KR20220038350A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20220038350A
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processing liquid
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린타로 히구치
고지 가가와
다카오 이나다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 상태의 상기 기판에 대하여 위쪽으로부터 처리액을 공급하는 액공급부를 포함하는 액처리부와, 상기 액처리부에서 사용하는 처리액을 제작하는 액제작부와, 상기 액공급부 및 상기 액제작부를 제어하는 제어부를 가지며, 상기 제어부는, 상기 액공급부를 제어하여, 상기 액공급부로부터 상기 기판을 향하는 상기 처리액의 연직 방향 유속이 상기 기판의 상면을 따라 흐르는 상기 처리액의 수평 방향 유속보다 빨라지는 상기 처리액의 공급 속도로 하는 것인 기판 처리 장치.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
본 개시는, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
예컨대, 처리 시간이 길게 필요한 프로세스의 경우, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 기판 처리 장치가 이용된다. 이 기판 처리 장치는, 기판을 처리하기 위한 처리액을 저류하는 처리액 저류부를 갖는다. 처리액 저류부는 처리액을 저류하는 처리조를 가지며, 처리조에 저류된 처리액에 기판이 소정 시간 침지된다. 기판은 처리조의 내부에 연직으로 유지되고, 처리액은 기판의 표면을 따라 연직으로 흐른다.
특허문헌 1 : 일본국 특허 공개 제2016-143684호 공보
본 개시는, 기판을 침지시키지 않고, 수평한 기판의 상면에 처리액을 공급하며, 공급된 처리액을 기판의 상면을 따라 흐르게 하는 경우에, 처리액의 치환성을 향상시킬 수 있고, 기판으로부터 처리액에 용출되는 용출 성분의 농도 구배를 저감할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따른 기판 처리 장치는,
기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 상태의 상기 기판에 대하여 위쪽에서 처리액을 공급하는 액공급부를 포함하는 액처리부와,
상기 액처리부에서 사용하는 처리액을 제작하는 액제작부와,
상기 액공급부 및 상기 액제작부를 제어하는 제어부를 가지며,
상기 제어부는, 상기 액공급부를 제어하여, 상기 액공급부로부터 상기 기판을 향하는 상기 처리액의 연직 방향 유속이 상기 기판의 상면을 따라 흐르는 상기 처리액의 수평 방향 유속보다 빨라지는 상기 처리액의 공급 속도로 한다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 기판을 침지시키지 않고, 수평한 기판의 상면에 처리액을 공급하며, 공급된 처리액을 기판의 상면을 따라 흐르게 하는 경우에, 처리액의 치환성을 향상시킬 수 있고, 기판으로부터 처리액에 용출되는 용출 성분의 농도 구배를 저감할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2a는 일 실시형태에 따른 기판의 처리 개시 직전의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2b는 일 실시형태에 따른 기판의 처리 완료 직전의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 노즐을 아래쪽에서 본 도면이다.
도 4는 변형례에 따른 노즐을 아래쪽에서 본 도면이다.
도 5는 일 실시형태에 따른 기판의 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 용출 성분의 농도 조정을 나타낸 흐름도이다.
도 7a는 실시예 1에 따른 기판의 처리 후의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7b는 실시예 2에 따른 기판의 처리 후의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7c는 비교예 1에 따른 기판의 처리 후의 상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 개시의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일하거나 또는 대응하는 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다. 도 2a는 일 실시형태에 따른 기판의 처리 개시 직전의 상태를 나타낸 단면도이다. 도 2b는 일 실시형태에 따른 기판의 처리 완료 직전의 상태를 나타낸 단면도이다.
기판 처리 장치(1)는, 기판(2)을 처리액(3)으로 처리한다. 기판(2)은, 예컨대 도 2a에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(21)와, 실리콘 산화막(22)과, 실리콘 질화막(23)을 포함한다. 실리콘 산화막(22)과 실리콘 질화막(23)은, 교대로 반복 적층되어, 적층막(24)을 형성한다. 적층막(24)과 실리콘 웨이퍼(21) 사이에는 도시하지 않은 도전막 등이 형성된다. 적층막(24)은, 적층막(24)을 두께 방향으로 관통하는 개구부(25)를 포함한다.
처리액(3)은, 인산을 포함하는 것(예컨대 인산 수용액)이며, 적층막(24)의 개구부(25)로 들어가, 도 2b에 도시된 바와 같이 실리콘 산화막(22) 및 실리콘 질화막(23) 중의 실리콘 질화막(23)을 선택적으로 에칭하여 제거한다. 에칭의 선택비는, 처리액(3) 중의 실리콘 농도 등으로 결정된다. 실리콘 농도가 높을수록, 선택비가 향상된다. 한편, 실리콘 농도가 포화 농도를 초과해 버리면, 실리카가 석출되어 버린다.
처리액(3)은, 적층막(24)의 개구부(25)로 들어가, 실리콘 질화막(23)을 그 면내 방향으로 에칭한다. 면내 방향이란, 두께 방향과 직교하는 방향이다. 실리콘 질화막(23)의 에칭이 진행됨에 따라, 적층막(24)의 내부에서 실리콘이 용출된다. 용출된 실리콘은, 적층막(24)의 개구부(25)를 지나, 적층막(24)의 외부로 확산된다. 적층막(24)의 표면(26)으로부터의 깊이가 깊을수록, 또한, 개구부(25)로부터의 거리가 멀수록, 확산된 거리가 길어지기 때문에, 실리콘 농도가 높아진다.
실리콘 농도는 상기한 바와 같이 장소에 따라 차이가 있으며, 그 최고치는 기판(2)의 처리액(3)에 의해 처리되는 패턴(27)으로 결정된다. 처리되는 패턴(27)은, 제거되는 패턴, 즉, 용출된 실리콘이 확산되는 통로의 패턴이다. 패턴(27)은, 3차원적인 패턴이다.
기판(2)의 패턴(27)은, 적층막(24)의 적층수[즉, 실리콘 산화막(22)의 수와 실리콘 질화막(23)의 수의 합계수]를 포함한다. 적층막(24)의 적층수가 많을수록, 확산의 거리가 길어지기 때문에, 실리콘 농도의 최고치가 높아진다.
또한, 기판(2)의 패턴(27)은, 개개의 실리콘 질화막(23)의 막 두께(T), 및 개구부(25)의 폭(W)을 포함한다. 개개의 실리콘 질화막(23)의 막 두께(T)가 작을 수록, 또한, 개구부(25)의 폭(W)이 좁을수록, 실리콘이 확산되는 통로의 폭이 좁아지기 때문에, 실리콘 농도의 최고치가 높아진다.
기판 처리 장치(1)는, 처리액(3)의 치환성을 향상시키고, 처리액(3) 중의 용출 성분(예컨대 실리콘)의 농도 구배를 저감하여, 용출 성분의 석출을 억제하는 것이다. 이하, 도 1을 재차 참조하여, 기판 처리 장치(1)의 구성에 대해서 설명한다.
기판 처리 장치(1)는, 액처리부(5)와, 액제작부(6)와, 제어부(9)를 갖는다. 액처리부(5)는, 기판(2)을 처리액(3)으로 처리한다. 액제작부(6)는, 액처리부(5)에서 사용하는 처리액(3)을 제작한다. 제어부(9)는, 액처리부(5) 및 액제작부(6)를 제어한다.
액처리부(5)는, 매엽식으로서, 기판(2)을 수평으로 유지하는 기판 유지부(51)와, 기판 유지부(51)에 유지된 상태의 기판(2)에 대하여 위쪽으로부터 처리액(3)을 공급하는 액공급부(52)를 포함한다. 기판 유지부(51)는, 기판(2)의 패턴(27)이 형성되는 면을 위로 향하게 하여, 기판(2)을 수평으로 유지한다. 기판 유지부(51)는, 메커니컬척, 진공척 또는 정전척이다.
액공급부(52)는, 처리액(3)을 토출하는 제1 노즐(521)을 포함한다. 또한, 액공급부(52)는, 액제작부(6)에서 제작된 처리액(3)을 제1 노즐(521)까지 보내는 송액로(522)를 포함하고, 송액로(522)의 중간에, 예컨대 제1 개폐 밸브(523)와, 유량계(524)와, 유량 제어기(525)와, 제2 개폐 밸브(526)를 더 포함한다.
제어부(9)는, 제1 노즐(521)로부터 처리액(3)을 토출할 때에는, 제1 개폐 밸브(523) 및 제2 개폐 밸브(526)를 개방하여, 유량계(524)의 계측치가 설정치로 되도록 유량 제어기(525)를 제어한다. 제1 노즐(521)로부터 기판(2)으로의 처리액(3)의 공급량은, 유량계(524)의 계측치와 같다. 한편, 제어부(9)는, 제1 노즐(521)로부터의 처리액(3)의 토출을 정지할 때에는, 제1 개폐 밸브(523) 및 제2 개폐 밸브(526)를 폐쇄한다.
제어부(9)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 액공급부(52)를 제어하여, 액공급부(52)의 제1 노즐(521)로부터 기판(2)을 향하는 처리액(3)의 연직 방향 유속(V1)이 기판(2)의 상면을 따라 흐르는 처리액(3)의 수평 방향 유속(V2)보다 빨라지는 처리액(3)의 공급 속도로 한다. 연직 방향 유속(V1) 및 수평 방향 유속(V2)은, 기판(2)에 고정된 좌표계로 계측되고, 예컨대 기판(2)이 회전하는 경우, 기판(2)과 함께 회전하는 좌표계로 계측된다.
연직 방향 유속(V1)은, 제1 노즐(521)의 토출구 바로 아래의 것으로 대표할 수 있고, 토출구로부터 토출되는 처리액(3)의 유량(㎥/초), 및 토출구의 면적(㎡) 등에 의해 구할 수 있다. 토출구의 수가 복수인 경우, 처리액(3)의 유량은 합계 유량이고 또한 토출구의 면적은 합계 면적이다.
수평 방향 유속(V2)은, 예컨대 VOF(Volume Of Fluid)법 등의 컴퓨터 시뮬레이션 해석, 또는 카메라로 촬상한 화상의 화상 해석 등에 의해 계측된다. 수평 방향 유속(V2)은, 제1 노즐(521)로부터 토출되는 처리액(3)의 유량, 기판(2)의 회전수, 기판(2)의 회전 중심으로부터의 거리 등으로 결정된다.
수평 방향 유속(V2)은, 둘레 방향 유속(V2A)과, 직경 방향 유속(V2B)으로 분해할 수 있다. 기판(2)이 회전하는 경우, 둘레 방향 유속(V2A)이 지배적이기 때문에, 수평 방향 유속(V2)으로서 둘레 방향 유속(V2A)만을 간이적으로 이용하는 것도 가능하다.
기판(2)이 회전하는 경우, 둘레 방향 유속(V2A)은 기판(2)의 회전 중심으로부터의 거리에 의존하고, 기판(2)의 회전 중심으로부터의 거리가 커질수록, 둘레 방향 유속(V2A)이 빨라진다. 그러므로, 기판(2)의 외주에서 연직 방향 유속(V1)이 둘레 방향 유속(V2A)보다 빠르면, 기판(2)의 전체에서 연직 방향 유속(V1)이 둘레 방향 유속(V2A)보다 빨라진다.
따라서, 기판(2)의 상면 중의 패턴(27)이 형성되는 영역의 외주에서, 연직 방향 유속(V1)이 수평 방향 유속(V2)보다 빠르면 좋다. 또한, 패턴(27)의 에칭이 필요한 영역에 있어서 V1이 V2보다 빠르면 좋고, 반드시 패턴(27)이 형성되지 않는 기판(2)의 상면의 외주에 있어서, V1이 V2보다 빠른 것을 필요로 하는 것은 아니다.
본 실시형태에 따르면, 연직 방향 유속(V1)이 수평 방향 유속(V2)보다 빠르기 때문에, 예컨대 적층막(24)의 개구부(25)의 바로 위에서 처리액(3)을 공급할 때에, 개구부(25)의 내부로 유입되는 처리액(3)의 유량이, 개구부(25)의 내부로 유입되지 않고 적층막(24)의 표면(26)을 따라 흐르는 처리액(3)의 유량보다 많다.
그런데, 특허문헌 1에 따르면, 상기한 바와 같이, 기판(2)은 처리조의 내부에 연직으로 유지되고, 처리액(3)은 기판(2)의 표면을 따라 연직으로 흐른다. 이 경우, 연직 방향 유속(V1)을 빨리하여도, 개구부(25)는 수평 방향으로 연장되기 때문에, 개구부(25)로 유입되는 처리액(3)의 양은 거의 변하지 않는다.
이에 비해, 본 실시형태에 따르면, 상기한 바와 같이, 기판(2)은 수평으로 유지되고, 또한 연직 방향 유속(V1)이 수평 방향 유속(V2)보다 빠르기 때문에, 연직 방향으로 연장되는 개구부(25)의 내부로 유입되는 처리액(3)의 유량이 많다. 그 결과, 기판(2)의 패턴(27) 내부에 있어서의 처리액(3)의 치환성을 향상시킬 수 있고, 기판(2)으로부터 처리액(3)에 용출되는 용출 성분의 과도한 농도 상승을 저감할 수 있다. 따라서, 용출 성분의 최고치를 저감할 수 있고, 용출 성분의 석출을 억제할 수 있다.
도 3은 일 실시형태에 따른 노즐을 아래쪽에서 본 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 노즐(521)은, 처리액(3)의 토출구(521a)가 2차원적으로 분산 배치된 샤워 헤드 노즐이어도 좋다. 샤워 헤드 노즐은, 복수의 토출구(521a)로부터 기판(2)으로, 샤워형의 처리액(3)을 토출한다.
샤워 헤드 노즐은, 기판(2)의 상면의 다수의 지점에 처리액(3)을 공급하기 때문에, 기판(2)의 상면의 다수의 지점에서, 기판(2)의 패턴(27) 내부에 있어서의 처리액(3)의 치환성을 향상시킬 수 있고, 기판(2)으로부터 처리액(3)에 용출되는 용출 성분의 과도한 농도 상승을 저감할 수 있다. 따라서, 기판(2)의 상면의 다수의 지점에서, 용출 성분의 최고치를 저감할 수 있고, 용출 성분의 석출을 억제할 수 있다.
샤워 헤드 노즐의 하면 중, 원 형상의 영역(A)에 복수의 토출구(521a)가 2차원적으로 분산 배치된다. 영역(A)의 직경이 기판(2)의 직경보다 작으면, 기판(2)에 부딪히지 않고, 기판(2)의 바깥에서 흘러내리는 쓸데없는 처리액(3)의 사용을 방지할 수 있어, 처리액(3)의 사용량을 저감할 수 있다. 영역(A)의 직경은, 예컨대, 기판(2)의 직경의 90% 이상 100% 미만이다.
도 4는 변형례에 따른 노즐을 아래쪽에서 본 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 노즐(521)은, 처리액(3)의 토출구(521a)가 일렬로 나란히 배치되는 바노즐이어도 좋다. 바노즐은 기판(2)의 직경을 따라 배치되고, 기판(2)의 직경을 따라 처리액(3)의 공급점이 배치된다. 또한, 바노즐에 형성되는 토출구(521a)의 열의 수는, 1개로는 한정되지 않고, 복수여도 좋다.
바노즐은, 회전하는 기판(2)의 상면의 다수의 지점에 처리액(3)을 공급하기 때문에, 기판(2)의 상면의 다수의 지점에서, 기판(2)의 패턴(27) 내부에 있어서의 처리액(3)의 치환성을 향상시킬 수 있고, 기판(2)으로부터 처리액(3)에 용출되는 용출 성분의 과도한 농도 상승을 저감할 수 있다. 따라서, 기판(2)의 상면의 다수의 지점에서, 용출 성분의 최고치를 저감할 수 있고, 용출 성분의 석출을 억제할 수 있다.
바노즐의 하면 중, 막대형 영역(A)에 복수의 토출구(521a)가 1열 또는 복수열로 나란히 배치된다. 영역(A)의 길이가 기판(2)의 직경보다 작으면, 기판(2)에 부딪히지 않고, 기판(2)의 바깥에서 흘러내리는 쓸데없는 처리액(3)의 사용을 방지할 수 있어, 처리액(3)의 사용량을 저감할 수 있다. 영역(A)의 길이는, 예컨대, 기판(2) 직경의 90% 이상 100% 미만이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액공급부(52)는, 제1 노즐(521)과는 별도로, DIW(Deionized Water) 등의 린스액을 토출하는 제2 노즐(527)을 가져도 좋다. 제2 노즐(527)은, 제1 노즐(521)과 마찬가지로 샤워 헤드 노즐이어도 좋지만, 통상의 노즐이어도 좋고, 즉, 기판(2)의 상면의 일 지점에 린스액을 공급하는 것이어도 좋다. 제1 노즐(521)이 기판(2)에 처리액(3)을 공급하는 동안, 제2 노즐(527)은 기판(2)의 직경 방향 바깥쪽의 대기 위치에서 대기한다. 그 후, 제1 노즐(521)이 기판(2)의 직경 방향 바깥쪽의 대기 위치로 이동하면, 제2 노즐(527)이 기판(2) 중심의 바로 위의 위치로 이동하고, 린스액을 기판(2)에 공급하며, 기판(2)에 남아 있는 처리액(3)을 씻어낸다. 제1 노즐(521)이 처리액(3)과 린스액 양쪽 모두를 토출하는 경우와는 달리, 제1 노즐(521)의 내부에서 액치환이 불필요하며, 그 액치환에 걸리는 대기 시간이 불필요해진다.
또한, 액공급부(52)는, 제1 노즐(521)과는 별도로 처리액(3) 이외의 약액을 토출하는 제3 노즐(528)을 가져도 좋다. 제3 노즐(528)은, 제1 노즐(521)과 마찬가지로 샤워 헤드 노즐이어도 좋지만, 제2 노즐(527)과 마찬가지로 통상의 노즐이어도 좋고, 즉, 기판(2)의 상면의 일 지점에 약액을 공급하는 것이어도 좋다. 처리액(3)이 인산 수용액인 경우, 처리액(3) 이외의 약액으로서, 예컨대, DHF(희불산), SC1(과산화수소 및 수산화암모늄을 포함하는 수용액), 그리고 SC2(과산화수소 및 염산을 포함하는 수용액) 등으로부터 선택되는 하나 이상이 사용된다. 복수의 약액이 사용되는 경우, 약액마다 제3 노즐(528)이 준비되어도 좋다.
액처리부(5)는, 기판(2)의 상면에 있어서의 처리액(3)의 공급점이 경시적으로 변위되도록, 기판 유지부(51)의 회전 및 이동, 그리고 액공급부(52)의 회전 및 이동 중 적어도 하나의 움직임을 행하는 구동부(53)를 더 포함한다. 공급점은, 토출구(521a)를 그 토출 방향으로 연장한 연장선과, 기판(2)의 상면과의 교점이다.
구동부(53)는, 모터로서, 예컨대 기판 유지부(51)의 회전만을 행한다. 그 회전 중심은 기판(2)의 중심을 지나도록 배치된다. 기판 유지부(51)와 함께 기판(2)이 회전하기 때문에, 기판(2)의 상면에 있어서의 처리액(3)의 공급점이 경시적으로 변위된다.
구동부(53)는, 본 실시형태에서는 기판 유지부(51)의 회전만을 행하지만, 상기한 바와 같이, 기판 유지부(51)의 회전 및 이동, 그리고 액공급부(52)의 회전 및 이동 중 적어도 하나의 움직임을 행하면 좋다. 기판(2)의 상면에 있어서의 처리액(3)의 공급점이 경시적으로 변위되면 좋다.
기판(2)의 상면에 있어서의 처리액(3)의 공급점이 경시적으로 변위되면, 기판(2)의 상면의 보다 많은 점에서, 기판(2)의 패턴(27) 내부에 있어서의 처리액(3)의 치환성을 향상시킬 수 있고, 기판(2)으로부터 처리액(3)에 용출되는 용출 성분의 과도한 농도 상승을 저감할 수 있다. 따라서, 기판(2)의 상면의 보다 많은 점에서, 용출 성분의 최고치를 저감할 수 있고, 용출 성분의 석출을 억제할 수 있다.
그런데, 구동부(53)가 기판 유지부(51)의 회전을 행하는 경우, 기판 유지부(51)와 함께 기판(2)이 회전하기 때문에, 기판(2)의 상면에 형성되는 처리액(3)의 액막에 원심력이 작용한다. 원심력은, 수평 방향 유속(V2)을 증대시켜 버린다. 이와 같이, 구동부(53)에 의해 행해지는 동작에 의해, 수평 방향 유속(V2)을 증대시켜 버리는 경우가 있다.
그래서, 제어부(9)는, 액공급부(52)와 구동부(53)를 제어하여, 연직 방향 유속(V1)이 수평 방향 유속(V2)보다 빨라지는 처리액(3)의 공급 속도와 움직임의 속도로 한다. 움직임은, 상기한 바와 같이, 기판 유지부(51)의 회전 및 이동, 그리고 액공급부(52)의 회전 및 이동 중 적어도 하나이다. 예컨대, 제어부(9)는, 기판 유지부(51)의 회전수가 작은 경우, 수평 방향 유속(V2)을 느리게 할 수 있다.
구동부(53)는, 수평 방향 유속(V2)의 증대를 억제하기 위해, 기판 유지부(51)를 정지한 상태에서 액공급부(52)의 회전 및 이동 중 적어도 하나의 움직임을 행하여도 좋다. 구동부(53)에 의해 행하는 동작 중, 액공급부(52)의 회전 및 이동은, 기판 유지부(51)의 회전 및 이동에 비해 수평 방향 유속(V2)을 거의 증대시키지 않는다. 예컨대, 액공급부(52)의 회전이 행해져도, 기판 유지부(51)의 회전이 행해지지 않으면, 기판(2)의 상면에 형성되는 처리액(3)의 액막에 원심력은 작용하지 않기 때문이다.
또한, 기판(2)을 처리액(3)으로 처리하는 동안, 기판 유지부(51)의 회전 및 이동, 그리고 액공급부(52)의 회전 및 이동 전부가 실시되지 않아도 좋다. 이 경우, 기판(2)의 상면에 있어서의 처리액(3)의 공급점이 경시적으로 변위되지 않는 반면, 연직 방향 유속(V1)을 수평 방향 유속(V2)보다 확실히 빠르게 할 수 있다.
또한, 기판(2)을 처리액(3)으로 처리하는 동안, 기판 유지부(51)의 회전 및 이동, 그리고 액공급부(52)의 회전 및 이동 전부가 실시되지 않아도, 처리액(3)은 기판(2)의 상면을 따라 흐르고, 기판(2)의 외주로부터 흘러 넘친다. 새로운 처리액(3)이 기판(2)의 상면에 공급되면, 기판(2)의 상면에 원래 존재하는 처리액(3)이 압출되기 때문이다.
액처리부(5)는, 액공급부(52)로부터 기판(2)에 공급된 처리액(3)을 회수하는 회수부(54)를 더 포함한다. 회수부(54)는, 예컨대, 기판 유지부(51)로 유지된 상태의 기판(2)을 수용하는 컵(541)을 갖는다. 컵(541)은, 기판(2)으로부터 흘러 넘치는 처리액(3)을, 컵(541)의 내부로 회수한다.
컵(541)은, 원통부(542)와, 바닥 덮개부(543)와, 경사부(544)를 포함한다. 원통부(542)는, 기판(2)의 직경보다 큰 내경을 가지며, 연직으로 배치된다. 바닥 덮개부(543)는, 원통부(542) 하단의 개구를 막는다. 경사부(544)는, 원통부(542)의 상단 전체 둘레에 걸쳐 형성되고, 원통부(542)의 직경 방향 내측을 향할수록 위쪽으로 경사진다.
회수부(54)는, 컵(541)의 바닥 덮개부(543)에, 배액관(545)과, 배기관(546)을 갖는다. 배액관(545)은, 컵(541)의 내부에서 액처리부(5)의 외부로, 처리액(3)을 배출한다. 또한, 배기관(546)은, 컵(541)의 내부에서 액처리부(5)의 외부로, 기체를 배출한다.
액제작부(6)는, 상기한 바와 같이, 액처리부(5)에서 사용하는 처리액(3)을 제작하는 것이다. 액제작부(6)는, 예컨대, 공급 탱크(61)와, 제1 공급기(62)와, 순환로(63)와, 송액로(64)를 포함한다. 공급 탱크(61)는, 처리액(3)을 저류한다. 제1 공급기(62)는, 공급 탱크(61)에 대하여 처리액(3)을 공급한다. 순환로(63)는, 공급 탱크(61)로부터 꺼낸 처리액(3)을 공급 탱크(61)로 되돌린다. 송액로(64)는, 순환로(63)의 중간으로부터 분기되어, 액처리부(5)의 송액로(522)로 이어지며, 해당 송액로(522)에 처리액(3)을 보낸다.
또한, 액처리부(5)는, 도 1에서는 하나이지만, 복수여도 좋다. 이 경우, 액제작부(6)는, 복수의 액처리부(5)에서 사용되는 처리액(3)을 제작한다. 액처리부(5)마다 공급 탱크(61) 등이 설치되는 경우에 비해, 공급 탱크(61) 등의 수를 줄일 수 있어, 기판 처리 장치(1)를 소형화할 수 있다.
제1 공급기(62)는, 처리액(3)의 공급원(621)과, 공급원(621)으로부터 공급 탱크(61)까지 연장되는 배관(622)을 포함한다. 또한, 제1 공급기(62)는, 배관(622)의 중간에, 예컨대, 유량계(623)와, 유량 제어기(624)와, 개폐 밸브(625)를 더 포함한다.
제어부(9)는, 공급원(621)으로부터 공급 탱크(61)로 처리액(3)을 공급할 때에는, 개폐 밸브(625)를 개방하여, 유량계(623)의 계측치가 설정치로 되도록 유량 제어기(624)를 제어한다. 공급원(621)으로부터 공급 탱크(61)로의 처리액(3)의 공급량은, 유량계(623)의 계측치와 같다. 한편, 제어부(9)는, 공급원(621)으로부터 공급 탱크(61)로의 처리액(3)의 공급을 정지할 때에는, 개폐 밸브(625)를 폐쇄한다.
또한, 액제작부(6)는, 순환로(63)의 중간에, 예컨대, 펌프(65)와, 필터(66)와, 가열기(67)를 포함한다. 펌프(65)는, 순환로(63)를 따라 처리액(3)을 압송하고, 또한, 순환로(63)의 중간으로부터 액처리부(5)로 처리액(3)을 압송한다. 필터(66)는, 처리액(3) 중에 포함되는 파티클을 포집한다. 가열기(67)는, 처리액(3)을 원하는 온도로 가열한다.
처리액(3)이 인산 수용액인 경우, 가열기(67)는 인산 수용액을 비점 또는 비점보다 약간 낮은 온도로 가열한다. 처리액(3)은, 가열기(67)에 의해 원하는 온도로 가열된 후에, 액처리부(5)에 공급된다.
액제작부(6)는, 순환로(63)의 중간에 제1 농도계(68)를 더 포함한다. 제1 농도계(68)는, 처리액(3) 중의 제1 성분의 농도를 계측한다. 제1 성분은, 기판(2)으로부터 처리액(3)에 용출되는 용출 성분이며, 예컨대 실리콘이다. 제1 농도계(68)는, 순환로(63)의 중간에 설치되기 때문에, 액처리부(5)에 대하여 공급하기 직전의, 처리액(3)의 실리콘 농도를 계측할 수 있다.
액제작부(6)는, 순환로(63)의 중간에 제2 농도계(69)를 더 포함한다. 제2 농도계(69)는, 처리액(3) 중의 제2 성분의 농도를 계측한다. 제2 성분은, 기판(2)을 에칭하는 에칭 성분이며, 예컨대 인산이다. 제2 농도계(69)는, 순환로(63)의 중간에 설치되기 때문에, 액처리부(5)에 대하여 공급하기 직전의, 처리액(3)의 인산 농도를 계측할 수 있다.
그런데, 처리액(3)은, 제2 성분보다 낮은 비점의 제3 성분을 포함한다. 제3 성분은, 예컨대 물이다. 물의 비점은 인산의 비점보다 낮고, 처리액(3)은 가열기(67)에 의해 가열되기 때문에, 시간의 경과와 함께, 처리액(3) 중의 물 농도가 낮아지고, 처리액(3) 중의 인산 농도가 높아진다.
그래서, 액제작부(6)는, 제1 공급기(62) 외에, 제2 공급기(71)를 포함한다. 제2 공급기(71)는, 공급 탱크(61)에 대하여 제3 성분인 물을 공급하고, 처리액(3) 중의 제2 성분인 인산 농도를 원하는 값으로 유지한다. 제어부(9)는, 인산 농도의 계측치가 설정치로 되도록, 제2 공급기(71)로부터 공급 탱크(61)에 대하여 물을 공급한다.
제2 공급기(71)는, 물의 공급원(711)과, 공급원(711)으로부터 공급 탱크(61)까지 연장되는 배관(712)을 포함한다. 또한, 제2 공급기(71)는, 배관(712)의 중간에, 예컨대, 유량계(713)와, 유량 제어기(714)와, 개폐 밸브(715)를 포함한다.
제어부(9)는, 공급원(711)으로부터 공급 탱크(61)에 물을 공급할 때에는, 개폐 밸브(715)를 개방하여, 유량계(713)의 계측치가 설정치로 되도록 유량 제어기(714)를 제어한다. 공급원(711)으로부터 공급 탱크(61)로의 물의 공급량은, 유량계(713)의 계측치와 같다. 한편, 제어부(9)는, 공급원(711)으로부터 공급 탱크(61)로의 물의 공급을 정지할 때에는, 개폐 밸브(715)를 폐쇄한다.
액제작부(6)는, 액처리부(5)의 회수부(54)로부터 보내지는 처리액(3)을 저류하는 회수 탱크(72)를 포함한다. 회수 탱크(72)는, 예컨대 배액관(545)을 통해 컵(541)과 접속되어 있고, 컵(541)으로부터 보내지는 처리액(3)을 저류한다.
액제작부(6)는, 회수 탱크(72)에 저류한 처리액(3)을 공급 탱크(61)로 되돌리는 환류로(73)를 포함한다. 회수 탱크(72)에 저류된 처리액(3)을, 환류로(73)를 통해 공급 탱크(61)로 환류할 수 있어, 처리액(3)의 폐기량을 저감할 수 있다.
액제작부(6)는, 환류로(73)의 중간에, 예컨대 개폐 밸브(74)와 펌프(75)를 포함한다. 제어부(9)는, 회수 탱크(72)로부터 공급 탱크(61)로 처리액(3)을 환류할 때에는, 개폐 밸브(74)를 개방하고, 펌프(75)를 작동시켜, 처리액(3)을 압송한다. 한편, 제어부(9)는, 회수 탱크(72)로부터 공급 탱크(61)로의 처리액(3)의 환류를 정지할 때에는, 개폐 밸브(74)를 폐쇄하여, 펌프(75)를 정지시킨다.
그런데, 처리액(3)은, 공급 탱크(61)로부터 액처리부(5)로 공급되고, 액처리부(5)에서 기판(2)에 공급되며, 기판(2)으로부터의 용출 성분의 농도를 증가시킨 후, 회수 탱크(72)로 회수되어, 다시 공급 탱크(61)로 되돌려진다. 따라서, 기판(2)의 처리 장수가 증가함에 따라, 기판(2)으로부터의 용출 성분이 처리액(3)에 축적되고, 처리액(3) 중의 용출 성분의 농도가 증가한다.
그래서, 액제작부(6)는, 회수 탱크(72)에 저류된 처리액(3)을 기판 처리 장치(1)의 외부로 배출하는 배출로(76)를 포함한다. 용출 성분의 농도가 지나치게 높은 처리액(3)을, 회수 탱크(72)로부터 배출로(76)를 통해 기판 처리 장치(1)의 외부로 배출할 수 있다.
액제작부(6)는, 배출로(76)의 중간에, 예컨대 개폐 밸브(77)와 배출원(78)을 포함한다. 배출원(78)은, 이젝터 또는 펌프이다. 제어부(9)는, 회수 탱크(72)로부터 기판 처리 장치(1)의 외부로 처리액(3)을 배출할 때에는, 개폐 밸브(77)를 개방하고, 배출원(78)을 작동시켜, 처리액(3)을 압송한다. 한편, 제어부(9)는, 회수 탱크(72)로부터 기판 처리 장치(1) 외부로의 처리액(3)의 배출을 정지할 때에는, 개폐 밸브(77)를 폐쇄하고, 배출원(78)을 정지시킨다.
제어부(9)는, 예컨대 컴퓨터이며, CPU(Central Processing Unit)(91)와, 메모리 등의 기억 매체(92)를 구비한다. 기억 매체(92)에는, 기판 처리 장치(1)에 있어서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(9)는, 기억 매체(92)에 기억된 프로그램을 CPU(91)에서 실행시킴으로써, 기판 처리 장치(1)의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(9)는, 입력 인터페이스(93)와, 출력 인터페이스(94)를 구비한다. 제어부(9)는, 입력 인터페이스(93)로 외부로부터의 신호를 수신하고, 출력 인터페이스(94)로 외부로 신호를 송신한다.
상기 프로그램은, 예컨대 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기억되고, 그 기억 매체로부터 제어부(9)의 기억 매체(92)에 인스톨된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로는, 예컨대, 하드디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 광디스크(MO), 메모리 카드 등을 들 수 있다. 또한, 프로그램은, 인터넷을 통해 서버로부터 다운로드되고, 제어부(9)의 기억 매체(92)에 인스톨되어도 좋다.
도 5는 일 실시형태에 따른 기판의 처리 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 5에 도시된 처리는, 제어부(9)에 의한 제어 하에서 실시된다. 우선, 도시하지 않은 반송 장치가, 액처리부(5)의 내부로 기판(2)을 반입한다(S101). 계속해서, 기판 유지부(51)가, 반송 장치로부터 기판(2)을 수취하고, 기판(2)을 수평으로 유지한다. 그 후, 반송 장치가 액처리부(5)의 외부로 퇴출된다.
계속해서, 액공급부(52)가, 기판 유지부(51)에 유지된 상태의 기판(2)에 대하여 DHF를 공급하고, DHF에 의해 기판(2)을 처리한다(S102). DHF는 제3 노즐(528)로부터 토출되고, 기판 유지부(51)와 함께 회전하는 기판(2)의 중심에 공급되며, 원심력에 의해 기판(2)의 전체에 습윤 확산된다. 그 후, 액공급부(52)는, 기판(2)에 대한 DHF의 공급을 정지한다.
계속해서, 액공급부(52)가, 기판 유지부(51)에 유지된 상태의 기판(2)에 대하여 린스액을 공급하고, 기판(2)에 남아 있는 DHF를 린스액에 의해 씻어낸다(S103). 린스액은, 제2 노즐(527)로부터 토출되고, 기판 유지부(51)와 함께 회전하는 기판(2)의 중심에 공급되며, 원심력에 의해 기판(2)의 전체에 습윤 확산되고, DHF와 치환된다. 그 후, 액공급부(52)는, 기판(2)에 대한 린스액의 공급을 정지한다.
계속해서, 액공급부(52)가, 기판 유지부(51)에 유지된 상태의 기판(2)에 대하여 처리액(3)을 공급하고, 처리액(3)에 포함되는 인산에 의해 기판(2)을 처리한다(S104). 처리액(3)은, 제1 노즐(521)로부터 토출되고, 기판 유지부(51)와 함께 저속으로 회전하는 기판(2)에 대하여 전체적으로 공급된다. 처리액(3)은, 적층막(24)의 개구부(25)로 들어가, 실리콘 질화막(23)을 그 면내 방향으로 에칭한다.
제어부(9)는, 액공급부(52)와 구동부(53)를 제어하여, 기판(2)에 대하여 처리액(3)을 공급하는 동안, 연직 방향 유속(V1)이 수평 방향 유속(V2)보다 빨라지는 처리액(3)의 공급 속도와, 기판 유지부(51)의 회전수로 한다. 기판 유지부(51)의 회전수를 작게 하면, 원심력을 작게 할 수 있고, 수평 방향 유속(V2)을 느리게 할 수 있다. 그 후, 액공급부(52)는, 기판(2)에 대한 처리액(3)의 공급을 정지한다.
계속해서, 액공급부(52)가, 기판 유지부(51)에 유지된 상태의 기판(2)에 대하여 린스액을 공급하고, 기판(2)에 남아 있는 처리액(3)을 린스액에 의해 씻어낸다(S105). 린스액은, 제2 노즐(527)로부터 토출되고, 기판 유지부(51)와 함께 회전하는 기판(2)의 중심에 공급되며, 원심력에 의해 기판(2)의 전체에 습윤 확산되고, 처리액(3)과 치환된다. 그 후, 액공급부(52)는, 기판(2)에 대한 린스액의 공급을 정지한다.
계속해서, 액공급부(52)가, 기판 유지부(51)에 유지된 상태의 기판(2)에 대하여 SC1을 공급하고, SC1에 의해 기판(2)을 처리한다(S106). SC1은 제3 노즐(528)로부터 토출되고, 기판 유지부(51)와 함께 회전하는 기판(2)의 중심에 공급되며, 원심력에 의해 기판(2)의 전체에 습윤 확산된다. 그 후, 액공급부(52)는, 기판(2)에 대한 SC1의 공급을 정지한다.
계속해서, 액공급부(52)가, 기판 유지부(51)에 유지된 상태의 기판(2)에 대하여 린스액을 공급하고, 기판(2)에 남아 있는 SC1을 린스액에 의해 씻어낸다(S107). 린스액은, 제2 노즐(527)로부터 토출되고, 기판 유지부(51)와 함께 회전하는 기판(2)의 중심에 공급되며, 원심력에 의해 기판(2)의 전체에 습윤 확산되고, SC1과 치환된다. 그 후, 액공급부(52)는, 기판(2)에 대한 린스액의 공급을 정지한다.
계속해서, 액공급부(52)가, 기판 유지부(51)와 함께 기판(2)을 고속으로 회전시켜, 기판(2)에 남아 있는 린스액을 원심력에 의해 털어내고, 기판(2)을 건조시킨다(S108). 그 후, 액공급부(52)는, 기판 유지부(51)의 회전을 정지한다.
마지막으로, 반송 장치가, 기판 유지부(51)로부터 기판(2)을 수취하고, 액처리부(5)의 외부로 기판(2)을 반출한다(S109).
또한, 기판(2)의 건조(S108)는, 본 실시형태에서는, 스핀 건조이지만, IPA 건조, 또는 초임계 건조 등이어도 좋다. 또한, 기판(2)의 건조(S108)는, 기판(2)의 반출(S109) 후에 행해져도 좋다.
그런데, 상기한 바와 같이, 처리액(3)은, 공급 탱크(61)로부터 액처리부(5)로 공급되고, 액처리부(5)에서 기판(2)에 공급되며, 기판(2)으로부터의 용출 성분의 농도를 증가시킨 후, 회수 탱크(72)로 회수되어, 다시 공급 탱크(61)로 되돌려진다. 따라서, 기판(2)의 처리 장수가 증가함에 따라, 기판(2)으로부터의 용출 성분이 처리액(3)에 축적되어, 처리액(3) 중의 용출 성분의 농도가 증가한다. 그래서, 제어부(9)는, 처리액(3) 중의 용출 성분의 농도 조정을 행한다.
도 6은 일 실시형태에 따른 용출 성분의 농도 조정을 나타낸 흐름도이다. 도 6에 도시된 동작은, 제어부(9)에 의한 제어 하에서 예컨대 정기적으로 실시된다. 우선, 제1 농도계(68)가, 처리액(3) 중의 용출 성분의 농도를 계측한다(S201). 용출 성분은, 예컨대 실리콘이다.
다음에, 제어부(9)는, 용출 성분 농도의 계측치(C1)가 설정치(C10)를 초과했는지 여부를 체크한다(S202). 설정치(C10)는, 기판(2)을 처리액(3)으로 처리할 때에 용출 성분이 석출되지 않도록, 미리 실험 등으로 설정된다. 설정치(C10)는 기판(2)의 패턴(27)마다 설정되어도 좋다.
계측치(C1)가 설정치(C10) 이하인 경우(S202, 아니오), 기판(2)을 처리액(3)으로 처리할 때에 용출 성분이 석출되지 않을 정도로 용출 성분의 농도가 낮기 때문에, 제어부(9)는 이번 처리를 종료한다. 또한, 제어부(9)는, 이번 처리를 종료하기 전에, 회수 탱크(72) 내의 액면 높이를 액면계(721)에 의해 계측하고, 그 계측치가 상한치를 초과하는 경우, 액제작부(6)를 제어하여 회수 탱크(72)로부터 공급 탱크(61)로 처리액(3)을 환류하여도 좋다. 환류하는 양은, 회수 탱크(72) 내의 전부여도 좋고, 회수 탱크(72) 내의 일부여도 좋다.
한편, 계측치(C1)가 설정치(C10)를 초과하는 경우(S202, 예), 용출 성분의 농도가 지나치게 높기 때문에, 제어부(9)는 액제작부(6)를 제어하여 회수 탱크(72)로부터 기판 처리 장치(1)의 외부로 처리액(3)을 배출한다(S203). 배출하는 양은, 회수 탱크(72) 내의 전부여도 좋고, 회수 탱크(72) 내의 일부여도 좋다.
회수 탱크(72) 내의 처리액(3)은, 공급 탱크(61) 내의 처리액(3)에 비해, 높은 용출 성분 농도를 갖는다. 상기한 바와 같이, 처리액(3)은, 공급 탱크(61)로부터 액처리부(5)에 공급되고, 액처리부(5)에서 기판(2)에 공급되고, 기판(2)으로부터의 용출 성분의 농도를 증가시킨 후, 회수 탱크(72)로 회수되기 때문이다.
본 실시형태에 따르면, 제어부(9)는, 액제작부(6)를 제어하여, 계측치(C1)가 설정치(C10)를 초과하는 경우(S202, 예), 공급 탱크(61) 내의 처리액(3)이 아닌 회수 탱크(72) 내의 처리액(3)을 기판 처리 장치(1)의 외부로 배출한다. 용출 성분의 농도가 높은 처리액(3)을 배출함으로써, 용출 성분의 농도 조정을 위한 처리액(3)의 폐기량을 저감할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 배출하는 양은, 회수 탱크(72) 내의 전부여도 좋고, 회수 탱크(72) 내의 일부여도 좋다. 후자의 경우, 회수 탱크(72) 내의 잔부 중의 적어도 일부가 공급 탱크(61)로 환류되어도 좋다.
계속해서, 제어부(9)는, 액제작부(6)를 제어하여, 제1 공급기(62)로부터 공급 탱크(61)로 처리액(3)을 보급한다(S204). 보급하는 처리액(3) 중의 용출 성분의 농도는, 설정치(C10)보다 낮으면 좋고, 예컨대 제로(0)여도 좋다. 처리액(3)의 보급(S204)에 의해, 계측치(C1)가 다시 설정치(C10) 이하가 되기 때문에, 기판(2)을 처리액(3)으로 처리할 때에 용출 성분이 석출되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 용출 성분의 농도 조정의 제어는, 도 6에 도시된 제어로 한정되지 않는다.
예컨대, 제어부(9)는, 계측치(C1)와 설정치(C10)의 편차가 제로(0)로 되도록, 회수 탱크(72)로부터 기판 처리 장치(1)의 외부로의 처리액(3)의 배출과, 제1 공급기(62)로부터 공급 탱크(61)로의 처리액(3)의 보급을 피드백 제어하여도 좋다. 이 경우도, 계측치(C1)가 설정치(C10)를 초과하는 경우(S202, 예), 제어부(9)는, 액제작부(6)를 제어하여, 처리액(3)의 배출(S203)과, 처리액(3)의 보급(S204)을 실시한다.
또한, 제어부(9)는, 제1 농도계(68)에 의해 용출 성분의 농도를 계측하는 대신에, 기판(2)의 처리 장수를 카운트하고, 그 처리 장수가 설정 장수를 초과하면, 처리액(3)의 배출(S203)과, 처리액(3)의 보급(S204)을 실시하여도 좋다. 처리 장수가 설정 장수를 초과하면, 계측치(C1)가 설정치(C10)를 초과하도록, 설정 장수가 설정된다.
이하, 실험 데이터에 대해서 설명한다. 실시예 1, 2 및 비교예 1의 처리 조건을 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에서는, 기판(2)의 회전수를 변경한 것 이외에, 동일한 처리 조건으로 기판(2)을 처리하였다. 구체적으로는, 반경 25 mm의 기판(2)을 회전시킴과 더불어 기판(2)의 중심 바로 위에 배치한 하나의 토출구로부터 인산 수용액을 공급하였다. 기판(2)으로서, 실리콘 산화막(22)과 실리콘 질화막(23)을 실리콘 웨이퍼(21) 위에 교대로 반복하여 적층하고, 그 적층막(24)을 두께 방향으로 관통하는 개구부(25)를 형성한 것을 이용하였다. 인산 수용액의 공급량은 1 L/분이고, 처리 시간은 40분이었다. 둘레 방향 유속(V2A), 및 직경 방향 유속(V2B)은, 기판(2)의 회전 중심으로부터 15 mm 떨어진 위치에서의 것을, VOF법에 의해 구하였다. 연직 방향 유속(V1)은, 토출구로부터 토출되는 인산 수용액의 유량을, 토출구의 면적으로 나눈 값으로서 구하였다.
표 1로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 있어서, 수평 방향 유속(V2) 중, 둘레 방향 유속(V2A)이 지배적이었다. 또한, 실시예 1, 실시예 2에서는 연직 방향 유속(V1)이 수평 방향 유속(V2)에 비해 빨랐던 것에 반해, 비교예 1에서는 연직 방향 유속(V1)이 수평 방향 유속(V2)에 비해 느렸다.
도 7a는 실시예 1에 따른 기판의 처리 후의 상태를 나타낸 단면도이다. 도 7b는 실시예 2에 따른 기판의 처리 후의 상태를 나타낸 단면도이다. 도 7c는 비교예 1에 따른 기판의 처리 후의 상태를 나타낸 단면도이다. 실시예 1, 2에서는, 비교예 1과 달리, 연직 방향 유속(V1)이 수평 방향 유속(V2)에 비해 빠르기 때문에, 비교예 1과 비교하여, 인산 수용액으로부터 석출되는 석출물(28)이 적고, 석출물(28)에 의한 패턴(27)의 폐색이 적었다.
이상, 본 개시에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법의 실시형태에 대해서 설명하였으나, 본 개시는 상기 실시형태 등으로 한정되지 않는다. 특허청구범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제, 및 조합이 가능하다. 이들에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
예컨대 도 1 등에 도시된 제1 노즐(521)은, 연직 아래쪽으로 처리액(3)을 토출하지만, 비스듬하게 처리액(3)을 토출하여도 좋다. 처리액(3)의 토출 방향의 수평 방향 성분을, 기판(2)의 회전 방향으로 향하게 하면, 기판(2) 상에서의 처리액(3)의 수평 방향 유속(V2)[특히 둘레 방향 유속(V2A)]을 느리게 할 수 있다.
상기 실시형태의 처리액(3)은 인산 수용액이며, 제1 성분이 실리콘이고, 제2 성분이 인산이며, 제3 성분이 물이지만, 본 개시의 기술은 인산 수용액 이외의 처리액에도 적용 가능하다. 처리액(3)은, 기판(2)을 에칭하는 것이면 좋고, 예컨대 암모니아수여도 좋다. 또한, 물 대신에, 유기 용매가 이용되어도 좋다.
상기 실시형태의 기판(2)은 실리콘 웨이퍼(21), 실리콘 산화막(22) 및 실리콘 질화막(23)을 포함하지만, 기판(2)의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 기판(2)은, 실리콘 웨이퍼(21) 대신에, 탄화규소 기판, 산화갈륨 기판, 질화갈륨 기판, 사파이어 기판, 또는 유리 기판 등을 포함하여도 좋다.
본 출원은, 2019년 7월 25일에 일본국 특허청에 출원한 일본 특허 출원 제2019-137214호에 기초한 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 제2019-137214호의 전체 내용을 본 출원에 원용한다.
1 : 기판 처리 장치 2 : 기판
3 : 처리액 5 : 액처리부
51 : 기판 유지부 52 : 액공급부
6 : 액제작부 9 : 제어부

Claims (14)

  1. 기판을 수평으로 유지하는 기판 유지부와, 이 기판 유지부에 유지된 상태의 상기 기판에 대하여 위쪽으로부터 처리액을 공급하는 액공급부를 포함하는 액처리부와,
    상기 액처리부에서 사용하는 처리액을 제작하는 액제작부와,
    상기 액공급부 및 상기 액제작부를 제어하는 제어부
    를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 액공급부를 제어하여, 상기 액공급부로부터 상기 기판을 향하는 상기 처리액의 연직 방향 유속이 상기 기판의 상면을 따라 흐르는 상기 처리액의 수평 방향 유속보다 빨라지는 상기 처리액의 공급 속도로 하는 것인 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액처리부는, 상기 기판의 상면에 있어서의 상기 처리액의 공급점이 경시적으로 변위되도록, 상기 기판 유지부의 회전 및 이동, 그리고 상기 액공급부의 노즐의 회전 및 이동 중 적어도 하나의 움직임을 행하는 구동부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 액공급부와 상기 구동부를 제어하여, 상기 액공급부로부터 상기 기판을 향하는 상기 처리액의 연직 방향 유속이 상기 기판의 상면을 따라 흐르는 상기 처리액의 수평 방향 유속보다 빨라지는 상기 처리액의 공급 속도와 상기 움직임의 속도로 하는 것인 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액제작부는, 상기 처리액을 저류하는 공급 탱크와, 이 공급 탱크에 대하여 상기 처리액을 공급하는 공급기와, 상기 공급 탱크로부터 꺼낸 상기 처리액을 상기 공급 탱크로 되돌리는 순환로와, 상기 순환로의 중간으로부터 상기 액처리부의 상기 액공급부로 상기 처리액을 보내는 송액로를 포함하는 것인 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액처리부는, 상기 기판에 공급된 상기 처리액을 회수하는 회수부를 더 포함하고,
    상기 액제작부는, 상기 회수부로부터 보내지는 상기 처리액을 저류하는 회수 탱크와, 이 회수 탱크에 저류된 상기 처리액을 상기 공급 탱크로 되돌리는 환류로와, 상기 회수 탱크에 저류된 상기 처리액을 기판 처리 장치의 외부로 배출하는 배출로를 포함하는 것인 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액제작부는, 상기 기판으로부터 상기 처리액에 용출되는 용출 성분의 농도를 계측하는 농도계를 상기 순환로에 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 액제작부를 제어하여, 상기 용출 성분의 농도의 계측치가 설정치를 초과하면, 상기 회수 탱크에 저류된 상기 처리액을 기판 처리 장치의 외부로 배출하는 것인 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 액제작부를 제어하여, 상기 용출 성분의 농도의 계측치가 상기 설정치를 초과하면, 상기 용출 성분의 농도가 상기 설정치보다 낮은 처리액을 상기 공급기로부터 상기 공급 탱크로 공급하는 것인 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액공급부는, 상기 처리액의 토출구가 2차원적으로 분산 배치된 샤워 헤드 노즐을 갖는 것인 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액공급부는, 상기 처리액의 토출구가 1열 또는 복수열로 늘어서는 바노즐을 갖는 것인 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액처리부는 복수 개이며,
    상기 액제작부는, 복수의 상기 액처리부의 각각의 액공급부에 대하여, 상기 처리액을 공급하는 것인 기판 처리 장치.
  10. 기판을 수평으로 유지하는 것과,
    수평한 상기 기판에 대하여 위쪽으로부터 처리액을 공급하고, 상기 기판을 처리하는 것
    을 포함하며,
    상기 기판의 위쪽으로부터 상기 기판을 향하는 상기 처리액의 연직 방향 유속이 상기 기판의 상면을 따라 흐르는 상기 처리액의 수평 방향 유속보다 빨라지는 상기 처리액의 공급 속도로, 상기 처리액을 공급하고, 상기 기판을 처리하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 상면에 있어서의 상기 처리액의 공급점이 경시적으로 변위되도록, 상기 기판의 회전 및 이동, 그리고 상기 기판에 대하여 상기 처리액을 토출하는 노즐의 회전 및 이동 중 적어도 하나의 움직임을 행하는 것
    을 더 포함하고,
    상기 연직 방향 유속이 상기 수평 방향 유속보다 빨라지는 상기 처리액의 공급량과 상기 움직임의 속도로 상기 기판을 처리하는 기판 처리 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 기판에 대하여 상기 처리액을 토출하는 노즐을 향해, 공급 탱크로부터 상기 처리액을 보내는 것과,
    상기 노즐로부터 토출된 상기 처리액을, 상기 공급 탱크로 되돌리기 전에, 회수 탱크에 저류하는 것과,
    상기 공급 탱크로부터 상기 노즐까지의 상기 처리액의 유로의 중간에서, 상기 기판으로부터 상기 처리액에 용출되는 용출 성분의 농도를 계측하는 것과,
    상기 용출 성분의 농도의 계측치가 설정치를 초과하면, 상기 회수 탱크에 저류된 상기 처리액을 외부로 배출하는 것
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 용출 성분의 농도의 계측치가 상기 설정치를 초과하면, 상기 용출 성분의 농도가 상기 설정치보다 낮은 처리액을 상기 공급 탱크에 공급하는 것
    을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막을 교대로 포함하는 적층막을 포함하고,
    상기 적층막은, 상기 적층막을 두께 방향으로 관통하는 개구부를 가지며,
    상기 처리액은, 상기 실리콘 산화막과 상기 실리콘 질화막 중 상기 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 것인 기판 처리 방법.
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