JP3710676B2

JP3710676B2 - 基板処理方法および基板処理装置

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Publication number: JP3710676B2
Application number: JP2000088908A
Authority: JP
Inventors: 正明山村; 和男中島; 弘犬伏
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: JP2001274137A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、電子部品などの基板を、フッ酸（フッ化水素酸）、フッ酸と過酸化水素水との混合液、バッファードフッ酸（フッ化水素とフッ化アンモニウムと水との混合液）などの薬液中に浸漬させて、エッチング等の表面処理を行う基板処理方法、ならびに、その方法を実施するために使用される基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、基板、例えばシリコンウエハの表面に被着されたシリコン酸化膜を除去する場合には、フッ化水素を含む薬液、例えばフッ酸を使用し、ウエハが収容された処理槽内へフッ酸を供給して、ウエハをフッ酸中に浸漬させることによりウエハ表面をエッチングする。そして、エッチング処理後に、ウエハを純水で洗浄してウエハ表面からフッ酸や分解生成物等の不要物を除去するようにしている。これらのフッ酸によるエッチング処理や純水での水洗を１つの処理槽内において行う、いわゆるワンバス方式では、１つの処理槽内へフッ酸や純水を順次供給して処理槽内をフッ酸や純水で順番に満たすようにし、処理槽内に収容されたウエハをフッ酸中や純水中に順番に浸漬させて、ウエハのエッチング処理および水洗がそれぞれ行われる。
【０００３】
ところで、例えばフッ酸を用いてウエハをエッチング処理する場合、その処理を開始しようとする前には、通常、水洗に用いられた純水が処理槽内に貯留されており、その純水中にウエハが浸漬させられている。この状態において、処理槽内へフッ酸が供給され、処理槽内の純水にフッ酸が混合されていくとともに、処理槽内へ流入するフッ酸により処理槽上部の溢流部から純水が押し出されて、徐々に処理槽内がフッ酸で置換されていく。そして、処理槽内がフッ酸で完全に置換されて処理槽上部の溢流部からフッ酸が溢れ出る状態となった時点で、処理槽内へのフッ酸の供給を停止させる。その後、処理槽内のフッ酸中にウエハを浸漬させたまま所定時間保持して、ウエハをエッチング処理する。
【０００４】
このようなワンバス方式での処理において、内部が純水で満たされた処理槽内へフッ酸を供給して、処理槽内の純水中にフッ酸を混合させていく混合過程でも、フッ酸によるウエハのエッチングは進行する。このため、処理槽内へのフッ酸の供給を開始してから供給停止させるまでの混合時間と、処理槽内へのフッ酸の供給を停止させてから一定濃度のフッ酸中にウエハを浸漬させた状態に保持する浸漬時間との合計を、ウエハの処理時間として取り扱うようにしている。また、エッチング量は、処理時間のほか、フッ酸の温度によって（濃度によっても）変化する。このため、処理槽内へ供給されるフッ酸の温度を測定し、処理槽内へのフッ酸の供給を停止させ混合過程から浸漬過程へ移行する時点で、通常は複数回測定されたフッ酸の温度の平均値を算出し、そのフッ酸の平均温度を基にして、予め設定されている処理時間を補正し、その補正された処理時間から混合時間を差し引いて、補正された浸漬時間を算出し、その補正浸漬時間が経過した時点でウエハのエッチング処理を終了させるようにしている。このように、予め設定されていた浸漬時間を補正することにより、エッチング量が常に一定となるように制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、処理槽内へ供給されたフッ酸の温度と処理槽の周囲温度との間に差がある場合、浸漬時間が長くなると、浸漬時間中において、処理槽内に貯留されているフッ酸の温度が周囲温度と平衡する方向へ次第に変化する。このため、処理槽内へフッ酸を供給する混合過程で測定され処理時間の補正に用いられたフッ酸の温度と、浸漬過程でウエハをエッチングしているときのフッ酸の実際の温度との間でずれを生じることになる。この結果、上記したように予め設定されている処理時間を補正し、その補正処理時間から補正浸漬時間を求めても、その補正結果の信頼度が低下し、エッチング量が常に一定となるように制御することが難しくなる、といった問題点がある。
【０００６】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、処理槽内へ薬液を供給して処理槽内に薬液を満たした後、処理槽内への薬液の供給を停止させて処理槽内の薬液中に基板を浸漬させた状態に所定時間保持して基板を表面処理する場合において、処理槽内へ供給される薬液の温度と処理槽の周囲温度との間に差があり、かつ、浸漬時間が長くなったとしても、測定された薬液温度を用いて行われる処理時間の補正の信頼性を高め、基板の処理結果が一定となるように制御することができる基板処理方法を提供すること、ならびに、その方法を好適に実施することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、処理槽内へ薬液を供給して前記処理槽内に薬液を満たす過程と、前記処理槽内への薬液の供給を停止させた後、前記処理槽内の薬液中に基板を浸漬させた状態に予め設定された浸漬時間保持する過程とを経ることにより、基板の表面処理を行う基板処理方法において、前記処理槽内へ供給される薬液の温度を測定する薬液温度測定工程と、前記処理槽の周囲温度を測定する周囲温度測定工程と、前記薬液温度測定工程において測定された前記浸漬時間開始時点における薬液温度、前記周囲温度測定工程において測定された処理槽の周囲温度、および、前記浸漬時間開始時点から前記処理槽内の薬液の温度が前記周囲温度測定工程において測定された前記処理槽の周囲温度になって平衡するまでの時間に基づいて、前記浸漬時間開始時点から前記浸漬時間の半分の時間が経過した時点における処理槽内の薬液の温度を算出し、その算出された温度を実効温度とする実効温度算出工程と、前記実効温度算出工程において算出された実効温度を用いて前記浸漬時間を補正して補正浸漬時間を算出する補正浸漬時間算出工程とを含み、前記補正浸漬時間算出工程において算出された前記補正浸漬時間だけ前記処理槽内の薬液中に基板を浸漬させた状態に保持することを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の基板処理方法において、前記補正浸漬時間算出工程においては、前記実効温度に基づいて、前記処理槽内への薬液の供給を開始してから供給停止させるまでの混合時間と前記浸漬時間とを合計した処理時間を補正して補正処理時間を算出し、その補正処理時間から前記混合時間を減算して前記補正浸漬時間を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の基板処理方法において、処理槽内へ供給される薬液の温度を複数回測定し、それらの測定温度の平均値を求めて、その平均値を、実効温度を算出するときの薬液温度として用いることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理方法において、実効温度ｔ_ｊを計算式ｔ_ｊ＝ａ（ｔ_Ｓ−ｔ_０）・Ｔ_ｐ＋ｔ_０により算出することを特徴とする。上記計算式中、ｔ_０：薬液温度、ｔ_Ｓ：処理槽の周囲温度、Ｔ_Ｓ：処理槽内への薬液の供給を停止させてから処理槽内の薬液の温度が周囲温度ｔ_Ｓになって平衡するまでの時間、Ｔ_ｐ：予め設定された浸漬時間である。また、ａは、ａ＝１／（２Ｔ_Ｓ）で、処理槽の容量や材質等によって決まる定数である。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板処理方法において、基板の処理を行うための薬液がエッチング液であり、処理槽内で行われる基板の表面処理が基板のエッチング処理であることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、下部に液体供給口を有するとともに上部に液体が溢れ出す溢流部を有し、内部に基板が搬入されて収容される処理槽と、この処理槽内へ前記液体供給口を通して薬液を供給する薬液供給手段と、前記処理槽内の薬液中に基板を浸漬させた状態に予め設定された浸漬時間保持するように制御する制御手段と、を備えた基板処理装置において、前記処理槽内へ供給される薬液の温度を測定する温度検出手段と、前記処理槽の周囲温度を測定する周囲温度検出手段と、前記温度検出手段によって測定された薬液温度、前記周囲温度検出手段によって測定された前記処理槽の周囲温度、および、前記浸漬時間開始時点から前記処理槽内の薬液の温度が前記周囲温度検出手段によって測定された前記処理槽の周囲温度になって平衡するまでの時間に基づいて、前記浸漬時間開始時点から前記浸漬時間の半分の時間が経過した時点における処理槽内の薬液の温度を算出し、その算出された温度を実効温度とする実効温度算出部と、この実効温度算出部により算出された実効温度を用いて前記浸漬時間を補正して補正浸漬時間を算出する補正浸漬時間算出部と、をさらに備え、前記制御手段は、前記補正浸漬時間算出部によって算出された前記補正浸漬時間だけ前記処理槽内の薬液中に基板を浸漬させた状態に保持した後に処理を終了するように制御することを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項６記載の基板処理装置において、前記補正浸漬時間算出部は、前記実効温度に基づいて、前記薬液供給手段による前記処理槽内への薬液の供給を開始してから供給停止させるまでの混合時間と前記浸漬時間とを合計した処理時間を補正して補正処理時間を算出し、その補正処理時間から前記混合時間を減算して前記補正浸漬時間を算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項６または請求項７記載の基板処理装置において、温度検出手段によって薬液の温度を複数回測定するようにし、それらの測定温度の平均値を求めて、その平均値を、実効温度算出部で実効温度を算出するときの薬液温度とする平均値算出部を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項９に係る発明は、請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の基板処理装置において、実効温度算出部において、実効温度ｔ_ｊが計算式ｔ_ｊ＝ａ（ｔ_Ｓ−ｔ_０）・Ｔ_ｐ＋ｔ_０（ｔ_０：薬液温度、ｔ_Ｓ：処理槽の周囲温度、Ｔ_Ｓ：処理槽内への薬液の供給を停止させてから処理槽内の薬液の温度が周囲温度ｔ_Ｓになって平衡するまでの時間、Ｔ_ｐ：予め設定された浸漬時間、ａ：１／（２Ｔ_Ｓ）で処理槽の容量や材質等によって決まる定数）により算出されるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の基板処理装置において、薬液供給手段が、エッチング液を処理槽内へ供給するものであり、処理槽内で基板がエッチング処理されるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１に係る発明の基板処理方法では、処理槽内への薬液の供給を停止させて浸漬過程へ移行する時点において、予め設定された浸漬時間を補正する際に、従来のように処理槽内へ薬液を供給する過程で測定された薬液温度ではなく、薬液温度、処理槽の周囲温度、および、浸漬時間開始時点から処理槽内の薬液の温度が周囲温度になって平衡するまでの時間に基づいて算出された実効温度が用いられる。この実効温度は、浸漬時間中において処理槽内の薬液の温度が周囲温度に次第に接近するように変化するときの、浸漬時間開始時点から浸漬時間の半分の時間が経過した時点における薬液の温度を算出したものである。そして、実効温度は、測定された薬液温度と処理槽の周囲温度との間の温度であり、浸漬時間中において変化する薬液の温度の平均値ないしは平均値に近い温度である。したがって、実効温度を用いて浸漬時間の補正を行うことにより、浸漬過程の開始段階における薬液温度を用いて浸漬時間の補正を行う従来方法に比べ、より正確に浸漬時間を補正することが可能になり、基板の処理結果が一定となるように制御することができる。また、浸漬時間を補正するために従来用いていた薬液温度の代わりに実効温度を用いるだけであるので、従来と同様の補正式や補正機構をそのまま利用することができる。
請求項２に係る発明の基板処理方法では、補正浸漬時間算出工程において、実効温度に基づいて処理時間（混合時間＋浸漬時間）が補正され、その補正された処理時間から混合時間を減算して補正浸漬時間が算出される。
【００１６】
請求項３に係る発明の基板処理方法では、処理槽内へ薬液を供給する過程で薬液の温度を複数回測定し、それらの測定温度を平均化した薬液温度を用いて浸漬時間の補正が行われるので、何らかの原因で処理槽内へ供給される薬液の温度が変動するようなことがあっても、浸漬時間の補正を正確に行うことができる。
【００１７】
請求項４に係る発明の基板処理方法では、実効温度ｔ_ｊが計算式ｔ_ｊ＝ａ（ｔ_Ｓ−ｔ_０）・Ｔ_ｐ＋ｔ_０により算出される。この計算式について、図２を参照しながら説明する。
【００１８】
図２は、処理槽内への薬液の供給を停止させて浸漬過程へ移行した時点からの経過時間と処理槽内の薬液の温度変化との関係を示すグラフである。図２に示すように、浸漬開始時点における処理槽内の薬液の温度は、処理槽内への薬液の供給過程で測定された薬液温度ｔ_０であり、処理槽の周囲温度がｔ_Ｓであるとすると、処理槽内の薬液は、処理槽の周囲からの熱伝達により温度が上昇し、周囲温度ｔ_Ｓに次第に近づいていく。このとき、浸漬開始時から処理槽内の薬液の温度が周囲温度ｔ_Ｓになって平衡するまでの時間をＴ_Ｓとすると、浸漬開始時からＴ時間経過したときの薬液の温度ｔは、ｔ＝〔（ｔ_Ｓ−ｔ_０）／Ｔ_Ｓ〕・Ｔ＋ｔ_０の式で直線近似することができる。
【００１９】
ここで、予め設定された浸漬時間がＴ_ｐであるとすると、浸漬時間中における処理槽内の薬液の平均温度は、浸漬開始時から（Ｔ_ｐ／２）時間経過したときの温度であり、そのときの温度を実効温度ｔ_ｊと定義すると、ｔ_ｊ＝〔（ｔ_Ｓ−ｔ_０）／Ｔ_Ｓ〕・（Ｔ_ｐ／２）＋ｔ_０＝（ｔ_Ｓ−ｔ_０）・（Ｔ_ｐ／２Ｔ_Ｓ）＋ｔ_０＝ａ（ｔ_Ｓ−ｔ_０）・Ｔ_ｐ＋ｔ_０となる。但し、ａは、ａ＝１／（２Ｔ_Ｓ）であり、処理槽の容量や材質等によって決まる定数である。また、ｔ_Ｓは、処理槽の周囲の温度で、決まっており、Ｔ_ｐは、浸漬時間として予め設定された数値である。したがって、実効温度ｔ_ｊは、処理槽内への薬液の供給過程で測定された薬液温度ｔ_０が決まれば、ｔ_ｊ＝ａ（ｔ_Ｓ−ｔ_０）・Ｔ_ｐ＋ｔ_０の計算式より算出される。また、実効温度ｔ_ｊは、測定された薬液温度ｔ_０と処理槽の周囲温度ｔ_Ｓとの間の温度であり、両者間の温度差（ｔ_Ｓ−ｔ_０）が決まれば、予め設定される浸漬時間Ｔ_ｐに比例して直線的に変化する。
【００２０】
なお、以上の説明は、処理槽の周囲温度ｔ_Ｓが薬液温度ｔ_０より高い場合についてのものであるが、逆に処理槽の周囲温度ｔ_Ｓが薬液温度ｔ_０より低い場合についても、上記した計算式を用いて実効温度ｔ_ｊを算出することができる。
【００２１】
そして、実効温度ｔ_ｊは、浸漬時間中において変化する薬液の温度の平均値ないしは平均値に近い温度であるので、上記計算式により算出された実効温度を用いて浸漬時間の補正を行うと、浸漬時間の正確な補正が可能になる。
【００２２】
請求項５に係る発明の基板処理方法では、基板のエッチング量を一定に制御することが可能になる。
【００２３】
請求項６に係る発明の基板処理装置においては、処理槽内への薬液の供給を停止させて浸漬過程へ移行する時点で予め設定された浸漬時間を補正する際に、実効温度算出部により、温度検出手段によって測定された薬液温度、周囲温度検出手段によって測定された処理槽の周囲温度、および、浸漬時間開始時点から処理槽内の薬液の温度が周囲温度になって平衡するまでの時間に基づいて実効温度が算出される。そして、補正浸漬時間算出部により、前記実効温度を用いて浸漬時間の補正が行われ、制御手段により、補正浸漬時間だけ処理槽内の薬液中に基板が浸漬させられ、補正浸漬時間が経過した時点で基板の処理を終了するように制御される。実効温度算出部により算出された実効温度は、浸漬時間中において処理槽内の薬液の温度が周囲温度に次第に接近するように変化するときの、浸漬時間開始時点から浸漬時間の半分の時間が経過した時点における薬液の温度であり、測定された薬液温度と処理槽の周囲温度との間の温度であって、浸漬時間中において変化する薬液の温度の平均値ないしは平均値に近い温度である。したがって、補正浸漬時間算出部により実効温度を用いて行われる浸漬時間の補正は、測定された薬液温度を用いて行われる浸漬時間の補正に比べてより正確なものとなり、基板の処理結果が一定となるように制御される。また、浸漬時間を補正するために従来用いていた薬液温度の代わりに実効温度を用いるだけであるので、従来と同様の補正式や補正機構をそのまま利用することができる。
請求項７に係る発明の基板処理装置では、補正浸漬時間算出部により、実効温度に基づいて処理時間（混合時間＋浸漬時間）が補正され、その補正された処理時間から混合時間を減算して補正浸漬時間が算出される。
【００２４】
請求項８に係る発明の基板処理装置では、処理槽内へ薬液を供給する過程で温度検出手段によって薬液の温度が複数回測定され、平均値算出部により、複数回分の測定温度の平均値が算出され、その平均値が、実効温度算出部で実効温度を算出するときの薬液温度とされ、その薬液温度を用いて浸漬時間の補正が行われる。したがって、何らかの原因で処理槽内へ供給される薬液の温度が変動するようなことがあっても、浸漬時間の補正が正確に行われることとなる。
【００２５】
請求項９に係る発明の基板処理装置では、実効温度算出部において、上述したように実効温度ｔ_ｊが計算式ｔ_ｊ＝ａ（ｔ_Ｓ−ｔ_０）・Ｔ_ｐ＋ｔ_０により算出される。
【００２６】
請求項１０に係る発明の基板処理装置では、薬液供給手段によってエッチング液が処理槽内へ供給され、エッチング量が一定になるように処理槽内で基板がエッチング処理される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図１を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、この発明に係る基板処理方法を実施するために使用される基板処理装置の構成の１例を示す模式図である。この基板処理装置は、ワンバス方式と呼ばれるものであり、この装置では、１つの処理槽内へ薬液、例えばフッ酸と純水とを順次供給して処理槽内をフッ酸および純水で順番にそれぞれ満たすようにし、処理槽内に収容された基板、例えばシリコンウエハをフッ酸中および純水中に順番にそれぞれ浸漬させて、ウエハのエッチングおよび水洗がそれぞれ行われる。
【００２９】
この基板処理装置は、下部に液体供給口１２を有するとともに上部に液体が溢れ出す溢流部１４を有し、内部にシリコンウエハＷが搬入されて収容される処理槽１０を備えている。処理槽１０には、フッ酸１６および純水が順番にそれぞれ満たされる。処理槽１０は、チャンバ１８内に収容されており、チャンバ１８の底部には液体排出口２０が形設されていて、液体排出口２０に排液管２２が連通して接続されている。そして、処理槽１０の上部の溢流部１４から溢れ出たフッ酸や純水が、チャンバ１８の底部へ流下して液体排出口２０から流出し、排液管２２を通って排出されるようになっている。
【００３０】
処理槽１０の下部の液体供給口１２には、液体供給管２４が連通して接続されている。液体供給管２４には、純水供給源に接続した純水供給管２６、および、フッ酸の高濃度原液の供給源に接続したフッ酸供給管２８がそれぞれ接続されている。なお、液体供給管２４と純水供給管２６およびフッ酸供給管２８とをミキシングバルブを介して接続するようにしてもよい。純水供給管２６およびフッ酸供給管２８には、それぞれ開閉制御弁３０、３２が介挿されている。また、図示していないが、それぞれの供給管２６、２８には流量調整弁が介挿されている。そして、開閉制御弁３０を開いて開閉制御弁３２を閉じた状態では、純水供給管２６から液体供給管２４を通して処理槽１０内へ純水が供給され、両方の開閉制御弁３０、３２を開いた状態では、純水供給管２６から送給される純水にフッ酸供給管２８を通して供給されるフッ酸の高濃度原液が混合されて所定濃度に調製されたフッ酸が、液体供給管２４を通して処理槽１０内へ供給されるようになっている。
【００３１】
また、液体供給管２４には、温度検出器３４が介挿されており、温度検出器３４により、処理槽１０内へ供給されるフッ酸の温度が検出され、その検出された温度信号が演算部３６へ送られ、演算部３６からは、演算結果を示す信号がコントローラ３８へ送られるようになっている。演算部３６は、設定入力部４０、薬液温度算出部４２、実効温度算出部４４および補正浸漬時間算出部４６を備えて構成されている。また、コントローラ３８に、開閉制御弁３０、３２がそれぞれ接続されている。さらに、処理槽１０の付近には、処理槽１０の周囲温度を検出するための温度検出器４８が配設されており、温度検出器４８により検出された温度信号は、演算部３６の実効温度算出部４４へ送られる。なお、図示例では、チャンバ１８の外側に温度検出器４８を配置しているが、処理槽１０の周囲温度を検出することができるのであれば、温度検出器４８の配設位置は特に限定されない。
【００３２】
図１に示した構成の基板処理装置を使用したシリコンウエハのエッチングおよび水洗の処理は、以下のようにして行われる。
【００３３】
処理を開始する前に、補正前の浸漬時間Ｔ_ｐなどのデータを設定入力部４０により入力しておく。また、処理槽１０内へのフッ酸の供給停止時から処理槽１０内のフッ酸の温度が周囲温度ｔ_Ｓになって平衡するまでの時間Ｔ_Ｓを、種々の周囲温度ｔ_Ｓの場合について予め実験的に求めておき、それを演算部３６のメモリ（図示せず）に記憶させておく。
【００３４】
前の工程での処理が終わった状態で、処理槽１０内に純水が満たされ、その純水中にウエハＷが浸漬させられているとする。この状態において、開閉制御弁３０、３２を開いて、純水供給管２６から送給される純水にフッ酸供給管２８を通して供給されるフッ酸の高濃度原液を混合させて所定濃度に調製されたフッ酸を、液体供給管２４を通して処理槽１０内へ供給する。これにより、処理槽１０内の純水にフッ酸が混合され、処理槽１０内へ流入するフッ酸によって処理槽１０の上部の溢流部１４から純水が押し出されて、処理槽１０内の純水部がフッ酸で置換されていく。やがて、処理槽１０の内部は、所定濃度に調整されたフッ酸で満たされ、処理槽１０の上部の溢流部１４からフッ酸が溢れ出る状態となる。
【００３５】
フッ酸によるウエハＷのエッチングは、ウエハＷがフッ酸と接触した時点から始まり、すなわち、処理槽１０内へのフッ酸の供給が開始された時点から始まる。この混合過程の期間中、温度検出器３４により、処理槽１０内へ供給されるフッ酸の温度が検出され、その検出された温度信号が演算部３６へ送られる。そして、処理槽１０内へのフッ酸の供給が開始されてから、予め設定された混合時間が経過して、処理槽１０内が所定濃度に調整されたフッ酸で満たされた状態となると、開閉制御弁３０、３２が閉じられて、処理槽１０内へのフッ酸の供給が停止される。
【００３６】
処理槽１０内へのフッ酸の供給が停止されると、演算部３６の薬液温度算出部４２において、混合時間中に複数回測定されたフッ酸の温度の平均値が算出され、その平均値が薬液温度ｔ_０とされて、その薬液温度ｔ_０が実効温度算出部４４に入力される。なお、処理槽１０内へ供給されるフッ酸の温度が温度調節等によって常に安定しているときは、薬液温度算出部４２を設けないで、温度検出器３４により混合時間中に１回だけ、例えば処理槽１０内へのフッ酸の供給を停止させる直前だけにフッ酸の温度を検出し、その測定温度を薬液温度ｔ_０とするようにしてもよい。また、温度検出器４８により処理槽１０の周囲温度ｔ_ｓが検出され、その検出された温度信号が演算部３６へ送られて実効温度算出部４４に入力される。
【００３７】
薬液温度ｔ_０および処理槽１０の周囲温度ｔ_ｓが実効温度算出部４４に入力されると、実効温度算出部４４において、計算式ｔ_ｊ＝ａ（ｔ_Ｓ−ｔ_０）・Ｔ_ｐ＋ｔ_０（但し、ａ＝１／（２Ｔ_Ｓ））により実効温度ｔ_ｊが算出される。実効温度ｔ_ｊが算出されると、その実効温度ｔ_ｊが補正浸漬時間算出部４６に入力される。そして、補正浸漬時間算出部４６において、実効温度ｔ_ｊを用い、それぞれの半導体製造工場で従来から使用されているエッチング速度実験式に実効温度ｔ_ｊを代入するなどして、処理時間（混合時間＋浸漬時間）を補正し、その補正処理時間から混合時間を減算して、補正された浸漬時間を算出する。補正浸漬時間が算出されると、その演算結果が演算部３６からコントローラ３８へ送られる。
【００３８】
そして、処理槽１０内のフッ酸中にウエハＷを補正浸漬時間だけ浸漬させたままの状態にして浸漬処理を行う。補正浸漬時間が経過すると、コントローラ３８から開閉制御弁３０へ制御信号が送られ、開閉制御弁３０が開かれて、純水供給管２６から液体供給管２４を通って処理槽１０内へ純水が供給される。処理槽１０内へ純水が供給されることにより、処理槽１０の上部の溢流部１４からフッ酸が押し出されて、処理槽１０内のフッ酸が純水で置換されていく。そして、処理槽１０内が純水で満たされ、処理槽１０の上部の溢流部１４から純水が溢れ出る状態となる。この状態で、処理槽１０内の純水中に浸漬されたウエハＷが水洗される。そして、所定時間だけウエハＷの水洗が行われた後、処理槽１０内への純水の供給が停止され、次の薬液処理に移行し、あるいは、ウエハＷを処理槽１０内から搬出して処理を終了する。
【００３９】
なお、上記した実施形態では、フッ酸によるウエハのエッチング処理を例にとって説明したが、フッ酸以外の薬液を用いたエッチング処理、あるいはエッチング処理以外であっても処理結果が温度の影響を受ける処理については、この発明に係る方法を適用することができる。また、上記実施形態で使用した計算式は、予め設定された浸漬時間Ｔ_ｐの丁度半分の時間（Ｔ_ｐ／２）が経過した時点における処理槽内のフッ酸の温度を実効温度ｔ_ｊとしたものであるが、予め設定された浸漬時間の中間付近の時点におけるフッ酸の温度であれば、それを実効温度としてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、温度検出器４８によって検出された処理槽１０の周囲温度ｔ_ｓの信号を演算部３６の実効温度算出部４４へ送り、実効温度算出部４４において、その処理槽１０の周囲温度ｔ_ｓと薬液温度ｔ_０とを用いて実効温度ｔ_ｊを算出するようにしているが、処理槽１０の付近に配設された温度検出器（温度計）の検出温度をオペレータが読み取り、その温度を設定入力部４０により入力するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基板処理方法によると、処理槽内へ薬液を供給して処理槽内に薬液を満たした後、処理槽内への薬液の供給を停止させて処理槽内の薬液中に基板を浸漬させた状態に所定時間保持して基板を表面処理する場合に、処理槽内へ供給される薬液の温度と処理槽の周囲温度との間に差があり、かつ、浸漬時間が長くなったとしても、処理時間の補正を従来方法に比べてより正確に行うことができ、基板のエッチング量等の処理結果が一定となるように制御することが可能になる。また、この発明の方法では、従来と同様の補正式や補正機構をそのまま利用することができる。
請求項２に係る発明の基板処理方法では、実効温度に基づいて処理時間が補正され、その補正処理時間から補正浸漬時間が算出される。
【００４２】
請求項３に係る発明の基板処理方法では、処理槽内へ供給される薬液の温度が変動するようなことがあっても、浸漬時間の補正を正確に行うことができる。
【００４３】
請求項４に係る発明の基板処理方法では、計算式により算出された実効温度を用いて浸漬時間を正確に補正することができる。
【００４４】
請求項５に係る発明の基板処理方法では、基板のエッチング量を一定に制御することができる。
【００４５】
請求項６に係る発明の基板処理装置を使用すると、請求項１に係る発明の方法を好適に実施することができ、上記した効果が確実に得られる。
請求項７に係る発明の基板処理方法では、実効温度に基づいて処理時間が補正され、その補正処理時間から補正浸漬時間が算出される。
【００４６】
請求項８に係る発明の基板処理装置を使用すると、処理槽内へ供給される薬液の温度が変動するようなことがあっても、浸漬時間の補正を正確に行うことができる。
【００４７】
請求項９に係る発明の基板処理装置を使用すると、計算式により算出された実効温度を用いて浸漬時間を正確に補正することができる。
【００４８】
請求項１０に係る発明の基板処理装置を使用すると、基板のエッチング量を一定に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る基板処理方法を実施するために使用される基板処理装置の構成の１例を示す模式図である。
【図２】処理槽内への薬液の供給を停止させて浸漬過程へ移行した時点からの経過時間と処理槽内の薬液の温度変化との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０処理槽
１２処理槽の液体供給口
１４処理槽の溢流部
１６フッ酸
１８チャンバ
２０チャンバの液体排出口
２２排液管
２４液体供給管
２６純水供給管
２８フッ酸供給管
３０、３２開閉制御弁
３４温度検出器（薬液温度検出用）
３６演算部
３８コントローラ
４０設定入力部
４２薬液温度算出部
４４実効温度算出部
４６補正浸漬時間算出部
４８温度検出器（処理槽の周囲温度検出用）

Claims

処理槽内へ薬液を供給して前記処理槽内に薬液を満たし、前記処理槽内への薬液の供給を停止させた後、前記処理槽内の薬液中に基板を浸漬させた状態に予め設定された浸漬時間保持して基板の表面処理を行う基板処理方法において、
前記処理槽内へ供給される薬液の温度を測定する薬液温度測定工程と、
前記処理槽の周囲温度を測定する周囲温度測定工程と、
前記薬液温度測定工程において測定された前記浸漬時間開始時点における薬液温度、前記周囲温度測定工程において測定された処理槽の周囲温度、および、前記浸漬時間開始時点から前記処理槽内の薬液の温度が前記周囲温度測定工程において測定された前記処理槽の周囲温度になって平衡するまでの時間に基づいて、前記浸漬時間開始時点から前記浸漬時間の半分の時間が経過した時点における処理槽内の薬液の温度を算出し、その算出された温度を実効温度とする実効温度算出工程と、
前記実効温度算出工程において算出された実効温度を用いて前記浸漬時間を補正して補正浸漬時間を算出する補正浸漬時間算出工程とを含み、
前記補正浸漬時間算出工程において算出された前記補正浸漬時間だけ前記処理槽内の薬液中に基板を浸漬させた状態に保持することを特徴とする基板処理方法。
前記補正浸漬時間算出工程においては、前記実効温度に基づいて、前記処理槽内への薬液の供給を開始してから供給停止させるまでの混合時間と前記浸漬時間とを合計した処理時間を補正して補正処理時間を算出し、その補正処理時間から前記混合時間を減算して前記補正浸漬時間を算出する請求項１記載の基板処理方法。
処理槽内へ供給される薬液の温度を複数回測定し、それらの測定温度の平均値を求めて、その平均値を前記薬液温度とする請求項１または請求項２記載の基板処理方法。
薬液温度をｔ _０、処理槽の周囲温度をｔ _Ｓ、処理槽内への薬液の供給を停止させてから処理槽内の薬液の温度が前記周囲温度ｔ _Ｓになって平衡するまでの時間をＴ _Ｓ、予め設定された浸漬時間をＴ _ｐとしたときに、実効温度ｔ _ｊを計算式ｔ _ｊ＝ａ（ｔ _Ｓ −ｔ _０）・Ｔ _ｐ＋ｔ _０（但し、ａは、ａ＝１／（２Ｔ _Ｓ）で、処理槽の容量や材質等によって決まる定数である）により算出する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理方法。
前記薬液がエッチング液であり、前記基板の表面処理が基板のエッチング処理である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板処理方法。
下部に液体供給口を有するとともに上部に液体が溢れ出す溢流部を有し、内部に基板が搬入されて収容される処理槽と、
この処理槽内へ前記液体供給口を通して薬液を供給する薬液供給手段と、
前記処理槽内の薬液中に基板を浸漬させた状態に予め設定された浸漬時間保持するように制御する制御手段と、
を備えた基板処理装置において、
前記処理槽内へ供給される薬液の温度を測定する温度検出手段と、
前記処理槽の周囲温度を測定する周囲温度検出手段と、
前記温度検出手段によって測定された薬液温度、前記周囲温度検出手段によって測定された前記処理槽の周囲温度、および、前記浸漬時間開始時点から前記処理槽内の薬液の温度が前記周囲温度検出手段によって測定された前記処理槽の周囲温度になって平衡するまでの時間に基づいて、前記浸漬時間開始時点から前記浸漬時間の半分の時間が経過した時点における処理槽内の薬液の温度を算出し、その算出された温度を実効温度とする実効温度算出部と、
この実効温度算出部により算出された実効温度を用いて前記浸漬時間を補正して補正浸漬時間を算出する補正浸漬時間算出部と、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記補正浸漬時間算出部によって算出された前記補正浸漬時間だけ前記処理槽内の薬液中に基板を浸漬させた状態に保持した後に処理を終了するように制御することを特徴とする基板処理装置。
前記補正浸漬時間算出部は、前記実効温度に基づいて、前記薬液供給手段による前記処理槽内への薬液の供給を開始してから供給停止させるまでの混合時間と前記浸漬時間とを合計した処理時間を補正して補正処理時間を算出し、その補正処理時間から前記混合時間を減算して前記補正浸漬時間を算出する請求項６記載の基板処理装置。
前記温度検出手段によって複数回測定された薬液の温度の平均値を求めて、その平均値を前記薬液温度とする平均値算出部を備えた請求項６または請求項７記載の基板処理装置。
前記実効温度算出部において、薬液温度をｔ _０、処理槽の周囲温度をｔ _Ｓ、処理槽内への薬液の供給を停止させてから処理槽内の薬液の温度が前記周囲温度ｔ _Ｓになって平衡するまでの時間をＴ _Ｓ、予め設定された浸漬時間をＴ _ｐとしたときに、実効温度ｔ _ｊが計算式ｔ _ｊ＝ａ（ｔ _Ｓ −ｔ _０）・Ｔ _ｐ＋ｔ _０（但し、ａは、ａ＝１／（２Ｔ _Ｓ）で、処理槽の容量や材質等によって決まる定数である）により算出されるようにした請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の基板処理装置。
前記薬液供給手段が、エッチング液を処理槽内へ供給するものであり、前記処理槽内で基板がエッチング処理されるようにした請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の基板処理装置。