KR102483802B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판에 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 공급하여, 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 기판 처리 방법. 이 방법은, 규정 실리콘 농도 범위의 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 탱크에 저류하는 공정과, 탱크 내의 인산 수용액을 노즐에 공급하고, 노즐로부터 기판에 인산 수용액을 공급하여 기판을 처리하는 공정과, 기판의 처리를 위해 사용된 인산 수용액을 탱크에 회수하는 회수 공정과, 탱크에 제 1 농도로 실리콘을 포함하는 제 1 인산 수용액을 공급하는 제 1 인산 수용액 공급 공정과, 탱크에 제 1 농도보다 낮은 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액을 공급하는 제 2 인산 수용액 공급 공정과, 소정의 보충 개시 조건이 충족되면, 제 1 및 제 2 인산 수용액 공급 공정을 개시하는 개시 판정 공정과, 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정하는 공급량 결정 공정을 포함한다.
Description
이 출원은, 2017년 11월 15일 제출의 일본 특허출원 2017-220075호에 기초하는 우선권을 주장하고 있으며, 이 출원의 전체 내용은 여기에 인용에 의해 도입되는 것으로 한다.
본 발명은, 기판을 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 처리의 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 및 유기 EL (Electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD (Flat Panel Display) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등의 기판이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치의 제조 공정에서는, 기판을 처리하는 기판 처리 장치가 사용된다. 하기 특허문헌 1 은, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 형성된 기판에, 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 공급하여, 실리콘 질화막을 선택 에칭하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 개시하고 있다. 인산 수용액 중에 실리콘이 포함되어 있음으로써, 실리콘 산화막의 에칭이 억제되고, 그것에 의해, 선택성이 높은 실리콘 질화막 에칭이 달성된다.
특허문헌 1 에 기재된 기판 처리 장치는, 기판을 유지하고 회전하는 스핀 척과, 인산 수용액을 각각 저류하는 제 1 ∼ 제 3 탱크와, 신액 공급 장치를 포함한다. 제 1 탱크로부터 처리액 노즐에 인산 수용액이 공급되고, 처리액 노즐로부터 토출되는 인산 수용액이 스핀 척에 유지되고 있는 기판에 공급된다. 인산 수용액의 공급에 의해 제 1 탱크의 액위가 내려가면, 제 2 탱크로부터 제 1 탱크에 인산 수용액이 공급된다. 한편, 기판에 공급된 후의 사용 완료 인산 수용액은, 제 3 탱크에 회수된다. 그 회수된 인산 수용액 중의 인산 농도가 인산 농도계에 의해 검출된다. 그 검출 결과에 따라, 제 3 탱크에 대하여, 인산, DIW (탈이온수) 또는 질소 가스의 공급에 의한 인산 농도 조정 동작이 실행된다. 회수 동작을 정지하면, 회수된 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 실리콘 농도계에 의해 검출된다. 신액 공급 장치는, 제 3 탱크에 인산 수용액을 보충하고, 그것에 의해, 제 3 회수 탱크 중의 인산 수용액의 실리콘 농도를 기준 실리콘 농도로 조정한다. 보다 구체적으로는, 신액 공급 장치는, 실리콘 농도계의 검출 결과에 따라 실리콘 농도를 가변 설정한 신액 (미사용의 인산 수용액) 을 조정하고, 그 신액을 제 3 탱크에 공급한다. 제 2 탱크의 액위가 하한 레벨까지 저하되면, 제 2 탱크와 제 3 탱크의 역할을 서로 바꾸도록 액 경로가 전환되고, 동일한 동작이 반복된다.
신액 공급 장치는, 회수된 인산 수용액 중의 실리콘 농도에 따라, 보충해야 할 신액의 실리콘 농도를 가변 설정하고 있다. 그 때문에, 보충할 때마다 농도가 상이한 신액을 조제할 필요가 있다. 신액 공급 장치는, 실리콘 농도계를 가지고 있고, 이 실리콘 농도계로 실리콘 농도를 검출하면서, 인산 수용액 (원액) 및 실리콘 농축액을 도입하여 혼합한다. 새로운 액의 도입에 의해, 혼합액이 교란되기 때문에, 그에 따라, 실리콘 농도계의 측정 결과도 교란된다. 혼합액 중의 실리콘 농도가 균일해져 안정되기까지는, 상응하는 시간을 필요로 하기 때문에, 신액의 조제에 시간이 걸린다.
게다가, 제 3 탱크에 대한 액 회수를 정지하고 실리콘 농도를 계측하고, 그에 따라 신액의 실리콘 농도를 설정한 후에, 신액을 조제하기 때문에, 미리 신액을 조제해 둘 수 없다. 그 때문에, 설령 기준 농도의 신액을 공급하면 족한 때에도, 신액 조제를 위한 대기 시간이 생긴다. 이 대기 시간 때문에 제 1 탱크에 대한 액 보충이 지체되면, 기판 처리의 생산성에 영향을 미친다.
또, 제 2 및 제 3 탱크 그리고 신액 공급 장치에 실리콘 농도계를 구비할 필요가 있기 때문에, 장치 구성이 복잡하고, 그에 따라, 비용이 커진다.
그래서, 본 발명의 일 실시형태는, 기판 처리의 생산성을 저해하지 않으며, 또한 저렴한 구성으로, 기판에 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 안정화시킬 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판에 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 공급하여, 상기 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 기판 처리 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시형태의 방법은, 규정 실리콘 농도 범위의 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 탱크에 저류하는 공정과, 상기 탱크 내의 인산 수용액을 노즐에 공급하고, 상기 노즐로부터 기판에 인산 수용액을 공급하여 기판을 처리하는 공정과, 상기 노즐로부터 기판에 공급되어 기판의 처리를 위해 사용된 인산 수용액을 상기 탱크에 회수하는 회수 공정과, 상기 탱크에 제 1 농도로 실리콘을 포함하는 제 1 인산 수용액을 공급하는 제 1 인산 수용액 공급 공정과, 상기 탱크에 상기 제 1 농도보다 낮은 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액을 공급하는 제 2 인산 수용액 공급 공정과, 소정의 보충 개시 조건이 충족되면, 상기 제 1 인산 수용액 공급 공정 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 공정을 개시하는 개시 판정 공정과, 상기 제 1 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정하는 공급량 결정 공정을 포함한다.
이 방법은, 인산 수용액을 사용하여 기판을 처리함으로써, 기판의 표면에서 노출되어 있는 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭한다. 인산 수용액 중에 포함되는 실리콘의 농도를 규정 실리콘 농도 범위로 제어함으로써, 기판의 표면에서 노출되어 있는 실리콘 산화막의 에칭을 억제할 수 있고, 그것에 의해, 실리콘 질화막의 선택비를 높일 수 있다.
인산 수용액은, 탱크로부터 노즐에 공급되고, 노즐로부터 기판에 공급된다. 기판의 처리에 사용된 사용 완료 인산 수용액은, 탱크에 회수된다. 소정의 보충 개시 조건이 충족되면, 제 1 농도로 실리콘을 포함하는 제 1 인산 수용액 및 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액이 탱크에 공급된다. 이들 제 1 및 제 2 인산 수용액의 각각의 공급량을 적절히 결정함으로써, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위로 제어할 수 있다.
제 1 인산 수용액 및 제 2 인산 수용액은, 각각, 제 1 농도 및 제 2 농도로 실리콘을 포함하고, 이들의 농도치는 각각 일정치이면 되고, 변경을 필요로 하지 않는다. 왜냐하면, 제 1 및 제 2 인산 수용액의 각 공급량을 적절히 결정함으로써, 제 1 인산 수용액, 제 2 인산 수용액 및 탱크 내의 인산 수용액을 혼합하여, 규정 실리콘 농도 범위의 인산 수용액을 탱크 내에 저류할 수 있기 때문이다. 따라서, 제 1 인산 수용액 및 제 2 인산 수용액은, 미리 준비해 두고, 필요시에 필요량만큼 탱크에 공급함으로써, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 조정할 수 있다. 따라서, 탱크에 대한 인산 수용액의 보충을 위한 대기 시간을 삭감할 수 있기 때문에, 기판 처리의 생산성을 저해하지 않고, 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액을 기판에 공급할 수 있다.
더구나, 제 1 농도 및 제 2 농도로 각각 실리콘을 포함하는 제 1 및 제 2 인산 수용액을 미리 준비해 두면 되기 때문에, 제 1 인산 수용액 및 제 2 인산 수용액의 실리콘 농도를 실시간으로 제어하는 구성을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 실리콘을 포함하고 있지 않은 인산 수용액의 원액과, 실리콘을 소정 농도로 포함하는 실리콘 농축액을 각각 정량하여 혼합함으로써, 제 1 또는 제 2 농도의 인산 수용액을 조제할 수 있다. 물론, 필요에 따라, 실리콘 농도계에 의해 농도의 확인을 실시해도 되지만, 실리콘 농도계는 필수의 구성은 아니다. 따라서, 저렴한 구성으로, 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액을 기판에 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 제 1 농도가 상기 규정 실리콘 농도 범위 내의 값이다. 이 방법에 의하면, 제 1 농도가 규정 실리콘 농도 범위 내의 값이기 때문에, 제 1 인산 수용액을 공급함으로써, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위 내의 값으로 유도하기 쉽다.
상기 제 1 농도는, 상기 규정 실리콘 농도 범위 내의 기준 실리콘 농도 (기판 처리를 위해 가장 바람직한 실리콘 농도치) 여도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 제 2 농도가 상기 규정 실리콘 농도 범위보다 낮은 값이다. 이 방법에 의하면, 제 2 농도가 규정 실리콘 농도 범위보다 낮은 값이기 때문에, 제 2 인산 수용액을 공급함으로써, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위 내의 값으로 유도하기 쉽다. 특히, 기판이 실리콘을 포함하는 경우에는, 인산 수용액을 기판에 공급함으로써, 기판 재료의 실리콘이 인산 수용액 중에 용출하기 때문에, 탱크에 회수되는 인산 수용액의 농도는, 기판에 공급하기 전보다 높아져 있다. 그래서, 규정 실리콘 농도 범위보다 낮은 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액을 공급함으로써, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위로 용이하게 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 제 2 농도가 0 이다. 즉, 이 실시형태에서는, 제 2 인산 수용액은, 실리콘을 포함하지 않는 인산 수용액이다. 이와 같은 제 2 인산 수용액을 탱크에 공급함으로써, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위로 용이하게 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 탱크 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 미리 결정하는 기준 실리콘 농도로 조정하도록, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정된다. 이 방법에 의해, 제 1 및 제 2 인산 수용액을 각각 적절히 결정한 공급량씩 탱크에 공급함으로써, 제 1 및 제 2 인산 수용액과 탱크 내에 회수된 인산 수용액을 혼합시켜, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 기준 실리콘 농도로 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 탱크 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도의 조정 목표치를 상기 제 1 농도로 하여, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정된다.
이 방법에서는, 제 1 농도를 조정 목표치로 하여, 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정됨으로써, 제 1 및 제 2 인산 수용액과 탱크 내에 회수된 인산 수용액을 혼합시켜, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도가 제 1 농도로 유도된다.
예를 들어, 제 1 농도를 기준 실리콘 농도와 동일하게 해 두면, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 기준 실리콘 농도로 조정할 수 있다. 이 경우, 탱크에 맨 처음에 인산 수용액을 저류할 때에는, 제 1 인산 수용액만을 탱크에 공급하면 된다. 그것에 의해, 농도의 균일화를 도모하기 위한 대기 시간을 거치지 않고, 탱크 내에 저류된 인산 수용액을 그대로 신속하게 기판의 처리를 위해 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 기판의 종류에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정된다. 기판의 종류에 기초하여, 기판 처리의 전후에 있어서의 인산 수용액 중의 실리콘 농도의 변동을 예측할 수 있다. 그래서, 기판의 종류에 기초하여, 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정함으로써, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 적절히 조정할 수 있다.
기판의 종류란, 기판의 재료, 기판의 표면에 형성된 막의 종류, 기판의 표면에 형성된 패턴의 종류, 그 밖에, 인산 수용액의 사용 전후에 있어서의 실리콘 농도의 변동에 영향이 있는 기판의 속성을 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 상기 기판으로부터 당해 인산 수용액 중에 용출하는 실리콘의 양에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정된다. 인산 수용액에 의한 처리에 의해 기판으로부터 실리콘이 용출하는 경우에, 그 용출량은, 회수되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도에 영향을 미친다. 그래서, 기판으로부터 용출하는 실리콘의 양에 기초하여 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정함으로써, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 적절히 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 노즐로부터 기판에 공급된 인산 수용액 중 상기 탱크에 회수되는 인산 수용액의 회수율에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정된다. 기판을 처리하기 위해 노즐로부터 토출된 인산 수용액의 전부가 탱크에 회수되는 것은 아니고, 예를 들어, 린스 처리 등에 수반하여, 일부는 폐기된다. 그래서, 인산 수용액의 회수율에 기초하여 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정함으로써, 필요량의 인산 수용액을 탱크에 보충하면서, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위로 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 처리된 기판의 장수에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정된다. 기판의 처리 장수가 많을수록, 즉, 인산 수용액이 기판 처리에 사용된 횟수가 많을수록, 탱크 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도는 기준 실리콘 농도로부터 멀어져 간다. 그래서, 처리된 기판의 장수에 기초하여 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정함으로써, 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 적절히 조정할 수 있다.
처리된 기판의 장수란, 이 경우, 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급에 의한 실리콘 농도의 조정이 실시되지 않고 처리된 기판의 장수이다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 보충 개시 조건이, 상기 탱크에 저류되어 있는 액량에 관한 액량 조건을 포함한다. 이 실시형태에서는, 탱크에 저류되어 있는 액량에 관한 액량 조건을 트리거로 하여, 제 1 및 제 2 인산 수용액이 공급된다. 구체적으로는, 탱크 내의 액량이, 소정의 하한 액량까지 감소한 것을 액량 조건으로 해도 된다. 이로써, 탱크 내의 액량이 하한 액량까지 감소하면, 제 1 및 제 2 인산 수용액이 보충되고, 동시에, 실리콘 농도가 조정된다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 보충 개시 조건이, 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 처리된 기판의 장수에 관한 처리수 조건을 포함한다. 이 실시형태에서는, 처리된 기판의 장수에 관한 처리수 조건을 트리거로 하여, 제 1 및 제 2 인산 수용액이 공급된다. 기판의 처리 장수가 많아질수록, 즉, 인산 수용액이 기판 처리에 사용된 횟수가 많을수록, 탱크 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도는 기준 실리콘 농도로부터 멀어져 간다. 그래서, 예를 들어, 처리 장수가 소정치에 도달한 것을 트리거로 제 1 및 제 2 인산 수용액을 공급하여 탱크 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 조정한다. 그것에 의해, 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액으로 기판을 처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 보충 개시 조건이, 상기 탱크로부터 상기 노즐을 향하여 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도에 관한 실리콘 농도 조건을 포함한다. 이 방법에서는, 탱크로부터 노즐을 향하여 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도에 관한 실리콘 농도 조건을 트리거로 하여, 제 1 및 제 2 인산 수용액이 공급된다. 보다 구체적으로는, 기판에 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 기준치로부터 소정치 이상 멀어지면, 제 1 및 제 2 인산 수용액을 탱크에 공급하여 실리콘 농도의 조정이 실시되어도 된다. 이로써, 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액으로 기판을 처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 방법이, 상기 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정을 추가로 포함하고, 상기 기판 유지 공정에서 유지되고 있는 기판의 표면에 상기 노즐로부터 상기 인산 수용액이 공급된다. 이 방법에서는, 기판을 수평으로 유지하고, 그 기판의 표면에 노즐로부터 인산 수용액이 공급된다. 예를 들어, 1 장의 기판을 기판 홀더에 의해 수평으로 유지하고, 그 기판의 표면을 향하여 노즐로부터 인산 수용액이 토출된다. 이와 같은, 이른바 매엽형의 처리에 있어서는, 노즐로부터 토출되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 정확하게 조정되어 있는 것이 중요하다. 실리콘 농도의 조정이 불충분하면, 처리된 복수 장의 기판 사이에서 처리 품질에 편차가 생길 우려가 있다. 인산 수용액이 공급될 때, 기판 홀더에 유지된 기판을 회전시키는 기판 회전 공정을 병행하여 실시하는 것이, 기판 처리의 균일화를 위해 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 방법은, 상기 탱크에 상기 제 1 농도 및 상기 제 2 농도의 어느 것과도 상이한 제 3 농도로 실리콘을 포함하는 제 3 인산 수용액을 공급하는 제 3 인산 수용액 공급 공정을 추가로 포함한다.
이 방법에서는, 제 3 농도로 실리콘을 포함하는 제 3 인산 수용액을 탱크에 공급할 수 있다. 그것에 의해, 탱크 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도의 조정폭을 넓게 할 수 있다. 기판의 종류에 따라, 제 1 인산 수용액과 제 3 인산 수용액을 선택적으로 사용해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 인산 수용액을 상기 탱크에 저류하는 공정에 있어서, 상기 제 3 인산 수용액 공급 공정이 실행된다. 그리고, 상기 제 3 농도가 상기 제 1 농도보다 높다. 예를 들어, 탱크에 맨 처음에 인산 수용액을 저류할 때에는, 비교적 실리콘 농도가 높은 제 3 인산 수용액을 탱크에 공급해도 된다. 그리고, 기판을 처리함으로써 실리콘 농도가 증대된 인산 수용액이 탱크에 회수된 후에, 그 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 조정할 때에는, 비교적 농도가 낮은 제 1 인산 수용액이 탱크에 공급되어도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 탱크가, 기판 처리를 위해 사용된 인산 수용액이 회수 배관을 통하여 유도되는 회수조와, 상기 회수조에 저류된 인산 수용액이 조합액 (調合液) 공급 배관을 통하여 공급되는 공급조를 포함하고, 상기 공급조에 저류된 인산 수용액이 공급 배관을 통하여 상기 노즐에 공급되고, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액이, 상기 회수조에 공급된다.
이 방법에서는, 처리 완료된 인산 수용액은 회수 배관을 통하여 회수조에 유도된다. 그리고, 제 1 및 제 2 인산 수용액은 회수조에 공급되고, 회수조 내에서 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 조정된다. 실리콘 농도 조정 완료된 인산 수용액은, 조합액 공급 배관으로부터 공급조로 이송되고, 공급조로부터 처리액 노즐에 공급된다. 따라서, 공급조 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도는, 액 회수의 영향을 받지 않기 때문에 안정되어 있다. 그것에 의해, 한층 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액을 처리액 노즐로부터 기판에 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 회수조가 복수 형성되어 있다. 그리고, 상기 방법은, 상기 회수 배관을 통하여 회수되는 인산 수용액의 회수처를 상기 복수의 회수조 중에서 선택하는 회수처 선택 공정과, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액의 공급처를, 상기 회수처 선택 공정에서 선택된 회수조로 선택하는 공급처 선택 공정과, 상기 복수의 회수조 중에서 상기 회수처 선택 공정에 있어서 선택되지 않은 회수조를, 상기 조합액 공급 배관을 통하여 상기 공급조에 인산 수용액을 보충하기 위한 보충원으로서 선택하는 보충원 선택 공정을 추가로 포함한다.
이 방법에서는, 복수의 회수조 중에서 선택된 회수조에 사용 완료 인산 수용액이 회수되고, 선택되지 않은 회수조로부터 공급조에 실리콘 농도 조정 완료된 인산 수용액이 공급된다. 그것에 의해, 공급조에 대한 인산 수용액의 보충을 지체 없이 실시할 수 있기 때문에, 기판에 대한 인산 수용액 공급이 지체되지 않는다. 그것에 의해, 기판 처리의 생산성을 높일 수 있다. 또, 인산 수용액의 회수에 사용하는 회수조에 있어서, 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급에 의한 실리콘 농도 조정이 실시된다. 따라서, 공급조에 인산 수용액을 공급하는 회수조 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도는 안정되어 있기 때문에, 공급조의 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 안정적으로 유지할 수 있다. 그것에 의해, 기판 처리에 사용되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 한층 안정된다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 제 1 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 1 인산 수용액의 공급량을, 제 1 적산 유량계를 사용하여 관리하는 공정과, 상기 제 2 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 2 인산 수용액의 공급량을, 제 2 적산 유량계를 사용하여 관리하는 공정을 추가로 포함한다.
이 방법에서는, 적산 유량계를 사용함으로써, 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량을 정확하게 관리할 수 있다. 그것에 의해, 탱크 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 정확하게 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 추가로, 전술한 바와 같은 기판 처리 방법의 실시에 적절한 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치는, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판을 유지하는 기판 유지 수단과, 상기 기판 유지 수단에 유지된 기판에, 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 공급하는 노즐과, 규정 실리콘 농도 범위의 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 상기 노즐에 공급하는 탱크와, 상기 노즐로부터 기판에 공급되어 기판의 처리를 위해 사용된 인산 수용액을 상기 탱크에 회수하는 회수 배관과, 상기 탱크에 제 1 농도로 실리콘을 포함하는 제 1 인산 수용액을 공급하는 제 1 인산 수용액 공급 수단과, 상기 탱크에 상기 제 1 농도보다 낮은 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액을 공급하는 제 2 인산 수용액 공급 수단과, 소정의 보충 개시 조건이 충족되면, 상기 제 1 인산 수용액 공급 수단 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 수단을 제어함으로써, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액을 상기 탱크에 공급하는 인산 수용액 공급 공정과, 상기 제 1 인산 수용액 및 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정하는 공급량 결정 공정을 실행하는 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 제어 수단이, 상기 공급량 결정 공정에 있어서, 기판의 종류, 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 상기 기판으로부터 당해 인산 수용액에 용출하는 실리콘의 양, 상기 노즐로부터 기판에 공급된 인산 수용액 중 상기 탱크에 회수되는 인산 수용액의 회수율, 및 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 처리된 기판의 장수 중의 적어도 하나에 기초하여, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정한다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 보충 개시 조건이, 상기 탱크에 저류되어 있는 액량에 관한 액량 조건, 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 처리된 기판의 장수에 관한 처리수 조건, 및 상기 탱크로부터 상기 노즐을 향하여 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도에 관한 실리콘 농도 조건 중의 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기판 처리 장치가, 상기 탱크에 상기 제 1 농도 및 상기 제 2 농도의 어느 것과도 상이한 제 3 농도로 실리콘을 포함하는 제 3 인산 수용액을 공급하는 제 3 인산 수용액 공급 수단을 추가로 포함하고, 상기 제어 수단이 상기 제 3 인산 수용액 공급 수단을 추가로 제어한다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 탱크가, 기판 처리를 위해 사용된 인산 수용액이 회수 배관을 통하여 유도되는 회수조와, 상기 회수조에 저류된 인산 수용액이 조합액 공급 배관을 통하여 공급되는 공급조를 포함하고, 상기 공급조에 저류된 인산 수용액이 공급 배관을 통하여 상기 노즐에 공급되고, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액이, 상기 회수조에 공급된다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 회수조가 복수 형성되어 있다. 그리고, 상기 제어 수단이, 추가로, 상기 회수 배관을 통하여 회수되는 인산 수용액의 회수처를 상기 복수의 회수조 중에서 선택하는 회수처 선택 공정과, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액의 공급처를, 상기 회수처 선택 공정에서 선택된 회수조로 선택하는 공급처 선택 공정과, 복수의 회수조 중에서 상기 회수처 선택 공정에 있어서 선택되지 않은 회수조를, 상기 조합액 공급 배관을 통하여 상기 공급조에 인산 수용액을 보충하기 위한 보충원으로서 선택하는 보충원 선택 공정을 추가로 실행한다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 기판 처리 장치가, 상기 제 1 인산 수용액 공급 수단이 상기 탱크에 공급하는 상기 제 1 인산 수용액의 공급량을 계측하는 제 1 적산 유량계와, 상기 제 2 인산 수용액 공급 수단이 상기 탱크에 공급하는 상기 제 2 인산 수용액의 공급량을 계측하는 제 2 적산 유량계를 추가로 포함하고, 상기 제어 수단이, 상기 제 1 적산 유량계 및 상기 제 2 적산 유량계의 계측 결과에 기초하여, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액의 상기 탱크에 대한 공급을 관리하는 공급량 관리 공정을 추가로 실행한다.
본 발명에 있어서의 상기 서술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 분명해진다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치가 구비하는 처리 유닛을 수평 방향으로부터 본 도해적인 모식도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 인산 공급 시스템의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3 은, 상기 기판 처리 장치의 주요한 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4 는, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리되는 기판의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 상기 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
도 6 은, 상기 기판 처리 장치에 있어서의 인산 수용액의 공급에 관련하는 처리를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 7 은, 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 모식도이고, 주로 인산 공급 시스템의 구성을 나타내고 있다.
도 8 은, 도 7 의 구성의 기판 처리 장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 9 는, 도 7 의 구성의 기판 처리 장치에 있어서의 인산 수용액의 공급에 관련하는 처리를 설명하기 위한 플로차트이고, 기판에 대한 인산 수용액 공급 및 공급조에 대한 인산 수용액의 보충에 관한 동작을 나타낸다.
도 10 은, 도 7 의 구성의 기판 처리 장치에 있어서의 인산 수용액의 공급에 관련하는 처리를 설명하기 위한 플로차트이고, 사용 완료 인산의 회수처의 선택 및 공급조에 대한 인산 수용액 보충원의 선택에 관한 동작을 나타낸다.
도 11 은, 도 7 의 구성의 기판 처리 장치에 있어서의 인산 수용액의 공급에 관련하는 처리를 설명하기 위한 플로차트이고, 회수조에 대한 신액의 보충에 관한 동작을 나타낸다.
도 12 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2 는, 상기 기판 처리 장치에 구비된 인산 공급 시스템의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3 은, 상기 기판 처리 장치의 주요한 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4 는, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리되는 기판의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 상기 기판 처리 장치에 의해 실시되는 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
도 6 은, 상기 기판 처리 장치에 있어서의 인산 수용액의 공급에 관련하는 처리를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 7 은, 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 모식도이고, 주로 인산 공급 시스템의 구성을 나타내고 있다.
도 8 은, 도 7 의 구성의 기판 처리 장치의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 9 는, 도 7 의 구성의 기판 처리 장치에 있어서의 인산 수용액의 공급에 관련하는 처리를 설명하기 위한 플로차트이고, 기판에 대한 인산 수용액 공급 및 공급조에 대한 인산 수용액의 보충에 관한 동작을 나타낸다.
도 10 은, 도 7 의 구성의 기판 처리 장치에 있어서의 인산 수용액의 공급에 관련하는 처리를 설명하기 위한 플로차트이고, 사용 완료 인산의 회수처의 선택 및 공급조에 대한 인산 수용액 보충원의 선택에 관한 동작을 나타낸다.
도 11 은, 도 7 의 구성의 기판 처리 장치에 있어서의 인산 수용액의 공급에 관련하는 처리를 설명하기 위한 플로차트이고, 회수조에 대한 신액의 보충에 관한 동작을 나타낸다.
도 12 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치가 구비하는 처리 유닛을 수평 방향으로부터 본 도해적인 모식도이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 등의 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) (도 1 에는 1 개만 나타낸다) 과, 복수의 처리 유닛 (2) 에 기판 (W) 을 반송하는 반송 로봇 (도시 생략) 과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 장치 (3) (제어 수단) 를 포함한다.
처리 유닛 (2) 은, 챔버 (4) 내에서 기판 (W) 을 수평으로 유지하면서 기판 (W) 의 중앙부를 통과하는 연직인 회전축선 (A1) 둘레로 회전시키는 스핀 척 (5) 과, 기판 (W) 으로부터 외방으로 비산하는 처리액을 받아내는 통형상의 처리 컵 (10) 을 포함한다.
스핀 척 (5) 은, 수평인 자세로 유지된 원판상의 스핀 베이스 (7) 와, 스핀 베이스 (7) 의 상방에서 기판 (W) 을 수평인 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. 스핀 척 (5) 은, 복수의 척 핀 (6) 을 기판 (W) 의 외주면에 접촉시켜 협지하는 협지식의 척에 한정되지 않고, 비디바이스 형성면인 기판 (W) 의 이면 (하면) 을 스핀 베이스 (7) 의 상면에 흡착시킴으로써 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 배큐엄식의 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, 스핀 척 (5) 을 둘러싸는 원통상의 통형상부 (11b) 와, 통형상부 (11b) 의 상단부로부터 회전축선 (A1) 을 향하여 경사 상방으로 연장되는 원환상의 천정부 (11a) 를 포함한다. 복수의 천정부 (11a) 는, 상하 방향으로 중복되어 있고, 복수의 통형상부 (11b) 는, 동심 통형상으로 배치되어 있다. 복수의 컵 (12) 은, 각각, 복수의 통형상부 (11b) 의 하방에 배치되어 있다. 컵 (12) 은, 상방향으로 개방된 환상의 수액 (受液) 홈 (12a) 을 형성하고 있다.
처리 유닛 (2) 은, 복수의 가드 (11) 를 개별적으로 승강시키는 가드 승강 유닛 (13) 을 포함한다. 가드 승강 유닛 (13) 은, 상위치와 하위치 사이에서 가드 (11) 를 연직 방향을 따라 승강시킨다. 상위치에서는, 스핀 척 (5) 이 기판 (W) 을 유지하는 기판 유지 위치보다 가드 (11) 의 상단이 상방에 위치한다. 하위치에서는, 가드 (11) 의 상단이 기판 유지 위치보다 하방에 위치한다. 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.
스핀 척 (5) 이 기판 (W) 을 회전시키고 있는 상태에서, 처리액이 기판 (W) 에 공급되면, 기판 (W) 에 공급된 처리액이 원심력에 의해 기판 (W) 의 주위에 뿌리쳐진다. 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 의해 받아내지고, 그 가드 (11) 에 대응하는 컵 (12) 으로 안내된다.
처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 의 상면을 향하여 인산 수용액을 하방으로 토출하는 인산 노즐 (14) 을 포함한다. 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, 바람직하게 90 ％ 전후이다. 인산 수용액의 비점은, 인산 수용액 중의 인산 농도에 따라 상이하지만, 개략 140 ℃ ∼ 195 ℃ 의 범위이다. 인산 노즐 (14) 로부터 토출되는 인산 수용액은 실리콘을 포함한다. 인산 수용액 중의 실리콘 농도는 규정 실리콘 농도 범위로 제어되어 있다. 규정 실리콘 농도 범위는, 예를 들어, 15 ppm ∼ 150 ppm, 바람직하게는 40 ppm ∼ 60 ppm 이다. 인산 수용액에 포함되는 실리콘은, 실리콘 단체여도 되고, 실리콘 화합물이어도 되고, 그들의 양방이어도 된다. 또, 인산 수용액에 포함되는 실리콘은, 인산 수용액의 공급에 의해 기판 (W) 으로부터 용출한 실리콘을 포함하고 있어도 된다. 또, 인산 수용액에 포함되는 실리콘은, 인산 수용액에 첨가된 실리콘을 포함하고 있어도 된다.
도시는 생략하지만, 인산 밸브 (16) 는, 유로를 형성하는 밸브 보디와, 유로 내에 배치된 밸브체와, 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 이하에 설명하는 다른 밸브에 대해서도 동일하다. 액추에이터는, 공압 액추에이터여도 되고, 전동 액추에이터여도 되고, 이들 이외의 액추에이터여도 된다. 제어 장치 (3) 는, 액추에이터를 제어함으로써, 인산 밸브 (16) 를 개폐하거나, 그 개도를 변경하거나 한다.
인산 노즐 (14) 은, 이 실시형태에서는, 챔버 (4) 내에서 이동 가능한 스캔 노즐의 형태를 가지고 있다. 인산 노즐 (14) 은, 제 1 노즐 이동 유닛 (17) 에 결합되어 있고, 제 1 노즐 이동 유닛 (17) 은, 인산 노즐 (14) 을, 연직 방향 및 수평 방향의 적어도 일방으로 이동시킨다. 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 스핀 척 (5) 의 외방에 위치하는 퇴피 위치 사이에서, 인산 노즐 (14) 을 이동시킨다.
처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 의 상면을 향하여 SC1 (NH4OH 와 H2O2 를 포함하는 혼합액) 을 하방으로 토출하는 SC1 노즐 (18) 을 포함한다. 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 노즐 (18) 의 토출구로부터 SC1 이 연속적으로 토출된다.
SC1 노즐 (18) 은, 이 실시형태에서는, 챔버 (4) 내에서 이동 가능한 스캔 노즐의 형태를 가지고 있다. SC1 노즐 (18) 은, 제 2 노즐 이동 유닛 (21) 에 결합되어 있다. 제 2 노즐 이동 유닛 (21) 은, SC1 노즐 (18) 을, 연직 방향 및 수평 방향의 적어도 일방으로 이동시킨다. 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 스핀 척 (5) 의 외방에 위치하는 퇴피 위치 사이에서 SC1 노즐 (18) 을 이동시킨다.
처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 의 상면을 향하여 린스액을 하방으로 토출하는 린스액 노즐 (22) 을 추가로 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 하방으로 연속적으로 토출된다. 린스액은, 예를 들어, 순수 (탈이온수) 이다. 린스액의 다른 예는, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 희석 농도 (예를 들어 10 ppm ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 등이다.
린스액 노즐 (22) 은, 이 실시형태에서는, 위치 고정된 토출구로부터 린스액을 토출하는 고정 노즐이다. 린스액 노즐 (22) 은, 챔버 (4) 의 바닥부에 대하여 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 스핀 척 (5) 의 외방에 위치하는 퇴피 위치 사이에서 린스액 노즐 (22) 을 이동시키는 노즐 이동 유닛을 구비하고 있어도 된다.
도 2 는, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 인산 공급 시스템 (30) 의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
인산 공급 시스템 (30) 은, 인산 노즐 (14) 로부터 토출되는 인산 수용액을 저류하는 공급조 (31) (탱크) 와, 공급조 (31) 내의 인산 수용액을 순환시키는 순환 배관 (32) 을 포함한다. 인산 공급 시스템 (30) 은, 추가로, 공급조 (31) 내의 인산 수용액을 순환 배관 (32) 으로 이송하는 펌프 (33) 와, 공급조 (31) 및 순환 배관 (32) 에 의해 형성된 순환로의 도중에서 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. 공급조 (31) 는, 인산 수용액을 저류하는 탱크의 일례이다.
인산 노즐 (14) 에 인산 수용액을 공급하는 공급 배관으로서의 인산 배관 (15) 은, 순환 배관 (32) 에 접속되어 있다. 펌프 (33) 는, 항상, 공급조 (31) 내의 인산 수용액을 순환 배관 (32) 으로 이송한다. 인산 공급 시스템 (30) 은, 펌프 (33) 대신에, 공급조 (31) 내의 기압을 상승시킴으로써, 공급조 (31) 내의 인산 수용액을 순환 배관 (32) 으로 압출하는 가압 장치를 구비하고 있어도 된다. 펌프 (33) 및 가압 장치는, 모두, 공급조 (31) 내의 인산 수용액을 순환 배관 (32) 및 인산 배관 (15) 으로 송출하는 송액 장치의 일례이다.
순환 배관 (32) 의 상류단 및 하류단은, 공급조 (31) 에 접속되어 있다. 인산 수용액은, 공급조 (31) 로부터 순환 배관 (32) 의 상류단으로 이송되고, 순환 배관 (32) 의 하류단으로부터 공급조 (31) 로 복귀된다. 이로써, 공급조 (31) 내의 인산 수용액이 순환로를 통과하여 순환한다. 이 순환 동안에, 인산 수용액에 포함되는 이물질이 필터 (35) 에 의해 제거되며, 또한 인산 수용액이 히터 (34) 에 의해 가열된다. 그것에 의해, 공급조 (31) 내의 인산 수용액은, 실온 (예를 들어 5 ℃ ∼ 30 ℃) 보다 높은 일정한 온도로 유지된다. 히터 (34) 에 의해 가열된 인산 수용액의 온도는, 당해 인산 수용액의 농도 (인산 농도) 에 있어서의 비점이어도 되고, 그 비점보다 낮은 온도여도 된다.
순환 배관 (32) 의 도중에, 분기 배관 (36) 이 접속되어 있다. 분기 배관 (36) 의 도중에 실리콘 농도계 (37) 가 개재 장착되어 있고, 분기 배관 (36) 은, 순환 배관 (32) 으로부터 분기하여 실리콘 농도계 (37) 를 통과한 후에 순환 배관 (32) 에 합류하고 있다. 분기 배관 (36) 에는, 실리콘 농도계 (37) 의 상류측 및 하류측의 양방에 밸브 (38, 39) 가 각각 개재 장착되어 있다.
공급조 (31) 내의 인산 수용액을 배액하기 위해, 드레인 시스템 (40) 이 구비되어 있다. 드레인 시스템 (40) 은, 공급조 (31) 내의 인산 수용액을 배출하는 드레인 배관 (41) 과, 드레인 배관 (41) 에 개재 장착된 드레인 밸브 (42) 를 포함한다. 드레인 배관 (41) 에는, 인산 수용액의 배출 유량을 조정하기 위한 드레인 유량 조정 밸브 (43) 가 개재 장착되어 있어도 된다. 드레인 밸브 (42) 가 열림으로써, 공급조 (31) 내의 인산 수용액은, 드레인 배관 (41) 으로 배출된다. 그것에 의해, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 양을 필요에 따라 감소시키거나, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 전체량을 배액하거나 할 수 있다.
공급조 (31) 내의 인산 수용액의 액량을 검출하기 위해, 복수의 액량 센서 (44) 가 형성되어 있다. 복수의 액량 센서 (44) 는, 상한 센서 (44h) 와, 하한 센서 (44L) 와, 목표 센서 (44t) 를 포함한다. 상한 센서 (44h) 는, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위의 상한치 이상인지 여부를 검출한다. 하한 센서 (44L) 는, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 규정 액량 범위의 하한치 이하인지 여부를 검출한다. 목표 센서 (44t) 는, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 상한치와 하한치 사이의 목표치 이상인지 여부를 검출한다. 인산 수용액의 사용에 의해, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 하한치까지 감소하면, 신액 보충 시스템 (50) 으로부터, 미사용의 인산 수용액 (신액) 이 보충된다. 신액은, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 목표치에 도달할 때까지 보충된다.
신액 보충 시스템 (50) 은, 신액 조합조 (51) 와, 신액 조합조 (51) 로부터 공급조 (31) 로 미사용의 인산 수용액을 안내하는 신액 보충 배관 (52) 과, 신액 보충 배관 (52) 에 개재 장착된 신액 보충 밸브 (53) 와, 동일하게 신액 보충 배관 (52) 에 개재 장착된 펌프 (54) 를 포함한다. 신액 조합조 (51) 에는, 인산 수용액의 원액 (이하 「인산 원액」이라고 한다.) 이 인산 원액 배관 (55) 을 통하여 공급된다. 인산 원액이란, 실리콘 미첨가의 인산 수용액이다. 인산 원액 배관 (55) 에는, 그 유로를 개폐하는 인산 원액 밸브 (56) 가 개재 장착되어 있다. 또, 신액 조합조 (51) 에는, 실리콘 농축액이, 실리콘 농축액 배관 (57) 을 통하여 공급된다. 실리콘 농축액 배관 (57) 에는, 그 유로를 개폐하는 실리콘 밸브 (58) 가 개재 장착되어 있다. 신액 보충 시스템 (50) 은, 추가로, 인산 원액을 공급조 (31) 에 공급하기 위한 인산 원액 보충 배관 (59) 을 추가로 포함한다. 인산 원액 보충 배관 (59) 은, 인산 원액 밸브 (56) 의 상류측에 있어서 인산 원액 배관 (55) 으로부터 분기하여, 신액 조합조 (51) 를 거치지 않고, 공급조 (31) 에 접속되어 있다. 인산 원액 보충 배관 (59) 의 도중에는, 그 유로를 개폐하는 인산 원액 보충 밸브 (60) 가 개재 장착되어 있다.
신액 보충 배관 (52) 및 인산 원액 보충 배관 (59) 에는, 각각, 적산 유량계 (61, 62) 가 개재 장착되어 있다.
인산 원액 밸브 (56) 를 열어 일정량의 인산 원액을 신액 조합조 (51) 에 공급하며, 또한 실리콘 밸브 (58) 를 열어 일정량의 실리콘 농축액을 신액 조합조 (51) 에 공급함으로써, 인산 원액과 실리콘 농축액이 소정의 비율로 혼합된다. 바꾸어 말하면, 인산 원액 및 실리콘 농축액이 소정의 공급량 비율이 되도록 각각 정량되어 신액 조합조 (51) 에 공급된다. 그것에 의해, 기준 실리콘 농도 (예를 들어 50 ppm. 제 1 농도의 예) 의 실리콘을 함유하는 인산 수용액이 신액 조합조 (51) 내에서 조제된다.
신액 조합조 (51) 내에서 조제되는 인산 수용액의 실리콘 농도는, 반드시 확인할 필요는 없지만, 실리콘 농도계 (37) 를 통과하여 순환하는 순환 경로 (63) 를 형성하여, 필요에 따라 실리콘 농도를 확인할 수 있도록 해도 된다. 순환 경로 (63) 에는, 실리콘 농도계 (37) 의 상류측 및 하류측에 각각 밸브 (64, 65) 가 개재 장착되어 있다.
신액 보충 밸브 (53) 를 열고, 펌프 (54) 를 구동함으로써, 신액 조합조 (51) 에서 조합된 신액 (실리콘을 기준 실리콘 농도로 포함하는 미사용의 인산 수용액) 을 공급조 (31) 에 보충할 수 있다. 그 보충량은, 적산 유량계 (61) 에 의해 측정할 수 있다. 또, 인산 원액 보충 밸브 (60) 를 여는 것에 의해, 인산 원액 (실리콘을 함유하고 있지 않은 미사용의 인산 수용액) 을 공급조 (31) 에 보충할 수 있다. 그 보충량은, 적산 유량계 (62) 에 의해 측정할 수 있다. 인산 원액 중의 실리콘 농도는 0 (제 2 농도의 일례) 이다.
신액 조합조 (51), 신액 보충 배관 (52), 신액 보충 밸브 (53) 및 펌프 (54) 등에 의해, 기준 실리콘 농도 (제 1 농도의 예) 의 인산 수용액 (제 1 인산 수용액) 을 공급하는 제 1 인산 수용액 공급 수단이 구성되어 있다. 또, 인산 원액 보충 배관 (59) 및 인산 원액 보충 밸브 (60) 등에 의해, 0 농도 (제 2 농도의 예) 의 인산 수용액 (제 2 인산 수용액) 을 공급하는 제 2 인산 수용액 공급 수단이 구성되어 있다.
기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 의 처리에 사용된 사용 완료 인산 수용액을 회수하기 위한 회수 시스템 (70) 을 추가로 포함한다. 회수 시스템 (70) 은, 처리 컵 (10) 과, 회수 배관 (71) 과, 회수 밸브 (72) 를 포함한다. 회수 배관 (71) 은, 처리 컵 (10) 에 의해 받아내어진 인산 수용액을 공급조 (31) 로 안내한다. 회수 밸브 (72) 는, 회수 배관 (71) 의 유로를 개폐한다.
기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 의 처리를 위해 사용된 처리액을 폐기하기 위한 배액 시스템 (80) 을 추가로 포함한다. 배액 시스템 (80) 은, 처리 컵 (10) 또는 회수 배관 (71) 에 접속된 배액 배관 (81) 과, 배액 배관 (81) 의 유로를 개폐하는 배액 밸브 (82) 를 포함한다.
회수 밸브 (72) 가 열리며, 또한 배액 밸브 (82) 가 닫힌 회수 상태일 때, 처리 컵 (10) 에 받아내어진 인산 수용액은, 회수 배관 (71) 에 의해 공급조 (31) 에 회수된다. 사용 완료된 처리액을 폐기할 때에는, 회수 밸브 (72) 가 닫히고, 배액 밸브 (82) 가 열린 배액 상태가 된다. 그것에 의해, 처리 컵 (10) 에 받아내어진 인산 수용액 그 밖의 처리액은, 배액 배관 (81) 에 배출된다.
도 3 은, 기판 처리 장치 (1) 의 주요한 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 제어 장치 (3) 는, 컴퓨터 본체 (3a) 와, 컴퓨터 본체 (3a) 에 접속된 주변 장치 (3b) 를 포함한다. 컴퓨터 본체 (3a) 는, 프로세서 (CPU) (91) 와, 주기억 장치 (92) 를 포함한다. 주변 장치 (3b) 는, 프로세서 (91) 가 실행하는 프로그램 (P) 과, 각종 데이터를 기억하는 보조 기억 장치 (93) 와, 리무버블 미디어 (M) 로부터 정보를 판독하는 판독 장치 (94) 와, 호스트 컴퓨터 (HC) 등의 외부 장치와 통신하는 통신 장치 (95) 를 포함한다.
제어 장치 (3) 에는, 입력 장치 (96) 및 표시 장치 (97) 가 접속되어 있다. 입력 장치 (96) 는, 사용자 또는 메인터넌스 담당자 등의 조작자가 기판 처리 장치 (1) 에 대하여 정보를 입력하기 위해 조작되는 장치이다. 표시 장치 (97) 는, 각종 정보를 표시 화면에 표시하여 조작자 등에 제공한다. 입력 장치 (96) 는, 키보드, 포인팅 디바이스, 터치 패널 등이어도 된다.
프로세서 (91) 는, 보조 기억 장치 (93) 에 기억된 프로그램 (P) 을 실행한다. 보조 기억 장치 (93) 내의 프로그램 (P) 은, 제어 장치 (3) 에 미리 인스톨되어 있어도 된다. 또, 프로그램 (P) 은, 리무버블 미디어 (M) 로부터 판독 장치 (94) 에 의해 판독되고 보조 기억 장치 (93) 에 도입되어도 된다. 또, 프로그램 (P) 은, 통신 장치 (95) 를 개재하여 호스트 컴퓨터 (HC) 그 밖의 외부 장치로부터 취득되고, 보조 기억 장치에 도입되어도 된다.
보조 기억 장치 (93) 및 리무버블 미디어 (M) 는, 전력이 공급되지 않아도 기억을 유지하는 불휘발성 메모리이다. 보조 기억 장치 (93) 는, 예를 들어, 하드 디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치여도 된다. 리무버블 미디어 (M) 는, 광 디스크여도 되고, 반도체 메모리여도 된다. 보조 기억 장치 (93) 및 리무버블 미디어 (M) 는, 프로그램 (P) 이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예이다.
제어 장치 (3) 는, 호스트 컴퓨터 (HC) 에 의해 지정된 레시피 (R) 에 따라 기판 (W) 이 처리되도록 기판 처리 장치 (1) 를 제어한다. 특히, 제어 장치 (3) 는, 처리 유닛 (2) 및 인산 공급 시스템 (30) 의 각 부를 제어한다. 보다 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 스핀 모터 (9), 가드 승강 유닛 (13), 노즐 이동 유닛 (17, 21), 밸브류 (16, 20, 24) 등을 제어한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 펌프 (33, 54), 히터 (34), 밸브류 (38, 39, 42, 53, 56, 58, 60, 64, 65, 72) 등을 제어한다. 또한, 제어 장치 (3) 에는, 센서류로부터의 신호가 입력되고 있다. 센서류는, 액량 센서 (44), 실리콘 농도계 (37), 적산 유량계 (61, 62) 를 포함한다.
보조 기억 장치 (93) 는, 복수의 레시피 (R) 를 기억하고 있다. 레시피 (R) 는, 기판 (W) 의 처리 내용, 처리 조건 및 처리 순서를 규정하는 정보를 포함한다. 복수의 레시피 (R) 는, 기판 (W) 의 처리 내용, 처리 조건 및 처리 순서의 적어도 하나가 상이하다. 기판 처리의 각 공정은, 제어 장치 (3) 가 기판 처리 장치 (1) 를 레시피 (R) 에 따라 제어함으로써 실현된다. 즉, 제어 장치 (3) 는, 기판 처리의 각 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
도 4 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 처리되는 기판 (W) 의 일례를 나타내는 단면도이다. 기판 (W) 은, 실리콘 산화막 (Fo) 과, 실리콘 질화막 (Fn) 이 노출된 표면 (디바이스 형성면) 을 갖는 실리콘 웨이퍼이다. 후술하는 기판 처리의 일례에서는, 이와 같은 기판 (W) 에 대하여, 실리콘을 함유하는 인산 수용액이 공급되고, 그것에 의해, 실리콘 질화막 (Fn) 의 선택 에칭이 실시된다. 즉, 실리콘 산화막 (Fo) 의 에칭을 억제하면서, 실리콘 질화막 (Fn) 을 소정의 에칭 레이트 (단위 시간당 에칭량) 로 에칭할 수 있다.
도 5 는, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실시되는 기판 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다. 처리 대상의 기판 (W) 은, 반송 로봇에 의해 챔버 (4) 내에 반입되고, 스핀 척 (5) 에 전달된다 (스텝 S1). 반송 로봇이 챔버 (4) 밖으로 퇴피한 후, 제어 장치 (3) 는, 스핀 척 (5) 을 회전시키고, 그것에 의해, 기판 (W) 을 연직인 회전축선 (A1) 둘레로 회전시킨다 (스텝 S2).
이 상태에서, 기판 (W) 에 대하여 인산 수용액이 공급된다 (스텝 S3). 보다 구체적으로는, 제 1 노즐 이동 유닛 (17) 이, 인산 노즐 (14) 을 처리 위치로 이동시키고, 가드 승강 유닛 (13) 이 어느 가드 (11) 를 기판 (W) 에 대향시킨다. 그 후, 인산 밸브 (16) 가 열리고, 인산 노즐 (14) 로부터 인산 수용액이 토출된다. 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 주연부에 착액하는 외주 처리 위치 사이에서, 인산 노즐 (14) 을 이동시켜도 된다. 또, 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 형성되고, 기판 (W) 의 상면 전역에 인산 수용액이 공급된다. 기판 (W) 의 상면 전역에 균일하게 공급된다. 그것에 의해, 기판 (W) 의 상면이 균일하게 처리된다. 인산 밸브 (16) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 인산 밸브 (16) 가 닫히고, 인산 밸브 (16) 로부터의 인산 수용액의 토출이 정지된다. 그 후, 제 1 노즐 이동 유닛 (17) 이 인산 밸브 (16) 를 퇴피 위치로 이동시킨다.
인산 수용액은, 원심력에 의해 기판 (W) 의 외방으로 튀어나가, 기판 (W) 에 대향하고 있는 가드 (11) 에 의해 받아내진다. 인산 수용액은, 추가로, 그 가드 (11) 에 의해 대응하는 컵 (12) 으로 안내되고, 회수 배관 (71) 으로 흘러들어, 공급조 (31) 에 회수된다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판 (W) 의 상면에 공급하는 제 1 린스액 공급 공정이 실시된다 (스텝 S4). 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 씻겨 내려간다. 그것에 의해, 기판 (W) 의 상면을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 린스액 밸브 (24) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 린스액 밸브 (24) 가 닫히고, 순수의 토출이 정지된다.
제 1 린스액 공급 공정에서는, 가드 (11) 에 의해 받아내지고, 컵 (12) 으로 안내된 처리액 (주로 린스액) 은, 배액 배관 (81) 을 통과하여 배액된다.
다음으로, SC1 을 기판 (W) 에 공급하는 SC1 공급 공정이 실시된다 (스텝 S5). 구체적으로는, 제 2 노즐 이동 유닛 (21) 이 SC1 노즐 (18) 을 처리 위치로 이동시키고, 가드 승강 유닛 (13) 이, 인산 공급 공정시와는 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 중앙에 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 된다. 또, SC1 의 착액 위치가 기판 (W) 의 상면 중앙부에 위치하도록, SC1 을 정지시켜도 된다.
SC1 노즐 (18) 로부터 토출된 SC1 은, 기판 (W) 의 상면에 착액한 후, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 따라 흐른다. 그것에 의해, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 SC1 의 액막이 형성되고, 기판 (W) 의 상면 전역에 SC1 이 공급된다. 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 위치로 이동시킨다.
기판 (W) 의 상면에 공급된 SC1 은, 원심력에 의해 기판 (W) 의 외방으로 튀어나가, 기판 (W) 에 대향하고 있는 가드 (11) 에 받아내지고, 대응하는 컵 (12) 으로 안내된다. SC1 은, 인산 수용액과 동일하게 하여, SC1 탱크 (도시 생략) 에 회수되어 재이용되어도 되고, 회수하지 않고 폐기되어도 된다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판 (W) 의 상면에 공급하는 제 2 린스액 공급 공정이 실행된다 (스텝 S6). 구체적으로는, 린스액 밸브 (24) 가 열리고, 린스액 노즐 (22) 로부터 순수의 토출이 개시된다. 기판 (W) 의 상면에 착액한 순수는, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 그것에 의해, 기판 (W) 상의 SC1 이 순수에 의해 씻겨 내려가고, 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.
제 2 린스액 공급 공정에서는, 가드 (11) 에 의해 받아내지고, 컵 (12) 으로 안내된 처리액 (주로 린스액) 은, 폐기된다.
다음으로, 기판 (W) 의 고속 회전에 의해 기판 (W) 을 건조시키는 건조 공정이 실시된다 (스텝 S7). 구체적으로는, 스핀 모터 (9) 가 기판 (W) 의 회전을 가속시켜, 액 처리 공정 (S3 ∼ S6) 때보다 큰 회전 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 기판 (W) 을 회전시킨다. 이로써, 기판 (W) 상의 액체가 원심력에 의해 제거되고, 기판 (W) 이 건조된다. 기판 (W) 의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 모터 (9) 의 회전이 정지된다 (스텝 S8).
그 후, 기판 (W) 을 챔버 (4) 로부터 반출하는 반출 공정이 실시된다 (스텝 S9). 구체적으로는, 가드 승강 유닛 (13) 이 모든 가드 (11) 를 하위치까지 하강시킨다. 그 후, 반송 로봇이, 핸드를 챔버 (4) 내에 진입시키고, 스핀 척 (5) 으로부터 처리 완료된 기판 (W) 을 집어내어 챔버 (4) 밖으로 반출한다.
도 6 은, 인산 수용액의 공급에 관련하는 처리를 설명하기 위한 플로차트이다. 제어 장치 (3) 는, 인산 밸브 (16) 를 열고, 인산 노즐 (14) 에 인산 수용액을 공급한다 (스텝 S11). 그것에 의해, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 에 인산 수용액이 공급된다. 그 한편으로, 제어 장치 (3) 는, 회수 밸브 (72) 를 열고, 배액 밸브 (82) 를 닫는다. 그것에 의해, 기판 (W) 에 공급된 사용 완료된 인산 수용액이 회수 배관 (71) 을 통하여 공급조 (31) 에 회수된다 (스텝 S12).
한편, 제어 장치 (3) 는, 공급조 (31) 에 대한 신액의 보충을 개시해야 할 조건 (보충 개시 조건) 이 충족되는지 여부를 판단한다 (스텝 S13). 보충 개시 조건은, 구체적으로는, 액량 조건을 포함하고 있어도 된다. 액량 조건의 일 구체예는, 하한 센서 (44L) 가 하한치 이하의 액량을 검출하는 것이다. 보충 개시 조건은, 또, 처리수 조건을 포함하고 있어도 된다. 처리수 조건의 일 구체예는, 공급조 (31) 에 신액을 보충하지 않고 처리된 기판 (W) 의 장수가 소정 장수에 도달하는 것이다. 또한, 보충 개시 조건은, 실리콘 농도 조건을 포함하고 있어도 된다. 실리콘 농도 조건의 일 구체예는, 공급조 (31) 로부터 인산 노즐 (14) 을 향하여 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 소정 농도에 도달하는 것이다. 제어 장치 (3) 는, 액량 조건, 처리수 조건 및 실리콘 농도 조건 중의 적어도 하나가 충족되면, 보충 개시 조건이 충족되었다고 판단해도 된다. 제어 장치 (3) 는, 예를 들어, 소정 시간 간격 (예를 들어 10 분 ∼ 수십 분 간격) 으로 밸브 (38, 39) 를 열고 인산 수용액을 샘플링하여 실리콘 농도계 (37) 에 도입함으로써, 실리콘 농도의 계측을 실시해도 된다.
보충 개시 조건이 충족되면, 제어 장치 (3) 는, 신액 보충 시스템 (50) 으로부터 신액을 공급조 (31) 에 보충하기 위해, 보충할 액량을 결정한다 (스텝 S14). 보충하는 액의 총량은, 예를 들어, 하한 센서 (44L) 가 검출하는 하한치와 목표 센서 (44t) 가 검출하는 목표치의 차여도 되고, 이것은 이미 알려진 값이다. 처리수 조건 또는 실리콘 농도 조건의 충족에 의해 보충 개시 조건이 충족되었을 때에는, 공급조 (31) 내의 액량이 하한치보다 많은 경우가 있을 수 있다. 이와 같은 경우에는, 제어 장치 (3) 는, 드레인 밸브 (42) 를 열고, 공급조 (31) 내의 액량이 하한치가 될 때까지, 공급조 (31) 내의 인산 수용액을 배액해도 된다.
제어 장치 (3) 는, 공급조 (31) 내의 인산 수용액, 신액 조합조 (51) 에서 조합 완료된 신액 (기준 실리콘 농도의 미사용 인산 수용액), 및 인산 원액을 혼합함으로써, 기준 실리콘 농도 (조정 목표치) 의 인산 수용액이 목표치의 액위까지 공급조 (31) 내에 저류되도록, 보충 액량을 결정한다. 신액의 보충량 및 인산 원액의 보충량의 합계가, 보충되는 총액량이고, 그 값은 전술한 바와 같이 이미 알려져 있다. 또, 공급조 (31) 내의 액량이 하한치인 상태에서 보충이 실시되기 때문에, 보충 개시시에 있어서의 공급조 (31) 내의 인산 수용액 액량도 이미 알려져 있다. 따라서, 제어 장치 (3) 는, 보충 개시시에 있어서의 공급조 (31) 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 알 수 있으면, 그것에 기초하여, 신액 보충량 및 인산 원액 보충량을 결정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 신액 보충량과 인산 원액 보충량의 비를 결정할 수 있다.
회수 배관 (71) 을 통과하여 공급조 (31) 에 회수되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도는, 인산 밸브 (16) 로부터 기판 (W) 에 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도보다 높다. 이것은, 기판 (W) 을 구성하는 실리콘 재료 (실리콘 화합물을 포함한다) 가 인산 수용액 중에 용출하기 때문이다. 그 용출량은, 기판 (W) 의 종류에 따라 상이하며, 또한 기판 (W) 에 대한 처리의 조건에 따라 상이하다. 제어 장치 (3) 는, 이들의 정보를 레시피 (R) 로부터 취득할 수 있다.
또, 인산 수용액은, 회수 배관 (71) 을 통과하여 공급조 (31) 에 회수되면서 반복 사용되기 때문에, 공급조 (31) 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도는, 기판 처리 장수가 많아짐에 따라 증가한다. 요컨대, 인산 수용액 중의 실리콘 농도는 처리수에 의존한다. 제어 장치 (3) 는, 처리한 기판 장수를 계수함으로써, 처리수에 관한 정보를 취득할 수 있다.
한편, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도는, 인산 수용액의 회수율에도 의존한다. 회수율이란, 인산 노즐 (14) 로부터 토출한 인산 수용액 액량에 대한, 회수 배관 (71) 을 통하여 공급조 (31) 에 회수되는 인산 수용액 액량의 비율이다. 린스 공정에서는, 린스액 (순수) 과 함께 인산 수용액의 일부가 배액되기 때문에, 회수율은 100 ％ 미만이다. 제어 장치 (3) 는, 레시피 (R) 를 참조함으로써, 회수율에 관한 정보를 얻을 수 있다. 물론, 회수율에 관한 정보를 조작자가 입력 장치 (96) 를 조작하여 입력해도 된다.
이와 같이, 제어 장치 (3) 는, 레시피 (R) 로부터 얻어지는 정보 (실리콘의 용출량 (기판 (W) 의 종류 및/또는 기판 처리의 조건), 회수율), 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 과정에서 얻어지는 정보 (처리수), 입력 장치 (96) 로부터 입력되는 정보 등으로부터, 보충 개시시에 있어서의 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 구할 수 있다.
또한, 공급조 (31) 에 회수된 인산 수용액 중의 실리콘 농도는, 연산에 의해 구해도 되고, 기판 (W) 의 종류, 기판 처리의 조건, 회수율, 처리수 등에 대하여 실리콘 농도치를 대응시킨 테이블을 사용하여 구할 수도 있다. 또, 기판 (W) 의 종류, 기판 처리의 조건, 회수율, 처리수 등에 대하여, 신액 보충량 및 인산 원액 보충량을 대응시킨 테이블을 준비해도 된다.
제어 장치 (3) 는, 이와 같이 하여, 신액 보충량 및 인산 원액 보충량을 결정한다 (스텝 S14). 그리고, 제어 장치 (3) 는, 신액 보충 밸브 (53) 를 열고, 펌프 (54) 를 구동하여, 신액 조합조 (51) 로부터 공급조 (31) 에 신액을 보충시킨다 (스텝 S15). 그 보충량은, 적산 유량계 (61) 로 계측된다. 적산 유량계 (61) 의 계측치가, 신액 보충량에 도달하면 (스텝 S16), 제어 장치 (3) 는, 펌프 (54) 를 정지하고, 신액 보충 밸브 (53) 를 닫는다 (스텝 S17). 또, 제어 장치 (3) 는, 인산 원액 보충 밸브 (60) 를 열고, 인산 원액 보충 배관 (59) 을 통하여 공급조 (31) 에 인산 원액을 보충시킨다 (스텝 S18). 그 보충량은, 적산 유량계 (62) 로 계측된다. 적산 유량계 (62) 의 계측치가, 인산 원액 보충량에 도달하면 (스텝 S19), 제어 장치 (3) 는, 인산 원액 보충 밸브 (60) 를 닫고, 인산 원액의 보충을 정지시킨다 (스텝 S20).
이상과 같이, 이 실시형태에 의하면, 인산 수용액을 사용하여 기판 (W) 을 처리함으로써, 기판 (W) 의 표면에서 노출되어 있는 실리콘 질화막 (Fn) 이 선택적으로 에칭된다. 인산 수용액 중에 포함되는 실리콘의 농도가 규정 실리콘 농도 범위로 제어되고, 그것에 의해, 기판 (W) 의 표면에서 노출되어 있는 실리콘 산화막 (Fo) 의 에칭을 억제할 수 있고, 그에 따라, 실리콘 질화막 (Fn) 의 선택비를 높일 수 있다.
인산 수용액은, 공급조 (31) 로부터 인산 노즐 (14) 에 공급되고, 인산 노즐 (14) 로부터 기판 (W) 에 공급된다. 기판 (W) 의 처리에 사용된 사용 완료 인산 수용액은, 공급조 (31) 에 회수된다. 소정의 보충 개시 조건이 충족되면 (스텝 S13 : 충족), 기준 실리콘 농도로 실리콘을 포함하는 신액 및 실리콘 농도가 0 인 인산 원액이 공급조 (31) 에 보충된다. 신액 및 인산 원액의 각각의 보충량을 적절히 결정함으로써, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위로 제어할 수 있다.
기준 실리콘 농도의 신액 및 인산 원액은, 미리 준비해 두고, 필요시에 필요량만큼 공급조 (31) 에 공급함으로써, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위 (바람직하게는 기준 실리콘 농도) 로 조정할 수 있다. 따라서, 공급조 (31) 에 대한 인산 수용액을 보충하기 위한 대기 시간을 필요로 하지 않기 때문에, 기판 처리의 생산성을 저해하지 않고, 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액을 기판 (W) 에 공급할 수 있다.
더구나, 기준 실리콘 농도의 신액 및 인산 원액을 미리 준비해 두면 되기 때문에, 인산 수용액의 실리콘 농도를 실시간으로 제어하는 구성을 필요로 하지 않는다. 전술한 바와 같이, 공급조 (31) 에 저류된 인산 수용액 및 신액의 실리콘 농도는, 실리콘 농도계 (37) 에 의해 확인할 수 있다. 그러나, 실리콘 농도계 (37) 는 필수의 구성이 아니고, 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 실시간으로 감시하는 구성은 필요하지 않다. 따라서, 저렴한 구성으로, 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액을 기판 (W) 에 공급할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 신액 조합조 (51) 로부터 공급조 (31) 에 공급되는 신액은, 규정 실리콘 농도 범위 내의 실리콘 농도 (보다 구체적으로는 기준 실리콘 농도) 를 가지고 있다. 그 때문에, 신액의 공급에 의해, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위 내의 값으로 유도하기 쉽다. 게다가, 공급조 (31) 에 맨 처음에 인산 수용액을 저류할 때에는, 신액 조합조 (51) 에서 조합된 신액만을 공급조 (31) 에 공급하면 된다. 그것에 의해, 농도의 균일화를 도모하기 위한 대기 시간을 거치지 않고, 공급조 (31) 내에 저류된 인산 수용액을 그대로 신속하게 기판 (W) 의 처리를 위해 사용할 수 있다.
더구나, 인산 원액 보충 배관 (59) 을 통하여, 실리콘 농도가 0 인 인산 원액을 공급조 (31) 에 보충할 수 있기 때문에, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위 내의 값으로 유도하기 쉽다. 특히, 기판 (W) 이 실리콘을 포함하는 경우에는, 인산 수용액을 기판 (W) 에 공급함으로써, 기판 재료의 실리콘이 인산 수용액 중에 용출하기 때문에, 공급조 (31) 에 회수되는 인산 수용액의 농도는, 기판 (W) 에 공급하기 전보다 높아져 있다. 그래서, 규정 실리콘 농도 범위보다 낮은 농도 (이 실시형태에서는 0) 로 실리콘을 포함하는 인산 원액을 공급조 (31) 에 공급함으로써, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위로 용이하게 유도할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 기판 (W) 의 종류에 기초하여, 신액 및 인산 원액의 공급조 (31) 에 대한 보충량이 결정된다. 기판 (W) 의 종류에 기초하여, 기판 처리의 전후에 있어서의 인산 수용액 중의 실리콘 농도의 변동을 예측할 수 있다. 그래서, 기판 (W) 의 종류에 기초하여, 신액 및 인산 원액의 각 보충량을 결정함으로써, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 적절히 조정할 수 있다.
기판 (W) 의 종류 등에 따라, 인산 수용액에 의한 처리에 의해 기판 (W) 으로부터 용출하는 실리콘의 양이 상이하다. 실리콘 용출량은, 회수되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도에 크게 영향을 미친다. 그래서, 기판 (W) 의 종류 등에 따라 기판 (W) 으로부터 용출하는 실리콘의 양을 특정하고, 그 특정된 실리콘 용출량에 기초하여 신액 및 인산 원액의 각 보충량을 결정함으로써, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 적절히 조정할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 인산 노즐 (14) 로부터 기판 (W) 에 공급된 인산 수용액 중 공급조 (31) 에 회수되는 인산 수용액의 회수율에 기초하여, 신액 및 인산 원액의 공급량이 결정된다. 그것에 의해, 필요량의 인산 수용액을 공급조 (31) 에 보충하면서, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 규정 실리콘 농도 범위로 조정할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 인산 노즐 (14) 로부터 공급된 인산 수용액에 의해 처리된 기판 (W) 의 장수 (처리수) 에 기초하여, 신액 및 인산 원액의 각 보충량이 결정된다. 그것에 의해, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 적절히 조정할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 전술한 보충 개시 조건이, 공급조 (31) 에 저류되어 있는 액량에 관한 액량 조건을 포함한다. 구체적으로는, 공급조 (31) 에 저류되어 있는 액량이 하한치까지 감소한 것을 트리거로 하여, 신액 및 인산 원액이 보충된다. 이로써, 공급조 (31) 내의 액량이 하한치까지 감소하면, 신액 및 인산 원액이 보충되어 액량이 회복되고, 동시에, 실리콘 농도가 조정된다.
또, 이 실시형태에서는, 상기 보충 개시 조건이, 인산 노즐 (14) 로부터 공급된 인산 수용액에 의해 처리된 기판 (W) 의 장수에 관한 처리수 조건을 포함한다. 요컨대, 처리된 기판 (W) 의 장수가 소정수에 도달하면, 그것을 트리거로 하여, 신액 및 인산 원액이 공급조 (31) 에 보충된다. 그것에 의해, 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액으로 기판 (W) 을 처리할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 상기 보충 개시 조건이, 공급조 (31) 로부터 인산 노즐 (14) 을 향하여 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도에 관한 실리콘 농도 조건을 포함한다. 구체적으로는, 순환 배관 (32) 을 통과하여 순환 온조되어 있는 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 실리콘 농도계 (37) 로 정기적으로 계측된다. 그 계측치가 소정치까지 상승하면, 그것을 트리거로 하여, 신액 및 인산 원액이 공급조 (31) 에 보충된다. 이로써, 공급조 (31) 의 인산 수용액의 실리콘 농도가 규정 실리콘 농도 범위로 회복되기 때문에, 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액으로 기판 (W) 을 처리할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 기판 (W) 은 1 장씩 스핀 척 (5) 에 수평으로 유지되어 처리된다. 이와 같은, 이른바 매엽형의 처리에 있어서는, 인산 노즐 (14) 로부터 토출되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 정확하게 조정되어 있는 것이 중요하다. 실리콘 농도의 조정이 불충분하면, 처리된 복수 장의 기판 (W) 사이에서 처리 품질에 편차가 생길 우려가 있다. 이 실시형태의 처리에서는, 공급조 (31) 로부터 인산 노즐 (14) 에 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 정확하게 또한 안정적으로 제어되기 때문에, 처리 품질의 편차가 적은 기판 처리를 달성할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 공급조 (31) 에 대한 신액 보충량이 적산 유량계 (61) 로 계측되고, 공급조 (31) 에 대한 인산 원액 보충량이 적산 유량계 (62) 로 계측된다. 제어 장치 (3) 는, 적산 유량계 (61, 62) 의 계측 결과에 기초하여, 신액 보충량 및 인산 원액 보충량을 관리한다. 그것에 의해, 공급조 (31) 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 정확하게 조정할 수 있다.
도 7 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 구성을 설명하기 위한 모식도이고, 주로 인산 공급 시스템 (30) 의 구성을 나타내고 있다. 도 7 에 있어서, 도 2 의 대응 부분은, 동일 참조 부호로 나타낸다.
이 기판 처리 장치 (1) 의 인산 공급 시스템 (30) 은, 제 1 회수조 (90A) 와 제 2 회수조 (90B) 를 구비하고 있다. 회수 배관 (71) 은, 2 개의 회수 지관 (71A, 71B) 으로 분기되어 있다. 제 1 회수 지관 (71A) 은 제 1 회수조 (90A) 에 접속되어 있고, 제 2 회수 지관 (71B) 은 제 2 회수조 (90B) 에 접속되어 있다. 제 1 회수 지관 (71A) 및 제 2 회수 지관 (71B) 에는, 제 1 회수 밸브 (72A) 및 제 2 회수 밸브 (72B) 가 개재 장착되어 있다. 제 1 회수 밸브 (72A) 를 열고, 제 2 회수 밸브 (72B) 를 닫는 것에 의해, 기판 처리를 위해 사용된 사용 완료 인산 수용액은, 제 1 회수조 (90A) 에 회수된다. 제 1 회수 밸브 (72A) 를 닫고, 제 2 회수 밸브 (72B) 를 여는 것에 의해, 사용 완료 인산 수용액은, 제 2 회수조 (90B) 에 회수된다. 제어 장치 (3) 는, 제 1 및 제 2 회수 밸브 (72A, 72B) 의 개폐를 제어함으로써, 사용 완료 인산 수용액의 회수처를, 제 1 회수조 (90A) 및 제 2 회수조 (90B) 중의 일방으로 선택한다 (회수처 선택 공정).
한편, 제 1 회수조 (90A) 및 제 2 회수조 (90B) 에 저류된 인산 수용액은, 보충 배관 (100) (조합액 공급 배관) 을 통하여, 공급조 (31) 에 보충된다. 보충 배관 (100) 의 하류단은 공급조 (31) 에 접속되어 있다. 보충 배관 (100) 의 상류단은, 제 1 지관 (100A) 및 제 2 지관 (100B) 으로 분기되어 있다. 제 1 지관 (100A) 은 제 1 회수조 (90A) 에 접속되어 있고, 제 2 지관 (100B) 은 제 2 회수조 (90B) 에 접속되어 있다. 제 1 지관 (100A) 및 제 2 지관 (100B) 에는, 제 1 보충 밸브 (101A) 및 제 2 보충 밸브 (101B) 가 개재 장착되어 있다. 보충 배관 (100) 에는, 펌프 (102) 및 히터 (103) 가 개재 장착되어 있다.
제 1 보충 밸브 (101A) 를 열고, 제 2 보충 밸브 (101B) 를 닫은 상태에서 펌프 (102) 를 구동하면, 제 1 회수조 (90A) 로부터 공급조 (31) 에 인산 수용액을 공급할 수 있다. 제 1 보충 밸브 (101A) 를 닫고, 제 2 보충 밸브 (101B) 를 연 상태에서 펌프 (102) 를 구동하면, 제 2 회수조 (90B) 로부터 공급조 (31) 에 인산 수용액을 공급할 수 있다. 보충 배관 (100) 을 통과할 때에, 인산 수용액은 히터 (103) 에 의해 가열된다. 따라서, 온도 조절된 인산 수용액을 공급조 (31) 에 공급할 수 있다.
제어 장치 (3) 는, 제 1 및 제 2 보충 밸브 (101A, 101B) 의 개폐를 제어함으로써, 공급조 (31) 에 대한 인산 수용액 보충원을, 제 1 회수조 (90A) 및 제 2 회수조 (90B) 중 어느 일방으로 선택한다. 보다 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 사용 완료 인산 수용액의 회수처로서 선택되어 있지 않은 쪽의 회수조 (90A, 90B) 를, 공급조 (31) 에 대한 보충원으로서 선택한다 (보충원 선택 공정).
신액 조합조 (51) 로부터 공급되는 신액이 흐르는 신액 보충 배관 (52) 은, 제 1 지관 (52A) 및 제 2 지관 (52B) 으로 분기되어 있다. 제 1 지관 (52A) 은 제 1 회수조 (90A) 에 접속되어 있고, 제 2 지관 (52B) 은 제 2 회수조 (90B) 에 접속되어 있다. 제 1 지관 (52A) 및 제 2 지관 (52B) 에, 제 1 신액 보충 밸브 (53A) 및 제 2 신액 보충 밸브 (53B) 가 각각 개재 장착되어 있다.
제 1 신액 보충 밸브 (53A) 를 여는 것에 의해, 신액 조합조 (51) 에서 조합된 신액 (기준 실리콘 농도의 미사용의 인산 수용액) 을, 제 1 회수조 (90A) 에 공급할 수 있다. 동일하게, 제 2 신액 보충 밸브 (53B) 를 여는 것에 의해, 신액 조합조 (51) 에서 조합된 신액을 제 2 회수조 (90B) 에 공급할 수 있다.
인산 원액 보충 배관 (59) 은, 제 1 지관 (59A) 및 제 2 지관 (59B) 으로 분기되어 있다. 제 1 지관 (59A) 은 제 1 회수조 (90A) 에 접속되어 있고, 제 2 지관 (59B) 은 제 2 회수조 (90B) 에 접속되어 있다. 제 1 지관 (59A) 및 제 2 지관 (59B) 에 제 1 인산 원액 보충 밸브 (60A) 및 제 2 인산 원액 보충 밸브 (60B) 가 각각 개재 장착되어 있다. 제 1 인산 원액 보충 밸브 (60A) 를 여는 것에 의해, 인산 원액 (실리콘을 포함하지 않는 인산 수용액) 을, 제 1 회수조 (90A) 에 공급할 수 있다. 동일하게, 제 2 인산 원액 보충 밸브 (60B) 를 여는 것에 의해, 인산 원액을 제 2 회수조 (90B) 에 공급할 수 있다.
제어 장치 (3) 는, 제 1 및 제 2 신액 보충 밸브 (53A, 53B) 그리고 제 1 및 제 2 인산 원액 보충 밸브 (60A, 60B) 의 개폐를 제어함으로써, 신액 및 인산 원액의 보충처를, 제 1 회수조 (90A) 및 제 2 회수조 (90B) 중 어느 일방으로 선택한다. 보다 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 사용 완료 인산 수용액의 회수처로서 선택되어 있는 회수조 (90A, 90B) 를, 신액 및 인산 원액의 보충처로서 선택한다 (공급처 선택 공정).
제 1 및 제 2 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액을 각각 배액하기 위해, 제 1 드레인 시스템 (45A, 45B) 이 구비되어 있다. 드레인 시스템 (45A, 45B) 은, 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액을 배출하는 드레인 배관 (46A, 46B) 과, 드레인 배관 (46A, 46B) 에 개재 장착된 드레인 밸브 (47A, 47B) 를 포함한다. 드레인 배관 (46A, 46B) 에는, 인산 수용액의 배출 유량을 조정하기 위한 드레인 유량 조정 밸브가 개재 장착되어 있어도 된다.
드레인 밸브 (47A, 47B) 가 열림으로써, 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액은, 드레인 배관 (46A, 46B) 에 배출된다. 그것에 의해, 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액의 양을 필요에 따라 감소시키거나, 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액의 전체량을 배액하거나 할 수 있다.
제 1 및 제 2 회수조 (90A, 90B) 에 저류되어 있는 액량을 검출하기 위해, 하한 액량 센서 (75A, 75B), 회수 정지 액량 센서 (76A, 76B), 및 목표 액량 센서 (77A, 77B) 가 구비되어 있다. 하한 액량 센서 (75A, 75B) 는, 회수조 (90A, 90B) 로부터 공급조 (31) 에 대한 인산 수용액의 공급에 의해 회수조 (90A, 90B) 내의 액량이 감소할 때에, 하한 액량에 도달한 것을 검출한다. 회수 정지 액량 센서 (76A, 76B) 는, 사용 완료 인산 수용액이 회수조 (90A, 90B) 에 회수되어 회수조 (90A, 90B) 내의 액량이 증가할 때에, 회수 상한 액량에 도달한 것을 검출한다. 목표 액량 센서 (77A, 77B) 는, 신액 보충 시스템 (50) 으로부터 미사용의 인산 수용액을 회수조 (90A, 90B) 에 보충하여 회수조 (90A, 90B) 내의 액량을 증가시킬 때에, 보충을 정지해야 할 액량 (목표 액량) 에 도달한 것을 검출한다.
또한, 이 실시형태에서는, 순환 배관 (32) 에 밸브 (29) 가 개재 장착되어 있다. 도 2 에 나타내는 구성에 있어서도, 이와 같은 밸브 (29) 를 형성해도 된다. 밸브 (29) 는, 제어 장치 (3) 에 의해 개폐된다.
도 8 은, 도 7 의 구성의 기판 처리 장치 (1) 의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 8 에 있어서, 전술한 도 3 의 대응 부분은, 동일 참조 부호로 나타낸다. 제어 장치 (3) 는, 처리 유닛 (2) 및 인산 공급 시스템 (30) 을 제어한다. 인산 공급 시스템 (30) 에 관하여, 제어 장치 (3) 는, 펌프 (33, 54, 102) 를 제어하고, 히터 (34, 103) 를 제어하고, 밸브 (38, 39, 42, 53A, 53B, 56, 58, 60A, 60B, 64, 65, 72A, 72B) 를 제어한다. 또, 제어 장치 (3) 에는, 공급조 (31) 의 액량 센서 (44) 의 출력 신호, 농도계 (37) 의 출력 신호, 적산 유량계 (61, 62) 의 출력 신호, 및 회수조 (90A, 90B) 의 액량 센서 (75A, 75B, 76A, 76B, 77A, 77B) 의 출력 신호가 입력된다.
도 9, 도 10 및 도 11 은, 인산 수용액의 공급에 관련하는 처리를 설명하기 위한 플로차트이다. 도 9 는 기판 (W) 에 대한 인산 수용액 공급 및 공급조 (31) 에 대한 인산 수용액의 보충에 관한 동작을 나타내고, 도 10 은 사용 완료 인산의 회수처의 선택 및 공급조 (31) 에 대한 인산 수용액 보충원의 선택에 관한 동작을 나타내고, 도 11 은 회수조 (90A, 90B) 에 대한 신액의 보충에 관한 동작을 나타낸다.
먼저, 도 9 를 참조하면, 제어 장치 (3) 는, 인산 밸브 (16) 를 열고, 인산 노즐 (14) 에 인산 수용액을 공급한다 (스텝 S21). 그것에 의해, 스핀 척 (5) 에 유지된 기판 (W) 에 인산 수용액이 공급된다. 인산 수용액의 공급에 의해 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 감소한다. 그리고, 제어 장치 (3) 는, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 하한치가 된 것이 하한 센서 (44L) 에 의해 검출되면 (스텝 S22 : 예), 인산 수용액 보충원으로서 선택된 어느 회수조 (90A, 90B) 로부터, 공급조 (31) 에 인산 수용액을 보충한다 (스텝 S23). 즉, 제어 장치 (3) 는, 보충원으로서 선택된 어느 회수조 (90A, 90B) 에 대응하는 보충 밸브 (101A, 101B) 를 열고, 펌프 (102) 를 구동한다. 이 보충 동작에 의해 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 액량이 목표치에 도달한 것이 목표 센서 (44t) 에 의해 검출되면 (스텝 S24 : 예), 제어 장치 (3) 는, 보충 동작을 종료한다 (스텝 S25). 동일한 동작의 반복에 의해, 공급조 (31) 내의 인산 수용액의 액량은, 하한치와 목표치 사이의 적정 범위로 유지된다.
다음으로, 도 10 을 참조하면, 제어 장치 (3) 는, 기판 처리를 위해 사용된 사용 완료 인산 수용액의 회수처를 회수조 (90A, 90B) 중 어느 일방으로 선택하고 (스텝 S31), 그들 중의 타방을 공급조 (31) 에 대한 인산 수용액 보충원으로서 선택한다 (스텝 S32).
즉, 회수처로서 선택된 회수조 (90A, 90B) 에 대응하는 회수 밸브 (72A, 72B) 가 열리고, 회수처로서 선택되지 않은 회수조 (90A, 90B) 에 대응하는 회수 밸브 (72A, 72B) 는 닫힌다. 또, 공급조 (31) 에 대한 인산 수용액의 보충이 필요할 때 (도 9 의 스텝 S22) 에는, 인산 수용액 보충원으로서 선택된 회수조 (90A, 90B) 에 대응하는 보충 밸브 (101A, 101B) 가 열리고, 인산 수용액 보충원으로서 선택되지 않은 회수조 (90A, 90B) 에 대응하는 보충 밸브 (101A, 101B) 는 닫힘 상태로 유지된다.
제어 장치 (3) 는, 또한, 보충원으로서 선택된 회수조 (90A, 90B) 에 대응하는 하한 액량 센서 (75A, 75B) 가 당해 회수조 (90A, 90B) 의 액량이 하한 액량까지 감소한 것을 검출하면 (스텝 S33 : 예), 회수처와 인산 수용액 보충원을 전환한다 (스텝 S31, S32). 즉, 액량이 하한 액량까지 감소한 회수조 (90A, 90B) 를 회수처로서 선택하고 (스텝 S31), 타방의 회수조 (90A, 90B) 를 인산 수용액 보충원으로서 선택한다 (스텝 S32).
동일한 동작이 반복됨으로써, 제 1 회수조 (90A) 와 제 2 회수조 (90B) 는, 액량 저하를 계기로 하여, 그 역할이 회수처와 인산 수용액 보충원 사이에서 교대로 전환된다.
다음으로, 도 11 을 참조하면, 제어 장치 (3) 는, 회수처로서 선택되어 있는 회수조 (90A, 90B) 에 대한 신액 보충을 개시해야 하는지 여부를 판정한다 (스텝 S41). 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 회수조 (90A, 90B) 에 대한 신액의 보충을 개시해야 할 조건 (보충 개시 조건) 이 충족되는지 여부를 판단한다. 보충 개시 조건은, 액량 조건 (회수 액량 조건) 을 포함하고 있어도 된다. 액량 조건의 일 구체예는, 회수처로서 선택되어 있는 회수조 (90A, 90B) 에 저류된 회수 액량이 증가하여 대응하는 회수 정지 액량 센서 (76A, 76B) 가 회수 정지 액량을 검출하는 것이다. 보충 개시 조건은, 또, 처리수 조건을 포함하고 있어도 된다. 처리수 조건의 일 구체예는, 회수조 (90A, 90B) 에 신액을 보충하지 않고 처리된 기판 (W) 의 장수가 소정 장수에 도달하는 것이다. 또한, 보충 개시 조건은, 실리콘 농도 조건을 포함하고 있어도 된다. 실리콘 농도 조건의 일 구체예는, 공급조 (31) 로부터 인산 노즐 (14) 을 향하여 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 소정 농도에 도달하는 것이다. 제어 장치 (3) 는, 액량 조건, 처리수 조건 및 실리콘 농도 조건 중의 적어도 하나가 충족되면, 보충 개시 조건이 충족되었다고 판단해도 된다.
제어 장치 (3) 는, 보충 개시 조건이 충족되면 (스텝 S41 : 충족), 회수 동작을 정지한다 (스텝 S42). 즉, 제어 장치 (3) 는, 회수처로서 선택되어 있는 회수조 (90A, 90B) 에 대응하는 회수 밸브 (72A, 72B) 를 닫고, 배액 밸브 (82) 를 연다.
또한, 제어 장치 (3) 는, 신액 보충 시스템 (50) 으로부터 신액을 당해 회수처의 회수조 (90A, 90B) 에 보충하기 위해, 보충할 액량을 결정한다 (스텝 S43). 보충하는 액의 총량은, 예를 들어, 당해 회수처의 회수조 (90A, 90B) 의 회수 정지 액량 센서 (76A, 76B) 가 검출하는 회수 정지 액량과 목표 액량 센서 (77A, 77B) 가 검출하는 목표 액량의 차여도 되고, 이것은 이미 알려진 값이다. 처리수 조건 또는 실리콘 농도 조건의 충족에 의해 보충 개시 조건이 충족되었을 때에는, 회수처의 회수조 (90A, 90B) 내의 액량이 회수 정지 액량보다 많은 경우가 있을 수 있다. 이와 같은 경우에는, 제어 장치 (3) 는, 대응하는 드레인 밸브 (47A, 47B) 를 열고, 회수조 (90A, 90B) 내의 액량이 회수 정지 액량이 될 때까지, 당해 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액을 배액해도 된다.
제어 장치 (3) 는, 회수처로서 선택되어 있는 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액, 신액 조합조 (51) 에서 조합 완료된 신액 (기준 실리콘 농도의 미사용 인산 수용액), 및 인산 원액을 혼합함으로써, 기준 실리콘 농도 (조정 목표치) 의 인산 수용액이 목표 액량까지 당해 회수조 (90A, 90B) 내에 저류되도록, 보충 액량을 결정한다. 신액 보충량 및 인산 원액 보충량의 합계가, 보충되는 총액량이고, 그 값은 전술한 바와 같이 이미 알려져 있다. 또, 회수조 (90A, 90B) 내의 액량이 회수 정지 액량인 상태에서 보충이 실시되기 때문에, 보충 개시시에 있어서의 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액 액량도 이미 알려져 있다. 따라서, 제어 장치 (3) 는, 보충 개시시에 있어서의 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 알 수 있으면, 그것에 기초하여, 신액 보충량 및 인산 원액 보충량을 결정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 신액 보충량과 인산 원액 보충량의 비를 결정할 수 있다.
회수조 (90A, 90B) 내에 회수되어 저류되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도는, 레시피나 처리 장수에 기초하여 예측 가능하다. 이에 대해서는, 제 1 실시형태에 관련하여 이미 설명한 바와 같다. 제 1 실시형태의 경우와 동일하게, 실리콘 농도는, 연산에 의해 구해도 되고, 기판 (W) 의 종류, 기판 처리의 조건, 회수율, 처리수 등에 대하여 실리콘 농도치를 대응시킨 테이블을 사용하여 구할 수도 있다. 또, 기판 (W) 의 종류, 기판 처리의 조건, 회수율, 처리수 등에 대하여, 신액 보충량 및 인산 원액 보충량을 대응시킨 테이블을 준비해도 된다.
제어 장치 (3) 는, 이와 같이 하여, 신액 보충량 및 인산 원액 보충량을 결정한다 (스텝 S43). 그리고, 제어 장치 (3) 는, 회수처로서 선택되어 있는 회수조 (90A, 90B) 에 대응하는 보충 밸브 (53A, 53B) 를 열고, 펌프 (54) 를 구동하여, 신액 조합조 (51) 로부터 당해 회수조 (90A, 90B) 에 신액을 보충시킨다 (스텝 S44). 그 보충량은, 적산 유량계 (61) 로 계측된다. 적산 유량계 (61) 의 계측치가, 신액 보충량에 도달하면 (스텝 S45 : 예), 제어 장치 (3) 는, 펌프 (54) 를 정지하고, 보충 밸브 (53A, 53B) 를 닫는다 (스텝 S46). 또, 제어 장치 (3) 는, 회수처로서 선택되어 있는 회수조 (90A, 90B) 에 대응하는 인산 원액 보충 밸브 (60A, 60B) 를 열고, 인산 원액 배관 (55) 을 통하여 당해 회수조 (90A, 90B) 에 인산 원액을 보충시킨다 (스텝 S47). 그 보충량은, 적산 유량계 (62) 로 계측된다. 적산 유량계 (62) 의 계측치가, 인산 원액 보충량에 도달하면 (스텝 S48 : 예), 제어 장치 (3) 는, 제 1 인산 원액 보충 밸브 (60A) 를 닫고, 인산 원액의 보충을 정지시킨다 (스텝 S49).
이와 같은 동작이 반복됨으로써, 회수처로서 선택되어 있는 회수조 (90A, 90B), 즉, 공급조 (31) 에 대한 인산 수용액 보충원이 아닌 회수조 (90A, 90B) 에 있어서, 기준 실리콘 농도의 인산 수용액을 조합해 둘 수 있다. 회수처와 인산 수용액 보충원은, 전술한 바와 같이, 교대로 전환되기 때문에, 제 1 및 제 2 회수조 (90A, 90B) 에 대한 신액 보충에 의한 인산 수용액 조합 동작이 교대로 실행되게 된다.
이상과 같이, 이 실시형태에서는, 인산 수용액을 저류하기 위한 탱크는, 기판 처리를 위해 사용된 인산 수용액이 회수 배관 (71) 을 통하여 유도되는 제 1 및 제 2 회수조 (90A, 90B) 와, 이들 제 1 및 제 2 회수조 (90A, 90B) 에 저류된 인산 수용액이 보충 배관 (100) 을 통하여 공급되는 공급조 (31) 를 포함한다. 그리고, 공급조 (31) 에 저류된 인산 수용액이 인산 배관 (15) 을 통하여 인산 노즐 (14) 에 공급된다. 신액 보충 시스템 (50) 은, 회수조 (90A, 90B) 에 미사용의 인산 수용액 (신액 및 인산 원액) 을 공급한다.
인산 수용액 중의 실리콘 농도의 조정은, 회수조 (90A, 90B) 에서 실시되고, 실리콘 농도 조정 완료된 인산 수용액이, 회수조 (90A, 90B) 로부터 보충 배관 (100) 을 통하여 공급조 (31) 로 이송된다. 따라서, 공급조 (31) 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도는, 액 회수의 영향을 받지 않기 때문에 안정되어 있다. 그것에 의해, 한층 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액을 인산 노즐 (14) 로부터 기판 (W) 에 공급할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 제 1 회수조 (90A) 및 제 2 회수조 (90B) 의 일방이 공급조 (31) 에 대한 인산 수용액 보충원으로서 선택되고, 그들의 타방이 사용 완료 인산 수용액의 회수처로서 선택된다. 그것에 의해, 실리콘 농도 조정 완료된 인산 수용액을 공급조 (31) 에 지체 없이 공급할 수 있기 때문에, 기판 (W) 에 대한 인산 수용액 공급이 지체되지 않는다. 그것에 의해, 기판 처리의 생산성을 높일 수 있다. 또, 인산 수용액의 회수에 사용하는 회수조 (90A, 90B) 에 있어서, 회수된 인산 수용액에 신액 및 인산 원액을 공급하여, 실리콘 농도 조정이 실시된다. 따라서, 공급조 (31) 에 인산 수용액을 공급하는 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도는 안정되어 있기 때문에, 공급조 (31) 의 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 안정적으로 유지할 수 있다. 그것에 의해, 기판 처리에 사용되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 한층 안정된다.
도 12 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 구성을 설명하기 위한 모식도이다. 도 12 에 있어서, 도 7 의 대응 부분은, 동일 참조 부호로 나타낸다. 이 실시형태에서는, 신액 보충 시스템 (50) 은, 제 1 신액 조합조 (51) 및 제 2 신액 조합조 (111) 를 구비하고 있다. 제 1 신액 조합조 (51) 에는, 제 1 인산 원액 밸브 (56) 를 개재하여 인산 원액 배관 (55) 으로부터 인산 원액이 공급되고, 제 2 신액 조합조 (111) 에는, 제 2 인산 원액 밸브 (112) 를 개재하여 인산 원액 배관 (113) 으로부터 인산 원액이 공급된다. 또, 제 1 신액 조합조 (51) 에는, 제 1 실리콘 밸브 (58) 를 개재하여 실리콘 농축액 배관 (57) 으로부터 실리콘 농축액이 공급되고, 제 2 신액 조합조 (111) 에는, 제 2 실리콘 밸브 (114) 를 개재하여 실리콘 농축액 배관 (115) 으로부터 실리콘 농축액이 공급된다.
제 1 신액 조합조 (51) 는, 제 1 신액 보충원 선택 밸브 (121) 를 개재하여 신액 보충 배관 (52) 에 접속되어 있다. 제 2 신액 조합조 (111) 는, 제 2 신액 보충원 선택 밸브 (122) 를 개재하여 신액 보충 배관 (52) 에 접속되어 있다. 제 2 신액 조합조 (111), 제 2 신액 보충원 선택 밸브 (122), 펌프 (54) 및 신액 보충 밸브 (53A, 53B) 는, 제 3 인산 수용액 공급 수단을 구성하고 있다.
제어 장치 (3) (도 8 참조) 는, 상기 서술한 밸브 (112, 114, 121, 122) 를 개폐 제어한다.
이와 같은 구성에 의해, 실리콘이 첨가된 미사용의 인산 수용액을, 제 1 신액 조합조 (51) 및/또는 제 2 신액 조합조 (111) 로부터 제 1 회수조 (90A) 및 제 2 회수조 (90B) 에 공급할 수 있다.
제어 장치 (3) 는, 예를 들어, 제 1 신액 조합조 (51) 내에서, 기준 실리콘 농도보다 낮은 실리콘 농도 (제 1 농도의 예) 의 인산 수용액을 조합한다. 또, 제어 장치 (3) 는, 제 2 신액 조합조 (111) 내에서, 기준 실리콘 농도 (제 3 농도의 예) 의 인산 수용액을 조합한다.
기판 처리 장치 (1) 를 기동하여, 그 사용을 개시할 때에는, 제 2 신액 보충원 선택 밸브 (122) 가 열리고, 제 1 신액 보충원 선택 밸브 (121) 가 닫히고, 제 2 신액 조합조 (111) 로부터 회수조 (90A, 90B) 의 일방 (예를 들어 제 1 회수조 (90A)) 에 기준 실리콘 농도의 인산 수용액 (신액) 이 공급되어 저류된다. 그리고, 제 1 회수조 (90A) 로부터 공급조 (31) 에, 그 기준 실리콘 농도의 인산 수용액이 공급되고, 그 인산 수용액이 기판 처리를 위해 사용된다.
한편, 회수조 (90A, 90B) 의 타방 (예를 들어 제 2 회수조 (90B)) 에, 사용 완료된 인산 수용액이 회수된다. 그 회수된 인산 수용액에 신액을 혼합하여 기준 실리콘 농도로 조정할 때에는, 제어 장치 (3) 는, 제 1 신액 보충원 선택 밸브 (121) 를 열고, 제 2 신액 보충원 선택 밸브 (122) 를 닫는다. 그것에 의해, 제어 장치 (3) 는, 제 1 신액 조합조 (51) 로부터, 기준 실리콘 농도보다 실리콘 농도가 낮은 신액을 제 2 회수조 (90B) 에 공급시킨다. 사용 완료된 인산 수용액 중의 실리콘 농도는, 기준 실리콘 농도보다 높기 때문에, 실리콘 농도가 낮은 인산 수용액을 혼합함으로써, 제 2 회수조 (90B) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 용이하게 조정할 수 있다.
물론, 기판 처리 장수가 적은 단계에서는, 반복 사용된 인산 수용액 중의 실리콘 농도는 그다지 높아져 있지 않다. 따라서, 예를 들어, 소정의 처리 장수까지는, 제 2 신액 조합조 (111) 로부터 기준 실리콘 농도의 신액을 보충하고, 소정 처리 장수를 초과하면, 제 1 신액 조합조 (51) 로부터 저실리콘 농도의 신액을 보충하도록 해도 된다. 또, 신액을 보충하기 전에 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도를 계측하고, 그 계측 결과에 따라, 제 1 신액 조합조 (51) 또는 제 2 신액 조합조 (111) 중 어느 것을 신액 보충원으로서 선택해도 된다. 그리고 또한, 기판 (W) 의 종류에 따라, 제 1 신액 조합조 (51) 또는 제 2 신액 조합조 (111) 중 어느 것을 신액 보충원으로서 선택해도 된다.
이와 같이, 이 실시형태에서는, 0 보다 크고 기준 실리콘 농도보다 작은 실리콘 농도의 신액이 제 1 신액 조합조 (51) 에서 조제되고, 기준 실리콘 농도의 신액이 제 2 신액 조합조 (111) 에서 조제된다. 그것에 의해, 회수조 (90A, 90B) 내의 인산 수용액의 실리콘 농도 조정폭을 크게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 구체적으로 설명해 왔지만, 본 발명은, 또 다른 형태로 실시할 수도 있다. 예를 들어, 전술한 실시형태에서는, 회수된 사용 완료 인산 수용액에 대하여 혼합되는 인산 수용액의 예로서, 기준 실리콘 농도의 인산 수용액, 0 농도의 인산 수용액 (인산 원액), 및 기준 실리콘 농도보다 낮은 실리콘 농도의 인산 수용액을 예시하였다. 그러나, 이들 이외의 실리콘 농도의 인산 수용액이 사용되어도 된다.
또, 제 2 및 제 3 실시형태에서는, 2 개의 회수조가 구비된 구성을 나타냈다. 그러나, 1 개의 회수조를 구비한 구성이어도 되고, 3 개 이상의 회수조가 구비된 구성이어도 된다. 단, 복수 (2 개 이상) 의 회수조를 구비함으로써, 사용 완료 인산 수용액의 회수처가 되는 회수조와, 공급조에 대한 보충원이 되는 회수조를 구분할 수 있기 때문에, 공급조에 대하여 안정된 실리콘 농도의 인산 수용액을 지체 없이 공급할 수 있다.
또, 제 1 및 제 2 신액 조합조를 구비한 제 3 실시형태의 구성은, 도 2 에 나타낸 제 1 실시형태에도 적용할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 밝히기 위해 사용된 구체예에 불과하고, 본 발명은 이들 구체예로 한정하여 해석될 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
1 : 기판 처리 장치
2 : 처리 유닛
3 : 제어 장치
5 : 스핀 척
9 : 스핀 모터
10 : 처리 컵
12 : 컵
14 : 인산 노즐
15 : 인산 배관
16 : 인산 밸브
30 : 인산 공급 시스템
31 : 공급조 (탱크)
33 : 펌프
37 : 실리콘 농도계
44 : 액량 센서
44h : 상한 센서
44L : 하한 센서
44t : 목표 센서
50 : 신액 보충 시스템
51 : 신액 조합조
52 : 신액 보충 배관
53 : 신액 보충 밸브
53A : 제 1 신액 보충 밸브
53B : 제 2 신액 보충 밸브
54 : 펌프
55 : 인산 원액 배관
56 : 인산 원액 밸브
57 : 실리콘 농축액 배관
58 : 실리콘 밸브
59 : 인산 원액 보충 배관
60 : 인산 원액 보충 밸브
60A : 제 1 인산 원액 보충 밸브
60B : 제 2 인산 원액 보충 밸브
61 : 적산 유량계
62 : 적산 유량계
70 : 회수 시스템
71 : 회수 배관
72 : 회수 밸브
72A : 제 1 회수 밸브
72B : 제 2 회수 밸브
75A, 75B : 하한 액량 센서
76A, 76B : 회수 정지 액량 센서
77A, 77B : 목표 액량 센서
90A : 제 1 회수조
90B : 제 2 회수조
100 : 보충 배관
101A : 제 1 보충 밸브
101B : 제 2 보충 밸브
102 : 펌프
103 : 히터
111 : 제 2 신액 조합조
112 : 제 2 인산 원액 밸브
113 : 제 2 인산 원액 배관
114 : 제 2 실리콘 밸브
115 : 제 2 실리콘 농축액 배관
121 : 제 1 신액 보충원 선택 밸브
122 : 제 2 신액 보충원 선택 밸브
W : 기판
P : 프로그램
R : 레시피
Fo : 실리콘 산화막
Fn : 실리콘 질화막
2 : 처리 유닛
3 : 제어 장치
5 : 스핀 척
9 : 스핀 모터
10 : 처리 컵
12 : 컵
14 : 인산 노즐
15 : 인산 배관
16 : 인산 밸브
30 : 인산 공급 시스템
31 : 공급조 (탱크)
33 : 펌프
37 : 실리콘 농도계
44 : 액량 센서
44h : 상한 센서
44L : 하한 센서
44t : 목표 센서
50 : 신액 보충 시스템
51 : 신액 조합조
52 : 신액 보충 배관
53 : 신액 보충 밸브
53A : 제 1 신액 보충 밸브
53B : 제 2 신액 보충 밸브
54 : 펌프
55 : 인산 원액 배관
56 : 인산 원액 밸브
57 : 실리콘 농축액 배관
58 : 실리콘 밸브
59 : 인산 원액 보충 배관
60 : 인산 원액 보충 밸브
60A : 제 1 인산 원액 보충 밸브
60B : 제 2 인산 원액 보충 밸브
61 : 적산 유량계
62 : 적산 유량계
70 : 회수 시스템
71 : 회수 배관
72 : 회수 밸브
72A : 제 1 회수 밸브
72B : 제 2 회수 밸브
75A, 75B : 하한 액량 센서
76A, 76B : 회수 정지 액량 센서
77A, 77B : 목표 액량 센서
90A : 제 1 회수조
90B : 제 2 회수조
100 : 보충 배관
101A : 제 1 보충 밸브
101B : 제 2 보충 밸브
102 : 펌프
103 : 히터
111 : 제 2 신액 조합조
112 : 제 2 인산 원액 밸브
113 : 제 2 인산 원액 배관
114 : 제 2 실리콘 밸브
115 : 제 2 실리콘 농축액 배관
121 : 제 1 신액 보충원 선택 밸브
122 : 제 2 신액 보충원 선택 밸브
W : 기판
P : 프로그램
R : 레시피
Fo : 실리콘 산화막
Fn : 실리콘 질화막
Claims (26)
- 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판에 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 공급하여, 상기 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 기판 처리 방법으로서,
규정 실리콘 농도 범위의 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 탱크에 저류하는 공정과,
상기 탱크 내의 인산 수용액을 노즐에 공급하고, 상기 노즐로부터 기판에 인산 수용액을 공급하여 기판을 처리하는 공정과,
상기 노즐로부터 기판에 공급되어 기판의 처리를 위해 사용된 인산 수용액을 상기 탱크에 회수하는 회수 공정과,
상기 탱크에 제 1 농도로 실리콘을 포함하는 제 1 인산 수용액을 공급하는 제 1 인산 수용액 공급 공정과,
상기 탱크에 상기 제 1 농도보다 낮은 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액을 공급하는 제 2 인산 수용액 공급 공정과,
소정의 보충 개시 조건이 충족되면, 상기 제 1 인산 수용액 공급 공정 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 공정을 개시하는 개시 판정 공정과,
상기 제 1 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정하는 공급량 결정 공정과,
상기 탱크에 상기 제 1 농도 및 상기 제 2 농도의 어느 것과도 상이한 제 3 농도로 실리콘을 포함하는 제 3 인산 수용액을 공급하는 제 3 인산 수용액 공급 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 인산 수용액을 상기 탱크에 저류하는 공정에 있어서, 상기 제 3 인산 수용액 공급 공정이 실행되고, 상기 제 3 농도가 상기 제 1 농도보다 높은, 기판 처리 방법. - 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판에 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 공급하여, 상기 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 기판 처리 방법으로서,
규정 실리콘 농도 범위의 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 탱크에 저류하는 공정과,
상기 탱크 내의 인산 수용액을 노즐에 공급하고, 상기 노즐로부터 기판에 인산 수용액을 공급하여 기판을 처리하는 공정과,
상기 노즐로부터 기판에 공급되어 기판의 처리를 위해 사용된 인산 수용액을 상기 탱크에 회수하는 회수 공정과,
상기 탱크에 제 1 농도로 실리콘을 포함하는 제 1 인산 수용액을 공급하는 제 1 인산 수용액 공급 공정과,
상기 탱크에 상기 제 1 농도보다 낮은 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액을 공급하는 제 2 인산 수용액 공급 공정과,
소정의 보충 개시 조건이 충족되면, 상기 제 1 인산 수용액 공급 공정 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 공정을 개시하는 개시 판정 공정과,
상기 제 1 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정하는 공급량 결정 공정을 포함하고,
상기 탱크가, 기판 처리를 위해 사용된 인산 수용액이 회수 배관을 통하여 유도되는 회수조와, 상기 회수조에 저류된 인산 수용액이 조합액 (調合液) 공급 배관을 통하여 공급되는 공급조를 포함하고,
상기 공급조에 저류된 인산 수용액이 공급 배관을 통하여 상기 노즐에 공급되고,
상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액이, 상기 회수조에 공급되는, 기판 처리 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 회수조가 복수 형성되어 있고,
상기 회수 배관을 통하여 회수되는 인산 수용액의 회수처를 상기 복수의 회수조 중에서 선택하는 회수처 선택 공정과,
상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액의 공급처를, 상기 회수처 선택 공정에서 선택된 회수조로 선택하는 공급처 선택 공정과,
상기 복수의 회수조 중에서 상기 회수처 선택 공정에 있어서 선택되지 않은 회수조 중에서부터, 상기 조합액 공급 배관을 통하여 상기 공급조에 인산 수용액을 보충하기 위한 보충원을 선택하는 보충원 선택 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법. - 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판에 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 공급하여, 상기 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 기판 처리 방법으로서,
규정 실리콘 농도 범위의 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 탱크에 저류하는 공정과,
상기 탱크 내의 인산 수용액을 노즐에 공급하고, 상기 노즐로부터 기판에 인산 수용액을 공급하여 기판을 처리하는 공정과,
상기 노즐로부터 기판에 공급되어 기판의 처리를 위해 사용된 인산 수용액을 상기 탱크에 회수하는 회수 공정과,
제 1 농도로 실리콘을 포함하고, 기판의 처리에 사용된 상기 인산 수용액과는 상이한 제 1 인산 수용액을 상기 탱크에 공급하는 제 1 인산 수용액 공급 공정과,
상기 제 1 농도보다 낮은 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액을 상기 탱크에 공급하는 제 2 인산 수용액 공급 공정과,
소정의 보충 개시 조건이 충족되면, 상기 제 1 인산 수용액 공급 공정 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 공정을 개시하는 개시 판정 공정과,
상기 제 1 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정하는 공급량 결정 공정과,
상기 탱크에 상기 제 1 농도 및 상기 제 2 농도의 어느 것과도 상이한 제 3 농도로 실리콘을 포함하는 제 3 인산 수용액을 공급하는 제 3 인산 수용액 공급 공정을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 농도가 상기 규정 실리콘 농도 범위 내의 값인, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 농도가 상기 규정 실리콘 농도 범위보다 낮은 값인, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 농도가 0 인, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 탱크 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 미리 결정하는 기준 실리콘 농도로 조정하도록, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정되는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 탱크 내의 인산 수용액 중의 실리콘 농도의 조정 목표치를 상기 제 1 농도로 하여, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정되는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 기판의 종류에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정되는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 상기 기판으로부터 당해 인산 수용액 중에 용출하는 실리콘의 양에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정되는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 노즐로부터 기판에 공급된 인산 수용액 중 상기 탱크에 회수되는 인산 수용액의 회수율에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정되는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급량 결정 공정에 있어서, 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 처리된 기판의 장수에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 인산 수용액의 공급량이 결정되는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보충 개시 조건이, 상기 탱크에 저류되어 있는 액량에 관한 액량 조건을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보충 개시 조건이, 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 처리된 기판의 장수에 관한 처리수 조건을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보충 개시 조건이, 상기 탱크로부터 상기 노즐을 향하여 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도에 관한 실리콘 농도 조건을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 공정을 추가로 포함하고,
상기 기판 유지 공정에서 유지되고 있는 기판의 표면에 상기 노즐로부터 상기 인산 수용액이 공급되는, 기판 처리 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 1 인산 수용액의 공급량을, 제 1 적산 유량계를 사용하여 관리하는 공정과,
상기 제 2 인산 수용액 공급 공정에 있어서의 상기 제 2 인산 수용액의 공급량을, 제 2 적산 유량계를 사용하여 관리하는 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법. - 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판을 유지하는 기판 유지 수단과,
상기 기판 유지 수단에 유지된 기판에, 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 공급하는 노즐과,
규정 실리콘 농도 범위의 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 상기 노즐에 공급하는 탱크와,
상기 노즐로부터 기판에 공급되어 기판의 처리를 위해 사용된 인산 수용액을 상기 탱크에 회수하는 회수 배관과,
상기 탱크에 제 1 농도로 실리콘을 포함하는 제 1 인산 수용액을 공급하는 제 1 인산 수용액 공급 수단과,
상기 탱크에 상기 제 1 농도보다 낮은 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액을 공급하는 제 2 인산 수용액 공급 수단과,
소정의 보충 개시 조건이 충족되면, 상기 제 1 인산 수용액 공급 수단 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 수단을 제어함으로써, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액을 상기 탱크에 공급하는 인산 수용액 공급 공정과, 상기 제 1 인산 수용액 및 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정하는 공급량 결정 공정을 실행하는 제어 수단을 포함하고,
상기 탱크에 상기 제 1 농도 및 상기 제 2 농도의 어느 것과도 상이한 제 3 농도로 실리콘을 포함하는 제 3 인산 수용액을 공급하는 제 3 인산 수용액 공급 수단을 추가로 포함하고, 상기 제어 수단이 상기 제 3 인산 수용액 공급 수단을 추가로 제어하는, 기판 처리 장치. - 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판을 유지하는 기판 유지 수단과,
상기 기판 유지 수단에 유지된 기판에, 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 공급하는 노즐과,
규정 실리콘 농도 범위의 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 상기 노즐에 공급하는 탱크와,
상기 노즐로부터 기판에 공급되어 기판의 처리를 위해 사용된 인산 수용액을 상기 탱크에 회수하는 회수 배관과,
상기 탱크에 제 1 농도로 실리콘을 포함하는 제 1 인산 수용액을 공급하는 제 1 인산 수용액 공급 수단과,
상기 탱크에 상기 제 1 농도보다 낮은 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액을 공급하는 제 2 인산 수용액 공급 수단과,
소정의 보충 개시 조건이 충족되면, 상기 제 1 인산 수용액 공급 수단 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 수단을 제어함으로써, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액을 상기 탱크에 공급하는 인산 수용액 공급 공정과, 상기 제 1 인산 수용액 및 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정하는 공급량 결정 공정을 실행하는 제어 수단을 포함하고,
상기 탱크가, 기판 처리를 위해 사용된 인산 수용액이 회수 배관을 통하여 유도되는 회수조와, 상기 회수조에 저류된 인산 수용액이 조합액 공급 배관을 통하여 공급되는 공급조를 포함하고,
상기 공급조에 저류된 인산 수용액이 공급 배관을 통하여 상기 노즐에 공급되고,
상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액이, 상기 회수조에 공급되는, 기판 처리 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 회수조가 복수 형성되어 있고,
상기 제어 수단이, 추가로,
상기 회수 배관을 통하여 회수되는 인산 수용액의 회수처를 상기 복수의 회수조 중에서 선택하는 회수처 선택 공정과,
상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액의 공급처를, 상기 회수처 선택 공정에서 선택된 회수조로 선택하는 공급처 선택 공정과,
상기 복수의 회수조 중에서 상기 회수처 선택 공정에 있어서 선택되지 않은 회수조 중에서부터, 상기 조합액 공급 배관을 통하여 상기 공급조에 인산 수용액을 보충하기 위한 보충원을 선택하는 보충원 선택 공정을 추가로 실행하는, 기판 처리 장치. - 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 표면에서 노출된 기판을 유지하는 기판 유지 수단과,
상기 기판 유지 수단에 유지된 기판에, 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 공급하는 노즐과,
규정 실리콘 농도 범위의 실리콘을 포함하는 인산 수용액을 상기 노즐에 공급하는 탱크와,
상기 노즐로부터 기판에 공급되어 기판의 처리를 위해 사용된 인산 수용액을 상기 탱크에 회수하는 회수 배관과,
제 1 농도로 실리콘을 포함하고, 기판의 처리를 위해서 사용된 상기 인산 수용액과는 상이한 제 1 인산 수용액을 상기 탱크에 공급하는 제 1 인산 수용액 공급 수단과,
상기 제 1 농도보다 낮은 제 2 농도로 실리콘을 포함하는 제 2 인산 수용액을 상기 탱크에 공급하는 제 2 인산 수용액 공급 수단과,
소정의 보충 개시 조건이 충족되면, 상기 제 1 인산 수용액 공급 수단 및 상기 제 2 인산 수용액 공급 수단을 제어함으로써, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액을 상기 탱크에 공급하는 인산 수용액 공급 공정과, 상기 제 1 인산 수용액 및 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정하는 공급량 결정 공정을 실행하는 제어 수단을 포함하고,
상기 탱크에 상기 제 1 농도 및 상기 제 2 농도의 어느 것과도 상이한 제 3 농도로 실리콘을 포함하는 제 3 인산 수용액을 공급하는 제 3 인산 수용액 공급 수단을 추가로 포함하고, 상기 제어 수단이 상기 제 3 인산 수용액 공급 수단을 추가로 제어하는, 기판 처리 장치. - 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 수단이, 상기 공급량 결정 공정에 있어서, 기판의 종류, 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 상기 기판으로부터 당해 인산 수용액에 용출하는 실리콘의 양, 상기 노즐로부터 기판에 공급된 인산 수용액 중 상기 탱크에 회수되는 인산 수용액의 회수율, 및 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 처리된 기판의 장수 중의 적어도 하나에 기초하여, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액의 공급량을 결정하는, 기판 처리 장치. - 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보충 개시 조건이, 상기 탱크에 저류되어 있는 액량에 관한 액량 조건, 상기 노즐로부터 공급된 인산 수용액에 의해 처리된 기판의 장수에 관한 처리수 조건, 및 상기 탱크로부터 상기 노즐을 향하여 공급되는 인산 수용액 중의 실리콘 농도에 관한 실리콘 농도 조건 중의 적어도 하나를 포함하는, 기판 처리 장치. - 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 인산 수용액 공급 수단이 상기 탱크에 공급하는 상기 제 1 인산 수용액의 공급량을 계측하는 제 1 적산 유량계와,
상기 제 2 인산 수용액 공급 수단이 상기 탱크에 공급하는 상기 제 2 인산 수용액의 공급량을 계측하는 제 2 적산 유량계를 추가로 포함하고,
상기 제어 수단이, 상기 제 1 적산 유량계 및 상기 제 2 적산 유량계의 계측 결과에 기초하여, 상기 제 1 인산 수용액 및 상기 제 2 인산 수용액의 상기 탱크에 대한 공급을 관리하는 공급량 관리 공정을 추가로 실행하는, 기판 처리 장치.
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