KR20200138022A - 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법 Download PDF

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게이지 이와타
아키라 모리타
도모히로 다카하시
겐지 에다미츠
신지 스기오카
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

(과제) 처리의 진행에 따라 처리액의 순환 유량을 조정한다.
(해결 수단) 기판 처리 장치 (1) 는, 기판 (W) 을 처리액에 침지시키는 처리조 (11) 와, 처리조로부터 흘러넘친 처리액을 회수하는 오버플로조 (12) 와, 처리조 (11) 와 오버플로조 (12) 를 접속하고, 처리액을 순환시키는 순환 배관 (13) 과, 순환 배관 (13) 에 형성된 인라인 히터 (16) 와 필터 (17) 를 우회하여 순환 배관 (13) 과 병렬로 접속되는 바이패스 배관 (20) 과, 바이패스 배관 (20) 을 개폐하는 개폐 밸브 (21) 를 갖고, 실리콘 농도가 높아지는 에칭 초기 등에 개폐 밸브 (21) 를 개방하여, 처리조 (11) 에 있어서의 처리액의 유량을 증가시킨다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 반도체 웨이퍼, 액정 디스플레이용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, 유기 EL 용 기판, FED (Field Emission Display), 광 디스플레이용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 태양 전지용 기판(이하, 간단히「기판」이라고 칭한다) 에 대해, 처리액에 의해 처리를 실시하는 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
인산을 함유하는 처리액에 의해 에칭을 실시하는 경우에, 처리액 중의 실리콘 농도가 높아지면, 처리액의 에칭 능력이 저하되거나, 실리콘이 재석출되어 기판에 부착되거나 하는 경우가 있었다. 이 때문에, 특허문헌 1, 2 및 3 에 기재되어 있는 바와 같이, 처리조와, 오버플로조와, 순환 배관과, 펌프와, 인라인 히터와, 필터와, 배출 유로를 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 순환 배관의 필터와 인라인 히터 사이로부터 분기시킨 배출 유로 등을 통해 처리액을 배출하고, 처리액 중의 실리콘 농도를 일정 범위 내로 유지하는 기술이 제안되어 있다.
또, 처리액의 치환 속도를 높이기 위해서, 처리조 내에 있어서 기판에 대해 버블링을 실시하는 기술도 제안되어 있다.
일본 공개특허공보 2018-148245호 일본 공개특허공보 2018-152622호 일본 공개특허공보 2018-157235호
그러나, 3 차원 NAND 반도체 소자의 제조 공정에 있어서는, 처리 대상인 기판이 그 두께 방향으로 3 차원 구조를 갖는다. 이 때문에, 기판 중의 질화실리콘 (SiN) 막을 에칭하는 공정에서는, 에칭 속도가 빨라, 구조 내의 처리액의 치환 속도가 따라잡지 못해, 에칭된 성분이 구조 내에서 석출될 가능성이 있다.
그래서, 개시된 기술의 하나의 측면은, 처리의 진행에 따라 처리액의 순환 유량을 조정 가능하게 하는 것을 과제로 한다.
개시된 기술의 하나의 측면은, 다음과 같은 기판 처리 장치에 의해 예시된다.
즉, 본 기판 처리 장치는,
처리액으로 기판에 대해 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서,
상기 처리액을 저류하고, 그 처리액에 침지시켜 상기 기판에 대해 상기 처리를 실시하는 처리조와,
상기 처리조로부터 흘러넘친 상기 처리액을 회수하는 오버플로조와,
상기 오버플로조와 상기 처리조를 연통 접속하는 순환 배관과,
상기 순환 배관에 형성되고, 상기 처리액을 순환시키는 펌프와,
상기 순환 배관에 형성되고, 상기 처리액을 처리 온도로 온조 (溫調) 하는 인라인 히터와,
상기 순환 배관에 형성되고, 상기 처리액 중의 이물질을 제거하는 필터와,
상기 인라인 히터 및 상기 필터의 상류측에 있어서 상기 순환 배관으로부터 분기되고, 상기 인라인 히터 및 상기 필터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 제 1 바이패스 배관과,
상기 제 1 바이패스 배관을 개폐하는 제 1 개폐 밸브와,
상기 제 1 개폐 밸브의 개폐를 제어하여, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 조정하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.
이와 같은 발명은, 처리조를 통하여 순환하는 처리액이 유통하는 순환 배관에 대해, 인라인 히터 및 필터를 우회하여 순환 배관과 병렬로 접속되는 제 1 바이패스 배관과, 제 1 바이패스 배관을 개폐하는 제 1 개폐 밸브와, 제 1 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 이 때문에, 제어부에 의해 제 1 개폐 밸브를 개방하여, 제 1 바이패스 배관에 처리액을 유통시킴으로써, 압력 손실을 발생시키는 인라인 히터 및 필터를 포함하는 순환 배관의 유로와, 이들 요소를 우회한 제 1 바이패스 배관의 유로가 형성된다. 이 때문에, 처리액의 온조라는 인라인 히터의 기능이나, 처리액으로부터의 이물질의 제거라는 필터의 기능을 유지하면서, 제 1 바이패스 배관을 통해서도 처리액을 순환시킴으로써, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 증가시킬 수 있다. 또, 제어부에 의해 제 1 개폐 밸브를 폐지 (閉止) 하여, 처리액의 유로는 인라인 히터 및 필터를 포함하는 순환 유로만으로 함으로써, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 처리의 진행에 따라, 제어부에 의해 제 1 개폐 밸브의 개폐를 제어함으로써, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 조정할 수 있다.
본 발명에 있어서는,
상기 필터의 상류측에 있어서 상기 순환 배관으로부터 분기되고, 상기 필터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 제 2 바이패스 배관과,
상기 제 2 바이패스 배관을 개폐하는 제 2 개폐 밸브를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 제 1 개폐 밸브 및 제 2 개폐 밸브의 개폐를 제어하여, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 조정하도록 해도 된다.
이와 같이 본 발명은, 인라인 히터 및 필터를 포함하는 순환 배관에 대해, 필터만을 우회하여 순환 배관과 병렬로 접속되는 제 2 바이패스 배관과, 제 2 바이패스 배관을 개폐하는 제 2 개폐 밸브와, 제 2 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 추가로 구비한다. 이 때문에, 제어부에 의해 제 2 개폐 밸브를 개방하여, 제 2 바이패스 배관에 처리액을 유통시킴으로써, 인라인 히터 및 필터를 포함하는 순환 배관의 유로와, 필터만을 우회한 제 2 바이패스 배관의 유로가 형성된다. 이 때문에, 처리액으로부터의 이물질의 제거라는 필터의 기능을 유지하면서, 제 2 바이패스 배관을 통해서도 처리액을 순환시킴으로써, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 더욱 증가시킬 수 있다. 또, 제어부에 의해 제 2 개폐 밸브를 폐지함으로써, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 처리의 진행에 따라, 제어부에 의해 제 2 개폐 밸브의 개폐를 제어함으로써, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 보다 적확하게 조정할 수 있다.
예를 들어, 처리액의 온도가 낮기 때문에 처리액의 점도가 높아, 필터에서의 압력 손실이 커지는 경우에는, 제 2 개폐 밸브를 개방하여, 필터를 우회하는 제 2 바이패스 배관에도 처리액을 유통시킴으로써, 인라인 히터에 의한 처리액의 온조를 실시하면서, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 증가시킬 수 있어, 온조에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는,
상기 제 1 바이패스 배관은, 상기 인라인 히터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 히터 바이패스 배관과, 상기 필터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 필터 바이패스 배관을 포함하고,
상기 제 1 개폐 밸브는, 상기 히터 바이패스 배관을 개폐하는 히터 바이패스 개폐 밸브와, 상기 필터 바이패스 배관을 개폐하는 필터 바이패스 개폐 밸브를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 히터 바이패스 개폐 밸브 및 상기 필터 바이패스 개폐 밸브의 개폐를 제어하여, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 조정하도록 해도 된다.
이와 같이 본 발명에 있어서는, 제 1 바이패스 배관이, 인라인 히터를 우회하여 순환 배관과 병렬로 접속되는 히터 바이패스 배관과, 필터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 필터 바이패스 배관을 포함한다. 그리고, 제 1 개폐 밸브가, 히터 바이패스 배관을 개폐하는 히터 바이패스 개폐 밸브와, 필터 바이패스 배관을 개폐하는 필터 바이패스 개폐 밸브를 포함하고, 제어부가, 히터 바이패스 개폐 밸브 및 필터 바이패스 개폐 밸브의 개폐를 제어한다. 이 때문에, 압력 손실을 발생시키는 인라인 히터 및 필터를 우회하는 제 1 바이패스 배관의 유로를, 히터 바이패스 배관과 필터 바이패스 배관에서, 각각을 독립적으로 개폐할 수 있다. 즉, 인라인 히터 및 필터 양자를 우회하는 유로, 인라인 히터만을 우회하는 유로, 필터만을 우회하는 유로를, 인라인 히터 및 필터를 포함하는 순환 배관에 병렬로 형성할 수 있다. 따라서, 제어부에 의해, 처리의 진행에 따라, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 보다 적확하게 조정할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서는,
상기 제어부는, 상기 처리에 의한 상기 처리액 중의 특정한 성분의 농도에 따라, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 제어하도록 해도 된다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 처리에 의해 처리액 중의 특정한 성분의 농도가 높아지는 경우에는, 제어부는, 처리조를 유통하는 처리액의 유량이 증가하도록 제어함으로써, 처리액의 치환 속도를 빠르게 할 수 있기 때문에, 처리액 중에서 특정한 농도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서는,
상기 순환 배관을 유통하는 처리액에 있어서의 특정한 성분의 농도를 검지하는 농도 검지부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 농도 검지부에 의해 검지된 상기 농도에 기초하여, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 조정하도록 해도 된다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 농도 검지부에 의해 처리액 중의 특정한 성분의 농도를 검지할 수 있기 때문에, 제어부는, 검지된 농도에 기초하여, 처리조를 유통하는 처리액의 유량이 증가하도록 제어하여, 처리액의 치환 속도를 빠르게 함으로써, 보다 적확하게 처리액 중에서 특정한 농도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
또, 이와 같은 특정한 성분으로는, 실리콘을 들 수 있지만 이것에 한정되지 않는다.
또, 본 발명에 있어서는,
상기 기판은, 3 차원 NAND 반도체 소자를 형성하는 기판이고,
상기 처리는, 상기 기판에 포함되는 질화실리콘막을, 상기 처리액으로서 인산을 함유하는 에칭액에 의해 에칭하는 처리이도록 해도 된다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 3 차원 NAND 반도체 소자의 3 차원 구조 내에서, 질화실리콘막의 에칭이 실시되고, 당해 구조 내에서 에칭액 중의 실리콘 농도가 높아지는 경우라도, 처리조 내의 에칭액의 유량을 증가시키도록 제어부가 제어함으로써, 당해 구조 내에서의 에칭액의 치환 속도를 빠르게 할 수 있다. 이로써 실리콘 농도를 낮출 수 있어, 실리콘이 기판에 부착되어 재석출되는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 발명은, 상기 서술한 기판 처리 장치를 구비하는 기판 처리 시스템으로서 구성할 수 있다.
이와 같이 하면, 기판 처리 시스템에 포함되는 기판 처리 장치에 있어서, 진행에 따라 처리액의 순환 유량을 조정할 수 있다.
또, 개시된 기술의 하나의 측면은, 다음과 같은 기판 처리 방법에 의해 예시된다.
즉, 본 기판 처리 방법은,
처리조에 저류된 처리액에 기판을 침지시켜 처리를 실시하는 기판 처리 방법으로서,
상기 처리조에 연통 접속되는 순환 배관을 통하여, 상기 처리액을 순환시키는 스텝과,
상기 처리액을 처리 온도로 온조하는 인라인 히터 및 상기 처리액 중의 이물질을 제거하는 필터의 상류측에 있어서 상기 순환 배관으로부터 분기되고, 상기 인라인 히터 및 상기 필터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 제 1 바이패스 배관을 개폐하는 제 1 개폐 밸브를 제어하여, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 제 1 개폐 밸브를 개방하여, 제 1 바이패스 배관에 처리액을 유통시킴으로써, 압력 손실을 발생시키는 인라인 히터 및 필터를 포함하는 순환 배관의 유로와, 이들 요소를 우회한 제 1 바이패스 배관의 유로가 형성된다. 이 때문에, 처리액의 온조라는 인라인 히터의 기능이나, 처리액으로부터의 이물질의 제거라는 필터의 기능을 유지하면서, 제 1 바이패스 배관을 통해서도 처리액을 순환시킴으로써, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 증가시킬 수 있다. 또, 제 1 개폐 밸브를 폐지하여, 처리액의 유로는 인라인 히터 및 필터를 포함하는 순환 유로만으로 함으로써, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 처리의 진행에 따라, 제 1 개폐 밸브의 개폐를 제어함으로써, 처리조를 유통하는 처리액의 유량을 조정할 수 있다.
본 발명에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 처리의 진행에 따라 처리액의 순환 유량을 조정할 수 있다.
도 1 은, 실시예 1 의 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 는, 3 차원 NAND 의 에칭 처리의 진척을 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 3 차원 NAND 의 기판의 구성을 설명하는 모식도이다.
도 4 는, 실시예 1 의 기판 처리 방법을 설명하는 타임 차트이다.
도 5 는, 실시예 2 의 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6 은, 실시예 2 의 기판 처리 방법을 설명하는 타임 차트이다.
도 7 은, 실시예 3 의 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8 은, 실시예 3 의 기판 처리 방법을 설명하는 타임 차트이다.
도 9 는, 실시예 4 의 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10 은, 기판 처리 시스템의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
＜실시예 1＞
이하, 본 발명의 실시예 1 에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는, 본원 발명의 일 양태로서, 본원 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 도 1 은, 실시예 1 에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
기판 처리 장치 (1) 는, 복수 장의 기판 (W) 을 일괄하여 처리액으로 처리하는 배치식의 장치이다. 이 기판 처리 장치 (1) 는, 처리조 (11) 와 오버플로조 (12) 를 구비한다. 처리조 (11) 는 복수 장의 기판 (W) 을 수용 가능한 크기를 갖고, 처리액을 저류하여 복수 장의 기판 (W) 에 대해 처리액에 의한 처리를 실시한다. 오버플로조 (12) 는, 처리조 (11) 의 상측 가장자리의 주위에 형성되고, 처리조 (11) 로부터 흘러넘친 처리액을 회수한다.
처리조 (11) 와 오버플로조 (12) 는, 순환 배관 (13) 에 의해 연통 접속되어 있다. 순환 배관 (13) 은, 일단측이 오버플로조 (12) 의 상부로부터 바닥부를 향하여 배치되고, 타단측이 처리조 (11) 의 바닥부에 배치된 액체 공급관 (141, 142) 에 접속되어 있다. 순환 배관 (13) 에는, 오버플로조 (12) 측에 형성된 펌프 (15) 로부터, 처리조 (11) 측, 즉 처리액의 하류측을 향하여, 인라인 히터 (16) 와 필터 (17), 개폐 밸브 (18), 조정 밸브 (19) 가 그 순서대로 배치되어 있다.
펌프 (15) 는, 순환 배관 (13) 에 저류하는 처리액을 압송한다. 인라인 히터 (16) 는, 순환 배관 (13) 을 유통하는 처리액을 처리 온도 (예를 들어, 약 160 ℃) 로 온조한다. 필터 (17) 는 순환 배관 (13) 을 유통하는 처리액 중의 파티클 등의 이물질을 여과하여 제거한다. 개폐 밸브 (18) 는, 순환 배관 (13) 중에 있어서의 처리액의 유통을 제어한다. 또, 조정 밸브 (19) 는, 순환 배관 (13) 중에 있어서의 처리액의 유량을 제어한다. 펌프 (15) 가 온되면, 오버플로조 (12) 에 저류하는 처리액이 순환 배관 (13) 에 흡입되고, 인라인 히터 (16) 에 의한 온조와, 필터 (17) 에 의한 여과가 실시되어 처리조 (11) 에 보내진다.
순환 배관 (13) 에는, 펌프 (15) 와 인라인 히터 (16) 사이에, 바이패스 배관 (20) 의 일단이 접속되어 있다. 바이패스 배관 (20) 의 타단은, 순환 배관 (13) 의 조정 밸브 (19) 와 액체 공급관 (141, 142) 사이에 접속되어 있다. 즉, 바이패스 배관 (20) 은, 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 의 상류측에 있어서 순환 배관 (13) 으로부터 분기되고, 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 를 우회하여 순환 배관 (13) 과 병렬로 접속되어 있다. 그리고, 바이패스 배관 (20) 에는, 펌프 (15) 측으로부터 처리조 (11) 를 향하여, 개폐 밸브 (21) 와 조정 밸브 (22) 가 그 순서대로 배치되어 있다. 개폐 밸브 (21) 는, 바이패스 배관 (20) 중에 있어서의 처리액의 유통을 제어한다. 또, 조정 밸브 (22) 는, 바이패스 배관 (20) 중에 있어서의 처리액의 유량을 제어한다. 조정 밸브 (22) 에 의해 바이패스 배관 중에 있어서의 처리액의 유량을 제어함으로써, 인라인 히터 (16) 나 필터 (17) 를 흐르는 처리액의 유량을 필요 최저량으로 조정하면서, 처리조 (11) 를 유통하는 처리액의 유량을 증가시킬 수 있다. 또한, 바이패스 배관 (20) 의 타단은, 순환 배관 (13) 과는 독립적으로, 처리조 (11) 바닥부의 액체 공급관에 접속되도록 해도 된다. 바이패스 배관 (20) 이 본 발명의「제 1 바이패스 배관」에 대응하고, 개폐 밸브 (21) 가 본 발명의「제 1 개폐 밸브」에 대응한다.
처리조 (11) 에는, 처리액을 처리액 공급부 (23) 로부터 처리조 (11) 에 공급하는 처리액 공급관 (24) 의 일단이 배치되어 있다. 처리액 공급부 (23) 에는 인산을 함유하는 처리액이 저류되어 있다. 처리액 공급관 (24) 에는, 처리액 공급부 (23) 로부터 처리조 (11) 로의 처리액의 공급을 제어하는 개폐 밸브 (25) 가 형성되어 있다. 처리액 공급부 (23) 는, 처리조 (11) 에 저류되는 처리액을 공급함과 함께, 처리액의 실리콘 농도 등이 지나치게 높아지는 것을 억제하기 위해서, 처리액이 처리조 (11) 와 순환 배관 (13) 을 통해서 순환하고 있을 때에 처리액을 보충할 수도 있다.
또, 처리조 (11) 의 바닥부에 배치된 기체 공급관 (261, 262, 263, 264) 에는, 기체 공급부 (27) 에 일단이 접속된 기체 공급 배관 (28) 의 타단이 접속되어 있다. 기체 공급 배관 (28) 에는, 처리조 (11) 측으로부터 순서대로, 개폐 밸브 (29) 와 조정 밸브 (30) 가 배치되어 있다. 개폐 밸브 (29) 는, 기체 공급부 (27) 로부터 기체 공급관 (261 ∼ 264) 으로의 기체의 공급을 제어한다. 그리고, 조정 밸브는, 기체 공급부 (27) 로부터 기체 공급관 (261 ∼ 264) 으로의 기체의 유량을 제어한다. 기체 공급부 (27) 로부터는, 기체 (질소, 아르곤 등의 바람직하게는 불활성 가스) 가 기체 공급 배관 (28) 을 통하여 공급되고, 처리조 (11) 의 바닥부에 배치된 기체 공급관 (261 ∼ 264) 으로부터 기포가 처리액 중으로 방출됨으로써 버블링이 실시되어, 바닥부로부터 상방으로의 처리액의 치환 속도를 증가시킨다.
또, 처리조 (11) 의 바닥부에는, 배액 배관 (31) 의 일단이 접속되어 있다. 배액 배관 (31) 의 타단은 폐액 처리부 (도시 생략) 에 접속된다. 배액 배관 (31) 에는, 배액 배관 (31) 을 통한 처리액의 배출을 제어하는 개폐 밸브 (32) 가 형성되어 있다.
기판 (W) 은, 기판 유지부 (33) 의 본체판 (331) 의 하부에 형성된 유지봉 (332, 333, 334) 에 의해 기립 자세로 유지된다. 승강 유닛 (34) 에 의해, 기판 유지부 (33) 는, 도 1 에 나타내는 기판 (W) 이 처리조 (11) 내부에서 처리액에 침지되는 처리 위치와 처리조 (11) 상방의 대기 위치 사이에서 승강 이동한다.
상기 서술한, 펌프 (15), 인라인 히터 (16), 필터 (17), 개폐 밸브 (18), 조정 밸브 (19), 개폐 밸브 (21), 조정 밸브 (22), 개폐 밸브 (25), 개폐 밸브 (29), 조정 밸브 (30), 개폐 밸브 (32) 및 승강 유닛 (34) 은, 제어부 (35) 에 의해 통괄된다. 제어부 (35) 는, CPU 등의 프로세서, RAM 이나 ROM 등의 주기억 장치, EPROM 등의 보조 기억 장치를 갖는 컴퓨터에 의해 구성할 수 있다. 보조 기억 장치에는, 각종 프로그램, 각종 테이블 등이 격납되고, 거기에 격납된 프로그램을 주기억 장치의 작업 영역에 로드하여 실행하고, 프로그램의 실행을 통해서 각 구성부 등이 제어됨으로써, 후술하는 바와 같은, 소정의 목적에 합치한 각 기능을 실현할 수 있다.
(3 차원 NAND 기판의 구조)
여기서는, 본 발명의 바람직한 적용예인 3 차원 구조를 갖는 3 차원 NAND 의 제조 공정에 있어서의 에칭 처리를 예로 하여 설명한다.
3 차원 NAND 반도체 소자 (이하, 간단히「3 차원 NAND」라고 한다) 를 제조하는 경우에는, 실리콘 기재 (S) 상에 산화실리콘 (SiO2) 막 (Ma) 과 질화실리콘 (SiN) 막 (Ea) 을 교대로 제막 (製膜) 하여 적층한다. 그리고, 적층을 관통하는 방향 (웨이퍼의 법선 방향) 으로 구멍을 뚫고, 이 구멍 안에 동심원상으로, 예를 들어, 산화알루미늄 (Al2O3) 막, 질화실리콘막, 산화실리콘막을 형성하고, 중심부에는 폴리실리콘이 배치된다. 이와 같이 하여, 실리콘 웨이퍼 상에 적층된 산화실리콘막 (Ma) 과 질화실리콘막 (Ea) 을 다수의 포스트 (Mb) 가 관통하는 3 차원 구조를 갖는 기판 (W) 이 형성된다. 이와 같은, 기판 (W) 에 대해, 법선 방향으로 적층된 질화실리콘막 (Ea) 이 인산을 함유하는 처리액에 의해 에칭된다.
도 2 는, 이와 같은 기판 (W) 이, 인산 (H3PO4) 을 함유하는 에칭액에 의해 에칭되는 과정을 모식적으로 나타낸 것이다. 기판 (W) 에는, 적층을 관통하도록 슬릿 (SL) 이 형성되어 있고, 이 슬릿 (SL) 에 에칭액이 도입됨으로써, 슬릿 (SL) 의 양측의 적층에 포함되는 질화실리콘막 (Ea) 이 선택적으로 에칭된다. 사선으로 나타내는 질화실리콘막 (Ea) 의 에칭은, 도 2(A) 에서부터 도 2(B), 도 2(C), 도 2(D) 로 진행된다. 도 2(A) 에 있어서의 질화실리콘막 (Ea) 과 포스트 (Mb) 의 관계를 질화실리콘막에 평행한 단면으로 모식적으로 나타낸 것이 도 3이다. 이와 같이, 도 2(A) 에 나타내는 에칭 처리의 초기에는, 슬릿 (SL) 의 양측에 노출되는 질화실리콘막 (Ea) 이 슬릿 (SL) 근방에서부터 에칭되어, 도 2(B) 내지 도 2(C) 에 나타내는 바와 같이, 서서히 포스트 (Mb) 가 배치된 영역으로 에칭이 진행된다. 이와 같이, 에칭 처리의 초기에는, 기판 (W) 으로부터 제거되는 실리콘의 양이 많기 때문에, 처리액 중의 실리콘 농도는 높아진다. 또, 기판 (W) 의 3 차원 구조 내에서 에칭이 실시되기 때문에, 기판 (W) 의 표면을 따른 처리액의 유속이 충분하지 않으면, 구조 내의 실리콘의 치환 속도가 따라잡지 못해, 에칭된 실리콘 등의 성분이 구조 내에 부착되어, 석출될 가능성이 있다. 여기서는, 실리콘이 본 발명의「특정한 성분」에 대응하고, 에칭액이 본 발명의「처리액」에 대응한다.
본 실시예의 기판 처리 장치 (1) 에서는, 기판 유지부 (33) 에 기립 자세로 유지되어 처리액에 침지된 기판 (W) 에 대해, 처리액은, 오버플로조 (12) 로부터 펌프 (15) 에 의해 순환 배관 (13) 을 유통하고, 처리조 (11) 의 바닥부에 배치된 액체 공급관 (141, 142) 으로부터 공급된다. 이 때문에, 처리조 (11) 내에서는 연직 방향의 하방으로부터 상방을 향하여, 기판 (W) 의 표면을 따른 방향으로의 처리액의 흐름이 발생한다. 또, 기체 공급부 (27) 로부터 공급되는 기체도, 처리조 (11) 의 바닥부에 배치된 기체 공급관 (261 ∼ 264) 으로부터 처리조 (11) 내에 공급되고, 마찬가지로, 처리조 (11) 내에서 연직 방향의 하방으로부터 상방을 향하여, 처리액 중을 기포로서 상승하여, 기판 (W) 의 표면을 따른 방향의 처리액의 흐름을 촉진시킨다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시예에 관련된 기판 처리 장치 (1) 는, 순환 배관 (13) 에 대해, 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 를 통과하지 않는 바이패스 배관 (20) 을 형성하고 있다. 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 는, 처리액이 유통할 때에 압력 손실이 발생하는 요소이다. 이 때문에, 바이패스 배관 (20) 에 형성된 개폐 밸브 (21) 를 개방하도록 제어함으로써, 인라인 히터 (16) 나 필터 (17) 를 포함하는 순환 배관 (13) 과 바이패스 배관 (20) 의 양방을 처리액이 유통한다. 이로써, 처리조 (11) 를 유통하는 처리액의 유량이 증가하고, 기판 (W) 의 3 차원 구조 내의 처리액의 치환 속도도 증가한다.
(기판 처리 방법)
이하에, 실시예 1 에 관련된 기판 처리 방법에 대해 설명한다. 도 4 는, 실시예 1 에 관련된 기판 처리 방법의 타임 차트이다. 도 4 에서는, 기판 처리 장치 (1) 의 구성 중, 이하에 설명하는 기판 처리 방법에 직접 관련된 구성에 대해서만 기재하고 있다.
먼저, 제어부 (35) 는, 처리액을 처리조 (11) 에 공급하기 위해서, 개폐 밸브 (25) 를 개방한다. 이로써, 처리액 공급부 (23) 로부터 처리액이 공급된다 (t1 시점). 이 때, 제어부 (35) 는, 기판 유지부 (33) 를 대기 위치에 위치시키고, 펌프 (15) 를 오프로 하고, 개폐 밸브 (18) 를 개방하고 있다.
다음으로, 제어부 (35) 는, 처리조 (11) 및 오버플로조 (12) 그리고 순환 배관 (13) 에 처리액이 채워진 후에, 인라인 히터 (16) 를 온으로 하여 온조를 개시함과 함께, 펌프 (15) 를 온으로 하여, 처리조 (11) 및 오버플로조 (12) 그리고 순환 배관 (13) 에 저류되어 있는 처리액을 순환시킨다 (t2 시점). 또한, 제어부 (35) 는, 개폐 밸브 (25) 를 폐지하여, 처리액의 공급을 정지한다 (t3 시점).
제어부 (35) 는, 처리액의 온도가 처리 온도에 도달한 후에도, 온조를 위해서 인라인 히터 (16) 의 온 상태를 유지한다.
제어부 (35) 는, 승강 유닛 (34) 에 의해, 기판 유지부 (33) 를 처리 위치까지 하강시킨다 (t4 시점). 이로써, 기판 유지부 (33) 에 유지된 기판 (W) 이 처리액에 침지되고, 기판 (W) 에 대한 에칭 처리가 개시된다.
제어부 (35) 는, 개폐 밸브 (21) 를 개방한다 (t5 시점). 개폐 밸브 (21) 를 개방함으로써, 순환 배관 (13) 과 병렬로 바이패스 배관 (20) 에 처리액이 유통하기 때문에, 처리조 (11) 내를 유통하는 처리액의 유량이 증가한다. 이로써, 기판 (W) 의 표면을 흐르는 처리액의 유속을 증가시켜, 기판 (W) 표면의 실리콘 농도를 저하시킬 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 구조 내의 실리콘 농도를 저하시킬 수 있어, 실리콘 성분이 구조 내에 석출되는 것을 억제할 수 있다. 또, 개폐 밸브 (21) 가 개방되어도, 처리액은 순환 배관 (13) 과 바이패스 배관 (20) 양자를 병렬로 유통하므로, 필터 (17) 에 의한 파티클의 여과나 인라인 히터 (16) 에 의한 온조도 병행하여 실시된다. 개폐 밸브 (21) 의 개방은, 기판 유지부 (33) 의 처리 위치로의 하강에 의한 에칭 처리의 개시 타이밍 또는 다른 선행하는 타이밍에서부터의 경과 시간에 기초하여 제어한다. 에칭 처리의 초기에는, 처리액 중의 파티클의 양이 아직 증가하고 있지 않기 때문에, 처리액의 일부가, 순환되는 과정에서 필터가 형성되어 있지 않은 유로를 유통하는 경우가 있다고 해도 영향은 작다. 또한, 여기서는, 개폐 밸브 (21) 의 개방에 의한 처리조 (11) 내의 처리액의 유속의 변화가 기판 유지부 (33) 의 처리 위치로의 하강에 영향을 주지 않도록, 기판 유지부 (33) 의 처리 위치로의 하강 후에, 개폐 밸브 (21) 를 개방하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
또, 에칭 처리가 개시되는 t4 시점 이전의 준비 기간에 있어서, 처리액이 처리 온도로까지 승온되기 이전의 저온의 상태에서는, 인산을 함유하는 처리액의 점도가 높아, 필터 (17) 에 있어서의 압력 손실이 크기 때문에, 처리조 (11) 내를 유통하는 처리액의 유량을 늘릴 수 없다. 이 때문에, 예를 들어, t4 에 선행하는 t1 시점에서 개폐 밸브 (21) 를 개방하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 필터 (17) 를 포함하는 순환 배관 (13) 과 병렬하여 바이패스 배관 (20) 에 의한 유로가 형성되므로, 처리액의 유량을 늘릴 수 있어, 온조에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
또, 제어부 (35) 는, 개폐 밸브 (29) 를 개방한다 (t5 시점). 개폐 밸브 (29) 를 개방함으로써, 기체 공급부 (27) 로부터 기체가 공급되고, 버블링이 개시된다. 버블링에 의해, 기판 (W) 의 표면을 흐르는 처리액의 치환 속도가 증가하므로, 기판 (W) 표면의 실리콘 농도를 저하시킬 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 구조 내의 실리콘 농도를 저하시킬 수 있어, 실리콘 성분이 구조 내에 석출되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 개폐 밸브 (29) 의 개방은, 기판 유지부 (33) 의 처리 위치로의 하강에 의한 에칭 처리의 개시 타이밍 또는 다른 선행하는 타이밍에서부터의 경과 시간에 기초하여 제어한다. 에칭 처리의 초기에는 실리콘 농도가 높아지므로, 개폐 밸브 (21) 의 개방에 의해 처리액의 순환 유량의 증가와 버블링의 병용은 특히 유효하다. 여기서는, 개폐 밸브 (29) 를, 개폐 밸브 (21) 와 동일한 타이밍에서 개방하고 있지만, 개폐 밸브 (21) 의 개방 타이밍과는 상이한 타이밍에서 개방하도록 해도 된다.
처리 시간 Ts (＝ t6 － t4) 가 경과하여 에칭이 종료되면, 제어부 (35) 는, 기판 유지부 (33) 를 대기 위치로 상승시킨다 (t6 시점).
다음으로, 제어부 (35) 는, 개폐 밸브 (21) 및 개폐 밸브 (29) 를 폐지한다 (t7 시점). 여기서는, 기판 유지부 (33) 의 대기 위치로의 상승 후에, 개폐 밸브 (21) 및 개폐 밸브 (29) 를 폐지하고 있지만, 처리액 중의 실리콘 농도가 높아지는 에칭 초기만 개방을 유지하고, 처리 기간 Ts 중의 t8 시점에서 폐지하도록 해도 된다. 이와 같은 개폐 밸브 (21) 를 폐지하는 시점 t8 에 대해서는, 미리 실험 등에 기초하여, 처리 시간 Ts 의 1/2 등과 같이, 처리액 중의 실리콘 농도가 낮아질 때까지의 타이밍을 정해 둘 수도 있다. 제어부 (35) 는, 이와 같이 정해진 시간에 기초하여 개폐 밸브 (21) 를 제어하도록 해도 된다. 개폐 밸브 (21) 를 개방해 두는 기간은, 처리액의 유량을 증가시키고자 하는 타이밍에 맞추어 적절히 설정할 수 있다. 또, 개폐 밸브 (21) 및 개폐 밸브 (29) 의 적어도 어느 일방은, 처리 기간 Ts 중에 개방 및 폐지를 복수 회 반복하도록 해도 된다. 또, 개폐 밸브 (29) 를, 개폐 밸브 (21) 와 동일한 타이밍에서 폐지하고 있지만, 개폐 밸브 (21) 의 폐지 타이밍과는 상이한 타이밍에서 폐지하도록 해도 된다. 또한, 여기서는, 개폐 밸브 (21) 및 개폐 밸브 (29) 의 폐지에 의한 처리조 (11) 내의 처리액의 유속의 변화가 기판 유지부 (33) 의 처리 위치로의 상승에 영향을 주지 않도록, 기판 유지부 (33) 의 처리 위치로의 상승 후에, 개폐 밸브 (21) 및 개폐 밸브 (29) 를 폐지하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
t7 시점에서 개폐 밸브 (21) 가 폐지되고 있으므로, 순환 배관 (13) 을 유통하는 처리액에 함유되는 파티클을 필터 (17) 로 여과하여 제거할 수 있다. 이 때문에, 다음의 기판 (W) 에 대한 처리에 있어서, 기판 (W) 에 파티클이 부착되어 파티클 성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
＜실시예 2＞
이하, 본 발명의 실시예 2 에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 5 는, 실시예 2 에 관련된 기판 처리 장치 (2) 의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 실시예 1 과 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 사용하여 상세한 설명을 생략한다.
실시예 2 에 관련된 기판 처리 장치 (2) 는, 실시예 1 에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 구성에 추가하여, 필터 (17) 를 바이패스하는 바이패스 배관 (36) 을 구비한다.
기판 처리 장치 (2) 에서는, 바이패스 배관 (36) 의 일단이 순환 배관 (13) 의 인라인 히터 (16) 와 필터 (17) 사이에 접속되고, 바이패스 배관 (36) 의 타단이 순환 배관 (13) 의 필터 (17) 와 개폐 밸브 (18) 사이에 접속되어 있다. 즉, 바이패스 배관 (36) 은, 필터 (17) 의 상류측에 있어서 순환 배관 (13) 으로부터 분기되고, 필터 (17) 를 우회하여 순환 배관 (13) 과 병렬로 접속되어 있다. 바이패스 배관 (36) 의 타단은, 조정 밸브 (19) 의 하류측에 있어서, 바이패스 배관 (20) 과 함께 순환 배관 (13) 에 접속되도록 해도 된다. 또, 바이패스 배관 (36) 의 타단은, 순환 배관 (13) 과는 독립적으로, 처리조 (11) 바닥부의 액체 공급관에 접속되도록 해도 된다. 여기서는, 바이패스 배관 (36) 이 본 발명의「제 2 바이패스 배관」에 대응한다.
바이패스 배관 (36) 에는, 개폐 밸브 (37) 가 배치되어 있다. 개폐 밸브 (37) 는 제어부 (35) 에 의해 제어된다. 바이패스 배관 (36) 에는, 개폐 밸브 (37) 에 추가하여 조정 밸브를 배치하여, 제 2 바이패스 배관 (36) 중에 있어서의 처리액의 유량을 제어하도록 해도 된다. 여기서는, 개폐 밸브 (37) 가 본 발명의「제 2 개폐 밸브」에 대응한다.
(기판 처리 방법)
이하에, 실시예 2 에 관련된 기판 처리 방법에 대해 설명한다.
실시예 1 과 동일하게, 3 차원 구조를 갖는 3 차원 NAND 의 제조 공정에 있어서의 에칭 처리를 예로 하여 설명한다.
도 6 은, 실시예 2 에 관련된 기판 처리 방법의 타임 차트이다. 개폐 밸브 (25), 개폐 밸브 (18), 개폐 밸브 (29) 및 개폐 밸브 (21) 의 개폐, 인라인 히터 (16) 및 펌프 (15) 의 온 오프, 기판 유지부 (33) 의 승강의 각 제어에 대해서는 실시예 1 과 공통이다.
실시예 2 에서는, 바이패스 배관 (36) 에 형성된 개폐 밸브 (37) 를 t1 시점에서 개방하고, t7 시점에서 폐지하고 있다.
실시예 1 에 있어서도 설명한 바와 같이, 에칭 처리가 개시되는 t4 시점 이전의 준비 기간에 있어서, 처리액이 처리 온도로까지 승온되기 이전의 저온의 상태에서는, 인산을 함유하는 처리액의 점도가 높아, 필터 (17) 에 있어서의 압력 손실이 크기 때문에, 처리조 (11) 내를 유통하는 처리액의 유량을 늘릴 수 없다. 이 때문에, t1 시점에서 개폐 밸브 (37) 를 개방하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 필터 (17) 를 포함하는 순환 배관 (13) 과 병렬하여 바이패스 배관 (36) 에 의한 유로가 형성되므로, 처리액의 유량을 늘릴 수 있어, 온조에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
여기서는, 개폐 밸브 (37) 를 개폐 밸브 (21) 와 동일한 t7 시점에서 폐지하도록 하고 있지만, 처리액이 처리 온도로 승온한 시점에서, 개폐 밸브 (21) 와는 독립적으로 폐지하도록 해도 된다. 인라인 히터 (16) 와 필터 (17) 양자를 바이패스하는 바이패스 배관 (20) 에 의한 유로와, 필터 (17) 만을 바이패스하는 바이패스 배관 (36) 에 의한 유로를 제휴하여 개폐함으로써, 처리액의 상태에 보다 적확하게 대응한 기판 처리가 가능해진다.
＜실시예 3＞
이하, 본 발명의 실시예 3 에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 7 은, 실시예 3 에 관련된 기판 처리 장치 (3) 의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 실시예 1 및 2 와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 사용하여 상세한 설명을 생략한다.
실시예 3 에 관련된 기판 처리 장치 (3) 는, 실시예 1 에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 바이패스 배관 (20) 대신에, 순환 배관 (13) 으로부터 필터 (17) 를 바이패스하는 바이패스 배관 (36) 과, 순환 배관 (13) 으로부터 인라인 히터 (16) 를 바이패스하는 바이패스 배관 (38) 을 구비한다. 실시예 1 에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에서는, 인라인 히터 (16) 와 필터 (17) 를 모두 순환 배관 (13) 으로부터 바이패스하는 바이패스 배관 (20) 을 형성하고 있었지만, 실시예 3 에서는, 인라인 히터 (16) 와 필터 (17) 를 각각 독립적으로 순환 배관 (13) 으로부터 바이패스하고 있다. 여기서는, 바이패스 배관 (36) 이 본 발명의「필터 바이패스 배관」에 대응하고, 바이패스 배관 (38) 이 본 발명의「히터 바이패스 배관」에 대응한다. 또, 바이패스 배관 (36) 및 바이패스 배관 (38) 이 본 발명의「제 1 바이패스 배관」에 대응한다.
기판 처리 장치 (3) 에서는, 바이패스 배관 (38) 의 일단은, 순환 배관 (13) 의 인라인 히터 (16) 의 상류측에 접속하고 있고, 바이패스 배관 (38) 의 타단은, 순환 배관 (13) 의 인라인 히터 (16) 와 바이패스 배관 (36) 의 분기 부분 사이에 접속하고 있다. 즉, 바이패스 배관 (38) 은, 인라인 히터 (16) 의 상류측에 있어서 순환 배관 (13) 으로부터 분기되고, 인라인 히터 (16) 를 우회하여 순환 배관 (13) 과 병렬로 접속되어 있다. 또, 상기 서술한 바와 같이, 바이패스 배관 (36) 은, 필터 (17) 의 상류측에 있어서 순환 배관 (13) 으로부터 분기되고, 필터 (17) 를 우회하여 순환 배관 (13) 과 병렬로 접속되어 있다.
바이패스 배관 (38) 에는, 개폐 밸브 (39) 가 배치되어 있다. 개폐 밸브 (39) 는 제어부 (35) 에 의해 제어된다. 바이패스 배관 (38) 에는, 개폐 밸브 (39) 에 추가하여 조정 밸브를 배치하여, 바이패스 배관 (38) 중에 있어서의 처리액의 유량을 제어하도록 해도 된다. 여기서는, 개폐 밸브 (37) 가 본 발명의「필터 바이패스 개폐 밸브」에 대응하고, 개폐 밸브 (39) 가 본 발명의「히터 바이패스 개폐 밸브」에 대응한다. 또, 개폐 밸브 (37) 및 개폐 밸브 (39) 가 본 발명의「제 1 개폐 밸브」에 대응한다.
(기판 처리 방법)
이하에, 실시예 3 에 관련된 기판 처리 방법에 대해 설명한다.
실시예 1 및 2 와 동일하게, 3 차원 구조를 갖는 3 차원 NAND 의 제조 공정에 있어서의 에칭 처리를 예로 하여 설명한다.
도 8 은, 실시예 3 에 관련된 기판 처리 방법의 타임 차트이다. 개폐 밸브 (25), 개폐 밸브 (18), 개폐 밸브 (29) 및 개폐 밸브 (37) 의 개폐, 인라인 히터 (16) 및 펌프 (15) 의 온 오프, 기판 유지부 (33) 의 승강의 각 제어에 대해서는 실시예 2 와 공통이다.
실시예 3 에서는, 바이패스 배관 (38) 에 형성된 개폐 밸브 (39) 를 t5 시점에서 개방하고, t7 시점에서 폐지하고 있다. 개폐 밸브 (39) 를 개방함으로써, 순환 배관 (13) 과 병렬로 바이패스 배관 (38) 에 처리액이 유통하기 때문에, 처리조 (11) 내를 유통하는 처리액의 유량이 증가한다. 이로써, 기판 (W) 의 표면을 흐르는 처리액의 유속을 증가시켜, 기판 (W) 표면의 실리콘 농도를 저하시킬 수 있다. 이로써, 기판 (W) 의 구조 내의 실리콘 농도를 저하시킬 수 있어, 실리콘 성분이 구조 내에 석출되는 것을 억제할 수 있다. 또, 개폐 밸브 (39) 가 개방되어도, 처리액은 순환 배관 (13) 과 바이패스 배관 (38) 양자를 병렬로 유통하므로, 필터 (17) 에 의한 파티클의 여과나 인라인 히터 (16) 에 의한 온조도 병행하여 실시된다. 개폐 밸브 (39) 의 개방은, 기판 유지부 (33) 의 처리 위치로의 하강에 의한 에칭 처리의 개시 타이밍 또는 다른 선행하는 타이밍에서부터의 경과 시간에 기초하여 제어한다. 또한, 여기서는, 개폐 밸브 (39) 의 개방에 의한 처리조 (11) 내의 처리액의 유속의 변화가 기판 유지부 (33) 의 처리 위치로의 하강에 영향을 주지 않도록, 기판 유지부 (33) 의 처리 위치로의 하강 후에, 개폐 밸브 (39) 를 개방하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
또, 실시예 3 에서는, 실시예 2 와 동일하게, 바이패스 배관 (36) 에 형성된 개폐 밸브 (37) 를 t1 시점에서 개방하고, t7 시점에서 폐지하고 있다.
실시예 1 에 있어서도 설명한 바와 같이, 에칭 처리가 개시되는 t4 시점 이전의 준비 기간에 있어서, 처리액이 처리 온도로까지 승온되기 이전의 저온의 상태에서는, 인산을 함유하는 처리액의 점도가 높아, 필터 (17) 에 있어서의 압력 손실이 크기 때문에, 처리조 (11) 내를 유통하는 처리액의 유량을 늘릴 수 없다. 이 때문에, t1 시점에서 개폐 밸브 (37) 를 개방하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 필터 (17) 를 포함하는 순환 배관 (13) 과 병렬하여 바이패스 배관 (36) 에 의한 유로가 형성되므로, 처리액의 유량을 늘릴 수 있어, 온조에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 여기서는, 개폐 밸브 (37) 를 개폐 밸브 (21) 와 동일한 t7 시점에서 폐지하도록 하고 있지만, 처리액이 처리 온도로 승온한 시점에서, 개폐 밸브 (21) 와는 독립적으로 폐지하도록 해도 된다.
이와 같이, 인라인 히터 (16) 를 바이패스 배관 (38) 에 의해, 필터 (17) 를 바이패스 배관 (36) 에 의해, 각각 독립적으로 순환 배관 (13) 으로부터 바이패스하고 있다. 이 때문에, 인라인 히터 (16) 를 바이패스하는 바이패스 배관 (38) 에 의한 유로와, 필터 (17) 만을 바이패스하는 바이패스 배관 (36) 에 의한 유로를 개별적으로 개폐함으로써, 처리액의 상태에 보다 적확하게 대응한 기판 처리가 가능해진다.
＜실시예 4＞
이하, 본 발명의 실시예 4 에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 9 는, 실시예 3 에 관련된 기판 처리 장치 (4) 의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 실시예 1 과 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 사용하여 상세한 설명을 생략한다.
실시예 4 에 관련된 기판 처리 장치 (4) 는, 실시예 1 에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 구성에 추가하여, 처리액 중의 실리콘 농도를 검지하는 실리콘 농도 센서 (40) 를 구비한다. 실리콘 농도 센서 (40) 에 의해 검지된 처리액 중의 실리콘 농도는 제어부 (35) 에 송신된다. 실리콘 농도 센서 (40) 가 형성된 검지용 배관 (41) 의 일단은 순환 배관 (13) 의 인라인 히터 (16) 와 필터 (17) 사이에 접속되고, 검지용 배관 (41) 의 타단은 오버플로조 (12) 에 접속되어 있다. 검지용 배관 (41) 의 타단의 접속처는 이것에 한정되지 않고, 순환 배관 (13) 에 접속해도 되고, 배액 처리부에 접속해도 된다. 여기서는, 실리콘이 본 발명의「특정한 성분」에 대응하고, 실리콘 농도 센서가 본 발명의「농도 검지부」에 대응한다.
이와 같이, 실시예 4 에 관련된 기판 처리 장치 (4) 에서는, 실리콘 농도 센서 (40) 에 의해 처리액 중의 실리콘 농도를 검지할 수 있기 때문에, 바이패스 배관 (20) 에 형성된 개폐 밸브 (21) 및 조정 밸브 (22) 를, 검지된 처리액 중의 실리콘 농도에 기초하여 제어할 수 있다. 실시예 1 에서는, 기판 유지부 (33) 의 처리 위치로의 하강에 의한 에칭 처리의 개시 타이밍 또는 다른 선행하는 타이밍에서부터의 경과 시간에 기초하여, 개폐 밸브 (21) 의 개폐를 제어하고 있었지만, 실시예 4 에서는, 제어부 (35) 는, 처리액 중의 실리콘 농도에 따라 보다 적확하게 개폐 밸브 (21) 의 개폐 및 유량 제어를 실시할 수 있다. 실시예 1 에 관련된 타임 차트를 예로 하면, 실시예 1 에서는, 개폐 밸브 (21) 의 폐지 (t8 시점) 가 소정의 타이밍에서부터의 시간에 기초하여 제어되고 있지만, 본 실시예에서는, 실리콘 농도 센서 (40) 에 의해 검지된 처리액 중의 실리콘 농도가 소정값 이하가 된 시점에서 개폐 밸브 (21) 를 폐지하도록 제어한다. 본 실시예에 있어서는, 처리액 중의 실리콘 농도에 따라, 적확하게, 개폐 밸브 (21) 를 개폐하거나, 또는 조정 밸브를 제어함으로써, 순환 배관 (13) 과 병렬로 바이패스 배관 (20) 에 유통하는 처리액의 유량의 증감을 제어할 수 있다. 이로써, 에칭량이 많고, 처리액 중의 실리콘 농도가 높을 때에는, 개폐 밸브 (21) 를 개방하여, 기판 (W) 의 표면을 흐르는 처리액의 유속을 증가시킬 수 있다. 즉, 보다 적확하게 기판 (W) 의 구조 내의 실리콘 농도를 저하시킬 수 있어, 실리콘 성분이 구조 내에 석출되는 것을 억제할 수 있다. 한편으로, 에칭량이 적고, 처리액 중의 실리콘 농도가 높지 않을 때에는, 개폐 밸브 (21) 를 폐지함으로써, 순환 배관 (13) 을 유통하는 처리액의 전체량에 대해, 인라인 히터 (16) 에 의한 온조 및 필터 (17) 에 의한 파티클의 여과를 실시할 수 있다.
＜변형예＞
상기 서술한 실시예에 있어서는, 순환 배관 (13) 에 배치된 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 양자 (실시예 1 및 4), 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 양자와 필터 (17) 만 (실시예 2), 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 의 각각 (실시예 3) 을 바이패스하는 유로를 형성하고 있다. 기판 처리 장치에 있어서는, 순환 배관 (13) 에 직렬로, 인산의 농도를 검지하는 인산 농도 센서를 배치하는 경우가 있다. 이와 같은 인산 농도 센서에 있어서도, 순환 배관 (13) 을 유통하는 처리액의 압력 손실이 발생한다. 이 때문에, 인산 농도 센서를 순환 배관 (13) 으로부터 바이패스시키는 바이패스 배관을 형성하고, 당해 바이패스 배관에 배치한 개폐 밸브를 제어부 (35) 에 의해 개폐 제어하도록 해도 된다. 실시예 1 및 실시예 4 와 같이, 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 그리고 인산 농도 센서를 순환 배관 (13) 으로부터 바이패스시키도록 해도 된다. 또, 실시예 2 와 같이, 필터 (17) 만을 바이패스시킴과 함께, 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 그리고 인산 농도 센서를 순환 배관 (13) 으로부터 바이패스시키도록 해도 된다. 또, 실시예 3 과 같이, 인라인 히터 (16), 필터 (17) 및 인산 농도 센서를 각각 순환 배관 (13) 으로부터 바이패스시키도록 해도 된다. 인산 농도 센서에 대한, 순환 배관 (13) 으로부터 바이패스시키는 방법은 이것들에 한정되지 않는다.
또, 상기 서술한 실시예에서는, 순환 배관 (13) 에 병렬로 접속된 바이패스 배관은 각각 하나이지만, 병렬로 복수의 바이패스 배관이 순환 배관 (13) 에 접속되도록 해도 된다. 복수의 바이패스 배관을 병렬로 형성함으로써, 처리액의 유량을 보다 증가시킬 수 있다.
또, 상기 서술한 실시예에서는, 순환 배관 (13) 에 있어서, 펌프 (15) 의 하류측에 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 를 배치하고 있지만, 펌프 (15) 의 상류측에 인라인 히터 (16) 및 필터 (17) 를 배치해도 된다.
또, 상기 서술한 실시예에서는, 에칭 처리, 특히, 3 차원 NAND 의 제조 과정에 있어서의 에칭 처리에 대해 설명했지만, 본 발명에 관련된 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 적용되는 처리는 이것에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 개시한 실시형태나 변형예는 각각 조합할 수 있다.
＜기판 처리 시스템＞
도 10 은, 상기 서술한 실시예에 관련된 기판 처리 장치를 적용한 기판 처리 시스템 (100) 의 전체 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
기판 처리 시스템 (100) 은, 복수 장의 기판 (W) 을 일괄하여 처리하는 배치식의 장치이다. 기판 처리 시스템 (100) 은, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 을 수용하는 캐리어 (C) 가 반송되는 로드 포트 (LP) 와, 로드 포트 (LP) 로부터 반송된 기판 (W) 을 약액이나 린스액 등의 처리액으로 처리하는 처리 유닛 (102) 과, 로드 포트 (LP) 와 처리 유닛 (102) 사이에서 기판 (W) 을 반송하는 복수의 반송 로봇과, 기판 처리 시스템 (100) 을 제어하는 제어 장치 (103) 를 포함한다.
처리 유닛 (102) 은, 복수 장의 기판 (W) 이 침지되는 제 1 약액을 저류하는 제 1 약액 처리조 (104) 와, 복수 장의 기판 (W) 이 침지되는 제 1 린스액을 저류하는 제 1 린스 처리조 (105) 와, 복수 장의 기판 (W) 이 침지되는 제 2 약액을 저류하는 제 2 약액 처리조 (106) 와, 복수 장의 기판 (W) 이 침지되는 제 2 린스액을 저류하는 제 2 린스 처리조 (107) 를 포함한다. 처리 유닛 (102) 은, 추가로 복수 장의 기판 (W) 을 건조시키는 건조 처리조 (108) 를 포함한다. 본 기판 처리 시스템 (100) 의 제 2 약액 처리조 (106) 를, 상기 서술한 실시예에 관련된 기판 처리 장치 (1, 2, 3, 4) 에 의해 구성할 수 있다.
제 1 약액은, 예를 들어, SC1 또는 불산이다. 제 2 약액은, 예를 들어, 인산, 아세트산, 질산, 및 물의 혼합액인 혼산이다. 제 1 린스액 및 제 2 린스액은, 예를 들어, 순수 (탈이온수 : Deionized water) 이다. 제 1 약액은, SC1 및 불산 이외의 약액이어도 된다. 마찬가지로, 제 1 린스액 및 제 2 린스액은, 순수 이외의 린스액이어도 된다. 제 1 린스액 및 제 2 린스액은, 서로 상이한 종류의 린스액이어도 된다.
복수의 반송 로봇은, 로드 포트 (LP) 와 처리 유닛 (102) 사이에서 캐리어 (C) 를 반송하고, 복수의 캐리어 (C) 를 수용하는 캐리어 반송 장치 (109) 와, 캐리어 반송 장치 (109) 에 유지되어 있는 캐리어 (C) 에 대해 복수 장의 기판 (W) 의 반입 및 반출을 실시하고, 수평인 자세와 연직인 자세 사이에서 기판 (W) 의 자세를 변경하는 자세 변환 로봇 (110) 을 포함한다. 자세 변환 로봇 (110) 은, 복수의 캐리어 (C) 로부터 꺼낸 복수 장의 기판 (W) 으로 1 개의 배치를 형성하는 배치 조립 동작과, 1 개의 배치에 포함되는 복수 장의 기판 (W) 을 복수의 캐리어 (C) 에 수용하는 배치 해제 동작을 실시한다.
복수의 반송 로봇은, 추가로, 자세 변환 로봇 (110) 과 처리 유닛 (102) 사이에서 복수 장의 기판 (W) 을 반송하는 주반송 로봇 (111) 과, 주반송 로봇 (111) 과 처리 유닛 (102) 사이에서 복수 장의 기판 (W) 을 반송하는 복수의 부반송 로봇 (112) 을 포함한다. 복수의 부반송 로봇 (112) 은, 제 1 약액 처리조 (104) 와 제 1 린스 처리조 (105) 사이에서 복수 장의 기판 (W) 을 반송하는 제 1 부반송 로봇 (112A) 과, 제 2 약액 처리조 (106) 와 제 2 린스 처리조 (107) 사이에서 복수 장의 기판 (W) 을 반송하는 제 2 부반송 로봇 (112B) 을 포함한다.
주반송 로봇 (111) 은, 복수 장 (예를 들어 50 장) 의 기판 (W) 으로 이루어지는 1 배치의 기판 (W) 을 자세 변환 로봇 (110) 으로부터 받는다. 주반송 로봇 (111) 은, 자세 변환 로봇 (110) 으로부터 받은 1 배치의 기판 (W) 을 제 1 부반송 로봇 (112A) 및 제 2 부반송 로봇 (112B) 에 건네주고, 제 1 부반송 로봇 (112A) 및 제 2 부반송 로봇 (112B) 에 유지되어 있는 1 배치의 기판 (W) 을 받는다. 주반송 로봇 (111) 은, 추가로, 1 배치의 기판 (W) 을 건조 처리조 (108) 에 반송한다.
제 1 부반송 로봇 (112A) 은, 주반송 로봇 (111) 으로부터 받은 1 배치의 기판 (W) 을 제 1 약액 처리조 (104) 와 제 1 린스 처리조 (105) 사이에서 반송하고, 제 1 약액 처리조 (104) 내의 제 1 약액 또는 제 1 린스 처리조 (105) 내의 제 1 린스액에 침지시킨다. 마찬가지로, 제 2 부반송 로봇 (112B) 은, 주반송 로봇 (111) 으로부터 받은 1 배치의 기판 (W) 을 제 2 약액 처리조 (106) 와 제 2 린스 처리조 (107) 사이에서 반송하고, 제 2 약액 처리조 (106) 내의 제 2 약액 또는 제 2 린스 처리조 (107) 내의 제 2 린스액에 침지시킨다.
1, 2, 3, 4 : 기판 처리 장치
11 : 처리조
15 : 펌프
16 : 인라인 히터
17 : 필터
20, 36, 38 : 바이패스 배관
21, 37, 39 : 개폐 밸브
40 : 실리콘 농도 센서
100 : 기판 처리 시스템
W : 기판

Claims (10)

  1. 처리액으로 기판에 대해 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 처리액을 저류하고, 그 처리액에 침지시켜 상기 기판에 대해 상기 처리를 실시하는 처리조와,
    상기 처리조로부터 흘러넘친 상기 처리액을 회수하는 오버플로조와,
    상기 오버플로조와 상기 처리조를 연통 접속하는 순환 배관과,
    상기 순환 배관에 형성되고, 상기 처리액을 순환시키는 펌프와,
    상기 순환 배관에 형성되고, 상기 처리액을 처리 온도로 온조하는 인라인 히터와,
    상기 순환 배관에 형성되고, 상기 처리액 중의 이물질을 제거하는 필터와,
    상기 인라인 히터 및 상기 필터의 상류측에 있어서 상기 순환 배관으로부터 분기되고, 상기 인라인 히터 및 상기 필터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 제 1 바이패스 배관과,
    상기 제 1 바이패스 배관을 개폐하는 제 1 개폐 밸브와,
    상기 제 1 개폐 밸브의 개폐를 제어하여, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 조정하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터의 상류측에 있어서 상기 순환 배관으로부터 분기되고, 상기 필터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 제 2 바이패스 배관과,
    상기 제 2 바이패스 배관을 개폐하는 제 2 개폐 밸브를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제 1 개폐 밸브 및 제 2 개폐 밸브의 개폐를 제어하여, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 조정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 바이패스 배관은, 상기 인라인 히터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 히터 바이패스 배관과, 상기 필터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 필터 바이패스 배관을 포함하고,
    상기 제 1 개폐 밸브는, 상기 히터 바이패스 배관을 개폐하는 히터 바이패스 개폐 밸브와, 상기 필터 바이패스 배관을 개폐하는 필터 바이패스 개폐 밸브를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 히터 바이패스 개폐 밸브 및 상기 필터 바이패스 개폐 밸브의 개폐를 제어하여, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 조정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 처리에 의한 상기 처리액 중의 특정한 성분의 농도에 따라, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 순환 배관을 유통하는 처리액에 있어서의 특정한 성분의 농도를 검지하는 농도 검지부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 농도 검지부에 의해 검지된 상기 농도에 기초하여, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 조정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 특정한 성분은, 실리콘인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 특정한 성분은, 실리콘인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은, 3 차원 NAND 반도체 소자를 형성하는 기판이고,
    상기 처리는, 상기 기판에 포함되는 질화실리콘막을, 상기 처리액으로서 인산을 함유하는 에칭액에 의해 에칭하는 처리인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항에 기재된 기판 처리 장치를 구비하는, 기판 처리 시스템.
  10. 처리조에 저류된 처리액에 기판을 침지시켜 처리를 실시하는 기판 처리 방법으로서,
    상기 처리조에 연통 접속되는 순환 배관을 통하여, 상기 처리액을 순환시키는 스텝과,
    상기 처리액을 처리 온도로 온조하는 인라인 히터 및 상기 처리액 중의 이물질을 제거하는 필터의 상류측에 있어서 상기 순환 배관으로부터 분기되고, 상기 인라인 히터 및 상기 필터를 우회하여 상기 순환 배관과 병렬로 접속되는 제 1 바이패스 배관을 개폐하는 제 1 개폐 밸브를 제어하여, 상기 처리조를 유통하는 상기 처리액의 유량을 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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