KR20230129580A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 장치의 노즐 이동 기구는, 기판 (9) 의 상면 (91) 의 외주 가장자리부 (93) 에 대향하는 최외 위치로부터 직경 방향의 내측에 있어서, 노즐부 (31) 를 상면 (91) 에 근접시키면서 상면 (91) 을 따라 이동 가능하다. 기판 처리에서는, 회전하는 기판 (9) 의 상면 (91) 을 따라 노즐부 (31) 를 이동시키면서, 상면 (91) 에 대하여 노즐부 (31) 로부터 처리액을 토출하는 제 1 토출 동작과, 회전하는 기판 (9) 의 상면 (91) 에 대하여, 최외 위치에서 정지한 노즐부 (31) 로부터 처리액을 토출하는 제 2 토출 동작이 실시된다. 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도가, 제 1 토출 동작에 있어서의 회전 속도보다 높거나, 또는/및, 제 2 토출 동작에 있어서의 처리액의 토출 유량이, 제 1 토출 동작에 있어서의 토출 유량보다 낮다. 이로써, 처리액에 의한 외주 가장자리부 (93) 에 대한 추가의 처리를 좁은 범위로 한정하여 실시할 수 있다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}
본 발명은, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 디바이스의 제조에서는, 반도체 기판 (이하, 간단히「기판」이라고 한다) 에 대하여, 다양한 종류의 처리액을 이용하여 처리를 실시하는 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 예를 들어, 표면 상에 레지스트의 패턴이 형성된 기판에 처리액을 공급함으로써, 기판의 표면에 대하여 에칭 등의 처리가 실시된다. 일본 공개특허공보 2010-67819호에서는, 노즐체가 반도체 웨이퍼의 주변부에서 중심부를 향할 때에 이동 속도를 점차 증가시키고, 중심부에서 주변부를 향할 때에는 이동 속도를 점차 저하시킴으로써, 균일하게 에칭 처리하는 수법이 개시되어 있다.
그런데, 기판에 대한 성막 방법 등에 따라서는, 기판 상에 형성되는 막의 두께가, 중앙부에서 외주 가장자리부를 향하여 점차 커지는 경우가 있다. 이 경우, 막의 두께를 균일화하기 (막을 평탄화) 위해, 에칭 처리에 있어서, 외주 가장자리부를 향함에 따라서 에칭량을 크게 할 것이 요구된다. 기판의 중앙부에 대향하는 중앙 위치에서 정지한 노즐부로부터 에칭액을 토출하는 경우에는, 기판의 중앙부에서 에칭량이 커져 버린다. 기판의 외주 가장자리부에 대향하는 위치와 중앙 위치 사이에서 노즐부를 일정한 이동 속도로 이동시키면서 노즐부로부터 에칭액을 토출하는 경우에도, 기판의 중앙부에서 에칭량이 커진다.
한편, 노즐부의 위치가 중앙 위치로부터 멀어짐에 따라서, 노즐부의 이동 속도를 낮게 함으로써, 외주 가장자리부를 향함에 따라서 에칭량을 대략 크게 하는 것이 가능해진다. 그러나, 실제로는, 기판의 외주 가장자리부 및 그 내측 근방에서는, 에칭량이 거의 일정해져 버린다. 노즐부로부터 기판의 외주 단면 (베벨부) 부근에 에칭액을 공급하여, 외주 가장자리부만에 대하여 에칭을 실시하는 것도 생각할 수 있지만, 이 경우, 기판의 외주 단면에 충돌한 에칭액이 튀어올라, 주위의 컵을 통하거나 하여, 기판에 재부착될 가능성이 있다. 컵의 존재에 의해, 노즐부를 기판의 외주 단면의 상방에 배치할 수 없는 경우도 있다.
또, 기판의 전체에 걸쳐서 막의 에칭량을 균등하게 할 것이 요구되는 경우, 기판의 외주 가장자리부에 있어서의 에칭량이 외주 가장자리부의 내측 근방에 비해 부족한 경우도 있다. 또한, 에칭액 이외의 처리액을 사용하는 경우, 기판의 외주 가장자리부에 있어서의 처리의 정도가, 외주 가장자리부의 내측 근방에 비해 부족한 경우도 있다. 따라서, 기판의 외주 단면에 있어서의 처리액의 튀어오름을 억제함과 함께, 처리액에 의한 외주 가장자리부에 대한 추가의 처리를 좁은 범위로 한정하여 실시하는 수법이 요구되고 있다.
본 발명은, 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법을 대상으로 하고 있으며, 기판의 외주 단면에 있어서의 처리액의 튀어오름을 억제함과 함께, 처리액에 의한 외주 가장자리부에 대한 추가의 처리를 좁은 범위로 한정하여 실시하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관련된 기판 처리 방법에서는, 기판 처리 장치가, 원판상의 기판을 수평 상태로 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부를 회전시키는 기판 회전 기구와, 상기 기판의 상면을 향하여 노즐부로부터 처리액을 토출하는 처리액 공급부와, 상기 상면의 외주 가장자리부에 대향하는 최외 위치로부터 직경 방향의 내측에 있어서, 상기 노즐부를 상기 상면에 근접시키면서 상기 상면을 따라 이동 가능한 노즐 이동 기구를 구비하고, 상기 기판 처리 방법이, a) 회전하는 상기 기판의 상기 상면을 따라 상기 노즐부를 이동시키면서, 상기 상면에 대하여 상기 노즐부로부터 상기 처리액을 토출하거나, 또는, 회전하는 상기 기판의 상기 상면에 대하여, 상기 상면의 중앙부에 대향하는 중앙 위치에서 정지한 상기 노즐부로부터 상기 처리액을 토출하는 공정과, b) 회전하는 상기 기판의 상기 상면에 대하여, 상기 최외 위치에서 정지한 상기 노즐부로부터 상기 처리액을 토출하는 공정을 구비하고, 상기 최외 위치에 배치된 상기 노즐부에 의해, 상기 기판의 외주 단면보다 내측의 영역에 대하여 상기 처리액이 토출되고, 상기 b) 공정에 있어서의 상기 기판의 회전 속도가, 상기 a) 공정에 있어서의 상기 회전 속도보다 높거나, 또는/및, 상기 b) 공정에 있어서의 상기 처리액의 토출 유량이, 상기 a) 공정에 있어서의 상기 토출 유량보다 낮다.
본 발명에 의하면, 기판의 외주 단면에 있어서의 처리액의 튀어오름을 억제함과 함께, 처리액에 의한 외주 가장자리부에 대한 추가의 처리를 좁은 범위로 한정하여 실시할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에서는, 상기 a) 공정에 있어서, 상기 노즐부가 상기 중앙 위치와 상기 최외 위치 사이에서 이동하고, 상기 노즐부의 위치가 상기 최외 위치에 가까울수록, 상기 노즐부의 이동 속도가 낮다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 상기 a) 공정에 있어서, 상기 노즐부가 상기 중앙 위치와 상기 최외 위치 사이에서 이동하고, 상기 노즐부의 위치가 상기 최외 위치에 가까울수록, 상기 기판의 회전 속도가 낮거나, 또는, 상기 처리액의 토출 유량이 높고, 상기 b) 공정에 있어서의 상기 기판의 회전 속도가, 상기 a) 공정에 있어서 상기 최외 위치의 내측 근방에 상기 노즐부가 배치될 때의 상기 회전 속도보다 높거나, 또는/및, 상기 b) 공정에 있어서의 상기 처리액의 토출 유량이, 상기 a) 공정에 있어서 상기 최외 위치의 내측 근방에 상기 노즐부가 배치될 때의 상기 토출 유량보다 낮다.
바람직하게는, 상기 처리액이, 상기 상면에 형성된 막을 에칭하는 에칭액이고, 상기 상면의 상기 중앙부를 제외한 영역에 있어서, 상기 a) 및 b) 공정에 의한 상기 막의 에칭량이, 상기 외주 가장자리부를 향함에 따라서 점차 증대된다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 상기 a) 공정에 있어서, 상기 노즐부가 상기 중앙 위치와 상기 최외 위치 사이를 반복하여 이동함과 함께, 상기 노즐부가 상기 최외 위치에 도달 후, 곧바로 상기 중앙 위치를 향하고, 상기 a) 공정의 완료 후, 상기 노즐부가 상기 최외 위치에 배치되고, 상기 b) 공정이 실시된다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 상기 a) 공정에 있어서, 상기 노즐부가 상기 중앙 위치와 상기 최외 위치 사이를 반복하여 이동하고, 상기 노즐부가 상기 최외 위치에 도달할 때, 상기 노즐부가 일시적으로 상기 최외 위치에서 정지하고, 상기 b) 공정이 실시된다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 상기 기판 유지부가, 상기 기판의 상기 외주 단면에 맞닿는 복수의 척 핀을 구비한다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 상기 기판 처리 장치가, 상기 기판 유지부에 의해 유지되는 상기 기판의 주위를 둘러싸는 컵을 추가로 구비하고, 상기 최외 위치에 배치된 상기 노즐부가, 상기 컵의 상부에 근접한다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 상기 처리액이, 상기 상면에 형성된 막을 에칭하는 에칭액이고, 기판 처리 방법이, 상면에 막이 형성된 복수의 기판에 대하여, 서로 상이한 처리 조건에서 상기 a) 및 b) 공정을 실시함으로써 얻어지는 상기 막의 에칭 결과와, 상기 a) 및 b) 공정을 실시하기 전의 상기 막의 두께 정보를 취득함으로써, 상기 복수의 기판에 있어서의 상기 막의 두께 정보, 상기 처리 조건 및 상기 에칭 결과를 나타내는 교사 데이터를 준비하는 공정과, 상기 교사 데이터를 사용한 학습에 의해, 판정부를 구축하는 공정을 추가로 구비한다.
이 경우, 기판 처리 방법이, 처리 대상의 기판에 대하여 상기 막의 두께 정보를 취득하는 공정과, 상기 기판의 상기 막의 두께 정보를 사용하여, 상기 판정부에 의해 상기 처리 조건을 취득하는 공정을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 기판 처리 장치도 대상으로 하고 있다. 본 발명에 관련된 기판 처리 장치는, 원판상의 기판을 수평 상태로 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부를 회전시키는 기판 회전 기구와, 상기 기판의 상면을 향하여 노즐부로부터 처리액을 토출하는 처리액 공급부와, 상기 상면의 외주 가장자리부에 대향하는 최외 위치로부터 직경 방향의 내측에 있어서, 상기 노즐부를 상기 상면에 근접시키면서 상기 상면을 따라 이동 가능한 노즐 이동 기구와, 상기 기판 회전 기구, 상기 처리액 공급부 및 상기 노즐 이동 기구를 제어함으로써, 회전하는 상기 기판의 상기 상면을 따라 상기 노즐부를 이동시키면서, 상기 상면에 대하여 상기 노즐부로부터 상기 처리액을 토출하거나, 또는, 회전하는 상기 기판의 상기 상면에 대하여, 상기 상면의 중앙부에 대향하는 중앙 위치에서 정지한 상기 노즐부로부터 상기 처리액을 토출하는 제 1 토출 동작과, 회전하는 상기 기판의 상기 상면에 대하여, 상기 최외 위치에서 정지한 상기 노즐부로부터 상기 처리액을 토출하는 제 2 토출 동작을 실행시키는 제어부를 구비하고, 상기 최외 위치에 배치된 상기 노즐부에 의해, 상기 기판의 외주 단면보다 내측의 영역에 대하여 상기 처리액이 토출되고, 상기 제 2 토출 동작에 있어서의 상기 기판의 회전 속도가, 상기 제 1 토출 동작에 있어서의 상기 회전 속도보다 높거나, 또는/및, 상기 제 2 토출 동작에 있어서의 상기 처리액의 토출 유량이, 상기 제 1 토출 동작에 있어서의 상기 토출 유량보다 낮다.
상기 서술한 목적 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 이하에 실시하는 이 발명의 상세한 설명에 의해 분명해진다.
도 1 은, 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 노즐 이동 기구의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은, 기판의 외주 가장자리부 근방을 나타내는 도면이다.
도 4 는, 기판을 처리하는 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5 는, 직경 방향에 있어서의 노즐부의 위치와 노즐부의 이동 속도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 비교예의 기판 처리에 의한 에칭량의 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 7 은, 에칭량의 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 8 은, 직경 방향에 있어서의 노즐부의 위치와 기판의 회전 속도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 직경 방향에 있어서의 노즐부의 위치와 노즐부의 토출 유량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 처리 조건 취득부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11 은, 판정부를 구축하는 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 12 는, 처리 조건을 취득하는 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 13 은, 노즐 이동 기구의 동작의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 1 은, 본 발명의 하나의 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 구성을 나타내는 도면이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 원판상의 기판 (9) 을 1 장씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 유지부 (21) 와, 기판 회전 기구 (22) 와, 컵 (23) 과, 처리액 공급부 (3) 와, 린스액 공급부 (4) 와, 노즐 이동 기구 (5) 와, 제어부 (10) 를 구비한다. 기판 유지부 (21), 기판 회전 기구 (22), 컵 (23), 노즐 이동 기구 (5) 및 후술하는 노즐부 (31) 는, 도시가 생략된 챔버 내에 형성된다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 복수의 챔버가 형성되어도 된다. 제어부 (10) 는, 예를 들어 CPU 등을 포함하는 컴퓨터이며, 기판 처리 장치 (1) 의 전체 제어를 담당한다.
기판 유지부 (21) 는, 상하 방향을 향하는 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 원판상의 베이스부 (211) 를 갖는다. 베이스부 (211) 의 상면에는, 복수의 척 핀 (212) 이 형성된다. 복수의 척 핀 (212) 은, 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 원주 상에 있어서, 둘레 방향으로 등간격으로 배치된다. 기판 유지부 (21) 에서는, 도시가 생략된 액추에이터 (모터, 에어 실린더 등) 를 이용하여, 복수의 척 핀 (212) 을 구동시키는 것이 가능하다. 기판 유지부 (21) 가 기판 (9) 을 유지할 때에는, 복수의 척 핀 (212) 이 기판 (9) 의 외주 단면에 맞닿는다. 이로써, 기판 (9) 이 베이스부 (211) 의 상방에 있어서 수평 상태로 유지된다. 기판 유지부 (21) 에 의해 유지된 기판 (9) 의 중심은, 중심축 (J1) 상에 위치한다. 베이스부 (211) 의 상면은, 기판 (9) 의 하방을 향하는 주면 (主面) 과 평행이고, 양자는 간극을 두고 서로 대향한다. 기판 처리 장치 (1) 의 설계에 따라서는, 기판 유지부 (21) 가, 기판 (9) 의 하방을 향하는 주면에 맞닿는 흡착 척 또는 정전 척을 가져도 된다.
베이스부 (211) 의 하면의 중앙에는, 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 샤프트부 (221) 의 일단이 고정된다. 모터를 갖는 기판 회전 기구 (22) 가, 샤프트부 (221) 의 타단부를 회전시킴으로써, 기판 유지부 (21) 가 기판 (9) 과 함께 중심축 (J1) 을 중심으로 하여 회전한다. 컵 (23) 은, 대략 통상 (筒狀) 이고, 기판 유지부 (21) 에 의해 유지되는 기판 (9) 의 주위를 둘러싼다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 도시가 생략된 컵 승강 기구에 의해, 컵 (23) 의 상부인 컵 상부 (231) 가 상하 방향으로 승강 가능하다. 후술하는 기판 (9) 의 처리에서는, 회전하는 기판 (9) 의 외주 가장자리로부터 비산되는 처리액이, 컵 상부 (231) 의 내주면에 의해 받아져 회수된다. 기판 처리 장치 (1) 에 대한 기판 (9) 의 반입 반출시에는, 컵 상부 (231) 가 하강함으로써, 컵 (23) 이 외부의 반송 기구와 간섭하는 것이 방지된다. 컵 승강 기구는, 모터 또는 에어 실린더를 동력원으로서 포함한다.
처리액 공급부 (3) 는, 노즐부 (31) 와, 처리액 공급원 (32) 을 구비한다. 노즐부 (31) 는, 예를 들어 상하 방향으로 연장되는 스트레이트 노즐이다. 노즐부 (31) 는, 다른 형상이어도 된다. 노즐부 (31) 는, 기판 (9) 의 상방을 향하는 주면 (91) (이하,「상면 (91)」이라고 한다) 측에 위치한다. 후술하는 바와 같이, 노즐부 (31) 는, 노즐 이동 기구 (5) 에 의해 상면 (91) 을 따라 이동 가능하다. 노즐부 (31) 의 하단면은, 상면 (91) 에 직접적으로 대향한다. 노즐부 (31) 의 상단에는, 처리액 공급원 (32) 이 유량 제어 밸브 (33) 및 개폐 밸브 (34) 를 개재하여 접속되고, 처리액 공급원 (32) 으로부터 노즐부 (31) 에 에칭액이 공급된다. 에칭액은, 노즐부 (31) 의 하부의 토출구로부터 하방으로 토출된다. 즉, 노즐부 (31) 로부터, 기판 (9) 의 상면 (91) 을 향하여 에칭액이 토출된다. 노즐부 (31) 와 상면 (91) 사이에서는, 에칭액의 액주 (液柱) 가 형성된다. 에칭액은, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 형성된 후술하는 막을 에칭 가능한 처리액이며, 예를 들어, 시트르산과 과산화수소 (H2O2) 의 혼합액이다. 에칭액으로는, 기판 (9) 상의 막이 에칭 가능하다면, 산, 알칼리 등, 다양한 종류의 처리액이 이용 가능하다.
린스액 공급부 (4) 는, 노즐부 (31) 와, 린스액 공급원 (42) 을 구비한다. 노즐부 (31) 는, 처리액 공급부 (3) 및 린스액 공급부 (4) 에 의해 공유된다. 노즐부 (31) 에는, 린스액 공급원 (42) 이 개폐 밸브 (44) 를 개재하여 접속된다. 린스액 공급원 (42) 으로부터 노즐부 (31) 에 린스액이 공급됨으로써, 노즐부 (31) 로부터, 기판 (9) 의 상면 (91) 을 향하여 린스액이 토출된다. 린스액은, 예를 들어 순수 (DeIonized Water) 이다. 순수 이외의 린스액이 사용되어도 된다. 린스액 공급부 (4) 에 있어서, 처리액 공급부 (3) 와는 개별의 노즐부가 형성되어도 된다.
노즐부 (31) 에는, 아암 (51) 의 일단이 고정된다. 아암 (51) 은, 중심축 (J1) 에 수직인 방향으로 연장된다. 아암 (51) 의 타단은, 노즐 이동 기구 (5) 에 지지된다. 노즐 이동 기구 (5) 는, 모터를 갖는다. 노즐 이동 기구 (5) 가, 중심축 (J1) 에 평행한 회동 (回動) 축 (J2) 을 중심으로 하여 아암 (51) 을 회동시킴으로써, 노즐부 (31) 가 기판 (9) 의 상면 (91) 을 따라 이동한다. 노즐 이동 기구 (5) 는, 후술하는 중앙 위치와 최외 위치 사이에 있어서, 이동 속도 (스캔 속도) 를 임의로 변경하면서 노즐부 (31) 를 연속적으로 이동시키는 것이 가능하다. 노즐 이동 기구 (5) 는, 아암 (51) 을 중심축 (J1) 의 방향으로 승강시키는 것도 가능하다. 노즐 이동 기구 (5) 의 구성은 적절히 변경되어도 되며, 예를 들어, 노즐부 (31) 를 일 방향으로 직진시키는 기구가 사용되어도 된다.
도 2 는, 노즐 이동 기구 (5) 의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 2 에서는, 상측에서 하방을 향하여 본 기판 (9), 노즐부 (31) 및 노즐 이동 기구 (5) 를 나타내고 있다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 노즐부 (31) 를 사용하지 않는 기간에는, 도 2 중에 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 노즐부 (31) 가 기판 (9) 의 상방으로부터 벗어난 위치 (이하,「대기 위치」라고 한다) 에 배치된다. 중심축 (J1) 을 따라 본 경우, 대기 위치는, 노즐부 (31) 가 기판 (9) 과 중첩되지 않는 위치이다. 실제로는, 기판 유지부 (21) 의 주위에는 컵 (23) 이 형성되어 있고 (도 1 참조), 대기 위치는, 컵 (23) 보다 외측 (중심축 (J1) 과는 반대측) 의 위치이다.
또, 노즐부 (31) 를 사용할 때에는, 노즐 이동 기구 (5) 에 의해, 노즐부 (31) 가 기판 (9) 의 상면 (91) 에 근접한 상태에서, 기판 (9) 의 상방에 배치된다. 본 실시형태에서는, 노즐부 (31) 는, 상면 (91) 의 외주 가장자리부 (93) 에 대향하는 위치 (도 2 중에 실선으로 나타내는 노즐부 (31) 의 위치이며, 이하,「최외 위치」라고 한다) 와, 상면 (91) 의 중앙부에 대향하는 위치 (도 2 중에 이점쇄선으로 나타내는 노즐부 (31) 의 위치이며, 이하,「중앙 위치」라고 한다) 사이에 있어서의 어느 위치에 배치된다.
이미 서술한 바와 같이, 기판 (9) 의 주위에는 컵 (23) 이 형성되어 있고, 노즐부 (31) 가 상면 (91) 에 근접한 상태에서는, 노즐부 (31) 의 하단은, 컵 상부 (231) 의 상단보다 하방에 위치한다 (후술하는 도 3 참조). 또, 최외 위치에 배치된 노즐부 (31) 는, 컵 상부 (231) 에 근접한다. 따라서, 노즐 이동 기구 (5) 는, 중심축 (J1) 을 중심으로 하는 직경 방향에 관하여 최외 위치로부터 내측 (중심축 (J1) 측) 에 있어서, 노즐부 (31) 를 상면 (91) 에 근접시키면서 상면 (91) 을 따라 이동 가능하다. 또한, 대기 위치에 위치하는 노즐부 (31) 를 기판 (9) 의 상방에 배치할 때에는, 노즐 이동 기구 (5) 에 의한 노즐부 (31) 의 승강도 실시된다. 또, 컵 상부 (231) 의 상단이 기판 (9) 보다 하방으로 하강한 상태에서, 노즐부 (31) 가 대기 위치로부터 기판 (9) 의 상방으로 이동하고, 그 후, 컵 상부 (231) 가 상승해도 된다.
도 3 은, 기판 (9) 의 외주 가장자리부 (93) 근방을 나타내는 도면이며, 중심축 (J1) 을 포함하는 면에 있어서의 기판 (9) 의 단면을 나타내고 있다. 도 3 에서는, 최외 위치에 배치된 노즐부 (31) 도 나타내고 있다. 기판 (9) 의 상면 (91) 에는, 막 (911) 이 형성된다. 막 (911) 은, 소정의 재료 (예를 들어, 코발트 (Co), 질화티탄 (TiN) 또는 텅스텐 (W) 등의 금속을 함유하는 재료) 에 의해 형성되고, 기판 (9) 의 상면 (91) 의 전체를 덮는다. 본 실시형태에서는, 막 (911) 의 두께가, 상면 (91) 의 중앙부를 제외한 영역 (즉, 중앙부보다 외측의 영역) 에 있어서, 외주 가장자리부 (93) 를 향함에 따라서 점차 증대된다. 도 3 에서는, 막 (911) 의 두께의 변화를 강조하고 있다.
여기서, 기판 (9) 의 외주 가장자리부 (93) 는, 상면 (91) 에 있어서 외주 단면 (베벨부) (94) 에 인접하는 환상 영역이고, 외주 단면 (94) 보다 내측에 위치한다. 외주 단면 (94) 에서는, 법선 방향이 상하 방향에 대하여 경사지는 반면, 외주 가장자리부 (93) 에서는, 법선 방향이 상하 방향에 대하여 평행이다. 직경 300 ㎜ 의 기판 (9) 이 사용되는 경우, 외주 가장자리부 (93) 의 폭은, 예를 들어 5 ∼ 15 ㎜ 이다. 이미 서술한 바와 같이, 최외 위치에 배치된 노즐부 (31) 는, 상하 방향에 있어서 외주 가장자리부 (93) 에 대향하고, 외주 가장자리부 (93) 를 향하여 에칭액을 토출한다. 노즐부 (31) 로부터 토출된 에칭액은, 외주 가장자리부 (93) 에 충돌한다. 이 때, 에칭액의 액주는, 외주 단면 (94) 에는 닿지 않고, 즉, 에칭액이 외주 단면 (94) 에 직접 충돌하지는 않는다.
도 4 는, 기판 처리 장치 (1) 가 기판 (9) 을 처리하는 흐름을 나타내는 도면이다. 도 1 의 기판 처리 장치 (1) 에서는, 사전에 외부의 반송 기구에 의해 처리 대상의 기판 (9) 이 반입되고, 기판 유지부 (21) 에 의해 유지되어 있다. 기판 (9) 의 처리에서는, 먼저, 기판 회전 기구 (22) 에 의해 기판 (9) 의 회전이 개시된다 (스텝 S11). 기판 (9) 은, 미리 설정된 일정한 회전 속도 (예를 들어, 500 ∼ 2500 rpm) 로 수평 상태에서 회전한다.
계속해서, 대기 위치에 위치하는 노즐부 (31) 가, 노즐 이동 기구 (5) 에 의해 중앙 위치에 배치된다. 그리고, 노즐부 (31) 로부터의 에칭액의 토출, 및 중앙 위치와 최외 위치 사이에 있어서의 노즐부 (31) 의 이동 (요동) 이 개시된다. 이로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 을 따라 노즐부 (31) 를 이동시키면서, 상면 (91) 에 대하여 노즐부 (31) 로부터 에칭액을 토출하는 제 1 토출 동작이 실행된다 (스텝 S12). 제 1 토출 동작에서는, 노즐부 (31) 에 있어서의 에칭액의 토출 유량은 일정하다. 또, 노즐부 (31) 는, 최외 위치에 도달 후, 곧바로 중앙 위치를 향하고, 또, 중앙 위치에 도달 후, 곧바로 최외 위치를 향한다. 이와 같이, 노즐부 (31) 는, 중앙 위치와 최외 위치 사이를 반복하여 이동한다.
이 때, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 직경 방향에 있어서의 노즐부 (31) 의 위치가 최외 위치 (P2) 에 가까울수록, 노즐부 (31) 의 이동 속도가 낮아진다. 바꿔 말하면, 노즐부 (31) 의 이동 속도는, 노즐부 (31) 가 중앙 위치 (P1) 에서 최외 위치 (P2) 를 향함에 따라서 점차 낮아지고, 최외 위치 (P2) 에서 중앙 위치 (P1) 를 향함에 따라서 점차 높아진다. 노즐부 (31) 의 이동 속도가 낮을수록, 상면 (91) 에 있어서의 에칭액의 토출 위치 (직경 방향의 위치) 에 대한 에칭액의 공급량이 많아지거나, 또는, 단위 면적당의 에칭 시간이 길어지는 것으로 파악된다. 그 결과, 기판 (9) 의 중앙부에서 외주 가장자리부 (93) 근방을 향함에 따라서, 에칭액에 의한 막 (911) 의 에칭량을 크게 하는 것이 가능해진다. 물론, 노즐부 (31) 의 이동 속도의 변화는, 선형에는 한정되지 않고, 비선형이어도 된다. 또, 노즐부 (31) 의 이동 속도는, 도 5 중에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이 스텝상으로 변화해도 된다. 이 경우에도, 노즐부 (31) 의 위치가 최외 위치 (P2) 에 가까울수록, 노즐부 (31) 의 이동 속도가 낮다고 할 수 있다.
중앙 위치와 최외 위치 사이에 있어서의 노즐부 (31) 의 이동이 소정 시간 (예를 들어, 수 초) 계속되면, 노즐부 (31) 가 최외 위치에 배치된다. 이로써, 기판 (9) 의 상면 (91) 에 대하여, 최외 위치에서 정지한 노즐부 (31) 로부터 에칭액을 토출하는 제 2 토출 동작이 실행된다 (스텝 S13). 제 2 토출 동작에서는, 기판 (9) 의 회전 속도가, 제 1 토출 동작시의 회전 속도보다 높은 회전 속도 (예를 들어, 제 1 토출 동작시의 회전 속도의 수 배) 로 변경된다. 본 처리예에서는, 노즐부 (31) 에 있어서의 에칭액의 토출 유량은, 제 1 토출 동작과 동일하다.
여기서, 제 1 토출 동작에 있어서도 노즐부 (31) 가 최외 위치를 통과하고, 기판 (9) 의 상면 (91) 의 외주 가장자리부 (93) 에 대하여 에칭액이 토출된다. 제 1 토출 동작에서는, 기판 (9) 의 회전에 의한 원심력에 의해, 외주 가장자리부 (93) 에 부착된 에칭액이, 상면 (91) 상에 있어서 외측으로 확산된다. 이 때, 기판 (9) 의 회전 속도가 비교적 낮기 때문에, 도 3 중에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 에칭액 (81) 이 상면 (91) 상에 있어서 내측으로도 확산되고, 이 상태가 유지되기 쉬워진다 (확산된 에칭액 (81) 이 잔존하기 쉽다). 한편, 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도는, 제 1 토출 동작에 있어서의 회전 속도보다 높다. 따라서, 도 3 중에 실선으로 나타내는 바와 같이, 노즐부 (31) 로부터 토출된 에칭액 (81) 이, 상면 (91) 에 부착된 후, 곧바로 외측 (즉, 외주 단면 (94) 측) 으로 확산되어, 에칭액 (81) 의 내측으로의 확산이 제 1 토출 동작에 비해 억제된다. 바람직하게는, 에칭액 (81) 은, 내측으로는 거의 확산되지 않는다. 그 결과, 제 2 토출 동작에서는, 외주 가장자리부 (93) 의 좁은 범위만에 대하여 에칭액에 의한 에칭이 실시된다.
최외 위치에 배치된 노즐부 (31) 로부터의 에칭액의 토출이 소정 시간 (예를 들어, 5 ∼ 10 초) 계속되면, 에칭액의 토출이 정지된다. 또, 기판 (9) 의 회전 속도가, 예를 들어 제 1 토출 동작시의 회전 속도까지 낮아진다. 계속해서, 노즐부 (31) 가 중앙 위치에서 정지함과 함께, 린스액 공급부 (4) 에 의해 노즐부 (31) 를 통하여 상면 (91) 에 린스액이 공급된다 (스텝 S14). 상면 (91) 에서는, 기판 (9) 의 회전에 의해 린스액이 기판 (9) 의 외주를 향하여 확산되고, 상면 (91) 의 전체에 린스액이 공급된다. 린스액의 공급에 의해, 상면 (91) 에 부착되는 에칭액이 제거된다. 린스 처리에 있어서, 노즐부 (31) 가 중앙 위치와 최외 위치 사이에서 이동해도 된다.
린스액의 토출이 소정 시간 계속되면, 린스액의 토출이 정지된다. 또, 노즐 이동 기구 (5) 에 의해 노즐부 (31) 가 대기 위치로 이동한다. 그리고, 기판 회전 기구 (22) 가 기판 (9) 의 회전 속도를 높임으로써, 기판 (9) 의 건조 처리 (스핀 드라이) 가 실시된다 (스텝 S15). 건조 처리가 완료되면, 기판 (9) 의 회전이 정지된다 (스텝 S16). 기판 (9) 은, 외부의 반송 기구에 의해 기판 처리 장치 (1) 로부터 반출된다. 이상에 의해, 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 기판 (9) 의 처리가 완료된다. 상기 처리예에서는, 제 1 토출 동작의 완료 후, 제 2 토출 동작이 실시되지만, 제 2 토출 동작이 먼저 실시되고, 제 2 토출 동작의 완료 후, 제 1 토출 동작이 실시되어도 된다. 또, 린스액의 공급 후, 건조 처리 전에, IPA (이소프로필알코올) 등의 유기 용제가 상면 (91) 에 공급되어, 린스액이 유기 용제로 치환되어도 된다.
여기서, 도 4 의 기판 처리에 있어서 제 2 토출 동작 (스텝 S13) 을 생략한 비교예의 기판 처리에 대해 설명한다. 비교예의 기판 처리에서는, 중앙 위치와 최외 위치 사이에서 노즐부 (31) 를 이동시키면서 노즐부 (31) 로부터 에칭액을 토출하는 제 1 토출 동작에 의해, 상면 (91) 의 막 (911) 이 에칭된다 (스텝 S12). 그 후, 제 2 토출 동작을 생략하여 린스 처리 및 건조 처리가 실시되고, 기판 (9) 의 처리가 완료된다 (스텝 S14 ∼ S16).
도 6 은, 비교예의 기판 처리에 의해 얻어지는 에칭량의 프로파일을 나타내는 도면이다. 이하의 설명에 있어서, 에칭량의 프로파일은, 막 (911) 의 에칭량의 직경 방향에 있어서의 변화를 의미하고, 막 (911) 의 두께의 프로파일은, 막 (911) 의 두께의 직경 방향에 있어서의 변화를 의미한다. 도 6 에서는, 비교예의 기판 처리에 의한 에칭량의 프로파일을 부호 L2 를 붙이는 파선으로 나타내고, 이상적인 (목표로 하는) 에칭량의 프로파일을 부호 L0 을 붙이는 일점쇄선으로 나타내고 있다. 프로파일 L2 가 얻어졌을 때의 제 1 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도는, 400 rpm 이다. 이상적인 프로파일 L0 의 형상은, 예를 들어, 에칭 전의 기판 (9) 의 막 (911) 의 두께의 프로파일에 근사 (近似) 하다. 또한, 이상적인 프로파일 L0 에서는, 0 ∼ 10 ㎜ 의 중앙부 근방을 제외하고, 에칭량이 외측을 향함에 따라서 점차 증대된다.
여기서, 기판 (9) 의 반경은 150 ㎜ 이며, 비교예의 기판 처리에 의한 프로파일 L2 는, 직경 방향에 있어서의 0 ∼ 130 ㎜ 의 범위에서는, 이상적인 프로파일 L0 을 따른 형상이 되지만, 130 ∼ 150 ㎜ 의 범위에서는, 이상적인 프로파일 L0 과는 달리, 대략 일정한 에칭량이 된다. 직경 방향에 있어서의 130 ∼ 150 ㎜ 의 범위에 있어서, 노즐부 (31) 의 이동 속도를 가능한 범위에서 낮춰 (또는, 최외 위치에 있어서 노즐부 (31) 를 일시적으로 정지하여) 스텝 S12 의 처리를 실시해도, 130 ∼ 150 ㎜ 의 범위에서는, 대략 일정한 에칭량이 되어 버린다. 이미 서술한 바와 같이, 제 1 토출 동작에서는, 도 3 중에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 최외 위치의 노즐부 (31) 로부터 토출된 에칭액 (81) 이 상면 (91) 상에 있어서 내측으로도 확산되기 때문에, 직경 방향에 있어서의 130 ∼ 150 ㎜ 의 범위, 즉, 외주 가장자리부 (93) 의 근방에 있어서의 비교적 넓은 범위에서, 에칭량이 일정해지는 것으로 생각된다.
도 7 은, 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작을 포함하는 도 4 의 기판 처리에 의해 얻어지는 에칭량의 프로파일을 나타내는 도면이다. 도 7 에서는, 도 4 의 기판 처리에 의한 에칭량의 프로파일을 부호 L1 을 붙이는 실선으로 나타내고, 비교예의 기판 처리에 의한 에칭량의 프로파일을 부호 L2 를 붙이는 파선으로 나타내고 있다. 프로파일 L1 이 얻어졌을 때의 제 1 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전수는 400 rpm 이며, 제 2 토출 동작에 있어서의 회전수는 1500 rpm 이다.
도 4 의 기판 처리에 의한 프로파일 L1 은, 0 ∼ 130 ㎜ 의 범위에서는, 비교예의 기판 처리에 의한 프로파일 L2, 및 도 6 의 이상적인 프로파일 L0 을 따른 형상으로 되어 있다. 또, 130 ∼ 150 ㎜ 의 범위에 있어서도, 외측을 향함에 따라서 에칭량이 점차 증대되고 있다. 따라서, 프로파일 L1 에서는, 직경 방향의 전체에 걸쳐서 이상적인 프로파일 L0 을 따른 형상이 얻어진다. 본 실시형태에서는, 이상적인 프로파일 L0 에 근사하는 프로파일 L1 을 얻기 위한 처리 조건 (예를 들어, 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작의 각각에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도 및 시간 등) 은, 실험 등에 의해 결정된다.
이상에 설명한 바와 같이, 기판 처리 장치 (1) 에서는, 회전하는 기판 (9) 의 상면 (91) 을 따라 노즐부 (31) 를 이동시키면서, 상면 (91) 에 대하여 노즐부 (31) 로부터 에칭액을 토출하는 제 1 토출 동작 (스텝 S12) 과, 회전하는 기판 (9) 의 상면 (91) 에 대하여, 최외 위치에서 정지한 노즐부 (31) 로부터 에칭액을 토출하는 제 2 토출 동작 (스텝 S13) 이 실행된다. 또, 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도가, 제 1 토출 동작에 있어서의 회전 속도보다 높게 된다. 이로써, 제 2 토출 동작에 있어서, 기판 (9) 의 외주 가장자리부 (93) 에 토출된 에칭액이 내측으로 확산되는 것을 제 1 토출 동작과 비교하여 억제할 수 있고, 에칭액에 의한 외주 가장자리부 (93) 에 대한 추가의 처리 (여기서는, 에칭) 를 좁은 범위로 한정하여 실시할 수 있다.
또, 기판 처리 장치 (1) 에서는, 최외 위치에 배치된 노즐부 (31) 에 의해, 기판 (9) 의 외주 단면 (94) 보다 내측의 영역에 대하여 에칭액이 토출된다. 이로써, 노즐부 (31) 로부터 토출되는 에칭액이, 기판 (9) 의 외주 단면 (94) 및 척 핀 (212) 에 직접 충돌하는 것을 방지하여, 외주 단면 (94) 및 척 핀 (212) 에 있어서의 에칭액의 튀어오름 (액 튐) 을 억제할 수 있다. 그 결과, 튀어오른 에칭액이, 컵 상부 (231) 의 내주면을 통하여 상면 (91) 에 재부착되어, 상면 (91) 이 오염되는 것 등을 억제할 수 있다. 또한, 도 1 의 기판 처리 장치 (1) 에서는, 최외 위치에 배치된 노즐부 (31) 가, 컵 상부 (231) 에 근접하기 때문에, 최외 위치보다 외측에 노즐부 (31) 를 배치하는 것도 곤란하다.
상기 기판 처리에서는, 제 1 토출 동작에 있어서, 직경 방향에 있어서의 노즐부 (31) 의 위치가 최외 위치에 가까울수록, 노즐부 (31) 의 이동 속도가 낮게 된다. 이로써, 제 1 토출 동작에서는, 기판 (9) 의 상면 (91) 의 중앙부를 제외한 영역에 있어서, 처리액에 의한 처리의 정도, 즉, 에칭액에 의한 에칭량을, 외주 가장자리부 (93) 근방을 향함에 따라서 크게 할 수 있다. 또, 제 2 토출 동작에서는, 외주 가장자리부 (93) 의 좁은 범위로 한정하여 에칭이 실시되기 때문에, 외주 가장자리부 (93) 의 근방에 있어서, 에칭량을 외측을 향함에 따라서 크게 하는 것이 가능하다. 그 결과, 상면 (91) 의 중앙부를 제외한 영역에 있어서, 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작에 의한 막 (911) 의 에칭량이, 외주 가장자리부 (93) 를 향함에 따라서 점차 증대되는 바람직한 프로파일을 실현할 수 있다.
기판 (9) 상에 형성되는 막 (911) 의 두께의 프로파일에 따라서는, 상면 (91) 의 전체에 있어서, 막 (911) 의 에칭량이, 외주 가장자리부 (93) 를 향함에 따라서 점차 증대되는 프로파일이 실현되어도 된다. 또, 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작에 의한 막 (911) 의 에칭량 (처리액에 의한 처리의 정도) 이, 직경 방향의 전체에 걸쳐서 균등해지도록, 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작의 처리 조건이 결정되어도 된다. 이 경우, 제 1 토출 동작만으로는, 외주 가장자리부 (93) 에 있어서의 에칭량이 외주 가장자리부 (93) 의 내측 근방에 비해 부족할 때에도, 제 2 토출 동작을 실시함으로써, 외주 가장자리부 (93) 에 있어서의 에칭량의 부족을 해소할 수 있다.
상기 처리예에서는, 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도가, 제 1 토출 동작에 있어서의 회전 속도보다 높게 되지만, 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도를 일정하게 하면서, 제 2 토출 동작에 있어서의 에칭액의 토출 유량이, 제 1 토출 동작에 있어서의 토출 유량보다 낮게 되어도 된다. 이 경우에도, 제 2 토출 동작에 있어서, 기판 (9) 의 외주 가장자리부 (93) 에 토출된 에칭액이 내측으로 확산되는 것을 제 1 토출 동작과 비교하여 억제할 수 있고, 에칭액에 의한 외주 가장자리부 (93) 에 대한 추가의 처리를 좁은 범위로 한정하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 제 1 토출 동작에 있어서의 토출 유량은, 1000 ∼ 2000 ㎖/min 이며, 제 2 토출 동작에 있어서의 토출 유량은, 제 1 토출 동작에 있어서의 토출 유량의 0.3 ∼ 0.5 배이다.
또, 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도가, 제 1 토출 동작에 있어서의 회전 속도보다 높게 되고, 또한 제 2 토출 동작에 있어서의 에칭액의 토출 유량이, 제 1 토출 동작에 있어서의 토출 유량보다 낮게 되어도 된다. 이상과 같이, 기판 처리 장치 (1) 에서는, 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도가, 제 1 토출 동작에 있어서의 회전 속도보다 높거나, 또는/및, 제 2 토출 동작에 있어서의 에칭액의 토출 유량이, 제 1 토출 동작에 있어서의 토출 유량보다 낮은 것이 중요하다.
기판 처리 장치 (1) 에서는, 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작 중 일방의 완료 후에 타방을 실시하는 상기 서술한 처리예 (이하,「전체 축차 처리」라고 한다) 이외의 처리가 실시되어도 된다. 다음으로, 부분 축차 처리에 대해 설명한다. 부분 축차 처리에 있어서의 제 1 토출 동작에서는, 상기 서술한 전체 축차 처리와 동일하게, 노즐부 (31) 가 중앙 위치와 최외 위치 사이를 반복하여 이동하면서, 노즐부 (31) 로부터 에칭액이 토출된다 (도 4 : 스텝 S12). 제 1 토출 동작에서는, 노즐부 (31) 의 위치가 최외 위치에 가까울수록, 노즐부 (31) 의 이동 속도가 낮아진다. 또, 노즐부 (31) 가 최외 위치에 도달할 때, 노즐부 (31) 가 일시적으로 최외 위치에서 정지하고, 제 2 토출 동작이 실시된다 (스텝 S13). 이 때, 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도가, 제 1 토출 동작에 있어서의 회전 속도보다 높게 되거나, 또는/및, 제 2 토출 동작에 있어서의 에칭액의 토출 유량이, 제 1 토출 동작에 있어서의 토출 유량보다 낮게 된다.
최외 위치에 있어서의 에칭액의 토출이 소정 시간 계속되면, 노즐부 (31) 가 중앙 위치를 향하여 이동을 개시하고, 제 1 토출 동작이 재개된다. 그리고, 노즐부 (31) 가 최외 위치에 다시 도달하면, 제 2 토출 동작이 실시된다. 이와 같이, 상기 부분 축차 처리에서는, 노즐부 (31) 가 최외 위치에 도달할 때마다, 제 1 토출 동작을 중단하고, 제 2 토출 동작이 실시된다. 제 2 토출 동작은, 반드시 노즐부 (31) 가 최외 위치에 도달할 때마다 실시될 필요는 없고, 제 1 토출 동작의 도중에 있어서 노즐부 (31) 가 최외 위치에 도달하는 적어도 한 번의 타이밍에 있어서 실시되면 된다.
이상과 같이, 부분 축차 처리에서는, 제 1 토출 동작에 있어서 노즐부 (31) 가 최외 위치에 도달할 때, 노즐부 (31) 가 일시적으로 최외 위치에서 정지된다. 그리고, 기판 (9) 의 회전 속도를 높게 하거나, 또는/및, 에칭액의 토출 유량을 낮게 함으로써, 제 2 토출 동작이 실시된다. 이 경우에도, 제 2 토출 동작에 있어서, 외주 가장자리부 (93) 에 토출된 에칭액이 내측으로 확산되는 것을 억제할 수 있고, 에칭액에 의한 외주 가장자리부 (93) 에 대한 추가의 처리를 좁은 범위로 한정하여 실시할 수 있다.
전체 축차 처리 및 부분 축차 처리의 어느 경우에도, 제 1 토출 동작에 있어서, 노즐부 (31) 의 이동 속도를 일정하게 하면서, 기판 (9) 의 회전 속도, 또는, 에칭액의 토출 유량이, 직경 방향에 있어서의 노즐부 (31) 의 위치에 따라 변경되어도 된다.
기판 (9) 의 회전 속도를 변경하는 경우, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 직경 방향에 있어서의 노즐부 (31) 의 위치가 최외 위치 (P2) 에 가까울수록, 기판 (9) 의 회전 속도가 낮아진다. 바꿔 말하면, 기판 (9) 의 회전 속도는, 노즐부 (31) 가 중앙 위치 (P1) 에서 최외 위치 (P2) 를 향함에 따라서 점차 낮아지고, 최외 위치 (P2) 에서 중앙 위치 (P1) 를 향함에 따라서 점차 높아진다. 기판 (9) 의 회전 속도가 낮을수록, 노즐부 (31) 로부터 토출된 에칭액은, 그 토출 위치에 머물기 쉬워지는 것으로 생각된다. 그 결과, 에칭액에 의한 막 (911) 의 에칭량 (즉, 처리액에 의한 처리의 정도) 을, 기판 (9) 의 중앙부 근방에서 외주 가장자리부 (93) 근방을 향함에 따라서 크게 하거나, 또는, 균등하게 하는 것이 가능해진다. 물론, 기판 (9) 의 회전 속도의 변화는, 선형에는 한정되지 않고, 비선형이어도 된다. 또, 기판 (9) 의 회전 속도는, 도 8 중에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이 스텝상으로 변화해도 된다. 이 경우에도, 노즐부 (31) 의 위치가 최외 위치 (P2) 에 가까울수록, 기판 (9) 의 회전 속도가 낮다고 할 수 있다.
제 1 토출 동작에 있어서 기판 (9) 의 회전 속도를 변경하는 경우, 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도는, 제 1 토출 동작에 있어서 최외 위치의 내측 근방에 노즐부 (31) 가 배치될 때의 회전 속도보다 높게 된다. 이로써, 제 2 토출 동작에 있어서, 외주 가장자리부 (93) 에 토출된 에칭액이 내측으로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 기판 (9) 의 외주 가장자리부 (93) 의 근방에 있어서도, 에칭량을 외측을 향함에 따라서 크게 하거나, 또는, 균등하게 하는 등, 에칭량의 바람직한 프로파일을 실현할 수 있다.
에칭액의 토출 유량을 변경하는 경우, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 직경 방향에 있어서의 노즐부 (31) 의 위치가 최외 위치 (P2) 에 가까울수록, 에칭액의 토출 유량이 높아진다. 바꿔 말하면, 에칭액의 토출 유량은, 노즐부 (31) 가 중앙 위치 (P1) 에서 최외 위치 (P2) 를 향함에 따라서 점차 높아지고, 최외 위치 (P2) 에서 중앙 위치 (P1) 를 향함에 따라서 점차 낮아진다. 에칭액의 토출 유량이 높을수록, 상면 (91) 에 있어서의 에칭액의 토출 위치 (직경 방향의 위치) 에 대한 에칭액의 공급량이 많아진다. 그 결과, 에칭액에 의한 막 (911) 의 에칭량 (즉, 처리액에 의한 처리의 정도) 을, 기판 (9) 의 중앙부 근방에서 외주 가장자리부 (93) 근방을 향함에 따라서 크게 하거나, 또는, 균등하게 하는 것이 가능해진다. 물론, 에칭액의 토출 유량의 변화는, 선형에는 한정되지 않고, 비선형이어도 된다. 또, 에칭액의 토출 유량은, 도 9 중에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이 스텝상으로 변화해도 된다. 이 경우에도, 노즐부 (31) 의 위치가 최외 위치 (P2) 에 가까울수록, 에칭액의 토출 유량이 높다고 할 수 있다.
제 1 토출 동작에 있어서 에칭액의 토출 유량을 변경하는 경우, 제 2 토출 동작에 있어서의 에칭액의 토출 유량은, 제 1 토출 동작에 있어서 최외 위치의 내측 근방에 노즐부 (31) 가 배치될 때의 토출 유량보다 낮게 된다. 이로써, 제 2 토출 동작에 있어서, 외주 가장자리부 (93) 에 토출된 에칭액이 내측으로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 기판 (9) 의 외주 가장자리부 (93) 의 근방에 있어서도, 에칭량을 외측을 향함에 따라서 크게 하거나, 또는, 균등하게 하는 등, 에칭량의 바람직한 프로파일을 실현할 수 있다. 제 1 토출 동작에서는, 노즐부 (31) 의 이동 속도, 기판 (9) 의 회전 속도, 및 에칭액의 토출 유량 중 2 개 이상이, 직경 방향에 있어서의 노즐부 (31) 의 위치에 따라 변경되어도 된다.
도 10 은, 기판 처리 장치 (1) 에 부가되는 처리 조건 취득부 (7) 의 구성을 나타내는 도면이다. 처리 조건 취득부 (7) 는, 예를 들어 CPU 등을 포함하는 컴퓨터이며, 특징 벡터 산출부 (71) 와, 판정부 (72) 와, 학습부 (기계 학습부) (73) 와, (기억부에 기억된) 데이터베이스 (74) 를 구비한다. 처리 조건 취득부 (7) 에서는, 처리 대상의 기판 (9) 에 있어서의 후술하는 두께 정보를 입력함으로써, 에칭량의 바람직한 프로파일을 얻기 위한, 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작의 처리 조건이 자동적으로 취득된다. 특징 벡터 산출부 (71), 판정부 (72) 및 학습부 (73) 는, 예를 들어, 소정의 프로그램의 실행에 의해 실현된다. 처리 조건 취득부 (7) 의 전부 또는 일부가, 전용의 전기적 회로에 의해 실현되어도 된다. 또, 처리 조건 취득부 (7) 가, 제어부 (10) 와 동일한 컴퓨터에 의해 실현되어도 된다.
도 11 은, 판정부 (72) 를 구축하는 처리의 흐름을 나타내는 도면이다. 처리 조건 취득부 (7) 에서는, 처리 조건의 취득의 사전 준비로서 판정부 (72) 가 구축된다. 판정부 (72) 의 구축에서는, 먼저, 상면 (91) 에 막 (911) 이 형성된 복수의 기판 (9) (후술하는 처리 대상의 기판 (9) 과 구별하기 위해, 이하,「참조 기판 (9)」이라고 한다) 이 준비된다. 계속해서, 복수의 참조 기판 (9) 의 각각에 대하여, 외부의 막두께 측정 장치를 사용하여 막 (911) 의 두께의 프로파일이 취득된다. 이하의 설명에서는, 막 (911) 의 두께의 프로파일을「두께 정보」라고 한다. 또한, 막두께 측정 장치가, 기판 처리 장치 (1) 에 형성되어도 된다.
두께 정보가 취득되면, 복수의 참조 기판 (9) 에 대하여 도 4 의 기판 처리가 실시된다. 이 때, 복수의 참조 기판 (9) 은, 서로 상이한 처리 조건에서 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작이 실시된다. 처리 조건은, 예를 들어, 챔버 내의 온도 및 습도, 전체 축차 처리 또는 부분 축차 처리의 선택, 제 1 토출 동작에 있어서의 참조 기판 (9) 의 회전 속도, 시간, 토출 유량 및 노즐부 (31) 의 이동 속도, 그리고, 제 2 토출 동작에 있어서의 참조 기판 (9) 의 회전 속도, 시간, 토출 유량 및 노즐부 (31) 의 위치 (최외 위치) 등을 포함한다. 기판 처리 장치 (1) 가 복수의 챔버를 포함하는 경우에는, 챔버의 식별 번호가 처리 조건에 포함되어도 된다.
복수의 참조 기판 (9) 에 대한 기판 처리가 완료되면, 각 참조 기판 (9) 에 대한 막 (911) 의 에칭 결과가 취득된다. 에칭 결과는, 예를 들어, 에칭 후의 막 (911) 의 두께의 프로파일 (또는, 에칭량의 프로파일), 및 작업자가 당해 프로파일에 대하여 판정한 양호 여부의 라벨을 포함한다. 이상의 처리에 의해, 복수의 참조 기판에 있어서의 막 (911) 의 두께 정보 (에칭 전의 막 (911) 의 두께 정보), 처리 조건 및 에칭 결과를 나타내는 교사 데이터가 준비된다 (스텝 S21).
교사 데이터는, 학습부 (73) 에 입력된다. 학습부 (73) 는, 교사 데이터에 포함되는 각 참조 기판 (9) 에 대한 막 (911) 의 두께 정보로부터 복수의 특징량을 산출한다. 예를 들어, 복수의 특징량은, 에칭 전의 막 (911) 의 두께의 프로파일에 있어서의, 직경 방향의 복수의 위치에서의 기울기이다. 복수의 특징량의 산출은 특징 벡터 산출부 (71) 에 있어서 실시되어도 된다. 학습부 (73) 에서는, 복수의 특징량의 집합이, 특징 벡터로서 취급된다. 계속해서, 학습부 (73) 가, 복수의 참조 기판 (9) 에 있어서의 특징 벡터, 처리 조건 및 에칭 결과 (즉, 교사 데이터) 를 사용하여, 뉴럴 네트워크 등을 이용하는 분류기 (인공 지능 (AI) 을 포함한다) 를 학습시킴으로써, 판정부 (72) 가 구축된다 (스텝 S22). 여기서, 판정부 (72) 의 구축은, 뉴럴 네트워크 등에 있어서의 파라미터의 값의 결정을 포함한다. 판정부 (72) 는, 특징 벡터의 입력에 의해, 양호로 판정되는 에칭 후의 두께의 프로파일이 얻어질 예정의 처리 조건을 출력한다. 교사 데이터는, 데이터베이스 (74) 에 포함되고, 기억된다.
도 12 는, 처리 대상의 기판 (9) 에 대하여 처리 조건을 취득하는 처리의 흐름을 나타내는 도면이다. 처리 조건을 취득할 때에는, 먼저, 처리 대상의 기판 (9) 에 대하여, 막두께 측정 장치를 사용하여 막 (911) 의 두께 정보가 취득된다 (스텝 S31). 이미 서술한 바와 같이, 막두께 측정 장치가, 기판 처리 장치 (1) 에 형성되어도 된다. 막 (911) 의 두께 정보는, 특징 벡터 산출부 (71) 에 입력되고, 판정부 (72) 의 구축시와 동일하게 하여 특징 벡터가 취득된다. 그리고, 당해 특징 벡터가 판정부 (72) 에 입력됨으로써, 처리 대상의 기판 (9) 에 대한 처리 조건이 출력된다. 이와 같이, 판정부 (72) 에서는, 막 (911) 의 두께 정보를 사용하여 처리 조건이 취득된다 (스텝 S32). 처리 조건의 일례는, 사용해야 할 챔버의 식별 번호, 전체 축차 처리 또는 부분 축차 처리의 선택, 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도 및 노즐부 (31) 의 위치 (최외 위치) 등을 나타낸다. 기판 처리 장치 (1) 에서는, 취득된 처리 조건에 따라서, 도 4 의 기판 처리가 실시된다. 당해 기판 처리가 실시된 기판 (9) 에서는, 양호로 판정되는 에칭 후의 두께의 프로파일 (또는, 에칭량의 프로파일) 이 얻어진다.
처리 조건 취득부 (7) 에 의해 취득되는 처리 조건이, 예를 들어, 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도 및 시간, 또는, 제 2 토출 동작에 있어서의 토출 유량 및 시간만을 포함하고, 다른 조건은 미리 정해진 고정값이어도 된다. 바람직하게는, 처리 조건 취득부 (7) 에 의해 취득되는 처리 조건은, 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작의 각각에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도 및 시간, 또는, 제 1 토출 동작 및 제 2 토출 동작의 각각에 있어서의 토출 유량 및 시간을 포함한다.
또한, 기판 처리 장치 (1) 의 챔버 내에 촬상부가 형성되고, 기판 (9) 의 촬상 화상으로부터 구해지는 특징량이 특징 벡터에 포함되어도 된다 (교사 데이터에 있어서 동일). 또, 판정부 (72), 학습부 (73) 및 데이터베이스 (74) (도 10 중에서 파선으로 둘러싸는 구성) 가, 외부의 서버에 있어서 실현되어도 된다. 이 경우, 복수의 참조 기판 (9) 에 있어서의 막 (911) 의 두께 정보 (또는 특징 벡터), 처리 조건 및 에칭 결과를 나타내는 교사 데이터가 통신부를 통하여, 당해 서버로 송신되고, 판정부 (72) 가 구축된다. 처리 대상의 기판 (9) 에 대하여 처리 조건을 취득할 때에는, 특징 벡터 산출부 (71) 에서 구해진 특징 벡터 (또는 막 (911) 의 두께 정보) 가 통신부를 통하여, 당해 서버로 송신된다. 판정부 (72) 에서는, 특징 벡터를 사용하여 처리 조건이 취득되고, 통신부를 통하여 제어부 (10) 에 입력된다. 이로써, 당해 처리 조건에 따른 기판 (9) 의 처리가 실시된다. 상기 경우에 있어서, 당해 서버가 기판 처리 장치 (1) 의 일부로서 파악되어도 된다. 또, 처리 대상의 기판 (9) 에 대하여 취득된 데이터가, 교사 데이터에 추가되고, 판정부 (72) 가 갱신되어도 된다. 또한, 막 (911) 의 종류나, 기판 (9) 의 사이즈마다, 판정부 (72) 및 데이터베이스 (74) 등이 준비되어도 된다.
상기 기판 처리 장치 (1) 에서는 다양한 변형이 가능하다.
기판 (9) 에 대하여 구해지는 처리의 정밀도에 따라서는, 제 1 토출 동작에 있어서, 반드시 노즐부 (31) 가 중앙 위치와 최외 위치 사이에서 이동할 필요는 없으며, 예를 들어, 노즐부 (31) 가 중앙 위치와 최외 위치보다 내측의 위치 사이에서 이동해도 된다. 또, 제 1 토출 동작에 있어서, 회전하는 기판 (9) 의 상면 (91) 에 대하여, 중앙 위치에서 정지한 노즐부 (31) 로부터 에칭액이 토출되어도 된다.
기판 처리 장치 (1) 에서는, 에칭액 이외에, 막 (911) 을 변질시키는 약액 등, 다른 종류의 처리액이 사용되어도 된다. 이 경우에도, 제 2 토출 동작에 있어서의 기판 (9) 의 회전 속도가, 제 1 토출 동작에 있어서의 회전 속도보다 높거나, 또는/및, 제 2 토출 동작에 있어서의 처리액의 토출 유량이, 제 1 토출 동작에 있어서의 토출 유량보다 낮음으로써, 처리액에 의한 외주 가장자리부 (93) 에 대한 추가의 처리를 좁은 범위로 한정하여 실시하는 것이 가능해진다. 또, 최외 위치에 배치된 노즐부 (31) 에 의해, 기판 (9) 의 외주 단면 (94) 보다 내측의 영역에 대하여 처리액이 토출됨으로써, 기판 (9) 의 외주 단면 (94) 에 있어서의 처리액의 튀어오름을 억제할 수 있다.
노즐 이동 기구 (5) 의 설계에 따라서는, 노즐부 (31) 가, 도 13 중에 실선으로 나타내는 최외 위치로부터 중앙 위치를 통과하여, 이점쇄선으로 나타내는 최외 위치 (실선의 최외 위치와 동일한 직경 방향의 위치이다) 까지 이동 가능해도 된다. 이 경우에도, 도 2 의 예와 동일하게, 노즐부 (31) 가 중앙 위치와 최외 위치 사이에서 이동하고 있는 것으로 파악하는 것이 가능하다.
기판 처리 장치 (1) 에 있어서 처리가 실시되는 기판은 반도체 기판에는 한정되지 않고, 유리 기판이나 다른 기판이어도 된다.
상기 실시형태 및 각 변형예에 있어서의 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합되어도 된다.
발명을 상세하게 묘사하여 설명하였지만, 이미 서술한 설명은 예시적이며 한정적인 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 다수의 변형이나 양태가 가능하다고 할 수 있다.
1 : 기판 처리 장치
3 : 처리액 공급부
5 : 노즐 이동 기구
9 : 기판
10 : 제어부
21 : 기판 유지부
22 : 기판 회전 기구
23 : 컵
31 : 노즐부
72 : 판정부
81 : 에칭액
91 : (기판의) 상면
93 : (기판의) 외주 가장자리부
94 : (기판의) 외주 단면
212 : 척 핀
231 : 컵 상부
911 : 막
P1 : 중앙 위치
P2 : 최외 위치
S11 ∼ S16, S21, S22, S31, S32 : 스텝

Claims (11)

  1. 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판 처리 장치가,
    원판상의 기판을 수평 상태로 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부를 회전시키는 기판 회전 기구와,
    상기 기판의 상면을 향하여 노즐부로부터 에칭액을 토출하는 에칭액 공급부와,
    상기 상면의 외주 가장자리부에 대향하는 최외 위치로부터 직경 방향의 내측에 있어서, 상기 노즐부를 상기 상면에 근접시키면서 상기 상면을 따라 이동 가능한 노즐 이동 기구를 구비하고,
    상기 기판 처리 방법이,
    a) 회전하는 상기 기판의 상기 상면을 따라 상기 노즐부를 이동시키면서, 상기 상면에 대하여 상기 노즐부로부터 상기 에칭액을 토출하는 공정과,
    b) 상기 a) 공정의 후에, 회전하는 상기 기판의 상기 상면에 대하여, 상기 최외 위치에서 정지한 상기 노즐부로부터 상기 에칭액을 소정 시간 계속해서 토출하는 공정을 구비하고,
    상기 최외 위치에 배치된 상기 노즐부에 의해, 상기 기판의 외주 단면보다 내측의 영역에 대하여 상기 에칭액이 토출되고,
    상기 b) 공정에 있어서의 상기 기판의 회전 속도가, 상기 a) 공정에 있어서의 상기 회전 속도보다 높거나, 또는/및, 상기 b) 공정에 있어서의 상기 에칭액의 토출 유량이, 상기 a) 공정에 있어서의 상기 토출 유량보다 낮은, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 a) 공정에 있어서, 상기 노즐부가 상기 상면의 중앙부에 대향하는 중앙 위치와 상기 최외 위치 사이에서 이동하고, 상기 노즐부의 위치가 상기 최외 위치에 가까울수록, 상기 노즐부의 이동 속도가 낮은, 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 a) 공정에 있어서, 상기 노즐부가 상기 상면의 중앙부에 대향하는 중앙 위치와 상기 최외 위치 사이에서 이동하고, 상기 노즐부의 위치가 상기 최외 위치에 가까울수록, 상기 기판의 회전 속도가 낮거나, 또는, 상기 에칭액의 토출 유량이 높고,
    상기 b) 공정에 있어서의 상기 기판의 회전 속도가, 상기 a) 공정에 있어서 상기 최외 위치의 내측 근방에 상기 노즐부가 배치될 때의 상기 회전 속도보다 높거나, 또는/및, 상기 b) 공정에 있어서의 상기 에칭액의 토출 유량이, 상기 a) 공정에 있어서 상기 최외 위치의 내측 근방에 상기 노즐부가 배치될 때의 상기 토출 유량보다 낮은, 기판 처리 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 에칭액이, 상기 상면에 형성된 막을 에칭하는 액이고,
    상기 상면의 상기 중앙부를 제외한 영역에 있어서, 상기 a) 및 b) 공정에 의한 상기 막의 에칭량이, 상기 외주 가장자리부를 향함에 따라서 점차 증대되는, 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 공정에 있어서, 상기 노즐부가 상기 상면의 중앙부에 대향하는 중앙 위치와 상기 최외 위치 사이를 반복하여 이동함과 함께, 상기 노즐부가 상기 최외 위치에 도달 후, 곧바로 상기 중앙 위치를 향하고,
    상기 a) 공정의 완료 후, 상기 노즐부가 상기 최외 위치에 배치되고, 상기 b) 공정이 실시되는, 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 공정에 있어서, 상기 노즐부가 상기 상면의 중앙부에 대향하는 중앙 위치와 상기 최외 위치 사이를 반복하여 이동하고, 상기 노즐부가 상기 최외 위치에 도달할 때, 상기 노즐부가 일시적으로 상기 최외 위치에서 정지하고, 상기 b) 공정이 실시되는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 유지부가, 상기 기판의 상기 외주 단면에 맞닿는 복수의 척 핀을 구비하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치가, 상기 기판 유지부에 의해 유지되는 상기 기판의 주위를 둘러싸는 컵을 추가로 구비하고,
    상기 최외 위치에 배치된 상기 노즐부가, 상기 컵의 상부에 근접하는, 기판 처리 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭액이, 상기 상면에 형성된 막을 에칭하는 액이고, 상면에 막이 형성된 복수의 기판에 대하여, 서로 상이한 처리 조건에서 상기 a) 및 b) 공정을 실시함으로써 얻어지는 상기 막의 에칭 결과와, 상기 a) 및 b) 공정을 실시하기 전의 상기 막의 두께 정보를 취득함으로써, 상기 복수의 기판에 있어서의 상기 막의 두께 정보, 상기 처리 조건 및 상기 에칭 결과를 나타내는 교사 데이터를 준비하는 공정과,
    상기 교사 데이터를 사용한 학습에 의해, 판정부를 구축하는 공정을 추가로 구비하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    처리 대상의 기판에 대하여 상기 막의 두께 정보를 취득하는 공정과,
    상기 기판의 상기 막의 두께 정보를 사용하여, 상기 판정부에 의해 상기 처리 조건을 취득하는 공정을 추가로 구비하는, 기판 처리 방법.
  11. 기판 처리 장치로서,
    원판상의 기판을 수평 상태로 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부를 회전시키는 기판 회전 기구와,
    상기 기판의 상면을 향하여 노즐부로부터 에칭액을 토출하는 에칭액 공급부와,
    상기 상면의 외주 가장자리부에 대향하는 최외 위치로부터 직경 방향의 내측에 있어서, 상기 노즐부를 상기 상면에 근접시키면서 상기 상면을 따라 이동 가능한 노즐 이동 기구와,
    상기 기판 회전 기구, 상기 에칭액 공급부 및 상기 노즐 이동 기구를 제어함으로써, 회전하는 상기 기판의 상기 상면을 따라 상기 노즐부를 이동시키면서, 상기 상면에 대하여 상기 노즐부로부터 상기 에칭액을 토출하는 제 1 토출 동작과, 상기 제 1 토출 동작의 후에, 회전하는 상기 기판의 상기 상면에 대하여, 상기 최외 위치에서 정지한 상기 노즐부로부터 상기 에칭액을 소정 시간 계속해서 토출하는 제 2 토출 동작을 실행시키는 제어부를 구비하고,
    상기 최외 위치에 배치된 상기 노즐부에 의해, 상기 기판의 외주 단면보다 내측의 영역에 대하여 상기 에칭액이 토출되고,
    상기 제 2 토출 동작에 있어서의 상기 기판의 회전 속도가, 상기 제 1 토출 동작에 있어서의 상기 회전 속도보다 높거나, 또는/및, 상기 제 2 토출 동작에 있어서의 상기 에칭액의 토출 유량이, 상기 제 1 토출 동작에 있어서의 상기 토출 유량보다 낮은, 기판 처리 장치.
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