KR20150045989A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20150045989A
KR20150045989A KR20150053753A KR20150053753A KR20150045989A KR 20150045989 A KR20150045989 A KR 20150045989A KR 20150053753 A KR20150053753 A KR 20150053753A KR 20150053753 A KR20150053753 A KR 20150053753A KR 20150045989 A KR20150045989 A KR 20150045989A
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아츠야스 미우라
히로아키 이시이
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 장치는, 챔버와, 상기 챔버 내에서 기판을 수평으로 유지하고 회전시키는 기판 유지 회전 유닛과, 상기 기판 유지 회전 유닛에 유지되어 있는 기판의 중앙부를 향해 처리액을 토출하는 처리액 공급 유닛과, 상기 챔버 내의 기온 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도 중 적어도 한쪽을 측정하는 온도 측정 유닛과, 상기 챔버 내의 기온 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도 중 적어도 한쪽을 변경하는 온도 조정 유닛과, 어느 기온에 대응하는 처리액의 온도가 그 기온보다 저온이 되도록 설정된, 기온과 처리액의 온도와의 대응 관계를 나타내는 맵이 기억된 기억 유닛과, 상기 온도 측정 유닛의 측정치와 상기 맵에 의거하여, 상기 챔버 내의 기온 또는 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도의 목표치를 설정하고, 상기 온도 조정 유닛을 제어함으로써, 상기 챔버 내의 기온 또는 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도를 상기 목표치에 가깝게 하는 온도 제어 유닛을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS AND SUBSTRATE TREATMENT METHOD}
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 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, 포토 마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 기판을 처리하는 기판 처리 장치가 이용된다.
일본국 특허 공개 2006－344907호 공보에 기재된 매엽식의 기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 유지하고 회전시키는 스핀 척(Spin Chuck)과, 회전 상태의 기판의 상면 중앙부를 향해 실온보다 고온의 처리액을 토출하는 노즐을 구비하고 있다. 노즐로부터 토출된 고온의 처리액은, 기판의 상면 중앙부에 착액하고, 원심력에 의해 기판상에서 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 고온의 처리액이 기판의 상면 전역에 공급된다.
회전 상태의 기판의 중앙부에 공급된 고온의 처리액은, 원심력에 의해 기판의 중앙부로부터 기판의 둘레 가장자리부로 이동한다. 그 과정에서, 처리액의 열이 기판에 빼앗겨, 처리액의 온도가 저하한다. 또한, 처리액이 기판상에서 바깥쪽으로 이동하는 과정에서, 처리액의 일부가 주위로부터 기화열을 빼앗아 증발하므로, 처리액의 온도가 저하한다. 회전 상태의 기판의 각 부분의 속도는, 회전축선으로부터 멀어질수록 커지므로, 기판의 둘레 가장자리부에서는, 기판의 중앙부보다 처리액이 증발하기 쉽다. 그로 인해, 둘레 가장자리부에서의 처리액의 온도는, 중앙부에서의 기판의 온도보다 낮다. 또한, 둘레 가장자리부의 속도가 중앙부의 속도보다 크기 때문에, 기판의 둘레 가장자리부는, 기판의 중앙부보다 냉각되기 쉽다. 이들을 포함하는 복수의 요인에 의해, 둘레 가장자리부에서의 처리액의 온도가 중앙부에서의 처리액의 온도보다 낮아져, 기판상에서의 처리액의 온도의 균일성이 저하한다. 그로 인해, 처리의 균일성이 저하한다.
일본국 특허 공개 2007－220989호 공보에는, 분위기 온도보다 1.O~5.O℃ 낮은 온도의 세정액을 기판의 하면에 공급하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 일본국 특허 공개 2007－220989호 공보에서는, 기판의 하면 둘레 가장자리부에 밖에 세정액이 공급되지 않으므로, 기판의 하면 전역을 균일하게 처리할 수 없다.
본 발명의 한가지 목적은, 처리의 균일성을 높일 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는데에 있다.
이 발명은, 챔버와, 상기 챔버 내에서 기판을 수평으로 유지하고, 상기 기판을 통과하는 연직인 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 기판 유지 회전 유닛과, 상기 기판 유지 회전 유닛에 유지되어 있는 기판의 중앙부를 향해 처리액을 토출하는 처리액 공급 유닛과, 상기 챔버 내의 기온 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도 중 적어도 한쪽을 측정하는 온도 측정 유닛과, 상기 챔버 내의 기온 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도 중 적어도 한쪽을 변경하는 온도 조정 유닛과, 어느 기온에 대응하는 처리액의 온도가 그 기온보다 저온이 되도록 설정된, 기온과 처리액의 온도의 대응 관계를 나타내는 맵이 기억된 기억 유닛과, 상기 온도 측정 유닛의 측정치와 상기 맵에 의거하여, 상기 챔버 내의 기온 또는 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도의 목표치를 설정하고, 상기 온도 조정 유닛을 제어함으로써, 상기 챔버 내의 기온 또는 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도를 상기 목표치에 가깝게하는 온도 제어 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다. 처리액은, 에칭액 등의 약액이어도 되고, 순수(탈이온수：Deionzied Water)등의 린스액이어도 된다. 약액 및 린스액 이외의 액체가, 처리액으로서 이용되어도 된다.
이 구성에 의하면, 처리액 공급 유닛으로부터 토출된 처리액이, 기판 유지 회전 유닛에 의해 챔버 내에서 수평으로 유지되어 있는 기판의 중앙부에 공급된다. 기판 유지 회전 유닛은, 기판을 통과하는 연직인 회전축선 둘레로 기판을 회전시킨다. 회전 상태의 기판의 중앙부에 공급된 처리액은, 원심력에 의해 기판의 중앙부로부터 기판의 둘레 가장자리부로 이동한다. 이에 의해, 처리액이 기판 표면의 전역에 공급된다.
온도 제어 유닛은, 챔버 내의 기온 및 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도 중 적어도 한쪽을 측정하는 온도 측정 유닛의 측정치와, 기억 유닛에 기억된 맵에 의거하여, 챔버 내의 기온 또는 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도의 목표치를 설정한다. 그리고, 온도 제어 유닛은, 챔버 내의 기온 및 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도 중 적어도 한쪽의 온도를 변경하는 온도 조정 유닛을 제어함으로써, 챔버 내의 기온 또는 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도를 목표치에 가깝게한다(바람직하게는, 목표치에 일치시킨다). 이에 의해, 맵에 나타난 대응 관계를 만족하는 온도의 처리액이, 기판에 공급된다.
맵에 있어서, 처리액의 온도는, 그 온도보다 높은 기온에 대응 지어져있다. 환언하면, 맵 내에 있어서, 임의의 기온에 대응 지어져 있는 처리액의 온도는, 상기 기온보다 낮다. 따라서, 챔버 내의 기온보다 저온의 처리액이, 처리액 공급 유닛으로부터 토출되고, 기판의 중앙부에 공급된다. 기판에 공급된 처리액의 열은, 기판과의 접촉이나 증발에 의해, 처리액이 기판의 둘레 가장자리부로 이동하는 과정에서 감소해 나간다. 그러나, 챔버 내의 기온이, 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도보다 높으므로, 기판상의 처리액이, 분위기에 의해 데워진다. 또한, 처리액과 분위기의 접촉 시간은, 기판의 둘레 가장자리부에 가까워질수록 증가하므로, 분위기로부터 처리액에 공급되는 열량은, 기판의 둘레 가장자리부에 가까워질수록 증가한다. 그로 인해, 처리액으로부터 잃어버린 열이 분위기로부터 주어지는 열에 의해 보충되고, 그 결과, 중앙부와 둘레 가장자리부의 사이에서의 처리액의 온도차가 감소한다.
챔버 내의 기온이 기판상의 처리액의 온도보다 높은 경우에는, 처리액이 분위기에 의해 데워지지만, 처리액의 증발이 촉진되므로, 기화에 의해 처리액으로부터 빼앗기는 열량이 증가한다. 그러나, 이 발명에서는, 단순히 챔버 내의 기온을 처리액의 온도보다 고온으로 하는 것이 아니라, 챔버 내의 기온과 처리액의 온도가 맵에 나타난 대응 관계를 만족하는 상태로, 처리액이 기판에 공급된다. 그로 인해, 처리액의 증발을 억제하면서, 기판상의 처리액을 분위기에 의해 데울 수 있다. 이에 의해, 기판상에서의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 따라서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
상기 처리액 공급 유닛은, 기판의 상면 중앙부를 향해 정지(靜止) 상태로 처리액을 토출하는 상면 노즐 및 기판의 하면 중앙부를 향해 정지 상태로 처리액을 토출하는 하면 노즐 중 적어도 한쪽을 포함하고 있어도 된다. 또, 상기 온도 측정 유닛은, 상기 챔버 내의 기온을 측정하는 기온 측정 유닛 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도를 측정하는 액온 측정 유닛 중 적어도 한쪽을 포함하고 있어도 된다. 마찬가지로, 상기 온도 조정 유닛은, 상기 챔버 내의 기온을 변경하는 기온 조정 유닛 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도를 변경하는 액온 조정 유닛의 적어도 한쪽을 포함하고 있어도 된다.
또, 상기 온도 제어 유닛은, 상기 챔버 내의 기온이 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도보다 2℃ 높아지도록, 상기 목표치를 설정 해도 된다.
이 발명은, 또한, 기판 유지 회전 유닛에 의해, 챔버 내에서 기판을 수평으로 유지하고, 상기 기판을 통과하는 연직인 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 유지 회전 공정과, 상기 유지 회전 공정과 병행하여, 상기 기판 유지 회전 유닛에 유지되어 있는 기판의 중앙부를 향해 처리액 공급 유닛으로부터 처리액을 토출하는 처리액 공급 공정과, 상기 처리액 공급 공정 전에, 온도 측정 유닛에 의해 상기 챔버 내의 기온 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도 중 적어도 한쪽을 측정하는 온도 측정 공정과, 상기 온도 측정 공정 후에, 상기 챔버 내의 기온 또는 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도의 목표치를, 상기 온도 측정 유닛의 측정치와, 어느 기온에 대응하는 처리액의 온도가 그 기온보다 저온이 되도록 설정된, 기온과 처리액의 온도의 대응 관계를 나타내는 맵에 의거하여 설정하는 목표치 설정 공정과, 상기 처리액 공급 공정 전에, 상기 챔버 내의 기온 또는 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도를, 상기 목표치 설정 공정에서 설정된 상기 목표치에 가깝게 하도록 제어하는 온도 제어 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서의 상기 서술한, 또는 더 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시 형태의 설명에 의해 분명히 한다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 도시하는 모식도이다.
도 2는, 제어 장치에 기억된 맵의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 3은, 챔버 내의 기온이 24℃일 때와 26℃일 때의 기판에 공급되는 DHF (희석 불산)의 온도와 에칭의 균일성의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)에 구비된 처리 유닛(2)의 내부를 도시하는 모식도이다.
기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판형상의 기판(W)을 1매씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 복수의 처리 유닛(2)과, 기판 처리 장치(1)에 구비된 장치의 동작이나 밸브의 개폐를 제어하는 제어 장치(3)를 포함한다.
처리 유닛(2)은, 챔버(4)와, 챔버(4) 내에서 기판(W)을 수평으로 유지하고 기판(W)의 중심을 통과하는 연직인 회전축선(A1) 둘레로 회전시키는 스핀 척(5)과, 스핀 척(5)을 둘러싸는 통형상의 컵(6)과, 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 처리액을 토출하는 상면 노즐(7)을 포함한다. 스핀 척(5)은, 기판 유지 회전 유닛의 일례이다. 또, 상면 노즐(7)은, 처리액 공급 유닛의 일례이다.
챔버(4)는, 상자형의 격벽(隔璧)(8)과, 격벽(8)의 상부로부터 격벽(8) 내로 클린 에어(청정 공기)를 보내는 송풍 유닛으로서의 FFU(9)(팬·필터·유닛(9))와, 챔버(4) 내의 기온을 감시하는 온도 측정 유닛인 기온 측정 장치(10)를 포함한다. FFU(9)는, 격벽(8)의 상방에 배치되어 있고, 격벽(8)의 천정에 장착되어 있다. 기온 측정 장치(10)는, 격벽(8) 내에 배치되어 있다. FFU(9)는, 기판 처리 장치(1)가 설치된 클린 룸 내의 실온(20~30℃)의 공기를 집어넣고 필터에 의해 여과함과 더불어, FFU(9)에 내장된 기온 조정 장치(11)에 의해 온도 조절한다. 기온 조정 장치(11)는, 히터 및 쿨러 중 어느 것이어도 된다. FFU(9)는, 여과된 공기(클린 에어)를 격벽(8)의 천정으로부터 챔버(4) 내로 보낸다. 이에 의해, 소정 온도로 조정된 클린 에어가, 챔버(4) 내에 공급된다. 그로 인해, 클린 에어의 하강류(다운 플로우)가, 챔버(4) 내에 형성된다. 기판(W)의 처리는, 챔버(4) 내에 다운 플로우가 형성되어 있는 상태에서 행해진다.
스핀 척(5)은, FFU(9)의 하방에 배치되어 있다. 스핀 척(5)은, 수평인 자세로 유지된 원반형상의 스핀 베이스(12)와, 스핀 베이스(12)상에 배치된 복수의 척 핀(13)과, 스핀 베이스(12)의 중심을 통과하는 연직인 축선(회전축선(A1)) 둘레로 스핀 베이스(12)를 회전시키는 스핀 모터(14)를 포함한다. 스핀 척(5)은, 복수의 척 핀(13)을 기판(W)의 둘레 단면에 접촉시킴으로써, 스핀 베이스(12)의 상방의 유지 위치(도 1에 도시하는 기판(W)의 위치)에서 기판(W)을 수평인 자세로 유지(협지)한다. 또한, 스핀 척(5)은, 기판(W)을 유지하고 있는 상태로 스핀 모터(14)에 의해 스핀 베이스(12)를 회전시킨다. 이에 의해, 기판(W)이 회전축선(A1) 둘레로 회전한다. 스핀 척(5)은, 협지식의 척에 한정되지 않고, 기판(W)의 하면(이면)을 흡착함으로써 기판(W)을 유지하는 진공식의 척이어도 된다.
상면 노즐(7)은, 스핀 척(5)보다 상방에 배치되어 있다. 처리 유닛(2)은, 상면 노즐(7)에 접속된 처리액 배관(15)과, 처리액 배관(15)에 공급되는 처리액의 온도를 조정하는 액온 조정 장치(16)와, 처리액 배관(15)에 공급되는 처리액의 온도를 감시하는 온도 측정 유닛의 일례인 액온 측정 장치(17)와, 처리액 배관(15)에 끼워 설치된 처리액 밸브(18)를 포함한다. 액온 조정 장치(16)는, 히터 및 쿨러 중 어느 것이어도 된다. 처리액 밸브(18)가 열리면, 액온 조정 장치(16)에 의해 소정의 온도로 조정된 처리액이, 정지 상태의 상면 노즐(7)로부터 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 토출된다. 스핀 척(5)이 기판(W)을 회전축선(A1) 둘레로 회전시키고 있는 상태에서, 상면 노즐(7)로부터 처리액이 토출되면, 토출된 처리액이, 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한 후, 원심력에 의해 기판(W)상에서 바깥쪽으로 퍼진다. 그로 인해, 처리액은, 기판(W)의 상면 중앙부로부터 기판(W)의 상면 둘레 가장자리부로 이동한다. 이에 의해, 소정 온도의 처리액이, 기판(W)의 상면 전역에 공급된다. 그리고, 기판(W)의 주위에 뿌려진 처리액은, 컵(6)에 의해 받아들여진다.
상면 노즐(7)에 공급되는 처리액의 일례는, 불산(불화수소산) 등의 약액이다. 약액은, 불산에 한정되지 않고, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산(예를 들어 구연산, 수산 등), 유기 알칼리(예를 들어, TMAH：테트라메틸암모늄 하이드록사이드 등), 계면 활성제, 부식 방지제 중 적어도 하나를 포함하는 액이어도 된다. 예를 들어, BHF(HF와 NH4F를 포함하는 혼합액), 불화 질산(HF와 HNO3를 포함하는 혼합액), SC－1(NH40H와 H202를 포함하는 혼합액), SC－2(HCI와 H202를 포함하는 혼합액), 및 TMAH 중 어느 것이, 상면 노즐(7)에 공급되어도 된다. 또, 약액에 한정되지 않고, 린스액 등의 다른 액체가, 상면 노즐(7)에 공급되어도 된다. 린스액은, 순수(탈이온수：Deionzied Water), 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도(예를 들어, 10~ 100ppm 정도)의 염산수 중 어느 것이어도 된다.
기온 측정 장치(10) 및 액온 측정 장치(17)의 측정치는, 제어 장치(3)에 입력된다. 제어 장치(3)는, 온도 제어 유닛의 일례이다. 제어 장치(3)는, 기온 조정 장치(11) 및 액온 조정 장치(16)에 전기적으로 접속되어 있다. 제어 장치(3)는, 기온 측정 장치(10) 및 액온 측정 장치(17)의 측정치에 의거하여 기온 조정 장치(11) 및 액온 조정 장치(16)를 제어한다. 제어 장치(3)는, 프로그램 등의 정보가 기억된 기억 장치(19)와, 기억 장치(19)에 기억된 프로그램을 실행하는 CPU(20)(중앙 처리 장치(20))를 포함한다. 기억 장치(19)의 기억 정보에는, 챔버(4) 내의 기온과 처리액의 온도의 대응 관계를 나타내는 맵(M1)이 포함된다. CPU(20)는, 기온 측정 장치(10) 및 액온 측정 장치(17)의 측정치와 맵(M1)에 의거하여 챔버(4) 내의 기온 또는 처리액의 온도의 목표치를 설정한다. 그리고, CPU(20)는, 목표치를 설정한 후, 기온 조정 장치(11) 및 액온 조정 장치(16)를 제어함으로써, 챔버(4) 내의 기온 또는 처리액의 온도를 목표치에 가깝게한다. 이에 의해, 맵(M1)에 나타난 대응 관계를 만족하는 소정 온도의 처리액이, 상면 노즐(7)로부터 기판(W)에 공급된다.
도 2는, 제어 장치(3)(기억 장치(19))에 기억된 맵(M1)의 일례를 도시하는 그래프이다. 도 3은, 챔버(4) 내의 기온이 24℃인 경우와 26℃인 경우에 대해, 기판(W)에 공급되는 DHF(희석 불산)의 온도와 에칭의 균일성의 관계(측정치)를 도시하는 그래프이다. 도 3의 측정치는, 에칭액의 일례인 DHF(불화 수소：물=1：50)을 상면 노즐(7)로부터 회전 상태의 기판(W)의 상면 중앙부를 향해 토출하고, 다양한 온도의 DHF를 기판(W)의 상면 전역에 공급했을 때의 에칭 균일성을 나타내는 값이다. 에칭의 균일성은, 기판면 내에 있어서의 에칭량의 최대치와 최소치의 차를 그 평균치로 나눈 값을 백분율로 나타내고 있다. 따라서, 값이 작을수록 에칭 균일성이 양호하고, 기판면 내에서의 에칭량의 편차가 적은 것을 나타낸다.
도 3에 있어서 일점쇄선으로 도시한 바와 같이, 챔버(4) 내의 기온이 24℃일 때, 에칭의 균일성은 상향으로 벌어진 포물선을 그린다. 구체적으로는, DHF의 온도가 약 22℃일 때에, 에칭의 균일성이 가장 좋고(값이 가장 작고), DHF의 온도가 22℃로부터 멀어짐에 따라 에칭의 균일성이 악화된다(값이 커진다).
도 3에 있어서 이점쇄선으로 도시한 바와 같이, 챔버(4) 내의 기온이 26℃일 때도 마찬가지로, 에칭의 균일성은 상향으로 벌어진 포물선을 그린다. 구체적으로는, DHF의 온도가 약 24℃일 때에, 에칭의 균일성이 가장 좋고(값이 가장 작고), DHF의 온도가 24℃로부터 멀어짐에 따라 에칭의 균일성이 악화된다(값이 커진다).
이와 같이, 챔버(4) 내의 기온이 24℃ 및 26℃ 중 어느 온도의 경우에서도, DHF의 온도(액온)가 기온보다 2℃ 낮을 때에, 에칭의 균일성이 가장 좋으며, 기온으로부터 액온를 뺀 값이 2℃보다 작거나 또는 커짐에 따라 에칭의 균일성이 악화된다. 따라서, 챔버(4) 내의 기온과 처리액의 온도가 일정한 관계를 만족할 때에, 처리액에 따른 기판(W)의 처리면 내 균일성이 높아진다.
도 2는, 챔버(4) 내의 기온을 22~30℃의 범위로 변화시키고 또한, 기판(W)에 공급되는 처리액의 온도를 20~25℃의 범위로 변화시켰을 때의 에칭의 균일성을 도시하고 있다. 영역(X1)은, 에칭의 균일성이 0.15~0.3%의 범위 내의 영역이며, 영역(X2)은, 에칭의 균일성이 0.3~0.45%의 범위 내의 영역이다. 또, 영역(X3)은, 에칭의 균일성이 0.45~0.6%의 범위 내의 영역이며, 영역(X4)은, 에칭의 균일성이 0.6~0.75%의 범위 내의 영역이다. 영역(X5)은 에칭의 균일성이, 0.75~0.9%의 범위 내의 영역이다.
제어 장치(3)는, 예를 들어 영역(X1)의 범위 내의 상관 관계가 되도록, 기온(챔버(4) 내의 기온)과 액온(처리액의 온도)의 온도차를 제어한다. 영역(X1)에서는, 처리액의 액온이 그 액온에 대응하는 기온보다 낮다. 즉, 영역(X1) 내의 임의의 점은, 처리액의 온도와 그보다 높은 기온이 대응 지어져 있다. 구체적으로는, 기온이 26℃인 경우, 에칭의 균일성이 0.15~0.3%가 되는 액온은, 약 22~25℃이다. 이 경우, 제어 장치(3)는, 예를 들어, 액온 조정 장치(16)를 제어하여, 기판(W)에 공급되는 처리액의 온도를 상기 범위 내의 온도로 조정한다. 또, 액온이 23℃인 경우, 에칭의 균일성이 0.15~0.3%가 되는 기온은, 24~26℃이다. 이 경우, 제어 장치(3)는, 예를 들어, 기온 조정 장치(11)를 제어하고, FFU(9)로부터 챔버(4) 내에 공급되는 클린 에어의 온도를 상기 범위 내의 온도로 조정한다.
제어 장치(3)는, 기온 및 액온의 양방을 변경해도 되고, 기온 및 액온 중 어느 한쪽을 변경해도 된다.
예를 들어 액온를 변경하여 온도차를 제어하는 경우, 제어 장치(3)는, 기온 측정 장치(10)의 검출치와 맵(M1)에 의거하여 액온의 목표치(예를 들어, 기온보다 2℃ 낮은 값)를 설정한다. 그리고, 제어 장치(3)는, 액온 측정 장치(17)의 검출치와 액온의 목표치에 의거하여, 액온의 현재치와 액온의 목표치가 일치하고 있는지의 여부를 판단한다. 2개의 값이 일치하고 있지 않은 경우에는, 제어 장치(3)는, 액온 조정 장치(16)에 의해 액온의 현재치를 변경시킨다. 이에 의해, 액온의 현재치가 액온의 목표치에 가까워진다. 그 후에, 기온 및 액온 중 적어도 한쪽이 변화하면, 제어 장치(3)는, 다시, 액온(현재가)을 변화시켜 목표치에 가깝게 한다.
또, 기온을 변경하여 온도차를 제어하는 경우, 제어 장치(3)는, 액온 측정 장치(17)의 검출치와 맵(M1)에 의거하여 기온의 목표치(예를 들어, 액온보다 2℃ 높은 값)를 설정한다. 그리고, 제어 장치(3)는, 기온 측정 장치(10)의 검출치와 기온의 목표치에 의거하여, 기온의 현재치와 기온의 목표치가 일치하고 있는지의 여부를 판단한다. 2개의 값이 일치하고 있지 않은 경우에는, 제어 장치(3)는, 기온 조정 장치(11)에 의해 기온의 현재치를 변경시킨다. 이에 의해, 기온의 현재치가 기온의 목표치에 가까워진다. 그 후에, 기온 및 액온 중 적어도 한쪽이 변화하면, 제어 장치(3)는, 다시, 기온(현재치)을 변화시켜 목표치에 가깝게 한다.
또, 제어 장치(3)는, 기온 및 액온의 한쪽에 대해 사전에 조정 범위를 정하여, 기온 및 액온 중 어느 한쪽을 우선적으로 변경하고 온도차를 제어해도 된다. 예를 들어, 제어 장치(3)는, 기온에 대응한 액온 목표치를 맵(M1)에 의거하여 설정하고, 그 액온 목표치가 액온 조정 범위 내이면 상기 액온 목표치에 의거하여 액온 조정 장치(16)를 제어한다. 한편, 액온 목표치가 액온 조정 범위 외의 값이 될 때에는, 제어 장치(3)는, 액온에 대응한 기온 목표치를 맵(M1)에 의거하여 설정하고, 그 기온 목표치에 의거하여 기온 조정 장치(11)를 제어한다. 이에 의해, 처리액의 액온이 큰폭으로 변경되는 것을 회피하면서, 기온과 액온의 관계를 적절히 제어하여, 양호한 균일성의 기판 처리를 실현할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 제어 장치(3)는, 기온 측정 장치(10) 및 액온 측정 장치(17)의 측정치와, 기억 장치(19)에 기억된 맵(M1)에 의거하여 챔버(4) 내의 기온 또는 상면 노즐(7)로부터 토출되는 처리액의 온도의 목표치를 설정한다. 그리고, 제어 장치(3)는, 기온 조정 장치(11) 및 액온 조정 장치(16)를 제어함으로써, 챔버(4) 내의 기온 또는 상면 노즐(7)로부터 토출되는 처리액의 온도를 목표치에 가깝게 한다. 이에 의해, 맵(M1)에 나타난 대응 관계를 만족하는 온도의 처리액이, 기판(W)에 공급된다.
맵(M1)은, 처리액의 임의의 온도를, 그보다 높은 기온에 대응 짓고 있다. 따라서, 챔버(4) 내의 기온보다 저온의 처리액이, 상면 노즐(7)로부터 토출되고, 기판(W)의 중앙부에 공급된다. 기판(W)에 공급된 처리액의 열은, 기판(W)과의 접촉이나 증발에 의해, 처리액이 기판(W)의 둘레 가장자리부로 이동하는 과정에서 감소해 나간다. 그러나, 챔버(4) 내의 기온이, 상면 노즐(7)로부터 토출되는 처리액의 온도보다 높으므로, 기판(W)상의 처리액이, 분위기에 의해 데워진다. 또한, 처리액과 분위기의 접촉 시간은, 기판(W)의 둘레 가장자리부에 가까워질수록 증가하므로, 분위기로부터 처리액에 공급되는 열량은, 기판(W)의 둘레 가장자리부에 가까워질수록 증가한다. 그로 인해, 처리액으로부터 잃어버린 열이 분위기로부터 공급되는 열에 의해 보충되고, 중앙부와 둘레 가장자리부에서의 처리액의 온도차가 감소한다.
챔버(4) 내의 기온이 기판(W)상에서의 처리액의 온도보다 높은 경우에는, 처리액이 분위기에 의해 데워지지만, 처리액의 증발이 촉진되므로, 기화에 의해 처리액으로부터 빼앗기는 열량이 증가한다. 그러나, 이 실시 형태에서는, 단순히 챔버(4) 내의 기온을 처리액의 온도보다 고온으로 하는 것이 아니라, 챔버(4) 내의 기온과 처리액의 온도가 맵(M1)에 나타난 대응 관계를 만족하는 상태에서, 처리액이 기판(W)에 공급된다. 그에 의해, 처리액의 증발을 억제하면서, 기판(W)상의 처리액을 분위기에 의해 데울 수 있다. 이에 의해, 기판(W)상에서의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 따라서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시 형태의 설명은 이상이지만, 본 발명은, 상기 서술한 실시 형태의 내용으로 한정되는 것은 아니고, 청구항 기재의 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 서술한 실시 형태에서는, 기온 조정 장치(11) 및 액온 조정 장치(16)의 양방이, 처리 유닛(2)에 설치되어 있는 경우에 대해 설명했는데, 기온 조정 장치(11)를 생략하여 기온의 조정은 행하지 않고, 맵(M1)에 나타난 대응 관계를 만족하도록, 액온 조정 장치(16)에 의해 처리액의 온도가 조정되어도 된다. 또, 클린 룸 내의 기온은 거의 일정하므로, 기온 조정 장치(11)에 의해 챔버(4) 내의 기온을 변경하지 않는 경우에는, 기온 측정 장치(10)가 생략되어도 된다.
또, 상기 서술한 실시 형태에서는, 상면 노즐(7)로부터 하방으로 토출된 처리액이, 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되는 경우에 대해 설명했는데, 맵(M1)에 나타나는 대응 관계를 만족하는 온도의 처리액이, 스핀 베이스(12)의 상면 중앙부로부터 상방으로 돌출한 하면 노즐(21)(도 1 참조)로부터 상방으로 토출되고, 기판(W)의 하면 중앙부에 공급되어도 된다. 하면 노즐(21)은, 처리액 공급 유닛의 일례이다.
또, 상기 서술한 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(1)가, 원판형상의 기판(W)을 처리하는 장치인 경우에 대해 설명했는데, 기판 처리 장치(1)는, 액정 표시 장치용 기판 등의 다각형의 기판을 처리하는 장치에도 응용할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명해 왔으나, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해 이용된 구체적인 예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체적인 예로 한정하여 해석되어야 하는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 첨부의 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은, 2012년 3월 29일에 일본 특허청에 제출된 일본국 특허 출원 2012－078182호에 대응하고 있고, 이 출원의 모든 개시는 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.

Claims (10)

  1. 챔버와,
    상기 챔버 내에서 기판을 수평으로 유지하고, 상기 기판을 통과하는 연직인 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 기판 유지 회전 유닛과,
    상기 기판 유지 회전 유닛에 유지되어 있는 기판의 중앙부를 향해 처리액을 토출하는 처리액 공급 유닛과,
    상기 챔버 내의 기온 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도 중 적어도 한쪽을 측정하는 온도 측정 유닛과,
    상기 챔버 내의 기온 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도 중 적어도 한쪽을 변경하는 온도 조정 유닛과,
    기온과 처리액의 온도와 처리의 균일성의 대응 관계를 나타내는 기억 정보가 기억된 기억 유닛과,
    상기 온도 측정 유닛의 측정치와 상기 기억 정보에 의거하여, 상기 챔버 내의 기온 또는 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도의 목표치를 설정하고, 상기 온도 조정 유닛을 제어함으로써, 상기 챔버 내의 기온 또는 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도를 상기 목표치에 가깝게 하는 온도 제어 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 제어 유닛은, 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도가 상기 챔버 내의 기온보다 저온이 되도록 상기 목표치를 설정하는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 제어 유닛은, 상기 챔버 내의 기온이 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도보다 2℃ 높아지도록 상기 목표치를 설정하는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 유닛은, 기판의 상면 중앙부를 향해 정지(靜止) 상태로 처리액을 토출하는 상면 노즐 및 기판의 하면 중앙부를 향해 정지 상태로 처리액을 토출하는 하면 노즐 중 적어도 한쪽을 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 측정 유닛은, 상기 챔버 내의 기온을 측정하는 기온 측정 유닛 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도를 측정하는 액온 측정 유닛 중 적어도 한쪽을 포함하는, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 조정 유닛은, 상기 챔버 내의 기온을 변경하는 기온 조정 유닛 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도를 변경하는 액온 조정 유닛 중 적어도 한쪽을 포함하는, 기판 처리 장치.
  7. 기판 유지 회전 유닛에 의해, 챔버 내에서 기판을 수평으로 유지하고, 상기 기판을 통과하는 연직인 회전축선 둘레로 상기 기판을 회전시키는 유지 회전 공정과,
    상기 유지 회전 공정과 병행하여, 상기 기판 유지 회전 유닛에 유지되어 있는 기판의 중앙부를 향해 처리액 공급 유닛으로부터 처리액을 토출하는 처리액 공급 공정과,
    상기 처리액 공급 공정 전에, 온도 측정 유닛에 의해 상기 챔버 내의 기온 및 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도 중 적어도 한쪽을 측정하는 온도 측정 공정과,
    상기 온도 측정 공정 후에, 상기 챔버 내의 기온 또는 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도의 목표치를, 상기 온도 측정 유닛의 측정치와, 기온과 처리액의 온도와 처리의 균일성의 대응 관계를 나타내는 기억 정보에 의거하여 설정하는 목표치 설정 공정과,
    상기 처리액 공급 공정 전에, 온도 조정 유닛을 제어함으로써, 상기 챔버 내의 기온 또는 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도를, 상기 목표치 설정 공정에서 설정된 상기 목표치에 가깝게 하도록 제어하는 온도 제어 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 목표치 설정 공정에 있어서, 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도가 상기 챔버 내의 기온보다 저온이 되도록 상기 목표치가 설정되는, 기판 처리 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 온도 제어 공정에서는, 상기 챔버 내의 기온이 상기 처리액 공급 유닛으로부터 토출되는 처리액의 온도보다 2℃ 높아지도록 상기 목표치가 설정되는, 기판 처리 방법.
  10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액이 불산을 포함하는, 기판 처리 방법.
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