本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
本発明の実施の一形態に係る基板処理システムは、図1に示すように構成される。この基板処理システムは、シリコン製半導体ウェーハ(シリコン製基板)のエッチング処理を行う。
図1において、この基板処理システムは、スピン処理装置10(基板処理機構)、処理液供給ユニット20、処理液回収機構30及び制御ユニット40を有している。スピン処理装置10は、カップ体11内でシリコン製半導体ウェーハ(以下、単にシリコンウェーハという)Wを支持するウェーハチャック13がモータ12によって回転する構造となっている。そして、後述するように処理液供給ユニット20から供給されるエッチング処理液がシリコンウェーハWの上方に配置されたノズル14から当該シリコンウェーハWに吹きかけられる。このエッチング処理液によってウェーハチャック13の回転により回転するシリコンウェーハWの表面のエッチング処理がなされる。
処理液回収機構30は、スピン処理装置10から排出される使用後のエッチング処理液(廃液)を回収して処理液供給ユニット20に供給する機構であって、スピン処理装置10のカップ体11から排出される使用後のエッチング処理液を貯めるドレインタンク31と、ドレインタンク31に溜まった使用後のエッチング処理液を処理液供給ユニット20に供給するポンプ32とを有している。制御ユニット40は、スピン処理装置10のモータ12、処理液回収機構30のポンプ32及び処理液供給ユニット20における各種弁及びポンプ(詳細な構成については後述する)の駆動制御を行う。
処理液供給ユニット20は、図2に示すように構成される。
図2において、処理液供給ユニット20は、回収タンク21、溶液貯留タンク22(貯液機構)、第1供給タンク23及び第2供給タンク24を有している。回収タンク21には前述した処理液回収機構30(図1参照)によってスピン処理装置10から回収された使用後のエッチング処理液が流入し(IN)、その使用後のエッチング処理液が回収タンク21に貯められる。回収タンク21と溶液貯留タンク22とが送通管で結合されており、ポンプP1の動作によって、回収タンク21に貯められた使用後のエッチング処理液を、開閉弁V1を通して溶液貯留タンク22に供給することができる。回収タンク21は、第1供給タンク23及び第2供給タンク24にも送通管によって並列的に結合されており、ポンプP1の動作によって、回収タンク21に貯められた使用後のエッチング処理液を、調節弁Vc7を通して第1供給タンク23に、調節弁Vc8を通して第2供給タンク24にそれぞれ供給することができる。
溶液貯留タンク22には循環用の送通管が設けられており、ポンプP2の動作により、溶液貯留タンク22から流出する溶液を、調節弁Vc1を通して溶液貯留タンク22に戻すことができる。また、液体貯留タンク22は、第1供給タンク23及び第2供給タンク24に送通管によって並列的に結合されており、ポンプP2の動作によって、溶液貯留タンク22に貯められた溶液を、調節弁Vc2、流量計25、逆止弁Vch及び調節弁Vc3を通して第1供給タンク23に、調節弁Vc2、流量計25、逆止弁Vch及び調節弁Vc4を通して第2供給タンク24にそれぞれ供給することができる。
第1供給タンク23には、薬液供給ユニット(図示略)が送通管群によって結合されており、薬液供給ユニットから調節弁群SVc1を通して、エッチング処理液を調合するための各薬液であるフッ酸(HF)、硝酸(HNO3)、酢酸(CH3COOH)及び純水(H2O)のそれぞれを第1供給タンク23に供給することができる。第2供給タンク24にもまた、前記薬液供給ユニットが送通管群によって結合されており、前記薬液供給ユニットから調節弁群SVc2を通して前記各薬液を第2供給タンク24に供給することができる。
第1供給タンク23は、送通管によってスピン処理装置10(図1参照)に結合しており、ポンプP3の動作により、第1供給タンク23内のエッチング処理液を、調節弁Vc5を通してスピン処理装置10(ノズル14)に供給すること(OUT)ができる。また、第2供給タンク24も、送通管によってスピン処理装置10(図1参照)に結合しており、ポンプP3の動作により、第2供給タンク24内のエッチング処理液を、調節弁Vc6を通してスピン処理装置10(ノズル14)に供給すること(OUT)ができる。
更に、第1供給タンク23は、送通管によって溶液供給タンク22に結合しており、ポンプP4の動作によって、第1供給タンク23内のエッチング処理液を、開閉弁V3及びV2を通して溶液供給タンク22に移送することができる。また、第2供給タンク24も、送通管によって溶液供給タンク22に結合しており、ポンプP4の動作によって、第2供給タンク24内のエッチング処理液を、開閉弁V4及びV2を通して溶液供給タンク22に移送することができる。
なお、回収タンク21には調節弁Vc9を通して希釈用の水(純水)を供給することができ、回収タンク21に貯められた使用後のエッチング処理液を、開閉弁V7を通して排出(Drain)することができる。溶液貯留タンク22に貯められた溶液を、開閉弁V6を通して排出(Drain)することができる。また、第1供給タンク23に貯められたエッチング処理液を、ポンプP4の動作によって、開閉弁V3及びV5を通して排出(Drain)することができ、第2供給タンク24に貯められたエッチング処理液も、ポンプP4の動作によって、開閉弁V4及びV5を通して排出(Drain)することができる。
制御ユニット40は、流量計25からの情報に基づいて溶液貯留タンク22から第1供給タンク23及び第2供給タンク24のそれぞれに供給される溶液の流量情報を取得することができる。回収タンク21、溶液貯留タンク22、第1供給タンク23及び第2供給タンク24のそれぞれには上限の液量を検出する上限センサH及び下限の液量を検出する下限センサLが設けられている(なお、第1供給タンク23及び第2供給タンク24については図示略)。制御ユニット40は、タンク21、22、23、24それぞれの上限センサH及び下限センサLからの検出信号に基づいて、各タンク21〜24内の液量に係る情報を得ることができる。制御ユニット40は、上記取得される各情報や、スピン処理装置10での処理時間及びエッチング処理されたシリコンウェーハWの枚数等の処理に係る情報に基づいて、スピン処理装置10における駆動モータ12及び処理液回収機構30におけるポンプ32の駆動制御、更に、処理液供給ユニット20における各ポンプP1〜P4の駆動制御、各開閉弁V1〜V7の開閉制御、及び各調節弁Vc1〜Vc9の開度調整制御を行う。
以下、前述した構造の基板処理システムにおいてなされるシリコンウェーハWのエッチング処理について説明する。
制御ユニット40の制御のもと、処理液供給ユニット20は、図3及び図4A〜図4Dに示す手順に従って動作する。
ます、スピン処理装置10のウェーハチャック13に、本来エッチング処理すべきシリコンウェーハWと同種であって、その表面が粗面化されたシリコンウェーハW(以下、粗面化シリコンウェーハという)がセットされた状態で、図3に示す手順に従って、シリコンウェーハWのエッチング処理の活性化に寄与する活性種である亜硝酸(HNO2)を含有する亜硝酸含有溶液が生成される(前段ステップ)。
薬液供給ユニットから、フッ酸(HF)、硝酸(HNO3)、酢酸(CH3COOH)及び純水(H2O)の各薬液が、図5の太線で示すように、調節弁群SVc1を通して流量が調節されつつ第1供給タンク23に供給される。そして、第1供給タンク23において、フッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)が酢酸(CH3COOH)及び純水(H2O)により希釈され、フッ酸(HF)及び酢酸(HNO3)の濃度が所定値に調整された新たなエッチング処理液が生成される(S011)。次いで、図6に示すように、調節弁群SVc1が閉鎖され、第1供給タンク23において、新たなエッチング処理液が、所定温度に調整されつつ循環され(S012)、エッチング処理液の濃度の均一化が図られる。
また、薬液供給ユニットから、上記各薬液が、図7の太線で示すように、調節弁群SVc2を通して流量が調節されつつ第2供給タンク24に供給される。そして、第2供給タンク24において、第1供給タンク23の場合と同様に、新たなエッチング処理液が生成される(S013)。次いで、図8に示すように、調節弁群SVc2が閉鎖され、第2供給タンク24において、新たなエッチング処理液が、所定温度に調整されつつ循環され(S014)、エッチング処理液の濃度の均一化が図られる。
このようにして、第1供給タンク23及び第2供給タンク24において、新たなエッチング処理液の調合がなされると、調節弁Vc5が所定の開度に制御された状態でポンプP3が動作し、図9の太線で示すように、第1供給タンク23から調節弁Vc5の開度に応じた流量にてエッチング処理液がスピン処理装置10(SPM)に供給される(S015)。
スピン処理装置10(SPM)において、処理液供給ユニット20(第1供給タンク23)から供給されるエッチング処理液がノズル14から回転する粗面化シリコンウェーハWに吹きかけられる。そして、その粗面化ウェーハW(Si)とエッチング処理液(HF、HNO3)との反応によって活性種である亜硝酸(HNO2)が生じつつ当該粗面化シリコンウェーハWのエッチング処理がなされる(S016)。特に、粗面化されて凹凸のある表面の凹部にエッチング処理液が溜まることにより反応が一層進んで、活性種である亜硝酸(HNO2)がより多く発生しつつ、その亜硝酸(HNO2)(活性種)の存在により反応が更に促進される。このスピン処理装置10でのエッチング処理後のエッチング処理液は、シリコン(Si)が溶解しており(H2SiF6の状態)、また、その処理の過程で生成された活性種である亜硝酸(HNO2)を含んでいる。
上記のようにしてスピン処理装置10において粗面化シリコンウェーハWのエッチング処理がなされている過程で排出されるエッチング処理液が、シリコン(Si)の溶解した亜硝酸(HNO2)含有溶液として、回収タンク21に貯められる。そして、図10の太線で示すように、回収タンク21からそのシリコン(Si)が溶解した亜硝酸含有液(使用後のエッチング処理液)がポンプP1の動作により、開放された開閉弁V1通して溶液貯留タンク22に供給される(S017)。その後、溶液貯留タンク22での上眼の液量が上限センサHにて検出されると、図11に示すように、開閉弁V1が閉じられ、回収タンク21から溶液貯留タンク22への亜硝酸含有液の供給が停止される(S018)。なお、適当なタイミングにおいて、調節弁Vc5が閉じられて第1供給タンク23からのエッチング処理液の供給が停止されるとともに、調節弁Vc6が所定の開度に調整されて、図11の太線で示すように、第2供給タンク24から調節弁Vc6の開度に応じた流量にてエッチング処理液がスピン処理液10(SPM)に供給される(S015)。
この状況において、スピン処理装置10から排出されるエッチング処理液の回収タンク21への貯留が継続される(S019)。そして、回収タンク21の上限の液量が上限センサHにて検出されると、図12に示すように、ポンプP3が停止されてスピン処理装置10(SPM)へのエッチング処理液の供給が停止される。これにより、スピン処理装置10でのエッチング処理が止められ、回収タンク21へのエッチング処理液の貯留が停止する(S020)。その後、図12の太線で示すように、開閉弁V3、V4、V5が開放された状態でのポンプP4の動作により、第1供給タンク23及び第2供給タンク24に残ったエッチング処理液が排出(Drain)される(S021)。
このようにして、粗面化シリコンウェーハWをエッチング処理した後のエッチング処理液が、亜硝酸含有溶液(使用後のエッチング処理液:活性種含有溶液)として溶液貯留タンク22に貯められる。
次に、図4A〜図4Dの手順に従って、活性種含有エッチング処理液が、本来のシリコンウェーハWのエッチング処理を行うスピン処理装置10に供給される。
図4Aにおいて、薬液供給ユニットから、フッ酸(HF)、硝酸(HNO3)、酢酸(CH3COOH)及び純水(H2O)の各薬液が、図13の太線で示すように、調節弁群SVc1を通して流量が調節されつつ第1供給タンク23に供給される。そして、第1供給タンク23において、フッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)が酢酸(CH3COOH)及び純水(H2O)により希釈され、フッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)の濃度が所定値に調整された新たなエッチング処理液が生成される(S21)。このとき、図13に示すように、ポンプP2の動作により、調節弁Vc1の開度に応じた流量にて、溶液貯留タンク22に貯めおかれた亜硝酸含有溶液(使用後のエッチング処理液)が循環する(S22)。その後、調節弁群SVc1が閉鎖されて、調節弁Vc2、Vc3の開度が調整された状態でのポンプP2の動作により、図14の太線で示すように、溶液貯留タンク22から調節弁Vc2、流量計25、逆止弁Vch及び調節弁Vc3を通して亜硝酸含有溶液が第1供給タンク23に供給される(S23)。このとき、流量計25にて得られる流量情報に基づいて、既に第1供給タンク23に貯められたエッチング処理液に対して所定配合比となる量の亜硝酸含有溶液が第1供給タンク23に供給される。これにより、第1供給タンク23内において、活性種である亜硝酸(HNO2)とエッチング処理液(フッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)を含む)とが混合してなる活性種含有エッチング処理液が生成される(処理液生成機構、第1ステップ)。
このようにして第1供給タンク23内に活性種含有エッチング処理液が生成されると、図15に示すように、調節弁群SVc1が閉鎖され、第1供給タンク23において、活性種含有エッチング処理液が、所定温度に調整されつつ循環され(S24)、活性種含有エッチング処理液の濃度の均一化が図られる。なお、このとき、溶液貯留タンク22から第1供給タンク23への亜硝酸含有溶液の供給が止められており(調節弁Vc2、Vc3が閉鎖)、図15の太線で示すように、ポンプP2の動作により、調節弁Vc1の開度に応じた流量にて、溶液貯留タンク22に貯めおかれた亜硝酸含有溶液が循環している。
次いで、薬液供給ユニットから、前述した各薬液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)が、図16の太線で示すように、調節弁群SVc2を通して流量が調節されつつ第2供給タンク24に供給される。そして、第2供給タンク24において、第1供給タンク23の場合と同様に、新たなエッチング処理液(フッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)を含む)が生成される(S25)。この状態で、溶液貯液タンク22に貯めおかれた亜硝酸含有溶液の循環動作は継続されている(S26)。
その後、調節弁Vc2が閉鎖されて、調節弁Vc2、Vc4の開度が調整された状態でのポンプP2の動作により、図17の太線で示すように、溶液貯留タンク22から調節弁Vc2、流量計25、逆止弁Vch及び調節弁Vc4を通して亜硝酸含有溶液(使用後のエッチング処理液)が第2供給タンク24に供給される(S27)。このとき、流量計25にて得られる流量情報に基づいて、既に第2供給タンク24に貯められたエッチング処理液に対して所定配合比となる量の亜硝酸含有溶液が第2供給タンク24に供給される。これにより、第2供給タンク24内にも、第1供給タンク23と同様に、活性種である亜硝酸(HNO2)とエッチング処理液(フッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)を含む)とが混合してなる活性種含有エッチング処理液が生成される(処理液生成機構、第1ステップ)。そして、図18に示すように、第2供給タンク24において、活性種含有エッチング処理液が、所定温度に調整されつつ循環され(S28)、活性種含有エッチング処理液の濃度の均一化が図られる。なお、このとき、溶液貯留タンク22から第2供給タンク24への亜硝酸含有溶液の供給が止められており(調節弁Vc2、Vc4が閉鎖)、図18の太線で示すように、ポンプP2の動作により、調節弁Vc1の開度に応じた流量にて、溶液貯留タンク22に貯めおかれた亜硝酸含有溶液が循環している(以後、溶液貯留タンク22が利用される期間を除きこの状態が維持される)。
上記のようにして、第1供給タンク23及び第2供給タンク24の双方に活性種(亜硝酸:HNO2)含有エッチング処理液が貯められると、処理液供給ユニット20からスピン処理装置10に活性種含有エッチング処理液が供給されて(S29:第2ステップ)、スピン処理装置10では、供給される活性種含有エッチング処理装置によってシリコンウェーハWのエッチング処理がなされる。前記活性種含有エッチング処理液のスピン処理装置10への供給は、具体的に、次のようになされる。
調節弁Vc5が所定の開度に制御された状態でポンプP3が動作し、図19の太線で示すように、第1供給タンク23から調節弁Vc5の開度に応じた流量にて活性種含有エッチング処理液がスピン処理装置10(SPM)に供給される(S291)。スピン処理装置10(SPM)では、処理液供給ユニット20(第1供給タンク23)から供給される活性種含有エッチング処理液がノズル14から回転するシリコンウェーハWに吹きかけられ、活性種(亜硝酸HNO2)の存在のもと、エッチング処理液(フッ酸HF、硝酸HNO3を含む)とシリコンウェーハW(Si)とが反応し、シリコンウェーハWのエッチング処理がなされる。前記エッチング処理液とシリコンウェーハWとの反応は、活性種(亜硝酸HNO2)の存在によって促進され、更に、その反応によって新たな活性種(亜硝酸HNO2)が生じて、その反応の促進される状態が維持されつつ当該反応(エッチング処理)がなされる。スピン処理装置10でのエッチング処理後の活性種含有エッチング処理液は、シリコン(Si)が溶解しており(H2SiF6の状態)、また、活性種である亜硝酸(HNO2)を含んでいる。
スピン処理装置10においてシリコンウェーハWのエッチング処理がなされている過程で排出されるシリコン(Si)が溶解した活性種含有エッチング処理液は、処理液回収機構30(図1参照)によって回収されて処理液供給ユニット20における回収タンク21に貯められる(処理液回収ステップ)。そして、図20の太線で示すように、回収タンク21から活性種含有エッチング処理液が、ポンプP1の動作により、調節弁Vc7の開度に応じた流量にて第1供給タンク23に供給される(S292:処理液戻し機構)。そして、更に、第1供給タンク23からポンプP3の動作によって調節弁Vc5の開度に応じた流量にてスピン処理装置10に戻される(処理液戻しステップ)。以後、ステップ29(ステップ291及びステップ292)での動作が継続して行われることにより(図20に示す状態参照)、第1供給タンク23から活性種含有エッチング処理液がスピン処理装置10に供給されつつ、スピン処理装置10から回収される使用後の活性種含有エッチング処理液が回収タンク21を介して第1供給タンク23に戻される状態が継続される。
前述したようにスピン処理装置10と処理液供給ユニット20とを活性種含有エッチング液が循環している状態で、スピン処理装置10においてシリコンウェーハWのエッチング処理がなされている間、制御ユニット40は、処理液供給ユニット20におけるポンプP1、P3及び調節弁Vc5、Vc7の駆動制御(図20参照)等を行いつつ、それに並行して、図4Bに示す手順に従って処理を行う。
図4Bにおいて、制御ユニット40は、スピン処理装置10でのエッチング処理が終了したか否か(S31)、スピン処理装置10での処理時間に基づいて前述したように循環して利用される活性種含有エッチング処理液のライフタイムが満了したか否か、即ち、利用される活性種含有エッチング処理液がシリコンウェーハWを処理するエッチング処理液として有効であるか否か(S32:判定手段、判定ステップ)、また、スピン処理装置10でのシリコンウェーハWの処理枚数及び処理時間等に基づいて利用される活性種含有エッチング処理液のエッチングレートの低下を補正すべきタイミングであるか否か(S33)を繰り返し判定している。その過程で、エッチングレートの低下を補正すべきタイミングであると判定すると(S33でYES)、制御ユニット40は、更に、現在、活性種含有エッチング処理液を供給しているのが第1供給タンク23及び第2供給タンク24のいずれかであるかを判定する(S34)。
ここで、第1供給タンク23から活性種含有エッチング処理液が供給されていると判定すると、制御ユニット40は、エッチングレートの低下を補正するために所定量のフッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)と、エッチング処理液の回収率が100%より低いことに起因したエッチング処理液の目減り分を補正するための所定量のエッチング処理液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)とを第1供給タンク24に追加するように、処理液供給ユニット20における調節弁群SVc1の開度及び駆動制御を行う(S35)。これにより、処理液供給ユニット20では、図21の太線で示すように、上述したようにスピン処理装置10から回収された活性種含有エッチング処理液が回収タンク21から第1供給タンク23に供給されつつ、第1供給タンク23から活性種含有エッチング処理液がスピン処理装置10に供給される状態において、薬液供給ユニットからの各薬液(HS、HNO3、CH3COOH、H2O)が、制御される調節弁群SVc1を通して、前記エッチングレート低下を補正し、また、前記エッチング処理液の目減り分を補正する量だけ第1供給タンク23に供給される。
以後、スピン処理装置10と処理液供給ユニット20とを活性種含有エッチング処理液が循環している状態で、スピン処理装置10において当該活性種含有エッチング処理液によるシリコンウェーハWのエッチング処理がなされる。その過程で、制御ユニット40は、スピン処理装置10でのエッチング処理が終了したか否か(S31)、当該活性種含有エッチング処理液のライフタイムが満了したか否か(S32)、また、当該活性種含有エッチング処理液のエッチングレートの低下を補正すべきタイミングであるか否か(S33)を繰り返し判定する。そして、前記循環する活性種含有エッチング処理液のライフタイムが満了したと判定されると(S32でYES)、図22(図21と対比して)に示すように、ポンプP1及びポンプP3が停止されるとともに、調節弁Vc5、Vc7が閉じられ、前述した活性種含有エッチング処理液の循環が停止して、スピン処理装置10でのエッチング処理も中断される。そして、第1供給タンク23から活性種含有エッチング処理液が供給されていた場合、制御ユニット40は、図4Cに示す手順に従って処理を継続させる。
図4Cにおいて、開閉弁V3、V2が開放された状態でのポンプP4(移送機構)の動作により、図23の太線で示すように、第1供給タンク23からライフタイムの満了した活性種含有エッチング処理液が溶液貯留タンク22に移送され(S41)、その活性種含有エッチング処理液が活性種(亜硝酸(HNO2))含有溶液として溶液貯留タンク22に貯められる。そして、溶液貯留タンク22の上限の液量が上限センサHにて検出されると、図24の太線で示すように、ポンプP4動作している状態で、開閉弁V2が閉じられて、開閉弁V5が開放されることにより、第1供給タンク23からの活性種含有エッチング処理液(活性種含有溶液)が、溶液貯留タンク22に移送されることなく、排出(Drain)される(S42)。
第1供給タンク23からライフタイムの満了した上記活性種含有エッチング処理液の全てが排出されると、薬液供給ユニットからの各薬液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)が、図25の太線で示すように、調節弁群SVc1を通して流量が調整されつつ第1供給タンク23に供給され、第1供給タンク23において新たなエッチング処理液が調合される(S43)。このとき、図25に示すように、ポンプP2の動作により、調節弁Vc1の開度に応じた流量にて、溶液貯留タンク22に前述したように移送された活性種含有エッチング処理液(亜硝酸含有溶液)が循環する(S44)。その後、調節弁群SVc1が閉鎖されて、調節弁Vc2、Vc3の開度が調整された状態でのポンプP2の動作により、図26の太線で示すように、溶液貯留タンク22から調節弁Vc2、流量計25、逆止弁Vch及び調節弁Vc3を通して亜硝酸含有溶液(活性種混合エッチング処理液)が第1供給タンク23に供給される(S45)。このとき、流量計25にて得られる流量情報に基づいて、既に第1供給タンク23に貯められたエッチング処理液に対して所定配合比となる量の亜硝酸含有溶液が第1供給タンク23に供給される。これにより、第1供給タンク23内において、活性種である亜硝酸(HNO2)とエッチング処理液(フッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)を含む)とが混合してなる新たな活性種含有エッチング処理液が生成される(処理液生成機構、第3ステップ)。
このようにして第1供給タンク23内に新たな活性種含有エッチング処理液が生成されると、図27に示すように、調節弁群SVc1が閉鎖され、第1供給タンク23において、その新たな活性種含有エッチング処理液が、所定温度に調整されつつ循環され(S46)、活性種含有エッチング処理液の濃度の均一化が図られる。なお、このとき、図27の太線で示すように、ポンプP2の動作により、調節弁Vc1の開度に応じた流量にて、溶液貯留タンク22に貯めおかれた亜硝酸含有溶液が循環している。
上記のようにしてライフタイムの満了した活性種エッチング処理液が排出された第1供給タンク23内において新たな活性種含有エッチング処理液が生成されると、処理液供給ユニット20からスピン処理装置10への活性種含有エッチング処理液の供給(S47)が開始される。具体的には、調節弁Vc6が所定の開度に制御された状態でポンプP3が動作し、図28の太線で示すように、第2供給タンク24から調節弁Vc6の開度に応じた流量にて活性種含有エッチング処理液がスピン処理装置10(SPM)に供給される(S471)。スピン処理装置10(SPM)では、前述したのと同様に、活性種である亜硝酸(HNO2)の存在のもとに、エッチング処理液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)とシリコンウェーハW(Si)との反応によって新たな活性種(亜硝酸(HNO2))が生じつつシリコンウェーハWのエッチング処理がなされる。そして、シリコンウェーハWのエッチング処理がなされている過程でスピン処理装置10から回収されて回収タンク21に貯められるシリコン(Si)が溶解した活性種含有エッチング処理液が、図29の太線で示すように、回収タンク21から、ポンプP1の動作により、調節弁Vc8の開度に応じた流量にて第2供給タンク24に供給される(S472)。そして、更に、第2供給タンク24からポンプP3の動作によって調節弁Vc6の開度に応じた流量にてスピン処理装置10に戻される。以後、ステップ47(ステップ471及びステップ472)での動作が継続して行われることにより(図29に示す状態参照)、第2供給タンク24から活性種含有エッチング処理液がスピン処理装置10に供給されつつ、スピン処理装置10から回収される使用後の活性種含有エッチング処理液が回収タンク21を介して第2供給タンク24に戻される状態が継続される。
前述したのと同様に、スピン処理装置10と処理液供給ユニット20とを活性種含有エッチング液が循環している状態で、スピン処理装置10においてシリコンウェーハWのエッチング処理がなされている間、制御ユニット40は、処理液供給ユニット20におけるポンプP1、P3及び調節弁Vc6、Vc8の駆動制御(図29参照)等を行いつつ、それに並行して、図4Bに示す手順に従って処理を行う。
即ち、制御ユニット40は、スピン処理装置10でのエッチング処理が終了したか否か(S31)、循環して利用される活性種含有エッチング処理液のライフタイムが満了したか否か(S32)、また、前記活性種含有エッチング処理液のエッチングレートの低下を補正すべきタイミングであるか否か(S33)を繰り返し判定している。その過程で、エッチングレートの低下を補正すべきタイミングであると判定すると(S33でYES)、制御ユニット40は、更に、現在、活性種含有エッチング処理液を供給しているのが第1供給タンク23及び第2供給タンク24のいずれかであるかを判定する(S34)。
ここで、第2供給タンク24から活性種含有エッチング処理液が供給されていると判定すると、前述したのと同様に、制御ユニット40は、エッチングレート低下の補正、及びエッチング処理液の目減り分の補正のため、所定量のエッチング処理液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)を第2供給タンク24に追加するように、処理液供給ユニット20における調節弁群SVc2の開度及び駆動制御を行う(S36)。これにより、処理液供給ユニット20では、図30の太線で示すように、上述したようにスピン処理装置10から回収される活性種含有エッチング処理液が回収タンク21から第2供給タンク24に供給されつつ、第2供給タンク24から活性種含有エッチング処理液がスピン処理装置10に供給される状態において、薬液供給ユニットからの各薬液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)が、制御される調節弁群SVc2を通して、前記エッチングレート低下を補償し、また、前記エッチング処理液の目減り分を補正する量だけ第2供給タンク24に供給される。
以後、スピン処理装置10と処理液供給ユニット20とを活性種含有エッチング処理液が循環している状態で、スピン処理装置10において当該活性種含有エッチング処理液によるシリコンウェーハWのエッチング処理がなされる。その過程で、制御ユニット40は、スピン処理装置10でのエッチング処理が終了したか否か(S31)、当該活性種含有エッチング処理液のライフタイムが満了したか否か(S32)、また、当該活性種含有エッチング処理液のエッチングレートの低下を補正すべきタイミングであるか否か(S33)を繰り返し判定する。そして、前記循環する活性種含有エッチング処理液のライフタイムが満了したと判定されると(S32でYES)、図31(図30と対比して)に示すように、ポンプP1及びポンプP3が停止されるとともに、調節弁Vc6、Vc8が閉じられ、前述した活性種含有エッチング処理液の循環が停止して、スピン処理装置10でのエッチング処理も中断される。そして、第2供給タンク23から活性種含有エッチング処理液が供給されていた場合、制御ユニット40は、図4Dに示す手順に従って処理を継続させる。
図4Dにおいて、開閉弁V4、V2が開放された状態でのポンプP4(移送機構)の動作により、図32の太線で示すように、第1供給タンク23からライフタイムの満了した活性種含有エッチング処理液が溶液貯留タンク22に移送され(S51)、その活性種含有エッチング処理液が活性種(亜硝酸(HNO2))含有溶液として溶液貯留タンク22に貯められる。そして、溶液貯留タンク22の上限の液量が上限センサHにて検出されると、図33の太線で示すように、ポンプP4が動作している状態で、開閉弁V2が閉じられて、開閉弁V5が開放されることにより、第2供給タンク24からの活性種含有エッチング処理液(活性種含有溶液)が、溶液貯留タンク22に移送されることなく、排出(Drain)される(S52)。
第2供給タンク24からライフタイムの満了した上記活性種含有エッチング処理液の全てが排出されると、前述した第1供給タンクの場合(図4CにおけるS43〜S46参照)と同様に、第2供給タンク24において、薬液供給ユニットからの各薬液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)により調合された新たなエッチング処理液と、溶液貯留タンク22からの活性種含有溶液(ライフタイムの満了した活性種含有エッチング処理液)とが混合されて新たな活性種含有処理液が生成される(S53〜S55)。そして、第2供給タンク24において、その新たな活性種含有エッチング処理液が、所定温度に調整されつつ循環され(S56)、活性種含有エッチング処理液の濃度の均一化が図られる。
その後、図4Aに示すステップS29の処理に移行して、第1供給タンク23から活性種含有エッチング処理液がスピン処理装置10に供給されつつ(S291)、スピン供給処理装置10から回収される使用後の活性種含有エッチング処理液が第1供給タンク23に戻される。この状態で、スピン処理装置10において、活性種含有エッチング処理液とシリコンウェーハWとの反応によって活性種としての亜硝酸(HNO2)を生じさせつつ当該シリコンウェーハWのエッチング処理がなされる。
以後、活性種含有エッチング処理液のライフタイムが満了する毎に(図4BにおけるS32でYES)、第1供給タンク23と第2供給タンク24とが切り換えられながら、スピン処理装置10と供給タンク(第1供給タンク23または第2供給タンク24)との間で活性種含有エッチング処理液が循環する。そして、その状態で、スピン処理装置10においてシリコンウェーハWのエッチング処理がなされる。
なお、制御ユニット40は、図4Bに示す手順(S31、S32、S33)に従って処理を行っている過程で、例えば、スピン処理装置10からの終了信号を入力すると(S31でYES)、処理を終了させる。
上述したような基板処理システムでは、シリコンウェーハWの処理の活性化に寄与する活性種である亜硝酸(HNO2)を含有する亜硝酸含油溶液が生成され、その亜硝酸含有溶液とエッチング処理液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)とが混合してなる活性種含有処理液がスピン処理装置10に供給されるので、スピン処理装置10においては、シリコンウェーハWが当初から活性種である亜硝酸(HNO2)の存在のもとでエッチング処理液により処理されるようになる。このため、特に高濃度のフッ酸(HF)や硝酸(HNO3)を含むエッチング処理液を使わずに当該エッチング処理液の利用効率の低下を防止しつつ、活性種(亜硝酸(HNO2))の作用によって、エッチング処理液により効率よくシリコンウェーハWをエッチング処理することができる。
また、活性種含有エッチング処理液を循環させてスピン処理装置10で用いる際に、その活性含有エッチング処理液のライフタイムが満了して、当該活性種含有エッチング処理液がシリコンウェーハWのエッチング処理液として有効でなくなった場合、循環させてエッチング処理に用いられていた活性種含有エッチング処理液を溶液貯留タンク22に移送して活性種(亜硝酸(HNO2)溶液として利用するようにしたので、エッチング処理液を更に有効に利用することができる。
更に、スピン処理装置10でのシリコンウェーハWの処理枚数及び処理時間等に基づいて、循環利用される活性種含有エッチング処理液のエッチングレートの低下を補正すべきタイミングであると判定されたときに、エッチングレート低下の補正用のフッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)とともに、活性種含有エッチング処理液の目減り分に対応するエッチング処理液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)を追加するようにしているので(図4BにおけるS35、S36参照)、スピン処理装置10において、例えば、図34に示す特性のように、安定したエッチングレートにてより多くの枚数のシリコンウェーハWのエッチング処理が可能になる。
また、本来のシリコンウェーハWのエッチング処理の前において、粗面化シリコンウェーハWをエッチング処理液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)にて処理しているので、粗面化シリコンウェーハの凹凸のある表面の凹部に溜まったエッチング処理液とシリコン(Si)との反応が促進されて、効率的に活性種(亜硝酸(HNO2))含有溶液を生成することができる。なお、粗面化シリコンウェーハに限られず、本来処理すべき基板(シリコンウェーハW)と同種の基板(シリコンウェーハW)、例えば、酸化膜(熱酸化膜)で覆われた基板であって、エッチング処理液によりより効率的に活性種(亜硝酸(HNO2))を生じさせ得るものであればよい。
従来、基板(例えば、シリコンウェーハW)の表面にエッチング液を供給しながら処理(エッチング処理)を行う場合、処理液と基板とが反応しながら処理(エッチング)がなされている。つまり、酸化種を発生させることで、基板をエッチングしている。しかし、酸化種が発生して実際にエッチング(削る)が始まるまでに時間がかかることから、処理液の供給当初からスムーズなエッチング処理を進行させるのが難しい。また、基板表面において、エッチングが始まる時間やエッチングの処理速度が局所で違うため、均一な膜厚でのエッチングをすることが難しい。これに対して、前述した本願発明の実施の形態に係る基板処理システムでは、基板(シリコンウェーハW)に対して活性種(亜硝酸(HNO2))を含有するエッチング処理液が供給され、基板表面では当初から活性種の存在のもとでエッチング処理液と基板(シリコン(Si))との反応が効率的に進行するようになる。従って、エッチング処理が効率的になされるとともに、その基板表面にむらなく活性種含有処理液を供給することにより均一な膜厚でのエッチング処理がなされ得る。
なお、前述した基板処理システムにおいて活性種含有溶液(亜硝酸含有溶液)を生成している(図3参照)が、当該基板処理システム以外の装置を用いて活性種含有溶液を生成するようにしてもよい。この場合、他の装置にて生成された活性種含有溶液(亜硝酸含有溶)が別途溶液貯留タンク22に供給されて、貯められる。更に、基板処理システムにおいて活性種含有液(亜硝酸含有液)と処理液とを混合して活性種含有処理液を生成するのではなく、既に生成されている活性種含有処理液を用いて基板(シリコンウェーハW)を処理するようにしてもよい。
また、処理の対象は、シリコンウェーハWに限定されず、表面を処理すべき基板であれば特に限定されない。また、その処理についてもエッチング処理に限られず、レジスト剥離等の他の処理であってもよい。この場合、その処理の活性化に寄与する活性種が選ばれる。