KR20200116486A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20200116486A
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세이 네고로
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

TMAH 와 과산화수소와 물을 혼합함으로써, TMAH 와 과산화수소와 물을 함유하고, 불화수소 화합물을 함유하지 않는, 알칼리성의 에칭액을 제조한다. 제조된 에칭액을, 폴리실리콘막과 산화 실리콘막이 노출된 기판에 공급하여, 산화 실리콘막의 에칭을 억제하면서 폴리실리콘막을 에칭한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
본 발명은, 기판을 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상의 기판에는, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판, 유기 EL (electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD (Flat Panel Display) 용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 기판을 처리하는 기판 처리 장치가 사용된다. 특허문헌 1 에는, TMAH (수산화테트라메틸암모늄) 를 기판에 공급하여, 기판에 형성된 폴리실리콘막을 에칭하는 기판 처리 장치가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2013-258391호
반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 폴리실리콘막 및 산화 실리콘막이 노출된 기판에 TMAH 등의 에칭액을 공급하여, 산화 실리콘막의 에칭을 억제하면서, 폴리실리콘막을 에칭하는 경우가 있다.
폴리실리콘막은, 다수의 미소한 실리콘 단결정으로 구성되어 있다. 실리콘 단결정은, TMAH 에 대해 이방성을 나타낸다. 요컨대, 실리콘 단결정에 TMAH 를 공급했을 때의 에칭 속도는, 실리콘의 결정면마다 상이하다 (에칭의 이방성). 폴리실리콘막의 표면에서 노출되는 결정면의 방위는 다양하고, 폴리실리콘막의 장소마다 상이하다. 게다가, 폴리실리콘막의 표면에서 노출되는 결정면의 방위는 폴리실리콘막마다 상이하다.
실리콘 단결정에 이방성이 있으므로, 폴리실리콘막을 TMAH 로 에칭하면, 약간이기는 하지만, 폴리실리콘막의 에칭량이 폴리실리콘막의 장소마다 상이하다. 복수 장의 폴리실리콘막을 TMAH 로 에칭할 때에도, 약간이기는 하지만, 폴리실리콘막의 에칭량이 폴리실리콘막마다 상이하다. 기판 상에 형성되는 패턴의 미세화에 수반하여, 이 정도의 에칭의 불균일도 허용되지 않는 경우가 있다.
그래서, 본 발명의 목적의 하나는, 산화 실리콘막의 에칭을 억제하면서, 폴리실리콘막을 균일하게 에칭할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는, 유기 알칼리와 산화제와 물을 혼합함으로써, 유기 알칼리와 산화제와 물을 함유하고, 불화수소 화합물을 함유하지 않는, 알칼리성의 에칭액을 제조하는 에칭액 제조 공정과, 상기 에칭액 제조 공정에서 제조된 상기 에칭액을, 폴리실리콘막과 산화 실리콘막이 노출된 기판에 공급하여, 상기 산화 실리콘막의 에칭을 억제하면서 상기 폴리실리콘막을 에칭하는 선택 에칭 공정을 포함하는, 기판 처리 방법을 제공한다.
이 구성에 의하면, 유기 알칼리와 산화제와 물을 함유하는 알칼리성의 에칭액이, 폴리실리콘막과 산화 실리콘막이 노출된 기판에 공급된다. 에칭액은, 산화 실리콘을 에칭하지 않거나 혹은 거의 에칭하지 않고, 폴리실리콘을 에칭하는 액체이다. 산화 실리콘의 에칭 속도는, 폴리실리콘의 에칭 속도보다 작다. 따라서, 폴리실리콘막을 선택적으로 에칭할 수 있다.
기판에 공급된 에칭액은 폴리실리콘막의 표면에 접촉한다. 폴리실리콘막의 표면은, 다수의 미소한 실리콘 단결정으로 구성되어 있다. 에칭액에 함유되는 산화제는, 다수의 미소한 실리콘 단결정의 표면과 반응하여, 산화 실리콘을 생성한다. 그 때문에, 산화제를 에칭액에 함유시키면, 폴리실리콘막의 에칭 속도가 저하된다.
그러나, 에칭액에 함유되는 산화제는, 실리콘 단결정의 복수의 결정면과 균일하게 반응하는 것이 아니라, 이들 결정면 중 활성 에너지가 높은 결정면과 우선적으로 반응한다. 그 때문에, 활성 에너지가 높은 결정면의 에칭 속도가 상대적으로 크게 저하되어, 면 방위마다의 에칭 속도의 차가 감소한다. 이로써, 에칭액에 대한 실리콘 단결정의 이방성이 저하된다. 요컨대, 폴리실리콘막을 구성하는 실리콘 단결정의 에칭이 등방성에 가까워진다.
또한, 에칭액은 불화수소 화합물을 함유하고 있지 않다. 불화수소 화합물은, 산화 실리콘막과 반응하여 산화 실리콘막을 에칭액에 용해시킨다. 폴리실리콘막과 산화제의 반응에 의해 생성된 산화 실리콘도, 불화수소 화합물과 반응하여 에칭액에 용해된다. 따라서, 불화수소 화합물을 에칭액의 성분으로부터 제외함으로써, 선택성 (폴리실리콘막의 에칭 속도/산화 실리콘막의 에칭 속도) 의 저하를 방지할 수 있어, 산화제에 의한 효과의 저하를 방지할 수 있다. 이로써, 산화 실리콘막의 에칭을 억제하면서, 폴리실리콘막을 균일하게 에칭할 수 있다.
또한, 불화수소 화합물은, 유기 알칼리 (무수물), 산화제, 및 물과는 상이한 물질이다. 불화수소 화합물은, 화학식에 HF 가 포함되는 화합물을 의미한다. 불화수소 (HF) 는, 불화수소 화합물에 포함된다.
본 실시형태에 있어서, 이하의 적어도 하나의 특징이, 상기 기판 처리 방법에 추가되어도 된다.
상기 에칭액 제조 공정은, 상기 유기 알칼리와 상기 산화제와 상기 물로 이루어지는 알칼리성의 액체를 제조하는 공정이다.
이 구성에 의하면, 유기 알칼리와 산화제와 물만을 함유하고, 이것들 이외의 성분을 함유하지 않는 알칼리성의 에칭액이, 폴리실리콘막과 산화 실리콘막이 노출된 기판에 공급된다. 이로써, 실리콘 단결정의 면 방위마다의 에칭 속도의 차를 감소시킬 수 있어, 폴리실리콘막을 구성하는 실리콘 단결정의 이방성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 산화 실리콘막의 에칭을 억제하면서, 폴리실리콘막을 균일하게 에칭할 수 있다.
상기 기판은, 상기 폴리실리콘막과 상기 산화 실리콘막이 번갈아 교대되도록 상기 기판의 두께 방향으로 적층된 복수의 상기 폴리실리콘막과 복수의 상기 산화 실리콘막을 포함하는 적층막과, 상기 기판의 최표면으로부터 상기 기판의 두께 방향으로 움푹 패여 있고, 상기 복수의 폴리실리콘막과 상기 복수의 산화 실리콘막을 관통하는 오목부를 포함하고, 상기 선택 에칭 공정은, 적어도 상기 오목부 내에 상기 에칭액을 공급하는 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 적층막에 포함되는 폴리실리콘막 및 산화 실리콘막의 측면이, 기판에 형성된 오목부의 측면에서 노출되고 있다. 에칭액은, 기판의 오목부 내에 공급된다. 이로써, 복수의 폴리실리콘막의 측면이 에칭되고, 기판의 면 방향으로 이동한다 (이른바 사이드 에칭). 요컨대, 복수의 산화 실리콘막의 측면으로부터 기판의 면 방향으로 움푹 패인 복수의 리세스 (오목 지점) 가 오목부 내에 형성된다.
에칭액에 대한 실리콘 단결정의 이방성이 높은 경우, 폴리실리콘막의 에칭 속도는, 폴리실리콘막마다 약간 상이하다. 이 경우, 오목부 내에 형성된 리세스의 깊이 (기판의 면 방향의 거리) 가 리세스마다 상이해진다. 따라서, 산화제를 에칭액에 함유시킴으로써, 복수의 폴리실리콘막의 사이에서의 에칭 속도의 차를 저감시킬 수 있어, 리세스 깊이의 편차를 억제할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 선택 에칭 공정 전에, 산화막 제거액을 상기 기판에 공급하여, 상기 폴리실리콘막의 자연 산화막을 제거하는 자연 산화막 제거 공정을 추가로 포함한다.
이 구성에 의하면, 산화막 제거액이 기판에 공급되어, 폴리실리콘막의 자연 산화막이 폴리실리콘막의 표층으로부터 제거된다. 그 후, 에칭액이 기판에 공급되어, 폴리실리콘막이 선택적으로 에칭된다. 폴리실리콘막의 자연 산화막은, 주로 산화 실리콘으로 구성되어 있다. 에칭액은, 산화 실리콘을 에칭하지 않거나 혹은 거의 에칭하지 않고, 폴리실리콘을 에칭하는 액체이다. 따라서, 폴리실리콘막의 자연 산화막을 미리 제거함으로써, 폴리실리콘막을 효율적으로 에칭할 수 있다.
상기 폴리실리콘막은, 폴리실리콘을 퇴적시키는 퇴적 공정과, 상기 퇴적 공정에서 퇴적된 상기 폴리실리콘을 가열하는 열처리 공정을 포함하는 복수의 공정을 실행함으로써 얻어진 박막이다.
이 구성에 의하면, 퇴적된 폴리실리콘을 가열하는 열처리 공정이 실시된 폴리실리콘막이, 산화제를 함유하는 알칼리성의 에칭액으로 에칭된다. 퇴적된 폴리실리콘을 적절한 조건하에서 가열하면, 폴리실리콘의 입도 (그레인 사이즈) 가 증가한다. 따라서, 열처리 공정이 실시되지 않은 경우와 비교하여, 폴리실리콘막을 구성하는 실리콘 단결정이 대형화되어 있다. 이것은, 폴리실리콘막의 표면에서 노출되는 실리콘 단결정의 수가 감소하여, 이방성의 영향이 높아지는 것을 의미한다. 따라서, 이와 같은 폴리실리콘막에 산화제를 함유하는 에칭액을 공급함으로써, 이방성의 영향을 효과적으로 저하시킬 수 있다.
상기 에칭액 제조 공정은, 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 저하시키는 용존 산소 농도 변경 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 용존 산소 농도를 저하시킨 에칭액이 기판에 공급된다. 전술한 바와 같이, 산화제는, 폴리실리콘막을 구성하는 실리콘 단결정의 이방성을 저하시키기는 하지만, 폴리실리콘막의 에칭 속도를 저하시킨다. 그 한편으로, 에칭액의 용존 산소 농도를 저하시키면, 폴리실리콘막의 에칭 속도가 높아진다. 따라서, 용존 산소 농도를 저하시킨 에칭액을 기판에 공급함으로써, 폴리실리콘막의 에칭 속도의 저하를 억제하면서, 실리콘 단결정의 이방성을 저하시킬 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접하는 분위기 중의 산소 농도를 저하시키는 분위기 산소 농도 변경 공정을 추가로 포함한다.
이 구성에 의하면, 분위기 중의 산소 농도가 낮은 상태에서 에칭액이 기판에 공급된다. 이로써, 분위기로부터 에칭액에 용해되는 산소의 양이 감소하여, 용존 산소 농도의 상승이 억제된다. 전술한 바와 같이, 산화제는, 폴리실리콘막을 구성하는 실리콘 단결정의 이방성을 저하시키기는 하지만, 폴리실리콘막의 에칭 속도를 저하시킨다. 에칭액의 용존 산소 농도가 상승하면, 폴리실리콘막의 에칭 속도가 더욱 저하된다. 따라서, 분위기 중의 산소 농도를 저하시킴으로써, 에칭 속도의 추가적인 저하를 억제할 수 있다.
상기 에칭액 제조 공정은, 상기 에칭액에 있어서의 상기 산화제의 농도를 변경하는 산화제 농도 변경 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 에칭액에 있어서의 산화제의 농도가 변경된다. 유기 알칼리와 물을 함유하는 에칭액에 극미량이라도 산화제를 첨가하면, 복수의 결정면 사이에서의 에칭 속도의 차가 감소하여, 폴리실리콘막을 구성하는 실리콘 단결정의 이방성이 저하된다. 에칭 속도의 차는, 산화제의 농도가 높아짐에 따라 감소한다. 그 반면, 폴리실리콘막의 에칭 속도는, 산화제의 농도가 높아짐에 따라 저하된다. 이방성의 저하를 우선하는 것이라면, 산화제의 농도를 상승시키면 된다. 에칭 속도를 우선하는 것이라면, 산화제의 농도를 저하시키면 된다. 따라서, 산화제의 농도를 변경함으로써, 폴리실리콘막의 에칭을 컨트롤할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는, 폴리실리콘막과 산화 실리콘막이 노출된 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과, 유기 알칼리와 산화제와 물을 혼합함으로써, 유기 알칼리와 산화제와 물을 함유하고, 불화수소 화합물을 함유하지 않는, 알칼리성의 에칭액을 제조하는 에칭액 제조 유닛과, 상기 에칭액 제조 유닛에 의해 제조된 상기 에칭액을, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판에 공급하는 에칭액 공급 유닛과, 상기 에칭액 제조 유닛 및 에칭액 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 구비하는, 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 제어 장치는, 상기 에칭액 제조 유닛에 상기 에칭액을 제조시키는 에칭액 제조 공정과, 상기 에칭액 공급 유닛에 상기 에칭액을 상기 기판에 공급하게 하여, 상기 산화 실리콘막의 에칭을 억제하면서 상기 폴리실리콘막을 에칭하는 선택 에칭 공정을 실행한다. 이 구성에 의하면, 전술한 기판 처리 방법에 관해서 서술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 이하의 적어도 하나의 특징이, 상기 기판 처리 장치에 추가되어도 된다.
상기 에칭액 제조 유닛은, 상기 유기 알칼리와 상기 산화제와 상기 물로 이루어지는 알칼리성의 액체를 제조하는 유닛이다. 이 구성에 의하면, 전술한 기판 처리 방법에 관해서 서술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 기판은, 상기 폴리실리콘막과 상기 산화 실리콘막이 번갈아 교대되도록 상기 기판의 두께 방향으로 적층된 복수의 상기 폴리실리콘막과 복수의 상기 산화 실리콘막을 포함하는 적층막과, 상기 기판의 최표면으로부터 상기 기판의 두께 방향으로 움푹 패여 있고, 상기 복수의 폴리실리콘막과 상기 복수의 산화 실리콘막을 관통하는 오목부를 포함하고, 상기 에칭액 공급 유닛은, 적어도 상기 오목부 내에 상기 에칭액을 공급하는 유닛을 포함한다. 이 구성에 의하면, 전술한 기판 처리 방법에 관해서 서술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 산화막 제거액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판에 공급하는 산화막 제거액 공급 유닛을 추가로 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 선택 에칭 공정 전에, 상기 산화막 제거액 공급 유닛에 상기 산화막 제거액을 상기 기판에 공급하게 하여, 상기 폴리실리콘막의 자연 산화막을 제거하는 자연 산화막 제거 공정을 추가로 실행한다. 이 구성에 의하면, 전술한 기판 처리 방법에 관해서 서술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 폴리실리콘막은, 폴리실리콘을 퇴적시키는 퇴적 공정과, 상기 퇴적 공정에서 퇴적된 상기 폴리실리콘을 가열하는 열처리 공정을 포함하는 복수의 공정을 실행함으로써 얻어진 박막이다. 이 구성에 의하면, 전술한 기판 처리 방법에 관해서 서술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 에칭액 제조 유닛은, 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 저하시키는 용존 산소 농도 변경 유닛을 포함한다. 이 구성에 의하면, 전술한 기판 처리 방법에 관해서 서술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 기판에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접하는 분위기 중의 산소 농도를 저하시키는 분위기 산소 농도 변경 유닛을 추가로 구비한다. 이 구성에 의하면, 전술한 기판 처리 방법에 관해서 서술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 에칭액 제조 유닛은, 상기 에칭액에 있어서의 상기 산화제의 농도를 변경하는 산화제 농도 변경 유닛을 포함한다. 이 구성에 의하면, 전술한 기판 처리 방법에 관해서 서술한 효과와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 분명해진다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치를 위에서 본 모식도이다.
도 2 는, 기판 처리 장치에 구비된 처리 유닛의 내부를 수평하게 본 모식도이다.
도 3 은, 도 2 의 일부를 확대한 확대도이다.
도 4 는, 기판에 공급되는 약액을 제조하는 약액 제조 유닛과, 약액의 용존 산소 농도를 조정하는 용존 산소 농도 변경 유닛을 나타내는 모식도이다.
도 5 는, 제어 장치의 하드웨어를 나타내는 블록도이다.
도 6 은, 기판 처리 장치에 의해 처리되는 기판의 단면의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 7 은, 기판 처리 장치에 의해 실행되는 기판의 처리의 일례에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 8 은, 에칭액 중의 과산화수소의 농도와 실리콘의 각 결정면의 에칭 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9 는, 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 약액 제조 유닛을 나타내는 모식도이다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 를 위에서 본 모식도이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 하나의 로트를 구성하는 1 장 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 대해 기판 (W) 의 반입 및 반출을 실시하는 인덱서 로봇 (IR) 과, 복수의 처리 유닛 (2) 에 대해 기판 (W) 의 반입 및 반출을 실시하는 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 2 는, 기판 처리 장치 (1) 에 구비된 처리 유닛 (2) 의 내부를 수평하게 본 모식도이다. 도 3 은, 도 2 의 일부를 확대한 확대도이다. 도 2 는, 승강 프레임 (32) 및 차단 부재 (33) 가 하 (下) 위치에 위치하고 있는 상태를 나타내고 있고, 도 3 은, 승강 프레임 (32) 및 차단 부재 (33) 가 상 (上) 위치에 위치하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이하의 설명에 있어서, TMAH 는, 특별히 언급이 없는 한, 수용액을 의미한다.
처리 유닛 (2) 은, 내부 공간을 갖는 박스형의 챔버 (4) 와, 챔버 (4) 내에서 1 장의 기판 (W) 을 수평하게 유지하면서 기판 (W) 의 중앙부를 지나는 연직인 회전 축선 (A1) 둘레로 회전시키는 스핀 척 (10) 과, 회전 축선 (A1) 둘레로 스핀 척 (10) 을 둘러싸는 통상 (筒狀) 의 처리 컵 (23) 을 포함한다.
챔버 (4) 는, 기판 (W) 이 통과하는 반입 반출구 (6b) 가 형성된 박스형의 격벽 (6) 과, 반입 반출구 (6b) 를 개폐하는 셔터 (7) 를 포함한다. 챔버 (4) 는, 추가로, 격벽 (6) 의 천정면에서 개구되는 송풍구 (6a) 의 하방에 배치된 정류판 (8) 을 포함한다. 클린 에어 (필터에 의해 여과된 공기) 를 보내는 FFU (5) (팬·필터·유닛) 는, 송풍구 (6a) 상에 배치되어 있다. 챔버 (4) 내의 가스를 배출하는 배기 덕트 (9) 는, 처리 컵 (23) 에 접속되어 있다. 송풍구 (6a) 는, 챔버 (4) 의 상단부에 형성되어 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 상공간 (Su) 과 정류판 (8) 의 하방의 하공간 (SL) 으로 구획하고 있다. 격벽 (6) 의 천정면과 정류판 (8) 의 상면 사이의 상공간 (Su) 은, 클린 에어가 확산되는 확산 공간이다. 정류판 (8) 의 하면과 격벽 (6) 의 플로어면 사이의 하공간 (SL) 은, 기판 (W) 의 처리가 실시되는 처리 공간이다. 스핀 척 (10) 이나 처리 컵 (23) 은, 하공간 (SL) 에 배치되어 있다. 격벽 (6) 의 플로어면으로부터 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 통하여 상공간 (Su) 에 클린 에어를 보낸다. 상공간 (Su) 에 공급된 클린 에어는, 정류판 (8) 에 닿아 상공간 (Su) 에서 확산된다. 상공간 (Su) 내의 클린 에어는, 정류판 (8) 을 상하로 관통하는 복수의 관통공을 통과하여, 정류판 (8) 의 전역으로부터 하방으로 흐른다. 하공간 (SL) 에 공급된 클린 에어는, 처리 컵 (23) 내에 흡입되어, 배기 덕트 (9) 를 통해서 챔버 (4) 의 하단부로부터 배출된다. 이로써, 정류판 (8) 으로부터 하방으로 흐르는 균일한 클린 에어의 하강류 (다운 플로) 가 하공간 (SL) 에 형성된다. 기판 (W) 의 처리는, 클린 에어의 하강류가 형성되어 있는 상태에서 실시된다.
스핀 척 (10) 은, 수평한 자세로 유지된 원판상의 스핀 베이스 (12) 와, 스핀 베이스 (12) 의 상방에서 기판 (W) 을 수평한 자세로 유지하는 복수의 척 핀 (11) 과, 스핀 베이스 (12) 의 중앙부로부터 하방으로 연장되는 스핀 축 (13) 과, 스핀 축 (13) 을 회전시킴으로써 스핀 베이스 (12) 및 복수의 척 핀 (11) 을 회전시키는 스핀 모터 (14) 를 포함한다. 스핀 척 (10) 은, 복수의 척 핀 (11) 을 기판 (W) 의 외주면에 접촉시키는 협지식의 척에 한정되지 않고, 비디바이스 형성면인 기판 (W) 의 이면 (하면) 을 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 에 흡착시킴으로써 기판 (W) 을 수평하게 유지하는 배큐엄식의 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 평행이다. 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 은, 기판 (W) 의 하면에 대향하는 대향면이다. 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 은, 회전 축선 (A1) 을 둘러싸는 원환상이다. 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 의 외경은, 기판 (W) 의 외경보다 크다. 척 핀 (11) 은, 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 의 외주부로부터 상방으로 돌출되어 있다. 척 핀 (11) 은, 스핀 베이스 (12) 에 유지되어 있다. 기판 (W) 은, 기판 (W) 의 하면이 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 으로부터 떨어진 상태에서 복수의 척 핀 (11) 에 유지된다.
처리 유닛 (2) 은, 기판 (W) 의 하면 중앙부를 향하여 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 통상부를 포함한다. 하면 노즐 (15) 의 액 토출구 (15p) 는, 노즐 원판부의 상면 중앙부에서 개구되어 있다. 기판 (W) 이 스핀 척 (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 하린스액 배관 (16) 과, 하린스액 배관 (16) 에 개재 장착된 하린스액 밸브 (17) 를 포함한다. 하린스액 밸브 (17) 가 열리면, 하린스액 배관 (16) 에 의해 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 않고, IPA (이소프로필알코올), 탄산수, 전해 이온수, 수소수, 오존수, 및 희석 농도 (예를 들어, 1 ∼ 100 ppm 정도) 의 염산수 중 어느 것이어도 된다.
도시는 하지 않지만, 하린스액 밸브 (17) 는, 액체가 흐르는 내부 유로와 내부 유로를 둘러싸는 환상의 밸브 시트가 형성된 밸브 보디와, 밸브 시트에 대해 이동 가능한 밸브체와, 밸브체가 밸브 시트에 접촉하는 폐쇄 위치와 밸브체가 밸브 시트로부터 떨어진 개방 위치 사이에서 밸브체를 이동시키는 액추에이터를 포함한다. 다른 밸브에 대해서도 동일하다. 액추에이터는, 공압 액추에이터 또는 전동 액추에이터여도 되고, 이것들 이외의 액추에이터여도 된다. 제어 장치 (3) 는, 액추에이터를 제어함으로써, 하린스액 밸브 (17) 를 개폐시킨다.
하면 노즐 (15) 의 외주면과 스핀 베이스 (12) 의 내주면은, 상하로 연장되는 하통상 통로 (19) 를 형성하고 있다. 하통상 통로 (19) 는, 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 의 중앙부에서 개구되는 하중앙 개구 (18) 를 포함한다. 하중앙 개구 (18) 는, 하면 노즐 (15) 의 노즐 원판부의 하방에 배치되어 있다. 기판 처리 장치 (1) 는, 하통상 통로 (19) 를 통하여 하중앙 개구 (18) 에 공급되는 불활성 가스를 안내하는 하가스 배관 (20) 과, 하가스 배관 (20) 에 개재 장착된 하가스 밸브 (21) 와, 하가스 배관 (20) 으로부터 하통상 통로 (19) 에 공급되는 불활성 가스의 유량을 변경하는 하가스 유량 조정 밸브 (22) 를 구비하고 있다.
하가스 배관 (20) 으로부터 하통상 통로 (19) 에 공급되는 불활성 가스는, 질소 가스이다. 불활성 가스는, 질소 가스에 한정되지 않고, 헬륨 가스나 아르곤 가스 등의 다른 불활성 가스여도 된다. 이들 불활성 가스는, 공기 중의 산소 농도 (약 21 vol％) 보다 낮은 산소 농도를 갖는 저산소 가스이다.
하가스 밸브 (21) 가 열리면, 하가스 배관 (20) 으로부터 하통상 통로 (19) 에 공급된 질소 가스가, 하가스 유량 조정 밸브 (22) 의 개도에 대응하는 유량으로, 하중앙 개구 (18) 로부터 상방으로 토출된다. 그 후, 질소 가스는, 기판 (W) 의 하면과 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 사이를 모든 방향으로 방사상으로 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, 하가스 밸브 (21) 및 하가스 유량 조정 밸브 (22) 의 개도에 따라 변경된다. 하가스 밸브 (21) 및 하가스 유량 조정 밸브 (22) 는, 기판 (W) 에 접하는 분위기 중의 산소 농도를 변경하는 분위기 산소 농도 변경 유닛에 포함된다.
처리 컵 (23) 은, 기판 (W) 으로부터 외방으로 배출된 액체를 받아내는 복수의 가드 (25) 와, 복수의 가드 (25) 에 의해 하방으로 안내된 액체를 받아내는 복수의 컵 (26) 과, 복수의 가드 (25) 와 복수의 컵 (26) 을 둘러싸는 원통상의 외벽 부재 (24) 를 포함한다. 도 2 는, 2 개의 가드 (25) 와 2 개의 컵 (26) 이 형성되어 있는 예를 나타내고 있다.
가드 (25) 는, 스핀 척 (10) 을 둘러싸는 원통상의 가드 통상부 (25b) 와, 가드 통상부 (25b) 의 상단부로부터 회전 축선 (A1) 을 향하여 비스듬히 위로 연장되는 원환상의 가드 천정부 (25a) 를 포함한다. 복수의 가드 천정부 (25a) 는, 상하로 중첩되어 있고, 복수의 가드 통상부 (25b) 는, 동심원상으로 배치되어 있다. 복수의 컵 (26) 은, 각각, 복수의 가드 통상부 (25b) 의 하방에 배치되어 있다. 컵 (26) 은, 상향으로 열린 환상의 수액 (受液) 홈을 형성하고 있다.
처리 유닛 (2) 은, 복수의 가드 (25) 를 개별적으로 승강시키는 가드 승강 유닛 (27) 을 포함한다. 가드 승강 유닛 (27) 은, 상위치로부터 하위치까지의 임의의 위치에 가드 (25) 를 위치시킨다. 상위치는, 가드 (25) 의 상단 (25u) 이 스핀 척 (10) 에 유지되어 있는 기판 (W) 이 배치되는 유지 위치보다 상방에 배치되는 위치이다. 하위치는, 가드 (25) 의 상단 (25u) 이 유지 위치보다 하방에 배치되는 위치이다. 가드 천정부 (25a) 의 원환상의 상단은, 가드 (25) 의 상단 (25u) 에 상당한다. 가드 (25) 의 상단 (25u) 은, 평면에서 보아 기판 (W) 및 스핀 베이스 (12) 를 둘러싸고 있다.
스핀 척 (10) 이 기판 (W) 을 회전시키고 있는 상태에서, 처리액이 기판 (W) 에 공급되면, 기판 (W) 에 공급된 처리액이 기판 (W) 의 주위로 털어내어진다. 처리액이 기판 (W) 에 공급될 때, 적어도 하나의 가드 (25) 의 상단 (25u) 이 기판 (W) 보다 상방에 배치된다. 따라서, 기판 (W) 의 주위로 배출된 약액이나 린스액 등의 처리액은, 어느 가드 (25) 에 받아내어져, 이 가드 (25) 에 대응하는 컵 (26) 에 안내된다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛 (2) 은, 스핀 척 (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, 스핀 척 (10) 의 상방에 배치된 원판부 (36) 와, 원판부 (36) 의 외주부로부터 하방으로 연장되는 통상부 (37) 를 포함한다. 차단 부재 (33) 는, 상향으로 움푹 패인 컵상의 내면을 포함한다. 차단 부재 (33) 의 내면은, 원판부 (36) 의 하면 (36L) 과 통상부 (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 평행이다. 통상부 (37) 의 내주면 (37i) 은, 원판부 (36) 의 하면 (36L) 의 외주 가장자리로부터 하방으로 연장되어 있다. 통상부 (37) 의 내경은, 통상부 (37) 의 내주면 (37i) 의 하단에 가까워짐에 따라 증가하고 있다. 통상부 (37) 의 내주면 (37i) 의 하단의 내경은, 기판 (W) 의 직경보다 크다. 통상부 (37) 의 내주면 (37i) 의 하단의 내경은, 스핀 베이스 (12) 의 외경보다 커도 된다. 차단 부재 (33) 가 후술하는 하위치 (도 2 에 나타내는 위치) 에 배치되면, 기판 (W) 은, 통상부 (37) 의 내주면 (37i) 에 의해 둘러싸인다.
원판부 (36) 의 하면 (36L) 은, 회전 축선 (A1) 을 둘러싸는 원환상이다. 원판부 (36) 의 하면 (36L) 의 내주 가장자리는, 원판부 (36) 의 하면 (36L) 의 중앙부에서 개구되는 상중앙 개구 (38) 를 형성하고 있다. 차단 부재 (33) 의 내주면은, 상중앙 개구 (38) 로부터 상방으로 연장되는 관통공을 형성하고 있다. 차단 부재 (33) 의 관통공은, 차단 부재 (33) 를 상하로 관통하고 있다. 중심 노즐 (45) 은, 차단 부재 (33) 의 관통공에 삽입되어 있다. 중심 노즐 (45) 의 하단의 외경은, 상중앙 개구 (38) 의 직경보다 작다.
차단 부재 (33) 의 내주면은, 중심 노즐 (45) 의 외주면과 동축이다. 차단 부재 (33) 의 내주면은, 직경 방향 (회전 축선 (A1) 에 직교하는 방향) 으로 간격을 두고 중심 노즐 (45) 의 외주면을 둘러싸고 있다. 차단 부재 (33) 의 내주면과 중심 노즐 (45) 의 외주면은, 상하로 연장되는 상통상 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 통상의 접속부 (35) 와, 접속부 (35) 의 상단부로부터 외방으로 연장되는 환상의 플랜지부 (34) 를 포함한다. 플랜지부 (34) 는, 차단 부재 (33) 의 원판부 (36) 및 통상부 (37) 보다 상방에 배치되어 있다. 플랜지부 (34) 는, 원판부 (36) 와 평행이다. 플랜지부 (34) 의 외경은, 통상부 (37) 의 외경보다 작다. 플랜지부 (34) 는, 후술하는 승강 프레임 (32) 의 하플레이트 (32L) 에 지지되어 있다.
승강 프레임 (32) 은, 차단 부재 (33) 의 플랜지부 (34) 의 상방에 위치하는 상플레이트 (32u) 와, 상플레이트 (32u) 로부터 하방으로 연장되어 있고, 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 환상의 하플레이트 (32L) 를 포함한다. 플랜지부 (34) 의 외주부는, 상플레이트 (32u) 와 하플레이트 (32L) 사이에 배치되어 있다. 플랜지부 (34) 의 외주부는, 상플레이트 (32u) 와 하플레이트 (32L) 사이에서 상하로 이동 가능하다.
승강 프레임 (32) 및 차단 부재 (33) 는, 차단 부재 (33) 가 승강 프레임 (32) 에 지지되어 있는 상태에서, 둘레 방향 (회전 축선 (A1) 둘레의 방향) 으로의 승강 프레임 (32) 및 차단 부재 (33) 의 상대 이동을 규제하는 위치 결정 돌기 (41) 및 위치 결정공 (42) 을 포함한다. 도 2 는, 복수의 위치 결정 돌기 (41) 가 하플레이트 (32L) 에 형성되어 있고, 복수의 위치 결정공 (42) 이 플랜지부 (34) 에 형성되어 있는 예를 나타내고 있다. 위치 결정 돌기 (41) 가 플랜지부 (34) 에 형성되고, 위치 결정공 (42) 이 하플레이트 (32L) 에 형성되어도 된다.
복수의 위치 결정 돌기 (41) 는, 회전 축선 (A1) 상에 배치된 중심을 갖는 원 상에 배치되어 있다. 마찬가지로, 복수의 위치 결정공 (42) 은, 회전 축선 (A1) 상에 배치된 중심을 갖는 원 상에 배치되어 있다. 복수의 위치 결정공 (42) 은, 복수의 위치 결정 돌기 (41) 와 동일한 규칙성으로 둘레 방향으로 배열되어 있다. 하플레이트 (32L) 의 상면으로부터 상방으로 돌출되는 위치 결정 돌기 (41) 는, 플랜지부 (34) 의 하면으로부터 상방으로 연장되는 위치 결정공 (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 돌출되는 복수의 상지지부 (43) 를 포함한다. 스핀 척 (10) 은, 복수의 상지지부 (43) 를 각각 지지하는 복수의 하지지부 (44) 를 포함한다. 복수의 상지지부 (43) 는, 차단 부재 (33) 의 통상부 (37) 에 의해 둘러싸여져 있다. 상지지부 (43) 의 하단은, 통상부 (37) 의 하단보다 상방에 배치되어 있다. 회전 축선 (A1) 으로부터 상지지부 (43) 까지의 직경 방향의 거리는, 기판 (W) 의 반경보다 크다. 마찬가지로, 회전 축선 (A1) 으로부터 하지지부 (44) 까지의 직경 방향의 거리는, 기판 (W) 의 반경보다 크다. 하지지부 (44) 는, 스핀 베이스 (12) 의 상면 (12u) 으로부터 상방으로 돌출되어 있다. 하지지부 (44) 는, 척 핀 (11) 보다 외측에 배치되어 있다.
복수의 상지지부 (43) 는, 회전 축선 (A1) 상에 배치된 중심을 갖는 원 상에 배치되어 있다. 마찬가지로, 복수의 하지지부 (44) 는, 회전 축선 (A1) 상에 배치된 중심을 갖는 원 상에 배치되어 있다. 복수의 하지지부 (44) 는, 복수의 상지지부 (43) 와 동일한 규칙성으로 둘레 방향으로 배열되어 있다. 복수의 하지지부 (44) 는, 스핀 베이스 (12) 와 함께 회전 축선 (A1) 둘레로 회전한다. 스핀 베이스 (12) 의 회전각은, 스핀 모터 (14) 에 의해 변경된다. 스핀 베이스 (12) 가 기준 회전각으로 배치되면, 평면에서 보아, 복수의 상지지부 (43) 가 각각 복수의 하지지부 (44) 에 중첩된다.
차단 부재 승강 유닛 (31) 은, 승강 프레임 (32) 에 연결되어 있다. 차단 부재 (33) 의 플랜지부 (34) 가 승강 프레임 (32) 의 하플레이트 (32L) 에 지지되어 있는 상태에서, 차단 부재 승강 유닛 (31) 이 승강 프레임 (32) 을 하강시키면, 차단 부재 (33) 도 하강한다. 평면에서 보아 복수의 상지지부 (43) 가 각각 복수의 하지지부 (44) 에 중첩되는 기준 회전각으로 스핀 베이스 (12) 가 배치되어 있는 상태에서, 차단 부재 승강 유닛 (31) 이 차단 부재 (33) 를 하강시키면, 상지지부 (43) 의 하단부가 하지지부 (44) 의 상단부에 접촉한다. 이로써, 복수의 상지지부 (43) 가 각각 복수의 하지지부 (44) 에 지지된다.
차단 부재 (33) 의 상지지부 (43) 가 스핀 척 (10) 의 하지지부 (44) 에 접촉한 후에, 차단 부재 승강 유닛 (31) 이 승강 프레임 (32) 을 하강시키면, 승강 프레임 (32) 의 하플레이트 (32L) 가 차단 부재 (33) 의 플랜지부 (34) 에 대해 하방으로 이동한다. 이로써, 하플레이트 (32L) 가 플랜지부 (34) 로부터 떨어져, 위치 결정 돌기 (41) 가 위치 결정공 (42) 으로부터 빠져나온다. 또한, 승강 프레임 (32) 및 중심 노즐 (45) 이 차단 부재 (33) 에 대해 하방으로 이동하므로, 중심 노즐 (45) 의 하단과 차단 부재 (33) 의 원판부 (36) 의 하면 (36L) 의 고저차가 감소한다. 이 때, 승강 프레임 (32) 은, 차단 부재 (33) 의 플랜지부 (34) 가 승강 프레임 (32) 의 상플레이트 (32u) 에 접촉하지 않는 높이 (후술하는 하위치) 에 배치된다.
차단 부재 승강 유닛 (31) 은, 상위치 (도 3 에 나타내는 위치) 로부터 하위치 (도 2 에 나타내는 위치) 까지의 임의의 위치에 승강 프레임 (32) 을 위치시킨다. 상위치는, 위치 결정 돌기 (41) 가 위치 결정공 (42) 에 삽입되어 있고, 차단 부재 (33) 의 플랜지부 (34) 가 승강 프레임 (32) 의 하플레이트 (32L) 에 접촉하고 있는 위치이다. 요컨대, 상위치는, 차단 부재 (33) 가 승강 프레임 (32) 으로부터 매달린 위치이다. 하위치는, 하플레이트 (32L) 가 플랜지부 (34) 로부터 떨어져 있어, 위치 결정 돌기 (41) 가 위치 결정공 (42) 으로부터 빠져나온 위치이다. 요컨대, 하위치는, 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 하위치로 이동시키면, 차단 부재 (33) 의 통상부 (37) 의 하단이 기판 (W) 의 하면보다 하방에 배치되어, 기판 (W) 의 상면과 차단 부재 (33) 의 하면 (36L) 사이의 공간이 차단 부재 (33) 의 통상부 (37) 에 의해 둘러싸인다. 그 때문에, 기판 (W) 의 상면과 차단 부재 (33) 의 하면 (36L) 사이의 공간은, 차단 부재 (33) 의 상방의 분위기 뿐만 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 하위치에 배치되면, 승강 프레임 (32) 에 대해 차단 부재 (33) 를 회전 축선 (A1) 둘레로 회전시켜도, 차단 부재 (33) 는, 승강 프레임 (32) 에 충돌하지 않는다. 차단 부재 (33) 의 상지지부 (43) 가 스핀 척 (10) 의 하지지부 (44) 에 지지되면, 상지지부 (43) 및 하지지부 (44) 가 서로 맞물려, 둘레 방향으로의 상지지부 (43) 및 하지지부 (44) 의 상대 이동이 규제된다. 이 상태에서, 스핀 모터 (14) 가 회전하면, 스핀 모터 (14) 의 토크가 상지지부 (43) 및 하지지부 (44) 를 통하여 차단 부재 (33) 에 전달된다. 이로써, 차단 부재 (33) 는, 승강 프레임 (32) 및 중심 노즐 (45) 이 정지 (靜止) 한 상태에서, 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, 제 1 약액을 토출하는 제 1 약액 토출구 (46) 와, 제 2 약액을 토출하는 제 2 약액 토출구 (47) 와, 린스액을 토출하는 상린스액 토출구 (48) 를 포함한다. 가스 토출구는, 불활성 가스를 토출하는 상가스 토출구 (49) 이다. 제 1 약액 토출구 (46), 제 2 약액 토출구 (47), 및 상린스액 토출구 (48) 는, 중심 노즐 (45) 의 하단에서 개구되어 있다. 상가스 토출구 (49) 는, 중심 노즐 (45) 의 외주면에서 개구되어 있다.
제 1 약액 및 제 2 약액은, 예를 들어, 황산, 질산, 염산, 불산, 인산, 아세트산, 암모니아수, 과산화수소수, 유기산 (예를 들어 시트르산, 옥살산 등), 유기 알칼리 (예를 들어 TMAH : 테트라메틸암모늄하이드록사이드 등), 계면 활성제, 및 부식 방지제 중의 적어도 1 개를 함유하는 액이다. 황산, 질산, 염산, 불산, 인산, 아세트산, 암모니아수, 과산화수소수, 시트르산, 옥살산, 및 TMAH 는 에칭액이다.
제 1 약액 및 제 2 약액은, 동종의 약액이어도 되고, 서로 상이한 종류의 약액이어도 된다. 도 2 등은, 제 1 약액이 DHF (희불산) 이고, 제 2 약액이 TMAH, 과산화수소 (H2O2), 및 물 (H2O) 의 혼합액인 예를 나타내고 있다. 또, 도 2 등은, 중심 노즐 (45) 에 공급되는 린스액이 순수이고, 중심 노즐 (45) 에 공급되는 불활성 가스가 질소 가스인 예를 나타내고 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, 제 2 약액을 제조하는 약액 제조 유닛 (61) 을 구비하고 있다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 약액 제조 유닛 (61) 은, TMAH (TMAH 의 무수물) 와 과산화수소와 물을 함유하는 알칼리성의 에칭액을 제조한다. 이 에칭액은, 제 2 약액에 상당한다. 에칭액은, 예를 들어 pH (수소 이온 지수) 가 12 이상인 액체이다. 에칭액은, TMAH, 과산화수소, 및 물 이외의 성분을 함유하고 있어도 된다.
TMAH 는, 유기 알칼리의 일례이다. TMAH 는, 제 4 급 수산화암모늄 용액의 일례이기도 하다. 유기 알칼리는, TMAH 이외의 화합물이어도 된다. TMAH 이외의 유기 알칼리로는, TEAH (테트라에틸암모늄하이드록사이드), TPAH (테트라프로필암모늄하이드록사이드), TBAH (테트라부틸암모늄하이드록사이드) 등을 들 수 있다. 이것들은 모두 제 4 급 수산화암모늄에 포함된다.
과산화수소는, 산화제의 일례이다. 과산화수소수 (30 vol％) 는, 후술하는 탱크 (62) (도 4 참조) 내에서 TMAH 와 혼합된다. TMAH 의 무수물과 물의 체적비가 1 대 4 (물이 4) 인 경우, TMAH 에 첨가되는 과산화수소수의 체적비는, 예를 들어 0.005 ∼ 1, 바람직하게는, 0.005 ∼ 0.5 이다. 산화제는, 과산화수소 이외의 액체 또는 기체여도 된다. 예를 들어, 과산화수소 대신에, 산화제의 일례인 오존 가스를 TMAH 에 용해시켜도 된다.
기판 처리 장치 (1) 는, 중심 노즐 (45) 에 제 1 약액을 안내하는 제 1 약액 배관 (50) 과, 제 1 약액 배관 (50) 에 개재 장착된 제 1 약액 밸브 (51) 와, 중심 노즐 (45) 에 제 2 약액을 안내하는 제 2 약액 배관 (52) 과, 제 2 약액 배관 (52) 에 개재 장착된 제 2 약액 밸브 (53) 와, 중심 노즐 (45) 에 린스액을 안내하는 상린스액 배관 (54) 과, 상린스액 배관 (54) 에 개재 장착된 상린스액 밸브 (55) 를 구비하고 있다. 기판 처리 장치 (1) 는, 추가로, 중심 노즐 (45) 에 가스를 안내하는 상가스 배관 (56) 과, 상가스 배관 (56) 에 개재 장착된 상가스 밸브 (57) 와, 상가스 배관 (56) 으로부터 중심 노즐 (45) 로 공급되는 가스의 유량을 변경하는 상가스 유량 조정 밸브 (58) 를 구비하고 있다.
제 1 약액 밸브 (51) 가 열리면, 제 1 약액이 중심 노즐 (45) 에 공급되어, 중심 노즐 (45) 의 하단에서 개구되는 제 1 약액 토출구 (46) 로부터 하방으로 토출된다. 제 2 약액 밸브 (53) 가 열리면, 약액 제조 유닛 (61) 에서 생성된 제 2 약액이 중심 노즐 (45) 에 공급되어, 중심 노즐 (45) 의 하단에서 개구되는 제 2 약액 토출구 (47) 로부터 하방으로 토출된다. 상린스액 밸브 (55) 가 열리면, 린스액이 중심 노즐 (45) 에 공급되어, 중심 노즐 (45) 의 하단에서 개구되는 상린스액 토출구 (48) 로부터 하방으로 토출된다. 이로써, 약액 또는 린스액이 기판 (W) 의 상면에 공급된다.
상가스 밸브 (57) 가 열리면, 상가스 배관 (56) 에 의해 안내된 질소 가스가, 상가스 유량 조정 밸브 (58) 의 개도에 대응하는 유량으로 중심 노즐 (45) 에 공급되어, 중심 노즐 (45) 의 외주면에서 개구되는 상가스 토출구 (49) 로부터 비스듬히 하방으로 토출된다. 그 후, 질소 가스는, 상통상 통로 (39) 내를 둘레 방향으로 흐르면서, 상통상 통로 (39) 내를 하방으로 흐른다. 상통상 통로 (39) 의 하단에 도달한 질소 가스는, 상통상 통로 (39) 의 하단으로부터 하방으로 흘러나온다. 그 후, 질소 가스는, 기판 (W) 의 상면과 차단 부재 (33) 의 하면 (36L) 사이의 공간을 모든 방향으로 방사상으로 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, 상가스 밸브 (57) 및 상가스 유량 조정 밸브 (58) 의 개도에 따라 변경된다. 상가스 밸브 (57) 및 상가스 유량 조정 밸브 (58) 는, 분위기 산소 농도 변경 유닛에 포함된다.
도 4 는, 기판 (W) 에 공급되는 약액을 제조하는 약액 제조 유닛 (61) 과, 약액의 용존 산소 농도를 조정하는 용존 산소 농도 변경 유닛 (67) 을 나타내는 모식도이다.
약액 제조 유닛 (61) 은, 기판 (W) 에 공급되는 에칭액을 저류하는 탱크 (62) 와, 탱크 (62) 내의 에칭액을 순환시키는 환상의 순환로를 형성하는 순환 배관 (63) 을 포함한다. 약액 제조 유닛 (61) 은, 추가로, 탱크 (62) 내의 에칭액을 순환 배관 (63) 에 보내는 펌프 (64) 와, 순환로를 흐르는 에칭액으로부터 파티클 등의 이물질을 제거하는 필터 (66) 를 포함한다. 약액 제조 유닛 (61) 은, 이것들에 더하여, 에칭액의 가열 또는 냉각에 의해 탱크 (62) 내의 에칭액의 온도를 변경하는 온도 조절기 (65) 를 포함하고 있어도 된다.
순환 배관 (63) 의 상류단 및 하류단은, 탱크 (62) 에 접속되어 있다. 제 2 약액 배관 (52) 의 상류단은, 순환 배관 (63) 에 접속되어 있고, 제 2 약액 배관 (52) 의 하류단은, 중심 노즐 (45) 에 접속되어 있다. 펌프 (64), 온도 조절기 (65), 및 필터 (66) 는, 순환 배관 (63) 에 개재 장착되어 있다. 온도 조절기 (65) 는, 실온 (예를 들어 20 ∼ 30 ℃) 보다 높은 온도에서 액체를 가열하는 히터여도 되고, 실온보다 낮은 온도에서 액체를 냉각시키는 쿨러여도 되며, 가열 및 냉각의 양방의 기능을 가지고 있어도 된다.
펌프 (64) 는, 항상, 탱크 (62) 내의 에칭액을 순환 배관 (63) 내로 보낸다. 에칭액은, 탱크 (62) 로부터 순환 배관 (63) 의 상류단에 보내지고, 순환 배관 (63) 의 하류단으로부터 탱크 (62) 로 되돌아온다. 이로써, 탱크 (62) 내의 에칭액이 순환로를 순환한다. 에칭액이 순환로를 순환하고 있는 동안에, 에칭액의 온도가 온도 조절기 (65) 에 의해 조절된다. 이로써, 탱크 (62) 내의 에칭액은 일정한 온도로 유지된다. 제 2 약액 밸브 (53) 가 열리면, 순환 배관 (63) 내를 흐르는 에칭액의 일부가, 제 2 약액 배관 (52) 을 통하여 중심 노즐 (45) 에 공급된다.
기판 처리 장치 (1) 는, 에칭액의 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 에칭액에 가스를 용해시키는 가스 공급 배관 (68) 을 포함한다. 용존 산소 농도 변경 유닛 (67) 은, 추가로, 불활성 가스를 가스 공급 배관 (68) 에 공급하는 불활성 가스 배관 (69) 과, 불활성 가스 배관 (69) 으로부터 가스 공급 배관 (68) 으로 불활성 가스가 흐르는 개방 상태와 불활성 가스가 불활성 가스 배관 (69) 에서 막히는 폐쇄 상태 사이에서 개폐되는 불활성 가스 밸브 (70) 와, 불활성 가스 배관 (69) 으로부터 가스 공급 배관 (68) 으로 공급되는 불활성 가스의 유량을 변경하는 불활성 가스 유량 조정 밸브 (71) 를 포함한다.
가스 공급 배관 (68) 은, 탱크 (62) 내의 에칭액 중에 배치된 가스 토출구 (68p) 를 포함하는 버블링 배관이다. 불활성 가스 밸브 (70) 가 열리면, 요컨대, 불활성 가스 밸브 (70) 가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 바뀌면, 질소 가스 등의 불활성 가스가, 불활성 가스 유량 조정 밸브 (71) 의 개도에 대응하는 유량으로 가스 토출구 (68p) 로부터 토출된다. 이로써, 탱크 (62) 내의 에칭액 중에 다수의 기포가 형성되어, 불활성 가스가 탱크 (62) 내의 에칭액에 용해된다. 이 때, 용존 산소가 에칭액으로부터 배출되어, 에칭액의 용존 산소 농도가 저하된다. 탱크 (62) 내의 에칭액의 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 더하여, 클린 에어 등의 산소를 함유하는 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) 으로 산소 함유 가스가 흐르는 개방 상태와 산소 함유 가스가 산소 함유 가스 배관 (72) 에서 막히는 폐쇄 상태 사이에서 개폐되는 산소 함유 가스 밸브 (73) 와, 산소 함유 가스 배관 (72) 으로부터 가스 공급 배관 (68) 으로 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 에칭액 중에 다수의 기포가 형성되어, 공기가 탱크 (62) 내의 에칭액에 용해된다. 공기는, 약 21 vol％ 의 비율로 산소를 함유하는 데에 반해, 질소 가스는, 산소를 함유하지 않거나 혹은 극미량 밖에 산소를 함유하지 않는다. 따라서, 탱크 (62) 내에 공기를 공급하지 않는 경우에 비해, 단시간에 탱크 (62) 내의 에칭액의 용존 산소 농도를 상승시킬 수 있다. 예를 들어 에칭액의 용존 산소 농도가 설정값보다 지나치게 낮아진 경우에는, 탱크 (62) 내의 에칭액에 의도적으로 공기를 용해시켜도 된다.
용존 산소 농도 변경 유닛 (67) 은, 추가로, 에칭액의 용존 산소 농도를 측정하는 산소 농도계 (75) 를 포함하고 있어도 된다. 도 4 는, 산소 농도계 (75) 가 측정 배관 (76) 에 개재 장착되어 있는 예를 나타내고 있다. 산소 농도계 (75) 는, 순환 배관 (63) 에 개재 장착되어 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 에칭액의 일부는 측정 배관 (76) 에 흘러들어, 탱크 (62) 로 되돌아온다. 산소 농도계 (75) 는, 측정 배관 (76) 내에 유입된 에칭액의 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) 의 적어도 하나의 개도는, 산소 농도계 (75) 의 측정값에 따라 변경된다.
약액 제조 유닛 (61) 은, 에칭액에 있어서의 산화제의 농도를 변경하는 산화제 농도 변경 유닛 (77) 을 포함한다. 산화제 농도 변경 유닛 (77) 은, 탱크 (62) 에 공급되는 산화제를 안내하는 산화제 배관 (78) 과, 산화제 배관 (78) 을 개폐하는 산화제 밸브 (79) 와, 산화제 배관 (78) 으로부터 탱크 (62) 로 공급되는 산화제의 유량을 변경하는 산화제 유량 조정 밸브 (80) 를 포함한다. 산화제 밸브 (79) 가 열리면, 산화제의 일례인 과산화수소수가, 산화제 유량 조정 밸브 (80) 에 대응하는 유량으로 탱크 (62) 에 공급된다. 과산화수소수는, 펌프 (64) 의 흡인력이나 가스의 공급에 의해 탱크 (62) 내에 발생하는 액체의 유동으로 탱크 (62) 내의 에칭액과 혼합된다. 약액 제조 유닛 (61) 은, 탱크 (62) 내의 액체를 교반하는 교반기를 구비하고 있어도 된다.
산화제 밸브 (79) 및 산화제 유량 조정 밸브 (80) 를 포함하는 산화제 농도 변경 유닛 (77) 은, 제어 장치 (3) 에 의해 제어된다. TMAH 와 과산화수소와 물을 함유하는 에칭액을 제조할 때나, 과산화수소의 농도를 변경할 때 이외에는, 산화제 밸브 (79) 는 닫혀 있다. 바꾸어 말하면, TMAH 와 과산화수소와 물을 함유하는 에칭액을 제조할 때나, 과산화수소의 농도를 변경할 때에는, 산화제 밸브 (79) 가 열려, 적절한 양의 과산화수소수가 탱크 (62) 내에 공급된다. 후술하는 바와 같이, 에칭액에 있어서의 과산화수소의 농도는, TMAH 와 과산화수소와 물을 함유하는 에칭액에 대한 실리콘 단결정의 이방성이 저하되도록 설정되어 있다.
도 5 는, 제어 장치 (3) 의 하드웨어를 나타내는 블록도이다.
제어 장치 (3) 는, 컴퓨터 본체 (81) 와, 컴퓨터 본체 (81) 에 접속된 주변 장치 (84) 를 포함하는 컴퓨터이다. 컴퓨터 본체 (81) 는, 각종 명령을 실행하는 CPU (82) (central processing unit : 중앙 처리 장치) 와, 정보를 기억하는 주기억 장치 (83) 를 포함한다. 주변 장치 (84) 는, 프로그램 (P) 등의 정보를 기억하는 보조 기억 장치 (85) 와, 리무버블 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 메인터넌스 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 것이어도 되고, 이것들 이외의 장치여도 된다. 입력 장치 (88) 및 표시 장치 (89) 를 겸하는 터치 패널 디스플레이가 기판 처리 장치 (1) 에 형성되어 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 리무버블 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 리무버블 미디어 (M) 는, 전력이 공급되고 있지 않아도 기억을 유지하는 불휘발성 메모리이다. 보조 기억 장치 (85) 는, 예를 들어, 하드 디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치이다. 리무버블 미디어 (M) 는, 예를 들어, 콤팩트 디스크 등의 광 디스크 또는 메모리 카드 등의 반도체 메모리이다. 리무버블 미디어 (M) 는, 프로그램 (P) 이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 일례이다.
보조 기억 장치 (85) 는, 복수의 레시피를 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 순서의 적어도 하나에 있어서 서로 상이하다. 제어 장치 (3) 는, 호스트 컴퓨터에 의해 지정된 레시피에 따라서 기판 (W) 이 처리되도록 기판 처리 장치 (1) 를 제어한다. 후술하는 각 공정은, 제어 장치 (3) 가 기판 처리 장치 (1) 를 제어함으로써 실행된다. 바꾸어 말하면, 제어 장치 (3) 는, 각 공정을 실행하도록 프로그램되어 있다.
도 6 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 처리되는 기판 (W) 의 단면의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 7 은, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례에 대해 설명하기 위한 공정도이다.
도 6 의 좌측은, 에칭되기 전의 기판 (W) 의 단면을 나타내고 있고, 도 6 의 우측은, 에칭된 후의 기판 (W) 의 단면을 나타내고 있다. 도 6 의 우측에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 이 에칭되면, 기판 (W) 의 면 방향 (기판 (W) 의 두께 방향 (Dt) 에 직교하는 방향) 으로 움푹 패인 복수의 리세스 (R1) 가 오목부 (92) 의 측면 (92s) 에 형성된다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 기판 (W) 은, 실리콘 웨이퍼 등의 모재 상에 형성된 적층막 (91) 과, 기판 (W) 의 최표면 (Ws) 으로부터 기판 (W) 의 두께 방향 (Dt) (기판 (W) 의 모재의 표면에 직교하는 방향) 으로 움푹 패인 오목부 (92) 를 포함한다. 적층막 (91) 은, 복수의 폴리실리콘막 (P1, P2, P3) 과 복수의 산화 실리콘막 (O1, O2, O3) 을 포함한다.
복수의 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 및 복수의 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 은, 폴리실리콘막과 산화 실리콘막이 번갈아 교대되도록 기판 (W) 의 두께 방향 (Dt) 으로 적층되어 있다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 은, 기판 (W) 상에 폴리실리콘을 퇴적시키는 퇴적 공정과, 퇴적된 폴리실리콘을 가열하는 열처리 공정이 실시된 박막이다. 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 은, 열처리 공정이 실시되어 있지 않은 박막이어도 된다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 오목부 (92) 는, 복수의 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 및 복수의 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 을 기판 (W) 의 두께 방향 (Dt) 으로 관통하고 있다. 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 및 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 의 측면은, 오목부 (92) 의 측면 (92s) 에서 노출되어 있다. 오목부 (92) 는, 트렌치, 비아홀, 및 컨택트홀 중 어느 것이어도 되고, 이것들 이외여도 된다.
기판 처리 장치 (1) 에 의한 처리가 개시되기 전에는, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 및 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 의 표층에 자연 산화막이 형성되어 있다. 도 6 의 좌측의 이점쇄선은, 자연 산화막의 윤곽을 나타내고 있다. 이하에서는, 산화막 제거액의 일례인 DHF 의 공급에 의해 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 및 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 의 자연 산화막을 제거하고, 그 후, 에칭액의 공급에 의해 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 선택적으로 에칭하는 처리에 대해 설명한다.
이하에서는, 도 1, 도 2, 도 3, 및 도 7 을 참조하여, 기판 처리 장치 (1) 에 의해 실행되는 기판 (W) 의 처리의 일례에 대해 설명한다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 도 7 중의 스타트 이후의 공정이 실행된다.
기판 처리 장치 (1) 에 의해 기판 (W) 이 처리될 때에는, 챔버 (4) 내에 기판 (W) 을 반입하는 반입 공정이 실시된다 (도 7 의 스텝 S1).
구체적으로는, 승강 프레임 (32) 및 차단 부재 (33) 가 상위치에 위치하고 있고, 모든 가드 (25) 가 하위치에 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 향해진 상태에서 핸드 (H1) 상의 기판 (W) 을 복수의 척 핀 (11) 상에 둔다. 그 후, 복수의 척 핀 (11) 이 기판 (W) 의 외주면에 가압되어, 기판 (W) 이 파지된다. 센터 로봇 (CR) 은, 기판 (W) 을 스핀 척 (10) 상에 둔 후, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 의 내부로부터 퇴피시킨다.
다음으로, 상가스 밸브 (57) 및 하가스 밸브 (21) 가 열리고, 차단 부재 (33) 의 상중앙 개구 (38) 및 스핀 베이스 (12) 의 하중앙 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 상위치로부터 하위치로 하강시키고, 가드 승강 유닛 (27) 이 어느 가드 (25) 를 하위치로부터 상위치로 상승시킨다. 이 때, 스핀 베이스 (12) 는, 평면에서 보아 복수의 상지지부 (43) 가 각각 복수의 하지지부 (44) 에 중첩되는 기준 회전각으로 유지되어 있다. 따라서, 차단 부재 (33) 의 상지지부 (43) 가 스핀 베이스 (12) 의 하지지부 (44) 에 지지되고, 차단 부재 (33) 가 승강 프레임 (32) 으로부터 멀어진다. 그 후, 스핀 모터 (14) 가 구동되어, 기판 (W) 의 회전이 개시된다 (도 7 의 스텝 S2).
다음으로, 제 1 약액의 일례인 DHF 를 기판 (W) 의 상면에 공급하는 제 1 약액 공급 공정이 실시된다 (도 7 의 스텝 S3).
구체적으로는, 차단 부재 (33) 가 하위치에 위치하고 있는 상태에서 제 1 약액 밸브 (51) 가 열리고, 중심 노즐 (45) 이 DHF 의 토출을 개시한다. 중심 노즐 (45) 로부터 토출된 DHF 는, 기판 (W) 의 상면 중앙부에 착액된 후, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 DHF 의 액막이 형성되어, 기판 (W) 의 상면 전역에 DHF 가 공급된다. 제 1 약액 밸브 (51) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제 1 약액 밸브 (51) 가 닫히고, DHF 의 토출이 정지된다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판 (W) 의 상면에 공급하는 제 1 린스액 공급 공정이 실시된다 (도 7 의 스텝 S4).
구체적으로는, 차단 부재 (33) 가 하위치에 위치하고 있는 상태에서 상린스액 밸브 (55) 가 열리고, 중심 노즐 (45) 이 순수의 토출을 개시한다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 착액된 순수는, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판 (W) 상의 DHF 는, 중심 노즐 (45) 로부터 토출된 순수에 의해 씻겨내어진다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 상린스액 밸브 (55) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 상린스액 밸브 (55) 가 닫히고, 순수의 토출이 정지된다.
다음으로, 제 2 약액의 일례인 에칭액을 기판 (W) 의 상면에 공급하는 제 2 약액 공급 공정이 실시된다 (도 7 의 스텝 S5).
구체적으로는, 차단 부재 (33) 가 하위치에 위치하고 있는 상태에서 제 2 약액 밸브 (53) 가 열리고, 중심 노즐 (45) 이 에칭액의 토출을 개시한다. 에칭액의 토출이 개시되기 전에, 가드 승강 유닛 (27) 은, 기판 (W) 으로부터 배출된 액체를 받아내는 가드 (25) 를 바꾸기 위해, 적어도 하나의 가드 (25) 를 연직으로 이동시켜도 된다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 착액된 에칭액은, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판 (W) 상의 순수는, 중심 노즐 (45) 로부터 토출된 에칭액으로 치환된다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 에칭액의 액막이 형성된다. 제 2 약액 밸브 (53) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제 2 약액 밸브 (53) 가 닫히고, 에칭액의 토출이 정지된다.
다음으로, 린스액의 일례인 순수를 기판 (W) 의 상면에 공급하는 제 2 린스액 공급 공정이 실시된다 (도 7 의 스텝 S6).
구체적으로는, 차단 부재 (33) 가 하위치에 위치하고 있는 상태에서 상린스액 밸브 (55) 가 열리고, 중심 노즐 (45) 이 순수의 토출을 개시한다. 기판 (W) 의 상면 중앙부에 착액된 순수는, 회전하고 있는 기판 (W) 의 상면을 따라 외방으로 흐른다. 기판 (W) 상의 에칭액은, 중심 노즐 (45) 로부터 토출된 순수에 의해 씻겨내어진다. 이로써, 기판 (W) 의 상면 전역을 덮는 순수의 액막이 형성된다. 상린스액 밸브 (55) 가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 상린스액 밸브 (55) 가 닫히고, 순수의 토출이 정지된다.
다음으로, 기판 (W) 의 회전에 의해 기판 (W) 을 건조시키는 건조 공정이 실시된다 (도 7 의 스텝 S7).
구체적으로는, 차단 부재 (33) 가 하위치에 위치하고 있는 상태에서 스핀 모터 (14) 가 기판 (W) 을 회전 방향으로 가속시켜, 제 1 약액 공급 공정으로부터 제 2 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 개시되고 나서 소정 시간이 경과하면, 스핀 모터 (14) 가 회전을 정지한다. 이 때, 스핀 모터 (14) 는, 기준 회전각에서 스핀 베이스 (12) 를 정지시킨다. 이로써, 기판 (W) 의 회전이 정지된다 (도 7 의 스텝 S8).
다음으로, 기판 (W) 을 챔버 (4) 로부터 반출하는 반출 공정이 실시된다 (도 7 의 스텝 S9).
구체적으로는, 차단 부재 승강 유닛 (31) 이 승강 프레임 (32) 을 상위치까지 상승시키고, 가드 승강 유닛 (27) 이 모든 가드 (25) 를 하위치까지 하강시킨다. 또한, 상가스 밸브 (57) 및 하가스 밸브 (21) 가 닫히고, 차단 부재 (33) 의 상중앙 개구 (38) 와 스핀 베이스 (12) 의 하중앙 개구 (18) 가 질소 가스의 토출을 정지한다. 그 후, 센터 로봇 (CR) 이, 핸드 (H1) 를 챔버 (4) 내에 진입시킨다. 센터 로봇 (CR) 은, 복수의 척 핀 (11) 이 기판 (W) 의 파지를 해제한 후, 스핀 척 (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 8 은, 에칭액 중의 과산화수소의 농도와 실리콘의 각 결정면의 에칭 속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 에칭 속도 (단위 시간당의 에칭량) 는, 에칭 레이트에 상당한다.
도 8 중의 세로축은, 에칭 속도를 나타내고 있고, 도 8 중의 가로축은, 과산화수소의 농도를 나타내고 있다. 도 8 중의 동그라미표, 삼각표, 사각표는, 각각, Si (110) 면, Si (100) 면, 및 Si (111) 면의 에칭 속도를 나타내고 있다. 이하의 설명에 있어서의 최대차는, Si (110) 면, Si (100) 면, 및 Si (111) 면의 에칭 속도 중 최대값과 이것들 중의 최소값의 차를 의미한다. 요컨대, 최대차는, 에칭 속도의 이방성 (면 방위 사이에서의 에칭 속도의 차) 을 의미하고 있다.
도 8 중의 세로축 상에 위치하는 동그라미표, 삼각표, 사각표는, 에칭액에 과산화수소를 첨가하지 않았을 때, 요컨대, 과산화수소의 농도가 영일 때의 Si (110) 면, Si (100) 면, 및 Si (111) 면의 에칭 속도를 나타내고 있다. 과산화수소의 농도가 영일 때에는, 동그라미표가 가장 크고, 사각표가 가장 작다. 삼각표는, 동그라미표측에 위치하고 있다.
과산화수소의 농도가 농도 1 일 때, 요컨대, 과산화수소가 에칭액에 첨가되었을 때에는, 동그라미표, 삼각표, 및 사각표 모두, 과산화수소를 첨가하지 않은 경우와 비교하여 대폭 저하되어 있다. 과산화수소의 농도가 농도 1 일 때의 최대차는, 과산화수소의 농도가 영일 때의 최대차보다 대폭 감소하고 있다. 농도 1 에서는, 삼각표가 가장 크고, 사각표가 가장 작다. 동그라미표는, 삼각표의 근처에 위치하고 있다.
과산화수소의 농도가 농도 1 보다 고농도인 농도 2 일 때에는, 농도 1 과 비교하면, 동그라미표, 삼각표, 및 사각표 모두 저하되어 있다. 과산화수소의 농도가 농도 2 일 때의 최대차는, 과산화수소의 농도가 농도 1 일 때의 최대차보다 작다. 농도 2 에서는, 삼각표가 가장 크고, 동그라미표가 가장 작다. 사각표는, 삼각표와 동그라미표의 중간 근처에 위치하고 있다.
과산화수소의 농도가 농도 2 보다 고농도인 농도 3 일 때에는, 동그라미표, 삼각표, 및 사각표가 대체로 동일한 값으로, 중첩되어 있다. 농도 2 와 비교하면, 삼각표 및 사각표는 저하되어 있고, 동그라미표는 약간이지만 상승하고 있다. 과산화수소의 농도가 농도 3 일 때의 최대차는, 과산화수소의 농도가 농도 2 일 때의 최대차보다 작다.
도 8 에 나타내는 측정 결과에 의하면, TMAH 와 물로 이루어지는 에칭액에 과산화수소를 첨가하면, Si (110) 면, Si (100) 면, 및 Si (111) 면의 에칭 속도가 저하된다. 에칭 속도의 최대차는, 과산화수소의 농도가 높아짐에 따라 감소하고 있다. 바꾸어 말하면, 실리콘의 이방성은, 과산화수소의 농도가 높아짐에 따라 저하되고 있다. 각 결정면의 에칭 속도는, 과산화수소의 농도가 높아짐에 따라 저하되는 경향이 있다.
이상의 분석에 의하면, TMAH 와 물로 이루어지는 에칭액에 과산화수소를 첨가하면, 에칭액에 대한 실리콘 단결정의 이방성을 저하시킬 수 있다. 또한, 과산화수소의 농도를 높이면, 실리콘 단결정의 이방성을 더욱 저하시킬 수 있다. 단, 과산화수소의 농도가 지나치게 높으면, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 전체의 에칭 속도가 저하되므로, 이방성 및 에칭 속도 중 어느 것을 우선할지에 따라 과산화수소의 농도를 결정하면 된다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, TMAH 와 과산화수소와 물을 함유하는 알칼리성의 에칭액이, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 과 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 이 노출된 기판 (W) 에 공급된다. 에칭액은, 산화 실리콘을 에칭하지 않거나 혹은 거의 에칭하지 않고, 폴리실리콘을 에칭하는 액체이다. 산화 실리콘의 에칭 속도는, 폴리실리콘의 에칭 속도보다 작다. 따라서, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 선택적으로 에칭할 수 있다.
기판 (W) 에 공급된 에칭액은, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 표면에 접촉한다. 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 표면은, 다수의 미소한 실리콘 단결정으로 구성되어 있다. 에칭액에 함유되는 과산화수소는, 다수의 미소한 실리콘 단결정의 표면과 반응하여, 산화 실리콘을 생성한다. 그 때문에, 과산화수소를 에칭액에 함유시키면, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 에칭 속도가 저하된다.
그러나, 에칭액에 함유되는 과산화수소는, 실리콘 단결정의 복수의 결정면과 균일하게 반응하는 것이 아니라, 이들 결정면 중 활성 에너지가 높은 결정면과 우선적으로 반응한다. 그 때문에, 활성 에너지가 높은 결정면의 에칭 속도가 상대적으로 크게 저하되어, 면 방위마다의 에칭 속도의 차가 감소한다. 이로써, 에칭액에 대한 실리콘 단결정의 이방성이 저하된다. 요컨대, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 구성하는 실리콘 단결정의 에칭이 등방성에 가까워진다.
또한, 에칭액은 불화수소 화합물을 함유하고 있지 않다. 불화수소 화합물은, 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 과 반응하여 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 을 에칭액에 용해시킨다. 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 과 과산화수소의 반응에 의해 생성된 산화 실리콘도, 불화수소 화합물과 반응하여 에칭액에 용해된다. 따라서, 불화수소 화합물을 에칭액의 성분으로부터 제외함으로써, 선택성 (폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 에칭 속도/산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 의 에칭 속도) 의 저하를 방지할 수 있어, 과산화수소에 의한 효과의 저하를 방지할 수 있다. 이로써, 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 의 에칭을 억제하면서, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 균일하게 에칭할 수 있다.
본 실시형태에서는, TMAH 와 과산화수소와 물만을 함유하고, 이것들 이외의 성분을 함유하지 않는 알칼리성의 에칭액이, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 과 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 이 노출된 기판 (W) 에 공급된다. 이로써, 실리콘 단결정의 면 방위마다의 에칭 속도의 차를 감소시킬 수 있어, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 구성하는 실리콘 단결정의 이방성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 의 에칭을 억제하면서, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 균일하게 에칭할 수 있다.
본 실시형태에서는, 적층막 (91) 에 포함되는 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 및 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 의 측면이, 기판 (W) 에 형성된 오목부 (92) 의 측면 (92s) 에서 노출되고 있다. 에칭액은, 기판 (W) 의 오목부 (92) 내에 공급된다. 이로써, 복수의 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 측면이 에칭되고, 기판 (W) 의 면 방향으로 이동한다 (이른바 사이드 에칭). 요컨대, 복수의 산화 실리콘막 (O1 ∼ O3) 의 측면으로부터 기판 (W) 의 면 방향으로 움푹 패인 복수의 리세스 (R1) 가 오목부 (92) 내에 형성된다.
에칭액에 대한 실리콘 단결정의 이방성이 높은 경우, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 에칭 속도는, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 마다 약간 상이하다. 이 경우, 오목부 (92) 내에 형성된 리세스 (R1) 의 깊이 (기판 (W) 의 면 방향의 거리) 가 리세스 (R1) 마다 상이해진다. 따라서, 과산화수소를 에칭액에 함유시킴으로써, 복수의 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 사이에서의 에칭 속도의 차를 저감시킬 수 있어, 리세스 (R1) 의 깊이의 편차를 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 산화막 제거액의 일례인 DHF 가 기판 (W) 에 공급되고, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 자연 산화막이 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 표층으로부터 제거된다. 그 후, 에칭액이 기판 (W) 에 공급되어, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 이 선택적으로 에칭된다. 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 자연 산화막은, 주로 산화 실리콘으로 구성되어 있다. 에칭액은, 산화 실리콘을 에칭하지 않거나 혹은 거의 에칭하지 않고, 폴리실리콘을 에칭하는 액체이다. 따라서, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 자연 산화막을 미리 제거함으로써, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 효율적으로 에칭할 수 있다.
본 실시형태에서는, 퇴적된 폴리실리콘을 가열하는 열처리 공정이 실시된 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 이, 과산화수소를 함유하는 알칼리성의 에칭액으로 에칭된다. 퇴적된 폴리실리콘을 적절한 조건하에서 가열하면, 폴리실리콘의 입도 (그레인 사이즈) 가 증가한다. 따라서, 열처리 공정이 실시되지 않은 경우와 비교하여, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 구성하는 실리콘 단결정이 대형화되어 있다. 이것은, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 표면에서 노출되는 실리콘 단결정의 수가 감소하여, 이방성의 영향이 높아지는 것을 의미한다. 따라서, 이와 같은 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 에 과산화수소를 함유하는 에칭액을 공급함으로써, 이방성의 영향을 효과적으로 저하시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 용존 산소 농도를 저하시킨 에칭액이 기판 (W) 에 공급된다. 전술한 바와 같이, 과산화수소는, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 구성하는 실리콘 단결정의 이방성을 저하시키기는 하지만, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 에칭 속도를 저하시킨다. 그 한편으로, 에칭액의 용존 산소 농도를 저하시키면, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 에칭 속도가 높아진다. 따라서, 용존 산소 농도를 저하시킨 에칭액을 기판 (W) 에 공급함으로써, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 에칭 속도의 저하를 억제하면서, 실리콘 단결정의 이방성을 저하시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 분위기 중의 산소 농도가 낮은 상태에서 에칭액이 기판 (W) 에 공급된다. 이로써, 분위기로부터 에칭액에 용해되는 산소의 양이 감소하여, 용존 산소 농도의 상승이 억제된다. 전술한 바와 같이, 과산화수소는, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 구성하는 실리콘 단결정의 이방성을 저하시키기는 하지만, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 에칭 속도를 저하시킨다. 에칭액의 용존 산소 농도가 상승하면, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 에칭 속도가 더욱 저하된다. 따라서, 분위기 중의 산소 농도를 저하시킴으로써, 에칭 속도의 추가적인 저하를 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 에칭액에 있어서의 과산화수소의 농도가 변경된다. TMAH 와 물을 함유하는 에칭액에 극미량이라도 과산화수소를 첨가하면, 복수의 결정면 사이에서의 에칭 속도의 차가 감소하여, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 을 구성하는 실리콘 단결정의 이방성이 저하된다. 에칭 속도의 차는, 과산화수소의 농도가 높아짐에 따라 감소한다. 그 반면, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 에칭 속도는, 과산화수소의 농도가 높아짐에 따라 저하된다. 이방성의 저하를 우선하는 것이라면, 과산화수소의 농도를 상승시키면 된다. 에칭 속도를 우선하는 것이라면, 과산화수소의 농도를 저하시키면 된다. 따라서, 과산화수소의 농도를 변경함으로써, 폴리실리콘막 (P1 ∼ P3) 의 에칭을 컨트롤할 수 있다.
다른 실시형태
본 발명은, 전술한 실시형태의 내용에 한정되는 것이 아니고, 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들어, 탱크 (62) 의 내부가 아니라, 탱크 (62) 와 중심 노즐 (45) 의 토출구 (47) 사이에서 TMAH 와 과산화수소수를 혼합해도 된다. 구체적으로는, 산화제의 일례인 과산화수소수를 안내하는 산화제 배관 (78) 을, 탱크 (62) 가 아니라, 탱크 (62) 로부터 중심 노즐 (45) 의 토출구 (47) 까지의 약액의 경로에 접속해도 된다.
예를 들어, 도 9 에 나타내는 바와 같이 산화제 배관 (78) 을 제 2 약액 배관 (52) 에 접속해도 되고, 산화제 배관 (78) 을 중심 노즐 (45) 에 접속해도 된다. 이것들의 경우, 과산화수소수는, 펌프 (81) 에 의해 탱크 (82) 로부터 산화제 배관 (78) 에 보내지고, 제 2 약액 배관 (52) 내 또는 중심 노즐 (45) 내에서 TMAH 와 혼합된다. 이로써, TMAH 와 과산화수소와 물을 함유하는 알칼리성의 에칭액이 중심 노즐 (45) 의 토출구 (47) 로부터 토출된다.
TMAH 와 과산화수소수를 혼합하면, TMAH 가 열화되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에도, 에칭액을 기판 (W) 에 공급하기 직전에 TMAH 및 과산화수소수를 혼합하면, TMAH 의 열화의 정도를 경감시킬 수 있다. 제 2 약액 배관 (52) 내가 아니라, 중심 노즐 (45) 내에서 TMAH 및 과산화수소수를 혼합하면, TMAH 의 열화의 정도를 더욱 경감시킬 수 있다. 그 한편으로, 중심 노즐 (45) 내가 아니라, 제 2 약액 배관 (52) 내에서 TMAH 및 과산화수소수를 혼합하면, 중심 노즐 (45) 내에서 혼합하는 경우에 비해, 균일한 에칭액을 기판 (W) 에 공급할 수 있다.
TMAH 등의 에칭액을, 기판 (W) 의 상면이 아니라, 기판 (W) 의 하면에 공급해도 된다. 혹은, 기판 (W) 의 상면 및 하면의 양방에 에칭액을 공급해도 된다. 이것들의 경우, 하면 노즐 (15) 에 에칭액을 토출시키면 된다.
용존 산소 농도 변경 유닛 (67) 이 기판 처리 장치 (1) 로부터 생략되어도 된다. 요컨대, 용존 산소 농도를 저하시키지 않은 에칭액을 기판 (W) 에 공급해도 된다.
과산화수소수를 탱크 (62) 에 공급하는 것에 추가하거나 혹은 대신하여, TMAH 및 물의 적어도 일방을 탱크 (62) 내에 공급함으로써, 에칭액에 있어서의 과산화수소의 농도를 변경해도 된다.
차단 부재 (33) 로부터 통상부 (37) 가 생략되어도 된다. 상지지부 (43) 및 하지지부 (44) 가 차단 부재 (33) 및 스핀 척 (10) 으로부터 생략되어도 된다.
차단 부재 (33) 가 처리 유닛 (2) 으로부터 생략되어도 된다. 이 경우, 제 1 약액 등의 처리액을 기판 (W) 을 향하여 토출하는 노즐을 처리 유닛 (2) 에 형성하면 된다. 노즐은, 챔버 (4) 내에서 수평하게 이동 가능한 스캔 노즐이어도 되고, 챔버 (4) 의 격벽 (6) 에 대해 고정된 고정 노즐이어도 된다. 노즐은, 기판 (W) 의 직경 방향으로 떨어진 복수의 위치를 향하여 동시에 처리액을 토출함으로써, 기판 (W) 의 상면 또는 하면에 처리액을 공급하는 복수의 액 토출구를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 토출되는 처리액의 유량, 온도, 및 농도의 적어도 하나를 액 토출구마다 변화시켜도 된다.
적층막 (91) 에 포함되는 폴리실리콘막의 장 수는 1 장이어도 된다. 마찬가지로, 적층막 (91) 에 포함되는 산화 실리콘막의 장 수는 1 장이어도 된다.
폴리실리콘막 상에 산화 실리콘막이 형성되어 있는 경우, 오목부 (92) 는, 산화 실리콘막만을 기판 (W) 의 두께 방향 (Dt) 으로 관통하고 있어도 된다. 요컨대, 폴리실리콘막의 표면이 오목부 (92) 의 바닥면이어도 된다. 이 경우, 복수의 오목부 (92) 가 기판 (W) 에 형성되어 있어도 된다.
기판 처리 장치 (1) 는, 원판상의 기판 (W) 을 처리하는 장치에 한정되지 않고, 다각형의 기판 (W) 을 처리하는 장치여도 된다.
기판 처리 장치 (1) 는, 복수 장의 기판 (W) 을 일괄하여 처리하는 배치식의 장치여도 된다.
전술한 모든 구성의 2 개 이상이 조합되어도 된다. 전술한 모든 공정의 2 개 이상이 조합되어도 된다.
이 출원은, 2018년 3월 5일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허출원 2018-038993호에 대응하고 있고, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 삽입되는 것으로 한다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 이것들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해서 사용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예에 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니고, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
1 : 기판 처리 장치
3 : 제어 장치
10 : 스핀 척 (기판 유지 유닛)
15 : 하면 노즐 (에칭액 공급 유닛)
21 : 하가스 밸브 (분위기 산소 농도 변경 유닛)
22 : 하가스 유량 조정 밸브 (분위기 산소 농도 변경 유닛)
45 : 중심 노즐
46 : 제 1 약액 토출구 (산화막 제거액 공급 유닛)
47 : 제 2 약액 토출구 (에칭액 공급 유닛)
57 : 상가스 밸브 (분위기 산소 농도 변경 유닛)
58 : 상가스 유량 조정 밸브 (분위기 산소 농도 변경 유닛)
61 : 약액 제조 유닛 (에칭액 제조 유닛)
67 : 용존 산소 농도 변경 유닛 (용존 산소 농도 변경 유닛)
77 : 산화제 농도 변경 유닛 (산화제 농도 변경 유닛)
79 : 산화제 밸브 (산화제 농도 변경 유닛)
80 : 산화제 유량 조정 밸브 (산화제 농도 변경 유닛)
91 : 적층막
92 : 오목부
92s : 오목부의 측면
Dt : 기판의 두께 방향
O1, O2, O3 : 산화 실리콘막
P1, P2, P3 : 폴리실리콘막
W : 기판
Ws : 최표면

Claims (16)

  1. 유기 알칼리와 산화제와 물을 혼합함으로써, 유기 알칼리와 산화제와 물을 함유하고, 불화수소 화합물을 함유하지 않는, 알칼리성의 에칭액을 제조하는 에칭액 제조 공정과,
    상기 에칭액 제조 공정에서 제조된 상기 에칭액을, 폴리실리콘막과 산화 실리콘막이 노출된 기판에 공급하여, 상기 산화 실리콘막의 에칭을 억제하면서 상기 폴리실리콘막을 에칭하는 선택 에칭 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭액 제조 공정은, 상기 유기 알칼리와 상기 산화제와 상기 물로 이루어지는 알칼리성의 액체를 제조하는 공정인, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 폴리실리콘막과 상기 산화 실리콘막이 번갈아 교대되도록 상기 기판의 두께 방향으로 적층된 복수의 상기 폴리실리콘막과 복수의 상기 산화 실리콘막을 포함하는 적층막과, 상기 기판의 최표면으로부터 상기 기판의 두께 방향으로 움푹 패여 있고, 상기 복수의 폴리실리콘막과 상기 복수의 산화 실리콘막을 관통하는 오목부를 포함하고,
    상기 선택 에칭 공정은, 적어도 상기 오목부 내에 상기 에칭액을 공급하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택 에칭 공정 전에, 산화막 제거액을 상기 기판에 공급하여, 상기 폴리실리콘막의 자연 산화막을 제거하는 자연 산화막 제거 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리실리콘막은, 폴리실리콘을 퇴적시키는 퇴적 공정과, 상기 퇴적 공정에서 퇴적된 상기 폴리실리콘을 가열하는 열처리 공정을 포함하는 복수의 공정을 실행함으로써 얻어진 박막인, 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭액 제조 공정은, 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 저하시키는 용존 산소 농도 변경 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접하는 분위기 중의 산소 농도를 저하시키는 분위기 산소 농도 변경 공정을 추가로 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭액 제조 공정은, 상기 에칭액에 있어서의 상기 산화제의 농도를 변경하는 산화제 농도 변경 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 폴리실리콘막과 산화 실리콘막이 노출된 기판을 유지하는 기판 유지 유닛과,
    유기 알칼리와 산화제와 물을 혼합함으로써, 유기 알칼리와 산화제와 물을 함유하고, 불화수소 화합물을 함유하지 않는, 알칼리성의 에칭액을 제조하는 에칭액 제조 유닛과,
    상기 에칭액 제조 유닛에 의해 제조된 상기 에칭액을, 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판에 공급하는 에칭액 공급 유닛과,
    상기 에칭액 제조 유닛 및 에칭액 공급 유닛을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 에칭액 제조 유닛에 상기 에칭액을 제조시키는 에칭액 제조 공정과,
    상기 에칭액 공급 유닛에 상기 에칭액을 상기 기판에 공급하게 하여, 상기 산화 실리콘막의 에칭을 억제하면서 상기 폴리실리콘막을 에칭하는 선택 에칭 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 에칭액 제조 유닛은, 상기 유기 알칼리와 상기 산화제와 상기 물로 이루어지는 알칼리성의 액체를 제조하는 유닛인, 기판 처리 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 폴리실리콘막과 상기 산화 실리콘막이 번갈아 교대되도록 상기 기판의 두께 방향으로 적층된 복수의 상기 폴리실리콘막과 복수의 상기 산화 실리콘막을 포함하는 적층막과, 상기 기판의 최표면으로부터 상기 기판의 두께 방향으로 움푹 패여 있고, 상기 복수의 폴리실리콘막과 상기 복수의 산화 실리콘막을 관통하는 오목부를 포함하고,
    상기 에칭액 공급 유닛은, 적어도 상기 오목부 내에 상기 에칭액을 공급하는 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 산화막 제거액을 상기 기판 유지 유닛에 유지되어 있는 상기 기판에 공급하는 산화막 제거액 공급 유닛을 추가로 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 선택 에칭 공정 전에, 상기 산화막 제거액 공급 유닛에 상기 산화막 제거액을 상기 기판에 공급하게 하여, 상기 폴리실리콘막의 자연 산화막을 제거하는 자연 산화막 제거 공정을 추가로 실행하는, 기판 처리 장치.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리실리콘막은, 폴리실리콘을 퇴적시키는 퇴적 공정과, 상기 퇴적 공정에서 퇴적된 상기 폴리실리콘을 가열하는 열처리 공정을 포함하는 복수의 공정을 실행함으로써 얻어진 박막인, 기판 처리 장치.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭액 제조 유닛은, 상기 에칭액의 용존 산소 농도를 저하시키는 용존 산소 농도 변경 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 유지되어 있는 상기 에칭액에 접하는 분위기 중의 산소 농도를 저하시키는 분위기 산소 농도 변경 유닛을 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  16. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭액 제조 유닛은, 상기 에칭액에 있어서의 상기 산화제의 농도를 변경하는 산화제 농도 변경 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치.
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