KR102126116B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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다이키 히노데
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 인산 탱크로부터 인산 수용액을 배출하거나, 및/또는, 인산 탱크로 되돌아오는 인산 수용액의 양을 감소시킴으로써, 인산 탱크 내의 액량을 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소시킨다. 인산 탱크 내의 액량이 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소하면, 인산 수용액을 인산 탱크에 보충함으로써, 인산 탱크 내의 액량을 규정 액량 범위 내의 값까지 증가시킴과 함께, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 농도 범위 내의 값까지 저하시킨다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상의 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.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 기판을 처리하는 기판 처리 장치가 사용된다. JP 2016-32029 A 는, 기판을 한 장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치를 개시하고 있다.
이 기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 스핀척과, 스핀척에 유지되어 있는 기판을 향하여 인산 수용액을 토출하는 처리액 노즐과, 기판으로부터 털어내어진 인산 수용액을 받아내는 컵을 구비하고 있다. 기판에 공급되는 인산 수용액은, 제 1 탱크, 제 2 탱크, 및 제 3 탱크에 저류된다.
제 1 탱크 및 제 2 탱크는, 기준 인산 농도 및 기준 실리콘 농도의 인산 수용액을 저류하고 있다. 제 1 탱크 내의 인산 수용액은, 처리액 노즐로부터 토출되어, 기판에 공급된다. 제 2 탱크 내의 인산 수용액은 제 1 탱크에 보충된다. 이로써, 제 1 탱크 내의 액량이 일정하게 유지된다. 기판으로부터 털어내어진 인산 수용액은 컵에 의해 받아내어져, 제 3 탱크에 안내된다.
제 3 탱크에 회수할 수 없었던 인산 수용액을 보충하기 위해서, 소정의 인산 농도로 조정된 새로운 인산 수용액이 제 3 탱크에 공급된다. 이로써, 3 개의 탱크에 저류되어 있는 인산 수용액의 총량이 일정하게 유지된다. 또한, 제 3 탱크에 공급되는 새로운 인산 수용액의 실리콘 농도는, 제 3 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 기준 실리콘 농도가 되도록 조정되어 있다. 제 2 탱크 내의 인산 수용액이 적어지면, 제 3 탱크 내의 인산 수용액이 제 1 탱크에 보충되고, 기판에 공급된 인산 수용액이 제 2 탱크에 회수된다.
실리콘 산화막의 에칭을 억제하면서, 실리콘 질화막을 에칭하는 선택 에칭에 있어서, 인산 수용액에 함유되는 실리콘의 농도를 규정 농도 범위 내로 유지하는 것은, 선택비 (실리콘 질화막의 에칭량/실리콘 산화막의 에칭량) 를 안정 및 향상시키는 점에서 중요하다.
그 한편, 매엽식의 기판 처리 장치에서는, 기판에 공급된 모든 처리액을 회수할 수 없다. 이것은, 일부의 처리액이 기판이나 컵에 남거나 증발하거나 하기 때문이다. 전술한 JP 2016-32029 A 에서는, 3 개의 탱크에 저류되어 있는 인산 수용액의 총량을 일정하게 유지하기 위해서, 새로운 인산 수용액을 제 2 탱크 또는 제 3 탱크에 보충한다. 또한, 제 2 탱크 또는 제 3 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 기준 실리콘 농도로 조정하기 위해서, 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 변경한다.
그러나, 전술한 선행 기술은, 회수할 수 없었던 인산 수용액에 상당하는 양의 인산 수용액을 보충하고 있을 뿐으로, 인산 수용액의 보충을 촉진시키기 위해서, 인산 수용액의 총량을 의도적으로 줄이고 있는 것은 아니다. 그 때문에, 전술한 선행 기술에서는, 인산 수용액을 보충하는 타이밍이나 인산 수용액의 보충량을 의도적으로 변경할 수 없다.
본 발명의 일 실시형태는, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판에 실리콘을 함유하는 인산 수용액을 공급하여, 상기 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 기판 처리 방법으로서, 상기 기판에 공급되는 상기 인산 수용액을 인산 탱크에 저류하는 인산 저류 공정과, 상기 인산 탱크로부터 인산 노즐에 상기 인산 수용액을 안내하는 인산 안내 공정과, 상기 기판의 표면을 향하여 상기 인산 노즐로 상기 인산 수용액을 토출시키는 인산 토출 공정과, 상기 인산 토출 공정과 병행하여, 상기 기판을 수평으로 유지하면서 상기 기판의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 둘레로 회전시키는 기판 회전 공정과, 상기 인산 노즐로부터 상기 기판에 공급된 상기 인산 수용액을 인산 회수 유닛에 의해 상기 인산 탱크에 회수하는 인산 회수 공정과, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도를 검출하는 농도 검출 공정과, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 상기 인산 탱크로부터 상기 인산 수용액을 배출하거나, 및/또는, 상기 인산 탱크로 되돌아오는 상기 인산 수용액의 양을 감소시킴으로써, 상기 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량을 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소시키는 액량 감소 공정과, 상기 액량 감소 공정에서 상기 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량이 상기 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소하면, 상기 인산 회수 유닛과는 상이한 인산 보충 유닛으로부터 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 보충함으로써, 상기 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량을 상기 규정 액량 범위 내의 값까지 증가시킴과 함께, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도를 상기 규정 농도 범위 내의 값까지 저하시키는 인산 보충 공정을 포함하는 기판 처리 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 인산 탱크에 저류되어 있는 인산 수용액을 인산 노즐에 안내하여, 인산 노즐로 토출시킨다. 인산 노즐로부터 토출된 인산 수용액은, 회전하고 있는 기판의 표면 (상면 또는 하면) 에 착액하여, 기판의 표면을 따라 외방으로 흐른다. 이로써, 기판의 표면 전역에 인산 수용액이 공급되어, 실리콘 질화막이 선택적으로 에칭된다.
기판에 공급된 인산 수용액은, 인산 회수 유닛에 의해 인산 탱크에 회수된다. 회수된 인산 수용액에는 기판에 함유되는 실리콘이 용해되어 있다. 따라서, 기판에 대한 인산 수용액의 공급을 계속하면, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 상승해 간다. 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도는, 실리콘 농도계에 의해 검출된다.
인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량이 감소된다. 요컨대, 인산 탱크 내의 인산 수용액 및 인산 탱크로 되돌아오는 인산 수용액의 적어도 일방이 감소된다. 이들 인산 수용액은, 회수할 수 없었던 인산 수용액과는 다른 인산 수용액이다. 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소하면, 인산 회수 유닛과는 다른 인산 보충 유닛으로부터 인산 수용액이 인산 탱크에 보충된다.
인산 보충 유닛으로부터 인산 수용액이 인산 탱크에 보충되면, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위 내의 값까지 증가한다. 또한, 기판에 함유되는 실리콘이 용해된 인산 수용액에 다른 인산 수용액이 더해지므로, 인산 수용액의 보충에 의해 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 저하되어 간다. 이로써, 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위 내의 값으로 조정된다. 따라서, 기판에 공급되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시킬 수 있다.
이와 같이, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량은, 회수할 수 없었던 인산 수용액의 분만큼 줄어들어 가는 것이 아니라, 인산 수용액의 실리콘 농도를 조절하기 위해서 의도적으로 감소된다. 따라서, 인산 수용액을 보충하는 타이밍이나 인산 수용액의 보충량을 의도적으로 변경할 수 있다. 또한, 보충되는 인산 수용액의 액량 등을 변경함으로써, 인산 수용액 보충 후의 실리콘 농도를 조절할 수 있다. 이로써, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시킬 수 있고, 기판에 공급되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시킬 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, 이하의 특징 중 적어도 하나가, 상기 기판 처리 방법에 추가되어도 된다.
상기 인산 보충 공정은, 상기 인산 보충 유닛으로부터 상기 인산 탱크에 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 변경하는 농도 변경 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 인산 수용액이 인산 탱크에 보충되는 타이밍과 인산 탱크에 보충되는 인산 수용액의 액량뿐만 아니라, 인산 탱크에 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도도 의도적으로 변경할 수 있다. 이로써, 인산 수용액의 보충 직후에 발생하는 온도의 변동이나 불균일을 억제할 수 있다. 혹은, 인산 수용액의 보충 직후에 발생하는 실리콘 농도의 변동이나 불균일을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 보충하는 인산 수용액의 실리콘 농도를 충분히 낮추면, 소량의 인산 수용액을 보충하는 것만으로, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 농도 범위 내의 값까지 저하시킬 수 있다. 이 경우, 보충하는 인산 수용액의 온도가 인산 탱크 내의 인산 수용액의 온도와 상이해도, 인산 수용액의 보충 직후에 인산 탱크 내에서 발생하는 인산 수용액의 온도의 변동이나 불균일을 억제할 수 있다.
또, 보충하는 인산 수용액의 실리콘 농도가 극단적으로 낮지 않아도, 보충하는 인산 수용액의 양을 늘리면, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 농도 범위 내의 값까지 저하시킬 수 있다. 이 경우, 인산 탱크 내의 인산 수용액과 실리콘 농도가 대체로 동등한 인산 수용액이 인산 탱크에 보충되므로, 인산 수용액의 보충 직후에 발생하는 실리콘 농도의 변동이나 불균일을 억제할 수 있다.
상기 인산 회수 공정은, 상기 인산 토출 공정에 있어서 상기 인산 노즐로부터의 인산 수용액의 토출이 개시된 후에, 상기 인산 탱크에 대한 상기 인산 수용액의 회수를 개시하는 토출 개시 후 회수 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 인산 수용액의 토출이 개시되고 나서 어느 정도의 시간이 경과한 후에, 인산 수용액의 회수를 개시한다. 기판으로부터 인산 수용액에 용해되는 실리콘의 양은, 통상, 기판에 대한 인산 수용액의 공급을 개시한 직후가 가장 많고, 시간의 경과에 수반하여 감소해 간다. 따라서, 인산 수용액의 공급을 개시한 직후에 기판으로부터 회수된 인산 수용액을, 인산 탱크에 회수하는 것이 아니라, 배액 배관에 배출함으로써, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도의 상승을 억제할 수 있다.
상기 액량 감소 공정은, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도가 상기 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 상기 기판으로부터 상기 인산 탱크로 되돌아오는 상기 인산 수용액의 액량을 감소시키는 회수량 감소 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 기판에 공급된 인산 수용액의 일부가 인산 탱크에 회수되는 것이 아니라, 배액 배관에 배출된다. 이로써, 기판으로부터 인산 탱크로 되돌아오는 인산 수용액의 액량이 감소하여, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량이 감소한다. 기판에 공급된 인산 수용액은, 실리콘 농도가 상승하고 있다. 따라서, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도의 상승을 억제하면서, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량을 감소시킬 수 있다.
상기 인산 저류 공정은, 상기 인산 탱크의 석영제의 접액부에 상기 인산 수용액을 접촉시키는 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 인산 수용액에 접촉하는 접액부가 인산 탱크에 형성되어 있고, 이 접액부의 적어도 일부가 석영으로 만들어져 있다. 석영에 함유되는 실리콘은, 인산 탱크 내의 인산 수용액에 용해된다. 따라서, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도는, 기판에 공급된 인산 수용액이 인산 탱크에 회수되는 처리시뿐만 아니라, 인산 수용액이 기판에 공급되고 있지 않은 비처리시에도 상승한다. 비처리시에 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량이 의도적으로 감소되어, 다른 인산 수용액이 인산 탱크에 보충된다. 따라서, 비처리시에도 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시킬 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 인산 수용액이 상기 인산 노즐에 공급되기 전에 상기 인산 수용액을 히터로 가열하는 인산 가열 공정을 추가로 포함하고, 상기 인산 가열 공정은, 상기 히터의 석영제의 접액부에 상기 인산 수용액을 접촉시키는 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 인산 수용액에 접촉하는 접액부가 히터에 형성되어 있고, 이 접액부의 적어도 일부가 석영으로 만들어져 있다. 석영에 함유되는 실리콘은, 기판에 공급되기 전에 인산 수용액에 용해된다. 비처리시에 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 액량이 의도적으로 감소되어, 다른 인산 수용액이 인산 탱크에 보충된다. 따라서, 비처리시에도 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판에 실리콘을 함유하는 인산 수용액을 공급하여, 상기 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 기판 처리 장치를 제공한다. 상기 기판 처리 장치는, 상기 기판을 수평으로 유지하면서 상기 기판의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 둘레로 회전시키는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 표면을 향하여 상기 인산 수용액을 토출하는 인산 노즐과, 상기 인산 노즐로부터 토출되는 상기 인산 수용액을 저류하는 인산 탱크와, 상기 인산 탱크로부터 상기 인산 노즐에 상기 인산 수용액을 안내하는 인산 안내 유닛과, 상기 인산 노즐로부터 상기 기판에 공급된 상기 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 회수하는 인산 회수 유닛과, 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 보충함으로써, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량을 규정 액량 범위 내로 유지하는, 상기 인산 회수 유닛과는 상이한 인산 보충 유닛과, 상기 인산 탱크로부터 상기 인산 수용액을 배출하거나, 및/또는, 상기 인산 탱크로 되돌아오는 상기 인산 수용액의 양을 감소시킴으로써, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량을 감소시키는 액량 감소 유닛과, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도를 검출하는 실리콘 농도계와, 기판 처리 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한다.
상기 제어 장치는, 상기 기판에 공급되는 상기 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 저류시키는 인산 저류 공정과, 상기 인산 안내 유닛으로 상기 인산 탱크로부터 인산 노즐에 상기 인산 수용액을 안내시키는 인산 안내 공정과, 상기 기판의 표면을 향하여 상기 인산 노즐로 상기 인산 수용액을 토출시키는 인산 토출 공정과, 상기 인산 토출 공정과 병행하여, 상기 기판 유지 유닛으로 상기 기판을 상기 회전 축선 둘레로 회전시키는 기판 회전 공정과, 상기 인산 회수 유닛으로 상기 인산 노즐로부터 상기 기판에 공급된 상기 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 회수시키는 인산 회수 공정과, 상기 실리콘 농도계로 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도를 검출시키는 농도 검출 공정과, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 상기 액량 감소 유닛으로 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량을 상기 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소시키는 액량 감소 공정과, 상기 액량 감소 공정에서 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량이 상기 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소하면, 상기 인산 보충 유닛으로 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 보충시킴으로써, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량을 상기 규정 액량 범위 내의 값까지 증가시킴과 함께, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도를 상기 규정 농도 범위 내의 값까지 저하시키는 인산 보충 공정을 실행한다. 이 구성에 의하면, 전술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, 이하의 특징의 적어도 하나가, 상기 기판 처리 장치에 추가되어도 된다.
상기 인산 보충 유닛은, 상기 인산 탱크에 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 변경하는 농도 변경 유닛을 포함하고, 상기 인산 보충 공정은, 상기 인산 탱크에 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 상기 농도 변경 유닛으로 변경시키는 농도 변경 공정을 포함한다. 이 구성에 의하면, 전술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 인산 회수 공정은, 상기 인산 토출 공정에 있어서 상기 인산 노즐로부터의 인산 수용액의 토출이 개시된 후에, 상기 인산 회수 유닛으로 상기 인산 탱크에 대한 상기 인산 수용액의 회수를 개시시키는 토출 개시 후 회수 공정을 포함한다. 이 구성에 의하면, 전술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 인산 회수 유닛은, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판으로부터 비산되는 인산 수용액을 받아내는 통 형상의 처리 컵과, 상기 처리 컵 내의 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 안내하는 회수 배관을 포함하고, 상기 액량 감소 유닛은, 상기 처리 컵 및 회수 배관의 적어도 일방으로부터 상기 인산 수용액을 배출하는 배액 배관과, 상기 처리 컵에 의해 받아내어진 상기 인산 수용액이 상기 회수 배관을 통해 상기 인산 탱크로 되돌아오는 회수 상태와, 상기 처리 컵에 의해 받아내어진 인산 수용액이 상기 배액 배관에 배출되는 배액 상태를 포함하는 복수의 상태로 전환되는 회수 배액 전환 밸브를 포함하고, 상기 액량 감소 공정은, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도가 상기 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 상기 회수 배액 전환 밸브를 상기 회수 상태로부터 상기 배액 상태로 전환하여, 상기 기판으로부터 상기 인산 탱크로 되돌아오는 상기 인산 수용액의 액량을 감소시키는 회수량 감소 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 기판으로부터 비산한 인산 수용액이 처리 컵에 의해 받아내어진다. 회수 배액 전환 밸브가 회수 상태일 때, 처리 컵에 의해 받아내어진 인산 수용액은, 회수 배관에 의해 인산 탱크에 안내된다. 회수 배액 전환 밸브가 배액 상태일 때, 처리 컵에 의해 받아내어진 인산 수용액은, 인산 탱크에 회수되지 않고, 배액 배관에 배출된다. 따라서, 회수 배액 전환 밸브가 배액 상태일 때에는, 처리 컵으로부터 인산 탱크로 되돌아오는 인산 수용액의 액량이 감소한다.
인산 수용액이 기판에 공급되면, 기판에 함유되는 실리콘이 인산 수용액에 용해되어, 실리콘 농도가 상승한다. 처리 컵에 의해 받아내어진 인산 수용액은, 기판에 공급된 인산 수용액이기 때문에, 실리콘 농도가 상승하고 있다. 이 인산 수용액이 인산 탱크에 회수되면, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 상승한다. 따라서, 처리 컵으로부터 인산 탱크에 회수되어야 할 인산 수용액을 배액 배관에 배출함으로써, 이와 같은 실리콘 농도의 상승을 방지할 수 있어, 실리콘 농도의 변동을 억제할 수 있다.
상기 인산 탱크는, 인산 수용액에 접촉하는 석영제의 접액부를 포함한다. 이 구성에 의하면, 전술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 인산 수용액이 상기 인산 노즐에 공급되기 전에 상기 인산 수용액을 가열하는 히터를 추가로 구비하고, 상기 히터는, 상기 인산 수용액에 접촉하는 석영제의 접액부를 포함한다. 이 구성에 의하면, 전술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 분명해진다.
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도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛을 수평하게 본 모식도이다.
도 2 는, 기판 처리 장치에 구비된 인산 공급 시스템 등을 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 기판 처리 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4 는, 기판 처리 장치에 의해 처리되는 기판의 단면의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판의 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
도 6 은, 제어 장치의 기능 블록을 나타내는 블록도이다.
도 7a 는, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도의 시간적 변화와 인산 탱크 내의 액량의 시간적 변화를 나타내는 타임 차트이다.
도 7b 는, 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도의 시간적 변화와 인산 탱크 내의 액량의 시간적 변화를 나타내는 타임 차트이다.
도 8 은, 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 인산 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도의 시간적 변화와 인산 탱크 내의 액량의 시간적 변화를 나타내는 타임 차트이다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 처리 유닛 (2) 을 수평하게 본 모식도이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 처리액이나 처리 가스 등의 처리 유체로 기판 (W) 을 처리하는 복수의 처리 유닛 (2) 과, 복수의 처리 유닛 (2) 에 기판 (W) 을 반송하는 반송 로봇 (도시 생략) 과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 장치 (3) 를 포함한다.
처리 유닛 (2) 은, 챔버 (4) 내에서 기판 (W) 을 수평으로 유지하면서 기판 (W) 의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 (A1) 둘레로 회전시키는 스핀척 (5) 과, 기판 (W) 으로부터 외방으로 비산한 처리액을 받아내는 통 형상의 처리 컵 (10) 을 포함한다.
스핀척 (5) 은, 수평한 자세로 유지된 원판상의 스핀 베이스 (7) 와, 스핀 베이스 (7) 의 상방에서 기판 (W) 을 수평한 자세로 유지하는 복수의 척 핀 (6) 과, 스핀 베이스 (7) 의 중앙부로부터 하방으로 연장되는 스핀 축 (8) 과, 스핀 축 (8) 을 회전시킴으로써 스핀 베이스 (7) 및 복수의 척 핀 (6) 을 회전시키는 스핀 모터 (9) 를 포함한다. 스핀척 (5) 은, 복수의 척 핀 (6) 을 기판 (W) 의 외주면에 접촉시키는 협지식의 척에 한정하지 않고, 비디바이스 형성면인 기판 (W) 의 이면 (하면) 을 스핀 베이스 (7) 의 상면에 흡착시킴으로써 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 버큠식의 척이어도 된다.
처리 컵 (10) 은, 기판 (W) 으로부터 외방으로 배출된 액체를 받아내는 복수의 가드 (11) 와, 가드 (11) 에 의해 하방으로 안내된 액체를 받아내는 복수의 컵 (12) 을 포함한다. 가드 (11) 는, 스핀척 (5) 을 둘러싸는 원통상의 통 형상부 (11b) 와, 통 형상부 (11b) 의 상단부로부터 회전 축선 (A1) 을 향해 비스듬히 상방으로 연장되는 원환상의 천정부 (11a) 를 포함한다. 복수의 천정부 (11a) 는, 상하 방향으로 중첩되어 있고, 복수의 통 형상부 (11b) 는, 동심원상으로 배치되어 있다. 복수의 컵 (12) 은, 각각, 복수의 통 형상부 (11b) 의 하방에 배치되어 있다. 컵 (12) 은, 상향으로 열린 환상의 수액홈 (12a) 을 형성하고 있다. 처리 컵 (10), 가드 (11), 및 컵 (12) 은 인산 회수 유닛의 일례이다.
처리 유닛 (2) 은, 복수의 가드 (11) 를 개별적으로 승강시키는 가드 승강 유닛 (13) 을 포함한다. 가드 승강 유닛 (13) 은, 상 위치와 하 위치 사이에서 가드 (11) 를 연직으로 승강시킨다. 상 위치는, 스핀척 (5) 이 기판 (W) 을 유지하는 기판 유지 위치보다 가드 (11) 의 상단이 상방에 위치하는 위치이다. 하 위치는, 가드 (11) 의 상단이 기판 유지 위치보다 하방에 위치하는 위치이다. 천정부 (11a) 의 원환상의 상단은, 가드 (11) 의 상단에 상당한다. 가드 (11) 의 상단은, 평면에서 보아 기판 (W) 및 스핀 베이스 (7) 를 둘러싸고 있다.
스핀척 (5) 이 기판 (W) 을 회전시키고 있는 상태에서, 처리액이 기판 (W) 에 공급되면, 기판 (W) 에 공급된 처리액이 기판 (W) 의 주위로 털어내어진다. 처리액이 기판 (W) 에 공급될 때, 적어도 하나의 가드 (11) 의 상단이, 기판 (W) 보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판 (W) 의 주위에 배출된 약액이나 린스액 등의 처리액은, 어느 가드 (11) 에 받아내어지고, 이 가드 (11) 에 대응하는 컵 (12) 에 안내된다.
처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 의 상면을 향하여 인산 수용액을 하방으로 토출하는 인산 노즐 (14) 을 포함한다. 인산 노즐 (14) 은, 제 1 약액의 일례인 인산 수용액을 토출하는 제 1 약액 노즐의 일례이다. 인산 노즐 (14) 은, 인산 수용액을 안내하는 인산 배관 (15) 에 접속되어 있다. 인산 배관 (15) 에 개재 장착된 인산 밸브 (16) 가 열리면, 인산 수용액이, 인산 노즐 (14) 의 토출구로부터 하방으로 연속적으로 토출된다.
인산 수용액은, 인산 (H3PO4) 을 주성분으로 하는 수용액이다. 인산 수용액 중의 인산의 농도는, 예를 들어, 50 ％ ∼ 100 ％ 의 범위, 바람직하게는 90 ％ 전후이다. 인산 수용액의 비점은, 인산 수용액 중의 인산 농도에 따라 상이한데, 개략 140 ℃ ∼ 195 ℃ 의 범위이다. 인산 수용액은 실리콘을 함유한다. 인산 수용액의 실리콘의 농도는, 예를 들어 15 ∼ 150 ppm, 바람직하게는 40 ∼ 60 ppm 이다. 인산 수용액에 함유되는 실리콘은, 실리콘 단체 또는 실리콘 화합물이어도 되고, 실리콘 단체 및 실리콘 화합물의 양방이어도 된다. 또, 인산 수용액에 함유되는 실리콘은, 인산 수용액의 공급에 의해 기판 (W) 으로부터 용출된 실리콘이어도 되고, 인산 수용액에 첨가된 실리콘이어도 된다.
도시는 하지 않지만, 인산 밸브 (16) 는, 유로를 형성하는 밸브 보디와, 유로 내에 배치된 밸브체와, 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 다른 밸브에 대해서도 동일하다. 액추에이터는, 공압 액추에이터 또는 전동 액추에이터여도 되고, 이것들 이외의 액추에이터여도 된다. 제어 장치 (3) 는, 액추에이터를 제어함으로써, 인산 밸브 (16) 의 개도를 변경한다.
인산 노즐 (14) 은, 챔버 (4) 내에서 이동 가능한 스캔 노즐이다. 인산 노즐 (14) 은, 인산 노즐 (14) 을 연직 방향 및 수평 방향의 적어도 일방으로 이동시키는 제 1 노즐 이동 유닛 (17) 에 접속되어 있다. 제 1 노즐 이동 유닛 (17) 은, 인산 노즐 (14) 로부터 토출된 인산 수용액이 기판 (W) 의 상면에 착액하는 처리 위치와, 평면에서 보아 인산 노즐 (14) 이 스핀척 (5) 의 둘레에 위치하는 퇴피 위치 사이에서, 인산 노즐 (14) 을 수평하게 이동시킨다.
처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 의 상면을 향하여 SC1 (NH4OH 와 H2O2 를 함유하는 혼합액) 을 하방으로 토출하는 SC1 노즐 (18) 을 포함한다. SC1 노즐 (18) 은, 제 2 약액의 일례인 SC1 을 토출하는 제 2 약액 노즐의 일례이다. SC1 노즐 (18) 은, SC1 을 안내하는 SC1 배관 (19) 에 접속되어 있다. SC1 배관 (19) 에 개재 장착된 SC1 밸브 (20) 가 열리면, SC1 이, SC1 노즐 (18) 의 토출구로부터 하방으로 연속적으로 토출된다.
SC1 노즐 (18) 은, 챔버 (4) 내에서 이동 가능한 스캔 노즐이다. SC1 노즐 (18) 은, SC1 노즐 (18) 을 연직 방향 및 수평 방향의 적어도 일방으로 이동시키는 제 2 노즐 이동 유닛 (21) 에 접속되어 있다. 제 2 노즐 이동 유닛 (21) 은, SC1 노즐 (18) 로부터 토출된 SC1 이 기판 (W) 의 상면에 착액하는 처리 위치와, 평면에서 보아 SC1 노즐 (18) 이 스핀척 (5) 의 둘레에 위치하는 퇴피 위치 사이에서, SC1 노즐 (18) 을 수평하게 이동시킨다.
처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 의 상면을 향하여 린스액을 하방으로 토출하는 린스액 노즐 (22) 을 포함한다. 린스액 노즐 (22) 은, 린스액을 안내하는 린스액 배관 (23) 에 접속되어 있다. 린스액 배관 (23) 에 개재 장착된 린스액 밸브 (24) 가 열리면, 린스액이, 린스액 노즐 (22) 의 토출구로부터 하방에 연속적으로 토출된다. 린스액은, 예를 들어, 순수 (탈이온수 : Deionized water) 이다. 린스액은, 순수에 한정하지 않고, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 중 어느 것이어도 된다.
린스액 노즐 (22) 은, 린스액 노즐 (22) 의 토출구가 정지 (靜止) 된 상태에서 린스액을 토출하는 고정 노즐이다. 린스액 노즐 (22) 은, 챔버 (4) 의 바닥부에 대해 고정되어 있다. 처리 유닛 (2) 은, 린스액 노즐 (22) 로부터 토출된 린스액이 기판 (W) 의 상면에 착액하는 처리 위치와, 평면에서 보아 린스액 노즐 (22) 이 스핀척 (5) 의 둘레에 위치하는 퇴피 위치 사이에서, 린스액 노즐 (22) 을 수평하게 이동시키는 노즐 이동 유닛을 구비하고 있어도 된다. 스핀척 (5) 은 기판 유지 유닛의 일례이다.
도 2 는, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 인산 공급 시스템 등을 나타내는 모식도이다.
기판 처리 장치 (1) 의 인산 공급 시스템은, 인산 노즐 (14) 로부터 토출되는 인산 수용액을 저류하는 인산 탱크 (31) 와, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액을 순환시키는 순환 배관 (32) 을 포함한다. 인산 공급 시스템은, 추가로, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액을 순환 배관 (32) 에 보내는 펌프 (33) 와, 인산 탱크 (31) 및 순환 배관 (32) 에 의해 형성된 환상의 순환로에서 인산 수용액을 가열하는 히터 (34) 와, 순환 배관 (32) 내를 흐르는 인산 수용액으로부터 이물질을 제거하는 필터 (35) 를 포함한다.
펌프 (33), 필터 (35), 및 히터 (34) 는, 순환 배관 (32) 에 개재 장착되어 있다. 인산 노즐 (14) 에 인산 수용액을 안내하는 인산 배관 (15) 은 순환 배관 (32) 에 접속되어 있다. 펌프 (33) 는, 항상, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액을 순환 배관 (32) 에 보낸다. 인산 공급 시스템은, 펌프 (33) 대신에, 인산 탱크 (31) 내의 기압을 상승시킴으로써 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액을 순환 배관 (32) 으로 압출하는 가압 장치를 구비하고 있어도 된다. 펌프 (33) 및 가압 장치는, 모두, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액을 순환 배관 (32) 에 보내는 송액 장치의 일례이다. 인산 배관 (15), 순환 배관 (32), 및 펌프 (33) 는 인산 안내 유닛의 일례이다.
순환 배관 (32) 의 상류단 및 하류단은 인산 탱크 (31) 에 접속되어 있다. 인산 수용액은, 인산 탱크 (31) 로부터 순환 배관 (32) 의 상류단에 보내지고, 순환 배관 (32) 의 하류단으로부터 인산 탱크 (31) 로 되돌아온다. 이로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액이 순환로를 순환한다. 인산 수용액이 순환로를 순환하고 있는 동안에, 인산 수용액에 함유되는 이물질이 필터 (35) 에 의해 제거되고, 인산 수용액이 히터 (34) 에 의해 가열된다. 이로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액은, 실온 (예를 들어 20 ∼ 30 ℃) 보다 높은 일정한 온도로 유지된다. 히터 (34) 에 의해 가열된 인산 수용액의 온도는, 그 농도에 있어서의 비점이어도 되고, 비점 미만의 온도여도 된다.
기판 처리 장치 (1) 의 회수 시스템은, 처리 컵 (10) 에 더하여, 처리 컵 (10) 에 의해 받아내어진 인산 수용액을 인산 탱크 (31) 에 안내하는 회수 배관 (36) 과, 회수 배관 (36) 을 개폐하는 회수 밸브 (37) 를 포함한다. 회수 배관 (36) 및 회수 밸브 (37) 는, 인산 회수 유닛의 일례이다. 기판 처리 장치 (1) 의 배액 시스템은, 처리 컵 (10) 또는 회수 배관 (36) 에 접속된 배액 배관 (38) 과, 배액 배관 (38) 을 개폐하는 배액 밸브 (39) 와, 배액 배관 (38) 에 배출되는 인산 수용액의 유량을 변경하는 배액 유량 조정 밸브 (40) 를 포함한다. 도 2 에서는, 배액 배관 (38) 이 회수 밸브 (37) 의 상류에서 회수 배관 (36) 에 접속되어 있다. 배액 배관 (38), 배액 밸브 (39), 및 배액 유량 조정 밸브 (40) 는, 액량 감소 유닛의 일례이다. 회수 밸브 (37) 및 배액 밸브 (39) 는, 회수 배액 전환 밸브의 일례이다.
회수 배액 전환 밸브는, 회수 밸브 (37) 및 배액 밸브 (39) 를 포함한다. 회수 배액 전환 밸브는, 회수 밸브 (37) 및 배액 밸브 (39) 대신에, 회수 배관 (36) 과 배액 배관 (38) 의 접속 위치에 배치된 3 방 밸브를 구비하고 있어도 된다. 회수 밸브 (37) 가 열리고, 배액 밸브 (39) 가 닫힌 회수 상태일 때, 처리 컵 (10) 에 의해 받아내어진 인산 수용액은, 회수 배관 (36) 에 의해 인산 탱크 (31) 에 회수된다. 회수 밸브 (37) 가 닫히고, 배액 밸브 (39) 가 열린 배액 상태일 때, 처리 컵 (10) 에 의해 받아내어진 인산 수용액은, 배액 유량 조정 밸브 (40) 의 개도에 대응하는 유량으로 배액 배관 (38) 에 배출된다.
기판 처리 장치 (1) 의 드레인 시스템은, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액을 배출하는 드레인 배관 (41) 과, 드레인 배관 (41) 에 개재 장착된 드레인 밸브 (42) 와, 드레인 배관 (41) 에 배출되는 인산 수용액의 유량을 변경하는 드레인 유량 조정 밸브 (43) 를 포함한다. 드레인 배관 (41), 드레인 밸브 (42), 및 드레인 유량 조정 밸브 (43) 는 액량 감소 유닛의 일례이다. 드레인 밸브 (42) 가 열리면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액은, 드레인 유량 조정 밸브 (43) 의 개도에 대응하는 유량으로 드레인 배관 (41) 에 배출된다. 이로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 감소한다. 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량은, 복수의 액량 센서 (44) 에 의해 검출된다.
복수의 액량 센서 (44) 는, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위의 상한치 미만인지의 여부를 검출하는 상한 센서 (44h) 와, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위의 하한치 미만인지의 여부를 검출하는 하한 센서 (44L) 와, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 상한치와 하한치 사이의 목표치 미만인지의 여부를 검출하는 목표 센서 (44t) 를 포함한다. 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위의 하한치까지 감소하면, 기판 처리 장치 (1) 의 보충 시스템으로부터 인산 탱크 (31) 에 미사용의 새로운 인산 수용액이 보충된다. 이로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위 내의 값으로 유지된다.
기판 처리 장치 (1) 의 보충 시스템은, 전술한 회수 시스템에 의해 회수되는 인산 수용액과는 상이한 인산 수용액을 인산 탱크 (31) 에 보충한다. 이하에서는, 보충 시스템에 의해 보충되는 인산 수용액을, 회수 시스템에 의해 회수되는 인산 수용액과 구별하기 위해서, 미사용의 인산 수용액 또는 새로운 인산 수용액이라고 한다. 보충 시스템은, 회수 시스템과는 다른 시스템이다.
보충 시스템은, 미사용의 인산 수용액을 인산 탱크 (31) 에 공급하는 보충 배관 (45) 과, 보충 배관 (45) 을 개폐하는 보충 밸브 (46) 를 포함한다. 보충 시스템은, 추가로, 제 1 실리콘 농도의 미사용의 인산 수용액을 보충 배관 (45) 에 공급하는 제 1 개별 배관 (47A) 과, 제 2 실리콘 농도의 미사용의 인산 수용액을 보충 배관 (45) 에 공급하는 제 2 개별 배관 (47B) 을 포함한다. 제 1 보충 밸브 (48A) 및 제 1 보충 유량 조정 밸브 (49A) 는, 제 1 개별 배관 (47A) 에 개재 장착되어 있다. 제 2 보충 밸브 (48B) 및 제 2 보충 유량 조정 밸브 (49B) 는, 제 2 개별 배관 (47B) 에 개재 장착되어 있다. 보충 배관 (45), 보충 밸브 (46), 제 1 개별 배관 (47A), 제 2 개별 배관 (47B), 제 1 보충 밸브 (48A), 제 2 보충 밸브 (48B), 제 1 보충 유량 조정 밸브 (49A), 제 2 보충 유량 조정 밸브 (49B) 는 인산 보충 유닛의 일례이다. 제 1 보충 유량 조정 밸브 (49A) 및 제 2 보충 유량 조정 밸브 (49B) 는 농도 변경 유닛의 일례이다.
제 1 실리콘 농도는, 제 2 실리콘 농도보다 큰 값이다. 제 1 실리콘 농도는, 예를 들어, 인산 수용액의 순환 및 가열이 개시되기 전의 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도와 동등한 값이다. 제 1 실리콘 농도는, 예를 들어, 50 ppm 이고, 제 2 실리콘 농도는, 예를 들어, 0 ppm 이다. 제 1 개별 배관 (47A) 및 제 2 개별 배관 (47B) 은, 모두, 실온의 인산 수용액을 보충 배관 (45) 에 공급한다. 보충 시스템은, 인산 탱크 (31) 에 보충되는 미사용의 인산 수용액을 가열하는 신액용 히터를 구비하고 있어도 된다.
제 1 보충 밸브 (48A) 가 열리면, 제 1 실리콘 농도의 인산 수용액이 보충 배관 (45) 에 공급된다. 마찬가지로, 제 2 보충 밸브 (48B) 가 열리면, 제 2 실리콘 농도의 인산 수용액이 보충 배관 (45) 에 공급된다. 제 1 보충 밸브 (48A) 및 제 2 보충 밸브 (48B) 의 양방이 열리면, 제 1 실리콘 농도와 제 2 실리콘 농도 사이의 실리콘 농도의 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 보충된다. 인산 탱크 (31) 에 보충되는 인산 수용액의 액량 및 실리콘 농도는, 제 1 보충 유량 조정 밸브 (49A) 및 제 2 보충 유량 조정 밸브 (49B) 의 개도에 의해 조절된다.
인산 공급 시스템은, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 검출하는 실리콘 농도계 (50) 와, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 인산 농도를 검출하는 인산 농도계 (51) 와, 인산 탱크 (31) 에 순수를 공급하는 급수 배관 (52) 과, 급수 배관 (52) 에 개재 장착된 급수 밸브 (53) 를 포함한다. 히터 (34) 는 물의 비점 이상의 온도에서 인산 수용액을 가열한다. 인산 수용액에 함유되는 물이 증발하면, 인산 수용액 중의 인산의 농도가 상승한다. 제어 장치 (3) 는, 인산 농도계 (51) 의 검출치에 기초하여 급수 밸브 (53) 를 열고, 인산 탱크 (31) 에 순수를 보충한다. 이로써, 인산 수용액 중의 인산의 농도가 규정 농도 범위 내로 유지된다.
도 3 은, 기판 처리 장치 (1) 의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
제어 장치 (3) 는, 컴퓨터 본체 (3a) 와, 컴퓨터 본체 (3a) 에 접속된 주변장치 (3b) 를 포함한다. 컴퓨터 본체 (3a) 는, 각종 명령을 실행하는 CPU (61) (central processing unit : 중앙 처리 장치) 와, 정보를 기억하는 주기억 장치 (62) 를 포함한다. 주변 장치 (3b) 는, 프로그램 (P) 등의 정보를 기억하는 보조 기억 장치 (63) 와, 리무버블 미디어 (M) 로부터 정보를 판독하는 판독 장치 (64) 와, 호스트 컴퓨터 (HC) 등의 제어 장치 (3) 이외의 장치와 통신하는 통신 장치 (65) 를 포함한다.
제어 장치 (3) 는, 입력 장치 (66) 및 표시 장치 (67) 에 접속되어 있다. 입력 장치 (66) 는, 사용자나 메인터넌스 담당자 등의 조작자가 기판 처리 장치 (1) 에 정보를 입력할 때에 조작된다. 정보는, 표시 장치 (67) 의 화면에 표시된다. 입력 장치 (66) 는, 키보드, 포인팅 디바이스, 및 터치 패널 중 어느 것이어도 되고, 이것들 이외의 장치여도 된다. 입력 장치 (66) 및 표시 장치 (67) 을 겸하는 터치 패널 디스플레이가 기판 처리 장치 (1) 에 형성되어 있어도 된다.
CPU (61) 는, 보조 기억 장치 (63) 에 기억된 프로그램 (P) 을 실행한다. 보조 기억 장치 (63) 내의 프로그램 (P) 은, 제어 장치 (3) 에 미리 인스톨된 것이어도 되고, 판독 장치 (64) 를 통해서 리무버블 미디어 (M) 로부터 보조 기억 장치 (63) 에 보내진 것이어도 되며, 호스트 컴퓨터 (HC) 등의 외부 장치로부터 통신 장치 (65) 를 통해서 보조 기억 장치 (63) 에 보내진 것이어도 된다.
보조 기억 장치 (63) 및 리무버블 미디어 (M) 는, 전력이 공급되고 있지 않아도 기억을 유지하는 불휘발성 메모리이다. 보조 기억 장치 (63) 는, 예를 들어, 하드 디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치이다. 리무버블 미디어 (M) 는, 예를 들어, 콤팩트 디스크 등의 광 디스크 또는 메모리 카드 등의 반도체 메모리이다. 리무버블 미디어 (M) 는, 프로그램 (P) 이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 일례이다.
제어 장치 (3) 는, 호스트 컴퓨터 (HC) 에 의해 지정된 레시피에 따라 기판 (W) 이 처리되도록 기판 처리 장치 (1) 를 제어한다. 보조 기억 장치 (63) 는, 복수의 레시피를 기억하고 있다. 레시피는, 기판 (W) 의 처리 내용, 처리 조건, 및 처리 순서를 규정하는 정보이다. 복수의 레시피는, 기판 (W) 의 처리 내용, 처리 조건, 및 처리 순서의 적어도 하나에 있어서 서로 상이하다. 이하의 각 공정은, 제어 장치 (3) 가 기판 처리 장치 (1) 를 제어함으로써 실행된다. 바꾸어 말하면, 제어 장치 (3) 는, 이하의 각 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
도 4 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 처리되는 기판 (W) 의 단면의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 5 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실시되는 기판 (W) 의 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다. 이하에서는, 도 1, 도 4, 및 도 5 를 참조한다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 처리되는 기판 (W) 의 일례는, 실리콘 산화막 (Fo) (SiO2) 과 실리콘 질화막 (Fn) (SiN) 이 노출된 표면 (디바이스 형성면) 을 갖는 실리콘 웨이퍼이다. 후술하는 기판 (W) 의 처리의 일례에서는, 이와 같은 기판 (W) 에 인산 수용액이 공급된다. 이로써, 실리콘 산화막 (Fo) 의 에칭을 억제하면서, 실리콘 질화막 (Fn) 을 소정의 에칭레이트 (단위 시간당의 에칭량) 로 에칭할 수 있다.
기판 처리 장치 (1) 에 의해 기판 (W) 이 처리될 때에는, 챔버 (4) 내에 기판 (W) 을 반입하는 반입 공정이 실시된다 (도 5 의 스텝 S1).
구체적으로는, 모든 노즐이 기판 (W) 의 상방으로부터 퇴피하고 있고, 모든 가드 (11) 가 하 위치에 위치하고 있는 상태에서, 반송 로봇 (도시 생략) 이 기판 (W) 을 핸드로 지지하면서, 핸드를 챔버 (4) 내에 진입시킨다. 그 후, 반송 로봇은, 기판 (W) 의 표면이 위를 향한 상태에서 핸드 상의 기판 (W) 을 스핀척 (5) 상에 둔다. 그 후, 반송 로봇은, 핸드를 챔버 (4) 의 내부로부터 퇴피시킨다. 스핀 모터 (9) 는, 기판 (W) 이 척 핀 (6) 에 의해 파지된 후, 기판 (W) 의 회전을 개시시킨다.
다음으로, 인산 수용액을 기판 (W) 에 공급하는 인산 공급 공정이 실시된다 (도 5 의 스텝 S2).
구체적으로는, 제 1 노즐 이동 유닛 (17) 이 인산 노즐 (14) 을 처리 위치에 이동시키고, 가드 승강 유닛 (13) 이 어느 가드 (11) 를 기판 (W) 에 대향시킨다. 그 후, 인산 밸브 (16) 가 열리고, 인산 노즐 (14) 이 인산 수용액의 토출을 개시한다. 인산 노즐 (14) 이 인산 수용액을 토출하고 있을 때, 제 1 노즐 이동 유닛 (17) 은, 인산 노즐 (14) 로부터 토출된 인산 수용액이 기판 (W) 의 상면 중앙부에 착액하는 중앙 처리 위치와, 인산 노즐 (14) 로부터 토출된 인산 수용액이 기판 (W) 의 상면 외주부에 착액하는 외주 처리 위치 사이에서 인산 노즐 (14) 을 이동시켜도 되고, 인산 수용액의 착액 위치가 기판 (W) 의 상면 중앙부에 위치하도록 인산 노즐 (14) 을 정지시켜도 된다.
인산 노즐 (14) 로부터 토출된 인산 수용액은, 기판 (W) 의 상면에 착액한 후, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 인산 수용액의 액막이 형성되어, 기판 (W) 의 상면 전역에 인산 수용액이 공급된다. 특히, 제 1 노즐 이동 유닛 (17) 이 인산 노즐 (14) 을 중앙 처리 위치와 외주 처리 위치 사이에서 이동시키는 경우에는, 기판 (W) 의 상면 전역이 인산 수용액의 착액 위치에서 주사되므로, 인산 수용액이 기판 (W) 의 상면 전역에 균일하게 공급된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면이 균일하게 처리된다. 인산 밸브 (16) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 인산 밸브 (16) 가 닫히고, 인산 노즐 (14) 로부터의 인산 수용액의 토출이 정지 (停止) 된다. 그 후, 제 1 노즐 이동 유닛 (17) 이 인산 노즐 (14) 을 퇴피 위치에 이동시킨다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판 (W) 의 상면에 공급하는 제 1 린스액 공급 공정이 실시된다 (도 5 의 스텝 S3).
구체적으로는, 린스액 밸브 (24) 가 열리고, 린스액 노즐 (22) 이 순수의 토출을 개시한다. 기판 (W) 의 상면에 착액한 순수는, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판 (W) 상의 인산 수용액은, 린스액 노즐 (22) 로부터 토출된 순수에 의해 씻겨진다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 린스액 밸브 (24) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 린스액 밸브 (24) 가 닫히고, 순수의 토출이 정지된다.
다음으로, SC1 을 기판 (W) 에 공급하는 SC1 공급 공정이 실시된다 (도 5 의 스텝 S4).
구체적으로는, 제 2 노즐 이동 유닛 (21) 이, SC1 노즐 (18) 을 처리 위치에 이동시키고, 가드 승강 유닛 (13) 이, 인산 공급 공정일 때와는 상이한 가드 (11) 를 기판 (W) 에 대향시킨다. 그 후, SC1 밸브 (20) 가 열리고, SC1 노즐 (18) 이 SC1 의 토출을 개시한다. SC1 노즐 (18) 이 SC1 을 토출하고 있을 때, 제 2 노즐 이동 유닛 (21) 은, SC1 노즐 (18) 로부터 토출된 SC1 이 기판 (W) 의 상면 중앙부에 착액하는 중앙 처리 위치와, SC1 노즐 (18) 로부터 토출된 SC1 이 기판 (W) 의 상면 외주부에 착액하는 외주 처리 위치 사이에서 SC1 노즐 (18) 을 이동시켜도 되고, SC1 의 착액 위치가 기판 (W) 의 상면 중앙부에 위치하도록 SC1 노즐 (18) 을 정지시켜도 된다.
SC1 노즐 (18) 로부터 토출된 SC1 은, 기판 (W) 의 상면에 착액한 후, 회전 하고 있는 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 SC1 의 액막이 형성되어, 기판 (W) 의 상면 전역에 SC1 이 공급된다. 특히, 제 2 노즐 이동 유닛 (21) 이 SC1 노즐 (18) 을 중앙 처리 위치와 외주 처리 위치 사이에서 이동시키는 경우에는, 기판 (W) 의 상면 전역이 SC1 의 착액 위치에서 주사되므로, SC1 이 기판 (W) 의 상면 전역에 균일하게 공급된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면이 균일하게 처리된다. SC1 밸브 (20) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, SC1 밸브 (20) 가 닫히고, SC1 노즐 (18) 로부터의 SC1 의 토출이 정지된다. 그 후, 제 2 노즐 이동 유닛 (21) 이 SC1 노즐 (18) 을 퇴피 위치에 이동시킨다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판 (W) 의 상면에 공급하는 제 2 린스액 공급 공정이 실시된다 (도 5 의 스텝 S5).
구체적으로는, 린스액 밸브 (24) 가 열리고, 린스액 노즐 (22) 이 순수의 토출을 개시한다. 기판 (W) 의 상면에 착액한 순수는, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판 (W) 상의 SC1 은, 린스액 노즐 (22) 로부터 토출된 순수에 의해 씻겨진다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 린스액 밸브 (24) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 린스액 밸브 (24) 가 닫히고, 순수의 토출이 정지된다
다음으로, 기판 (W) 의 고속 회전에 의해 기판 (W) 을 건조시키는 건조 공정이 실시된다 (도 5 의 스텝 S6).
구체적으로는, 스핀 모터 (9) 가 기판 (W) 을 회전 방향으로 가속시켜, 지금까지의 기판 (W) 의 회전 속도보다 큰 고회전 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 기판 (W) 을 회전시킨다. 이로써, 액체가 기판 (W) 으로부터 제거되고, 기판 (W) 이 건조된다. 기판 (W) 의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 모터 (9) 가 회전을 정지한다. 이로써, 기판 (W) 의 회전이 정지된다.
다음으로, 기판 (W) 을 챔버 (4) 로부터 반출하는 반출 공정이 실시된다 (도 5 의 스텝 S7).
구체적으로는, 가드 승강 유닛 (13) 이 모든 가드 (11) 를 하 위치까지 하강시킨다. 그 후, 반송 로봇 (도시 생략) 이, 핸드를 챔버 (4) 내에 진입시킨다. 반송 로봇은, 복수의 척 핀 (6) 이 기판 (W) 의 파지를 해제한 후, 스핀척 (5) 상의 기판 (W) 을 핸드로 지지한다. 그 후, 반송 로봇은, 기판 (W) 을 핸드로 지지하면서, 핸드를 챔버 (4) 의 내부로부터 퇴피시킨다. 이로써, 처리가 완료된 기판 (W) 이 챔버 (4) 로부터 반출된다.
도 6 은, 제어 장치 (3) 의 기능 블록을 나타내는 블록도이다. 이하에서는, 도 2, 도 3, 및 도 6 을 참조한다.
제어 장치 (3) 는, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시키는 실리콘 농도 제어부 (71) 를 포함한다. 실리콘 농도 제어부 (71) 는, 제어 장치 (3) 에 인스톨된 프로그램 (P) 을 CPU (61) 가 실행함으로써 실현되는 기능 블록이다.
실리콘 농도 제어부 (71) 는, 실리콘 농도계 (50) 의 검출치에 기초하여 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 감시하는 농도 감시부 (72) 와, 농도 감시부 (72) 로부터의 액량 감소 지령에 따라 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소시키는 액량 감소부 (73) 와, 미사용의 새로운 인산 수용액을 인산 탱크 (31) 에 보충함으로써 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 규정 액량 범위 내의 값까지 증가시키는 신액 보충부 (76) 를 포함한다.
액량 감소부 (73) 는, 드레인 밸브 (42) 를 개폐함으로써, 인산 탱크 (31) 내의 액체를 감소시키는 탱크액 감소부 (74) 와, 회수 밸브 (37) 및 배액 밸브 (39) 를 개폐함으로써, 컵 (12) 으로부터 인산 탱크 (31) 에 회수되는 인산 수용액의 액량을 감소시키는 회수량 감소부 (75) 를 포함한다. 드레인 유량 조정 밸브 (43) 의 개도는, 탱크액 감소부 (74) 에 의해 변경되고, 배액 유량 조정 밸브 (40) 의 개도는, 회수량 감소부 (75) 에 의해 변경된다.
신액 보충부 (76) 는, 액량 센서 (44) 의 검출치에 기초하여 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 감시하는 액량 감시부 (77) 와, 액량 감시부 (77) 로부터의 보충 지령에 따라 보충 밸브 (46) 를 열어, 인산 탱크 (31) 에 인산 수용액을 보충하는 보충 실행부 (78) 와, 제 1 보충 유량 조정 밸브 (49A) 및 제 2 보충 유량 조정 밸브 (49B) 의 개도를 변경함으로써, 인산 탱크 (31) 에 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 변경하는 농도 변경부 (79) 를 포함한다.
인산 탱크 (31) 에 보충하는 인산 수용액의 액량이 동일한 경우, 보충하는 인산 수용액의 실리콘 농도를 변화시키면, 인산 수용액의 보충 전후에 있어서의 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도의 변화량도 변화된다. 따라서, 실리콘 농도 제어부 (71) 는, 보충하는 인산 수용액의 실리콘 농도를 신액 보충부 (76) 에 변화시킴으로써, 인산 수용액의 보충 전후에 있어서의 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도의 변화량을 변경할 수 있다.
도 7a 및 도 7b 는, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도의 시간적 변화와 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량의 시간적 변화를 나타내는 타임 차트이다. 도 7b 는, 도 7a 를 계속해서 나타내고 있다. 이하에서는, 도 2, 도 6, 도 7a, 및 도 7b 를 참조한다.
인산 밸브 (16) 가 열리면 (도 7a 의 시각 T1), 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액이, 인산 노즐 (14) 에 보내지고, 인산 노즐 (14) 로부터 기판 (W) 을 향하여 토출된다. 회수 밸브 (37) 는, 인산 밸브 (16) 가 열리기 전 또는 후에 열려도 되고, 인산 밸브 (16) 가 열림과 동시에 열려도 된다. 도 7a 는, 인산 밸브 (16) 가 열린 후에 회수 밸브 (37) 가 열리는 예를 나타내고 있다 (도 7a 의 시각 T2). 배액 밸브 (39) 는, 회수 밸브 (37) 가 열리면 닫히고, 회수 밸브 (37) 가 닫히면 열린다.
회수 밸브 (37) 가 열려 있을 때는, 기판 (W) 에 공급된 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 회수된다. 인산 수용액이 기판 (W) 에 공급되면, 기판 (W) 에 함유되는 실리콘이 인산 수용액에 용해되어, 실리콘 농도가 상승한다. 이 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 회수되면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 상승한다. 제어 장치 (3) 의 농도 감시부 (72) 는, 실리콘 농도계 (50) 의 검출치에 기초하여 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 감시하고 있다.
인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면 (도 7a 의 시각 T3), 농도 감시부 (72) 는, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 감소시키는 액량 감소 지령을 제어 장치 (3) 의 액량 감소부 (73) 에 전달한다. 액량 감소부 (73) 는, 액량 감소 지령을 받아, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소시킨다 (시각 T3 ∼ 시각 T5). 도 7a 는, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액을 드레인 배관 (41) 에 배출함으로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 감소시키는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 액량 감소부 (73) 는, 드레인 밸브 (42) 를 소정 시간 (시각 T3 ∼ 시각 T5) 연다.
드레인 밸브 (42) 가 열리면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 감소해 간다. 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위의 하한치에 도달하면 (도 7a 의 시각 T4), 제어 장치 (3) 의 신액 보충부 (76) 는, 보충 밸브 (46) 를 열어 (도 7a 의 시각 T4), 미사용의 새로운 인산 수용액을 인산 탱크 (31) 에 보충한다. 이 때, 회수 밸브 (37) 및 드레인 밸브 (42) 도 열려 있다. 따라서, 기판 (W) 에 공급된 인산 수용액과 미사용의 새로운 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 공급되는 한편, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 일부가 드레인 배관 (41) 에 배출된다.
드레인 배관 (41) 에 배출되는 인산 수용액의 유량이, 인산 탱크 (31) 에 보충되는 인산 수용액의 유량보다 많으면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량의 감소율이 완만해진다. 도 7a 는, 이 예를 나타내고 있다. 이것과는 반대로, 드레인 배관 (41) 에 배출되는 인산 수용액의 유량이, 인산 탱크 (31) 에 보충되는 인산 수용액의 유량보다 적으면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량은 증가한다. 양자가 동일하면, 인산 탱크 (31) 내의 액량은 대체로 일정하게 유지된다.
인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 상한치와 하한치 사이의 목표치에 도달하면, 신액 보충부 (76) 는, 보충 밸브 (46) 를 닫아 (도 7a 의 시각 T6), 인산 수용액의 보충을 정지한다. 이와 같이 하여, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위 내의 값까지 회복된다. 또한, 인산 탱크 (31) 에 보충되는 미사용의 인산 수용액은, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액보다 실리콘 농도가 낮기 때문에, 미사용의 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 보충되고 있는 동안 (도 7a 의 시각 T4 ∼ 시각 T6) 은, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 저하된다. 이로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위 내의 값까지 저하된다 (도 7a 의 시각 T6).
도 7a 의 시각 T6 에서 보충 밸브 (46) 가 닫힌 후에는, 기판 (W) 에 공급된 인산 수용액이 계속해서 회수되는 데에 반해, 인산 수용액의 보충이 정지되므로, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도는 다시 계속해서 상승한다. 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면 (도 7a 의 시각 T7), 전술과 마찬가지로, 인산 수용액의 배출과 인산 수용액의 보충이 실시된다 (도 7a 의 시각 T7 ∼ 시각 T8). 이로써, 기판 (W) 에 공급되는 인산 수용액의 실리콘 농도의 변동을 억제할 수 있다.
인산 밸브 (16) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 인산 밸브 (16) 가 닫히고 (도 7b 의 시각 T9), 인산 노즐 (14) 로부터의 인산 수용액의 토출이 정지된다. 그 후, 회수 밸브 (37) 가 닫히고, 배액 밸브 (39) 가 열린다 (도 7b 의 시각 T10). 인산 수용액의 토출이 정지되면, 컵 (12) 으로부터 인산 탱크 (31) 로 되돌아오는 인산 수용액이 없어진다. 그러나, 인산 탱크 (31) 나 히터 (34) 에 함유되는 실리콘이 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액에 용해되므로, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도는, 지금까지보다 작은 비율로 계속해서 상승한다 (도 7b 의 시각 T10 ∼ 시각 T11).
기판 (W) 에 대한 인산 수용액의 공급이 정지되어 있을 때, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 전술과 마찬가지로, 인산 수용액의 배출과 인산 수용액의 보충이 실시된다 (도 7b 의 시각 T11 ∼ 시각 T12). 따라서, 기판 (W) 에 공급된 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 회수되는 처리시뿐만 아니라, 인산 수용액이 기판 (W) 에 공급되고 있지 않은 비처리시에도, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위 내로 유지된다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, 인산 탱크 (31) 에 저류되어 있는 인산 수용액을 인산 노즐 (14) 에 안내하여, 인산 노즐 (14) 에 토출시킨다. 인산 노즐 (14) 로부터 토출된 인산 수용액은, 회전하고 있는 기판 (W) 의 표면에 착액하여, 기판 (W) 의 표면을 따라 외방으로 흐른다. 이로써, 기판 (W) 의 표면 전역에 인산 수용액이 공급되어, 실리콘 질화막이 선택적으로 에칭된다.
기판 (W) 에 공급된 인산 수용액은 인산 탱크 (31) 에 회수된다. 회수된 인산 수용액에는 기판 (W) 에 함유되는 실리콘이 용해되어 있다. 따라서, 기판 (W) 에 대한 인산 수용액의 공급을 계속하면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 상승해 간다. 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도는, 실리콘 농도계 (50) 에 의해 검출된다.
인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 감소된다. 요컨대, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액 및 인산 탱크 (31) 로 되돌아오는 인산 수용액의 적어도 일방이 감소된다. 이들 인산 수용액은, 회수할 수 없었던 인산 수용액과는 다른 인산 수용액이다. 인산 탱크 (31) 내의 액량이 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소하면, 미사용의 새로운 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 보충된다.
새로운 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 보충되면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위 내의 값까지 증가한다. 또한, 기판 (W) 에 함유되는 실리콘이 용해된 인산 수용액에 새로운 인산 수용액이 더해지므로, 인산 수용액의 보충에 의해 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 저하되어 간다. 이로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위 내의 값으로 조정된다. 따라서, 기판 (W) 에 공급되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시킬 수 있다.
이와 같이, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량은, 회수할 수 없었던 인산 수용액의 분만큼 줄어들어 가는 것이 아니라, 인산 수용액의 실리콘 농도를 조절하기 위해서 의도적으로 감소된다. 따라서, 인산 수용액을 보충하는 타이밍이나 인산 수용액의 보충량을 의도적으로 변경할 수 있다. 또한, 보충되는 인산 수용액의 액량 등을 변경함으로써, 인산 수용액 보충 후의 인산 수용액의 실리콘 농도를 조절할 수 있다. 이로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시킬 수 있어, 기판 (W) 에 공급되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시킬 수 있다.
실리콘 농도의 규정 농도 범위의 상한치 및 하한치의 차는, 예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도이다. 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가, 규정 농도 범위의 상한치보다 고농도의 교환 농도에 도달하면, 인산 탱크 (31) 내의 모든 인산 수용액이 드레인 배관 (41) 을 통해서 배출되어, 새로운 인산 수용액으로 교환된다. 본 실시형태에서는, 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시킬 수 있으므로, 인산 수용액의 교환 빈도를 저하시킬 수 있다. 이로써, 기판 처리 장치 (1) 의 러닝 코스트를 저감시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 보충되는 타이밍과 인산 탱크 (31) 에 보충되는 인산 수용액의 액량뿐만 아니라, 인산 탱크 (31) 에 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도도 의도적으로 변경할 수 있다. 이로써, 인산 수용액의 보충 직후에 발생하는 온도의 변동이나 불균일을 억제할 수 있다. 혹은, 인산 수용액의 보충 직후에 발생하는 실리콘 농도의 변동이나 불균일을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 보충하는 인산 수용액의 실리콘 농도를 충분히 낮게 하면, 소량의 인산 수용액을 보충하는 것만으로, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 농도 범위 내의 값까지 저하시킬 수 있다. 이 경우, 보충하는 인산 수용액의 온도가 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 온도와 상이해도, 인산 수용액의 보충 직후에 인산 탱크 (31) 내에서 발생하는 인산 수용액의 온도의 변동이나 불균일을 억제할 수 있다.
또, 보충하는 인산 수용액의 실리콘 농도가 극단적으로 낮지 않아도, 보충하는 인산 수용액의 양을 늘리면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 농도 범위 내의 값까지 저하시킬 수 있다. 이 경우, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액과 실리콘 농도가 대체로 동등한 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 보충되므로, 인산 수용액의 보충 직후에 발생하는 실리콘 농도의 변동이나 불균일을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 인산 수용액의 토출이 개시되고 나서 어느 정도의 시간이 경과한 후에, 인산 수용액의 회수를 개시한다. 기판 (W) 으로부터 인산 수용액에 용해되는 실리콘의 양은, 통상, 기판 (W) 에 대한 인산 수용액의 공급을 개시한 직후가 가장 많고, 시간의 경과에 수반하여 감소해 간다. 따라서, 인산 수용액의 공급을 개시한 직후에 기판 (W) 으로부터 회수된 인산 수용액을 인산 탱크 (31) 에 회수하는 것이 아니라, 배액 배관 (38) 에 배출함으로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도의 상승을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 인산 탱크 (31) 의 접액부 (31a) (도 2 참조) 와 히터 (34) 의 접액부 (34a) (도 2 참조) 가 석영으로 만들어져 있다. 석영에 함유되는 실리콘은, 기판 (W) 에 공급되기 전에 인산 수용액에 용해된다. 따라서, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도는, 기판 (W) 에 공급된 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 회수되는 처리시뿐만 아니라, 인산 수용액이 기판 (W) 에 공급되고 있지 않은 비처리시에도 상승한다. 비처리시에 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 의도적으로 감소되어, 새로운 인산 수용액이 인산 탱크 (31) 에 보충된다. 따라서, 비처리시에도 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 안정시킬 수 있다.
다른 실시형태
본 발명은, 전술한 실시형태의 내용에 한정되는 것이 아니고, 여러 가지 변경이 가능하다.
예를 들어, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 이르렀을 때, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액을 드레인 배관 (41) 에 배출하는 것이 아니라, 처리 컵 (10) 으로부터 인산 탱크 (31) 에 회수되는 인산 수용액의 일부를 배액 배관 (38) 에 배출함으로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 감소시켜도 된다.
구체적으로는, 도 8 에 있어서 일점 쇄선의 사각으로 나타내는 바와 같이, 인산 수용액의 실리콘 농도에 관계없이 드레인 밸브 (42) 를 닫은 상태로 하고, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 회수 밸브 (37) 를 일시적으로 닫고, 배액 밸브 (39) 를 일시적으로 열어도 된다.
이 구성에 의하면, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액보다 실리콘 농도가 높은 인산 수용액, 요컨대, 기판 (W) 에 공급된 인산 수용액을 인산 탱크 (31) 에 회수하지 않고, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 감소시키므로, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도의 상승을 억제하면서, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소시킬 수 있다.
배액 배관 (38) 을, 회수 배관 (36) 이 아니라, 컵 (12) 에 접속해도 된다. 또, 배액 배관 (38) 을 순환 배관 (32) 에 접속해도 된다. 이 경우, 배액 밸브 (39) 를 열면, 순환 배관 (32) 으로부터 인산 탱크 (31) 로 되돌아오는 인산 수용액의 일부를 배액 배관 (38) 에 배출할 수 있다. 이로써, 인산 탱크 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 감소시킬 수 있다.
인산 탱크 (31) 에 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 변경할 필요가 없으면, 제 1 개별 배관 (47A) 및 제 2 개별 배관 (47B) 의 일방을 생략해도 된다.
전술한 실시형태에서는, 제 1 개별 배관 (47A) 및 제 2 개별 배관 (47B) 으로부터 인산 탱크 (31) 에 인산 수용액을 보충하였다. 그러나, 인산 탱크 (31) 에 대해 인산과 물을 개별적으로 보충하고, 보충된 인산 및 물을 인산 탱크 (31) 의 내부에서 혼합해도 된다.
기판 처리 장치 (1) 는, 원판상의 기판 (W) 을 처리하는 장치에 한정하지 않고, 다각형의 기판 (W) 을 처리하는 장치여도 된다.
전술한 모든 구성의 2 개 이상이 조합되어도 된다. 전술한 모든 공정의 2 개 이상이 조합되어도 된다.
이 출원은, 2017년 4월 20일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2017-083934호에 대응하고 있고, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 삽입되는 것으로 한다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이것들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예에 한정하여 해석되어야 하는 것이 아니고, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (12)

  1. 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판에 실리콘을 함유하는 인산 수용액을 공급하여, 상기 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판에 공급되는 상기 인산 수용액을 인산 탱크에 저류하는 인산 저류 공정과,
    상기 인산 탱크로부터 인산 노즐에 상기 인산 수용액을 안내하는 인산 안내 공정과,
    상기 기판의 표면을 향하여 상기 인산 노즐로 상기 인산 수용액을 토출시키는 인산 토출 공정과,
    상기 인산 토출 공정과 병행하여, 기판 유지 유닛에 상기 기판을 수평으로 유지시키면서, 상기 기판 유지 유닛에 상기 기판을 상기 기판의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 둘레로 회전시키는 기판 회전 공정과,
    상기 인산 노즐로부터 상기 기판에 공급된 상기 인산 수용액을 인산 회수 유닛에 의해 상기 인산 탱크에 회수하는 인산 회수 공정과,
    상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도를 검출하는 농도 검출 공정과,
    상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 액량 감소 유닛에 의해 상기 인산 탱크로 되돌아오는 상기 인산 수용액의 양을 감소시키는 것으로써, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량을 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소시키는 액량 감소 공정과,
    상기 액량 감소 공정에서 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량이 상기 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소하면, 상기 인산 회수 유닛과는 상이한 인산 보충 유닛으로부터 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 보충함으로써, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량을 상기 규정 액량 범위 내의 값까지 증가시킴과 함께, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도를 상기 규정 농도 범위 내의 값까지 저하시키는 인산 보충 공정을 포함하고,
    상기 인산 보충 공정은, 상기 인산 보충 유닛으로부터 상기 인산 탱크에 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 변경하는 농도 변경 공정을 포함하고,
    상기 인산 회수 유닛은, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판으로부터 비산되는 인산 수용액을 받아내는 통 형상의 처리 컵과, 상기 처리 컵 내의 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 안내하는 회수 배관을 포함하고,
    상기 액량 감소 유닛은, 상기 처리 컵 및 회수 배관의 적어도 일방으로부터 상기 인산 수용액을 배출하는 배액 배관과, 상기 처리 컵에 의해 받아내어진 상기 인산 수용액이 상기 회수 배관을 통해 상기 인산 탱크로 되돌아오는 회수 상태와, 상기 처리 컵에 의해 받아내어진 인산 수용액을 상기 배액 배관에 배출하여 상기 인산 탱크에 되돌아오지 않는 배액 상태를 포함하는 복수의 상태로 전환되는 회수 배액 전환 밸브를 포함하고,
    상기 액량 감소 공정은, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도가 상기 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 상기 회수 배액 전환 밸브를 상기 회수 상태로부터 상기 배액 상태로 전환하여, 상기 기판으로부터 상기 인산 탱크로 되돌아오는 상기 인산 수용액의 액량을 감소시키는 회수량 감소 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인산 회수 공정은, 상기 인산 토출 공정에 있어서 상기 인산 노즐로부터의 인산 수용액의 토출이 개시된 후에, 상기 인산 탱크에 대한 상기 인산 수용액의 회수를 개시하는 토출 개시 후 회수 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인산 저류 공정은, 상기 인산 탱크의 석영제의 접액부에 상기 인산 수용액을 접촉시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 처리 방법은, 상기 인산 수용액이 상기 인산 노즐에 공급되기 전에 상기 인산 수용액을 히터로 가열하는 인산 가열 공정을 추가로 포함하고,
    상기 인산 가열 공정은, 상기 히터의 석영제의 접액부에 상기 인산 수용액을 접촉시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판에 실리콘을 함유하는 인산 수용액을 공급하여, 상기 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판을 수평으로 유지하면서 상기 기판의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 둘레로 회전시키는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 표면을 향하여 상기 인산 수용액을 토출하는 인산 노즐과,
    상기 인산 노즐로부터 토출되는 상기 인산 수용액을 저류하는 인산 탱크와,
    상기 인산 탱크로부터 상기 인산 노즐에 상기 인산 수용액을 안내하는 인산 안내 유닛과,
    상기 인산 노즐로부터 상기 기판에 공급된 상기 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 회수하는 인산 회수 유닛과,
    인산 수용액을 상기 인산 탱크에 보충함으로써, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량을 규정 액량 범위 내로 유지하는, 상기 인산 회수 유닛과는 상이한 인산 보충 유닛과,
    상기 인산 탱크로 되돌아오는 상기 인산 수용액의 양을 감소시키는 것으로써, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량을 감소시키는 액량 감소 유닛과,
    상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도를 검출하는 실리콘 농도계와,
    기판 처리 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 기판에 공급되는 상기 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 저류시키는 인산 저류 공정과,
    상기 인산 안내 유닛으로 상기 인산 탱크로부터 인산 노즐에 상기 인산 수용액을 안내시키는 인산 안내 공정과,
    상기 기판의 표면을 향하여 상기 인산 노즐로 상기 인산 수용액을 토출시키는 인산 토출 공정과,
    상기 인산 토출 공정과 병행하여, 상기 기판 유지 유닛으로 상기 기판을 상기 회전 축선 둘레로 회전시키는 기판 회전 공정과,
    상기 인산 회수 유닛으로 상기 인산 노즐로부터 상기 기판에 공급된 상기 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 회수시키는 인산 회수 공정과,
    상기 실리콘 농도계로 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도를 검출시키는 농도 검출 공정과,
    상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 상기 액량 감소 유닛으로 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량을 상기 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소시키는 액량 감소 공정과,
    상기 액량 감소 공정에서 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량이 상기 규정 액량 범위의 하한치 이하의 값까지 감소하면, 상기 인산 보충 유닛으로 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 보충시킴으로써, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 액량을 상기 규정 액량 범위 내의 값까지 증가시킴과 함께, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도를 상기 규정 농도 범위 내의 값까지 저하시키는 인산 보충 공정을 실행하고,
    상기 인산 보충 유닛은, 상기 인산 탱크에 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 변경하는 농도 변경 유닛을 포함하고,
    상기 인산 보충 공정은, 상기 인산 탱크에 보충되는 인산 수용액의 실리콘 농도를 상기 농도 변경 유닛으로 변경시키는 농도 변경 공정을 포함하고,
    상기 인산 회수 유닛은, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판으로부터 비산되는 인산 수용액을 받아내는 통 형상의 처리 컵과, 상기 처리 컵 내의 인산 수용액을 상기 인산 탱크에 안내하는 회수 배관을 포함하고,
    상기 액량 감소 유닛은, 상기 처리 컵 및 회수 배관의 적어도 일방으로부터 상기 인산 수용액을 배출하는 배액 배관과, 상기 처리 컵에 의해 받아내어진 상기 인산 수용액이 상기 회수 배관을 통해 상기 인산 탱크로 되돌아오는 회수 상태와, 상기 처리 컵에 의해 받아내어진 인산 수용액을 상기 배액 배관에 배출하여 상기 인산 탱크에 되돌아오지 않는 배액 상태를 포함하는 복수의 상태로 전환되는 회수 배액 전환 밸브를 포함하고,
    상기 액량 감소 공정은, 상기 인산 탱크 내의 상기 인산 수용액의 실리콘 농도가 상기 규정 농도 범위의 상한치에 도달하면, 상기 회수 배액 전환 밸브를 상기 회수 상태로부터 상기 배액 상태로 전환하여, 상기 기판으로부터 상기 인산 탱크로 되돌아오는 상기 인산 수용액의 액량을 감소시키는 회수량 감소 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인산 회수 공정은, 상기 인산 토출 공정에 있어서 상기 인산 노즐로부터의 인산 수용액의 토출이 개시된 후에, 상기 인산 회수 유닛으로 상기 인산 탱크에 대한 상기 인산 수용액의 회수를 개시시키는 토출 개시 후 회수 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 인산 탱크는, 인산 수용액에 접촉하는 석영제의 접액부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 인산 수용액이 상기 인산 노즐에 공급되기 전에 상기 인산 수용액을 가열하는 히터를 추가로 구비하고,
    상기 히터는, 상기 인산 수용액에 접촉하는 석영제의 접액부를 포함하는, 기판 처리 장치.
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