KR20240016175A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20240016175A
KR20240016175A KR1020230058173A KR20230058173A KR20240016175A KR 20240016175 A KR20240016175 A KR 20240016175A KR 1020230058173 A KR1020230058173 A KR 1020230058173A KR 20230058173 A KR20230058173 A KR 20230058173A KR 20240016175 A KR20240016175 A KR 20240016175A
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KR1020230058173A
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미츠토시 사사키
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

(과제) 처리액에 덮개부를 담근 상태로 기포를 공급해도 처리의 균일성 저하를 억제할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
(해결 수단) 처리조 (10) 에 저류된 처리액 중에 기판 (W) 이 침지되어 표면 처리가 실시된다. 기판 (W) 의 처리 중에는, 복수의 기포 공급관 (51) 으로부터 처리액 중에 기포가 토출된다. 처리조 (10) 의 상부 개구는 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 에 의해 덮인다. 제 1 덮개체 (81) 의 하면에는 복수의 구멍을 형성한 펀칭판 (85) 이 장착됨과 함께, 제 2 덮개체 (82) 의 하면에도 복수의 구멍을 형성한 펀칭판 (86) 이 장착된다. 처리액과 펀칭판 (85, 86) 의 계면에 도달한 기포는, 구멍으로부터 유로 (91) 를 거쳐 처리조 (10) 의 외부로 배출된다. 액면에서의 기포의 체류를 없애 기포와 기판 (W) 의 접촉을 방지하고 처리의 균일성 저하를 억제할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 기판에 대해 처리액에 의한 에칭 등의 표면 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들어, 반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, flat panel display (FPD) 용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 또는 태양 전지용 기판 등이 포함된다.
종래부터, 반도체 장치의 제조 공정에서는, 반도체 기판 등의 기판에 대하여 다양한 처리를 실시하는 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 그러한 기판 처리 장치의 하나로서, 처리조 내에 처리액을 저류하고, 그 처리액 중에 복수의 기판을 일괄하여 침지시키고 세정 처리나 에칭 처리 등을 실시하는 배치식의 기판 처리 장치가 알려져 있다.
특허문헌 1 에는, 처리조 내에서 기판 유지부에 유지된 복수의 기판의 하방에 처리액을 토출하는 처리액 토출부와 기포를 공급하는 기포 공급부를 형성하는 것이 개시되어 있다. 처리액의 토출에 추가하여 기포를 처리액 중에 공급함으로써, 처리조 내에 있어서의 처리액의 유속이 빨라져 기판의 표면 처리의 효율이 향상된다.
특히, 수산화테트라메틸암모늄 (TMAH) 을 사용한 폴리실리콘의 에칭 처리에서는, 처리액 중에 질소 가스의 기포를 공급함으로써 액 중의 용존 산소를 질소로 치환하여 에칭 레이트를 제어하는 것이 검토되고 있다. 에칭 레이트를 높여 스루풋을 향상시키기 위해서, 상시로 질소 가스의 기포를 공급하여 처리액 중의 용존 산소 농도를 극한까지 저하시키는 것이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 2021-106254호
TMAH 를 사용한 에칭 처리에서는, 분위기로부터 처리액 중에 산소가 녹아드는 것을 방지하기 위해, 처리조에 덮개부 (커버) 를 형성하고, 그 덮개부의 일부를 처리액의 액면에 담그는 것도 검토되고 있다. 그러나, 덮개부의 일부를 처리액의 액면에 담근 상태로 질소 가스의 기포를 계속 공급하면, 덮개부와 처리액의 계면에 질소 가스의 기포가 집적되어 기판의 상단부와 접촉하고, 그 접촉 부분이 에칭되지 않게 되어 에칭 처리의 면내 균일성이 저하된다는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 처리액에 덮개부를 담근 상태로 기포를 공급해도 처리의 균일성 저하를 억제할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1 의 발명은, 기판에 대해 처리액에 의한 표면 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서, 처리액을 저류하는 처리조와, 상기 처리조 내에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와, 기판을 유지하고, 상기 처리조에 저류된 처리액 중에 상기 기판을 침지하는 기판 유지부와, 상기 처리조의 내부에 배치되고, 상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판의 하방으로부터 상기 처리조에 저류된 처리액에 기포를 공급하는 관상의 기포 공급관과, 상기 처리조의 상부 개구를 덮는 덮개부와, 상기 덮개부의 하측에 상기 덮개부의 하면으로부터 소정의 간격을 두고 장착되고, 복수의 구멍이 형성된 펀칭판을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 2 의 발명은, 청구항 1 의 발명에 관련된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 펀칭판의 주연부에 형성된 구멍의 밀도는 중앙부에 형성된 구멍의 밀도보다 높은 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 3 의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2 의 발명에 관련된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 덮개부와 상기 펀칭판의 사이에 형성된 유로로부터 기체를 흡인하는 흡인부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 4 의 발명은, 청구항 3 의 발명에 관련된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 덮개부와 상기 펀칭판의 사이에 형성된 상기 유로에 기체를 공급하는 급기부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 5 의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 발명에 관련된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 복수의 구멍에는, 상측을 향할수록 구멍 직경이 작아지는 테이퍼면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 6 의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 발명에 관련된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 덮개부에 복수의 배기 구멍을 형성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 1 내지 청구항 6 의 발명에 의하면, 덮개부의 하측에 덮개부의 하면으로부터 소정의 간격을 두고 복수의 구멍이 형성된 펀칭판을 장착하기 때문에, 기포 공급관으로부터 처리액 중에 공급된 기포는 펀칭판의 구멍으로부터 배출되어, 처리액에 덮개부를 담근 상태로 기포를 공급해도 처리의 균일성 저하를 억제할 수 있다.
특히, 청구항 3 의 발명에 의하면, 덮개부와 펀칭판의 사이에 형성된 유로로부터 기체를 흡인하는 흡인부를 구비하기 때문에, 기포를 보다 원활하게 펀칭판의 구멍으로부터 빨아들일 수 있다.
특히, 청구항 5 의 발명에 의하면, 복수의 구멍에는, 상측을 향할수록 구멍 직경이 작아지는 테이퍼면이 형성되기 때문에, 테이퍼면을 따라 기포를 유도하여, 기포를 보다 원활하게 펀칭판의 구멍으로부터 배출할 수 있다.
도 1 은, 본 발명에 관련된 기판 처리 장치의 전체 구성을 나타내는 도해적인 평면도이다.
도 2 는, 도 1 의 기판 처리 장치의 처리부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은, 리프터가 상승한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 리프터가 하강한 상태를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 노즐, 분산판 및 정류판을 처리조의 저부에서부터 본 도면이다.
도 6 은, 도 1 의 기판 처리 장치의 처리부를 상방에서 본 평면도이다.
도 7 은, 도 1 의 기판 처리 장치의 처리부를 측방에서 본 측면도이다.
도 8 은, 제 1 덮개체 및 제 2 덮개체가 닫힌 상태를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 제 1 덮개체 및 제 2 덮개체가 열린 상태를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 펀칭판을 나타내는 평면도이다.
도 11 은, 도 1 의 기판 처리 장치의 처리부에 있어서의 기판의 처리를 나타내는 도면이다.
도 12 는, 제 2 실시형태의 처리부의 요부 구성을 나타내는 도면이다.
도 13 은, 제 3 실시형태의 펀칭판을 나타내는 평면도이다.
도 14 는, 제 4 실시형태의 펀칭판의 부분 단면도이다.
도 15 는, 제 5 실시형태의 덮개부 및 펀칭판의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 있어서, 상대적 또는 절대적인 위치 관계를 나타내는 표현 (예를 들어, 「일방향으로」, 「일방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」, 「동축」등) 은, 특별히 언급하지 않는 한, 그 위치 관계를 엄밀하게 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 동일한 정도의 기능이 얻어지는 범위에서 상대적으로 각도 또는 거리에 관하여 변위된 상태도 나타내는 것으로 한다. 또한, 동등한 상태인 것을 나타내는 표현 (예를 들어,「동일」, 「동등한」, 「균질」등) 은, 특별히 언급하지 않는 한, 정량적으로 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 동일한 정도의 기능이 얻어지는 차가 존재하는 상태도 나타내는 것으로 한다. 또, 형상을 나타내는 표현 (예를 들어, 「원 형상」, 「사각 형상」, 「원통 형상」등) 은, 특별히 언급하지 않는 한, 기하학적으로 엄밀하게 그 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 정도의 효과가 얻어지는 범위의 형상을 나타내는 것으로 하고, 예를 들어 요철 또는 모따기 등을 가지고 있어도 된다. 또한, 구성 요소를 「준비하다」, 「갖추다」, 「구비하다」, 「포함하다」, 「갖는다」와 같은 각 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적 표현은 아니다. 또한, 「A, B 및 C 중 적어도 하나」라는 표현에는, 「A 만」, 「B 만」, 「C 만」, 「A, B 및 C 중 임의의 2 개」, 「A, B 및 C 의 전부」가 포함된다.
<제 1 실시형태>
도 1 은, 본 발명에 관련된 기판 처리 장치 (100) 의 전체 구성을 나타내는 도해적인 평면도이다. 기판 처리 장치 (100) 는, 복수 장의 기판 (W) 에 대해 일괄하여 처리액에 의한 표면 처리를 실시하는 배치식의 기판 처리 장치이다. 처리 대상이 되는 기판은, 실리콘의 원형의 반도체 기판이다. 또한, 도 1 및 이후의 각 도면에 있어서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 필요에 따라 각 부의 치수나 수를 과장 또는 간략화하여 묘사하고 있다. 또, 도 1 및 이후의 각 도면에는, 그들의 방향 관계를 명확하게 하기 위해 Z 축 방향을 연직 방향으로 하고, XY 평면을 수평면으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 적절히 첨부하고 있다.
기판 처리 장치 (100) 는, 주로, 로드 포트 (110) 와, 반출입 로봇 (140) 과, 자세 변환 기구 (150) 와, 푸셔 (160) 와, 주반송 로봇 (180) 과, 기판 처리부군 (120) 과, 전달 카세트 (170) 와, 제어부 (70) 를 구비한다.
로드 포트 (110) 는, 평면에서 보아 대략 장방형으로 형성된 기판 처리 장치 (100) 의 단부에 형성되어 있다. 로드 포트 (110) 에는, 기판 처리 장치 (100) 에서 처리되는 복수 장의 기판 (이하, 간단히 「기판」이라고 한다) (W) 을 수용하는 캐리어 (C) 가 재치 (載置) 된다. 미처리의 기판 (W) 을 수용한 캐리어 (C) 는 무인 반송차 (AGV, OHT) 등에 의해 반송되어 로드 포트 (110) 에 재치된다. 또한, 처리 완료된 기판 (W) 을 수용한 캐리어 (C) 도 무인 반송차에 의해 로드 포트 (110) 로부터 반출된다.
캐리어 (C) 는, 전형적으로는, 기판 (W) 을 밀폐 공간에 수납하는 FOUP (front opening unified pod) 이다. 캐리어 (C) 는, 그 내부에 설치된 복수의 유지 선반에 의해 복수의 기판 (W) 을 수평 자세 (법선이 연직 방향을 따르는 자세) 로 연직 방향 (Z 방향) 으로 일정 간격으로 적층 배열한 상태로 유지한다. 캐리어 (C) 의 최대 수용 장수는, 25 장 또는 50 장이다. 또한, 캐리어 (C) 의 형태로는, FOUP 외에, SMIF (Standard Mechanical Inter Face) 포드나 수납한 기판 (W) 을 외기에 노출시키는 OC (open cassette) 여도 된다.
기판 처리 장치 (100) 의 본체부와 로드 포트 (110) 의 경계 부분에는, 포드 오프너 (도시 생략) 등이 형성되어 있다. 포드 오프너는, 로드 포트 (110) 에 재치된 캐리어 (C) 의 전면의 덮개를 개폐한다.
반출입 로봇 (140) 은, 로드 포트 (110) 에 재치된 캐리어 (C) 의 덮개가 개방된 상태에서, 당해 캐리어 (C) 로부터 기판 처리 장치 (100) 의 본체부에 미처리 기판 (W) 을 반입함과 함께, 기판 처리 장치 (100) 의 본체부로부터 캐리어 (C) 로 처리 완료된 기판 (W) 을 반출한다. 보다 구체적으로는, 반출입 로봇 (140) 은, 캐리어 (C) 와 자세 변환 기구 (150) 의 사이에서 복수 장의 기판 (W) 의 반송을 실시한다. 반출입 로봇 (140) 은, 수평면 내에서 선회 가능하게 구성됨과 함께, 각각이 1 장의 기판 (W) 을 유지 가능한 핸드 요소를 다단으로 적층하여 이루어지는 배치 핸드 (도시 생략) 를 진퇴 이동 가능하게 구비한다.
자세 변환 기구 (150) 는, 반출입 로봇 (140) 으로부터 수취한 복수 장의 기판 (W) 을 X 축 둘레로 90°회동 (回動) 시켜, 당해 기판 (W) 의 자세를 수평 자세에서 기립 자세 (법선이 수평 방향을 따르는 자세) 로 변환한다. 또한, 자세 변환 기구 (150) 는, 반출입 로봇 (140) 에 기판 (W) 을 전달하기 전에, 당해 기판 (W) 의 자세를 기립 자세에서 수평 자세로 변환한다.
푸셔 (160) 는, 자세 변환 기구 (150) 와 전달 카세트 (170) 사이에 배치된다. 푸셔 (160) 는, 자세 변환 기구 (150) 와 전달 카세트 (170) 에 형성된 승강 스테이지 (도시 생략) 의 사이에서 기립 자세의 기판 (W) 의 주고 받기를 실시한다.
전달 카세트 (170) 와 기판 처리부군 (120) 은 X 방향을 따라서 일렬로 배치되어 있다. 기판 처리부군 (120) 은, 5 개의 처리부 (121, 122, 123, 124, 125) 를 구비한다. 처리부 (121 ∼ 125) 는, 기판 (W) 에 대해 여러 가지의 표면 처리를 실시하는 기판 처리 장치 (100) 의 주요부이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치 (100) 내에 있어서, 처리부 (121, 122, 123, 124, 125) 의 순으로 (+X) 측으로부터 배치된다. 처리부 (121, 122, 123, 124) 의 각각은 처리액을 저류하는 처리조 (10) 를 구비한다.
처리부 (121) 및 처리부 (123) 는, 각각, 동종 또는 이종의 약액을 저류하고, 그 약액 중에 복수의 기판 (W) 을 일괄하여 침지시켜 에칭 처리 등의 약액 처리를 실시한다. 또, 처리부 (122) 및 처리부 (124) 는, 각각, 린스액 (전형적으로는 순수) 을 저류하고, 그 린스액 중에 복수의 기판 (W) 을 일괄하여 침지시켜 린스 처리를 실시한다.
기판 처리부군 (120) 에 있어서, 처리부 (121) 와 처리부 (122) 가 쌍으로 되어 있고, 처리부 (123) 와 처리부 (124) 가 쌍으로 되어 있다. 그리고, 처리부 (121) 와 처리부 (122) 의 쌍에 전용 반송 기구인 1 개의 리프터 (20) 가 형성되어 있다. 리프터 (20) 는, 처리부 (121) 와 처리부 (122) 의 사이에서 X 방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 리프터 (20) 는, 처리부 (121) 및 처리부 (122) 의 각각에 있어서 승강 가능하게 되어 있다. 마찬가지로, 처리부 (123) 와 처리부 (124) 의 쌍에 전용 반송 기구인 1 개의 리프터 (20) 가 형성되어 있다.
리프터 (20) 는, 주반송 로봇 (180) 으로부터 수취한 복수의 기판 (W) 을 유지하여, 그 기판 (W) 을 처리부 (121) 의 처리조 (10) 에 저류된 약액 중에 침지시킨다. 약액 처리의 종료 후, 리프터 (20) 는, 처리부 (121) 로부터 기판 (W) 을 끌어올려 처리부 (122) 로 이송하고, 처리부 (122) 의 처리조에 저류된 린스액 중에 기판 (W) 을 침지시킨다. 린스 처리 종료 후, 리프터 (20) 는, 처리부 (122) 로부터 기판 (W) 을 끌어올려 주반송 로봇 (180) 에 전달한다. 처리부 (123) 및 처리부 (124) 에 있어서도, 동일한 리프터 (20) 의 동작이 실시된다.
처리부 (125) 는, 밀폐된 건조 챔버 내를 대기압 미만으로 감압하는 기구와, 당해 건조 챔버 내에 유기 용제 (예를 들면, 이소프로필알코올 (IPA)) 를 공급하는 기구와, 리프터 (20) 를 구비한다. 처리부 (125) 는, 리프터 (20) 에 의해 주반송 로봇 (180) 으로부터 수취한 기판 (W) 을 건조 챔버 내에 수용하고, 그 건조 챔버 내를 감압 분위기로 하면서, 기판 (W) 에 유기 용제를 공급하여 기판 (W) 을 건조시킨다. 건조 처리 후의 기판 (W) 은 리프터 (20) 를 통해 주반송 로봇 (180) 으로 전달된다.
전달 카세트 (170) 는, 대기 위치 (도 1 의 주반송 로봇 (180) 의 위치) 에 있는 주반송 로봇 (180) 의 하방에 배치된다. 전달 카세트 (170) 는, 도시 생략된 승강 스테이지를 구비한다. 당해 승강 스테이지는, 푸셔 (160) 로부터 수취한 기판 (W) 을 기립 자세인 채로 상승시켜 주반송 로봇 (180) 에 전달한다. 또한, 승강 스테이지는, 주반송 로봇 (180) 으로부터 수취한 기판 (W) 을 하강시켜 푸셔 (160) 에 전달한다.
주반송 로봇 (180) 은, 도 1 의 화살표 (AR1) 로 나타내는 바와 같이, X 방향을 따라서 슬라이드 이동으로 구성되어 있다. 주반송 로봇 (180) 은, 전달 카세트 (170) 의 상방의 대기 위치와 처리부 (121, 122, 123, 124, 125) 중 어느 것의 상방의 처리 위치와의 사이에서 기판 (W) 을 반송한다.
주반송 로봇 (180) 은, 복수의 기판 (W) 을 일괄하여 파지하는 한 쌍의 기판 척 (181) 을 구비하고 있다. 주반송 로봇 (180) 은, 한 쌍의 기판 척 (181) 의 간격을 좁힘으로써 복수의 기판 (W) 을 일괄하여 파지할 수 있고, 기판 척 (181) 의 간격을 넓힘으로써 파지 상태를 해제할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 주반송 로봇 (180) 은, 전달 카세트 (170) 의 승강 스테이지에 대해서 기판 (W) 의 주고 받기를 실시할 수 있음과 함께, 기판 처리부군 (120) 에 형성된 각 리프터 (20) 와도 기판 (W) 의 주고 받기를 실시할 수 있다.
다음으로, 기판 처리 장치 (100) 에 형성된 처리부 (121) 의 구성에 대해 설명한다. 여기서는, 처리부 (121) 에 대해 설명하지만, 처리부 (123) 도 동일한 구성을 구비한다. 도 2 는, 처리부 (121) 의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 처리부 (121) 는, 주로, 처리액을 저류하는 처리조 (10) 와, 복수 장의 기판 (W) 을 유지하여 상하로 승강하는 리프터 (20) 와, 처리조 (10) 내에 처리액을 공급하는 처리액 공급부 (30) 와, 처리조 (10) 로부터 처리액을 배출하는 배액부 (40) 와, 처리조 (10) 에 저류된 처리액 중에 기포를 공급하는 기포 공급부 (50) 와, 처리조 (10) 의 상부 개구를 개폐하는 덮개부 (80) 를 구비한다.
처리조 (10) 는, 석영 등의 내약성의 재료에 의해 구성된 저류 용기이다. 처리조 (10) 는, 처리액을 저류하여 그 내부에 기판 (W) 을 침지시키는 내조 (11) 와, 내조 (11) 의 상단 외주부에 형성된 외조 (12) 를 포함하는 이중조 구조를 갖는다. 내조 (11) 및 외조 (12) 는 각각 상향으로 개구된 상부 개구를 갖는다. 외조 (12) 의 상측 가장자리의 높이는, 내조 (11) 의 상측 가장자리의 높이보다 약간 높다. 내조 (11) 의 상단까지 처리액이 저류되어 있는 상태로 처리액 공급부 (30) 로부터 처리액이 추가로 공급되면, 내조 (11) 의 상부로부터 처리액이 흘러넘쳐 외조 (12) 로 오버플로우한다. 본 실시형태의 처리조 (10) 는 사용하는 처리액의 양을 저감한 액 절약 사양의 것으로, 내조 (11) 의 용량은 비교적 작다.
본 명세서에 있어서, 「처리액」이란 각종 약액 및 순수를 포함하는 개념의 용어이다. 약액으로는, 예를 들면, 에칭 처리를 실시하기 위한 액, 또는, 파티클을 제거하기 위한 액 등이 포함되고, 구체적으로는, TMAH (수산화테트라메틸암모늄), SC-1 액 (수산화암모늄과 과산화수소수와 순수의 혼합 용액), SC-2 액 (염산과 과산화수소수와 순수의 혼합 용액), 또는, 인산 등이 사용된다. 약액은, 순수에 의해 희석된 것도 포함한다. 본 실시형태에서는, 처리액으로서 TMAH 와 IPA (이소프로필알코올) 와 순수의 혼합액을 사용하고 있다.
리프터 (20) 는, 기판 (W) 을 유지하면서 상하로 반송하기 위한 반송 기구이다. 리프터 (20) 는, 연직 방향 (Z 방향) 으로 연장되는 배판 (背板) (22) 과, 배판 (22) 의 하단에서부터 수평 방향 (Y 방향) 으로 연장되는 3 개의 유지봉 (21) 을 갖는다. 배판 (22) 의 하단은 V 자형으로 형성되어 있다. 배판 (22) 의 하단에서부터 연장되는 3 개의 유지봉 (21) 의 각각에는 복수 (예를 들면, 50 개) 의 유지홈이 소정의 피치로 형성되어 있다. 복수의 기판 (W) 은, 각각의 주연부를 상기 유지홈에 끼워 맞춘 상태로 3 개의 유지봉 (21) 상에 서로 소정 간격을 두고 평행하게 기립 자세로 유지된다.
또한, 리프터 (20) 는, 도 2 에 있어서 개념적으로 나타낸 구동 기구 (24) 와 접속되어 승강 이동된다. 도 3 및 도 4 는, 리프터 (20) 의 승강 동작을 나타내는 도면이다. 덮개부 (80) 가 열려 있는 상태에서 구동 기구 (24) 를 동작시키면 리프터 (20) 가 상하로 이동하고, 리프터 (20) 에 유지된 기판 (W) 은 도 2 의 화살표 (AR21) 로 나타내는 바와 같이, 처리조 (10) 의 내부의 침지 위치 (도 4 의 위치) 와, 처리조 (10) 의 상방의 끌어올림 위치 (도 3 의 위치) 의 사이에서 승강 이동된다. 처리조 (10) 에 처리액이 저류된 상태로 기판 (W) 이 침지 위치로 하강됨으로써, 당해 처리액 중에 기판 (W) 이 침지되어 표면 처리가 실시된다. 즉, 처리시에는 리프터 (20) 는, 기판 (W) 을 유지하여, 처리조 (10) 에 저류된 처리액 중에 기판 (W) 을 침지시키는 기판 유지부로서 기능한다.
도 2 로 돌아와, 처리액 공급부 (30) 는, 노즐 (31) 및 거기에 처리액을 송급하는 배관계를 구비한다. 노즐 (31) 은, 처리조 (10) 의 내조 (11) 내의 저부에 배치된다. 노즐 (31) 의 바로 위에는 노즐 (31) 에 대향하도록 분산판 (15) 이 형성된다. 또한, 분산판 (15) 의 상방에는 정류판 (17) 이 형성되어 있다.
도 5 는, 노즐 (31), 분산판 (15) 및 정류판 (17) 을 처리조 (10) 의 저부에서 본 도면이다. 처리액 공급부 (30) 의 배관 (32) 의 선단 부분 (처리조 (10) 내로 연장되는 부분) 이 배관 (132) 을 구성한다. 배관 (132) 의 상측에 복수의 노즐 (31) 이 형성된다. 각 노즐 (31) 은, 배관 (132) 에 연통 접속되어 있다. 복수의 노즐 (31) 의 각각의 상방에 분산판 (15) 이 형성된다. 분산판 (15) 은 수평면에 평행하게 형성된 원판 형상의 부재이다. 노즐 (31) 은, 분산판 (15) 을 향해, 배관 (132) 으로부터 연직 상방으로 돌출 형성되어 있다. 분산판 (15) 의 더욱 상방에는 내조 (11) 의 수평 단면의 전체에 정류판 (17) 이 형성된다. 정류판 (17) 의 전체면에 복수의 처리액 구멍 (17a) 이 형성되어 있다.
배관 (132) 에 송급된 처리액은, 노즐 (31) 로부터 바로 위의 분산판 (15) 을 향해 토출된다. 처리조 (10) 에 처리액이 저류되어 있는 상태에서 노즐 (31) 로부터 상방을 향해 처리액이 토출되면, 그 처리액의 흐름이 분산판 (15) 에 부딪쳐 액의 압력이 분산되고, 처리액이 분산판 (15) 의 면을 따라서 수평 방향으로 퍼진다. 그리고, 분산판 (15) 에 의해 수평 방향으로 퍼진 처리액은, 정류판 (17) 의 복수의 처리액 구멍 (17a) 으로부터 상승하여 처리조 (10) 내에 하방에서 상방을 향하는 층류를 형성한다. 즉, 정류판 (17) 은, 처리조 (10) 내에 처리액의 층류를 형성한다.
도 2 로 돌아와, 노즐 (31) 에 처리액을 송급하는 배관계는, 배관 (32) 에 펌프 (33), 히터 (34), 필터 (35), 유량 조정 밸브 (36) 및 밸브 (37) 를 구비하여 구성된다. 펌프 (33), 히터 (34), 필터 (35), 유량 조정 밸브 (36) 및 밸브 (37) 는, 이 순서로 배관 (32) 의 상류에서 하류를 향해 (외조 (12) 에서 내조 (11) 를 향해) 배치된다.
배관 (32) 의 선단측은 처리조 (10) 내로 연장 형성되어 배관 (132) (도 5) 을 구성함과 함께, 배관 (32) 의 기단측은 외조 (12) 에 접속된다. 배관 (32) 은, 외조 (12) 로부터 흘러나온 처리액을 다시 내조 (11) 로 유도한다. 즉, 처리액 공급부 (30) 는, 처리조 (10) 내의 처리액을 순환시키는 것이다. 펌프 (33) 는, 외조 (12) 로부터 배관 (32) 으로 처리액을 배출시킴과 함께, 그 처리액을 노즐 (31) 로 보낸다. 히터 (34) 는, 배관 (32) 을 흐르는 처리액을 가열한다. 처리액으로서 인산 등을 사용하는 경우에는, 히터 (34) 에 의해 처리액을 가열하고, 승온된 처리액을 처리조 (10) 에 저류한다.
필터 (35) 는, 배관 (32) 을 흐르는 처리액을 여과하여 불순물 등을 제거한다. 유량 조정 밸브 (36) 는, 배관 (32) 을 흐르는 처리액의 유량을 조정한다. 밸브 (37) 는, 배관 (32) 의 유로를 개폐한다. 펌프 (33) 를 작동시키면서 밸브 (37) 를 개방함으로써, 외조 (12) 로부터 배출된 처리액이 배관 (32) 을 흘러 노즐 (31) 에 송급되고, 그 유량은 유량 조정 밸브 (36) 에 의해 규정된다.
배액부 (40) 는, 배관 (41) 및 밸브 (45) 를 포함한다. 배관 (41) 의 선단측은 처리조 (10) 의 내조 (11) 의 저벽에 접속된다. 배관 (41) 의 경로 도중에는 밸브 (45) 가 형성되어 있다. 배관 (41) 의 기단측은, 기판 처리 장치 (1) 가 설치되는 공장의 배액 설비에 접속되어 있다. 밸브 (45) 가 개방되면, 내조 (11) 내에 저류되어 있던 처리액이 내조 (11) 의 저부로부터 배관 (41) 으로 급속 배출되고, 배액 설비에서 처리된다.
처리액 공급부 (30) 는 처리조 (10) 내의 처리액을 순환시키지만, 예를 들면 배액부 (40) 에 의한 배액에 의해 처리액이 부족했을 때에는, 도시를 생략한 신액 공급 기구로부터 처리조 (10) 에 새로운 처리액이 공급된다. 구체적으로, 신액 공급 기구는 외조 (12) 또는 내조 (11) 로 약액을 공급하는 약액 공급부와 순수를 공급하는 순수 공급부를 구비한다. 약액 공급부가 처리조 (10) 에 약액을 공급함과 함께, 순수 공급부가 순수를 공급함으로써, 약액이 희석되게 된다.
기포 공급부 (50) 는, 복수 개의 기포 공급관 (51) (본 실시형태에서는 6 개) 및 그것들에 기체를 송급하는 배관계를 구비한다. 6 개의 기포 공급관 (51) 은, 처리조 (10) 의 내조 (11) 의 내부에 있어서, 정류판 (17) 의 상방, 또한, 리프터 (20) 에 의해 침지 위치에 유지된 기판 (W) 의 하방에 배치된다.
6 개의 기포 공급관 (51) 의 각각은, 상측에 일렬을 따라 도시 생략된 기포 구멍이 형성된 길이가 긴 원관상 (圓管狀) 부재이다. 기포 공급관 (51) 은, 처리액에 대한 내약품성을 갖는 재질, 예를 들어 PFA (퍼플루오로알콕시알칸), PEEK (폴리에테르에테르케톤), 또는 석영으로 형성된다 (본 실시형태에서는 PFA 를 사용).
6 개의 기포 공급관 (51) 에 기체를 송급하는 배관계는, 배관 (52), 기체 공급 기구 (53) 및 기체 공급원 (54) 을 포함한다. 6 개의 기포 공급관 (51) 의 각각에 1 개의 배관 (52) 의 선단측이 접속된다. 배관 (52) 의 기단측은 기체 공급원 (54) 에 접속되어 있다. 그리고, 배관 (52) 의 각각에 기체 공급 기구 (53) 가 형성된다. 즉, 6 개의 기포 공급관 (51) 의 각각에 대해 1 개의 기체 공급 기구 (53) 가 형성되어 있다. 기체 공급원 (54) 은, 각 배관 (52) 에 기체를 송출한다. 기체 공급 기구 (53) 는, 도시를 생략한 매스 플로 컨트롤러 및 개폐 밸브 등을 구비하고 있고, 배관 (52) 을 통하여 기포 공급관 (51) 에 기체를 송급함과 함께, 그 송급하는 기체의 유량을 조정한다.
6 개의 기포 공급관 (51) 에 기체가 송급되면, 각 기포 공급관 (51) 은 처리조 (10) 내에 저류되어 있는 처리액 중에 기체를 토출한다. 처리조 (10) 에 처리액이 저류된 상태로 6 개의 기포 공급관 (51) 으로부터 처리액 중에 기체를 공급하면, 그 기체는 기포가 되어 처리액 중을 상승한다. 기포 공급부 (50) 가 공급하는 기체는, 예를 들어 불활성 가스이다. 그 불활성 가스는, 예를 들어, 질소 또는 아르곤이다 (본 실시형태에서는 질소를 사용).
또한, 각 기포 공급관 (51) 에 형성된 복수의 기포 구멍의 각각은, 리프터 (20) 에 의해 유지된 인접하는 기판 (W) 과 기판 (W) 사이에 위치하도록 배치되어 있다. 따라서, 각 기포 공급관 (51) 에 형성된 복수의 기포 구멍으로부터 기체가 토출됨으로써 형성된 기포는 인접하는 기판 (W) 과 기판 (W) 의 사이를 상승하게 된다.
덮개부 (80) 는, 처리조 (10) 의 상부 개구를 개폐한다. 덮개부 (80) 가 닫힌 상태에서는 덮개부 (80) 는 처리조 (10) 의 상부 개구를 덮는다. 또한, 덮개부 (80) 가 열린 상태에서는 처리조 (10) 의 상부 개구가 개방되어, 리프터 (20) 에 의해 기판 (W) 을 침지 위치와 끌어올림 위치의 사이에서 승강시킬 수 있다.
도 6 은, 처리부 (121) 를 상방에서 본 평면도이다. 도 7 은, 처리부 (121) 를 측방에서 본 측면도이다. 덮개부 (80) 는, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 를 갖는다. 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 는 모두, 내약품성이 우수한 불소 수지의 일종인 PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌) 로 형성되어 있다. 덮개부 (80) 가 닫힌 상태에서는, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 의 쌍방에 의해 내조 (11) 의 전체의 상방이 덮인다. 또한, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 는 외조 (12) 의 일부의 상방을 덮는다. 또한, 외조 (12) 의 잔부 ((+Y) 측의 일부) 는 외조 커버 (14) 에 의해 덮여 있다.
제 1 덮개체 (81) 는 도 6 에 개념적으로 나타낸 제 1 개폐 기구 (83) 와 접속되어 있다. 마찬가지로, 제 2 덮개체 (82) 는 제 2 개폐 기구 (84) 와 접속되어 있다. 제 1 개폐 기구 (83) 및 제 2 개폐 기구 (84) 는 예를 들어 에어 실린더로 구성된다. 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 의 각각은, 제 1 개폐 기구 (83) 및 제 2 개폐 기구 (84) 에 의해 도 2 의 화살표 (AR22) 로 나타내는 바와 같이, Y 축 방향을 따른 회전축 둘레로 개폐 동작을 실시한다.
도 8 은, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 닫힌 상태를 나타내는 도면이다. 도 9 는, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 열린 상태를 나타내는 도면이다. 도 8 및 도 9 에는, 기포 공급관 (51) 및 노즐 (31) 등의 요소는 생략되어 있다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 닫힌 상태에서는, 처리조 (10) 에 저류된 처리액이 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 에 의해 외부 분위기로부터 차단되어, 처리액에 산소가 녹아드는 것이 억제된다. 한편, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 열린 상태에서는, 처리조 (10) 에 저류된 처리액이 외부 분위기와 접촉하고, 기판 (W) 의 승강이 가능해진다.
또한, 제 1 덮개체 (81) 의 내조 (11) 를 덮는 하면에는 펀칭판 (85) 이 장착되어 있다. 제 2 덮개체 (82) 의 내조 (11) 를 덮는 하면에는 펀칭판 (86) 이 장착되어 있다. 도 10 은, 펀칭판 (85, 86) 을 나타내는 평면도이다. 도 10 은, 덮개부 (80) 를 하측 ((-Z) 측) 에서 본 도면이다. 펀칭판 (85, 86) 은, 예를 들면 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 와 동일한 재질로 형성하면 된다. 펀칭판 (85) 에는, 복수의 구멍 (87) 이 상하로 관통하여 형성되어 있다. 마찬가지로, 펀칭판 (86) 에는, 복수의 구멍 (88) 이 상하로 관통하여 형성되어 있다. 제 1 실시형태의 구멍 (87, 88) 은 원통 형상이다. 구멍 (87, 88) 의 직경은 5 mm 이상 10 mm 이하이다. 제 1 실시형태에 있어서는, 펀칭판 (85, 86) 의 각각의 면 내에 균일한 밀도로 복수의 구멍 (87, 88) 이 형성되어 있다.
또한, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 펀칭판 (85, 86) 은 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 의 하면으로부터 소정의 간격을 두고 덮개부 (80) 의 하측에 장착된다. 구체적으로는, 예를 들면 소정 크기의 스페이서를 사이에 두고 펀칭판 (85, 86) 을 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 의 하면에 나사 고정에 의해 장착하도록 하면 된다. 이것에 의해, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 와 펀칭판 (85, 86) 의 사이에는 소정 간격의 간극이 형성되게 된다. 이 간극은 유체가 통과하는 유로 (91) 로서 기능한다. 즉, 펀칭판 (85, 86) 을 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 에 소정의 간격을 두고 장착하는 것에 의해, 펀칭판 (85, 86) 과 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 의 사이에 소정 폭의 유로 (91) 가 형성되는 것이다. 유로 (91) 와 복수의 구멍 (87, 88) 은 연통되어 있다.
제 1 실시형태에 있어서는, 유로 (91) 는 흡인부 (93) 에 의해 흡인 가능하게 구성되어 있다. 흡인부 (93) 로는, 예를 들어 진공 펌프를 사용할 수 있다. 흡인부 (93) 가 유로 (91) 의 기체를 흡인함으로써, 유로 (91) 내를 감압하여 부압으로 할 수 있다. 또한, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 는 개폐되기 때문에, 유로 (91) 와 흡인부 (93) 를 접속하는 배관은 가요성을 갖는 수지 재료로 형성된다. 또한, 제 1 실시형태에서는, 유로 (91) 의 일방측으로부터 흡인부 (93) 가 흡인을 실시한다.
제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 닫혔을 때에는, 펀칭판 (85, 86) 의 하면이 처리조 (10) 에 저류된 처리액의 액면에 잠긴다. 이것에 의해, 펀칭판 (85, 86) 과 처리액의 액면과의 사이에 존재하는 공기의 양을 크게 저감함과 함께, 처리액이 직접 공기와 접하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 닫힌 상태에 있어서, 내조 (11) 의 상단과 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 와의 사이에는 간극이 형성되어 있다. 이 간극을 통하여, 내조 (11) 로부터 외조 (12) 로 처리액이 오버플로우함과 함께, 기체도 유출된다.
또한, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 닫힌 상태에 있어서, 제 1 덮개체 (81) 의 선단 ((+X) 측 단부) 과 제 2 덮개체 (82) 의 선단 ((-X) 측 단부) 사이에 간극이 형성된다. 즉, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 닫혔을 때에, 그들은 밀접하는 것이 아니라, 쌍방의 사이에 간극이 존재하는 것이다. 당해 간극은 굴곡되어 있다.
제어부 (70) 는, 기판 처리 장치 (100) 에 형성된 여러 가지 동작 기구를 제어한다. 제어부 (70) 는, 처리부 (121) 의 동작도 제어한다. 제어부 (70) 의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 동일하다. 즉, 제어부 (70) 는, 각종 연산 처리를 실시하는 회로인 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 판독 출력 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 자유롭게 읽고 쓰기할 수 있는 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억해 두는 기억부 (예를 들면, 자기 디스크 또는 SSD) 를 구비하고 있다. 제어부 (70) 는, 처리액 공급부 (30) 의 밸브 (37) 나 기체 공급 기구 (53) 등과 전기적으로 접속되어 있고, 이들의 동작을 제어한다.
또, 제어부 (70) 의 기억부에는, 기판 (W) 을 처리하는 순서 및 조건을 정한 레시피 (이하 「처리 레시피」라고 한다) 가 기억되어 있다. 처리 레시피는, 예를 들면, 장치의 오퍼레이터가 GUI 를 통해 입력하여 기억부에 기억시킴으로써, 기판 처리 장치 (100) 에 취득된다. 혹은, 복수의 기판 처리 장치 (100) 를 관리하는 호스트 컴퓨터로부터 기판 처리 장치 (100) 에 처리 레시피가 통신에 의해 넘겨져서 기억부에 기억되어도 된다. 제어부 (70) 는, 기억부에 저장되어 있는 처리 레시피의 기술에 기초하여, 기체 공급 기구 (53) 등의 동작을 제어함으로써, 처리 레시피에 기술된 대로 기판 (W) 의 표면 처리를 진행시킨다.
이어서, 상기 구성을 갖는 처리부 (121) 에 있어서의 처리 동작에 대해 설명한다. 본 실시형태의 처리부 (121) 에 있어서는, 처리조 (10) 의 내조 (11) 로부터 외조 (12) 로 처리액이 오버플로우하고, 외조 (12) 로부터 흘러나온 처리액이 내조 (11) 로 되돌아옴으로써 처리액이 순환하고 있다. 구체적으로는, 외조 (12) 로부터 배관 (32) 으로 흘러나온 처리액은, 펌프 (33) 에 의해 노즐 (31) 로 보내진다. 이 때, 배관 (32) 을 흐르는 처리액은 필요에 따라 히터 (34) 에 의해 가열된다. 또, 배관 (32) 을 흐르는 처리액의 유량은 유량 조정 밸브 (36) 에 의해 규정된다. 또한, 필요에 따라 배액부 (40) 가 처리조 (10) 로부터 사용이 끝난 처리액을 배출함과 함께, 신액 공급 기구가 처리조 (10) 에 신액을 공급한다. 본 실시형태에서는 처리액으로서 강알칼리성의 TMAH 와 IPA 와 순수의 혼합액을 사용하여, TMAH 에 의한 폴리실리콘의 에칭 처리를 실시한다. TMAH 을 사용한 폴리실리콘의 에칭 처리에서는, 처리액 중의 용존 산소 농도가 높아지면 에칭 레이트가 저하되는 것이 알려져 있어, 처리액 중에 용존하는 산소량을 적게 하는 것이 중요해진다.
노즐 (31) 에 송급된 처리액은, 노즐 (31) 로부터 내조 (11) 내의 상방을 향해 토출된다. 노즐 (31) 로부터 토출된 처리액은, 분산판 (15) 에 부딪쳐 분산판 (15) 의 면을 따라 수평 방향으로 퍼진다. 분산판 (15) 에 의해 수평 방향으로 퍼진 처리액은, 정류판 (17) 에 도달하여 복수의 처리액 구멍 (17a) 을 통과하고, 그 처리액 구멍 (17a) 으로부터 상승하여 상방을 향하는 층류를 내조 (11) 내에 형성한다. 내조 (11) 의 상단에까지 도달한 처리액은 외조 (12) 로 오버플로우하여 흘러든다.
처리조 (10) 내에 상승하는 처리액의 층류가 형성되어 있는 상태로 기판 (W) 이 처리액 중에 침지된다. 구체적으로는, 주반송 로봇 (180) 에 의해 반송되어 온 복수의 기판 (W) 을 리프터 (20) 가 처리조 (10) 상방의 끌어올림 위치에서 수취한다. 기판 (W) 은 3 개의 유지봉 (21) 상에 재치되어 리프터 (20) 에 유지된다. 계속해서, 제어부 (70) 는, 구동 기구 (24) 를 동작시켜 리프터 (20) 를 하강시키고, 기판 (W) 을 처리조 (10) 내의 침지 위치로 하강시켜 처리액 중에 기판 (W) 을 침지시킨다. 이 때에는, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 열린 상태가 되어 처리조 (10) 의 상부 개구가 개방되어 있다 (도 9 참조).
리프터 (20) 가 하강을 정지하고 기판 (W) 을 침지 위치에 유지한 후, 제어부 (70) 가 제 1 개폐 기구 (83) 및 제 2 개폐 기구 (84) 를 동작시켜 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 를 닫는다 (도 8 참조). 이것에 의해, 처리조 (10) 의 상부 개구가 덮개부 (80) 에 의해 덮여, 처리조 (10) 에 저류된 처리액이 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 에 의해 외부 분위기로부터 차단되어 처리액에 산소가 녹아드는 것이 억제된다.
또한, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 닫혔을 때에는, 펀칭판 (85, 86) 의 적어도 하면이 처리액 중에 침지된다. 이것에 의해, 처리액의 액면과 덮개부 (80) 와의 사이에 체류하는 공기의 양이 적어져, 처리액에 산소가 녹아드는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 단, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 닫힌 상태에 있어서도, 펀칭판 (85, 86) 의 높이 위치는 침지 위치에 유지되어 있는 기판 (W) 의 상단의 높이 위치보다 높다.
처리조 (10) 내에 처리액의 층류가 형성되어 있는 상태로 리프터 (20) 에 의해 기판 (W) 이 침지 위치에 유지됨으로써, 기판 (W) 과 기판 (W) 의 사이에 처리액의 층류가 흐른다. 이로써, 기판 (W) 의 표면이 처리액에 노출되게 되고, 기판 (W) 의 표면 처리 (본 실시형태에서는 에칭 처리) 가 진행된다.
또한, 기포 공급부 (50) 의 기체 공급 기구 (53) 가 대응하는 기포 공급관 (51) 에 기체 (질소) 를 송급한다. 기포 공급관 (51) 에 송급된 기체는, 기포 공급관 (51) 의 상측에 형성된 복수의 기포 구멍으로부터 처리액 중에 토출되어 기포를 형성한다. 복수의 기포 구멍은, 리프터 (20) 에 의해 유지된 인접하는 기판 (W) 과 기판 (W) 의 사이에 위치하도록 배치되어 있기 때문에, 기포 공급관 (51) 으로부터 토출된 기포는 인접하는 기판 (W) 과 기판 (W) 의 사이를 상승한다. 즉, 기판 (W) 의 표면의 근방을 다수의 기포가 상승하게 된다.
도 11 은, 처리부 (121) 에 있어서의 기판 (W) 의 처리를 나타내는 도면이다. 제 1 실시형태와 같이, TMAH 를 사용한 에칭 처리를 실시하는 경우에는, 처리액 중의 용존 산소 농도가 낮아질수록 에칭 레이트가 높아진다. 복수 개의 기포 공급관 (51) 으로부터 질소의 기포를 처리액 중에 공급하면, 처리액 중의 용존 산소가 질소로 치환됨으로써 용존 산소 농도가 저하되고, 그 결과 기판 (W) 의 에칭 레이트를 높일 수 있다.
6 개의 기포 공급관 (51) 으로부터 토출된 질소의 기포는 처리액 중을 상승하여 액면에 도달한다. 여기서, 펀칭판 (85, 86) 을 형성하고 있지 않으면, 다량의 기포가 덮개부 (80) 에 부착되어 처리액과 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 의 계면에 체류하고, 기판 (W) 의 상단부 근방이 기포와 접촉하게 된다. 그렇게 되면, 그 기판 (W) 의 상단부 근방은, 처리액이 접촉하지 않게 되기 때문에, 에칭되지 않게 된다. 그 결과, 기판 (W) 의 에칭 처리의 면내 균일성이 손상될 우려가 있다. 특히, 본 실시형태에서는, 처리액 중에 IPA 가 함유되어 있기 때문에, 기포가 소멸되기 어려워, 기포가 체류하기 쉽다.
그래서, 제 1 실시형태에 있어서는, 제 1 덮개체 (81) 의 하면에 복수의 구멍 (87) 을 형성한 펀칭판 (85) 을 장착함과 함께, 제 2 덮개체 (82) 의 하면에 복수의 구멍 (88) 을 형성한 펀칭판 (86) 을 장착하고 있다. 처리액과 펀칭판 (85) 및 펀칭판 (86) 의 계면에 도달한 질소의 기포는, 펀칭판 (85) 의 복수의 구멍 (87) 또는 펀칭판 (86) 의 복수의 구멍 (88) 으로부터 유로 (91) 에 방출된다. 처리액 중의 기포의 직경이 약 4 mm 인 것에 비해, 구멍 (87, 88) 의 직경은 5 mm ∼ 10 mm 이기 때문에, 기포는 구멍 (87, 88) 을 용이하게 통과할 수 있다.
특히, 제 1 실시형태에서는, 유로 (91) 는 흡인부 (93) 에 의해 감압되어 부압으로 되어 있다. 이 때문에, 처리액과 펀칭판 (85) 및 펀칭판 (86) 의 계면에 도달한 질소의 기포는, 구멍 (87) 또는 구멍 (88) 으로부터 강제적으로 빨려 들어가 유로 (91) 에 방출되게 된다. 유로 (91) 에 방출된 질소는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 흡인부 (93) 에 의해 흡인되는 방향 (도 11 의 예에서는 (+X) 측을 향하는 방향) 으로 유로 (91) 안을 흘러 처리조 (10) 의 외부로 배출된다.
이와 같이 함으로써, 처리액과 펀칭판 (85) 및 펀칭판 (86) 의 계면에 도달한 기포는 원활하게 처리조 (10) 의 외부로 배출되게 되어, 기포와 기판 (W) 의 일부분이 접촉하여 당해 일부분의 에칭이 저해되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 1 덮개체 (81) 와 펀칭판 (85) 및 제 2 덮개체 (82) 와 펀칭판 (86) 에 의해 처리액의 액면을 덮고 있기 때문에, 외부 분위기로부터 처리액 중에 산소가 녹아드는 것을 억제할 수도 있다. 그 결과, 분위기로부터의 산소의 혼입을 억제하면서, 기포를 원활하게 배출하여 에칭 처리의 면내 균일성의 저하를 억제할 수 있다.
소정 시간의 에칭 처리가 종료된 후, 제어부 (70) 는, 제 1 개폐 기구 (83) 및 제 2 개폐 기구 (84) 를 동작시켜 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 를 연다. 계속해서, 제어부 (70) 는, 구동 기구 (24) 를 동작시켜 리프터 (20) 를 상승시키고, 처리조 (10) 로부터 기판 (W) 을 끌어 올린다. 이어서, 주반송 로봇 (180) 이 리프터 (20) 로부터 처리 후의 기판 (W) 을 수취한다. 이상과 같이 하여 처리부 (121) 에 있어서의 일련의 처리가 완료된다.
그래서, 제 1 실시형태에 있어서는, 제 1 덮개체 (81) 의 하면에 복수의 구멍 (87) 을 형성한 펀칭판 (85) 을 장착함과 함께, 제 2 덮개체 (82) 의 하면에 복수의 구멍 (88) 을 형성한 펀칭판 (86) 을 장착하고 있다. 기판 (W) 의 표면 처리를 실시할 때에는, 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 가 닫히고, 제 1 덮개체 (81) 및 펀칭판 (85) 그리고 제 2 덮개체 (82) 및 펀칭판 (86) 에 의해 처리액의 액면을 덮음으로써, 처리액 중에 외부 분위기로부터 산소가 녹아드는 것을 억제하고 있다. 또한, 펀칭판 (85) 및 펀칭판 (86) 의 하면이 처리액 중에 침지됨으로써, 처리액의 액면과 펀칭판 (85) 및 펀칭판 (86) 의 사이에 체류하는 공기의 양을 가능한 한 적게 하여 처리액 중에 산소가 녹아드는 것을 더욱 억제하고 있다. 이것에 의해, 특히 기판 (W) 의 상부에서의 에칭 레이트의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 복수의 기포 공급관 (51) 으로부터 토출되어 처리액 중을 상승한 질소의 기포는, 처리액과 펀칭판 (85) 및 펀칭판 (86) 의 계면에 도달한다. 당해 계면에 도달한 질소의 기포는, 펀칭판 (85) 에 형성된 복수의 구멍 (87) 또는 펀칭판 (86) 에 형성된 복수의 구멍 (88) 으로부터 유로 (91) 에 방출된다. 특히, 흡인부 (93) 에 의해 유로 (91) 에 부압이 작용하고 있기 때문에, 질소의 기포는 구멍 (87) 또는 구멍 (88) 으로부터 강제적으로 빨려 들어가 유로 (91) 에 정체됨없이 방출되게 된다. 유로 (91) 에 방출된 질소는, 유로 (91) 내를 통과하여 처리조 (10) 의 외부로 원활하게 배출된다. 이것에 의해, 당해 계면에 있어서의 기포의 체류를 없애서 기포와 기판 (W) 의 일부가 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 기판 (W) 의 전체면에 균일하게 처리액이 접촉하게 되어, 에칭 처리의 면내 균일성을 유지할 수 있다. 즉, 처리액에 덮개부 (80) 를 담근 상태로 질소의 기포를 공급해도 처리의 균일성 저하를 억제할 수 있는 것이다.
<제 2 실시형태>
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 도 12 는, 제 2 실시형태의 처리부 (121) 의 요부 구성을 나타내는 도면이다. 도 12 에 있어서, 제 1 실시형태 (도 8 등) 와 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다. 제 2 실시형태에 있어서는, 유로 (91) 로부터 기체를 흡인하는 흡인부 (93) 에 더하여 유로 (91) 에 기체를 공급하는 급기부 (95) 를 추가로 구비하고 있다.
제 2 실시형태에 있어서도, 펀칭판 (85, 86) 과 제 1 덮개체 (81) 및 제 2 덮개체 (82) 와의 사이에 유로 (91) 가 형성되어 있다. 급기부 (95) 는, 예를 들어 질소 가스를 유로 (91) 에 공급한다. 급기부 (95) 로는, 예를 들면 블로어를 사용할 수 있다. 또한, 급기부 (95) 가 공급하는 기체는 질소 가스에 한정되는 것이 아니라 불활성 가스이면 된다 (예를 들면, 아르곤이나 헬륨이어도 된다).
급기부 (95) 와 흡인부 (93) 는 유로 (91) 를 통해 반대측에 형성되어 있다. 즉, 유로 (91) 의 일방측에 급기부 (95) 가 접속됨과 함께, 그 반대측에 흡인부 (93) 가 접속된다. 따라서, 급기부 (95) 가 유로 (91) 에 질소 가스를 공급하는 방향과 흡인부 (93) 가 유로 (91) 로부터 흡인을 실시하는 방향은 동일하며, 어느 것이나 도 12 의 예에서는 (+X) 측을 향하는 방향이다.
유로 (91) 의 일방측으로부터 급기부 (95) 가 질소 가스를 공급하면서, 유로 (91) 의 반대측으로부터 흡인부 (93) 가 흡인을 실시함으로써, 유로 (91) 에는 도 12 중의 화살표 (AR12) 로 나타내는 바와 같은 고속의 질소 가스류가 형성된다. 이러한 고속의 질소 가스류가 유로 (91) 내에 형성됨으로써, 유로 (91) 가 아스피레이터와 같이 기능하여, 복수의 구멍 (87) 및 구멍 (88) 에 부압이 작용한다. 이것에 의해, 처리액과 펀칭판 (85) 및 펀칭판 (86) 의 계면에 도달한 질소의 기포는, 구멍 (87) 또는 구멍 (88) 으로부터 강제적으로 빨려 들어가게 되어, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 급기부 (95) 를 형성하는 것 이외의 제 2 실시형태의 처리부 (121) 의 구성 및 처리 동작은 제 1 실시형태와 동일하다.
<제 3 실시형태>
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 도 13 은, 제 3 실시형태의 펀칭판 (185) 을 나타내는 평면도이다. 제 1 실시형태에서는 펀칭판 (85, 86) 의 각각의 면 내에 균일한 밀도로 복수의 구멍 (87, 88) 이 형성되어 있었지만, 제 3 실시형태에서는 펀칭판 (185) 의 영역에 따라 구멍 (188) 을 형성하는 밀도가 상이하다.
제 3 실시형태에 있어서는, 펀칭판 (185) 의 주연부 영역 (186) 에 형성된 구멍 (188) 의 밀도가 중앙부 영역 (187) 에 형성된 구멍 (188) 의 밀도보다 높다. 즉, 주연부 영역 (186) 에는 중앙부 영역 (187) 과 비교하여 고밀도로 구멍 (188) 이 형성되어 있다.
처리액의 액면에까지 도달한 기포는 처리조 (10) 의 주연부를 향하여 유동하는 경향을 나타낸다. 제 3 실시형태의 펀칭판 (185) 이라면, 주연부 영역 (186) 에 고밀도로 구멍 (188) 이 형성되어 있기 때문에, 처리조 (10) 의 주연부를 향하여 유동하는 기포를 효율적으로 빨아들이는 것이 가능해진다. 또한, 흡인부 (93) 에 의해 발생하는 부압은 펀칭판 (185) 의 중앙부 영역 (187) 에 비해 주연부 영역 (186) 에 보다 강하게 작용하기 때문에, 주연부 영역 (186) 에 고밀도로 구멍 (188) 을 형성하도록 하면, 보다 효율적으로 기포를 빨아들일 수 있다. 펀칭판 (185) 을 제외한 제 3 실시형태의 처리부 (121) 의 구성 및 처리 동작은 제 1 실시형태와 동일하다.
<제 4 실시형태>
다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 대해 설명한다. 도 14 는, 제 4 실시형태의 펀칭판 (285) 의 부분 단면도이다. 제 1 실시형태에서는 펀칭판 (85, 86) 에 원통상의 구멍 (87, 88) 을 형성하고 있었지만, 제 4 실시형태에서는 펀칭판 (285) 에 원뿔대 형상의 복수의 구멍 (287) 을 형성하고 있다.
제 4 실시형태에 있어서는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 펀칭판 (285) 에 형성된 복수의 구멍 (287) 의 각각에, 상측을 향할수록 구멍 직경이 작아지는 테이퍼면 (289) 이 형성되어 있다. 즉, 복수의 구멍 (287) 의 각각은 원뿔대 형상으로 되어 있다.
처리액과 펀칭판 (285) 의 계면에까지 도달한 기포는 테이퍼면 (289) 에 의해 비스듬한 상방으로 유도되어, 보다 원활하게 구멍 (287) 으로부터 빨려 들어가게 된다. 이것에 의해, 처리액과 펀칭판 (285) 의 계면에 있어서의 기포의 체류를 확실하게 없애 기포와 기판 (W) 의 접촉을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 펀칭판 (285) 을 제외한 제 4 실시형태의 처리부 (121) 의 구성 및 처리 동작은 제 1 실시형태와 동일하다.
<제 5 실시형태>
다음으로, 본 발명의 제 5 실시형태에 대해 설명한다. 도 15 는, 제 5 실시형태의 덮개부 (80) 및 펀칭판 (385) 의 구성을 나타내는 도면이다. 제 5 실시형태에서는 덮개부 (80) 에도 복수의 통기 구멍 (99) 을 형성하고 있다.
제 5 실시형태에 있어서도, 펀칭판 (385) 과 덮개부 (80) 의 사이에는 소정 폭의 유로 (91) 가 형성되어 있다. 펀칭판 (385) 에는, 복수의 구멍 (387) 이 형성되어 있다. 한편, 덮개부 (80) 에도, 복수의 통기 구멍 (99) 이 형성되어 있다. 구멍 (387) 및 통기 구멍 (99) 은 유로 (91) 와 연통되어 있다.
처리액과 펀칭판 (387) 의 계면에 도달한 질소의 기포는, 복수의 구멍 (387) 으로부터 빨려 들어가 유로 (91) 에 방출된다. 제 5 실시형태에 있어서는, 유로 (91) 에 방출된 질소가 덮개부 (80) 에 형성된 복수의 통기 구멍 (99) 으로부터 처리조 (10) 의 외부로 배출된다. 이것에 의해, 처리액과 펀칭판 (385) 의 계면에 있어서의 기포의 체류를 없애 기포와 기판 (W) 의 접촉을 방지할 수 있다. 또한, 통기 구멍 (99) 으로부터 질소가 유출됨으로써, 통기 구멍 (99) 으로부터 외부 분위기의 산소가 역류하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 처리액 중에 산소가 녹아들어 용존 산소 농도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
통기 구멍 (99) 은 구멍 (387) 의 바로 위에 형성하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 구멍 (387) 으로부터 빨아들인 기포를 보다 원활하게 통기 구멍 (99) 으로부터 배출하는 것이 가능해진다. 단, 그 반면, 통기 구멍 (99) 으로부터 구멍 (387) 을 통하여 처리액에 산소가 녹아들 우려도 높아진다. 도 15 와 같이, 구멍 (387) 의 바로 위 위치와는 상이한 위치에 통기 구멍 (99) 을 형성하도록 하면, 통기 구멍 (99) 으로부터 구멍 (387) 을 통한 산소의 역류를 보다 억제할 수 있다. 덮개부 (80) 에 통기 구멍 (99) 을 형성하는 점 이외의 잔여의 처리부 (121) 의 구성 및 처리 동작은 제 1 실시형태와 동일하다.
<변형예>
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 이 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상기 서술한 것 이외에 다양한 변경을 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 각 실시형태에 있어서는 흡인부 (93) 를 형성하고, 그것에 더하여 제 2 실시형태에서는 급기부 (95) 를 형성하고 있었지만, 흡인부 (93) 및 급기부 (95) 는 필수 요소는 아니다. 즉, 흡인부 (93) 및 급기부 (95) 를 형성하지 않아도, 복수의 구멍을 형성한 펀칭판을 덮개부의 하면에 장착하도록 하면, 처리액과 펀칭판의 계면에 도달한 기포를 구멍으로부터 유로로 빠져나가게 하여 당해 계면에 있어서의 기포의 체류를 없앨 수 있다. 무엇보다, 상기 각 실시형태와 같이, 흡인부 (93) 를 형성하여 유로 (91) 에 부압을 작용시키도록 하는 것이 보다 원활하게 구멍으로부터 기포를 빨아들일 수 있다.
또한, 제 2 실시형태에 있어서는, 유로 (91) 의 일방측에 급기부 (95) 를 형성함과 함께, 그 반대측에 흡인부 (93) 를 형성하고 있었지만, 이것 대신에 유로 (91) 의 양측에 흡인부 (93) 를 형성하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 보다 강한 부압을 유로 (91) 에 작용시킬 수 있어, 구멍으로부터 기포를 효과적으로 빨아들일 수 있다.
1 : 기판 처리 장치
10 : 처리조
11 : 내조
12 : 외조
15 : 분산판
17 : 정류판
20 : 리프터
22 : 배판
30 : 처리액 공급부
31 : 노즐
50 : 기포 공급부
51 : 기포 공급관
53 : 기체 공급 기구
70 : 제어부
80 : 덮개부
81 : 제 1 덮개체
82 : 제 2 덮개체
85, 86, 185, 285, 385 : 펀칭판
87, 88, 188, 287, 387 : 구멍
91 : 유로
93 : 흡인부
95 : 급기부
99 : 통기 구멍
186 : 주연부 영역
187 : 중앙부 영역
289 : 테이퍼면
W : 기판

Claims (6)

  1. 기판에 대해 처리액에 의한 표면 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서,
    처리액을 저류하는 처리조와,
    상기 처리조 내에 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
    기판을 유지하고, 상기 처리조에 저류된 처리액 중에 상기 기판을 침지하는 기판 유지부와,
    상기 처리조의 내부에 배치되고, 상기 기판 유지부에 유지된 상기 기판의 하방으로부터 상기 처리조에 저류된 처리액에 기포를 공급하는 관상의 기포 공급관과,
    상기 처리조의 상부 개구를 덮는 덮개부와,
    상기 덮개부의 하측에 상기 덮개부의 하면으로부터 소정의 간격을 두고 장착되고, 복수의 구멍이 형성된 펀칭판을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펀칭판의 주연부에 형성된 구멍의 밀도는 중앙부에 형성된 구멍의 밀도보다 높은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개부와 상기 펀칭판의 사이에 형성된 유로로부터 기체를 흡인하는 흡인부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 덮개부와 상기 펀칭판의 사이에 형성된 상기 유로에 기체를 공급하는 급기부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 구멍에는, 상측을 향할수록 구멍 직경이 작아지는 테이퍼면이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개부에 복수의 배기 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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