KR20160134559A - 기판 액처리 장치, 기판 액처리 방법, 및 기판 액처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 표면에 형성된 피막을 양호하게 에칭할 수 있는 기판 액처리 장치(기판 액처리 방법)를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는, 기판(8)의 표면에 형성한 피막을 에칭액으로 액처리하는 액처리부(38)와, 상기 액처리부(38)에 에칭액을 공급하는 에칭액 공급부(39)와, 상기 에칭액 공급부(39)를 제어하는 제어부(7)를 갖고, 상기 제어부(7)는 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부(39)로부터 상기 액처리부(38)에 공급하여 상기 액처리부(38)에서 상기 기판(8)을 에칭 처리하고, 그 후, 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부(39)로부터 상기 액처리부(38)에 공급하여 상기 액처리부(38)에서 상기 기판(8)을 에칭 처리하도록 제어하는 것으로 하였다.

Description

기판 액처리 장치, 기판 액처리 방법, 및 기판 액처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체{SUBSTRATE LIQUID PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE LIQUID PROCESSING METHOD, AND COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM STORING SUBSTRATE LIQUID PROCESSING PROGRAM}
본 발명은 기판의 표면에 형성된 피막을 에칭액으로 액처리하는 기판 액처리 장치, 기판 액처리 방법, 및 기판 액처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 관한 것이다.
반도체 부품이나 플랫 패널 디스플레이 등의 제조에는, 반도체 웨이퍼나 액정 기판 등의 기판의 표면에 회로 패턴 등을 형성하기 위해서, 기판의 표면에 형성된 피막을 에칭액(처리액)으로 액처리하는 기판 액처리 장치가 이용되고 있다.
예컨대, 특허문헌 1에 개시된 기판 액처리 장치에서는, 인산 수용액(에칭액)을 미리 정해진 온도에서 비등시켜 미리 정해진 농도로 조제하고, 그 인산 수용액에 기판을 미리 정해진 시간 침지시킴으로써, 기판의 표면에 형성된 피막을 에칭한다. 기판의 표면에는, 하지층으로서 실리콘 산화막을 형성하고, 그 실리콘 산화막의 표면에 실리콘 질화막을 형성한다. 한편, 에칭시에는, 실리콘 질화막의 표면에 원하는 레지스트 패턴을 형성한다.
일본 특허 공개 제2013-93478호 공보
기판 액처리 장치에서는, 미리 정해진 농도(미리 정해진 온도)의 인산 수용액에 기판을 미리 정해진 시간 침지시켜, 기판의 표면에 형성된 실리콘 질화막을 레지스트 패턴을 따라 에칭한다. 이 에칭 처리에서는, 실리콘 질화막만이 에칭되는 것이 바람직하다.
그러나, 종래의 기판 액처리 장치에서는, 인산 수용액의 작용으로 실리콘 질화막뿐만이 아니라 하지층의 실리콘 산화막의 일부도 에칭되어 버린다. 그리고, 하지층의 실리콘 산화막의 두께가 얇아져, 그 후의 회로 패턴의 형성 등에 지장이 생겨, 수율 저하를 초래할 우려가 있다.
그래서, 본 발명에서는, 기판 액처리 장치에 있어서, 기판의 표면에 형성된 피막을 에칭액으로 액처리하는 액처리부와, 상기 액처리부에 에칭액을 공급하는 에칭액 공급부와, 상기 에칭액 공급부를 제어하는 제어부를 갖고, 상기 제어부는, 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리하고, 그 후, 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리하도록 제어하는 것으로 하였다.
또한, 상기 제어부는, 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급되는 에칭액의 온도 또는 농도를 변화시킴으로써 상기 피막에 대한 에칭률의 상태를 변화시키도록 제어하는 것으로 하였다.
또한, 상기 제어부는, 상기 피막에 대한 에칭률이 미리 정해진 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 기준 처리 시간 및 기준 에칭량으로 하고, 그 기준 상태의 에칭액보다 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 제1 처리 시간 및 제1 에칭량으로 하며, 상기 기준 상태의 에칭액보다 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 제2 처리 시간 및 제2 에칭량으로 하고, 상기 제1 처리 시간과 상기 제2 처리 시간의 합계가 상기 기준 처리 시간이 되고, 상기 제1 에칭량과 상기 제2 에칭량의 합계가 상기 기준 에칭량이 되도록 제어하는 것으로 하였다.
또한, 상기 피막은 실리콘 산화막의 표면에 형성된 실리콘 질화막이고, 상기 에칭액은 인산 수용액인 것으로 하였다.
또한, 상기 피막은 실리콘 산화막의 표면에 형성된 실리콘 질화막이고, 상기 에칭액은 인산 수용액이며, 상기 제어부는, 상기 인산 수용액 중의 실리콘 농도가, 상기 인산 수용액에 의해 상기 실리콘 산화막이 에칭되는 양이 억제되는 농도가 될 때까지, 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 인산 수용액으로 에칭 처리하고, 그 후, 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 인산 수용액으로 에칭 처리하도록 제어하는 것으로 하였다.
또한, 본 발명에서는, 기판 액처리 방법에 있어서, 기판의 표면에 형성된 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하고, 그 후, 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하는 것으로 하였다.
또한, 상기 에칭액의 온도 또는 농도를 변화시킴으로써 상기 피막에 대한 에칭률의 상태를 변화시키는 것으로 하였다.
또한, 상기 피막에 대한 에칭률이 미리 정해진 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 기준 처리 시간 및 기준 에칭량으로 하고, 그 기준 상태의 에칭액보다 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 제1 처리 시간 및 제1 에칭량으로 하며, 상기 기준 상태의 에칭액보다 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 제2 처리 시간 및 제2 에칭량으로 하고, 상기 제1 처리 시간과 상기 제2 처리 시간의 합계가 상기 기준 처리 시간이 되고, 상기 제1 에칭량과 상기 제2 에칭량의 합계가 상기 기준 에칭량이 되도록 상기 기판을 에칭 처리하는 것으로 하였다.
또한, 상기 피막은 실리콘 산화막의 표면에 형성된 실리콘 질화막이고, 상기 에칭액은 인산 수용액인 것으로 하였다.
또한, 상기 피막은 실리콘 산화막의 표면에 형성된 실리콘 질화막이고, 상기 에칭액은 인산 수용액이며, 상기 인산 수용액 중의 실리콘 농도가, 상기 인산 수용액에 의해 상기 실리콘 산화막이 에칭되는 양이 억제되는 농도가 될 때까지, 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 인산 수용액으로 에칭 처리하고, 그 후, 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 인산 수용액으로 에칭 처리하는 것으로 하였다.
또한, 본 발명에서는, 기판의 표면에 형성된 피막을 에칭액으로 액처리하는 액처리부와, 상기 액처리부에 에칭액을 공급하는 에칭액 공급부를 갖는 기판 액처리 장치를 이용하여 기판 액처리 방법을 실행시키는 기판 액처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 있어서, 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리시키고, 그 후, 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리시키는 것으로 하였다.
본 발명에서는, 기판의 표면에 형성된 피막을 양호하게 에칭할 수 있다.
도 1은 기판 액처리 장치를 도시한 평면 설명도이다.
도 2는 에칭 처리 장치를 도시한 설명도이다.
도 3은 에칭 처리 장치의 에칭 처리시의 동작을 도시한 설명도이다.
도 4는 에칭 처리 장치의 농도 계측시의 동작을 도시한 설명도이다.
도 5는 에칭 처리시의 에칭량·실리콘 농도의 시간 변화를 도시한 설명도이다.
이하에, 본 발명에 따른 기판 액처리 장치, 기판 액처리 방법, 및 기판 액처리 프로그램의 구체적인 구성에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 액처리 장치(1)는 캐리어 반입반출부(2), 로트 형성부(3), 로트 배치부(4), 로트 반송부(5), 로트 처리부(6), 제어부(7)를 갖는다.
캐리어 반입반출부(2)는 복수 매(예컨대, 25매)의 기판(실리콘 웨이퍼)(8)을 수평 자세로 상하로 나란히 수용한 캐리어(9)의 반입 및 반출을 행한다.
이 캐리어 반입반출부(2)에는, 복수 개의 캐리어(9)를 배치하는 캐리어 스테이지(10)와, 캐리어(9)의 반송을 행하는 캐리어 반송 기구(11)와, 캐리어(9)를 일시적으로 보관하는 캐리어 스톡(12, 13)과, 캐리어(9)를 배치하는 캐리어 배치대(14)가 설치되어 있다. 여기서, 캐리어 스톡(12)은 제품이 되는 기판(8)을 로트 처리부(6)에서 처리하기 전에 일시적으로 보관한다. 또한, 캐리어 스톡(13)은 제품이 되는 기판(8)을 로트 처리부(6)에서 처리한 후에 일시적으로 보관한다.
그리고, 캐리어 반입반출부(2)는 외부로부터 캐리어 스테이지(10)에 반입된 캐리어(9)를 캐리어 반송 기구(11)를 이용하여 캐리어 스톡(12)이나 캐리어 배치대(14)에 반송한다. 또한, 캐리어 반입반출부(2)는 캐리어 배치대(14)에 배치된 캐리어(9)를 캐리어 반송 기구(11)를 이용하여 캐리어 스톡(13)이나 캐리어 스테이지(10)에 반송한다. 캐리어 스테이지(10)에 반송된 캐리어(9)는 외부로 반출된다.
로트 형성부(3)는 1 또는 복수의 캐리어(9)에 수용된 기판(8)을 조합하여 동시에 처리되는 복수 매(예컨대, 50매)의 기판(8)으로 이루어지는 로트를 형성한다.
이 로트 형성부(3)에는, 복수 매의 기판(8)을 반송하는 기판 반송 기구(15)가 설치되어 있다. 한편, 기판 반송 기구(15)는 기판(8)의 반송 도중에 기판(8)의 자세를 수평 자세로부터 수직 자세 및 수직 자세로부터 수평 자세로 변경시킬 수 있다.
그리고, 로트 형성부(3)는 캐리어 배치대(14)에 배치된 캐리어(9)로부터 기판 반송 기구(15)를 이용하여 기판(8)을 로트 배치부(4)에 반송하고, 로트 배치부(4)에서 로트를 형성한다. 또한, 로트 형성부(3)는 로트 배치부(4)에 배치된 로트를 기판 반송 기구(15)에 의해 캐리어 배치대(14)에 배치된 캐리어(9)에 반송한다. 한편, 기판 반송 기구(15)는 복수 매의 기판(8)을 지지하기 위한 기판 지지부로서, 처리 전[로트 반송부(5)에 의해 반송되기 전]의 기판(8)을 지지하는 처리 전 기판 지지부와, 처리 후[로트 반송부(5)에 의해 반송된 후]의 기판(8)을 지지하는 처리 후 기판 지지부의 2종류를 갖고 있다. 이에 의해, 처리 전의 기판(8) 등에 부착된 파티클 등이 처리 후의 기판(8) 등에 전착(轉着)되는 것을 방지한다.
로트 배치부(4)는 로트 반송부(5)에 의해 로트 형성부(3)와 로트 처리부(6) 사이에서 반송되는 로트를 로트 배치대(16)에서 일시적으로 배치(대기)한다.
이 로트 배치부(4)에는, 처리 전[로트 반송부(5)에 의해 반송되기 전]의 로트를 배치하는 반입측 로트 배치대(17)와, 처리 후[로트 반송부(5)에 의해 반송된 후]의 로트를 배치하는 반출측 로트 배치대(18)가 설치되어 있다. 반입측 로트 배치대(17) 및 반출측 로트 배치대(18)에는, 1로트분의 복수 매의 기판(8)이 수직 자세로 앞뒤로 나란히 배치된다.
그리고, 로트 배치부(4)에서는, 로트 형성부(3)에서 형성된 로트가 반입측 로트 배치대(17)에 배치되고, 그 로트가 로트 반송부(5)를 통해 로트 처리부(6)에 반입된다. 또한, 로트 배치부(4)에서는, 로트 처리부(6)로부터 로트 반송부(5)를 통해 반출된 로트가 반출측 로트 배치대(18)에 배치되고, 그 로트가 로트 형성부(3)에 반송된다.
로트 반송부(5)는 로트 배치부(4)와 로트 처리부(6) 사이나 로트 처리부(6)의 내부 사이에서 로트를 반송한다.
이 로트 반송부(5)에는, 로트의 반송을 행하는 로트 반송 기구(19)가 설치되어 있다. 로트 반송 기구(19)는 로트 배치부(4)와 로트 처리부(6)를 따르게 하여 배치한 레일(20)과, 복수 매의 기판(8)을 유지하면서 레일(20)을 따라 이동하는 이동체(21)로 구성한다. 이동체(21)에는, 수직 자세로 앞뒤로 늘어선 복수 매의 기판(8)을 유지하는 기판 유지체(22)가 진퇴 가능하게 설치되어 있다.
그리고, 로트 반송부(5)는 반입측 로트 배치대(17)에 배치된 로트를 로트 반송 기구(19)의 기판 유지체(22)에 의해 수취하고, 그 로트를 로트 처리부(6)에 전달한다. 또한, 로트 반송부(5)는 로트 처리부(6)에서 처리된 로트를 로트 반송 기구(19)의 기판 유지체(22)에 의해 수취하고, 그 로트를 반출측 로트 배치대(18)에 전달한다. 또한, 로트 반송부(5)는 로트 반송 기구(19)를 이용하여 로트 처리부(6)의 내부에서 로트를 반송한다.
로트 처리부(6)는 수직 자세로 앞뒤로 늘어선 복수 매의 기판(8)을 1로트로 하여 에칭이나 세정이나 건조 등의 처리를 행한다.
이 로트 처리부(6)에는, 기판(8)의 건조 처리를 행하는 건조 처리 장치(23)와, 기판 유지체(22)의 세정 처리를 행하는 기판 유지체 세정 처리 장치(24)와, 기판(8)의 세정 처리를 행하는 세정 처리 장치(25)와, 기판(8)의 에칭 처리를 행하는 2대의 에칭 처리 장치(26)가 나란히 설치되어 있다.
건조 처리 장치(23)는 처리조(27)에 기판 승강 기구(28)를 승강 가능하게 설치하고 있다. 처리조(27)에는, 건조용의 처리 가스[IPA(이소프로필알코올) 등]가 공급된다. 기판 승강 기구(28)에는, 1로트분의 복수 매의 기판(8)이 수직 자세로 앞뒤로 나란히 유지된다. 건조 처리 장치(23)는 로트 반송 기구(19)의 기판 유지체(22)로부터 로트를 기판 승강 기구(28)에 의해 수취하고, 기판 승강 기구(28)에 의해 그 로트를 승강시킴으로써, 처리조(27)에 공급된 건조용의 처리 가스로 기판(8)의 건조 처리를 행한다. 또한, 건조 처리 장치(23)는 기판 승강 기구(28)로부터 로트 반송 기구(19)의 기판 유지체(22)에 로트를 전달한다.
기판 유지체 세정 처리 장치(24)는 처리조(29)에 세정액 및 건조 가스를 공급할 수 있도록 되어 있고, 로트 반송 기구(19)의 기판 유지체(22)에 세정액을 공급한 후, 건조 가스를 공급함으로써 기판 유지체(22)의 세정 처리를 행한다.
세정 처리 장치(25)는 세정조(30)와 린스조(31)를 가지며, 각 세정조(30)와 린스조(31)에 기판 승강 기구(32, 33)를 승강 가능하게 설치하고 있다. 세정조(30)에는, 세정액(SC-1 등)이 저류된다. 린스조(31)에는, 린스액(순수 등)이 저류된다.
에칭 처리 장치(26)는 에칭조(34)와 린스조(35)를 가지며, 각 에칭조(34)와 린스조(35)에 기판 승강 기구(36, 37)를 승강 가능하게 설치하고 있다. 에칭조(34)에는, 에칭액(인산 수용액)이 저류된다. 린스조(35)에는, 린스액(순수 등)이 저류된다.
이들 세정 처리 장치(25)와 에칭 처리 장치(26)는 동일한 구성으로 되어 있다. 에칭 처리 장치(26)에 대해 설명하면, 기판 승강 기구(36, 37)에는, 1로트분의 복수 매의 기판(8)이 수직 자세로 앞뒤로 나란히 유지된다. 에칭 처리 장치(26)는 로트 반송 기구(19)의 기판 유지체(22)로부터 로트를 기판 승강 기구(36)에 의해 수취하고, 기판 승강 기구(36)에 의해 그 로트를 승강시킴으로써 로트를 처리조(34)의 에칭액에 침지시켜 기판(8)의 에칭 처리를 행한다. 그 후, 에칭 처리 장치(26)는 기판 승강 기구(36)로부터 로트 반송 기구(19)의 기판 유지체(22)에 로트를 전달한다. 또한, 에칭 처리 장치(26)는 로트 반송 기구(19)의 기판 유지체(22)로부터 로트를 기판 승강 기구(37)에 의해 수취하고, 기판 승강 기구(37)에 의해 그 로트를 승강시킴으로써 로트를 린스조(35)의 린스액에 침지시켜 기판(8)의 린스 처리를 행한다. 그 후, 에칭 처리 장치(26)는 기판 승강 기구(37)로부터 로트 반송 기구(19)의 기판 유지체(22)에 로트를 전달한다.
이 에칭 처리 장치(26)에서는, 미리 정해진 농도의 약제(인산)의 수용액(인산 수용액)을 처리액(에칭액)으로서 이용하여 기판(8)을 액처리(에칭 처리)한다.
에칭 처리 장치(26)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 처리액을 저류하고, 기판(8)을 액처리하기 위한 액처리부(38)와, 액처리부(38)에 처리액을 공급하기 위한 에칭액 공급부(39)와, 액처리부(38)로부터 처리액을 배출하는 처리액 배출부(40)를 갖는다. 에칭액 공급부(39)는 액처리부(38)에 신규의 약액(인산 수용액)을 공급하기 위한 약액 공급부(41)와, 액처리부(38)에 희석액(순수)을 공급하기 위한 희석액 공급부(42)와, 액처리부(38)에 저류된 처리액을 순환시키기 위한 처리액 순환부(43)를 갖는다.
액처리부(38)는 상부를 개방시킨 에칭조(34)의 상부 주위에 상부를 개방시킨 외부조(44)를 형성하고, 처리조(34)와 외부조(44)에 처리액을 저류한다. 에칭조(34)에서는, 기판(8)을 기판 승강 기구(36)에 의해 침지시킴으로써 액처리하는 처리액을 저류한다. 외부조(44)에서는, 에칭조(34)로부터 오버플로우된 처리액을 저류하고, 처리액 순환부(43)에 의해 에칭조(34)에 처리액을 공급한다.
약액 공급부(41)는 처리액과는 상이한 온도 및 농도(처리액보다 낮은 온도 및 농도)의 인산 수용액을 액처리부(38)에 공급한다. 이 약액 공급부(41)는 인산 수용액을 공급하기 위한 수용액 공급원(45)을 액처리부(38)의 외부조(44)에 유량 조정기(46)를 통해 접속한다. 유량 조정기(46)는 제어부(7)에 접속되어 있고, 제어부(7)에 의해 개폐 제어 및 유량 제어된다.
희석액 공급부(42)는 처리액의 가열(비등)에 의해 증발된 수분을 보급하기 위한 순수를 액처리부(38)에 공급한다. 이 희석액 공급부(42)는 순수를 공급하기 위한 순수 공급원(47)을 액처리부(38)의 외부조(44)에 유량 조정기(48)를 통해 접속한다. 유량 조정기(48)는 제어부(7)에 접속되어 있고, 제어부(7)에 의해 개폐 제어 및 유량 제어된다.
처리액 순환부(43)는 액처리부(38)의 외부조(44)의 바닥부와 에칭조(34)의 바닥부 사이에 순환 유로(49)를 형성한다. 순환 유로(49)에는, 펌프(50), 필터(51), 히터(52)가 순서대로 설치되어 있다. 펌프(50) 및 히터(52)는 제어부(7)에 접속되어 있고, 제어부(7)에 의해 구동 제어된다. 그리고, 처리액 순환부(43)는 펌프(50)를 구동시킴으로써 외부조(44)로부터 에칭조(34)에 처리액을 순환시킨다. 그때에, 히터(52)에 의해 처리액을 가열한다.
또한, 처리액 순환부(43)는 순환 유로(49)의 도중[히터(52)보다 하류측]과 외부조(44) 사이에 농도 계측 유로(53)를 형성한다. 농도 계측 유로(53)에는, 개폐 밸브(54), 농도 센서(55)가 순서대로 설치되어 있다. 개폐 밸브(54)는 제어부(7)에 접속되어 있고, 제어부(7)에 의해 개폐 제어된다. 또한, 농도 센서(55)는 제어부(7)에 접속되어 있고, 제어부(7)로부터의 지시에 의해 농도 계측 유로(53)를 흐르는 처리액의 농도를 계측하여 제어부(7)에 통지한다.
처리액 배출부(40)는 액처리부(38)의 에칭조(34)의 바닥부에 외부의 배액관(排液管)과 연통되는 배액 유로(56)를 접속하고, 배액 유로(56)에 개폐 밸브(57)를 설치하고 있다. 개폐 밸브(57)는 제어부(7)에 접속되어 있고, 제어부(7)에 의해 개폐 제어된다.
제어부(7)는 기판 액처리 장치(1)의 각부[캐리어 반입반출부(2), 로트 형성부(3), 로트 배치부(4), 로트 반송부(5), 로트 처리부(6) 등]의 동작을 제어한다.
이 제어부(7)는 예컨대 컴퓨터이고, 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체(58)를 구비한다. 기억 매체(58)에는, 기판 액처리 장치(1)에서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(7)는 기억 매체(58)에 기억된 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 기판 액처리 장치(1)의 동작을 제어한다. 한편, 프로그램은 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체(58)에 기억되어 있던 것이며, 다른 기억 매체로부터 제어부(7)의 기억 매체(58)에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체(58)로서는, 예컨대 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
기판 액처리 장치(1)는 이상으로 설명한 바와 같이 구성되어 있고, 기억 매체(58)에 기억된 기판 액처리 프로그램 등에 따라 제어부(7)에 의해 각부[캐리어 반입반출부(2), 로트 형성부(3), 로트 배치부(4), 로트 반송부(5), 로트 처리부(6) 등]의 동작을 제어함으로써, 기판(8)을 처리한다.
이 기판 액처리 장치(1)에서 기판(8)을 에칭 처리하는 경우에는, 에칭 처리 장치(26)의 액처리부(38)의 처리액을 에칭액 공급부(39)에서 미리 정해진 온도로 가열하여 처리액을 비등시킴으로써, 그 비점에서의 농도의 처리액을 생성하여 에칭조(34)에 저류한다. 구체적으로는, 제어부(7)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 펌프(50)를 구동시켜 처리액을 순환 유로(49)에서 순환시키고, 히터(52)를 구동시켜 처리액의 온도를 미리 정해진 온도로 유지시킨다. 그때에, 가열에 의해 수분이 증발되어 처리액의 농도가 증가하기 때문에, 가열에 의해 증발되는 수분의 양에 상응하는 양의 순수를 희석액 공급부(42)에 의해 액처리부(38)에 공급한다. 그리고, 미리 정해진 농도 및 미리 정해진 온도의 처리액이 저류된 에칭조(34)에 기판 승강 기구(36)에 의해 기판(8)을 침지시킴으로써, 처리액으로 기판(8)을 에칭 처리(액처리)한다.
한편, 제어부(7)는 미리 정해진 타이밍에서 처리액의 농도를 농도 센서(55)에 의해 계측한다. 그때에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 액처리시와 마찬가지로 펌프(50)를 구동시켜 처리액을 순환 유로(49)에서 순환시키고, 히터(52)를 구동시켜 처리액의 온도를 미리 정해진 온도로 유지시킨다. 또한, 개폐 밸브(54)를 개방한 상태로 하여, 순환 유로(49)를 흐르는 처리액의 일부를 농도 계측 유로(53)로 흘리고, 농도 센서(55)에 의해 처리액의 농도를 계측한다. 한편, 농도 계측 후에는, 개폐 밸브(54)를 폐색한 상태로 복귀시키고, 모든 처리액을 순환 유로(49)에서 순환시킨다.
종래에 있어서는, 예컨대, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 온도 ts 및 농도 Ds의 인산 수용액에 기판(8)을 미리 설정한 처리 시간 Ts만큼 침지시킴으로써, 기판(8)의 표면에 형성된 실리콘 질화막을 에칭량 Vs만큼 에칭하였다(도면에 실선으로 표시). 이 경우의 인산 수용액의 실리콘 질화막에 대한 에칭률 Rs는, (에칭량 Vs)/(처리 시간 Ts)가 된다. 인산 수용액의 실리콘 질화막에 대한 에칭률은 인산 수용액의 온도나 농도에 의존하며, 온도나 농도가 높으면 에칭률도 높아진다.
에칭 처리시에는, 인산 수용액으로 실리콘 질화막만 에칭되면 좋으나, 실제로는, 인산 수용액에 의해 하지층의 실리콘 산화막의 일부(에칭량 Va)도 에칭되어 버린다. 이 인산 수용액의 실리콘 산화막에 대한 에칭률은, 인산 수용액의 온도나 농도뿐만이 아니라, 인산 수용액 중의 실리콘 농도에도 의존한다. 즉, 실리콘 농도가 낮을수록, 인산 수용액의 실리콘 산화막에 대한 에칭률이 높아진다. 그리고, 인산 수용액 중의 실리콘 농도는, 실리콘 질화막의 에칭에 의해 시간과 함께 증가한다(도면에 일점 쇄선으로 표시). 그 때문에, 에칭 처리를 개시한 직후에는, 실리콘 농도가 낮아, 실리콘 산화막에 대한 에칭률이 상대적으로 높은 상태가 되고, 실리콘 산화막이 많이 에칭된다(도면에 점선으로 표시).
그래서, 기판 액처리 장치(1)에서는, 먼저, 실리콘 질화막에 대한 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 인산 수용액으로 기판(8)의 표면을 에칭 처리하고, 그 후, 실리콘 질화막에 대한 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 인산 수용액으로 기판(8)의 표면을 에칭 처리하는 것으로 하였다.
구체적으로는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제어부(7)는 에칭액 공급부(39)에 있어서 종래보다 낮은 온도 t1에서 인산 수용액을 비등시킴으로써, 기준으로 하는 온도 ts 및 농도 Ds의 인산 수용액보다 낮은 온도 t1 및 농도 D1의 인산 수용액을 생성한다. 이에 의해, 기준으로 하는 인산 수용액(온도 ts 및 농도 Ds)보다 실리콘 질화막에 대한 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 인산 수용액(온도 t1 및 농도 D1)을 생성한다. 그 인산 수용액을 에칭액 공급부(39)로부터 액처리부(38)에 공급하여, 액처리부(38)에서 기판(8)을 에칭 처리한다. 그때에, 에칭 처리하는 시간을 제1 처리 시간 T1로 하고, 실리콘 질화막의 에칭량을 제1 에칭량 V1로 한다. 이 경우의 인산 수용액의 실리콘 질화막에 대한 에칭률 R1은, (제1 에칭량 V1)/(제1 처리 시간 T1)이 되어, 기준으로 하는 에칭률 Rs보다 작다.
기판(8)을 제1 처리 시간 T1로 에칭 처리하면, 기판(8)의 표면의 실리콘 질화막이 에칭되고(도면에 실선으로 표시), 그에 따라 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 증가한다(도면에 일점 쇄선으로 표시). 그러나, 실리콘 질화막에 대한 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 인산 수용액으로 기판(8)을 에칭 처리한 경우에는, 기준으로 하는 인산 수용액으로 에칭 처리한 경우에 비해, 실리콘 질화막이 에칭되는 양이 적어지지만, 동시에, 실리콘 산화막이 에칭되는 양도 적어진다(도면에 점선으로 표시). 그 때문에, 기준으로 하는 인산 수용액으로 에칭하는 경우에 비해, 제1 처리 시간 T1에서 실리콘 산화막이 에칭되는 양을 억제할 수 있다.
그 후, 제어부(7)는 에칭액 공급부(39)에 있어서 종래보다 높은 온도 t2에서 인산 수용액을 비등시킴으로써, 기준으로 하는 온도 ts 및 농도 Ds의 인산 수용액보다 높은 온도 t2 및 농도 D2의 인산 수용액을 생성한다. 이에 의해, 기준으로 하는 인산 수용액(온도 ts 및 농도 Ds)보다 실리콘 질화막에 대한 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 인산 수용액(온도 t2 및 농도 D2)을 생성한다. 그 인산 수용액을 에칭액 공급부(39)로부터 액처리부(38)에 공급하여, 액처리부(38)에서 기판(8)을 에칭 처리한다. 그때에, 에칭 처리하는 시간을 제2 처리 시간 T2로 하고, 실리콘 질화막의 에칭량을 제2 에칭량 V2로 한다. 이 경우의 인산 수용액의 실리콘 질화막에 대한 에칭률 R2는, (제2 에칭량 V2)/(제2 처리 시간 T2)가 되어, 기준으로 하는 에칭률 Rs보다 크다.
이미 기판(8)을 제1 처리 시간 T1로 에칭 처리하고 있기 때문에, 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 증가한다. 그 때문에, 에칭률이 실리콘 농도에 의존하지 않는 실리콘 질화막은 양호하게 에칭된다. 한편, 에칭률이 실리콘 농도에 의존하는 실리콘 산화막은 인산 수용액으로 에칭되는 양이 억제된다. 이에 의해, 실리콘 산화막의 에칭량 Vb를, 기준으로 하는 인산 수용액을 이용한 경우의 에칭량 Va보다 적게 할 수 있다.
한편, 상기 기판 액처리 장치(1)에서는, 제1 처리 시간 T1과 제2 처리 시간 T2의 합계가 기준 처리 시간 Ts가 되고, 제1 에칭량 V1과 제2 에칭량 V2의 합계가 기준 에칭량 Vs가 되도록 하고 있다. 이에 의해, 기판 액처리 장치(1)에 의한 기판(8)의 처리 능력이 종래와 동등하면서, 실리콘 산화막의 에칭량을 억제할 수 있다.
또한, 종래에 있어서는, 실리콘 산화막의 에칭량을 억제할 목적으로, 기판(8)의 에칭 처리를 개시하기 전에 더미의 실리콘 웨이퍼를 인산 수용액에 침지시킴으로써 인산 수용액 중의 실리콘 농도를 증가시키는 시즈닝을 행하고 있다. 그러나, 상기 기판 액처리 장치(1)(기판 액처리 방법)에서는, 실리콘 산화막의 에칭량을 억제할 수 있기 때문에, 시즈닝을 생략할 수 있다. 이에 의해, 기판 액처리 장치(1)에 의한 기판(8)의 처리 능력을 향상시킬 수 있다.
1: 기판 액처리 장치 7: 제어부
8: 기판 38: 액처리부
39: 에칭액 공급부

Claims (11)

  1. 기판의 표면에 형성된 피막을 에칭액으로 액처리하는 액처리부와,
    상기 액처리부에 에칭액을 공급하는 에칭액 공급부와,
    상기 에칭액 공급부를 제어하는 제어부
    를 갖고,
    상기 제어부는, 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리하고, 그 후, 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하는 에칭액의 온도 또는 농도를 변화시킴으로써 상기 피막에 대한 에칭률의 상태를 변화시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 피막에 대한 에칭률이 미리 정해진 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 기준 처리 시간 및 기준 에칭량으로 하고,
    그 기준 상태의 에칭액보다 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 제1 처리 시간 및 제1 에칭량으로 하며,
    상기 기준 상태의 에칭액보다 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 제2 처리 시간 및 제2 에칭량으로 하고,
    상기 제1 처리 시간과 상기 제2 처리 시간의 합계가 상기 기준 처리 시간이 되고, 상기 제1 에칭량과 상기 제2 에칭량의 합계가 상기 기준 에칭량이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피막은 실리콘 산화막의 표면에 형성된 실리콘 질화막이고, 상기 에칭액은 인산 수용액인 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피막은 실리콘 산화막의 표면에 형성된 실리콘 질화막이고, 상기 에칭액은 인산 수용액이며,
    상기 제어부는, 상기 인산 수용액 중의 실리콘 농도가, 상기 인산 수용액에 의해 상기 실리콘 산화막이 에칭되는 양이 억제되는 농도가 될 때까지, 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 인산 수용액으로 에칭 처리하고, 그 후, 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 인산 수용액으로 에칭 처리하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  6. 기판의 표면에 형성된 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하고, 그 후, 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에칭액의 온도 또는 농도를 변화시킴으로써 상기 피막에 대한 에칭률의 상태를 변화시키는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 피막에 대한 에칭률이 미리 정해진 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 기준 처리 시간 및 기준 에칭량으로 하고,
    그 기준 상태의 에칭액보다 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 제1 처리 시간 및 제1 에칭량으로 하며,
    상기 기준 상태의 에칭액보다 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액으로 상기 기판을 에칭 처리하는 시간 및 에칭량을 제2 처리 시간 및 제2 에칭량으로 하고,
    상기 제1 처리 시간과 상기 제2 처리 시간의 합계가 상기 기준 처리 시간이 되고, 상기 제1 에칭량과 상기 제2 에칭량의 합계가 상기 기준 에칭량이 되도록 상기 기판을 에칭 처리하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 피막은 실리콘 산화막의 표면에 형성된 실리콘 질화막이고, 상기 에칭액은 인산 수용액인 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 피막은 실리콘 산화막의 표면에 형성된 실리콘 질화막이고, 상기 에칭액은 인산 수용액이며,
    상기 인산 수용액 중의 실리콘 농도가, 상기 인산 수용액에 의해 상기 실리콘 산화막이 에칭되는 양이 억제되는 농도가 될 때까지, 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 인산 수용액으로 에칭 처리하고, 그 후, 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 인산 수용액으로 에칭 처리하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
  11. 기판의 표면에 형성된 피막을 에칭액으로 액처리하는 액처리부와, 상기 액처리부에 에칭액을 공급하는 에칭액 공급부를 갖는 기판 액처리 장치를 이용하여 기판 액처리 방법을 실행시키는 기판 액처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 있어서,
    상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 낮은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리시키고, 그 후, 상기 피막에 대한 에칭률이 상대적으로 높은 상태의 에칭액을 상기 에칭액 공급부로부터 상기 액처리부에 공급하여 상기 액처리부에서 상기 기판을 에칭 처리시키는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
KR1020160058668A 2015-05-14 2016-05-13 기판 액처리 장치, 기판 액처리 방법, 및 기판 액처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 KR102549290B1 (ko)

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