JP2024033157A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
基板処理装置および基板処理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024033157A JP2024033157A JP2022136583A JP2022136583A JP2024033157A JP 2024033157 A JP2024033157 A JP 2024033157A JP 2022136583 A JP2022136583 A JP 2022136583A JP 2022136583 A JP2022136583 A JP 2022136583A JP 2024033157 A JP2024033157 A JP 2024033157A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- phosphoric acid
- processing
- acid concentration
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 141
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 386
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 268
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 134
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 123
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 93
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 44
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 39
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 15
- -1 silicate compound Chemical class 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 108
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 73
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 29
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 11
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 11
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
- H01L21/67086—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
- C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
- C23F1/44—Compositions for etching metallic material from a metallic material substrate of different composition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30604—Chemical etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67294—Apparatus for monitoring, sorting or marking using identification means, e.g. labels on substrates or labels on containers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
【課題】リン酸水溶液を含んだエッチング液を用いて基板をエッチングする技術において、エッチング液の使用量を削減する。【解決手段】本開示の一態様による基板処理装置は、基板処理部と、制御部と、を備える。基板処理部は、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に形成される1または複数の基板を、リン酸水溶液およびケイ酸化合物を含む処理液でエッチング処理する。制御部は、各部を制御する。また、制御部は、濃度制御部を有する。濃度制御部は、エッチング処理の開始から完了までの間、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選択比が所与の範囲内となるように、処理液のリン酸濃度を制御する。【選択図】図9
Description
開示の実施形態は、基板処理装置および基板処理方法に関する。
従来、基板処理システムにおいて、リン酸水溶液を含んだエッチング液を用いることで、基板に形成されたシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜のうち、シリコン窒化膜を選択的にエッチング処理する技術が知られている(特許文献1参照)。
本開示は、リン酸水溶液を含んだエッチング液を用いて基板をエッチングする技術において、エッチング液の使用量を削減することができる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、基板処理部と、制御部と、を備える。基板処理部は、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に形成される1または複数の基板を、リン酸水溶液およびケイ酸化合物を含む処理液でエッチング処理する。制御部は、各部を制御する。また、前記制御部は、濃度制御部を有する。濃度制御部は、前記エッチング処理の開始から完了までの間、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選択比が所与の範囲内となるように、前記処理液のリン酸濃度を制御する。
本開示によれば、リン酸水溶液を含んだエッチング液を用いて基板をエッチングする技術において、エッチング液の使用量を削減することができる。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理装置および基板処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
従来、基板処理システムにおいて、リン酸水溶液を含んだエッチング液を用いることで、基板に形成されたシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜のうち、シリコン窒化膜を選択的にエッチング処理する技術が知られている。かかる従来技術では、たとえば、処理槽に貯留されるエッチング液に複数の基板をまとめて浸漬することで、かかる複数の基板を一括でエッチング処理することができる。
一方で、上記の従来技術では、エッチング液に含まれるケイ酸化合物の濃度(以下、「ケイ酸濃度」とも呼称する。)を一定にするため、低いケイ酸濃度のエッチング液を処理槽に常時供給する必要がある。そのため、エッチング処理においてエッチング液の使用量が増大するという課題が生じていた。
そこで、上述の問題点を克服し、リン酸水溶液を含んだエッチング液を用いて基板をエッチングする技術において、エッチング液の使用量を削減することができる技術の実現が期待されている。
<基板処理システムの構成>
まず、実施形態に係る基板処理システム1の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係る基板処理システム1の構成を示す概略ブロック図である。基板処理システム1は、基板処理装置の一例である。
まず、実施形態に係る基板処理システム1の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係る基板処理システム1の構成を示す概略ブロック図である。基板処理システム1は、基板処理装置の一例である。
図1に示すように、実施形態に係る基板処理システム1は、キャリア搬入出部2と、ロット形成部3と、ロット載置部4と、ロット搬送部5と、ロット処理部6と、制御装置7とを備える。
キャリア搬入出部2は、キャリアステージ20と、キャリア搬送機構21と、キャリアストック22、23と、キャリア載置台24とを備える。
キャリアステージ20は、外部から搬送された複数のフープHを載置する。フープHは、複数(たとえば、25枚)のウェハWを水平姿勢で上下に並べて収容する容器である。キャリア搬送機構21は、キャリアステージ20、キャリアストック22、23およびキャリア載置台24の間でフープHの搬送を行う。
キャリア載置台24に載置されたフープHからは、処理される前の複数のウェハWが後述する基板搬送機構30によりロット処理部6に搬出される。また、キャリア載置台24に載置されたフープHには、処理された複数のウェハWが基板搬送機構30によりロット処理部6から搬入される。
ロット形成部3は、基板搬送機構30を有し、ロットを形成する。ロットは、1または複数のフープHに収容されたウェハWを組合せて同時に処理される複数(たとえば、50枚)のウェハWで構成される。1つのロットを形成する複数のウェハWは、互いの板面を対向させた状態で一定の間隔をあけて配列される。
基板搬送機構30は、キャリア載置台24に載置されたフープHとロット載置部4との間で複数のウェハWを搬送する。
ロット載置部4は、ロット搬送台40を有し、ロット搬送部5によってロット形成部3とロット処理部6との間で搬送されるロットを一時的に載置(待機)する。ロット搬送台40は、ロット形成部3で形成された処理される前のロットを載置する搬入側載置台41と、ロット処理部6で処理されたロットを載置する搬出側載置台42とを有する。搬入側載置台41および搬出側載置台42には、1ロット分の複数のウェハWが起立姿勢で前後に並んで載置される。
ロット搬送部5は、ロット搬送機構50を有し、ロット載置部4とロット処理部6との間やロット処理部6の内部でロットの搬送を行う。ロット搬送機構50は、レール51と、移動体52と、基板保持体53とを有する。
レール51は、ロット載置部4およびロット処理部6に渡って、X軸方向に沿って配置される。移動体52は、複数のウェハWを保持しながらレール51に沿って移動可能に構成される。基板保持体53は、移動体52に配置され、起立姿勢で前後に並んだ複数のウェハWを保持する。
ロット処理部6は、1ロット分の複数のウェハWに対し、エッチング処理や洗浄処理、乾燥処理などを一括で行う。ロット処理部6には、2台のエッチング処理装置60と、洗浄処理装置70と、洗浄処理装置80と、乾燥処理装置90とが、レール51に沿って並んで配置される。
エッチング処理装置60は、1ロット分の複数のウェハWに対してエッチング処理を一括で行う。洗浄処理装置70は、1ロット分の複数のウェハWに対して洗浄処理を一括で行う。洗浄処理装置80は、基板保持体53の洗浄処理を行う。乾燥処理装置90は、1ロット分の複数のウェハWに対して乾燥処理を一括で行う。なお、エッチング処理装置60、洗浄処理装置70、洗浄処理装置80および乾燥処理装置90の台数は、図1の例に限られない。
エッチング処理装置60は、エッチング処理用の処理槽61と、リンス処理用の処理槽62と、基板昇降機構63、64とを備える。
処理槽61は、起立姿勢で配列された1ロット分のウェハWを収容可能であり、エッチング処理用の薬液(以下、「エッチング液」とも呼称する。)が貯留される。処理槽61の詳細については後述する。
処理槽62には、リンス処理用の処理液(脱イオン水など)が貯留される。基板昇降機構63、64には、ロットを形成する複数のウェハWが起立姿勢で前後に並んで保持される。
エッチング処理装置60は、ロット搬送部5で搬送されたロットを基板昇降機構63で保持し、処理槽61のエッチング液Lに浸漬させてエッチング処理を行う。エッチング処理は、たとえば、1時間~3時間程度行われる。
処理槽61においてエッチング処理されたロットは、ロット搬送部5によって処理槽62に搬送される。そして、エッチング処理装置60は、搬送されたロットを基板昇降機構64にて保持し、処理槽62のリンス液に浸漬させることによってリンス処理を行う。処理槽62においてリンス処理されたロットは、ロット搬送部5で洗浄処理装置70の処理槽71に搬送される。
洗浄処理装置70は、洗浄用の処理槽71と、リンス処理用の処理槽72と、基板昇降機構73、74とを備える。洗浄用の処理槽71には、洗浄用の薬液(以下、「洗浄薬液」とも呼称する。)が貯留される。洗浄薬液は、たとえば、SC1(アンモニア、過酸化水素および水の混合液)などである。
リンス処理用の処理槽72には、リンス処理用の処理液(脱イオン水など)が貯留される。基板昇降機構73、74には、1ロット分の複数のウェハWが起立姿勢で前後に並んで保持される。
洗浄処理装置70は、ロット搬送部5で搬送されたロットを基板昇降機構73にて保持し、処理槽71の洗浄液に浸漬させることによって洗浄処理を行う。
処理槽71において洗浄処理されたロットは、ロット搬送部5によって処理槽72に搬送される。そして、洗浄処理装置70は、搬送されたロットを基板昇降機構74にて保持し、処理槽72のリンス液に浸漬させることによってリンス処理を行う。処理槽72においてリンス処理されたロットは、ロット搬送部5で乾燥処理装置90の処理槽91に搬送される。
乾燥処理装置90は、処理槽91と、基板昇降機構92とを有する。処理槽91には、乾燥処理用の処理ガスが供給される。基板昇降機構92には、1ロット分の複数のウェハWが起立姿勢で前後に並んで保持される。
乾燥処理装置90は、ロット搬送部5で搬送されたロットを基板昇降機構92で保持し、処理槽91内に供給される乾燥処理用の処理ガスを用いて乾燥処理を行う。処理槽91で乾燥処理されたロットは、ロット搬送部5でロット載置部4に搬送される。
洗浄処理装置80は、ロット搬送機構50の基板保持体53に洗浄用の処理液を供給し、さらに乾燥ガスを供給することで、基板保持体53の洗浄処理を行う。
制御装置7は、基板処理システム1の各部(キャリア搬入出部2、ロット形成部3、ロット載置部4、ロット搬送部5、ロット処理部6など)の動作を制御する。制御装置7は、スイッチや各種センサなどからの信号に基づいて、基板処理システム1の各部の動作を制御する。
制御装置7は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。制御装置7は、たとえば、記憶部8(図3参照)に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム1の動作を制御する。かかる制御装置7の詳細については後述する。
<エッチング処理装置の構成>
次に、ウェハWのエッチング処理を実施するエッチング処理装置60の構成について、図2を参照しながら説明する。図2は、実施形態に係るエッチング処理装置60の構成を示す概略ブロック図である。
次に、ウェハWのエッチング処理を実施するエッチング処理装置60の構成について、図2を参照しながら説明する。図2は、実施形態に係るエッチング処理装置60の構成を示す概略ブロック図である。
エッチング処理装置60は、エッチング液供給部100と、DIW供給部105と、基板処理部110とを備える。エッチング液供給部100は、エッチング液Lを基板処理部110に供給する。エッチング液Lは、処理液の一例である。
エッチング液供給部100は、エッチング液供給源101と、エッチング液供給路102と、流量調整器103とを備える。
エッチング液供給源101は、たとえば、エッチング液Lを貯留するタンクである。実施形態に係るエッチング液Lは、リン酸(H3PO4)水溶液を含む。なお、本開示では、リン酸水溶液を単に「リン酸」とも呼称する。また、実施形態に係るエッチング液Lは、ケイ酸化合物(以下、単に「ケイ酸」とも呼称する。)を含んでいてもよい。
実施形態に係るエッチング液Lにおいて、ケイ酸化合物は、たとえば、コロイダルシリコンを分散させた溶液によって添加することができる。
エッチング液供給路102は、エッチング液供給源101と処理槽61の外槽112との間を接続し、エッチング液供給源101から外槽112にエッチング液Lを供給する。
流量調整器103は、エッチング液供給路102に配置され、外槽112に供給されるエッチング液Lの流量を調整する。流量調整器103は、開閉弁、流量制御弁および流量計などを有する。
DIW供給部105は、DIW(DeIonized Water:脱イオン水)を基板処理部110に供給する。これにより、処理槽61に貯留されるエッチング液Lのリン酸水溶液の濃度(以下、「リン酸濃度」とも呼称する。)を調整することができる。
DIW供給部105は、DIW供給源106と、DIW供給路107と、流量調整器108とを備える。
DIW供給源106は、たとえば、DIWを貯留するタンクである。DIW供給路107は、DIW供給源106と処理槽61の外槽112との間を接続し、DIW供給源106から外槽112にDIWを供給する。
流量調整器108は、DIW供給路107に配置され、外槽112に供給されるDIWの流量を調整する。流量調整器108は、開閉弁、流量制御弁および流量計などを有する。
基板処理部110は、エッチング液供給部100から供給されたエッチング液LにウェハWを浸漬して、かかるウェハWにエッチング処理を施す。ウェハWは、基板の一例である。実施形態では、たとえば、ウェハW上に形成されたシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜のうち、シリコン窒化膜を選択的にエッチングすることができる。
基板処理部110は、処理槽61と、基板昇降機構63と、エッチング液循環部120と、ガス供給部140とを備える。処理槽61は、内槽111と、外槽112とを有する。
内槽111は、エッチング液L中にウェハWを浸漬させるための槽であり、浸漬用のエッチング液Lを収容する。内槽111は、上部に開口部111aを有し、エッチング液Lが開口部111a付近まで貯留される。
内槽111では、基板昇降機構63を用いて複数のウェハWがエッチング液Lに浸漬され、ウェハWにエッチング処理が行われる。かかる基板昇降機構63は、昇降可能に構成され、複数のウェハWを垂直姿勢で前後に並べて保持する。
外槽112は、平面視で内槽111の四方を囲むように内槽111の外側に配置され、内槽111の開口部111aから流出するエッチング液Lを受ける。図2に示すように、外槽112の液位は、内槽111の液位よりも低く維持される。
エッチング液循環部120は、内槽111と外槽112との間でエッチング液Lを循環させる。エッチング液循環部120は、循環路121と、ポンプ122と、ヒータ123と、フィルタ124と、濃度センサ125と、複数の(図では3つ)の処理液ノズル126とを有する。
循環路121は、外槽112と内槽111との間を接続する。循環路121の一端は外槽112の底部に接続され、循環路121の他端は内槽111内に位置する処理液ノズル126に接続される。循環路121には、外槽112側から順に、ポンプ122と、ヒータ123と、フィルタ124と、濃度センサ125とが位置する。
ポンプ122は、外槽112から循環路121を経て内槽111に送られるエッチング液Lの循環流を形成する。また、エッチング液Lは、内槽111の開口部111aからオーバーフローすることで、再び外槽112へと流出する。このようにして、基板処理部110内にエッチング液Lの循環流が形成される。すなわち、この循環流は、外槽112、循環路121および内槽111において形成される。
ヒータ123は、循環路121を循環するエッチング液Lの温度を調整する。フィルタ124は、循環路121を循環するエッチング液Lを濾過する。濃度センサ125は、循環路121を循環するエッチング液L中のリン酸濃度を測定することで、処理槽61に貯留されるエッチング液Lのリン酸濃度を測定する。濃度センサ125で生成された信号は、制御部9に送信される。
処理液ノズル126は、循環路121を循環するエッチング液Lを内槽111の内部で上向きに吐出し、内槽111の内部に上昇流を形成する。
ガス供給部140は、エッチング液Lが貯留される内槽111の底部および外槽112の底部にそれぞれ不活性ガス(たとえば窒素ガス)を供給する。これにより、内槽111の底部および外槽112の底部に、不活性ガスの気泡が吐出される。
ガス供給部140は、ガス供給源141と、ガス供給路142と、流量調整器143と、複数のガスノズル144と、ガス供給路145と、流量調整器146と、複数のガスノズル147とを有する。
ガス供給路142は、ガス供給源141と複数のガスノズル144との間を接続し、ガス供給源141から複数のガスノズル144に不活性ガスを供給する。
流量調整器143は、ガス供給路142に配置され、複数のガスノズル144に供給される不活性ガスの供給量を調整する。流量調整器143は、開閉弁、流量制御弁および流量計などを有する。
複数のガスノズル144は、たとえば、内槽111内におけるウェハWおよび処理液ノズル126の下方において、複数列(図では6列)に並んで配置される。複数のガスノズル144は、内槽111に貯留されるエッチング液Lに不活性ガスの気泡を上向きに吐出し、内槽111の内部に上昇流を形成する。
ガス供給路145は、ガス供給源141と複数のガスノズル147との間を接続し、ガス供給源141から複数のガスノズル147に不活性ガスを供給する。
流量調整器146は、ガス供給路145に配置され、複数のガスノズル147に供給される不活性ガスの供給量を調整する。流量調整器146は、開閉弁、流量制御弁および流量計などを有する。
複数のガスノズル147は、たとえば、外槽112の底部において、平面視で内槽111の四辺に沿って複数列(図では2列)に並んで配置される。複数のガスノズル147は、たとえば、外槽112に貯留されるエッチング液Lに不活性ガスの気泡を上向きに吐出し、外槽112の内部に上昇流を形成する。
実施形態に係るエッチング処理装置60は、複数のガスノズル144から不活性ガスの気泡を吐出することにより、内槽111内に並んで位置する複数のウェハWの間の隙間に速い流れのエッチング液Lを供給することができる。したがって、実施形態によれば、複数のウェハWを効率よくかつ均等にエッチング処理することができる。
また、実施形態に係るエッチング処理装置60は、複数のガスノズル144から不活性ガスの気泡を吐出することで、内槽111に貯留されるエッチング液Lの蒸発を促進することができる。
また、実施形態に係るエッチング処理装置60は、複数のガスノズル147から不活性ガスの気泡を吐出することで、外槽112に貯留されるエッチング液Lの蒸発を促進することができる。
<実施形態>
次に、実施形態に係るエッチング処理の詳細について、図3~図9を参照しながら説明する。図3は、実施形態に係る制御装置7の構成を示すブロック図である。図3に示すように、制御装置7は、記憶部8と、制御部9とを備える。
次に、実施形態に係るエッチング処理の詳細について、図3~図9を参照しながら説明する。図3は、実施形態に係る制御装置7の構成を示すブロック図である。図3に示すように、制御装置7は、記憶部8と、制御部9とを備える。
なお、制御装置7は、図3に示す機能部以外にも、既知のコンピュータが有する各種の機能部、たとえば各種の入力デバイスや音声出力デバイスなどの機能部を有することとしてもかまわない。
記憶部8は、たとえば、RAM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスクや光ディスクなどの記憶装置によって実現される。記憶部8は、エッチング情報記憶部8aを有する。また、記憶部8は、制御部9での処理に用いる情報を記憶する。
エッチング情報記憶部8aには、エッチング液Lのリン酸濃度およびケイ酸濃度と、これらの濃度を有するエッチング液Lでのシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のエッチングレートとの関係を示す各種のデータが記憶される。このエッチング情報記憶部8aに記憶されるデータの詳細について、図4~図7を参照しながら説明する。
図4は、複数のリン酸濃度におけるケイ酸濃度とシリコン酸化膜のエッチングレートとの関係の一例を示す図である。図4に示すように、実施形態に係るエッチング処理では、すべてのリン酸濃度において、エッチング液Lのケイ酸濃度が低いほど、シリコン酸化膜のエッチングレートが高い。
すなわち、実施形態に係るエッチング処理では、すべてのリン酸濃度において、エッチング液Lのケイ酸濃度が高くなるにしたがってシリコン酸化膜のエッチングレートが徐々に低下し、あるしきい値を超えるとエッチングレートが負の値となる。
このように、シリコン酸化膜のエッチングレートが負の値になるということは、エッチング処理においてウェハWのシリコン酸化膜がエッチングされず、逆にシリコン酸化膜が堆積することを示している。
更に、実施形態に係るエッチング処理では、エッチング液Lのリン酸濃度が高くなるにしたがい、ケイ酸濃度の上昇に対してエッチングレートの低下する割合が徐々に緩やかになると共に、エッチングレートが負の値になるケイ酸濃度のしきい値が徐々に上昇する。
そして、図4に示した測定結果に基づいて、制御部9(図3参照)は、図5に示すようなデータを算出することができる。図5は、複数のリン酸濃度におけるケイ酸濃度の上限値および下限値について示す図である。
図5に示すように、実施形態に係るエッチング処理では、エッチング液L中のそれぞれのリン酸濃度において、ケイ酸濃度の上限値および下限値が存在する。ケイ酸濃度の下限値は、たとえば、図4に示した結果において、シリコン酸化膜のエッチングレートが所与の正の値である場合に対応する。
シリコン酸化膜のエッチングレートが所与の正の値を超える場合、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選択比が所望の比率(たとえば、900:1や1900:1など)を維持できなくなるため、所望のエッチング処理が困難となる。
そのため、実施形態に係るエッチング処理では、それぞれのリン酸濃度において、ケイ酸濃度の下限値が設定される。
また、ケイ酸濃度の上限値は、たとえば、図4に示した結果において、シリコン酸化膜のエッチングレートがゼロよりも小さい場合に対応する。シリコン酸化膜のエッチングレートが負の値である場合、エッチング処理の際にウェハWにシリコン酸化膜が堆積するため、所望のエッチング処理が困難となる。
そのため、実施形態に係るエッチング処理では、それぞれのリン酸濃度において、ケイ酸濃度の上限値が設定される。
そして、図5に示すように、実施形態に係るエッチング処理では、エッチング液Lのリン酸濃度が高くなるにしたがい、ケイ酸濃度の下限値と上限値との間のマージン(以下、「リグロースマージン」とも呼称する。)が徐々に広がる。
これは、実施形態に係るエッチング処理において、エッチング液Lのリン酸濃度が高くなるにしたがい、ケイ酸濃度の許容範囲が徐々に広がることを示している。
図6は、複数のリン酸濃度におけるケイ酸濃度とエッチング選択比との関係を示す模式図である。なお、以降の図面等において、「エッチング選択比の値」とは、シリコン酸化膜のエッチングレートを1とした場合のシリコン窒化膜のエッチングレートの値である。
図6に示すように、実施形態に係るエッチング処理では、すべてのリン酸濃度において、エッチング液Lのケイ酸濃度が上昇するにしたがい、エッチング選択比も徐々に上昇する。
また、実施形態に係るエッチング処理では、エッチング液Lのリン酸濃度が高くなるにしたがい、ケイ酸濃度の上昇に対してエッチングレートの上昇する割合が徐々に緩やかになる。
これにより、図6に示すように、実施形態に係るエッチング処理では、所望のエッチング選択比が得られるケイ酸濃度の値が、エッチング液Lのリン酸濃度が高くなるにしたがい、徐々に上昇する。
図7は、リン酸濃度とシリコン窒化膜のエッチングレートとの関係の一例を示す図である。図7に示すように、実施形態に係るエッチング処理では、エッチング液Lのリン酸濃度が上昇するにしたがい、シリコン窒化膜のエッチングレートが徐々に減少する。
これは、実施形態に係るエッチング処理において、エッチング液Lのリン酸濃度が高くなるにしたがい、所望のエッチング処理を完了させるまでの処理時間が長くなることを示している。
図4~図7まで示したデータは、たとえば、複数のリン酸濃度および複数のケイ酸濃度をそれぞれ有する複数種類のエッチング液Lにおいて、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のエッチングレートをそれぞれ測定することで、取得することができる。そして、取得された各種のデータは、記憶部8のエッチング情報記憶部8aにあらかじめ記憶される。
図3の説明に戻る。制御部9は、たとえば、CPU、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)などによって、記憶部8に記憶されているプログラムがRAMを作業領域として実行されることにより実現される。
また、制御部9は、たとえば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路により実現されるようにしてもよい。
制御部9は、取得部9aと、算出部9bと、判定部9cと、濃度制御部9dと、設定部9eとを有し、以下に説明する制御処理の機能や作用を実現または実行する。なお、制御部9の内部構成は、図3に示した構成に限られず、後述する制御処理を行う構成であれば他の構成であってもよい。
取得部9aは、エッチング処理を行う予定の複数のウェハWにおけるシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の形成状態を取得する。取得部9aは、たとえば、フープH(図1参照)のロットIDに基づいて、次にエッチング処理を行う予定の複数のウェハWにおけるシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の形成状態を取得する。
このフープHのロットIDは、たとえば、記憶部8や外部の記憶装置(図示せず)などにあらかじめ記憶されている。
たとえば、取得部9aは、複数のウェハWにおけるシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の形成状態として、複数のウェハWに形成されたシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の膜厚や積層数などを取得する。また、取得部9aは、たとえば、フープHのロットIDに基づいて、次にエッチング処理を行う予定のウェハWの枚数を取得する。
算出部9bは、各種の算出処理を行う。かかる算出処理の詳細について、図8を参照しながら説明する。図8は、算出部9bで算出されるケイ酸化合物の濃度推移直線L1、リン酸の濃度推移直線L2、およびエッチング選択比の推移曲線L3の一例について示す図である。
算出部9bは、取得部9aが取得した複数のウェハWにおけるシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の形成状態に基づいて、図8の(a)に示すように、この複数のウェハWのエッチング処理におけるケイ酸濃度の時間推移を算出する。
実施形態に係るエッチング処理では、図8の(a)に示すように、複数のウェハWのエッチング処理におけるケイ酸濃度の時間推移が徐々に上昇する。これは、複数のウェハW全体からシリコン酸化膜が徐々に溶出するためである。
また、算出部9bは、図8の(b)に示すように、エッチング液Lのリン酸濃度がその時点での濃度で維持されるようなリン酸の濃度推移直線L2を算出する。
また、算出部9bは、エッチング液Lのケイ酸濃度およびリン酸濃度が、濃度推移直線L1、L2に示される値で推移する場合のエッチング選択比の時間推移を算出する。
たとえば、算出部9bは、濃度推移直線L1、L2と、図6などに示したデータとに基づいて、このエッチング選択比の時間推移を算出する。これにより、図8の(c)に示すように、エッチング選択比の時間推移が推移曲線L3として算出される。このエッチング選択比の推移曲線L3は、エッチング処理が進むにしたがい徐々に上昇する。
図3の説明に戻る。判定部9cは、エッチング処理の開始から完了までの間、エッチング選択比が所与の範囲内となるようなエッチング処理が可能か否かを判定する。
具体的には、判定部9cは、上述のように算出されたエッチング選択比の推移曲線L3(図8参照)で示されるエッチング選択比の時間推移が、所与のエッチング選択比の範囲(例えば、900~1100や1900~2100等)内で維持されるか否かを判定する。
濃度制御部9dは、エッチング処理の開始から完了までの間、エッチング選択比が所与の範囲内となるように、エッチング液Lのリン酸濃度を制御する。
たとえば、濃度制御部9dは、エッチング選択比の時間推移が所与の範囲内であると判定された場合に、エッチング処理の開始から完了までの間、リン酸の濃度推移直線L2(図8参照)に沿ってエッチング液Lのリン酸濃度を制御する。
この際、エッチング液Lのリン酸濃度が濃度推移直線L2よりも低下した場合には、濃度制御部9dがガス供給部140を動作させて、エッチング液Lの蒸発を促進する。一方で、エッチング液Lのリン酸濃度が濃度推移直線L2よりも上昇した場合には、濃度制御部9dがDIW供給部105を動作させて、エッチング液Lのリン酸濃度を低下させる。
これにより、複数のウェハWのエッチング処理において、エッチング液Lのケイ酸濃度が徐々に上昇する場合でも、エッチング液Lの新液を補充することなく所望のエッチング選択比の範囲内でエッチング処理を実施することができる。
したがって、実施形態によれば、リン酸を含んだエッチング液Lを用いてウェハWをエッチングする技術において、エッチング液Lの使用量を削減することができる。
また、実施形態では、濃度制御部9dが、リン酸の濃度推移直線L2に基づいて複数のウェハWのエッチング処理を行う際に、濃度センサ125(図2参照)の測定結果に基づいてエッチング液Lのリン酸濃度を制御するとよい。
これにより、エッチング処理を行う際にリン酸の濃度推移直線L2を精度よくトレースすることができるため、複数のウェハWのエッチング処理を精度よく実施することができる。
なお、一回のエッチング処理における開始から完了までのエッチング時間は、たとえば、エッチング処理を開始する際のエッチング液Lのリン酸濃度と、図7に示したシリコン窒化膜のエッチングレートとに基づいて決定される。
図3の説明に戻る。設定部9eは、エッチング処理の開始から完了までの間、エッチング選択比が所与の範囲となるようなエッチング処理が可能で無いと判定部9cが判定した場合に、エッチング液Lの新たなリン酸濃度を設定する。
かかる新たなリン酸濃度は、その時点でのリン酸濃度よりも高濃度であり、かつ、エッチング処理の開始から完了までの間、エッチング選択比が所与の範囲内となるようなエッチング処理を可能とするリン酸濃度である。また、設定部9eは、処理槽61に貯留されるエッチング液Lのリン酸濃度を、新たに設定されたリン酸濃度の値に調整する。
このように、実施形態では、エッチング選択比が上限値A2(図9参照)を超えるため、そのままでは次のエッチング処理が所与のエッチング選択比の範囲内で実施できない場合でも、新たなリン酸濃度を設定することで、次のエッチング処理が実施可能となる。
すなわち、実施形態では、エッチング選択比が上限値A2を超えるため、そのままでは次のエッチング処理が実施できない場合でも、処理槽61のエッチング液Lを交換する必要がなくなるため、エッチング液Lの使用量を削減することができる。
図9は、実施形態に係るエッチング処理におけるエッチング液Lのリン酸濃度およびエッチング選択比の時間推移の一例について示す図である。
図9に示すように、実施形態に係るエッチング処理では、処理槽61においてエッチング液Lの液交換が行われ、エッチング液Lのリン酸濃度が所与の初期濃度Ca(たとえば、85wt%~90wt%程度)に設定される。またこの際、エッチング液Lの温度は、たとえば150℃~170℃に設定される。
そして、濃度制御部9d(図3参照)は、新液への交換後1番目の複数のウェハW(図1参照)のエッチング処理X1を、リン酸の濃度推移直線L2に基づいて行う。すなわち、1番目のエッチング処理X1では、濃度制御部9dが、初期濃度Caで一定となるようにリン酸濃度を制御する。
そして、1番目のエッチング処理X1では、エッチング選択比の推移曲線L3が、所与の下限値A1(例えば、900や1900など)と所与の上限値A2(例えば、1100や2100など)との間に入るように、複数のウェハWのエッチング処理が行われる。
一方で、次に行われる2番目のエッチング処理X2では、リン酸濃度を前回の初期濃度Caで維持した場合、エッチング選択比が上限値A2を超えてしまう。
そこで、実施形態に係るエッチング処理では、設定部9eが、新たなリン酸濃度Ca1を設定する。これにより、図6に示したように、エッチング液Lが同じケイ酸濃度であっても、エッチング選択比が減少する。
この新たなリン酸濃度Ca1は、たとえば、1番目のエッチング処理X1が終了した際のエッチング液Lのケイ酸濃度において、エッチング選択比が下限値A1となるリン酸濃度である。
そして、2番目のエッチング処理X2では、濃度制御部9dが、新たなリン酸濃度Ca1で一定となるようにリン酸濃度を制御する。これにより、2番目のエッチング処理X2では、エッチング選択比の推移曲線L3が、所与の下限値A1と所与の上限値A2との間に入る。
次に行われる3番目のエッチング処理X3では、リン酸濃度を前回のリン酸濃度Ca1で維持した場合にも、エッチング選択比が上限値A2を超えない。そこで、実施形態に係るエッチング処理では、前回のリン酸濃度Ca1が維持される。
そして、3番目のエッチング処理X3では、濃度制御部9dが、前回のリン酸濃度Ca1で一定となるようにリン酸濃度を制御する。これにより、3番目のエッチング処理X3では、エッチング選択比の推移曲線L3が、所与の下限値A1と所与の上限値A2との間に入る。
一方で、次に行われる4番目のエッチング処理X4では、リン酸濃度を前回のリン酸濃度Ca1で維持した場合、エッチング選択比が上限値A2を超えてしまう。
そこで、実施形態に係るエッチング処理では、設定部9eが、新たなリン酸濃度Ca2を設定する。これにより、図6に示したように、エッチング液Lが同じケイ酸濃度であっても、エッチング選択比が減少する。
この新たなリン酸濃度Ca2は、たとえば、3番目のエッチング処理X3が終了した際のエッチング液Lのケイ酸濃度において、エッチング選択比が下限値A1となるリン酸濃度である。
そして、4番目のエッチング処理X4では、濃度制御部9dが、新たなリン酸濃度Ca2で一定となるようにリン酸濃度を制御する。これにより、4番目のエッチング処理X4では、エッチング選択比の推移曲線L3が、所与の下限値A1と所与の上限値A2との間に入る。
このように、実施形態では、同じエッチング液Lを用いて、複数のウェハWのパッチ処理を繰り返して行うことができる。
そして、濃度制御部9dは、n番目のエッチング処理Xnを、上限のリン酸濃度Cbで一定となるようにリン酸濃度を制御する。そして、実施形態では、次のエッチング処理ではエッチング選択比が上限値A2を超えてしまうため、処理槽61においてエッチング液Lの液交換が行われる。
このように、実施形態では、複数回のエッチング処理X1~Xnにおいて、エッチング液Lのケイ酸濃度が徐々に上昇する場合でも、エッチング液Lの新液を補充することなく所望のエッチング選択比の範囲内でエッチング処理を実施することができる。
したがって、実施形態によれば、リン酸を含んだエッチング液Lを用いてウェハWをエッチングする技術において、エッチング液Lの使用量を削減することができる。
また、実施形態では、濃度制御部9dが、図9に示すように同じエッチング液Lを継続して使用する場合に、エッチング選択比が所定の範囲内となるように、エッチング液Lのリン酸濃度を階段状に上昇させるとよい。
これにより、エッチング液Lの新液を補充することなく所望のエッチング選択比の範囲内でエッチング処理を実施することができるため、エッチング液Lの使用量を削減することができる。
また、実施形態では、エッチング液Lのリン酸濃度を階段状に上昇させる手段として、ガス供給部140を動作させてエッチング液Lの蒸発を促進させるとよい。これにより、簡便な手段でエッチング液Lのリン酸濃度を階段状に上昇させることができる。
また、実施形態では、内槽111だけでなく、外槽112にもガスノズル147を配置するとよい。これにより、処理槽61に貯留されるエッチング液Lの蒸発をさらに促進することができるため、新たなリン酸濃度が設定される際に、かかる新たなリン酸濃度まで素早く到達させることができる。
したがって、実施形態によれば、エッチング処理のスループットを向上させることができる。
また、実施形態では、所与のエッチング選択比の範囲が任意の範囲であるとよい。これにより、ユーザの希望に合わせて様々なエッチング選択比の範囲で実施形態のエッチング処理を実施することができる。
なお、ここまで説明した実施形態では、複数のウェハWを一括で処理するバッチ処理に対して本開示の技術を適用した例について示したが、本開示はかかる例に限られない。たとえば、ウェハWを1枚ずつエッチング処理する枚葉処理に対して本開示の技術が適用されてもよい。
この場合、たとえば、エッチング処理に用いたエッチング液Lを再利用する再利用機構が枚葉処理の基板処理部に設けられ、かかる再利用機構において上記の技術が適用されるとよい。
また、本開示の技術では、処理槽61内のエッチング液Lのケイ酸濃度を測定するケイ酸濃度センサが別途設けられ、このケイ酸濃度センサの測定値と、図5に示したリグロースマージンのデータとに基づいて、エッチング液Lのリン酸濃度を制御してもよい。
これによっても、エッチング液Lの新液を補充することなく所望のエッチング選択比の範囲内でエッチング処理を実施することができるため、エッチング液Lの使用量を削減することができる。
実施形態に係る基板処理装置(基板処理システム1)は、基板処理部110と、制御部9と、を備える。基板処理部110は、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に形成される1または複数の基板(ウェハW)を、リン酸水溶液およびケイ酸化合物を含む処理液(エッチング液L)でエッチング処理する。制御部9は、各部を制御する。また、制御部9は、濃度制御部9dを有する。濃度制御部9dは、エッチング処理の開始から完了までの間、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選択比が所与の範囲内となるように、処理液(エッチング液L)のリン酸濃度を制御する。これにより、リン酸水溶液を含んだエッチング液Lを用いてウェハWをエッチングする技術において、エッチング液Lの使用量を削減することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置(基板処理システム1)は、処理液(エッチング液L)のリン酸濃度を測定する濃度センサ125、をさらに備える。そして、濃度制御部9dは、濃度センサ125の測定結果に基づいて、処理液(エッチング液L)のリン酸濃度を制御する。これにより、ウェハWのエッチング処理を精度よく実施することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置(基板処理システム1)において、濃度制御部9dは、エッチング選択比が所与の範囲内である場合の処理液中のリン酸濃度とケイ酸濃度との関係を示すデータに基づいて、処理液(エッチング液L)のリン酸濃度を補正する。これにより、ウェハWのエッチング処理を精度よく実施することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置(基板処理システム1)において、所与の範囲は、任意の範囲である。これにより、ユーザの希望に合わせて様々なエッチング選択比の範囲で実施形態のエッチング処理を実施することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置(基板処理システム1)において、同じ処理液(エッチング液L)を継続して使用する場合に、濃度制御部9dは、あるエッチング処理では処理液(エッチング液L)のリン酸濃度をある値で一定に保つ。また、同じ処理液(エッチング液L)を継続して使用する場合に、濃度制御部9dは、あるエッチング処理よりも後のエッチング処理では処理液(エッチング液L)のリン酸濃度をある値以上の値で一定に保つ。これにより、エッチング液Lの使用量を削減することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置(基板処理システム1)において、基板処理部110は、内槽111と、外槽112と、ガス供給部140とを有する。内槽111は、上部に開口部111aを有し、処理液(エッチング液L)を貯留し、複数の基板(ウェハW)を浸漬処理する。外槽112は、内槽111の外側に配置され、開口部111aから流出する処理液(エッチング液L)を受ける。ガス供給部140は、内槽111および外槽112の底部に不活性ガスを供給する。また、濃度制御部9dは、内槽111および外槽112の少なくとも一方に供給される不活性ガスの量を制御することで、処理液(エッチング液L)のリン酸濃度を階段状に上昇させる。これにより、簡便な手段でエッチング液Lのリン酸濃度を階段状に上昇させることができる。
また、実施形態に係る基板処理装置(基板処理システム1)において、制御部9は、判定部9cを有する。判定部9cは、エッチング処理の開始から完了までの間、エッチング選択比が所与の範囲内となるようなエッチング処理が可能か否かを判定する。また、判定部9cは、エッチング処理が開始される際の内槽111内の処理液のリン酸濃度およびケイ酸濃度と、複数の基板におけるシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の形成状態とに基づいて判定する。これにより、そのままでは次のエッチング処理が所与のエッチング選択比の範囲内で実施できない場合でも、設定部9eによるリン酸濃度の再設定処理を実施することで、次のエッチング処理が問題無く実施可能となる。
また、実施形態に係る基板処理装置(基板処理システム1)において、制御部9は、設定部9eを有する。設定部9eは、エッチング処理の開始から完了までの間、エッチング選択比が所与の範囲内となるようなエッチング処理を可能とする新たなリン酸濃度を設定する。また、設定部9eは、エッチング処理の開始から完了までの間、エッチング選択比が所与の範囲内となるようなエッチング処理が可能で無いと判定部9cが判定した場合に、新たなリン酸濃度を設定する。これにより、そのままでは次のエッチング処理が所与のエッチング選択比の範囲内で実施できない場合でも、次のエッチング処理が問題無く実施可能となる。
また、実施形態に係る基板処理装置(基板処理システム1)において、制御部9は、取得部9aを有する。取得部9aは、基板(ウェハW)の枚数と、基板(ウェハW)の処理レシピとを有するフープHのロットIDに基づいて、複数の基板(ウェハW)におけるシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の形成状態を取得する。これにより、ウェハWのエッチング処理を精度よく実施することができる。
<制御処理の手順>
つづいて、実施形態に係る制御処理の手順について、図10を参照しながら説明する。図10は、実施形態に係る基板処理システム1が実行する制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。
つづいて、実施形態に係る制御処理の手順について、図10を参照しながら説明する。図10は、実施形態に係る基板処理システム1が実行する制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。
実施形態に係る制御処理では、まず、制御部9が、交換された処理槽61内のエッチング液Lのリン酸濃度を初期値(初期濃度Ca)(図9参照)に調整する(ステップS101)。
次に、制御部9は、フープHのロットIDに基づいて、フープHに収容され、次にエッチング処理を行う予定の複数のウェハWのウェハ情報を取得する(ステップS102)。かかるステップS102の処理では、次にエッチング処理を行う予定のウェハWの枚数や、複数のウェハWにおけるシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の形成状態などが取得される。
次に、制御部9は、取得されたウェハWのウェハ情報に基づいて、次のエッチング処理におけるケイ酸化合物の濃度推移直線L1を算出する(ステップS103)。そして、制御部9は、算出されたケイ酸化合物の濃度推移直線L1に基づいて、次のエッチング処理におけるリン酸の濃度推移直線L2を算出する(ステップS104)。
次に、制御部9は、算出されたケイ酸化合物の濃度推移直線L1およびリン酸の濃度推移直線L2に基づいて、次のエッチング処理におけるエッチング選択比の推移曲線L3を算出する(ステップS105)。
次に、制御部9は、算出されたエッチング選択比の推移曲線L3において、エッチング選択比が所与の範囲内であるか否かを判定する(ステップS106)。
そして、エッチング選択比が所与の範囲内であると判定された場合(ステップS106,Yes)、制御部9は、複数のウェハWを一括で処理槽61の内槽111に搬入する(ステップS107)。そして、制御部9は、処理槽61において、複数のウェハWを一括でエッチング処理する(ステップS108)。
次に、制御部9は、ステップS104の処理で算出されたリン酸の濃度推移直線L2に基づいて、エッチング処理中のエッチング液Lのリン酸濃度を制御する(ステップS109)。そして、制御部9は、エッチング処理が終了した複数のウェハWを処理槽61から搬出し(ステップS110)、ステップS102の処理に戻る。
一方で、上記のステップS106の処理において、エッチング選択比が所与の範囲内でないと判定された場合(ステップS106,No)、制御部9は、処理槽61のエッチング液Lの新たなリン酸濃度を設定する(ステップS111)。
次に、制御部9は、新たに設定されたリン酸濃度が、所与の上限値Cbを超えるか否かを判定する(ステップS112)。そして、新たに設定されたリン酸濃度が、所与の上限値を超えないと判定された場合(ステップS112,No)、ステップS103の処理に戻る。
一方で、リン酸濃度が所与の上限値を超えると判定された場合(ステップS112、Yes)、処理槽61のエッチング液Lを新しい液に交換し(ステップS113)、一連の基板処理を終了する。
実施形態に係る基板処理方法は、エッチング工程(ステップS108)と、濃度制御工程(ステップS109)と、を含む。エッチング工程(ステップS108)は、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に形成される1または複数の基板(ウェハW)を、リン酸およびケイ酸化合物を含む処理液(エッチング液L)でエッチング処理する。濃度制御工程(ステップS109)は、エッチング処理の開始から完了までの間、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選択比が所与の範囲内となるように、処理液(エッチング液L)のリン酸濃度を制御する。これにより、リン酸水溶液を含んだエッチング液Lを用いてウェハWをエッチングする技術において、エッチング液Lの使用量を削減することができる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
1 基板処理システム(基板処理装置の一例)
7 制御装置
8 記憶部
8a エッチング情報記憶部
9 制御部
9a 取得部
9b 算出部
9c 判定部
9d 濃度制御部
9e 設定部
61 処理槽
110 基板処理部
111 内槽
112 外槽
140 ガス供給部
W ウェハ(基板の一例)
L エッチング液(処理液の一例)
7 制御装置
8 記憶部
8a エッチング情報記憶部
9 制御部
9a 取得部
9b 算出部
9c 判定部
9d 濃度制御部
9e 設定部
61 処理槽
110 基板処理部
111 内槽
112 外槽
140 ガス供給部
W ウェハ(基板の一例)
L エッチング液(処理液の一例)
Claims (10)
- シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に形成される1または複数の基板を、リン酸およびケイ酸化合物を含む処理液でエッチング処理する基板処理部と、
各部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記エッチング処理の開始から完了までの間、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選択比が所与の範囲内となるように、前記処理液のリン酸濃度を制御する濃度制御部、を有する
基板処理装置。 - 前記処理液のリン酸濃度を測定する濃度センサ、をさらに備え、
前記濃度制御部は、前記濃度センサの測定結果に基づいて、前記処理液のリン酸濃度を制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記濃度制御部は、前記エッチング選択比が前記所与の範囲内である場合の前記処理液中のリン酸濃度とケイ酸濃度との関係を示すデータに基づいて、前記処理液のリン酸濃度を制御する
請求項1または2に記載の基板処理装置。 - 前記所与の範囲は、任意の範囲である
請求項1または2に記載の基板処理装置。 - 同じ前記処理液を継続して使用する場合に、前記濃度制御部は、あるエッチング処理では前記処理液のリン酸濃度をある値で一定に保つとともに、前記あるエッチング処理よりも後のエッチング処理では前記処理液のリン酸濃度を前記ある値以上の値で一定に保つ
請求項1または2に記載の基板処理装置。 - 前記基板処理部は、
上部に開口部を有し、前記処理液を貯留し、複数の前記基板を浸漬処理する内槽と、
前記内槽の外側に配置され、前記開口部から流出する前記処理液を受ける外槽と、
前記内槽および前記外槽の底部に不活性ガスを供給するガス供給部と、
を有し、
前記濃度制御部は、前記内槽および前記外槽の少なくとも一方に供給される不活性ガスの量を制御することで、前記処理液のリン酸濃度を階段状に上昇させる
請求項5に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、
前記エッチング処理が開始される際の前記内槽内の前記処理液のリン酸濃度およびケイ酸濃度と、複数の前記基板におけるシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の形成状態とに基づいて、前記エッチング処理の開始から完了までの間、前記エッチング選択比が前記所与の範囲内となるようなエッチング処理が可能か否かを判定する判定部、を有する
請求項6に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、
前記エッチング処理の開始から完了までの間、前記エッチング選択比が前記所与の範囲内となるようなエッチング処理が可能で無いと前記判定部が判定した場合に、前記エッチング処理の開始から完了までの間、前記エッチング選択比が前記所与の範囲内となるようなエッチング処理を可能とする新たなリン酸濃度を設定する設定部、を有する
請求項7に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、
前記基板の枚数と、前記基板の処理レシピとを有するフープのロットIDに基づいて、複数の前記基板におけるシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の形成状態を取得する取得部、を有する
請求項7に記載の基板処理装置。 - シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に形成される1または複数の基板を、リン酸およびケイ酸化合物を含む処理液でエッチング処理するエッチング工程と、
前記エッチング処理の開始から完了までの間、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選択比が所与の範囲内となるように、前記処理液のリン酸濃度を制御する濃度制御工程と、
を含む基板処理方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022136583A JP2024033157A (ja) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 基板処理装置および基板処理方法 |
CN202311056277.1A CN117637530A (zh) | 2022-08-30 | 2023-08-21 | 基片处理装置和基片处理方法 |
US18/456,810 US20240068109A1 (en) | 2022-08-30 | 2023-08-28 | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
KR1020230112863A KR20240031105A (ko) | 2022-08-30 | 2023-08-28 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022136583A JP2024033157A (ja) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 基板処理装置および基板処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024033157A true JP2024033157A (ja) | 2024-03-13 |
Family
ID=90000698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022136583A Pending JP2024033157A (ja) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 基板処理装置および基板処理方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240068109A1 (ja) |
JP (1) | JP2024033157A (ja) |
KR (1) | KR20240031105A (ja) |
CN (1) | CN117637530A (ja) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4966223U (ja) | 1972-09-19 | 1974-06-10 |
-
2022
- 2022-08-30 JP JP2022136583A patent/JP2024033157A/ja active Pending
-
2023
- 2023-08-21 CN CN202311056277.1A patent/CN117637530A/zh active Pending
- 2023-08-28 US US18/456,810 patent/US20240068109A1/en active Pending
- 2023-08-28 KR KR1020230112863A patent/KR20240031105A/ko unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117637530A (zh) | 2024-03-01 |
KR20240031105A (ko) | 2024-03-07 |
US20240068109A1 (en) | 2024-02-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9881799B2 (en) | Substrate liquid processing apparatus, substrate liquid processing method, and computer-readable storage medium | |
US9027573B2 (en) | Substrate processing apparatus for maintaining a more uniform temperature during substrate processing | |
US20190371628A1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP7209556B2 (ja) | 基板処理方法および基板処理装置 | |
JP7158249B2 (ja) | 基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体 | |
US20170025268A1 (en) | Substrate liquid processing apparatus, substrate liquid processing method, and storage medium | |
US10458010B2 (en) | Substrate liquid processing apparatus, substrate liquid processing method, and storage medium | |
US11430675B2 (en) | Substrate processing apparatus and processing liquid reuse method | |
JP2024033157A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
JP2024033146A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
US11948804B2 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
JP7321052B2 (ja) | 基板処理装置および装置洗浄方法 | |
JP2018148245A (ja) | リン酸水溶液を用いたエッチング処理制御装置及びリン酸水溶液を用いたエッチング処理制御方法並びに基板をリン酸水溶液でエッチング処理させるプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 | |
TW202427609A (zh) | 基板處理裝置及基板處理方法 | |
JP2019029417A (ja) | 基板液処理方法、基板液処理装置及び記憶媒体 | |
JP2022077385A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
WO2018180054A1 (ja) | 基板処理方法および基板処理装置 | |
JP2023158669A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
JP2023018703A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
JP2023006219A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
CN117836911A (zh) | 基板处理方法和基板处理*** |