KR20210057181A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

기판의 에칭 처리를 적합하게 행하는 기술을 제공한다. 기판 유지 스테이지(20)는 기정(旣定) 위치에 기판(W)을 유지한다. 에칭액 공급부(37) 및 노즐(30)은, 기정 위치의 기판(W)에 에칭액을 공급한다. 스핀 모터(22)는 기판 유지 스테이지(20)를 기정의 회전축선(Ax1) 둘레로 회전시킨다. 서모그래피 카메라(70)는, 챔버(10) 내의 처리 공간(TS1) 중, 기정 위치에 배치된 경우에 기판(W)이 점유하는 기판 영역 주위의 주변 영역(PA1)의 서모그래피(온도 분포)를 취득한다. 특징값 연산부(902)는, 서모그래피로부터, 에칭액을 이용한 에칭 처리에 의한 에칭량에 관한 특징값을 산출한다. 에칭 판정부(9031)는, 산출된 특징값에 의거하여, 에칭 처리의 여부를 판정한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
본 발명은, 기판을 에칭하는 기술에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 기판, 액정 표시 장치 및 유기 EL(Electroluminescence) 표시 장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판, 프린트 기판 등이 포함된다.
종래, 에칭액을 기판의 표면에 공급하여, 에칭하는 것이 행해지고 있다. 본원 발명에 관련된 선행 기술로서는, 예를 들면 특허문헌 1, 2에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1, 2는, 기판 표면의 온도를 감시하는 것, 및 기판의 온도가 목표 온도에 도달하면 에칭 처리액의 공급을 정지함으로써, 기판이 적절한 온도인 상태에서 에칭 처리를 행하는 것을 개시하고 있다.
일본국 특허공개 2015-191895호 공보 일본국 특허공개 2017-201723호 공보
그러나, 에칭 처리는, 기판의 온도뿐만 아니라, 기판 주위의 온도의 영향을 받을 가능성이 있었다. 종래 기술은, 기판 표면의 온도만 감시하고 있어, 기판 주위의 환경 온도가 에칭에 주는 영향이 고려되어 있지 않다. 이 때문에, 기판 주위의 부재로부터의 복사열 등에 의해, 에칭 처리에 불량이 발생할 우려가 있었다.
본 발명은, 기판의 에칭 처리를 적합하게 행하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 제1 양태는, 기판을 에칭 처리하는 기판 처리 장치로서, 내부에 처리 공간을 갖는 챔버와, 상기 챔버 내에 있어서의 기정(旣定) 위치에 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판에 에칭액을 공급하는 에칭액 공급부와, 상기 기판 유지부를 기정의 회전축선 둘레로 회전시키는 회전부와, 상기 챔버 내 중, 상기 기정 위치에 배치된 경우에 상기 기판이 점유하는 기판 영역 주위의 주변 영역에 있어서의 온도 분포를 취득하는 온도 분포 취득부와, 상기 온도 분포로부터, 상기 에칭액을 이용한 에칭 처리에 의한 상기 기판의 에칭량에 관한 특징값을 산출하는 특징값 연산부를 구비한다.
제2 양태는, 제1 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 특징값과 미리 정해진 역치의 비교에 의거하여, 상기 기판에 대한 에칭 처리의 양부(良否)를 판정하는 에칭 판정부를 추가로 포함한다.
제3 양태는, 제1 양태 또는 제2 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 특징값 연산부는, 상기 온도 분포와 상기 에칭량의 관계를 나타내는 관계식으로부터 상기 특징값을 산출한다.
제4 양태는, 제3 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 에칭 처리에 있어서의 규정 타이밍에서의 상기 온도 분포, 및 당해 에칭 처리가 행해진 상기 기판의 에칭량에 의거하여, 상기 관계식을 생성하는 관계식 생성부를 추가로 구비한다.
제5 양태는, 제4 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 특징값 연산부는, 상기 에칭 처리에 있어서의 상기 규정 타이밍에 대응하는 타이밍의 상기 온도 분포를 상기 관계식에 대입함으로써, 상기 특징값을 산출한다.
제6 양태는, 제3 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 에칭량은, 상기 회전축선을 중심으로 하는, 상이한 반경의 각 원주 상에 있어서의 에칭량이다.
제7 양태는, 제1 양태 내지 제6 양태 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 온도 분포 취득부는, 상기 기판 유지부에 의해 유지되는 기판이 배치되는 영역을 촬상 영역에 포함하는 서모그래피 카메라를 갖고, 상기 온도 분포는, 서모그래피이다.
제8 양태는, 제7 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 관계식은, 상기 서모그래피를 구성하는 각 화소값이 나타내는 온도를 독립 변수로 하고, 상기 상이한 반경의 각 원주 상의 에칭량을 종속 변수로 하는 회귀 함수이다.
제9 양태는, 제1 양태 내지 제8 양태 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 특징값 연산부는, 상기 기판 유지부가 상기 기판을 유지하고 있지 않은 상태에서 취득되는 상기 온도 분포로부터 상기 특징값을 산출한다.
제10 양태는, 제9 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 특징값에 따라, 상기 기정 위치에 배치된 기판 및 상기 주변 영역의 온도를 변경하는 온도 변경부를 추가로 구비한다.
제11 양태는, 제9 양태 또는 제10 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 특징값에 따라, 상기 챔버에 상기 기판이 반입되는 시간을 규정한 스케줄을 변경하는 스케줄 변경부를 추가로 구비한다.
제12 양태는, 제1 양태 내지 제8 양태 중 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 상기 특징값 연산부는, 상기 기판 유지부가 상기 기판을 유지하고 있는 상태에서 취득되는 상기 온도 분포로부터 상기 특징값을 산출한다.
제13 양태는, 제12 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 특징값에 따라, 상기 기정 위치에 배치된 기판 및 상기 주변 영역의 온도를 변경하는 온도 변경부를 추가로 구비한다.
제14 양태는, 제12 양태 또는 제13 양태의 기판 처리 장치로서, 상기 특징값에 따라, 상기 챔버에 상기 기판이 반입되는 시간을 규정한 스케줄을 변경하는 스케줄 변경부를 추가로 구비한다.
제15 양태는, 기판 처리 방법으로서, a) 챔버 내에 있어서의 기정 위치에 기판을 유지하는 것과, b) 공정 a)에 의해 상기 기정 위치에 있는 상기 기판을 회전축선 둘레로 회전시키는 것과, c) 공정 b)에 의해 회전하는 상기 기판의 표면에 에칭액을 공급하는 것과, d) 상기 챔버 내에 있어서, 상기 기정 위치에 배치된 경우에 상기 기판이 점유하는 기판 영역 주위의 주변 영역에 있어서의 온도 분포를 취득하는 것과, e) 공정 d)에 의해 취득된 상기 온도 분포로부터, 상기 기판에 대한 상기 에칭액을 이용한 에칭 처리를 평가하기 위한 특징값을 산출하는 것을 포함한다.
제1 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 기판이 배치되는 영역 주변의 온도 분포로부터, 기판의 에칭량에 관한 특징값이 산출된다. 이 때문에, 이 특징값에 의거하여, 기판 주위의 온도에 의해 에칭 불량이 발생하는지 여부를 적절히 평가할 수 있다.
제2 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 오퍼레이터가 역치를 적절히 설정함으로써, 주변 영역의 온도 분포로부터, 기판에 대한 에칭 처리의 여부를 적절히 판정할 수 있다.
제3 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 관계식에 온도 분포를 대입함으로써, 에칭량의 예측값을 산출할 수 있다.
제4 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 규정 타이밍의 온도 분포로부터 에칭량을 예측하는 관계식을 구할 수 있다.
제5 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 특징값을 산출하기 위해서 관계식에 대입되는 온도 분포의 취득 타이밍이, 관계식 생성에 이용된 온도 분포의 규정 타이밍에 맞춰진다. 이 때문에, 관계식과 온도 분포로부터, 특징값을 적절히 취득할 수 있다.
제6 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 에칭 처리가 기판을 회전시키면서 행해지기 때문에, 기판 상에 있어서의 동일 원주 상의 에칭량은 거의 균일하다. 이 때문에, 상이한 반경의 각 원주 상의 에칭량을 취득함으로써, 기판 상의 에칭량의 분포를 효율적으로 취득할 수 있다.
제7 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 서모그래피 카메라로 촬상함으로써, 기판이 배치되는 영역 주변의 온도 분포를 용이하게 취득할 수 있다.
제8 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 기판을 회전시키면서 에칭액으로 처리한 경우, 상이한 반경의 각 원주 상에서는 에칭량이 거의 같아진다. 이 때문에, 상이한 반경의 원주 상의 에칭량을 종속 변수로 함으로써, 종속 변수를 줄일 수 있다. 이에 의해, 기판의 각 지점의 에칭량을 구하기 위한 관계식을 적절 또한 효율적으로 생성할 수 있다.
제9 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 기판 유지부에 기판이 유지되기 전부터, 기판이 배치되는 영역 주변의 온도 분포가 에칭에 적합한지 여부를, 특징값에 의거하여 검사할 수 있다.
제10 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 기판이 배치되는 영역 주변의 온도 분포를, 에칭 처리에 적합하도록 변경할 수 있기 때문에, 적합한 에칭 처리를 실시할 수 있다.
제11 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 기판이 배치되는 영역 주변의 온도 분포가 적절한 온도가 되도록 기판의 반입을 늦출 수 있다. 이에 의해, 기판에 에칭 처리의 불량을 억제할 수 있다.
제12 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 기판 유지부에 기판이 유지된 후에 있어서, 기판이 배치되는 영역 주변의 온도 분포가 에칭에 적합한지 여부를, 특징값에 의거하여 검사할 수 있다.
제13 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 기판 주변의 온도 분포를, 에칭 처리에 적합하도록 변경할 수 있기 때문에, 에칭 처리를 적합하게 실시할 수 있다.
제14 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 기판 주변의 온도 분포가 에칭 처리에 적합한 온도가 될 때까지 기판의 반입을 늦출 수 있다. 이에 의해, 에칭 처리의 불량을 억제할 수 있다.
제15 양태의 기판 처리 방법에 의하면, 기판이 배치되는 영역 주변의 온도 분포로부터, 기판의 에칭량에 관한 특징값이 산출된다. 이 때문에, 이 특징값에 의거하여, 기판 주위의 온도에 의해 에칭 불량이 발생하는지 여부를 적절히 평가할 수 있다.
도 1은, 제1 실시형태의 기판 처리 장치(100)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 제1 실시형태의 세정 처리 유닛(1)의 개략 평면도이다.
도 3은, 제1 실시형태의 세정 처리 유닛(1) 및 제어부(9)를 나타내는 도면이다.
도 4는, 서모그래피(TH1)를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 기판(W)의 상면(W1)을 나타내는 도면이다.
도 6은, 에칭 처리의 시퀀스의 전반부를 나타내는 도면이다.
도 7은, 에칭 처리의 시퀀스의 후반부를 나타내는 도면이다.
도 8은, 제2 실시형태의 세정 처리 유닛(1) 및 제어부(9A)를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 이 실시형태에 기재되어 있는 구성 요소는 어디까지나 예시이며, 본 발명의 범위를 그들만으로 한정하는 취지의 것은 아니다. 도면에 있어서는, 이해 용이를 위해서, 필요에 따라 각 부의 치수나 수가 과장 또는 간략화되어 도시되어 있는 경우가 있다.
상대적 또는 절대적인 위치 관계를 나타내는 표현(예를 들면 「한 방향으로」 「한 방향을 따라」 「평행」 「직교」 「중심」 「동심」 「동축」 등)은, 특별히 언급하지 않는 한, 그 위치 관계를 엄밀하게 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 동 정도의 기능이 얻어지는 범위에서 상대적으로 각도 또는 거리에 관해서 변위된 상태도 나타내는 것으로 한다. 같은 상태인 것을 나타내는 표현(예를 들면 「동일」 「같다」 「균질」 등)은, 특별히 언급하지 않는 한, 정량적으로 엄밀하게 같은 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 동 정도의 기능이 얻어지는 차가 존재하는 상태도 나타내는 것으로 한다. 형상을 나타내는 표현(예를 들면, 「사각형상」 또는 「원통형상」 등)은, 특별히 언급하지 않는 한, 기하학적으로 엄밀하게 그 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동 정도의 효과가 얻어지는 범위에서, 예를 들면 요철이나 모따기 등을 갖는 형상도 나타내는 것으로 한다. 하나의 구성 요소를 「갖추다」 「갖고 있다」 「구비하다」 「포함한다」 또는 「가지다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적 표현은 아니다. 「A 상의 B」라는 표현은, 특별히 언급하지 않는 한, 2개의 요소 A, B가 접해 있는 경우 외에, 2개의 요소 A, B가 떨어져 있는 경우도 포함한다.
＜1. 제1 실시형태＞
도 1은, 제1 실시형태의 기판 처리 장치(100)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 기판 처리 장치(100)는, 처리 대상인 기판(W)을 1장씩 처리하는 매엽식의 처리 장치이다. 기판 처리 장치(100)는, 원형 박판형상인 실리콘 기판인 기판(W)에 대해, 에칭액 및 순수 등의 린스액을 이용하여 세정 처리를 행한 후, 건조 처리를 행한다. 에칭액으로서는, 불산이나 질산 등을 포함하는 각종 약액을 채용해도 된다. 린스액으로서는, 순수나 초순수 등의 각종 액체를 채용해도 된다. 이하의 설명에서는, 에칭액과 린스액을 총칭해서 「처리액」이라 칭하는 경우가 있다.
기판 처리 장치(100)는, 복수의 세정 처리 유닛(1), 인덱서(102) 및 주반송 로봇(103)을 갖춘다.
인덱서(102)는, 장치 외로부터 수취한 처리 대상의 기판(W)을 장치 내로 반송함과 더불어, 세정 처리가 완료된 처리가 끝난 기판(W)을 장치 외로 반출한다. 인덱서(102)는, 복수의 캐리어(도시 생략)를 재치함과 더불어 이송 로봇(도시 생략)을 갖춘다. 캐리어로서는, 기판(W)을 밀폐 공간에 수납하는 FOUP(Front Opening Unified Pod)나 SMIF(Standard Mechanical InterFace) 포드, 혹은, 기판(W)을 외기에 노출시키는 OC(Open Cassette)를 채용해도 된다. 이송 로봇은, 캐리어와 주반송 로봇(103) 사이에서 기판(W)을 이송한다.
세정 처리 유닛(1)은, 1장의 기판(W)에 대해 액처리 및 건조 처리를 행한다. 기판 처리 장치(100)에는, 12개의 세정 처리 유닛(1)이 배치되어 있다. 구체적으로는, 각각이 연직 방향으로 적층된 3개의 세정 처리 유닛(1)을 포함하는 4개의 타워가, 주반송 로봇(103) 주위를 둘러싸도록 해서 배치되어 있다. 도 1에서는, 3단으로 겹쳐진 세정 처리 유닛(1) 중 하나를 개략적으로 나타내고 있다. 또한, 기판 처리 장치(100)에 있어서의 세정 처리 유닛(1)의 수량은, 12개로 한정되는 것은 아니며, 적절히 변경해도 된다.
주반송 로봇(103)은, 세정 처리 유닛(1)을 적층한 4개의 타워의 중앙에 설치되어 있다. 주반송 로봇(103)은, 인덱서(102)로부터 수취한 처리 대상의 기판(W)을 각 세정 처리 유닛(1)에 반입한다. 또, 주반송 로봇(103)은, 각 세정 처리 유닛(1)으로부터 처리가 끝난 기판(W)을 반출하여 인덱서(102)에 건넨다.
＜세정 처리 유닛(1)＞
이하, 기판 처리 장치(100)에 탑재된 12개의 세정 처리 유닛(1) 중 하나로 설명하는데, 다른 세정 처리 유닛(1)에 대해서도, 노즐(30)의 배치 관계가 상이한 점 이외에는, 동일한 구성을 가진다.
도 2는, 제1 실시형태의 세정 처리 유닛(1)의 개략 평면도이다. 도 3은, 제1 실시형태의 세정 처리 유닛(1) 및 제어부(9)를 나타내는 도면이다. 도 2는 기판 유지 스테이지(20)에 기판(W)이 유지되어 있지 않은 상태를 나타내고 있고, 도 3은 기판 유지 스테이지(20)에 기판(W)이 유지되어 있는 상태를 나타내고 있다.
세정 처리 유닛(1)은, 챔버(10) 내에, 기판(W)을 수평 자세(기판(W)의 표면의 법선이 연직 방향을 따르는 자세)로 유지하는 기판 유지 스테이지(20)와, 기판 유지 스테이지(20)에 유지된 기판(W)의 상면에 처리액을 공급하기 위한 노즐(30)과, 기판 유지 스테이지(20) 주위를 둘러싸는 처리 컵(40)과, 기판 유지 스테이지(20)의 상방 공간을 촬상하는 서모그래피 카메라(70)를 갖춘다.
챔버(10)는, 내부에 기판을 처리하는 처리 공간(TS1)을 가진다. 연직 방향을 따라 사방을 둘러싸는 측벽, 측벽의 상측을 폐색하는 천정벽, 측벽(11)의 하측을 폐색하는 바닥벽(13)을 갖춘다. 측벽(11), 천정벽(12), 및 바닥벽(13)에 둘러싸인 공간이, 처리 공간(TS1)을 형성한다. 챔버(10)의 측벽(11)의 일부에는, 챔버(10)에 대해 주반송 로봇(103)이 기판(W)을 반출입하기 위한 반출입구 및 그 반출입구(모두 도시 생략)를 개폐하는 셔터가 설치되어 있다.
기판 유지 스테이지(20)는, 연직 방향을 따라 연장되는 회전축(24)의 상단에 고정되어 있다. 기판 유지 스테이지(20)의 하단 중앙부는, 회전축(24)에 접속되어 있다. 회전축(24)에는 스핀 모터(22)가 접속되어 있다. 스핀 모터(22)는, 제어부(9)로부터의 제어 명령에 따라, 회전축(24)을 회전축선(Ax1) 둘레로 회전시킨다. 스핀 모터(22)는, 회전축(24)을 회전시킴으로써, 기판 유지 스테이지(20)를 수평면 내에서 회전시킨다. 기판 유지 스테이지(20)는, 챔버(10) 내에 있어서의 기정 위치에 기판(W)을 유지하는 기판 유지부의 일례이다. 스핀 모터(22) 및 회전축(24)은, 기판 유지부인 기판 유지 스테이지(20)를 기정의 회전축선(Ax1) 둘레로 회전시키는 회전부의 일례이다. 기판 유지 스테이지(20), 스핀 모터(22), 및 회전축(24) 주위는, 커버 부재(23)에 의해 둘러싸여 있다.
기판 유지 스테이지(20)는, 원반형상을 가지고 있다. 기판 유지 스테이지(20)의 외경은, 기판 유지 스테이지(20)에 유지되는 원형의 기판(W)의 직경보다 작게 되어 있다. 기판 유지 스테이지(20)는, 유지 대상의 기판(W)의 하면의 일부와 대향하는 상면(21)을 가진다. 상면(21)에는, 복수의 흡인 구멍이 분산되어 형성되어 있다. 각 흡인 구멍은 진공 펌프 등의 흡인 수단에 접속되어 있다. 기판(W)이 기판 유지 스테이지(20)의 상면(21)에 재치된 상태에서, 흡인 수단을 동작시키면, 기판(W)과 상면(21) 사이의 분위기가 각 흡인 구멍에 흡인된다. 이에 의해, 기판(W)이 상면(21)에 흡착된다. 기판 유지 스테이지(20)는, 기판 챔버 내에 있어서의 기정 위치에 기판을 유지하는 기판 유지부의 일례이다.
또한, 기판 유지부가 기판(W)을 흡착하는 기판 유지 스테이지(20)를 갖추고 있는 것은 필수는 아니다. 예를 들면, 기판 유지부가, 기판(W)의 외연부의 상이한 개소를 지지함으로써, 기판(W)을 협지하는 복수의 척 핀을 갖추고 있어도 된다.
기판 유지 스테이지(20)가 기판(W)을 유지한 상태에서, 스핀 모터(22)가 회전축(24)을 회전시키면, 기판(W)의 중심을 통과하는 연직 방향을 따른 회전축선(Ax1) 둘레로 기판(W)이 회전한다. 또한, 스핀 모터(22)의 구동은 제어부(9)에 의해 제어된다. 이하의 설명으로는, 회전축선(Ax1)과 직교하는 수평 방향을 「경방향」이라 한다. 또, 경방향에 있어서 회전축선(Ax1)을 향하는 방향을 「경방향 내방」이라 하고, 경방향에 있어서 회전축선(Ax1)으로부터 멀어지는 방향을 「경방향 외방」이라 한다.
노즐(30)은, 토출 헤드(31a, 31b), 및 노즐 아암(32)을 갖춘다. 토출 헤드(31a, 31b)는, 노즐 아암(32)의 선단에 장착되어 있다. 노즐 아암(32)의 기단측은 노즐 기대(33)에 고정되어 연결되어 있다. 노즐 기대(33)에 설치된 모터(332)(노즐 이동부. 도 2 참조)에 의해 연직 방향을 따른 축 둘레에서 회동 가능하게 되어 있다.
노즐 기대(33)가 회동함으로써, 도 2 중의 화살표 AR34로 나타내는 바와 같이, 노즐(30)은, 기판 유지 스테이지(20)의 상방 위치와 처리 컵(40)보다 외측의 대기 위치 사이에서 수평 방향을 따라 원호형상으로 이동한다. 노즐 기대(33)의 회동에 의해, 즉, 노즐(30)은 기판 유지 스테이지(20)의 상면(21)의 상방에서 요동 한다. 상세하게는, 기판 유지 스테이지(20)보다 상방에 있어서, 수평 방향으로 연장되는 기정의 처리 위치(TP1)로 이동한다. 또한, 노즐(30)을 처리 위치(TP1)로 이동시킨다는 것은, 노즐(30)의 선단부의 토출 헤드(31a, 31b)를 처리 위치(TP1)로 이동시키는 것과 동의이다.
노즐(30)에는, 처리액 공급부(36)가 접속되어 있다. 처리액 공급부(36)는, 에칭액 공급부(37)와, 린스액 공급부(38)를 포함한다. 에칭액 공급부(37)는, 토출 헤드(31a)에 접속되어 있으며, 토출 헤드(31a)에 에칭액을 공급한다. 토출 헤드(31a)는, 회전 중인 기판(W)의 상면을 향해 에칭액을 토출한다. 린스액 공급부(38)는, 토출 헤드(31b)에 접속되어 있으며, 토출 헤드(31b)에 린스액을 공급한다. 토출 헤드(31b)는, 회전 중인 기판(W)의 상면을 향해 린스액을 토출한다.
에칭액 공급부(37)는, 에칭액의 공급원과 토출 헤드(31a)를 접속하는 배관(371), 및 배관(371)에 설치된 밸브(372)를 갖춘다. 린스액 공급부(38)는, 린스액의 공급원과 토출 헤드(31b)를 접속하는 배관(381), 및 배관(381)에 설치된 밸브(382)를 갖춘다. 공급 밸브(372, 382)는, 제어부(9)로부터의 제어 신호에 따라, 각 배관(371, 381)을 개폐한다. 이에 의해, 각 토출 헤드(31a, 31b)에 대한 처리액의 공급이 온/오프 제어됨과 동시에, 각 토출 헤드(31a, 31b)로부터 처리액의 토출이 온/오프 제어된다.
또한, 노즐(30)에 설치되는 토출 헤드의 수는, 2개로 한정되는 것이 아니고, 1개, 또는 3개 이상이어도 된다. 또, 처리액의 종류마다 토출 헤드가 설치되어 있어도 되고, 2종류 이상의 처리액이 같은 토출 헤드로부터 토출되도록 해도 된다. 또, 노즐(30)과는 별도로, 기판(W)에 처리액을 공급하는 노즐이 설치되어도 된다.
이상과 같이, 노즐(30)(상세하게는 각 토출 헤드(31a, 31b))은, 처리 위치(TP1)에서 정지하고, 처리액을 토출한다. 노즐(30)로부터 토출된 처리액은, 기판 유지 스테이지(20)에 유지된 기정 위치의 기판(W)의 상면에 착액한다.
기판 유지 스테이지(20)의 내부에는, 열원(25)이 내장되어 있다. 열원(25)은, 제어부(9)로부터의 제어 신호에 따라 열을 발생시킨다. 이에 의해, 기판 유지 스테이지(20) 및 기판 유지 스테이지(20) 주변에 배치된 요소의 온도가 변경된다. 이에 의해, 기판 유지 스테이지(20)에 유지된 기판(W)을 가열할 수 있다. 열원(25)은, 기정 위치에 배치된 기판(W) 및 그 주변 영역(PA1)의 온도를 변경하는 온도 변경부를 구성할 수 있다.
기판(W)의 온도를 변경하는 온도 변경부는, 기판 유지 스테이지(20)에 내장된 열원(25)으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 온도 변경부로서, 기판 유지 스테이지(20) 외이고, 또한 챔버(10)의 처리 공간(TS1) 내에 설치되며, 복사열을 기판(W)에 부여하는 열원을 채용해도 된다. 또, 온도 변경부로서, 기판 유지 스테이지(20) 또는 그 주변을 냉각하는 냉각 기구가 설치되어도 된다.
처리 컵(40)은, 기판 유지 스테이지(20)의 외주를 둘러쌀 수 있는 원통형상을 가지고 있다. 처리 컵(40)의 상측 부분은, 연직 상향 및 경방향 내방을 향해서 경사지는 형상을 가진다. 기판(W)이 기판 유지 스테이지(20)에 유지되면, 처리 컵(40)의 상기 상측 부분이 당해 기판(W) 주위를 둘러싸는 상태가 된다.
기판 유지 스테이지(20)에 유지된 기판(W)의 상면에 처리액이 공급되면, 당해 처리액은 기판(W)의 회전에 의해 경방향 외방으로 떨쳐내어진다. 처리 컵(40)은, 당해 상측 부분의 내주면에서, 기판(W)으로부터 떨쳐내어진 처리액을 받는다. 내주면에 받아들여진 처리액은 낙하해서, 챔버(10)로부터 적절히 배출된다. 또한, 기판(W)은, 처리 컵(40)에 있어서의 상측 부분보다 하측 부분에서 둘러싸여지도록 해도 된다.
처리 컵(40)의 상단부를 연직 방향으로 승강시키는 기구가 설치되어도 된다. 이 경우, 기판(W)을 기판 유지 스테이지(20) 상에 반입할 때에는 처리 컵(40)의 상단을 상면(21)보다 하측으로 하강시킴으로써, 기판(W)이 처리 컵(40)과 간섭하는 것을 억제할 수 있다.
서모그래피 카메라(70)는, 적외선 센서 등의 열을 검출하는 반도체 센서, 집광 렌즈 등의 광학계를 갖추고 있다. 서모그래피 카메라(70)의 촬상 방향(즉, 촬상 광학계의 광축 방향)은, 기판 유지 스테이지(20)에 유지된 기판(W)의 상면을 촬상하기 위해서, 기판(W) 상면의 회전 중심(또는 그 근방)을 향해 비스듬한 하향으로 설정되어 있다. 수평 방향에 대해서는, 도 2에 있어서 파선으로 둘러싸인 촬상 영역(PA)이 서모그래피 카메라(70)의 시야에 포함된다.
서모그래피 카메라(70)의 촬상 영역(PA)은, 챔버(10) 내의 처리 공간(TS1) 중, 기판(W)이 기판 유지 스테이지(20)에 유지된 경우에 당해 기판(W)이 점유하는 기판 영역 주위의 주변 영역(PA1)을 포함하도록 설정되어 있다.
서모그래피 카메라(70)의 반도체 센서로부터 출력되는 전기 신호는, 제어부(9)에 입력된다. 제어부(9)의 서모그래피 생성부(901)는, 입력된 전기 신호에 따라, 서모그래피를 생성한다. 서모그래피는, 서모그래피 카메라(70)의 촬상 영역(PA)(주변 영역(PA1)을 포함한다)에 있어서의 온도 분포를 나타내는 정보의 일례이다.
도 3에 나타내는 예에서는, 주변 영역(PA1)에는, 처리 컵(40)의 상단부나, 기판(W)의 상면(W1)(기판(W)이 없는 경우에는, 기판 유지 스테이지(20)의 상면(21)), 처리 위치(TP1)에 있는 노즐(30)의 토출 헤드(31a, 31b)의 선단부 등, 기판(W) 주위에 배치되는 부재가 포함된다. 또한, 주변 영역(PA1)에, 챔버(10)의 측벽(11), 노즐 아암(32) 등의 각 요소의 일부분이 포함되어도 된다.
기판(W)이 기판 유지 스테이지(20)에 유지되어 있지 않은 경우(즉, 기판(W)이 기정 위치에 존재하지 않는 경우), 취득되는 서모그래피에는, 기판 유지 스테이지(20)의 상면(21)에 있어서의 온도 분포가 포함된다. 기판(W)이 기판 유지 스테이지(20)에 유지되어 있는 경우(즉, 기판(W)이 기정 위치에 존재하는 경우), 기판 유지 스테이지(20)의 상면(21)은 기판(W)의 이면측에 배치된 상태가 된다. 이 때문에, 취득되는 서모그래피에는, 상면(21)의 온도 분포는 포함되지 않는다. 또, 노즐(30)이 처리 위치(TP1)에 배치된 경우, 노즐(30)의 일부(예를 들면, 토출 헤드(31a, 31b)) 등이 서모그래피에 포함된다. 이와 같이, 상황에 따라, 서모그래피 카메라(70)의 촬상 영역(PA) 내에 포함되는 요소가 달라짐으로써, 서모그래피에 포함되는 요소도 변화한다.
제어부(9)는, 기판 처리 장치(100)의 각 요소의 동작을 제어한다. 제어부(9)의 하드웨어로서의 구성은, 일반적인 컴퓨터와 동일하다. 즉, 제어부(9)는, 각종 연산 처리를 행하는 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 독출 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 읽고 쓰기 가능한 메모리인 RAM, 및, 제어용 어플리케이션 또는 데이터 등을 기억하는 기억부(91)를 갖추고 있다.
제어부(9)에는, 표시부(92), 조작부(93), 알림부(94)가 접속되어 있다. 표시부(92)는, 제어부(9)로부터의 화상 표시 신호에 따라, 각종 화상을 표시하는 표시 장치이다. 조작부(93)는, 오퍼레이터의 입력 조작을 접수하는, 마우스 및 키보드 등의 입력 디바이스이다.
알림부(94)는, 각 세정 처리 유닛(1)에 있어서, 오퍼레이터에게 통지해야 할 이상이 발생한 경우에, 그를 알리는 기능을 갖춘다. 알림부(94)로서, 램프나 버저 등 경보기를 채용해도 된다. 예를 들면, 알림부(94)는, 각 세정 처리 유닛(1)으로 행해진 에칭 처리가 불량인 것으로 에칭 판정부(9031)가 판정한 경우에, 그를 외부에 알린다. 또한, 표시부(92)가, 경고 화면 등의 기정의 화상을 표시하도록 해도 된다. 이와 같이, 표시부(92)를 알림부로서 기능시켜도 된다.
CPU가 기억부(91) 등에 저장된 제어용 응용 프로그램에 따라 동작함으로써, 제어부(9)는, 서모그래피 생성부(901), 특징값 연산부(902), 규정 처리 실행부(903), 관계식 생성부(904)로서 기능한다. 또한, 이들 기능 중 일부 또는 전부는, 전용 회로에 의해 하드웨어적으로 실현되어도 된다.
서모그래피 생성부(901)는, 서모그래피 카메라(70)의 출력 신호에 의거하여, 서모그래피를 생성한다. 서모그래피는, 서모그래피 카메라(70)의 촬상 영역에 있어서의 온도 분포를 나타내는 화상이다.
특징값 연산부(902)는, 서모그래피 생성부(901)가 나타내는 온도 분포로부터, 특징값을 산출한다. 특징값은, 세정 처리 유닛(1)에 있어서 실행되는 에칭액을 이용한 에칭 처리에 의한 기판(W)의 에칭량에 관한 값이다.
규정 처리 실행부(903)는, 특징값 연산부(902)가 산출한 특징값에 따라 규정 처리를 실행한다. 규정 처리 실행부(903)는, 에칭 판정부(9031), 온도 제어부(9032), 스케줄 변경부(9033), 출력 제어부(9034)를 포함한다.
관계식 생성부(904)는, 주변 영역(PA1)에 있어서의 온도 분포(서모그래피)와, 기정의 에칭 처리가 행해진 후의 기판(W)의 에칭량의 대응 관계를 나타내는 관계식(912)을 생성한다. 관계식(912)은, 각 세정 처리 유닛(1)에 있어서 실험적으로 에칭 처리가 행해짐으로써 취득되어도 된다. 또, 시뮬레이션에 의해 관계식(912)이 취득되어도 된다.
에칭 판정부(9031)는, 적절히 정해진 판정용 역치(914)와 특징값 연산부(902)에 의해 산출된 특징값의 비교에 의거하여, 기판(W)에 대한 에칭 처리의 양부를 판정한다. 온도 제어부(9032)는, 서모그래피 카메라(70)에 의해 취득된 서모그래피에 따라, 열원(25)을 제어한다.
스케줄 변경부(9033)는, 각 세정 처리 유닛(1)에 있어서 실행되는 각 처리의 시간을 규정한 스케줄을 변경한다. 스케줄에는, 예를 들면, 각 챔버(10)에 기판(W)이 반입되는 처리 스케줄, 노즐(30)로부터 기판(W)으로 토출되는 처리액의 토출 시간 등이 규정된다. 출력 제어부(9034)는, 출력 장치인 표시부(92) 및 알림부(94)의 동작을 제어한다. 예를 들면, 출력 제어부(9034)는, 에칭 판정부(9031)가 행한 판정의 결과에 따라, 각종 화상을 표시부(92)로 하여금 표시하게 하거나, 혹은, 알림부(94)로 하여금 알림을 행하게 하거나 한다.
＜관계식 생성부(904)에 의한 관계식의 생성 처리＞
관계식(912)은, 기판(W) 주변의 주변 영역(PA1)의 온도 분포로부터, 그 온도 분포 상황하에서 에칭 처리를 행한 경우의 에칭량의 예측값을 구하기 위한 수식이다. 관계식(912)은, 에칭량을 목적 변수(종속 변수), 서모그래피가 나타내는 온도 분포를 설명 변수(독립 변수)로 하는 중회귀 분석에 의해 구해진다.
구체적으로는, 세정 처리 유닛(1)에 있어서, 상이한 조건으로 에칭 처리가 행해지고, 그 때에 얻어지는 서모그래피, 및 기판(W)의 에칭량의 데이터 세트가 미리 준비된다. 상이한 조건이란, 처리 조건은 동일하며 생산 로트가 상이한 경우 외에, 기판(W)의 가열 온도 및 주변 영역(PA1) 중 적어도 한쪽의 온도 조건이 상이한 경우여도 된다.
관계식(912)의 독립 변수(설명 변수)에 대응하는 서모그래피는, 에칭 처리에 있어서의 규정 타이밍에서 취득된다. 에칭 처리는, 주반송 로봇(103)이 챔버(10)에 반입하는 반입 단계, 기판 유지 스테이지(20)에 유지된 기판(W)에 에칭액을 공급하여 처리하는 에칭액 공급 단계, 기판(W)에 린스액을 공급하여 처리하는 린스액 공급 단계를 포함한다. 반입 단계는, 기판(W)이 기판 유지 스테이지(20)에 유지되어 있지 않은 상태이다. 이 때문에, 규정 타이밍을 반입 단계로 한 경우, 취득되는 서모그래피에는, 기판(W)의 상면(W1)의 온도 분포 정보는 포함되지 않고, 기판 유지 스테이지(20)의 상면(21)의 온도 분포 정보가 포함된다. 반입 단계보다 후의 단계는, 기판(W)이 기판 유지 스테이지(20)에 유지된 상태이다. 규정 타이밍을 반입 단계보다 후로 한 경우, 취득되는 서모그래피에는 기판(W)에 있어서의 상면(W1)의 온도 분포 정보가 포함된다.
도 4는, 서모그래피(TH1)를 개념적으로 나타내는 도면이다. 서모그래피(TH1)는, 예를 들면 가로 640화소, 세로 480화소로 구성된다. 각 화소 Pj(j는 1부터 N의 자연수)가 갖는 화소값 Xj는, 각 화소에 대응하는 실제 위치의 온도를 나타내고 있다.
도 5는, 기판(W)의 상면(W1)을 나타내는 도면이다. 에칭량은, 상이한 조건으로 행해진 각 에칭 처리의 후에 측정된다. 에칭량은, 기판(W)의 상면(W1)에 있어서의 특정된 한 지점에서만 측정되어도 되고, 혹은, 상면(W1)에 있어서의 상이한 복수 지점에서 측정되어도 된다. 또, 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 회전축선(Ax1)을 중심으로 해서, 상이한 반경 ri(i는 1부터 n의 자연수)의 원주 Ci 각각에 대해 에칭량 Yi가 구해져도 된다. 이 경우, 각 원주에 대해, 하나의 원주 Ci 상의 복수 지점에서 측정된 에칭량의 평균값을 그 원주 Ci에 있어서의 에칭량 Yi로 해도 된다. 혹은, 각 원주에 대해, 하나의 원주 Ci 상의 한 지점에서만 측정된 에칭량을 그 원주 Ci의 에칭량 Yi로 해도 된다.
이와 같이, 원주 Ci마다 에칭량을 구하는 이유는, 동일 원주 Ci 상에서는 에칭량이 균일해지기 쉽다고 생각되기 때문이다. 세정 처리 유닛(1)에서는, 에칭액의 공급은, 회전 중인 기판(W)에 대해 행해지기 때문에, 기판(W)의 중심(회전축선(Ax1)) 부근에 공급된 에칭액은, 기판(W)의 중심으로부터 동심원상으로 퍼진다. 이 때문에, 에칭 처리 중의 에칭액의 두께는, 각 원주에 있어서 1주(周)에 걸쳐 거의 같아지기 쉽다. 또, 기판(W)이 회전하기 때문에, 기판(W) 주위의 주변 영역(PA1)에 있어서의 온도 분포가 에칭에 주는 영향은, 각 원주에 있어서 1주에 걸쳐 균일해진다고 생각된다. 이 때문에, 기판(W)에 있어서의 에칭량은, 동일 원주 Ci 상에서는 균일해진다. 따라서, 상이한 반경의 원주마다 에칭량을 구함으로써, 기판(W)의 상면(W1)에 있어서의 에칭 상황을 적절히 파악할 수 있다.
이상과 같이, 서모그래피의 화소값 Xj 및 에칭량 Yi의 데이터 세트가 준비되면, 관계식 생성부(904)는 중회귀 분석에 의해, 회귀 함수인 관계식(912)을 구한다. 구체적으로는, 에칭량 Yi를 목적 변수(종속 변수)로 하고, 서모그래피의 화소값 Xj를 설명 변수(독립 변수)로 하여, 원주 Ci(반경 거리 ri)마다 다음 식 (1)로 나타나는 회귀 함수에 있어서의αi(i는 1부터 N의 자연수) 및 βij(j는 1부터 n의 자연수)가 중회귀 분석에 의해 구해진다. 중회귀 분석으로서, L1 정규화(Lasso) 회귀, L2 정규화(Ridge) 회귀, L1＋L2(Elastic Net) 정규화 회귀 등의 각종 기계 학습 수법을 채용해도 된다.
Figure pct00001
또한, 규정 타이밍은, 1개만으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 복수의 규정 타이밍이 설정되어도 된다. 이 경우, 규정 타이밍마다 회귀 함수를 생성하면 된다. 이 경우, 각 규정 타이밍에 대응하는 각 타이밍에서, 에칭량의 예측값을 산출할 수 있기 때문에, 각 타이밍에서 에칭의 여부를 검사할 수 있다. 예를 들면, 기판 반입 전 및 기판 반입 후의 각 단계의 각각 대해, 복수의 규정 타이밍이 설정되어도 된다.
특징값 연산부(902)는, 세정 처리 유닛(1)에 있어서 에칭 처리를 행할 때, 규정 타이밍(관계식(912)을 생성하기 위해서 사용된 서모그래피가 취득되는 시간)에 대응하는 타이밍에서 얻어지는 서모그래피의 데이터를, 관계식(912)에 대입한다. 복수의 규정 타이밍의 서모그래피를 이용하여 관계식(912)이 생성된 경우, 특징값 연산부(902)는, 각 규정 타이밍에 대응하는 각 타이밍의 서모그래피의 데이터를, 관계식(912)에 대입한다. 이에 의해 산출되는 값은, 원주 Ci마다 에칭 처리에 의해 얻어지는 것으로 기대되는 원주 Ci마다의 에칭량의 예측값을 나타내고 있다. 이와 같이, 관계식(912)을 이용함으로써, 기판(W) 주위의 주변 영역(PA1)을 포함한 촬상에 의해 얻어지는 서모그래피로부터, 기판(W)의 에칭량을 예측할 수 있다.
＜판정용 역치＞
판정용 역치(914)는, 특징값이 나타내는 에칭량의 예측값이 미리 적정한지 여부를 에칭 판정부(9031)가 판정하기 위해서 설정된다. 판정용 역치(914)는, 예를 들면, 다음 식 (2)로 산출되는 에칭량의 면내 평균값 YAve(기판(W)의 각 원주C1~Cn의 에칭량 Y1~Yn의 평균값)에 대해 양부 기준값(최대값 ST1max 및 최소값 ST1min)을 포함해도 된다. 이 경우, 특징값 연산부(902)는, 관계식(912)(회귀 함수)으로부터 구해지는 에칭량 Y1~Yn(예측값)으로부터, 면내 평균값 YAve를 특징값으로서 산출하면 된다.
Figure pct00002
또, 판정용 역치(914)는, 다음 식 (3)으로 산출되는 에칭량의 면내 범위 YRan(기판(W)의 각 원주 C1~Cn의 에칭량 Y1~Yn에 있어서의, 최대값과 최소값의 차)에 대한 양부 기준값(최대값 ST2max)을 포함해도 된다. 이 경우, 특징값 연산부(902)는, 관계식(912)(회귀 함수)으로부터 구해지는 에칭량 Y1~Yn(예측값)으로부터, 면내 범위 YRan을 특징값으로서 산출하면 된다.
Figure pct00003
이와 같이, 판정용 역치로서, 에칭량의 면내 평균값 YAve, 및/또는 면내 범위 YRan의 양부 기준을 포함함으로써, 산출된 특징값으로부터 에칭 처리의 양부를 적절히 판정할 수 있다.
＜에칭 처리의 시퀀스＞
다음에, 기판 처리 장치(100)에 있어서 실시되는 에칭 처리의 시퀀스에 대해 설명한다. 도 6은, 에칭 처리의 시퀀스의 전반부를 나타내는 도면이다. 도 7은, 에칭 처리의 시퀀스의 후반부를 나타내는 도면이다. 도 6 및 도 7에 나타내는 각 처리는, 특별히 언급하지 않는 한, 제어부(9)의 제어 하에서 행해지는 것으로 한다. 도 6 및 도 7에 나타내는 시퀀스는, 하나의 세정 처리 유닛(1)에 대해, 에칭 처리 대상의 기판(W)이 반입되기 전의 단계부터, 기판(W)이 에칭액으로 처리된 후 반출되는 단계까지의 일련의 처리를 나타내고 있다. 도 6 및 도 7에 나타내는 각 처리가 실행되는 것은 필수는 아니며, 일부를 생략해도 된다. 또, 각 처리는, 모순이 생기지 않는 한, 상이한 순번으로 실행되어도 된다.
우선, 주반송 로봇(103)에 의해 기판(W)이 세정 처리 유닛(1)의 챔버(10)에 반입되기 전에, 서모그래피가 취득된다(도 6：단계 S101). 구체적으로는, 서모그래피 카메라(70)가 촬상 영역(PA)을 촬상하고, 그 출력 신호에 의거하여 서모그래피 생성부(901)가 서모그래피를 생성한다. 기판(W)은 기판 유지 스테이지(20)에 유지되어 있지 않기 때문에, 생성된 서모그래피는, 기판 유지 스테이지(20)의 상면(21), 및 주변 영역(PA1)에 있어서의 온도 분포의 정보를 포함한다.
서모그래피가 생성되면, 특징값 연산부(902)가 그 서모그래피를 관계식(912)에 대입함으로써 특징값을 산출한다(도 6：단계 S102). 여기서 사용되는 관계식(912)은, 기판 반입 전단층에 있어서의 서모그래피 및 에칭량의 데이터 세트로부터 생성된 회귀 함수이다. 서모그래피를 이 관계식(912)에 대입함으로써, 기판 반입 전단층에서의 에칭량의 예측값이 구해진다. 또한, 특징값 연산부(902)는, 관계식(912)으로부터 구한 예측값으로부터, 다음 단계의 에칭 판정을 위한 특징값을 산출한다. 특징값은, 예를 들면 에칭량(예측값)의 면내 평균값 YAve나 면내 범위 YRan이다.
특징값이 산출되면, 에칭 판정부(9031)는, 에칭 판정을 행한다(도 6：단계 S103). 즉, 에칭 판정부(9031)는, 단계 S102에서 얻어진 특징값과, 판정용 역치(914)의 비교에 의거하여, 에칭 처리의 양부를 판정한다.
예를 들면, 판정용 역치(914)로서 에칭량의 면내 평균값 YAve의 양부 기준값(최대값 ST1max 및 최소값 ST1min)이 설정되어 있던 경우, 특징값으로서 산출된 원주 C1~Cn의 면내 평균값이, 그 양부 기준값인 최소값 ST1min~최대값 ST1max의 범위 사이에 있는지 여부가 판정되면 된다. 면내 평균값 YAve가 양부 기준값의 범위 내에 있는 경우는 긍정적인 평가가 부여되고, 범위 화에 있는 경우는 부정적인 평가가 부여된다.
판정용 역치(914)로서 에칭량의 면내 범위 YRan의 양부 기준값(최대값 ST2max)이 설정되어 있던 경우, 특징값으로서 산출된 면내 범위 YRan이 양부 기준값보다 작은지 아닌지가 판정되면 된다. 면내 범위 YRan이, 양부 기준값과 같거나 그 이하인 경우는 긍정적인 평가가 부여되고, 양부 기준값을 초과하는 경우는 부정적인 평가가 부여된다.
에칭 판정 후, 규정 처리 실행부(903)의 출력 제어부(9034)는, 에칭 판정의 결과에 따른 긍정적/부정적 평가를, 표시부(92)로 하여금 표시하게 하는 처리, 혹은 알림부(94)로 하여금 알리게 하는 처리를 실행한다(도 6：단계 S104). 단계 S104의 처리는, 규정 처리의 일례이다.
에칭 판정 후, 스케줄 변경부(9033)는, 기판(W)의 처리 스케줄을 변경할지 여부를 판정한다(도 6：단계 S105). 구체적으로, 단계 S103의 에칭 판정 결과가 긍정적 평가였던 경우, 기판 유지 스테이지(20)의 상면(21) 및 주변 영역(PA1)의 온도 분포가 바람직한 상태이다. 이 때문에, 스케줄 변경부(9033)는, 단계 S105에 있어서, 처리 스케줄의 변경은 불요로 판정해도 된다. 이 경우, 다음의 단계 S106, 107이 스킵된다.
단계 S103의 에칭 판정 결과가 부정적 평가였던 경우, 기판 유지 스테이지(20)의 상면(21) 및 주변 영역(PA1)의 온도 분포가 에칭 처리에는 적합하지 않은 상태라고 생각된다. 이 때문에, 스케줄 변경부(9033)는, 단계 S105에 있어서, 처리 스케줄의 변경이 필요하다고 판정해도 된다. 이 경우, 다음의 단계 S106가 행해진다.
단계 S106은, 스케줄 변경부(9033)가, 챔버(10)로의 반입을 금지하는지 여부를 판단하는 공정이다. 예를 들면, 단계 S102에 있어서 취득된 특징값이 판정용 역치(914)로부터 소정의 크기를 초과해 괴리되어 있는 경우, 대응의 챔버(10)로의 기판(W)의 반입을 금지하는 것으로 판단된다. 반입을 금지하는 경우(단계 S106에 있어서 YES), 반입되지 않도록 처리 스케줄이 변경된다(도 6：단계 S106a). 또, 스케줄 변경부(9033)는, 반입을 금지한다는 취지의 경고를, 표시부(92)로 하여금 표시하게 함과 더불어, 알림부(94)로 하여금 알리게 한다(도 6：단계 S106b). 그 후, 제어부(9)는, 에칭 처리의 시퀀스를 종료한다.
단계 S106에 있어서, 기판(W)의 반입을 금지하지 않는 경우(단계 S106에 있어서 NO), 스케줄 변경부(9033)는, 반입 시간을 지연시키도록 처리 스케줄을 변경한다(도 6：단계 S107). 단계 S106a, 107과 같은 반송 스케줄을 변경하는 각 처리는, 에칭 판정의 결과에 따라 실시되는 규정 처리의 예이다.
또한, 단계 S103의 에칭 판정에 있어서 부정적 평가가 부여된 경우에, 스케줄 변경부(9033)가, 일률적으로 해당 챔버(10)로의 기판(W)의 반입을 금지하도록 처리 스케줄을 변경해도 된다.
에칭 판정 후, 규정 처리 실행부(903)의 온도 제어부(9032)는, 주변 영역(PA1)의 온도를 변경할지 여부를 판정한다(도 6：단계 S108). 이 판정은, 예를 들면, 단계 S101에서 얻어진 서모그래피와, 미리 준비된 기판 반입 전단층의 표준적인 서모그래피의 비교(예를 들면, 평균값끼리의 비교)에 의거하여 행해지면 된다.
온도 제어부(9032)는, 온도를 변경한다고 판정한 경우(단계 S108에 있어서 YES), 서모그래피의 상태에 따라 온도를 변경한다(도 6：단계 S109). 예를 들면, 서모그래피가 표준보다 높은 온도를 나타내는 경우는 열원(25)이 기판 유지 스테이지(20)에 부여하는 열량을 줄이고, 그 반대의 경우는 열원(25)이 기판 유지 스테이지(20)에 부여하는 열량을 증대시킨다. 이와 같이 해서, 온도 제어부(9032)는, 주변 영역(PA1) 및 기판 유지 스테이지(20)의 상면(21)의 온도를 변경한다. 주변 영역(PA1)의 온도를 변경하는 처리는, 에칭 판정의 결과에 따라 실시되는 규정 처리의 예이다. 온도 제어부(9032)가 온도 변경하지 않는다고 판정한 경우(단계 S108에 있어서 NO), 단계 S109는 스킵된다.
계속해서, 처리 스케줄에 따라, 주반송 로봇(103)이 에칭 처리 대상의 기판(W)을 챔버(10)에 반입한다(도 6：단계 S110). 챔버(10)에 반입된 기판(W)은, 기판 유지 스테이지(20)에 유지된다(도 6：단계 S111). 이에 의해, 기판(W)이 기정 위치에 배치된 상태가 된다. 이 상태에서, 제어부(9)가 노즐(30)을 처리 위치(TP1)로 이동시킴으로써, 기판(W)의 상면(W1)에 처리액을 공급 가능한 상태로 한다.
기판(W)이 기판 유지 스테이지(20)에 유지되면, 스핀 모터(22)가 기판(W)의 회전을 개시시킨다(도 7：단계 S112). 기판(W)의 회전 속도가 기정의 회전 속도(예를 들면, 300rpm)에 도달하면, 처리액 공급부(36)의 에칭액 공급부(37)가 에칭액을 노즐(30)에 공급한다. 이에 의해, 노즐(30)로부터 기판(W)의 상면(W1)으로 에칭액이 공급된다(도 7：단계 S113). 기판(W)에 공급된 에칭액은, 기판(W)의 회전에 의해 기판(W)의 상면(W1) 전체에 퍼져, 액막을 형성한다. 이에 의해, 상면(W1) 전체에서 에칭 반응이 진행한다.
에칭액이 공급되고 있는 동안에, 서모그래피가 취득된다(도 7：단계 S114). 서모그래피 카메라(70)의 촬상 데이터로부터 서모그래피 생성부(901)가 서모그래피를 생성한다. 이 단계에서 얻어지는 서모그래피는, 기판(W)의 상면(W1), 및 주변 영역(PA1)에 있어서의 온도 분포의 정보를 포함한다.
서모그래피가 취득되면, 특징값 연산부(902)가 그 서모그래피를 관계식(912)에 대입함으로써 특징값을 산출한다(도 7：단계 S115). 여기서 사용되는 관계식(912)은, 기판 반입 후의 에칭액 공급 단계에 있어서의 서모그래피 및 에칭량의 데이터 세트로부터 생성된 회귀 함수이다. 서모그래피를 이 관계식(912)에 대입함으로써, 에칭액 공급 단계에서의 에칭량의 예측값이 구해진다. 또한, 특징값 연산부(902)는, 관계식(912)으로부터 구한 예측값으로부터, 다음 단계의 에칭 판정을 위해, 특징값을 산출한다. 특징값은, 예를 들면 에칭량(예측값)의 면내 평균값 YAve나 면내 범위 YRan이다.
특징값이 산출되면, 에칭 판정부(9031)는, 에칭 판정을 행한다(도 7：단계 S116). 즉, 에칭 판정부(9031)는, 단계 S102에서 얻어진 특징값과, 판정용 역치(914)의 비교에 의거하여, 에칭 처리의 양부를 판정한다. 이 판정 처리는, 도 6에 나타내는 단계 S103과 동일하다.
에칭 판정 후, 규정 처리 실행부(903)의 출력 제어부(9034)는, 에칭 판정의 결과에 따른 긍정적/부정적 평가를, 표시부(92)로 하여금 표시하게 하는 처리, 혹은 알림부(94)로 하여금 알리게 하는 처리를 실행한다(도 7：단계 S117). 단계 S117의 처리는, 규정 처리의 일례이다.
에칭 판정 후, 스케줄 변경부(9033)는, 에칭 판정의 결과에 따라 처리 스케줄을 변경할지 여부를 판정한다(도 7：단계 S118). 단계 S103의 에칭 판정 결과가 긍정적 평가였던 경우, 기판(W)의 상면(W1) 및 주변 영역(PA1)의 온도 분포가 바람직한 상태이다. 이 경우, 스케줄 변경부(9033)는, 단계 S118에 있어서, 처리 스케줄의 변경은 불요로 판정해도 된다. 이 경우, 다음의 단계 S119가 스킵된다.
단계 S116의 에칭 판정 결과가 부정적 평가였던 경우, 기판(W)의 상면(W1) 및 주변 영역(PA1)의 온도 분포가 에칭 처리에는 적합하지 않은 상태라고 생각된다. 이 때문에, 스케줄 변경부(9033)는, 단계 S118에 있어서, 처리 스케줄의 변경이 필요하다고 판정해도 된다. 이 경우, 스케줄 변경부(9033)는, 에칭액의 공급 시간이 변경되도록, 처리 스케줄을 변경한다(도 7：단계 S119).
에칭 판정 후, 규정 처리 실행부(903)의 온도 제어부(9032)는, 주변 영역(PA1)의 온도를 변경할지 여부를 판정한다(도 7：단계 S120). 이 판정은, 예를 들면, 단계 S114에서 얻어진 서모그래피와, 미리 준비된 에칭액 공급 단계의 표준적인 서모그래피의 비교(예를 들면, 평균값끼리의 비교)에 의거하여 행해지면 된다.
온도 제어부(9032)는, 온도를 변경한다고 판정한 경우(단계 S120에 있어서 YES), 서모그래피의 상태에 따라 온도를 변경한다(도 7：단계 S121). 예를 들면, 서모그래피가 표준보다 높은 온도를 나타내는 경우는 열원(25)이 기판 유지 스테이지(20)에 부여하는 열량을 줄이고, 그 반대의 경우는 열원(25)이 기판 유지 스테이지(20)에 부여하는 열량을 증대시킨다. 이와 같이 해서, 온도 제어부(9032)는, 주변 영역(PA1) 및 기판(W)의 상면(W1)의 온도를 변경한다. 주변 영역(PA1)의 온도를 변경하는 처리는, 에칭 판정의 결과에 따라 실시되는 규정 처리의 예이다. 온도 제어부(9032)가 온도를 변경하지 않는다고 판정한 경우(단계 S120에 있어서 NO), 단계 S121는 스킵된다.
단계 S121 후, 처리 스케줄에 따라, 제어부(9)가, 처리액 공급부(36)를 제어하여, 노즐(30)로의 에칭액의 공급을 정지시킴과 더불어, 린스액의 공급을 개시시킨다. 이에 의해, 노즐(30)로부터 기판(W)의 상면(W1)으로 린스액이 공급된다(도 7：단계 S122). 처리 스케줄에 규정된 시간이 경과하면, 제어부(9)는, 노즐(30)로의 린스액의 공급을 정지시킨다.
린스액의 공급을 정지시키면, 제어부(9)는 스핀드라이 처리를 행한다(도 7：단계 S123). 즉, 제어부(9)는, 스핀 모터(22)를 제어하여, 회전 속도를 상승시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 상면(W1)에 잔존하는 린스액을 경방향 외방으로 비산시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 상면(W1)을 건조시킨다. 처리 스케줄에 규정된 시간이 경과하면, 제어부(9)는, 기판(W)의 회전을 정지시킨다.
스핀드라이 처리가 완료되면, 기판 유지 스테이지(20)가 기판(W)의 흡착을 해제함으로써, 기판(W)의 유지를 해제한다. 그 후, 주반송 로봇(103)이 기판(W)을 챔버(10)로부터 반출한다(도 7：단계 S124).
＜효과＞
기판 처리 장치(100)에 의하면, 기판(W)이 점유하는 점유 영역의 온도 분포뿐만 아니라, 그 둘레의 주변 영역(PA1)의 온도 분포도 취득된다. 이 주변 영역(PA1)의 온도 분포를 관계식(912)에 대입함으로써, 에칭량의 예측혈에 관한 특징값이 산출된다. 이 때문에, 예측되는 에칭량을 정밀도 있게 산출할 수 있다.
또, 에칭량에 관한 특징값을 구함으로써, 에칭 처리의 각 단계에서, 주변 영역(PA1)의 온도 분포에 따라, 에칭 처리에 적합한 각종 규정 처리를 실행할 수 있다.
＜2. 제2 실시형태＞
다음에, 제2 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 이미 설명한 요소와 동일한 기능을 가지는 요소에 대해서는, 같은 부호 또는 알파벳 문자를 추가한 부호를 달아, 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 7은, 제2 실시형태의 세정 처리 유닛(1) 및 제어부(9A)를 나타내는 도면이다. 제2 실시형태의 제어부(9A)는, 특징값 연산부(902A) 및 기정 처리 실행부(903A)를 갖추고 있다. 기정 처리 실행부(903A)는, 에칭 판정부(9031A)를 갖추고 있다.
특징값 연산부(902A)는, 서모그래피 생성부(901)가 생성한 서모그래피로부터 복수 종류의 특징량의 배열인 특징 벡터를 특징값으로서 산출한다. 특징량으로서는, 예를 들면 서모그래피 화상의 화소값의 총합, 화소값의 표준 편차를 채용할 수 있다. 또, 서모그래피의 각 화소의 화소값을 그대로 특징 벡터로서 이용해도 된다.
에칭 판정부(9031A)는, 서모그래피로부터 산출된 특징 벡터에 의거하여, 에칭 양호 클래스와 에칭 불량 클래스 사이에서 분류하는 분류기(K2)를 이용하여, 에칭 판정을 행한다. 에칭 양호 클래스는 에칭 처리가 양호함을 나타내는 클래스이며, 에칭 불량 클래스는 에칭 처리가 불량임을 나타내는 클래스이다. 분류 대상의 서모그래피가 에칭 양호 클래스로 분류된 경우, 에칭 판정부(9031A)는 긍정적 평가를 부여한다. 분류 대상의 서모그래피가 에칭 불량 클래스로 분류한 경우, 에칭 판정부(9031A)는 부정적 평가를 부여한다.
분류기(K2)는, 제1 실시형태의 관계식(912)을 얻는 경우와 동일하게, 세정 처리 유닛(1)에 있어서 상이한 조건으로 에칭 처리가 행해지고, 그 때에 얻어지는 서모그래피(온도 분포), 및 기판(W)의 에칭량의 데이터 세트를 이용한 기계 학습에 의해 생성된다. 구체적으로는, 각 서모그래피에 대해, 에칭량의 결과에 의거하는 클래스가 교시된 교사 데이터가 준비된다. 서모그래피에 클래스를 교시하는 경우, 실제 에칭량이 양호하면 에칭 양호 클래스를 교시하고, 그 반대에 대해서는 에칭 불량 클래스를 교시하면 된다. 이에 의해, 서모그래피(상세하게는, 특징 벡터)와, 교시된 클래스의 복수 세트로 이루어지는 교사 데이터가 사전에 준비된다. 그리고, 교사 데이터를 이용한 기계 학습이 행해짐으로써, 분류기(K2)가 생성된다. 기계 학습으로서는, 뉴럴 네트워크, 결정 트리, 서포트 벡터 머신(SVM), 판별 분석 등의 공지의 수법을 채용해도 된다.
분류기(K2)를 기계 학습에 의해 생성하는 생성부는, 기판 처리 장치(100)가 갖춰져 있어도 되고, 혹은 기판 처리 장치(100) 외의 장치(서버 등)에 갖춰져 있어도 된다. 후자의 경우, 분류기(K2)는, 네트워크 경유, 또는, 각종 가반성 미디어를 통해, 기판 처리 장치(100)에 제공되면 된다.
본 실시형태의 기판 처리 장치(100)에 의하면, 주변 영역(PA1)을 포함하는 영역의 서모그래피로부터 특징값으로서 특징 벡터가 산출되고, 그 특징 벡터에 의거하여, 에칭 양호 또는 에칭 불량이 판정된다. 이 때문에, 에칭 처리의 각 단계에서, 에칭의 양부를 정밀도 있게 판정할 수 있다. 또, 에칭 판정의 결과에 따라, 에칭 처리에 적합한 규정 처리를 행할 수 있다.
이 발명은 상세하게 설명되었는데, 상기 설명은, 모든 국면에 있어서, 예시이며, 이 발명이 그에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 이 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 상정될 수 있는 것으로 해석된다. 상기 각 실시형태 및 각 변형예에서 설명한 각 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합하거나, 생략하거나 할 수 있다.
1: 세정 처리 유닛 10: 챔버
11: 측벽 20: 기판 유지 스테이지
21: 상면 22: 스핀 모터
25: 열원 30: 노즐
36: 처리액 공급부 37: 에칭액 공급부
40: 처리 컵 70: 서모그래피 카메라
9, 9A: 제어부 91: 기억부
92: 표시부 93: 조작부
94: 알림부 901: 서모그래피 생성부
902, 902A: 특징값 연산부 903, 903A: 규정 처리 실행부
9031, 9031A: 에칭 판정부 9032: 온도 제어부
9033: 스케줄 변경부 9034: 출력 제어부
904: 관계식 생성부 912: 관계식(회귀 함수)
914: 판정용 역치 100: 기판 처리 장치
103: 주반송 로봇 Ax1: 회전축선
K2: 분류기 PA: 촬상 영역
PA1: 주변 영역 TH1: 서모그래피
TS1: 처리 공간 W: 기판
W1: 상면 YAve: 면내 평균값(특징값)
YRan: 면내 범위(특징값) Yi: 에칭량
ri: 반경 거리

Claims (15)

  1. 기판을 에칭 처리하는 기판 처리 장치로서,
    내부에 처리 공간을 갖는 챔버와,
    상기 챔버 내에 있어서의 기정(旣定) 위치에 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판에 에칭액을 공급하는 에칭액 공급부와,
    상기 기판 유지부를 기정의 회전축선 둘레로 회전시키는 회전부와,
    상기 챔버 내 중, 상기 기정 위치에 배치된 경우에 상기 기판이 점유하는 기판 영역 주위의 주변 영역에 있어서의 온도 분포를 취득하는 온도 분포 취득부와,
    상기 온도 분포로부터, 상기 에칭액을 이용한 에칭 처리에 의한 상기 기판의 에칭량에 관한 특징값을 산출하는 특징값 연산부
    를 구비하는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 특징값과 미리 정해진 역치의 비교에 의거하여, 상기 기판에 대한 에칭 처리의 양부(良否)를 판정하는 에칭 판정부를 추가로 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 특징값 연산부는, 상기 온도 분포와 상기 에칭량의 관계를 나타내는 관계식으로부터 상기 특징값을 산출하는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 에칭 처리에 있어서의 규정 타이밍에서의 상기 온도 분포, 및 당해 에칭 처리가 행해진 상기 기판의 에칭량에 의거하여, 상기 관계식을 생성하는 관계식 생성부를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 특징값 연산부는, 상기 에칭 처리에 있어서의 상기 규정 타이밍에 대응하는 타이밍의 상기 온도 분포를 상기 관계식에 대입함으로써, 상기 특징값을 산출하는, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭량은, 상기 회전축선을 중심으로 하는, 상이한 반경의 각 원주 상에 있어서의 에칭량인, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 분포 취득부는, 상기 기판 유지부에 의해 유지되는 기판이 배치되는 영역을 촬상 영역에 포함하는 서모그래피 카메라를 갖고,
    상기 온도 분포는, 서모그래피인, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 관계식은, 상기 서모그래피를 구성하는 각 화소값이 나타내는 온도를 독립 변수로 하고, 상기 상이한 반경의 각 원주 상의 에칭량을 종속 변수로 하는 회귀 함수인, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특징값 연산부는, 상기 기판 유지부가 상기 기판을 유지하고 있지 않은 상태에서 취득되는 상기 온도 분포로부터 상기 특징값을 산출하는, 기판 처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 특징값에 따라, 상기 기정 위치에 배치된 기판 및 상기 주변 영역의 온도를 변경하는 온도 변경부를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 특징값에 따라, 상기 챔버에 상기 기판이 반입되는 시간을 규정한 스케줄을 변경하는 스케줄 변경부를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특징값 연산부는, 상기 기판 유지부가 상기 기판을 유지하고 있는 상태에서 취득되는 상기 온도 분포로부터 상기 특징값을 산출하는, 기판 처리 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 특징값에 따라, 상기 기정 위치에 배치된 기판 및 상기 주변 영역의 온도를 변경하는 온도 변경부를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 특징값에 따라, 상기 챔버에 상기 기판이 반입되는 시간을 규정한 스케줄을 변경하는 스케줄 변경부를 추가로 구비하는, 기판 처리 장치.
  15. 기판 처리 방법으로서,
    a) 챔버 내에 있어서의 기정 위치에 기판을 유지하는 것과,
    b) 공정 a)에 의해 상기 기정 위치에 있는 상기 기판을 회전축선 둘레로 회전시키는 것과,
    c) 공정 b)에 의해 회전하는 상기 기판의 표면에 에칭액을 공급하는 것과,
    d) 상기 챔버 내에 있어서, 상기 기정 위치에 배치된 경우에 상기 기판이 점유하는 기판 영역 주위의 주변 영역에 있어서의 온도 분포를 취득하는 것과,
    e) 공정 d)에 의해 취득된 상기 온도 분포로부터, 상기 기판에 대한 상기 에칭액을 이용한 에칭 처리를 평가하기 위한 특징값을 산출하는 것
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
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