KR20190087289A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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세이 네고로
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

요구 에칭량에 의거하여 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽을 결정한다. 그 후, 요구 에칭량과 결정된 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽에 의거하여 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽을 결정한다. 결정된 설정 분위기 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워진 산소 농도를 갖는 저산소 가스를, 기판을 수용하는 챔버 내에 유입시킨다. 또한, 용존 산소 농도가 결정된 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소를 감소시킨 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 기판의 상면 전역에 공급한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
관련 출원에 대한 교차 참조
이 출원은, 2018년 1월 15일에 제출된 일본국 특허출원 2018-004531호에 의거한 우선권을 주장하고 있으며, 이 출원의 전체 내용은 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치 및 유기 EL(electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등의 기판이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 기판을 처리하는 기판 처리 장치가 이용된다. JP 2015-153947 A에는, 분위기 중의 산소 농도가 낮은 상태로 용존 산소 농도가 낮은 처리액을 기판에 공급하는 매엽식의 기판 처리 장치가 개시되어 있다.
JP 2015-153947 A에 기재되어 있는 바와 같이, 종래는, 처리액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도는 가능한 한 낮은 것이 바람직하다고 생각되고 있었다. 그러나, 본 발명자들의 연구에 의하면, 처리액을 이용하여 기판을 에칭하는 경우, 처리액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도뿐만이 아니라, 양자의 차가, 에칭의 결과에 영향을 미칠 수 있는 것을 알았다.
예를 들어, 처리액의 용존 산소 농도에 대해서 분위기 중의 산소 농도가 너무 낮으면, 에칭의 균일성이 악화되어 버리는 경우가 있는 것을 알았다. 따라서, 처리액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도는, 반드시 낮다고 좋은 것만은 아니다. 또, 처리액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도뿐만이 아니라, 양자의 차를 컨트롤함으로써, 기판의 표면 또는 이면의 전역에 있어서의 에칭량의 분포를 변화시킬 수 있는 것도 알았다.
그래서, 본 발명의 목적 중 하나는, 분위기 중의 산소 농도가 낮은 상태로 용존 산소 농도가 낮은 에칭액을 기판의 주면 전역에 공급함으로써, 에칭량의 분포를 컨트롤하면서 기판의 주면을 에칭할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시 형태는, 기판의 주면의 에칭량의 요구값을 나타내는 요구 에칭량에 의거하여, 에칭액의 용존 산소 농도의 설정값을 나타내는 설정 용존 산소 농도와, 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접하는 분위기 중의 산소 농도의 설정값을 나타내는 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽을 결정하는 제1 산소 농도 결정 공정과, 상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽을 결정하는 제2 산소 농도 결정 공정과, 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 분위기 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워져 있고, 공기 중의 산소 농도보다 낮은 산소 농도를 갖는 저산소 가스를, 상기 기판을 수용하는 챔버 내에 유입시키는 저산소 가스 공급 공정과, 상기 저산소 가스 공급 공정에서 상기 챔버 내에 유입한 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접촉시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소를 감소시킨 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면 전역에 공급함으로써, 상기 기판의 주면을 에칭하는 에칭 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 분위기 중의 산소 농도를 저하시킨 상태로, 용존 산소 농도가 낮은 에칭액을 기판의 주면에 공급한다. 이로써, 기판에 유지되어 있는 에칭액에 녹아드는 산소의 양을 컨트롤하면서, 기판의 주면 전역에 에칭액을 공급할 수 있다. 기판의 주면에 공급된 에칭액의 실제의 용존 산소 농도는, 설정 용존 산소 농도에 일치하고 있거나 혹은 가까워져 있다. 마찬가지로, 기판의 주면에 유지되어 있는 에칭액에 접하는 분위기 중의 실제의 산소 농도는, 설정 분위기 산소 농도에 일치하고 있거나 혹은 가까워져 있다.
설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도는, 요구 에칭량에 의거하여 각각 독자적으로 설정되는 것이 아니라, 서로 관련되어 있다. 구체적으로는, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽은, 요구 에칭량에 의거하여 결정된다. 그리고, 결정된 값(설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽)과 요구 에칭량에 의거하여, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽이 결정된다. 바꾸어 말하면, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도뿐만이 아니라, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도의 차도 컨트롤된다.
이와 같이, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도의 차를 컨트롤하면서, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도를 저하시키므로, 기판의 주면에 대한 에칭액의 착액 위치를 이동시키는 일 없이, 기판의 주면에 걸친 에칭량의 분포를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 기판의 주면 전역을 일정한 에칭량으로 균일하게 에칭하거나, 에칭량의 분포가 원뿔형 또는 도립(倒立) 원뿔형이 되도록 기판의 주면을 에칭할 수 있다. 따라서, 에칭량의 분포를 컨트롤하면서 기판의 주면을 에칭할 수 있다.
기판의 주면은, 기판의 표면(디바이스 형성면) 및 이면(비(非)디바이스 형성면) 중 어느 한쪽을 의미한다. 기판이 수평으로 유지되어 있는 경우, 기판의 상면 또는 하면이 기판의 주면에 상당한다. 기판의 주면은, 기판의 표면 및 이면 중 어느 하나여도 된다. 또, 저산소 가스는, 공기 중의 산소 농도(약 21vol%)보다 낮은 산소 농도를 갖는 가스를 의미한다.
상기 실시 형태에 있어서, 이하의 특징 중 적어도 하나가, 상기 기판 처리 방법에 추가되어도 된다.
상기 제1 산소 농도 결정 공정 및 제2 산소 농도 결정 공정 중 한쪽은, 상기 설정 용존 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위의 최소값보다 큰 값을 상기 설정 용존 산소 농도로서 결정하는 공정과, 상기 설정 분위기 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위의 최소값보다 큰 값을 상기 설정 분위기 산소 농도로서 결정하는 공정 중 한쪽을 포함한다.
이 방법에 의하면, 설정 용존 산소 농도 또는 설정 분위기 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위의 최소값보다 큰 값이, 설정 용존 산소 농도 또는 설정 분위기 산소 농도로서 설정된다. 바꾸어 말하면, 종래와 같이, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도를 가능한 한 저하시키는 것이 아니라, 양자의 차도 컨트롤한다. 이로써, 에칭량의 분포를 컨트롤하면서 기판의 주면을 에칭할 수 있다.
상기 에칭 공정은, 액 토출구로부터 토출된 상기 에칭액이 상기 기판의 주면에 최초로 접촉하는 착액 위치를, 상기 에칭액의 토출이 개시되고나서 상기 에칭액의 토출이 정지될 때까지, 상기 기판의 주면 중앙부에 위치시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소가 저감된 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서, 상기 액 토출구에 토출시키는 액 토출 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 에칭액의 착액 위치를 토출 개시부터 토출 정지까지 기판의 주면 중앙부에 위치시킨다. 이러한 경우에서도, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도의 차를 컨트롤함으로써, 에칭량의 분포를 컨트롤할 수 있다. 따라서, 에칭량의 분포를 컨트롤하기 위해서, 기판의 주면에 대한 에칭액의 착액 위치를 이동시키거나, 기판의 주면을 향해서 에칭액을 토출하는 복수의 액 토출구를 설치하지 않아도 된다.
상기 제2 산소 농도 결정 공정은, 상기 기판의 주면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형 또는 도립 원뿔형이 되도록, 상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽을 결정하는 공정이다.
이 방법에 의하면, 기판의 주면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형 또는 도립 원뿔형이 되도록, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도가 설정된다. 에칭 전의 기판의 주면이 원뿔형이면, 기판의 주면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형이 되도록 기판의 주면을 에칭하면, 에칭 후의 기판의 주면의 평탄도를 높일 수 있다. 마찬가지로, 에칭 전의 기판의 주면이 도립 원뿔형이면, 기판의 주면에 걸친 에칭량의 분포가 도립 원뿔형이 되도록 기판의 주면을 에칭하면, 에칭 후의 기판의 주면의 평탄도를 높일 수 있다.
상기 제1 산소 농도 결정 공정은, 상기 요구 에칭량에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도를 결정하는 공정이며, 상기 제2 산소 농도 결정 공정은, 상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 의거하여, 상기 설정 분위기 산소 농도를 결정하는 공정이다.
이 방법에 의하면, 설정 용존 산소 농도를 결정하고 나서, 설정 분위기 산소 농도를 결정한다. 착액 위치에서의 에칭 레이트는, 에칭액의 용존 산소 농도에 의존한다. 바꾸어 말하면, 설정 분위기 산소 농도는, 착액 위치에서의 에칭 레이트에 크게 영향을 주지 않는다. 그 대신에, 에칭 레이트의 기울기, 즉, 착액 위치에서의 에칭 레이트와 기판의 주면 내의 임의의 위치에서의 에칭 레이트를 잇는 직선의 기울기는, 에칭액의 용존 산소 농도와 분위기 중의 산소 농도에 의존한다. 따라서, 설정 용존 산소 농도를 먼저 결정하면, 착액 위치에서의 에칭 레이트와 에칭 레이트의 기울기를 비교적 용이하게 설정할 수 있다.
이에 비해, 설정 분위기 산소 농도가 먼저 정해져 있는 경우는, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 이외의 조건도 변경할 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 설정 분위기 산소 농도가 먼저 정해져 있는 경우, 의도하는 에칭 레이트의 기울기를 얻기 위해서, 설정 용존 산소 농도가 큰 폭으로 제한된다. 결정된 설정 용존 산소 농도에서는 의도하는 에칭 레이트가 얻어지지 않는 경우는, 에칭액의 공급 시간이나 농도 등의 다른 조건도 변경할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 설정 용존 산소 농도를 먼저 결정함으로써, 착액 위치에서의 에칭 레이트와 에칭 레이트의 기울기를 비교적 용이하게 설정할 수 있다.
상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 챔버 내에서 이동 가능한 대향 부재의 대향면을 상기 기판의 주면에 대향시키면서, 상기 대향면에 설치된 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 공기 중의 산소 농도보다 낮은 산소 농도를 갖는 저산소 가스가, 대향 부재의 대향면에 설치된 개구로부터 흘러나와, 기판의 주면과 대향 부재의 대향면 사이의 공간에 유입한다. 이로써, 기판과 대향 부재 사이의 공간이 저산소 가스로 채워져, 분위기 중의 산소 농도가 저하한다. 따라서, 챔버의 내부 공간의 전체에서 산소 농도를 저하시키는 경우에 비해, 저산소 가스의 사용량을 줄일 수 있어, 단시간에 산소 농도를 변화시킬 수 있다.
대향 부재는, 챔버에서 상하로 이동 가능하고, 기판의 상방에 배치되는 차단 부재여도 되며, 연직인 회전축선 둘레로 챔버 내에서 회전 가능하고, 기판의 하방에 배치되는 스핀 베이스여도 된다.
상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 대향 부재의 대향면에 설치되어 있고, 상기 기판의 주면 중앙부에 대향하는 중앙 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정과, 상기 대향 부재의 대향면에 설치되어 있고, 상기 기판의 주면 중앙부 이외의 상기 기판의 주면의 일부에 대향하는 외측 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 중앙 개구와 외측 개구가, 대향 부재의 대향면에 설치되어 있다. 중앙 개구는, 기판의 주면 중앙부에 대향하고 있다. 외측 개구는, 중앙 개구의 외측에 배치되어 있다. 중앙 개구로부터 흘러나온 저산소 가스는, 기판과 대향 부재 사이의 공간을 외방으로 흐른다. 마찬가지로, 외측 개구로부터 흘러나온 저산소 가스는, 기판과 대향 부재 사이의 공간을 외방으로 흐른다. 따라서, 외측 개구가 설치되어 있지 않은 경우에 비해, 다른 가스가 기판과 대향 부재 사이에 유입하기 어렵다. 이로써, 기판과 대향 부재 사이의 공간에 있어서의 산소 농도를 보다 정밀하게 컨트롤할 수 있다.
상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 챔버 내의 가스를 상기 챔버의 하단부로부터 배출하면서, 상기 챔버의 상단부로부터 상기 저산소 가스를 상기 챔버 내에 유입시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 저산소 가스가, 챔버의 상단부로부터 챔버의 내부에 유입한다. 챔버 내에 유입한 저산소 가스는, 챔버의 하단부를 향해 흘러, 챔버의 하단부로부터 챔버의 밖으로 배출된다. 이로써, 챔버의 내부가 저산소 가스로 채워져, 분위기 중의 산소 농도가 저하한다. 따라서, 차단 부재 등의 기판의 상방에 배치되는 부재를 설치하는 일 없이, 분위기 중의 산소 농도를 저하시킬 수 있다. 이로써, 챔버를 소형화할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 용존 산소를 감소시킴으로써, 제1 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 제1 용존 산소 농도까지 저하시키는 제1 용존 산소 농도 조정 공정과, 용존 산소를 감소시킴으로써, 제2 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를, 상기 제1 용존 산소 농도와는 상이한 제2 용존 산소 농도까지 저하시키는 제2 용존 산소 농도 조정 공정을 포함하고, 상기 에칭 공정은, 상기 제1 탱크 및 제2 탱크 중 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 가까운 쪽의 용존 산소 농도를 갖는 상기 에칭액을 저류하고 있는 탱크를 선택하는 선택 공정과, 상기 선택 공정에서 선택된 상기 탱크 내의 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서 토출하는 액 토출 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 용존 산소 농도가 서로 상이한 에칭액이, 제1 탱크 및 제2 탱크에 저류되어 있다. 결정된 설정 용존 산소 농도는, 제1 탱크 내의 에칭액의 용존 산소 농도를 나타내는 제1 용존 산소 농도 및 제2 탱크 내의 에칭액의 용존 산소 농도를 나타내는 제2 용존 산소 농도와 비교된다. 제1 용존 산소 농도가 결정된 설정 용존 산소 농도에 일치하고 있거나 또는 가까운 경우는, 제1 탱크 내의 에칭액이 기판의 주면에 공급된다. 한편, 제2 용존 산소 농도가 결정된 설정 용존 산소 농도에 일치하고 있거나 또는 가까운 경우는, 제2 탱크 내의 에칭액이 기판의 주면에 공급된다.
에칭액의 용존 산소 농도는 즉시 바뀌기는 어렵다. 따라서, 동일한 탱크 내의 에칭액의 용존 산소 농도를 바꾸는 경우는, 어느 정도의 시간이 걸린다. 이에 비해, 용존 산소 농도가 서로 상이한 에칭액을 제1 탱크 및 제2 탱크에 저류해 두면, 기판의 주면에 공급되는 에칭액의 용존 산소 농도를 즉각 바꿀 수 있다. 이로써, 기판 처리 장치의 다운 타임(기판의 처리를 실행할 수 없는 시간)을 단축할 수 있어, 기판 처리 장치의 스루풋(단위 시간당의 기판의 처리 매수)의 감소량을 줄일 수 있다.
상기 에칭 공정은, 상기 저산소 가스 공급 공정에서 상기 챔버 내에 유입한 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접촉시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소를 감소시킨 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면 전역에 공급함으로써, 상기 기판의 주면에 형성된 폴리실리콘막을 에칭하는 공정이다.
이 방법에 의하면, 분위기 중의 산소 농도를 저하시킨 상태로, 폴리실리콘막이 노출된 기판의 주면에 용존 산소 농도가 낮은 에칭액을 공급한다. 이로써, 기판에 유지되어 있는 에칭액에 녹아드는 산소의 양을 컨트롤하면서, 기판의 주면에 형성된 폴리실리콘막을 에칭할 수 있다. 폴리실리콘막은, 에칭액의 용존 산소 농도의 영향을 받는 박막의 일례이다. 따라서, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도뿐만이 아니라, 양자의 차도 컨트롤함으로써, 에칭량의 분포를 컨트롤하면서 폴리실리콘막을 에칭할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는, 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 주면에 용존 산소를 감소시킨 에칭액을 공급하는 에칭액 공급 유닛과, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판을 수용하는 챔버와, 공기 중의 산소 농도보다 낮은 산소 농도를 갖는 저산소 가스를, 상기 기판을 수용하는 상기 챔버 내에 유입시킴으로써, 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접하는 분위기 중의 산소 농도를 조정하는 저산소 가스 공급 유닛과, 상기 에칭액 공급 유닛에 의해서 상기 기판에 공급되는 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 변경하는 용존 산소 농도 변경 유닛과, 상기 저산소 가스 공급 유닛에 의해서 조정되는 분위기 중의 산소 농도를 변경하는 분위기 산소 농도 변경 유닛과, 제어 장치를 구비하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 제어 장치는, 상기 기판의 주면의 에칭량의 요구값을 나타내는 요구 에칭량에 의거하여, 상기 에칭액의 용존 산소 농도의 설정값을 나타내는 설정 용존 산소 농도와, 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접하는 분위기 중의 산소 농도의 설정값을 나타내는 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽을 결정하는 제1 산소 농도 결정 공정과, 상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽을 결정하는 제2 산소 농도 결정 공정과, 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 분위기 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워져 있고, 공기 중의 산소 농도보다 낮은 산소 농도를 갖는 상기 저산소 가스를, 상기 기판을 수용하는 상기 챔버 내에 유입시키는 저산소 가스 공급 공정과, 상기 저산소 가스 공급 공정에서 상기 챔버 내에 유입한 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접촉시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소를 감소시킨 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면 전역에 공급함으로써, 상기 기판의 주면을 에칭하는 에칭 공정을 실행한다. 이 구성에 의하면, 상기 서술한 기판 처리 방법에 관하여 말한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서, 이하의 특징 중 적어도 하나가, 상기 기판 처리 장치에 추가되어도 된다.
상기 제1 산소 농도 결정 공정 및 제2 산소 농도 결정 공정 중 한쪽은, 상기 설정 용존 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위의 최소값보다 큰 값을 상기 설정 용존 산소 농도로서 결정하는 공정과, 상기 설정 분위기 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위의 최소값보다 큰 값을 상기 설정 분위기 산소 농도로서 결정하는 공정 중 한쪽을 포함한다. 이 구성에 의하면, 상기 서술한 기판 처리 방법에 관하여 말한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 에칭액 공급 유닛은, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서 상기 에칭액을 토출하는 액 토출구를 포함하고, 상기 에칭 공정은, 상기 액 토출구로부터 토출된 상기 에칭액이 상기 기판의 주면에 최초로 접촉하는 착액 위치를, 상기 에칭액의 토출이 개시되고나서 상기 에칭액의 토출이 정지될 때까지, 상기 기판의 주면 중앙부에 위치시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소가 저감된 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서, 상기 액 토출구에 토출시키는 액 토출 공정을 포함한다. 이 구성에 의하면, 상기 서술한 기판 처리 방법에 관하여 말한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 제2 산소 농도 결정 공정은, 상기 기판의 주면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형 또는 도립 원뿔형이 되도록, 상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽을 결정하는 공정이다. 이 구성에 의하면, 상기 서술한 기판 처리 방법에 관하여 말한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 제1 산소 농도 결정 공정은, 상기 요구 에칭량에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도를 결정하는 공정이며, 상기 제2 산소 농도 결정 공정은, 상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 의거하여, 상기 설정 분위기 산소 농도를 결정하는 공정이다. 이 구성에 의하면, 상기 서술한 기판 처리 방법에 관하여 말한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 주면에 대향하는 대향면과, 상기 대향면에 설치된 개구를 포함하고, 상기 챔버 내에서 이동 가능한 대향 부재를 더 구비하며, 상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 챔버 내에서 이동 가능한 상기 대향 부재의 대향면을 상기 기판의 주면에 대향시키면서, 상기 대향면에 설치된 상기 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정을 포함한다. 이 구성에 의하면, 상기 서술한 기판 처리 방법에 관하여 말한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 대향 부재의 개구는, 상기 대향 부재의 대향면에 설치되어 있고, 상기 기판의 주면 중앙부에 대향하는 중앙 개구와, 상기 대향 부재의 대향면에 설치되어 있으며, 상기 기판의 주면 중앙부 이외의 상기 기판의 주면의 일부에 대향하는 외측 개구를 포함하고, 상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 중앙 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정과, 상기 외측 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정을 포함한다. 이 구성에 의하면, 상기 서술한 기판 처리 방법에 관하여 말한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 저산소 가스 공급 유닛은, 상기 챔버의 상단부로부터 상기 저산소 가스를 상기 챔버 내에 유입시키는 팬 유닛과, 상기 챔버 내의 가스를 상기 챔버의 하단부로부터 배출하는 배기 덕트를 포함하고, 상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 챔버 내의 가스를 상기 챔버의 하단부로부터 배출하면서, 상기 챔버의 상단부로부터 상기 저산소 가스를 상기 챔버 내에 유입시키는 공정을 포함한다. 이 구성에 의하면, 상기 서술한 기판 처리 방법에 관하여 말한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 에칭액 공급 유닛은, 상기 에칭액을 저류하는 제1 탱크와, 상기 에칭액을 저류하는 제2 탱크와, 상기 제1 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 저하시키는 제1 용존 산소 농도 변경 유닛과, 상기 제2 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 저하시키는 제2 용존 산소 농도 변경 유닛을 포함하고, 상기 제어 장치는, 용존 산소를 감소시킴으로써, 상기 제1 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 제1 용존 산소 농도까지 저하시키는 제1 용존 산소 농도 조정 공정과, 용존 산소를 감소시킴으로써, 상기 제2 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를, 상기 제1 용존 산소 농도와는 상이한 제2 용존 산소 농도까지 저하시키는 제2 용존 산소 농도 조정 공정을 더 실행하며, 상기 에칭 공정은, 상기 제1 탱크 및 제2 탱크 중 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 가까운 쪽의 용존 산소 농도를 갖는 상기 에칭액을 저류하고 있는 탱크를 선택하는 선택 공정과, 상기 선택 공정에서 선택된 상기 탱크 내의 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서 토출하는 액 토출 공정을 포함한다. 이 구성에 의하면, 상기 서술한 기판 처리 방법에 관하여 말한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 에칭 공정은, 상기 저산소 가스 공급 공정에서 상기 챔버 내에 유입한 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접촉시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소를 감소시킨 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면 전역에 공급함으로써, 상기 기판의 주면에 형성된 폴리실리콘막을 에칭하는 공정이다. 이 구성에 의하면, 상기 서술한 기판 처리 방법에 관하여 말한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 있어서의 상기 서술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 말하는 실시 형태의 설명에 의해 밝혀진다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따르는 기판 처리 장치를 위에서 본 모식도이다.
도 2는, 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평으로 본 모식도이다.
도 3은, 도 2의 일부를 확대한 확대도이다.
도 4는, 기판에 공급되는 약액을 생성하는 약액 생성 유닛과, 약액의 용존 산소 농도를 조정하는 용존 산소 농도 변경 유닛을 도시한 모식도이다.
도 5는, 제어 장치의 하드웨어를 도시한 블록도이다.
도 6은, 기판 처리 장치에 의해서 실행되는 기판의 처리의 일례에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 7a~도 7d는, 폴리실리콘막이 노출된 기판의 상면에 에칭액을 공급하여, 폴리실리콘막을 에칭했을 때의 에칭 레이트의 분포를 도시한 개념도이다.
도 8은, 제어 장치의 기능 블록을 도시한 블록도이다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따르는 차단 부재의 연직 단면을 도시한 모식도이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따르는 차단 부재의 저면을 도시한 모식도이다.
도 11은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따르는 처리 유닛의 내부를 수평으로 본 모식도이다.
도 12는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따르는 처리 유닛의 내부를 위에서 본 모식도이다.
도 13은, 제4 실시 형태에 따르는 약액 생성 유닛 및 용존 산소 농도 변경 유닛을 도시한 모식도이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따르는 기판 처리 장치(1)를 위에서 본 모식도이다.
기판 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼 등의 원판형상의 기판(W)을 1매씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 하나의 로트를 구성하는 1매 이상의 기판(W)을 수용하는 캐리어(C)를 유지하는 로드 포트(LP)와, 로드 포트(LP) 상의 캐리어(C)로부터 반송된 기판(W)을 처리액이나 처리 가스 등의 처리 유체로 처리하는 복수의 처리 유닛(2)과, 로드 포트(LP) 상의 캐리어(C)와 처리 유닛(2) 사이에서 기판(W)을 반송하는 반송 로봇과, 기판 처리 장치(1)를 제어하는 제어 장치(3)를 구비하고 있다.
반송 로봇은, 로드 포트(LP) 상의 캐리어(C)에 대해서 기판(W)의 반입 및 반출을 행하는 인덱서 로봇(IR)과, 복수의 처리 유닛(2)에 대해서 기판(W)의 반입 및 반출을 행하는 센터 로봇(CR)을 포함한다. 인덱서 로봇(IR)은, 로드 포트(LP)와 센터 로봇(CR) 사이에서 기판(W)을 반송하고, 센터 로봇(CR)은, 인덱서 로봇(IR)과 처리 유닛(2) 사이에서 기판(W)을 반송한다. 인덱서 로봇(IR) 및 센터 로봇(CR)은, 기판(W)을 지지하는 핸드(H1, H2)를 포함한다.
도 2는, 기판 처리 장치(1)에 구비된 처리 유닛(2)의 내부를 수평으로 본 모식도이다. 도 3은, 도 2의 일부를 확대한 확대도이다. 도 2는, 승강 프레임(32) 및 차단 부재(33)가 하측 위치에 위치하고 있는 상태를 도시하고 있고, 도 3은, 승강 프레임(32) 및 차단 부재(33)가 상측 위치에 위치하고 있는 상태를 도시하고 있다.
처리 유닛(2)은, 내부 공간을 갖는 상자형의 챔버(4)와, 챔버(4) 내에서 1매의 기판(W)을 수평으로 유지하면서 기판(W)의 중앙부를 지나는 연직인 회전축선(A1) 둘레로 회전시키는 스핀척(10)과, 회전축선(A1) 둘레로 스핀척(10)을 둘러싸는 통형상의 처리컵(23)을 포함한다.
챔버(4)는, 기판(W)이 통과하는 반입 반출구(6b)가 설치된 상자형의 격벽(6)과, 반입 반출구(6b)를 개폐하는 셔터(7)를 포함한다. 챔버(4)는, 또한, 격벽(6)의 천정면에서 개구하는 송풍구(6a)의 하방에 배치된 정류판(8)을 포함한다. 클린 에어(필터에 의해서 여과된 공기)를 보내는 FFU(5)(팬·필터·유닛)는, 송풍구(6a) 위에 배치되어 있다. 챔버(4) 내의 가스를 배출하는 배기 덕트(9)는, 처리컵(23)에 접속되어 있다. 송풍구(6a)는, 챔버(4)의 상단부에 설치되어 있고, 배기 덕트(9)는, 챔버(4)의 하단부에 배치되어 있다. 배기 덕트(9)의 일부는, 챔버(4)의 밖에 배치되어 있다.
정류판(8)은, 격벽(6)의 내부 공간을 정류판(8)의 상방의 상측 공간(Su)과 정류판(8)의 하방의 하측 공간(SL)으로 나누고 있다. 격벽(6)의 천정면과 정류판(8)의 상면 사이의 상측 공간(Su)은, 클린 에어가 확산하는 확산 공간이다. 정류판(8)의 하면과 격벽(6)의 마루면 사이의 하측 공간(SL)은, 기판(W)의 처리가 행해지는 처리 공간이다. 스핀척(10)이나 처리컵(23)은, 하측 공간(SL)에 배치되어 있다. 격벽(6)의 마루면으로부터 정류판(8)의 하면까지의 연직 방향의 거리는, 정류판(8)의 상면으로부터 격벽(6)의 천정면까지의 연직 방향의 거리보다 길다.
FFU(5)는, 송풍구(6a)를 통해 상측 공간(Su)에 클린 에어를 보낸다. 상측 공간(Su)에 공급된 클린 에어는, 정류판(8)에 부딪혀 상측 공간(Su)을 확산한다. 상측 공간(Su) 내의 클린 에어는, 정류판(8)을 상하에 관통하는 복수의 관통 구멍을 통과하여, 정류판(8)의 전역으로부터 하방으로 흐른다. 하측 공간(SL)에 공급된 클린 에어는, 처리컵(23) 내에 빨려 들여가, 배기 덕트(9)를 통해서 챔버(4)의 하단부로부터 배출된다. 이로써, 정류판(8)으로부터 하방으로 흐르는 균일한 클린 에어의 하강류(다운 플로)가, 하측 공간(SL)에 형성된다. 기판(W)의 처리는, 클린 에어의 하강류가 형성되어 있는 상태로 행해진다.
스핀척(10)은, 수평 자세로 유지된 원판형상의 스핀 베이스(12)와, 스핀 베이스(12)의 상방에서 기판(W)을 수평 자세로 유지하는 복수의 척핀(11)과, 스핀 베이스(12)의 중앙부로부터 하방으로 연장되는 스핀축(13)과, 스핀축(13)을 회전시킴으로써 스핀 베이스(12) 및 복수의 척핀(11)을 회전시키는 스핀 모터(14)를 포함한다. 스핀척(10)은, 복수의 척핀(11)을 기판(W)의 외주면에 접촉시키는 협지식의 척에 한정되지 않으며, 비디바이스 형성면인 기판(W)의 이면(하면)을 스핀 베이스(12)의 상면(12u)에 흡착시킴으로써 기판(W)을 수평으로 유지하는 진공식의 척이어도 된다.
스핀 베이스(12)는, 기판(W)의 하방에 배치되는 상면(12u)을 포함한다. 스핀 베이스(12)의 상면(12u)은, 기판(W)의 하면과 평행하다. 스핀 베이스(12)의 상면(12u)은, 기판(W)의 하면에 대향하는 대향면이다. 스핀 베이스(12)의 상면(12u)은, 회전축선(A1)을 둘러싸는 원환형상이다. 스핀 베이스(12)의 상면(12u)의 외경은, 기판(W)의 외경보다 크다. 척핀(11)은, 스핀 베이스(12)의 상면(12u)의 외주부로부터 상방으로 돌출되어 있다. 척핀(11)은, 스핀 베이스(12)에 유지되어 있다. 기판(W)은, 기판(W)의 하면이 스핀 베이스(12)의 상면(12u)으로부터 떨어진 상태로 복수의 척핀(11)에 유지된다.
처리 유닛(2)은, 기판(W)의 하면 중앙부를 향해서 처리액을 토출하는 하면 노즐(15)을 포함한다. 하면 노즐(15)은, 스핀 베이스(12)의 상면(12u)과 기판(W)의 하면 사이에 배치된 노즐 원판부와, 노즐 원판부로부터 하방으로 연장되는 노즐 통형상부를 포함한다. 하면 노즐(15)의 액 토출구(15p)는, 노즐 원판부의 상면 중앙부에서 개구하고 있다. 기판(W)이 스핀척(10)에 유지되어 있는 상태에서는, 하면 노즐(15)의 액 토출구(15p)가, 기판(W)의 하면 중앙부에 상하로 대향한다.
기판 처리 장치(1)는, 하면 노즐(15)에 린스액을 안내하는 하측 린스액 배관(16)과, 하측 린스액 배관(16)에 끼워 설치된 하측 린스액 밸브(17)를 포함한다. 하측 린스액 밸브(17)가 열리면, 하측 린스액 배관(16)에 의해서 안내된 린스액이, 하면 노즐(15)로부터 상방으로 토출되어, 기판(W)의 하면 중앙부에 공급된다. 하면 노즐(15)에 공급되는 린스액은, 순수(탈이온수：DIW(Deionized Water))이다. 하면 노즐(15)에 공급되는 린스액은, 순수에 한정되지 않으며, IPA(이소프로필알코올), 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도(예를 들어, 1~100ppm 정도)의 염산수 중 어느 것이어도 된다.
도시하지 않으나, 하측 린스액 밸브(17)는, 액체가 흐르는 내부 유로와 내부 유로를 둘러싸는 환형상의 밸브 시트가 설치된 밸브 보디와, 밸브 시트에 대해서 이동 가능한 밸브체와, 밸브체가 밸브 시트에 접촉하는 닫힘 위치와 밸브체가 밸브 시트로부터 떨어진 열림 위치 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 다른 밸브에 대해서도 동일하다. 액추에이터는, 공기 압력 액추에이터 또는 전동 액추에이터여도 되고, 이들 이외의 액추에이터여도 된다. 제어 장치(3)는, 액추에이터를 제어함으로써, 하측 린스액 밸브(17)를 개폐시킨다.
하면 노즐(15)의 외주면과 스핀 베이스(12)의 내주면은, 상하로 연장되는 하측 통형상 통로(19)를 형성하고 있다. 하측 통형상 통로(19)는, 스핀 베이스(12)의 상면(12u)의 중앙부에서 개구하는 하측 중앙 개구(18)를 포함한다. 하측 중앙 개구(18)는, 하면 노즐(15)의 노즐 원판부의 하방에 배치되어 있다. 기판 처리 장치(1)는, 하측 통형상 통로(19)를 통해 하측 중앙 개구(18)에 공급되는 불활성 가스를 안내하는 하측 가스 배관(20)과, 하측 가스 배관(20)에 끼워 설치된 하측 가스 밸브(21)와, 하측 가스 배관(20)으로부터 하측 통형상 통로(19)에 공급되는 불활성 가스의 유량을 변경하는 하측 가스 유량 조정 밸브(22)를 구비하고 있다.
하측 가스 배관(20)으로부터 하측 통형상 통로(19)에 공급되는 불활성 가스는, 질소 가스이다. 불활성 가스는, 질소 가스에 한정되지 않으며, 헬륨 가스나 아르곤 가스 등의 다른 불활성 가스여도 된다. 이들 불활성 가스는, 공기 중의 산소 농도(약 21vol%)보다 낮은 산소 농도를 갖는 저산소 가스이다.
하측 가스 밸브(21)가 열리면, 하측 가스 배관(20)으로부터 하측 통형상 통로(19)에 공급된 질소 가스가, 하측 가스 유량 조정 밸브(22)의 개도에 대응하는 유량으로, 하측 중앙 개구(18)로부터 상방으로 토출된다. 그 후, 질소 가스는, 기판(W)의 하면과 스핀 베이스(12)의 상면(12u) 사이를 모든 방향에 방사형상으로 흐른다. 이로써, 기판(W)과 스핀 베이스(12) 사이의 공간이 질소 가스로 채워져, 분위기 중의 산소 농도가 저감된다. 기판(W)과 스핀 베이스(12) 사이의 공간의 산소 농도는, 하측 가스 밸브(21) 및 하측 가스 유량 조정 밸브(22)의 개도에 따라 변경된다.
처리컵(23)은, 기판(W)으로부터 외방으로 배출된 액체를 받아내는 복수의 가드(25)와, 복수의 가드(25)에 의해서 하방으로 안내된 액체를 받아내는 복수의 컵(26)과, 복수의 가드(25)와 복수의 컵(26)을 둘러싸는 원통형상의 외벽 부재(24)를 포함한다. 도 2는, 2개의 가드(25)와 2개의 컵(26)이 설치되어 있는 예를 도시하고 있다.
가드(25)는, 스핀척(10)을 둘러싸는 원통형상의 가드 통형상부(25b)와, 가드 통형상부(25b)의 상단부로부터 회전축선(A1)을 향해 비스듬하게 위로 연장되는 원환형상의 가드 천정부(25a)를 포함한다. 복수의 가드 천정부(25a)는, 상하로 겹쳐져 있으며, 복수의 가드 통형상부(25b)는, 동심원형상으로 배치되어 있다. 복수의 컵(26)은, 각각, 복수의 가드 통형상부(25b)의 하방에 배치되어 있다. 컵(26)은, 상방으로 열린 환형상의 수액홈을 형성하고 있다.
처리 유닛(2)은, 복수의 가드(25)를 개별적으로 승강시키는 가드 승강 유닛(27)을 포함한다. 가드 승강 유닛(27)은, 상측 위치로부터 하측 위치까지의 임의의 위치에 가드(25)를 위치시킨다. 상측 위치는, 가드(25)의 상단(25u)이 스핀척(10)에 유지되어 있는 기판(W)이 배치되는 유지 위치보다 상방에 배치되는 위치이다. 하측 위치는, 가드(25)의 상단(25u)이 유지 위치보다 하방에 배치되는 위치이다. 가드 천정부(25a)의 원환형상의 상단은, 가드(25)의 상단(25u)에 상당한다. 가드(25)의 상단(25u)은, 평면에서 봤을 때 기판(W) 및 스핀 베이스(12)를 둘러싸고 있다.
스핀척(10)이 기판(W)을 회전시키고 있는 상태로, 처리액이 기판(W)에 공급되면, 기판(W)에 공급된 처리액이 기판(W)의 주위에 흩뿌려진다. 처리액이 기판(W)에 공급될 때, 적어도 하나의 가드(25)의 상단(25u)이, 기판(W)보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판(W)의 주위에 배출된 약액이나 린스액 등의 처리액은, 어느 한 가드(25)로 받아내어져, 이 가드(25)에 대응하는 컵(26)으로 안내된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 처리 유닛(2)은, 스핀척(10)의 상방에 배치된 승강 프레임(32)과, 승강 프레임(32)으로부터 매달린 차단 부재(33)와, 차단 부재(33)에 삽입된 중심 노즐(45)과, 승강 프레임(32)을 승강시킴으로써 차단 부재(33) 및 중심 노즐(45)을 승강시키는 차단 부재 승강 유닛(31)을 포함한다. 승강 프레임(32), 차단 부재(33), 및 중심 노즐(45)은, 정류판(8)의 하방에 배치되어 있다.
차단 부재(33)는, 스핀척(10)의 상방에 배치된 원판부(36)와, 원판부(36)의 외주부로부터 하방으로 연장되는 통형상부(37)를 포함한다. 차단 부재(33)는, 상향으로 패인 컵형상의 내면을 포함한다. 차단 부재(33)의 내면은, 원판부(36)의 하면(36L)과 통형상부(37)의 내주면(37i)을 포함한다. 이하에서는, 원판부(36)의 하면(36L)을, 차단 부재(33)의 하면(36L)이라고 하는 경우가 있다.
원판부(36)의 하면(36L)은, 기판(W)의 상면에 대향하는 대향면이다. 원판부(36)의 하면(36L)은, 기판(W)의 상면과 평행하다. 통형상부(37)의 내주면(37i)은, 원판부(36)의 하면(36L)의 외주연으로부터 하방으로 연장되고 있다. 통형상부(37)의 내경은, 통형상부(37)의 내주면(37i)의 하단에 가까워짐에 따라서 증가하고 있다. 통형상부(37)의 내주면(37i)의 하단의 내경은, 기판(W)의 직경보다 크다. 통형상부(37)의 내주면(37i)의 하단의 내경은, 스핀 베이스(12)의 외경보다 커도 된다. 차단 부재(33)가 후술하는 하측 위치(도 2에 도시된 위치)에 배치되면, 기판(W)은, 통형상부(37)의 내주면(37i)에 의해서 둘러싸인다.
원판부(36)의 하면(36L)은, 회전축선(A1)을 둘러싸는 원환형상이다. 원판부(36)의 하면(36L)의 내주연은, 원판부(36)의 하면(36L)의 중앙부에서 개구하는 상측 중앙 개구(38)를 형성하고 있다. 차단 부재(33)의 내주면은, 상측 중앙 개구(38)로부터 상방으로 연장되는 관통 구멍을 형성하고 있다. 차단 부재(33)의 관통 구멍은, 차단 부재(33)를 상하에 관통하고 있다. 중심 노즐(45)은, 차단 부재(33)의 관통 구멍에 삽입되어 있다. 중심 노즐(45)의 하단의 외경은, 상측 중앙 개구(38)의 직경보다 작다.
차단 부재(33)의 내주면은, 중심 노즐(45)의 외주면과 동축이다. 차단 부재(33)의 내주면은, 지름 방향(회전축선(A1)과 직교하는 방향)에 간격을 두고 중심 노즐(45)의 외주면을 둘러싸고 있다. 차단 부재(33)의 내주면과 중심 노즐(45)의 외주면은, 상하로 연장되는 상측 통형상 통로(39)를 형성하고 있다. 중심 노즐(45)은, 승강 프레임(32) 및 차단 부재(33)로부터 상방으로 돌출되어 있다. 차단 부재(33)가 승강 프레임(32)으로부터 매달려 있을 때, 중심 노즐(45)의 하단은, 원판부(36)의 하면(36L)보다 상방에 배치되어 있다. 약액이나 린스액 등의 처리액은, 중심 노즐(45)의 하단으로부터 하방으로 토출된다.
차단 부재(33)는, 원판부(36)로부터 상방으로 연장되는 통형상의 접속부(35)와, 접속부(35)의 상단부로부터 외방으로 연장되는 환형상의 플랜지부(34)를 포함한다. 플랜지부(34)는, 차단 부재(33)의 원판부(36) 및 통형상부(37)보다 상방에 배치되어 있다. 플랜지부(34)는, 원판부(36)와 평행하다. 플랜지부(34)의 외경은, 통형상부(37)의 외경보다 작다. 플랜지부(34)는, 후술하는 승강 프레임(32)의 하측 플레이트(32L)에 지지되어 있다.
승강 프레임(32)은, 차단 부재(33)의 플랜지부(34)의 상방에 위치하는 상측 플레이트(32u)와, 상측 플레이트(32u)로부터 하방으로 연장되어 있으며, 플랜지부(34)를 둘러싸는 사이드 링(32s)과, 사이드 링(32s)의 하단부로부터 내방으로 연장되어 있고, 차단 부재(33)의 플랜지부(34)의 하방에 위치하는 환형상의 하측 플레이트(32L)를 포함한다. 플랜지부(34)의 외주부는, 상측 플레이트(32u)와 하측 플레이트(32L) 사이에 배치되어 있다. 플랜지부(34)의 외주부는, 상측 플레이트(32u)와 하측 플레이트(32L) 사이에서 상하로 이동 가능하다.
승강 프레임(32) 및 차단 부재(33)는, 차단 부재(33)가 승강 프레임(32)에 지지되어 있는 상태로, 둘레 방향(회전축선(A1) 둘레의 방향)으로의 승강 프레임(32) 및 차단 부재(33)의 상대 이동을 규제하는 위치 결정 돌기(41) 및 위치 결정 구멍(42)을 포함한다. 도 2는, 복수의 위치 결정 돌기(41)가 하측 플레이트(32L)에 설치되어 있고, 복수의 위치 결정 구멍(42)이 플랜지부(34)에 설치되어 있은 예를 도시하고 있다. 위치 결정 돌기(41)가 플랜지부(34)에 설치되고, 위치 결정 구멍(42)이 하측 플레이트(32L)에 설치되어도 된다.
복수의 위치 결정 돌기(41)는, 회전축선(A1) 상에 배치된 중심을 갖는 원 위에 배치되어 있다. 마찬가지로, 복수의 위치 결정 구멍(42)은, 회전축선(A1) 상에 배치된 중심을 갖는 원 위에 배치되어 있다. 복수의 위치 결정 구멍(42)은, 복수의 위치 결정 돌기(41)와 동일한 규칙성으로 둘레 방향으로 배열되어 있다. 하측 플레이트(32L)의 상면으로부터 상방으로 돌출되는 위치 결정 돌기(41)는, 플랜지부(34)의 하면으로부터 상방으로 연장되는 위치 결정 구멍(42)에 삽입되어 있다. 이로써, 승강 프레임(32)에 대한 둘레 방향으로의 차단 부재(33)의 이동이 규제된다.
차단 부재(33)는, 차단 부재(33)의 내면으로부터 하방으로 돌출하는 복수의 상측 지지부(43)를 포함한다. 스핀척(10)은, 복수의 상측 지지부(43)를 각각 지지하는 복수의 하측 지지부(44)를 포함한다. 복수의 상측 지지부(43)는, 차단 부재(33)의 통형상부(37)에 의해서 둘러싸여 있다. 상측 지지부(43)의 하단은, 통형상부(37)의 하단보다 상방에 배치되어 있다. 회전축선(A1)으로부터 상측 지지부(43)까지의 지름 방향의 거리는, 기판(W)의 반경보다 크다. 마찬가지로, 회전축선(A1)으로부터 하측 지지부(44)까지의 지름 방향의 거리는, 기판(W)의 반경보다 크다. 하측 지지부(44)는, 스핀 베이스(12)의 상면(12u)으로부터 상방으로 돌출되어 있다. 하측 지지부(44)는, 척핀(11)보다 외측에 배치되어 있다.
복수의 상측 지지부(43)는, 회전축선(A1) 상에 배치된 중심을 갖는 원 위에 배치되어 있다. 마찬가지로, 복수의 하측 지지부(44)는, 회전축선(A1) 상에 배치된 중심을 갖는 원 위에 배치되어 있다. 복수의 하측 지지부(44)는, 복수의 상측 지지부(43)와 동일한 규칙성으로 둘레 방향으로 배열되어 있다. 복수의 하측 지지부(44)는, 스핀 베이스(12)와 함께 회전축선(A1) 둘레로 회전한다. 스핀 베이스(12)의 회전각은, 스핀 모터(14)에 의해서 변경된다. 스핀 베이스(12)가 기준 회전각으로 배치되면, 평면에서 볼 때, 복수의 상측 지지부(43)가, 각각, 복수의 하측 지지부(44)와 겹친다.
차단 부재 승강 유닛(31)은, 승강 프레임(32)에 연결되어 있다. 차단 부재(33)의 플랜지부(34)가 승강 프레임(32)의 하측 플레이트(32L)에 지지되어 있는 상태로, 차단 부재 승강 유닛(31)이 승강 프레임(32)을 하강시키면, 차단 부재(33)도 하강한다. 평면에서 봤을 때 복수의 상측 지지부(43)가 각각 복수의 하측 지지부(44)와 겹치는 기준 회전각으로 스핀 베이스(12)가 배치되어 있는 상태로, 차단 부재 승강 유닛(31)이 차단 부재(33)를 하강시키면, 상측 지지부(43)의 하단부가 하측 지지부(44)의 상단부에 접촉한다. 이로써, 복수의 상측 지지부(43)가 각각 복수의 하측 지지부(44)에 지지된다.
차단 부재(33)의 상측 지지부(43)가 스핀척(10)의 하측 지지부(44)에 접촉한 후에, 차단 부재 승강 유닛(31)이 승강 프레임(32)을 하강시키면, 승강 프레임(32)의 하측 플레이트(32L)가 차단 부재(33)의 플랜지부(34)에 대해서 하방으로 이동한다. 이로써, 하측 플레이트(32L)가 플랜지부(34)로부터 떨어지고, 위치 결정 돌기(41)가 위치 결정 구멍(42)으로부터 빠져나온다. 또한, 승강 프레임(32) 및 중심 노즐(45)이 차단 부재(33)에 대해서 하방으로 이동하므로, 중심 노즐(45)의 하단과 차단 부재(33)의 원판부(36)의 하면(36L)의 고저차가 감소한다. 이때, 승강 프레임(32)은, 차단 부재(33)의 플랜지부(34)가 승강 프레임(32)의 상측 플레이트(32u)에 접촉하지 않는 높이(후술하는 하측 위치)에 배치된다.
차단 부재 승강 유닛(31)은, 상측 위치(도 3에 도시된 위치)로부터 하측 위치(도 2에 도시된 위치)까지의 임의의 위치에 승강 프레임(32)을 위치시킨다. 상측 위치는, 위치 결정 돌기(41)가 위치 결정 구멍(42)에 삽입되어 있고, 차단 부재(33)의 플랜지부(34)가 승강 프레임(32)의 하측 플레이트(32L)에 접촉되어 있는 위치이다. 즉, 상측 위치는, 차단 부재(33)가 승강 프레임(32)으로부터 매달린 위치이다. 하측 위치는, 하측 플레이트(32L)가 플랜지부(34)로부터 떨어져 있고, 위치 결정 돌기(41)가 위치 결정 구멍(42)으로부터 빠져나온 위치이다. 즉, 하측 위치는, 승강 프레임(32) 및 차단 부재(33)의 연결이 해제되어, 차단 부재(33)가 승강 프레임(32)의 어느 부분에도 접촉하지 않는 위치이다.
승강 프레임(32) 및 차단 부재(33)를 하측 위치에 이동시키면, 차단 부재(33)의 통형상부(37)의 하단이 기판(W)의 하면보다 하방에 배치되고, 기판(W)의 상면과 차단 부재(33)의 하면(36L) 사이의 공간이, 차단 부재(33)의 통형상부(37)에 의해서 둘러싸인다. 그로 인해, 기판(W)의 상면과 차단 부재(33)의 하면(36L) 사이의 공간은, 차단 부재(33)의 상방의 분위기뿐만이 아니라, 차단 부재(33)의 주위의 분위기로부터도 차단된다. 이로써, 기판(W)의 상면과 차단 부재(33)의 하면(36L) 사이의 공간의 밀폐도를 높일 수 있다.
또한, 승강 프레임(32) 및 차단 부재(33)가 하측 위치에 배치되면, 승강 프레임(32)에 대해서 차단 부재(33)를 회전축선(A1) 둘레로 회전시켜도, 차단 부재(33)는, 승강 프레임(32)에 충돌하지 않는다. 차단 부재(33)의 상측 지지부(43)가 스핀척(10)의 하측 지지부(44)에 지지되면, 상측 지지부(43) 및 하측 지지부(44)가 서로 맞물려, 둘레 방향으로의 상측 지지부(43) 및 하측 지지부(44)의 상대 이동이 규제된다. 이 상태로, 스핀 모터(14)가 회전하면, 스핀 모터(14)의 토크가 상측 지지부(43) 및 하측 지지부(44)를 통해 차단 부재(33)에 전달된다. 이로써, 차단 부재(33)는, 승강 프레임(32) 및 중심 노즐(45)이 정지한 상태로, 스핀 베이스(12)와 동일한 방향으로 동일한 속도로 회전한다.
중심 노즐(45)은, 액체를 토출하는 복수의 액 토출구와, 가스를 토출하는 가스 토출구를 포함한다. 복수의 액 토출구는, 제1 약액을 토출하는 제1 약액 토출구(46)와, 제2 약액을 토출하는 제2 약액 토출구(47)와, 린스액을 토출하는 상측 린스액 토출구(48)를 포함한다. 가스 토출구는, 불활성 가스를 토출하는 상측 가스 토출구(49)이다. 제1 약액 토출구(46), 제2 약액 토출구(47), 및 상측 린스액 토출구(48)는, 중심 노즐(45)의 하단에서 개구하고 있다. 상측 가스 토출구(49)는, 중심 노즐(45)의 외주면에서 개구하고 있다.
제1 약액 및 제2 약액은, 예를 들어, 황산, 질산, 염산, 불화수소산, 인산, 아세트산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산(예를 들어 시트르산, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들어 TMAH：테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 등), 무기 알칼리(예를 들어 NaOH：수산화나트륨 등), 계면활성제, 및 부식 방지제 중 적어도 1개를 포함하는 액이다. 황산, 질산, 염산, 불화수소산, 인산, 아세트산, 암모니아수, 과산화수소수, 시트르산, 옥살산, 무기 알칼리 및 TMAH는, 에칭액이다.
제1 약액 및 제2 약액은, 동종의 약액이어도 되고, 서로 상이한 종류의 약액이어도 된다. 도 2 등은, 제1 약액이 DHF(희불화수소산)이며, 제2 약액이 TMAH인 예를 도시하고 있다. 또, 도 2 등은, 중심 노즐(45)에 공급되는 린스액이 순수이고, 중심 노즐(45)에 공급되는 불활성 가스가 질소 가스인 예를 도시하고 있다. 중심 노즐(45)에 공급되는 린스액은, 순수 이외의 린스액이어도 된다. 중심 노즐(45)에 공급되는 불활성 가스는, 질소 가스 이외의 불활성 가스여도 된다.
기판 처리 장치(1)는, 중심 노즐(45)에 제1 약액을 안내하는 제1 약액 배관(50)과, 제1 약액 배관(50)에 끼워 설치된 제1 약액 밸브(51)와, 중심 노즐(45)에 제2 약액을 안내하는 제2 약액 배관(52)과, 제2 약액 배관(52)에 끼워 설치된 제2 약액 밸브(53)와, 중심 노즐(45)에 린스액을 안내하는 상측 린스액 배관(54)과, 상측 린스액 배관(54)에 끼워 설치된 상측 린스액 밸브(55)를 구비하고 있다. 기판 처리 장치(1)는, 또한, 중심 노즐(45)에 가스를 안내하는 상측 가스 배관(56)과, 상측 가스 배관(56)에 끼워 설치된 상측 가스 밸브(57)와, 상측 가스 배관(56)으로부터 중심 노즐(45)에 공급되는 가스의 유량을 변경하는 상측 가스 유량 조정 밸브(58)를 구비하고 있다.
제1 약액 밸브(51)가 열리면, 제1 약액이 중심 노즐(45)에 공급되고, 중심 노즐(45)의 하단에서 개구하는 제1 약액 토출구(46)로부터 하방으로 토출된다. 기판 처리 장치(1)는, 제2 약액을 생성하는 약액 생성 유닛(61)을 구비하고 있다. 제2 약액 밸브(53)가 열리면, 약액 생성 유닛(61)으로 생성된 제2 약액이 중심 노즐(45)에 공급되고, 중심 노즐(45)의 하단에서 개구하는 제2 약액 토출구(47)로부터 하방으로 토출된다. 상측 린스액 밸브(55)가 열리면, 린스액이 중심 노즐(45)에 공급되고, 중심 노즐(45)의 하단에서 개구하는 상측 린스액 토출구(48)로부터 하방으로 토출된다. 이로써, 약액 또는 린스액이 기판(W)의 상면에 공급된다.
상측 가스 밸브(57)가 열리면, 상측 가스 배관(56)에 의해서 안내된 질소 가스가, 상측 가스 유량 조정 밸브(58)의 개도에 대응하는 유량으로, 중심 노즐(45)에 공급되고, 중심 노즐(45)의 외주면에서 개구하는 상측 가스 토출구(49)로부터 비스듬하게 하방으로 토출된다. 그 후, 질소 가스는, 상측 통형상 통로(39) 내를 둘레 방향으로 흐르면서, 상측 통형상 통로(39) 내를 하방으로 흐른다. 상측 통형상 통로(39)의 하단에 도달한 질소 가스는, 상측 통형상 통로(39)의 하단으로부터 하방으로 흘러나온다. 그 후, 질소 가스는, 기판(W)의 상면과 차단 부재(33)의 하면(36L) 사이의 공간을 모든 방향에 방사형상으로 흐른다. 이로써, 기판(W)과 차단 부재(33) 사이의 공간이 질소 가스로 채워져, 분위기 중의 산소 농도가 저감된다. 기판(W)과 차단 부재(33) 사이의 공간의 산소 농도는, 상측 가스 밸브(57) 및 상측 가스 유량 조정 밸브(58)의 개도에 따라 변경된다.
도 4는, 기판(W)에 공급되는 약액을 생성하는 약액 생성 유닛(61)과, 약액의 용존 산소 농도를 조정하는 용존 산소 농도 변경 유닛(67)을 도시한 모식도이다.
약액 생성 유닛(61)은, 기판(W)에 공급되는 약액을 저류하는 탱크(62)와, 탱크(62) 내의 약액을 순환시키는 환형상의 순환로를 형성하는 순환 배관(63)을 포함한다. 약액 생성 유닛(61)은, 또한, 탱크(62) 내의 약액을 순환 배관(63)에 보내는 펌프(64)와, 순환로를 흐르는 약액으로부터 파티클 등의 이물을 제거하는 필터(66)를 포함한다. 약액 생성 유닛(61)은, 이들에 추가하여, 약액의 가열 또는 냉각에 의해서 탱크(62) 내의 약액의 온도를 변경하는 온도 조절기(65)를 포함하고 있어도 된다.
순환 배관(63)의 상류단 및 하류단은, 탱크(62)에 접속되어 있다. 제2 약액 배관(52)의 상류단은, 순환 배관(63)에 접속되어 있고, 제2 약액 배관(52)의 하류단은, 중심 노즐(45)에 접속되어 있다. 펌프(64), 온도 조절기(65), 및 필터(66)는, 순환 배관(63)에 끼워 설치되어 있다. 온도 조절기(65)는, 실온(예를 들어 20~30℃)보다 높은 온도로 액체를 가열하는 히터여도 되고, 실온보다 낮은 온도로 액체를 냉각하는 쿨러여도 되며, 가열 및 냉각의 양방의 기능을 갖고 있어도 된다.
펌프(64)는, 상시, 탱크(62) 내의 약액을 순환 배관(63) 내에 보낸다. 약액은, 탱크(62)로부터 순환 배관(63)의 상류단에 보내져, 순환 배관(63)의 하류단으로부터 탱크(62)로 돌아온다. 이로써, 탱크(62) 내의 약액이 순환로를 순환한다. 약액이 순환로를 순환하고 있는 동안에, 약액의 온도가 온도 조절기(65)에 의해서 조절된다. 이로써, 탱크(62) 내의 약액은, 일정한 온도로 유지된다. 제2 약액 밸브(53)가 열리면, 순환 배관(63) 내를 흐르는 약액의 일부가, 제2 약액 배관(52)을 통해 중심 노즐(45)에 공급된다.
기판 처리 장치(1)는, 약액의 용존 산소 농도를 조정하는 용존 산소 농도 변경 유닛(67)을 구비하고 있다. 용존 산소 농도 변경 유닛(67)은, 탱크(62) 내에 가스를 공급함으로써 탱크(62) 내의 약액에 가스를 녹아들게 하는 가스 공급 배관(68)을 포함한다. 용존 산소 농도 변경 유닛(67)은, 또한, 불활성 가스를 가스 공급 배관(68)에 공급하는 불활성 가스 배관(69)과, 불활성 가스 배관(69)으로부터 가스 공급 배관(68)에 불활성 가스가 흐르는 열림 상태와 불활성 가스가 불활성 가스 배관(69)에서 막힌 닫힘 상태 사이에서 개폐하는 불활성 가스 밸브(70)와, 불활성 가스 배관(69)으로부터 가스 공급 배관(68)에 공급되는 불활성 가스의 유량을 변경하는 불활성 가스 유량 조정 밸브(71)를 포함한다.
가스 공급 배관(68)은, 탱크(62) 내의 약액 중에 배치된 가스 토출구(68p)를 포함하는 버블링 배관이다. 불활성 가스 밸브(70)가 열리면, 즉, 불활성 가스 밸브(70)가 닫힘 상태로부터 열림 상태로 전환되면, 질소 가스 등의 불활성 가스가, 불활성 가스 유량 조정 밸브(71)의 개도에 대응하는 유량으로 가스 토출구(68p)로부터 토출된다. 이로써, 탱크(62) 내의 약액 중에 다수의 기포가 형성되어, 불활성 가스가 탱크(62) 내의 약액에 녹아든다. 이때, 용존 산소가 약액으로부터 배출되어, 약액의 용존 산소 농도가 저하한다. 탱크(62) 내의 약액의 용존 산소 농도는, 가스 토출구(68p)로부터 토출되는 질소 가스의 유량을 변경함으로써 변경된다.
용존 산소 농도 변경 유닛(67)은, 불활성 가스 배관(69) 등에 추가하여, 클린 에어 등의 산소를 포함하는 산소 함유 가스를 가스 공급 배관(68)에 공급하는 산소 함유 가스 배관(72)과, 산소 함유 가스 배관(72)으로부터 가스 공급 배관(68)에 산소 함유 가스가 흐르는 열림 상태와 산소 함유 가스가 산소 함유 가스 배관(72)에서 막힌 닫힘 상태 사이에서 개폐하는 산소 함유 가스 밸브(73)와, 산소 함유 가스 배관(72)으로부터 가스 공급 배관(68)에 공급되는 산소 함유 가스의 유량을 변경하는 산소 함유 가스 유량 조정 밸브(74)를 포함하고 있어도 된다.
산소 함유 가스 밸브(73)가 열리면, 산소 함유 가스의 일례인 공기가, 산소 함유 가스 유량 조정 밸브(74)의 개도에 대응하는 유량으로 가스 토출구(68p)로부터 토출된다. 이로써, 탱크(62) 내의 약액 중에 다수의 기포가 형성되어, 공기가 탱크(62) 내의 약액에 녹아든다. 공기는, 그 체적의 약 21%가 산소인데 비해, 질소 가스는, 산소를 포함하지 않거나 혹은 극미량밖에 산소를 포함하지 않는다. 따라서, 탱크(62) 내에 공기를 공급하지 않는 경우에 비해, 단시간에 탱크(62) 내의 약액의 용존 산소 농도를 상승시킬 수 있다. 예를 들어 약액의 용존 산소 농도가 설정값보다 너무 낮아진 경우는, 탱크(62) 내의 약액에 의도적으로 공기를 녹아들게 해도 된다.
용존 산소 농도 변경 유닛(67)은, 또한, 약액의 용존 산소 농도를 측정하는 산소 농도계(75)를 포함하고 있어도 된다. 도 4는, 산소 농도계(75)가 측정 배관(76)에 끼워 설치되어 있는 예를 도시하고 있다. 산소 농도계(75)는, 순환 배관(63)에 끼워 설치되어 있어도 된다. 측정 배관(76)의 상류단은, 필터(66)에 접속되어 있고, 측정 배관(76)의 하류단은, 탱크(62)에 접속되어 있다. 측정 배관(76)의 상류단은, 순환 배관(63)에 접속되어 있어도 된다. 순환 배관(63) 내의 약액의 일부는, 측정 배관(76)에 흘러들어, 탱크(62)로 돌아온다. 산소 농도계(75)는, 측정 배관(76) 내에 유입한 약액의 용존 산소 농도를 측정한다. 불활성 가스 밸브(70), 불활성 가스 유량 조정 밸브(71), 산소 함유 가스 밸브(73), 및 산소 함유 가스 유량 조정 밸브(74) 중 적어도 하나의 개도는, 산소 농도계(75)의 측정값에 따라 변경된다.
도 5는, 제어 장치(3)의 하드웨어를 도시한 블록도이다.
제어 장치(3)는, 컴퓨터 본체(81)와, 컴퓨터 본체(81)에 접속된 주변 장치(84)를 포함하는, 컴퓨터이다. 컴퓨터 본체(81)는, 각종의 명령을 실행하는 CPU(82)(central processing unit：중앙 처리 장치)와, 정보를 기억하는 주 기억 장치(83)를 포함한다. 주변 장치(84)는, 프로그램(P) 등의 정보를 기억하는 보조 기억 장치(85)와, 이동식 미디어(M)로부터 정보를 판독하는 판독 장치(86)와, 호스트 컴퓨터 등의 다른 장치와 통신하는 통신 장치(87)를 포함한다.
제어 장치(3)는, 입력 장치(88) 및 표시 장치(89)에 접속되어 있다. 입력 장치(88)는, 사용자나 메인테넌스 담당자 등의 조작자가 기판 처리 장치(1)에 정보를 입력할 때에 조작된다. 정보는, 표시 장치(89)의 화면에 표시된다. 입력 장치(88)는, 키보드, 포인팅 디바이스, 및 터치 패널 중 어느 하나여도 되고, 이들 이외의 장치여도 된다. 입력 장치(88) 및 표시 장치(89)를 겸하는 터치 패널 디스플레이가 기판 처리 장치(1)에 설치되어 있어도 된다.
CPU(82)는, 보조 기억 장치(85)에 기억된 프로그램(P)을 실행한다. 보조 기억 장치(85) 내의 프로그램(P)은, 제어 장치(3)에 미리 인스톨된 것이어도 되고, 판독 장치(86)를 통해서 이동식 미디어(M)로부터 보조 기억 장치(85)에 보내진 것이어도 되며, 호스트 컴퓨터 등의 외부 장치로부터 통신 장치(87)를 통해서 보조 기억 장치(85)에 보내진 것이어도 된다.
보조 기억 장치(85) 및 이동식 미디어(M)는, 전력이 공급되어 있지 않아도 기억을 유지하는 불휘발성 메모리이다. 보조 기억 장치(85)는, 예를 들어, 하드 디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치이다. 이동식 미디어(M)는, 예를 들어, 컴팩트 디스크 등의 광디스크 또는 메모리 카드 등의 반도체 메모리이다. 이동식 미디어(M)는, 프로그램(P)이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 일례이다.
보조 기억 장치(85)는, 복수의 레시피를 기억하고 있다. 보조 기억 장치(85)는, 또한, 후술하는 용존 산소 농도 결정 데이터 및 분위기 산소 농도 결정 데이터를 기억하고 있다. 레시피는, 기판(W)의 처리 내용, 처리 조건, 및 처리 순서를 규정하는 정보이다. 복수의 레시피는, 기판(W)의 처리 내용, 처리 조건, 및 처리 순서 중 적어도 하나에 있어서 서로 상이하다. 제어 장치(3)는, 호스트 컴퓨터에 의해서 지정된 레시피에 따라서 기판(W)이 처리되도록 기판 처리 장치(1)를 제어한다. 이하의 각 공정은, 제어 장치(3)가 기판 처리 장치(1)를 제어함으로써 실행된다. 바꾸어 말하면, 제어 장치(3)는, 이하의 각 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
도 6은, 기판 처리 장치(1)에 의해서 실행되는 기판(W)의 처리의 일례에 대해 설명하기 위한 공정도이다. 이하에서는, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 6을 참조한다.
기판(W)의 처리의 구체예는, 폴리실리콘막이 노출된 기판(W)(실리콘 웨이퍼)의 표면에 에칭액의 일례인 TMAH를 공급하여, 폴리실리콘막을 에칭하는 에칭 처리이다. 에칭되는 대상은, 폴리실리콘막 이외의 박막이나 기판(W) 자체(실리콘 웨이퍼)여도 된다. 또, 에칭 이외의 처리가 실행되어도 된다.
기판 처리 장치(1)에 의해서 기판(W)이 처리될 때는, 챔버(4) 내에 기판(W)을 반입하는 반입 공정이 행해진다(도 6의 단계 S1).
구체적으로는, 승강 프레임(32) 및 차단 부재(33)가 상측 위치에 위치하고 있으며, 모든 가드(25)가 하측 위치에 위치하고 있는 상태에서, 센터 로봇(CR)이, 기판(W)을 핸드(H1)로 지지하면서, 핸드(H1)를 챔버(4) 내에 진입시킨다. 그리고, 센터 로봇(CR)은, 기판(W)의 표면이 위를 향한 상태로 핸드(H1) 상의 기판(W)을 복수의 척핀(11) 위에 놓는다. 그 후, 복수의 척핀(11)이 기판(W)의 외주면에 눌려, 기판(W)이 파지된다. 센터 로봇(CR)은, 기판(W)을 스핀척(10) 위에 놓은 후, 핸드(H1)를 챔버(4)의 내부로부터 퇴피시킨다.
다음으로, 상측 가스 밸브(57) 및 하측 가스 밸브(21)가 열려, 차단 부재(33)의 상측 중앙 개구(38) 및 스핀 베이스(12)의 하측 중앙 개구(18)가 질소 가스의 토출을 개시한다. 이로써, 기판(W)에 접하는 분위기 중의 산소 농도가 저감된다. 또한, 차단 부재 승강 유닛(31)이 승강 프레임(32)을 상측 위치로부터 하측 위치로 하강시키고, 가드 승강 유닛(27)이 어느 한 가드(25)를 하측 위치로부터 상측 위치로 상승시킨다. 이때, 스핀 베이스(12)는, 평면에서 봤을 때 복수의 상측 지지부(43)가 각각 복수의 하측 지지부(44)와 겹치는 기준 회전각에 유지되어 있다. 따라서, 차단 부재(33) 상측 지지부(43)가 스핀 베이스(12)의 하측 지지부(44)에 지지되고, 차단 부재(33)가 승강 프레임(32)으로부터 떨어진다. 그 후, 스핀 모터(14)가 구동되어, 기판(W)의 회전이 개시된다(도 6의 단계 S2).
다음으로, 제1 약액의 일례인 DHF를 기판(W)의 상면에 공급하는 제1 약액 공급 공정이 행해진다(도 6의 단계 S3).
구체적으로는, 차단 부재(33)가 하측 위치에 위치하고 있는 상태에서 제1 약액 밸브(51)가 열려, 중심 노즐(45)이 DHF의 토출을 개시한다. 중심 노즐(45)로부터 토출된 DHF는, 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한 후, 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 따라서 외방으로 흐른다. 이로써, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 DHF의 액막이 형성되어, 기판(W)의 상면 전역에 DHF가 공급된다. 제1 약액 밸브(51)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제1 약액 밸브(51)가 닫혀, DHF의 토출이 정지된다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판(W)의 상면에 공급하는 제1 린스액 공급 공정이 행해진다(도 6의 단계 S4).
구체적으로는, 차단 부재(33)가 하측 위치에 위치하고 있는 상태에서 상측 린스액 밸브(55)가 열려, 중심 노즐(45)이 순수의 토출을 개시한다. 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한 순수는, 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 따라서 외방으로 흐른다. 기판(W) 상의 DHF는, 중심 노즐(45)로부터 토출된 순수에 의해서 씻겨 내려간다. 이로써, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 상측 린스액 밸브(55)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 상측 린스액 밸브(55)가 닫혀, 순수의 토출이 정지된다.
다음으로, 제2 약액의 일례인 TMAH를 기판(W)의 상면에 공급하는 제2 약액 공급 공정이 행해진다(도 6의 단계 S5).
구체적으로는, 차단 부재(33)가 하측 위치에 위치하고 있는 상태에서 제2 약액 밸브(53)가 열려, 중심 노즐(45)이 TMAH의 토출을 개시한다. TMAH의 토출이 개시되기 전에, 가드 승강 유닛(27)은, 기판(W)으로부터 배출된 액체를 받아내는 가드(25)를 전환하기 위해서, 적어도 하나의 가드(25)를 연직으로 이동시켜도 된다. 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한 TMAH는, 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 따라서 외방으로 흐른다. 기판(W) 상의 순수는, 중심 노즐(45)로부터 토출된 TMAH로 치환된다. 이로써, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 TMAH의 액막이 형성된다. 제2 약액 밸브(53)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제2 약액 밸브(53)가 닫혀, TMAH의 토출이 정지된다.
상기 서술한 바와 같이, TMAH는, 용존 산소 농도가 낮은 에칭액이다. TMAH는, 분위기의 산소 농도가 내려간 상태로 기판(W)의 상면에 공급된다. 따라서, TMAH는, 산소 농도가 낮은 분위기에 접하면서 기판(W)의 상면을 따라서 외방으로 흐른다. 후술하는 바와 같이, 기판(W)의 상면에 공급된 TMAH의 용존 산소 농도의 설정값과, TMAH에 접하는 분위기 중의 산소 농도의 설정값은, 에칭량의 분포를 제어하기 위해서 서로 관련되어 있다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판(W)의 상면에 공급하는 제2 린스액 공급 공정이 행해진다(도 6의 단계 S6).
구체적으로는, 차단 부재(33)가 하측 위치에 위치하고 있는 상태에서 상측 린스액 밸브(55)가 열려, 중심 노즐(45)이 순수의 토출을 개시한다. 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한 순수는, 회전하고 있는 기판(W)의 상면을 따라서 외방으로 흐른다. 기판(W) 상의 TMAH는, 중심 노즐(45)로부터 토출된 순수에 의해서 씻겨 내려간다. 이로써, 기판(W)의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 상측 린스액 밸브(55)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 상측 린스액 밸브(55)가 닫혀, 순수의 토출이 정지된다.
다음으로, 기판(W)의 회전에 의해서 기판(W)을 건조시키는 건조 공정이 행해진다(도 6의 단계 S7).
구체적으로는, 차단 부재(33)가 하측 위치에 위치하고 있는 상태에서 스핀 모터(14)가 기판(W)을 회전 방향으로 가속시켜, 제1 약액 공급 공정으로부터 제2 린스액 공급 공정까지의 기간에 있어서의 기판(W)의 회전 속도보다 큰 고회전 속도(예를 들어 수천 rpm)로 기판(W)을 회전시킨다. 이로써, 액체가 기판(W)으로부터 제거되어, 기판(W)이 건조된다. 기판(W)의 고속 회전이 개시되고나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 모터(14)가 회전을 정지한다. 이때, 스핀 모터(14)는, 기준 회전각에서 스핀 베이스(12)를 정지시킨다. 이로써, 기판(W)의 회전이 정지된다(도 6의 단계 S8).
다음으로, 기판(W)을 챔버(4)로부터 반출하는 반출 공정이 행해진다(도 6의 단계 S9).
구체적으로는, 차단 부재 승강 유닛(31)이 승강 프레임(32)을 상측 위치까지 상승시키고, 가드 승강 유닛(27)이 모든 가드(25)를 하측 위치까지 하강시킨다. 또한, 상측 가스 밸브(57) 및 하측 가스 밸브(21)가 닫혀, 차단 부재(33)의 상측 중앙 개구(38)와 스핀 베이스(12)의 하측 중앙 개구(18)가 질소 가스의 토출을 정지시킨다. 그 후, 센터 로봇(CR)이, 핸드(H1)를 챔버(4) 내에 진입시킨다. 센터 로봇(CR)은, 복수의 척핀(11)이 기판(W)의 파지를 해제한 후, 스핀척(10) 상의 기판(W)을 핸드(H1)로 지지한다. 그 후, 센터 로봇(CR)은, 기판(W)을 핸드(H1)로 지지하면서, 핸드(H1)를 챔버(4)의 내부로부터 퇴피시킨다. 이로써, 처리 완료된 기판(W)이 챔버(4)로부터 반출된다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 및 도 7d는, 에칭액이 TMAH 등의 유기 알칼리인 경우에 있어서, 폴리실리콘막이 노출된 기판(W)의 상면에 에칭액을 공급하여, 폴리실리콘막을 에칭했을 때의 에칭 레이트의 분포를 도시한 개념도이다.
도 7a~도 7d는, 기판(W)의 상면의 중심과 기판(W)의 상면의 외주연에 위치하는 2점을 지나는 직선 상에 있어서의 기판(W)의 상면의 에칭 레이트(단위 시간당의 에칭량)의 분포를 도시하고 있다. 에칭 레이트는, 에칭 속도에 상당한다. 이하의 설명에 있어서, 기준선(도 7a~도 7d에 도시한 세로축)은, 기판(W)의 상면의 중심을 지나, 기판(W)의 상면과 직교하는 직선을 의미한다.
에칭액의 일례인 TMAH 등의 유기 알칼리를 이용한 폴리실리콘막의 웨트 에칭에서는, 에칭액의 용존 산소가 폴리실리콘막의 에칭을 방해하는 경향이 있다. 따라서, 에칭액의 용존 산소 농도가 상승하면, 에칭 레이트가 저하하며, 에칭액의 용존 산소 농도가 저하하면, 에칭 레이트가 상승한다.
에칭액의 용존 산소 농도가 낮고, 분위기 중의 산소 농도가 높을 때에, 에칭액을 기판(W)에 공급하면, 에칭액이 기판(W)의 상면을 따라서 외방으로 흐르는 동안에, 분위기 중의 산소가 기판(W) 상의 에칭액에 녹아들어, 에칭액의 용존 산소 농도가 기판(W)의 외주에 가까워짐에 따라서 상승한다. 즉, 기판(W)의 상면 외주부에서의 에칭액의 용존 산소 농도는, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭액의 용존 산소 농도보다 높다. 그로 인해, 도 7a에 도시한 바와 같이, 에칭 레이트는, 기준선에 대해서 대체로 대칭인 도립 V자형상의 분포를 나타낸다. 이 경우, 기판(W)의 상면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형이 되도록 기판(W)이 에칭된다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 에칭액의 용존 산소 농도 등의 분위기 중의 산소 농도 이외의 조건을 바꾸지 않고, 분위기 중의 산소 농도만을 저하시키고, 에칭액을 기판(W)에 공급하면, 기판(W) 상의 에칭액에 녹아드는 산소의 양이 감소하므로, 기판(W) 상의 에칭액은, 용존 산소 농도의 상승이 완화된다. 그로 인해, 도 7b에 도시한 바와 같이, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭 레이트는, 거의 변하지 않으나, 기판(W)의 상면 외주부에서의 에칭 레이트는, 분위기 중의 산소 농도를 저하시키기 전에 비해서 상승한다. 그로 인해, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭 레이트와 기판(W)의 상면 외주부에서의 에칭 레이트의 차가 감소하여, 에칭의 균일성이 높아진다.
도 7c는, 도 7b에 도시한 에칭 레이트의 분포가 얻어졌을 때의 처리 조건보다, 에칭액의 용존 산소 농도를 상승시켰을 때의 에칭 레이트의 분포를 도시하고 있다. 도 7c에 도시한 에칭 레이트는, 완만한 도립 V자형상의 곡선을 그리고 있다. 에칭액의 용존 산소 농도를 상승시키면, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭 레이트가 저하한다. 또한, 분위기 중의 산소 농도가 저하되어 있으므로, 기판(W) 상의 에칭액의 용존 산소 농도는 거의 오르지 않는다. 그로 인해, 도 7c에 도시한 바와 같이, 에칭 레이트의 분포는, 대체로 평평한 곡선을 그리며, 에칭의 균일성이 더 높아진다. 동일한 결과는, 에칭액의 용존 산소 농도를 상승시키는 대신에, 분위기 중의 산소 농도를 더 저하시킨 경우에도 얻어진다고 생각된다.
도 7d는, 도 7c에 나타낸 에칭 레이트의 분포가 얻어졌을 때의 처리 조건보다, 에칭액의 용존 산소 농도를 상승시켰을 때의 에칭 레이트의 분포를 도시하고 있다. 에칭액의 용존 산소 농도를 상승시키면, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭 레이트가 저하한다. 한편, 분위기 중의 산소 농도가 에칭액의 용존 산소 농도에 대해서 큰 폭으로 낮으므로, 분위기 중의 산소가 에칭액에 녹아드는 것이 아니라, 분위기 중의 질소가 기판(W) 상의 에칭액에 녹아들어, 에칭액의 용존 산소 농도가 저하한다. 그로 인해, 도 7d에 도시한 바와 같이, 에칭 레이트의 분포는, 기준선에 대해서 대체로 대칭인 V자형상의 곡선을 그린다. 이 경우, 기판(W)의 상면에 걸친 에칭량의 분포가 도립 원뿔형이 되도록 기판(W)이 에칭된다.
이와 같이, 에칭의 균일성을 높이는 경우, 분위기 중의 산소 농도는, 낮으면 낮을수록 좋은 것은 아니며, 기판(W)에 공급되는 에칭액의 용존 산소 농도에 따라 설정할 필요가 있다. 마찬가지로, 분위기 중의 산소 농도가 일정한 경우, 에칭액의 용존 산소 농도가 너무 낮거나 또는 너무 높으면, 에칭의 균일성이 저하해 버린다. 상이한 관점에서 생각하면, 에칭액의 용존 산소 농도와 분위기 중의 산소 농도를 서로 관련시킴으로써, 기판(W)의 상면 전역에 있어서의 에칭 레이트의 분포를, 평평하게 할 수 있고, 원뿔형 또는 도립 원뿔형으로 할 수도 있다.
위에서는, 에칭액의 용존 산소 농도가 상승하면, 에칭 레이트가 저하하는 경우에 대해 설명했는데, 에칭액의 용존 산소 농도가 상승하면, 에칭 레이트가 감소하는 경우도 동일하게 생각된다. 따라서, 에칭액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도의 양방을 가능한 한 저하시킨다고 좋은 것만은 아니며, 에칭액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도의 차도 관리하는 것이, 에칭 후의 기판(W)의 상면의 단면 형상(프로파일)을 컨트롤하는데 있어서 중요하다.
에칭 전의 기판(W)의 상면이 평탄하면, 에칭 레이트의 분포가 평탄해지도록 기판(W)의 상면을 에칭하면, 에칭 후의 기판(W)의 상면도 평탄해진다. 에칭 전의 기판(W)의 상면이 원뿔형이면, 기판(W)의 상면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형이 되도록 기판(W)의 상면을 에칭하면, 에칭 후의 기판(W)의 상면의 평탄도를 높일 수 있다. 마찬가지로, 에칭 전의 기판(W)의 상면이 도립 원뿔형이면, 기판(W)의 상면에 걸친 에칭량의 분포가 도립 원뿔형이 되도록 기판(W)의 상면을 에칭하면, 에칭 후의 기판(W)의 상면의 평탄도를 높일 수 있다.
기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭량과 기판(W)의 상면 외주부에서의 에칭량의 차는, 에칭액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도뿐만이 아니라, 에칭액의 공급 시간, 에칭액의 공급 유량(단위 시간당의 공급량), 에칭액의 농도, 에칭액의 온도, 및, 기판(W)의 회전 속도를 포함하는 복수의 조건에 의존한다. 따라서, 이들 조건 중 적어도 하나를 변화시키면, 에칭 후의 기판(W)의 상면의 평탄도를 높일 수 있다. 혹은, 에칭 후의 기판(W)의 상면을, 의도적으로, 원뿔형 또는 도립 원뿔형으로 할 수 있다.
도 8은, 제어 장치(3)의 기능 블록을 도시한 블록도이다.
이하에서는, 도 5 및 도 8을 참조한다. 도 8에 도시한 정보 취득부(91), 설정 용존 산소 농도 결정부(92), 설정 분위기 산소 농도 결정부(93), 용존 산소 농도 변경부(94), 분위기 산소 농도 변경부(95), 및 처리 실행부(96)는, 제어 장치(3)에 인스톨된 프로그램(P)을 CPU(82)가 실행함으로써 실현되는 기능 블록이다. 이하의 설명에서는, 에칭액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도 이외의 조건이 일정하며, 에칭액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도 중 적어도 한쪽을 변경함으로써, 기판(W)의 에칭량의 분포를 변경하는 경우에 대해 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제어 장치(3)는, 기판 처리 장치(1)에 입력된 정보를 취득하는 정보 취득부(91)를 포함한다. 정보 취득부(91)에 취득되는 정보는, 호스트 컴퓨터 등의 외부 장치로부터 기판 처리 장치(1)에 입력된 것이어도 되고, 조작자가 입력 장치(88)를 통해 기판 처리 장치(1)에 입력한 것이어도 된다.
정보 취득부(91)에 입력되는 정보에는, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭량의 설정값을 나타내는 설정 중앙 에칭량과, 기판(W)의 상면 외주부에서의 에칭량의 설정값을 나타내는 설정 외주 에칭량이 포함된다. 기판(W)의 상면 전역을 균일하게 에칭하는 경우, 설정 중앙 에칭량 및 설정 외주 에칭량을 대신하여 혹은 추가하여, 에칭량의 설정값과, 에칭의 균일성의 설정값이, 정보 취득부(91)에 입력되어도 된다. 에칭의 균일성은, 표준 편차를 평균값으로 나눈 값이다. 이들 정보는, 기판(W)의 상면의 에칭량의 요구값을 나타내는 요구 에칭량에 상당한다.
제어 장치(3)는, 에칭액의 용존 산소 농도의 설정값을 나타내는 설정 용존 산소 농도를 결정하는 설정 용존 산소 농도 결정부(92)와, 분위기 중의 산소 농도의 설정값을 나타내는 설정 분위기 산소 농도를 결정하는 설정 분위기 산소 농도 결정부(93)를 포함한다. 설정 용존 산소 농도 결정부(92)는, 착액 위치에서의 에칭 레이트와 설정 용존 산소 농도의 관계를 나타낸 용존 산소 농도 결정 데이터를 기억하고 있다. 설정 분위기 산소 농도 결정부(93)는, 에칭 레이트의 기울기와 설정 분위기 산소 농도의 관계를 나타낸 분위기 산소 농도 결정 데이터를 기억하고 있다. 에칭 레이트의 기울기는, 착액 위치에서의 에칭 레이트와 기판(W)의 상면 내의 임의의 위치에서의 에칭 레이트를 잇는 직선의 기울기를 의미한다.
용존 산소 농도 결정 데이터는, 설정 용존 산소 농도 이외의 조건을 바꾸지 않고 설정 용존 산소 농도를 복수의 값으로 바꾸었을 때의 착액 위치에서의 에칭 레이트의 측정값에 의거하여 작성되어 있다. 용존 산소 농도 결정 데이터는, 착액 위치에서의 에칭 레이트와 용존 산소 농도의 관계를 나타낸 식 또는 표여도 되고, 이들 이외여도 된다. 마찬가지로, 분위기 산소 농도 결정 데이터는, 설정 분위기 산소 농도 이외의 조건을 바꾸지 않고 설정 분위기 산소 농도를 복수의 값으로 바꾸었을 때의 에칭 레이트의 기울기의 측정값에 의거하여 작성되어 있다. 분위기 산소 농도 결정 데이터는, 에칭 레이트의 기울기와 설정 분위기 산소 농도의 관계를 나타낸 식 또는 표여도 되고, 이들 이외여도 된다.
에칭액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도 이외의 조건이 일정한 경우, 착액 위치에서의 에칭 레이트는, 주로 에칭액의 용존 산소 농도에 의존한다. 즉, 에칭액의 용존 산소 농도가 동일하면, 분위기 중의 산소 농도를 바꾸어도, 착액 위치에서의 에칭 레이트는, 변하지 않거나 혹은 거의 변하지 않는다. 한편, 에칭 레이트의 기울기는, 분위기 중의 산소 농도뿐만이 아니라, 에칭액의 용존 산소 농도에도 의존한다. 즉, 분위기 중의 산소 농도가 동일해도, 에칭액의 용존 산소 농도가 바뀌면, 에칭 레이트의 기울기도 바뀔 수 있다.
에칭액의 용존 산소 농도 및 분위기 중의 산소 농도 이외의 조건이 일정한 경우, 착액 위치에서의 에칭 레이트와, 에칭 레이트의 기울기와, 에칭액의 공급 시간과, 기판(W)의 직경을 알면, 중앙부 및 외주부를 포함하는 기판(W)의 상면 내의 임의의 위치에서의 에칭량의 추정값을 알 수 있다. 즉, 이들을 알 수 있으면, 기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭량의 추정값과 기판(W)의 상면 외주부에서의 에칭량의 추정값을 포함하는 기판(W)의 상면 내의 에칭량의 분포의 추정값을 알 수 있다.
설정 용존 산소 농도 결정부(92)는, 착액 위치에 상당하는 기판(W)의 상면 중앙부에서의 에칭량의 추정값이 설정 중앙 에칭량에 일치하거나 또는 대체로 동일해지는 설정 용존 산소 농도의 값을 용존 산소 농도 결정 데이터를 이용하여 계산 또는 검색하고, 계산 또는 검색된 값을 설정 용존 산소 농도로서 결정한다. 마찬가지로, 설정 분위기 산소 농도 결정부(93)는, 기판(W)의 상면 외주부에서의 에칭량의 추정값이 설정 외주 에칭량에 일치하거나 또는 대체로 동일해지는 설정 분위기 산소 농도의 값을 분위기 산소 농도 결정 데이터를 이용하여 계산 또는 검색하고, 계산 또는 검색된 값을 설정 분위기 산소 농도로서 결정한다.
에칭액이 TMAH이며, 에칭 대상이 폴리실리콘막인 경우, 설정 용존 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위는, 예를 들어 0.02~6.6ppm(40℃로 처리하는 경우)이며, 설정 분위기 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위는, 예를 들어 10~140000ppm이다. 결정된 설정 용존 산소 농도는, 상기 서술한 수치 범위의 최소값이어도 되고, 그것보다 큰 값이어도 된다. 결정된 설정 분위기 산소 농도에 대해서도 동일하다. 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도의 양방이 결과적으로 최소값인 경우도 있을 수 있으나, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도는, 어디까지나 요구 에칭량에 의거하여 결정된다.
제어 장치(3)는, 에칭액의 실제의 용존 산소 농도가 설정 용존 산소 농도 결정부(92)에 의해서 결정된 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록, 용존 산소 농도 변경 유닛(67)에 에칭액의 실제의 용존 산소 농도를 변경시키는 용존 산소 농도 변경부(94)와, 분위기 중의 실제의 산소 농도가 설정 분위기 산소 농도 결정부(93)에 의해서 결정된 설정 분위기 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록, 분위기 산소 농도 변경 유닛(97)에 분위기 중의 실제의 산소 농도를 변경시키는 분위기 산소 농도 변경부(95)를 포함한다. 분위기 산소 농도 변경 유닛(97)은, 하측 가스 밸브(21), 하측 가스 유량 조정 밸브(22), 상측 가스 밸브(57), 및 상측 가스 유량 조정 밸브(58)(도 2 및 3 참조)를 포함한다.
용존 산소 농도 변경부(94)는, 레시피로 규정되어 있는 에칭액의 용존 산소 농도를 변경해도 되고, 레시피를 실행하기 전에 용존 산소 농도 변경 유닛(67)에 에칭액의 실제의 용존 산소 농도를 변경시켜도 된다. 마찬가지로, 분위기 산소 농도 변경부(95)는, 레시피로 규정되어 있는 분위기 중의 산소 농도를 변경해도 되고, 레시피를 실행하기 전에 분위기 산소 농도 변경 유닛(97)에 분위기 중의 실제의 산소 농도를 변경시켜도 된다. 레시피를 변경하는 경우, 레시피가 실행되면, 실제의 용존 산소 농도 또는 실제의 분위기 산소 농도가 변경된다.
설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도는, 1매의 기판(W)마다 변경되어도 되고, 복수 매의 기판(W)마다 변경되어도 되며, 일정 시간마다 변경되어도 된다. 즉, 동일한 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도가 복수 매의 기판(W)에 적용되어도 된다. 이 경우, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도는, 기판(W)의 로트마다 변경되어도 되고, 기판 처리 장치(1) 이외의 장치로 행해지는 기판(W)의 처리 조건이 바뀔 때마다 변경되어도 된다.
제어 장치(3)는, 기판 처리 장치(1)를 제어함으로써 레시피에 따라서 기판 처리 장치(1)에 기판(W)을 처리시키는 처리 실행부(96)를 포함한다. 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도의 변경이 완료되면, 용존 산소 농도 변경부(94) 및 분위기 산소 농도 변경부(95)가 변경의 완료를 처리 실행부(96)에 통지한다. 그 후, 처리 실행부(96)는, 도 6에 도시한 처리의 일례를 처리 유닛(2) 등에 실행시킨다. 이로써, 에칭액의 실제의 용존 산소 농도가 결정된 설정 용존 산소 농도에 대체로 일치하고 있으며, 분위기 중의 실제의 산소 농도가 결정된 설정 분위기 산소 농도에 대체로 일치한 상태로, 에칭액이 기판(W)의 상면에 공급된다.
이상과 같이 제1 실시 형태에서는, 분위기 중의 산소 농도를 저하시킨 상태로, TMAH 등의 용존 산소 농도가 낮은 에칭액을 기판(W)의 상면에 공급한다. 이로써, 기판(W)에 유지되어 있는 에칭액에 녹아드는 산소의 양을 컨트롤하면서, 기판(W)의 상면 전역에 에칭액을 공급할 수 있다. 기판(W)의 상면에 공급된 에칭액의 실제의 용존 산소 농도는, 설정 용존 산소 농도에 일치하고 있거나 혹은 가까워져 있다. 마찬가지로, 기판(W)의 상면에 유지되어 있는 에칭액에 접하는 분위기 중의 실제의 산소 농도는, 설정 분위기 산소 농도에 일치하고 있거나 혹은 가까워져 있다.
설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도는, 요구 에칭량에 의거하여 각각 독자적으로 설정되는 것이 아니라, 서로 관련되어 있다. 구체적으로는, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽은, 요구 에칭량에 의거하여 결정된다. 그리고, 결정된 값(설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽)과 요구 에칭량에 의거하여, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽이 결정된다. 바꾸어 말하면, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도뿐만이 아니라, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도의 차도 컨트롤된다.
이와 같이, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도의 차를 컨트롤하면서, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도를 저하시키므로, 기판(W)의 상면에 대한 에칭액의 착액 위치를 이동시키는 일 없이, 기판(W)의 상면에 걸친 에칭량의 분포를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 기판(W)의 상면 전역을 일정한 에칭량으로 균일하게 에칭하거나, 기판(W)의 상면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형 또는 도립 원뿔형이 되도록 기판(W)의 상면을 에칭할 수 있다. 따라서, 에칭량의 분포를 컨트롤하면서 기판(W)의 상면을 에칭할 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 설정 용존 산소 농도 또는 설정 분위기 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위의 최소값보다 큰 값이, 설정 용존 산소 농도 또는 설정 분위기 산소 농도로서 설정된다. 바꾸어 말하면, 종래와 같이, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도를 가능한 한 저하시키는 것이 아니라, 양자의 차도 컨트롤한다. 이로써, 에칭량의 분포를 컨트롤하면서 기판(W)의 상면을 에칭할 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 에칭액의 착액 위치를 토출 개시부터 토출 정지까지 기판(W)의 상면 중앙부에 위치시킨다. 이러한 경우에서도, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도의 차를 컨트롤함으로써, 에칭량의 분포를 컨트롤할 수 있다. 따라서, 에칭량의 분포를 컨트롤하기 위해서, 기판(W)의 상면에 대한 에칭액의 착액 위치를 이동시키거나, 기판(W)의 상면을 향해서 에칭액을 토출하는 복수의 액 토출구를 설치하지 않아도 된다.
제1 실시 형태에서는, 기판(W)의 상면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형 또는 도립 원뿔형이 되도록, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도가 설정된다. 에칭 전의 기판(W)의 상면이 원뿔형이면, 기판(W)의 상면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형이 되도록 기판(W)의 상면을 에칭하면, 에칭 후의 기판(W)의 상면의 평탄도를 높일 수 있다. 마찬가지로, 에칭 전의 기판(W)의 상면이 도립 원뿔형이면, 기판(W)의 상면에 걸친 에칭량의 분포가 도립 원뿔형이 되도록 기판(W)의 상면을 에칭하면, 에칭 후의 기판(W)의 상면의 평탄도를 높일 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 설정 용존 산소 농도를 결정하고 나서, 설정 분위기 산소 농도를 결정한다. 착액 위치에서의 에칭 레이트는, 에칭액의 용존 산소 농도에 의존한다. 바꾸어 말하면, 설정 분위기 산소 농도는, 착액 위치에서의 에칭 레이트에 크게 영향을 주지 않는다. 그 대신에, 에칭 레이트의 기울기, 즉, 착액 위치에서의 에칭 레이트와 기판(W)의 상면 내의 임의의 위치에서의 에칭 레이트를 잇는 직선의 기울기는, 에칭액의 용존 산소 농도와 분위기 중의 산소 농도에 의존한다. 따라서, 설정 용존 산소 농도를 먼저 결정하면, 착액 위치에서의 에칭 레이트와 에칭 레이트의 기울기를 비교적 용이하게 설정할 수 있다.
이에 비해, 설정 분위기 산소 농도가 먼저 정해져 있는 경우는, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 이외의 조건도 변경할 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 설정 분위기 산소 농도가 먼저 정해져 있는 경우, 의도하는 에칭 레이트의 기울기를 얻기 위해서, 설정 용존 산소 농도가 큰 폭으로 제한된다. 결정된 설정 용존 산소 농도에서는 의도하는 에칭 레이트가 얻어지지 않는 경우는, 에칭액의 공급 시간이나 농도 등의 다른 조건도 변경할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 설정 용존 산소 농도를 먼저 결정함으로써, 착액 위치에서의 에칭 레이트와 에칭 레이트의 기울기를 비교적 용이하게 설정할 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 공기 중의 산소 농도보다 낮은 산소 농도를 갖는 저산소 가스의 일례인 질소 가스가, 대향 부재의 일례인 차단 부재(33)의 하면(36L)에 설치된 상측 중앙 개구(38)로부터 흘러나와, 기판(W)의 상면과 차단 부재(33)의 하면(36L) 사이의 공간에 유입한다. 이로써, 기판(W)과 차단 부재(33) 사이의 공간이 질소 가스로 채워져, 분위기 중의 산소 농도가 저하한다. 따라서, 챔버(4)의 내부 공간의 전체에서 산소 농도를 저하시키는 경우에 비해, 질소 가스의 사용량을 줄일 수 있어, 단시간에 산소 농도를 변화시킬 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 분위기 중의 산소 농도를 저하시킨 상태로, 폴리실리콘막이 노출된 기판(W)의 상면에 용존 산소 농도가 낮은 에칭액을 공급한다. 이로써, 기판(W)에 유지되어 있는 에칭액에 녹아드는 산소의 양을 컨트롤하면서, 기판(W)의 상면에 형성된 폴리실리콘막을 에칭할 수 있다. 폴리실리콘막은, 에칭액의 용존 산소 농도의 영향을 받는 박막의 일례이다. 따라서, 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도뿐만이 아니라, 양자의 차도 컨트롤함으로써, 에칭량의 분포를 컨트롤하면서 폴리실리콘막을 에칭할 수 있다.
제2 실시 형태
제2 실시 형태가 제1 실시 형태에 대해서 주로 상이한 점은, 차단 부재(33)의 구조가 상이한 것과, 가스를 토출하는 복수의 외측 개구(101)가 차단 부재(33)의 하면(36L)에 설치되어 있는 것이다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따르는 차단 부재(33)의 연직 단면을 도시한 모식도이다. 도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따르는 차단 부재(33)의 저면을 도시한 모식도이다. 도 9~도 10에 있어서, 상기 서술한 도 1~도 8에 도시된 구성과 동등의 구성에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 차단 부재(33)는, 스핀척(10)의 상방에 배치되어 있다. 차단 부재(33)는, 기판(W)의 직경보다 큰 외경을 갖는 원판부(36)이다. 즉, 제1 실시 형태에 따르는 통형상부(37)는, 제2 실시 형태에 따르는 차단 부재(33)에 설치되어 있지 않다. 차단 부재(33)는, 수평 자세로 유지되어 있다. 차단 부재(33)의 중심선은, 회전축선(A1) 상에 배치되어 있다. 차단 부재(33)의 하면(36L)의 외경은, 기판(W)의 외경보다 크다. 차단 부재(33)의 하면(36L)은, 기판(W)의 상면과 평행하며, 기판(W)의 상면에 대향한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 차단 부재(33)의 하면(36L)은, 회전축선(A1)을 둘러싸는 원환형상이다. 차단 부재(33)의 하면(36L)의 내주연은, 차단 부재(33)의 하면(36L)의 중앙부에서 개구하는 상측 중앙 개구(38)를 형성하고 있다. 차단 부재(33)의 내주면은, 상측 중앙 개구(38)로부터 상방으로 연장되는 관통 구멍을 형성하고 있다. 중심 노즐(45)은, 차단 부재(33)의 관통 구멍에 삽입되어 있다. 차단 부재(33)를 아래에서 보면, 중심 노즐(45)은, 차단 부재(33)의 상측 중앙 개구(38) 내에 배치되어 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 차단 부재 승강 유닛(31)은, 차단 부재(33)로부터 상방으로 연장되는 지지축(100)을 통해 차단 부재(33)에 연결되어 있다. 중심 노즐(45)은, 차단 부재 승강 유닛(31)에 연결되어 있다. 차단 부재 승강 유닛(31)은, 상측 위치(도 9에 있어서 실선으로 도시한 차단 부재(33)의 위치)와 하측 위치(도 9에 있어서 이점쇄선으로 도시한 차단 부재(33)의 위치) 사이에서 차단 부재(33)를 연직으로 승강시킨다. 중심 노즐(45)은, 차단 부재(33)와 더불어 상측 위치와 하측 위치 사이를 연직으로 이동한다.
차단 부재(33)의 상측 위치는, 스캔 노즐(도 11의 제1 약액 노즐(106) 및 제2 약액 노즐(107) 참조)이 기판(W)의 상면과 차단 부재(33)의 하면(36L) 사이에 진입할 수 있도록 차단 부재(33)의 하면(36L)이 기판(W)의 상면으로부터 상방으로 떨어진 퇴피 위치이다. 차단 부재(33)의 하측 위치는, 스캔 노즐이 기판(W)의 상면과 차단 부재(33)의 하면(36L) 사이에 진입할 수 없도록 차단 부재(33)의 하면(36L)이 기판(W)의 상면에 근접한 근접 위치이다. 차단 부재 승강 유닛(31)은, 하측 위치로부터 상측 위치까지의 임의의 위치에 차단 부재(33)를 위치시킨다.
제1 약액 배관(50), 제2 약액 배관(52), 및 상측 린스액 배관(54)은, 중심 노즐(45)에 접속되어 있다. 상측 가스 배관(56)은, 중심 노즐(45)이 아닌, 차단 부재(33)의 내주면과 중심 노즐(45)의 외주면 사이에 형성된 상측 통형상 통로(39)에 접속되어 있다. 상측 가스 배관(56)으로부터 상측 통형상 통로(39)에 공급된 질소 가스는, 상측 통형상 통로(39) 내를 둘레 방향으로 흐르면서, 상측 통형상 통로(39) 내를 하방으로 흐른다. 그리고, 차단 부재(33)의 하면(36L)의 중앙부에서 개구하는 상측 중앙 개구(38)로부터 하방으로 흘러나온다. 차단 부재(33)가 하측 위치에 배치되어 있을 때, 상측 중앙 개구(38)로부터 흘러나온 질소 가스가, 기판(W)의 상면과 차단 부재(33)의 하면(36L) 사이의 공간을 외방으로 흐른다. 이로써, 기판(W)과 차단 부재(33) 사이의 공간이 질소 가스로 채워진다.
차단 부재(33)는, 차단 부재(33)의 하면(36L)에서 개구하는 복수의 외측 개구(101)와, 복수의 외측 개구(101)에 가스를 안내하는 내부 통로(102)를 포함한다. 내부 통로(102)는, 차단 부재(33)의 내부에 설치되어 있다. 각 외측 개구(101)는, 내부 통로(102)로부터 하방으로 연장되어 있다. 외측 개구(101)는, 기판(W)의 상면 외주부에 대향하고 있다. 외측 개구(101)는, 내부 통로(102)로부터 하측 방향에 연직으로 연장되어 있어도 되고, 내부 통로(102)로부터 비스듬하게 아래로 연장되어 있어도 된다. 도 9는, 외측 개구(101)가 기판(W)의 주위를 향해 비스듬하게 아래로 연장되어 있는 예를 도시하고 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 복수의 외측 개구(101)는, 회전축선(A1) 상에 배치된 중심을 갖는 원 위에 배치되어 있다. 내부 통로(102)는, 회전축선(A1)을 둘러싸고 있다. 차단 부재(33)를 아래에서 보면, 내부 통로(102)는, 복수의 외측 개구(101)와 겹쳐 있다. 내부 통로(102)는, 차단 부재(33)의 상측 중앙 개구(38)를 둘러싸고 있다. 마찬가지로, 복수의 외측 개구(101)는, 차단 부재(33)의 상측 중앙 개구(38)를 둘러싸고 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 내부 통로(102)를 통해 복수의 외측 개구(101)에 가스를 안내하는 상측 가스 배관(103)과, 상측 가스 배관(103)에 끼워 설치된 상측 가스 밸브(104)와, 상측 가스 배관(103)으로부터 중심 노즐(45)에 공급되는 가스의 유량을 변경하는 상측 가스 유량 조정 밸브(105)를 구비하고 있다. 상측 가스 배관(103)은, 차단 부재(33)의 내부 통로(102)에 접속되어 있다.
상측 가스 밸브(104)가 열리면, 불활성 가스의 일례인 질소 가스가, 상측 가스 유량 조정 밸브(105)의 개도에 대응하는 유량으로 상측 가스 배관(103)으로부터 내부 통로(102)에 공급되고, 내부 통로(102) 내를 둘레 방향으로 흐른다. 내부 통로(102) 내의 질소 가스는, 각 외측 개구(101)에 공급되고, 각 외측 개구(101)로부터 하방으로 토출된다. 이로써, 기판(W)과 차단 부재(33) 사이의 공간에 질소 가스가 공급된다. 상측 가스 밸브(104) 및 상측 가스 유량 조정 밸브(105)는, 분위기 산소 농도 변경 유닛(97)(도 8 참조)에 포함된다.
제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 따르는 작용 효과에 추가하여, 다음의 작용 효과를 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 제2 실시 형태에서는, 상측 중앙 개구(38)와 외측 개구(101)가, 차단 부재(33)의 하면(36L)에 설치되어 있다. 상측 중앙 개구(38)는, 기판(W)의 상면 중앙부에 대향하고 있다. 외측 개구(101)는, 상측 중앙 개구(38)의 외측에 배치되어 있다. 상측 중앙 개구(38)로부터 흘러나온 질소 가스는, 기판(W)과 차단 부재(33) 사이의 공간을 외방으로 흐른다. 마찬가지로, 외측 개구(101)로부터 흘러나온 질소 가스는, 기판(W)과 차단 부재(33) 사이의 공간을 외방으로 흐른다. 따라서, 외측 개구(101)가 설치되어 있지 않은 경우에 비해, 다른 가스가 기판(W)과 차단 부재(33) 사이에 유입되기 어렵다. 이로써, 기판(W)과 차단 부재(33) 사이의 공간에 있어서의 산소 농도를 보다 정밀하게 컨트롤할 수 있다.
제3 실시 형태
제3 실시 형태가 제1 실시 형태에 대해서 주로 상이한 점은, 차단 부재(33)가 생략되어 있는 것과, 불활성 가스가 FFU(5)에 의해서 챔버(4)의 내부에 공급되는 것이다.
도 11은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따르는 처리 유닛(2)의 내부를 수평으로 본 모식도이다. 도 12는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따르는 처리 유닛(2)의 내부를 위에서 본 모식도이다. 도 11~도 12에 있어서, 상기 서술한 도 1~도 10에 도시된 구성과 동등의 구성에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 처리 유닛(2)은, 기판(W)의 상면을 향해서 제1 약액을 하방으로 토출하는 제1 약액 노즐(106)과, 기판(W)의 상면을 향해서 제2 약액을 하방으로 토출하는 제2 약액 노즐(107)과, 기판(W)의 상면을 향해서 린스액을 하방으로 토출하는 린스액 노즐(108)을 포함한다. 제1 약액 배관(50), 제2 약액 배관(52), 및 상측 린스액 배관(54)은, 각각, 제1 약액 노즐(106), 제2 약액 노즐(107), 및 린스액 노즐(108)에 접속되어 있다.
린스액 노즐(108)은, 챔버(4)의 격벽(6)에 대해서 고정되어 있다. 린스액 노즐(108)의 린스액 토출구(108p)로부터 토출된 린스액은, 기판(W)의 상면 중앙부에 착액한다. 린스액 노즐(108)은, 기판(W)에 상면에 대한 액체의 착액 위치를 이동시키는 스캔 노즐이어도 된다. 즉, 린스액 노즐(108)을 수평으로 이동시키는 노즐 이동 유닛이 처리 유닛(2)에 설치되어 있어도 된다.
제1 약액 노즐(106) 및 제2 약액 노즐(107)은, 스캔 노즐이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 처리 유닛(2)은, 제1 약액 노즐(106)의 제1 약액 토출구(106p)로부터 토출된 약액이 기판(W)의 상면에 공급되는 처리 위치와 제1 약액 노즐(106)이 평면에서 봤을 때 기판(W)의 둘레에 배치되는 퇴피 위치 사이에서 제1 약액 노즐(106)을 수평으로 이동시키는 제1 노즐 이동 유닛(109)을 포함한다. 처리 유닛(2)은, 제2 약액 노즐(107)의 제2 약액 토출구(107p)로부터 토출된 약액이 기판(W)의 상면에 공급되는 처리 위치와 제2 약액 노즐(107)이 평면에서 봤을 때 기판(W)의 둘레에 배치되는 퇴피 위치 사이에서 제2 약액 노즐(107)을 수평으로 이동시키는 제2 노즐 이동 유닛(110)을 포함한다.
제1 노즐 이동 유닛(109)은, 평면에서 봤을 때 기판(W)의 중앙부를 지나는 원호형상의 경로를 따라서 제1 약액 노즐(106)을 수평으로 이동시키는 선회 유닛이어도 되고, 평면에서 봤을 때 기판(W)의 중앙부를 지나는 직선형상의 경로를 따라서 제1 약액 노즐(106)을 수평으로 이동시키는 슬라이드 유닛이어도 된다. 마찬가지로, 제2 노즐 이동 유닛(110)은, 선회 유닛이어도 되고, 슬라이드 유닛이어도 된다. 도 12는, 제1 노즐 이동 유닛(109) 및 제2 노즐 이동 유닛(110)이 선회 유닛인 예를 도시하고 있다.
불활성 가스의 일례인 질소 가스를 안내하는 상측 가스 배관(56)은, FFU(5)에 접속되어 있다. 상측 가스 밸브(57)가 열리면, 질소 가스가, 상측 가스 유량 조정 밸브(58)의 개도에 대응하는 유량으로 상측 가스 배관(56)으로부터 FFU(5)에 공급되고, FFU(5)에 의해서 챔버(4) 내의 상측 공간(Su)으로 보내진다. 상측 공간(Su)에 공급된 질소 가스는, 정류판(8)에 부딪혀 상측 공간(Su)을 확산하고, 정류판(8)의 전역에 설치된 복수의 관통 구멍으로부터 하방으로 흐른다.
기판(W)의 상면이 정류판(8)의 하면에 직접 대향하고 있으므로, 정류판(8)으로부터 하방으로 흐르는 질소 가스는, 차단 부재(33)(도 2 참조)에 차단되는 일 없이 기판(W)의 상면을 향한다. 그 후, 질소 가스는, 처리컵(23) 내에 빨려 들여가, 배기 덕트(9)(도 2 참조)를 통해 챔버(4)로부터 배출된다. 이와 같이 하여, 챔버(4)의 내부가 질소 가스로 채워져, 챔버(4) 내의 산소 농도가 저하한다. 챔버(4) 내의 산소 농도는, 상측 가스 밸브(57) 및 상측 가스 유량 조정 밸브(58)의 개도에 따라 변경된다.
제1 약액 공급 공정(도 6의 단계 S3)을 행할 때는, 제1 노즐 이동 유닛(109)이 제1 약액 노즐(106)을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 그 후, 제1 약액 밸브(51)를 열어, 제1 약액 노즐(106)에 제1 약액의 토출을 개시시킨다. 제1 약액 노즐(106)이 제1 약액을 토출하고 있을 때, 제1 노즐 이동 유닛(109)은, 제1 약액의 착액 위치가 기판(W)의 상면 중앙부를 지나는 경로를 따라서 기판(W)의 상면 내에서 이동하도록 제1 약액 노즐(106)을 이동시켜도 되고, 제1 약액의 착액 위치가 기판(W)의 상면 중앙부에 위치하도록 제1 약액 노즐(106)을 정지시켜도 된다.
제2 약액 공급 공정(도 6의 단계 S5)에서는, 제1 약액 노즐(106), 제1 약액 밸브(51), 및 제1 노즐 이동 유닛(109)을 대신하여, 제2 약액 노즐(107), 제2 약액 밸브(53), 및 제2 노즐 이동 유닛(110)이 이용된다. 제1 린스액 공급 공정(도 6의 단계 S4) 및 제2 린스액 공급 공정(도 6의 단계 S6)에서는, 상측 린스액 밸브(55)가 개폐되어, 린스액이 기판(W)의 상면 중앙부를 향해서 린스액 노즐(108)로부터 토출된다.
제3 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 따르는 작용 효과에 추가하여, 다음의 작용 효과를 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 제3 실시 형태에서는, 저산소 가스의 일례인 질소 가스가, 챔버(4)의 상단부로부터 챔버(4)의 내부에 유입한다. 챔버(4) 내에 유입한 질소 가스는, 챔버(4)의 하단부를 향해 흘러, 챔버(4)의 하단부로부터 챔버(4)의 밖으로 배출된다. 이로써, 챔버(4)의 내부가 질소 가스로 채워져, 분위기 중의 산소 농도가 저하한다. 따라서, 차단 부재(33) 등의 기판(W)의 상방에 배치되는 부재를 설치하는 일 없이, 분위기 중의 산소 농도를 저하시킬 수 있다. 이로써, 챔버(4)를 소형화할 수 있다.
제4 실시 형태
제4 실시 형태가 제1 실시 형태에 대해서 주로 상이한 점은, 동일한 처리 유닛(2)에 대응하는 복수 쌍의 약액 생성 유닛(61) 및 용존 산소 농도 변경 유닛(67)이 설치되어 있는 것이다. 도 13은, 2쌍의 약액 생성 유닛(61) 및 용존 산소 농도 변경 유닛(67)이 설치되어 있는 예를 도시하고 있다.
도 13은, 제4 실시 형태에 따르는 약액 생성 유닛(61) 및 용존 산소 농도 변경 유닛(67)을 도시한 모식도이다. 도 13에 있어서, 상기 서술한 도 1~도 12에 도시된 구성과 동등의 구성에 대해서는, 도 1 등과 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
이하의 설명에서는, 도 13 중의 좌측에 배치된 구성의 선두에 「제1」을 붙이고, 도 13 중의 우측에 배치된 구성의 선두에 「제2」를 붙이는 경우가 있다. 예를 들어, 도 13 중의 좌측의 탱크(62)를 「제1 탱크(62A)」라고 하고, 도 13 중의 우측의 탱크(62)를 「제2 탱크(62B)」라고 하는 경우가 있다.
약액 생성 유닛(61)은, 순환 배관(63) 내의 약액을 제2 약액 배관(52)에 안내하는 중계 배관(111)과, 중계 배관(111)에 끼워 설치된 중계 밸브(112)를 포함한다. 도 13에 도시한 예의 경우, 2개의 중계 밸브(112)를 대신하여, 삼방 밸브를 이용해도 된다. 제1 중계 밸브(112A)(좌측의 중계 밸브(112))가 열리면, 제1 탱크(62A)(좌측의 탱크(62)) 내의 약액이, 제2 약액 배관(52)을 통해 중심 노즐(45)에 공급된다. 제2 중계 밸브(112B)(우측의 중계 밸브(112))가 열리면, 제2 탱크(62B)(우측의 탱크(62)) 내의 약액이, 제2 약액 배관(52)을 통해 중심 노즐(45)에 공급된다.
제1 탱크(62A) 내의 약액과 제2 탱크(62B) 내의 약액은, 서로 상이한 용존 산소 농도를 갖고 있다. 즉, 이와 같이 약액의 용존 산소 농도가 조절되고 있다. 기판(W)의 상면에 공급되는 약액의 용존 산소 농도의 설정값, 즉, 설정 용존 산소 농도가 결정되면, 제어 장치(3)는, 결정된 설정 용존 산소 농도에 가까운 쪽의 용존 산소 농도를 갖는 약액을 저류하고 있는 탱크를, 제1 탱크(62A) 및 제2 탱크(62B) 중에서 선택한다. 그리고, 제어 장치(3)는, 제2 약액 공급 공정(도 6의 단계 S5)에 있어서, 선택된 탱크 내의 약액을 중심 노즐(45)에 토출시킨다. 예를 들어 제1 탱크(62A)가 선택된 경우는, 제1 중계 밸브(112A)와 제2 약액 밸브(53)가 열려, 제1 탱크(62A) 내의 약액이 중심 노즐(45)로부터 기판(W)의 상면을 향해서 토출된다.
제4 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 따르는 작용 효과에 추가하여, 다음의 작용 효과를 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 용존 산소 농도가 서로 상이한 에칭액이, 제1 탱크(62A) 및 제2 탱크(62B)에 저류되어 있다. 결정된 설정 용존 산소 농도는, 제1 탱크(62A) 내의 에칭액의 용존 산소 농도를 나타내는 제1 용존 산소 농도 및 제2 탱크(62B) 내의 에칭액의 용존 산소 농도를 나타내는 제2 용존 산소 농도와 비교된다. 제1 탱크(62A) 내의 에칭액의 용존 산소 농도가, 결정된 설정 용존 산소 농도에 일치하고 있거나 또는 가까운 경우는, 제1 탱크(62A) 내의 에칭액이 기판(W)의 상면에 공급된다. 한편, 제2 탱크(62B) 내의 에칭액의 용존 산소 농도가, 결정된 설정 용존 산소 농도에 일치하고 있거나 또는 가까운 경우는, 제2 탱크(62B) 내의 에칭액이 기판(W)의 상면에 공급된다.
에칭액의 용존 산소 농도는 즉시 바뀌기는 어렵다. 따라서, 동일한 탱크(62) 내의 에칭액의 용존 산소 농도를 바꾸는 경우는, 어느 정도의 시간이 걸린다. 이에 비해, 용존 산소 농도가 서로 상이한 에칭액을 제1 탱크(62A) 및 제2 탱크(62B)에 저류해 두면, 기판(W)의 상면에 공급되는 에칭액의 용존 산소 농도를 즉각 바꿀 수 있다. 이로써, 기판 처리 장치(1)의 다운 타임(기판(W)의 처리를 실행할 수 없는 시간)을 단축할 수 있어, 기판 처리 장치(1)의 스루풋(단위 시간당의 기판(W)의 처리 매수)의 감소량을 줄일 수 있다.
다른 실시 형태
본 발명은, 상기 서술한 실시 형태의 내용에 한정되는 것이 아니며, 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, TMAH 등의 에칭액을, 기판(W)의 상면이 아닌, 기판(W)의 하면에 공급해도 된다. 혹은, 기판(W)의 상면 및 하면의 양방에 에칭액을 공급해도 된다. 이러한 경우, 하면 노즐(15)에 에칭액을 토출시키면 된다.
제어 장치(3)는, 복수의 액 토출구에 기판(W)의 지름 방향으로 떨어진 복수의 위치를 향해서 동시에 처리액을 토출시킴으로써 기판(W)의 상면 또는 하면에 처리액을 공급해도 된다. 이 경우, 토출되는 약액의 유량, 온도, 및 농도 중 적어도 하나를, 액 토출구마다 변화시켜도 된다.
마찬가지로, 제어 장치(3)는, 복수의 가스 토출구에 기판(W)의 지름 방향으로 떨어진 복수의 위치를 향해서 동시에 가스를 토출시킴으로써 기판(W)의 상면 또는 하면에 가스를 공급해도 된다. 예를 들어, 하측 중앙 개구(18)를 포함하는 복수의 가스 토출구가 스핀 베이스(12)의 상면(12u)에 설치되어 있어도 된다.
제어 장치(3)는, 설정 용존 산소 농도를 먼저 결정하는 것이 아니라, 설정 분위기 산소 농도를 먼저 결정해도 된다.
기판 처리 장치(1)는, 원판형의 기판(W)을 처리하는 장치에 한정되지 않으며, 다각형의 기판(W)을 처리하는 장치여도 된다.
상기 서술한 모든 구성의 2개 이상이 조합되어도 된다. 상기 서술한 모든 공정의 2개 이상이 조합되어도 된다.
FFU(5)는, 팬 유닛의 일례이다. 스핀척(10)은, 기판 유지 유닛의 일례이다. 스핀 베이스(12)는, 대향 부재의 일례이다. 상면(12u)은, 대향면의 일례이다. 하면 노즐(15)은, 에칭액 공급 유닛의 일례이다. 하측 통형상 통로(19)는, 저산소 가스 공급 유닛의 일례이다. 하측 가스 배관(20)은, 저산소 가스 공급 유닛의 일례이다. 하측 가스 밸브(21)는, 분위기 산소 농도 변경 유닛의 일례이다. 하측 가스 유량 조정 밸브(22)는, 분위기 산소 농도 변경 유닛의 일례이다. 차단 부재는, 대향 부재(33)의 일례이다. 하면(36L)은, 대향면의 일례이다. 상측 통형상 통로(39)는, 저산소 가스 공급 유닛의 일례이다. 중심 노즐(45)은, 에칭액 공급 유닛의 일례이다. 상측 가스 배관(56)은, 저산소 가스 공급 유닛의 일례이다. 상측 가스 밸브(57)는, 분위기 산소 농도 변경 유닛의 일례이다. 상측 가스 유량 조정 밸브(58)는, 분위기 산소 농도 변경 유닛의 일례이다. 용존 산소 농도 변경 유닛(67)은, 용존 산소 농도 변경 유닛의 일례이다. 분위기 산소 농도 변경 유닛(97)은, 분위기 산소 농도 변경 유닛의 일례이다. 상측 가스 배관(103)은, 저산소 가스 공급 유닛의 일례이다. 상측 가스 밸브(104)는, 분위기 산소 농도 변경 유닛의 일례이다. 상측 가스 유량 조정 밸브(105)는, 분위기 산소 농도 변경 유닛의 일례이다. 제2 약액 노즐(107)은, 에칭액 공급 유닛의 일례이다.
본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명해 왔는데, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 이용된 구체예에 불과하고, 본 발명은 이들 구체예에 한정하여 해석되어야 하는 것이 아니며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (20)

  1. 기판의 주면의 에칭량의 요구값을 나타내는 요구 에칭량에 의거하여, 에칭액의 용존 산소 농도의 설정값을 나타내는 설정 용존 산소 농도와, 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접하는 분위기 중의 산소 농도의 설정값을 나타내는 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽을 결정하는 제1 산소 농도 결정 공정과,
    상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽을 결정하는 제2 산소 농도 결정 공정과,
    상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 분위기 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워져 있고, 공기 중의 산소 농도보다 낮은 산소 농도를 갖는 저산소 가스를, 상기 기판을 수용하는 챔버 내에 유입시키는 저산소 가스 공급 공정과,
    상기 저산소 가스 공급 공정에서 상기 챔버 내에 유입한 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접촉시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소를 감소시킨 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면 전역에 공급함으로써, 상기 기판의 주면을 에칭하는 에칭 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 산소 농도 결정 공정 및 제2 산소 농도 결정 공정 중 한쪽은, 상기 설정 용존 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위의 최소값보다 큰 값을 상기 설정 용존 산소 농도로서 결정하는 공정과, 상기 설정 분위기 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위의 최소값보다 큰 값을 상기 설정 분위기 산소 농도로서 결정하는 공정 중 한쪽을 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 에칭 공정은, 액 토출구로부터 토출된 상기 에칭액이 상기 기판의 주면에 최초로 접촉하는 착액 위치를, 상기 에칭액의 토출이 개시되고나서 상기 에칭액의 토출이 정지될 때까지, 상기 기판의 주면 중앙부에 위치시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소가 저감된 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서, 상기 액 토출구에 토출시키는 액 토출 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 산소 농도 결정 공정은, 상기 기판의 주면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형 또는 도립(倒立) 원뿔형이 되도록, 상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽을 결정하는 공정인, 기판 처리 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 산소 농도 결정 공정은, 상기 요구 에칭량에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도를 결정하는 공정이며,
    상기 제2 산소 농도 결정 공정은, 상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 의거하여, 상기 설정 분위기 산소 농도를 결정하는 공정인, 기판 처리 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 챔버 내에서 이동 가능한 대향 부재의 대향면을 상기 기판의 주면에 대향시키면서, 상기 대향면에 설치된 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 대향 부재의 대향면에 설치되어 있고, 상기 기판의 주면 중앙부에 대향하는 중앙 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정과, 상기 대향 부재의 대향면에 설치되어 있고, 상기 기판의 주면 중앙부 이외의 상기 기판의 주면의 일부에 대향하는 외측 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 챔버 내의 가스를 상기 챔버의 하단부로부터 배출하면서, 상기 챔버의 상단부로부터 상기 저산소 가스를 상기 챔버 내에 유입시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 방법은, 용존 산소를 감소시킴으로써, 제1 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 제1 용존 산소 농도까지 저하시키는 제1 용존 산소 농도 조정 공정과, 용존 산소를 감소시킴으로써, 제2 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를, 상기 제1 용존 산소 농도와는 상이한 제2 용존 산소 농도까지 저하시키는 제2 용존 산소 농도 조정 공정을 포함하고,
    상기 에칭 공정은, 상기 제1 탱크 및 제2 탱크 중 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 가까운 쪽의 용존 산소 농도를 갖는 상기 에칭액을 저류하고 있는 탱크를 선택하는 선택 공정과, 상기 선택 공정에서 선택된 상기 탱크 내의 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서 토출하는 액 토출 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭 공정은, 상기 저산소 가스 공급 공정에서 상기 챔버 내에 유입한 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접촉시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소를 감소시킨 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면 전역에 공급함으로써, 상기 기판의 주면에 형성된 폴리실리콘막을 에칭하는 공정인, 기판 처리 방법.
  11. 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 주면에 용존 산소를 감소시킨 에칭액을 공급하는 에칭액 공급 유닛과,
    상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판을 수용하는 챔버와,
    공기 중의 산소 농도보다 낮은 산소 농도를 갖는 저산소 가스를, 상기 기판을 수용하는 상기 챔버 내에 유입시킴으로써, 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접하는 분위기 중의 산소 농도를 조정하는 저산소 가스 공급 유닛과,
    상기 에칭액 공급 유닛에 의해서 상기 기판에 공급되는 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 변경하는 용존 산소 농도 변경 유닛과,
    상기 저산소 가스 공급 유닛에 의해서 조정되는 분위기 중의 산소 농도를 변경하는 분위기 산소 농도 변경 유닛과,
    제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 기판의 주면의 에칭량의 요구값을 나타내는 요구 에칭량에 의거하여, 상기 에칭액의 용존 산소 농도의 설정값을 나타내는 설정 용존 산소 농도와, 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접하는 분위기 중의 산소 농도의 설정값을 나타내는 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽을 결정하는 제1 산소 농도 결정 공정과,
    상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽을 결정하는 제2 산소 농도 결정 공정과,
    상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 분위기 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워져 있으며, 공기 중의 산소 농도보다 낮은 산소 농도를 갖는 상기 저산소 가스를, 상기 기판을 수용하는 상기 챔버 내에 유입시키는 저산소 가스 공급 공정과,
    상기 저산소 가스 공급 공정에서 상기 챔버 내에 유입한 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접촉시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소를 감소시킨 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면 전역에 공급함으로써, 상기 기판의 주면을 에칭하는 에칭 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 산소 농도 결정 공정 및 제2 산소 농도 결정 공정 중 한쪽은, 상기 설정 용존 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위의 최소값보다 큰 값을 상기 설정 용존 산소 농도로서 결정하는 공정과, 상기 설정 분위기 산소 농도로서 설정 가능한 수치 범위의 최소값보다 큰 값을 상기 설정 분위기 산소 농도로서 결정하는 공정 중 한쪽을 포함하는, 기판 처리 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 에칭액 공급 유닛은, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서 상기 에칭액을 토출하는 액 토출구를 포함하고,
    상기 에칭 공정은, 상기 액 토출구로부터 토출된 상기 에칭액이 상기 기판의 주면에 최초로 접촉하는 착액 위치를, 상기 에칭액의 토출이 개시되고나서 상기 에칭액의 토출이 정지될 때까지, 상기 기판의 주면 중앙부에 위치시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소가 저감된 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서, 상기 액 토출구에 토출시키는 액 토출 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 산소 농도 결정 공정은, 상기 기판의 주면에 걸친 에칭량의 분포가 원뿔형 또는 도립 원뿔형이 되도록, 상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 한쪽에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도 및 설정 분위기 산소 농도 중 다른쪽을 결정하는 공정인, 기판 처리 장치.
  15. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 산소 농도 결정 공정은, 상기 요구 에칭량에 의거하여, 상기 설정 용존 산소 농도를 결정하는 공정이며,
    상기 제2 산소 농도 결정 공정은, 상기 요구 에칭량과 상기 제1 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 의거하여, 상기 설정 분위기 산소 농도를 결정하는 공정인, 기판 처리 장치.
  16. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판의 주면에 대향하는 대향면과, 상기 대향면에 설치된 개구를 포함하고, 상기 챔버 내에서 이동 가능한 대향 부재를 더 구비하며,
    상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 챔버 내에서 이동 가능한 상기 대향 부재의 대향면을 상기 기판의 주면에 대향시키면서, 상기 대향면에 설치된 상기 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 대향 부재의 개구는, 상기 대향 부재의 대향면에 설치되어 있고, 상기 기판의 주면 중앙부에 대향하는 중앙 개구와, 상기 대향 부재의 대향면에 설치되어 있으며, 상기 기판의 주면 중앙부 이외의 상기 기판의 주면의 일부에 대향하는 외측 개구를 포함하고,
    상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 중앙 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정과, 상기 외측 개구로부터 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면과 상기 대향 부재의 대향면 사이에 유입시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  18. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저산소 가스 공급 유닛은, 상기 챔버의 상단부로부터 상기 저산소 가스를 상기 챔버 내에 유입시키는 팬 유닛과, 상기 챔버 내의 가스를 상기 챔버의 하단부로부터 배출하는 배기 덕트를 포함하고,
    상기 저산소 가스 공급 공정은, 상기 챔버 내의 가스를 상기 챔버의 하단부로부터 배출하면서, 상기 챔버의 상단부로부터 상기 저산소 가스를 상기 챔버 내에 유입시키는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  19. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭액 공급 유닛은, 상기 에칭액을 저류하는 제1 탱크와, 상기 에칭액을 저류하는 제2 탱크와, 상기 제1 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 저하시키는 제1 용존 산소 농도 변경 유닛과, 상기 제2 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 저하시키는 제2 용존 산소 농도 변경 유닛을 포함하고,
    상기 제어 장치는, 용존 산소를 감소시킴으로써, 상기 제1 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 제1 용존 산소 농도까지 저하시키는 제1 용존 산소 농도 조정 공정과, 용존 산소를 감소시킴으로써, 상기 제2 탱크 내의 상기 에칭액의 용존 산소 농도를, 상기 제1 용존 산소 농도와는 상이한 제2 용존 산소 농도까지 저하시키는 제2 용존 산소 농도 조정 공정을 더 실행하며,
    상기 에칭 공정은, 상기 제1 탱크 및 제2 탱크 중 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 가까운 쪽의 용존 산소 농도를 갖는 상기 에칭액을 저류하고 있는 탱크를 선택하는 선택 공정과, 상기 선택 공정에서 선택된 상기 탱크 내의 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면을 향해서 토출하는 액 토출 공정을 포함하는, 기판 처리 장치.
  20. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭 공정은, 상기 저산소 가스 공급 공정에서 상기 챔버 내에 유입한 상기 저산소 가스를 상기 기판의 주면에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접촉시키면서, 용존 산소 농도가 상기 제1 산소 농도 결정 공정 또는 제2 산소 농도 결정 공정에서 결정된 상기 설정 용존 산소 농도에 일치하거나 또는 가까워지도록 용존 산소를 감소시킨 상기 에칭액을, 수평으로 유지되어 있는 상기 기판의 주면 전역에 공급함으로써, 상기 기판의 주면에 형성된 폴리실리콘막을 에칭하는 공정인, 기판 처리 장치.
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