KR101936538B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101936538B1
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겐지 고바야시
준 사와시마
유타 니시무라
아키히로 나카시마
모토유키 시마이
아키토 하타노
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

공급 유로는, 복수의 상류 유로에 분기되어 있다. 복수의 토출구는, 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 약액 (SPM) 의 성분의 하나인 과산화수소수가, 성분액 유로로부터 상류 유로에 공급된다. 복수의 제 1 유량 조정 밸브 및 복수의 제 2 유량 조정 밸브를 포함하는 혼합비 변경 유닛은, 복수의 토출구로부터 토출되는 약액에 포함되는 황산 및 과산화수소수의 혼합비를 상류 유로 마다 독립적으로 변경한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
일본 공개특허공보 2006-344907호에는, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 1 장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치가 개시되어 있다. 상기 기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 스핀 척과, 스핀 척에 유지되어 있는 기판의 상면 중앙부를 향하여 실온보다 고온의 처리액을 토출하는 노즐을 구비하고 있다. 노즐로부터 토출된 고온의 처리액은, 기판의 상면 중앙부에 착액한 후, 회전하고 있는 기판의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 이에 의해, 고온의 처리액이 기판의 상면 전역에 공급된다.
회전하고 있는 기판의 상면 중앙부에 착액한 처리액은, 기판의 상면을 따라 중앙부로부터 주연부로 흐른다. 그 과정에서, 처리액의 온도가 점차 저하해 간다. 그 때문에, 온도의 균일성이 저하하고, 처리의 균일성이 악화되게 된다. 노즐로부터 토출되는 처리액의 유량을 증가시키면, 처리액이 기판의 상면 주연부에 이를 때까지의 시간이 단축되기 때문에, 처리액의 온도 저하가 경감되지만, 이 경우, 처리액의 소비량이 증가하게 된다.
본 발명의 일 실시형태는, 기판을 수평으로 유지하면서 기판의 중앙부를 통과하는 연직의 회전 축선 주위로 회전시키는 기판 유지 유닛과, 혼합됨으로써 발열하는 제 1 액체 및 제 2 액체를 포함하는 처리액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 공급하는 처리액 공급 시스템을 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 처리액 공급 시스템은, 공급 유로와, 복수의 상류 유로와, 복수의 성분액 유로와, 복수의 토출구와, 혼합비 변경 유닛을 포함한다. 상기 공급 유로는, 제 1 액체를 상기 복수의 상류 유로를 향하여 안내한다. 상기 복수의 상류 유로는, 상기 공급 유로로부터 분기되어 있고, 상기 공급 유로로부터 공급된 제 1 액체를 상기 복수의 토출구를 향하여 안내한다. 상기 복수의 성분액 유로는, 상기 복수의 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 제 1 액체와 혼합되는 제 2 액체를 상기 복수의 상류 유로의 각각에 공급한다. 상기 복수의 토출구는, 상기 복수의 성분액 유로보다 하류의 위치에서 상기 복수의 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있고, 상기 복수의 상류 유로에서 혼합된 제 1 액체 및 제 2 액체를 포함하는 처리액을, 상기 기판의 상면 중앙부를 포함하는 상기 기판의 상면 내의 복수의 위치를 향하여 각각 토출한다. 상기 혼합비 변경 유닛은, 상기 복수의 토출구로부터 토출되는 처리액에 포함되는 제 1 액체 및 제 2 액체의 혼합비를 상기 상류 유로 마다 독립적으로 변경한다. 제 1 액체 및 제 2 액체의 구체예는, 황산 및 과산화수소수의 조합과, 황산 및 순수의 조합이다.
이 구성에 의하면, 액체를 안내하는 공급 유로가, 복수의 상류 유로에 분기되어 있다. 이에 의해, 토출구의 수를 증가시킬 수 있다. 공급 유로를 흐르는 액체는, 상류 유로를 개재하여 토출구에 공급되고, 회전 축선 주위로 회전하는 기판의 상면을 향하여 토출된다. 복수의 토출구는, 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 따라서, 1 개의 토출구에만 처리액을 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
직경 방향으로 떨어진 복수의 위치를 향하여 복수의 토출구에 처리액을 토출시키는 경우, 동일 품질의 처리액을 기판의 각 부에 공급하는 것은, 처리의 균일성 향상에 대하여 중요하다. 토출구 마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 경우, 어느 토출구에 공급되는 처리액과는 품질이 상이한 처리액이 다른 토출구에 공급될 수 있다. 이에 반하여, 본 실시형태에서는, 공급 유로를 분기시켜, 동일한 유로 (공급 유로) 로부터 공급된 제 1 액체를 각 토출구에 토출시킨다. 이에 의해, 동일 품질의 제 1 액체를 각 토출구에 토출시킬 수 있다. 또한, 토출구 마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 구성과 비교하여, 부품 점수를 삭감할 수 있어, 메인터넌스 작업을 간소화할 수 있다.
처리액이 기판보다 고온인 경우, 처리액의 열을 기판에 빼앗긴다. 또한, 기판과 함께 처리액이 회전하기 때문에, 기판 상의 처리액은, 공기에 의해 냉각되면서, 기판의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판의 각 부의 주속은, 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 증가한다. 기판 상의 처리액은, 주속이 클수록 냉각되기 쉽다. 또한, 기판의 상면을 직경 방향으로 등간격으로 복수의 원환상의 영역에 분할할 수 있다고 가정하면, 각 영역의 면적은, 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 증가한다. 표면적이 크면 처리액으로부터 원환상의 영역에 열이 이동하기 쉽다. 그 때문에, 토출구로부터 토출되는 처리액의 온도가 모두 동일하면, 충분한 온도의 균일성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
이 구성에 의하면, 공급 유로로부터 상류 유로에 공급된 제 1 액체가, 성분액 유로로부터 상류 유로에 공급된 제 2 액체와 혼합된다. 제 1 액체 및 제 2 액체는, 혼합됨으로써 발열한다. 따라서, 복수의 상류 유로에서 처리액이 생성됨과 함께, 복수의 상류 유로에서 처리액이 가열된다. 혼합비 변경 유닛은, 복수의 토출구로부터 토출되는 처리액에 포함되는 제 1 액체 및 제 2 액체의 혼합비를 상류 유로 마다 독립적으로 조정한다. 따라서, 혼합비 변경 유닛은, 기판의 상면에 공급되는 처리액의 온도를 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구에 토출시키는 경우와 비교하여, 온도의 균일성을 높일 수 있어, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 이하의 적어도 하나의 특징이, 상기 기판 처리 장치에 더해져도 된다.
상기 복수의 상류 유로의 하류단은, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있고, 상기 혼합비 변경 유닛은, 상기 복수의 상류 유로에서의 제 1 액체 및 제 2 액체의 혼합비가, 상기 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라, 처리액의 온도가 최대가 되는 최대 혼합비에 가까워지도록, 상기 혼합비를 상기 상류 유로 마다 독립적으로 변경한다.
이 구성에 의하면, 복수의 상류 유로에서의 제 1 액체 및 제 2 액체의 혼합비가, 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 최대 혼합비에 가까워진다. 최대 혼합비는, 처리액의 온도가 최대일 때의, 제 1 액체 및 제 2 액체의 혼합비이다. 따라서, 복수의 토출구에서의 처리액의 온도가, 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가한다. 이에 의해, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구에 토출시키는 경우와 비교하여, 온도의 균일성을 높일 수 있어, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
상기 혼합비 변경 유닛은, 상기 복수의 상류 유로에서의 처리액의 온도가, 상기 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 증가하도록, 상기 혼합비를 상기 상류 유로 마다 독립적으로 변경한다. 이 구성에 의하면, 상기와 마찬가지로, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구에 토출시키는 경우와 비교하여, 온도의 균일성을 높일 수 있어, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
상기 혼합비 변경 유닛은, 복수의 제 1 유량 조정 밸브와 복수의 제 2 유량 조정 밸브의 적어도 일방을 포함하고, 상기 복수의 제 1 유량 조정 밸브는, 상기 복수의 성분액 유로보다 상류의 위치에서 상기 복수의 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 제 2 액체와 혼합되는 제 1 액체의 유량을 상기 상류 유로 마다 독립적으로 조정하고, 상기 복수의 제 2 유량 조정 밸브는, 상기 복수의 성분액 유로에 각각 접속되어 있고, 제 1 액체와 혼합되는 제 2 액체의 유량을 상기 성분액 유로 마다 독립적으로 조정한다. 상기 혼합비 변경 유닛은, 복수의 제 1 유량 조정 밸브 및 복수의 제 2 유량 조정 밸브의 양방을 구비하고 있어도 되고, 복수의 제 1 유량 조정 밸브 및 복수의 제 2 유량 조정 밸브의 일방만을 구비하고 있어도 된다.
상기 처리액 공급 시스템은, 복수의 하류 유로를 추가로 포함하고, 상기 복수의 토출구는, 상기 기판의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출하는 주토출구와, 상기 상면 중앙부로부터 떨어져 있고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한, 상기 기판의 상면 내의 복수의 위치를 향하여 각각 처리액을 토출하는 복수의 부토출구를 포함하고, 상기 복수의 상류 유로는, 상기 주토출구에 접속된 주상류 유로와, 상기 복수의 하류 유로를 개재하여 상기 복수의 부토출구에 접속된 복수의 부상류 유로를 포함하고, 상기 복수의 부상류 유로는, 모두, 상기 복수의 하류 유로에 분기한 분기 상류 유로이고, 상기 하류 유로 마다 상기 부토출구가 형성되어 있다.
이 구성에 의하면, 복수의 토출구에 처리액을 공급하는 유로가 다단계로 분기되어 있다. 즉, 공급 유로가 복수의 상류 유로에 분기되어 있고 (제 1 분기), 복수의 상류 유로에 포함되는 분기 상류 유로가 복수의 하류 유로에 분기되어 있다 (제 2 분기). 따라서, 분기 상류 유로가 복수의 상류 유로에 포함되어 있지 않은 경우와 비교하여, 토출구의 수를 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 더욱 높일 수 있어, 처리의 균일성을 더욱 높일 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을 수용하는 챔버를 추가로 포함하고, 상기 분기 상류 유로는, 상기 챔버 내에서 상기 복수의 하류 유로에 분기되어 있다.
이 구성에 의하면, 복수의 하류 유로의 상류단이 챔버 내에 배치되어 있다. 분기 상류 유로는, 챔버 내에서 복수의 하류 유로에 분기되어 있다. 따라서, 분기 상류 유로가 챔버의 밖에서 분기되어 있는 경우와 비교하여, 각 하류 유로의 길이 (액체가 흐르는 방향의 길이) 를 단축할 수 있다. 이에 의해, 처리액으로부터 하류 유로로의 전열에 의한 처리액의 온도 저하를 억제할 수 있다.
상기 처리액 공급 시스템은, 상류 히터와, 복수의 하류 히터를 추가로 포함하고, 상기 상류 히터는, 상기 공급 유로에 공급되는 제 1 액체를 상류 온도에서 가열하고, 상기 복수의 토출구는, 상기 기판의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출하는 주토출구와, 상기 상면 중앙부로부터 떨어져 있고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한, 상기 기판의 상면 내의 복수의 위치를 향하여 각각 처리액을 토출하는 복수의 부토출구를 포함하고, 상기 복수의 상류 유로는, 상기 주토출구에 접속된 주상류 유로와, 상기 복수의 부토출구에 접속된 복수의 부상류 유로를 포함하고, 상기 복수의 하류 히터는, 상기 복수의 부상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 복수의 부상류 유로를 흐르는 제 1 액체를 상기 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열한다.
이 구성에 의하면, 상류 히터의 가열 온도인 상류 온도보다 고온의 처리액이, 복수의 부상류 유로로부터 복수의 부토출구에 공급되고, 이들 토출구로부터 토출된다. 요컨대, 상류 온도의 처리액이 주토출구로부터 토출되는 한편으로, 상류 온도보다 고온의 처리액이, 복수의 부토출구로부터 토출된다. 이와 같이, 기판의 상면에 공급되는 처리액의 온도가 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가하기 때문에, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구에 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
상기 처리액 공급 시스템은, 제 1 노즐과, 제 2 노즐을 추가로 포함하고, 상기 복수의 토출구는, 상기 제 1 노즐에 형성된 제 1 토출구와, 상기 제 2 노즐에 형성된 제 2 토출구를 포함하고, 상기 회전 축선에 직교하는 직경 방향으로 평면에서 보아 나열되어 있고, 상기 제 1 노즐은, 수평한 길이 방향으로 연장되는 제 1 아암부와, 상기 제 1 아암부의 선단으로부터 하방으로 연장되는 제 1 선단부를 포함하고, 상기 제 2 노즐은, 상기 길이 방향으로 연장되는 제 2 아암부와, 상기 제 2 아암부의 선단으로부터 하방으로 연장되는 제 2 선단부를 포함하고, 상기 제 1 아암부 및 제 2 아암부는, 상기 길이 방향에 직교하는 수평한 배열 방향으로 나열되어 있고, 상기 제 1 아암부의 선단과 상기 제 2 아암부의 선단은, 상기 제 1 아암부의 선단이 상기 회전 축선측에 위치하도록, 평면에서 보아 상기 길이 방향으로 떨어져 있다.
이 구성에 의하면, 복수의 토출구가 평면에서 보아 직경 방향으로 나열되어 있다. 복수의 토출구가 평면에서 보아 직경 방향으로 나열되도록, 동일한 길이의 복수의 노즐을 길이 방향에 직교하는 수평 방향으로 나열하면, 복수의 노즐 전체의 폭이 증가한다 (도 9 참조). 복수의 토출구가 평면에서 보아 직경 방향으로 나열되도록, 길이가 상이한 복수의 노즐을 연직 방향으로 나열하면, 복수의 노즐 전체의 높이가 증가한다 (도 10a 및 도 10b 참조).
이에 반하여, 제 1 아암부 및 제 2 아암부를 길이 방향에 직교하는 수평한 배열 방향으로 나열하고, 제 1 아암부의 선단이 회전 축선측에 위치하도록, 제 1 아암부의 선단과 제 2 아암부의 선단을 평면에서 보아 길이 방향으로 어긋나게 하면, 복수의 노즐 전체의 폭 및 높이의 양방을 억제하면서, 복수의 토출구를 평면에서 보아 직경 방향으로 나열할 수 있다 (도 4 참조). 이에 의해, 복수의 노즐이나 대기 포트 등의 관련하는 부재를 소형화할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는, 기판을 수평으로 유지하면서 기판의 중앙부를 통과하는 연직의 회전 축선 주위로 회전시키는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 시스템을 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 처리액 공급 시스템은, 상류 히터와, 공급 유로와, 복수의 상류 유로와, 복수의 토출구와, 복수의 하류 히터를 포함한다. 상기 상류 히터는, 상기 공급 유로에 공급되는 처리액을 상류 온도에서 가열한다. 상기 공급 유로는, 처리액을 상기 복수의 상류 유로를 향하여 안내한다. 상기 복수의 상류 유로는, 상기 공급 유로로부터 분기되어 있고, 상기 공급 유로로부터 공급된 처리액을 상기 복수의 토출구를 향하여 안내한다. 상기 복수의 토출구는, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있고, 상기 복수의 상류 유로를 개재하여 공급된 처리액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상면을 향하여 토출한다. 상기 복수의 토출구는, 상기 기판의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출하는 주토출구와, 상기 상면 중앙부로부터 떨어져 있고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한, 상기 기판의 상면 내의 복수의 위치를 향하여 각각 처리액을 토출하는 복수의 부토출구를 포함한다. 상기 복수의 상류 유로는, 상기 주토출구에 접속된 주상류 유로와, 상기 복수의 부토출구에 각각 접속된 복수의 부상류 유로를 포함한다. 상기 복수의 하류 히터는, 상기 복수의 부토출구보다 상류의 위치에서 상기 복수의 부상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 복수의 부상류 유로를 흐르는 처리액을 상기 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열한다.
이 구성에 의하면, 처리액을 안내하는 공급 유로가, 복수의 상류 유로에 분기되어 있다. 이에 의해, 토출구의 수를 증가시킬 수 있다. 공급 유로를 흐르는 처리액은, 상류 유로로부터 토출구에 공급되어, 회전 축선 주위로 회전하는 기판의 상면을 향하여 토출된다. 복수의 토출구는, 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 따라서, 1 개의 토출구에만 처리액을 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
직경 방향으로 떨어진 복수의 위치를 향하여 복수의 토출구에 처리액을 토출시키는 경우, 동일 품질의 처리액을 기판의 각 부에 공급하는 것은, 처리의 균일성 향상에 대하여 중요하다. 토출구 마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 경우, 어느 토출구에 공급되는 처리액과는 품질이 상이한 처리액이 다른 토출구에 공급될 수 있다. 이에 반하여, 본 실시형태에서는, 공급 유로를 분기시켜, 동일한 유로 (공급 유로) 로부터 공급된 처리액을 각 토출구에 토출시킨다. 이에 의해, 동일 품질의 처리액을 각 토출구에 토출시킬 수 있다. 또한, 토출구 마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 구성과 비교하여, 부품 점수를 삭감할 수 있어, 메인터넌스 작업을 간소화할 수 있다.
이 구성에 의하면, 하류 히터에 의해 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열된 처리액이, 복수의 부상류 유로로부터 복수의 부토출구에 공급되고, 이들 토출구로부터 토출된다. 요컨대, 상류 온도의 처리액이 주토출구로부터 토출되는 한편으로, 상류 온도보다 고온의 처리액이, 복수의 부토출구로부터 토출된다. 이와 같이, 기판의 상면에 공급되는 처리액의 온도가 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가하기 때문에, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구에 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는, 기판을 수평으로 유지하면서 기판의 중앙부를 통과하는 연직의 회전 축선 주위로 회전시키는 기판 유지 유닛과, 처리액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 공급하는 처리액 공급 시스템을 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 처리액 공급 시스템은, 상류 히터와, 공급 유로와, 복수의 상류 유로와, 복수의 토출구와, 복수의 저온액 유로를 포함한다. 상기 상류 히터는, 상기 공급 유로에 공급되는 고온액을 가열한다. 상기 공급 유로는, 고온액을 상기 복수의 상류 유로를 향하여 안내한다. 상기 복수의 상류 유로는, 외측 상류 유로와 복수의 내측 상류 유로를 포함하고, 상기 공급 유로로부터 분기되어 있고, 상기 공급 유로로부터 공급된 고온액을 상기 복수의 토출구를 향하여 안내한다. 상기 복수의 토출구는, 상기 외측 상류 유로에 접속되어 있고, 상기 기판의 상면 주연부를 향하여 처리액을 토출하는 외측 토출구와, 상기 복수의 내측 상류 유로에 접속되어 있고, 상기 상면 주연부의 내측인 상기 기판의 상면 내의 복수의 위치를 향하여 각각 처리액을 토출하는 복수의 내측 토출구를 포함하고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있고, 상기 복수의 상류 유로를 개재하여 공급된 처리액을 상기 기판의 상면을 향하여 토출한다. 상기 복수의 저온액 유로는, 상기 복수의 내측 토출구보다 상류의 위치에서 상기 복수의 내측 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 공급 유로를 흐르는 고온액과 동종의 액체이고, 상기 고온액보다 온도가 낮은 저온액을, 상기 복수의 내측 상류 유로를 향하여 안내한다.
이 구성에 의하면, 처리액을 안내하는 공급 유로가, 복수의 상류 유로에 분기되어 있다. 이에 의해, 토출구의 수를 증가시킬 수 있다. 공급 유로를 흐르는 처리액은, 상류 유로를 개재하여 토출구에 공급되어, 회전 축선 주위로 회전하는 기판의 상면을 향하여 토출된다. 복수의 토출구는, 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 따라서, 1 개의 토출구에만 처리액을 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
처리액이 기판보다 고온인 경우, 처리액의 열을 기판에 빼앗긴다. 또한, 기판과 함께 처리액이 회전하기 때문에, 기판 상의 처리액은, 공기에 의해 냉각되면서, 기판의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판의 각 부의 주속은, 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 증가한다. 기판 상의 처리액은, 주속이 클수록 냉각되기 쉽다. 또한, 기판의 상면을 직경 방향으로 등간격으로 복수의 원환상의 영역으로 분할할 수 있다고 가정하면, 각 영역의 면적은, 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 증가한다. 표면적이 크면, 처리액으로부터 원환상의 영역에 열이 이동하기 쉽다. 그 때문에, 토출구로부터 토출되는 처리액의 온도가 모두 동일하면, 충분한 온도의 균일성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
이 구성에 의하면, 저온액이, 복수의 내측 상류 유로에 공급되고, 이들 내측 상류 유로를 흐르는 고온액과 혼합된다. 저온액은, 고온액과 동종의 액체이고, 고온액보다 온도가 낮다. 따라서, 고온액이, 외측 토출구로부터 토출되는 한편으로, 고온액보다 저온의 액체 (고온액 및 저온액의 혼합액) 가, 복수의 내측 토출구로부터 토출된다. 이에 의해, 기판의 상면에 공급되는 처리액의 온도가 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가한다. 그 때문에, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구에 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 이하의 적어도 하나의 특징이, 상기 기판 처리 장치에 더해져도 된다.
상기 처리액 공급 시스템은, 복수의 온도 센서와, 혼합비 변경 유닛을 추가로 포함하고, 상기 복수의 온도 센서는, 상기 복수의 내측 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 복수의 내측 상류 유로에서의 액체의 온도를 검출하고, 상기 혼합비 변경 유닛은, 상기 복수의 내측 상류 유로에서 혼합되는 고온액 및 저온액의 혼합비를 상기 내측 상류 유로 마다 독립적으로 변경한다.
이 구성에 의하면, 복수의 내측 상류 유로를 흐르는 액체의 온도가, 복수의 온도 센서에 의해 각 내측 상류 유로에서 검출된다. 혼합비 변경 유닛은, 복수의 온도 센서의 검출치에 기초하여, 복수의 내측 상류 유로에서 혼합되는 고온액 및 저온액의 혼합비를 내측 상류 유로 마다 독립적으로 변경한다. 따라서, 복수의 내측 상류 유로로부터 복수의 내측 토출구에 공급되는 혼합액의 온도를 보다 정밀하게 설정 온도에 근접시킬 수 있다.
상기 혼합비 변경 유닛은, 복수의 제 1 유량 조정 밸브와 복수의 제 2 유량 조정 밸브의 적어도 일방을 포함하고, 상기 복수의 제 1 유량 조정 밸브는, 상기 복수의 저온액 유로보다 상류의 위치에서 상기 복수의 내측 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 저온액과 혼합되는 고온액의 유량을 상기 내측 상류 유로 마다 독립적으로 조정하고, 상기 복수의 제 2 유량 조정 밸브는, 상기 복수의 저온액 유로에 각각 접속되어 있고, 고온액과 혼합되는 저온액의 유량을 상기 저온액 유로 마다 독립적으로 조정한다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 분명해진다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 처리액 공급 시스템을 나타내는 모식도로, 토출 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 처리액 공급 시스템을 나타내는 모식도로, 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있다.
도 3 은 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 나타내는 모식적인 정면도이다.
도 4 는 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 5 는 복수의 노즐을 나타내는 모식적인 정면도이다.
도 6 은 복수의 노즐을 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 7 은 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판의 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
도 8 은 기판의 에칭량의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 9 는 제 1 실시형태의 제 1 변형예에 관련된 복수의 노즐을 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 10a 및 도 10b 는, 제 1 실시형태의 제 2 변형예에 관련된 복수의 노즐을 나타내는 모식도이다. 도 10a 는, 복수의 노즐을 나타내는 모식적인 정면도이고, 도 10b 는, 복수의 노즐을 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 11 은 처리 전후에 있어서의 박막의 두께와 기판에 공급되는 처리액의 온도의 이미지를 나타내는 그래프이다.
도 12 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 복수의 상류 유로에서의 약액의 온도의 시간적 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 처리액 공급 시스템을 나타내는 모식도로, 토출 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있다.
도 14 는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 처리액 공급 시스템을 나타내는 모식도로, 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있다.
도 1 및 도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 처리액 공급 시스템을 나타내는 모식도이다. 도 1 은 토출 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있고, 도 2 는 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있다.
기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 처리액으로 기판 (W) 을 처리하는 처리 유닛 (2) 과, 처리 유닛 (2) 에 기판 (W) 을 반송하는 반송 로봇 (도시 생략) 과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 장치 (3) 를 포함한다. 제어 장치 (3) 는, 연산부와 기억부를 포함하는 컴퓨터이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 처리 유닛 (2) 에 대한 처리액의 공급 및 공급 정지를 제어하는 밸브 (51) 등의 유체 기기를 수용하는 복수의 유체 박스 (5) 와, 유체 박스 (5) 를 개재하여 처리 유닛 (2) 에 공급되는 처리액을 저류하는 탱크 (41) 를 수용하는 복수의 저류 박스 (6) 를 포함한다. 처리 유닛 (2) 및 유체 박스 (5) 는, 기판 처리 장치 (1) 의 프레임 (4) 안에 배치되어 있다. 처리 유닛 (2) 의 챔버 (7) 와 유체 박스 (5) 는, 수평 방향으로 나열되어 있다. 저류 박스 (6) 는, 프레임 (4) 의 밖에 배치되어 있다. 저류 박스 (6) 는, 프레임 (4) 안에 배치되어 있어도 된다.
도 3 은 처리 유닛 (2) 의 내부를 나타내는 모식적인 정면도이다. 도 4 는 처리 유닛 (2) 의 내부를 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 상자형의 챔버 (7) 와, 챔버 (7) 내에서 기판 (W) 을 수평으로 유지하면서 기판 (W) 의 중앙부를 통과하는 연직의 회전 축선 (A1) 주위로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (11) 과, 기판 (W) 으로부터 배출된 처리액을 수용하는 통상의 컵 (15) 을 포함한다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 챔버 (7) 는, 기판 (W) 이 통과하는 반입 반출구 (8a) 가 형성된 상자형의 격벽 (8) 과, 반입 반출구 (8a) 를 개폐하는 셔터 (9) 를 포함한다. 셔터 (9) 는, 반입 반출구 (8a) 가 열리는 개위치와, 반입 반출구 (8a) 가 닫히는 폐위치 (도 4 에 나타내는 위치) 사이에서, 격벽 (8) 에 대하여 이동 가능하다. 도시하지 않은 반송 로봇은, 반입 반출구 (8a) 를 통해서 챔버 (7) 에 기판 (W) 을 반입하고, 반입 반출구 (8a) 를 통해서 챔버 (7) 로부터 기판 (W) 을 반출한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 스핀 척 (11) 은, 수평한 자세로 유지된 원판상의 스핀 베이스 (12) 와, 스핀 베이스 (12) 의 상방으로 기판 (W) 을 수평한 자세로 유지하는 복수의 척 핀 (13) 과, 복수의 척 핀 (13) 을 회전시킴으로써 회전 축선 (A1) 주위로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 모터 (14) 를 포함한다. 스핀 척 (11) 은, 복수의 척 핀 (13) 을 기판 (W) 의 주단면에 접촉시키는 협지식의 척에 한정하지 않고, 비디바이스 형성면인 기판 (W) 의 이면 (하면) 을 스핀 베이스 (12) 의 상면에 흡착시킴으로써 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 버큠식의 척이어도 된다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 컵 (15) 은, 스핀 척 (11) 을 회전 축선 (A1) 주위로 둘러싸는 통상의 스플래시 가드 (17) 와, 스플래시 가드 (17) 를 회전 축선 (A1) 주위로 둘러싸는 원통상의 외벽 (16) 을 포함한다. 처리 유닛 (2) 은, 스플래시 가드 (17) 의 상단이 스핀 척 (11) 에 의한 기판 (W) 의 유지 위치보다 상방에 위치하는 상위치 (도 3 에 나타내는 위치) 와, 스플래시 가드 (17) 의 상단이 스핀 척 (11) 에 의한 기판 (W) 의 유지 위치보다 하방에 위치하는 하위치 사이에서, 스플래시 가드 (17) 를 연직으로 승강시키는 가드 승강 유닛 (18) 을 포함한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 스핀 척 (11) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면을 향하여 린스액을 하방에 토출하는 린스액 노즐 (21) 을 포함한다. 린스액 노즐 (21) 은, 린스액 밸브 (23) 가 개재된 린스액 배관 (22) 에 접속되어 있다. 처리 유닛 (2) 은, 처리 위치와 대기 위치 사이에서 린스액 노즐 (21) 을 이동시키는 노즐 이동 유닛을 구비하고 있어도 된다.
린스액 밸브 (23) 가 열리면, 린스액이, 린스액 배관 (22) 으로부터 린스액 노즐 (21) 에 공급되어, 린스액 노즐 (21) 로부터 토출된다. 린스액은, 예를 들어, 순수 (탈이온수 : Deionized water) 이다. 린스액은, 순수에 한정하지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수의 어느 것이어도 된다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 약액을 하방으로 토출하는 복수의 노즐 (26) (제 1 노즐 (26A), 제 2 노즐 (26B), 제 3 노즐 (26C), 및 제 4 노즐 (26D)) 과, 복수의 노즐 (26) 의 각각을 유지하는 홀더 (25) 와, 홀더 (25) 를 이동시킴으로써, 처리 위치 (도 4 에서 2 점 쇄선으로 나타내는 위치) 와 대기 위치 (도 4 에서 실선으로 나타내는 위치) 사이에서 복수의 노즐 (26) 을 이동시키는 노즐 이동 유닛 (24) 을 포함한다.
약액의 대표예는, TMAH (테트라메틸암모늄하이드로옥사이드) 등의 에칭액이나, SPM (황산 및 과산화수소수를 포함하는 혼합액) 등의 레지스트 박리액이다. 약액은, TMAH 및 SPM 에 한정하지 않고, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산 (예를 들어 시트르산, 옥살산 등), TMAH 이외의 유기 알칼리, 계면 활성제, 부식 방지제 중 적어도 1 개를 포함하는 액이어도 된다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 각 노즐 (26) 은, 홀더 (25) 에 의해 한쪽으로 지지된 노즐 본체 (27) 를 포함한다. 노즐 본체 (27) 는, 홀더 (25) 로부터 수평한 길이 방향 (D1) 으로 연장되는 아암부 (28) 와, 아암부 (28) 의 선단 (28a) 으로부터 하방으로 연장되는 선단부 (29) 를 포함한다. 아암부 (28) 의 선단 (28a) 은, 평면에서 보았을 때 홀더 (25) 로부터 길이 방향 (D1) 으로 가장 먼 부분을 의미한다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 복수의 아암부 (28) 는, 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로, 길이 방향 (D1) 에 직교하는 수평한 배열 방향 (D2) 으로 나열되어 있다. 복수의 아암부 (28) 는, 동일한 높이에 배치되어 있다. 배열 방향 (D2) 에 인접하는 2 개의 아암부 (28) 의 간격은, 다른 어느 것의 간격과 동일해도 되고, 다른 간격의 적어도 1 개와 상이해도 된다. 도 4 는 복수의 아암부 (28) 가 등간격으로 배치되어 있는 예를 나타내고 있다.
길이 방향 (D1) 에 대한 복수의 아암부 (28) 의 길이는, 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로 짧아지고 있다. 복수의 노즐 (26) 의 선단 (복수의 아암부 (28) 의 선단 (28a)) 은, 길이 방향 (D1) 에 관해서 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로 나열되도록 길이 방향 (D1) 으로 어긋나 있다. 복수의 노즐 (26) 의 선단은, 평면에서 보아 직선상으로 나열되어 있다.
노즐 이동 유닛 (24) 은, 컵 (15) 의 주위에서 연직으로 연장되는 노즐 회동 축선 (A2) 주위로 홀더 (25) 를 회동시킴으로써, 평면에서 보아 기판 (W) 을 통과하는 원호상의 경로를 따라 복수의 노즐 (26) 을 이동시킨다. 이에 의해, 처리 위치와 대기 위치 사이에서 복수의 노즐 (26) 이 수평으로 이동한다. 처리 유닛 (2) 은, 복수의 노즐 (26) 의 대기 위치의 하방에 배치된 유저 통상의 대기 포트 (35) 를 포함한다. 대기 포트 (35) 는, 평면에서 보아 컵 (15) 의 주위에 배치되어 있다.
처리 위치는, 복수의 노즐 (26) 로부터 토출된 약액이 기판 (W) 의 상면에 착액하는 위치이다. 처리 위치에서는, 복수의 노즐 (26) 과 기판 (W) 이 평면에서 보아 겹치고, 복수의 노즐 (26) 의 선단이, 평면에서 보았을 때, 회전 축선 (A1) 측으로부터 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로 직경 방향 (Dr) 으로 나열된다. 이 때, 제 1 노즐 (26A) 의 선단은, 평면에서 보아 기판 (W) 의 중앙부와 겹치고, 제 4 노즐 (26D) 의 선단은, 평면에서 보아 기판 (W) 의 주연부와 겹친다.
대기 위치는, 복수의 노즐 (26) 과 기판 (W) 이 평면에서 보아 겹치지 않도록, 복수의 노즐 (26) 이 퇴피한 위치이다. 대기 위치에서는, 복수의 노즐 (26) 의 선단이, 평면에서 보아 컵 (15) 의 외주면 (외벽 (16) 의 외주면) 을 따르도록 컵 (15) 의 외측에 위치하고, 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로 둘레 방향 (회전 축선 (A1) 주위의 방향) 으로 나열된다. 복수의 노즐 (26) 은, 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로, 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어지도록 배치된다.
다음으로, 도 5 및 도 6 을 참조하여, 복수의 노즐 (26) 에 대하여 설명한다. 그 후, 처리액 공급 시스템에 대하여 설명한다.
이하의 설명에서는, 제 1 노즐 (26A) 에 대응하는 구성의 선두 및 말미에, 각각 「제 1」 및 「A」 를 부여하는 경우가 있다. 예를 들어, 제 1 노즐 (26A) 에 대응하는 상류 유로 (48) 를, 「제 1 상류 유로 (48A)」 라고 하는 경우가 있다. 제 2 노즐 (26B) ∼ 제 4 노즐 (26D) 에 대응하는 구성에 대해서도 동일하다.
또한, 이하의 설명에서는, 제 1 상류 히터 (43) 에 의한 처리액의 가열 온도를 상류 온도라고 하고, 하류 히터 (53) 에 의한 처리액의 가열 온도를 하류 온도라고 하는 경우가 있다. 제 2 하류 히터 (53) ∼ 제 4 하류 히터 (53) 에 의한 처리액의 가열 온도를, 각각, 제 2 하류 온도 ∼ 제 4 가열 온도라고 하는 경우도 있다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 노즐 본체 (27) 는, 처리액을 안내하는 수지 튜브 (30) 와, 수지 튜브 (30) 를 둘러싸는 단면 통상의 심금 (31) 과, 심금 (31) 의 외면을 덮는 단면 통상의 수지 코팅 (32) 을 포함한다. 제 1 노즐 (26A) 이외의 각 노즐 (26) 은, 추가로 노즐 본체 (27) 의 선단부 (29) 에 장착된 노즐 헤드 (33) 를 포함한다.
노즐 본체 (27) 는, 노즐 본체 (27) 를 따라 연장되는 1 개의 유로를 형성하고 있다. 노즐 헤드 (33) 는, 노즐 본체 (27) 로부터 공급된 처리액을 안내하는 복수의 유로를 형성하고 있다. 노즐 본체 (27) 의 유로는, 노즐 본체 (27) 의 외면에서 개구하는 토출구 (34) 를 형성하고 있다. 노즐 헤드 (33) 의 복수의 유로는, 노즐 헤드 (33) 의 외면에서 개구하는 복수의 토출구 (34) 를 형성하고 있다. 노즐 본체 (27) 의 유로는, 후술하는 상류 유로 (48) 의 일부에 상당한다. 노즐 헤드 (33) 의 각 유로는, 후술하는 하류 유로 (52) 에 상당한다. 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 의 하류단은, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다.
도 5 및 도 6 은 복수의 노즐 (26) 에 형성된 토출구 (34) 의 총수가, 10 개인 예를 나타내고 있다. 제 1 노즐 (26A) 은, 노즐 본체 (27) 에 형성된 1 개의 토출구 (34) 를 포함한다. 제 1 노즐 (26A) 이외의 각 노즐 (26) 은, 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) 를 포함한다. 동일한 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) 는, 3 개의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 에 가장 가까운 내측 토출구와, 3 개의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 으로부터 가장 먼 외측 토출구와, 내측 토출구와 외측 토출구 사이에 배치된 중간 토출구에 의해 구성되어 있다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 복수의 토출구 (34) 는 평면에서 보아 직선상으로 나열되어 있다. 양단의 2 개의 토출구 (34) 의 간격은, 기판 (W) 의 반경 이하이다. 인접하는 2 개의 토출구 (34) 의 간격은, 다른 어느 것의 간격과 동일해도 되고, 다른 간격의 적어도 1 개와 상이해도 된다. 또한, 복수의 토출구 (34) 는, 동일한 높이에 배치되어 있어도 되고, 2 개 이상의 상이한 높이에 배치되어 있어도 된다.
복수의 노즐 (26) 이 처리 위치에 배치되면, 복수의 토출구 (34) 는, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리 (평면에서 보아 최단 거리) 가 상이한 복수의 위치에 각각 배치된다. 이 때, 복수의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 에 가장 가까운 최내 토출구 (제 1 토출구 (34A)) 는, 기판 (W) 의 중앙부의 상방에 배치되고, 복수의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 으로부터 가장 먼 최외 토출구 (제 4 토출구 (34D)) 는, 기판 (W) 의 주연부의 상방에 배치된다. 복수의 토출구 (34) 는 평면에서 보아 직경 방향 (Dr) 으로 나열된다.
제 1 노즐 (26A) 에 형성된 제 1 토출구 (34A) 는, 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출하는 주토출구이다. 제 1 노즐 (26A) 이외의 각 노즐 (26) 에 형성된 제 2 토출구 (34B) ∼ 제 4 토출구 (34D) 는, 중앙부 이외의 기판 (W) 의 상면의 일부를 향하여 처리액을 토출하는 복수의 부토출구이다. 제 1 토출구 (34A) 에 접속된 제 1 상류 유로 (48A) 는, 주상류 유로이고, 제 2 토출구 (34B) ∼ 제 4 토출구 (34D) 에 접속된 제 2 상류 유로 (48B) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 는, 복수의 부상류 유로이다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 각 토출구 (34) 는, 기판 (W) 의 상면에 대하여 수직인 토출 방향으로 약액을 토출한다. 복수의 토출구 (34) 는, 기판 (W) 의 상면 내의 복수의 착액 위치를 향하여 약액을 토출한다. 복수의 착액 위치는, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 별도의 위치이다. 복수의 착액 위치 중에서 회전 축선 (A1) 에 가장 가까운 착액 위치를 제 1 착액 위치라고 하고, 복수의 착액 위치 중에서 2 번째로 회전 축선 (A1) 에 가까운 착액 위치를 제 2 착액 위치라고 하면, 제 1 토출구 (34A) 로부터 토출된 약액은, 제 1 착액 위치에 착액하고, 제 2 토출구 (34B) 로부터 토출된 약액은, 제 2 착액 위치에 착액한다.
다음으로, 도 1 및 도 2 를 참조하여, 처리액 공급 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 약액으로서의 황산을 저류하는 제 1 약액 탱크 (41) 를 포함한다. 처리액 공급 시스템은, 추가로 제 1 약액 탱크 (41) 로부터 보내진 황산을 안내하는 제 1 약액 유로 (42) 와, 제 1 약액 유로 (42) 내를 흐르는 황산을 실온 (예를 들어 20 ∼ 30 ℃) 보다 높은 상류 온도에서 가열함으로써 제 1 약액 탱크 (41) 내의 황산의 온도를 조정하는 제 1 상류 히터 (43) 와, 제 1 약액 탱크 (41) 내의 황산을 제 1 약액 유로 (42) 에 보내는 제 1 펌프 (44) 와, 제 1 약액 유로 (42) 내의 황산을 제 1 약액 탱크 (41) 에 되돌리는 제 1 순환 유로 (40) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 약액 유로 (42) 를 개폐하는 제 1 약액 공급 밸브 (45) 와, 제 1 순환 유로 (40) 를 개폐하는 제 1 순환 밸브 (46) 와, 제 1 약액 유로 (42) 에 접속된 공급 유로 (47) 를 포함한다. 상류 교체 유닛은, 제 1 약액 공급 밸브 (45) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 공급 유로 (47) 로부터 공급된 액체를 복수의 토출구 (34) 를 향하여 안내하는 복수의 상류 유로 (48) 와, 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체의 유량을 검출하는 복수의 유량계 (49) 와, 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체의 유량을 변경하는 복수의 제 1 유량 조정 밸브 (50) 와, 복수의 상류 유로 (48) 를 각각 개폐하는 복수의 토출 밸브 (51) 를 포함한다. 도시는 하지 않지만, 제 1 유량 조정 밸브 (50) 는, 유로를 개폐하는 밸브 본체와, 밸브 본체의 개도를 변경하는 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는, 공압 액추에이터 또는 전동 액추에이터여도 되고, 이들 이외의 액추에이터여도 된다.
처리액 공급 시스템은, 상류 유로 (48) 로부터 공급된 액체를 복수의 토출구 (34) 를 향하여 안내하는 복수의 하류 유로 (52) 를 포함한다. 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 각 상류 유로 (48) 의 하류단은, 복수의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있다. 요컨대, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 각 상류 유로 (48) 는, 복수의 하류 유로 (52) 에 분기한 분기 상류 유로이다.
도 1 및 도 2 에서는, 분기 상류 유로가 2 개의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있는 예를 나타내고 있다. 도 5 에서는, 분기 상류 유로가 3 개의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있는 예를 나타내고 있다. 제 2 상류 유로 (48B) 로부터 분기한 3 개의 하류 유로 (52) 는 각각, 동일한 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) (내측 토출구, 중간 토출구, 및 외측 토출구) 에 접속되어 있다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서도, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 제 1 상류 유로 (48A) 는, 제 1 노즐 (26A) 에 형성된 제 1 토출구 (34A) 에 접속되어 있다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체를 상류 온도보다 높은 하류 온도에서 가열하는 복수의 하류 히터 (53) 를 포함한다. 처리액 공급 시스템은, 추가로 복수의 하류 히터 (53) 보다 하류의 위치에서 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 에 각각 접속된 복수의 리턴 유로 (54) 와, 복수의 리턴 유로 (54) 를 각각 개폐하는 복수의 리턴 밸브 (55) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 복수의 리턴 유로 (54) 로부터 공급된 약액을 냉각시키는 쿨러 (56) 와, 쿨러 (56) 로부터 제 1 약액 탱크 (41) 에 약액을 안내하는 탱크 회수 유로 (57) 를 포함한다. 복수의 리턴 유로 (54) 로부터 쿨러 (56) 에 공급된 약액은, 쿨러 (56) 에 의해 상류 온도에 가까워진 후, 탱크 회수 유로 (57) 를 개재하여 제 1 약액 탱크 (41) 에 안내된다. 쿨러 (56) 는, 수냉 유닛 또는 공냉 유닛이어도 되고, 이들 이외의 냉각 유닛이어도 된다.
처리액 공급 시스템은, 제 2 약액으로서의 과산화수소수를 저류하는 제 2 약액 탱크 (61) 와, 제 2 약액 탱크 (61) 로부터 보내진 과산화수소수를 안내하는 제 2 약액 유로 (62) 와, 제 2 약액 탱크 (61) 내의 과산화수소수를 제 2 약액 유로 (62) 에 보내는 제 2 펌프 (63) 를 포함한다. 처리액 공급 시스템은, 제 2 약액 유로 (62) 를 흐르는 과산화수소수를 실온보다 높은 온도에서 가열하는 제 2 상류 히터를 추가로 구비하고 있어도 된다.
처리액 공급 시스템은, 제 2 약액 유로 (62) 로부터 공급된 과산화수소수를 복수의 상류 유로 (48) 를 향하여 안내하는 복수의 성분액 유로 (71) 와, 복수의 성분액 유로 (71) 내를 흐르는 액체의 유량을 검출하는 복수의 유량계 (72) 와, 복수의 성분액 유로 (71) 내를 흐르는 액체의 유량을 변경하는 복수의 제 2 유량 조정 밸브 (73) 와, 복수의 성분액 유로 (71) 를 각각 개폐하는 복수의 성분액 밸브 (74) 를 포함한다. 제 2 유량 조정 밸브 (73) 의 구조에 대해서는, 제 1 유량 조정 밸브 (50) 와 동일하다.
4 개의 성분액 유로 (71) (제 1 성분액 유로 (71A), 제 2 성분액 유로 (71B), 제 3 성분액 유로 (71C), 및 제 4 성분액 유로 (71D)) 는, 토출 밸브 (51) 보다 하류의 위치에서 4 개의 상류 유로 (48) 에 접속되어 있다. 제 1 성분액 유로 (71A) ∼ 제 4 성분액 유로 (71D) 는, 각각, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 에 접속되어 있다. 성분액 유로 (71) 내의 과산화수소수는, 상류 유로 (48) 에 공급되어, 상류 유로 (48) 에서 황산과 혼합된다. 처리액 공급 시스템은, 복수의 상류 유로 (48) 에서 황산 및 과산화수소수를 혼합하는 복수의 믹서를 구비하고 있어도 된다.
황산 및 과산화수소수가 혼합되면, 발열 반응이 일어난다. 황산 및 과산화수소수의 혼합액 (SPM) 의 온도가 최대일 때의 황산 및 과산화수소수의 혼합비를 최대 혼합비라고 정의한다. 최대 혼합비는, 대체로 2 : 1 (황산 : 과산화수소수) 이다. 상류 유로 (48) 에서 혼합되는 황산 및 과산화수소수의 혼합비는, 복수의 제 1 유량 조정 밸브 (50) 및 복수의 제 2 유량 조정 밸브 (73) 를 포함하는 혼합비 변경 유닛에 의해 변경된다. 복수의 제 1 유량 조정 밸브 (50) 및 복수의 제 2 유량 조정 밸브 (73) 는, 제어 장치 (3) 에 의해 개별적으로 제어된다. 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 로 혼합되는 황산 및 과산화수소수의 혼합비는, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 의 순서로 최대 혼합비에 가까워지도록 설정되어 있다. 요컨대, 복수의 상류 유로 (48) 에서의 혼합액의 온도가 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 의 순서로 증가하도록, 혼합비가 설정되어 있다.
다음으로, 도 1 을 참조하여, 복수의 토출구 (34) 가 약액을 토출하는 토출 상태의 처리액 공급 시스템에 대하여 설명한다. 도 1 에서는, 열려 있는 밸브를 흑색으로 나타내고 있고, 닫혀 있는 밸브를 백색으로 나타내고 있다.
제 1 약액 탱크 (41) 내의 황산은, 제 1 상류 히터 (43) 에 의해 가열된 후, 제 1 약액 유로 (42) 로부터 공급 유로 (47) 에 흘러, 공급 유로 (47) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 로 흐른다. 제 2 약액 탱크 (61) 내의 과산화수소수는, 제 2 약액 유로 (62) 로부터 복수의 성분액 유로 (71) 에 흘러, 복수의 성분액 유로 (71) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 로 흐른다.
제 1 상류 유로 (48A) 에 공급된 황산은, 하류 히터 (53) 에 의해 가열되지 않고, 과산화수소수와 혼합된다. 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 상류 유로 (48) 에 공급된 황산은, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 후, 과산화수소수와 혼합된다. 이에 의해, 복수의 상류 유로 (48) 에서 약액 (SPM) 이 생성된다.
제 1 상류 유로 (48A) 내의 약액은, 제 1 노즐 (26A) 에 형성된 1 개의 제 1 토출구 (34A) 에 공급된다. 제 2 상류 유로 (48B) 내의 약액은, 복수의 하류 유로 (52) 를 개재하여, 제 2 노즐 (26B) 에 형성된 복수의 제 2 토출구 (34B) 에 공급된다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서도, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 이에 의해, 모든 토출구 (34) 로부터 약액이 토출된다.
하류 히터 (53) 에 의한 처리액의 가열 온도 (하류 온도) 는, 제 1 상류 히터 (43) 에 의한 처리액의 가열 온도 (상류 온도) 보다 높다. 제 2 하류 온도 ∼ 제 4 하류 온도는, 제 2 하류 온도 ∼ 제 4 하류 온도의 순서로 높아지고 있다. 또한, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 에서 혼합되는 황산 및 과산화수소수의 혼합비는, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 의 순서로 최대 혼합비 (액온이 최대일 때의 혼합비) 에 가까워지고 있다. 따라서, 복수의 토출구 (34) 로부터 토출되는 약액의 온도는, 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가한다.
다음으로, 도 2 를 참조하여, 복수의 토출구 (34) 로부터의 약액의 토출이 정지된 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템에 대하여 설명한다. 도 2 에서는, 열려 있는 밸브를 흑색으로 나타내고 있고, 닫혀 있는 밸브를 백색으로 나타내고 있다.
토출 정지 중에는, 상류 유로 (48) 에 대한 과산화수소수의 공급이 정지된다. 제 1 약액 탱크 (41) 내의 황산은, 제 1 펌프 (44) 에 의해 제 1 약액 유로 (42) 에 보내진다. 제 1 펌프 (44) 에 의해 보내진 황산의 일부는, 제 1 상류 히터 (43) 에 의해 가열된 후, 제 1 순환 유로 (40) 를 개재하여 제 1 약액 탱크 (41) 로 돌아온다. 제 1 펌프 (44) 에 의해 보내진 나머지 황산은, 제 1 약액 유로 (42) 로부터 공급 유로 (47) 에 흘러, 공급 유로 (47) 로부터 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 로 흐른다.
제 2 상류 유로 (48B) 내의 황산은, 제 2 상류 유로 (48B) 에 대응하는 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 후, 리턴 유로 (54) 를 개재하여 쿨러 (56) 로 흐른다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서는, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 쿨러 (56) 에 공급된 황산은, 쿨러 (56) 로 냉각된 후, 탱크 회수 유로 (57) 를 개재하여 제 1 약액 탱크 (41) 로 돌아온다. 이에 의해, 제 1 펌프 (44) 에 의해 제 1 약액 유로 (42) 에 보내진 모든 황산이, 제 1 약액 탱크 (41) 로 돌아온다.
처리액의 온도는, 기판 (W) 의 처리에 큰 영향을 미치는 경우가 있다. 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 를 정지시키면, 하류 히터 (53) 의 운전을 재개했을 때에, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 처리액의 온도가 의도하는 온도에서 안정되기까지 시간이 걸린다. 그 때문에, 곧바로 처리액의 토출을 재개할 수 없고, 스루풋이 저하한다.
전술한 바와 같이, 토출 정지 중이어도, 황산을 하류 히터 (53) 에 계속 흘려, 하류 히터 (53) 에 황산을 가열시킨다. 이에 의해, 하류 히터 (53) 의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 또한, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 황산을 제 1 약액 탱크 (41) 에 되돌리기 때문에, 황산의 소비량을 저감시킬 수 있다. 게다가, 쿨러 (56) 에 의해 냉각시킨 황산을 제 1 약액 탱크 (41) 에 되돌리기 때문에, 제 1 약액 탱크 (41) 내의 황산의 온도의 변동을 억제할 수 있다.
도 7 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다. 이하의 각 동작은, 제어 장치 (3) 가 기판 처리 장치 (1) 를 제어함으로써 실행된다. 이하에서는 도 3 및 도 4 를 참조한다. 도 7 에 대해서는 적절히 참조한다.
처리 유닛 (2) 에 의해 기판 (W) 이 처리될 때에는, 복수의 노즐 (26) 이 스핀 척 (11) 의 상방으로부터 퇴피하고 있고, 스플래시 가드 (17) 가 하위치에 위치하고 있는 상태에서, 반송 로봇의 핸드 (도시 생략) 에 의해, 기판 (W) 이 챔버 (7) 내에 반입된다. 이에 의해, 표면이 위로 향해진 상태로 기판 (W) 이 복수의 척 핀 (13) 상에 놓여진다. 그 후, 반송 로봇의 핸드가 챔버 (7) 의 내부로부터 퇴피하고, 챔버 (7) 의 반입 반출구 (8a) 가 셔터 (9) 로 닫힌다.
기판 (W) 이 복수의 척 핀 (13) 상에 놓여진 후에는, 복수의 척 핀 (13) 이 기판 (W) 의 주연부에 가압되고, 기판 (W) 이 복수의 척 핀 (13) 에 의해 파지된다. 또한, 가드 승강 유닛 (18) 이, 스플래시 가드 (17) 를 하위치로부터 상위치에 이동시킨다. 이에 의해, 스플래시 가드 (17) 의 상단이 기판 (W) 보다 상방에 배치된다. 그 후, 스핀 모터 (14) 가 구동되어, 기판 (W) 의 회전이 개시된다. 이에 의해, 기판 (W) 이 소정의 액처리 속도 (예를 들어 수백 rpm) 로 회전한다.
다음으로, 노즐 이동 유닛 (24) 이, 복수의 노즐 (26) 을 대기 위치로부터 처리 위치에 이동시킨다. 이에 의해, 복수의 토출구 (34) 가 평면에서 보아 기판 (W) 과 겹친다. 그 후, 복수의 토출 밸브 (51) 등이 제어되어, 약액이 복수의 노즐 (26) 로부터 동시에 토출된다 (도 7 의 스텝 S1). 복수의 노즐 (26) 은, 노즐 이동 유닛 (24) 이 복수의 노즐 (26) 을 정지시키고 있는 상태에서 약액을 토출한다. 복수의 토출 밸브 (51) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 복수의 노즐 (26) 로부터의 약액의 토출이 동시에 정지된다 (도 7 의 스텝 S2). 그 후, 노즐 이동 유닛 (24) 이, 복수의 노즐 (26) 을 처리 위치로부터 대기 위치에 이동시킨다.
복수의 노즐 (26) 로부터 토출된 약액은, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면에 착액한 후, 원심력에 의해 기판 (W) 의 상면을 따라 외방 (회전 축선 (A1) 으로부터 멀어지는 방향) 으로 흐른다. 기판 (W) 의 상면 주연부에 이른 약액은, 기판 (W) 의 주위로 비산하여, 스플래시 가드 (17) 의 내주면에 수용된다. 이와 같이 하여, 약액이 기판 (W) 의 상면 전역에 공급되어, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 약액의 액막이 기판 (W) 상에 형성된다. 이에 의해, 기판 (W) 의 상면 전역이 약액으로 처리된다.
복수의 노즐 (26) 로부터의 약액의 토출이 정지된 후에는, 린스액 밸브 (23) 가 열리고, 린스액 노즐 (21) 로부터의 린스액 (순수) 의 토출이 개시된다 (도 7 의 스텝 S3). 이에 의해, 기판 (W) 상의 약액이 린스액에 의해 씻겨 나가고, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 린스액의 액막이 형성된다. 린스액 밸브 (23) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 린스액 밸브 (23) 가 닫히고, 린스액 노즐 (21) 로부터의 린스액의 토출이 정지된다 (도 7 의 스텝 S4).
린스액 노즐 (21) 로부터의 린스액의 토출이 정지된 후에는, 기판 (W) 이 스핀 모터 (14) 에 의해 회전 방향으로 가속되어, 액처리 속도보다 큰 건조 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 기판 (W) 이 회전한다 (도 7 의 스텝 S5). 이에 의해, 기판 (W) 에 부착되어 있는 린스액이 기판 (W) 의 주위로 튀어, 기판 (W) 이 건조된다. 기판 (W) 의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 모터 (14) 및 기판 (W) 의 회전이 정지된다.
기판 (W) 의 회전이 정지된 후에는, 가드 승강 유닛 (18) 이, 스플래시 가드 (17) 를 상위치로부터 하위치에 이동시킨다. 또한, 복수의 척 핀 (13) 에 의한 기판 (W) 의 유지가 해제된다. 반송 로봇은, 복수의 노즐 (26) 이 스핀 척 (11) 의 상방으로부터 퇴피하고 있고, 스플래시 가드 (17) 가 하위치에 위치하고 있는 상태에서, 핸드를 챔버 (7) 의 내부에 진입시킨다. 그 후, 반송 로봇은, 핸드에 의해 스핀 척 (11) 상의 기판 (W) 을 취하고, 이 기판 (W) 을 챔버 (7) 로부터 반출한다.
도 8 은 기판 (W) 의 에칭량의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 8 에 나타내는 측정치 A ∼ 측정치 C 에 있어서의 기판 (W) 의 처리 조건은, 약액을 토출하는 노즐을 제외하고, 동일하다.
측정치 A 는, 복수의 노즐 (26) 을 정지시키면서, 복수의 토출구 (34) (10 개의 토출구 (34)) 에 약액을 토출시켜, 기판 (W) 을 에칭했을 때의 에칭량의 분포를 나타내고 있다.
측정치 B 는, 모든 노즐 헤드 (33) 가 제거된 복수의 노즐 (26) 을 정지시키면서, 복수의 토출구 (34) (4 개의 토출구 (34)) 에 약액을 토출시켜, 기판 (W) 을 에칭했을 때의 에칭량의 분포를 나타내고 있다. 즉, 측정치 B 는, 4 개의 노즐 본체 (27) 에 각각 형성된 4 개의 토출구 (34) (제 1 토출구 (34A) 에 상당하는 것) 에 약액을 토출시켰을 때의 에칭량의 분포를 나타내고 있다.
측정치 C 는, 1 개의 토출구 (34) 에만 약액을 토출시키고, 약액의 착액 위치를 기판 (W) 의 상면 중앙부에서 고정시켰을 때의 에칭량의 분포를 나타내고 있다.
측정치 C 에서는, 기판 (W) 의 중앙부로부터 멀어짐에 따라 에칭량이 감소하고 있고, 에칭량의 분포가 산형 (山形) 의 곡선을 나타내고 있다. 요컨대, 에칭량은, 약액의 착액 위치에서 가장 크고, 착액 위치로부터 멀어짐에 따라 감소하고 있다. 이에 반하여, 측정치 A 및 측정치 B 에서는, 측정치 C 와 비교하여, 기판 (W) 의 중앙부 이외의 위치에서의 에칭량이 증가하고 있고, 에칭의 균일성이 대폭 개선되어 있다.
측정치 B 에서는, 7 개의 산이 형성되어 있다. 정중앙의 산의 정점은, 가장 내측의 착액 위치에 대응하는 위치이고, 그 외측의 2 개의 산의 정점은, 내측으로부터 2 번째의 착액 위치에 대응하는 위치이다. 더욱 외측의 2 개의 산의 위치는, 내측으로부터 3 번째의 착액 위치에 대응하는 위치이고, 가장 외측의 2 개의 산의 위치는, 내측으로부터 4 번째의 착액 위치에 대응하는 위치이다.
측정치 A 에서는, 측정치 B 와 마찬가지로, 복수의 착액 위치에 대응하는 복수의 산이 형성되어 있다. 측정치 B 에서는, 토출구 (34) 의 수가 4 개인 데에 반하여, 측정치 A 에서는, 토출구 (34) 의 수가 10 개이기 때문에, 산의 수가 증가해 있다. 또한, 측정치 B 와 비교하여, 에칭량의 분포를 나타내는 선이, 좌우 방향으로 연장되는 직선 (에칭량이 일정한 직선) 에 가까워져 있어, 에칭의 균일성이 개선되어 있다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, 처리액을 안내하는 공급 유로 (47) 가, 복수의 상류 유로 (48) 에 분기되어 있다. 이에 의해, 토출구 (34) 의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 복수의 하류 유로 (52) 에 분기한 분기 상류 유로가 복수의 상류 유로 (48) 에 포함되어 있기 때문에, 토출구 (34) 의 수를 더욱 증가시킬 수 있다.
공급 유로 (47) 를 흐르는 처리액은, 상류 유로 (48) 또는 하류 유로 (52) 로부터 토출구 (34) 에 공급되어, 회전 축선 (A1) 주위로 회전하는 기판 (W) 의 상면을 향하여 토출된다. 복수의 토출구 (34) 는, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 따라서, 1 개의 토출구 (34) 에만 처리액을 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 (W) 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 약액 (SPM) 의 성분의 하나인 과산화수소수가, 성분액 유로 (71) 로부터 상류 유로 (48) 에 공급된다. 제 1 유량 조정 밸브 (50) 및 제 2 유량 조정 밸브 (73) 를 포함하는 혼합비 변경 유닛은, 복수의 토출구 (34) 로부터 토출되는 약액에 포함되는 황산 및 과산화수소수의 혼합비를 상류 유로 (48) 마다 독립적으로 조정한다. 따라서, 혼합비 변경 유닛은, 기판 (W) 의 상면에 공급되는 약액의 온도를 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 동일한 온도의 약액을 각 토출구 (34) 에 토출시키는 경우와 비교하여, 온도의 균일성을 높일 수 있어, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
직경 방향으로 떨어진 복수의 위치를 향하여 복수의 토출구 (34) 에 처리액을 토출시키는 경우, 동일 품질의 처리액을 기판 (W) 의 각 부에 공급하는 것은, 처리의 균일성 향상에 대하여 중요하다. 토출구 (34) 마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 경우, 어느 토출구 (34) 에 공급되는 처리액과는 품질이 상이한 처리액이 다른 토출구 (34) 에 공급될 수 있다. 이에 반하여, 본 실시형태에서는, 동일한 탱크 (제 1 약액 탱크 (41)) 로부터 공급된 황산과, 동일한 탱크 (제 2 약액 탱크 (61)) 로부터 공급된 과산화수소수를, 모든 토출구 (34) 에 토출시킨다. 이에 의해, 동일 품질의 처리액을 각 토출구 (34) 에 토출시킬 수 있다. 또한, 토출구 (34) 마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 구성과 비교하여, 부품 점수를 삭감할 수 있어, 메인터넌스 작업을 간소화할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 복수의 하류 유로 (52) 의 상류단이 챔버 (7) 내에 배치되어 있다. 분기 상류 유로는, 챔버 (7) 내에서 복수의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있다. 따라서, 분기 상류 유로가 챔버 (7) 의 밖에서 분기되어 있는 경우와 비교하여, 각 하류 유로 (52) 의 길이 (액체가 흐르는 방향의 길이) 를 단축할 수 있다. 이에 의해, 처리액으로부터 하류 유로 (52) 로의 전열에 의한 처리액의 온도 저하를 억제할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 복수의 상류 유로 (48) 의 상류단이 유체 박스 (5) 내에 배치되어 있다. 공급 유로 (47) 는, 유체 박스 (5) 내에서 복수의 상류 유로 (48) 에 분기되어 있다. 따라서, 공급 유로 (47) 가 유체 박스 (5) 보다 상류의 위치에서 복수의 상류 유로 (48) 에 분기되어 있는 경우와 비교하여, 각 상류 유로 (48) 의 길이 (액체가 흐르는 방향의 길이) 를 단축할 수 있다. 이에 의해, 처리액으로부터 상류 유로 (48) 로의 전열에 의한 처리액의 온도 저하를 억제할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 하류 히터 (53) 에 의해 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열된 처리액이, 최내 상류 유로 (제 1 상류 유로 (48A)) 이외의 상류 유로 (48) 로부터 최내 토출구 (제 1 토출구 (34A)) 이외의 토출구 (34) 에 공급되고, 이 토출구 (34) 로부터 토출된다. 요컨대, 상류 온도의 처리액이 최내 토출구로부터 토출되는 한편으로, 상류 온도보다 고온의 처리액이, 최내 토출구보다 외측에 위치하는 토출구 (34) 로부터 토출된다.
이와 같이, 기판 (W) 의 상면에 공급되는 처리액의 온도가 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가하기 때문에, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구 (34) 에 토출시키는 경우와 비교하여, 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 제 1 토출구 (34A) 와 제 2 토출구 (34B) 가 평면에서 보아 직경 방향 (Dr) 으로 나열되어 있다. 복수의 토출구 (34) 가 평면에서 보아 직경 방향 (Dr) 으로 나열되도록, 동일한 길이의 복수의 노즐 (26) 을 길이 방향 (D1) 에 직교하는 수평 방향으로 나열하면, 복수의 노즐 (26) 전체의 폭이 증가한다 (도 9 참조). 복수의 토출구 (34) 가 평면에서 보아 직경 방향 (Dr) 으로 나열되도록, 길이가 상이한 복수의 노즐 (26) 을 연직 방향으로 나열하면, 복수의 노즐 (26) 전체의 높이가 증가한다 (도 10a 및 도 10b 참조).
이에 반하여, 본 실시형태에서는, 복수의 아암부 (28) 를 길이 방향 (D1) 에 직교하는 수평한 배열 방향 (D2) 으로 나열한다. 또한, 복수의 아암부 (28) 의 선단 (28a) 이 길이 방향 (D1) 에 관해서 회전 축선 (A1) 측으로부터 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로 나열되도록, 복수의 아암부 (28) 의 선단 (28a) 을 길이 방향 (D1) 으로 어긋나게 한다 (도 4 참조). 이에 의해, 복수의 노즐 (26) 전체의 폭 및 높이의 양방을 억제하면서, 복수의 토출구 (34) 를 평면에서 보아 직경 방향 (Dr) 으로 나열할 수 있다.
본 발명은, 전술한 실시형태의 내용에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는, 노즐 (26) 의 수가, 4 개인 경우에 대하여 설명했지만, 노즐 (26) 의 수는, 2 또는 3 개여도 되고, 5 개 이상이어도 된다.
상기 실시형태에서는, 하류 히터 (53) 가 제 1 상류 유로 (48A) 에 형성되어 있지 않고, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 모든 상류 유로 (48) 에 하류 히터 (53) 가 형성되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 제 1 상류 유로 (48A) 를 포함하는 모든 상류 유로 (48) 에 하류 히터 (53) 가 형성되어 있어도 된다. 이것과는 반대로, 모든 상류 유로 (48) 에 하류 히터 (53) 가 형성되어 있지 않아도 된다. 리턴 유로 (54) 에 대해서도 동일하다.
상기 실시형태에서는, 노즐 헤드 (33) 가 제 1 노즐 (26A) 에 형성되어 있지 않고, 제 1 노즐 (26A) 이외의 모든 노즐 (26) 에 노즐 헤드 (33) 가 장착되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 제 1 노즐 (26A) 을 포함하는 모든 노즐 (26) 에 노즐 헤드 (33) 가 형성되어 있어도 된다. 이것과는 반대로, 모든 노즐 (26) 에 노즐 헤드 (33) 가 형성되어 있지 않아도 된다.
상기 실시형태에서는, 3 개의 하류 유로 (52) 와 3 개의 토출구 (34) 가, 1 개의 노즐 헤드 (33) 에 형성되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 1 개의 노즐 헤드 (33) 에 형성되어 있는 하류 유로 (52) 및 토출구 (34) 의 수는, 2 개여도 되고, 4 개 이상이어도 된다.
상기 실시형태에서는, 분기 상류 유로 (제 1 상류 유로 (48A) 이외의 상류 유로 (48)) 가, 챔버 (7) 내에서 복수의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 분기 상류 유로는, 챔버 (7) 의 밖에서 분기되어 있어도 된다.
상기 실시형태에서는, 복수의 토출구 (34) 가, 평면에서 보아 직경 방향 (Dr) 으로 나열되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 복수의 토출구 (34) 가, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치된다면, 복수의 토출구 (34) 는 평면에서 보아 직경 방향 (Dr) 으로 나열되어 있지 않아도 된다.
상기 실시형태에서는, 복수의 노즐 (26) 을 정지시키면서, 복수의 노즐 (26) 에 약액을 토출시키는 경우에 대하여 설명했지만, 복수의 노즐 (26) 을 노즐 회동 축선 (A2) 주위로 회동시키면서, 복수의 노즐 (26) 에 약액을 토출시켜도 된다.
상기 실시형태에서는, 모든 토출 밸브 (51) 가 동시에 열리고, 모든 토출 밸브 (51) 가 동시에 닫히는 경우에 대하여 설명했지만, 제어 장치 (3) 는, 외측의 토출구 (34) 가 처리액을 토출시키고 있는 시간이, 내측의 토출구 (34) 가 처리액을 토출시키고 있는 시간보다 길어지도록, 복수의 토출 밸브 (51) 를 제어해도 된다.
상기 실시형태에서는, 공급 유로 (47) 에 약액을 공급하는 약액 유로 (42) 가 형성되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 공급 유로 (47) 에 액체를 공급하는 복수의 처리액 유로가 형성되어 있어도 된다.
예를 들어, 제 1 액체가 제 1 액체 유로로부터 공급 유로 (47) 에 공급되고, 제 2 액체가 제 2 액체 유로로부터 공급 유로 (47) 에 공급되어도 된다. 이 경우, 제 1 액체 및 제 2 액체가 공급 유로 (47) 에서 혼합되기 때문에, 제 1 액체 및 제 2 액체를 포함하는 처리액으로서의 혼합액이, 공급 유로 (47) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 에 공급된다. 제 1 액체 및 제 2 액체는, 동종의 액체여도 되고, 상이한 종류의 액체여도 된다. 제 1 액체 및 제 2 액체의 구체예는, 황산 및 과산화수소수의 조합과, TMAH 및 순수의 조합이다.
제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 표면의 각 부에 공급되는 처리액의 온도를 처리 전의 박막의 두께에 따라 제어함으로써, 처리 후의 박막의 두께를 균일화해도 된다.
도 11 은 처리 전후에 있어서의 박막의 두께와 기판 (W) 에 공급되는 처리액의 온도의 이미지를 나타내는 그래프이다. 도 11 의 1 점 쇄선은, 처리 전의 막두께를 나타내고 있고, 도 11 의 2 점 쇄선은, 처리 후의 막두께를 나타내고 있다. 도 11 의 실선은, 기판 (W) 에 공급되는 처리액의 온도를 나타내고 있다. 도 11 의 가로축은, 기판 (W) 의 반경을 나타내고 있다. 처리 전의 막두께는, 기판 처리 장치 (1) 이외의 장치 (예를 들어, 호스트 컴퓨터) 로부터 기판 처리 장치 (1) 에 입력되어도 되고, 기판 처리 장치 (1) 에 형성된 측정기에 의해 측정되어도 된다.
도 11 에 나타내는 예의 경우, 제어 장치 (3) 는, 처리액의 온도가 처리 전의 막두께와 동일하게 변화하도록, 기판 처리 장치 (1) 를 제어해도 된다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는 복수의 상류 유로 (48) 에서의 처리액의 온도가, 처리 전의 막두께에 따른 온도가 되도록, 복수의 하류 히터 (53) 를 제어해도 되고, 복수의 제 1 유량 조정 밸브 (50) 및 복수의 제 2 유량 조정 밸브 (73) 를 포함하는 혼합비 변경 유닛을 제어해도 된다.
이 경우, 처리 전의 막두께가 상대적으로 큰 위치에 상대적으로 고온의 처리액이 공급되고, 처리 전의 막두께가 상대적으로 작은 위치에 상대적으로 저온의 처리액이 공급된다. 기판 (W) 의 표면에 형성된 박막의 에칭량은, 고온의 처리액이 공급되는 위치에서 상대적으로 증가하고, 저온의 처리액이 공급되는 위치에서 상대적으로 감소한다. 그 때문에, 처리 후의 박막의 두께가 균일화된다.
전술한 모든 구성의 2 개 이상이 조합되어도 된다. 전술한 모든 공정의 2 개 이상이 조합되어도 된다.
제 2 실시형태
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 전술한 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
처리액 공급 시스템은, 약액을 저류하는 약액 탱크 (41) 와, 약액 탱크 (41) 로부터 보내진 약액을 안내하는 약액 유로 (42) 와, 약액 유로 (42) 내를 흐르는 약액을 실온 (예를 들어 20 ∼ 30 ℃) 보다 높은 상류 온도에서 가열함으로써 약액 탱크 (41) 내의 약액의 온도를 조정하는 상류 히터 (43) 와, 약액 탱크 (41) 내의 약액을 약액 유로 (42) 에 보내는 펌프 (44) 와, 약액 유로 (42) 내의 약액을 약액 탱크 (41) 에 되돌리는 순환 유로 (40) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 약액 유로 (42) 를 개폐하는 공급 밸브 (45) 와, 순환 유로 (40) 를 개폐하는 순환 밸브 (46) 와, 약액 유로 (42) 에 접속된 공급 유로 (47) 를 포함한다. 상류 교체 유닛은, 공급 밸브 (45) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 공급 유로 (47) 로부터 공급된 액체를 복수의 토출구 (34) 를 향하여 안내하는 복수의 상류 유로 (48) 와, 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체의 유량을 검출하는 복수의 유량계 (49) 와, 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체의 유량을 변경하는 복수의 유량 조정 밸브 (50) 와, 복수의 상류 유로 (48) 를 각각 개폐하는 복수의 토출 밸브 (51) 를 포함한다. 도시는 하지 않지만, 유량 조정 밸브 (50) 는, 유로를 개폐하는 밸브 본체와, 밸브 본체의 개도를 변경하는 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는, 공압 액추에이터 또는 전동 액추에이터여도 되고, 이들 이외의 액추에이터여도 된다.
처리액 공급 시스템은, 상류 유로 (48) 로부터 공급된 액체를 복수의 토출구 (34) 를 향하여 안내하는 복수의 하류 유로 (52) 를 포함한다. 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 각 상류 유로 (48) 의 하류단은, 복수의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있다. 요컨대, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 각 상류 유로 (48) 는 복수의 하류 유로 (52) 에 분기한 분기 상류 유로이다.
도 1 및 도 2 에서는, 분기 상류 유로가 2 개의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있는 예를 나타내고 있다. 도 5 에서는, 분기 상류 유로가 3 개의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있는 예를 나타내고 있다. 제 2 상류 유로 (48B) 로부터 분기한 3 개의 하류 유로 (52) 는 각각, 동일한 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) (내측 토출구, 중간 토출구, 및 외측 토출구) 에 접속되어 있다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서도, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 제 1 상류 유로 (48A) 는, 제 1 노즐 (26A) 에 형성된 제 1 토출구 (34A) 에 접속되어 있다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체를 상류 온도보다 높은 하류 온도에서 가열하는 복수의 하류 히터 (53) 를 포함한다. 처리액 공급 시스템은, 추가로 복수의 하류 히터 (53) 보다 하류의 위치에서 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 에 각각 접속된 복수의 리턴 유로 (54) 와, 복수의 리턴 유로 (54) 를 각각 개폐하는 복수의 리턴 밸브 (55) 를 포함한다. 하류 교체 유닛은, 복수의 토출 밸브 (51) 와 복수의 리턴 밸브 (55) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 복수의 리턴 유로 (54) 로부터 공급된 약액을 냉각시키는 쿨러 (56) 와, 쿨러 (56) 로부터 약액 탱크 (41) 에 약액을 안내하는 탱크 회수 유로 (57) 를 포함한다. 복수의 리턴 유로 (54) 로부터 쿨러 (56) 에 공급된 약액은, 쿨러 (56) 에 의해 상류 온도에 가까워진 후, 탱크 회수 유로 (57) 를 개재하여 약액 탱크 (41) 에 안내된다. 쿨러 (56) 는 수냉 유닛 또는 공냉 유닛이어도 되고, 이들 이외의 냉각 유닛이어도 된다.
다음으로, 도 1 을 참조하여, 복수의 토출구 (34) 가 약액을 토출하는 토출 상태의 처리액 공급 시스템에 대하여 설명한다. 도 1 에서는, 열려 있는 밸브를 흑색으로 나타내고 있고, 닫혀 있는 밸브를 백색으로 나타내고 있다.
약액 탱크 (41) 내의 약액은, 펌프 (44) 에 의해 약액 유로 (42) 에 보내진다. 펌프 (44) 에 의해 보내진 약액은, 상류 히터 (43) 에 의해 가열된 후, 약액 유로 (42) 로부터 공급 유로 (47) 에 흘러, 공급 유로 (47) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 로 흐른다. 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) (분기 상류 유로) 에 공급된 약액은, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 후, 복수의 하류 유로 (52) 로 흐른다.
제 1 상류 유로 (48A) 내의 약액은, 제 1 노즐 (26A) 에 형성된 1 개의 제 1 토출구 (34A) 에 공급된다. 제 2 상류 유로 (48B) 내의 약액은, 복수의 하류 유로 (52) 를 개재하여, 제 2 노즐 (26B) 에 형성된 복수의 제 2 토출구 (34B) 에 공급된다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서도, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 이에 의해, 모든 토출구 (34) 로부터 약액이 토출된다.
하류 히터 (53) 에 의한 처리액의 가열 온도 (하류 온도) 는, 상류 히터 (43) 에 의한 처리액의 가열 온도 (상류 온도) 보다 높다. 제 2 ∼ 제 4 하류 온도는, 제 2 ∼ 제 4 하류 온도의 순서로 높아지고 있다. 제 1 토출구 (34A) 는, 상류 온도의 약액을 토출한다. 각 제 2 토출구 (34B) 는, 제 2 하류 온도의 약액을 토출한다. 각 제 3 토출구 (34C) 는, 제 3 하류 온도의 약액을 토출하고, 각 제 4 토출구 (34D) 는, 제 4 하류 온도의 약액을 토출한다. 따라서, 복수의 토출구 (34) 로부터 토출되는 약액의 온도는, 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가한다.
다음으로, 도 2 를 참조하여, 복수의 토출구 (34) 로부터의 약액의 토출이 정지된 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템에 대하여 설명한다. 도 2 에서는, 열려 있는 밸브를 흑색으로 나타내고 있고, 닫혀 있는 밸브를 백색으로 나타내고 있다.
약액 탱크 (41) 내의 약액은, 펌프 (44) 에 의해 약액 유로 (42) 에 보내진다. 펌프 (44) 에 의해 보내진 약액의 일부는, 상류 히터 (43) 에 의해 가열된 후, 순환 유로 (40) 를 개재하여 약액 탱크 (41) 로 돌아온다. 펌프 (44) 에 의해 보내진 나머지의 약액은, 약액 유로 (42) 로부터 공급 유로 (47) 에 흘러, 공급 유로 (47) 로부터 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 로 흐른다.
제 2 상류 유로 (48B) 내의 약액은, 제 2 상류 유로 (48B) 에 대응하는 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 후, 리턴 유로 (54) 를 개재하여 쿨러 (56) 로 흐른다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서는, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 쿨러 (56) 에 공급된 약액은, 쿨러 (56) 로 냉각된 후, 탱크 회수 유로 (57) 를 개재하여 약액 탱크 (41) 로 돌아온다. 이에 의해, 펌프 (44) 에 의해 약액 유로 (42) 에 보내진 모든 약액이, 약액 탱크 (41) 로 돌아온다.
처리액의 온도는, 기판 (W) 의 처리에 큰 영향을 미치는 경우가 있다. 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 를 정지시키면, 하류 히터 (53) 의 운전을 재개했을 때에, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 처리액의 온도가 의도하는 온도에서 안정되기까지 시간이 걸린다. 그 때문에, 곧바로 처리액의 토출을 재개할 수 없고, 스루풋이 저하한다.
전술한 바와 같이, 토출 정지 중이어도, 약액을 하류 히터 (53) 에 계속 흘려, 하류 히터 (53) 에 약액을 가열시킨다. 이에 의해, 하류 히터 (53) 의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 또한, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 약액을 약액 탱크 (41) 에 되돌리기 때문에, 약액의 소비량을 저감시킬 수 있다. 게다가, 쿨러 (56) 에 의해 냉각된 약액을 약액 탱크 (41) 에 되돌리기 때문에, 약액 탱크 (41) 내의 약액의 온도의 변동을 억제할 수 있다.
제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례는, 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례와 동일하다. 제 2 실시형태에 관련된 기판 (W) 의 에칭량의 분포에 대해서도, 제 1 실시형태에 관련된 기판 (W) 의 에칭량의 분포와 동일하다.
제 2 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 관련된 작용 효과에 더하여, 이하의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
본 실시형태에서는, 하류 히터 (53) 에 의해 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열된 처리액이, 최내 상류 유로 (제 1 상류 유로 (48A)) 이외의 상류 유로 (48) 로부터 최내 토출구 (제 1 토출구 (34A)) 이외의 토출구 (34) 에 공급되고, 이 토출구 (34) 로부터 토출된다. 요컨대, 상류 온도의 처리액이 최내 토출구로부터 토출되는 한편으로, 상류 온도보다 고온의 처리액이, 최내 토출구보다 외측에 위치하는 토출구 (34) 로부터 토출된다.
이와 같이, 기판 (W) 의 상면에 공급되는 처리액의 온도가 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가하기 때문에, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구 (34) 에 토출시키는 경우와 비교하여, 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
본 발명은, 전술한 실시형태의 내용에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는, 노즐 (26) 의 수가, 4 개인 경우에 대하여 설명했지만, 노즐 (26) 의 수는, 2 또는 3 개여도 되고, 5 개 이상이어도 된다.
상기 실시형태에서는, 약액 탱크 (41) 를 향하여 리턴 유로 (54) 를 흐르는 약액을 쿨러 (56) 로 냉각시키는 경우에 대하여 설명했지만, 쿨러 (56) 를 생략해도 된다.
상기 실시형태에서는, 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 액체를, 상류 유로 (48) 로부터 리턴 유로 (54) 에 흘리는 경우에 대하여 설명했지만, 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 를 정지시키는 경우에는, 리턴 유로 (54) 를 생략해도 된다.
상기 실시형태에서는, 하류 히터 (53) 가 제 1 상류 유로 (48A) 에 형성되어 있지 않고, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 모든 상류 유로 (48) 에 하류 히터 (53) 가 형성되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 제 1 상류 유로 (48A) 를 포함하는 모든 상류 유로 (48) 에 하류 히터 (53) 가 형성되어 있어도 된다. 이것과는 반대로, 모든 상류 유로 (48) 에 하류 히터 (53) 가 형성되어 있지 않아도 된다. 리턴 유로 (54) 에 대해서도 동일하다.
상기 실시형태에서는, 노즐 헤드 (33) 가 제 1 노즐 (26A) 에 형성되어 있지 않고, 제 1 노즐 (26A) 이외의 모든 노즐 (26) 에 노즐 헤드 (33) 가 장착되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 제 1 노즐 (26A) 을 포함하는 모든 노즐 (26) 에 노즐 헤드 (33) 가 형성되어 있어도 된다. 이것과는 반대로, 모든 노즐 (26) 에 노즐 헤드 (33) 가 형성되어 있지 않아도 된다.
상기 실시형태에서는, 3 개의 하류 유로 (52) 와 3 개의 토출구 (34) 가, 1 개의 노즐 헤드 (33) 에 형성되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 1 개의 노즐 헤드 (33) 에 형성되어 있는 하류 유로 (52) 및 토출구 (34) 의 수는, 2 개여도 되고, 4 개 이상이어도 된다.
상기 실시형태에서는, 분기 상류 유로 (제 1 상류 유로 (48A) 이외의 상류 유로 (48)) 가, 챔버 (7) 내에서 복수의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 분기 상류 유로는, 챔버 (7) 의 밖에서 분기되어 있어도 된다.
상기 실시형태에서는, 복수의 토출구 (34) 가, 평면에서 보아 직경 방향 (Dr) 으로 나열되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 복수의 토출구 (34) 가, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치된다면, 복수의 토출구 (34) 는, 평면에서 보아 직경 방향 (Dr) 으로 나열되어 있지 않아도 된다.
상기 실시형태에서는, 복수의 노즐 (26) 을 정지시키면서, 복수의 노즐 (26) 에 약액을 토출시키는 경우에 대하여 설명했지만, 복수의 노즐 (26) 을 노즐 회동 축선 (A2) 주위로 회동시키면서, 복수의 노즐 (26) 에 약액을 토출시켜도 된다.
상기 실시형태에서는, 모든 토출 밸브 (51) 가 동시에 열리고, 모든 토출 밸브 (51) 가 동시에 닫히는 경우에 대하여 설명했지만, 제어 장치 (3) 는, 외측의 토출구 (34) 가 처리액을 토출시키고 있는 시간이, 내측의 토출구 (34) 가 처리액을 토출시키고 있는 시간보다 길어지도록, 복수의 토출 밸브 (51) 를 제어해도 된다.
상기 실시형태에서는, 공급 유로 (47) 에 약액을 공급하는 약액 유로 (42) 가 형성되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 공급 유로 (47) 에 액체를 공급하는 복수의 처리액 유로가 형성되어 있어도 된다.
예를 들어, 제 1 액체가 제 1 액체 유로로부터 공급 유로 (47) 에 공급되고, 제 2 액체가 제 2 액체 유로로부터 공급 유로 (47) 에 공급되어도 된다. 이 경우, 제 1 액체 및 제 2 액체가 공급 유로 (47) 에서 혼합되기 때문에, 제 1 액체 및 제 2 액체를 포함하는 혼합액이, 공급 유로 (47) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 에 공급된다. 제 1 액체 및 제 2 액체는, 동종의 액체여도 되고, 상이한 종류의 액체여도 된다. 제 1 액체 및 제 2 액체의 구체예는, 황산 및 과산화수소수의 조합과, TMAH 및 순수의 조합이다.
제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 표면의 각 부에 공급되는 처리액의 온도를 처리 전의 박막의 두께에 따라 제어함으로써, 처리 후의 박막의 두께를 균일화해도 된다.
도 11 은 처리 전후에 있어서의 박막의 두께와 기판 (W) 에 공급되는 처리액의 온도의 이미지를 나타내는 그래프이다. 도 11 의 1 점 쇄선은, 처리 전의 막두께를 나타내고 있고, 도 11 의 2 점 쇄선은, 처리 후의 막두께를 나타내고 있다. 도 11 의 실선은, 기판 (W) 에 공급되는 처리액의 온도를 나타내고 있다. 도 11 의 가로축은, 기판 (W) 의 반경을 나타내고 있다. 처리 전의 막두께는, 기판 처리 장치 (1) 이외의 장치 (예를 들어, 호스트 컴퓨터) 로부터 기판 처리 장치 (1) 에 입력되어도 되고, 기판 처리 장치 (1) 에 형성된 측정기에 의해 측정되어도 된다.
도 11 에 나타내는 예의 경우, 제어 장치 (3) 는, 처리액의 온도가 처리 전의 막두께와 동일하게 변화하도록, 기판 처리 장치 (1) 를 제어해도 된다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 복수의 상류 유로 (48) 에서의 처리액의 온도가, 처리 전의 막두께에 따른 온도가 되도록, 복수의 하류 히터 (53) 를 제어해도 된다.
이 경우, 처리 전의 막두께가 상대적으로 큰 위치에 상대적으로 고온의 처리액이 공급되고, 처리 전의 막두께가 상대적으로 작은 위치에 상대적으로 저온의 처리액이 공급된다. 기판 (W) 의 표면에 형성된 박막의 에칭량은, 고온의 처리액이 공급되는 위치에서 상대적으로 증가하고, 저온의 처리액이 공급되는 위치에서 상대적으로 감소한다. 그 때문에, 처리 후의 박막의 두께가 균일화된다.
도 12 는 복수의 상류 유로 (48) 에서의 약액의 온도의 시간적 변화의 일례를 나타내는 도면이다. 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 에서의 약액의 온도를, 각각, 온도 (T1) ∼ 온도 (T4) 라고 정의한다. 온도 (T1) ∼ 온도 (T4) 는 이 순서로 높아지고 있다. 즉, 제어 장치 (3) 는 온도 (T1) ∼ 온도 (T4) 가 이 순서로 높아지도록 복수의 하류 히터 (53) 를 제어한다. 온도차 Δ21 (= 온도 (T2) - 온도 (T1)), 온도차 Δ32 (= 온도 (T3) - 온도 (T2)), 및 온도차 Δ43 (=온도 (T4) - 온도 (T3)) 은, 모두 정의 값이다. 이들 온도차는, 동일해도 되고, 동일하지 않아도 된다.
상류 히터 (43) 의 가열 온도는, 반드시 일정하지는 않고, 설정 온도 부근에서 변동하는 경우가 있다. 상류 히터 (43) 의 가열 온도가 변동하면, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 온도 (T1) 도 변동한다. 그러나, 하류 히터 (53) 가 제 2 상류 유로 (48B) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 의 각각에 형성되어 있기 때문에, 온도 (T1) 의 요동이 발생했다고 해도, 온도 (T2) ∼ 온도 (T4) 는 변동하지 않거나 혹은 거의 변동하지 않는다. 이 경우, 제 1 토출구 (34A) 로부터 토출되는 약액과 다른 토출구 (34) 로부터 토출되는 약액의 온도차가, 의도하는 값보다 크거나 또는 작아지기 때문에, 처리의 균일성이 저하할 우려가 있다.
이와 같은 경우, 제어 장치 (3) 는, 온도 (T1) 가 변화하면, 온도 (T2) ∼ 온도 (T4) 가 온도 (T1) 에 추종하도록, 복수의 하류 히터 (53) 를 제어해도 된다. 보다 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 에 각각 형성된 복수의 온도 센서의 검출치에 기초하여 온도 (T1) ∼ 온도 (T4) 를 검출해도 된다. 그리고, 온도 (T1) 가 변화하면, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (3) 는, 온도 (T1) 의 변화량과 동일한 양만큼, 온도 (T2) ∼ 온도 (T4) 를 일률적으로 변화시켜도 된다. 이 경우, 처리의 균일성을 안정시킬 수 있다.
전술한 모든 구성의 2 개 이상이 조합되어도 된다. 전술한 모든 공정의 2 개 이상이 조합되어도 된다.
제 3 실시형태
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 전술한 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
다음으로, 도 5 및 도 6 을 참조하여, 복수의 노즐 (26) 에 대하여 설명한다. 그 후, 처리액 공급 시스템에 대하여 설명한다.
이하의 설명에서는, 제 1 노즐 (26A) 에 대응하는 구성의 선두 및 말미에, 각각 「제 1」 및 「A」 를 부여하는 경우가 있다. 예를 들어, 제 1 노즐 (26A) 에 대응하는 상류 유로 (48) 를, 「제 1 상류 유로 (48A)」 라고 하는 경우가 있다. 제 2 노즐 (26B) ∼ 제 4 노즐 (26D) 에 대응하는 구성에 대해서도 동일하다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 노즐 본체 (27) 는, 처리액을 안내하는 수지 튜브 (30) 와, 수지 튜브 (30) 를 둘러싸는 단면 통상의 심금 (31) 과, 심금 (31) 의 외면을 덮는 단면 통상의 수지 코팅 (32) 을 포함한다. 제 1 노즐 (26A) 이외의 각 노즐 (26) 은, 추가로 노즐 본체 (27) 의 선단부 (29) 에 장착된 노즐 헤드 (33) 를 포함한다.
노즐 본체 (27) 는, 노즐 본체 (27) 를 따라 연장되는 1 개의 유로를 형성하고 있다. 노즐 헤드 (33) 는, 노즐 본체 (27) 로부터 공급된 처리액을 안내하는 복수의 유로를 형성하고 있다. 노즐 본체 (27) 의 유로는, 노즐 본체 (27) 의 외면에서 개구하는 토출구 (34) 를 형성하고 있다. 노즐 헤드 (33) 의 복수의 유로는, 노즐 헤드 (33) 의 외면에서 개구하는 복수의 토출구 (34) 를 형성하고 있다. 노즐 본체 (27) 의 유로는, 후술하는 상류 유로 (48) 의 일부에 상당한다. 노즐 헤드 (33) 의 각 유로는, 후술하는 하류 유로 (52) 에 상당한다. 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 의 하류단은, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다.
도 5 및 도 6 은 복수의 노즐 (26) 에 형성된 토출구 (34) 의 총수가, 10 개인 예를 나타내고 있다. 제 1 노즐 (26A) 은, 노즐 본체 (27) 에 형성된 1 개의 토출구 (34) 를 포함한다. 제 1 노즐 (26A) 이외의 각 노즐 (26) 은, 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) 를 포함한다. 동일한 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) 는, 3 개의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 에 가장 가까운 내측 분기 토출구와, 3 개의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 으로부터 가장 먼 외측 분기 토출구와, 내측 분기 토출구와 외측 분기 토출구 사이에 배치된 중간 분기 토출구에 의해 구성되어 있다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 복수의 토출구 (34) 는 평면에서 보아 직선상으로 나열되어 있다. 양단의 2 개의 토출구 (34) 의 간격은, 기판 (W) 의 반경 이하이다. 인접하는 2 개의 토출구 (34) 의 간격은, 다른 어느 것의 간격과 동일해도 되고, 다른 간격의 적어도 1 개와 상이해도 된다. 또한, 복수의 토출구 (34) 는, 동일한 높이에 배치되어 있어도 되고, 2 개 이상의 상이한 높이에 배치되어 있어도 된다.
복수의 노즐 (26) 이 처리 위치에 배치되면, 복수의 토출구 (34) 는, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리 (평면에서 보아 최단 거리) 가 상이한 복수의 위치에 각각 배치된다. 이 때, 복수의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 에 가장 가까운 최내 토출구 (제 1 토출구 (34A)) 는, 기판 (W) 의 중앙부의 상방에 배치되고, 복수의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 으로부터 가장 먼 최외 토출구 (제 4 토출구 (34D)) 는, 기판 (W) 의 주연부의 상방에 배치된다. 복수의 토출구 (34) 는, 평면에서 보아 직경 방향 (Dr) 으로 나열된다.
제 1 노즐 (26A) 에 형성된 제 1 토출구 (34A) 는, 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출하는 주토출구이다. 제 1 노즐 (26A) 이외의 각 노즐 (26) 에 형성된 제 2 토출구 (34B) ∼ 제 4 토출구 (34D) 는, 중앙부 이외의 기판 (W) 의 상면의 일부를 향하여 처리액을 토출하는 복수의 부토출구이다. 제 1 토출구 (34A) 에 접속된 제 1 상류 유로 (48A) 는, 주상류 유로이고, 제 2 토출구 (34B) ∼ 제 4 토출구 (34D) 에 접속된 제 2 상류 유로 (48B) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 는, 복수의 부상류 유로이다.
또한, 제 4 노즐 (26D) 에 형성된 제 4 토출구 (34D) 는, 기판 (W) 의 상면 주연부를 향하여 처리액을 토출하는 외측 토출구이다. 제 4 노즐 (26D) 이외의 각 노즐 (26) 에 형성된 제 1 토출구 (34A) ∼ 제 3 토출구 (34C) 는, 주연부 이외의 기판 (W) 의 상면의 일부를 향하여 처리액을 토출하는 복수의 내측 토출구이다. 제 4 노즐 (26D) 에 접속된 제 4 상류 유로 (48D) 는, 외측 상류 유로이고, 제 1 토출구 (34A) ∼ 제 3 토출구 (34C) 에 접속된 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 는, 복수의 내측 상류 유로이다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 각 토출구 (34) 는, 기판 (W) 의 상면에 대하여 수직의 토출 방향으로 약액을 토출한다. 복수의 토출구 (34) 는, 기판 (W) 의 상면 내의 복수의 착액 위치를 향하여 약액을 토출한다. 복수의 착액 위치는, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 별도의 위치이다. 복수의 착액 위치 중에서 회전 축선 (A1) 에 가장 가까운 착액 위치를 제 1 착액 위치라고 하고, 복수의 착액 위치 중에서 2 번째로 회전 축선 (A1) 에 가까운 착액 위치를 제 2 착액 위치라고 하면, 제 1 토출구 (34A) 로부터 토출된 약액은, 제 1 착액 위치에 착액하고, 제 2 토출구 (34B) 로부터 토출된 약액은, 제 2 착액 위치에 착액한다.
다음으로, 도 13 및 도 14 를 참조하여, 처리액 공급 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명하는 고온 약액 및 저온 약액은, 서로 온도가 상이한 동종의 약액이다. 약액의 구체예는, TMAH 이다. 고온 약액은, 실온보다 고온의 약액이고, 저온 약액은, 고온 약액보다 저온의 약액이다. 고온 약액보다 저온이면, 저온 약액은, 실온 이상이어도 되고, 실온 미만이어도 된다.
처리액 공급 시스템은, 실온보다 고온의 고온 약액을 저류하는 제 1 약액 탱크 (41) 를 포함한다. 처리액 공급 시스템은, 추가로 제 1 약액 탱크 (41) 로부터 보내진 고온 약액을 안내하는 제 1 약액 유로 (42) 와, 제 1 약액 유로 (42) 내를 흐르는 고온 약액을 실온 (예를 들어 20 ∼ 30 ℃) 보다 높은 상류 온도에서 가열함으로써 제 1 약액 탱크 (41) 내의 고온 약액의 온도를 조정하는 제 1 상류 히터 (43) 와, 제 1 약액 탱크 (41) 내의 고온 약액을 제 1 약액 유로 (42) 에 보내는 제 1 펌프 (44) 와, 제 1 약액 유로 (42) 내의 고온 약액을 제 1 약액 탱크 (41) 에 되돌리는 제 1 순환 유로 (40) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 약액 유로 (42) 를 개폐하는 제 1 약액 공급 밸브 (45) 와, 제 1 순환 유로 (40) 를 개폐하는 제 1 순환 밸브 (46) 와, 제 1 약액 유로 (42) 에 접속된 공급 유로 (47) 를 포함한다. 상류 교체 유닛은, 제 1 약액 공급 밸브 (45) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 공급 유로 (47) 로부터 공급된 액체를 복수의 토출구 (34) 를 향하여 안내하는 복수의 상류 유로 (48) 와, 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체의 유량을 검출하는 복수의 유량계 (49) 와, 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체의 유량을 변경하는 복수의 제 1 유량 조정 밸브 (50) 와, 복수의 상류 유로 (48) 를 각각 개폐하는 복수의 토출 밸브 (51) 를 포함한다. 도시는 하지 않지만, 제 1 유량 조정 밸브 (50) 는, 유로를 개폐하는 밸브 본체와, 밸브 본체의 개도를 변경하는 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는, 공압 액추에이터 또는 전동 액추에이터여도 되고, 이들 이외의 액추에이터여도 된다.
처리액 공급 시스템은, 상류 유로 (48) 로부터 공급된 액체를 복수의 토출구 (34) 를 향하여 안내하는 복수의 하류 유로 (52) 를 포함한다. 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 각 상류 유로 (48) 의 하류단은, 복수의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있다. 요컨대, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 각 상류 유로 (48) 는, 복수의 하류 유로 (52) 에 분기한 분기 상류 유로이다.
도 13 및 도 14 에서는, 분기 상류 유로가 2 개의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있는 예를 나타내고 있다. 도 5 에서는, 분기 상류 유로가 3 개의 하류 유로 (52) 에 분기되어 있는 예를 나타내고 있다. 제 2 상류 유로 (48B) 로부터 분기한 3 개의 하류 유로 (52) 는 각각, 동일한 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) 에 접속되어 있다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서도, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 제 1 상류 유로 (48A) 는, 제 1 노즐 (26A) 에 형성된 제 1 토출구 (34A) 에 접속되어 있다.
처리액 공급 시스템은, 고온 약액보다 저온의 저온 약액을 저류하는 제 2 약액 탱크 (61) 와, 제 2 약액 탱크 (61) 로부터 보내진 저온 약액을 안내하는 제 2 약액 유로 (62) 와, 제 2 약액 탱크 (61) 내의 저온 약액을 제 2 약액 유로 (62) 에 보내는 제 2 펌프 (63) 와, 제 2 약액 유로 (62) 를 개폐하는 제 2 약액 공급 밸브 (64) 를 포함한다. 처리액 공급 시스템은, 추가로 제 2 약액 유로 (62) 내의 저온 약액을 제 2 약액 탱크 (61) 에 되돌리는 제 2 순환 유로 (75) 와, 제 2 순환 유로 (75) 를 개폐하는 제 2 순환 밸브 (76) 를 포함한다. 제 2 순환 유로 (75) 의 상류단은, 제 2 약액 공급 밸브 (64) 보다 상류의 위치에서 제 2 약액 유로 (62) 에 접속되어 있고, 제 2 순환 유로 (75) 의 하류단은, 제 2 약액 탱크 (61) 에 접속되어 있다.
도 13 및 도 14 에 있어서 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 처리액 공급 시스템은, 제 2 약액 유로 (62) 를 흐르는 저온 약액의 온도를 조절하는 온도 조절기를 추가로 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 온도 조절기는, 실온보다 높은 온도에서 저온 약액을 가열하는 히터여도 되고, 실온보다 낮은 온도에서 저온 약액을 냉각시키는 쿨러여도 된다.
처리액 공급 시스템은, 제 2 약액 유로 (62) 의 하류단에서 분기한 복수의 저온액 유로 (71) (제 1 저온액 유로 (71A), 제 2 저온액 유로 (71B), 및 제 3 저온액 유로 (71C)) 와, 복수의 저온액 유로 (71) 내를 흐르는 액체의 유량을 검출하는 복수의 유량계 (72) 와, 복수의 저온액 유로 (71) 내를 흐르는 액체의 유량을 변경하는 복수의 제 2 유량 조정 밸브 (73) 와, 복수의 저온액 유로 (71) 를 각각 개폐하는 복수의 저온액 밸브 (74) 를 포함한다. 제 2 유량 조정 밸브 (73) 의 구조에 대해서는, 제 1 유량 조정 밸브 (50) 와 동일하다.
제 1 저온액 유로 (71A) ∼ 제 3 저온액 유로 (71C) 는, 토출 밸브 (51) 보다 하류의 위치에서, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 에 각각 접속되어 있다. 저온액 유로 (71) 내의 저온 약액은, 상류 유로 (48) 에 공급되고, 제 1 약액 탱크 (41) 로부터 공급된 고온 약액과 상류 유로 (48) 에서 혼합된다. 저온 약액이 고온 약액보다 저온이기 때문에, 고온 약액 및 저온 약액이 혼합되면, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 의 하류단에 공급되는 약액의 온도가 저하한다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 를 흐르는 액체의 온도를 검출하는 복수의 온도 센서 (77) 를 포함한다. 복수의 온도 센서 (77) 는, 저온액 유로 (71) 보다 하류의 위치에서, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 에 각각 접속되어 있다. 고온 약액 및 저온 약액의 혼합액 (약액) 의 온도는, 온도 센서 (77) 에 의해 검출된다. 제어 장치 (3) 는, 복수의 온도 센서 (77) 의 검출치에 기초하여, 제 1 유량 조정 밸브 (50) 및 제 2 유량 조정 밸브 (73) 의 개도를 개별적으로 변경한다.
제어 장치 (3) 는, 복수의 제 1 유량 조정 밸브 (50) 및 복수의 제 2 유량 조정 밸브 (73) 를 포함하는 혼합비 변경 유닛을 복수의 온도 센서 (77) 에 기초하여 제어함으로써, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 의 하류단에 공급되는 약액의 온도를 설정 온도에 근접시킨다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 의 하류단에 공급되는 약액의 온도가, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 의 순서로 증가하도록, 고온 약액 및 저온 약액의 혼합비를 조정한다.
다음으로, 도 13 을 참조하여, 복수의 토출구 (34) 가 약액을 토출하는 토출 상태의 처리액 공급 시스템에 대하여 설명한다. 도 13 에서는, 열려 있는 밸브를 흑색으로 나타내고 있고, 닫혀 있는 밸브를 백색으로 나타내고 있다.
토출 상태에서는, 제 1 약액 탱크 (41) 내의 고온 약액은, 제 1 약액 유로 (42) 로부터 공급 유로 (47) 에 흘러, 공급 유로 (47) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 로 흐른다. 제 2 상류 유로 (48B) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 에 공급된 고온 약액은, 복수의 하류 유로 (52) 로 흐른다.
그 한편으로, 제 2 약액 탱크 (61) 내의 저온 약액은, 제 2 약액 유로 (62) 로부터 복수의 저온액 유로 (71) 에 흘러, 복수의 저온액 유로 (71) 로부터 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 로 흐른다. 그 때문에, 고온 약액 및 저온 약액이, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 에서 혼합된다.
제 1 상류 유로 (48A) 내의 약액은, 제 1 노즐 (26A) 에 형성된 1 개의 제 1 토출구 (34A) 에 공급된다. 제 2 상류 유로 (48B) 내의 약액은, 복수의 하류 유로 (52) 를 개재하여, 제 2 노즐 (26B) 에 형성된 복수의 제 2 토출구 (34B) (도 5 참조) 에 공급된다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서도, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 이에 의해, 모든 토출구 (34) 로부터 약액이 토출된다.
제어 장치 (3) 는, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 의 하류단에 공급되는 약액의 온도가, 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C) 의 순서로 증가하도록, 고온 약액 및 저온 약액의 혼합비를 조정한다. 그 한편으로, 제 4 상류 유로 (48D) 의 하류단에는, 저온 약액과 혼합되어 있지 않은 고온 약액이 공급된다. 따라서, 복수의 토출구 (34) 로부터 토출되는 약액의 온도는, 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가한다.
다음으로, 도 14 를 참조하여, 복수의 토출구 (34) 로부터의 약액의 토출이 정지된 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템에 대하여 설명한다. 도 14 에서는, 열려 있는 밸브를 흑색으로 나타내고 있고, 닫혀 있는 밸브를 백색으로 나타내고 있다.
토출 정지 상태에서는, 제 1 약액 탱크 (41) 내의 고온 약액이, 제 1 펌프 (44) 에 의해 제 1 약액 유로 (42) 에 보내진다. 제 1 펌프 (44) 에 의해 보내진 고온 약액은, 제 1 상류 히터 (43) 에 의해 가열된 후, 제 1 순환 유로 (40) 를 개재하여 제 1 약액 탱크 (41) 로 돌아온다. 이 때, 제 1 약액 공급 밸브 (45) 가 닫혀 있기 때문에, 제 1 약액 유로 (42) 내의 고온 약액은, 복수의 상류 유로 (48) 에 공급되지 않는다.
한편, 제 2 약액 탱크 (61) 내의 저온 약액은, 제 2 펌프 (63) 에 의해 제 2 약액 유로 (62) 에 보내진다. 제 2 펌프 (63) 에 의해 보내진 저온 약액은, 제 2 순환 유로 (75) 를 개재하여 제 2 약액 탱크 (61) 로 돌아온다. 고온 약액과 마찬가지로, 이 때, 제 2 약액 공급 밸브 (64) 가 닫혀 있기 때문에, 제 2 약액 유로 (62) 내의 저온 약액은, 복수의 저온액 유로 (71) 에 공급되지 않는다.
제 3 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례는, 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례와 동일하다. 제 3 실시형태에 관련된 기판 (W) 의 에칭량의 분포에 대해서도, 제 1 실시형태에 관련된 기판 (W) 의 에칭량의 분포와 동일하다.
제 3 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 관련된 작용 효과에 더하여, 이하의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
본 실시형태에서는, 처리액을 안내하는 공급 유로 (47) 가, 복수의 상류 유로 (48) 에 분기되어 있다. 이에 의해, 토출구 (34) 의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 복수의 하류 유로 (52) 에 분기한 분기 상류 유로가 복수의 상류 유로 (48) 에 포함되어 있기 때문에, 토출구 (34) 의 수를 더욱 증가시킬 수 있다.
공급 유로 (47) 를 흐르는 처리액은, 상류 유로 (48) 또는 하류 유로 (52) 로부터 토출구 (34) 에 공급되고, 회전 축선 (A1) 주위로 회전하는 기판 (W) 의 상면을 향하여 토출된다. 복수의 토출구 (34) 는, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 따라서, 1 개의 토출구 (34) 에만 처리액을 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 (W) 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
직경 방향으로 떨어진 복수의 위치를 향하여 복수의 토출구 (34) 에 처리액을 토출시키는 경우, 동일 품질의 처리액을 기판 (W) 의 각 부에 공급하는 것은, 처리의 균일성 향상에 대하여 중요하다. 토출구 (34) 마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 경우, 어느 토출구 (34) 에 공급되는 처리액과는 품질이 상이한 처리액이 다른 토출구 (34) 에 공급될 수 있다. 이에 반하여, 본 실시형태에서는, 동일한 탱크 (제 1 약액 탱크 (41)) 로부터 공급된 고온 약액을, 모든 토출구 (34) 에 토출시킨다. 이에 의해, 동일 품질의 처리액을 각 토출구 (34) 에 토출시킬 수 있다. 또한, 토출구 (34) 마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 구성과 비교하여, 부품 점수를 삭감할 수 있어, 메인터넌스 작업을 간소화할 수 있다.
처리액이 기판 (W) 보다 고온인 경우, 처리액의 열을 기판 (W) 에 빼앗긴다. 또한, 기판 (W) 과 함께 처리액이 회전하기 때문에, 기판 (W) 상의 처리액은, 공기에 의해 냉각되면서, 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판 (W) 의 각 부의 주속은, 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 증가한다. 기판 (W) 상의 처리액은, 주속이 클수록 냉각되기 쉽다. 또한, 기판 (W) 의 상면을 직경 방향으로 등간격으로 복수의 원환상의 영역으로 분할할 수 있다고 가정하면, 각 영역의 면적은, 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 증가한다. 표면적이 크면, 처리액으로부터 원환상의 영역에 열이 이동하기 쉽다. 그 때문에, 토출구 (34) 로부터 토출되는 처리액의 온도가 모두 동일하면, 충분한 온도의 균일성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
본 실시형태에서는, 저온액으로서의 저온 약액이, 복수의 내측 상류 유로 (제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C)) 에 공급되고, 이들 내측 상류 유로를 흐르는 고온액으로서의 고온 약액과 혼합된다. 저온 약액은, 고온 약액과 동종의 액체이고, 고온 약액보다 온도가 낮다. 따라서, 고온 약액이, 외측 토출구 (제 4 토출구 (34D)) 로부터 토출되는 한편으로, 고온 약액보다 저온의 액체 (고온 약액 및 저온 약액의 혼합액) 가, 복수의 내측 토출구 (제 1 토출구 (34A) ∼ 제 3 토출구 (34C)) 로부터 토출된다. 이에 의해, 기판 (W) 의 상면에 공급되는 처리액의 온도가 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가한다. 그 때문에, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구 (34) 에 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 (W) 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이에 의해, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 복수의 내측 상류 유로 (제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 3 상류 유로 (48C)) 를 흐르는 액체의 온도가, 복수의 온도 센서 (77) 에 의해 각 내측 상류 유로에서 검출된다. 복수의 제 1 유량 조정 밸브 (50) 및 복수의 제 2 유량 조정 밸브 (73) 를 포함하는 혼합비 변경 유닛은, 복수의 온도 센서 (77) 의 검출치에 기초하여, 복수의 내측 상류 유로에서 혼합되는 고온 약액 및 저온 약액의 혼합비를 내측 상류 유로 마다 독립적으로 변경한다. 따라서, 복수의 내측 상류 유로로부터 복수의 내측 토출구에 공급되는 혼합액의 온도를 보다 정밀하게 설정 온도에 접근시킬 수 있다.
본 발명은, 전술한 실시형태의 내용에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 공급 유로 (47) 에 약액을 공급하는 제 1 약액 유로 (42) 가 형성되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 공급 유로 (47) 에 액체를 공급하는 복수의 처리액 유로가 형성되어 있어도 된다. 동일하게, 제 2 약액 유로 (62) 에 액체를 공급하는 복수의 처리액 유로가 형성되어 있어도 된다.
어느 실시형태에 관련된 특징을 다른 실시형태에 추가해도 된다.
이 출원은, 2015년 2월 18일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2015-029844호와, 2015년 3월 3일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2015-041378호와, 2015년 3월 3일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2015-041348호에 대응하고 있고, 이들 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 받아들여지는 것으로 한다.
본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예에 한정되어 해석되어야 하는 것이 아니고, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 기판을 수평으로 유지하면서 기판의 중앙부를 통과하는 연직의 회전 축선 주위로 회전시키는 기판 유지 유닛과,
    상류 히터와, 공급 유로와, 복수의 상류 유로와, 복수의 토출구와, 복수의 저온액 유로를 포함하고, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 시스템을 포함하고,
    상기 상류 히터는, 상기 공급 유로에 공급되는 고온액을 가열하고,
    상기 공급 유로는, 고온액을 상기 복수의 상류 유로를 향하여 안내하고,
    상기 복수의 상류 유로는, 외측 상류 유로와 복수의 내측 상류 유로를 포함하고, 상기 공급 유로로부터 분기되어 있고, 상기 공급 유로로부터 공급된 고온액을 상기 복수의 토출구를 향하여 안내하고,
    상기 복수의 토출구는, 상기 외측 상류 유로에 접속되어 있고, 상기 기판의 상면 주연부를 향하여 처리액을 토출하는 외측 토출구와, 상기 복수의 내측 상류 유로에 접속되어 있고, 상기 상면 주연부의 내측인 상기 기판의 상면 내의 복수의 위치를 향하여 각각 처리액을 토출하는 복수의 내측 토출구를 포함하고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있고, 상기 복수의 상류 유로를 개재하여 공급된 처리액을 상기 기판의 상면을 향하여 토출하고,
    상기 복수의 저온액 유로는, 상기 복수의 내측 토출구보다 상류의 위치에서 상기 복수의 내측 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 공급 유로를 흐르는 고온액과 동종의 액체이고, 상기 고온액보다 온도가 낮은 저온액을, 상기 복수의 내측 상류 유로를 향하여 안내하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 시스템은, 복수의 온도 센서와, 혼합비 변경 유닛을 추가로 포함하고,
    상기 복수의 온도 센서는, 상기 복수의 내측 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 복수의 내측 상류 유로에서의 액체의 온도를 검출하고,
    상기 혼합비 변경 유닛은, 상기 복수의 내측 상류 유로에서 혼합되는 고온액 및 저온액의 혼합비를 상기 내측 상류 유로 마다 독립적으로 변경하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 혼합비 변경 유닛은, 복수의 제 1 유량 조정 밸브 및 복수의 제 2 유량 조정 밸브의 적어도 일방을 포함하고,
    상기 복수의 제 1 유량 조정 밸브는, 상기 복수의 저온액 유로보다 상류의 위치에서 상기 복수의 내측 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 저온액과 혼합되는 고온액의 유량을 상기 내측 상류 유로 마다 독립적으로 조정하고,
    상기 복수의 제 2 유량 조정 밸브는, 상기 복수의 저온액 유로에 각각 접속되어 있고, 고온액과 혼합되는 저온액의 유량을 상기 저온액 유로 마다 독립적으로 조정하는, 기판 처리 장치.
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