JP6393238B2 - 基板液処理装置、基板液処理方法および記憶媒体 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、基板液処理装置、基板液処理方法および記憶媒体に関する。

従来、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェハ等の基板に対し、たとえばフッ酸とフッ化アンモニウム溶液との混合液等を処理液として用いた液処理が行われる。このような液処理を行う基板液処理装置には、基板液処理装置に組み込まれた各処理ユニットへ処理液を供給する処理液供給系が設けられる。

処理液供給系はたとえば、処理液を貯留するタンクと、タンクに接続された循環ラインと、循環ラインから分岐して各処理ユニットに接続される分岐ラインとを備え、各処理ユニットにおいて使用された処理液を回収して再利用可能な循環システムとして構成される。

なお、かかる循環システムにおいては、処理液の再利用が繰り返される間に、処理液中の成分がたとえば揮発して、タンク内の処理液の濃度を変化させてしまうことがある。このため、処理液の使用時間の経過とともに検出する処理液の濃度に応じて、処理液の成分を追加補充する技術が提案されている。

たとえば、特許文献１には、上記したフッ酸とフッ化アンモニウム溶液との混合液を洗浄液として基板の洗浄処理に使用する場合に、使用時間の経過とともに、洗浄液へアンモニア、アンモニア水およびフッ化アンモニウム水溶液のうちの少なくとも１種を追加補充する基板洗浄方法および基板洗浄装置が開示されている。

特許第４５９０７００号公報

しかしながら、処理液は、組成成分が同種であっても、使用時間の経過に連れて処理液中で進行する反応は処理液の組成成分の各分量に応じて多様であると考えられる。

したがって、特許文献１に記載の技術のように、たとえば上記した混合液に対して少なくともアンモニア分子を含む成分のみを追加補充することによっては、処理液の濃度を適正に保てない可能性がある。また、それにより、液処理後の基板の品質を低下させてしまうおそれがある。

実施形態の一態様は、処理液の濃度を適正に保って品質の安定した液処理を行うことができる基板液処理装置、基板液処理方法および記憶媒体を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る基板液処理装置は、貯留部と、処理部と、回収部と、補充部と、制御部とを備える。貯留部は、複数の成分を含有する処理液を貯留する。処理部は、貯留部から供給される処理液を使用して基板を処理する。回収部は、処理部から貯留部へ処理液を回収する。補充部は、処理液中の複数の成分のうちの少なくともいずれかから選択される補充対象成分を貯留部へ補充する。制御部は、処理部による処理を含む一連の基板液処理を実行させる。また、制御部は、貯留部内に残存する処理液から揮発した補充対象成分の揮発量を、処理液の貯留部への未回収分のうち推定される逸失分に基づいて算出するとともに、算出した揮発量分を補充部より補充させる。また、制御部はさらに、処理部への処理液の供給時間を変化させた場合の供給時間と貯留部内における未回収分との対応関係を示す検量線を生成し、かかる検量線の切片を逸失分として算出するとともに、検量線の傾きを揮発量分として算出する。

実施形態の一態様によれば、処理液の濃度を適正に保って品質の安定した液処理を行うことができる。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図２は、処理ユニットの概略構成を示す図である。 図３は、基板処理システムが備える処理液供給系の概略構成を示す図である。 図４は、処理液供給系の具体的な構成の一例を示す図である。 図５は、制御装置のブロック図である。 図６は、処理ユニットにおいて実行される一連の基板処理の処理手順を示すフローチャートである。 図７Ａは、組成の異なるＢＨＦごとの組成変動を示す図（その１）である。 図７Ｂは、組成の異なるＢＨＦごとの組成変動を示す図（その２）である。 図７Ｃは、組成の異なるＢＨＦごとの組成変動を示す図（その３）である。 図８Ａは、補充制御処理の説明図（その１）である。 図８Ｂは、補充制御処理の説明図（その２）である。 図８Ｃは、補充制御処理の説明図（その３）である。 図８Ｄは、補充制御処理の説明図（その４）である。 図８Ｅは、補充制御処理の説明図（その５）である。 図９は、処理枚数に対応するエッチングレートの変化パターンを示す図である。 図１０は、補充制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板液処理装置、基板液処理方法および記憶媒体の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、処理液が、フッ酸とフッ化アンモニウム溶液との混合液であるバッファードフッ酸であり、基板のエッチング処理に使用される場合を主たる例に挙げて説明を行う。また、これに伴い、説明の便宜上、バッファードフッ酸については「ＢＨＦ」と記載する場合がある。また、ＢＨＦの構成成分であるフッ化水素については「ＨＦ」と、フッ化アンモニウムについては「ＮＨ４Ｆ」と、純水については「ＤＩＷ」と、それぞれ記載する場合がある。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ（以下ウェハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウェハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

次に、処理ユニット１６の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、処理ユニット１６の概略構成を示す図である。

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。

処理流体供給部４０は、ウェハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

次に、基板処理システム１が備える処理液供給系の概略構成について図３を参照して説明する。図３は、基板処理システム１が備える処理液供給系の概略構成を示す図である。

図３に示すように、基板処理システム１が備える処理液供給系は、複数の処理ユニット１６に処理液を供給する処理流体供給源７０を有している。

処理流体供給源７０は、処理液を貯留するタンク１０２と、タンク１０２から出てタンク１０２に戻る循環ライン１０４とを有している。循環ライン１０４にはポンプ１０６が設けられている。ポンプ１０６は、タンク１０２から出て循環ライン１０４を通りタンク１０２に戻る循環流を形成する。ポンプ１０６の下流側において循環ライン１０４には、処理液に含まれるパーティクル等の汚染物質を除去するフィルタ１０８が設けられている。必要に応じて、循環ライン１０４に補機類（例えばヒータ等）をさらに設けてもよい。

循環ライン１０４に設定された接続領域１１０に、１つまたは複数の分岐ライン１１２が接続されている。各分岐ライン１１２は、循環ライン１０４を流れる処理液を対応する処理ユニット１６に供給する。各分岐ライン１１２には、必要に応じて、流量制御弁等の流量調整機構、フィルタ等を設けることができる。

基板処理システム１は、タンク１０２に、処理液または処理液構成成分を補充するタンク液補充部１１６を有している。タンク１０２には、タンク１０２内の処理液を廃棄するためのドレン部１１８が設けられている。

次に、上述した処理液供給系の構成について図４を参照してより詳細に説明する。図４は、処理液供給系の具体的な構成の一例を示す図である。

図４に示すように、処理液供給系において、タンク液補充部１１６は、新液補充ライン１６０と、第１補充液補充ライン１７０と、第２補充液補充ライン１８０と、第３補充液補充ライン１９０とを備える。

新液補充ライン１６０は、処理ユニット１６へ供給される処理液として適切な濃度に調整された処理液の新液をタンク１０２へ供給するラインであり、バルブ１６１を介して新液供給源１６２に接続される。なお、新液供給源１６２は、たとえば処理液がＢＨＦである場合に、ＨＦ供給源と、ＮＨ４Ｆ供給源と、ＤＩＷ供給源と、混合器とを含んで構成されてもよい。

第１補充液補充ライン１７０は、処理液から揮発した成分を補うための第１補充液をタンク１０２へ供給するラインであり、バルブ１７１を介して第１補充液供給源１７２に接続される。第１補充液は、たとえばアンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）である。

同じく、第２補充液補充ライン１８０は、第２補充液をタンク１０２へ供給するラインであり、バルブ１８１を介して第２補充液供給源１８２に接続される。第２補充液は、たとえばＤＩＷである。

同じく、第３補充液補充ライン１９０は、第３補充液をタンク１０２へ供給するラインであり、バルブ１９１を介して第３補充液供給源１９２に接続される。第３補充液は、たとえばＤＨＦである。

また、処理液供給系は、回収ライン１１３を備える。回収ライン１１３は、各処理ユニット１６に一端が接続されるとともに、他端がタンク１０２に接続される。各処理ユニット１６において使用された処理液は、かかる回収ライン１１３を通ってタンク１０２に戻され、再利用される。

本実施形態に係る基板処理システム１は、かかる回収ライン１１３によってタンク１０２へ回収されなかった処理液の未回収分のうち、基板処理システム１の構造等に起因して逸失した逸失分と、揮発して失われた揮発分とを、それぞれ求める。

そして、逸失分については、新液補充ライン１６０を介して処理液の新液をタンク１０２へ補充する。また、揮発分については、かかる揮発分中の分量の補充対象成分を、第１補充液補充ライン１７０、第２補充液補充ライン１８０および第３補充液補充ライン１９０の少なくともいずれかを介してタンク１０２へ補充する。

基板処理システム１においてこの「補充制御処理」が制御装置４の制御部１８により実行されることにより、タンク１０２内の処理液の濃度を適正に保つことができる。また、処理液の濃度を適正に保つことで、品質の安定した液処理を行うことが可能となる。「補充制御処理」の詳細な内容については、図７Ａ以降を用いて後述する。

次に、制御装置４についてより具体的に図５を参照して説明する。図５は、制御装置４のブロック図である。なお、図５では、本実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素を機能ブロックで表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

換言すれば、図５に図示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。たとえば、各機能ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。

さらに、制御装置４の各機能ブロックにて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサおよび当該プロセッサにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得るものである。

まず、既に述べたように、制御装置４は、制御部１８と記憶部１９とを備える（図１参照）。制御部１８は、たとえばＣＰＵであり、記憶部１９に記憶された図示しないプログラムを読み出して実行することにより、たとえば図５に示す各機能ブロック１８ａおよび１８ｂとして機能する。つづいて、かかる各機能ブロック１８ａおよび１８ｂについて説明する。

図５に示すように、たとえば制御部１８は、基板処理実行部１８ａと、補充制御処理実行部１８ｂとを備える。また、記憶部１９は、レシピ情報１９ａと、補充制御情報１９ｂとを記憶する。

制御部１８は基板処理実行部１８ａとして機能する場合、記憶部１９に記憶されたレシピ情報１９ａに従って処理ユニット１６および処理液供給系を制御して、ウェハＷに対して処理液を供給してエッチングを行うエッチング処理、ウェハＷに対してリンス液を供給するリンス処理およびウェハＷを乾燥させる乾燥処理を含む一連の基板処理を実行させる。

なお、図５に示す処理液供給系中、貯留部１０２は上述のタンク１０２に、回収部１１３は上述の回収ライン１１３に、補充部１１６は上述のタンク液補充部１１６に、それぞれ対応する。

すなわち、貯留部１０２は処理液を貯留し、処理ユニット１６は貯留部１０２から供給される処理液を使用してウェハＷを処理し、回収部１１３は処理ユニット１６から貯留部１０２へ処理液を再利用可能に回収する。補充部１１６は、処理液中の成分のうちの少なくともいずれかから選択される補充対象成分を、後述する補充制御処理実行部１８ｂからの指示に基づいて貯留部１０２へ補充する。

レシピ情報１９ａは、基板処理の内容を示す情報である。具体的には、基板処理中において処理ユニット１６に対して実行させる各処理の内容が予め処理シーケンス順に登録された情報である。

ここで、制御部１８により制御され、処理ユニット１６において実行される一連の基板処理の処理手順について、図６を参照して説明しておく。図６は、処理ユニット１６において実行される一連の基板処理の処理手順を示すフローチャートである。

図６に示すように、処理ユニット１６では、まず、ウェハＷの搬入処理が行われる（ステップＳ１０１）。かかる搬入処理では、基板搬送装置１７（図１参照）が保持部３１の支持ピン（図示略）上にウェハＷを載置した後、基板保持機構３０に設けられ、ウェハＷを側面から保持するチャック（図示略）がウェハＷを保持する。

つづいて、処理ユニット１６では、エッチング処理が行われる（ステップＳ１０２）。かかるエッチング処理ではまず、駆動部３３が保持部３１を回転させることにより、保持部３１に保持されたウェハＷを所定の回転数で回転させる。つづいて、処理流体供給部４０のノズルがウェハＷの中央上方に位置する。

その後、タンク１０２から循環ライン１０４および分岐ライン１１２を介して供給されるＢＨＦが、ノズルからウェハＷの表面へ供給される。ウェハＷへ供給されたＢＨＦは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面の全面に広げられる。これにより、ウェハＷの表面に形成された膜がＢＨＦによってエッチングされる。

つづいて、処理ユニット１６では、ウェハＷの表面をＤＩＷですすぐリンス処理が行われる（ステップＳ１０３）。かかるリンス処理では、図示略のＤＩＷ供給源から供給されるＤＩＷが処理流体供給部４０のノズルからウェハＷの表面へ供給され、ウェハＷに残存するＢＨＦを洗い流す。

つづいて、処理ユニット１６では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１０４）。かかる乾燥処理では、ウェハＷの回転速度を増速させることによってウェハＷ上のＤＩＷを振り切ってウェハＷを乾燥させる。

つづいて、処理ユニット１６では、搬出処理が行われる（ステップＳ１０５）。かかる搬出処理では、駆動部３３によるウェハＷの回転が停止した後、ウェハＷが基板搬送装置１７（図１参照）によって処理ユニット１６から搬出される。かかる搬出処理が完了すると、１枚のウェハＷについての一連の基板処理が完了する。

図５の説明に戻り、次に制御部１８が補充制御処理実行部１８ｂとして機能する場合について説明する。制御部１８は補充制御処理実行部１８ｂとして機能する場合、基板処理実行部１８ａがエージングとして実行した所定回数分の一連の基板処理の処理結果に基づいて補充制御処理に必要となる情報群を生成し、補充制御情報１９ｂへ設定する。ここで、「処理結果」には、貯留部１０２内の状態変化やウェハＷの状態変化（たとえばエッチングレート）等が含まれる。

補充制御情報１９ｂは、たとえば処理液として用いられるＢＨＦのウェハＷ１枚あたりの逸失量（後述）や、補充制御処理実行部１８ｂによって算出されるウェハＷ１枚あたりのＨＦ揮発量等を含むものである。

また、補充制御処理実行部１８ｂは、基板処理実行部１８ａが実運転としての一連の基板処理を実行する場合に、補充制御情報１９ｂの内容や動的に変化する一連の基板処理の処理結果に基づき、補充部１１６に補充対象成分を含む補充液（たとえばＤＨＦ）を貯留部１０２へ補充させる。

具体的にはまず、処理液の成分比に基づき、処理液構成成分のうち、補充対象となる補充対象成分がたとえば人手を介して選択される。補充制御処理実行部１８ｂは、貯留部１０２内に残存する処理液から揮発した補充対象成分の揮発量を算出し、算出した揮発量分の補充対象成分を含む補充液を補充部１１６より補充させる。

このとき、補充制御処理実行部１８ｂは、処理液の貯留部１０２への未回収分のうち逸失分を推定し、推定した逸失分に基づいて前述の揮発量を算出する。なお、補充制御処理実行部１８ｂは、前述の逸失分をたとえば貯留部１０２内における処理液の状態変化に基づいて推定する。また、補充制御処理実行部１８ｂは、逸失分の分量の処理液の新液を補充部１１６より補充させる。

また、補充制御処理実行部１８ｂは、処理液の新液を使用して基板液処理を開始してからの処理時間に基づいて前述の揮発量を算出する。また、補充制御処理実行部１８ｂは、予め設定されたウェハＷ１枚あたりの逸失量へ、処理液の新液を使用して基板液処理を開始してからのウェハＷの処理枚数を乗じることによって前述の逸失分を推定する。

以下、図７Ａ〜図１０を参照してより具体的に補充制御処理の内容について説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、組成の異なるＢＨＦごとの組成変動を示す図（その１）〜（その３）である。

なお、図７Ａ〜図７Ｃには、組成の異なるＢＨＦを５００ｇずつ準備し、１週間ビーカーに静置した場合のデータを示している。成分比「ＨＦ：ＮＨ４Ｆ」は、図７Ａでは「０．１２：３９．９」（ＨＦ＜＜＜ＮＨ４Ｆ）、図７Ｂでは「５．５：２０．０」（ＨＦ＜ＮＨ４Ｆ）、図７Ｃでは「１９．７：２０．０」（ＨＦ≒ＮＨ４Ｆ）であるものとする。

図７Ａ〜図７Ｃに示すように、まず濃度変化については、ＢＨＦの組成に関わらずそれぞれ濃度が上昇する。これは、それぞれＤＩＷの蒸発量が大きいことに起因する。なお、ＤＩＷの蒸発量はそれぞれ異なる。

つづいて、重量変化については、まず図７Ａに示すように、ＨＦ＜＜＜ＮＨ４Ｆ、すなわちＨＦに対してＮＨ４Ｆが過剰に存在する場合、ＮＨ４Ｆの重量が徐々に減少し、ＨＦの重量が徐々に増加している。これは、ＨＦが少ないために化学反応式「ＮＨ４Ｆ→ＮＨ３＋ＨＦ」の反応が起き、ＮＨ４Ｆの分解とＨＦの生成が進行するためである。

かかる場合、増加したＨＦと新たに反応させるため、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）を補充することが有効となる。すなわち、図７Ａに示す例の場合、補充対象成分としてＮＨ３が選択され、補充液としてはこれを含むＮＨ４ＯＨが選択される。

また、図７Ｂに示すように、ＨＦ＜ＮＨ４Ｆ、すなわちＨＦはＮＨ４Ｆより少ないものの豊富（ＨＦリッチ）である場合、ＨＦおよびＮＨ４Ｆともに重量変化はさほど見られない。これは、ＨＦが多いために上記化学反応式の反応が平衡状態であり、水の蒸発が進行するためである。

したがって、かかる場合、ＤＩＷを補充することが有効となる。すなわち、図７Ｂに示す例の場合、補充対象成分としてＨ２Ｏが選択され、補充液としてはＤＩＷが選択される。

また、図７Ｃに示すように、ＨＦ≒ＮＨ４Ｆ、すなわちＨＦおよびＮＨ４Ｆの成分比が略１：１である場合、ＨＦの重量が減少し続けている。これは、ＨＦが図７Ｂの場合よりさらに多いために上記化学反応式の反応が進まないうえに、ＨＦの蒸発が進行するためである。

かかる場合、ＤＨＦを補充することが有効となる。すなわち、図７Ｃに示す例の場合、補充対象成分としてＨＦが選択され、補充液としてはこれを含むＤＨＦが選択される。以下では、かかる図７Ｃに示したようなＨＦの蒸発が進行しやすい成分比のＢＨＦが処理液として使用され、補充対象成分としてＨＦが選択される場合を例に挙げて説明を進める。

つづいて、図８Ａ〜図８Ｅは、補充制御処理の説明図（その１）〜（その５）である。なお、図８Ａ〜図８Ｅでは、基板処理実行部１８ａがエージングとして実行した所定回数分の一連の基板処理を行った場合の処理結果を例に挙げて説明を行う。エージングとしては、ＢＨＦをｘ秒間供給するエッチング処理〜リンス処理〜乾燥処理を含む一連の基板処理を２５０回（ウェハＷ２５０枚分）、ｘ＝３０，６０，１２０秒のそれぞれの場合について実行したものとする。

図８Ａに示すように、本実施形態では、たとえばエージングの処理前と処理後とにおけるタンク１０２内液量の残量につき、処理後の未回収量は、逸失分の分量である逸失量と、揮発分の分量である揮発量とに内訳される点に着目した。

ここで、逸失分とは、既に述べたように基板処理システム１の構造等に起因するものであり、たとえば回収カップ５０が多段に設けられている場合にカップ間の隙間から抜けたり、バルブの中や配管の中に残留したりして未回収となってしまう分である。

そこで、本実施形態では、処理液の未回収分のうち、かかる逸失分を推定することによって揮発分をより正確に求めることができるようにした。これにより、揮発分に含まれていた補充対象成分をより正確な分量で補充することが可能となるので、処理液の濃度を適正に保つのに資することができる。すなわち、品質の安定した液処理を行うのに資することができる。

具体的には、図８Ｂに示すように、補充制御処理実行部１８ｂはまず、処理前および処理後のタンク１０２内のＨＦ濃度およびタンク残量それぞれから、エージング前後で失った未回収量中に含まれるＨＦ量を求める。ＨＦ濃度は、エージング前後におけるウェハＷの状態変化、たとえばエッチングレートの変化に基づいて推定することができる。

たとえば図８Ｂに示すように、処理前のＨＦ濃度＝２５．０ｗｔ％、タンク残量＝８１．４ｋｇであった場合、処理前のタンク１０２内に含まれるＨＦ量＝８１．４×０．２５＝２０．３５ｋｇである。また、処理後のＨＦ濃度＝２５．５ｗｔ％、タンク残量＝７５．０ｋｇであった場合、処理後のタンク１０２内に含まれるＨＦ量＝７５．０×０．２５５＝１９．１２５ｋｇである。したがって、未回収量中のＨＦ量＝２０．３５−１９．１２５、すなわち１．２２５ｋｇと求めることができる。

図８Ｃに示すように、この未回収量中のＨＦ量＝１．２２５ｋｇのうち、逸失量分を求めることができれば、その全体からの差分から揮発量分を導くことができる。

なお、上述したように、逸失分は、基板処理システム１の構造等に起因するものである。別の観点から言えば、逸失分は、処理回数に依存するものであり、ウェハＷ１枚あたりの逸失量が分かれば、この１枚あたりの逸失量にウェハＷの処理枚数を乗じることで求めることができる。これに対し、揮発分は処理時間に依存するものである。処理時間は上述のノズルから処理液が供給された時間であり、かかる時間にはダミーディスペンスとしてウェハＷの表面以外へ適宜処理液を吐出する場合等が含まれる。

そこで、図８Ｄに示すように、補充制御処理実行部１８ｂはたとえば、エージングにおける処理結果から、ＢＨＦ処理時間（ｘ）、すなわち処理ユニット１６のウェハＷへのＢＨＦの供給時間を変化させた場合のウェハＷ１枚あたりのＢＨＦ消費量（ｙ）をプロットした検量線を生成する。ここで、ＢＨＦ消費量は、タンク１０２内における未回収分に対応する。

そして、かかる検量線が示す近似直線から、その切片を、処理時間に依存しない逸失分の分量（逸失量）として求める。また、その近似直線の傾きを、処理時間に依存する揮発分の分量（揮発量）として求める。なお、近似直線であるので、切片および傾きの示す値はあくまで推定値である。

かかる近似直線の近似式が、図８Ｅに示すように、一例として「ｙ＝０．１２５９ｘ＋１１．４５９」として得られたものとする。かかる近似式を用いてさらに具体的に説明する。

すなわち、上記近似式が得られた場合、図８Ｅに示すように、ＢＨＦのウェハＷ１枚あたりの逸失量は、近似式の切片から１１．４５９ｍｌ／ｗａｆとなる。ＢＨＦの密度が１．１ｇ／ｍｌであった場合、この逸失量はグラム換算で１１．４５９×１．１≒１２．６０５ｇ／ｗａｆである。

逸失分におけるＨＦ濃度は、たとえばエージングの前後における平均値から２５．２５ｗｔ％とすることができる。処理枚数は上述の通り２５０枚（ｗａｆ）である。

これにより、逸失量中のＨＦ量は、１２．６０５×０．２５２５×２５０＝０．７９５ｋｇとして求めることができる。そして、揮発量中のＨＦ量＝未回収量中のＨＦ量−逸失量中のＨＦ量であるから、１．２２５−０．７９５＝０．４３０ｋｇ、ウェハＷ１枚あたり換算で１．７２ｇ／ｗａｆとして求めることができる。なお、上述のように、揮発分は処理時間に依存し、処理時間はダミーディスペンスを含む、ノズルからの処理液の供給時間であるので、この揮発量中のＨＦ量のウェハＷ１枚あたり換算値はあくまで推定値である。

そして、補充制御処理実行部１８ｂは、エージングにおける処理結果からこのようにして求めたＢＨＦのウェハＷ１枚あたりの逸失量や、揮発量中のＨＦ量（上述のＨＦ揮発量）を含む、補充制御処理に必要となる情報群を補充制御情報１９ｂへ予め設定する。

そして、補充制御処理実行部１８ｂは、基板処理実行部１８ａが実運転としての一連の基板処理を実行する場合に、補充制御情報１９ｂの内容に基づき、タンク液補充部１１６に適正な分量のＨＦを含むＤＨＦを適正なタイミングでタンク１０２へ補充させる。

タイミングについては、補充制御情報１９ｂに含まれるウェハＷ１枚あたりのＨＦ揮発量に基づき、たとえば所定枚数が処理されるたびごとに、ウェハＷ１枚あたりのＨＦ揮発量×所定枚数分のＨＦを含むＤＨＦを補充するようにしてもよい。

また、たとえば図９に示すように、補充制御処理実行部１８ｂが、処理枚数に対するエッチングレートの変化パターンを補充制御情報１９ｂに登録しておき、かかる変化パターンの傾向に応じて適正なタイミングを判定するようにしてもよい。なお、変化パターンは、処理液の組成や装置自体の総運転時間等に応じて、複数用意されておくことが好ましい。

たとえば、図９に示すように、補充なしであるときにエッチングレートの傾きが大きい区間について、その区間の始まりとなるタイミング（たとえば、Ｔ１〜Ｔ３）で、補充制御処理実行部１８ｂがタンク液補充部１１６に補充を指示するようにしてもよい。すなわち、エッチングレートの変化パターンの傾向から、タイミングを予測するようにしてもよい。

また、このようなタイミングを決定するための判定条件には、図９に示すように、たとえばＤＨＦ補充ありの場合に、所定の基準線ＢＬを含む所定領域にエッチングレートが保たれるような条件が加味されていることが好ましい。

また、補充制御処理実行部１８ｂは、実運用時において動的に変化する一連の基板処理の処理結果に基づき、補充制御情報１９ｂに含まれる情報群を適宜更新してもよい。これにより、装置自体の経年変化等による影響を抑えることが可能になる。

次に、制御部１８が補充制御処理実行部１８ｂとして機能する場合の補充制御処理の処理手順について図１０を参照して説明する。

図１０は、補充制御処理の処理手順を示すフローチャートである。まず、処理液の成分比に基づいて補充対象成分が選択される（ステップＳ２０１）。なお、かかる補充対象成分の選択は、たとえばオペレータ等の人手を介して行われるが、たとえば処理液の成分比等を上述の補充制御情報１９ｂ等へ予め設定しておき、かかる設定に基づいて制御部１８が補充対象成分を選択してもよい。

つづいて、制御部１８が、処理液の未回収分のうちの逸失分を推定する（ステップＳ２０２）。そして、制御部１８は、ステップＳ２０２で推定した逸失分に基づいて揮発分を算出する（ステップＳ２０３）。

つづいて、制御部１８は、ステップＳ２０３で算出した揮発分中の分量の補充対象成分をタンク液補充部１１６に補充させる（ステップＳ２０４）。そして、制御部１８は、ステップＳ２０２で推定した逸失分に相当する分量の処理液の新液をタンク液補充部１１６に補充させ（ステップＳ２０５）、処理を終了する。なお、図１０に示す補充制御処理は、エージング後を含め、実運用中に適宜繰り返し実行されてもよい。

上述してきたように、本実施形態に係る基板処理システム１（「基板液処理装置」の一例に相当）は、タンク１０２（「貯留部」の一例に相当）と、処理ユニット１６（「処理部」の一例に相当）と、回収ライン１１３（「回収部」の一例に相当）と、タンク液補充部１１６（「補充部」の一例に相当）と、制御部１８とを備える。

タンク１０２は、複数の成分を含有する処理液を貯留する。処理ユニット１６は、タンク１０２から供給される処理液を使用してウェハＷを処理する。回収ライン１１３は、処理ユニット１６からタンク１０２へ処理液を回収する。

タンク液補充部１１６は、処理液中の複数の成分のうちの少なくともいずれかから選択される補充対象成分をタンク１０２へ補充する。制御部１８は、処理ユニット１６による処理を含む一連の基板処理（「基板液処理」の一例に相当）を実行させる。

また、制御部１８は、タンク１０２内に残存する処理液から揮発した補充対象成分の揮発量を算出し、算出した揮発量分をタンク液補充部１１６より補充させる。

したがって、本実施形態に係る基板処理システム１によれば、処理液の濃度を適正に保って品質の安定した液処理を行うことができる。

なお、上述した実施形態では、タンク１０２内における処理液中の成分濃度をエッチングレートの変化に基づいて推定する場合を例に挙げたが、濃度計等の濃度検出部を用いて予め処理液中の成分濃度を把握しておいてもよい。

具体的には、タンク１０２内における処理液中の成分濃度を検出可能に設けられた濃度検出部をたとえばタンク１０２や循環ライン１０４に配置し、制御部１８は、かかる濃度検出部の検出結果に基づいてタンク１０２内における処理液中の補充対象成分の濃度変化を取得する。そして、制御部１８は、タンク１０２内における処理液の残量変化および取得した濃度変化に基づいて未回収分中の補充対象成分の分量を算出する。

かかる実施形態の別態様によれば、正確な成分濃度の変化を得ることができるので、精度よく揮発量中の補充対象成分の分量を求めるのに資することができる。また、一度測定して傾向を記憶しておけば、その濃度に対する濃度変化が把握できるので、装置毎に濃度計を設置する必要がなくなり、低コスト化にも資することができる。

また、上述した実施形態では、処理液がＢＨＦであり、補充液がＤＨＦである場合を例に挙げたが、補充液を限定するものではなく、たとえば図７Ａで示したＮＨ４ＯＨを補充液とする場合にも適用することができる。

また、上述した実施形態では、処理液がＢＨＦである場合を例に挙げたが、処理液を限定するものではない。また、行われる液処理もエッチング処理に限らず、たとえば洗浄処理等、種々の液処理が行われる場合であってもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム
２ 搬入出ステーション
３ 処理ステーション
４ 制御装置
１６ 処理ユニット
１８ 制御部
１０２ タンク
１１３ 回収ライン
１１６ タンク液補充部

Claims (8)

1. 複数の成分を含有する処理液を貯留する貯留部と、
   前記貯留部から供給される前記処理液を使用して基板を処理する処理部と、
   前記処理部から前記貯留部へ前記処理液を回収する回収部と、
   前記処理液中の複数の前記成分のうちの少なくともいずれかから選択される補充対象成分を前記貯留部へ補充する補充部と、
   前記処理部による処理を含む一連の基板液処理を実行させる制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記貯留部内に残存する前記処理液から揮発した前記補充対象成分の揮発量を、前記処理液の前記貯留部への未回収分のうち推定される逸失分に基づいて算出するとともに、算出した該揮発量分を前記補充部より補充させ、
   前記制御部はさらに、
   前記処理部への前記処理液の供給時間を変化させた場合の該供給時間と前記貯留部内における前記未回収分との対応関係を示す検量線を生成し、該検量線の切片を前記逸失分として算出するとともに、前記検量線の傾きを前記揮発量分として算出すること
   を特徴とする基板液処理装置。
2. 複数の成分を含有する処理液を貯留する貯留部と、
   前記貯留部から供給される前記処理液を使用して基板を処理する処理部と、
   前記処理部から前記貯留部へ前記処理液を回収する回収部と、
   前記処理液中の複数の前記成分のうちの少なくともいずれかから選択される補充対象成分を前記貯留部へ補充する補充部と、
   前記処理部による処理を含む一連の基板液処理を実行させる制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記貯留部内に残存する前記処理液から揮発した前記補充対象成分の揮発量を算出し、算出した該揮発量分を前記補充部より補充させ、
   前記処理液は、
   フッ酸とフッ化アンモニウム溶液の混合水溶液であり、
   前記フッ酸中のフッ化水素と前記フッ化アンモニウム溶液中のフッ化アンモニウムとの成分比が略１：１である場合に、前記補充対象成分として前記フッ化水素が選択され、
   前記制御部はさらに、
   前記フッ化水素の前記揮発量を算出し、算出した該揮発量分の前記フッ化水素を含む希フッ酸を前記補充部より補充させること
   を特徴とする基板液処理装置。
3. 前記制御部は、
   前記逸失分に相当する量の前記処理液の新液を前記補充部より補充させること
   を特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
4. 前記制御部は、
   前記処理液の新液を使用して前記基板液処理を開始してからの処理時間に基づいて前記揮発量を算出すること
   を特徴とする請求項１または３に記載の基板液処理装置。
5. 前記制御部は、
   予め設定された前記基板１枚あたりの逸失量へ、前記処理液の新液を使用して前記基板液処理を開始してからの前記基板の処理枚数を乗じることによって前記逸失分を推定すること
   を特徴とする請求項１、３または４に記載の基板液処理装置。
6. 複数の成分を含有する処理液を貯留する貯留部と、前記貯留部から供給される前記処理液を使用して基板を処理する処理部と、前記処理部から前記貯留部へ前記処理液を回収する回収部と、前記処理液中の複数の前記成分のうちの少なくともいずれかから選択される補充対象成分を前記貯留部へ補充する補充部とを備える基板液処理装置を用い、前記処理部による処理を含む一連の基板液処理を実行させる制御工程を含み、
   前記制御工程は、
   前記貯留部内に残存する前記処理液から揮発した前記補充対象成分の揮発量を、前記処理液の前記貯留部への未回収分のうち推定される逸失分に基づいて算出するとともに、算出した該揮発量分を前記補充部より補充させ、
   前記制御工程はさらに、
   前記処理部への前記処理液の供給時間を変化させた場合の該供給時間と前記貯留部内における前記未回収分との対応関係を示す検量線を生成し、該検量線の切片を前記逸失分として算出するとともに、前記検量線の傾きを前記揮発量分として算出すること
   を特徴とする基板液処理方法。
7. 複数の成分を含有する処理液を貯留する貯留部と、前記貯留部から供給される前記処理液を使用して基板を処理する処理部と、前記処理部から前記貯留部へ前記処理液を回収する回収部と、前記処理液中の複数の前記成分のうちの少なくともいずれかから選択される補充対象成分を前記貯留部へ補充する補充部とを備える基板液処理装置を用い、前記処理部による処理を含む一連の基板液処理を実行させる制御工程を含み、
   前記制御工程は、
   前記貯留部内に残存する前記処理液から揮発した前記補充対象成分の揮発量を算出し、算出した該揮発量分を前記補充部より補充させ、
   前記処理液は、
   フッ酸とフッ化アンモニウム溶液の混合水溶液であり、
   前記フッ酸中のフッ化水素と前記フッ化アンモニウム溶液中のフッ化アンモニウムとの成分比が略１：１である場合に、前記補充対象成分として前記フッ化水素が選択され、
   前記制御工程はさらに、
   前記フッ化水素の前記揮発量を算出し、算出した該揮発量分の前記フッ化水素を含む希フッ酸を前記補充部より補充させること
   を特徴とする基板液処理方法。
8. コンピュータ上で動作し、基板液処理装置を制御するプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
   前記プログラムは、実行時に、請求項６または７に記載の基板液処理方法が行われるように、コンピュータに前記基板液処理装置を制御させること
   を特徴とする記憶媒体。

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