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KR101854963B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101854963B1
KR101854963B1 KR1020157021533A KR20157021533A KR101854963B1 KR 101854963 B1 KR101854963 B1 KR 101854963B1 KR 1020157021533 A KR1020157021533 A KR 1020157021533A KR 20157021533 A KR20157021533 A KR 20157021533A KR 101854963 B1 KR101854963 B1 KR 101854963B1
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bubble
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pressure loss
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준이치 이시이
고이치 오카모토
Original Assignee
가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

간단한 구성으로, 기판에 부착되는 파티클의 양을 저감시키는 기술을 제공한다. 기판 처리 장치(10)는, 처리액을 노즐(11)로부터 토출하여 기판(9)을 처리하는 장치이다. 기판 처리 장치(10)는, 공급 배관(30) 및 기포 포착부(F2)를 구비하고 있다. 공급 배관(30)의 한쪽 끝은, 파티클을 제거하는 제1 필터(F1)를 통하여, 처리액을 공급하는 처리액 공급부(20)의 탱크(21)에 접속되어 있고, 공급 배관(30)의 다른 쪽 끝은, 노즐(11)에 접속되어 있다. 기포 포착부(F2)는, 공급 배관(30)에 있어서의, 제1 필터(F1)와 노즐(11) 사이의 위치에 끼워져 삽입되어 있고, 처리액 중에 포함되는 기포(Ba1)를 포착한다. 기포 포착부(F2)에 의한 압력 손실(PL2)은, 상기 제1 필터(F1)에 의한 압력 손실(PL1)과 대략 동일하거나, 그보다도 작다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 기판에 부착되는 파티클의 양을 저감시키는 기술에 관한 것이다.
종래, 기판에 부착되는 파티클을 경감시키기 위해, 처리액의 파티클을 제거하는 것을 목적으로 하여, 포착되는 파티클 사이즈에 맞춘 포어 직경을 가지는 필터가, 배관에 끼워져 삽입되는 경우가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).
일본국 특허공개 2008－66351호 공보
그러나, 보다 미세한 파티클을 제거하기 위해, 포어 직경이 작은 필터를 설치하거나 혹은 복수의 필터를 설치하면, 배관 내에 있어서의 압력 손실이 커져 버린다. 이 때문에, 고압에 의한 송액을 가능하게 하기 위해, 고성능의 펌프를 이용하는 것을 생각할 수 있는데, 펌프의 거대화, 펌프가 소비하는 전력 등의 구동 에너지의 증대, 및, 비용의 증대 등, 각종 문제가 발생한다. 또한, 압력 손실을 작게 하기 위해, 필터를 크게 하는 것도 생각할 수 있지만, 필터의 부착 위치에 제약이 생긴다고 하는 문제가 발생한다.
또한, 압력 손실이 커지면, 필터의 하류측의 배관 내 압력이 급격하게 저하함으로써, 처리액 중에 기포(101)가 발생하기 쉬워진다(도 10 참조). 도 10에 도시되는 바와 같이, 발생된 기포(101)에는, 그 계면에 다수의 파티클(103)이 부착하여 집합하는 경우가 있다. 이와 같이, 다수의 파티클(103)이 부착된 기포(101)가, 기판(109)의 표면에 접촉함으로써, 기판(109)의 표면에 부착되는 파티클량이 증대한다고 하는 문제도 생긴다.
이 때문에, 비교적 간단한 구성으로, 기판에 파티클이 부착되는 것을 억제하는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은, 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 간단한 구성으로, 기판에 부착되는 파티클의 양을 저감시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 제1의 양태는, 처리액을 토출하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판을 향해서 처리액을 토출하는 토출부와, 한쪽 끝이, 파티클을 제거하는 제1 필터를 통하여, 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급부에 접속되어 있고, 다른 쪽 끝이 상기 토출부에 접속되어 있는 공급 배관과, 상기 공급 배관에 있어서의, 상기 제1 필터와 상기 토출부의 사이의 위치에 끼워져 삽입되어 있고, 상기 처리액 중에 포함되는 기포를 포착하는 기포 포착부를 구비하고, 상기 기포 포착부에 의한 압력 손실이, 상기 제1필터에 의한 압력 손실과 대략 동일하거나, 그보다도 작다.
또한, 제2의 양태는, 제1의 양태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 기포 포착부가, 제2 필터를 가지고 있고, 상기 제2 필터의 포어 직경이, 상기 제1 필터의 포어 직경보다도 크다.
또한, 제3의 양태는, 제1의 양태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 기포 포착부가, 중공사 막을 가진다.
또한, 제4의 양태는, 제1 내지 3까지의 어느 하나의 양태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 공급 배관에 있어서의, 상기 기포 포착부로부터 상기 토출부까지의 거리가, 상기 공급 배관에 있어서의, 상기 처리액을 압송하는 압력원으로부터 상기 기포 포착부까지의 거리보다도 짧다.
제1의 양태에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 제1 필터를 통과한 처리액 중에 발생한 기포를, 기포 포착부에 의해서 포착할 수 있다. 이에 따라, 파티클이 부착된 기포가, 기판에 부착되는 것을 저감할 수 있다. 또한, 기포 포착부의 압력 손실을, 제1 필터의 압력 손실과 대략 동일하거나, 그보다도 작게 함으로써, 제2 필터를 통과한 처리액 중에 기포가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 기판에 부착되는 파티클량을 저감시킬 수 있다.
제2의 양태에 의하면, 제2 필터의 포어 직경을, 제1 필터의 포어 직경보다도 크게 함으로써, 제2 필터의 압력 손실을 제1 필터의 압력 손실보다도 작게 할 수 있다.
제3의 양태에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 중공사 막에 의해서 기포를 포착할 수 있음과 더불어, 기포 포착부에 의한 압력 손실을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 기포 포착부를 통과한 처리액 중에 기포가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 기판에 부착되는 파티클량을 저감시킬 수 있다.
제4의 양태에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 기포 포착부를 토출구에 접근시킴으로써, 기포 포착부로부터 토출구까지 흐르는 처리액 중에, 기포가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 기판에 부착되는 파티클량을 저감시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치 및 처리액 공급부의 개략을 나타내는 전체도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관련된 기포 포착부를 나타내는 측면도이다.
도 3은 공급 배관의 각 위치에 있어서의 압력을 나타내는 그래프이다.
도 4는 기판 처리 장치에 있어서 처리된 기판에 부착되는 파티클량을 나타내는 그래프이다.
도 5는 제2 필터의 압력 손실과, 기판에 부착되는 파티클량의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 제2 필터의 포어 직경과, 기판에 부착되는 파티클량의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 제2 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치 및 처리액 공급부의 개략을 나타내는 전체도이다.
도 8은 공급 배관의 각 위치에 있어서의 압력을 나타내는 그래프이다.
도 9는 제3 실시 형태에 관련된 기포 포착부를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 파티클이 부착된 기포가 기판에 부착되는 모습을 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명을 구체화한 일예이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 사례는 아니다. 또한, 첨부의 도면에 있어서는, 이해의 용이를 위해, 필요에 따라서 각 부의 치수나 수가 과장 또는 간략화되어 도시되어 있는 경우가 있다.
＜1. 제1 실시 형태＞
도 1은, 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(10) 및 처리액 공급부(20)의 개략을 나타내는 전체도이다. 기판 처리 장치(10)는, 처리액 공급부(20)로부터 공급을 받은 처리액을, 회전 스테이지(13)에 유지한 기판(9)에 공급함으로써, 기판(9)에 처리를 실시한다. 회전 스테이지(13)는, 도시하지 않은 모터를 내장하고 있다. 기판 처리 장치(10)는, 회전 스테이지(13)에 의해서 기판(9)을 회전시키면서, 노즐(11)(토출부)로부터 처리액을 기판(9)의 중앙 부근에 공급함으로써, 처리액을 기판(9)의 전체에 확산시킨다. 이에 따라, 처리액에 의한 기판(9)의 처리가 실시된다. 기판 처리 장치(10)는, 예를 들면, 에칭 처리나 세정 처리 등을 기판(9)에 실시하는 장치로서 구성된다. 또한, 기판 처리 장치(10)에 있어서, 노즐(11) 및 회전 스테이지(13)는, 챔버(15)의 내부에서, 기판 처리를 행하도록 구성되어 있다.
구체적으로, 기판 처리 장치(10)에 있어서, 기판(9)의 표면으로부터 파티클을 제거하는 처리를 행하는 경우, 처리액으로서 SC1(ammonia-hydrogen peroxide mixture：암모니아 과산화수소수) 등이 처리액 공급부(20)로부터 기판 처리 장치(10)에 공급된다. 또한, 기판 처리 장치(10)에 있어서, 기판(9)의 표면으로부터 산화막 등을 에칭하는 처리를 행할 때는, 불화수소산 또는 BHF(Buffered HF) 등이 공급된다. 또한, 기판 처리 장치(10)에 있어서, 기판(9)의 표면에 형성된 레지스트막을 박리하는 처리나, 레지스트 박리 후의 기판(9)의 표면에 폴리머로 되어 잔류하고 있는 레지스트 잔사를 제거하는 처리를 행할 때는, SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture：황산과산화수소수) 또는 SC1(ammonia-hydrogen peroxide mixture：암모니아 과산화수소수) 등의 레지스트 박리액이나 폴리머 제거액이 공급된다. 그리고, 금속 오염물을 제거하는 세정 처리에는, 불화수소산, SC2(hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：염산 과산화수소수) 또는 SPM 등이 이용된다. 또한, 린스액으로서 IPA(이소프로필알코올) 또는 탈이온수(DIW) 등이, 처리액 공급부(20)로부터 기판 처리 장치(10)에 공급되어도 된다.
탱크(21)와 노즐(11)은, 공급 배관(30)에 의해서 연통 접속되어 있다. 즉, 공급 배관(30)의 한쪽 끝이, 처리액 공급부(20)의 탱크(21)에 접속되어 있고, 공급 배관(30)의 다른 쪽 끝이, 노즐(11)에 접속되어 있다. 공급 배관(30)은, 예를 들면, 스테인리스 또는 수지 등으로 형성되어 있다. 공급 배관(30)의 경로 도중에는, 탱크(21)에 가까운 쪽으로부터 순서대로, 펌프(31), 제1 필터(F1), 유량계(33), 공급 밸브(35) 및 기포 포착부(F2)가 끼워져 삽입되어 있다. 또한, 공급 배관(30)의 경로 상에 있어서의, 이들 요소의 배열은, 임의로 변경할 수 있다. 예를 들면, 제1 필터(F1)를 유량계(33)와 공급 밸브(35)의 사이에 설치하는 등의 변형이 가능하다. 다만, 기포 포착부(F2)는, 제1 필터(F1)와 노즐(11) 사이의 위치에 설치된다.
펌프(31)는, 탱크(21)에 저류되어 있는 처리액을, 노즐(11)을 향해서 압송하는 압력원을 구성한다. 유량계(33)는, 공급 배관(30)을 흐르는 처리액의 유량을 계측한다. 공급 밸브(35)는, 공급 배관(30)의 유로를 개폐함으로써, 노즐(11)로의 처리액의 공급을 제어한다.
공급 배관(30)은, 그 경로 도중에 있어서 분기하여, 순환 배관(40)에 접속되어 있다. 순환 배관(40)의 기단측은, 공급 배관(30)에 있어서의, 유량계(33)와 공급 밸브(35) 사이의 위치에 접속되어 있고, 그 선단측은, 탱크(21)에 접속되어 있다. 순환 배관(40)에는, 순환 밸브(41)가 끼워져 삽입되어 있다.
순환 밸브(41)는, 순환 배관(40)의 유로를 개폐한다. 공급 밸브(35)가 공급 배관(30)을 닫은 상태에서, 순환 밸브(41)가 개방됨으로써, 공급 배관(30)을 흐르는 처리액이, 순환 배관(40)으로 흘러들어가, 탱크(21)로 귀환한다. 이와 같이, 순환 배관(40)에 의해, 처리액을 순환시킴으로써, 항상 제1 필터(F1)에 의해서 청정도를 유지할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 가열이나 냉각을 행함으로써, 탱크(21) 내의 처리액의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 공급 밸브(35) 및 순환 밸브(41)로는, 일반적으로는, 에어밸브를 채용하는 것이 가능하다. 또한, 공급 밸브(35) 및 순환 밸브(41)는, 전동이어도 되고 수동이어도 된다.
제1 필터(F1)는, 주로, 처리액 중에 포함되는 파티클을 제거하는 것을 목적으로 하여 설치되어 있다. 제1 필터(F1)의 포어 직경은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 10nm~50nm의 것을 채용하는 것을 생각할 수 있다.
도 2는, 제1 실시 형태에 관련된 기포 포착부(F2)를 나타내는 측면도이다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 기포 포착부(F2)는, 공급 배관(30)을 구성하는 제1 배관부(300)와 제2 배관부(302)의 접속 부분에 형성되어 있다. 제2 배관부(302)는, 제1 배관부(300)에 삽입됨으로써 연결되어 있다.
기포 포착부(F2)는, 제2 배관부(302)의 기단부에 부착된 제2 필터(51)를 구비하고 있다. 제2 필터(51)는, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌(테플론(등록상표))제 등의 소수성의 막(53)을 소정의 간격을 두고 복수개 겹친 다층 구조를 가지고 있다. 또한, 막(53)의 소재는, 처리액 등의 종류 등에 따라서 적절히 선택할 수 있는 것이다. 막(53)에는, 포어 직경이 예를 들면 100nm인 구멍(55)이 다수 형성되어 있다. 다만, 제2 필터(51)의 포어 직경은, 이에 한정되는 것은 아니고, 보다 큰 포어 직경(예를 들면 100㎛)으로 되어도 된다.
기포 포착부(F2)의 제2 필터(51)는, 그 포어 직경이, 제1 필터(F1)의 포어 직경보다도 커지도록 구성되어 있다. 이와 같이 기포 포착부(F2)를 구성하는 이유는, 기포 포착부(F2)에 있어서 포착하는 대상이, 파티클이 아니라, 기포(Ba1)이기 때문이다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 처리액이 제1 필터(F1)를 통과한 후, 기포 포착부(F2)에 도달하기까지의 사이에, 다양한 크기의 기포(Ba1)가 발생한다. 기포(Ba1)는, 제1 필터(F1)에 의한 압력 손실(압력차)이나, 공급 배관(30)의 굴곡 등에 의한 압력 손실, 또는, 처리액의 온도 변화에 의해, 처리액 중의 용존 기체가 다 녹지 않은 결과 출현한다. 기포 포착부(F2)는, 제2 필터(51)에 의해서 이들 기포(Ba1)의 통과를 방지하여 포착하는 것이다(도 2에 나타내는 확대도 참조). 제2 필터(51)를 통과할 수 없는 기포(Ba1)는, 처리액 중을 상승하여 저류됨으로써, 제1 배관부(300)의 상단부에 있어서 기상을 형성한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 기포 포착부(F2)는, 탈기(脫氣) 기구(60)를 구비하고 있다. 탈기 기구(60)는, 제1 배관부(300)에 있어서의 제2 필터(51)가 수용된 수용 부분의 상단부에 그 기단부가 접속되어 있는 탈기 배관(61)과, 그 탈기 배관(61)의 도중에 끼워져 삽입되어 있는 탈기 밸브(63)를 구비하고 있다. 탈기 밸브(63)가 개방됨으로써, 제1 배관부(300)에 형성된 기상이, 탈기 배관(61)에 연통된다. 이에 따라, 제1 배관부(300)에 저류된 기체를, 외부로 방출할 수 있다.
이러한 탈기 기구(60)는, 제1 필터(F1)에도 구비되어도 된다. 제1 필터(F1)에 있어서도, 탱크(21), 공급 배관(30)(탱크(21)로부터 제1 필터(F1)까지), 순환 배관(40) 등에서 발생한 기포(Ba1)가 포착된다. 이 때문에, 이들 포착된 기포(Ba1)를 배출하는 탈기 기구(60)가, 제1 필터(F1)에 설치되어도 된다.
또한, 기포 포착부(F2)의 제2 필터(51)에 의한 압력 손실을, 제1 필터(F1)에 의한 압력 손실보다도 작게 하는 다른 이유는, 기포 포착부(F2)에 있어서의 압력 손실을 가능한한 작게 하기 위함이다. 이 점에 대하여, 도 3을 참조하면서 설명한다.
도 3은, 공급 배관(30)의 각 위치에 있어서의 압력을 나타내는 그래프이다. 도 3에 있어서, 가로축은, 공급 배관(30)에 있어서의 위치를 나타내고 있고, 세로축은, 공급 배관(30)의 내부의 압력을 나타내고 있다. 또한, 도 3에 있어서, 공급 배관(30)에 있어서의, 펌프(31)가 끼워져 삽입되어 있는 위치를 원점(0)으로 하여, 제1 필터(F1)가 설치되어 있는 위치를 x1으로 하고, 기포 포착부(F2)가 설치되어 있는 위치를 x2로 하고, 노즐(11)이 설치되어 있는 위치를 x3로 한다. 또한, 펌프(31)로부터 제1 필터(F1)까지의 구간을 구간 SA로 하고, 제1 필터(F1)로부터 기포 포착부(F2)까지의 구간을 구간 SB로 하고, 기포 포착부(F2)로부터 노즐(11)까지의 구간을 구간 SC로 한다.
도 3에 있어서, 실선으로 표시되는 그래프(71)는, 본 실시 형태에 관련된 공급 배관(30)의 내부의 압력 변화에 대응하는 것이며, 기포 포착부(F2)에 의한 압력 손실(PL2)이 제1 필터(F1)에 의한 압력 손실(PL1)보다 작을 때의 공급 배관(30) 내부의 압력 변화를 나타내고 있다. 이에 대하여, 파선으로 나타내는 그래프(73)는, 제1 필터(F1)에 의한 압력 손실(PL1)보다도 큰 압력 손실(PL2a)의 기포 포착부(도시하지 않음)를 채용했을 때의 공급 배관(30) 내부의 압력 변화를 나타내고 있다.
그래프(71)로 나타내는 바와 같이, 공급 배관(30) 내부의 압력은, 펌프(31)의 위치(원점)에 있어서, 가장 높아져 있고, 위치 x1, x2에 있어서의 압력 손실 PL1, PL2 및 구간 SA, SB, SC에서의 압력 손실을 받아, 노즐(11)의 위치 x3에 있어서, 가장 낮아진다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해, 구간 SA, SB, SC에 있어서는, 그 구간의 길이에 따라, 압력 손실이 균일하게 일어나는 것으로 한다.
그래프(73)에 나타내는 바와 같이, 제1 필터(F1)의 압력 손실(PL1)보다도 큰 압력 손실(PL2a)의 기포 포착부를 이용한 경우, 공급 배관(30)에 있어서의 총 압력 손실이 커진다. 이 때문에, 펌프(31)는, 노즐(11)로부터 처리액을 토출하기 위해서, 처리액에 대하여 보다 큰 압력을 부가할 필요가 있다. 따라서, 펌프(31)의 능력을 높일 필요가 있어, 펌프(31)가 거대화, 고비용화됨과 더불어, 펌프(31)를 구동시키기 위한 구동 에너지(전력 등)의 소비량도 커져 버린다. 또한, 기포 포착부(F2)에 의한 압력 손실(PL2a)이 커지면, 기포 포착부(F2)로부터 노즐(11)까지의 구간 SC에 있어서, 처리액 중에 기포(Ba1)가 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 기판(9)에 부착되는 파티클량이 증대한다고 하는 문제도 있다. 따라서, 그래프(71)에 나타내는 바와 같이, 기포 포착부(F2)의 압력 손실(PL2)을 가능한한 작게 하는 쪽이, 기판 처리의 점에서 유리해진다.
또한, 기포 포착부(F2)는, 가능한한 노즐(11)에 가까운 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 기포 포착부(F2)를 설치하는 이유는, 기포 포착부(F2)로부터 노즐(11)까지의 구간 SC를 짧게 함으로써, 이 구간 SC에 있어서의 기포(Ba1)의 발생량을 적게 하기 위함이다. 이 때문에, 구간 SC의 거리(＝기포 포착부로부터 토출부까지의 거리)는, 적어도, 구간 SA 및 구간 SB의 총 거리(＝압력원으로부터 기포 포착부까지의 거리)보다도 짧아지도록 설정된다.
또한, 실제로는 처리액 공급부(20)는 기판 처리 장치(10)가 설치되는 높이보다도 낮은 위치(예를 들면 다른 층)에 설치되는 경우가 많다. 그러한 경우는 구간 SB에 있어서 보다 많은 압력 손실이 발생하기 때문에, 기포(Ba1)의 발생량도 증가한다. 이러한 경우에 있어서도, 노즐(11)로부터 가까운 위치에 기포 포착부(F2)를 구비함으로써, 배관 중에서 발생한 기포(Ba1)를 효과적으로 포착하는 것이 가능해진다.
도 4는, 기판 처리 장치(10)에 있어서 처리된 기판(9)에 부착되는 파티클량을 나타내는 그래프이다. 도 4에 있어서, 가로축은, 기판(9)에 부착된 파티클의 사이즈를 나타내고 있고, 세로축은, 기판(9)에 부착된 파티클의 상대적인 양을 나타내고 있다. 또한, 도 4에 있어서, 실선으로 나타내는 그래프(75)는, 공급 배관(30)에 기포 포착부(F2)를 설치했을 때에 기판(9)에 부착되는 파티클량을 나타내고 있고, 2점 쇄선으로 나타내는 그래프(77)는, 기포 포착부(F2)를 설치하지 않았을 때에 기판(9)에 부착되는 파티클량을 나타내고 있다.
도 4에 나타내는 그래프(77)로부터 명백한 바와 같이, 기포 포착부(F2)를 생략한 경우, 기판(9)에는, 직경 100nm 미만의 사이즈의 파티클이 많이 부착되어 있다. 이에 대하여, 그래프(75)로부터 명백한 바와 같이, 기포 포착부(F2)를 설치함으로써, 직경 100nm 미만의 사이즈의 파티클이, 기판(9)에 부착되는 것이 억제되어 있다. 이로부터, 직경 100nm를 초과하는 파티클은, 제1 필터(F1)(포어 직경 10nm)에 의해서, 거의 포착할 수 있지만, 다 포착되지 못한 직경 100nm 미만의 파티클이, 제1 필터(F1)를 통과한 처리액 중에 발생하는 기포(Ba1)에 의해서, 기판(9)에 부착되는 것을 알 수 있다.
종래의 기판 처리 장치에 있어서는, 처리액 공급부로부터 기판 처리 장치에 이송되는 처리액 중의 파티클을, 공급 배관에 끼워져 삽입된 복수의 필터에 의해서 제거하는 것이 일반적이었다. 이 경우, 공급 배관의 상류측으로부터 하류측에 걸쳐, 필터의 포어 직경이 순서대로 작아지도록(즉, 압력 손실이 점차 커지도록), 복수의 필터가 끼워져 삽입된다. 그러나, 복수의 필터를 설치함으로써, 공급 배관 내의 압력 손실이 커져 버려, 처리액 중에 기포(Ba1)가 대량으로 발생하기 쉬워진다. 도 4에 나타내는 그래프(77)로부터 명백한 바와 같이, 처리액 중의 기포(Ba1)가 존재하면, 기포(Ba1)에 파티클이 집합하고, 그 기포(Ba1)가 기판(9)에 접촉함으로써, 기판(9)에 파티클이 부착되게 된다.
본 실시 형태에서는, 이 기포(Ba1)를 제거하는 것을 목적으로 하여, 공급 배관(30)에 있어서의, 제1 필터(F1)와 노즐(11)의 사이의 위치에 기포 포착부(F2)를 설치하고, 제1 필터(F1)를 통과한 처리액에 발생한 기포(Ba1)를, 기포 포착부(F2)에서 포착한다. 이에 따라, 그래프(75)에 나타내는 바와 같이, 기판(9)에 부착되는 파티클량을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 기포 포착부(F2)가 구비하는 제2 필터(51)의 포어 직경을, 제1 필터(F1)의 포어 직경보다도 크게 함으로써, 기포 포착부(F2)에 의한 압력 손실을, 제1 필터(F1)보다도 작게 하고 있다. 이 때문에, 기포 포착부(F2)를 통과한 처리액 중에, 기포(Ba1)가 발생하기 어려워지므로, 기판(9)에 부착되는 파티클량을 저감시킬 수 있다. 이와 같이, 파티클을 포착하는 제1 필터(F1)의 하류측에, 제1 필터(F1)보다도 포어 직경이 큰(즉, 압력 손실이 작다) 기포 포착부(F2)를 설치하는 것은, 종래의 기술 사상과는 발상이 다른 기술 사상이라고 할 수 있다.
도 5는, 제2 필터(51)의 압력 손실과, 기판(9)에 부착되는 파티클량의 상관 관계를 나타내는 그래프(78)이다. 도 5에 있어서, 가로축은, 압력 손실을 나타내고 있고, 세로축은, 파티클의 상대적인 양을 나타내고 있다.
또한, 도 6은, 제2 필터(51)의 포어 직경과, 기판(9)에 부착되는 파티클량의 상관 관계를 나타내는 그래프(79)이다. 도 6에 있어서, 가로축은, 포어 직경을 나타내고 있고, 세로축은, 파티클의 상대적인 양을 나타내고 있다.
도 5 및 도 6에 나타내는 그래프(78, 79)는, 포어 직경이 서로 상이한 4종류의 제2 필터(51)를 이용했을 때의, 파티클량의 변동을 나타내고 있다. 구체적으로는, 포어 직경 20nm(53kPa), 50nm(20kPa), 100nm(12kPa) 및 200nm(9kPa)의 것을 이용하고 있다. 또한, 괄호내의 수치는, 각각의 압력 손실을 나타내고 있다. 또한, 도 5 및 도 6에 있어서는, 직경이 26nm이상의 파티클을, 측정 대상으로 하고 있다.
우선, 제2 필터(51)의 압력 손실에 주목하면, 도 5에 나타내는 그래프(78)로부터 명백한 바와 같이, 제2 필터(51)의 압력 손실이, 제1 필터(F1)의 압력 손실(18kPa)보다도 큰 53kPa인 경우, 파티클량은 매우 많아진다. 그러나, 제2 필터(51)의 압력 손실을, 제1 필터(F1)의 압력 손실(18kPa)과 대략 동일한 20kPa나, 그보다도 작은 12kPa 또는 9kPa로 함으로써, 기판(9)에 부착되는 파티클량이 감소하는 것이 명백하다.
또한, 본원에 있어서는, 제1 필터(F1)의 압력 손실과, 기포 포착부(F2)(구체적으로는, 제2 필터(51))의 압력 손실의 차가, 기포 포착부(F2)의 압력 손실의 1/10 이하인 경우는, 제1 필터(F1)와 기포 포착부(F2)의 압력 손실이 대략 동일한 것으로 한다.
제2 필터(51)의 포어 직경에 주목하면, 도 6에 나타내는 그래프(79)로부터 명백한 바와 같이, 제1 필터(F1)(포어 직경 10nm)에 대하여, 제2 필터(51)의 포어 직경을 크게 함으로써, 파티클량이 감소하는 것이 명백하다. 특히 바람직한 것은, 제2 필터(51)의 포어 직경이, 제1 필터(F1)의 포어 직경(10nm)의 2배보다도 큰 경우이며, 보다 바람직하게는 5배 이상인 경우이다.
＜2. 제2 실시 형태＞
상기 실시 형태에서는, 제1 필터(F1)가, 기판 처리 장치(10)의 외부에 설치되어 있는데, 제1 필터(F1)를 설치하는 위치는, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은, 제2 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(10a) 및 처리액 공급부(20)의 개략을 나타내는 전체도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 탱크(21)와 노즐(11)을 접속하는 공급 배관(30a)으로 접속되어 있다. 이 공급 배관(30a)은, 공급 배관(30)과 거의 동일한 구성을 구비하고 있는데, 제1 필터(F1)가, 기판 처리 장치(10a)의 내부를 통과하는 공급 배관(30a)의 부분에 끼워져 삽입되어 있는 점에서 상이하다. 본 실시 형태에 관련된 제1 필터(F1)는, 상세하게는, 공급 밸브(35)와 기포 포착부(F2) 사이의 위치에 끼워져 삽입되어 있고, 제1 실시 형태의 경우보다도, 기포 포착부(F2)에 가까운 위치에 설치되어 있다.
도 8은, 공급 배관(30a)의 각 위치에 있어서의 압력을 나타내는 그래프이다. 도 8에 있어서, 가로축은, 공급 배관(30a)에 있어서의 위치를 나타내고 있고, 세로축은, 공급 배관(30a)의 내부의 압력을 나타내고 있다. 또한, 도 8에 있어서, 공급 배관(30a)에 있어서의, 제1 필터(F1)가 설치되어 있는 위치를 x1a로 한다. 또한, 공급 배관(30a)에 있어서의, 펌프(31)로부터 제1 필터(F1)까지의 구간을 SAa로 하고, 제1 필터(F1)로부터 기포 포착부(F2)까지의 구간을 SBa로 한다.
도 8에 있어서, 실선으로 나타내는 그래프(71a)는, 제2 실시 형태에 관련된 공급 배관(30a)의 내부의 압력 변화에 대응하는 것이며, 기포 포착부(F2a)에 의한 압력 손실(PL2)이 제1 필터(F1)에 의한 압력 손실(PL1)보다도 작을 때의 공급 배관(30a) 내부의 압력 변화를 나타내고 있다. 이에 대하여, 파선으로 나타내는 그래프(73a)는, 제1 필터(F1)에 의한 압력 손실(PL1)보다도 큰 압력 손실(PL2a)의 기포 포착부(도시하지 않음)를 채용했을 때의 공급 배관(30a) 내부의 압력 변화를 나타내고 있다.
그래프(71a)로 나타내는 바와 같이, 제1 필터(F1)를 기포 포착부(F2)에 근접하여 설치했다고 해도, 공급 배관(30a) 내부의 압력은, 도 3에 나타내는 그래프(71)와 동일하게 변화한다. 즉, 공급 배관(30a) 내부의 압력은, 압력원인 펌프(31)의 위치에 있어서, 가장 압력이 높아지고, 위치 x1a, x2에 있어서의 압력 손실 PL1, PL2a 및 구간 SAa, SBa에서의 압력 손실을 받아, 노즐(11)의 위치 x3에 있어서, 가장 낮아진다.
한편, 그래프(73a)에 나타내는 바와 같이, 제1 필터(F1)의 압력 손실(PL1)보다도 큰 압력 손실(PL2a)의 기포 포착부를 이용한 경우, 총 압력 손실이 커지므로, 펌프(31)는, 처리액에 의해 큰 압력을 부가할 필요가 있다. 따라서, 펌프(31)의 거대화, 구동 에너지의 증대, 고비용화 등의 문제가 일어난다. 또한, 위치 x2에 있어서 급격한 압력 손실(PL2a)이 일어남으로써, 기포 포착부를 통과한 처리액에 기포(Ba1)가 발생하여, 기판(9)에 부착되는 파티클량이 증대할 우려도 있다. 따라서, 제1 필터(F1)를 기포 포착부(F2)에 가까운 위치에 설치한 경우에도, 그래프(71a)에 나타내는 바와 같이, 기포 포착부(F2)의 압력 손실(PL2)을 가능한한 작게 하는 쪽이, 기판 처리의 점에서 유리해진다.
＜3. 제3 실시 형태＞
상기 실시 형태에서는, 기포 포착부(F2)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 필터(51) 및 탈기 기구(60)로 구성되어 있다. 그러나, 기포 포착부(F2)의 구성은 이러한 것에 한정되지 않는다.
도 9는, 제3 실시 형태에 관련된 기포 포착부(F2a)를 나타내는 개략 단면도이다. 기포 포착부(F2a)는, 도 2에 나타내는 기포 포착부(F2) 대신에 설치된다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 기포 포착부(F2a)는, 탱크(21)와 노즐(11)의 사이를 접속하는 공급 배관(30b)에 끼워져 삽입되어 있다. 기포 포착부(F2a)는, 주로 도시하지 않은 스트로우형상으로 형성된 중공 섬유를 묶은 중공사 막에 의해서 구성되어 있고, 중공사 막의 외측은, 도시하지 않은 진공 펌프 등으로 감압되어 있다. 이 때문에, 처리액이 기포 포착부(F2a)를 통과할 때, 처리액 중의 기포(Ba1)(또는 용존 기체)가, 중공사 막을 통해서 외부로 방출된다.
이 기포 포착부(F2a)에 의해서, 기포 포착부(F2)와 동일하게, 처리액 중의 기포(Ba1)를 제거할 수 있다. 또한, 기포 포착부(F2a)에 의한 압력 손실은, 필터를 이용한 기포 포착부(F2)에 의한 압력 손실에 비해 작다. 이 때문에, 기포 포착부(F2a)를 통과한 처리액 중에 기포가 발생하는 것을 경감시킬 수 있다. 또한, 기포(Ba1)를 확실하게 포착한다고 하는 점에서는, 기포 포착부(F2a)보다도 제2 필터(51)를 구비한 기포 포착부(F2)의 쪽이 유효하다.
＜4. 변형예＞
이상, 실시 형태에 대하여 설명했는데, 본 발명은 상기와 같은 것에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 도 1 또는 도 7에 나타내는 바와 같이, 기포 포착부(F2)가 챔버(15)의 외측에 설치되어 있는데, 챔버(15)의 내부에 설치되어 있어도 된다.
또한, 도 1 또는 도 3에 나타내는 예에서는, 파티클 제거용의 제1 필터(F1)가 1개만 설치되어 있지만, 공급 배관(30, 30a)에 복수의 필터가 끼워져 삽입되어 있어도 된다. 또한, 파티클 제거 목적 이외의 필터(예를 들면, 이온 제거 필터 등)가, 공급 배관(30, 30a)에 끼워져 삽입되어도 된다.
또한, 상기 각 실시 형태 및 각 변형예에서 설명한 각 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합할 수 있다.
10, 10a: 기판 처리 장치 Ba1, 101: 기포
103: 파티클 9, 109: 기판
11: 노즐 13: 회전 스테이지
15: 챔버 20: 처리액 공급부
21: 탱크 30, 30a, 30b: 공급 배관
31: 펌프 40: 순환 배관
51: 제2 필터 53: 막
55: 구멍 60: 탈기 기구
F1: 제 1 필터 F2, F2a: 기포 포착부
SA, SB, SC: 구간

Claims (12)

  1. 처리액을 토출하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판을 향해서 처리액을 토출하는 토출부와,
    한쪽 끝이, 파티클을 제거하는 제1 필터를 통하여, 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급부에 접속되어 있고, 다른 쪽 끝이 상기 토출부에 접속되어 있는 공급 배관과,
    상기 공급 배관에 있어서의, 상기 제1 필터와 상기 토출부 사이의 위치에 끼워져 삽입되어 있고, 상기 제1 필터를 통과함으로써 상기 처리액 중에 발생한 기포를 포착하는 기포 포착부를 구비하고,
    상기 기포 포착부가 제2 필터를 가지고 있으며,
    상기 기포 포착부의 상기 제2 필터에 의한 압력 손실이, 상기 제1 필터에 의한 압력 손실과 동일하거나, 그보다도 작은, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 필터의 포어 직경이 상기 제1 필터의 포어 직경의 2배보다도 큰, 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공급 배관에 있어서의, 상기 기포 포착부로부터 상기 토출부까지의 거리가, 상기 공급 배관에 있어서의, 상기 처리액을 압송하는 압력원으로부터 상기 기포 포착부까지의 거리보다도 짧은, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 필터의 포어 직경이 10nm 내지 50nm인, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 필터 및 상기 기포 포착부 각각의 압력 손실이 20kPa이하인, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기포 포착부는 기포를 외부에 방출하는 탈기(脫氣) 기구를 갖는, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 공급 배관의 유로를 개폐함으로써, 상기 처리액 공급부로부터 상기 토출부로의 상기 처리액의 공급을 제어하는 공급 밸브를 더 구비하며,
    상기 공급 밸브는, 상기 공급 배관에 있어서, 상기 기포 포착부보다도 상기 처리액 공급부에 가까운 측에 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 공급 배관에 있어서, 상기 기포 포착부로부터 상기 토출부까지의 사이에는, 상기 공급 배관의 상기 유로를 개폐하는 밸브가 설치되어 있지 않은, 기판 처리 장치.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 필터는, 상기 공급 배관에 있어서, 상기 공급 밸브와 상기 기포 포착부 사이에 끼워져 삽입되어 있는, 기판 처리 장치.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 필터의 포어 직경이 상기 제1 필터의 포어 직경의 5배 이상인, 기판 처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 필터의 포어 직경이 50nm 내지 200nm인, 기판 처리 장치.
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