KR20130079179A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

기판이 배치된 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인하면서, 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급하는 전처리 공정이 행해진다. 그 후, 전처리 공정에서의 배기 유량보다도 작은 배기 유량으로 밀폐 공간으로부터 기체를 배출시키면서, 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 에칭 공정이 행해진다. 그 후, 에칭 공정에서의 배기 유량보다도 큰 배기 유량으로 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인하면서, 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급하는 후처리 공정이 행해진다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판 , FED(Field Emission Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광학 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 기판에 불산을 공급함으로써, 기판으로부터 불필요한 막을 제거하는 에칭 공정이나, 기판으로부터 파티클을 제거하는 세정 공정이 행해진다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 2001－15481호 공보에는 기판의 표면에 불산의 증기를 공급하여, 기판을 에칭하는 에칭 장치가 개시되어 있다. 이 에칭 장치에서는, 기판을 수용하는 챔버 내에 충만한 불산의 증기가 기판의 표면에 공급된다. 기판으로의 불산 증기의 공급은 챔버 내의 분위기가 챔버로부터 배출되어 있는 상태에서 행해진다.
HF 증기(불화수소를 포함하는 증기)에 의한 증기 에칭에서는, 이른바 웨트 에칭에 있어서의 가스 공급과는 다른 문제가 있다. 즉, HF 증기는, 기판 상에서 응축하고, 기체로부터 액체로 변화한다. 이 응축에 의해서 생긴 액체가 모임으로써, 불화수소와 물을 포함하는 응축상(HF 응축상)이 기판 상에 형성된다. 이 때문에, 응축이 기판 전역에서 진행되면, 박막 상태의 HF 응축상이 기판 전역에 형성된다. 기판 상의 수분이나, 챔버 내의 분위기에 포함되는 수분의 일부는 이 HF 응축상에 용해된다.
HF 증기에 의한 기판의 처리 시간은, HF 농도나 처리 대상에도 좌우되지만, 몇십초∼몇분 정도이며, 기판의 에칭은, 기판으로의 HF 증기의 공급이 계속됨으로써 진행된다. HF 증기에 포함되는 HF 성분은 에칭 처리로 소비되므로, 새로운 HF 증기가 기판 상에 공급될 필요가 있다. 따라서, 기판의 전역을 균일하게 에칭하기 위해서는, 기판 상에서의 HF 증기의 유동 속도가 균일한 상태에서, HF 증기를 기판에 공급할 필요가 있다.
일본국 특개 2001－15481호 공보의 에칭 장치에서는, HF 증기를 일정한 배기압으로 챔버 내로부터 상시 배출하고 있다. 따라서, 기판 상에서의 HF 증기의 유동에 치우침이 생기기 쉬워, 챔버 내의 HF 농도에 구배가 생기기 쉽다. 이 때문에, 기판 상에 형성되는 응축상이 불균일하게 되어, 기판의 처리에 편차가 생기는 경우가 있다. 특히 기판의 주연부에서의 에칭의 진행이 느려져, 처리의 균일성이 저하해 버리는 경우가 있다. 이러한 처리의 균일성의 저하는 불산 증기를 이용하여 기판을 처리하는 경우에 한정되지 않고, 불산 이외의 처리 성분을 포함하는 증기를 이용하여 기판을 처리하는 경우에도 생길 수 있다.
본 발명의 목적은, 처리의 균일성을 높일 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시 형태는 기판이 배치된 밀폐 공간으로부터 전처리 배기 유량으로 기체를 흡인하면서, 상기 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급하는 전처리 공정과, 상기 전처리 공정 후에, 상기 전처리 배기 유량보다도 작은 에칭 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 배출시키면서, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하고, 상기 기판 상에서의 처리 증기의 응축에 의해서 상기 기판 상에 형성된 액막으로 상기 기판을 에칭하는 에칭 공정과, 상기 에칭 공정 후에, 상기 에칭 배기 유량보다도 큰 후처리 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인하면서, 상기 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급하는 후처리 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
상기 기판 처리 방법은 기판을 에칭하는 에칭 방법이어도 되고, 기판에 부착해 있는 이물을 에칭함으로써 기판을 세정하는 세정 방법이어도 되고, 증기를 이용하여 기판을 처리하는 그 외의 처리 방법이어도 된다. 즉, 처리 증기는 에칭 성분을 포함하는 에칭 증기여도 되고, 세정 성분을 포함하는 세정 증기여도 되고, 그 외의 성분을 포함하는 증기여도 된다. 처리 증기는, 처리 성분의 증기(고체 또는 액체의 처리 성분을 증발시킨 기체)여도 되고, 처리 성분의 증기 또는 미스트에 추가하여, 캐리어 가스(예를 들어, 불활성 가스)를 포함하는 기체여도 된다.
이 방법에 의하면, 밀폐 공간으로부터의 기체의 흡인과, 밀폐 공간으로의 불활성 가스의 공급이 병행하여 행해진다. 이에 따라, 분위기 중의 수분량 및 산소 농도가 저감된다. 이 상태에서, 밀폐 공간으로부터의 기체의 배출과, 밀폐 공간으로의 처리 증기의 공급이 병행하여 행해진다. 이에 따라, 밀폐 공간이 처리 증기에 의해서 채워지고, 분위기 중의 수분량 및 산소 농도가 낮은 상태에서 처리 증기가 기판에 효율적으로 공급된다. 따라서, 기판의 처리 품질이, 분위기 중의 수분량이나 산소 농도에 의존하는 경우에는 기판의 처리 품질을 제어할 수 있다. 그 후, 밀폐 공간으로부터의 기체의 흡인과, 밀폐 공간으로의 불활성 가스의 공급이 병행하여 행해진다. 이에 따라, 밀폐 공간의 처리 증기가 불활성 가스로 치환된다. 이 때문에, 밀폐 공간을 개방했을 시에, 처리 증기가 밀폐 공간으로부터 새는 것을 방지할 수 있다.
처리 증기를 이용하는 기판의 처리에서는, 기판 상을 유동하는 처리 증기의 농도 구배가 처리의 균일성에 큰 영향을 준다. 이 때문에, 기판을 균일하게 처리하기 위해서는, 기판 상에서의 처리 증기의 농도를 어느 일정한 농도 이상으로 유지함과 더불어, 기판 상에서의 처리 증기의 농도 구배를 균일하게 할 필요가 있다.
전술의 전처리 공정, 에칭 공정, 및 후처리 공정에서는, 밀폐 공간으로부터 기체가 배출된다. 에칭 공정에서의 배기 유량(체적 유량)은, 전처리 공정 및 후처리 공정에서의 배기 유량보다도 작다. 배기 유량이 크면, 밀폐 공간의 기체가 고속으로 유동하므로, 기판 상에서의 기체의 유동 속도의 편차가 큰 경우가 있다. 이에 대하여, 에칭 공정에서는, 배기 유량이 작기 때문에, 기판 상에서의 기체의 유동 속도의 편차가 작다. 이 때문에, 처리 증기가 기판의 표면 전역에 균일하게 공급된다. 이에 따라, 기판의 표면 전역을 균일하게 처리할 수 있다.
상기 에칭 공정은, 상기 에칭 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인하면서, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 약(弱)배기 공정과, 상기 밀폐 공간으로부터의 기체의 흡인을 정지한 상태에서, 상기 에칭 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 배출시키면서, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 흡인 정지 공정 중 적어도 한쪽을 포함하고 있어도 된다.
즉, 에칭 공정은 밀폐 공간의 기체를 적극적으로 배출하면서, 처리 증기를 기판에 공급하는 공정을 포함하고 있어도 되고, 밀폐 공간으로부터의 적극적인 기체의 배출(기체의 흡인)을 정지한 상태에서, 처리 증기를 기판에 공급하는 공정을 포함하고 있어도 된다. 당연히, 에칭 공정은 약배기 공정 및 흡인 정지 공정의 양쪽 모두를 포함하고 있어도 된다. 즉, 에칭 공정은 약배기 공정 및 흡인 정지 공정의 한쪽의 공정을 행한 후에 다른쪽의 공정을 행하는 공정이어도 된다. 어느 경우에 있어서나, 에칭 공정에서의 배기 유량이 작기 때문에, 기판 상에서의 기체의 유동 속도의 편차가 작다. 이 때문에, 처리 증기를 기판의 표면 전역에 균일하게 공급하여, 기판의 표면 전역을 균일하게 처리할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 전처리 공정의 후이며, 상기 에칭 공정의 전에, 상기 에칭 배기 유량보다도 큰 치환 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인하면서, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 치환 공정을 더 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 밀폐 공간의 기체를 적극적으로 배출하면서, 처리 증기를 밀폐 공간에 공급한다. 그 후, 밀폐 공간으로부터의 배기 유량을 저하시킨 상태에서, 처리 증기를 밀폐 공간에 공급한다. 밀폐 공간으로부터의 기체의 적극적인 배출과, 밀폐 공간으로의 처리 증기의 공급이 병행하여 행해지므로, 밀폐 공간의 기체는, 단시간에 처리 증기로 치환된다. 이 때문에, 기판과 처리 증기의 반응을 즉각 개시시킬 수 있다. 또한, 밀폐 공간의 기체가 처리 증기로 치환된 후는, 배기 유량이 저하한 상태에서, 처리 증기가 밀폐 공간에 공급되므로, 기판의 표면 전역을 균일하게 처리할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 치환 공정과 상기 에칭 공정을 상기 후처리 공정의 전에 교호로 복수회 행하는 반복 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 밀폐 공간의 기체를 적극적으로 배출하면서, 처리 증기를 밀폐 공간에 공급한다. 그 후, 밀폐 공간으로부터의 배기 유량을 저하시킨 상태에서, 처리 증기를 밀폐 공간에 공급한다. 그리고, 다시 이들 공정을 행한다. 이에 따라, 밀폐 공간의 처리 증기를 새로운 처리 증기로 치환할 수 있다. 따라서, 활성이 저하된 처리 증기를 활성이 높은 처리 증기로 치환할 수 있다. 이 때문에, 처리의 효율성을 높일 수 있다.
상기 에칭 공정은 내부 공간과 외부 공간의 사이에서 유체를 유통시키는 유통 구멍이 형성되어 있고, 상기 밀폐 공간에 배치된 처리 용기에 의해서 기판이 덮여 있는 상태에서, 상기 처리 용기의 상기 외부 공간으로부터 기체를 배출시키면서, 상기 처리 용기의 상기 내부 공간에 처리 증기를 공급하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 처리 용기에 의해서 기판이 덮여 있는 상태에서, 처리 증기가, 처리 용기의 내부(내부 공간)에 공급된다. 이에 따라, 처리 용기 내의 기체가 유통 구멍을 통하여 처리 용기의 외부(외부 공간)로 밀려나온다. 그리고, 처리 용기의 외부로 밀려나간 기체는 밀폐 공간의 기체와 함께 밀폐 공간으로부터 배출된다. 이에 따라, 처리 용기 내의 기체가 처리 증기로 치환되고, 처리 증기가 기판에 공급된다. 처리 용기의 내부에서는, 기체의 유동이 처리 용기의 내면에 의해서 저해되므로, 기체의 유동 속도가 한층 더 저하한다. 이 때문에, 기판 상에서의 기체의 유동 속도의 편차를 한층 더 저하시킬 수 있다. 따라서, 기판의 표면 전역을 더욱 균일하게 처리할 수 있다.
상기 에칭 공정은, 환상의 방호벽에 의해서 기판이 둘러싸여 있는 상태에서, 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 배출시키면서, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 환상의 방호벽에 의해서 기판이 둘러싸여 있는 상태에서, 처리 증기가, 밀폐 공간에 공급된다. 기판에 공급된 처리 증기는 기판의 표면을 따라서 흐른다. 방호벽에 의해서 기판이 둘러싸여 있으므로, 기판의 주연부로부터 바깥쪽으로의 기체의 유동이 방호벽에 의해서 저해된다. 이 때문에, 기판 상에서의 기체의 유동 속도가 한층 더 저하하고, 기판 상에서의 기체의 유동 속도의 편차가 더욱 저하한다. 따라서, 기판의 표면 전역을 더욱 균일하게 처리할 수 있다.
이 방법에 따라 처리되는 기판은, 질화막이 표면에 형성된 기판(질화막이 노출된 기판)이어도 된다. 당연히, 질화막 이외의 박막이 표면에 형성된 기판이나, 박막이 형성되어 있지 않은 기판(베어 웨이퍼)이, 처리 대상의 기판이어도 된다.
또한, 상기 기판 처리 방법은, 상기 에칭 공정과 병행하여, 기판의 표면을 통과하는 회전축선 둘레에 당해 기판을 회전시키는 기판 회전 공정을 포함하고 있어도 된다. 이 방법에 의하면, 처리 증기를 한층 더 균일하게 기판에 공급할 수 있다. 이에 따라, 처리의 균일성을 한층 더 높일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는 밀폐 공간이 내부에 설치된 처리실과, 상기 밀폐 공간에서 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 처리 증기 공급 유닛과, 상기 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛과, 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인하는 배기 유닛과, 상기 처리 증기 공급 유닛과, 불활성 가스 공급 유닛, 및 배기 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다. 상기 제어 장치는, 전처리 배기 유량으로 상기 배기 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인시키면서, 상기 불활성 가스 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급시키는 전처리 공정과, 상기 전처리 공정의 후에, 상기 전처리 배기 유량보다도 작은 에칭 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 상기 배기 유닛으로 기체를 배출시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급시키고, 상기 기판 상에서의 처리 증기의 응축에 의해서 상기 기판 상에 형성된 액막으로 상기 기판을 에칭하는 에칭 공정과, 상기 에칭 공정 후에, 상기 에칭 배기 유량보다도 큰 후처리 배기 유량으로 상기 배기 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인시키면서, 상기 불활성 가스 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급시키는 후처리 공정을 실행한다. 이 구성에 의하면, 전술의 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 에칭 배기 유량으로 상기 배기 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급시키는 약배기 공정과, 상기 배기 유닛에 의한 기체의 흡인을 정지시킨 상태에서, 상기 에칭 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 상기 배기 유닛으로 기체를 배출시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급시키는 흡인 정지 공정 중 적어도 한쪽을 포함하는 상기 에칭 공정을 실행해도 된다. 이 구성에 의하면, 상술의 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 에칭 공정의 전에, 상기 에칭 공정에서의 배기 유량보다 큰 배기 유량으로 상기 배기 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급시키는 치환 공정을 더 실행해도 된다. 이 구성에 의하면, 전술의 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 치환 공정과 상기 에칭 공정을 상기 후처리 공정의 전에 교호로 복수회 행하는 반복 공정을 실행해도 된다. 이 구성에 의하면, 전술의 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
내부 공간과 외부 공간의 사이에 유체를 유통시키는 유통 구멍이 형성되어 있고, 상기 밀폐 공간에 배치되어 있고, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을 덮는 처리 용기를 더 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 처리 용기의 상기 외부 공간으로부터 상기 배기 유닛에 기체를 배출시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 처리 용기의 상기 내부 공간에 처리 증기를 공급시키는 공정을 포함하는 상기 에칭 공정을 실행해도 된다. 이 구성에 의하면 전술의 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판의 주위를 둘러싸는 환상의 방호벽을 더 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치는, 상기 방호벽에 의해서 기판이 둘러싸여 있는 상태에서, 상기 밀폐 공간으로부터 상기 배기 유닛에 기체를 배출시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급시키는 공정을 포함하는 상기 에칭 공정을 실행해도 된다. 이 구성에 의하면, 전술의 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술의, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는 첨부 도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시 형태의 설명에 의해 명백해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치의 일부를 수평으로 본 모식도이다.
도 2는 기판 처리 장치에 의해서 행해지는 제1 처리예에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 기판 처리 장치에 의해서 행해지는 제2 처리예에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
도 4a는 에칭 공정에서 배기 유량을 감소시킨 경우와 감소시키지 않은 경우의 에칭의 균일성에 대하여 설명하기 위한 그래프이다.
도 4b는 에칭 공정에서 배기 유량을 감소시킨 경우와 감소시키지 않은 경우의 기판 상에서의 HF의 농도 구배를 나타내는 모식도이다.
도 4c는 후처리 공정에서 배기 유량을 감소시킨 경우와 감소시키지 않은 경우의 기판 상에서의 응축상의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치의 일부를 수평으로 본 모식도이다.
도 6은 기판 처리 장치에 의해서 행해지는 제3 처리예에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치의 일부를 수평으로 본 모식도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태와 관련된 기판 처리 장치의 일부를 수평으로 본 모식도이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(1)의 일부를 수평으로 본 모식도이다.
기판 처리 장치(1)는 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판(W)을 1장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치이다. 기판 처리 장치(1)는 기판(W)을 처리하는 처리 유닛(2)과, 기판 처리 장치(1)에 구비된 장치의 동작이나 밸브의 개폐를 제어하는 제어 장치(3)를 구비하고 있다.
처리 유닛(2)은 처리 증기의 일예인 불화수소를 포함하는 증기를 기판(W)에 공급하는 증기 처리 유닛이다. 처리 유닛(2)은 불산(액체)을 저류하는 HF 증기 발생 용기(4)(처리 증기 공급 유닛, 불활성 가스 공급 유닛)와, HF 증기 발생 용기(4)를 수용하는 밀폐 공간(S1)이 내부에 설치된 챔버(5)(처리실)를 포함한다. HF 증기 발생 용기(4) 내의 불산의 농도는, 이른바 의사 공비 조성이 되는 농도(예를 들어, 1기압, 실온 하에서, 약 39.6%)로 조정되어 있다. HF 증기 발생 용기(4) 내의 불산은, HF 증기 발생 용기(4)에 내장된 HF 히터(6)에 의해서 가열되어 있다. HF 증기 발생 용기(4) 내의 불산의 온도는 제어 장치(3)에 의해서 제어된다.
처리 유닛(2)은, HF 증기 발생 용기(4)의 하방에 배치된 펀칭 플레이트(7)와, 펀칭 플레이트(7)의 하방에 배치된 핫 플레이트(8)를 포함한다. 핫 플레이트(8)는, 기판(W)을 유지하는 기판 유지 유닛의 일예임과 더불어, 기판(W)을 가열하는 기판 히터의 일예이기도 하다. 핫 플레이트(8)는, 기판(W)의 상면이 펀칭 플레이트(7)에 대향하는 기판 유지 위치(도 1에 도시하는 위치)에서 당해 기판(W)을 수평으로 유지한다. 기판(W)은 핫 플레이트(8)에 의해서 가열되면서 지지된다. 기판(W)의 온도는 제어 장치(3)에 의해서, 소정의 범위 내(예를 들어, 30∼100℃)의 일정한 온도로 유지된다. 핫 플레이트(8)는, 회전축(9)의 상단부에 연결되어 있다. 모터 등을 포함하는 회전 구동 기구(10)는, 회전축(9)에 연결되어 있다. 회전 구동 기구(10)가 회전축(9)을 회전시키면, 핫 플레이트(8)는, 회전축(9)과 함께 연직축선 둘레로 회전한다. 이에 따라, 핫 플레이트(8)에 유지되어 있는 기판(W)이, 기판(W)의 중심을 통과하는 연직인 회전축선(A1) 둘레로 회전한다.
처리 유닛(2)은 핫 플레이트(8)의 주위에 배치된 통형상의 벨로즈(11)와, 벨로즈(11)를 상하로 신축시키는 신축 유닛(도시하지 않음)과, 챔버(5)의 측벽에 형성된 개구(12)를 폐폐하는 셔터(13)와, 셔터(13)를 이동시키는 개폐 유닛(도시하지 않음)을 더 포함한다. 핫 플레이트(8)는 벨로즈(11)의 안쪽에 배치되어 있다. 개구(12)는 핫 플레이트(8)의 측방에 배치되어 있다. 신축 유닛은, 벨로즈(11)의 상단 가장자리가 펀칭 플레이트(7)에 맞닿고, 핫 플레이트(8)의 주위의 공간이 밀폐되는 밀폐 위치(실선으로 표시하는 위치)와, 벨로즈(11)의 상단 가장자리가 핫 플레이트(8)의 상면보다도 하방으로 퇴피한 퇴피 위치(2점 쇄선으로 표시하는 위치)의 사이에서 벨로즈(11)를 신축시킨다. 또한, 개폐 유닛은, 개구(12)가 열리는 개방 위치와, 개구(12)가 닫히는 폐색 위치(도 1에 나타내는 위치)의 사이에서 셔터(13)를 이동시킨다.
HF 증기 발생 용기(4)는, 불산 증기(불산의 증발에 의해서 발생한 기체)에 의해서 채워진 증기 발생 공간(S2)과, 연통 밸브(14)를 통하여 증기 발생 공간(S2)에 접속된 유로(15)를 포함한다. HF 증기 발생 용기(4)는 제1 유량 콘트롤러(16) 및 제1 밸브(17)가 끼워 장착된 제1 배관(18)에 접속되어 있다. HF 증기 발생 용기(4)는 제1 배관(18)을 통하여 제1 질소 가스 공급원(19)에 접속되어 있다. 불활성 가스의 일예인 질소 가스는 제1 배관(18)을 통하여 증기 발생 공간(S2)에 공급된다. 마찬가지로, 유로(15)는 제2 유량 콘트롤러(20) 및 제2 밸브(21)가 끼워 장착된 제2 배관(22)에 접속되어 있다. 유로(15)는 제2 배관(22)을 통하여 제2 질소 가스 공급원(23)에 접속되어 있다. 질소 가스는 제2 배관(22)을 통하여 유로(15)에 공급된다.
연통 밸브(14), 제1 밸브(17), 및 제2 밸브(21)는, 제어 장치(3)에 의해서 개폐된다. 연통 밸브(14) 및 제1 밸브(17)가 열려 있는 상태에서는, 증기 발생 공간(S2)을 표류하는 불산 증기가, 제1 질소 가스 공급원(19)으로부터의 질소 가스의 흐름에 의해서, 연통 밸브(14)를 통하여 유로(15)에 공급된다. 따라서, 모든 밸브(14, 17, 21)가 열려 있는 상태에서는, 유로(15)에 공급된 HF 증기(불산 증기와 질소 가스를 포함하는 기체)가, 제2 질소 가스 공급원(23)으로부터의 질소 가스의 흐름에 의해서 펀칭 플레이트(7)로 이끌린다. 이에 따라, HF 증기가, 펀칭 플레이트(7)에 형성된 다수의 관통공을 통과하여, 핫 플레이트(8)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 뿜어진다. 또한, 제2 밸브(21)만이 열려 있는 상태에서는, 질소 가스만이, 펀칭 플레이트(7)로 이끌린다. 이에 따라, 질소 가스가 기판(W)의 상면에 뿜어진다.
기판 처리 장치(1)는 챔버(5) 내의 기체를 배출하는 배기 유닛(24)을 더 포함한다. 배기 유닛(24)은 챔버(5) 내의 공간(밀폐 공간(S1))에 접속된 배기관(25)과, 배기관(25)에 접속된 배기 장치(26)(펌프)와, 배기 장치(26)의 상류측(챔버(5)측)에서 배기관(25) 내의 기압을 측정하는 압력계(27)와, 배기관(25)에 접속된 릴리프 밸브(28)를 포함한다.
배기 장치(26)는, 배기관(25)을 통하여 챔버(5) 내의 공간(벨로즈(11) 내의 공간)에 접속되어 있다. 배기 장치(26)가 구동되어 있는 상태에서는, 챔버(5) 내의 기체가, 배기 장치(26)의 흡인력에 의해서 챔버(5)의 밖으로 배출된다. 배기 장치(26)는, 제어 장치(3)에 의해서 설정되는 흡인력(배기압(게이지압))으로 챔버(5)의 기체를 흡인한다. 제어 장치(3)는 압력계(27)의 측정치에 따라 배기 장치(26)의 흡인력을 제어한다.
배기 장치(26)는, 예를 들어, 게이지압으로 －500Pa 이상, 0Pa 미만의 배기압으로 배기관(25) 내를 흡인한다. 배기 장치(26)의 흡인력은 배기압의 절대치가 커질수록 강해진다. 배기 장치(26)의 흡인력이 강해지면, 챔버(5)로부터의 배기 유량(체적 유량)이 증가하고, 배기 장치(26)의 흡인력이 약해지면, 챔버(5)로부터의 배기 유량이 감소한다. 배기 장치(26)가 소정의 배기압으로 배기관(25) 내를 흡인하고 있는 상태에서, 배기관(25) 내의 기압은, 배기 장치(26)의 배기압으로 유지된다.
릴리프 밸브(28)는, 배기 장치(26)보다 상류측에서 배기관(25)에 접속되어 있다. 챔버(5) 내의 기압이 릴리프 밸브(28)의 설정압(대기압 이상의 압력) 미만인 상태에서는 릴리프 밸브(28)는 닫혀 있다. 챔버(5) 내의 기압이 설정압까지 상승하면, 릴리프 밸브(28)가 열리고, 벨로즈(11) 내의 기체가 배출된다. 이에 따라, 챔버(5) 내의 기압이 설정압 미만까지 저하하여, 릴리프 밸브(28)가 닫힌다. 따라서, 챔버(5) 내의 기압은, 릴리프 밸브(28)에 의해서 설정압 이하로 유지된다.
다음에, 기판 처리 장치(1)에 의해서 행해지는 기판(W)의 처리예에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 질화막의 일예인 LP－SiN(Low Pressure－Silicon Nitride)의 박막이 형성된 실리콘 기판의 표면에 불화수소를 포함하는 증기를 공급하고, LP－SiN의 박막을 에칭하는 처리에 대하여 설명한다.
도 2는 기판 처리 장치(1)에 의해서 행해지는 제1 처리예에 대하여 설명하기 위한 모식도이다. 이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조한다.
처리 유닛(2)에 의해서 기판(W)이 처리될 때는, 챔버(5) 내에 기판(W)을 반입하는 반입 공정이 행해진다. 구체적으로, 제어 장치(3)는, 벨로즈(11)를 퇴피 위치에 위치시키고, 셔터(13)를 개방 위치에 위치시킨 상태에서, 반송 로봇(도시하지 않음)에 의해서 기판(W)을 챔버(5) 내에 반입시킨다. 그리고, 제어 장치(3)는, 반송 로봇을 챔버(5) 내로부터 퇴피시킨 후, 벨로즈(11)를 밀폐 위치로 이동시키고, 셔터(13)를 폐색 위치로 이동시킨다.
다음에, 챔버(5) 내의 분위기를 질소 가스로 치환하는 전처리 공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 회전 구동 기구(10)에 의해서, 핫 플레이트(8)에 유지되어 있는 기판(W)을 회전시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는 벨로즈(11)가 밀폐 위치에 배치되어 있고, 배기 장치(26)가 전처리 배기압으로 배기관(25) 내를 흡인하고 있는 상태에서, 제2 밸브(21)를 연다. 전처리 배기압은, 예를 들면, －500Pa 이상, －300Pa 이하의 범위내의 일정한 압력이며, 예를 들어, －300Pa이다. 제2 밸브(21)가 열림으로써, 제2 배관(22)으로부터 유로(15)에 질소 가스가 공급되고, 이 질소 가스가, 펀칭 플레이트(7)로부터 벨로즈(11) 내에 공급된다. 벨로즈(11) 내의 분위기는 배기 장치(26)에 의한 기체의 흡인에 의해서 배기관(25)으로 배출됨과 더불어, 벨로즈(11) 내에 공급된 질소 가스에 의해서 배기관(25)으로 밀려나온다. 이에 따라, 챔버(5) 내의 분위기가 질소 가스로 치환되어, 챔버(5) 내의 수분량 및 산소 농도가 저감된다. 제어 장치(3)는, 챔버(5) 내의 분위기가 질소 가스로 치환된 후, 제2 밸브(21)를 닫는다.
다음에, HF 증기를 기판(W)에 공급하는 에칭 공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는 배기 장치(26)의 흡인력을 저하시키고, 챔버(5)로부터의 배기 유량을 전처리 공정일때보다도 감소시킨다. 이 때, 제어 장치(3)는, 배기 장치(26)의 배기압(흡인력)을 전처리 배기압보다 약한 에칭 배기압(예를 들어 －300Pa 이상, 0Pa 미만의 범위 내의 일정한 압력. 예를 들어 －50Pa)으로 변화시켜도 되고, 배기 장치(26)의 흡인력을 정지시켜도 된다. 제어 장치(3)는, 배기 유량을 감소시킨 상태에서, 연통 밸브(14), 제 1 밸브(17), 및 제2 밸브(21)를 연다. 이에 따라, HF 증기가, 펀칭 플레이트(7)의 관통공을 통과하여, 핫 플레이트(8)에 의해서 일정한 온도로 유지되어 있는 회전 상태의 기판(W)에 뿜어진다.
배기 장치(26)가 구동되어 있는 경우에는, 기판(W)에 뿜어진 HF 증기는, 배기 장치(26)의 흡인력에 의해서 배기관(25)에 흡인된다. 또한, 배기 장치(26)가 정지되어 있는 경우에는, HF 증기의 공급에 의해서, 챔버(5) 내의 기압이, 릴리프 밸브(28)의 설정압(게이지압으로 예를 들어 0Pa 이상, 100Pa 이하의 범위 내의 일정값)까지 상승하여, 릴리프 밸브(28)가 열린다. 이에 따라, 기판(W)에 뿜어진 HF 증기가 배기관(25)을 통하여 챔버(5) 외로 배출된다. 이 때문에, HF 증기가 기판(W)에 공급됨과 더불어, 벨로즈(11) 내의 질소 가스가 HF 증기로 치환된다. 제어 장치(3)는, 연통 밸브(14), 제1 밸브(17), 및 제2 밸브(21)가 열리고 나서 소정 시간이 경과한 후, 연통 밸브(14), 제1 밸브(17), 및 제2 밸브(21)를 닫고, 기판(W)으로의 HF 증기의 공급을 정지시킨다.
다음에, 챔버(5) 내의 분위기를 질소 가스로 치환하는 후처리 공정이 행해진다. 구체적으로, 제어 장치(3)는, 배기 장치(26)의 흡인력을 강하게 하거나, 혹은, 배기 장치(26)에 의한 기체의 흡인을 재개시켜, 챔버(5)로부터의 배기 유량을 에칭 공정일 때보다도 증가시킨다. 즉, 제어 장치(3)는, 배기 장치(26)의 배기압(흡인력)을 에칭 배기압보다 강한 후처리 배기압(예를 들어 －500Pa 이상, －300Pa 이하의 범위 내의 일정값, 예를 들어 －300Pa)으로 변화시킨다. 그리고, 제어 장치(3)는, 배기 유량을 증가시킨 상태에서, 제2 밸브(21)를 연다. 이에 따라, HF 증기를 포함하는 벨로즈(11) 내의 분위기가, 배기 장치(26)의 흡인력에 의해서 배기관(25)으로 배출됨과 더불어, 벨로즈(11) 내에 공급된 질소 가스에 의해서 배기관(25)으로 밀려나온다. 이 때문에, 벨로즈(11) 내의 분위기가 질소 가스로 치환된다. 제어 장치(3)는 벨로즈(11) 내의 분위기가 질소 가스로 치환된 후, 제2 밸브(21)를 닫는다. 그 후, 제어 장치(3)는 기판(W)의 회전을 정지시킨다.
다음에, 챔버(5) 내로부터 기판(W)을 반출하는 반출 공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 벨로즈(11)를 밀폐 위치로부터 퇴피 위치로 이동시키고, 셔터(13)를 밀폐 위치로부터 개방 위치로 이동시킨다. 그리고, 제어 장치(3)는, 벨로즈(11) 및 셔터(13)가 각각 밀폐 위치 및 개방 위치에 위치하고 있는 상태에서, 반송 로봇에 의해서 기판(W)을 챔버(5) 내로부터 반출시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 셔터(13)를 밀폐 위치로 이동시킨다.
에칭 공정에서는, HF 증기가, 펀칭 플레이트(7)를 통하여 기판(W)의 상면에 균일하게 뿜어진다. 에칭 공정에서의 배기 유량은, 전처리 공정 및 후처리 공정에서의 배기 유량보다 작다. 따라서, 챔버(5) 내에서의 기류의 속도는, 전처리 공정 및 후처리 공정일 때보다도 에칭 공정일 때의 쪽이 작다. 이 때문에, 에칭 공정에서는, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 기체의 유동 속도와, 기판(W)의 상면 주연부에서의 기체의 유동 속도의 차이가 작고, 기판(W) 상에서의 유동 속도의 편차가 작다. 따라서, 펀칭 플레이트(7)를 통과한 HF 증기는, 기판(W)의 상면 전역에 균일하게 공급된다. 이에 따라, HF 증기가 기판(W) 상에서 응축하고, 불화수소와 물을 포함하는 응축상이 기판(W)의 상면 전역에 균일하게 형성된다. 이 때문에, 매우 두께가 얇은 액막이 기판(W) 상에 형성되고, 기판(W)의 상면 전역이 이 액막에 의해서 덮인다. 이와 같이 하여, 불화수소와 물이 기판(W)의 상면 전역에 균일하게 공급되어, 기판(W) 표면에 형성된 질화막이 균일하게 에칭된다.
도 3은 기판 처리 장치(1)에 의해서 행해지는 제2 처리예에 대하여 설명하기 위한 모식도이다. 이하에서는, 도 1 및 도 3을 참조한다.
제1 처리예와 제2 처리예의 주된 차이점은, 에칭 공정이 행해지기 전에, 전처리 공정과 동일한 배기압에서 챔버(5) 내를 배기하면서, 챔버(5) 내에 HF 증기를 공급하여, 챔버(5)의 분위기를 단시간에 HF 증기로 치환하는 치환 공정(도 3 참조)이 행해지는 것이다.
구체적으로, 제2 처리예에서는, 제1 처리예와 마찬가지로, 반입 공정 및 전처리 공정이 순차적으로 행해진다. 그 후, 챔버(5) 내의 분위기를 HF 증기로 치환하는 치환 공정이 행해진다. 구체적으로, 제어 장치(3)는, 배기 장치(26)의 배기압을 전처리 배기압으로 유지한 상태에서, 연통 밸브(14), 제1 밸브(17), 및 제2 밸브(21)를 연다. 이 때문에, HF 증기가, 벨로즈(11) 내로 공급됨과 더불어, 질소 가스를 포함하는 벨로즈(11) 내의 분위기가, 전처리 공정과 동일한 배기 유량으로 배출된다. 이에 따라, 벨로즈(11) 내의 분위기가 단시간에 HF 증기로 치환된다. 제어 장치(3)는 벨로즈(11) 내의 분위기를 HF 증기로 치환한 후, 전술의 에칭 공정, 후처리 공정, 및 반출 공정을 행한다.
제어 장치(3)는, 에칭 공정의 종료에 계속하여 후처리 공정을 행해도 되고, 에칭 공정의 후에, 다시 치환 공정 및 에칭 공정을 순차적으로 행한 후, 후처리 공정을 행해도 된다. 즉, 제어 장치(3)는, 전처리 공정을 행한 후, 치환 공정으로부터 에칭 공정까지의 1개의 사이클을 복수회 행하는 반복 공정을 행해도 된다. 그리고, 제어 장치(3)는 반복 공정을 행한 후에, 후처리 공정을 행해도 된다. 에칭 공정 후에 치환 공정을 행함으로써, 활성이 저하된 HF 증기를 활성이 높은 HF 증기로 치환할 수 있다. 이에 따라, 처리의 효율성을 높일 수 있다.
이와 같이, 제1 처리예 및 제2 처리예에서는, 챔버(5) 내의 기체가, 질소 가스 등의 불활성 가스의 공급에 의해서 챔버(5) 내로부터 배출된다(전처리 공정). 그리고, 챔버(5)로부터의 배기 유량이 전처리 공정일 때보다 저감된 상태에서, HF 증기가 챔버(5) 내로 공급된다(페이퍼 에칭 공정). 그 후, 챔버(5) 내의 HF 증기는, 질소 가스 등의 불활성 가스의 공급에 의해서 챔버(5) 내로부터 배출된다(후처리 공정).
전처리 공정, 에칭 공정, 및 후처리 공정의 처리 시간은, HF 농도나, 처리 대상, 에칭 내용에도 좌우되지만, 전처리 공정 및 후처리 공정은, 모두 30초∼1분 정도이며, 에칭 공정은 몇분정도이다.
전처리 공정에서는, 챔버(5) 내의 기체가 배출됨과 더불어, 결로 방지를 위해 온도 관리도 이루어진다. 결로 방지는, 챔버(5)의 내면이나 챔버(5) 내의 부재가 젖거나, 에칭 공정의 에칭 레이트의 편차 방지를 위해서 행해진다. 전처리 공정에서는, 전처리 공정의 시간을 단축하기 위해서, 예를 들어 －500Pa∼－300Pa의 배기압으로 배기가 행해진다.
에칭 공정에서는, HF 증기가 균일한 유동 속도로 기판(W) 상을 유동하고, 또한 신선한 HF 증기가 기판(W)에 공급되어야 한다. 따라서, 에칭 공정에서는, 예를 들어 －300Pa∼0Pa의 배기압으로 배기가 행해진다. 다만, 배기압이 0Pa인 경우도, HF 증기는 약간 배출된다. HF 증기를 배출하는 주된 이유는, 기판(W) 상에서 에칭 처리가 진행됨으로써 HF 성분이 소비되기 때문에, 항상 새로운 HF 증기를 기판(W) 상에 공급할 필요가 있기 때문이다.
후처리 공정에서는, 잔존 HF가 기판(W) 전체로부터 빠르게 배제되는 것을 필요로 한다. HF 증기가 기판(W) 상에 국소적으로 잔존하면, 처리 불균일이 발생할 가능성이 있기 때문이다. 이 때문에, 에칭 종료후에 잔존 HF 증기를 가능한한 빠르게 불활성 가스 분위기로 치환하여, 에칭 처리를 기판 전면에서 정지시킬 필요가 있다. 또한, 후처리 공정의 시간을 단축하는 요청도 있다. 후처리 공정에서는, 예를 들어 －500Pa∼－300Pa의 배기압에서 배기가 행해진다.
이와 같이, 전처리, 에칭 처리, 및 후처리에 있어서, 배기압을 전환함으로써, VPC(vapor phase cleaning)에 있어서의 기판(W) 처리의 균일성이 높아진다. 즉, 전처리, 에칭 처리, 및 후처리의 순서로 행해지는 일련의 처리의 흐름이, 처리의 균일성에 기여한다. 이에 따라, 기판(W)의 표면 전역이 균일하게 처리된다. 즉, 기판(W)의 표면 전역이 균일하게 에칭된다.
도 4a는 에칭 공정에서 배기 유량을 감소시킨 경우와 감소시키지 않은 경우의 에칭의 균일성에 대하여 설명하기 위한 그래프이다. 도 4a는 직경 300mm의 원형 기판의 반경(가로축)과 각 반경에서의 에칭량(세로축)의 관계를 나타내고 있다.
일점 쇄선으로 표시하는 측정값은, 실시예에 관련된 측정값이며, 2점 쇄선으로 표시하는 측정값은 비교예와 관련된 측정값이다. 2개의 측정값은, 모두 전술의 제1 처리예에 따라서 기판(W)을 처리했을 때의 측정값이다. 처리 조건은, 에칭 공정에서의 배기 장치(26)의 배기압을 제외하고, 동일하다. 즉, 일점 쇄선으로 표시하는 측정값은, 에칭 공정때만 배기를 약하게 한 경우(배기압이 0Pa)의 측정값이며, 2점 쇄선으로 표시하는 측정값은, 전처리 공정부터 후처리 공정까지 일정한 배기압(－300Pa)으로 계속 배기한 경우의 측정값이다.
도 4a에 나타내는 바와같이, 실시예 및 비교예의 어느 것에 있어서나, 기판(W)의 중앙부(반경이 0mm의 부근)에서의 에칭량은, 기판(W)의 주연부(반경이 150mm의 부근)에서의 에칭량보다도 크다. 그러나, 기판(W)의 중앙부에서의 에칭량과 기판(W)의 주연부에서의 에칭량의 차이는, 비교예보다도 실시예의 쪽이 작다. 따라서, 에칭의 균일성은, 비교예보다도 실시예의 쪽이 높다. 또한, 실시예의 에칭량은, 기판(W) 내의 어느 위치에 있어서나, 비교예의 에칭량보다도 증가해 있다. 따라서, 에칭 공정에서의 배기 유량을 감소시킴으로써, 에칭의 균일성 및 효율성을 높일 수 있다.
도 4b는 에칭 공정에서 배기 유량을 감소시킨 경우(오른쪽란)와 감소시키지 않은 경우(왼쪽란)의 기판 상에서의 HF의 농도 구배를 나타내는 모식도이다. 도 4c는 후처리 공정에서 배기 유량을 감소시킨 경우(오른쪽란)와 감소시키지 않은 경우(왼쪽란)의 기판 상에서의 응축상의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 4b의 왼쪽란에 나타내는 바와같이, 챔버 내의 기체를 배출하는 흡인력이 강하면, 기판의 주연부에서의 HF 증기의 유속이, 그 안쪽의 영역에서의 유속보다 크기 때문에, 기판의 주연부에서의 응축상의 두께가, 주연부의 안쪽의 영역에서의 응축상의 두께보다도 얇다. 즉, HF와 물을 포함하는 응축상의 두께가 균일하지 않다. 이 때문에, 기판의 주연부에서의 HF의 농도가, 주연부의 안쪽의 영역에서의 HF의 농도보다도 낮다. 그러나, 도 4b의 오른쪽란에 나타내는 바와같이, 배기 유량이 적으면, 챔버 내에서의 기체의 유속이 저하하므로, 기판의 주연부에서의 응축상의 두께와, 주연부의 안쪽의 영역에서의 응축상의 두께의 차이가 작아져, 균일한 두께의 응축상이 형성된다. 이에 따라, 기판 상에서의 HF 농도의 편차가 저하하여, 에칭의 균일성이 높아진다.
또한, HF 증기에 의한 에칭 처리 후는, HF 분위기를 즉시 불활성 가스 분위기로 치환할 필요가 있다. 도 4c의 오른쪽란에 나타내는 바와같이, 배기 유량이 적으면, HF의 응축상은 유속이 큰 기판의 주연부로부터 제거되기 시작하여, 주연부의 안쪽의 영역에만 응축상이 존재하는 상태로 된다. 이 때문에, HF 분위기의 치환이 행해지고 있는 동안에도 에칭이 진행되어 버린다. 그러나, 도 4c의 왼쪽란에 나타내는 바와같이, 챔버 내의 기체를 배출하는 흡인력이 강하면, 응축상의 제거가 순식간에 행해지므로, 균일하게 에칭을 정지시킬 수 있다. 이 때문에, 후처리 공정에서는, 에칭 공정에서의 흡인력보다도 강한 흡인력으로 챔버 내를 배기한다. 이에 따라, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
이상과 같이 제1 실시 형태에서는, 에칭 공정 시에 배기 장치(26)의 흡인력(배기압)을 저하시키고, 챔버(5) 내에서의 기체의 유동 속도를 저하시킨다. 이에 따라, 기판(W) 상에서의 기체의 유동 속도의 편차가 저하한다. HF 증기를 이용한 에칭 기술에서는, 기판(W) 상을 유동하는 HF 증기의 농도 구배가, 처리의 균일성에 큰 영향을 준다. 이 때문에, 기판(W)에 형성된 SiN막 등의 박막이나 기판(W) 자체를 균일하게 에칭하기 위해서는, 기판(W) 상에서의 HF 증기의 농도를 어느 일정한 농도 이상으로 유지함과 더불어, 기판(W) 상에서의 HF 증기의 농도 구배를 균일하게 할 필요가 있다. 이 때문에, 기판(W) 상에서의 기체의 유동 속도의 편차를 저감함으로써, HF 증기를 기판(W)의 표면 전역에 균일하게 공급할 수 있다. 이에 따라, 기판(W)의 표면 전역을 균일하게 처리할 수 있다. 즉, 챔버(5) 내의 기체의 유동 속도를 제어하는 유동 제어를 행함으로써, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
［제2 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.
이하의 도 5∼도 6에 있어서, 전술의 도 1∼도 4에 나타낸 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(201)의 일부를 수평으로 본 모식도이다.
기판 처리 장치(201)는 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(1)와 동일한 구성을 구비하고 있다. 즉, 기판 처리 장치(201)는 제1 실시 형태에 관련된 처리 유닛(2)을 대신하여, 처리 유닛(202)을 포함한다. 처리 유닛(202)은, 복수의 HF 증기 발생 용기(4)와, 챔버(5)와, 펀칭 플레이트(7)와, 핫 플레이트(8)와, 배기 유닛(24)을 포함한다. 또한, 처리 유닛(202)은, 챔버(5) 내에 배치된 처리 용기(229)와, 처리 용기(229)를 챔버(5) 내에서 이동시키는 용기 이동 유닛(230)을 포함한다.
처리 용기(229)는 후드(hood) 형상이다. 처리 용기(229)는, 용기 이동 유닛(230)에 의해서, 개구가 아래로 향해진 도립(倒立) 자세로 지지되어 있다. 처리 용기(229)는, 다수의 유통 구멍(231)(관통공)이 형성된 원판상의 상벽(232)과, 상벽(232)의 외주부로부터 하방으로 연장되는 통형상의 둘레벽(233)을 포함한다. 둘레벽(233)의 내경은, 기판(W)의 직경보다도 크다. 둘레벽(233)은, 기판(W)의 주위로의 기체의 유동을 저해하는 방호벽으로도 기능한다.
용기 이동 유닛(230)은, 둘레벽(233)의 하단이 기판(W)(기판 유지 위치)의 주위에서 핫 플레이트(8)의 상면에 접촉하는 처리 위치와, 둘레벽(233)의 하단이 기판(W)(기판 유지 위치)보다도 윗쪽으로 퇴피한 퇴피 위치의 사이에 처리 용기(229)를 이동시킨다. 처리 용기(229)가 처리 위치에 배치되면, 처리 용기(229)의 내부(내부 공간)가 밀폐된다. 또한, 핫 플레이트(8)에 기판(W)이 유지되어 있는 상태에서, 처리 용기(229)가 처리 위치에 배치되면, 기판(W)이 처리 용기(229)에 덮여, 처리 용기(229)의 내부에 배치된다.
HF 증기 발생 용기(4)는 처리 용기(229)의 주위에 배치되어 있다. HF 증기 발생 용기(4)는 둘레벽(233)에 접속되어 있다. HF 증기 발생 용기(4)는 둘레벽(233)으로부터 처리 용기(229)의 내부에 기체(HF 증기 또는 질소 가스)를 공급한다. 처리 용기(229)가 처리 위치에 위치하는 상태에서, HF 증기 발생 용기(4)로부터의 기체가, 처리 용기(229)의 내부에 공급되면, 처리 용기(229)의 내부가, HF 증기 발생 용기(4)로부터의 기체에 의해서 채워진다. 또한, 다수의 유통 구멍(231)이 상벽(232)에 형성되어 있으므로, 처리 용기(229)의 내부에 공급된 기체는, 유통 구멍(231)을 통과하여, 처리 용기(229)의 외부로 배출된다. 이 때문에, 처리 용기(229)의 내부에 상승 기류가 형성된다.
도 6은 기판 처리 장치(201)에 의해서 행해지는 제3 처리예에 대하여 설명하기 위한 모식도이다. 이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조한다.
처리 유닛(202)에 의해서 기판(W)이 처리될 때는, 처리 유닛(202)에 기판(W)을 반입하는 반입 공정이 행해진다. 구체적으로, 제어 장치(3)는, 처리 용기(229)를 퇴피 위치에 위치시키고, 셔터(13)를 개방 위치에 위치시키고 있는 상태에서, 반송 로봇에 의해서 기판(W)을 처리 유닛(202) 내에 반입시킨다. 그리고, 제어 장치(3)는, 반송 로봇을 챔버(5) 내로부터 퇴피시킨 후, 처리 용기(229)를 처리 위치에 이동시키고, 셔터(13)를 밀폐 위치로 이동시킨다. 이에 따라, 핫 플레이트(8)에 유지되어 있는 기판(W)이 처리 용기(229)에 의해서 덮여, 밀폐된 처리 용기(229)의 내부에 배치된다.
다음에, 챔버(5) 내의 분위기를 질소 가스로 치환하는 전처리 공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 배기 장치(26)가 전처리 배기압에서 배기관(25) 내를 흡인하고 있는 상태에서, 제2 밸브(21)를 연다. 이에 따라, HF 증기 발생 용기(4)로부터의 질소 가스가, 처리 용기(229) 내로 공급되어, 처리 용기(229) 내의 기체가, 유통 구멍(231)을 통하여 처리 용기(229)의 밖으로 배출된다. 그리고, 처리 용기(229)의 밖으로 배출된 기체는, 배기 장치(26)의 흡인력에 의해서 배기관(25)으로 배출된다. 이에 따라, 처리 용기(229) 내의 분위기가 질소 가스로 치환된다. 또한, 처리 용기(229)로부터 배출된 질소 가스가, 배기 장치(26)의 흡인력에 의해서 배기관(25)으로 배출되므로, 처리 용기(229)의 외부(외부 공간)의 분위기도 질소 가스로 치환된다. 제어 장치(3)는, 처리 용기(229)의 내부 공간 및 외부 공간의 분위기가 질소 가스로 치환된 후, 제2 밸브(21)를 닫는다.
다음에, HF 증기를 기판(W)에 공급하는 에칭 공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 배기 장치(26)의 흡인력을 저하시키고, 챔버(5)로부터의 배기 유량을 전처리 공정 시보다도 감소시킨다. 이 때, 제어 장치(3)는, 배기 장치(26)의 배기압(흡인력)을 전처리 배기압보다 약한 에칭 배기압으로 변화시켜도 되고, 배기 장치(26)의 흡인력을 정지시켜도 된다. 제어 장치(3)는, 배기 유량을 감소시킨 상태에서, 연통 밸브(14)(도 1 참조), 제1 밸브(17), 및 제2 밸브(21)를 연다. 이에 따라, HF 증기 발생 용기(4)로부터의 HF 증기가, 처리 용기(229) 내로 공급된다. 이 때문에, HF 증기가 기판(W)에 공급됨과 더불어, 처리 용기(229) 내의 질소 가스가, HF 증기로 치환된다. 마찬가지로 처리 용기(229)로부터 배출된 HF 증기가 처리 용기(229)의 외부로 공급되고, 챔버(5) 내의 분위기가 HF 증기로 치환된다. 이와 같이 하여, HF 증기가 기판(W)에 공급되어, 기판(W)이 에칭된다. 제어 장치(3)는, 연통 밸브(14), 제1 밸브(17), 및 제2 밸브(21)가 열리고 나서 소정 시간이 경과한 후, 연통 밸브(14), 제1 밸브(17), 및 제2 밸브(21)를 닫고, 기판(W)으로의 HF 증기의 공급을 정지시킨다.
다음에, 챔버(5) 내의 분위기를 질소 가스로 치환하는 후처리 공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 배기 장치(26)의 흡인력을 강하게 하거나, 혹은, 배기 장치(26)에 의한 기체의 흡인을 재개시켜, 챔버(5)로부터의 배기 유량을 에칭 공정 시보다도 증가시킨다. 즉, 제어 장치(3)는, 배기 장치(26)의 배기압(흡인력)을 에칭 배기압보다 강한 후처리 배기압으로 변화시킨다. 그리고, 제어 장치(3)는, 배기 유량을 증가시킨 상태에서, 제2 밸브(21)를 연다. 이에 따라, 처리 용기(229)의 내부 공간 및 외부 공간의 분위기가 질소 가스로 치환된다. 그 후, 제어 장치(3)는, 제2 밸브(21)를 닫고, 처리 용기(229) 내로의 질소 가스의 공급을 정지시킨다.
다음에, 챔버(5) 내로부터 기판(W)을 반출하는 반출 공정이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 처리 용기(229)를 처리 위치로부터 퇴피 위치로 이동시키고, 셔터(13)를 밀폐 위치로부터 개방 위치로 이동시킨다. 그리고, 제어 장치(3)는, 처리 용기(229) 및 셔터(13)가 각각 밀폐 위치 및 개방 위치에 위치하고 있는 상태에서, 반송 로봇에 의해서 기판(W)을 챔버(5) 내로부터 반출시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 셔터(13)를 밀폐 위치로 이동시킨다.
이상과 같이 제2 실시 형태에서는, 에칭 공정 시에 배기 장치(26)의 흡인력을 저하시키는 것에 추가하여, 처리 용기(229)에 의해서 기판(W)이 덮여 있는 상태에서, HF 증기를 처리 용기(229)의 내부(내부 공간)에 공급한다. 처리 용기(229)의 내부에서는, 기체의 유동이 처리 용기(229)의 내면에 의해서 저해되므로, 처리 용기(229) 내에서의 기체의 유동 속도가 더욱 저하된다. 이 때문에, 기판(W) 상에서의 기체의 유동 속도의 편차를 더욱 저하시킬 수 있다. 따라서, 기판(W)의 표면 전역을 한층 더 균일하게 처리할 수 있다.
［제3 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다.
이하의 도 7에 있어서, 전술의 도 1∼도 6에 나타낸 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(301)의 일부를 수평으로 본 모식도이다.
기판 처리 장치(301)는 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(1)와 동일한 구성을 구비하고 있다. 즉, 기판 처리 장치(301)는, 제1 실시 형태에 관련된 처리 유닛(2)을 대신하여, 처리 유닛(302)을 포함한다. 처리 유닛(302)은, HF 증기 발생 용기(4)와, 챔버(5)와, 펀칭 플레이트(7)와, 핫 플레이트(8)와, 회전축(9)과, 회전 구동 기구(10)와, 배기 유닛(24)을 포함한다. 또한, 처리 유닛(302)은, 처리 용기(229)와, 용기 이동 유닛(230)을 포함한다. HF 증기 발생 용기(4)는, 처리 용기(229)의 윗쪽에 배치되어 있다. 용기 이동 유닛(230)은, 둘레벽(233)의 하단이, 기판(W) 및 핫 플레이트(8)에 비접촉 상태에서, 기판(W)의 주위에서 핫 플레이트(8)의 상면에 근접하는 처리 위치와, 둘레벽(233)의 하단이 기판(W)보다도 윗쪽에 퇴피한 퇴피 위치의 사이에서 처리 용기(229)를 이동시킨다.
제어 장치(3)는, 전술의 제1 처리예 및 제2 처리예와 마찬가지로, 기판(W)을 처리한다. 에칭 공정에서, 제어 장치(3)는 챔버(5)로부터의 배기 유량을, 전처리 공정 및 후처리 공정 시보다도 감소시킨다. 또한, 에칭 공정에서, 제어 장치(3)는, 기판(W)이 핫 플레이트(8)에 유지되어 있고, 처리 용기(229)가 처리 위치에 위치하고 있는 상태에서, HF 증기 발생 용기(4)로부터 HF 증기를 토출시킨다. HF 증기 발생 용기(4)로부터 토출된 HF 증기는, 다수의 유통 구멍(231)을 통하여 처리 용기(229) 내로 유입된다. 처리 용기(229) 내로 유입된 HF 증기는, 처리 용기(229) 내를 하방으로 흘러, 처리 용기(229) 내의 기체를 흐르게 한다. 이 때문에, 도 7에 화살표로 표시하는 바와같이, 처리 용기(229) 내의 기체는, 둘레벽(233)의 하단과 핫 플레이트(8)의 사이를 통과하여, 처리 용기(229)의 밖으로 배출된다. 이와 같이 하여, 질소 가스를 포함하는 챔버(5) 내의 분위기가 HF 증기로 치환되어, HF 증기가 처리 용기(229) 내에 충만한다. 이 때문에, HF 증기가 기판(W)에 공급되어, 기판(W)이 에칭된다.
이상과 같이 제3 실시 형태에서는, 에칭 공정 시에 배기 장치(26)의 흡인력을 저하시키는 것에 추가하여, 처리 용기(229)에 의해서 기판(W)이 덮여 있는 상태에서, HF 증기를 처리 용기(229)의 내부(내부 공간)에 공급한다. 처리 용기(229) 내로 유입된 HF 증기는, 둘레벽(233)의 하단과 핫 플레이트(8)의 사이의 좁은 간극을 통하여 배출되므로, 처리 용기(229) 내에서의 기체의 유동 속도가 한층 더 저하한다. 이 때문에, 기판(W) 상에서의 기체의 유동 속도의 편차를 한층 더 저하시킬 수 있다. 따라서, 기판(W)의 표면 전역을 더욱 균일하게 처리할 수 있다.
［제4 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다.
이하의 도 8에 있어서, 전술의 도 1∼도 7에 나타낸 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(401)의 일부를 수평으로 본 모식도이다.
기판 처리 장치(401)는 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(1)와 동일한 구성을 구비하고 있다. 즉, 기판 처리 장치(401)는 제1 실시 형태에 관련된 처리 유닛(2)을 대신하여, 처리 유닛(402)을 포함한다. 처리 유닛(402)은 HF 증기 발생 용기(4)와, 챔버(5)와, 핫 플레이트(8)와, 회전축(9)과, 회전 구동 기구(10)와, 배기 유닛(24)을 포함한다. 또한, 처리 유닛(402)은 챔버(5) 내에 배치된 환상의 방호벽(434)과, 방호벽(434)을 챔버(5) 내에서 이동시키는 방호벽 이동 유닛(435)을 포함한다. 방호벽(434)은 핫 플레이트(8)에 유지되어 있는 기판(W)의 주위를 동심원상으로 둘러싸고 있다. 방호벽(434)은, 전체 둘레에 걸쳐 연속해 있는 것이 바람직하다. 즉, 방호벽(434)은 둘레 방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 분할체에 의해서 구성되어 있어도 된다. 방호벽(434)은 핫 플레이트(8)의 상면으로부터 상방으로 연장되어 있다. 방호벽(434)은 핫 플레이트(8)에 의해서 지지되어 있다. 반송 로봇에 의해서 반송되는 기판(W)은, 핫 플레이트(8) 상에서 기판(W)을 승강시키는 도시하지 않은 지지 핀에 의해서 중계되어, 핫 플레이트(8) 상에 재치된다.
제어 장치(3)는 전술의 제1 처리예 및 제2 처리예와 마찬가지로, 기판(W)을 처리한다. 에칭 공정에서, 제어 장치(3)는 챔버(5)로부터의 배기 유량을, 전처리 공정 및 후처리 공정 시보다도 감소시킨다. 또한, 에칭 공정에서, 제어 장치(3)는, 기판(W)이 핫 플레이트(8)에 유지되어 있는 상태에서, HF 증기 발생 용기(4)로부터 HF 증기를 토출시킨다. HF 증기 발생 용기(4)로부터 토출된 HF 증기는 방호벽(434)의 안쪽의 공간에 유입된다. 이 때문에, 방호벽(434) 내의 기체는 방호벽(434)의 밖으로 배출된다. 이와 같이 하여, 질소 가스를 포함하는 처리 용기(229) 내의 분위기가 HF 증기로 치환되고, HF 증기가 방호벽(434) 내에 충만한다. 이 때문에, HF 증기가 기판(W)에 공급되어, 기판(W)이 에칭된다.
이상과 같이 제4 실시 형태에서는, 에칭 공정 시에 배기 장치(26)의 흡인력을 저하시키는 것에 추가하여, 방호벽(434)에 의해서 기판(W)이 둘러싸여 있는 상태에서, HF 증기를 방호벽(434)의 안쪽의 공간에 공급한다. 이에 따라, HF 증기가 기판(W)에 공급된다. 기판(W)에 공급된 HF 증기는, 기판(W)의 표면을 따라서 흐른다. 방호벽(434)에 의해서 기판(W)이 둘러싸여 있으므로, 도 8에 화살표로 표시하는 바와같이, 기판(W)의 주연부로부터 바깥쪽으로의 기체의 유동이 방호벽(434)에 의해서 저해된다. 이 때문에, 기판(W) 상에서의 기체의 유동 속도가 한층 더 저하하고, 기판(W) 상에서의 기체의 유동 속도의 편차가 더욱 저하된다. 따라서, 기판(W)의 표면 전역을 한층 더 균일하게 처리할 수 있다.
［다른 실시 형태]
본 발명의 제1∼제4 실시 형태의 설명은 이상이지만, 본 발명은 전술의 제1∼제4 실시 형태의 내용에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 기재된 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 제1 및 제2 처리예에서는, 회전 상태의 기판에 HF 증기를 공급하는 경우에 대해서 설명했는데, 비회전 상태의 기판에 HF 증기를 공급해도 된다. 제3 및 제4 실시 형태에서 설명한 처리예에 대해서도 동일하다.
또한, 제3 처리예에서는, 에칭 공정을 행하기 전에, 제2 처리예에서 설명한 치환 공정을 행하지 않는 경우에 대해서 설명했는데, 에칭 공정을 행하기 전에 치환 공정을 행해도 된다. 이 경우, 치환 공정 및 에칭 공정을 1회씩 행한 후에, 후처리 공정을 행해도 되고, 치환 공정으로부터 에칭 공정까지의 1개의 싸이클을 여러 차례 행한 후에, 후처리 공정을 행해도 된다. 제3 및 제4 실시 형태에 대해서도 마찬가지로, 에칭 공정을 행하기 전에 치환 공정을 행해도 된다.
또한, 제1∼제4 실시 형태에서는, 처리 증기로서의 HF 증기(불산의 증기와 캐리어 가스의 혼합 유체)가 기판에 공급되는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 불화수소가 수분이 아니라, 캐리어가 되는 용제로 희석되어 있는 무수 불산의 증기, 또는 무수 불산의 증기와 캐리어 가스의 혼합 유체가, 기판에 공급되어도 된다. 또한, 처리 증기는 불산 또는 무수 불산을 이용하여 생성된 증기에 한정되지 않고, SiN을 에칭하기 위한 불소를 함유하는 증기여도 되고, 암모니아 및 과산화수소수 중 적어도 한쪽을 이용하여 생성된 증기(세정 증기)여도 된다.
또한, 제1∼제4 실시 형태에서는, 처리 증기(HF 증기) 및 불활성 가스(질소 가스)가, 공통의 유닛(HF 증기 발생 용기)으로부터 챔버 내(밀폐 공간)에 공급되는 경우에 대하여 설명했는데, 처리 증기 및 불활성 가스는, 별도 유닛으로부터 챔버 내에 공급되어도 된다.
또한, 제1∼제4 실시 형태에서는, 기판 처리 장치가, 원판상의 기판을 처리하는 장치인 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 기판 처리 장치는, 액정 표시 장치용 기판 등의 다각형의 기판을 처리하는 장치여도 된다.
그 외, 특허 청구의 범위에 기재된 사항의 범위에서 다양한 설계 변경을 실시하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했는데, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 명확하게 하기 위해서 이용된 구체적인 예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체적인 예에 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니고, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부의 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
본원은 2011년 12월 22일에 일본 특허청에 제출된 특원 2011－281688호와, 2012년 8월 9일에 일본 특허청에 제출된 특원 2012－177220호에 대응하고 있고, 이들 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 기술된 것으로 한다.

Claims (13)

  1. 기판이 배치된 밀폐 공간으로부터 전처리 배기 유량으로 기체를 흡인하면서, 상기 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급하는 전처리 공정과,
    상기 전처리 공정 후에, 상기 전처리 배기 유량보다도 작은 에칭 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 배출시키면서, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하고, 상기 기판 상에서의 처리 증기의 응축에 의해서 상기 기판 상에 형성된 액막으로 상기 기판을 에칭하는 에칭 공정과,
    상기 에칭 공정 후에, 상기 에칭 배기 유량보다도 큰 후처리 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인하면서, 상기 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급하는 후처리 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 에칭 공정은, 상기 에칭 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인하면서, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 약(弱)배기 공정과, 상기 밀폐 공간으로부터의 기체의 흡인을 정지한 상태에서, 상기 에칭 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 배출시키면서, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 흡인 정지 공정 중 적어도 한쪽을 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전처리 공정의 후이며, 상기 에칭 공정 전에, 상기 에칭 배기 유량보다도 큰 치환 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인하면서, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 치환 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 치환 공정과 상기 에칭 공정을 상기 후처리 공정 전에 교호로 복수회 행하는 반복 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 에칭 공정은, 내부 공간과 외부 공간의 사이에서 유체를 유통시키는 유통 구멍이 형성되어 있고, 상기 밀폐 공간에 배치된 처리 용기에 의해서 기판이 덮여 있는 상태에서, 상기 처리 용기의 상기 외부 공간으로부터 기체를 배출시키면서, 상기 처리 용기의 상기 내부 공간에 처리 증기를 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 에칭 공정은, 환상의 방호벽에 의해서 기판이 둘러싸여 있는 상태에서, 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 배출시키면서, 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판은 질화막이 표면에 형성된 기판인, 기판 처리 방법.
  8. 밀폐 공간이 내부에 설치된 처리실과,
    상기 밀폐 공간에서 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급하는 처리 증기 공급 유닛과,
    상기 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 유닛과,
    상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인하는 배기 유닛과,
    상기 처리 증기 공급 유닛, 불활성 가스 공급 유닛, 및 배기 유닛을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    전처리 배기 유량으로 상기 배기 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인시키면서, 상기 불활성 가스 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급시키는 전처리 공정과,
    상기 전처리 공정 후에, 상기 전처리 배기 유량보다도 작은 에칭 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 상기 배기 유닛에 기체를 배출시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급시키고, 상기 기판 상에서의 처리 증기의 응축에 의해서 상기 기판 상에 형성된 액막으로 상기 기판을 에칭하는 에칭 공정과,
    상기 에칭 공정 후에, 상기 에칭 배기 유량보다도 큰 후처리 배기 유량으로 상기 배기 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인시키면서, 상기 불활성 가스 공급 유닛에 의해 상기 밀폐 공간에 불활성 가스를 공급시키는 후처리 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 에칭 배기 유량으로 상기 배기 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급시키는 약배기 공정과, 상기 배기 유닛에 의한 기체의 흡인을 정지시킨 상태에서, 상기 에칭 배기 유량으로 상기 밀폐 공간으로부터 상기 배기 유닛에 기체를 배출시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급시키는 흡인 정지 공정 중 적어도 한쪽을 포함하는 상기 에칭 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 전처리 공정 후이며, 상기 에칭 공정 전에, 상기 에칭 배기 유량보다도 큰 치환 배기 유량으로 상기 배기 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간으로부터 기체를 흡인시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급시키는 치환 공정을 더 실행하는, 기판 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 치환 공정과 상기 에칭 공정을 상기 후처리 공정 전에 교호로 복수회 행하는 반복 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  12. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    내부 공간과 외부 공간의 사이에 유체를 유통시키는 유통 구멍이 형성되어 있고, 상기 밀폐 공간에 배치되어 있고, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을 덮는 처리 용기를 더 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 처리 용기의 상기 외부 공간으로부터 상기 배기 유닛에 기체를 배출시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 처리 용기의 상기 내부 공간에 처리 증기를 공급시키는 공정을 포함하는 상기 에칭 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  13. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 기판 유지 유닛에 유지된 기판의 주위를 둘러싸는 환상의 방호벽을 더 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 방호벽에 의해서 기판이 둘러싸여 있는 상태에서, 상기 밀폐 공간으로부터 상기 배기 유닛에 기체를 배출시키면서, 상기 처리 증기 공급 유닛에 의해서 상기 밀폐 공간에 처리 증기를 공급시키는 공정을 포함하는 상기 에칭 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101905289B1 (ko) * 2014-03-28 2018-10-05 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
TWI667686B (zh) * 2015-01-23 2019-08-01 日本思可林集團股份有限公司 基板處理方法及基板處理裝置暨流體噴嘴
JP6689179B2 (ja) * 2016-11-30 2020-04-28 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
CN106783692B (zh) * 2017-01-12 2018-01-12 广东工业大学 一种微结构刻蚀的加工装置
CN109081595A (zh) * 2018-09-30 2018-12-25 江苏耀兴安全玻璃有限公司 一种微晶玻璃的制备方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5413778A (en) * 1977-07-01 1979-02-01 Nec Corp Production of semiconductor device
JPS54108579A (en) * 1978-02-14 1979-08-25 Fujitsu Ltd Method and device for plasma etching
JPH0226026A (ja) * 1988-07-15 1990-01-29 Kyushu Electron Metal Co Ltd シリコン基板の表面処理方法及びその装置
JPH04245431A (ja) * 1991-01-30 1992-09-02 Kyushu Electron Metal Co Ltd 半導体基板の酸化膜除去方法とその装置
TW371775B (en) * 1995-04-28 1999-10-11 Siemens Ag Method for the selective removal of silicon dioxide
JP3401585B2 (ja) * 1995-06-30 2003-04-28 東京エレクトロン株式会社 基板の洗浄方法
US6143063A (en) * 1996-03-04 2000-11-07 Symetrix Corporation Misted precursor deposition apparatus and method with improved mist and mist flow
JP4217929B2 (ja) * 1998-12-25 2009-02-04 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション オゾン処理装置
JP2001015481A (ja) 1999-06-30 2001-01-19 Dainippon Screen Mfg Co Ltd エッチング装置
EP1083593A1 (en) * 1999-09-10 2001-03-14 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Etching of silicon nitride by anhydrous halogen gas
JP3811602B2 (ja) * 2000-09-01 2006-08-23 大日本スクリーン製造株式会社 基板表面処理方法および基板表面処理装置
US6534413B1 (en) 2000-10-27 2003-03-18 Air Products And Chemicals, Inc. Method to remove metal and silicon oxide during gas-phase sacrificial oxide etch
JP3592233B2 (ja) 2000-12-14 2004-11-24 大日本スクリーン製造株式会社 基板表面処理装置および基板表面処理方法
US6676760B2 (en) * 2001-08-16 2004-01-13 Appiled Materials, Inc. Process chamber having multiple gas distributors and method
JP2005150332A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Sony Corp エッチング方法
JP4661753B2 (ja) * 2006-09-29 2011-03-30 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、洗浄方法及び記憶媒体
CN102623328B (zh) * 2007-05-18 2014-11-26 Fsi国际公司 用水蒸气或蒸汽处理基材的方法
JP2009188411A (ja) 2009-03-06 2009-08-20 Tokyo Electron Ltd シリル化処理方法、シリル化処理装置およびエッチング処理システム

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