KR20240089473A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

기판 처리 방법은, 기판의 표면 전체에 제1 처리액의 패들이 형성된 상태에서, 기판의 표면에 국소적으로 설정된 타깃 영역을 향해서 노즐로부터 제2 처리액을 국소적으로 토출하는 것에 의해, 타깃 영역의 에칭 레이트가 기타의 영역의 에칭 레이트와 다르게 에칭을 행하는 제1 에칭 공정과, 기판을 회전시키면서 기판의 표면 전체가 에칭액의 액막에 의해 덮이도록 에칭액을 공급함으로써, 기판의 표면 전체를 동시에 에칭하는 제2 에칭 공정을 구비하고, 제1 에칭 공정에서 사용되는 제1 처리액 및 제2 처리액 중 한쪽이 에칭액이며, 다른 쪽이 에칭액과 혼합됨으로써 에칭액에 의한 기판의 표면 에칭 레이트를 저하시키는 에칭 억제액이다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치

본 개시는, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조에 있어서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 형성된 막을 약액에 의해 제거하는 습식 에칭 처리가 행해진다. 근년에는, 에칭량의 면내 균일성을 보다 높일 것이 요구되고 있다. 특허문헌 1에는, 회전하는 기판의 중심부에 에칭액을 공급하여 기판의 습식 에칭을 행하는 기판 처리 장치에 있어서, 냉각되기 쉬운 기판의 주연부에 온도 조절 가스를 분사하면서 처리를 행함으로써, 에칭량의 면내 균일성을 높이는 기술이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2001-085383호 공보

본 개시는, 기판의 표면을 에칭함에 있어서, 국소적으로 에칭량을 제어하는 기술을 제공한다.

본 개시의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 기판의 표면 전체에 제1 처리액의 패들이 형성된 상태에서, 상기 기판의 상기 표면에 국소적으로 설정된 타깃 영역을 향해서 노즐로부터 제2 처리액을 국소적으로 토출하는 것에 의해, 상기 타깃 영역의 에칭 레이트가 기타의 영역의 에칭 레이트와 다르게 에칭을 행하는 제1 에칭 공정과, 상기 기판을 회전시키면서 상기 기판의 표면 전체가 에칭액의 액막에 의해 덮이도록 상기 에칭액을 공급함으로써, 상기 기판의 표면 전체를 동시에 에칭하는 제2 에칭 공정을 구비하고, 상기 제1 에칭 공정에서 사용되는 상기 제1 처리액 및 상기 제2 처리액 중 한쪽이 상기 에칭액이며, 다른 쪽이 상기 에칭액과 혼합됨으로써 상기 에칭액에 의한 상기 기판의 표면 에칭 레이트를 저하시키는 에칭 억제액이다.

본 개시의 상기 실시 형태에 따르면, 기판의 표면을 에칭함에 있어서, 국소적으로 에칭량을 제어할 수 있다.

도 1은 기판 처리 장치의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 개략 횡단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 시스템의 처리 유닛의 구성을 도시하는 개략 종단면도이다.
도 3은 기판 처리 방법의 제1 실시 형태에 관한 에칭 방법에 대해서 설명하는 작용도이다.
도 4는 기판 처리 방법의 제2 실시 형태에 관한 에칭 방법에 대해서 설명하기 위한 작용도이다.
도 5는 기판 처리 방법의 제3 실시 형태에 관한 에칭 방법에 대해서 설명하기 위한 작용도이다.
도 6은 기판 처리 방법의 제4 실시 형태에 관한 에칭 방법에 대해서 설명하기 위한 작용도이다.
도 7은 제1 에칭 공정의 처리 조건의 설정 사고 방식에 대해서 설명하는 그래프이다.
도 8은 제1 에칭 공정에서의 에칭량 분포를 조사한 실험 결과를 도시하는 그래프이다.
도 9는 제2 에칭 공정의 제1 변형 실시 형태를 설명하기 위한 작용도이다.
도 10은 제2 에칭 공정의 제2 변형 실시 형태를 설명하기 위한 작용도이다.

기판 처리 장치의 일 실시 형태를, 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확히 하기 위해, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 반입출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접해서 마련된다.

반입출 스테이션(2)은, 캐리어 적재부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 적재부(11)에는, 복수매의 기판, 본 실시 형태에서는 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)을 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 적재된다.

반송부(12)는, 캐리어 적재부(11)에 인접해서 마련되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는, 기판(W)을 보유 지지하는 기판 보유 지지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 기판 보유 지지 기구를 사용하여 캐리어(C)와 전달부(14) 사이에서 기판(W)의 반송을 행한다.

처리 스테이션(3)은, 반송부(12)에 인접해서 마련된다. 처리 스테이션(3)은, 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은, 반송부(15)의 양측에 나란히 마련된다.

반송부(15)는, 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는, 기판(W)을 보유 지지하는 기판 보유 지지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 기판 보유 지지 기구를 사용하여 전달부(14)와 처리 유닛(16) 사이에서 기판(W)의 반송을 행한다.

처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 기판(W)에 대해 소정의 기판 처리를 행한다.

또한, 기판 처리 시스템(1)은, 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는, 기억부(19)에 기억된 프로그램을 읽어내서 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.

또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있는 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네트 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.

상기한 바와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저, 반입출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 적재부(11)에 적재된 캐리어(C)로부터 기판(W)을 취출하고, 취출한 기판(W)을 전달부(14)에 적재한다. 전달부(14)에 적재된 기판(W)은, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)으로 반입된다.

처리 유닛(16)에 반입된 기판(W)은, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 적재된다. 그리고 전달부(14)에 적재된 처리가 끝난 기판(W)은, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 적재부(11)의 캐리어(C)로 복귀된다.

이어서, 처리 유닛(16)의 구성에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다.

처리 유닛(16)은, 처리 공간을 획정하는 챔버(20)를 갖고 있다. 챔버(20)의 천장부에는 팬 필터 유닛(FFU)(21)이 마련되어 있다. FFU(21)는 청정 가스를 챔버(20) 내로 하향으로 분출한다.

처리 유닛(16)에는, 스핀 척(기판 보유 지지 회전 기구)(30)이 마련되어 있다. 스핀 척(30)은, 기판(W)을 수평 자세로 보유 지지하는 기판 보유 지지부(척부)(31)와, 기판 보유 지지부(31) 및 이것에 보유 지지된 기판(W)을 연직 축선 주위로 회전시키는 회전 구동부(32)를 갖고 있다.

기판 보유 지지부(31)는, 기판(W)의 주연부를 파지 갈고리 등의 보유 지지 부재에 의해 기계적으로 보유 지지하는 메커니컬 척이라고 불리는 타입의 것이어도 되고, 기판(W)의 이면 중앙부를 진공 흡착하는 배큠 척이라고 불리는 타입의 것이어도 된다. 회전 구동부(32)는, 예를 들어 전기 모터에 의해 구성될 수 있다.

처리 유닛(16)에는, 기판(W)의 처리에 필요한 여러가지 처리 유체를 기판(W)에 공급하기 위한 처리 유체 공급부(40)가 마련되어 있다.

처리 유체 공급부(40)는, 처리 유체를 기판(W)을 향해서 토출하는 복수의 노즐(41)(도 2에서는 2개만 도시되어 있다)을 갖고 있다. 일 실시 형태에 있어서, 처리 유닛(16)에 있어서 기판(W)에 공급되는 처리 유체에는, 처리액과 처리 가스가 있다. 처리액으로서 DHF(희불산), DIW(순수), IPA(이소프로필알코올)이 예시된다. 처리 가스로서, N₂ 가스(질소 가스)가 예시된다. 처리 유체는 상기한 것에 한정되는 것이 아니라, 반도체 제조의 기술 분야에 있어서 습식 에칭용의 매엽식 가기판 처리 유닛에서 사용되고 있는 공지의 여러가지 처리 유체로부터 필요에 따라서 임의의 것을 선택해서 사용할 수 있다.

일 실시 형태에 있어서, 다른 처리 유체는, 각각 다른 노즐(41)로부터 토출된다. 이 경우, 각 노즐(41)에, 처리 유체 공급원(42)으로부터, 도 2에 있어서 백색 바탕 박스에 의해 개략적으로 도시된 공급 제어부(44)가 개재 설치된 공급 라인(43)을 개재해서 필요한 처리 유체가 공급된다. 처리 유체 공급원(42)은, 예를 들어 처리 유체를 저류하는 탱크, 혹은 공장 용력 등으로 이루어진다. 공급 제어부(44)는, 개폐 밸브, 유량계, 유량 제어 밸브 등으로 구성된다. 다른 실시 형태에 있어서, 1개의 노즐로부터 복수 종류의 처리 유체(예를 들어 DHF 및 DIW)가 택일적으로 토출되게 해도 된다.

복수의 노즐(41) 중 1개가 이유체 노즐(이유체 스프레이 노즐)이어도 된다. 당해 기술 분야에 있어서 주지와 같이, 이유체 노즐은, 그 내부에서, 처리 가스 공급원으로부터 공급된 처리 가스(예를 들어 질소 가스)의 흐름에 처리액 공급원으로부터 공급된 처리액(예를 들어 DHF 또는 DIW)을 합류시킴으로써, 미스트상의 처리액과 처리 가스와의 혼합 유체를 생성해서 토출하게 구성되어 있다.

복수의 노즐(41) 중 1개가 일유체 스프레이 노즐이어도 된다. 일유체 스프레이 노즐은, 미스트상으로 액만을 토출한다.

복수의 노즐(41)은, 1개 또는 복수의 노즐 암(45)(도 2에는 1개만 도시되어 있다)에 담지되어 있다. 노즐 암(45)은, 각 노즐(41)을, 기판 보유 지지부(31)에 의해 보유 지지된 기판(W)의 중심부의 상방 위치와, 당해 기판(W)의 주연부의 상방 위치와의 사이의 임의의 위치(반경 방향 위치)에 위치시킬 수 있도록 구성되어 있다. 노즐 암은, 연직 축선 주위로 선회 가능한 타입이어도 되고, 혹은, 가이드 레일을 따라서 병진 이동 가능한 타입이어도 된다.

기판 보유 지지부의 주위에는, 회전하는 기판(W)으로부터 비산하는 처리액을 포집하는 액받이컵(50)이 마련되어 있다. 액받이컵(50)에 의해 포집된 처리액은, 액받이컵(50)의 저부에 마련된 배액구(51)로부터 처리 유닛(16)의 외부로 배출된다. 액받이컵(50)의 저부에는 배기구(52)도 마련되어 있고, 배기구(52)를 개재해서 액받이컵(50)의 내부가 흡인되고 있다.

이하에, 에칭 방법의 몇 가지의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에서는, 처리액으로서, DIW(순수), DHF(희불산), IPA(이소프로필알코올) 등이 노즐로부터 토출된다. DIW는, 프리웨트액, 패들 형성액, 린스액 등으로서 사용된다. DHF는 에칭액으로서 사용된다. IPA는 건조용 액체로서, 및/또는 패들 형성액으로서 사용된다.

에칭액으로서, DHF 대신에 예를 들어 SC1, SPM(황산과수)을 사용할 수 있다(단, 이들에 한정되는 것은 아니다.). 프리웨트액, 패들 형성액, 린스액으로서의 DIW 대신에 기능수를 사용할 수 있다. 기능수란, DIW에 미량의 용질(암모니아, 이산화탄소 등이 예시된다)을 용입시켜서, DIW가 갖지 않은 특별한 기능(예를 들어 도전성)을 부여한 것을 의미한다.

이하의 설명에 있어서는, 각 노즐(41)을, 「그 노즐이 토출하고 있거나 토출하려고 하고 있는 처리액의 명칭」+「 노즐」이라고도 칭하는 것으로 한다. 즉, 예를 들어 DIW를 토출하는 노즐은 DIW 노즐이라고도 불린다.

구체적인 장치의 운용에 있어서, 2종류 이상의 처리액(예를 들어 DIW 및 DHF)이 공통인 1개의 노즐(41)로부터 택일적으로 토출될 경우도 종종 있지만, 그러한 노즐은, 「그때에 토출하고 있거나 토출하려고 하고 있는 처리액의 명칭」+「 노즐」이라고 칭하는 것으로 한다. 즉, 예를 들어 있는 1개의 노즐(41)이, 어느 때는 「DIW 노즐」이라고 불리고, 다른 어느 때에는 「DHF 노즐」이라고 불리는 경우도 있다.

또한, 일유체 노즐로서도 이유체 노즐로서도 기능하는 이유체 노즐도 있다. 즉, 예를 들어 이유체 노즐에 가스(예를 들어 N₂ 가스)를 공급하지 않고 처리액(예를 들어 DHF)만이 공급되었을 때에는 당해 이유체 노즐은 일유체 노즐로서 작용하고, 이유체 노즐에 가스 및 처리액의 양쪽이 공급되었을 때에는 당해 이유체 노즐은, 처리액의 미스트와 가스와의 혼합 유체(이유체)를 토출하게 작용한다. 일유체 토출 전용의 노즐, 이유체 토출 전용의 노즐, 일유체 토출/이유체 토출 공용의 노즐 어느 것인지에 관계없이, 노즐은, 「그때에 토출하고 있거나 토출하려고 하고 있는 처리액의 명칭」+「 노즐」이라고 칭하는 것으로 한다. 즉, 예를 들어 어느 1개의 노즐이, 어느 때에는 「DHF 일유체 노즐」이라고 불리고, 다른 어느 때에는 「DHF 이유체 노즐」이라고 불리는 경우도 있다. 「DHF 일유체 노즐」은, 「일유체」를 생략하고 단순히 「DHF 노즐」이라고 칭하는 경우도 있다.

[에칭 방법의 제1 실시 형태]

도 3을 참조하여 에칭 방법의 제1 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 노즐에는 모두 참조 부호 41이 붙여져 있지만, 이것은, 모두가 같은 노즐이라는 것을 의미하고 있는 것은 아니다.

<프리웨트 공정>

기판(W)을, 스핀 척(30)에 의해 수평 자세로 보유 지지하고, 연직 축선 주위로 제1 회전 속도(예를 들어 1000rpm 정도의 비교적 고회전 속도)로 회전시킨다. 이 상태에서, DIW 노즐로부터 제1 유량(예를 들어 1.5L/min 정도의 비교적 대유량)으로 기판(W)의 표면의 중심부에 DIW를 공급한다. 기판(W)의 표면 중심부에 착액된 DIW는 원심력에 의해 기판(W)의 주연을 향해서 확장하면서 흐르고, 이에 의해, 기판(W)의 표면의 전체가 DIW의 액막에 의해 덮인다(도 3의 (A)).

또한, 「기판(W)의 중심부」란, 기판(W)의 회전 중심의 위치 또는 회전 중심의 근방 위치를 의미한다. 여기서 「기판의 회전 중심의 근방 위치」란, 당해 위치에 노즐(여기서는 DIW 노즐)로부터 처리액(여기서는 DIW)이 착액했을 때에, 착액 직후에 착액의 기세로 퍼지는 처리액에 의해 기판의 회전 중심의 표면이 덮일 정도로, 기판의 회전 중심에 가까운 위치를 의미하고 있다.

<패들 형성 공정>

프리웨트 공정 개시부터 제1 시간(예를 들어 10초 정도)이 경과하면, DIW 노즐로부터 계속해서 제1 유량으로 DIW를 계속해서 토출한 상태에서, 기판(W)의 회전 속도를 대폭 감해서 제2 회전 속도(예를 들어 10rpm 정도의 극저 회전 속도)로 한다. 이에 의해, 비교적 두꺼운 DIW의 액막(DIW 패들)에 의해 기판(W)의 표면 전체가 덮인 상태로 된다(도 3의 (B)).

<제1 에칭 공정(국소 에칭 공정)>

패들 형성 공정 개시부터 제2 시간(예를 들어 5초 정도)이 경과하면, DIW 노즐로부터의 DIW의 토출을 정지하고, 계속해서 상기 제2 회전 속도로의 기판(W)의 회전을 계속한 상태에서, DHF 노즐로부터 DHF를 기판(W)으로 토출한다. 여기서 사용하는 DHF 노즐은, 예를 들어 DHF의 미스트와 질소 가스와의 혼합 유체를 토출하는 이유체 노즐이어도 된다.

제1 에칭 공정에서 사용하는 DHF 노즐이 이유체 노즐일 경우, 당해 DHF 이유체 노즐에는, 예를 들어 10 내지 200ml/min 정도의 유량으로 DHF(에칭액)가 공급되고, 10 내지 100Pa 정도의 압력으로 질소 가스(불활성 가스)가 공급된다.

이때, DHF 노즐은, 기판의 소정의 반경 방향 위치(이 위치는, 기판의 회전 중심으로부터의 거리 R로 나타낼 수 있다)에 DHF가 착액하는 위치에 위치시킨다. 기판(W)은 제2 회전 속도로 회전하고 있기 때문에, DHF 노즐로부터 토출된 DHF는, 반경 R의 원을 따라서 기판(W)(즉 DIW 패들)을 스캔하도록 DIW 패들에 착액한다(도 3의 C)).

DIW 패들에 착액된 DHF는, 착액점 부근의 DIW 패들을 오목하게 하면서, 또한, 패들을 구성하는 DIW에 의해 희석되면서, 착액점 주위로 확산한다. 이 때문에, 기판(W)의 표면의, 반경 R-ΔR1의 원 및 반경 R+ΔR2의 원으로 둘러싸인 링상의 영역(타깃 영역)이 국소적으로 소량 에칭된다. 타깃 영역 이외의 영역은 전혀 또는 거의 에칭되지 않는다. 또한, 기판(W)의 회전 속도가 예를 들어 10rpm 정도의 지극히 저속일 경우는 ΔR1과 ΔR2는 대략 동등하다고 생각해도 상관없다.

상술한 바와 같이 기판(W)이 회전 속도 10rpm으로 회전하고 있다고 하면, DHF 노즐로부터 정확히 6초간 DHF를 토출하는 것에 의해, 전술한 링상의 영역 전체에 DHF가 착액한다. 바꾸어 말하면, 착액점이 링상의 영역을 일주한다. 이에 의해, 링상의 영역이 대략 균등하게 미소량(예를 들어 몇Å 정도) 에칭된다.

또한, 엄밀하게는 제일 먼저 DHF가 착액된 위치의 근방이 가장 많이 에칭되고, 뒤에 DHF가 착액된 위치의 근방 에칭량은 상이적으로 작아진다. 그러나, 이 정도의 에칭량의 변동은 실용상 문제가 될 일은 없다(상세 후술).

제1 DHF 노즐(41)을 제1 노즐 암(45)에 담지시키고, 제2 DHF 노즐(41)을 제2 노즐 암(45)에 담지시켜서, 제1 DHF 노즐로부터의 DHF의 착액점과 제2 DHF 노즐로부터의 DHF의 착액점이 함께 반경 R의 원주 상에 위치하고 또한 기판(W)의 직경 방향에 대향하는 위치에 있도록 해도 된다. 이와 같이 함으로써, 원주 방향에 관한 에칭량의 변동을 작게 할 수 있다.

후에 상세하게 설명하지만, 이 제1 실시 형태에 있어서는, 제1 에칭 공정에서는, 가능한한 에칭량의 면내 균일성을 높이도록 처리 조건을 설정한 제2 에칭 공정에 있어서 부득이 에칭량이 작아져버리는 영역을 에칭한다.

<제2 에칭 공정(전체 에칭 공정)>

제1 에칭 공정(국소 에칭 공정)의 종료 후, DHF 노즐로부터 기판(W)의 중앙부로 DHF(일유체의 DHF)를 토출하는 동시에, 기판(W)의 회전 속도를 제3 회전 속도 (예를 들어 1000rpm)로 증대시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 표면이 덮는 DIW(제1 에칭 공정으로 다소 DHF가 혼합되어 있다)가, DHF로 치환된다. 이 상태를 제3 시간(예를 들어 30초 정도) 계속하는 것에 의해, 기판(W)의 표면이 에칭된다(도 3의 (D)).

제1 에칭 공정으로부터 제2 에칭 공정의 이행은, 예를 들어 이하와 같이 할 수 있다. 제1 에칭 공정에서 일유체 노즐로서 사용 가능한 이유체 노즐로부터 이유체 DHF를 토출하고 있을 경우에는, 제1 에칭 공정의 종료 후, 이유체 노즐을 기판(W)의 표면의 중앙부의 상방으로 이동시켜서 이유체 노즐로의 질소 가스의 공급을 정지함과 함께, DHF의 토출 유량을 증대시킨다.

제1 에칭 공정과 제2 에칭 공정에서 다른 DHF 노즐을 사용해도 된다. 즉, 제1 에칭 공정의 종료 후, DHF의 토출을 정지한 DHF 노즐을 기판의 상방으로부터 퇴피시키고, 기판의 중심부 상방에 위치시킨 다른 DHF 노즐부터 기판에 DHF를 공급하여 제2 에칭 공정을 실시해도 된다.

<린스 공정>

제2 에칭 공정(전체 에칭 공정)을 소정 시간 실행하면, DHF 노즐로부터의 DHF의 토출을 정지하고, DIW 노즐로부터 기판(W)의 표면의 중앙부에 DIW를 토출한다. 또한, 바람직하게는 기판(W)의 회전 속도를, 제4 회전 속도(예를 들어 1500rpm)까지 더 증대시킨다. 이에 의해 기판(W)의 표면에 있는 DHF 및 에칭에 의한 부생성물 등이 DIW에 의해 씻어내진다(도 3의 (E)).

<건조 공정>

이어서, 기판(W)을 건조시키는 건조 공정을 행한다. 이 건조 공정에서는, 공지의 여러가지 건조 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 방법으로서, 린스 공정의 종기로부터 기판(W)을 계속해서 회전시키면서 DIW 노즐로부터의 DIW의 토출을 정지시키고, 털어내기 건조를 행해도 된다. 제2 방법으로서, 기판(W)의 표면에 있는 DIW를 IPA로 치환해서 IPA 패들을 형성하고, 그 후 초임계 건조 처리를 행해도 된다. 제3 방법으로서, IPA 치환 단계 및 그 후의 N₂ 가스 건조 단계의 2단계에 의해 건조 공정을 실시해도 된다. IPA 치환 단계에 있어서는, 린스 공정의 종기로부터 기판(W)을 계속해서 회전시키면서 DIW 노즐로부터의 DIW의 토출을 정지함과 함께 IPA 노즐로부터 IPA를 기판(W)의 표면으로 토출해서 기판(W)의 표면에 있는 DIW를 IPA로 치환한다. N₂ 가스 건조 단계에서는, N₂ 노즐로부터 N₂ 가스를 기판(W)에 분사하면서 N₂ 가스의 분사 위치를 기판(W)의 주연을 향해서 이동시킴으로써 건조 코어를 확장하여, 기판(W)을 건조시킨다. N₂ 가스 건조 단계에 있어서, IPA 노즐로부터 IPA를 토출하면서 N₂ 노즐로부터 N₂ 가스를 토출해도 된다. 이 경우, IPA의 기판(W)에 대한 착액점의 반경 방향 위치가 N₂ 가스의 기판(W)에 대한 충돌점의 반경 방향 위치보다 상시 반경 외측에 위치하고 있다고 하는 관계를 유지하면서, IPA 노즐 및 N₂ 노즐을 반경 방향 외측으로 이동시킨다. 후술하는 각 실시 형태에 있어서도, 같은 건조 방법을 적절하게 선택해서 사용할 수 있다.

상술한 에칭 방법의 제1 실시 형태에 의하면, 제2 에칭 공정(전체 에칭 공정)만으로는 에칭량의 면내 균일성이 충분히 얻어지지 않는 경우에도, 제1 에칭 공정(국소 에칭 공정)을 실시함으로써 에칭량의 면내 균일성을 높일 수 있다. 또한, 많은 경우, 제2 에칭 공정에서의 동일 반경 방향 위치의 에칭량(즉, 좁은 반경 방향 폭을 갖는 링상 영역 내의 에칭량)은 원주 방향 전역에 걸쳐 대략 동일하고, 에칭량의 변동은 반경 방향을 따라서 나타난다. 이 때문에, 상술한 제1 에칭 공정을 제2 에칭 공정과 병용함으로써 에칭량의 면내 균일성을 높이는 것이 가능해진다.

제2 에칭 공정에 있어서, 다른 영역과 비교해서 에칭량이 상대적으로 작은 2개 이상의 링상의 영역(반경이 서로 다른 영역)이 있을 경우에는, 제1 에칭 공정을 2회 이상 실시해도 된다. 이 경우, 1회째의 제1 에칭 공정의 종료 후, DIW 린스 공정, 패들 형성 공정, 2회째의 제1 에칭 공정을 순차 실행할 수 있다. 별개의 노즐 암에 담지된 복수의 DHF 노즐(DHF 이유체 노즐)이 있으면, 2개 이상의 링상의 영역에 대해 제1 에칭 공정을 동시에 행하는 것도 가능하다.

상기 제1 실시 형태는, 전 공정(예를 들어 성막 공정)의 처리 조건 등에 기인해서 에칭 대상 막의 막 두께가 국소적으로 두꺼워지고 있을 경우에, 이 막 두께 불균일을 수정하기 위해서도 유익하다.

제1 에칭 공정을 실시하는 목적은, 에칭량의 면내 균일성을 높이는 것에 한정되는 것이 아니라, 1매의 기판에 국소적으로 에칭량이 큰(작은) 영역을 형성하는 것이어도 된다.

[에칭 방법의 제2 실시 형태]

도 4를 참조하여 에칭 방법의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태에 대해 제1 에칭 공정(도 4의 (B))만이 다르고, 다른 공정, 즉 도 4의 (A)의 프리웨트 공정, 도 4의 (C)의 제2 에칭 공정, 도 4의 (D)의 린스 공정 및 도시하지 않은 건조 공정은 모두 동일하다. 제2 실시 형태에 있어서의 제1 에칭 공정은, 기판(W)의 회전을 정지시키고, DHF가 기판(W)의 표면 상에 있는 DIW 패들이 원하는 위치에 착액하도록 DHF 노즐로부터 DHF를 토출시킨다. 이에 의해 DHF의 착액점을 중심으로 하여 DHF가 확산하는 대략 원형의 영역(타깃 영역)이 소량 에칭된다.

이 제2 실시 형태는, 제2 에칭 공정(전체 에칭 공정)에 있어서 링상이 아니라 특정한 원주 방향 위치에 국소적으로 에칭량이 적은 영역이 발생하는 경우에 대응하는 것이 가능하다. 또한, 전공정(예를 들어 성막 공정)의 처리 조건 등에 기인해서 에칭 대상 막의 막 두께가 국소적으로 두꺼워지고 있을 경우에, 이 막 두께 불균일을 수정하기 위해서도 유익하다.

제2 실시 형태에 있어서도, 제1 에칭 공정을 2회 이상 실시해도 된다.

제1 실시 형태에 관한 제1 에칭 공정과 제2 실시 형태에 관한 제1 에칭 공정을 조합해도 된다. 구체적으로는 예를 들어, 제1 실시 형태에 관한 제1 에칭 공정의 종료 후, 린스 공정, 패들 형성 공정을 실시하고, 그 후, 제2 실시 형태에 관한 제1 에칭 공정을 실시해도 된다.

상기 제1 및 제2 실시 형태에 있어서는, 먼저 제1 에칭 공정을 실시하고, 후에 제2 에칭 공정을 실시하였지만, 순서를 반대로 하는 것도 가능하다. 이 경우의 순서를 간단하게 설명한다. 우선 제일 먼저, DIW에 의한 프리웨트 공정을 행하고, 이어서, 제2 에칭 공정을 행하고, 이어서 DIW에 의한 린스 공정을 행하고, 이어서 패들 형성 공정을 행하고, 이어서 제1 에칭 공정을 행하고, 이어서 DIW에 의한 린스 공정을 행하고, 마지막으로 건조 공정을 행한다. 제1 에칭 공정 및 제2 에칭 공정의 어느 쪽을 먼저 실시할지에 대해서는, 처리의 스루풋 등을 고려해서 임의로 선택하는 것이 가능하다. 단, 제2 에칭 공정에 의해 기판의 표면이 친수성으로부터 소수성으로 변화하는 경우에는, 그 후에 DIW의 패들을 안정되게 형성하는 것이 어려워지기 때문에, 제1 에칭 공정을 먼저 실시하는 편이 바람직하다.

[에칭 방법의 제3 실시 형태]

도 5를 참조하여 에칭 방법의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다. 제3 실시 형태는, 제1 실시 형태에 대해, 프리웨트 공정(도 5의 (A)) 및 패들 형성 공정(도 5의 (B))에서 DIW 대신에 IPA가 사용되고, 제1 에칭 공정(도 5의 (C))(국소 에칭 공정)에서 IPA 패들에 대해 DHF가 공급되는 것이 다르고, 다른 공정(도 5의 (D)의 린스 공정 및 도시하지 않은 건조 공정)은 모두 동일하다.

기판(W)의 표면이 소수성인(접촉각이 큰) 경우, 표면 장력이 높은 DIW에서는 기판(W)의 표면의 전역을 덮는 패들을 형성할 수 없거나, 형성할 수 있어도 안정되지 않을 경우가 있다. 이 경우, 표면 장력이 낮은 IPA를 사용함으로써, 기판(W)의 표면의 전역을 덮는 패들을 형성할 수 있다.

패들을 IPA와 DIW와의 혼합액에 의해 형성해도 된다. 혼합액의 표면 장력은 DIW의 함유량이 커질수록 커지지만, 패들 형성을 위해서 순IPA 정도의 저표면 장력이 필요하지 않게 될 경우도 있다. 이러한 경우에는, 패들 형성에 문제가 안되는 정도로 IPA를 DIW로 희석하는 것에 의해, 고가인 IPA의 사용량을 삭감하여, 장치의 러닝 코스트를 저감할 수 있다.

IPA 대신에 다른 적당한 저표면 장력 액체(DIW보다 표면 장력이 낮은 액체)를 사용할 수도 있다. 단, 저표면 장력 액체는, 에칭액과의 상용성을 가지며, 또한, 에칭액과 기판(W)의 표면과의 반응을 저해하지 않도록 하는 것인 것이 바람직하다.

제3 실시 형태에 있어서는, 에칭 대상면이 소수성이어도 안정적으로 패들을 형성할 수 있기 때문에, 제1 에칭 공정 및 제2 에칭 공정의 어느 쪽을 먼저 실행할지에 대해서는, 처리의 스루풋 등을 고려해서 임의로 선택하는 것이 가능하다.

[에칭 방법의 제4 실시 형태]

도 6을 참조하여 에칭 방법의 제4 실시 형태에 대해서 설명한다. 제4 실시 형태는, 제1 실시 형태에 대해, 패들 형성 공정(도 6의 (B))에 있어서 에칭액(DHF)으로 패들을 형성하고, 도 6의 (C)의 제1 에칭 공정(국소 에칭 공정)에서 에칭액의 패들로 노즐로부터 DIW를 토출하는 것이 다르고, 다른 공정(도 6의 (A)의 DIW에 의한 프리웨트 공정, 도 6의 (D)의 린스 공정 및 도시하지 않은 건조 공정)은 모두 동일하다.

먼저 설명한 제1 실시 형태의 제1 에칭 공정에서는, DIW 패들에 대해 DHF 노즐로부터 DHF를 토출하는 것에 의해, 기판(W)의 표면의 일부 영역(타깃 영역)만을 국소적으로 에칭하고 있다. 이에 대해, 이 제4 실시 형태의 제1 에칭 공정에서는, DHF 패들에 대해 DIW 노즐로부터 DIW를 토출하는 것에 의해, 기판(W)의 표면의 일부 영역(타깃 영역) 내에 있는 DHF를 DIW에 의해 희석하고, 당해 영역에서만 에칭을 국소적으로 억제하고 있게 된다.

또한, 전술한 에칭 방법의 제2 실시 형태와 마찬가지로, 제1 에칭 공정을, 기판(W)의 회전을 정지시키고, DIW가 기판(W)의 표면 상에 있는 DIW 패들이 원하는 위치에 착액되도록 DIW 노즐로부터 DIW를 토출시킴으로써 행해도 된다. 이에 의해 착액점을 중심으로 하는 대략 원형의 영역 내의 에칭이 국소적으로 억제된다.

또한, DHF 노즐로부터 공급되는 DHF의 농도대로는, DIW에 의한 희석에 의해 에칭 레이트가 증대하는 경우도 있다(전리 상태의 변화에 의한다). 이 때문에, 이 제4 실시 형태는 타깃 영역의 에칭을 국소적으로 촉진하는 방법으로서 사용할 수 있을 경우도 있을 수 있다.

[제1 에칭 공정(국소 에칭 공정)의 조건 결정]

제1 내지 제4 실시 형태에 있어서의 제1 에칭 공정(국소 에칭 공정)의 조건의 결정에 대해서 이하에 설명한다.

제1 실시 형태를 예로 들어서 설명한다. 먼저, 제1 실시 형태와 동일 조건에서, 프리웨트 공정, 제2 에칭 공정(전체 에칭 공정), 린스 공정, 건조 공정을 순차 실시함으로써 기판의 처리(이하, 간편을 위해 「통상 처리」라고 칭한다.)를 실시한다. 통상 처리에서는, 패들 형성 공정 및 제1 에칭 공정(국소 에칭 공정)은 행하지 않는다. 이 통상 처리(특히 제2 에칭 공정)의 조건은, 종전의 방법(예비 시험에 의한 시행 착오 등)에 기초하여, 에칭량의 면내 균일성이 가능한한 높아지도록 결정된다.

상기한 통상 처리가 실시된 기판에 대해, 공지의 비파괴 검사 방법(예를 들어 분광 엘립소메트리)을 사용하여, 에칭량의 분포를 측정한다. 구체적으로는 예를 들어, 기판의 직경에 따라서 예를 들어 등간격(예를 들어 5mm 정도의 간격)으로 측정 포인트를 설정하고, 각 측정 포인트에 있어서의 에칭량을 측정한다. 또한, 측정 포인트는, 반경을 따라서(즉 중심으로부터 주연 상의 1점을 연결하는 선 위에) 설정해도 되고, 서로 직교하는 2개의 직경 방향으로 연장하는 직선을 따라서 설정해도 되고, 혹은, 45도씩 회전시킨 관계에 있는 4개의 직경 방향으로 연장하는 직선을 따라서 설정해도 된다.

도 7의 그래프에, 기판의 직경을 따라서 측정한 에칭량의 분포의 일례를 대폭 간략화해서 실선으로 도시한다. 그래프의 종축이 에칭량(EA), 횡축이 기판 중심의 위치를 ±0mm로 한 각 측정 포인트의 직경 방향 위치(POS)(단위 mm)이다. 도 7의 그래프에 도시된 예에서는, 기판의 중심으로부터의 거리가 약 50mm 부근인 링상의 영역 내에서 에칭량이 몇Å(옹스트롬) 정도 작아지고, 기타의 영역에서는 대략 목표 에칭량이 달성되고 있고, 또한 에칭량도 대략 균일해지고 있다.

제2 에칭 공정에서의 에칭량 분포가 도 7의 그래프 중의 실선으로 도시된 것과 같은 것이라면, 도 7의 그래프 중의 쇄선으로 도시된 에칭량 분포가 얻어지는 것 같은 조건에서 제1 에칭 공정을 실행하면, 제1 및 제2 에칭 공정에 의해 면내 균일성이 높은 에칭이 달성되게 된다.

제1 에칭 공정의 조건은, 예비 시험을 개재해서 결정할 수 있다. 제1 에칭 공정의 조건을 결정하는 파라미터로서, 에칭 시간, 패들을 형성하는 액종, 패들 두께, 기판의 회전 속도, 노즐로부터의 에칭액의 토출 유량(이유체의 경우 가스 토출 유량도), 노즐로부터의 에칭액의 토출 형태 등이 예시된다.

제1 에칭 공정의 조건은, 원하는 에칭량의 분포가 실현되는 한에 있어서 임의이지만, 바람직하게는 이하의 견해에 기초하여 결정할 수 있다.

기판의 회전 속도는, 저속, 구체적으로는 100rpm 이하로 하는 것이 바람직하고, 30rpm 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 기판의 회전 속도가 높아지면 패들을 형성하는 액체(DIW)가 유동하고, 패들에 착액된 에칭액(DHF)이 그 자리에 머물지 않고, 의도하지 않은 영역까지 에칭되어 버릴 우려가 있다. 적합한 일 실시예에 있어서는, 기판의 회전 속도를 10rpm으로 하고 있다. 이 정도의 저회전수에서는, 패들을 형성하는 액체의 유동은 무시할 수 있을 정도로 밖에 발생하지 않으므로, 패들에 착액된 에칭액은, 실질적으로 에칭액(DHF)과 패들액(DIW)과의 상호 확산 및 착액 시의 교반 효과에 의해 패들 내로 퍼진다. 에칭액을 이유체의 상태로 토출하면, 교반 효과가 높아진다(후술하는 시험 결과도 참조).

기판의 회전 횟수(이것은 회전 속도가 정해져 있다면 처리 시간에 대응한다)도, 가능한한 적은 것이 바람직하다. 많게 하면, 에칭액이 착액점으로부터 이격된 위치까지 퍼져서, 의도하지 않은 영역까지 에칭되어 버릴 우려가 있다. 기판의 회전 속도를 10rpm으로 한 상기한 적합한 일례에 있어서는, 기판의 회전 횟수를 1회로 하고 있다(즉, 제1 에칭 공정의 시간은 6초이다).

기판의 회전 속도 및 회전 횟수(처리 시간)를 예를 들어 상기한 바와 같이 결정하면(상기한 조건에 한정되는 것은 아니지만), 노즐로부터의 에칭액의 토출 형태 및 노즐로부터의 에칭액의 토출 유량(이유체의 경우 가스 토출 유량도)을 결정하면 된다.

에칭액의 토출 형태로서는, 액 기둥의 형태 또는 스프레이(액적)의 형태로 분류된다. 스프레이의 형태는, 일유체(단순히 에칭액을 액적으로서 스프레이한다) 또는 이유체(에칭액의 액적 및 불활성 가스의 혼합 유체로서 스프레이한다)로 분류된다. 에칭액이 액적의 형태로 토출될 경우에는, 분무 각도도 고려된다.

분무 각도를 크게 하면 비교적 넓은 반경 방향 범위에 대해 국소적 에칭을 행할 수 있고, 분무 각도를 작게 하면 비교적 좁은 반경 방향 범위에 대해 국소적 에칭을 행할 수 있다. 좁은 액 기둥의 형태(일유체)로 에칭액을 토출하면, 비교적 좁은 반경 방향 범위에 대해 국소적 에칭을 행할 수 있다.

상술한 바와 같이 에칭액은 이유체, 일유체의 어느 형태로 토출해도 된다. 실험의 결과, 이유체의 형태로 에칭액을 토출하면, 일유체의 경우와 비교하여, 국소 에칭되는 반경 방향 폭이 넓고, 또한, 에칭량의 면내 균일성 및 면간 균일성이 높다고 하는 결과가 얻어지고 있다(상세 후술). 이 때문에, 특히 좁은 반경 방향 영역을 에칭하는 것이 요망되는 경우를 제외하고, 이유체의 형태로 에칭액을 토출하는 편이 바람직하다.

예를 들어 이유체 노즐에 의해 에칭액(예를 들어 DHF)을 토출하는 것으로 한 경우, 이유체 노즐의 분무 각도, 에칭액의 유량, 가스의 유량 등을 파라미터로 해서 시험을 행하고, 적절한 에칭 영역의 폭이 안정되게 얻어지는 에칭액의 토출 조건을 찾으면 된다. 또한, 일반적으로는, 이유체 노즐로 토출된 이유체는, 패들의 표면이 약간 오목해지는 정도의 기세로 패들에 충돌시키는 것이 바람직하다(단 이것에 한정되는 것은 아니다).

상술한 것을 고려하면서 각종 파라미터값을 변경하면서 시험을 행함으로써, 원하는 반경 방향 영역을 원하는 에칭량으로 에칭할 수 있는 제1 에칭 공정의 처리 조건을, 본원 명세서를 읽은 당업자라면 용이하게 발견할 수 있는 것은 명확하다.

[제1 에칭 공정에 관한 시험]

제1 에칭 공정을 단독으로 실시했을 때의 에칭량 분포를 확인하는 시험을 행하였다. 에칭 대상 기판으로서, 베어 실리콘 웨이퍼에 대해 열 CVD에 의해 산화막을 형성한 것을 준비하였다. 이 기판에 대해, DIW 패들이 형성된 기판을 회전 속도 10rpm으로 회전시키면서, 기판의 중심으로부터 100mm 이격된 위치에, 노즐로부터 6초간 DHF를 공급함으로써 행하였다. 노즐로부터의 DHF의 토출 유량은 일유체 토출을 행한 경우도 이유체 토출을 행한 경우도 100ml/min이며, 이유체 토출의 경우에는 또한 노즐에 10kPa의 압력을 가하여, 질소 가스를 공급하였다. 일유체 및 이유체 처리의 각각에 대해서 4장씩 기판을 처리하였다. 처리 후의 기판에 대해, 분광 엘립소메트리를 사용하여 막 두께 측정을 행하여, 에칭량의 분포를 구하였다.

시험 결과를 도 8의 그래프에 도시한다. 그래프의 상단은 이유체 토출을 행한 경우, 상단은 일유체 토출을 행한 경우의 결과를 각각 도시하고 있다. 그래프의 횡축은, 각 측정 포인트의 기판 중심으로부터의 거리(단위는 mm)를 나타내고 있고, 기판의 중심보다 우측의 측정 포인트가 정, 좌측의 측정 포인트가 음의 값으로 나타내져 있다. 그래프의 종축은 에칭량(단위는 Å)이다.

도 8의 그래프로부터, 이유체 처리 쪽이 에칭되는 반경 방향 폭이 넓고, 또한, 웨이퍼 간에서의 에칭량의 안정성이 높은 것을 시각적으로 알 수 있다.

또한, 취득한 데이터에 기초하여, 에칭량의 변동을 확인하였다. 그 결과를 이하의 표 1 및 2에 나타낸다. 하기 표에 있어서, 예를 들어 영역 「-100±10」이라는 것은, -100mm의 위치를 겨냥해서 이유체(또는 일유체)를 토출했을 경우에 있어서의 위치 -90mm로부터 위치 -110mm의 사이의 영역 내에서 취득된 데이터를 처리하였다는 것을 의미하고 있다. 영역 폭에 관계없이, 이유체 및 일유체의 각각의 토출 조건은 모두 동일하다. σ는 표준 편차이며, 4장의 기판에 있어서 대응하는 영역 내에서 얻어진 모든 에칭량의 표준 편차를 나타내고 있다.

표 1 및 2의 데이터로부터, 이유체 처리 쪽이 에칭되는 영역의 반경 방향 폭이 넓고, 또한, 기판 간에서의 에칭량의 안정성이 높은 것을 알 수 있다. 즉, 처리의 안정성을 중시하면 이유체 처리의 편이 바람직하다. 단, 이것은 일유체 처리의 이용을 부정하는 것은 아니다. 더 좁은 범위의 국소적 에칭이 요망되는 것이면 일유체 처리를 행해도 된다.

또한, -100mm 위치에 있어서의 에칭되는 영역의 반경 방향 폭이, +100mm 위치보다 넓은 경향이 있고, 또한, 에칭량의 변동도 작은 경향이 있다. 이것은, -100mm 위치 쪽이, 에칭액이 제일 먼저 착액하는 위치에 가까워, 에칭액의 확산이 보다 진행하고 있기 때문이라고 생각된다. 이러한 에칭 결과의 변동은, 노즐을 고정해서 기판을 1회전시킴으로써 제1 에칭 공정을 실시하고 있는 이상 불가피하다. 그러나, 이 정도의 변동은 실용상 문제가 될 일은 없는 것이라고 발명자는 생각하고 있다. 또한, 2개의 노즐을 기판의 중심으로부터 등거리의 직경 방향에 대향하는 위치에 배치하고, 이들 2개의 노즐로부터 동시에 에칭액의 토출을 개시해서 기판을 예를 들어 1회전시킴으로써, 상기한 변동은 완화되는 것이라고 생각된다.

[에칭 방법의 제5 실시 형태]

상기 제1 내지 제4 실시 형태에서는, 제1 에칭 공정(국소 에칭 공정) 및 제2 에칭 공정(전체 에칭 공정)을 일련의 처리로 하고 있지만, 이것에 한정되지는 않는다. 종래의 에칭 처리(제2 에칭 공정을 포함하고 제1 에칭 공정을 포함하지 않는 처리)가 실시된 기판(예를 들어 건조 완료 기판)에 대해, 프리웨트 공정, 패들 형성 공정, 제1 에칭 공정, 린스 공정 및 건조 공정을 포함하는 수정 에칭 처리를 행해도 된다.

구체적으로는 예를 들어, 종래의 에칭 처리가 실시된 기판이, 검사 유닛에 반입되고, 거기에서 분광 엘립소메트리 등의 공지의 비파괴 검사 방법을 사용하여 에칭량의 면 내 분포가 조사된다. 에칭량의 면 내 분포가 기준을 충족하지 못한 경우에, 그 기판에 대해 수정 에칭 처리가 행해진다.

종래의 에칭 처리가 실시된 기판의 검사 결과(예를 들어 에칭량의 면 내 분포)와, 그 분포(불균일한 분포)를 수정하기 위해서 필요한 수정 에칭 처리의 조건과의 관계를 데이터베이스화해서 기억부에 기억시켜 두어도 된다. 이 경우, 검사 결과를 수신한 제어 장치(4)가 데이터베이스를 참조하여, 수정 에칭 처리의 조건을 자동적으로 결정해도 된다.

또한, 제1 기판 처리 장치에서 종래의 에칭 처리가 실시된 기판의 전수에 대해, 제2 기판 처리 장치에 있어서 미리 정해진 에칭 조건에 의해 수정 에칭을 행해도 된다. 또한, 제1 기판 처리 장치에 있어서의 종래의 에칭 처리에 의해 얻어지는 에칭량 분포가 안정적이어서 소정 범위 내에 있는 것을 알고 있다면, 제2 기판 처리 장치에 있어서 수정 에칭을 행하기 전에 기판의 에칭량 분포의 검사를 행하지 않아도 된다.

[제2 에칭 공정의 변형 실시 형태]

이어서, 도 9 및 도 10을 참조하여 제2 에칭 공정의 변형 실시 형태에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 제2 에칭 공정의 변형 실시 형태는, 에칭 방법의 제1 내지 제5 실시 형태에 있어서의 제2 에칭 공정에서의 기판 면 내의 에칭량 분포 조정에 사용할 수 있다.

<제1 변형 실시 형태>

제1 변형 실시 형태에서는, 제2 에칭 공정을 행하는 데 있어서, 도 9에 도시하는 바와 같이, DHF를 토출하고 있는 DHF 노즐(41)을 기판(W)의 중심부의 상방과 주연부의 상방 사이에서 왕복 이동(「스캔」이라고도 칭한다)시킨다. 또한, FFU(21)의 중앙 토출부(21C)로부터 저습도 가스를 토출하고, 기판(W)의 중심부에 저습도 가스를 선택적으로 분사한다. 저습도 가스는, 클린룸 내의 공기보다 충분히 낮은 습도의 가스이면 되지만, 예를 들어 드라이 에어 또는 질소 가스 등의 습도 1% 이하의 가스로 하는 것이 바람직하다. FFU(21)의 주연 토출부(21P)로부터는 클린 에어(클린룸 내의 공기와 동일 습도의 에어)를 토출시키면 된다.

중앙부와 주연부에서 다른 가스(예를 들어 클린 에어, 드라이 가스)를 공급할 수 있도록 구성된 FFU는 당해 기술 분야에 있어서 공지이며, 구조의 상세한 설명은 생략한다.

기판(W)의 중심부로의 저습도 가스의 선택적인 분사는, 이동 가능한 가스 노즐을 기판(W)의 중심부의 상방에 배치하고, 거기에서 저습도 가스를 기판(W)의 중앙부를 향해서 토출하는 것에 의해 행해도 된다.

이 변형 실시 형태에 따르면, 기판(W)의 중심부에 저습도 가스를 선택적으로 분사하는 것에 의해, 기판(W)의 중심부에 있어서 DHF의 액막 중의 수분의 증발이 촉진되고, 이에 의해 DHF의 농도가 상승한다. 또한, DHF 노즐로부터의 DHF의 기판(W)의 표면에 대한 착액점을 기판(W)의 중심부와 주연부 사이에서 왕복 이동시키는 것에 의해, DHF의 착액점이 기판(W)의 중심부에서 이격되어 있는 사이에, 기판(W)의 중심부에 존재하는 DHF의 액막이 얇아진다(DHF의 착액점을 기판(W)의 중심부에 고정했을 때와의 비교). 이 때문에, 동일한 양의 수분이 증발한 경우에 있어서의 DHF의 농도 상승의 정도가 보다 커진다. 이에 의해, 기판(W)의 중심부에 있어서의 에칭 레이트는, 주연부보다 커진다. 이 현상을 이용하여, 기판 면 내의 에칭량 분포를 조절할 수 있다.

<제2 변형 실시 형태>

제2 변형 실시 형태에서는, 제2 에칭 공정을 행하는 데 있어서, 도 10에 도시하는 바와 같이, DHF 노즐(41)을 기판(W)의 중심부의 상방에 고정한다. 또한, FFU(21)의 주연 토출부(21P)로부터 기판(W)의 주연부를 향해서 저습도 가스를 토출하고, 기판(W)의 주연부에 저습도 가스를 선택적으로 분사한다. FFU(21)의 중앙 토출부(21C)로부터는 클린 에어(클린룸 내의 공기와 동일 습도의 에어)를 토출시킨다.

이 경우, 기판(W)의 주연부에 있어서 DHF의 액막 중의 수분의 증발이 촉진되고, 이에 의해 DHF의 농도가 상승한다. 이 때문에, 기판(W)의 주연부에 있어서의 에칭 레이트는, 중심부보다 커진다. 이 현상을 이용하여, 기판 면 내의 에칭량 분포를 조절할 수 있다.

기판(W)의 주연부로의 저습도 가스의 선택적인 분사는, 이동 가능한 가스 노즐을 기판(W)의 주연부의 상방에 배치하고, 거기에서 저습도 가스를 기판(W)의 주연부를 향해서 토출하는 것에 의해 행해도 된다.

또한, 제1 변형 실시 형태 및 제2 변형 실시 형태의 어느 것에 있어서도, 약액의 종류나 원래의 농도대로는, 당해 약액 중의 수분이 증발하는 것에 의해 에칭 레이트가 감소할 경우도 있다. 이 경우에는, 기판(W)의 중심부(또는 주연부)에 있어서의 에칭 레이트를, 주연부(또는 중심부)보다 작게 할 수 있다.

금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기한 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.

처리 대상의 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되는 것이 아니라, 유리 기판, 세라믹 기판 등의 반도체 장치의 제조에 있어서 사용되는 것 이외의 종류의 기판이어도 된다.

Claims (20)

1. 기판의 표면 전체에 제1 처리액의 패들이 형성된 상태에서, 상기 기판의 상기 표면에 국소적으로 설정된 타깃 영역을 향해서 노즐로부터 제2 처리액을 국소적으로 토출하는 것에 의해, 상기 타깃 영역의 에칭 레이트가 기타의 영역의 에칭 레이트와 다르게 에칭을 행하는 제1 에칭 공정과,
   상기 기판을 회전시키면서 상기 기판의 표면 전체가 에칭액의 액막에 의해 덮이도록 상기 에칭액을 공급함으로써, 상기 기판의 표면 전체를 동시에 에칭하는 제2 에칭 공정
   을 구비하고,
   상기 제1 에칭 공정에서 사용되는 상기 제1 처리액 및 상기 제2 처리액 중 한쪽이 상기 에칭액이며, 다른 쪽이 상기 에칭액과 혼합됨으로써 상기 에칭액에 의한 상기 기판의 표면 에칭 레이트를 저하시키는 에칭 억제액인,
   기판 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 에칭 공정은, 상기 기판의 회전을 정지한 상태에서 실시되는, 기판 처리 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 타깃 영역은, 상기 기판의 주연과 동심의 링상의 영역이며, 상기 제1 에칭 공정은, 상기 노즐의 위치를 고정한 상태에서 상기 노즐로부터 상기 제2 처리액을 토출하면서 상기 기판을 적어도 1회전시키는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 에칭 공정에 있어서 상기 기판을 회전시키는 경우에는, 상기 제1 처리액의 패들이 깨지지 않을 정도의 저속으로 기판을 회전시키는, 기판 처리 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제1 에칭 공정에 있어서 상기 기판을 회전시키는 경우의 상기 기판의 회전 속도는 100rpm 이하인, 기판 처리 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 에칭 공정의 실행 중에는, 상기 제1 처리액의 패들을 유지하기 위해서 상기 제1 처리액을 상기 기판에 공급하는 것은 행하지 않는, 기판 처리 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 에칭 공정에 있어서, 상기 제2 처리액은, 미스트상으로 되며, 또한, 가스와 혼합된 이유체의 형태로, 상기 노즐로부터 상기 타깃 영역을 향해서 토출되는, 기판 처리 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 에칭 공정을 실시하지 않고 상기 제2 에칭 공정을 실시했을 때의 상기 기판의 표면 내의 에칭량 분포를 취득하는 공정과,
   상기 에칭량 분포에 기초하여 상기 제1 에칭 공정의 처리 조건을 결정하는 공정
   을 더 구비한, 기판 처리 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 에칭 공정의 처리 조건은, 상기 제1 에칭 공정 및 상기 제2 에칭 공정의 양쪽을 실시했을 때의 에칭량 분포가 상기 제2 에칭 공정만을 실시했을 때와 비교해서 균일화되도록 결정되는, 기판 처리 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 처리액이 상기 에칭 억제액이며, 상기 제2 처리액이 상기 에칭액인, 기판 처리 방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 처리액이 상기 에칭액이며, 상기 제2 처리액이 상기 에칭 억제액인, 기판 처리 방법.
12. 제1항에 있어서,
    상기 에칭 억제액은, DIW(순수), 기능수 혹은 IPA(이소프로필알코올) 또는 이들의 혼합물인, 기판 처리 방법.
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에칭 공정은, 상기 제2 에칭 공정보다 먼저 실행되는, 기판 처리 방법.
14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 에칭 공정은, 상기 제1 에칭 공정보다 먼저 실행되는, 기판 처리 방법.
15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 에칭 공정은, 상기 기판의 주연부 및 중심부 중 어느 한쪽에만 저습도 가스를 분사하면서 실행되는, 기판 처리 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 에칭 공정은, 상기 에칭액의 상기 기판 상으로의 착액점을 상기 기판의 상기 중심부와 상기 주연부 사이에서 이동시키면서, 상기 기판의 중심부에만 저습도 가스를 분사하면서 실행되는, 기판 처리 방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 에칭 공정은, 상기 에칭액의 상기 기판 상으로의 착액점을 상기 기판의 중심부에 유지하면서, 상기 기판의 주연부에만 드라이 가스를 분사하면서 실행되는, 기판 처리 방법.
18. 기판의 표면 전체에 제1 처리액의 패들이 형성된 상태에서, 상기 기판의 상기 표면에 국소적으로 설정된 타깃 영역을 향해서 노즐로부터 제2 처리액을 국소적으로 토출하는 것에 의해, 상기 타깃 영역의 에칭 레이트가 다른 영역의 에칭 레이트와 다르게 에칭을 행하는 국소 에칭 공정을 구비하고,
    상기 제1 처리액 및 상기 제2 처리액 중 한쪽이 에칭액이며, 다른 쪽이, 상기 에칭액과 혼합됨으로써 상기 에칭액에 의한 상기 기판의 표면 에칭 레이트를 저하시키는 에칭 억제액인,
    기판 처리 방법.
19. 기판을 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    기판 보유 지지부를 연직 축선 둘레로 회전시키는 회전 구동부와,
    상기 기판 보유 지지부에 의해 보유 지지된 상기 기판의 표면에 처리 유체를 공급하는 처리 유체 공급부와,
    상기 기판 보유 지지부, 상기 회전 구동부 및 상기 처리 유체 공급부를 제어하고, 제1항 또는 제18항의 기판 처리 방법을 실행시키는 제어부
    를 구비한, 기판 처리 장치.
20. 기판을 수평하게 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    기판 보유 지지부를 연직 축선 둘레로 회전시키는 회전 구동부와,
    상기 기판 보유 지지부에 의해 보유 지지된 상기 기판의 표면에 처리 유체를 공급하는 처리 유체 공급부와,
    상기 기판의 표면 중심부 또는 주연부 중 어느 한쪽에만 선택적으로 드라이 가스를 분사할 수 있도록 구성된 가스 공급부와,
    상기 기판 보유 지지부, 상기 회전 구동부, 상기 처리 유체 공급부 및 상기 가스 공급부를 제어해서 제15항의 기판 처리 방법을 실행시키는 제어부
    를 구비한, 기판 처리 장치.