KR20220124091A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20220124091A
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타쿠미 혼다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

인산 수용액의 사용 효율을 향상시킨다. 본 개시의 일태양에 따른 기판 처리 방법은, 조합하는 공정과 에칭 처리하는 공정과 상승시키는 공정을 포함한다. 조합하는 공정은, 석출 억제제를 인산 수용액에 첨가하여 인산 처리액을 조합한다. 에칭 처리하는 공정은, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 가지는 기판을 처리조에 침지하여 기판을 에칭 처리한다. 상승시키는 공정은, 에칭 처리된 기판의 매수가 제 1 임계치에 달한 경우, 또는, 인산 처리액 중의 실리콘 농도가 제 2 임계치에 달한 경우에, 처리조 내의 인산 처리액에 석출 억제제를 추가 투입하여 인산 처리액 중의 석출 억제제의 농도를 상승시킨다. 에칭 처리하는 공정은, 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정을 행한 후, 석출 억제제의 농도를 상승시킨 인산 처리액이 저류된 처리조에 새로운 기판을 침지하여 새로운 기판을 에칭 처리한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 {SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
개시된 실시 형태는, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 실리콘 산화물(SiO2)의 석출을 억제하는 석출 억제제를 포함한 인산 수용액에 기판을 침지함으로써, 이러한 기판을 에칭하는 기술이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 2019-067810호
본 개시는, 인산 수용액의 사용 효율을 향상시킬 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 기판 처리 방법은, 조합하는 공정과, 에칭 처리하는 공정과, 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정을 포함한다. 조합하는 공정은, 실리콘 산화물의 석출을 억제하는 석출 억제제를 인산 수용액에 첨가함으로써 인산 처리액을 조합한다. 에칭 처리하는 공정은, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 가지는 기판을 인산 처리액이 저류된 처리조에 침지하여 기판을 에칭 처리한다. 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정은, 인산 처리액에 의해 에칭 처리된 기판의 매수가 제 1 임계치에 달한 경우, 또는, 인산 처리액 중의 실리콘 농도가 제 2 임계치에 달한 경우에, 처리조 내의 인산 처리액에 석출 억제제를 추가 투입하여 인산 처리액 중의 석출 억제제의 농도를 상승시킨다. 또한, 에칭 처리하는 공정은, 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정을 행한 후, 석출 억제제의 농도를 상승시킨 인산 처리액이 저류된 처리조에 새로운 기판을 침지하여 새로운 기판을 에칭 처리한다.
본 개시에 따르면, 인산 수용액의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 에칭 처리 장치의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
도 3은 석출 억제제에 의한 실리콘 산화물의 석출 억제 메커니즘의 설명도이다.
도 4는 석출 억제제에 의한 선택비 조정 메커니즘의 설명도이다.
도 5는 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템이 실행하는 일련의 기판 처리의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 6은 제 1 임계치 정보의 일례를 나타내는 도이다.
도 7은 변형예에 따른 기판 처리 시스템이 실행하는 일련의 기판 처리의 순서를 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 기판 처리 장치의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면은 모식적인 것으로, 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은 현실과 상이한 경우가 있는 것에 유의할 필요가 있다. 또한, 도면의 상호 간에 있어서도, 서로의 치수의 관계 또는 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 경우가 있다.
종래, 실리콘 산화막(SiO2)과 실리콘 질화막(SiN)이 교호로 적층된 패턴을 가지는 기판을 인산(H3PO4) 수용액에 침지하여, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막 중 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭하는 기술이 알려져 있다.
인산 수용액에 기판을 침지하면, 기판으로부터 실리콘이 용출됨으로써, 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 상승한다. 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 상승하면, 기판의 실리콘 산화막 상에 실리콘 산화물(SiO2)이 석출될 우려가 있다. 따라서, 실리콘 산화물의 석출을 억제하는 석출 억제제(이하, '석출 억제제'라고도 호칭함)를 첨가한 인산 수용액을 이용하여 기판의 에칭 처리를 행하는 기술이 알려져 있다.
종래, 석출 억제제가 첨가된 인산 수용액은, 1 회의 에칭 처리마다 폐기되고 있었다. 이에 대하여, 예를 들면 러닝 코스트 삭감의 관점에서, 인산 수용액의 사용 효율을 향상시키는 기술이 기대되고 있다.
여기서, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막과의 선택비는, 인산 수용액 중의 실리콘 농도에 따라 변화한다. 또한, 인산 수용액의 처리에 있어서의 '선택비'란, 실리콘 산화막의 에칭 레이트에 대한 실리콘 질화막의 에칭 레이트의 비이다. 상술한 바와 같이, 인산 수용액 중의 실리콘 농도는, 에칭 처리를 행함으로써 변화한다. 따라서, 인산 수용액을 복수 회의 에칭 처리에서 돌려쓰면, 에칭 처리마다 선택비의 불균일이 생길 우려가 있다. 이와 같이, 인산 수용액을 단순히 돌려쓰는 것만으로는, 에칭 처리를 안정적으로 실시하는 것은 곤란하다.
실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 선택비는, 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 상승할수록 높아지는 것이 알려져 있다. 환언하면, 인산 수용액 중의 실리콘 농도가 상승할수록, 실리콘 산화막의 에칭 레이트는 낮아진다. 이에 대하여, 본원 발명자는, 예의 연구한 결과, 석출 억제제의 첨가량을 늘림으로써, 동일한 실리콘 농도에 있어서의 실리콘 산화막의 에칭 레이트가 상승하는 것을 발견했다. 즉, 석출 억제제의 첨가량을 늘림으로써, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 선택비를 조정할 수 있는 것을 발견했다.
이 결과에 기초하여, 본 개시에 따른 기판 처리 방법은, 석출 억제제가 첨가된 인산 수용액(이하, '인산 처리액'이라고도 호칭함)을, 석출 억제제를 적절히 추가 투입하면서 복수 회의 에칭 처리에 이용하는 것으로 했다. 이에 의해, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막과의 선택비의 불균일을 억제하면서, 인산 처리액(인산 수용액)의 효율적인 사용을 실현할 수 있다.
<기판 처리 시스템의 구성>
먼저, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 구성에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다. 기판 처리 시스템(1)은 기판 처리 장치의 일례이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)은 캐리어 반입반출부(2)와, 로트 형성부(3)와, 로트 배치부(4)와, 로트 반송부(5)와, 로트 처리부(6)와, 제어부(7)를 구비한다.
캐리어 반입반출부(2)는 캐리어 스테이지(20)와, 캐리어 반송 기구(21)와, 캐리어 스톡(22, 23)과, 캐리어 배치대(24)를 구비한다.
캐리어 스테이지(20)는, 외부로부터 반송된 복수의 캐리어(9)를 배치한다. 캐리어(9)는 복수(예를 들면, 25 매)의 웨이퍼(W)를 수평 자세로 상하로 배열하여 수용하는 용기이다. 캐리어 반송 기구(21)는 캐리어 스테이지(20), 캐리어 스톡(22, 23) 및 캐리어 배치대(24)의 사이에서 캐리어(9)의 반송을 행한다.
캐리어 배치대(24)에 배치된 캐리어(9)로부터는, 처리되기 전의 복수의 웨이퍼(W)가 후술하는 기판 반송 기구(30)에 의해 로트 처리부(6)로 반출된다. 또한, 캐리어 배치대(24)에 배치된 캐리어(9)에는, 처리된 복수의 웨이퍼(W)가 기판 반송 기구(30)에 의해 로트 처리부(6)로부터 반입된다.
로트 형성부(3)는 기판 반송 기구(30)를 가지고, 로트를 형성한다. 로트는, 1 또는 복수의 캐리어(9)에 수용된 웨이퍼(W)를 조합하여 동시에 처리되는 복수(예를 들면, 50 매)의 웨이퍼(W)로 구성된다. 1 개의 로트를 형성하는 복수의 웨이퍼(W)는, 서로의 판면을 대향시킨 상태에서 일정한 간격을 두고 배열된다.
기판 반송 기구(30)는, 캐리어 배치대(24)에 배치된 캐리어(9)와 로트 배치부(4)와의 사이에서 복수의 웨이퍼(W)를 반송한다.
로트 배치부(4)는 로트 반송대(40)를 가지고, 로트 반송부(5)에 의해 로트 형성부(3)와 로트 처리부(6)와의 사이에서 반송되는 로트를 일시적으로 배치(대기)한다. 로트 반송대(40)는, 로트 형성부(3)에서 형성된 처리되기 전의 로트를 배치하는 반입측 배치대(41)와, 로트 처리부(6)에서 처리된 로트를 배치하는 반출측 배치대(42)를 가진다. 반입측 배치대(41) 및 반출측 배치대(42)에는, 1 로트분의 복수의 웨이퍼(W)가 기립 자세로 전후로 배열되어 배치된다.
로트 반송부(5)는 로트 반송 기구(50)를 가지고, 로트 배치부(4)와 로트 처리부(6)와의 사이 및 로트 처리부(6)의 내부에서 로트의 반송을 행한다. 로트 반송 기구(50)는 레일(51)과, 이동체(52)와, 기판 유지체(53)를 가진다.
레일(51)은 로트 배치부(4) 및 로트 처리부(6)에 걸쳐, X축 방향을 따라 배치된다. 이동체(52)는, 복수의 웨이퍼(W)를 유지하면서 레일(51)을 따라 이동 가능하게 구성된다. 기판 유지체(53)는 이동체(52)에 배치되고, 기립 자세로 전후로 배열된 복수의 웨이퍼(W)를 유지한다.
로트 처리부(6)는, 1 로트분의 복수의 웨이퍼(W)에 대하여, 에칭 처리 및 세정 처리, 건조 처리 등을 일괄로 행한다. 로트 처리부(6)에는 2 대의 에칭 처리 장치(60)와, 세정 처리 장치(70)와, 세정 처리 장치(80)와, 건조 처리 장치(90)가 레일(51)을 따라 배열되어 배치된다.
에칭 처리 장치(60)는, 1 로트분의 복수의 웨이퍼(W)에 대하여 에칭 처리를 일괄로 행한다. 세정 처리 장치(70)는, 1 로트분의 복수의 웨이퍼(W)에 대하여 세정 처리를 일괄로 행한다. 세정 처리 장치(80)는, 기판 유지체(53)의 세정 처리를 행한다. 건조 처리 장치(90)는, 1 로트분의 복수의 웨이퍼(W)에 대하여 건조 처리를 일괄로 행한다. 또한, 에칭 처리 장치(60), 세정 처리 장치(70), 세정 처리 장치(80) 및 건조 처리 장치(90)의 대수는, 도 1의 예에 한정되지 않는다.
에칭 처리 장치(60)는 에칭 처리용의 처리조(61)와, 린스 처리용의 처리조(62)와, 기판 승강 기구(63, 64)를 구비한다.
처리조(61)는, 기립 자세로 배열된 1 로트분의 웨이퍼(W)를 수용 가능하며, 에칭 처리용의 약액, 구체적으로, 상술한 인산 처리액이 저류된다. 처리조(61)의 상세에 대해서는 후술한다.
처리조(62)에는, 린스 처리용의 처리액(탈이온수 등)이 저류된다. 기판 승강 기구(63, 64)에는, 로트를 형성하는 복수의 웨이퍼(W)가 기립 자세로 전후로 배열되어 유지된다.
에칭 처리 장치(60)는, 로트 반송부(5)로 반송된 로트를 기판 승강 기구(63)로 유지하고, 처리조(61)의 인산 처리액에 침지시켜 에칭 처리를 행한다. 에칭 처리는, 예를 들면, 1 시간 ~ 3 시간 정도 행해진다.
처리조(61)에 있어서 에칭 처리된 로트는, 로트 반송부(5)에 의해 처리조(62)로 반송된다. 그리고, 에칭 처리 장치(60)는, 반송된 로트를 기판 승강 기구(64)로 유지하고, 처리조(62)의 린스액에 침지시킴으로써 린스 처리를 행한다. 처리조(62)에 있어서 린스 처리된 로트는, 로트 반송부(5)로 세정 처리 장치(70)의 처리조(71)로 반송된다.
세정 처리 장치(70)는, 세정용의 처리조(71)와, 린스 처리용의 처리조(72)와, 기판 승강 기구(73, 74)를 구비한다. 세정용의 처리조(71)에는, 세정용의 약액(이하, '세정 약액'이라고도 호칭함)이 저류된다. 세정 약액은, 예를 들면, SC-1(암모니아, 과산화수소 및 물의 혼합액) 등이다.
린스 처리용의 처리조(72)에는, 린스 처리용의 처리액(탈이온수 등)이 저류된다. 기판 승강 기구(73, 74)에는, 1 로트분의 복수의 웨이퍼(W)가 기립 자세로 전후로 배열되어 유지된다.
세정 처리 장치(70)는, 로트 반송부(5)로 반송된 로트를 기판 승강 기구(73)로 유지하고, 처리조(71)의 세정액에 침지시킴으로써 세정 처리를 행한다.
처리조(71)에 있어서 세정 처리된 로트는, 로트 반송부(5)에 의해 처리조(72)로 반송된다. 그리고, 세정 처리 장치(70)는, 반송된 로트를 기판 승강 기구(74)로 유지하고, 처리조(72)의 린스액에 침지시킴으로써 린스 처리를 행한다. 처리조(72)에 있어서 린스 처리된 로트는, 로트 반송부(5)로 건조 처리 장치(90)의 처리조(91)로 반송된다.
건조 처리 장치(90)는 처리조(91)와, 기판 승강 기구(92)를 가진다. 처리조(91)에는, 건조 처리용의 처리 가스가 공급된다. 기판 승강 기구(92)에는, 1 로트분의 복수의 웨이퍼(W)가 기립 자세로 전후로 배열되어 유지된다.
건조 처리 장치(90)는, 로트 반송부(5)로 반송된 로트를 기판 승강 기구(92)로 유지하고, 처리조(91) 내로 공급되는 건조 처리용의 처리 가스를 이용하여 건조 처리를 행한다. 처리조(91)에서 건조 처리된 로트는, 로트 반송부(5)로 로트 배치부(4)로 반송된다.
세정 처리 장치(80)는, 로트 반송 기구(50)의 기판 유지체(53)에 세정용의 처리액을 공급하고, 또한 건조 가스를 공급함으로써, 기판 유지체(53)의 세정 처리를 행한다.
제어부(7)는, 기판 처리 시스템(1)의 각 부(캐리어 반입반출부(2), 로트 형성부(3), 로트 배치부(4), 로트 반송부(5), 로트 처리부(6) 등)의 동작을 제어한다. 제어부(7)는, 스위치 또는 각종 센서 등으로부터의 신호에 기초하여, 기판 처리 시스템(1)의 각부의 동작을 제어한다.
제어부(7)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 포트 등을 가지는 마이크로 컴퓨터 및 각종의 회로를 포함한다. 제어부(7)는, 도시하지 않는 기억부에 기억된 프로그램을 읽어내 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
제어부(7)는, 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체(8)를 가진다. 기억 매체(8)에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 상기 프로그램이 저장된다. 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체(8)에 기억되어 있던 것으로, 다른 기억 매체로부터 제어부(7)의 기억 매체(8)에 인스톨된 것이어도 된다.
컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체(8)로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
<에칭 처리 장치의 구성>
이어서, 웨이퍼(W)의 에칭 처리를 실시하는 에칭 처리 장치(60)의 구성에 대하여, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 실시 형태에 따른 에칭 처리 장치(60)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
에칭 처리 장치(60)는 인산 처리액 공급부(100)와, 기판 처리부(110)를 구비한다. 인산 처리액 공급부(100)는, 인산 처리액(L)을 조합하여 기판 처리부(110)에 공급한다.
인산 처리액 공급부(100)는 인산 수용액 공급부(101)와, 석출 억제제 공급부(103)와, 혼합 기구(104)와, 인산 처리액 공급로(105)와, 유량 조정기(106)를 구비한다.
인산 수용액 공급부(101)는, 인산 수용액을 혼합 기구(104)에 공급한다. 이러한 인산 수용액 공급부(101)는 인산 수용액 공급원(101a)과, 인산 수용액 공급로(101b)와, 유량 조정기(101c)를 가진다.
인산 수용액 공급원(101a)은, 예를 들면, 인산 수용액을 저류하는 탱크이다. 인산 수용액 공급로(101b)는, 인산 수용액 공급원(101a)과 혼합 기구(104)를 접속하여, 인산 수용액 공급원(101a)으로부터 혼합 기구(104)로 인산 수용액을 공급한다.
유량 조정기(101c)는 인산 수용액 공급로(101b)에 배치되어, 혼합 기구(104)로 공급되는 인산 수용액의 유량을 조정한다. 유량 조정기(101c)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다.
석출 억제제 공급부(103)는, 석출 억제제를 혼합 기구(104)에 공급한다. 이러한 석출 억제제 공급부(103)는 석출 억제제 공급원(103a)과, 석출 억제제 공급로(103b)와, 유량 조정기(103c)를 가진다.
석출 억제제 공급원(103a)은, 예를 들면, 석출 억제제를 저류하는 탱크이다. 석출 억제제 공급로(103b)는, 석출 억제제 공급원(103a)과 혼합 기구(104)를 접속하여, 석출 억제제 공급원(103a)으로부터 혼합 기구(104)로 석출 억제제를 공급한다.
유량 조정기(103c)는 석출 억제제 공급로(103b)에 배치되어, 혼합 기구(104)로 공급되는 석출 억제제의 유량을 조정한다. 유량 조정기(103c)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다.
실시 형태에 따른 석출 억제제는, 실리콘 산화물의 석출을 억제하는 성분을 포함하는 것이면 된다. 석출 억제제는, 예를 들면, 인산 수용액에 용해된 실리콘 이온을 용해된 상태로 안정화시켜 실리콘 산화물의 석출을 억제하는 것 같은 성분을 포함해도 된다. 또한, 석출 억제제는, 그 외의 공지의 방법으로 실리콘 산화물의 석출을 억제하는 것 같은 성분을 포함해도 된다.
실시 형태에 따른 석출 억제제에는, 예를 들면, 불소 성분을 포함하는 헥사 플루오르 규산(H2SiF6) 수용액을 이용할 수 있다. 또한, 석출 억제제는, 수용액 중의 헥사 플루오르 규산을 안정화시키기 위하여, 암모니아 등의 첨가물을 포함해도 된다.
실시 형태에 따른 석출 억제제로서는, 예를 들면, 헥사 플루오르 규산 암모늄((NH4)2SiF6) 또는 헥사 플루오르 규산 나트륨(Na2SiF6) 등을 이용할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 석출 억제제는, 이온 반경이 0.2 Å에서 0.9 Å의 양이온인 원소를 포함하는 화합물이어도 된다. 여기서, '이온 반경'이란, 결정 격자의 격자 정수로부터 얻어지는 음이온과 양이온의 반경의 합으로부터 경험으로 구해진 이온의 반경이다.
실시 형태에 따른 석출 억제제는, 예를 들면, 알루미늄, 칼륨, 리튬, 나트륨, 마그네슘, 칼슘, 지르코늄, 텅스텐, 티탄, 몰리브덴, 하프늄, 니켈 및 크롬 중 어느 하나의 원소의 산화물을 포함해도 된다.
또한, 실시 형태에 따른 석출 억제제는, 상술한 어느 하나의 원소의 산화물 대신에 또는 더하여, 상술한 어느 하나의 원소의 질화물, 염화물, 취화물, 수산화물 및 질산염 중 적어도 하나를 포함해도 된다.
실시 형태에 따른 석출 억제제는, 예를 들면, Al(OH)3, AlCl3, AlBr3, Al(NO3)3, Al2(SO4)3, AlPO4 및 Al2O3 중 적어도 하나를 포함해도 된다.
또한, 실시 형태에 따른 석출 억제제는 KCl, KBr, KOH 및 KNO3 중 적어도 하나를 포함해도 된다. 또한, 실시 형태에 따른 석출 억제제는 LiCl, NaCl, MgCl2, CaCl2 및 ZrCl4 중 적어도 하나를 포함해도 된다.
또한, 실시 형태에 따른 석출 억제제 공급부(103)는, 석출 억제제를 처리조(61)에도 공급한다. 구체적으로, 석출 억제제 공급부(103)는 처리조 공급로(103d)와, 전환 밸브(103e)를 더 구비한다.
처리조 공급로(103d)는 석출 억제제 공급로(103b)로부터 분기되는 유로이다. 처리조 공급로(103d)의 선단부에 상당하는 토출부(103f)는, 처리조(61)에 있어서의 내조(111)의 상방에 위치하고 있다. 구체적으로, 토출부(103f)는, 내조(111)에 저류된 인산 처리액(L)의 액면보다 높은 위치에 위치하고 있다. 전환 밸브(103e)는 석출 억제제 공급로(103b)와 처리조 공급로(103d)와의 분기점에 마련되어 있고, 혼합 기구(104)와 처리조(61)와의 사이에서 석출 억제제의 유출처를 전환한다.
이와 같이, 석출 억제제 공급부(103)는, 석출 억제제 공급원(103a)에 저류된 석출 억제제를 처리조 공급로(103d) 경유로 내조(111)에 공급할 수 있다.
혼합 기구(104)는, 인산 수용액과 석출 억제제를 혼합하여, 인산 처리액(L)을 생성한다. 즉, 실시 형태에 따른 인산 처리액(L)은, 적어도 인산 수용액과 석출 억제제를 함유한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 인산 처리액(L)은 실리콘 용액을 더 함유해도 된다.
일례로서, 혼합 기구(104)는 탱크와 순환로를 구비한다. 순환로에는 펌프, 필터 및 히터 등이 마련되어 있다. 이러한 혼합 기구(104)는, 탱크에 저류된 액체를 순환로를 이용하여 순환시킴으로써, 탱크에 저류된 액체를 혼합할 수 있다. 또한, 혼합 기구(104)는, 순환로에 마련된 히터를 이용하여 액체를 원하는 온도로 가열할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 석출 억제제는, 용매로서 알코올을 함유한다. 이러한 용매로서 포함되는 알코올은, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로필 알코올 및 이소프로필 알코올 중 어느 하나이다. 이와 같이, 실시 형태에 따른 인산 처리액(L)은 인산 수용액과, 상기의 알코올을 함유한다.
인산 처리액 공급로(105)는 혼합 기구(104)와 처리조(61)의 외조(112)를 접속하여, 혼합 기구(104)로부터 외조(112)로 인산 처리액(L)을 공급한다.
유량 조정기(106)는 인산 처리액 공급로(105)에 배치되어, 외조(112)로 공급되는 인산 처리액(L)의 유량을 조정한다. 유량 조정기(106)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다.
기판 처리부(110)는, 인산 처리액 공급부(100)로부터 공급된 인산 처리액(L)에 웨이퍼(W)를 침지하고, 이러한 웨이퍼(W)에 에칭 처리를 실시한다. 웨이퍼(W)는 기판의 일례이다. 실시 형태에서는, 예를 들면, 웨이퍼(W) 상에 형성된 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막 중, 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭할 수 있다.
기판 처리부(110)는 처리조(61)와, 기판 승강 기구(63)와, 순환로(120)와, DIW 공급부(130)와, 실리콘 용액 공급부(135)와, 기체 공급부(140)와, 처리액 배출부(150)를 구비한다. 처리조(61)는 내조(111)와, 외조(112)와, 덮개체(미도시)를 가진다.
내조(111)는 인산 처리액(L) 중에 웨이퍼(W)를 침지시키기 위한 조이며, 침지용의 인산 처리액(L)을 수용한다. 내조(111)는 상부에 개구부(111a)를 가지고 있고, 인산 처리액(L)은 내조(111)의 개구부(111a) 부근까지 저류된다.
내조(111)에서는, 기판 승강 기구(63)를 이용하여 복수의 웨이퍼(W)가 인산 처리액(L)에 침지되고, 웨이퍼(W)에 에칭 처리가 행해진다. 이러한 기판 승강 기구(63)는 승강 가능하게 구성되고, 복수의 웨이퍼(W)를 수직 자세로 전후로 배열하여 유지한다.
외조(112)는, 내조(111)를 둘러싸도록 내조(111)의 외측에 배치되어, 내조(111)의 개구부(111a)로부터 유출되는 인산 처리액(L)을 받는다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 외조(112)의 액위는 내조(111)의 액위보다 낮게 유지된다.
또한, 외조(112)는 도시하지 않는 온도 센서를 가진다. 온도 센서는 인산 처리액(L)의 온도를 검출한다. 외조(112)의 온도 센서에서 생성된 신호는, 상술한 제어부(7)로 송신된다.
내조(111), 외조(112) 및 덮개체는, 예를 들면, 석영 등의 내열성 및 내약품성이 높은 재료로 구성된다. 이에 의해, 제어부(7)는, 고온(예를 들면, 150℃ 이상)으로 유지된 인산 처리액(L)으로 웨이퍼(W)를 에칭 처리할 수 있는 점에서, 웨이퍼(W)를 효율 좋게 에칭 처리할 수 있다.
외조(112)와 내조(111)는 순환로(120)에 의해 접속된다. 순환로(120)의 일단은 외조(112)의 저부에 접속되고, 순환로(120)의 타단은 내조(111) 내에 위치하는 처리액 공급 노즐(125)에 접속된다.
순환로(120)에는 외조(112)측으로부터 차례로, 펌프(121)와, 히터(122)와, 필터(123)와, 실리콘 농도계(124)가 위치한다.
펌프(121)는, 외조(112)로부터 순환로(120)를 거쳐 내조(111)로 보내지는 인산 처리액(L)의 순환류를 형성한다. 또한, 인산 처리액(L)은, 내조(111)의 개구부(111a)로부터 오버플로우됨으로써, 다시 외조(112)로 유출된다. 이와 같이 하여, 기판 처리부(110) 내에 인산 처리액(L)의 순환류가 형성된다. 즉, 이러한 순환류는, 외조(112), 순환로(120) 및 내조(111)에 있어서 형성된다.
히터(122)는, 순환로(120)를 순환하는 인산 처리액(L)의 온도를 조정한다. 필터(123)는, 순환로(120)를 순환하는 인산 처리액(L)을 여과한다. 실리콘 농도계(124)는, 순환로(120)를 순환하는 인산 처리액(L)의 실리콘 농도를 검출한다. 실리콘 농도계(124)에서 생성된 신호는, 제어부(7)로 송신된다.
DIW 공급부(130)는 DIW 공급원(130a)과, DIW 공급로(130b)와, 유량 조정기(130c)를 가진다. DIW 공급부(130)는, 처리조(61)에 저류되는 인산 처리액(L)의 농도를 조정하기 위하여, 외조(112)에 DIW(DeIonized Water : 탈이온수)를 공급한다.
DIW 공급로(130b)는, DIW 공급원(130a)과 외조(112)를 접속하여, DIW 공급원(130a)으로부터 외조(112)로 정해진 온도의 DIW를 공급한다.
유량 조정기(130c)는 DIW 공급로(130b)에 배치되어, 외조(112)로 공급되는 DIW의 공급량을 조정한다. 유량 조정기(130c)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다. 유량 조정기(130c)에 의해 DIW의 공급량이 조정됨으로써, 에칭 처리 장치(60) 내의 인산 처리액(L)의 온도, 인산 농도, 실리콘 농도 및 석출 억제제 농도가 조정된다.
실리콘 용액 공급부(135)는, 실리콘 용액을 처리조(61)에 공급한다. 이러한 실리콘 용액 공급부(135)는 실리콘 용액 공급원(135a)과, 실리콘 용액 공급로(135b)와, 유량 조정기(135c)를 가진다.
실리콘 용액 공급원(135a)은, 예를 들면, 실리콘 용액을 저류하는 탱크이다. 실리콘 용액 공급로(135b)는 실리콘 용액 공급원(135a)과 내조(111)를 접속하여, 실리콘 용액 공급원(135a)으로부터 내조(111)로 실리콘 용액을 공급한다.
유량 조정기(135c)는 실리콘 용액 공급로(135b)에 배치되어, 내조(111)로 공급되는 실리콘 용액의 유량을 조정한다. 유량 조정기(135c)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다. 실시 형태에 따른 실리콘 용액은, 예를 들면, 콜로이달 실리콘을 분산시킨 용액이다.
기체 공급부(140)는, 내조(111)에 저류되는 인산 처리액(L) 중에 불활성 가스(예를 들면 질소 가스)의 기포를 토출한다. 기체 공급부(140)는 불활성 가스 공급원(140a)과, 불활성 가스 공급로(140b)와, 유량 조정기(140c)와, 가스 노즐(140d)을 가진다.
불활성 가스 공급로(140b)는 불활성 가스 공급원(140a)과 가스 노즐(140d)을 접속하여, 불활성 가스 공급원(140a)으로부터 가스 노즐(140d)로 불활성 가스(예를 들면 질소 가스)를 공급한다.
유량 조정기(140c)는 불활성 가스 공급로(140b)에 배치되어, 가스 노즐(140d)로 공급되는 불활성 가스의 공급량을 조정한다. 유량 조정기(140c)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다.
가스 노즐(140d)은, 예를 들면, 내조(111) 내에 있어서 웨이퍼(W) 및 처리액 공급 노즐(125)의 하방에 위치한다. 가스 노즐(140d)은, 내조(111)에 저류되는 인산 처리액(L)에 불활성 가스의 기포를 토출한다.
실시 형태에 따른 에칭 처리 장치(60)는, 가스 노즐(140d)로부터 불활성 가스의 기포를 토출함으로써, 내조(111) 내에 배열되어 위치하는 복수의 웨이퍼(W)의 사이의 간극으로 빠른 흐름의 인산 처리액(L)을 공급할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 의하면, 복수의 웨이퍼(W)를 효율 좋게 또한 균등하게 에칭 처리할 수 있다.
처리액 배출부(150)는, 예를 들면 사용이 끝난 인산 처리액(L)을 신액과 교환할 시에, 인산 처리액(L)을 드레인(DR)으로 배출한다. 처리액 배출부(150)는 배출로(150a)와, 유량 조정기(150b)와, 냉각 탱크(150c)를 가진다.
배출로(150a)는 순환로(120)에 접속된다. 유량 조정기(150b)는 배출로(150a)에 배치되어, 배출되는 인산 처리액(L)의 배출량을 조정한다. 유량 조정기(150b)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다.
냉각 탱크(150c)는 배출로(150a)를 흘러 온 인산 처리액(L)을 일시적으로 저류하고 또한 냉각한다. 냉각 탱크(150c)에서는, 유량 조정기(150b)에 의해 인산 처리액(L)의 배출량이 조정된다.
여기서, 상술한 바와 같이, 실시 형태에 따른 석출 억제제 공급부(103)는, 내조(111)로 공급한다. 내조(111)로 공급된 석출 억제제는, 내조(111)로부터 오버플로우되어 외조(112)로 이동하고, 외조(112)로부터 순환로(120)를 지나 내조(111)로 돌아온다. 이 사이클에 의해, 기판 처리 시스템(1)은, 추가 투입한 석출 억제제를 인산 처리액(L)과 혼합할 수 있다. 또한, 내조(111) 내에는, 기체 공급부(140)로부터 토출되는 기체에 의해 인산 처리액(L)의 액 흐름이 형성되어 있다. 이 액 흐름을 이용함으로써, 추가 투입한 석출 억제제와 인산 처리액(L)을 보다 신속하게 혼합할 수 있다.
또한, 석출 억제제 공급부(103)는, 처리조 공급로(103d)의 토출부(103f)로부터 내조(111)에 있어서의 인산 처리액(L)의 액면에 대하여 적하(滴下)에 의해 석출 억제제를 공급한다.
석출 억제제에 용매로서 포함되는 알코올은, 인산보다 비점이 낮다. 이 때문에, 고온의 인산 처리액(L)에 석출 억제제를 단순히 공급해 버리면, 석출 억제제 중의 알코올이 고온의 인산 처리액(L) 내에서 비등하여, 인산 처리액(L) 내에 다량의 거품이 발생할 우려가 있다. 또한, 다량의 거품을 포함한 인산 처리액(L)이 처리조(61)로부터 흘러넘침으로써, 처리조(61) 내의 액량이 크게 감소하여, 에칭 처리를 안정적으로 실시하는 것이 곤란해질 우려가 있다.
이에 대하여, 인산 처리액(L)에 대하여 석출 억제제를 적하에 의해 소량씩 공급함으로써, 석출 억제제의 돌비를 억제할 수 있다.
<석출 억제제에 의한 선택비 조정 메커니즘>
상술한 바와 같이, 본원 발명자는, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 선택비를 조정할 수 있는 것을 발견했다. 그 메커니즘에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 석출 억제제에 의한 실리콘 산화물의 석출 억제 메커니즘의 설명도이다. 또한, 도 4는 석출 억제제에 의한 선택비 조정 메커니즘의 설명도이다.
에칭 처리 중에 있어서, 처리조(61) 내에서는 다음의 반응이 발생한다.
SiO2 + 2H2O ⇔ Si(OH)4
실리콘 산화물의 석출은, 인산 처리액(L) 중의 Si(OH)4가 실리콘 산화막과 접촉함으써 발생한다.
이에 대하여, 도 3에 나타내는 바와 같이, 석출 억제제에 포함되는 성분(S)(실란 커플링제)은, 웨이퍼(W) 상의 실리콘 산화막과 결합한다. 이에 의해, 실리콘 산화막의 표면이 성분(S)에 의해 코팅된 상태가 됨으로써, 인산 처리액(L) 중의 Si(OH)4가 실리콘 산화막에 접촉하기 어려워진다. 그 결과, 실리콘 산화물의 석출이 억제된다.
도 3에서는, 인산 처리액(L) 중에 있어서의 석출 억제제의 농도가 C1이라 가정한다. 한편, 도 4에서는, 인산 처리액(L) 중에 있어서의 석출 억제제의 농도를 C1에서 C2로 상승시킨 상태를 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 석출 억제제의 농도를 높게 하면, 석출 억제제의 성분(S)이, 웨이퍼(W) 상의 실리콘 산화막뿐 아니라, 인산 처리액(L) 중의 Si(OH)4에도 결합하게 된다. 그 결과, 활성인 Si(OH)4가 감소함으로써, 상기 반응식 중 오른쪽으로 진행되는 반응, 즉, SiO2 + 2H2O → Si(OH)4의 반응이 진행되기 쉬워진다. 즉, 실리콘 산화막의 에칭 레이트가 상승한다. 따라서, 석출 억제제의 농도를 관리함으로써, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 선택비를 조정하는 것이 가능해진다.
<기판 처리 시스템(1)의 구체적 동작>
이어서, 기판 처리 시스템(1)의 구체적 동작에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)이 실행하는 일련의 기판 처리의 순서를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 5에 나타내는 각 처리 순서는, 제어부(7)의 제어에 따라 실행된다. 또한, 도 5에서는, 주로 에칭 처리 장치(60)에 있어서의 처리의 순서를 나타내고 있고, 그 외의 장치, 예를 들면 세정 처리 장치(70)에 있어서의 처리 등에 대해서는 생략하고 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저, 조합 처리가 행해진다(단계(S101)). 조합 처리는, 인산 처리액 공급부(100)를 이용하여 인산 처리액(L)을 조합하고, 조합한 인산 처리액(L)을 처리조(61)로 송액하는 처리이다.
구체적으로, 먼저, 인산 수용액 공급부(101)를 동작시켜, 인산 수용액 공급원(101a)으로부터 혼합 기구(104)의 탱크로 인산 수용액을 공급한다. 이어서, 혼합 기구(104)의 순환로를 이용하여 인산 수용액을 순환시키면서, 순환로에 마련된 히터를 이용하여 인산 수용액을 원하는 온도까지 가열한다. 이에 의해, 인산 수용액이 농축된다.
또한, 인산 수용액의 농축과 병행하여, 석출 억제제 공급부(103)를 동작시켜, 석출 억제제 공급원(103a)으로부터 혼합 기구(104)의 탱크로 석출 억제제를 일정량 공급한다. 혼합 기구(104)의 탱크로 공급된 석출 억제제는, 인산 수용액과 함께 순환로를 순환함으로써 인산 수용액과 혼합된다. 이에 의해, 혼합 기구(104)의 탱크에 인산 처리액(L)이 생성된다.
이어서, 유량 조정기(106)의 개폐 밸브를 열어, 탱크에 저류된 인산 처리액(L)을 처리조(61)로 공급한다. 처리조(61)로 공급된 인산 처리액(L)은, 순환로(120)를 순환하면서 히터(122)에 의해 원하는 온도로 조정된다. 이 후, 실리콘 용액 공급부(135)를 동작시켜, 실리콘 용액 공급원(135a)으로부터 처리조(61)로 실리콘 용액을 공급한다. 또한, 기체 공급부(140)를 동작시켜, 내조(111)의 내부로 불활성 가스를 공급한다. 이에 의해, 불활성 가스에 의한 인산 처리액(L)의 액 흐름이 형성된다.
이어서, 기판 처리 시스템(1)에서는, 에칭 처리가 행해진다(단계(S102)). 구체적으로, 먼저, 복수(예를 들면 50 매)의 웨이퍼(W)로 형성되는 로트를 기판 승강 기구(63)로 유지한 후, 기판 승강 기구(63)를 강하시켜 내조(111)의 내부에 배치한다. 이에 의해, 처리조(61)의 인산 처리액(L)에 복수의 웨이퍼(W)가 침지된다. 이 후, 처리조(61)의 인산 처리액(L)에 복수의 웨이퍼(W)가 침지된 상태가 정해진 시간(예를 들면, 1 시간 ~ 3 시간 정도) 유지된다. 이 후, 기판 승강 기구(63)를 상승시킴으로써, 복수의 웨이퍼(W)가 내조(111)로부터 인상된다.
내조(111)로부터 인상된 복수의 웨이퍼(W)는, 로트 반송부(5)에 의해 처리조(62)로 반송된다. 그리고, 에칭 처리 장치(60)는, 반송된 로트를 기판 승강 기구(64)로 유지하고, 처리조(62)의 린스액에 침지시킴으로써 린스 처리를 행한다. 처리조(62)에 있어서 린스 처리된 로트는, 로트 반송부(5)로 세정 처리 장치(70)의 처리조(71)로 반송된다.
이어서, 제어부(7)는, 처리 매수를 카운트업하고 또한(단계(S103)), 총 처리 매수를 카운트업한다(단계(S104)).
여기서, 처리 매수란, 후술하는 단계(S108)에 있어서 석출 억제제가 추가 투입될 때까지의 동안에 단계(S102)에 있어서 에칭 처리된 웨이퍼(W)의 매수이다. 구체적으로, 단계(S102)의 에칭 처리가 단계(S101)의 조합 처리 후 1 회째의 에칭 처리(이하, '첫 회의 에칭 처리'라고도 호칭함)인 경우에는, 첫 회의 에칭 처리부터 석출 억제제가 추가 투입될 때까지의 매수에 상당한다. 또한, 단계(S102)의 에칭 처리가 2 회째 이후의 에칭 처리인 경우에는, 단계(S108)에 있어서 석출 억제제가 추가 투입되고 나서, 다음으로 단계(S108)에 있어서 석출 억제제가 추가 투입될 때까지의 매수에 상당한다.
또한, 총 처리 매수란, 단계(S101)의 조합 처리가 행해지고 나서 후술하는 단계(S111)의 폐액 처리가 행해질 때까지의 동안에 단계(S102)에 있어서 에칭 처리된 웨이퍼(W)의 매수이다. 즉, 총 처리 매수란, 첫 회의 에칭 처리부터의 통산 처리 매수이다.
예를 들면, 1 개의 로트가 50 매로 형성되는 경우, 제어부(7)는, 단계(S103)에 있어서 처리 매수를 50 매 카운트업하고, 또한 단계(S104)에 있어서 총 처리 매수를 50 매 카운트업한다.
이어서, 제어부(7)는, 총 처리 매수가 제 3 임계치 이상이 되었는지 여부, 환언하면, 총 처리 매수가 제 3 임계치에 도달했는지 여부를 판정한다(단계(S105)). 이 처리에 있어서, 총 처리 매수가 제 3 임계치에 도달하고 있지 않은 경우(단계(S105), No), 제어부(7)는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수에 따른 제 1 임계치를 설정한다(단계(S106)). 이 점에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 제 1 임계치 정보의 일례를 나타내는 도이다. 제 1 임계치 정보는, 기판 처리 시스템(1)이 가지는 도시하지 않는 기억부에 기억된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 임계치 정보는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수와 제 1 임계치를 대응시킨 정보이다. 도 6에 나타내는 예에서는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수 '0 회'에 제 1 임계치 '50 매'가 대응지어지고, 석출 억제제의 추가 투입 횟수 '1 회'에 제 1 임계치 '60 매'가 대응지어지고, 석출 억제제의 추가 투입 횟수 '2 회'에 제 1 임계치 ‘70 매'가 대응지어져 있다. 이 경우, 제어부(7)는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수가 '0 회'인 경우, 제 1 임계치로서 '50 매'를 설정한다. 마찬가지로, 제어부(7)는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수가 '1 회'인 경우에 제 1 임계치로서 '60 매'를 설정하고, 석출 억제제의 추가 투입 횟수가 '2 회'인 경우에 제 1 임계치로서 ‘70 매'를 설정한다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)에서는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수가 증가할 때마다, 제 1 임계치가 높게 설정된다. 석출 억제제가 추가 투입될 때마다, 인산 처리액(L)에 있어서의 석출 억제제의 농도는 높아진다. 인산 처리액(L)은, 석출 억제제의 농도에 의해 특성이 변화한다. 구체적으로, 인산 처리액(L)은, 석출 억제제의 농도가 높아질수록, 웨이퍼(W)의 처리 매수에 대한 실리콘 산화막의 에칭 레이트의 저하가 완만해진다. 환언하면, 인산 처리액(L)에 있어서의 석출 억제제의 농도가 높아질수록, 선택비를 허용 범위에 들어가게 할 수 있는 웨이퍼(W)의 처리 매수의 상한이 증가한다. 따라서, 석출 억제제의 추가 투입 횟수가 증가하는 것으로 제 1 임계치를 높게 설정함으로써, 석출 억제제의 추가 투입을 행하는 경우라도, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 선택비를 적절하게 관리할 수 있다.
도 5로 돌아온다. 단계(S107)에 있어서, 제어부(7)는, 처리 매수가 제 1 임계치 이상이 되었는지 여부, 환언하면, 처리 매수가 제 1 임계치에 도달했는지 여부를 판정한다. 이 처리에 있어서, 처리 매수가 제 1 임계치에 도달하고 있지 않은 경우(단계(S107), No), 제어부(7)는, 처리를 단계(S102)로 되돌린다.
한편, 단계(S107)에 있어서, 처리 매수가 제 1 임계치에 도달했다고 판정한 경우(단계(S107), Yes), 제어부(7)는, 처리조(61)에 석출 억제제를 추가 투입한다(단계(S108)). 구체적으로, 제어부(7)는, 석출 억제제 공급부(103)를 동작시켜, 석출 억제제 공급원(103a)으로부터 내조(111)로 석출 억제제를 공급한다. 상술한 바와 같이, 석출 억제제는, 내조(111)에 저류된 인산 처리액(L)의 액면보다 높은 위치로부터 인산 처리액(L)의 액면에 대하여 적하에 의해 공급된다. 이에 의해, 석출 억제제의 돌비를 억제하면서, 인산 처리액(L)에 석출 억제제를 추가 투입할 수 있다.
또한, 단계(S108)에 있어서 추가 투입되는 석출 억제제의 양은, 매회 일정량이어도 된다. 또한, 상기 '일정량'은, 예를 들면 단계(S101)의 조합 처리에 있어서 인산 수용액에 혼합되는 석출 억제제의 양과 동일해도 된다.
이어서, 제어부(7)는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수를 카운트업한다(단계(S109)). 이에 의해, 차회의 단계(S107)의 판정 처리에서는, 금회 이용된 제 1 임계치보다 높은 제 1 임계치가 이용되게 된다. 또한, 제어부(7)는, 처리 매수의 카운트를 리셋한다(단계(S110)). 이 후, 제어부(7)는, 처리를 단계(S102)로 되돌린다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)에 있어서, 석출 억제제를 추가 투입하는 처리는, 하나의 에칭 처리가 종료되고 나서 다음의 에칭 처리가 개시될 때까지의 사이에 행해진다. 이에 의해, 예를 들면 에칭 처리의 한중간에 석출 억제제를 추가 투입하는 경우와 비교하여, 석출 억제제의 추가 투입에 따른 영향(예를 들면, 선택비의 변동 등)이 에칭 처리 중에 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 각 에칭 처리를 안정적으로 실시할 수 있다.
한편, 단계(S105)에 있어서, 총 처리 매수가 제 3 임계치에 도달했다고 판정한 경우(단계(S105), Yes), 제어부(7)는, 폐액 처리를 행한다(단계(S111)). 구체적으로, 제어부(7)는, 처리액 배출부(150)를 동작시켜, 처리조(61)로부터 인산 처리액(L)을 모두 배출한다. 이 후, 제어부(7)는, 처리 매수, 총 처리 매수 및 석출 억제제의 추가 투입 횟수의 각 카운트를 리셋하여, 일련의 처리를 끝낸다. 또한, 제 3 임계치는 제 1 임계치보다 큰 값이다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)은, 처리조(61)에 석출 억제제를 적절히 추가 투입함으로써, 단계(S101)에 있어서 조합한 인산 처리액(L)을 복수의 에칭 처리에서 돌려쓸 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)에 의하면, 인산 수용액의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
(변형예)
상술한 실시 형태에서는, 석출 억제제를 추가 투입하는 타이밍을 웨이퍼(W)의 처리 매수에 기초하여 판정하는 경우의 예에 대하여 설명했다. 이에 한정하지 않고, 제어부(7)는, 석출 억제제를 추가 투입하는 타이밍을 인산 처리액(L) 중의 실리콘 농도에 기초하여 판정해도 된다. 이 경우의 예에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은, 변형예에 따른 기판 처리 시스템(1)이 실행하는 일련의 기판 처리의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)에서는, 조합 처리가 행해진 후(단계(S201)), 에칭 처리가 행해진다(단계(S202)). 단계(S201)의 조합 처리 및 단계(S202)의 에칭 처리는, 도 5에 나타내는 단계(S101, S102)와 동일하기 때문에, 여기서의 설명을 생략한다.
에칭 처리를 끝내면, 제어부(7)는, 실리콘 농도계(124)의 검출 결과를 취득한다(단계(S203)). 이어서, 제어부(7)는, 인산 처리액(L) 중의 실리콘 농도가 제 4 임계치 이상이 되었는지 여부, 환언하면, 인산 처리액(L) 중의 실리콘 농도가 제 4 임계치에 도달했는지 여부를 판정한다(단계(S204)). 이 처리에 있어서, 실리콘 농도가 제 4 임계치에 도달하고 있지 않은 경우(단계(S204), No), 제어부(7)는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수에 따른 제 2 임계치를 설정한다(단계(S205)).
변형예에 있어서, 기판 처리 시스템(1)이 가지는 도시하지 않는 기억부에는, 제 2 임계치 정보가 기억된다. 제 2 임계치 정보는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수와 제 2 임계치를 대응시킨 정보이다. 제 2 임계치 정보에서는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수가 증가할수록, 보다 높은 제 2 임계치가 대응지어진다. 즉, 변형예에 따른 기판 처리 시스템(1)에서는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수가 증가할 때마다, 제 2 임계치가 높게 설정된다.
상술한 바와 같이, 인산 처리액(L)에 있어서의 석출 억제제의 농도가 높아질수록, 선택비를 허용 범위에 들어가게 할 수 있는 웨이퍼(W)의 처리 매수의 상한이 증가한다. 인산 처리액(L) 중의 실리콘 농도는, 웨이퍼(W)의 처리 매수에 비례하여 증가한다. 따라서, 석출 억제제의 추가 투입 횟수가 증가하는 것으로 제 2 임계치를 높게 설정함으로써, 석출 억제제의 추가 투입을 행하는 경우라도, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 선택비를 적절하게 관리할 수 있다.
단계(S206)에 있어서, 제어부(7)는, 실리콘 농도가 제 2 임계치 이상이 되었는지 여부, 환언하면, 실리콘 농도가 제 2 임계치에 도달했는지 여부를 판정한다. 이 처리에 있어서, 실리콘 농도가 제 2 임계치에 도달하고 있지 않은 경우(단계(S206), No), 제어부(7)는, 처리를 단계(S202)로 되돌린다.
한편, 단계(S206)에 있어서, 실리콘 농도가 제 2 임계치에 도달했다고 판정한 경우(단계(S206), Yes), 제어부(7)는, 처리조(61)에 석출 억제제를 추가 투입한다(단계(S207)).
이어서, 제어부(7)는, 석출 억제제의 추가 투입 횟수를 카운트업한다(단계(S208)). 이에 의해, 차회의 단계(S206)의 판정 처리에서는, 금회 이용된 제 2 임계치보다 높은 제 2 임계치가 이용되게 된다.
한편, 단계(S204)에 있어서, 실리콘 농도가 제 4 임계치에 도달했다고 판정한 경우(단계(S204), Yes), 제어부(7)는, 폐액 처리를 행하고(단계(S209)), 일련의 처리를 끝낸다.
(그 외의 변형예)
도 5에 나타낸 순서도에서는, '처리 매수'와' 총 처리 매수'를 카운트하고, '처리 매수'의 카운트 결과에 기초하여 단계(S107)의 판정 처리를 행하는 것으로 했다. 이에 한정하지 않고, 단계(S107)의 판정 처리는, '총 처리 매수'의 카운트 결과에 기초하여 행해져도 된다. 이 경우, 제 1 임계치도 총 처리 매수에 따른 값으로 하면 된다. 예를 들면, 도 6에 나타내는 예에 있어서, 석출 억제제의 추가 투입 횟수 '1 회'에는, 50 매 + 60 매 = '110 매'가 대응지어지고, 석출 억제제의 추가 투입 횟수 '1 회'에는, 50 매 + 60 매 + 70 매 = '180 매'가 대응지어지면 된다.
상술한 바와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 조합하는 공정과, 에칭 처리하는 공정과, 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정을 포함한다. 조합하는 공정은, 실리콘 산화물의 석출을 억제하는 석출 억제제를 인산 수용액에 첨가함으로써 인산 처리액을 조합한다. 에칭 처리하는 공정은, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 가지는 기판을 인산 처리액이 저류된 처리조에 침지하여 기판을 에칭 처리한다. 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정은, 인산 처리액에 의해 에칭 처리된 기판의 매수가 제 1 임계치에 달한 경우, 또는, 인산 처리액 중의 실리콘 농도가 제 2 임계치에 달한 경우에, 처리조 내의 인산 처리액에 석출 억제제를 추가 투입하여 인산 처리액 중의 석출 억제제의 농도를 상승시킨다. 또한, 에칭 처리하는 공정은, 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정을 행한 후, 석출 억제제의 농도를 상승시킨 인산 처리액이 저류된 처리조에 새로운 기판을 침지하여 새로운 기판을 에칭 처리한다.
따라서, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 인산 수용액의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 인산 처리액을 배출하는 공정을 포함하고 있어도 된다. 인산 처리액을 배출하는 공정은, 인산 처리액에 의해 에칭 처리된 기판의 매수가 제 1 임계치보다 높은 제 3 임계치에 달한 경우, 또는, 인산 처리액 중의 실리콘 농도가 제 2 임계치보다 높은 제 4 임계치에 달한 경우에, 처리조로부터 인산 처리액을 배출한다.
석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정은, 조합하는 공정이 행해지고 나서 배출하는 공정이 행해질 때까지의 사이에 2 회 이상 행해져도 된다.
또한, 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정은, 석출 억제제를 추가 투입하는 공정과, 순환시키는 공정을 포함하고 있어도 된다. 석출 억제제를 추가 투입하는 공정은, 처리조 내의 인산 처리액에 석출 억제제를 추가 투입한다. 순환하는 공정은, 처리조에 마련된 순환로를 이용하여 석출 억제제를 인산 처리액과 함께 순환시킨다. 이에 의해, 추가 투입한 석출 억제제를 인산 처리액과 효율 좋게 혼합할 수 있다.
처리조는, 내조와 외조를 가지고 있어도 된다. 내조는, 상부에 개구부를 가지고, 인산 처리액을 저류한다. 외조는, 내조의 외측에 배치되고, 개구부로부터 유출되는 인산 처리액을 받는다. 또한, 내조에는, 내조의 내부에 기체를 토출하는 기체 토출부가 마련되어 있다. 또한, 석출 억제제를 추가 투입하는 공정은, 석출 억제제를 내조로 공급한다. 내조 내에는, 기체 공급부로부터 토출되는 기체에 의해 인산 처리액의 액 흐름이 형성되어 있다. 이 액 흐름을 이용함으로써, 추가 투입한 석출 억제제와 인산 처리액을 보다 신속하게 혼합할 수 있다.
석출 억제제를 추가 투입하는 공정은, 내조에 있어서의 인산 처리액의 액면보다 높은 위치로부터 인산 처리액의 액면에 석출 억제제를 적하해도 된다. 이에 의해, 석출 억제제의 돌비를 억제할 수 있다.
석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정은, 하나의 에칭 처리가 종료되고 나서 다음의 에칭 처리가 개시될 때까지의 사이에 행해진다. 이에 의해, 각 에칭 처리를 안정적으로 실시할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실로, 상기한 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기의 실시 형태는, 첨부한 특허 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.

Claims (8)

  1. 실리콘 산화물의 석출을 억제하는 석출 억제제를 인산 수용액에 첨가함으로써 인산 처리액을 조합하는 공정과,
    실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 가지는 기판을 상기 인산 처리액이 저류된 처리조에 침지하여 상기 기판을 에칭 처리하는 공정과,
    상기 인산 처리액에 의해 에칭 처리된 상기 기판의 매수가 제 1 임계치에 달한 경우, 또는, 상기 인산 처리액 중의 실리콘 농도가 제 2 임계치에 달한 경우에, 상기 처리조 내의 상기 인산 처리액에 상기 석출 억제제를 추가 투입하여 상기 인산 처리액 중의 상기 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정
    을 포함하고,
    상기 에칭 처리하는 공정은, 상기 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정을 행한 후, 상기 석출 억제제의 농도를 상승시킨 상기 인산 처리액이 저류된 상기 처리조에 새로운 기판을 침지하여 상기 새로운 기판을 에칭 처리하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 처리된 상기 기판의 매수가 상기 제 1 임계치보다 높은 제 3 임계치에 달한 경우, 또는, 상기 인산 처리액 중의 실리콘 농도가 상기 제 2 임계치보다 높은 제 4 임계치에 달한 경우에, 상기 처리조로부터 모든 상기 인산 처리액을 배출하는 공정
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정은, 상기 조합하는 공정이 행해지고 나서 상기 배출하는 공정이 행해질 때까지의 사이에 2 회 이상 행해지는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정은,
    상기 처리조 내의 상기 인산 처리액에 상기 석출 억제제를 추가 투입하는 공정과,
    상기 처리조에 마련된 순환로를 이용하여 상기 석출 억제제를 상기 인산 처리액과 함께 순환시키는 공정
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 처리조는,
    상부에 개구부를 가지고, 상기 인산 처리액을 저류하는 내조와,
    상기 내조의 외측에 배치되어, 상기 개구부로부터 유출되는 상기 인산 처리액을 받는 외조를 가지고,
    상기 내조에는, 상기 내조의 내부에 기체를 토출하는 기체 토출부가 마련되어 있고,
    상기 석출 억제제를 추가 투입하는 공정은, 상기 석출 억제제를 상기 내조로 공급하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 석출 억제제를 추가 투입하는 공정은, 상기 내조에 있어서의 상기 인산 처리액의 액면보다 높은 위치로부터 상기 액면에 상기 석출 억제제를 적하하는, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정은, 하나의 상기 에칭 처리가 종료되고 나서 다음의 상기 에칭 처리가 개시될 때까지의 사이에 행해지는, 기판 처리 방법.
  8. 처리조와,
    실리콘 산화물의 석출을 억제하는 석출 억제제를 인산 수용액에 첨가함으로써 인산 처리액을 조합하는 조합부와,
    상기 석출 억제제를 상기 처리조에 투입하는 투입부와,
    상기 조합부를 제어하여 상기 인산 처리액을 조합하는 공정과, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 가지는 기판을 상기 인산 처리액이 저류된 상기 처리조에 침지하여 상기 기판을 에칭 처리하는 공정과, 상기 인산 처리액에 의해 에칭 처리된 상기 기판의 매수가 제 1 임계치에 달한 경우, 또는, 상기 인산 처리액 중의 실리콘 농도가 제 2 임계치에 달한 경우에, 상기 투입부를 제어하여 상기 처리조 내의 상기 인산 처리액에 상기 석출 억제제를 추가 투입하여 상기 인산 처리액 중의 상기 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정을 실행하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 에칭 처리하는 공정은, 상기 석출 억제제의 농도를 상승시키는 공정을 행한 후, 상기 석출 억제제의 농도를 상승시킨 상기 인산 처리액이 저류된 상기 처리조에 새로운 기판을 침지하여 상기 새로운 기판을 에칭 처리하는, 기판 처리 장치.
KR1020220022302A 2021-03-02 2022-02-21 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 KR20220124091A (ko)

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