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KR20190100374A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20190100374A
KR20190100374A KR1020197022571A KR20197022571A KR20190100374A KR 20190100374 A KR20190100374 A KR 20190100374A KR 1020197022571 A KR1020197022571 A KR 1020197022571A KR 20197022571 A KR20197022571 A KR 20197022571A KR 20190100374 A KR20190100374 A KR 20190100374A
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processing liquid
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레이 다케아키
고지 안도
다다시 마에가와
히로아키 이시이
요스케 야스타케
Original Assignee
가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 장치는, 기판 유지 유닛과, 기판 회전 유닛과, 각 주단(周端) 높이 위치 계측 유닛과, 처리액 노즐과, 처리액 공급 유닛과. 노즐 구동 유닛과. 제어 장치를 포함한다. 상기 제어 장치가, 상기 각 주단 높이 위치 계측 유닛에 의해, 상기 각 주단 높이 위치를 계측하는 각 주단 높이 위치 계측 공정과, 상기 회전축선 둘레로 기판을 회전시키면서 상기 기판의 외주부를 향해 상기 처리액 노즐로부터 처리액을 토출함으로써 당해 주면의 외주부를 처리하는 외주부 처리 공정과, 상기 외주부 처리 공정에 병행하여, 상기 기판의 외주부에 있어서의 상기 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치가, 상기 기판의 주단 중 당해 처리액 노즐이 배치되어 있는 둘레 방향 위치의 주단인 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하기 위해 당해 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여 왕복 이동하도록 상기 처리액 노즐을 구동하는 착액 위치 왕복 이동 공정을 실행한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
본 발명은, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 기판의 외주부에 대해 처리액을 이용한 처리가 행해진다. 기판을 1장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치는, 예를 들면, 기판을 수평으로 유지하여 회전시키는 스핀 척과, 스핀 척에 유지되어 있는 기판의 상면 외주부를 향해 처리액을 토출하는 처리액 노즐을 구비하고 있다(하기 특허문헌 1 참조). 이러한 기판의 외주부를 처리하는 기판 처리 장치에 이용되는 스핀 척으로서, 기판의 외주부를 지지하는 타입의 것이 아니라, 기판의 중앙부를 지지하는 타입의 것이 이용된다. 기판의 중앙부를 지지하는 타입의 스핀 척은, 기판의 외주부를 지지하지 않으므로, 기판의 유지 상태에서, 기판이 수평 자세에 대해 경사져 있을 우려가 있다.
미국 특허 출원 공개 제2011/281376 A1호 공보
기판의 외주부에 대한 처리(이하, 「외주부 처리」라고 한다)에서는 회전축선 둘레로 기판을 회전시키기 때문에, 스핀 척에 대해 기판이 경사져 있으면, 기판의 주단(周端) 중 처리액 노즐이 배치되어 있는 회전 방향 위치의 주단(이하, 「배치 위치 주단」이라고 한다)의 높이가 각 회전 방향 위치에 있어서 변화할 우려가 있다(면 흔들림). 배치 위치 주단의 높이가 다르면, 기판의 상면에 있어서의, 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치와, 배치 위치 주단의 거리가 다르다. 따라서, 처리액 노즐이 스핀 척에 대해 정지(靜止) 자세에 있는 경우에는, 기판의 회전에 수반되어, 기판의 상면에 있어서의, 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치와, 배치 위치 주단의 거리가 변화한다. 이 경우, 외주부 처리에 있어서, 기판의 외주부에 있어서의 처리폭의 균일성을 일정하게 유지할 수 없다.
그 때문에, 기판의 회전에 수반되는 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 상관없이, 기판의 외주부에 있어서의 처리폭의 균일성을 높게 유지하는 것이 요구되고 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 기판의 회전에 수반되는 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 상관없이, 기판의 외주부에 있어서의 처리폭의 균일성을 높게 유지할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 주단의 적어도 일부가 원호형을 이루는 기판을 유지하는 기판 유지 유닛으로서, 당해 기판의 중앙부를 지지하여 당해 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판을, 당해 기판의 중앙부를 지나는 연직축선 둘레로 회전시키기 위한 기판 회전 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 둘레 방향의 각 주단 위치에 있어서의 높이 위치인 각 주단 높이 위치를 계측하기 위한 각 주단 높이 위치 계측 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판의 외주부를 향해 처리액을 토출하기 위한 처리액 노즐과, 상기 처리액 노즐에 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛과, 상기 기판에 있어서의 처리액의 착액 위치가 이동하도록 상기 처리액 노즐을 구동하기 위한 노즐 구동 유닛과, 상기 기판 회전 유닛, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 각 주단 높이 위치 계측 유닛 및 상기 노즐 구동 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하며, 상기 제어 장치가, 상기 각 주단 높이 위치 계측 유닛에 의해 상기 각 주단 높이 위치를 계측하는 각 주단 높이 위치 계측 공정과, 상기 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키면서 상기 기판의 외주부를 향해 상기 처리액 노즐로부터 처리액을 토출함으로써 당해 주면의 외주부를 처리하는 외주부 처리 공정과, 상기 외주부 처리 공정에 병행하여, 상기 기판의 외주부에 있어서의 상기 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치가, 상기 기판의 주단 중 당해 처리액 노즐이 배치되어 있는 둘레 방향 위치의 주단인 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하기 위해 당해 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여 왕복 이동하도록 상기 처리액 노즐을 구동하는 착액 위치 왕복 이동 공정을 실행한다.
이 구성에 의하면, 처리액의 착액 위치가, 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하면서 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여 왕복 이동하도록 처리액 노즐이 구동된다. 그 때문에, 기판의 회전에 수반되는 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 따라, 처리액의 착액 위치를, 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하도록 추종시킬 수 있다. 이에 따라, 기판의 회전에 수반되는 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 상관없이, 기판의 외주부에 있어서의 처리폭의 균일성을 높게 유지할 수 있다.
본 발명의 한 실시형태에서는, 상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정을, 상기 각 주단 높이 위치 계측 공정 후에 실행한다.
이 구성에 의하면, 각 주단 높이 위치 계측 공정의 결과에 의거하여, 착액 위치 왕복 이동 공정을 실행하는 것이 가능해진다.
또, 상기 노즐 구동 유닛이, 상기 처리액 노즐을 구동하기 위한 노즐 구동 신호가 입력됨으로써 상기 처리액 노즐을 구동하는 유닛을 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 각 주단 높이 위치 계측 공정에 있어서의 계측 결과 및 상기 외주부 처리 공정에 있어서의 상기 기판의 회전 속도에 의거하여, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화와 동일한 진폭 및 동일한 주기로 상기 착액 위치가 이동하도록 상기 처리액 노즐을 구동시키기 위한 노즐 구동 신호를 작성하는 노즐 구동 신호 작성 공정과, 작성된 상기 노즐 구동 신호를, 당해 노즐 구동 신호의 출력에 대한 상기 처리액 노즐의 구동 지연에 수반되는, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 대한 상기 착액 위치의 위상차를 배제한 배제 타이밍에 상기 노즐 구동 유닛에 출력하는 구동 신호 출력 공정을 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화와 동일한 진폭 및 동일한 주기로 처리액의 착액 위치가 이동하도록 처리액 노즐을 구동시키는 노즐 구동 신호가 작성된다. 그 노즐 구동 신호가, 처리액 노즐의 구동 지연에 수반되는 위상차를 배제한 배제 타이밍에, 노즐 구동 유닛에 대해 출력된다. 즉, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여 착액 위치를 왕복 이동시키는 것이 가능한 타이밍에 노즐 구동 신호가 출력된다. 이에 따라, 노즐 구동 신호의 출력에 대한 처리액 노즐의 구동 지연에 상관없이, 처리액의 착액 위치를, 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하도록 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종시킬 수 있다.
또한, 상기 제어 장치가, 상기 구동 신호 출력 공정에 있어서, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 상기 처리액 노즐이 추종하는 최적의 추종 타이밍으로부터 상기 위상차에 상당하는 시간만큼 어긋나게 함으로써, 상기 배제 타이밍을 취득하는 타이밍 취득 공정을 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 기판의 외주부에 있어서의 처리액의 착액 위치가 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하는 최적의 추종 타이밍으로부터, 위상차에 상당하는 시간만큼 어긋나게 함으로써, 배제 타이밍을 구할 수 있다. 이 경우, 배제 타이밍을 간단하고 또한 정확하게 취득할 수 있다.
또, 상기 노즐 구동 유닛이, 상기 처리액 노즐을 연직 방향으로 이동시키는 노즐 이동 유닛을 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 상기 처리액 노즐을 연직 방향으로 이동시키는 공정을 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 처리액 노즐이 연직 방향으로 이동되어진다. 이에 따라, 기판의 외주부에 있어서, 처리액의 착액 위치와 배치 위치 주단의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
또, 상기 노즐 구동 유닛이, 상기 처리액 노즐을, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판의 주면을 따라 이동시키는 노즐 이동 유닛을 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 상기 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치와 상기 배치 위치 주단의 간격을 일정하게 유지하도록 상기 처리액 노즐을 상기 기판의 회전 반경 방향으로 이동시키는 공정을 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치와 배치 위치 주단의 간격을 일정하게 유지하도록 처리액 노즐이 회전 반경 방향으로 이동되어진다. 이에 따라, 기판의 외주부에 있어서, 처리액의 착액 위치와 배치 위치 주단의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
또, 상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 상기 처리액 노즐을 이동시키는 공정을 실행해도 된다. 상기 기판 처리 장치가, 상기 처리액 노즐의 이동량을 검출하기 위한 노즐 이동량 검출 유닛을 더 포함해도 된다. 이들의 경우, 상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 앞서, 상기 노즐 이동 유닛에 대해 상기 노즐 구동 신호를 출력하여 상기 처리액 노즐을 이동시키고, 그 때의 상기 처리액 노즐의 이동량을 상기 노즐 이동량 검출 유닛에 의해 검출함으로써, 상기 위상차를 계측하는 위상차 계측 공정을 더 실행해도 된다. 상기 제어 장치는, 상기 타이밍 취득 공정에 있어서, 상기 위상차 계측 공정에 의해 계측된 위상차에 의거하여 상기 배제 타이밍을 취득하는 공정을 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 처리액 노즐을 이동시켜, 그 때의 처리액 노즐의 이동량을, 노즐 이동량 검출 유닛을 이용하여 검출함으로써, 위상차를 실제로 계측할 수 있다. 실측된 위상차에 의거하여 처리액 노즐을 이동시키므로, 처리액의 착액 위치의 왕복 이동을, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에, 보다 한층 양호하게 추종시킬 수 있다.
또, 상기 노즐 이동 유닛이, 전동 모터를 포함하며, 상기 이동량 검출 유닛이, 상기 전동 모터에 설치된 인코더를 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 인코더와 같은 간단한 구성으로, 처리액 노즐의 이동량을 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 처리액의 착액 위치의 왕복 이동을, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에, 보다 고정밀도로 추종시킬 수 있다.
또, 상기 각 주단 높이 위치 계측 유닛이, 상기 기판의 주단 높이 위치 중 둘레 방향의 소정의 주단 높이 위치를 검출하기 위한 위치 센서, 및 상기 기판의 적어도 외주부를 촬상하는 CCD 카메라 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 둘레 방향의 각 주단 높이 위치를, 간단한 구성을 이용하여 계측할 수 있다.
또, 상기 각 주단 높이 위치 계측 유닛은, 상기 기판의 주단 높이 위치 중 둘레 방향의 소정의 주단 높이 위치를 검출하기 위한 위치 센서를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치는, 상기 각 주단 높이 위치 계측 공정에 있어서, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판을 상기 회전축선 둘레로 회동(回動)시키면서, 상기 소정의 주단 높이 위치를, 상기 위치 센서를 이용하여 계측하는 공정을 실행해도 된다.
이 구성에 의하면, 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판을 회동시키면서, 소정의 주단 높이 위치를, 위치 센서를 이용하여 검출함으로써, 기판의 둘레 방향의 각 주단 높이 위치를 계측할 수 있다. 즉, 위치 센서와 같은 간단한 구성을 이용하여, 기판의 둘레 방향의 각 주단 높이 위치를 양호하게 계측할 수 있다.
또, 상기 처리액 노즐은, 기판의 외측 또한 비스듬한 하향으로 처리액을 토출 해도 된다.
이 구성에 의하면, 처리액 노즐이 처리액을 비스듬한 하향을 향해 토출하므로, 기판의 회전에 수반되는 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 따라, 처리액의 착액 위치와 배치 위치 주단 사이의 거리가 변화할 우려가 있다.
그러나, 기판의 회전에 수반되는 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 따라, 처리액의 착액 위치를, 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하도록 추종시키므로, 기판의 회전에 수반되는 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 상관없이, 처리액의 착액 위치와 배치 위치 주단 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있으며, 이에 따라, 기판의 외주부에 있어서의 처리폭의 균일성을 높게 유지할 수 있다.
또, 본 발명은, 주단의 적어도 일부가 원호형을 이루는 기판을, 기판의 중앙부를 지지하여 당해 기판을 유지하는 기판 유지 유닛에 의해 유지하는 기판 유지 공정과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 둘레 방향의 각 주단 위치에 있어서의 높이 위치인 각 주단 높이 위치를 계측하는 각 주단 높이 위치 계측 공정과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을, 당해 기판의 중앙부를 지나는 회전축선 둘레로 회전시키면서 상기 기판의 외주부를 향해 상기 처리액 노즐로부터 처리액을 토출함으로써 당해 주면의 외주부를 처리하는 외주부 처리 공정과, 상기 외주부 처리 공정에 병행하여, 상기 기판의 외주부에 있어서의 상기 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치가, 상기 기판의 주단 중 당해 처리액 노즐이 배치되어 있는 둘레 방향 위치의 주단인 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하기 위해 당해 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여 왕복 이동하도록 노즐 구동 유닛에 의해 상기 처리액 노즐을 구동시키는 착액 위치 왕복 이동 공정을 포함하는 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 처리액의 착액 위치가, 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하면서 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여 왕복 이동하도록 처리액 노즐이 구동된다. 그 때문에, 기판의 회전에 수반되는 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 따라, 처리액의 착액 위치를, 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하도록 추종시킬 수 있다. 이에 따라, 기판의 회전에 수반되는 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 상관없이, 기판의 외주부에 있어서의 처리폭의 균일성을 높게 유지할 수 있다.
또, 본 발명의 한 실시형태에서는, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정이, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 상기 처리액 노즐을 연직 방향으로 이동시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 처리액 노즐이 연직 방향으로 이동되어진다. 이에 따라, 기판의 외주부에 있어서, 처리액의 착액 위치와 배치 위치 주단의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
또, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정이, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 상기 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치와 상기 배치 위치 주단의 간격을 일정하게 유지하도록 상기 처리액 노즐을 상기 기판의 회전 반경 방향으로 이동시키는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치와 배치 위치 주단의 간격을 일정하게 유지하도록 처리액 노즐이 회전 반경 방향으로 이동되어진다. 이에 따라, 기판의 외주부에 있어서, 처리액의 착액 위치와 배치 위치 주단의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
또, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정을, 상기 각 주단 높이 위치 계측 공정 후에 실행해도 된다.
이 방법에 의하면, 각 주단 높이 위치 계측 공정의 결과에 의거하여, 착액 위치 왕복 이동 공정을 실행하는 것이 가능해진다.
또, 상기 노즐 구동 유닛이, 상기 처리액 노즐을 구동하기 위한 노즐 구동 신호가 입력됨으로써 상기 처리액 노즐을 구동하는 유닛을 포함하며, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정이, 상기 각 주단 높이 위치 계측 공정에 있어서의 계측 결과 및 상기 외주부 처리 공정에 있어서의 상기 기판의 회전 속도에 의거하여, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화와 동일한 진폭 및 동일한 주기로 상기 착액 위치가 이동하도록 상기 처리액 노즐을 구동시키기 위한 노즐 구동 신호를 작성하는 노즐 구동 신호 작성 공정과, 작성된 상기 노즐 구동 신호를, 당해 노즐 구동 신호의 출력에 대한 상기 처리액 노즐의 구동 지연에 수반되는, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 대한 상기 착액 위치의 위상차를 배제한 배제 타이밍에 상기 노즐 구동 유닛에 출력하는 구동 신호 출력 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화와 동일한 진폭 및 동일한 주기로 처리액의 착액 위치가 이동하도록 처리액 노즐을 구동시키는 노즐 구동 신호가 작성된다. 그 노즐 구동 신호가, 처리액 노즐의 구동 지연에 수반되는 위상차를 배제한 배제 타이밍에, 노즐 구동 유닛에 대해 출력된다. 즉, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여 착액 위치를 왕복 이동시키는 것이 가능한 타이밍에 노즐 구동 신호가 출력된다. 이에 따라, 노즐 구동 신호의 출력에 대한 처리액 노즐의 구동 지연에 상관없이, 처리액의 착액 위치를, 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하도록 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종시킬 수 있다.
또, 상기 구동 신호 출력 공정이, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 상기 착액 위치가 추종하는 최적의 추종 타이밍으로부터, 상기 위상차에 상당하는 시간만큼 어긋나게 함으로써 상기 배제 타이밍을 취득하는 타이밍 취득 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판의 외주부에 있어서의 처리액의 착액 위치가 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하는 최적의 추종 타이밍으로부터, 위상차에 상당하는 시간만큼 어긋나게 함으로써, 배제 타이밍을 구할 수 있다. 이 경우, 배제 타이밍을 간단하고 또한 정확하게 취득할 수 있다.
상기 기판 처리 방법이, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 앞서, 상기 노즐 구동 유닛에 대해 상기 노즐 구동 신호를 출력하여 상기 착액 위치를 이동시킴으로써, 상기 위상차를 계측하는 위상차 계측 공정을 더 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 타이밍 취득 공정이, 상기 위상차에 의거하여 상기 배제 타이밍을 취득하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 실측된 위상차에 의거하여 처리액 노즐을 이동시키므로, 처리액의 착액 위치의 왕복 이동을, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에, 보다 한층 양호하게 추종시킬 수 있다.
또, 상기 각 주단 높이 위치 계측 공정이, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판을 상기 회전축선 둘레로 회동시키면서 상기 소정의 주단 높이 위치를, 위치 센서를 이용하여 계측하는 공정을 더 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판을 회동시키면서, 소정의 주단 높이 위치를, 위치 센서를 이용하여 검출함으로써, 기판의 둘레 방향의 각 주단 높이 위치를 계측할 수 있다. 즉, 위치 센서와 같은 간단한 구성을 이용하여, 기판의 둘레 방향의 각 주단 높이 위치를 양호하게 계측할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 확인되어진다.
도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다.
도 2는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
도 3은, 처리 위치에 배치되어 있는 처리액 노즐로부터 처리액을 토출하고 있는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는, 기판이 경사 상태로 스핀 척에 유지되어 있는 상태를 나타낸 모식적인 도면이다.
도 5는, 기판이 경사 상태로 스핀 척에 유지되어 있는 상태를 나타낸 모식적인 도면이다.
도 6은, 참고 기판 처리예에 있어서의 기판 상면의 외주 영역의 처리폭을 나타낸 평면도이다.
도 7은, 상기 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화를 나타낸 정현파, 및 추종 타이밍에 노즐 구동 신호를 출력한 경우의 착액 위치의 높이 위치 변화를 나타낸 정현파이다.
도 9a는, 도 7에 나타낸 각 주단 높이 위치 기억부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9b는, 도 7에 나타낸 위상차 기억부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 상기 처리 유닛에 의한 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은, 도 10에 나타낸 각 주단 높이 위치 계측 공정의 내용을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는, 도 10에 나타낸 위상차 계측 공정의 내용을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은, 도 10에 나타낸 외주부 처리 공정의 내용을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는, 상기 외주부 처리 공정의 내용을 설명하기 위한 모식적인 도면이다.
도 15는, 상기 외주부 처리 공정의 내용을 설명하기 위한 모식적인 도면이다.
도 16은, 배치 위치 주단의 높이 위치 변화를 나타낸 정현파, 및 배제 타이밍에 노즐 구동 신호를 출력한 경우의 착액 위치의 높이 위치 변화를 나타낸 정현파이다.
도 17은, 상기 기판 처리예에 있어서의 기판 상면의 외주 영역의 처리폭을 나타낸 평면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시형태를, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 내부의 레이아웃을 설명하기 위한 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판형의 기판(W)을, 처리액이나 처리 가스에 의해 1장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 처리액을 이용하여 기판(W)을 처리하는 복수의 처리 유닛(2)과, 처리 유닛(2)으로 처리되는 복수장의 기판(W)을 수용하는 캐리어(C1)가 재치(載置)되는 로드 포트(LP)와, 로드 포트(LP)와 처리 유닛(2)의 사이에서 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(IR 및 CR)과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 제어 장치(3)를 포함한다. 반송 로봇(IR)은, 캐리어(C1)와 반송 로봇(CR)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 반송 로봇(CR)은, 반송 로봇(IR)과 처리 유닛(2)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 복수의 처리 유닛(2)은, 예를 들면, 동일한 구성을 갖고 있다.
도 2는, 처리 유닛(2)의 구성예를 설명하기 위한 도해적인 단면도이다.
처리 유닛(2)은, 기판(W)의 외주부(41)(도 3 등 참조)를, 보다 구체적으로는 기판(W)의 상면(주면)의 외주 영역(42)(도 3 등 참조) 및 기판(W)의 주단면(44)(도 3 등 참조)을, 처리액을 이용하여 처리하는(톱사이드 처리) 유닛이다. 본 실시형태에서는, 기판(W)의 외주부(41)란, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42), 기판(W)의 하면(주면)의 외주 영역(43)(도 3 등 참조), 및 기판(W)의 주단면(44)을 포함하는 부분을 말한다. 또, 외주 영역(42, 43)이란, 예를 들면, 기판(W)의 주단 가장자리로부터 십분의 수밀리~수밀리미터 정도의 폭을 갖는 환상의 영역을 말한다.
처리 유닛(2)은, 내부 공간을 갖는 박스형의 처리 챔버(4)와, 처리 챔버(4) 내에서 1장의 기판(W)을 수평인 자세로 유지하고, 기판(W)의 중심을 통과하는 연직인 회전축선(A1) 둘레로 기판(W)을 회전시키는 스핀 척(기판 유지 유닛)(5)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 처리액(약액 및 린스액)을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛(6)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부에, 불활성 가스를 공급하기 위한 제1 불활성 가스 공급 유닛(8)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에, 불활성 가스를 공급하기 위한 제2 불활성 가스 공급 유닛(9)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)에, 불활성 가스를 공급하기 위한 제3 불활성 가스 공급 유닛(10)과, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)을 가열하기 위한 히터(11)와, 스핀 척(5)을 둘러싸는 통형상의 처리 컵(12)을 포함한다.
처리 챔버(4)는, 박스형의 격벽(13)과, 격벽(13)의 상부로부터 격벽(13) 내(처리 챔버(4) 내에 상당)로 청정 공기를 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU(팬·필터·유닛)(14)와, 격벽(13)의 하부로부터 처리 챔버(4) 내의 기체를 배출하는 배기 장치(도시 생략)를 포함한다.
FFU(14)는 격벽(13)의 위쪽에 배치되어 있으며, 격벽(13)의 천장에 부착되어 있다. FFU(14)는, 격벽(13)의 천장으로부터 처리 챔버(4) 내로 청정 공기를 보낸다. 배기 장치는, 처리 컵(12) 내에 접속된 배기 덕트(15)를 통해 처리 컵(12)의 바닥부에 접속되어 있으며, 처리 컵(12)의 바닥부로부터 처리 컵(12)의 내부를 흡인한다. FFU(14) 및 배기 장치에 의해, 처리 챔버(4) 내에 다운 플로(하강류)가 형성된다.
스핀 척(5)은, 본 실시형태에서는, 진공 흡착식의 척이다. 스핀 척(5)은, 기판(W)의 하면 중앙부를 흡착 지지하고 있다. 스핀 척(5)은, 연직인 방향으로 연장된 스핀축(16)과, 이 스핀축(16)의 상단에 부착되어, 기판(W)을 수평인 자세로 그 하면을 흡착하여 유지하는 스핀 베이스(17)와, 스핀축(16)과 동축에 결합된 회전축을 갖는 스핀 모터(기판 회전 유닛)(18)를 구비하고 있다. 스핀 베이스(17)는, 기판(W)의 외경보다 작은 외경을 갖는 수평인 원형의 상면(17a)을 포함한다. 기판(W)의 이면이 스핀 베이스(17)에 흡착 유지된 상태에서는, 기판(W)의 외주부(41)가, 스핀 베이스(17)의 주단 가장자리보다 외측으로 돌출되어 있다. 스핀 모터(18)가 구동됨으로써, 스핀축(16)의 중심축선 둘레로 기판(W)이 회전된다.
처리액 공급 유닛(6)은, 처리액 노즐(19)을 포함한다. 처리액 노즐(19)은, 예를 들면, 연속류의 상태로 액을 토출하는 스트레이트 노즐이다. 처리액 노즐(19)은, 기판(W)의 상면에 있어서의 처리액의 공급 위치를 변경할 수 있는 스캔 노즐로서의 기본 형태를 갖고 있는 처리액 노즐(19)은, 스핀 척(5)의 위쪽에서 거의 수평으로 연장된 노즐 아암(20)의 선단부에 부착되어 있다. 노즐 아암(20)은, 스핀 척(5)의 옆쪽에서 거의 연직으로 연장된 아암 지지축(21)에 지지되어 있다.
아암 지지축(21)에는, 아암 요동 모터(22)가 결합되어 있다. 아암 요동 모터(22)는, 예를 들면 서보 모터이다. 아암 요동 모터(22)에 의해, 노즐 아암(20)을 스핀 척(5)의 옆쪽에 설정된 연직인 요동축선(A2)(즉, 아암 지지축(21)의 중심축선)을 중심으로 하여 수평면 내에서 요동시킬 수 있으며, 이에 따라, 요동축선(A2) 둘레로 처리액 노즐(19)을 회동시킬 수 있도록 되어 있다.
아암 지지축(21)에는, 아암 승강 모터(122)가, 볼나사 기구 등을 통해 결합되어 있다. 아암 승강 모터(122)는, 예를 들면 서보 모터이다. 아암 승강 모터(122)에 의해, 아암 지지축(21)을 승강시켜 아암 지지축(21)과 일체적으로 노즐 아암(20)을 승강시킬 수 있다. 이에 따라, 처리액 노즐(19)을 승강(즉, 높이 방향(V)(연직 방향)을 따라 이동)시킬 수 있다. 아암 승강 모터(122)에는, 아암 승강 모터(122)의 출력축(122a)의 회전각을 검출하는 인코더(23)가 결합되어 있다. 아암 승강 모터(122)가 출력축(122a)을 회전시키면, 출력축(22a)의 회전각에 따른 이동량으로, 처리액 노즐(19)이 상승 또는 강하한다. 즉, 처리액 노즐(19)이 상승 또는 하강하면, 처리액 노즐(19)의 이동량에 상당하는 회전각으로 아암 요동 모터(22)의 출력축(22a)을 회전시킨다. 따라서, 인코더(23)에 의해 출력축(22a)의 회전각을 검출함으로써, 처리액 노즐(19)의 위치(높이 방향(V)(연직 방향)의 위치)를 검출할 수 있다.
처리액 노즐(19)에는, 약액 공급원으로부터의 약액이 공급되는 약액 배관(24)이 접속되어 있다. 약액 배관(24)의 도중부에는, 약액 배관(24)을 개폐하기 위한 약액 밸브(25)가 개재되어 있다. 또, 처리액 노즐(19)에는, 린스액 공급원으로부터의 린스액이 공급되는 린스액 배관(26A)이 접속되어 있다. 린스액 배관(26A)의 도중부에는, 린스액 배관(26A)을 개폐하기 위한 린스액 밸브(26B)가 개재되어 있다. 린스액 밸브(26B)가 닫혀진 상태로 약액 밸브(25)가 열리면, 약액 배관(24)으로부터 처리액 노즐(19)에 공급된 연속류의 약액이, 처리액 노즐(19)의 하단에 설정된 토출구(19a)(도 3 참조)로부터 토출된다. 또, 약액 밸브(25)가 닫혀진 상태로 린스액 밸브(26B)가 열리면, 린스액 배관(26A)으로부터 처리액 노즐(19)에 공급된 연속류의 린스액이, 처리액 노즐(19)의 하단에 설정된 토출구(19a)(도 3 참조)로부터 토출된다.
약액은, 예를 들면, 기판(W)의 표면을 에칭하거나, 기판(W)의 표면을 세정하거나 하는데 이용되는 액이다. 약액은, 불화수소산, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불화수소산, 버퍼드불화수소산(BHF), 희불화수소산(DHF), 암모니아수, 과산화수소수, 유기산(예를 들면, 구연산, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들면, TMAH : 테트라메틸암모늄하이드록사이드 등), 유기용제(예를 들면 IPA(isopropyl alcohol) 등), 계면활성제, 부식 방지제 중 적어도 1개를 포함하는 액이어도 된다. 린스액은, 예를 들면 탈이온수(DIW)이지만, DIW에 한하지 않으며, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수 및 희석 농도(예를 들면, 10ppm~100ppm 정도)의 염산수 중 어느 것이어도 된다.
제1 불활성 가스 공급 유닛(8)은, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면의 중앙부에 불활성 가스를 공급하기 위한 기체 토출 노즐(27)과, 기체 토출 노즐(27)에 불활성 가스를 공급하는 제1 기체 배관(28)과, 제1 기체 배관(28)을 개폐하는 제1 기체 밸브(29)와, 기체 토출 노즐(27)을 이동시키기 위한 제1 노즐 이동 기구(30)를 포함한다. 기판(W)의 상면 중앙부의 위쪽에 설정된 처리 위치에 있어서 제1 기체 밸브(29)가 열리면, 기체 토출 노즐(27)로부터 토출되는 불활성 가스에 의해, 중앙부로부터 외주부(41)를 향해 흐르는 방사상 기류가 기판(W)의 위쪽에 형성된다.
제2 불활성 가스 공급 유닛(9)은, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 대해 불활성 가스를 토출하기 위한 상측 외주부 기체 노즐(31)과, 상측 외주부 기체 노즐(31)에 불활성 가스를 공급하는 제2 기체 배관(32)과, 제2 기체 배관(32)을 개폐하는 제2 기체 밸브(33)와, 상측 외주부 기체 노즐(31)을 이동시키기 위한 제2 노즐 이동 기구(34)를 포함한다. 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 대향하는 처리 위치에 있어서 제2 기체 밸브(33)가 열리면, 상측 외주부 기체 노즐(31)은, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)의 분사 위치에 대해, 기판(W)의 회전 반경 방향(이하, 직경 방향(RD))의 내측으로부터, 외측 또한 비스듬한 하향으로 불활성 가스를 토출한다. 이에 따라, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 있어서의 처리액의 처리폭을 제어할 수 있다.
제3 불활성 가스 공급 유닛(10)은, 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)에 대해 불활성 가스를 토출하기 위한 하측 외주부 기체 노즐(36)과, 하측 외주부 기체 노즐(36)에 불활성 가스를 공급하는 제3 기체 배관(37)과, 제3 기체 배관(37)을 개폐하는 제3 기체 밸브(38)를 포함한다. 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)에 대향하는 처리 위치에 있어서 제3 기체 밸브(38)가 열리면, 하측 외주부 기체 노즐(36)은, 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)의 분사 위치에 대해, 직경 방향(RD) 내측으로부터 외측 비스듬한 상향으로(예를 들면 수평면에 대해 45°) 불활성 가스를 토출한다.
히터(11)는, 원환상으로 형성되어 있으며, 기판(W)의 외경과 동등한 외경을 갖고 있다. 히터(11)는, 스핀 척(5)에 유지된 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)에 대향하는 상단면을 갖고 있다. 히터(11)는, 세라믹이나 탄화규소(SiC)를 이용하여 형성되어 있으며, 그 내부에 가열원(도시 생략)이 매설되어 있다. 가열원의 가열에 의해 히터(11)가 데워져, 히터(11)가 기판(W)을 가열한다. 히터(11)에 의해 기판(W)의 외주부(41)를 하면측으로부터 가열함으로써, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 있어서의 처리 레이트를 향상시킬 수 있다.
처리 컵(12)은, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)보다 바깥쪽(회전축선(A1)으로부터 떨어진 방향)에 배치되어 있다. 처리 컵(12)은, 스핀 베이스(17)를 둘러싸고 있다. 스핀 척(5)이 기판(W)을 회전시키고 있는 상태로, 처리액이 기판(W)에 공급되면, 기판(W)에 공급된 처리액이 기판(W)의 주위로 떨쳐내어진다. 처리액이 기판(W)에 공급될 때, 상향으로 열린 처리 컵(12)의 상단부(12a)는, 스핀 베이스(17)보다 위쪽에 배치된다. 따라서, 기판(W)의 주위에 배출된 약액이나 물 등의 처리액은, 처리 컵(12)에 의해 받아내어진다. 그리고, 처리 컵(12)에 받아진 처리액은 배액 처리된다.
또, 처리 유닛(2)은, 스핀 척(5)에 의해 유지되어 있는 기판(W)의 주단의 높이(연직 방향)(V) 위치(이하, 간단히 「높이 위치」라고 한다)를 검출하기 위한 높이 위치 센서(위치 센서)(147)를 포함한다. 높이 위치 센서(147)는, 기판(W)의 주단면(44) 중 소정의 계측 대상 위치에 대해, 그 높이 위치를 검출하고 있다. 본 실시형태에서는, 높이 위치 센서(147)와 제어 장치(3)에 의해, 주단 높이 위치 계측 유닛이 구성되어 있다.
도 3은, 처리 위치에 배치되어 있는 처리액 노즐(19)로부터 처리액을 토출하고 있는 상태를 나타낸 단면도이다.
처리액 노즐(19)은, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 대향하는 처리 위치에 배치된다. 이 상태로, 약액 밸브(25)(도 2 참조) 및 린스액 밸브(26B)(도 2 참조)가 선택적으로 열리면, 처리액 노즐(19)은, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)의 착액 위치(이하, 간단히 「착액 위치(45)」라고 한다)에 대해, 직경 방향(RD)의 내측으로부터 외측 비스듬한 하향으로 처리액(약액 또는 린스액)을 토출한다. 직경 방향(RD)의 내측으로부터 착액 위치(45)를 향해 처리액이 토출되므로, 디바이스 형성 영역인, 기판(W)의 상면 중앙부로의 처리액의 튐을 억제 또는 방지할 수 있다. 이 때, 토출구(19a)로부터의 처리액의 토출 방향은, 직경 방향(RD)을 따른 방향이며, 또한 기판의 상면에 대해 소정 각도로 입사하는 방향이다. 입사각(θ)은, 예를 들면 약 30°~ 약 80°이며, 바람직하게는 약 45°이다. 착액 위치(45)에 착액된 처리액은, 착액 위치(45)에 대해, 직경 방향(RD)의 외측을 향해 흐른다. 기판(W)의 상면의 외주 영역(42) 중, 착액 위치(45)보다 외측의 영역만이 처리액에 의해 처리된다. 즉, 착액 위치(45)와 기판(W)의 주단면(44) 사이의 거리에 따라, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 있어서의 처리폭이 바뀐다.
도 4는, 기판(W)이 경사 상태로 스핀 척(5)에 유지되어 있는 상태를 나타낸 모식적인 도면이다. 도 5는, 기판(W)이 경사 상태로 스핀 척(5)에 유지되어 있는 상태를 나타낸 모식적인 도면이다. 도 6은, 참고 기판 처리예에 있어서의 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)의 처리폭을 나타낸 평면도이다.
스핀 척(5)은, 기판(W)의 중앙부를 지지하는 타입의 것이다. 이러한 타입의 스핀 척은 기판(W)의 외주부(41)를 지지하지 않는다. 그 때문에, 기판(W)의 유지 상태에 있어서, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 스핀 척(5)에 대해 기판(W)이 경사져 있을 우려가 있다.
기판(W)의 외주부(41)에 대한 처리에서는, 회전축선(A1) 둘레로 기판(W)을 회전시키므로, 스핀 척(5)에 대해 기판(W)이 경사져 있으면, 기판(W)의 회전 각도 위치에 따라, 기판(W)의 주단 중 처리액 노즐(19)의 처리 위치에 대응하는 둘레 방향 위치의 주단(처리액 노즐(19)이 배치되어 있는 둘레 방향 위치의 주단. 이하, 「배치 위치 주단(46)」이라고 한다)의 높이 위치가 변화할 우려가 있다(면 흔들림). 처리액 노즐(19)이 처리액을 비스듬한 하측 방향을 향해 토출하므로, 처리액 노즐(19)이 스핀 척(5)에 대해 정지 자세에 있는 경우에는, 기판(W)의 회전 각도 위치에 수반되어, 처리액의 착액 위치(45)와 배치 위치 주단(46) 사이의 거리가 변화한다.
그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)의 세정폭이, 둘레 방향의 각 위치에서 편차가 생기게 된다. 세정폭에 큰 편차가 있으면, 그를 예상하여 중앙의 디바이스 영역을 좁게 설정해야 한다. 그 때문에, 세정폭에는 높은 정밀도가 요구된다.
도 7은, 기판 처리 장치(1)의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제어 장치(3)는, 예를 들면 마이크로컴퓨터를 이용하여 구성되어 있다. 제어 장치(3)는 CPU 등의 연산 유닛(51), 고정 메모리 디바이스(도시 생략), 하드디스크드라이브 등의 기억 유닛(52), 출력 유닛(53) 및 입력 유닛(도시 생략)을 갖고 있다. 기억 유닛(52)에는, 연산 유닛(51)이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
기억 유닛(52)은, 전기적으로 데이터를 재기록 가능한 불휘발성 메모리로 이루어진다. 기억 유닛(52)은, 기판(W)에 대한 각 처리의 내용을 규정하는 레시피를 기억하는 레시피 기억부(54)와, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 둘레 방향의 각 주단 위치에 있어서의 높이 방향(연직 방향)(V)의 위치(이하, 「각 주단 높이 위치」라고 한다.)에 관한 위치 정보를 기억하는 각 주단 높이 위치 기억부(59)와, 위상차(ΔP)(도 8 참조)를 기억하는 위상차 기억부(55)를 포함한다.
제어 장치(3)에는, 스핀 모터(18), 아암 요동 모터(22), 아암 승강 모터(122), 제1 및 제2 노즐 이동 기구(30, 34), 히터(11)의 가열원, 약액 밸브(25), 린스액 밸브(26B), 제1 기체 밸브(29), 제2 기체 밸브(33), 제3 기체 밸브(38) 등이 제어 대상으로서 접속되어 있다. 제어 장치(3)는, 스핀 모터(18), 아암 요동 모터(22), 아암 승강 모터(122), 제1 및 제2 노즐 이동 기구(30, 34), 히터(11)의 동작을 제어한다. 또, 제어 장치(3)는, 밸브(25, 26B, 29, 33, 38) 등을 개폐한다.
이들 제어 대상의 제어 시에는, 출력 유닛(53)이 각 제어 대상에 대해, 구동 신호를 송출하고, 이 구동 신호가 제어 대상에 입력됨으로써, 제어 대상은, 구동 신호에 따른 구동 동작을 실행한다. 예를 들면, 아암 승강 모터(122)를 제어하여 노즐 아암(20)을 구동시키고 싶은 경우에는, 출력 유닛(53)은, 아암 승강 모터(122)에 대해, 노즐 구동 신호(57)를 송출한다. 그리고, 아암 승강 모터(122)에 노즐 구동 신호(57)가 입력됨으로써, 아암 승강 모터(122)는, 노즐 구동 신호(57)에 따른 구동 동작으로 노즐 아암(20)을 구동한다(즉, 승강 동작시킨다).
또, 제어 장치(3)에는, 인코더(23)의 검출 출력 및 높이 위치 센서(147)의 검출 출력이 입력되도록 되어 있다.
본 실시형태에 따른 외주부 처리 공정(S6, S7)에 있어서, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)(도 3 참조)에 있어서의 착액 위치(45)가, 배치 위치 주단(46)과의 간격을 일정하게 유지하기 위해 당해 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화(이하, 「높이 위치 변화」라고 한다)에 추종하여 높이 방향(V)으로 왕복 이동하도록, 처리액 노즐(19)을 구동시킨다. 보다 구체적으로는, 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화에 추종하여, 처리액 노즐(19)이, 높이 방향(V)으로 이동되어진다. 이에 따라, 기판(W)의 외주부(41)에 있어서, 착액 위치(45)와 배치 위치 주단(46)의 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「착액 위치(45)를 왕복 이동」이란, 기판(W)을 기준으로 한 왕복 이동이 아니라, 정지 상태에 있는 물체(예를 들면 처리 챔버(4)의 격벽(13))를 기준으로 한 왕복 이동을 말한다.
그러나, 제어 장치(3)와 아암 승강 모터(122) 사이의 노즐 구동 신호(57)의 송수신이나 그에 따른 데이터의 판독이나 데이터 해석 때문에, 처리액 노즐(19)의 구동 제어에 있어서, 제어 장치(3)로부터의 노즐 구동 신호(57)의 출력에 대해, 처리액 노즐(19)의 구동 동작이 지연되는 경우가 있다.
도 8은, 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화를 나타낸 정현파(SW2), 및 배치 위치 주단(46)의 위치 변화에 착액 위치(45)가 추종하는(즉, 착액 위치(45)와 배치 위치 주단(46)의 간격이 일정하게 유지되는) 최적의 추종 타이밍에 노즐 구동 신호(57)를 출력한 경우의 착액 위치(45)의 높이 위치 변화를 나타낸 정현파(SW1)이다.
배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화에 착액 위치(45)가 추종하는 최적의 추종 타이밍에 노즐 구동 신호(57)를 출력한 경우, 도 8에 나타낸 바와 같이, 실제의 처리액 노즐(19)의 높이 위치 변화(착액 위치(45)의 높이 위치 변화)의 정현파(SW1)(도 8에 실선으로 나타낸다)는, 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화의 정현파(SW2)(도 8에 파선으로 나타낸다)로부터, 소정의 위상차(ΔP)만큼 지연된다. 이러한 처리액 노즐(19)의 구동 지연에 수반되는, 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화에 대한 착액 위치(45)의 위상차를, 이하, 간단히 「위상차(ΔP)」라고 부른다.
그래서, 본 실시형태에서는, 제어 장치(3)로부터 아암 승강 모터(122)로의 노즐 구동 신호(57)의 출력 타이밍을, 상기의 최적의 추종 타이밍으로부터, 위상차(ΔP)에 상당하는 시간만큼 앞당김(어긋나게 함)으로써, 위상차(ΔP)를 배제한 배제 타이밍에, 노즐 구동 신호(57)를 아암 승강 모터(122)에 대해 출력하는 것을 실현하고 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 9a는, 도 7에 나타낸 각 주단 높이 위치 기억부(59)를 설명하기 위한 도면이다. 주단 높이 위치 기억부(59)에는, 각 주단 높이 위치에 관한 위치 정보가 기억되어 있다. 구체적으로는, 착액 위치(45)의 왕복 이동의 진폭(A), 착액 위치(45)의 왕복 이동의 주기(PD), 및 착액 위치(45)의 왕복 이동의 위상(P)(검출된 노치의 위치를 기준으로 하는 둘레 방향 위상)을 기억하고 있다. 이들 위치 정보는, 각 주단 높이 위치 계측 공정(도 10의 S4)에 의해 계측된 실측치에 의거한 값이다.
도 9b는, 도 7에 나타낸 위상차 기억부(55)를 설명하기 위한 도면이다. 주단 높이 위치 기억부(59)에는 위상차(ΔP)가 기억되어 있다. 위상차(ΔP)는, 서로 다른 복수의 회전 속도(기판(W)의 회전 속도)에 대응하여 기억되어 있다.
도 10은, 처리 유닛(2)에 의한 기판 처리예를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 11은, 도 10에 나타낸 각 주단 높이 위치 계측 공정(S4)의 내용을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 12는, 도 10에 나타낸 위상차 계측 공정(S5)의 내용을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 13은, 도 10에 나타낸 외주부 처리 공정(S6, S7)의 내용을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 14 및 도 15는, 외주부 처리 공정(S6, S7)의 내용을 설명하기 위한 모식적인 도면이다. 도 16은, 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화를 나타낸 정현파(SW2), 및 배제 타이밍에 노즐 구동 신호(57)를 출력한 경우의 착액 위치(45)의 높이 위치 변화를 나타낸 정현파(SW1)이다. 도 17은, 도 10의 기판 처리예에 있어서의 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)의 처리폭을 나타낸 평면도이다.
이 기판 처리예에 대해, 도 1, 도 2, 도 3, 도 7, 도 9a, 도 9b 및 도 10을 참조하면서 설명한다. 도 11~도 17은 적절히 참조한다.
우선, 미처리의 기판(W)이, 처리 챔버(4)의 내부에 반입된다(도 10의 S1). 구체적으로는, 기판(W)을 유지하고 있는 반송 로봇(CR)의 핸드(H)를 처리 챔버(4)의 내부에 진입시킴으로써, 기판(W)이 디바이스 형성면을 위쪽으로 향한 상태로 스핀 척(5)에 수도(受渡)된다.
그 후, 기판(W)의 하면 중앙부가 흡착 지지되면, 스핀 척(5)에 의해 기판(W)이 유지된다(도 10의 S2). 본 실시형태에서는, 센터링 기구를 이용한, 스핀 척(5)에 대한 기판(W)의 중심 맞춤은 행하지 않는다.
스핀 척(5)에 기판(W)이 유지된 후, 제어 장치(3)는 스핀 모터(18)를 제어하여, 기판(W)을 회전 개시시킨다(도 10의 S3).
다음에, 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)의 각 주단 높이 위치를 계측하는 각 주단 높이 위치 계측 공정(도 10의 S4)을 실행한다. 도 11을 아울러 참조하면서, 각 주단 높이 위치 계측 공정(S4)에 대해 설명한다.
각 주단 높이 위치 계측 공정(S4)에서는, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 회전 속도를, 소정의 계측 회전 속도(다음에 서술하는 액처리 속도보다 느린 속도. 예를 들면 약 50rpm)까지 상승시켜, 그 계측 회전 속도로 유지한다(도 11의 S11).
기판(W)의 회전이 계측 회전 속도에 도달하면(S11에서 YES), 제어 장치(3)는, 높이 위치 센서(147)를 이용하여 각 주단 높이 위치를 계측 개시한다(도 11의 S12). 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(18)를 제어하여 기판(W)을 회전축선(A1) 둘레로 회동시키면서, 높이 위치 센서(147)에 의해, 기판(W)의 주단면(44) 중 소정의 계측 대상 위치의 높이 위치를 검출시킨다. 높이 위치 센서(147)에 의한 검출 개시 후, 기판(W)이 적어도 일주하여(360°) 회동이 끝나면(도 11의 S13에서 YES), 모든 각 주단 높이 위치를 검출한 것으로 하여(YES), 계측이 종료된다(도 11의 S14). 이에 따라, 스핀 척(5)에 대한 기판(W)의 경사 상태를 검출할 수 있다.
제어 장치(3)는, 계측된 각 주단 높이 위치에 의거하여, 착액 위치(45)의 왕복 이동의 진폭(A), 착액 위치(45)의 왕복 이동의 주기(PD), 및 착액 위치(45)의 왕복 이동의 위상(P)(노치의 검출에 의거한 둘레 방향 위상)을 산출한다(도 11의 S15). 산출된 진폭(A), 주기(PD) 및 위상(P)은, 각 주단 높이 위치 기억부(59)에 기억된다(도 11의 S16). 그 후, 각 주단 높이 위치 계측 공정(S4)은 종료된다. 각 주단 높이 위치 계측 공정(S4)의 실행 시간은, 예를 들면 약 5초간이다.
다음에, 제어 장치(3)는, 위상차(ΔP)(도 8 참조)를 계측하기 위한 위상차 계측 공정(도 10의 S5)을 실행한다. 도 12를 아울러 참조하면서, 위상차 계측 공정(S5)에 대해 설명한다.
위상차 계측 공정(S5)에서는, 제어 장치(3)는, 다음에 서술하는 외주부 처리 공정(외주부 약액 처리 공정(S6) 및 외주부 린스액 처리 공정(S7))에 있어서의 기판(W)의 회전 속도(처리 회전 속도)에 따른 위상차(ΔP)를 계측한다. 외주부 처리 공정에 있어서 처리 회전 속도가 복수 설정되어 있는 경우에는, 개개의 처리 회전 속도에 대응한 위상차(ΔP)(즉, 복수의 위상차(ΔP))가 계측된다.
구체적으로는, 제어 장치(3)는, 아암 승강 모터(122)를 제어하여, 처리액 노즐(19)을, 상면의 외주 영역(42)에 대향하는 처리 위치에 배치한다(도 12의 S21). 또, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(18)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를, 소정의 계측 회전 속도(즉, 외주부 처리 공정에 있어서의 기판(W)의 회전 속도)까지 상승시켜, 그 계측 회전 속도로 유지한다(도 12의 S22).
제어 장치(3)는, 각 주단 높이 위치 기억부(59)에 기억되어 있는 진폭(A), 주기(PD) 및 위상(P)(각 주단 높이 위치 계측 공정(S4)의 계측 결과)에 의거하여, 배치 위치 주단(46)의 위치 변화와 동일한 진폭(A) 및 동일한 주기(PD)로 착액 위치(45)가 이동하도록 처리액 노즐(19)을 구동시키는 노즐 구동 신호(57)를 작성한다(노즐 구동 신호 작성 공정. 도 12의 S23).
그리고, 기판(W)의 회전이 계측 회전 속도에 도달하면(S22에서 YES), 제어 장치(3)는, 스핀 모터(18)의 출력축의 회전량을 검출하는 인코더(도시 생략)에 의해 검출되는 기판(W)의 회전 각도 위치에 의거하여, 배치 위치 주단(46)의 위치 변화에 착액 위치(45)가 추종하는(즉, 착액 위치(45)와 배치 위치 주단(46)의 간격이 일정하게 유지되는) 최적의 추종 타이밍에 노즐 구동 신호(57)를 출력한다(도 12의 S24). 도 8을 참조하여 전술한 바와 같이, 실제의 착액 위치(45)의 높이 위치 변화의 정현파(SW1)(도 8에 실선으로 나타낸다)는, 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화의 정현파(SW2)(도 8에 파선으로 나타낸다)로부터 소정의 위상차(ΔP)만큼 지연된다. 제어 장치(3)는, 인코더(23)의 검출 출력을 참조하여, 처리액 노즐(19)의 실제의 높이 위치 변화(착액 위치(45)의 높이 위치 변화)를 구하고, 이에 의거하여, 위상차(ΔP)를 산출한다(도 12의 S25). 산출된 위상차(ΔP)는, 각 위상차 기억부(55)에 기억된다(도 12의 S26). 이에 따라, 이 회전 속도에 대응하는 위상차(ΔP)의 계측이 종료된다. 다른 회전 속도에 대한 위상차(ΔP)의 계측이 남아 있는 경우에는(S27에서 YES), 도 12의 S21로 되돌아간다. 모든 회전 속도에 대한 위상차(ΔP)의 계측이 종료된 경우에는(S27에서 NO), 위상차 계측 공정(S5)은 종료된다.
위상차 계측 공정(S5)의 종료 후, 다음에, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 외주부(41)를, 약액을 이용하여 처리하는 외주부 약액 처리 공정(외주부 처리 공정. 도 10의 S6)을 실행한다. 외주부 약액 처리 공정(S6)은, 기판(W)의 회전이 소정의 회전 속도(약 300rpm~약 1000rpm의 소정의 속도)에 있는 상태로 실행된다. 또, 외주부 약액 처리 공정(S6)에 병행하여, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 있어서의 약액의 착액 위치(45)를, 배치 위치 주단(46)과의 간격이 일정하게 유지되도록, 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화에 추종하여 높이 방향(V)으로 왕복 이동시키는 착액 위치 왕복 이동 공정을 실행한다. 도 13을 아울러 참조하면서, 외주부 약액 처리 공정(S6)에 대해 설명한다.
외주부 약액 처리 공정(S6)에서는, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(18)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를, 소정의 처리 회전 속도(즉, 외주부 약액 처리 공정(S6)에 있어서의 기판(W)의 회전 속도)로 설정한다(도 13의 S30). 또, 처리액 노즐(19)이 퇴피 위치에 있는 경우에는, 제어 장치(3)는, 아암 승강 모터(122)를 제어하여, 처리액 노즐(19)을, 상면의 외주 영역(42)에 대향하는 처리 위치에 배치한다(도 13의 S31).
기판(W)의 회전이 처리 회전 속도에 도달하면, 제어 장치(3)는, 린스액 밸브(26B)를 닫으면서 약액 밸브(25)를 여는 것에 의해, 처리액 노즐(19)의 토출구(19a)로부터 약액을 토출 개시시킨다(도 13의 S32). 또, 제어 장치(3)는, 도 14 및 도 15에 나타낸 바와 같이, 전술한 착액 위치 왕복 이동 공정(도 13의 S33)을 실행 개시한다.
착액 위치 왕복 이동 공정(S33)은, 다음과 같이 행해진다.
즉, 제어 장치(3)는, 각 주단 높이 위치 기억부(59)에 기억되어 있는 진폭(A), 주기(PD) 및 위상(P)(각 주단 높이 위치 계측 공정(S4)의 계측 결과)에 의거하여, 배치 위치 주단(46)의 위치 변화와 동일한 진폭(A) 및 동일한 주기(PD)로 착액 위치(45)가 이동하도록 처리액 노즐(19)을 구동시키는 노즐 구동 신호(57)를 작성한다(노즐 구동 신호 작성 공정. 도 13의 S34).
그리고, 기판(W)의 회전이 처리 회전 속도에 도달하면, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(18)의 출력축의 회전량을 검출하기 위한 인코더(도시 생략)에 의해 검출되는 기판(W)의 회전 각도 위치에 의거하여, 상기의 최적의 추종 타이밍(즉, 착액 위치(45)와 배치 위치 주단(46)의 간격이 일정하게 유지되는 타이밍)으로부터 위상차(ΔP)에 상당하는 시간만큼 앞당긴(어긋나게 한) 배제 타이밍에 노즐 구동 신호(57)를 출력한다(도 13의 S35). 이 때, 제어 장치(3)는, 위상차 기억부(55)를 참조하여, 기억되어 있는 위상차(ΔP) 중, 당해 처리 회전 속도에 대응하는 위상차(ΔP)로 배제 타이밍을 얻는다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 배제 타이밍에 노즐 구동 신호를 출력한 경우에는, 실제의 착액 위치(45)의 높이 위치 변화의 정현파(SW1)(도 16에 실선으로 나타낸다)는, 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화의 정현파(SW2)(도 16에 파선으로 나타낸다)와 거의 혹은 전혀 위상차가 없다.
이에 따라, 위상차(ΔP)를 배제한 배제 타이밍에, 노즐 구동 신호(57)를 아암 승강 모터(122)에 대해 출력하는 것을 실현하고 있다. 이에 따라, 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화에 추종하여 착액 위치(45)를 왕복 이동시키는 것이 가능한 타이밍에 노즐 구동 신호(57)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 노즐 구동 신호(57)의 출력에 대한 처리액 노즐(19)의 구동 지연에 상관없이, 착액 위치(45)를, 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화에 양호하게 추종시킬 수 있다. 그러므로, 도 17에 나타낸 바와 같이, 외주부 처리 공정(S6, S7)에 나타낸 바와 같이, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 있어서의 처리폭의 균일성을 향상시킬 수 있다.
약액의 토출 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면(도 13의 S36에서 YES), 제어 장치(3)는, 약액 밸브(25)를 닫는다. 이에 따라, 처리액 노즐(19)로부터의 약액의 토출이 정지(종료)된다(도 13의 S37).
또, 외주부 약액 처리 공정(S6)에서는, 히터(11)의 열원이 켜져, 히터(11)에 의해, 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)이 가열된다. 이에 따라, 외주부 약액 처리의 처리 속도를 높이고 있다. 또, 외주부 약액 처리 공정(S6)에서는, 처리 위치에 위치하는 기체 토출 노즐(27)로부터 토출되는 불활성 가스에 의해, 중앙부로부터 외주부(41)를 향해 흐르는 방사상 기류가 기판(W)의 위쪽에 형성된다. 이 방사상 기류에 의해, 디바이스 형성 영역인 기판(W)의 상면 중앙부가 보호된다. 또, 외주부 약액 처리 공정(S6)에서는, 처리 위치에 위치하는 상측 외주부 기체 노즐(31)로부터 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)의 분사 위치에 대해 불활성 가스가 분사된다. 이 불활성 가스의 분사에 의해, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 있어서의 약액의 처리폭을 제어할 수 있다. 또, 외주부 약액 처리 공정(S6)에서는, 처리 위치에 위치하는 하측 외주부 기체 노즐(36)로부터 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)의 분사 위치에 대해 불활성 가스가 분사된다. 이 불활성 가스의 분사에 의해, 기판(W)의 하면으로 약액이 돌아들어가는 것을 방지할 수 있다.
제3 불활성 가스 공급 유닛(10)은, 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)에 대해 불활성 가스를 토출하기 위한 하측 외주부 기체 노즐(36)과, 하측 외주부 기체 노즐(36)에 불활성 가스를 공급하는 제3 기체 배관(37)과, 제3 기체 배관(37)을 개폐하는 제3 기체 밸브(38)를 포함한다. 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)에 대향하는 처리 위치에 있어서 제3 기체 밸브(38)가 열리면, 하측 외주부 기체 노즐(36)은, 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)의 분사 위치에 대해, 연직 상향으로 불활성 가스를 토출한다.
외주부 약액 처리 공정(S6)의 종료 후, 다음에 제어 장치(3)는, 기판(W)의 외주부(41)를, 린스액을 이용하여 처리하는 외주부 린스액 처리 공정(외주부 처리 공정. 도 10의 S7)을 실행한다. 외주부 린스액 처리 공정(S7)은, 기판(W)의 회전이 소정의 회전 속도(약 300rpm~약 1000rpm의 소정의 속도)에 있는 상태로 실행된다. 또, 외주부 린스액 처리 공정(S7)에 병행하여, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)에 있어서의 린스액의 착액 위치(45)를, 배치 위치 주단(46)과의 간격이 일정하게 유지되도록 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화에 추종하여 높이 방향(V)으로 왕복 이동시키는 착액 위치 왕복 이동 공정을 실행한다. 도 13을 아울러 참조하면서, 외주부 린스액 처리 공정(S7)에 대해 설명한다.
외주부 린스액 처리 공정(S7)에서는, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(18)를 제어하여 기판(W)의 회전 속도를, 소정의 처리 회전 속도(즉, 외주부 린스액 처리 공정(S7)에 있어서의 기판(W)의 회전 속도)로 설정한다(S30). 또, 처리액 노즐(19)이 퇴피 위치에 있는 경우에는, 제어 장치(3)는, 아암 승강 모터(122)를 제어하여, 처리액 노즐(19)을, 상면의 외주 영역(42)에 대향하는 처리 위치에 배치한다(S31).
기판(W)의 회전이 처리 회전 속도에 도달하면, 제어 장치(3)는, 약액 밸브(25)를 닫으면서 린스액 밸브(26B)를 여는 것에 의해, 처리액 노즐(19)의 토출구(19a)로부터 린스액을 토출 개시시킨다(S32). 또, 제어 장치(3)는, 착액 위치 왕복 이동 공정(S33)을 실행 개시한다. 착액 위치 왕복 이동 공정은, 외주부 약액 처리 공정(S6)에서 설명이 끝났으므로, 그 설명을 생략한다(S33). 린스액의 토출 개시로부터 미리 정한 기간이 경과하면(S36에서 YES), 제어 장치(3)는 린스액 밸브(26B)를 닫는다. 이에 따라, 처리액 노즐(19)로부터의 린스액의 토출이 정지(종료)된다(S37).
또, 외주부 린스액 처리 공정(S7)에서는, 처리 위치에 위치하는 기체 토출 노즐(27)로부터 토출되는 불활성 가스에 의해, 중앙부로부터 외주부(41)를 향해 흐르는 방사상 기류가 기판(W)의 위쪽에 형성된다. 또, 외주부 린스액 처리 공정(S7)에서는, 처리 위치에 위치하는 상측 외주부 기체 노즐(31)로부터 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)의 분사 위치에 대해 불활성 가스가 분사된다. 또, 외주부 린스액 처리 공정(S7)에서는, 처리 위치에 위치하는 하측 외주부 기체 노즐(36)로부터 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)의 분사 위치에 대해 불활성 가스가 분사된다. 외주부 린스액 처리 공정(S7)에서는, 히터(11)의 열원이 켜져, 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)이, 히터(11)에 의해 가열되어도 되고, 가열되지 않아도 된다.
그 후, 제어 장치(3)는, 아암 승강 모터(122)를 제어하여, 처리액 노즐(19)을 스핀 척(5)의 옆쪽의 퇴피 위치로 되돌린다.
다음에, 기판(W)을 건조시키는 스핀 드라이(도 10의 S8)가 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는 스핀 모터(18)를 제어하여, 각 처리 공정 S2~S8에 있어서의 회전 속도보다 큰 건조 회전 속도(예를 들면 수천 rpm)까지 기판(W)을 가속시키고, 그 건조 회전 속도로 기판(W)을 회전시킨다. 또, 이에 따라, 큰 원심력이 기판(W) 상의 액체에 가해져, 기판(W)의 외주부(41)에 부착되어 있는 액체가 기판(W)의 주위로 떨쳐내어진다. 이와 같이 하여, 기판(W)의 외주부(41)로부터 액체가 제거되어, 기판(W)의 외주부(41)가 건조된다.
기판(W)의 고속 회전의 개시로부터 소정 기간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 스핀 모터(18)를 제어함으로써, 스핀 척(5)에 의한 기판(W)의 회전을 정지시킨다.
그 후, 처리 챔버(4) 내로부터 기판(W)이 반출된다(도 10의 S9). 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 반송 로봇(CR)의 핸드를 처리 챔버(4)의 내부에 진입시킨다. 그리고, 제어 장치(3)는, 반송 로봇(CR)의 핸드에 스핀 척(5) 상의 기판(W)을 유지시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 반송 로봇(CR)의 핸드를 처리 챔버(4) 내로부터 퇴피시킨다. 이에 따라, 처리 후의 기판(W)이 처리 챔버(4)로부터 반출된다.
이상에 의해, 본 실시형태에 의하면, 착액 위치(45)가, 배치 위치 주단(46)과의 간격을 일정하게 유지하면서 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화에 추종하여 왕복 이동하도록 처리액 노즐(19)이 구동된다. 그 때문에, 기판(W)의 회전에 수반되는 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화에 따라, 착액 위치(45)를, 배치 위치 주단(46)과의 간격을 일정하게 유지하도록 추종시킬 수 있다. 이에 따라, 기판(W)의 회전에 수반되는 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화에 상관없이, 기판(W)의 외주부(41)에 있어서의 처리폭의 균일성을 높게 유지할 수 있다.
또, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)을 회전축선(A1) 둘레로 회동시키면서, 기판(W)의 주단면(44)의 계측 대상 위치의 높이 위치를, 높이 위치 센서(147)를 이용하여 검출함으로써, 기판(W)의 둘레 방향의 각 주단 위치를 양호하게 계측할 수 있다. 즉, 위치 센서(높이 위치 센서(147))와 같은 간단한 구성을 이용하여, 기판(W)의 둘레 방향의 각 주단 위치를 양호하게 계측할 수 있다.
또, 처리액 노즐(19)을 이동시켜, 그 때의 처리액 노즐(19)의 이동량을, 인코더(23)를 이용하여 검출함으로써, 위상차(ΔP)를 실제로 계측할 수 있다. 실측된 위상차(ΔP)에 의거하여 처리액 노즐(19)을 이동시키므로, 착액 위치(45)의 왕복 이동을, 배치 위치 주단(46)의 위치 변화에, 보다 한층 양호하게 추종시킬 수 있다.
또, 위상차 기억부(55)에는 위상차(ΔP)가 복수 설정되어 있으며, 각 위상차(ΔP)는, 기판(W)의 처리 회전 속도에 대응하여 복수 설정되어 있다. 그리고, 처리 회전 속도에 대응하는 위상차(ΔP)를 배제한 배제 타이밍에 노즐 구동 신호(57)가 출력된다. 그 때문에, 기판 처리 장치(1)에 있어서, 외주부 약액 처리 공정(S6)에 있어서의 기판(W)의 처리 회전 속도가, 레시피의 내용에 따라 다른 경우여도, 각 처리 회전 속도에 대응하는 최적의 타이밍에 노즐 구동 신호를 출력할 수 있다.
이상, 본 발명의 한 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들면, 도 7에 파선으로 나타낸 바와 같이, 기억 유닛(52)에, 외주부 처리 공정(S6, S7)에 있어서 착액 위치 왕복 이동 공정(도 13의 S33)을 실행할지 여부를 결정하기 위한 이동 공정 실행 플래그(56)가 설치되어 있어도 된다. 이동 공정 실행 플래그(56)에는, 착액 위치 왕복 이동 공정의 실행에 대응하는 소정의 값(예를 들면 「5A[H]」)과, 착액 위치 왕복 이동 공정의 비실행에 대응하는 소정의 값(「예를 들면 00[H]」)이 선택적으로 저장되어 있다. 그리고, 이동 공정 실행 플래그(56)에 「5A[H]」가 저장되어 있는 경우에는, 제어 장치(3)는, 외주부 처리 공정(S6, S7)에 병행하여 착액 위치 왕복 이동 공정을 실행하고, 또한 이동 공정 실행 플래그(56)에 「00[H]」가 저장되어 있는 경우에는, 제어 장치(3)는, 외주부 처리 공정(S6, S7)에 병행하여 착액 위치 왕복 이동 공정을 실행하지 않도록 해도 된다.
또, 위상차 기억부(55)에 기억되는 복수의 위상차(ΔP) 모두를, 위상차 계측 공정(S5)에서 구하는 것으로 설명하였지만, 적어도 하나의 처리 회전 속도에 대응하는 위상차(ΔP)만을 위상차 계측 공정(S5)에서 구하고, 그 위상차(ΔP)에 의거한 연산에 의해, 다른 처리 회전 속도에 대응하는 위상차(ΔP)를 구하도록 해도 된다.
또, 위상차(ΔP)의 실측치를 이용하여 배제 타이밍을 구하는 것으로 설명하였지만, 위상차 기억부(55)에 기억되어 있는 위상차(ΔP)가 실측치가 아니라, 미리 정해진 규정치여도 된다. 이 경우, 도 10에 나타낸 기판 처리예로부터, 위상차 계측 공정(S5)을 생략할 수도 있다.
또, 착액 위치 왕복 이동 공정(S33)에 있어서, 아암 승강 모터(122)에 대해 노즐 구동 신호(57)를, 배제 타이밍이 아니라 상기의 최적 타이밍에 출력하도록 해도 된다. 이 경우, 각 주단 높이 위치 계측 공정(S4)을 착액 위치 왕복 이동 공정(S33)과 병행하여 실행해도 된다. 이 경우에는, 각 주단 높이 위치 계측 공정(S4)의 계측 결과에 의거하여 착액 위치(45)의 왕복 동작을 피드백 제어하도록 해도 된다.
또, 착액 위치 왕복 이동 공정(S33)에 있어서, 착액 위치(45)를 높이 방향(V)으로 왕복 이동시키기 위한 수법으로서, 처리액 노즐(19)을 높이 방향(V)으로 왕복 이동시키는 수법을 이용하였지만, 이를 대신하여, 처리액 노즐(19)을 직경 방향(RD)으로 왕복 이동시키는 수법을 채용할 수 있다. 이 경우, 전동 모터로서, 아암 요동 모터(22)를 이용할 수 있다. 이 경우, 아암 요동 모터(22)에는, 아암 요동 모터(22)의 출력축(22a)의 회전각을 검출하는 인코더가 결합되어 있으며, 아암 요동 모터(22)가 출력축(22a)을 회전시키면, 출력축(22a)의 회전각에 따른 이동량으로, 처리액 노즐(19)이 아암 지지축(21)의 중심축선 둘레로 회동한다. 즉, 처리액 노즐(19)이 아암 지지축(21)의 중심축선 둘레로 회동하면, 처리액 노즐(19)의 이동량에 상당하는 회전각으로 아암 요동 모터(22)의 출력축(22a)을 회전시킨다. 따라서, 인코더에 의해 출력축(22a)의 회전각을 검출함으로써, 처리액 노즐(19)의 위치를 검출할 수 있다.
그리고, 외주부 처리 공정(S6, S7)에 있어서, 제어 장치(3)는, 당해 배치 위치 주단(46)의 높이 위치 변화(이하, 「높이 위치 변화」라고 한다)에 추종하여, 처리액 노즐(19)을 직경 방향(RD)으로 왕복 이동시킨다. 이에 따라, 외주부 처리 공정(S6, S7)에 있어서, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)(도 3 참조)에 있어서의 착액 위치(45)와, 배치 위치 주단(46)의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
또, 착액 위치(45)를 왕복 이동시키기 위한 수법으로서, 그 이외에, 높이 방향(V)의 왕복 이동과 직경 방향(RD)의 왕복 이동을 조합하거나, 혹은 처리액 노즐(19)의 토출 방향을 바꾸거나 함으로써, 착액 위치(45)를 직경 방향(RD)으로 왕복 이동시키도록 해도 된다.
또, 각 주단 높이 방향 위치 계측 공정(S4)에서 기판(W)의 외주부(41)의 높이 위치를, 기판(W)의 주단면(44)의 위치를, 높이 위치 센서를 이용하여 계측하는 것으로 설명하였지만, 기판(W)의 상면의 외주 영역(42)을, 높이 위치 센서를 이용하여 계측해도 되고, 기판(W)의 하면의 외주 영역(43)을, 높이 위치 센서를 이용하여 계측해도 된다.
또, 각 주단 위치 계측 유닛으로서 위치 센서(높이 위치 센서(147))를 채용하였지만, 주단 위치 계측 유닛으로서 CCD 카메라를 채용해도 된다.
또, 노즐 이동 유닛으로서, 처리액 노즐(19)을, 원호 궤적을 그리면서 이동시키는 스캔 타입의 것을 예로 들었지만, 처리액 노즐(19)을 직선상으로 이동시키는 직동 타입의 것이 채용되어 있어도 된다.
또, 처리액 노즐(19)은, 약액 및 린스액의 양쪽을 토출하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 약액을 토출하기 위한 처리액 노즐(약액 노즐)과, 린스액을 토출하기 위한 처리액 노즐(린스액 노즐)이 개별적으로 설치되어 있어도 된다.
또, 전술한 각 실시형태에서는, 기판 처리 장치가 원판형의 기판(W)을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명하였지만, 기판(W)은 주단의 적어도 일부가 원호형을 이루고 있으면 충분하며, 반드시 완전한 원형일 필요는 없다.
본 출원은, 2017년 2월 28일에 일본국 특허청에 제출된 특허출원 2017-37562호에 대응하고 있으며, 이 출원의 모든 개시는 여기에 인용에 의해 포함되는 것으로 한다.
1 : 기판 처리 장치
3 : 제어 장치
5 : 스핀 척(기판 유지 유닛)
18 : 스핀 모터(기판 회전 유닛)
19 : 처리액 노즐
23 : 인코더
45 : 착액 위치
46 : 배치 위치 주단
57 : 노즐 구동 신호
122 : 아암 승강 모터(전동 모터)
147 : 높이 위치 센서(위치 센서)
A1 : 회전축선
W : 기판

Claims (19)

  1. 주단(周端)의 적어도 일부가 원호형을 이루는 기판을 유지하는 기판 유지 유닛으로서, 당해 기판의 중앙부를 지지하여 당해 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판을, 당해 기판의 중앙부를 지나는 연직축선 둘레로 회전시키기 위한 기판 회전 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 둘레 방향의 각 주단 위치에 있어서의 높이 위치인 각 주단 높이 위치를 계측하기 위한 각 주단 높이 위치 계측 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판의 외주부를 향해 처리액을 토출하기 위한 처리액 노즐과,
    상기 처리액 노즐에 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛과,
    상기 기판에 있어서의 처리액의 착액 위치가 이동하도록 상기 처리액 노즐을 구동하기 위한 노즐 구동 유닛과,
    상기 기판 회전 유닛, 상기 처리액 공급 유닛, 상기 각 주단 높이 위치 계측 유닛 및 상기 노즐 구동 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하며,
    상기 제어 장치가, 상기 각 주단 높이 위치 계측 유닛에 의해 상기 각 주단 높이 위치를 계측하는 각 주단 높이 위치 계측 공정과, 상기 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키면서 상기 기판의 외주부를 향해 상기 처리액 노즐로부터 처리액을 토출함으로써 당해 주면의 외주부를 처리하는 외주부 처리 공정과, 상기 외주부 처리 공정에 병행하여, 상기 기판의 외주부에 있어서의 상기 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치가, 상기 기판의 주단 중 당해 처리액 노즐이 배치되어 있는 둘레 방향 위치의 주단인 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하기 위해 당해 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여 왕복 이동하도록 상기 처리액 노즐을 구동하는 착액 위치 왕복 이동 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정을, 상기 각 주단 높이 위치 계측 공정 후에 실행하는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 노즐 구동 유닛이, 상기 처리액 노즐을 구동하기 위한 노즐 구동 신호가 입력됨으로써 상기 처리액 노즐을 구동하는 유닛을 포함하며,
    상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 각 주단 높이 위치 계측 공정에 있어서의 계측 결과 및 상기 외주부 처리 공정에 있어서의 상기 기판의 회전 속도에 의거하여, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화와 동일한 진폭 및 동일한 주기로 상기 착액 위치가 이동하도록 상기 처리액 노즐을 구동시키기 위한 노즐 구동 신호를 작성하는 노즐 구동 신호 작성 공정과, 작성된 상기 노즐 구동 신호를, 당해 노즐 구동 신호의 출력에 대한 상기 처리액 노즐의 구동 지연에 수반되는, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 대한 상기 착액 위치의 위상차를 배제한 배제 타이밍에 상기 노즐 구동 유닛에 출력하는 구동 신호 출력 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어 장치가, 상기 구동 신호 출력 공정에 있어서, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 상기 처리액 노즐이 추종하는 최적의 추종 타이밍으로부터 상기 위상차에 상당하는 시간만큼 어긋나게 함으로써, 상기 배제 타이밍을 취득하는 타이밍 취득 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 구동 유닛이, 상기 처리액 노즐을 연직 방향으로 이동시키는 노즐 이동 유닛을 포함하며,
    상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 상기 처리액 노즐을 연직 방향으로 이동시키는 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 구동 유닛이, 상기 처리액 노즐을, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판의 주면을 따라 이동시키는 노즐 이동 유닛을 포함하며,
    상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 상기 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치와 상기 배치 위치 주단의 간격을 일정하게 유지하도록 상기 처리액 노즐을 상기 기판의 회전 반경 방향으로 이동시키는 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 있어서, 상기 처리액 노즐을 이동시키는 공정을 실행하고,
    상기 기판 처리 장치가, 상기 처리액 노즐의 이동량을 검출하기 위한 노즐 이동량 검출 유닛을 더 포함하며,
    상기 제어 장치가, 상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 앞서, 상기 노즐 이동 유닛에 대해 상기 노즐 구동 신호를 출력하여 상기 처리액 노즐을 이동시키고, 그 때의 상기 처리액 노즐의 이동량을 상기 노즐 이동량 검출 유닛에 의해 검출함으로써, 상기 위상차를 계측하는 위상차 계측 공정을 더 실행하고,
    상기 제어 장치가, 상기 타이밍 취득 공정에 있어서, 상기 위상차 계측 공정에 의해 계측된 위상차에 의거하여 상기 배제 타이밍을 취득하는 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 노즐 이동 유닛이, 전동 모터를 포함하며,
    상기 이동량 검출 유닛이, 상기 전동 모터에 설치된 인코더를 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 주단 높이 위치 계측 유닛이, 상기 기판의 주단 높이 위치 중 둘레 방향의 소정의 주단 높이 위치를 검출하기 위한 위치 센서, 및 상기 기판의 적어도 외주부를 촬상하는 CCD 카메라 중 적어도 하나를 포함하는, 기판 처리 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 주단 높이 위치 계측 유닛이, 상기 기판의 주단 높이 위치 중 둘레 방향의 소정의 주단 높이 위치를 검출하기 위한 위치 센서를 포함하며,
    상기 제어 장치는, 상기 각 주단 높이 위치 계측 공정에 있어서, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판을 상기 회전축선 둘레로 회동(回動)시키면서, 상기 소정의 주단 높이 위치를, 상기 위치 센서를 이용하여 계측하는 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액 노즐이, 기판의 외측 또한 비스듬한 하향으로 처리액을 토출하는, 기판 처리 장치.
  12. 주단의 적어도 일부가 원호형을 이루는 기판을, 기판의 중앙부를 지지하여 당해 기판을 유지하는 기판 유지 유닛에 의해 유지하는 기판 유지 공정과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 둘레 방향의 각 주단 위치에 있어서의 높이 위치인 각 주단 높이 위치를 계측하는 각 주단 높이 위치 계측 공정과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을, 당해 기판의 중앙부를 지나는 회전축선 둘레로 회전시키면서 상기 기판의 외주부를 향해 상기 처리액 노즐로부터 처리액을 토출함으로써 당해 주면의 외주부를 처리하는 외주부 처리 공정과,
    상기 외주부 처리 공정에 병행하여, 상기 기판의 외주부에 있어서의 상기 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치가, 상기 기판의 주단 중 당해 처리액 노즐이 배치되어 있는 둘레 방향 위치의 주단인 배치 위치 주단과의 간격을 일정하게 유지하기 위해 당해 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여 왕복 이동하도록 노즐 구동 유닛에 의해 상기 처리액 노즐을 구동시키는 착액 위치 왕복 이동 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 착액 위치 왕복 이동 공정이, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 상기 처리액 노즐을 연직 방향으로 이동시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 착액 위치 왕복 이동 공정이, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 추종하여, 상기 처리액 노즐로부터의 처리액의 착액 위치와 상기 배치 위치 주단의 간격을 일정하게 유지하도록 상기 처리액 노즐을 상기 기판의 회전 반경 방향으로 이동시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  15. 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착액 위치 왕복 이동 공정을, 상기 각 주단 높이 위치 계측 공정 후에 실행하는, 기판 처리 방법.
  16. 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 구동 유닛이, 상기 처리액 노즐을 구동하기 위한 노즐 구동 신호가 입력됨으로써 상기 처리액 노즐을 구동하는 유닛을 포함하며,
    상기 착액 위치 왕복 이동 공정이,
    상기 각 주단 높이 위치 계측 공정에 있어서의 계측 결과 및 상기 외주부 처리 공정에 있어서의 상기 기판의 회전 속도에 의거하여, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화와 동일한 진폭 및 동일한 주기로 상기 착액 위치가 이동하도록 상기 처리액 노즐을 구동시키기 위한 노즐 구동 신호를 작성하는 노즐 구동 신호 작성 공정과,
    작성된 상기 노즐 구동 신호를, 당해 노즐 구동 신호의 출력에 대한 상기 처리액 노즐의 구동 지연에 수반되는, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 대한 상기 착액 위치의 위상차를 배제한 배제 타이밍에 상기 노즐 구동 유닛에 출력하는 구동 신호 출력 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  17. 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 신호 출력 공정이, 상기 배치 위치 주단의 높이 위치 변화에 상기 착액 위치가 추종하는 최적의 추종 타이밍으로부터, 상기 위상차에 상당하는 시간만큼 어긋나게 함으로써 상기 배제 타이밍을 취득하는 타이밍 취득 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 착액 위치 왕복 이동 공정에 앞서, 상기 노즐 구동 유닛에 대해 상기 노즐 구동 신호를 출력하여 상기 착액 위치를 이동시킴으로써, 상기 위상차를 계측하는 위상차 계측 공정을 더 포함하며,
    상기 타이밍 취득 공정이, 상기 위상차에 의거하여 상기 배제 타이밍을 취득하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  19. 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 주단 높이 위치 계측 공정이, 상기 기판 유지 유닛에 의해 유지되어 있는 기판을 상기 회전축선 둘레로 회동시키면서 상기 소정의 주단 높이 위치를, 위치 센서를 이용하여 계측하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
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