CN117637531A - 基片处理装置和基片处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在使用含有磷酸水溶液的蚀刻液对基片进行蚀刻的技术中，能够削减蚀刻液的使用量的基片处理装置和基片处理方法。本发明的一个方式的基片处理装置包括基片处理部和控制部。基片处理部能够使用含有磷酸水溶液和硅酸化合物的处理液对在表面形成有硅氮化膜和硅氧化膜的1个或多个基片进行蚀刻处理。控制部用于对各部进行控制。另外，控制部具有修正部。修正部用于对处理液的磷酸浓度进行修正，以使得在从蚀刻处理开始到结束的期间，硅氮化膜相对于硅氧化膜的蚀刻选择比以规定的值保持一定。

Description

基片处理装置和基片处理方法
技术领域
本发明的实施方式涉及基片处理装置和基片处理方法。
背景技术
以往，已知有在基片处理系统中，通过使用含有磷酸水溶液的蚀刻液，选择性地对在基片上形成的硅氮化膜和硅氧化膜中的硅氮化膜进行蚀刻处理的技术(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4966223号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供一种在使用含有磷酸水溶液的蚀刻液对基片进行蚀刻的技术中，能够削减蚀刻液的使用量的技术。
用于解决技术问题的手段
本发明的一个方式的基片处理装置包括基片处理部和控制部。基片处理部能够使用含有磷酸水溶液和硅酸化合物的处理液对在表面形成有硅氮化膜(氮化硅膜)和硅氧化膜(氧化硅膜)的1个或多个基片进行蚀刻处理。控制部用于对各部进行控制。另外，所述控制部具有修正部。修正部用于对所述处理液的磷酸浓度进行修正，以使得在从所述蚀刻处理开始到结束的期间，硅氮化膜相对于硅氧化膜的蚀刻选择比以规定的值保持一定。
发明效果
采用本发明，在使用含有磷酸水溶液的蚀刻液对基片进行蚀刻的技术中，能够削减蚀刻液的使用量。
附图说明
图1是表示实施方式的基片处理系统的结构的概略框图。
图2是表示实施方式的蚀刻处理装置的结构的概略框图。
图3是表示实施方式的控制装置的结构的框图。
图4是表示多个磷酸浓度下的硅酸浓度与硅氧化膜的蚀刻速率的关系的一个例子的图。
图5是表示多个磷酸浓度下的硅酸浓度的上限值和下限值的示意图。
图6是表示多个磷酸浓度下的硅酸浓度与蚀刻选择比的关系的示意图。
图7是表示磷酸浓度与硅氮化膜的蚀刻速率的关系的一个例子的图。
图8是用于对由计算部计算出的蚀刻液的浓度相关曲线进行说明的图。
图9是表示由计算部计算出的硅酸化合物的浓度变化直线和磷酸的浓度变化曲线的一个例子的图。
图10是表示由计算部计算出的硅酸化合物的浓度变化直线和磷酸的浓度变化曲线的另一个例子的图。
图11是表示实施方式的蚀刻处理中的蚀刻液的磷酸浓度和蚀刻选择比的时间变化的一个例子的图。
图12是表示实施方式的基片处理系统执行的控制处理的流程的一个例子的流程图。
附图标记说明
1基片处理系统(基片处理装置的一个例子)，7控制装置，8存储部，8a蚀刻信息存储部，9控制部，9a获取部，9b计算部，9c判断部，9d修正部，9e设定部，61处理槽，110基片处理部，111内槽，112外槽，140气体供给部，W晶片(基片的一个例子)，L蚀刻液(处理液的一个例子)。
具体实施方式
下面，参照附图，对本申请所公开的基片处理装置和基片处理方法的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不受以下所示的实施方式限定。另外，需要注意的是，附图是示意性的，各要素的尺寸的关系、各要素的比例等有时与实际情况不同。而且，存在附图之间也包含彼此的尺寸的关系、比例不同的部分的情况。
以往，已知有在基片处理系统中，通过使用含有磷酸水溶液的蚀刻液，选择性地对在基片上形成的硅氮化膜和硅氧化膜中的硅氮化膜进行蚀刻处理的技术。在该现有技术中，例如，通过将多个基片集中浸渍在贮存于处理槽的蚀刻液中，能够对该多个基片一并进行蚀刻处理。
另一方面，在上述的现有技术中，为了使蚀刻液中包含的硅酸化合物的浓度(下面也称为“硅酸浓度”)一定，需要始终向处理槽供给低硅酸浓度的蚀刻液。因此，产生了在蚀刻处理中，蚀刻液的使用量增大的技术问题。
因此，为了克服上述的问题点，期待在使用含有磷酸水溶液的蚀刻液对基片进行蚀刻的技术中，实现能够削减蚀刻液的使用量的技术。
＜基片处理系统的结构＞
首先，参照图1对实施方式的基片处理系统1的结构进行说明。图1是表示实施方式的基片处理系统1的结构的概略框图。基片处理系统1是基片处理装置的一个例子。
如图1所示，实施方式的基片处理系统1包括承载器送入送出部2、批次形成部3、批次载置部4、批次输送部5、批次处理部6和控制装置7。
承载器送入送出部2包括承载器台20、承载器输送机构21、承载器存放件22、23和承载器载置台24。
承载器台20用于载置从外部输送的多个前开式晶片传送盒H。前开式晶片传送盒H是能够将多个(例如25块)晶片W以水平姿态上下排列地收纳的容器。承载器输送机构21能够在承载器台20、承载器存放件22、23和承载器载置台24之间进行前开式晶片传送盒H的输送。
由后述的基片输送机构30，从被载置在承载器载置台24上的前开式晶片传送盒H，将处理前的多个晶片W送出到批次处理部6。另外，由基片输送机构30将处理后的多个晶片W从批次处理部6送入到被载置在承载器载置台24上的前开式晶片传送盒H。
批次形成部3具有基片输送机构30，形成批次。批次由将被收纳在1个或多个前开式晶片传送盒H中的晶片W组合而同时进行处理的多个(例如50块)晶片W构成。形成1个批次的多个晶片W以彼此的板面相对的状态隔开一定的间隔排列。
基片输送机构30能够在被载置在承载器载置台24上的前开式晶片传送盒H与批次载置部4之间输送多个晶片W。
批次载置部4具有批次输送台40，能够暂时载置(待机)由批次输送部5在批次形成部3与批次处理部6之间输送的批次。批次输送台40具有：用于载置在批次形成部3形成的处理前的批次的送入侧载置台41；和用于载置由批次处理部6处理后的批次的送出侧载置台42。在送入侧载置台41和送出侧载置台42上，以立起姿态前后排列地载置1个批次量的多个晶片W。
批次输送部5具有批次输送机构50，能够在批次载置部4与批次处理部6之间、或者批次处理部6的内部进行批次的输送。批次输送机构50具有轨道51、移动体52和基片保持体53。
导轨51遍及批次载置部4和批次处理部6沿着X轴方向配置。移动体52构成为能够一边保持多个晶片W一边沿着轨道51移动。基片保持体53配置在移动体52上，能够保持以立起姿态前后排列的多个晶片W。
批次处理部6能够对1个批次量的多个晶片W一并进行蚀刻处理、清洗处理、干燥处理等。在批次处理部6中，2台蚀刻处理装置60、清洗处理装置70、清洗处理装置80和干燥处理装置90沿着轨道51排列配置。
蚀刻处理装置60能够对1个批次量的多个晶片W一并进行蚀刻处理。清洗处理装置70能够对1个批次量的多个晶片W一并进行清洗处理。清洗处理装置80用于进行基片保持体53的清洗处理。干燥处理装置90能够对1个批次量的多个晶片W一并进行干燥处理。另外，蚀刻处理装置60、清洗处理装置70、清洗处理装置80和干燥处理装置90的台数并不限于图1的例子。
蚀刻处理装置60包括蚀刻处理用的处理槽61、冲洗处理用的处理槽62、和基片升降机构63、64。
处理槽61能够收纳以立起姿态排列的1个批次量的晶片W，并能够贮存蚀刻处理用的药液(下面，也称为“蚀刻液”)。关于处理槽61的详细情况，将在后面进行说明。
在处理槽62中能够贮存冲洗处理用的处理液(去离子水等)。在基片升降机构63、64，能够以立起姿态前后排列地保持用于形成批次的多个晶片W。
蚀刻处理装置60利用基片升降机构63保持由批次输送部5输送的批次，并使其浸渍在处理槽61的蚀刻液L中来进行蚀刻处理。蚀刻处理例如进行1小时～3小时左右。
在处理槽61中进行了蚀刻处理的批次，由批次输送部5输送到处理槽62。然后，蚀刻处理装置60利用基片升降机构64保持被输送的批次，并使其浸渍在处理槽62的冲洗液中来进行冲洗处理。在处理槽62中进行了冲洗处理的批次，由批次输送部5输送到清洗处理装置70的处理槽71。
清洗处理装置70包括清洗用的处理槽71、冲洗处理用的处理槽72和基片升降机构73、74。在清洗用的处理槽71中能够贮存清洗用的药液(下面，也称为“清洗药液”)。清洗药液例如是SC1(氨、过氧化氢和水的混合液)等。
在冲洗处理用的处理槽72中能够贮存冲洗处理用的处理液(去离子水等)。在基片升降机构73、74，能够以立起姿态前后排列地保持1个批次量的多个晶片W。
清洗处理装置70利用基片升降机构73保持由批次输送部5输送的批次，并使其浸渍在处理槽71的清洗液中来进行清洗处理。
在处理槽71中进行了清洗处理的批次，由批次输送部5输送到处理槽72。然后，清洗处理装置70利用基片升降机构74保持被输送的批次，并使其浸渍在处理槽72的冲洗液中来进行冲洗处理。在处理槽72中进行了冲洗处理的批次，由批次输送部5输送到干燥处理装置90的处理槽91。
干燥处理装置90具有处理槽91和基片升降机构92。能够向处理槽91供给干燥处理用的处理气体。在基片升降机构92，能够以立起姿态前后排列地保持1个批次量的多个晶片W。
干燥处理装置90利用基片升降机构92保持由批次输送部5输送的批次，并使用被供给到处理槽91内的干燥处理用的处理气体进行干燥处理。在处理槽91中进行了干燥处理的批次，由批次输送部5输送到批次载置部4。
清洗处理装置80向批次输送机构50的基片保持体53供给清洗用的处理液，进而供给干燥气体，来进行基片保持体53的清洗处理。
控制装置7能够对基片处理系统1的各部(承载器送入送出部2、批次形成部3、批次载置部4、批次输送部5、批次处理部6等)的动作进行控制。控制装置7基于来自开关、各种传感器等的信号，对基片处理系统1的各部的动作进行控制。
控制装置7包括具有CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、输入输出端口等的微型计算机和各种电路。控制装置7例如通过读取并执行存储在存储部8(参照图3)中的程序来控制基片处理系统1的动作。关于该控制装置7的详细情况，将在后面进行说明。
＜蚀刻处理装置的结构＞
接下来，参照图2对实施晶片W的蚀刻处理的蚀刻处理装置60的结构进行说明。图2是表示实施方式的蚀刻处理装置60的结构的概略框图。
蚀刻处理装置60包括蚀刻液供给部100、DIW供给部105和基片处理部110。蚀刻液供给部100将蚀刻液L供给至基片处理部110。蚀刻液L是处理液的一个例子。
蚀刻液供给部100包括蚀刻液供给源101、蚀刻液供给路102和流量调节器103。
蚀刻液供给源101例如是贮存蚀刻液L的罐。实施方式的蚀刻液L包含磷酸(H3PO4)水溶液。另外，在本发明中，也将磷酸水溶液简称为“磷酸”。另外，实施方式的蚀刻液L也可以含有硅酸化合物(下面，也简称为“硅酸”)。
在实施方式的蚀刻液L中，硅酸化合物例如可以通过分散有胶体硅的溶液来添加。
蚀刻液供给路102将蚀刻液供给源101与处理槽61的外槽112之间连接，从蚀刻液供给源101向外槽112供给蚀刻液L。
流量调节器103配置在蚀刻液供给路102中，用于调节向外槽112供给的蚀刻液L的流量。流量调节器103具有开闭阀、流量控制阀和流量计等。
DIW供给部105将DIW(DeIonized Water：去离子水)供给至基片处理部110。由此，能够调节贮存在处理槽61中的蚀刻液L的磷酸水溶液的浓度(下面，也称为“磷酸浓度”)。
DIW供给部105包括DIW供给源106、DIW供给路107和流量调节器108。
DIW供给源106例如是贮存DIW的罐。DIW供给路107将DIW供给源106与处理槽61的外槽112之间连接，从DIW供给源106向外槽112供给DIW。
流量调节器108配置在DIW供给路107中，用于调节向外槽112供给的DIW的流量。流量调节器108具有开闭阀、流量控制阀和流量计等。
基片处理部110将晶片W浸渍在从蚀刻液供给部100供给的蚀刻液L中，对该晶片W实施蚀刻处理。晶片W是基片的一个例子。在实施方式中，例如能够选择性地对在晶片W上形成的硅氮化膜和硅氧化膜中的硅氮化膜进行蚀刻。
基片处理部110包括处理槽61、基片升降机构63、蚀刻液循环部120和气体供给部140。处理槽61具有内槽111和外槽112。
内槽111是用于使晶片W浸渍在蚀刻液L中的槽，能够收纳浸渍用的蚀刻液L。内槽111在上部具有开口部111a，蚀刻液L能够贮存至开口部111a附近。
在内槽111中，能够使用基片升降机构63将多个晶片W浸渍在蚀刻液L中，对晶片W进行蚀刻处理。该基片升降机构63构成为能够升降，并能够将多个晶片W以垂直姿态前后排列地保持。
外槽112以在俯视时包围内槽111的四周的方式配置在内槽111的外侧，接收从内槽111的开口部111a流出的蚀刻液L。如图2所示，外槽112的液位被维持为比内槽111的液位低。
蚀刻液循环部120使蚀刻液L在内槽111与外槽112之间循环。蚀刻液循环部120具有循环路121、泵122、加热器123、过滤器124、浓度传感器125和多个(在图中为3个)处理液喷嘴126。
循环路121将外槽112与内槽111之间连接。循环路121的一端与外槽112的底部连接，循环路121的另一端与位于内槽111内的处理液喷嘴126连接。在循环路121中，从外槽112侧起依次配置有泵122、加热器123、过滤器124和浓度传感器125。
泵122能够形成从外槽112经由循环路121向内槽111输送的蚀刻液L的循环流。另外，蚀刻液L通过从内槽111的开口部111a溢出，再次向外槽112流出。这样，在基片处理部110内形成蚀刻液L的循环流。即，该循环流在外槽112、循环路121和内槽111中形成。
加热器123能够对在循环路121中循环的蚀刻液L的温度进行调节。过滤器124能够对在循环路121中循环的蚀刻液L进行过滤。浓度传感器125能够通过测量在循环路121中循环的蚀刻液L中的磷酸浓度，来测量贮存在处理槽61中的蚀刻液L的磷酸浓度。由浓度传感器125生成的信号被发送到控制部9。
处理液喷嘴126能够将在循环路121中循环的蚀刻液L在内槽111的内部向上排出，在内槽111的内部形成上升流。
气体供给部140能够分别向贮存蚀刻液L的内槽111的底部和外槽112的底部供给不活泼气体(例如氮气)。由此，能够向内槽111的底部和外槽112的底部喷出不活泼气体的气泡。
气体供给部140具有气体供给源141、气体供给路142、流量调节器143、多个气体喷嘴144、气体供给路145、流量调节器146和多个气体喷嘴147。
气体供给路142将气体供给源141与多个气体喷嘴144之间连接，从气体供给源141向多个气体喷嘴144供给不活泼气体。
流量调节器143配置在气体供给路142中，用于调节向多个气体喷嘴144供给的不活泼气体的供给量。流量调节器143具有开闭阀、流量控制阀和流量计等。
多个气体喷嘴144例如在内槽111内的晶片W和处理液喷嘴126的下方排列配置成多列(在图中为6列)。多个气体喷嘴144向贮存在内槽111中的蚀刻液L向上喷出不活泼气体的气泡，在内槽111的内部形成上升流。
气体供给路145将气体供给源141与多个气体喷嘴147之间连接，从气体供给源141向多个气体喷嘴147供给不活泼气体。
流量调节器146配置在气体供给路145中，用于调节向多个气体喷嘴147供给的不活泼气体的供给量。流量调节器146具有开闭阀、流量控制阀和流量计等。
多个气体喷嘴147例如在外槽112的底部，在俯视时沿着内槽111的四边排列配置成多列(在图中为2列)。多个气体喷嘴147例如向贮存在外槽112中的蚀刻液L向上喷出不活泼气体的气泡，在外槽112的内部形成上升流。
实施方式的蚀刻处理装置60通过从多个气体喷嘴144喷出不活泼气体的气泡，能够向排列配置在内槽111内的多个晶片W之间的间隙供给快速流动的蚀刻液L。因此，根据实施方式，能够高效率且均匀地对多个晶片W进行蚀刻处理。
另外，实施方式的蚀刻处理装置60通过从多个气体喷嘴144喷出不活泼气体的气泡，能够促进贮存在内槽111中的蚀刻液L的蒸发。
另外，实施方式的蚀刻处理装置60通过从多个气体喷嘴147喷出不活泼气体的气泡，能够促进贮存在外槽112中的蚀刻液L的蒸发。
＜实施方式＞
接着，参照图3～图11对实施方式的蚀刻处理的详细情况进行说明。图3是表示实施方式的控制装置7的结构的框图。如图3所示，控制装置7包括存储部8和控制部9。
另外，控制装置7可以除了图3所示的功能部以外，还具有已知的计算机具有的各种功能部，例如各种输入设备、声音输出设备等功能部。
存储部8例如由RAM、闪存等半导体存储器元件、硬盘或光盘等存储装置来实现。存储部8具有蚀刻信息存储部8a。另外，存储部8存储控制部9中的处理所使用的信息。
在蚀刻信息存储部8a中存储有表示蚀刻液L的磷酸浓度和硅酸浓度与具有这些浓度的蚀刻液L中的硅氧化膜和硅氮化膜的蚀刻速率的关系的各种数据。参照图4～图7对存储在该蚀刻信息存储部8a中的数据的详细情况进行说明。
图4是表示多个磷酸浓度下的硅酸浓度与硅氧化膜的蚀刻速率之间的关系的一个例子的图。如图4所示，在实施方式的蚀刻处理中，在所有的磷酸浓度下，蚀刻液L的硅酸浓度越低，硅氧化膜的蚀刻速率越高。
即，在实施方式的蚀刻处理中，在所有的磷酸浓度下，随着蚀刻液L的硅酸浓度变高，硅氧化膜的蚀刻速率逐渐降低，当硅酸浓度超过某个阈值时，蚀刻速率成为负值。
如上所述，硅氧化膜的蚀刻速率成为负值意味着在蚀刻处理中晶片W的硅氧化膜未被蚀刻，相反地硅氧化膜沉积。
而且，在实施方式的蚀刻处理中，随着蚀刻液L的磷酸浓度变高，蚀刻速率相对于硅酸浓度的上升而降低的比例逐渐变缓，并且蚀刻速率成为负值的硅酸浓度的阈值逐渐上升。
并且，基于图4所示的测量结果，控制部9(参照图3)能够计算出如图5所示的数据。图5是表示多个磷酸浓度下的硅酸浓度的上限值和下限值的示意图。
如图5所示，在实施方式的蚀刻处理中，在蚀刻液L中的各个磷酸浓度下，存在硅酸浓度的上限值和下限值。硅酸浓度的下限值例如与图4所示的结果中的硅氧化膜的蚀刻速率为规定的正值的情况对应。
在硅氧化膜的蚀刻速率超过规定的正值的情况下，硅氮化膜相对于硅氧化膜的蚀刻选择比无法维持期望的比例(例如，1000：1或2000：1等)，因此，难以进行期望的蚀刻处理。
因此，在实施方式的蚀刻处理中，要在各个磷酸浓度下设定硅酸浓度的下限值。
另外，硅酸浓度的上限值例如与图4所示的结果中的硅氧化膜的蚀刻速率小于零的情况对应。在硅氧化膜的蚀刻速率为负值的情况下，在蚀刻处理时，会在晶片W上沉积硅氧化膜，因此，难以进行期望的蚀刻处理。
因此，在实施方式的蚀刻处理中，要在各个磷酸浓度下设定硅酸浓度的上限值。
并且，如图5所示，在实施方式的蚀刻处理中，随着蚀刻液L的磷酸浓度变高，硅酸浓度的下限值与上限值之间的余量(margin)(下面，也称为“再生余量(regrowthmargin)”)逐渐扩大。
这表示在实施方式的蚀刻处理中，随着蚀刻液L的磷酸浓度变高，硅酸浓度的允许范围逐渐扩大。
图6是表示多个磷酸浓度下的硅酸浓度与蚀刻选择比的关系的示意图。另外，在以后的附图等中，“蚀刻选择比的值”是将硅氧化膜的蚀刻速率设为1时的硅氮化膜的蚀刻速率的值。
如图6所示，在实施方式的蚀刻处理中，在所有的磷酸浓度下，随着蚀刻液L的硅酸浓度上升，蚀刻选择比也逐渐上升。
另外，在实施方式的蚀刻处理中，随着蚀刻液L的磷酸浓度变高，蚀刻速率相对于硅酸浓度的上升而上升的比例逐渐变缓。
由此，如图6所示，在实施方式的蚀刻处理中，能够得到期望的蚀刻选择比的值A(例如1000或2000等)的硅酸浓度的值，随着蚀刻液L的磷酸浓度变高而逐渐上升。
图7是表示磷酸浓度与硅氮化膜的蚀刻速率的关系的一个例子的图。如图7所示，在实施方式的蚀刻处理中，随着蚀刻液L的磷酸浓度上升，硅氮化膜的蚀刻速率逐渐减少。
这表示在实施方式的蚀刻处理中，随着蚀刻液L的磷酸浓度变高，到使期望的蚀刻处理完成为止的处理时间变长。
图4至图7所示的数据例如能够通过在分别具有多个磷酸浓度和多个硅酸浓度的多种蚀刻液L中分别测量硅氧化膜和硅氮化膜的蚀刻速率来获取。并且，所获取的各种数据被预先存储在存储部8的蚀刻信息存储部8a中。
返回到图3的说明。控制部9例如通过由CPU、MPU(Micro Processing Unit：微处理器)、GPU(Graphics Processing Unit：图形处理器)等，以RAM作为作业区域执行存储在存储部8中的程序来实现。
另外，控制部9例如也可以通过ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)或FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等集成电路来实现。
控制部9具有获取部9a、计算部9b、判断部9c、修正部9d和设定部9e，能够实现或执行下面说明的控制处理的功能和作用。此外，控制部9的内部结构并不限于图3所示的结构，只要是能够进行后述的控制处理的结构，也可以是其他结构。
获取部9a用于获取要进行蚀刻处理的预定的多个晶片W上的硅氮化膜和硅氧化膜的形成状态。获取部9a例如基于前开式晶片传送盒H(参照图1)的批次ID，获取接下来要进行蚀刻处理的预定的多个晶片W上的硅氮化膜和硅氧化膜的形成状态。
该前开式晶片传送盒H的批次ID例如预先存储在存储部8或外部的存储装置(未图示)等中。
例如，获取部9a获取在多个晶片W上形成的硅氮化膜和硅氧化膜的膜厚和层叠数等，作为多个晶片W上的硅氮化膜和硅氧化膜的形成状态。另外，获取部9a例如基于前开式晶片传送盒H的批次ID，获取接下来要进行蚀刻处理的预定的晶片W的块数。
计算部9b进行各种计算处理。参照图8～图10对该计算处理的详细情况进行说明。图8是用于对由计算部9b计算出的蚀刻液L的浓度相关曲线L1进行说明的图。
如图8所示，该浓度相关曲线L1是表示硅氮化膜相对于硅氧化膜的蚀刻选择比为期望的值A(参照图6)的情况下的硅酸浓度与磷酸浓度的相关关系的曲线。
计算部9b首先根据存储在蚀刻信息存储部8a中的如图6所示的数据，获取为期望的蚀刻选择比的值A的情况下的蚀刻液L的磷酸浓度的值和硅酸浓度的值。
然后，计算部9b将所获取的磷酸浓度的值和硅酸浓度的值如图8所示的那样绘制在XY平面上(在此为点P1～点P4)。最后，计算部9b计算出通过被绘制在XY平面上的多个点(例如，点P1～点P4)的近似曲线，作为浓度相关曲线L1。
由此，能够使蚀刻选择比为期望的值A的情况下的蚀刻液L中的硅酸浓度与磷酸浓度的相关关系明确。
另外，计算部9b基于获取部9a获取的多个晶片W上的硅氮化膜和硅氧化膜的形成状态，计算出该多个晶片W的蚀刻处理中的硅酸浓度的时间变化。
图9是表示由计算部9b计算出的硅酸化合物的浓度变化直线L2和磷酸的浓度变化曲线L3的一个例子的图。另外，图9的例子表示被收纳在1个前开式晶片传送盒H(参照图1)中的晶片W的块数比较少的情况、或在晶片W上形成的硅氮化膜和硅氧化膜的层叠数比较少的情况。
在这样的情况下，每单位时间从多个晶片W整体溶出的硅氧化膜的量比较少，因此，如图9的(a)所示的硅酸化合物的浓度变化直线L2那样，蚀刻处理中的蚀刻液L中的硅酸浓度的上升率比较缓慢。
然后，计算部9b基于如上述所述计算出的浓度相关曲线L1(参照图8)和硅酸化合物的浓度变化直线L2，计算出多个晶片W的蚀刻处理中的磷酸浓度的时间变化。
具体而言，计算部9b通过使用硅酸化合物的浓度变化直线L2的数据，将浓度相关曲线L1的硅酸浓度转换为时间，来计算磷酸浓度的时间变化。由此，计算出如图9的(b)所示的磷酸的浓度变化曲线L3。
图10是表示由计算部9b计算出的硅酸化合物的浓度变化直线L2和磷酸的浓度变化曲线L3的另一个例子的图。另外，图10的例子表示被收纳在1个前开式晶片传送盒H(参照图1)中的晶片W的块数多的情况、或在晶片W上形成的硅氮化膜和硅氧化膜的层叠数多的情况。
在这样的情况下，每单位时间从多个晶片W整体溶出的硅氧化膜的量变多，因此，如图9的(a)所示的硅酸化合物的浓度变化直线L2那样，蚀刻处理中的蚀刻液L中的硅酸浓度的上升率变大。
然后，计算部9b基于如上述所述计算出的浓度相关曲线L1(参照图8)和硅酸化合物的浓度变化直线L2，计算出多个晶片W的蚀刻处理中的磷酸浓度的时间变化。由此，计算出如图10的(b)所示的磷酸的浓度变化曲线L3。
如上述所述计算出的磷酸的浓度变化曲线L3，表示能够在从蚀刻处理开始到结束的期间，以期望的蚀刻选择比的值A(参照图6)持续地对要进行蚀刻处理的预定的多个晶片W进行蚀刻处理的磷酸的浓度变化。
返回到图3的说明。判断部9c判断是否能够进行在从蚀刻处理开始到结束的期间，蚀刻选择比以规定的值A(参照图6)保持一定的蚀刻处理。具体而言，判断部9c判断如上述所述计算出的磷酸的浓度变化曲线L3(参照图9)所示的磷酸浓度的上升是否能够在处理槽61中实施。
例如，在通过使气体供给部140动作来促进贮存在处理槽61中的蚀刻液L的蒸发，能够在处理槽61中实施磷酸的浓度变化曲线L3所示的磷酸浓度的上升的情况下，判断部9c判断为能够进行该磷酸浓度的上升。
另一方面，在即使通过使气体供给部140动作来促进贮存在处理槽61中的蚀刻液L的蒸发，也无法在处理槽61中实施磷酸的浓度变化曲线L3所示的磷酸浓度的上升的情况下，判断部9c判断为不能进行该磷酸浓度的上升。
修正部9d用于对蚀刻液L的磷酸浓度进行修正，以使得在从蚀刻处理开始到结束的期间，蚀刻选择比以规定的值A保持一定。
例如，修正部9d在判断为磷酸的浓度变化曲线L3所示的磷酸浓度的上升能够在处理槽61中实施的情况下，在从蚀刻处理开始到结束的期间，沿着磷酸的浓度变化曲线L3对蚀刻液L的磷酸浓度进行修正。
由此，在多个晶片W的蚀刻处理中，即使在蚀刻液L的硅酸浓度逐渐上升的情况下，也能够不补充蚀刻液L的新液而以稳定的蚀刻选择比实施蚀刻处理。
因此，根据实施方式，在使用含有磷酸的蚀刻液L对晶片W进行蚀刻的技术中，能够削减蚀刻液L的使用量。
另外，在实施方式中，修正部9d在基于磷酸的浓度变化曲线L3进行多个晶片W的蚀刻处理时，可以基于浓度传感器125(参照图2)的测量结果来对蚀刻液L的磷酸浓度进行修正。
由此，能够在进行蚀刻处理时高精度地追踪磷酸的浓度变化曲线L3，因此，能够高精度地实施多个晶片W的蚀刻处理。
另外，一次蚀刻处理从开始到结束的蚀刻时间，例如可以基于开始蚀刻处理时的蚀刻液L的磷酸浓度和图7所示的硅氮化膜的蚀刻速率来确定。
图11是表示实施方式的蚀刻处理中的蚀刻液L的磷酸浓度和蚀刻选择比的时间变化的一个例子的图。
如图11所示，在实施方式的蚀刻处理中，在处理槽61中进行蚀刻液L的液更换，蚀刻液L的磷酸浓度被设定为规定的初始浓度Ca(例如，85wt％～90wt％左右)。另外，此时，蚀刻液L的温度例如被设定为150℃～170℃。
然后，修正部9d(参照图3)基于根据第1次的多个晶片W的成膜状态和磷酸的初始浓度Ca计算出的磷酸的浓度变化曲线L3，进行更换为新液后的该第1次的多个晶片W(参照图1)的蚀刻处理X1。
接着，修正部9d基于根据第2次的多个晶片W的成膜状态和第1次的蚀刻处理X1结束时的磷酸浓度Ca1计算出的磷酸的浓度变化曲线L3，进行该第2次的多个晶片W的蚀刻处理X2。
接着，修正部9d根据基于第3次的多个晶片W的成膜状态和第2次的蚀刻处理X2结束时的磷酸浓度Ca2计算出的磷酸的浓度变化曲线L3，进行该第3次的多个晶片W的蚀刻处理X3。
如上所述，在实施方式中，能够使用相同的蚀刻液L反复进行多个晶片W的间歇处理(分批处理)。
然后，修正部9d基于第n次的多个晶片W的成膜状态和第n-1次的蚀刻处理Xn-1结束时的磷酸浓度计算出的磷酸的浓度变化曲线L3，进行该第n次的多个晶片W的蚀刻处理Xn。
并且，在实施方式中，当在第n次的蚀刻处理Xn结束时，处理槽61的蚀刻液L的磷酸浓度达到了上限的浓度Cb(例如，98wt％左右)的情况下，要在处理槽61中进行蚀刻液L的液更换。
另外，在实施方式的蚀刻处理中，所有的蚀刻处理X1～Xn基于磷酸的浓度变化曲线L3进行，因此，如图11所示，在所有的蚀刻处理X1～Xn中，蚀刻选择比以期望的值A保持一定。
如上所述，在实施方式中，在多次的蚀刻处理X1～Xn中，即使在蚀刻液L的硅酸浓度逐渐上升的情况下，也能够不补充蚀刻液L的新液而以稳定的蚀刻选择比实施蚀刻处理。
因此，根据实施方式，在使用含有磷酸的蚀刻液L对晶片W进行蚀刻的技术中，能够削减蚀刻液L的使用量。
另外，在实施方式中，修正部9d在如图11所示的那样继续使用相同的蚀刻液L的情况下，可以以蚀刻选择比保持一定的方式，使蚀刻液L的磷酸浓度逐渐上升。
由此，能够不补充蚀刻液L的新液而以稳定的蚀刻选择比实施蚀刻处理，因此，能够削减蚀刻液L的使用量。
另外，在实施方式中，作为使蚀刻液L的磷酸浓度逐渐上升的方法，可以使气体供给部140动作来促进蚀刻液L的蒸发。由此，能够利用简便的方法使蚀刻液L的磷酸浓度逐渐上升。
另外，在实施方式中，在基于磷酸的浓度变化曲线L3进行磷酸浓度的修正处理时，在想要抑制蚀刻液L的磷酸浓度的上升的情况下，修正部9d可以从DIW供给部105向处理槽61供给DIW。由此，能够利用简便的方法抑制蚀刻液L的磷酸浓度的上升。
返回到图3的说明。设定部9e在判断部9c判断为不能进行在从蚀刻处理开始到结束的期间，蚀刻选择比以规定的值A保持一定的蚀刻处理的情况下，设定蚀刻液L的新的磷酸浓度。
该新的磷酸浓度是比该时刻的磷酸浓度高的浓度，并且是能够进行在从蚀刻处理开始到结束的期间，蚀刻选择比以规定的值A保持一定的蚀刻处理的磷酸浓度。而且，设定部9e将贮存在处理槽61中的蚀刻液L的磷酸浓度调节为新设定的磷酸浓度的值。
如上所述，在实施方式中，即使在处理槽61的蒸发促进能力不足，不能直接以期望的蚀刻选择比实施接下来的蚀刻处理的情况下，通过由设定部9e设定新的磷酸浓度，也能够没有问题地实施接下来的蚀刻处理。
即，在实施方式中，即使在处理槽61的蒸发促进能力不足，无法直接以期望的蚀刻选择比实施接下来的蚀刻处理的情况下，也不需要更换处理槽61的蚀刻液L，因此，能够削减蚀刻液L的使用量。
另外，在实施方式中，可以不仅在内槽111配置气体喷嘴147，而且在外槽112也配置气体喷嘴147。由此，能够进一步促进被贮存在处理槽61中的蚀刻液L的蒸发，因此，由磷酸的浓度变化曲线L3所示的磷酸浓度的上升能够在广泛的范围内实施。
因此，根据实施方式，能够抑制重新设定磷酸浓度，因此能够在更换蚀刻液L之前对更多的晶片W进行处理，因此能够进一步削减蚀刻液L的使用量。
另外，在实施方式中，蚀刻选择比的值A可以为任意的值。由此，能够根据用户的希望以各种蚀刻选择比实施实施方式的蚀刻处理。
此外，在到此为止所说明的实施方式中，说明了将本发明的技术应用于一并对多个晶片W进行处理的分批处理(批量处理)的例子，但是本发明并不限于该例子。例如，也可以将本发明的技术应用于每次对1块晶片W进行蚀刻处理的单片处理。
在该情况下，例如，可以在单片处理的基片处理部设置对在蚀刻处理中使用的蚀刻液L进行再利用的再利用机构，在该再利用机构中应用上述的技术。
另外，在本发明的技术中，也可以另外设置用于对贮存在处理槽61中的蚀刻液L的硅酸浓度进行测量的硅酸浓度传感器，基于该硅酸浓度传感器的测量值和图8所示的浓度相关曲线L1来控制蚀刻液L的磷酸浓度。
由此，也能够不补充蚀刻液L的新液而以稳定的蚀刻选择比实施蚀刻处理，因此，能够削减蚀刻液L的使用量。
实施方式的基片处理装置(基片处理系统1)包括基片处理部110和控制部9。基片处理部110能够使用包含磷酸水溶液和硅酸化合物的处理液(蚀刻液L)对在表面形成有硅氮化膜和硅氧化膜的1个或多个基片(晶片W)进行蚀刻处理。控制部9用于对各部进行控制。另外，控制部9具有修正部9d。修正部9d用于对处理液(蚀刻液L)的磷酸浓度进行修正，以使得在从蚀刻处理开始到结束的期间，硅氮化膜相对于硅氧化膜的蚀刻选择比以规定的值A保持一定。由此，在使用含有磷酸水溶液的蚀刻液L对晶片W进行蚀刻的技术中，能够削减蚀刻液L的使用量。
另外，实施方式的基片处理装置(基片处理系统1)还包括用于测量处理液(蚀刻液L)的磷酸浓度的浓度传感器125。而且，修正部9d基于浓度传感器125的测量结果，对处理液(蚀刻液L)的磷酸浓度进行修正。由此，能够高精度地实施晶片W的蚀刻处理。
另外，在实施方式的基片处理装置(基片处理系统1)中，修正部9d基于表示蚀刻选择比为规定的值A的情况下的处理液中的磷酸浓度与硅酸浓度的关系的数据(浓度相关曲线L1)，对处理液的磷酸浓度进行修正。由此，能够高精度地实施晶片W的蚀刻处理。
另外，在实施方式的基片处理装置(基片处理系统1)中，规定的值A为任意的值。由此，能够根据用户的希望以各种蚀刻选择比实施实施方式的蚀刻处理。
另外，在实施方式的基片处理装置(基片处理系统1)中，在继续使用相同的处理液(蚀刻液L)的情况下，修正部9d使处理液(蚀刻液L)的磷酸浓度逐渐上升，以使得蚀刻选择比保持一定。由此，能够削减蚀刻液L的使用量。
另外，在实施方式的基片处理装置(基片处理系统1)中，基片处理部110具有内槽111、外槽112和气体供给部140。内槽111在上部具有开口部111a，用于贮存处理液(蚀刻液L)，并对多个基片(晶片W)进行浸渍处理。外槽112配置在内槽111的外侧，用于接收从开口部111a流出的处理液(蚀刻液L)。气体供给部140用于向内槽111和外槽112的底部供给不活泼气体。另外，修正部9d通过控制向内槽111和外槽112中的至少一者供给的不活泼气体的量，使处理液(蚀刻液L)的磷酸浓度逐渐上升。由此，能够利用简便的方法使蚀刻液L的磷酸浓度逐渐上升。
另外，在实施方式的基片处理装置(基片处理系统1)中，控制部9具有判断部9c。判断部9c用于判断是否能够进行在从蚀刻处理开始到结束的期间，蚀刻选择比以规定的值A保持一定的蚀刻处理。另外，判断部9c基于开始蚀刻处理时的内槽111内的处理液的磷酸浓度和硅酸浓度、多个基片上的硅氮化膜和硅氧化膜的形成状态、和能够从气体供给部140供给的不活泼气体的供给量来进行判断。由此，即使在处理槽61的蒸发促进能力不足，无法直接以期望的蚀刻选择比实施接下来的蚀刻处理的情况下，通过由设定部9e实施磷酸浓度的再设定处理，也能够没有问题地实施接下来的蚀刻处理。
另外，在实施方式的基片处理装置(基片处理系统1)中，控制部9具有设定部9e。设定部9e用于设定新的磷酸浓度使得能够进行在从蚀刻处理开始到结束的期间，蚀刻选择比以规定的值A保持一定的蚀刻处理。另外，设定部9e在判断部9c判断为不能进行在从蚀刻处理开始到结束的期间，蚀刻选择比以规定的值保持一定的蚀刻处理的情况下，设定新的磷酸浓度。由此，即使在处理槽61的蒸发促进能力不足，无法直接以期望的蚀刻选择比实施接下来的蚀刻处理的情况下，也能够没有问题地实施接下来的蚀刻处理。
另外，在实施方式的基片处理装置(基片处理系统1)中，控制部9具有获取部9a。获取部9a能够基于具有基片(晶片W)的块数和基片(晶片W)的处理方案的前开式晶片传送盒H的批次ID，获取多个基片(晶片W)上的硅氮化膜和硅氧化膜的形成状态。由此，能够高精度地实施晶片W的蚀刻处理。
＜控制处理的流程＞
接着，参照图12对实施方式的控制处理的流程进行说明。图12是表示实施方式的基片处理系统1执行的控制处理的流程的一个例子的流程图。
在实施方式的控制处理中，首先，控制部9将更换后的处理槽61内的蚀刻液L的磷酸浓度调节为初始值(初始浓度Ca)(参照图11)(步骤S101)。
接着，控制部9基于前开式晶片传送盒H的批次ID，获取被收纳在前开式晶片传送盒H中的、接下来要进行蚀刻处理的预定的多个晶片W的晶片信息(步骤S102)。在该步骤S102的处理中，获取接下来要进行蚀刻处理的预定的晶片W的块数、多个晶片W上的硅氮化膜和硅氧化膜的形成状态等。
接着，控制部9基于所获取的晶片W的晶片信息，计算接下来的蚀刻处理中的硅酸化合物的浓度变化直线L2(步骤S103)。然后，控制部9基于计算出的硅酸化合物的浓度变化直线L2，计算接下来的蚀刻处理中的磷酸的浓度变化曲线L3(步骤S104)。
接着，控制部9判断在计算出的磷酸的浓度变化曲线L3中，磷酸浓度是否达到规定的上限值(步骤S105)。在判断为磷酸浓度没有达到规定的上限值的情况下(步骤S105，否)，控制部9判断计算出的磷酸的浓度变化曲线L3所示的磷酸的浓度变化是否能够在处理槽61中进行(步骤S106)。
在判断为磷酸的浓度变化曲线L3所示的磷酸的浓度变化能够在处理槽61中进行的情况下(步骤S106，是)，控制部9将多个晶片W一并送入到处理槽61的内槽111(步骤S107)。然后，控制部9在处理槽61中对多个晶片W一并进行蚀刻处理(步骤S108)。
接着，控制部9基于在步骤S104的处理中计算出的磷酸的浓度变化曲线L3，对蚀刻处理中的蚀刻液L的磷酸浓度进行修正(步骤S109)。然后，控制部9将蚀刻处理结束后的多个晶片W从处理槽61送出(步骤S110)，返回到步骤S102的处理。
另一方面，在判断为磷酸的浓度变化曲线L3所示的磷酸的浓度变化不能在处理槽61中进行的情况下(步骤S106，否)，控制部9设定处理槽61的蚀刻液L的新的磷酸浓度(步骤S111)。然后，返回到步骤S103的处理。
另外，当在上述的步骤S105的处理中，判断为磷酸浓度达到规定的上限值的情况下(步骤S105，是)，将处理槽61的蚀刻液L更换为新液(步骤S112)，结束一系列的基片处理。
实施方式的基片处理方法包括蚀刻步骤(步骤S108)和修正步骤(步骤S109)。蚀刻步骤(步骤S108)中，使用包含磷酸和硅酸化合物的处理液(蚀刻液L)对在表面形成有硅氮化膜和硅氧化膜的1个或多个基片(晶片W)进行蚀刻处理。修正步骤(步骤S109)中，对处理液(蚀刻液L)的磷酸浓度进行修正，以使得在从蚀刻处理开始到结束的期间，硅氮化膜相对于硅氧化膜的蚀刻选择比以规定的值A保持一定。由此，在使用含有磷酸水溶液的蚀刻液L对晶片W进行蚀刻的技术中，能够削减蚀刻液L的使用量。
上面，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于上述的实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种改变。
本次公开的实施方式在所有方面均应认为是例示性的而不是限制性的。实际上，上述的实施方式可以以多种方式实现。另外，上述的实施方式可以在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下，以各种方式进行省略、替换、改变。

Claims (10)

1.一种基片处理装置，其特征在于，包括：
基片处理部，其能够使用含有磷酸和硅酸化合物的处理液对在表面形成有硅氮化膜和硅氧化膜的1个或多个基片进行蚀刻处理；和
用于对各部进行控制的控制部，
所述控制部具有修正部，该修正部用于对所述处理液的磷酸浓度进行修正，以使得在从所述蚀刻处理开始到结束的期间，硅氮化膜相对于硅氧化膜的蚀刻选择比以规定的值保持一定。
2.如权利要求1所述的基片处理装置，其特征在于：
还包括用于测量所述处理液的磷酸浓度的浓度传感器，
所述修正部基于所述浓度传感器的测量结果，对所述处理液的磷酸浓度进行修正。
3.如权利要求1或2所述的基片处理装置，其特征在于：
所述修正部基于表示所述蚀刻选择比为所述规定的值的情况下的所述处理液中的磷酸浓度与硅酸浓度的关系的数据，对所述处理液的磷酸浓度进行修正。
4.如权利要求1或2所述的基片处理装置，其特征在于：
所述规定的值为任意的值。
5.如权利要求1或2所述的基片处理装置，其特征在于：
在继续使用相同的所述处理液的情况下，所述修正部使所述处理液的磷酸浓度逐渐上升，以使得所述蚀刻选择比保持一定。
6.如权利要求5所述的基片处理装置，其特征在于：
所述基片处理部包括：
在上部具有开口部的内槽，其用于贮存所述处理液，对多个所述基片进行浸渍处理；
配置在所述内槽的外侧的外槽，其用于接收从所述开口部流出的所述处理液；和
气体供给部，其用于向所述内槽和所述外槽的底部供给不活泼气体，
所述修正部通过控制向所述内槽和所述外槽中的至少一者供给的不活泼气体的量，使所述处理液的磷酸浓度逐渐上升。
7.如权利要求6所述的基片处理装置，其特征在于：
所述控制部具有判断部，该判断部基于开始所述蚀刻处理时的所述内槽内的所述处理液的磷酸浓度和硅酸浓度、多个所述基片上的硅氮化膜和硅氧化膜的形成状态、和能够从所述气体供给部供给的不活泼气体的供给量，来判断是否能够进行在从所述蚀刻处理开始到结束的期间，所述蚀刻选择比以所述规定的值保持一定的蚀刻处理。
8.如权利要求7所述的基片处理装置，其特征在于：
所述控制部具有设定部，该设定部在所述判断部判断为不能进行在从所述蚀刻处理开始到结束的期间，所述蚀刻选择比以所述规定的值保持一定的蚀刻处理的情况下，设定新的磷酸浓度使得能够进行在从所述蚀刻处理开始到结束的期间，所述蚀刻选择比以所述规定的值保持一定的蚀刻处理。
9.如权利要求7所述的基片处理装置，其特征在于：
所述控制部具有获取部，该获取部能够基于具有所述基片的块数和所述基片的处理方案的前开式晶片传送盒的批次ID，获取多个所述基片上的硅氮化膜和硅氧化膜的形成状态。
10.一种基片处理方法，其特征在于，包括：
蚀刻步骤，使用含有磷酸和硅酸化合物的处理液对在表面形成有硅氮化膜和硅氧化膜的1个或多个基片进行蚀刻处理；和
修正步骤，对所述处理液的磷酸浓度进行修正，以使得在从所述蚀刻处理开始到结束的期间，硅氮化膜相对于硅氧化膜的蚀刻选择比以规定的值保持一定。
CN202311057211.4A 2022-08-30 2023-08-22 基片处理装置和基片处理方法 Pending CN117637531A (zh)

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