KR20140092254A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤
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Abstract

회전 상태의 기판에 대한 에칭액의 착액 위치가 기판의 주면 주연부로부터 기판의 주면 중앙부로 이동하도록, 노즐로부터 에칭액을 토출시키면서 노즐을 이동시키는 스캔 공정(S3)이 행해진다. 그 후, 착액 위치를 기판의 주면 중앙부에 위치시킨 상태에서 기판의 주면으로의 에칭액의 공급을 계속하는 센터 토출 공정(S4)이 행해진다. 스캔 공정(S3)에서의 착액 위치의 이동 속도는, 착액 위치가 기판의 주면 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 기판으로의 에칭액의 공급 조건에 따라 결정된다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
이 발명은, 회전하고 있는 기판의 표면 또는 이면에 에칭액을 공급하여 에칭 처리를 실시하는 기판 처리 방법, 및, 이 기판 처리 방법을 행하는 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, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
일본국 특허 공개 2002-336761호 공보에 기재된 기판 처리 장치는, 기판을 수평하게 유지하여 회전시키는 스핀 척과, 스핀 척에 유지된 기판에 처리액을 공급하는 급액 노즐을 포함한다.
급액 노즐은, 유지부에 유지되어 있다. 유지부는 회전 지지축에 지지되고, 회전 지지축은 정·역회전 모터의 회전축에 연결되어 있다. 또, 급액 노즐에는 급액 배관이 접속되고, 급액 배관에는 에칭액 공급부에 접속된 에칭액 공급관이 접속되어 있다. 급액 노즐에는 에칭액이 공급된다. 급액 노즐로부터 토출된 에칭액은, 스핀 척이 기판을 회전시키고 있는 상태에서 기판에 공급된다.
구체적으로는, 정·역회전 모터는, 급액 노즐이 에칭액을 토출하고 있는 상태에서, 기판의 상면에 대한 에칭액의 착액 위치가 기판의 주연부로부터 기판의 중앙부로 이동하도록, 급액 노즐을 회동시킨다(스캔 공정). 그리고, 에칭액의 착액 위치가 기판의 중앙부까지 이동하면, 정·역 모터는, 급액 노즐의 회동을 정지시킨다. 급액 노즐로부터 기판의 중앙부로의 에칭액의 토출은, 급액 노즐의 회동이 정지한 후에도 소정 시간 계속된다(센터 토출 공정). 정·역회전 모터는, 급액 노즐로부터의 에칭액의 토출이 정지된 후, 정·역회전 모터의 회전축을 역방향으로 회동시키고, 급액 노즐을 기판의 상방으로부터 퇴피시킨다.
일본국 특허 공개 2002-336761호 공보에 기재된 기판 처리 장치는, 센터 토출 공정에 있어서의 기판 주면의 주연부와 기판 주면의 중앙부의 에칭량의 차, 및, 스캔 공정에 있어서의 기판 주면의 주연부와 기판 주면의 중앙부의 에칭량의 차에 주목하여, 에칭 처리를 행하고 있다.
보다 구체적으로, 센터 토출 공정에 있어서 기판 주면에 공급된 에칭액의 온도는, 기화열의 영향에 의해, 기판 주면의 주연부를 향함에 따라서 저하한다. 그 때문에, 기판 주면의 중앙부는 기판 주면의 주연부보다도 깊게 에칭되고, 기판 주면의 주연부로부터 기판 주면의 중앙부를 향해 동심원형상으로 에칭량은 많아진다. 이와는 반대로, 스캔 공정에서는, 기판 주면의 주연부는, 기판 주면의 중앙부보다도 장시간, 에칭액에 접촉하므로, 기판 주면의 중앙부보다도 깊게 에칭되고, 기판 주면의 중앙부로부터 기판 주면의 주연부를 향해 동심원형상으로 그 에칭량은 많아진다.
일본국 특허 공개 2002-336761호 공보에 기재된 기판 처리 장치는, 기판 주면의 주연부와 기판 주면의 중앙부의 에칭량의 차를 상쇄하기 위해서, 스캔 공정과 센터 토출 공정을 행하고 있다. 따라서, 센터 토출 공정만을 행한 경우보다도 에칭의 균일성을 높일 수 있다.
그러나, 센터 토출 공정에서의 에칭액의 공급 조건(센터 토출 조건)이 바뀌면, 센터 토출 공정에 의해 얻어지는 에칭 상태(에칭량의 분포)도 변화한다. 따라서, 스캔 속도 등의 스캔 공정에서의 에칭액의 공급 조건(스캔 조건)을 센터 토출 조건의 변화에 따라 변경하지 않으면, 최종적인 에칭의 균일성이 저하해 버리는 경우가 있다. 일본국 특허 공개 2002-336761호 공보에 기재된 기판 처리 장치에서는, 이러한 점이 고려되어 있지 않기 때문에, 에칭 조건에 따라서는 균일성이 저하하는 경우가 있다.
또, 기판에 형성되는 디바이스의 고도화에 수반하여, 보다 높은 에칭 균일성이 요구되고 있다. 어느 에칭량에 대해서나 많은 에칭 균일성이 요구된다.
일본국 특허 공개 평 11-307492호 공보는, 일정한 계산식(V1=V0/R)에 따라, 스캔 속도를 변화시키는 방법을 개시하고 있다. 마찬가지로, U.S. Patent Application Publication No. 2012/318304 A1은, 일정한 계산식(V(r)×Ra=일정)에 따라, 스캔 속도를 변화시키는 방법을 개시하고 있다.
종래부터, 기판 주연부의 에칭량이 기판 중앙부의 에칭량보다도 감소하여, 에칭의 균일성이 악화된다고 알려져 있다. 일본국 특허 공개 평 11-307492호 공보 또는 U.S. Patent Application Publication No. 2012/318304 A1에 기재된 방법을 채용하면, 기판 주연부의 에칭량의 저하에 따른 에칭의 균일성의 악화를 완화할 수 있을지도 모른다.
그러나, 기판 중앙부의 에칭량과 기판 주연부의 에칭량의 차는, 상기한 바와 같은 일률의 관계식으로 상쇄할 수 있는 것은 아니다. 또, 기판 주연부에 있어서의 에칭의 거동은, 에칭 조건마다 상이하다. 따라서, 현실적으로는 실험을 통해서 기판 주연부의 에칭량의 저하를 억제하는 조건을 찾아낼 필요가 있다.
일본국 특허 공개 평 11-307492호 공보 및 U.S. Patent Application Publication No. 2012/318304 A1에 기재된 종래의 방법은, 본 발명과는 달리, 이러한 요구에 응하지 않았다.
또한, 이들 방법은, 스캔 속도를 연속적으로 변화시키고 있다. 스캔 속도가 연속적으로 변화하는 경우, 스캔 속도가 일정한 경우 또는 스캔 속도가 단계적으로 변화하는 경우에 비해, 제어가 복잡화된다. 따라서, 스캔 속도는, 일정 또는 단계적으로 변화하는 것이 바람직하다.
이 발명은, 센터 토출 조건의 변화에 따라서, 스캔 조건을 조정함으로써, 기판 주면에 대해 균일성이 높은 에칭 처리를 행하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시형태는, 기판을 처리하기 위한 기판 처리 방법으로서, 에칭액이 착액하는 착액 위치가 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 기판으로의 에칭액의 공급 조건에 따라, 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부로의 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는 스캔 속도 결정 공정과, 상기 기판 주면을 통과하는 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시킴과 더불어, 상기 착액 위치가 상기 스캔 속도 결정 공정에서 결정된 상기 이동 속도로 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부로 이동하도록, 노즐로부터 에칭액을 토출시키면서 상기 노즐을 이동시키는 스캔 공정과, 상기 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시킴과 더불어, 상기 착액 위치를 상기 기판 주면의 중앙부에 위치시킨 상태에서 상기 기판 주면으로의 에칭액의 토출을 계속하는 센터 토출 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다. 에칭액의 공급 조건은, 에칭액의 농도, 에칭액의 온도, 에칭액의 공급 시간, 및 에칭액의 종류 중 적어도 하나이다.
이 방법에 의하면, 노즐로부터 토출된 에칭액이, 회전축선 둘레로 회전하고 있는 기판에 공급된다. 구체적으로는, 기판 주면에 대한 에칭액의 착액 위치가, 기판 주면의 주연부로부터 기판 주면의 중앙부까지 소정의 이동 속도로 이동하도록 노즐이 구동된다(스캔 공정). 그 후, 착액 위치가 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서 노즐로부터의 에칭액의 토출이 계속된다(센터 토출 공정). 스캔 공정에서의 착액 위치의 이동 속도(스캔 속도)는, 착액 위치가 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 기판으로의 에칭액의 공급 조건, 즉, 센터 토출 공정에서의 에칭액의 공급 조건(센터 토출 조건)에 따라 미리 결정된다(스캔 속도 결정 공정). 따라서, 센터 토출 조건이 변경되었다고 해도, 그에 따른 스캔 공정이 행해지므로, 기판 주면의 전역을 균일하게 에칭할 수 있다. 이에 의해, 모든 에칭 조건으로 기판의 면내 균일성을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 기판으로의 에칭액의 공급 시간에 따른 상기 이동 속도를 결정하는 공정이어도 된다.
이 방법에 의하면, 에칭액의 공급 시간에 따른 스캔 속도가 결정된다. 그 때문에, 스캔 공정에 의해 얻어지는 에칭량의 분포를, 센터 토출 공정에 의해 얻어지는 에칭량의 분포에 따라 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 기판의 에칭량의 면내 균일성을 확실하게 높일 수 있다. 또한, 에칭액의 공급 시간은, 선형적으로 변화하는 파라미터(변수)이므로, 착액 위치의 이동 속도를 구하는 연산을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 에칭액의 공급 시간과 상기 착액 위치의 이동 속도의 대응 관계를 나타내는 테이블로부터, 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는 공정이어도 된다.
이 방법에 의하면, 에칭액의 공급 시간과 착액 위치의 이동 속도(스캔 속도)의 대응 관계를 나타내는 테이블로부터 스캔 속도가 결정된다. 즉, 에칭액의 공급 시간과 스캔 속도의 대응 관계가 미리 구해져 있으므로, 에칭액의 공급 시간에 따라 적절한 스캔 속도를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 에칭액의 공급 시간과 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부까지의 상기 착액 위치의 이동 시간의 대응 관계를 나타내는 테이블로부터, 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는 공정이어도 된다.
이 방법에 의하면, 에칭액의 공급 시간과 착액 위치의 이동 시간의 대응 관계를 나타내는 테이블로부터 스캔 속도가 결정된다. 즉, 에칭액의 공급 시간과 스캔 시간의 대응 관계가 미리 구해져 있으므로, 에칭액의 공급 시간에 따라 적절한 스캔 속도를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 테이블은, 상기 테이블로부터 결정된 상기 착액 위치의 이동 속도로 상기 스캔 공정 및 센터 토출 공정이 행해졌을 때의 에칭의 균일도를 포함하고 있어도 된다. 상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 스캔 공정 및 센터 토출 공정이 행해지기 전에, 상기 테이블에 포함되는 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내인지 아닌지를 판단하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 테이블은, 상기 센터 토출 공정에 있어서 기판에 공급되는 에칭액의 공급 유량마다 설치된 복수의 룩업 테이블을 포함하고 있어도 된다. 상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 복수의 룩업 테이블 중에서 에칭액의 공급 유량이 가장 작을 때의 룩업 테이블부터 순번대로, 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내가 되는 상기 착액 위치의 이동 속도를 검색하는 공정과, 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내가 되는 상기 착액 위치의 이동 속도가 찾아지면 상기 착액 위치의 이동 속도의 검색을 정지하는 공정과, 찾아진 상기 착액 위치의 이동 속도를, 상기 스캔 공정에 있어서의 상기 착액 위치의 이동 속도로서 결정하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는 공정이어도 된다.
이 방법에 의하면, 기판 주면의 주연부와 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 스캔 속도가 결정된다. 즉, 착액 위치가 기판 주면의 중앙부를 향해 이동하고 있는 도중에 스캔 속도가 변경된다. 센터 토출 공정만이 행해졌을 때의 에칭량의 분포는, 기판의 회전 반경 방향으로의 거리에 대해 거의 일정한 비율로 변화하는 경우도 있으며, 그 변화의 비율이 도중에 큰 폭으로 변화하는 경우도 있다. 따라서, 이러한 경우에도, 스캔 속도를 복수의 구간마다 결정함으로써, 기판의 에칭량의 면내 균일성을 더욱 확실하게 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 설정된 복수의 이동 속도를 나타내는 테이블로부터, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정해도 된다.
본 발명의 다른 실시형태는, 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치로서, 상기 기판을 유지함과 더불어, 기판 주면을 통과하는 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 기판 유지 회전 유닛과, 상기 기판 유지 회전 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서 에칭액을 토출하는 노즐을 포함하는 에칭액 공급 기구와, 상기 노즐을 이동시킴으로써, 상기 노즐로부터 토출된 에칭액이 착액하는 착액 위치를 상기 기판의 주면 내에서 이동시키는 노즐 이동 기구와, 상기 기판 유지 회전 유닛, 에칭액 공급 기구, 및 노즐 이동 기구를 제어하는 제어 장치를 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 제어 장치는, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 기판으로의 에칭액의 공급 조건에 따라, 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부로의 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는 스캔 속도 결정 공정과, 상기 기판 유지 회전 유닛에 의해서 상기 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시킴과 더불어, 상기 착액 위치가 상기 스캔 속도 결정 공정에서 결정된 상기 이동 속도로 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부로 이동하도록, 상기 노즐로부터 에칭액을 토출시키면서 상기 노즐 이동 기구에 의해서 상기 노즐을 이동시키는 스캔 공정과, 상기 기판 유지 회전 유닛에 의해서 상기 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시킴과 더불어, 상기 착액 위치를 상기 기판 주면의 중앙부에 위치시킨 상태에서 상기 기판 주면으로의 에칭액의 토출을 계속하는 센터 토출 공정을 행한다. 이 구성에 의하면, 상술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 스캔 속도 결정 공정에 있어서, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 기판으로의 에칭액의 공급 시간에 따른 상기 이동 속도를 결정해도 된다. 이 구성에 의하면, 상술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 에칭액의 공급 시간과 상기 착액 위치의 이동 속도의 대응 관계를 나타내는 테이블이 기억된 기억 장치를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치는, 상기 스캔 속도 결정 공정에 있어서, 상기 테이블로부터 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정해도 된다. 이 구성에 의하면, 상술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 에칭액의 공급 시간과 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부까지의 상기 착액 위치의 이동 시간의 대응 관계를 나타내는 테이블이 기억된 기억 장치를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어 장치는, 상기 스캔 속도 결정 공정에 있어서, 상기 테이블로부터 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정해도 된다. 이 구성에 의하면, 상술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 테이블은, 상기 테이블로부터 결정된 상기 착액 위치의 이동 속도로 상기 스캔 공정 및 센터 토출 공정이 행해졌을 때의 에칭의 균일도를 포함하고 있어도 된다. 상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 스캔 공정 및 센터 토출 공정이 행해지기 전에, 상기 테이블에 포함되는 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내인지 아닌지를 판단하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 테이블은, 상기 센터 토출 공정에서 기판에 공급되는 에칭액의 공급 유량마다 설치된 복수의 룩업 테이블을 포함하고 있어도 된다. 상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 복수의 룩업 테이블 중에서 에칭액의 공급 유량이 가장 작을 때의 룩업 테이블부터 순번대로, 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내가 되는 상기 착액 위치의 이동 속도를 검색하는 공정과, 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내가 되는 상기 착액 위치의 이동 속도가 찾아지면 상기 착액 위치의 이동 속도의 검색을 정지하는 공정과, 찾아진 상기 착액 위치의 이동 속도를, 상기 스캔 공정에 있어서의 상기 착액 위치의 이동 속도로서 결정하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 스캔 속도 결정 공정에 있어서, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정해도 된다. 이 구성에 의하면, 상술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 설정된 복수의 이동 속도를 나타내는 테이블이 기억된 기억 장치를 포함하고 있어도 된다. 상기 제어 장치는, 상기 스캔 속도 결정 공정에 있어서, 상기 테이블로부터, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정해도 된다.
본 발명에 있어서의 상술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시형태의 설명에 의해 명확해진다.
도 1은, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 구비된 처리실 내의 구성을 수평으로 본 모식도이다.
도 2는, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 스핀 척의 모식적인 평면도이다.
도 3은, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 제어 장치의 기능적인 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 4는, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의해서 행해지는 기판의 처리 공정의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
도 5는, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 스캔 속도의 설정 공정의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
도 6은, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 기판의 표면의 에칭량의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 이 발명의 제1 실시형태에 따른, 에칭 처리 시간과, 기판의 표면 중앙부 및 기판의 표면 주연부의 에칭량의 차의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 스캔 공정 및 센터 토출 공정을 행했을 때의 기판의 표면의 에칭량의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 에칭 처리 시간과 스캔 속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은, 이 발명의 다른 실시형태에 따른 스캔 속도에 대해서 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은, 제어 장치에 기억되어 있는 룩업 테이블의 일례를 나타내는 표이다.
도 12는, 제어 장치에 기억되어 있는 룩업 테이블의 다른 예를 나타내는 표이다.
도 1은, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 구비된 처리실 내의 구성을 수평으로 본 모식도이다. 도 2는, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 스핀 척의 모식적인 평면도이다. 도 3은, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 제어 장치의 기능적인 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판형상의 기판(W)을 1장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 처리가 실시되는 기판(W)의 주면은, 디바이스 형성면인 표면이어도 되고, 디바이스가 형성되지 않는 다른쪽의 표면인 이면이어도 된다. 이하에서는, 기판(W)의 표면이 처리되는 예에 대해서 설명한다.
기판 처리 장치(1)는, 스핀 척(2)(기판 유지 회전 유닛)과, 에칭액 공급 기구(3)와, 노즐 이동 기구(4)와, 린스액 공급 기구(5)와, 제어 장치(6)를 포함한다. 스핀 척(2)은, 도시하지 않은 격벽에 의해서 구획된 처리실(7) 내에 수용되어 있다.
스핀 척(2)은, 기판(W)을 회전시키기 위한 모터(21)와, 모터(21)로부터 연직으로 연장되는 통형상의 회전축(22)과, 회전축(22)의 상단에 부착된 스핀 베이스(23)와, 스핀 베이스(23) 상에서 기판(W)을 수평하게 끼우는 복수의 기판 협지 부재(24)를 포함한다.
회전축(22)의 하단은, 모터(21)에 부착되어 있다. 즉, 스핀 베이스(23) 및 스핀 베이스(23)에 유지된 기판(W)은, 모터(21)가 구동됨으로써 , 상기 기판(W)의 중심을 통과하는 연직인 회전축선 L1 둘레로 일체적으로 회전한다. 또한, 이 실시형태에서는, 복수의 기판 협지 부재(24)로 기판(W)을 수평 방향으로 끼워 상기 기판(W)을 수평으로 협지하는 협지식의 스핀 척(2)을 예시하고 있는데, 스핀 척(2)은, 기판(W)의 하면(이면)을 흡착 유지하는 진공식의 척이여도 된다.
에칭액 공급 기구(3)는, 에칭액 노즐(31)과, 에칭액 공급 배관(32)과, 에칭액 밸브(33)를 포함한다. 에칭액 공급 배관(32)은, 에칭액 노즐(31)에 접속되어 있다. 에칭액 밸브(33)는, 에칭액 공급 배관(32)에 개재되어 설치되어 있다.
에칭액 밸브(33)가 열리면, 에칭액 공급 배관(32)으로부터 에칭액 노즐(31)에 에칭액이 공급된다. 또, 에칭액 밸브(33)가 닫혀지면, 에칭액 공급 배관(32)으로부터 에칭액 노즐(31)로의 에칭액의 공급이 정지된다. 에칭액 노즐(31)로부터 토출된 에칭액은, 스핀 척(2)에 유지된 기판(W)의 표면(상면)에 공급된다.
에칭액 공급 기구(3)로부터 기판(W)에 공급되는 에칭액은, 불산(불화수소산)이나 DHF(Dilute Hydrogen Fluoride) 등의 불화 수소를 포함하는 액체이다. 에칭액은, 불화수소산 및 DHF에 한정되지 않고, TMAH(트리메틸페닐암모늄수산화물), BHF(Buffered Hydrogen Fluoride：버퍼드불산), 및 불질산, SC-1(ammonia-hydrogen peroxide mixture：암모니아과산화수소수) 중 어느 것이어도 된다.
노즐 이동 기구(4)는, 노즐 암(41)과, 노즐 암(41)을 구동시키는 노즐 암 구동 기구(42)를 포함한다. 노즐 암 구동 기구(42)는, 또한, 회동 모터(43)와, 회동 모터(43)에 회동 가능하게 유지된 노즐 암 지지축(44)을 포함한다(도 2 참조). 회동 모터(43)의 구동력은, 노즐 암 지지축(44)을 통해 노즐 암(41)에 전달된다.
노즐 암(41)의 일단은, 노즐 암 지지축(44)에 회동 가능하게 연결 지지되어 있다. 또, 노즐 암(41)의 타단은, 에칭액 노즐(31)을 유지하고 있다. 노즐 암(41)은, 회동 모터(43)가 구동됨으로써, 노즐 암 지지축(44)을 통과하는 연직의 회동축선 L2 둘레로 회동한다. 이에 의해, 에칭액 노즐(31)도, 노즐 암(41)의 회동에 따라, 회동축선 L2 둘레로 회동한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 노즐 이동 기구(4)는, 기판(W)의 표면에 대한 에칭액의 착액 위치가, 평면에서 봤을 때 기판(W)의 표면 주연부와 기판(W)의 표면 중앙부를 통과하는 원호형상의 궤적 T를 따라서 이동하도록, 노즐 암(41) 및 에칭액 노즐(31)을 이동시킨다. 또한, 노즐 이동 기구(4)는, 노즐 암(41) 및 에칭액 노즐(31)이 처리실(7) 내의 소정의 퇴피 위치와 기판(W)의 표면에 대향하는 영역 사이를 왕복하도록, 노즐 암(41) 및 에칭액 노즐(31)을 이동시킨다.
린스액 공급 기구(5)는, 린스액 노즐(51)과, 린스액 공급 배관(52)과, 린스액 밸브(53)를 포함한다. 린스액 공급 배관(52)은, 린스액 노즐(51)에 접속되어 있다. 린스액 밸브(53)는, 린스액 공급 배관(52)에 개재되어 설치되어 있다.
린스액 밸브(53)가 열리면, 린스액 공급 배관(52)으로부터 린스액 노즐(51)에 린스액이 공급된다. 또, 린스액 밸브(53)가 닫혀지면, 린스액 공급 배관(52)으로부터 린스액 노즐(51)로의 린스액의 공급이 정지된다. 린스액 노즐(51)로부터 토출된 린스액은, 스핀 척(2)에 유지된 기판(W)의 표면 중앙부에 공급된다.
린스액 공급 기구(5)로부터 기판(W)에 공급되는 린스액으로는, 순수(탈이온수：Deionized Water), 탄산수, 전해이온수, 수소수, 오존수, 또는, 희석 농도(예를 들어 10~100ppm 정도)의 염산수 등을 예시할 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제어 장치(6)는, CPU(61)(중앙 처리 장치(61))와, 기억 장치(62)를 포함하고, 지시부(63)와 접속되어 있다. 또, 제어 장치(6)는, 스핀 척(2), 에칭액 공급 기구(3), 노즐 이동 기구(4), 및, 린스액 공급 기구(5)에 접속되어 있다. CPU(61)는, 기억 장치(62)에 기억된 프로그램을 순차적으로 실행하여, 여러 가지 기능을 발휘한다. 또, CPU(61)는, 지시부(63)로부터의 입력 신호에 따라, 기억 장치(62)에 데이터를 기억시킨다.
CPU(61)는, 기억 장치(62)에 기억된 데이터를 읽어들이고, 스핀 척(2), 에칭액 공급 기구(3), 노즐 이동 기구(4), 및, 린스액 공급 기구(5)의 각각에 대해 지령을 보낸다. 보다 구체적으로, CPU(61)는, 스핀 척(2)에 대해 모터(21)의 회전 지령 및 회전 정지 지령, 및, 기판(W)의 협지 지령 및 협지 해제 지령 등을 보낸다. 이 때, CPU(61)는, 모터(21)의 회전 속도, 회전 시간, 및 회전각 등을 제어한다. 또, CPU(61)는, 에칭액 공급 기구(3)에 대해 에칭액의 공급 지령, 공급 정지 지령 등을 보낸다. 이 때, CPU(61)는, 에칭액의 공급 시간(에칭 처리 시간), 에칭액의 유량 등을 제어한다. 또, CPU(61)는, 노즐 이동 기구(4)에 대해, 노즐 암(41)의 회동 지령, 회동 정지 지령 등을 보낸다. 이 때, CPU(61)는, 노즐 암(41)의 회동 속도, 회동 시간, 및 회동 범위(회동각) 등을 제어한다. 그리고, CPU(61)는, 린스액 공급 기구(5)에 대해, 린스액의 공급 지령 및 공급 정지 지령 등을 보낸다. 이 때, CPU(61)는, 린스액의 공급 시간 및 린스액의 유량 등을 제어한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 기억 장치(62)에는, 기판(W)의 처리 조건을 나타내는 레시피(64)가 기억되어 있다. 기억 장치(62)에는, 또한, 에칭 처리 시간과 스캔 속도의 관계를 나타내는 테이블(65)이 기억되어 있다.
레시피(64)는, 소정의 기판 처리 공정을 실행하기 위한 제어 프로그램이다. 레시피(64)에는, 예를 들어, 모터(21)의 회전 속도, 모터(21)의 회전 시간, 모터(21)의 회전각, 에칭 처리 시간, 에칭액의 유량, 노즐 암(41)의 회동 속도, 노즐 암(41)의 회동 시간, 노즐 암(41)의 회동 범위, 린스액의 공급 시간, 및 린스액의 유량 등 중 2개 이상을 포함하는 복수의 조건이 포함되어 있다.
도 4는, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의해서 행해지는 기판(W)의 처리 공정의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
처리 대상인 기판(W)은, 도시하지 않은 기판 반송 로봇으로부터 스핀 척(2)으로 건네진다. 이 때, 스핀 척(2)은 회전 정지 상태로 제어되어 있다. 기판(W)은, 협지되어 있지 않은 상태에서, 기판 협지 부재(24)에 둘러싸이도록 스핀 베이스(23) 상방에서 수평하게 올려진다(기판 반입 공정. 단계 S1). 그 후, 기판 반송 로봇이 퇴피함과 더불어, 기판(W)이 기판 협지 부재(24)에 협지된다. 그 후, 스핀 척(2)의 모터(21)가 구동되어, 스핀 베이스(23) 및 기판(W)이, 회전축선 L1 둘레로 일체적으로 회전된다(기판 유지 회전 공정. 단계 S2).
스핀 베이스(23) 및 기판(W)의 회전이 개시된 후, 노즐 암(41)이, 처리실(7) 내의 소정의 퇴피 위치로부터 기판(W)의 표면 주연부를 향해서 회동된다. 그리고, 에칭액 노즐(31)이 기판(W)의 표면 주연부에 대향하는 위치에서, 에칭액 밸브(33)가 열리고, 에칭액 노즐(31)로부터 기판(W)의 표면 주연부에 대해 에칭액의 토출이 개시된다. 그리고, 에칭액 노즐(31)은, 에칭액의 토출을 계속하면서, 기판(W)의 표면 주연부에 상하 방향으로 대향하는 위치로부터 기판(W)의 표면 중앙부에 상하 방향으로 대향하는 위치에 소정의 회동 속도(스캔 속도)로 회동된다. 이에 따라, 에칭액의 착액 위치도 기판(W)의 표면 주연부로부터 기판(W)의 표면 중앙부에 소정의 스캔 속도로 회동된다. 이에 의해, 기판(W)의 표면에 대해 에칭 처리가 실시된다(스캔 공정. 단계 S3).
소정의 스캔 속도로 스캔 공정이 행해진 후, 에칭액 노즐(31)은, 기판(W)의 표면 중앙부에 대향하는 위치에서 에칭액의 토출을 소정의 시간 계속한다. 즉, 에칭액의 착액 위치가 기판(W)의 표면 중앙부에 위치하는 상태에서, 기판(W)의 표면에 에칭 처리가 실시된다(센터 토출 공정. 단계 S4).
스캔 공정 및 센터 토출 공정에서 기판(W)의 표면에 공급된 에칭액은, 기판(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해서 기판(W)의 표면 중앙부로부터 기판(W)의 표면 주연부를 향해서 확산된다. 그리고, 에칭액의 화학적 작용에 의해서 기판(W)의 표면 전역에 에칭 처리가 실시된다(에칭 공정).
소정 시간에 걸쳐서 센터 토출 공정이 행해진 후, 에칭액 밸브(33)는 닫혀지고, 에칭액 노즐(31)로부터의 에칭액의 토출이 종료된다. 그 다음에, 노즐 암(41)은, 기판(W)의 표면 중앙부로부터 처리실(7) 내의 소정의 퇴피 위치를 향해서 회동하여 퇴피한다. 기판(W)으로의 에칭액의 공급이 정지된 후, 린스액 밸브(53)가 열림으로써, 린스액 노즐(51)로부터 기판(W)의 표면 중앙부에 대해 린스액이 공급된다. 공급된 린스액은, 기판(W)의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해서 기판(W)의 표면의 전역으로 확산되고, 기판(W)의 표면 전역에 걸쳐서, 에칭액을 치환하여 씻겨낸다(린스 공정. 단계 S5).
소정의 린스 처리 시간에 걸쳐서 린스액이 공급된 후, 린스액 밸브(53)가 닫혀지고, 린스액의 공급이 정지된다. 그 다음에, 스핀 베이스(23)가, 에칭 공정 및 린스 공정에서의 회전 속도보다도 고속의 회전 속도까지 가속된다. 기판(W)에 부착되어 있는 액체는, 기판(W)의 고속 회전에 의해서 그 주위에 뿌려진다. 이와 같이 하여, 건조 공정(스핀 드라이 공정. 단계 S6)이 실행되어, 기판(W)이 건조된다.
소정의 건조 처리 시간에 걸쳐서 스핀 드라이 공정이 실행된 후, 스핀 척(2)의 회전이 정지된다. 스핀 척(2)이 정지된 후, 기판 협지 부재(24)에 의한 기판(W)의 협지가 해제된다. 그 후, 스핀 척(2) 상의 기판(W)이, 도시하지 않은 기판 반송 로봇에 의해서 들어올려지고, 처리실(7) 내로부터 반출된다(기판 반출 공정. 단계 S7).
도 5는, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)에 의해서 행해지는 스캔 속도의 설정 공정의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
기판(W)에 에칭액이 공급되는 에칭 처리 시간, 즉, 에칭액 노즐(31)로부터 기판(W)을 향해서 에칭액이 토출되고 있는 시간(상술한 스캔 공정과 센터 토출 공정의 합)은, 예를 들면, 사용자가 지시부(63)(예를 들어, 터치 패널 등의 표시·입력 장치)를 조작함으로써 설정 또는 변경된다.
예를 들면 에칭 처리 시간이 변경되면, 제어 장치(6)의 CPU(61)는, 변경 후의 에칭 처리 시간을 확인한다(처리 조건 확인 공정. 단계 S8). 제어 장치(6)의 기억 장치(62)에는, 후술하는 방법으로 결정된 최적의 스캔 속도가 테이블(65)(도 3 참조)로서 기억되어 있다. 또한, 에칭 처리 시간과 최적의 스캔 속도의 관계는, 에칭의 균일성을 가능한 한 향상시킨 데이터 계열로서 기억되어 있으며, 후술하는 도 9에 최적치의 일례가 정리되어 있다. CPU(61)는, 이 테이블(65)을 참조하여, 변경된 에칭 처리 시간에 대응하는 스캔 속도(기판(W)의 표면에 대한 에칭액의 착액 위치의 이동 속도)를 선택하고 결정한다(스캔 속도 결정 공정. 단계 S9).
그리고, CPU(61)는, 레시피(64)에 설정되어 있는 스캔 속도를, 선택한 스캔 속도로 치환한다. 따라서, 상술한 기판(W)의 처리 공정의 일례는, 에칭 처리 시간에 대응한 적절한 값으로 스캔 속도가 설정되어 있는 상태에서 행해진다.
테이블(65)에 포함되는 스캔 속도의 값은, 에칭 처리 시간에 따라 결정되는 값이며, 센터 토출 공정만이 행해졌을 때의 에칭량의 분포(구체적으로는, 중앙부와 주연부의 에칭량의 차)에 의거하여 설정되어 있다. 따라서, 이하에서는, 센터 토출 공정만이 행해졌을 때의 에칭량의 분포에 대해서 설명한다.
도 6은, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 기판(W)의 표면의 에칭량의 분포를 나타내는 그래프이다. 도 6의 종축은, 기판(W)의 표면의 에칭량이며, 도 6의 횡축은, 기판(W)의 중심을 기준으로 하는 기판(W)의 반경 방향의 거리이다.
도 6의 그래프는, 에칭 처리 시간을 일정하게 하여, 에칭액의 유량을 변화시킨 경우에 있어서의 기판(W)의 표면의 에칭량의 분포를 나타내고 있다. 도 6에서 꺾은선으로 나타낸 4개의 측정치는, 동일한 에칭 조건 하에서 에칭액의 유량만을 바꾼 경우에 있어서의 기판(W)의 에칭량의 분포를 나타내고 있다. 4개의 측정치의 에칭액의 유량은, 2.0L/min, 1.5L/min, 1.0L/min, 0.5L/min이다. 각 꺾은선은, 공통의 직경 상의 복수의 위치에 있어서의 에칭량을 이은 것이다.
도 6의 4개의 측정치에 의하면, 모든 조건에 있어서, 기판(W)의 표면 중앙부는, 기판(W)의 표면 주연부보다도 에칭량이 많아져 있다. 또, 기판(W)의 표면 중앙부의 에칭량에 주목하면, 각 조건에 있어서의 에칭량에 큰 차는 보이지 않는다. 이에 반해, 기판(W)의 표면 주연부의 에칭량에 주목하면, 에칭액의 유량이 많아짐에 따라, 에칭량도 많아지고 있다. 즉, 기판(W)의 표면 주연부의 에칭량은, 에칭액의 유량이 2.0L/min일 때가 가장 크고, 에칭액의 유량이 0.5L/min일 때가 가장 작다.
도 6의 그래프에 의하면, 에칭량이, 기판(W)의 표면 중앙부로부터 기판(W)의 표면 주연부를 향해서 거의 직선적으로 감소하고 있음을 알 수 있다. 즉, 에칭량은, 기판(W)의 표면 주연부로부터 기판(W)의 표면 중앙부를 향함에 따라 동심원형상으로, 또한, 직선적으로 많아짐을 알 수 있다.
또, 에칭액의 유량을 줄임(액체 절약)에 따라, 기판(W)의 표면 주연부의 에칭량은 기판(W)의 표면 중앙부의 에칭량보다도 적어짐을 알 수 있다. 즉, 액체 절약에 따라, 기판(W)의 표면 중앙부(Center)와 기판(W)의 표면 주연부(Edge)의 에칭량의 차(C-E 에칭량의 차)는 커져, 에칭의 균일성이 저하되었음을 알 수 있다.
도 7은, 에칭 처리 시간과, 기판의 표면 중앙부 및 기판의 표면 주연부의 에칭량의 차의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 7의 그래프는, 에칭 처리 시간을 변화시킨 경우의 도 6의 C-E 에칭량의 차(기판(W)의 표면 중앙부(Center)와 기판(W)의 표면 주연부(Edge)의 에칭량의 차)의 변화를 나타내고 있다. 도 7의 종축은, C-E 에칭량의 차이며, 도 7의 횡축은, 에칭 처리 시간이다. 도 7은, 에칭액의 유량을 0.5L/min로 고정한 경우의 C-E 에칭량의 차를 나타내는 측정치(실측치)와, 상기 측정치를 직선 근사한 근사치를 나타낸다. 또한, 이 근사 직선은, 최소 이승법을 이용하여 측정치를 직선 근사한 것이다.
도 7의 그래프에 의하면, 센터 토출 공정만이 행해졌을 때의 C-E 에칭량의 차는, 에칭 처리 시간의 증가에 따라 대체로 일정한 비율로 증가하고 있음을 알 수 있다. 즉, C-E 에칭량의 차와 에칭 처리 시간은, 실질적으로 일차 함수의 관계에 있다. 따라서, 임의의 에칭 처리 시간에 있어서의 C-E 에칭량의 차를, 연산에 의해서 구할 수 있다.
이와 같이, C-E 에칭량의 차와 에칭 처리 시간이, 실질적으로 일차 함수의 관계에 있으므로, 제어 장치(6)는, 에칭 처리 시간에 따라 스캔 속도를 변경함으로써, 기판(W)의 상면 전역을 균일하게 에칭할 수 있다. 예를 들면, 에칭 처리 시간이 증가하면, 센터 토출 공정에 있어서의 C-E 에칭량의 차도 증가하므로, 제어 장치(6)는, 스캔 속도를 늦게 함으로써, 기판(W)의 상면 전역을 균일하게 에칭할 수 있다. 또, 에칭 처리 시간이 감소하면, 센터 토출 공정에 있어서의 C-E 에칭량의 차도 감소하므로, 제어 장치(6)는, 스캔 속도를 빠르게 함으로써, 기판(W)의 상면 전역을 균일하게 에칭할 수 있다.
이와 같이, 에칭액의 착액 위치를 기판(W)의 상면 중앙부에 고정하는 센터 토출 공정만을 행하면, 기판(W)의 중앙부의 에칭량이, 기판(W)의 주연부의 에칭량보다도 많아진다. 그 한편으로, 에칭액의 착액 위치를 기판(W)의 주연부로부터 기판(W)의 중앙부로 이동시키는 스캔 공정만을 행하면, 기판(W)의 중앙부의 에칭량이, 기판(W)의 주연부의 에칭량보다도 적어진다. 따라서, 센터 토출 공정 및 스캔 공정을 둘 다 행하면, 센터 토출 공정에 의해서 발생한 C-E 에칭량의 차와, 스캔 공정에 의해서 발생한 C-E 에칭량의 차가 상쇄되어, 에칭의 균일성이 높아진다.
도 8은, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 스캔 공정 및 센터 토출 공정을 행했을 때의 기판의 표면의 에칭량의 분포를 나타내는 그래프이다. 도 8의 종축은, 기판(W)의 표면의 에칭량이며, 도 8의 횡축은, 기판(W)의 중심을 기준으로 하는 기판(W)의 반경 방향의 거리이다.
도 8에서 꺾은선으로 나타내는 3개의 측정치에 관련된 스캔 공정 및 센터 토출 공정에서의 에칭액의 유량은, 0.5L/min로 하고 있다. 또, 3개의 측정치에 관련된 스캔 공정시의 스캔 속도는, 제1 속도, 제2 속도, 및, 제3 속도이다. 제1 속도는, 제2 속도보다도 저속이며, 제2 속도는, 제3 속도보다도 저속이다(제1 속도＜제2 속도＜제3 속도). 각 꺾은선은, 공통의 직경 상의 복수의 위치에 있어서의 에칭량을 이은 것이다.
도 6과 도 8을 비교하면 알 수 있듯이, 스캔 공정 및 센터 토출 공정이 행해지는 도 8의 어느 조건에 있어서, 에칭의 균일성이, 센터 토출 공정만을 행한 경우보다도 향상되어 있다. 즉, 에칭 처리 시간에 따라 결정된 스캔 속도로 스캔 공정을 행함으로써, 센터 토출 공정만을 행한 경우보다도, 기판(W)의 표면이 평탄화 되어 있다.
또, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1 속도 및 제2 속도로 스캔 공정을 행한 경우의 에칭의 균일성은, 제3 속도로 스캔 공정을 행한 경우의 에칭의 균일성보다도 나쁘다. 이는, 제1 속도 및 제2 속도가 최적치보다도 느리기 때문에, 기판(W)의 표면 주연부로의 에칭량이 증가해, C-E 에칭량의 차가 역전하여, 크게 된 것이 원인이라고 생각된다. 그 때문에, 제1 속도 및 제2 속도보다도 고속의 제3 속도에서는, 에칭의 균일성이 향상되어 있다.
도 9는, 이 발명의 제1 실시형태에 따른 에칭 처리 시간과 스캔 속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9에서 나타난 꺾은선은, 도 4에 나타낸 기판(W)의 처리 공정에 있어서, 에칭이 균일하게 행해질 때의 에칭 처리 시간과 스캔 속도의 관계를 나타내고 있다. 도 9의 꺾은선은, 테이블(65)을 구성하는 테이블 데이터로서 제어 장치(6)(기억 장치(62))에 기억되어 있다. 즉, 테이블(65)은, 도 9의 꺾은선에 의거하여 작성된 것이다.
도 9에서, 임의의 에칭 처리 시간 T를 선택한 경우, 에칭의 균일성이 가장 좋은 스캔 속도는 V1임을 알 수 있다. 또, 이 스캔 속도 V1 및 착액 위치의 이동거리(기판(W)의 반경)에 의거하여 스캔 시간 T1이 산출된다. 그리고, 에칭 처리 시간 T에서 이 스캔 시간 T1을 뺌으로써, 스캔 속도(스캔 시간)에 대응한 센터 토출 시간 T2(=T-T1)가 구해진다. 따라서, 테이블(65) 내의 값을 에칭 처리 시간 및 스캔 속도로서 채용함으로써, 최적의 스캔 속도에 대응한 센터 토출 시간을 구할 수 있다.
또한, 에칭 처리 시간 및 스캔 시간을 테이블(65)로서 제어 장치(6)에 기억해도 된다. 이 경우, 스캔 속도는, 에칭 처리 시간과 에칭액의 착액 위치의 이동 시간의 대응 관계를 나타내는 테이블(65)에 의거하여 산출된다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 기판(W)의 표면에 공급되는 에칭액의 유량을 늘리면, 표면 중앙부의 에칭량은 거의 일정하지만, 표면 중앙부와 표면 주연부의 에칭량의 차(C-E 에칭량의 차)가 감소해, 에칭의 균일성이 향상된다. 한편, 약액 등의 처리액의 소비를 줄이고자 하는 사용자 니즈가 있다. 따라서, 이 상반되는 요구(균일성의 향상과 소비량의 저감)의 타협점을 찾을 필요가 있다.
에칭액의 공급 유량이 상이하면, 도 9의 T-V1의 관계(에칭 처리 시간-스캔 속도의 관계)도 상이한 경우가 있다. 그 때문에, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제어 장치(6)는, 에칭액의 공급 유량마다 설치된 복수의 테이블(65)(룩업 테이블)을 기억 장치(62)에 기억하고 있다. 각 테이블(65)은, 실험적으로 구해진 T-V1 관계식에 의거하여 작성된 것이다.
예를 들면, 에칭액의 공급 유량이 주어져 있는 경우, 제어 장치(6)는, 그 에칭액의 공급 유량에 대응하는 T-V1 곡선을 저장한 룩업 테이블을 참조한다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 각 룩업 테이블은, T-V1 데이터(각 에칭 처리 시간과 이에 대응하는 스캔 속도)를 저장하고 있다. 각 룩업 테이블은, 에칭의 균일도 σ의 측정 데이터를 저장하고 있는 것이 바람직하다. 에칭의 균일도 σ는, T-V1 곡선으로부터 구해지는 최적의 스캔 속도 V1로 도 4에 나타낸 처리 프로세스를 행했을 때의 실험치이다. 에칭의 균일도 σ는, 에칭량의 최대치로부터 에칭량의 최소치를 뺀 값, 또는 에칭량의 편차이다.
에칭의 균일도 σ가 룩업 테이블에 저장되어 있는 경우, 제어 장치(6)는, 어떤 스캔 속도에 의해 행해지는 처리 프로세스가 원하는 균일도 요건에 합치하는지 아닌지를, 처리 프로세스를 실행하기 전에 판단할 수 있다.
구체적으로는, 에칭액의 공급 유량이 사전에 주어져 있지 않은 경우, 제어 장치(6)는, 저류량(예를 들어 0.5L/min)에 대한 T-V1 데이터를 저장한 룩업 테이블을 참조하여, 주어진 에칭 처리 시간 T에 대응하는 균일도 σ를 구한다. 이 때, 에칭의 균일도 σ가 허용 범위 밖(사용자에 의해 요구되는 범위 밖)이라면, 제어 장치(6)는, 더욱 높은 유량에 대한 T-V1 데이터를 저장한 룩업 테이블을 참조하여, 균일도 σ를 구한다. 제어 장치(6)는, 균일도 σ가 허용 범위 내에 들어가는 조건을 찾아낼 때까지, 동일한 조작을 반복한다(대유량은 예를 들어 4L/min).
제어 장치(6)는, 에칭의 균일도 σ가 허용 범위 내에 들어가는 스캔 속도를 찾아내면, 스캔 속도의 검색을 정지한다. 그리고, 제어 장치(6)는, 찾아진 스캔 속도를, 스캔 공정(도 4의 단계 S3)에 있어서의 스캔 속도로서 결정한다. 따라서, 에칭의 균일성을 향상시키면서, 에칭액의 소비량을 저감할 수 있다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, 센터 토출 공정에 있어서의 기판(W)의 표면의 에칭량의 분포를 조사함으로써, 스캔 시간 및 스캔 속도의 조건(스캔 조건)을 정할 수 있다. 그 결과, 기판(W)의 표면 전역에 걸쳐서, 균일성이 높은 에칭 처리를 실시할 수 있다.
또, 에칭액의 유량, 농도 및 온도, 기판(W)의 회전 속도, 및, 기판(W)의 면적·크기 등의 조건이 상이했다고 해도, 그 상이한 조건에 따른 센터 토출 공정에 있어서의 에칭량의 분포를 조사함으로써, 그 상이한 조건마다의 스캔 조건을 산출할 수 있다. 그 결과, 폭넓은 에칭 조건하에서도, 상기 방법을 채용할 수 있다. 이에 의해, 폭넓은 에칭 조건하에서, 기판(W)의 표면 전역에 걸쳐서, 균일성이 높은 에칭 처리를 실시할 수 있다.
또한, 제어 장치(6)는, 최적화된 스캔 조건 및 센터 토출 조건을 기억 장치(62)에 기억할 수 있으므로, 기억 장치(62)에 기억된 조건을 재현함으로써, 복수장의 기판(W)의 각각을 균일하게 처리할 수 있다.
이 발명의 제1 실시형태의 설명은 이상과 같지만, 이 발명은, 상술한 제1 실시형태의 내용에 한정되는 것이 아니라, 청구항에 기재된 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 제1 실시형태의 스캔 공정에서는, 노즐 이동 기구(4)가 원호형상의 궤적 T를 따라서 에칭액 노즐(31)을 수평하게 이동시키는 경우에 대해서 설명했는데, 노즐 이동 기구(4)는, 수평하게 연장되는 직선을 따라서 에칭액 노즐(31)을 이동시켜도 된다.
또, 상술한 제1 실시형태에서는, 노즐 이동 기구(4)가, 원호형상의 궤적 T를 따라서 에칭액 노즐(31)을 수평하게 이동시킴으로써, 착액 위치를 기판(W)의 상면 내에서 이동시키는 경우에 대해서 설명했는데, 노즐 이동 기구(4)는, 에칭액 노즐(31)의 하단부를 요동시킴으로써, 착액 위치를 기판(W)의 상면 중앙부와 기판(W)의 상면 주연부 사이에서 이동시켜도 된다. 즉, 착액 위치의 이동은, 에칭액 노즐(31) 전체의 이동에 의해서 행해져도 되고, 에칭액 노즐(31)의 자세 변경에 의해서 행해져도 된다.
또, 제1 실시형태의 스캔 공정에서는, 기판(W)의 표면에 대한 에칭액의 착액 위치가 일정한 이동 속도로 이동하도록, 노즐 이동 기구(4)가 에칭액 노즐(31)을 이동시키는 경우에 대해서 설명했는데, 착액 위치가 기판(W)의 표면 중앙부를 향해 이동하고 있는 도중에, 착액 위치의 이동 속도(스캔 속도)가 변경되어도 된다. 즉, 기판(W)의 표면 주연부와 기판(W)의 표면 중앙부 사이의 복수의 구간마다 스캔 속도가 결정되어도 된다.
구체적으로는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 착액 위치가 기판(W)의 표면 주연부를 제1 이동 속도로 이동하고, 그 후, 제1 이동 속도보다도 고속의 제2 이동 속도로 착액 위치가 기판(W)의 표면 중앙부까지 이동하도록, 노즐 이동 기구(4)가 에칭액 노즐(31)을 이동시켜도 된다. 센터 토출 공정만이 행해졌을 때의 에칭량의 분포는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 거의 일정한 비율로 변화하는 경우도 있으면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 그 변화의 비율이 도중에 큰 폭으로 변화하는 경우가 있다. 이러한 경우, 제어 장치(6)는, 에칭량의 분포가 변화한 구간마다 스캔 속도를 결정함으로써, 기판(W)의 에칭량의 면내 균일성을 확실히 높일 수 있다.
또한, 도 10에서는, 착액 위치의 이동 속도(스캔 속도)가 기판(W)의 상면 중앙부와 기판(W)의 상면 주연부 사이의 2개의 구간에서 변경되는 예가 나타나고 있는데, 스캔 속도는, 기판(W)의 상면 중앙부와 기판(W)의 상면 주연부 사이의 3 이상의 구간에서 변경되어도 된다.
이하에서는, 「기판의 주연부 Re부터 기판의 중앙부 Rc까지 스캔 속도를 일정하게 유지하는 것」을 「1단계 주사」라 하고, 「기판의 주연부 Re와 기판의 중앙부 Rc 사이에서 스캔 속도를 단계적으로 1회 이상 변화시키는 것」을 「다단계 주사」라 한다. 다단계 주사의 전형예는, 스캔 속도를 한 번만 변화시키는 2단계 주사이다(도 10 참조). 도 10에 나타낸 바와 같이, 변화되기 전후의 각 스캔 속도는 일정하다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 이하와 같은 다단계 주사에 대한 요구의 존재가 생각된다.
구체적으로는, 에칭되는 박막의 종류에 따라서는, 기판 주연부 근방에 있어서의 에칭량의 변화의 정도가 큰 경우가 있다. 또, 예를 들어 450mm의 큰 직경을 갖는 대형 기판에 있어서는, 크기가 통상의 기판보다도 반경이 크기 때문에, 기판의 주연부에 작용하는 원심력, 및 기판의 주연부의 온도 저하의 영향이 크다. 따라서, 에칭량의 변화의 정도가 큰 막이 형성된 기판을 에칭하는 경우나, 대형 기판을 에칭하는 경우, 1단계 주사에서는, 원하는 균일도를 얻을 수 없는 경우가 있다.
이러한 경우, 제어 장치(6)는, 예를 들어 이하와 같이 처리 프로세스를 행한다.
구체적으로는, 제어 장치(6)는, 먼저, 처리하는 막종·처리액 정보로부터, 1단계 주사 및 2단계 주사 중 어느 쪽을 행할지를 판단한다. 판단 정보는, 룩업 테이블에 저장되어 있다. 또, 판단 정보의 값은, 실험적으로 구해져 있다.
2단계 주사가 필요하다고 판단된 경우, 제어 장치(6)는, 이하와 같이, 속도 변화 위치 Rm, 제1 스캔 속도 V1, 제2 스캔 속도 V2를 결정한다. 속도 변화 위치 Rm은, 스캔 속도가 변화하는 기판의 표면 내의 위치이다. 제1 스캔 속도 V1은, 기판의 주연부 Re부터 속도 변화 위치 Rm까지의 스캔 속도이며, 일정한 값이다. 제2 스캔 속도 V2는, 속도 변화 위치 Rm부터 기판의 중앙부 Rc까지의 스캔 속도이며, 일정한 값이다.
제어 장치(6)는, 우선, 룩업 테이블을 참조하여, 기판 사이즈(예를 들면, 직경 300mm 또는 직경 450mm)에 따라 속도 변화 위치 Rm을 결정한다. 룩업 테이블에는, 각 기판 사이즈에 대응하는 속도 변화 위치 Rm의 고정치가 저장되어 있다.
다음에, 제어 장치(6)는, 도 12에 나타낸 룩업 테이블을 참조하여, 제1 스캔 속도 V1 및 제2 스캔 속도 V2를 결정한다. 도 12에 나타낸 룩업 테이블은, 에칭 처리 시간 T와 제1 스캔 속도 V1 및 제2 스캔 속도 V2의 관계를 저장하고 있다.
에칭 처리 시간 T=T2인 경우, 제어 장치(6)는, 도 12에 나타낸 룩업 테이블을 참조하여, 제1 스캔 속도 V1의 값을 V12로 표시되는 고정치로 결정하고, 제2 스캔 속도 V2의 값을 V22로 표시되는 고정치로 결정한다.
또, 에칭 처리 시간 T=X(T1＜X＜T2)인 경우, 제어 장치(6)는, 도 12에 나타낸 룩업 테이블을 참조하여, V11의 값과 V12의 값으로 이루어지는 V11와 V12 사이의 값을 보완하여, 보완에 의해 구해진 값을 제1 스캔 속도 V1에 대입한다. 마찬가지로, 제어 장치(6)는, 도 12에 나타낸 룩업 테이블을 참조하여, V21의 값과 V22의 값으로 이루어지는 V21와 V22 사이의 값을 보완하여, 보완에 의해 구해진 값을 제2 스캔 속도 V2에 대입한다.
에칭 처리 시간은 처리의 내용에 따라 증감하는 경우가 있기 때문에, 모든 에칭 조건에 대해서 룩업 테이블을 구해두는 것은 곤란하다. 그 때문에, 보완으로 제1 스캔 속도 V1의 값 등을 산출함으로써, 다양한 조건에 대해서 대응할 수 있다.
그 밖에, 특허 청구범위에 기재된 사항의 범위에서 다양한 변경을 실시하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명해 왔는데, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체적인 예에 지나지 않으며, 본 발명은 이들 구체예로 한정하여 해석되어야 함은 아니며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부하는 청구범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은, 2013년 1월 15일에 일본 특허청에 제출된 특허 출원 2013-004732호와, 2013년 11월 13일에 일본 특허청에 제출된 특허 출원 2013-234958호에 대응하고 있으며, 이들 출원의 전체 개시는 여기서 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.

Claims (16)

  1. 기판을 처리하기 위한 기판 처리 방법으로서,
    에칭액이 착액하는 착액 위치가 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 기판으로의 에칭액의 공급 조건에 따라, 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부로의 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는 스캔 속도 결정 공정과,
    상기 기판 주면을 통과하는 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시킴과 더불어, 상기 착액 위치가 상기 스캔 속도 결정 공정에서 결정된 상기 이동 속도로 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부로 이동하도록, 노즐로부터 에칭액을 토출시키면서 상기 노즐을 이동시키는 스캔 공정과,
    상기 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시킴과 더불어, 상기 착액 위치를 상기 기판 주면의 중앙부에 위치시킨 상태에서 상기 기판 주면으로의 에칭액의 토출을 계속하는 센터 토출 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 기판으로의 에칭액의 공급 시간에 따른 상기 이동 속도를 결정하는 공정인, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 에칭액의 공급 시간과 상기 착액 위치의 이동 속도의 대응 관계를 나타내는 테이블로부터, 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는 공정인, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 에칭액의 공급 시간과 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부까지의 상기 착액 위치의 이동 시간의 대응 관계를 나타내는 테이블로부터, 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는 공정인, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 테이블은, 상기 테이블로부터 결정된 상기 착액 위치의 이동 속도로 상기 스캔 공정 및 센터 토출 공정이 행해졌을 때의 에칭의 균일도를 포함하고,
    상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 스캔 공정 및 센터 토출 공정이 행해지기 전에, 상기 테이블에 포함되는 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내인지 아닌지를 판단하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 테이블은, 상기 센터 토출 공정에 있어서 기판에 공급되는 에칭액의 공급 유량마다 설치된 복수의 룩업 테이블을 포함하고,
    상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 복수의 룩업 테이블 중에서 에칭액의 공급 유량이 가장 작을 때의 룩업 테이블부터 순번대로, 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내가 되는 상기 착액 위치의 이동 속도를 검색하는 공정과, 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내가 되는 상기 착액 위치의 이동 속도가 찾아지면 상기 착액 위치의 이동 속도의 검색을 정지하는 공정과, 찾아진 상기 착액 위치의 이동 속도를, 상기 스캔 공정에 있어서의 상기 착액 위치의 이동 속도로서 결정하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는 공정인, 기판 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 설정된 복수의 이동 속도를 나타내는 테이블로부터, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는, 기판 처리 방법.
  9. 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치로서,
    상기 기판을 유지함과 더불어, 기판 주면을 통과하는 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 기판 유지 회전 유닛과,
    상기 기판 유지 회전 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서 에칭액을 토출하는 노즐을 포함하는 에칭액 공급 기구와,
    상기 노즐을 이동시킴으로써, 상기 노즐로부터 토출된 에칭액이 착액하는 착액 위치를 상기 기판의 주면 내에서 이동시키는 노즐 이동 기구와,
    상기 기판 유지 회전 유닛, 에칭액 공급 기구, 및 노즐 이동 기구를 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 기판으로의 에칭액의 공급 조건에 따라, 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부로의 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는 스캔 속도 결정 공정과,
    상기 기판 유지 회전 유닛에 의해서 상기 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시킴과 더불어, 상기 착액 위치가 상기 스캔 속도 결정 공정에서 결정된 상기 이동 속도로 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부로 이동하도록, 상기 노즐로부터 에칭액을 토출시키면서 상기 노즐 이동 기구에 의해서 상기 노즐을 이동시키는 스캔 공정과,
    상기 기판 유지 회전 유닛에 의해서 상기 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시킴과 더불어, 상기 착액 위치를 상기 기판 주면의 중앙부에 위치시킨 상태에서 상기 기판 주면으로의 에칭액의 토출을 계속하는 센터 토출 공정을 행하는, 기판 처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 스캔 속도 결정 공정에 있어서, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 기판으로의 에칭액의 공급 시간에 따른 상기 이동 속도를 결정하는, 기판 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 에칭액의 공급 시간과 상기 착액 위치의 이동 속도의 대응 관계를 나타내는 테이블이 기억된 기억 장치를 포함하고, 상기 스캔 속도 결정 공정에 있어서, 상기 테이블로부터 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는, 기판 처리 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 착액 위치가 상기 기판 주면의 중앙부에 위치하고 있는 상태에서의 상기 에칭액의 공급 시간과 상기 기판 주면의 주연부로부터 상기 기판 주면의 중앙부까지의 상기 착액 위치의 이동 시간의 대응 관계를 나타내는 테이블이 기억된 기억 장치를 포함하고, 상기 스캔 속도 결정 공정에 있어서, 상기 테이블로부터 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는, 기판 처리 장치.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 테이블은, 상기 테이블로부터 결정된 상기 착액 위치의 이동 속도로 상기 스캔 공정 및 센터 토출 공정이 행해졌을 때의 에칭의 균일도를 포함하고,
    상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 스캔 공정 및 센터 토출 공정이 행해지기 전에, 상기 테이블에 포함되는 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내인지 아닌지를 판단하는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 테이블은, 상기 센터 토출 공정에 있어서 기판에 공급되는 에칭액의 공급 유량마다 설치된 복수의 룩업 테이블을 포함하고,
    상기 스캔 속도 결정 공정은, 상기 복수의 룩업 테이블 중에서 에칭액의 공급 유량이 가장 작을 때의 룩업 테이블부터 순번대로, 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내가 되는 상기 착액 위치의 이동 속도를 검색하는 공정과, 상기 에칭의 균일도가 허용 범위 내가 되는 상기 착액 위치의 이동 속도가 찾아지면 상기 착액 위치의 이동 속도의 검색을 정지하는 공정과, 찾아진 상기 착액 위치의 이동 속도를, 상기 스캔 공정에 있어서의 상기 착액 위치의 이동 속도로서 결정하는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 스캔 속도 결정 공정에 있어서, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는, 기판 처리 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 설정된 복수의 이동 속도를 나타내는 테이블이 기억된 기억 장치를 포함하고, 상기 스캔 속도 결정 공정에 있어서, 상기 테이블로부터, 상기 기판 주면의 주연부와 상기 기판 주면의 중앙부 사이의 복수의 구간마다 상기 착액 위치의 이동 속도를 결정하는, 기판 처리 장치.
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