KR20160103938A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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유타 니시무라
모토유키 시마이
도요히데 하야시
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Abstract

공급 유로는, 복수의 상류 유로로 분기되어 있다. 복수의 토출구는, 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 리턴 유로는, 상류 유로에 접속되어 있다. 하류 히터는, 상류 유로를 흐르는 액체를 가열한다. 하류 전환 유닛은, 공급 유로로부터 복수의 상류 유로에 공급된 액체를 복수의 토출구 및 리턴 유로의 일방에 선택적으로 공급한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판을 처리하는 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, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
일본 공개특허공보 2006-344907호에는, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 한 장씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치가 개시되어 있다. 상기 기판 처리 장치는, 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 스핀 척과, 스핀 척에 유지되어 있는 기판의 상면 중앙부를 향하여 실온보다 고온의 처리액을 토출시키는 노즐을 구비하고 있다. 노즐로부터 토출된 고온의 처리액은, 기판의 상면 중앙부에 착액된 후, 회전하고 있는 기판의 상면을 따라 바깥쪽으로 흐른다. 이로써, 고온의 처리액이 기판의 상면 전역에 공급된다.
회전하고 있는 기판의 상면 중앙부에 착액된 처리액은, 기판의 상면을 따라 중앙부로부터 주연부로 흐른다. 그 과정에서, 처리액의 온도가 점차 저하되어 간다. 그 때문에, 온도의 균일성이 저하되고, 처리의 균일성이 악화되어 버린다. 노즐로부터 토출되는 처리액의 유량을 증가시키면, 처리액이 기판의 상면 주연부에 도달할 때까지의 시간이 단축되므로, 처리액의 온도 저하가 경감되지만, 이 경우, 처리액의 소비량이 증가해 버린다.
본 발명의 일 실시형태는, 기판을 수평으로 유지하면서 기판의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 둘레로 회전시키는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 시스템을 포함하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 처리액 공급 시스템은, 복수의 상류 유로와, 복수의 토출구와, 복수의 리턴 유로와, 복수의 하류 히터와, 하류 전환 유닛을 포함한다. 상기 공급 유로는, 액체를 상기 복수의 상류 유로를 향하여 안내한다. 상기 복수의 상류 유로는, 상기 공급 유로로부터 분기되어 있고, 상기 공급 유로로부터 공급된 액체를 상기 복수의 토출구를 향하여 안내한다. 상기 복수의 토출구는, 상기 기판의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출시키는 주토출구와, 상기 상면 중앙부로부터 떨어져 있고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한, 상기 기판의 상면 내의 복수의 위치를 향하여 각각 처리액을 토출시키는 복수의 부토출구를 포함하고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있고, 상기 복수의 상류 유로를 통하여 공급된 액체를 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상면을 향하여 토출시킨다. 상기 복수의 상류 유로는, 상기 주토출구에 접속된 주상류 유로와, 상기 복수의 부토출구에 접속된 복수의 부상류 유로를 포함한다. 상기 복수의 리턴 유로는, 상기 복수의 부토출구보다 상류의 위치에서 상기 복수의 부상류 유로에 각각 접속되어 있다. 상기 복수의 하류 히터는, 상기 리턴 유로와 상기 부상류 유로의 접속 위치보다 상류의 위치에서 상기 복수의 부상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 복수의 부상류 유로를 흐르는 액체를 가열한다. 상기 하류 전환 유닛은, 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급된 액체가 상기 복수의 토출구에 공급되는 토출 상태와, 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급된 액체가 상기 복수의 리턴 유로에 공급되는 토출 정지 상태를 포함하는 복수 상태의 어느 것으로 전환된다.
본 발명에 의하면, 처리액을 안내하는 공급 유로가, 복수의 상류 유로로 분기되어 있다. 이로써, 토출구의 수를 증가시킬 수 있다. 공급 유로를 흐르는 처리액은, 상류 유로를 통하여 토출구에 공급되고, 회전 축선 둘레로 회전하는 기판의 상면을 향하여 토출된다. 복수의 토출구는, 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 따라서, 1 개의 토출구에만 처리액을 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이로써, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
직경 방향으로 떨어진 복수의 위치를 향하여 복수의 토출구에 처리액을 토출시키는 경우, 동일 품질의 처리액을 기판의 각 부에 공급하는 것은, 처리의 균일성 향상에 있어서 중요하다. 토출구마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 경우, 어느 토출구에 공급되는 처리액과는 품질이 상이한 처리액이 다른 토출구에 공급될 수 있다. 이에 대하여, 본 실시형태에서는, 공급 유로를 분기시켜, 동일한 유로 (공급 유로) 로부터 공급된 처리액을 각 토출구에 토출시킨다. 이로써, 동일 품질의 처리액을 각 토출구에 토출시킬 수 있다. 또한, 토출구마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 구성과 비교하여, 부품 점수를 삭감할 수 있고, 메인터넌스 작업을 간소화할 수 있다.
처리액의 온도는, 기판의 처리에 큰 영향을 미치는 경우가 있다. 토출 정지 중에 하류 히터를 정지시키면, 하류 히터의 운전을 재개했을 때에, 하류 히터에 의해 가열된 처리액의 온도가 의도하는 온도에서 안정되기까지 시간이 걸린다. 그 때문에, 곧바로 처리액의 토출을 재개할 수 없어, 스루풋 (단위 시간당의 기판의 처리 장수) 이 저하된다. 따라서, 토출 정지 중이어도, 하류 히터에 액체를 가열시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 토출 정지 중에, 액체를 상류 유로에 공급하고, 하류 히터에 가열시킨다. 하류 히터에 의해 가열된 액체는, 복수의 토출구로부터 토출되지 않고, 상류 유로로부터 리턴 유로로 흐른다. 따라서, 토출 정지 중이어도, 하류 히터의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 그 때문에, 곧바로 처리액의 토출을 재개할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 이하의 적어도 하나의 특징이, 상기 기판 처리 장치에 추가되어도 된다.
상기 처리액 공급 시스템은, 제 1 약액 유로와, 제 2 약액 유로와, 순수 유로와, 상류 전환 유닛을 추가로 포함하고, 상기 제 1 약액 유로는, 상기 공급 유로에 제 1 약액을 공급하고, 상기 제 2 약액 유로는, 상기 공급 유로에 제 2 약액을 공급하고, 상기 순수 유로는, 상기 공급 유로에 순수를 공급하고, 상기 상류 전환 유닛은, 제 1 약액 및 제 2 약액이 상기 공급 유로에 공급되는 토출 상태와, 순수가 상기 공급 유로에 공급되고, 상기 공급 유로에 대한 제 1 약액 및 제 2 약액의 공급이 정지되는 토출 정지 상태를 포함하는 복수 상태의 어느 것으로 전환된다.
제 1 약액 및 제 2 약액은, 동일한 종류의 약액이어도 되고, 상이한 종류의 약액이어도 된다. 순수는, 실온 (예를 들어 20 ∼ 30 ℃) 의 순수여도 되고, 실온보다 고온의 순수 (온수) 여도 된다. 또, 리턴 유로에 공급된 순수는, 재이용되어도 되고, 재이용되지 않아도 된다. 요컨대, 리턴 유로에 공급된 순수가, 다시, 순수 유로로부터 공급 유로에 공급되어도 된다.
본 발명에 의하면, 2 개의 탱크에 각각 저류된 제 1 약액 및 제 2 약액이, 공급 유로에 공급된다. 제 1 약액 및 제 2 약액을 함유하는 액체를 토출 정지 중에 하류 히터에 가열시키는 경우, 이 액체를 제 1 약액 및 제 2 약액용의 2 개의 탱크로 되돌릴 수 없기 때문에, 제 1 약액 및 제 2 약액의 소비량이 증가한다. 본 발명에 의하면, 토출 정지 중에, 순수를 상류 유로에 공급하고, 하류 히터에 가열시킨다. 따라서, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 하류 히터의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다.
상기 처리액 공급 시스템은, 배액 유로와, 회수·배액 전환 유닛을 추가로 포함하고, 상기 배액 유로는, 상기 복수의 리턴 유로에 접속되어 있고, 상기 회수·배액 전환 유닛은, 상기 복수의 리턴 유로를 흐르는 액체가 회수 유닛으로 안내되는 회수 상태와, 상기 복수의 리턴 유로를 흐르는 액체가 상기 배액 유로로 안내되는 배액 상태를 포함하는 복수 상태의 어느 것으로 전환된다.
본 발명에 의하면, 토출 정지 중에 하류 히터를 통과한 처리액을 회수 유닛으로 되돌릴 수 있으므로, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 하류 히터의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 또한 토출 정지 중에 하류 히터를 통과한 처리액을 회수 유닛으로 되돌리지 않고, 배출할 수도 있다. 예를 들어 2 개의 탱크에 각각 저류된 2 종류의 액체를 공급 유로에 공급하는 경우, 2 종류의 액체가 처리액에 함유되어 있으므로, 이 처리액을 각 탱크로 되돌릴 수 없다. 본 발명에 의하면, 회수 및 배액을 선택할 수 있으므로, 이와 같은 경우에도, 하류 히터의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다.
상기 처리액 공급 시스템은, 복수의 하류 유로를 추가로 포함하고, 상기 복수의 부상류 유로는, 모두, 상기 복수의 하류 유로로 분기된 분기 상류 유로이고, 상기 하류 유로마다 상기 부토출구가 형성되어 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 토출구에 처리액을 공급하는 유로가 다단계로 분기되어 있다. 즉, 공급 유로가 복수의 상류 유로로 분기되어 있고 (제 1 분기), 복수의 상류 유로에 포함되는 분기 상류 유로가 복수의 하류 유로로 분기되어 있다 (제 2 분기). 따라서, 분기 상류 유로가 복수의 상류 유로에 포함되지 않은 경우와 비교하여, 토출구의 수를 증가시킬 수 있다. 이로써, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 더욱 높일 수 있고, 처리의 균일성을 더욱 높일 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을 수용하는 챔버를 추가로 포함하고, 상기 분기 상류 유로는, 상기 챔버 내에서 상기 복수의 하류 유로로 분기되어 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 하류 유로의 상류단이 챔버 내에 배치되어 있다. 분기 상류 유로는, 챔버 내에서 복수의 하류 유로로 분기되어 있다. 따라서, 분기 상류 유로가 챔버의 밖에서 분기되어 있는 경우와 비교하여, 각 하류 유로의 길이 (액체가 흐르는 방향의 길이) 를 단축할 수 있다. 이로써, 처리액으로부터 하류 유로로의 전열에 의한 처리액의 온도 저하를 억제할 수 있다.
상기 처리액 공급 시스템은, 상류 히터를 추가로 포함하고, 상기 상류 히터는, 상기 공급 유로에 공급되는 액체를 상류 온도에서 가열하고, 상기 복수의 하류 히터는, 상기 복수의 부상류 유로를 흐르는 액체를 상기 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열한다.
처리액이 기판보다 고온인 경우, 처리액의 열이 기판에 빼앗긴다. 또, 기판과 함께 처리액이 회전하므로, 기판 상의 처리액은, 공기에 의해 냉각되면서, 기판의 상면을 따라 바깥쪽으로 흐른다. 기판의 각 부의 주속은, 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 증가한다. 기판 상의 처리액은, 주속이 클수록 냉각되기 쉽다. 또, 기판의 상면을 직경 방향으로 등간격으로 복수의 원환상 (圓環狀) 의 영역으로 분할할 수 있다고 가정하면, 각 영역의 면적은, 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 증가한다. 표면적이 크면 처리액으로부터 원환상의 영역으로 열이 이동하기 쉽다. 그 때문에, 토출구로부터 토출되는 처리액의 온도가 모두 동일하면, 충분한 온도의 균일성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
본 발명에 의하면, 하류 히터에 의해 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열된 처리액이, 복수의 부상류 유로로부터 복수의 부토출구에 공급되고, 이들 토출구로부터 토출된다. 요컨대, 상류 온도의 처리액이 주토출구로부터 토출되는 한편, 상류 온도보다 고온의 처리액이, 부토출구로부터 토출된다. 이와 같이, 기판의 상면에 공급되는 처리액의 온도가 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가하므로, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구에 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이로써, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
상기 처리액 공급 시스템은, 제 1 노즐과, 제 2 노즐을 추가로 포함하고, 상기 복수의 토출구는, 상기 제 1 노즐에 형성된 제 1 토출구와, 상기 제 2 노즐에 형성된 제 2 토출구를 포함하고, 상기 회전 축선에 직교하는 직경 방향으로 평면에서 보았을 때 나열되어 있고, 상기 제 1 노즐은, 수평한 길이 방향으로 연장되는 제 1 아암부와, 상기 제 1 아암부의 선단으로부터 하방으로 연장되는 제 1 선단부를 포함하고, 상기 제 2 노즐은, 상기 길이 방향으로 연장되는 제 2 아암부와, 상기 제 2 아암부의 선단으로부터 하방으로 연장되는 제 2 선단부를 포함하고, 상기 제 1 아암부 및 제 2 아암부는, 상기 길이 방향에 직교하는 수평한 배열 방향으로 나열되어 있고, 상기 제 1 아암부의 선단과 상기 제 2 아암부의 선단은, 상기 제 1 아암부의 선단이 상기 회전 축선측에 위치하도록, 평면에서 보았을 때 상기 길이 방향으로 떨어져 있다.
본 발명에 의하면, 제 1 토출구와 제 2 토출구가 평면에서 보았을 때 직경 방향으로 나열되어 있다. 복수의 토출구가 평면에서 보았을 때 직경 방향으로 나열되도록, 동일한 길이의 복수의 노즐을 길이 방향에 직교하는 수평 방향으로 나열하면, 복수의 노즐 전체의 폭이 증가한다 (도 9 참조). 복수의 토출구가 평면에서 보았을 때 직경 방향으로 나열되도록, 길이가 상이한 복수의 노즐을 연직 방향으로 나열하면, 복수의 노즐 전체의 높이가 증가한다 (도 10A 및 도 10B 참조).
이에 대하여, 제 1 아암부 및 제 2 아암부를 길이 방향에 직교하는 수평한 배열 방향으로 나열하고, 제 1 아암부의 선단이 회전 축선측에 위치하도록, 제 1 아암부의 선단과 제 2 아암부의 선단을 평면에서 보았을 때 길이 방향으로 어긋나게 하면, 복수의 노즐 전체의 폭 및 높이의 양방을 억제하면서, 복수의 토출구를 평면에서 보았을 때 직경 방향으로 나열할 수 있다 (도 4 참조). 이로써, 복수의 노즐이나 대기 포트 등의 관련된 부재를 소형화할 수 있다.
본 발명의 그 밖의 실시형태는, 기판을 수평으로 유지하면서 기판의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 둘레로 회전시키는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 시스템을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 처리액 공급 시스템은, 탱크와, 상류 히터와, 공급 유로와, 복수의 상류 유로와, 복수의 토출구와, 복수의 리턴 유로와, 복수의 하류 히터와, 하류 전환 유닛과, 복수의 리턴 유량 조정 밸브를 포함한다. 상기 탱크는, 상기 공급 유로에 공급되는 처리액을 저류한다. 상기 상류 히터는, 처리액을 가열함으로써 상기 탱크 내의 처리액의 온도를 조정한다. 상기 공급 유로는, 처리액을 상기 복수의 상류 유로를 향하여 안내한다. 상기 복수의 상류 유로는, 상기 공급 유로로부터 분기되어 있고, 상기 공급 유로로부터 공급된 처리액을 상기 복수의 토출구를 향하여 안내한다. 상기 복수의 토출구는, 상기 기판의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출시키는 주토출구와, 상기 상면 중앙부로부터 떨어져 있고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한, 상기 기판의 상면 내의 복수의 위치를 향하여 각각 처리액을 토출시키는 복수의 부토출구를 포함하고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있고, 상기 복수의 상류 유로를 통하여 공급된 처리액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상면을 향하여 토출시킨다. 상기 복수의 상류 유로는, 상기 주토출구에 접속된 주상류 유로와, 상기 복수의 부토출구에 접속된 복수의 부상류 유로를 포함한다. 상기 복수의 리턴 유로는, 상기 복수의 부토출구보다 상류의 위치에서 상기 복수의 부상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 복수의 부상류 유로로부터 공급된 처리액을 상기 탱크를 향하여 안내한다. 상기 복수의 하류 히터는, 상기 리턴 유로와 상기 부상류 유로의 접속 위치보다 상류의 위치에서 상기 복수의 부상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 복수의 부상류 유로를 흐르는 처리액을 가열한다. 상기 하류 전환 유닛은, 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급된 처리액이 상기 복수의 토출구에 공급되는 토출 상태와, 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급된 처리액이 상기 복수의 리턴 유로에 공급되는 토출 정지 상태를 포함하는 복수 상태의 어느 것으로 전환된다. 상기 복수의 리턴 유량 조정 밸브는, 상기 복수의 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 토출 정지 상태일 때에 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급되는 처리액의 유량을, 상기 토출 상태일 때에 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급되는 처리액의 유량보다 감소시킨다.
본 발명에 의하면, 처리액을 안내하는 공급 유로가, 복수의 상류 유로로 분기되어 있다. 이로써, 토출구의 수를 증가시킬 수 있다. 공급 유로를 흐르는 처리액은, 상류 유로를 통하여 토출구에 공급되고, 회전 축선 둘레로 회전하는 기판의 상면을 향하여 토출된다. 복수의 토출구는, 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 따라서, 1 개의 토출구에만 처리액을 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이로써, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
직경 방향으로 떨어진 복수의 위치를 향하여 복수의 토출구에 처리액을 토출시키는 경우, 동일 품질의 처리액을 기판의 각 부에 공급하는 것은, 처리의 균일성 향상에 있어서 중요하다. 토출구마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 경우, 어느 토출구에 공급되는 처리액과는 품질이 상이한 처리액이 다른 토출구에 공급될 수 있다. 이에 대하여, 본 실시형태에서는, 공급 유로를 분기시켜, 동일한 유로 (공급 유로) 로부터 공급된 처리액을 각 토출구에 토출시킨다. 이로써, 동일 품질의 처리액을 각 토출구에 토출시킬 수 있다. 또한 토출구마다 탱크나 필터 등이 형성되어 있는 구성과 비교하여, 부품 점수를 삭감할 수 있고, 메인터넌스 작업을 간소화할 수 있다.
처리액의 온도는, 기판의 처리에 큰 영향을 미치는 경우가 있다. 토출 정지 중에 하류 히터를 정지시키면, 하류 히터의 운전을 개시 또는 재개했을 때에, 하류 히터에 의해 가열된 처리액의 온도가 의도하는 온도에서 안정되기까지 시간이 걸린다. 그 때문에, 곧바로 처리액의 토출을 개시 또는 재개할 수 없어, 스루풋 (단위 시간당의 기판의 처리 장수) 이 저하된다. 따라서, 토출 정지 중이어도, 하류 히터에 액체를 가열시키는 것이 바람직하다. 그 한편, 하류 히터에 의해 가열된 처리액을 탱크로 되돌리면, 탱크 내의 처리액의 온도가 변동되어 버린다. 하류 히터에 의해 가열된 처리액을 버리면, 처리액의 소비량이 증가해 버린다.
본 발명에 의하면, 토출 정지 중에, 처리액을 상류 유로에 공급하고, 하류 히터에 가열시킨다. 따라서, 토출 정지 중이어도, 하류 히터의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 그 때문에, 곧바로 처리액의 토출을 재개할 수 있다. 또한 토출 정지 중에는, 하류 히터에 의해 가열된 처리액을 리턴 유로를 통하여 탱크로 되돌리므로, 처리액의 소비량을 저감시킬 수 있다. 게다가, 복수의 리턴 유량 조정 밸브는, 토출 정지 중에 리턴 유로로부터 탱크로 되돌아오는 처리액의 유량을 감소시키므로, 탱크 내의 처리액에 부여되는 열량을 저감시킬 수 있고, 액온의 변동을 억제할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 이하의 적어도 하나의 특징이, 상기 기판 처리 장치에 추가되어도 된다.
상기 처리액 공급 시스템은, 상기 탱크를 향해 상기 복수의 리턴 유로를 흐르는 처리액을 냉각시키는 쿨러를 추가로 포함한다.
본 발명에 의하면, 토출 중뿐만 아니라, 토출 정지 중에도, 처리액이 하류 히터에 공급되고, 하류 히터에 의해 가열된다. 토출 정지 중에 하류 히터에 가열된 처리액은, 상류 유로로부터 리턴 유로로 흐른다. 탱크를 향해 리턴 유로내를 흐르는 처리액은, 쿨러에 의해 냉각된다. 따라서, 쿨러에 의해 냉각된 처리액이, 탱크로 되돌아온다. 그 때문에, 탱크 내의 처리액의 온도의 변동을 더욱 억제할 수 있다.
상기 처리액 공급 시스템은, 복수의 하류 유로를 추가로 포함하고, 상기 복수의 부상류 유로는, 모두, 상기 복수의 하류 유로로 분기된 분기 상류 유로이고, 상기 하류 유로마다 상기 부토출구가 형성되어 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 토출구에 처리액을 공급하는 유로가 다단계로 분기되어 있다. 즉, 공급 유로가 복수의 상류 유로로 분기되어 있고 (제 1 분기), 복수의 상류 유로에 포함되는 분기 상류 유로가 복수의 하류 유로로 분기되어 있다 (제 2 분기). 따라서, 분기 상류 유로가 복수의 상류 유로에 포함되지 않은 경우와 비교하여, 토출구의 수를 증가시킬 수 있다. 이로써, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 더욱 높일 수 있고, 처리의 균일성을 더욱 높일 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을 수용하는 챔버를 추가로 포함하고, 상기 분기 상류 유로는, 상기 챔버 내에서 상기 복수의 하류 유로로 분기되어 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 하류 유로의 상류단이 챔버 내에 배치되어 있다. 분기 상류 유로는, 챔버 내에서 복수의 하류 유로로 분기되어 있다. 따라서, 분기 상류 유로가 챔버의 밖에서 분기되어 있는 경우와 비교하여, 각 하류 유로의 길이 (액체가 흐르는 방향의 길이) 를 단축할 수 있다. 이로써, 처리액으로부터 하류 유로로의 전열에 의한 처리액의 온도 저하를 억제할 수 있다.
상기 상류 히터는, 상류 온도에서 처리액을 가열함으로써 상기 탱크 내의 처리액의 온도를 조정하고, 상기 복수의 하류 히터는, 상기 복수의 부상류 유로를 흐르는 처리액을 상기 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열한다.
본 발명에 의하면, 하류 히터에 의해 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열된 처리액이, 복수의 부상류 유로로부터 복수의 부토출구에 공급되고, 이들 토출구로부터 토출된다. 요컨대, 상류 온도의 처리액이 주토출구로부터 토출되는 한편, 상류 온도보다 고온의 처리액이, 부토출구로부터 토출된다. 이와 같이, 기판의 상면에 공급되는 처리액의 온도가 회전 축선으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가하므로, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구에 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이로써, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
상기 처리액 공급 시스템은, 제 1 노즐과, 제 2 노즐을 추가로 포함하고, 상기 복수의 토출구는, 상기 제 1 노즐에 형성된 제 1 토출구와, 상기 제 2 노즐에 형성된 제 2 토출구를 포함하고, 상기 회전 축선에 직교하는 직경 방향으로 평면에서 보았을 때 나열되어 있고, 상기 제 1 노즐은, 수평한 길이 방향으로 연장되는 제 1 아암부와, 상기 제 1 아암부의 선단으로부터 하방으로 연장되는 제 1 선단부를 포함하고, 상기 제 2 노즐은, 상기 길이 방향으로 연장되는 제 2 아암부와, 상기 제 2 아암부의 선단으로부터 하방으로 연장되는 제 2 선단부를 포함하고, 상기 제 1 아암부 및 제 2 아암부는, 상기 길이 방향에 직교하는 수평한 배열 방향으로 나열되어 있고, 상기 제 1 아암부의 선단과 상기 제 2 아암부의 선단은, 상기 제 1 아암부의 선단이 상기 회전 축선측에 위치하도록, 평면에서 보았을 때 상기 길이 방향으로 떨어져 있다.
본 발명에 의하면, 제 1 토출구와 제 2 토출구가 평면에서 보았을 때 직경 방향으로 나열되어 있다. 복수의 토출구가 평면에서 보았을 때 직경 방향으로 나열되도록, 동일한 길이의 복수의 노즐을 길이 방향에 직교하는 수평 방향으로 나열하면, 복수의 노즐 전체의 폭이 증가한다 (도 9 참조). 복수의 토출구가 평면에서 보았을 때 직경 방향으로 나열되도록, 길이가 상이한 복수의 노즐을 연직 방향으로 나열하면, 복수의 노즐 전체의 높이가 증가한다 (도 10A 및 도 10B 참조).
이에 대하여, 제 1 아암부 및 제 2 아암부를 길이 방향에 직교하는 수평한 배열 방향으로 나열하고, 제 1 아암부의 선단이 회전 축선측에 위치하도록, 제 1 아암부의 선단과 제 2 아암부의 선단을 평면에서 보았을 때 길이 방향으로 어긋나게 하면, 복수의 노즐 전체의 폭 및 높이의 양방을 억제하면서, 복수의 토출구를 평면에서 보았을 때 직경 방향으로 나열할 수 있다 (도 4 참조). 이로써, 복수의 노즐이나 대기 포트 등의 관련된 부재를 소형화할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에서 서술하는 실시형태의 설명에 의해 명확해진다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 처리액 공급 시스템을 나타내는 모식도이고, 토출 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 처리액 공급 시스템을 나타내는 모식도이고, 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있다.
도 3 은, 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 나타내는 모식적인 정면도이다.
도 4 는, 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 5 는, 복수의 노즐을 나타내는 모식적인 정면도이다.
도 6 은, 복수의 노즐을 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 7 은, 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판의 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다.
도 8 은, 기판의 에칭량의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 9 는, 상기 제 1 실시형태의 제 1 변형예에 관련된 복수의 노즐을 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 10A 및 도 10B 는, 상기 제 1 실시형태의 제 2 변형예에 관련된 복수의 노즐을 나타내는 모식도이다. 도 10A 는, 복수의 노즐을 나타내는 모식적인 정면도이고, 도 10B 는, 복수의 노즐을 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 11 은, 처리 전후에 있어서의 박막의 두께와 기판에 공급되는 처리액의 온도의 이미지를 나타내는 그래프이다.
도 12 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 처리액 공급 시스템을 나타내는 모식도이고, 토출 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있다.
도 13 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 처리액 공급 시스템을 나타내는 모식도이고, 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있다.
도 1 및 도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 처리액 공급 시스템을 나타내는 모식도이다. 도 1 은, 토출 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있고, 도 2 는, 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템을 나타내고 있다.
기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을 한 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 처리액으로 기판 (W) 을 처리하는 처리 유닛 (2) 과, 처리 유닛 (2) 에 기판 (W) 을 반송하는 반송 로봇 (도시 생략) 과, 기판 처리 장치 (1) 를 제어하는 제어 장치 (3) 를 포함한다. 제어 장치 (3) 는, 연산부와 기억부를 포함하는 컴퓨터이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 처리 유닛 (2) 에 대한 처리액의 공급 및 공급 정지를 제어하는 밸브 (51) 등의 유체 기기를 수용하는 복수의 유체 박스 (5) 와, 유체 박스 (5) 를 개재하여 처리 유닛 (2) 에 공급되는 처리액을 저류하는 탱크 (41) 를 수용하는 복수의 저류 박스 (6) 를 포함한다. 처리 유닛 (2) 및 유체 박스 (5) 는, 기판 처리 장치 (1) 의 프레임 (4) 안에 배치되어 있다. 처리 유닛 (2) 의 챔버 (7) 와 유체 박스 (5) 는, 수평 방향으로 나열되어 있다. 저류 박스 (6) 는, 프레임 (4) 의 밖에 배치되어 있다. 저류 박스 (6) 는, 프레임 (4) 안에 배치되어 있어도 된다.
도 3 은, 처리 유닛 (2) 의 내부를 나타내는 모식적인 정면도이다. 도 4 는, 처리 유닛 (2) 의 내부를 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 상자형의 챔버 (7) 와, 챔버 (7) 내에서 기판 (W) 을 수평으로 유지하면서 기판 (W) 의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 (A1) 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 척 (11) 과, 기판 (W) 으로부터 배출된 처리액을 받아들이는 통 형상의 컵 (15) 을 포함한다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 챔버 (7) 는, 기판 (W) 이 통과하는 반입 반출구 (8a) 가 형성된 상자형의 격벽 (8) 과, 반입 반출구 (8a) 를 개폐하는 셔터 (9) 를 포함한다. 셔터 (9) 는, 반입 반출구 (8a) 가 열리는 열림 위치와, 반입 반출구 (8a) 가 닫히는 닫힘 위치 (도 4 에 나타내는 위치) 사이에서, 격벽 (8) 에 대해 이동 가능하다. 도시되지 않은 반송 로봇은, 반입 반출구 (8a) 를 통해서 챔버 (7) 에 기판 (W) 을 반입하고, 반입 반출구 (8a) 를 통해서 챔버 (7) 로부터 기판 (W) 을 반출한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 스핀 척 (11) 은, 수평한 자세로 유지된 원판상의 스핀 베이스 (12) 와, 스핀 베이스 (12) 의 상방에서 기판 (W) 을 수평한 자세로 유지하는 복수의 척 핀 (13) 과, 복수의 척 핀 (13) 을 회전시킴으로써 회전 축선 (A1) 둘레로 기판 (W) 을 회전시키는 스핀 모터 (14) 를 포함한다. 스핀 척 (11) 은, 복수의 척 핀 (13) 을 기판 (W) 의 둘레 단면에 접촉시키는 협지식의 척에 한정되지 않고, 비 (非) 디바이스 형성면인 기판 (W) 의 이면 (하면) 을 스핀 베이스 (12) 의 상면에 흡착시킴으로써 기판 (W) 을 수평으로 유지하는 배큐엄식의 척이어도 된다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 컵 (15) 은, 스핀 척 (11) 을 회전 축선 (A1) 둘레로 둘러싸는 통 형상의 스플래쉬 가이드 (17) 와, 스플래쉬 가이드 (17) 를 회전 축선 (A1) 둘레로 둘러싸는 원통상의 외벽 (16) 을 포함한다. 처리 유닛 (2) 은, 스플래쉬 가이드 (17) 의 상단이 스핀 척 (11) 에 의한 기판 (W) 의 유지 위치보다 상방에 위치하는 상부 위치 (도 3 에 나타내는 위치) 와, 스플래쉬 가이드 (17) 의 상단이 스핀 척 (11) 에 의한 기판 (W) 의 유지 위치보다 하방에 위치하는 하부 위치 사이에서, 스플래쉬 가이드 (17) 를 연직으로 승강시키는 가이드 승강 유닛 (18) 을 포함한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 스핀 척 (11) 에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상면을 향하여 린스액을 하방으로 토출시키는 린스액 노즐 (21) 을 포함한다. 린스액 노즐 (21) 은, 린스액 밸브 (23) 가 개재하여 장착된 린스액 배관 (22) 에 접속되어 있다. 처리 유닛 (2) 은, 처리 위치와 대기 위치 사이에서 린스액 노즐 (21) 을 이동시키는 노즐 이동 유닛을 구비하고 있어도 된다.
린스액 밸브 (23) 가 열리면, 린스액이, 린스액 배관 (22) 으로부터 린스액 노즐 (21) 에 공급되고, 린스액 노즐 (21) 로부터 토출된다. 린스액은, 예를 들어, 순수 (탈이온수：Deionized water) 이다. 린스액은, 순수에 한정되지 않고, 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도 (예를 들어, 10 ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수의 어느 것이어도 된다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 약액을 하방으로 토출시키는 복수의 노즐 (26) (제 1 노즐 (26A), 제 2 노즐 (26B), 제 3 노즐 (26C), 및 제 4 노즐 (26D)) 과, 복수의 노즐 (26) 의 각각을 유지하는 홀더 (25) 와, 홀더 (25) 를 이동시킴으로써, 처리 위치 (도 4 에서 이점 쇄선으로 나타내는 위치) 와 대기 위치 (도 4 에서 실선으로 나타내는 위치) 사이에서 복수의 노즐 (26) 을 이동시키는 노즐 이동 유닛 (24) 을 포함한다.
약액의 대표예는, TMAH (테트라메틸암모늄하이드로옥사이드) 등의 에칭액이나, SPM (황산 및 과산화수소수를 함유하는 혼합액) 등의 레지스트 박리액이다. 약액은, TMAH 및 SPM 에 한정되지 않고, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산 (예를 들어 시트르산, 옥살산 등), TMAH 이외의 유기 알칼리, 계면 활성제, 부식 방지제 중 적어도 1 개를 포함하는 액이어도 된다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 각 노즐 (26) 은, 홀더 (25) 에 의해 일방이 고정되어 지지된 노즐 본체 (27) 를 포함한다. 노즐 본체 (27) 는, 홀더 (25) 로부터 수평한 길이 방향 (D1) 으로 연장되는 아암부 (28) 와, 아암부 (28) 의 선단 (28a) 으로부터 하방으로 연장되는 선단부 (29) 를 포함한다. 아암부 (28) 의 선단 (28a) 은, 평면에서 보았을 때 홀더 (25) 로부터 길이 방향 (D1) 으로 가장 먼 부분을 의미한다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 복수의 아암부 (28) 는, 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로, 길이 방향 (D1) 에 직교하는 수평한 배열 방향 (D2) 으로 나열되어 있다. 복수의 아암부 (28) 는, 동일한 높이로 배치되어 있다. 배열 방향 (D2) 에 인접하는 2 개의 아암부 (28) 의 간격은, 다른 어느 간격과 동일해도 되고, 다른 간격의 적어도 하나와 상이해도 된다. 도 4 는, 복수의 아암부 (28) 가 등간격으로 배치되어 있는 예를 나타내고 있다.
길이 방향 (D1) 에 대한 복수의 아암부 (28) 의 길이는, 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로 짧아지고 있다. 복수의 노즐 (26) 의 선단 (복수의 아암부 (28) 의 선단 (28a)) 은, 길이 방향 (D1) 에 관해서 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로 나열되도록 길이 방향 (D1) 으로 어긋나 있다. 복수의 노즐 (26) 의 선단은, 평면에서 보았을 때 직선상으로 나열되어 있다.
노즐 이동 유닛 (24) 은, 컵 (15) 의 둘레에서 연직으로 연장되는 노즐 회동 (回動) 축선 (A2) 둘레로 홀더 (25) 를 회동시킴으로써, 평면에서 보았을 때 기판 (W) 을 지나는 원호상의 경로를 따라 복수의 노즐 (26) 을 이동시킨다. 이로써, 처리 위치와 대기 위치 사이에서 복수의 노즐 (26) 이 수평으로 이동한다. 처리 유닛 (2) 은, 복수의 노즐 (26) 의 대기 위치의 하방에 배치된 바닥이 있는 통 형상의 대기 포트 (35) 를 포함한다. 대기 포트 (35) 는, 평면에서 보았을 때 컵 (15) 의 둘레에 배치되어 있다.
처리 위치는, 복수의 노즐 (26) 로부터 토출된 약액이 기판 (W) 의 상면에 착액되는 위치이다. 처리 위치에서는, 복수의 노즐 (26) 과 기판 (W) 이 평면에서 보았을 때 중첩되고, 복수의 노즐 (26) 의 선단이, 평면에서 보았을 때, 회전 축선 (A1) 측으로부터 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로 직경 방향 (Dr) 으로 나열된다. 이 때, 제 1 노즐 (26A) 의 선단은, 평면에서 보았을 때기판 (W) 의 중앙부와 중첩되고, 제 4 노즐 (26D) 의 선단은, 평면에서 보았을 때기판 (W) 의 주연부와 중첩된다.
대기 위치는, 복수의 노즐 (26) 과 기판 (W) 이 평면에서 보았을 때 중첩되지 않도록, 복수의 노즐 (26) 이 퇴피한 위치이다. 대기 위치에서는, 복수의 노즐 (26) 의 선단이, 평면에서 보았을 때 컵 (15) 의 외주면 (외벽 (16) 의 외주면) 을 따르도록 컵 (15) 의 외측에 위치하고, 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로 둘레 방향 (회전 축선 (A1) 둘레의 방향) 으로 나열된다. 복수의 노즐 (26) 은, 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로, 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어지도록 배치된다.
다음으로, 도 5 및 도 6 을 참조하여, 복수의 노즐 (26) 에 대해 설명한다. 그 후, 처리액 공급 시스템에 대해 설명한다.
이하의 설명에서는, 제 1 노즐 (26A) 에 대응하는 구성의 선두 및 말미에, 각각 「제 1」및 「A」를 부여하는 경우가 있다. 예를 들어, 제 1 노즐 (26A) 에 대응하는 상류 유로 (48) 를, 「제 1 상류 유로 (48A) 」라고 하는 경우가 있다. 제 2 노즐 (26B) ∼ 제 4 노즐 (26D) 에 대응하는 구성에 대해서도 동일하다.
또, 이하의 설명에서는, 제 1 상류 히터 (43) 에 의한 처리액의 가열 온도를 상류 온도라고 하고, 하류 히터 (53) 에 의한 처리액의 가열 온도를 하류 온도라고 하는 경우가 있다. 제 2 하류 히터 (53) ∼ 제 4 하류 히터 (53) 에 의한 처리액의 가열 온도를, 각각, 제 2 하류 온도 ∼ 제 4 가열 온도라고 하는 경우도 있다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 노즐 본체 (27) 는, 처리액을 안내하는 수지 튜브 (30) 와, 수지 튜브 (30) 를 둘러싸는 단면 통 형상의 심금 (芯金) (31) 과, 심금 (31) 의 외면을 덮는 단면 통 형상의 수지 코팅 (32) 을 포함한다. 제 1 노즐 (26A) 이외의 각 노즐 (26) 은, 추가로 노즐 본체 (27) 의 선단부 (29) 에 장착된 노즐 헤드 (33) 를 포함한다.
노즐 본체 (27) 는, 노즐 본체 (27) 를 따라 연장되는 1 개의 유로를 형성하고 있다. 노즐 헤드 (33) 는, 노즐 본체 (27) 로부터 공급된 처리액을 안내하는 복수의 유로를 형성하고 있다. 노즐 본체 (27) 의 유로는, 노즐 본체 (27) 의 외면에서 개구되는 토출구 (34) 를 형성하고 있다. 노즐 헤드 (33) 의 복수의 유로는, 노즐 헤드 (33) 의 외면에서 개구되는 복수의 토출구 (34) 를 형성하고 있다. 노즐 본체 (27) 의 유로는, 후술하는 상류 유로 (48) 의 일부에 상당한다. 노즐 헤드 (33) 의 각 유로는, 후술하는 하류 유로 (52) 에 상당한다. 제 1 상류 유로 (48A) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 의 하류단은, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다.
도 5 및 도 6 은, 복수의 노즐 (26) 에 형성된 토출구 (34) 의 총 수가, 10 개인 예를 나타내고 있다. 제 1 노즐 (26A) 은, 노즐 본체 (27) 에 형성된 1 개의 토출구 (34) 를 포함한다. 제 1 노즐 (26A) 이외의 각 노즐 (26) 은, 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) 를 포함한다. 동일한 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) 는, 3 개의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 에 가장 가까운 내측 토출구와, 3 개의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 으로부터 가장 먼 외측 토출구와, 내측 토출구와 외측 토출구 사이에 배치된 중간 토출구에 의해 구성되어 있다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 복수의 토출구 (34) 는, 평면에서 보았을 때 직선상으로 나열되어 있다. 양 단의 2 개의 토출구 (34) 의 간격은, 기판 (W) 의 반경 이하이다. 인접하는 2 개의 토출구 (34) 의 간격은, 다른 어느 간격과 동일해도 되고, 다른 간격의 적어도 하나와 상이해도 된다. 또, 복수의 토출구 (34) 는, 동일한 높이로 배치되어 있어도 되고, 2 개 이상의 상이한 높이로 배치되어 있어도 된다.
복수의 노즐 (26) 이 처리 위치에 배치되면, 복수의 토출구 (34) 는, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리 (평면에서 보았을 때의 최단 거리) 가 상이한 복수의 위치에 각각 배치된다. 이 때, 복수의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 에 가장 가까운 최내 토출구 (제 1 토출구 (34A)) 는, 기판 (W) 의 중앙부의 상방에 배치되고, 복수의 토출구 (34) 중에서 회전 축선 (A1) 으로부터 가장 먼 최외 토출구 (제 4 토출구 (34D)) 는, 기판 (W) 의 주연부의 상방에 배치된다. 복수의 토출구 (34) 는, 평면에서 보았을 때 직경 방향 (Dr) 으로 나열된다.
제 1 노즐 (26A) 에 형성된 제 1 토출구 (34A) 는, 기판 (W) 의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출시키는 주토출구이다. 제 1 노즐 (26A) 이외의 각 노즐 (26) 에 형성된 제 2 토출구 (34B) ∼ 제 4 토출구 (34D) 는, 중앙부 이외의 기판 (W) 의 상면의 일부를 향하여 처리액을 토출시키는 복수의 부토출구이다. 제 1 토출구 (34A) 에 접속된 제 1 상류 유로 (48A) 는, 주상류 유로이고, 제 2 토출구 (34B) ∼ 제 4 토출구 (34D) 에 접속된 제 2 상류 유로 (48B) ∼ 제 4 상류 유로 (48D) 는, 복수의 부상류 유로이다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 각 토출구 (34) 는, 기판 (W) 의 상면에 대해 수직인 토출 방향으로 약액을 토출시킨다. 복수의 토출구 (34) 는, 기판 (W) 의 상면 내의 복수의 착액 위치를 향하여 약액을 토출시킨다. 복수의 착액 위치는, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 별도의 위치이다. 복수의 착액 위치 중에서 회전 축선 (A1) 에 가장 가까운 착액 위치를 제 1 착액 위치라고 하고, 복수의 착액 위치 중에서 2 번째로 회전 축선 (A1) 에 가까운 착액 위치를 제 2 착액 위치라고 하면, 제 1 토출구 (34A) 로부터 토출된 약액은, 제 1 착액 위치에 착액되고, 제 2 토출구 (34B) 로부터 토출된 약액은, 제 2 착액 위치에 착액된다.
다음으로, 도 1 및 도 2 를 참조하여, 처리액 공급 시스템에 대해 상세하게 설명한다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 약액으로서의 황산을 저류하는 제 1 약액 탱크 (41) 와, 제 2 약액으로서의 과산화수소수를 저류하는 제 2 약액 탱크 (61) 와, 순수를 안내하는 순수 유로 (65) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 약액 탱크 (41) 로부터 보내진 황산을 안내하는 제 1 약액 유로 (42) 와, 제 1 약액 유로 (42) 내를 흐르는 황산을 실온 (예를 들어 20 ∼ 30 ℃) 보다 높은 상류 온도에서 가열함으로써 제 1 약액 탱크 (41) 내의 황산의 온도를 조정하는 제 1 상류 히터 (43) 와, 제 1 약액 탱크 (41) 내의 황산을 제 1 약액 유로 (42) 에 보내는 제 1 펌프 (44) 와, 제 1 약액 유로 (42) 내의 황산을 제 1 약액 탱크 (41) 로 되돌리는 제 1 순환 유로 (40) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 제 2 약액 탱크 (61) 로부터 보내진 과산화수소수를 안내하는 제 2 약액 유로 (62) 와, 제 2 약액 탱크 (61) 내의 과산화수소수를 제 2 약액 유로 (62) 에 보내는 제 2 펌프 (63) 를 포함한다. 처리액 공급 시스템은, 제 2 약액 유로 (62) 를 흐르는 과산화수소수를 가열하는 제 2 상류 히터를 추가로 구비하고 있어도 된다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 약액 유로 (42) 를 개폐하는 제 1 약액 공급 밸브 (45) 와, 제 1 순환 유로 (40) 를 개폐하는 제 1 순환 밸브 (46) 와, 제 2 약액 유로 (62) 를 개폐하는 제 2 약액 공급 밸브 (64) 와, 순수 유로 (65) 를 개폐하는 순수 공급 밸브 (66) 와, 제 1 약액 유로 (42), 제 2 약액 유로 (62), 및 순수 유로 (65) 의 각각에 접속된 공급 유로 (47) 를 포함한다. 상류 전환 유닛은, 제 1 약액 공급 밸브 (45) 와, 제 2 약액 공급 밸브 (64) 와, 순수 공급 밸브 (66) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 공급 유로 (47) 로부터 공급된 액체를 복수의 토출구 (34) 를 향하여 안내하는 복수의 상류 유로 (48) 와, 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체의 유량을 검출하는 복수의 유량계 (49) 와, 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체의 유량을 변경하는 복수의 유량 조정 밸브 (50) 와, 복수의 상류 유로 (48) 를 각각 개폐하는 복수의 토출 밸브 (51) 를 포함한다. 도시는 하지 않지만, 유량 조정 밸브 (50) 는, 유로를 개폐하는 밸브 본체와, 밸브 본체의 개도를 변경하는 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는, 공압 액추에이터 또는 전동 액추에이터여도 되고, 이것들 이외의 액추에이터여도 된다.
처리액 공급 시스템은, 상류 유로 (48) 로부터 공급된 액체를 복수의 토출구 (34) 를 향하여 안내하는 복수의 하류 유로 (52) 를 포함한다. 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 각 상류 유로 (48) 의 하류단은, 복수의 하류 유로 (52) 로 분기되어 있다. 요컨대, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 각 상류 유로 (48) 는, 복수의 하류 유로 (52) 로 분기된 분기 상류 유로이다.
도 1 및 도 2 에서는, 분기 상류 유로가 2 개의 하류 유로 (52) 로 분기되어 있는 예를 나타내고 있다. 도 5 에서는, 분기 상류 유로가 3 개의 하류 유로 (52) 로 분기되어 있는 예를 나타내고 있다. 제 2 상류 유로 (48B) 로부터 분기된 3 개의 하류 유로 (52) 는, 각각, 동일한 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) (내측 토출구, 중간 토출구, 및 외측 토출구) 에 접속되어 있다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서도, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 제 1 상류 유로 (48A) 는, 제 1 노즐 (26A) 에 형성된 제 1 토출구 (34A) 에 접속되어 있다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체를 상류 온도보다 높은 하류 온도에서 가열하는 복수의 하류 히터 (53) 를 포함한다. 처리액 공급 시스템은, 추가로 복수의 하류 히터 (53) 보다 하류의 위치에서 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 에 각각 접속된 복수의 리턴 유로 (54) 와, 복수의 리턴 유로 (54) 를 각각 개폐하는 복수의 리턴 밸브 (55) 를 포함한다. 하류 전환 유닛은, 복수의 토출 밸브 (51) 와, 복수의 리턴 밸브 (55) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 복수의 리턴 유로 (54) 로부터 공급된 액체를 회수 유닛으로 안내하는 회수 유로 (67) 와, 복수의 리턴 유로 (54) 로부터 공급된 액체를 배액 유닛으로 안내하는 배액 유로 (69) 를 포함한다. 처리액 공급 시스템은, 추가로 회수 유로 (67) 를 개폐하는 회수 밸브 (68) 와, 배액 유로 (69) 를 개폐하는 배액 밸브 (70) 를 포함한다. 회수·배액 유닛은, 회수 밸브 (68) 와 배액 밸브 (70) 를 포함한다.
다음으로, 도 1 을 참조하여, 복수의 토출구 (34) 가 약액을 토출시키는 토출 상태의 처리액 공급 시스템에 대해 설명한다. 도 1 에서는, 열려 있는 밸브를 흑색으로 나타내고 있고, 닫혀 있는 밸브를 백색으로 나타내고 있다.
제 1 약액 탱크 (41) 내의 황산은, 제 1 상류 히터 (43) 에 의해 가열된 후, 제 1 약액 유로 (42) 로부터 공급 유로 (47) 로 흐른다. 제 2 약액 탱크 (61) 내의 과산화수소수는, 제 2 약액 유로 (62) 로부터 공급 유로 (47) 로 흐른다. 이로써, 황산 및 과산화수소수가 공급 유로 (47) 에서 혼합되어 발열한다. 공급 유로 (47) 에서 생성된 약액 (SPM) 은, 공급 유로 (47) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 로 흐른다. 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) (분기 상류 유로) 에 공급된 약액은, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 후, 복수의 하류 유로 (52) 로 흐른다.
제 1 상류 유로 (48A) 내의 약액은, 제 1 노즐 (26A) 에 형성된 1 개의 제 1 토출구 (34A) 에 공급된다. 제 2 상류 유로 (48B) 내의 약액은, 복수의 하류 유로 (52) 를 통하여, 제 2 노즐 (26B) 에 형성된 복수의 제 2 토출구 (34B) 에 공급된다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서도, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 이로써, 모든 토출구 (34) 로부터 약액이 토출된다.
하류 히터 (53) 에 의한 처리액의 가열 온도 (하류 온도) 는, 상류 히터에 의한 처리액의 가열 온도 (상류 온도) 보다 높다. 제 2 하류 온도 ∼ 제 4 하류 온도는, 제 2 하류 온도 ∼ 제 4 하류 온도의 순서로 높아지고 있다. 제 1 토출구 (34A) 는, 상류 온도의 약액 (SPM) 을 토출시킨다. 각 제 2 토출구 (34B) 는, 제 2 하류 온도의 약액을 토출시킨다. 각 제 3 토출구 (34C) 는, 제 3 하류 온도의 약액을 토출시키고, 각 제 4 토출구 (34D) 는, 제 4 하류 온도의 약액을 토출시킨다. 따라서, 복수의 토출구 (34) 로부터 토출되는 약액의 온도는, 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가한다.
다음으로, 도 2 를 참조하여, 복수의 토출구 (34) 로부터의 약액의 토출이 정지된 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템에 대해 설명한다. 도 2 에서는, 열려 있는 밸브를 흑색으로 나타내고 있고, 닫혀 있는 밸브를 백색으로 나타내고 있다.
제 1 약액 탱크 (41) 내의 황산은, 제 1 펌프 (44) 에 의해 제 1 약액 유로 (42) 에 보내진다. 제 1 펌프 (44) 에 의해 보내진 황산은, 제 1 상류 히터 (43) 에 의해 가열된 후, 제 1 순환 유로 (40) 를 통하여 제 1 약액 탱크 (41) 로 되돌아온다. 토출 정지 중에는, 황산 및 과산화수소수의 양방이 공급 유로 (47) 에 공급되지 않는다. 그 한편, 순수 유로 (65) 내의 순수가, 공급 유로 (47) 로 흐르고, 공급 유로 (47) 로부터 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 로 흐른다.
제 2 상류 유로 (48B) 내의 순수는, 제 2 상류 유로 (48B) 에 대응하는 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 후, 제 2 상류 유로 (48B) 로부터 리턴 유로 (54) 로 흐른다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서는, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 도 2 에서는, 회수 밸브 (68) 가 닫혀져 있고, 배액 밸브 (70) 가 열려 있는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 복수의 리턴 유로 (54) 에 공급된 순수는, 배액 유로 (69) 를 통하여 배액 유닛으로 안내된다. 복수의 리턴 유로 (54) 에 공급된 순수는, 회수 유로 (67) 를 통하여 회수 유닛으로 안내되어도 된다.
처리액의 온도는, 기판 (W) 의 처리에 큰 영향을 미치는 경우가 있다. 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 를 정지시키면, 하류 히터 (53) 의 운전을 재개했을 때에, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 처리액의 온도가 의도하는 온도에서 안정되기까지 시간이 걸린다. 그 때문에, 곧바로 처리액의 토출을 재개할 수 없어, 스루풋이 저하된다. 따라서, 토출 정지 중에, 순수를 하류 히터 (53) 로 가열 시킴으로써, 하류 히터 (53) 의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 또한 토출 정지 중에는 순수를 하류 히터 (53) 에 공급하므로, 약액의 소비량을 저감시킬 수 있다.
도 7 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례를 설명하기 위한 공정도이다. 이하의 각 동작은, 제어 장치 (3) 가 기판 처리 장치 (1) 를 제어함으로써 실행된다. 이하에서는 도 3 및 도 4 를 참조한다. 도 7 에 대해서는 적절히 참조한다.
처리 유닛 (2) 에 의해 기판 (W) 이 처리될 때에는, 복수의 노즐 (26) 이 스핀 척 (11) 의 상방으로부터 퇴피하고 있고, 스플래쉬 가이드 (17) 가 하부 위치에 위치하고 있는 상태에서, 반송 로봇의 핸드 (도시 생략) 에 의해, 기판 (W) 이 챔버 (7) 내에 반입된다. 이로써, 표면이 위를 향한 상태에서 기판 (W) 이 복수의 척 핀 (13) 위에 놓여진다. 그 후, 반송 로봇의 핸드가 챔버 (7) 의 내부로부터 퇴피하고, 챔버 (7) 의 반입 반출구 (8a) 가 셔터 (9) 에 의해 닫힌다.
기판 (W) 이 복수의 척 핀 (13) 위에 놓여진 후에는, 복수의 척 핀 (13) 이 기판 (W) 의 주연부에 가압되고, 기판 (W) 이 복수의 척 핀 (13) 에 의해 파지된다. 또, 가이드 승강 유닛 (18) 이, 스플래쉬 가이드 (17) 를 하부 위치로부터 상부 위치로 이동시킨다. 이로써, 스플래쉬 가이드 (17) 의 상단이 기판 (W) 보다 상방에 배치된다. 그 후, 스핀 모터 (14) 가 구동되어 기판 (W) 의 회전이 개시된다. 이로써, 기판 (W) 이 소정의 액처리 속도 (예를 들어 수백 rpm) 로 회전한다.
다음으로, 노즐 이동 유닛 (24) 이, 복수의 노즐 (26) 을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 이로써, 복수의 토출구 (34) 가 평면에서 보았을 때기판 (W) 과 중첩된다. 그 후, 복수의 토출 밸브 (51) 등이 제어되고, 약액이 복수의 노즐 (26) 로부터 동시에 토출된다 (도 7 의 스텝 S1). 복수의 노즐 (26) 은, 노즐 이동 유닛 (24) 이 복수의 노즐 (26) 을 정지시키고 있는 상태에서 약액을 토출시킨다. 복수의 토출 밸브 (51) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과 하면, 복수의 노즐 (26) 로부터의 약액의 토출이 동시에 정지된다 (도 7 의 스텝 S2). 그 후, 노즐 이동 유닛 (24) 이, 복수의 노즐 (26) 을 처리 위치로부터 대기 위치로 이동시킨다.
복수의 노즐 (26) 로부터 토출된 약액은, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면에 착액된 후, 원심력에 의해 기판 (W) 의 상면을 따라 바깥쪽 (회전 축선 (A1) 으로부터 멀어지는 방향) 으로 흐른다. 기판 (W) 의 상면 주연부에 이른 약액은, 기판 (W) 의 주위로 비산되어, 스플래쉬 가이드 (17) 의 내주면에 받아들여진다. 이와 같이 하여, 약액이 기판 (W) 의 상면 전역에 공급되고, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 약액의 액막이 기판 (W) 상에 형성된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역이 약액으로 처리된다.
복수의 노즐 (26) 로부터의 약액의 토출이 정지된 후에는, 린스액 밸브 (23) 가 열리고, 린스액 노즐 (21) 로부터의 린스액 (순수) 의 토출이 개시된다 (도 7 의 스텝 S3). 이로써, 기판 (W) 상의 약액이 린스액에 의해 씻겨 흘러, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 린스액의 액막이 형성된다. 린스액 밸브 (23) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 린스액 밸브 (23) 가 닫히고, 린스액 노즐 (21) 로부터의 린스액의 토출이 정지된다 (도 7 의 스텝 S4).
린스액 노즐 (21) 로부터의 린스액의 토출이 정지된 후에는, 기판 (W) 이 스핀 모터 (14) 에 의해 회전 방향으로 가속되어, 액처리 속도보다 큰 건조 속도 (예를 들어 수천 rpm) 로 기판 (W) 이 회전한다 (도 7 의 스텝 S5). 이로써, 기판 (W) 에 부착되어 있는 린스액이 기판 (W) 의 주위로 제거되어, 기판 (W) 이 건조된다. 기판 (W) 의 고속 회전이 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 모터 (14) 및 기판 (W) 의 회전이 정지된다.
기판 (W) 의 회전이 정지된 후에는, 가이드 승강 유닛 (18) 이, 스플래쉬 가이드 (17) 를 상부 위치로부터 하부 위치로 이동시킨다. 또한, 복수의 척 핀 (13) 에 의한 기판 (W) 의 유지가 해제된다. 반송 로봇은, 복수의 노즐 (26) 이 스핀 척 (11) 의 상방으로부터 퇴피하고 있고, 스플래쉬 가이드 (17) 가 하부 위치에 위치하고 있는 상태에서, 핸드를 챔버 (7) 의 내부에 진입시킨다. 그 후, 반송 로봇은, 핸드에 의해 스핀 척 (11) 상의 기판 (W) 을 취하고, 이 기판 (W) 을 챔버 (7) 로부터 반출한다.
도 8 은, 기판 (W) 의 에칭량의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 8 에 나타내는 측정치 A ∼ 측정치 C 에 있어서의 기판 (W) 의 처리 조건은, 약액을 토출시키는 노즐을 제외하고, 동일하다.
측정치 A 는, 복수의 노즐 (26) 을 정지시키면서, 복수의 토출구 (34) (10 개의 토출구 (34)) 로 약액을 토출시키고, 기판 (W) 을 에칭했을 때의 에칭량의 분포를 나타내고 있다.
측정치 B 는, 모든 노즐 헤드 (33) 가 분리된 복수의 노즐 (26) 을 정지시키면서, 복수의 토출구 (34) (4 개의 토출구 (34)) 로 약액을 토출시키고, 기판 (W) 을 에칭했을 때의 에칭량의 분포를 나타내고 있다. 즉, 측정치 B 는, 4 개의 노즐 본체 (27) 에 각각 형성된 4 개의 토출구 (34) (제 1 토출구 (34A) 에 상당하는 것) 로 약액을 토출시켰을 때의 에칭량의 분포를 나타내고 있다.
측정치 C 는, 1 개의 토출구 (34) 에만 약액을 토출시키고, 약액의 착액 위치를 기판 (W) 의 상면 중앙부에서 고정시켰을 때의 에칭량의 분포를 나타내고 있다.
측정치 C 에서는, 기판 (W) 의 중앙부로부터 멀어짐에 따라 에칭량이 감소 하고 있어, 에칭량의 분포가 산형 (山形) 의 곡선을 나타내고 있다. 요컨대, 에칭량은, 약액의 착액 위치에서 가장 크고, 착액 위치로부터 멀어짐에 따라 감소하고 있다. 이에 대하여, 측정치 A 및 측정치 B 에서는, 측정치 C 와 비교하여, 기판 (W) 의 중앙부 이외의 위치에서의 에칭량이 증가하고 있고, 에칭의 균일성이 대폭 개선되어 있다.
측정치 B 에서는, 7 개의 산이 형성되어 있다. 한가운데의 산의 정상점은, 가장 내측의 착액 위치에 대응하는 위치이고, 그 외측의 2 개의 산의 정상점은, 내측으로부터 2 번째의 착액 위치에 대응하는 위치이다. 또한, 외측의 2 개의 산의 위치는, 내측으로부터 3 번째의 착액 위치에 대응하는 위치이고, 가장 외측의 2 개의 산의 위치는, 내측으로부터 4 번째의 착액 위치에 대응하는 위치이다.
측정치 A 에서는, 측정치 B 와 마찬가지로, 복수의 착액 위치에 대응하는 복수의 산이 형성되어 있다. 측정치 B 에서는, 토출구 (34) 의 수가 4 개인 데에 반해, 측정치 A 에서는, 토출구 (34) 의 수가 10 개이므로, 산의 수가 증가하고 있다. 또한, 측정치 B 와 비교하여, 에칭량의 분포를 나타내는 선이, 좌우 방향으로 연장되는 직선 (에칭량이 일정한 직선) 에 가까워지고 있어, 에칭의 균일성이 개선되어 있다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, 처리액을 안내하는 공급 유로 (47) 가, 복수의 상류 유로 (48) 로 분기되어 있다. 이로써, 토출구 (34) 의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 복수의 하류 유로 (52) 로 분기된 분기 상류 유로가 복수의 상류 유로 (48) 에 포함되어 있으므로, 토출구 (34) 의 수를 더욱 증가시킬 수 있다.
공급 유로 (47) 를 흐르는 처리액은, 상류 유로 (48) 또는 하류 유로 (52) 로부터 토출구 (34) 에 공급되고, 회전 축선 (A1) 둘레로 회전하는 기판 (W) 의 상면을 향하여 토출된다. 복수의 토출구 (34) 는, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 따라서, 1 개의 토출구 (34) 에만 처리액을 토출시키는 경우와 비교하여, 기판 (W) 상의 처리액의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이로써, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 토출 정지 중에, 액체를 상류 유로 (48) 에 공급하고, 하류 히터 (53) 로 가열시킨다. 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 액체는, 복수의 토출구 (34) 로부터 토출되지 않고, 상류 유로 (48) 로부터 리턴 유로 (54) 로 흐른다. 따라서, 토출 정지 중이어도, 하류 히터 (53) 의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 그 때문에, 곧바로 처리액의 토출을 재개할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 제 1 약액 탱크 (41) 및 제 2 약액 탱크 (61) 에 각각 저류된 제 1 약액 및 제 2 약액이, 공급 유로 (47) 에 공급된다. 제 1 약액 및 제 2 약액을 함유하는 액체를 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 로 가열시키는 경우, 이 액체를 제 1 약액 탱크 (41) 및 제 2 약액 탱크 (61) 로 되돌릴 수 없기 때문에, 제 1 약액 및 제 2 약액의 소비량이 증가한다. 본 실시형태에서는, 토출 정지 중에, 순수를 상류 유로 (48) 에 공급하고, 하류 히터 (53) 로 가열시킨다. 따라서, 약액의 소비량을 저감시키면서, 하류 히터 (53) 의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 를 통과한 처리액을 회수 유닛으로 되돌릴 수 있으므로, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 하류 히터 (53) 의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 또한 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 를 통과한 처리액을 회수 유닛으로 되돌리지 않고, 배출할 수도 있다. 예를 들어 제 1 약액 탱크 (41) 및 제 2 약액 탱크 (61) 에 각각 저류된 2 종류의 액체를 공급 유로 (47) 에 공급하는 경우, 2 종류의 액체가 처리액에 함유되어 있으므로, 이 처리액을 제 1 약액 탱크 (41) 및 제 2 약액 탱크 (61) 로 되돌릴 수 없다. 본 실시형태에서는, 회수 및 배액을 선택할 수 있으므로, 이와 같은 경우에도, 하류 히터 (53) 의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 복수의 하류 유로 (52) 의 상류단이 챔버 (7) 내에 배치되어 있다. 분기 상류 유로는, 챔버 (7) 내에서 복수의 하류 유로 (52) 로 분기되어 있다. 따라서, 분기 상류 유로가 챔버 (7) 의 밖에서 분기되어 있는 경우와 비교하여, 각 하류 유로 (52) 의 길이 (액체가 흐르는 방향의 길이) 를 단축할 수 있다. 이로써, 처리액으로부터 하류 유로 (52) 로의 전열에 의한 처리액의 온도 저하를 억제할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 복수의 상류 유로 (48) 의 상류단이 유체 박스 (5) 내에 배치되어 있다. 공급 유로 (47) 는, 유체 박스 (5) 내에서 복수의 상류 유로 (48) 로 분기되어 있다. 따라서, 공급 유로 (47) 가 유체 박스 (5) 보다 상류의 위치에서 복수의 상류 유로 (48) 로 분기되어 있는 경우와 비교하여, 각 상류 유로 (48) 의 길이 (액체가 흐르는 방향의 길이) 를 단축할 수 있다. 이로써, 처리액으로부터 상류 유로 (48) 로의 전열에 의한 처리액의 온도 저하를 억제할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 하류 히터 (53) 에 의해 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열된 처리액이, 최내 상류 유로 (제 1 상류 유로 (48A)) 이외의 상류 유로 (48) 로부터 최내 토출구 (제 1 토출구 (34A)) 이외의 토출구 (34) 에 공급되고, 이 토출구 (34) 로부터 토출된다. 요컨대, 상류 온도의 처리액이 최내 토출구로부터 토출되는 한편, 상류 온도보다 고온의 처리액이, 최내 토출구보다 외측에 위치하는 토출구 (34) 로부터 토출된다.
이와 같이, 기판 (W) 의 상면에 공급되는 처리액의 온도가 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가하므로, 동일한 온도의 처리액을 각 토출구 (34) 에 토출시키는 경우와 비교하여, 온도의 균일성을 높일 수 있다. 이로써, 처리액의 소비량을 저감시키면서, 처리의 균일성을 높일 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 제 1 토출구 (34A) 와 제 2 토출구 (34B) 가 평면에서 보았을 때 직경 방향 (Dr) 으로 나열되어 있다. 복수의 토출구 (34) 가 평면에서 보았을 때 직경 방향 (Dr) 으로 나열되도록, 동일한 길이의 복수의 노즐 (26) 을 길이 방향 (D1) 에 직교하는 수평 방향으로 나열하면, 복수의 노즐 (26) 전체의 폭이 증가한다 (도 9 참조). 복수의 토출구 (34) 가 평면에서 보았을 때 직경 방향 (Dr) 으로 나열되도록, 길이가 상이한 복수의 노즐 (26) 을 연직 방향으로 나열하면, 복수의 노즐 (26) 전체의 높이가 증가한다 (도 10A 및 도 10B 참조).
이에 대하여, 본 실시형태에서는, 복수의 아암부 (28) 를 길이 방향 (D1) 에 직교하는 수평한 배열 방향 (D2) 으로 나열한다. 또한, 복수의 아암부 (28) 의 선단 (28a) 이 길이 방향 (D1) 에 관해서 회전 축선 (A1) 측으로부터 제 1 노즐 (26A) ∼ 제 4 노즐 (26D) 의 순서로 나열되도록, 복수의 아암부 (28) 의 선단 (28a) 을 길이 방향 (D1) 으로 어긋나게 한다 (도 4 참조). 이로써, 복수의 노즐 (26) 전체의 폭 및 높이의 양방을 억제하면서, 복수의 토출구 (34) 를 평면에서 보았을 때 직경 방향 (Dr) 으로 나열할 수 있다.
본 발명은, 전술한 실시형태의 내용에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에 있어서 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는, 노즐 (26) 의 수가, 4 개인 경우에 대해 설명했지만, 노즐 (26) 의 수는, 2 또는 3 개여도 되고, 5 개 이상이도 된다.
상기 실시형태에서는, 하류 히터 (53) 가 제 1 상류 유로 (48A) 에 형성되어 있지 않고, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 모든 상류 유로 (48) 에 하류 히터 (53) 가 형성되어 있는 경우에 대해 설명했지만, 제 1 상류 유로 (48A) 를 포함하는 모든 상류 유로 (48) 에 하류 히터 (53) 가 형성되어 있어도 된다. 리턴 유로 (54) 에 대해서도 동일하다.
상기 실시형태에서는, 노즐 헤드 (33) 가 제 1 노즐 (26A) 에 형성되어 있지 않고, 제 1 노즐 (26A) 이외의 모든 노즐 (26) 에 노즐 헤드 (33) 가 장착되어 있는 경우에 대해 설명했지만, 제 1 노즐 (26A) 을 포함하는 모든 노즐 (26) 에 노즐 헤드 (33) 가 형성되어 있어도 된다. 이것과는 반대로, 모든 노즐 (26) 에 노즐 헤드 (33) 가 형성되어 있지 않아도 된다.
상기 실시형태에서는, 3 개의 하류 유로 (52) 와 3 개의 토출구 (34) 가, 1 개의 노즐 헤드 (33) 에 형성되어 있는 경우에 대해 설명했지만, 1 개의 노즐 헤드 (33) 에 형성되어 있는 하류 유로 (52) 및 토출구 (34) 의 수는, 2 개여도 되고, 4개 이상이어도 된다.
상기 실시형태에서는, 분기 상류 유로 (제 1 상류 유로 (48A) 이외의 상류 유로 (48)) 가, 챔버 (7) 내에서 복수의 하류 유로 (52) 로 분기되어 있는 경우에 대해 설명했지만, 분기 상류 유로는, 챔버 (7) 의 밖에서 분기되어 있어도 된다.
상기 실시형태에서는, 복수의 토출구 (34) 가, 평면에서 보았을 때 직경 방향 (Dr) 으로 나열되어 있는 경우에 대해 설명했지만, 복수의 토출구 (34) 가, 회전 축선 (A1) 으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치된다면, 복수의 토출구 (34) 는, 평면에서 보았을 때 직경 방향 (Dr) 으로 나열되어 있지 않아도 된다.
상기 실시형태에서는, 복수의 노즐 (26) 을 정지시키면서, 복수의 노즐 (26) 로 약액을 토출시키는 경우에 대해 설명했지만, 복수의 노즐 (26) 을 노즐 회동 축선 (A2) 둘레로 회동시키면서, 복수의 노즐 (26) 로 약액을 토출시켜도 된다.
상기 실시형태에서는, 모든 토출 밸브 (51) 가 동시에 열리고, 모든 토출 밸브 (51) 가 동시에 닫히는 경우에 대해 설명했지만, 제어 장치 (3) 는, 외측의 토출구 (34) 가 처리액을 토출시키고 있는 시간이, 내측의 토출구 (34) 가 처리액을 토출시키고 있는 시간보다 길어지도록, 복수의 토출 밸브 (51) 를 제어해도 된다.
상기 실시형태에서는, 토출 정지 중에 순수를 하류 히터 (53) 로 가열시키는 경우에 대해 설명했지만, 황산 또는 과산화수소수를 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 로 가열시켜도 된다. 이 경우, 황산 또는 과산화수소수의 소비량을 저감시키기 위해서, 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 로 가열된 약액 (황산 또는 과산화수소수) 을, 회수 유닛으로서의 원래의 탱크 (제 1 약액 탱크 (41) 또는 제 2 약액 탱크 (61)) 로 되돌려도 된다. 또한, 쿨러에 의해 냉각된 약액을 원래의 탱크로 되돌려도 된다.
상기 실시형태에서는, 2 종류의 약액 (황산 및 과산화수소수) 을 공급 유로 (47) 에 공급하고, 2 종류의 약액을 함유하는 혼합 약액을 복수의 토출구 (34) 에 토출시키는 경우에 대해 설명했지만, 1 종류의 약액이 공급 유로 (47) 에 공급되고, 복수의 토출구 (34) 로부터 토출되어도 된다.
상기 실시형태에서는, 회수 유로 (67) 및 배액 유로 (69) 의 양방이 리턴 유로 (54) 에 접속되어 있는 경우에 대해 설명했지만, 회수 유로 (67) 및 배액 유로 (69) 의 일방만이 리턴 유로 (54) 에 접속되어 있어도 된다.
제어 장치 (3) 는, 기판 (W) 의 표면의 각 부에 공급되는 처리액의 온도를 처리 전의 박막의 두께에 따라 제어함으로써, 처리 후의 박막의 두께를 균일화해도 된다.
도 11 은, 처리 전후에 있어서의 박막의 두께와 기판 (W) 에 공급되는 처리액의 온도의 이미지를 나타내는 그래프이다. 도 11 의 일점 쇄선은, 처리 전의 막 두께를 나타내고 있고, 도 11 의 이점 쇄선은, 처리 후의 막 두께를 나타내고 있다. 도 11 의 실선은, 기판 (W) 에 공급되는 처리액의 온도를 나타내고 있다. 도 11 의 가로축은, 기판 (W) 의 반경을 나타내고 있다. 처리 전의 막 두께는, 기판 처리 장치 (1) 이외의 장치 (예를 들어, 호스트 컴퓨터) 로부터 기판 처리 장치 (1) 에 입력되어도 되고, 기판 처리 장치 (1) 에 형성된 측정기에 의해 측정되어도 된다.
도 11 에 나타내는 예의 경우, 제어 장치 (3) 는, 처리액의 온도가 처리 전의 막 두께와 동일하게 변화되도록, 기판 처리 장치 (1) 를 제어해도 된다. 구체적으로는, 제어 장치 (3) 는, 복수의 상류 유로 (48) 에서의 처리액의 온도가, 처리 전의 막 두께에 따른 온도가 되도록, 복수의 하류 히터 (53) 를 제어해도 된다.
이 경우, 처리 전의 막 두께가 상대적으로 큰 위치에 상대적으로 고온의 처리액이 공급되고, 처리 전의 막 두께가 상대적으로 작은 위치에 상대적으로 저온의 처리액이 공급된다. 기판 (W) 의 표면에 형성된 박막의 에칭량은, 고온의 처리액이 공급되는 위치에서 상대적으로 증가하고, 저온의 처리액이 공급되는 위치에서 상대적으로 감소한다. 그 때문에, 처리 후의 박막의 두께가 균일화된다.
전술한 모든 구성의 2 개 이상이 조합되어도 된다. 전술한 모든 공정의 2 개 이상이 조합되어도 된다.
제 2 실시형태
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 전술한 각 부와 동등한 구성 부분에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 12 및 도 13 에 나타내는 바와 같이, 처리액 공급 시스템은, 약액을 저류 하는 약액 탱크 (41) 와, 약액 탱크 (41) 로부터 보내진 약액을 안내하는 약액 유로 (42) 와, 약액 유로 (42) 내를 흐르는 약액을 실온 (예를 들어 20 ∼ 30 ℃) 보다 높은 상류 온도에서 가열함으로써 약액 탱크 (41) 내의 약액의 온도를 조정하는 상류 히터 (43) 와, 약액 탱크 (41) 내의 약액을 약액 유로 (42) 에 보내는 펌프 (44) 와, 약액 유로 (42) 내의 약액을 약액 탱크 (41) 로 되돌리는 순환 유로 (40) 을 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 약액 유로 (42) 를 개폐하는 공급 밸브 (45) 와, 순환 유로 (40) 를 개폐하는 순환 밸브 (46) 와, 약액 유로 (42) 에 접속된 공급 유로 (47) 를 포함한다. 상류 전환 유닛은, 공급 밸브 (45) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 공급 유로 (47) 로부터 공급된 액체를 복수의 토출구 (34) 를 향하여 안내하는 복수의 상류 유로 (48) 와, 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체의 유량을 검출하는 복수의 유량계 (49) 와, 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체의 유량을 변경하는 복수의 유량 조정 밸브 (50) 와, 복수의 상류 유로 (48) 를 각각 개폐하는 복수의 토출 밸브 (51) 를 포함한다. 도시는 하지 않지만, 유량 조정 밸브 (50) 는, 유로를 개폐하는 밸브 본체와 밸브 본체의 개도를 변경하는 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는, 공압 액추에이터 또는 전동 액추에이터여도 되고, 이것들 이외의 액추에이터여도 된다.
처리액 공급 시스템은, 상류 유로 (48) 로부터 공급된 액체를 복수의 토출구 (34) 를 향하여 안내하는 복수의 하류 유로 (52) 를 포함한다. 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 각 상류 유로 (48) 의 하류단은, 복수의 하류 유로 (52) 로 분기되어 있다. 요컨대, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 각 상류 유로 (48) 는, 복수의 하류 유로 (52) 로 분기된 분기 상류 유로이다.
도 12 및 도 13 에서는, 분기 상류 유로가 2 개의 하류 유로 (52) 로 분기되어 있는 예를 나타내고 있다. 도 5 에서는, 분기 상류 유로가 3 개의 하류 유로 (52) 로 분기되어 있는 예를 나타내고 있다. 제 2 상류 유로 (48B) 로부터 분기된 3 개의 하류 유로 (52) 는, 각각, 동일한 노즐 헤드 (33) 에 형성된 3 개의 토출구 (34) (내측 토출구, 중간 토출구, 및 외측 토출구) 에 접속되어 있다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서도, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 제 1 상류 유로 (48A) 는, 제 1 노즐 (26A) 에 형성된 제 1 토출구 (34A) 에 접속되어 있다.
처리액 공급 시스템은, 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 내를 흐르는 액체를 상류 온도보다 높은 하류 온도에서 가열하는 복수의 하류 히터 (53) 를 포함한다. 처리액 공급 시스템은, 추가로 복수의 하류 히터 (53) 보다 하류의 위치에서 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 에 각각 접속된 복수의 리턴 유로 (54) 와, 복수의 리턴 유로 (54) 를 각각 개폐하는 복수의 리턴 밸브 (55) 를 포함한다. 하류 전환 유닛은, 복수의 토출 밸브 (51) 와 복수의 리턴 밸브 (55) 를 포함한다.
처리액 공급 시스템은, 복수의 리턴 유로 (54) 로부터 공급된 약액을 냉각시키는 쿨러 (56) 와, 쿨러 (56) 로부터 약액 탱크 (41) 로 약액을 안내하는 탱크 회수 유로 (57) 를 포함한다. 복수의 리턴 유로 (54) 로부터 쿨러 (56) 에 공급된 약액은, 쿨러 (56) 에 의해 상류 온도에 근접된 후, 탱크 회수 유로 (57) 를 통하여 약액 탱크 (41) 로 안내된다. 쿨러 (56) 는, 수랭 유닛 또는 공랭 유닛이어도 되고, 이것들 이외의 냉각 유닛이어도 된다.
다음으로, 도 12 를 참조하여, 복수의 토출구 (34) 가 약액을 토출시키는 토출 상태의 처리액 공급 시스템에 대해 설명한다. 도 12 에서는, 열려 있는 밸브를 흑색으로 나타내고 있고, 닫혀 있는 밸브를 백색으로 나타내고 있다.
약액 탱크 (41) 내의 약액은, 펌프 (44) 에 의해 약액 유로 (42) 에 보내진다. 펌프 (44) 에 의해 보내진 약액은, 상류 히터 (43) 에 의해 가열된 후, 약액 유로 (42) 로부터 공급 유로 (47) 로 흐르고, 공급 유로 (47) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 로 흐른다. 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) (분기 상류 유로) 에 공급된 약액은, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 후, 복수의 하류 유로 (52) 로 흐른다.
제 1 상류 유로 (48A) 내의 약액은, 제 1 노즐 (26A) 에 형성된 1 개의 제 1 토출구 (34A) 에 공급된다. 제 2 상류 유로 (48B) 내의 약액은, 복수의 하류 유로 (52) 를 통하여, 제 2 노즐 (26B) 에 형성된 복수의 제 2 토출구 (34B) 에 공급된다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서도, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 이로써, 모든 토출구 (34) 로부터 약액이 토출된다.
하류 히터 (53) 에 의한 처리액의 가열 온도 (하류 온도) 는, 상류 히터 (43) 에 의한 처리액의 가열 온도 (상류 온도) 보다 높다. 제 2 ∼ 제 4 하류 온도는, 제 2 ∼ 제 4 하류 온도의 순서로 높아지고 있다. 제 1 토출구 (34A) 는, 상류 온도의 약액을 토출시킨다. 각 제 2 토출구 (34B) 는, 제 2 하류 온도의 약액을 토출시킨다. 각 제 3 토출구 (34C) 는, 제 3 하류 온도의 약액을 토출시키고, 각 제 4 토출구 (34D) 는, 제 4 하류 온도의 약액을 토출시킨다. 따라서, 복수의 토출구 (34) 로부터 토출되는 약액의 온도는, 회전 축선 (A1) 으로부터 멀어짐에 따라 단계적으로 증가한다.
다음으로, 도 13 을 참조하여, 복수의 토출구 (34) 로부터의 약액의 토출이 정지된 토출 정지 상태의 처리액 공급 시스템에 대해 설명한다. 도 13 에서는, 열려 있는 밸브를 흑색으로 나타내고 있고, 닫혀 있는 밸브를 백색으로 나타내고 있다.
약액 탱크 (41) 내의 약액은, 펌프 (44) 에 의해 약액 유로 (42) 에 보내진다. 펌프 (44) 에 의해 보내진 약액의 일부는, 상류 히터 (43) 에 의해 가열된 후, 순환 유로 (40) 를 통하여 약액 탱크 (41) 로 되돌아온다. 펌프 (44) 에 의해 보내진 나머지의 약액은, 약액 유로 (42) 로부터 공급 유로 (47) 로 흐르고, 공급 유로 (47) 로부터 제 1 상류 유로 (48A) 이외의 복수의 상류 유로 (48) 로 흐른다.
제 2 상류 유로 (48B) 내의 약액은, 제 2 상류 유로 (48B) 에 대응하는 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 후, 리턴 유로 (54) 를 통하여 쿨러 (56) 로 흐른다. 제 3 상류 유로 (48C) 및 제 4 상류 유로 (48D) 에 대해서는, 제 2 상류 유로 (48B) 와 동일하다. 쿨러 (56) 에 공급된 약액은, 쿨러 (56) 에서 냉각된 후, 탱크 회수 유로 (57) 를 통하여 약액 탱크 (41) 로 되돌아온다. 이로써, 펌프 (44) 에 의해 약액 유로 (42) 에 보내진 모든 약액이, 약액 탱크 (41) 로 되돌아온다.
처리액의 온도는, 기판 (W) 의 처리에 큰 영향을 미치는 경우가 있다. 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 를 정지시키면, 하류 히터 (53) 의 운전을 재개했을 때에, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 처리액의 온도가 의도하는 온도에서 안정되기까지 시간이 걸린다. 그 때문에, 곧바로 처리액의 토출을 재개할 수 없어, 스루풋이 저하된다.
전술한 바와 같이, 토출 정지 중이어도, 약액을 하류 히터 (53) 에 계속 흘려, 하류 히터 (53) 로 약액을 가열시킨다. 이로써, 하류 히터 (53) 의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 또한, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 약액을 약액 탱크 (41) 로 되돌리므로, 약액의 소비량을 저감시킬 수 있다.
고온의 약액을 약액 탱크 (41) 로부터 처리 유닛 (2) 에 공급하는 경우, 배관에서의 열 손실에 의한 약액의 온도 저하를 억제하기 위해서, 약액 탱크 (41) 를 처리 유닛 (2) 의 근방에 배치하여, 약액 탱크 (41) 로부터 처리 유닛 (2) 까지의 유로 길이를 단축하는 경우가 있다.
그러나, 약액 탱크 (41) 가 처리 유닛 (2) 에 가까우면 하류 히터 (53) 에 의해 토출 정지 중에 가열된 약액은, 충분히 온도 저하되지 않고 약액 탱크 (41) 로 되돌아온다. 약액 탱크 (41) 내의 약액의 온도가 설정 온도를 초과하면, 액온이 자연스럽게 설정 온도 이하가 될 때까지 장시간 기다릴 필요가 있다.
본 실시형태에서는, 제어 장치 (3) 가, 복수의 유량 조정 밸브 (50) 를 포함하는 리턴 유량 조정 유닛의 개도를 토출 중일 때보다 감소시킨다. 토출 정지 중의 유량 조정 밸브 (50) 의 개도는, 토출 중일 때의 개도보다 작다. 토출 중에 공급 유로 (47) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 에 공급되는 약액의 총 유량 (FR1) 은, 토출 정지 중에 공급 유로 (47) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 에 공급되는 약액의 총 유량 (FR2) 보다 크다.
제어 장치 (3) 는, 가열 후의 액온이 설정 온도 (하류 온도) 가 되도록 하류 히터 (53) 를 제어한다. 가열 전의 액온이 일정하고, 가열 후의 액온이 일정하면, 하류 히터 (53) 에 의해 액체에 부여되는 열량은, 유량이 작아질수록 감소한다. 따라서, 토출 정지 중에 유량 조정 밸브 (50) 의 개도를 감소시킴으로써, 약액을 매개로 하여 하류 히터 (53) 로부터 약액 탱크 (41) 내의 약액에 전달되는 총 열량을 저감시킬 수 있다. 게다가, 리턴 유로 (54) 를 통하여 약액 탱크 (41) 로 되돌아오는 약액은, 쿨러 (56) 에 의해 상류 온도 근방의 온도 (예를 들어, 상류 온도 이하의 온도) 까지 냉각된다.
이와 같이, 리턴 유로 (54) 를 통하여 약액 탱크 (41) 로 되돌아오는 약액의 유량을 감소시킴과 함께, 이 약액을 쿨러 (56) 에서 냉각시키므로, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 약액을 약액 탱크 (41) 로 회수하는 경우에도, 약액 탱크 (41) 내의 약액을 설정 온도 또는 그 부근으로 유지할 수 있다. 따라서, 약액 탱크 (41) 를 처리 유닛 (2) 의 근방에 배치할 수 있고, 배관에서의 열 손실에 의한 약액의 온도 저하를 억제할 수 있다.
제 2 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례는, 제 1 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례와 동일하다. 제 2 실시형태에 관련된 기판 (W) 의 에칭량의 분포에 대해서도, 제 1 실시형태에 관련된 기판 (W) 의 에칭량의 분포와 동일하다.
제 2 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 관련된 작용 효과에 추가로, 이하의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
본 실시형태에서는, 토출 정지 중에, 약액을 상류 유로 (48) 에 공급하고, 하류 히터 (53) 로 가열시킨다. 따라서, 토출 정지 중이어도, 하류 히터 (53) 의 온도가 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 그 때문에, 곧바로 약액의 토출을 재개할 수 있다. 또한 토출 정지 중에는, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된 약액을 리턴 유로 (54) 를 통하여 약액 탱크 (41) 로 되돌리므로, 약액의 소비량을 저감시킬 수 있다. 게다가, 복수의 유량 조정 밸브 (50) 를 포함하는 리턴 유량 조정 유닛은, 토출 정지 중에 리턴 유로 (54) 로부터 약액 탱크 (41) 로 되돌아오는 약액의 유량을 감소시키므로, 약액 탱크 (41) 내의 약액에 부여되는 열량을 저감시킬 수 있고, 액온의 변동을 억제할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 토출 중뿐만 아니라, 토출 정지 중에도, 약액이 하류 히터 (53) 에 공급되고, 하류 히터 (53) 에 의해 가열된다. 토출 정지 중에 하류 히터 (53) 로 가열된 약액은, 상류 유로 (48) 로부터 리턴 유로 (54) 로 흐른다. 약액 탱크 (41) 를 향해 리턴 유로 (54) 내를 흐르는 약액은, 쿨러 (56) 에 의해 냉각된다. 따라서, 쿨러 (56) 에 의해 냉각된 약액이, 약액 탱크 (41) 로 되돌아온다. 그 때문에, 약액 탱크 (41) 내의 약액의 온도의 변동을 더욱 억제할 수 있다.
본 발명은, 전술한 실시형태의 내용에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에 있어서 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들어, 약액 탱크 (41) 를 향해 리턴 유로 (54) 를 흐르는 약액을 쿨러 (56) 에서 냉각시키는 경우에 대해 설명했지만, 리턴 유로 (54) 를 통하여 약액 탱크 (41) 로 되돌아오는 약액의 유량의 조정에 의해, 약액 탱크 (41) 내의 약액을 설정 온도 부근으로 유지할 수 있다면, 쿨러 (56) 를 생략해도 된다. 요컨대, 리턴 유로 (54) 를 흐르는 약액을 쿨러 (56) 에서 냉각시키지 않고 약액 탱크 (41) 로 되돌려도 된다.
상기 실시형태에서는, 공급 유로 (47) 에 약액을 공급하는 약액 유로 (42) 가 형성되어 있는 경우에 대해 설명했지만, 공급 유로 (47) 에 액체를 공급하는 복수의 처리액 유로가 형성되어 있어도 된다.
예를 들어, 제 1 액체가 제 1 액체 유로로부터 공급 유로 (47) 에 공급되고, 제 2 액체가 제 2 액체 유로로부터 공급 유로 (47) 에 공급되어도 된다. 이 경우, 제 1 액체 및 제 2 액체가 공급 유로 (47) 에서 혼합되므로, 제 1 액체 및 제 2 액체를 함유하는 혼합액이, 공급 유로 (47) 로부터 복수의 상류 유로 (48) 에 공급된다. 제 1 액체 및 제 2 액체는, 동종의 액체여도 되고, 상이한 종류의 액체로서도 된다. 제 1 액체 및 제 2 액체의 구체예는, 황산 및 과산화수소수의 조합과 TMAH 및 순수의 조합이다.
전술한 모든 구성의 2 개 이상이 조합되어도 된다. 전술한 모든 공정의 2 개 이상이 조합되어도 된다.
어떠한 실시형태에 관련된 특징을 다른 실시형태에 추가해도 된다.
본 출원은, 2015년 2월 25일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2015-035517호와, 2015년 2월 25일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2015-035518호에 대응하고 있고, 이들 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 도입되는 것으로 한다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체예에 불과하며, 본 발명은 이들 구체예에 한정하여 해석되어야 하는 것이 아니고, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부하는 청구의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (13)

  1. 기판을 수평으로 유지하면서 기판의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 둘레로 회전시키는 기판 유지 유닛과,
    공급 유로와, 복수의 상류 유로와, 복수의 토출구와, 복수의 리턴 유로와, 복수의 하류 히터와, 하류 전환 유닛을 포함하고, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 시스템을 포함하고,
    상기 공급 유로는, 액체를 상기 복수의 상류 유로를 향하여 안내하고,
    상기 복수의 상류 유로는, 상기 공급 유로로부터 분기되어 있고, 상기 공급 유로로부터 공급된 액체를 상기 복수의 토출구를 향하여 안내하고,
    상기 복수의 토출구는, 상기 기판의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출시키는 주토출구와, 상기 상면 중앙부로부터 떨어져 있고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한, 상기 기판의 상면 내의 복수의 위치를 향하여 각각 처리액을 토출시키는 복수의 부토출구를 포함하고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있고, 상기 복수의 상류 유로를 통하여 공급된 액체를 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상면을 향하여 토출시키고,
    상기 복수의 상류 유로는, 상기 주토출구에 접속된 주상류 유로와, 상기 복수의 부토출구에 접속된 복수의 부상류 유로를 포함하고,
    상기 복수의 리턴 유로는, 상기 복수의 부토출구보다 상류의 위치에서 상기 복수의 부상류 유로에 각각 접속되어 있고,
    상기 복수의 하류 히터는, 상기 리턴 유로와 상기 부상류 유로의 접속 위치보다 상류의 위치에서 상기 복수의 부상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 복수의 부상류 유로를 흐르는 액체를 가열하고,
    상기 하류 전환 유닛은, 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급된 액체가 상기 복수의 토출구에 공급되는 토출 상태와, 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급된 액체가 상기 복수의 리턴 유로에 공급되는 토출 정지 상태를 포함하는 복수 상태의 어느 것으로 전환되는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 시스템은, 제 1 약액 유로와, 제 2 약액 유로와, 순수 유로와, 상류 전환 유닛을 추가로 포함하고,
    상기 제 1 약액 유로는, 상기 공급 유로에 제 1 약액을 공급하고,
    상기 제 2 약액 유로는, 상기 공급 유로에 제 2 약액을 공급하고,
    상기 순수 유로는, 상기 공급 유로에 순수를 공급하고,
    상기 상류 전환 유닛은, 제 1 약액 및 제 2 약액이 상기 공급 유로에 공급되는 토출 상태와, 순수가 상기 공급 유로에 공급되고 상기 공급 유로에 대한 제 1 약액 및 제 2 약액의 공급이 정지되는 토출 정지 상태를 포함하는 복수 상태의 어느 것으로 전환되는, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 시스템은, 배액 유로와, 회수·배액 전환 유닛을 추가로 포함하고,
    상기 배액 유로는, 상기 복수의 리턴 유로에 접속되어 있고,
    상기 회수·배액 전환 유닛은, 상기 복수의 리턴 유로를 흐르는 액체가 회수 유닛으로 안내되는 회수 상태와, 상기 복수의 리턴 유로를 흐르는 액체가 상기 배액 유로로 안내되는 배액 상태를 포함하는 복수 상태의 어느 것으로 전환되는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 시스템은 복수의 하류 유로를 추가로 포함하고,
    상기 복수의 부상류 유로는, 모두, 상기 복수의 하류 유로로 분기된 분기 상류 유로이고, 상기 하류 유로마다 상기 부토출구가 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을 수용하는 챔버를 추가로 포함하고,
    상기 분기 상류 유로는, 상기 챔버 내에서 상기 복수의 하류 유로로 분기되어 있는, 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 시스템은 상류 히터를 추가로 포함하고,
    상기 상류 히터는, 상기 공급 유로에 공급되는 액체를 상류 온도에서 가열하고,
    상기 복수의 하류 히터는, 상기 복수의 부상류 유로를 흐르는 액체를 상기 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열하는, 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 시스템은, 제 1 노즐과, 제 2 노즐을 추가로 포함하고,
    상기 복수의 토출구는, 상기 제 1 노즐에 형성된 제 1 토출구와, 상기 제 2 노즐에 형성된 제 2 토출구를 포함하고, 상기 회전 축선에 직교하는 직경 방향으로 평면에서 보았을 때 나열되어 있고,
    상기 제 1 노즐은, 수평한 길이 방향으로 연장되는 제 1 아암부와, 상기 제 1 아암부의 선단으로부터 하방으로 연장되는 제 1 선단부를 포함하고,
    상기 제 2 노즐은, 상기 길이 방향으로 연장되는 제 2 아암부와, 상기 제 2 아암부의 선단으로부터 하방으로 연장되는 제 2 선단부를 포함하고,
    상기 제 1 아암부 및 제 2 아암부는, 상기 길이 방향에 직교하는 수평한 배열 방향으로 나열되어 있고,
    상기 제 1 아암부의 선단과 상기 제 2 아암부의 선단은, 상기 제 1 아암부의 선단이 상기 회전 축선측에 위치하도록, 평면에서 보았을 때 상기 길이 방향으로 떨어져 있는, 기판 처리 장치.
  8. 기판을 수평으로 유지하면서 기판의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 둘레로 회전시키는 기판 유지 유닛과,
    탱크와, 상류 히터와, 공급 유로와, 복수의 상류 유로와, 복수의 토출구와, 복수의 리턴 유로와, 복수의 하류 히터와, 하류 전환 유닛과, 복수의 리턴 유량 조정 밸브를 포함하고, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 시스템을 포함하고,
    상기 탱크는, 상기 공급 유로에 공급되는 처리액을 저류하고,
    상기 상류 히터는, 처리액을 가열함으로써 상기 탱크 내의 처리액의 온도를 조정하고,
    상기 공급 유로는, 처리액을 상기 복수의 상류 유로를 향하여 안내하고,
    상기 복수의 상류 유로는, 상기 공급 유로로부터 분기되어 있고, 상기 공급 유로로부터 공급된 처리액을 상기 복수의 토출구를 향하여 안내하고,
    상기 복수의 토출구는, 상기 기판의 상면 중앙부를 향하여 처리액을 토출시키는 주토출구와, 상기 상면 중앙부로부터 떨어져 있고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한, 상기 기판의 상면 내의 복수의 위치를 향하여 각각 처리액을 토출시키는 복수의 부토출구를 포함하고, 상기 회전 축선으로부터의 거리가 상이한 복수의 위치에 각각 배치되어 있고, 상기 복수의 상류 유로를 통하여 공급된 처리액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판의 상면을 향하여 토출시키고,
    상기 복수의 상류 유로는, 상기 주토출구에 접속된 주상류 유로와, 상기 복수의 부토출구에 접속된 복수의 부상류 유로를 포함하고,
    상기 복수의 리턴 유로는, 상기 복수의 부토출구보다 상류의 위치에서 상기 복수의 부상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 복수의 부상류 유로로부터 공급된 처리액을 상기 탱크를 향하여 안내하고,
    상기 복수의 하류 히터는, 상기 리턴 유로와 상기 부상류 유로의 접속 위치보다 상류의 위치에서 상기 복수의 부상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 복수의 부상류 유로를 흐르는 처리액을 가열하고,
    상기 하류 전환 유닛은, 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급된 처리액이 상기 복수의 토출구에 공급되는 토출 상태와, 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급된 처리액이 상기 복수의 리턴 유로에 공급되는 토출 정지 상태를 포함하는 복수 상태의 어느 것으로 전환되고,
    상기 복수의 리턴 유량 조정 밸브는, 상기 복수의 상류 유로에 각각 접속되어 있고, 상기 토출 정지 상태일 때에 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급되는 처리액의 유량을, 상기 토출 상태일 때에 상기 공급 유로로부터 상기 복수의 상류 유로에 공급되는 처리액의 유량보다 감소시키는, 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 시스템은, 상기 탱크를 향해 상기 복수의 리턴 유로를 흐르는 처리액을 냉각시키는 쿨러를 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 시스템은 복수의 하류 유로를 추가로 포함하고,
    상기 복수의 부상류 유로는, 모두, 상기 복수의 하류 유로로 분기된 분기 상류 유로이고, 상기 하류 유로마다 상기 부토출구가 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 기판을 수용하는 챔버를 추가로 포함하고,
    상기 분기 상류 유로는, 상기 챔버 내에서 상기 복수의 하류 유로로 분기되어 있는, 기판 처리 장치.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 상류 히터는, 상류 온도에서 처리액을 가열함으로써 상기 탱크 내의 처리액의 온도를 조정하고,
    상기 복수의 하류 히터는, 상기 복수의 부상류 유로를 흐르는 액체를 상기 상류 온도보다 고온의 하류 온도에서 가열하는, 기판 처리 장치.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 시스템은, 제 1 노즐과, 제 2 노즐을 추가로 포함하고,
    상기 복수의 토출구는, 상기 제 1 노즐에 형성된 제 1 토출구와, 상기 제 2 노즐에 형성된 제 2 토출구를 포함하고, 상기 회전 축선에 직교하는 직경 방향으로 평면에서 보았을 때 나열되어 있고,
    상기 제 1 노즐은, 수평한 길이 방향으로 연장되는 제 1 아암부와, 상기 제 1 아암부의 선단으로부터 하방으로 연장되는 제 1 선단부를 포함하고,
    상기 제 2 노즐은, 상기 길이 방향으로 연장되는 제 2 아암부와, 상기 제 2 아암부의 선단으로부터 하방으로 연장되는 제 2 선단부를 포함하고,
    상기 제 1 아암부 및 제 2 아암부는, 상기 길이 방향에 직교하는 수평한 배열 방향으로 나열되어 있고,
    상기 제 1 아암부의 선단과 상기 제 2 아암부의 선단은, 상기 제 1 아암부의 선단이 상기 회전 축선측에 위치하도록, 평면에서 보았을 때 상기 길이 방향으로 떨어져 있는, 기판 처리 장치.
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