 유닛 (70) 과 접속되어 있다. 이 때문에, 차단 부재 (20) 가 대향 위치로 하강한 상태 (도 6 의 (a) 란 참조) 에서, 제어 유닛 (90) 으로부터의 DIW 공급 지령에 따라 DIW 공급 유닛 (70) 이 DIW 를 압송하면, 액 공급관 (27) 및 노즐 (28) 을 통해서 DIW 가 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급되어 액막 (LF) (도 3) 을 형성한다.
이렇게 하여 기판 (W) 에 공급된 DIW 를 회수하기 위해서, 스플래쉬 가드 (30) 가 케이싱 (12) 의 주위에 형성되어 있다. 이 스플래쉬 가드 (30) 는 스핀 척 (11) 에 수평 자세로 유지되어 있는 기판 (W) 의 주위를 포위하도록 배치되어 있다. 또, 스플래쉬 가드 (30) 는 스핀 척 (11) 의 회전축 (AX1) 을 따라 자유롭게 승강할 수 있도록 형성되어 있다. 이 스플래쉬 가드 (30) 는 회전축 (AX1) 에 대하여 대략 회전 대칭인 형상을 갖고 있으며, 각각 스핀 척 (11) 과 동심원 형상으로 배치되어 기판 (W) 으로부터 비산하는 DIW 를 받아내는 복수 단 (段) 의 (이 예에서는 2 단의) 가드 (31) 와, 가드 (31) 로부터 유하 (流下) 하는 DIW 를 받아내는 액받이부 (32) 를 구비하고 있다. 그리고, 제어 유닛 (90) 으로부터의 승강 지령에 따라 가이드 승강 기구 (33) 가 가드 (31) 를 단계적으로 승강시킴으로써, 회전하는 기판 (W) 으로부터 비산하는 액체 성분 (DIW 나 후술하는 액체 냉매) 을 분별하여 회수하는 것이 가능하게 되어 있다.
스플래쉬 가드 (30) 의 주위에는, 기체 냉매를 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 주연부를 향해 공급하여 당해 표면 (Wf) 에 부착되는 DIW 로 형성되는 액막 (LF) 을 응고시키는 주연 응고부 (40) 가 형성되어 있다. 이 주연 응고부 (40) 는, 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 연직축 (AX2) 둘레로 회동 가능하게 구성된 회동축 (41) 과, 그 회동축 (41) 에 의해 대략 수평 자세로 유지되는 보텍스 튜브 (42) 와, 보텍스 튜브 (42) 의 냉기 취출부로부터 취출되는 냉기를 기체 냉매로서 기판 (W) 의 표면 (Wf) 을 향해 토출하는 냉기 토출 노즐 (43) 과, 제어 유닛 (90) 으로부터의 회동 지령에 따라 회동축 (41) 을 회동시키는 노즐 회동 기구 (44) (도 4) 를 구비하고 있다. 이 실시형태에서는, 제어 유닛 (90) 으로부터의 회동 지령에 따라 노즐 회동 기구 (44) 가 회동축 (41) 을 회동 구동함으로써, 보텍스 튜브 (42) 가 연직축 (AX2) 둘레로 요동하고, 이에 따라 냉기 토출 노즐 (43) 은, 도 2 에 있어서 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 스플래쉬 가드 (30) 보다 외측의 퇴피 위치 (도 2 에 실선으로 나타내는 위치) 와 기판 (W) 의 주연부에 대향하는 위치 (본 발명의 「제 2 위치」 에 상당) (P2) (도 3) 의 사이를 왕복 이동한다.
보텍스 튜브 (42) 는, 종래부터 주지하는 바와 같이, 보텍스 효과를 이용하여, 냉기와 난기를 발생시키기 위한 장치이다. 보텍스 튜브 (42) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 대략 튜브 형상의 하우징 (421) 을 구비하고 있고, 양단부에, 냉기 취출부 (422) 와 난기 취출부 (423) 가 형성되어 있다. 또, 하우징 (421) 의 측면에는, 압축 가스 공급부 (424) 가 형성되어 있다. 이 압축 가스 공급부 (424) 에 대하여 가스 공급 유닛 (80) (도 4) 이 접속되고, 당해 가스 공급 유닛 (80) 으로부터 공급되는 질소 가스가 공급된다. 보다 상세하게는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 질소 가스 저류부 (81) 로부터 압송되는 질소 가스가 냉기 생성용 압력 조정부 (83) 에 의해 냉기 생성에 적합한 압력으로 감압되고, 제어 유닛 (90) 으로부터의 공급 지령에 따른 타이밍으로 냉기 생성용 압력 조정부 (83) 에 의해 압축 가스로서 하우징 (421) 내에 공급된다. 그러면, 공급된 압축 가스는 하우징 (421) 의 내벽면을 따라 선회류가 되어, 난기 취출부 (423) 를 향해 흐른다.
난기 취출부 (423) 에는 밸브 (도시 생략) 가 형성되어 있고, 밸브의 개폐량에 따라 난기가 난기 취출부 (423) 의 개구 (도시 생략) 로부터 취출되지만, 나머지 가스는 하우징 (421) 내로 되돌려진다. 이 되돌려진 가스는 하우징 (421) 의 내벽면을 따라 소용돌이 형상으로 흐르는 가스의 내측, 요컨대 하우징 (421) 의 직경 방향에 있어서의 중심부를 통해서 냉기 취출부 (422) 로 흐른다. 당해 가스는 냉기 취출부 (422) 에 이를 때까지 하우징 (421) 의 내벽면을 따라 선회류가 되어 흐르는 가스로의 열 에너지의 이동에 의해 식혀지고, 냉기 취출부 (422) 를 통해서 냉기 토출 노즐 (43) 로 보내어진다. 그 결과, DIW 의 응고점보다 낮은 온도 (예를 들어, ―20 ∼ ―30 ℃ 정도) 로 저하된 냉기가 냉기 토출 노즐 (43) 로부터 기체 냉매로서 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 주연부에 공급되고, 위치 (P2) 에서 액막 (LF) 은 식혀져 응고한다.
또, 본 실시형태에서는, 액막 (LF) 을 응고시키는 수단으로서, 상기 주연 응고부 (40) 이외에, 중앙 응고부 (50) 가 형성되어 있다. 중앙 응고부 (50) 는 액체 냉매를 기판 (W) 의 이면 (Wb) 의 중앙부에 공급하여 액막 (LF) 을 응고시킨다. 보다 상세하게는, 중앙 응고부 (50) 는, 도 1 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 액체 냉매 공급관 (51) 과, 액체 냉매를 생성하는 액체 냉매 생성 유닛 (52) 과, 액체 냉매 생성 유닛 (52) 에서 생성된 액체 냉매를 액체 냉매 공급관 (51) 에 압송하여 기판 (W) 의 이면 (Wb) 에 액체 냉매를 공급하는 액체 냉매 공급부 (53) 를 구비하고 있다. 이 액체 냉매 공급관 (51) 은, 선단의 노즐 부위 (511) 를 기판 (W) 의 이면 (Wb) 으로 향하게 한 상태로 회전 지축 (112) 의 내부에 배치되어 있다. 그리고, 액체 냉매 공급관 (51) 의 후단부에 대하여 액체 냉매 생성 유닛 (52) 이 액체 냉매 공급부 (53) 를 통해서 접속되어 있다.
액체 냉매 생성 유닛 (52) 은, 액체 냉매에 적합한 액체를 내부에서 저류하는 항온조 본체 (521) 와, 항온조 본체 (521) 에 형성되어 항온조 본체 (521) 에 저류된 액체를 냉각시키는 냉각 기구 (522) 와, 제어 유닛 (90) 으로부터의 온도 지령에 따라 냉각 기구 (522) 에 대한 통전을 제어함으로써 항온조 본체 (521) 의 내부에 저류되어 있는 액체를 DIW 의 응고점보다 낮은 온도 (예를 들어, ―50 ℃) 로 유지하는 항온 제어부 (523) 를 구비하고 있다.
그리고, 액체 냉매 공급부 (53) 가 제어 유닛 (90) 으로부터의 액체 냉매의 공급 지령에 따라 액체 냉매 생성 유닛 (52) 의 항온조 본체 (521) 로부터 액체 냉매 공급관 (51) 에 압송하면, 액체 냉매가 기판 (W) 의 이면 (Wb) 의 중앙부인 위치 (P1) 에 공급되고, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 액막 (LF) 은 기판 (W) 을 통해서 액체 냉매에 의해 식혀져 응고한다. 또한, 「액체 냉매」 로는, 에틸렌글리콜 수용액, 알코올류 또는 HFE 액을 사용할 수 있다. 알코올류로는, 취급성, 가격 등의 관점에서 에틸알코올, 메틸알코올 또는 이소프로필알코올을 사용할 수 있지만, 특히 에틸알코올이 적합하다. 또, 「HFE 액」 이란, 하이드로플루오로에테르 (Hydrofluoroether) 를 주된 성분으로 하는 액을 말하며, 예를 들어 스미토모 쓰리엠 주식회사 제조의 상품명 노벡 (등록상표) 시리즈의 HFE 를 사용할 수 있다.
이와 같이 본 실시형태에서는, 2 종류의 응고부, 요컨대 주연 응고부 (40) 와 중앙 응고부 (50) 를 구비하고 있고, 이하에 설명하는 바와 같이, 기판 (W) 을 회전시키면서 주연 응고부 (40) 및 중앙 응고부 (50) 에 의해 액막 (LF) 을 응고시킨다. 이하, 도 5 및 도 6 을 참조하면서 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치 (1) 에 의한 기판 처리에 대해서 상세히 서술한다.
도 5 는 도 1 에 나타내는 기판 처리 장치에 의한 세정 처리 동작을 나타내는 플로우 차트이며, 도 6 은 세정 처리 동작을 모식적으로 나타내는 도면이다. 본 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에서는, 미처리의 기판 (W) 이 장치 내에 반입되면, 제어 유닛 (90) 이 장치 각 부를 제어하여 그 기판 (W) 에 대하여 일련의 세정 처리가 실행된다. 여기서, 기판 (W) 이 그 표면 (Wf) 에 미세 패턴이 형성된 것인 경우, 그 기판 (W) 의 표면 (Wf) 을 상방으로 향하게 한 상태에서 기판 (W) 이 처리 챔버 내에 반입되고, 스핀 척 (11) 에 유지된다 (스텝 S101). 또한, 이 때 차단 부재 (20) 는 이간 위치에 있으며, 기판 (W) 과의 간섭을 방지하고 있다.
스핀 척 (11) 에 미처리의 기판 (W) 이 유지되면, 차단 부재 (20) 가 대향 위치까지 강하되고, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 근접 배치된다 (스텝 S102). 이에 따라, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 이 차단 부재 (20) 의 기판 대향면 (21) 에 근접한 상태로 덮이고, 기판 (W) 의 주변 분위기로부터 차단된다. 그리고, 제어 유닛 (90) 은 척 회전 기구 (113) 를 구동시켜 스핀 척 (11) 을 회전시킴과 함께, DIW 공급 유닛 (70) 으로부터 DIW 를 공급한다.
이 때, 도 6 중의 (a) 란에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급된 DIW 에는 기판 (W) 의 회전에 수반하는 원심력이 작용하고, DIW 는 기판 (W) 의 직경 방향 외향으로 균일하게 확산되어 그 일부가 기판 외로 털어내어진다. 이에 따라, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 전체면에 걸쳐서 액막의 두께를 균일하게 컨트롤하여, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 전체에 소정의 두께를 갖는 DIW 의 액막 (LF) 이 형성된다 (스텝 S103). 이 때의 기판 (W) 의 회전수는 DIW 의 일부가 적절히 털어내어지도록 결정하면 되고, 예를 들어 150 rpm 으로 할 수 있다. 또한, 액막 형성시에, 상기와 같이 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 공급된 DIW 의 일부를 털어내는 것은 필수 요건은 아니다. 예를 들어, 기판 (W) 의 회전을 정지시킨 상태 혹은 기판 (W) 을 비교적 저속으로 회전시킨 상태에서 기판 (W) 으로부터 액을 털어내는 일 없이 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 액막을 형성해도 된다.
액막 형성이 종료하면, 제어 유닛 (90) 은 DIW 공급 유닛 (70) 으로부터의 DIW 의 공급을 정지시킴과 함께, 차단 부재 (20) 를 이간 위치로 퇴피시킨다 (스텝 S104). 그 후, 냉기 토출 노즐 (43) 을 퇴피 위치 (도 2 의 실선 위치) 에서 위치 (P2) 로 이동시킨다 (스텝 S105). 이에 따라, 주연 응고부 (40) 에 의한 액막 (LF) 의 응고 준비를 완료한다.
다음의 스텝 S106 에서는, 도 6 중의 (b) 란에 나타내는 바와 같이, 제어 유닛 (90) 은 액체 냉매 공급부 (53) 에 의해 항온조 본체 (521) 로부터 액체 냉매를 기판 (W) 의 이면 (Wb) 의 중앙부인 위치 (P1) 에 공급한다 (스텝 S106). 이렇게 하여 공급되어 기판 (W) 의 이면 (Wb) 에 접액하는 액체 냉매에는 원심력이 작용하고, 당해 액체 냉매가 유동하여 기판 (W) 의 직경 방향으로 확산된다. 이에 따라, 기판 (W) 의 중앙부가 그 이면 (Wb) 에 접액하는 액체 냉매에 의해 직접적으로 냉각되고, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 형성된 액막 (LF) 의 중앙부가 비교적 단시간에 응고하여 응고 부위 (FR1) 가 형성된다. 또한, 본 실시형태에서는, 일본 공개특허공보 2008-28008호에 기재된 발명과 마찬가지로, 이 때의 기판 (W) 의 회전수는, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 주연부에 액체 냉매가 들어가지 않을 정도의 회전수로 설정되어 있다. 보다 구체적으로는, 제어 유닛 (90) 은 척 회전 기구 (113) 의 구동을 제어함으로써, 상기 액체 냉매가 직경 방향으로 확산되어 위치 (P2) 에 도달하기 전에 기판 (W) 의 이면 (Wb) 으로부터 하방으로 이탈하도록 기판 (W) 의 회전수를 조정하고 있다. 이에 따라, 액체 냉매가 기판 (W) 의 표면 (Wf) 측에 들어가는 것을 방지하고, 액체 냉매에 의한 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 오염을 확실하게 방지하고 있다.
또, 액체 냉매에 의한 액막 (LF) 의 응고 개시로부터 약간 늦게 제어 유닛 (90) 은 냉기 생성용 압력 조정부 (83) 에 의해 압축 가스를 보텍스 튜브 (42) 에 공급하고, 도 6 중의 (c) 란에 나타내는 바와 같이, 냉기 토출 노즐 (43) 로부터 냉기 (동 (同) 도면 중의 점선) 를 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 주연부를 향해 공급한다 (스텝 S107). 이에 따라, 액막 (LF) 의 주연부에 대하여 기체 냉매가 직접 공급되어 액막 (LF) 의 주연부가 비교적 단시간에 응고하여 응고 부위 (FR2) 가 형성된다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 기판 (W) 을 회전시키면서 액막 (LF) 의 중앙부와 주연부를 병행하여 응고시킴으로써 액막 (LF) 전체를 응고시켜 동결막 (FL) (=FR1＋FR2) 을 형성하고 있다.
그리고, 동결막 (FL) 이 형성되면 (스텝 S108 에서 「예」), 제어 유닛 (90) 은 액체 냉매 공급부 (53) 및 냉기 생성용 압력 조정부 (83) 를 제어하여 액체 냉매 및 냉기의 공급을 정지시킨 후에, 노즐 회동 기구 (44) 에 의해 냉기 토출 노즐 (43) 을 위치 (P2) 로부터 퇴피 위치 (도 2 의 실선 위치) 로 되돌린다 (스텝 S109). 그것에 계속해서, 제어 유닛 (90) 은 차단 부재 승강 기구 (25) 에 의해 차단 부재 (20) 를 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 근접 배치시킨다 (스텝 S110).
다음으로, 제어 유닛 (90) 은 DIW 공급 유닛 (70) 으로부터의 DIW 의 공급을 개시한다. 이에 따라, 도 6 중의 (d) 란에 나타내는 바와 같이, DIW 가 노즐 (28) 로부터 토출되고, 동결막 (FL) 의 융해 처리 및 린스 처리가 실시된다 (스텝 S111). 여기서, 기판 (W) 의 이면 (Wb) 에도 DIW 를 공급하여 이면 린스를 동시에 실시해도 된다. 그리고, 양 처리가 완료되면, 제어 유닛 (90) 은 DIW 공급 유닛 (70) 으로부터의 DIW 의 공급을 정지시키고, 건조 가스를 공급하면서 기판 (W) 을 스핀 건조시킨다 (스텝 S112). 여기서, 기판 (W) 의 이면 (Wb) 으로의 건조 가스의 공급을 동시에 실시해도 된다. 이렇게 하여 스핀 건조 처리가 종료하면, 처리가 끝난 기판 (W) 을 반출함으로써 1 매의 기판에 대한 처리가 완료한다 (스텝 S113).
이상과 같이, 이 실시형태에 의하면, 기판 (W) 을 회전시키는 회전 공정을 실행하면서, 기판 (W) 의 회전 중심 (회전축 (AX1)) 과 동일한 위치 (P1) 에서 기판 (W) 의 이면 (Wb) 에 액체 냉매를 공급함으로써 액막 (LF) 의 중앙부를 응고시키는 제 1 응고 공정 (스텝 S106) 과, 위치 (P1) 보다 기판 (W) 의 직경 방향으로 떨어진 위치 (P2) 에서 냉기를 기판 (W) 의 표면 (Wf) 을 향해 공급하여 액막 (LF) 의 주연부를 응고시키는 제 2 응고 공정 (스텝 S107) 을 병행하여 실시하고 있다. 이 때문에, 단시간에 효율적으로 액막 (LF) 을 응고하여 동결막 (응고체) (FL) 을 형성할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 액체 냉매를 공급하고 있을 때의 기판 (W) 을 적절한 회전수, 요컨대 회전하고 있는 기판 (W) 의 이면 (Wb) 에 공급된 액체 냉매가 직경 방향으로 확산되기는 하지만 위치 (P2) 에 도달하기 전에 기판 (W) 의 이면 (Wb) 으로부터 하방으로 이탈하는 정도의 회전수로 회전시키고 있다. 이 때문에, 액체 냉매가 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 접액하는 경우는 없고, 기판 (W) 의 이면 (Wb) 에 부착되어 있던 파티클이 액체 냉매에 의해 표면 (Wf) 에 들어가 오염시키는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또, 이와 같은 회전수로 기판 (W) 을 회전시키면서 기판 (W) 의 이면 (Wb) 으로의 액체 냉매의 공급에 의해서만 액막 (LF) 의 주연부까지 응고시키려면 시간이 걸려 버린다. 그러나, 본 실시형태에서는, 냉기를 사용한 주연부의 응고를 병용함으로써 기판 (W) 의 표면 (Wf) 을 오염시키는 일 없이, 상기한 바와 같이 단시간에 액막 (LF) 전체를 응고시켜 동결막 (응고체) (FL) 을 형성할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 액막 (LF) 을 응고시키기 위한 냉매로서, 통전 제어에 의해 작동하는 냉각 기구 (522) 를 본 발명의 「제 3 냉각 기구」 로서 사용하여 생성되는 액체 냉매와, 보텍스 효과를 이용하여 생성되는 냉기를 사용하고 있다. 따라서, 예를 들어 일본 공개특허공보 2008-28008호에 기재되어 있는 바와 같이 액체 질소를 사용하여 액체 냉매를 생성하고 있는 종래 기술에 비해, 비용면이나 장치 사이즈의 면에서 유리하다. 즉, 종래 기술에서는 액체 질소를 취급하기 위해서 특수한 배관 구조나 결로 대책이 필요해지고, 비용의 증대나 장치의 대형화 등의 문제가 발생하고 있었던 데 반해, 상기 실시형태에서는 액체 질소를 사용할 필요가 없어, 상기 문제를 갖지 않는다.
도 7 은 본 발명에 관련된 기판 처리 장치의 제 2 실시형태의 일부 구성을 나타내는 도면이다. 또, 도 8 은 도 7 에 나타내는 기판 처리 장치의 중앙 응고부, 주연 응고부 및 제어 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 도 9 는, 도 7 에 나타내는 기판 처리 장치에 의한 세정 처리 동작의 일부를 나타내는 도면이다. 이 제 2 실시형태가 제 1 실시형태와 크게 상이한 점은, 주연 응고부 (40) 의 구성이며, 그 밖의 구성은 기본적으로 제 1 실시형태와 동일하다. 따라서, 이하에 있어서는 상이점을 중심으로 설명하고, 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.
제 2 실시형태에서 채용하고 있는 주연 응고부 (40) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 연직축 (AX2) 둘레로 회동 가능하게 구성된 회동축 (41) 과, 그 회동축 (41) 으로부터 수평 방향으로 연장 형성된 아암 (45) 과, 아암 (45) 의 선단에 하향에 장착된 맞닿음 부재 (46) 와, 맞닿음 부재 (46) 에 장착된 펠티에 소자 (47) (도 8) 와, 아암 (45) 을 회동시키는 회동 승강 기구 (48) (도 8) 를 구비하고 있다. 이 실시형태에서는, 제어 유닛 (90) 으로부터의 회동 지령에 따라 회동 승강 기구 (48) 가 회동축 (41) 을 회동 구동함으로써, 아암 (45) 이 연직축 (AX2) 둘레로 요동하고, 이에 따라 맞닿음 부재 (46) 는 스플래쉬 가드 (30) 보다 외측의 퇴피 위치와 기판 (W) 의 주연부에 대향하는 위치 (본 발명의 「제 2 위치」 에 상당) (P2) (도 7) 의 사이를 왕복 이동한다. 또, 제어 유닛 (90) 으로부터의 승강 지령에 따라 회동 승강 기구 (48) 가 회동축 (41) 을 연직 방향으로 승강 구동함으로써, 맞닿음 부재 (46) 의 하면 (처리면) (461) 이 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 주연부에 위치하는 액막 (LF) 에 접액하는 접액 위치 (도 7 의 점선으로 나타내는 위치) 와 액막 (LF) 으로부터 상방으로 이간한 이간 위치 (도 7 의 실선으로 나타내는 위치) 의 사이를 승강 이동한다.
펠티에 소자 (47) 는 제어 유닛 (90) 으로부터의 냉각 지령에 따라 맞닿음 부재 (46) 의 하면 (본 발명의 「처리면」 의 일례에 상당) (461) 을 DIW 의 응고점보다 낮은 온도로 냉각시킨다. 따라서, 펠티에 소자 (47) 에 의해 냉각된 맞닿음 부재 (46) 의 하면 (461) 을 회동 승강 기구 (48) 에 의해 액막 (LF) 에 접액시키면, 액막 (LF) 중 맞닿음 부재 (46) 와 접액한 부위 및 그 주변 부위가 응고되어 응고 부위가 형성된다. 또, 맞닿음 부재 (46) 의 하면 (461) 을 액막 (LF) 에 접액시킨 상태로 기판 (W) 이 회전함으로써, 상기 응고 부위가 회전 방향으로 확장되어 간다. 단, 응고 부위는 기판 (W) 의 표면 (Wf) 에 부착될 뿐만 아니라, 맞닿음 부재 (46) 의 하면 (461) 에도 부착되어 버린다. 따라서, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 전체에 동결막 (FL) 을 형성하기 위해서는, 상기 응고 동작에 이어 맞닿음 부재 (46) 를 응고 부위로부터 박리할 필요가 있다. 그러기 위해서는, 맞닿음 부재 (46) 의 하면 (461) 과 응고 부위의 부착력 (「착빙력 (着氷力)」 이라고도 칭해진다) 이, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 과 응고 부위의 부착력 (착빙력) 보다 작아지도록 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 제 2 실시형태에서는, 냉기 대신에 맞닿음 부재 (46) (고체 냉매) 를 사용하여 액막 (LF) 의 주연부를 응고시키고 있다. 즉, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 제어 유닛 (90) 은, 기판 (W) 을 회전시키면서 액체 냉매의 공급 및 맞닿음 부재 (46) 의 접액에 의해 동결막 (FL) (=FR1＋FR2) 을 형성한다. 즉, 액체 냉매 공급부 (53) 에 의해 항온조 본체 (521) 로부터 액체 냉매를 기판 (W) 의 이면 (Wb) 의 중앙부에 공급하여 액막 (LF) 의 중앙부를 응고하여 응고 부위 (FR1) 를 형성하고, 또 펠티에 소자 (47) 에 의해 DIW 의 응고점보다 낮은 온도로 냉각된 맞닿음 부재 (46) 의 하면 (461) 을 위치 (P2) 에서 액막 (LF) 에 접액함으로써 응고하여 응고 부위 (FR2) 를 형성하고 있다.
이상과 같이, 상기 상이점을 제외하고, 제 2 실시형태는 제 1 실시형태와 동일하게 하여 액막 (LF) 전체를 응고시켜 동결막 (응고체) (FL) 을 형성하고 있다. 따라서, 제 1 실시형태와 동일한 작용 효과가 얻어진다. 또, DIW 의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 맞닿음 부재 (46) 의 하면 (461) 을 액막 (LF) 에 접액하여 직접 냉각시키고 있기 때문에, 기체 냉매를 사용하는 제 1 실시형태보다 효율적으로 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 주연부에 위치하는 액막 (LF) 을 응고시킬 수 있다.
상기한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서는, DIW 가 본 발명의 「응고 대상액」 의 일례에 상당하고 있다. 또, 척 회전 기구 (113) 가 본 발명의 「회전부」 의 일례에 상당하고 있다. 또, 위치 (P2) 는 기판 (W) 의 회전 중심 (회전축 (AX1)) 으로부터 위치 (P1) 보다 직경 방향으로 떨어져 있고, 위치 (P1, P2) 는 각각 본 발명의 「제 1 위치」 및 「제 2 위치」 에 상당하고 있다. 또, 중앙 응고부 (50) 및 주연 응고부 (40) 가 각각 본 발명의 「제 1 응고부」 및 「제 2 응고부」 의 일례에 상당하고 있다. 또, 제 1 실시형태에서는, 냉기를 생성하는 보텍스 튜브 (42) 와 냉기 토출 노즐 (43) 로 위치 (P2) 에서 액막 (LF) 을 응고하고 있고, 보텍스 튜브 (42) 와 냉기 토출 노즐 (43) 로 본 발명의 「제 1 냉각 기구」 의 일례가 구성되어 있다. 한편, 제 2 실시형태에서는, 맞닿음 부재 (46) 와 펠티에 소자 (47) 로 본 발명의 「제 2 냉각 기구」 의 일례가 구성되어 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상기 서술한 것 이외에 여러 가지 변경을 실시하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는,
공정 (A1) 액체 냉매에 의한 액막 (LF) 의 중앙부의 응고 개시,
공정 (A2) 응고 부위 (FR1) 의 형성,
공정 (B1) 냉기나 맞닿음 부재 (46) 의 접액에 의한 액막 (LF) 의 주연부의 응고 개시,
공정 (B2) 응고 부위 (FR2) 의 형성을 이 순서로 실시하고 있지만, 이들 순서를 일부 중복시키거나, 전후시켜도 된다. 예를 들어, 공정 (A2) 의 도중, 요컨대 응고 부위 (FR1) 가 부분적으로 형성된 단계에서 공정 (B1) 을 실행해도 된다. 또, 공정 (A1) 과 공정 (B1) 을 동시에 실행해도 된다. 또, 공정 (B1) → 공정 (B2) → 공정 (A1) → 공정 (A2) 의 순서로 실시해도 된다. 또, 상기 실시형태에서는, 액체 냉매의 공급 및 냉기의 공급을 동시 종료하고 있지만, 이들의 종료 타이밍에 대해서도 임의이다.
또, 상기 제 1 실시형태에서는, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 연직 상방으로부터 냉기를 공급하고 있지만, 위치 (P2) 에 위치하는 액막 (LF) 에 대하여 냉기를 공급하도록 구성하는 한, 냉기의 공급 방향은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 위치 (P2) 에서 기판 (W) 의 이면 (Wb) 에 냉기를 공급하여 액막 (LF) 의 주연부를 응고시키도록 구성해도 된다. 또, 비스듬한 상방이나 비스듬한 하방으로부터 냉기를 공급하도록 구성해도 된다. 또, 상기 실시형태에서는, 위치 (P1) 를 회전축 (AX1) 과 일치시키고 있지만, 회전축 (AX1) 으로부터 기판 (W) 의 직경 방향으로 어긋난 위치를 위치 (P1) 로 해도 된다.
또, 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 주연부에 위치하는 액막 (LF) 을 응고시키기 위해서, 상기 제 1 실시형태에서는 냉기 공급을, 또 제 2 실시형태에서는 맞닿음 부재 (46) 의 하면 (461) 의 접액을 실시하고 있지만, 이들을 함께 실행하도록 구성해도 된다. 예를 들어 제 2 실시형태에 대하여, 위치 (P2) 에서 기판 (W) 의 이면 (Wb) 에 냉기를 공급하는 제 1 냉각 기구를 또한 추가하여 기판 (W) 의 표면 (Wf) 의 주연부에 위치하는 액막 (LF) 을 응고시켜도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 차단 부재 (20) 를 구비한 기판 처리 장치 (1) 에 대하여 본 발명을 적용하고 있지만, 본 발명의 적용 대상은 이것에 한정되는 것이 아니라, 차단 부재를 사용하지 않는 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 기판 (W) 에 응고 대상액으로서 DIW 를 공급하고 있지만, 응고 대상액으로는 DIW 에 한정되는 것이 아니라, 순수, 초순수나 수소수, 탄산수 등, 나아가서는 SC1 등의 액체라도 사용할 수 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 동결막 (응고체) (FL) 을 해동 (융해) 하여 제거하기 위해서 기판 (W) 에 DIW 를 공급하고 있지만, 해동액 혹은 융해액으로는 DIW 에 한정되는 것이 아니라, 순수, 초순수나 수소수, 탄산수 등, 나아가서는 SC1 등의 액체라도 사용할 수 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 응고 대상액과 해동액 (융해액) 을 동일한 DIW 로 하고 있지만, 각각 다른 액으로 하는 것도 가능하다.
본 발명은, 기판의 표면에 부착되는 응고 대상액을 응고하는 응고 기술, 그리고 당해 응고 기술을 이용하여 기판의 표면을 세정하는 기판 처리 기술 전반에 적용할 수 있다.
1 : 기판 처리 장치
10 : 기판 유지부
40 : 주연 응고부 (제 2 응고부)
42 : 보텍스 튜브
46 : 맞닿음 부재
47 : 펠티에 소자
50 : 중앙 응고부 (제 1 응고부)
51 : 액체 냉매 공급관
52 : 액체 냉매 생성 유닛
111 : 스핀 베이스
113 : 척 회전 기구 (회전부)
114 : 척 핀
521 : 항온조 본체
522 : 냉각 기구
AX1 : 회전축
FL : 동결막 (응고체)
LF : 액막
P1 : (제 1) 위치
P2 : (제 2) 위치
W : 기판
Wb : (기판의) 이면
Wf : (기판의) 표면

Claims (6)

  1. 응고 대상액이 부착된 표면을 상방으로 향하게 한 수평 자세의 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판을 연직축 둘레로 회전시키는 회전부와,
    제 1 위치에서 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 액체 냉매를 상기 기판의 이면에 공급하여 상기 응고 대상액을 응고시키는 제 1 응고부와,
    상기 기판의 회전 중심으로부터 상기 제 1 위치보다 직경 방향으로 떨어진 제 2 위치에서 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 기체 냉매를 상기 기판을 향해 공급하여 냉각시키는 제 1 냉각 기구, 및 상기 제 2 위치에서 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 처리면을 상기 응고 대상액에 접액하여 냉각시키는 제 2 냉각 기구 중 적어도 1 개에 의해 상기 응고 대상액을 응고시키는 제 2 응고부를 구비하고,
    상기 회전부에 의해 상기 기판을 회전시키면서, 상기 제 1 응고부에 의한 상기 응고 대상액의 응고와 상기 제 2 응고부에 의한 상기 응고 대상액의 응고를 병행하여 실시하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각 기구는, 압축 가스에 의해 발생하는 선회류를 냉기와 난기로 분리하여 상기 냉기를 상기 기체 냉매로서 상기 기판을 향해 공급하는 보텍스 튜브를 갖는, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각 기구는, 상기 처리면을 갖는 맞닿음 부재와, 상기 처리면을 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도로 냉각시키는 펠티에 소자를 갖는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 회전부는, 상기 제 1 응고부로부터 상기 기판의 이면에 공급된 상기 액체 냉매가 직경 방향으로 확산되어 상기 제 2 위치에 도달하기 전에 상기 기판의 이면으로부터 이탈하도록 상기 기판을 회전시키는, 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 응고부는, 항온조 본체에 형성되는 제 3 냉각 기구에 대한 통전을 제어함으로써 상기 항온조 본체의 내부에 저류하는 액체를 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도로 유지하는 항온조와, 상기 항온조 본체에 저류된 상기 액체를 상기 액체 냉매로서 상기 기판의 이면에 공급하는 액체 냉매 공급관을 갖는, 기판 처리 장치.
  6. 응고 대상액이 부착된 표면을 상방으로 향하게 한 수평 자세의 기판을 연직축 둘레로 회전시키는 회전 공정과,
    상기 기판의 이면의 제 1 위치에, 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 액체 냉매를 공급하여 상기 응고 대상액을 응고시키는 제 1 응고 공정과,
    상기 기판의 회전 중심으로부터 상기 제 1 위치보다 직경 방향으로 떨어진 제 2 위치에서 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 기체 냉매를 상기 기판을 향해 공급하는 공정과, 상기 제 2 위치에서 상기 응고 대상액의 응고점보다 낮은 온도를 갖는 처리면을 구비하는 맞닿음 부재를 상기 응고 대상액에 접액시키는 공정 중 적어도 일방을 실행함으로써, 상기 응고 대상액을 응고시키는 제 2 응고 공정을 구비하고,
    상기 회전 공정 중에, 상기 제 1 응고 공정 및 상기 제 2 응고 공정을 병행하여 실행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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