KR102300935B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR102300935B1
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Abstract

기판의 원하는 처리량과 실제의 처리량의 차이와, 기판의 각부에 있어서의 처리량의 편차의 쌍방을, 저비용으로 억제한다.
기판 처리 장치는, 기판을 유지하면서 회전시키는 회전 유지부와, 제1 온도의 제1 순수를 공급하는 제1 공급원과, 제1 온도보다 높은 제2 온도의 제2 순수를 공급하는 제2 공급원과, 제1 순수를 일방의 제1 순수와 타방의 제1 순수로 분배하여 이끄는 배관계와, 일방의 제1 순수와 약액을 혼합한 처리액을 기판의 상면의 중앙영역에 공급하는 처리액 공급부와, 타방의 제1 순수를 주로 포함하는 제1 액체를 기판의 하면의 중앙영역에 공급하는 제1 공급부와, 제2 공급원으로부터 공급되는 제2 순수를 주로 포함하는 제2 액체를, 기판의 하면의 주변영역과 중간영역의 각각에 공급하는 제2 공급부와, 기판의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 제1 공급부가 공급하는 열량과, 제2 공급부가 공급하는 열량을 독립적으로 제어하는 열량 제어부를 구비한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND METHOD OF TREATING SUBSTRATE}
본 발명은, 기판을 회전시키면서 기판에 처리액을 공급함으로써 기판을 처리하는 기판 처리 기술에 관한 것이다.
이러한 기판 처리 기술로서, 특허 문헌 1에는, 미리 온도 제어된 유체를 기판 하면의 중심부와 주변부 사이의 다수의 개소에 공급함과 함께, 기판 상면에 처리액을 분사하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는, 기판의 하방의 다수의 개소로부터 각각 공급되는 각 유체의 온도를 제어하는 각 온도 제어부를 구비하고 있다. 그리고, 각 유체는, 기판으로 공급되는 위치가 기판의 중심부에서 주변부로 감에 따라 온도가 높아지도록, 각 온도 제어부에 의해 따로 따로 온도 제어되고 있다. 이것에 의해, 상기 장치는, 기판의 중심부와 주변부의 주속도의 차에 기인하는 기판의 온도차를 억제하여, 처리액에 의한 기판 처리의 균일화를 도모하고 있다.
또, 특허 문헌 2에는, 수평면 내에서 회전하는 원형 기판의 상방에 있어서 기판의 중앙영역과 주변영역 사이에서 주사되는 상측 노즐과, 기판의 중앙영역의 하방에서 주변영역의 하방으로 연장 설치된 봉형상의 하측 노즐을 구비하는 기판 처리 장치가 개시되어 있다. 상측 노즐은, 희불산 등의 약액을 기판의 상면에 토출 가능한 노즐과, 순수, 또는 순수와 불활성 가스의 혼합 유체 등의 린스액을 기판의 상면에 토출 가능한 노즐을 구비한다. 하측 노즐은, 기판의 하면에 대향하여, 린스액을 기판의 하면에 토출 가능한 다수의 토출구를 구비한다. 상기 장치는, 먼저, 상하의 양노즐로부터 약액을 기판에 토출하여 약액에 의한 처리(약액 처리)를 행하고, 다음에, 양노즐로부터 린스액을 토출하여 린스 처리를 행하며, 린스 처리 후에, 기판을 고속 회전시킴으로써, 기판에 부착되어 있는 액체를 떨쳐내어 기판을 건조시키는 건조 처리를 행한다.
기판의 하방에는, 하측 노즐을 횡단하여 기판의 회전 방향으로 흐르는 기류가 형성된다. 기판의 반경 방향에 직교하는 평면에 있어서의 하측 노즐의 단면형상은 날개형이다. 보다 상세하게는, 하측 노즐의 하면은, 기판의 반경 방향으로 연장되는 수평면이다. 하측 노즐은, 하면과 평행하게 연장 설치된, 하면보다 폭이 좁은 수평의 상면과, 상면과 하면의 각각의 폭방향에 있어서의 기류의 상류측의 단부들을 접속하는 상류측 접속면과, 기류의 하류측의 단부들을 접속하는 하류측 접속면을 더 구비하고 있다. 상류측 접속면은, 하류측 접속면보다 충분히 폭이 넓고, 구배도 완만하다. 상류측 접속면은, 하측 노즐의 내측으로 패어 만곡하고 있으며, 하류측 접속면은, 하측 노즐의 외측으로 튀어나와 만곡하고 있다. 기판의 회전에 의해 발생하는 기류는, 하측 노즐에 부딪히면 상류측 접속면을 따라 기판 하면을 향하도록 정류된다. 이 때, 조임 효과에 의해 유속도 증가한다. 약액 처리, 린스 처리에 있어서 하측 노즐로부터 기판의 하면에 토출되는 약액과 린스액은, 이 기류에 의해 기판의 하면을 따라 순조롭게 확산된다.
일본국 특허 제5123122호 공보 일본국 특허공개 2012-151439호 공보
이러한 기판 처리 장치에 있어서는, 예를 들면, 0.1℃~0.2℃ 정도의 기판 온도(처리 온도)의 변화에 의해서도, 일반적으로, 기판의 두께 방향의 처리량(예를 들면, 에칭량 등)이 크게 변동한다. 특허 문헌 1의 기판 처리 장치에는, 기판 상면에 분사되는 처리액과 기판의 하면에 공급되는 유체의 온도차에 기인하여 기판 온도가 변동하기 때문에, 원하는 처리량을 실현하는 것이 곤란하다는 문제가 있다. 또, 이러한 기판 처리 장치에 있어서는, 기판에 형성된 막질이나 처리액 공급 위치의 주사의 유무에 따라서는, 기판의 반경 방향의 온도 분포를 불균일한 분포로 하지 않으면, 처리액에 의한 에칭량 등의 처리량이 균일하게 되지 않는 경우가 있다. 그러나, 특허 문헌 1의 기판 처리 장치는, 기판의 중심부와 주변부의 온도차를 억제하는 온도 제어를 행하기 때문에, 기판의 처리 조건에 따라서는 기판 처리의 균일화가 곤란하다는 문제도 있다. 또한, 특허 문헌 1의 기판 처리 장치에는, 온도 제어부의 개수가 증가하여 장치의 제조 비용이 증대함과 함께, 온도 제어가 복잡화한다는 문제도 있다.
또, 특허 문헌 2의 기판 처리 장치에서는, 하측 노즐의 하류측 접속면은 급구배이기 때문에, 하측 노즐의 상류측 접속면을 따라 기판 하면을 향한 기류가 하측 노즐의 상면을 넘은 후에 하류측 접속면을 따라 흐르는 것은 곤란하다. 이 때문에, 떨쳐냄 처리 후에 있어서도, 하측 노즐의 하류측 접속면에 부착되어 있는 린스액 등의 액체가 떨쳐내어지지 않고 남아 버린다. 잔존하고 있는 액체는, 약액의 종류를 바꿔 처리를 행하는 경우나, 새로운 기판에 대해 처리를 행하는 경우에, 워터 마크나 파티클의 원인이 된다는 문제가 있다.
또, 특허 문헌 2의 기판 처리 장치에서는, 하측 노즐 중 기판의 중앙영역의 하방의 일단 부분과, 기판을 유지하는 스핀 척의 통형상의 회전 지축에 삽입 통과되는 지지 부재를 나사 등에 의해 고정할 필요가 있다. 하측 노즐의 일단 부분에는, 나사 등에 의한 고정용의 구조가 설치된다. 이 때문에, 하측 노즐 중 특히 일단 부분에는 린스 처리를 거친 후에 있어서도 약액이 잔류하기 쉬워진다. 이것에 의해, 예를 들면, 복수의 약액의 각각에 대해, 약액 처리와 린스 처리의 조합을 순차적으로 행하는 경우에, 잔류한 약액에 기인하여 새로운 약액의 작용이 손상된다는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 기판의 원하는 처리량과 실제의 처리량의 차이와, 기판의 각부에 있어서의 처리량의 편차의 쌍방을, 저비용으로 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 기판의 하면에 액체를 토출하는 봉형상의 하측 노즐을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 떨쳐냄 처리 후의 하측 노즐의 표면으로의 액체의 잔류를 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 기판의 하면에 약액 등을 토출하는 봉형상의 하측 노즐을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 하측 노즐 중 기판의 중앙영역의 하방의 일단 부분(기부)에 있어서의 약액의 잔류를 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 제1 양태에 관련된 기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 회전 유지부와, 제1 온도의 제1 순수를 공급하는 제1 공급원과, 제1 온도보다 높은 제2 온도의 제2 순수를 공급하는 제2 공급원과, 상기 제1 순수를 일방의 제1 순수와 타방의 제1 순수로 분배하여 이끄는 배관계와, 상기 배관계로부터 상기 일방의 제1 순수가 공급됨과 함께, 상기 일방의 제1 순수를 주로 포함하도록 상기 일방의 제1 순수와 약액을 혼합한 처리액을 상기 기판의 상면의 중앙영역에 공급하는 처리액 공급부와, 상기 배관계로부터 상기 타방의 제1 순수가 공급됨과 함께, 상기 타방의 제1 순수를 주로 포함하는 제1 액체를 상기 기판의 하면의 중앙영역에 공급하는 제1 공급부와, 상기 제2 공급원으로부터 공급되는 상기 제2 순수를 주로 포함하는 제2 액체를, 상기 기판의 하면의 주변영역과, 상기 주변영역과 중앙영역 사이의 하면의 중간영역의 각각에 공급하는 제2 공급부와, 상기 기판의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 상기 제1 공급부가 상기 기판의 하면의 중앙영역에 공급하는 열량과, 상기 제2 공급부가 상기 기판의 하면의 주변영역 및 중간영역에 공급하는 열량을 독립적으로 제어하는 열량 제어부를 구비한다.
제2 양태에 관련된 기판 처리 장치는, 제1 양태에 관련된 기판 처리 장치이며, 상기 배관계는, 일단이 상기 제1 공급원에 접속됨과 함께, 관로의 도중에서 분기하고 있는 분기 배관이다.
제3 양태에 관련된 기판 처리 장치는, 제1 양태에 관련된 기판 처리 장치이며, 상기 제1 공급부는, 상기 타방의 제1 순수와, 상기 약액과 동일한 온도의 온도 조정용의 액체를, 상기 처리액에 있어서의 상기 일방의 제1 순수와 상기 약액의 혼합비와, 상기 제1 액체에 있어서의 상기 타방의 제1 순수와 상기 온도 조정용의 액체의 혼합비가 동일해지도록 혼합하여 상기 제1 액체를 조제한다.
제4 양태에 관련된 기판 처리 장치는, 제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 관련된 기판 처리 장치이며, 상기 처리액을 상기 기판의 상면에 공급하고 있는 상기 처리액 공급부의 노즐을, 상기 기판의 상면의 상방에 있어서 주사함으로써, 상기 기판의 상면에 있어서의 상기 처리액의 공급 위치를, 상기 기판의 상면의 중앙영역과 주변영역 사이에서 주사하는 주사부를 더 구비하고, 상기 열량 제어부는, 상기 주사부에 의해 주사되고 있는 상기 처리액 공급부의 노즐의 위치에 따라, 상기 제1 공급부가 상기 기판에 공급하는 열량과, 상기 제2 공급부가 상기 기판에 공급하는 열량의 비를 변동시킨다.
제5 양태에 관련된 기판 처리 장치는, 제4 양태에 관련된 기판 처리 장치이며, 상기 열량 제어부는, 상기 제1 공급부가 공급하는 상기 제1 액체의 유량과, 상기 제2 공급부가 공급하는 상기 제2 액체의 유량의 비를, 상기 주사부에 의해 주사되고 있는 상기 처리액 공급부의 노즐의 위치에 따라 변동시킨다.
제6 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 회전 유지 단계와, 제1 온도의 제1 순수를 공급하는 공급원으로부터 상기 제1 순수를 일방의 제1 순수와 타방의 제1 순수로 분배하여 이끄는 분배 단계와, 상기 일방의 제1 순수를 주로 포함하도록 상기 일방의 제1 순수와 약액을 혼합한 처리액을, 상기 회전 유지 단계와 병행하여, 상기 기판의 상면의 중앙영역에 공급하는 처리액 공급 단계와, 상기 타방의 제1 순수를 주로 포함하는 제1 액체를, 상기 처리액 공급 단계와 병행하여, 상기 기판의 하면의 중앙영역에 공급하는 제1 공급 단계와, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도의 제2 순수를 주로 포함하는 제2 액체를, 상기 처리액 공급 단계 및 상기 제1 공급 단계와 병행하여, 상기 기판의 하면의 주변영역과, 상기 주변영역과 중앙영역 사이의 하면의 중간영역의 각각에 공급하는 제2 공급 단계와, 상기 기판의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 상기 제1 공급 단계에 의해 상기 기판의 하면의 중앙영역에 공급되는 열량과, 상기 제2 공급 단계에 의해 상기 기판의 하면의 주변영역 및 중간영역에 공급되는 열량을 독립적으로 제어하는 열량 제어 단계를 구비한다.
제7 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 제6 양태에 관련된 기판 처리 방법이며, 상기 분배 단계는, 상기 공급원으로부터 상기 제1 순수를 이끄는 경로의 도중에서 상기 제1 순수를 상기 일방의 제1 순수와 상기 타방의 제1 순수로 분배하는 단계이다.
제8 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 제6 양태에 관련된 기판 처리 방법이며, 상기 제1 공급 단계는, 상기 타방의 제1 순수와, 상기 약액과 동일한 온도의 온도 조정용의 액체를, 상기 처리액에 있어서의 상기 일방의 제1 순수와 상기 약액의 혼합비와, 상기 제1 액체에 있어서의 상기 타방의 제1 순수와 상기 온도 조정용의 액체의 혼합비가 동일해지도록 혼합하여 상기 제1 액체를 조제하는 조제 단계를 구비한다.
제9 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 제6 내지 제8 중 어느 하나의 양태에 관련된 기판 처리 방법이며, 상기 처리액 공급 단계에서 상기 기판의 상면에 공급되고 있는 상기 처리액의 공급 위치를, 상기 기판의 상면의 중앙영역과 주변영역 사이에서 주사하는 주사 단계를 더 구비하고, 상기 열량 제어 단계는, 상기 주사 단계에서 주사되고 있는 상기 처리액의 공급 위치에 따라, 상기 제1 공급 단계에 의해 상기 기판에 공급되는 열량과, 상기 제2 공급 단계에 의해 상기 기판에 공급되는 열량의 비를 변동시킨다.
제10 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 제9 양태에 관련된 기판 처리 방법이며, 상기 열량 제어 단계는, 상기 제1 공급 단계에서 공급되는 상기 제1 액체의 유량과, 상기 제2 공급 단계에서 공급되는 상기 제2 액체의 유량의 비를, 상기 주사 단계에서 주사되고 있는 상기 처리액의 공급 위치에 따라 변동시키는 단계이다.
제11 양태에 관련된 기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 회전 유지부와, 액체를 공급하는 액체 공급원과, 상기 기판의 하면과 상기 회전 유지부 사이에 있어서, 상기 기판의 하면에 수직인 방향의 두께가 얇은 편평한 봉형의 형상을 가지며 상기 기판의 중앙부의 하방으로부터 상기 기판의 주변부의 하방으로 연장 설치되어, 상기 액체를 상기 기판의 하면에 토출하는 하측 노즐을 구비하고, 상기 하측 노즐은, 상기 기판의 회전 방향의 하류측 단부와, 회전 방향의 상류측 단부와, 수평인 상면과 수평인 하면을 구비하고 상기 하류측 단부와 상기 상류측 단부 각각에 접속하는 중앙부를 구비하고, 상기 하측 노즐의 상기 하류측 단부에는, 상기 상류측 단부보다 완만한 경사 구배로 회전 방향 하류측이 될수록 얇아지는 박육부가 설치되어 있다.
제12 양태에 관련된 기판 처리 장치는, 제11 양태에 관련된 기판 처리 장치이며, 상기 박육부의 상면과 하면이 이루는 각도가 예각이다.
제13 양태에 관련된 기판 처리 장치는, 제11 또는 제12 양태에 관련된 기판 처리 장치이며, 상기 박육부에 있어서의 상기 기판의 회전 방향 하류측의 선단이 뾰족해져 있다.
제14 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법이며, 상기 기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 유지하면서 회전 가능한 회전 유지부와, 상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 하면의 중앙영역에 대향하는 기부와, 상기 기부로부터 상기 기판의 하면의 주변영역의 하방으로 연장 설치된 연장 설치부를 구비함과 함께, 정해진 액체를 상기 기판의 하면에 토출 가능한 하측 노즐을 구비하고, 상기 하측 노즐은, 상기 기판의 하면의 상기 중앙영역에 대향하여 상기 중앙영역에 상기 액체를 토출 가능한 중앙 토출구를 상기 기부에 구비함과 함께, 상기 기판의 하면의 상기 중앙영역 이외의 주변측 영역에 대향하여 상기 주변측 영역에 상기 액체를 토출 가능한 주변측 토출구를 상기 연장 설치부에 구비하고, 상기 기판 처리 방법은, 상기 회전 유지부에 의해 상기 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 회전 유지 단계와, 상기 회전 유지 단계와 병행하여, 상기 하측 노즐로부터 약액을 포함하는 처리액을 상기 기판의 하면에 토출하여 상기 기판을 처리하는 약액 처리 단계와, 상기 약액 처리 단계 후에, 상기 하측 노즐의 상기 중앙 토출구 내지 제1 유량의 린스액을 상기 기판의 하면의 상기 중앙영역에 토출하면서, 상기 주변측 토출구 내지 제1 유량보다 많은 제2 유량의 린스액을 상기 기판의 하면의 상기 주변측 영역에 토출함으로써 상기 하측 노즐의 상기 기부에 린스액을 공급하여 상기 기부를 세정하는 하측 노즐 세정 단계를 구비한다.
제15 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 제14 양태에 관련된 기판 처리 방법이며, 상기 제2 유량은, 상기 하측 노즐의 상기 주변측 토출구로부터 상기 주변측 영역에 토출된 린스액을, 상기 주변측 영역을 거쳐 상기 하측 노즐의 상기 기부에 공급 가능한 유량이다.
제16 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 제14 양태에 관련된 기판 처리 방법이며, 상기 하측 노즐 세정 단계는, 상기 회전 유지 단계와 병행하여 행해지는 단계이며, 상기 회전 유지 단계는, 상기 약액 처리 단계와 병행하여, 상기 기판을 제1 회전 속도로 회전시킴과 함께, 상기 하측 노즐 세정 단계와 병행하여, 상기 기판을 제1 회전 속도보다 느린 제2 회전 속도로 회전시키는 단계이다.
제17 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 제14 양태에 관련된 기판 처리 방법이며, 상기 하측 노즐은, 상기 기부에 상기 기판의 하면에 대향하는 수평면을 구비하고, 상기 하측 노즐 세정 단계는, 상기 하측 노즐의 상기 수평면과 상기 기판의 하면 사이의 공간을, 상기 하측 노즐로부터 토출된 린스액을 포함하는 액체에 의해 채워진 액밀 상태로 하면서, 상기 하측 노즐의 상기 기부를 세정하는 단계이다.
제18 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 제14 내지 제17 중 어느 하나의 양태에 관련된 기판 처리 방법이며, 상기 하측 노즐은, 상기 기부를 상하 방향으로 관통하는 액제거 구멍을 더 구비하고, 상기 하측 노즐 세정 단계는, 상기 하측 노즐의 상기 기부에 부착되어 있는 약액을, 상기 기부에 공급되는 린스액과 함께 상기 액제거 구멍으로부터 상기 하측 노즐의 외부로 배출하는 배출 단계를 구비하고 있다.
제19 양태에 관련된 기판 처리 방법은, 제5 양태에 관련된 기판 처리 방법이며, 상기 기판 처리 장치는, 상기 하측 노즐의 상기 기부를 고정하는 대좌부(臺座部)를 더 구비하고, 상기 하측 노즐은, 상기 기부와 상기 대좌부를 서로 고정하기 위한 고정구를 부착하기 위한 자리파기부를 상기 기부에 더 구비함과 함께, 상기 액제거 구멍을, 상기 자리파기부의 저면에 구비하고, 상기 하측 노즐 세정 단계의 상기 배출 단계는, 상기 자리파기부에 잔류하는 약액을, 상기 기판의 하면을 거쳐 상기 기부에 공급되는 린스액과 함께 상기 액제거 구멍으로부터 상기 하측 노즐의 외부로 배출하는 단계이다.
제1 내지 제10 중 어느 한 양태에 관련된 발명에 의해서도, 기판의 중앙영역의 상면 및 하면에 각각 공급되는 처리액과 제1 액체는 공통의 공급원으로부터 공급되는 제1 순수를 주로 포함하므로 처리액과 제1 액체의 온도차를 작게 하여, 기판의 중앙영역을, 기판의 두께 방향에 있어서의 원하는 처리량에 따른 온도에 접근시키는 것이 용이해진다. 또, 기판의 회전에 의해 중앙영역보다 온도가 강하하기 쉬운 기판의 주변영역과 중간영역에 제1 순수보다 고온의 제2 순수를 주로 포함하는 제2 액체가 공급되므로, 기판의 반경 방향의 온도 분포를 균일화하기 쉬워진다. 또한, 구해지는 기판의 반경 방향의 온도 분포가 균일하지 않은 경우에도, 제1 액체를 통하여 기판 하면의 중앙영역에 공급되는 열량과, 제2 액체를 통하여 기판 하면의 중간영역 및 주변영역에 공급되는 열량을 독립적으로 제어하여, 기판의 반경 방향의 온도 분포를 변경할 수 있다. 따라서, 원하는 처리량과 실제의 처리량의 차이와, 기판의 각부에 있어서의 처리량의 편차를, 제1 액체의 공급계와 제2 액체의 공급계의 2계통으로부터 공급되는 열량의 제어에 의해 낮은 비용으로 억제할 수 있다.
제2 또는 제7 양태에 관련된 발명에 의하면, 일방의 제1 순수와 타방의 제1 순수는, 공급원으로부터 이끌리는 경로 도중에서 제1 순수로부터 분배되고 있으므로, 제1 공급부에 공급되는 일방의 제1 순수와, 제2 공급부에 공급되는 타방의 제1 순수의 온도차를 보다 억제할 수 있다. 따라서, 처리액과 제1 액체의 온도차를 보다 작게 하여, 기판의 중앙영역을, 기판의 두께 방향에 있어서의 원하는 처리량에 따른 온도에 접근시키는 것이 보다 용이해진다.
제3 또는 제8 양태에 관련된 발명에 의하면, 처리액에 있어서의 일방의 제1 순수와 약액의 혼합비와, 제1 액체에 있어서의 타방의 제1 순수와 온도 조정용의 액체의 혼합비가 동일해지도록, 타방의 제1 순수와, 약액과 동일한 온도의 온도 조정용의 액체를 혼합하여 제1 액체가 조제된다. 이러한 혼합비의 많고 적음에 상관없이, 처리액과 제1 액체의 온도차를 보다 작게 할 수 있다.
제4 또는 제9 양태에 관련된 발명에 의하면, 기판의 상면에 있어서 주사되고 있는 처리액의 공급 위치에 따라, 기판의 하면의 중앙영역에 공급되는 열량과, 기판의 하면의 주변영역 및 중간영역에 공급되는 열량의 비가 변동된다. 이것에 의해, 기판의 반경 방향의 온도 분포를, 처리액의 공급 위치에 따라 구해지는 온도 분포에 의해 접근시킬 수 있다. 따라서, 처리액의 공급 위치가 주사되는 경우에 있어서도, 기판의 각부에 있어서의 처리량의 편차를 보다 억제할 수 있다.
제5 또는 제10 양태에 관련된 발명에 의하면, 제1 액체의 유량과, 제2 액체의 유량의 비가, 주사되고 있는 처리액의 공급 위치에 따라 변동된다. 그리고, 이러한 유량은 신속히 변경할 수 있으므로, 처리액의 공급 위치의 변동에 대한 기판의 반경 방향의 온도 분포의 변동의 응답성을 높일 수 있어, 기판의 각부에 있어서의 처리량의 편차를 보다 억제할 수 있다.
제11 양태에 관련된 발명에 의하면, 하측 노즐에 있어서의 기판의 회전 방향의 하류측 단부에 설치된 박육부는, 회전 방향의 상류측의 단부보다 완만한 경사 구배로 회전 방향 하류측이 될수록 얇아져 있다. 따라서, 기판의 회전에 의해 형성되는 기류는, 하측 노즐의 상면과 하면을 따라 흐른 후에, 박육부의 표면을 따라 흐르기 쉬워지므로, 떨쳐냄 처리 후의 노즐 표면으로의 액체의 잔류를 억제할 수 있다.
제12 양태에 관련된 발명에 의하면, 박육부의 상면과 하면이 이루는 각도가 예각이므로, 기판의 회전에 의해 형성되는 기류가 박육부의 표면을 따라 더 흐르기 쉬워진다. 따라서, 떨쳐냄 처리 후의 노즐 표면으로의 액체의 잔류를 더 억제할 수 있다.
제13 양태에 관련된 발명에 의하면, 박육부에 있어서의 기판의 회전 방향의 하류측의 선단이 뾰족해져 있으므로, 기판의 회전에 의해 형성되는 기류가 박육부의 선단에서 소용돌이를 형성하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 박육부의 선단에 있어서도, 떨쳐냄 처리 후의 액체의 잔류를 억제할 수 있다.
제14 양태에 관련된 발명에 의하면, 하측 노즐의 기부에 설치된 중앙 토출구 내지 제1 유량의 린스액이 기판의 하면의 중앙영역에 토출되면서, 주변측 토출구 내지 제2 유량의 린스액이 기판의 하면의 주변측 영역에 토출된다. 하측 노즐로부터 기판의 하면에 토출된 린스액은, 기판의 하면을 따라 확산된 후, 기판의 하면으로부터 낙하하여 하측 노즐에 공급된다. 기판의 하면에 토출된 린스액은, 그 유량이 많을수록, 기판의 하면을 따라 보다 멀리까지 확산된다. 주변측 토출구는, 중앙 토출구보다 하측 노즐의 기부로부터 멀지만, 제2 유량은 제1 유량보다 많다. 따라서, 중앙 토출구로부터 토출되어 기판의 하면을 따라 확산되는 린스액과, 주변측 토출구로부터 토출되어 기판의 하면을 따라 확산되는 린스액의 쌍방의 린스액은, 각각의 유량을 충분히 늘렸다고 해도, 기판의 하면 중 하측 노즐의 기부의 상방 부분 혹은 그 근방 부분에 있어서 쌍방의 린스액이 서로 부딪혀, 함께 하측 노즐로 낙하한다. 이것에 의해 쌍방의 린스액의 대부분을 하측 노즐의 기부에 공급할 수 있다. 따라서, 하측 노즐의 기부에 잔류하는 약액을 린스액에 의해 충분히 치환할 수 있으므로, 하측 노즐의 기부로의 약액의 잔류를 억제할 수 있다.
제15 양태에 관련된 발명에 의하면, 제2 유량은, 하측 노즐의 주변측 토출구로부터 기판의 하면의 주변측 영역에 토출된 린스액을, 주변측 영역을 거쳐 하측 노즐의 기부에 공급 가능한 유량이다. 따라서, 보다 많은 린스액을 주변측 토출구로부터 하측 노즐의 기부에 공급할 수 있으므로, 하측 노즐의 기부로의 약액의 잔류를 더 억제할 수 있다.
제16 양태에 관련된 발명에 의하면, 기판은, 약액 처리 단계와 병행하여, 제1 회전 속도로 회전하게 되고, 하측 노즐 세정 단계와 병행하여, 제1 회전 속도보다 느린 제2 회전 속도로 회전하게 된다. 따라서, 보다 많은 린스액이, 주변측 토출구로부터 기판의 주변측 영역을 거쳐 하측 노즐의 기부까지 도달할 수 있으므로, 하측 노즐의 기부로의 약액의 잔류를 더 억제할 수 있다.
제17 양태에 관련된 발명에 의하면, 하측 노즐의 수평면과 기판의 하면 사이의 공간이, 하측 노즐로부터 토출된 린스액을 포함하는 액체에 의해 채워진 액밀 상태가 된다. 이것에 의해, 하측 노즐의 수평면 중 린스액이 공급되지 않는 부분을 줄일 수 있으므로, 하측 노즐의 기부로의 약액의 잔류를 더 억제할 수 있다.
제18 양태에 관련된 발명에 의하면, 하측 노즐의 기부에 부착되어 있는 약액은, 기부에 공급되는 린스액과 함께 기부에 설치된 액제거 구멍으로부터도 하측 노즐의 외부로 배출되므로, 하측 노즐의 기부로의 약액의 잔류를 더 억제할 수 있다.
제19 양태에 관련된 발명에 의하면, 하측 노즐의 기부에 자리파기부가 설치되고, 자리파기부의 저면에 액제거 구멍이 설치된다. 자리파기부에 잔류하는 약액은, 린스액과 함께 액제거 구멍으로부터 하측 노즐의 외부로 배출된다. 이것에 의해, 하측 노즐의 기부로의 약액의 잔류를 더 억제할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1에 관련된 기판 처리 장치의 개략 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 2는 도 1의 하측 노즐의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 하측 노즐의 구성을 나타내는 상면도이다.
도 4는 도 1의 기판의 상방으로부터 기판의 하방의 하측 노즐을 투시한 도이다.
도 5는 기판의 반경 방향의 온도 분포와, 에칭량의 분포의 관계의 일례를 그래프 형식으로 나타내는 도이다.
도 6은 기판의 반경 방향의 온도 분포와, 에칭량의 분포의 관계의 일례를 그래프 형식으로 나타내는 도이다.
도 7은 기판의 반경 방향의 온도 분포와, 에칭량의 분포의 관계의 일례를 그래프 형식으로 나타내는 도이다.
도 8은 제1 액체와 제2 액체의 온도와, 에칭량의 분포의 관계의 일례를 그래프 형식으로 나타내는 도이다.
도 9는 제1 액체와 제2 액체의 유량과, 에칭량의 분포의 관계의 일례를 그래프 형식으로 나타내는 도이다.
도 10은 주사되는 상측 노즐의 위치에 따라, 제1 액체와 제2 액체의 유량이 변동되는 상태를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 11은 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치의 개략 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 12는 하측 노즐의 세정 처리 후의 잔류 약액의 유무를 확인하는 복수의 개소를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 13은 하측 노즐로부터 기판의 하면에 토출된 액체가 확산되는 방식의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 하측 노즐에 설치된 자리파기부와 물제거 구멍을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 12에 나타낸 복수의 개소에 대해서, 잔류 약액의 유무의 확인 결과를 표 형식으로 나타내는 도이다.
도 16은 도 12에 나타낸 복수의 개소에 대해서, 잔류 약액의 유무의 확인 결과를 표 형식으로 나타내는 도이다.
도 17은 도 12에 나타낸 복수의 개소에 대해서, 잔류 약액의 유무의 확인 결과를 표 형식으로 나타내는 도이다.
도 18은 도 12에 나타낸 복수의 개소에 대해서, 잔류 약액의 유무의 확인 결과를 표 형식으로 나타내는 도이다.
도 19는 기판 처리를 연속해서 반복할 때의 기판의 누적 장수와, 에칭량의 관계의 일례를, 린스액의 복수의 유량에 대해 그래프 형식으로 나타내는 도이다.
도 20은 기판 처리를 연속해서 반복했을 때의 기판 하면에 공급되는 린스액의 유량과, 에칭량의 증가율의 관계의 일례를, 그래프 형식으로 나타내는 도이다.
도 21은 도 1의 하측 노즐의 주위의 기류를 나타내는 단면도이다.
도 22는 다른 실시 형태에 관련된 하측 노즐의 주위의 기류를 나타내는 단면도이다.
도 23은 다른 실시 형태에 관련된 하측 노즐의 주위의 기류를 나타내는 단면도이다.
도 24는 다른 실시 형태에 관련된 하측 노즐의 주위의 기류를 나타내는 단면도이다.
도 25는 비교 기술에 관련된 하측 노즐의 주위의 기류를 나타내는 단면도이다.
도 26은 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도면에서는 동일한 구성 및 기능을 가지는 부분에 동일한 부호가 붙여지고, 하기 설명에서는 중복 설명이 생략된다. 또, 각 도면은 모식적으로 나타낸 것이다. 또, 실시 형태의 설명에 있어서, 상하 방향은, 연직 방향이며, 기판 W측이 위이며, 스핀 척(111)측이 아래이다.
＜1. 실시 형태 1에 대해서＞
＜1-1. 기판 처리 장치의 구성＞
도 1은 실시 형태 1에 관련된 기판 처리 장치(100)의 개략 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다. 도 2는, 하측 노즐(240)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 3은, 하측 노즐(240)의 구성을 나타내는 상면도이다. 도 4는, 기판 W의 상방으로부터 기판 W의 하방에 설치된 하측 노즐(240)을 투시한 도이다. 하측 노즐(240)은, 도 4에 있어서 실선으로 나타내고 있다.
기판 처리 장치(100)는, 약액을 포함하는 처리액을 이용하여 기판의 처리(「약액 처리」)를 행한다. 구체적으로는, 기판 처리 장치(100)는, 처리액으로서, 예를 들면, 에칭액을 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 기판 W의 상면(「표면」이라고도 칭해진다) S1의 에칭 처리를 행하고, 상면 S1에 형성되어 있는 박막(불요물)의 제거를 행한다. 처리액으로서는, 그 밖에, 예를 들면, 세정액 등이 이용된다. 또한, 상면 S1과 반대측의 하면 S2는, 「이면」이라고도 칭해진다. 기판 W의 표면형상은 대략 원형이며, 기판 W의 상면 S1은 디바이스 패턴이 형성되는 디바이스 형성면을 의미하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 상면 S1을 상방으로 향한 상태로 기판 W를 대략 수평 자세로 유지하여 회전시키는 스핀 척(「회전 유지부」) (111)을 구비하고 있다. 스핀 척(111)은, 원통형상의 회전 지축(113)이 모터를 포함하는 척 회전 기구(「회전부」)(156)의 회전축에 연결되어 있어, 척 회전 기구(156)의 구동에 의해 회전축(연직축) a1 둘레로, 즉 대략 수평면 내에서 회전 가능하게 되어 있다.
회전 지축(113)의 상단부에는, 원반형상의 스핀 베이스(115)가 나사 등의 체결 부품에 의해 일체적으로 연결되어 있다. 따라서, 장치 전체를 제어하는 제어부(161)로부터의 동작 지령에 따라 척 회전 기구(156)가 작동함으로써, 회전 지축(113)과 스핀 베이스(115)는, 일체적으로, 회전축 a1을 중심으로 회전한다. 또, 제어부(161)는 척 회전 기구(156)를 제어하여 회전 속도를 조정한다. 제어부(161)는, 예를 들면, CPU가 메모리에 기억된 프로그램을 실행하는 것 등에 의해 실현된다.
스핀 베이스(115)의 주연부 부근에는, 기판 W의 주연부 S3을 파지하기 위한 복수개의 척 핀(117)이 세워 설치되어 있다. 척 핀(117)은, 원형의 기판 W를 확실히 유지하기 위해 3개 이상 설치하고 있으면 되고, 스핀 베이스(115)의 주연부를 따라 등각도 간격으로 배치되어 있다. 각 척 핀(117)은, 기판 W의 주연부 S3을 하방으로부터 지지하는 기판 지지부와, 기판 지지부에 지지된 주연부 S3을 그 측방으로부터 기판 W의 중심측으로 가압하여 기판 W를 유지하는 주연 유지부를 구비하고 있다. 각 척 핀(117)은, 주연 유지부가 기판 W의 주연부 S3을 가압하는 가압 상태와, 주연 유지부가 주연부 S3으로부터 떨어지는 해방 상태 사이를 전환 가능하게 구성되어 있다.
스핀 베이스(115)에 대해 기판 W가 수도될 때에는, 기판 처리 장치(100)는, 복수개의 척 핀(117)을 해방 상태로 하고, 기판 W에 대해 에칭, 혹은 세정 등의 처리를 행할 때에는, 복수개의 척 핀(117)을 가압 상태로 한다. 가압 상태로 함으로써, 복수개의 척 핀(117)은, 기판 W의 주연부 S3을 파지하여 기판 W를 스핀 베이스(115)로부터 소정 간격을 두고 대략 수평 자세로 유지할 수 있다. 이것에 의해, 기판 W는 그 표면(패턴 형성면) S1을 상방으로 향하고, 하면 S2를 하방으로 향한 상태로 상면 S1, 하면 S2의 중심을 회전축 a1이 지나도록 지지된다.
스핀 베이스(115)의 중앙부에는, 회전 지축(113)의 관통 구멍에 접속된 관통 구멍이 형성되어 있다. 이 관통 구멍 및 회전 지축(113)의 관통 구멍에는, 통형상체(118)가 삽입 통과되어 있다. 통형상체(118)의 상단부에는, 상단부의 개구를 막도록, 평판형상의 대좌(119)가 부착되어 있다. 대좌(119)의 상면은, 수평면으로 되어 있다. 이 상면에는, 기판 W의 하면 S2을 따라 연장 설치된 장척형상의 하측 노즐(240)의 일단측 부분(「기부」)(271)이 고정되어 있다.
하측 노즐(240)은, 일단측 부분(271)과, 일단측 부분(271)으로부터 기판 W의 하면 S2의 주변영역 K3의 하방으로 연장 설치된 연장 설치부(272)를 구비하며, 편평한 형상을 가지고 있다. 하측 노즐(240)의 상면과 하면(보다 정확하게는, 후술하는 탈수부(249)를 제외한 부분)은 수평면을 이루고 있다. 상기 상면과 상기 하면은, 각각, 하측 노즐(240)의 주면이다. 하측 노즐(240)의 길이 방향의 일단측 부분(271)의 하면과, 대좌(119)의 상면은, 하측 노즐(240)의 상면에 설치된 토출구(241)가 기판 W의 중심의 하방에 위치하도록, 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1의 하방에 있어서 서로 맞닿아 있다. 하측 노즐(240)의 길이 방향의 타단은, 하면 S2의 주변영역 K3의 하방에 이르고 있다. 회전하는 스핀 베이스(115)에 세워 설치된 척 핀(117)과 하측 노즐(240)이 간섭하지 않도록, 회전축 a1로부터 하측 노즐(240)의 타단까지의 길이는, 척 핀(117)의 회전 궤적의 반경보다 짧게 설정되어 있다.
대좌(119)와 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)은, 나사(261~264)에 의해 서로 고정되어 있다. 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)의 상면에는, 자리파기부(251~253)가 형성되어 있다. 자리파기부(251)의 저부에는, 나사(261)에 대응하는 관통 구멍이 형성되고, 자리파기부(252)의 저부에는, 나사(262, 263)에 대응하는 2개의 관통 구멍이 형성되며, 자리파기부(253)의 저부에는, 나사(264)에 대응하는 관통 구멍이 형성되어 있다. 대좌(119)의 상면에도 이러한 관통 구멍에 각각 연통하는 나사 구멍이 각각 형성되어 있다. 대좌(119)와 하측 노즐(240)이 나사(261~264)에 의해 고정되었을 때에, 나사(261)의 머리는, 자리파기부(251)에 수용되고, 나사(262, 263)의 머리는, 자리파기부(252)에 수용되며, 나사(264)의 머리는 자리파기부(253)에 수용된다. 이것에 의해, 나사(261~264)의 머리는, 하측 노즐(240)의 상면으로부터 튀어 나오는 일이 없다.
자리파기부(251)는, 하측 노즐(240)의 일단측 부분의 상면 중 토출구(241, 243)를 연결하는 선보다 기판 W의 회전 방향 상류측(도 3에 있어서 상측)의 부분에 형성되어 있으며, 하측 노즐(240)의 길이 방향의 일단측의 측면에도 개구하고 있다. 자리파기부(252)는, 하측 노즐(240)의 일단측 부분의 상면 중 토출구(241, 243)를 연결하는 선보다 기판 W의 회전 방향 하류측(도 3에 있어서 하측)의 부분에 형성되어 있으며, 하측 노즐(240)에 있어서의 기판 W의 회전 방향 하류측(도 3에 있어서 하측)의 측면에도 개구하고 있다. 자리파기부(253)는, 하측 노즐(240)의 일단측 부분의 상면 중 토출구(241, 243)를 연결하는 선보다 기판 W의 회전 방향 상류측이며, 또한, 자리파기부(251)보다 하측 노즐(240)의 길이 방향의 타단측의 부분에 형성되어 있다.
열에 의한 휨 등의 변형을 억제하기 위해, 하측 노즐(240)은, 하측 노즐(240)을 그 길이 방향으로 관통하는 스텐레스강 등의 심재(248)를 구비하고 있다. 하측 노즐(240) 중 심재(248) 이외의 부분은, 수지 등에 의해 형성되어 있다. 심재(248)는, 하측 노즐(240) 중 기판 W의 회전 방향 상류측의 단부를 따라, 자리파기부(251, 253)보다 상기 회전 방향 상류측에 설치되어 있다. 이 때문에, 자리파기부(253)는, 하측 노즐(240)의 상면과 측면 중 상면에만 개구함과 함께, 자리파기부(253)의 저면에는, 상기 저면에서 하측 노즐(240)의 하면까지 하측 노즐(240)을 관통하는 물제거 구멍(253a)이 형성되어 있다. 물제거 구멍(253a)은, 하측 노즐(240)의 하면 중 대좌(119)에 대향하고 있지 않는 부분에 개구하고 있다.
하측 노즐(240)에 있어서의 기판 W의 회전 방향 하류측의 단부 중 자리파기부(252)보다 길이 방향의 타단측의 부분에는, 탈수부(249)가 하측 노즐(240)의 길이 방향을 따라 연장 설치되어 있다. 탈수부(249)는, 기판 W의 회전 방향 하류측이 될수록 얇아지도록 형성되어 있으며, 그 단면형상은, 예를 들면, 삼각형이다. 기판 처리 장치(100)는, 처리액(53)에 의한 기판 W의 처리를 행한 후에, 하측 노즐(240)로부터 기판 W의 이면에 순수를 토출하는 것에 의한 린스 처리를 행하고, 린스 처리 후에, 하측 노즐(240)에 부착된 물방울을 제거하기 위한 떨쳐냄 처리를 행한다. 린스 처리와 떨쳐냄 처리도 기판 W의 회전과 병행하여 행해진다. 기판 W가 회전함으로써, 기판 W의 하방에는, 하측 노즐(240)을 횡단하여 기판 W의 회전 방향으로 흐르는 기류가 형성된다. 상기 기류는, 하측 노즐(240)의 근방 부분에 있어서 화살표 Y를 따라 흐른다. 화살표 Y의 방향은, 수평면 내에 있어서 하측 노즐(240)의 연재 방향(회전축 a1과 직교하는 기판 W의 반경 방향)과 직교하는 방향이며, 화살표 Y는, 하측 노즐(240)에 있어서의 기판 W의 회전 방향의 하류측을 향하고 있다. 하측 노즐(240)에 탈수부(249)가 형성되어 있음으로써, 떨쳐냄 처리에서의 물방울의 제거 효율을 높일 수 있다.
대좌(119)는, 하측 노즐(240)의 하면에 설치된 도입구(244, 245)에 대향하는 각 부분에, 대좌(119)를 상하 방향으로 관통하는 관통 구멍을 구비하고 있다. 또, 통형상체(118)에는, 액체(51), 액체(52)를 하측 노즐(240)에 공급하는 공급관(281, 282)이 삽입 통과되어 있다. 액체(51), 액체(52)는, 기판 W의 온도 분포를 조정하기 위해, 하측 노즐(240)로부터 기판 W의 하면 S2에 토출된다. 공급관(281, 282)의 각각의 상단부는, 대좌(119)의 각 관통 구멍 중 도입구(244, 245)에 대응하는 각 관통 구멍에 있어서, 대좌(119)를 관통하여, 도입구(244, 245)와 접속되어 있다.
하측 노즐(240)은, 스핀 척(111)에 유지된 기판 W의 하면 S2에 액체(51, 52)를 토출한다. 하측 노즐(240)의 내부에는, 액체(51, 52)를 각각 이끄는 유로(246, 247)가, 자리파기부(251, 253)와, 자리파기부(252) 사이의 부분에 형성되어 있다. 유로(246)는, 하측 노즐(240)의 길이 방향의 일단측 부분(271)을 상하 방향으로 관통하고 있다. 하측 노즐(240)의 하면에 있어서의 유로(246)의 개구는, 유로(246)에 액체(51)를 도입하는 도입구(244)를 이루고, 하측 노즐(240)의 상면에 있어서의 유로(246)의 개구는, 액체(51)를 기판 W의 하면의 중앙영역 K1에 토출하는 토출구(241)를 이루고 있다. 토출구(241)는, 중앙영역 K1에 대향하고 있다.
유로(247)는, 하측 노즐(240)의 내부에 있어서, 기판 W의 반경 방향을 따라, 하측 노즐(240)의 길이 방향의 일단측으로부터 타단측으로 연장되어 있다. 유로(247)는, 하측 노즐(240)의 길이 방향의 일단측 부분(271)의 하면에 개구하고 있으며, 이 개구는, 유로(247)에 액체(52)를 도입하는 도입구(245)를 이루고 있다. 또, 유로(247)는, 하측 노즐(240)의 상면 중 하측 노즐(240)의 길이 방향의 중앙 부분과, 타단측 부분의 각각에 있어서 개구하고 있다. 이러한 개구 중 중앙 부분의 개구는, 액체(52)를 기판 W의 하면 S2의 중간영역 K2에 액체(52)를 토출하는 토출구(242)를 이루고 있으며, 타단측 부분의 개구는, 액체(52)를 하면 S2의 주변영역 K3에 토출하는 토출구(243)를 이루고 있다. 토출구(242)는, 중간영역 K2에 대향하여, 토출구(243)는, 주변영역 K3에 대향하고 있다. 중간영역 K2와 주변영역 K3은, 기판 W의 하면 S2 중 중앙영역 K1 이외의 주변측 영역이다. 즉, 토출구(242)와 토출구(243)는, 각각, 연장 설치부(272)에 설치되어, 액체(52)를 주변측 영역에 토출하는 주변측 토출구이다.
도 4에 있어서, 중앙영역 K1은, 일점 쇄선의 원으로 둘러싸이고, 사선으로 햇칭된 영역이다. 주변영역 K3은, 기판 W의 주연과, 2점 쇄선의 원 사이의, 망점 패턴을 붙인 영역이다. 그리고, 중간영역 K2는, 중앙영역 K1과 주변영역 K3 사이의 영역이다. 중간영역 K2는, 기판 W 중, 기판 W의 중심으로부터의 반경 방향을 따른 거리, 즉, 회전축 a1로부터의 반경 방향을 따른 거리가, 예를 들면, 기판의 반경의 1/3으로부터 기판의 반경의 2/3인 영역이다. 구체적으로는, 예를 들면, 반경 150mm의 기판에 있어서의 중간영역 K2는, 기판 W의 중심으로부터의 거리가, 예를 들면, 50mm~100mm인 영역이다.
도 1~도 4의 예에서는, 토출구(241)의 중심축은, 기판 W의 회전축 a1에 일치하고 있지만, 토출구(241)는, 중앙영역 K1에 액체(51)를 토출 가능하게 설치되어 있으면 되고, 토출구(241)의 중심축이, 기판 W의 회전축 a1에 일치하지 않아도 된다. 또, 도 1~도 4의 예에서는, 토출구(241~243), 도입구(244, 245), 및 유로(246), 유로(247)는, 공통의 하측 노즐(240)에 설치되어 있다. 그러나, 하측 노즐(240) 대신에, 서로 별체로 형성된 2개의 하측 노즐이 채용되고, 일방의 하측 노즐에 토출구(241), 도입구(244), 및 유로(246)가 설치됨과 함께, 타방의 하측 노즐에 토출구(242), 토출구(243), 도입구(245), 및 유로(247)가 설치되어도 된다. 또, 탈수부(249)가 형성되어 있지 않아도 된다.
기판 처리 장치(100)는, 이와 같이 기판 W를 유지한 스핀 척(111)을 척 회전 기구(156)에 의해 회전 구동함으로써 기판 W를 소정의 회전 속도로 회전시키면서, 하측 노즐(240)로부터 액체(51, 52)를 하면 S2에 대해 토출함으로써 기판 W의 온도를 조절한다. 그리고, 기판 처리 장치(100)는, 후술하는 상측 노즐(120)로부터 기판의 상면 S1에 대해 처리액(53)을 공급함으로써, 기판 W에 소정의 처리(에칭 처리 등)를 실시한다.
스핀 척(111)에 유지된 기판 W의 측방에는, 모터를 구비한 노즐 회전 기구(155)가 설치되어 있으며, 노즐 회전 기구(155)의 동작은, 제어부(161)에 의해 제어된다. 노즐 회전 기구(155)에는, 강성이 있는 관형상의 배관 아암(280)이 노즐 회전 기구(155)를 회전 중심으로 하여 대략 수평면 내에서 선회 가능하게 부착되어 있다.
배관 아암(280)의 일단은, 노즐 회전 기구(155)를 관통하여 그 하면에 이르고 있으며, 타단은, 배관 아암(280)이 노즐 회전 기구(155)에 의해 선회됨으로써 기판 W의 상면 S1의 중앙영역의 상방에 위치 결정 가능하다. 그 타단에는, 상측 노즐(120)이 부착되어 있다. 스핀 베이스(115)에 대한 기판 W의 수도 등을 할 때에는, 배관 아암(280)이 선회되어 상측 노즐(120)이 기판 W의 반입 경로 상으로부터 퇴피된다. 또, 에칭 처리나 린스 처리 등을 행할 때에는, 상측 노즐(120)의 위치(처리 위치)가 서보 제어에 의해 정확하게 상면 S1의 중앙영역의 상방으로 조정된다. 여기서, 상기 서보 제어는, 제어부(161)에 의해 제어된다. 따라서, 제어부(161)로부터의 지령에 의해 상측 노즐(120)의 위치를 조정하는 것이 가능해진다.
배관 아암(280)의 내부에는, 처리액(53)을 상측 노즐(120)에 공급하는 유로가, 상측 노즐(120)의 상단으로부터 노즐 회전 기구(155)의 하면의 하방까지 설치되어 있다. 상측 노즐(120)은, 공급된 처리액(53)을, 기판 W의 상면 S1에 대향하는 토출구로부터 하방으로 토출한다. 이것에 의해, 하측 노즐(240)에 의해 온도 분포가 조정되어 있는 기판 W의 상면 S1의 중앙영역을 향해 처리액(53)이 토출되어, 기판 W의 처리가 행해진다. 또한, 상면 S1은, 토출된 처리액(53)에 기판 W의 회전에 의한 원심력이 작용하여 처리액(53)이 기판 W의 주연부 S3까지 확산됨으로써, 전체적으로 처리된다.
또한, 노즐 회전 기구(155)가 배관 아암(280)을 회전 구동하여 상측 노즐(120)을 기판 W의 상면 S1의 회전 궤적에 대해 상대적으로 주사함으로써, 기판 처리 장치(100)는, 처리액(53)을 상면 S1의 전체면에 공급할 수도 있다. 이와 같이, 상측 노즐(120)의 주사를 행하면, 처리의 균일성이 더 향상된다. 이 주사에 있어서, 상측 노즐(120)은, 예를 들면, 상면 S1의 중앙영역의 상방과, 주변영역의 상방 사이에서 왕복하여 주사된다. 즉, 노즐 회전 기구(155)는, 처리액(53)을 기판 W의 상면 S1에 공급하고 있는 상측 노즐(120)을, 기판 W의 상면 S1의 상방에 있어서 주사함으로써, 기판 W의 상면 S1에 있어서의 처리액(53)의 공급 위치를, 기판 W의 상면 S1의 중앙영역과 주변영역 사이에서 주사하는 주사부로서 동작한다. 또한, 노즐 회전 기구(155) 및 배관 아암(280) 대신에, 상측 노즐(120)을, 예를 들면, 상면 S1의 상방에서 직선적으로 주사하는 주사 기구가 채용되어도 된다.
기판 처리 장치(100)는, 제1 온도의 순수(「제1 순수」)(11)를 공급하는 순수 공급원(「제1 공급원」)(131)과, 제1 온도보다 높은 제2 온도의 순수(「제2 순수」)(12)를 공급하는 순수 공급원(「제2 공급원」)(132)과, 약액(13)을 공급하는 약액 공급원(133)과, 액체(14)를 공급하는 액체 공급원(134)을, 더 구비하고 있다. 약액(13)으로서는, 예를 들면, 불산(HF), 수산화 암모늄(NH4OH), 염산(HCL), 또는 과산화 수소(H2O2) 등이 채용된다. 약액 공급원(133)이, 약액(13)으로서, 복수의 약액을 병행하여 공급해도 된다. 액체(14)로서는, 바람직하게는, 순수 또는, 약액(13)이 채용된다.
순수 공급원(131, 132), 약액 공급원(133), 및 액체 공급원(134)의 각각은, 공급하는 액체를 가열 가능한 히터와, 액체의 온도를 검출 가능한 온도 센서와, 그 액체를 송출하는 펌프 등의 송출 수단(각각 도시 생략)을 내장하고 있다.
제어부(161)는, 각 온도 센서가 검출한 액체의 온도가 목표 온도가 되도록, 각 히터의 발열량을 제어하여, 순수 공급원(131, 132), 약액 공급원(133), 및 액체 공급원(134)이 공급하는 순수(11), 순수(12), 약액(13), 및 액체(14)의 온도를 제어한다.
보다 구체적으로는, 제어부(161)는, 순수 공급원(131, 132)의 각각의 온도 센서의 검출 온도에 의거하여 각각의 히터를 제어함으로써, 순수 공급원(131)이 공급하는 순수(11)의 온도를 제1 온도로 설정함과 함께, 순수 공급원(132)이 공급하는 순수(12)의 온도를 제1 온도보다 고온의 제2 온도로 설정한다. 제어부(161)는, 미리 설정된 설정 정보에 따라서, 제1 온도와 제2 온도를 소정의 온도 범위 내에서 자유롭게 제어할 수 있다. 제어부(161)와, 순수 공급원(131)의 온도 센서 및 히터와, 순수 공급원(132)의 온도 센서 및 히터는, 순수(11)의 제1 온도와, 순수(12)의 제2 온도를 소정의 온도 범위 내에서 자유롭게 제어 가능한 온도 제어부(164)를 이루고 있다. 즉, 온도 제어부(164)는, 순수 공급원(131)에 있어서의 순수(11)의 온도(제1 온도)와, 순수 공급원(132)에 있어서의 순수(12)의 온도(제2 온도)를 제어하는 온도 제어를 행한다.
또, 제어부(161)는, 약액 공급원(133), 액체 공급원(134)이 각각 내장하는 히터의 제어에 의해, 약액(13), 액체(14)의 각각 온도를, 미리 설정된 설정 정보에 따라서 소정의 온도 범위 내에서 자유롭게 제어할 수 있다. 제어부(161)는, 바람직하게는, 액체(14)의 온도와, 약액(13)의 온도(약액 공급원(133)가 복수의 약액을 약액(13)으로서 공급하는 경우는 각 약액의 온도)를 서로 동일한 온도로 제어한다.
기판 처리 장치(100)는, 혼합부(191)와 혼합부(192)를 더 구비하고 있다. 혼합부(191), 혼합부(192)는, 예를 들면, 믹싱 밸브에 의해 각각 구성된다. 혼합부(191)는, 배관(381)에 의해 약액 공급원(133)과 접속됨과 함께, 배관(382)에 의해 순수 공급원(131)과 접속되어 있다. 또, 혼합부(191)는, 배관(386)에 의해, 노즐 회전 기구(155)의 하단에 이르고 있는 배관 아암(280)의 일단과 접속되어 있다.
혼합부(192)는, 배관(382)의 일부와, 배관(382)의 경로 도중부터 분기한 배관(383)에 의해 순수 공급원(131)과 접속됨과 함께, 배관(384)에 의해 액체 공급원(134)과 접속되어 있다. 또, 혼합부(192)는, 배관(387)에 의해, 공급관(281)과 접속되어 있다.
배관(382) 중 배관(383)이 분기하고 있는 분기부보다 하류측의 부분은, 순수 공급원(131)이 공급하는 순수(11)를 일방의 순수(「일방의 제1 순수」)(11a)에 분배한다. 배관(383)은, 순수(11)를 타방의 순수(「타방의 제1 순수」)(11b)에 분배한다. 배관(382)과, 배관(383)은, 배관계(380)를 구성하고 있다. 즉, 배관계(380)는, 일단이 순수 공급원(131)에 접속됨과 함께, 관로의 도중에서 분기하고 있는 분기 배관이다. 배관계(380)는, 순수 공급원(131)이 공급하는 순수(11)를 순수(11a)와 순수(11b)로 분배하여, 순수(11a)를 혼합부(191)로 이끌고, 순수(11b)를 혼합부(192)로 이끈다.
또한, 배관계(380)가, 배관(382)의 도중부터 분기하는 배관(383) 대신에, 일단이 순수 공급원(131)과 접속되고, 타단이 혼합부(192)와 접속되는 배관을 구비하고, 이 배관과, 배관(382)에 의해, 순수 공급원(131)이 공급하는 순수(11)를 순수(11a)와 순수(11b)로 분배해도 된다.
또, 순수 공급원(132)은, 배관(385)에 의해 공급관(282)과 접속되어 있으며, 순수(12)를, 액체(52)로서 배관(385)을 통하여 공급관(282)에 공급한다.
배관(381)의 경로 도중에는, 유량 제어기(181), 개폐 밸브(171)가 설치되고, 배관(382)의 경로 도중에는, 유량 제어기(182), 개폐 밸브(172)가 설치되며, 배관(383)의 경로 도중에는, 유량 제어기(183), 개폐 밸브(173)가 설치되고, 배관(384)의 경로 도중에는, 유량 제어기(184), 개폐 밸브(174)가 설치되어 있다. 또, 배관(385)의 경로 도중에는, 유량 제어기(185), 개폐 밸브(175)가 설치되고, 배관(386)의 경로 도중에는, 개폐 밸브(176)가 설치되어 있다. 약액 공급원(133)이, 약액(13)으로서 복수의 약액을 병행하여 공급하는 경우에는, 배관(381)은, 복수의 배관에 의해 구성되며, 각 배관마다 유량 제어기와, 개폐 밸브가 설치된다. 즉, 이 경우에는, 유량 제어기(181)와 개폐 밸브(171)는, 복수의 유량 제어기와 복수의 개폐 밸브에 의해 각각 구성된다.
유량 제어기(181~185)는, 예를 들면, 각각이 설치되어 있는 배관에 흐르는 액체의 유량을 검출하는 유량계와, 밸브의 개폐량에 따라 상기 액체의 유량을 조절 가능한 가변 밸브를 구비하여 구성되어 있다. 제어부(161)는, 유량 제어기(181~185)의 각각에 대해서, 유량계가 검출하는 유량이 목표 유량이 되도록, 도시를 생략한 밸브 제어 기구를 통하여 유량 제어기(181~185)의 가변 밸브의 개폐량을 제어한다. 제어부(161)는, 미리 설정된 설정 정보에 따라서 소정의 범위 내에서 목표 유량을 설정함으로써, 유량 제어기(181~185)를 통과하는 각 액체의 유량을 소정의 범위 내에서 자유롭게 제어할 수 있다. 또, 제어부(161)는, 상기 밸브 제어 기구를 통하여 개폐 밸브(171~177)를 열린 상태 또는 닫힌 상태로 제어한다.
제어부(161)가, 유량 제어기(181)를 통과하는 약액(13)의 유량을 소정의 범위 내에서 제어함과 함께, 개폐 밸브(171)를 열린 상태로 제어함으로써, 약액(13)이 혼합부(191)에 공급된다. 또, 제어부(161)가, 유량 제어기(182)를 통과하는 순수(11a)의 유량을 소정의 범위 내에서 제어함과 함께, 개폐 밸브(172)를 열린 상태로 제어함으로써, 순수(11a)가 혼합부(191)에 공급된다.
제어부(161)는, 유량 제어기(182)를 통과하는 순수(11a)의 유량과, 유량 제어기(181)를 통과하는 약액(13)의 유량(약액(13)이 복수의 약액인 경우는, 각 약액의 각각의 유량)이, 미리 설정된 유량비가 되도록, 유량 제어기(181, 182)를 제어한다. 이 유량비는, 순수(11a)의 유량이, 약액(13)의 유량보다 많은 유량비이다. 예를 들면, 수산화 암모늄과 과산화 수소와 순수가 혼합됨으로써, 처리액(53)으로서 SC-1액이 조제되는 경우에는, 수산화 암모늄과 과산화 수소와 순수(순수(11a))는, 예를 들면, 1대 4대 20의 유량비로 혼합부(191)에 공급된다. 제어부(161)는, 약액(13)의 종류, 온도 등에 따라 미리 설정된 설정 정보에 따라서, 이 유량비를 변경할 수도 있다.
혼합부(191)에 공급된 순수(11a)와 약액(13)은, 혼합부(191)에 의해 순수(11a)와 약액(13)의 유량비와 동일한 혼합비로 혼합되어, 처리액(53)이 조제된다. 제어부(161)가 개폐 밸브(176)를 열린 상태로 제어함으로써, 처리액(53)은, 혼합부(191)로부터 배관(386), 배관 아암(280)을 거쳐 상측 노즐(120)에 공급되어, 상측 노즐(120)의 토출구로부터 기판 W의 상면 S1의 중앙영역에 토출된다.
혼합부(191)와, 배관(386)과, 개폐 밸브(176)와, 노즐 회전 기구(155)와, 배관 아암(280)과, 상측 노즐(120)은, 처리액 공급부(303)를 구성하고 있다. 즉, 처리액 공급부(303)는, 배관계(380) 중 배관(382)으로부터 순수(11a)가 공급됨과 함께, 순수(11a)를 주로 포함하도록 순수(11a)와 약액(13)을 혼합한 처리액(53)을 기판 W의 상면 S1에 공급한다.
제어부(161)가, 유량 제어기(183)를 통과하는 순수(11b)의 유량을 소정의 범위 내에서 제어함과 함께, 개폐 밸브(173)를 열린 상태로 제어함으로써, 순수(11b)가 혼합부(192)에 공급된다. 또, 제어부(161)가, 유량 제어기(184)를 통과하는 액체(14)의 유량을 소정의 범위 내에서 제어함과 함께, 개폐 밸브(174)를 열린 상태로 제어함으로써, 액체(14)가 혼합부(192)에 공급된다. 제어부(161)는, 순수(11b)의 유량과, 액체(14)의 유량이, 미리 설정된 유량비가 되도록, 유량 제어기(183, 184)를 제어한다. 이 유량비는, 순수(11b)의 유량이, 액체(14)의 유량보다 많은 유량비이다. 제어부(161)는, 미리 설정된 설정 정보에 따라서, 이 유량비를 변경할 수도 있다.
제어부(161)는, 순수(11b)와 액체(14)의 유량비를 유지하면서, 순수(11b)와 액체(14)의 유량이 변동하도록 유량 제어기(183, 184)를 제어할 수 있음과 함께, 상기 유량비의 변동을 수반하여 순수(11b)와 액체(14)의 유량이 변동하도록, 유량 제어기(183, 184)를 제어할 수도 있다.
또, 약액(13)과 액체(14)의 온도가 동일한 경우에는, 제어부(161)는, 바람직하게는, 혼합부(192)에 공급되는 순수(11b)와 액체(14)의 유량비와, 혼합부(192)에 공급되는 순수(11a)와 약액(13)의 유량비가 동일해지도록 순수(11b)와 액체(14)의 유량비를 제어한다.
혼합부(192)에 공급된 순수(11b)와 액체(14)는, 혼합부(192)에 의해 순수(11b)와 액체(14)의 유량비와 동일한 혼합비로 혼합되어, 액체(51)가 조제된다. 제어부(161)가, 개폐 밸브(177)를 열린 상태로 제어함으로써, 액체(51)는, 혼합부(192)로부터 배관(387), 공급관(281)을 거쳐 도입구(244)로부터 하측 노즐(240)의 유로(246)에 도입되어, 토출구(241)로부터 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 토출된다.
혼합부(192)와, 배관(387)과, 개폐 밸브(177)와, 공급관(281)과, 하측 노즐(240)의 유로(246)와 토출구(241)는, 제1 공급부(301)를 구성하고 있다. 즉, 제1 공급부(301)는, 배관계(380) 중 배관(383)으로부터 순수(11b)가 공급됨과 함께, 순수(11b)를 주로 포함하는 액체(51)를 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 공급한다. 또, 제1 공급부(301)는, 바람직하게는, 순수(11b)와, 약액(13)과 동일한 온도의 온도 조정용의 액체(14)를, 처리액(53)에 있어서의 순수(11a)와 약액(13)의 혼합비와, 액체(51)에 있어서의 순수(11b)와 액체(14)의 혼합비가 동일해지도록 혼합하여 액체(51)를 조제한다. 이것에 의해, 액체(51)와 처리액(53)의 온도차를 보다 억제할 수 있다.
제어부(161)가, 유량 제어기(185)를 통과하는 순수(12)의 유량을 소정의 범위 내에서 제어함과 함께, 개폐 밸브(175)를 열린 상태로 제어함으로써, 액체(52)로서의 순수(12)가, 순수 공급원(132)으로부터 배관(385)을 거쳐 공급관(282)에 공급된다. 그리고, 액체(52)는, 공급관(282)과 접속된 도입구(245)로부터 하측 노즐(240)의 유로(247)에 도입되어, 토출구(242, 243)로부터 기판 W의 하면 S2의 중간영역 K2, 주변영역 K3에 토출된다. 또한, 배관(385)의 경로 도중에 믹싱 밸브 등의 혼합부가 더 설치됨과 함께, 상기 혼합부에 공급되는 순수(12)의 유량보다 적은 유량으로 상기 혼합부에 약액이 더 공급되어, 순수(12)와 상기 약액이 혼합됨으로써 액체(52)가 조제되어도 된다. 즉, 액체(52)는, 순수(12) 자체여도 되고, 순수(12)를 주로 포함하도록, 순수(12)와 약액이 혼합된 액체여도 된다. 순수(12) 자체도, 순수(12)를 주로 포함하는 액체이다.
배관(385)과, 유량 제어기(185)와, 개폐 밸브(175)와, 공급관(282)과, 하측 노즐(240) 중 유로(247)와, 토출구(242, 243)는, 제2 공급부(302)를 구성하고 있다. 즉, 제2 공급부(302)는, 순수 공급원(132)으로부터 공급되는 순수(12)를 주로 포함하는 액체(52)를, 기판 W의 하면 S2의 주변영역 K3과, 주변영역 K3과 중앙영역 K1 사이의 하면 S2의 중간영역 K2의 각각에 공급한다.
또, 제어부(161)와, 유량 제어기(183~185)는, 유량 제어부(163)를 이루고 있다. 유량 제어부(163)는, 순수(11b)와, 액체(14)가 혼합부(192)에 의해 혼합되는 액체(51)의 유량과, 액체(52)(순수(12))의 유량을 독립적으로 제어함으로써, 기판 W의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 제1 공급부(301)가 기판 W에 공급하는 열량과, 제2 공급부(302)가 기판 W에 공급하는 열량을 독립적으로 제어할 수 있다.
또, 상기 서술한 온도 제어부(164)는, 순수 공급원(131)에 있어서의 순수(11)의 온도(제1 온도)와, 순수 공급원(132)에 있어서의 순수(12)의 온도(제2 온도)를 독립적으로 제어함으로써, 기판 W의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 제1 공급부가 기판 W에 공급하는 열량과, 제2 공급부(302)가 기판 W에 공급하는 열량을 독립적으로 제어할 수 있다.
유량 제어부(163)와 온도 제어부(164)는 열량 제어부(162)를 이루고 있다. 따라서, 열량 제어부(162)는, 기판 W의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 제1 공급부가 기판 W에 공급하는 열량과, 제2 공급부(302)가 기판 W에 공급하는 열량을 독립적으로 제어할 수 있다.
기판 처리 장치(100)의 각 구성 요소 중, 예를 들면, 순수 공급원(131, 132), 약액 공급원(133), 액체 공급원(134) 이외의 각 구성 요소는, 공통의 하우징에 수납되어, 순수 공급원(131, 132), 약액 공급원(133), 액체 공급원(134)은, 예를 들면, 상기 하우징이 설치되는 설치실 이외의 다른 플로어 등에 설치된다. 이 경우에는, 배관계(380) 중 배관(382)으로부터 배관(383)이 분기하는 분기부는, 바람직하게는, 하우징에 수납된다. 또한, 순수 공급원(131, 132), 약액 공급원(133), 액체 공급원(134)도 상기 하우징에 수납되어도 된다.
또, 기판 처리 장치(100)에 있어서는, 스핀 척(111)에 의한 기판 W의 회전과, 제1 공급부(301)에 의한 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1로의 액체(51)의 공급과, 제2 공급부(302)에 의한 하면 S2의 중간영역 K2 및 주변영역 K3으로의 액체(52)의 공급과, 처리액 공급부(303)에 의한 기판 W의 상면 S1로의 처리액(53)의 공급은, 서로 병행하여 행해진다. 기판 처리 장치(100)는, 액체(51)와 액체(52) 중 액체(51) 만을 기판 W의 하면 S2에 공급할 수도 있다. 또, 순수 공급원(131)과, 순수 공급원(131)이 공급하는 순수(11)를 제2 온도로 가열하는 히터 등에 의해 순수 공급원(132)을 구성해도 되고, 순수 공급원(132)과, 순수 공급원(132)이 공급하는 순수(12)에 제1 온도보다 저온의 순수를 혼합하여 제1 온도의 순수를 조제하는 혼합부에 의해, 순수 공급원(131)을 구성해도 된다.
＜1-2. 기판의 반경 방향의 온도 분포와, 에칭량의 분포＞
도 5~도 7은, 처리액(53)으로서 에칭액이 이용되는 경우의 기판 W의 반경 방향의 온도 분포와, 에칭량의 분포의 관계의 일례를 그래프 형식으로 각각 나타내는 도이다. 에칭량은, 에칭 레이트에 비례한다.
도 5에 있어서 기판 W에 형성되어 있는 처리 대상의 막은, 열산화막(Th-Oxide)이며, 도 6에서는, 처리 대상의 막은, 아몰퍼스 실리콘(a-Si)이며, 도 7에서는, 처리 대상의 막은, 폴리 실리콘(poly-Si)이다.
도 5~도 7의 예에서는, 에칭액은, 기판의 중앙영역의 상방으로부터 공급되고 있으며, 에칭액으로서, 수산화 암모늄(NH4OH)과 순수가 1대 5의 비율로 혼합된 40℃의 희수산화 암모늄이 이용되고 있다. 에칭 시간은 30초이다. 기판의 온도 분포는, 도 5~도 7에 나타내는 온도 분포로 미리 설정되어 있다. 에칭 처리 전에, 불산(HF)과 순수가 1대 100의 비율로 혼합된 희불산(DHF)을 이용하여 30초간의 세정 처리가 행해지고 있다.
도 5의 예에서는, 기판의 반경 방향의 온도와 에칭량은, 매우 상관관계가 높다고 할 수 있다. 그러나, 도 6의 예에서는, 기판의 반경 방향의 온도 분포가, 기판의 주연에 가까울수록, 온도가 높아지는 분포로 설정됨으로써, 가까스로 에칭량의 분포가 거의 균일하게 되어 있다. 즉, 기판의 반경 방향의 위치에 따라, 온도와 에칭량의 관계에 큰 차이가 있다고 할 수 있다. 도 7의 예에서는, 기판의 반경 방향의 온도 분포는 균일하지만, 에칭량의 분포는 불균일하게 되어 있다. 구체적으로는, 에칭량은, 기판의 주변영역이 가장 작고, 중간영역이 가장 커져 있다. 기판의 중앙영역의 에칭량은, 주변영역보다 크고, 중간영역보다 작아져 있다. 즉, 기판의 반경 방향의 위치에 따라, 온도와 에칭량의 관계에 큰 차이가 있다고 할 수 있다.
도 5~도 7에 나타내는 바와 같이, 기판에 형성되어 있는 처리 대상의 막질에 따라서는, 기판의 반경 방향의 온도 분포를 균일하게 했다고 해도, 에칭량의 분포는, 균일하게 되지 않는 경우가 있다. 이 경우, 에칭량을 균일하게 하기 위해서는, 온도 분포를 불균일하게 하지 않으면 안 된다.
＜1-3. 기판 W에 공급되는 열량의 공급 패턴과, 에칭량의 분포＞
도 8, 도 9는, 하측 노즐(240)이 기판 W에 공급하는 열량의 공급 패턴과, 기판 W의 반경 방향의 에칭량의 분포의 관계의 일례를 그래프 형식으로 각각 나타내는 도이다. 도 8에서는, 하측 노즐(240)이 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 토출하는 액체(51)(제1 액체)와, 하면 S2의 중간영역 K2, 주변영역 K3에 토출하는 액체(52)(제2 액체)의 온도를 변경함으로써, 기판 W에 공급되는 열량이 변경되어 있다. 도 9에서는, 액체(51)와 액체(52)의 유량비를 변경함으로써, 기판 W에 공급되는 열량이 변경되고 있다. 액체(51, 52)로서는, 순수가 이용되고 있다.
도 8, 도 9의 예에서는, 처리액(53)으로서의 에칭액이, 기판의 중앙영역의 상방으로부터 공급되고 있다. 에칭액으로서, 불산(HF)과 순수가 1대 50의 비율로 혼합되어 24℃로 온도 조정된 희불산(DHF)이 이용되고 있다. 처리 시간은 300초이다. 기판 W에 형성되어 있는 처리 대상의 막은, 열산화막(Th-Oxide)이다.
도 8에서는, 액체(51)와 액체(52)의 온도의 조합이 3가지의 패턴으로 설정되어 있다. 상기 3가지의 패턴 중 2개의 패턴에서는, 액체(51)와 액체(52)의 쌍방이, 각각 1000ml/분의 유량으로 공급되고 있다. 액체(51)의 온도는, 상기 2개의 패턴 중 어느 것에서도 24℃로 조정되어 있는 한편, 액체(52)의 온도는, 상기 2개의 패턴의 일방에서는 27℃로 조정되고, 타방에서는 26℃로 조정되어 있다. 또, 상기 3가지의 온도의 조합 패턴 중 나머지의 하나 패턴에서는, 액체(51, 52) 중 액체(51) 만이 2000ml/분의 유량으로 공급되고 있다. 액체(51)의 온도는 24℃로 조정되어 있다.
3가지의 온도의 조합 패턴 중 어느 것에서도, 기판 W의 상면 S1의 중앙영역으로부터 중간영역에 걸치는 부분에서는, 중앙영역의 에칭량 쪽이 약간 크기는 하지만, 전체적으로 대략 균일한 에칭량의 분포가 얻어지고 있다. 한편, 중간영역으로부터 주변영역에 걸치는 부분의 에칭량의 분포는, 3가지의 온도의 조합 패턴에 있어서 서로 상이하다. 액체(52)가 공급되지 않는 경우에는, 주연측이 될수록 에칭량이 저하되고 있다. 26℃의 액체(52)가 공급되는 경우에는, 거의 균일한 에칭량의 분포가 얻어지고 있다. 27℃의 액체(52)가 공급되는 경우에는, 주연측이 될수록 에칭량이 상승하고 있다.
도 8의 처리 조건(기판의 막질, 에칭액의 공급 방법 등)에서는, 액체(51)가 24℃로 설정되고, 액체(52)가 26℃로 설정됨으로써, 기판의 반경 방향의 에칭량을 거의 균일하게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 기판 처리 장치(100)에 있어서는, 미리, 각 처리 조건에 대해, 기판의 반경 방향의 에칭량을 거의 균일하게 할 수 있는 액체(51)와 액체(52)의 온도 조건이 실험 등에 의해 구해지며, 설정 정보로서 제어부(161)의 메모리 등에 기억되어 있다. 제어부(161)는, 처리 대상의 기판 W의 처리 조건에 대응하는 액체(51)와 액체(52)의 온도 조건을 읽어내어 온도 제어부(164)에 의한 제어를 행한다.
도 9에서는, 액체(51)와 액체(52)의 유량비가 3가지로 설정되어 있다. 구체적으로는, 유량비는, 액체(51, 52) 중 액체(51) 만이 공급되고, 액체(52)가 공급되지 않는 설정과, 액체(51)와 액체(52)의 유량이 동일한 설정과, 액체(51)와 액체(52)의 유량비가 1대 3인 설정의 3가지로 설정되어 있다. 상기 3가지의 패턴 중 어느 것에서도, 액체(51)와 액체(52)의 온도는, 각각 24℃이다. 액체(51, 52)의 쌍방이 공급되는 경우의 액체(51)의 유량은, 1000ml/분이다. 또, 액체(51, 52) 중 액체(51) 만이 공급되고 있는 경우의 액체(51)의 유량은 2000ml/분이다.
3가지의 유량비의 설정 패턴 중 어느 것에서도, 기판 W의 상면 S1의 중앙영역으로부터 중간영역에 걸치는 부분에서는, 중앙영역의 에칭량이 약간 크기는 하지만, 전체적으로 대략 균일한 에칭량의 분포가 얻어지고 있다. 한편, 중간영역으로부터 주변영역에 걸치는 부분의 에칭량의 분포는, 3가지의 패턴에 있어서 서로 상이하다. 액체(52)가 공급되지 않는 경우에는, 주연측이 될수록 에칭량이 저하되어 있다. 유량비가 1대 1인 경우에는, 거의 균일한 에칭량의 분포가 얻어지고 있다. 유량비가 1대 3인 경우에는, 기판 W의 주연측이 될수록 에칭량이 상승하고 있다.
도 9의 처리 조건(기판의 막질, 에칭액의 공급 방법 등)에서는, 액체(51)와 액체(52)의 유량비가 1대 1로 설정됨으로써, 기판의 반경 방향의 에칭량을 거의 균일하게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 기판 처리 장치(100)에 있어서는, 미리, 각 처리 조건에 대해, 기판의 반경 방향의 에칭량을 거의 균일하게 할 수 있는 액체(51)와 액체(52)의 유량비(유량 조건)가 실험 등에 의해 구해지며, 설정 정보로서 제어부(161)의 메모리 등에 기억되어 있다. 제어부(161)는, 처리 대상의 기판 W의 처리 조건에 대응하는 대응하는 액체(51)와 액체(52)의 유량 조건을 읽어내어 유량 제어부(163)에 의한 제어를 행한다.
＜1-4. 상측 노즐(120)(처리액(53)의 공급 위치)의 주사＞
도 10은, 상측 노즐(120)의 위치(즉, 처리액(53)의 공급 위치)가 주사되는 경우에 있어서, 상측 노즐(120)의 위치에 따라, 기판 처리 장치(100)가 액체(51)(제1 액체)와 액체(52)(제2 액체)의 유량을 변동시키는 상태를 모식적으로 나타내는 도이다.
상기 서술한 바와 같이, 노즐 회전 기구(155)는, 기판 W의 상면 S1에 처리액(53)을 토출하고 있는 처리액 공급부(303)의 상측 노즐(120)을 기판 W의 상면 S1의 상방에서 주사하는 주사부로서 동작할 수도 있다. 이 경우에는, 열량 제어부(162)는, 노즐 회전 기구(155)에 의해 주사되고 있는 처리액 공급부(303)의 상측 노즐(120)의 위치에 따라, 제1 공급부(301)가 기판 W에 공급하는 열량과, 제2 공급부(302)가 기판 W에 공급하는 열량의 비를 변동시킨다.
열량 제어부(162)의 유량 제어부(163)는, 보다 바람직하게는, 액체(51)의 유량과, 액체(52)의 유량의 비를, 노즐 회전 기구(155)에 의해 주사되고 있는 상측 노즐(120)의 위치에 따라 변동시킴으로써, 제1 공급부(301)가 기판 W에 공급하는 열량과, 제2 공급부(302)가 기판 W에 공급하는 열량의 비를 변동시킨다. 즉, 유량 제어부(163)는, 이러한 열량의 비를, 공간적 및 시간적으로 변동시킨다. 유량은, 높은 응답성으로 변동시킬 수 있으므로, 상측 노즐(120)의 주사 속도가 빠른 경우에도, 기판의 온도 분포를 보다 단시간에 변경할 수 있다. 상측 노즐(120)의 주사 위치에 따라 액체(51), 액체(52)의 온도를 변동시켜도 된다. 도 10에 나타내는 예에서는, 유량 제어부(163)는, 상측 노즐(120)이 기판 W의 중앙영역의 상방에 위치하는 경우에는, 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 토출되는 액체(51)의 유량보다, 하면 S2의 중간영역 K2, 주변영역 K3에 토출되는 액체(52)의 유량을 많게 한다. 이 상태의 액체(51, 52)는, 액체(51a, 52a)로서 나타내고 있다. 또, 유량 제어부(163)는, 상측 노즐(120)이 기판 W의 주연영역의 상방에 위치하는 경우에는, 중앙영역 K1에 토출되는 액체(51)의 유량보다, 중간영역 K2, 주변영역 K3에 토출되는 액체(52)의 유량을 줄인다. 이 상태의 액체(51, 52)는, 액체(51b, 52b)로서 나타내고 있다. 이것에 의해, 상측 노즐(120)이 주사되는 경우에도, 기판 W의 각부의 처리량의 편차를 억제 가능한 온도 분포가 얻어진다.
이상과 같이 구성된 본 실시 형태 1에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 기판 W의 중앙영역의 상면 및 하면에 각각 공급되는 처리액(53)과 액체(51)는 공통의 순수 공급원(131)으로부터 공급되는 순수(11)를 주로 포함하므로 처리액(53)과 액체(51)의 온도차를 작게 하여, 기판 W의 중앙영역을, 기판 W의 두께 방향에 있어서의 원하는 처리량에 따른 온도에 접근시키는 것이 용이해진다. 또한, 기판 각부의 처리 시간이 동일한 경우에는, 각부의 최종적인 처리량은, 각부의 단위 시간당 처리량에 비례한다. 또, 상기 기판 처리 장치에 의하면, 기판 W의 회전에 의해 중앙영역보다 온도가 강하하기 쉬운 기판 W의 주변영역과 중간영역에 순수(11)보다 고온의 순수(12)를 주로 포함하는 액체(52)가 공급되므로, 기판 W의 반경 방향의 온도 분포를 균일화하기 쉬워진다. 또한, 구해지는 기판 W의 반경 방향의 온도 분포가 균일하지 않은 경우에도, 액체(51)를 통하여 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 공급되는 열량과, 액체(52)를 통하여 하면 S2의 중간영역 K2 및 주변영역 K3에 공급되는 열량을 독립적으로 제어하여, 기판 W의 반경 방향의 온도 분포를 변경할 수 있다. 따라서, 원하는 처리량과 실제의 처리량의 차이와, 기판 W의 각부에 있어서의 처리량의 편차를, 액체(51)의 공급계와 액체(52)의 공급계의 2계통으로부터 공급되는 열량의 제어에 의해 낮은 비용으로 억제할 수 있다. 또, 기판 W의 중앙영역의 처리량을 처리 조건에 관계없이 일정하게 하는 것도 용이해진다. 또, 기판 W의 중앙영역에 액체(51)를 통하여 공급되는 열량을 기준으로, 주연영역 및 중간영역에 액체(52)를 통하여 공급되는 열량을 조절함으로써, 원하는 처리량에 대응하는 열량의 제어 조건을 구하는 것이 용이해진다.
또, 이상과 같이 구성된 본 실시 형태 1에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 일방의 순수(11a)와 타방의 순수(11b)는, 순수 공급원(131)으로부터 이끌리는 관로(382)의 도중의 배관(383)이 분기하는 분기점에 있어서, 순수(11)로부터 분배되어 있다. 순수 공급원(131)으로부터 분기점까지의 경로가 길기 때문에, 순수(11)의 온도의 저하량이 커지는 경우에도, 제1 공급부(301)에 공급되는 일방의 순수(11a)와, 제2 공급부(302)에 공급되는 타방의 순수(11b)의 온도차를 보다 억제할 수 있다. 따라서, 처리액(53)과 액체(51)의 온도차를 보다 작게 하여, 기판 W의 중앙영역을, 기판 W의 두께 방향에 있어서의 원하는 처리량에 따른 온도에 접근시키는 것이 보다 용이해진다.
또, 이상과 같이 구성된 본 실시 형태 1에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 처리액(53)에 있어서의 일방의 순수(11a)와 약액(13)의 혼합비와, 액체(51)에 있어서의 타방의 순수(11b)와 온도 조정용의 액체(14)의 혼합비가 동일해지도록, 타방의 순수(11b)와, 약액(13)과 동일한 온도의 액체(14)를 혼합하여 액체(51)가 조제된다. 따라서, 이러한 혼합비의 많고 적음에 상관없이, 처리액(53)과 액체(51)의 온도차를 보다 작게 할 수 있다.
또, 이상과 같이 구성된 본 실시 형태 1에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 기판 W의 상면 S1에 있어서 주사되고 있는 처리액(53)의 공급 위치에 따라, 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 공급되는 열량과, 하면 S2의 주변영역 K3 및 중간영역 K2에 공급되는 열량의 비가 변동된다. 이것에 의해, 기판 W의 반경 방향의 온도 분포를, 처리액(53)의 공급 위치에 따라 구해지는 온도 분포에 의해 접근시킬 수 있다. 따라서, 처리액(53)의 공급 위치가 주사되는 경우에 있어서도, 기판 W의 각부에 있어서의 처리량의 편차를 보다 억제할 수 있다.
또, 이상과 같이 구성된 본 실시 형태 1에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 액체(51)의 유량과, 액체(52)의 유량의 비가, 주사되고 있는 처리액(53)의 공급 위치에 따라 변동된다. 그리고, 이러한 유량은 신속히 변경할 수 있으므로, 처리액(53)의 공급 위치의 변동에 대한 기판 W의 반경 방향의 온도 분포의 변동의 응답성을 높일 수 있어, 기판 W의 각부에 있어서의 처리량의 편차를 보다 억제할 수 있다.
＜2. 실시 형태 2에 대해서＞
＜2-1. 기판 처리 장치의 구성＞
도 11은 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치(100A)의 개략 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다. 기판 처리 장치(100A)는, 기판 처리 장치(100)의 제어부(161), 열량 제어부(162), 유량 제어부(163), 온도 제어부(164) 대신에, 제어부(161A), 열량 제어부(162A), 유량 제어부(163A), 온도 제어부(164A)를 구비하는 것, 및, 배관(388), 개폐 밸브(178)를 더 구비하는 것을 제외하고, 기판 처리 장치(100)와 동일한 구성을 구비하고 있다. 따라서, 기판 처리 장치(100A)에 대해서, 기판 처리 장치(100)와 상이한 구성을 설명한다. 동일한 구성에 대해서는, 상이한 구성의 설명에 있어서의 참조를 제외하고 설명의 일부 혹은 전부를 생략한다.
기판 처리 장치(100A)는, 약액을 포함하는 처리액을 이용하여 기판의 처리(「약액 처리」)를 행한다. 구체적으로는, 기판 처리 장치(100A)는, 처리액으로서, 예를 들면, 에칭액을 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 기판 W의 상면(「표면」이라고도 칭해진다) S1의 에칭 처리를 행하고, 상면 S1에 형성되어 있는 박막(불요물)의 제거를 행한다. 처리액으로서는, 그 밖에, 예를 들면, 세정액 등이 이용된다. 또한, 상면 S1과 반대측의 하면 S2는, 「이면」이라고도 칭해진다. 기판 W의 표면형상은 대략 원형이며, 기판 W의 상면 S1은 디바이스 패턴이 형성되는 디바이스 형성면을 의미하고 있다. 기판 처리 장치(100A)는, 약액 처리 후에, 기판 W의 린스 처리, 후술하는 하측 노즐(240)의 세정 처리, 기판 W 및 하측 노즐(240)에 부착된 액체를 기판 W를 회전시켜 떨쳐내는 떨쳐냄 처리를 행할 수도 있다.
회전 지축(113)의 상단부에는, 원반형상의 스핀 베이스(115)가 나사 등의 체결 부품에 의해 일체적으로 연결되어 있다. 따라서, 장치 전체를 제어하는 제어부(161A)로부터의 동작 지령에 따라 척 회전 기구(156)가 작동함으로써, 회전 지축(113)과 스핀 베이스(115)는, 일체적으로, 회전축 a1을 중심으로 회전한다. 또, 제어부(161A)는 척 회전 기구(156)를 제어하여 회전 속도를 조정한다. 제어부(161A)는, 예를 들면, CPU가 메모리에 기억된 프로그램을 실행하는 것 등에 의해 실현된다.
하측 노즐(240)의 토출구(241)는, 중앙영역 K1에 액체(51)를 토출 가능하게 설치되어 있으면 되고, 토출구(241)의 중심축이, 기판 W의 회전축 a1에 일치하지 않아도 된다. 또, 복수의 토출구(241)가 설치되어도 된다. 또, 토출구(242, 243) 중 일방 만이 설치되어도 되고, 토출구(242), 토출구(243) 외에, 액체(52)를 기판 W의 하면 S2에 토출하는 적어도 1개의 토출구가 유로(247)에 설치되어도 된다. 또, 하측 노즐(240) 대신에, 서로 별체로 형성된 2개의 하측 노즐이 채용되고, 일방의 하측 노즐에 토출구(241), 도입구(244), 및 유로(246)가 설치됨과 함께, 타방의 하측 노즐에 토출구(242), 토출구(243), 도입구(245), 및 유로(247)가 설치되어도 된다. 또, 탈수부(249)가 형성되어 있지 않아도 된다.
기판 처리 장치(100A)는, 이와 같이 기판 W를 유지한 스핀 척(111)을 척 회전 기구(156)에 의해 회전 구동함으로써 기판 W를 소정의 회전 속도로 회전시키면서, 하측 노즐(240)로부터 액체(51, 52)를 하면 S2에 대해 토출함으로써 기판 W의 온도를 조절한다. 그리고, 기판 처리 장치(100A)는, 후술하는 상측 노즐(120)로부터 기판의 상면 S1에 대해 처리액(53)을 공급함으로써, 기판 W에 소정의 처리(에칭 처리 등)를 실시한다.
스핀 척(111)에 유지된 기판 W의 측방에는, 모터를 구비한 노즐 회전 기구(155)가 설치되어 있으며, 노즐 회전 기구(155)의 동작은, 제어부(161A)에 의해 제어된다. 노즐 회전 기구(155)에는, 강성이 있는 관형상의 배관 아암(280)이 노즐 회전 기구(155)를 회전 중심으로 하여 대략 수평면 내에서 선회 가능하게 부착되어 있다.
배관 아암(280)의 일단은, 노즐 회전 기구(155)를 관통하여 그 하면에 이르고 있으며, 타단은, 배관 아암(280)이 노즐 회전 기구(155)에 의해 선회됨으로써 기판 W의 상면 S1의 중앙영역의 상방에 위치 결정 가능하다. 그 타단에는, 상측 노즐(120)이 부착되어 있다. 스핀 베이스(115)에 대한 기판 W의 수도 등을 할 때에는, 배관 아암(280)이 선회되어 상측 노즐(120)이 기판 W의 반입 경로 상으로부터 퇴피된다. 또, 에칭 처리나 린스 처리 등을 행할 때에는, 상측 노즐(120)의 위치(처리 위치)가 서보 제어에 의해 정확하게 상면 S1의 중앙영역의 상방으로 조정된다. 여기서, 상기 서보 제어는, 제어부(161A)에 의해 제어된다. 따라서, 제어부(161A)로부터의 지령에 의해 상측 노즐(120)의 위치를 조정하는 것이 가능해진다.
제어부(161A)는, 각 온도 센서가 검출한 액체의 온도가 목표 온도가 되도록, 각 히터의 발열량을 제어하여, 순수 공급원(131, 132), 약액 공급원(133), 및 액체 공급원(134)이 공급하는 순수(11), 순수(12), 약액(13), 및 액체(14)의 온도를 제어한다.
보다 구체적으로는, 처리액(53)을 이용하여 기판 W의 약액 처리를 행하는 경우에는, 제어부(161A)는, 순수 공급원(131, 132)의 각각의 온도 센서의 검출 온도에 의거하여 각각의 히터를 제어함으로써, 순수 공급원(131)이 공급하는 순수(11)의 온도를 제1 온도로 설정함과 함께, 순수 공급원(132)이 공급하는 순수(12)의 온도를 제1 온도보다 고온의 제2 온도로 설정한다. 제어부(161A)는, 미리 설정된 설정 정보에 따라서, 제1 온도와 제2 온도를 소정의 온도 범위 내에서 자유롭게 제어할 수 있다. 제어부(161A)와, 순수 공급원(131)의 온도 센서 및 히터와, 순수 공급원(132)의 온도 센서 및 히터는, 순수(11)의 제1 온도와, 순수(12)의 제2 온도를 소정의 온도 범위 내에서 자유롭게 제어 가능한 온도 제어부(164A)를 이루고 있다. 즉, 온도 제어부(164A)는, 순수 공급원(131)에 있어서의 순수(11)의 온도(제1 온도)와, 순수 공급원(132)에 있어서의 순수(12)의 온도(제2 온도)를 제어하는 온도 제어를 행한다. 또한, 기판 처리 장치(100A)가 린스 처리 등의 약액 처리 이외의 처리를 행하는 경우에는, 열량 제어부(162A)는, 예를 들면, 액체(51)와 액체(52)가 서로 동일한 온도가 되도록 온도 제어를 행해도 되고, 액체(51)가 액체(52)보다 고온이 되도록 온도 제어를 행해도 된다.
또, 제어부(161A)는, 약액 공급원(133), 액체 공급원(134)이 각각 내장하는 히터의 제어에 의해, 약액(13), 액체(14)의 각각 온도를, 미리 설정된 설정 정보에 따라서 소정의 온도 범위 내에서 자유롭게 제어할 수 있다. 제어부(161A)는, 바람직하게는, 액체(14)의 온도와, 약액(13)의 온도(약액 공급원(133)이 복수의 약액을 약액(13)으로서 공급하는 경우는 각 약액의 온도)를 서로 동일한 온도로 제어한다.
기판 처리 장치(100A)의 혼합부(191)는, 배관(387)의 경로 도중에 접속하는 배관(388)과, 배관(387)에 의해, 공급관(281)의 하단과 접속되어 있다. 배관(388)의 경로 도중에는, 개폐 밸브(178)가 설치되어 있다.
유량 제어기(181~185)는, 예를 들면, 각각이 설치되어 있는 배관에 흐르는 액체의 유량을 검출하는 유량계와, 밸브의 개폐량에 따라 상기 액체의 유량을 조절 가능한 가변 밸브를 구비하여 구성되어 있다. 제어부(161A)는, 유량 제어기(181~185)의 각각에 대해서, 유량계가 검출하는 유량이 목표 유량이 되도록, 도시를 생략한 밸브 제어 기구를 통하여 유량 제어기(181~185)의 가변 밸브의 개폐량을 제어한다. 제어부(161A)는, 미리 설정된 설정 정보에 따라서 소정의 범위 내에서 목표 유량을 설정함으로써, 유량 제어기(181~185)를 통과하는 각 액체의 유량을 소정의 범위 내에서 자유롭게 제어할 수 있다. 또, 제어부(161A)는, 상기 밸브 제어 기구를 통하여 개폐 밸브(171~178)를 열린 상태 또는 닫힌 상태로 제어한다.
제어부(161A)가, 유량 제어기(181)를 통과하는 약액(13)의 유량을 소정의 범위 내에서 제어함과 함께, 개폐 밸브(171)를 열린 상태로 제어함으로써, 약액(13)이 혼합부(191)에 공급된다. 또, 제어부(161A)가, 유량 제어기(182)를 통과하는 순수(11a)의 유량을 소정의 범위 내에서 제어함과 함께, 개폐 밸브(172)를 열린 상태로 제어함으로써, 순수(11a)가 혼합부(191)에 공급된다.
제어부(161A)는, 유량 제어기(182)를 통과하는 순수(11a)의 유량과, 유량 제어기(181)를 통과하는 약액(13)의 유량(약액(13)이 복수의 약액인 경우는, 각 약액의 각각의 유량)이, 미리 설정된 유량비가 되도록, 유량 제어기(181, 182)를 제어한다. 이 유량비는, 순수(11a)의 유량이, 약액(13)의 유량보다 많은 유량비이다. 예를 들면, 수산화 암모늄과 과산화 수소와 순수가 혼합됨으로써, 처리액(53)으로서 SC-1액이 조제되는 경우에는, 수산화 암모늄과 과산화 수소와 순수(순수(11a))는, 예를 들면, 1대 4대 20의 유량비로 혼합부(191)에 공급된다. 제어부(161A)는, 약액(13)의 종류, 온도 등에 따라 미리 설정된 설정 정보에 따라서, 이 유량비를 변경할 수도 있다.
혼합부(191)에 공급된 순수(11a)와 약액(13)는, 혼합부(191)에 의해 순수(11a)와 약액(13)의 유량비와 동일한 혼합비로 혼합되어, 처리액(53)이 조제된다. 제어부(161A)가 개폐 밸브(176)를 열린 상태로 제어함으로써, 처리액(53)은, 혼합부(191)로부터 배관(386), 배관 아암(280)을 거쳐 상측 노즐(120)에 공급되고, 상측 노즐(120)의 토출구로부터 기판 W의 상면 S1의 중앙영역에 토출된다. 또, 제어부(161A)가 개폐 밸브(178)를 열린 상태로 제어함으로써, 처리액(53)은, 혼합부(191)로부터 배관(388), 배관(387), 공급관(281)을 거쳐, 도입구(244)로부터 하측 노즐(240)의 유로(246)에 도입되고, 토출구(241)로부터 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 토출된다. 또한, 제어부(161A)는, 개폐 밸브(177)와 개폐 밸브(178)를 선택적으로 열린 상태로 제어한다.
혼합부(191)와, 배관(386)과, 개폐 밸브(176)와, 노즐 회전 기구(155)와, 배관 아암(280)과, 상측 노즐(120)은, 처리액 공급부(303)를 구성하고 있다. 즉, 처리액 공급부(303)는, 배관계(380) 중 배관(382)으로부터 순수(11a)가 공급됨과 함께, 순수(11a)를 주로 포함하도록 순수(11a)와 약액(13)을 혼합한 처리액(53)을 기판 W의 상면 S1에 공급한다.
제어부(161A)가, 유량 제어기(183)를 통과하는 순수(11b)의 유량을 소정의 범위 내에서 제어함과 함께, 개폐 밸브(173)를 열린 상태로 제어함으로써, 순수(11b)가 혼합부(192)에 공급된다. 또, 제어부(161A)가, 유량 제어기(184)를 통과하는 액체(14)의 유량을 소정의 범위 내에서 제어함과 함께, 개폐 밸브(174)를 열린 상태로 제어함으로써, 액체(14)가 혼합부(192)에 공급된다. 제어부(161A)는, 순수(11b)의 유량과, 액체(14)의 유량이, 미리 설정된 유량비가 되도록, 유량 제어기(183, 184)를 제어한다. 이 유량비는, 순수(11b)의 유량이, 액체(14)의 유량보다 많은 유량비이다. 제어부(161A)는, 미리 설정된 설정 정보에 따라서, 이 유량비를 변경할 수도 있다.
제어부(161A)는, 순수(11b)와 액체(14)의 유량비를 유지하면서, 순수(11b)와 액체(14)의 유량이 변동하도록 유량 제어기(183, 184)를 제어할 수 있음과 함께, 상기 유량비의 변동을 수반하여 순수(11b)와 액체(14)의 유량이 변동하도록, 유량 제어기(183, 184)를 제어할 수도 있다.
또, 약액(13)과 액체(14)의 온도가 동일한 경우에는, 제어부(161A)는, 바람직하게는, 혼합부(192)에 공급되는 순수(11b)와 액체(14)의 유량비와, 혼합부(192)에 공급되는 순수(11a)와 약액(13)의 유량비가 동일해지도록 순수(11b)와 액체(14)의 유량비를 제어한다.
혼합부(192)에 공급된 순수(11b)와 액체(14)는, 혼합부(192)에 의해 순수(11b)와 액체(14)의 유량비와 동일한 혼합비로 혼합되어, 액체(51)가 조제된다. 제어부(161A)가, 개폐 밸브(177)를 열린 상태로 제어함으로써, 액체(51)는, 혼합부(192)로부터 배관(387), 공급관(281)을 거쳐 도입구(244)로부터 하측 노즐(240)의 유로(246)에 도입되고, 토출구(241)로부터 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 토출된다. 개폐 밸브(177)와 개폐 밸브(178)는, 선택적으로 열린 상태로 제어된다. 이것에 의해, 액체(51)와 처리액(53)은, 토출구(241)로부터 중앙영역 K1에 선택적으로 토출된다.
혼합부(192)와, 배관(387)과, 개폐 밸브(177)와, 공급관(281)과, 하측 노즐(240)의 유로(246)와 토출구(241)는, 제1 공급부(301)를 구성하고 있다. 즉, 제1 공급부(301)는, 배관계(380) 중 배관(383)으로부터 순수(11b)가 공급됨과 함께, 순수(11b)를 주로 포함하는 액체(51)를 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 공급한다. 또, 제1 공급부(301)는, 바람직하게는, 순수(11b)와, 약액(13)과 동일한 온도의 온도 조정용의 액체(14)를, 처리액(53)에 있어서의 순수(11a)와 약액(13)의 혼합비와, 액체(51)에 있어서의 순수(11b)와 액체(14)의 혼합비가 동일해지도록 혼합하여 액체(51)를 조제한다. 이것에 의해, 액체(51)와 처리액(53)의 온도차를 보다 억제할 수 있다.
제어부(161A)가, 유량 제어기(185)를 통과하는 순수(12)의 유량을 소정의 범위 내에서 제어함과 함께, 개폐 밸브(175)를 열린 상태로 제어함으로써, 액체(52)로서의 순수(12)가, 순수 공급원(132)으로부터 배관(385)을 거쳐 공급관(282)에 공급된다. 그리고, 액체(52)는, 공급관(282)과 접속된 도입구(245)로부터 하측 노즐(240)의 유로(247)에 도입되고, 토출구(242, 243)로부터 기판 W의 하면 S2의 중간영역 K2, 주변영역 K3에 토출된다. 또한, 배관(385)의 경로 도중에 믹싱 밸브 등의 혼합부가 더 설치됨과 함께, 상기 혼합부에 공급되는 순수(12)의 유량보다 적은 유량으로 상기 혼합부에 약액이 더 공급되어, 순수(12)와 상기 약액이 혼합됨으로써 액체(52)가 조제되어도 된다. 즉, 액체(52)는, 순수(12) 자체여도 되고, 순수(12)를 주로 포함하도록, 순수(12)와 약액이 혼합된 액체여도 된다. 순수(12) 자체도, 순수(12)를 주로 포함하는 액체이다.
배관(385)과, 유량 제어기(185)와, 개폐 밸브(175)와, 공급관(282)과, 하측 노즐(240) 중 유로(247)와, 토출구(242, 243)는, 제2 공급부(302)를 구성하고 있다. 즉, 제2 공급부(302)는, 순수 공급원(132)으로부터 공급되는 순수(12)를 주로 포함하는 액체(52)를, 기판 W의 하면 S2의 주변영역 K3과, 주변영역 K3과 중앙영역 K1 사이의 하면 S2의 중간영역 K2의 각각에 공급한다.
또, 제어부(161A)와, 유량 제어기(183~185)는, 유량 제어부(163A)를 이루고 있다. 유량 제어부(163A)는, 순수(11b)와, 액체(14)가 혼합부(192)에 의해 혼합되는 액체(51)의 유량과, 액체(52)(순수(12))의 유량을 독립적으로 제어함으로써, 기판 W의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 제1 공급부(301)가 기판 W에 공급하는 열량과, 제2 공급부(302)가 기판 W에 공급하는 열량을 독립적으로 제어할 수 있다.
또, 상기 서술한 온도 제어부(164A)는, 순수 공급원(131)에 있어서의 순수(11)의 온도(제1 온도)와, 순수 공급원(132)에 있어서의 순수(12)의 온도(제2 온도)를 독립적으로 제어함으로써, 기판 W의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 제1 공급부가 기판 W에 공급하는 열량과, 제2 공급부(302)가 기판 W에 공급하는 열량을 독립적으로 제어할 수 있다.
유량 제어부(163A)와 온도 제어부(164A)는 열량 제어부(162A)를 이루고 있다. 따라서, 열량 제어부(162A)는, 기판 W의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 제1 공급부가 기판 W에 공급하는 열량과, 제2 공급부(302)가 기판 W에 공급하는 열량을 독립적으로 제어할 수 있다.
기판 처리 장치(100A)의 각 구성 요소 중, 예를 들면, 순수 공급원(131, 132), 약액 공급원(133), 액체 공급원(134) 이외의 각 구성 요소는, 공통의 하우징에 수납되고, 순수 공급원(131, 132), 약액 공급원(133), 액체 공급원(134)은, 예를 들면, 상기 하우징이 설치되는 설치실 이외의 다른 플로어 등에 설치된다. 이 경우에는, 배관계(380) 중 배관(382)으로부터 배관(383)이 분기하는 분기부는, 바람직하게는, 하우징에 수납된다. 또한, 순수 공급원(131, 132), 약액 공급원(133), 액체 공급원(134)도 상기 하우징에 수납되어도 된다.
또, 기판 처리 장치(100A)에 있어서는, 스핀 척(111)에 의한 기판 W의 회전과, 제1 공급부(301)에 의한 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1로의 액체(51)의 공급과, 제2 공급부(302)에 의한 하면 S2의 중간영역 K2 및 주변영역 K3으로의 액체(52)의 공급과, 처리액 공급부(303)에 의한 기판 W의 상면 S1로의 처리액(53)의 공급은, 서로 병행하여 행해진다. 기판 처리 장치(100A)는, 개폐 밸브(177)를 열린 상태로 함과 함께, 개폐 밸브(175, 178)를 닫힌 상태로 함으로써, 액체(51)와 액체(52) 중 액체(51) 만을 기판 W의 하면 S2(보다 정확하게는, 하면 S2의 중앙영역 K1)에 공급할 수도 있다. 또, 기판 처리 장치(100A)는, 개폐 밸브(178)를 열린 상태로 함과 함께, 개폐 밸브(175, 177)를 닫힌 상태로 함으로써, 처리액(53) 만을 중앙영역 K1에 공급할 수도 있다. 또, 순수 공급원(131)과, 순수 공급원(131)이 공급하는 순수(11)를 제2 온도로 가열하는 히터 등에 의해 순수 공급원(132)을 구성해도 되고, 순수 공급원(132)과, 순수 공급원(132)이 공급하는 순수(12)에 제1 온도보다 저온의 순수를 혼합하여 제1 온도의 순수를 조제하는 혼합부에 의해, 순수 공급원(131)을 구성해도 된다.
＜2-2. 기판 처리 장치의 동작＞
도 26은, 기판 처리 장치(100A)의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다. 이하에, 도 12~도 18을 적절히 참조하면서, 도 26의 플로차트에 의거하여, 기판 처리 장치(100A)의 동작에 대해서 설명한다.
＜2-2-1. 기판의 회전 개시＞
기판 처리 장치(100A)는, 약액 공급원(133)에 저장된 약액(13)을 포함하는 처리액(53)에 의해 기판 W의 처리(약액 처리)를 행할 때에, 먼저, 척 회전 기구(156)를 구동하고, 기판 W를 유지하는 스핀 척(111)을 회전시킴으로써, 기판 W의 회전을 개시한다(도 26의 단계 S10).
＜2-2-2. 약액 처리＞
기판 처리 장치(100A)는, 기판 W가 회전하고 있는 상태로, 처리액(53)을 기판 W에 공급하고, 처리액(53)에 의한 기판 W의 약액 처리를 행한다(도 26의 단계 S20). 구체적으로는, 기판 처리 장치(100A)는, 예를 들면, 하측 노즐(240)로부터 액체(51)와 액체(52)를 하면 S2에 공급하여 기판 W의 온도 분포를 조정하면서, 상측 노즐(120)로부터 기판 W의 상면 S1에 처리액(53)을 공급함으로써 상면 S1의 약액 처리를 행한다. 약액 처리와 병행하여 기판 W의 하면 S2에 공급되는 액체(51, 52)의 온도 및 유량은, 기판 W에 형성된 처리 대상의 막의 종류, 처리액(53)의 온도, 종류, 및 주사의 유무 등의 공급 양태에 따라, 미리 설정된 설정 정보에 따라서 설정된다. 상기 설정 정보는, 기판 W의 반경 방향에 있어서의 기판 W의 처리량의 편차가 억제됨과 함께, 목표 처리량에 대한 처리량의 편차가 억제되도록 설정되어 있다. 또, 기판 처리 장치(100A)는, 하측 노즐(240)로부터 처리액(53)을 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 공급하고, 액체(52)를 중간영역 K2, 주변영역 K3에 공급하면서, 상측 노즐(120)로부터 기판 W의 상면 S1에 처리액(53)을 공급함으로써 상면 S1과 하면 S2의 약액 처리를 행할 수도 있다. 또, 기판 처리 장치(100A)는, 상면 S1과 하면 S2 중 하면 S2의 약액 처리 만을 행할 수도 있다. 또, 기판 처리 장치(100A)는, 상면 S1의 약액 처리와, 하면 S2의 약액 처리를 순차적으로 행할 수도 있다. 약액 처리 중의 기판 W의 회전 속도는, 예를 들면, 300rpm로 설정된다. 처리 시간은, 예를 들면, 30초간 등으로 설정된다.
＜2-2-3. 린스 처리＞
약액 처리가 종료되면, 기판 처리 장치(100A)는, 기판 W의 린스 처리를 행한다(도 26의 단계 S30). 상면 S1의 린스 처리는, 예를 들면, 상측 노즐(120)과 나란히 설치된 도시를 생략한 노즐로부터, 예를 들면, 24℃로 설정된 순수 등의 린스액을 상면 S1에 토출함으로써 행해진다. 하면 S2의 린스 처리는, 하측 노즐(240)로부터, 예를 들면, 순수에 의거하여 조제되어 24℃로 온도 조정된 액체(51), 액체(52)를, 린스액으로서 하면 S2에 토출하는 것 등에 의해 행해진다. 린스액으로서, 순수, 오존수, 자기수, 환원수(수소수), 각종의 유기용제(이온수, IPA(이소프로필알코올), 기능수 등이 이용되어도 된다. 상면 S1의 린스 처리와 하면 S2의 린스 처리는 병행하여 행해져도 되고, 순차적으로 행해져도 된다. 약액 처리에 있어서, 하면 S2에 처리액(53)이 공급되는 경우에는, 반드시 하면 S2의 린스 처리를 행하는 것이 바람직하다. 하면 S2에 처리액(53)이 공급되지 않는 경우에 있어서도, 하면 S2의 린스 처리를 행해도 된다. 린스 처리 중의 기판 W의 회전 속도는, 예를 들면, 1200rpm로 설정되고, 린스 처리의 시간은, 예를 들면, 10초~15초로 설정된다.
＜2-2-4. 하측 노즐의 세정 처리＞
린스 처리가 종료되면, 기판 처리 장치(100A)는, 하측 노즐(240)의 세정 처리를 행한다(도 26의 단계 S40). 약액 처리에 있어서 하면 S2에 처리액(53)이 토출되는 경우에는, 하측 노즐(240)의 세정 처리를, 반드시 행하는 것이 바람직하다. 하측 노즐(240)의 세정 처리에 있어서, 기판 처리 장치(100A)는, 기판 W의 회전 속도를, 린스 처리 중의 회전 속도(보다 정확하게는, 약액 처리 중의 회전 속도)보다 저하시킨다. 또, 기판 처리 장치(100A)는, 유량 제어부(163A)에 의한 제어에 의해, 중앙영역 K1에 공급하는 린스액으로서의 액체(51)의 유량을 제1 유량으로 설정함과 함께, 주변측 영역에 공급하는 린스액으로서의 액체(52)의 유량을 제1 유량보다 많은 제2 유량으로 설정한다. 또, 하측 노즐(240)의 세정 처리와 병행하여 상면 S1에도 린스액을 공급하는 것이 바람직하다. 기판 W가 회전하고 있지 않는 상태로, 하측 노즐의 세정 처리가 행해져도 되지만, 기판 W의 하면 S2의 세정 불균일을 억제하기 위해, 기판 W가, 예를 들면, 10rpm 등의 저속으로 회전하고 있는 상태로, 하측 노즐의 세정 처리가 행해지는 것이 보다 바람직하다.
기판 처리 장치(100A)는, 먼저, 제1 유량, 제2 유량, 및 상면 S1로의 린스액의 공급 유량을, 예를 들면, 400ml/분, 1200ml/분, 및 2000ml/분으로 각각 설정하고, 3초간, 하측 노즐(240)의 세정 처리를 행한다. 다음에, 기판 처리 장치(100A)는, 제1 유량, 제2 유량, 및 상면 S1로의 린스액의 공급 유량을, 예를 들면, 800ml/분, 1200ml/분, 및 2000ml/분으로 각각 설정하고, 또한, 3초간, 하측 노즐(240)의 세정 처리를 행한다.
도 12는, 하측 노즐(240Z)의 세정 처리 후의 잔류 약액의 유무를 확인하는 복수의 개소 A~G를 모식적으로 나타내는 도이다. 하측 노즐(240Z)은, 하측 노즐(240)의 자리파기부(251) 대신에, 자리파기부(254)를 구비하는 것을 제외하고, 하측 노즐(240)과 동일한 구성을 구비하고 있다. 하측 노즐(240Z)은, 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 대향하는 일단측 부분(기부)(271Z)과, 일단측 부분(271Z)으로부터 기판 W의 반경 방향을 따라 하면 S2의 주변영역 K3의 하방까지 연장 설치되는 연장 설치부(272)를 구비한다. 자리파기부(251)는, 일단측 부분(271Z)의 상면과, 일단측의 측면에 개구하고 있지만, 자리파기부(254)는, 자리파기부(253)와 마찬가지로, 일단측 부분(271Z)의 상면과 상기 측면 중 상기 상면에만 개구하고 있다. 이 때문에, 자리파기부(254)의 저면에는, 자리파기부(253)의 물제거 구멍(253a)과 동일한 구성을 가지는 물제거 구멍(254a)이 형성되어 있다. 물제거 구멍(254a)은, 하측 노즐(240Z)의 하면 중 대좌(119)에 대향하고 있지 않는 부분에 개구하고 있다.
도 12에 나타내는 개소 A는, 하측 노즐(240Z)의 연장 설치부(272)에 있어서의 기판 W의 회전 방향 하류측의 측면이며, 개소 B는, 하측 노즐(240Z)의 일단측 부분(271Z) 및 연장 설치부(272)에 있어서의 회전 방향 상류측의 측면이다. 개소 C는, 일단측 부분(271Z)에 있어서의 기판 W의 회전 방향 하류측의 측면이다. 개소 D는, 자리파기부(252)의 패인 표면이며, 개소 E는, 자리파기부(253, 254)의 패인 표면이다. 개소 F는, 하측 노즐(240Z)의 상면이다. 또, 개소 G는, 스핀 베이스(115)(도 11 참조)의 상면이다. 개소 A~G에 있어서의 약액의 잔류의 유무에 대해서는, 도 15~도 18을 참조하면서 후술한다.
도 13은, 하측 노즐(240)로부터 기판 W의 하면 S2에 토출된 액체가 확산되는 방식의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 13에서는, 하측 노즐(240)의 토출구(241)로부터 중앙영역 K1에 액체(51)가 토출되는 경우가, 예로서 나타나 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 토출구(241)로부터 기판 W의 하면 S2를 향해 토출된 액체(51)는, 하면 S2에 부딪히면, 하면 S2의 하측 노즐(240)의 상면 사이의 공간 V에 있어서 하면 S2을 따라 확산된 후, 기판 W의 하면 S2로부터 하측 노즐(240)의 상면에 공급된다. 하면 S2에 토출된 액체(51)는, 그 유량이 많을수록, 기판 W의 하면 S2을 따라 보다 멀리까지 확산된다. 하면 S2와 하측 노즐(240)의 상면의 간격은, 예를 들면, 1.5mm이다. 도 13의 예에서는, 액체(51)가 공급되어 있지 않은 부분이 공간 V의 하방, 보다 정확하게는, 액체(51)의 하방에 존재하고 있다. 이 부분에 약액이 존재하고 있는 경우에는, 상기 약액은, 액체(51)에 의해 치환되지 않기 때문에, 약액이 하측 노즐(240)에 잔존해 버린다.
그래서, 기판 처리 장치(100A)에서는, 토출구(241)로부터의 린스액으로서의 액체(51)를 제1 유량으로 하면 S2의 중앙영역 K1에 토출함과 함께, 토출구(242, 243)로부터 린스액으로서의 액체(52)를 하면 S2의 중간영역 K2, 주변영역 K3에 제1 유량보다 많은 제2 유량으로 토출한다. 토출구(242, 243) 쪽이, 토출구(241)보다 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)으로부터의 거리는 멀지만, 제2 유량은 제1 유량보다 많다. 따라서, 토출구(241)로부터 토출되어 기판 W의 하면 S2을 따라 확산되는 액체(51)와, 토출구(242, 243)로부터 토출되어 기판 W의 하면 S2을 따라 확산되는 액체(52)의 쌍방은, 각각의 유량을 충분히 늘렸다고 해도, 기판 W의 하면 S2 중 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)의 상방 부분 혹은 그 근방 부분에 있어서 서로 부딪혀, 액체(51, 52)가 함께 하측 노즐로 낙하한다. 이것에 의해, 액체(51, 52)의 대부분을 일단측 부분(271)에 공급할 수 있다. 따라서, 일단측 부분(271)에 잔류하는 약액을 액체(51, 52)에 의해 충분히 치환하여 일단측 부분(271)을 세정할 수 있다. 이것에 의해, 일단측 부분(271)으로의 약액의 잔류를 억제할 수 있다.
제2 유량은, 하측 노즐(240)의 주변측 토출구(토출구(242, 243))로부터 주변측 영역에 토출된 액체(52)를, 주변측 영역을 거쳐 일단측 부분(271)에 공급 가능한 유량이다. 제1 유량과, 제2 유량은, 미리, 실험 등에 의해 정해지고, 제어부(161A)의 메모리 등에 기억되어 있다.
또, 기판 처리 장치(100A)는, 바람직하게는, 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)에 있어서의 수평면과 기판 W기판의 하면 S2 사이의 공간 V를, 하측 노즐(240)로부터 토출된 액체(51, 52)를 포함하는 액체(구체적으로는, 예를 들면, 약액(13)과 액체(51, 52)를 포함하는 액체)에 의해 채워진 액밀 상태로 하면서, 일단측 부분(271)을 세정한다.
도 14는, 하측 노즐(240)에 설치된 자리파기부(253)와 물제거 구멍(253a)을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)에는, 일단측 부분(271)을 대좌(119)에 고정하는 나사(264)를 수용하기 위한 자리파기부(253)가 형성되어 있다. 이미 서술한 바와 같이, 자리파기부(253)는, 일단측 부분(271)의 상면과 측면 중 상면에만 개구하고 있다. 이 때문에, 자리파기부(253)의 저면에는, 일단측 부분(271)을 상하 방향으로 관통하는 물제거 구멍(253a)이 형성되어 있다. 이미 서술한 바와 같이, 물제거 구멍(253a)은, 하측 노즐(240)의 하면 중 대좌(119)에 대향하고 있지 않는 부분에 개구하고 있다. 기판 처리 장치(100A)는, 하측 노즐(240)의 세정 처리에 있어서, 일단측 부분(271)에 부착되어 있는 약액을, 일단측 부분(271)에 공급되는 액체(51), 액체(52)와 함께 물제거 구멍(253a)으로부터 하측 노즐(240)의 외부로 배출한다. 또한, 물제거 구멍(253a)과 동일한 물제거 구멍이, 일단측 부분(271) 중 자리파기부(253) 이외의 부위에 설치되어도 된다.
도 15~도 18은, 도 12에 나타낸 복수의 개소 A~G에 대해서, 잔류 약액의 유무의 확인 결과를 표 형식으로 나타내는 도이다. 도 15~도 18의 예에서는, 3회 측정이 행해지고, 각 회마다, 개소 A~G의 각각에 대해서, 약액의 잔류를 검출할 수 없는 경우에는, 「OK」가 붙여지고, 약액의 잔류가 인정되는 경우에는, 「NG」가 붙여져 있다. 도 15~도 18의 표 중 어느 것에서도, 하측 노즐(240Z)의 세정 처리에서의 토출구(241)로부터의 순수의 유량은, 400ml/분으로 설정되어 있다. 또, 토출구(242, 243)의 각각으로부터 토출되는 순수의 유량은, 도 15~도 18에 대해서, 토출 없음, 400ml/분, 800ml/분, 1200ml/분으로 각각 설정되어 있다.
도 15~도 18에 나타내는 결과로부터, 패어 있는 자리파기부(252)(개소 D), 자리파기부(253)(개소 E), 및 자리파기부(254)(개소 E)는, 다른 평탄한 개소 A~C, F, G에 비해, 하측 노즐(240Z)의 세정 처리 후의 잔류 약액이 많은 것을 알 수 있다. 또한, 하측 노즐(240Z)의 상면뿐만이 아니라, 측면으로 개구하고 있는 자리파기부(252)는, 개구하고 있지 않는 자리파기부(253, 254)에 비해, 잔류 약액이 제거되기 쉬운 것도 알 수 있다.
자리파기부(253, 254)는, 각각 물제거 구멍(253a), 물제거 구멍(254a)이 설치되어 있음에도 불구하고, 개소 A~G 중에서 가장 약액이 제거되기 어려운 것도 알 수 있다. 그리고, 토출구(241)로부터 400ml/분으로 순수가 토출되는 경우에, 자리파기부(253, 254)로부터 검출할 수 없는 정도로까지 잔류 약액을 제거하기 위해서는, 토출구(242, 243)의 각각으로부터 1200ml/분의 유량으로 순수를 토출하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있다.
＜2-2-5. 떨쳐냄 처리＞
하측 노즐(240)의 세정 처리가 종료되면, 기판 처리 장치(100A)는, 기판 W 및 하측 노즐(240)에 부착되어 있는 린스액 등의 액체를 떨쳐내어 기판 W 및 하측 노즐(240)을 건조시키는 떨쳐냄 처리(「액 떨쳐냄 처리」)를 행한다(도 26의 단계 S50).
＜2-2-6. 기판의 회전 정지＞
떨쳐냄 처리가 종료되면, 기판 처리 장치(100A)는, 척 회전 기구(156)를 제어하여, 스핀 척(111)의 회전을 정지하고(도 26의 단계 S60), 일련의 기판 처리를 종료한다. 또한, 스핀 척(111)에 유지되어 있는 기판 W에 대해, 복수의 약액 처리를 순차적으로 행하는 경우에는, 단계 S40의 떨쳐냄 처리의 종료 후에, 단계 S20~S40의 처리를 반복하면 된다.
＜2-3. 하측 노즐(240)의 온도의 상승의 영향과, 대책에 대해서＞
기판 처리 장치(100A)는, 기판 W에 대해, 복수의 약액을 각각 포함하는 복수의 처리액을 이용하여 복수의 약액 처리를 순차적으로 실시할 수 있다. 이러한 약액 처리의 예로서, 구체적으로는, 예를 들면, 불산(HF)과 순수가 소정의 비율로 혼합된 24℃의 희불산(DHF)을 처리액(53)으로서 이용하는 약액 처리와, 수산화 암모늄(NH4OH)과 고온의 순수가 소정의 비율로 혼합된 60℃의 희수산화 암모늄을 처리액(53)으로서 이용하는 약액 처리가 순차적으로 행해지는 약액 처리 등을 들 수 있다.
기판 처리 장치(100A)는, 이러한 저온의 처리액(53)을 이용하는 저온 약액 처리와, 고온의 처리액(53)을 이용하는 고온 약액 처리의 쌍방을, 도시를 생략한 반송 아암을 이용하여 기판 W를 교환하면서, 복수의 기판 W의 각각 대해 순차적으로 행할 수 있다.
이 경우, 기판 처리 장치(100A)는, 먼저, 1장째의 기판 W에 대해, 저온의 처리액(53)을 이용하여 도 26의 플로차트의 단계 S10~S30의 처리(기판의 회전 개시, 약액 처리(저온 약액 처리), 린스 처리)를 순차적으로 행한다. 저온 약액 처리 시에는, 상측 노즐(120)에 의한 처리액(53)의 토출과 병행하여, 하측 노즐(240)이, 예를 들면, 저온의 처리액(53)과 동일한 온도의 액체(51, 52)를 기판 W의 하면 S2에 토출하여 기판 W의 온도 분포를 조정한다.
다음에, 기판 처리 장치(100A)는, 고온의 처리액(53)을 이용하여 단계 S20~S30의 처리(약액 처리(고온 약액 처리), 린스 처리)를 순차적으로 행한다. 고온 약액 처리 시에는, 상측 노즐(120)에 의한 고온의 처리액(53)의 토출과 병행하여, 하측 노즐(240)은, 예를 들면, 고온의 처리액(53)과 동일한 온도의 액체(51, 52)를 기판 W의 하면 S2에 토출하여 기판 W의 온도 분포를 조정한다. 그 후, 기판 처리 장치(100A)는, 단계 S40~S60의 처리(하측 노즐의 세정 처리, 떨쳐냄 처리, 기판의 회전 정지)를 순차적으로 행하고, 현재의 처리 대상의 기판 W에 대한 처리를 종료한다. 또한, 하측 노즐의 세정 처리와 떨쳐냄 처리에 있어서, 기판 처리 장치(100A)는, 예를 들면, 저온의 처리액(53)과 동일한 온도의 저온의 액체(51, 52)를 린스액으로서 하측 노즐(240)로부터 기판 W의 하면 S2에 토출한다.
기판 처리 장치(100A)는, 상기 서술한 저온 약액 처리와 고온 약액 처리의 쌍방을 포함하는 일련의 기판 처리를, 기판 W를 교환하면서, 복수의 기판 W에 대해 반복한다. 고온 약액 처리에 있어서는, 고온의 처리액(53)의 토출과 병행하여, 하측 노즐(240)로부터 고온의 액체(51, 52)가 기판 W의 하면 S2에 토출되기 때문에, 고온 약액 처리 후의 하측 노즐(240)의 온도는, 직전의 저온 약액 처리 후보다 상승한다.
이와 같이, 하측 노즐(240)의 온도가 상승한 고온 약액 처리 후의 린스 처리에 있어서, 하측 노즐(240)이, 임시로, 하면 S2의 중앙영역 K1로의 액체(51)의 토출과, 중간영역 K2, 주변영역 K3으로의 액체(52)의 토출 중 액체(51)의 토출 만을 행하는 경우에 대해서 검토한다. 이것은, 통상, 린스 처리에서의 기판 W의 주면 내에 있어서의 온도 균일성은, 에칭 시의 그것에 비교하면 비교적 요구도가 낮기 때문에, 주연부에 대해 온도 조정용의 액체를 공급할 필요가 없다고 생각되기 때문이다. 이 경우, 린스 처리 후의 하측 노즐(240)의 온도는, 통상, 직전의 저온 약액 처리의 개시 시의 온도까지는 낮아지지 않는다. 또, 단계 S40의 하측 노즐의 세정 처리의 기간은, 린스 처리의 기간에 비해, 통상, 짧기 때문에, 하측 노즐의 세정 처리를 거쳐도 하측 노즐(240)의 온도는, 직전의 저온 약액 처리의 개시 시의 온도까지 낮아지지 않는다. 이 때문에, 복수의 기판 W에 대해 일련의 기판 처리를 순차적으로 반복하면, 처리된 기판 W의 장수가 증가함에 따라, 하측 노즐(240)의 온도가 상승하고, 저온 약액 처리 중에 하측 노즐(240)이 토출하는 액체(51, 52)의 온도도, 액체(51, 52)가 하측 노즐(240)의 내부의 유로(246, 247)를 통과하는 과정에서 상승한다. 이것에 의해, 기판의 처리 장수가 증가할수록, 저온 약액 처리에서의 기판 W의 온도도 상승하여, 기판 W의 각부를 원하는 처리량으로 균일하게 처리하는 것이 곤란해진다.
그래서, 기판 처리 장치(100A)는, 고온 약액 처리 후의 린스 처리에 있어서, 하측 노즐(240)의 토출구(241)로부터 저온의 액체(51)를 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 토출함과 함께, 토출구(242, 243)로부터 저온의 액체(52)를 하면 S2의 중간영역 K2, 주변영역 K3에 토출한다. 이 린스 처리에 의하면, 고온 약액 처리 후의 린스 처리에 있어서 액체(51, 52) 중 액체(51) 만을 토출하는 경우에 비해 고온 약액 처리에 의해 상승한 하측 노즐(240)의 온도를 낮출 수 있다. 따라서, 저온 약액 처리와 고온 약액 처리를 포함하는 일련의 기판 처리를 복수의 기판 W에 대해 순차적으로 반복하는 경우에도, 각 기판 W의 각부를 원하는 처리량으로 균일하게 처리하는 것이 보다 용이해진다.
도 19는, 처리액(53)으로서 에칭액을 이용하는 저온 약액 처리와, 기판 W의 가열 처리를 포함하는 일련의 기판 처리를, 복수(25장)의 기판 W에 대해 순차적으로 행했을 때의 처리된 기판 W의 누적 장수와, 기판 W의 에칭량의 관계의 일례를, 그래프 형식으로 나타내는 도이다. 각 기판 W에 형성되어 있는 처리 대상의 막은, 두께 100nm 이하의 열산화막(Th-Oxide)이다. 일련의 기판 처리는, 기판 W의 회전 중에, 저온 약액 처리, 린스 처리(제1 린스 처리), 기판 W의 가열 처리, 린스 처리(제2 린스 처리), 및 떨쳐냄 처리를 이 순서로 행하는 처리이다.
저온 약액 처리로서, 불산(HF)과 순수가 1대 50의 비율로 혼합되어 24℃로 온도 조정된 희불산(DHF)을 2000ml/분의 유량으로 기판 W에 30초간 공급하는 에칭 처리가 행해진다. 저온 약액 처리에서의 기판 W의 회전수는 800rpm이다. 저온 약액 처리에 있어서는, 기판 W에 희불산의 공급과 병행하여, 하측 노즐(240)의 토출구(241~243)로부터 24℃의 순수(액체(51, 52))가 정해진 유량으로 기판 W의 하면 S2에 공급된다.
제1 린스 처리는, 1200rpm의 회전 속도로 회전하고 있는 기판 W의 하면 S2에 하측 노즐(240)로부터 24℃의 순수를 18초간 토출하는 처리이다.
또, 실험에서는, 상측 노즐(120)로부터 처리액(53)을 기판 W에 토출하지 않고, 하측 노즐(240)로부터 고온의 액체(51)(구체적으로는, 67℃의 순수)와 고온의 액체(52)(구체적으로는, 80℃의 순수)를 기판 W의 하면 S2에 60초간 토출한다. 고온의 액체(51)는, 500ml/분의 유량으로 하면 S2의 중앙영역 K1에 토출되고, 고온의 액체(52)는, 1900ml/분의 유량으로 하면 S2의 중간영역 K2, 주변영역 K3에 토출된다. 기판 W의 회전수는, 500rpm로 설정되어 있다. 상기 가열 처리에 의해서도, 고온의 처리액(53), 액체(51, 52)를 기판 W에 토출하는 고온 약액 처리와 마찬가지로 기판 W 및 하측 노즐(240)의 온도가 상승한다. 이 때문에, 도 19에 나타내는 그래프에 관련된 데이터 측정 시에는, 고온 약액 처리 대신에, 기판 W의 가열 처리가 행해지고 있다.
제2 린스 처리는, 하측 노즐(240)로부터 기판 W의 하면 S2에 24℃의 순수를 22.5초간 토출하는 처리이다. 제2 린스 처리에서의 기판 W의 회전수는, 1200rpm로 설정되어 있다. 제2 린스 처리 중에 하면 S2에 공급되는 순수(액체(51), 액체(52))의 유량의 조합은, 하면 S2의 중간영역 K2, 주변영역 K3으로의 액체(52)의 토출의 유무가 에칭량에 미치는 영향을 검증하기 위해, 후술하는 2가지로 설정되어 있다. 상기 2가지의 유량의 조합의 각각에 대해, 처리된 기판 W의 누적 장수와, 기판 W의 에칭량의 관계가 측정되고, 도 19에 있어서 그래프(흑색의 마름모형으로 나타나 있는 그래프와, 흑색의 사각으로 나타나 있는 그래프)로 표현되어 있다.
또, 떨쳐냄 처리에서는, 액체(51, 52)가 기판 W의 하면 S2에 토출되어 있지 않은 상태로, 기판 W가, 2500rpm의 회전수로 26.5초간 회전하게 된다. 처리 완료된 기판 W의 누계 장수가 25장에 이르지 않은 경우에는, 떨쳐냄 처리가 종료 후에 처리 완료된 기판 W가, 미처리의 기판 W로 교환되고, 다시, 일련의 기판 처리가 미처리의 기판 W에 대해 행해진다.
도 19의 흑색의 마름모형으로 나타나 있는 그래프에서는, 제2 린스 처리에 있어서, 토출구(241)로부터 2000ml/분의 유량으로 순수가 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 공급되고, 토출구(242), 토출구(243)로부터는, 순수는 공급되고 있지 않다. 흑색의 사각으로 나타나 있는 그래프에서는, 제2 린스 처리에 있어서, 토출구(241)로부터 2000ml/분의 유량으로 순수가 중앙영역 K1공급됨과 함께, 토출구(242, 243)로부터 합계 2000ml/분의 유량으로 순수가 중간영역 K2, 주변영역 K3에 공급되고 있다.
또, 도 19에는, 하측 노즐(240)에 의한 기판 W의 가열 처리를 행하지 않고 24℃의 DHF에 의한 에칭 처리 만을 연속해서 반복한 경우의 처리 완료된 기판 장수의 누계에 대한 에칭량의 관계가, 참고 데이터로서, 흑색의 삼각에 의해 나타나 있다.
도 19의 그래프에 의거하여, 25장째의 기판 W의 에칭량으로부터 1장째의 기판 W의 에칭량을 줄인 에칭량의 증분을, 처리 완료 기판 W의 총수인 25장으로 제산하여, 기판 처리 장수가 1장 증가할 때마다의 에칭량의 증분의 평균치를 구하면 이하와 같이 된다. 흑색의 삼각으로 나타내는 그래프에서는, 에칭량의 증분의 평균치는, 0.0011이며, 3개의 그래프에 있어서의 상기 평균치 중에서 가장 작다. 흑색의 사각의 데이터에서는, 그 평균치는, 0.0013이며, 기판의 가열 처리가 행해지지 않는 경우에 비해, 미소하게 크다. 이에 반해, 흑색의 마름모형으로 나타내는 그래프에 있어서의 그 평균치는, 0.0040이며, 다른 2개의 데이터에 비해 현저하게 크다.
이 결과로부터, 기판의 가열 처리 후의 제2 린스 처리에 있어서, 토출구(242, 243)로부터 중간영역 K2, 주변영역 K3에 저온의 순수가 토출되지 않는 경우에는, 일련의 기판 처리를 반복할 때마다의 기판 W의 온도 상승률이, 기판 W의 가열 처리가 행해지지 않는 경우에 비해 현저하게 높아져 있는 것을 알 수 있다. 한편, 제2 린스 처리에 있어서, 토출구(242, 243)로부터 적어도 합계 2000ml/분의 유량으로 24℃의 순수가 기판 W의 주변측 영역에 토출되는 경우에는, 일련의 기판 처리를 반복할 때마다의 기판 W의 온도 상승률은, 기판 W의 가열 처리가 행해지지 않는 경우보다 미소하게 높아져 있지만, 거의 동일한 정도로 온도 상승률이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
도 20은, 도 19의 설명에 있어서 이미 서술한 일련의 기판 처리를 기판 W를 교환하면서 복수의 기판 W에 대해 연속해서 반복한 경우의, 제2 린스 처리에 있어서 기판 W의 하면 S2에 공급되는 린스액의 유량과, 에칭량의 증가율(보다 상세하게는, 기판 처리 장수가 1장 증가할 때마다의 에칭량의 증분의 평균치)의 관계의 일례를, 그래프 형식으로 나타내는 도이다.
보다 구체적으로는, 도 20의 그래프는, 도 19의 데이터와 동일한 처리 조건으로 25장의 기판 W를 처리하여 에칭량을 측정하여, 측정 결과로부터 기판 처리 장수가 1장 증가할 때마다의 에칭량의 증분의 평균치를 구하고, 그래프 형식으로 나타낸 것이다. 도 20의 그래프에 관련된 데이터 측정에 있어서는, 제2 린스 처리에서의 토출구(241)로부터의 중앙영역 K1로의 순수의 토출 유량과, 토출구(242, 243)로부터의 중간영역 K2, 주변영역 K3으로의 순수의 토출 유량의 조합이, 도 19의 그래프에 관련된 데이터 측정 시보다 늘어나 있다. 도 20의 그래프의 횡축에 있어서의, 예를 들면, C2000-E500라는 기재는, 토출구(241)로부터 토출되는 저온의 순수(액체(51))의 토출 유량이 2000ml/분이며, 토출구(242, 243)로부터 토출되는 저온의 순수(액체(52))의 토출 유량의 합계가 500ml/분인 것을 나타내고 있다. 또, 횡축이 「Ref」인 그래프는, 도 19의 그래프와 마찬가지로, 하측 노즐(240)에 의한 기판 W의 가열 처리가 행해지지 않은 경우의 에칭량의 증분의 평균치를 참고 데이터로서 나타내고 있다.
도 20의 결과로부터, 제2 린스 처리에 있어서, 토출구(241)로부터 2000ml/분의 유량으로 순수가 토출됨과 함께, 토출구(242, 243)로부터 합계 2000ml/분의 유량으로 순수가 공급되는 경우에 더하여, 또한, 토출구(241)로부터 1000ml/분의 유량으로 순수가 공급되고, 토출구(242, 243)로부터 합계 2000ml/분의 유량으로 순수가 공급되는 경우(도 20 중에서, 일점 쇄선에 의해 둘러싸인 그래프)에도, 에칭량의 증분의 평균치가, 기판 W의 가열 처리가 행해지지 않는 참고 데이터의 결과에 가까운 것을 알 수 있다. 따라서, 도 20의 그래프의 횡축에 있어서 C1000-E2000로서 나타나 있는 제2 린스 처리에서의 순수(린스액)의 상기 공급 조건도, 저온 약액 처리와 고온 약액 처리를 포함하는 일련의 기판 처리를 복수의 기판 W에 대해 반복해서 행하는 경우에 채용 가능하다는 것을 알 수 있다. 린스액의 상기 공급 조건은, 바람직하게는, 도 19, 도 20의 그래프에 대응하는 기판 처리 조건에 대한 제2 린스 처리에서의 린스액의 표준의 공급 조건으로서 채용된다.
도 19, 도 20을 참조하면서 설명한 바와 같이, 기판 처리 장치(100A)가 저온 약액 처리와 고온 약액 처리(기판 W의 가열 처리)를 포함하는 일련의 기판 처리를 반복해서 행하는 경우의 고온 약액 처리 후의 린스 처리에 있어서, 하측 노즐(240)로부터 기판 W의 하면 S2 중 중앙영역 K1에만 저온의 순수 등의 저온의 린스액이 공급되는 경우에는, 하측 노즐(240)의 온도가 상승하여 저온 약액 처리에서의 하측 노즐(240)에 의한 기판 W의 온도 분포 제어의 정밀도가 악화되는 경우가 있다. 그래서, 기판 처리 장치(100A)는, 하면 S2의 린스 처리에 있어서, 중앙영역 K1로의 저온의 린스액의 토출뿐만이 아니라, 하면 S2 중 중앙영역 K1 이외의 주변측 영역(중간영역 K2, 주변영역 K3)에도 저온의 린스액의 토출을 행함으로써, 기판 W의 하면 S2의 린스 처리를 행하면서, 하측 노즐(240)의 냉각을 행한다. 린스 처리에 있어서는, 기판 처리 장치(100A)는, 유량 제어부(163A)에 의한 제어에 의해, 하측 노즐(240)이 중앙영역 K1에 공급하는 린스액으로서의 액체(51)의 유량을, 예를 들면, 1000ml/분으로 설정함과 함께, 하측 노즐(240)이 주변측 영역에 공급하는 린스액으로서의 액체(52)의 유량을, 예를 들면, 2000ml/분으로 설정한다. 이것에 의해, 하측 노즐(240)을 충분히 냉각할 수 있으므로, 하면 S2로의 액체(51, 52)의 토출에 의한 기판 W의 온도 분포의 제어를, 높은 정밀도로 행할 수 있다. 따라서, 처리 대상의 기판을 교환하면서 각 기판에 대해 저온 약액 처리와 고온 약액 처리를 포함하는 기판 처리를 순차적으로 행하는 경우나, 동일 기판에 대해, 저온 약액 처리와 고온 약액 처리를 반복하는 경우에 있어서도, 기판 W의 에칭량을 원하는 값으로 제어하기 쉬워진다. 또, 상면 S1에 공급되는 린스액의 유량은, 예를 들면, 2000ml/분으로 설정된다. 기판 처리 장치(100A)에서는, 린스 처리 중에 하측 노즐(240)의 냉각도 행해지므로, 단위 시간당 기판의 처리 장수를 늘릴 수도 있다.
＜2-4. 하측 노즐의 구조와 하측 노즐의 주위의 기류＞
도 21은, 기판 처리 장치(100A)가 구비하는 하측 노즐(240)의 구조와, 그 주위의 기류를 나타내는 단면도이다. 도 22~도 24는, 하측 노즐(240)의 다른 실시 형태에 관련된 하측 노즐(240A~240C)의 구조와, 그 주위의 기류를 나타내는 단면도이다. 도 25는, 비교 기술에 관련된 하측 노즐(340)의 구조와, 그 주위의 기류를 나타내는 단면도이다. 도 21~도 25에 있어서, 기판 W의 회전 방향은, 종이면의 좌측에서 우측을 향하는 방향이다.
도 1~도 3에 나타내는 바와 같이, 하측 노즐(240)은, 기판 W의 하면 S2와 스핀 척(111) 사이에 있어서, 하면 S2에 수직인 방향의 두께가 얇은 편평한 봉형의 형상을 가지며 기판 W의 중앙부의 하방으로부터 기판 W의 주변부의 하방으로 연장 설치되어 있다.
또, 도 21에 나타내는 바와 같이, 하측 노즐(240)은, 기판 W의 회전 방향의 하류측 단부와, 회전 방향의 상류측 단부와, 수평인 상면과 수평인 하면을 구비하며 하류측 단부와 상류측 단부 각각에 접속하는 중앙부를 구비하고 있다.
기판 W의 하면과, 스핀 베이스(115)의 상면 사이에 설치된 하측 노즐(240)의 주위에는, 기판의 회전에 의해 발생하는 기류가 화살표 Y의 방향을 따라 흐른다.
실시 형태에 관련된 하측 노즐(240, 240A~240C)는, 기류의 하류측(기판 W의 회전 방향 하류측)의 단부에 탈수부(249, 249A~249C)를 구비하고 있다. 탈수부(249, 249A~249C) 중 어느 것에서도, 하측 노즐(240, 240A~240C)의 상류측 단부보다 완만한 경사 구배로 회전 방향 하류측이 될수록 얇아져 있다. 탈수부(249, 249A)는, 그 상하 양면이 경사 구배를 가지고 있지만, 탈수부(249B, 249C)는, 상면 만이 경사 구배를 가지며, 하면은 수평면이다. 탈수부(249B, 249C)는, 하면이 경사 구배를 가지며, 상면이 수평이 되도록 형성되어도 된다.
탈수부(249, 249B)에 있어서의 기판 W의 회전 방향 하류측의 선단이 뾰족해져 있다. 이것에 의해, 상기 선단에 있어서의 소용돌이의 발생을 보다 억제할 수 있다. 선단이 둥글다고 해도, 물방울의 부착을 억제할 수 있으므로, 탈수부의 유용성을 해치는 것은 아니다.
탈수부(249)는, 그 상면과 하면이 이루는 각도가 예각이다. 이것에 의해, 탈수부(249)의 표면을 따라 기류가 보다 흐르기 쉬워진다. 또, 탈수부(249A, 249C)와 같이, 수평면과, 탈수부의 경사면을 접속하는 부분이 둥그스름하면, 탈수부의 표면을 따라 흐르는 기류의 흐름이 보다 원활해져, 하측 노즐로의 물방울의 부착을 보다 억제할 수 있다. 또, 탈수부(249, 249A~249C)의 상면 및 하면 중 경사면은, 평면형상으로 형성되어 있지만, 상측 또는 하측으로 볼록한 만곡면형상으로 형성되어 있어도 된다.
도 25에 나타내는 비교 기술에 관련된 하측 노즐(340)은, 그 상면과 하면은 수평면이며, 하측 노즐(340)에 있어서의 기판 W의 회전 방향 상류측의 측면과, 회전 방향 하류측의 측면은, 각각의 법선이, 하측 노즐(340)에 있어서의 기판 W의 회전 방향과 일치하도록 설치되어 있다. 하측 노즐(340)에 있어서의 상기 상류측의 측면에 액체가 부착되어 있는 경우에 있어서도, 기류가 강하게 부딪히기 때문에, 부착되어 있는 액체는, 기류의 하류 방향으로 날아가 하측 노즐(340)로부터 제거된다. 그러나, 하측 노즐(340)에 있어서의 기판 W의 회전 방향 하류측의 측면은, 상면 및 하면과 수직으로 교차하고 있기 때문에, 상면, 하면을 따라 흐른 기류가, 하류측 측면을 따라 흐르는 것은 곤란하다. 이 때문에, 하류측의 측면에는, 많은 물방울 P1이 부착된 채로 잔류하여, 새로운 기판 처리 등을 할 때에, 워터 마크나 파티클의 원인이 된다. 또, 기류의 속도에 따라서는, 하류측으로 소용돌이가 발생함으로써, 보다 많은 물방울 P1이 잔류하기 쉬워진다.
이상과 같이 구성된 본 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 하측 노즐(240)에 있어서의 기판 W의 회전 방향의 하류측 단부에 설치된 탈수부(249)는, 회전 방향의 상류측의 단부보다 완만한 경사 구배로 회전 방향 하류측이 될수록 얇아져 있다. 따라서, 기판 W의 회전에 의해 형성되는 기류는, 하측 노즐(240)의 상면과 하면을 따라 흐른 후에, 탈수부(249)의 표면을 따라 흐르기 쉬워지므로, 떨쳐냄 처리 후의 하측 노즐(240)의 표면으로의 액체의 잔류를 억제할 수 있다.
또, 이상과 같이 구성된 본 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 탈수부(249)의 상면과 하면이 이루는 각도가 예각이므로, 기판 W의 회전에 의해 형성되는 기류가 탈수부(249)의 표면을 따라 더 흐르기 쉬워진다. 따라서, 떨쳐냄 처리 후의 하측 노즐(240)의 표면으로의 액체의 잔류를 더 억제할 수 있다.
또, 이상과 같이 구성된 본 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 탈수부(249)에 있어서의 기판 W의 회전 방향의 하류측의 선단이 뾰족해져 있으므로, 기판 W의 회전에 의해 형성되는 기류가 탈수부(249)의 선단에서 소용돌이를 형성하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 탈수부(249)의 선단에 있어서도, 떨쳐냄 처리 후의 액체의 잔류를 억제할 수 있다.
또, 이상과 같은 본 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법에 의하면, 하측 노즐(240)의 토출구(241)로부터 제1 유량의 액체(51)(린스액)이 기판 W의 하면 S2의 중앙영역 K1에 토출되면서, 토출구(242, 243)로부터 제2 유량의 액체(52)(린스액)가 하면 S2의 주변측 영역(중간영역 K2 및 주변영역 K3)에 토출된다. 하측 노즐(240)로부터 기판 W의 하면 S2에 토출된 액체(51)는, 하면 S2을 따라 확산된 후, 하면 S2로부터 낙하하여 하측 노즐(240)에 공급된다. 하면 S2에 토출된 액체(51)는, 그 유량이 많을수록, 하면 S2을 따라 보다 멀리까지 확산된다. 토출구(242, 243)는, 토출구(241)보다 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)으로부터 멀지만, 제2 유량은 제1 유량보다 많다. 따라서, 토출구(241)로부터 토출되어 기판 W의 하면 S2을 따라 확산되는 액체(51)와, 토출구(242, 243)로부터 토출되어 기판 W의 하면 S2을 따라 확산되는 액체(52)의 쌍방은, 각각의 유량을 충분히 늘렸다고 해도, 기판 W의 하면 S2 중 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)의 상방 부분 혹은 그 근방 부분에 있어서, 액체(51, 52)가 서로 부딪혀, 함께 하측 노즐로 낙하한다. 이것에 의해, 액체(51, 52)의 대부분을 일단측 부분(271)에 공급할 수 있다. 따라서, 일단측 부분(271)에 잔류하는 약액을 액체(51, 52)에 의해 충분히 치환하여 일단측 부분(271)을 세정할 수 있으므로, 일단측 부분(271)으로의 약액의 잔류를 억제할 수 있다.
또, 이상과 같은 본 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법에 의하면, 제2 유량은, 하측 노즐(240)의 토출구(242, 243)로부터 하면 S2의 주변측 영역(중간영역 K2 및 주변영역 K3)에 토출된 액체(52)를, 주변측 영역을 거쳐 일단측 부분(271)에 공급 가능한 유량이다. 따라서, 보다 많은 액체(52)를 토출구(242, 243)로부터 일단측 부분(271)에 공급할 수 있으므로, 일단측 부분(271)으로의 약액의 잔류를 더 억제할 수 있다.
또, 이상과 같은 본 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법에 의하면, 기판 W는, 약액 처리와 병행하여, 제1 회전 속도로 회전하게 됨과 함께, 하측 노즐(240)의 세정 처리와 병행하여, 제1 회전 속도보다 느린 제2 회전 속도로 회전하게 된다. 따라서, 보다 많은 액체(52)가, 토출구(242, 243)로부터 중간영역 K2, 주변영역 K3을 거쳐 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)까지 도달할 수 있으므로, 일단측 부분(271)으로의 약액의 잔류를 더 억제할 수 있다.
또, 이상과 같은 본 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법에 의하면, 하측 노즐(240)의 수평면과 기판 W의 하면 S2 사이의 공간 V가, 하측 노즐(240)로부터 토출된 액체(51, 52)를 포함하는 액체에 의해 채워진 액밀 상태가 된다. 이것에 의해, 하측 노즐(240)의 수평면 중 액체(51, 52)가 공급되지 않는 부분을 줄일 수 있으므로, 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)으로의 약액의 잔류를 더 억제할 수 있다.
또, 이상과 같은 본 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법에 의하면, 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)에 부착되어 있는 약액은, 일단측 부분(271)에 공급되는 액체(51, 52)와 함께 일단측 부분(271)에 설치된 물제거 구멍(253a)으로부터도 하측 노즐(240)의 외부로 배출되므로, 일단측 부분(271)으로의 약액의 잔류를 더 억제할 수 있다.
또, 이상과 같은 본 실시 형태 2에 관련된 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법에 의하면, 하측 노즐(240)의 일단측 부분(271)에 자리파기부(253)가 설치되고, 자리파기부(253)의 저면에 물제거 구멍(253a)이 설치된다. 자리파기부(253)에 잔류하는 약액은, 액체(51, 52)와 함께 물제거 구멍(253a)으로부터 하측 노즐(240)의 외부로 배출된다. 이것에 의해, 일단측 부분(271)으로의 약액의 잔류를 더 억제할 수 있다.
본 발명은 상세하게 나타내고 기술되었지만, 상기의 기술은 모든 양태에 있어서 예시이며 한정적은 아니다. 따라서, 본 발명은, 그 발명의 범위 내에 있어서, 실시의 형태를 적절히, 변형, 생략하는 것이 가능하다.
100, 100A 기판 처리 장치 111 스핀 척(회전 유지부)
113 회전 지축 115 스핀 베이스
117 척 핀 119 대좌(대좌부)
120 상측 노즐 155 노즐 회전 기구(주사부)
161, 161A 제어부 162, 162A 열량 제어부
163, 163A 유량 제어부 164, 164A 온도 제어부
171~178 개폐 밸브 181~185 유량 제어기
191, 192 혼합부 240 하측 노즐
241 토출구(중앙 토출구) 242, 243 토출구(주변측 토출구)
249 탈수부(박육부) 253a 물제거 구멍(액제거 구멍)
261~264 나사(고정구) 271 일단측 부분(기부)
272 연장 설치부 301 제1 공급부
302 제2 공급부 303 처리액 공급부
380 배관계 381~388 배관
11 순수(제1 순수) 11a 순수(일방의 제1 순수)
11b 순수(타방의 제1 순수) 12 순수(제2 순수)
13 약액 14 액체
51 액체(제1 액체) 52 액체(제2 액체)
53 처리액 a1 회전축
K1 중앙영역 K2 중간영역
K3 주변영역 S1 상면
S2 하면 W 기판

Claims (19)

  1. 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 회전 유지부와,
    제1 온도의 제1 순수를 공급하는 제1 공급원과,
    제1 온도보다 높은 제2 온도의 제2 순수를 공급하는 제2 공급원과,
    상기 제1 순수를 일방의 제1 순수와 타방의 제1 순수로 분배하여 이끄는 배관계와,
    상기 배관계로부터 상기 일방의 제1 순수가 공급됨과 함께, 상기 일방의 제1 순수를 포함하도록 상기 일방의 제1 순수와 약액을 혼합한 처리액을 상기 기판의 상면의 중앙영역에 공급하는 처리액 공급부와,
    상기 배관계로부터 상기 타방의 제1 순수가 공급됨과 함께, 상기 타방의 제1 순수 또는 제1 순수를 포함하는 제1 액체를 상기 기판의 하면의 중앙영역에 공급하는 제1 공급부와,
    상기 제2 공급원으로부터 공급되는 상기 제2 순수 또는 제2 순수를 포함하는 제2 액체를, 상기 기판의 하면의 주변영역과, 상기 주변영역과 중앙영역 사이의 하면의 중간영역의 각각에 공급하는 제2 공급부와,
    상기 기판의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 상기 제1 공급부가 상기 기판에 공급하는 열량과, 상기 제2 공급부가 상기 기판에 공급하는 열량을 독립적으로 제어하는 열량 제어부를 구비하는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배관계는,
    일단이 상기 제1 공급원에 접속됨과 함께, 관로의 도중에 분기하고 있는 분기 배관인, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 공급부는,
    상기 타방의 제1 순수와, 상기 약액과 동일한 온도의 온도 조정용의 액체를, 상기 처리액에 있어서의 상기 일방의 제1 순수와 상기 약액의 혼합비와, 상기 제1 액체에 있어서의 상기 타방의 제1 순수와 상기 온도 조정용의 액체의 혼합비가 동일해지도록 혼합하여 상기 제1 액체를 조제하는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액을 상기 기판의 상면에 공급하고 있는 상기 처리액 공급부의 노즐을, 상기 기판의 상면의 상방에 있어서 주사함으로써, 상기 기판의 상면에 있어서의 상기 처리액의 공급 위치를, 상기 기판의 상면의 중앙영역과 주변영역 사이에서 주사하는 주사부를 더 구비하고,
    상기 열량 제어부는,
    상기 주사부에 의해 주사되고 있는 상기 처리액 공급부의 노즐의 위치에 따라, 상기 제1 공급부가 상기 기판에 공급하는 열량과, 상기 제2 공급부가 상기 기판에 공급하는 열량의 비를 변동시키는, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 열량 제어부는,
    상기 제1 공급부가 공급하는 상기 제1 액체의 유량과, 상기 제2 공급부가 공급하는 상기 제2 액체의 유량의 비를, 상기 주사부에 의해 주사되고 있는 상기 처리액 공급부의 노즐의 위치에 따라 변동시키는, 기판 처리 장치.
  6. 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 회전 유지 단계와,
    제1 온도의 제1 순수를 공급하는 공급원으로부터 상기 제1 순수를 일방의 제1 순수와 타방의 제1 순수로 분배하여 이끄는 분배 단계와,
    상기 일방의 제1 순수를 포함하도록 상기 일방의 제1 순수와 약액을 혼합한 처리액을, 상기 회전 유지 단계와 병행하여, 상기 기판의 상면의 중앙영역에 공급하는 처리액 공급 단계와,
    상기 타방의 제1 순수 또는 제1 순수를 포함하는 제1 액체를, 상기 처리액 공급 단계와 병행하여, 상기 기판의 하면의 중앙영역에 공급하는 제1 공급 단계와,
    상기 제1 온도보다 높은 제2 온도의 제2 순수 또는 제2 순수를 포함하는 제2 액체를, 상기 처리액 공급 단계 및 상기 제1 공급 단계와 병행하여, 상기 기판의 하면의 주변영역과, 상기 주변영역과 중앙영역 사이의 하면의 중간영역의 각각에 공급하는 제2 공급 단계와,
    상기 기판의 반경 방향의 온도 분포를 변경 가능하도록, 상기 제1 공급 단계에 의해 상기 기판에 공급되는 열량과, 상기 제2 공급 단계에 의해 상기 기판에 공급되는 열량을 독립적으로 제어하는 열량 제어 단계를 구비하는, 기판 처리 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 분배 단계는,
    상기 공급원으로부터 상기 제1 순수를 이끄는 경로의 도중에 상기 제1 순수를 상기 일방의 제1 순수와 상기 타방의 제1 순수로 분배하는 단계인, 기판 처리 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 공급 단계는,
    상기 타방의 제1 순수와, 상기 약액과 동일한 온도의 온도 조정용의 액체를, 상기 처리액에 있어서의 상기 일방의 제1 순수와 상기 약액의 혼합비와, 상기 제1 액체에 있어서의 상기 타방의 제1 순수와 상기 온도 조정용의 액체의 혼합비가 동일해지도록 혼합하여 상기 제1 액체를 조제하는 조제 단계를 구비하는, 기판 처리 방법.
  9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 단계에서 상기 기판의 상면에 공급되고 있는 상기 처리액의 공급 위치를, 상기 기판의 상면의 중앙영역과 주변영역 사이에서 주사하는 주사 단계를 더 구비하고,
    상기 열량 제어 단계는,
    상기 주사 단계에서 주사되고 있는 상기 처리액의 공급 위치에 따라, 상기 제1 공급 단계에 의해 상기 기판에 공급되는 열량과, 상기 제2 공급 단계에 의해 상기 기판에 공급되는 열량의 비를 변동시키는 단계인, 기판 처리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 열량 제어 단계는,
    상기 제1 공급 단계에서 공급되는 상기 제1 액체의 유량과, 상기 제2 공급 단계에서 공급되는 상기 제2 액체의 유량의 비를, 상기 주사 단계에서 주사되고 있는 상기 처리액의 공급 위치에 따라 변동시키는 단계인, 기판 처리 방법.
  11. 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 회전 유지부와,
    액체를 공급하는 액체 공급원과,
    상기 기판의 하면과 상기 회전 유지부 사이에 있어서, 상기 기판의 하면에 수직인 방향의 두께가 얇은 편평한 봉형의 형상을 가지며 상기 기판의 중앙부의 하방으로부터 상기 기판의 주변부의 하방으로 연장 설치되어, 상기 액체를 상기 기판의 하면에 토출하는 하측 노즐을 구비하고,
    상기 하측 노즐은, 상기 기판의 회전 방향의 하류측 단부와, 회전 방향의 상류측 단부와, 수평인 상면과 수평인 하면을 구비하며 상기 하류측 단부와 상기 상류측 단부 각각에 접속하는 중앙부를 구비하고,
    상기 하측 노즐의 상기 하류측 단부에는, 상기 상류측 단부보다 완만한 경사 구배로 회전 방향 하류측이 될수록 얇아지는 박육부(薄肉部)가 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 박육부의 상면과 하면이 이루는 각도가 예각인, 기판 처리 장치.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 박육부에 있어서의 상기 기판의 회전 방향 하류측의 선단이 뾰족해져 있는, 기판 처리 장치.
  14. 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판 처리 장치는,
    기판을 수평으로 유지하면서 회전 가능한 회전 유지부와,
    상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 하면의 중앙영역에 대향하는 기부와, 상기 기부로부터 상기 기판의 하면의 주변영역의 하방으로 연장 설치된 연장 설치부를 구비함과 함께, 정해진 액체를 상기 기판의 하면에 토출 가능한 하측 노즐을 구비하고,
    상기 하측 노즐은,
    상기 기판의 하면의 상기 중앙영역에 대향하여 상기 중앙영역에 상기 액체를 토출 가능한 중앙 토출구를 상기 기부에 구비함과 함께, 상기 기판의 하면의 상기 중앙영역 이외의 주변측 영역에 대향하여 상기 주변측 영역에 상기 액체를 토출 가능한 주변측 토출구를 상기 연장 설치부에 구비하고,
    상기 기판 처리 방법은,
    상기 회전 유지부에 의해 상기 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 회전 유지 단계와,
    상기 회전 유지 단계와 병행하여, 상기 하측 노즐로부터 약액을 포함하는 처리액을 상기 기판의 하면에 토출하여 상기 기판을 처리하는 약액 처리 단계와,
    상기 약액 처리 단계 후에, 상기 하측 노즐의 상기 중앙 토출구로부터 제1 유량의 린스액을 상기 기판의 하면의 상기 중앙영역에 토출하면서, 상기 주변측 토출구로부터 제1 유량보다 많은 제2 유량의 린스액을 상기 기판의 하면의 상기 주변측 영역에 토출함으로써 상기 하측 노즐의 상기 기부에 린스액을 공급하여 상기 기부를 세정하는 하측 노즐 세정 단계를 구비하는, 기판 처리 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2 유량은, 상기 하측 노즐의 상기 주변측 토출구로부터 상기 주변측 영역에 토출된 린스액을, 상기 주변측 영역을 거쳐 상기 하측 노즐의 상기 기부에 공급 가능한 유량인, 기판 처리 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 하측 노즐 세정 단계는, 상기 회전 유지 단계와 병행하여 행해지는 단계이며,
    상기 회전 유지 단계는,
    상기 약액 처리 단계와 병행하여, 상기 기판을 제1회전 속도로 회전시킴과 함께, 상기 하측 노즐 세정 단계와 병행하여, 상기 기판을 제1회전 속도보다 느린 제2 회전 속도로 회전시키는 단계인, 기판 처리 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 하측 노즐은, 상기 기부에 상기 기판의 하면에 대향하는 수평면을 구비하고,
    상기 하측 노즐 세정 단계는,
    상기 하측 노즐의 상기 수평면과 상기 기판의 하면 사이의 공간을, 상기 하측 노즐로부터 토출된 린스액을 포함하는 액체에 의해 채워진 액밀 상태로 하면서, 상기 하측 노즐의 상기 기부를 세정하는 단계인, 기판 처리 방법.
  18. 청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하측 노즐은, 상기 기부를 상하 방향으로 관통하는 액제거 구멍을 더 구비하고,
    상기 하측 노즐 세정 단계는,
    상기 하측 노즐의 상기 기부에 부착되어 있는 약액을, 상기 기부에 공급되는 린스액과 함께 상기 액제거 구멍으로부터 상기 하측 노즐의 외부로 배출하는 배출 단계를 구비하고 있는, 기판 처리 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 하측 노즐의 상기 기부를 고정하는 대좌부(臺座部)를 더 구비하고,
    상기 하측 노즐은, 상기 기부와 상기 대좌부를 서로 고정하기 위한 고정구를 부착하기 위한 자리파기부를 상기 기부에 더 구비함과 함께, 상기 액제거 구멍을, 상기 자리파기부의 저면에 구비하고,
    상기 하측 노즐 세정 단계의 상기 배출 단계는, 상기 자리파기부에 잔류하는 약액을, 상기 기판의 하면을 거쳐 상기 기부에 공급되는 린스액과 함께 상기 액제거 구멍으로부터 상기 하측 노즐의 외부로 배출하는 단계인, 기판 처리 방법.

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