KR20120033250A - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

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Abstract

인산, 황산, 및 물이 제1 탱크로부터 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 이르는 처리액의 유통경로에 공급된다. 이에 의해, 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 생성된다. 또한, 황산을 포함하는 액체와 물을 포함하는 액체가 유통경로에서 혼합되어 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도가 상승한다. 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에는, 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액이 공급된다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판을 처리하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼, 액정표시장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광학 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정표시장치 등의 제조 공정에서는, 실리콘 질화막과 실리콘 산화막이 형성된 기판의 표면에 에칭액으로서의 고온의 인산 수용액을 공급하여, 실리콘 질화막을 선택적으로 제거하는 에칭 처리가 필요에 따라 행하여진다.
복수 매의 기판을 일괄하여 처리하는 배치(batch)식의 기판처리장치에서는, 고온의 인산 수용액이 저류(貯留)된 처리조에 복수 매의 기판이 일정 시간 침지된다(예를 들면, 일본특허공개 2007－258405호 공보 참조).
한편, 기판을 1매씩 처리하는 매엽식(枚葉式)의 기판처리장치에서는, 탱크에 저류된 고온의 인산 수용액이 배관을 통하여 노즐에 공급되어 노즐로부터 스핀척에 유지되어 있는 기판을 향하여 토출된다(예를 들면, 일본특허공개 2007-258405호 공보 참조).
배치식의 기판처리장치에서는, 균일한 에칭 처리를 행하기 위하여 처리조에 저류된 인산 수용액에 기판을 일정 시간 이상 침지시킬 필요가 있다. 따라서, 복수 매의 기판을 일괄하여 처리하는 경우에서도, 1매의 기판을 처리하는 경우에서도 같은 처리 시간이 필요하다.
한편, 매엽식의 기판처리장치에서는, 1매의 기판을 단시간에 균일하게 처리할 수 있다. 그러나, 매엽식의 기판처리장치에서는, 인산 수용액이 배관 내 및 노즐 내를 흐르는 동안에, 인산 수용액의 열이 배관 및 노즐에 의해 빼앗겨 버려, 인산 수용액의 온도가 저하하여 버린다. 그 때문에, 탱크에서의 온도보다 낮은 온도의 인산 수용액이 기판에 공급된다.
선택비(실리콘 질화막의 제거량/실리콘 산화막의 제거량)와, 실리콘 질화막의 에칭레이트(단위시간 당의 제거량)란, 기판에 공급된 인산 수용액의 온도가 비점(沸點) 부근일 때에 가장 높다. 그러나, 매엽식의 기판처리장치에서는, 인산 수용액의 온도를 탱크 내에서 비점 부근으로 조절하였다고 하여도, 기판에 공급될 때까지 에 인산 수용액의 온도가 저하하여 버리므로, 비점 부근의 인산 수용액을 기판에 공급하는 것이 곤란하다.
본 발명의 목적은 기판에 공급되는 처리액의 온도 저하를 억제 또는 방지할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 인산, 황산, 및 물의 혼합액에 의해 기판을 처리하는 기판처리장치로서, 기판을 유지하는 기판유지유닛과, 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급되는 처리액이 저류된 제1 탱크와, 상기 제1 탱크로부터 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 이르는 처리액의 유통경로를 갖고, 상기 유통경로에 인산, 황산, 및 물을 공급함으로써, 상기 유통경로에서 황산을 포함하는 액체와 물을 포함하는 액체를 혼합시켜서, 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도를 상승시켜, 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액을 상기 기판에 공급하는 혼합액공급유닛을 포함하는 기판처리장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 인산(액체), 황산(액체), 및 물이 제1 탱크로부터 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 이르는 처리액의 유통경로에 공급된다. 인산, 황산, 및 물은 제1 탱크를 포함하는 복수의 처리액공급원으로부터 별도로 유통경로에 공급되어도 좋고, 다른 처리액과 혼합된 상태로 유통경로에 공급되어도 좋다. 구체적으로는, 예를 들면, 인산 수용액과 황산 수용액이 유통경로에 공급되어도 좋고, 인산, 황산, 및 물의 혼합액과 물이 유통경로에 공급되어도 좋다. 인산, 황산, 및 물이 유통경로에 공급됨으로써, 황산을 포함하는 액체와 물을 포함하는 액체가 유통경로에서 혼합된다.
황산은 물에 의해 희석됨으로써, 희석열을 발생한다. 따라서, 황산을 포함하는 액체와 물을 포함하는 액체가 혼합됨으로써, 희석열이 발생한다. 인산, 황산, 및 물의 혼합액은 이 희석열에 의해 유통경로에서 가열된다. 따라서, 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 열이 배관이나 노즐 등에 의해 빼앗겼더라도, 이 희석열이 그 혼합액에 가해져, 그 혼합액의 온도의 저하가 억제 또는 방지된다. 이에 의해, 혼합액에 포함되는 인산 수용액이 가열되어 비점 부근의 인산 수용액, 즉, 비점의 인산 수용액 및/또는 비점 근방의 온도의 인산 수용액을 포함하는 혼합액이 기판에 공급된다.
상기 혼합액공급유닛은 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판을 향하여 처리액을 토출하는 제1 노즐과, 상기 제1 탱크로부터 상기 제1 노즐에 공급되는 처리액이 유통되는 제1 공급배관을 더 포함하고 있어도 좋다. 상기 유통경로는 상기 제1 공급배관의 내부와, 상기 제1 노즐의 내부와, 상기 제1 노즐과 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판 사이의 공간을 포함하고 있어도 좋다.
이 경우, 황산을 포함하는 액체와 물을 포함하는 액체가 제1 공급배관의 내부, 제1 노즐의 내부, 및 제1 노즐과 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판 사이 중 적어도 어느 하나의 위치에서 혼합된다. 즉, 황산을 포함하는 액체와 물을 포함하는 액체가 기판에 공급되기 직전, 또는 기판에 공급되는 것과 동시에 혼합된다. 이에 의해, 확실하게 승온(昇溫)된 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 기판에 공급된다.
또한, 상기 제1 탱크는 인산, 황산, 및 물 중 적어도 2개를 포함하는 혼합액을 저류하고 있어도 좋다.
이 경우, 인산 수용액, 황산 수용액, 인산 및 황산의 혼합액, 또는 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 제1 탱크에 저류되어 있다. 즉, 인산, 황산, 및 물 중 적어도 2개가 미리 제1 탱크에서 혼합되어 있다. 따라서, 인산, 황산, 및 물 중 적어도 2개가 충분히 혼합된 혼합액(인산, 황산 및 물의 혼합액)을 기판에 공급할 수 있다.
상기 혼합액공급유닛은 상기 유통경로에 공급되는 물을 포함하는 액체가 유통되는 물공급배관과, 상기 물공급배관 내를 흐르는 액체의 유량을 조정하는 유량조정밸브와, 상기 유통경로에서 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도를 검출하는 온도검출장치와, 상기 온도검출장치로부터의 출력에 기초하여 상기 유량조정밸브를 제어하는 유량제어장치를 포함하고 있어도 좋다.
이 경우, 물을 포함하는 액체가 물공급배관으로부터 유통경로에 공급된다. 따라서, 황산을 포함하는 액체와 물을 포함하는 액체가 유통경로에서 확실하게 혼합되어 희석열이 발생한다. 또한, 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도가 온도검출장치에 의해 검출된다. 유량제어장치는 온도검출장치의 출력에 기초하여 유량조정밸브를 제어한다. 이에 의해, 유통경로에 공급되는 물을 포함하는 액체의 유량이 조정된다.
유량제어장치는 유통경로에 공급되는 물을 포함하는 액체의 유량을 증가시킴으로써, 희석열을 증가시킬 수 있다. 한편, 유량제어장치는 유통경로에 공급되는 물을 포함하는 액체의 유량을 감소시킴으로써, 희석열을 감소시킬 수 있다. 따라서, 유량제어장치는 유통경로에 공급되는 물을 포함하는 액체의 유량을 조정함으로써, 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도를 조정할 수 있다. 이에 의해, 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액을 확실하게 기판에 공급할 수 있다.
상기 제1 탱크는 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 저류된 혼합액탱크를 포함하고 있어도 좋다. 상기 기판처리장치는 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급된 인산, 황산, 및 물의 혼합액을 회수하여, 이 회수된 혼합액을 상기 혼합액탱크에 공급하는 회수유닛을 더 포함하고 있어도 좋다.
이 경우, 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 혼합액탱크에 저류되어 있다. 혼합액 탱크에 저류된 혼합액은 유통경로를 거쳐 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급된다. 또한, 기판에 공급된 인산, 황산, 및 물의 혼합액은 회수유닛에 의해 회수된다. 그리고, 이 회수된 혼합액은 혼합액탱크에 공급된다. 따라서, 회수된 혼합액이 다시 기판에 공급되어 재이용된다. 이에 의해, 혼합액의 소비량이 저감 된다.
또한, 실리콘 질화막이 형성된 기판을 인산, 황산, 및 물의 혼합액에 의해 처리하는 경우(에칭 처리하는 경우), 회수된 혼합액에는, 실록산(siloxane)이 포함되어 있다. 따라서, 이 경우, 실록산을 포함하는 혼합액이 혼합액탱크에 공급되어 유통경로를 거쳐 다시 기판에 공급된다. 실록산은 실록산 결합(Si-Ｏ-Si)을 포함하는 화합물이다. 실록산이 인산, 황산, 및 물의 혼합액에 포함되어 있는 경우, 선택비가 향상된다. 따라서, 회수된 혼합액을 재이용함으로써, 에칭 처리에 대하고, 선택비를 향상시킬 수 있다.
상기 혼합액공급유닛은 상기 혼합액탱크 및 유통경로 중 적어도 한쪽에 인산을 포함하는 액체를 공급하는 인산공급유닛과, 상기 혼합액탱크 및 유통경로 중 적어도 한쪽에 황산을 포함하는 액체를 공급하는 황산공급유닛을 더 포함하고 있어도 좋다.
이 경우, 인산을 포함하는 액체와 황산을 포함하는 액체가 혼합액탱크 및 유통경로 중 적어도 한쪽에 공급된다. 이에 의해, 인산을 포함하는 액체와 황산을 포함하는 액체가 회수유닛에 의해 회수된 혼합액에 혼합된다. 따라서, 인산을 포함하는 액체와 황산을 포함하는 액체에 의해 혼합액을 묽게 할 수 있다. 그 때문에, 회수된 혼합액에 실록산이 포함되는 경우, 실록산의 농도의 상승이 억제된다. 이에 의해, 실록산의 농도가 높은 혼합액(실록산을 포함하는 인산, 황산, 및 물의 혼합액)이 기판에 공급되는 것이 억제 또는 방지된다. 따라서, 혼합액으로부터 석출한 실리콘을 포함하는 화합물이 기판에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 인산, 황산, 및 물의 혼합액에 의해 기판을 처리하는 기판처리방법으로서, 기판에 공급되는 처리액이 저류된 제1 탱크로부터 기판에 이르는 처리액의 유통경로에, 인산, 황산, 및 물을 공급함으로써, 상기 유통경로에서 황산을 포함하는 액체와 물을 포함하는 액체를 혼합시켜서, 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도를 상승시키는 승온공정과, 상기 승온공정에서 생성된 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액을 기판에 공급하는 혼합액공급공정을 포함하는 기판처리방법을 제공한다. 이 방법에 의하면, 전술한 효과와 같은 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 기판을 유지하는 기판유지유닛과, 혼합에 의해 발열하는 제1 액체 및 제2 액체를, 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 이르는 처리액의 유통경로에서 혼합시켜서, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액을 상기 기판에 공급하는 혼합액공급유닛을 포함하는 기판처리장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 제1 액체 및 제2 액체가 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 이르는 처리액의 유통경로에서 혼합된다. 이에 의해, 발열이 생긴다. 따라서, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액은 제1 액체 및 제2 액체의 혼합에 의해 생긴 열에 의해 유통경로에서 가열된다. 그 때문에, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액의 열이 배관이나 노즐 등에 의해 빼앗겼더라도, 제1 액체 및 제2 액체의 혼합에 의해 생긴 열이 그 혼합액에 가해져, 그 혼합액의 온도의 저하가 억제 또는 방지된다. 이에 의해, 기판에 공급되는 혼합액의 온도 저하를 억제 또는 방지할 수 있다.
상기 혼합액공급유닛은 상기 유통경로에서 제2 액체와 혼합되는 제1 액체를 공급하는 제1 액체공급유닛과, 상기 유통경로에서 제1 액체와 혼합되는 제2 액체를 공급하는 제2 액체공급유닛을 포함하고 있어도 좋다. 상기 제1 액체공급유닛은 제1 액체가 저류된 제1 탱크와, 상기 제1 탱크에 접속된 제1 공급배관과, 상기 제1 공급배관에 접속되어 있고 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판을 향하여 제1 액체를 토출하는 제1 노즐을 포함하고 있어도 좋다. 상기 제1 탱크와, 상기 제1 공급배관과, 상기 제1 노즐과, 상기 제1 노즐 및 상기 기판의 사이의 공간이 상기 유통경로를 형성하고 있어도 좋다.
또한, 상기 제2 액체공급유닛은 제2 액체가 저류된 제2 탱크와, 상기 제1 공급배관 및 제1 노즐 중 적어도 한쪽과 상기 제2 탱크에 접속된 제2 공급배관을 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 제2 액체공급유닛은 제2 액체가 저류된 제2 탱크와, 상기 제2탱크에 접속된 제2 공급배관과, 상기 제2 공급배관에 접속되어 있고 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판을 향하여 제2 액체를 토출하는 제2 노즐을 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 제2 액체공급유닛은 상기 제1 탱크에 접속되어 있고 상기 제1 탱크에 제2 액체를 공급하는 탱크배관, 상기 제1 공급배관 및 제1 노즐 중 적어도 한쪽에 접속되어 있고 상기 제1 공급배관 및 제1 노즐 중 적어도 한쪽에 제2 액체를 공급하는 중간배관, 및 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판을 향하여 제2 액체를 토출하는 제2 노즐 중 적어도 1개를 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급유닛은 제1 액체가 저류된 제1 탱크와, 상기 제1 탱크에 저류되어 있는 제1 액체를 순환시키는 제1 순환경로와, 상기 제1 순환경로를 순환하는 제1 액체를 가열하는 제1 히터를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 상기 혼합액공급유닛은 제2 액체가 저류된 제2 탱크와, 상기 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체를 순환시키는 제2 순환경로와, 상기 제2 순환경로를 순환하는 제2 액체를 가열하는 제2 히터를 더 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급유닛은 제2 액체가 저류된 제2 탱크와, 상기 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체를 순환시키는 제2 순환경로와, 상기 제2 순환경로를 순환하는 제2 액체를 가열하는 제2 히터를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 상기 혼합액공급유닛은 상기 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체의 농도를 검출하는 농도검출장치와, 상기 제2 탱크에 물을 공급하는 물공급배관과, 상기 물공급배관에 개재 장착된 물공급밸브와, 상기 농도검출장치로부터의 출력에 기초하여 상기 물공급밸브를 개폐하는 농도제어장치를 더 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급유닛은 상기 유통경로에서 제2 액체와 혼합되는 제1 액체가 유통되는 제1 공급배관과, 상기 제1 공급배관에 개재 장착된 제1 유량조정밸브를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 상기 혼합액공급유닛은 상기 유통경로에서 제1 액체와 혼합되는 제2 액체가 유통되는 제2 공급배관과, 상기 제2 공급배관에 개재 장착된 제2 유량조정밸브를 더 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급유닛은 상기 유통경로에서 제1 액체와 혼합되는 제2 액체가 유통되는 제2 공급배관과, 상기 제2 공급배관에 개재 장착된 제2 유량조정밸브와, 상기 유통경로에서 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액의 온도를 검출하는 온도검출장치와, 상기 온도검출장치로부터의 출력에 기초하여 상기 제2 유량조정밸브를 제어하는 유량제어장치를 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급유닛은 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액이 저류된 혼합액탱크를 포함하고 있어도 좋다. 상기 기판처리장치는 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급된 상기 혼합액을 회수하여, 이 회수된 혼합액을 상기 혼합액탱크에 공급하는 회수유닛을 더 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 상기 혼합액공급유닛은 상기 혼합액탱크 및 유통경로 중 적어도 한쪽에 제1 액체를 공급하는 제1 공급유닛과, 상기 혼합액탱크 및 유통경로 중 적어도 한쪽에 제2 액체를 공급하는 제2 공급유닛을 포함하고 있어도 좋다.
상기 기판유지유닛은 기판을 수평으로 유지하는 유닛이어도 좋다. 이 경우, 상기 기판유지유닛은 기판을 수평으로 유지하여 그 기판의 중심을 통과하는 연직축선 둘레로 기판을 회전시키는 유닛이어도 좋다. 즉, 상기 기판처리장치는 기판을 1매씩 처리하는 매엽식의 기판처리장치이어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급유닛은 인산, 황산, 및 물을 상기 유통경로에 공급함과 함께, 적어도 황산을 포함하는 제1 액체와 적어도 물을 포함하는 제2 액체를 상기 유통경로에서 혼합시켜서, 인산, 황산, 및 물의 혼합액을 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급하는 유닛이어도 좋다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 혼합에 의해 발열하는 제1 액체 및 제2 액체를, 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 이르는 처리액의 유통경로에서 혼합시켜서, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액을 상기 기판에 공급하는 혼합액공급공정을 포함하는 기판처리방법을 제공한다. 이 방법에 의하면, 전술한 효과와 같은 효과를 발휘할 수 있다.
상기 혼합액공급공정은 제1 액체가 저류된 제1 탱크, 상기 제1 탱크에 접속된 제1 공급배관, 상기 제1 공급배관에 접속되어 있고 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판을 향하여 제1 액체를 토출하는 제1 노즐, 및 상기 제1 노즐과 상기 기판 사이의 공간 중 적어도 하나에서, 제1 액체와 제2 액체를 혼합시키는 공정을 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급공정은 제1 탱크에 저류되어 있는 제1 액체의 온도를 제1 히터에 의해 상승시키는 제1 가열공정을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 상기 혼합액공급공정은 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체의 온도를 제2 히터에 의해 상승시키는 제2 가열공정을 더 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급공정은 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체의 온도를 제2 히터에 의해 상승시키는 제2 가열공정과, 상기 제2 탱크에 물을 공급하여 상기 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체의 농도를 조정하는 농도조정공정을 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급공정은 상기 유통경로에서 혼합되는 제1 액체 및 제2 액체의 혼합비를 변경하는 혼합비변경공정을 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급공정은 상기 유통경로에서의 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액의 온도에 따라, 상기 유통경로에 공급되는 제2 액체의 유량을 변경하는 유량변경공정을 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 기판처리방법은 상기 혼합액공급공정에서 기판에 공급된 상기 혼합액을 회수하여, 이 회수된 혼합액을, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액이 저류된 혼합액탱크에 공급하는 회수공정을 더 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 기판처리방법은 상기 회수공정에서 회수된 혼합액에 제1 액체 및 제2 액체 중 적어도 한쪽을 공급하여, 상기 혼합액의 농도를 조정하는 혼합액농도조정공정을 더 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 혼합액공급공정은 상기 기판유지유닛에 의해 수평으로 유지되어 있는 기판에, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액을 공급하는 공정이어도 좋다. 이 경우, 상기 혼합액공급공정은 상기 기판유지유닛에 의해 수평으로 유지되어 있고 기판의 중심을 통과하는 연직축선 둘레로 회전하고 있는 기판에, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액을 공급하는 공정이어도 좋다.
상기 혼합액공급공정은 인산, 황산, 및 물을 상기 유통경로에 공급함과 함께, 적어도 황산을 포함하는 제1 액체와 적어도 물을 포함하는 제2 액체를 상기 유통경로에서 혼합시켜서, 인산, 황산, 및 물의 혼합액을 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급하는 공정이어도 좋다.
또한, 상기 기판처리방법은 질화막이 형성되어 있는 기판을 처리하는 방법이며, 상기 혼합액공급공정은 상기 질화막을 에칭하는 공정이어도 좋다.
본 발명에서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는 첨부 도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시형태의 설명에 의해 명백해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 기판처리장치에 의해 기판을 처리하는 제1 처리예에 대하여 설명하기 위한 공정도이다.
도 3은 인산 수용액에서의 인산의 농도 및 인산 수용액의 온도와 실리콘 질화막의 에칭 레이트와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태의 제1 변형예에 의한 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태의 제2 변형예에 의한 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태의 제3 변형예에 의한 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태의 제4 변형예에 의한 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시형태에 의한 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시형태에 의한 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
［제1 실시형태］
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 기판처리장치(1)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
이 기판처리장치(1)는 반도체 웨이퍼 등의 원형의 기판(W)을 1매씩 처리하는 매엽식의 기판처리장치이다. 기판처리장치(1)는 기판(W)을 수평으로 유지하여 회전시키는 스핀척(2)(기판유지유닛)과, 약액이나 린스액 등의 처리액을 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)에 공급하는 처리액공급유닛(3)과, 인산, 황산, 및 물의 혼합액을 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)에 공급하는 혼합액공급유닛(4)과, 스핀척(2) 등의 기판처리장치(1)에 구비된 장치의 동작이나 밸브의 개폐를 제어하는 제어부(5)(유량제어장치, 농도제어장치)를 포함한다.
스핀척(2)은 기판(W)을 수평으로 유지하여 그 기판(W)의 중심을 통과하는 연직축선 둘레로 회전 가능한 스핀 베이스(6)와, 이 스핀 베이스(6)를 연직축선 둘레로 회전시키는 스핀 모터(7)를 포함한다. 스핀척(2)은 기판(W)을 수평 방향으로 끼움으로써 그 기판(W)을 수평으로 유지하는 협지식(挾持式)의 기판유지유닛이어도 좋고, 기판(W)의 하면(이면(裏面))을 흡착함으로써 그 기판(W)을 수평으로 유지하는 진공식의 기판유지유닛이어도 좋다. 제1 실시형태에서는, 스핀척(2)은 협지식의 기판유지유닛이다. 스핀 모터(7)는 제어부(5)에 의해 제어된다.
또한, 처리액공급유닛(3)은 약액노즐(8)과, 약액공급배관(9)과, 약액밸브(10)를 포함한다. 약액공급배관(9)은 약액노즐(8)에 접속되어 있다. 약액밸브(10)는 약액공급배관(9)에 개재 장착되어 있다. 약액밸브(10)가 열리면, 약액공급배관(9)으로부터 약액노즐(8)에 약액이 공급된다. 또한, 약액밸브(10)가 닫히면, 약액공급배관(9)으터 약액노즐(8)에의 약액의 공급이 정지된다. 약액노즐(8)로부터 토출된 약액은 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부에 공급된다. 약액으로서는, 황산, 초산, 질산, 염산, 불화수소산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산(예를 들면, 구연산, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들면, TMAH：테트라 메틸 암모늄 하이드로 옥사이드 등), 계면활성제, 부식 방지제 중 적어도 1개를 포함하는 액을 예시할 수 있다.
또한, 처리액공급유닛(3)은 린스액노즐(11)과, 린스액공급배관(12)과, 린스액밸브(13)를 포함한다. 린스액공급배관(12)은 린스액노즐(11)에 접속되어 있다. 린스액밸브(13)는 린스액공급배관(12)에 개재 장착되어 있다. 린스액밸브(13)가 열리면, 린스액공급배관(12)으로부터 린스액노즐(11)에 린스액이 공급된다. 또한, 린스액밸브(13)가 닫히면, 린스액공급배관(12)으로부터 린스액노즐(11)에의 린스액의 공급이 정지된다. 린스액노즐(11)로부터 토출된 린스액은 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부에 공급된다. 린스액으로서는, 순수(탈이온수：Deionzied Water), 탄산수, 전해이온수, 수소수, 오존수나, 희석 농도(예를 들면, 10?100ppm 정도)의 염산수 등을 예시할 수 있다.
또한, 혼합액공급유닛(4)은 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출하는 제1 노즐(14)과, 처리액이 저류된 제1 탱크(15)와, 제1 노즐(14)과 제1 탱크(15)를 접속하는 제1 공급배관(16)과, 제1 공급배관(16)에 개재 장착된 제1 히터(17), 제1 펌프(18), 제1 필터(19), 제1 공급밸브(20), 및 제1 유량조정밸브(21)와, 제1 탱크(15)와 제1 공급배관(16)을 접속하는 제1 복귀배관(22)과, 제1 복귀배관(22)에 개재 장착된 제1 복귀밸브(23)를 포함한다. 또한, 혼합액공급유닛(4)은 처리액이 저류된 제2 탱크(24)와, 제1 공급배관(16)과 제2 탱크(24)를 접속하는 제2 공급배관(25)(중간배관)과, 제2 공급배관(25)에 개재 장착된 제2 펌프(26), 제2 필터(27), 제2 공급밸브(28), 및 제2 유량조정밸브(29)를 포함한다.
제1 탱크(15)에 저류된 처리액은 제1 공급배관(16)을 통하여 제1 노즐(14)에 공급되어 제1 노즐(14)로부터 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 토출된다. 즉, 혼합액공급유닛(4)은 제1 탱크(15)로부터 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)에 이르는 처리액의 유통경로(X1)를 갖고 있다. 제1 탱크(15)에 저류된 처리액은 이 유통경로(X1)를 거쳐 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)에 공급된다. 또한, 제2 탱크(24)에 저류된 처리액은 이 유통경로(X1)의 일부를 거쳐 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)에 공급된다. 유통경로(X1)는 제1 탱크(15)의 내부와, 제1 공급배관(16)의 내부와, 제1 노즐(14)의 내부와, 제1 노즐(14)과 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W) 사이의 공간을 포함한다.
또한, 제1 탱크(15) 및 제2 탱크(24)의 각각은 인산, 황산, 및 물 중 적어도 하나를 포함하는 처리액이 저류되어 있다. 제1 실시형태에서는, 황산 수용액이 제1 탱크(15)에 저류되고 있고, 인산 수용액이 제2 탱크(24)에 저류되어 있다. 제1 탱크(15)에 저류된 황산 수용액은, 농도가 90% 이상의 농황산이어도 좋고, 농도가 90% 미만의 희황산이어도 좋다. 제1 탱크(15)에 저류된 황산 수용액의 온도는 예를 들면, 60℃?190℃의 범위로 조절되어 있다. 제1 실시형태에서는, 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액의 비점 이상의 온도를 갖는 농황산이 제1 탱크(15)에 저류되어 있다. 한편, 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액에서의 인산의 농도는 예를 들면, 10%?85%이다. 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액은 온도 조절되지 않고, 실온(20℃?30℃정도)이다. 제1 실시형태에서는, 농도가 85%인 실온의 인산 수용액이 제2 탱크(24)에 저류되어 있다.
제1 공급배관(16)의 일단부는 제1 탱크(15)에 접속되어 있고, 제1 공급배관(16)의 타단부는 제1 노즐(14)에 접속되어 있다. 제1 히터(17), 제1 펌프(18), 제1 필터(19), 제1 공급밸브(20), 및 제1 유량조정밸브(21)은 제1 탱크(15)측으로부터 이 순서대로, 제1 공급배관(16)에 개재 장착되어 있다. 또한, 제1 복귀배관(22)은 제1 필터(19)와 제1 공급밸브(20) 사이에서 제1 공급배관(16)에 접속되어 있다.
제1 탱크(15)에 저류된 황산 수용액은 제1 펌프(18)의 흡인력에 의해 제1 공급배관(16)에 공급된다. 또한, 제1 펌프(18)에 의해 제1 탱크(15)로부터 퍼내진 황산 수용액은 제1 히터(17)에 의해 가열된다. 또한, 제1 펌프(18)에 의해 퍼내진 황산 수용액은 제1 필터(19)에 의해 여과된다. 이에 의해, 황산 수용액에 포함되는 이물질이 제거된다.
제1 펌프(18)가 구동되고 있는 상태에서, 제1 공급밸브(20)가 열리고, 제1 복귀밸브(23)가 닫히면, 제1 탱크(15)로부터 퍼내진 황산 수용액이 제1 공급배관(16)을 통하여 제1 노즐(14)에 공급된다. 한편, 제1 펌프(18)가 구동되고 있는 상태에서, 제1 공급밸브(20)가 닫히고, 제1 복귀밸브(23)가 열리면, 제1 탱크(15)로부터 퍼내진 황산 수용액이 제1 공급배관(16) 및 제1 복귀배관(22)을 통하여 제1 탱크(15)로 복귀된다. 따라서, 황산 수용액이 제1 공급배관(16), 제1 복귀배관(22), 및 제1 탱크(15)를 포함하는 제1 순환경로를 순환한다. 이에 의해, 제1 탱크(15)에 저류된 황산 수용액이 제1 히터(17)에 의해 균일하게 가열되어 황산 수용액의 액체의 온도가 조절된다.
또한, 제2 공급배관(25)의 일단부는 제2 탱크(24)에 접속되어 있고, 제2 공급배관(25)의 타단부는 제1 공급밸브(20)보다 하류측(제1 노즐(14)측)에서 제1 공급배관(16)에 접속되어 있다. 제2 펌프(26), 제2 필터(27), 제2 공급밸브(28), 및 제2 유량조정밸브(29)는 제2 탱크(24)측으로부터 이 순서대로, 제2 공급배관(25)에 개재 장착되어 있다. 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액은 제2 펌프(26)의 흡인력에 의해 제2 공급배관(25)에 공급된다. 이에 의해, 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액이 제2 공급배관(25)을 통하여 제1 공급배관(16)에 공급된다. 또한, 제2 펌프(26)에 의해 퍼내진 인산 수용액은 제2 필터(27)에 의해 여과된다, 이에 의해, 인산 수용액에 포함되는 이물질이 제거된다.
제1 펌프(18) 및 제2 펌프(26)가 구동되고 있는 상태에서, 제1 공급밸브(20) 및 제2 공급밸브(28)가 열리고, 제1 복귀밸브(23)가 닫히면, 제1 탱크(15)에 저류된 황산 수용액과 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액이 제1 공급배관(16)에 공급된다. 이에 의해, 제1 유량조정밸브(21)의 개도에 대응하는 유량의 황산 수용액과 제2 유량조정밸브(29)의 개도에 대응하는 유량의 인산 수용액이 제1 공급배관(16) 내에서 혼합되어, 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 제1 노즐(14)에 공급된다. 그리고, 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 제1 노즐(14)로부터 토출된다. 이에 의해, 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)에 공급된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 기판처리장치(1)에 의해 기판(W)을 처리하는 제1 처리예에 대하여 설명하기 위한 공정도이다. 이하에서는, 실리콘 질화막(Si3N4막) 및 실리콘 산화막(SiO2막)이 형성되어 있는 기판(W)에, 에칭액으로서의, 인산, 황산, 및 물의 혼합액을 공급하여, 실리콘 질화막을 선택적으로 제거할 때의 처리예에 대하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조한다.
미(未)처리의 기판(W)은 도시하지 않는 반송 로봇에 의해 반송되어 디바이스 형성면인 표면을 예를 들면, 위로 향하여 스핀척(2) 상에 재치(載置)된다. 그리고, 제어부(5)는 스핀척(2)을 제어하여, 기판(W)을 유지시킨다. 그 후, 제어부(5)는 스핀 모터(7)를 제어하여, 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)을 회전시킨다.
다음으로, 에칭액으로서의, 인산, 황산, 및 물의 혼합액을 기판(W)에 공급하는 에칭 처리가 행해진다(단계 S1). 구체적으로는, 제어부(5)는 제1 펌프(18) 및 제2 펌프(26)를 구동시킨 상태에서, 제1 공급밸브(20) 및 제2 공급밸브(28)를 열어, 제1 복귀밸브(23)를 닫음으로써, 황산 수용액과 인산 수용액을 제1 공급배관(16)에 공급시킨다. 이에 의해, 황산 수용액과 인산 수용액이 제1 공급배관(16) 내에서 혼합되어 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 생성된다. 따라서, 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 제1 노즐(14)로부터 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 토출된다.
제1 노즐(14)로부터 토출된 인산, 황산, 및 물의 혼합액은 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 기판(W)의 상면 전체 영역에 공급되어, 기판(W)의 상면이 에칭 된다(에칭 처리). 즉, 실리콘 질화막이 기판(W)으로부터 선택적으로 제거된다. 그리고, 에칭 처리가 소정 시간에 걸쳐 행해지면, 제어부(5)는 제1 공급밸브(20) 및 제2 공급밸브(28)를 닫아, 제1 노즐(14)로부터의 혼합액의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판(W)에 공급하는 제1 린스 처리를 한다(단계 S2). 구체적으로는, 제어부(5)는 스핀척(2)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 린스액밸브(13)를 열어, 린스액노즐(11)로부터 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 린스액을 토출시킨다. 린스액노즐(11)로부터 토출된 린스액은 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체 영역에 린스액이 공급되어, 기판(W)의 상면에 부착되어 있는 혼합액(인산, 황산, 및 물의 혼합액)이 순수에 의해 씻겨진다(제1 린스 처리). 그리고, 제1 린스 처리가 소정 시간에 걸쳐 행해지면, 제어부(5)는 린스액밸브(13)를 닫아, 순수의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 약액의 일례인 SC1(암모니아수와 과산화수소수의 혼합액)을 기판(W)에 공급하는 세정 처리를 한다(단계 S3). 구체적으로는, 제어부(5)는 스핀척(2)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 약액밸브(10)를 열어, 약액노즐(8)로부터 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 SC1을 토출시킨다. 약액노즐(8)로부터 토출된 SC1은 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체 영역에 SC1이 공급되어, 기판(W)이 SC1에 의해 처리된다(세정 처리). 그리고, 세정 처리가 소정 시간에 걸쳐 행해지면, 제어부(5)는 약액밸브(10)를 닫아 약액노즐(8)로부터의 SC1의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판(W)에 공급하는 제2 린스 처리를 한다(단계 S4). 구체적으로는, 제어부(5)는 스핀척(2)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 린스액밸브(13)를 열어, 린스액노즐(11)로부터 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 린스액을 토출시킨다. 린스액노즐(11)로부터 토출된 린스액은 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체 영역에 린스액이 공급되어, 기판(W)의 상면에 부착되어 있는 SC1이 순수에 의해 씻겨진다(제2 린스 처리). 그리고, 제2 린스 처리가 소정 시간에 걸쳐 행해지면, 제어부(5)는 린스액밸브(13)를 닫아 순수의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 기판(W)을 건조시키는 건조 처리(스핀 드라이)가 행해진다(단계 S5). 구체적으로는, 제어부(5)는 스핀 모터(7)를 제어하여, 기판(W)을 고회전 속도(예를 들면, 수천rpm)로 회전시킨다. 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 순수에 큰 원심력이 작용하여, 그 순수가 기판(W)의 주위로 털어내진다. 이와 같이 하여, 기판(W)으로부터 순수가 제거되어, 기판(W)이 건조된다(건조 처리). 그리고, 건조 처리가 소정 시간에 걸쳐 행하여진 후는, 제어부(5)는 스핀 모터(7)를 제어하여, 스핀척(2)에 의한 기판(W)의 회전을 정지시킨다. 그 후, 처리가 끝난 기판(W)이 반송 로봇에 의해 스핀척(2)으로부터 반출된다.
도 3은 인산 수용액에서의 인산의 농도 및 인산 수용액의 온도와 실리콘 질화막의 에칭 레이트와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3에서는, 온도가 150℃, 160℃, 170℃의 인산 수용액을 사용하여 실리콘 질화막을 에칭하였을 때의 에칭 레이트를 실선으로 나타내고 있다. 또한, 도 3에서는, 인산 수용액의 비점(비등점)을 파선으로 나타내고 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 인산의 농도가 일정하면, 인산 수용액의 온도가 170℃일 때의 에칭 레이트가 가장 높고, 인산 수용액의 온도가 160℃일 때의 에칭 레이트가 두번째로 높다. 따라서, 인산의 농도가 일정하면, 인산 수용액의 온도가 높을수록 에칭 레이트가 높다. 인산 수용액의 최고 온도는 비점이다. 즉, 비점 부근의 인산 수용액을 실리콘 질화막에 공급함으로써, 그 농도에 대하여 가장 높은 에칭 레이트를 얻을 수 있다.
한편, 인산 수용액의 온도가 150℃일 때, 에칭 레이트는 인산의 농도의 증가에 따라 감소한다. 인산 수용액의 온도가 160℃ 및 170℃일 때에 대하여도 마찬가지로, 에칭 레이트는 인산의 농도의 증가에 따라 감소한다. 따라서, 인산 수용액의 온도가 일정하면, 인산의 농도가 낮을수록 에칭 레이트가 크다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 액체의 온도가 비점 부근일 때의 농도의 인산 수용액을 실리콘 질화막에 공급함으로써, 그 액체의 온도에 대하여 가장 높은 에칭 레이트를 얻을 수 있다.
이와 같이, 인산의 농도가 일정한 경우, 및 인산 수용액의 온도가 일정한 경우 중 어느 하나의 경우에 있어서도, 비점 부근의 인산 수용액을 실리콘 질화막에 공급함으로써, 가장 높은 에칭 레이트를 얻을 수 있다. 또한, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막이 형성된 기판(W)에 인산 수용액을 공급하여, 실리콘 질화막을 선택적으로 제거하는 경우, 비점 부근의 인산 수용액을 기판(W)에 공급함으로써, 가장 높은 선택비를 얻을 수 있다. 따라서, 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 처리액을 기판(W)에 공급함으로써, 실리콘 질화막을 효율적으로 제거할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 실시형태에서는, 실온의 인산 수용액과, 이 인산 수용액의 비점보다 높은 온도를 갖는 고온의 황산 수용액을 제1 공급배관(16) 내에서 혼합함으로써, 인산, 황산, 및 물의 혼합액을 생성한다. 황산 수용액과 혼합된 인산 수용액은 황산 수용액의 열에 의해 가열된다. 또한, 인산 수용액과 황산 수용액이 혼합됨으로써, 희석열이 발생하기 때문에, 황산 수용액과 혼합된 인산 수용액은 황산 수용액의 열뿐만 아니라, 희석열에 의해서도 가열된다. 이에 의해, 혼합액에 포함되는 인산 수용액이 비점 부근까지 가열되어, 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액이 기판(W)에 공급된다. 따라서, 실리콘 질화막이 형성된 기판(W)을 처리하는 경우(에칭 처리하는 경우)에, 높은 선택비와 높은 에칭 레이트를 얻을 수 있다.
또한, 황산의 비점(290℃)은 인산의 비점(213℃)보다 높기 때문에, 인산 수용액과 혼합되는 황산 수용액의 온도를, 그 인산 수용액의 비점보다 높은 온도로 조절할 수 있다. 한편, 인산 수용액과 혼합되는 처리액이 예를 들면, 물(비점은 100℃)의 경우, 그 처리액이 비등하여 버리므로, 그 처리액의 온도를 인산 수용액의 비점 이상으로 상승시킬 수 없다. 따라서, 이 처리액과 인산 수용액과 혼합시켜도, 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액을 생성할 수 없다. 따라서, 인산보다 비점이 높은 처리액(제1 실시형태에서는, 황산)을 포함하는 액체와 인산을 포함하는 액체를 혼합시킴으로써, 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액을 확실하게 생성할 수 있다. 또한, 황산과 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액을 기판(W)에 공급함으로써, 더 높은 선택비를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 설명에서는, 황산 수용액과 인산 수용액이 유통경로(X1)의 일부인 제1 공급배관(16) 내에서 혼합되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 황산 수용액과 인산 수용액은 제1 노즐(14) 내에서 혼합되어도 좋고, 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)과 제1 노즐(14) 사이에서 혼합되어도 좋다. 구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 공급배관(25)이 제1 노즐(14)에 접속되어 있어도 좋다. 또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 혼합액공급유닛(4)이 제2 노즐(30)을 더 구비하고 있고, 제2 공급배관(25)이 제2 노즐(30)에 접속되어 있어도 좋다. 이 경우, 제1 노즐(14)로부터 기판(W)의 상면을 향하여 황산 수용액이 토출되고, 제2 노즐(30)로부터 기판(W)의 상면을 향하여 인산 수용액이 토출된다. 따라서, 황산 수용액과 인산 수용액은 기판(W) 상에서 혼합된다. 도 1, 도 4, 및 도 5에 나타내는 구성에서는, 황산 수용액과 인산 수용액이 기판(W)에 공급되기 직전, 또는 기판(W)에 공급되는 것과 동시에 혼합된다. 이에 의해, 확실하게 승온된 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 기판(W)에 공급된다.
또한, 전술한 설명에서는, 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액이 온도 조절되어 있지 않은 경우에 대하여 설명하였지만, 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액이 온도 조절되어도 좋다. 구체적으로는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 혼합액공급유닛(4)은 제2 공급배관(25)에 개재 장착된 제2 히터(31)와, 제2 탱크(24)와 제2 공급배관(25)을 접속하는 제2 복귀배관(32)과, 제2 복귀배관(32)에 개재 장착된 제2 복귀밸브(33)를 더 구비하고 있어도 좋다. 제2 복귀배관(32)은 제2 필터(27)와 제2 공급밸브(28) 사이에서 제2 공급배관(25)에 접속되어 있다.
제2 펌프(26)가 구동되고 있는 상태에서, 제2 공급밸브(28)가 닫혀, 제2 복귀밸브(33)가 열리면, 인산 수용액이 제2 공급배관(25), 제2 복귀배관(32), 및 제2 탱크(24)를 포함하는 제2 순환경로를 순환한다. 이에 의해, 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액이 제2 히터(31)에 의해 균일하게 가열되어, 인산 수용액의 액체의 온도가 비점 이하의 온도(예를 들면, 30℃?160℃)로 조절된다. 이에 의해, 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액을 비점 부근의 온도로 유지할 수 있다. 또한, 비점 부근의 인산 수용액과 고온의 황산 수용액을 제1 공급배관(16)에서 혼합할 수 있기 때문에, 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액을 기판(W)에 확실하게 공급할 수 있다.
또한, 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액을 온도 조절하는 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이, 혼합액공급유닛(4)은 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액에서의 인산의 농도를 검출하는 제1 농도검출장치(34)와, 제2 탱크(24)에 접속된 제1 순수공급배관(35)(물공급배관)과, 제1 순수공급배관(35)에 개재 장착된 제1 순수공급밸브(36)(물공급밸브) 및 제1 순수유량조절밸브(37)를 더 구비하고 있어도 좋다. 제1 순수공급배관(35)은 예를 들면, 기판처리장치(1)의 설치 장소에 설치된 순수공급원에 접속되어 있다. 제1 순수공급밸브(36)가 열리면, 제1 순수유량조절밸브(37)의 개도에 대응하는 유량으로, 제1 순수공급배관(35)으로부터 제2 탱크(24)에 순수가 공급된다. 이에 의해, 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액이 묽어져, 인산의 농도가 저하된다. 제1 순수공급배관(35)으로부터 제2 탱크(24)에 공급되는 순수는 실온의 순수이어도 좋고, 예를 들면, 30℃?90℃의 범위로 온도 조절된 순수(온수)이어도 좋다.
제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액을 온도 조절하는 경우, 인산 수용액에 포함되는 수분의 증발에 의해 인산의 농도가 상승하는 경우가 있다. 따라서, 제1 농도검출장치(34)에 의해 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액에서의 인산의 농도를 검출하고, 인산의 농도가 상승하였을 경우에, 제1 순수공급배관(35)으로부터 제2 탱크(24)에 순수를 공급함으로써, 인산의 농도를 안정시킬 수 있다. 이에 의해, 기판(W)에 공급되는 혼합액(인산, 황산, 및 물의 혼합액)에서의 인산의 농도를 안정시킬 수 있다. 또한, 인산 수용액의 온도와 인산의 농도를 제어함으로써, 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액을 확실하게 비점 부근의 온도로 유지할 수 있다.
［제2 실시형태］
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 기판처리장치(201)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이 도 8에 있어서, 전술한 도 1?도 7에 나타난 각 부(部)와 동등한 구성부분에 대하여는 도 1 등과 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 제2 실시형태와 전술한 제1 실시형태와의 주요한 차이점은, 처리액의 유통경로(X1)에서, 황산 수용액 및 인산 수용액에 순수가 혼합되는 것이다.
구체적으로는, 기판처리장치(201)에 구비된 혼합액공급유닛(204)은 순수공급원에 접속된 제2 순수공급배관(238)(물공급배관)과, 제2 순수공급배관(238)에 개재 장착된 제2 순수공급밸브(239) 및 제2 순수유량조정밸브(240)(유량조정밸브)와, 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도를 제1 노즐(14) 내에서 검출하는 온도검출장치(241)를 포함한다.
제2 순수공급배관(238)은 제1 노즐(14)의 근방에서 제1 공급배관(16)에 접속되어 있다. 제2 순수공급밸브(239)의 개폐는 제어부(5)에 의해 제어된다. 또한, 제2 순수유량조정밸브(240)의 개도는 온도검출장치(241)의 출력에 기초하여 제어부(5)에 의해 조정된다. 제2 순수공급밸브(239)가 열림으로써, 제2 순수유량조정밸브(240)의 개도에 대응하는 유량으로, 제2 순수공급배관(238)으로부터 제1 공급배관(16)에 순수가 공급된다. 제2 순수공급배관(238)으로부터 제1 공급배관(16)에 공급되는 순수는 실온의 순수이어도 좋고, 예를 들면, 30℃?90℃의 범위로 온도 조절된 순수(온수)이어도 좋다.
제어부(5)는 제1 펌프(18) 및 제2 펌프(26)를 구동시킨 상태에서, 제1 공급밸브(20), 제2 공급밸브(28), 및 제2 순수공급밸브(239)를 열어, 제1 복귀밸브(23)를 닫는다. 이에 의해, 황산 수용액과 인산 수용액과 순수가 제1 공급배관(16)에 공급된다. 따라서, 순수가 제1 공급배관(16)에서 황산 수용액 및 인산 수용액에 혼합된다. 제2 탱크(24)에 저류된 인산 수용액에서의 인산의 농도가 높은 경우, 인산 수용액에 포함되는 물이 적다. 따라서, 이 경우, 황산 수용액과 인산 수용액과의 혼합에 의해 발생하는 희석열이 작다. 따라서, 제1 공급배관(16)에 순수를 공급함으로써, 제1 공급배관(16) 내에서 황산 수용액을 충분히 희석시켜, 큰 희석열을 얻을 수 있다.
또한, 제어부(5)는 온도검출장치(241)의 출력에 기초하여 제2 순수유량조정밸브(240)의 개도를 제어한다. 이에 의해, 제1 공급배관(16)에 공급되는 순수의 유량이 조정된다. 제어부(5)는 제1 공급배관(16)에 공급되는 순수의 유량을 증가시킴으로써, 희석열을 증가시킬 수 있다. 한편, 제어부(5)는 제1 공급배관(16)에 공급되는 순수의 유량을 감소시킴으로써, 희석열을 감소시킬 수 있다. 따라서, 제어부(5)가 제2 순수유량조정밸브(240)의 개도를 조정함으로써, 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도가 조절된다. 이에 의해, 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액을 확실하게 기판(W)에 공급할 수 있다.
또한, 전술한 설명에서는, 제2 순수공급배관(238)으로부터 제1 공급배관(16)에 순수가 공급되는 경우에 대하여 설명하였지만, 탄산수, 수소수, 희석 농도(예를 들면, 10?100ppm 정도)의 염산수 등의 물을 포함하는 액체가 제2 순수공급배관(238)으로부터 제1 공급배관(16)에 공급되어도 좋다.
또한, 전술한 설명에서는, 제2 순수공급배관(238)이 제1공급배관(16)에 접속되어 있는 경우에 대하여 설명하였지만, 제2 순수공급배관(238)은 제2공급배관(25)에 접속되어 있어도 좋고, 제1 노즐(14)에 접속되어 있어도 좋다. 또한, 도시하지 않았지만, 혼합액공급유닛(204)이 순수 노즐을 구비하고 있고, 제2 순수공급배관(238)이 순수 노즐에 접속되어 있어도 좋다. 이 경우, 순수 노즐로부터 토출된 순수는 기판(W) 상에서 황산 수용액 및 인산 수용액에 혼합된다.
또한, 전술한 설명에서는, 온도검출장치(241)가 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도를 제1 노즐(14) 내에서 검출하는 경우에 대하여 설명하였지만, 온도검출장치(241)는 제1 공급배관(16) 내에서 혼합액의 온도를 검출해도 좋고, 제1 노즐(14)로 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)과의 사이에 혼합액의 온도를 검출해도 좋다.
[제3 실시형태］
도 9는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 기판처리장치(301)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이 도 9에서, 전술한 도 1?도 8에 나타난 각 부와 동등한 구성부분에 대하여는 도 1 등과 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 제3 실시형태와 전술한 제2 실시형태와의 주요한 차이점은, 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 제1 탱크(315)에 저류되어 있고, 제2 탱크(24) 및 이에 관련하는 구성이 설치되어 있지 않은 것이다.
구체적으로는, 기판처리장치(301)에 구비된 혼합액공급유닛(304)은 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출하는 제1 노즐(14)과, 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 저류된 제1 탱크(315)(혼합액탱크)와, 제1 노즐(14)과 제1 탱크(315)를 접속하는 제1 공급배관(16)과, 제1 공급배관(16)에 개재 장착된 제1 히터(17), 제1 펌프(18), 제1 필터(19), 제1 공급밸브(20), 및 제1 유량조정밸브(21)와, 제1 탱크(315)와 제1 공급배관(16)을 접속하는 제1 복귀배관(22)과, 제1 복귀배관(22)에 개재 장착된 제1 복귀밸브(23)를 포함한다.
제1 탱크(315)에 저류된 혼합액(인산, 황산, 및 물의 혼합액)은 예를 들면, 그 혼합액의 비점 부근의 온도로 유지되어 있다. 제1 탱크(315)에 저류된 혼합액은 제1 공급배관(16)에서, 제2 순수공급배관(238)으로부터 제1공급배관(16)에 공급된 순수와 혼합된다. 이에 의해, 혼합액에 포함되는 황산이 희석되어 희석열이 발생한다. 따라서, 혼합액의 열이 제1 공급배관(16)이나 제1 노즐(14)에 의해 빼앗겼더라도, 이 희석열에 의해 그 혼합액의 온도 저하가 억제 또는 방지된다. 이에 의해, 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액이 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)에 공급된다. 또한, 인산, 황산, 및 물이 제1 탱크(315) 내에서 미리 혼합되어 있기 때문에, 균일하게 혼합된 혼합액을 기판(W)에 공급할 수 있다. 이에 의해, 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 혼합액공급유닛(304)은 제1 탱크(315)에 저류된 혼합액에서의 인산의 농도를 검출하는 제3 농도검출장치(342)와, 제1 탱크(315)에 접속된 제3 순수공급배관(343)(탱크배관)과, 제3 순수공급배관(343)에 개재 장착된 제3 순수공급밸브(344) 및 제3 순수유량조정밸브(345)를 더 포함한다. 제3 순수공급배관(343)은 예를 들면, 기판처리장치(301)의 설치 장소에 설치된 순수공급원에 접속되어 있다. 제어부(5)가 제3 농도검출장치(342)로부터의 출력에 기초하여 제3 순수공급밸브(344)를 열면, 제3 순수유량조정밸브(345)의 개도에 대응하는 유량으로, 제3 순수공급배관(343)으로부터 제1 탱크(315)에 순수가 공급된다. 제3 순수공급배관(343)으로부터 제1 탱크(315)에 공급되는 순수는 실온의 순수이어도 좋고, 예를 들면, 30℃?90℃의 범위로 온도 조절된 순수(온수)이어도 좋다. 제3 순수공급배관(343)으로부터 제1탱크(315)에 순수가 공급됨으로써, 인산, 황산, 및 물의 혼합액에서의 인산의 농도가 제어된다. 즉, 혼합액의 온도와 혼합액에서의 인산의 농도를 제어할 수 있기 때문에, 제1 탱크(315)에 저류된 혼합액을 확실하게 비점 부근의 온도로 유지할 수 있다.
［제4 실시형태］
도 10은 본 발명의 제4 실시형태에 의한 기판처리장치(401)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이 도 10에 있어서, 전술한 도 1?도 9에 나타난 각 부와 동등한 구성부분에 대하여는, 도 1 등과 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 제4 실시형태와 전술한 제3 실시형태와의 주요한 차이점은, 기판(W)에 공급된 혼합액(인산, 황산, 및 물의 혼합액)이 회수되어 재이용되는 것이다.
구체적으로는, 기판처리장치(401)는 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)에 공급된 처리액을 회수하여, 이 회수된 처리액을 제1 탱크(315)에 공급하는 회수유닛(446)을 더 포함한다. 회수유닛(446)은 스핀 베이스(6)의 주위를 둘러싸는 컵(447)과, 컵(447)에 접속된 배액(排液)배관(448)과, 배액배관 (448)에 개재 장착된 배액밸브(449)를 포함한다. 또한, 회수유닛(446)은 배액배관 (448)에 접속된 제1 회수배관(450)과, 제1 회수배관(450)에 개재 장착된 제1 회수밸브(451)과, 제1 회수배관(450)에 접속된 수분증발유닛(452)와, 수분증발유닛(452)과 제1 탱크(315)를 접속하는 제2 회수배관(453)과, 제2 회수배관(453)에 개재 장착된 회수펌프(454) 및 제2 회수밸브(455)를 포함한다.
기판(W)의 주위로 배출된 처리액은 컵(447)에 의해 받아들여진다. 그리고, 컵(447)에 의해 포획된 처리액은 배액배관(448)으로 배출된다. 제1 회수배관(450)은 배액밸브(449)보다 상류측(컵(447)측)에서 배액배관(448)에 접속되어 있다. 따라서, 배액밸브(449)가 닫혀져 있고, 제1 회수밸브(451)가 열려 있는 상태에서는, 컵(447)에 의해 포획된 처리액이 배액배관(448)을 통하여 제1 회수배관(450)에 공급된다. 한편, 배액밸브(449)가 열려 있고, 제1 회수밸브(451)가 닫혀져 있는 상태에서는, 컵(447)에 의해 포획된 처리액이 배액배관(448)을 통하여 도시하지 않는 폐수장치로 배출된다.
제어부(5)는 기판(W)에 공급된 혼합액(인산, 황산, 및 물의 혼합액)이 제1 회수배관(450)으로 회수되도록 배액밸브(449) 및 제1 회수밸브(451)의 개폐를 제어한다. 제어부(5)는 기판(W)에 공급된 모든 혼합액을 제1 회수배관(450)에 회수시켜도 좋고, 기판(W)에 공급된 혼합액의 일부를 제1 회수배관(450)에 회수시켜도 좋다. 제4 실시형태에서는, 제어부(5)는 배액밸브(449) 및 제1 회수밸브(451)의 개폐를 제어함으로써, 기판(W)에 공급된 혼합액의 일부를 제1 회수배관(450)에 회수시켜, 나머지의 혼합액을 폐수시킨다.
또한, 수분증발유닛(452)은 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 저류된 회수탱크(456)와, 회수탱크(456)에 저류된 혼합액을 가열하는 회수히터(457)를 포함한다. 제1 회수배관(450)에 회수된 혼합액은 회수탱크(456)에 공급된다. 또한, 회수탱크(456)에 저류된 혼합액은 제2 회수밸브(455)가 열린 상태에서 회수펌프(454)가 구동됨으로써, 제2 회수배관(453)으로부터 제1 탱크(315)에 공급된다. 그리고, 제2 회수배관(453)으로부터 제1 탱크(315)에 공급된 혼합액은 유통경로(X1)를 거쳐, 다시 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)에 공급된다.
제1 탱크(315)에 저류된 혼합액은 유통경로(X1)에서 순수와 혼합된 후에 기판(W)에 공급된다. 따라서, 제1 회수배관(450)에 회수된 혼합액의 수분 농도는 제1 탱크(315)에 저류된 혼합액의 수분 농도보다 높다. 회수탱크(456)에 저류된 혼합액에 포함되는 물은 회수히터(457)에 의해 가열됨으로써 증발한다. 이에 의해, 혼합액에서의 수분 농도가 조절된다. 따라서, 수분 농도가 조절된 혼합액이 회수탱크(456)로부터 제1 탱크(315)에 공급된다. 이에 의해, 제1 탱크(315)에 저류된 혼합액에서의 인산의 농도의 변동이 억제된다. 그 때문에, 안정된 인산의 농도를 갖는 혼합액이 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)에 공급된다.
이상과 같이 제4 실시형태에서는, 기판(W)에 공급된 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 회수유닛(446)에 의해 회수된다. 그리고, 이 회수된 혼합액이 제1 탱크(315)에 공급된다. 따라서, 회수된 혼합액이 다시 기판(W)에 공급되어 재이용된다. 이에 의해, 혼합액의 소비량이 저감된다. 또한, 실리콘 질화막이 형성된 기판(W)을 인산, 황산, 및 물의 혼합액에 의해 처리하는 경우(에칭 처리하는 경우), 회수된 혼합액에는, 실록산이 포함되어 있다. 따라서, 이 경우, 제1 탱크(315)에 저류된 인산, 황산, 및 물의 혼합액에 미리 실록산을 함유시키지 않아도, 실록산을 포함하는 혼합액이 기판(W)에 공급된다. 이에 의해, 에칭 처리에서의 선택비를 향상시킬 수 있다.
［제5 실시형태］
도 11은 본 발명의 제5 실시형태에 의한 기판처리장치(501)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이 도 11에 있어서, 전술한 도 1?도 10에 나타난 각 부와 동등한 구성부분에 대하여는 도 1 등과 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 제5 실시형태와 전술한 제4 실시형태와의 주요한 차이점은, 회수된 인산, 황산, 및 물의 혼합액에, 미사용의 황산 수용액 및 인산 수용액이 혼합되는 것이다.
구체적으로는, 기판처리장치(501)에 구비된 혼합액공급유닛(504)은 유통경로(X1)에 황산 수용액을 공급하는 황산공급유닛(558)(제1 공급유닛)을 포함한다. 황산공급유닛(558)은 황산 수용액이 저류된 황산탱크(559)와, 제1 공급배관(16)과 황산탱크(559)를 접속하는 황산공급배관(560)과, 황산공급배관(560)에 개재 장착된 황산히터(561), 황산펌프(562), 황산필터(563), 황산공급밸브(564), 및 황산유량조정밸브(565)와, 황산탱크(559)와 황산공급배관(560)을 접속하는 황산복귀배관(566)과, 황산복귀배관(566)에 개재 장착된 황산복귀밸브(567)를 포함한다.
또한, 혼합액공급유닛(504)은 유통경로(X1)에 인산 수용액을 공급하는 인산공급유닛(568)(제2 공급유닛)을 포함한다. 인산공급유닛(568)은 인산 수용액이 저류된 인산탱크(569)와, 제1 공급배관(16)과 인산탱크(569)를 접속하는 인산공급배관(570)과, 인산공급배관(570)에 개재 장착된 인산히터(571), 인산펌프(572), 인산필터(573), 인산공급밸브(574), 및 인산유량조정밸브(575)와, 인산탱크(569)와 인산공급배관(570)을 접속하는 인산복귀배관(576)과, 인산복귀배관(576)에 개재 장착된 인산복귀밸브(577)를 포함한다.
황산공급배관(560)의 일단부는 황산탱크(559)에 접속되어 있고, 황산공급배관(560)의 타단부는 제1 공급배관(16)에 접속되어 있다. 황산히터(561), 황산펌프(562), 황산필터(563), 황산공급밸브(564), 및 황산유량조정밸브(565)는 황산탱크(559)측으로부터 이 순서대로, 황산공급배관(560)에 개재 장착되어 있다. 또한, 황산복귀배관(566)은 황산필터(563)와 황산공급밸브(564) 사이에서 황산공급배관(560)에 접속되어 있다. 황산탱크(559)에 저류된 황산 수용액은 황산펌프(562)의 흡인력에 의해 황산공급배관(560)에 공급된다. 또한, 황산펌프(562)에 의해 황산탱크(559)로부터 퍼내진 황산 수용액은 황산히터(561)에 의해 가열된다. 또한, 황산펌프(562)에 의해 퍼내진 황산 수용액은 황산필터(563)에 의해 여과된다. 이에 의해, 황산 수용액에 포함되는 이물질이 제거된다.
황산펌프(562)가 구동된 상태에서, 황산공급밸브(564)가 열려 황산복귀밸브(567)가 닫히면, 황산탱크(559)로부터 퍼내진 황산 수용액이 황산공급배관(560)을 통하여 제1 공급배관(16)에 공급된다. 한편, 황산펌프(562)가 구동된 상태에서, 황산공급밸브(564)가 닫히고, 황산복귀밸브(567)가 열리면, 황산탱크(559)로부터 퍼내진 황산 수용액이 황산공급배관(560) 및 황산복귀배관(566)을 통하여 황산탱크(559)로 복귀된다. 따라서, 황산 수용액이 황산공급배관(560), 황산복귀배관(566), 및 황산탱크(559)를 포함하는 순환경로를 순환한다. 이에 의해, 황산탱크(559)에 저류된 황산 수용액이 황산히터(561)에 의해 균일하게 가열되어 황산 수용액의 액체의 온도가 예를 들면, 60℃?190℃의 범위로 조절된다.
마찬가지로, 인산공급배관(570)의 일단부는 인산탱크(569)에 접속되어 있고, 인산공급배관(570)의 타단부는 제1 공급배관(16)에 접속되어 있다. 인산히터(571), 인산펌프(572), 인산필터(573), 인산공급밸브(574), 및 인산유량조정밸브(575)는 인산탱크(569)측으로부터 이 순서대로, 인산공급배관(570)에 개재 장착되어 있다. 또한, 인산복귀배관(576)은 인산필터(573)와 인산공급밸브(574) 사이에서 인산공급배관(570)에 접속되어 있다. 인산탱크(569)에 저류된 인산 수용액은 인산펌프(572)의 흡인력에 의해 인산공급배관(570)에 공급된다. 또한, 인산펌프(572)에 의해 인산탱크(569)로부터 퍼내진 인산 수용액은 인산히터(571)에 의해 가열된다. 또한, 인산펌프(572)에 의해 퍼내진 인산 수용액은 인산필터(573)에 의해 여과된다. 이에 의해, 인산 수용액에 포함되는 이물질이 제거된다.
인산펌프(572)가 구동된 상태에서, 인산공급밸브(574)가 열려 인산복귀밸브(577)가 닫히면, 인산탱크(569)로부터 퍼내진 인산 수용액이 인산공급배관(570)을 통하여 제1 공급배관(16)에 공급된다. 한편, 인산펌프(572)가 구동된 상태에서, 인산공급밸브(574)가 닫히고, 인산복귀밸브(577)가 열리면, 인산탱크(569)로부터 퍼내진 인산 수용액이 인산공급배관(570) 및 인산복귀배관(576)을 통하여 인산탱크(569)로 복귀된다. 따라서, 인산 수용액이 인산공급배관(570), 인산복귀배관(576), 및 인산탱크(569)를 포함하는 순환경로를 순환한다. 이에 의해, 인산탱크(569)에 저류된 인산 수용액이 인산히터(571)에 의해 균일하게 가열되어 인산 수용액의 액체의 온도가 예를 들면, 30℃?160℃의 범위로 조절된다.
제1 탱크(315)에 저류된 혼합액은 제1 유량근밸브(21)의 개도에 대응하는 유량으로 제1 공급배관(16)에 공급된다. 또한, 황산탱크(559)에 저류된 황산 수용액은 황산유량조정밸브(565)의 개도에 대응하는 유량으로 제1 공급배관(16)에 공급된다. 또한, 인산탱크(569)에 저류된 인산 수용액은 인산유량조정밸브(575)의 개도에 대응하는 유량으로 제1 공급배관(16)에 공급된다. 또한, 제2 순수공급배관(238)을 흐르는 순수는 제2 순수유량조정밸브(240)의 개도에 대응하는 유량으로 제1 공급배관(16)에 공급된다. 이에 의해, 혼합액, 황산 수용액, 인산 수용액, 및 순수가 제1 공급배관(16) 내에서 혼합된다.
제1 탱크(315)에 저류된 혼합액에는, 기판(W)의 처리에 사용된 혼합액(실록산을 포함하는 혼합액)이 포함되어 있다. 한편, 황산탱크(559) 및 인산탱크(569)에 저류된 황산 수용액 및 인산 수용액이나, 제2 순수공급배관(238)으로부터 제1 공급배관(16)에 공급되는 순수는 미사용의 처리액(신액(新液))이다. 따라서, 제1 탱크(315)로부터 제1 공급배관(16)에 공급된 혼합액은 황산 수용액, 인산 수용액, 및 순수에 의해 묽혀진다. 그 때문에, 실록산의 농도의 상승이 억제된다. 이에 의해, 실록산의 농도가 높은 혼합액(실록산을 포함하는 인산, 황산, 및 물의 혼합액)이 기판(W)에 공급되는 것이 억제 또는 방지된다. 따라서, 혼합액으로부터 석출한 실리콘을 포함하는 화합물이 기판(W)에 부착되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 전술한 설명에서는, 황산공급배관(560) 및 인산공급배관(570)이 제1 공급배관(16)에 접속되어 있고, 황산탱크(559)에 저류된 황산수/용액과 인산탱크(569)에 저류된 인산 수용액이 제1 공급배관(16)에 공급되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 황산공급배관(560) 및 인산공급배관(570)이 제1 탱크(315)에 접속되어 있고, 황산탱크(559)에 저류된 황산 수용액과 인산탱크(569)에 저류된 인산 수용액이 제1 탱크(315)에 공급되어도 좋다.
［다른 실시형태］
본 발명의 실시형태의 설명은 이상이지만, 본 발명은 전술한 제1? 제5 실시형태의 내용에 한정되는 것은 아니며, 청구항 기재의 범위 내에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들면, 전술한 제1? 제5 실시형태에서는, 제1 노즐(14)로부터 토출된 처리액이 스핀척(2)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 제1 노즐(14)로부터 처리액을 토출시키면서, 제1 노즐(14)을 이동시킴으로써, 제1 노즐(14)로부터 기판(W)에의 처리액의 공급 위치를 기판(W)의 상면 중앙부와 상면 주연부(周緣部) 사이로 이동시켜도 좋다.
또한, 전술한 제1? 제5 실시형태에서는, 제1 탱크(15, 315)에 저류된 처리액을 제1 펌프(17)에 의해 흡인함으로써, 그 처리액을 제1 공급배관(16)에 공급하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 제1 탱크(15, 315) 내에 기체를 공급하고, 제1 탱크(15, 315) 내의 기압을 상승시킴으로써, 제1 탱크(15, 315)에 저류된 처리액을 제1 공급배관(16)에 공급해도 좋다. 다른 탱크에 저류된 처리액을 배관에 공급하는 경우에 대하여도 마찬가지이다.
또한, 전술한 제1 처리예에서는, 제1 린스 처리를 한 후에, 세정 처리 및 제2 린스 처리를 하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 제1 린스 처리가 행해진 후, 세정 처리 및 제2 린스 처리가 행해지지 않고, 건조 처리가 행해져도 좋다.
그 밖에, 특허청구의 범위에 기재된 사항의 범위에서 여러 가지의 설계 변경을 실시하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 설명하였지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 명확히 하기 위하여 이용된 구체적인 예에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 예에 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부한 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은 2010년 9월 29일에 일본 특허청에 제출된 특허출원 2010-219370호에 대응하며, 이 출원의 전체 개시(開示)는 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.

Claims (36)

  1. 인산, 황산, 및 물의 혼합액에 의해 기판을 처리하는 기판처리장치로서,
    기판을 유지하는 기판유지유닛과,
    상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급되는 처리액이 저류된 제1 탱크와, 상기 제1 탱크로부터 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 이르는 처리액의 유통경로를 갖고, 상기 유통경로에 인산, 황산, 및 물을 공급함으로써, 상기 유통경로에서 황산을 포함하는 액체와 물을 포함하는 액체를 혼합시켜서, 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도를 상승시켜, 비점(沸點) 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액을 상기 기판에 공급하는 혼합액공급유닛을 포함하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판을 향하여 처리액을 토출하는 제1 노즐과, 상기 제1 탱크로부터 상기 제1 노즐에 공급되는 처리액이 유통되는 제1 공급배관을 더 포함하고,
    상기 유통경로는 상기 제1 공급배관의 내부와, 상기 제1 노즐의 내부와, 상기 제1 노즐과 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판 사이의 공간을 포함하는 기판처리장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 탱크는 인산, 황산, 및 물 중 적어도 2개를 포함하는 혼합액을 저류하고 있는 기판처리장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 상기 유통경로에 공급되는 물을 포함하는 액체가 유통되는 물공급배관과, 상기 물공급배관 내를 흐르는 액체의 유량을 조정하는 유량조정밸브와, 상기 유통경로에서 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도를 검출하는 온도검출장치와, 상기 온도검출장치로부터의 출력에 기초하여 상기 유량조정밸브를 제어하는 유량제어장치를 포함하는 기판처리장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 탱크는 인산, 황산, 및 물의 혼합액이 저류된 혼합액탱크를 포함하고,
    상기 기판처리장치는 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급된 인산, 황산, 및 물의 혼합액을 회수하여, 이 회수된 혼합액을 상기 혼합액탱크에 공급하는 회수유닛을 더 포함하는 기판처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 상기 혼합액탱크 및 유통경로 중 적어도 한쪽에 인산을 포함하는 액체를 공급하는 인산공급유닛과, 상기 혼합액탱크 및 유통경로 중 적어도 한쪽에 황산을 포함하는 액체를 공급하는 황산공급유닛을 더 포함하는 기판처리장치.
  7. 인산, 황산, 및 물의 혼합액에 의해 기판을 처리하는 기판처리방법으로서,
    기판에 공급되는 처리액이 저류된 제1 탱크로부터 기판에 이르는 처리액의 유통경로에, 인산, 황산, 및 물을 공급함으로써, 상기 유통경로에서 황산을 포함하는 액체와 물을 포함하는 액체를 혼합시켜서, 인산, 황산, 및 물의 혼합액의 온도를 상승시키는 승온공정과,
    상기 승온공정에서 생성된 비점 부근의 인산 수용액을 포함하는 혼합액을 기판에 공급하는 혼합액공급공정을 포함하는 기판처리방법.
  8. 기판을 유지하는 기판유지유닛과,
    혼합에 의해 발열하는 제1 액체 및 제2 액체를, 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 이르는 처리액의 유통경로에서 혼합시켜서, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액을 상기 기판에 공급하는 혼합액공급유닛을 포함하는 기판처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 상기 유통경로에서 제2 액체와 혼합되는 제1 액체를 공급하는 제1 액체공급유닛과, 상기 유통경로에서 제1 액체와 혼합되는 제2 액체를 공급하는 제2 액체공급유닛을 포함하고,
    상기 제1 액체공급유닛은 제1 액체가 저류된 제1 탱크와, 상기 제1 탱크에 접속된 제1 공급배관과, 상기 제1 공급배관에 접속되어 있고 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판을 향하여 제1 액체를 토출하는 제1 노즐을 포함하고,
    상기 제1 탱크와, 상기 제1 공급배관과, 상기 제1 노즐과, 상기 제1 노즐 및 상기 기판 사이의 공간이 상기 유통경로를 형성하고 있는 기판처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 액체공급유닛은 제2 액체가 저류된 제2 탱크와, 상기 제1 공급배관 및 제1 노즐 중 적어도 한쪽과 상기 제2 탱크에 접속된 제2 공급배관을 포함하는 기판처리장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 액체공급유닛은 제2 액체가 저류된 제2 탱크와, 상기 제2 탱크에 접속된 제2 공급배관과, 상기 제2 공급배관에 접속되어 있고 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판을 향하여 제2 액체를 토출하는 제2 노즐을 포함하는 기판처리장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 액체공급유닛은 상기 제1 탱크에 접속되어 있고 상기 제1 탱크에 제2 액체를 공급하는 탱크배관, 상기 제1 공급배관 및 제1 노즐 중 적어도 한쪽에 접속되어 있고 상기 제1 공급배관 및 제1 노즐 중 적어도 한쪽에 제2 액체를 공급하는 중간배관, 및 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판을 향하여 제2 액체를 토출하는 제2 노즐 중 적어도 1개를 포함하는 기판처리장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 제1 액체가 저류된 제1 탱크와, 상기 제1 탱크에 저류되어 있는 제1 액체를 순환시키는 제1 순환경로와, 상기 제1 순환경로를 순환하는 제1 액체를 가열하는 제1 히터를 포함하는 기판처리장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 제2 액체가 저류된 제2 탱크와, 상기 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체를 순환시키는 제2 순환경로와, 상기 제2 순환경로를 순환하는 제2 액체를 가열하는 제2 히터를 더 포함하는 기판처리장치.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 제2 액체가 저류된 제2 탱크와, 상기 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체를 순환시키는 제2 순환경로와, 상기 제2 순환경로를 순환하는 제2 액체를 가열하는 제2 히터와, 상기 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체의 농도를 검출하는 농도검출장치와, 상기 제2 탱크에 물을 공급하는 물공급배관과, 상기 물공급배관에 개재 장착된 물공급밸브와, 상기 농도검출장치로부터의 출력에 기초하여 상기 물공급밸브를 개폐하는 농도제어장치를 더 포함하는 기판처리장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 상기 유통경로에서 제2 액체와 혼합되는 제1 액체가 유통되는 제1 공급배관과, 상기 제1 공급배관에 개재 장착된 제1 유량조정밸브를 포함하는 기판처리장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 상기 유통경로에서 제1 액체와 혼합되는 제2 액체가 유통되는 제2 공급배관과, 상기 제2 공급배관에 개재 장착된 제2 유량조정밸브를 더 포함하는 기판처리장치.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 상기 유통경로에서 제1 액체와 혼합되는 제2 액체가 유통되는 제2 공급배관과, 상기 제2 공급배관에 개재 장착된 제2 유량조정밸브와, 상기 유통경로에서 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액의 온도를 검출하는 온도검출장치와, 상기 온도검출장치로부터의 출력에 기초하여 상기 제2 유량조정밸브를 제어하는 유량제어장치를 포함하는 기판처리장치.
  19. 제8항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액이 저류된 혼합액 탱크를 포함하고,
    상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급된 상기 혼합액을 회수하여, 이 회수된 혼합액을 상기 혼합액탱크에 공급하는 회수유닛을 더 포함하는 기판처리장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 상기 혼합액탱크 및 유통경로 중 적어도 한쪽에 제1 액체를 공급하는 제1 공급유닛과, 상기 혼합액탱크 및 유통경로 중 적어도 한쪽에 제2 액체를 공급하는 제2 공급유닛을 포함하는 기판처리장치.
  21. 제8항에 있어서,
    상기 기판유지유닛은 기판을 수평으로 유지하는 유닛인 기판처리 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 기판유지유닛은 기판을 수평으로 유지하여 그 기판의 중심을 통과하는 연직축선 둘레로 기판을 회전시키는 유닛인 기판처리장치.
  23. 제8항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합액공급유닛은 인산, 황산, 및 물을 상기 유통경로에 공급함과 함께, 적어도 황산을 포함하는 제1 액체와 적어도 물을 포함하는 제2 액체를 상기 유통경로에서 혼합시켜서, 인산, 황산, 및 물의 혼합액을 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급하는 유닛인 기판처리장치.
  24. 혼합에 의해 발열하는 제1 액체 및 제2 액체를, 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 이르는 처리액의 유통경로에서 혼합시켜서, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액을 상기 기판에 공급하는 혼합액공급공정을 포함하는 기판처리방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 혼합액공급공정은 제1 액체가 저류된 제1 탱크, 상기 제1 탱크에 접속된 제1 공급배관, 상기 제1 공급배관에 접속되어 있고 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판을 향하여 제1 액체를 토출하는 제1 노즐, 및 상기 제1 노즐과 상기 기판 사이의 공간 중 적어도 하나에서, 제1 액체와 제2 액체를 혼합시키는 공정을 포함하는 기판처리방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 혼합액공급공정은 제1 탱크에 저류되어 있는 제1 액체의 온도를 제1 히터에 의해 상승시키는 제1 가열공정을 포함하는 기판처리방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 혼합액공급공정은 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체의 온도를 제2 히터에 의해 상승시키는 제2 가열공정을 더 포함하는 기판처리방법.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 혼합액공급공정은 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체의 온도를 제2 히터에 의해 상승시키는 제2 가열공정과, 상기 제2 탱크에 물을 공급하여 상기 제2 탱크에 저류되어 있는 제2 액체의 농도를 조정하는 농도조정공정을 포함하는 기판처리방법.
  29. 제24항에 있어서,
    상기 혼합액공급공정은 상기 유통경로에서 혼합되는 제1 액체 및 제2 액체의 혼합비를 변경하는 혼합비변경공정을 포함하는 기판처리방법.
  30. 제24항에 있어서,
    상기 혼합액공급공정은 상기 유통경로에서의 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액의 온도에 따라, 상기 유통경로에 공급되는 제2 액체의 유량을 변경하는 유량변경공정을 포함하는 기판처리방법.
  31. 제24항에 있어서,
    상기 혼합액공급공정에서 기판에 공급된 상기 혼합액을 회수하여, 이 회수된 혼합액을, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액이 저류된 혼합액탱크에 공급하는 회수공정을 더 포함하는 기판처리방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 회수공정에서 회수된 혼합액에 제1 액체 및 제2 액체 중 적어도 한쪽을 공급하여, 상기 혼합액의 농도를 조정하는 혼합액농도조정공정을 더 포함하는 기판처리방법.
  33. 제24항에 있어서,
    상기 혼합액공급공정은 상기 기판유지유닛에 의해 수평으로 유지되어 있는 기판에, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액을 공급하는 공정인 기판처리방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 혼합액공급공정은 상기 기판유지유닛에 의해 수평으로 유지되어 있고, 기판의 중심을 통과하는 연직축선 둘레로 회전하고 있는 기판에, 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 혼합액을 공급하는 공정인 기판처리방법.
  35. 제24항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합액공급공정은 인산, 황산, 및 물을 상기 유통경로에 공급함과 함께, 적어도 황산을 포함하는 제1 액체와 적어도 물을 포함하는 제2 액체를 상기 유통경로에서 혼합시켜서, 인산, 황산, 및 물의 혼합액을 상기 기판유지유닛에 유지되어 있는 기판에 공급하는 공정인 기판처리방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 기판처리방법은 질화막이 형성되어 있는 기판을 처리하는 방법이며,
    상기 혼합액공급공정은 상기 질화막을 에칭하는 공정인 기판처리방법.
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