KR20200060484A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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류이치 기무라
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

1 종 이상의 약액 및 순수를 함유하는 처리액에 기판을 침지시킴으로써 그 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서, 기판에 소정의 처리를 실시하기 위한 처리액이 저류된 처리조와, 처리조 중의 처리액의 라이프 타임이 경과하면 처리액을 교환하는 처리액 교환부와, 처리액에 있어서의 순수 또는 다른 소정 성분의 농도를 검출하는 검출부와, 라이프 타임이 경과할 때까지의 동안, 농도를 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 농도 제어부와, 처리액 교환부에 의한 처리액의 교환을 소정의 처리의 개시시까지 연기하는 연기부를 구비한다. 또한, 농도 제어부는, 연기부에 의해 처리액의 교환이 연기되고 있는 동안에도, 농도를 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 처리조에 저류된 처리액에 침지시켜, 에칭 처리나 세정 처리를 실시하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에는, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 처리조에 침지시킴으로써, 당해 기판에 에칭 처리나 세정 처리를 실시하는 공정이 포함된다. 이와 같은 공정은, 복수의 처리조를 포함하는 기판 처리 장치에 의해 실행된다. 이 기판 처리 장치의 각 처리조에 있어서의 처리액의 농도는, 시간의 경과와 함께, 처리액 구성 성분의 증발, 분해 등에 의해 변화되는 경우가 있다. 그 때문에, 처리액의 농도를 상기 에칭 처리나 세정 처리에 적절한 범위 내로 유지하기 위한 농도 제어가 실시되고 있다.
기판 처리 장치는, 추가로, 처리액의 라이프 타임이 경과하면 처리조 내의 처리액을 교환하는 처리도 실시한다. 처리액의 라이프 타임이란, 처리액의 상태가 변화되어 계속해서 당해 처리액을 계속 사용하면 처리 자체가 충분히 실시되지 않게 될 것으로 판단되는 사용 시간으로서, 미리 실험 등에 의해 정해진다.
처리액의 교환으로부터 처리조에 있어서의 기판에 대한 처리의 개시까지 어느 정도의 기간이 있는 경우, 기판에 대한 처리의 개시까지의 동안에 처리액의 농도가 상기 에칭 처리나 세정 처리에 적절한 범위로부터 일탈할 가능성이 있다. 그래서, 라이프 타임이 경과한 경우에도 즉시 처리액의 교환을 실시하지 않고, 기판에 대한 처리의 개시시까지 처리액의 교환을 연기하는 기술이 실시되고 있다.
일본 공개특허공보 2015-046443호
기판에 대한 처리의 개시시까지 처리액의 교환을 연기하는 경우, 연기하고 있는 동안에 처리조 내의 처리액의 농도가 변화되고, 농도가 변화된 처리액이 기판 처리 장치의 배관 등에 유입된다. 배관 등에 유입된 처리액이 처리조 내의 처리액의 교환시에도 잔존하고, 잔존한 처리액이 처리조 내의 처리액의 농도에 영향을 미치는 경우가 있다. 최근, 반도체 디바이스의 미세화·고도화의 진전에 수반하여, 기판의 소정의 처리, 특히 에칭 처리에 있어서, 높은 에칭 정밀도가 요구되고 있다. 보다 고정밀도로 농도 제어하는 기술이 요구되고 있다.
그래서, 개시된 기술의 하나의 측면은, 기판에 대한 처리의 개시시까지 처리액의 교환을 연기하는 기판 처리 장치에 있어서, 처리액 교환 후에 있어서의 처리조 내의 처리액의 농도의 변동을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
개시된 기술의 하나의 측면은, 다음과 같은 기판 처리 장치에 의해 예시된다. 본 기판 처리 장치는, 1 종 이상의 약액 및 순수를 함유하는 처리액에 기판을 침지시킴으로써 그 기판에 대하여 소정의 처리를 실시한다. 본 기판 처리 장치는, 기판에 소정의 처리를 실시하기 위한 처리액이 저류된 처리조와, 처리조 중의 처리액의 라이프 타임이 경과하면 처리액을 교환하는 처리액 교환부와, 처리액에 있어서의 순수 또는 다른 소정 성분의 농도를 검출하는 검출부와, 라이프 타임이 경과할 때까지의 동안, 농도를 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 농도 제어부와, 처리액 교환부에 의한 처리액의 교환을 소정의 처리의 개시시까지 연기하는 연기부를 구비한다. 또한, 농도 제어부는, 연기부에 의해 처리액의 교환이 연기되고 있는 동안에도, 농도를 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어한다.
이것에 의하면, 소정의 처리 개시시까지 처리액의 교환이 연기된다. 또한, 처리액의 교환이 연기되고 있는 동안에도, 농도 제어부에 의해 처리액의 농도가 유지되기 때문에, 농도가 변동된 처리액이 기판 처리 장치의 배관 등에 유입되는 것이 억제된다. 그 때문에, 배관 등에 잔류한 처리액에 의한 교환 후의 처리조 내의 처리액의 농도에 대한 영향이 억제된다. 그 결과, 처리액의 교환 후에 있어서의 처리조 내의 처리액의 농도의 변동이 억제된다. 또한, 여기서 처리액의 라이프 타임이란, 처리액의 상태가 변화되어 계속해서 당해 처리액을 계속 사용하면 처리 자체가 충분히 실시되지 않게 될 것으로 판단되는 사용 시간으로서, 미리 실험 등에 의해 정해진다. 또,「라이프 타임이 경과」란, 라이프 타임의 경과시여도 되고, 라이프 타임 경과시에 대하여 약간 전후하는 시점이어도 된다. 또, 소정의 처리는, 예를 들어, 기판을 처리조 내의 처리액에 침지시킴으로써 당해 기판에 대하여 실시되는 에칭 처리이며, 예를 들어 배치 제어에 의해 실시된다.
또, 개시된 기술에 있어서는, 농도 제어부는, 처리액의 온도를 소정의 처리에 적합한 온도 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 해도 된다. 이것에 의하면, 처리액의 교환이 연기되고 있는 동안에도 처리액의 온도가 유지된다. 그 때문에, 온도가 변동된 처리액이 기판 처리 장치의 배관 등에 유입되는 것이 억제된다.
또, 개시된 기술에 있어서는, 처리액은, 인산, 질산, 아세트산 중 적어도 하나 및, 순수를 함유하는 혼산 수용액이고, 농도 제어부는, 혼산 수용액에 순수를 공급함으로써 혼산 수용액의 순수 농도를 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 해도 된다. 이것에 의하면, 순수의 공급량이나 공급 타이밍을 변경한다는 간단한 동작에 의해, 순수의 농도를 처리에 따른 적절한 값으로 제어하는 것이 가능해진다.
또, 개시된 기술에 있어서는, 농도 제어부에 의한 순수의 공급에서는, 소정간격으로 소정량의 순수를 처리조에 공급함으로써, 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 해도 된다. 여기서, 소정량은, 처리조 내의 처리액에 있어서의 순수 농도를 대폭 변동시키지 않는 양이다. 이것에 의하면, 1 회로 공급하는 순수량이 규정되어 있기 때문에, 순수의 농도가 허용 범위 내보다 높아지는 것이 억제된다.
또, 개시된 기술에 있어서는, 농도 제어부는, 처리조 내의 처리액의 액면의 높이가 소정의 처리에 적합한 높이에 미치지 않는 경우, 처리액을 처리조에 보충하는 것을 특징으로 해도 된다. 이것에 의하면, 처리조 내의 처리액의 액면의 높이를 소정의 처리에 적합한 높이로 유지할 수 있기 때문에, 처리액의 농도 제어가 용이해진다.
또, 개시된 기술에 있어서는, 검출부에 의해 검출된 처리액의 농도가 소정의 처리에 적합한 농도 범위로부터 일탈한 경우, 소정의 처리의 개시를 억제하는 억제부를 추가로 구비하고, 억제부는, 연기부가 처리액의 교환을 연기하고 있는 동안에는, 억제하는 처리를 실행하지 않는 것을 특징으로 해도 된다. 이것에 의하면, 연기부에 의해 처리액의 교환이 연기되고 있지 않을 때에는, 소정의 처리에 적합한 농도로부터 일탈한 처리액에 의한 품질이 낮은 에칭 처리가 억제된다. 또, 연기부에 의해 처리액의 교환이 연기되고 있을 때에는, 억제하는 처리를 실행하지 않음으로써, 소정의 처리의 개시시에 처리액의 교환이 가능해진다.
이상에서 개시한 과제를 해결하기 위한 수단은, 기판 처리 방법의 측면에서 파악하는 것도 가능하다. 또, 이상에서 개시한 과제를 해결하기 위한 수단은, 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
본 기판 처리 장치는, 기판에 대한 처리 개시시까지 처리액의 교환을 연기하는 기판 처리 장치에 있어서, 처리액 교환 후에 있어서의 처리조 내의 처리액의 농도의 변동을 억제할 수 있다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 기능 블록도의 일례이다.
도 3 은, 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 처리부에 있어서의 각 처리조의 처리액의 제어에 관련된 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 처리조 내의 혼산 수용액을 전액 교환하는 타이밍의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 실시형태에 있어서의 혼산 수용액의 농도 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 실시형태의 농도 제어에 있어서 실시되는 순수의 보충의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 실시형태의 농도 제어에 있어서 실시되는 혼산의 보충의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 통상 모드로 가동하는 기판 처리 장치에 있어서, 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 외가 되면 배치의 실행을 억제하는 처리의 흐름을 예시하는 도면이다.
도 9 는, 절약 모드로 가동하는 기판 처리 장치에 있어서, 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 외가 되는 경우에 배치의 실행을 억제하는 처리의 흐름을 예시하는 도면이다.
도 10 은, 절약 모드로 가동하는 기판 처리 장치에 있어서, 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 외가 되는 경우에 배치의 실행을 억제하지 않는 처리의 흐름을 예시하는 도면이다.
＜실시형태＞
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시형태는, 본원 발명의 일 양태로서, 본원 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 도 1 은 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 개략 구성의 일례를 나타내는 사시도이다. 이 기판 처리 장치 (1) 는, 주로 기판 (W) 에 대하여 에칭 처리나 세정 처리 (이하, 간단히 "처리" 라고도 한다) 를 실시하는 것이다. 기판 처리 장치 (1) 에 있어서는, 도 1 에 있어서 우측 안측에, 기판 (W) 을 스톡하는 버퍼부 (2) 가 배치되고, 버퍼부 (2) 의 더욱 우측 안측에는, 기판 처리 장치 (1) 를 조작하기 위한 정면 패널 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 또, 버퍼부 (2) 에 있어서의 정면 패널과 반대측에는, 기판 반출입구 (3) 가 형성되어 있다. 또, 기판 처리 장치 (1) 의 길이 방향에 있어서의, 버퍼부 (2) 의 반대측 (도 1 에 있어서 좌측 앞측) 에서부터, 기판 (W) 에 대하여 처리를 실시하는 처리부 (5, 7 및 9) 가 병설 (竝設) 되어 있다.
각 처리부 (5, 7 및 9) 는, 각각 2 개의 처리조 (5a 및 5b, 7a 및 7b, 9a 및 9b) 를 갖고 있다. 또, 기판 처리 장치 (1) 에는, 복수 장의 기판 (W) 을 각 처리부 (5, 7 및 9) 에 있어서의 각 처리조의 사이에서만 도 1 중의 짧은 화살표의 방향 및 범위에 대하여 이동시키기 위한 부반송 기구 (43) 가 구비되어 있다. 또, 이 부반송 기구 (43) 는, 복수 장의 기판 (W) 을 처리조 (5a 및 5b, 7a 및 7b, 9a 및 9b) 에 침지시키거나 또는, 이들 처리조로부터 끌어올리기 위해, 복수 장의 기판 (W) 을 상하로도 이동시킨다. 각각의 부반송 기구 (43) 에는, 복수 장의 기판 (W) 을 유지하는 리프터 (11, 13 및 15) 가 형성되어 있다. 또한 기판 처리 장치 (1) 에는, 복수 장의 기판 (W) 을 각 처리부 (5, 7 및 9) 의 각각에 반송하기 위해, 도 1 중의 긴 화살표의 방향 및 범위에서 이동 가능한 주반송 기구 (17) 가 구비되어 있다.
주반송 기구 (17) 는, 2 개의 가동식의 아암 (17a) 을 갖고 있다. 이들 아암 (17a) 에는, 기판 (W) 을 재치 (載置) 하기 위한 복수의 홈 (도시 생략) 이 형성되어 있고, 도 1 에 나타내는 상태에서, 각 기판 (W) 을 기립 자세 (기판 주면 (主面) 의 법선이 수평 방향을 따른 자세) 로 유지한다. 또, 주반송 기구 (17) 에 있어서의 2 개의 아암 (17a) 은, 도 1 중의 우측 비스듬히 하방향에서 보아,「V」자상으로부터 역「V」자상으로 요동함으로써, 각 기판 (W) 을 개방한다. 그리고, 이 동작에 의해, 기판 (W) 은, 주반송 기구 (17) 와 리프터 (11, 13 및 15) 사이에서 주고 받는 것이 가능하게 되어 있다. 이하, 본 명세서에 있어서, 복수 장의 기판 (W) 을 버퍼부 (2) 로부터 취출하고, 취출된 기판 (W) 에 대하여 처리부 (5, 7 및 9) 에 의한 처리를 실시하는 일련의 흐름을 배치라고도 칭한다. 기판 처리 장치 (1) 는, 반복하여 배치를 실행함으로써, 버퍼부 (2) 에 스톡된 기판 (W) 에 대한 처리를 실행한다.
도 2 에는, 기판 처리 장치 (1) 의 기능 블록도의 일례를 나타낸다. 상기 서술한 주반송 기구 (17), 부반송 기구 (43), 처리부 (5, 7, 9) 는, 제어부 (55) 에 의해 통괄적으로 제어되고 있다. 제어부 (55) 의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 동일하다. 즉, 제어부 (55) 는, 각종 연산 처리를 실시하는 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 판독 출력 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 자유롭게 읽고 쓸 수 있는 메모리인 RAM 및 제어용 애플리케이션이나 데이터 등을 기억해 두는 자기 디스크 등을 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제어부 (55) 의 CPU 가 소정의 프로그램을 실행함으로써, 기판 (W) 을 각 처리부 (5, 7, 9) 에 반송하고, 프로그램에 따른 처리를 실시하도록 각 부를 제어한다. 상기 프로그램은, 기억부 (57) 에 기억되어 있다.
도 3 은, 기판 처리 장치 (1) 의 처리부 (5, 7, 9) 에 있어서의 각 처리조 (5a, 7a, 9a) 의 처리액의 제어에 관련된 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3 에 있어서는, 처리부 (5, 7, 9) 에 있어서의 각 처리조 (5a, 7a, 9a) 중, 처리조 (7a) 를 예로 들어 설명한다. 이하의 처리조 (7a) 의 처리액에 대한 제어와 동등하거나 또는 유사한 제어가, 다른 처리조 (5a 및 9a) 에 대해서도 적용된다.
여기서, 반도체 웨이퍼의 제조 공정에 있어서는, 예를 들어 실리콘 등의 단결정 잉곳을 그 봉축 방향으로 슬라이스하고, 얻어진 것에 대하여 모따기, 래핑, 에칭 처리, 폴리싱 등의 처리가 순차적으로 실시된다. 그 결과, 기판 표면 상에는 상이한 재료에 의한 복수의 층, 구조, 회로가 형성된다. 그리고, 처리조 (7a) 에 있어서 실시되는 기판 (W) 의 에칭 처리는, 예를 들어, 기판 (W) 에 잔존한 텅스텐 등의 메탈을 제거할 목적으로 실시되고, 기판 (W) 을 처리액으로서의 혼산 (인산, 질산, 아세트산, 순수) 수용액 등에 소정 시간 침지시킴으로써 실시된다. 또한, 상기 에칭 처리는「소정의 처리」의 일례이다. 또, 혼산에 있어서의 인산, 질산, 아세트산은,「다른 소정 성분」의 일례이다.
도 3 에 있어서, 처리조 (7a) 는, 혼산 수용액 중에 기판 (W) 을 침지시키는 내조 (內槽) (50a) 및 내조 (50a) 의 상부로부터 오버플로한 혼산 수용액을 회수하는 외조 (外槽) (50b) 에 의해 구성되는 이중조 구조를 갖고 있다. 내조 (50a) 는, 혼산 수용액에 대한 내식성이 우수한 석영 또는 불소 수지 재료로 형성된 평면에서 봤을 때에 사각형의 박스형 형상 부재이다. 외조 (50b) 는, 내조 (50a) 와 동일한 재료로 형성되어 있고, 내조 (50a) 의 외주 상단부를 둘러싸도록 형성되어 있다.
또, 처리조 (7a) 에는, 전술한 바와 같이, 저류된 혼산 수용액에 기판 (W) 을 침지시키기 위한 리프터 (13) 가 형성되어 있다. 리프터 (13) 는, 기립 자세로 서로 평행하게 배열된 복수 (예를 들어 50 장) 의 기판 (W) 을 3 개의 유지봉에 의해 일괄하여 유지한다. 리프터 (13) 는, 부반송 기구 (43) 에 의해 상하 좌우의 방향으로 이동 가능하게 형성되어 있고, 유지하는 복수 장의 기판 (W) 을 내조 (50a) 내의 혼산 수용액 중에 침지시키는 처리 위치 (도 3 의 위치) 와 혼산 수용액으로부터 끌어올린 수도 (受渡) 위치 사이에서 승강시킴과 함께, 옆의 처리조 (7b) 로 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다.
또, 기판 처리 장치 (1) 는, 혼산 수용액을 처리조 (7a) 에 순환시키는 순환 라인 (20) 을 구비한다. 순환 라인 (20) 은, 처리조 (7a) 로부터 배출된 혼산 수용액을 여과·가열하여 다시 처리조 (7a) 에 압송 환류시키는 배관 경로이며, 구체적으로는 처리조 (7a) 의 외조 (50b) 와 내조 (50a) 를 유로 접속시켜 구성되어 있다. 또, 순환 라인 (20) 으로부터 분기되어 배액 라인 (30) 이 분기되어 있고, 혼산 수용액을 처리조 (7a) 로 되돌리지 않고 배액하는 경우에는, 배액 전환 밸브 (26) 및 배액 밸브 (27) 를 개폐함으로써, 외조 (50b) 로부터 배출된 혼산 수용액을 그대로 배액 라인 (30) 을 통하여 폐기한다.
순환 라인 (20) 의 경로 도중에는, 밸브류 이외에는, 상류측에서부터 순환 펌프 (21), 온조기 (溫調器) (22), 필터 (23) 및, 검출부로서의 농도계 (24) 가 형성되어 있다. 순환 펌프 (21) 는, 순환 라인 (20) 을 통하여 혼산 수용액을 외조 (50b) 로부터 흡입함과 함께 내조 (50a) 를 향하여 압송한다. 온조기 (22) 는, 순환 라인 (20) 을 흐르는 혼산 수용액을 소정의 처리 온도로까지 재가열한다. 또한, 처리조 (7a) 에도 도시가 생략된 히터가 형성되어 있고, 처리조 (7a) 에 저류되어 있는 혼산 수용액도 소정의 처리 온도를 유지하도록 가열되고 있다. 필터 (23) 는, 순환 라인 (20) 을 흐르는 혼산 수용액 중의 이물질을 제거하기 위한 여과 필터이다.
또, 농도계 (24) 는, 순환 라인 (20) 에 의해 내조 (50a) 에 회수되는 혼산 수용액의 성분 중, 순수 농도를 측정한다. 이 농도계 (24) 에 의해 측정되는 순수 농도가 최적값이 되도록, 처리조 (7a) 내의 혼산 농도가 제어되고 있다. 여기서, 농도계 (24) 는「검출부」의 일례이고, 농도계 (24) 에 의해 순수 농도가 측정되는 처리는「검출 공정」의 일례이다. 또, 처리조 (7a) 내의 혼산 농도가 제어되는 처리는 제어부 (55) 에 의해 실시된다. 보다 구체적으로는, 제어부 (55) 는, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 전액 교환 제어나, 혼산 수용액의 농도의 피드백 제어, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액이 증발 등에 의해 감소한 경우의 순수 또는 혼산 수용액의 보충 등에 관련된 처리를 실시한다. 전액 교환 제어를 실시하는 제어부 (55) 는「처리액 교환부」의 일례이고, 그 처리는「처리액 교환 공정」의 일례이다.
다음으로, 상기 구성을 갖는 기판 처리 장치 (1) 의 작용에 대해 보다 상세하게 설명한다. 먼저, 처리조 (7a) 에 저류되어 있는 혼산 수용액 중에 기판 (W) 이 침지되어 있는지의 여부에 상관없이, 순환 펌프 (21) 는 항상 일정 유량으로 혼산 수용액을 압송하고 있다. 순환 라인 (20) 에 의해 처리조 (7a) 에 환류된 혼산 수용액은 내조 (50a) 의 바닥부로부터 공급된다. 이로써, 내조 (50a) 의 내부에는 바닥부에서 상방을 향하는 혼산 수용액의 업 플로가 발생한다. 바닥부로부터 공급된 혼산 수용액은 곧 내조 (50a) 의 상단부로부터 흘러 넘쳐 외조 (50b) 에 유입된다. 외조 (50b) 에 흘러든 혼산 수용액은 외조 (50b) 로부터 순환 라인 (20) 을 통하여 순환 펌프 (21) 에 이송되고, 다시 처리조 (7a) 에 압송 환류된다는 순환 프로세스가 계속해서 실시된다.
이와 같은 순환 라인 (20) 에 의한 혼산 수용액의 순환 프로세스를 실행하면서, 수도 위치에서 복수의 기판 (W) 을 수취한 리프터 (13) 가 처리 위치까지 강하하여 내조 (50a) 내에 저류된 혼산 수용액 중에 기판 (W) 을 침지시킨다. 이로써, 소정 시간의 처리가 실시되고, 처리가 종료된 후, 리프터 (13) 가 다시 수도 위치로까지 상승하여 기판 (W) 을 혼산 수용액으로부터 끌어올린다. 그 후, 리프터 (13) 는 수평 이동 및 강하하여 기판 (W) 을 옆의 처리조 (7b) 에 침지시키고, 수세 처리가 실시된다.
상기 외에, 기판 처리 장치 (1) 에는, 처리조 (7a) 의 혼산 수용액의 농도를 제어하기 위한 농도 제어 장치 (40) 가 구비되어 있다. 이 농도 제어 장치 (40) 는, 약액 공급원 (41) 과, 약액 공급원 (41) 과 처리조 (7a) 를 연결하는 약액 라인 (42) 과, 순수 공급원 (46) 과, 순수 공급원 (46) 과 처리조 (7a) 를 연결하는 순수 라인 (47) 을 갖는다.
여기서, 도시는 생략하지만, 약액 공급원 (41) 에는, 혼산을 구성하는 인산, 질산, 아세트산의 각각을 공급하는 공급원이 독립적으로 형성되어 있고, 약액 라인 (42) 에는, 인산, 질산, 아세트산의 각각을 처리조 (7a) 로 유도하는 라인이 독립적으로 형성되어 있다. 처리액을 처음으로 생성할 때에는, 공급 속도가 필요해지므로, 굵은 배관으로부터 내조 (50a) 를 향하여 처리액이 투입되지만, 처리액을 보충할 때에는 외조 (50b) 를 향하여 보충되는 경우가 있다. 약액 라인 (42) 의 각각의 라인에는, 통과하는 약액 (인산, 질산, 아세트산) 의 유량을 각각 측정 가능한 약액 유량계 (44) 와, 인산, 질산, 아세트산의 각각의 유량을 조정 가능한 약액 보충 밸브 (45) 가 구비되어 있다. 한편, 순수 라인 (47) 에는, 순수 라인 (47) 을 통과하는 순수의 유량을 측정하는 순수 유량계 (48) 와, 순수의 유량을 조정하는 순수 보충 밸브 (49) 가 구비되어 있다. 또, 전술한 제어부 (55) 가 농도계 (24) 의 측정 결과에 기초하여 약액 보충 밸브 (45) 및 순수 보충 밸브 (49) 를 제어하고, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 농도를 처리에 최적인 농도가 되도록 제어한다. 이하, 본 명세서에 있어서, 처리에 최적인 농도의 범위를「규정 농도 범위」라고 칭한다.
처리조 (7a) 에 있어서 수분이 시간과 함께 증발함으로써, 혼산 수용액 중의 순수의 농도가 저하된다. 그 때문에, 농도 제어 장치 (40) 는, 예를 들어, 적당량 (예를 들어, 100 ㎖) 의 순수를 처리조 (7a) 에 공급함으로써 순수 농도를 상승시키고, 이와 같은 제어를 소정의 간격으로 반복한다. 이 제어에 의해, 처리조 (7a) 에 있어서의 혼산 수용액의 농도가 소정값 이상으로 유지된다. 또, 1 회로 공급하는 순수량을 규정하고 있기 때문에, 순수 농도가 허용 범위 내보다 높아지지도 않는다. 또, 농도 제어 장치 (40) 는, 기판 (W) 의 처리의 반복이나 혼산 수용액 구성 성분의 증발 등에 의해, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 양이 규정량을 하회하면, 순수 보충 밸브 (49) 를 제어하여 순수를 보충하거나, 약액 보충 밸브 (45) 를 제어하여 약액을 보충하거나 한다.
기판 (W) 의 에칭 처리가 반복되면, 혼산 수용액 내에 기판 (W) 으로부터 용출된 금속 이온의 농도가 상승하기 때문에, 에칭 처리의 품질에 영향이 미치는 경우가 있다. 그 때문에, 에칭 처리의 품질에 영향이 미치기 전에 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액이 전액 교환된다. 전액 교환의 간격은, 예를 들어, 미리 실험 등에 의해 정해진다. 이 전액 교환 사이의 기간이, 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 혼산 수용액의 라이프 타임으로 생각할 수 있다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액은, 라이프 타임 중에는 제어부 (55) 가 농도 제어 장치 (40) 를 제어하여 혼산 수용액의 농도 제어를 실시하고, 라이프 타임이 경과하면 제어부 (55) 는 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 전액 교환을 실시한다.
도 4 는, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액을 전액 교환하는 타이밍의 일례를 나타내는 도면이다. 기판 처리 장치 (1) 의 제어부 (55) 는, 통상적으로 혼산 수용액의 라이프 타임이 경과하였을 때에 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 전액 교환을 실시한다 (도 4, 통상 모드). 그러나, 전액 교환을 실시하고 나서 즉시 기판 (W) 의 처리가 개시되지 않는 경우, 기판 (W) 의 처리가 개시될 때까지의 동안에 혼산 수용액의 구성 성분의 증발, 분해 등에 의해 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 외가 될 가능성이 있다. 나아가서는, 전액 교환을 실시하고 나서 다음의 배치가 개시될 때까지의 동안에 혼산 수용액의 라이프 타임이 경과하면, 당해 혼산 수용액은 기판 (W) 의 처리에 사용되지 않고 전액 교환되는 경우도 발생할 수 있다. 그래서, 제어부 (55) 는, 혼산 수용액의 라이프 타임이 경과한 경우, 혼산 수용액의 전액 교환을 다음의 배치의 처리 개시 시점까지 연기한다 (도 4, 절약 모드 A, 절약 모드 B). 도 4 의 절약 모드 A 에서는, 제어부 (55) 는, 다음의 배치가 개시되는 타이밍까지 전액 교환의 실시를 연기한다. 도 4 의 절약 모드 B 에서는, 제어부 (55) 는 처리조 (7a) 에 의한 기판 (W) 에 대한 처리가 실시되기 직전의 타이밍까지 전액 교환의 실시를 연기한다. 예를 들어, 절약 모드 B 에서는, 버퍼부 (2) 로부터의 기판 (W) 의 취출 시점에서는 전액 교환은 실시되지 않고, 처리조 (7a) 에 의한 기판 (W) 에 대한 처리가 실시되기 직전에 처리조 (7a) 의 전액 교환이 실시된다. 즉, 절약 모드 A 에서는 다음의 배치 개시를 계기로 하여 전액 교환이 실시되고, 절약 모드 B 에서는 처리조 (7a) 에 의한 기판 (W) 에 대한 처리를 계기로 하여 처리조 (7a) 의 전액 교환이 실시된다. 이하, 본 명세서에 있어서, 절약 모드 A 와 절약 모드 B 를 구별하지 않는 경우, 절약 모드라고 칭한다. 라이프 타임의 경과로부터 절약 모드에 의해 연기된 전액 교환이 실시될 때까지의 기간을 연기 기간이라고 칭한다. 라이프 타임이 경과할 때까지의 기간을 통상 기간이라고 칭한다. 전액 교환을 연기하는 제어부 (55) 는「연기부」의 일례이고, 그 처리는「연기 공정」의 일례이다.
전액 교환에서는 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액이 규정 농도 범위 내의 농도로 조정된 혼산 수용액으로 교환된다. 그 때문에, 연기 기간 중에는 제어부 (55) 에 의한 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 농도 제어는 필요없는 것으로도 생각된다. 그러나, 연기 기간 중에 농도 제어가 실시되지 않는 경우, 연기 기간 중에 농도가 변동된 혼산 수용액은 순환 펌프 (21) 에 의해 처리조 (7a) 로부터 순환 라인 (20) 에 압송된다. 그 때문에, 전액 교환 후에도, 순환 라인 (20) 내에는 농도가 변동된 혼산 수용액이 잔존할 가능성이 있다. 순환 라인 (20) 내에 잔존한 혼산 수용액이 처리조 (7a) 에 압송됨으로써, 전액 교환이 실시된 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 농도가 변동될 가능성이 있다. 나아가서는, 농도가 변동된 결과, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 외가 될 가능성도 있다.
그래서, 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에서는, 연기 기간 중에도, 제어부 (55) 가 농도계 (24) 의 측정 결과에 기초하여 약액 보충 밸브 (45) 및 순수 보충 밸브 (49) 를 제어하여, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 내가 되도록 제어한다. 즉, 제어부 (55) 는, 통상 기간에 있어서 실시하고 있는 농도 제어를 연기 기간에도 계속해서 실시한다. 통상 기간에 있어서 실시하고 있는 농도 제어를 연기 기간에도 계속해서 실시하는 제어부 (55) 는「농도 제어부」의 일례이고, 그 처리는「농도 제어 공정」의 일례이다.
도 5 는, 실시형태에 있어서의 혼산 수용액의 농도 제어의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5 에 예시되는 바와 같이, 라이프 타임이 경과할 때까지의 동안 (도 5 의 통상 기간), 제어부 (55) 는, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 내가 되도록 제어한다. 또한, 제어부 (55) 는, 전액 교환을 연기하고 있는 동안 (도 5 의 연기 기간) 에도, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 내가 되도록 제어한다. 농도의 제어에서는, 예를 들어, 약액 보충 밸브 (45) 를 제어하여 약액을 처리조 (7a) 에 보충하는 처리나 순수 보충 밸브 (49) 를 제어하여 순수를 처리조 (7a) 에 보충하는 처리가 실시된다. 농도 제어에 있어서의 순수나 약액의 보충에서는, 예를 들어, 소정의 인터벌로 적당량의 순수 및 약액 중 적어도 일방이 보충되어도 되고, 농도계 (24) 의 측정 결과에 기초하여 처리조 (7a) 에 공급하는 순수 및 약액 중 적어도 일방의 양이 제어되어도 된다. 농도 제어에서는, 또한, 온조기 (22) 나 처리조 (7a) 에 형성된 히터에 의한, 혼산 수용액을 처리에 바람직한 처리 온도로까지 재가열 처리하는 처리가 실시된다. 또, 연기 기간 중에 실시하는 농도 제어의 처리 내용을 기판 처리 장치 (1) 가 구비하는 사용자 인터페이스를 통하여 사용자를 선택할 수 있도록 해도 된다. 예를 들어, 연기 기간 중에 실시하는 농도 제어의 처리 내용으로서, 재가열 처리와 소정의 인터벌로 순수를 처리조 (7a) 에 보충하는 처리가 선택되고, 선택된 처리가 연기 기간 중에 실행되어도 된다.
도 6 은, 실시형태의 농도 제어에 있어서 실시되는 순수의 보충의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6 의 상단 (간격으로 표기된 단) 에서는 순수가 보충되는 인터벌 (간격) 이 예시되고, 도 6 의 하단 (보충으로 표기된 단) 에서는 보충되는 순수의 양과 타이밍이 예시된다. 즉, 도 6 에서는, 소정의 인터벌 (간격) 로 적당량의 순수가 보충되는 모습이 예시된다. 도 6 의 점선 지점에 있어서, 기판 처리 장치 (1) 는 통상 기간에서 연기 기간으로 천이하고 있지만, 그 전후에 있어서 순수를 보충하는 인터벌 및 순수의 보충량에 변동은 없다. 즉, 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 제어부 (55) 는, 통상 기간에 있어서 실시하는 순수의 보충을 연기 기간에도 계속해서 실시한다.
도 7 은, 실시형태의 농도 제어에 있어서 실시되는 혼산 수용액의 보충의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7 의 상단 (외조 정량 레벨로 표기된 단) 에서는 처리조 (7a) 의 외조 (50b) 내의 혼산 수용액의 액면의 높이가 소정의 정량 레벨에 도달하고 있는지의 여부가 도시된다. 소정의 정량 레벨은, 예를 들어, 처리조 (7a) 에 의한 기판 (W) 에 대한 처리를 바람직하게 실시할 수 있는 혼산 수용액의 액면 높이를 기초로 결정된다. 바꿔 말하면, 액면의 높이가 정량 레벨에 도달하고 있는 경우, 기판 (W) 에 대한 처리에 바람직한 양의 혼산 수용액이 처리조 (7a) 에 저류되어 있는 것으로 판단할 수 있다. 도 7 의「ON」은 소정의 정량 레벨에 도달하고 있는 상태를 예시하고,「OFF」는 소정의 정량 레벨에 도달하고 있지 않은 상태를 예시한다. 도 7 의 하단 (레벨 보충으로 표기된 단) 에서는 보충되는 혼산 수용액의 양과 타이밍이 예시된다. 즉, 도 7 에서는, 외조 (50b) 의 혼산 수용액의 액면의 높이가 정량 레벨에 도달하고 있지 않은 경우, 정량 레벨에 도달할 때까지 혼산 수용액이 내조 (50a) 또는 외조 (50b) 에 대하여 보충된다. 도 7 의 점선 지점에 있어서, 기판 처리 장치 (1) 는 통상 기간에서 연기 기간으로 천이하고 있지만, 통상 기간 및 연기 기간 중 어느 쪽에 있어서도 외조 (50b) 내의 혼산 수용액의 액면의 높이가 소정의 정량 레벨에 도달하지 않게 되면 내조 (50a) 또는 외조 (50b) 에 대하여 혼산 수용액의 보충이 실시된다. 즉, 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 제어부 (55) 는, 통상 기간에 있어서 실시하는 혼산 수용액의 보충을 연기 기간에도 계속해서 실시한다.
그런데, 라이프 타임을 경과하였을 때와 같이 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 외가 되는 경우, 제어부 (55) 는 배치의 실행을 억제한다. 이와 같은 처리에 의해, 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 에 대한 에칭 처리의 품질 저하를 억제할 수 있다. 통상 모드로 가동하는 기판 처리 장치 (1) 에서는, 예를 들어, 도 8 에 예시되는 바와 같이, 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 외가 되면 배치의 실행이 억제되고, 전액 교환에 의해 혼산 수용액의 농도가 규정 농도 범위 내가 되면 배치의 실행 억제가 해제된다.
그러나, 절약 모드에 있어서는, 전액 교환은 배치 개시 후에 실시된다. 그 때문에, 연기 기간 중에 있어서 배치의 실행이 억제되면, 도 9 에 예시되는 바와 같이, 전액 교환이 실시되지 않게 되어, 혼산 수용액의 농도를 규정 농도 범위 내로 하는 것이 곤란해진다. 그 때문에, 기판 (W) 의 처리가 정지될 우려가 있다. 그래서, 도 10 에 예시되는 바와 같이, 제어부 (55) 는, 연기 기간 중에 있어서는, 배치의 실행은 억제하지 않고 농도의 이상을 통지한다. 농도의 이상의 통지는, 예를 들어, 기판 처리 장치 (1) 가 구비하는 표시 장치에 대한 경고 메시지의 출력, 경보음의 출력 등에 의해 실시된다. 농도의 이상의 통지는, 예를 들어, 처리조 (7a) 내의 혼산 수용액이 전액 교환됨으로써 해제된다. 이와 같은 처리로 함으로써, 절약 모드에 있어서의 기판 (W) 의 처리가 정지되는 것을 억제할 수 있다. 배치의 실행의 억제하는 제어부 (55) 는「억제부」의 일례이고, 그 처리는「억제 공정」의 일례이다.
상기 실시형태에 있어서는, 혼산 수용액의 구성 성분 중, 순수를 공급함으로써 순수 농도를 제어하는 예에 대해 설명하였지만, 혼산 수용액의 다른 소정 성분, 즉, 인산, 질산, 아세트산 중 어느 성분을 공급함으로써 혼산의 농도 제어를 실시해도 상관없다. 또, 상기 실시형태는 처리액이 혼산 수용액인 경우에 대해 설명하였지만, 개시된 기술은 인산 등 다른 처리액에도 적용 가능하다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 농도계 (24) 는 인 라인 방식의 것이었지만, 샘플링 방식의 것을 채용해도 된다. 또, 혼산 수용액의 농도 제어를 위해, 순수 등의 성분의 농도가 아니라, ph 나 도전율 등, 농도와 상관이 높은 다른 파라미터를 검출함으로써, 농도로 환산해도 된다. 또, 상기 실시형태에 있어서는 순수의 보충은 처리조 (7a) 의 내조 (50a) 에 실시하고 있었지만, 이것을 외조 (50b) 에 실시하도록 해도 된다. 또한, 상기 실시형태에서는 순수 등의 보충량의 제어는 순수 보충 밸브 (49) 의 개폐에 의해 실시하고 있었지만, 이것을 펌프의 제어에 의해 적당량을 보충하도록 해도 상관없다.
1 : 기판 처리 장치
2 : 버퍼부
3 : 기판 반출입구
5, 7, 9 : 처리부
5a, 5b, 7a, 7b, 9a, 9b : 처리조
11, 13, 15 : 리프터
17 : 주반송 기구
20 : 순환 라인
24 : 농도계
40 : 농도 제어 장치
43 : 부반송 기구
50a : 내조
50b : 외조
55 : 제어부
57 : 기억부

Claims (14)

1 종 이상의 약액 및 순수를 함유하는 처리액에 기판을 침지시킴으로써 그 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서,
상기 기판에 상기 소정의 처리를 실시하기 위한 상기 처리액이 저류된 처리조와,
상기 처리조 중의 상기 처리액의 라이프 타임이 경과하면 상기 처리액을 교환하는 처리액 교환부와,
상기 처리액에 있어서의 순수 또는 다른 소정 성분의 농도를 검출하는 검출부와,
상기 라이프 타임이 경과할 때까지의 동안, 상기 농도를 상기 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 농도 제어부와,
상기 처리액 교환부에 의한 상기 처리액의 교환을 상기 소정의 처리의 개시시까지 연기하는 연기부를 구비하고,
상기 농도 제어부는, 상기 연기부에 의해 상기 처리액의 교환이 연기되고 있는 동안에도, 상기 농도를 상기 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 소정의 처리는 배치 제어에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 농도 제어부는, 상기 처리액의 온도를 상기 소정의 처리에 적합한 온도 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리액은, 인산, 질산, 아세트산 중 적어도 하나 및, 순수를 함유하는 혼산 수용액이고,
상기 농도 제어부는, 상기 혼산 수용액에 순수를 공급함으로써 상기 혼산 수용액의 순수 농도를 상기 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 농도 제어부는, 소정 간격으로 소정량의 순수를 상기 처리조에 공급함으로써, 상기 순수 농도를 상기 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 농도 제어부는, 상기 처리조 내의 처리액의 액면의 높이가 상기 소정의 처리에 적합한 높이에 미치지 않는 경우, 상기 처리액을 상기 처리조에 보충하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출부에 의해 검출된 상기 농도가 상기 소정의 처리에 적합한 농도 범위로부터 일탈한 경우, 상기 소정의 처리의 개시를 억제하는 억제부를 추가로 구비하고,
상기 억제부는, 상기 연기부가 상기 처리액의 교환을 연기하고 있는 동안에는, 상기 소정의 처리의 개시를 억제하는 처리를 실행하지 않는, 기판 처리 장치.
1 종 이상의 약액 및 순수를 함유하는 처리액에 기판을 침지시킴으로써 그 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 방법으로서,
상기 처리조 중의 상기 처리액의 라이프 타임이 경과하면 상기 처리액을 교환하는 처리액 교환 공정과,
상기 처리액에 있어서의 순수 또는 다른 소정 성분의 농도를 검출하는 검출 공정과,
상기 라이프 타임이 경과할 때까지의 동안, 상기 농도를 상기 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 농도 제어 공정과,
상기 처리액 교환 공정에 있어서의 상기 처리액의 교환을 상기 소정의 처리의 개시시까지 연기하는 연기 공정을 포함하고,
상기 농도 제어 공정은, 상기 연기 공정에 있어서 상기 처리액의 교환이 연기되고 있는 동안에도, 상기 농도를 상기 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 소정의 처리는 배치 제어에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 농도 제어 공정에 있어서는, 상기 처리액의 온도를 상기 소정의 처리에 적합한 온도 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리액은, 인산, 질산, 아세트산 중 적어도 하나 및, 순수를 함유하는 혼산 수용액이고,
상기 농도 제어 공정에 있어서는, 상기 혼산 수용액에 순수를 공급함으로써 상기 혼산 수용액의 순수 농도를 상기 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 농도 제어 공정에 있어서는, 소정 간격으로 소정량의 상기 순수를 상기 처리조에 공급함으로써, 상기 순수 농도를 상기 소정의 처리에 적합한 농도 범위 내로 제어하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 농도 제어 공정에 있어서는, 상기 처리조 내의 처리액이 규정량에 미치지 않는 경우, 상기 처리액을 상기 처리조에 보충하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 공정에 의해 검출된 상기 농도가 상기 소정의 처리에 적합한 농도 범위로부터 일탈한 경우, 상기 소정의 처리의 개시를 억제하는 억제 공정을 추가로 포함하고,
상기 억제 공정에 있어서는, 상기 연기부가 상기 처리액의 교환을 연기하고 있는 동안에는, 상기 억제하는 처리를 실행하지 않는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
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