KR102714577B1 - 기판 처리 방법 - Google Patents

Abstract

[과제] 에칭 프로파일의 자유도를 높인다.
[해결 수단] 기판 처리 방법은, 기판을 회전시키는 공정과, 회전하고 있는 기판의 중앙부에, 중앙 노즐을 이용하여 제1의 처리액을 토출하는 공정과, 회전하고 있는 기판의, 중앙부를 평면에서 볼 때 둘러싸는 주연부에, 주연 노즐을 이용하여 제2의 처리액을 토출하는 공정을 구비하고, 주연 노즐은, 기판의 주면에 대해 경사지는 방향으로부터, 기판의 회전의 순방향을 따라 제2의 처리액을 토출하고, 주연 노즐은, 평면에서 볼 때 기판의 중심과 중앙 노즐을 잇는 선으로부터 기판의 회전의 순방향으로 반주 나아간 위치 이후의 기판의 주연부에, 제2의 처리액을 토출한다.

Description

기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING METHOD}

본원 명세서에 개시되는 기술은, 기판 처리 방법에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, 유기 EL(electroluminescence) 표시 장치 등의 flat panel display(FPD)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 또는, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.

종래부터, 반도체 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 칭한다)의 제조 공정에서는, 기판 처리 장치를 이용하여 기판에 대해 여러 가지 처리가 행해지고 있다. 당해 처리에는, 당해 기판의 상면을 제거하는 에칭 처리가 포함된다.

일본국 특허 6064875호 공보

상기의 에칭 처리에 있어서는, 여러 가지 에칭 프로파일의 요청이 있다. 예를 들면, 전(前)공정에서의 에칭의 불균일을 상쇄하는 에칭 프로파일이 요구되는 경우도 있다.

그렇다면, 예를 들면, 기판의 중앙부와 주연부에서 에칭 프로파일이 크게 상이한 에칭 처리를 행함으로써, 에칭의 불균일을 상쇄하면서 기판 처리를 행하는 것을 생각할 수 있다.

본원 명세서에 개시되는 기술은, 이상으로 기재된 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 기판 처리에 있어서의 에칭 프로파일의 자유도를 높이기 위한 기술이다.

본원 명세서에 개시되는 기판 처리 방법에 관한 기술의 제1의 양태는, 기판 유지부에 유지되어 있는 기판을 회전시키는 공정과, 회전하고 있는 상기 기판의 중앙부에, 중앙 노즐을 이용하여 제1의 처리액을 토출하는 공정과, 회전하고 있는 상기 기판의, 상기 중앙부를 평면에서 볼 때 둘러싸는 주연부에, 주연 노즐을 이용하여 제2의 처리액을 토출하는 공정을 구비하고, 상기 주연 노즐은, 상기 기판의 주면에 대해 경사지는 방향으로부터, 상기 기판의 회전의 순방향을 따라 상기 제2의 처리액을 토출하고, 상기 주연 노즐은, 평면에서 볼 때 상기 기판의 중심과 상기 중앙 노즐을 잇는 선으로부터 상기 기판의 회전의 순방향으로 반주(半周) 나아간 위치 이후의 상기 기판의 주연부에, 상기 제2의 처리액을 토출한다.

본원 명세서에 개시되는 기술의 제2의 양태는, 기판 유지부에 유지되어 있는 기판을 회전시키는 공정과, 회전하고 있는 상기 기판의 중앙부에, 중앙 노즐을 이용하여 제1의 처리액을 토출하는 공정과, 회전하고 있는 상기 기판의 주연부에, 주연 노즐을 이용하여 제2의 처리액을 토출하는 공정과, 상기 제2의 처리액의 액막의, 상기 기판의 주연부에 있어서의 경방향의 폭인 액막 폭을 검지하는 공정과, 검지된 상기 액막 폭에 의거하여, 회전하고 있는 상기 기판의 회전수 및 상기 주연 노즐로부터의 상기 제2의 처리액의 토출량을 제어하는 공정을 구비하고, 상기 주연 노즐은, 상기 기판의 주면에 대해 경사지는 방향으로부터, 상기 기판의 회전의 순방향을 따라 상기 제2의 처리액을 토출한다.

본원 명세서에 개시되는 기술의 제3의 양태는, 제1 또는 2의 양태에 관련하여, 상기 주연 노즐은, 상기 제1의 처리액의 액막이 상기 기판의 중앙부에 형성된 후에, 상기 제2의 처리액을 토출한다.

본원 명세서에 개시되는 기술의 제4의 양태는, 제1 내지 3 중 어느 하나의 양태에 관련하여, 상기 제1의 처리액과 상기 제2의 처리액이 상이한 종류의 처리액이다.

본원 명세서에 개시되는 기술의 제5의 양태는, 제1 내지 4 중 어느 하나의 양태에 관련하여, 상기 중앙 노즐은, 상기 기판의 상기 경방향으로 요동 가능하다.

본원 명세서에 개시되는 기술의 제1 내지 5의 양태에 의하면, 기판 처리에 있어서의 에칭 프로파일의 자유도를 높일 수 있다.

또, 본원 명세서에 개시되는 기술에 관련된 목적과, 특징과, 국면과, 이점은, 이하에 나타내어지는 상세한 설명과 첨부 도면에 의해, 더욱 명백하게 된다.

도 1은, 실시의 형태에 관한, 기판 처리 장치의 구성의 예를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는, 기판 처리 장치의 제어 장치의 구성의 예를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 실시의 형태에 관한 기판 처리 장치에 있어서의, 처리 유닛 및 그에 관련된 구성의 예를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 4는, 주연 노즐과 기판의 위치 관계의 예를 나타내는 측면도이다.
도 5는, 중앙 노즐 및 주연 노즐의, 기판의 상면에 있어서의 위치 관계의 예를 나타내는 평면도이다.
도 6은, 기판 처리 장치의 동작 중, 처리 유닛에 있어서의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 7은, 중앙 노즐 및 주연 노즐의, 기판의 상면에 있어서의 위치 관계의 예를 나타내는 평면도이다.
도 8은, 중앙 노즐 및 주연 노즐의, 기판의 상면에 있어서의 위치 관계의 예를 나타내는 평면도이다.
도 9는, 주연 노즐로부터 토출된 처리액의 액막 폭의 예를 나타내는 평면도이다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하면서 실시의 형태에 대해 설명한다. 이하의 실시의 형태에서는, 기술의 설명을 위해 상세한 특징 등도 나타내어지는데, 그들은 예시이며, 실시의 형태가 실시 가능하게 되기 위해 그들 전부가 반드시 필수의 특징은 아니다.

또한, 도면은 개략적으로 나타내어지는 것이며, 설명의 편의를 위해, 적절히, 구성의 생략, 또는, 구성의 간략화가 도면에 있어서 이루어지는 것이다. 또, 상이한 도면에 각각 나타내어지는 구성 등의 크기 및 위치의 상호 관계는, 반드시 정확하게 기재되는 것은 아니며, 적절히 변경될 수 있는 것이다. 또, 단면도가 아닌 평면도 등의 도면에 있어서도, 실시의 형태의 내용을 이해하는 것을 용이하게 하기 위해, 해칭이 붙여지는 경우가 있다.

또, 이하에 나타내어지는 설명에서는, 동일한 구성요소에는 같은 부호를 붙여 도시하고, 그들의 명칭과 기능에 대해서도 동일한 것으로 한다. 따라서, 그들에 대한 상세한 설명을, 중복을 피하기 위해 생략하는 경우가 있다.

또, 이하에 기재되는 설명에 있어서, 어느 구성요소를 「구비하다」, 「포함하다」 또는 「갖는다」 등으로 기재되는 경우, 특별히 언급이 없는 한은, 다른 구성요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.

또, 이하에 기재되는 설명에 있어서, 「제1의」 또는 「제2의」 등의 서수가 이용되는 경우가 있어도, 이러한 용어는, 실시의 형태의 내용을 이해하는 것을 용이하게 하기 위해 편의상 이용되는 것이며, 이러한 서수에 의해 발생할 수 있는 순서 등에 한정되는 것은 아니다.

또, 이하에 기재되는 설명에 있어서의, 상대적 또는 절대적인 위치 관계를 나타내는 표현, 예를 들면, 「한방향으로」, 「한방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 또는 「동축」 등은, 특별히 언급이 없는 한은, 그 위치 관계를 엄밀하게 나타내는 경우, 및, 공차 또는 같은 정도의 기능이 얻어지는 범위에 있어서 각도 또는 거리가 변위하고 있는 경우를 포함하는 것으로 한다.

또, 이하에 기재되는 설명에 있어서, 동등한 상태인 것을 나타내는 표현, 예를 들면, 「동일」, 「동등하다」, 「균일」 또는 「균질」 등은, 특별히 언급이 없는 한은, 엄밀하게 동등한 상태인 것을 나타내는 경우, 및, 공차 또는 같은 정도의 기능이 얻어지는 범위에 있어서 차가 발생한 경우를 포함하는 것으로 한다.

또, 이하에 기재되는 설명에 있어서, 「상」, 「하」, 「좌」, 「우」, 「측」, 「바닥」, 「표(表)」 또는 「이(裏)」 등의 특정의 위치 또는 방향을 의미하는 용어가 이용되는 경우가 있어도, 이러한 용어는, 실시의 형태의 내용을 이해하는 것을 용이하게 하기 위해 편의상 이용되는 것이며, 실제로 실시될 때의 위치 또는 방향과는 관계하지 않는 것이다.

또, 이하에 기재되는 설명에 있어서, 「…의 상면」 또는 「…의 하면」 등으로 기재되는 경우, 대상이 되는 구성요소의 상면 자체 또는 하면 자체에 더하여, 대상이 되는 구성요소의 상면 또는 하면에 다른 구성요소가 형성된 상태도 포함하는 것으로 한다. 즉, 예를 들면, 「갑의 상면에 설치되는 을」이라고 기재되는 경우, 갑과 을 사이에 별도의 구성요소 「병」이 개재하는 것을 방해하는 것은 아니다.

＜실시의 형태＞

이하, 본 실시의 형태에 관한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 대해 설명한다.

＜기판 처리 장치의 구성에 대해＞

도 1은, 본 실시의 형태 1에 관한 기판 처리 장치(1)의 구성의 예를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 1에 예가 나타내어지는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 캐리어 재치(載置)부(3)와, 인덱서 로봇(IR)과, 센터 로봇(CR)과, 제어 장치(9)(컨트롤러)와, 적어도 1개의 처리 유닛(7)(도 1에 있어서는 4개의 처리 유닛)을 포함한다. 복수의 처리 유닛(7)은, 기판(W)(웨이퍼)을 처리하기 위한 것이다.

기판 처리 장치(1)는, 기판 처리에 이용할 수 있는 매엽식의 장치이며, 예를 들면, 웨트 에칭 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 챔버(80)를 갖고 있다. 챔버(80) 내의 분위기를 제어함으로써, 원하는 분위기 중에서의 기판 처리를 행할 수 있다. 제어 장치(9)는, 기판 처리 장치(1)에 구비된 각 부의 동작을 제어할 수 있다. 캐리어(CA)의 각각은, 기판(W)을 수용하는 수용기이다. 캐리어 재치부(3)는, 복수의 캐리어(CA)를 유지하기 위한 기구이다. 인덱서 로봇(IR)은, 캐리어 재치부(3)와 기판 재치부(PS) 사이에서 기판(W)을 반송할 수 있다. 센터 로봇(CR)은, 기판 재치부(PS) 및 적어도 1개의 처리 유닛(7) 중 어느 하나로부터 다른 하나로 기판(W)을 반송할 수 있다. 이상의 구성에 의해, 인덱서 로봇(IR), 기판 재치부(PS) 및 센터 로봇(CR)은, 처리 유닛(7)의 각각과 캐리어 재치부(3) 사이에서 기판(W)을 반송하는 반송 기구로서 기능한다.

미처리의 기판(W)은 캐리어(CA)로부터 인덱서 로봇(IR)에 의해 취출(取出)되고, 기판 재치부(PS)를 통해 센터 로봇(CR)에 수도(受渡)된다. 센터 로봇(CR)은 이 미처리의 기판(W)을 처리 유닛(7)에 반입한다. 처리 유닛(7)은, 기판(W)에 대해 처리를 행한다. 처리가 끝난 기판(W)은, 센터 로봇(CR)에 의해 처리 유닛(7)으로부터 취출되고, 필요에 따라 다른 처리 유닛(7)을 경유한 후, 기판 재치부(PS)를 통해 인덱서 로봇(IR)에 수도된다. 인덱서 로봇(IR)은, 처리가 끝난 기판(W)을 캐리어(CA)에 반입한다. 이상에 의해, 기판(W)에 대한 처리가 행해진다.

＜제어 장치에 대해＞

도 2는, 기판 처리 장치(1)의 제어 장치(9)의 구성의 예를 개념적으로 나타내는 도면이다. 제어 장치(9)는, 인덱서 로봇(IR)과, 센터 로봇(CR)과, 처리 유닛(7)에 대해 통신 가능하게 접속된다.

제어 장치(9)는, 인덱서 로봇(IR), 센터 로봇(CR) 및 처리 유닛(7)에 있어서의 각 동작부의 동작을 제어하는 제어부(90)를 구비한다. 또, 제어 장치(9)는, 검지부(91)를 구비하고 있어도 된다. 검지부(91)는, 후술의 기억 매체에 기억되어 있는 기판(W)의 처리 레시피를 참조하여, 처리 유닛(7)에서 행해지는 기판 처리에 있어서의 설정치를 검지한다. 또, 검지부(91)는, 후술의 카메라에 의해 촬상되는 화상에 의거하여 화상 해석을 행함으로써, 처리 유닛(7)에서 행해지는 기판 처리에 있어서의 설정치를 검지한다. 이 경우, 제어부(90)는, 검지부(91)에 있어서 검지된 설정치를 참조하면서, 처리 유닛(7)에 있어서의 각 동작부의 동작을 제어할 수 있다.

제어 장치(9)는, 각종 처리를 실행하는 중앙 연산 처리 장치(central processing unit, 즉, CPU), 연산 처리의 작업 영역이 되는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, 즉, RAM), 또는, 고정 디스크 등의 기억 매체 등에 의해 실현된다. 기억 매체는, 각종의 정보를 미리 격납하고 있다. 기억 매체는, 예를 들면, 인덱서 로봇(IR), 센터 로봇(CR) 및 처리 유닛(7)의 동작 조건에 관한 정보를 기억한다. 처리 유닛(7)의 동작 조건에 관한 정보는, 예를 들면, 기판(W)을 처리하기 위한 처리 레시피(처리 프로그램)이다. 기억 매체는, 예를 들면, 각각의 기판(W)을 식별하기 위한 정보를 기억한다.

＜처리 유닛에 대해＞

도 3은, 본 실시의 형태에 관한 기판 처리 장치(1)에 있어서의, 처리 유닛(7) 및 그에 관련된 구성의 예를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

기판 처리 장치(1)는, 1장의 기판(W)을 대략 수평 자세로 유지하면서, 기판(W)의 중앙부를 통과하는 연직인 회전 축선(Z1) 둘레로 기판(W)을 회전시키는 스핀 척(10)과, 기판(W)의 주로 중앙부에 처리액(120)을 토출하는 중앙 노즐(20)과, 중앙 노즐(20)에 처리액(120)을 공급하는 처리액 공급원(29)과, 처리액 공급원(29)으로부터 중앙 노즐(20)로의 처리액(120)의 공급 및 공급 정지를 전환하는 밸브(25)와, 중앙 노즐(20)이 단부에 장착된 노즐 아암(22)과, 기판(W)의 주로 주연부(즉, 평면에서 볼 때 기판(W)의 중앙부를 둘러싸고 있는, 기판(W)의 중앙부 이외의 부분)에 처리액(150)을 토출하는 주연 노즐(50)과, 주연 노즐(50)에 처리액(150)을 공급하는 처리액 공급원(59)과, 처리액 공급원(59)으로부터 주연 노즐(50)로의 처리액(150)의 공급 및 공급 정지를 전환하는 밸브(55)와, 주연 노즐(50)이 단부에 장착된 노즐 아암(52)과, 기판(W)의 회전 축선(Z1) 둘레로 스핀 척(10)을 둘러싸는 통 형상의 처리 컵(12)과, 기판(W)의 주로 주연부를 상방으로부터 촬상하는, 예를 들면, CMOS 카메라 또는 CCD 카메라 등인 카메라(70)를 구비한다.

여기서, 도 3에 있어서는, 중앙 노즐(20)은 기판(W)의 상면에 직교하는 방향으로 처리액(120)을 토출하는 것으로서 나타내어지고 있는데, 중앙 노즐(20)의 토출 방향은, 도 3에 나타내어지는 경우에 한정되지 않는다. 또, 기판(W)의 주연부란, 예를 들면, 기판(W)의 외주로부터 10mm 정도의 범위를 말하는 것으로 한다.

또, 처리액(120) 또는 처리액(150)은, 예를 들면, 황산, 아세트산, 질산, 염산, 불화수소산, 암모니아수, 순수(DIW), 과산화수소수, 유기산(예를 들면, 구연산, 또는, 옥살산 등), 유기 알칼리(예를 들면, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 등), 계면활성제, 부식 방지제 중 적어도 1개를 포함하는 액이어도 된다. 이들을 혼합한 약액의 예로서는, 황산과 과산화수소수의 혼합 용액(SPM), 암모니아와 과산화수소수의 혼합액(SC1), 불화수소산(HF)을 순수로 희석한 희불화수소산(DHF) 등을 들 수 있다.

또, 처리액 공급원(29)으로부터 공급되는 처리액(120)과 처리액 공급원(59)으로부터 공급되는 처리액(150)은, 같은 종류의 처리액이어도 되고 상이한 종류의 처리액이어도 된다.

스핀 척(10)은, 대략 수평 자세의 기판(W)의 하면에 대향하는 원판 형상의 스핀 베이스(10A)와, 스핀 베이스(10A)의 외주부로부터 기판(W)을 협지(挾持)하는 복수의 척 핀(10E)과, 스핀 베이스(10A)의 중앙부로부터 하방으로 연장되는 회전축(10C)과, 회전축(10C)을 회전시킴으로써, 스핀 베이스(10A)에 유지되어 있는 기판(W)을 회전시키는 스핀 모터(10D)를 구비한다. 복수의 척 핀(10E)은, 원형의 기판(W)의 원 둘레 상을 따라, 균등한 간격을 두고 배치된다. 또한, 스핀 척(10)을 대신하여, 기판(W)의 하면을 진공 흡착하는 흡착식의 척이 이용되어도 된다.

노즐 아암(22)은, 아암부(22A)와, 축체(22B)와, 액추에이터(22C)를 구비한다. 액추에이터(22C)는, 축체(22B)의 축 둘레의 각도를 조정한다. 아암부(22A) 중 한쪽의 단부는 축체(22B)에 고정되어 있으며, 아암부(22A) 중 다른 쪽의 단부는 축체(22B)의 축으로부터 떨어져 배치된다. 또, 아암부(22A) 중 다른 쪽의 단부에는, 중앙 노즐(20)이 장착되어 있다. 액추에이터(22C)에 의한 축체(22B)의 각도 조정에 의해, 중앙 노즐(20)은, 기판(W)의 경방향으로 요동 가능하게 구성된다. 또한, 요동에 의한 중앙 노즐(20)의 이동 방향은, 기판(W)의 경방향의 성분을 갖고 있으면 되고, 기판(W)의 경방향에 엄밀하게 평행일 필요는 없다.

노즐 아암(52)은, 아암부(52A)와, 기부(基部)(52B)를 구비한다. 아암부(52A) 중 한쪽의 단부는 기부(52B)에 고정되어 있으며, 아암부(52A) 중 다른 쪽의 단부에는, 주연 노즐(50)이 장착되어 있다. 노즐 아암(52)의 배치 위치는, 처리 컵(12)의 둘레 방향에 있어서 변경 가능하다. 또한, 도 3에 있어서는, 노즐 아암(52)은 배치된 위치에 있어서 주연 노즐(50)을 고정하는 것으로서 나타내어지고 있는데, 노즐 아암(52)이, 노즐 아암(22)과 동일하게, 주연 노즐(50)을 요동 가능하게 유지하는 것이어도 된다.

또, 상기의 예에서는, 처리 유닛(7)에 있어서의 노즐의 수는 2개로 되어 있는데, 기판(W)의 중앙부 또는 주연부에 처리액을 토출하기 위한 노즐이 추가로 구비되어 있어도 된다.

도 4는, 주연 노즐(50)과 기판(W)의 위치 관계의 예를 나타내는 측면도이다. 도 4에 예가 나타내어지는 바와 같이, 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액의 토출 방향(X1)은, 기판(W)의 상면에 대해 예각인 각도(θ)를 이루어 경사져 있다.

기판(W)에 대해 이러한 각도로 처리액이 토출됨으로써, 예를 들면, 토출 방향(X1)이 기판(W)의 상면과 직교하는 방향인 경우와 비교하여, 토출된 처리액이 기판(W)의 상면에서 튀어 오르는 양을 경감할 수 있다.

도 5는, 중앙 노즐(20) 및 주연 노즐(50)의, 기판(W)의 상면에 있어서의 위치 관계의 예를 나타내는 평면도이다. 도 5에 예가 나타내어지는 바와 같이, 중앙 노즐(20)은 축체(22B) 둘레의 경로(Y1)를 따라 요동 가능하다. 한편, 주연 노즐(50)은, 기판(W)의 둘레 방향에 있어서의 임의의 위치에 배치 가능하다.

여기서, 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액의 토출 방향(X1)은, 바람직하게는, 처리액이 토출되는 위치의 기판(W)의 회전 방향(즉, 당해 위치의 기판(W)의 외주에 접하는 방향)에 평면에서 볼 때 평행이다. 토출 방향(X1)이 그러한 방향인 경우에는, 기판(W)의 회전의 순방향을 따라 처리액이 토출되게 되기 때문에, 처리액의 기판(W)에 있어서의 튀어 오름을 억제할 수 있다. 또, 토출 방향(X1)이 그러한 방향인 경우에는, 토출되는 처리액이 기판(W)의 경방향으로 흐르기 어려워지기 때문에, 처리액이, 스핀 베이스(10A)의 외주부로부터 기판(W)을 협지하는 척 핀(10E)에 튕겨져 비산하는 것이 억제된다.

＜기판 처리 장치의 동작에 대해＞

다음에, 기판 처리 장치(1)의 동작의 예에 대해, 도 6을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 6은, 기판 처리 장치의 동작 중, 처리 유닛에 있어서의 동작을 나타내는 플로차트이다.

인덱서 로봇(IR)은, 캐리어 재치부(3) 상의 캐리어(CA)로부터 기판 재치부(PS)에 기판(W)을 반송한다. 센터 로봇(CR)은, 기판 재치부(PS)로부터 1개의 처리 유닛(7)에 기판(W)을 반송한다. 처리 유닛(7)은, 기판(W)을 처리한다. 센터 로봇(CR)은, 처리 유닛(7)으로부터 기판 재치부(PS)에 기판(W)을 반송한다. 인덱서 로봇(IR)은, 기판 재치부(PS)로부터 캐리어 재치부(3) 상의 캐리어(CA)에 기판(W)을 반송한다.

처리 유닛(7)에 있어서의 기판 처리로서는, 우선, 기판(W)의 상면에 약액을 공급하여 소정의 약액 처리를 행한다(도 6에 있어서의 단계 ST01). 그 후, 기판(W)의 상면에 순수(DIW) 등을 공급하여 린스 처리를 행한다(도 6에 있어서의 단계 ST02). 또한, 기판(W)을 고속 회전시킴으로써 순수를 떨쳐내고, 그에 의해 기판(W)을 건조시킨다(도 6에 있어서의 단계 ST03).

상기의 기판 처리 중, 약액 처리에 있어서는, 스핀 척(10)에 유지되고, 또한, 회전하고 있는 기판(W)의 상면에, 중앙 노즐(20) 및 주연 노즐(50)로부터 소정의 처리액이 토출된다. 중앙 노즐(20) 및 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액의 종류, 토출량, 농도, 온도 또는 토출 타이밍 등은, 기억 매체에 기억되어 있는 처리 레시피에 의거하여 제어 장치(9)에 있어서의 제어부(90)에 의해 제어된다.

예를 들면, 중앙 노즐(20)과 주연 노즐(50)로부터 동일 종류의 처리액(SPM 등)이 동일 또는 상이한 타이밍에 토출된다. 이 때, 중앙 노즐(20)과 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액의 농도 또는 온도를 상이한 것으로 함으로써, 기판(W)의 중앙부와 주연부에서 에칭 레이트를 상이한 것으로 할 수 있기 때문에, 예를 들면, 전공정(드라이 에칭 공정 등)까지 기판(W)의 중앙부와 주연부에서 에칭 레이트에 불균일이 발생한 것이 처리 레시피로부터 파악되는 경우이어도, 본 공정에 있어서 당해 불균일을 상쇄할 수 있다.

또, 예를 들면, 중앙 노즐(20)과 주연 노즐(50)로부터 상이한 종류의 처리액(SPM과 순수의 조합 등)이 동일 또는 상이한 타이밍에 토출된다. 이와 같이 하면, 기판(W)의 중앙부와 주연부에서 에칭 레이트를 크게 상이한 것으로 할 수 있기 때문에, 예를 들면, 전공정(드라이 에칭 공정 등)까지 기판(W)의 중앙부와 주연부에서 에칭 레이트에 불균일이 발생한 것이 처리 레시피로부터 파악되는 경우이어도, 본 공정에 있어서 당해 불균일을 상쇄할 수 있다.

또한, 기판 처리를 행할 때의 중앙 노즐(20)은, 기판(W)의 중앙부의 상방에 고정되어 있어도 되고, 액추에이터(22C)에 의한 축체(22B)의 각도 조정에 의해 기판(W)의 경방향으로 요동하고 있어도 된다.

또, 주연 노즐(50)로부터 처리액이 토출되는 타이밍은, 중앙 노즐(20)로부터 토출되는 처리액에 의해 기판(W)의 상면의 중앙부에 액막이 깔린 후인 것이 바람직하다. 그러한 상태이면, 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액에 의해 기판(W)의 상면의 중앙부가 영향을 받기 어려워지기 때문에, 당해 처리액의 작용에 기인하는 기판(W)의 중앙부에 있어서의 문제를 억제할 수 있다.

＜주연 노즐에 의한 처리액의 토출 위치에 대해＞

다음에, 주연 노즐(50)에 의한 처리액의 토출 위치에 대해, 이하 설명한다. 상기와 같이 주연 노즐(50)은, 기판(W)의 둘레 방향에 있어서의 임의의 위치에 배치 가능하지만, 중앙 노즐(20)로부터 토출된 처리액이 기판(W)의 상면을 확산하는 경우에, 주연 노즐(50)은, 중앙 노즐(20)로부터 토출된 처리액에 의해 형성되는 액막이 상대적으로 얇아지는 개소에 주연 노즐(50)로부터의 처리액이 토출되도록, 배치되는 것이 바람직하다.

도 7은, 중앙 노즐(20) 및 주연 노즐(50)의, 기판(W)의 상면에 있어서의 위치 관계의 예를 나타내는 평면도이다.

도 7에 나타내어지는 위치에 중앙 노즐(20)이 배치되는 경우, 중앙 노즐(20)로부터 토출되는 처리액은 기판(W)의 회전 방향(R1)의 방향으로 확산하여 액막을 형성한다. 이 때, 중앙 노즐(20)로부터 토출된 처리액은, 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해 서서히 기판(W)의 주연부로 흐르게 되어, 기판(W)의 외주로부터 흘러내림과 더불어 기판(W)의 상면에 있어서의 액막도 얇아진다.

그렇다면, 주연 노즐(50)은, 예를 들면, 중앙 노즐(20)과 기판(W)의 중심 위치(CP)를 잇는 직선(D1)의, 중심 위치(CP)에 대해 중앙 노즐(20)과는 반대측의 기판(W)의 주연부(즉, 중앙 노즐(20)의 위치로부터 회전 방향(R1)으로 반주(半周) 나아간 위치의 기판(W)의 주연부)보다 회전 방향(R1)으로 나아가는 위치에 처리액을 토출하도록 배치되는 것이 바람직하다.

도 7에 있어서는, 주연 노즐(50)은 상기와 같은 위치에 배치되어 있기 때문에, 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액은, 중앙 노즐(20)로부터 토출된 처리액에 의해 형성되는 액막이 상대적으로 얇아지는 개소에 토출되게 된다. 이 경우, 주연 노즐(50)로부터 토출된 처리액이 중앙 노즐(20)로부터 토출된 처리액의 간섭을 받기 어려워지기 때문에, 주연 노즐(50)로부터 토출된 처리액이 기판(W)의 상면에 도달하여, 기판(W)의 상면에 작용하기 쉬워진다. 따라서, 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액의 처리 작용이 높아지고, 예를 들면, 기판(W)의 중앙부와 주연부에서 크게 상이한 에칭 레이트인 기판 처리를 행하는 경우이어도, 중앙 노즐(20)로부터 토출되는 처리액과 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액의 간섭이 억제되기 때문에, 원하는 에칭 레이트를 실현하기 쉬워진다.

도 8은, 중앙 노즐(20) 및 주연 노즐(50)의, 기판(W)의 상면에 있어서의 위치 관계의 예를 나타내는 평면도이다.

도 8에 나타내어지는 위치에 중앙 노즐(20)이 배치되는 경우에도, 중앙 노즐(20)로부터 토출되는 처리액은 기판(W)의 회전 방향(R1)의 방향으로 확산하여 액막을 형성한다. 이 때, 중앙 노즐(20)로부터 토출된 처리액은, 기판(W)의 회전에 의한 원심력에 의해 서서히 기판(W)의 주연부로 흐르게 되어, 기판(W)의 외주로부터 흘러내림과 동시에 기판(W)의 상면에 있어서의 액막도 얇아진다.

그렇다면, 주연 노즐(50)은, 예를 들면, 중앙 노즐(20)과 기판(W)의 중심 위치(CP)를 잇는 직선(D2)의, 중심 위치(CP)에 대해 중앙 노즐(20)과는 반대측의 기판(W)의 주연부(즉, 중앙 노즐(20)의 위치로부터 회전 방향(R1)으로 반주 나아간 위치의 기판(W)의 주연부)보다 회전 방향(R1)으로 나아가는 위치에 처리액을 토출하도록 배치되는 것이 바람직하다.

＜주연 노즐에 의한 처리액의 액막 폭의 제어에 대해＞

도 9는, 주연 노즐(50)로부터 토출된 처리액(150)의 액막 폭(W1)의 예를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 9에 예가 나타내어지는 처리액(150)의 액막 폭(W1)은, 기판(W) 전체에 대한 액막 폭(W1)의 비율을 포함하여 단순한 예시이다.

도 9에 예가 나타내어지는 바와 같이, 주연 노즐(50)로부터 토출된 처리액(150)은, 기판(W)의 회전 방향(R1)으로 확산하면서, 기판(W)의 경방향의 내측 및 외측으로도 확산한다. 여기서, 주연 노즐(50)로부터 토출된 처리액(150)이 확산하여 형성된 액막의, 기판(W)의 경방향에 있어서 폭을 액막 폭(W1)으로 한다.

액막 폭(W1)은, 이하의 어느 하나의 방법 또는 그들의 조합에 의해 제어할 수 있다. 또한, 당해 제어는, 제어 장치(9)에 의해 행해진다.

제1의 방법으로서는, 우선, 카메라(70)(도 3을 참조)를 이용하여 기판(W)의 상면에 형성된 상기의 액막을 촬상한다. 그리고, 카메라(70)에 의해 촬상된 화상의 화상 데이터가, 제어 장치(9)에 있어서의 검지부(91)(도 2를 참조)에 입력된다. 그리고, 검지부(91)는, 당해 화상 데이터를 화상 해석함으로써, 상기의 액막 폭(W1)을 검지한다.

다음에, 제어 장치(9)에 있어서의 제어부(90)가, 검지부(91)에 의해 검지된 액막 폭(W1)을 참조하면서, 기판(W)의 회전수, 및, 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액(150)의 토출량을 조정한다.

구체적으로는, 액막 폭(W1)을 좁게 하는 경우에는, 제어부(90)는, 기판(W)의 회전수를 올려 기판(W)의 원심력을 증대시킨다. 한편, 액막 폭(W1)을 넓게 하는 경우에는, 제어부(90)는, 기판(W)의 회전수를 내려 기판(W)의 원심력을 감소시킨다. 그리고, 기판(W)의 회전수를 올렸을 경우에는, 처리액(150)의 토출량은 필요에 따라 내린다. 한편, 기판(W)의 회전수를 내렸을 경우에는, 처리액(150)의 토출량은 필요에 따라 올린다. 또한, 처리액(150)의 토출량을 내렸을 경우에는, 처리액(150)의 농도 또는 온도를 올려도 된다. 동일하게, 처리액(150)의 토출량을 올렸을 경우에는, 처리액(150)의 농도 또는 온도를 내려도 된다.

제2의 방법으로서는, 우선, 제어 장치(9)에 있어서의 검지부(91)가, 기판(W)을 처리하기 위한 처리 레시피를 제어 장치(9)의 기억 매체 등으로부터 참조한다. 그리고, 본 공정에 대응하는 처리 레시피의 에칭 프로파일 등으로부터, 처리액(150)에 의해 형성되어야 할 액막 폭(W1)을 검지한다.

다음에, 제어 장치(9)에 있어서의 제어부(90)가, 검지부(91)에 의해 검지된 액막 폭(W1) 및 후술의 대응 테이블을 참조하면서, 기판(W)의 회전수, 및, 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액(150)의 토출량을 조정한다.

여기서, 상기의 대응 테이블은, 처리액(150)에 의해 형성되는 액막 폭(W1)과, 기판(W)의 회전수 및 처리액(150)의 토출량의 관계를 나타내는 테이블이며, 실험 등에 의해 미리 작성된다.

주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액(150)의 액막 폭(W1)을 제어함으로써, 처리액(150)에 의해 에칭 레이트가 정해지는 범위를 높은 정밀도로 특정할 수 있기 때문에, 원하는 에칭 프로파일을 실현할 수 있다.

＜이상으로 기재된 실시의 형태에 의해 발생하는 효과에 대해＞

다음에, 이상으로 기재된 실시의 형태에 의해 발생하는 효과의 예를 나타낸다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 이상으로 기재된 실시의 형태에 예가 나타내어진 구체적인 구성에 의거하여 당해 효과가 기재되는데, 동일한 효과가 발생하는 범위에서, 본원 명세서에 예가 나타내어지는 다른 구체적인 구성과 치환되어도 된다.

이상으로 기재된 실시의 형태에 의하면, 기판 처리 방법은, 기판 유지부에 유지되어 있는 기판(W)을 회전시키는 공정과, 회전하고 있는 기판(W)의 중앙부에, 중앙 노즐(20)을 이용하여 제1의 처리액을 토출하는 공정과, 회전하고 있는 기판(W)의 주연부에, 주연 노즐(50)을 이용하여 제2의 처리액을 토출하는 공정을 구비한다. 여기서, 기판 유지부는, 예를 들면, 스핀 척(10) 등에 대응하는 것이다. 또, 제1의 처리액은, 예를 들면, 처리액(120) 등에 대응하는 것이다. 또, 제2의 처리액은, 예를 들면, 처리액(150) 등에 대응하는 것이다. 여기서, 주연 노즐(50)은, 기판(W)의 주면에 대해 각도(θ)만큼 경사지는 방향으로부터, 기판(W)의 회전의 순방향을 따라 처리액(150)을 토출한다. 또, 주연 노즐(50)은, 평면에서 볼 때 기판(W)의 중심 위치(CP)와 중앙 노즐(20)을 잇는 직선(D1)으로부터 기판(W)의 회전의 순방향으로 반주 나아간 위치 이후의 기판(W)의 주연부에, 처리액(150)을 토출한다.

이러한 구성에 의하면, 에칭 프로파일의 자유도를 높일 수 있다. 구체적으로는, 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액(150)이, 중앙 노즐(20)로부터 토출된 처리액(120)에 의해 형성되는 액막이 상대적으로 얇아지는 개소에 토출된다. 따라서, 처리액(150)이 처리액(120)의 간섭을 받기 어려워지기 때문에, 처리액(150)이 기판(W)의 상면에 도달하여, 기판(W)의 상면에 작용하기 쉬워진다. 따라서, 처리액(150)의 처리 작용이 높아지고, 예를 들면, 기판(W)의 중앙부와 주연부에서 크게 상이한 에칭 레이트 등의 원하는 에칭 레이트를 실현하기 쉬워진다. 그 결과, 예를 들면, 드라이 에칭의 에칭 레이트를 균일화시키기 위한 포커스 링이 당해 드라이 에칭에 의해 형상이 변화해 버려, 기판(W)의 주연부의 에칭 가스 농도가 불균일하게 되는 에칭 공정이 전공정인 경우에도, 기판의 중앙부와 주연부에서 에칭 프로파일이 크게 상이한 에칭 처리를 행함으로써, 에칭의 불균일을 상쇄하면서 기판 처리를 행할 수 있다.

또한, 특별한 제한이 없는 경우에는, 각각의 처리가 행해지는 순서는 변경할 수 있다.

또, 상기의 구성에 본원 명세서에 예가 나타내어진 다른 구성을 적절히 추가했을 경우, 즉, 상기의 구성으로서는 언급되지 않았던 본원 명세서 중의 다른 구성이 적절히 추가되었을 경우이어도, 동일한 효과를 발생시킬 수 있다.

또, 이상으로 기재된 실시의 형태에 의하면, 스핀 척(10)에 유지되어 있는 기판(W)을 회전시키는 공정과, 회전하고 있는 기판(W)의 중앙부에, 중앙 노즐(20)을 이용하여 처리액(120)을 토출하는 공정과, 회전하고 있는 기판(W)의 주연부에, 주연 노즐(50)을 이용하여 처리액(150)을 토출하는 공정과, 처리액(150)의 액막의, 기판(W)의 주연부에 있어서의 경방향의 폭인 액막 폭(W1)을 검지하는 공정과, 검지된 액막 폭(W1)에 의거하여, 회전하고 있는 기판(W)의 회전수 및 주연 노즐(50)로부터의 처리액(150)의 토출량을 제어하는 공정을 구비한다. 여기서, 주연 노즐(50)은, 기판(W)의 주면에 대해 각도(θ)만큼 경사지는 방향으로부터, 기판(W)의 회전의 순방향을 따라 처리액(150)을 토출한다.

이러한 구성에 의하면, 에칭 프로파일의 자유도를 높일 수 있다. 구체적으로는, 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액(150)의 액막 폭(W1)을 제어함으로써, 처리액(150)에 의해 에칭 레이트가 정해지는 범위를 높은 정밀도로 특정할 수 있기 때문에, 원하는 에칭 프로파일을 실현할 수 있다.

또한, 특별한 제한이 없는 경우에는, 각각의 처리가 행해지는 순서는 변경할 수 있다.

또, 상기의 구성에 본원 명세서에 예가 나타내어진 다른 구성을 적절히 추가했을 경우, 즉, 상기의 구성으로서는 언급되지 않았던 본원 명세서 중의 다른 구성이 적절히 추가되었을 경우이어도, 동일한 효과를 발생시킬 수 있다.

또, 이상으로 기재된 실시의 형태에 의하면, 주연 노즐(50)은, 처리액(120)의 액막이 기판(W)의 중앙부에 형성된 후에, 처리액(150)을 토출한다. 이러한 구성에 의하면, 주연 노즐(50)로부터 토출되는 처리액(150)에 의해 기판(W)의 상면의 중앙부가 영향을 받기 어려워지기 때문에, 처리액(150)의 작용에 기인하는 기판(W)의 중앙부에 있어서의 문제를 억제할 수 있다.

또, 이상으로 기재된 실시의 형태에 의하면, 처리액(120)과 처리액(150)이 상이한 종류의 처리액이다. 이러한 구성에 의하면, 기판(W)의 중앙부와 주연부에서 에칭 레이트를 크게 상이한 것으로 할 수 있다.

또, 이상으로 기재된 실시의 형태에 의하면, 중앙 노즐(20)은, 기판(W)의 경방향으로 요동 가능하다. 이러한 구성에 의하면, 중앙 노즐(20)로부터 토출되는 처리액(120)을 신속하고 균일하게 확산시킬 수 있다.

＜이상으로 기재된 실시의 형태의 변형예에 대해＞

이상으로 기재된 실시의 형태에서는, 처리 레시피로부터 예상되는 에칭 레이트의 불균일을 상쇄하도록, 중앙 노즐(20) 및 주연 노즐(50)의 처리액의 토출량, 농도 또는 온도 등이 제어되었는데, 중앙 노즐(20) 및 주연 노즐(50)을 이용하는 기판 처리를 행하기 전에, 기판(W)의 상면에 형성되어 있는 막의 두께 또는 홈의 깊이 등을 광학식 센서 등을 이용하여 실측하고, 당해 실측치를 참조함으로써, 중앙 노즐(20) 및 주연 노즐(50)의 처리액의 토출량, 농도 또는 온도 등을 제어해도 된다.

이상으로 기재된 실시의 형태에서는, 각각의 구성요소의 재질, 재료, 치수, 형상, 상대적 배치 관계 또는 실시의 조건 등에 대해서도 기재하는 경우가 있는데, 이들은 모든 국면에 있어서 하나의 예이며, 본원 명세서에 기재된 것에 한정되는 경우는 없는 것으로 한다.

따라서, 예가 나타내어지지 않은 무수한 변형예, 및, 균등물이, 본원 명세서에 개시되는 기술의 범위 내에 있어서 상정된다. 예를 들면, 적어도 1개의 구성요소를 변형하는 경우, 추가하는 경우 또는 생략하는 경우가 포함되는 것으로 한다.

또, 이상으로 기재된 실시의 형태에 있어서, 특별히 지정되지 않고 재료명 등이 기재되었을 경우는, 모순이 발생하지 않는 한, 당해 재료에 다른 첨가물이 포함된, 예를 들면, 합금 등이 포함되는 것으로 한다.

1 기판 처리 장치
3 캐리어 재치부
7 처리 유닛
9 제어 장치
10 스핀 척
10A 스핀 베이스
10C 회전축
10D 스핀 모터
10E 척 핀
12 처리 컵
20 중앙 노즐
22, 52 노즐 아암
22A, 52A 아암부
22B 축체
22C 액추에이터
25, 55 밸브
29, 59 처리액 공급원
50 주연 노즐
52B 기부
70 카메라
80 챔버
90 제어부
91 검지부
120, 150 처리액

Claims (4)

1. 기판 유지부에 유지되어 있는 기판을 회전시키는 공정과,
   회전하고 있는 상기 기판에, 중앙 노즐로부터 제1의 처리액을 토출하면서, 상기 중앙 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 상기 기판의 경방향(徑方向)을 향하여 이동시키는 공정과,
   회전하고 있는 상기 기판의, 상기 중앙부를 평면에서 볼 때 둘러싸는 주연부에, 주연 노즐을 이용하여 제2의 처리액을 토출하는 공정을 구비하고,
   상기 주연 노즐은, 상기 기판의 주면에 대해 경사지는 방향으로부터, 상기 기판의 회전의 순방향을 따라 상기 제2의 처리액을 토출하고,
   또한, 상기 주연 노즐은,
   평면에서 볼 때 상기 중앙 노즐이 상기 기판의 상기 중앙부로부터 상기 경방향을 향해 이동한 위치로부터 상기 기판의 회전의 순방향으로 반주(半周) 나아간 위치보다, 더 순방향으로 나아간 상기 기판의 상기 주연부 상의 위치에, 상기 제2의 처리액을 토출하고,
   상기 주연 노즐은, 상기 제1의 처리액의 액막이 상기 기판 상에 형성된 후에, 상기 제2의 처리액을 토출하는, 기판 처리 방법.
2. 기판 유지부에 유지되어 있는 기판을 회전시키는 공정과,
   회전하고 있는 상기 기판에, 중앙 노즐로부터 제1의 처리액을 토출하면서, 상기 중앙 노즐을 상기 기판의 중앙부로부터 상기 기판의 경방향을 향하여 이동시키는 공정과,
   회전하고 있는 상기 기판의, 상기 중앙부를 평면에서 볼 때 둘러싸는 주연부에, 주연 노즐을 이용하여 제2의 처리액을 토출하는 공정을 구비하고,
   상기 주연 노즐은, 상기 기판의 주면에 대해 경사지는 방향으로부터, 상기 기판의 회전의 순방향을 따라 상기 제2의 처리액을 토출하고,
   또한, 상기 주연 노즐은,
   평면에서 볼 때 상기 중앙 노즐이 상기 기판의 상기 중앙부로부터 상기 경방향을 향해 이동한 위치로부터 상기 기판의 회전의 순방향으로 반주 나아간 위치보다, 더 순방향으로 나아간 상기 기판의 상기 주연부 상의 위치에, 상기 제2의 처리액을 토출하고,
   상기 제1의 처리액과 상기 제2의 처리액이 상이한 종류의 처리액인, 기판 처리 방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 중앙 노즐은, 상기 기판의 상기 경방향으로 요동 가능한, 기판 처리 방법.
   
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