(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024018884
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】基板処理装置及び基板処理方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/306 20060101AFI20240201BHJP
【ＦＩ】
H01L21/306 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023016673
(22)【出願日】2023-02-07
(31)【優先権主張番号】10-2022-0094651
(32)【優先日】2022-07-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】518162784
【氏名又は名称】セメス カンパニー，リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【弁理士】
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100208580
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 玲奈
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】リ，ジェ ヨン
(72)【発明者】
【氏名】キム，ウォン ギュン
(72)【発明者】
【氏名】チュン，ヨン デ
(72)【発明者】
【氏名】ジョン，ジ フン
(72)【発明者】
【氏名】キム，テ シン
(72)【発明者】
【氏名】ソン，ウォン シク
【テーマコード（参考）】
5F043
【Ｆターム（参考）】
5F043AA35
5F043BB23
5F043DD07
5F043DD13
5F043DD30
5F043EE07
5F043EE08
5F043EE10
5F043EE27
(57)【要約】 （修正有）
【課題】エッチレートの散布を効果的に調節する基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理方法は、基板にエッチング液を供給するエッチング液供給段階Ｓ１００と、上記基板を第１回転速度で回転させて上記基板に供給された上記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるパドル段階Ｓ２００と、上記エッチング液の液膜厚さを調節するように、上記基板の回転速度を第１回転速度とは異なる回転速度に変化させる厚さ調節段階Ｓ３００と、を含む。
【選択図】図５
【解決手段】基板処理方法は、基板にエッチング液を供給するエッチング液供給段階Ｓ１００と、上記基板を第１回転速度で回転させて上記基板に供給された上記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるパドル段階Ｓ２００と、上記エッチング液の液膜厚さを調節するように、上記基板の回転速度を第１回転速度とは異なる回転速度に変化させる厚さ調節段階Ｓ３００と、を含む。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板にエッチング液を供給するエッチング液供給段階と、
前記基板を第１回転速度で回転させて前記基板に供給された前記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるパドル段階と、
前記エッチング液の液膜厚さを調節するように、前記基板の回転速度を第１回転速度とは異なる回転速度に変化させる厚さ調節段階と、を含む、基板処理方法。
前記基板を第１回転速度で回転させて前記基板に供給された前記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるパドル段階と、
前記エッチング液の液膜厚さを調節するように、前記基板の回転速度を第１回転速度とは異なる回転速度に変化させる厚さ調節段階と、を含む、基板処理方法。
【請求項2】
前記厚さ調節段階で前記基板の回転速度及び前記基板の温度を制御する、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項3】
前記基板を一定温度範囲内で加熱する加熱段階を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項4】
前記加熱段階は、前記パドル段階または前記厚さ調節段階で行われて、前記エッチング液の供給が中断された状態で前記基板を前記エッチング液の温度より高い温度になるように加熱する段階を含む、請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項5】
前記加熱段階は、前記エッチング液供給段階の前に、前記基板を第１温度範囲内で予備加熱する第１加熱段階及び前記パドル段階及び前記厚さ調節段階で前記エッチング液の供給が中断された状態で、前記基板を前記第１温度範囲より高い第２温度範囲内で２次加熱する第２加熱段階を含む、請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項6】
前記厚さ調節段階で前記加熱段階を行って、前記基板の温度を間欠的に調節する、請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項7】
前記加熱段階において、前記基板の中央部位及び前記基板の中央部位を囲む周縁部位の温度をそれぞれ調節する、請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項8】
前記厚さ調節段階の後に、前記基板を前記第１回転速度よりも大きい第２回転速度で回転させ、前記基板にリンス液を供給して前記基板上のエッチング液の液膜を除去するリンス液供給段階を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項9】
前記パドル段階は、前記基板を前記第１回転速度で回転させて前記基板に供給された前記エッチング液の液膜をパドル形状に形成するパドル形成段階及び前記エッチング液の液膜を安定化させる安定化段階を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項10】
前記厚さ調節段階で前記基板を回転中止させるか、または前記第１回転速度以下に回転させる、請求項９に記載の基板処理方法。
【請求項11】
基板にエッチング液を供給するエッチング液供給段階と、
前記基板を第１回転速度で回転させて前記基板に供給された前記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるパドル段階と、
前記エッチング液の供給が中断された状態で前記基板を加熱する段階を含む加熱段階と、
前記エッチング液の液膜厚さを調節するように、前記基板の回転速度を第１回転速度とは異なる回転速度で変化させ、前記基板の温度を制御する厚さ調節段階と、
前記厚さ調節段階の後に、前記基板を前記第１回転速度よりも大きい第２回転速度で回転させ、前記基板にリンス液を供給して前記基板上の前記エッチング液の液膜を除去するリンス液供給段階と、を含む、基板処理方法。
前記基板を第１回転速度で回転させて前記基板に供給された前記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるパドル段階と、
前記エッチング液の供給が中断された状態で前記基板を加熱する段階を含む加熱段階と、
前記エッチング液の液膜厚さを調節するように、前記基板の回転速度を第１回転速度とは異なる回転速度で変化させ、前記基板の温度を制御する厚さ調節段階と、
前記厚さ調節段階の後に、前記基板を前記第１回転速度よりも大きい第２回転速度で回転させ、前記基板にリンス液を供給して前記基板上の前記エッチング液の液膜を除去するリンス液供給段階と、を含む、基板処理方法。
【請求項12】
前記厚さ調節段階で前記加熱段階を行って、前記基板の温度を間欠的に調節する、請求項１１に記載の基板処理方法。
【請求項13】
前記加熱段階において、前記基板の中央部位及び前記基板の中央部位を囲む周縁部位の温度をそれぞれ調節する、請求項１１に記載の基板処理方法。
【請求項14】
前記加熱段階は、前記パドル段階及び前記厚さ調節段階で行われる、請求項１１に記載の基板処理方法。
【請求項15】
工程チャンバー内で基板を支持及び回転させる支持部と、
前記基板にエッチング液を供給するエッチング液供給部と、
前記基板を第１回転速度で回転させて、前記基板に前記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるように前記支持部を回転駆動する回転駆動部と、
前記基板を加熱する加熱部と、
前記エッチング液供給部、前記回転駆動部及び前記加熱部に連結され、前記エッチング液の液膜厚さを調節するように前記基板の回転速度及び温度を制御する制御部と、を含む、基板処理装置。
前記基板にエッチング液を供給するエッチング液供給部と、
前記基板を第１回転速度で回転させて、前記基板に前記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるように前記支持部を回転駆動する回転駆動部と、
前記基板を加熱する加熱部と、
前記エッチング液供給部、前記回転駆動部及び前記加熱部に連結され、前記エッチング液の液膜厚さを調節するように前記基板の回転速度及び温度を制御する制御部と、を含む、基板処理装置。
【請求項16】
前記エッチング液の液膜厚さを測定する厚さ測定部及び前記基板の温度を測定する温度測定部を含み、
前記制御部は、前記厚さ測定部及び前記温度測定部に連結されて、厚さ測定部及び前記温度測定部で測定されたデータに基づいて、前記回転駆動部及び前記加熱部を制御するように構成された、請求項１５に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記厚さ測定部及び前記温度測定部に連結されて、厚さ測定部及び前記温度測定部で測定されたデータに基づいて、前記回転駆動部及び前記加熱部を制御するように構成された、請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項17】
前記エッチング液供給部は、前記エッチング液を加熱する液加熱部を含み、
前記制御部は、前記液加熱部によって加熱された前記エッチング液を前記基板に供給した後に、前記基板を前記エッチング液の吐出温度以上に加熱するように前記加熱部を制御する、請求項１５に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記液加熱部によって加熱された前記エッチング液を前記基板に供給した後に、前記基板を前記エッチング液の吐出温度以上に加熱するように前記加熱部を制御する、請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項18】
前記加熱部は、前記支持部に配置されて前記基板の下部を加熱する下部加熱部を含む、請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項19】
前記制御部は、前記基板を間欠的に加熱するように前記加熱部を制御する、請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項20】
前記加熱部は、前記基板の上部に移動可能に配置され、前記基板の上部を局部的に加熱する上部加熱部を含む、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般的に、半導体製造工程中に基板上に形成された薄膜をパターニングまたは除去するエッチング工程において、枚葉式で基板に対してエッチング処理を行う場合、基板を回転させながら基板上にエッチング液を供給して、基板上の薄膜とエッチング液との反応によって薄膜を除去し、反応後に生成された副産物及び残りのエッチング液は、基板の回転によって基板から除去されることができる。
【0003】
このようなエッチング工程において基板上の薄膜とエッチング液の反応速度を増加させるために、高温処理されたエッチング液を基板上に供給するか、基板を加熱する方式が適用されることができる。基板を加熱する方式ではエッチング液を供給しながら基板を加熱するため、エッチング液と基板との間に温度差がある場合、均一な加熱及び加熱に必要なエネルギー消耗が大きいことから、加熱効率の低下によってエッチング効率が落ちるという問題点がある。また、エッチング過程において必要に応じて基板上の位置別にエッチング程度に対する要求が異なる場合があるが、現在、このような問題点を解決するのに困難がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】韓国公開特許番号１０－２０２０－００９５８１８（２０２０．０８．１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、エッチレートの散布を効果的に調節することができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施例によると、基板にエッチング液を供給するエッチング液供給段階と、上記基板を第１回転速度で回転させて上記基板に供給された上記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるパドル段階と、上記エッチング液の液膜厚さを調節するように上記基板の回転速度を第１回転速度とは異なる回転速度に変化させる厚さ調節段階と、を含む基板処理方法を提供する。
【0007】
また、本発明の他の一実施例によると、基板にエッチング液を供給するエッチング液供給段階と、上記基板を第１回転速度で回転させて上記基板に供給された上記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるパドル段階と、上記エッチング液の供給が中断された状態で上記基板を加熱する段階を含む加熱段階と、上記エッチング液の液膜厚さを調節するように上記基板の回転速度を第１回転速度とは異なる回転速度に変化させ、上記基板の温度を制御する厚さ調節段階と、上記厚さ調節段階の後に、上記基板を上記第１回転速度よりも大きい第２回転速度で回転させ、上記基板にリンス液を供給して上記基板上の上記エッチング液の液膜を除去するリンス液供給段階と、を含む基板処理方法をさらに提供する。
【0008】
さらに、本発明のまた他の一実施例によると、工程チャンバー内で基板を支持及び回転させる支持部と、上記基板にエッチング液を供給するエッチング液供給部と、上記基板を第１回転速度で回転させて上記基板に上記エッチング液の液膜をパドル形状に形成させるように上記支持部を回転駆動する回転駆動部と、上記基板を加熱する加熱部と、上記エッチング液供給部、上記回転駆動部及び上記加熱部に連結されて、上記エッチング液の液膜厚さを調節するように上記基板の回転速度及び温度を制御する制御部と、を含む基板処理装置をさらに提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の実施例による基板処理方法及び基板処理装置によると、エッチング液を供給して基板上にパドル形状にエッチング液の液膜を形成させることでエッチング液の消耗量を効果的に減らすことができ、基板上にパドル形状の液膜が形成された状態で基板の回転速度を適切に調節して基板上のエッチング液の液膜厚さを調節することができるため、基板の全般に対してエッチングが均一になるようにすることができ、また、一実施例で基板の中央部位や周縁部位またはエッジ部位のエッチングが不均一になるようにすることもできるため、基板に対するエッチングをより精密に調節することができ、さらに、エッチレートの散布を効果的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施例による基板処理装置を示した例示図である。
【図2】エッチング液としてリン酸（Ｈ３ＰＯ４）を用いた場合、温度別に基板上のリン酸の液膜厚さによるエッチレートを示したグラフである。
【図3】エッチング液としてリン酸を用いた場合、回転速度別に位置による基板上の液膜厚さの変化を示したグラフである。
【図4】基板の回転速度による基板上のエッチング液の液膜厚さ及びエッチング程度を示したグラフである。
【図5】一実施例による基板処理方法に対するフローチャートである。
【図6】一実施例による基板処理方法に対するフローチャートである。
【図7】一実施例による基板処理方法に対するフローチャートである。
【図8】一実施例による基板処理方法に対するフローチャートである。
【図9】本発明の他の一実施例による基板処理装置を示した例示図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付の図面を参照して、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように好ましい実施例を詳細に説明する。但し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明するに当たり、関連する公知の機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。なお、類似した機能及び作用をする部分については、図面全体にわたって同一符号を付与する。なお、本明細書において、「上部」、「上面」、「下部」、「下面」、「中央」、「周縁」などの用語は該当構成要素の「上部」、「上面」、「下部」、「下面」、「中央」、「周縁」などを基準としたものであり、実際には構成要素が配置される方向によって変わることができる。
【0012】
なお、明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとするとき、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、その間に他の構成要素を挟んで「間接的に連結」されている場合も含まれる。さらに、ある構成要素を「含む」とは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【0013】
本発明による基板処理装置は、基板を処理するための装置であり、エッチング工程、フォト工程、洗浄工程など様々な工程に用いることができる。一例として、本発明の基板処理装置はエッチング工程に用いられることができ、具体的には、エッチング液をエッチング液供給部を用いて基板に供給して基板を処理することができ、また、フォト工程、洗浄工程などの他の基板処理工程にも用いられることができる。
【0014】
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。
【0015】
実施例１
図１は、本発明の実施例１による基板処理装置を示した例示図である。
図１は、本発明の実施例１による基板処理装置を示した例示図である。
【0016】
図１を参照すると、本発明の基板処理装置１００は、半導体製造工程中のエッチング工程に用いられることができ、シリコンウエハなどの基板Ｗ上に形成された薄膜Ｆを除去するために用いられることができる。例えば、上記基板Ｗ上にはシリコン窒化物を含む薄膜Ｆが形成されることができ、基板処理装置１００は、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）などのエッチング液Ｅを基板Ｆ上に供給し、上記薄膜Ｆと上記エッチング液Ｅとの間のエッチング反応を用いて薄膜Ｆを除去することができる。
【0017】
本発明の一実施例による基板処理装置１００は、支持部２００、エッチング液供給部３００、回転駆動部４００、加熱部５００及び制御部６００を含むことができる。
【0018】
基板処理装置１００は、薄膜Ｆの除去のためのエッチング工程が行われる工程チャンバー１１０を含むことができ、このような工程チャンバー１１０内には、上記支持部２００、エッチング液供給部３００、及び回転駆動部４００が配置されることができる。
【0019】
支持部２００は、工程チャンバー１１０内で基板Ｗを支持及び回転させることができる。
【0020】
支持部２００は、大略円形板状の支持ヘッド２１０及び支持ヘッド２１０上に配置されて、基板Ｗのエッジ部位を支持するための支持ピン２２０を含むことができる。したがって、基板Ｗは、支持部２００の支持ピン２２０に支持された状態で回転駆動部４００の駆動によって回転されることができる。
【0021】
エッチング液供給部３００は、基板Ｗ上の薄膜Ｆをエッチングするために、噴射ノズル３１０を介して基板Ｗにエッチング液Ｅを供給することができる。したがって、基板Ｗ上の薄膜Ｆは、基板Ｗに供給されたエッチング液Ｅとの化学的な反応によって除去されることができる。
【0022】
このようなエッチング液Ｅは、基板Ｗ上に供給される前に加熱処理を行って一定温度で加熱されることができる。このために、エッチング液供給部３００は、エッチング液Ｅを加熱する液加熱部３２０を含むことができる。
【0023】
回転駆動部４００は、支持部２００を回転駆動する駆動手段として、支持部２００を回転駆動することで基板Ｗを第１回転速度で回転させて基板Ｗにエッチング液Ｅの液膜をパドル形状に形成させることができる。ここで、第１回転速度について特に限定してはいないが、基板を低速で回転させて基板Ｗに供給されたエッチング液Ｅの液膜がパドル形状に形成され得る速度であればよい。
【0024】
このような回転駆動部４００は、支持ヘッド２１０の下部に配置され、支持部２００の支持ヘッド２１０に回転力の提供のためのモータを含む駆動ユニット４１０及び駆動ユニット４１０と支持ヘッド２１０に連結される駆動軸４２０を含むことができる。
【0025】
加熱部５００は、基板を加熱して基板に供給されたエッチング液Ｅと基板Ｗ上の薄膜Ｆとの反応温度範囲に到達するように構成することができる。
【0026】
さらに、エッチング液Ｅと基板Ｗ上の薄膜Ｆとの間の化学反応は、エッチング液Ｅの温度によって反応速度が変化されることができ、基板Ｗ上の薄膜Ｆのエッチレートを増加させるために、エッチング液Ｅを加熱することができる。具体的には、エッチング液供給部３００の液加熱部３２０を介してエッチング液Ｅを一定温度に加熱することができ、一例として、エッチング液Ｅがリン酸である場合、１５０℃～１６０℃程度に加熱することができる。また、エッチング液Ｅが基板Ｗに供給された後、一定温度範囲を維持した状態で反応が行われるように加熱部５００を介して基板Ｗを加熱することができる。このような加熱部５００は、支持部２００に配置されて基板Ｗの下部を加熱する下部加熱部５１０を含むことができる。下部加熱部５１０は、エッチング液Ｅが基板Ｗに供給される前に、先に基板Ｗをエッチング液Ｅの吐出温度以下に１次予備加熱することができる。具体的には、エッチング液供給部３００の液加熱部３２０を介して加熱されたエッチング液Ｅが基板Ｗに供給される前に、加熱されたエッチング液Ｅの温度より低いか、または同様にして基板Ｗを１次予備加熱することができる。これによって、エッチング液Ｅが基板Ｗに供給されるときの基板Ｗとの温度差を減らすことができ、エネルギー損失を効果的に減らすことができる。さらに、エッチング液Ｅが基板Ｗに供給されて基板Ｗが第１回転速度で回転されてエッチング液Ｅの液膜がパドル形状に形成された後、エッチング液Ｅの供給が中断された状態で下部加熱部５１０を介して基板Ｗをエッチング液Ｅの吐出温度以上に２次加熱することができる。具体的には、下部加熱部５１０を介して基板Ｗを加熱されたエッチング液Ｅの吐出温度以上（例えば、１６０℃以上、具体的な一例として２１０℃±１０℃）に２次加熱してエッチング液Ｅと基板Ｗ上の薄膜Ｆとの間のエッチング反応の開始及びエッチレートの向上を実現することができる。
【0027】
しかしながら、本発明はこれに限定されず、様々な方式で実現することができる。一例として、エッチング液が基板に供給される前に予熱なしに、基板に供給されたエッチング液の液膜がパドル形状に形成される過程または形成された後に加熱部を介して基板を加熱することもできる。これは、既存のエッチング液の連続吐出する過程で基板を加熱する方式によるエッチング液のクーリング効果によって基板の温度維持に多くのエネルギーが必要であり、温度維持に困難がある既存の問題点を解決することができるため、エッチング液の消耗量及び加熱に対する省エネ効果を実現することができる。
【0028】
上記下部加熱部５１０は、加熱ランプ５１１、一例として赤外線ランプを含むことができる。このような下部加熱部５１０から出力されたレーザビームは、支持ヘッド２１０の上面を透過して基板Ｗに照射されることで基板Ｗを加熱させることができる。
【0029】
さらに、基板の温度に対する精密な制御のために、上記加熱部５００は、基板Ｗの上部に配置される上部加熱部５２０をさらに含むことができる。このような上部加熱部５２０は、レーザ照射ユニットであることができ、基板Ｗの中心部位の上部に配置されることができ、基板Ｗの中央部位に対応する円形のビームパターンを有する第１レーザビームと、上記基板Ｗの中央部位を囲む周縁部位（またはエッジ部位）に対応する円形リング状のビームパターンを有する第２レーザビームを提供することができる。一例として、第１レーザビームと上記第２レーザビームのパワー調節を実現することができる。具体的には、エッチング液Ｅの供給によって、エッチング液Ｅ及び上記基板Ｗの温度が基板Ｗの中央部位及び周縁部位（またはエッジ部位）で変化されることができ、上記中央部位及び周縁部位の温度差は、上部加熱部５２０における第１レーザビームと第２レーザビームのパワー調節によって減少されることができ、さらに、下部加熱部５１０及び上部加熱部５２０を介して基板の位置別に、さらに精密に温度調節を実現することができる。
【0030】
一方、上部加熱部は、これに限定されるものではなく、スポット状に加熱可能なスポットヒータであることもできる。
【0031】
また、基板処理装置１００は、エッチング液Ｅを回収するために、基板Ｗを囲むように構成されるボウル部Ｂを含むことができる。一例として、エッチング工程が行われた後、基板Ｗ上に反応過程で形成された反応副産物及び残りのエッチング液Ｅを除去するために、回転駆動部４００は基板Ｗを第１回転速度より大きく設定された高速で回転させることができ、これによって反応副産物と残りのエッチング液Ｅが遠心力によって基板Ｗから除去されることができる。基板Ｗから除去された反応副産物と残りのエッチング液Ｅは、ボウル部Ｂによって回収されることができ、ボウル部Ｂに連結された配管（図示せず）を介して基板処理装置の外部に排出されることができる。
【0032】
制御部６００は、エッチング液供給部３００、回転駆動部４００及び加熱部５００に連結されることができる。制御部６００は、エッチング液供給部３００を制御して基板Ｗに一定量のエッチング液Ｅを供給するようにすることができ、またエッチング液供給部３００の液加熱部３２０に連結されて液加熱部３２０の作動を制御することができる。また、制御部６００は、基板Ｗの回転速度及び温度を調節するように回転駆動部４００及び加熱部５００を制御してエッチング液Ｅの液膜厚さを調節することができる。
【0033】
制御部６００は、上記液加熱部３２０によって加熱された上記エッチング液Ｅを上記基板Ｗに供給した後、上記基板Ｗをエッチング液Ｅの吐出温度以上に加熱するように上記加熱部５００を制御することができるが、これに限定されるものではなく、エッチング液の供給前に基板を加熱するか、エッチング液を供給する過程で加熱部を稼動して基板を加熱することもできる。
【0034】
また、上記制御部６００は、上記基板Ｗを間欠的に加熱するように上記加熱部５００を制御することができるため、エッチング液Ｅの連続吐出に対するエッチング液Ｅの消耗を最小限に抑えることができる。
【0035】
したがって、本発明の制御部６００は、具体的なエッチング条件など必要に応じて基板Ｗの回転速度を制御してエッチング液Ｅの液膜厚さを調節することができ、さらに基板の温度を制御してエッチング程度を調節することで、液膜厚さを調節することができる。
【0036】
エッチング液Ｅの液膜厚さの調節を正確にするために、本発明の基板処理装置１００は、厚さ測定部７００及び温度測定部８００を含むことができる。厚さ測定部７００は、エッチング液Ｅの液膜厚さを測定することができ、温度測定部８００は、基板Ｗの温度を測定することができる。上記制御部６００は、上記厚さ測定部７００及び上記温度測定部８００に連結されて厚さ測定部７００で測定されたデータ及び上記温度測定部８００で測定されたデータに基づいて、上記回転駆動部４００及び上記加熱部５００を制御して基板の回転速度及び温度を調節することができる。
【0037】
厚さ測定部７００は、基板Ｗ上の薄膜Ｆと上記エッチング液Ｅとの間の反応を用いて薄膜Ｆがエッチングされる間、上記エッチング液Ｅの液膜厚さを測定して基板Ｗ上のエッチング液Ｅの液膜厚さの変化を検出することができる。
【0038】
一例として、厚さ測定部７００は、基板Ｗの上部に配置されることができ、図示されてはいないが、基板Ｗ上に光を照射する発光部と液膜によって屈折された後、基板Ｗから反射される光を受光するための受光部を含むことができる。
【0039】
制御部６００は、厚さ測定部７００で検出された基板Ｗ上のエッチング液Ｅの液膜厚さの変化に応じて回転駆動部４００を制御して基板の回転速度を調節することで、基板上の液膜厚さを必要に応じて正確に調節することができる。制御部６００は、基板上のエッチング液Ｅの液膜厚さを調節する過程で基板Ｗを回転中止させるか、または上記第１回転速度以下に回転させることができる。
【0040】
上記温度測定部８００は、上記基板Ｗの上部に配置されて基板Ｗの温度を検出する熱画像カメラであることができる。さらに、制御部６００は、熱画像カメラによって獲得されるイメージを介して基板Ｗの中央部位及び中央部位を囲む周縁部位の温度を検出することができる。
【0041】
一方、図２は、例えばエッチング液Ｅとしてリン酸（Ｈ３ＰＯ４）を用いた場合、温度別に基板上のリン酸の液膜厚さに応じたエッチレート（Ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ、ＥＲ）を示したグラフである。図面を参照すると、同じ温度でリン酸の液膜厚さが厚いほどエッチング程度が多くなり、さらにエッチング液Ｅの温度が高いほどエッチング程度が多くなることが確認できる。
【0042】
さらに、図３は、エッチング液としてリン酸を用いた場合には、回転速度別に位置による基板上の液膜厚さの変化を示したグラフである。図面を参照すると、遠心力によって基板の回転速度が高いほどエッジの厚さが比較的に厚く、中央部が比較的に薄いことが確認できる。
【0043】
また、図４は、基板の回転速度に応じた基板上のエッチング液の液膜厚さ及び基板の回転速度に応じたエッチング程度（ｅｔｃｈｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ、Ｅ／Ａ）を示したグラフである。図面を参照すると、基板Ｗの回転速度がそれぞれ４ｒｐｍ、５ｒｐｍ及び６ｒｐｍである場合、基板Ｗ上のエッチング液Ｅの液膜厚さ及びエッチング程度に対するグラフから分かるように、基板Ｗの回転速度の調節により基板Ｗの各位置におけるエッチング程度を調節することができる。
【0044】
結果的に、基板の回転速度及び温度を適切に調節することで、基板の全般に対してエッチングが均一になるようにすることができ、また、一実施例として基板Ｗの中央部位や周縁部位またはエッジ部位のエッチングが不均一になるようにすることもできるため、基板に対するエッチングをより精密に調節することができる。
【0045】
上述したように、本発明の一実施例によると、基板Ｗ上の薄膜Ｆに対するエッチング工程は、エッチング液Ｅの使用量を減少させるためにパドル方式で行われることができる。具体的には、エッチング液供給部３００は、基板Ｗの中央部位上に一定量のエッチング液Ｅを供給することができ、回転駆動部４００は、エッチング液Ｅが基板Ｗの上面上で全体的に拡散して、所定厚さの液膜を形成するように基板Ｗを第１回転速度で回転させることができる。すなわち、基板Ｗ上に供給されたエッチング液Ｅは、遠心力によって基板Ｗの中央部位からエッジ部位に拡散することができ、エッチング液Ｅが基板Ｗのエッジ部位まで十分に拡散した後、エッチング液Ｅの表面張力によって液膜が所定厚さのパドル形状に形成されることができる。基板上にこのようなエッチング液Ｅの液膜が形成された後の薄膜Ｆに対するエッチング工程は、エッチング液Ｅによって一定時間行われることができる。制御部６００は、上記液加熱部３２０によって加熱された上記エッチング液Ｅを上記基板Ｗに供給された後、基板Ｗをエッチング液Ｅの吐出温度以上に加熱するように上記加熱部５００を制御することができる。基板上の薄膜とエッチング液Ｅの液膜との間の化学反応が進行される過程で、制御部６００は、厚さ測定部７００によって検出された基板Ｗ上のエッチング液Ｅの液膜厚さの変化に対するデータ及び温度測定部８００によって検出された基板Ｗの温度に対するデータに基づいて、リアルタイムで基板Ｗ上に位置別にエッチング液Ｅの液膜厚さを調節することができるため、エッチレートの散布を効果的に調節することができる。
【0046】
例えば、基板Ｗの中央部位でのエッチング程度が周縁部位（またはエッジ部位）でのエッチング程度に比べて多く進行された場合、制御部６００は、基板Ｗの回転速度をより大きく制御するか、基板Ｗの中央部位の温度を下げるか、基板Ｗの周縁部位（またはエッジ部位）の温度を高めるように制御することができる。また、基板Ｗの回転速度をさらに大きく制御すると同時に、基板Ｗの中央部位の温度を下げるか、基板Ｗの周縁部位（またはエッジ部位）の温度を高めるように制御することができるため、基板Ｗに対する均一なエッチング効果を実現することができる。
【0047】
また、基板Ｗの中央部位でのエッチング程度が周縁部位（またはエッジ部位）でのエッチング程度に比べて少なく行われた場合、制御部６００は基板Ｗの回転速度をさらに小さく制御するか、基板Ｗの中央部位の温度を上げるか、基板Ｗの周縁部位（またはエッジ部位）の温度を下げるように制御することができる。また、基板Ｗの回転速度をさらに小さく制御すると同時に、基板Ｗの中央部位の温度を上げるか、基板Ｗの周縁部位（またはエッジ部位）の温度を下げるように制御することができるため、基板Ｗに対する均一なエッチング効果を実現することができる。
【0048】
さらに、基板Ｗに対する均一なエッチング効果を実現することができること以外に、必要に応じて基板Ｗの温度及び基板Ｗのエッチング液Ｅの液膜厚さの変化に基づいて、基板Ｗの回転速度及び基板の温度を制御することで、基板Ｗの指定された部位のエッチング程度を調節することができるため、エッチレートの散布を効果的に調節することができる。
【0049】
【0050】
【0051】
図面を参照すると、本発明の一実施例による上記基板処理装置を適用した基板処理方法は、エッチング液供給段階（Ｓ１００）、パドル段階（Ｓ２００）及び厚さ調節段階（Ｓ３００）を含むことができる。
【0052】
エッチング液供給段階（Ｓ１００）では、基板Ｗにエッチング液Ｅを供給する。
【0053】
エッチング液供給段階（Ｓ１００）では、基板Ｗを回転する状態でエッチング液供給部３００の液加熱部３２０を介して加熱したエッチング液Ｅを基板Ｗに供給することができる。
【0054】
パドル段階（Ｓ２００）において、基板Ｗを第１回転速度で回転させて基板Ｗに供給されたエッチング液Ｅの液膜をパドル形状に形成させる。パドル段階（Ｓ２００）において、制御部６００は、回転駆動部４００を制御してエッチング液供給段階（Ｓ１００）における基板Ｗの回転速度で減速された第１回転速度、例えば１５ｒｐｍまたは１５ｒｐｍ未満で基板Ｗを回転させることができる。ここで説明すべきことは、エッチング液供給段階（Ｓ１００）における基板Ｗの回転速度は、パドル段階（Ｓ２００）における基板Ｗの第１回転速度よりも高いことができ、一例として１０～２０ｒｐｍ程度高いことができるが、本発明はこれに限定されるものではなく、実際の状況に応じてエッチング液供給段階（Ｓ１００）における基板Ｗの回転速度を適切に制御することができる。一方、第１回転速度について特に限定してはいないが、基板Ｗを低速で回転させて基板Ｗに供給されたエッチング液Ｅの液膜がパドル形状に形成され得る速度であれば、いずれも可能である。一例として、基板Ｗを第１回転速度として１５ｒｐｍで回転させて基板Ｗに供給されたエッチング液Ｅの液膜をパドル形状に形成させることができる。
【0055】
具体的には、図６を参照すると、パドル段階（Ｓ２００）は、パドル形成段階（Ｓ２１０）及び安定化段階（Ｓ２２０）を含むことができる。パドル形成段階（Ｓ２１０）で基板Ｗを第１回転速度で回転させて基板Ｗに供給されたエッチング液Ｅの液膜をパドル形状に形成する。安定化段階（Ｓ２２０）でエッチング液Ｅの液膜を安定化させる。一例として、パドル形成段階（Ｓ２１０）において、基板Ｗを第１回転速度として１５ｒｐｍまたは１５ｒｐｍ未満に回転させて基板Ｗに供給されたエッチング液Ｅの液膜をパドル形状に形成した後、安定化段階（Ｓ２２０）で第１回転速度と同じ速度または１０ｒｐｍなど１５ｒｐｍ未満の回転速度でエッチング液Ｅの液膜を安定化させることができる。
【0056】
厚さ調節段階（Ｓ３００）において、基板Ｗ上にパドル形状の液膜が形成された状態でエッチング液Ｅの液膜厚さを調節するように基板Ｗの回転速度を第１回転速度と異なる回転速度で変化させる。
【0057】
また、厚さ調節段階（Ｓ３００）において、エッチング液Ｅの液膜厚さを調節するように基板の回転速度を制御する過程で基板の温度を制御することができる。
【0058】
具体的には、厚さ調節段階（Ｓ３００）において、制御部６００は、回転駆動部４００及び加熱部５００を介して基板Ｗの回転速度及び温度を共に制御してエッチング液Ｅの液膜厚さを調節することができる。具体的には、厚さ調節段階（Ｓ３００）において、基板Ｗに対して位置別に上記エッチング液Ｅの液膜厚さを調節することができる。
【0059】
厚さ調節段階（Ｓ３００）で基板Ｗを回転中止させるか、上記第１回転速度以下に回転させることができる。
【0060】
基板Ｗの温度を制御するために、さらに、図７を参照すると、本発明の基板処理装置を適用した基板処理方法は、上記基板Ｗを一定温度範囲内で加熱する加熱段階（Ｓ４００）を含むことができる。
【0061】
加熱段階（Ｓ４００）は、パドル段階（Ｓ２００）及び厚さ調節段階（Ｓ３００）で行われて、エッチング液Ｅの供給が中断された状態で基板Ｗをエッチング液Ｅの温度より高い温度になるように加熱する段階を含むことができる。
【0062】
また、図８を参照すると、第１加熱段階（Ｓ４１０）及び第２加熱段階（Ｓ４２０）を含むことができる。第１加熱段階（Ｓ４１０）において、エッチング液供給段階（Ｓ１００）の前に、基板Ｗを第１温度範囲内で予備加熱することができる。ここで、第１温度範囲について特に限定してはいないが、一例として、第１温度範囲は、基板Ｗを加熱したエッチング液Ｅの吐出温度以下であることができる。具体的には、エッチング液供給部３００の液加熱部３２０を介して加熱されたエッチング液Ｅが基板Ｗに供給されるエッチング液供給段階（Ｓ１００）の前に第１加熱段階（Ｓ４１０）を行って供給しようとするエッチング液Ｅの吐出温度より低いか、または同様にして基板Ｗを１次予備加熱することができる。これにより、エッチング液Ｅが基板Ｗに供給されるときに、基板Ｗとの温度差を減らすことができるため、エネルギー損失を効果的に減らすことができる。
【0063】
第２加熱段階（Ｓ４２０）では、パドル段階（Ｓ２００）及び厚さ調節段階（Ｓ３００）でエッチング液Ｅの供給が中断された状態で基板Ｗを上記第１温度範囲より高い第２温度範囲内で２次加熱することができる。具体的には、加熱部５００を介して基板Ｗをエッチング液Ｅの吐出温度以上に２次加熱することができる。具体的には、下部加熱部５１０及び／または上部加熱部５２０を介して基板Ｗをエッチング液Ｅの吐出温度以上（例えば、１６０℃以上、具体的な一例として２１０℃±１０℃）に２次加熱してエッチング液Ｅと基板Ｗ上の薄膜Ｆとの間のエッチング反応の開始及びエッチレートの向上を実現することができる。
【0064】
また、上記加熱段階（Ｓ４００）において、上記基板Ｗの中央部位及び上記基板Ｗの中央部位を囲む周縁部位の温度をそれぞれ調節することができる。
【0065】
一方、上記厚さ調節段階（Ｓ３００）において、加熱段階（Ｓ４００）を行って上記基板Ｗの温度を間欠的に調節することができる。具体的には、予め設定された第１時間の間に加熱部５００をオンに作動して基板を加熱した後、予め設定された第２時間の間に加熱部５００をオフに作動中止させることで周期的にオンオフ作動を行って、基板Ｗの温度が一定範囲内で維持されるようにすることができると同時に、基板Ｗの温度維持に比較的少ないエネルギーが消耗されることで、経済的且つ省エネの効果を実現することができる。
【0066】
上記厚さ調節段階（Ｓ３００）において、基板Ｗの中央部位でのエッチング程度が周縁部位（またはエッジ部位）でのエッチング程度に比べて多く進行された場合、制御部６００は、基板Ｗの回転速度をさらに大きく制御するか、基板Ｗの中央部位の温度を下げるか、基板Ｗの周縁部位（またはエッジ部位）の温度を上げるように制御することができる。また、基板Ｗの回転速度をより大きく制御すると同時に、基板Ｗの中央部位の温度を下げるか、基板Ｗの周縁部位（またはエッジ部位）の温度を上げるように制御することができるため、基板Ｗに対する均一なエッチング効果を実現することができる。
【0067】
また、上記厚さ調節段階（Ｓ３００）において、基板Ｗの中央部位でのエッチング程度が周縁部位（またはエッジ部位）でのエッチング程度に比べて少なく進行された場合、制御部６００は基板Ｗの回転速度をさらに小さく制御するか、基板Ｗの中央部位の温度を上げるか、基板Ｗの周縁部位（またはエッジ部位）の温度を下げるように制御することができる。また、基板Ｗの回転速度をさらに小さく制御すると同時に、基板Ｗの中央部位の温度を上げるか、基板Ｗの周縁部位（またはエッジ部位）の温度を下げるように制御することができるため、基板Ｗに対する均一なエッチング効果を実現することができる。
【0068】
さらに、基板に対する均一なエッチング効果を実現することができること以外に、必要に応じて基板の温度及び基板のエッチング液の液膜厚さの変化に基づいて、基板の回転速度及び基板の温度を制御することにより基板の指定された部位のエッチング程度を調節することができるため、エッチレートの散布を効果的に調節することができる。
【0069】
【0070】
具体的には、上記厚さ調節段階（Ｓ３００）の後に、リンス液供給段階（Ｓ５００）で基板Ｗを第１回転速度より大きい第２回転速度で回転させ、基板Ｗにリンス液を供給して基板Ｗ上のエッチング液Ｅの液膜を除去することができる。一例として、エッチング工程が行われた後、基板Ｗ上に反応過程で形成された反応副産物及び残りのエッチング液を除去するために、リンス液供給段階（Ｓ５００）において制御部６００は回転駆動部４００を制御して基板Ｗを第１回転速度より大きく設定された高速である第２回転速度、例えば、１００ｒｐｍ以上に回転させながらリンス液を基板に供給することにより基板Ｗ上のエッチング液Ｅの液膜と薄膜との間の化学反応によって発生した反応副産物と残りのエッチング液Ｅの液膜を遠心力によって基板Ｗから除去させることができ、基板Ｗを洗浄することができる。図面には示されていないが、リンス液はリンス液供給部を介して基板に供給されることができる。
【0071】
実施例２
図９は、本発明の実施例２による基板処理装置を示した例示図である。
図９は、本発明の実施例２による基板処理装置を示した例示図である。
【0072】
図９を参照して、本発明の実施例２による基板処理装置１００Ａを説明する。
【0073】
図面を参照すると、本発明の実施例２による基板処理装置１００Ａにおいて、加熱部５００の上部加熱部５２０が工程チャンバー１１０内で移動可能に配置される構成を除いた構成は、実施例１の構成と同様に適用されることができるため、重複を避けるために同一構成に対する詳細な説明は省略する。
【0074】
具体的には、基板処理装置１００Ａの加熱部５００は、基板Ｗの上部に移動可能に配置され、基板Ｗの上部を局部的に加熱する上部加熱部５２０を含むことができる。
【0075】
具体的には、上部加熱部５２０は、基板Ｗの上部で加熱部支持部９００を介して工程チャンバー１１０の底面に移動可能に配置されることができる。具体的には、加熱部支持部９００は、支持フレーム９１０及び支持フレーム９１０に配置され、上部加熱部５２０が連結されて上部加熱部５２０を昇降させる昇降部材９２０を含むことができる。
【0076】
このような上部加熱部５２０は、スポットヒータであることができる。ここで、スポットヒータを構成する上部加熱部５２０から照射されるスポットの大きさは、基板上の一部分の領域の大きさに該当されることができる。すなわち、上部加熱部５２０が垂直方向に移動可能に配置され、上部加熱部５２０から基板上に一部分に照射されるスポットのサイズを調節して基板の局部的な温度を調節することができる。また、このような上部加熱部５２０は図示されてはいないが、選択的に基板の位置別に温度を調節することができるように、水平方向に移動可能に配置されることもでき、さらに水平方向に回転可能に配置されることもできる。
【0077】
結果的に、本発明の基板処理装置及び基板処理方法によると、エッチング液を供給して基板上にパドル形状にエッチング液の液膜を形成させることで、エッチング液の消耗量を効果的に減らすことができ、基板の回転速度及び温度を適切に調節して基板上のエッチング液の液膜厚さを調節することができるため、基板の全般に対してエッチングが均一になるようにすることができ、また、一実施例で基板の中央部位や周縁部位またはエッジ部位のエッチングが不均一になるようにすることもできるため、基板に対するエッチングをより精密に調節することができ、さらにエッチレートの散布を効果的に制御することができる。
【0078】
本発明による基板処理装置は、エッチング工程に適用した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フォト工程、洗浄工程など様々な工程にも用いられることができる。また、エッチング液としてリン酸を用いた例を挙げたが、本発明はこれにのみ限定されるものではなく、必要に応じて様々な薬液をエッチング液として用いられることができ、一例としてフッ化水素などを含む薬液をエッチング液として用いられることもできる。
【0079】
また、以上の実施例において、加熱部として紫外線ランプなどを用いているが、これに限定されるものではなく、他の例としてヒータなど様々な加熱手段を用いることもできる。さらに、加熱部の配置構造について、上記実施例だけでなく、必要に応じて基板の位置別に対応される複数個の加熱部材を配置して基板に対する精密な加熱を行うこともできる。
【0080】
また、上記実施例において温度測定部として熱画像カメラを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、支持部に配置されるか、適正な位置に配置されて基板の温度を感知する温度感知センサなど様々な方式で基板の温度を測定することができる。
【0081】
以上、本発明は限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と以下に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能である。
【符号の説明】
【0082】
１００、１００Ａ 基板処理装置 １１０ 工程チャンバー
２００ 支持部 ２１０ 支持ヘッド
２２０ 支持ピン ３００ エッチング液供給部
３１０ 噴射ノズル ３２０ 液加熱部
４００ 回転駆動部 ４１０ 駆動ユニット
４２０ 駆動軸 ５００ 加熱部
５１０ 下部加熱部 ５１１ 加熱ランプ
５２０ 上部加熱部 ６００ 制御部
７００ 厚さ測定部 ８００ 温度測定部
９００ 加熱部支持部 ９１０ 支持フレーム
９２０ 昇降部材 Ｂ ボウル部
Ｅ エッチング液 Ｆ 薄膜
Ｗ 基板
２００ 支持部 ２１０ 支持ヘッド
２２０ 支持ピン ３００ エッチング液供給部
３１０ 噴射ノズル ３２０ 液加熱部
４００ 回転駆動部 ４１０ 駆動ユニット
４２０ 駆動軸 ５００ 加熱部
５１０ 下部加熱部 ５１１ 加熱ランプ
５２０ 上部加熱部 ６００ 制御部
７００ 厚さ測定部 ８００ 温度測定部
９００ 加熱部支持部 ９１０ 支持フレーム
９２０ 昇降部材 Ｂ ボウル部
Ｅ エッチング液 Ｆ 薄膜
Ｗ 基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】