KR20140023212A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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겐지 이즈모토
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다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 처리액의 소비량과 처리 시간을 억제하면서 기판의 주연부의 화학 처리를 행한다.
(해결 수단) 기판 처리 장치는, 기판을 대략 수평 자세로 회전시키면서 기판의 주연부의 화학 처리를 행할 때에, 기판의 주연부에 가열용 수증기를 분사하여 상기 주연부를 가열한다. 또, 기판의 상면 중 기판의 주연부의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 기판의 상방으로부터 기체를 분사함으로써, 분사 목표 영역으로부터 기판의 주연부를 향해 흐르는 기체류를 기판 상에 생성시킨다. 가열용 수증기로부터 수취하는 열에 의해 기판의 주연부의 온도 저하가 억제됨으로써, 처리액의 화학 활성도의 저하가 억제되어, 기판의 처리가 신속히 진행된다. 또, 기판의 상면을 주연부를 향하게 하여 흐르는 기체류를 기판 상에 생성시킴으로써, 수증기가 응축된 미스트나 처리액 등이 기판의 중심 측에 부착되기 어려워진다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 기판을 회전시키면서, 그 기판에 처리액을 공급하여 에칭 처리 등의 화학 처리를 행하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 처리의 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 태양전지용 기판 등의 기판이 포함된다.
반도체 웨이퍼 등의 기판의 일련의 처리 공정에서는, 기판의 표면(「상면」)에 금속이나 포토레지스트 등의 박막을 형성하기 위한 성막 공정을 복수 갖고 있는데, 이 성막 공정에서는 기판의 이면(「하면」) 혹은 기판 상면의 주연부에도 성막 되는 경우가 있다. 그러나, 일반적으로는 기판에 있어서 성막이 필요한 곳은 기판 표면의 중앙부의 회로 형성 영역뿐이며, 기판의 이면 혹은 기판 표면의 주연부에 성막되어 버리면, 성막 공정의 후속 공정에 있어서, 다른 장치와의 접촉에 의해 기판 표면의 주연부에 형성된 박막이 벗겨지거나 하는 경우가 있으며, 이것이 원인이 되어 수율의 저하나 기판 처리 장치 자체의 트러블이 발생하는 경우가 있다.
그래서, 대략 수평 상태로 유지한 기판을 회전시키면서 기판의 주연부에 미리 온도 조정된 처리액을 공급하여 기판 표면의 주연부에 형성된 박막을 제거하는, 소위 베벨 에칭 처리를 행하는 장치가 제안되어 있다.
예를 들면, 특허 문헌 1에 기재된 장치는, 대략 수평 상태로 유지한 기판을 회전시키면서, 기판의 하면 중 중앙 부분에 대향하는 형상의 노즐로부터 기판 하면에 에칭액을 공급하고, 원심력의 작용에 의해 주연부로 퍼진 에칭액을 기판의 상면의 주연부로 들어가게 함으로써 기판 상면 중 주연부의 에칭 처리를 행한다.
또, 특허 문헌 2에 기재된 장치는, 기판의 상방에 기판 상면과 대향하는 차단 부재를 갖고, 기판을 대략 수평면 내에서 회전시키면서 차단 부재의 주연부에 배치된 노즐로부터, 기판 상면의 주연부를 향해서 처리액을 공급하여 기판 상면 중 주연부의 에칭 처리를 행한다.
일본국 특허 공개 2004-6672호 공보 일본국 특허 공개 2008-47629호 공보
그러나, 특허 문헌 1, 2의 장치에는, 기판의 회전에 의해 주연부의 온도가 저하하여 에칭 레이트가 저하되므로, 주연부의 에칭 처리에 필요로 하는 처리액의 양과 처리 시간이 증대한다고 하는 문제가 있다.
또, 이런 종류의 기술에 있어서는, 기판 상의 가능한 한 넓은 면적을 디바이스로서 유효하게 활용하기 위해서, 기판 상면의 주연부(「단부」)에 있어서의 에칭폭을 가능한 한 작게, 또한 균일하게 하는 것이 요구된다. 특히 반도체 디바이스 제조의 기술 분야에 있어서는, 반도체 웨이퍼의 대구경화에 수반하여 증가하는 웨이퍼 주연부의 로스를 억제하기 위해서, 종래 2~3mm이었던 에칭폭을, 예를 들면, 1mm 이하로까지 감소시키는 것이 바람직하다.
특허 문헌 1의 장치에 의해 에칭폭을 작게하기 위한 수법으로는, 기판 상면으로 처리액이 들어가는 양을 적게 하기 위해서 처리액의 공급량을 적게 하여 기판의 회전 속도를 높이는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이 수법에 의하면, 평균적인 에칭폭을 작게 할 수 있지만, 주연부로 처리액이 들어가는 양의 제어가 곤란해져 국소적으로 크게 에칭되는 부분이 출현하는 등, 에칭폭의 균일성이 악화된다. 또, 주연부와, 주연부에 있어서의 처리액의 온도가 저하하여 에칭 레이트가 저하된다고 하는 문제도 있다.
또, 특허 문헌 2의 장치에 의해 에칭폭을 작게 하기 위해서는, 주연부에 공급하는 처리액의 공급량을 적게 할 필요가 있다. 그러나, 이 수법에 의하면, 처리액의 액량의 감소와, 이 감소에 의한 배관중에서의 처리액의 온도의 저하에 따라, 기판의 주연부에 있어서의 에칭 레이트가 저하된다고 하는 문제가 있다.
그리고 이것들은, 에칭액을 이용한 에칭 처리에 한정되지 않고, 온도에 따라 화학 활성도(화학 반응성)가 변화하는 처리액(온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지는 처리액)을 이용하여 기판의 화학 처리를 행하는 처리에 일반적으로 발생하는 문제이다.
본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 대략 수평 상태로 유지한 기판을 회전시키면서 기판의 주연부에, 온도에 따라 화학 활성도가 변화하는 처리액을 공급하여 주연부의 화학 처리(에칭 처리 등)를 행하는 장치에 있어서, 처리액의 소비량과 처리 시간을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 상기 장치에 있어서 화학 처리폭(에칭폭 등)의 균일성과 처리 효율(에칭 레이트 등)의 각각의 악화를 억제하면서 화학 처리폭을 좁게 할 수 있는 기술을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 제1의 양태에 따른 기판 처리 장치는, 온도에 따라 화학 활성도가 변화하는 처리액을 이용하여 기판의 화학 처리를 행하는 기판 처리 장치로서, 기판을 대략 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판을 대략 수평면 내에서 회전시키는 회전부와, 상기 기판의 주연부에 가열용 수증기를 분사하여 상기 주연부를 가열하는 가열부와, 상기 가열부에 의해 가열된 상기 주연부에 상방으로부터 처리액을 공급하여 상기 주연부의 화학 처리를 행하는 주연 처리부와, 상기 기판의 상면 중 상기 기판의 상기 주연부의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 상기 기판의 상방으로부터 기체를 분사함으로써, 상기 분사 목표 영역으로부터 상기 기판의 상기 주연부를 향해 흐르는 기체류를 기판 상에 생성시키는 기체 분사부를 구비한다.
제2의 양태에 따른 기판 처리 장치는, 제1의 양태에 따른 기판 처리 장치로서, 상기 기판의 하면에 처리액을 공급하여 상기 하면의 화학 처리를 행하는 하면 처리부를 더 구비하고, 상기 하면 처리부는, 상기 회전부에 의해 회전되는 상기 기판의 하면의 대략 전역에 대향하는 대향면과, 상기 대향면에 형성된 처리액 토출구를 구비하고, 상기 처리액 토출구로부터 처리액을 토출하여, 상기 처리액에 의해 상기 기판의 하면과 상기 대향면 사이의 공간을 액밀 상태로 한다.
제3의 양태에 따른 기판 처리 장치는, 제2의 양태에 따른 기판 처리 장치로서, 상기 대향면은, 상기 주연부에 대향하는 부분보다도 상기 처리액 토출구 부분쪽이 상기 기판의 하면과의 간격이 넓어지는 깔때기 모양의 형상을 갖는다.
제4의 양태에 따른 기판 처리 장치는, 제1 내지 제3 중 어느 한 양태에 따른 기판 처리 장치로서, 상기 가열부와 상기 주연 처리부는, 상기 기판의 상기 주연부의 회전 궤적의 제1 위치에 있어서 상기 가열부로부터의 상기 수증기가 상기 주연부에 분사되고, 상기 회전 궤적을 따라서 상기 제1 위치의 후방에 위치하는 제2 위치에 있어서 상기 주연 처리부로부터의 상기 처리액이 상기 주연부에 공급되는 위치 관계로 설치되어 있다.
제5의 양태에 따른 기판 처리 장치는, 온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지는 처리액을 이용하여 기판의 화학 처리를 행하는 기판 처리 장치로서, 기판을 대략 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판을 대략 수평면 내에서 회전시키는 회전부와, 상기 기판의 주연부의 회전 궤적에 있어서의 상이한 복수의 위치에 각각 대향하도록 배치되고, 상기 복수의 위치에 있어서 상기 주연부를 각각 가열하는 복수의 가열부와, 상기 복수의 가열부에 의해 가열된 상기 주연부에 상방으로부터 처리액을 공급하여 상기 주연부의 화학 처리를 행하는 주연 처리부를 구비한다.
제6의 양태에 따른 기판 처리 장치는, 제5의 양태에 따른 기판 처리 장치로서, 상기 복수의 가열부는, (1) 상기 기판의 상기 주연부에 대해, 가열된 유체를 공급하는 열유체 공급부 및 (2) 상기 기판의 상기 주연부에 대해, 광을 조사하는 광조사부 중 적어도 한쪽을 포함하고 상기 가열된 유체와 상기 광은, 공간적으로 그 일부가 상기 기판의 상기 주연부에 닿고, 상기 가열된 유체는, 상기 기판의 상기 주연부에 존재하는 물질에 대해 화학 반응성을 갖지 않는 소재의 유체이다.
제7의 양태에 따른 기판 처리 장치는, 제6의 양태에 따른 기판 처리 장치로서, 상기 복수의 가열부의 각각은, 상기 가열된 유체로서의 가열용 수증기를 각각 상기 복수의 위치에 분사하여 상기 주연부를 각각 가열한다.
제8의 양태에 따른 기판 처리 장치는, 제7의 양태에 따른 기판 처리 장치로서, 상기 수증기가 과열 수증기이다.
제9의 양태에 따른 기판 처리 장치는, 제7의 양태에 따른 기판 처리 장치로서, 상기 복수의 가열부는, 상기 기판의 내측으로부터 외측을 향하는 비스듬한 하향 방향의 분사 경로를 따라서 상기 수증기를 상기 주연부에 각각 분사한다.
제10의 양태에 따른 기판 처리 장치는, 제7 내지 제9 중 어느 한 양태에 따른 기판 처리 장치로서, 상기 기판의 상면 중 상기 기판의 상기 주연부의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 상기 기판의 상방으로부터 기체를 분사함으로써, 상기 분사 목표 영역으로부터 상기 기판의 상기 주연부를 향해 흐르는 기체류를 기판 상에 생성시키는 기체 분사부를 더 구비한다.
제11의 양태에 따른 기판 처리 방법은, 온도에 따라 화학 활성도가 변화하는 처리액을 이용하여 기판의 화학 처리를 행하는 기판 처리 방법으로서, 기판을 대략 수평 자세로 유지하여 대략 수평면 내에서 회전시키는 회전 단계와, 상기 회전 단계와 병행하여, 상기 기판의 주연부에 가열용 수증기를 분사하여 상기 주연부를 가열하는 가열 단계와, 상기 가열 단계에서 가열된 상기 주연부에 상방으로부터 처리액을 공급하여 상기 주연부의 화학 처리를 행하는 주연 처리 단계와, 상기 가열 단계와, 상기 주연 처리 단계에 병행하여, 상기 기판의 상면 중 상기 기판의 상기 주연부의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 상기 기판의 상방으로부터 기체를 분사함으로써, 상기 분사 목표 영역으로부터 상기 기판의 상기 주연부를 향해 흐르는 기체류를 기판 상에 생성시키는 기체 분사 단계를 구비한다.
제12의 양태에 따른 기판 처리 방법은, 온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지는 처리액을 이용하여 기판의 화학 처리를 행하는 기판 처리 방법으로서, 기판을 대략 수평 자세로 유지하여 대략 수평면 내에서 회전시키는 회전 단계와, 상기 회전 단계와 병행하여, 상기 기판의 주연부의 회전 궤적에 있어서의 상이한 복수의 위치에 있어서 상기 주연부를 각각 가열하는 가열 단계와, 상기 가열 단계에서 가열된 상기 주연부에 상방으로부터 처리액을 공급하여 상기 주연부의 화학 처리를 행하는 주연 처리 단계를 구비한다.
본 발명에 의하면, 가열용 수증기가 분사되어 가열된 기판의 주연부에 처리액이 공급되어 주연부의 화학 처리가 행해진다. 따라서, 회전에 의한 기판의 주연부의 온도 저하가 억제되므로, 처리액의 화학 활성도의 변화도 작아져, 처리액의 소비량과 처리 시간이 억제된다. 또, 기판의 상면 중 기판의 주연부의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 기판의 상방으로부터 기체를 분사시키고, 상기 분사 목표 영역으로부터 기판의 주연부를 향해 흐르는 기체류를 기판 상에 생성시킴으로써, 기판 상면의 비처리 영역에 대한 수증기가 응축된 미스트나 미스트 형상의 처리액의 부착이 억제된다. 따라서, 미스트의 부착에 의한 비처리 영역의 열화를 억제하면서, 기판의 주연부의 가열에 충분한 양의 수증기를 공급할 수 있다.
본 발명에 의하면, 회전되는 기판의 하면의 대략 전역에 대향하는 대향면을 구비한 하면 처리부의 처리액 토출구로부터 처리액이 토출되고, 처리액에 의해서 기판의 하면과 대향면 사이의 공간이 액밀 상태가 된다. 이로써, 기판을 저속으로 회전시켰다고 해도 기판의 하면 전역에 처리액을 공급할 수 있다. 이에 의해, 기판 주연부의 온도 저하를 억제하여 주연부의 가열에 필요로 하는 에너지를 억제하면서, 기판의 주연부와 하면의 화학 처리를 행할 수 있다. 또, 기판의 회전 속도의 억제에 의해 기판의 하면으로부터 기판 상면의 주연부로 처리액이 들어가는 것을 억제할 수 있어, 주연부의 처리폭의 제어가 용이해진다.
본 발명에 의하면, 기판의 주연부의 회전 궤적에 있어서의 상이한 복수의 위치에 있어서 주연부가 각각 가열되고, 주연부에 상방으로부터 처리액이 공급되므로, 주연부에 있어서의 반경 방향의 가열 폭이 좁은 경우에도 주연부의 온도 저하가 억제된다. 그리고, 처리액의 액량이 적다고 해도, 기판 상면의 주연부 중 가열부에 의해 가열된 세폭(細幅)의 영역에 있어서의 처리액의 반응 속도의 저하를 억제하여 처리액의 반응성을 올릴 수 있다. 따라서, 화학 처리폭의 균일성과 처리 효율의 각각의 악화를 억제하면서 화학 처리폭을 좁게 할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 기판의 단면도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 기판의 에칭 처리 후의 단면도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 기판의 표면에 대한 노즐 유닛의 배치를 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 5는 노즐 유닛의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 6은 노즐 유닛의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 7은 하측 노즐에 의한 기판의 이면 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 하측 노즐에 의한 기판의 이면 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 하측 노즐에 의한 기판의 이면 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 제1 실시형태에 있어서의 기판 처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 11은 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 기판의 표면에 대한 노즐 유닛의 배치를 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 13은 노즐 유닛의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 14는 노즐 유닛의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 15는 노즐 유닛의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 16은 수증기의 분사 목표 영역과 기판의 주연부의 위치 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은 비교 기술을 나타내는 도면이다.
도 18은 가열부의 유무에 따른 기판 상의 온도 분포의 차이를 그래프로 예시한 도면이다.
도 19는 가열부의 유무에 따른 기판 상의 에칭폭의 차이의 일례를 나타내는 도면이다.
도 20은 기판의 단면도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 21은 도 20의 기판의 에칭 처리 후의 단면도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 22는 비교 기술을 나타내는 도면이다.
도 23은 제2 실시형태에 있어서의 기판 처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로차트이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도면에서는 동일한 구성 및 기능을 갖는 부분에 같은 부호가 부여되고, 하기 설명에서는 중복 설명이 생략된다. 또, 각 도면은 모식적으로 나타난 것이며, 예를 들면, 각 도면에서의 표시물의 사이즈 및 위치 관계 등은 반드시 정확하게 도시된 것은 아니다.
<제1 실시형태에 대해서>
<1. 기판 처리 장치의 구성>
도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 개략 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 기판 처리 장치(100)는, 온도에 따라 화학 활성도가 변화하는 처리액을 이용하여 기판의 화학 처리를 행한다. 구체적으로는, 기판 처리 장치(100)는, 화학 처리용 처리액으로서 에칭액을 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)의 표면(「상면」이라고도 칭함)(S1) 중 기판의 주연부(「표면 주연부」라고도 칭함)(S3)의 에칭 처리를 행하여, 표면 주연부(S3)에 형성되어 있는 박막(불요물)의 제거를 행한다. 표면 주연부(S3)는, 기판(W)의 표면(S1) 중 기판(W)의 둘레 끝가장자리로부터, 예를 들면, 폭 1.0~3.0mm의 환형의 영역이다. 또, 기판 처리 장치(100)는, 에칭 처리에 의해, 기판(W)의 이면(「하면」이라고도 칭함)(S2)에 형성되어 있는 박막의 제거도 행한다. 기판(W)의 표면 형상은 대략 원형이며, 기판(W)의 표면(S1)은 디바이스 패턴이 형성되는 디바이스 형성면을 의미하고 있다.
도 2는, 기판(W)의 단면도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3은, 도 2에 나타난 기판(W)의 표면 주연부(S3)에 에칭 처리가 실시된 후의 단면도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2에 나타난 바와 같이 기판(W)의 중심층(11)은, 실리콘 등에 의해 구성되어 있다. 중심층(11) 상에 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 등의 박막에 의해 절연성의 하지층(下地層)(12)이 형성되어 있다. 하지층(12) 상에, TiN(질화 티탄)층, Al(알루미늄)층, 혹은 W(텅스텐)층 등의 박막에 의해서 난용성의 상층(13)이 형성되어 있다. 도 3에 나타난 바와 같이, 기판(W)에 있어서는, 예를 들면, 표면 주연부(S3) 중 둘레 끝가장자리측의 폭(21)의 영역에 있어서의 상층(13)이 에칭 처리에 의해 제거된다. 또한, 도 3의 예에서는, 기판(W)의 이면(S2)에 대해서도 에칭 처리가 행해져, 이면(S2)의 전역에 있어서의 상층(13)도 제거되어 있다. 또, 기판(W)으로서, 예를 들면, 중심층(11) 상에 하지층(12)만이 형성된 기판이 채용되고, 상기 기판의 표면 주연부에 있어서의 하지층(12)이 제거되어도 된다.
또한, 에칭 처리에 이용되는 에칭액에 한정되지 않고, 화학적인 처리액의 대부분은, 온도가 저하함에 수반하여 화학 활성도가 저하한다. 환언하면, 화학적인 처리액의 대부분은, 온도가 상승함에 수반하여 반응 속도가 빨라진다고 하는 일반적인 아레니우스식에 따른다. 즉, 대부분의 처리액이, 「온도에 따라 화학 활성도가 변화하는 처리액(온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지는 처리액)」에 속한다.
도 1에 나타난 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 표면(S1)을 상방을 향하게 한 상태로 기판(W)을 대략 수평 자세로 유지하여 회전시키는 스핀척(「기판 유지부」)(111)을 구비하고 있다. 스핀척(111)은, 원통형의 회전 지지축(113)이 모터를 포함하는 척 회전 기구(「회전부」)(154)의 회전축에 연결되어 있으며, 척 회전 기구(154)의 구동에 의해 회전축(a1)(연직축) 둘레로, 즉 대략 수평면 내에서 회전 가능하게 되어 있다.
회전 지지축(113)의 상단부에는, 원반형상의 스핀 베이스(115)가 나사 등의 체결 부품에 의해 일체적으로 연결되어 있다. 따라서, 장치 전체를 제어하는 제어부(151)로부터의 동작 지령에 따라 척 회전 기구(154)가 작동함으로써 스핀 베이스(115)가 회전축(a1) 둘레로 회전한다. 또, 제어부(151)는 척 회전 기구(154)를 제어하여 회전 속도를 조정한다. 제어부(151)는, 예를 들면, CPU가 메모리에 기억된 프로그램을 실행하는 등에 의해 실현된다.
스핀 베이스(115)의 주연부 부근에는, 기판(W)의 주연부를 파지하기 위한 복수개의 척 핀(117)이 세워져 설치되어 있다. 척 핀(117)은, 원형의 기판(W)을 확실하게 유지하기 위해서 3개 이상 설치되어 있으면 되고, 스핀 베이스(115)의 주연부를 따라서 등 각도 간격으로 배치되어 있다. 척 핀(117)의 각각은, 기판(W)의 주연부를 하방으로부터 지지하는 기판 지지부와, 기판 지지부에 지지된 기판(W)의 외주 단면을 가압하여 기판(W)을 유지하는 기판 유지부를 구비하고 있다. 각 척 핀(117)은, 기판 유지부가 기판(W)의 외주 단면을 가압하는 가압 상태와, 기판 유지부가 기판(W)의 외주 단면으로부터 멀어지는 해방 상태 사이를 전환 가능하도록 구성되어 있다.
스핀 베이스(115)에 대해 기판(W)이 수도(受渡)될 때에는, 복수개의 척 핀(117)을 해방 상태로 하고, 기판(W)에 대해 에칭 처리를 행할 때에는, 복수개의 척 핀(117)을 가압 상태로 한다. 가압 상태로 함으로써, 복수개의 척 핀(117)은 기판(W)의 주연부를 파지하여 그 기판(W)을 스핀 베이스(115)로부터 소정 간격을 두고 대략 수평 자세로 유지할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)은 그 표면(패턴 형성면)(S1)을 상방을 향하게 하고, 이면(S2)을 하방을 향하게 한 상태로 지지된다. 또한, 기판을 유지하는 부재로서는 척 핀에 의한 것에 한정되지 않고, 이면(S2)을 흡인하여 기판(W)을 지지하는 진공척을 이용해도 된다.
이와 같이 기판(W)을 유지한 스핀척(111)을 척 회전 기구(154)에 의해 회전 구동함으로써 기판(W)을 소정의 회전 속도로 회전시키면서, 후술하는 처리액 공급 노즐(126)과 하측 노즐(141)로부터 기판의 표면(S1)의 표면 주연부(S3)와 이면(S2)에 대해 처리액을 각각 공급함으로써, 소정의 화학 처리(에칭 처리)가 실시된다.
도 4는, 기판(W)의 표면(S1)에 대한 노즐 유닛(120)의 배치를 모식적으로 나타내는 상면도이다. 도시의 편의상, 노즐 유닛(120) 등의 사이즈는, 기판(W)에 대해 실제보다 크게 표시되어 있다. 도 5, 도 6은, 노즐 유닛(120)의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 1, 도 4에 나타난 바와 같이, 스핀척(111)에 유지된 기판(W)의 측방에는, 모터를 구비한 노즐 회전 기구(155)가 설치되어 있으며, 노즐 회전 기구(155)의 동작은, 제어부(151)에 의해 제어된다. 노즐 회전 기구(155)에는, 강성이 있는 관 형상의 배관 암(180)이 노즐 회전 기구(155)를 회전 중심으로 하여 대략 수평면 내에서 선회 가능하게 부착되어 있다.
배관 암(180)의 일단은 노즐 회전 기구(155)를 관통하여 그 하면에 이르고 있으며, 타단은 배관 암(180)이 노즐 회전 기구(155)에 의해 선회됨으로써 기판(W)의 표면 주연부(S3)의 상방에 위치 결정 가능하다. 상기 타단에는, 노즐 유닛(120)이 부착되어 있다. 스핀 베이스(115)에 대한 기판(W)의 수도 등의 때에는, 배관 암(180)이 선회되어 노즐 유닛(120)이 기판(W)의 반입 경로 상으로부터 퇴피된다. 또, 에칭 처리나 린스 처리 등을 행할 때의 노즐 유닛(120)의 위치(처리 위치)가 조정됨으로써, 가열되는 표면 주연부(S3)의 폭이나, 에칭폭 등이 조정된다.
도 4~도 6에 나타난 바와 같이, 노즐 유닛(120)은, 수증기 분사 노즐(125)을 갖는 수증기 분사부(「가열부」)(121)와, 처리액 공급 노즐(126) 및 린스액 공급 노즐(127)을 갖는 처리액 토출부(「주연 처리부」)(122)를 구비하여 구성되어 있다. 수증기 분사 노즐(125), 처리액 공급 노즐(126) 및 린스액 공급 노즐(127)에는, 배관(181~183)이 각각 접속되어 있다. 배관(181~183)은, 각각, 노즐 유닛(120)의 내부를 지나, 배관 암(180)의 내부를 통과하여, 노즐 회전 기구(155)의 하면의 하방까지 설치되어 있다.
배관(181)은, 기판 처리 장치(100)의 외부의 수증기 공급원(131)(도 1)으로부터의 배관(385)과 연통 접속되어 있다. 배관(385) 중 기판 처리 장치(100)에 있어서의 배관의 도중부에는, 히터(139)와 개폐 밸브(175)가 설치되어 있다. 히터(139)는, 제어부(151)의 제어에 따라 배관(385) 내를 통과하는 수증기를 가열한다. 수증기 공급원(131)에 있어서는, 순수 등이 가열됨으로써 기판(W)의 주연부를 가열하기 위한 수증기가 생성된다. 생성된 가열용 수증기는, 히터(139)에 의해서, 예를 들면, 100℃보다도 고온의 과열 수증기로서 공급된다.
수증기 공급원(131)에서는, 예를 들면, 110℃의 과열 수증기가 히터(139)에 공급되고, 히터(139)에 의해 가열된 직후의 과열 수증기의 온도는, 바람직하게는, 예를 들면, 140℃~160℃ 등으로 설정된다. 표면 주연부(S3)에 공급되는 수증기는, 노즐 유닛(120)에 공급되는 경로 중에서 냉각되고, 또한 표면 주연부(S3)의 가열시에도 표면 주연부(S3)에 열을 빼앗겨 냉각된다. 그러나, 이러한 고온의 과열 수증기는, 수증기 분사 노즐(125)로부터 분사되어 표면 주연부(S3)의 가열에 제공된 후에도 여전히 고온으로 유지될 수 있다. 그리고, 표면 주연부(S3)에 있어서의 가열용 수증기(51)의 미스트화가 억제된다. 따라서, 수증기(51)가 응축된 미스트에 의한 기판(W)의 비처리 영역으로의 부착이 억제된다.
또, 이 고온의 과열 수증기가 이용되면, 예를 들면, 100℃까지의 온도의 포화 수증기가 수증기 분사부(121)에 공급되는 경우에 비해 기판(W)의 표면 주연부(S3)를 보다 더 고온으로 할 수 있어, 에칭 레이트를 보다 더 올릴 수 있다. 또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 가열용 수증기(51)는, 기판(W)의 내측으로부터 외측을 향하는 비스듬한 하향 방향의 분사 경로를 따라서 표면 주연부(S3)에 분사된다. 이에 의해서도, 수증기(51)가 응축된 미스트가 기판(W)측으로 되돌아가는 것에 의한 표면(S1)의 비처리 영역으로의 미스트의 부착이 억제된다.
개폐 밸브(175)는, 제어부(151)에 의해 제어된 밸브 제어 기구(152)에 의해서 개폐 제어된다. 밸브 제어 기구(152)가 필요에 따라서 개폐 밸브(175)를 여는 것에 의해, 수증기 분사부(121)에 수증기 공급원(131)으로부터 공급된 가열용 수증기(51)(도 5)가, 수증기 분사부(121)의 수증기 분사 노즐(125)로부터 표면 주연부(S3)에 분사된다. 즉, 수증기 분사부(121)는, 기판(W)의 주연부에 가열용 수증기(51)를 분사하여 상기 주연부를 가열한다.
또, 기판 처리 장치(100)에는, 저류된 에칭액(처리액)을 공급하는 처리액 공급원(132)과, 저류된 린스액을 공급하는 린스액 공급원(133)도 설치되어 있다. 에칭액으로는, 기판(W)의 주연부로부터 제거하려고 하는 박막의 종류에 따른 종류의 것이 적용된다. 예를 들어, 기판(W)의 주연부로부터 동박막 등의 금속막을 제거할 때에는, SC2(hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture:염산과산화수소수), 불산과 과산화 수소수의 혼합액, 또는 질산이 에칭액으로서 이용된다. 또, 폴리 실리콘막, 아몰퍼스 실리콘막 또는 실리콘 산화막을 기판(W)으로부터 제거할 때에는, 예를 들어, 불산 질산 혼합액이 에칭액으로서 이용된다. 또한, 기판(W) 상의 산화막 또는 질화막을 제거할 때에는, 예를 들어, DHF(희불산)나 50%불산 등의 불산류가 에칭액으로서 이용된다. 에칭액은, 예를 들면, 원하는 에칭 레이트에 적절한 온도 등으로 미리 온도 조정되어 있다.
린스액 공급원(133)이 공급하는 린스액으로는, 순수나 DIW(탈이온수:deionized water) 등이 채용된다. 린스액의 온도는, 예를 들면, 상온이어도 되고, 린스 처리의 효율을 높이기 위해서 보다 더 고온이어도 된다.
처리액 토출부(122)의 처리액 공급 노즐(126)과 접속된 배관(182)은, 처리액 공급원(132)으로부터 설치된 배관(383)과 연통 접속되어 있으며, 배관(383)의 도중부에는 개폐 밸브(173)가 설치되어 있다. 처리액 토출부(122)의 린스액 공급 노즐(127)과 접속된 배관(183)은, 린스액 공급원(133)으로부터 설치된 배관(384)과 연통 접속되어 있다. 배관(384)의 도중부에는, 개폐 밸브(174)가 설치되어 있다.
개폐 밸브(173, 174)는, 제어부(151)에 의해 제어된 밸브 제어 기구(152)에 의해 개폐 제어되고 있으며, 밸브 제어 기구(152)가 필요에 따라서 개폐 밸브(173)와 개폐 밸브(174)를 선택적으로 연다. 개폐 밸브(173)가 열리면, 처리액 공급원(132)으로부터 공급된 처리액(52)(도 5)이, 처리액 토출부(122)의 처리액 공급 노즐(126)로부터 토출되어 표면 주연부(S3)에 공급된다. 즉, 처리액 토출부(122)는, 수증기 분사부(121)에 의해 가열된 기판(W)의 주연부에 상방으로부터 처리액(52)을 공급하여 주연부의 화학 처리(에칭 처리)를 행한다.
또, 개폐 밸브(174)가 열리면 린스액 공급원(133)으로부터 공급된 린스액(53)(도 6)이, 처리액 토출부(122)의 린스액 공급 노즐(127)로부터 토출되어 표면 주연부(S3)에 공급된다. 이에 의해, 기판(W)의 주연부의 린스 처리가 행해진다.
상술한 바와 같이, 기판 처리 장치(100)에서는, 가열용 수증기(51)가 분사되어 가열된 기판(W)의 주연부(표면 주연부(S3))에 처리액(52)이 공급되어 주연부의 화학 처리(에칭 처리)가 행해진다. 따라서, 회전에 의한 기판(W)의 주연부의 온도 저하가 억제되므로, 처리액(52)의 화학 활성도의 변화(저하의 정도)도 작아져, 화학 처리에 필요로 하는 처리액(52)의 소비량과 처리 시간이 억제된다.
또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 기판(W)의 표면 주연부(S3)의 회전 궤적의 소정의 위치(제1 위치)에 있어서 수증기 분사부(121)로부터의 수증기(51)가 표면 주연부(S3)에 분사된다. 그리고, 상기 회전 궤적을 따라서 상기 소정의 위치의 후방에 위치하는 다른 소정의 위치(제2 위치)에 있어서 처리액 토출부(122)로부터의 처리액(52)이 표면 주연부(S3)에 공급된다. 따라서, 수증기 분사부(121)에 의해 가열된 표면 주연부(S3)의 부위에는, 가열된 직후에, 처리액 토출부(122)로부터 처리액(52)이 공급된다. 그리고, 상기 부위의 에칭 처리가 행해진다. 이와 같이, 수증기 분사부(121)에 의해 가열된 표면 주연부(S3)의 온도 강하가 억제되면서 표면 주연부(S3)의 에칭 처리가 행해지므로, 에칭 레이트가 향상된다.
도 1로 돌아와, 스핀 베이스(115)의 중앙부에는, 회전 지지축(113)의 관통 구멍에 접속된 관통 구멍이 형성되어 있다. 이들 관통 구멍에는, 원통부(143)가 삽입 통과되어 있다. 원통부(143)의 상단에는, 대략 원반형의 하측 노즐(141)(「하면 처리부」라고도 칭함)이 고정되어 있다. 하측 노즐(141)에는, 상면(대향면)(145)의 중앙부에 개구를 갖고, 하측 노즐(141)을 관통하는 처리액 토출구(148)가 형성되어 있다. 처리액 토출구(148)는, 원통부(143)의 내벽이 이루는 관통 구멍인 공급관(147)에 연통 접속되어 있다. 하측 노즐(141)은, 공급관(147)을 통해 공급되는 처리액을 처리액 토출구(148)로부터 기판(W)의 이면(S2)에 공급하여 이면(S2)의 에칭 처리(화학 처리)를 행한다.
회전하는 스핀 베이스(115)에 세워져 설치된 척 핀(117)과 하측 노즐(141)이 간섭하지 않도록, 하측 노즐(141)의 직경은, 척 핀(117)의 회전 궤적의 직경보다도 작게 설정되어 있다. 하측 노즐(141)의 상면(145)은, 척 회전 기구(154)에 의해 회전되는 기판(W)의 이면(S2)의 대략 전역에 대향하는 대향면이다. 또, 하측 노즐(141)의 상면(145)은, 기판(W)의 주연부에 대향하는 부분보다도 공급관(147)의 개구 부분쪽이 기판(W)의 이면(S2)과의 간격이 넓어지는 깔때기 모양의 형상을 갖고 있다.
하측 노즐(141)의 처리액 토출구(148)에 접속된 공급관(147)에는, 배관(386)을 통해 처리액 공급원(132)으로부터 처리액이 공급됨과 더불어, 배관(388)을 통해 린스액 공급원(133)으로부터 린스액이 공급된다. 배관(386, 388)의 각각의 도중부에는, 개폐 밸브(176, 178)가 각각 설치되어 있다. 개폐 밸브(176, 178)는, 밸브 제어 기구(152)에 의해 개폐 제어된다. 밸브 제어 기구(152)가, 개폐 밸브(176)와 개폐 밸브(178)를 선택적으로 여는 것에 의해, 처리액과 린스액이 공급관(147)에 선택적으로 공급되고, 하측 노즐(141)의 상면(145)에 있어서의 처리액 토출구(148)로부터 기판(W)의 이면(S2)을 향해서 선택적으로 토출된다.
도 7~도 9는, 하측 노즐(141)에 의한 기판(W)의 이면(S2)의 처리를 설명하기 위한 스핀척(111) 및 하측 노즐(141) 등의 단면도이다. 또한, 이들 단면도는, 스핀 베이스(115)에 척 핀(117)이 세워져 설치되어 있지 않은 개소에 있어서의 단면도이다. 도 7은, 기판(W)의 이면(S2)과 하측 노즐(141)의 상면(145) 사이의 공간(149)(도 1)이 처리액(52)에 의해 액밀 상태로 되어 있는 상태를 나타내고, 도 8은, 공간(149)이 린스액(53)에 의해 액밀 상태로 되어 있는 상태를 나타내고 있다. 또, 도 9는, 공간(149)에 처리액(52)과 린스액(53) 중 어느 것도 존재하지 않는 상태를 나타내고 있다.
하측 노즐(141)의 상면(145)이 척 회전 기구(154)에 의해 회전되는 기판(W)의 이면(S2)의 대략 전역에 대향하고 있기 때문에, 도 7에 나타난 바와 같이, 공급관(147)으로부터 이면(S2)에 토출된 처리액(52)은, 기판(W)의 이면(S2)과 상면(145) 사이의 공간(「간극부」)(149)(도 1 참조)을 액밀 상태로 한다. 이에 의해, 기판(W)을 저속으로 회전시켰다고 해도 기판(W)의 이면(S2)의 전역에 처리액(52)이 공급된다. 그리고, 기판(W)의 주연부의 온도 저하가 억제된다. 따라서, 기판(W)의 표면 주연부(S3)와 이면(S2)의 각각의 에칭 처리가 병행하여 행해지는 경우에도, 기판(W)의 주연부의 가열에 필요로 하는 에너지를 억제하면서, 소량의 처리액(52)(도 5, 도 7)에 의해 기판(W)의 표면 주연부(S3)와 이면(S2)의 에칭 처리(화학 처리)를 행할 수 있다. 또, 기판(W)의 회전 속도를 억제할 수 있으므로, 기판(W)의 이면(S2)으로부터 표면 주연부(S3)로 처리액이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 표면 주연부(S3)의 화학 처리폭(에칭폭)의 제어가 용이해진다.
또, 도 8에 나타난 바와 같이, 공급관(147)으로부터 린스액이 토출되는 경우도, 처리액이 토출되는 경우와 마찬가지로, 린스액에 의해 공간(149)이 액밀 상태로 되고 이면(S2)의 린스 처리가 행해진다.
도 1에 나타난 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 회전 지지축(113)의 하방에 흡인 펌프를 구비한 흡인 기구(158)도 구비하고 있다. 흡인 기구(158)의 동작은, 제어부(151)에 의해 제어된다. 원통부(143)의 공급관(147)과 흡인 기구(158)는 배관(389)에 의해 접속되어 있으며, 배관(389)의 도중부에는, 밸브 제어 기구(152)에 의해 개폐 동작이 제어되는 개폐 밸브(179)가 설치되어 있다. 개폐 밸브(179)가 열리는 것에 의해, 도 9에 나타난 바와 같이, 이면(S2)과 상면(145) 사이의 공간(149)에 존재하는 처리액이나 린스액이 흡인 기구(158)에 흡인되어 회수된다.
또, 도 1에 나타난 바와 같이, 공급관(147)에는, 기판 처리 장치(100)의 외부의 질소 가스 공급원(134)으로부터 배관(387)을 통해 질소 가스가 공급된다. 배관(387)의 도중부에는 밸브 제어 기구(152)에 의해 개폐 제어되는 개폐 밸브(177)가 설치되어 있다. 제어부(151)가 밸브 제어 기구(152)를 통해 개폐 밸브(177)를 여는 것에 의해, 질소 가스가, 흡인 기구(158)에 의해 린스액이 회수된 상태로 회전하고 있는 기판(W)의 이면(S2)에 공급된다.
이면(S2)에 부착되어 있는 린스액에는, 기판의 회전에 의해 큰 원심력이 작용하여, 린스액은 기판(W)의 주위에 뿌려져 이면(S2)의 건조 처리가 행해진다. 또, 이면(S2)에 공급되는 질소 가스에 의해서도 이면(S2)의 건조가 촉진됨과 더불어, 기판(W)의 주위에 뿌려진 린스액이 기판(W)측으로 되돌아 가는 것도 억제된다. 하측 노즐(141)의 상면(145)이 상술한 깔때기 모양의 형상을 갖는다는 점에서, 기판(W)의 이면(S2)에 공급된 처리액이나 린스액의 회수가 용이해져, 이면(S2)에 있어서의 린스액의 건조가 촉진된다.
또, 기판(W)의 대략 중앙부의 상방에는, 가스 분사 헤드(「기체 분사부」)(200)가 설치되어 있다. 가스 분사 헤드(200)에는, 그 중앙부를 상하 방향으로 관통하는 가스 공급로(282)가 형성되고, 가스 분사 헤드(200)의 내부에는 버퍼 공간(BF)이 형성되어 있다. 가스 공급로(282)의 측방에는, 가스 분사 헤드(200)의 상면측에 개구를 갖고 버퍼 공간(BF)에 연통된 가스 공급로(283)가 형성되어 있다. 또한, 가스 분사 헤드(200)의 하면의 외주부에는, 버퍼 공간(BF)에 연통된 가스 분사구가 설치되어 있다. 가스 공급로(282 및 283)의 각각의 상부의 개구는, 개폐 밸브(171 및 172)가 각각 끼워진 배관(381 및 382)에 의해, 질소 가스 공급원(134)에 접속되어 있다.
개폐 밸브(171 및 172)는, 제어부(151)에 의해 제어된 밸브 제어 기구(152)에 의해 개폐 제어되고 있으며, 필요에 따라 밸브를 여는 것에 의해, 가스 분사 헤드(200)의 가스 공급로(282 및 283)에 질소 가스 공급원(134)으로부터 질소 가스가 각각 공급된다. 가스 공급로(282)에 공급된 질소 가스는, 가스 분사 헤드(200)의 하면측에 설치된 가스 공급로(282)의 개구로부터 질소 가스(G1)(퍼지용 가스)로서 기판(W)의 표면(S1)에 분출된다.
보다 상세하게는, 질소 가스(G1)는, 기판(W)의 표면(S1) 중 표면 주연부(S3)의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 기판(W)의 상방의 가스 공급로(282)로부터 분사된다. 그리고, 표면(S1)에 분사된 질소 가스(G1)는, 분사 목표 영역으로부터 기판(W)의 표면 주연부(S3)를 향해 흐르는 기체류가 된다. 질소 가스(G1)에 의한 상기 기체류에 의해서, 수증기 분사부(121)로부터 표면 주연부(S3)에 분사된 수증기(51)가 응축된 미스트나, 처리액 토출부(122)의 처리액 공급 노즐(126)로부터 토출된 처리액(52) 등이 기판(W)의 표면(S1) 중 에칭 처리가 행해지지 않는 비처리 영역에 부착되는 것이 억제된다. 따라서, 미스트의 부착에 의한 비처리 영역의 열화를 억제하면서, 기판(W)의 주연부의 가열에 충분한 양의 수증기를 공급할 수 있다.
또, 린스 처리가 종료된 후의 기판(W)의 표면(S1)의 건조 처리에 있어서도, 가스 공급로(282)로부터 공급되는 질소 가스(G1)에 의해, 기판(W)의 건조가 촉진됨과 더불어, 기판(W)의 회전에 의해 작용하는 원심력에 의해서 표면 주연부(S3)로부터 기판 밖으로 뿌려진 린스액이 기판(W)으로 되돌아가 표면(S1)의 비처리 영역에 부착되는 것도 억제된다.
또한, 가스 공급로(283)에 공급된 질소 가스는, 버퍼 공간(BF)을 지나, 가스 분사 헤드(200)의 하면의 외주부에 형성된 가스 분사구로부터 질소 가스(G2)(커텐용 가스)로서 표면(S1)에 분출된다. 이에 의해, 기판(W)의 표면(S1)에 분출된 질소 가스(G1)는, 기판(W)의 표면(S1)을 따라서 표면 주연부(S3)를 향해 공급되므로, 미스트 등의 부착에 의한 비처리 영역의 열화를 효율적으로 억제할 수 있다.
가스 분사 헤드(200)는 도시를 생략한 암에 의해서 스핀 베이스(115)의 상방에 유지되는 한편, 이 암은 제어부(151)에 의해 제어되는 헤드 승강 기구(153)에 접속되어 승강 가능하게 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 기판(W)의 에칭 처리 등이 행해질 때에는, 스핀척(111)에 유지된 기판(W)의 표면(S1)에 대해 가스 분사 헤드(200)가 소정의 간격(예를 들면 2~10mm 정도)으로 대향 위치 결정된다. 또, 기판(W)이 스핀척(111)에 수도되거나 스핀척(111)으로부터 수취될 때에는, 가스 분사 헤드(200)는 스핀척(111)의 상방에 퇴피된다.
<2. 기판 처리 장치의 동작>
도 10은, 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 의한 기판 처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로차트이다. 처리 개시 전에는, 각 개폐 밸브는, 모두 닫혀져 있고, 스핀척(111)은 정지하고 있다. 또, 가스 분사 헤드(200)는, 소정의 이격 위치에 퇴피되어 있으며, 노즐 유닛(120)은, 기판(W)의 반입 경로 상 이외의 대기 위치에 위치 결정되어 있다. 우선, 도시 생략한 기판 반송 로봇에 의해 1장의 기판(W)이, 스핀척(111)이 설치된 도시 생략한 처리실(챔버) 내로 반입되어 스핀척(111)에 올려지고, 척 핀(117)에 의해 유지된다(단계 S110).
계속해서, 가스 분사 헤드(200)가, 헤드 승강 기구(153)에 의해 기판(W)의 표면(S1)으로부터 소정의 간격(예를 들면 2~10mm 정도) 상방의 처리 위치에 강하된다. 그리고, 개폐 밸브(171, 172)가 열리고, 가스 분사 헤드(200)는, 질소 가스 공급원(134)으로부터 공급된 질소 가스를 질소 가스(G1)(퍼지용 가스), 질소 가스(G2)(커텐용 가스)로 하여 기판(W)의 표면(S1)에 분사한다(단계 S120).
계속해서, 노즐 유닛(120)이 기판(W)의 표면 주연부(S3)의 상방에 위치 결정되고, 제어부(151)가 척 회전 기구(154)를 제어함으로써, 예를 들면, 50rpm~1000rpm의 소정의 회전 속도로 스핀척(111)의 회전이 개시된다(단계 S130). 그 후, 개폐 밸브(175)가 열리는 것에 의해, 수증기 공급원(131)에서 생성되어 히터(139)에 의해 가열된 가열용 수증기가, 노즐 유닛(120)에 공급된다. 노즐 유닛(120)은, 수증기 분사 노즐(125)로부터 표면 주연부(S3)를 향해서 가열용 수증기의 분사를 개시함으로써(단계 S140), 표면 주연부(S3)의 가열을 개시한다.
계속해서, 기판(W)의 표면 주연부(S3)와 이면(S2)의 에칭 처리가 행해진다(단계 S150). 구체적으로는, 개폐 밸브(173)가 열려 처리액 공급원(132)으로부터 노즐 유닛(120)에 처리액이 공급되어 처리액 공급 노즐(126)로부터 가열된 표면 주연부(S3)로 토출된다. 그리고, 토출된 처리액에 의해 기판(W)의 표면 주연부(S3)의 에칭 처리가 행해진다.
또, 표면 주연부(S3)의 에칭 처리와 병행하여, 개폐 밸브(176)가 열리는 것에 의해 처리액 공급원(132)로부터의 처리액이, 원통부(143)의 공급관(147)을 지나 하측 노즐(141)의 처리액 토출구로부터 기판(W)의 이면(S2)를 향해서 토출된다. 이에 의해, 도 7에 나타난 바와 같이, 기판(W)의 이면(S2)과 하측 노즐(141) 사이의 공간(149)이 처리액(52)에 의해 액밀 상태로 되어 이면(S2)의 에칭 처리가 행해진다.
소정의 시간이 경과하여 표면 주연부(S3)와 이면(S2)의 에칭 처리가 완료되면, 개폐 밸브(175), 개폐 밸브(176)가 닫혀지고 기판(W)으로의 처리액의 공급이 정지된다. 그리고, 개폐 밸브(175)가 닫혀지고 가열용 수증기의 분사가 정지된다(단계 S160). 계속해서, 개폐 밸브(179)가 열려 흡인 기구(158)가 구동되고, 기판(W)의 이면(S2)과 하측 노즐(141)의 상면(145) 사이의 공간(149)에 고인 처리액이 흡인되어 회수된다. 처리액의 회수가 완료되면, 개폐 밸브(179)가 닫혀지고 흡인 기구(158)가 정지된다.
계속해서, 기판(W)의 표면 주연부(S3)와 이면(S2)의 린스 처리가 행해진다(단계 S170). 구체적으로는, 개폐 밸브(174, 178)가 열리고 린스액 공급원(133)으로부터 린스액의 공급이 개시된다. 그리고, 노즐 유닛(120)의 린스액 공급 노즐(127)로부터 표면 주연부(S3)에 린스액이 토출되어 표면 주연부(S3)의 린스 처리가 행해짐과 더불어, 하측 노즐(141)의 처리액 토출구로부터 이면(S2)에 린스액이 공급된다.
기판(W)과 하측 노즐(141) 사이의 공간(149)은, 하측 노즐(141)로부터 공급된 린스액(53)에 의해서, 도 8에 나타난 바와 같이, 액밀 상태로 되어 기판(W)의 이면(S2)의 린스 처리가 행해진다. 소정 시간이 경과하여 표면 주연부(S3)와 이면(S2)의 린스 처리가 완료되면, 개폐 밸브(174, 178)가 닫혀지고 린스액의 공급이 정지된다. 그리고, 개폐 밸브(179)가 열리고 흡인 기구(158)가 구동되어 기판(W)과 하측 노즐(141) 사이의 공간(149)에 고인 린스액이 흡인되어 회수된다. 린스액의 회수가 완료되면, 개폐 밸브(179)가 닫혀지고 흡인 기구(158)가 정지된다.
계속해서, 표면 주연부(S3)와 이면(S2)에 잔류하고 있는 린스액에 작용하는 원심력이 커지도록, 스핀척(111)의 회전 속도가, 예를 들면, 1000~1500rpm의 고회전 속도로 올려진다. 이에 의해, 잔류되어 있는 린스액이 기판(W)의 밖으로 뿌려져 기판(W)의 표면(S1)과 이면(S2)의 건조 처리(스핀 건조)가 행해진다(단계 S180). 또한, 스핀 건조시에는, 개폐 밸브(177)가 열리고, 질소 가스 공급원(134)으로부터 공급된 질소 가스가 하측 노즐(141)의 처리액 토출구로부터 기판(W)의 이면(S2)에 분사되는 한편, 가스 분사 헤드(200)로부터 표면 주연부(S3)로의 질소 가스(G1, G2)의 공급은 계속된다. 이에 의해, 표면 주연부(S3) 및 이면(S2)에 부착되어 있는 린스액의 건조가 촉진됨과 더불어, 뿌려진 린스액이 기판(W)측으로 되돌아가 표면(S1)의 비처리 영역에 부착되는 것이 억제된다.
건조 처리의 개시부터 소정의 시간이 경과하면, 스핀척(111)의 회전이 정지되어 건조 처리가 종료된다(단계 S190). 계속해서, 개폐 밸브(171, 172)가 닫혀지고 가스 분사 헤드(200)로부터의 질소 가스(G1)(퍼지용 가스)와 질소 가스(G2)(커텐용 가스)의 분사가 정지된다(단계 S200).
가스 분사 헤드(200)로부터의 가스의 분사가 정지되면, 제어부(151)는 헤드 승강 기구(153)를 제어하여, 가스 분사 헤드(200)를 소정의 이격 위치까지 상승시킴과 더불어, 노즐 회전 기구(155)를 제어하여 노즐 유닛(120)을 대기 위치로 이동시킨다. 그 후, 도시 생략한 반송 로봇에 의해 처리 완료된 기판(W)이 스핀척(111)으로부터 떼어내어져 처리실 밖으로 반출되고(단계 S210), 기판 처리 장치(100)에 의한 기판 처리가 종료된다.
이상과 같이 구성된 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 가열용 수증기가 분사되어 가열된 기판(W)의 표면 주연부(S3)에 처리액이 공급되어 표면 주연부(S3)의 화학 처리(에칭 처리)가 행해진다. 따라서, 회전에 의한 기판(W)의 주연부의 온도 저하가 억제되므로, 처리액의 화학 활성도의 변화(저하의 정도)도 작아져, 처리액의 소비량과 처리 시간이 억제된다. 또, 상기 기판 처리 장치는, 기판(W)의 표면(S1) 중 기판의 표면 주연부(S3)의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 기판(W)의 상방으로부터 기체(질소 가스(G1))를 분사시켜, 상기 분사 목표 영역으로부터 기판(W)의 표면 주연부(S3)를 향해 흐르는 기체류를 기판(W) 상에 생성시킨다. 이에 의해, 수증기가 응축된 미스트나 미스트형상의 처리액에 의한 기판(W)의 표면(S1)에 있어서의 비처리 영역으로의 부착이 억제된다. 따라서, 미스트의 부착에 의한 비처리 영역의 열화를 억제하면서, 기판(W)의 주연부의 가열에 충분한 양의 수증기를 공급할 수 있다.
또, 이상과 같이 구성된 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 회전되는 기판(W)의 이면(S2)의 대략 전역에 대향하는 상면(145)(대향면)을 구비한 하측 노즐(141)의 처리액 토출구로부터 처리액이 토출되어, 상기 처리액에 의해 기판(W)의 이면(S2)과 대향면 사이의 공간(149)이 액밀 상태가 된다. 이 때문에, 기판(W)을 저속으로 회전시켰다고 해도 기판(W)의 이면(S2)의 전역에 처리액을 공급할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)의 주연부의 온도 저하를 억제하여 주연부의 가열에 필요로 하는 에너지를 억제하면서, 기판(W)의 표면 주연부(S3)와 이면(S2)의 화학 처리(에칭 처리)를 행할 수 있다. 또, 기판(W)의 회전 속도의 억제에 의해 기판(W)의 이면(S2)으로부터 표면(S1)에 있어서의 표면 주연부(S3)로 처리액이 들어가는 것을 억제할 수 있어 표면 주연부(S3)의 처리폭의 제어가 용이해진다.
또, 이상과 같이 구성된 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 하측 노즐(141)의 상면(145)(대향면)은, 기판(W)의 주연부에 대향하는 부분보다도 하측 노즐(141)의 처리액 토출구(148) 부분쪽이 기판(W)의 이면(S2)과의 간격이 넓어지는 깔때기 모양의 형상을 갖고 있다. 따라서, 기판(W)의 이면(S2)에 공급된 처리액이나 린스액의 회수가 용이해지므로, 이면(S2)의 건조 처리시에, 이면(S2)에 부착되어 잔류하고 있는 린스액의 건조가 촉진된다.
또, 이상과 같이 구성된 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 수증기 분사부(121)와 처리액 토출부(122)는, 기판(W)의 표면 주연부(S3)의 회전 궤적의 제1 위치에 있어서 수증기 분사부(121)로부터 표면 주연부(S3)에 가열용 수증기가 분사되고, 상기 회전 궤적을 따라서 제1 위치의 후방에 위치하는 제2 위치에 있어서 처리액 토출부(122)로부터의 표면 주연부(S3)에 처리액이 공급되는 위치 관계로 설치되어 있다. 따라서, 수증기 분사부(121)에 의해서 가열된 표면 주연부(S3)의 부위에는, 가열된 직후에 처리액 토출부(122)로부터 처리액(52)이 공급된다. 그리고, 상기 부위의 에칭 처리가 행해진다. 수증기 분사부(121)에 의해 가열된 표면 주연부(S3)의 각 부위에 대해서, 온도 강하가 억제되면서 에칭 처리가 행해지므로, 에칭 레이트가 향상된다.
또한, 기판 처리 장치(100)에 대해서는, 예를 들면, 질소 가스 공급원(134)이나 수증기 공급원(131)이 기판 처리 장치(100) 내에 설치되어도 된다. 또, 질소 가스 공급원(134)에 의한 질소 가스의 공급을 대신하여, 건조 공기 등의 건조 기체나 질소 가스 이외의 불활성 가스가 공급되는 구성이 채용되어도 된다. 또, 가열 기구를 구비하여 불활성 가스를 가열함으로써, 또한 온도 저하를 방지하고, 린스액의 건조를 촉진해도 된다. 또, 노즐 유닛(120)에 있어서의 각 노즐 등은, 기판(W)에 대해 일체적으로 이동되지만, 각각 개별적으로 이동 가능하도록 구성되어도 된다. 또, 기판(W)의 표면 주연부(S3)의 에칭 처리와, 이면(S2)의 에칭 처리는, 순차적으로 행해져도 된다. 또, 기판 처리 장치(100)가 노즐 유닛(120)과 하측 노즐(141) 중 노즐 유닛(120)만을 구비하고, 표면 주연부(S3)의 에칭 처리와 이면(S2)의 에칭 처리 중 표면 주연부(S3)의 에칭 처리만을 행한다고 해도 본 발명의 유용성을 해치는 것은 아니다. 또, 가스 분사 헤드(200)를 대신하여, 차단판이 채용되어 차단판으로부터 질소 가스가 기판(W)의 표면(S1)에 공급되어도 된다. 또, 도 10을 참조하여 상술한 기판 처리 장치(100)에 의한 기판 처리의 흐름의 설명에 있어서는, 노즐 유닛(120)이 기판(W)의 표면 주연부(S3)의 상방에 위치 결정되고, 스핀척(111)이 회전을 개시한 후, 노즐 유닛(120)이 가열용 수증기의 분사를 개시하고 있는데, 예를 들면, 스핀척(111)이 회전을 개시한 후에, 노즐 유닛(120)이 가열용 수증기의 분사를 개시하고, 그 후에 노즐 유닛(120)이 기판(W)의 표면 주연부(S3)의 상방에 위치 결정되어도 된다.
<제2 실시형태에 대해서>
<3. 기판 처리 장치의 구성>
도 11은 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치(600)의 개략 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 기판 처리 장치(600)는, 온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지는 처리액을 이용하여 기판의 화학 처리를 행한다. 구체적으로는, 기판 처리 장치(600)는, 화학 처리용 처리액으로서 에칭액을 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 기판(W6)의 표면(「상면」이라고도 칭함)(S1) 중 기판의 주연부(「표면 주연부」라고도 칭함)(S3)의 에칭 처리를 행하여, 표면 주연부(S8)에 형성되어 있는 박막(불요물)의 제거를 행한다. 표면 주연부(S8)는, 기판(W6)의 표면(S6) 중 기판(W6)의 둘레 끝가장자리로부터, 예를 들면, 폭 0.5~3.0mm의 환형의 영역이다. 또한, 표면(S6)과 반대측의 이면(S7)은, 「하면」이라고도 칭해진다. 기판(W6)의 표면 형상은 대략 원형이며, 기판(W6)의 표면(S6)과는 디바이스 패턴이 형성되는 디바이스 형성면을 의미하고 있다.
또한, 기술한 바와 같이, 에칭 처리에 이용되는 에칭액에 한정되지 않고, 화학적인 처리액의 대부분은, 온도가 상승함에 수반하여 반응 속도가 빨라진다고 하는 일반적인 아레니우스식에 따른다. 즉, 대부분의 처리액이, 「온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지는 처리액」에 속한다.
도 20은, 기판(W6)의 단면도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 20에 나타난 바와 같이 기판(W6)의 중심층(16)은, 실리콘(Si)에 의해 구성되어 있다. 중심층(16) 상에 열산화막(Th-SiO2), 혹은 Hf(하프늄) 또는 산화 Hf 등의 전기가 통하지 않는 절연막이, 바탕막(「하지층」이라고도 칭함)(17)으로서 성막되어 있다. 그리고, 하막(17) 상에, TiN막 또는 TaN막 등의 배리어 메탈막, 혹은 Al막, W막, NiSi막, 또는 Cu막 등의 메탈막이, 상막(「상층」이라고도 칭함)(18)으로서 성막되어 있다. 기판(W6)에 있어서는, 표면 주연부(S8) 중 둘레 끝가장자리측의 영역(처리 영역)에 있어서의 상막(18)이 에칭 처리에 의해 제거된다. 기판(W6)으로서 예를 들면, 중심층(16) 상에 하막(17)만이 성막된 기판이 채용되고, 표면 주연부의 처리 영역에 있어서의 하막(17)이 제거되어도 된다.
도 11에 나타난 바와 같이, 기판 처리 장치(600)는, 표면(S6)을 상방을 향하게 한 상태로 기판(W6)을 대략 수평 자세로 유지하여 회전시키는 스핀척(「기판 유지부」)(611)를 구비하고 있다. 스핀척(611)은, 원통형의 회전 지지축(613)이 모터를 포함하는 척 회전 기구(「회전부」)(654)의 회전축에 연결되어 있으며, 척 회전 기구(654)의 구동에 의해 회전축(a6)(연직축) 둘레로, 즉 대략 수평면 내에서 회전 가능하게 되어 있다.
회전 지지축(613)의 상단부에는, 원반형의 스핀 베이스(615)가 나사 등의 체결 부품에 의해 일체적으로 연결되어 있다. 따라서, 장치 전체를 제어하는 제어부(651)로부터의 동작 지령에 따라 척 회전 기구(654)가 작동함으로써 스핀 베이스(615)가 회전축(a6) 둘레로 회전한다. 또, 제어부(651)는 척 회전 기구(654)를 제어하여 회전 속도를 조정한다. 제어부(651)는, 예를 들면, CPU가 메모리에 기억된 프로그램을 실행하는 것 등에 의해 실현된다.
스핀 베이스(615)의 주연부 부근에는, 기판(W6)의 주연부를 파지하기 위한 복수개의 척 핀(617)이 세워져 설치되어 있다. 척 핀(617)은, 원형의 기판(W6)을 확실히 유지하기 위해서 3개 이상 설치되어 있으면 되고, 스핀 베이스(615)의 주연부를 따라서 등 각도 간격으로 배치되어 있다. 척 핀(617)의 각각은, 기판(W6)의 주연부를 하방으로부터 지지하는 기판 지지부와, 기판 지지부에 지지된 기판(W6)의 외주 단면을 가압하여 기판(W6)을 유지하는 기판 유지부를 구비하고 있다. 각 척 핀(617)은, 기판 유지부가 기판(W6)의 외주 단면을 가압하는 가압 상태와, 기판 유지부가 기판(W6)의 외주 단면으로부터 멀어지는 해방 상태 사이를 전환 가능하도록 구성되어 있다.
스핀 베이스(615)에 대해 기판(W6)이 수도될 때에는, 복수개의 척 핀(617)을 해방 상태로 하고, 기판(W6)에 대해 에칭 처리를 행할 때에는, 복수개의 척 핀(617)을 가압 상태로 한다. 가압 상태로 함으로써, 복수개의 척 핀(617)은 기판(W6)의 주연부를 파지하여 그 기판(W6)을 스핀 베이스(615)로부터 소정 간격을 두고 대략 수평 자세로 유지할 수 있다. 이에 의해, 기판(W6)은 그 표면(패턴 형성면)(S1)을 상방을 향하게 하고, 이면(S7)을 하방을 향하게 한 상태로 지지된다. 또한, 기판을 유지하는 부재로는 척 핀에 의한 것에 한정되지 않으며, 이면(S7)을 흡인하여 기판(W6)을 지지하는 진공척을 이용해도 된다.
이와 같이 기판(W6)을 유지한 스핀척(611)을 척 회전 기구(654)에 의해 회전 구동함으로써 기판(W6)을 소정의 회전 속도로 회전시키면서, 후술하는 처리액 공급 노즐(626)로부터 기판의 표면(S6)의 표면 주연부(S8)에 대해 처리액이 공급되고, 소정의 화학 처리(에칭 처리)가 실시된다.
도 12는, 기판(W6)의 표면(S6)에 대한 노즐 유닛(620(660))의 배치를 모식적으로 나타내는 상면도이다. 도시의 편의상, 노즐 유닛(620)(660)의 사이즈는, 기판(W6)에 대해 실제보다도 크게 표시되어 있다. 도 13, 도 14는, 노즐 유닛(620)의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다. 도 15는, 노즐 유닛(660)의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 11, 도 12에 나타난 바와 같이, 스핀척(611)에 유지된 기판(W6)의 측방에는, 모터를 구비한 노즐 회전 기구(655, 656)가 설치되어 있으며, 노즐 회전 기구(655, 656)의 동작은, 제어부(651)에 의해 제어된다. 노즐 회전 기구(655(656))에는, 강성이 있는 관형상의 배관 암(680(690))이 노즐 회전 기구(655(656))를 회전 중심으로 하여 대략 수평면 내에서 선회 가능하게 부착되어 있다.
배관 암(680(690))의 일단은 노즐 회전 기구(655(656))를 관통하여 그 하면에 이르고 있으며, 타단은 배관 암(680(690))이 노즐 회전 기구(655(656))에 의해 선회됨으로써 기판(W6)의 표면 주연부(S8)의 상방에 위치 결정 가능하다. 상기 타단에는 노즐 유닛(620(660))이 부착되어 있다. 스핀 베이스(615)에 대한 기판(W6)의 수도 등의 때에는, 배관 암(680(690))이 선회되어 노즐 유닛(620(660))이 기판(W6)의 반입 경로 상으로부터 퇴피된다. 또, 에칭 처리나 린스 처리 등을 행할 때의 노즐 유닛(620(660))의 위치(처리 위치)가 서보 제어에 의해 정확하게 조정됨으로써, 가열되는 표면 주연부(S8)의 폭이나, 에칭폭 등이 조정된다.
도 12~도 14에 나타난 바와 같이, 노즐 유닛(620)은, 수증기 분사 노즐(625)을 갖는 가열부(621)와, 처리액 공급 노즐(626) 및 린스액 공급 노즐(627)을 갖는 처리액 토출부(「주연 처리부」)(622)와, 질소 가스 분사 노즐(628)을 갖는 질소 가스 분출부(624)를 구비하여 구성되어 있다. 수증기 분사 노즐(625), 처리액 공급 노즐(626), 린스액 공급 노즐(627) 및 질소 가스 분사 노즐(628)에는, 배관(681~684)이 각각 접속되어 있다. 배관(681~684)은, 각각, 노즐 유닛(620)의 내부를 지나, 배관 암(680)의 내부를 통과하여 노즐 회전 기구(655)의 하면의 하방까지 설치되어 있다.
또, 도 15에 나타난 바와 같이, 노즐 유닛(660)은, 수증기 분사 노즐(665)을 갖는 가열부(661)와, 질소 가스 분사 노즐(668)을 갖는 질소 가스 분출부(664)를 구비하여 구성되어 있다. 수증기 분사 노즐(665) 및 질소 가스 분사 노즐(668)에는, 배관(691, 694)이 각각 접속되어 있다. 배관(691, 694)은, 각각, 노즐 유닛(660)의 내부를 지나, 배관 암(690)의 내부를 통과하여 노즐 회전 기구(656)의 하면의 하방까지 설치되어 있다. 도 12~도 15에 나타난 바와 같이, 가열부(621 및 661)는, 기판(W6)의 주연부의 회전 궤적에 있어서의 서로 상이한 2개의 위치에 대해 각각 대향하도록 배치되어 있다.
도 11에 나타난 바와 같이, 기판 처리 장치(600)의 외부의 수증기 공급원(631)은, 배관(885)과 연통 접속되어 있다. 배관(885) 중 기판 처리 장치(600)에 있어서의 배관의 도중부에는, 히터(639)와 개폐 밸브(675)가 설치되어 있다. 또한, 배관(885)은, 개폐 밸브(675)보다도 하류측(스핀척(611)측)에서 2개로 분기 되어 있다. 분기된 배관(885)의 한쪽은 배관(681)(도 13)과 연통 접속되고, 다른쪽은 배관(691)(도 15)과 연통 접속되어 있다.
히터(639)는, 제어부(651)의 제어에 따라 배관(885) 내를 통과하는 수증기를 가열한다. 수증기 공급원(631)에 있어서는, 순수 등이 가열됨으로써 기판(W6)의 주연부를 가열하기 위한 수증기가 생성된다. 생성된 가열용 수증기는, 히터(639)에 의해서, 예를 들면, 100℃보다도 고온의 과열 수증기로서 공급된다.
수증기 공급원(631)에서는, 예를 들면, 110℃의 과열 수증기가 히터(639)에 공급되고, 히터(639)에 의해 가열된 직후의 과열 수증기의 온도는, 바람직하게는, 예를 들면, 140℃~160℃ 등으로 설정된다. 표면 주연부(S8)에 공급되는 수증기는, 노즐 유닛(620(660))에 공급되는 경로 중으로 냉각되고, 또한 표면 주연부(S8)의 가열시에도 표면 주연부(S8)에 열을 빼앗겨 냉각된다. 그러나, 이러한 고온의 과열 수증기는, 수증기 분사 노즐(625(665))로부터 분사되어 표면 주연부(S8)의 가열에 제공된 후에도 여전히 고온으로 유지될 수 있다. 그리고, 표면 주연부(S8)에 있어서의 가열용 수증기(56)(도 13, 도 15)의 미스트화가 억제된다. 따라서, 수증기(56)가 응축된 미스트에 의한 기판(W6)의 비처리 영역으로의 부착이 억제된다.
또, 상기 고온의 과열 수증기가 이용되면, 예를 들면, 100℃까지의 온도의 포화 수증기가 가열부(621(661))에 공급되는 경우에 비해 기판(W6)의 표면 주연부(S8)를 보다 더 고온으로 할 수 있어, 에칭 레이트를 보다 더 올릴 수 있다. 또한, 도 13(도 15)에 나타난 바와 같이, 가열용 수증기(56)는, 기판(W6)의 내측으로부터 외측을 향하는 비스듬한 하향 방향의 분사 경로를 따라서 수증기 분사 노즐(625(665))로부터 표면 주연부(S8)에 분사된다. 이에 의해서, 수증기(56)가 응축된 미스트가 기판(W6)측으로 되돌아가는 것에 의한 표면(S6)의 비처리 영역으로의 미스트의 부착이 억제된다.
개폐 밸브(675)는, 제어부(651)에 의해 제어된 밸브 제어 기구(652)에 의해서 개폐 제어된다. 밸브 제어 기구(652)가, 필요에 따라서 개폐 밸브(675)를 여는 것에 의해, 가열부(621(661))에 수증기 공급원(631)으로부터 공급된 가열용 수증기(56)가, 가열부(621(661))의 수증기 분사 노즐(625(665))로부터 표면 주연부(S8)에 분사된다. 그리고, 표면 주연부(S8)가 가열된다.
상술한 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치(600)는, 기판(W6)의 주연부의 회전 궤적에 있어서의 서로 상이한 2개의 위치에 대해 각각 대향하도록 배치된 2개의 가열부(621, 661)를 구비하고 있으며, 이러한 가열부로부터 기판(W6)의 표면 주연부(S8)에 가열용 수증기를 분사하여 표면 주연부(S8)를 가열한다. 또한, 기판 처리 장치(600)가, 이러한 가열부와 동일한 가열부를 3 이상 구비함으로써 표면 주연부(S8)를 가열해도 된다. 즉, 기판 처리 장치(600)는, 기판(W6)의 주연부의 회전 궤적에 있어서의 상이한 복수의 위치에 각각 대향하도록 배치되고, 상기 복수의 위치에 있어서 기판(W6)의 주연부를 각각 가열하는 복수의 가열부를 구비한다.
여기서, 가열용 수증기, 즉 가열용 유체로는, 기판의 주연부에 존재하는 물질에 대해 화학 반응성을 갖지 않는 소재의 유체이면, 수증기 이외의 유체가 채용되어도 된다. 또, 기판 처리 장치(600)의 가열부가, 레이저광이나, 할로겐 램프 등의 램프로부터 조사되는 광을 표면 주연부(S8)에 조사하여, 표면 주연부(S8)를 가열해도 된다. 즉, 기판(W6)의 주연부에 대해 가열된 유체를 공급하여 상기 주연부를 가열하는 열유체 공급부 및 기판(W6)의 주연부에 대해 광을 조사하여 상기 주연부를 가열하는 광조사부 중 적어도 한쪽을 포함함으로써, 기판 처리 장치(600)의 복수의 가열부가 실현되어도 된다.
도 16은, 가열부(621, 661)로부터 각각 분사되는 수증기의 분사 목표 영역(76a, 76b)과 기판의 표면 주연부(S8)의 위치 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 도 16에 나타난 바와 같이, 가열부(621, 661)로부터 각각 분사되는 가열용 수증기는, 표면 주연부(S8)에 스쳐서 닿도록 분사되고, 공간적으로 그 일부가 표면 주연부(S8)에 닿는다. 폭(36)은, 가열용 수증기가 표면 주연부(S8)에 닿는 기판의 반경 방향의 폭이다. 가열된 유체를 대신하여, 가열용 광이 가열부로부터 조사되는 경우에도, 마찬가지로 공간적으로 그 일부가 기판(W6)의 표면 주연부(S8)에 닿는다.
환언하면, 기판 처리 장치(600)의 가열부(621, 661)는, 가열용 수증기 등의 열매체를 분사하여 열매체의 유속의 단면의 일부를 기판(W6)의 주연부에 닿게 함으로써 주연부를 가열하는 열유체 공급부 및 광을 조사하여 상기 광의 광선속의 단면의 일부를 기판(W6)의 주연부에 닿게 함으로써 주연부를 각각 가열하는 광조사부 중 적어도 한쪽을 포함하여 실현된다.
예를 들면, 도 17에 나타나는 분사 목표 영역(77a, 77b)과 같이, 분사된 가열용 유체 등의 전부가, 표면 주연부(S8)에 닿게 되는 경우에는, 가열용 유체 등이 표면 주연부(S8)에 닿는 기판의 반경 방향의 폭(37)은, 도 16에 나타난 폭(36)과 같이, 가열용 유체 등의 일부가 표면 주연부(S8) 에 닿게 되는 경우의 폭에 비해 넓어져버려 에칭폭도 넓어진다.
그에 반해, 기판 처리 장치(600)에 의하면, 복수의 가열부로부터 각각 분사되는 가열된 유체(조사되는 광)는, 공간적으로 그 일부가 기판(W6)의 표면 주연부(S8)에 닿는다. 이에 의해, 표면 주연부(S8)를 효율적으로 가열하면서, 표면 주연부(S8)의 가열폭을 보다 더 좁게 할 수 있다. 온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지는 에칭액(처리액)이 이용되는 경우에는, 표면 주연부(S8)의 가열폭을 좁게 함으로써 에칭폭(화학 처리폭)을 좁게 할 수 있다. 그리고, 표면 주연부(S8)에 가열용 수증기가 분사되는 경우에는, 에칭폭을, 예를 들면, 0.5mm~1mm 정도로까지 감소시킬 수 있다.
또한, 할로겐 램프로부터 조사되는 광과 비교하면 가열용 수증기가 갖는 열량쪽이 크기 때문에, 가열부(621, 661)로부터 가열용 수증기가 분사되는 경우에는, 할로겐 램프 등으로부터 조사되는 광에 의해서 표면 주연부(S8)가 가열되는 경우에 비해 효율적으로 표면 주연부(S8)를 가열할 수 있다. 또, 광이 이용되는 경우와 달리, 가열부에 유리가 불필요해진다. 이 때문에, 처리액으로서 예를 들면, HF액이 이용되는 경우에도 장기간의 연속 사용이 가능해진다.
또, 도 11에 나타난 바와 같이, 기판 처리 장치(600)에는, 저류된 에칭액(처리액)을 공급하는 처리액 공급원(632)과, 저류된 린스액을 공급하는 린스액 공급원(633)도 설치되어 있다. 에칭액으로는, 예를 들면, SC1(ammonia-hydrogen peroxide mixture:암모니아과산화수소수), SC2, 또는 HF(불산) 등이 채용된다. 또한, 다른 제조 장치 내부나 반송계에 있어서의 웨이퍼와의 접촉 부분, 혹은 웨이퍼를 유지하는 FOUP/FOSB의 내측 등에, Mo나 Co 등의 메탈 성분이 부착되면, 오염 원인이 된다. 이 때문에, 부착된 메탈 성분을 제거하는 것을 목적으로 하여, 예를 들면, SC2가, 웨이퍼의 베벨부나 이면의 세정에 이용된다. 이와 같이, 처리액 공급원(632)에 저류되는 처리액이, 에칭 이외의 목적을 위해서 웨이퍼에 공급되는 경우도 있다.
린스액 공급원(633)이 공급하는 린스액으로는, 순수(DIW:탈이온수) 등이 채용된다. 린스액으로서 기능수나 온수가 채용되어도 된다.
처리액 토출부(622)의 처리액 공급 노즐(626)과 접속된 배관(682)은, 처리액 공급원(632)으로부터 설치된 배관(883)과 연통 접속되어 있으며, 배관(883)의 도중부에는 개폐 밸브(673)가 설치되어 있다. 처리액 토출부(622)의 린스액 공급 노즐(627)과 접속된 배관(683)은, 린스액 공급원(633)으로부터 설치된 배관(884)과 연통 접속되어 있다. 배관(884)의 도중부에는, 개폐 밸브(674)가 설치되어 있다.
개폐 밸브(673, 674)는, 제어부(651)에 의해 제어된 밸브 제어 기구(652)에 의해서 개폐 제어되어 있으며, 밸브 제어 기구(652)가, 필요에 따라서 개폐 밸브(673)와 개폐 밸브(674)를 선택적으로 연다.
개폐 밸브(673)가 열리면, 처리액 공급원(632)으로부터 공급된 처리액(57)(도 13)이, 처리액 토출부(622)의 처리액 공급 노즐(626)로부터 토출되어 표면 주연부(S8)에 공급된다. 즉, 처리액 토출부(622)는, 복수의 가열부에 의해 가열된 기판(W6)의 주연부에 상방으로부터 처리액(57)을 공급하여 주연부의 화학 처리(에칭 처리)를 행한다. 표면 주연부(S8)에 공급되는 처리액의 유량은, 예를 들면, 매분 10ml~100ml 정도의 적은 유량으로 설정된다.
또, 개폐 밸브(674)가 열리면 린스액 공급원(633)으로부터 공급된 린스액(58)(도 14)이, 처리액 토출부(622)의 린스액 공급 노즐(627)로부터 토출되어 표면 주연부(S8)에 공급된다. 이에 의해, 기판(W6)의 주연부의 린스 처리가 행해진다.
도 18은, 기판(W6)의 표면 주연부(S8)를 가열하는 가열부(621(661))의 유무에 따른 기판(W6) 상의 온도 분포의 차이를 그래프로 예시하는 도면이다. 그래프(86)는, 비교를 위해서 기판(W6)의 이면(S7)측에 설치된 도시 생략한 원반형 노즐로부터, 소정의 회전 속도로 회전하고 있는 기판(W6)의 이면(S7)을 향해서 처리액이 토출된 경우의 기판(W6)의 표면(S6) 상의 온도 분포의 일례를 나타내고 있다. 이면(S7)에 토출되는 처리액은, 미리, 예를 들면, 90℃ 등으로 온도 조정되어 있으며, 원심력의 작용에 의해 기판(W6)의 주연부에까지 공급된다. 그래프(87)는, 그래프(86)와 마찬가지로 이면(S7)에 처리액이 공급되고, 또한 가열부(621(661))에 의해 표면 주연부(S8)의 가열이 행해진 경우의 기판(W6)의 표면(S6) 상의 온도 분포의 일례를 나타내고 있다.
도 18의 각 그래프에 나타난 바와 같이, 기판(W6)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 기판(W6)의 회전에 의해서 처리액의 온도가 저하되고, 표면(S6) 상의 온도도 저하되지만, 가열부(621(661))에 의한 표면 주연부(S8)의 가열도 행해진 경우에는, 그래프(87)에 나타난 바와 같이, 표면 주연부(S8)부분의 온도를 높게 할 수 있다. 수증기는, 공간적으로 그 일부가 표면 주연부(S8)의 둘레 끝가장자리에 닿도록 분사되므로, 그래프(87)에 나타난 바와 같이, 표면 주연부(S8) 중 둘레 끝가장자리로부터, 예를 들면, 폭 1mm 이하의 세폭의 영역을, 기판(W6)의 표면(S6)의 다른 영역에 비해 고온으로 할 수 있다.
도 19는, 기판의 표면 주연부(S8)를 가열하는 가열부(621(661)) 및 표면 주연부(S8)에 처리액을 공급하는 처리액 토출부(622)의 동작의 유무에 따른 도 20에 예시된 기판(W6)의 표면(S6) 상의 에칭폭의 차이를 나타내는 도면이다. 도시의 편의상, 각 에칭폭은 실제보다도 크게 기재되어 있다.
대략 원형의 경계(46)는, 가열부(621(661))에 의한 표면 주연부(S8)의 가열이 행해지면서, 처리액 공급 노즐(626)로부터 표면 주연부(S8)에 처리액이 공급된 경우에 있어서, 에칭된 영역과 회전축(a6)측의 에칭되지 않았던 비처리 영역의 경계의 일례를 나타내고 있다. 또, 도 21은, 이 경우의 에칭 처리 후의 기판(W6)의 단면도의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 기판(W6)의 이면(S7)에는, 처리액은 공급되어 있지 않다. 폭(26)(도 19, 도 21)은, 경계(46) 상의 하나의 점에 있어서의 에칭폭을 나타내고 있다. 에칭폭(26)은, 예를 들면, 0.5~1.0mm 정도가 되며, 그 편차는, 예를 들면, 에칭폭(26)의 평균치의 1/10 이하 정도로 억제된다.
경계(47)는, 비교를 위해서 기판(W6)의 이면(S7)측에 설치된 도시 생략한 원반형 노즐로부터, 회전하고 있는 기판(W6)의 이면(S7)에 토출된 처리액에 의해서 표면 주연부(S8)의 에칭 처리가 행해진 경우의 기판(W6)의 표면(S6)에 있어서의 에칭된 영역과, 비처리 영역의 경계의 일례를 나타내고 있다. 도 22는, 이 경우의 에칭 처리 후의 기판(W6)의 단면도의 일례를 나타내는 도면이다. 표면 주연부(S8)는, 이면(S7)에 토출된 처리액에 원심력이 작용함으로써, 처리액이 기판(W6)의 주연부로 퍼져, 더욱 표면 주연부(S8)에까지 들어감으로써 에칭되고 있다. 가열부(621(661))에 의한 표면 주연부(S8)의 가열과, 처리액 토출부(622)에 의한 표면 주연부(S8)로의 처리액의 공급은 행해지지 않았다.
폭(27)은, 경계(47) 상의 하나의 점에 있어서의 에칭폭을 나타내고 있다. 원심력의 작용에 의해 처리액이 표면 주연부(S8)로 들어가는 양의 제어가 곤란하기 때문에, 경계(47)의 형상은, 대략 원형의 경계(46)에 비해 크게 물결치고 있으며, 에칭폭(27)은, 예를 들면, 2~3mm 정도이며, 에칭폭(26)에 비해 커진다. 또, 에칭폭(27)의 편차도, 에칭폭(26)의 편차에 비해 커진다.
도 19, 도 21, 및 도 22에 나타난 바와 같이, 가열부(621(661))에 의한 가열과, 처리액 토출부(622)에 의한 처리액의 공급이 행해진 경우에는, 이면(S7)측으로부터의 처리액이 되돌아 가는 것에 의한 에칭 처리를 하는 경우에 비해, 표면 주연부(S8)에 있어서의 에칭폭은 작고, 또, 에칭폭의 편차도 작아진다.
상술한 바와 같이, 기판 처리 장치(600)에서는, 기판(W6)의 주연부의 회전 궤적에 있어서의 상이한 복수의 위치에 있어서 주연부가 각각 가열되고, 주연부에 상방으로부터 처리액이 공급되므로, 주연부에 있어서의 기판(W6)의 반경 방향의 가열폭이 좁은 경우에도 주연부의 온도 저하가 억제된다. 이 때문에, 주연부에 공급되는 처리액의 액량이 적다고 해도, 기판 상면의 주연부 중 가열부에 의해 가열된 세폭의 영역에 있어서의 처리액의 반응 속도의 저하를 억제하여 처리액의 반응성을 올릴 수 있다. 따라서, 화학 처리폭의 균일성과 처리 효율의 각각의 악화를 억제하면서 화학 처리폭을 좁게 할 수 있다.
또한, 도 12에 나타난 바와 같이, 기판(W6)의 표면 주연부(S8)의 회전 궤적의 소정의 위치(제1 위치)에 있어서 가열부(621)로부터의 수증기(56)(도면)가 표면 주연부(S8)에 분사된다. 그리고, 상기 회전 궤적에 따라서 상기 소정의 위치의 후방에 위치하는 다른 소정의 위치(제2 위치)에 있어서 처리액 토출부(622)로부터의 처리액(57)이 표면 주연부(S8)에 공급된다. 따라서, 가열부(621)에 의해 가열된 표면 주연부(S8)의 부위에는, 가열된 직후에, 처리액 토출부(622)로부터 처리액(57)이 공급된다. 그리고, 상기 부위의 에칭 처리가 행해진다. 이와 같이, 가열부(621)에 의해 가열된 표면 주연부(S8)의 온도 강하가 억제되면서 표면 주연부(S8)의 에칭 처리를 하므로, 에칭 레이트가 향상된다.
또한, 복수의 가열부(621, 661)가 제1 위치의 근방에 있어서 서로 근접하고 있으면, 도 12에 나타난 바와 같이 복수의 가열부가 이격하고 있는 경우에 비해, 제2 위치에 있어서 처리액 토출부(622)로부터 처리액이 공급되는 부위의 온도를 더욱 효율적으로 올릴 수 있다. 따라서, 복수의 가열부(621, 661)가 제1 위치의 근방에 있어서 서로 근접한다고 해도 본 발명의 유용성을 해치는 것은 아니다.
또, 도 11에 나타난 바와 같이, 기판 처리 장치(600)의 외부에는 질소 가스 공급원(634)이 설치되어 있다. 그리고, 도 13~도 15에 나타난 바와 같이, 기판 처리 장치(600)의 질소 가스 분출부(624(664))(「기체 분사부」)에 접속된 배관(684(694))에는, 질소 가스 공급원(634)으로부터 배관(881)을 통해 질소 가스가 공급된다. 기판 처리 장치(600)에 있어서의 배관(881)의 도중부에는 밸브 제어 기구(652)에 의해 개폐 제어되는 개폐 밸브(671)가 설치되어 있다. 배관(881)은, 개폐 밸브(675)보다도 하류측(스핀척(611)측)에서 2개로 분기되어 있다. 분기된 배관(881) 중 한쪽은 배관(684)과 연통 접속되고, 다른쪽은 배관(694)과 연통 접속되어 있다.
제어부(651)가 밸브 제어 기구(652)를 통해 개폐 밸브(671)를 여는 것에 의해, 질소 가스 공급원(634)으로부터 질소 가스 분출부(624(664))에 질소 가스가 공급된다. 질소 가스 분출부(624(664))는, 예를 들면, 기판(W6)의 둘레 방향을 따라서 가늘고 긴 원호형상의 단면 형상을 갖고 구성된다. 질소 가스 분사 노즐(628(668))은, 질소 가스 분출부(624(664))의 하면에 있어서 기판(W6)의 둘레 방향으로 가늘고 긴 원호형상의 개구를 갖는 분사 노즐 혹은 질소 가스 분출부(624(664))의 하면에 있어서 소정의 간격으로 설치된 원통형의 복수의 분사 노즐 등에 의해서 구성된다. 질소 가스 분출부(624(664))에 공급된 질소 가스는, 질소 가스 분사 노즐(628(668))로부터 질소 가스(G6)(퍼지용 가스)로서 회전하고 있는 기판(W6)의 표면(S6)에 분출된다.
보다 상세하게는, 질소 가스(G6)는, 기판(W6)의 표면(S6) 중 표면 주연부(S8)의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 기판(W6)의 상방의 질소 가스 분사 노즐(628(668))로부터 분사된다. 그리고, 표면(S6)에 분사된 질소 가스(G6)는, 분사 목표 영역으로부터 기판(W6)의 표면 주연부(S8)를 향해 흐르는 기체류가 된다. 질소 가스(G6)에 의한 상기 기체류에 의해서, 가열부(621(661))로부터 표면 주연부(S8)에 분사된 수증기(56)가 응축된 미스트나, 처리액 토출부(622)의 처리액 공급 노즐(626)로부터 토출된 처리액(57) 등이 기판(W6)의 표면(S6) 중 에칭 처리를 하지 않는 비처리 영역에 부착되는 것이 억제된다. 따라서, 미스트의 부착에 의한 비처리 영역의 열화를 억제하면서, 기판(W6)의 주연부의 가열에 충분한 양의 수증기를 공급할 수 있다.
또, 린스 처리가 종료된 후의 기판(W6)의 표면(S6)의 건조 처리에 있어서도, 질소 가스 분사 노즐(628(668))로부터 공급되는 질소 가스(G6)에 의해서, 기판(W6)의 건조가 촉진됨과 더불어, 기판(W6)의 고속 회전에 의해 작용하는 원심력에 의해 표면 주연부(S8)로부터 기판 밖으로 뿌려진 린스액이 기판(W6)으로 되돌아가 표면(S6)의 비처리 영역에 부착되는 것도 억제된다. 또한, 기판 처리 장치(600)가 질소 가스 공급원(634), 질소 가스 분출부(624, 664)를 구비하지 않았다고 해도, 에칭폭의 균일성과 에칭 레이트의 각각의 악화를 억제하면서 에칭폭을 좁게 할 수 있으므로, 본 발명의 유용성을 해치는 것은 아니다.
<4. 기판 처리 장치의 동작>
도 23은, 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치(600)에 의한 기판 처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로차트이다. 처리의 개시 전에는, 각 개폐 밸브는 모두 닫혀져 있으며, 스핀척(611)은 정지되어 있다. 또, 노즐 유닛(620, 660)은, 기판(W6)의 반입 경로 상 이외의 대기 위치에 위치 결정되어 있다. 우선, 도시 생략한 기판 반송 로봇에 의해 1장의 기판(W6)이, 스핀척(611)이 설치된 도시 생략한 처리실(챔버) 내에 반입되어 스핀척(611)에 올려지고, 척 핀(617)에 의해 유지된다(단계 S610).
계속해서, 노즐 유닛(620, 660)이 기판(W6)의 표면 주연부(S8)의 상방의 소정 위치에 위치 결정된다. 그리고, 개폐 밸브(671)가 열리고, 질소 가스 분출부(624 및 664)는, 질소 가스 공급원(634)으로부터 공급된 질소 가스를 질소 가스(G6)(퍼지용 가스)로서 기판(W6)의 표면 주연부(S8)를 향해서 분사한다(단계 S620).
계속해서, 제어부(651)가 척 회전 기구(654)를 제어함으로써, 스핀척(611)의 회전 속도가, 예를 들면, 50rpm~800rpm의 소정의 고속의 회전 속도가 되도록, 스핀척(611)의 회전이 개시된다(단계 S630). 그 후, 개폐 밸브(675)가 열리는 것에 의해, 수증기 공급원(631)에서 생성되어 히터(639)에 의해 가열된 가열용 수증기가, 노즐 유닛(620, 660)에 공급된다. 노즐 유닛(620, 660)은, 수증기 분사 노즐(625, 665)로부터 표면 주연부(S8)의 둘레 끝가장자리측의 세폭 영역을 향해서 가열용 수증기의 분사를 개시함으로써(단계 S640), 표면 주연부(S8)의 가열을 개시한다. 수증기 분사 노즐(625, 665)로부터 분사되는 가열용 수증기는, 공간적으로 그 일부가 표면 주연부(S8)에 닿도록 분사된다.
계속해서, 기판(W6)의 표면 주연부(S8)의 에칭 처리가 행해진다(단계 S650). 구체적으로는, 개폐 밸브(673)가 열려 처리액 공급원(632)으로부터 노즐 유닛(620)의 처리액 토출부(622)에 처리액이 공급되어 처리액 공급 노즐(626)로부터 가열된 표면 주연부(S8)의 둘레 끝가장자리측의 세폭 영역으로 토출된다. 그리고, 토출된 처리액에 의해서 기판(W6)의 표면 주연부(S8)의 에칭 처리가 행해진다.
소정의 시간이 경과하여 표면 주연부(S8)의 에칭 처리가 완료되면, 개폐 밸브(673)가 닫혀지고 기판(W6)으로의 처리액의 공급이 정지된다. 그리고, 개폐 밸브(675)가 닫혀지고 가열용 수증기의 분사가 정지된다(단계 S660).
계속해서, 기판(W6)의 표면 주연부(S8)의 린스 처리가 행해진다(단계 S670). 구체적으로는, 개폐 밸브(674)가 열려 린스액 공급원(633)으로부터 린스액의 공급이 개시된다. 그리고, 처리액 토출부(622)의 린스액 공급 노즐(627)로부터 표면 주연부(S8)에 린스액이 토출되어 표면 주연부(S8)의 린스 처리가 행해진다. 소정 시간이 경과하여 표면 주연부(S8)의 린스 처리가 완료되면, 개폐 밸브(674)가 닫혀지고 린스액의 공급이 정지된다.
계속해서, 스핀척(611)의 회전 속도가, 1000rpm~1500rpm의 고회전 속도로 설정된 상태로 스핀척(611)의 회전이 소정의 시간 계속된다. 이에 의해, 표면 주연부(S8)에 잔류하고 있는 린스액이 원심력의 작용에 의해서 기판(W6)의 밖으로 뿌려져 기판(W6)의 표면(S6)의 건조 처리(스핀 건조)가 행해진다(단계 S680). 또한, 스핀 건조시에는, 질소 가스 분출부(624, 664)의 질소 가스 분사 노즐(628, 668)로부터 표면 주연부(S8)로의 질소 가스(G6)의 공급은 계속된다. 이에 의해, 표면 주연부(S8)에 부착되어 있는 린스액의 건조가 촉진됨과 더불어, 뿌려진 린스액이 기판(W6)측으로 되돌아가 표면(S6)의 비처리 영역에 부착되는 것이 억제된다.
건조 처리의 개시부터 소정의 시간이 경과하면, 스핀척(611)의 회전이 정지되어 건조 처리가 종료된다(단계 S690). 계속해서, 개폐 밸브(671)가 닫혀지고 질소 가스 분출부(624, 664)로부터의 질소 가스(G6)(퍼지용 가스)의 분사가 정지된다(단계 S700).
질소 가스 분출부(624, 664)로부터의 가스의 분사가 정지되면, 제어부(651)는 노즐 회전 기구(655, 656)를 제어하여 노즐 유닛(620, 660)을 대기 위치에 이동시킨다. 그 후, 도시 생략한 반송 로봇에 의해서 처리 완료된 기판(W6)이 스핀척(611)으로부터 떼어내어져 처리실 밖으로 반출되고(단계 S710), 기판 처리 장치(600)에 의한 기판 처리가 종료된다.
이상과 같이 구성된 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 기판(W6)의 주연부의 회전 궤적에 있어서의 상이한 복수의 위치에 있어서 주연부가 각각 가열되고, 주연부에 상방으로부터 처리액이 공급된다. 이에 의해, 주연부에 있어서의 반경 방향의 가열폭이 좁은 경우에도 주연부의 온도 저하가 억제된다. 그리고, 주연부에 공급되는 처리액의 액량이 적다고 해도, 기판(W6)의 표면(S6)의 주연부 중 가열부에 의해 가열된 둘레 끝가장자리측의 세폭의 영역에 있어서의 처리액의 반응 속도의 저하를 억제하여 처리액의 반응성을 올릴 수 있다. 따라서, 화학 처리폭(에칭폭)의 균일성과 처리 효율의 각각의 악화를 억제하면서 화학 처리폭을 좁게 할 수 있다.
또, 이상과 같이 구성된 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 기판(W6)의 주연부에 존재하는 물질에 대해 화학 반응성을 갖지 않는 소재의 가열된 유체를 상기 주연부에 대해 공급하여 상기 주연부를 가열하는 열유체 공급부 및 기판(W6)의 주연부에 대해 광을 조사하여 상기 주연부를 가열하는 광조사부 중 적어도 한쪽을 포함함으로써 복수의 가열부가 실현된다. 그리고, 상기 가열된 유체와 광은, 공간적으로 그 일부가 기판(W6)의 주연부에 닿는다. 따라서, 표면 주연부(S8)를 효율적으로 가열하면서, 표면 주연부(S8)의 가열폭을 보다 더 좁게 할 수 있으므로, 온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지는 에칭액(처리액)이 이용되는 경우에는, 표면 주연부(S8)의 가열폭을 좁게 함으로써 에칭폭(화학 처리폭)을 좁게 할 수 있다.
또, 이상과 같이 구성된 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 가열용 유체로서 가열용 수증기가 복수의 가열부의 각각으로부터 기판(W6)의 주연부에 분사되어, 주연부가 가열된다. 따라서, 할로겐 램프 등으로부터 조사되는 광에 의해서 표면 주연부(S8)가 가열되는 경우에 비해 효율적으로 표면 주연부(S8)를 가열할 수 있다. 또, 광이 이용되는 경우와 달리, 가열부에 유리가 불필요해진다. 이 때문에, 유리에 대한 반응성을 갖는 처리액이 이용되는 경우에도 장기간의 연속 사용이 가능해진다.
또, 이상과 같이 구성된 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 가열용 수증기로서 고온의 과열 수증기가 이용되므로, 수증기 분사 노즐로부터 분사되어 표면 주연부(S8)의 가열에 제공된 후에도 여전히 수증기가 고온으로 유지되어, 주연부에 있어서의 미스트화가 억제된다. 따라서, 수증기가 응축된 미스트에 의한 기판(W6)의 비처리 영역으로의 부착이 억제된다. 또, 이와 같이 고온의 과열 수증기가 이용되면, 예를 들면, 100℃까지의 온도의 포화 수증기가 가열 처리에 이용되는 경우에 비해 기판(W6)의 표면 주연부를 보다 더 고온으로 할 수 있어, 에칭 레이트를 보다 더 올릴 수 있다.
또, 이상과 같이 구성된 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 가열용 수증기는, 기판(W6)의 내측으로부터 외측을 향하는 비스듬한 하향 방향의 분사 경로를 따라서 각 수증기 분사 노즐로부터 주연부에 분사된다. 이에 의해, 기판(W6)의 표면 주연부로부터 기판의 외측을 향하는 수증기의 기체류가 생성되므로, 수증기가 응축된 미스트가 기판(W6)측으로 되돌아가는 것에 의한 기판 표면의 비처리 영역으로의 미스트의 부착이 억제된다.
또, 이상과 같이 구성된 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 기판(W6)의 표면 중 기판의 표면 주연부의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 기판(W6)의 상방으로부터 기체(질소 가스(G6))를 분사시키고, 상기 분사 목표 영역으로부터 기판(W6)의 표면 주연부를 향해 흐르는 기체류를 기판(W6) 상에 생성시킨다. 이에 의해, 수증기가 응축된 미스트나 미스트형상의 처리액에 의한 기판(W6)의 표면에 있어서의 비처리 영역으로의 부착이 억제된다. 따라서, 미스트의 부착에 의한 비처리 영역의 열화를 억제하면서, 기판(W6)의 주연부의 가열에 충분한 양의 수증기를 공급할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(600)에 있어서는, 예를 들면, 질소 가스 공급원(634)으로부터 질소 가스 분출부(624(664))에 질소 가스(G6)를 공급하는 배관(881)에 질소 가스 가열부가 추가로 설치되고, 가열된 질소 가스(G6)가 기판(W6)의 표면 주연부(S8)에 공급되어도 된다. 가열된 질소 가스(G6)가 공급되면, 에칭 레이트를 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 예를 들면, 질소 가스 공급원(634)이나 수증기 공급원(631)이 기판 처리 장치(600) 내에 설치되어도 된다. 질소 가스 공급원(634)에 의한 질소 가스의 공급을 대신하여, 건조 공기 등의 건조 기체나 질소 가스 이외의 불활성 가스가 공급되는 구성이 채용되어도 된다. 또, 노즐 유닛(620, 660)에 있어서의 각 노즐 등은, 기판(W6)에 대해 일체적으로 이동되지만, 각각 개별적으로 이동 가능하게 구성되어도 된다.
본 발명은 상세하게 나타나고 기술되었는데, 상기 기술은 모든 양태에 있어서 예시이며 한정적이진 않다. 따라서, 본 발명은 그 발명의 범위 내에서 실시형태를 적절히 변형, 생략하는 것이 가능하다.
100, 600:기판 처리 장치
111, 611:스핀척(기판 유지부)
120, 620, 660:노즐 유닛
121:수증기 분사부(가열부)
621, 661:가열부
122, 622:처리액 토출부(주연 처리부)
125, 625, 665:수증기 분사 노즐
126, 626:처리액 공급 노즐
127, 627:린스액 공급 노즐
141:하측 노즐(하면 처리부)
145:상면(대향면)
154, 654:척 회전 기구(회전부)
155, 655, 656:노즐 회전 기구
200:가스 분사 헤드(기체 분사부)
51, 56:수증기
52, 57:처리액
53, 58:린스액
G1, G2, G6:질소 가스
S1, S6:표면(상면)
S2, S7:이면(하면)
S3, S8:표면 주연부
W, W6:기판

Claims (12)

  1. 온도에 따라 화학 활성도가 변하는 처리액을 이용하여 기판의 화학 처리를 행하는 기판 처리 장치로서,
    기판을 대략 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판을 대략 수평면 내에서 회전시키는 회전부와,
    상기 기판의 주연부에 가열용 수증기를 분사하여 상기 주연부를 가열하는 가열부와,
    상기 가열부에 의해 가열된 상기 주연부에 상방으로부터 처리액을 공급하여 상기 주연부의 화학 처리를 행하는 주연 처리부와,
    상기 기판의 상면 중 상기 기판의 상기 주연부의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 상기 기판의 상방으로부터 기체를 분사함으로써, 상기 분사 목표 영역으로부터 상기 기판의 상기 주연부를 향해 흐르는 기체류를 기판 상에 생성시키는 기체 분사부를 구비한 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판의 하면에 처리액을 공급하여 상기 하면의 화학 처리를 행하는 하면 처리부를 더 구비하고,
    상기 하면 처리부는,
    상기 회전부에 의해 회전되는 상기 기판의 하면의 대략 전역에 대향하는 대향면과, 상기 대향면에 형성된 처리액 토출구를 구비하고, 상기 처리액 토출구로부터 처리액을 토출하여, 상기 처리액에 의해 상기 기판의 하면과 상기 대향면 사이의 공간을 액밀 상태로 하는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 대향면은,
    상기 주연부에 대향하는 부분보다도 상기 처리액 토출구 부분쪽이 상기 기판의 하면과의 간격이 넓어지는 깔때기 모양의 형상을 갖는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열부와 상기 주연 처리부는,
    상기 기판의 상기 주연부의 회전 궤적의 제1 위치에 있어서 상기 가열부로부터의 상기 수증기가 상기 주연부에 분사되고, 상기 회전 궤적을 따라서 상기 제1 위치의 후방에 위치하는 제2 위치에 있어서 상기 주연 처리부로부터의 상기 처리액이 상기 주연부에 공급되는 위치 관계로 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  5. 온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지는 처리액을 이용하여 기판의 화학 처리를 행하는 기판 처리 장치로서,
    기판을 대략 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판을 대략 수평면 내에서 회전시키는 회전부와,
    상기 기판의 주연부의 회전 궤적에 있어서의 상이한 복수의 위치에 각각 대향하도록 배치되고, 상기 복수의 위치에 있어서 상기 주연부를 각각 가열하는 복수의 가열부와,
    상기 복수의 가열부에 의해 가열된 상기 주연부에 상방으로부터 처리액을 공급하여 상기 주연부의 화학 처리를 행하는 주연 처리부를 구비한 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 가열부는,
    (1) 상기 기판의 상기 주연부에 대해, 가열된 유체를 공급하는 열유체 공급부 및
    (2) 상기 기판의 상기 주연부에 대해, 광을 조사하는 광조사부 중 적어도 한쪽을 포함하고,
    상기 가열된 유체와 상기 광은, 공간적으로 그 일부가 상기 기판의 상기 주연부에 닿고,
    상기 가열된 유체는, 상기 기판의 상기 주연부에 존재하는 물질에 대해 화학 반응성을 갖지 않는 소재의 유체인, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 가열부의 각각은,
    상기 가열된 유체로서의 가열용 수증기를 각각 상기 복수의 위치에 분사하여 상기 주연부를 각각 가열하는, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 수증기가 과열 수증기인, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 가열부는,
    상기 기판의 내측으로부터 외측을 향하는 비스듬한 하향 방향의 분사 경로를 따라서 상기 수증기를 상기 주연부에 각각 분사하는, 기판 처리 장치.
  10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상면 중 상기 기판의 상기 주연부의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 상기 기판의 상방으로부터 기체를 분사함으로써, 상기 분사 목표 영역으로부터 상기 기판의 상기 주연부를 향해 흐르는 기체류를 기판 상에 생성시키는 기체 분사부를 더 구비하는 기판 처리 장치.
  11. 온도에 따라 화학 활성도가 변화하는 처리액을 이용하여 기판의 화학 처리를 행하는 기판 처리 방법으로서,
    기판을 대략 수평 자세로 유지하여 대략 수평면 내에서 회전시키는 회전 단계와,
    상기 회전 단계와 병행하여, 상기 기판의 주연부에 가열용 수증기를 분사하여 상기 주연부를 가열하는 가열 단계와,
    상기 가열 단계에서 가열된 상기 주연부에 상방으로부터 처리액을 공급하여 상기 주연부의 화학 처리를 행하는 주연 처리 단계와,
    상기 가열 단계와 상기 주연 처리 단계에 병행하여, 상기 기판의 상면 중 상기 기판의 상기 주연부의 회전 궤적으로 둘러싸인 범위 내에 규정된 소정의 분사 목표 영역을 향해서 상기 기판의 상방으로부터 기체를 분사함으로써, 상기 분사 목표 영역으로부터 상기 기판의 상기 주연부를 향해 흐르는 기체류를 기판 상에 생성시키는 기체 분사 단계를 구비한 기판 처리 방법.
  12. 온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지는 처리액을 이용하여 기판의 화학 처리를 행하는 기판 처리 방법으로서,
    기판을 대략 수평 자세로 유지하여 대략 수평면 내에서 회전시키는 회전 단계와,
    상기 회전 단계와 병행하여, 상기 기판의 주연부의 회전 궤적에 있어서의 상이한 복수의 위치에서 상기 주연부를 각각 가열하는 가열 단계와,
    상기 가열 단계에서 가열된 상기 주연부에 상방으로부터 처리액을 공급하여 상기 주연부의 화학 처리를 행하는 주연 처리 단계를 구비한 기판 처리 방법.
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