KR20140103072A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20140103072A
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다카시 오타
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다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤
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Abstract

기판 처리 장치는, 스핀 척에 유지되어 있는 기판의 상면에 인산 수용액을 공급하는 인산 공급 장치와, 인산 수용액이 기판 상에 유지되어 있는 상태에서 기판의 상면 일부를 향해서 열을 발하는 히터와, 히터를 이동시킴으로써, 히터에 의해 가열되는 가열 위치를 기판의 상면 내에서 이동시키는 히터 이동 장치와, 인산 수용액이 기판 상에 유지되어 있는 상태에서 기판의 상면의 일부를 향해서 물을 토출하는 물 노즐과, 물 노즐을 이동시킴으로써, 물의 착액 위치를 기판의 상면 내에서 이동시키는 물 노즐 이동 장치를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 실리콘 질화막과 실리콘 산화막이 형성된 기판의 표면에 에칭액으로서의 고온의 인산 수용액을 공급하여, 실리콘 질화막을 선택적으로 제거하는 에칭 처리가 필요에 따라 행해진다.
US 2012/074102 A1은, 비점 부근의 인산 수용액을 스핀 처크에 유지되어 있는 기판에 공급하는 매엽식(single substrate processing type)의 기판 처리 장치를 개시하고 있다. 이 기판 처리 장치에서는, 100℃ 이상의 고온의 인산 수용액이 기판에 공급된다.
기판 상에 공급된 인산 수용액에서는 수분이 서서히 증발한다. 이 때, 인산 수용액 중에서 2H3PO4→H4P2O7＋H2O의 반응이 일어나고, 인산(H3PO4)으로부터 피롤린산(pyrophosphoric acid:H4P2O7)이 생성된다. 피롤린산은 실리콘 산화막을 에칭하는 능력을 가지고 있다. 원래는, 실리콘 질화막만을 에칭하고, 실리콘 산화막은 에칭 하지않고 가능한한 많이 잔존시키는 것이 바람직하다. 실리콘 산화막의 에칭량을 억제하면서 실리콘 질화막의 에칭량을 향상시키면, 에칭 선택비(실리콘 질화막의 에칭량/실리콘 산화막의 에칭량)의 값을 높게 할 수 있다. 그러나, 상기의 피롤린산이 발생하면 본래는 잔존시키고 싶은 실리콘 산화막도 에칭되어 버리기 때문에, 에칭 선택비가 저하되어 버린다.
본 발명의 일실시 형태는, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 장치와, 상기 기판 유지 장치에 유지되어 있는 기판의 상면에 인산 수용액을 공급하여 해당 기판의 상면 전역을 덮는 인산 수용액의 액막을 형성하는 인산 공급 장치와, 상기 인산 수용액의 액막을 상기 기판의 상면측으로부터 가열하는 히터와, 상기 히터를 이동시킴으로써, 상기 히터에 의해 가열되는 가열 위치를 상기 기판의 상면을 따라 이동시키는 히터 이동 장치와, 상기 인산 수용액의 액막을 향해서 물을 토출하여 해당 액막에 물을 착액시키는 물 노즐과, 상기 물 노즐을 이동시킴으로써, 상기 물의 착액 위치를 상기 기판의 상면을 따라 이동시키는 물 노즐 이동 장치를 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 인산 공급 장치가, 기판 유지 장치에 의해 수평으로 유지되어 있는 기판의 상면에 에칭액으로서의 인산 수용액을 공급한다. 그리고 히터가 상기 인산 수용액의 액막을 상기 기판의 상면측으로부터 가열함과 더불어, 히터 이동 장치가 상기 히터에 의해 가열되는 가열 위치를 상기 기판의 상면을 따라 이동시킨다. 이에 따라 인산 수용액의 액막을 균일하게 가열할 수 있다. 이 때문에, 기판 상의 인산 수용액이 가열되어, 에칭 레이트가 높아진다.
또한, 기판 처리 장치는, 인산 수용액의 액막을 향해서 물을 토출하여 해당 액막에 물을 착액시키는 물 노즐과, 상기 물 노즐을 이동시킴으로써 상기 물의 착액 위치를 상기 기판의 상면을 따라 이동시키는 물 노즐 이동 장치를 구비하고 있으므로 기판의 상면 전역을 향해서 물이 공급된다.
물 노즐은, 인산 수용액의 액막을 향해서 물을 토출한다. 물 노즐 이동 장치는, 물 노즐을 이동시킴으로써, 액막에 대한 물의 착액 위치를 기판의 상면 내에서 이동시킨다. 이에 따라, 인산 수용액의 액막에 균일하게 물을 공급할 수 있다. 따라서, H4P2O7＋H2O→2H3PO4의 반응에 의해, 인산 수용액 중의 피롤린산(H4P2O7)이 감소한다. 이에 따라, 에칭 선택비의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에 있어서, 상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 상에 퍼들(puddle)형상의 인산 수용액의 액막을 유지할 수 있는 유량의 물을 상기 물 노즐에 공급하는 물 유량 조정 밸브를 더 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 기판의 상면 전역을 덮는 퍼들형상의 인산 수용액의 액막이 형성된다. 이에 따라, 인산 수용액이 기판의 상면 전역에 공급되어, 기판의 상면 전역이 에칭된다.
또한, 기판으로부터의 인산 수용액의 배출이 정지된 상태에서 물이 인산 수용액의 액막에 공급된다. 이 때문에, 충분한 활성을 가지는 인산 수용액이 기판으로부터 배출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 인산 수용액을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 기판 상의 인산 수용액에 공급되는 물이 결과적으로 적어지므로, 인산 수용액의 농도 및 온도의 변화를 억제할 수 있다. 이에 따라, 에칭 선택비의 저하를 억제하면서, 에칭 레이트의 변동을 억제할 수 있다.
본 발명에 일실시 형태에 있어서, 상기 히터 이동 장치는, 상기 기판의 상면에 대한 물의 착액 위치에 인접하는 영역이 가열되도록 상기 히터를 이동시켜도 된다.
이 구성에 의하면, 물의 착액 위치의 근방이, 히터에 의해 가열된다. 이 때문에, 물의 공급에 의한 인산 수용액의 온도 변화를 즉각 보상할 수 있다. 이에 따라, 에칭 레이트의 면내 균일성의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에 있어서, 상기 기판 유지 장치는, 상기 기판의 상면 중앙부를 통과하는 연직선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 스핀 모터를 포함하고 있어도 된다. 상기 히터 이동 장치는, 물의 착액 위치보다도 기판의 회전 방향에 있어서의 하류의 영역이 가열되도록 상기 히터를 이동시켜도 된다.
본 구성에 의하면, 기판을 회전시킬 경우에도, 물이 공급된 인산 수용액의 액막 부분을 히터에 의해 즉각 가열할 수 있다. 이 때문에, 물의 공급에 의한 인산 수용액의 온도 변화를 즉각 보상할 수 있다. 이에 따라, 에칭 레이트의 면내 균일성의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에 있어서, 상기 기판 유지 장치는, 상기 기판의 상면 중앙부를 통과하는 연직선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 스핀 모터를 포함하고 있어도 된다. 상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 장치 및 물 노즐 이동 장치를 제어함으로써, 상기 기판을 회전시키면서 상기 착액 위치를 상기 기판의 상면 중앙부와 상기 기판의 상면 주연부 사이에서 이동시키는 제어 장치를 더 포함하고 있어도 된다. 상기 기판의 회전 속도가 소정 속도 미만인 경우, 상기 제어 장치는, 상기 착액 위치를 일정한 속도로 상기 기판의 상면 중앙부와 상기 기판의 상면 주연부 사이에서 이동시켜도 된다. 상기 기판의 회전 속도가 상기 소정 속도 이상인 경우, 상기 제어 장치는, 상기 착액 위치가 상기 기판의 상면 중앙부에 근접함에 따라서 상기 착액 위치의 이동 속도를 감소시키거나, 또는 상기 착액 위치가 상기 기판의 상면 중앙부로부터 멀어짐에 따라서 상기 착액 위치의 이동 속도를 증가시켜도 된다.
이 구성에 의하면, 기판의 회전 속도가 소정 속도 미만인 경우, 제어 장치는, 착액 위치를 일정한 속도로 기판의 상면 중앙부와 기판의 상면 주연부 사이에서 이동시킨다. 한편, 기판의 회전 속도가 상기 소정 속도 이상인 경우, 제어 장치는, 착액 위치가 기판의 상면 중앙부에 근접함에 따라서 착액 위치의 이동 속도를 감소시킨다. 따라서, 기판의 회전 속도가 상기 소정 속도 이상인 경우, 기판의 상면 주연부에 공급되는 물보다도 많은 물을, 기판의 상면 중앙부에 공급할 수 있다.
본 발명자들은, 기판의 회전 속도가 클 경우, 기판의 상면 중앙부에서의 에칭량이, 기판의 상면 주연부에서의 에칭량보다도 큰 것을 확인했다. 이 에칭량의 차이는, 기판의 상면 중앙부에서의 인산 수용액의 농도가 기판의 상면 주연부에서의 인산 수용액의 농도보다도 높기 때문이라고 생각된다. 따라서, 제어 장치는, 기판의 상면 주연부에 공급되는 물보다도 많은 물을 기판의 상면 중앙부에 공급함으로써, 기판의 상면 중앙부에서의 인산 수용액의 농도를 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 제어 장치는, 기판의 상면 중앙부에서의 에칭량을 감소시킬 수 있고, 이에 따라, 에칭의 균일성을 높일 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술의, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시 형태의 설명에 의해 명확해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평으로 본 모식도이다.
도 2는 스핀 척, 적외선 히터, 및 순수 노즐을 수평으로 본 모식도이다.
도 3은 스핀 척, 적외선 히터, 및 순수 노즐을 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 4는 처리 유닛에 의해 행해지는 기판 처리의 일예에 대하여 설명하기 위한 공정도이다.
도 5(a)는 인산 공급 공정이 행해지고 있을 때의 기판을 나타내는 모식도이다.
도 5(b)는 패들 공정이 행해지고 있을 때의 기판을 나타내는 모식도이다.
도 5(c)는 패들 공정, 가열 공정, 및 순수 공급 공정이 행해지고 있을 때의 기판을 나타내는 모식도이다.
도 6은 기판의 중심으로부터 순수의 착액 위치까지의 반경 방향에의 거리와 착액 위치의 이동 속도 및 순수 공급량의 관계의 일예를 나타내는 그래프이다.
도 7은 기판의 중심으로부터 순수의 착액 위치까지의 반경 방향에의 거리와 착액 위치의 이동 속도 및 순수 공급량의 관계의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 8은 기판에 공급되는 인산 수용액의 온도와 에칭 레이트 및 에칭 선택비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 적외선 히터 및 스핀 척을 수평으로 본 모식도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 적외선 히터의 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관련된 가열 노즐 및 스핀 척을 수평으로 본 모식도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시 형태에 관련된 적외선 히터 및 순수 노즐의 종단면 및 저면을 나타내는 모식도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시 형태에 관련된 순수 공급 장치의 모식도이다.
제1 실시 형태
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 기판 처리 장치(1)에 구비된 처리 유닛(2)의 내부를 수평으로 본 모식도이다. 도 2는, 스핀 척(5), 적외선 히터(31), 및 순수 노즐(38)을 수평으로 본 모식도이다. 도 3은, 스핀 척(5), 적외선 히터(31), 및 순수 노즐(38)을 나타내는 모식적인 평면도이다.
기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판(W)을 1장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 처리액이나 처리 가스 등의 처리 유체를 이용하여 기판(W)을 처리하는 복수의 처리 유닛(2)(도 1에는 1개의 처리 유닛(2)만을 도시)과, 기판 처리 장치(1)에 구비된 장치의 동작이나 밸브의 개폐를 제어하는 제어 장치(3)를 포함한다. 또한, 기판 처리 장치(1)가 가지는 처리 유닛(2)은 단수여도 된다.
처리 유닛(2)은, 내부 공간을 가지는 상자형의 쳄버(4)와, 쳄버(4) 내에서 기판(W)을 수평으로 유지하여 기판(W)의 중심을 통과하는 연직 회전 축선(A1) 둘레로 기판(W)을 회전시키는 스핀 척(5)과, 기판(W)에 처리액을 공급하는 처리액 공급 장치(인산 공급 장치(6), SC1 공급 장치(7), 린스액 공급 장치(8), 순수 공급 장치(36))와, 스핀 척(5)을 둘러싸는 통형상의 컵(9)과, 기판(W)을 가열하는 가열 장치(10)를 포함한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 쳄버(4)는, 스핀 척(5) 등을 수용하는 상자형의 격벽(11)과, 격벽(11)의 상부로부터 격벽(11) 내에 청정 공기(필터에 의해 여과된 공기)을 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU(12)(팬·필터·유닛(12))와, 격벽(11)의 하부로부터 쳄버(4) 내의 기체를 배출하는 배기 덕트(13)를 포함한다. FFU(12)는, 격벽(11)의 상방에 배치되어 있다. FFU(12)는, 격벽(11)의 천정으로부터 쳄버(4) 내 하향으로 청정 공기를 보낸다. 배기 덕트(13)는, 컵(9)의 저부에 접속되어 있고, 기판 처리 장치(1)가 설치되는 공장에 설치된 배기 설비를 향해서 쳄버(4) 내의 기체를 안내한다. 따라서, 쳄버(4) 내를 상방으로부터 하방으로 흐르는 다운플로우(하강류)가, FFU(12) 및 배기 덕트(13)에 의해 형성된다. 기판(W)의 처리는, 쳄버(4) 내에 다운플로우가 형성되어 있는 상태에서 행해진다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 스핀 척(5)은, 수평 자세로 유지된 원판상의 스핀 베이스(14)와, 스핀 베이스(14)의 상방에서 기판(W)을 수평 자세로 유지하는 복수의 척 핀(15)과, 스핀 베이스(14)의 중앙부로부터 하방으로 연장되는 회전축(16)과, 회전축(16)을 회전시킴으로써 기판(W) 및 스핀 베이스(14)를 회전 축선(A1) 둘레로 회전시키는 기판 회전 장치로서의 스핀 모터(17)를 포함한다. 스핀 척(5)은, 복수의 척 핀(15)을 기판(W)의 둘레 단면에 접촉시키는 협지식의 척에 한정되지 않고, 비(非) 디바이스 형성면인 기판(W)의 이면: rear surface(하면)을 스핀 베이스(14)의 상면에 흡착시킴으로써 기판(W)을 수평으로 유지하는 진공식의 척이어도 된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 컵(9)은, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)보다도 외방(회전 축선(A1)으로부터 떨어진 방향)에 배치되어 있다. 컵(9)은, 스핀 베이스(14)를 둘러싸고 있다. 스핀 척(5)이 기판(W)을 회전시키고 있는 상태에서, 처리액이 기판(W)에 공급되면, 기판(W)에 공급된 처리액이 기판(W)의 주위에 뿌려진다. 처리액이 기판(W)에 공급될 때, 상향으로 열린 컵(9)의 상단부(9a)는, 스핀 베이스(14)보다도 상방에 배치된다. 따라서, 기판(W)의 주위에 배출된 약액이나 린스액 등의 처리액은, 컵(9)에 의해 받아진다. 그리고, 컵(9)에 받아진 처리액은, 도시하지 않은 회수 장치 또는 폐액 장치에 보내진다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 인산 공급 장치(6)는, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)을 향해서 인산 수용액을 토출하는 인산 노즐(18)과, 인산 노즐(18)에 인산 수용액을 공급하는 인산 배관(19)과, 인산 배관(19)으로부터 인산 노즐(18)에의 인산 수용액의 공급 및 공급 정지를 전환하는 인산 밸브(20)와, 인산 노즐(18)에 공급되는 인산 수용액의 온도를 실온(20℃∼30℃의 범위 내의 소정 온도)보다도 높은 온도까지 상승시키는 인산 온도 조절 장치(21)를 포함한다.
인산 밸브(20)가 열리면, 인산 온도 조절 장치(21)에 의해 온도 조절된 인산 수용액이, 인산 배관(19)으로부터 인산 노즐(18)에 공급되어, 인산 노즐(18)로부터 토출된다. 인산 온도 조절 장치(21)는, 인산 수용액의 온도를 예를 들면 80∼215℃의 범위 내의 일정 온도로 유지하고 있다. 인산 온도 조절 장치(21)에 의해 조절되는 인산 수용액의 온도는, 그 농도에 있어서의 비점이어도 되고, 비점 미만의 온도여도 된다. 인산 수용액은, 인산을 주성분으로 하는 수용액이며, 그 농도는, 예를 들면, 50%∼100%의 범위, 바람직하게는 80% 전후이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 인산 공급 장치(6)는, 또한, 인산 노즐(18)이 선단부에 부착된 노즐 아암(22)과, 스핀 척(5)의 주위에서 상하 방향으로 연장되는 회동 축선(A2) 둘레에 노즐 아암(22)을 회동시킴과 더불어 회동 축선(A2)을 따라 연직 방향으로 노즐 아암(22)을 상하 운동시킴으로써, 인산 노즐(18)을 수평 및 연직으로 이동시키는 인산 노즐 이동 장치(23)를 포함한다. 인산 노즐 이동 장치(23)는, 인산 노즐(18)로부터 토출된 인산 수용액이 기판(W)의 상면에 공급되는 처리 위치와, 인산 노즐(18)이 평면에서 봐서 기판(W)의 주위에 퇴피한 퇴피 위치의 사이에서, 인산 노즐(18)을 수평으로 이동시킨다.
도 1에 도시하는 바와 같이, SC1 공급 장치(7)는, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)을 향하여 SC1(NH4OH와 H2O2을 포함하는 혼합액)을 토출하는 SC1 노즐(24)과, SC1 노즐(24)에 SC1을 공급하는 SC1 배관(25)과, SC1 배관(25)으로부터 SC1 노즐(24)에의 SC1의 공급 및 공급 정지를 전환하는 SC1 밸브(26)와, SC1 노즐(24)을 수평 및 연직으로 이동시키는 SC1 노즐 이동 장치(27)를 포함한다. SC1 밸브(26)가 열리면, SC1 배관(25)으로부터 SC1 노즐(24)에 공급된 SC1이, SC1 노즐(24)로부터 토출된다. SC1 노즐 이동 장치(27)는, SC1 노즐(24)로부터 토출된 SC1이 기판(W)의 상면에 공급되는 처리 위치와, SC1 노즐(24)이 평면에서 봐서 기판(W)의 주위에 퇴피한 퇴피 위치의 사이에서, SC1 노즐(24)을 수평으로 이동시킨다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 린스액 공급 장치(8)는, 스핀 척(5)에 유지되어 있는 기판(W)을 향해서 린스액을 토출하는 린스액 노즐(28)과, 린스액 노즐(28)에 린스액을 공급하는 린스액 배관(29)과, 린스액 배관(29)으로부터 린스액 노즐(28)에의 린스액의 공급 및 공급 정지를 전환하는 린스액 밸브(30)를 포함한다. 린스액 노즐(28)은, 린스액 노즐(28)의 토출구가 정지된 상태에서 린스액을 토출하는 고정 노즐이다. 린스액 공급 장치(8)는, 린스액 노즐(28)을 이동시킴으로써, 기판(W)의 상면에 대한 린스액의 착액 위치를 이동시키는 린스액 노즐 이동 장치를 구비하고 있어도 된다.
린스액 밸브(30)가 열리면, 린스액 배관(29)으로부터 린스액 노즐(28)에 공급된 린스액이, 린스액 노즐(28)로부터 기판(W)의 상면 중앙부를 향해서 토출된다. 린스액은, 예를 들면, 순수(탈이온수: Deionzied Water)이다. 린스액은, 순수에 한정되지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, IPA(이소프로필 알코올), 및 희석 농도(예를 들면, 10∼100ppm 정도)의 염산수 중 어느 하나여도 된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 가열 장치(10)는, 복사에 의해 기판(W)을 가열하는 복사 가열 장치를 포함한다. 복사 가열 장치는, 적외선을 기판(W)에 조사하는 적외선 히터(31)와, 적외선 히터(31)가 선단부에 부착된 히터 아암(32)과, 히터 아암(32)을 이동시키는 히터 이동 장치(33)를 포함한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 적외선 히터(31)는, 적외선을 발하는 적외선 램프(34)와, 적외선 램프(34)를 수용하는 램프 하우징(35)을 포함한다. 적외선 램프(34)는, 램프 하우징(35) 내에 배치되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 램프 하우징(35)은, 평면에서 봐서 기판(W)보다도 작다. 따라서, 이 램프 하우징(35) 내에 배치되어 있는 적외선 램프(34)는, 평면에서 봐서 기판(W)보다도 작아진다. 적외선 램프(34) 및 램프 하우징(35)은, 히터 아암(32)에 부착되어 있다. 따라서, 적외선 램프(34) 및 램프 하우징(35)은, 히터 아암(32)과 함께 이동한다.
적외선 램프(34)는, 필라멘트와, 필라멘트를 수용하는 석영관을 포함한다. 가열 장치(10)에 있어서의 적외선 램프(34)(예를 들면, 할로겐 램프)는, 카본 히터여도 되고, 이들 이외의 발열체여도 된다. 램프 하우징(35)의 적어도 일부는, 석영 등의 광 투과성 및 내열성을 가지는 재료로 형성되어 있다.
적외선 램프(34)가 발광하면, 해당 적외선 램프(34)로부터는 적외선을 포함하는 광이 방출된다. 이 적외선을 포함하는 광은 램프 하우징(35)을 투과하여 램프 하우징(35)의 외표면으로부터 방사되고, 혹은, 램프 하우징(35)을 가열하여 그 외표면으로부터 복사광을 방사시킨다. 기판(W) 및 그 상면에 유지된 인산 수용액의 액막은 램프 하우징(35)의 외표면으로부터의 투과광과 복사광에 의해 가열된다. 상기와 같이 램프 하우징(35)의 외표면에서는 적외선을 포함하는 광이 투과 또는 복사에 의해 방사되어 있는데, 이하에서는 램프 하우징(35)의 외표면을 투과하는 적외선에 착안하여 적외선 램프(34)에 관한 설명을 행한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 램프 하우징(35)은, 기판(W)의 상면과 평행한 저벽을 가지고 있다. 적외선 램프(34)는, 저벽의 상방에 배치되어 있다. 저벽의 하면은, 기판(W)의 상면과 평행하고 또한 평탄한 기판 대향면을 포함한다. 적외선 히터(31)가 기판(W)의 상방에 배치되어 있는 상태에서는, 램프 하우징(35)의 기판 대향면이, 간격을 두고 기판(W)의 상면에 상하 방향으로 대향한다. 이 상태에서 적외선 램프(34)가 적외선을 발하면, 적외선이, 램프 하우징(35)의 기판 대향면을 투과하여 기판(W)의 상면에 조사된다. 기판 대향면은, 예를 들면, 직경이 기판(W)의 반경보다도 작은 원형이다. 기판 대향면은, 원형에 한정되지 않고, 길이 방향의 길이가 기판(W)의 반경 이상인 직사각형상이어도 되고, 원형 및 직사각형 이외의 형상이어도 된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 히터 이동 장치(33)는, 적외선 히터(31)를 소정의 높이로 유지하고 있다. 히터 이동 장치(33)는, 적외선 히터(31)를 연직으로 이동시킨다. 또한, 히터 이동 장치(33)는, 스핀 척(5)의 주위에서 상하 방향으로 연장되는 회동 축선(A3) 둘레에 히터 아암(32)을 회동시킴으로써, 적외선 히터(31)를 수평으로 이동시킨다. 이에 따라, 적외선 등의 광이 조사되어 가열되는 가열 영역(기판(W)의 상면 내의 일부 영역)이 기판(W)의 상면 내에서 이동한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 히터 이동 장치(33)는, 평면에서 봐서 기판(W)의 중심을 통과하는 원호상의 궤적(X1)을 따라 히터 아암(32)의 선단부를 수평으로 이동시킨다. 따라서, 적외선 히터(31)는, 스핀 척(5)의 상방을 포함하는 수평면 내에서 이동한다.
적외선 히터(31)로부터의 적외선은, 기판(W)의 상면 내의 가열 영역에 조사된다. 제어 장치(3)는, 적외선 히터(31)가 발광하고 있는 상태에서, 스핀 척(5)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 히터 이동 장치(33)에 의해 적외선 히터(31)를 회동 축선(A3) 둘레에 회동시킨다. 이에 따라, 기판(W)의 상면이, 적외선 히터(31)의 가열 영역에 의해 주사된다. 따라서, 적외선 등의 광이 기판(W)의 상면 및 해당 기판(W)의 상면에 유지되어 있는 처리액의 액막의 적어도 한쪽에 흡수되어, 복사열이 적외선 램프(34)로부터 기판(W)에 전달된다. 이 때문에, 처리액 등의 액체가 기판(W) 상에 유지되어 있는 상태에서 적외선 램프(34)가 발광하면, 기판(W)의 온도가 상승하고, 그에 따라, 기판(W) 상의 액체의 온도도 상승한다. 혹은 기판(W) 상의 액체 자체가 가열되어 승온한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 처리 유닛(2)은, 기판(W)을 향하여 순수를 토출하는 순수 공급 장치(36)를 포함한다. 순수 공급 장치(36)는, 순수 토출구(37)로부터 순수를 기판(W)을 향하여 토출하는 순수 노즐(38)과, 순수 노즐(38)에 순수를 공급하는 순수 배관(39)과, 순수 배관(39)으로부터 순수 노즐(38)로의 순수의 공급 및 공급 정지를 전환하는 순수 밸브(40)와, 순수 배관(39)으로부터 순수 노즐(38)에 공급되는 순수의 유량을 조정하는 순수 유량 조정 밸브(41)를 포함한다.
순수 노즐(38)은, 순수를 간헐적으로, 바람직하게는 순수의 액적을 하나씩 토출하는 단일 순수 토출구(37)를 포함한다. 순수 노즐(38)은, 복수의 순수 토출구(37)를 구비하고 있어도 된다. 순수는, 액적 토출구로서의 순수 토출구(37)로부터 연직 하방으로 적하된다. 따라서, 순수 토출구(37)가 기판(W)의 상면에 상하 방향으로 대향하고 있는 상태에서는, 순수의 액적이 기판(W)의 상면을 향하여 연직 하방으로 낙하한다. 액적의 토출 및 토출 정지는, 순수 밸브(40)에 의해 전환되고, 액적의 입경은, 순수 유량 조정 밸브(41)의 개도에 의해 조절된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 순수 노즐(38)은, 히터 아암(32)에 부착되어 있다. 따라서, 순수 노즐(38)은, 적외선 히터(31)와 함께 수평 방향 및 연직 방향으로 이동한다. 적외선 히터(31)는, 순수 노즐(38)보다도 히터 아암(32)의 근원측에서 히터 아암(32)에 부착되어 있다. 이에 따라, 회동 축선(A3)으로부터 순수 노즐(38)까지의 수평 방향의 거리는, 회동 축선(A3)으로부터 적외선 히터(31)까지의 수평 방향의 거리보다도 길어진다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 히터 이동 장치(33)에 의해 히터 아암(32)이 회동하면, 순수 노즐(38)로부터의 순수는 기판(W)의 중심을 통과하는 원호상의 궤적(X1)을 따라 기판(W)의 상면에 착액한다. 한편, 적외선 히터(31)는 궤적(X1)보다도 작은 회전 반경으로 기판(W)의 상면을 이동한다. 히터 이동 장치(33)는 적외선 히터(31)뿐만 아니라 순수 노즐(38)도 기판(W)의 상면을 따라 이동시킨다. 이 때문에, 히터 이동 장치(33)는 순수 공급 위치 이동 장치로서도 기능한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)에 의해 기판(W)을 일정한 회전 방향(Dr)으로 회전시킨다.
후술하는 가열 공정 및 순수 공급 공정(도 4의 단계 S4)을 실행할 때는, 제어 장치(3)는 순수 노즐(38)로부터 토출되는 순수의 착액 위치가 도 3 중의 화살표로 표시하는 범위 내에서 왕복 이동하도록, 히터 아암(32)을 기판(W)의 상면 중앙부(도 3에 도시하는 위치)와, 기판(W)의 상면 주연부 사이에서 왕복 회동시킨다. 이에 따라, 순수 노즐(38)로부터 토출되는 순수는, 적외선 히터(31)의 적외선 조사 영역보다도 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 관해서 상류측의 인산 수용액의 영역에 착액하게 된다.
회전 상태의 기판(W)의 상면에 낙하한 순수의 액적은, 기판(W)의 회전 방향(Dr)으로 이동한다. 즉, 순수의 액적은, 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 있어서의 하류측으로 이동한다. 적외선 히터(31)는, 순수의 착액 위치보다도 하류 영역에 적외선 등의 광을 조사하여 가열하고 있다. 따라서, 기판(W)이 회전하고 있고, 적외선 히터(31)가 적외선 등의 광을 발하고 있는 상태에서, 순수의 액적이 기판(W)의 상면 내의 일부 영역에 낙하하면, 이 영역이 즉각 가열 영역으로 이동하여 가열된다. 이 때문에, 기판(W)보다도 저온의 액적이 기판(W)에 공급되었다고 해도, 기판(W)의 온도가 원래의 온도(액적이 공급되기 전의 온도)에 가까워진다.
도 4는, 처리 유닛(2)에 의해 행해지는 기판(W)의 처리의 일예에 대하여 설명하기 위한 공정도이다. 도 5(a), 도 5(b), 및 도 5(c)는, 처리 중의 기판(W)을 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 도 1을 참조한다. 도 4, 도 5(a), 도 5(b), 및 도 5(c)에 대해서는 적절히 참조한다.
이하에서는, 실리콘 질화막의 일예인 LP-SiN(Low Pressure-Silicon Nitride)의 박막과, 실리콘 산화막의 일예인 LP-TEOS(Low Pressure-Tetraethyl orthosilicate)의 박막이 표층에 형성된 기판(W)(실리콘 웨이퍼)의 표면에 인산 수용액을 공급하고, LP-SiN의 박막을 선택적으로 에칭하는 선택 에칭에 대하여 설명한다. 실리콘 산화막은, TEOS의 박막에 한정되지 않고, 열 산화막이어도 되고, 실리케이트 유리(silicate glass)계의 산화막이어도 된다.
처리 유닛(2)에 의해 기판(W)이 처리될 때에는, 쳄버(4) 내에 기판(W)을 반입하는 반입 공정(도 4의 단계 S1)이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 모든 노즐이 스핀 척(5)의 상방으로부터 퇴피하고 있는 상태에서, 기판(W)을 유지하고 있는 반송 로봇:transfer robot(도시하지 않음)의 핸드를 쳄버(4) 내에 진입시킨다. 그리고, 제어 장치(3)는, 반송 로봇에 기판(W)을 스핀 척(5) 상에 재치시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)에 기판(W)을 유지시킨다. 계속하여, 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)에 의해 기판(W)을 저속(예를 들면 1∼30rpm)으로 회전시키기 시작한다. 제어 장치(3)는, 기판(W)이 스핀 척(5) 상에 놓여진 후, 반송 로봇의 핸드를 쳄버(4) 내에서 퇴피시킨다.
다음에, 에칭액의 일예인 인산 수용액을 기판(W)에 공급하는 에칭 공정으로서의 인산 공급 공정(도 4의 단계 S2)이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 인산 노즐 이동 장치(23)를 제어함으로써, 인산 노즐(18)을 퇴피 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 이에 따라, 인산 노즐(18)이 기판(W)의 상방의, 기판(W)의 회전 축선(A1) 상에 배치된다. 그 후, 제어 장치(3)는, 인산 밸브(20)를 열고, 인산 온도 조절 장치(21)에 의해 온도가 조절된 인산 수용액을 회전 상태의 기판(W)의 상면을 향해서 인산 노즐(18)로부터 토출시킨다. 제어 장치(3)는, 이 상태에서 인산 노즐 이동 장치(23)를 제어함으로써, 기판(W)의 상면에 대한 인산 수용액의 착액 위치를 중앙부와 주연부 사이에서 이동시킨다.
도 5(a)에 도시하는 바와 같이, 인산 노즐(18)로부터 토출된 인산 수용액은, 기판(W)의 상면에 착액한 후, 원심력에 의해 기판(W)의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 이 때문에, 인산 수용액이 기판(W)의 상면 전역에 공급되어, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 인산 수용액의 액막이 기판(W) 상에 형성된다. 이에 따라, 기판(W)의 상면이 에칭되어, 실리콘 질화막이 선택적으로 제거된다. 또한, 제어 장치(3)는, 기판(W)이 회전하고 있는 상태에서, 기판(W)의 상면에 대한 인산 수용액의 착액 위치를 중앙부와 주연부 사이에서 이동시키므로, 인산 수용액의 착액 위치가, 기판(W)의 상면 전역을 통과하여, 기판(W)의 상면 전역이 주사된다. 이 때문에, 인산 노즐(18)로부터 토출된 인산 수용액이, 기판(W)의 상면 전역에 직접 공급되어, 기판(W)의 상면 전역이 균일하게 처리된다.
다음에, 기판(W)에의 인산 수용액의 공급을 정지시킨 상태에서 인산 수용액의 액막을 기판(W) 상에 유지하는 패들 공정(도 4의 단계 S3)이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)을 제어함으로써, 기판(W)의 상면 전역이 인산 수용액의 액막에 덮여 있는 상태에서, 기판(W)을 정지시키거나, 혹은, 인산 공급 공정에서의 기판(W)의 회전 속도보다도 느린 저회전 속도(예를 들면 10rpm 미만)까지 기판(W)의 회전 속도를 저하시킨다. 이 때문에, 기판(W) 상의 인산 수용액에 작용하는 원심력이 약해져, 기판(W) 상으로부터 배출되는 인산 수용액의 양이 감소한다. 제어 장치(3)는, 기판(W)이 정지해 있는 상태 혹은 기판(W)이 저회전 속도로 회전하고 있는 상태에서, 인산 밸브(20)를 닫고, 인산 노즐(18)로부터의 인산 수용액의 토출을 정지시킨다. 이에 따라, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 기판(W)에의 인산 수용액의 공급이 정지된 상태에서, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 인산 수용액의 퍼들형상의 액막이 기판(W) 상에 유지된다. 제어 장치(3)는, 기판(W)에의 인산 수용액의 공급을 정지한 후, 인산 노즐 이동 장치(23)를 제어함으로써, 인산 노즐(18)을 스핀 척(5)의 상방으로부터 퇴피시킨다.
다음에, 기판(W) 상의 인산 수용액을 가열하는 가열 공정(도 4의 단계 S4)과, 기판(W) 상의 인산 수용액에 순수의 액적을 공급하는 순수 공급 공정(도 4의 단계 S4)이, 패들 공정과 병행하여 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 적외선 히터(31)로부터의 발광을 개시시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 히터 이동 장치(33)에 의해 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)을 퇴피 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 제어 장치(3)는, 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)이 기판(W)의 상방에 배치된 후, 기판(W)의 상면에 대한 적외선의 조사 영역이 도 3중의 화살표로 표시하는 영역에 있어서 기판(W)의 중앙부와 주연부 사이에서 왕복 이동하도록, 히터 이동 장치(33)에 의해 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)을 수평으로 이동시킨다. 이 때, 제어 장치(3)는, 적외선 히터(31)의 기판 대향면이 기판(W) 상의 인산 수용액의 액막에 접촉하고 있는 상태에서 적외선 히터(31)를 이동시켜도 되고, 적외선 히터(31)의 하면이 기판(W) 상의 인산 수용액의 액막으로부터 소정 거리만큼 이격된 상태에서 적외선 히터(31)를 이동시켜도 된다.
제어 장치(3)는, 적외선의 조사 위치가 기판(W)의 상면 중앙부와 기판(W)의 상면 주연부 사이에서 왕복 이동하고 있는 사이에, 순수 밸브(40)를 복수회 개폐한다. 이에 따라, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이, 순수의 착액 위치가 기판(W)의 상면 중앙부와 기판(W)의 상면 주연부 사이에서 이동함과 더불어, 복수의 순수의 액적이 순수 노즐(38)의 순수 토출구(37)로부터 하나씩 토출된다. 따라서, 기판(W)으로부터의 인산 수용액의 배출이 정지되어 있는 상태에서, 복수의 순수의 액적이 기판(W)의 상면 내의 복수 위치에 공급된다. 제어 장치(3)는, 적외선 히터(31)에 의한 기판(W)의 가열이 소정 시간에 걸쳐 행해진 후, 순수 노즐(38)로부터의 액적의 토출을 정지시킴과 더불어, 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)을 기판(W)의 상방으로부터 퇴피시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 적외선 히터(31)의 발광을 정지시킨다.
이와 같이, 제어 장치(3)는, 기판(W)을 회전시키고 있는 상태에서, 기판(W)의 상면에 대한 적외선의 조사 위치를 중앙부 및 주연부 사이에서 왕복 이동시키므로, 기판(W)이 균일하게 가열된다. 따라서, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 인산 수용액의 액막도 균일하게 가열된다. 적외선 히터(31)에 의한 기판(W)의 가열 온도는, 인산 수용액의 그 농도에 있어서의 비점 이상의 온도 (100℃ 이상. 예를 들면, 140℃∼160℃ 내의 소정 온도)로 설정되어 있다. 따라서, 기판(W) 상의 인산 수용액이, 그 농도에 있어서의 비점까지 가열되어, 비등 상태로 유지된다. 특히, 적외선 히터(31)에 의한 기판(W)의 가열 온도가, 인산 수용액의 그 농도에 있어서의 비점보다도 고온으로 설정되어 있는 경우에는, 기판(W)과 인산 수용액의 계면의 온도가, 비점보다도 고온으로 유지되어, 기판(W)의 에칭이 촉진된다.
가열 공정(S4)에서는 인산 수용액이 비등 상태로 유지되기 때문에 인산 수용액으로부터 많은 수분이 증발한다. 해당 증발에 따라, 2H3PO4→H4P2O7＋H2O의 반응에 의해, 실리콘 산화막을 에칭하는 피롤린산(H4P2O7)이 발생한다. 그러나, 제어 장치(3)는, 인산 수용액으로부터의 물의 증발량에 상당하는 양의 순수를 기판(W) 상의 인산 수용액에 공급하므로, 인산 수용액으로부터 증발한 수분이 보충되어, 인산 수용액의 농도 변화가 저감된다. 이에 따라, 에칭 레이트의 변동이 억제된다. 또한, 인산 수용액 중에서 일단 발생한 피롤린산이, 보충된 순수와의 반응에 의해 감소하므로, 에칭 선택비의 저하가 억제 또는 방지된다.
실리콘 산화막의 에칭은, 기판(W)과 인산 수용액의 계면에 존재하는 피롤린산을 감소시킴으로써 효율적으로 억제된다. 순수 공급 공정에서는, 액적의 형태로 순수가 기판(W) 상의 인산 수용액에 공급된다. 공급된 순수의 액적은 굳어진 채 인산 수용액 중을 이동하므로(도 5(c) 참조), 순수를 기판(W)과 인산 수용액의 계면에 확실하게 도달시켜, 기판(W)과 인산 수용액의 계면에 존재하는 피롤린산을 확실하게 저감시킬 수 있다. 이에 따라, 에칭 선택비의 저하가 확실하게 억제 또는 방지된다.
인산 수용액에 보충되는 순수는, 순수 토출구(37)로부터 분무되어도 된다. 그러나, 안개상태 순수에서는 그 대부분이 인산 수용액의 표층에서 흡수되기 때문에, 충분한 양의 순수를 기판(W)과 인산 수용액의 계면까지 도달시킬 수 없을 우려가 있다. 이 때문에, 순수 토출구(37)로부터 토출되는 순수는 액적 상태인 것이 바람직하다. 또한, 기판(W) 상의 인산 수용액이 100℃ 이상으로 가열되어 있으므로, 증발하기 쉬운 안개상태의 순수에서는 처음부터 인산 수용액의 표층에 도달시키는 것 자체가 어렵다. 이 관점에서도, 순수 토출구(37)로부터 토출되는 순수는 액적상태인 것이 바람직하다.
인산 수용액에 보충되는 순수는, 순수 토출구(37)로부터 연속적으로 토출되어도 되고, 순수 토출구(37)로부터 간헐적으로 토출되어도 된다. 단, 미량의 물을 높은 정밀도로 연속적으로 공급하는 것은 곤란하다. 이에 대하여, 순수를 간헐적으로 토출할 경우에는 미량의 물을 비교적 높은 정밀도로 공급할 수 있다. 이 때문에, 순수 토출구(37)로부터 순수를 간헐적으로 토출시키면, 인산 수용액의 농도 및 온도의 변화를 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 도 5(c)와 같이 적외선 히터(31)의 기판 대향면이 기판(W) 상의 인산 수용액의 액막에 접촉해 있는 상태에서 단계 S4의 기판 가열과 순수 공급을 행하는 경우에는, 공급된 순수가 인산 수용액의 액막과 적외선 히터(31)의 기판상 대향면의 사이에 들어가지 않도록 하는 것이 바람직하다. 순수는 인산 수용액보다도 비점이 낮기 때문에 상기와 같이 사이에 들어가면 적외선 히터(31)의 가열에 의해 순식간에 기화될 우려가 있기 때문이다.
다음에, 기판(W) 상의 인산 수용액을 배출하는 인산 배출 공정(도 4의 단계 S5)이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)을 제어함으로써, 기판(W)에의 액체의 공급이 정지되어 있는 상태에서, 패들 공정에서의 기판(W)의 회전 속도보다도 빠른 회전 속도(예를 들면 500∼3000rpm)로 기판(W)을 회전시킨다. 이에 따라, 패들 공정 때보다도 큰 원심력이 기판(W) 상의 인산 수용액에 가해져, 기판(W) 상의 인산 수용액이 기판(W)의 주위에 뿌려진다. 또한, 기판(W)의 주위에 비산한 인산 수용액은, 컵(9)에 의해 받아지고, 컵(9)을 통하여 회수 장치에 안내된다. 그리고, 회수 장치에 안내된 인산 수용액은, 다시 기판(W)에 공급된다. 이에 따라, 인산 수용액의 사용량이 저감된다.
다음에, 린스액의 일예인 순수를 기판(W)에 공급하는 제1 린스액 공급 공정(도 4의 단계 S6)이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 린스액 밸브(30)를 열고, 기판(W)을 회전시키면서, 린스액 노즐(28)로부터 기판(W)의 상면 중앙부를 향해서 순수를 토출시킨다. 이에 따라, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성되어, 기판(W)에 잔류하고 있는 인산 수용액이 순수에 의해 씻겨내려진다. 그리고, 린스액 밸브(30)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 린스액 밸브(30)를 닫고 순수의 토출을 정지시킨다.
다음에, 약액의 일예인 SC1을 기판(W)에 공급하는 약액 공급 공정(도 4의 단계 S7)이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, SC1 노즐 이동 장치(27)를 제어함으로써, SC1 노즐(24)을 퇴피 위치부터 처리 위치로 이동시킨다. 제어 장치(3)는, SC1 노즐(24)이 기판(W)의 상방에 배치된 후, SC1 밸브(26)를 열고, 회전 상태의 기판(W)의 상면을 향해서 SC1을 SC1 노즐(24)로부터 토출시킨다. 제어 장치(3)는, 이 상태에서 SC1 노즐 이동 장치(27)를 제어함으로써, 기판(W)의 상면에 대한 SC1의 착액 위치를 중앙부와 주연부 사이에서 왕복 이동시킨다. 그리고, SC1 밸브(26)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, SC1 밸브(26)를 닫고 SC1의 토출을 정지시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, SC1 노즐 이동 장치(27)를 제어함으로써, SC1 노즐(24)을 기판(W)의 상방으로부터 퇴피시킨다.
SC1 노즐(24)로부터 토출된 SC1은, 기판(W)의 상면에 착액한 후, 원심력에 의해 기판(W)의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 이 때문에, 기판(W) 상의 순수는, SC1에 의해 외방에 밀려 흘러가, 기판(W)의 주위에 배출된다. 이에 따라, 기판(W) 상의 순수의 액막이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 SC1의 액막으로 치환된다. 또한, 제어 장치(3)는, 기판(W)이 회전하고 있는 상태에서, 기판(W)의 상면에 대한 SC1의 착액 위치를 중앙부와 주연부 사이에서 이동시키므로, SC1의 착액 위치가, 기판(W)의 상면 전역을 통과하여, 기판(W)의 상면 전역이 주사된다. 이 때문에, SC1 노즐(24)로부터 토출된 SC1이, 기판(W)의 상면 전역에 직접 내뿜어져, 기판(W)의 상면 전역이 균일하게 처리된다.
다음에, 린스액의 일예인 순수를 기판(W)에 공급하는 제2 린스액 공급 공정(도 4의 단계 S8)이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 린스액 밸브(30)를 열고, 기판(W)을 회전시키면서, 린스액 노즐(28)로부터 기판(W)의 상면 중앙부를 향해서 순수를 토출시킨다. 이에 따라, 기판(W) 상의 SC1이, 순수에 의해 외방으로 밀려나가, 기판(W)의 주위에 배출된다. 이 때문에, 기판(W) 상의 SC1의 액막이, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 순수의 액막으로 치환된다. 그리고, 린스액 밸브(30)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 린스액 밸브(30)를 닫아 순수의 토출을 정지시킨다.
다음에, 기판(W)을 건조시키는 건조 공정(도 4의 단계 S9)이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)에 의해 기판(W)의 회전을 가속화시켜, 제2 린스액 공급 공정까지의 회전 속도보다도 빠른 고회전 속도(예를 들면 500∼3000rpm)로 기판(W)을 회전시킨다. 이에 따라, 큰 원심력이 기판(W) 상의 액체에 가해져, 기판(W)에 부착되어 있는 액체가 기판(W)의 주위에 뿌려진다. 이와 같이 하여, 기판(W)으로부터 액체가 제거되어, 기판(W)이 건조된다. 그리고, 기판(W)의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)에 의한 기판(W)의 회전을 정지시킨다.
다음에, 기판(W)을 쳄버(4) 내로부터 반출하는 반출 공정(도 4의 단계 S10)이 행해진다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 스핀 척(5)에 의한 기판(W)의 유지를 해제시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 모든 노즐이 스핀 척(5)의 상방으로부터 퇴피하고 있는 상태에서, 반송 로봇(도시하지 않음)의 핸드를 쳄버(4) 내에 진입시킨다. 그리고, 제어 장치(3)는, 반송 로봇의 핸드에 스핀 척(5) 상의 기판(W)을 유지시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 반송 로봇의 핸드를 쳄버(4) 내로부터 퇴피시킨다. 이에 따라, 처리 완료의 기판(W)이 쳄버(4)로부터 반출된다.
도 6은, 기판(W)의 중심으로부터 순수의 착액 위치까지의 반경 방향에의 거리와 착액 위치의 반경 방향의 이동 속도 및 순수 공급 유량과의 관계의 일예를 나타내는 그래프이다. 도 7은, 기판(W)의 중심으로부터 순수의 착액 위치까지의 반경 방향에의 거리와 착액 위치의 반경 방향의 이동 속도 및 순수 공급 유량의 관계의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
제어 장치(3)는, 히터 이동 장치(33)에 의해 순수 노즐(38)을 수평으로 이동시킴으로써, 기판(W)의 상면에 대한 순수의 착액 위치를 이동시킨다. 또한, 제어 장치(3)는, 순수 유량 조정 밸브(41)의 개도를 제어함으로써, 순수 노즐(38)로부터 토출되는 액적의 입경(체적)을 변경하여, 순수 토출구(37)로부터의 순수 토출 유량을 제어한다.
실리콘 질화막의 에칭량은 기판(W)의 상면 전면에 걸쳐서 균일한 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 에칭 레이트의 면내 균일성을 높게할 필요가 있다. 환언하면, 기판(W)의 상면 주연부와 상면 중앙부의 실리콘 질화막의 에칭 레이트를 거의 동일하게 할 필요가 있다. 실리콘 질화막의 에칭 레이트는 인산 수용액의 농도에 의존하기 때문에, 해당 농도가 기판(W)의 상면 전면에 있어서 일정하게 되도록 순수를 보충할 필요가 있다. 기판(W)이 정지해 있을 때, 또는 실질적으로 정지해 있을 때(수 rpm으로 회전하고 있을 때)에는 순수의 착액 위치가 기판(W)의 상면을 기판(W)의 반경 방향으로 이동하는 속도(기판 횡행 속도라고 한다. 이하에 동일)를 일정하게 함과 더불어, 순수 토출구(37)로부터의 순수의 토출 유량을 일정하게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 기판(W)의 상면 주연부와 상면 중앙부에는 단위 면적당 실질적으로 동량의 순수가 보급되기 때문에 인산 수용액의 농도를 기판(W)의 상면에 걸쳐서 균일하게 할 수 있다. 따라서, 에칭 레이트의 면내 균일성을 높게 할 수 있다.
그런데, 전술의 순수 공급 공정에서 기판(W)을 비교적 고속도로 회전시키면, 기판(W) 상의 인산 수용액에는 기판(W)의 반경 방향으로 농도 불균일이 발생할 정도의 원심력이 작용한다. 인산 수용액은 물보다도 점도가 높기 때문에, 순수보다도 기판(W)의 외방으로 이동하기 어렵다고 생각된다. 따라서, 기판(W)의 상면 중앙부로부터 대부분의 순수가 기판(W)의 상면 주연부에 이동하고, 기판(W)의 중앙부에서 인산 수용액의 농도가 상대적으로 높아지고, 반대로 기판(W)의 주연부에서 인산 수용액의 농도가 상대적으로 낮아진다고 생각된다.
사실, 본 발명자들은, 기판 횡행 속도가 일정하고, 순수 토출구(37)로부터의 순수의 토출 유량이 일정한 경우에 있어서, 기판(W)의 회전 속도를 예를 들면 10rpm 정도까지 증가시키면, 기판(W)의 상면 주연부의 실리콘 질화막의 에칭량이 기판(W)의 상면 중앙부의 에칭량보다도 작아지는 현상을 확인했다.
이는, 상기한 메커니즘이 기판(W) 상의 액막에 작용했기 때문이라고 생각된다. 즉, 기판(W)의 회전 속도가 10rpm 정도인 경우, 기판(W) 상의 액막의 두께는 대강 균일하지만, 그럼에도 불구하고, 에칭량에 차이가 생기는 것은, 대부분의 순수가 기판(W)의 주연부에 이동하고, 그 결과, 기판(W)의 주연부에서의 인산 수용액의 농도가 저하되었기 때문이라고 생각된다. 따라서, 기판(W)을 비교적 고속도(예를 들면 10rpm 이상)로 회전시키면서 기판(W) 상의 인산 수용액의 액막에 순수를 공급할 때는 기판(W)의 상면 주연부보다도 기판(W)의 상면 중앙부에 있어서 단위 면적당의 순수 공급량을 많게 하면, 인산 수용액의 농도 기판(W)의 반경 방향에 대한 편차를 저감할 수 있고, 그 결과, 에칭 레이트의 기판(W)의 반경 방향에 대한 편차를 억제 또는 방지할 수 있다고 생각된다.
단위 면적당의 순수 공급량을 기판(W)의 상면 주연부보다도 상면 중앙부에서 많게 하기 위해서는, 기판 횡행 속도 및 순수 토출구(37)로부터의 순수의 토출 유량 중 적어도 한쪽을, 순수 착액 위치에 따라서 제어하면 된다. 예를 들면, 제어 장치(3)는, 기판 횡행 속도가 기판(W)의 상면 주연부보다도 기판(W)의 상면 중앙부에서 작아지도록 히터 이동 장치(33)를 제어한다. 혹은, 순수 토출구(37)로부터의 순수 토출 유량이 기판(W)의 상면 주연부보다도 기판(W)의 상면 중앙부에서 많아지도록 순수 공급 장치(36)를 제어하면 된다(도 6 참조).
기판(W)을 더욱 고속으로 회전시킬 경우에는 단위 면적당의 순수 공급량을 기판(W)의 상면 중앙부에서 더욱 많게할 필요가 있다. 이 경우, 제어 장치(3)는 도 7과 같이 제어하면 된다. 즉, 제어 장치(3)가, 순수의 착액 위치가 기판(W)의 상면 주연부로부터 상면 중앙부에 근접함에 따라서 기판 횡행 속도가 저하되도록 히터 이동 장치(33)를 제어함과 더불어, 순수 토출구(37)로부터의 순수의 토출 유량이 증가하도록 순수 공급 장치(36)를 제어하면, 양자의 상승 작용으로, 기판(W)의 단위 면적당 공급되는 순수의 양은 순수 노즐(38)이 기판(W)의 중앙부에 근접함에 따라서 급격하게 증가하게 된다.
또한, 제어 장치(3)가, 순수의 착액 위치가 기판(W)의 상면 중앙부로부터 멀어짐에 따라서 기판 횡행 속도가 증가하도록 히터 이동 장치(33)를 제어함과 더불어, 순수 토출구(37)로부터의 순수의 토출 유량이 감소하도록 순수 공급 장치(36)를 제어하면, 양자의 상승 작용으로, 기판(W)의 단위 면적당 공급되는 순수의 양은 순수 노즐(38)이 기판(W)의 중앙부로부터 멀어짐에 따라서 급격하게 감소하게 된다.
도 8은 기판(W)에 공급되는 인산 수용액의 온도와 에칭 레이트 및 에칭 선택비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 실리콘 질화막의 일예인 LP-SiN의 에칭 레이트는, 인산 수용액의 온도 상승에 따라 가속도적으로 증가하고 있다. 이에 대하여, 실리콘 산화막의 일예인 LP-TEOS의 에칭 레이트는, 인산 수용액의 온도가 140℃ 이하의 범위에서는 거의 0이다. LP-TEOS의 에칭 레이트는, 인산 수용액의 온도가 140℃ 내지 170℃까지의 범위에서는 인산 수용액의 온도 상승에 따라 완만하게 증가하고 있고, 인산 수용액의 온도가 170℃ 이상의 범위에서는 인산 수용액의 온도 상승에 따라 가속도적으로 증가하고 있다. 인산 수용액의 온도를 높이면, 그에 따라 실리콘 질화막의 에칭 레이트가 증가하지만, 인산 수용액의 온도가 140℃ 이상의 범위에서는 실리콘 산화막도 에칭되어 버린다. 이 때문에, 에칭 선택비가 저하되어 버린다. 따라서, 인산 수용액의 온도를 120℃∼160℃ 내의 소정 온도(바람직하게는, 140℃)로 설정함으로써, 높은 에칭 선택비를 유지하면서, 에칭 레이트를 높일 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 소량의 순수가 인산 수용액의 액막에 공급된다. 보다 구체적으로는, 기판(W)에의 순수의 공급 유량은, 순수 유량 조정 밸브(41)에 의해, 인산 수용액이 기판(W)으로부터 배출되지 않는, 환언하면 기판(W) 상에 퍼들형상의 인산 수용액의 액막이 유지되는 값으로 설정되어 있다. 이 때문에, 충분한 활성을 가지는 인산 수용액이 기판(W)으로부터 배출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 인산 수용액을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 기판(W) 상의 인산 수용액에 공급되는 순수가 적으므로, 인산 수용액의 농도 및 온도의 변화를 억제할 수 있다. 이에 따라, 에칭 레이트의 변동을 억제할 수 있다.
또한 제1 실시 형태에서는, 인산 수용액의 액막으로부터 증발하는 물의 양에 상당하는 양의 순수가, 인산 수용액의 액막에 공급된다. 즉, 증발한 분만큼 순수가 인산 수용액의 액막에 보충된다. 따라서, 공급된 순수와의 반응에 의해 인산 수용액 중의 피롤린산이 감소함과 더불어, 순수의 공급에 의한 인산 수용액의 농도 변화가 실질적으로 방지된다. 또한, 기판(W) 상의 인산 수용액에 공급되는 순수가 적으므로, 인산 수용액의 농도 및 온도의 변화를 억제할 수 있다. 이에 따라, 에칭 선택비의 저하를 억제하면서, 에칭 레이트의 변동을 억제할 수 있다.
또한 제1 실시 형태에서는, 안개상태의 형태가 아니라, 순수의 액적이, 순수 토출구(37)로부터 기판(W)의 상면을 향해서 하나씩 토출된다. 즉, 순수의 액적이, 순수 토출구(37)로부터 간헐적으로 토출된다. 기판(W) 상의 인산 수용액에 착액한 순수의 액적은, 굳어진 채 기판(W)과 인산 수용액의 계면을 향해서 인산 수용액 중을 이동한다. 순수는 즉각 인산 수용액 중에서 확산하지 않으므로 비교적 많은 순수를 기판(W)과 인산 수용액의 계면에 도달시킬 수 있다. 이에 따라, 기판(W)과 인산 수용액의 계면에 존재하는 피롤린산을 감소시킬 수 있으므로, 에칭 선택비의 저하를 억제 또는 방지할 수 있다.
또한 제1 실시 형태에서는, 적외선 히터(31)로부터 방출된 적외선이, 기판(W)에 조사되어, 복사열이, 적외선 히터(31)로부터 기판(W)에 전달된다. 이에 따라, 기판(W)이 가열된다. 이 때문에, 기판(W) 상의 인산 수용액이 가열된다. 혹은 적외선이 인산 수용액을 직접 가열한다. 적외선 히터(31)는, 적외선 히터(31)의 적어도 일부가 인산 수용액의 액막에 접촉하고 있는 상태에서 적외선을 방출한다. 따라서, 인산 수용액으로부터의 물의 증발이 적외선 히터(31)에 의해 억제된다. 이에 따라, 인산 수용액의 농도 변화를 억제할 수 있다. 또한, 인산 수용액 중의 피롤린산의 발생을 억제할 수 있다. 이 때문에, 에칭 레이트를 안정시키면서 에칭 선택비의 저하를 방지할 수 있다.
또한 제1 실시 형태에서는, 기판(W) 상의 인산 수용액이, 가열 장치(10)에 의해 비점까지 가열된다. 이에 따라, 실리콘 질화막의 에칭 레이트를 높일 수 있다. 또한, 인산 수용액으로부터의 물의 증발량이 증가하지만, 순수 공급 장치(36)가 증발량에 상당하는 만큼의 순수를 인산 수용액에 보충하므로, 인산 수용액의 농도가 크게 변화되지 않는다. 이 때문에, 에칭 레이트를 안정시킬 수 있다.
또한 제1 실시 형태에서는, 인산 수용액의 비점 이상의 온도까지 기판(W)이 가열된다. 따라서, 인산 수용액에 접하는 기판(W)의 상면의 온도가, 인산 수용액의 비점 이상의 온도까지 상승한다. 이 때문에, 기판(W)과 인산 수용액의 계면에 있어서 인산 수용액을 비등 상태로 유지할 수 있다. 이에 따라, 에칭 레이트를 향상시킬 수 있다.
또한 제1 실시 형태에서는, 히터 이동 장치(33)는, 순수의 착액 위치와 적외선의 조사 위치의 위치 관계를 일정하게 유지한 상태에서, 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)을 이동시킨다. 이 때, 히터 이동 장치(33)는, 순수의 착액 위치에 인접하는 영역이 적외선 히터(31)에 의해 가열되도록, 적외선 히터(31)를 이동시킨다. 따라서, 순수의 착액 위치의 근방이, 적외선 히터(31)에 의해 가열된다. 이 때문에, 순수의 공급에 의해 기판(W) 및 인산 수용액의 온도가 변화되었다고 해도, 기판(W) 및 인산 수용액이 원래의 온도에 되돌아오는 시간을 단축할 수 있다. 이에 따라, 에칭의 균일성의 저하를 억제할 수 있다.
또한 제1 실시 형태에서는, 히터 이동 장치(33)는, 기판(W)의 회전 방향(Dr)에 관해서, 기판(W)의 상면에 대한 순수의 착액 위치보다도 하류의 영역이 가열되도록 적외선 히터(31)를 이동시킨다. 따라서, 순수가 착액한 영역(기판(W)의 일부)은, 기판(W)의 회전에 의해 즉각 가열 영역(적외선의 조사 영역)으로 이동하여, 적외선 히터(31)에 의해 가열된다. 이 때문에, 순수의 공급에 의해 기판(W) 및 인산 수용액의 온도가 일시적으로 저하되었다고 해도, 기판(W) 및 인산 수용액의 온도를 단시간 중 원래대로 되돌릴 수 있다. 이에 따라, 에칭의 균일성의 저하를 억제할 수 있다.
또한 제1 실시 형태에서는, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 회전 속도에 따라서 순수의 착액 위치가 기판(W)을 가로 질러 기판 주연부로부터 중앙부를 향하는 속도(혹은 기판(W)을 가로질러 기판 중앙부로부터 기판 주연부를 향하는 속도. 기판 횡행 속도)를 변경한다. 구체적으로는, 기판(W)의 회전 속도가 소정 속도 미만인 경우, 제어 장치(3)는, 착액 위치를 일정한 기판 횡행 속도로 기판(W)의 상면 중앙부와 기판(W)의 상면 주연부 사이에서 이동시킨다. 한편, 기판(W)의 회전 속도가 상기 소정 속도 이상인 경우, 제어 장치(3)는, 착액 위치가 기판(W)의 주연부로부터 상면 중앙부에 근접함에 따라서, 착액 위치의 기판 횡행 속도를 감소시키거나, 혹은 착액 위치가 기판의 상면 중앙부로부터 멀어짐에 따라서 착액 위치의 기판 횡행 속도를 증가시킨다. 따라서, 기판(W)의 회전 속도가 상기 소정 속도 이상인 경우, 기판(W)의 상면 주연부에 공급되는 순수보다도 많은 순수가, 기판(W)의 상면 중앙부에 공급된다.
본 발명자들은, 기판(W)의 회전 속도가 큰 경우, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭량이, 기판(W)의 상면 주연부에서의 에칭량보다도 커지는 현상을 확인했다. 이 에칭량의 차이는, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 인산 수용액의 농도가 기판(W)의 상면 주연부에서의 인산 수용액의 농도보다도 높기 때문이라고 생각된다. 따라서, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 상면 주연부에 공급되는 순수보다도 많은 순수를 기판(W)의 상면 중앙부에 공급함으로써, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 인산 수용액의 농도를 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 제어 장치(3)는, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭량의 증가를 방지할 수 있고, 이에 따라, 에칭의 면내 균일성을 높일 수 있다.
제2 실시 형태
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제2 실시 형태와 제1 실시 형태의 주요한 상이점은, 처리 유닛(2)이, 가습 장치(242)를 더 구비하고 있는 것이다. 이하의 도 9 및 도 10에 있어서, 전술의 도 1∼도 8에 나타낸 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 적외선 히터(231) 및 스핀 척(5)을 수평으로 본 모식도이다. 도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 적외선 히터(231)의 종단면도이다.
제2 실시 형태에 관련된 처리 유닛(2)은, 쳄버(4) 내의 습도보다도 고습도의 가습 가스를 기판(W)의 상방에서 토출하는 가습 장치(242)를 더 포함한다. 가습 장치(242)는, 가습 가스를 기판(W)의 상방에서 토출하는 가습 노즐(250)을 포함한다. 가습 노즐(250)은, 적외선 히터(31)와 일체의 노즐이어도 되고, 적외선 히터(31)와는 별도의 노즐이어도 된다. 도 9 및 도 10은, 가습 노즐(250)이 적외선 히터(31)와 일체인 예를 나타내고 있다.
가열 장치(10)는, 제1 실시 형태에 관련된 적외선 히터(31)를 대신하여, 적외선 히터(231)를 포함한다. 적외선 히터(231)는, 적외선을 발하는 적외선 램프(234)와, 적외선 램프(234)를 수용하는 램프 하우징(235)을 포함한다. 적외선 램프(234)는, 램프 하우징(235) 내에 배치되어 있다. 램프 하우징(235)은, 평면에서 봐서 기판(W)보다도 작다. 따라서, 이 램프 하우징(235) 내에 배치되어 있는 적외선 램프(234)도, 평면에서 봐서 기판(W)보다도 작아진다. 적외선 램프(234) 및 램프 하우징(235)은, 히터 아암(32)에 부착되어 있다. 따라서, 적외선 램프(234) 및 램프 하우징(235)은, 히터 아암(32)과 함께 회동 축선(A3)(도 1 참조) 둘레로 회동한다.
적외선 램프(234)는, 필라멘트와, 필라멘트를 수용하는 석영관을 포함한다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 적외선 램프(234)는, 수평면을 따라 배치된 유단(有端)의 원환부(243a)와, 원환부(243a)의 일단부 및 타단부로부터 상방으로 연장되는 한쌍의 연직부(243b)를 포함한다. 적외선 램프(234)(예를 들면 할로겐 램프)는, 카본 히터여도 되고, 이들 이외의 발열체여도 된다. 램프 하우징(235)의 적어도 일부는, 석영 등의 광 투과성 및 내열성을 가지는 재료로 형성되어 있다.
적외선 램프(234)가 발광하면, 해당 적외선 램프(234)로부터는 적외선을 포함하는 광이 방출된다. 이 적외선을 포함하는 광은 램프 하우징(235)을 투과하여 램프 하우징(235)의 외표면으로부터 방사되거나, 혹은, 램프 하우징(235)을 가열하여 그 외표면으로부터 복사광을 방사시킨다. 기판(W) 및 그 상면에 유지된 인산 수용액의 액막은 램프 하우징(235)의 외표면으로부터의 투과광과 복사광에 의해 가열된다. 상기한 바와 같이 램프 하우징(235)의 외표면으로부터는 적외선을 포함하는 광이 투과 또는 복사에 의해 방사되고 있는데, 이하에서는 램프 하우징(235)의 외표면을 투과하는 적외선에 착안하여 적외선 램프(234)에 관한 설명을 행한다.
램프 하우징(235)은, 적외선을 투과시키는 투과 부재를 포함한다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 투과 부재는, 상하 방향으로 연장되는 통형상의 수용부(244)와, 수용부(244)의 하단을 막는 원판상의 저판부(245)와, 수용부(244)의 중심선을 따라 상하 방향으로 연장되어 있고, 저판부(245)의 하면으로부터 하방으로 돌출하는 중심관(246)과, 저판부(245)의 하방에 배치되어 있고, 중심관(246)의 하단에 의해 지지된 원판상의 대향판(247)을 포함한다. 램프 하우징(235)은, 또한, 수용부(244)의 상단을 막는 뚜껑 부재(248)와, 적외선 램프(234)의 한쌍의 연직부(243b)를 지지하는 지지 부재(249)를 포함한다. 적외선 램프(234)는,지지 부재(249)를 통하여 뚜껑 부재(248)에 지지되어 있다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 적외선 램프(234)의 원환부(243a)는, 수용부(244)와 저판부(245)와 중심관(246)에 의해 구획된 통형상의 공간에 배치되어 있다. 적외선 램프(234)의 원환부(243a)는, 수용부(244)의 내측에서 중심관(246)을 둘러싸고 있다. 저판부(245)는, 적외선 램프(234)의 하방에 배치되어 있고, 간격을 두고 적외선 램프(234)에 상하 방향으로 대향하고 있다. 마찬가지로, 대향판(247)은, 저판부(245)의 하방에 배치되어 있고, 간격을 두고 저판부(245)에 상하 방향으로 대향하고 있다. 저판부(245) 및 대향판(247)은, 서로 동일한 외경을 가지고 있다. 저판부(245)의 하면과 대향판(247)의 상면은, 평행하고, 간격을 두고 상하 방향으로 대향하고 있다.
적외선 램프(234)로부터의 적외선은, 석영으로 형성된 저판부(245) 및 대향판(247)을 하향으로 투과하여, 대향판(247)의 하면으로부터 하향으로 방출된다. 대향판(247)의 하면은, 기판(W)의 상면과 평행하고 또한 평탄한 조사면을 포함한다. 적외선 히터(231)가 기판(W)의 상방에 배치되어 있는 상태에서는, 램프 하우징(235)의 조사면이, 간격을 두고 기판(W)의 상면에 상하 방향으로 대향한다. 이 상태에서 적외선 램프(234)가 적외선을 발하면, 램프 하우징(235)을 투과한 적외선이, 램프 하우징(235)의 조사면으로부터 기판(W)의 상면을 향하여, 기판(W)의 상면에 조사된다. 이에 따라, 복사열이 적외선 램프(234)로부터 기판(W)에 전달되어, 기판(W)이 가열된다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 가습 장치(242)는, 저판부(245)와 대향판(247)에 의해 구성된 가습 노즐(250)과, 중심관(246)에 가습 가스를 공급하는 가습 가스 배관(251)과, 가습 가스 배관(251)으로부터 중심관(246)으로의 가습 가스의 공급 및 공급 정지를 전환하는 가습 가스 밸브(252)를 포함한다. 중심관(246)의 하단은, 대향판(247)에 의해 막혀 있다. 중심관(246)은, 저판부(245)의 하면과 대향판(247)의 상면 사이의 높이에 배치된 복수(예를 들면, 8개)의 관통공(253)을 포함한다. 복수의 관통공(253)은, 중심관(246)의 내주면으로부터 중심관(246)의 외주면까지 연장되어 있고, 중심관(246)의 외주면에서 개구하고 있다. 복수의 관통공(253)은, 주방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 가습 노즐(250)은, 저판부(245)의 외주부와 대향판(247)의 외주부에 의해 구성된 환상 토출구(254)를 포함한다. 환상 토출구(254)는, 전체 둘레에 걸쳐 연속해 있고, 복수의 관통공(253)의 주위에 배치되어 있다.
가습 가스 밸브(252)가 열리면, 가습 가스 배관(251)으로부터 중심관(246)에 공급된 가습 가스가, 복수의 관통공(253)으로부터 중심관(246)의 주위에 토출되어, 저판부(245)의 하면과 대향판(247)의 상면 사이를 기판(W)의 직경 방향 외방에 흐른다. 그리고, 저판부(245) 및 대향판(247)의 외주부에 도달한 가습 가스는, 환상 토출구(254)로부터 수평으로 토출된다. 이에 따라, 환상 토출구(254)로부터 방사상으로 퍼지는 가습 가스의 기류가 형성된다. 가습 가스는, 100℃ 미만의 수증기이다. 가습 가스는, 수증기에 한정되지 않고, 순수의 미스트(실온의 순수를 안개상태로 한 것)여도 되고, 100℃ 이상의 과열 수증기여도 된다.
기판(W)이 처리 유닛(2)에 의해 처리될 때, 제어 장치(3)(도 1 참조)는, 가습 가스의 일예인 수증기를 쳄버(4) 내에서 토출하는 가습 공정을, 전술의 복사 가열 공정, 순수 공급 공정, 및 패들 공정과 병행하여 행한다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 적외선 히터(231) 및 순수 노즐(38)을 기판(W)의 상방으로 이동시키기 전에, 가습 가스 밸브(252)를 열고, 가습 노즐(250)로부터의 수증기의 토출을 개시시킨다. 이에 따라, 쳄버(4) 내의 습도가 높아져, 수증기압이 포화 수증기압에 근접한다. 또한, 해당 가습 노즐(250)로부터의 수증기의 토출은 제어 장치(3)가 적외선 히터(231) 및 순수 노즐(38)을 기판의 상방으로 이동시킨 후도 계속되므로, 기판(W)의 상방의 분위기를 포화 수증기압에 근접시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 가습 노즐(250)로부터의 수증기의 토출을 적외선 히터(231)로부터의 적외선의 개시 전부터 행하고 있는데, 적외선 히터(231)로부터의 적외선 조사의 개시 후에 가습 노즐(250)로부터의 수증기의 토출을 개시하도록 해도 된다.
제어 장치(3)는, 적외선 히터(231) 및 순수 노즐(38)이 기판(W)의 상방에 배치된 후, 기판(W)의 상면에 대한 적외선의 조사 위치가 중앙부 및 주연부의 한쪽으로부터 다른쪽으로 이동하도록, 히터 이동 장치(33)에 의해 적외선 히터(231) 및 순수 노즐(38)을 수평으로 이동시킨다. 이 때, 제어 장치(3)는, 대향판(247)의 하면이 기판(W) 상의 인산 수용액의 액막에 접촉하고 있는 상태에서, 적외선 히터(231)를 이동시켜도 되고, 적외선 히터(231)의 하면이 기판(W) 상의 인산 수용액의 액막으로부터 소정 거리만큼 격리된 상태에서, 적외선 히터(231)를 이동시켜도 된다.
제어 장치(3)는, 적외선의 조사 위치가 기판(W)의 상면 중앙부와 기판(W)의 상면 주연부 사이에서 이동하고 있는 사이에, 순수 밸브(40)를 복수회 개폐한다. 이에 따라, 순수의 착액 위치가 기판(W)의 상면 중앙부와 기판(W)의 상면 주연부 사이에서 이동함과 더불어, 순수 노즐(38)의 순수 토출구(37)로부터 순수가 간헐적으로, 바람직하게는 순수의 액적이 하나씩 복수적만큼, 토출된다. 따라서, 기판(W)으로부터의 인산 수용액의 배출이 정지되어 있는 상태에서, 복수의 순수의 액적이 기판(W)의 상면 내의 복수의 위치에 공급된다. 제어 장치(3)는, 적외선 히터(231)에 의한 기판(W)의 가열이 소정 시간에 걸쳐 행해진 후, 순수 노즐(38)로부터의 액적의 토출을 정지시킴과 더불어, 적외선 히터(231) 및 순수 노즐(38)을 기판(W)의 상방으로부터 퇴피시킨다. 그 후, 제어 장치(3)는, 적외선 히터(231)의 발광과, 가습 노즐(250)로부터의 수증기의 토출을 정지시킨다. 가습 노즐(250)로부터의 수증기의 토출은, 적외선 히터(231)가 적외선의 방출을 정지하기 전에 정지되어도 되고, 적외선 히터(231)가 적외선의 방출을 정지한 후에 정지되어도 된다.
이와 같이, 제어 장치(3)는, 기판(W) 상의 인산 수용액이 가열되어 있는 상태에서, 쳄버(4) 내의 습도보다도 고습도의 가습 가스를 가습 노즐(250)로부터 토출시키므로, 쳄버(4) 내의 습도가 높아진다. 따라서, 인산 수용액으로부터의 물의 증발량이 저감된다. 특히, 제2 실시 형태에서는, 가습 가스가 환상 토출구(254)로부터 방사상으로 토출되어, 기판(W)의 상면을 따라 흐르는 가습 가스의 기류가 형성되므로, 액막의 상면 전역이, 가습 가스의 기류에 의해 덮인다. 이 때문에, 기판(W)으로부터 떨어진 위치에서 가습 가스가 토출되는 경우보다도, 기판(W)의 근방에서의 습도를 확실하게 높일 수 있어, 인산 수용액으로부터의 물의 증발을 효율적으로 억제할 수 있다. 이에 따라, 피롤린산의 발생을 효율적으로 억제할 수 있어, 에칭 선택비의 저하를 억제할 수 있다.
이상과 같이 제2 실시 형태에서는, 쳄버(4) 내의 습도보다도 고습도의 가습 가스가, 쳄버(4) 내에 공급된다. 이에 따라, 쳄버(4) 내의 습도가 높아져, 쳄버(4) 내의 수증기압이 포화 수증기압 이하의 값까지 상승한다. 따라서, 기판(W) 상의 인산 수용액으로부터의 물의 증발이 억제된다. 이 때문에, 인산 수용액 중의 피롤린산의 발생을 효율적으로 억제할 수 있어, 에칭 선택비의 저하를 억제할 수 있다.
또한 제2 실시 형태에서는, 쳄버(4) 내의 습도보다도 고습도이고, 또한, 쳄버(4) 내의 분위기 온도(실온)보다도 고온의 가습 가스가, 쳄버(4) 내에 공급된다. 이에 따라, 쳄버(4) 내의 습도가 높아짐과 더불어, 쳄버(4) 내의 분위기 온도가 높아진다. 따라서, 에칭 레이트의 저하를 억제할 수 있다.
또한 제2 실시 형태에서는, 가습 가스가, 환상 토출구(254)로부터 기판(W)의 상면과 평행한 방향으로 방사상으로 토출된다. 이에 따라, 환상 토출구(254)로부터 방사상으로 퍼지는 가습 가스의 기류가, 인산 수용액의 액막의 상방에 형성되고, 인산 수용액의 액막이, 가습 가스의 기류에 의해 덮인다. 따라서, 인산 수용액의 액막의 상방의 습도가 확실하게 높아진다. 이에 따라, 기판(W) 상의 인산 수용액으로부터의 물의 증발이 억제된다. 이 때문에, 인산 수용액 중의 피롤린산의 발생을 억제할 수 있어, 에칭 선택비의 저하를 억제할 수 있다.
제3 실시 형태
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 제3 실시 형태와 제1 실시 형태의 주요 상이점은, 가열 장치(10)가, 제1 실시 형태에 관련된 복사 가열 장치에 추가하여, 기판(W)의 하면에 가열 유체를 공급하여 기판(W)을 가열하는 가열 유체 공급 장치를 구비하고 있는 것이다. 이하의 도 11에 있어서, 전술의 도 1∼도 10에 나타낸 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관련된 유체 노즐(356) 및 스핀 척(5)을 수평으로 본 모식도이다.
제3 실시 형태에 관련된 가열 장치(10)는, 가열 유체를 기판(W)에 토출함으로써 기판(W)을 가열함과 더불어, 쳄버(4) 내의 습도를 상승시키는 가열 유체 공급 장치를 더 포함한다. 가열 유체 공급 장치는, 기판(W)보다도 고온의 가열 유체를 유체 토출구(355)로부터 기판(W)의 하면을 향해서 토출하는 유체 노즐(356)과, 가열 유체를 유체 노즐(356)에 공급하는 유체 배관(357)과, 유체 배관(357)으로부터 유체 노즐(356)로의 가열 유체의 공급 및 공급 정지를 전환하는 유체 밸브(358)를 포함한다. 유체 노즐(356)은, 상향으로 가열 유체를 토출하는 유체 토출구(355)를 포함한다.
유체 노즐(356)의 유체 토출구(355)는, 기판(W)의 하면과 스핀 베이스(14)의 상면 사이에 배치되어 있다. 유체 노즐(356)의 유체 토출구(355)는, 간격을 두고 기판(W)의 하면 중앙부에 상하 방향으로 대향하고 있다. 가열 유체는, 과열 수증기이다. 가열 유체는, 과열 수증기에 한정되지 않고, 고온 순수(기판(W)보다도 고온의 순수)여도 되고, 고온 가스(기판(W)보다도 고온의 불활성 가스 또는 청정 공기)여도 된다. 즉, 가열 유체는, 액체(가열액)여도 되고, 기체(가열 가스)여도 된다.
유체 밸브(358)가 열리면, 가열 유체가, 기판(W)의 하면 중앙부를 향해서 유체 노즐(356)의 유체 토출구(355)로부터 토출된다. 가열 유체가 가열액인 경우, 기판(W)이 회전하고 있는 상태에서 가열액이 유체 노즐(356)의 유체 토출구(355)로부터 토출되면, 토출된 가열 유체는, 기판(W)의 하면 중앙부에 충돌한 후, 원심력에 의해, 기판(W)의 하면 중앙부로부터 기판(W)의 하면 주연부까지 기판(W)의 하면을 따라 방사상으로 퍼진다. 또한, 가열 유체가 가열 가스인 경우, 유체 노즐(356)로부터 토출된 가열 유체는, 기판(W)의 하면 중앙부에 충돌한 후, 기판(W)의 하면과 스핀 베이스(14)의 상면 사이에 방사상으로 퍼지고, 기판(W)과 스핀 베이스(14) 사이의 공간으로 확산된다. 따라서, 가열 유체가 가열액 및 가열 가스의 어느쪽 경우라도, 가열 유체가 기판(W)의 하면 전역에 공급되어, 기판(W)이 전면에 걸쳐 균일하게 가열된다.
기판(W)이 처리 유닛(2)에 의해 처리될 때, 제어 장치(3)(도 1 참조)는, 전술의 인산 공급 공정이 개시되기 전에, 가열 유체의 일예인 과열 수증기를 기판(W)의 하면을 향해서 토출하는 가열 유체 공급 공정을 개시한다. 구체적으로는, 제어 장치(3)는, 유체 밸브(358)를 열고, 기판(W)의 하면 중앙부를 향해서 과열 수증기를 유체 노즐(356)로부터 토출시킨다. 과열 수증기의 토출은, 기판(W)이 회전하고 있는 상태에서 개시되어도 되고, 기판(W)이 회전하지 않는 상태에서 개시되어도 된다.
유체 노즐(356)로부터 토출된 과열 수증기는, 기판(W)의 하면 중앙부에 충돌한 후, 기판(W)의 하면과 스핀 베이스(14)의 상면 사이에 방사상으로 퍼지고, 기판(W)과 스핀 베이스(14) 사이의 공간에 확산된다. 이에 따라, 과열 수증기가, 기판(W)의 하면 전역 및 기판(W)의 주단면에 접촉하여, 과열 수증기의 열이, 기판(W)의 하면 전역에 전달된다. 이에 따라, 기판(W)이 균일하게 가열된다.
제어 장치(3)는, 유체 노즐(356)이 과열 수증기를 토출하고 있는 상태에서, 전술의 인산 공급 공정을 행한다. 마찬가지로, 제어 장치(3)는, 유체 노즐(356)이 과열 수증기를 토출하고 있는 상태에서, 전술의 복사 가열 공정, 순수 공급 공정, 및 패들 공정을 행한다. 그리고, 제어 장치(3)는, 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)을 기판(W)의 상방으로부터 퇴피시킨 후, 유체 밸브(358)를 닫고, 유체 노즐(356)로부터의 과열 수증기의 토출을 정지시킨다. 유체 노즐(356)로부터의 과열 수증기의 토출은, 적외선 히터(31)가 적외선의 방출을 정지하기 전에 정지되어도 되고, 적외선 히터(31)가 적외선의 방출을 정지한 후에 정지되어도 된다.
이상과 같이 제3 실시 형태에서는, 적외선 히터(31)로부터 방출된 적외선이, 기판(W)의 상면에 조사되어, 기판(W)이 가열된다. 또한, 유체 노즐(356)로부터 토출된 가열 유체가, 기판(W)의 하면 전역에 공급되어, 기판(W)의 전역이 가열된다. 이와 같이, 기판(W)보다도 고온의 가열 유체가 기판(W)의 하면 전역에 공급되므로, 기판(W)의 전면에 걸쳐 처리 온도의 균일성을 높일 수 있다. 따라서, 인산 수용액의 액막의 온도 균일성을 높일 수 있다. 이 때문에, 에칭의 균일성을 높일 수 있다.
특히, 가열 유체 및 가습 가스로서의 100℃ 이상의 과열 수증기가, 가열 장치로서의 유체 노즐(356)로부터 토출되어, 기판(W)의 하면 전역에 공급된 경우에는, 기판(W) 및 해당 기판(W) 상의 인산 수용액의 액막을 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 기판(W)의 하면의 과열 수증기는 기판(W)의 주단면으로부터 기판(W)의 상면으로 돌아들어가거나, 혹은 기판(W)을 유지하는 스핀 척(5)의 주위에 확산하여, 쳄버(4) 내를 가습 상태로 할 수 있다. 따라서, 기판(W) 상의 인산 수용액으로부터의 물의 증발이 억제된다. 이 때문에, 인산 수용액 중의 피롤린산을 감소시킬 수 있어, 에칭 선택비의 저하를 억제할 수 있다.
제4 실시 형태
다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 제4 실시 형태와 제1 실시 형태의 주요 상이점은, 순수를 토출하는 순수 토출구(37)가, 적외선 히터(431)의 하면 중앙부에 설치되어 있는 것이다. 이하의 도 12에 있어서, 전술의 도 1∼도 11에 나타낸 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 12는, 본 발명의 제4 실시 형태에 관련된 적외선 히터(431) 및 순수 노즐(38)의 종단면 및 저면을 나타내는 모식도이다.
제4 실시 형태에 관련된 가열 장치(10)는, 제1 실시 형태에 관련된 적외선 히터(31)를 대신하여, 적외선 히터(431)를 포함한다. 적외선 히터(431)는, 적외선을 발하는 적외선 램프(234)와, 적외선 램프(234)를 수용하는 램프 하우징(435)을 포함한다. 적외선 램프(234)는, 램프 하우징(435) 내에 배치되어 있다. 램프 하우징(435)은, 평면에서 봐서 기판(W)보다도 작다. 따라서, 이 램프 하우징(435) 내에 배치되어 있는 적외선 히터(431)는, 평면에서 봐서 기판(W)보다도 작아진다. 적외선 램프(234) 및 램프 하우징(435)은, 히터 아암(32)(도 1 참조)에 부착되어 있다. 따라서, 적외선 램프(234) 및 램프 하우징(435)은, 히터 아암(32)과 함께 회동 축선(A3)(도 1 참조) 둘레로 회동한다. 또한, 제1 실시 형태의 가열 및 순수 공급 공정 S4에서는, 순수 착액 위치가 기판(W)의 상면 중심 위치와 기판(W)의 한쪽 주연 위치 사이(도 3중의 화살표로 표시하는 범위)에서만 이동하도록 히터 아암(32)을 회동시키고 있다. 그러나, 제4 실시 형태에서는 기판(W)의 2개의 주연 위치의 사이에서 순수 착액 위치가 이동하도록, 가열 및 순수 공급 공정 S4에 있어서의 히터 아암(32)의 회동 범위를 확대시키고 있다.
적외선 램프(234)는, 필라멘트와, 필라멘트를 수용하는 석영관을 포함한다. 적외선 램프(234)는, 수평면을 따라 배치된 유단의 원환부(243a)와, 원환부(243a)의 일단부 및 타단부로부터 상방으로 연장되는 한쌍의 연직부(243b)를 포함한다. 가열 장치로서의 적외선 램프(234)는, (예를 들면, 할로겐 램프)는 카본 히터여도 되고, 이들 이외의 발열체여도 된다. 램프 하우징(435)의 적어도 일부는, 석영 등의 광 투과성 및 내열성을 가지는 재료로 형성되어 있다.
적외선 램프(234)가 발광하면, 해당 적외선 램프(234)로부터는 적외선을 포함하는 광이 방출된다. 이 적외선을 포함하는 광은, 램프 하우징(435)을 투과하여 램프 하우징(435)의 외표면으로부터 방사되거나, 혹은, 램프 하우징(435)을 가열하여 그 외표면으로부터 복사광을 방사시킨다. 기판(W) 및 그 상면에 유지된 인산 수용액의 액막은 램프 하우징(435)의 외표면으로부터의 투과광과 복사광에 의해 가열된다. 상기와 같이 램프 하우징(435)의 외표면으로부터는 적외선을 포함하는 광이 투과 또는 복사에 의해 방사되어 있는데, 이하에서는 램프 하우징(435)의 외표면을 투과하는 적외선에 착안하여 적외선 램프(234)에 관한 설명을 행한다.
램프 하우징(435)은, 적외선을 투과시키는 투과 부재를 포함한다. 투과 부재는, 상하 방향으로 연장되는 통형상의 수용부(244)와, 수용부(244)의 하단을 막는 원판상의 저판부(245)와, 수용부(244)의 중심선을 따라 상하 방향으로 연장되어 있고, 저판부(245)의 하면 중앙부에서 개구하는 중심관(246)을 포함한다. 램프 하우징(435)은, 또한, 수용부(244)의 상단을 막는 뚜껑 부재(248)와, 적외선 램프(234)의 한쌍의 연직부(243b)를 지지하는 지지 부재(249)를 포함한다. 적외선 램프(234)는, 지지 부재(249)를 통하여 뚜껑 부재(248)에 지지되어 있다.
적외선 램프(234)의 원환부(243a)는, 수용부(244)와 저판부(245)와 중심관(246)에 의해 구획된 통형상의 공간에 배치되어 있다. 적외선 램프(234)의 원환부(243a)는, 수용부(244)의 내측에서 중심관(246)을 둘러싸고 있다. 저판부(245)는, 적외선 램프(234)의 하방에 배치되어 있고, 간격을 두고 적외선 램프(234)에 상하 방향으로 대향하고 있다. 순수 노즐(38)은, 중심관(246) 내에 삽입되어 있다. 순수 노즐(38)의 순수 토출구(37)는, 중심관(246) 내에 배치되어 있다. 도 12의 하측에 도시하는 바와 같이, 적외선 히터(431)를 아래로부터 보면, 순수 토출구(37)는, 조사면으로서의 저판부(245)의 하면에 의해 둘러싸여 있다. 따라서, 순수 노즐(38)로부터 토출된 순수의 액적은, 저판부(245)의 하면으로부터 토출된다.
이 구성에 의하면, 순수의 액적이, 적외선 히터(431)의 조사면으로부터 토출되므로, 순수의 착액 위치가, 적외선의 조사 위치에 의해 둘러싸인다. 이 때문에, 기판(W)이 회전하고 있고, 적외선 히터(431)가 적외선을 발하고 있는 상태에서, 순수 토출구(37)가 순수의 액적을 토출하면, 순수의 액적이 착액한 영역이, 기판(W)의 상면 내의 어떠한 영역이었다고 해도, 이 영역은, 즉각 조사 위치로 이동하여 가열된다. 따라서, 순수의 액적이 기판(W)의 상면 주연부에 착액하는 2개의 위치 사이에서, 적외선 히터(431) 및 순수 노즐(38)이 이동했다고 해도, 순수의 액적이 착액한 영역이 즉각 가열된다. 이에 따라, 기판(W)의 온도의 변동을 억제할 수 있다.
제5 실시 형태
다음에, 본 발명의 제5 실시 형태에 대하여 설명한다. 제5 실시 형태와 제1 실시 형태의 주요 상이점은, 순수 공급 장치(36)가, 순수 노즐(38)로부터 토출되는 순수의 온도를 조절하는 순수 온도 조절 장치(559)를 더 구비하고 있는 것이다. 이하의 도 13에 있어서, 전술의 도 1∼도 12에 나타낸 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 13은, 본 발명의 제5 실시 형태에 관련된 순수 공급 장치(36)의 모식도이다.
순수 공급 장치(36)는, 순수 노즐(38), 순수 배관(39), 순수 밸브(40), 및 순수 유량 조정 밸브(41)에 추가하여, 순수 배관(39)으로부터 순수 노즐(38)에 공급되는 순수의 온도를 조절하는 순수 온도 조절 장치(559)를 더 포함한다. 순수 온도 조절 장치(559)는, 순수 배관(39) 내를 흐르는 순수의 온도를 조절하는 온도 조절기(560)(히터 및 쿨러의 적어도 한쪽)를 포함한다. 도 13은, 히터 및 쿨러의 양쪽이 순수 온도 조절 장치(559)에 설치되어 있는 예를 나타낸다. 순수 온도 조절 장치(559)는, 온도 조절기(560)에 의해 온도 조절된 순수의 온도를 검출하는 온도 센서(561)를 더 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 순수 온도 조절 장치(559)에 의해 온도가 조절된 순수의 액적이, 전술의 순수 공급 공정에 있어서 기판(W)에 공급된다. 순수의 온도가 너무 높으면, 기판(W)과 인산 수용액의 계면에 도달하기 전에 순수가 증발해 버리는 경우가 있다. 그 한편, 순수의 온도가 너무 낮으면, 기판(W) 상의 인산 수용액의 온도가 대폭 변화되어 버리는 경우가 있다. 따라서, 순수 온도 조절 장치(559)에 의해 온도가 조절된 순수의 액적을 순수 노즐(38)로부터 토출시킴으로써, 기판(W) 상의 인산 수용액의 온도 변동을 억제하면서, 기판(W)과 인산 수용액의 계면에 순수를 도달시킬 수 있다. 또한, 온도 센서(561)가, 순수 온도 조절 장치(559)에 설치되어 있는 경우에는, 제어 장치(3)는, 온도 센서(561)의 검출값에 의거하여 온도 조절기(560)의 온도를 조절할 수 있다. 따라서, 제어 장치(3)는, 기판(W)에 공급되는 순수의 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
다른 실시 형태
본 발명의 제1∼제5 실시 형태의 설명은 이상인데, 본 발명은, 전술의 제1∼ 제5 실시 형태의 내용에 한정되는 것은 아니고, 청구항 기재의 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들면, 제1∼제5 실시 형태에서는, 적외선 램프(34)를 구비하는 적외선 히터(31)가 히터로서 이용되고 있는 경우에 대하여 설명했는데, 전열선 등의 다른 발열체가, 기판(W)을 가열하는 가열 장치로서 적외선 램프(34) 대신에 이용되어도 된다.
또한 제1∼제5 실시 형태에서는, 기판(W)을 수평으로 유지하여 회전시키는 스핀 척(5)이, 기판 유지 장치로서 이용되고 있는 경우에 대하여 설명했는데, 처리 유닛(2)은, 스핀 척(5) 대신에, 기판(W)을 정지 상태에서 수평으로 유지하는 기판 유지 장치를 구비하고 있어도 된다.
또한 제1∼제5 실시 형태에서는, 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)이, 공통의 가동 아암(히터 아암(32))에 부착되어 있는 경우에 대하여 설명했는데, 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)은, 별도의 가동 아암에 부착되어 있어도 된다. 즉, 순수 공급 장치(36)는, 순수 노즐이 선단부에 부착된 노즐 아암(히터 아암(32)과는 상이한 가동 아암)과, 노즐 아암을 이동시킴으로써, 순수 노즐을 이동시키는 순수 노즐 이동 장치를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 적외선의 조사 위치와 순수의 착액 위치의 위치 관계는, 일정하지 않아도 된다. 또한, 인산 노즐(18), 적외선 히터(31), 순수 노즐(38)이, 공통의 가동 아암(예를 들면, 히터 아암(32))에 부착되어 있어도 된다. 또한, 제4 실시 형태에 있어서는 순수 노즐(38)이 적외선 히터(431) 내에 배치되어 있으므로, 순수 노즐(38)과 적외선 히터(431)는 동일한 가동 아암(히터 아암(32))에 부착된다.
또한 제1, 제2, 제3 실시 형태 및 제5 실시 형태에서는, 제어 장치(3)는, 순수의 착액 위치가 기판(W)의 상면 중앙부에 위치하는 센터 위치와, 순수의 착액 위치가 기판(W)의 상면 주연부에 위치하는 에지 위치 사이에서, 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)을 회동시키는 경우에 대하여 설명했는데, 제어 장치(3)는, 순수 노즐(38)로부터 토출된 순수의 액적이 기판(W)의 상면 주연부에 착액하는 2개의 에지 위치 사이에서, 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)을 이동시켜도 된다.
또한 제1, 제2, 제3 실시 형태 및 제5 실시 형태에서는, 순수 노즐(38)이, 적외선 히터(31)보다도 히터 아암(32)의 선단측에서 히터 아암(32)에 부착되어 있는 경우에 대하여 설명했는데, 순수 노즐(38)은, 적외선 히터(31)보다도 히터 아암(32)의 근원측에서 히터 아암(32)에 부착되어도 된다. 또한, 적외선 히터(31) 및 순수 노즐(38)은, 평면에서 봐서 회동 축선(A3)으로부터의 거리가 동일한 위치에 배치되어 있고, 히터 아암(32)의 회동 방향으로 늘어서 있어도 된다.
또한 제1∼제5 실시 형태에서는, 순수 밸브(40)의 개폐에 의해 순수의 액적이 형성되는 경우에 대하여 설명했는데, 순수 노즐(38)은, 순수 밸브(40)가 열려 있는 상태에서 순수 토출구(37)로부터 토출되는 순수에 진동을 가함으로써, 순수 토출구(37)로부터 토출되는 순수를 분단하는 압전 소자(piezo element)를 구비하고 있어도 된다.
또한 제1∼제5 실시 형태에서는, 순수 공급 공정이 행해고 있는 기간 중, 기판(W)의 회전 속도가 일정하게 유지되는 경우에 대하여 설명했는데, 순수 공급 공정이 행해지고 있는 기간 중에, 기판(W)의 회전 속도가 변경되어도 된다.
구체적으로는, 인산 공급 공정에서의 기판(W)의 회전 속도보다도 느린 저회전 속도(예를 들면 1∼30rpm)로 기판(W)을 회전시키는 저속 회전 공정과, 상기 저회전 속도보다도 빠른 고회전 속도(예를 들면 50rpm)로 기판(W)을 회전시키는 고속 회전 공정이, 순수 공급 공정과 병행하여 행해져도 된다. 이 경우, 기판(W)에 공급된 순수의 액적에 가해지는 원심력이, 고속 회전 공정에 있어서 커지므로, 기판(W)의 상면 내의 보다 넓은 범위에 순수를 단시간에 확산시킬 수 있다.
또한 제1∼제5 실시 형태에서는, 인산 수용액이 기판(W)에 공급된 후에, 적외선 히터(31)에 의한 기판(W)의 가열이 개시되는 경우에 대하여 설명했는데, 적외선 히터(31)에 의한 기판(W)의 가열은, 인산 수용액이 기판(W)에 공급되기 전에 개시되어도 된다. 이 경우, 기판(W)이 가열되어 있는 상태에서, 인산 수용액이 기판(W)에 공급되므로, 인산 수용액의 온도를 소정 온도까지 상승시키는 시간을 단축할 수 있다.
또한 제1∼제5 실시 형태에서는, 기판(W)에의 인산 수용액의 공급이 정지되어 있는 상태에서, 적외선 히터(31)에 의한 기판(W)의 가열과, 순수 노즐(38)로부터의 순수의 공급이 행해지는 경우에 대하여 설명했는데, 인산 노즐(18)이 인산 수용액을 토출하고 있는 상태에서, 적외선 히터(31)에 의한 기판(W)의 가열과, 순수 노즐(38)로부터의 순수의 공급이 행해져도 된다. 즉, 복사 가열 공정 및 순수 공급 공정은, 인산 공급 공정과 병행하여 행해져도 된다. 이 경우, 패들 공정은 생략되어도 된다.
또한 제3 실시 형태에서는, 기판(W)을 향해서 가열 유체를 토출하는 유체 노즐(356)이 설치되어 있는 경우에 대하여 설명했는데, 발열체가 내장된 핫 플레이트가, 스핀 베이스(14) 대신에 이용되는 경우에는, 유체 노즐(356)이 생략되어도 된다. 이 경우, 기판(W)의 하면 전역이 핫 플레이트의 상면에 접촉하고 있는 상태에서, 기판(W)이 핫 플레이트에 수평하게 유지되므로, 핫 플레이트로부터 항상 방출되는 열이 기판(W)의 전역에 균일하게 전달된다. 이에 따라, 기판(W)이 균일하게 가열된다.
또한 제1∼ 제5 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(1)가, 원판상의 기판(W)을 처리하는 장치인 경우에 대하여 설명했는데, 기판 처리 장치(1)는, 액정 표시 장치용 기판 등의 다각형의 기판(W)을 처리하는 장치여도 된다.
본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했는데, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 명확하게 하기 위해서 이용된 구체적 예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체적 예에 한정하여 해석되어서는 안되고, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부의 청구 범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은, 2013년2월15일에 일본국 특허청에 제출된 특허출원 2013-28125호에 대응하고 있고, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 기재되는 것으로 한다.

Claims (5)

  1. 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 장치와,
    상기 기판 유지 장치에 유지되어 있는 기판의 상면에 인산 수용액을 공급하여 상기 기판의 상면 전역을 덮는 인산 수용액의 액막을 형성하는 인산 공급 장치와,
    상기 인산 수용액의 액막을 상기 기판의 상면측으로부터 가열하는 히터와,
    상기 히터를 이동시킴으로써, 상기 히터에 의해 가열되는 가열 위치를 상기 기판의 상면을 따라 이동시키는 히터 이동 장치와,
    상기 인산 수용액의 액막을 향해서 물을 토출하여 상기 액막에 물을 착액시키는 물 노즐과,
    상기 물 노즐을 이동시킴으로써, 상기 물의 착액 위치를 상기 기판의 상면을 따라 이동시키는 물 노즐 이동 장치를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 상에 퍼들형상의 인산 수용액의 액막을 유지할 수 있는 유량의 물을 상기 물 노즐에 공급하는 물 유량 조정 밸브를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터 이동 장치는, 상기 물의 착액 위치에 인접하는 영역이 가열되도록 상기 히터를 이동시키는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기판 유지 장치는, 상기 기판의 상면 중앙부를 통과하는 연직선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 스핀 모터를 포함하고,
    상기 히터 이동 장치는, 상기 물의 착액 위치보다도 상기 기판의 회전 방향에 있어서의 하류의 영역이 가열되도록 상기 히터를 이동시키는, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 유지 장치는, 상기 기판의 상면 중앙부를 통과하는 연직선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 스핀 모터를 포함하고,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 장치 및 물 노즐 이동 장치를 제어함으로써, 상기 기판을 회전시키면서 상기 착액 위치를 상기 기판의 상면 중앙부와 상기 기판의 상면 주연부 사이에서 이동시키는 제어 장치를 더 포함하고,
    상기 기판의 회전 속도가 소정 속도 미만인 경우, 상기 제어 장치는, 상기 착액 위치를 일정한 속도로 상기 기판의 상면 중앙부와 상기 기판의 상면 주연부 사이에서 이동시키고,
    상기 기판의 회전 속도가 상기 소정 속도 이상인 경우, 상기 제어 장치는, 상기 착액 위치가 상기 기판의 상면 중앙부에 근접함에 따라서 상기 착액 위치의 이동 속도를 감소시키거나, 또는 상기 착액 위치가 상기 기판의 상면 중앙부로부터 멀어짐에 따라서 상기 착액 위치의 이동 속도를 증가시키는, 기판 처리 장치.
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