WO2021015045A1 - 基板処理装置、及び基板処理方法 - Google Patents

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WO2021015045A1
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liquid
substrate
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treatment
supply
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倫太郎 樋口
興司 香川
尊士 稲田
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01L21/67253Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
  • a substrate processing apparatus as described in Patent Document 1 is used.
  • This substrate processing apparatus has a processing liquid storage unit for storing a processing liquid for processing a substrate.
  • the treatment liquid storage unit has a treatment tank for storing the treatment liquid, and the substrate is immersed in the treatment liquid stored in the treatment tank for a predetermined time.
  • the substrate is held vertically inside the processing tank, and the processing liquid flows vertically along the surface of the substrate.
  • the present disclosure can improve the replaceability of the treatment liquid when the treatment liquid is supplied to the upper surface of the horizontal substrate without immersing the substrate and the supplied treatment liquid flows along the upper surface of the substrate, and the treatment liquid can be improved from the substrate.
  • the substrate processing apparatus is A liquid treatment unit including a substrate holding unit that holds the substrate horizontally and a liquid supply unit that supplies the processing liquid from above to the substrate in a state of being held by the substrate holding unit.
  • a liquid preparation unit for producing a treatment liquid to be used in the liquid treatment unit It has a liquid supply unit and a control unit that controls the liquid preparation unit.
  • the control unit controls the liquid supply unit so that the vertical flow velocity of the processing liquid from the liquid supply unit toward the substrate is faster than the horizontal flow velocity of the treatment liquid flowing along the upper surface of the substrate.
  • the supply rate of the treatment liquid is such that
  • the replaceability of the treatment liquid can be improved when the treatment liquid is supplied to the upper surface of the horizontal substrate without immersing the substrate and the supplied treatment liquid flows along the upper surface of the substrate.
  • the concentration gradient of the eluted component eluted from the substrate to the treatment liquid can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a state immediately before the start of processing of the substrate according to the embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a state immediately before the completion of processing of the substrate according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a view of the nozzle according to the embodiment as viewed from below.
  • FIG. 4 is a view of the nozzle according to the modified example as viewed from below.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing method of the substrate according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the concentration adjustment of the eluted component according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a state immediately before the start of processing of the substrate according to the embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a state immediately before the completion
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing a state of the substrate according to the first embodiment after processing.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing a state of the substrate according to the second embodiment after processing.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view showing a state of the substrate according to Comparative Example 1 after processing.
  • FIG. 1 is a diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a state immediately before the start of processing of the substrate according to the embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a state immediately before the completion of processing of the substrate according to the embodiment.
  • the substrate processing device 1 processes the substrate 2 with the processing liquid 3.
  • the substrate 2 includes, for example, a silicon wafer 21, a silicon oxide film 22, and a silicon nitride film 23, as shown in FIG. 2A.
  • the silicon oxide film 22 and the silicon nitride film 23 are alternately and repeatedly laminated to form a laminated film 24.
  • a conductive film (not shown) or the like is formed between the laminated film 24 and the silicon wafer 21.
  • the laminated film 24 includes an opening 25 that penetrates the laminated film 24 in the thickness direction.
  • the treatment liquid 3 contains phosphoric acid (for example, an aqueous phosphoric acid solution), enters the opening 25 of the laminated film 24, and as shown in FIG. 2B, the silicon nitride film among the silicon oxide film 22 and the silicon nitride film 23. 23 is selectively etched and removed.
  • the etching selection ratio is determined by the silicon concentration in the treatment liquid 3 and the like. The higher the silicon concentration, the better the selectivity. On the other hand, if the silicon concentration exceeds the saturation concentration, silica will precipitate.
  • the treatment liquid 3 enters the opening 25 of the laminated film 24 and etches the silicon nitride film 23 in the in-plane direction thereof.
  • the in-plane direction is a direction orthogonal to the thickness direction.
  • silicon elutes inside the laminated film 24 As the etching of the silicon nitride film 23 progresses, silicon elutes inside the laminated film 24. The eluted silicon passes through the opening 25 of the laminated film 24 and diffuses to the outside of the laminated film 24. The deeper the thickness of the laminated film 24 from the surface 26 and the farther the distance from the opening 25, the longer the diffusion distance, and therefore the higher the silicon concentration.
  • the silicon concentration varies depending on the location as described above, and the maximum value is determined by the pattern 27 processed by the processing liquid 3 of the substrate 2.
  • the pattern 27 to be processed is a pattern to be removed, that is, a pattern of passages through which the eluted silicon diffuses.
  • the pattern 27 is a three-dimensional pattern.
  • the pattern 27 of the substrate 2 includes the number of laminated films 24 (that is, the total number of the number of silicon oxide films 22 and the number of silicon nitride films 23). As the number of laminated films 24 is increased, the diffusion distance becomes longer, so that the maximum value of the silicon concentration becomes higher.
  • the pattern 27 of the substrate 2 includes the film thickness T of each silicon nitride film 23 and the width W of the opening 25.
  • the substrate processing apparatus 1 improves the replaceability of the treatment liquid 3, reduces the concentration gradient of the elution component (for example, silicon) in the treatment liquid 3, and suppresses the precipitation of the elution component.
  • the configuration of the substrate processing apparatus 1 will be described with reference to FIG. 1 again.
  • the substrate processing device 1 has a liquid processing unit 5, a liquid preparation unit 6, and a control unit 9.
  • the liquid treatment unit 5 treats the substrate 2 with the treatment liquid 3.
  • the liquid preparation unit 6 prepares the treatment liquid 3 used in the liquid treatment unit 5.
  • the control unit 9 controls the liquid treatment unit 5 and the liquid preparation unit 6.
  • the liquid treatment unit 5 is a single-wafer type, and is a liquid that supplies the treatment liquid 3 from above to the substrate holding unit 51 that holds the substrate 2 horizontally and the substrate 2 that is held by the substrate holding unit 51. Including the supply unit 52.
  • the substrate holding portion 51 holds the substrate 2 horizontally with the surface on which the pattern 27 of the substrate 2 is formed facing upward.
  • the substrate holding portion 51 is a mechanical chuck, a vacuum chuck, or an electrostatic chuck.
  • the liquid supply unit 52 includes a first nozzle 521 that discharges the processing liquid 3. Further, the liquid supply unit 52 includes a liquid supply path 522 that sends the processing liquid 3 produced by the liquid preparation unit 6 to the first nozzle 521, and in the middle of the liquid supply path 522, for example, a first on-off valve 523 and It further includes a flow meter 524, a flow controller 525, and a second on-off valve 526.
  • the control unit 9 opens the first on-off valve 523 and the second on-off valve 526, and sets the flow rate controller 525 so that the measured value of the flow meter 524 becomes a set value. Control.
  • the amount of the processing liquid 3 supplied from the first nozzle 521 to the substrate 2 is equal to the measured value of the flow meter 524.
  • the control unit 9 closes the first on-off valve 523 and the second on-off valve 526 when the discharge of the processing liquid 3 from the first nozzle 521 is stopped.
  • the control unit 9 controls the liquid supply unit 52, and the vertical flow velocity V1 of the processing liquid 3 from the first nozzle 521 of the liquid supply unit 52 toward the substrate 2 is applied to the upper surface of the substrate 2.
  • the supply speed of the treatment liquid 3 is set so as to be faster than the horizontal flow velocity V2 of the treatment liquid 3 flowing along the line.
  • the vertical flow velocity V1 and the horizontal flow velocity V2 are measured in a coordinate system fixed to the substrate 2, for example, when the substrate 2 rotates, it is measured in a coordinate system that rotates together with the substrate 2.
  • the vertical flow velocity V1 can be represented by the one directly below the discharge port of the first nozzle 521, and is obtained from the flow rate (m 3 / sec) of the processing liquid 3 discharged from the discharge port, the area of the discharge port (m 2 ), and the like. Be done.
  • the flow rate of the treatment liquid 3 is the total flow rate
  • the area of the discharge ports is the total area.
  • the horizontal flow velocity V2 is measured by computer simulation analysis such as the VOF (Volume Of Fluid) method, or image analysis of an image captured by a camera.
  • the horizontal flow velocity V2 is determined by the flow rate of the processing liquid 3 discharged from the first nozzle 521, the rotation speed of the substrate 2, the distance from the rotation center of the substrate 2, and the like.
  • the horizontal flow velocity V2 can be decomposed into a circumferential flow velocity V2A and a radial flow velocity V2B.
  • the circumferential flow velocity V2A is dominant, so that it is possible to simply use only the circumferential flow velocity V2A as the horizontal flow velocity V2.
  • the circumferential flow velocity V2A depends on the distance from the rotation center of the substrate 2, and the larger the distance from the rotation center of the substrate 2, the faster the circumferential flow velocity V2A. Therefore, if the vertical flow velocity V1 is faster than the circumferential flow velocity V2A on the outer periphery of the substrate 2, the vertical flow velocity V1 is faster than the circumferential flow velocity V2A in the entire substrate 2.
  • the vertical flow velocity V1 is faster than the horizontal flow velocity V2 on the outer periphery of the region where the pattern 27 is formed on the upper surface of the substrate 2. It is sufficient that V1 is faster than V2 in the region where the pattern 27 needs to be etched, and it is not always necessary that V1 is faster than V2 on the outer periphery of the upper surface of the substrate 2 on which the pattern 27 is not formed.
  • the vertical flow velocity V1 is faster than the horizontal flow velocity V2. Therefore, for example, when the treatment liquid 3 is supplied from directly above the opening 25 of the laminated film 24, the treatment liquid flows into the opening 25.
  • the flow rate of 3 is larger than the flow rate of the treatment liquid 3 flowing along the surface 26 of the laminated film 24 without flowing into the opening 25.
  • the substrate 2 is held vertically inside the processing tank, and the processing liquid 3 flows vertically along the surface of the substrate 2.
  • the opening 25 extends in the horizontal direction, so that the amount of the processing liquid 3 flowing into the opening 25 is almost unchanged.
  • the substrate 2 is held horizontally and the vertical flow velocity V1 is faster than the horizontal flow velocity V2, so that the process flows into the opening 25 extending in the vertical direction.
  • the flow rate of the liquid 3 is high.
  • the replaceability of the treatment liquid 3 inside the pattern 27 of the substrate 2 can be improved, and an excessive increase in the concentration of the eluted component eluted from the substrate 2 into the treatment liquid 3 can be reduced. Therefore, the maximum value of the eluted component can be reduced, and the precipitation of the eluted component can be suppressed.
  • FIG. 3 is a view of the nozzle according to the embodiment as viewed from below.
  • the first nozzle 521 may be a shower head nozzle in which the discharge ports 521a of the treatment liquid 3 are two-dimensionally dispersed.
  • the shower head nozzle discharges the shower-like processing liquid 3 from the plurality of discharge ports 521a to the substrate 2.
  • the shower head nozzle supplies the treatment liquid 3 to multiple points on the upper surface of the substrate 2, the replaceability of the treatment liquid 3 inside the pattern 27 of the substrate 2 can be improved at the multiple points on the upper surface of the substrate 2, and the treatment liquid 3 can be improved from the substrate 2. It is possible to reduce an excessive increase in the concentration of the eluted component eluted in the treatment liquid 3. Therefore, the maximum value of the eluted component can be reduced at multiple points on the upper surface of the substrate 2, and the precipitation of the eluted component can be suppressed.
  • a plurality of discharge ports 521a are two-dimensionally distributed in a circular region A on the lower surface of the shower head nozzle.
  • the diameter of the region A is, for example, 90% or more and less than 100% of the diameter of the substrate 2.
  • FIG. 4 is a view of the nozzle according to the modified example from below.
  • the first nozzle 521 may be a bar nozzle in which the discharge ports 521a of the treatment liquid 3 are arranged in a row.
  • the bar nozzle is arranged along the diameter of the substrate 2, and the supply point of the treatment liquid 3 is arranged along the diameter of the substrate 2.
  • the number of rows of discharge ports 521a formed in the bar nozzle is not limited to one, and may be plural.
  • the bar nozzle supplies the processing liquid 3 to multiple points on the upper surface of the rotating substrate 2, the replaceability of the processing liquid 3 inside the pattern 27 of the substrate 2 can be improved at the multiple points on the upper surface of the substrate 2, and the treatment liquid 3 can be improved from the substrate 2. It is possible to reduce an excessive increase in the concentration of the eluted component eluted in the treatment liquid 3. Therefore, the maximum value of the eluted component can be reduced at multiple points on the upper surface of the substrate 2, and the precipitation of the eluted component can be suppressed.
  • a plurality of discharge ports 521a are arranged in a row or a plurality of rows in a rod-shaped region A on the lower surface of the bar nozzle. If the length of the region A is smaller than the diameter of the substrate 2, it is possible to prevent the use of the wasteful treatment liquid 3 flowing down the outside of the substrate 2 without hitting the substrate 2, and the amount of the treatment liquid 3 used can be reduced.
  • the length of the region A is, for example, 90% or more and less than 100% of the diameter of the substrate 2.
  • the liquid supply unit 52 may have a second nozzle 527 that discharges a rinse liquid such as DIW (Deionized Water) in addition to the first nozzle 521.
  • the second nozzle 527 may be a shower head nozzle like the first nozzle 521, but may be a normal nozzle, that is, a rinse liquid may be supplied to a point on the upper surface of the substrate 2. .. While the first nozzle 521 supplies the processing liquid 3 to the substrate 2, the second nozzle 527 stands by at a standby position outside the radial direction of the substrate 2.
  • the second nozzle 527 moves to a position directly above the center of the substrate 2, supplies the rinse liquid to the substrate 2, and the substrate 2 Rinse off the treatment liquid 3 remaining in.
  • liquid replacement is not required inside the first nozzle 521, and the waiting time required for the liquid replacement is not required.
  • the liquid supply unit 52 may have a third nozzle 528 for discharging a chemical liquid other than the treatment liquid 3 in addition to the first nozzle 521.
  • the third nozzle 528 may be a shower head nozzle like the first nozzle 521, but may be a normal nozzle like the second nozzle 527, that is, the chemical solution is supplied to one point on the upper surface of the substrate 2. It may be something to do.
  • the treatment solution 3 is a phosphoric acid aqueous solution
  • chemical solutions other than the treatment solution 3 for example, DHF (dilute hydrofluoric acid), SC1 (aqueous solution containing hydrogen peroxide and ammonium hydroxide), and SC2 (hydrogen peroxide and hydrochloric acid).
  • DHF dilute hydrofluoric acid
  • SC1 aqueous solution containing hydrogen peroxide and ammonium hydroxide
  • SC2 hydrogen peroxide and hydrochloric acid
  • One or more selected from (an aqueous solution containing) and the like are used.
  • the liquid treatment unit 5 is at least one of the rotation and movement of the substrate holding unit 51 and the rotation and movement of the liquid supply unit 52 so that the supply point of the treatment liquid 3 on the upper surface of the substrate 2 is displaced with time.
  • a drive unit 53 that moves is further included.
  • the supply point is an intersection of an extension line extending the discharge port 521a in the discharge direction and the upper surface of the substrate 2.
  • the drive unit 53 is a motor, and for example, only rotates the substrate holding unit 51.
  • the center of rotation is arranged so as to pass through the center of the substrate 2. Since the substrate 2 rotates together with the substrate holding portion 51, the supply point of the processing liquid 3 on the upper surface of the substrate 2 is displaced with time.
  • the drive unit 53 only rotates the substrate holding unit 51, but as described above, at least one of the rotation and movement of the substrate holding unit 51 and the rotation and movement of the liquid supply unit 52 is performed. Just do it.
  • the supply point of the processing liquid 3 on the upper surface of the substrate 2 may be displaced with time.
  • the replaceability of the treatment liquid 3 inside the pattern 27 of the substrate 2 can be improved at more points on the upper surface of the substrate 2, and the treatment liquid 3 can be replaced from the substrate 2. It is possible to reduce an excessive increase in the concentration of the eluted component eluted in the treatment liquid 3. Therefore, the maximum value of the eluted component can be reduced and the precipitation of the eluted component can be suppressed at more points on the upper surface of the substrate 2.
  • control unit 9 controls the liquid supply unit 52 and the drive unit 53 to set the supply speed and the movement speed of the processing liquid 3 so that the vertical flow velocity V1 is faster than the horizontal flow velocity V2.
  • the movement is at least one of the rotation and movement of the substrate holding unit 51 and the rotation and movement of the liquid supply unit 52.
  • the control unit 9 can slow down the horizontal flow velocity V2 by reducing the rotation speed of the substrate holding unit 51.
  • the drive unit 53 may perform at least one of the rotations and movements of the liquid supply unit 52 while the substrate holding unit 51 is stopped in order to suppress an increase in the horizontal flow velocity V2.
  • the rotation and movement of the liquid supply unit 52 hardly increases the horizontal flow velocity V2 as compared with the rotation and movement of the substrate holding unit 51. For example, even if the liquid supply unit 52 is rotated, if the substrate holding unit 51 is not rotated, the centrifugal force does not act on the liquid film of the processing liquid 3 formed on the upper surface of the substrate 2.
  • the rotation and movement of the substrate holding unit 51 and the rotation and movement of the liquid supply unit 52 may not all be performed.
  • the supply point of the treatment liquid 3 on the upper surface of the substrate 2 does not displace with time, but the vertical flow velocity V1 can be surely made faster than the horizontal flow velocity V2.
  • the processing liquid 3 is along the upper surface of the substrate 2 even if the rotation and movement of the substrate holding portion 51 and the rotation and movement of the liquid supply unit 52 are not all performed. Flows and spills from the outer circumference of the substrate 2. This is because when the new treatment liquid 3 is supplied to the upper surface of the substrate 2, the treatment liquid 3 originally existing on the upper surface of the substrate 2 is extruded.
  • the liquid treatment unit 5 further includes a recovery unit 54 that collects the treatment liquid 3 supplied from the liquid supply unit 52 to the substrate 2.
  • the recovery unit 54 has, for example, a cup 541 that houses the substrate 2 held by the substrate holding unit 51.
  • the cup 541 collects the treatment liquid 3 spilling from the substrate 2 inside the cup 541.
  • the cup 541 includes a cylindrical portion 542, a bottom lid portion 543, and an inclined portion 544.
  • the cylindrical portion 542 has an inner diameter larger than the diameter of the substrate 2 and is arranged vertically.
  • the bottom lid portion 543 closes the opening at the lower end of the cylindrical portion 542.
  • the inclined portion 544 is formed over the entire circumference of the upper end of the cylindrical portion 542, and is inclined upward toward the inside in the radial direction of the cylindrical portion 542.
  • the collection unit 54 has a drainage pipe 545 and an exhaust pipe 546 on the bottom lid portion 543 of the cup 541.
  • the drainage pipe 545 discharges the treatment liquid 3 from the inside of the cup 541 to the outside of the liquid treatment unit 5. Further, the exhaust pipe 546 discharges gas from the inside of the cup 541 to the outside of the liquid treatment unit 5.
  • the liquid preparation unit 6 prepares the treatment liquid 3 used in the liquid treatment unit 5.
  • the liquid preparation unit 6 includes, for example, a supply tank 61, a first supply device 62, a circulation path 63, and a liquid supply path 64.
  • the supply tank 61 stores the treatment liquid 3.
  • the first feeder 62 supplies the treatment liquid 3 to the supply tank 61.
  • the circulation path 63 returns the processing liquid 3 taken out from the supply tank 61 to the supply tank 61.
  • the liquid feed path 64 branches from the middle of the circulation path 63, connects to the liquid feed path 522 of the liquid treatment unit 5, and sends the treatment liquid 3 to the liquid feed path 522.
  • the liquid preparation unit 6 prepares the treatment liquid 3 used in the plurality of liquid treatment units 5. Compared with the case where the supply tank 61 and the like are provided for each liquid treatment unit 5, the number of the supply tanks 61 and the like can be reduced, and the substrate processing device 1 can be downsized.
  • the first feeder 62 includes a supply source 621 of the processing liquid 3 and a pipe 622 extending from the supply source 621 to the supply tank 61. Further, the first feeder 62 further includes, for example, a flow meter 623, a flow controller 624, and an on-off valve 625 in the middle of the pipe 622.
  • the control unit 9 opens the on-off valve 625 and controls the flow rate controller 624 so that the measured value of the flow meter 623 becomes a set value.
  • the amount of the processing liquid 3 supplied from the supply source 621 to the supply tank 61 is equal to the measured value of the flow meter 623.
  • the control unit 9 closes the on-off valve 625 when the supply of the processing liquid 3 from the supply source 621 to the supply tank 61 is stopped.
  • the liquid preparation unit 6 includes, for example, a pump 65, a filter 66, and a heater 67 in the middle of the circulation path 63.
  • the pump 65 pumps the treatment liquid 3 along the circulation path 63, and also pumps the treatment liquid 3 from the middle of the circulation path 63 to the liquid treatment unit 5.
  • the filter 66 collects particles contained in the treatment liquid 3.
  • the heater 67 heats the treatment liquid 3 to a desired temperature.
  • the heater 67 heats the aqueous phosphoric acid solution to a boiling point or a temperature slightly lower than the boiling point.
  • the treatment liquid 3 is heated to a desired temperature by the heater 67 and then supplied to the liquid treatment unit 5.
  • the liquid preparation unit 6 further includes a first concentration meter 68 in the middle of the circulation path 63.
  • the first concentration meter 68 measures the concentration of the first component in the treatment liquid 3.
  • the first component is an elution component eluted from the substrate 2 into the treatment liquid 3, and is, for example, silicon. Since the first concentration meter 68 is provided in the middle of the circulation path 63, it is possible to measure the silicon concentration of the treatment liquid 3 immediately before supplying it to the liquid treatment unit 5.
  • the liquid preparation unit 6 further includes a second concentration meter 69 in the middle of the circulation path 63.
  • the second concentration meter 69 measures the concentration of the second component in the treatment liquid 3.
  • the second component is an etching component that etches the substrate 2, for example, phosphoric acid. Since the second concentration meter 69 is provided in the middle of the circulation path 63, it is possible to measure the phosphoric acid concentration of the treatment liquid 3 immediately before supplying it to the liquid treatment unit 5.
  • the treatment liquid 3 contains a third component having a boiling point lower than that of the second component.
  • the third component is, for example, water. Since the boiling point of water is lower than the boiling point of phosphoric acid and the treatment liquid 3 is heated by the heater 67, the water concentration in the treatment liquid 3 decreases and the phosphoric acid concentration in the treatment liquid 3 increases with the passage of time. ..
  • the liquid preparation unit 6 includes the second feeder 71 in addition to the first feeder 62.
  • the second feeder 71 supplies water, which is a third component, to the supply tank 61, and maintains the concentration of phosphoric acid, which is the second component, in the treatment liquid 3 at a desired value.
  • the control unit 9 supplies water from the second feeder 71 to the supply tank 61 so that the measured value of the phosphoric acid concentration becomes a set value.
  • the second feeder 71 includes a water supply source 711 and a pipe 712 extending from the supply source 711 to the supply tank 61. Further, the second supply device 71 includes, for example, a flow meter 713, a flow rate controller 714, and an on-off valve 715 in the middle of the pipe 712.
  • the control unit 9 When water is supplied from the supply source 711 to the supply tank 61, the control unit 9 opens the on-off valve 715 and controls the flow rate controller 714 so that the measured value of the flow meter 713 becomes a set value. The amount of water supplied from the supply source 711 to the supply tank 61 is equal to the value measured by the flow meter 713. On the other hand, the control unit 9 closes the on-off valve 715 when stopping the supply of water from the supply source 711 to the supply tank 61.
  • the liquid preparation unit 6 includes a recovery tank 72 for storing the treatment liquid 3 sent from the recovery unit 54 of the liquid treatment unit 5.
  • the recovery tank 72 is connected to the cup 541 via, for example, a drainage pipe 545, and stores the processing liquid 3 sent from the cup 541.
  • the liquid preparation unit 6 includes a reflux path 73 for returning the treatment liquid 3 stored in the recovery tank 72 to the supply tank 61.
  • the treatment liquid 3 stored in the recovery tank 72 can be returned to the supply tank 61 via the return passage 73, and the amount of waste of the treatment liquid 3 can be reduced.
  • the liquid preparation unit 6 includes, for example, an on-off valve 74 and a pump 75 in the middle of the return path 73.
  • the control unit 9 opens the on-off valve 74, operates the pump 75, and pumps the processing liquid 3.
  • the control unit 9 stops the reflux of the processing liquid 3 from the recovery tank 72 to the supply tank 61, the control unit 9 closes the on-off valve 74 and stops the pump 75.
  • the treatment liquid 3 is supplied from the supply tank 61 to the liquid treatment unit 5, is supplied to the substrate 2 by the liquid treatment unit 5, increases the concentration of the elution component from the substrate 2, and then is collected in the recovery tank 72. , It is returned to the supply tank 61 again. Therefore, as the number of processed substrates 2 increases, the eluted components from the substrate 2 accumulate in the processing solution 3, and the concentration of the eluted components in the processing solution 3 increases.
  • the liquid preparation unit 6 includes a discharge path 76 for discharging the treatment liquid 3 stored in the recovery tank 72 to the outside of the substrate processing device 1.
  • the treatment liquid 3 having an excessively high concentration of the eluted component can be discharged from the recovery tank 72 to the outside of the substrate processing device 1 via the discharge passage 76.
  • the liquid preparation unit 6 includes, for example, an on-off valve 77 and a discharge source 78 in the middle of the discharge path 76.
  • the discharge source 78 is an ejector or a pump.
  • the control unit 9 opens the on-off valve 77, operates the discharge source 78, and pumps the processing liquid 3.
  • the control unit 9 stops the discharge of the processing liquid 3 from the recovery tank 72 to the outside of the substrate processing device 1 the on-off valve 77 is closed and the discharge source 78 is stopped.
  • the control unit 9 is, for example, a computer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 91 and a storage medium 92 such as a memory.
  • the storage medium 92 stores programs that control various processes executed by the substrate processing device 1.
  • the control unit 9 controls the operation of the substrate processing device 1 by causing the CPU 91 to execute the program stored in the storage medium 92.
  • the control unit 9 includes an input interface 93 and an output interface 94.
  • the control unit 9 receives a signal from the outside through the input interface 93 and transmits the signal to the outside through the output interface 94.
  • the above program is stored in, for example, a computer-readable storage medium, and is installed from the storage medium in the storage medium 92 of the control unit 9.
  • Examples of the storage medium that can be read by a computer include a hard disk (HD), a flexible disk (FD), a compact disk (CD), a magnet optical desk (MO), and a memory card.
  • the program may be downloaded from the server via the Internet and installed on the storage medium 92 of the control unit 9.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing method of the substrate according to the embodiment.
  • the process shown in FIG. 5 is performed under the control of the control unit 9.
  • a transfer device (not shown) carries the substrate 2 into the liquid treatment unit 5 (S101).
  • the substrate holding unit 51 receives the substrate 2 from the transfer device and holds the substrate 2 horizontally. After that, the transport device exits to the outside of the liquid treatment unit 5.
  • the liquid supply unit 52 supplies the DHF to the substrate 2 held by the substrate holding unit 51, and processes the substrate 2 by the DHF (S102).
  • the DHF is discharged from the third nozzle 528, is supplied to the center of the substrate 2 that rotates together with the substrate holding portion 51, and is wetted and spread over the entire substrate 2 by centrifugal force. After that, the liquid supply unit 52 stops the supply of DHF to the substrate 2.
  • the liquid supply unit 52 supplies the rinse liquid to the substrate 2 held by the substrate holding unit 51, and rinses the DHF remaining on the substrate 2 with the rinse liquid (S103).
  • the rinse liquid is discharged from the second nozzle 527, is supplied to the center of the substrate 2 that rotates together with the substrate holding portion 51, and is wetted and spread over the entire substrate 2 by centrifugal force, and is replaced with DHF.
  • the liquid supply unit 52 stops the supply of the rinse liquid to the substrate 2.
  • the liquid supply unit 52 supplies the processing liquid 3 to the substrate 2 held in the substrate holding unit 51, and treats the substrate 2 with the phosphoric acid contained in the processing liquid 3 (S104).
  • the treatment liquid 3 is discharged from the first nozzle 521 and is supplied as a whole to the substrate 2 rotating at a low speed together with the substrate holding portion 51.
  • the treatment liquid 3 enters the opening 25 of the laminated film 24 and etches the silicon nitride film 23 in the in-plane direction thereof.
  • the control unit 9 controls the liquid supply unit 52 and the drive unit 53 so that the vertical flow velocity V1 becomes faster than the horizontal flow velocity V2 while the processing liquid 3 is supplied to the substrate 2.
  • the supply speed and the rotation speed of the substrate holding portion 51 are set. By reducing the rotation speed of the substrate holding portion 51, the centrifugal force can be reduced and the horizontal flow velocity V2 can be slowed down. After that, the liquid supply unit 52 stops the supply of the processing liquid 3 to the substrate 2.
  • the liquid supply unit 52 supplies the rinse liquid to the substrate 2 held by the substrate holding unit 51, and the treatment liquid 3 remaining on the substrate 2 is washed away with the rinse liquid (S105).
  • the rinse liquid is discharged from the second nozzle 527, is supplied to the center of the substrate 2 that rotates together with the substrate holding portion 51, and is wetted and spread over the entire substrate 2 by centrifugal force, and is replaced with the treatment liquid 3.
  • the liquid supply unit 52 stops the supply of the rinse liquid to the substrate 2.
  • the liquid supply unit 52 supplies SC1 to the substrate 2 held by the substrate holding unit 51, and the substrate 2 is processed by the SC1 (S106).
  • the SC1 is discharged from the third nozzle 528, is supplied to the center of the substrate 2 that rotates together with the substrate holding portion 51, and is wetted and spread over the entire substrate 2 by centrifugal force. After that, the liquid supply unit 52 stops the supply of SC1 to the substrate 2.
  • the liquid supply unit 52 supplies the rinse liquid to the substrate 2 held by the substrate holding unit 51, and rinses the SC1 remaining on the substrate 2 with the rinse liquid (S107).
  • the rinse liquid is discharged from the second nozzle 527, is supplied to the center of the substrate 2 that rotates together with the substrate holding portion 51, is wetted and spread over the entire substrate 2 by centrifugal force, and is replaced with SC1.
  • the liquid supply unit 52 stops the supply of the rinse liquid to the substrate 2.
  • the liquid supply unit 52 rotates the substrate 2 together with the substrate holding unit 51 at high speed, blows off the rinse liquid remaining on the substrate 2 by centrifugal force, and dries the substrate 2 (S108). After that, the liquid supply unit 52 stops the rotation of the substrate holding unit 51.
  • the transport device receives the substrate 2 from the substrate holding unit 51 and carries the substrate 2 out of the liquid processing unit 5 (S109).
  • the drying of the substrate 2 (S108) is spin drying in the present embodiment, but may be IPA drying, supercritical drying, or the like. Further, the drying of the substrate 2 (S108) may be performed after the unloading of the substrate 2 (S109).
  • the treatment liquid 3 is supplied from the supply tank 61 to the liquid treatment unit 5, supplied to the substrate 2 by the liquid treatment unit 5, increases the concentration of the elution component from the substrate 2, and then the recovery tank. It is collected in 72 and returned to the supply tank 61 again. Therefore, as the number of processed substrates 2 increases, the eluted components from the substrate 2 accumulate in the processing solution 3, and the concentration of the eluted components in the processing solution 3 increases. Therefore, the control unit 9 adjusts the concentration of the eluted component in the treatment liquid 3.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the concentration adjustment of the eluted component according to one embodiment.
  • the operation shown in FIG. 6 is performed, for example, periodically under the control of the control unit 9.
  • the first concentration meter 68 measures the concentration of the eluted component in the treatment liquid 3 (S201).
  • the elution component is, for example, silicon.
  • control unit 9 checks whether the elution component concentration measurement value C1 exceeds the set value C1 0 (S202).
  • Set value C1 0 may be set for each pattern 27 of the substrate 2.
  • the control unit 9 of this End the process measures the liquid level height in the recovery tank 72 with the liquid level meter 721 before the end of the current process, and controls the liquid preparation unit 6 when the measured value exceeds the upper limit value. Then, the treatment liquid 3 may be refluxed from the recovery tank 72 to the supply tank 61. The amount of reflux may be the entire amount in the recovery tank 72 or a part of the recovery tank 72.
  • the treatment liquid 3 is discharged (S203).
  • the amount to be discharged may be all in the recovery tank 72 or a part in the recovery tank 72.
  • the treatment liquid 3 in the recovery tank 72 has a higher elution component concentration than the treatment liquid 3 in the supply tank 61. As described above, the treatment liquid 3 is supplied from the supply tank 61 to the liquid treatment unit 5, supplied to the substrate 2 by the liquid treatment unit 5, increases the concentration of the elution component from the substrate 2, and then is supplied to the recovery tank 72. This is because it will be collected.
  • control unit 9 controls the liquid producing unit 6, when the measurement value C1 exceeds the set value C1 0 (S202, YES), rather than the treatment liquid 3 in the supply tank 61, recovery
  • the processing liquid 3 in the tank 72 is discharged to the outside of the substrate processing apparatus 1.
  • the amount to be discharged may be the entire amount in the collection tank 72 or a part of the collection tank 72. In the latter case, at least a part of the rest in the recovery tank 72 may be refluxed to the supply tank 61.
  • control unit 9 controls the liquid preparation unit 6 to supply the processing liquid 3 from the first feeder 62 to the supply tank 61 (S204).
  • concentration of the eluted component in the treatment liquid 3 for replenishing may be lower than the set value C1 0, may be, for example, zero.
  • control of adjusting the concentration of the eluted component is not limited to the control shown in FIG.
  • the control unit 9 so that the deviation between the set values C1 0 and the measured value C1 becomes zero, and discharge of the treatment liquid 3 on the outside of the substrate processing apparatus 1 from the recovery tank 72, the first feeder 62 Feedback control may be performed for replenishing the processing liquid 3 to the supply tank 61.
  • the control unit 9 controls the liquid producing unit 6, and discharge of the treatment liquid 3 (S203), supply of treatment liquid 3 (S204).
  • control unit 9 counts the number of processed sheets of the substrate 2 instead of measuring the concentration of the eluted component by the first concentration meter 68, and when the number of processed sheets exceeds the set number, the processing liquid 3 is discharged (S203). And replenishment of the treatment liquid 3 (S204) may be carried out.
  • the measurement value C1 is to exceed the set value C1 0, is set set number.
  • Table 1 shows the processing conditions of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
  • the substrate 2 was treated under the same processing conditions except that the rotation speed of the substrate 2 was changed. Specifically, the substrate 2 having a radius of 25 mm was rotated, and the phosphoric acid aqueous solution was supplied from one discharge port arranged directly above the center of the substrate 2. As the substrate 2, a silicon oxide film 22 and a silicon nitride film 23 were alternately and repeatedly laminated on a silicon wafer 21 to form an opening 25 penetrating the laminated film 24 in the thickness direction. The supply amount of the phosphoric acid aqueous solution was 1 L / min, and the treatment time was 40 minutes.
  • the circumferential flow velocity V2A and the radial flow velocity V2B were determined at a position 15 mm away from the center of rotation of the substrate 2 by the VOF method.
  • the vertical flow velocity V1 was determined as a value obtained by dividing the flow rate of the phosphoric acid aqueous solution discharged from the discharge port by the area of the discharge port.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing a state of the substrate according to the first embodiment after processing.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing a state of the substrate according to the second embodiment after processing.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view showing a state of the substrate according to Comparative Example 1 after processing.
  • the vertical flow velocity V1 was faster than the horizontal flow velocity V2, so that the amount of precipitate 28 precipitated from the phosphoric acid aqueous solution was smaller than that of Comparative Example 1, and the precipitates. There was less obstruction of pattern 27 by 28.
  • the first nozzle 521 shown in FIG. 1 or the like discharges the processing liquid 3 vertically downward, but the processing liquid 3 may be discharged diagonally. If the horizontal component of the discharge direction of the treatment liquid 3 is directed to the rotation direction of the substrate 2, the horizontal flow velocity V2 (particularly the circumferential flow velocity V2A) of the treatment liquid 3 on the substrate 2 can be slowed down.
  • the treatment liquid 3 of the above embodiment is an aqueous phosphoric acid solution, the first component is silicon, the second component is phosphoric acid, and the third component is water.
  • the techniques of the present disclosure are other than the aqueous phosphoric acid solution. It can also be applied to treatment liquids.
  • the treatment liquid 3 may be any as long as it etches the substrate 2, and may be, for example, aqueous ammonia. Further, an organic solvent may be used instead of water.
  • the substrate 2 of the above embodiment includes a silicon wafer 21, a silicon oxide film 22, and a silicon nitride film 23, but the configuration of the substrate 2 is not particularly limited.
  • the substrate 2 may include a silicon carbide substrate, a gallium oxide substrate, a gallium nitride substrate, a sapphire substrate, a glass substrate, or the like instead of the silicon wafer 21.
  • Substrate processing device 2 Substrate 3 Processing liquid 5 Liquid processing unit 51 Substrate holding unit 52 Liquid supply unit 6 Liquid preparation unit 9 Control unit

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Abstract

基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された状態の前記基板に対して上方から処理液を供給する液供給部と、を含む液処理部と、前記液処理部で使用する処理液を作製する液作製部と、前記液供給部及び前記液作製部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記液供給部を制御して、前記液供給部から前記基板に向う前記処理液の鉛直方向流速が、前記基板の上面に沿って流れる前記処理液の水平方向流速よりも速くなるような前記処理液の供給速度とする、基板処理装置。

Description

基板処理装置、及び基板処理方法
 本開示は、基板処理装置、及び基板処理方法に関する。
 例えば、処理時間が長く必要なプロセスの場合、特許文献1に記載されるような基板処理装置が用いられる。この基板処理装置は、基板を処理するための処理液を貯留する処理液貯留部を有する。処理液貯留部は処理液を貯留する処理槽を有し、処理槽に貯留された処理液に基板が所定時間浸漬される。基板は処理槽の内部に鉛直に保持され、処理液は基板の表面に沿って鉛直に流れる。
日本国特開2016-143684号公報
 本開示は、基板を浸漬させず、水平な基板の上面に処理液を供給し、供給した処理液を基板の上面に沿って流す場合に、処理液の置換性を向上でき、基板から処理液に溶出する溶出成分の濃度勾配を低減できる、技術を提供する。
 本開示の一態様に係る基板処理装置は、
 基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された状態の前記基板に対して上方から処理液を供給する液供給部と、を含む液処理部と、
 前記液処理部で使用する処理液を作製する液作製部と、
 前記液供給部及び前記液作製部を制御する制御部と、を有し、
 前記制御部は、前記液供給部を制御して、前記液供給部から前記基板に向う前記処理液の鉛直方向流速が、前記基板の上面に沿って流れる前記処理液の水平方向流速よりも速くなるような前記処理液の供給速度とする。
 本開示の一態様によれば、基板を浸漬させず、水平な基板の上面に処理液を供給し、供給した処理液を基板の上面に沿って流す場合に、処理液の置換性を向上でき、基板から処理液に溶出する溶出成分の濃度勾配を低減できる。
図1は、一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。 図2Aは、一実施形態に係る基板の処理開始直前の状態を示す断面図である。 図2Bは、一実施形態に係る基板の処理完了直前の状態を示す断面図である。 図3は、一実施形態に係るノズルを下方から見た図である。 図4は、変形例に係るノズルを下方から見た図である。 図5は、一実施形態に係る基板の処理方法を示すフローチャートである。 図6は、一実施形態に係る溶出成分の濃度調整を示すフローチャートである。 図7Aは、実施例1に係る基板の処理後の状態を示す断面図である。 図7Bは、実施例2に係る基板の処理後の状態を示す断面図である。 図7Cは、比較例1に係る基板の処理後の状態を示す断面図である。
 以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。
 図1は、一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。図2Aは、一実施形態に係る基板の処理開始直前の状態を示す断面図である。図2Bは、一実施形態に係る基板の処理完了直前の状態を示す断面図である。
 基板処理装置1は、基板2を処理液3で処理する。基板2は、例えば図2Aに示すように、シリコンウエハ21と、シリコン酸化膜22と、シリコン窒化膜23とを含む。シリコン酸化膜22とシリコン窒化膜23とは、交互に繰り返し積層され、積層膜24を形成する。積層膜24とシリコンウエハ21との間には、不図示の導電膜などが形成される。積層膜24は、積層膜24を厚さ方向に貫通する開口部25を含む。
 処理液3は、リン酸を含むもの(例えばリン酸水溶液)であり、積層膜24の開口部25に入り込み、図2Bに示すようにシリコン酸化膜22及びシリコン窒化膜23のうちのシリコン窒化膜23を選択的にエッチングし、除去する。エッチングの選択比は、処理液3中のシリコン濃度などで決まる。シリコン濃度が高いほど、選択比が向上する。一方で、シリコン濃度が飽和濃度を超えてしまうと、シリカが析出してしまう。
 処理液3は、積層膜24の開口部25に入り込み、シリコン窒化膜23をその面内方向にエッチングする。面内方向とは、厚さ方向と直交する方向である。シリコン窒化膜23のエッチングが進むにつれ、積層膜24の内部でシリコンが溶出する。溶出したシリコンは、積層膜24の開口部25を通り、積層膜24の外部に拡散する。積層膜24の表面26からの深さが深いほど、また、開口部25からの距離が遠いほど、拡散の距離が長くなるので、シリコン濃度が高くなる。
 シリコン濃度は上記の通り場所によってばらつき、その最高値は基板2の処理液3によって処理されるパターン27で決まる。処理されるパターン27は、除去されるパターン、つまり、溶出したシリコンが拡散する通路のパターンである。パターン27は、3次元的なパターンである。
 基板2のパターン27は、積層膜24の積層数(つまり、シリコン酸化膜22の数とシリコン窒化膜23の数との合計数)を含む。積層膜24の積層数が多いほど、拡散の距離が長くなるので、シリコン濃度の最高値が高くなる。
 また、基板2のパターン27は、個々のシリコン窒化膜23の膜厚T、及び開口部25の幅Wを含む。個々のシリコン窒化膜23の膜厚Tが小さいほど、また、開口部25の幅Wが狭いほど、シリコンが拡散する通路の幅が狭くなるので、シリコン濃度の最高値が高くなる。
 基板処理装置1は、処理液3の置換性を向上し、処理液3中の溶出成分(例えばシリコン)の濃度勾配を低減し、溶出成分の析出を抑制するものである。以下、図1を再度参照して、基板処理装置1の構成について説明する。
 基板処理装置1は、液処理部5と、液作製部6と、制御部9とを有する。液処理部5は、基板2を処理液3で処理する。液作製部6は、液処理部5で使用する処理液3を作製する。制御部9は、液処理部5及び液作製部6を制御する。
 液処理部5は、枚葉式であって、基板2を水平に保持する基板保持部51と、基板保持部51に保持された状態の基板2に対して上方から処理液3を供給する液供給部52とを含む。基板保持部51は、基板2のパターン27が形成される面を上に向けて、基板2を水平に保持する。基板保持部51は、メカニカルチャック、真空チャック又は静電チャックである。
 液供給部52は、処理液3を吐出する第1ノズル521を含む。また、液供給部52は、液作製部6で作製された処理液3を第1ノズル521まで送る送液路522を含み、送液路522の途中に、例えば、第1開閉弁523と、流量計524と、流量制御器525と、第2開閉弁526とを更に含む。
 制御部9は、第1ノズル521から処理液3を吐出する時には、第1開閉弁523及び第2開閉弁526を開き、流量計524の計測値が設定値になるように流量制御器525を制御する。第1ノズル521から基板2への処理液3の供給量は、流量計524の計測値に等しい。一方、制御部9は、第1ノズル521からの処理液3の吐出を停止する時には、第1開閉弁523及び第2開閉弁526を閉じる。
 制御部9は、図2Bに示すように、液供給部52を制御して、液供給部52の第1ノズル521から基板2に向う処理液3の鉛直方向流速V1が、基板2の上面に沿って流れる処理液3の水平方向流速V2よりも速くなるような処理液3の供給速度とする。鉛直方向流速V1及び水平方向流速V2は、基板2に固定された座標系で計測され、例えば基板2が回転する場合、基板2と共に回転する座標系で計測される。
 鉛直方向流速V1は、第1ノズル521の吐出口直下のもので代表でき、吐出口から吐出される処理液3の流量(m/秒)、及び吐出口の面積(m)などから求められる。吐出口の数が複数である場合、処理液3の流量は合計流量であって且つ吐出口の面積は合計面積である。
 水平方向流速V2は、例えばVOF(Volume Of Fluid)法などのコンピュータシミュレーション解析、又はカメラで撮像した画像の画像解析などによって計測される。水平方向流速V2は、第1ノズル521から吐出される処理液3の流量、基板2の回転数、基板2の回転中心からの距離などで決まる。
 水平方向流速V2は、周方向流速V2Aと、径方向流速V2Bとに分解できる。基板2が回転する場合、周方向流速V2Aが支配的であるので、水平方向流速V2として周方向流速V2Aのみを簡易的に用いることも可能である。
 基板2が回転する場合、周方向流速V2Aは基板2の回転中心からの距離に依存し、基板2の回転中心からの距離が大きくなるほど、周方向流速V2Aが速くなる。それゆえ、基板2の外周にて鉛直方向流速V1が周方向流速V2Aよりも速ければ、基板2の全体にて鉛直方向流速V1が周方向流速V2Aよりも速くなる。
 従って、基板2の上面のうちのパターン27が形成される領域の外周にて、鉛直方向流速V1が水平方向流速V2よりも速ければよい。なお、パターン27のエッチングが必要な領域においてV1がV2よりも速ければよく、必ずしもパターン27の形成されない基板2の上面の外周において、V1がV2よりも速いことを要するものではない。
 本実施形態によれば、鉛直方向流速V1が水平方向流速V2よりも速いので、例えば積層膜24の開口部25の真上から処理液3を供給する時に、開口部25の内部に流れ込む処理液3の流量が、開口部25の内部に流れ込むことなく積層膜24の表面26に沿って流れる処理液3の流量よりも多い。
 ところで、特許文献1によれば、上記の通り、基板2は処理槽の内部に鉛直に保持され、処理液3は基板2の表面に沿って鉛直に流れる。この場合、鉛直方向流速V1を速くしても、開口部25は水平方向に延びるので、開口部25に流れ込む処理液3の量はほとんど変わらない。
 これに対し、本実施形態によれば、上記の通り、基板2は水平に保持され、且つ鉛直方向流速V1が水平方向流速V2よりも速いので、鉛直方向に延びる開口部25の内部に流れ込む処理液3の流量が多い。その結果、基板2のパターン27内部における処理液3の置換性を向上でき、基板2から処理液3に溶出する溶出成分の過度な濃度上昇を低減できる。従って、溶出成分の最高値を低減でき、溶出成分の析出を抑制できる。
 図3は、一実施形態に係るノズルを下方から見た図である。図3に示すように、第1ノズル521は、処理液3の吐出口521aが二次元的に分散配置されたシャワーヘッドノズルであってよい。シャワーヘッドノズルは、複数の吐出口521aから基板2に、シャワー状の処理液3を吐出する。
 シャワーヘッドノズルは、基板2の上面の多点に処理液3を供給するので、基板2の上面の多点で、基板2のパターン27内部における処理液3の置換性を向上でき、基板2から処理液3に溶出する溶出成分の過度な濃度上昇を低減できる。従って、基板2の上面の多点で、溶出成分の最高値を低減でき、溶出成分の析出を抑制できる。
 シャワーヘッドノズルの下面のうち、円形状の領域Aに複数の吐出口521aが二次元的に分散配置される。領域Aの直径が基板2の直径よりも小さければ、基板2に当たることなく、基板2の外を流れ落ちる無駄な処理液3の使用を防止でき、処理液3の使用量を低減できる。領域Aの直径は、例えば、基板2の直径の90%以上100%未満である。
 図4は、変形例に係るノズルを下方から見た図である。図4に示すように、第1ノズル521は、処理液3の吐出口521aが一列に並んで配置されるバーノズルであってよい。バーノズルは基板2の直径に沿って配置され、基板2の直径に沿って処理液3の供給点が配置される。なお、バーノズルに形成される吐出口521aの列の数は、一つには限定されず、複数であってもよい。
 バーノズルは、回転する基板2の上面の多点に処理液3を供給するので、基板2の上面の多点で、基板2のパターン27内部における処理液3の置換性を向上でき、基板2から処理液3に溶出する溶出成分の過度な濃度上昇を低減できる。従って、基板2の上面の多点で、溶出成分の最高値を低減でき、溶出成分の析出を抑制できる。
 バーノズルの下面のうち、棒状の領域Aに複数の吐出口521aが一列又は複数列に並んで配置される。領域Aの長さが基板2の直径よりも小さければ、基板2に当たることなく、基板2の外を流れ落ちる無駄な処理液3の使用を防止でき、処理液3の使用量を低減できる。領域Aの長さは、例えば、基板2の直径の90%以上100%未満である。
 図1に示すように、液供給部52は、第1ノズル521とは別に、DIW(Deionized Water)などのリンス液を吐出する第2ノズル527を有してもよい。第2ノズル527は、第1ノズル521と同様にシャワーヘッドノズルであってもよいが、通常のノズルであってよく、つまり、基板2の上面の一点にリンス液を供給するものであってよい。第1ノズル521が基板2に処理液3を供給する間、第2ノズル527は基板2の径方向外方の待機位置にて待機する。その後、第1ノズル521が基板2の径方向外方の待機位置に移動すると、第2ノズル527が基板2の中心の真上の位置に移動し、リンス液を基板2に供給し、基板2に残る処理液3を洗い流す。第1ノズル521が処理液3とリンス液との両方を吐出する場合とは異なり、第1ノズル521の内部にて液置換が不要であり、その液置換にかかる待ち時間が不要になる。
 また、液供給部52は、第1ノズル521とは別に、処理液3以外の薬液を吐出する第3ノズル528を有してもよい。第3ノズル528は、第1ノズル521と同様にシャワーヘッドノズルであってもよいが、第2ノズル527と同様に通常のノズルであってよく、つまり、基板2の上面の一点に薬液を供給するものであってよい。処理液3がリン酸水溶液である場合、処理液3以外の薬液として、例えば、DHF(希フッ酸)、SC1(過酸化水素及び水酸化アンモニウムを含む水溶液)、並びにSC2(過酸化水素及び塩酸を含む水溶液)などから選ばれる1つ以上が使用される。複数の薬液が使用される場合、薬液毎に第3ノズル528が用意されてもよい。
 液処理部5は、基板2の上面における処理液3の供給点が経時的に変位するように、基板保持部51の回転及び移動、並びに液供給部52の回転及び移動のうちの少なくとも1つの動きを行う駆動部53を更に含む。供給点は、吐出口521aをその吐出方向に延長した延長線と、基板2の上面との交点である。
 駆動部53は、モータであって、例えば基板保持部51の回転のみを行う。その回転中心は基板2の中心を通るように配置される。基板保持部51と共に基板2が回転するので、基板2の上面における処理液3の供給点が経時的に変位する。
 駆動部53は、本実施形態では基板保持部51の回転のみを行うが、上記の通り、基板保持部51の回転及び移動、並びに液供給部52の回転及び移動のうちの少なくとも1つの動きを行えばよい。基板2の上面における処理液3の供給点が経時的に変位すればよい。
 基板2の上面における処理液3の供給点が経時的に変位すれば、基板2の上面のより多くの点で、基板2のパターン27内部における処理液3の置換性を向上でき、基板2から処理液3に溶出する溶出成分の過度な濃度上昇を低減できる。従って、基板2の上面のより多くの点で、溶出成分の最高値を低減でき、溶出成分の析出を抑制できる。
 ところで、駆動部53が基板保持部51の回転を行う場合、基板保持部51と共に基板2が回転するので、基板2の上面に形成される処理液3の液膜に遠心力が作用する。遠心力は、水平方向流速V2を増大させてしまう。このように、駆動部53によって行われる動作によって、水平方向流速V2を増大させてしまうことがある。
 そこで、制御部9は、液供給部52と駆動部53とを制御して、鉛直方向流速V1が水平方向流速V2よりも速くなるような処理液3の供給速度と動きの速さとにする。動きは、上記の通り、基板保持部51の回転及び移動、並びに液供給部52の回転及び移動のうちの少なくとも1つである。例えば、制御部9は、基板保持部51の回転数を小さくすれば、水平方向流速V2を遅くできる。
 駆動部53は、水平方向流速V2の増大を抑制すべく、基板保持部51を停止した状態で、液供給部52の回転及び移動のうちの少なくとも1つの動きを行ってもよい。駆動部53によって行う動作のうち、液供給部52の回転及び移動は、基板保持部51の回転及び移動に比べて、水平方向流速V2をほとんど増大させない。例えば、液供給部52の回転が行われても、基板保持部51の回転が行われなければ、基板2の上面に形成される処理液3の液膜に遠心力は作用しないからである。
 なお、基板2を処理液3で処理する間、基板保持部51の回転及び移動、並びに液供給部52の回転及び移動の全てが実施されなくてもよい。この場合、基板2の上面における処理液3の供給点が経時的に変位しない反面、鉛直方向流速V1を水平方向流速V2よりも確実に速くできる。
 なお、基板2を処理液3で処理する間、基板保持部51の回転及び移動、並びに液供給部52の回転及び移動の全てが実施されなくても、処理液3は基板2の上面に沿って流れ、基板2の外周からこぼれ落ちる。新しい処理液3が基板2の上面に供給されると、基板2の上面に元々存在する処理液3が押し出されるからである。
 液処理部5は、液供給部52から基板2に供給された処理液3を回収する回収部54を更に含む。回収部54は、例えば、基板保持部51で保持された状態の基板2を収容するカップ541を有する。カップ541は、基板2からこぼれ落ちる処理液3を、カップ541の内部に回収する。
 カップ541は、円筒部542と、底蓋部543と、傾斜部544とを含む。円筒部542は、基板2の直径よりも大きい内径を有し、鉛直に配置される。底蓋部543は、円筒部542の下端の開口を塞ぐ。傾斜部544は、円筒部542の上端全周に亘って形成され、円筒部542の径方向内側に向うほど上方に傾斜する。
 回収部54は、カップ541の底蓋部543に、排液管545と、排気管546とを有する。排液管545は、カップ541の内部から液処理部5の外部に、処理液3を排出する。また、排気管546は、カップ541の内部から液処理部5の外部に、気体を排出する。
 液作製部6は、上記の通り、液処理部5で使用する処理液3を作製するものである。液作製部6は、例えば、供給タンク61と、第1供給器62と、循環路63と、送液路64とを含む。供給タンク61は、処理液3を貯留する。第1供給器62は、供給タンク61に対して処理液3を供給する。循環路63は、供給タンク61から取り出した処理液3を供給タンク61に戻す。送液路64は、循環路63の途中から分岐し、液処理部5の送液路522につながり、その送液路522に処理液3を送る。
 なお、液処理部5は、図1では1つであるが、複数であってもよい。この場合、液作製部6は、複数の液処理部5で使用される処理液3を作製する。液処理部5ごとに供給タンク61等が設けられる場合に比べて、供給タンク61等の数を低減でき、基板処理装置1を小型化できる。
 第1供給器62は、処理液3の供給源621と、供給源621から供給タンク61まで延びる配管622とを含む。また、第1供給器62は、配管622の途中に、例えば、流量計623と、流量制御器624と、開閉弁625とを更に含む。
 制御部9は、供給源621から供給タンク61に処理液3を供給する時には、開閉弁625を開き、流量計623の計測値が設定値になるように流量制御器624を制御する。供給源621から供給タンク61への処理液3の供給量は、流量計623の計測値に等しい。一方、制御部9は、供給源621から供給タンク61への処理液3の供給を停止する時には、開閉弁625を閉じる。
 また、液作製部6は、循環路63の途中に、例えば、ポンプ65と、フィルター66と、加熱器67とを含む。ポンプ65は、循環路63に沿って処理液3を圧送し、また、循環路63の途中から液処理部5に処理液3を圧送する。フィルター66は、処理液3中に含まれるパーティクルを捕集する。加熱器67は、処理液3を所望の温度に加熱する。
 処理液3がリン酸水溶液である場合、加熱器67はリン酸水溶液を沸点又は沸点よりも僅かに低い温度に加熱する。処理液3は、加熱器67によって所望の温度に加熱されたうえで、液処理部5に供給される。
 液作製部6は、循環路63の途中に第1濃度計68を更に含む。第1濃度計68は、処理液3中の第1成分の濃度を計測する。第1成分は、基板2から処理液3に溶出する溶出成分であり、例えばシリコンである。第1濃度計68は、循環路63の途中に設けられるので、液処理部5に対して供給する直前の、処理液3のシリコン濃度を計測できる。
 液作製部6は、循環路63の途中に第2濃度計69を更に含む。第2濃度計69は、処理液3中の第2成分の濃度を計測する。第2成分は、基板2をエッチングするエッチング成分であり、例えばリン酸である。第2濃度計69は、循環路63の途中に設けられるので、液処理部5に対して供給する直前の、処理液3のリン酸濃度を計測できる。
 ところで、処理液3は、第2成分よりも低い沸点の第3成分を含む。第3成分は、例えば水である。水の沸点はリン酸の沸点よりも低く、処理液3は加熱器67によって加熱されるので、時間の経過と共に、処理液3中の水濃度が下がり、処理液3中のリン酸濃度が上がる。
 そこで、液作製部6は、第1供給器62の他に、第2供給器71を含む。第2供給器71は、供給タンク61に対して第3成分である水を供給し、処理液3中の第2成分であるリン酸濃度を所望の値に維持する。制御部9は、リン酸濃度の計測値が設定値になるように、第2供給器71から供給タンク61に対して水を供給する。
 第2供給器71は、水の供給源711と、供給源711から供給タンク61まで延びる配管712とを含む。また、第2供給器71は、配管712の途中に、例えば、流量計713と、流量制御器714と、開閉弁715とを含む。
 制御部9は、供給源711から供給タンク61に水を供給する時には、開閉弁715を開き、流量計713の計測値が設定値になるように流量制御器714を制御する。供給源711から供給タンク61への水の供給量は、流量計713の計測値に等しい。一方、制御部9は、供給源711から供給タンク61への水の供給を停止する時には、開閉弁715を閉じる。
 液作製部6は、液処理部5の回収部54から送られる処理液3を貯留する回収タンク72を含む。回収タンク72は、例えば排液管545を介してカップ541と接続されており、カップ541から送られる処理液3を貯留する。
 液作製部6は、回収タンク72に貯留した処理液3を供給タンク61に戻す還流路73を含む。回収タンク72に貯留した処理液3を、還流路73を介して供給タンク61に還流でき、処理液3の廃棄量を低減できる。
 液作製部6は、還流路73の途中に、例えば開閉弁74とポンプ75とを含む。制御部9は、回収タンク72から供給タンク61に処理液3を還流する時には、開閉弁74を開き、ポンプ75を作動させ、処理液3を圧送する。一方、制御部9は、回収タンク72から供給タンク61への処理液3の還流を停止する時には、開閉弁74を閉じ、ポンプ75を停止させる。
 ところで、処理液3は、供給タンク61から液処理部5に供給され、液処理部5にて基板2に供給され、基板2からの溶出成分の濃度を増やした後、回収タンク72に回収され、再び供給タンク61に戻される。従って、基板2の処理枚数が増えるにつれ、基板2からの溶出成分が処理液3に蓄積し、処理液3中の溶出成分の濃度が増える。
 そこで、液作製部6は、回収タンク72に貯留した処理液3を基板処理装置1の外部に排出する排出路76を含む。溶出成分の濃度の高過ぎる処理液3を、回収タンク72から排出路76を介して基板処理装置1の外部に排出できる。
 液作製部6は、排出路76の途中に、例えば開閉弁77と排出源78とを含む。排出源78は、エジェクタ又はポンプである。制御部9は、回収タンク72から基板処理装置1の外部に処理液3を排出する時には、開閉弁77を開き、排出源78を作動させ、処理液3を圧送する。一方、制御部9は、回収タンク72から基板処理装置1の外部への処理液3の排出を停止する時には、開閉弁77を閉じ、排出源78を停止させる。
 制御部9は、例えばコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)91と、メモリなどの記憶媒体92とを備える。記憶媒体92には、基板処理装置1において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部9は、記憶媒体92に記憶されたプログラムをCPU91に実行させることにより、基板処理装置1の動作を制御する。また、制御部9は、入力インターフェース93と、出力インターフェース94とを備える。制御部9は、入力インターフェース93で外部からの信号を受信し、出力インターフェース94で外部に信号を送信する。
 上記プログラムは、例えばコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体から制御部9の記憶媒体92にインストールされる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部9の記憶媒体92にインストールされてもよい。
 図5は、一実施形態に係る基板の処理方法を示すフローチャートである。図5に示す処理は、制御部9による制御下で実施される。先ず、不図示の搬送装置が、液処理部5の内部に基板2を搬入する(S101)。次いで、基板保持部51が、搬送装置から基板2を受け取り、基板2を水平に保持する。その後、搬送装置が液処理部5の外部に退出する。
 次いで、液供給部52が、基板保持部51に保持された状態の基板2に対してDHFを供給し、DHFによって基板2を処理する(S102)。DHFは、第3ノズル528から吐出され、基板保持部51と共に回転する基板2の中心に供給され、遠心力によって基板2の全体に濡れ広がる。その後、液供給部52は、基板2に対するDHFの供給を停止する。
 次いで、液供給部52が、基板保持部51に保持された状態の基板2に対してリンス液を供給し、基板2に残るDHFをリンス液によって洗い流す(S103)。リンス液は、第2ノズル527から吐出され、基板保持部51と共に回転する基板2の中心に供給され、遠心力によって基板2の全体に濡れ広がり、DHFと置換される。その後、液供給部52は、基板2に対するリンス液の供給を停止する。
 次いで、液供給部52が、基板保持部51に保持された状態の基板2に対して処理液3を供給し、処理液3に含まれるリン酸によって基板2を処理する(S104)。処理液3は、第1ノズル521から吐出され、基板保持部51と共に低速で回転する基板2に対して全体的に供給される。処理液3は、積層膜24の開口部25に入り込み、シリコン窒化膜23をその面内方向にエッチングする。
 制御部9は、液供給部52と駆動部53とを制御して、基板2に対して処理液3を供給する間、鉛直方向流速V1が水平方向流速V2よりも速くなるような処理液3の供給速度と、基板保持部51の回転数とにする。基板保持部51の回転数を小さくすれば、遠心力を小さくでき、水平方向流速V2を遅くできる。その後、液供給部52は、基板2に対する処理液3の供給を停止する。
 次いで、液供給部52が、基板保持部51に保持された状態の基板2に対してリンス液を供給し、基板2に残る処理液3をリンス液によって洗い流す(S105)。リンス液は、第2ノズル527から吐出され、基板保持部51と共に回転する基板2の中心に供給され、遠心力によって基板2の全体に濡れ広がり、処理液3と置換される。その後、液供給部52は、基板2に対するリンス液の供給を停止する。
 次いで、液供給部52が、基板保持部51に保持された状態の基板2に対してSC1を供給し、SC1によって基板2を処理する(S106)。SC1は、第3ノズル528から吐出され、基板保持部51と共に回転する基板2の中心に供給され、遠心力によって基板2の全体に濡れ広がる。その後、液供給部52は、基板2に対するSC1の供給を停止する。
 次いで、液供給部52が、基板保持部51に保持された状態の基板2に対してリンス液を供給し、基板2に残るSC1をリンス液によって洗い流す(S107)。リンス液は、第2ノズル527から吐出され、基板保持部51と共に回転する基板2の中心に供給され、遠心力によって基板2の全体に濡れ広がり、SC1と置換される。その後、液供給部52は、基板2に対するリンス液の供給を停止する。
 次いで、液供給部52が、基板保持部51と共に基板2を高速で回転し、基板2に残るリンス液を遠心力によって吹き飛ばし、基板2を乾燥する(S108)。その後、液供給部52は、基板保持部51の回転を停止する。
 最後に、搬送装置が、基板保持部51から基板2を受け取り、液処理部5の外部に基板2を搬出する(S109)。
 なお、基板2の乾燥(S108)は、本実施形態ではスピン乾燥であるが、IPA乾燥、又は超臨界乾燥などであってもよい。また、基板2の乾燥(S108)は、基板2の搬出(S109)の後に行われてもよい。
 ところで、上記の通り、処理液3は、供給タンク61から液処理部5に供給され、液処理部5にて基板2に供給され、基板2からの溶出成分の濃度を増やした後、回収タンク72に回収され、再び供給タンク61に戻される。従って、基板2の処理枚数が増えるにつれ、基板2からの溶出成分が処理液3に蓄積し、処理液3中の溶出成分の濃度が増える。そこで、制御部9は、処理液3中の溶出成分の濃度調整を行う。
 図6は、一実施形態に係る溶出成分の濃度調整を示すフローチャートである。図6に示す動作は、制御部9による制御下で例えば定期的に実施される。先ず、第1濃度計68が、処理液3中の溶出成分の濃度を計測する(S201)。溶出成分は、例えばシリコンである。
 次に、制御部9は、溶出成分濃度の計測値C1が設定値C1を超えたか否かをチェックする(S202)。設定値C1は、基板2を処理液3で処理する際に溶出成分が析出しないように、予め実験等で設定される。設定値C1は、基板2のパターン27毎に設定されてよい。
 計測値C1が設定値C1以下である場合(S202、NO)、基板2を処理液3で処理する際に溶出成分が析出しない程度に溶出成分の濃度が低いので、制御部9は今回の処理を終了する。なお、制御部9は、今回の処理を終了する前に、回収タンク72内の液面高さを液面計721によって計測し、その計測値が上限値を超える場合、液作製部6を制御して回収タンク72から供給タンク61に処理液3を還流してよい。還流する量は、回収タンク72内の全てでもよいし、回収タンク72内の一部でもよい。
 一方、計測値C1が設定値C1を超える場合(S202、YES)、溶出成分の濃度が高過ぎるので、制御部9は液作製部6を制御して回収タンク72から基板処理装置1の外部に処理液3を排出する(S203)。排出する量は、回収タンク72内の全てでもよいし、回収タンク72内の一部でもよい。
 回収タンク72内の処理液3は、供給タンク61内の処理液3に比べて、高い溶出成分濃度を有する。上記の通り、処理液3は、供給タンク61から液処理部5に供給され、液処理部5にて基板2に供給され、基板2からの溶出成分の濃度を増やした後、回収タンク72に回収されるからである。
 本実施形態によれば、制御部9は、液作製部6を制御して、計測値C1が設定値C1を超える場合(S202、YES)、供給タンク61内の処理液3ではなく、回収タンク72内の処理液3を、基板処理装置1の外部に排出する。溶出成分の濃度が高い処理液3を排出することで、溶出成分の濃度調整のための処理液3の廃棄量を低減できる。
 なお、上記の通り、排出する量は、回収タンク72内の全てでもよいし、回収タンク72内の一部でもよい。後者の場合、回収タンク72内の残部のうちの、少なくとも一部が供給タンク61に還流されてもよい。
 次いで、制御部9は、液作製部6を制御して、第1供給器62から供給タンク61に処理液3を補給する(S204)。補給する処理液3中の溶出成分の濃度は、設定値C1よりも低ければよく、例えばゼロであってもよい。処理液3の補給(S204)によって、計測値C1が再び設定値C1以下になるので、基板2を処理液3で処理する際に溶出成分が析出するのを抑制できる。
 なお、溶出成分の濃度調整の制御は、図6に示す制御には限定されない。
 例えば、制御部9は、計測値C1と設定値C1との偏差がゼロになるように、回収タンク72から基板処理装置1の外部への処理液3の排出と、第1供給器62から供給タンク61への処理液3の補給とをフィードバック制御してもよい。この場合も、計測値C1が設定値C1を超える場合(S202、YES)、制御部9は、液作製部6を制御して、処理液3の排出(S203)と、処理液3の補給(S204)と実施する。
 また、制御部9は、第1濃度計68によって溶出成分の濃度を計測する代わりに、基板2の処理枚数をカウントし、その処理枚数が設定枚数を超えると、処理液3の排出(S203)と、処理液3の補給(S204)とを実施してもよい。処理枚数が設定枚数を超えると、計測値C1が設定値C1を超えるように、設定枚数が設定される。
 以下、実験データについて説明する。実施例1、2及び比較例1の処理条件を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
 実施例1、2及び比較例1では、基板2の回転数を変更した以外、同じ処理条件で基板2を処理した。具体的には、半径25mmの基板2を回転させると共に基板2の中心の真上に配置した一つの吐出口からリン酸水溶液を供給した。基板2として、シリコン酸化膜22とシリコン窒化膜23とをシリコンウエハ21の上に交互に繰り返し積層し、その積層膜24を厚さ方向に貫通する開口部25を形成したものを用いた。リン酸水溶液の供給量は1L/分であり、処理時間は40分であった。周方向流速V2A、及び径方向流速V2Bは、基板2の回転中心から15mm離れた位置でのものを、VOF法により求めた。鉛直方向流速V1は、吐出口から吐出されるリン酸水溶液の流量を、吐出口の面積で割った値として求めた。
 表1から明らかなように、実施例1、2及び比較例1において、水平方向流速V2のうち、周方向流速V2Aが支配的であった。また、実施例1、2では鉛直方向流速V1が水平方向流速V2に比べて速かったのに対し、比較例1では鉛直方向流速V1が水平方向流速V2に比べて遅かった。
 図7Aは、実施例1に係る基板の処理後の状態を示す断面図である。図7Bは、実施例2に係る基板の処理後の状態を示す断面図である。図7Cは、比較例1に係る基板の処理後の状態を示す断面図である。実施例1、2では、比較例1と異なり、鉛直方向流速V1が水平方向流速V2に比べて速かったので、比較例1に比べて、リン酸水溶液から析出する析出物28が少なく、析出物28によるパターン27の閉塞が少なかった。
 以上、本開示に係る基板処理装置及び基板処理方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
 例えば図1等に示す第1ノズル521は、鉛直下方に処理液3を吐出するが、斜めに処理液3を吐出してもよい。処理液3の吐出方向の水平方向成分を、基板2の回転方向に向ければ、基板2上での処理液3の水平方向流速V2(特に周方向流速V2A)を遅くできる。
 上記実施形態の処理液3はリン酸水溶液であり、第1成分がシリコンであり、第2成分がリン酸であり、第3成分が水であるが、本開示の技術はリン酸水溶液以外の処理液にも適用可能である。処理液3は、基板2をエッチングするものであればよく、例えばアンモニア水であってもよい。また、水の代わりに、有機溶媒が用いられてもよい。
 上記実施形態の基板2はシリコンウエハ21、シリコン酸化膜22及びシリコン窒化膜23を含むが、基板2の構成は特に限定されない。例えば、基板2は、シリコンウエハ21の代わりに、炭化珪素基板、酸化ガリウム基板、窒化ガリウム基板、サファイア基板、又はガラス基板などを含んでもよい。
 本出願は、2019年7月25日に日本国特許庁に出願した特願2019-137214号に基づく優先権を主張するものであり、特願2019-137214号の全内容を本出願に援用する。
1  基板処理装置
2  基板
3  処理液
5  液処理部
51 基板保持部
52 液供給部
6  液作製部
9  制御部

Claims (14)

  1.  基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された状態の前記基板に対して上方から処理液を供給する液供給部と、を含む液処理部と、
     前記液処理部で使用する処理液を作製する液作製部と、
     前記液供給部及び前記液作製部を制御する制御部と、を有し、
     前記制御部は、前記液供給部を制御して、前記液供給部から前記基板に向う前記処理液の鉛直方向流速が、前記基板の上面に沿って流れる前記処理液の水平方向流速よりも速くなるような前記処理液の供給速度とする、基板処理装置。
  2.  前記液処理部は、前記基板の上面における前記処理液の供給点が経時的に変位するように、前記基板保持部の回転及び移動、並びに前記液供給部のノズルの回転及び移動のうちの少なくとも1つの動きを行う駆動部を更に含み、
     前記制御部は、前記液供給部と前記駆動部とを制御して、前記液供給部から前記基板に向う前記処理液の鉛直方向流速が、前記基板の上面に沿って流れる前記処理液の水平方向流速よりも速くなるような前記処理液の供給速度と前記動きの速さとにする、請求項1に記載の基板処理装置。
  3.  前記液作製部は、前記処理液を貯留する供給タンクと、前記供給タンクに対して前記処理液を供給する供給器と、前記供給タンクから取り出した前記処理液を前記供給タンクに戻す循環路と、前記循環路の途中から前記液処理部の前記液供給部に前記処理液を送る送液路と、を含む、請求項1又は2に記載の基板処理装置。
  4.  前記液処理部は、前記基板に供給された前記処理液を回収する回収部を更に含み、
     前記液作製部は、前記回収部から送られる前記処理液を貯留する回収タンクと、前記回収タンクに貯留した前記処理液を前記供給タンクに戻す還流路と、前記回収タンクに貯留した前記処理液を基板処理装置の外部に排出する排出路と、を含む、請求項3に記載の基板処理装置。
  5.  前記液作製部は、前記基板から前記処理液に溶出する溶出成分の濃度を計測する濃度計を前記循環路に含み、
     前記制御部は、前記液作製部を制御して、前記溶出成分の濃度の計測値が設定値を超えると、前記回収タンクに貯留した前記処理液を基板処理装置の外部に排出する、請求項4に記載の基板処理装置。
  6.  前記制御部は、前記液作製部を制御して、前記溶出成分の濃度の計測値が前記設定値を超えると、前記溶出成分の濃度が前記設定値よりも低い前記処理液を前記供給器から前記供給タンクに供給する、請求項5に記載の基板処理装置。
  7.  前記液供給部は、前記処理液の吐出口が二次元的に分散配置されたシャワーヘッドノズルを有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  8.  前記液供給部は、前記処理液の吐出口が一列又は複数列で並ぶバーノズルを有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  9.  前記液処理部は複数であって、
     前記液作製部は、複数の前記液処理部のそれぞれの前記液供給部に対して、前記処理液を供給する、請求項1~8のいずれか1項に記載の基板処理装置。
  10.  基板を水平に保持することと、
     水平な前記基板に対して上方から処理液を供給し、前記基板を処理することと、を含み、
     前記基板の上方から前記基板に向う前記処理液の鉛直方向流速が、前記基板の上面に沿って流れる前記処理液の水平方向流速よりも速くなるような前記処理液の供給速度で、前記処理液を供給し、前記基板を処理する、基板処理方法。
  11.  前記基板の上面における前記処理液の供給点が経時的に変位するように、前記基板の回転及び移動、並びに前記基板に対して前記処理液を吐出するノズルの回転及び移動のうちの少なくとも1つの動きを行うこと、を更に含み、
     前記鉛直方向流速が前記水平方向流速よりも速くなるような前記処理液の供給量と前記動きの速さとで、前記基板を処理する、請求項10に記載の基板処理方法。
  12.  前記基板に対して前記処理液を吐出するノズルに向けて、供給タンクから前記処理液を送ることと、
     前記ノズルから吐出された前記処理液を、前記供給タンクに戻す前に、回収タンクに貯留することと、
     前記供給タンクから前記ノズルまでの前記処理液の流路の途中にて、前記基板から前記処理液に溶出する溶出成分の濃度を計測することと、
     前記溶出成分の濃度の計測値が設定値を超えると、前記回収タンクに貯留した前記処理液を外部に排出することと、を含む、請求項10又は11に記載の基板処理方法。
  13.  前記溶出成分の濃度の計測値が前記設定値を超えると、前記溶出成分の濃度が前記設定値よりも低い前記処理液を前記供給タンクに供給することを、更に含む、請求項12に記載の基板処理方法。
  14.  前記基板は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを交互に含む積層膜を含み、
     前記積層膜は、前記積層膜を厚さ方向に貫通する開口部を有し、
     前記処理液は、前記シリコン酸化膜と前記シリコン窒化膜のうちの、前記シリコン窒化膜を選択的にエッチングする、請求項10~13のいずれか1項に記載の基板処理方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016032030A (ja) * 2014-07-29 2016-03-07 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
WO2016175233A1 (ja) * 2015-04-30 2016-11-03 東京エレクトロン株式会社 基板液処理方法および基板液処理装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016032030A (ja) * 2014-07-29 2016-03-07 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
WO2016175233A1 (ja) * 2015-04-30 2016-11-03 東京エレクトロン株式会社 基板液処理方法および基板液処理装置

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