JP2016042598A - Substrate processing method and substrate processing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェーハ等の基板に処理液を供給して当該基板を処理する基板処理方法及びその方法に従って前記基板を処理する基板処理システムに関する。 The present invention relates to a substrate processing method for processing a substrate by supplying a processing liquid to a substrate such as a semiconductor wafer and a substrate processing system for processing the substrate according to the method.
従来、特許文献1に開示されるような基板表面処理装置が知られている。この基板処理装置では、半導体等の基板を処理する処理装置(スピンナ)に処理液が供給され、その処理廃液が回収されて当該基板の処理に再利用される構成となっている。そして、回収された処理廃液の液中の成分濃度の変化に応じて新たな処理液を補給している。例えば、臭化水素酸を含むエッチング処理液を処理液として用いる場合、処理廃液中の臭化水素酸濃度が減少したことを導電率計により検出して、その処理廃液よりも臭化水素酸濃度の高いエッチング処理液の原液が補給される。また、エッチングにより溶解した物質、例えば、溶解インジウム濃度が増大したことを吸光光度計により検出して、インジウムが含まれていないエッチング処理液の原液が補給される。
Conventionally, a substrate surface processing apparatus as disclosed in
このような基板表面処理装置によれば、回収した処理廃液中の成分濃度の変化に応じて処理液の原液が補給されるようになるので、基板の処理に処理液を繰り返し利用しても、ある程度その性能を維持することができるようになる。 According to such a substrate surface treatment apparatus, since the stock solution of the treatment liquid is replenished according to the change in the component concentration in the collected treatment waste liquid, even if the treatment liquid is repeatedly used for the treatment of the substrate, The performance can be maintained to some extent.
前述した従来の基板表面処理装置では、エッチング処理に繰り返し利用されたエッチング処理液に溶解している基板成分の濃度が高くなったときに、当該エッチング処理液の原液を補給することによりエッチング処理液中の溶解物質(基板成分)の濃度を相対的に低下させている。しかしながら、例えば、グラインダーやCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学機械研磨)に代えてエッチング処理だけで基板を薄化させる場合等、エッチング処理液中に多量の基板成分が出てしまう場合、エッチング処理液の原液の補給だけでは、エッチング処理液の有効な回収再利用が難しい。 In the conventional substrate surface processing apparatus described above, when the concentration of the substrate component dissolved in the etching processing solution repeatedly used for the etching processing becomes high, the etching processing solution is supplied by replenishing the stock solution of the etching processing solution. The concentration of dissolved substance (substrate component) is relatively lowered. However, for example, when a large amount of substrate components are produced in the etching solution, such as when the substrate is thinned only by etching instead of a grinder or CMP (Chemical Mechanical Polishing), the etching solution It is difficult to effectively recover and reuse the etching solution only by replenishing the stock solution.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、使用後のエッチング処理液中の基板成分の濃度が高くなっても、エッチング処理液の有効な回収再利用が可能となる基板処理方法及び基板処理システムを提供するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a substrate processing method that enables effective recovery and reuse of an etching treatment liquid even when the concentration of a substrate component in the etching treatment liquid after use becomes high. And a substrate processing system.
本発明に係る基板処理方法は、基板処理機構において処理液を用いて基板を処理する基板処理方法であって、前記基板処理機構において前記基板の処理に用いられた使用後処理液を回収する処理液回収ステップと、回収された前記使用後処理液を前記基板処理機構に新たな処理液として戻す処理液戻しステップと、回収された前記使用後処理液を前記基板処理機構に戻す前に、前記使用後処理液中に溶解している前記基板の成分を除去する基板成分除去ステップとを有し、前記基板成分除去ステップを経た前記使用後処理液を前記処理液戻しステップに供する構成となる。 The substrate processing method according to the present invention is a substrate processing method for processing a substrate using a processing liquid in a substrate processing mechanism, wherein the post-use processing liquid used for processing the substrate is recovered in the substrate processing mechanism. A liquid recovery step, a processing liquid return step for returning the recovered post-use processing liquid to the substrate processing mechanism as a new processing liquid, and before returning the recovered post-use processing liquid to the substrate processing mechanism, And a substrate component removal step for removing the components of the substrate dissolved in the post-use processing liquid, and the post-use processing liquid that has passed through the substrate component removal step is used for the processing liquid return step.
また、本発明に係る基板処理システムは、処理液を用いて基板を処理する基板処理機構と、前記基板処理機構において前記基板の処理に用いられた使用後処理液を回収する処理液回収機構と、回収された前記使用後処理液を前記基板処理機構に新たな処理液として戻す処理液戻し機構と、回収された前記使用後処理液を前記基板処理機構に戻す前に、前記使用後処理液中に溶解している前記基板の成分を除去する基板成分除去機構とを有し、前記基板成分除去機構を経た前記使用後処理液を前記処理液戻し機構に供する構成となる。 The substrate processing system according to the present invention includes a substrate processing mechanism for processing a substrate using a processing liquid, and a processing liquid recovery mechanism for recovering a post-use processing liquid used for processing the substrate in the substrate processing mechanism. A processing liquid return mechanism for returning the recovered post-use processing liquid to the substrate processing mechanism as a new processing liquid; and before returning the recovered post-use processing liquid to the substrate processing mechanism, the post-use processing liquid A substrate component removal mechanism that removes the components of the substrate dissolved therein, and the post-use treatment liquid that has passed through the substrate component removal mechanism is provided to the treatment liquid return mechanism.
本発明に係る基板処理方法及び基板処理システムによれば、使用されるエッチング処理液中における基板の成分の絶対的な濃度を低く維持することができ、エッチング処理液の有効な回収再利用が可能となる。 According to the substrate processing method and the substrate processing system of the present invention, the absolute concentration of the components of the substrate in the etching processing solution used can be kept low, and the etching processing solution can be effectively recovered and reused. It becomes.
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。 A substrate processing system according to an embodiment of the present invention is configured as shown in FIG. This substrate processing system performs an etching process on a silicon semiconductor wafer (silicon substrate).
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に供給される。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。
In FIG. 1, the substrate processing system includes a spin processing apparatus 10 (substrate processing mechanism), a processing liquid supply unit 20, a processing liquid recovery mechanism 30, and a
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。
The processing liquid recovery mechanism 30 is a mechanism that recovers the used etching processing liquid (waste liquid) discharged from the spin processing apparatus 10 and supplies it to the processing liquid supply unit 20, from the
処理液供給ユニット20は、図2に示すように構成される。 The processing liquid supply unit 20 is configured as shown in FIG.
図2において、処理液供給ユニット20は、回収タンク21、第1供給タンク22、第2供給タンク23、及びシリコン除去タンク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は、第1供給タンク22及び第2供給タンク23に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Vc1を通して第1供給タンク22に、調節弁Vc2を通して第2供給タンク23にそれぞれ供給することができる。
In FIG. 2, the processing liquid supply unit 20 includes a
第1供給タンク22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22に供給することができる。第2供給タンク23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23に供給することができる。
A chemical solution supply unit (not shown) is coupled to the
第1供給タンク22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22内のエッチング処理液を、調節弁Vc3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23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23内のエッチング処理液を、調節弁Vc4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。
The
更に、第1供給タンク22は、送通管によってシリコン除去タンク24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22内のエッチング処理液を、開閉弁V1、V3を通してシリコン除去タンク24に移送することができる。また、第2供給タンク23も、送通管によってシリコン除去タンク24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23内のエッチング処理液を、開閉弁V2、V3を通してシリコン除去タンク24に移送することができる。
Further, the
シリコン除去タンク24内には、エッチング処理液を電気分解する際に用いられる電極25a、25bが配置されている。そして、シリコン除去タンク24は、送通管によって第1供給タンク22及び第2供給タンク23と並列的に結合されており、ポンプP2の動作によって、シリコン除去タンク24内のシリコン除去済みのエッチング処理液を、調節弁Vc5を通して第1供給タンク22に、調節弁Vc6を通して第2供給タンク23にそれぞれ供給することができる。また、シリコン除去タンク24には、前記薬液供給ユニット(図示略)が送通管群SVc3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SVc3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)のそれぞれをシリコン除去タンク24に供給することができる。また、シリコン除去タンク24内のエッチング処理液は、ポンプP2の動作によって、調節弁Vc7を通して循環させることができる。
In the
第1供給タンク22内のエッチング処理液は、ポンプP4の動作によって、開閉弁V1、V5を通して排出でき(Drain)、第2供給タンク23内のエッチング処理液も、ポンプP4の動作によって、開閉弁V2、V5を通して排出(Drain)できる。また、回収タンク21には調節弁Vc8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V6を通して排出(Drain)することができる。更に、シリコン除去タンク24に貯められた処理液は、開閉弁V4を通して排出(Drain)することができる。
The etching solution in the
制御ユニット40は、回収タンク21、第1供給タンク22、第2供給タンク23及びシリコン除去タンク24に貯められているエッチング処理液の量を、センサ(図示略)等により監視することができる。そして、制御ユニット40は、各タンク21〜24に貯められているエッチング処理液の量に関する情報や、スピン処理装置10での処理時間及びエッチング処理し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、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〜V6の開閉制御、各調節弁Vc1〜Vc8及び各調節弁群SVc1〜SVc3の開度調整制御、及びシリコン除去タンク24における電極25a、25bを用いた電気分解の制御を行う。
The
以下、前述した構成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。 Hereinafter, the etching process of the silicon wafer W performed in the substrate processing system having the above-described configuration will be described.
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〜図8に示す手順に従って動作する。
Under the control of the
図3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9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22に供給され、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23に供給される。そして、第1供給タンク22及び第2供給タンク23のそれぞれにおいて、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(S11)。その後、調節弁群SVc1及びSVc2が閉鎖されて、各薬液の供給の止められた第1供給タンク22及び第2供給タンク23のそれぞれにおいて、図10に示すように、エッチング処理液が所定温度に調整されつつ循環され(S12)、エッチング処理液の濃度の均一化が図られる。
In FIG. 3, each chemical solution of hydrofluoric acid (HF), nitric acid (HNO3), acetic acid (CH3COOH) and pure water (H2O) flows from the chemical solution supply unit through the control valve group SVc1 as shown by the thick line in FIG. Is supplied to the
上記のようにして第1供給タンク22及び第2供給タンク23において濃度が均一化されたた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(図1参照)からスピン処理装置10にエッチング処理液が供給されて(S13)、スピン処理装置10では、供給されるエッチング処理液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。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。
When the etching process liquid having a uniform concentration is stored in the
調節弁Vc3が所定の開度に制御された状態でポンプP3が動作し、図11の太線で示すように、第1供給タンク22から調節弁Vc3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(S131)。スピン処理装置10では、処理液供給ユニット20(第1供給タンク22)から供給されるエッチング処理液がノズル14から回転するシリコンウェーハWに吹きかけられ、エッチング処理液(フッ酸HF、硝酸HNO3を含む)がシリコンウェーハW(Si)と反応し、シリコンウェーハWの表面が順次エッチングされる。スピン処理装置10でのエッチング処理の過程で使用されるエッチング処理液には、シリコン(Si)が溶解する(H2SiF6の状態)。
The pump P3 operates in a state where the control valve Vc3 is controlled to a predetermined opening, and as shown by a thick line in FIG. 11, the etching processing liquid is flowed from the
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)の溶解した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12の太線で示すように、回収タンク21から使用後のエッチング処理液が、ポンプP1の動作により、調節弁Vc1の開度に応じた流量にて第1供給タンク22に供給される(S132)。更に、第1供給タンク22からポンプP3の動作によって調節弁Vc3の開度に応じた流量にて使用後のエッチング処理液がスピン処理装置10に戻される(処理液戻しステップ、処理液戻し機構)。以後、図3に示すステップS13(ステップ131及びステップ132)の動作が継続して行われることにより(図12に示す状態)、第1供給タンク22から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22に戻される状態が継続される。
The silicon (Si) -dissolved etching processing liquid discharged during the etching process of the silicon wafer W in the spin processing apparatus 10 is recovered by the processing liquid recovery mechanism 30 (see FIG. 1) and processed into a processing liquid supply unit. 20 is stored in the recovery tank 21 (processing liquid recovery step). Then, as shown by the thick line in FIG. 12, the used etching treatment liquid is supplied from the
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Vc1、Vc3の駆動制御(図12参照)等を行いつつ、それと並行して、図4に示す手順に従って処理を行っている。
As described above, while the etching processing liquid is circulating between the spin processing apparatus 10 and the processing liquid supply unit 20, while the silicon wafer W is being etched in the spin processing apparatus 10, the
図4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(S21)、スピン処理装置10での処理時間、シリコンウェーハWの処理枚数等に基づいて前述したように循環して利用される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(S22: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エッチング処理液のエッチングレートの低下を補償すべきタイミングであるか否か(S23)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償すべきタイミングであると判定すると(S23でYES)、制御ユニット40は、更に、現在エッチング処理液を供給しているのが第1供給タンク22及び第2供給タンク23のいずれであるかを判定する(S24)。
In FIG. 4, the
ここで、第1供給タンク22からエッチング処理液が供給されていると判定すると(S24において第1供給タンク)、制御ユニット40は、エッチングレートの低下を補償するための量のフッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)と、エッチング処理液の回収率が100%より低いことを起因したエッチング処理液の目減り分を補償するための量のエッチング処理液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)とを第1供給タンク22に供給するように、調節弁群SVc1の開度及び駆動制御を行う(S25)。これにより、処理液供給ユニット20では、図13の太線で示すように、スピン処理装置10から回収される使用後のエッチング処理液が回収タンク21から第1供給タンク22に供給されつつ、第1供給タンク22から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各薬液(HF、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償し、また、前記エッチング処理液の目減り分を補償する量だけ前記第1供給タンク22に供給される。
Here, if it is determined that the etching solution is supplied from the first supply tank 22 (first supply tank in S24), the
以後、スピン処理装置10と処理液供給ユニット20とを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、上述したようにスピン処理装置10でのエッチング処理が終了したか否か(S21)、当該エッチング処理液のライフタイムが満了したか否か(S22)、また、当該エッチング処理液のエッチングレートの低下を補償すべきタイミングであるか否か(S23)を繰り返し判定する。ここで、制御ユニット40は、前記循環するエッチング処理液のライフタイムが満了したと判定すると(S22でYES)、ポンプP1、P3を停止させて調節弁Vc1及びVc3を閉じ、回収タンク21から第1供給タンク22への使用後のエッチング処理液の供給を停止させるとともに、第1供給タンク22からスピン処理装置10へのエッチング処理液の供給を停止させる。
Thereafter, the etching process liquid is circulated through the spin processing apparatus 10 and the processing liquid supply unit 20, and the silicon wafer W is etched by the etching process liquid in the spin processing apparatus 10. In the process, the
スピン処理装置10でのシリコンウェーハWのエッチング処理により、前記エッチング処理液(HF、HNO3を含む)中にシリコン(Si)が溶解して(H2SiF6の状態)、当該エッチング処理液の処理能力が低下する。例えば、循環するエッチング処理液が、シリコンウェーハWをエッチング処理する処理液として有効でなくなると見込まれるほどエッチング処理に利用されたと、そのシリコンウェーハWの処理枚数や処理時間に基づいて判断されると、当該エッチング処理液のライフタイムが満了したと判断することができる。 By etching the silicon wafer W in the spin processing apparatus 10, silicon (Si) is dissolved in the etching solution (including HF and HNO3) (in the state of H2SiF6), and the processing capability of the etching solution is reduced. To do. For example, if it is determined based on the number of processed silicon wafers W and the processing time that the circulating etching processing liquid has been used for the etching processing so as to be ineffective as the processing liquid for etching the silicon wafer W, It can be determined that the lifetime of the etching treatment solution has expired.
上記のように第1供給タンク22からのエッチング処理液のライフタイムが満了したとの判定に基づいて第1供給タンク22からスピン処理装置10への当該エッチング処理液の供給が停止されると、制御ユニット40は、図5に示す処理及び図6に示す処理を並行して開始する。図5に示す処理では、第2供給タンク23から新たにエッチング処理液がスピン処理装置10に供給される(S31)。具体的には、制御ユニット40は、ポンプP3を動作させて調節弁Vc4を所定の開度に制御する。これにより、図14の太線で示すように、第1供給タンク22に代えて、第2供給タンク23から調節弁Vc4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に供給される(S311)。また、制御ユニット40は、ポンプP1を動作させて調節弁Vc2を所定の開度に制御する。これにより、回収タンク21から使用後のエッチング処理液がポンプP1の動作により調節弁Vc2の開度に応じた流量にて第2供給タンク23に供給される(S312:図14参照)。
When the supply of the etching process liquid from the
このようにして、スピン処理装置10と処理液供給ユニット20(第1供給タンク22から第2供給タンク23に切り換えられた状態)との間のエッチング処理液の循環が維持され、スピン処理装置10では、エッチング処理液によりシリコンウェーハWのエッチング処理が継続される。
In this way, the circulation of the etching processing liquid between the spin processing apparatus 10 and the processing liquid supply unit 20 (the state where the
上記のような第1供給タンク22から第2供給タンク23への切り換えと並行して、制御ユニット40は、図6に従って処理を行う。制御ユニット40は、例えば、現在使用されているエッチング処理液に対する後述するようなシリコン除去の回数等に基づいて、現在のエッチング処理液がシリコン除去により有効なエッチング処理液として再生し得るか否か、即ち、現在使用されているエッチング処理液に対するシリコン除去が有効であるか否かを判定する(S41)。現在使用されているエッチング処理液に対するシリコン除去が有効であると判定すると(S41でYES)、制御ユニット40は、開閉弁V1、V3を開放してポンプP4を動作させる。これにより、図15の太線で示されるように、第1供給タンク22から使用後のエッチング処理液が開閉弁V1、V3を通してシリコン除去タンク24(電気分解機器)に移送される(S42)。
In parallel with the switching from the
第1供給タンク22からシリコン除去タンク24への使用後のエッチング処理液の移送が完了すると、制御ユニット40は、開閉弁V1、V3を閉じてポンプP4を停止させた後、調節弁Vc7を所定の開度に制御してポンプP2を動作させる。そして、制御ユニット40は、シリコン除去タンク24内の電極25a、25b(電気分解機器)に所定の電圧を印加する。ここれにより、シリコン除去タンク24に貯められたシリコン(Si)の溶解したエッチング処理液が、図16の太線で示すように、調節弁Vc7の開度に応じた流量にて循環し、その状態で、電気分解される(S43)。このエッチング処理液の電気分解により、エッチング処理液中に溶解しているシリコン(Si)が析出されて陽極(+)側電極(例えば、電極25a)に付着し、エッチング処理液からシリコン(Si)が除去される。
When the transfer of the etching solution after use from the
シリコン除去タンク24内でのエッチング処理液の電気分解が所定時間なされると、制御ユニット40は、当該電気分解を終了させ、図17に示すように、シリコン除去タンク24に設けられた濃度計(図示略)によりエッチング処理液の薬液(HF、HNO3を含む)濃度を測定する(S44)。そして、制御ユニット40は、不足した薬液を追加するため、調整弁群SVc3の開度を制御する。これにより、薬液供給ユニットからの各薬液が、図18の太線で示すように、調節得弁群SVc3を通して流量が調整されつつ、エッチング処理液が循環しているシリコン除去タンク24に供給される(S45)。
When the electrolysis of the etching treatment liquid in the
制御ユニット40は、図19に示すように、シリコン除去タンク24内のエッチング処理液中の薬液(HF、HNO3)濃度を再度測定し、その薬液濃度が正常であることを確認すると(S46)、調整弁Vc7を閉鎖して調整弁Vc5を所定の開度に制御する。それにより、図20の太線で示すように、シリコン除去タンク24内のシリコン(Si)の除去されたエッチング処理液が、ポンプP2の動作により、調整弁Vc5の開度に応じた流量にて第1供給タンク22に移送される(S47)。第1供給タンク22内にシリコン除去済みのエッチング処理液が満たされると、制御ユニット40は、調節弁Vc5を閉鎖してポンプP2を停止させ、その後、開閉弁V4を開放する。これにより、図21の太線で示すように、シリコン除去タンク24に残ったシリコン除去済みのエッチング処理液が開閉弁V4を通して排出(Drain)される(S48)。
As shown in FIG. 19, the
上述したように、電気分解によるエッチング処理液中のシリコン(Si)の除去が終了すると、制御ユニット40は、図22に示すように、開閉弁V4を閉鎖する。そして、制御ユニット40は、図7に示す手順に従って、エッチング処理液から析出して電極25a(陽極側電極)に付着したシリコンを除去するための処理を行う。
As described above, when the removal of silicon (Si) in the etching solution by electrolysis is completed, the
制御ユニット40は、図23の太線で示すように、調節弁群SVc3の開度を調整する。これにより、薬液供給ユニットからエッチング処理液の各薬液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)が調節弁SVc3の開度応じた流量にてシリコン除去タンク24に投入される(S51)。電極25a、25bが十分浸る程度にエッチング処理液がシリコン除去タンク24に満たされると、調整弁群SVc3が閉鎖されて薬液供給ユニットからの各薬液の供給が止められる。そして、制御ユニット40は、調節弁Vc7の開度を制御してポンプP2を動作させる。これにより、図24の太線で示すように、シリコン除去タンク24内のエッチング処理液が循環する(S52)。エッチング処理液がシリコン除去タンク24内で循環する過程で、電極25a(陽極側電極)に付着したシリコン(Si)がエッチングにより除去されていく。
The
そして、シリコン除去タンク24内のエッチング処理液の循環が開始されてから、電極25a(陽極側電極)に付着したシリコン(Si)が全て剥がれる(除去される)と見込まれる時間が経過すると、制御ユニット40は、図25に示すように、調節弁Vc7を閉鎖してポンプP2を停止させた後、開閉弁V4を開放する。これにより、図26に示すように、シリコン除去タンク24内のエッチング処理液が排出される(Drain)(S53)。そして、シリコン除去タンク24内のエッチング処理液の排出が終了すると、制御ユニット40は、開閉弁V4を閉鎖する。
Then, after the circulation of the etching treatment liquid in the
このようにして、図27に示すように、第1供給タンク22にシリコン(Si)の除去されたエッチング処理液が貯められ、その状態で、第2供給タンク23からエッチング処理液が継続的にスピン処理装置10に供給される。
In this way, as shown in FIG. 27, the etching process liquid from which silicon (Si) has been removed is stored in the
図6に示す処理において、制御ユニット40は、例えば、現在のエッチング処理液(第1供給タンク22内)に対するシリコン除去の回数が所定数を越えて、現在のエッチング処理液がシリコン除去により有効なエッチング処理液として再生し得ないと判定すると(S41でNO)、前述した電気分解によるシリコン除去の処理(図6及び図7参照)に代えて、図8に示す手順に従って、第1供給タンク22に新たなエッチング処理液を貯める。
In the process shown in FIG. 6, for example, the
制御ユニット40は、スピン処理装置10に対するエッチング処理液の供給を第1供給タンク22から第2供給タンク23に切り換えた(図14参照)後、第2供給タンク23からスピン処理装置10へのエッチング処理液の供給を維持しつつ、開閉弁V1、V5を開放してポンプP4を動作させる。これにより、第1供給タンク23内のエッチング処理液は、前述したシリコン除去タンク24に移送されるのではなく、排出される(Drain)(S61)。第1供給タンク22内のエッチング処理液の排出が終了すると、制御ユニット40は、開閉弁V1、V5を閉鎖してポンプP4を停止させた後、調節弁群SVc1の開度を制御する。これにより、薬液供給ユニットから、エッチング処理液の各薬液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)が、図29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22に供給され、第1供給タンク22において新たなエッチング処理液が調合される(S62)。その後、調節弁群SVc1が閉鎖されて、各薬液の供給の止められた第1供給タンク22において、図30に示すように、エッチング処理液が所定温度に調整されつつ循環され(S63)、エッチング処理液の濃度の均一化が図られる。
The
このようにして、第1供給タンク22に新たなエッチング処理液が貯められた状態(図30参照)で、第2供給タンク23からエッチング処理液が継続的にスピン処理装置10に供給される。
In this way, with the new etching processing solution stored in the first supply tank 22 (see FIG. 30), the etching processing solution is continuously supplied from the
上記のようにして、第1供給タンク22内のエッチング処理液のライフタイムが満了した際に、第1供給タンク22内のエッチング処理液に対してシリコン(Si)除去の処理が施され(図6及び図7参照)、または、第1供給タンク22にて新たなエッチング処理液が調合される(図8参照)。その後、制御ユニット40は、図4に示す処理に戻る。以後、第1供給タンク22にシリコン(Si)の除去されたエッチング処理液、または、新たなエッチング処理液が貯められた状態で、回収タンク21から第2供給タンク23に使用後のエッチング処理液が供給されつつ、第2供給タンク23からエッチング処理液がポンプP3の動作によって調節弁Vc4の開度に応じた流量にてスピン処理装置10に供給される(図5におけるS31(S311、S312)、及び図27参照)。そして、このような状態が維持されつつ、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(S21)、当該エッチング処理液のライフタイムが満了したか否か(S22)、また、当該エッチング処理液のエッチングレートの低下を補償すべきタイミングであるか否か(S23)を繰り返し判定する。
As described above, when the lifetime of the etching solution in the
その過程で、第2供給タンク23内のエッチング処理液のエッチングレートの低下を補償すべきタイミングであると判定される(S23でYES)毎に、前述した第1供給タンク22の場合と同様に、第2供給タンク23に対して、エッチングレートの低下を補償するための所定量のフッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)及び、エッチング処理液の回収率が100%より低いことを起因したエッチング処理液の目減り分を補償するための所定量のエッチング処理液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)が第2供給タンク23に供給される(S26)。
In the process, every time it is determined that it is time to compensate for the decrease in the etching rate of the etching processing solution in the second supply tank 23 (YES in S23), as in the case of the
また、第2供給タンク23内の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(S22でYES)、スピン処理装置10へのエッチング処理液の供給が第2供給タンク23から第1供給タンク22に切り換えられる(図3におけるS13の処理に進む)。そして、図6に示す手順に従って、第1供給タンク22の場合と同様に、シリコン除去タンク24での電気分解により、第2供給タンク23内のエッチング処理液のシリコン(Si)が除去される(S41〜S48)。そして、図7に示す手順に従って前記電気分解により析出されて電極25a(陽極側電極)に付着したシリコンの除去がなされる(S51〜S53)。なお、第2供給タンク23内のエッチング処理液が、電気分解によるシリコン除去が有効でないものと判定された場合には(図6におけるS41でNO)、第1供給タンク22の場合と同様に、今まで繰り返し使用され、また、繰り返しシリコン除去のなされたエッチング処理液が排出され、新たなエッチング処理液が第2供給タンク23に貯められる。
If it is determined that the lifetime of the etching process liquid in the
上述したようにして、スピン処理装置10へのエッチング処理液の供給が第1供給タンク22と第2供給タンク23とで切り換えられながら、スピン処理装置10において、順次供給、セットされるシリコンウェーハWのエッチング処理が繰り返し行われる。そして、その過程で、制御ユニット40は、スピン処理装置10からの終了信号を入力すると(図4におけるS21でYES)、処理を終了させる。
As described above, the supply of the etching processing liquid to the spin processing apparatus 10 is switched between the
上述したような基板処理システムでは、スピン処理装置10と処理液供給ユニット20との間でエッチング処理液(HF、HNO3)が循環しつつ、スピン処理装置10においてシリコンウェーハWがエッチング処理液によりエッチング処理される過程で、その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、使用されていたエッチング処理液がシリコン除去タンク24において電気分解され、そのエッチング処理液から溶解したシリコン(Si)が除去される。そして、そのシリコン(Si)の除去されたエッチング処理液が、再び、スピン処理装置10でのシリコンウェーハWのエッチング処理に供される。このように、ライフタイムが満了したと判定されるエッチング処理液が、スピン処理装置10に戻される前に、そのエッチング処理液からシリコンウェーハWの成分であるシリコン(Si)が除去されるので、使用後のエッチング処理液中に溶解しているシリコン(Si)の濃度が高くなっても、使用されるエッチング処理液中におけるシリコン(Si)の絶対的な濃度を低く維持することができ、エッチング処理液の有効な回収再利用が可能となる。
In the substrate processing system as described above, the etching processing liquid (HF, HNO3) is circulated between the spin processing apparatus 10 and the processing liquid supply unit 20, and the silicon wafer W is etched by the etching processing liquid in the spin processing apparatus 10. If it is determined in the process that the lifetime of the etching solution has expired, the used etching solution is electrolyzed in the
また、シリコン除去タンク24におけるエッチング処理液の電気分解(シリコン除去)が終了すると、電極25a(陽極側電極)に付着したシリコン(Si)が新たなエッチング処理液により除去されるので、電気分解機器としてのシリコン除去タンク24において、電極25a、25bをシリコンの付着が無い状態に維持することができる。その結果、シリコン除去タンク24及び電極25a、25bによる電気分解機器としての正常な機能をより長く維持させることができる。
Further, when the electrolysis (silicon removal) of the etching solution in the
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、循環利用されるエッチング処理液のエッチングレートの低下を補償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償用のフッ酸(HF)及び硝酸(HNO3)とともに、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、スピン処理装置10において、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。 Further, the etching rate is determined when it is determined that it is time to compensate for the decrease in the etching rate of the circulating etching processing solution based on the number of processed silicon wafers W and the processing time in the spin processing apparatus 10. Along with hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO3) to compensate for the decrease, an etching treatment liquid (HF, HNO3, CH3COOH, H2O) corresponding to the reduced amount of the etching treatment liquid is added. 10, a larger number of silicon wafers W can be etched at a stable etching rate.
なお、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。その場合、エッチング処理によりエッチング処理液中に出てきた基板成分が除去され、その基板成分が除去された状態でエッチング処理液が再び基板のエッチング処理に供される。 The target of processing is not limited to the silicon wafer W, and is not particularly limited as long as it is a substrate whose surface is to be processed. In that case, the substrate component that has come out in the etching treatment liquid is removed by the etching treatment, and the etching treatment solution is again subjected to the etching treatment of the substrate with the substrate component removed.
10 スピン処理装置(基板処理機構)
11 カップ体
12 モータ
13 ウェーハチャック
14 ノズル
20 処理液供給ユニット
21 回収タンク
22 第1供給タンク
23 第2供給タンク
24 シリコン除去タンク
30 処理液回収機構
31 ドレインタンク
32 ポンプ
40 制御ユニット
10 Spin processing equipment (substrate processing mechanism)
DESCRIPTION OF
本発明は、エッチング処理液の有効な回収再利用が可能となる基板処理方法及び基板処理システムを提供するものである。 The present invention provides a substrate processing method and a substrate processing system that enable effective recovery and reuse of an etching processing solution .
本発明に係る基板処理方法は、
基板処理機構において処理液を用いて基板を処理する基板処理方法であって、
前記基板処理機構において前記基板の処理に用いられた使用後処理液を回収する処理液回収ステップと、
回収された前記使用後処理液を前記基板処理機構に新たな処理液として戻す処理液戻しステップと、
回収された前記使用後処理液が、前記基板を処理する処理液として有効であるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて有効と判定されたことを条件に、回収された前記使用後処理液に処理液の一または複数の成分を追加して前記使用後処理液の成分濃度を調整する処理液濃度調整ステップと、
を有することを特徴とする。
The substrate processing method according to the present invention comprises:
A substrate processing method for processing a substrate using a processing liquid in a substrate processing mechanism,
A processing liquid recovery step of recovering a post-use processing liquid used for processing the substrate in the substrate processing mechanism;
A treatment liquid return step for returning the recovered post-use treatment liquid to the substrate processing mechanism as a new treatment liquid;
A determination step of determining whether the recovered post-use processing liquid is effective as a processing liquid for processing the substrate;
Treatment liquid concentration adjustment that adjusts the component concentration of the post-use treatment liquid by adding one or more components of the treatment liquid to the collected post-use treatment liquid on the condition that it is judged to be effective in the judgment step Steps,
It is characterized by having.
本発明に係る基板処理システムは、
処理液を用いて基板を処理する基板処理機構と、
前記基板処理機構において前記基板の処理に用いられた使用後処理液を回収する処理液回収機構と、
回収された前記使用後処理液を前記基板処理機構に新たな処理液として戻す処理液戻し機構と、
回収された前記使用後処理液が、前記基板を処理する処理液として有効であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段において有効と判定されたことを条件に、回収された前記使用後処理液に処理液の一又は複数の成分を追加して前記使用後処理液の成分濃度を調整する処理液濃度調整手段と、
を有することを特徴とする。
A substrate processing system according to the present invention includes:
A substrate processing mechanism for processing a substrate using a processing liquid;
A processing liquid recovery mechanism for recovering a post-use processing liquid used for processing the substrate in the substrate processing mechanism;
A treatment liquid return mechanism for returning the collected post-use treatment liquid to the substrate treatment mechanism as a new treatment liquid;
Determination means for determining whether the recovered post-use processing liquid is effective as a processing liquid for processing the substrate;
Treatment liquid concentration adjustment that adjusts the component concentration of the post-use treatment liquid by adding one or more components of the treatment liquid to the collected post-use treatment liquid on the condition that the judgment means determines that it is effective Means,
It is characterized by having.
本発明に係る基板処理方法及び基板処理システムによれば、エッチング処理液の有効な回収再利用が可能となる。 According to the substrate processing method and the substrate processing system according to the present invention, it is possible to effectively recover and reuse the etching processing solution .
制御ユニット40は、スピン処理装置10に対するエッチング処理液の供給を第1供給タンク22から第2供給タンク23に切り換えた(図14参照)後、第2供給タンク23からスピン処理装置10へのエッチング処理液の供給を維持しつつ、開閉弁V1、V5を開放してポンプP4を動作させる。これにより、図28に示すように、第1供給タンク22内のエッチング処理液は、前述したシリコン除去タンク24に移送されるのではなく、排出される(Drain)(S61)。第1供給タンク22内のエッチング処理液の排出が終了すると、制御ユニット40は、開閉弁V1、V5を閉鎖してポンプP4を停止させた後、調節弁群SVc1の開度を制御する。これにより、薬液供給ユニットから、エッチング処理液の各薬液(HF、HNO3、CH3COOH、H2O)が、図29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22に供給され、第1供給タンク22において新たなエッチング処理液が調合される(S62)。その後、調節弁群SVc1が閉鎖されて、各薬液の供給の止められた第1供給タンク22において、図30に示すように、エッチング処理液が所定温度に調整されつつ循環され(S63)、エッチング処理液の濃度の均一化が図られる。
The
Claims (18)
前記基板処理機構において前記基板の処理に用いられた使用後処理液を回収する処理液回収ステップと、
回収された前記使用後処理液を前記基板処理機構に新たな処理液として戻す処理液戻しステップと、
回収された前記使用後処理液を前記基板処理機構に戻す前に、前記使用後処理液中に溶解している前記基板の成分を除去する基板成分除去ステップとを有し、
前記基板成分除去ステップを経た前記使用後処理液を前記処理液戻しステップに供する基板処理方法。 A substrate processing method for processing a substrate using a processing liquid in a substrate processing mechanism,
A processing liquid recovery step of recovering a post-use processing liquid used for processing the substrate in the substrate processing mechanism;
A treatment liquid return step for returning the recovered post-use treatment liquid to the substrate processing mechanism as a new treatment liquid;
A substrate component removal step for removing the components of the substrate dissolved in the post-use processing solution before returning the recovered post-use processing solution to the substrate processing mechanism;
The substrate processing method which uses the said post-use process liquid which passed through the said board | substrate component removal step for the said process liquid return step.
該判定ステップにより、前記処理液が前記基板を処理する処理液として有効でないと判定されたときに、前記基板成分除去ステップを実行させる制御ステップとを有する請求項1記載の基板処理方法。 A determination step of determining whether a processing liquid used in the substrate processing mechanism is effective as a processing liquid for processing the substrate;
The substrate processing method according to claim 1, further comprising: a control step of executing the substrate component removal step when the determination step determines that the processing solution is not effective as a processing solution for processing the substrate.
前記処理液として、エッチング処理液を用いる請求項1乃至3のいずれかに記載の基板処理方法。 The substrate processing mechanism is for etching a substrate using an etching processing solution,
The substrate processing method according to claim 1, wherein an etching processing liquid is used as the processing liquid.
前記基板成分除去ステップは、前記使用後エッチング処理液中にあるシリコンを除去する請求項1に記載の基板処理方法。 The substrate processing mechanism is for etching a silicon substrate as the substrate with an etching treatment liquid containing hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO3),
The substrate processing method according to claim 1, wherein the substrate component removing step removes silicon in the post-use etching solution.
該判定ステップにより、前記エッチング処理液が前記シリコン製基板をエッチング処理する処理液として有効でないと判定されたときに、前記基板成分除去ステップを実行させる制御ステップとを有する請求項5記載の基板処理方法。 A determination step for determining whether or not an etching processing solution used in the substrate processing mechanism is effective as a processing solution for etching the silicon substrate;
6. The substrate processing according to claim 5, further comprising a control step of executing the substrate component removal step when the determination step determines that the etching processing solution is not effective as a processing solution for etching the silicon substrate. Method.
前記基板処理機構において前記基板の処理に用いられた使用後処理液を回収する処理液回収機構と、
回収された前記使用後処理液を前記基板処理機構に新たな処理液として戻す処理液戻し機構と、
回収された前記使用後処理液を前記基板処理機構に戻す前に、前記使用後処理液中に溶解している前記基板の成分を除去する基板成分除去機構とを有し、
前記基板成分除去機構を経た前記使用後処理液を前記処理液戻し機構に供する基板処理システム。 A substrate processing mechanism for processing a substrate using a processing liquid;
A processing liquid recovery mechanism for recovering a post-use processing liquid used for processing the substrate in the substrate processing mechanism;
A treatment liquid return mechanism for returning the collected post-use treatment liquid to the substrate treatment mechanism as a new treatment liquid;
A substrate component removal mechanism that removes the components of the substrate dissolved in the post-use processing solution before returning the collected post-use processing solution to the substrate processing mechanism;
A substrate processing system that provides the post-use processing liquid that has passed through the substrate component removal mechanism to the processing liquid return mechanism.
該判定手段により、前記処理液が前記基板を処理する処理液として有効でないと判定されたときに、前記基板成分除去機構に前記使用後処理液中にある前記基板の成分を除去させる制御手段とを有する請求項10記載の基板処理システム。 Determination means for determining whether or not a processing liquid used in the substrate processing mechanism is effective as a processing liquid for processing the substrate;
Control means for causing the substrate component removal mechanism to remove a component of the substrate in the post-use processing liquid when the determination means determines that the processing liquid is not effective as a processing liquid for processing the substrate; The substrate processing system according to claim 10.
前記処理液として、エッチング処理液を用いる請求項10乃至12のいずれかに記載の基板処理システム。 Etching the substrate using an etching solution,
The substrate processing system according to claim 10, wherein an etching processing liquid is used as the processing liquid.
前記基板成分除去機構は、前記使用後エッチング処理液中にあるシリコンを除去する請求項10記載の基板処理システム。 The substrate processing mechanism is for etching a silicon substrate as the substrate with an etching treatment liquid containing hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO3),
The substrate processing system according to claim 10, wherein the substrate component removing mechanism removes silicon in the post-use etching processing solution.
該判定手段により、前記エッチング処理液が前記シリコン製基板をエッチング処理する処理液として有効でないと判定されたときに、前記基板成分除去機構に前記使用後エッチング処理液中にあるシリコンを除去させる制御手段とを有する請求項14記載の基板処理システム。 Determining means for determining whether or not an etching processing liquid used in the substrate processing mechanism is effective as a processing liquid for etching the silicon substrate;
Control for causing the substrate component removal mechanism to remove silicon in the post-use etching processing liquid when the determination means determines that the etching processing liquid is not effective as a processing liquid for etching the silicon substrate. 15. The substrate processing system according to claim 14, further comprising: means.
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