KR20120084651A - 기판처리방법 및 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

기판처리방법은 시릴화제를 기판에 공급하는 시릴화 공정과, 상기 시릴화 공정이 행하여진 후에, 에칭제를 상기 기판에 공급하는 에칭 공정을 포함한다. 상기 방법은 시릴화 공정과 상기 에칭 공정을 포함하는 일련의 사이클을 복수회 행하는 반복 공정을 포함하여도 좋다. 상기 사이클은, 상기 에칭 공정이 행하여진 후에, 린스액을 상기 기판에 공급하는 린스 공정을 더 포함하여도 좋다. 또한, 상기 사이클은, 상기 에칭 공정이 행하여진 후에, 자외선을 상기 기판에 조사하는 자외선 조사 공정을 더 포함하여도 좋다. 상기 방법은, 상기 시릴화 공정이 행하여지기 전 또는 후에, 자외선을 상기 기판에 조사하는 시릴화 전 자외선 조사 공정을 더 포함하여도 좋다.

Description

기판처리방법 및 기판처리장치{SUSBTRATE TREATMENT METHOD AND SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS}
본 발명은 기판을 처리하는 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼, 액정표시장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광학 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양전지용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치나 액정표시장치 등의 제조 공정에서는, 실리콘 질화막(SiN막)과 실리콘 산화막(SiO2막)이 형성된 기판의 표면으로부터, 실리콘 질화막을 선택적으로 제거하는 선택 에칭이 필요하게 되는 경우가 있다. 이 경우, 에칭액으로서 고온(예를 들면, 120℃∼160℃)의 인산 수용액이 기판의 표면에 공급된다(예를 들면, 일본특허공개 2007-258405호 공보 참조).
본 발명은 선택 에칭의 선택비(질화막의 제거량/산화막의 제거량)가 높은 기판 처리를 행할 수 있는 기판처리방법 및 기판처리장치를 제공한다.
본 발명의 기판처리방법은 시릴화제를 기판에 공급하는 시릴화 공정과, 상기 시릴화 공정이 행하여진 후에, 에칭제를 상기 기판에 공급하는 에칭 공정을 포함한다.
이 방법에 의하면, 에칭제의 공급에 의해 기판이 에칭되기 전에, 시릴화제의 공급에 의해 기판이 시릴화된다. 따라서, 시릴화된 기판이 에칭된다. 후술하는 바와 같이, 산화막과 질화막이 형성된 기판을 시릴화함으로써, 산화막이 에칭되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 시릴화된 기판을 에칭함으로써, 선택비(질화막의 제거량/산화막의 제거량)를 향상시킬 수 있다.
상기 기판처리방법은 상기 에칭 공정이 행하여진 후에, 린스액을 상기 기판에 공급하는 린스 공정과, 상기 린스 공정이 행하여진 후에, 상기 기판을 건조시키는 건조 공정을 더 포함하고 있어도 좋다.
또한, 상기 기판처리방법은 상기 시릴화 공정과 병행하여 행하여지는 공정으로서, 상기 기판을 가열하는 가열 공정을 더 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 기판의 온도가 상승하기 때문에, 기판에 공급된 시릴화제의 온도의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 시릴화제의 활성이 온도의 변화에 따라 변화하는 경우에는, 시릴화제의 활성을 안정시킬 수 있다. 또한 기판의 온도가 상기 기판에 공급된 시릴화제의 온도보다 높은 경우에는, 기판에 공급된 시릴화제의 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 시릴화제의 활성이 온도의 상승에 따라 높아지는 경우에는, 시릴화제의 활성을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 기판처리방법은 상기 시릴화 공정과 상기 에칭 공정을 포함한 일련의 사이클을 복수회 행하는 반복 공정을 포함한다. 이 방법에 의하면, 시릴화된 기판이 에칭된다. 그 후, 에칭된 기판이 다시 시릴화된다. 그리고, 시릴화된 기판이 다시 에칭된다. 즉, 에칭이 중단되어, 이 에칭의 중단 기간중에 기판이 다시 시릴화된다. 에칭제의 공급이 장시간 계속되면, 시릴화제에 의해 부여된 산화막의 에칭 억제 능력이 도중에 저하되어, 선택비가 저하하여 버리는 경우가 있다. 따라서, 다시 기판을 시릴화함으로써, 산화막의 에칭 억제 능력을 회복시킬 수 있다. 그 때문에, 에칭을 재개하였을 때에 산화막이 에칭되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 선택비의 저하를 억제 또는 방지할 수 있다.
상기 사이클은 상기 에칭 공정이 행하여진 후에, 린스액을 상기 기판에 공급하는 린스 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 시릴화된 기판이 에칭되고 그 후, 에칭된 기판에 린스액이 공급되어, 기판에 부착되어 있는 액체나 이물질이 씻겨진다. 그리고, 다시, 시릴화 공정, 에칭 공정, 및 린스 공정이 순차적으로 행하여진다. 에칭된 기판에는, 에칭에 의해 생긴 이물질이 부착되어 있는 경우가 있다. 특히, 기판에 공급되는 에칭제가 증기(vapor)인 경우에는, 에칭제가 액체인 경우에 비해, 이물질이 기판에 남기 쉽다. 에칭에 의해 생긴 이물질이 부착되어 있는 상태로 기판을 시릴화하면, 이 이물질을 기판으로부터 없애기 어려워지는 경우가 있다. 따라서, 다시 시릴화 공정을 실시하기 전에, 기판에 부착되어 있는 이물질을 제거함으로써, 이 이물질을 기판으로부터 제거하기 어려워지는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 의해, 이물질이 기판에 남는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 기판의 청정도를 향상시킬 수 있다.
상기 사이클은 상기 에칭 공정이 행하여진 후에, 자외선을 상기 기판에 조사하는 자외선 조사 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 시릴화 공정, 에칭 공정, 및 자외선 조사 공정을 포함한 일련의 사이클이 복수회 행하여진다. 각 사이클에서는, 시릴화제 및 에칭제가 공급된 기판에 자외선이 조사된다. 2회째 이후의 사이클에서는, 자외선이 조사된 기판에 시릴화제 및 에칭제가 공급된다. 시릴화된 기판에 자외선을 조사함으로써, 기판에 부착되어 있는 시릴화제를 제거할 수 있다. 따라서, 기판의 청정도를 향상시킬 수 있다. 또한, 2회째 이후의 사이클에서는, 자외선의 조사에 의해 유기물 등의 이물질이 제거된 기판에 시릴화제 및 에칭제가 공급된다. 따라서, 2회째 이후의 사이클에 대하여 기판에 대한 시릴화제 및 에칭제의 반응성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 선택비를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 방법은 상기 시릴화 공정이 행하여지기 전에, 자외선을 상기 기판에 조사하는 시릴화 전(前) 자외선 조사 공정을 더 포함한다. 이 방법에 의하면, 자외선이 기판에 조사된 후에, 시릴화제 및 에칭제가 기판에 순차적으로 공급된다. 자외선을 기판에 조사함으로써, 기판에 부착되어 있는 유기물 등의 이물질을 제거할 수 있다. 따라서, 기판에 대한 시릴화제 및 에칭제의 반응성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 선택비를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 방법은 상기 시릴화 공정이 행하여진 후에, 자외선을 상기 기판에 조사하는 시릴화 후(後) 자외선 조사 공정을 더 포함한다. 이 방법에 의하면, 시릴화된 기판에 자외선이 조사된다. 시릴화된 기판에 자외선을 조사함으로써, 기판에 부착되어 있는 시릴화제를 제거할 수 있다. 따라서, 기판의 청정도를 향상시킬 수 있다.
상기 에칭 공정에 대하여 기판에 공급되는 에칭제는 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액이어도 좋다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 시릴화제는 비수용성이며, 상기 에칭제는 물을 포함한다. 비수용성의 시릴화제는 물에 전혀 녹지 않는 시릴화제이어도 좋고, 물에 대부분 녹지 않는 시릴화제이어도 좋다. 이 실시형태에서는, 비수용성의 시릴화제가 기판에 공급된 후에, 물을 포함한 에칭제가 그 기판에 공급된다. 시릴화제가 비수용성이므로, 기판에 부착되어 있는 시릴화제는 기판에 공급된 에칭제에 녹지 않는다. 따라서, 산화막의 에칭이 억제되는 상태를 유지할 수 있다. 이에 의해, 선택비의 저하를 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 상기 에칭 공정에 대하여 기판에 공급되는 에칭제는 에칭 성분을 갖는 증기이어도 좋다.
본 발명의 기판처리장치는 시릴화 위치 및 에칭 위치에서 기판을 유지하는 기판유지유닛과, 상기 기판유지유닛에 상기 시릴화 위치에서 유지된 기판에 시릴화제를 공급하는 시릴화제 공급유닛과, 상기 기판유지유닛에 상기 에칭 위치에서 유지된 기판에 에칭제를 공급하는 에칭제 공급유닛과, 상기 시릴화제 공급유닛 및 에칭제 공급유닛을 제어하는 제어유닛을 포함한다. 상기 제어유닛은 상기 시릴화제 공급유닛을 제어함으로써, 상기 기판유지유닛에 상기 시릴화 위치에서 유지된 기판에 시릴화제를 공급시키는 시릴화 공정을 실행한다. 또한, 상기 제어유닛은 상기 에칭제 공급유닛을 제어함으로써, 상기 시릴화 공정이 행하여진 후에, 상기 기판유지유닛에 상기 에칭 위치에서 유지된 상기 기판에 에칭제를 공급시키는 에칭 공정을 실행한다.
상기 시릴화 위치 및 에칭 위치는 같은 위치로서도 좋다. 즉, 기판에 대한 시릴화제의 공급 및 에칭제의 공급이 같은 위치에서 행하여져도 좋다. 이 경우, 기판에 대한 시릴화제의 공급이 행하여진 후에, 에칭 위치까지 기판을 이동시키지 않아도 좋다. 이에 의해, 기판의 반송 시간을 단축할 수 있기 때문에, 기판의 처리 시간을 단축할 수 있다.
상기 기판처리장치는 상기 기판에 자외선을 조사하는 자외선조사유닛을 더 포함하고 있어도 좋다.
본 발명에서의 상술한, 또는 또 다른 목적, 특징 및 효과는 첨부 도면을 참조하여 다음에 기술는 실시형태의 설명에 의해 명백하게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 기판처리장치의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 시릴화유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 에칭유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4(a) - 4(d)는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 기판처리장치에 의해 행하여지는 기판의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 시릴화되지 않은 기판을 에칭하였을 때의 에칭 시간과 에칭량 및 선택비와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 시릴화된 기판을 에칭하였을 때의 에칭 시간과 에칭량 및 선택비와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 기판처리장치의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 시릴화·에칭유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 차단판 및 이에 관련하는 구성의 저면도이다.
도 10(a) - 10(d)는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 기판처리장치에 의해 행하여지는 기판의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시형태에 의한 차단판의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 의한 기판처리장치의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시형태에 의한 시릴화유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시형태에 의한 시릴화유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시형태에 의한 에칭유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 16은 본 발명의 제4 실시형태에 의한 기판처리장치에 의해 행하여지는 기판의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 시릴화되지 않은 기판을 에칭하였을 때의 기판의 온도와 에칭량 및 선택비와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은 시릴화된 기판을 에칭하였을 때의 기판의 온도와 에칭량 및 선택비와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 제5 실시형태에 의한 기판처리장치의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
도 20은 본 발명의 제5 실시형태에 의한 냉각유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 21은 본 발명의 제5 실시형태에 의한 기판처리장치에 의해 행하여지는 기판의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 제6 실시형태에 의한 기판처리장치의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
도 23은 본 발명의 제6 실시형태에 의한 자외선조사유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 24는 본 발명의 제6 실시형태에 의한 자외선조사유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 25는 본 발명의 제6 실시형태에 의한 기판처리장치에 의해 행하여지는 기판의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 기판처리장치(1)의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
기판처리장치(1)는 약액이나 린스액 등의 처리액에 의해 반도체 웨이퍼 등의 원형의 기판(W)을 1매씩 처리하는 매엽식(枚葉式)의 기판처리장치이다. 기판처리장치(1)는 인덱서블록(2)과, 인덱서블록(2)에 결합된 처리블록(3)과, 기판처리장치(1)에 구비된 장치의 동작이나 밸브의 개폐를 제어하는 제어장치(4)를 구비하고 있다.
인덱서블록(2)은 캐리어 유지부(5)와, 인덱서로봇(IR)과, IR이동기구(6)를 구비하고 있다. 캐리어 유지부(5)는 복수매의 기판(W)을 수용할 수 있는 캐리어(C)를 유지한다. 복수의 캐리어(C)는 수평한 캐리어 배열 방향(U)으로 배열된 상태로, 캐리어 유지부(5)에 유지된다. IR이동기구(6)는 캐리어 배열 방향(U)으로 인덱서로봇(IR)을 이동시킨다. 인덱서로봇(IR)은 캐리어 유지부(5)에 유지된 캐리어(C)에 기판(W)을 반입하는 반입 동작, 및 기판(W)을 캐리어(C)로부터 반출하는 반출 동작을 행한다.
한편, 처리블록(3)은 기판(W)을 처리하는 복수(예를 들면, 4개 이상)의 처리유닛(7)과, 센터로봇(CR)을 구비하고 있다. 복수의 처리유닛(7)은 평면에서, 센터로봇(CR)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 복수의 처리유닛(7)은 기판(W)을 시릴화하는 시릴화유닛(7a)과, 기판(W)을 에칭하는 에칭유닛(7b)를 포함한다. 센터로봇(CR)은 처리유닛(7)에 기판(W)을 반입하는 반입 동작, 및 기판(W)을 처리유닛(7)으로부터 반출하는 반출 동작을 행한다. 또한 센터로봇(CR)은 복수의 처리유닛(7) 사이로 기판(W)을 반송한다. 센터로봇(CR)은 인덱서로봇(IR)으로부터 기판(W)을 받음과 함께, 인덱서로봇(IR)에 기판(W)을 건네준다. 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)은 제어장치(4)에 의해 제어된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 시릴화유닛(7a)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 시릴화유닛(7a)의 개략 구성, 및 시릴화유닛(7a)에서 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례에 대하여 설명한다. 최초로, 시릴화유닛(7a)의 개략 구성에 대하여 설명한다.
시릴화유닛(7a)은 챔버(8)를 구비하고 있다. 챔버(8)는 예를 들면, 직사각형 형상이다. 챔버(8)는 수평으로 대향하는 2개의 측벽(9) 및 측벽(10)과 상하로 대향하는 상벽(11) 및 저벽(12)을 포함한다. 시릴화유닛(7a)은 상벽(11)의 외면(상면)을 따라 배치된 냉각장치(13)를 더 구비하고 있다. 챔버(8)는 냉각장치(13)에 의해 냉각되어 있다. 냉각장치(13)는 예를 들면, 수냉의 냉각장치이다. 시릴화유닛(7a)은 챔버(8) 내에 설치된 기판유지대(14)를 더 구비하고 있다. 제1 실시형태에서는, 기판유지대(14)와 후술하는 스핀척(38)에 의해, 기판유지유닛이 구성되어 있다. 챔버(8) 내에 반입된 1매의 기판(W)은 기판유지대(14) 상에 재치된 상태로, 유지 위치(P1)(시릴화 위치)에서 기판유지대(14)에 유지된다. 기판유지대(14)는 연직 방향으로 뻗는 회전축(15)의 상단에 고정되어 있다. 회전축(15)에는, 회전축(15)의 중심축선 둘레로 회전축(15)을 회전시키는 기판회전기구(16)가 결합되어 있다. 기판회전기구(16)는 예를 들면, 모터를 포함한 기구이다.
기판유지대(14)의 내부에는, 기판유지대(14)에 유지된 기판(W)을 가열하기 위한 히터(17)가 매설되어 있다. 또한 기판유지대(14) 상에는, 히터(17)에 의한 가열시에 기판(W)의 온도를 균일화하는 균열링(18)이 설치되어 있다. 균열링(18)은 기판유지대(14) 상에서의 기판(W)의 유지 위치(P1)를 둘러싸는 링상태로 형성되어 있다.
기판유지대(14)에 관련하여, 기판유지대(14)에 대하여 기판(W)을 승강시키는 복수 라인(예를 들면, 3개)의 리프트핀(19)이 설치되어 있다. 복수 라인의 리프트핀(19)은 챔버(8)의 저벽(12)에 삽입 통과되어 챔버(8) 바깥에 있고, 공통의 지지부재(20)에 지지되어 있다. 지지부재(20)에는, 실린더를 포함한 리프트핀 승강기구(21)가 결합되어 있다. 리프트핀 승강기구(21)는 복수 라인의 리프트핀(19)의 선단(先端)이 기판유지대(14)의 위쪽으로 돌출하는 위치와, 복수 라인의 리프트핀(19)의 선단이 기판유지대(14)의 아래쪽으로 퇴피하는 위치 사이에서, 복수 라인의 리프트핀(19)을 일체적으로 승강시킨다.
또한, 챔버(8)의 한쪽의 측벽(9)(도 2에서는, 좌측의 측벽)에는, 챔버(8) 내에 대한 기판(W)의 반입/반출을 위한 게이트(22)가 형성되어 있다. 측벽(9)의 외측에는, 게이트(22)를 개폐하는 게이트 셔터(23)가 설치되어 있다. 게이트 셔터(23)에는, 실린더를 포함한 게이트 개폐기구(24)가 결합되어 있다. 게이트 개폐기구(24)는, 게이트 셔터(23)가 측벽(9)의 외면에 밀착하여 게이트(22)를 밀폐하는 폐쇄 위치와, 게이트 셔터(23)가 측벽(9)의 측방으로 이간하면서 하강하여 게이트(22)를 크게 개방하는 개방 위치 사이에서, 게이트 셔터(23)를 이동시킨다.
또한, 챔버(8)의 다른 쪽의 측벽(10)(도 2에서는, 우측의 측벽)에는, 불활성 가스의 일례인 질소가스를 챔버(8) 내에 도입하는 측방도입관(25)이 설치되어 있다. 측방도입관(25)에는, 측방가스밸브(26)를 통하여 질소가스가 공급된다. 측방도입관(25)은 측벽(10)을 관통하여 있다. 측방도입관(25)의 챔버(8) 내에 접하는 단면은 측벽(10)의 내면과 대략 동일 평면으로 되어 있다. 측벽(10)의 내면에는, 그 내면의 대략 전체 영역을 덮는 크기의 확산판(27)이 설치되어 있다. 확산판(27)은 챔버(8) 내에 접하는 다수의 토출구(도시하지 않음)를 갖고 있다. 측방도입관(25)에 공급되는 질소가스는 확산판(27)의 다수의 토출구로부터 분산하여 토출된다. 따라서, 측방도입관(25)에 공급되는 질소가스는 챔버(8) 내에 있어서, 측벽(10)의 내면과 평행한 면내에서 대략 균일한 유속으로 되는 샤워 형상으로 확산된다.
또한, 챔버(8)의 상벽(11)을 관통하여, 시릴화제의 증기와 질소가스를 챔버(8) 내에 도입하는 시릴화제도입관(28)(시릴화제 공급유닛)이 설치되어 있다. 시릴화제도입관(28)에는, 시릴화제 밸브(29) 및 상방가스밸브(30)를 각각 통하여 시릴화제 및 질소가스가 공급된다. 시릴화제도입관(28)의 챔버(8) 내에 접하는 단면은 상벽(11)의 내면(하면)과 대략 동일 평면으로 되어 있다. 상벽(11)의 내면에는, 기판(W)보다도 큰 직경을 갖는 원판 형상의 확산판(31)이 설치되어 있다. 이 확산판(31)은 챔버(8) 내에 접하는 다수의 토출구(도시하지 않음)를 갖고 있다. 시릴화제도입관(28)에 공급되는 시릴화제 및 질소가스는 확산판(31)의 다수의 토출구로부터 분산하여 토출된다. 따라서, 시릴화제도입관(28)에 공급되는 시릴화제 및 질소가스는 챔버(8) 내에 있어서, 상벽(11)의 내면과 평행한 면내에서 대략 균일한 유속으로 되는 샤워형상으로 확산된다.
시릴화제로서는, 예를 들면, TMSI(N-Trimethylsilyimidazole), BSTFA(N, O-bis［Trimethylsilyl］trifluoroacetamide), BSA(N, 0-bis［Trimethylsilyl］acetamide), MSTFA(N-Methyl-N-trimethylsilyl-trifluoacetamide), TMSDMA(N- Trimethylsilyldimethylamine), TMSDEA(N-Trimethylsilyldiethylamine), MTMSA(N,0-bis(trimethylsilyl) trifluoroacetamide), TMCS(with base)(Trimethylchlorosilane), HMDS(Hexamethyldisilazane), 소수기를 갖는 아민, 유기 실리콘 화합물, TMS(tetramethylsilane), 불소화 알킬클로로실란, 알킬디실라잔, 디메틸 시릴 디메틸 아민, 디메틸 시릴 디에틸 아민, 비스(디메틸아미노) 디메틸실란, 및 오르가노실란 화합물을 들 수 있다. 시릴화제도입관(28)에는, 이러한 시릴화제 중 어느 하나의 증기가 공급된다. 시릴화제도입관(28)에 공급되는 시릴화제의 증기는 시릴화제의 미립자만을 포함하는 것이어도 좋고, 시릴화제의 미립자와 캐리어 가스(예를 들면, 불활성 가스)를 포함하는 것이어도 좋다.
또한, 챔버(8)의 저벽(12)에는, 기판유지대(14)의 주위를 둘러싸는 평면에서 보아 원환(圓環)형상의 주위(周圍)배기구(32)가 형성되어 있다. 주위배기구(32)에는, 선단이 배기원(도시하지 않음)에 접속된 배기관(33)의 기단(起端)이 접속되어 있다. 배기관(33)의 도중부(途中部)에는, 주위(周圍)배기밸브(34)가 개재 장착되어 있다. 주위배기밸브(34)가 열리면, 챔버(8) 내의 분위기가 주위배기구(32)로부터 배기되며, 주위배기밸브(34)가 닫혀지면, 주위배기구(32)로부터의 배기가 정지된다.
또한, 챔버(8)의 저벽(12)에는, 주위배기구(32)의 외측에서, 측벽(9)을 따라 뻗는 평면에서 보아 대략 직사각 형상의 게이트측 배기구(35)가 형성되어 있다. 게이트측 배기구(35)에는, 선단이 배기원(도시하지 않음)에 접속된 배기관(36)의 기단이 접속되어 있다. 배기관(36)의 도중부에는, 게이트측 배기밸브(37)가 개재 장착되어 있다. 게이트측 배기밸브(37)가 열리면, 챔버(8) 내의 분위기가 게이트측 배기구(35)로부터 배기되며, 게이트측 배기밸브(37)이 닫혀지면, 게이트측 배기구(35)로부터의 배기가 정지된다.
다음으로, 시릴화유닛(7a)에서 행하여지는 기판(W) 처리의 일례에 대하여 설명한다.
센터로봇(CR)은 시릴화유닛(7a) 내에 기판(W)을 반입한다. 시릴화유닛(7a) 내에의 기판(W)의 반입에 앞서서, 게이트 개폐기구(24)가 제어장치(4)에 의해 구동된다. 이에 의해, 게이트 셔터(23)가 개방 위치에 배치되어, 게이트(22)가 개방된다. 게이트(22)가 개방되고 있는 동안, 측방가스밸브(26)가 제어장치(4)에 의해 열려, 측방도입관(25)으로부터 챔버(8) 내에 질소가스가 도입된다. 또한 게이트측 배기밸브(37)가 제어장치(4)에 의해 열려, 챔버(8) 내의 분위기가 게이트측 배기구(35)로부터 배기된다. 이에 의해, 기판유지대(14)의 게이트(22)와 반대측, 즉 측벽(10)측으로부터 게이트(22)로 향하는 질소가스의 기류가 챔버(8) 내에 형성되고, 이 기류에 의해, 챔버(8) 외부의 분위기가 챔버(8) 내에 유입되는 것이 방지된다. 게이트(22)가 개방되고 있는 동안, 시릴화제 밸브(29), 상방가스밸브(30) 및 주위배기밸브(34)는 닫혀져 있다.
또한, 시릴화유닛(7a) 내에의 기판(W)의 반입에 앞서서, 리프트핀 승강기구(21)가 제어장치(4)에 의해 구동된다. 이에 의해, 리프트핀(19)은, 그 선단이 기판유지대(14)의 위쪽으로 돌출하는 위치에 배치된다. 그리고, 기판(W)이 센터로봇(CR)에 의해 챔버(8) 내에 반입된다. 챔버(8) 내에 반입된 기판(W)은 센터로봇(CR)에 의해 리프트핀(19) 상에 재치된다. 그 후, 센터로봇(CR)이 챔버(8) 내로부터 퇴피된다. 센터로봇(CR)이 챔버(8) 내로부터 퇴피된 후는, 게이트 개폐기구(24)가 제어장치(4)에 의해 구동된다. 이에 의해, 게이트 셔터(23)가 폐쇄 위치에 배치되어, 게이트(22)가 게이트 셔터(23)에 의해 밀폐된다.
게이트(22)가 밀폐된 후는, 제어장치(4)는 측방가스밸브(26) 및 게이트측 배기밸브(37)를 닫아 상방가스밸브(30) 및 주위배기밸브(34)를 연다. 이에 의해, 시릴화제도입관(28)으로부터 챔버(8) 내에 질소가스가 도입됨과 함께, 챔버(8) 내의 분위기가 주위배기구(32)로부터 급속히 배기된다. 그 결과, 챔버(8) 내의 분위기는 시릴화제도입관(28)으로부터 도입되는 질소가스로 단시간에 치환된다. 또한, 챔버(8) 내의 분위기가 질소가스 분위기로 치환되는 것과 병행하여, 리프트핀 승강기구(21)가 제어장치(4)에 의해 구동된다. 이에 의해, 리프트핀(19)은, 그 선단이 기판유지대(14)의 아래쪽으로 퇴피되는 위치로 하강된다. 이 리프트핀(19)의 하강에 의해, 리프트핀(19) 상의 기판(W)이 기판유지대(14) 상으로 이재(移載)된다. 이에 의해, 기판(W)이 유지 위치(P1)에서 기판유지대(14)에 유지된다.
기판(W)이 기판유지대(14) 상에 이재된 후는, 제어장치(4)는 상방가스밸브(30)를 닫아 시릴화제 밸브(29)를 연다. 이에 의해, 시릴화제도입관(28)으로부터 챔버(8) 내에 시릴화제가 도입되고, 이 시릴화제의 증기가 기판(W)의 상면에 공급된다. 또한, 시릴화제의 공급과 병행하여, 기판회전기구(16)가 제어장치(4)에 의해 구동되어, 기판(W)이 회전된다. 이에 의해, 시릴화제가 기판(W) 상면의 전체 영역에 얼룩 없이 공급된다. 또한 시릴화제의 공급과 병행하여, 히터(17)가 제어장치(4)에 의해 구동되어, 상온(실온과 같음. 예를 들면, 20℃∼30℃)보다 높은 온도까지 기판(W)이 가열된다. 기판유지대(14)에 유지된 기판(W)은 시릴화제의 공급에 의해 시릴화된다.
시릴화제의 공급이 소정 시간에 걸쳐 행하여지면, 리프트핀 승강기구(21)가 제어장치(4)에 의해 구동된다. 이에 의해, 리프트핀(19)이 상승되어 기판(W)이 기판유지대(14)에 대하여 위쪽으로 이간(離間)되는 위치(예를 들면, 센터로봇(CR)과의 사이에 기판(W)의 주고받기가 가능한 위치)까지 들어 올려진다. 그리고, 제어장치(4)가 시릴화제 밸브(29)를 닫아 상방가스밸브(30)를 연다. 이에 의해, 시릴화제도입관(28)으로부터 챔버(8) 내에 상온의 질소가스가 도입되어, 이 질소가스가 기판(W)의 상면에 공급된다. 그 결과, 고온의 기판(W)은 상온의 질소가스에 의해 냉각된다. 기판(W)이 질소가스에 의해 냉각되고 있는 동안, 주위배기밸브(34)는 열린 채로 있다. 그 때문에, 챔버(8) 내의 분위기는 시릴화제도입관(28)으로부터 도입되는 질소가스로 급속히 치환된다.
챔버(8) 내의 분위기가 질소가스 분위기로 치환된 후는, 게이트 개폐기구(24)가 제어장치(4)에 의해 구동된다. 이에 의해, 게이트 셔터(23)가 개방 위치에 배치되어 게이트(22)가 개방된다. 또한, 게이트(22)가 개방되면, 제어장치(4)는 상방가스밸브(30) 및 주위배기밸브(34)를 닫아, 측방가스밸브(26) 및 게이트측 배기밸브(37)를 연다. 이에 의해, 측벽(10)측으로부터 게이트(22)로 향하는 질소가스의 기류가 챔버(8) 내에 형성되고, 이 기류에 의해, 챔버(8) 외부의 분위기가 챔버(8) 내에 유입되는 것이 방지된다. 이 상태에서, 리프트핀(19)에 의해 지지된 기판(W)이 센터로봇(CR)에 의해 챔버(8)로부터 반출된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 에칭유닛(7b)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 에칭유닛(7b)의 개략 구성, 및 에칭유닛(7b)에서 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례에 대하여 설명한다. 최초로, 에칭유닛(7b)의 개략 구성에 대하여 설명한다.
에칭유닛(7b)은 기판(W)을 수평으로 유지하여 회전시키는 스핀척(38)(기판유지유닛)과, 스핀척(38)에 유지된 기판(W)의 상면에 에칭제로서 에칭액을 공급하는 에칭제노즐(39)(에칭제 공급유닛)과, 스핀척(38)에 유지된 기판(W)의 상면에 린스액을 공급하는 린스액노즐(40)과, 스핀척(38), 에칭제노즐(39), 및 린스액노즐(40)을 수용하는 챔버(41)를 구비하고 있다.
스핀척(38)은 기판(W)을 수평으로 유지하여 그 기판(W)의 중심을 통과하는 연직축선 둘레로 회전 가능한 원반형상의 스핀베이스(42)와, 이 스핀베이스(42)를 연직축선 둘레로 회전시키는 스핀모터(43)를 포함한다. 스핀척(38)은 기판(W)을 수평 방향으로 끼워 그 기판(W)을 수평으로 유지하는 협지식(挾持式)의 척이어도 좋고, 비(非)디바이스 형성면인 기판(W)의 이면(하면)을 흡착함으로써 그 기판(W)을 수평으로 유지하는 진공식의 척이어도 좋다. 제1 실시형태에서는, 스핀척(38)은 협지식의 척이다. 스핀척(38)은 유지 위치(P2)에서 기판(W)을 수평으로 유지한다. 제1 실시형태에서는, 유지 위치(P2)는 에칭 위치이다.
에칭제노즐(39)는 에칭제밸브(44)가 개재 장착된 에칭제공급관(45)에 접속되어 있다. 에칭제노즐(39)에의 에칭액의 공급은 에칭제밸브(44)의 개폐에 의해 제어된다. 에칭제노즐(39)에 공급된 에칭액은 스핀척(38)에 유지된 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 토출된다. 에칭제노즐(39)에 공급되는 에칭액으로서는, 상온으로부터 70℃의 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액, 고온(예를 들면, 120℃∼190℃)의 인산 수용액, 및 상온 또는 고온(상온보다 높은 온도)의 불화수소산을 들 수 있다.
린스액노즐(40)은 린스액밸브(46)가 개재 장착된 린스액공급관(47)에 접속되어 있다. 린스액노즐(40)에의 린스액의 공급은 린스액밸브(46)의 개폐에 의해 제어된다. 린스액노즐(40)에 공급된 린스액은 스핀척(38)에 유지된 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 토출된다. 린스액노즐(40)에 공급되는 린스액으로서는, 순수(탈이온수), 탄산수, 전해이온수, 수소수, 오존수나, 희석 농도(예를 들면, 10∼100 ppm 정도)의 염산수 등을 예시할 수 있다.
챔버(41)는 챔버(41) 내에 대한 기판(W)의 반입/반출을 위한 통로(48)가 형성된 격벽(49)과, 이 통로(48)를 덮는 게이트 셔터(50)를 포함한다. 게이트 셔터(50)는 격벽(49) 바깥에 배치되어 있다. 게이트 셔터(50)에는, 실린더를 포함한 게이트 개폐기구(51)가 결합되어 있다. 게이트 개폐기구(51)는, 게이트 셔터(50)가 격벽(49) 외면에 밀착하여 통로(48)를 밀폐하는 폐쇄 위치와, 게이트 셔터(50)가 격벽(49) 측방으로 이간되면서 하강하여 통로(48)를 크게 개방하는 개방 위치 사이로, 게이트 셔터(50)를 이동시킨다.
다음으로, 에칭유닛(7b)에서 행하여지는 기판(W) 처리의 일례에 대하여 설명한다.
센터로봇(CR)은 에칭유닛(7b) 내에 기판(W)을 반입한다. 에칭유닛(7b) 내에의 기판(W)의 반입에 앞서서, 게이트 개폐기구(51)가 제어장치(4)에 의해 구동된다. 이에 의해, 게이트 셔터(50)가 개방 위치에 배치되어, 챔버(41)의 통로(48)가 개방된다. 그 후, 센터로봇(CR)이 챔버(41) 내에 기판(W)을 반입하고, 이 기판(W)을 스핀척(38) 상에 재치한다. 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 스핀척(38) 상에 기판(W)을 재치시킨 후, 챔버(41) 내에서 센터로봇(CR)을 퇴피시킨다. 그 후, 게이트 개폐기구(51)가 제어장치(4)에 의해 구동되어, 게이트 셔터(50)가 폐쇄 위치에 배치된다. 이에 의해, 챔버(41)의 통로(48)가 게이트 셔터(50)에 의해 밀폐된다. 챔버(41)의 통로(48)가 밀폐된 후, 제어장치(4)는 스핀모터(43)를 제어함으로써, 스핀척(38)에 유지된 기판(W)을 회전시킨다.
다음으로, 에칭액을 기판(W)에 공급하여, 기판(W)을 에칭하는 에칭 처리가 행하여진다. 구체적으로는, 제어장치(4)는 스핀척(38)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 에칭제밸브(44)를 열어, 에칭제노즐(39)로부터 스핀척(38)에 유지된 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 에칭액을 토출시킨다. 에칭제노즐(39)로부터 토출된 에칭액은 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체 영역에 에칭액이 공급되어, 기판(W)의 상면 전체 영역이 에칭된다. 그리고, 에칭제밸브(44)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(4)는 에칭제밸브(44)를 닫아 에칭제노즐(39)로부터의 에칭액의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 린스액을 기판(W)에 공급하여, 기판(W)에 부착되어 있는 에칭액을 씻어내는 린스 처리가 행하여진다. 구체적으로는, 제어장치(4)는 스핀척(38)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 린스액밸브(46)를 열어, 린스액노즐(40)로부터 스핀척(38)에 유지된 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 린스액을 토출시킨다. 린스액노즐(40)로부터 토출된 린스액은 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체 영역에 린스액이 공급되어, 기판(W)에 부착되어 있는 에칭액이 씻겨진다. 그리고, 린스액밸브(46)이 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(4)는 린스액밸브(46)를 닫아 린스액노즐(40)로부터의 린스액의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 기판(W)을 건조시키는 건조 처리(스핀 드라이)가 행하여진다. 구체적으로는, 제어장치(4)는 스핀모터(43)를 제어하여, 기판(W)을 고회전 속도(예를 들면, 수천 rpm)로 회전시킨다. 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 린스액에 큰 원심력이 작용하여, 그 린스액이 기판(W)의 주위로 털어내진다. 이와 같이 하여, 기판(W)으로부터 린스액이 제거되어 기판(W)이 건조된다. 건조 처리가 소정 시간에 걸쳐 행해진 후는, 제어장치(4)는 스핀모터(43)를 제어하여, 스핀척(38)에 의한 기판(W)의 회전을 정지시킨다. 그 후, 게이트 개폐기구(51)가 제어장치(4)에 의해 구동되어, 게이트 셔터(50)가 개방 위치에 배치된다. 이에 의해, 챔버(41)의 통로(48)가 개방된다. 그 후, 스핀척(38)에 유지된 기판(W)이 센터로봇(CR)에 의해 챔버(41) 내로부터 반출된다.
도 4(a) - 4(d)는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 기판처리장치(1)에 의해 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 산화막의 일례인 SiO2막과, 질화막의 일례인 SiN막이 형성된 기판(W)의 표면에 에칭제를 공급하여, SiN막을 선택적으로 제거하는 선택 에칭의 일례에 대하여 설명한다. 기판(W)의 표면에 형성된 산화막은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)를 사용하여 형성된 막(TEOS막)이어도 좋다. 이하에서는, 도 1 및 도 4(a) - 도 4(d)를 참조한다.
캐리어 유지부(5)에 유지된 캐리어(C) 내에 수용된 미처리의 기판(W)은 인덱서로봇(IR)에 의해 반출된다. 그리고, 캐리어(C) 내로부터 반출된 기판(W)은 인덱서로봇(IR)으로부터 센터로봇(CR)에 건네진다. 센터로봇(CR)은 인덱서로봇(IR)으로부터 받은 미처리의 기판(W)을 시릴화유닛(7a) 내에 반입한다.
도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 시릴화유닛(7a)에서는, 전술한 바와 같이 하여 시릴화제의 증기가 기판(W)에 공급되어, 기판(W)이 시릴화된다(시릴화 처리. 시릴화 공정). 구체적으로는, 시릴화제의 일례인 HMDS의 증기가 기판유지대(14)에 유지 위치(P1)에서 유지된 기판(W)의 표면에 공급되어, 기판(W)의 표면이 시릴화된다. 그리고, 기판(W)의 표면이 시릴화된 후는, 시릴화유닛(7a) 내에 배치된 기판(W)이 센터로봇(CR)에 의해 시릴화유닛(7a) 내로부터 반출된다. 시릴화유닛(7a) 내로부터 반출된 기판(W)은 센터로봇(CR)에 의해, 에칭유닛(7b) 내에 반입된다.
도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 에칭유닛(7b)에서는, 전술한 바와 같이 하여 에칭제가 기판(W)에 공급되어, 기판(W)이 에칭된다(에칭 처리. 에칭 공정). 구체적으로는, 에칭제의 일례인 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액이 스핀척(38)에 유지 위치(P2)에서 유지된 기판(W)의 표면에 공급된다. 이에 의해, 기판(W)의 표면에 형성된 SiN막이 선택적으로 제거된다. 그 후, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 린스액의 일례인 순수가 스핀척(38)에 유지 위치(P2)에서 유지된 기판(W)의 표면에 공급되어, 기판(W)의 표면에 부착되어 있는 에칭제가 씻겨진다(린스 처리. 린스 공정). 그리고, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 고속 회전에 의해 기판(W)에 부착되어 있는 린스액이 기판(W)으로부터 제거된다. 이에 의해, 스핀척(38)에 유지 위치(P2)에서 유지된 기판(W)이 건조된다(건조 처리. 건조 공정).
에칭유닛(7b)에서 건조 처리가 행하여진 후는, 센터로봇(CR)에 의해 에칭유닛(7b) 내로부터 기판(W)이 반출된다. 그리고, 에칭유닛(7b) 내로부터 반출된 기판(W)은 센터로봇(CR)으로부터 인덱서로봇(IR)에 건네진다. 인덱서로봇(IR)은 센터로봇(CR)으로부터 받은 처리가 끝난 기판(W)을 캐리어 유지부(5)에 유지된 캐리어(C)에 반입한다. 이에 의해, 기판처리장치(1)에서의 일련의 처리가 종료된다. 제어장치(4)는 이러한 동작을 반복하여 실행시켜, 복수매의 기판(W)을 1매씩 처리시킨다.
도 5는 시릴화되지 않은 기판(W)을 에칭하였을 때의 에칭 시간과 에칭량 및 선택비와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6은 시릴화된 기판(W)을 에칭하였을 때의 에칭 시간과 에칭량 및 선택비와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5는 비교예의 그래프이며, 도 6은 본 발명의 실시예의 그래프이다.
도 5 및 도 6에서는, SiO2막과 SiN막이 형성된 기판(W)의 표면에, 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함한 수용액을 공급하여, 기판(W)을 에칭하였을 때의 에칭량 및 선택비가 나타나 있다. 기판(W)의 에칭에 이용된 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함한 수용액은 50%의 불화수소산(불화수소의 수용액)과 100%의 에틸렌글리콜이 4：96(불화수소산이 4이고, 에틸렌글리콜이 96)의 비율로 혼합되어, 60℃로 온도 조정된 것이다.
도 6에 나타내는 에칭량 및 선택비는 에칭액을 기판(W)에 공급하기 전에, HMDS를 기판(W)에 공급하였을 때의 값이다. 즉, 도 5에 나타내는 에칭량 및 선택비는 시릴화되지 않은 기판(W)을 에칭하였을 때의 값이며, 도 6에 나타내는 에칭량 및 선택비는 시릴화된 기판(W)을 에칭하였을 때의 값이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 시릴화되지 않은 기판(W)을 에칭한 경우, SiO2막 및 SiN막의 에칭량은 처리 시간의 증가에 따라 증가되고 있어, 그 변화의 비율은 대략 같다. 따라서, 시릴화되지 않은 기판(W)을 에칭한 경우, 선택비(질화막의 제거량/산화막의 제거량)는 처리 시간에 관계없이 대략 일정하다.
한편, 도 6에 나타내는 바와 같이, 시릴화된 기판(W)을 에칭한 경우, SiN막의 에칭량은 처리 시간의 증가에 따라 증가되고 있지만, SiO2막의 에칭량은 처리 시간에 관계없이 대략 일정하다. 따라서, 시릴화된 기판(W)을 에칭한 경우, 선택비는 처리 시간의 증가에 따라 증가되고 있다.
시릴화되지 않은 기판(W)을 에칭하였을 때의 SiN막의 에칭량과 시릴화된 기판(W)을 에칭하였을 때의 SiN막의 에칭량을 비교하면, 처리 시간이 같으면 양자는 대부분 변하지 않다. 한편, 시릴화되지 않은 기판(W)을 에칭하였을 때의 SiO2막의 에칭량과 시릴화된 기판(W)을 에칭하였을 때의 SiO2막의 에칭량을 비교하면, 기판(W)이 시릴화되어 있는 경우의 쪽이 적다. 즉, 산화막은 수산기(OH기)를 갖고 있으므로, 시릴화제와 반응하지만, 질화막은 수산기를 갖지 않기 때문에, 시릴화제와 반응하지 않는다. 그 때문에, 시릴화제를 기판(W)에 공급한 후에 에칭액을 기판(W)에 공급하면, 산화막의 에칭이 시릴화제의 공급에 의해 억제된다. 따라서, 시릴화제를 기판(W)에 공급한 후에 에칭액을 기판(W)에 공급함으로써, 선택비를 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 제1 실시형태에서는, 시릴화제를 기판(W)에 공급한 후에, 에칭제로서 에칭액을 기판(W)에 공급한다. 따라서, 시릴화된 기판(W)이 에칭된다. 전술한 바와 같이 산화막과 질화막이 형성된 기판(W)을 시릴화함으로써, 산화막이 에칭되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 시릴화된 기판(W)을 에칭함으로써, 선택비를 향상시킬 수 있다.
또 제1 실시형태에서는, 기판(W)에 공급되는 시릴화제가 시릴화제의 일례인 비수용성의 시릴화제를 포함하므로, 비수용성의 시릴화제가 기판(W)에 공급된다. 또한 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함한 수용액 등의 물을 포함한 에칭액이 기판(W)에 공급된다. 따라서, 제1 실시형태에서는, 비수용성의 시릴화제가 기판(W)에 공급된 후에, 물을 포함한 에칭제가 그 기판(W)에 공급된다. 이 경우, 시릴화제가 비수용성이기 때문에, 기판(W)에 부착되어 있는 시릴화제는 기판(W)에 공급된 에칭액에 녹지 않는다. 따라서, 산화막의 에칭이 억제되는 상태를 유지할 수 있다. 이에 의해, 선택비의 저하를 억제 또는 방지할 수 있다.
［제2 실시형태］
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제2 실시형태와 전술한 제1 실시형태와의 주요한 차이점은 처리유닛의 구성이 다른 것이다. 즉, 제1 실시형태에서는, 복수의 처리유닛이 기판(W)을 시릴화하는 시릴화유닛과, 기판(W)을 에칭하는 에칭유닛을 포함하는 경우에 대하여 설명하였지만, 제 2 실시형태에서는, 복수의 처리유닛이 기판(W)을 시릴화함과 함께 기판(W)을 에칭하는 시릴화·에칭유닛을 포함한다. 이하의 도 7∼도 10(d)에 있어서, 전술한 도 1∼도 6에 나타난 각 부(部)와 동등한 구성부분에 대하여는 도 1 등과 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 기판처리장치(201)의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
제2 실시형태에 의한 기판처리장치(201)는 복수의 처리유닛을 제외하고, 제1 실시형태에 의한 기판처리장치(1)와 같은 구성을 구비하고 있다. 즉, 기판처리장치(201)는 제1 실시형태에 의한 복수의 처리유닛(7)을 대신하여, 복수의 처리유닛(207)을 포함한다. 복수의 처리유닛(207)은 평면에서 보아, 센터로봇(CR)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 복수의 처리유닛(207)은 기판(W)을 시릴화함과 함께 기판(W)을 에칭하는 시릴화·에칭유닛(207a)을 포함한다. 제2 실시형태에서는, 모든 처리유닛(207)이 시릴화·에칭유닛(207a)이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 시릴화·에칭유닛(207a)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 차단판(252) 및 이에 관련하는 구성의 저면도이다. 이하에서는, 도 8을 참조한다. 도 9에 대하여는 적당히 참조한다.
시릴화·에칭유닛(207a)은 스핀척(38)과, 에칭제노즐(39)과, 린스액노즐(40)과, 챔버(41)를 구비하고 있다. 제2 실시형태에서는, 스핀척(38)에 의해, 기판유지유닛이 구성되어 있다. 시릴화·에칭유닛(207a)은 챔버(41) 내에서 스핀척(38)의 위쪽에 배치된 차단판(252)과, 챔버(41)의 상부로부터 챔버(41) 내에 클린 에어(clean air)를 공급하는 팬·필터·유닛(253)(FFU(253))과, 챔버(41)의 하부로부터 챔버(41) 내의 분위기를 배출하는 배기기구(도시하지 않음)를 더 구비하고 있다. FFU(253) 및 배기기구는 항시 구동되어 있어, 챔버(41)의 상부로부터 챔버(41)의 하부로 향하여 흐르는 기류를 챔버(41) 내에 형성하고 있다.
차단판(252)은 수평으로 배치된 원판부(254)와, 원판부(254)의 바깥 둘레를 따라 설치된 통형상부(255)와, 원판부(254)에 접속된 히터(256)를 포함한다. 통형상부(255)는 원판부(254)의 바깥 둘레로부터 하부로 향하여 연직(鉛直)으로 뻗어 있다. 통형상부(255)는 원통형이다. 원판부(254)와 통형상부(255)는 동축(同軸)이다. 원판부(254)는 기판(W)의 직경보다도 큰 직경을 갖고 있다. 통형상부(255)는 스핀베이스(42)보다도 큰 내경을 갖고 있다. 원판부(254)는 수평인 자세로 지축(支軸)(257)의 하단부에 연결되어 있다. 차단판(252)의 중심축선은 스핀척(38)의 회전축선 상에 배치되어 있다. 차단판(252)은 원판부(254)의 하면이 수평으로 되도록 배치되어 있다. 기판(W)이 스핀척(38)에 유지되어 있는 상태에서는, 원판부(254)의 하면이 기판(W)의 상면에 대향한다.
원판부(254)는 원판부(254)의 중앙부를 연직 방향으로 관통하는 관통공을 갖고 있다. 이 관통공은 원판부(254)의 하면 중앙부에서 개구되어 있다. 지축(257)은 중공축(中空軸)이며, 지축(257)의 내부 공간은 관통공에 연통되어 있다. 지축(257)에는, 시릴화제도입관(258)(시릴화제 공급유닛)이 비접촉 상태로 삽입 통과되어 있고, 시릴화제도입관(258)의 하단은 관통공 내에 이르고 있다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 시릴화제도입관(258)의 하단에는, 시릴화제를 토출하는 시릴화제토출구(259)와, 질소가스를 토출하는 중심가스토출구(260)가 형성되어 있다. 또한, 지축(257)과 시릴화제도입관(258) 사이에는, 시릴화제도입관(258)을 둘러싸는 통형상의 가스공급로(261)가 형성되어 있다. 가스공급로(261)의 하단은 원판부(254)의 하면에서 개구되어 있다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 가스공급로(261)의 하단은 질소가스를 토출하는 환형상(環狀) 가스토출구(262)를 형성하고 있다.
시릴화제도입관(258)에는, 시릴화제공급관(263) 및 제1 가스공급관(264)이 접속되어 있다. 시릴화제도입관(258)에는, 시릴화제공급관(263) 및 제1 가스공급관(264)을 각각 통하여 시릴화제 및 질소가스가 공급된다. 시릴화제도입관(258)에 공급되는 시릴화제는 시릴화제의 증기이어도 좋고, 시릴화제의 액체이어도 좋다. 시릴화제공급관(263)에는, 시릴화제도입관(258)에의 시릴화제의 공급 및 공급 정지를 제어하는 시릴화제밸브(265)가 개재 장착되어 있고, 제1 가스공급관(264)에는, 시릴화제도입관(258)에의 질소가스의 공급 및 공급 정지를 제어하는 제1 가스밸브(266)가 개재 장착되어 있다.
또한, 지축(257)의 상단부에는, 제2 가스밸브(267)가 개재 장착된 제2 가스공급관(268)이 접속되어 있다. 가스공급로(261)에는, 이 제2 가스공급관(268)을 통하여 질소가스가 공급된다. 가스공급로(261)에 공급된 질소가스는 환형상 가스토출구(262)로부터 하부로 토출된다.
지축(257)은 차단판승강기구(269)에 결합되어 있다. 차단판승강기구(269)는 원판부(254)의 하면이 스핀척(38)에 유지된 기판(W)의 상면에 근접하는 근접 위치(도 10(a)에 나타내는 위치)와, 원판부(254)의 하면이 스핀척(38)의 위쪽으로 크게 퇴피한 퇴피 위치(도 8에 나타내는 위치) 사이에서, 지축(257) 및 차단판(252)을 일체적으로 승강시킨다. 차단판(252)이 근접 위치에 위치하는 상태에서는, 원판부(254)의 하면이 기판(W)의 상면에 근접함과 함께, 차단판(252)의 통형상부(255)가 기판(W)의 주위를 둘러싼다.
도 10(a) - 도 10(d)는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 기판처리장치(201)에 의해 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 산화막의 일례인 SiO2막과, 질화막의 일례인 SiN막이 형성된 기판(W)의 표면에 에칭제로서 에칭액을 공급하여, SiN막을 선택적으로 제거하는 선택 에칭의 일례에 대하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 도 7, 도 8, 및 도 10(a) - 도 10(d)를 참조한다.
캐리어 유지부(5)에 유지된 캐리어(C) 내에 수용된 미처리의 기판(W)은 인덱서로봇(IR)에 의해 반출된다. 그리고, 캐리어(C) 내로부터 반출된 기판(W)은 인덱서로봇(IR)으로부터 센터로봇(CR)에 건네진다. 센터로봇(CR)은 인덱서로봇(IR)으로부터 받은 미처리의 기판(W)을 시릴화·에칭유닛(207a) 내에 반입한다.
구체적으로는, 시릴화·에칭유닛(207a) 내에의 기판(W)의 반입에 앞서서, 게이트 개폐기구(51)가 제어장치(4)에 의해 구동된다. 이에 의해, 게이트 셔터(50)가 개방 위치에 배치되어, 챔버(41)의 통로(48)가 개방된다. 그 후, 센터로봇(CR)이 챔버(41) 내에 기판(W)을 반입하여, 이 기판(W)을 스핀척(38) 상에 재치(載置)한다. 기판(W)이 스핀척(38) 상에 재치될 때, 차단판(252)은 스핀척(38)의 위쪽으로 크게 퇴피한 퇴피 위치에 배치되어 있다.
제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 스핀척(38) 상에 기판(W)을 재치시킨 후, 챔버(41) 내에서 센터로봇(CR)을 퇴피시킨다. 그 후, 게이트 개폐기구(51)가 제어장치(4)에 의해 구동되어, 게이트 셔터(50)가 폐쇄 위치에 배치된다. 이에 의해, 챔버(41)의 통로(48)가 게이트 셔터(50)에 의해 밀폐된다. 챔버(41)의 통로(48)가 밀폐된 후는, 제어장치(4)는 스핀모터(43)를 제어함으로써, 스핀척(38)에 유지된 기판(W)을 회전시킨다.
다음으로, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이, 시릴화제를 기판(W)에 공급하여, 기판(W)을 시릴화하는 시릴 처리(시릴화 공정)가 행하여진다. 구체적으로는, 제어장치(4)는 차단판승강기구(269)를 제어함으로써, 차단판(252)을 퇴피 위치로부터 근접 위치로 이동시킨다. 이에 의해, 차단판(252)의 원판부(254)의 하면이 기판(W)의 상면에 근접함과 함께, 차단판(252)의 통형상부(255)가 기판(W)의 주위를 둘러싼다. 제어장치(4)는, 차단판(252)이 근접 위치에 위치하는 상태에서, 제1 가스밸브(266) 및 제2 가스밸브(267)를 열어, 중심가스토출구(260) 및 환형상 가스토출구(262)로부터 질소가스를 토출시킨다. 이에 의해, 원판부(254)와 스핀베이스(42) 사이의 분위기(수분을 포함하는 분위기)가 질소가스 분위기로 치환된다.
이어서, 제어장치(4)는, 차단판(252)이 근접 위치에 위치하는 상태에서, 시릴화제밸브(265)를 열어, 시릴화제의 일례인 HMDS의 액체를 시릴화제토출구(259)로부터 토출시킨다. 시릴화제토출구(259)로부터 토출된 HMDS는 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체 영역에 HMDS가 공급되어, 기판(W)의 상면 전체 영역이 시릴화된다. 그리고, 시릴화제밸브(265)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(4)는 시릴화제밸브(265)를 닫아 시릴화제토출구(259)로부터의 HMDS의 토출을 정지시킨다. HMDS가 기판(W)에 공급되고 있는 동안, 히터(256)가 제어장치(4)에 의해 구동되어, 기판(W)이 가열되어도 좋다.
HMDS의 토출이 정지된 후는, 제어장치(4)는, 차단판(252)이 근접 위치에 위치하는 상태에서, 다시, 제1 가스밸브(266) 및 제2 가스밸브(267)를 열어, 중심가스토출구(260) 및 환형상 가스토출구(262)로부터 질소가스를 토출시킨다. 이에 의해, 원판부(254)와 스핀베이스(42) 사이의 분위기가 질소가스 분위기로 치환된다. 또한, 질소가스의 공급에 의해 원판부(254)와 스핀베이스(42) 사이로부터 배출된 분위기는 배기기구(도시하지 않음)에 의해 챔버(41) 내로부터 배출된다.
이와 같이, HMDS가 기판(W)에 공급되기 전에, 수분을 포함하는 분위기가 기판(W)의 근방으로부터 제거된다. 이에 의해, HMDS가 물과 반응하여 암모니아 가스가 발생하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 또한, HMDS가 기판(W)에 공급된 후에, 차단판(252)과 스핀베이스(42) 사이의 분위기가 챔버(41) 내로부터 제거된다. 따라서, HMDS와 기판(W)과의 반응에 의해 생성된 암모니아가스가 챔버(41) 내로부터 제거된다.
다음으로, 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 에칭제의 일례인, 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액을 기판(W)에 공급하여, 기판(W)을 에칭하는 에칭 처리(에칭 공정)가 행하여진다. 구체적으로는, 제어장치(4)는 스핀척(38)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 에칭제밸브(44)를 열어, 에칭제노즐(39)로부터 스핀척(38)에 유지된 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액을 토출시킨다. 에칭제노즐(39)로부터 토출된 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액은 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체 영역에 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액이 공급되어, 기판(W)의 상면 전체 영역이 에칭된다. 그리고, 에칭제밸브(44)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(4)는 에칭제밸브(44)를 닫아 에칭제노즐(39)로부터의 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 도 10(c)에 나타내는 바와 같이, 린스액의 일례인 순수를 기판(W)에 공급하여, 기판(W)에 부착되어 있는 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액을 씻어 내는 린스 처리(린스 공정)가 행하여진다. 구체적으로는, 제어장치(4)는 스핀척(38)에 의해 기판(W)을 회전시키면서, 린스액밸브(46)를 열어, 린스액노즐(40)으로부터 스핀척(38)에 유지된 기판(W)의 상면 중앙부를 향하여 순수를 토출시킨다. 린스액노즐(40)로부터 토출된 순수는 기판(W)의 상면 중앙부에 공급되어, 기판(W)의 회전에 의한 원심력을 받아 기판(W)의 상면을 따라 바깥쪽으로 퍼진다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체 영역에 순수가 공급되어, 기판(W)에 부착되어 있는 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액이 씻겨진다. 그리고, 린스액밸브(46)가 열리고 나서 소정 시간이 경과하면, 제어장치(4)는 린스액밸브(46)를 닫아 린스액노즐(40)으로부터의 순수의 토출을 정지시킨다.
다음으로, 도 10(d)에 나타내는 바와 같이, 기판(W)을 건조시키는 건조 처리(스핀 드라이.건조 공정)가 행하여진다. 구체적으로는, 제어장치(4)는 스핀모터(43)를 제어하여, 기판(W)을 고회전 속도(예를 들면, 수천 rpm)로 회전시킨다. 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 순수에 큰 원심력이 작용하여, 그 순수가 기판(W)의 주위로 털어내진다. 이와 같이 하여, 기판(W)으로부터 순수가 제거되어 기판(W)이 건조된다. 건조 처리가 소정 시간에 걸쳐 행해진 다음은 제어장치(4)는 스핀모터(43)를 제어하여, 스핀척(38)에 의한 기판(W)의 회전을 정지시킨다. 그 후, 게이트 개폐기구(51)가 제어장치(4)에 의해 구동되어, 게이트 셔터(50)가 개방 위치에 배치된다. 이에 의해, 챔버(41)의 통로(48)가 개방된다.
챔버(41)의 통로(48)가 개방된 후는, 스핀척(38)에 유지된 기판(W)이 센터로봇(CR)에 의해 시릴화·에칭유닛(207a) 내로부터 반출된다. 그리고, 시릴화·에칭유닛(207a) 내로부터 반출된 기판(W)은 센터로봇(CR)으로부터 인덱서로봇(IR)에 건네진다. 인덱서로봇(IR)은 센터로봇(CR)으로부터 받은 처리가 끝난 기판(W)을 캐리어 유지부(5)에 유지된 캐리어(C)에 반입한다. 이에 의해, 기판처리장치(201)에서의 일련의 처리가 종료된다. 제어장치(4)는 이러한 동작을 반복하여 실행시켜, 복수매의 기판(W)을 1매씩 처리시킨다.
이상과 같이 제2 실시형태에서는, 시릴화제 및 에칭제가 스핀척(38)에 유지된 기판(W)에 공급된다. 즉, 제2 실시형태에서는, 시릴화 위치와 에칭 위치가 같은 위치이며, 기판(W)에 대한 시릴화제의 공급 및 에칭제의 공급이 같은 위치에서 행하여진다. 따라서, 기판(W)에 대한 시릴화제의 공급을 한 후에, 에칭 위치까지 기판(W)을 이동시키지 않아도 좋다. 이에 의해, 기판(W)의 반송 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 기판(W)의 처리 시간을 단축할 수 있다.
［제3 실시형태］
제2 실시형태에서는, 차단판(252)의 통형상부(255)가 원통형인 경우에 대하여 설명하였지만, 통형상부(255)는 원추대이어도 좋다. 구체적으로는, 도 11에 나타내는 제3 실시형태에 의한 차단판(352)과 같이 통형상부(355)는 원판부(254)의 바깥 둘레를 따라 설치되어 있고, 원판부(254)의 바깥 둘레로부터 바깥쪽으로 넓혀지도록 아래쪽으로 뻗어 있어도 좋다. 또한 통형상부(355)는 통형상부(355)의 하단에 가까워짐에 따라 두께가 감소하고 있어도 좋다.
［제4 실시형태］
다음으로, 본 발명의 제4 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제4 실시형태와 전술한 제1 실시형태와의 주요한 차이점은, 에칭제의 증기에 의해 기판(W)이 에칭되는 것이다. 이하의 도 12∼도 18에 있어서, 전술한 도 1∼도 11에 나타난 각 부와 동등한 구성부분에 도 1 등과 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 의한 기판처리장치(401)의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
기판처리장치(401)는 기판(W)을 처리하는 복수의 처리유닛(407)을 포함한다. 복수의 처리유닛(407)은 평면에서 보아, 센터로봇(CR)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 센터로봇(CR)은 인덱서로봇(IR)과 처리유닛(407) 사이로 기판(W)을 반송함과 함께, 복수의 처리유닛(407) 사이로 기판(W)을 반송한다. 복수의 처리유닛(407)은 기판(W)을 시릴화하는 시릴화유닛(407a)과, 기판(W)을 에칭하는 에칭유닛(407b)과, 린스액을 기판(W)에 공급함과 함께 그 기판(W)을 건조시키는 세정유닛(407c)을 포함한다.
도시하지 않았지만, 세정유닛(407c)은 스핀척(38)과, 린스액노즐(40)(린스액공급유닛)과, 챔버(41)를 구비하고 있다(도 3 참조). 세정유닛(407c)에서는, 린스액노즐(40)로부터 토출된 순수가 스핀척(38)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면 전체 영역에 공급됨으로써, 기판(W)에 부착되어 있는 액체나 이물질이 씻겨진다(린스 처리. 린스 공정). 그 후, 스핀척(38)이 기판(W)을 고회전 속도로 회전시킴으로써, 기판(W)으로부터 순수가 제거된다. 이에 의해, 기판(W)이 건조된다(건조 처리. 건조 공정).
도 13 및 도 14는 본 발명의 제4 실시형태에 의한 시릴화유닛(407a)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 시릴화유닛(407a)의 개략 구성, 및 시릴화유닛(407a)에서 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례에 대하여 설명한다. 최초로, 시릴화유닛(407a)의 개략 구성에 대하여 설명한다.
시릴화유닛(407a)은 기판(W)을 유지하는 기판유지대(414)와, 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)을 가열하는 히터(417)와, 기판유지대(414)를 지지하는 지지부재(412)를 포함한다. 기판유지대(414)는 예를 들면, 기판(W)보다도 큰 직경을 갖는 원판형상의 플레이트이다. 히터(417)는 기판유지대(414)에 매설되어 있다. 기판(W)은 기판(W)의 중심과 기판유지대(414)의 중심이 공통의 연직축선 상에 위치하도록 기판유지대(414) 상에 수평으로 재치된다. 이에 의해, 기판(W)이 기판유지대(414)에 의해 유지 위치(P1)에서 수평으로 유지된다. 제4 실시형태에서는, 기판유지대(414)와, 후술하는 핫플레이트(478)에 의해, 기판유지유닛이 구성되어 있다. 기판유지대(414)는 지지부재(412)의 위쪽에 배치되어 있다. 지지부재(412)는 예를 들면, 기판유지대(414)보다도 큰 직경을 갖는 원판형상의 플레이트이다. 지지부재(412)의 외주부(外周部)는 기판유지대(414)보다 바깥쪽으로 돌출되어 있다.
또한, 시릴화유닛(407a)은 기판유지대(414)의 위쪽에서 기판(W)을 지지하는 복수의 리프트핀(419)과, 복수의 리프트핀(419)을 일체적으로 승강시키는 리프트핀 승강기구(421)를 더 포함한다. 각 리프트핀(419)은 연직 방향으로 뻗어 있다. 각 리프트핀(419)의 상단은 같은 높이에 배치되어 있다. 기판유지대(414) 및 지지부재(412)에는, 기판유지대(414) 및 지지부재(412)를 연직 방향으로 관통하는 복수의 관통공이 형성되어 있다. 리프트핀 승강기구(421)가 복수의 리프트핀(419)을 퇴피 위치(도 13에 나타내는 위치)로부터 돌출 위치(도 14에 나타내는 위치)로 상승시키면, 복수의 리프트핀(419)이 각각 복수의 관통공에 삽입되어, 각 리프트핀(419)의 상단이 기판유지대(414)의 상면으로부터 돌출된다. 한편, 리프트핀 승강기구(421)가 복수의 리프트핀(419)을 돌출 위치로부터 퇴피 위치로 하강시키면, 각 리프트핀(419)의 상단이 기판유지대(414)의 상면보다 아래쪽으로 이동된다.
복수의 리프트핀(419)은 기판(W)의 하면을 지지함으로써, 그 기판(W)을 수평으로 유지한다. 복수의 리프트핀(419)이 돌출 위치에서 기판(W)을 유지하고 있는 상태에서, 리프트핀 승강기구(421)가 복수의 리프트핀(419)을 퇴피 위치까지 하강시키면, 복수의 리프트핀(419)에 유지되어 있는 기판(W)이 기판유지대(414)에 재치된다. 이에 의해, 유지 위치(P1)로 기판(W)이 반송되어, 기판유지대(414)에 의해 유지 위치(P1)에서 기판(W)이 수평으로 유지된다. 그 한편으로, 기판유지대(414)에 기판(W)이 유지되어 있는 상태에서, 리프트핀 승강기구(421)가 복수의 리프트핀(419)을 퇴피 위치로부터 돌출 위치까지 상승시키면, 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)이 복수의 리프트핀(419)에 의해 지지되어, 유지 위치(P)보다도 위쪽으로 반송된다. 이와 같이 하여, 기판유지대(414)와 복수의 리프트핀(419) 사이에서 기판(W)의 주고받기가 행하여진다.
또한, 시릴화유닛(407a)은 지지부재(412)의 위쪽에 배치되어 있는 차단판(452)을 더 포함한다. 차단판(452)은 수평으로 배치된 원판부(454)와, 원판부(454)의 바깥 둘레를 따라 설치된 통형상부(455)를 포함한다. 통형상부(455)는 원판부(454)의 외주연으로부터 아래쪽으로 향하여 연직으로 뻗어 있다. 통형상부(455)는 원통형이다. 원판부(454)와 통형상부(455)는 동축이다. 원판부(454)는 기판유지대(414)보다도 큰 직경을 갖고 있다. 통형상부(455)는 기판유지대(414)의 직경보다도 큰 내경을 갖고 있다. 통형상부(455)의 내경은 지지부재(412)의 외경보다 작다. 차단판(452)은 원판부(454)의 하면이 수평으로 되도록 배치되어 있다. 기판(W)이 기판유지대(414)에 유지되어 있는 상태에서는, 원판부(454)의 하면이 기판(W)의 상면에 대향한다. 차단판(452)은 원판부(454)의 중심과 기판유지대(414)의 중심이 공통의 연직축선 상에 위치하도록 배치되어 있다.
통형상부(455)의 하단은 지지부재(412)의 상면 주연부에 대향하여 있다. 통형상부(455)의 하단과 지지부재(412)의 상면 주연부 사이에는, 기판유지대(414)보다도 큰 내경을 갖는 환형상의 씰(seal)부재(470)(예를 들면, Ｏ링)가 배치되어 있다. 제4 실시형태에서는, 씰부재(470)는 지지부재(412)의 상면 주연부에 유지되어 있다. 씰부재(470)는 지지부재(412)에 한정되지 않으며, 통형상부(455)의 하단에 유지되어 있어도 좋다. 씰부재(470)는 지지부재(412)의 상면 주연부를 따라 지지부재(412)의 둘레방향으로 뻗어 있다. 차단판(452)은 차단판승강기구(269)에 결합되어 있다. 차단판승강기구(269)는 밀폐 위치(도 13에 나타내는 위치)와, 밀폐 위치의 위쪽에 설치된 개방 위치(도 14에 나타내는 위치) 사이에서 차단판(452)을 승강시킨다. 차단판승강기구(269)가 차단판(452)을 퇴피 위치로부터 밀폐 위치로 하강시키면, 통형상부(455)의 하단과 지지부재(412)의 상면 사이의 틈새가 씰부재(470)에 의해 밀폐된다. 이에 의해, 유지 위치(P1)를 포함한 수용 공간(471)(도 13 참조)이 밀폐된다. 그 한편으로, 차단판승강기구(269)가 차단판(452)을 밀폐 위치로부터 퇴피 위치로 상승시키면, 통형상부(455)가 씰부재(470)로부터 멀어져, 수용 공간(471)이 개방된다.
원판부(454)의 하면 중앙부에는, 토출구(472)가 형성되어 있다. 시릴화제도입관(458)(시릴화제공급유닛)은 토출구(472)에 접속되어 있다. 시릴화제도입관(458)에는, 시릴화제공급관(463)을 통하여 시릴화제의 증기가 공급된다. 또한, 시릴화제도입관(458)에는, 질소가스공급관(464)을 통하여 질소가스가 공급된다. 시릴화제공급관(463)에는, 시릴화제도입관(458)에의 시릴화제의 공급 및 공급 정지를 제어하는 시릴화제밸브(465)가 개재 장착되어 있고, 질소가스공급관(464)에는, 시릴화제도입관(458)에의 질소가스의 공급 및 공급 정지를 제어하는 질소가스 밸브(466)가 개재 장착되어 있다. 시릴화제도입관(458)에 공급된 시릴화제의 증기 및 질소가스는 토출구(472)로부터 아래쪽으로 토출된다.
또한, 지지부재(412)의 상면에는, 평면에서 보아 기판유지대(414)를 둘러싸는 환형상의 배기구(432)가 형성되어 있다. 배기구(432)는 수용 공간(471)에 연통되어 있다. 배기관(433)의 일단부는 배기구(432)에 접속되어 있다. 배기관(433)에는, 압력조정밸브(473)가 개재 장착되어 있다. 차단판(452)이 밀폐 위치에 위치하는 상태에서는, 수용 공간(471)이 밀폐되어 있기 때문에, 이 상태에서, 시릴화제의 증기 또는 질소가스가 토출구(472)로부터 토출되면, 수용 공간(471)의 기압이 높아진다. 그리고, 수용 공간(471)의 기압이 소정치에 이르면, 압력조정밸브(473)가 열려, 수용 공간(471)의 분위기가 배출구(432)로부터 배출된다. 이에 의해, 수용 공간(471)의 기압이 저하된다. 그리고, 수용 공간(471)의 기압이 소정치 미만으로 되면, 압력조정밸브(473)가 닫힌다. 따라서, 차단판(452)이 밀폐 위치에 위치하는 상태에서, 시릴화제의 증기 또는 질소가스가 토출구(472)로부터 토출되면, 수용 공간(471)의 기체가 퍼지(purge)되어, 수용 공간(471)의 분위기가 시릴화제의 증기 또는 질소가스로 치환된다. 그 후, 토출구(472)로부터의 시릴화제의 증기 또는 질소가스의 토출이 정지되면, 압력조정밸브(473)가 닫혀, 시릴화제의 증기 또는 질소가스가 수용 공간(471)에 충만되어 있는 상태가 유지된다.
다음으로, 시릴화유닛(407a)에서 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례에 대하여 설명한다.
시릴화유닛(407a)에 기판(W)이 반입될 때는, 미리, 차단판(452)이 개방 위치에 배치되고, 복수의 리프트핀(419)이 돌출 위치에 배치된다. 이 상태에서, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 복수의 리프트핀(419) 상에 기판(W)을 재치시킨다. 그리고, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)을 퇴피시킨 후, 리프트핀 승강기구(421)에 의해 복수의 리프트핀(419)을 퇴피 위치까지 하강시킨다. 이에 의해, 복수의 리프트핀(419)에 지지되어 있는 기판(W)이 기판유지대(414)에 재치되고, 기판유지대(414)에 의해 유지 위치(P1)에서 기판(W)이 유지된다. 그리고, 제어장치(4)는 복수의 리프트핀(419)을 퇴피 위치까지 이동시킨 후, 차단판승강기구(269)에 의해 차단판(452)을 밀폐 위치까지 하강시킨다. 이에 의해, 수용 공간(471)이 밀폐된다. 그 때문에, 기판(W)은 밀폐 공간 내에서 유지된다.
다음으로, 수용 공간(471)의 분위기가 질소가스 분위기로 치환된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는, 차단판(452)이 밀폐 위치에 위치하는 상태에서, 질소가스 밸브(466)를 열어, 토출구(472)로부터 질소가스를 토출시킨다. 이에 의해, 질소가스가 수용 공간(471)에 공급된다. 그 때문에, 수용 공간(471)의 기압이 상승되어, 압력조정밸브(473)가 열린다. 따라서, 수용 공간(471)의 기체가 배출구(432)로부터 배출된다. 이에 의해, 수용 공간(471)의 분위기가 질소가스로 치환된다. 그 후, 제어장치(4)는 질소가스 밸브(466)를 닫는다. 이에 의해, 압력조정밸브(473)가 닫혀, 수용 공간(471)으로부터의 기체의 배출이 정지된다. 그 때문에, 질소가스가 수용 공간(471)에 충만되어 있는 상태가 유지된다.
다음으로, 시릴화제의 일례인 HMDS의 증기가 기판(W)에 공급된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는, 차단판(452)이 밀폐 위치에 위치하는 상태에서, 시릴화제밸브(465)를 열어, HMDS의 증기를 토출구(472)로부터 토출시킨다. 이에 의해, HMDS의 증기가 수용 공간(471)에 공급된다. 그 때문에, 압력조정밸브(473)가 열려, 수용 공간(471)에 충만되어 있는 질소가스가 HMDS의 증기로 치환된다. 그 후, 제어장치(4)는 시릴화제밸브(465)를 닫는다. 이에 의해, 압력조정밸브(473)가 닫혀, 수용 공간(471)으로부터의 기체의 배출이 정지된다. 그 때문에, HMDS의 증기가 수용 공간(471)에 충만되어 있는 상태가 유지 된다. HMDS의 증기가 수용 공간(471)에 충만됨으로써, 기판유지대(414)에 유지 위치(P1)에서 유지되어 있는 기판(W)에 HMDS의 증기가 공급된다. 또한, 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)은 히터(417)에 의한 가열에 의해 실온보다 높은 일정한 온도(예를 들면, 50∼100℃의 범위 내의 일정한 온도)로 유지되어 있다. 따라서, 일정한 온도로 유지되어 있는 기판(W)에 HMDS의 증기가 공급된다. 이에 의해, 시릴화 처리(시릴화 공정)가 실행되어, 기판(W)의 상면 전체 영역이 시릴화된다.
다음으로, 수용 공간(471)의 분위기가 질소가스 분위기로 치환된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는, 차단판(452)이 밀폐 위치에 위치하는 상태에서, 질소가스 밸브(466)를 열어, 질소가스를 토출구(472)로부터 토출시킨다. 이에 의해, 질소가스가 수용 공간(471)에 공급된다. 그 때문에, 압력조정밸브(473)가 열려, 수용 공간(471)에 충만되어 있는 HMDS의 증기나, 기판(W)과 HMDS와의 반응으로 생성된 가스가 질소가스로 치환된다. 그리고, 제어장치(4)는 수용 공간(471)의 분위기가 질소가스로 치환된 후에, 질소가스 밸브(466)를 닫는다. 이에 의해, 압력조정밸브(473)가 닫혀 수용 공간(471)으로부터의 기체의 배출이 정지된다. 그 때문에, 질소가스가 수용 공간(471)에 충만되어 있는 상태가 유지된다.
다음으로, 시릴화유닛(407a)으로부터 기판(W)이 반출된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는 차단판승강기구(269)에 의해 차단판(452)을 퇴피 위치까지 상승시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 리프트핀 승강기구(421)에 의해 복수의 리프트핀(419)을 돌출 위치까지 상승시킨다. 이에 의해, 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)이 복수의 리프트핀(419)에 의해 지지되고, 유지 위치(P1)의 위쪽에 배치된다. 제어장치(4)는 복수의 리프트핀(419)을 돌출 위치로 이동시킨 후, 복수의 리프트핀(419)에 의해 지지되어 있는 기판(W)을 센터로봇(CR)에 의해 반출시킨다. 이에 의해, 시릴화유닛(407a)으로부터 기판(W)이 반출된다.
도 15는 본 발명의 제4 실시형태에 의한 에칭유닛(407b)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 이하에서는, 에칭유닛(407b)의 개략 구성, 및 에칭유닛(407b)에서 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례에 대하여 설명한다. 최초로, 에칭유닛(407b)의 개략 구성에 대하여 설명한다.
에칭유닛(407b)은 불화수소산 수용액(474)를 밀폐 상태로 저장하는 증기발생용기(475)(에칭제 공급유닛)와, 증기발생용기(475)를 수용하는 하우징(476)을 구비하고 있다. 이 증기발생용기(475)의 아래쪽에는, 에칭제의 일례인 불화수소산의 증기를 아래쪽으로 토출하는 다수의 관통공이 형성된 펀칭플레이트(477)가 설치되어 있다. 또한 펀칭플레이트(477)의 아래쪽에는, 기판(W)을 펀칭플레이트(477)에 대향시킨 상태에서, 그 기판(W)을 유지 위치(P2)에서 수평으로 유지하는 핫플레이트(478)가 배치되어 있다. 핫플레이트(478)는 회전축(479)의 상단에 고정되어 있다. 모터 등을 포함하는 회전구동기구(480)가 회전축(479)을 회전시키면, 핫플레이트(478)는 회전축(479)과 함께 연직축선 둘레로 회전한다. 핫플레이트(478)에 유지되어 있는 기판(W)은 핫플레이트(478)에 의해 가열된다.
에칭유닛(407b)은 핫플레이트(478)의 주위에 설치된 통형상의 밸로즈(482)를 더 구비하고 있다. 핫플레이트(478)는 벨로즈(482) 내에 배치되어 있다. 벨로즈(482)는 하우징(476)의 저면(476a)에 대하여 상하로 수축 가능하다. 도시하지 않은 구동기구는 벨로즈(482)의 상단연(上端緣)이 펀칭플레이트(477)에 맞닿아, 핫플레이트(478) 주위의 공간이 밀폐되는 밀폐 위치(실선으로 나타내는 위치)와, 벨로즈(482)의 상단연이 핫플레이트(478)의 상면(478a)보다도 아래쪽으로 퇴피한 퇴피 위치(파선으로 나타내는 위치) 사이에서, 벨로즈(482)를 신축시킨다. 벨로즈(482) 내의 기체는 하우징(476)의 저면(476a)에 접속된 배기관(483)을 통하여 배기기구(484)에 의해 배기된다.
또한, 하우징(476)의 측벽에는, 핫플레이트(478)의 측방에 위치하는 개구(485)가 형성되어 있다. 개구(485)는 셔터(486)에 의해 개폐된다. 에칭유닛(407b)에 기판(W)이 반입될 때는 미리, 벨로즈(482)가 퇴피 위치(파선의 위치)에 배치됨과 함께, 개구(485)가 열린다. 그리고, 이 상태에서, 센터로봇(CR)에 의해, 핫플레이트(478) 상에 기판(W)이 재치된다. 그 후, 개구(485)가 셔터(486)에 의해 닫혀진다. 한편, 에칭유닛(407b)으로부터 기판(W)이 반출될 때는, 벨로즈(482)가 퇴피 위치에 배치됨과 함께, 개구(485)가 열린다. 그리고, 이 상태에서, 핫플레이트(478)에 유지되어 있는 기판(W)이 센터로봇(CR)에 의해 반출된다. 그 후, 개구(485)가 셔터(486)에 의해 닫혀진다.
증기발생용기(475)에는, 증기발생용기(475)에 설치된 증기충만공간(487)에 캐리어 가스로서의 질소가스를 공급하는 질소가스공급관(488)이 접속되어 있다. 질소가스 공급원(489)으로부터의 질소가스는 유량 콘트롤러(MFC)(490), 밸브(491), 및 질소가스공급관(488)을 통하여 증기충만공간(487)에 공급된다. 또한, 증기충만공간(487)은 밸브(492)를 통하여 증기공급로(493)에 접속되어 있다. 질소가스공급원(489)로부터의 질소가스는 유량컨트롤러(494), 밸브(495) 및 질소가스공급관(496)을 통하여 증기공급로(493)에 공급된다. 밸브(492)가 열려 있는 상태에서는, 증기충만공간(487)에 자욱이 낀 불화수소산의 증기가 질소가스의 흐름에 의해 밸브(492)를 통하여 증기공급로(493)에 공급된다. 그리고, 증기공급로(493)에 공급된 불화수소산의 증기는 질소가스의 흐름에 의해 증기공급로(493)를 통하여 펀칭플레이트(477)로 인도된다.
증기발생용기(475) 내에 저류되어 있는 불화수소산 수용액(474)은 소위, 의사공비조성(擬似共沸組成)으로 되는 농도(예를 들면, 1기압, 실온의 것으로, 약 39.6%)로 조제되어 있다. 이 의사공비조성의 불화수소산 수용액(474)은 물과 불화 수소와의 증발 속도가 동일하고, 그 때문에, 밸브(492)를 통하여 증기충만공간(487)으로부터 증기공급로(493)에 불화수소산의 증기가 인도됨에 따라 증기발생용기(475) 내의 불화수소산 수용액(474)이 감소되었더라도, 증기공급로(493)로 인도되는 불화수소산의 증기의 농도는 일정하게 유지된다.
다음으로, 에칭유닛(407b)에서 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례에 대하여 설명한다.
기판(W)의 표면을 에칭하는 경우에는, 기판(W)이 핫플레이트(478)에 의해 유지되어 있고, 벨로즈(482)가 밀착 위치(실선의 위치)에 위치하는 상태에서, 제어장치(4)가 3개의 밸브(491, 492, 495)를 연다. 이에 의해, 증기발생용기(475) 내에서 생성된 불화수소산의 증기가 질소가스공급관(488)으로부터의 질소가스에 의해, 밸브(492)를 통하여 증기공급로(493)로 밀려나온다. 또한, 이 불화수소산의 증기는 질소가스공급관(496)으로부터의 질소가스에 의해, 펀칭플레이트(477)로 옮겨진다. 그리고, 이 불화수소산의 증기는 펀칭플레이트(477)에 형성된 관통공을 통하여, 핫플레이트(478)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면(표면)에 공급된다. 불화수소산의 증기가 기판(W)에 공급되고 있을 때, 제어장치(4)는 회전구동기구(480)에 의해 일정한 회전 속도로 기판(W)을 연직축선 둘레로 회전시키고 있다. 또한, 제어장치(4)는 핫플레이트(478)에 의해 기판(W)을 가열함으로써, 기판(W)의 온도를 예를 들면, 40∼150℃의 범위 내의 일정한 온도로 유지하고 있다. 이와 같이 하여, 일정한 온도로 유지된 기판(W)의 상면 전체 영역에 불화수소산의 증기가 공급되어, 기판(W)의 표면이 에칭된다(에칭 처리. 에칭 공정).
도 16은 본 발명의 제4 실시형태에 의한 기판처리장치(401)에 의해 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 이하의 설명에서의 시릴화 처리, 에칭 처리, 및 린스 처리는 각각, 시릴화유닛(407a), 에칭유닛(407b), 및 세정유닛(407c)에 의해 행하여지는 처리이다. 이하에서는, 산화막의 일례인 SiO2막과, 질화막의 일례인 SiN막이 형성된 기판(W)의 표면에 에칭제의 일례인 불화수소산의 증기를 공급하여, SiN막을 선택적으로 제거하는 선택 에칭의 일례에 대하여 설명한다.
처리예 4-1에서는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 시릴화유닛(407a)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 시릴화유닛(407a)에 의해 시릴화 처리를 실행한다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체 영역이 시릴화된다. 그리고, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해, 시릴화유닛(407a)으로부터 에칭유닛(407b)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 에칭유닛(407b)에 의해 에칭 처리를 실행한다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체 영역이 에칭된다. 그리고, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
처리예 4-2에서는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 시릴화유닛(407a)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 시릴화 처리 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 그리고, 에칭 처리가 행하여진 후, 제어장치는 센터로봇(CR)에 의해 에칭유닛(407b)으로부터 세정유닛(407c)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 세정유닛(407c)에 의해 린스 처리 및 건조 처리를 실행한다. 이에 의해, 기판(W)에 부착되어 있는 액체나 이물질이 씻겨진다. 그리고, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
처리예 4-3에서는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 시릴화유닛(407a)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 시릴화 처리 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 그리고, 에칭 처리가 행하여진 후, 제어장치(4)는 다시 시릴화 처리 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 즉, 처리예 4-3에서는, 제어장치(4)는 시릴화 처리 및 에칭 처리를 포함하는 일련의 사이클을 복수회 행하는 반복 공정을 실행한다. 그리고, 반복 공정이 행하여진 후는, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 에칭유닛(407b)으로부터 세정유닛(407c)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 세정유닛(407c)에 의해 린스 처리 및 건조 처리를 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
처리예 4-4에서는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 시릴화유닛(407a)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 시릴화 처리, 에칭 처리, 린스 처리, 및 건조 처리를 순차적으로 실행한다. 그리고, 건조 처리가 행하여진 후, 제어장치(4)는 다시 시릴화 처리, 에칭 처리, 린스 처리, 및 건조 처리를 순차적으로 실행한다. 즉, 처리예 4-4에서는, 제어장치(4)는 시릴화 처리, 에칭 처리, 린스 처리 및 건조 처리를 포함하는 일련의 사이클을 복수회 행하는 반복 공정을 실행한다. 그리고, 반복 공정이 행하여진 후는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
도 17은 시릴화되지 않은 기판(W)을 에칭하였을 때의 기판(W)의 온도와 에칭량 및 선택비와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 18은 시릴화된 기판(W)을 에칭하였을 때의 기판(W)의 온도와 에칭량 및 선택비와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 17은 비교예의 그래프이며, 도 18은 본 발명의 실시예의 그래프이다.
도 17 및 도 18에서는, SiO2막과 SiN막이 형성된 기판(W)의 표면에, 불화수소산의 증기를 공급하여, 기판(W)을 에칭하였을 때의 에칭량 및 선택비가 나타내져 있다. 에칭에 사용된 불화수소산의 증기의 농도는 39.6%이다. 각 그래프에서의 기판(W)의 온도는 불화수소산의 증기가 기판(W)에 공급되고 있을 때의 기판(W)의 온도이다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 시릴화되지 않은 기판(W)을 에칭한 경우, 기판(W)의 온도가 30℃일 때는, SiN막의 에칭량(심볼●의 곡선 참조. 4.66nm)에 대하여, SiO2막의 에칭량(심볼■의 곡선 참조. 90.00nm)이 극히 크다. 즉, 기판(W)의 온도가 30℃일 때는, 선택비(질화막의 제거량/산화막의 제거량)의 분모가 분자에 대하여 극히 크기 때문에, 선택비가 작다(심볼▲의 곡선 참조. 0.05). 또한, 기판(W)의 온도가 40℃, 50℃, 70℃일 때, SiN막의 에칭량은 3.97nm(40℃), 3.39nm(50℃), 168nm(70℃)이며, 30℃일 때와 비교하여 큰 변화는 없다. 또한, 기판(W)의 온도가 40℃, 50℃, 70℃일 때, SiO2막의 에칭량은 2.09nm(40℃), 0.31nm(50℃), 0.27nm(70℃)이며, 30℃일 때보다 적지만, SiO2막은 에칭되어 있다. 기판(W)의 온도가 40℃, 50℃, 70℃일 때의 선택비는 1.90(40℃), 11.09(50℃), 6.31(70℃)이다. 이와 같이, 시릴화되지 않은 기판(W)을 불화수소산의 증기에 의해 에칭한 경우, 기판(W)의 온도가 어느 온도이어도, 선택비는 약 11 이하이다.
한편, 도 18에 나타내는 바와 같이, 시릴화된 기판(W)을 에칭한 경우, 기판(W)의 온도가 30℃일 때는 SiN막의 에칭량(심볼●의 곡선 참조. 4.65nm)에 대하여, SiO2막의 에칭량(심볼■의 곡선 참조. 89.00nm)가 극히 크기 때문에, 선택비(심볼▲의 곡선 참조)가 작다(0.05). 또한, 기판(W)의 온도가 40℃, 50℃, 70℃일 때, SiN막의 에칭량은 3.92nm(40℃), 3.48nm(50℃), 1.38nm(70℃)이며, 30℃일 때와 비교하여 큰 변화는 없다. 또한 기판(W)이 시릴화되지 않은 경우와 비교하여도, 큰 차이는 없다. 한편, 기판(W)의 온도가 40℃, 50℃, 70℃일 때, SiO2막의 에칭량은 -0.05nm(40℃),-0.06nm(50℃),-0.07nm(70℃)이다. 에칭량이 마이너스라는 것은, 막두께가 증가되고 있어, 에칭되지 않는, 즉, 에칭량이 영이라는 것을 나타내고 있다. 따라서, 기판(W)의 온도가 40℃이상일 때에는, 선택비의 분모가 영이므로, 선택비는 무한대이다. 이와 같이, 기판(W)을 에칭하기 전에 그 기판(W)을 시릴화함으로써, 기판(W)의 온도가 40℃이상일 때에는, 선택비를 큰 폭으로 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 제4 실시형태에서는, 시릴화된 기판(W)이 에칭된다. 그 후, 에칭된 기판(W)이 다시 시릴화된다. 그리고, 시릴화된 기판(W)이 다시 에칭된다. 즉, 에칭이 중단되어, 이 에칭의 중단기간 중에 기판(W)이 다시 시릴화된다. 에칭제의 공급이 장시간 계속되면, 시릴화제에 의해 주어진 산화막의 에칭 억제 능력이 도중에 저하되어, 산화막의 에칭을 충분히 억제할 수 없게 되는 경우가 있다. 따라서, 다시 기판(W)을 시릴화함으로써, 산화막의 에칭 억제 능력을 회복시킬 수 있다. 그 때문에, 에칭을 재개하였을 때에 산화막이 에칭되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 선택비의 저하를 억제 또는 방지할 수 있다.
또한 제4 실시형태에서는, 시릴화된 기판(W)이 에칭된 후에, 린스액이 기판(W)에 공급되어, 기판(W)에 부착되어 있는 액체나 이물질이 씻겨진다. 그리고, 다시, 시릴화 공정, 에칭 공정, 및 린스 공정이 순차적으로 행하여진다. 에칭된 기판(W)에는, 에칭에 의해 생긴 이물질이 부착되어 있는 경우가 있다. 에칭에 의해 생긴 이물질이 부착되어 있는 상태에서 기판(W)을 시릴화하면, 이 이물질이 기판(W)으로부터 없애기 어려워지는 경우가 있다. 따라서, 다시 시릴화 공정을 실시하기 전에, 기판(W)에 부착되어 있는 이물질을 제거함으로써, 이 이물질이 기판(W)으로부터 없애기 어려워지는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 의해, 이물질이 기판(W)에 잔류하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 기판(W)의 청정도를 향상시킬 수 있다.
［제5 실시형태］
다음으로, 본 발명의 제5 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제5 실시형태와 전술한 제4 실시형태와의 주요한 차이점은, 복수의 처리유닛이 기판(W)을 냉각하는 냉각유닛을 더 포함하는 것이다. 이하의 도 19∼도 21에 있어서, 전술한 도 1∼도 18에 나타난 각 부와 동등한 구성부분에 대하여는 도 1 등과 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 19는 본 발명의 제5 실시형태에 의한 기판처리장치(501)의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
기판처리장치(501)는 기판(W)을 처리하는 복수의 처리유닛(507)을 포함한다. 복수의 처리유닛(507)은 평면에서 보아, 센터로봇(CR)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 센터로봇(CR)은 인덱서로봇(IR)과 처리유닛(507) 사이로 기판(W)을 반송함과 함께, 복수의 처리유닛(507) 사이로 기판(W)을 반송한다. 복수의 처리유닛(507)은 시릴화유닛(407a)과, 에칭유닛(407b)과, 세정유닛(407c)을 포함한다. 또한, 복수의 처리유닛(507)은 기판(W)을 냉각하는 냉각유닛(507d)을 포함한다.
도 20은 본 발명의 제5 실시형태에 의한 냉각유닛(507d)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
냉각유닛(507d)은 기판유지대(414)와, 지지부재(412)와, 리프트핀(419)과, 리프트핀 승강기구(421)를 포함한다. 또한 냉각유닛(507d)은 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)을 냉각하는 냉각장치(517)를 포함한다. 냉각장치(517)는 예를 들면, 수냉식의 냉각장치이다. 냉각장치(517)는 기판유지대(414)에 매설되어 있다. 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)은 기판유지대(414)와의 접촉에 의해 냉각된다(냉각 처리. 냉각 공정). 이에 의해, 예를 들면, 실온 이하의 일정한 온도까지 기판(W)의 온도가 저하되어, 기판(W)이 이 일정한 온도로 유지된다.
도 21은 본 발명의 제5 실시형태에 의한 기판처리장치(501)에 의해 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 21에서의 시릴화 처리, 에칭 처리, 린스 처리, 및 냉각 처리는 각각, 시릴화유닛(407a), 에칭유닛(407b), 세정유닛(407c), 및 냉각유닛(507d)에 의해 행하여지는 처리이다. 이하에서는, 산화막의 일례인 SiO2막과 질화막의 일례인 SiN막이 형성된 기판(W)의 표면에 에칭제의 일례인 불화수소산의 증기를 공급하여, SiN막을 선택적으로 제거하는 선택 에칭의 일례에 대하여 설명한다.
처리예 5-1에서는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 시릴화유닛(407a)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 시릴화유닛(407a)에 의해 시릴화 처리를 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 시릴화유닛(407a)으로부터 냉각유닛(507d)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 냉각유닛(507d)에 의해 냉각 처리를 실행한다. 이에 의해, 기판(W)의 온도가 실온 이하의 일정한 온도까지 저하된다.
그리고, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 냉각유닛(507d)으로부터 에칭유닛(407b)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 에칭유닛(407b)에 의해 에칭 처리를 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
처리예 5-2에서는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 시릴화유닛(407a)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 시릴화 처리, 냉각 처리, 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 에칭유닛(407b)으로부터 세정유닛(407c)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 세정유닛(407c)에 의해 린스 처리 및 건조 처리를 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
처리예 5-3에서는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 시릴화유닛(407a)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 시릴화 처리, 냉각 처리, 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 그리고, 에칭 처리가 행하여진 후, 제어장치(4)는 다시 시릴화 처리, 냉각 처리, 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 즉, 처리예 5-3에서는, 제어장치(4)는 시릴화 처리, 냉각 처리, 및 에칭 처리를 포함하는 일련의 사이클을 복수회 행하는 반복 공정을 실행한다. 그리고, 반복 공정이 행하여진 후는, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 에칭유닛(407b)으로부터 세정유닛(407c)으로 기판(W)을 반송시킨다.
그 후, 제어장치(4)는 세정유닛(407c)에 의해 린스 처리 및 건조 처리를 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
처리예 5-4에서는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 시릴화유닛(407a)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 시릴화 처리, 냉각 처리, 에칭 처리, 린스 처리, 및 건조 처리를 순차적으로 실행한다. 그리고, 건조 처리가 행하여진 후, 제어장치(4)는 다시 시릴화 처리, 냉각 처리, 에칭 처리, 린스 처리, 및 건조 처리를 순차적으로 실행한다. 즉, 처리예 5-4에서는, 제어장치(4)는 시릴화 처리, 냉각 처리, 에칭 처리, 린스 처리, 및 건조 처리를 포함하는 일련의 사이클을 복수회 행하는 반복 공정을 실행한다. 그리고, 반복 공정이 행하여진 후는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
［제6 실시형태］
다음으로, 본 발명의 제6 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제6 실시형태와 전술한 제5 실시형태와의 주요한 차이점은, 복수의 처리유닛이 자외선(ultraviolet radiation)을 기판(W)에 조사하는 자외선조사유닛을 더 포함하는 것이다. 이하의 도 22∼도 25에 있어서, 전술한 도 1∼도 21에 나타난 각 부와 동등한 구성부분에 도 1 등과 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 22는 본 발명의 제6 실시형태에 의한 기판처리장치(601)의 레이아웃을 나타내는 도해적인 평면도이다.
기판처리장치(601)는 기판(W)을 처리하는 복수의 처리유닛(607)을 포함한다. 복수의 처리유닛(607)은 평면에서 보아, 센터로봇(CR)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 센터로봇(CR)은 인덱서로봇(IR)과 처리유닛(607) 사이로 기판(W)을 반송함과 함께, 복수의 처리유닛(607) 사이로 기판(W)을 반송한다. 복수의 처리유닛(607)은 시릴화유닛(407a)과, 에칭유닛(407b)과, 세정유닛(407c)과, 냉각유닛(507d)을 포함한다. 또한 복수의 처리유닛(607)은 자외선을 기판(W)에 조사하는 자외선조사유닛(607e)을 포함한다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 제6 실시형태에 의한 자외선조사유닛(607e)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
자외선조사유닛(607e)은 기판유지대(414)와, 기판유지대(414)를 수용하는 챔버(608)를 구비하고 있다. 챔버(608)는 게이트(622)가 형성된 격벽(649)과, 게이트(622)를 개폐하는 게이트 셔터(623)와, 격벽(649)과 게이트 셔터(623) 사이를 밀폐하는 씰부재(670)(예를 들면, Ｏ링)와, 게이트(622)를 개폐시키는 게이트 개폐기구(624)를 포함한다. 씰부재(670)는 게이트(622)를 따라 격벽(649)에 장착되어 있다. 씰부재(670)는 격벽(649)에 한정되지 않으며, 게이트 셔터(623)에 장착되어 있어도 좋다. 게이트 셔터(623)는 게이트 개폐기구(624)에 결합되어 있다. 게이트 개폐기구(624)는, 게이트(622)가 게이트 셔터(623)에 의해 닫혀지는 폐쇄 위치와, 게이트(622)가 열리는 개방 위치 사이로, 게이트 셔터(623)를 이동시킨다. 게이트 셔터(623)가 폐쇄 위치에 배치되면, 게이트 셔터(623)와 격벽(649) 사이의 틈새가 씰부재(670)에 의해 밀폐된다. 이에 의해, 챔버(608) 내의 공간이 밀폐된다.
또한, 자외선조사유닛(607e)은 복수의 리프트핀(419)과, 리프트핀 승강기구(421)를 더 포함한다. 격벽(649)의 저벽(612)과 기판유지대(414)에는, 기판유지대(414) 및 저벽(612)을 연직 방향으로 관통하는 복수의 관통공이 형성되어 있다.리프트핀 승강기구(421)가 복수의 리프트핀(419)을 퇴피 위치(도 23에 나타내는 위치)로부터 돌출 위치(도 24에 나타내는 위치)로 상승시키면, 복수의 리프트핀(419)이 각각 복수의 관통공에 삽입되어, 각 리프트핀(419)의 상단이 기판유지대(414)의 상면으로부터 돌출한다. 또한, 리프트핀 승강기구(421)가 복수의 리프트핀(419)을 돌출 위치로부터 퇴피 위치로 하강시키면, 각 리프트핀(419)의 상단이 기판유지대(414)의 상면보다도 아래쪽으로 이동된다. 기판유지대(414)와 복수의 리프트핀(419) 사이에서 기판(W)의 주고받기는 복수의 리프트핀(419)의 승강에 의해 행하여진다.
또한, 자외선조사유닛(607e)은 질소가스를 챔버(608) 내에 도입하는 측방도입관(625)을 더 구비하고 있다. 측방도입관(625)은 격벽(649)의 측벽(609)에 장착되어 있다. 측방도입관(625)에는, 질소가스밸브(626)가 개재 장착되어 있다.질소가스밸브(626)가 열리면, 측벽(609)에 형성된 토출구(697)로부터 챔버(608) 내에 질소가스가 토출된다.
또한, 저벽(612)의 상면에는, 평면에서 보아 기판유지대(414)를 둘러싸는 환형상의 배기구(632)가 형성되어 있다. 배기구(632)는 챔버(608) 내에 연통되어 있다. 배기관(433)의 일단부는 배기구(632)에 접속되어 있다. 배기관(433)에는, 압력조정밸브(473)가 개재 장착되어 있다. 게이트(622)가 닫혀져 있는 상태에서, 토출구(697)로부터 질소가스가 토출되면, 챔버(608) 내의 기압이 높아진다. 그리고, 챔버(608) 내의 기압이 소정치에 이르면, 압력조정밸브(473)가 열려, 챔버(608) 내로부터 배출구(632)로 기체가 배출된다. 이에 의해, 챔버(608) 내의 기압이 저하된다. 그리고, 챔버(608) 내의 기압이 소정치 미만으로 되면, 압력조정밸브(473)가 닫힌다.
또한, 자외선조사유닛(607e)은 자외선조사램프(698)(자외선조사유닛)을 더 구비하고 있다. 자외선조사램프(698)는 격벽(649)의 상벽(611)에 장착되어 있다. 자외선조사램프(698)는 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 자외선조사램프(698)는 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면을 향하여 자외선을 조사한다. 이에 의해, 자외선이 기판(W)의 상면에 균일하게 조사된다. 자외선조사램프(698)는 예를 들면, 185∼254nm의 파장의 자외선, 혹은 20∼200nm의 파장의 자외선을 조사한다.
다음으로, 자외선조사유닛(607e)에 대하여 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례에 대하여 설명한다.
먼저, 자외선조사램프(698)가 185∼254nm의 파장의 자외선을 조사하는 경우의 처리에 대하여 설명한다.
자외선조사유닛(607e)에 기판(W)이 반입될 때는, 미리, 게이트 셔터(623)가 개방 위치에 배치되며, 복수의 리프트핀(419)이 돌출 위치에 배치된다. 이 상태에서, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 복수의 리프트핀(419) 상에 기판(W)을 재치시킨다. 그리고, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)을 퇴피시킨 후, 리프트핀 승강기구(421)에 의해 복수의 리프트핀(419)을 퇴피 위치까지 하강시킨다. 이에 의해, 복수의 리프트핀(419)에 지지되어 있는 기판(W)이 기판유지대(414)에 재치되어, 기판유지대(414)에 의해 기판(W)이 유지된다. 그리고, 제어장치(4)는 복수의 리프트핀(419)을 퇴피 위치까지 이동시킨 후, 게이트 개폐기구(624)에 의해 게이트 셔터(623)를 폐쇄 위치까지 하강시킨다. 이에 의해, 챔버(608) 내가 밀폐된다. 그 때문에, 기판(W)은 밀폐공간 내에서 유지된다.
다음으로, 자외선이 기판(W)에 조사된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는, 게이트 셔터(623)가 폐쇄 위치에 위치하는 상태에서, 자외선조사램프(698)로부터 자외선을 조사시킨다. 이에 의해, 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 자외선이 균일하게 조사된다. 기판(W)은, 자외선이 조사됨으로써 가열된다. 또한 기판(W)에 부착되어 있는 유기물 등의 이물질은 자외선의 조사에 의해 제거된다. 이와 같이 하여, UV 처리(자외선 조사 공정)가 행하여진다. 그리고, 자외선의 조사가 소정 시간에 걸쳐 행하여지면, 제어장치(4)는 자외선조사램프(698)로부터의 자외선의 조사를 정지시킨다.
다음으로, 챔버(608) 내의 분위기가 질소가스 분위기로 치환된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는, 게이트 셔터(623)가 폐쇄 위치에 위치하는 상태에서, 질소가스밸브(626)를 열어, 토출구(697)로부터 질소가스를 토출시킨다. 이에 의해, 질소가스가 챔버(608) 내에 공급된다. 그 때문에, 챔버(608) 내의 기압이 상승되어, 압력조정밸브(473)가 열린다. 따라서, 챔버(608) 내의 분위기가 배출구(632)로부터 배출된다. 이에 의해, 챔버(608) 내의 분위기가 질소가스로 치환된다.
다음으로, 자외선조사유닛(607e)으로부터 기판(W)이 반출된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는 게이트 개폐기구(624)에 의해 게이트 셔터(623)를 개방 위치로 이동시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 리프트핀 승강기구(421)에 의해 복수의 리프트핀(419)을 돌출 위치까지 상승시킨다. 이에 의해, 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)이 복수의 리프트핀(419)에 의해 지지된다. 제어장치(4)는 복수의 리프트핀(419)을 돌출 위치로 이동시킨 후, 복수의 리프트핀(419)에 의해 지지되어 있는 기판(W)을 센터로봇(CR)에 의해 반출시킨다. 이에 의해, 자외선조사유닛(607e)으로부터 기판(W)이 반출된다.
다음으로, 자외선조사램프(698)가 20∼200nm의 파장의 자외선을 조사하는 경우의 처리에 대하여 설명한다.
자외선조사유닛(607e)에 기판(W)이 반입될 때는, 미리, 게이트 셔터(623)가 개방 위치에 배치되며, 복수의 리프트핀(419)이 돌출 위치에 배치된다. 이 상태에서, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 복수의 리프트핀(419) 상에 기판(W)을 재치시킨다. 그리고, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)을 퇴피시킨 후, 리프트핀 승강기구(421)에 의해 복수의 리프트핀(419)을 퇴피 위치까지 하강시킨다. 이에 의해, 복수의 리프트핀(419)에 지지되어 있는 기판(W)이 기판유지대(414)에 재치되어, 기판유지대(414)에 의해 기판(W)이 유지된다. 그리고, 제어장치(4)는 복수의 리프트핀(419)을 퇴피 위치까지 이동시킨 후, 게이트 개폐기구(624)에 의해 게이트 셔터(623)를 폐쇄 위치까지 하강시킨다. 이에 의해, 챔버(608) 내가 밀폐된다. 그 때문에, 기판(W)은 밀폐공간 내에서 유지된다.
다음으로, 챔버(608) 내의 분위기에 질소가스가 도입된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는, 게이트 셔터(623)가 폐쇄 위치에 위치하는 상태에서, 질소가스밸브(626)를 열어, 토출구(697)로부터 질소가스를 토출시킨다. 이에 의해, 질소가스가 챔버(608) 내에 공급된다. 그 때문에, 챔버(608) 내의 기압이 상승되어, 압력조정밸브(473)가 열린다. 따라서, 챔버(608) 내의 분위기가 배출구(632)로부터 배출된다. 이에 의해, 챔버(608) 내에, 질소가스가 도입된다. 이 때, 챔버(608) 내의 분위기 중 산소 농도가 1∼10%로 되도록 질소가스가 도입된다. 그 후, 제어장치(4)는 질소가스밸브(626)를 닫는다. 이에 의해, 압력조정밸브(473)가 닫혀, 챔버(608) 내로부터의 기체의 배출이 정지된다. 그 때문에, 공기 및 질소가스가 챔버(608) 내에 충만되어 있는 상태가 유지된다.
다음으로, 자외선이 기판(W)에 조사된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는, 게이트 셔터(623)가 폐쇄 위치에 위치하는 상태에서, 자외선조사램프(698)로부터 자외선을 조사시킨다. 이에 의해, 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)의 상면에 자외선이 균일하게 조사된다. 또한, 챔버(608) 내의 분위기가 질소가스 분위기로 치환되어 있으므로, 기판(W)의 상면에는, 질소가스 분위기에서 자외선이 조사된다. 기판(W)은, 자외선이 조사됨으로써 가열된다. 또한 기판(W)에 부착되어 있는 유기물 등의 이물질은 자외선의 조사에 의해 제거된다. 이와 같이 하여, UV 처리(자외선 조사 공정)가 행하여진다. 그리고, 자외선의 조사가 소정 시간에 걸쳐 행하여지면, 제어장치(4)는 자외선조사램프(698)로부터의 자외선의 조사를 정지시킨다.
다음으로, 챔버(608) 내의 분위기가 질소가스 분위기로 치환된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는, 게이트 셔터(623)가 폐쇄 위치에 위치하는 상태에서, 질소가스밸브(626)를 열어, 토출구(697)로부터 질소가스를 토출시킨다. 이에 의해, 질소가스가 챔버(608) 내에 공급된다. 그 때문에, 챔버(608) 내의 기압이 상승되어, 압력조정밸브(473)가 열린다. 따라서, 챔버(608) 내의 분위기가 배출구(632)로부터 배출된다. 이에 의해, 챔버(608) 내의 분위기가 질소가스로 치환된다.
다음으로, 자외선조사유닛(607e)으로부터 기판(W)이 반출된다. 구체적으로는, 제어장치(4)는 게이트 개폐기구(624)에 의해 게이트 셔터(623)를 개방 위치로 이동시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 리프트핀 승강기구(421)에 의해 복수의 리프트핀(419)을 돌출 위치까지 상승시킨다. 이에 의해, 기판유지대(414)에 유지되어 있는 기판(W)이 복수의 리프트핀(419)에 의해 지지된다. 제어장치(4)는 복수의 리프트핀(419)을 돌출 위치로 이동시킨 후, 복수의 리프트핀(419)에 의해 지지되어 있는 기판(W)을 센터로봇(CR)에 의해 반출시킨다. 이에 의해, 자외선조사유닛(607e)으로부터 기판(W)이 반출된다.
도 25는 본 발명의 제6 실시형태에 의한 기판처리장치(601)에 의해 행하여지는 기판(W)의 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 25에서의 시릴화 처리, 에칭 처리, 린스 처리, 및 UV 처리는 각각, 시릴화유닛(407a), 에칭유닛(407b), 세정유닛(407c), 및 자외선조사유닛(607e)에 의해 행하여지는 처리이다. 이하에서는, 산화막의 일례인 SiO2막과, 질화막의 일례인 SiN막이 형성된 기판(W)의 표면에 에칭제의 일례인 불화수소산의 증기를 공급하여, SiN막을 선택적으로 제거하는 선택 에칭의 일례에 대하여 설명한다.
처리예 6-1에서는, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 자외선조사유닛(607e)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 자외선조사유닛(607e)에 의해 UV 처리(시릴화 전 자외선 조사 공정)를 실행한다. 이에 의해, 기판(W)으로부터 유기물이 제거된다. 그리고, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 자외선조사유닛(607e)으로부터 시릴화유닛(407a)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 시릴화유닛(407a)에 의해 시릴화 처리를 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 시릴화유닛(407a)으로부터 에칭유닛(407b)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 에칭유닛(407b)에 의해 에칭 처리를 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
처리예 6-2에서는, 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 자외선조사유닛(607e)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 UV 처리(시릴화 전 자외선 조사 공정), 시릴화 처리, 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 에칭유닛(407b)으로부터 자외선조사유닛(607e)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 자외선조사유닛(607e)에 의해 UV 처리(시릴화 후 자외선 조사 공정)를 실행한다. 이에 의해, 기판(W)으로부터 시릴화제(예를 들면, HMDS)가 제거된다. 그리고, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
전술한 처리예 6-1에 있어서, 제어장치(4)는 에칭 처리를 실행한 후에 세정유닛(407c)에 의해 린스 처리 및 건조 처리를 실행하고, 기판(W)에 부착되어 있는 액체나 이물질을 씻어내도 좋다(처리예 6-3 참조). 또한 제어장치(4)는 처리예 6-1, 3에 있어서, 시릴화 처리를 실행한 후로서 에칭 처리를 실행하기 전에 냉각유닛(507d)에 의해 냉각 처리를 실행하여도 좋다. 마찬가지로, 제어장치(4)는 처리예 6-2에 있어서, 2회째의 UV 처리를 실행한 후에 세정유닛(407c)에 의해 린스 처리 및 건조 처리를 실행하고, 기판(W)에 부착되어 있는 액체나 이물질을 씻어내도 좋다(처리예 6-4 참조). 또한 제어장치(4)는 처리예 6-2 및 처리예 6-4에 있어서, 시릴화 처리를 실행한 후로서 에칭 처리를 실행하기 전에 냉각유닛(507d)에 의해 냉각 처리를 실행하여도 좋다.
처리예 6-5에서는, 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 자외선조사유닛(607e)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 UV 처리(시릴화 전 자외선 조사 공정), 시릴화 처리, 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 그리고, 에칭 처리가 행하여진 후, 제어장치(4)는 다시 시릴화 처리 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 즉, 처리예 6-5에서는, 제어장치(4)는 UV 처리를 실시한 후에, 시릴화 처리 및 에칭 처리를 포함하는 일련의 사이클을 복수회 행하는 반복 공정을 실행한다. 그리고, 반복 공정이 행하여진 후는, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 에칭유닛(407b)으로부터 세정유닛(407c)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 세정유닛(407c)에 의해 린스 처리 및 건조 처리를 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
처리예 6-6에서는, 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 캐리어(C)로부터 자외선조사유닛(607e)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 UV 처리(시릴화 전 자외선 조사 공정), 시릴화 처리, 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 그리고, 에칭 처리가 행하여진 후, 제어장치(4)는 다시 시릴화 처리 및 에칭 처리를 순차적으로 실행한다. 즉, 처리예 6-6에서는, 제어장치(4)는 UV 처리를 실시한 후에, 시릴화 처리 및 에칭 처리를 포함하는 일련의 사이클을 복수회 행하는 반복 공정을 실행한다. 그리고, 반복 공정이 행하여진 후는, 제어장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 에칭유닛(407b)으로부터 자외선조사유닛(607e)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 자외선조사유닛(607e)에 의해 UV 처리(시릴화 후 자외선 조사 공정)를 실행한다. 그리고, 체사장치(4)는 센터로봇(CR)에 의해 자외선조사유닛(607e)으로부터 세정유닛(407c)으로 기판(W)을 반송시킨다. 그 후, 제어장치(4)는 세정유닛(407c)에 의해 린스 처리 및 건조 처리를 실행한다. 그리고, 제어장치(4)는 인덱서로봇(IR) 및 센터로봇(CR)에 의해, 기판(W)을 캐리어(C) 내에 반입시킨다.
전술한 처리예 6-5에 있어서, 제어장치(4)는 시릴화 처리 및 에칭 처리와 아울러, 린스 처리 및 건조 처리를 반복하여 실행하여도 좋다. 즉, 처리예 6-5에 있어서 반복 공정이 행하여진 후에 실행되는 린스 처리 및 건조 처리가 일련의 사이클에 포함되어 있어, 시릴화 처리, 에칭 처리, 린스 처리, 및 건조 처리가 순차적으로 반복하여 실행되어도 좋다(처리예 6-7 참조). 마찬가지로, 처리예 6-6에 있어서 반복 공정이 행하여진 후에 실행되는 UV 처리, 린스 처리, 및 건조 처리가 일련의 사이클에 포함되어 있어, 시릴화 처리, 에칭 처리, UV 처리, 린스 처리, 및 건조 처리가 순차적으로 반복 실행되어도 좋다(처리예 6-8 참조). 또한 처리예 6-5∼6-8에 있어서, 시릴화 처리가 실행된 후로서, 에칭 처리가 실행되기 전에, 냉각 처리가 실행되어도 좋다. 즉, 처리예 6-5∼6-8의 일련의 사이클에 냉각 처리가 포함되어 있어도 좋다. 처리예 6-8에 나타내는 바와 같이, UV 처리(자외선 조사 공정)가 일련의 사이클에 포함되는 경우, 각 사이클의 UV 처리는 같은 사이클의 시릴화 처리(시릴화 공정)가 행하여진 후에 실행되기 때문에, 그 UV 처리는 시릴화 후 자외선 조사 공정이다. 또한, 각 사이클의 UV 처리는 다음의 사이클의 시릴화 처리가 행하여지기 전에 실행되기 때문에, 그 UV 처리는 시릴화 전 자외선 조사 공정이기도 하다.
이상과 같이 제6 실시형태에서는, 자외선이 조사된 기판(W)에 시릴화제 및 에칭제가 순차적으로 공급된다. 자외선이 기판(W)에 조사됨으로써, 기판(W)에 부착되어 있는 유기물 등의 이물질을 제거할 수 있다. 따라서, 기판(W)에 대한 시릴화제 및 에칭제의 반응성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 선택비를 향상시킬 수 있다. 또한, 제6 실시형태에서는, 시릴화된 기판(W)에 자외선이 조사되므로, 기판(W)에 부착되어 있는 HMDS 등의 시릴화제를 제거할 수 있다. 따라서, 기판(W)의 청정도를 향상시킬 수 있다.
또한 제6 실시형태에서는, 시릴화 공정, 에칭 공정, 및 자외선 조사 공정을 포함한 일련의 사이클이 복수회 행하여진다. 즉, 같은 사이클에서는, 시릴화제 및 에칭제가 공급된 기판(W)에 자외선이 조사되고, 2회째 이후의 사이클에서는, 자외선이 조사된 기판(W)에 시릴화제 및 에칭제가 공급된다. 전술한 바와 같이, 시릴화된 기판(W)에 자외선을 조사함으로써, 기판(W)에 부착되어 있는 시릴화제를 제거할 수 있다. 따라서, 기판(W)의 청정도를 향상시킬 수 있다. 또한, 2회째 이후의 사이클에서는, 자외선의 조사에 의해 유기물 등의 이물질이 제거된 기판(W)에 시릴화제 및 에칭제가 공급된다. 따라서, 2회째 이후의 사이클에 대하여 기판(W)에 대한 시릴화제 및 에칭제의 반응성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 선택비를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시형태의 설명은 이상이지만, 본 발명은 전술한 제1∼제6 실시형태의 내용에 한정되는 것은 아니며, 또 다른 형태로 실시할 수 있다.
예를 들면, 전술한 제1∼제6 실시형태에서는, 기판처리장치가 매엽식의 기판처리장치인 경우에 대하여 설명하였지만, 제1∼제6 실시형태에 의한 기판처리장치는 복수매의 기판(W)을 일괄하여 처리하는 배치(batch)식의 기판처리장치이어도 좋다. 구체적으로는, 제1∼제6 실시형태에 의한 기판처리장치는 복수매의 기판(W)이 침지(浸漬)되는 처리액을 저장하는 처리조(處理槽)와, 처리조에 시릴화제를 공급하는 시릴화제 공급기구와, 처리조에 에칭제를 공급하는 에칭제 공급기구 포함하는 배치식의 기판처리장치이어도 좋다.
또한, 전술한 제1 및 제2 실시형태에서는, 에칭제로서 에칭액을 기판에 공급하고 있지만, 에칭제로서 에칭 성분을 갖는 증기를 기판에 공급하여도 좋다. 예를 들면, 에칭제노즐(39)로부터 에칭 성분을 갖는 증기(예를 들면, 불화수소산의 증기)가 기판에 공급되어도 좋다.
또한, 전술한 제2 실시형태에서는, 모든 처리유닛(207)이 시릴화·에칭유닛(207a)인 경우에 대하여 설명하였지만, 시릴화·에칭유닛(207a)과는 다른 유닛이 복수의 처리유닛(207)에 포함되어 있어도 좋다.
또한, 전술한 제1 및 제2 실시형태에서는, 시릴화 공정 및 에칭 공정은 각각 1회씩 행해지고 있지만, 시릴화 공정 및 에칭 공정이 행해진 기판(W)에 대하여, 다시 시릴화 공정 및 에칭 공정을 하여도 좋다. 시릴화제의 공급에 의해 산화막의 에칭은 억제되지만, 에칭 공정이 장시간 행하여지면, 산화막의 에칭을 억제하는 효과가 시간의 경과와 함께 저하되어, 선택비가 저하될 우려가 있다. 그 때문에, 장시간의 에칭 공정을 하는 경우는, 에칭 공정 사이에 재차 시릴화 공정을 행함으로써, 에칭 공정에 대하여 높은 선택비를 유지할 수 있다.
또한, 전술한 제4∼제6 실시형태에서는, 불화수소산의 증기에 의해 기판을 에칭하는 경우에 대하여 설명하였지만, 불화수소산 이외의 에칭제에 의해 기판을 에칭하여도 좋다. 또한 기판에 공급되는 에칭제는 증기이어도 좋고, 액체이어도 좋다.
또한, 전술한 제4 실시형태에서는, 시릴화유닛, 에칭유닛, 및 세정유닛이 각각 독립하여 있는 경우에 대하여 설명하였지만, 시릴화유닛, 에칭유닛, 및 세정유닛 중 2개 이상의 유닛이 1개로 통합되어 있어도 좋다. 구체적으로는, 제2 실시형태와 같이, 시릴화유닛과 에칭유닛이 통합되어 있어도 좋다. 또한, 시릴화유닛, 에칭유닛, 및 세정유닛이 통합되어 있어도 좋다.
마찬가지로, 전술한 제5 실시형태에서는, 시릴화유닛, 에칭유닛, 세정유닛, 냉각유닛이 각각 독립하여 있는 경우에 대하여 설명하였지만, 이들 유닛 중 2개 이상이 1개로 통합되어 있어도 좋다. 제6 실시형태에 대하여도 마찬가지로, 시릴화유닛, 에칭유닛, 세정유닛, 냉각유닛, 및 자외선조사유닛 중 2개 이상이 1개로 통합되어 있어도 좋다. 구체적으로는, 제2 실시형태와 같이, 시릴화유닛과 에칭유닛이 통합되어 있어도 좋다. 또한, 자외선조사유닛에 설치된 기판유지대에 냉각장치가 매설되어 있고, 냉각유닛과 자외선조사유닛이 통합되어 있어도 좋다.
본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 명확하게 하기 위하여 사용된 구체적인 예에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 예에 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부한 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은 2011년 1월 20일 및 2011년 3월 23일에 각각 일본특허청에 제출된 특허출원 제2011-010154호 및 특허출원 제2011-063722호에 대응하며, 이들 출원의 전체 개시(開示)는 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.

Claims (14)

  1. 시릴화제를 기판에 공급하는 시릴화 공정과,
    상기 시릴화 공정이 행하여진 후에, 에칭제를 상기 기판에 공급하는 에칭 공정을 포함하는 기판처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시릴화 공정과 병행하여 행해져, 상기 기판을 가열하는 가열 공정을 더 포함하는 기판처리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시릴화 공정과 상기 에칭 공정을 포함하는 일련의 사이클을 복수회 행하는 반복 공정을 포함하는 기판처리방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 사이클은 상기 에칭 공정이 행하여진 후에, 린스액을 상기 기판에 공급하는 린스 공정을 더 포함하는 기판처리방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 사이클은 상기 에칭 공정이 행하여진 후에, 자외선을 상기 기판에 조사하는 자외선 조사 공정을 더 포함하는 기판처리방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시릴화 공정이 행하여지기 전에, 자외선을 상기 기판에 조사하는 시릴화 전(前) 자외선 조사 공정을 더 포함하는 기판처리방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시릴화 공정이 행하여진 후에, 자외선을 상기 기판에 조사하는 시릴화 후(後) 자외선 조사 공정을 더 포함포함하는 기판처리방법.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시릴화 공정이 행하여지기 전에, 자외선을 상기 기판에 조사하는 시릴화 전 자외선 조사 공정과,
    상기 시릴화 공정이 행하여진 후에, 자외선을 상기 기판에 조사하는 시릴화 후 자외선 조사 공정을 더 포함포함하는 기판처리방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에칭제는 불화수소산과 에틸렌글리콜을 포함하는 혼합액인 기판처리방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 시릴화제는 비수용성이며,
    상기 에칭제는 물을 포함하는 기판처리방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 에칭제는 에칭 성분을 갖는 증기인 기판처리방법.
  12. 시릴화 위치 및 에칭 위치에서 기판을 유지하는 기판유지유닛과,
    상기 기판유지유닛에 상기 시릴화 위치에서 유지된 기판에 시릴화제를 공급하는 시릴화제 공급유닛과,
    상기 기판유지유닛에 상기 에칭 위치에서 유지된 기판에 에칭제를 공급하는 에칭제 공급유닛과,
    상기 시릴화제 공급유닛을 제어함으로써, 상기 기판유지유닛에 상기 시릴화 위치에서 유지된 기판에 시릴화제를 공급시키는 시릴화 공정과, 상기 에칭제 공급유닛을 제어함으로써, 상기 시릴화 공정이 행하여진 후에, 상기 기판유지유닛에 상기 에칭 위치에서 유지된 상기 기판에 에칭제를 공급시키는 에칭 공정을 실행하는 제어유닛을 포함하는 기판처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 시릴화 위치 및 에칭 위치가 같은 위치인 기판처리장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 기판에 자외선을 조사하는 자외선조사유닛을 더 포함하는 기판처리장치.
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