KR20200121734A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20200121734A
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substrate processing
heating mechanism
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KR1020200041507A
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요시후미 아마노
아키라 후지타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판의 하면 주연부를 효율적으로 가열하는 것이다. 본 개시에 따른 기판 처리 장치는 유지부와, 가열 기구를 구비한다. 유지부는 기판의 하면 중앙부를 회전 가능하게 유지한다. 가열 기구는 기판의 하면에 대하여, 가열된 유체를 공급한다. 또한, 가열 기구는 복수의 핀과, 열원과, 유체 도입부와, 유체 토출부를 구비한다. 복수의 핀은 기판의 하방 또한 유지부의 외방에 있어서, 기판의 둘레 방향을 따라 배치된다. 열원은 복수의 핀을 가열한다. 유체 도입부는 복수의 핀에 유체를 도입한다. 유체 토출부는 복수의 핀을 통과시킴으로써 가열된 유체를 기판의 하면에 토출한다.

Description

기판 처리 장치 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는, 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 제조 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼 또는 글라스 기판 등의 기판에 대하여 약액을 이용한 웨트 에칭이 행해지고 있다.
특허 문헌 1에는, 기판의 주연부를 가열하면서 웨트 에칭을 행하는 기술이 개시되어 있다.
일본특허공개공보 2011-054932호
본 개시는 기판의 하면 주연부를 효율적으로 가열할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 기판 처리 장치는 유지부와, 가열 기구를 구비한다. 유지부는 기판의 하면 중앙부를 회전 가능하게 유지한다. 가열 기구는 기판의 하면에 대하여, 가열된 유체를 공급한다. 또한, 가열 기구는 복수의 핀과, 열원과, 유체 도입부와, 유체 토출부를 구비한다. 복수의 핀은 기판의 하방 또한 유지부의 외방에 있어서, 기판의 둘레 방향을 따라 배치된다. 열원은 복수의 핀을 가열한다. 유체 도입부는 복수의 핀에 유체를 도입한다. 유체 토출부는 복수의 핀을 통과시킴으로써 가열된 유체를 기판의 하면에 토출한다.
본 개시에 따르면, 기판의 하면 주연부를 효율적으로 가열할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 실시 형태에 따른 가열 기구의 모식 단면도이다.
도 4는 실시 형태에 따른 가열 기구의 모식 사시도이다.
도 5는 실시 형태에 따른 가열 기구의 모식 측면도이다.
도 6은 실시 형태에 따른 가열 기구의 모식 평면도이다.
도 7은 실시 형태에 따른 가열 기구의 모식 저면도이다.
도 8은 제 1 변형예에 따른 가열 기구의 모식 단면도이다.
도 9는 제 2 변형예에 따른 가열 기구의 모식 평단면도이다.
도 10은 제 2 변형예에 따른 가열 기구가 구비하는 핀의 모식 사시도이다.
이하에, 본 개시에 따른 기판 처리 장치를 실시하기 위한 형태(이하, '실시 형태'라고 기재함)에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 개시에 따른 기판 처리 장치가 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시 형태는 처리 내용을 모순시키지 않는 범위에서 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 이하의 각 실시 형태에서 동일한 부위에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명은 생략된다.
또한, 이하 참조하는 각 도면에서는 설명을 알기 쉽게 하기 위하여, 서로 직교 하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 하는 직교 좌표계를 나타내는 경우가 있다. 또한, 연직축을 회전 중심으로 하는 회전 방향을 θ 방향이라고 하는 경우가 있다.
<기판 처리 장치의 전체 구성>
먼저, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1 및 도 2는 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)는 처리 용기(10)와, 유지부(20)와, 가열 기구(30)와, 하면 공급부(40)와, 하방 컵(50)과, 외방 컵(60)과, 상면 공급부(70)를 구비한다.
처리 용기(10)는 유지부(20), 가열 기구(30), 하면 공급부(40), 하방 컵(50), 외방 컵(60) 및 상면 공급부(70)를 수용한다.
유지부(20)는 웨이퍼(W)를 회전 가능하게 유지한다. 구체적으로, 유지부(20)는 진공 척(21)과, 축부(22)와, 구동부(23)를 구비한다. 진공 척(21)은 웨이퍼(W)를 진공 배기에 의해 흡착 유지한다. 진공 척(21)은 웨이퍼(W)보다 소경이며, 웨이퍼(W)의 하면 중앙부를 흡착 유지한다. 축부(22)는 선단부에서 진공 척(21)을 수평으로 지지한다. 구동부(23)는 축부(22)의 기단부에 접속되고, 축부(22)를 연직축 둘레로 회전시킨다.
가열 기구(30)는 웨이퍼(W)의 하방 또한 유지부(20)의 외방에 배치된다. 구체적으로, 가열 기구(30)는 유지부(20)와 하방 컵(50)의 사이에 배치된다.
가열 기구(30)는 유지부(20)에 유지된 웨이퍼(W)의 하면에 대하여, 가열된 유체를 공급함으로써 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 가열한다. 구체적으로, 가열 기구(30)는, 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로 배열하여 배치된 복수의 토출구(35b)를 구비하고 있고, 이들 복수의 토출구(35b)로부터 웨이퍼(W)의 하면에 대하여 가열된 유체를 공급한다.
또한, 웨이퍼(W)의 하면 주연부는, 웨이퍼(W)의 단면으로부터 예를 들면 폭 1 ~ 5 mm 정도의 환상의 영역이다.
하면 공급부(40)는 웨이퍼(W)의 하면 주연부에 대하여 약액을 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 에칭한다. 이에 의해, 예를 들면 웨이퍼(W)의 하면 주연부에 형성된 막을 제거하거나, 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 세정하거나 할 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 하면 공급부(40)는 하면 노즐(41)과, 배관(42)과, 밸브(43)와, 유량 조정기(44)와, 약액 공급원(45)을 구비한다. 하면 노즐(41)은 웨이퍼(W)의 하방에 배치되어, 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 향해 약액을 상향으로 토출한다. 배관(42)은 하면 노즐(41)과 약액 공급원(45)을 접속한다. 밸브(43)는 배관(42)의 중도부에 마련되어, 배관(42)을 개폐한다. 유량 조정기(44)는 배관(42)의 중도부에 마련되어, 배관(42)을 흐르는 약액의 유량을 조정한다. 약액 공급원(45)은 예를 들면 약액을 저류하는 탱크이다.
약액으로서는, 예를 들면 불산(HF), 희불산(DHF), 불질산 등을 이용할 수 있다. 불질산이란 불산(HF)과 질산(HNO3)의 혼합액이다.
또한, 하면 공급부(40)는 하면 노즐(41)을 수평 방향으로 이동시키는 이동 기구를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 하면 공급부(40)는, 웨이퍼(W)의 하방에 있어서의 처리 위치와 웨이퍼(W) 외방에 있어서의 퇴피 위치와의 사이에서 하면 노즐(41)을 이동시킬 수 있다.
하방 컵(50)은 웨이퍼(W)의 하방에 있어서 가열 기구(30)의 외방에 배치되는 원환 형상의 부재이다. 하방 컵(50)은, 예를 들면 PTFE(폴리테트라 플루오르 에틸렌) 또는 PFA(퍼플루오르 알콕시 알칸) 등의 불소 수지 등의 내약품성이 높은 부재로 형성된다.
외방 컵(60)은 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 마련된 환상의 부재이며, 웨이퍼(W)로부터 비산한 약액 등을 받는다. 외방 컵(60)의 저부에는 배액구(61)가 형성되어 있다. 외방 컵(60)에 의해 받아진 약액 등은, 외방 컵(60)과 하방 컵(50)에 의해 형성되는 공간에 저류된 후, 배액구(61)로부터 기판 처리 장치(1)의 외부로 배출된다.
상면 공급부(70)는 상면 노즐(71)과, 암(72)과, 이동 기구(73)를 구비한다. 상면 노즐(71)은 웨이퍼(W)보다 상방에 있어서 토출구를 하향으로 한 상태로 배치되어, 웨이퍼(W)의 상면에 약액 또는 린스액을 토출한다. 린스액으로서는, 예를 들면 DIW(탈이온수)가 이용된다. 암(72)은 수평 방향으로 연장되고, 선단부에 있어서 상면 노즐(71)을 지지한다. 이동 기구(73)는 암(72)의 기단부에 접속되어, 암(72)을 예를 들면 수평 방향(여기서는, X축 방향)을 따라 이동시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 상방에 있어서의 처리 위치와 웨이퍼(W)의 외방에 있어서의 퇴피 위치와의 사이에서 상면 노즐(71)을 이동시킬 수 있다.
또한 도 1에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)는 제어 장치(100)를 구비한다. 제어 장치(100)는 예를 들면 컴퓨터이며, 제어부(101)와, 기억부(102)를 구비한다. 기억부(102)는 예를 들면 RAM, 플래시 메모리(Flash Memory) 등의 반도체 메모리 소자, 또는, 하드 디스크, 광디스크 등의 기억 장치에 의해 실현되며, 기판 처리 장치(1)에서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램을 기억한다. 제어부(101)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 포트 등을 가지는 마이크로 컴퓨터 및 각종의 회로를 포함하여, 기억부(102)에 기억된 프로그램을 읽어내 실행함으로써 기판 처리 장치(1)의 동작을 제어한다.
또한 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로, 그 기억 매체로부터 제어 장치(100)의 기억부(102)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
<가열 기구의 구성>
이어서, 가열 기구(30)의 구성에 대하여 도 3 ~ 도 7을 참조하여 설명한다. 도 3은 실시 형태에 따른 가열 기구(30)의 모식 단면도이다. 또한, 도 4는 실시 형태에 따른 가열 기구(30)의 모식 사시도이며, 도 5는 실시 형태에 따른 가열 기구(30)의 모식 측면도이다. 또한, 도 6은 실시 형태에 따른 가열 기구(30)의 모식 평면도이며, 도 7은 실시 형태에 따른 가열 기구(30)의 모식 저면도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 가열 기구(30)는 본체부(31)와, 복수의 핀(32)과, 열원(33)과, 유체 도입부(34)와, 유체 토출부(35)를 구비한다. 또한, 가열 기구(30)는 단열재(36)와, 복수의 제 2 래버린스 부재(37)를 구비한다.
(본체부(31))
본체부(31)는 예를 들면 알루미늄 등의 열전도율이 높은 재료로 형성된다. 본체부(31)는 원환 형상을 가지고 있고(도 4 참조), 유지부(20)와 하방 컵(50)의 사이에 배치된다.
본체부(31)의 상부에는 본체부(31)의 직경 방향 외방을 향해 연장되는 원환 형상의 제 1 플랜지부(31a)가 형성된다. 제 1 플랜지부(31a)의 상면에는 복수의 토출구(35b)가 개구된다(도 4 및 도 6 참조). 또한, 제 1 플랜지부(31a)에는 제 1 플랜지부(31a)의 단부로부터 직경 방향 내방을 향해 노치된 노치부(31b)가 마련된다. 노치부(31b)에는 하면 노즐(41)이 배치된다(도 1 참조).
또한, 본체부(31)의 내주부에는 본체부(31)의 직경 방향 내방(즉, 유지부(20))을 향해 연장되는 원환 형상의 제 2 플랜지부(31c)가 형성된다. 제 2 플랜지부(31c)의 상면에는 복수의 제 2 래버린스 부재(37)가 형성된다.
또한 도 3에 나타내는 바와 같이, 본체부(31)는 외주부에 복수의 씰 부재(31d)를 가지고 있고, 복수의 씰 부재(31d)를 개재하여 하방 컵(50)과 접촉한다. 복수의 씰 부재(31d)는 예를 들면 O링이며, 후술하는 복수의 핀(32)보다 상방 및 하방에 각각 1개씩 마련된다.
또한, 본체부(31)의 적어도 상면, 환언하면 적어도 웨이퍼(W)의 하면과 대향하는 면은, 예를 들면 내약품성을 가지는 재료에 의해 코팅되어도 된다. 내약품성을 가지는 재료로서는, 예를 들면 PTFE 또는 PFA 등의 불소 수지를 이용할 수 있다. 이와 같이, 약액이 부착될 우려가 있는 개소를 내약품성이 높은 재료로 코팅함으로써, 가열 효율을 높이면서, 약액에 따른 본체부(31)의 부식 등을 억제할 수 있다.
(핀(32))
복수의 핀(32)은 웨이퍼(W)의 하방 또한 유지부(20)의 외방에 있어서 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라 배치된다. 구체적으로, 복수의 핀(32)은 본체부(31)의 외주부에 형성된다. 또한, 복수의 핀(32)은 웨이퍼(W)의 주연부보다 직경 방향 내방에 배치된다.
복수의 핀(32)의 각각은, 본체부(31)의 둘레 방향(즉, 웨이퍼(W)의 둘레 방향)을 따라 연장된다(도 4 및 도 5 참조). 또한, 복수의 핀(32)은 높이 방향으로 간격을 두고 배열하여 배치된다(도 3 및 도 5 참조). 이에 의해, 높이 방향으로 인접하는 핀(32)끼리의 사이에는, 본체부(31)의 둘레 방향을 따라 연장되는 유로부(32a)가 형성된다. 또한, 복수의 핀(32)은 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 배열하여 배치된다. 이에 의해, 둘레 방향으로 인접하는 핀(32)끼리의 사이에는, 연직 방향을 따라 연장되는 유로부(32b)가 형성된다.
(열원(33))
열원(33)은 복수의 핀(32)의 근방에 배치되어, 복수의 핀(32)을 가열한다. 열원(33)은 복수의 핀(32)의 적층 방향(Z축 방향)을 따라 연장되는 복수의 발열체(33a)를 가진다. 발열체(33a)는 예를 들면 니크롬선을 금속제의 파이프로 덮은 봉 형상의 부재이며, 본체부(31)의 하방으로부터 본체부(31)의 내부에 삽입된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본체부(31) 내에 삽입된 상태에 있어서, 발열체(33a)는 복수의 핀(32) 중 최상단에 배치된 핀(32)보다 상방 또한 최하단에 배치된 핀(32)보다 하방으로 연장된다. 또한 도 7에 나타내는 바와 같이, 복수의 발열체(33a)는 본체부(31)의 둘레 방향을 따라 서로 간격을 두고 배열하여 배치된다.
이와 같이, 복수의 핀(32)의 적층 방향을 따라 연장되는 복수의 발열체(33a)를 본체부(31)의 둘레 방향을 따라 배열하여 배치함으로써, 복수의 핀(32)을 균등하게 가열할 수 있다.
또한, 복수의 발열체(33a)는 복수의 핀(32)보다 본체부(31)의 직경 방향 내방에 배치된다. 환언하면, 복수의 핀(32)은, 복수의 발열체(33a)보다 본체부(31)의 직경 방향 외방에 배치된다. 이와 같이, 복수의 핀(32)을 본체부(31)의 보다 외주측에 배치함으로써, 복수의 핀(32)을 본체부(31)의 내주측에 배치한 경우에 비해 복수의 핀(32)의 표면적을 보다 크게 할 수 있다. 따라서, 예를 들면 본체부(31)를 대형화시키지 않고, 웨이퍼(W)의 하면 주연부의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
(유체 도입부(34))
유체 도입부(34)는 복수의 도입구(34a)와, 배관(34b)과, 밸브(34c)와, 유량 조정기(34d)와, 유체 공급원(34e)을 구비한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 복수의 도입구(34a)는 본체부(31)의 하면에 개구되어 있고, 본체부(31)의 둘레 방향을 따라 서로 간격을 두고 배열하여 배치된다. 여기서는 3 개의 도입구(34a)가 형성되는 경우의 예를 나타냈지만, 도입구(34a)의 수는 3 개에 한정되지 않는다. 유체 도입부(34)는 적어도 1 개의 도입구(34a)를 가지고 있으면 된다.
배관(34b)은 복수의 도입구(34a)와 유체 공급원(34e)을 접속한다. 밸브(34c)는 배관(34b)의 중도부에 마련되어, 배관(34b)을 개폐한다. 유량 조정기(34d)는 배관(34b)의 중도부에 마련되어, 배관(34b)을 흐르는 유체의 유량을 조정한다. 유체 공급원(34e)은 예를 들면 유체를 저류하는 탱크이다. 실시 형태에 있어서, 유체 공급원(34e)은 상온의 N2 가스를 저류한다.
유체 도입부(34)는 상기와 같이 구성되어 있고, 유체 공급원(34e)에 저류된 상온의 N2 가스는, 배관(34b)을 거쳐 복수의 도입구(34a)로 공급되며, 복수의 도입구(34a)로부터 최하단의 핀(32)의 하면을 향해 토출된다(도 3 참조).
(유체 토출부(35))
유체 토출부(35)는 복수의 유입구(35a)와, 복수의 토출구(35b)와, 복수의 유로(35c)를 구비한다.
복수의 유입구(35a)는 웨이퍼(W)의 주연부보다 직경 방향 내방에 배치되고, 복수의 핀(32)을 통과함으로써 가열된 유체가 유입된다.
구체적으로, 복수의 유입구(35a)는 복수의 핀(32) 중 최상단에 배치된 핀(32)과 대향하는 면에 개구되어 있고, 본체부(31)의 둘레 방향을 따라 서로 간격을 두고 배열하여 배치된다.
복수의 토출구(35b)는, 본체부(31)에 있어서의 제 1 플랜지부(31a)의 상면에 형성되고, 본체부(31)의 둘레 방향을 따라 서로 간격을 두고 배열하여 배치된다(도 4 및 도 6 참조). 유로(35c)는 유입구(35a)와 토출구(35b)를 연통한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 복수의 토출구(35b)는 복수의 도입구(34a)보다 본체부(31)의 직경 방향 외방에 형성된다. 즉, 웨이퍼(W)의 직경 방향에 있어서, 복수의 토출구(35b)는 복수의 유입구(35a)와 비교하여 웨이퍼(W)의 하면 주연부에 보다 가까운 위치에 배치된다.
(단열재(36))
단열재(36)는 유지부(20)보다 외방, 또한 복수의 핀(32) 및 열원(33)보다 내방에 배치된다. 구체적으로, 단열재(36)는, 본체부(31)의 내주면 및 제 2 플랜지부(31c)의 하면에 마련된다. 또한, 단열재(36)는 제 2 플랜지부(31c) 내에도 마련되어도 된다. 이와 같이 단열재(36)를 마련함으로써, 열원(33)에 의해 가열된 본체부(31)로부터 발해지는 열이 유지부(20)에 전해지는 것을 억제할 수 있다.
(제 2 래버린스 부재(37))
복수의 제 2 래버린스 부재(37)는 원환 형상을 가지고 있고, 서로 간격을 두고 동심원 형상으로 배치된다(도 4 및 도 6 참조).
진공 척(21)의 하면에는 복수의 제 1 래버린스 부재(25)가 형성되어 있다. 복수의 제 1 래버린스 부재(25)는 원환 형상을 가지고 있고, 서로 간격을 두고 동심원 형상으로 배치된다.
복수의 제 2 래버린스 부재(37)는, 복수의 제 1 래버린스 부재(25)와 높이 방향에 있어서 오버랩되고, 또한 엇갈려 배치된다.
유지부(20) 및 웨이퍼(W)가 회전하면 회전에 따른 선회류에 의해, 진공 척(21)과 본체부(31)의 간극을 통하여 웨이퍼(W)와 본체부(31)와의 간극에 차가운(가열되지 않은) 공기가 유입됨으로써, 가열 기구(30)의 가열 효율이 저하될 우려가 있다.
이에 대하여, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)는, 유지부(20)와 본체부(31)의 간극에, 복수의 제 1 래버린스 부재(25)와 복수의 제 2 래버린스 부재(37)에 의해 형성되는 래버린스 구조를 마련하는 것으로 하고 있다. 이러한 위치에 래버린스 구조를 마련함으로써, 웨이퍼(W)와 본체부(31)와의 간극에 차가운(가열되지 않은) 공기가 유입되기 어려워지기 때문에, 가열 기구(30)의 가열 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
(가열 기구(30)의 동작)
도 3에 나타내는 바와 같이, 가열 기구(30)와 하방 컵(50)은, 가열 기구(30)의 외주부에 마련된 링 형상의 씰 부재(31d)를 개재하여 접촉하고 있다. 링 형상의 씰 부재(31d)는, 복수의 핀(32)의 상방 및 하방에 각각 마련되어 있다. 이 때문에, 복수의 핀(32)은 가열 기구(30), 하방 컵(50) 및 상하의 씰 부재(31d)에 의해 둘러싸이는 공간(이하, '가열 공간'이라고 기재함) 내에 배치된 상태로 되어 있다.
가열 기구(30)에서는, 먼저 열원(33)에 의해 본체부(31)가 가열된다. 본체부(31)가 가열됨으로써, 본체부(31)에 형성된 복수의 핀(32)이 가열된다.
이어서, 복수의 핀(32) 중 최하단의 핀(32)의 하면을 향해 도입구(34a)로부터 상온의 N2 가스가 토출된다. 이와 같이, 가열 기구(30)에서는, 가열 공간의 하방으로부터 상온의 N2 가스가 공급된다.
가열 공간으로 공급된 상온의 N2 가스는, 가열 공간에 배치된 복수의 핀(32)에 의해 가열된다. 이 때, N2 가스는, 높이 방향으로 인접하는 핀(32) 간의 간극인 유로부(32a)와, 둘레 방향으로 인접하는 핀(32) 간의 간극인 유로부(32b)를 통과함으로써 가열 공간에 빠짐없이 확산된다. 이와 같이, N2 가스를 가열 공간에 빠짐없이 확산시킴으로써, 복수의 핀(32)에 따른 N2 가스의 가열을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 가열 공간의 입구인 도입구(34a)는 가열 공간의 하방에 형성되고, 가열 공간의 출구인 유입구(35a)는 가열 공간의 상방에 형성된다. 이 때문에, 가열 공간에는, 하방으로부터 상방으로 향하는 N2 가스의 흐름이 형성된다. 이에 의해, 가열 공간으로 도입된 N2 가스를 높이 방향으로 배열된 복수의 핀(32)에 대하여 보다 확실하게 접촉시킬 수 있다. 이에 의해서도, 복수의 핀(32)에 따른 N2 가스의 가열을 효율적으로 행할 수 있다.
또한 상술한 바와 같이, 가열 공간은 하방 컵(50) 및 씰 부재(31d)에 의해 밀폐되어 있기 때문에, 가열된 N2 가스가 유입구(35a) 이외의 장소로부터 누출되는 것이 억제된다. 이에 의해, 복수의 핀(32)에 따른 N2 가스의 가열을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 하방 컵(50)은 불소 수지 등의 내약품성이 높은 부재로 형성되기 때문에, 본체부(31)와 비교하여 열전도율은 낮다. 따라서, 하방 컵(50)은 가열 공간의 단열재로서도 기능한다. 따라서, 단열재를 별도 마련하지 않고, 가열 공간으로부터의 방열을 억제할 수 있다.
유입구(35a)에 유입된 가열된 N2 가스(이하, '핫 N2 가스'라고 기재함)는, 유로(35c)를 통하여 토출구(35b)로부터 웨이퍼(W)의 하면을 향해 토출된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 하면 주연부에 핫 N2 가스가 공급됨으로써, 웨이퍼(W)의 하면 주연부가 가열된다. 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 가열하면서, 하면 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 하면 주연부에 약액을 공급함으로써, 약액에 따른 웨이퍼(W)의 하면 주연부의 에칭 처리를 단시간에 완료할 수 있다.
토출구(35b)는 유입구(35a)보다 웨이퍼(W)의 직경 방향 외방에 배치된다. 이와 같이, 웨이퍼(W)의 직경 방향에 있어서 유입구(35a)와 비교하여 웨이퍼(W)의 하면 주연부에 보다 가까운 위치에 토출구(35b)를 배치함으로써, 가열한 N2 가스가 웨이퍼(W)의 하면 주연부에 도달할 때까지의 열 손실을 가급적 저감할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 보다 효율적으로 가열할 수 있다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 가열 기구(30)에 의하면, 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 효율적으로 가열할 수 있다.
최근, 기판의 박형화 및 대경화에 수반하여, 기판에 휨이 발생하기 쉬워지고 있으며, 이러한 기판의 휨을 교정하여 플랫인 상태로 하기 위하여, 진공 척의 대경화가 진행되고 있다. 또한 최근, 기판의 하면 주연부를 보다 넓은 범위에서 에칭하고자 하는 요구가 있고, 이에 수반하여, 하면 노즐이 종래보다 기판의 보다 내측에 배치되는 경향에 있다. 이러한 상황으로부터, 유지부와 하면 노즐과의 사이에 배치되는 가열 기구의 설치 스페이스는 협소화되는 경향에 있다.
이에 대하여, 실시 형태에 따른 가열 기구(30)에 의하면, 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 효율적으로 가열할 수 있기 때문에, 본체부(31)를 소형화할 수 있어, 협소 스페이스에 대하여 본체부(31)를 용이하게 설치할 수 있다.
(변형예)
도 8은 제 1 변형예에 따른 가열 기구의 모식 단면도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 제 1 변형예에 따른 가열 기구(30A)는 본체부(31A)를 구비한다. 본체부(31A)는 상술한 실시 형태에 따른 본체부(31)와 동일한 형상을 가진다.
제 1 변형예에 따른 본체부(31A)는 복수의 핀(32)이 형성되는 제 1 본체부(31A1)와, 유체 토출부(35A)가 형성되는 제 2 본체부(31A2)로 분할된다. 제 1 본체부(31A1)는 원통 형상을 가지고 있고, 외주부에 복수의 핀(32)이 형성된다. 또한, 제 2 본체부(31A2)는 제 1 본체부(31A1)보다 대경 또한 박형의 원통 형상을 가지고 있고, 제 1 본체부(31A1)의 상부에 제 2 본체부(31A2)가 장착됨으로써 본체부(31)와 동일 형상의 본체부(31A)가 형성된다.
제 1 변형예에 따른 유체 토출부(35A)는, 제 1 본체부(31A1)에 형성된 제 1 유로(35c1)와, 제 2 본체부(31A2)에 형성된 제 2 유로(35c2)를 가진다. 제 1 유로(35c1)는 연직 방향을 따라 연장되는 직선 형상의 유로이다. 제 1 유로(35c1)와 제 2 유로(35c2)는 제 1 본체부(31A1)에 제 2 본체부(31A2)가 조립됨으로써 서로 접속되고, 상술한 실시 형태에 따른 유로(35c)와 동일 형상의 유로가 된다.
이와 같이, 본체부(31A)는 복수의 핀(32)이 형성되는 제 1 본체부(31A1)와, 유체 토출부(35A)가 형성되는 제 2 본체부(31A2)로 분할 가능하게 구성된다. 분할 가능하게 구성함으로써, 예를 들면 제 1 본체부(31A1)에는, 제 1 유로(35c1) 및 제 2 유로(35c2) 중 직선 형상의 제 1 유로(35c1)만을 형성하면 되기 때문에, 제 1 본체부(31A1)의 제조가 용이해진다.
또한, 본체부(31A)를 제 1 본체부(31A1)와 제 2 본체부(31A2)로 분할 가능하게 구성함으로써, 제 1 본체부(31A1)와 제 2 본체부(31A2)를 상이한 재료로 형성하는 것이 가능해진다.
예를 들면, 제 1 본체부(31A1)는 제 2 본체부(31A2)와 비교하여 열전도율이 높은 재료로 형성되고, 제 2 본체부(31A2)는 제 1 본체부(31A1)와 비교하여 내약품성이 높은 재료로 형성되어도 된다. 이 경우, 제 1 본체부(31A1)는 예를 들면 알루미늄 등의 금속으로 형성되고, 제 2 본체부(31A2)는 예를 들면 PTFE 또는 PFA 등의 불소 수지로 형성된다.
이와 같이 구성함으로써, 예를 들면 가열 효율을 높이면서, 약액에 따른 본체부(31A)의 부식 등을 억제할 수 있다.
또한, 제 2 본체부(31A2)가 제 1 본체부(31A1)보다 열전도율이 낮은 재료로 형성됨으로써, 핫 N2 가스가 제 1 유로(35c1)를 유통할 시의 열 손실을 저감시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 하면 주연부의 가열 효율을 높일 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 각 핀(32)이 둘레 방향을 따라 연장되는 형상을 가지는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 각 핀(32)은 높이 방향을 따라 연장되어 있어도 된다.
도 9는 제 2 변형예에 따른 가열 기구의 모식 평면도이다. 또한, 도 10은 제 2 변형예에 따른 가열 기구가 구비하는 핀의 모식 사시도이다.
도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 제 2 변형예에 따른 가열 기구(30B)는 높이 방향을 따라 연장되는 복수의 핀(32B)을 구비한다. 복수의 핀(32B)은 가열 기구(30B)의 본체부(31B)의 외주부에 형성되고, 둘레 방향으로 간격을 두고 배열하여 배치된다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 각 핀(32B)에는, 핀(32B)을 외연부로부터 내측을 향해 오목하게 한 유로부(321)가 높이 방향으로 간격을 두고 배열되어 복수 배치된다. 이와 같이, 핀(32B)에 대하여 복수의 유로부(321)를 형성함으로써, N2 가스를 가열 공간에 빠짐없이 확산시킬 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(1)가 원환 형상의 본체부(31)를 구비하고, 복수의 핀(32)이 원환 형상으로 배치되는 경우의 예에 대하여 설명했다. 그러나, 본체부(31) 및 복수의 핀(32)은 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라 배치되어 있으면 되고, 반드시 원환 형상인 것을 요하지 않는다. 예를 들면, 가열 기구의 본체부는 평면으로 봤을 때 원호 형상으로 형성되어도 되며, 이 경우, 복수의 핀은 원호 형상의 본체부의 외주부 또는 내주부에 원호 형상으로 배치되어도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(1)가 하면 노즐(41)을 구비하고, 하면 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 하면 주연부에 대하여 약액을 공급함으로써 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 에칭하는 경우의 예에 대하여 설명했다. 이에 한정되지 않고, 기판 처리 장치(1)는, 예를 들면 가열 기구(30, 30A, 30B)를 이용하여 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 가열하면서, 상면 노즐(71)을 이용하여 웨이퍼(W)의 상면 주연부에 약액을 공급함으로써, 웨이퍼(W) 상면의 주연부를 에칭해도 된다. 또한, 기판 처리 장치(1)는 가열 기구(30, 30A, 30B)를 이용하여 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 가열하면서, 상면 노즐(71)을 이용하여 웨이퍼(W)의 상면 중앙부에 약액을 공급해도 된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 외주부에 있어서의 약액의 온도 저하를 억제할 수 있기 때문에, 에칭 처리의 면내 균일성의 저하를 억제할 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 유체 도입부(34)로부터 상온의 N2 가스가 공급되는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 유체 도입부(34)로부터 공급되는 유체는, N2 가스 이외의 불활성 가스(예를 들면, 아르곤 가스)여도 된다. 또한, 유체 도입부(34)로부터 공급되는 유체는 불활성 가스에 한정되지 않고, 드라이 에어 등의 공기 그 외의 기체여도 된다. 또한, 유체 도입부(34)로부터 공급되는 유체는, 수증기 등의 증기여도 되고, 물 등의 액체여도 된다.
상술해 온 바와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(일례로서 기판 처리 장치(1))는 유지부(일례로서 유지부(20))와, 가열 기구(일례로서 가열 기구(30, 30A, 30B))를 구비한다. 유지부는 기판(일례로서 웨이퍼(W))의 하면 중앙부를 회전 가능하게 유지한다. 가열 기구는 유지부에 유지된 기판의 하면에 대하여, 가열된 유체(일례로서 핫 N2 가스)를 공급한다. 또한, 가열 기구는 복수의 핀(일례로서 복수의 핀(32))과, 열원(일례로서 열원(33))과, 유체 도입부(일례로서 유체 도입부(34))와, 유체 토출부(일례로서 유체 토출부(35, 35A))를 구비한다. 복수의 핀은 기판의 하방 또한 유지부의 외방에 있어서 기판의 둘레 방향을 따라 배치된다. 열원은 복수의 핀을 가열한다. 유체 도입부는 복수의 핀에 유체(일례로서 상온의 N2 가스)를 도입한다. 유체 토출부는 복수의 핀을 통과시킴으로써 가열된 유체를 기판의 하면에 토출한다.
기판의 하방 또한 유지부의 외방에 있어서 기판의 둘레 방향을 따라 복수의 핀을 배치함으로써, 복수의 핀에 의해 가열된 유체를 기판의 하면 주연부에 효율적으로 공급할 수 있다. 따라서, 기판의 하면 주연부의 가열 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판의 하면 주연부를 효율적으로 가열할 수 있기 때문에, 가열 기구를 소형화할 수 있어, 협소 스페이스에 대하여 가열 기구를 용이하게 설치할 수 있다.
복수의 핀은 높이 방향으로 간격을 두고 배열되어 배치되어도 된다. 이에 의해, 예를 들면 복수의 핀을 기판의 직경 방향을 따라 배열하여 배치한 경우에 비해, 기판의 직경 방향에 있어서의 가열 기구의 치수를 작게 억제할 수 있다. 따라서, 가열 기구의 설치 스페이스가 기판의 직경 방향에 있어서 협소한 경우라도, 이러한 협소 스페이스에 대하여 가열 기구를 용이하게 설치할 수 있다.
복수의 핀은 둘레 방향으로 간격을 두고 배열하여 배치되어도 된다. 이와 같이 배치함으로써, 둘레 방향으로 인접하는 핀 간에 높이 방향을 따른 유로(일례로서 유로부(32b))를 형성할 수 있다. 이러한 유로부(32b)를 따라 유체가 흐름으로써, 둘레 방향으로 배열된 복수의 핀에 대하여 유체가 빠짐없이 접촉하게 된다. 이 때문에, 유체를 효율적으로 가열할 수 있어, 기판의 하면 주연부의 가열 효율을 더 향상시킬 수 있다.
열원은 높이 방향으로 연장되는 발열체(일례로서 발열체(33a))를 가지고 있어도 된다. 이에 의해, 높이 방향으로 배열된 복수의 핀을 균등하게 가열할 수 있다.
복수의 핀은 열원보다 외방에 배치되어도 된다. 복수의 핀을 열원보다 외방에 배치함으로써, 복수의 핀을 열원보다 내방에 배치한 경우에 비해 복수의 핀의 표면적을 크게 할 수 있다. 따라서, 예를 들면 가열 기구를 대형화시키지 않고, 기판의 하면 주연부의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 유지부보다 외방, 또한 복수의 핀 및 열원보다 내방에 배치된 단열재(일례로서 단열재(36))를 더 구비하고 있어도 된다. 이에 의해, 가열 기구로부터 발해지는 열이 유지부에 전해지는 것을 억제할 수 있다.
유체 토출부는 유입구(일례로서 유입구(35a))와, 토출구(일례로서 토출구(35b))와, 유로(일례로서 유로(35c))를 구비하고 있어도 된다. 유입구는 기판의 주연부보다 내방에 배치되고, 복수의 핀을 통과시킴으로써 가열된 유체가 유입된다. 토출구는 유입구보다 외방에 배치되고, 기판의 하면을 향해 개구된다. 유로는 유입구와 토출구를 연통한다.
이와 같이, 기판의 직경 방향에 있어서 유입구와 비교하여 기판의 하면 주연부에 보다 가까운 위치에 토출구를 배치함으로써, 가열된 유체가 기판의 하면 주연부에 도달할 때까지의 열 손실을 가급적 저감시킬 수 있다. 따라서, 기판의 하면 주연부를 보다 효율적으로 가열할 수 있다.
가열 기구(일례로서 본체부(31A))는 복수의 핀이 형성되는 제 1 본체부(일례로서 제 1 본체부(31A1))와, 제 1 본체부와 별체이며, 유체 토출부(일례로서 유체 토출부(35A))가 형성되는 제 2 본체부(일례로서 제 2 본체부(31A2))를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 제 1 본체부는 제 2 본체부와 비교하여 열전도율이 높은 재료로 형성되어도 되고, 제 2 본체부는 제 1 본체부와 비교하여 내약품성이 높은 재료로 형성되어도 된다. 이에 의해, 가열 효율을 높이면서, 약액에 따른 가열 기구의 부식 등을 억제할 수 있다.
가열 기구(일례로서 본체부(31))는 적어도 기판의 하면과 대향하는 면이 내약품성을 가지는 재료에 의해 코팅되어도 된다. 약액이 부착할 우려가 있는 개소를 내약품성이 높은 재료로 코팅함으로써, 가열 효율을 높이면서, 약액에 따른 가열 기능의 부식 등을 억제할 수 있다.
실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 기판의 하면 주연부에 약액을 토출하는 노즐(일례로서 하면 노즐(41))을 구비하고 있어도 된다. 기판의 하면 주연부를 가열 기구에 의해 가열하면서, 노즐로부터 기판의 하면 주연부에 약액을 공급함으로써, 약액에 따른 기판의 하면 주연부의 에칭 처리를 단시간에 완료할 수 있다.
유지부는 둘레 방향으로 연장되고, 서로 간격을 두고 배치된 복수의 제 1 래버린스 부재(일례로서 제 1 래버린스 부재(25))를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 가열 기구는 둘레 방향으로 연장되고, 복수의 제 1 래버린스 부재와 엇갈려 배치된 복수의 제 2 래버린스 부재(일례로서 제 2 래버린스 부재(37))를 구비하고 있어도 된다.
유지부와 가열 기구와의 간극에 래버린스 구조를 마련함으로써, 기판과 가열 기구와의 간극에 차가운(가열되지 않은) 공기가 유입되기 어려워지기 때문에, 가열 기구의 가열 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실로, 상기한 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기의 실시 형태는 첨부한 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.

Claims (11)

  1. 기판의 하면 중앙부를 회전 가능하게 유지하는 유지부와,
    상기 기판의 하면에 대하여, 가열된 유체를 공급하는 가열 기구
    를 구비하고,
    상기 가열 기구는,
    상기 기판의 하방 또한 상기 유지부의 외방에 있어서, 상기 기판의 둘레 방향을 따라 배치된 복수의 핀과,
    상기 복수의 핀을 가열하는 열원과,
    상기 복수의 핀에 상기 유체를 도입하는 유체 도입부와,
    상기 복수의 핀을 통과시킴으로써 가열된 상기 유체를 상기 기판의 하면에 토출하는 유체 토출부
    를 구비하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 핀은,
    높이 방향으로 간격을 두고 배열하여 배치되는, 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 핀은,
    상기 둘레 방향으로 간격을 두고 배열하여 배치되는, 기판 처리 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 열원은,
    상기 높이 방향으로 연장되는 발열체를 가지는, 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 핀은,
    상기 열원의 외방에 배치되는, 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지부의 외방, 또한 상기 복수의 핀 및 상기 열원의 내방에 배치된 단열재를 더 구비하는, 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 토출부는,
    상기 기판의 주연부보다 내측에 배치되고, 상기 복수의 핀을 통과시킴으로써 가열된 상기 유체가 유입되는 유입구와,
    상기 유입구보다 외방에 배치되고, 상기 기판의 하면을 향해 개구되는 토출구와,
    상기 유입구와 상기 토출구를 연통하는 유로
    를 구비하는, 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 기구는,
    상기 복수의 핀이 형성되는 제 1 본체부와,
    상기 제 1 본체부와 별체이며, 상기 유체 토출부가 형성되는 제 2 본체부
    를 구비하고,
    상기 제 1 본체부는,
    상기 제 2 본체부와 비교하여 열전도율이 높은 재료로 형성되고,
    상기 제 2 본체부는,
    상기 제 1 본체부와 비교하여 내약품성이 높은 재료로 형성되는, 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 기구는,
    적어도 상기 기판의 하면과 대향하는 면이 내약품성을 가지는 재료에 의해 코팅되는, 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 하면 주연부에 약액을 토출하는 노즐
    을 구비하는, 기판 처리 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지부는,
    상기 둘레 방향으로 연장되고, 서로 간격을 두고 배치된 복수의 제 1 래버린스 부재
    를 구비하고,
    상기 가열 기구는,
    상기 둘레 방향으로 연장되고, 상기 복수의 제 1 래버린스 부재와 엇갈려 배치된 복수의 제 2 래버린스 부재
    를 구비하는, 기판 처리 장치.
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