KR20140065334A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20140065334A
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 기판을 처리하는 처리액의 온도를 양호하게 관리할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
기판(2)을 정해진 온도로 가열한 처리액으로 처리하는 기판 처리 장치(1)에 있어서, 상기 처리액을 저류하는 용기[저류조(8), 가열조(22)]와, 상기 용기에 형성된 가열벽(33)에 히터(34)를 마련하고, 상기 히터(34)로 상기 처리액을 상기 가열벽(33)을 통해 가열하는 처리액 가열 수단(6)과, 상기 가열벽(33)에 마련하며, 상기 가열벽(33)의 온도를 측정하는 제어용 온도 센서(36)와, 상기 제어용 온도 센서(36)로 측정한 온도에 기초하여 상기 처리액 가열 수단(6)을 제어하는 제어 수단(7)을 갖고, 상기 제어 수단(7)은, 상기 제어용 온도 센서(36)로 측정한 상기 가열벽(33)의 온도에 기초하여 상기 처리액 가열 수단(6)을 제어하도록 하였다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 정해진 온도로 가열한 처리액으로 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 부품이나 플랫 패널 디스플레이 등을 제조하는 경우에는, 기판 처리 장치를 이용하여 반도체 웨이퍼나 액정용 기판 등의 기판을 에칭액 등의 처리액으로 각종 처리를 행하고 있다.
예컨대, 특허문헌 1에 개시된 기판 처리 장치(에칭 장치)에서는, 처리조에 저류한 처리액(에칭액)에 기판을 침지시켜, 기판의 표면에 형성된 질화막을 에칭하는 처리를 행하고 있다.
이 기판 처리 장치에서는, 에칭량 등의 처리의 진행 정도가 처리액의 온도에 강하게 의존하고 있기 때문에, 처리액의 온도 관리가 중요해진다. 한편, 에칭액 등의 처리액은, 침식성이 강하기 때문에, 온도 센서를 처리액에 직접 접촉시켜 처리액의 온도를 측정하는 것이 곤란하다.
그래서, 종래의 기판 처리 장치에서는, 도 4에 모식적으로 도시된 바와 같이, 처리조나 배관에 석영 등의 내식성 및 열전도성이 우수한 소재로 이루어진 가열벽(101)을 형성하고, 가열벽(101)의 외측에 고무 히터(102)를 점착하며, 고무 히터(102)에 온도 센서(103)를 부착하고 있다. 고무 히터(102)는, 금속제의 히터(104)를 실리콘제의 커버(105)로 피복하고 있고, 커버(105)에 온도 센서(103)를 접착 또는 매설하고 있다. 그리고, 종래의 기판 처리 장치에서는, 온도 센서(103)로 측정한 커버(105)의 온도에 기초하여 히터(104)를 제어하고, 히터(104)로 가열한 가열벽(101)을 통해 처리액을 정해진 온도로 가열하고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2001-23952호 공보
상기 종래의 기판 처리 장치는, 가열벽에 고무 히터가 밀착되어 있는 경우에는, 온도 센서로 측정한 온도에 기초하여 처리액의 온도를 안정적으로 관리할 수 있다.
그러나, 가열벽으로부터 고무 히터가 부분적으로 박리되어 버린 경우에는, 히터로부터 가열벽으로의 열전달 효율이 저하되고, 히터 자체의 온도가 상승한다. 이에 따라, 히터를 피복하는 커버의 온도도 상승하고, 이 상승한 온도가 온도 센서로 측정된다. 그 때문에, 고무 히터는, 히터 자체의 온도를 강하시키도록 제어된다. 그 결과, 히터 자체의 온도 저하와 히터로부터 가열벽으로의 열전달 효율의 저하가 동시에 일어나서 가열벽의 온도가 급격히 저하되어 버려, 처리액의 온도를 관리하는 것이 곤란해질 우려가 있다.
그래서, 본 발명에서는, 기판을 정해진 온도로 가열한 처리액으로 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리액을 저류하는 용기와, 상기 용기에 형성된 가열벽에 히터를 마련하고 상기 히터로 상기 처리액을 상기 가열벽을 통해 가열하는 처리액 가열 수단과, 상기 가열벽에 마련하며 상기 가열벽의 온도를 측정하는 제어용 온도 센서와, 상기 제어용 온도 센서로 측정한 온도에 기초하여 상기 처리액 가열 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 제어용 온도 센서로 측정한 상기 가열벽의 온도에 기초하여 상기 처리액 가열 수단을 제어하도록 하였다.
또한, 상기 제어용 온도 센서는, 상기 가열벽에 있어서 상기 처리액과 접촉하는 면에 배치되고, 피복 수단으로 피복되어 상기 처리액에 직접 접촉하지 않도록 하였다.
또한, 상기 피복 수단은, 상기 처리액과 상기 제어용 온도 센서 사이에 단열층을 마련하도록 하였다.
또한, 상기 제어 수단은, 상기 히터를 피복하는 커버의 온도를 측정하기 위해서 마련한 감시용 온도 센서와 상기 제어용 온도 센서로 측정한 온도의 온도차에 기초하여 상기 처리액 가열 수단의 이상을 검지하도록 하였다.
또한, 본 발명에서는, 정해진 온도로 가열한 처리액으로 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 처리액을 용기에 저류하고, 상기 용기의 가열벽에 마련한 히터로 상기 처리액을 상기 가열벽을 통해 가열하며, 상기 가열벽에 마련한 제어용 온도 센서로 측정한 상기 가열벽의 온도에 기초하여 상기 히터를 제어하도록 하였다.
또한, 상기 히터를 피복하는 커버의 온도를 측정하기 위해서 마련한 감시용 온도 센서와 상기 제어용 온도 센서로 측정한 온도의 온도차에 기초하여 상기 히터의 이상을 검지하도록 하였다.
본 발명에 따르면, 가열벽으로부터 히터가 부분적으로 박리된 경우라도 기판을 처리하는 처리액의 온도를 관리할 수 있어, 기판의 처리를 양호하게 행할 수 있다.
도 1은 기판 처리 장치를 도시하는 단면 설명도이다.
도 2는 처리액 가열 수단을 도시하는 단면도 (a), 확대 사시도 (b)이다.
도 3은 다른 처리액 가열 수단을 도시하는 단면도이다.
도 4는 종래의 처리액 가열 수단을 도시하는 단면도이다.
이하에, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법의 구체적인 구성에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 기판(2)을 처리하는 처리조(3)에, 기판(2)을 반송하기 위한 기판 반송 수단(4)과, 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 수단(5)과, 처리액을 정해진 온도로 가열하기 위한 처리액 가열 수단(6)과, 기판 반송 수단(4)이나 처리액 공급 수단(5)이나 처리액 가열 수단(6) 등을 제어하기 위한 제어 수단(7)을 마련하고 있다. 한편, 여기서는, 처리액으로서 약액(예컨대, 인산)을 희석액(예컨대, 순수)으로 희석한 처리액(에칭액)을 이용하고 있다.
처리조(3)는, 상단부를 개구한 저류조(8)의 상단 외주부에 상단부를 개구한 오버플로우조(9)를 형성하고 있다. 저류조(8)는, 바닥부에 처리액 유입/유출구(10)를 형성하고 있다. 오버플로우조(9)는, 바닥부에 처리액 유출구(11)를 형성하고 있다.
이 처리조(3)는, 저류조(8)에 저류한 처리액에 기판(2)을 침지시켜 기판(2)을 처리액으로 처리한다. 한편, 저류조(8)에 저류된 처리액은, 일부가 저류조(8)로부터 흘러넘쳐 오버플로우조(9)로 유출되고, 그 후, 다시 저류조(8)로 유입된다.
기판 반송 수단(4)은, 승강이 가능한 반송 아암(12)의 하단부에 4개의 기판 유지체(13)를 수평으로 부착하고 있다. 각 기판 유지체(13)는, 상면에 복수 개(예컨대, 50개)의 기판 유지홈(14)을 전후로 정해진 간격을 두고 형성되어 있다. 반송 아암(12)은, 기판 유지홈(14)에 의해 복수 매의 기판(2)을 수직 상태로 전후로 정해진 간격을 두고 평행하게 유지한다. 반송 아암(12)에는 기판 승강 기구(15)가 접속되어 있다. 기판 승강 기구(15)는, 제어 수단(7)에 접속되어 있고, 제어 수단(7)에 의해 승강 제어된다.
이 기판 반송 수단(4)은, 기판(2)을 기판 유지체(13)에 의해 유지한 상태로, 기판 승강 기구(15)에 의해 기판 유지체(13)를 강하시킴으로써 처리조(3)[저류조(8)]에 기판(2)을 반입하고, 처리조(3)에 저류한 처리액에 기판(2)을 침지시켜 기판(2)의 처리를 행하며, 처리 후에 기판 승강 기구(15)에 의해 기판 유지체(13)를 상승시킴으로써 처리조(3)로부터 기판(2)을 반출한다.
처리액 공급 수단(5)은, 처리액 순환부(16)와 처리액 배출부(17)와 처리액 보충부(18)로 구성되어 있다.
처리액 순환부(16)는, 오버플로우조(9)의 처리액 유출구(11)와 저류조(8)의 처리액 유입/유출구(10) 사이에 처리액 순환 유로(19)를 형성하고, 처리액 순환 유로(19)에 펌프(20)와 필터(21)와 가열조(22)를 마련하고 있다. 펌프(20)는 제어 수단(7)에 접속되어 있고, 제어 수단(7)에 의해 구동 제어된다.
이 처리액 순환부(16)는, 펌프(20)에 의해 오버플로우조(9)의 처리액 유출구(11)로부터 처리액을 흡인하고, 필터(21)와 가열조(22)를 통해 저류조(8)의 처리액 유입/유출구(10)로 처리액을 공급한다. 이에 따라, 처리액 순환부(16)는, 처리조(3)에 저류한 처리액을 순환시키고, 약액(예컨대, 인산)과 희석액(예컨대, 순수)을 교반 혼합시켜, 약액을 희석액으로 희석한 처리액의 농도를 균일하게 유지하고 있다.
처리액 배출부(17)는, 저류조(8)의 처리액 유입/유출구(10)를 처리액 배출 유로(23)를 통해 드레인(24)에 접속하고, 처리액 배출 유로(23)의 중간부에 유량 조정기(25)를 접속하고 있다. 한편, 처리액 배출 유로(23)는, 상류 단부가 처리액 순환 유로(19)의 하류 단부를 겸용하고 있다. 유량 조정기(25)는, 제어 수단(7)에 접속되어 있고, 제어 수단(7)에 의해 개폐 제어 및 유량 제어된다.
이 처리액 배출부(17)는, 처리조(3)에 저류한 처리액이 열화했을 경우 등에, 처리액 순환부(16)를 정지시킨 상태에서 유량 조정기(25)로 조정한 정해진 양의 처리액을 저류조(8)의 처리액 유입/유출구(10)로부터 드레인(24)으로 배출한다.
처리액 보충부(18)는, 약액을 공급하는 약액 공급원(26)을 약액 보충 유로(27)를 통해 저류조(8)에 접속하고, 희석액을 공급하는 희석액 공급원(28)을 희석액 보충 유로(29)를 통해 오버플로우조(9)에 접속하고 있다. 약액 보충 유로(27) 및 희석액 보충 유로(29)의 중간부에는 각각 유량 조정기(30, 31)를 마련하고 있다. 유량 조정기(30, 31)는, 제어 수단(7)에 접속되어 있고, 제어 수단(7)에 의해 개폐 제어 및 유량 제어된다.
이 처리액 보충부(18)는, 약액 공급원(26)으로부터 유량 조정기(30)로 조정한 유량의 약액을 저류조(8)에 공급하고, 희석액 공급원(28)으로부터 유량 조정기(31)로 조정한 유량의 희석액을 처리액 순환부(16)에 공급한다.
처리액 가열 수단(6)은, 처리조(3)[저류조(8)]나 가열조(22)에 고무 히터(32)를 부착하고 있다. 고무 히터(32)는, 제어 수단(7)에 접속되어 있고, 제어 수단(7)에 의해 구동 제어된다.
이 처리액 가열 수단(6)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 처리조(3)[저류조(8)]나 가열조(22)를 용기로서 이용하여, 용기의 벽에 석영 등의 내식성 및 열전도성이 우수한 소재로 이루어진 가열벽(33)을 형성하고, 가열벽(33)의 외측에 고무 히터(32)를 점착하고 있다. 고무 히터(32)는, 금속제의 히터(34)의 외측을 실리콘제의 커버(35)로 피복하고 있다. 그리고, 고무 히터(32)의 히터(34)에 의해 가열벽(33)을 가열함으로써, 가열벽(33)의 내측에서 접촉하는 처리액을 가열벽(33)을 통해 가열한다. 한편, 용기로서는, 가열하는 처리액을 일시적으로 저류할 수 있으면 좋고, 조 형상에 한정되지 않고 관 형상이어도 좋다.
이 처리액 가열 수단(6)에는, 가열벽(33)의 온도를 측정하기 위한 제어용 온도 센서(36)와, 고무 히터(32)[커버(35)]의 온도를 측정하기 위한 감시용 온도 센서(37)가 마련되어 있다.
제어용 온도 센서(36)는, 가열벽(33)의 내측면(처리액과 접촉하는 면)에서 고무 히터(32)와 대향하는 위치에 고정구(38)에 의해 부착되어 있다. 이 제어용 온도 센서(36)는, 제어 수단(7)에 리드선(39)을 통해 접속되어 있다. 리드선(39)은, 가열벽(33)의 내측면을 따라 고정구(40)에 의해 부착되어 있고, 가열벽(33)에 형성된 관통 구멍(41)으로부터 외부로 인출되어 있다.
제어용 온도 센서(36) 및 리드선(39)은, 피복 수단(42)으로 피복되어 있고, 처리액에 직접 접촉하지 않도록 하고 있다. 피복 수단(42)은 제어용 온도 센서(36) 및 리드선(39)을 반원관 형상의 유리제의 커버(43)로 덮고, 커버(43)의 내부를 수지제의 단열재로 충전함으로써 커버(43)의 내부에 단열층(44)을 마련하고 있다. 이에 따라, 제어용 온도 센서(36)나 리드선(39)이 처리액에 의해 침식되어 파손되는 것을 방지할 수 있고, 처리액 자체의 온도의 영향을 받지 않고 가열벽(33)의 온도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 한편, 단열층(44)은, 단열재로 형성한 경우에 한정되지 않고, 공기층 등으로 형성하여도 좋다.
여기서, 제어용 온도 센서(36)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 커버(43)로 피복한 경우에 한정되지 않고, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 접착제(45)로 피복하여도 좋다. 또한, 제어용 온도 센서(36)는, 가열벽(33)의 내측면(처리액과 접촉하는 면)에 배치한 경우에 한정되지 않고, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 가열벽(33)의 내부에 형성된 중공부(46)에 배치하여도 좋으며, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 가열벽(33)의 외측면[고무 히터(32)와 접촉하는 면]에 형성된 홈(47)에 배치하여도 좋다.
감시용 온도 센서(37)는, 고무 히터(32)의 커버(35)에 접착되어 있다. 이 감시용 온도 센서(37)는, 제어 수단(7)에 리드선(48)을 통해 접속되어 있다.
제어 수단(7)은, 컴퓨터로 구성되고, 컴퓨터가 판독 가능한 기록 매체(49)에 기록한 기판 처리 프로그램에 따라 기판 처리 장치(1)를 제어하여, 기판(2)의 처리를 행한다. 한편, 기록 매체(49)는, 기판 처리 프로그램 등의 각종 프로그램을 기록할 수 있는 매체이면 좋고, ROM이나 RAM 등의 반도체 메모리형의 기록 매체여도 좋으며, 하드 디스크나 CD-ROM 등의 디스크형의 기록 매체여도 좋다.
기판 처리 장치(1)는, 이상으로 설명한 바와 같이 구성되어 있고, 제어 수단(7)이 제어용 온도 센서(36)나 감시용 온도 센서(37)로 측정한 온도에 기초하여 처리액 가열 수단(6)의 고무 히터(32)[히터(34)]를 제어함으로써 처리액의 온도를 정해진 온도로 관리하고 있다.
즉, 제어 수단(7)은, 제어용 온도 센서(36)로 측정한 가열벽(33)의 온도가 미리 설정한 온도보다도 낮은 경우에는, 처리액 가열 수단(6)의 고무 히터(32)[히터(34)]를 구동시켜, 가열벽(33)을 가열함으로써 가열벽(33)을 통해 처리액을 가열하고, 제어용 온도 센서(36)로 측정한 가열벽(33)의 온도가 미리 설정한 온도보다도 높은 경우에는, 고무 히터(32)의 구동을 정지시킨다. 한편, 제어 수단(7)에 의한 고무 히터(32)의 제어는, On-Off 제어에 한정되지 않고, 강약 제어여도 좋다.
그리고, 어떠한 원인으로 가열벽(33)으로부터 고무 히터(32)가 부분적으로 박리되어 버린 경우에는, 히터(34)로부터 가열벽(33)으로의 열전달 효율이 저하되어, 히터(34)의 온도가 상승한다. 종래라면, 온도 센서[본 실시형태에서는, 감시용 온도 센서(37)에 해당]로 측정되는 온도[커버(35)의 온도에 해당]가 상승하기 때문에, 제어 수단(7)은, 히터(34)의 온도를 저하시키도록 제어하고, 그 결과, 가열벽(33)의 온도가 저하되며, 처리액의 온도도 저하되고 있었다. 그러나, 본 실시형태에서는, 제어용 온도 센서(36)로 가열벽(33)의 온도를 측정하고 있기 때문에, 히터(34)로부터 가열벽(33)으로의 열전달 효율의 저하에 따라 제어용 온도 센서(36)로 측정되는 온도가 저하되면, 제어 수단(7)은, 히터(34)의 온도를 상승시키도록 제어한다. 그 결과, 가열벽(33)의 온도 저하가 억제되고, 처리액의 온도 저하도 억제된다.
고무 히터(32)의 박리가 진행되면, 히터(34)로부터 가열벽(33)으로의 열전달 효율이 더욱 저하하게 되고, 이에 따라, 제어 수단(7)은 히터(34)의 온도를 더욱 상승시키도록 제어한다. 그 결과, 제어용 온도 센서(36)로 측정되는 가열벽(33)의 온도는 거의 일정하게 유지되지만, 감시용 온도 센서(37)로 측정되는 고무 히터(32)의 커버(35)의 온도는 상승한다. 그 때문에, 제어용 온도 센서(36)로 측정되는 온도와 감시용 온도 센서(37)로 측정되는 온도 사이의 온도차가 증대한다.
그래서, 제어 수단(7)은, 제어용 온도 센서(36)로 측정되는 온도와 감시용 온도 센서(37)로 측정되는 온도 사이의 온도차에 기초하여 처리액 가열 수단(6)의 고무 히터(32)[히터(34)]의 이상을 검지하여, 오퍼레이터에게 알리도록 하고 있다. 예컨대, 제어용 온도 센서(36)로 측정되는 온도와 감시용 온도 센서(37)로 측정되는 온도 사이의 온도차가 50℃ 이상이 된 것을 검지했을 때에, 고무 히터(32)의 박리에 대한 주의를 촉구하는 알림을 행하고, 또한 온도차가 70℃ 이상이 된 것을 검지했을 때에 고무 히터(32)의 교환을 촉구하는 알림을 행한다. 이와 같이, 제어용 온도 센서(36)로 측정되는 온도와 감시용 온도 센서(37)로 측정되는 온도 사이의 온도차를 이용함으로써, 고무 히터(32)의 박리를 정확히 검지할 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 상기 기판 처리 장치(1)에서는, 처리액을 저류하는 용기의 가열벽(33)에 마련한 제어용 온도 센서(36)로 측정한 가열벽(33)의 온도에 기초하여 처리액 가열 수단(6)의 고무 히터(32)[히터(34)]를 제어하고 있기 때문에, 가열벽(33)으로부터 고무 히터(32)[히터(34)]가 부분적으로 박리된 경우라도 기판(2)을 처리하는 처리액의 온도를 관리할 수 있어, 처리액의 온도 저하에 따른 열화를 방지하고 기판(2)의 처리를 양호하게 행할 수 있다.
1 : 기판 처리 장치 2 : 기판
3 : 처리조 4 : 기판 반송 수단
5 : 처리액 공급 수단 6 : 처리액 가열 수단
7 : 제어 수단 22 : 가열조
32 : 고무 히터 33 : 가열벽
34 : 히터 35 : 커버
36 : 제어용 온도 센서 37 : 감시용 온도 센서

Claims (6)

  1. 기판을 정해진 온도로 가열한 처리액으로 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 처리액을 저류하는 용기와,
    상기 용기에 형성된 가열벽에 히터를 마련하고, 상기 히터로 상기 처리액을 상기 가열벽을 통해 가열하는 처리액 가열 수단과,
    상기 가열벽에 마련되며, 상기 가열벽의 온도를 측정하는 제어용 온도 센서, 그리고
    상기 제어용 온도 센서로 측정한 온도에 기초하여 상기 처리액 가열 수단을 제어하는 제어 수단
    을 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 제어용 온도 센서로 측정한 상기 가열벽의 온도에 기초하여 상기 처리액 가열 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어용 온도 센서는, 상기 가열벽에 있어서 상기 처리액과 접촉하는 면에 배치되고, 피복 수단으로 피복되어 상기 처리액에 직접 접촉하지 않도록 한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 피복 수단은, 상기 처리액과 상기 제어용 온도 센서 사이에 단열층을 마련한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 히터를 피복하는 커버의 온도를 측정하기 위해서 마련된 감시용 온도 센서와 상기 제어용 온도 센서로 측정한 온도의 온도차에 기초하여 상기 처리액 가열 수단의 이상을 검지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 기판을 정해진 온도로 가열한 처리액으로 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 처리액을 용기에 저류하고, 상기 용기의 가열벽에 마련된 히터로 상기 처리액을 상기 가열벽을 통해 가열하며, 상기 가열벽에 마련된 제어용 온도 센서로 측정한 상기 가열벽의 온도에 기초하여 상기 히터를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 히터를 피복하는 커버의 온도를 측정하기 위해서 마련된 감시용 온도 센서와 상기 제어용 온도 센서로 측정한 온도의 온도차에 기초하여 상기 히터의 이상을 검지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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