JP2015088603A - Etching method, etching device and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はエッチング方法、エッチング装置および記憶媒体に係り、とりわけ半導体ウエハ等の被処理体に対してエッチング液によりエッチング処理を施すエッチング方法、エッチング装置および記憶媒体に関する。 The present invention relates to an etching method, an etching apparatus, and a storage medium, and more particularly to an etching method, an etching apparatus, and a storage medium for performing an etching process on an object to be processed such as a semiconductor wafer with an etching solution.
従来、半導体ウエハ等の被処理体に対するウエットエッチング方法においては、エッチング液として燐酸を使用して窒化膜−酸化膜に対するエッチング処理が施されている。例えば、燐酸水溶液(H3PO4)等からなるエッチング液を処理槽に貯留して、所定温度例えば160〜180℃に加熱すると共に、処理槽に接続された循環管路及び循環管路に介設された循環ポンプ及び温度コントローラ等を介して所定温度のエッチング液を循環供給しながら被処理体例えば半導体ウエハ(以下にウエハという)をエッチング処理している(特公平3−20895号公報参照)。 Conventionally, in a wet etching method for an object to be processed such as a semiconductor wafer, an etching process is performed on a nitride film-oxide film using phosphoric acid as an etchant. For example, an etching solution made of phosphoric acid aqueous solution (H 3 PO 4 ) or the like is stored in a treatment tank and heated to a predetermined temperature, for example, 160 to 180 ° C., and is connected to a circulation line and a circulation line connected to the treatment tank. An object to be processed, for example, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) is etched while circulating and supplying an etching solution having a predetermined temperature via a circulating pump and a temperature controller provided (see Japanese Patent Publication No. 3-20895). .
上記のエッチング方法において、エッチング液の能力(エッチングレート)がエッチング液中のシリコン濃度に依存するため、ウエハを良好に処理するにはエッチング液中のシリコン(Si)濃度を一定濃度範囲内に保持する必要がある。しかし、エッチング処理を繰り返して行うと、ウエハのシリコン(Si)成分がエッチング液中へ溶出し、エッチング液中のシリコン(Si)濃度が高くなり、半導体ウエハに対して精度良くエッチング処理を施すことができなくなる。このため、従来では、定期的に処理槽内のエッチング液を全液交換していた。 In the above etching method, since the ability of the etching solution (etching rate) depends on the silicon concentration in the etching solution, the silicon (Si) concentration in the etching solution is kept within a certain concentration range for good processing of the wafer. There is a need to. However, if the etching process is repeated, the silicon (Si) component of the wafer elutes into the etching solution, the silicon (Si) concentration in the etching solution increases, and the semiconductor wafer is accurately etched. Can not be. For this reason, conventionally, the entire liquid of the etching solution in the processing tank has been periodically replaced.
従来、Si濃度が低い新規エッチング液(Si濃度がゼロ)のみを用いてエッチング処理を行う場合、エッチング処理準備にて処理槽内へのエッチング液の供給、または、定期的に処理槽内のエッチング液を全部交換する場合、シリコン窒化膜を形成したダミーウエハのエッチング処理を行ってエッチング液中のSi濃度を適正範囲内にまで高める方法(シーズニング)が行なわれている。この場合は液調整が煩雑となり、かつ、処理時間も長時間となってしまうため、エッチング処理のスループットが低下してしまう。しかし、エッチング処理中、エッチング液中のSi濃度が高くなるためエッチング液を部分的に交換することによりエッチング液中のSi濃度を決められた一定の範囲に保つ際にはSi濃度を下げるためのエッチング液を排出する量および新規エッチング液を補充する量は少量ですむ。 Conventionally, when etching is performed using only a new etching solution having a low Si concentration (Si concentration is zero), the etching solution is supplied to the processing tank in preparation for the etching process, or etching is periodically performed in the processing tank. When all of the solution is replaced, a method (seasoning) is performed in which the dummy wafer on which the silicon nitride film is formed is etched to increase the Si concentration in the etching solution to an appropriate range. In this case, the liquid adjustment becomes complicated and the processing time becomes long, so that the throughput of the etching process decreases. However, since the Si concentration in the etching solution increases during the etching process, the Si concentration in the etching solution is lowered when the etching solution is partially replaced to keep the Si concentration in the etching solution within a predetermined range. The amount of etching solution discharged and the amount of replenishing new etching solution are small.
他方、シリコン濃度が高い新規エッチング液(半導体ウエハを精度良くエッチング処理を施すため予め決められた範囲のシリコン濃度)のみを用いてエッチング処理を行う場合、エッチング処理準備にて処理槽内へのエッチング液の供給、または、定期的に処理槽内のエッチング液を全部交換する場合、シーズニングを行なう必要がなく、シーズニングの時間を短縮することができる。しかし、エッチング処理中、エッチング液中のSi濃度が高くなるためエッチング液を部分的に交換する際、多量のエッチング液を排出し多量の新規エッチング液が必要となる。 On the other hand, when etching is performed using only a new etching solution having a high silicon concentration (a silicon concentration within a predetermined range in order to accurately etch a semiconductor wafer), etching into the processing tank is performed in preparation for the etching process. In the case of supplying the solution or periodically replacing the entire etching solution in the treatment tank, it is not necessary to perform seasoning, and the seasoning time can be shortened. However, since the Si concentration in the etching solution increases during the etching process, when the etching solution is partially replaced, a large amount of etching solution is discharged and a large amount of new etching solution is required.
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、エッチング処理においてスループットを上げることができ、かつ、エッチング処理に使用されるエッチング液の量を少なく抑えることができるエッチング方法、エッチング装置および記憶媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and an etching method and an etching apparatus that can increase the throughput in the etching process and can reduce the amount of the etching solution used in the etching process. And a storage medium.
本発明は、エッチング処理部内にエッチング液を充てんする初期準備工程と、前記エッチング処理部内に収納された被処理体に対してエッチング液を用いてエッチング処理を施すエッチング工程とを備え、前記初期準備工程は、第1Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる液供給工程を含み、前記エッチング工程は、第2Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる前記エッチング処理部内のエッチング液を部分的に交換する部分液交換工程を含むことを特徴とするエッチング方法である。 The present invention includes an initial preparation step of filling an etching solution in an etching processing unit, and an etching step of performing an etching process using an etching solution on an object to be processed housed in the etching processing unit. The process includes a liquid supply process performed using a new etching liquid having a first Si concentration, and the etching process is performed by partially replacing the etching liquid in the etching processing unit performed using the new etching liquid having a second Si concentration. An etching method including a partial liquid exchange step.
本発明は、被処理体に対してエッチング処理を施すエッチング装置において、被処理体を収納してエッチング液によりエッチング処理を施すエッチング処理部と、前記エッチング処理部においてエッチング処理に供されたエッチング液を排出する排出部と、前記エッチング処理部に新規エッチング液を供給する供給部と、前記エッチング処理部と、前記排出部と、前記供給部とを駆動制御する制御装置とを備え、前記供給部は第1Si濃度の新規エッチング液を供給する第1供給部と、第2Si濃度の新規エッチング液を供給する第2供給部とを有し、前記制御装置は、エッチング処理部内にエッチング液を充てんする初期準備工程と、前記エッチング処理部内に収納された被処理体に対してエッチング液を用いてエッチング処理を施すエッチング工程とを実行し、前記初期準備工程は、前記第1供給部から供給される第1Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる液供給工程を含み、前記エッチング工程は、前記第2供給部から供給される第2Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる前記エッチング処理部内のエッチング液を部分的に交換する部分液交換を含むことを特徴とするエッチング装置である。 The present invention relates to an etching apparatus that performs an etching process on an object to be processed, an etching processing unit that stores the object to be processed and performs the etching process with an etching solution, and an etching solution that is subjected to the etching process in the etching processing unit A supply unit that supplies a new etching solution to the etching processing unit, a controller that drives and controls the etching processing unit, the discharge unit, and the supply unit. Has a first supply part for supplying a new etchant with a first Si concentration and a second supply part for supplying a new etchant with a second Si concentration, and the control device fills the etchant with the etchant. An initial preparation step and an etching process for etching an object to be processed contained in the etching processing section using an etching solution. The initial preparation step includes a liquid supply step performed using a new etching solution having a first Si concentration supplied from the first supply unit, and the etching step includes the second supply unit. An etching apparatus comprising: a partial liquid exchange for partially exchanging the etching liquid in the etching processing section, which is performed by using a new etching liquid having a second Si concentration supplied from the above.
コンピュータにエッチング方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、エッチング方法は、エッチング処理部内にエッチング液を充てんする初期準備工程と、前記エッチング処理部内に収納された被処理体に対してエッチング液を用いてエッチング処理を施すエッチング工程とを備え、前記初期準備工程は、第1Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる液供給工程を含み、前記エッチング工程は、第2Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる前記エッチング処理部内のエッチング液を部分的に交換する部分液交換工程を含むことを特徴とする記憶媒体である。 In a storage medium storing a computer program for causing a computer to execute an etching method, an etching method includes an initial preparation step of filling an etching solution in an etching processing unit, and an object to be processed housed in the etching processing unit. And an etching process for performing an etching process using an etchant, wherein the initial preparation process includes a liquid supply process performed using a new etchant having a first Si concentration, and the etch process includes a new etch having a second Si concentration A storage medium comprising a partial liquid exchange step of partially exchanging an etching liquid in the etching processing section performed using a liquid.
以上のように本発明によれば、エッチング処理において、スループットを上げることができ、かつ、エッチング処理に使用されるエッチング液の量を少なく抑えることができる。 As described above, according to the present invention, the throughput can be increased in the etching process, and the amount of the etchant used for the etching process can be reduced.
実施の形態
図1乃至図4により、本発明の実施の形態について説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず被処理体例えばウエハWに形成されたシリコン酸化膜(SiO2)およびシリコン窒化膜(Si4N3)のうちシリコン窒化膜を選択的にエッチング除去する処理が求められており、ウエハWを高温、例えば100〜180℃のエッチング液、燐酸水溶液(H3PO4)中に浸漬してシリコン窒化膜のエッチング処理を行う。このエッチング方法においては、シリコン窒化膜をエッチングしシリコン酸化膜のエッチングレートを抑制することが重要となる。 First, a process for selectively removing a silicon nitride film from a silicon oxide film (SiO 2 ) and a silicon nitride film (Si 4 N 3 ) formed on an object to be processed, such as a wafer W, is required. The silicon nitride film is etched by being immersed in an etching solution at a high temperature, for example, 100 to 180 ° C., or an aqueous phosphoric acid solution (H 3 PO 4 ). In this etching method, it is important to etch the silicon nitride film and suppress the etching rate of the silicon oxide film.
まずエッチング方法を行なうエッチング装置について述べる。 First, an etching apparatus for performing an etching method will be described.
エッチング装置は、図1に示すように、図示しないウエハボートによって表面が垂直に保持されるウエハWを収容すると共に、エッチング液を貯留する内槽10aと内槽10aからオーバーフローしたエッチング液を受ける外槽10bとを含み、被処理体である半導体ウエハW(以下にウエハWという)を内槽10aに収容すると共に、エッチング液E(例えば燐酸水溶液(H3PO4))を内槽10aに貯留する処理槽(エッチング処理部)10と、外槽10bからエッチング液Eを引き抜き、このエッチング液Eを内槽10aへ循環供給する循環ライン20と、循環ライン20に接続され処理槽10内のエッチング液Eを排出する第1排出部(排出ライン)30と、処理槽10内に新規のエッチング液Eを供給する供給部15とを備えている。
As shown in FIG. 1, the etching apparatus accommodates a wafer W whose surface is vertically held by a wafer boat (not shown) and receives an etching liquid overflowing from the inner tank 10a and an inner tank 10a for storing the etching liquid. A semiconductor wafer W (hereinafter referred to as a wafer W), which is an object to be processed, is stored in the inner tank 10a, and an etching solution E (for example, phosphoric acid aqueous solution (H 3 PO 4 )) is stored in the inner tank 10a. The etching tank E is extracted from the processing tank (etching processing unit) 10 and the outer tank 10b, and the etching line E is circulated and supplied to the inner tank 10a, and the etching in the
このように構成される内槽10aの側部及び底部にはパネルヒータ11が貼着されて、処理槽10内のエッチング液Eが所定温度例えば100〜180℃に設定されるように構成されている。また、内槽10a内の底部側には、循環ライン20に接続されたノズル12が設けられ、循環ライン20から循環供給されるエッチング液Eをこのノズル12により均一に内槽10a内に送るようになっている。
A
また、循環ライン20は、外槽10bの下方部と内槽10a内に設けられたノズル12とに接続されており、この循環ライン20には、上流側から、循環ポンプ21、温度コントローラ22、およびフィルタ23が順次設けられている。このうち温度コントローラ22はエッチング液Eを加熱するヒータを含んでいる。
The
次に供給部15について説明する。供給部15は燐酸水溶液(H3PO4水溶液)を収納して供給する2つのエッチング液用タンク15A、15Bを有している。このうち、エッチング液用タンク15Aは高Si濃度(半導体ウエハを精度良くエッチング処理を施すため予め決められた範囲のシリコン濃度:第1Si濃度)の燐酸水溶液を収納するものであり、ヒータ15hを含んでいる。またエッチング液用タンク15Bは低Si濃度(Si濃度がゼロ、または、高Si濃度の濃度範囲より低いシリコン濃度:第2Si濃度)の燐酸水溶液を収納するものであり、ヒータ15iを含んでいる。
Next, the
またエッチング液用タンク15Aは高Si濃度の燐酸水溶液を収納して供給する第1供給部となり、エッチング液用タンク15Bは低Si濃度の燐酸水溶液を収納して供給する第2供給部となる。
The
ところでエッチング液用タンク15Aには高Si濃度の燐酸水溶液を供給する高Si濃度燐酸水溶液供給源16Aが、接続ライン16aを介して接続され、エッチング液用タンク15Bには低Si濃度の燐酸水溶液を供給する低Si濃度燐酸水溶液供給源16Bが接続ライン16bを介して接続されている。
By the way, a high Si concentration phosphoric acid aqueous
またSi溶液を収納するSi溶液用タンク18が設置され、このSi溶液用タンク18には、Si溶液供給源19が接続ライン19aを介して接続されている。
さらにSi溶液用タンク18には弁V10を有する接続ライン18aが接続され、この接続ライン18aは接続ライン16bに接続されている。
An Si
Furthermore the Si
またエッチング液用タンク15A内のエッチング液は、弁V1を有する接続ライン15aを介して内槽10aに供給される。エッチング液用タンク15B内のエッチング液は、弁V4および弁V5を有する接続ライン15bを介して外槽10bに供給される。エッチング液用タンク15Bの接続ライン15bには流量制御機構39が取付けられている。また、エッチング液用タンク15Aには、エッチング液用タンク15Bの接続ライン15bに合流する接続ライン15cが接続され、この接続ライン15cには弁V2および弁V3が設けられている。また、エッチング液用タンク15Bには、エッチング液用タンク15Aの接続ライン15aに合流する接続ライン15dが接続され、この接続ライン15dには弁V9が設けられている。
The etching solution of the etchant for
また循環ライン20のフィルタ23の下流側には、分岐ライン31が接続され、分岐ライン31は外槽10bに接続されている。この場合、分岐ライン31には、濃度測定部27と、溶出成分測定部26とが順次設けられている。
Moreover, the
このうち、溶出成分測定部26は、エッチング処理に供されたエッチング液E中のシリコン溶出成分の濃度を光の屈折率を利用して測定するものであり、濃度測定部27はエッチング液Eの濃度、具体的には燐酸水溶液の濃度を光の屈折率を利用して測定するものである。
また処理槽10の内槽10aの底部には、弁V8を有する第2排出部(排出ライン)33が接続されている。
Among these, the elution
Also in the bottom of the inner tank 10a of the
また図1に示すように、純水(DIW)を供給するDIW供給源40が設けられ、このDIW供給源40は接続ライン40aを介して処理槽10の外槽10bに接続されている。
Moreover, as shown in FIG. 1, the
さらにまた、循環ライン20には排出ライン30が接続され、循環ライン20から引き抜かれたエッチング液は排出ライン30から外方へ排出される。またこの排出ライン30には、弁V6、弁V7および流量制御機構41が設けられている。
Furthermore, a
ところで溶出成分測定部26と濃度測定部27は、制御装置100に接続される。
そして制御装置100により、上記の各機能部品、例えば循環ライン20の循環ポンプ21および温度コントローラ22、エッチング用タンク15A、15B、高Si濃度燐酸水溶液供給源16A、低Si濃度燐酸水溶液供給源16B、流量制御機構39、41、パネルヒータ11、および各々の弁V1〜V7が駆動制御される。制御装置100はハードウエアとして、例えば汎用コンピュータと、ソフトウエアとして当該コンピュータを動作させるためのプログラム(装置制御プログラムおよび処理レシピ等)とにより実現することができる。ソフトウエアは、コンピュータに固定的に設けられたハードディスクドライブ等の記憶媒体に格納されるか、或いはCDROM、DVD、フラッシュメモリ等の着脱可能にコンピュータにセットされる記憶媒体に格納される。このような記憶媒体が参照符号100aで示されている。プロセッサ100bは必要に応じて図示しないユーザーインターフェースからの指示等に基づいて所定の処理レシピを記憶媒体100aから呼び出して実行させ、これによって制御装置100の制御の下でエッチング装置の各機能部品が動作して所定の処理が行われる。
Incidentally, the elution
Then, by the
次に、上記エッチング装置を用いて制御装置100により行なわれるエッチング方法について図2および図3により説明する。
Next, an etching method performed by the
ここで図2(a)はエッチング液中のSi濃度を示す図であり、図2(b)はエッチング液中の燐酸水溶液の濃度を示す図であり、図2(c)はエッチング液の温度を示す図である。また図3は燐酸濃度の制御を示す図である。 2A is a diagram showing the Si concentration in the etching solution, FIG. 2B is a diagram showing the concentration of the phosphoric acid aqueous solution in the etching solution, and FIG. 2C is the temperature of the etching solution. FIG. FIG. 3 is a diagram showing control of phosphoric acid concentration.
まず、予め高Si濃度燐酸水溶液供給源16Aから高Si濃度燐酸水溶液がエッチング液用タンク15Aに供給され、低Si濃度燐酸水溶液供給源16Bから低Si濃度燐酸水溶液(Si濃度がゼロ)がエッチング液用タンク15Bに供給される。
First, a high Si concentration phosphoric acid
(初期準備工程)
次に図2(a)〜(c)に示すように、初期準備工程が行なわれる。まず内槽10a内にエッチング液用タンク15Aから弁V1を開けて新規のエッチング液E(高Si濃度の燐酸水溶液(H3PO4))を供給する。その後、内槽10a内のエッチング液をオーバーフローさせて外槽10bへ送る。次に、循環ポンプ21を駆動して、外槽10bにオーバーフローしたエッチング液Eを循環ライン20を介して内槽10aに戻すように循環させる。このようにして処理槽10内にエッチング液Eが充てんされる。処理槽10内へのエッチング液Eの充てんが完了したら弁V1を閉じてエッチング液Eの供給を停止する。次に、温度コントローラ22により、エッチング液Eを所定温度(100〜180℃)まで加熱して沸騰状態にする。
(Initial preparation process)
Next, as shown in FIGS. 2A to 2C, an initial preparation step is performed. Supplying a new etching solution E (high Si concentration of phosphoric acid aqueous solution (H 3 PO 4)) Open the valve V 1 from the
エッチング液Eが昇温し沸騰状態となった後は、温度コントローラ22により循環ライン20内のエッチング液Eに与えられる熱量を調整することにより、内槽10a内のエッチング液Eが沸騰状態を維持するような所定温度に維持される。
After the temperature of the etchant E rises to a boiling state, the amount of heat given to the etchant E in the
また、所望のエッチングレートでエッチングを行うためには、エッチング液Eを所定濃度に維持する必要があり、かつ、エッチング液Eの温度は上記所定濃度のエッチング液E固有の沸点温度に維持する。このようにして、処理槽10内にてウエハWのエッチング処理が出来る状態が準備される(初期準備工程)。
In addition, in order to perform etching at a desired etching rate, it is necessary to maintain the etching solution E at a predetermined concentration, and the temperature of the etching solution E is maintained at the boiling temperature unique to the etching solution E having the predetermined concentration. In this way, a state in which the wafer W can be etched in the
このように初期準備工程では新規のエッチング液が高Si濃度を有するため、従来のシーズニングの時間を除いたり、又短縮することができる。 As described above, since the new etching solution has a high Si concentration in the initial preparation step, the conventional seasoning time can be eliminated or shortened.
(エッチング工程)
この状態で、図示しないウエハボートにて垂直に保持されたウエハWが、内槽10aに収容される。ウエハWは、内槽10a内のエッチング液Eに所定時間浸漬されエッチングされる。その後、ウエハWは、処理槽10から取り出される。その後、新しいウエハWが内槽10aに収容され処理される。上記エッチング処理は、繰り返し行われる。エッチング方法は第1のエッチング工程、第2のエッチング工程および第3のエッチング工程、・・・からなる複数のエッチング工程と、これらエッチング工程間のインターバル工程とを含む(図2(a)(b)(c)参照)。
(Etching process)
In this state, the wafer W held vertically by a wafer boat (not shown) is accommodated in the inner tank 10a. The wafer W is immersed in the etching solution E in the inner tank 10a for a predetermined time and etched. Thereafter, the wafer W is taken out from the
ここでエッチング工程とは、ウエハWが内槽10a内のエッチング液E中に浸漬されている場合をいい、エッチング工程間のインターバル工程とは、ウエハWが内槽10a内のエッチング液E中に浸漬されていない場合、すなわち第n回目のエッチング工程が終了して一エッチング工程単位分のウエハWが内槽10aから取り出され、第n+1回目のエッチング処理を開始すべく次の一処理単位分のウエハWが内槽10aに浸漬されるまでの間をいう。この複数のエッチング工程において、エッチング液Eは、循環ライン20を介して継続的に循環される。
Here, the etching process means that the wafer W is immersed in the etching solution E in the inner tank 10a, and the interval process between the etching processes means that the wafer W is in the etching solution E in the inner tank 10a. If not immersed, that is, the n-th etching process is completed and the wafer W for one etching process unit is taken out from the inner tank 10a, and the next one processing unit unit is started to start the n + 1-th etching process. This is the period until the wafer W is immersed in the inner tank 10a. In the plurality of etching steps, the etching solution E is continuously circulated through the
エッチング処理を行うことにより、内槽10a内のエッチング液E中には、ウエハWからシリコン(Si)分が溶出する。 By performing the etching process, silicon (Si) is eluted from the wafer W into the etching solution E in the inner tank 10a.
このようなエッチング処理を繰り返して行なうと、エッチング液E中へウエハWからシリコン(Si)分が溶出し、エッチング液中の溶出成分濃度(Si濃度またはシリコン濃度)が高くなりすぎるとエッチング液の性状が悪化する。 When such an etching process is repeated, silicon (Si) content is eluted from the wafer W into the etching solution E, and if the concentration of the eluted component (Si concentration or silicon concentration) in the etching solution becomes too high, the etching solution Properties deteriorate.
本発明においては、このような場合に対応すべく、次のような制御が行なわれる。 In the present invention, the following control is performed to cope with such a case.
すなわち、まず各エッチング工程中、制御装置100により弁V6および弁V7が駆動されて、内槽10a内においてエッチング処理に供されたエッチング液Eが第1設定量だけ循環ライン20から排出ライン30側へ排出され、次に排出ライン30から外方へ排出される。
That is, first in the etching step, the
同時に、制御装置100により弁V4、V5および流量制御機構39が駆動されて、エッチング液用タンク15Bから接続ライン15bを経て低Si濃度燐酸水溶液(Si濃度がゼロ)が第2設定量だけ処理槽10の外槽10b内へ供給される。
At the same time, the
このようにして処理槽10内のエッチング処理に供されたエッチング液Eを第1設定量だけ排出し、新規エッチング液を第2設定量だけ処理槽10内に供給することにより、処理槽10内のエッチング液Eを部分液交換することができる。この場合、エッチング液Eを第1設定量だけ排出し、同時に新規エッチング液Eを第2設定量だけ供給することにより、処理槽10内のエッチング液の液面を略一定に保つことができる。
In this way, the etching solution E subjected to the etching process in the
図2(a)において、第1のエッチング工程、第2のエッチング工程および第3のエッチング工程において、エッチング液を第1の設定量だけ排出し、第2の設定量だけ供給した場合のエッチング液のSi濃度が示されている。 In FIG. 2A, in the first etching step, the second etching step, and the third etching step, the etching solution is discharged by the first set amount and supplied by the second set amount. The Si concentration is shown.
具体的には各エッチング工程中、エッチング処理に供された処理槽10内のエッチング液が0.05L/min(第1設定量)だけ排出され、処理槽10へ新規のエッチング液が0.05L/min(第2設定量)だけ供給される。
Specifically, during each etching step, the etching solution in the
ここで、各エッチング工程は、処理槽10内のエッチング液を第1設定量だけ排出する工程と、処理槽10内へ新規エッチング液を第2設定値だけ供給する工程とにより構成された部分交換パターンを含む。この部分交換パターンにおいて、エッチング処理に供されたエッチング液がこのエッチング工程中、全期間に渡って連続的に排出され、新規エッチング液がエッチング工程中、全期間に渡って連続的に供給される。
Here, each etching step is a partial replacement constituted by a step of discharging the etching solution in the
図2(a)においては、連続的にSi濃度が上昇する部分交換パターンを行なっているが、エッチング工程中において予め決められたSi濃度範囲を超えないように例えばエッチング液の供給と排出とを間欠的に行い段階的にSi濃度が上昇させることもできる。エッチング工程完了時のSi濃度の値はエッチング処理を行うウエハWに応じて任意に変更することができる。 In FIG. 2A, a partial replacement pattern in which the Si concentration continuously increases is performed. However, for example, supply and discharge of an etchant are performed so as not to exceed a predetermined Si concentration range during the etching process. The Si concentration can also be increased stepwise and intermittently. The value of the Si concentration at the completion of the etching process can be arbitrarily changed according to the wafer W to be etched.
次に、エッチング工程間のインターバル工程中、制御装置100により弁V8が駆動されて、内槽10a内においてエッチング処理に供されたエッチング液Eが排出ライン33を介して全液排出される。
Next, during the interval step between the etching process, the valve V 8 by the
次に、制御装置100により弁V1が駆動されて、エッチング液用タンク15Aから高Si濃度燐酸水溶液(高Si濃度の新規エッチング液)が接続ライン15aを介して処理槽10の内槽10a内へ供給される。
Next, the
このようにして処理槽10内のエッチング処理に供されたエッチング液Eを全液排出し、新規エッチング液を処理槽10内に供給することにより、処理槽10内のエッチング液Eを高Si濃度燐酸水溶液により全液交換することができる。
In this way, all the etching solution E subjected to the etching process in the
各インターバル工程により、インターバル工程直後のエッチング工程の開始時において、シリコン濃度をインターバル工程直前のエッチング工程の開始時におけるシリコン濃度と同一の値まで戻すことができる。 By each interval step, the silicon concentration can be returned to the same value as the silicon concentration at the start of the etching step immediately before the interval step at the start of the etching step immediately after the interval step.
ところで各エッチング工程およびインターバル工程において、処理槽10から純水(DIW)が蒸発する。この際、濃度測定部27からの燐酸濃度の測定値に基づいて、DIW供給源40から処理槽10の外槽10bにDIWを補充し、処理槽10内の燐酸濃度を一定に維持している(図3参照)。この場合、エッチング処理に供されたエッチング液(例えば燐酸濃度b)を処理槽10から排出し、新規エッチング液(例えば燐酸濃度a)を処理槽10内へ供給すると、燐酸濃度aと燐酸濃度bとの相違により、処理槽10内の燐酸濃度が変化し、このためDIW供給源40から外槽10bへ補充するDIWの補充量も変化させる必要がある。
By the way, in each etching process and interval process, pure water (DIW) evaporates from the
本実施の形態においては、各エッチング工程中において、処理槽10内の燐酸濃度が一定となるよう定められた第1設定量に基づいてエッチング液を排出し、同時に処理槽10内の燐酸濃度が一定となるよう定められた第2設定量に基づいて新規エッチング液を供給するようにしてもよい。
In the present embodiment, during each etching step, the etching solution is discharged based on the first set amount determined so that the phosphoric acid concentration in the
以上のように本実施の形態によれば、図2(a)に示すように、初期準備工程およびインターバル工程において、エッチング液用タンク15Aから処理槽10に高Si濃度燐酸水溶液を供給して処理槽10内の全液交換を行ない、各エッチング工程において、エッチング液用タンク15Bから処理槽10に低Si濃度燐酸水溶液を供給して処理槽10内の部分液交換を行なっている。このように初期準備工程およびインターバル工程において、高Si濃度燐酸水溶液を新規エッチング液として用いることにより、初期準備工程およびインターバル工程において、シーズニングのようなエッチング液の液調整の時間を省くことができ、初期準備工程およびインターバル工程に要する時間を短縮することができ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。またエッチング工程において、低Si濃度燐酸水溶液を新規エッチング液として用いることにより、処理槽10からエッチング液を0.05L/minのような少ない第1設定量だけ排出し、処理槽10へエッチング液を0.05L/minのような少ない第2設定量だけ供給する部分液交換を行ない、このことによりSi濃度を130ppm以下に保つことができる。このように部分液交換に必要な第1設定量および第2設定量を小さく抑えることができるため、処理槽10内のエッチング液Eの燐酸水溶液濃度を略一定に保つことができ(図2(b)参照)、かつ処理槽10内のエッチング液Eの温度を略一定に保つことができる(図2(c)参照)。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 2A, in the initial preparation step and the interval step, the high Si concentration phosphoric acid aqueous solution is supplied from the
ここで図4(a)(b)(c)に、本発明の比較例について述べる。図4(a)(b)(c)に示す比較例において、初期準備工程およびインターバル工程において、エッチング液用タンク15Aから処理槽10に高Si濃度燐酸水溶液を供給して処理槽10内の全液交換を行ない、各エッチング工程において、同時にエッチング液用タンク15Aから処理槽10に高Si濃度燐酸水溶液を供給して処理槽内の部分液交換を行なっている。図4(a)(b)(c)に示す比較例において、他の構成は図1乃至図4に示す実施の形態と略同一である。
Here, FIGS. 4A, 4B, and 4C describe a comparative example of the present invention. In the comparative example shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, in the initial preparation step and the interval step, the high Si concentration phosphoric acid aqueous solution is supplied from the
図4(a)(b)(c)に示す比較例において、エッチング工程中、高Si濃度燐酸水溶液を新規エッチング液として用いるため、処理槽10からエッチング液を0.5L/minのような大きな第1設定量だけ排出し、処理槽10へエッチング液を0.5L/minのような大きな第2設定量だけ供給する部分液交換を行ない、このことによりSi濃度を130ppm以下に保っている。このように部分液交換に必要な第1設定量および第2設定量が大きくなってしまうため、処理槽10内のエッチング液Eの燐酸水溶液濃度が大きく変動してしまう(図4(b)参照)。またこの場合、処理槽10内のエッチング液Eの温度も大きく変動する(図4(c)参照)。
In the comparative example shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, since the high Si concentration phosphoric acid aqueous solution is used as a new etching solution during the etching process, the etching solution from the
これに対して本実施の形態によれば、エッチング工程中におけるエッチング液の部分交換に必要な第1設定量および第2設定量を小さく抑えることができるため、処理槽10内のエッチング液の燐酸水溶液濃度を略一定に保つことができ、かつ処理槽10内のエッチング液Eの温度を略一定に保つことができる。
On the other hand, according to the present embodiment, the first set amount and the second set amount necessary for partial replacement of the etchant during the etching process can be kept small, so that the phosphoric acid of the etchant in the
変形例
次に本発明の変形例について説明する。上記実施の形態において、インターバル工程において、エッチング液用タンク15Aから処理槽10に高Si濃度燐酸水溶液を供給して処理槽10内の全液交換を行なう例を示したが、これに限らず、インターバル工程において、エッチング液用タンク15Bから処理槽10に低Si濃度燐酸水溶液を供給して処理槽10内において部分液交換を行なってもよい。これにより、インターバル工程においてもエッチング工程と同様の効果を得ることができ、次の新しいウエハのエッチング工程に備えることができる。
Modified Example Next, a modified example of the present invention will be described. In the above embodiment, in the interval step, an example in which a high Si concentration phosphoric acid aqueous solution is supplied from the
また、エッチング液用タンク15Bから接続ライン15bを経て低Si濃度燐酸水溶液(Si濃度がゼロ)が第2設定量だけ処理槽10の外槽10b内へ供給される場合、弁V2および弁V3を駆動させることにより、接続ライン15cを介して高Si濃度燐酸水溶液を低Si濃度燐酸水溶液に加えてもよく、この際、第2設定量は、低Si濃度燐酸水溶液と高Si濃度燐酸水溶液の合計値となる。
When the low Si concentration phosphoric acid solution via the
低Si濃度燐酸水溶液のSi濃度調整
上記実施の形態では、低Si濃度燐酸水溶液供給源16Bから低Si濃度燐酸水溶液(Si濃度がゼロ)がエッチング液用タンク15Bに供給されるようにしたが、これに限らず、必要に応じてSi溶液用タンク18からエッチング液用タンク15BにSi溶液が供給されて、低Si濃度燐酸水溶液のSi濃度が調整されるようにしてもよい。これにより、部分交換における液交換量が少なすぎることでエッチング液の秤量精度が悪くなる場合、Si濃度を上げることで、液交換量を増やすことができる。
In the above embodiment, the low Si concentration phosphoric acid aqueous
Si溶液と低Si濃度燐酸水溶液を調合して内槽10aに供給するパターン
上記実施の形態では、予め高Si濃度燐酸水溶液供給源16Aから高Si濃度燐酸水溶液(高いSi濃度をもつ燐酸水溶液)がエッチング液用タンク15Aに供給され、低Si濃度燐酸水溶液供給源16Bから低Si濃度燐酸水溶液(Si濃度がゼロのSi濃度をもつ燐酸水溶液)がエッチング液用タンク15Bに供給されるようにしたが、これに限らず、低Si濃度燐酸水溶液供給源16Bから低Si濃度燐酸水溶液(Si濃度がゼロの燐酸水溶液)がエッチング液用タンク15Bに供給され、Si溶液用タンク18からエッチング液用タンク15BにSi溶液が供給されて、高Si濃度燐酸水溶液のSi濃度が調整され、内槽10aに供給するようにし、高Si濃度燐酸水溶液供給源16AをSi濃度がゼロの燐酸水溶液供給源として外槽10bに供給するようにしてもよい。これにより、装置外部から供給された高Si濃度燐酸水溶液を使用するのではなく、装置内にて所望の高Si濃度燐酸水溶液を生成し使用することができる。
Pattern in which Si solution and low Si concentration phosphoric acid aqueous solution are prepared and supplied to inner tank 10a In the above embodiment, high Si concentration phosphoric acid aqueous solution (phosphoric acid aqueous solution having high Si concentration) is previously supplied from high Si concentration phosphoric acid aqueous
W 半導体ウエハ(被処理体)
E エッチング液
10 処理槽
10a 内槽
10b 外槽
11 パネルヒータ
12 ノズル
15 供給部
15A エッチング液用タンク
15B エッチング液用タンク
16A 高Si濃度燐酸水溶液供給源
16B 低Si濃度燐酸水溶液供給源
18 Si溶液用タンク
19 Si溶液供給源
20 循環ライン
21 循環ポンプ
22 温度コントローラ
23 フィルタ
26 溶出成分測定部
27 濃度測定部
30 排出ライン
40 DIW供給源
100 制御装置
100a 記憶媒体
W Semiconductor wafer (object to be processed)
Claims (11)
前記エッチング処理部内に収納された被処理体に対してエッチング液を用いてエッチング処理を施すエッチング工程とを備え、
前記初期準備工程は、第1Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる液供給工程を含み、
前記エッチング工程は、第2Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる前記エッチング処理部内のエッチング液を部分的に交換する部分液交換工程を含むことを特徴とするエッチング方法。 An initial preparation step of filling the etching processing section with an etching solution;
An etching step of performing an etching process using an etchant on an object to be processed housed in the etching processing unit,
The initial preparation step includes a liquid supply step performed using a new etching solution having a first Si concentration,
The etching method includes a partial liquid exchanging process in which the etching liquid in the etching processing part is partially exchanged using a new etching liquid having a second Si concentration.
被処理体を収納してエッチング液によりエッチング処理を施すエッチング処理部と、
前記エッチング処理部においてエッチング処理に供されたエッチング液を排出する排出部と、
前記エッチング処理部に新規エッチング液を供給する供給部と、
前記エッチング処理部と、前記排出部と、前記供給部とを駆動制御する制御装置とを備え、
前記供給部は第1Si濃度の新規エッチング液を供給する第1供給部と、第2Si濃度の新規エッチング液を供給する第2供給部とを有し、
前記制御装置は、
エッチング処理部内にエッチング液を充てんする初期準備工程と、
前記エッチング処理部内に収納された被処理体に対してエッチング液を用いてエッチング処理を施すエッチング工程とを実行し、
前記初期準備工程は、前記第1供給部から供給される第1Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる液供給工程を含み、
前記エッチング工程は、前記第2供給部から供給される第2Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる前記エッチング処理部内のエッチング液を部分的に交換する部分液交換を含むことを特徴とするエッチング装置。 In an etching apparatus that performs an etching process on a workpiece,
An etching processing unit that accommodates an object to be processed and performs an etching process with an etchant;
A discharge part for discharging the etching solution used in the etching process in the etching process part;
A supply unit for supplying a new etching solution to the etching processing unit;
A controller for driving and controlling the etching processing unit, the discharge unit, and the supply unit;
The supply unit includes a first supply unit that supplies a new etching solution having a first Si concentration, and a second supply unit that supplies a new etching solution having a second Si concentration,
The controller is
An initial preparation step of filling the etching processing section with an etching solution;
Performing an etching process for performing an etching process using an etchant on an object to be processed housed in the etching processing unit,
The initial preparation step includes a liquid supply step performed using a new etching solution having a first Si concentration supplied from the first supply unit,
Etching characterized in that the etching step includes a partial liquid exchange in which the etching liquid in the etching processing part is partially exchanged using a new etching liquid having a second Si concentration supplied from the second supply part. apparatus.
前記インターバル工程は、全液交換工程または部分液交換工程を含むことを特徴とする請求項6記載のエッチング装置。 Further comprising an interval step executed between the etching step and the etching process of the next object to be processed;
The etching apparatus according to claim 6, wherein the interval process includes a whole liquid replacement process or a partial liquid replacement process.
エッチング方法は、
エッチング処理部内にエッチング液を充てんする初期準備工程と、
前記エッチング処理部内に収納された被処理体に対してエッチング液を用いてエッチング処理を施すエッチング工程とを備え、
前記初期準備工程は、第1Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる液供給工程を含み、
前記エッチング工程は、第2Si濃度の新規エッチング液を用いて行なわれる前記エッチング処理部内のエッチング液を部分的に交換する部分液交換工程を含むことを特徴とする記憶媒体。 In a storage medium storing a computer program for causing a computer to execute an etching method,
Etching method
An initial preparation step of filling the etching processing section with an etching solution;
An etching step of performing an etching process using an etchant on an object to be processed housed in the etching processing unit,
The initial preparation step includes a liquid supply step performed using a new etching solution having a first Si concentration,
The storage medium includes a partial liquid exchanging process in which the etching liquid in the etching processing part is partially exchanged using a new etching liquid having a second Si concentration.
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