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KR20140111953A - 기판 액처리 장치 및 기류 이상 검출 방법 - Google Patents

기판 액처리 장치 및 기류 이상 검출 방법 Download PDF

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KR20140111953A
KR20140111953A KR1020140023461A KR20140023461A KR20140111953A KR 20140111953 A KR20140111953 A KR 20140111953A KR 1020140023461 A KR1020140023461 A KR 1020140023461A KR 20140023461 A KR20140023461 A KR 20140023461A KR 20140111953 A KR20140111953 A KR 20140111953A
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South Korea
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cup
pressure
liquid
substrate
housing
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노리히로 이토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

액받이 컵의 상부 개구부로부터 액받이 컵 내로 유입되어, 액받이 컵 내를 유하하여 컵 배기로에 배출되는 기류에 이상이 생기고 있는 것을 검출한다.
기판 액처리 장치는, 기판(W)을 유지하여 회전시키는 기판 유지부(10)와, 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐(51∼54)과, 기판의 주위를 둘러싸며, 기판으로부터 비산하는 처리액을 받아내어 회수하는, 상부에 개구부를 갖는 통형의 액받이 컵(20, 30)과, 기판 유지부 및 액받이 컵을 수용하는 하우징(60)과, 액받이 컵의 내부의 분위기를 배기하기 위해 상기 액받이 컵에 접속된 컵 배기로(36)와, 컵 배기로 내의 압력을 검출하는 컵 배기로 압력 센서(92)와, 액받이 컵의 외측의 하우징 내의 압력을 검출하는 하우징 압력 센서(91)와, 하우징 압력 센서의 검출값(P1)과 컵 배기로 압력 센서의 검출값(Pc)의 차가 정해진 판정 기준값 이하가 되었을 때에, 그것을 알리는 경보를 발하는 제어부(100)를 구비한다.

Description

기판 액처리 장치 및 기류 이상 검출 방법{SUBSTRATE LIQUID PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING ABNORMALITY OF AIR FLOW}
본 발명은 기판 액처리 장치에 있어서, 액받이 컵 내를 흐르는 기류에 이상이 생기고 있는 것을 검지하는 기술에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에는, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 약액 등의 처리액을 공급하여 정해진 액처리를 실시하는 액처리 공정이 포함된다. 이러한 액처리 공정은, 예컨대, 기판을 수평 자세로 유지하여 연직 축선 둘레로 회전시키는 스핀 척과, 스핀 척에 의해 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과, 원심력에 의해 기판의 바깥쪽으로 비산하는 처리액을 받아내어 회수하는 액받이 컵을 구비한 기판 액처리 장치를 이용하여 행해진다. 액받이 컵에는 배기구가 마련되어 있고, 이 배기구는 공장 배기 시스템의 배기 덕트에 접속되어 있다. 배기 덕트 내는 부압(負壓)으로 되어 있기 때문에, 액받이 컵의 내부 분위기는 배기구를 통해 배출되어, 액받이 컵 내가 부압이 된다. 한편, 스핀 척 및 액받이 컵이 저장되어 있는 하우징 내에는, 다운 플로우를 형성하기 위한 청정 가스가 유입되고 있기 때문에, 하우징 내가 액받이 컵 내에 대하여 양압이 된다. 이러한 압력 구배를 만듦으로써, 스핀 척에 의해 유지된 기판의 상방의 공간의 분위기(청정 가스 분위기)가, 액받이 컵 내에 유입되어, 액받이 컵의 배기구로부터 공장 배기 시스템에 배출된다. 이 기류를 타고, 기판으로부터 비산한 미스트형의 처리액이, 액받이 컵 내를 배기구를 향하여 원활하게 흐르기 때문에, 기판에의 미스트의 재부착이 방지 내지 억제되고 있다.
그러나, 어떠한 이유에 의해 상기 압력 관계가 무너지면, 액받이 컵 내로부터 웨이퍼의 상방 공간을 향하여, 미스트를 수반하는 기류가 역류하는 경우가 있다. 이 미스트는 기판 표면을 오염시키며, 프로세스 결과에 악영향을 끼친다. 따라서, 오염된 웨이퍼를 다음 공정에 흐르지 않게 하기 위해, 또는, 역류의 대책을 취하기 위해, 역류가 생길 수 있는 상황으로 되어 있는 것을 오퍼레이터가 파악할 수 있어야 한다.
특허문헌 1에는, 건조 처리 시에, 내압 센서에 의해 액받이 컵의 내부의 압력을 검출하며, 외압 센서에 의해 액받이 컵의 외부의 압력(즉, 하우징 내의 압력)을 검출하고, 외압 센서의 검출값이 내압 센서의 검출값 이상이 되도록, 기류 제어 장치(구체적으로는 기류 제어 드럼의 스핀 척의 베이스에 대한 높이 위치)를 피드백 제어하는 것이 기재되어 있다. 즉, 여기서는, 조정 기구에 의해 압력 구배를 적정(適正)하게 조정하는 것이 행해지고 있다.
복수의 컵체를 구비한 다단식의 액받이 컵에 있어서는, 기판에 공급되는 처리액의 종류에 따라, 상이한 배기 유로가 이용되기 때문에, 각 배기 유로의 각각에 압력 센서를 마련할 필요가 있다. 그러나, 다단식의 액받이 컵을 구성하는 컵체는 배기 유로의 전환을 위해 이동하기 때문에, 센서를 배기 유로 내에 부착하는 것이 곤란하거나, 또는 센서의 부착 구조가 복잡하게 되어 버린다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2009-059795호
본 발명은, 액받이 컵의 상부 개구부로부터 액받이 컵 내에 유입되어, 액받이 컵 내를 유하(流下)하여 컵 배기로에 배출되는 기류에 이상이 생기고 있는 것을 검출하는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시형태에 따르면, 기판을 유지하여 회전시키는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 주위를 둘러싸며, 기판으로부터 비산하는 처리액을 받아내어 회수하는, 상부에 개구부를 갖는 통형의 액받이 컵과, 상기 기판 유지부 및 상기 액받이 컵을 수용하는 하우징과, 상기 액받이 컵의 내부의 분위기를 배기하기 위해 상기 액받이 컵에 접속된 컵 배기로와, 상기 배기로 내의 압력을 검출하는 컵 배기로 압력 센서와, 상기 액받이 컵의 외측의 상기 하우징 내의 압력을 검출하는 하우징 압력 센서와, 상기 하우징 압력 센서의 검출값과 상기 컵 배기로 압력 센서의 검출값의 차가 정해진 판정 기준값 이하가 되었을 때에, 그것을 알리는 경보를 발하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 기판을 유지하여 회전시키는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 주위를 둘러싸며, 기판으로부터 비산하는 처리액을 받아내어 회수하는, 상부에 개구부를 갖는 통형의 액받이 컵과, 상기 기판 유지부 및 상기 액받이 컵을 수용하는 하우징과, 상기 액받이 컵의 내부의 분위기를 배기하기 위해 상기 액받이 컵에 접속된 컵 배기로를 구비한 기판 액처리 장치를 이용하여, 상기 액받이 컵 내를 배기하면서 기판을 회전시킨 상태로 처리액을 기판에 공급하여 기판을 처리할 때에, 상기 액받이 컵의 상부 개구부로부터 액받이 컵 내에 유입되어, 상기 액받이 컵 내를 유하하여 상기 컵 배기로에 배출되는 기류에 이상이 생기고 있는 것을 검출하는 기류 이상 검출 방법에 있어서, 컵 배기로 압력 센서에 의해 상기 배기로 내의 압력을 검출하며, 하우징 압력 센서에 의해 상기 액받이 컵의 외측의 상기 하우징 내의 압력을 검출하여, 상기 하우징 압력 센서의 검출값과 상기 컵 배기로 압력 센서의 검출값의 차가 정해진 판정 기준값 이하가 되었을 때에, 그것을 통지하는 경보를 발하는 것을 특징으로 하는 기류 이상 검출 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 하우징 내와 컵 배기로 내에 설치한 압력 시스템의 검출값에 기초하여, 액받이 컵 내의 기류를 적확하게 파악할 수 있어, 생산 관리 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 액처리 장치의 일실시형태의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 컵 배기로에 의한 배기 유량마다의, 웨이퍼 회전수의 변화에 따른, 하우징 내 압력 및 컵 배기로 내 압력의 변화를 나타내는 그래프이다.
이하에 도면을 참조하여 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 액처리 장치는, 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 「웨이퍼」라고 부름)(W)를 수평 자세로 유지하는 기판 유지부(10)를 갖고 있다. 기판 유지부(10)는, 원판형의 베이스(12)와 베이스(12)에 부착된 복수 예컨대 3개의 척 클로(claw)(14)를 갖는 메커니컬 스핀 척으로서 형성되어 있다. 베이스(12)에는, 외부의 반송 아암과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행할 때에, 웨이퍼의 하면을 지지하여 들어올리는 리프트핀(16)을 갖는 도시하지 않는 플레이트가 편입되어 있다. 기판 유지부(10)는, 전동 모터를 갖는 회전 구동부(18)에 의해 회전시킬 수 있고, 이에 의해, 기판 유지부(10)에 의해 유지된 웨이퍼(W)를 연직 방향 축선 둘레로 회전시킬 수 있다.
기판 유지부(10)의 베이스(12)에는, 3개의(1개만 표시) 지주(19)를 통해, 원환형의 회전컵(20)이 부착되어 있다. 회전컵(20)의 내주면은 회전하는 웨이퍼(W)에 공급된 후에 웨이퍼(W)로부터 뿌리쳐져 비산하는 처리액을 받아내어, 액받이 컵(30) 내로 안내한다.
액받이 컵(30)은, 복수의 컵(31∼33)을 갖고 있고, 그 중 적어도 하나(본 예에서는 2개)가 유로 전환을 위해 가동된다. 상세하게는, 액받이 컵(30)은, 가장 외측에 위치하는 부동의 환형의 제1 컵(31) 즉, 외측컵과, 그 내측에 위치하는 승강 가능한 환형의 제2 컵(32)과, 더욱 그 내측에 위치하는 승강 가능한 환형의 제3 컵(33)과, 더욱 그 내측에 위치하는 부동의 내벽(34)을 갖고 있다. 제2 컵(32) 및 제3 컵(33)은, 도 1에 개략적으로 나타낸 각각의 승강 기구(32A, 33A)에 의해 승강한다. 도 1의 좌측에는 상승 위치에 있는 제2 컵(32) 및 제3 컵(33)이 표시되고, 도 1의 우측에는 하강 위치에 있는 제2 컵(32) 및 제3 컵(33)이 표시되어 있다. 제1∼제3 컵(31∼33) 및 내벽(34)은 회전하지 않는다. 제1 컵(31)과 제2 컵(32) 사이에는 제1 유로(311)가 형성되고, 제2 컵(32)과 제3 컵(33) 사이에는 제2 유로(321)가 형성되며, 제3 컵(33)과 내벽(34) 사이에는 제3 유로(331)가 형성된다.
컵(30)의 바닥부에는, 제1 유로(311), 제2 유로(321) 및 제3 유로(331)에 연통하는 컵 배기구(35)가 형성되어 있다. 컵 배기구(35)에는, 컵 배기로(36)가 접속되어 있다. 컵 배기로(36)에는, 개방도 조정 가능한 밸브, 예컨대 버터플라이 밸브(37)가 개재되어 있고, 버터플라이 밸브(37)의 개방도를 조정함으로써, 컵 배기로(36)를 통한 컵(30)으로부터의 배기 유량을 조정할 수 있다.
제1 유로(311), 제2 유로(321) 및 제3 유로(331)의 각각의 도중에 굴곡부가 마련되어 있고, 굴곡부에서 급격하게 방향이 바뀜으로써 각 유로를 흐르는 기액 혼합 유체로부터 액체 성분이 분리된다. 분리된 액체 성분은, 제1 유로(311)에 대응하는 액받이(312), 제2 유로(321)에 대응하는 액받이(322), 및 제3 유로(331)에 대응하는 액받이(332) 내에 낙하한다. 액받이(312, 322, 332)는, 각각 대응하는 배액구(313, 323, 333)를 통해, 공장의 산성 액체 폐액 시스템, 알칼리성 액체 폐액 시스템, 일반 액체 폐액 시스템(모두 도시하지 않음)에 접속되어 있다.
기판 액처리 장치는 또한, 기판 유지부(10)에 유지되어 회전하는 웨이퍼(W)를 향하여 처리액을 토출(공급)하는 복수의 처리액 노즐을 구비하다. 본 예에서는, 산성 세정액(예컨대, DHF(희불산))을 토출하는 산성 약액 노즐(51)과, 알칼리성 세정액(예컨대, SC-1)을 토출하는 알칼리성 약액 노즐(52)과, 린스액(예컨대, DIW(순수))을 토출하는 린스액 노즐(53)이 설치되어 있다. 각 노즐에는, 처리액 공급원에 접속되며 개폐 밸브 및 유량 조정 밸브 등의 유량 조정기가 개재된 처리액 공급로를 구비한 도시하지 않는 처리액 공급 기구로부터, 각각의 처리액이 공급된다.
기판 유지부(10) 및 컵(30)은, 하우징(60) 내에 수용되어 있다. 하우징(60)의 천장에는, 팬 필터 유닛(FFU)(70)이 설치되어 있다. 하우징(60)의 천장의 하방에는, 다수의 관통 구멍(72)이 형성된 정류판(71)이 설치되어 있다. 정류판(71)은, FFU(70)로부터 하방으로 분출된 청정 에어(CA)가, 웨이퍼(W) 상에 균등하게 흐르도록 정류한다. 하우징(60) 내에는, 정류판(71)의 관통 구멍(72)으로부터 웨이퍼(W)를 향하여 하향으로 흐르는 청정 에어의 다운 플로우가 항상 형성된다.
하우징(60)의 하부(구체적으로는 적어도 컵(30)의 상부 개구부보다 낮은 위치)로서, 또한, 컵(30)의 외부에는, 하우징(60) 내의 분위기를 배기하기 위한 하우징 배기구(62)가 마련되어 있다. 하우징 배기구(62)에는, 하우징 배기로(64)가 접속되어 있다. 하우징 배기로(64)에는, 개방도 조정 가능한 밸브, 예컨대 버터플라이 밸브(66)가 개재되어 있다.
컵 배기로(36) 및 하우징 배기로(64)는, 전환 밸브(40)가 제1 전환 상태에 있을 때에 공장 배기 시스템의 일부의 산성 분위기 배기 라인(81)에, 제2 전환 상태에 있을 때에 알칼리성 분위기 배기 라인(82)에, 제3 전환 상태에 있을 때에 일반 분위기 배기 라인(83)에 접속된다. 각 배기 라인(81∼83)은 부압으로 되어 있기 때문에, 전환 밸브(40)의 전환 상태에 따라, 컵(30)의 내부 공간 및 하우징(60)의 내부 공간이 흡인된다.
기판 액처리 장치에는, 또한, 하우징(60) 내의 압력(P1)을 검출하는 하우징 압력 시스템(91)와, 컵 배기로(36)의 버터플라이 밸브(37)보다 상류측의 위치의 압력(Pc)을 검출하는 컵 배기로 압력 시스템(92)이 설치되어 있다.
도 1에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 기판 액처리 장치는, 그 전체의 동작을 통괄 제어하는 컨트롤러(제어부)(100)를 갖고 있다. 컨트롤러(100)는, 기판 액처리 장치의 모든 기능 부품(예컨대, 회전 구동부(18), 제2 및 제3 컵(32, 33)의 승강 기구, 도시하지 않는 처리액 공급 기구, 전환 밸브(40), FFU(70), 도시하지 않는 가스 공급 기구 등)의 동작을 제어한다. 컨트롤러(100)는, 하드웨어로서 예컨대 범용 컴퓨터와, 소프트 웨어로서 상기 컴퓨터를 동작시키기 위한 프로그램(장치 제어 프로그램 및 처리 레시피 등)에 의해 실현할 수 있다. 소프트 웨어는, 컴퓨터에 고정적으로 설치된 하드 디스크 드라이브 등의 기억 매체에 저장되거나, 또는 CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 착탈 가능하게 컴퓨터에 셋팅되는 기억 매체에 저장된다. 이러한 기억 매체가 도 1에 있어서 참조 부호 101로 도시되어 있다. 프로세서(102)는 필요에 따라 도시하지 않는 사용자 인터페이스로부터의 지시 등에 기초하여 정해진 처리 레시피를 기억 매체(101)로부터 호출하여 실행시키고, 이에 의해 컨트롤러(100)의 제어 하에서 기판 액처리 장치의 각 기능 부품이 동작하여 정해진 처리가 행해진다.
다음으로, 상기 컨트롤러(100)의 제어 하에서 행해지는 기판 액처리 장치의 동작에 대해서 설명한다.
[산성 약액 세정 처리]
웨이퍼(W)가 기판 유지부(10)에 의해 유지되고, 회전 구동부(18)에 의해 웨이퍼(W)가 회전한다. 이 회전하는 웨이퍼(W)에는, 처리액으로서, 산성 약액 노즐(51)로부터 산성 약액 예컨대 DHF가 공급되어, 웨이퍼(W)에 산성 약액 세정 처리가 실시된다. 산성 약액은 원심력에 의해 웨이퍼(W)로부터 뿌리쳐져, 회전컵(20)에 받아진다. 이때, 제2 컵(32) 및 제3 컵(33)이 하강 위치에 위치하고 있으며(도 1의 우측에 나타내는 위치), 산성 약액은 제1 컵(31)과 제2 컵(32) 사이의 제1 유로(311)를 통하여 흐른다.
이때, FFU(70)로부터 공급되어 웨이퍼(W)의 상방의 공간에 존재하는 청정 에어는, 회전컵(20)의 내주 가장자리와 웨이퍼(W)의 외주 가장자리 사이의 간극을 통하여, 컵(30) 내에 유입된다. 컵(30) 내에 유입된 청정 에어는, 제1 유로(311)를 통하여 흐르며, 컵 배기구(35)로부터 배출되고, 컵 배기로(36) 및 제1 전환 상태로 되어 있는 전환 밸브(40)를 통하여 산성 분위기 배기 라인(81)에 흐른다.
또한, 산성 약액은, 웨이퍼에의 충돌에 의해, 혹은 회전컵(20), 제1 컵(31) 등에의 충돌에 의해, 일부가 미스트형으로 되어 있고, 이 미스트는 컵(30) 내에 유입되어 제1 유로(311)를 통하여 흐르는 기류를 타고, 컵 배기구(35)를 향하여 흐른다. 미스트의 대부분은, 제1 유로(311)의 도중에 마련된 굴곡부의 벽체에 포착되어, 액받이(312)에 낙하한다. 또한, 제1 유로(311)에 면하는 제1 컵(31) 및 제2 컵(32)의 표면을 따라 유하하는 산성 약액도 액받이(312)에 낙하한다. 액받이(312)에 떨어진 산성 약액은, 배액구(313)를 통해 컵(30) 내로부터 배출된다.
또한, 하우징(60)의 내부 공간의 컵(30)의 주변의 공간에 존재하는 가스가 하우징 배기구(62)로부터 배출되고, 하우징 배기로(64) 및 제1 전환 상태로 되어 있는 전환 밸브(40)를 통하여 산성 분위기 배기 라인(81)에 흐른다.
[제1 린스 처리]
다음으로, 웨이퍼(W)의 회전을 계속한 채로, 산성 약액 노즐(51)로부터의 산성 약액의 토출을 정지하고, 대신에, 린스액 노즐(53)로부터, 처리액으로서, 린스액 예컨대 DIW를 웨이퍼(W)에 공급한다. 이에 의해 웨이퍼(W) 상에 잔류하는 산성 약액 및 잔사가 씻겨 내려간다. 이 제1 린스 처리에 있어서의 가스, 처리액 등의 배출 경로는 산성 약액 세정 처리와 동일하다.
[알칼리성 약액 세정 처리]
다음으로, 웨이퍼(W)의 회전을 계속한 채로, 린스액 노즐(53)로부터의 린스액의 토출을 정지하고, 제3 컵(33)을 하강 위치에 유지한 채로 제2 컵(32)을 상승 위치로 이동시켜, 전환 밸브(40)를 제2 전환 상태로 한다. 이어서, 웨이퍼(W)에, 처리액으로서, 알칼리성 약액 노즐(52)로부터 알칼리성 세정액 예컨대 SC-1가 웨이퍼에 공급되어, 웨이퍼(W)에 알칼리성 약액 세정 처리가 실시된다.
이 알칼리성 약액 세정 처리에서는, 웨이퍼(W)의 상방의 공간에 있는 가스(청정 에어)는, 제1 컵(31)의 상부 개구를 통해 컵(30) 내에 유입된 후, 제2 컵(32)과 제3 컵(33) 사이의 제2 유로(321)를 통해 흘러, 컵 배기구(35)로부터 배출되고, 컵 배기로(36) 및 전환 밸브(40)를 통해 알칼리성 분위기 배기 라인(82)에 흐른다. 웨이퍼(W)로부터 비산한 약액은, 제2 유로(321)를 통해 흘러, 액받이(322)에 낙하하여, 배액구(323)를 통해 컵(30) 내로부터 배출된다. 하우징(60)의 내부 공간의 컵(30)의 주변의 공간에 존재하는 가스는, 하우징 배기구(62)로부터 배출되어, 하우징 배기로(64) 및 전환 밸브(40)를 통하여 알칼리성 분위기 배기 라인(82)에 흐른다.
[제2 린스 처리]
다음으로, 웨이퍼(W)의 회전을 계속한 채로, 알칼리성 약액 노즐(52)로부터의 알칼리성 약액의 토출을 정지하고, 대신에, 린스액 노즐(53)로부터, 린스액을 웨이퍼(W)에 공급한다. 이에 의해 웨이퍼(W) 상에 잔류하는 알칼리성 약액 및 잔사가 씻겨 내려간다. 이 제2 린스 처리에 있어서의 가스, 처리액 등의 배출 경로는 알칼리성 약액 세정 처리와 동일한다.
[건조 처리]
다음으로, 웨이퍼(W)의 회전을 계속한 채로, 린스액 노즐(53)로부터의 린스액의 토출을 정지하고, 제2 컵(32)을 상승 위치에 유지한 채로 제3 컵(33)을 상승 위치로 이동시켜(도 1의 좌측에 나타내는 위치), 전환 밸브(40)의 밸브체를 제3 전환 상태로 한다. 이 상태로 웨이퍼(W)의 회전이 정해진 시간 계속된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상에 잔류하고 있던 DIW가 웨이퍼(W) 상에서 뿌리쳐져, 웨이퍼(W)의 건조가 행해진다. 이 건조 처리를 행하고 있을 때에는, 웨이퍼(W)의 상방 공간으로부터 컵(30) 내에 유입된 청정 가스는, 제3 컵(33)과 내벽(34) 사이의 제3 유로(331)를 통하여 유하하여, 컵 배기구(35)로부터 배출되어, 컵 배기로(36) 및 전환 밸브(40)를 통하여 일반 분위기 배기 라인(83)에 흐른다. 웨이퍼(W)로부터 비산된 약액은, 제3 유로(331)를 통해 흘러, 액받이(332)에 낙하하고, 배액구(333)를 통해 컵(30) 내로부터 배출된다. 하우징(60)의 내부 공간의 컵(30)의 주변의 공간에 존재하는 가스는, 하우징 배기구(62)로부터 배출되어, 하우징 배기로(64) 및 전환 밸브(40)를 통하여, 일반 분위기 배기 라인(83)에 흐른다. 건조 처리 시에는, 하우징 배기로(64)를 통한 배기를 행하지 않아도 된다.
다음으로, 산성 약액 처리를 행하고 있을 때의 컵(30)에 관계하는 유체의 흐름에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 산성 약액 처리를 행하고 있을 때에는, 도 1의 우측에 나타내는 바와 같이 제2 컵(32) 및 제3 컵(33)은 하강 위치에 있다. 또한, 하우징 배기로(64)를 통해 정해진 유량으로 하우징(60)의 내부 공간이 배기되고 있다. 또한, 하우징 배기로(64)를 통한 배기 유량이 일정하면, 즉 예컨대 버터플라이 밸브(66)의 개방도 조정에 의해 하우징 배기로(64)를 통한 배기 유량을 적극적으로 변동시키지 않는 한, 하우징 배기로(64)를 통한 배기는 이하에 설명하는 현상(압력 변동 및 역류)에 영향을 끼치지 않기 때문에, 이하의 설명에서는 언급하지 않는다.
이제, 웨이퍼가 회전하지 않는 것으로 한다. 하우징(60) 내에는, FFU(70)으로부터 웨이퍼 상면을 향하여 하향으로 흐르는 청정 에어의 다운 플로우가 항상 형성되어 있다. 컵(30) 내의 분위기(특히, 제1 유로(311) 내의 분위기)가 컵 배기로(36)를 통해 정해진 유량으로 배기되고 있다. FFU(70)로부터의 청정 에어의 공급 유량 및 하우징 배기로(64)를 통한 배기의 유량을 적정하게 설정함으로써, 하우징(60) 내의 압력(P1)(하우징 압력 시스템(91)의 검출값), 제1 유로(311) 내의 압력(P2), 및 컵 배기로(36) 내의 압력(Pc)(컵 배기로 압력 시스템의 검출값) 사이에는, 「P1>P2>Pc」라고 하는 관계가 성립한다. 그리고, FFU(70)로부터의 청정 에어의 다운 플로우는, 컵(30) 내에 원활하게 유입되어, 제1 유로(311)를 통하여 컵 배기구(35)를 향하여 원활하게 흘러, 컵 배기구(35)로부터 컵 배기로(36)로 배출된다.
이 상태로부터 웨이퍼(W)를 회전시키면, 웨이퍼(W)의 회전에 끌려 웨이퍼(W)의 표리면 근방의 기체가 움직여져, 소용돌이형으로 웨이퍼(W)의 반경 방향 외측으로 진행하는 선회류가 형성된다. 또한, 회전하는 기판 유지부(10)의 베이스(12) 및 회전컵(20)의 근방에도, 소용돌이형으로 웨이퍼(W)의 반경 방향 외측으로 진행하는 선회류가 형성된다. 이 선회류는, FFU(70)로부터의 청정 에어의 다운 플로우의 컵(30)의 내부에의 인입을 촉진하며, 이 인입된 청정 에어를 컵(30) 내의 제1 유로(311)에 압입한다. 그 영향에 의해, 하우징(60) 내의 압력(P1)이 하강하고, 컵(30) 내의 압력(P2) 및 컵 배기로(36) 내의 압력(Pc)이 상승한다. 압력의 상승 및 하강은, 웨이퍼의 회전 속도가 높아질수록 커진다. 웨이퍼의 회전 속도를 어느 정도 상승시켜도, 상기 「P1>P2>Pc」의 관계가 유지되어 있으면, 기류는 전술한 바와 같이 원활하게 흐르기 때문에, 산성 약액의 미스트도 이 기류를 타고 컵 배기구(35)를 향하여 흐른다.
그러나, 웨이퍼의 회전 속도가 더 상승하여, 「P2≥P1」이 되면, 상기 기류에 이상이 생긴다. 구체적으로는, 웨이퍼의 상방에 있는 기체가 제1 유로(311) 내에 들어갈 수 없게 되며, 또한, 일단 제1 유로(311) 내에 들어간 기체가, 웨이퍼(W)와 회전컵(20) 사이의 간극 및 회전컵(20)과 제1 컵(31) 사이를 통하여, 웨이퍼의 상방의 공간을 향하여 역류한다. 이 역류하는 기체의 흐름을 타고 약액의 미스트도 웨이퍼의 상방의 공간을 향하여 역류하여, 웨이퍼(W)에 부착된다. 이러한 약액의 미스트의 부착은, 파티클 발생의 원인이 될 수 있다. 이 때문에, 「P1>P2」의 관계는 유지되어야 하며, 적어도 오퍼레이터가 「P2≥P1」이라고 하는 사상(事象)이 생겼는지의 여부에 대해서 파악할 수 있어야 한다.
압력(P1)은 하우징 압력 시스템(91)에 의해 검출할 수 있고, 하우징압력 시스템(91)의 설치도 용이하다. 그러나, 도시한 바와 같은 가동(可動)의 컵체(제2, 제3 컵(32, 33))를 포함하는 컵의 경우에는, 컵 내(제1 내지 제3 유로(311, 321, 331) 내)에 압력 시스템을 편입하는 것은 곤란하다. 또한, 제1 유로(311) 및 제2 유로(321) 내는 약액이 비산해 오기 때문에, 압력 시스템의 설치 환경으로서는 바람직하지 못하다. 또한, 제1 내지 제3 유로(311, 321, 331) 내에는, 선회류에 유래하는 비교적 높은 동압(動壓)이 발생하기 때문에 정확(精確)한 압력 측정이 곤란하다. 또한, 약액이 비산해 오는 제1 유로(311) 및 제2 유로(321) 내는 동압 보정 기능을 갖는 압력 시스템의 설치 환경으로서도 바람직하지 못하다.
그래서, 본 실시형태에서는, 하우징 압력 시스템(91)에 의해 검출되는 하우징(60) 내의 압력(P1)과, 컵 배기로 압력 시스템(92)에 의해 검출되는 컵 배기로(36) 내의 압력(Pc)의 상관 관계에 기초하여, 기류의 이상이 생기는 상황으로 되어 있는 지의 여부를, 구체적으로는 기류의 역류(즉, 미스트의 역류)가 생길 수 있는 상황으로 되어 있는지를 판정하는 것으로 하였다.
도 2의 그래프는, 실제로 기판 액처리 장치로 세정 시험 운전을 행하여, 각각 컵 배기로(36)를 통한 배기 유량을 0.5 m3/min으로 하였을 때의, 웨이퍼의 회전 속도의 변화에 따른 압력(P1)(●로 나타냄), 압력(P2)(흑색 사각형으로 나타냄) 및 압력(Pc)(×로 나타냄)의 변화를 나타내고 있다. 또한, 시험에 있어서는, 액받이 컵(30)의 제1 컵(31)의 천장부에 관통 구멍을 천공하고, 시험용 압력 시스템을 제1 유로(311) 내에 삽입하여(도 1 우측에 파선으로 나타냄), 이 압력 시스템에 의해 압력(P2)을 측정하였다. 그래프에 있어서 일점 쇄선의 세로선은, 「P1=P2」가 되는 웨이퍼 회전수(본 예에서는 약 900 rpm)에, 즉 기류에 이상이 생겨 역류가 생길 수 있는 웨이퍼 회전수에 대응하고 있다. 이 그래프로부터 분명한 바와 같이, 적어도, 「P1=P2」가 되는 웨이퍼 회전수 부근에서는, 웨이퍼 회전수의 증가에 따라, 하우징(60) 내의 압력(P1)이 감소해 가고, 제1 유로(311) 내의 압력(P2)뿐만 아니라 컵 배기로(36) 내의 압력(Pc)도 증대해 가는 것을 알 수 있다. 즉, 컵 배기로(36) 내의 압력(Pc)과 제1 유로(311) 내의 압력(P2) 사이에는 상관이 있는 경우가 있으며, 하우징(60) 내의 압력(P1)과 컵 배기로(36) 내의 압력(Pc)의 관계에 기초하여, 하우징(60) 내의 압력(P1)과 제1 유로(311) 내의 압력(P2)의 관계를 어느 정도의 확실성을 가지고 추정할 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 「P1=P2」가 되는 웨이퍼 회전수에 있어서의 「P1-Pc」의 값(본 예에서는 약 13 ㎩)에 대하여 어느 정도의 마진(예컨대, 3 ㎩)을 설정하고, 이것을 판정 기준값으로 하여, 역류가 어느 정도의 확률로 생기는 상태가 되었는지의 여부를 판정할 수 있다. 구체적으로, 여기서는, 예컨대 P1-Pc>16 ㎩를 판정 기준값으로 할 수 있다. 물론, 이 판정 기준값은 장치의 치수 등에 따라 변화하기 때문에, 실제 장치와 동일한 구성의 장치를 이용한 시험에 따라 결정할 필요가 있다.
컨트롤러(제어부)(100)의 기억 매체(101)에는, 컵 배기로(36)에 따른 배기 유량마다 실험에 의해 결정된 압력차(P1-Pc)의 판정 기준값과, 하우징 압력 시스템(91) 및 컵 배기로 압력 시스템(92)의 검출값에 기초한 실제 압력차(P1-Pc)와 상기 판정 기준값을 비교한다. 압력차(P1-Pc)가 판정 기준값보다 작아진 경우에, 도시하지 않는 디스플레이 등의 사용자 인터페이스에 표시하는 것, 또는 경보음, 경보광을 발생시킴으로써, 오퍼레이터에 경고를 발한다. 경고를 받은 오퍼레이터는, 해당하는 웨이퍼(W)를 꺼내어, 파티클 검사 장치로 그 웨이퍼(W)의 파티클 체크를 행하고, 검사 결과에 따라, 그 웨이퍼(W)를 다음 공정에 보내거나, 또는 그 웨이퍼(W)를 폐기하는 등이 적당한 처치를 실시한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 비교적 설치가 용이한 하우징(60) 내와 컵 배기로(36) 내에 설치한 압력 시스템의 검출값에 기초하여, 역류의 발생 가능성을 적확하게 파악할 수 있다. 이 때문에, 생산 관리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 압력차(P1-Pc)의 측정 및 판정 기준값과의 비교에 따른 역류 가능성의 판정은, 산성 약액 처리 시에 한정되지 않고, 알칼리성 약액 처리, 린스 처리, 건조 처리 시에도 행할 수 있다. 판정 기준값에 대해서는, 각각의 처리마다 정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 다른 복수의 처리에 있어서의 역류 가능성의 판정은, 동일한 압력 시스템(91, 92)를 이용하여 행할 수 있기 때문에, 장치 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에 있어서는, 기판 액처리 장치가, 웨이퍼로부터 비산한 처리액을 받는 액받이 컵으로서 회전컵(회전컵체)(20) 및 회전하지 않는 컵(30)(복수의 컵체(31∼33)로 구성됨)을 갖고 있었지만, 이것으로 한정되지 않으며, 액받이 컵은, 회전하지 않는 컵체에 의해서만 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 실시형태에 있어서의 하우징 내의 압력과 컵 배기로 내의 압력차에 기초한 역류 가능성의 판단은, 액받이 컵 내에 압력 시스템을 배치하기 어려운 상황 하(예컨대, 가동의 컵체가 있는 경우)에 있어서 특히 유익하지만, 그렇지 않은 경우에도, 상기와 같은 판단을 행하여도 상관없다. 또한, 기판 액처리 장치는, 세정 처리를 행하는 것에 한정되지 않고, 도포 처리, 현상 처리를 행하는 것이어도 된다.
10 : 기판 유지부 51∼53 : 처리액 노즐
20 : 회전컵 30 : 컵(액받이 컵)
36 : 컵 배기로 60 : 하우징
91 : 하우징 압력 센서(하우징 압력 시스템)
92 : 컵 배기로 압력 센서(컵 배기로 압력 시스템)
100 : 제어부

Claims (4)

  1. 기판을 유지하여 회전시키는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 주위를 둘러싸며, 기판으로부터 비산하는 처리액을 받아내어 회수하는, 상부에 개구부를 갖는 통형상의 액받이 컵과,
    상기 기판 유지부 및 상기 액받이 컵을 수용하는 하우징과,
    상기 액받이 컵의 내부의 분위기를 배기하기 위해 상기 액받이 컵에 접속된 컵 배기로와,
    상기 컵 배기로 내의 압력을 검출하는 컵 배기로 압력 센서와,
    상기 액받이 컵의 외측의 상기 하우징 내의 압력을 검출하는 하우징 압력 센서와,
    상기 하우징 압력 센서의 검출값과 상기 컵 배기로 압력 센서의 검출값의 차가 정해진 판정 기준값 이하가 되었을 때에, 그것을 알리는 경보를 발하는 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정해진 판정 기준값은, 상기 하우징 내의 압력을 P1, 상기 액받이 컵 내의 압력을 P2, 상기 컵 배기로 내의 압력을 Pc로 하였을 때에, P1과 P2의 대소 관계가 역전될 때의 Pc의 값에 정해진 마진을 더한 값인 것인 기판 액처리 장치.
  3. 기판을 유지하여 회전시키는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 주위를 둘러싸며, 기판으로부터 비산하는 처리액을 받아내어 회수하는, 상부에 개구부를 갖는 통형상의 액받이 컵과, 상기 기판 유지부 및 상기 액받이 컵을 수용하는 하우징과, 상기 액받이 컵의 내부의 분위기를 배기하기 위해 상기 액받이 컵에 접속된 컵 배기로를 구비한 기판 액처리 장치를 이용하여, 상기 액받이 컵 내를 배기하면서 기판을 회전시킨 상태로 처리액을 기판에 공급하여 기판을 처리할 때에, 상기 액받이 컵의 상부 개구부로부터 액받이 컵 내에 유입되어, 상기 액받이 컵 내를 유하하여 컵 배기로에 배출되는 기류에 이상이 생기고 있는 것을 검출하는 기류 이상 검출 방법에 있어서,
    컵 배기로 압력 센서에 의해 상기 컵 배기로 내의 압력을 검출하며, 하우징 압력 센서에 의해 상기 액받이 컵의 외측의 상기 하우징 내의 압력을 검출하여, 상기 하우징 압력 센서의 검출값과 상기 컵 배기로 압력 센서의 검출값의 차가 정해진 판정 기준값 이하가 되었을 때에, 그것을 통지하는 경보를 발하는 것을 특징으로 하는 기류 이상 검출 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 정해진 판정 기준값은, 상기 하우징 내의 압력을 P1, 상기 액받이 컵 내의 압력을 P2, 상기 컵 배기로 내의 압력을 Pc로 하였을 때에, P1과 P2의 대소 관계가 역전될 때의 Pc의 값에 정해진 마진을 더한 값인 것인 기류 이상 검출 방법.
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