KR20210038380A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에칭량의 면내 분포를 저감시킬 수 있고, 또한 에칭 처리후의 기판의 청정도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 유지한 기판을 회전 가능한 회전 유지부와, 회전하는 상기 기판의 면의 중심 영역에 제1 액을 공급 가능한 제1 처리액 공급부와, 회전하는 상기 기판의 면의 중심 영역에 제2 액을 공급 가능한 제2 처리액 공급부와, 상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 외측에 설치되고, 상면이 상기 기판의 상기 처리액이 공급되는 면과 근접하여 평행한 제1 위치와, 상기 제1 위치로부터 떨어진 제2 위치의 사이에서 이동 가능한, 기판의 둘레 가장자리를 따르는 형상을 갖는 제어체를 구비하고 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE TREATMENT DEVICE}
본 발명의 실시형태는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치나 플랫 패널 디스플레이 등의 제조 공정에서는, 웨이퍼나 유리 기판 등의 기판의 표면에 형성된 막에, 에칭액을 공급하여 원하는 패턴을 형성하고 있다.
이러한 에칭 처리를 행하는 장치로서, 회전시킨 기판의 중심 영역에 에칭액을 공급하는 기판 처리 장치가 제안되어 있다. 이 경우, 기판의 중심 영역에 공급된 에칭액은, 원심력에 의해 기판의 둘레 가장자리 방향으로 퍼지기 때문에, 기판의 표면이 공급된 에칭액으로 에칭 처리되게 된다.
여기서, 에칭 처리는, 에칭액과 에칭 대상이 되는 제거 부분의 화학 반응에 의해 행해지기 때문에, 에칭액이 제거 부분에 접촉하고 있는 시간을 확보해야 한다. 이 경우, 기판의 회전수를 높게 하면, 에칭액의 배출 속도가 빨라지기 때문에, 에칭 반응이 진행되지 않는다.
따라서, 에칭 처리를 할 때에는, 린스액 등의 세정액에 의한 세정 처리 등의 경우에 비교하여 기판의 회전수를 낮게 하고 있다. 기판의 회전수를 낮게 하면, 에칭액의 배출 속도가 느려지기 때문에, 에칭액이 제거 부분에 접촉하고 있는 시간을 길게 할 수 있다. 그것에 의해, 에칭 대상물에 대하여 적절하게 에칭 반응시킬 수 있어, 적절한 에칭 처리를 할 수 있다.
그런데, 기판의 둘레 가장자리 근방에서는, 표면 장력에 의해 에칭액이 외부로 배출되기 어려워진다. 또한, 에칭 처리의 경우에는 기판의 회전수를 낮게 하기 때문에 원심력이 작아진다. 그 때문에, 원심력에 의한 에칭액의 배출이 어려워지고, 기판의 둘레 가장자리 근방에 에칭액이 체류하기 쉬워진다. 이 경우, 기판의 중심 영역에 공급된 에칭액은, 제거 부분과의 화학 반응을 행하면서 기판의 둘레 가장자리 방향으로 흐른다. 그 때문에, 기판의 둘레 가장자리 근방에 흘러 온 에칭액은 이미 사용된 에칭액, 즉 제거 부분과의 반응 성능이 저하된 에칭액이 된다. 반응 성능이 저하된 에칭액이 기판의 둘레 가장자리 근방에 체류하면, 기판의 둘레 가장자리 근방에서의 에칭 레이트가 저하되어, 기판의 표면에서의 에칭 레이트의 균일성이 손상되게 된다.
그 때문에, 기판을 배치하는 배치부에 오목부를 형성하고, 오목부의 내부에 기판을 수납했을 때에, 배치부의 오목부가 개구된 면과 기판의 표면(에칭 처리를 하는 면)이 단차가 없도록 한 기판 처리 장치가 제안되어 있다. 배치부의 면과 기판의 표면이 단차가 없게 되어 있으면, 기판의 표면이 실질적으로 연장된 것이 되므로, 기판의 둘레 가장자리 근방에서의 표면 장력을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 기판의 둘레 가장자리 근방으로 흘러 온 에칭액을 배치부의 면에 배출하는 것이 용이해진다. 이와 같이 하면, 반응 성능이 저하된 에칭액이 기판의 둘레 가장자리 근방에 체류하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 기판의 표면에서의 에칭 레이트의 균일성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 일반적으로는, 에칭 처리에 이어서, 린스액 등의 세정액에 의한 세정 처리가 행해진다. 예컨대, 전술한 기판 처리 장치에서는, 오목부의 내부에 기판을 수납한 상태로, 기판의 중심 영역에 린스액 등의 세정액이 공급되게 된다. 그 때문에, 에칭 처리후의 린스 처리에서, 배치부의 면과 기판(기판의 둘레 가장자리)의 간극에 있는, 에칭 처리에서 잔류한 에칭액을 린스액으로 씻어낼 수 없다. 즉, 배치부의 면과 기판의 간극에 에칭액이 들어가, 기판의 외주면에 잔류한 상태가 된다. 이 상태에서 린스액을 공급하더라도, 간극에 에칭액 및 처리가 끝난 린스액이 체류하여 잔류하게 된다. 따라서, 에칭 처리후의 기판의 세정도가 저하될 우려가 있다.
따라서, 에칭 레이트의 균일성을 향상시킬 수 있고, 또한, 에칭 처리후의 기판의 청정도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치의 개발이 요구되고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평7-221062호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 에칭 레이트의 균일성을 향상시킬 수 있고, 또한 에칭 처리후의 기판의 청정도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 유지한 기판을 회전 가능한 회전 유지부와, 회전하는 상기 기판의 면의 중심 영역에 제1 액을 공급 가능한 제1 처리액 공급부와, 회전하는 상기 기판의 면의 중심 영역에 제2 액을 공급 가능한 제2 처리액 공급부와, 상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 외측에 설치되고, 상면이 상기 기판의 상기 처리액이 공급되는 면과 근접하여 평행한 제1 위치와, 상기 제1 위치로부터 떨어진 제2 위치의 사이에서 이동 가능한, 기판의 둘레 가장자리를 따르는 형상을 갖는 제어체를 구비하고 있다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 에칭 레이트를 향상시킬 수 있고, 또한 에칭 처리후의 기판의 청정도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치가 제공된다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 예시하기 위한 모식도이다.
도 2는 유동 제어부를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 3은 도 1에서의 A부의 모식 확대도이다.
도 4는 유동 제어부가 설치되어 있지 않은 경우의 에칭액의 유동 상태를 예시하기 위한 모식 단면도이다.
도 5는 유동 제어부의 구성을 예시하기 위한 모식도이다.
도 6은 도 5에서의 유동 제어부를 화살표 B의 방향에서 본 도면이다.
도 7은 유동 제어부의 구성을 예시하기 위한 모식도이다.
도 8은 기판 처리 장치의 작용을 예시하기 위한 플로우차트이다.
도 9는 가열부를 예시하기 위한 모식 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 실시형태에 관해 예시한다. 각 도면 중 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 적절하게 생략한다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 예컨대 반도체 장치나 플랫 패널 디스플레이 등의 미세 구조체의 제조 공정에서 이용할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼나 유리 기판 등의 기판의 표면에 형성된 막을 에칭 처리하는 공정에서 이용할 수 있다.
(제1 실시형태)
도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)를 예시하기 위한 모식도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(1)에는, 회전 유지부(10), 공급부(20), 유동 제어부(30) 및 컨트롤러(40)를 갖는다.
이하에서는, 일례로서, 복수의 제어체(31)가 설치되는 경우를 예시하지만, 제어체(31)는 회전 유지부(10)에 유지된 기판(100)의 둘레 가장자리를 따라 1개 설치할 수도 있다. 복수의 제어체(31)를 설치하는 경우에는, 기판(100)의 둘레 가장자리를 둘러싸는 하나의 제어체(31)를 분할하면 된다. 복수로 분할된 제어체(31)의 각각은, 기판(100)의 둘레 가장자리를 따라 만곡된 형태를 갖는다. 예컨대, 복수로 분할된 제어체(31)의 각각은, 기판(100)의 둘레 가장자리를 둘러싸고 있다. 예컨대, 복수로 분할된 제어체(31)의 각각은, 기판(100)의 둘레 가장자리를 따라 만곡된 형상으로 설치된다. 또한, 본 실시예에서는 원반형의 웨이퍼로 기재하고 있지만, 직사각형 위의 기판이라면 직사각형의 프레임형으로 기판의 둘레 가장자리를 둘러싼다.
컨트롤러(40)는, 예컨대 CPU(Central Processing Unit) 등의 연산부와, 메모리 등의 기억부를 갖는다. 컨트롤러(40)는, 예컨대 컴퓨터 등이다.
컨트롤러(40)는, 예컨대 기억부에 저장되어 있는 제어 프로그램에 기초하여, 기판 처리 장치(1)에 설치된 각 요소의 동작을 제어한다.
예컨대, 후술하는 바와 같이, 컨트롤러(40)는, 처리액 공급부(24)(제1 처리액 공급부의 일례에 상당)와, 처리액 공급부(25, 26)(제2 처리액 공급부의 일례에 상당)와, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에서의 처리액의 유동을 제어하는 제어체(31)의 이동을 제어한다. 그리고, 예컨대, 컨트롤러(40)는, 처리액 공급부(24)에, 에칭액(101)(제1 액의 일례에 상당)을 공급하게 하는 경우에는, 제어체(31)의 상면(31a)이, 에칭액(101)이 공급되는 기판(100)의 표면(100a)와 근접하여 평행한 위치(제1 위치의 일례에 상당)로 복수의 제어체(31)를 이동시킨다. 또한, 예컨대, 컨트롤러(40)는, 처리액 공급부(25, 26)에 세정액(제2 액의 일례에 상당)을 공급하게 하는 경우에는, 제어체(31)의 상면(31a)이 표면(100a)과 근접하여 평행한 위치로부터 하측으로 떨어진 오목부(11a2)의 내부(제2 위치의 일례에 상당)로 복수의 제어체(31)를 이동시킨다. 제어체(31)에 관한 상세한 것은 후술한다.
회전 유지부(10)는, 기판(100)을 유지하고, 유지한 기판(100)을 회전시킨다. 회전 유지부(10)는, 예컨대 회전부(11), 유지부(12) 및 회수부(13)를 갖는다.
회전부(11)는, 예컨대 배치부(11a), 샤프트(11b) 및 회전 구동부(11c)를 갖는다.
배치부(11a)는 판형을 띤다. 배치부(11a)의 형상은, 예컨대 기판(W)과 동일한 원형상이며, 배치부(11a)의 크기는 기판(100)보다 크다. 배치부(11a)의 복수의 유지부(12)가 설치된 측의 면[기판(100)과 대향하는 면](11a1)에는 오목부(11a2)가 형성된다. 오목부(11a2)는 배치부(11a)의 둘레 가장자리를 따라 형성된다. 오목부(11a2)는, 면(11a1)의 둘레 가장자리에 형성된 소정의 폭의 홈이다. 오목부(11a2)의 내부에는 유동 제어부(30)의 제어체(31)를 수납할 수 있다. 제어체(31)가 오목부(11a2)의 내부에 수납되었을 때에는, 제어체(31)의 상면(31a)과 배치부(11a)의 면(11a1)이 단차가 없거나, 또는 제어체(31)의 상면(31a)이 면(11a1)보다 약간 하측[샤프트(11b)측]으로 되어 있다. 제어체(31)가 상승해 있으면, 기판(100)의 건조시에 고속 회전했을 때, 제어체(31)에 의해 기판(100)의 외주부에 난류를 발생시켜 버려, 기판(100)의 둘레 가장자리로부터 비산되는 처리액이, 그 난류에 의해 처리실 내에 비산 혹은 기판(100)의 표면에 재부착될 우려가 있다.
샤프트(11b)는 기둥형을 띠며, 배치부(11a)의 기판(100)이 배치되는 측과는 반대측의 면에 접속되어 있다. 예컨대, 샤프트(11b)는 배치부(11a)와 일체로 형성할 수 있다.
회전 구동부(11c)는 샤프트(11b)를 통해 배치부(11a)를 회전시킨다. 또한, 회전 구동부(11c)는, 배치부(11a)의 회전 속도와 회전 방향을 제어 가능한 것이다. 회전 구동부(11c)는, 예컨대 서보 모터 등의 제어 모터를 구비한 것이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 유지부(12)는 기둥형을 띠며, 배치부(11a)의 면(11a1)의 둘레 가장자리 근방에 설치된다. 유지부(12)는 복수 설치된다. 복수의 유지부(12)의 기판(100)측의 측면에는 절결부(12a)가 형성되고, 복수의 절결부(12a)의 내부에 기판(100)의 단부면이 접촉하여 유지되게 되어 있다. 이와 같이 하면, 원심력으로 기판(100)의 위치가 어긋나는 것을 억제할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 회수부(13)는, 예컨대 컵(13a) 및 이동부(13b)를 갖는다.
컵(13a)은 통형을 띤다. 컵(13a)의 내부에는, 배치부(11a), 샤프트(11b) 및 유지부(12)가 설치된다. 즉, 컵(13a)은 배치부(11a)를 둘러싸고 있다. 컵(13a)은, 배치부(11a)에 유지된 기판(100)의 표면(100a)이 노출되도록 개구되어 있다. 컵(13a)의 하방측의 단부에는 바닥판(도시하지 않음)이 마련된다. 샤프트(11b)는, 바닥판에 형성된 구멍(도시하지 않음)의 내부를 삽입 관통하고 있다. 샤프트(11b)의 하방측의 단부는, 컵(13a)의 외측에 마련되고, 회전 구동부(11c)가 접속된다. 컵(13a)의 바닥판에는, 배관을 통해 회수 탱크를 접속할 수 있다. 기판(100)의 표면(100a)에 공급되고, 원심력에 의해 기판(100)의 외부로 배출된 처리액은, 컵(13a)의 내벽에 의해 포착된다. 컵(13a)의 개구측은, 기판(100)의 직경 방향 내측을 향해 경사져 있기 때문에, 컵(13a)의 외부에 처리액이 비산하는 것을 억제할 수 있다. 컵(13a)의 내벽에 의해 포착된 처리액은, 컵(13a)의 내부에 수납되고, 배관을 통해 회수 탱크로 보낸다.
이동부(13b)는, 회전부(11)의 중심축 방향에서의 컵(13a)의 위치를 변화시킨다. 이동부(13b)는, 예컨대 에어 실린더 등을 구비하고 있다. 예컨대, 처리액을 기판(100)의 표면(100a)에 공급할 때에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 이동부(13b)에 의해 컵(13a)의 위치를 상승시켜 컵(13a)의 내부에 기판(100)이 위치하도록 한다. 이와 같이 하면, 기판(100)의 외부로 배출된 처리액을 포착하는 것이 용이해진다. 한편, 유지부(12)에 기판(100)을 배치할 때나, 유지부(12)로부터 기판(100)을 꺼낼 때에는, 이동부(13b)에 의해 컵(13a)의 위치를 하강시켜 컵(13a)의 개구 근방에 유지부(12)가 위치하도록 한다. 이와 같이 하면, 기판(100)의 전달이 용이해진다.
공급부(20)는, 회전 유지부(10)에 유지된 기판(100)의 표면(100a)에 처리액을 공급한다.
공급부(20)는, 예컨대 노즐(21), 아암(22), 아암 구동부(23), 처리액 공급부(24), 처리액 공급부(25) 및 처리액 공급부(26)를 갖는다.
노즐(21)은, 배치부(11a)의 샤프트(11b)가 설치되는 측과는 반대측에 설치한다. 노즐(21)의 배치부(11a) 측의 단부에는 토출구(21a)를 형성한다. 노즐(21)의 내부에는 처리액을 토출구(21a)로 유도하기 위한 공간을 마련한다. 노즐(21)의 토출구(21a)측과는 반대측의 단부나 노즐(21)의 측면에는, 노즐(21)의 내부에 처리액을 공급하기 위한 공급구를 형성한다.
아암(22)은, 한쪽 단부측에 노즐(21)을 유지하고, 유지한 노즐(21)의 위치를 이동시킨다. 아암(22)은, 예컨대 샤프트(11b)의 중심축에 평행한 축을 회전 중심으로 하여 선회 가능한 것으로 한다. 예컨대, 처리액을 기판(100)의 표면(100a)에 공급할 때에는, 아암(22)은, 노즐(21)의 토출구(21a)가 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역의 상측에 위치하도록 노즐(21)의 위치를 이동시킨다. 유지부(12)에 기판(100)을 전달할 때에는, 아암(22)은 배치부(11a)의 외측으로 노즐(21)을 후퇴시킨다.
아암 구동부(23)는, 예컨대 에어 실린더나 서보 모터 등의 제어 모터를 갖는다.
처리액 공급부(24)는 처리액의 일종인 에칭액(101)을 노즐(21)에 공급한다. 에칭액(101)은 가열된 것으로 한다. 즉, 처리액 공급부(24)는, 회전하는 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에, 가열된 에칭액(101)을 공급한다.
처리액 공급부(24)는, 예컨대 탱크(24a), 공급부(24b), 처리액 제어부(24c) 및 가열부(24d)를 갖는다.
탱크(24a)는 내부에 에칭액(101)을 수납한다. 에칭액(101)으로는, 예컨대 불산과 질산을 포함하는 액, 불산과 아세트산과 질산을 포함하는 액, 인산을 포함하는 액 등이다.
공급부(24b)는, 탱크(24a)의 내부에 수납되어 있는 에칭액(101)을 노즐(21)에 공급한다. 공급부(24b)는, 예컨대 케미컬 펌프 등이다.
처리액 제어부(24c)는, 공급부(24b)와 노즐(21) 사이에 설치할 수 있다. 처리액 제어부(24c)는, 예컨대 에칭액(101)의 유량이나 압력 등을 제어한다. 또한, 처리액 제어부(24c)는 에칭액(101)의 공급과 공급의 정지를 제어한다.
여기서, 에칭액(101)의 온도가 높아지면, 에칭액(101)과 제거 부분의 반응이 촉진되기 때문에, 에칭 레이트의 향상, 나아가서는 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 그 때문에, 탱크(24a)의 내부에는 가열부(24d)를 설치한다. 가열부(24d)는, 예컨대 통전에 의해 주울열을 발생시키는 히터 등으로 한다.
이 경우, 가열부(24d)는, 에칭액(101)의 종류에 따라서 에칭액(101)의 온도를 변화시킨다. 예컨대, 에칭액(101)이 불산과 아세트산과 질산을 포함하는 액인 경우에는, 가열부(24d)는, 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에 공급된 에칭액(101)의 온도가 80℃ 정도가 되도록, 탱크(24a)에 수납되어 있는 에칭액(101)을 가열한다. 예컨대, 에칭액(101)이 인산을 포함하는 액인 경우에는, 가열부(24d)는, 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에 공급된 에칭액(101)의 온도가 160℃ 정도가 되도록, 탱크(24a)에 수납되어 있는 에칭액(101)을 가열한다.
탱크(24a), 공급부(24b), 처리액 제어부(24c) 및 이들을 접속하는 배관의 적어도 에칭액(101)과 접촉하는 부분은, 내열성과 내약품성이 높은 재료를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 이들을 불소 수지 등으로 형성하거나, 불소 수지 등을 코팅하거나 한다.
에칭액(101)의 성분이나 온도는 예시한 것에 한정되는 것은 아니며, 제거 부분의 재료에 따라서 적절하게 변경할 수 있다. 이 경우, 에칭액(101)의 성분 및 온도와, 제거 부분의 재료의 관계는, 예컨대 미리 실험이나 시뮬레이션을 행함으로써 구한다.
처리액 공급부(25)는, 처리액의 일종인 알칼리 세정액(102)을 노즐(21)에 공급한다. 즉, 처리액 공급부(25)는, 회전하는 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에 알칼리 세정액(102)을 공급한다.
처리액 공급부(25)는, 예컨대 탱크(25a), 공급부(25b) 및 처리액 제어부(25c)를 갖는다.
탱크(25a)는 내부에 알칼리 세정액(102)을 수납할 수 있다. 알칼리 세정액(102)은, 예컨대 APM(암모니아와 과산화수소수의 혼합액) 등이다.
공급부(25b)는, 탱크(25a)의 내부에 수납되어 있는 알칼리 세정액(102)을 노즐(21)에 공급한다. 공급부(25b)는, 예컨대 케미컬 펌프 등으로 한다.
처리액 제어부(25c)는, 공급부(25b)와 노즐(21) 사이에 설치할 수 있다. 처리액 제어부(25c)는, 예컨대 알칼리 세정액(102)의 유량이나 압력 등을 제어한다. 또한, 처리액 제어부(25c)는 알칼리 세정액(102)의 공급과 공급의 정지를 제어한다.
탱크(25a), 공급부(25b), 처리액 제어부(25c) 및 이들을 접속하는 배관의 적어도 알칼리 세정액(102)과 접촉하는 부분은, 내약품성이 높은 재료를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 알칼리 세정액(102)의 경우는, 반드시 내열성이 높은 재료로 할 필요는 없지만, 처리액 공급부(24)의 경우와 동일하게 한다. 예컨대, 이들을 불소 수지 등으로 형성하거나, 불소 수지 등을 코팅하거나 한다. 이와 같이 하면, 구성이 동일한 처리액 공급부를 설치하면 되기 때문에, 기판 처리 장치(1)의 제조 공정을 간략화할 수 있다.
알칼리 세정액(102)에 의한 세정은, 에칭액(101)에 의한 에칭 처리의 후에 행한다. 그 때문에, 알칼리 세정액(102)에 의한 세정은, 에칭액(101)의 종류에 따라서는 생략할 수도 있다. 예컨대, 에칭액(101)이 인산을 포함하는 액인 경우에는 알칼리 세정액(102)에 의한 세정을 행하고, 에칭액(101)이 불산과 아세트산과 질산을 포함하는 액인 경우에는 알칼리 세정액(102)에 의한 세정을 생략한다.
그 때문에, 처리액 공급부(25)는 필요에 따라서 설치한다. 다만, 처리액 공급부(25)가 설치되어 있으면, 에칭액(101)의 종류가 변경된 경우의 대응이 용이해진다.
처리액 공급부(26)는, 처리액의 일종인 린스액(103)을 노즐(21)에 공급한다. 린스액(103)은 세정액의 일종이다. 처리액 공급부(26)는, 회전하는 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에 린스액(103)을 공급한다.
처리액 공급부(26)는, 예컨대 탱크(26a), 공급부(26b) 및 처리액 제어부(26c)를 갖는다.
탱크(26a)는 내부에 린스액(103)을 수납할 수 있다. 린스액(103)은, 예컨대 순수 등이다.
공급부(26b)는, 탱크(26a)의 내부에 수납되어 있는 린스액(103)을 노즐(21)에 공급한다. 공급부(26b)는, 예컨대 케미컬 펌프 등으로 한다.
처리액 제어부(26c)는, 공급부(26b)와 노즐(21) 사이에 설치한다. 처리액 제어부(26c)는, 예컨대 린스액(103)의 유량이나 압력 등을 제어한다. 또한, 처리액 제어부(26c)는 린스액(103)의 공급과 공급의 정지를 제어한다.
탱크(26a), 공급부(26b), 처리액 제어부(26c) 및 이들을 접속하는 배관은, 반드시 내약품성이 높은 재료 및 내열성이 높은 재료를 이용하여 형성할 필요는 없지만, 처리액 공급부(24)의 경우와 동일하게 한다. 예컨대, 이들을 불소 수지 등으로 형성하거나, 불소 수지 등을 코팅하거나 한다. 이와 같이 하면, 구성이 동일한 처리액 공급부를 설치하면 되기 때문에, 기판 처리 장치(1)의 제조 공정을 간략화한다.
또한, 이상에서는, 하나의 노즐(21)에 처리액 공급부(24~26)를 접속하는 경우를 예시했지만, 복수의 노즐(21)을 설치할 수도 있다. 예컨대, 처리액 공급부(24~26)마다 노즐(21)을 설치한다. 에칭액(101)을 공급하는 처리액 공급부(24)에 대하여 하나의 노즐(21)을 설치하고, 알칼리 세정액(102)이나 린스액(103) 등의 세정액을 공급하는 처리액 공급부(25, 26)에 대하여 하나의 노즐(21)을 설치한다. 노즐(21)을 겸용화하면 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다. 처리액의 성질에 따라서 노즐(21)을 설치하면, 처리액의 변질을 억제하는 것이 용이해진다.
예컨대, 처리액이 전술한 것이라면, 도 1에 도시한 바와 같이, 하나의 노즐(21)에 처리액 공급부(24~26)를 접속한다.
도 2는 유동 제어부(30)를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 2는 에칭액(101)의 유동 상태를 제어하는 경우의 제어체(31)의 위치를 나타내고 있다.
도 3은 도 1에서의 A부의 모식 확대도이다.
도 4는 유동 제어부(30)가 설치되어 있지 않은 경우의 에칭액(101)의 유동 상태를 예시하기 위한 모식 단면도이다.
여기서, 에칭액(101)을 이용한 에칭 처리는, 에칭액(101)과 에칭 대상이 되는 제거 부분의 화학 반응에 의해 행해진다. 이 화학 반응에는 어느 정도의 시간이 필요하기 때문에, 에칭액(101)과 에칭 대상이 되는 제거 부분이 어느 정도의 동안 접촉하고 있을 필요가 있다. 이 경우, 기판(100)의 회전수를 높게 하면, 에칭액(101)의 배출 속도가 빨라진다. 따라서, 에칭 처리를 행할 때에는, 린스액(103) 등의 세정액에 의한 세정 처리의 경우에 비교하여 기판(100)의 회전수를 낮게 한다. 기판(100)의 회전수를 낮게 하면, 에칭액(101)의 배출 속도가 느려지기 때문에, 에칭액(101)이 제거 부분에 접촉하고 있는 시간을 길게 한다.
그런데, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에서는, 표면 장력에 의해 에칭액(101)이 외부로 배출되기 어려워진다. 또한, 에칭 처리의 경우에는 기판(100)의 회전수를 낮게 하기 때문에 원심력이 작아진다. 그 때문에, 원심력에 의한 에칭액(101)의 배출이 어려워지고, 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 에칭액(101)이 체류하기 쉬워진다. 이 경우, 기판(100)의 중심 영역에 공급된 에칭액(101)은, 에칭 대상이 되는 제거 부분과의 화학 반응을 행하면서 기판(100)의 둘레 가장자리 방향으로 흐른다. 그 때문에, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방으로 흘러 온 에칭액(101)은 이미 에칭 대상이 되는 제거 부분과의 화학 반응이 행해진 에칭액(101), 즉 제거 부분과의 반응 성능이 저하된 에칭액(101)이 된다. 반응 성능이 저하된 에칭액(101)이 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 체류하면, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에서의 에칭 대상이 되는 제거 부분과의 화학 반응이 진행되지 않게 된다. 즉, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에서의 에칭 레이트가 저하되어, 기판(100)의 표면(100a)에서의 중앙 영역의 에칭 레이트와 둘레 가장자리 영역의 에칭 레이트에 차이가 생기게 된다.
그 때문에, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 에칭액(101)을 이용하여 기판(100)의 에칭 처리를 행하는 경우에는, 기판(100)의 외측에 유동 제어부(30)의 제어체(31)가 위치하도록 하고 있다. 즉, 복수의 제어체(31)의 상면(31a)이, 기판(100)의 처리액이 공급되는 표면(100a)과 근접하여 평행하게 나란하도록 하고 있다. 이와 같이 하면, 에칭액(101)이 기판(100)으로부터 제어체(31)로 흐르기 때문에, 도 3에 도시한 바와 같이, 에칭액(101)의 표면 장력이 커지는 부분이 제어체(31)의 외주 가장자리측으로 이동한다. 그 결과, 반응 성능이 저하된 에칭액(101)이 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 체류하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 반응 성능이 저하되지 않은 에칭액(101)을 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 원활하게 공급할 수 있다. 그 때문에, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방의 에칭 레이트의 저하를 방지할 수 있어, 기판(100)의 중심 영역과 둘레 가장자리 근방의 에칭 레이트의 균일성을 도모할 수 있다.
이 경우, 도 3에 도시한 바와 같이, 제어체(31)의 상면(31a)과 기판(100)의 표면(100a)이 단차가 없거나, 또는 제어체(31)의 상면(31a)이 표면(100a)보다 약간 하측[배치부(11a)측]이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 에칭액(101)이 제어체(31)로 옮겨갈 때의 저항을 억제할 수 있기 때문에, 에칭액(101)을 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 원활하게 공급하는 것이 더욱 용이해진다.
또한, 제어체(31)의 측면과 기판(100)의 측면이 접촉하면, 파티클이 발생하거나 기판(100)이 손상되거나 할 우려가 있다. 그 때문에, 도 3에 도시한 바와 같이, 제어체(31)의 기판(100)측의 측면(31b)과 기판(100)의 측면 사이에는, 약간의 간극(S)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 제어체(31)의 측면(31b)과 기판(100)의 측면의 접촉을 방지하기 위한 간극(S)은, 작은 치수이면 충분하므로, 에칭액(101)이 간극(S)을 통해 기판(100)의 이면(100b)측으로 새는 양은 적게 할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어체(31)의 측면(31b)은 경사면으로 한다. 측면(31b)은, 일단이 기판(100)에 근접하고, 타단이 기판(100)과 멀어지는 방향으로 경사지게 한다. 즉, 제어체(31)의 측면(31b)과 기판(100)의 중심 사이의 거리는, 배치부(11a)측이 될수록 커진다. 이와 같이 하면, 기판(100)의 측면(베벨면)이 외측으로 돌출된 곡면이라 하더라도, 제어체(31)의 상면(31a)과 기판(100)의 표면(100a) 사이의 거리를 작게 하는 것이 용이해진다. 그 때문에, 에칭액(101)이 제어체(31)로 옮겨갈 때의 저항을 억제하거나, 에칭액(101)이 간극(S)을 통해 기판(100)의 이면(100b)측으로 새는 것을 억제하거나 하는 것이 용이해진다.
여기서, 후술하는 바와 같이, 에칭액(101)을 이용한 에칭 처리에 이어서, 알칼리 세정액(102)이나 린스액(103) 등의 세정액을 이용한 세정 처리가 행해진다. 예컨대, 회전하는 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에 알칼리 세정액(102)을 공급할 수 있다. 예컨대, 회전하는 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에 린스액(103)을 공급할 수 있다. 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에 공급된 세정액은, 원심력에 의해 기판(100)의 표면(100a)을 흘러 기판(100)의 외측으로 배출된다.
그런데, 기판(100)의 외측에 제어체(31)가 위치하고 있으면, 제어체(31)와 기판(100) 사이의 간극(S)에 처리액이 남아, 에칭 처리후의 기판(100)의 청정도가 저하될 우려가 있다.
따라서, 린스액(103) 등의 세정액을 이용한 세정 처리를 행할 때, 바람직하게는, 세정 처리의 개시전에 제어체(31)를 배치부(11a)측으로 이동시키도록 하고 있다. 예컨대, 후술하는 도 7에 도시한 바와 같이, 제어체(31)를 배치부(11a)의 오목부(11a2)의 내부에 수납하도록 하고 있다.
여기서, 에칭 처리시에 제어체(31)와 기판(100)의 둘레 가장자리가 평행하면, 에칭액이 기판(100)의 둘레 가장자리로부터 제어체(31)로 옮겨간다. 이 때, 기판(100)의 둘레 가장자리와 제어체(31) 사이의 간극에는 에칭액이 들어간다. 즉, 기판(100)의 외주면(베벨)에 에칭액이 남게 된다.
제어체(31)가 격납되면 기판(100)의 외주면이 노출된다. 이것에 의해, 린스액이 기판(100)의 외주면에 유입되기 때문에, 외주면에 부착되는 에칭액을 린스액으로 씻어낼 수 있다. 그 때문에, 에칭 처리후의 세정도가 향상된다.
또한, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 흘러 온 세정액을 기판(100)의 외부로 직접 배출할 수 있기 때문에, 세정액 배출의 원활화, 나아가서는 에칭 처리후의 기판(100)의 청정도의 향상을 도모할 수 있다.
다음으로, 유동 제어부(30)의 구성의 일례에 관해 더 설명한다.
도 5~도 7은 유동 제어부(30)의 구성을 예시하기 위한 모식도이다.
도 5는 에칭액(101)의 유동 상태를 제어하는 경우의 제어체(31)의 위치를 나타내고 있다.
도 6은 도 5에서의 유동 제어부(30)를 화살표 B의 방향에서 본 도면이다.
또한, 도 7은 제어체(31)를 배치부(11a)의 오목부(11a2)의 내부에 수납한 상태를 나타내고 있다. 예컨대, 도 7은, 알칼리 세정액(102)이나 린스액(103) 등의 세정액을 이용한 세정 처리나, 건조 처리(소위 스핀 건조) 등을 행하는 경우의 제어체(31)의 위치를 나타내고 있다.
도 5~도 7에 도시한 바와 같이, 유동 제어부(30)는, 제어체(31), 링크 기구부(32) 및 구동부(33)를 갖는다.
이 경우, 제어체(31)는, 회전 유지부(10)에 유지된 기판(100)의 외측 영역에 복수 설치한다. 예컨대, 도 2에 예시한 것은, 기판(100)의 둘레 가장자리를 따라 6개의 제어체(31)가 설치되어 있다. 제어체(31)의 수는, 도 2에 예시한 것에 한정되는 것은 아니고, 기판(100)의 크기에 따라서 적절하게 변경할 수 있다. 복수의 제어체(31)는, 배치부(11a)의 중심축을 중심으로 하여, 배치부(11a)와 동일한 속도로 회전한다. 즉, 회전 유지부(10)는, 복수의 제어체(31)와 기판(100)을 동일한 속도로 회전시킨다.
제어체(31)는, 예컨대 판형을 띠는 것으로 한다. 제어체(31)는, 예컨대, 석영, 세라믹스(SiC) 등과 같이 약액 내성이 있고, 내열성이 있고, 오염시키지 않는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 있는 에칭액(101)의 온도가, 제어체(31)에 의해 저하되는 것을 억제할 수 있다. 평면도로 보았을 때의 제어체(31)의 내측면측의 형상은, 기판(10)의 둘레 가장자리와 대략 동일한 형상으로 한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 평면도로 보았을 때의 제어체(31)의 내측면측의 형상은, 예컨대 원호로 한다. 제어체(31)의 측면(31b)의 형상이나, 도 5~도 7에서의 제어체(31)의 위치에 관해서는, 전술한 바와 같다.
링크 기구부(32)는, 하나의 제어체(31)에 대하여 적어도 하나 설치한다. 링크 기구부(32)는, 예컨대 소위 평행 크랭크 기구로 한다.
도 5~도 7에 예시한 것의 경우에는, 링크 기구부(32)는, 샤프트(32a), 샤프트(32b), 링크 플레이트(32c), 링크 플레이트(32d), 유지부(32e), 압박부(32f), 베어링(32g) 및 자석(32h)을 갖고 있다.
샤프트(32a)는 막대형을 띠며, 한쪽 단부가 제어체(31)의 하면(31c)에 접속된다. 샤프트(32a)의 다른쪽 단부는 배치부(11a)의 내부에 설치한다.
샤프트(32b)는 막대형을 띠며, 샤프트(32a)와 대략 평행하게 설치한다. 샤프트(32b)의 한쪽 단부는 배치부(11a)의 내부에 마련한다. 샤프트(32b)의 다른쪽 단부는 배치부(11a)의 외부에 마련한다.
링크 플레이트(32c)는 판형을 띠는 것으로 한다. 링크 플레이트(32c)의 한쪽 단부의 근방은 핀(32c1)을 통해 샤프트(32a)와 접속할 수 있다. 링크 플레이트(32c)의 다른쪽 단부의 근방은 핀(32c2)을 통해 샤프트(32b)와 접속된다. 링크 플레이트(32c)는 샤프트(32a, 32b)에 대하여 회동 가능하게 설치한다.
링크 플레이트(32d)는 판형을 띠는 것으로 한다. 링크 플레이트(32d)는 링크 플레이트(32c)와 대략 평행하게 설치한다. 링크 플레이트(32d)의 한쪽 단부의 근방은 핀(32d1)을 통해 샤프트(32a)와 접속된다. 링크 플레이트(32d)의 다른쪽 단부의 근방은 핀(32d2)를 통해 샤프트(32b)와 접속된다. 링크 플레이트(32d)는 샤프트(32a, 32b)에 대하여 회동 가능하게 설치한다.
이 경우, 핀(32c1)과 핀(32d1) 사이의 거리는, 핀(32c2)과 핀(32d2) 사이의 거리와 동일하게 한다. 또한, 핀(32c1)과 핀(32c2) 사이의 거리는, 핀(32d1)과 핀(32d2) 사이의 거리와 동일하게 한다. 그 때문에, 샤프트(32a)는 샤프트(32b)에 대하여 대략 평행 상태를 유지하면서 움직인다.
유지부(32e)는 배치부(11a)의 내부에 설치한다. 링크 플레이트(32c)의 중심은 핀(32c3)을 통해 유지부(32e)와 접속된다. 링크 플레이트(32d)의 중심은 핀(32d3)을 통해 유지부(32e)와 접속할 수 있다. 링크 플레이트(32c, 32d)는 유지부(32e)에 대하여 회동 가능하게 설치할 수 있다. 링크 플레이트(32c, 32d)를 회동 가능하게 하는 기구의 도시는 생략한다. 핀(32c1)과 핀(32c3) 사이의 거리는, 핀(32c2)과 핀(32c3) 사이의 거리와 대략 동일하게 한다. 핀(32d1)과 핀(32d3) 사이의 거리는, 핀(32d2)과 핀(32d3) 사이의 거리와 대략 동일하게 한다.
압박부(32f)는 배치부(11a)의 내부에 설치한다. 압박부(32)의 일단은 샤프트(32b)의 기판(100)측의 단부에 접속되고, 타단은 배치부(11a)의 오목부(11a2)측에 접속되어 있다. 압박부(32f)는 샤프트(32b)를 기판(100)으로부터 멀어지는 방향으로 압박한다. 압박부(32f)는, 예컨대 압축 스프링으로 한다.
베어링(32g)은 배치부(11a)의 내부에 설치한다. 베어링(32g)의 내부에는 샤프트(32b)를 삽입 관통시킨다. 베어링(32g)은, 샤프트(32b)가 기판(100)의 표면(100a)에 대략 수직인 방향으로 이동할 수 있도록 샤프트(32b)를 안내한다.
자석(32h)은, 예컨대 영구 자석으로 한다. 자석(32h)은 샤프트(32b)의 하단측에 설치한다.
구동부(33)는, 복수의 링크 기구부(32)에 대하여 1개 설치한다. 구동부(33)는, 배치부(11a)의 외부에 설치되고, 완전히 분리되어 있다. 예컨대, 도 5에 도시한 바와 같이, 구동부(33)는 배치부(11a)의 하측에 설치한다. 구동부(33)는, 샤프트(32b)의 위치를 변화시킴으로써 링크 기구부(32)를 구동시킨다.
구동부(33)는 자석(33a), 부착부(33b) 및 승강부(33c)를 갖는다.
자석(33a)은, 예컨대 링형의 영구 자석으로 할 수 있다. 자석(33a)의 자석(32h)측의 단부의 극성은, 자석(32h)의 자석(33a)측의 단부의 극성과 동일하게 할 수 있다. 그 때문에, 자석(33a)과 자석(32h) 사이에 척력을 발생시킬 수 있다.
부착부(33b)는, 예컨대 링형을 띠는 것으로 한다. 부착부(33b)의 배치부(11a)측의 단부에는 자석(33a)을 설치한다.
승강부(33c)는, 부착부(33b)의 자석(33a)이 설치되는 측의 단부와는 반대측의 단부에 접속한다. 승강부(33c)는, 부착부(33b)를 통해 자석(33a)의 위치를 변화시킨다. 승강부(33c)는, 예컨대 에어 실린더나 서보 모터 등의 제어 모터를 구비한 것으로 한다.
여기서, 구동부(33)가 링크 기구부(32)와 함께 배치부(11a)에 설치되어 있으면, 구동부(33)가 배치부(11a)와 함께 회전하게 된다. 구동부(33)[승강부(33c)]에는 에어 실린더나 제어 모터 등이 설치되어 있기 때문에, 구동부(33)가 배치부(11a)와 함께 회전하면, 배선계나 배관계의 구성이 복잡해지거나, 배치대(11a)의 중량이 증가하여 제어 모터에 대한 부하가 증가하거나 한다.
따라서, 링크 기구부(32)를 배치부(11a)에 설치하고, 구동부(33)를 배치부(11a)로부터 분리하au, 자석(33a)과 자석(32h)을 통해, 구동부(33)의 동작을 링크 기구부(32)에 전달하도록 하고 있다. 이와 같이 하면, 자력(척력)에 의해, 구동부(33)의 동작을 링크 기구부(32)에 전달할 수 있기 때문에, 케이스 등의 고정 부분에 구동부(33)를 설치한다. 그 때문에, 배선계나 배관계의 구성이 복잡해지거나, 제어 모터에 대한 부하가 증가하거나 하는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 일반적으로는, 배치부(11a)의 회전이 정지하는 위치는 랜덤인 위치가 되기 때문에, 자석(32h)의 회전 방향의 위치도 랜덤인 위치가 된다. 또한, 배치부(11a)의 회전중에는 자석(32h)이 회전 방향으로 이동한다. 자석(33a)이 링형을 띠면, 자석(32h)의 회전 방향의 위치에 상관없이 구동부(33)의 동작을 링크 기구부(32)에 전달할 수 있다.
다음으로, 유동 제어부(30)의 작용에 관해 설명한다.
에칭액(101)을 이용하여 기판(100)의 에칭 처리를 할 때에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 제어체(31)가 상승하고, 기판(100)의 외측에 위치하도록 한다. 예컨대, 승강부(33c)는, 부착부(33b)를 통해 자석(33a)을 하강시킨다. 그렇게 하면, 자석(33a)과 자석(32h) 사이의 척력이 작아지기 때문에, 압박부(32f)에 의해 압박된 샤프트(32b)가 하강한다. 샤프트(32b)가 하강하면, 링크 플레이트(32c, 32d)를 통해 샤프트(32a)가 상승한다. 제어체(31)는 샤프트(32a)에 접속되어 있기 때문에, 샤프트(32a)의 상승과 함께 제어체(31)가 상승한다. 샤프트(32a), 샤프트(32b), 링크 플레이트(32c) 및 링크 플레이트(32d)에 의해, 평행 크랭크 기구가 구성되어 있다. 그 때문에, 제어체(31)의 상면(31a)은, 기판(100)의 표면(100a)에 대략 수직인 방향으로 상승하고, 도 5 중의 곡선의 화살표로 도시한 바와 같이, 기판(100)의 외측으로부터 기판(100)의 표면(100a)의 둘레 가장자리에 근접하는 방향으로 이동한다. 그 결과, 제어체(31)의 상면(31a)은, 기판(100)의 표면(100a)과 대략 평행하게 할 수 있다. 제어체(31)의 상면(31a)이 기판(100)의 표면(100a)과 대략 평행하게 되어 있으면, 에칭액(101)이 제어체(31)로 옮겨갈 때의 저항을 억제할 수 있기 때문에, 에칭액(101)을 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 원활하게 공급할 수 있다. 에칭액(101)을 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 공급하는 효과는 전술한 바와 같다.
전술한 바와 같이, 기판(100)의 스핀 건조를 행하는 경우에, 기판(100)의 외측에 제어체(31)가 위치하고 있으면, 제어체(31)와 기판(100) 사이의 간극(S)에 처리액이 남기 때문에, 기판(100)의 스핀 건조를 행하는 경우에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 제어체(31)를 배치부(11a)측으로 이동시키도록 한다. 예컨대, 승강부(33c)는, 부착부(33b)를 통해 자석(33a)을 상승시킨다. 그렇게 하면, 자석(33a)과 자석(32h) 사이의 척력이 커지기 때문에, 압박부(32f)에 의한 힘에 대항하여 샤프트(32b)를 상승시킬 수 있다. 샤프트(32b)가 상승하면, 링크 플레이트(32c, 32d)를 통해 샤프트(32a)가 하강한다. 제어체(31)는 샤프트(32a)에 접속되어 있기 때문에, 샤프트(32a)의 하강과 함께 제어체(31)가 하강한다. 샤프트(32a), 샤프트(32b), 링크 플레이트(32c) 및 링크 플레이트(32d)에 의해, 평행 크랭크 기구가 구성되어 있다. 그 때문에, 제어체(31)는, 기판(100)으로부터 외측으로 멀어지고, 도 6 중의 곡선의 화살표로 도시한 바와 같이, 기판(100)의 표면(100a)에 대략 수직인 방향으로 하강한다. 하강한 제어체(31)는 배치부(11a)의 오목부(11a2) 내부에 수납한다.
세정액에 의한 세정을 행할 때에, 기판(100)의 외측에 제어체(31)가 위치하지 않으면, 제어체(31)와 기판(100) 사이의 간극(S)에 처리액이 남지 않기 때문에, 에칭 처리후의 기판(100)의 청정도의 향상을 도모할 수 있다.
다음으로, 기판 처리 장치(1)의 작용을 설명한다.
도 8은 기판 처리 장치(1)의 작용을 예시하기 위한 플로우차트이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 우선, 도시하지 않은 반송 장치 등에 의해, 처리전의 기판(100)이 기판 처리 장치(1)의 내부에 반입된다. (단계 St1)
컵(13a)은, 기판(100)을 처리 장치(1)의 내부에 반입하는 것을 저해하지 않도록 이동부(13b)에 의해 하강되어 있다.
반입된 기판(100)은, 복수의 유지부(12)에 전달되고, 복수의 유지부(12)에 의해 유지된다. 기판(100)이 복수의 유지부(12)에 의해 유지된 후, 컵(13a)은 이동부(13b)에 의해 상승하여, 기판(100)으로부터 비산하는 처리액을 회수하는 위치에 위치 부여된다.
다음으로, 복수의 제어체(31)를 상승시켜, 기판(100)의 둘레 가장자리가 복수의 제어체(31)에 의해 둘러싸이도록 한다. (단계 St2)
다음으로, 회전 구동부(11c)에 의해, 배치부(11a)를 회전시킴으로써 기판(100)을 회전시킨다. (단계 St3)
회전수는, 에칭액(101)에 의한 처리에 적합한 것으로 한다. 회전수는, 예컨대 100 rpm 이하(예컨대, 40 rpm~60 rpm 정도)로 한다.
다음으로, 에칭액(101)을 기판(100)의 표면(100a)에 공급하는 것에 의해, 기판(100)의 표면(100a)을 에칭한다. (단계 St4)
예컨대, 처리액 공급부(24)에 의해, 가열된 에칭액(101)을 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에 공급한다. 공급된 에칭액(101)은, 원심력에 의해 기판(100)의 둘레 가장자리 방향으로 퍼지고, 기판(100)의 표면(100a)이 가열한 에칭액(101)에 의해 에칭된다. 에칭액(101)의 온도는, 에칭액(101)의 종류 등에 따라서 적절하게 변경할 수 있다. 예컨대, 불산과 아세트산과 질산을 포함하는 에칭액(101)의 경우에는, 80℃ 정도의 온도의 에칭액(101)을 공급한다. 예컨대, 인산을 포함하는 에칭액(101)의 경우에는, 160℃ 정도의 온도의 에칭액(101)을 공급한다.
전술한 바와 같이, 에칭액(101)은 기판(100)으로부터 제어체(31)로 흐르기 때문에, 에칭액(101)의 표면 장력이 커지는 부분이 제어체(31)의 외주 가장자리측으로 이동한다. 그 때문에, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에서의 표면 장력이 작아지므로, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 흘러 온 에칭액(101)을 기판(100)의 외측으로 원활하게 배출할 수 있다. 그 결과, 반응 성능이 저하된 에칭액(101)이 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에 체류하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방에서의 에칭 레이트의 저감, 나아가서는 기판(100)의 중심 영역과 둘레 가장자리 근방의 에칭 레이트의 균일성을 도모할 수 있다.
다음으로, 에칭액(101)의 공급을 정지한다. (단계 St5)
다음으로, 복수의 제어체(31)를 하강시켜, 복수의 제어체(31)를 오목부(11a2)의 내부에 수납한다. (단계 St6)
다음으로, 알칼리 세정액(102)을 기판(100)의 표면(100a)에 공급하는 것에 의해 기판(100)의 표면(100a)을 세정한다. (단계 St7)
예컨대, 처리액 공급부(25)에 의해, 알칼리 세정액(102)을 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에 공급한다. 공급된 알칼리 세정액(102)은, 원심력에 의해 기판(100)의 둘레 가장자리 방향으로 퍼지고, 기판(100)의 표면(100a)이 알칼리 세정액(102)에 의해 세정된다. 기판(100)의 회전수는, 예컨대 150 rpm~300 rpm 정도로 할 수 있다.
다음으로, 린스액(103)에 의해 기판(100)의 표면(100a)을 세정한다. (단계 St8)
예컨대, 처리액 공급부(26)에 의해, 린스액(103)을 기판(100)의 표면(100a)의 중심 영역에 공급한다. 공급된 린스액(103)은, 원심력에 의해 기판(100)의 둘레 가장자리 방향으로 퍼지고, 기판(100)의 표면(100a)이 린스액(103)에 의해 세정된다. 기판(100)의 회전수는, 예컨대 150 rpm~300 rpm 정도로 한다.
전술한 바와 같이, 에칭액(101)의 종류에 따라서는, 알칼리 세정액(102)에 의한 세정을 생략할 수 있다. 예컨대, 에칭액(101)이 인산을 포함하는 액인 경우에는 알칼리 세정액(102)에 의한 세정을 행하고, 에칭액(101)이 불산과 아세트산과 질산을 포함하는 액인 경우에는 알칼리 세정액(102)에 의한 세정을 생략할 수 있다.
다음으로, 기판(100)을 건조시킨다. (단계 St9)
예컨대, 기판(100)의 회전수를 높여, 원심력에 의해 기판(100)의 표면(100a)에 부착되어 있는 린스액(103)을 배출시키고, 회전에 의한 기류에 의해 기판(100)의 표면(100a)을 건조시킬 수 있다. 기판(100)의 회전수는, 예컨대 1500 rpm 정도로 한다.
다음으로, 컵(13a)이 이동부(13b)에 의해 하강하여, 처리가 종료한 기판(100)을 기판 처리 장치(1)의 외부로 반출한다. (단계 St10)
예컨대, 기판(100)의 회전을 정지시킨다. 그리고, 기판(100)과 배치부(11a) 사이에 도시하지 않은 반송 장치의 아암을 삽입하고, 배치부(11a)로부터 반송 장치에 기판(100)을 전달한다. 반송 장치는, 전달된 기판(100)을 기판 처리 장치(1)의 외부로 반출한다.
(제2 실시형태)
제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1a)는, 전술한 기판 처리 장치(1)에 가열부(50)를 더 설치한 것으로 한다.
도 9는 가열부(50)를 예시하기 위한 모식 단면도이다.
에칭액(101)에 의한 에칭은 화학 반응을 이용하기 때문에, 에칭 레이트에는 온도의 의존성이 있다. 즉, 에칭액의 온도가 높아지면, 에칭액과 제거 부분의 반응이 촉진되기 때문에, 에칭 레이트의 향상, 나아가서는 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
여기서, 웨이퍼 등의 기판(100)은, 열전도율이 비교적 높은 재료로 형성되고, 면적(방열 면적)도 커진다. 그 때문에, 기판(100)의 표면(100a)에 공급된 에칭액(101)의 열이, 기판(100)을 통해 기판(100)의 이면(100b)측으로 방열되기 쉬워지므로, 에칭액(101)이 기판(100)의 둘레 가장자리로 이동하는 동안에 에칭액(101)의 온도가 저하되기 쉬워진다. 또한, 기판(100)은 회전하고 있기 때문에, 기판(100)의 둘레 가장자리 영역의 주속도는 기판(100)의 중심 영역의 주속도보다 빨라진다. 그 때문에, 기판(100)의 둘레 가장자리 영역의 방열이 촉진되므로, 기판(100)의 둘레 가장자리 영역에 있는 에칭액(101)의 온도가 더욱 저하되기 쉬워진다.
기판(100)의 중심 영역과 기판(100)의 둘레 가장자리 영역에서 에칭액(101)의 온도에 차가 생기면, 기판(100)의 표면(100a) 내에서의 에칭 레이트에 불균일이 생기게 된다. 또한, 전술한 바와 같이, 에칭액(101)의 종류에 따라서는 에칭액(101)의 온도가 높아진다. 에칭액(101)의 온도가 높아지면, 에칭액(101)이 기판(100)의 둘레 가장자리로 이동하는 동안에 에칭액(101)의 온도 저하가 커질 우려가 있다. 그 때문에, 기판(100)의 중심 영역과 기판(100)의 둘레 가장자리 영역에서 에칭 레이트의 차가 더욱 커질 우려가 있다.
따라서, 기판 처리 장치(1a)에는, 기판(100)의 표면(100a)에 공급된 에칭액(101)의 가열 혹은 보온을 하는 가열부(50)가 설치되어 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 가열부(50)는, 회전 유지부(10)에 유지된 기판(100)의 표면(100a)에 대향시켜 설치한다.
가열부(50)는, 예컨대 플레이트(51) 및 히터(52)를 갖는다.
플레이트(51)는, 예컨대 기판(100)이 원형 웨이퍼인 경우, 기판(100)과 동일한 형태의 원형의 판형을 띠며, 내열성, 내약품성 및 열전도율이 높은 재료로 형성한다. 플레이트(51)는, 예컨대 석영으로 형성한다. 플레이트(51)의 평면 치수는 기판(100)의 평면 치수보다 크게 한다. 평면도로 보았을 때, 플레이트(51)의 둘레 가장자리는, 기판(100)의 둘레 가장자리를 둘러싸는 복수의 제어체(31)의 위에 마련한다.
플레이트(51)의 배치부(11a)측의 면은 평탄면으로 한다. 플레이트(51)의 중심에는 두께 방향을 관통하는 구멍(51a)이 형성되고, 구멍(51a)에 노즐(21)을 접속할 수 있다. 플레이트(51)는, 예컨대 단열재를 통해, 노즐(21)을 유지하는 아암(22)에 설치한다.
히터(52)는, 예컨대 통전에 의해 주울열을 발생시키는 것으로 한다. 또한, 히터(52)를 복수 설치하여 각각의 발열량을 제어한다. 예컨대, 도 9에 예시한 바와 같이, 히터(52a, 52b, 52c)를 동심으로 배치하여, 히터(52a)의 발열량이 가장 작고, 히터(52b)의 발열량이 다음으로 작고, 히터(52c)의 발열량이 가장 커지도록 한다. 히터(52)[히터(52a, 52b, 52c)]의 발열량의 제어는, 예컨대 컨트롤러(40)에 의해 행한다. 예컨대, 컨트롤러(40)는, 플레이트(51) 등에 설치된 열전대 등의 출력에 기초하여, 히터(52)[히터(52a, 52b, 52c)]의 발열량을 제어한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 기판(100)의 표면(100a)에 공급된 에칭액(101)의 가열 혹은 보온을 하는 경우에는, 플레이트(51)와 배치부(11a)를 근접시켜, 플레이트(51)와 기판(100)의 표면(100a) 사이에 좁은 간극이 형성되도록 한다. 플레이트(51)와 기판(100)의 표면(100a) 사이의 간극이, 에칭액(101)이 흐르는 공간이 된다. 예컨대, 에칭액(101)이 인산 수용액인 경우, 플레이트(51)와 기판(100)의 표면(100a) 상의 사이의 간극에 고온의 인산 수용액이 공급된다. 이 때, 기판(100)의 둘레 가장자리부는, 공급된 인산 수용액 중의 H2O가 증발하는 것에 의해 온도가 저하된다. 전술한 바와 같이, 기판(100)의 외측에 제어체(31)를 배치하여, 플레이트(51)와 제어체(31)에 의해 형성된 간극을 마련하도록 하면, 플레이트(51)와 제어체(31)의 단부로부터 인산 수용액 중의 H2O가 증발하게 되어, 기판(100)의 둘레 가장자리부의 온도 저하를 방지한다. 그 때문에, 기판(100)의 둘레 가장자리의 근방에서의 에칭 레이트의 저하가 억제되어, 기판(100) 전체의 에칭 레이트의 균등화를 도모하는 것이 용이해진다.
또한, 히터(52a, 52b, 52c)를 동심으로 배치하여, 히터(52a)의 발열량이 가장 작고, 히터(52b)의 발열량이 다음으로 작고, 히터(52c)의 발열량이 가장 커지도록 하면, 기판(100)의 표면(100a) 내에서의 에칭액(101)의 온도의 균일성을 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 노즐(21)로부터 토출되는 에칭액(101)의 온도가 높은 경우에도, 에칭 레이트의 면내 분포의 저감, 나아가서는 에칭량의 면내 분포의 저감을 도모할 수 있다.
웨이퍼 등의 기판(100)은, 열전도율이 비교적 높은 재료로 형성되고, 면적(방열 면적)도 커진다. 그 때문에, 기판(100)의 표면(100a)에 공급된 에칭액(101)의 열이, 기판(100)을 통해 기판(100)의 이면(100d)측으로 방열되기 쉬워진다. 그 때문에, 히터(52a)의 온도는 에칭액(101)의 설정 온도보다 높아졌다.
또한, 기판(100)의 표면(100a)의 둘레 가장자리 부분과 중심 부분의 에칭액(101)의 온도를 균일화한다고 하는 역할이 제어체(31)에는 있다.
히터(51a)의 온도, 즉 노즐(21)로부터 토출된 에칭액(101)의 온도가 높은 상태라 하더라도, 기판(100)을 통한 방열에 의해, 에칭액(101)이 기판(100)의 둘레 가장자리로 이동했을 때에, 에칭액(101)의 온도가 저하될 우려가 있다. 히터(51c)가 설치되어 있으면, 히터(52c)에 의해 제어체(31)를 가열할 수 있기 때문에, 히터(52c)에 의해 가열된 제어체(31)가, 기판(100)의 둘레 가장자리 근방을 보온하게 된다. 그것에 의해, 기판(100)의 중심 부근에 토출된 에칭액(101)의 온도와 기판(100)의 둘레 가장자리로 이동해 온 에칭액(101)의 온도의 차가 줄어들어, 기판(100)의 표면(100a)의 전역에서의 에칭 레이트의 균일화를 도모할 수 있다.
또한, 가열부(50)가 설치되어 있으면, 기판(100)의 둘레 가장자리 영역의 에칭액(101)이 휘발되는 것을 방지하고, 기판(100)의 둘레 가장자리 영역의 에칭액(101)의 농도 및 액온의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
예컨대, 160℃의 인산을 이용한 질소 산화물 혹은 금속 산화물을 에칭하는 프로세스에서, 에칭의 주요 성분은 인산 중의 H2O이지만, 160℃의 인산 중의 H2O 성분은 대기압 환경에서 액면으로부터 증발하기 때문에 액 중의 H2O 농도는 감소하고, 또한 H2O 증발 잠열에 의한 온도 저하가 발생한다. 그러나 액면에 대향하는 플레이트(51)가 존재하는 웨이퍼 둘레 가장자리 영역을 제외한 내주부는, 플레이트(51)가 덮개의 역할을 하여, 액면과 플레이트(51)의 공간은 포화 증기압에 도달하기 쉽고, 액 중의 H2O 농도 감소 및 온도 저하는 억제된다. 한편, 웨이퍼 둘레 가장자리 영역은 대기압에 개방되어 있기 때문에, 웨이퍼 면내에서 H2O 농도 저하 및 온도 저하가 발생하기 쉬워진다. 따라서 제어체(31)를 설치함으로써, 웨이퍼 둘레 가장자리 영역도 내주부와 마찬가지로 포화 증기압에 도달하기 때문에, 웨이퍼 둘레 가장자리 영역의 H2O 농도 저하 및 온도 저하를 방지하는 효과도 있다.
이상, 실시형태에 관해 예시했다. 그러나, 본 발명은 이러한 설명에 한정되는 것은 아니다.
전술한 실시형태에 관해, 당업자가 적절하게 구성 요소의 추가, 삭제 혹은 설계 변경을 한 것, 또는 공정의 추가, 생략 혹은 조건 변경을 한 것도, 본 발명의 특징을 갖추고 있는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
예컨대, 전술한 실시형태에서는, 측면(31b)은 위로 갈수록 외주측으로 넓어지는 경사면으로 되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 전술한 실시형태와는 반대로, 측면(31b)은 아래로 갈수록 외주측으로 넓어지는 경사면으로 해도 좋다. 또한, 기판(100)의 측면이 외측으로 돌출된 원호형의 볼록한 곡면인 경우에는, 측면(31b)은 이 볼록한 곡면을 따르는 오목한 곡면으로 형성해도 좋다. 물론, 제어체(31)의 상면(31a)에 수직인 면으로 해도 좋다.
또한, 예컨대, 불산, 암모니아, 불화암모늄, 질산 등의 화학종을 포함하는 에칭액, 혹은 세정액은, 본 발명에 적용할 수 있다. 또한, 오존이나 수소 등을 포함하는 가스 용해 세정수, 기타 IPA 등 휘발성 유기 용매를 포함하는 세정액 등은 제1 실시형태에는 적용할 수 있다.
또한, 예컨대, 기판 처리 장치(1, 1a)에 설치된 각 요소의 형상, 치수, 재질, 배치 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니며 적절하게 변경할 수 있다.
또한, 전술한 각 실시형태가 구비하는 각 요소는, 가능한 한 조합할 수 있고, 이들을 조합한 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
1, 1a : 기판 처리 장치 10 : 회전 유지부
11 : 회전부, 12 : 유지부
20 : 처리액 공급부 21 : 노즐
24 : 처리액 공급부 25 : 처리액 공급부
26 : 처리액 공급부 30 : 유동 제어부
31 : 제어체 31a : 상면
32 : 링크 기구부 33 : 구동부
40 : 컨트롤러 50 : 가열부
100 : 기판 100a : 면
100b : 면 101 : 에칭액
102 : 알칼리 세정액 103 : 린스액

Claims (7)

  1. 유지한 기판을 회전 가능한 회전 유지부와,
    회전하는 상기 기판의 면의 중심 영역에 제1 액을 공급 가능한 제1 처리액 공급부와,
    회전하는 상기 기판의 면의 중심 영역에 제2 액을 공급 가능한 제2 처리액 공급부와,
    상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 외측에 설치되고, 상면이 상기 기판의 상기 처리액이 공급되는 면과 근접하여 평행한 제1 위치와, 상기 제1 위치로부터 떨어진 제2 위치의 사이에서 이동 가능한, 기판의 둘레 가장자리를 따르는 형상을 갖는 제어체
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 처리액 공급부와, 상기 제2 처리액 공급부와, 상기 제어체의 이동을 제어 가능한 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 처리액 공급부에 상기 제1 액의 공급을 행하게 하는 경우에는, 상기 제1 위치로 상기 제어체를 이동시키고,
    상기 제2 처리액 공급부에 상기 제2 액의 공급을 행하게 하는 경우에는, 상기 제2 위치로 상기 제어체를 이동시키는 것인 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 액은 에칭액이고, 상기 제2 액은 세정액인 것인 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어체는, 상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 둘레 가장자리를 둘러싸고, 복수로 분할되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수로 분할된 제어체의 각각은, 상기 기판의 둘레 가장자리를 따라 만곡되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전 유지부는, 상기 제어체를 내부에 수납하는 오목부를 구비하고, 상기 제2 위치는, 상기 오목부의 내부에 설정되는 것인 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 회전 유지부에 유지된 상기 기판의 면에 대향하는 가열부를 더 구비하고,
    상기 가열부의 평면 치수는 상기 기판의 평면 치수보다 큰 것인 기판 처리 장치.
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