KR20180041725A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

적어도 질화막과 산화막이 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 인산 수용액을 저류하는 인산 수용액 저류부와, 상기 인산 수용액 저류부에 인산 수용액 공급 배관을 통해 인산 수용액을 공급하는 인산 수용액 공급부와, 상기 인산 수용액 저류부에 실리카 첨가제 공급 배관을 통해 실리카 첨가제를 공급하는 실리카 첨가제 공급부와, 상기 인산 수용액 저류부에 물 공급 배관을 통해 물을 공급하는 물 공급부와, 상기 인산 수용액 저류부에 저류된 상기 인산 수용액에 의해 상기 기판을 처리하는 처리부를 가지며, 상기 실리카 첨가제 공급 배관은, 상기 물 공급 배관의 도중에 접속되어, 실리카 첨가제를 이용한 처리라도, 적정한 실리카 농도로 기판 처리를 실행할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 전자 부품의 습식 에칭 공정에서 이용되는 기판 처리 장치가 알려져 있다(예컨대, 일본국 특허 공개 공보: 특허 공개 제2014-209581호 공보). 기판 처리 장치는, 예컨대, 반도체 기판 상의 질화막과 산화막에 대하여 선택적으로 에칭을 행한다.
반도체 디바이스를 제조하는 공정에 있어서, 반도체 기판 상에는 에칭 대상막의 질화막(예컨대, SiN막)과, 에칭 정지막의 산화막(예컨대, SiO2)이 적층되고, 질화막을 인산 수용액(H3PO4) 등의 약액을 이용하여 에칭 처리를 하고 있다. 그런데, 반도체 디바이스가 미세화하면, 막 그 자체가 박막이 되기 때문에, 에칭 대상막과 에칭 정지막의 선택비를 높일 필요가 있다. 이 선택비를 충분히 취할 수 없으면, 에칭 공정에 있어서 에칭 정지막이 없어져, 더욱 하지의 막이 에칭되어 버려 디바이스 제조에 지장을 초래하게 된다.
전술한 기판 처리 장치에서는 하기의 점을 알 수 있었다. 즉, 인산 수용액 중에 실리카 농도를 높게 하면, 질화막과 산화막의 선택비가 높아지는 것이 알려져 있다. 통상, 인산 중의 실리카 농도를 높게 하는 방법으로서, 실리카 첨가제를 이용하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 예컨대 실리카 첨가제를 진한 상태인 채로 고온의 인산 수용액에 부가하면, 실리카 첨가제가 배관의 도중에서 응집하여 버리고, 이 경우, 미리 정해진 양의 실리카를 인산 수용액에 첨가할 수 없기 때문에, 에칭 대상막의 선택비가 안정되지 않을 우려가 있었다. 즉, 적정한 실리카 농도로 기판 처리를 행하기 어려웠다. 이 문제는, 에칭 처리에 한정되는 것이 아니며, 실리카 첨가제를 이용하는 처리에 있어서 생길 수 있는 일이다.
그래서 본 발명의 실시형태는, 실리카 첨가제를 이용한 처리라도, 적정한 실리카 농도로 기판 처리를 실행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 적어도 질화막과 산화막이 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 인산 수용액을 저류하는 인산 수용액 저류부와, 상기 인산 수용액 저류부에 인산 수용액 공급 배관을 통해 인산 수용액을 공급하는 인산 수용액 공급부와, 상기 인산 수용액 저류부에 실리카 첨가제 공급 배관을 통해 실리카 첨가제를 공급하는 실리카 첨가제 공급부와, 상기 인산 수용액 저류부에 물 공급 배관을 통해 물을 공급하는 물 공급부와, 상기 인산 수용액 저류부에 저류된 상기 인산 수용액에 의해 상기 기판을 처리하는 처리부를 가지고, 상기 실리카 첨가제 공급 배관은, 상기 물 공급 배관의 도중에 접속되어 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 적어도 질화막과 산화막이 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 인산 수용액을 저류하는 인산 수용액 저류부와, 상기 인산 수용액 저류부에 인산 수용액 공급 배관을 통해 인산 수용액을 공급하는 인산 수용액 공급부와, 상기 인산 수용액 저류부에 실리카 첨가제 공급 배관을 통해 실리카 첨가제를 공급하는 실리카 첨가제 공급부와, 상기 인산 수용액 저류부에 물 공급 배관을 통해 물을 공급하는 물 공급부와, 상기 인산 수용액 저류부에 저류된 상기 인산 수용액에 의해 상기 기판을 처리하는 처리부를 가지며, 상기 물 공급 배관의 도중에, 상기 실리카 첨가제 공급 배관과, 상기 인산 수용액 공급 배관이 각각 접속되어 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 방법은, 적어도 질화막과 산화막이 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서, 인산 수용액을 저류하는 인산 수용액 저류부에 인산 수용액 공급 배관을 통해 인산 수용액을 공급하는 단계와, 상기 인산 수용액 저류부에 물 공급 배관을 통해 물을 공급하는 단계와, 상기 물 공급 배관에 접속된 실리카 첨가제 공급 배관을 통해 상기 인산 수용액 저류부에 실리카 첨가제를 공급하는 단계와, 상기 실리카 첨가제를 공급한 후에 있어서 상기 물 공급 배관에 물을 공급하고, 상기 물 공급 배관에 부착된 상기 실리카 첨가제를 세정하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 동기판 처리 장치에 있어서의 순수, 인산 수용액, 실리카 첨가제의 공급 타이밍을 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 동기판 처리 장치에 있어서의 순수, 인산 수용액, 실리카 첨가제의 공급 타이밍을 나타내는 설명도이다. 또한, 도 1 중, W는 약액 처리의 대상이 되는 반도체 웨이퍼 등의 기판을 나타내고 있고, 그 표면에는, 에칭 대상막의 질화막(예컨대, SiN막)과, 에칭 정지막의 산화막(예컨대, SiO2막)이 적층되어 있다. 그리고, 기판 처리 장치(10)는, 습식 에칭 장치를 예로 하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는, 인산 수용액을 저류·가열하는 가열 저류부(20)와, 이 가열 저류부(20)에 물, 인산 수용액, 실리카 첨가제를 공급하는 공급부(30)와, 가열된 인산 수용액을 일시적으로 저류하는 버퍼부(40)와, 회수된 인산 수용액을 재가열하는 재가열부(50)와, 기판(W)을 습식 에칭 처리하는 처리부(60)와, 처리부(60)에서 잔류한 인산 수용액을 회수하는 회수부(70)와, 이들 각 부를 협조 제어하는 제어부(100)를 구비하고 있다.
가열 저류부(20)는, 미리 정해진 실리카 농도의 인산 수용액을 저류하는 탱크(21)와, 이 탱크(21) 내의 인산 수용액을 가열하는 히터(22)와, 탱크(21)에 마련되어, 탱크(21) 내에 저류되는 인산 수용액의 실리카 농도를 검출하는 실리카 농도 검출부(23), 인산 수용액의 인산 농도를 검출하는 인산 농도 검출부(25), 인산 수용액의 액면 높이를 검출하는 액면 검출부(26)와, 도시하지 않는 교반 장치를 구비하고 있다. 탱크(21)는, 인산 수용액을 저류하는 상부 개방의 탱크이다. 이 탱크(21)는 예컨대, 불소계의 수지 또는 석영 등의 재료에 의해 형성되어 있다. 실리카 농도 검출부(23), 인산 농도 검출부(25), 액면 검출부(26)는 제어부(100)에 접속되어 있고, 각각 검출한, 실리카 농도, 인산 농도, 인산 수용액의 액면 높이를 제어부(100)에 출력한다. 탱크(21)는, 공급 배관(24)을 통해 후술하는 탱크(41)에 접속되어 있다. 공급 배관(24)의 도중에는, 개폐 밸브(24a)가 마련되어 있다.
공급부(30)는, 물 공급부(31)와, 실리카 첨가제 공급부(32)와, 인산 수용액 공급부(33)를 구비하고 있다.
물 공급부(31)는, 외부로부터 물(순수)을 탱크(21)에 공급하는 물 공급 배관(31a)과, 이 물 공급 배관(31a)의 도중에 마련된 개폐 밸브(31b)를 구비하고 있다. 실리카 첨가제 공급부(32)는, 실리카 첨가제를 저류하는 탱크(32a)와, 이 탱크(32a)에 저류된 실리카 첨가제를 탱크(21)에 공급하는 실리카 첨가제 공급 배관(32b)과, 이 실리카 첨가제 공급 배관(32b)의 도중에 마련된 펌프(32c) 및 개폐 밸브(32d)를 구비하고 있다. 실리카 첨가재는, 예컨대, 연마제 등으로 사용되고 있는 액형의 콜로이달 실리카가 이용된다. 실리카 첨가제 공급 배관(32b)는, 합류부(A)에서 물 공급 배관(31a)의 도중에 접속된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 물 공급 배관(31a)에 있어서, 합류부(A)로부터, 물 공급 배관(31a)의 토출구까지를 합류 배관(34)이라고 부른다.
합류 배관(34)의 일단[합류 배관(34)의 토출측]은, 탱크(21)의 상부로부터 탱크(21) 내에 들어가 있다. 따라서, 순수는, 물 공급 배관(31a)으로부터 합류 배관(34)을 경유하여 탱크(21)에 공급할 수 있다. 또한 실리카 첨가제는, 실리카 첨가제 공급 배관(32b)으로부터 합류 배관(34)을 경유하여 탱크(21)에 공급할 수 있다.
인산 수용액 공급부(33)는, 외부로부터 인산 수용액을 탱크(21)에 공급하는 인산 수용액 공급 배관(33a)과, 이 인산 수용액 공급 배관(33a)의 도중에 마련된 개폐 밸브(33b)를 구비하고 있다.
인산 수용액 공급 배관(33a)은, 탱크(21)의 상부에 위치하고, 인산 수용액 공급 배관(33a)의 토출측이 탱크(21)에 들어가 있다. 또한, 탱크(21)는, 상부 개방되어 있지 않은 것이어도 좋다. 또한, 합류 배관(34) 및 인산 수용액 공급 배관(33a)의 토출측이 탱크(21)에 들어갈 필요가 없고, 접속되어 있는 것만으로도 좋다.
버퍼부(40)는, 가열된 인산 수용액 및 재이용되는 인산 수용액을 일시적으로 저류하는 상부 개방의 탱크(41)를 구비하고 있다. 탱크(41)의 아래에는, 인산 수용액 및 재이용되는 인산 수용액을 가열하는 히터(41a)를 설치한다. 또한, 탱크(41)에는, 탱크(41) 내에 저류되는 인산 수용액의 액면 높이를 검출하는 액면 검출부(41b)가 마련되고, 검출한 액면 높이는 제어부(100)에 출력된다. 또한, 탱크(41)는 상부 개방되어 있지 않은 것이어도 좋다. 탱크(41)로부터 처리부(60)까지는 토출 배관(42)이 접속되어 있다. 토출 배관(42)의 도중에는 펌프(42a), 필터(42b), 개폐 밸브(42c)가 마련되어 있다. 또한, 필터(42b)와 개폐 밸브(42c) 사이에는 순환 배관(43)의 일단이 접속되어 있다. 순환 배관(43)의 타단은, 후술하는 재가열부(50)의 탱크(51)에 접속되어 있다.
재가열부(50)는, 처리부(60)에서 사용한 인산 수용액을 회수하는 상부 개방의 탱크(51)와, 이 탱크(51) 내의 인산 수용액을 가열하는 히터(52)와, 탱크(51)로부터 탱크(41)에 인산 수용액을 공급하는 공급 배관(53)을 구비하고 있다.
처리부(60)는, 미리 정해진 실리카 농도의 인산 수용액을 이용하여 반도체 기판 등의 기판(W)의 표면 상의 질화막을 산화막에 대하여 선택적으로 에칭하여 제거하는 기능을 가지고 있다. 이 처리부(60)는, 기판(W)을 유지하며, 회전시키는 회전 기구를 갖는 처리실(61)과, 그 처리실(61) 내의 기판(W) 상에 미리 정해진 실리카 농도의 인산 수용액을 공급하는 노즐(62)을 구비하고 있다. 이 노즐(62)은 토출 배관(42)의 일단부이고, 그 노즐(62)로부터 미리 정해진 실리카 농도의 인산 수용액이 처리액으로서 토출되게 된다. 즉, 처리부(60)는, 회전하는 기판(W)의 표면을 향하여 미리 정해진 실리카 농도의 인산 수용액을 노즐(62)로부터 처리액으로서 공급함으로써, 기판(W)의 표면 상의 질화막을 선택적으로 제거한다.
회수부(70)는, 재가열부(50)의 탱크(51)에 접속되는 회수 배관(71)을 가지고, 회수 배관(71)의 도중에는, 펌프(71a)가 마련되어 있다.
제어부(100)는, 각 부를 집중적으로 제어하는 마이크로 컴퓨터, 또한, 습식 에칭에 관한 각종 처리 정보나 각종 프로그램 등을 기억하는 기억부를 구비하고 있다. 제어부(100)는, 각종 처리 정보나 각종 프로그램에 기초하여, 실리카 농도 검출부(23)에서 검출된 인산 수용액의 실리카 농도가, 허용값(미리 정해진 농도폭)보다 낮은 경우에, 실리카 첨가제를 탱크(21)에 공급하는 기능을 구비하고 있다.
또한, 제어부(100)는, 전술한 기능이 실현되도록, 전술한 개폐 밸브(24a) 등, 펌프(32c) 등, 히터(22) 등을 제어한다. 제어의 내용에 대해서는 후술한다.
이와 같이 구성된 기판 처리 장치(10)에서는, 다음과 같이 하여 습식 에칭 처리를 행한다. 또한, 개시 시는 모든 개폐 밸브는 폐쇄되어 있는 것으로 한다. 최초에 제어부(100)는, 개폐 밸브(33b)를 개방하고, 인산 수용액 공급 배관(33a)을 통해 인산 수용액을 탱크(21) 내에 공급한다. 탱크(21) 내에 공급된 인산 수용액의 실리카 농도는 0％에 더없이 가까운 상태이기 때문에, 제어부(100)는, 개폐 밸브(32d)를 개방하며 펌프(32c)를 구동시켜, 탱크(32a) 내의 실리카 첨가제를 실리카 첨가제 공급 배관(32b) 및 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 공급한다. 즉, 인산 수용액을 탱크(21) 내에 공급함과 동시에 실리카 첨가제도 탱크(21) 내에 공급한다. 또한, 탱크(21)의 용적은 기지이기 때문에, 이 단계에서는, 탱크(21)에 공급하여야 하는 인산 수용액의 공급량과, 그 공급량에 상응하는 실리카 첨가제의 양도 기지이다. 따라서, 미리 설정한 정해진 양의 인산 수용액과 미리 정해진 양의 실리카 첨가제가 탱크(21)에 공급되었다면, 제어부(100)는, 개폐 밸브(32d)와 개폐 밸브(33b)를 폐쇄하여, 인산 수용액과 실리카 첨가제의 공급을 정지한다. 다음에, 제어부(100)는, 개폐 밸브(31b)를 개방하여, 미리 설정한 정해진 양의 순수를 물 공급 배관(31a) 및 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 공급한다. 이때, 합류 배관(34)을 흐르는 순수에 의해, 전술한 실리카 첨가제의 공급 시에 합류 배관(34) 내에 잔류하고 있는 실리카 첨가제는 떠내려가, 합류 배관(34) 내의 세정이 행해진다. 이 세정에 사용된 순수는, 탱크(21)에 공급된다. 다음에, 합류 배관(34) 내의 세정이 종료하면, 제어부(100)는, 개폐 밸브(31b)를 폐쇄한다. 이후, 이 실리카 첨가제 공급 동작과, 물에 의한 세정 동작은, 실리카 농도 검출부(23)에서 검출되는 인산 수용액의 실리카 농도가 미리 설정한 허용값(미리 정해진 농도폭)보다 낮은 경우에 수시 행해진다. 이 점의 상세는 후술한다.
또한, 탱크(21) 내에 공급된 용액은, 전술한 도시하지 않는 교반 장치로 교반된다. 또한, 습식 에칭 처리 개시 시의 탱크(21)에는, 미리 설정한 정해진 양의 인산 수용액과 실리카 첨가제가 공급되는 경우를 설명하였지만, 각각 액면 검출부(26), 실리카 농도 검출부(23)로부터의 출력 신호에 기초하여, 제어부(100)가 개폐 밸브(33b, 32d)를 제어함으로써, 공급량을 제어하도록 하여도 좋다.
또한, 실리카 농도 검출부(23)에서 검출되는 인산 수용액의 실리카 농도가 미리 설정한 허용값보다 높은 경우에는, 제어부(100)는, 개폐 밸브(33b)를 개방하여, 인산 수용액을 탱크(21) 내에 공급한다. 이때의 인산 수용액의 공급은, 실리카 농도 검출부(23)에서 검출되는 실리카 농도값이 허용값에 들어간 단계에서 정지한다. 또한, 인산 농도 검출부(25)에 의해 검출된, 탱크(21)에 저류되어 있는 인산 수용액의 인산 농도가, 미리 설정한 허용값보다 높아진 경우에는, 제어부(100)는, 개폐 밸브(31b)를 개방하여, 순수를 물 공급 배관(31a)과 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 공급한다. 또한, 액면 검출부(26)에서 검출되는 탱크(21) 내의 인산 수용액의 액면 높이가, 미리 설정한 허용값(미리 정해진 높이 폭)보다 낮은 경우에도, 액면 검출부(26)에서 검출되는 액면 높이가 허용값에 들어갈 때까지, 인산 수용액 공급부(33)로부터 인산 수용액이 탱크(21)에 공급된다. 이때, 실리카 농도 검출부(23)에 의해, 탱크(21) 내에 저류되는 인산 수용액의 실리카 농도가 허용값보다 낮아진 것이 검출되면, 실리카 첨가제 공급부(32)로부터는, 실리카 첨가제 공급 배관(32b)과 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 실리카 첨가제가 공급된다. 그리고 실리카 첨가제의 공급이 종료한 직후에는, 순수에 의한 합류 배관(34)의 세정이 상기한 바와 동일하게 행해진다.
제어부(100)는, 히터(22)에 전력을 공급하여, 인산 수용액의 온도를 예컨대 150℃∼160℃로 유지한다. 그리고, 실리카 농도 검출부(23)에 의해 검출된 실리카 농도가 허용값에 들어가 있는 것을 조건으로, 제어부(100)는, 개폐 밸브(24a)를 개방한다. 개폐 밸브(24a)를 개방하는 조건에, 인산 농도 검출부(23)에 의해 검출된 인산 농도가 허용값에 들어가 있는 것을 조건으로 더하여도 좋다. 또한, 제어부(100)는, 개폐 밸브(24a)가 개방되어 있을 때, 실리카 농도 검출부(23), 인산 농도 검출부(25), 액면 검출부(26)로부터의 출력 신호를 무효화한다. 개폐 밸브(24a)가 개방되면, 탱크(21) 내의 인산 수용액이 탱크(41)에 유입된다. 히터(41a)에 의해 탱크(41) 내의 인산 수용액의 온도는 150℃∼160℃로 유지된다. 이때, 제어부(100)가 펌프(42a)를 구동시킴으로써, 인산 수용액은 순환 배관(43)을 통해 탱크(51)에 유입된다. 탱크(51)에서는, 순환 배관(43)을 통해 순환된, 또는, 후술되는 바와 같이 처리부(60)로부터 회수된 인산 수용액이 히터(52)에 의해 예컨대 150℃∼160℃로 유지된다. 탱크(51) 내의 인산 수용액은 공급 배관(53)을 통해 탱크(41)에 복귀된다. 이하, 전술한 인산 수용액의 순환이 계속된다. 또한, 제어부(100)는, 액면 검출부(41b)에 의해, 탱크(41) 내의 인산 수용액의 액면 높이가 미리 설정한 허용값에 들어간 것이 검출되면, 개폐 밸브(24a)를 폐쇄한다.
처리 대상이 되는 기판(W)을 처리부(60) 내에서 처리부 내의 기구에 의해 유지하여, 회전시킨 상태로, 제어부(100)는, 개폐 밸브(42c)를 개방한다. 이에 의해, 노즐(62)로부터 기판(W) 상에 인산 수용액이 공급되어, 습식 에칭 처리가 행해진다.
인산 수용액이 공급된 기판(W)에서는, 질화막과 산화막이 에칭 처리된다. 이때, 노즐(62)로부터는, 미리 정해진 실리카 농도로 관리된 인산 수용액이 기판(W)에 공급되기 때문에, 원하는 선택비로 에칭이 진행된다.
기판(W)의 표면으로부터 처리실(61)의 바닥면으로 흐른 인산 수용액은, 그 바닥면에 접속된 회수 배관(71)을 흘러 펌프(71a)의 구동에 의해 탱크(51)에 회수된다. 인산 수용액을 이용한 에칭 처리 후의 기판(W)는, 그 후, 순수에 의한 수세나, 속건성의 어떤 유기 용제(이소프로필알코올 등)를 이용한 건조가 실시되어, 다음 반도체 제조 공정으로 보내진다. 또한, 인산 수용액, 순수, 유기 용제는, 분리 회수 기구(도시하지 않음)로, 개별로 회수된다.
전술한 바와 같이, 버퍼부(40)를 통해 탱크(21)로부터 미리 정해진 실리카 농도를 갖는 인산 수용액을 처리부(60)에 공급하여, 기판(W)의 처리를 행한다.
다음에, 기판 처리 장치(10)의 에칭 처리 중에 있어서의 탱크(21)에의 인산 수용액, 순수, 실리카 첨가제의 공급 타이밍에 대해서 도 2를 이용하여 설명한다.
인산 수용액에 대해서는, 탱크(21) 내의 인산 수용액의 액면 높이가 허용값보다 낮아진 것이 액면 검출부(26)에 의해 검출된 경우에, 개폐 밸브(33b)를 개방하여, 인산 수용액을 탱크(21) 내에 공급한다.
순수에 대해서는, 인산 수용액은 항상 가열되고 있기 때문에, 수분이 증발하여, 인산 수용액의 농도가 약간씩 진해지므로, 일정 타이밍에 개폐 밸브(31b)를 개방하여, 물 공급 배관(31a) 및 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 공급한다. 또한, 정기적으로 순수를 공급하는 대신에, 탱크(21)에 마련한 인산 농도 검출부(25)의 출력 신호에 기초하여, 개폐 밸브(31b)를 제어시켜, 순수를 탱크(21)에 공급하도록 하여도 좋다.
실리카 첨가제에 대해서는, 본 실시형태의 경우, 주로 탱크(21)에 대한 인산 수용액의 공급에 부수하여 행해지고, 실리카 농도 검출부(23)에서 검출되는 인산 수용액의 실리카 농도가 허용값보다 낮은 경우에, 개폐 밸브(32d)를 개방하여, 펌프(32c)를 구동시킴으로써 실리카 첨가제를 실리카 첨가제 공급 배관(32b) 및 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 공급한다. 또한, 공급 타이밍은, 인산 수용액의 공급 전(도 2 중 α1), 공급 중(도 2 중 α2), 공급 후(도 2 중 α3) 중 어느 때여도 좋다. 한편, 합류 배관(34) 내에서 실리카 첨가제가 건조하여 막히는 것을 막기 위해, 제어부(100)는, 개폐 밸브(32d)를 폐쇄한 직후, 즉 실리카 첨가제의 공급 직후에는 개폐 밸브(31b)를 개방하여, 물 공급 배관(31a)을 통해 합류 배관(34) 내에 미리 설정한 정해진 양의 순수를 공급한다. 즉, 실리카 첨가제의 공급 타이밍이 도 2 중 α1인 경우는, 도 2 중 β1의 타이밍에 순수를 공급한다. 마찬가지로, 실리카 첨가제의 공급 타이밍이 도 2 중 α2인 경우는, 도 2 중 β2의 타이밍에 순수를 공급한다. 또한, 실리카 첨가제의 공급 타이밍이 도 2 중 α3인 경우는, 도 2 중 β3의 타이밍에 순수를 공급한다. 이에 의해, 합류 배관(34)으로부터 실리카 첨가제를 씻어낸다.
또한, 탱크(21)에 실리카 첨가제를 공급한 직후에 합류 배관(34)에 흐르게 하는 순수의 미리 설정한 정해진 양이란, 예컨대 씻어내는 시간으로 관리할 수 있다. 즉, 개폐 밸브(31b)의 개방 시간을, 실험 등으로, 실리카 첨가제를 완전히 씻어내는 시간을 구해 두고, 그 실험 결과로부터 정한 시간으로 한다. 또한, 실리카 첨가제를 다 공급한 후, 즉시 순수를 공급하기 때문에, 개폐 밸브(32d)를 폐쇄한 때와 동시에 개폐 밸브(31b)를 개방하도록 하면 바람직하다.
여기서, 순수에 의해 합류 배관(34)의 세정을 행하지 않는 경우를 상정하여, 실리카 첨가제가 합류 배관(34) 내에서 응집하는 원리에 대해서 설명한다. 즉, 실리카 첨가제는, 시간이 경과하면, 수분을 빼앗겨 건조하고, 합류 배관(34) 내에서 실리카 첨가제가 석출한다. 실리카 첨가제를 공급할 때마다 이 현상이 생기면, 합류 배관(34) 내벽에 실리카 첨가제가 부착되며, 서서히 퇴적되어 버린다. 이윽고, 실리카 첨가제는, 겔형으로 굳어진다(응집). 이 때문에, 적량의 실리카 첨가제를, 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 공급할 수 없다. 이 때문에, 에칭 시에 있어서의 질화막과 산화막의 선택비를 안정되게 할 수 없어지기 때문에, 에칭 불량이 된다.
그래서, 본 실시형태에 있어서는, 전술한 바와 같이, 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 실리카 첨가제를 공급 후, 합류 배관(34)에 순수를 흐르게 하여, 이 순수로 합류 배관(34) 내를 세정함으로써 이 문제를 해소하도록 하였다. 이에 의해, 적정한 실리카 농도로 기판 처리를 실행할 수 있다.
또한, 도 1에 나타낸 본 실시형태와 같이, 합류 배관(34)의 토출측의 일부분이, 탱크(21) 내에 들어가 있는 상태의 경우, 탱크(21) 내에서는, 인산 수용액이 가열되기 때문에, 인산과 물의 고온의 증기가 발생하고 있는 상태가 된다. 이 때문에, 고온의 증기가 합류 배관(34) 내에 침입한다. 이 상태로 실리카 첨가제가 합류 배관(34)을 통과하면, 실리카 첨가제는, 산인 인산과 반응함으로써, 실리카 첨가제의 수분을 빼앗기기 쉬운 상태가 된다. 따라서, 상기 구성의 경우, 실리카 첨가제는, 합류 배관(34) 내에서 석출하여, 합류 배관(34) 내벽에 겔형이 되어 부착되어 버리는 경향이 있다. 이 때문에, 적량의 실리카 첨가제를, 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 공급할 수 없다. 이 때문에, 에칭 시에 있어서의 질화막과 산화막의 선택비를 안정되게 할 수 없어지기 때문에, 에칭 불량이 된다.
그래서 본 실시형태에 있어서는, 실리카 첨가제를 탱크(21)에 공급하기 전의 타이밍이라도 합류 배관(34)에 미리 정한 정해진 양의 순수를 공급하여, 합류 배관(34) 내의 인산 수용액을 순수로 씻어내는 것으로 이 문제를 해결하였다. 이에 의해, 상기 구성이라도, 적정한 실리카 농도로 기판 처리를 실행할 수 있다.
실리카 첨가제를 탱크(21)에 공급하기 전의 타이밍의 예로서, 합류 배관(34)에 실리카 첨가제를 공급하기 직전을 들 수 있지만, 지난번의 실리카 첨가제의 공급에 따른 순수의 공급 종료 타이밍부터, 이번의 실리카 첨가제를 공급하는 타이밍 사이이면 좋다. 또한, 예컨대 지난번의 실리카 첨가제의 공급에 따른 순수의 공급 종료 타이밍부터, 이번의 실리카 첨가제의 공급 타이밍까지의 사이의 시간이 짧은 경우에, 앞서 서술한, 합류 배관(34)에의 고온 증기의 침입의 영향이 적다고 판단되는 경우에는, 실리카 첨가제의 공급 전의 순수를 이용한 세정을 생략하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 실리카 첨가제 공급 전의 물의 공급량은, 첨가 후의 공급량보다 많게 할 수 있다. 즉, 실리카 첨가제 공급 전에 공급하는 물은, 합류 배관(34) 내에 부착되어 있는 인산(증기)을 전부, 합류 배관(34) 내로부터 배출시키는 것이 주목적인 데 대하여, 실리카 첨가제 공급 후에 공급하는 물은, 실리카 첨가제에 유동성을 갖게 하여, 합류 배관(34) 내에 머무는 일이 없도록 하는 것이 주목적이기 때문이다. 여기서 물 공급 배관(31a)의 개폐 밸브(31b)는, 유량을 조정할 수 있는 기구로 되어 있으면 바람직하다.
이와 같이 기판 처리 장치(10)에 있어서는, 탱크(21) 내의 인산 수용액의 실리카 농도가 허용값보다 저하한 경우에는, 실리카 첨가제를, 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 공급하여, 실리카 농도를 일정하게 유지할 수 있다.
그리고 본 실시형태에 있어서는, 실리카 첨가제를 합류 배관(34)에 공급한 직후에, 이 합류 배관(34)에, 미리 정해진 시간, 물 공급 배관(31a)을 통해 순수를 공급하도록 하였다. 이에 의해, 합류 배관(34) 내에 부착된 실리카 첨가제는, 순수로 합류 배관(34)으로부터 씻겨진다. 따라서, 합류 배관(34)을 통해 실리카 첨가제를 공급할 때마다, 더구나 실리카 첨가제의 공급 후에 이 합류 배관(34)에 대하여 순수를 흐르게 함으로써, 합류 배관(34)의 내벽에 부착되어 있는 실리카 첨가제를 세정하여 제거하였기 때문에, 합류 배관(34) 내에 있어서, 실리카 첨가제의 석출 또는 겔화의 발생을 억제하여, 합류 배관(34)의 막힘을 방지할 수 있다. 또한, 합류 배관(34)의 막힘을 방지함으로써, 실리카 첨가제를 공급할 때마다, 탱크(21)에 적량의 실리카 첨가제가 공급된다. 이에 의해, 탱크(21)에는 적정한 실리카 농도를 갖는 인산 수용액이 저류되게 되기 때문에, 에칭 시에 있어서의 질화막과 산화막의 선택비를 안정시킬 수 있어, 에칭 불량의 발생을 막을 수 있다. 즉, 적정한 실리카 농도로 기판 처리를 실행할 수 있다.
또한, 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 실리카 첨가제를 공급하기 전에, 합류 배관(34)에 순수를 공급하도록 하였다. 이것은, 전술한 구성의 경우, 합류 배관(34)에 고온의 증기가 혼입하여, 고온의 증기에 포함되는 인산이, 합류 배관(34) 내벽에 부착되게 된다. 이 합류 배관(34) 내벽에 부착된 인산이, 실리카 첨가제와 접촉하면, 인산이 실리카 첨가제의 수분을 빼앗는 작용이 기능하고, 그 결과, 석출한 실리카 첨가제가 합류 배관(34)의 내벽에 부착된다.
그래서, 합류 배관(34)을 통해 탱크(21)에 실리카 첨가제를 공급하기 전에, 순수를 합류 배관(34)에 흐르게 하여 합류 배관(34) 내에 부착된 인산을 씻어냄으로써, 합류 배관(34)에 실리카 첨가제를 공급하였다고 해도, 합류 배관(34) 내에서 실리카 첨가제가 인산과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 인산 수용액의 증기가 합류 배관에 침입하는 것 같은 경우라도, 합류 배관(34) 내에서 실리카 첨가제가 석출 또는 겔화하여 굳어지는 것을 억제할 수 있어, 합류 배관(34) 내의 막힘을 방지할 수 있다. 또한, 탱크(21)에는 적정한 실리카 농도를 갖는 인산 수용액이 저류되게 되기 때문에, 에칭 시에 있어서의 질화막과 산화막의 선택비를 안정시킬 수 있어, 에칭 불량의 발생을 막을 수 있다. 즉, 적정한 실리카 농도로 기판 처리를 실행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10A)를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 3에 있어서 도 1과 동일 기능 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
기판 처리 장치(10A)에서는, 탱크(21)에 물(순수)을 공급하는 물 공급 배관(31a)의 도중에 있어서, 실리카 첨가제 공급 배관(32b)이 합류부(B)에서 접속되고, 인산 수용액 공급 배관(33a)이 합류부(C)에서 접속된다. 또한, 물 공급 배관(31a)에 있어서, 물 공급부(31)측을 상류측, 탱크(21)에 대향하는 토출구측을 하류측이라고 부르고, 물 공급 배관(31a)에 있어서의 합류부(C)보다 하류측을 본 실시형태에서는 합류 배관(34)이라고 부른다. 또한, 물 공급 배관(31a)에 있어서, 합류부(B)는 합류부(C)보다 하류측에 마련된다. 즉, 인산 수용액 공급 배관(33a)과 물 공급 배관(31a)을 합류시켜 탱크(21)에 공급하는 합류 배관(34)이 마련되어 있고, 이 합류 배관(34)의 도중에 실리카 첨가제 공급 배관(32b)이 접속되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 인산 수용액, 실리카 첨가제는, 합류 배관(34)을 흐르기 때문에, 합류 배관(34)의 내벽에 인산 수용액이 부착되어 있으면, 전술한 바와 같이, 실리카 첨가제를 공급하였을 때에, 실리카 첨가제와 인산 수용액이 반응한다. 예컨대, 합류 배관(34)을 통해 인산 수용액과 실리카 첨가제를 동시에 공급한 경우, 인산 수용액과 실리카 첨가제를 혼합하여도 즉시는 실리카 첨가제는 석출되지 않는다. 따라서, 인산 수용액이 흐르고 있는 경우, 실리카 첨가제를 공급하여도, 인산 수용액이 흐름으로써, 실리카 첨가제도 함께 흐른다. 그런데, 인산 수용액과 실리카 첨가제가 혼합된 상태로 합류 배관(34) 내에 머물러 있는 상태에서 시간을 경과시키는 것은 바람직하지 못하다. 이것을 막기 위해, 합류 배관(34)을 통해 실리카 첨가제를 공급한 후에 합류 배관(34)에 순수를 공급하도록 하고 있다. 또한 실리카 첨가제의 공급 전에, 합류 배관(34) 내에 순수를 공급하여 합류 배관 내를 세정하도록 하고 있다. 이들의 점은 제1 실시형태와 동일하다.
이와 같이 구성된 기판 처리 장치(10A)에 있어서도, 전술한 기판 처리 장치(10)와 동일한 타이밍에, 인산 수용액, 순수, 실리카 첨가제를 공급한다. 그리고, 본 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 갖는다.
도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10B)를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 4에 있어서 도 1과 동일 기능 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
기판 처리 장치(10B)에서는, 탱크(21)에 물(순수)을 공급하는 물 공급 배관(31a)의 도중에 있어서, 실리카 첨가제 공급 배관(32b)이 합류부(B)에서 접속되고, 인산 수용액 공급 배관(33a)이 합류부(C)에서 접속된다. 물 공급 배관(31a)에 있어서, 합류부(B)는 합류부(C)보다 상류측에 마련된다. 또한, 물 공급 배관(31a)에 있어서의 합류부(B)보다 하류측을 본 실시형태에서는 합류 배관(34)이라고 부른다. 즉, 실리카 첨가제 공급 배관(32b)과 물 공급 배관(31a)을 합류시켜 탱크(21)에 공급하는 합류 배관(34)이 마련되어 있고, 합류 배관(34)의 도중에 인산 수용액 공급 배관(33a)이 접속되어 있다.
이와 같이 구성된 기판 처리 장치(10B)에 있어서도, 전술한 기판 처리 장치(10)와 동일한 타이밍에, 인산 수용액, 순수, 실리카 첨가제를 공급한다. 또한, 실리카 첨가제를 공급한 후, 또한 실리카 첨가제 공급 전에, 합류 배관(34) 내에 순수를 공급하여 합류 배관(34) 내를 세정하는 점은, 제1, 제2 실시형태와 동일하며, 동일한 작용 효과를 갖는다.
전술한 실시형태에 있어서는, 기판(W)을 1장마다 처리하는 매엽식 처리 방법을 이용하고 있지만, 이것에 한정되지는 않고, 예컨대, 처리조에 복수매의 기판(W)을 동시에 침지하여 처리하는 배치식 처리 방법을 이용하도록 하여도 좋다.
배치식 처리 방법에서는, 인산 수용액 공급 배관이나 실리카 첨가제 공급 배관을 도중에 합류시킨 물 공급 배관을 배치식 처리조에 직접 또는 간접적으로 접속하거나, 탱크(21)를 배치식 처리조에 접속함으로써 실시할 수 있다.
또한, 인산 수용액을 토출하는 노즐(62)은, 위치가 고정되어 있는 것을 예시하였지만, 기판(W)의 표면을 따라 주사하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 실리카 첨가제를 씻어내는 물과 탱크(21)에 공급하기 위한 물(가열되고 있는 인산 수용액의 수분 증발에 따른 보충)은, 하나의 물 공급부(31)로부터 행하고 있지만, 탱크(21)에 공급하기 위한 물을 공급하는 기구를 별도로 마련하여도 좋다.
또한, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 합류 배관(34)에 개폐 밸브(34a)를 마련하고, 개폐 밸브(34a)가 마련된 위치보다 상류측에 배출 배관(34b)을 접속하도록 하여도 좋다. 상기 각 실시형태에서는, 합류 배관(34)을 세정한 후의 순수가 탱크(21)에 흐르도록 구성하였다. 합류 배관(34)에 부착되어 있는 실리카 첨가제는, 탱크(21)에 공급되어야 하는 공급량의 일부이기 때문에, 공급처였던 탱크(21)에 흐르도록 함으로써, 실리카 첨가제의 필요량을 유지할 수 있다. 그러나, 합류 배관(34)에 부착된 실리카 첨가제의 세정에 이용하는 순수의 양이 많아, 탱크(21) 내에 저류되어 있는 인산 수용액의 농도에 영향이 나타나는 것이 생각되는 경우에는, 개폐 밸브(34a)를 폐쇄한 상태로 합류 배관(34)에 세정수를 흐르게 하여, 세정 후의 물을 합류 배관(34)으로부터 분기한 배출 배관(34b)을 통해 탱크(21) 이외에 배출하는 것이다. 이와 같이 하면, 세정수의 양이 비록 많아도, 인산 수용액이 엷어지는 일이 없다. 또한, 합류 배관(34)에 예컨대 덩어리가 되어 부착되어 있던 실리카 첨가제가 세정에 의해 제거되었을 때, 그 덩어리가 탱크(21)에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실리카 첨가제의 필요량의 일부가 외부에 배출되겐 되지만, 실리카 첨가제의 농도 저하보다 합류 배관(34) 내에서의 실리카 첨가제의 부착 방지를 우선시키는 경우에는 유효하다. 실리카 농도의 저하는, 세정된 합류 배관(34)을 통해 실리카 첨가제를 재차 공급함으로써 달성할 수 있다.
실리카 첨가제에 의한 배관 내의 막힘 방지를 고려하면, 합류 배관(34)에 있어서 순수가 공급되는 범위를 될 수 있는 한 넓히면 좋다. 이 때문에도, 개폐 밸브(34a)는, 되도록 합류 배관(34)의 토출구 근처[물 공급 배관(31a)의 하류단 근처]에 마련하고, 배출 배관(34b)은, 개폐 밸브(34a)보다 상류측이며, 또한 합류 배관(34)의 토출측 근처에 접속하는 것이 바람직하다.
또한, 개폐 밸브(34a)나 배출 배관(34b)은, 실리카 첨가제의 공급 전 혹은 공급 후의 씻어내는 데 이용하는 순수의 양이 적은 경우 등에 있어서는, 상기 실시형태에서 설명한 바와 같이 반드시 마련하지 않아도 좋다.
또한, 실리카 첨가제 공급 배관(32b)에 마련되는 개폐 밸브(32d)는, 합류부(A, B)에 근접시켜 배치하면 좋다. 개폐 밸브(32d)와 탱크(32a) 사이에 존재하는 실리카 첨가제 공급 배관(32b)은, 통상, 외기와의 접촉이 끊겨 있기 때문에, 이 실리카 첨가제 공급 배관(32b) 내에서의 실리카 첨가제의 석출, 부착 등은 생기지 않는다.
또한, 실시형태에서는, 합류 배관(34)을 통해 실리카 첨가제를 공급한 직후에 순수를 이용하여 합류 배관(34)을 세정하였다. 이것은, 합류 배관(34)에 부착되어 잔류하고 있는 실리카 첨가제를 세정하여 제거하기 위해서이다. 이 점을 고려하면, 순수의 공급 타이밍은, 실리카 첨가제를 다 공급한 직후가 바람직하지만, 실리카 첨가제의 공급이 종료하기 전부터 순수의 공급을 개시하여도 좋고, 실리카 첨가제의 공급 후에 있어서, 합류 배관(34)에 잔류하는 실리카 첨가제의 건조가 시작되기 전이면 좋다.
또한, 실시형태에서는, 탱크(21, 41, 51) 자체에 히터를 구비한 예를 설명하였지만, 각 탱크에 탱크 내의 인산 수용액을 순환하는 배관을 접속하고, 이 배관 도중에 히터를 마련함으로써, 각 탱크 내의 인산 용액을 가열하도록 하여도 좋다.
또한, 실시형태에서는, 에칭 처리 장치를 예로 설명하였지만, 실리카 농도의 관리된 인산 수용액을 이용한 처리이면 적용 가능하다.
이상, 본 발명의 몇 가지의 실시형태를 설명하였지만, 이들 실시형태는, 예 로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 이들 신규의 실시형태는, 그 외의 여러 가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되며, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.
실리카 첨가제를 이용한 처리라도, 적정한 실리카 농도로 기판 처리를 실행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 적어도 질화막과 산화막이 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    인산 수용액을 저류하는 인산 수용액 저류부와,
    상기 인산 수용액 저류부에 인산 수용액 공급 배관을 통해 인산 수용액을 공급하는 인산 수용액 공급부와,
    상기 인산 수용액 저류부에 실리카 첨가제 공급 배관을 통해 실리카 첨가제를 공급하는 실리카 첨가제 공급부와,
    상기 인산 수용액 저류부에 물 공급 배관을 통해 물을 공급하는 물 공급부와,
    상기 인산 수용액 저류부에 저류된 상기 인산 수용액에 의해 상기 기판을 처리하는 처리부를 가지며,
    상기 실리카 첨가제 공급 배관은, 상기 물 공급 배관의 도중에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 적어도 질화막과 산화막이 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    인산 수용액을 저류하는 인산 수용액 저류부와,
    상기 인산 수용액 저류부에 인산 수용액 공급 배관을 통해 인산 수용액을 공급하는 인산 수용액 공급부와,
    상기 인산 수용액 저류부에 실리카 첨가제 공급 배관을 통해 실리카 첨가제를 공급하는 실리카 첨가제 공급부와,
    상기 인산 수용액 저류부에 물 공급 배관을 통해 물을 공급하는 물 공급부와,
    상기 인산 수용액 저류부에 저류된 상기 인산 수용액에 의해 상기 기판을 처리하는 처리부를 가지며,
    상기 물 공급 배관의 도중에, 상기 실리카 첨가제 공급 배관과, 상기 인산 수용액 공급 배관이 각각 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물 공급 배관에 있어서, 상기 실리카 첨가제 공급 배관이 접속되는 합류부보다 상기 인산 수용액 저류부측에, 상기 물 공급 배관으로부터 분기하여 외부에 연결되는 배출관과, 개폐 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 적어도 질화막과 산화막이 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
    인산 수용액을 저류하는 인산 수용액 저류부에 인산 수용액 공급 배관을 통해 인산 수용액을 공급하는 단계와,
    상기 인산 수용액 저류부에 물 공급 배관을 통해 물을 공급하는 단계와,
    상기 물 공급 배관에 접속된 실리카 첨가제 공급 배관을 통해 상기 인산 수용액 저류부에 실리카 첨가제를 공급하는 단계와,
    상기 실리카 첨가제를 공급한 후에 있어서 상기 물 공급 배관에 물을 공급하여, 상기 물 공급 배관에 부착된 상기 실리카 첨가제를 세정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 세정하는 단계는, 상기 실리카 첨가제를 공급한 직후에 상기 물 공급 배관에 물을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 실리카 첨가제 공급 배관을 통해 상기 인산 수용액 저류부에 상기 실리카 첨가제를 공급하기 전에, 상기 물 공급 배관에 상기 물을 공급하여, 상기 물 공급 배관의 내벽을 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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