JP6233564B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents

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Description

本発明は、リン酸水溶液を用いて基板の表面を処理するための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for processing a surface of a substrate using a phosphoric acid aqueous solution. Examples of substrates to be processed include semiconductor wafers, liquid crystal display substrates, plasma display substrates, FED (Field Emission Display) substrates, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, and photomasks. Substrate, ceramic substrate, solar cell substrate and the like.

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）とシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）とが形成された基板の表面にエッチング液としての高温のリン酸水溶液を供給して、シリコン窒化膜を選択的に除去するエッチング処理が必要に応じて実行される。特許文献１には、沸点付近のリン酸水溶液をスピンチャックに保持されている基板に供給する枚葉式の基板処理装置が開示されている。 In a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a high-temperature phosphoric acid aqueous solution as an etching solution is supplied to the surface of a substrate on which a silicon nitride film (SiN) and a silicon oxide film (SiO 2 ) are formed, and silicon An etching process for selectively removing the nitride film is performed as necessary. Patent Document 1 discloses a single-wafer type substrate processing apparatus that supplies a phosphoric acid aqueous solution near the boiling point to a substrate held by a spin chuck.

特開２０１２−０７４６０１号公報JP 2012-074601 A

特許文献１の基板処理装置では、１００℃以上の高温のリン酸水溶液が基板に供給されるので、リン酸水溶液中から水分が徐々に蒸発する。その際、リン酸水溶液中で２Ｈ３ＰＯ４→Ｈ４Ｐ２Ｏ７＋Ｈ２Ｏの反応がおこり、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）からピロリン酸（pyrophosphoric acid：Ｈ４Ｐ２Ｏ７）が生成される。このピロリン酸は、シリコン酸化膜と反応する性質を有しており、ＳｉＯ２＋Ｈ４Ｐ２Ｏ７→Ｈ２ＳｉＰ２Ｏ８＋Ｈ２Ｏの反応が起こってシリコン酸化膜をエッチングする。 In the substrate processing apparatus of Patent Document 1, since a high-temperature phosphoric acid aqueous solution at 100 ° C. or higher is supplied to the substrate, moisture gradually evaporates from the phosphoric acid aqueous solution. At that time, a reaction of 2H 3 PO 4 → H 4 P 2 O 7 + H 2 O occurs in the phosphoric acid aqueous solution, and pyrophosphoric acid (H 4 P 2 O 7 ) is converted from phosphoric acid (H 3 PO 4 ). Generated. This pyrophosphoric acid has a property of reacting with a silicon oxide film, and a reaction of SiO 2 + H 4 P 2 O 7 → H 2 SiP 2 O 8 + H 2 O occurs to etch the silicon oxide film.

エッチング選択比（シリコン窒化膜のエッチング量／シリコン酸化膜のエッチング量）の値を高めるには、シリコン窒化膜のみをエッチングし、シリコン酸化膜はエッチングせずできるだけ多く残存させることが必要である。しかし、前記のピロリン酸が発生すると残存させたいシリコン酸化膜もエッチングされてしまうため、エッチング選択比を高くすることができない。   In order to increase the value of the etching selectivity (etching amount of silicon nitride film / etching amount of silicon oxide film), it is necessary to etch only the silicon nitride film and leave as much silicon oxide film as possible without etching. However, when the pyrophosphoric acid is generated, the silicon oxide film desired to remain is also etched, so that the etching selectivity cannot be increased.

そこで、本発明の目的は、リン酸エッチングにおいて、エッチングレート（単位時間当たりのシリコン窒化膜のエッチング量）を高めるとともに、エッチング選択比の低下を抑制できる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of increasing an etching rate (etching amount of a silicon nitride film per unit time) and suppressing a decrease in etching selectivity in phosphoric acid etching. It is.

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、内部が外部から密閉された密閉チャンバ（３）と、前記密閉チャンバ内で、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を上面に含む基板（Ｗ）を水平姿勢に保持する基板保持手段（４）と、前記基板保持手段に保持されている基板の上面にリン酸水溶液の液膜（６０）を形成するために、当該上面にリン酸水溶液を供給するリン酸供給手段（３５）と、前記リン酸水溶液の液膜を加熱するためのリン酸液膜加熱手段（２４）と、前記密閉チャンバ内を加圧するための加圧手段（５０）と、前記リン酸液膜加熱手段および前記加圧手段を制御して、前記基板の上面に保持されている前記リン酸水溶液の液膜を加熱するリン酸液膜加熱ステップと、前記リン酸液膜加熱ステップに並行して、前記密閉チャンバ内を加圧する加圧ステップとを実行する制御手段（５５）とを含む、基板処理装置（１）である。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention described in claim 1 includes a sealed chamber (3) whose inside is sealed from the outside, and a substrate including a silicon oxide film and a silicon nitride film on the top surface in the sealed chamber ( W) a substrate holding means (4) that holds the substrate in a horizontal position and a phosphoric acid aqueous solution on the upper surface in order to form a liquid film (60) of the phosphoric acid aqueous solution on the upper surface of the substrate held by the substrate holding means. Phosphoric acid supply means (35) for supplying liquid, phosphoric acid liquid film heating means (24) for heating the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution, and pressurizing means (50) for pressurizing the inside of the sealed chamber A phosphoric acid liquid film heating step for controlling the phosphoric acid liquid film heating means and the pressurizing means to heat the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution held on the upper surface of the substrate; and the phosphoric acid liquid in parallel to the film heating step, the And a pressure step of pressure within the closed chamber including the execution control means (55), a substrate processing apparatus (1).

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
この構成によれば、基板保持手段により水平姿勢に保持されている基板の上面にリン酸水溶液が供給され、基板の上面にリン酸水溶液の液膜が形成される。リン酸水溶液の液膜は、リン酸液膜加熱手段により加熱され、昇温させられる。これにより、リン酸水溶液のシリコン窒化膜に対する反応速度が高められる結果、エッチングレート（単位時間当たりのシリコン窒化膜のエッチング量）を高めることができる。 In addition, although the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later, the scope of the claims is not intended to be limited to the embodiments. The same applies hereinafter.
According to this configuration, the phosphoric acid aqueous solution is supplied to the upper surface of the substrate held in a horizontal posture by the substrate holding means, and a liquid film of the phosphoric acid aqueous solution is formed on the upper surface of the substrate. The liquid film of the phosphoric acid aqueous solution is heated by the phosphoric acid liquid film heating means to raise the temperature. As a result, the reaction rate of the phosphoric acid aqueous solution with respect to the silicon nitride film is increased. As a result, the etching rate (the etching amount of the silicon nitride film per unit time) can be increased.

また、リン酸水溶液の液膜の加熱に並行して、密閉チャンバ内の加圧が実行される。密閉チャンバ内が加圧されることにより、基板の上面に供給されたリン酸水溶液中に含まれる水の沸点を上昇させることができる。したがって、リン酸水溶液が１００℃以上の高温に昇温させられても、リン酸水溶液からの水の蒸発を抑制できる結果、リン酸からピロリン酸が生成されること（つまり、リン酸水溶液中で２Ｈ３ＰＯ４→Ｈ４Ｐ２Ｏ７＋Ｈ２Ｏの反応がおこること）を抑制できる。これにより、シリコン酸化膜のエッチング量を抑制することができる。その結果、エッチング選択比（シリコン窒化膜のエッチング量／シリコン酸化膜のエッチング量）の値を高くすることができる。 Further, pressurization in the sealed chamber is performed in parallel with the heating of the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution. By pressurizing the inside of the sealed chamber, the boiling point of water contained in the phosphoric acid aqueous solution supplied to the upper surface of the substrate can be increased. Accordingly, even when the aqueous phosphoric acid solution is heated to a high temperature of 100 ° C. or higher, the evaporation of water from the aqueous phosphoric acid solution can be suppressed, resulting in the generation of pyrophosphoric acid from phosphoric acid (that is, in the aqueous phosphoric acid solution). 2H 3 PO 4 → H 4 P 2 O 7 + H 2 O occurs). Thereby, the etching amount of the silicon oxide film can be suppressed. As a result, the value of the etching selectivity (the etching amount of the silicon nitride film / the etching amount of the silicon oxide film) can be increased.

請求項２に記載の発明は、前記基板の上面に水を供給するための水供給手段（４５）をさらに含み、前記制御手段は、前記水供給手段を制御して、前記リン酸水溶液の液膜の加熱に並行して、前記リン酸水溶液の液膜に水を供給させる水供給ステップを実行する、請求項１に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、リン酸水溶液の液膜の加熱に並行してリン酸水溶液の液膜に水が供給される。そのため、リン酸水溶液の液膜に含まれる水分量が増加する。これにより、リン酸水溶液中でＨ４Ｐ２Ｏ７＋Ｈ２Ｏ→２Ｈ３ＰＯ４の反応が起こり、リン酸水溶液中のピロリン酸をリン酸に変える反応を促進することができる。その結果、エッチング選択比の低下をより一層抑制できる。 The invention described in claim 2 further includes a water supply means (45) for supplying water to the upper surface of the substrate, and the control means controls the water supply means to control the solution of the phosphoric acid aqueous solution. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein a water supply step of supplying water to the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution is performed in parallel with the heating of the film.
According to this configuration, water is supplied to the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution in parallel with the heating of the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution. Therefore, the amount of water contained in the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution increases. Thus occurs a reaction of H 4 P 2 O 7 + H 2 O → 2H 3 PO 4 in an aqueous solution of phosphoric acid, can promote the reaction of changing the pyrophosphate in an aqueous solution of phosphoric acid to phosphoric acid. As a result, the etching selection ratio can be further suppressed from decreasing.

請求項３に記載の発明は、前記リン酸液加熱手段は、前記基板保持手段に保持されている基板の下方から当該基板を加熱する基板加熱手段（２４）を含む、請求項１または２に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板が、基板加熱手段によって下方側から加熱される。これにより、リン酸によるシリコン窒化膜のエッチングレートを向上させることができる。また、基板の上面とリン酸水溶液とが接する基板界面は界面以外の領域よりも極めて高温となり水分の蒸発によりピロリン酸が発生しやすい状態となる。しかし、基板界面以外の領域から基板界面への水分の補給により一旦発生したピロリン酸がリン酸に戻されるため、ピロリン酸によるシリコン酸化膜のエッチングを抑制することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the phosphoric acid solution heating means includes a substrate heating means (24) for heating the substrate from below the substrate held by the substrate holding means. It is a substrate processing apparatus of description.
According to this configuration, the substrate is heated from below by the substrate heating means. Thereby, the etching rate of the silicon nitride film by phosphoric acid can be improved. Further, the substrate interface where the upper surface of the substrate and the phosphoric acid aqueous solution are in contact with each other is extremely hotter than the region other than the interface, and pyrophosphoric acid is likely to be generated due to evaporation of moisture. However, since pyrophosphoric acid once generated by replenishing moisture from the region other than the substrate interface to the substrate interface is returned to phosphoric acid, etching of the silicon oxide film by pyrophosphoric acid can be suppressed.

このように基板界面温度を高めることにより、シリコン窒化膜のエッチングレートだけでなく、エッチング選択比も改善することができる。
請求項４に記載のように、前記制御手段は、前記基板の上面に保持されている基板の上面にリン酸水溶液を供給してパドル状のリン酸水溶液の液膜を形成する液膜形成ステップをさらに実行し、かつ前記リン酸液膜加熱ステップにおいて、基板の上面に保持されているパドル状の前記リン酸水溶液の液膜を加熱するようにしてもよい。
請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記密閉チャンバ内を所定圧に達するまで加圧した後に、前記リン酸水溶液の液膜の加熱を開始させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。 Thus, by raising the substrate interface temperature, not only the etching rate of the silicon nitride film but also the etching selectivity can be improved.
5. The liquid film formation step of forming a liquid film of a paddle-like phosphoric acid aqueous solution by supplying the phosphoric acid aqueous solution to the upper surface of the substrate held on the upper surface of the substrate as described in claim 4. And in the phosphoric acid liquid film heating step, the paddle-shaped liquid film of the phosphoric acid aqueous solution held on the upper surface of the substrate may be heated.
Invention of Claim 5 WHEREIN: The said control means starts the heating of the liquid film of the said phosphoric acid aqueous solution, after pressurizing the inside of the said sealed chamber until it reaches a predetermined pressure, The heating of any one of Claims 1-4 The substrate processing apparatus according to one item.

この構成によれば、密閉チャンバ内を所定圧に達するまで加圧した後に、リン酸水溶液の液膜の加熱が実行される。換言すると、密閉チャンバ内が十分な高圧になってから、リン酸水溶液の液膜の加熱が開始される。そのため、リン酸水溶液の液膜の加熱の全期間に亘って、当該液膜に含まれる水の蒸発を抑制できる。その結果、リン酸水溶液中の水が蒸発してリン酸からピロリン酸が生成されることを効果的に抑制できる。   According to this configuration, the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution is heated after the inside of the sealed chamber is pressurized to a predetermined pressure. In other words, heating of the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution is started after the inside of the sealed chamber becomes sufficiently high in pressure. Therefore, evaporation of water contained in the liquid film can be suppressed over the entire period of heating the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution. As a result, it is possible to effectively suppress the generation of pyrophosphoric acid from phosphoric acid by evaporating water in the phosphoric acid aqueous solution.

請求項６に記載の発明のように、前記加圧手段による加圧時の前記密閉チャンバ内の気圧および前記リン酸水溶液加熱手段による加熱時の前記液膜の温度は、前記基板の上面に形成されるリン酸水溶液の液膜が沸騰することのない気圧および温度に設定されていることが好ましい。
請求項７に記載の発明は、前記密閉チャンバは、前記基板を前記内部空間に対して搬出入するための開口が形成されたカップ部と、当該カップ部の開口を閉塞可能な蓋部材と、前記蓋部材を昇降させる蓋部材昇降機構とを含み、前記蓋部材昇降機構は、前記蓋部材が下降し前記密閉チャンバの内部空間が外部から密閉された閉状態と、前記蓋部材が上昇し前記密閉チャンバの内部空間が外部に開放された開状態との間で前記蓋部材を昇降させる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置である。 As in the invention described in claim 6 , the atmospheric pressure in the sealed chamber when pressurized by the pressurizing means and the temperature of the liquid film when heated by the phosphoric acid aqueous solution heating means are formed on the upper surface of the substrate. The liquid film of the phosphoric acid aqueous solution is preferably set to an atmospheric pressure and a temperature at which it does not boil.
The invention according to claim 7 is characterized in that the sealed chamber includes a cup portion in which an opening for carrying the substrate in and out of the internal space is formed, a lid member capable of closing the opening of the cup portion, A lid member raising / lowering mechanism for raising and lowering the lid member, wherein the lid member raising / lowering mechanism includes a closed state in which the lid member is lowered and the internal space of the sealed chamber is sealed from the outside, and the lid member is raised and the lid member is raised. the internal space of the sealed chamber to lift the lid member between an open state of being open to the outside, a substrate processing apparatus according to any one of claims 1-6.

この構成によれば、蓋部材は、蓋部材昇降機構により、蓋部材が下降して内部空間が外部から密閉された閉状態と、蓋部材が上昇し密閉チャンバの内部空間が外部に開放された開状態との間で昇降可能に設けられている。そのため、密閉チャンバを開状態にすることにより、密閉チャンバ内に対する基板の搬出入を良好に行うことができ、また、密閉チャンバを閉状態にすることにより、当該密閉チャンバの内部空間を密閉状態に維持できる。   According to this configuration, the lid member is closed by the lid member elevating mechanism, the lid member is lowered and the internal space is sealed from the outside, and the lid member is raised and the internal space of the sealed chamber is opened to the outside. It can be moved up and down between the open state. Therefore, when the sealed chamber is opened, the substrate can be carried in and out satisfactorily, and when the sealed chamber is closed, the internal space of the sealed chamber is sealed. Can be maintained.

請求項８に記載の発明のように、前記リン酸供給手段は、前記蓋部材昇降機構により前記密閉チャンバの内部空間が外部に開放された状態で、前記基板保持手段に保持された前記基板の上面にリン酸水溶液の液膜を形成し、前記加圧手段は、前記蓋部材昇降機構により前記密閉チャンバの内部空間が外部から密閉された状態で前記液膜が加圧されるように、前記密閉チャンバ内を加圧してもよい。 According to an eighth aspect of the present invention, the phosphoric acid supply means is configured such that the substrate holding means is held by the substrate holding means in a state where the internal space of the sealed chamber is opened to the outside by the lid member elevating mechanism. A liquid film of phosphoric acid aqueous solution is formed on the upper surface, and the pressurizing means pressurizes the liquid film in a state where the internal space of the sealed chamber is sealed from the outside by the lid member lifting mechanism. The inside of the sealed chamber may be pressurized.

請求項９に記載の発明は、密閉チャンバ（３）内で基板保持手段（４）に水平姿勢に保持された基板（Ｗ）の上面であって、当該基板の上面にシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が含まれた基板の上面にリン酸水溶液の液膜（６０）を形成するために、当該上面にリン酸水溶液を供給するリン酸供給ステップと、前記リン酸水溶液の液膜を加熱するリン酸液膜加熱ステップと、前記リン酸液膜加熱ステップに並行して実行され、前記密閉チャンバ内を加圧する加圧ステップとを含む、基板処理方法である。 The invention according to claim 9 is an upper surface of the substrate (W) held in a horizontal posture by the substrate holding means (4) in the sealed chamber (3), and a silicon oxide film and silicon nitride are formed on the upper surface of the substrate. In order to form a liquid film (60) of a phosphoric acid aqueous solution on the upper surface of the substrate including the film , a phosphoric acid supply step for supplying the phosphoric acid aqueous solution to the upper surface, and a phosphorous for heating the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution The substrate processing method includes: an acid liquid film heating step; and a pressurizing step that is performed in parallel with the phosphoric acid liquid film heating step and pressurizes the inside of the sealed chamber.

この発明の方法によれば、請求項１の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる基板処理方法を提供することができる。
請求項１０に記載のように、前記リン酸供給ステップは、パドル状のリン酸水溶液の液膜を形成するステップを含み、前記リン酸液膜加熱ステップは、基板の上面に保持されているパドル状の前記リン酸水溶液の液膜を加熱するステップを含んでいてもよい。
また、請求項１１に記載のように、前記リン酸液膜加熱ステップに並行して実行され、前記リン酸水溶液の液膜に水を供給する水供給ステップをさらに含んでいてもよい。
請求項１２に記載の発明は、前記加圧ステップによる加圧により前記密閉チャンバ内を所定圧にまで達した後に、前記リン酸液膜加熱ステップの実行を開始する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の基板処理方法である。 According to the method of the present invention, it is possible to provide a substrate processing method capable of producing an effect similar to the effect described with respect to the invention of claim 1.
According to a tenth aspect of the present invention, the phosphoric acid supplying step includes a step of forming a liquid film of a paddle-like phosphoric acid aqueous solution, and the phosphoric acid liquid film heating step includes a paddle held on the upper surface of the substrate. The step of heating the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution in the form of a liquid may be included.
In addition, as described in claim 11, the method may further include a water supply step that is executed in parallel with the phosphoric acid liquid film heating step and supplies water to the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution.
The invention according to claim 12, wherein after reaching the closed chamber to a predetermined pressure by pressure by pressurizing step, starts execution of the phosphoric acid solution film heating step, any claim 9 to 11 or it is a substrate processing method according to an item.

この発明の方法によれば、請求項５の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる基板処理方法を提供することができる。
また、請求項１３に記載の発明のように、前記リン酸供給ステップにより前記基板の上面に前記リン酸水溶液の液膜が形成された後に、前記加圧ステップを開始してもよい。 According to the method of the present invention, it is possible to provide a substrate processing method capable of producing an effect similar to the effect described with respect to the invention of claim 5 .
It is preferable as defined in claim 13, after the liquid film of the aqueous solution of phosphoric acid to the upper surface of the substrate is formed by the phosphoric acid supply step may be started the pressurization step.

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図１に示す基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the substrate processing apparatus shown in FIG. 図１に示す基板処理装置によるエッチング処理の処理例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process example of the etching process by the substrate processing apparatus shown in FIG. 図３に示す処理例の主要な工程を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the main processes of the example of a process shown in FIG. 図３に示す処理例の一工程を説明するための図解的な図である。FIG. 4 is an illustrative view for explaining one step of the processing example shown in FIG. 3. 図５Ｂに次いで実行される工程を説明するための図解的な図である。FIG. 5B is an illustrative diagram for describing a process performed subsequent to FIG. 5B. 図５Ｄに次いで実行される工程を説明するための図解的な図である。FIG. 5D is an illustrative diagram for describing a process performed subsequent to FIG. 5D. 図５Ｆに次いで実行される工程を説明するための図解的な図である。FIG. 5F is an illustrative diagram for describing a process performed subsequent to FIG. 5F. 図１に示す内部空間の気圧および加熱温度の第１の設定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st setting method of the atmospheric | air pressure of internal space shown in FIG. 1, and heating temperature. 図６に示す第１の設定方法の気圧とリン酸水溶液の沸点との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the atmospheric pressure of the 1st setting method shown in FIG. 6, and the boiling point of phosphoric acid aqueous solution. 図１に示す内部空間の気圧および加熱温度の第２の設定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd setting method of the atmospheric | air pressure and heating temperature of an internal space shown in FIG. 図８に示す第２の設定方法の気圧とリン酸水溶液の沸点との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the atmospheric pressure of the 2nd setting method shown in FIG. 8, and the boiling point of phosphoric acid aqueous solution. 図１に示す内部空間の気圧および加熱温度の第３の設定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 3rd setting method of the atmospheric | air pressure of internal space shown in FIG. 1, and heating temperature. 図１０に示す第３の設定方法の気圧とリン酸水溶液の沸点との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the atmospheric pressure of the 3rd setting method shown in FIG. 10, and the boiling point of phosphoric acid aqueous solution.

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の構成を示す模式的な断面図である。
基板処理装置１は、基板の一例としての円形の半導体ウエハ（以下、単に「ウエハＷ」という）におけるデバイス形成領域側の表面（上面）に対して、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）のエッチング処理を施すための枚葉型の装置である。このエッチング処理は、ウエハＷの表面から、シリコン窒化膜を選択的にエッチングするための処理であり、エッチング液としてリン酸水溶液が用いられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a substrate processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
The substrate processing apparatus 1 performs a silicon nitride film (SiN) etching process on the surface (upper surface) on the device formation region side of a circular semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer W”) as an example of a substrate. It is a single wafer type device. This etching process is a process for selectively etching the silicon nitride film from the surface of the wafer W, and an aqueous phosphoric acid solution is used as an etchant.

図１に示すように、基板処理装置１は、隔壁（図示せず）により区画された処理室６内に、１枚のウエハＷを水平に保持して回転させるスピンチャック４（基板保持手段）と、処理室６内で、スピンチャック４を収容し、内部に密閉空間を形成可能な密閉カップ３（密閉チャンバ）と、スピンチャック４に保持されているウエハＷの下面に対向配置され、ウエハＷを下方から加熱するためのホットプレート２４（基板加熱手段）とを備えている。   As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 includes a spin chuck 4 (substrate holding means) that holds and rotates a single wafer W horizontally in a processing chamber 6 defined by partition walls (not shown). In the processing chamber 6, the spin chuck 4 is accommodated and a sealed cup 3 (sealed chamber) capable of forming a sealed space inside is disposed opposite to the lower surface of the wafer W held by the spin chuck 4. And a hot plate 24 (substrate heating means) for heating W from below.

基板処理装置１は、さらに、スピンチャック４に保持されているウエハＷの表面にリン酸水溶液を供給するためのリン酸供給機構３５（リン酸供給手段）と、スピンチャック４に保持されているウエハＷの表面にリンス液を供給するためのリンス液供給機構４０と、スピンチャック４に保持されているウエハＷの表面にＤＩＷ（脱イオン水）を供給するためのＤＩＷ供給機構４５（水供給手段）と、密閉カップ３の内部空間２に窒素ガスを供給して、当該内部空間２を加圧するための窒素ガス供給機構５０（加圧手段）とを備えている。   The substrate processing apparatus 1 is further held by the spin chuck 4 and a phosphoric acid supply mechanism 35 (phosphoric acid supply means) for supplying a phosphoric acid aqueous solution to the surface of the wafer W held by the spin chuck 4. A rinsing liquid supply mechanism 40 for supplying a rinsing liquid to the surface of the wafer W and a DIW supply mechanism 45 (water supply for supplying DIW (deionized water) to the surface of the wafer W held by the spin chuck 4. Means) and a nitrogen gas supply mechanism 50 (pressurizing means) for supplying nitrogen gas to the internal space 2 of the closed cup 3 and pressurizing the internal space 2.

スピンチャック４は、この実施形態では、挟持式のものが採用されている。スピンチャック４は、鉛直に延びる筒状の回転軸１８と、回転軸１８の上端に水平姿勢に取り付けられた円板状のスピンベース１９と、スピンベース１９に等間隔で配置された複数個（少なくとも３個。たとえば６個）の挟持部材２０と、回転軸１８に連結された回転駆動機構２１を備えている。   In this embodiment, the spin chuck 4 is a sandwich type. The spin chuck 4 includes a cylindrical rotating shaft 18 extending vertically, a disk-shaped spin base 19 attached to the upper end of the rotating shaft 18 in a horizontal posture, and a plurality ( At least three (for example, six) clamping members 20 and a rotary drive mechanism 21 connected to the rotary shaft 18 are provided.

各挟持部材２０は、側面視Ｌ形の支持アーム２５の先端に、ウエハＷの周縁部を挟持するための挟持ピン２６を下向きに配設して構成されている。複数の挟持ピン２６には、挟持ピン駆動機構２７が結合されている。挟持ピン駆動機構２７は、複数の挟持ピン２６を、ウエハＷの周縁部と当接してウエハＷを挟持することができる挟持位置と、この挟持位置よりもウエハＷの径方向外方の開放位置とに導くことができるようになっている。スピンチャック４は、各挟持ピン２６をウエハＷの周縁部に当接させて挟持することにより、ウエハＷがスピンチャック４に強固に保持される。   Each of the holding members 20 is configured such that holding pins 26 for holding the peripheral portion of the wafer W are disposed downward at the tip of an L-shaped support arm 25 in side view. A clamping pin drive mechanism 27 is coupled to the plurality of clamping pins 26. The clamping pin drive mechanism 27 has a clamping position where the plurality of clamping pins 26 can be brought into contact with the peripheral edge of the wafer W to clamp the wafer W, and an opening position radially outward of the wafer W from the clamping position. Can be led to. The spin chuck 4 holds the wafer W firmly on the spin chuck 4 by holding each holding pin 26 in contact with the peripheral edge of the wafer W.

なお、挟持部材として、挟持部材２０に代えて、上向きの挟持ピン（下側が支持された挟持ピン）を有する挟持部材を採用することもできる。
回転駆動機構２１は、たとえば電動モータである。挟持部材２０によって保持されたウエハＷは、回転駆動機構２１からの回転駆動力が回転軸１８に伝えられることにより、ウエハＷの中心を通る鉛直な回転軸線Ｌまわりにスピンベース１９と一体的に回転させられる。 In addition, it can replace with the clamping member 20 as a clamping member, and can also employ | adopt the clamping member which has an upward clamping pin (clamping pin with which the lower side was supported).
The rotational drive mechanism 21 is, for example, an electric motor. The wafer W held by the sandwiching member 20 is integrated with the spin base 19 around the vertical rotation axis L passing through the center of the wafer W by the rotation driving force from the rotation driving mechanism 21 being transmitted to the rotation shaft 18. Rotated.

ホットプレート２４は、たとえば水平平坦な表面を有する円板状に形成されており、ウエハＷの外径と同等の外径を有している。ホットプレート２４は、円形を有する表面（上面）が、スピンチャック４に保持されたウエハＷの下面に対向している。ホットプレート２４は、スピンベース１９の上面と、スピンチャック４に保持されるウエハＷの下面との間に水平姿勢で配置されている。ホットプレート２４は、セラミックや炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用いて形成されており、その内部にヒータ３２が埋設されている。ヒータ３２の加熱によりホットプレート２４全体が温められて、ホットプレート２４がウエハＷを加熱するように機能する。ホットプレート２４の上面の全域において、ヒータ３２のオン状態における当該上面の単位面積当たりの発熱量は均一に設定されている。ホットプレート２４は、スピンベース１９および回転軸１８を上下方向に貫通する貫通穴３０を回転軸線Ｌに沿って鉛直方向（スピンベース１９の厚み方向）に挿通する支持ロッド３１により支持されている。   The hot plate 24 is formed in a disk shape having a horizontal flat surface, for example, and has an outer diameter equivalent to the outer diameter of the wafer W. The hot plate 24 has a circular surface (upper surface) facing the lower surface of the wafer W held by the spin chuck 4. The hot plate 24 is disposed in a horizontal posture between the upper surface of the spin base 19 and the lower surface of the wafer W held by the spin chuck 4. The hot plate 24 is formed using ceramic or silicon carbide (SiC), and a heater 32 is embedded therein. The entire hot plate 24 is heated by the heating of the heater 32, and the hot plate 24 functions to heat the wafer W. In the entire upper surface of the hot plate 24, the amount of heat generated per unit area of the upper surface when the heater 32 is on is set to be uniform. The hot plate 24 is supported by a support rod 31 that is inserted in a vertical direction (thickness direction of the spin base 19) along the rotation axis L through a through hole 30 that penetrates the spin base 19 and the rotation shaft 18 in the vertical direction.

貫通孔３０の内壁には複数のシール３１ａが上下方向に適宜の間隔をあけて配設され、貫通孔３０の内部で支持ロッド３１を支持するとともに、密閉カップ３の内部空間２を処理室６における密閉カップ３外の空間から遮断（密閉）している。シール３１ａは例えば磁気流体シールである。シール３１は支持ロッド３１を、貫通穴３０においてスピンベース１９または回転軸１８から離隔させている。支持ロッド３１の下端は、スピンチャック４の下方の周辺部材に固定され、これにより、支持ロッド３１が姿勢保持されている。このように、ホットプレート２４がスピンチャック４に支持されていないので、ウエハＷの回転中であっても、ホットプレート２４は回転せずに静止（非回転状態）している。   A plurality of seals 31 a are arranged on the inner wall of the through hole 30 at an appropriate interval in the vertical direction, and support the support rod 31 inside the through hole 30. Is sealed (sealed) from the space outside the closed cup 3. The seal 31a is, for example, a magnetic fluid seal. The seal 31 separates the support rod 31 from the spin base 19 or the rotating shaft 18 in the through hole 30. The lower end of the support rod 31 is fixed to a peripheral member below the spin chuck 4, whereby the support rod 31 is held in posture. As described above, since the hot plate 24 is not supported by the spin chuck 4, the hot plate 24 is stationary (non-rotating state) without rotating even when the wafer W is rotating.

支持ロッド３１には、ホットプレート２４を昇降させるためのヒータ昇降機構３４が結合されている。ホットプレート２４は、ヒータ昇降機構３４により水平姿勢を維持したまま昇降される。ヒータ昇降機構３４は、たとえばボールねじやモータによって構成されている。ホットプレート２４は、ヒータ昇降機構３４の駆動により、スピンチャック４に保持されたウエハＷの下面から離間する下位置（図５Ａ等参照）と、スピンチャック４に保持されたウエハＷの下面に微小間隔を隔てて接近する上位置（図５Ｅ等参照）との間で昇降させられる。   A heater elevating mechanism 34 for elevating and lowering the hot plate 24 is coupled to the support rod 31. The hot plate 24 is lifted and lowered by the heater lifting mechanism 34 while maintaining the horizontal posture. The heater elevating mechanism 34 is constituted by, for example, a ball screw or a motor. The hot plate 24 is driven by the heater elevating mechanism 34 so that the hot plate 24 has a small position on the lower position (see FIG. 5A and the like) separated from the lower surface of the wafer W held by the spin chuck 4 and the lower surface of the wafer W held by the spin chuck 4. It is moved up and down between the upper positions (see FIG. 5E, etc.) approaching at intervals.

ホットプレート２４の上面が上位置にある状態で、スピンチャック４に保持されたウエハＷの下面とホットプレート２４の上面との間の間隔は、たとえば３．０ｍｍ程度に設定されている。このように、ホットプレート２４とウエハＷとの間隔を変更させることができ、これにより、ホットプレート２４がウエハＷに与える熱量を調整することができる。
リン酸供給機構３５は、リン酸ノズル３６を含む。リン酸ノズル３６は、たとえば連続流の状態で液を吐出するストレートノズルによって構成されていて、その吐出口を、ウエハＷの表面中央部に向けた状態で、処理室６内の密閉カップ３の外側に固定的に配置されている。リン酸ノズル３６には、リン酸水溶液供給源から沸点（たとえば約１４０℃）近くのリン酸水溶液が供給されるリン酸配管３７が接続されている。リン酸配管３７には、リン酸配管３７を開閉するためのリン酸バルブ３８が介装されている。リン酸バルブ３８が開かれると、リン酸配管３７からリン酸ノズル３６にリン酸水溶液が供給され、また、リン酸バルブ３８が閉じられると、リン酸配管３７からリン酸ノズル３６へのリン酸水溶液の供給が停止される。 With the upper surface of the hot plate 24 in the upper position, the distance between the lower surface of the wafer W held by the spin chuck 4 and the upper surface of the hot plate 24 is set to, for example, about 3.0 mm. In this manner, the distance between the hot plate 24 and the wafer W can be changed, whereby the amount of heat given to the wafer W by the hot plate 24 can be adjusted.
The phosphoric acid supply mechanism 35 includes a phosphoric acid nozzle 36. The phosphoric acid nozzle 36 is constituted by, for example, a straight nozzle that discharges liquid in a continuous flow state, and the discharge port of the sealed cup 3 in the processing chamber 6 is in a state where the discharge port faces the center of the surface of the wafer W. It is fixedly arranged on the outside. Connected to the phosphoric acid nozzle 36 is a phosphoric acid pipe 37 to which a phosphoric acid aqueous solution having a boiling point (for example, about 140 ° C.) is supplied from a phosphoric acid aqueous solution supply source. The phosphoric acid pipe 37 is provided with a phosphoric acid valve 38 for opening and closing the phosphoric acid pipe 37. When the phosphoric acid valve 38 is opened, the phosphoric acid aqueous solution is supplied from the phosphoric acid pipe 37 to the phosphoric acid nozzle 36. When the phosphoric acid valve 38 is closed, phosphoric acid from the phosphoric acid pipe 37 to the phosphoric acid nozzle 36 is supplied. The supply of the aqueous solution is stopped.

なお、この実施形態では、リン酸ノズル３６は、処理室６内の密閉カップ３の外側に固定的に配置されている例を示しているが、リン酸ノズル３６は、必ずしも処理室６内の密閉カップ３の外側に固定的に配置されている必要はなく、たとえば、スピンチャック４の上方において水平面内で揺動可能なアームに取り付けられて、このアームの揺動によりウエハＷの表面におけるリン酸水溶液の着液位置がスキャンされる、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。   In this embodiment, the phosphoric acid nozzle 36 is fixedly disposed outside the hermetic cup 3 in the processing chamber 6. However, the phosphoric acid nozzle 36 is not necessarily provided in the processing chamber 6. It is not necessary to be fixedly disposed outside the sealing cup 3. For example, the arm is attached to an arm that can be swung in a horizontal plane above the spin chuck 4, and the phosphorus on the surface of the wafer W is swung by this arm swing. A so-called scan nozzle form in which the landing position of the acid aqueous solution is scanned may be employed.

リンス液供給機構４０は、リンス液ノズル４１を含む。リンス液ノズル４１は、たとえば連続流の状態で液を吐出するストレートノズルによって構成されていて、その吐出口を、ウエハＷの表面中央部に向けた状態で、処理室６内の密閉カップ３の外側に固定的に配置されている。リンス液ノズル４１には、リンス液供給源からリンス液が供給されるリンス液配管４２が接続されている。リンス液配管４２には、リンス液配管４２を開閉するためのリンス液バルブ４３が介装されている。リンス液バルブ４３が開かれると、リンス液配管４２からリンス液ノズル４１にリンス液が供給され、また、リンス液バルブ４３が閉じられると、リンス液配管４２からリンス液ノズル４１へのリンス液の供給が停止される。リンス液は、たとえばＤＩＷであるが、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。   The rinse liquid supply mechanism 40 includes a rinse liquid nozzle 41. The rinsing liquid nozzle 41 is constituted by, for example, a straight nozzle that discharges liquid in a continuous flow state. It is fixedly arranged on the outside. A rinse liquid pipe 42 to which a rinse liquid is supplied from a rinse liquid supply source is connected to the rinse liquid nozzle 41. A rinse liquid valve 43 for opening and closing the rinse liquid pipe 42 is interposed in the rinse liquid pipe 42. When the rinse liquid valve 43 is opened, the rinse liquid is supplied from the rinse liquid pipe 42 to the rinse liquid nozzle 41, and when the rinse liquid valve 43 is closed, the rinse liquid from the rinse liquid pipe 42 to the rinse liquid nozzle 41 is supplied. Supply is stopped. The rinsing liquid is, for example, DIW, but is not limited to DIW, and may be any of carbonated water, electrolytic ion water, hydrogen water, ozone water, and hydrochloric acid water having a dilution concentration (for example, about 10 ppm to 100 ppm).

なお、リンス液ノズル４１についても、リン酸ノズル３６の場合と同様に、必ずしも処理室６内の密閉カップ３の外側に固定的に配置されている必要はなく、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。
密閉カップ３は、上面に円形の開口５を有し、略円筒の有底容器状をなすカップ１０と、開口５を開閉するための蓋部材１１とを備えている。蓋部材１１がカップ１０の開口５を閉塞した状態で、密閉カップ３の内部空間２が外部から密閉される。 The rinsing liquid nozzle 41 does not necessarily need to be fixedly arranged outside the hermetic cup 3 in the processing chamber 6 as in the case of the phosphoric acid nozzle 36, and a so-called scan nozzle form is adopted. May be.
The closed cup 3 has a circular opening 5 on its upper surface, and includes a cup 10 having a substantially cylindrical bottomed container shape and a lid member 11 for opening and closing the opening 5. With the lid member 11 closing the opening 5 of the cup 10, the internal space 2 of the sealed cup 3 is sealed from the outside.

カップ１０は、略円板状の底壁部１４と、底壁部１４の周縁部から上方に立ち上がる周壁部１５とを一体的に含む隔壁１３を備えている。周壁部１５は、スピンチャック４の周囲を取り囲んでいる。底壁部１４は、周壁部１５により取り囲まれた領域を下側から閉塞している。底壁部１４の中央部には、スピンチャック４の回転軸１８を挿通させるための挿通穴１４ａが形成されている。回転軸１８の外周面における当該挿通穴１４ａと対応する位置には、円環状の第１シール部材９が固定的に配置されている。   The cup 10 includes a partition wall 13 that integrally includes a substantially disk-shaped bottom wall portion 14 and a peripheral wall portion 15 that rises upward from the peripheral edge portion of the bottom wall portion 14. The peripheral wall portion 15 surrounds the periphery of the spin chuck 4. The bottom wall portion 14 closes the region surrounded by the peripheral wall portion 15 from below. An insertion hole 14 a for inserting the rotation shaft 18 of the spin chuck 4 is formed at the center of the bottom wall portion 14. An annular first seal member 9 is fixedly disposed at a position corresponding to the insertion hole 14 a on the outer peripheral surface of the rotating shaft 18.

第１シール部材９は、回転軸１８が底壁部１４と接触することなく回転軸線Ｌ周りに回転可能となるように、回転軸１８の外周面と底壁部１４の挿通穴１４ａとをシールしている。第１シール部材９の一例としては磁性流体シールが挙げられる。つまり、カップ１０（密閉カップ３）は、回転軸１８と一体的に回転しない構造となっている。また、第１シール部材９により、密閉カップ３の内部空間２を、処理室６における密閉カップ３外の空間から遮断（密閉）することができる。   The first seal member 9 seals the outer peripheral surface of the rotation shaft 18 and the insertion hole 14a of the bottom wall portion 14 so that the rotation shaft 18 can rotate around the rotation axis L without contacting the bottom wall portion 14. doing. An example of the first seal member 9 is a magnetic fluid seal. That is, the cup 10 (sealed cup 3) has a structure that does not rotate integrally with the rotating shaft 18. Further, the internal space 2 of the closed cup 3 can be blocked (sealed) from the space outside the closed cup 3 in the processing chamber 6 by the first seal member 9.

周壁部１５の周囲には、スピンチャック４に保持されたウエハＷから飛び散るエッチング液を捕獲するための捕獲用カップ（図示せず）が配設され、当該捕獲用カップは機外の廃液設備（図示せず）に接続されている。
蓋部材１１は、ウエハＷよりもやや大径の略円板状をなし、スピンチャック４の上方において、ほぼ水平な姿勢で配置されている。蓋部材１１は、その中心がウエハＷの回転軸線Ｌ上に位置するように配置されている。蓋部材１１の周縁部には、当該周縁部から下方に垂下する円筒状の鍔部１６が形成されている。鍔部１６の下面は、カップ１０の周壁部１５の上面に対向している。蓋部材１１は、カップ１０の開口５をスピンチャック４の上側から閉塞可能に構成されている。蓋部材１１の鍔部１６の下端面には、第２シール部材１２が固定的に配置されている。第２シール部材１２は、たとえばシール環である。第２シール部材１２は、たとえば樹脂製の弾性材料を用いて形成されている。 Around the peripheral wall portion 15, a capture cup (not shown) for capturing an etching solution scattered from the wafer W held by the spin chuck 4 is disposed, and the capture cup is a waste liquid facility outside the apparatus ( (Not shown).
The lid member 11 has a substantially disk shape slightly larger in diameter than the wafer W, and is disposed in a substantially horizontal posture above the spin chuck 4. The lid member 11 is arranged so that the center thereof is located on the rotation axis L of the wafer W. A cylindrical flange 16 that hangs downward from the peripheral edge is formed on the peripheral edge of the lid member 11. The lower surface of the flange portion 16 faces the upper surface of the peripheral wall portion 15 of the cup 10. The lid member 11 is configured to be able to close the opening 5 of the cup 10 from the upper side of the spin chuck 4. The second seal member 12 is fixedly disposed on the lower end surface of the flange portion 16 of the lid member 11. The second seal member 12 is, for example, a seal ring. The second seal member 12 is formed using, for example, an elastic material made of resin.

蓋部材１１には、蓋部材１１をカップ１０に対して昇降させるための蓋部材昇降機構１７が取り付けられている。蓋部材昇降機構１７の駆動により、蓋部材１１は、蓋部材１１がカップ１０の開口５を閉塞する閉位置（図１に示す位置）と、蓋部材１１がカップ１０から所定の間隔を隔てて離間する開位置（図５Ａに示す位置）との間で昇降可能となる。蓋部材１１が閉位置にある状態（以下、この状態を、「閉状態」という。）で、蓋部材１１の鍔部１６の下端面に配置された第２シール部材１２が、その周方向全域において、カップ１０の周壁部１５の上端面に当接し、これにより、カップ１０と蓋部材１１との間を上下にシールできる。この閉状態では、密閉カップ３の内部空間２が、処理室６における密閉カップ３外の空間から遮断（密閉）される。   A lid member raising / lowering mechanism 17 for raising and lowering the lid member 11 relative to the cup 10 is attached to the lid member 11. When the lid member lifting mechanism 17 is driven, the lid member 11 is separated from the cup 10 by a predetermined distance from the closed position (the position shown in FIG. 1) where the lid member 11 closes the opening 5 of the cup 10. It is possible to move up and down between the open positions (positions shown in FIG. 5A). In a state where the lid member 11 is in the closed position (hereinafter, this state is referred to as a “closed state”), the second seal member 12 disposed on the lower end surface of the flange portion 16 of the lid member 11 has the entire circumferential direction. , The abutment against the upper end surface of the peripheral wall portion 15 of the cup 10, whereby the gap between the cup 10 and the lid member 11 can be sealed vertically. In this closed state, the internal space 2 of the sealed cup 3 is blocked (sealed) from the space outside the sealed cup 3 in the processing chamber 6.

なお、密閉カップ３において第１シール部材９および第２シール部材１２を設け、これにより内部空間２内の密閉状態を維持している。しかし、窒素ガス供給機構５０が十分な供給容量を有していれば、密閉カップ３に第１シール部材９および第２シール部材１２がなく、密閉カップ３が密閉されていなくても、密閉カップ３の内部空間２を加圧状態に遷移させることができる。したがって、密閉カップ３に第１シール部材９および第２シール部材１２は必須の構成ではなく、第１シール部材９および第２シール部材１２を省略することも可能である。   In addition, the 1st seal member 9 and the 2nd seal member 12 are provided in the airtight cup 3, and, thereby, the airtight state in the internal space 2 is maintained. However, if the nitrogen gas supply mechanism 50 has a sufficient supply capacity, the sealed cup 3 does not have the first seal member 9 and the second seal member 12, and the sealed cup 3 is not sealed. 3 internal space 2 can be changed to a pressurized state. Therefore, the first seal member 9 and the second seal member 12 are not essential for the hermetic cup 3, and the first seal member 9 and the second seal member 12 can be omitted.

ＤＩＷ供給機構４５は、ＤＩＷノズル４６を含む。ＤＩＷノズル４６は、密閉カップ３の蓋部材１１の中心部に固定的に取り付けられており、当該中心部を、鉛直方向に挿通するように延びている。ＤＩＷノズル４６には、ＤＩＷ供給源からＤＩＷが供給されるＤＩＷ配管４７が接続されている。ＤＩＷ配管４７には、ＤＩＷ配管４７を開閉するためのＤＩＷバルブ４８が介装されている。ＤＩＷバルブ４８が開かれると、ＤＩＷ配管４７からＤＩＷノズル４６に供給されたＤＩＷが、ＤＩＷノズル４６の下端に設定された吐出口から吐出される。ＤＩＷ配管４７に供給されるＤＩＷの流量は、ＤＩＷノズル４６の吐出口からＤＩＷが液滴として吐出される（滴下される）ような流量に設定されている。また、ＤＩＷバルブ４８が閉じられると、ＤＩＷ配管４７からＤＩＷノズル４６へのＤＩＷの供給が停止される。   The DIW supply mechanism 45 includes a DIW nozzle 46. The DIW nozzle 46 is fixedly attached to the central portion of the lid member 11 of the closed cup 3 and extends so as to be inserted through the central portion in the vertical direction. A DIW pipe 47 to which DIW is supplied from a DIW supply source is connected to the DIW nozzle 46. A DIW valve 48 for opening and closing the DIW pipe 47 is interposed in the DIW pipe 47. When the DIW valve 48 is opened, DIW supplied from the DIW pipe 47 to the DIW nozzle 46 is discharged from the discharge port set at the lower end of the DIW nozzle 46. The flow rate of DIW supplied to the DIW pipe 47 is set to such a flow rate that DIW is discharged (dropped) as droplets from the discharge port of the DIW nozzle 46. When the DIW valve 48 is closed, the supply of DIW from the DIW pipe 47 to the DIW nozzle 46 is stopped.

窒素ガス供給機構５０は、窒素ガスノズル５１を含む。窒素ガスノズル５１は、密閉カップ３の蓋部材１１の中心部に、ＤＩＷノズル４６に隣接して固定的に取り付けられており、当該中心部を、鉛直方向に挿通するように延びている。窒素ガスノズル５１には、窒素ガス供給源から窒素ガスが供給される窒素ガス配管５２が接続されている。窒素ガス配管５２には、窒素ガス配管５２を開閉するための窒素ガスバルブ５３が介装されている。窒素ガスバルブ５３が開かれると、窒素ガス配管５２から窒素ガスノズル５１に窒素ガスが供給され、また、窒素ガスバルブ５３が閉じられると、窒素ガス配管５２から窒素ガスノズル５１への窒素ガス供給が停止される。   The nitrogen gas supply mechanism 50 includes a nitrogen gas nozzle 51. The nitrogen gas nozzle 51 is fixedly attached to the center portion of the lid member 11 of the closed cup 3 adjacent to the DIW nozzle 46, and extends so as to be inserted through the center portion in the vertical direction. A nitrogen gas pipe 52 to which nitrogen gas is supplied from a nitrogen gas supply source is connected to the nitrogen gas nozzle 51. A nitrogen gas valve 53 for opening and closing the nitrogen gas pipe 52 is interposed in the nitrogen gas pipe 52. When the nitrogen gas valve 53 is opened, nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas pipe 52 to the nitrogen gas nozzle 51, and when the nitrogen gas valve 53 is closed, supply of nitrogen gas from the nitrogen gas pipe 52 to the nitrogen gas nozzle 51 is stopped. .

図２は、基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
基板処理装置１は、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置５５を備えている。制御装置５５には、蓋部材昇降機構１７、回転駆動機構２１、挟持ピン駆動機構２７、ヒータ３２、ヒータ昇降機構３４、リン酸バルブ３８、リンス液バルブ４３、ＤＩＷバルブ４８、窒素ガスバルブ５３等が制御対象として接続されている。 FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the substrate processing apparatus 1.
The substrate processing apparatus 1 includes a control device 55 having a configuration including a microcomputer. The control device 55 includes a lid member elevating mechanism 17, a rotation driving mechanism 21, a pinching pin driving mechanism 27, a heater 32, a heater elevating mechanism 34, a phosphoric acid valve 38, a rinse liquid valve 43, a DIW valve 48, a nitrogen gas valve 53, and the like. Connected as a control target.

図３は、図１に示す基板処理装置１によるエッチング処理の処理例を示すフローチャートである。
図３を参照すれば、基板処理装置１は、ウエハＷの表面にリン酸水溶液を供給して、シリコン窒化膜をリン酸エッチングするステップＳ１のリン酸エッチング処理と、ウエハＷの表面にリンス液を供給してウエハＷの表面に付着したリン酸を洗い流すステップＳ２のリンス処理と、ウエハＷを高速に回転させてウエハＷの表面に付着したリンス液を乾燥させるステップＳ３のスピンドライとを順に実行する。 FIG. 3 is a flowchart showing a processing example of the etching process by the substrate processing apparatus 1 shown in FIG.
Referring to FIG. 3, the substrate processing apparatus 1 supplies a phosphoric acid aqueous solution to the surface of the wafer W to perform phosphoric acid etching of the silicon nitride film, and a rinsing liquid on the surface of the wafer W. In order to wash away the phosphoric acid adhering to the surface of the wafer W and the spin drying in step S3 of rotating the wafer W at a high speed to dry the rinsing liquid adhering to the surface of the wafer W. Run.

以下、図１〜図５Ｇを参照しつつ、基板処理装置１によるエッチング処理の処理例についてより具体的に説明する。
図４は、図３に示すステップＳ１のリン酸エッチング処理およびステップＳ２のリンス処理を説明するためのタイムチャートである。図５Ａ〜図５Ｇは、図３に示す処理例の一工程を説明するための図解的な図である。 Hereinafter, an example of the etching process performed by the substrate processing apparatus 1 will be described more specifically with reference to FIGS. 1 to 5G.
FIG. 4 is a time chart for explaining the phosphoric acid etching process in step S1 and the rinsing process in step S2 shown in FIG. 5A to 5G are schematic diagrams for explaining one process of the processing example shown in FIG.

まず、リン酸によるエッチング処理を開始するに際して、制御装置５５は、搬送ロボット（図示せず）を制御して、その表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）が部分的に積層されたウエハＷを密閉カップ３内に搬入させる。密閉カップ３内に搬入されたウエハＷは、挟持ピン２６が開放位置から挟持位置に駆動するように挟持ピン駆動機構２７が制御されることにより、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された表面を上方に向けた状態で挟持ピン２６に挟持される。図５Ａに示すように、エッチング処理の開始時には、密閉カップ３の蓋部材１１は、カップ１０から所定の間隔を隔てて離間する開位置に配置されている。また、ホットプレート２４は、ウエハＷの下面から離間する下位置に配置されている。なお、このとき、ヒータ３２のオフ状態である。 First, when the etching process using phosphoric acid is started, the controller 55 controls a transfer robot (not shown), and a silicon nitride film (SiN) is partially formed on the silicon oxide film (SiO 2 ) on the surface. The wafer W stacked on the wafer is carried into the sealed cup 3. The wafer W carried into the hermetic cup 3 has a surface on which a silicon oxide film and a silicon nitride film are formed by controlling the pin driving mechanism 27 so that the pin 26 is driven from the open position to the pinching position. Is pinched by the pin 26 in a state of facing upward. As shown in FIG. 5A, at the start of the etching process, the lid member 11 of the sealed cup 3 is disposed at an open position that is separated from the cup 10 by a predetermined distance. Further, the hot plate 24 is disposed at a lower position away from the lower surface of the wafer W. At this time, the heater 32 is in an off state.

スピンチャック４にウエハＷが保持された後、制御装置５５は、回転駆動機構２１を制御して、ウエハＷを回転開始させる。ウエハＷは予め定める第１回転速度ω１（たとえば、２０ｒｐｍ）まで上昇され、その第１回転速度ω１に維持される。また、制御装置５５は、ヒータ３２を制御してヒータ３２をオン状態にする。ヒータ３２の発熱によりホットプレート２４の表面（上面）温度が予め定める所定の温度（たとえば、２００℃以上）まで昇温させられる。なお、ヒータ３２のオンによりホットプレート２４の表面は高温状態になるのであるが、ホットプレート２４が、下位置に配置されているので、ホットプレート２４からの熱によってウエハＷが過度に温められることはない。   After the wafer W is held on the spin chuck 4, the control device 55 controls the rotation drive mechanism 21 to start rotating the wafer W. The wafer W is raised to a predetermined first rotational speed ω1 (for example, 20 rpm) and maintained at the first rotational speed ω1. Further, the control device 55 controls the heater 32 to turn on the heater 32. Due to the heat generated by the heater 32, the surface (upper surface) temperature of the hot plate 24 is raised to a predetermined temperature (for example, 200 ° C. or higher). Although the surface of the hot plate 24 is brought into a high temperature state when the heater 32 is turned on, the hot plate 24 is disposed at the lower position, so that the wafer W is excessively heated by the heat from the hot plate 24. There is no.

ウエハＷの回転開始から予め定める時間が経過すると、図５Ｂに示すように、制御装置５５は、リン酸バルブ３８を開いて、リン酸ノズル３６から高温のリン酸水溶液をウエハＷの表面中央部に向けて吐出させる（図３のステップＳ１：リン酸エッチング処理（リン酸供給ステップ））。このとき、ウエハＷは低速の第１回転速度ω１で回転しているため、ウエハＷの表面中央部に着液したリン酸水溶液は、ウエハＷの表面中央部からウエハＷの表面周縁部に拡がり、パドル状のリン酸水溶液の液膜６０が形成される。   When a predetermined time elapses from the start of rotation of the wafer W, the control device 55 opens the phosphoric acid valve 38 to supply a high-temperature phosphoric acid aqueous solution from the phosphoric acid nozzle 36 to the center of the surface of the wafer W as shown in FIG. 5B. (Step S1: Phosphoric acid etching process (phosphoric acid supply step) in FIG. 3). At this time, since the wafer W is rotating at the low first rotation speed ω1, the phosphoric acid aqueous solution that has landed on the center of the surface of the wafer W spreads from the center of the surface of the wafer W to the peripheral edge of the surface of the wafer W. Then, a liquid film 60 of a paddle-like phosphoric acid aqueous solution is formed.

リン酸水溶液の供給開始から予め定める時間が経過すると、制御装置５５は、リン酸バルブ３８を閉じて、ウエハＷの表面へのリン酸水溶液の供給を停止する。
リン酸水溶液の供給停止に併せて、制御装置５５は、回転駆動機構２１を制御して、ウエハＷの回転速度を第１回転速度ω１から第１回転速度ω１よりも速い第２回転速度ω２（たとえば４０ｒｐｍ）に上昇させる。その後、ウエハＷの回転速度は、第２回転速度ω２に維持される。 When a predetermined time has elapsed from the start of the supply of the phosphoric acid aqueous solution, the control device 55 closes the phosphoric acid valve 38 and stops the supply of the phosphoric acid aqueous solution to the surface of the wafer W.
Along with the stop of the supply of the phosphoric acid aqueous solution, the control device 55 controls the rotation drive mechanism 21 to change the rotation speed of the wafer W from the first rotation speed ω1 to the second rotation speed ω2 (which is higher than the first rotation speed ω1). For example, 40 rpm). Thereafter, the rotation speed of the wafer W is maintained at the second rotation speed ω2.

また、制御装置５５は、図５Ｃに示すように、蓋部材昇降機構１７を制御して、密閉カップ３の蓋部材１１を開位置（図５Ｂ参照）から閉位置（図５Ｃ参照）まで下降させる。これにより、蓋部材１１が閉位置に配置され、密閉カップ３が閉状態となる。この閉状態において、密閉カップ３の内部空間２は密閉状態になる。
密閉カップ３が閉状態に遷移させられると、制御装置５５は、図５Ｄに示すように、窒素ガスバルブ５３を開いて密閉カップ３の内部空間２に窒素ガスを供給する（加圧ステップ）。このとき、窒素ガスノズル５１から吐出された窒素ガスは、当該内部空間２に滞留するため、密閉カップ３内（内部空間２）は、継続的な窒素ガスの供給に伴って加圧される。これにより、密閉カップ３内の気圧は、大気圧（１０１３．２５ｈｐａ）よりも高い気圧に上昇させられる。この実施形態では、窒素ガスの供給の結果、密閉カップ３内の気圧がたとえば５８００ｈｐａ程度にまで達する。密閉カップ３内の気圧の上昇により、密閉カップ３内では、液体の沸点が上昇する。密閉カップ３内の気圧がたとえば５８００ｈｐａ程度にまで高まると、密閉カップ３内では、水の沸点がたとえば１６０℃程度にまで上昇する。なお、密閉カップ３内の気圧およびウエハＷの加熱温度は、使用するリン酸水溶液の濃度に基づいてリン酸水溶液の液膜の沸騰が防止できる限度で設定される。密閉カップ３内の気圧およびウエハＷの加熱温度の設定方法については後述する。 Further, as shown in FIG. 5C, the control device 55 controls the lid member lifting mechanism 17 to lower the lid member 11 of the hermetic cup 3 from the open position (see FIG. 5B) to the closed position (see FIG. 5C). . Thereby, the cover member 11 is arrange | positioned in a closed position, and the sealing cup 3 will be in a closed state. In this closed state, the internal space 2 of the sealed cup 3 is in a sealed state.
When the closed cup 3 is shifted to the closed state, the control device 55 opens the nitrogen gas valve 53 to supply nitrogen gas to the internal space 2 of the closed cup 3 (pressurization step), as shown in FIG. 5D. At this time, since the nitrogen gas discharged from the nitrogen gas nozzle 51 stays in the internal space 2, the inside of the closed cup 3 (internal space 2) is pressurized with continuous supply of nitrogen gas. Thereby, the atmospheric | air pressure in the airtight cup 3 is raised to atmospheric pressure higher than atmospheric pressure (1013.25 hpa). In this embodiment, as a result of the supply of nitrogen gas, the atmospheric pressure in the closed cup 3 reaches, for example, about 5800 hpa. The boiling point of the liquid rises in the closed cup 3 due to an increase in the atmospheric pressure in the closed cup 3. When the atmospheric pressure in the closed cup 3 increases to, for example, about 5800 hpa, the boiling point of water rises to, for example, about 160 ° C. in the closed cup 3. Note that the atmospheric pressure in the closed cup 3 and the heating temperature of the wafer W are set to the extent that boiling of the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution can be prevented based on the concentration of the phosphoric acid aqueous solution used. A method for setting the atmospheric pressure in the closed cup 3 and the heating temperature of the wafer W will be described later.

密閉カップ３内の気圧が所望の高圧にまで上昇させられた後、制御装置５５は、図５Ｅに示すように、ヒータ昇降機構３４を制御して、ホットプレート２４が下位置（図５Ｄ参照）から上位置（図５Ｅ参照）まで上昇させる。また、制御装置５５は、図５Ｅに示すように、ＤＩＷバルブ４８を開き、ＤＩＷノズル４６からＤＩＷの液滴をウエハＷの表面上に、パドル状態のリン酸水溶液の液膜６０に向けて滴下させる。   After the atmospheric pressure in the closed cup 3 is increased to a desired high pressure, the control device 55 controls the heater lifting mechanism 34 as shown in FIG. 5E so that the hot plate 24 is in the lower position (see FIG. 5D). To the upper position (see FIG. 5E). Further, as shown in FIG. 5E, the controller 55 opens the DIW valve 48 and drops DIW droplets from the DIW nozzle 46 onto the surface of the wafer W toward the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution in the paddle state. Let

ホットプレート２４が上位置（図５Ｅ参照）に配置されることにより、上位置にあるホットプレート２４の表面からの熱輻射によりウエハＷが加熱される。ウエハＷは、たとえば約１６０℃まで昇温させられる。また、ウエハＷが高温に熱せられるから、ウエハＷの表面のリン酸水溶液の液膜６０も高温に昇温される。これにより、ウエハＷとの境界部分のリン酸水溶液にウエハＷの表面に近づくほど高くなる温度勾配が形成される結果、ウエハＷの表面とリン酸水溶液とが接する境界において、局所的には極めて高温（一例として約１６０℃）を実現することができる。   By disposing the hot plate 24 in the upper position (see FIG. 5E), the wafer W is heated by heat radiation from the surface of the hot plate 24 in the upper position. The wafer W is heated to about 160 ° C., for example. Further, since the wafer W is heated to a high temperature, the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution on the surface of the wafer W is also heated to a high temperature. As a result, a temperature gradient that becomes higher as the surface of the wafer W approaches the surface of the phosphoric acid aqueous solution at the boundary with the wafer W, and as a result, the boundary between the surface of the wafer W and the phosphoric acid aqueous solution is extremely locally. High temperatures (for example, about 160 ° C.) can be achieved.

また、リン酸水溶液の液膜６０へのＤＩＷの液滴の供給により、リン酸水溶液の液膜６０に含まれる水分の量が多くなる。しかも、前述のように密閉カップ３内は加圧されており、そのため、密閉カップ３内における水の沸点はたとえば１６０℃程度である。したがって、リン酸水溶液が１６０℃程度の高温にまで加熱されても、当該リン酸水溶液に含まれる水の蒸発を抑制できる。また、ステップＳ１のリン酸エッチング処理において、リン酸水溶液の液膜６０に含まれる水分の量を多く保つことができる。そして、リン酸水溶液の液膜に含まれる水分の量が多いから、リン酸水溶液の液膜６０においてＨ４Ｐ２Ｏ７＋Ｈ２Ｏ→２Ｈ３ＰＯ４の反応が促進される。 Further, the supply of DIW droplets to the phosphoric acid aqueous solution liquid film 60 increases the amount of water contained in the phosphoric acid aqueous solution liquid film 60. Moreover, the inside of the closed cup 3 is pressurized as described above, and therefore the boiling point of water in the closed cup 3 is, for example, about 160 ° C. Therefore, even when the phosphoric acid aqueous solution is heated to a high temperature of about 160 ° C., evaporation of water contained in the phosphoric acid aqueous solution can be suppressed. Further, in the phosphoric acid etching process of step S1, a large amount of moisture contained in the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution can be maintained. Then, since the amount of water contained in the liquid film of the aqueous solution of phosphoric acid is large, the reaction of the liquid film 60 of aqueous solution of phosphoric acid H 4 P 2 O 7 + H 2 O → 2H 3 PO 4 is promoted.

次いで、予め定めるリン酸水溶液の液膜６０の加熱時間が経過すると、制御装置５５は、図５Ｆに示すように、窒素ガスバルブ５３およびＤＩＷバルブ４８を閉じて窒素ガスおよびＤＩＷの供給を停止させる。その後、制御手段５５は図示しないリーク手段により内部空間２内の雰囲気を外気に放出させることにより、内部空間２の気圧を大気圧まで下げる。また、制御装置５５は、蓋部材昇降機構１７を制御して、蓋部材１１の位置を閉位置（図５Ｄ参照）から開位置（図５Ｆ参照）まで上昇させる。また、制御装置５５は、ヒータ昇降機構３４を制御して、ホットプレート２４の位置を上位置（図５Ｄ参照）から下位置（図５Ｆ参照）まで下降させる。これにより、ホットプレート２４によるウエハＷの加熱は終了する。   Next, when the predetermined heating time of the phosphoric acid aqueous solution liquid film 60 has elapsed, the controller 55 closes the nitrogen gas valve 53 and the DIW valve 48 to stop the supply of nitrogen gas and DIW, as shown in FIG. 5F. Thereafter, the control means 55 reduces the atmospheric pressure in the internal space 2 to atmospheric pressure by releasing the atmosphere in the internal space 2 to the outside air by leak means (not shown). Further, the control device 55 controls the lid member lifting mechanism 17 to raise the position of the lid member 11 from the closed position (see FIG. 5D) to the open position (see FIG. 5F). Further, the control device 55 controls the heater lifting mechanism 34 to lower the position of the hot plate 24 from the upper position (see FIG. 5D) to the lower position (see FIG. 5F). Thereby, the heating of the wafer W by the hot plate 24 is completed.

次いで、制御装置５５は、図５Ｇに示すように、回転駆動機構２１を制御して、ウエハＷの回転速度を第２回転速度ω２から第２回転速度ω２よりも高速の第３回転速度ω３（たとえば５００ｒｐｍ）まで上昇させる。また、制御装置５５は、リンス液バルブ４３を開いて、リンス液ノズル４１からウエハＷの表面中央部に向けてリンス液を吐出させる（図３のステップＳ２：リンス処理）。   Next, as shown in FIG. 5G, the control device 55 controls the rotational drive mechanism 21 to change the rotational speed of the wafer W from the second rotational speed ω2 to the third rotational speed ω3 (higher than the second rotational speed ω2). For example, 500 rpm). Further, the control device 55 opens the rinsing liquid valve 43 and discharges the rinsing liquid from the rinsing liquid nozzle 41 toward the center of the surface of the wafer W (step S2 in FIG. 3: rinsing process).

ウエハＷの表面に供給されたリンス液は、ウエハＷの回転遠心力によりウエハＷの表面中央部からウエハＷの表面周縁部に拡がる。これにより、リンス液は、ウエハＷの表面の全域に行き渡り、ウエハＷの表面に残留したリン酸水溶液を洗い流す。
予め定める洗浄時間が経過すると、制御装置５５は、リンス液バルブ４３を閉じて、ウエハＷの表面へのリンス液の供給を停止する。その後、制御装置５５は、回転駆動機構２１を制御して、ウエハＷの回転速度を第３回転速度ω３よりも高速の回転速度（たとえば１５００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍ）に上昇させて、ウエハＷに付着しているリンス液を振り切って乾燥されるスピンドライ処理が行われる（図３のステップＳ３：スピンドライ）。 The rinse liquid supplied to the surface of the wafer W spreads from the center of the surface of the wafer W to the peripheral edge of the surface of the wafer W by the rotational centrifugal force of the wafer W. As a result, the rinse liquid spreads over the entire surface of the wafer W, and the phosphoric acid aqueous solution remaining on the surface of the wafer W is washed away.
When a predetermined cleaning time has elapsed, the control device 55 closes the rinse liquid valve 43 and stops the supply of the rinse liquid to the surface of the wafer W. Thereafter, the control device 55 controls the rotational drive mechanism 21 to increase the rotational speed of the wafer W to a rotational speed higher than the third rotational speed ω3 (for example, 1500 rpm to 2500 rpm), and adheres to the wafer W. A spin dry process is performed in which the rinse liquid that has been shaken off is dried (step S3: spin dry in FIG. 3).

ステップＳ３のスピンドライが実行された後、制御装置５５は、搬送ロボットを制御して、処理済みのウエハＷを密閉カップ３の内部空間２から搬出させる。
以上のように、この実施形態によれば、ウエハＷの表面に形成されたリン酸水溶液の液膜６０は、ホットプレート２４により加熱され、昇温させられる。これにより、リン酸水溶液のシリコン窒化膜に対する反応速度が高められる結果、エッチングレート（単位時間当たりのシリコン窒化膜のエッチング量）を高めることができる。 After the spin dry in step S3 is executed, the control device 55 controls the transfer robot to unload the processed wafer W from the internal space 2 of the sealed cup 3.
As described above, according to this embodiment, the phosphoric acid aqueous solution liquid film 60 formed on the surface of the wafer W is heated by the hot plate 24 and heated. As a result, the reaction rate of the phosphoric acid aqueous solution with respect to the silicon nitride film is increased. As a result, the etching rate (the etching amount of the silicon nitride film per unit time) can be increased.

また、リン酸水溶液の液膜６０の加熱に並行して、密閉カップ３の内部空間２の加圧が実行される。密閉カップ３の内部空間２が加圧されることによりウエハＷの表面に供給されたリン酸水溶液中に含まれる水の沸点を上昇（たとえば１６０℃近程度まで上昇）させることができる。したがって、リン酸水溶液が沸点近くの高温（たとえば、約１６０℃）に昇温させられても、リン酸水溶液からの水の蒸発を抑制できる結果、リン酸からピロリン酸が生成されること（つまり、リン酸水溶液中で２Ｈ３ＰＯ４→Ｈ４Ｐ２Ｏ７＋Ｈ２Ｏの反応がおこること）を抑制できる。これにより、シリコン酸化膜のエッチング量を抑制することができる。その結果、エッチング選択比（シリコン窒化膜のエッチング量／シリコン酸化膜のエッチング量）の値を高くすることができる。 In parallel with the heating of the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution, pressurization of the internal space 2 of the sealed cup 3 is performed. By pressurizing the internal space 2 of the sealed cup 3, the boiling point of water contained in the phosphoric acid aqueous solution supplied to the surface of the wafer W can be increased (for example, increased to about 160 ° C.). Therefore, even when the phosphoric acid aqueous solution is heated to a high temperature close to the boiling point (for example, about 160 ° C.), the evaporation of water from the phosphoric acid aqueous solution can be suppressed, and as a result, pyrophosphoric acid is generated from phosphoric acid (that is, , Reaction of 2H 3 PO 4 → H 4 P 2 O 7 + H 2 O occurs in an aqueous phosphoric acid solution. Thereby, the etching amount of the silicon oxide film can be suppressed. As a result, the value of the etching selectivity (the etching amount of the silicon nitride film / the etching amount of the silicon oxide film) can be increased.

次に、密閉カップ３の内部空間２の気圧およびリン酸水溶液の液膜６０（図５Ｂ〜図５Ｅ参照）の加熱温度（以下、「加熱温度」と言う。）の設定方法について説明する。内部空間２の気圧および加熱温度は三通りの方法で設定することができる。図６は第１の設定方法、図８は第２の設定方法、図１０は第３の設定方法を示すフローチャートである。
図６は、内部空間２の気圧および加熱温度の第１の設定方法を示すフローチャートである。図７は、図６に示す第１の設定方法の気圧とリン酸水溶液の沸点との関係を示すグラフである。 Next, a method for setting the atmospheric pressure of the internal space 2 of the closed cup 3 and the heating temperature (hereinafter referred to as “heating temperature”) of the phosphoric acid aqueous solution liquid film 60 (see FIGS. 5B to 5E) will be described. The atmospheric pressure and heating temperature of the internal space 2 can be set by three methods. 6 is a flowchart showing a first setting method, FIG. 8 is a second setting method, and FIG. 10 is a flowchart showing a third setting method.
FIG. 6 is a flowchart showing a first setting method of the atmospheric pressure and the heating temperature of the internal space 2. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the atmospheric pressure and the boiling point of the phosphoric acid aqueous solution in the first setting method shown in FIG.

図７において、横軸は密閉カップ３の内部空間２の気圧（ｈｐａ）を表し、縦軸はリン酸水溶液の沸点温度（℃）を表している。なお、図７には、リン酸濃度が０％の溶液（純水）の曲線ａと、リン酸濃度８５％のリン酸水溶液の曲線ｂと、リン酸濃度９０％の曲線ｃとが例示的にプロットされている。図７には３本の曲線しか示されていないが、実際にはより多くのリン酸濃度の曲線をプロットすることが望ましい。   In FIG. 7, the horizontal axis represents the atmospheric pressure (hpa) of the internal space 2 of the closed cup 3, and the vertical axis represents the boiling point temperature (° C.) of the phosphoric acid aqueous solution. 7 exemplifies a curve a of a solution (pure water) having a phosphoric acid concentration of 0%, a curve b of a phosphoric acid aqueous solution having a phosphoric acid concentration of 85%, and a curve c having a phosphoric acid concentration of 90%. Is plotted. Although only three curves are shown in FIG. 7, in practice it is desirable to plot more phosphate concentration curves.

まず、作業者は、図６に示すように、所望するエッチングレート等に基づいてこの基板処理装置１で使用するリン酸水溶液の濃度を決定する（ステップＳ１１）。
次に、作業者は、ステップＳ１１で決定されたリン酸水溶液の濃度に基づいて、当該濃度に対応する気圧・沸点曲線（例えば、図７に示す曲線ｂ）を選択する（ステップＳ１２）。 First, as shown in FIG. 6, the operator determines the concentration of the phosphoric acid aqueous solution used in the substrate processing apparatus 1 based on a desired etching rate or the like (step S11).
Next, based on the concentration of the phosphoric acid aqueous solution determined in step S11, the operator selects an atmospheric pressure / boiling point curve (for example, the curve b shown in FIG. 7) corresponding to the concentration (step S12).

次に、作業者は、密閉カップ３に適用する上限の気圧（以下、「上限気圧」という。）を密閉カップ３の耐圧性能等を考慮して決定し、気圧・沸点曲線にプロットする（ステップＳ１３）。ここでは例えば、上限気圧を５ｈｐａに決定する（ステップＳ１３）。
次に、作業者は、図７に示すグラフに基づいて、上限気圧（５ｈｐａ）の環境下において、リン酸水溶液の液膜６０が沸騰しない上限の温度（以下、「上限温度」という。）を設定する（ステップＳ１４）。上限温度は、ステップＳ１３において決定された上限気圧（５ｈｐａ）と曲線ｂとの交点Ｐ１０により求めることができる。図７に示す曲線ｂを参照することにより、上限気圧（５ｈｐａ）の環境下では、使用するリン酸濃度が８５％のとき、リン酸水溶液が約２１５℃以上で沸騰することが分かる。したがって、この例における上限温度は、約２１５℃となる。 Next, the operator determines the upper limit atmospheric pressure (hereinafter referred to as “upper limit atmospheric pressure”) to be applied to the closed cup 3 in consideration of the pressure resistance performance of the closed cup 3 and plots it on the atmospheric pressure / boiling point curve (step). S13). Here, for example, the upper limit pressure is determined to be 5 hpa (step S13).
Next, based on the graph shown in FIG. 7, the operator sets an upper limit temperature (hereinafter referred to as “upper limit temperature”) at which the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution does not boil in an environment of the upper limit atmospheric pressure (5 hpa). Set (step S14). The upper limit temperature can be obtained from the intersection P10 between the upper limit atmospheric pressure (5 hpa) determined in step S13 and the curve b. By referring to the curve b shown in FIG. 7, it can be seen that the phosphoric acid aqueous solution boils above about 215 ° C. when the concentration of phosphoric acid used is 85% under the environment of the upper limit pressure (5 hpa). Therefore, the upper limit temperature in this example is about 215 ° C.

作業者は、この温度を最大圧力（５ｈｐａ）下での上限温度に設定し、ウエハＷ上のリン酸水溶液の液膜６０がこの温度以上に加熱されないように、ステップＳ１のリン酸エッチング処理時におけるホットプレート２４の温度やホットプレート２４とウエハＷとの間隔を設定する。これにより、リン酸水溶液の液膜６０が使用中に沸騰することを防止することができる。図７に図式的に示すと、交点Ｐ１０から垂直に降ろした直線Ｌ１０上でリン酸水溶液の液膜６０の温度を調整することになる。作業者は、直線Ｌ１０上で、リン酸水溶液からの水の蒸発を効果的に抑制できる温度を探索し、加熱温度を設定する（ステップＳ１５）。   The operator sets this temperature to the upper limit temperature under the maximum pressure (5 hpa), and the phosphoric acid aqueous solution liquid film 60 on the wafer W is not heated above this temperature during the phosphoric acid etching process in step S1. The temperature of the hot plate 24 and the distance between the hot plate 24 and the wafer W are set. Thereby, it can prevent that the liquid film 60 of phosphoric acid aqueous solution boils during use. Schematically shown in FIG. 7, the temperature of the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution is adjusted on a straight line L10 that descends vertically from the intersection P10. The operator searches the straight line L10 for a temperature that can effectively suppress the evaporation of water from the phosphoric acid aqueous solution, and sets the heating temperature (step S15).

ウエハＷ上のリン酸水溶液の液膜６０の沸騰を防止しているのは、リン酸水溶液の液膜６０が沸騰していると、液膜６０の上方から滴下された液滴が液膜６０の表面ではじかれて液膜６０に液滴が良好に吸収されなくなるためである。また、液膜６０が沸騰していると、リン酸水溶液のエッチングレートが不安定となり、ウエハＷのエッチング均一性が損なわれるという問題も生じる。   The liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution on the wafer W is prevented from boiling. When the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution is boiling, the droplets dropped from above the liquid film 60 are liquid film 60. This is because the liquid film 60 is repelled on the surface and the liquid film 60 is not well absorbed. In addition, if the liquid film 60 is boiling, the etching rate of the phosphoric acid aqueous solution becomes unstable, and the etching uniformity of the wafer W is impaired.

なお、リン酸エッチング処理をステップＳ１３で決定した上限気圧（５ｈｐａ）以下の気圧下で実施する場合には、作業者は、その気圧と曲線ｂとの交点Ｐ１１を改めて求め、交点Ｐ１１から垂直に降ろした直線Ｌ１１上で加熱温度を調整すればよい（ステップＳ１６）。
図８は、内部空間２の気圧および加熱温度の第２の設定方法を示すフローチャートである。図９は、図８に示す第２の設定方法の気圧とリン酸水溶液の沸点との関係を示すグラフである。なお、図９には、前述の図７と同様に、リン酸濃度が０％の溶液（純水）の曲線ａと、リン酸濃度８５％のリン酸水溶液の曲線ｂと、リン酸濃度９０％のリン酸水溶液の曲線ｃとが例示的にプロットされている。 When the phosphoric acid etching process is performed under the atmospheric pressure equal to or lower than the upper limit atmospheric pressure (5 hpa) determined in step S13, the operator again determines an intersection P11 between the atmospheric pressure and the curve b, and is perpendicular to the intersection P11. What is necessary is just to adjust heating temperature on the lowered straight line L11 (step S16).
FIG. 8 is a flowchart showing a second setting method of the atmospheric pressure and the heating temperature of the internal space 2. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the atmospheric pressure and the boiling point of the phosphoric acid aqueous solution in the second setting method shown in FIG. FIG. 9 shows a curve a of a solution (pure water) with a phosphoric acid concentration of 0%, a curve b of a phosphoric acid aqueous solution with a phosphoric acid concentration of 85%, and a phosphoric acid concentration of 90, as in FIG. The curve c of the% phosphoric acid aqueous solution is exemplarily plotted.

作業者は、所望するエッチングレート等に基づいてこの基板処理装置１で使用するリン酸水溶液の濃度を決定する（ステップＳ２１）。
次に、作業者は、ステップＳ２１で決定されたリン酸水溶液の濃度に基づいて、当該濃度に対応する気圧・沸点曲線（例えば、図９に示す曲線ｂ）を選択する（ステップＳ２２）。 The operator determines the concentration of the phosphoric acid aqueous solution used in the substrate processing apparatus 1 based on the desired etching rate or the like (step S21).
Next, based on the concentration of the phosphoric acid aqueous solution determined in step S21, the operator selects an atmospheric pressure / boiling point curve (for example, the curve b shown in FIG. 9) corresponding to the concentration (step S22).

次に、作業者は、ホットプレート２４の加熱能力等を考慮してリン酸水溶液の液膜６０の上限温度を決定し、気圧・沸点曲線にプロットする（ステップＳ２３）。ここでは例えば、上限温度を２００℃に決定する。
次に、作業者は、上限温度（２００℃）の環境下において、リン酸水溶液が沸騰しない下限の気圧（以下、「下限気圧」という。）を設定する（ステップＳ２４）。下限気圧は、ステップ２３において決定された上限温度（２００℃）と曲線ｂとの交点Ｐ２０を求めるができる。図９に示す曲線ｂを参照することにより、上限温度（２００℃）の環境下では、使用するリン酸濃度が８５％のとき、リン酸水溶液が約３．５ｈｐａ以下の気圧で沸騰することが分かる。したがって、この例における下限気圧は、約３．５ｈｐａとなる。 Next, the operator determines the upper limit temperature of the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution in consideration of the heating capability of the hot plate 24, and plots it on the atmospheric pressure / boiling point curve (step S23). Here, for example, the upper limit temperature is determined to be 200 ° C.
Next, the operator sets a lower limit pressure (hereinafter referred to as “lower limit pressure”) at which the phosphoric acid aqueous solution does not boil in an environment of an upper limit temperature (200 ° C.) (step S24). For the lower limit atmospheric pressure, the intersection P20 between the upper limit temperature (200 ° C.) determined in step 23 and the curve b can be obtained. By referring to the curve b shown in FIG. 9, in the environment of the upper limit temperature (200 ° C.), when the concentration of phosphoric acid used is 85%, the phosphoric acid aqueous solution may boil at a pressure of about 3.5 hpa or less. I understand. Therefore, the lower limit atmospheric pressure in this example is about 3.5 hpa.

作業者はこの気圧を下限圧力に設定し、密閉カップ３内の内部空間２がこの気圧以下とならないように、窒素ガス供給機構５０の供給容量やステップＳ１のリン酸エッチング処理時における窒素ガスバルブ５３の開度を設定する。これによりリン酸水溶液の液膜６０が使用中に沸騰することを防止することができる。図９に図式的に示すと、作業者は、交点Ｐ２０から水平に伸ばした直線Ｌ２０上でリン酸水溶液からの水の蒸発を効果的に抑制できる気圧を探索し、使用する気圧に設定する（ステップＳ２５）。   The operator sets this atmospheric pressure to the lower limit pressure, and the nitrogen gas valve 53 during the phosphoric acid etching process in step S1 or the supply capacity of the nitrogen gas supply mechanism 50 so that the internal space 2 in the sealed cup 3 does not become lower than this atmospheric pressure. Set the opening of. Thereby, it is possible to prevent the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution from boiling during use. When schematically shown in FIG. 9, the operator searches for a pressure that can effectively suppress the evaporation of water from the phosphoric acid aqueous solution on the straight line L20 extending horizontally from the intersection P20, and sets the pressure to be used ( Step S25).

なお、リン酸エッチング処理をステップＳ２３で決定した上限温度（２００℃）以下の温度で実施する場合には、作業者は、その使用温度と曲線ｂとの交点Ｐ２１を改めて求め、交点Ｐ２１水平に伸ばした直線Ｌ２１上で気圧を調整すればよい（ステップＳ２６）。
図１０は、内部空間２の圧力および加熱温度の第３の設定方法を説明するフローチャートである。図１１は、図１０に示す第３の設定方法の気圧とリン酸水溶液の沸点との関係を示すグラフである。なお、図１１には、前述の図７と同様に、リン酸濃度が０％の溶液（純水）の曲線ａと、リン酸濃度８５％のリン酸水溶液の曲線ｂと、リン酸濃度９０％のリン酸水溶液の曲線ｃとが例示的にプロットされている。 When the phosphoric acid etching process is performed at a temperature equal to or lower than the upper limit temperature (200 ° C.) determined in step S23, the operator re-determines an intersection P21 between the use temperature and the curve b, and horizontally at the intersection P21. What is necessary is just to adjust atmospheric | air pressure on the extended straight line L21 (step S26).
FIG. 10 is a flowchart for explaining a third setting method of the pressure and heating temperature of the internal space 2. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the atmospheric pressure and the boiling point of the phosphoric acid aqueous solution in the third setting method shown in FIG. FIG. 11 shows a curve a of a solution (pure water) having a phosphoric acid concentration of 0%, a curve b of a phosphoric acid aqueous solution having a phosphoric acid concentration of 85%, and a phosphoric acid concentration of 90, as in FIG. The curve c of the% phosphoric acid aqueous solution is exemplarily plotted.

まず、作業者は、所望するエッチングレート等に基づいてこの基板処理装置１で使用するリン酸水溶液の濃度を決定する（ステップＳ３１）。
次に、作業者は、ステップＳ１１で決定されたリン酸水溶液の濃度に基づいて、当該濃度に対応する気圧・沸点曲線（例えば、図１１に示す曲線ｂ）を選択する（ステップＳ３２）。 First, the operator determines the concentration of the phosphoric acid aqueous solution used in the substrate processing apparatus 1 based on a desired etching rate or the like (step S31).
Next, based on the concentration of the phosphoric acid aqueous solution determined in step S11, the operator selects an atmospheric pressure / boiling point curve (for example, curve b shown in FIG. 11) corresponding to the concentration (step S32).

次に、作業者は、ホットプレート２４の加熱能力等を考慮してリン酸水溶液の液膜６０の上限温度を決定する。ここでは例えば、上限温度を２００℃に決定する（ステップＳ３３）。
次に、作業者は、密閉カップ３に適用する上限気圧を密閉カップ３の耐圧性能等を考慮して決定する。ここでは例えば、上限気圧を５ｈｐａに決定する（ステップＳ３４）。 Next, the operator determines the upper limit temperature of the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution in consideration of the heating capability of the hot plate 24 and the like. Here, for example, the upper limit temperature is determined to be 200 ° C. (step S33).
Next, the operator determines the upper limit pressure applied to the closed cup 3 in consideration of the pressure resistance performance of the closed cup 3 and the like. Here, for example, the upper limit atmospheric pressure is determined to be 5 hpa (step S34).

次に、作業者は、図１１に示す曲線ｂ上の任意の点よりも低温かつ低圧の点からなる領域であって、上限気圧（５ｈｐａ）よりも低圧で、かつ上限温度（２００℃）よりも低温の領域Ａを画定する（ステップＳ３５）。
作業者は、領域Ａの中でリン酸水溶液からの水の蒸発を効果的に抑制できる、気圧および加熱温度の組み合わせ（例えば点Ｐ３）を探索し、その気圧および加熱温度の組み合わせを、使用する気圧と加熱温度とに設定する（ステップＳ３６）。 Next, the worker is a region composed of a point at a lower temperature and a lower pressure than an arbitrary point on the curve b shown in FIG. 11, a pressure lower than the upper limit pressure (5 hpa), and higher than the upper limit temperature (200 ° C.). A low temperature region A is defined (step S35).
The operator searches for a combination of atmospheric pressure and heating temperature (for example, point P3) that can effectively suppress evaporation of water from the phosphoric acid aqueous solution in the region A, and uses the combination of atmospheric pressure and heating temperature. Atmospheric pressure and heating temperature are set (step S36).

以上により、エッチングレートを高めるとともに、エッチング選択比の低下を抑制できる基板処理装置１および基板処理方法を提供することができる。
さらには、リン酸水溶液の液膜６０において、ウエハＷの表面との境界部分のリン酸水溶液に、ウエハＷの表面に近づくほど高くなる温度勾配が形成される。これにより、ウエハＷの表面とリン酸水溶液とが接する境界において、局所的には極めて高温（一例として約１６０℃）を実現することができる。しかも、このような境界においても、リン酸濃度は、当該境界以外の領域と同程度に低く維持されている。このような高温かつ低濃度のリン酸水溶液を、ウエハＷの表面に作用させることができる。その結果、エッチングレートを非常に高めることができ、同時にエッチング選択比を高くすることができる。 As described above, it is possible to provide the substrate processing apparatus 1 and the substrate processing method capable of increasing the etching rate and suppressing the decrease in the etching selectivity.
Further, in the phosphoric acid aqueous solution liquid film 60, a temperature gradient is formed in the phosphoric acid aqueous solution at the boundary with the surface of the wafer W, which becomes higher as the surface of the wafer W is approached. Thereby, an extremely high temperature (about 160 ° C. as an example) can be realized locally at the boundary where the surface of the wafer W and the phosphoric acid aqueous solution are in contact with each other. Moreover, even at such a boundary, the phosphoric acid concentration is maintained as low as that of the region other than the boundary. Such a high-temperature and low-concentration phosphoric acid aqueous solution can act on the surface of the wafer W. As a result, the etching rate can be greatly increased, and at the same time, the etching selectivity can be increased.

また、密閉カップ３の内部空間２が十分な高圧になってから、リン酸水溶液の液膜６０の加熱が開始されるので、リン酸水溶液の液膜６０の加熱の全期間に亘って、当該液膜６０に含まれる水の蒸発を抑制できる。その結果、リン酸水溶液中の水が蒸発してリン酸からピロリン酸が生成されることを効果的に抑制できる。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。 In addition, since the heating of the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution is started after the internal space 2 of the sealed cup 3 becomes a sufficiently high pressure, over the entire period of the heating of the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution, The evaporation of water contained in the liquid film 60 can be suppressed. As a result, it is possible to effectively suppress the generation of pyrophosphoric acid from phosphoric acid by evaporating water in the phosphoric acid aqueous solution.
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.

たとえば、前述の実施形態では、ウエハＷの外径と同等の外径を有しているホットプレート２４の例について説明したが、ウエハＷの外径よりも大きい外径を有するホットプレート２４を採用してもよい。このような構成であれば、より確実に、ウエハＷの下面全域を加熱することができる。
また、ホットプレート２４に代えて、ウエハＷの上方側からリン酸水溶液の液膜６０を加熱するためのヒータを設けてもよい。この場合、ウエハＷの上方側からウエハＷの表面に対して赤外線を照射する赤外線ヒータであってもよい。赤外線ヒータを採用する場合、当該赤外線ヒータをウエハＷの表面に対向配置しつつ、ウエハＷの表面に沿って移動させることが好ましい。 For example, in the above-described embodiment, the example of the hot plate 24 having an outer diameter equivalent to the outer diameter of the wafer W has been described. However, the hot plate 24 having an outer diameter larger than the outer diameter of the wafer W is employed. May be. With such a configuration, the entire lower surface of the wafer W can be heated more reliably.
Instead of the hot plate 24, a heater for heating the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution from the upper side of the wafer W may be provided. In this case, an infrared heater that irradiates infrared rays onto the surface of the wafer W from above the wafer W may be used. When the infrared heater is employed, it is preferable to move the infrared heater along the surface of the wafer W while facing the surface of the wafer W.

この場合には、ウエハＷの下方側にホットプレート２４を配置する必要がないので、スピンチャック４に代えて、ウエハＷの裏面を真空吸着することにより、ウエハＷを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で回転軸線Ｌまわりに回転することによって、その保持したウエハＷを回転させる真空吸着式のスピンチャックが採用されてもよい。
また、前述の実施形態では、ＤＩＷの液滴をウエハＷの表面中央部に吐出（滴下）するためのＤＩＷ供給機構４５について説明したが、ＤＩＷ供給機構４５は、水の液滴を吐出（滴下）する多数の吐出口を有する多孔ノズルを含んでいてもよい。この場合、多数の吐出口のそれぞれからＤＩＷの液滴が吐出（滴下）されるので、ウエハＷの表面に形成されたリン酸水溶液の液膜６０に、ほぼ均一にＤＩＷを供給することができる。これにより、リン酸水溶液のリン酸濃度を均一に保つことができるので、ウエハＷの全域でエッチング選択比を一様に保つことができる。また、ＤＩＷ供給機構４５は、スプレー状のＤＩＷを噴射するスプレーノズルを含んでいてもよい。 In this case, since it is not necessary to arrange the hot plate 24 below the wafer W, the wafer W is held in a horizontal posture by vacuum-sucking the back surface of the wafer W instead of the spin chuck 4. Further, a vacuum chucking spin chuck that rotates the held wafer W by rotating around the rotation axis L in that state may be employed.
In the above-described embodiment, the DIW supply mechanism 45 for discharging (dropping) a DIW droplet onto the center of the surface of the wafer W has been described. However, the DIW supply mechanism 45 discharges (drops) a droplet of water. A perforated nozzle having a large number of discharge ports. In this case, since DIW droplets are discharged (dropped) from each of a large number of discharge ports, DIW can be supplied almost uniformly to the liquid film 60 of the phosphoric acid aqueous solution formed on the surface of the wafer W. . Thereby, since the phosphoric acid concentration of the phosphoric acid aqueous solution can be kept uniform, the etching selectivity can be kept uniform over the entire area of the wafer W. The DIW supply mechanism 45 may include a spray nozzle that ejects spray-like DIW.

また、前述の実施形態では、リン酸水溶液がウエハＷに供給された後に、ホットプレート２４によるウエハＷの加熱が開始される場合について説明したが、リン酸水溶液がウエハＷに供給される前にホットプレート２４を上位置（図５Ｄに示す位置）に配置させて、ホットプレート２４によるウエハＷの加熱が開始されてもよい。この場合、ウエハＷが加熱されている状態で、リン酸水溶液がウエハＷに供給されるので、リン酸水溶液の温度を所定温度まで上昇させる時間を短縮できる。   In the above-described embodiment, the case where the heating of the wafer W by the hot plate 24 is started after the phosphoric acid aqueous solution is supplied to the wafer W has been described, but before the phosphoric acid aqueous solution is supplied to the wafer W, The hot plate 24 may be arranged at the upper position (the position shown in FIG. 5D), and the heating of the wafer W by the hot plate 24 may be started. In this case, since the phosphoric acid aqueous solution is supplied to the wafer W while the wafer W is heated, the time for raising the temperature of the phosphoric acid aqueous solution to a predetermined temperature can be shortened.

また、前述の実施形態では、処理室６内における密閉カップ３外に固定的に配置されたリン酸ノズル３６の例について説明したが、リン酸ノズル３６は、ＤＩＷノズル４６および窒素ガスノズル５１と同様に、密閉カップ３の蓋部材１１の中心部に固定的に取り付けられており、当該中心部を、鉛直方向に挿通するように延びている構成であってもよい。また、リンス液ノズル４１についても、処理室６内における密閉カップ３外に、固定的に配置されている必要はなく、ＤＩＷノズル４６および窒素ガスノズル５１と同様に、密閉カップ３の蓋部材１１の中心部に固定的に取り付けられており、当該中心部を、鉛直方向に挿通するように延びている構成であってもよい。   In the above-described embodiment, the example of the phosphoric acid nozzle 36 fixedly disposed outside the hermetic cup 3 in the processing chamber 6 has been described. However, the phosphoric acid nozzle 36 is the same as the DIW nozzle 46 and the nitrogen gas nozzle 51. Moreover, the structure fixedly attached to the center part of the cover member 11 of the airtight cup 3, and the structure extended so that the said center part may be penetrated in a perpendicular direction may be sufficient. Further, the rinsing liquid nozzle 41 does not need to be fixedly disposed outside the sealed cup 3 in the processing chamber 6, and similarly to the DIW nozzle 46 and the nitrogen gas nozzle 51, the lid member 11 of the sealed cup 3 is not provided. The structure fixed to the center part and extended so that the said center part may be penetrated in the perpendicular direction may be sufficient.

また、前述の実施形態では、ウエハＷの表面にパドル状のリン酸水溶液の液膜６０を形成してステップＳ１のリン酸エッチング処理を実施する場合について説明したが、リン酸水溶液を貯留するための貯留槽を備えたスピンチャックを採用して、リン酸水溶液で満たされた貯留槽内にウエハＷを浸漬させた状態で、ステップＳ１のリン酸エッチング処理を実施してもよい。   In the above-described embodiment, the case where the paddle-like phosphoric acid aqueous solution film 60 is formed on the surface of the wafer W and the phosphoric acid etching process in step S1 is performed has been described. The phosphoric acid etching process of step S1 may be performed in a state where the wafer W is immersed in a storage tank filled with a phosphoric acid aqueous solution by using a spin chuck equipped with the storage tank.

また、前述の実施形態では、処理室６内に、内部に密閉空間を形成可能な密閉カップ３を設け、密閉カップ３内で、ウエハＷにエッチング処理を施す場合を例に挙げて説明したが、処理室６全体が、密閉チャンバに形成されており、その内部が外部から密閉された構成が採用されていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In the above-described embodiment, the case where the sealed cup 3 capable of forming a sealed space is provided in the processing chamber 6 and the wafer W is etched in the sealed cup 3 is described as an example. The entire processing chamber 6 may be formed in a sealed chamber, and the inside thereof may be sealed from the outside.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

１ 基板処理装置
２ 内部空間（内部空間）
３ 密閉カップ（密閉チャンバ）
４ スピンチャック（基板保持手段）
２４ ホットプレート（基板加熱手段）
３５ リン酸供給機構（リン酸供給手段）
４５ ＤＩＷ供給機構（水供給手段）
５０ 窒素ガス供給機構（加圧手段）
５５ 制御装置（制御手段）
６０ リン酸水溶液の液膜
Ｗ ウエハ 1 Substrate processing equipment 2 Internal space (internal space)
3 Sealed cup (sealed chamber)
4 Spin chuck (substrate holding means)
24 Hot plate (Substrate heating means)
35 Phosphate supply mechanism (Phosphate supply means)
45 DIW supply mechanism (water supply means)
50 Nitrogen gas supply mechanism (pressurizing means)
55 Control device (control means)
60 Liquid film of phosphoric acid aqueous solution W Wafer

Claims (13)

内部が外部から密閉された密閉チャンバと、
前記密閉チャンバ内で、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を上面に含む基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板の上面にリン酸水溶液の液膜を形成するために、当該上面にリン酸水溶液を供給するリン酸供給手段と、
前記リン酸水溶液の液膜を加熱するためのリン酸液膜加熱手段と、
前記密閉チャンバ内を加圧するための加圧手段と、
前記リン酸液膜加熱手段および前記加圧手段を制御して、前記基板の上面に保持されている前記リン酸水溶液の液膜を加熱するリン酸液膜加熱ステップと、前記リン酸液膜加熱ステップに並行して、前記密閉チャンバ内を加圧する加圧ステップとを実行する制御手段とを含む、基板処理装置。 A sealed chamber whose inside is sealed from the outside;
A substrate holding means for holding a substrate including a silicon oxide film and a silicon nitride film on the upper surface in a horizontal position in the sealed chamber;
Phosphoric acid supply means for supplying a phosphoric acid aqueous solution to the upper surface in order to form a liquid film of the phosphoric acid aqueous solution on the upper surface of the substrate held by the substrate holding means;
Phosphoric acid liquid film heating means for heating the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution;
A pressurizing means for pressurizing the inside of the sealed chamber;
A phosphoric acid liquid film heating step for controlling the phosphoric acid liquid film heating means and the pressurizing means to heat the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution held on the upper surface of the substrate, and the phosphoric acid liquid film heating in parallel to step, and a control means for executing a pressurization step of pressurizing the sealed chamber, the substrate processing apparatus. 前記基板の上面に水を供給するための水供給手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記水供給手段を制御して、前記リン酸水溶液の液膜の加熱に並行して、前記リン酸水溶液の液膜に水を供給させる水供給ステップを実行する、請求項１に記載の基板処理装置。 Water supply means for supplying water to the upper surface of the substrate;
The said control means controls the said water supply means, and performs the water supply step which supplies water to the liquid film of the said phosphoric acid aqueous solution in parallel with the heating of the liquid film of the said phosphoric acid aqueous solution. 2. The substrate processing apparatus according to 1. 前記リン酸液加熱手段は、前記基板保持手段に保持されている基板の下方から当該基板を加熱する基板加熱手段を含む、請求項１または２に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the phosphoric acid solution heating unit includes a substrate heating unit that heats the substrate from below the substrate held by the substrate holding unit. 前記制御手段は、前記基板の上面に保持されている基板の上面にリン酸水溶液を供給してパドル状のリン酸水溶液の液膜を形成する液膜形成ステップをさらに実行し、かつ前記リン酸液膜加熱ステップにおいて、基板の上面に保持されているパドル状の前記リン酸水溶液の液膜を加熱する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。  The control means further executes a liquid film forming step of supplying a phosphoric acid aqueous solution to the upper surface of the substrate held on the upper surface of the substrate to form a liquid film of a paddle-like phosphoric acid aqueous solution, and the phosphoric acid The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein in the liquid film heating step, the paddle-shaped liquid solution of the phosphoric acid aqueous solution held on the upper surface of the substrate is heated. 前記制御手段は、前記密閉チャンバ内を所定圧に達するまで加圧した後に、前記リン酸水溶液の液膜の加熱を開始させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。 It said control means, after pressurizing the sealed chamber until a predetermined pressure, said to start heating of the phosphoric acid aqueous solution of the liquid film, the substrate processing apparatus according to any one of claims 1-4. 前記加圧手段による加圧時の前記密閉チャンバ内の気圧および前記リン酸水溶液加熱手段による加熱時の前記液膜の温度は、前記基板の上面に形成されるリン酸水溶液の液膜が沸騰することのない気圧および温度に設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。 The pressure of the liquid chamber of the phosphoric acid aqueous solution formed on the upper surface of the substrate is boiled by the atmospheric pressure in the sealed chamber when pressurized by the pressurizing means and the temperature of the liquid film when heated by the phosphoric acid aqueous solution heating means. the substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is set to pressure and temperature no. 前記密閉チャンバは、前記基板を前記内部空間に対して搬出入するための開口が形成されたカップ部と、当該カップ部の開口を閉塞可能な蓋部材と、前記蓋部材を昇降させる蓋部材昇降機構とを含み、
前記蓋部材昇降機構は、前記蓋部材が下降し前記密閉チャンバの内部空間が外部から密閉された閉状態と、前記蓋部材が上昇し前記密閉チャンバの内部空間が外部に開放された開状態との間で前記蓋部材を昇降させる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。 The sealed chamber includes a cup portion in which an opening for carrying the substrate in and out of the internal space is formed, a lid member capable of closing the opening of the cup portion, and a lid member raising / lowering for raising and lowering the lid member Including the mechanism,
The lid member elevating mechanism includes a closed state in which the lid member is lowered and the internal space of the sealed chamber is sealed from the outside, and an open state in which the lid member is lifted and the internal space of the sealed chamber is opened to the outside. lifting said lid member between the substrate processing apparatus according to any one of claims 1-6. 前記リン酸供給手段は、前記蓋部材昇降機構により前記密閉チャンバの内部空間が外部に開放された状態で、前記基板保持手段に保持された前記基板の上面にリン酸水溶液の液膜を形成し、
前記加圧手段は、前記蓋部材昇降機構により前記密閉チャンバの内部空間が外部から密閉された状態で前記液膜が加圧されるように、前記密閉チャンバ内を加圧する、請求項７に記載の基板処理装置。 The phosphoric acid supply means forms a liquid film of a phosphoric acid aqueous solution on the upper surface of the substrate held by the substrate holding means in a state where the internal space of the sealed chamber is opened to the outside by the lid member elevating mechanism. ,
The pressurizing means such that said interior space of said sealed chamber by the cover member elevating mechanism the liquid film in a state sealed from the outside is pressurized, pressurizing the sealed chamber, according to claim 7 Substrate processing equipment. 密閉チャンバ内で基板保持手段に水平姿勢に保持された基板の上面であって、当該基板の上面にシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が含まれた基板の上面にリン酸水溶液の液膜を形成するために、当該上面にリン酸水溶液を供給するリン酸供給ステップと、
前記リン酸水溶液の液膜を加熱するリン酸液膜加熱ステップと、
前記リン酸液膜加熱ステップに並行して実行され、前記密閉チャンバ内を加圧する加圧ステップとを含む、基板処理方法。 A liquid film of a phosphoric acid aqueous solution is formed on the upper surface of the substrate held in a horizontal posture by the substrate holding means in the sealed chamber, the upper surface of the substrate including a silicon oxide film and a silicon nitride film. For this purpose, a phosphoric acid supply step for supplying a phosphoric acid aqueous solution to the upper surface;
A phosphoric acid liquid film heating step for heating the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution;
A substrate processing method including a pressurizing step that is performed in parallel with the phosphoric acid liquid film heating step and pressurizes the inside of the sealed chamber. 前記リン酸供給ステップは、パドル状のリン酸水溶液の液膜を形成するステップを含み、  The phosphoric acid supply step includes a step of forming a liquid film of a paddle-like phosphoric acid aqueous solution,
前記リン酸液膜加熱ステップは、基板の上面に保持されているパドル状の前記リン酸水溶液の液膜を加熱するステップを含む、請求項９に記載の基板処理方法。  The substrate processing method according to claim 9, wherein the phosphoric acid liquid film heating step includes a step of heating the paddle-shaped liquid solution of the phosphoric acid aqueous solution held on the upper surface of the substrate. 前記リン酸液膜加熱ステップに並行して実行され、前記リン酸水溶液の液膜に水を供給する水供給ステップをさらに含む、請求項９または１０に記載の基板処理方法。  The substrate processing method according to claim 9, further comprising a water supply step that is performed in parallel with the phosphoric acid liquid film heating step and supplies water to the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution. 前記加圧ステップによる加圧により前記密閉チャンバ内を所定圧にまで達した後に、前記リン酸液膜加熱ステップの実行を開始する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 9 , wherein execution of the phosphoric acid liquid film heating step is started after the inside of the sealed chamber reaches a predetermined pressure by pressurization in the pressurization step. . 前記リン酸供給ステップにより前記基板の上面に前記リン酸水溶液の液膜が形成された後に、前記加圧ステップを開始する、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 9 , wherein the pressurizing step is started after the liquid film of the phosphoric acid aqueous solution is formed on the upper surface of the substrate by the phosphoric acid supplying step.
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