KR20240031104A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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타쿠미 혼다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

인산 수용액을 포함한 에칭액을 이용하여 기판을 에칭하는 기술에 있어서, 에칭액의 사용량을 삭감한다. 본 개시의 일태양에 따른 기판 처리 장치는, 기판 처리부와, 제어부를 구비한다. 기판 처리부는, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막이 표면에 형성되는 하나 또는 복수의 기판을, 인산 수용액 및 규산 화합물을 포함하는 처리액으로 에칭 처리한다. 제어부는, 각 부를 제어한다. 또한, 제어부는, 보정부를 가진다. 보정부는, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 에칭 선택비가 소여의 값으로 일정하게 되도록, 처리액의 인산 농도를 보정한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
개시의 실시 형태는, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
종래, 기판 처리 시스템에 있어서, 인산 수용액을 포함한 에칭액을 이용함으로써, 기판에 형성된 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막 중, 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭 처리하는 기술이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).
일본특허공보 제4966223호
본 개시는, 인산 수용액을 포함한 에칭액을 이용하여 기판을 에칭하는 기술에 있어서, 에칭액의 사용량을 삭감할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 기판 처리 장치는, 기판 처리부와, 제어부를 구비한다. 기판 처리부는, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막이 표면에 형성되는 하나 또는 복수의 기판을, 인산 수용액 및 규산 화합물을 포함하는 처리액으로 에칭 처리한다. 제어부는, 각 부를 제어한다. 또한, 상기 제어부는, 보정부를 가진다. 보정부는, 상기 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 에칭 선택비가 소여의 값으로 일정하게 되도록, 상기 처리액의 인산 농도를 보정한다.
본 개시에 따르면, 인산 수용액을 포함한 에칭액을 이용하여 기판을 에칭하는 기술에 있어서, 에칭액의 사용량을 삭감할 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 실시 형태에 따른 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 복수의 인산 농도에 있어서의 규산 농도와 실리콘 산화막의 에칭 레이트와의 관계의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 복수의 인산 농도에 있어서의 규산 농도의 상한값 및 하한값에 대하여 나타내는 모식도이다.
도 6은 복수의 인산 농도에 있어서의 규산 농도와 에칭 선택비와의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 7은 인산 농도와 실리콘 질화막의 에칭 레이트와의 관계의 일례를 나타내는 도이다.
도 8은 산출부에서 산출되는 에칭액의 농도 상관 곡선에 대하여 설명하기 위한 도이다.
도 9는 산출부에서 산출되는 규산 화합물의 농도 추이 직선 및 인산의 농도 추이 곡선의 일례에 대하여 나타내는 도이다.
도 10은 산출부에서 산출되는 규산 화합물의 농도 추이 직선 및 인산의 농도 추이 곡선의 다른 일례에 대하여 나타내는 도이다.
도 11은 실시 형태에 따른 에칭 처리에 있어서의 에칭액의 인산 농도 및 에칭 선택비의 시간 추이의 일례에 대하여 나타내는 도이다.
도 12는 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템이 실행하는 제어 처리의 순서의 일례를 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실과 상이한 경우가 있는 것에 유의할 필요가 있다. 또한, 도면의 상호 간에 있어서도, 서로의 치수의 관계 및 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 경우가 있다.
종래, 기판 처리 시스템에 있어서, 인산 수용액을 포함한 에칭액을 이용함으로써, 기판에 형성된 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막 중, 실리콘 질화막을 선택적으로 에칭 처리하는 기술이 알려져 있다. 이러한 종래 기술에서는, 예를 들면, 처리조에 저류되는 에칭액에 복수의 기판을 한꺼번에 침지함으로써, 이러한 복수의 기판을 일괄로 에칭 처리할 수 있다.
한편, 상기의 종래 기술에서는, 에칭액에 포함되는 규산 화합물의 농도(이하, '규산 농도'라고도 호칭함)를 일정하게 하기 위하여, 낮은 규산 농도의 에칭액을 처리조에 상시 공급할 필요가 있다. 이 때문에, 에칭 처리에 있어서 에칭액의 사용량이 증대된다고 하는 과제가 발생하고 있었다.
따라서, 상술한 문제점을 극복하여, 인산 수용액을 포함한 에칭액을 이용하여 기판을 에칭하는 기술에 있어서, 에칭액의 사용량을 삭감할 수 있는 기술의 실현이 기대되고 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, 제어 장치(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 풉(H)을 배치한다. 풉(H)은, 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 풉(H)의 반송을 행한다.
캐리어 배치대(24)에 배치된 풉(H)으로부터는, 처리되기 전의 복수의 웨이퍼(W)가 후술하는 기판 반송 기구(30)에 의해 로트 처리부(6)로 반출된다. 또한, 캐리어 배치대(24)에 배치된 풉(H)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, 하나 또는 복수의 풉(H)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 상태로 일정한 간격을 두고 배열된다.
기판 반송 기구(30)는, 캐리어 배치대(24)에 배치된 풉(H)과 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 또는 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 배치되어, 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(이하, '에칭액'이라고도 호칭함)이 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 에칭액(L)에 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 침지시키는 것에 의해 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 SC1(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 침지시키는 것에 의해 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 침지시키는 것에 의해 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.
제어 장치(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. 제어 장치(7)는, 스위치 또는 각종 센서 등으로부터의 신호에 기초하여, 기판 처리 시스템(1)의 각 부의 동작을 제어한다.
제어 장치(7)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 포트 등을 가지는 마이크로 컴퓨터 및 각종 회로를 포함한다. 제어 장치(7)는, 예를 들면, 기억부(8)(도 3 참조)에 기억된 프로그램을 읽어내 실행하는 것에 의해 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다. 이러한 제어 장치(7)의 상세에 대해서는 후술한다.
<에칭 처리 장치의 구성>
다음으로, 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 에칭액 공급부(100)와, DIW 공급부(105)와, 기판 처리부(110)를 구비한다. 에칭액 공급부(100)는, 에칭액(L)을 기판 처리부(110)에 공급한다. 에칭액(L)은, 처리액의 일례이다.
에칭액 공급부(100)는 에칭액 공급원(101)과, 에칭액 공급로(102)와, 유량 조정기(103)를 구비한다.
에칭액 공급원(101)은, 예를 들면 에칭액(L)을 저류하는 탱크이다. 실시 형태에 따른 에칭액(L)은, 인산(H3PO4) 수용액을 포함한다. 또한, 본 개시에서는, 인산 수용액을 단순히 '인산'이라고도 호칭한다. 또한, 실시 형태에 따른 에칭액(L)은, 규산 화합물(이하, 단순히 '규산'이라고도 호칭함)을 포함하고 있어도 된다.
실시 형태에 따른 에칭액(L)에 있어서, 규산 화합물은, 예를 들면 콜로이달 실리콘을 분산시킨 용액에 의해 첨가할 수 있다.
에칭액 공급로(102)는, 에칭액 공급원(101)과 처리조(61)의 외조(112)와의 사이를 접속하고, 에칭액 공급원(101)으로부터 외조(112)로 에칭액(L)을 공급한다.
유량 조정기(103)는, 에칭액 공급로(102)에 배치되어, 외조(112)로 공급되는 에칭액(L)의 유량을 조정한다. 유량 조정기(103)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다.
DIW 공급부(105)는, DIW(DeIonized Water : 탈이온수)를 기판 처리부(110)에 공급한다. 이에 의해, 처리조(61)에 저류되는 에칭액(L)의 인산 수용액의 농도(이하, '인산 농도'라고도 호칭함)를 조정할 수 있다.
DIW 공급부(105)는 DIW 공급원(106)과, DIW 공급로(107)와, 유량 조정기(108)를 구비한다.
DIW 공급원(106)은, 예를 들면 DIW를 저류하는 탱크이다. DIW 공급로(107)는, DIW 공급원(106)과 처리조(61)의 외조(112)와의 사이를 접속하고, DIW 공급원(106)으로부터 외조(112)로 DIW를 공급한다.
유량 조정기(108)는, DIW 공급로(107)에 배치되어, 외조(112)로 공급되는 DIW의 유량을 조정한다. 유량 조정기(108)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다.
기판 처리부(110)는, 에칭액 공급부(100)로부터 공급된 에칭액(L)에 웨이퍼(W)를 침지하여, 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, 에칭액 순환부(120)와, 가스 공급부(140)를 구비한다. 처리조(61)는 내조(111)와, 외조(112)를 가진다.
내조(111)는, 에칭액(L) 중에 웨이퍼(W)를 침지시키기 위한 수조이며, 침지용의 에칭액(L)을 수용한다. 내조(111)는, 상부에 개구부(111a)를 가지고, 에칭액(L)이 개구부(111a) 부근까지 저류된다.
내조(111)에서는, 기판 승강 기구(63)를 이용하여 복수의 웨이퍼(W)가 에칭액(L)에 침지되어, 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, 평면에서 봤을 때 내조(111)의 사방을 둘러싸도록 내조(111)의 외측에 배치되어, 내조(111)의 개구부(111a)로부터 유출되는 에칭액(L)을 받는다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 외조(112)의 액위는, 내조(111)의 액위보다 낮게 유지된다.
에칭액 순환부(120)는, 내조(111)와 외조(112)와의 사이에서 에칭액(L)을 순환시킨다. 에칭액 순환부(120)는 순환로(121)와, 펌프(122)와, 히터(123)와, 필터(124)와, 농도 센서(125)와, 복수(도면에서는 3 개)의 처리액 노즐(126)을 가진다.
순환로(121)는, 외조(112)와 내조(111)와의 사이를 접속한다. 순환로(121)의 일단은 외조(112)의 저부에 접속되고, 순환로(121)의 타단은 내조(111) 내에 위치하는 처리액 노즐(126)에 접속된다. 순환로(121)에는, 외조(112)측으로부터 차례로, 펌프(122)와, 히터(123)와, 필터(124)와, 농도 센서(125)가 위치한다.
펌프(122)는, 외조(112)로부터 순환로(121)를 거쳐 내조(111)로 보내지는 에칭액(L)의 순환류를 형성한다. 또한, 에칭액(L)은, 내조(111)의 개구부(111a)로부터 오버플로우함으로써, 다시 외조(112)로 유출된다. 이와 같이 하여, 기판 처리부(110) 내에 에칭액(L)의 순환류가 형성된다. 즉, 이 순환류는, 외조(112), 순환로(121) 및 내조(111)에 있어서 형성된다.
히터(123)는, 순환로(121)를 순환하는 에칭액(L)의 온도를 조정한다. 필터(124)는, 순환로(121)를 순환하는 에칭액(L)을 여과한다. 농도 센서(125)는, 순환로(121)를 순환하는 에칭액(L) 중의 인산 농도를 측정함으로써, 처리조(61)에 저류되는 에칭액(L)의 인산 농도를 측정한다. 농도 센서(125)로 생성된 신호는, 제어부(9)로 송신된다.
처리액 노즐(126)은, 순환로(121)를 순환하는 에칭액(L)을 내조(111)의 내부에서 상향으로 토출하여, 내조(111)의 내부에 상승류를 형성한다.
가스 공급부(140)는, 에칭액(L)이 저류되는 내조(111)의 저부 및 외조(112)의 저부에 각각 불활성 가스(예를 들면 질소 가스)를 공급한다. 이에 의해, 내조(111)의 저부 및 외조(112)의 저부에, 불활성 가스의 기포가 토출된다.
가스 공급부(140)는 가스 공급원(141)과, 가스 공급로(142)와, 유량 조정기(143)와, 복수의 가스 노즐(144)과, 가스 공급로(145)와, 유량 조정기(146)와, 복수의 가스 노즐(147)을 가진다.
가스 공급로(142)는, 가스 공급원(141)과 복수의 가스 노즐(144)과의 사이를 접속하여, 가스 공급원(141)으로부터 복수의 가스 노즐(144)로 불활성 가스를 공급한다.
유량 조정기(143)는, 가스 공급로(142)에 배치되어, 복수의 가스 노즐(144)로 공급되는 불활성 가스의 공급량을 조정한다. 유량 조정기(143)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다.
복수의 가스 노즐(144)은, 예를 들면, 내조(111) 내에 있어서의 웨이퍼(W) 및 처리액 노즐(126)의 하방에 있어서, 복수 열(도면에서는 6 열)로 배열되어 배치된다. 복수의 가스 노즐(144)은, 내조(111)에 저류되는 에칭액(L)에 불활성 가스의 기포를 상향으로 토출하여, 내조(111)의 내부에 상승류를 형성한다.
가스 공급로(145)는, 가스 공급원(141)과 복수의 가스 노즐(147)과의 사이를 접속하고, 가스 공급원(141)으로부터 복수의 가스 노즐(147)로 불활성 가스를 공급한다.
유량 조정기(146)는, 가스 공급로(145)에 배치되어, 복수의 가스 노즐(147)로 공급되는 불활성 가스의 공급량을 조정한다. 유량 조정기(146)는 개폐 밸브, 유량 제어 밸브 및 유량계 등을 가진다.
복수의 가스 노즐(147)은, 예를 들면, 외조(112)의 저부에 있어서, 평면에서 봤을 때 내조(111)의 네 변을 따라 복수 열(도면에서는 2 열)로 배열되어 배치된다. 복수의 가스 노즐(147)은, 예를 들면, 외조(112)에 저류되는 에칭액(L)에 불활성 가스의 기포를 상향으로 토출하여, 외조(112)의 내부에 상승류를 형성한다.
실시 형태에 따른 에칭 처리 장치(60)는, 복수의 가스 노즐(144)로부터 불활성 가스의 기포를 토출하는 것에 의해, 내조(111) 내에 나란히 위치하는 복수의 웨이퍼(W)의 사이의 간극에 빠른 흐름의 에칭액(L)을 공급할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 복수의 웨이퍼(W)를 효율적으로 또한 균등하게 에칭 처리할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 에칭 처리 장치(60)는, 복수의 가스 노즐(144)로부터 불활성 가스의 기포를 토출함으로써, 내조(111)에 저류되는 에칭액(L)의 증발을 촉진할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 에칭 처리 장치(60)는, 복수의 가스 노즐(147)로부터 불활성 가스의 기포를 토출함으로써, 외조(112)에 저류되는 에칭액(L)의 증발을 촉진할 수 있다.
<실시 형태>
다음으로, 실시 형태에 따른 에칭 처리의 상세에 대하여, 도 3 ~ 도 11을 참조하여 설명한다. 도 3은 실시 형태에 따른 제어 장치(7)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(7)는 기억부(8)와, 제어부(9)를 구비한다.
또한 제어 장치(7)는, 도 3에 나타내는 기능부 이외에도, 기지(旣知)의 컴퓨터가 가지는 각종 기능부, 예를 들면 각종 입력 디바이스 또는 음성 출력 디바이스 등의 기능부를 가지는 것으로 해도 상관없다.
기억부(8)는, 예를 들면 RAM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리 소자, 하드 디스크 또는 광 디스크 등의 기억 장치에 의해 실현된다. 기억부(8)는 에칭 정보 기억부(8a)를 가진다. 또한, 기억부(8)는, 제어부(9)에서의 처리에 이용하는 정보를 기억한다.
에칭 정보 기억부(8a)에는, 에칭액(L)의 인산 농도 및 규산 농도와, 이들 농도를 가지는 에칭액(L)에서의 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 에칭 레이트와의 관계를 나타내는 각종 데이터가 기억된다. 이 에칭 정보 기억부(8a)에 기억되는 데이터의 상세에 대하여, 도 4 ~ 도 7을 참조하여 설명한다.
도 4는 복수의 인산 농도에 있어서의 규산 농도와 실리콘 산화막의 에칭 레이트와의 관계의 일례를 나타내는 도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 모든 인산 농도에 있어서, 에칭액(L)의 규산 농도가 낮을수록, 실리콘 산화막의 에칭 레이트가 높다.
즉, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 모든 인산 농도에 있어서, 에칭액(L)의 규산 농도가 높아짐에 따라 실리콘 산화막의 에칭 레이트가 서서히 저하되고, 어느 임계치를 초과하면 에칭 레이트가 음의 값이 된다.
이와 같이, 실리콘 산화막의 에칭 레이트가 음의 값이 된다고 하는 것은, 에칭 처리에 있어서 웨이퍼(W)의 실리콘 산화막이 에칭되지 않고, 반대로 실리콘 산화막이 퇴적되는 것을 나타내고 있다.
또한, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 에칭액(L)의 인산 농도가 높아짐에 따라, 규산 농도의 상승에 대하여 에칭 레이트가 저하되는 비율이 서서히 완만해지고, 또한 에칭 레이트가 음의 값이 되는 규산 농도의 임계치가 서서히 상승한다.
그리고, 도 4에 나타낸 측정 결과에 기초하여, 제어부(9)(도 3 참조)는, 도 5에 나타내는 것과 같은 데이터를 산출할 수 있다. 도 5는 복수의 인산 농도에 있어서의 규산 농도의 상한값 및 하한값에 대하여 나타내는 모식도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 에칭액(L) 중의 각각의 인산 농도에 있어서, 규산 농도의 상한값 및 하한값이 존재한다. 규산 농도의 하한값은, 예를 들면, 도 4에 나타낸 결과에 있어서, 실리콘 산화막의 에칭 레이트가 소여의 양의 값인 경우에 대응한다.
실리콘 산화막의 에칭 레이트가 소여의 양의 값을 초과하는 경우, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 에칭 선택비가 원하는 비율(예를 들면, 1000 : 1 또는 2000 : 1 등)을 유지할 수 없게 되기 때문에, 원하는 에칭 처리가 곤란해진다.
이 때문에, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 각각의 인산 농도에 있어서, 규산 농도의 하한값이 설정된다.
또한, 규산 농도의 상한값은, 예를 들면, 도 4에 나타낸 결과에 있어서, 실리콘 산화막의 에칭 레이트가 제로보다 작은 경우에 대응한다. 실리콘 산화막의 에칭 레이트가 음의 값인 경우, 에칭 처리 시에 웨이퍼(W)에 실리콘 산화막이 퇴적되기 때문에, 원하는 에칭 처리가 곤란해진다.
이 때문에, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 각각의 인산 농도에 있어서, 규산 농도의 상한값이 설정된다.
그리고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 에칭액(L)의 인산 농도가 높아짐에 따라, 규산 농도의 하한값과 상한값과의 사이의 마진(이하, '리그로스 마진'이라고도 호칭함)이 서서히 확대된다.
이는, 실시 형태에 따른 에칭 처리에 있어서, 에칭액(L)의 인산 농도가 높아짐에 따라, 규산 농도의 허용 범위가 서서히 확대되는 것을 나타내고 있다.
도 6은 복수의 인산 농도에 있어서의 규산 농도와 에칭 선택비와의 관계를 나타내는 모식도이다. 또한, 이후의 도면 등에 있어서, '에칭 선택비의 값'이란, 실리콘 산화막의 에칭 레이트를 1로 한 경우의 실리콘 질화막의 에칭 레이트의 값이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 모든 인산 농도에 있어서, 에칭액(L)의 규산 농도가 상승함에 따라, 에칭 선택비도 서서히 상승한다.
또한, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 에칭액(L)의 인산 농도가 높아짐에 따라, 규산 농도의 상승에 대하여 에칭 레이트의 상승하는 비율이 서서히 완만해진다.
이에 의해, 도 6에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 원하는 에칭 선택비의 값(A)(예를 들면, 1000 또는 2000 등)이 얻어지는 규산 농도의 값이, 에칭액(L)의 인산 농도가 높아짐에 따라, 서서히 상승한다.
도 7은 인산 농도와 실리콘 질화막의 에칭 레이트와의 관계의 일례를 나타내는 도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 에칭액(L)의 인산 농도가 상승함에 따라, 실리콘 질화막의 에칭 레이트가 서서히 감소한다.
이는, 실시 형태에 따른 에칭 처리에 있어서, 에칭액(L)의 인산 농도가 높아짐에 따라, 원하는 에칭 처리를 완료시키기 까지의 처리 시간이 길어지는 것을 나타내고 있다.
도 4 ~ 도 7까지 나타낸 데이터는, 예를 들면, 복수의 인산 농도 및 복수의 규산 농도를 각각 가지는 복수 종류의 에칭액(L)에 있어서, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 에칭 레이트를 각각 측정함으로써, 취득할 수 있다. 그리고, 취득된 각종 데이터는, 기억부(8)의 에칭 정보 기억부(8a)에 미리 기억된다.
도 3의 설명으로 돌아온다. 제어부(9)는, 예를 들면 CPU, MPU(Micro Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit) 등에 의해, 기억부(8)에 기억되어 있는 프로그램이 RAM을 작업 영역으로서 실행되는 것에 의해 실현된다.
또한, 제어부(9)는, 예를 들면, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 집적 회로에 의해 실현되도록 해도 된다.
제어부(9)는 취득부(9a)와, 산출부(9b)와, 판정부(9c)와, 보정부(9d)와, 설정부(9e)를 가지고, 이하에 설명하는 제어 처리의 기능 및 작용을 실현 또는 실행한다. 또한, 제어부(9)의 내부 구성은, 도 3에 나타낸 구성에 한정되지 않으며, 후술하는 제어 처리를 행하는 구성이면 다른 구성이어도 된다.
취득부(9a)는, 에칭 처리를 행할 예정인 복수의 웨이퍼(W)에 있어서의 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 형성 상태를 취득한다. 취득부(9a)는, 예를 들면, 풉(H)(도 1 참조)의 로트 ID에 기초하여, 다음으로 에칭 처리를 행할 예정인 복수의 웨이퍼(W)에 있어서의 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 형성 상태를 취득한다.
이 풉(H)의 로트 ID는, 예를 들면, 기억부(8) 또는 외부의 기억 장치(도시하지 않음) 등에 미리 기억되어 있다.
예를 들면, 취득부(9a)는, 복수의 웨이퍼(W)에 있어서의 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 형성 상태로서, 복수의 웨이퍼(W)에 형성된 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 막 두께 및 적층수 등을 취득한다. 또한, 취득부(9a)는, 예를 들면, 풉(H)의 로트 ID에 기초하여, 다음으로 에칭 처리를 행할 예정인 웨이퍼(W)의 매수를 취득한다.
산출부(9b)는, 각종 산출 처리를 행한다. 이러한 산출 처리의 상세에 대하여, 도 8 ~ 도 10을 참조하여 설명한다. 도 8은 산출부(9b)에서 산출되는 에칭액(L)의 농도 상관 곡선(L1)에 대하여 설명하기 위한 도이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 이러한 농도 상관 곡선(L1)은, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 에칭 선택비가 원하는 값(A)(도 6 참조)인 경우의, 규산 농도와 인산 농도와의 상관 관계에 대하여 나타내는 곡선이다.
산출부(9b)는, 먼저, 에칭 정보 기억부(8a)에 기억되어 있는 도 6에 나타낸 것과 같은 데이터에 기초하여, 원하는 에칭 선택비의 값(A)인 경우의, 에칭액(L)의 인산 농도의 값 및 규산 농도의 값을 취득한다.
그리고, 산출부(9b)는, 취득된 인산 농도의 값 및 규산 농도의 값을, 도 8에 나타내는 바와 같이, XY 평면 상에 플롯한다(여기서는, 점(P1) ~ 점(P4)). 마지막으로, 산출부(9b)는, XY 평면 상에 플롯된 복수의 점(예를 들면, 점(P1) ~ 점(P4))을 통과하는 근사 곡선을, 농도 상관 곡선(L1)으로서 산출한다.
이에 의해, 에칭 선택비가 원하는 값(A)인 경우의, 에칭액(L)에 있어서의 규산 농도와 인산 농도와의 상관 관계를 명확하게 할 수 있다.
또한, 산출부(9b)는, 취득부(9a)가 취득한 복수의 웨이퍼(W)에 있어서의 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 형성 상태에 기초하여, 이러한 복수의 웨이퍼(W)의 에칭 처리에 있어서의 규산 농도의 시간 추이를 산출한다.
도 9는 산출부(9b)에서 산출되는 규산 화합물의 농도 추이 직선(L2) 및 인산의 농도 추이 곡선(L3)의 일례에 대하여 나타내는 도이다. 또한, 도 9의 예는, 1 개의 풉(H)(도 1 참조)에 수용되는 웨이퍼(W)의 매수가 비교적 적은 경우, 또는 웨이퍼(W)에 형성되는 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 적층수가 비교적 적은 경우에 대하여 나타내고 있다.
이러한 경우, 복수의 웨이퍼(W) 전체로부터 단위 시간당 용출되는 실리콘 산화막의 양이 비교적 적기 때문에, 도 9의 (a)에 나타내는 규산 화합물의 농도 추이 직선(L2)과 같이, 에칭 처리 중인 에칭액(L)에 있어서의 규산 농도의 상승률은 비교적 완만하다.
그리고, 산출부(9b)는, 상기와 같이 산출된 농도 상관 곡선(L1)(도 8 참조)과, 규산 화합물의 농도 추이 직선(L2)에 기초하여, 복수의 웨이퍼(W)의 에칭 처리에 있어서의 인산 농도의 시간 추이를 산출한다.
구체적으로, 산출부(9b)는, 규산 화합물의 농도 추이 직선(L2)의 데이터를 이용하여, 농도 상관 곡선(L1)의 규산 농도를 시간으로 변환함으로써, 인산 농도의 시간 추이를 산출한다. 이에 의해, 도 9의 (b)에 나타내는 것과 같은 인산의 농도 추이 곡선(L3)이 산출된다.
도 10은 산출부(9b)로 산출되는 규산 화합물의 농도 추이 직선(L2) 및 인산의 농도 추이 곡선(L3)의 다른 일례에 대하여 나타내는 도이다. 또한, 도 10의 예는, 1 개의 풉(H)(도 1 참조)에 수용되는 웨이퍼(W)의 매수가 많은 경우, 또는 웨이퍼(W)에 형성되는 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 적층수가 많은 경우에 대하여 나타내고 있다.
이러한 경우, 복수의 웨이퍼(W) 전체로부터 단위 시간당 용출되는 실리콘 산화막의 양이 많아지기 때문에, 도 9의 (a)에 나타내는 규산 화합물의 농도 추이 직선(L2)과 같이, 에칭 처리 중의 에칭액(L)에 있어서의 규산 농도의 상승률은 커진다.
그리고, 산출부(9b)는, 상기와 같이 산출된 농도 상관 곡선(L1)(도 8 참조)과, 규산 화합물의 농도 추이 직선(L2)에 기초하여, 복수의 웨이퍼(W)의 에칭 처리에 있어서의 인산 농도의 시간 추이를 산출한다. 이에 의해, 도 10의 (b)에 나타내는 것과 같은 인산의 농도 추이 곡선(L3)이 산출된다.
상술한 바와 같이 산출된 인산의 농도 추이 곡선(L3)은, 에칭 처리를 행할 예정인 복수의 웨이퍼(W)를, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 원하는 에칭 선택비의 값(A)(도 6 참조)으로 계속적으로 에칭 처리할 수 있는 인산의 농도 추이를 나타내고 있다.
도 3의 설명으로 돌아온다. 판정부(9c)는, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 에칭 선택비가 소여의 값(A)(도 6 참조)으로 일정하게 되는 에칭 처리가 가능한지 여부를 판정한다. 구체적으로, 판정부(9c)는, 상술한 바와 같이 산출된 인산의 농도 추이 곡선(L3)(도 9 참조)으로 나타나는 인산 농도의 상승이, 처리조(61)에서 실시 가능한지 여부를 판정한다.
예를 들면, 가스 공급부(140)를 동작시킴으로써 처리조(61)에 저류되는 에칭액(L)의 증발을 촉진하여, 인산의 농도 추이 곡선(L3)으로 나타나는 인산 농도의 상승이 처리조(61)에서 실시 가능한 경우, 판정부(9c)는, 이 인산 농도의 상승이 가능하다고 판정한다.
한편, 가스 공급부(140)를 동작시킴으로써 처리조(61)에 저류되는 에칭액(L)의 증발을 촉진해도, 인산의 농도 추이 곡선(L3)으로 나타나는 인산 농도의 상승이 처리조(61)에서 실시할 수 없는 경우, 판정부(9c)는, 이 인산 농도의 상승은 불가능하다고 판정한다.
보정부(9d)는, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 에칭 선택비가 소여의 값(A)으로 일정하게 되도록, 에칭액(L)의 인산 농도를 보정한다.
예를 들면, 보정부(9d)는, 인산의 농도 추이 곡선(L3)으로 나타나는 인산 농도의 상승이 처리조(61)에서 실시 가능하다고 판정된 경우에, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 인산의 농도 추이 곡선(L3)을 따라 에칭액(L)의 인산 농도를 보정한다.
이에 의해, 복수의 웨이퍼(W)의 에칭 처리에 있어서, 에칭액(L)의 규산 농도가 서서히 상승하는 경우라도, 에칭액(L)의 신액을 보충하지 않고 안정적인 에칭 선택비로 에칭 처리를 실시할 수 있다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 인산을 포함한 에칭액(L)을 이용하여 웨이퍼(W)를 에칭하는 기술에 있어서, 에칭액(L)의 사용량을 삭감할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 보정부(9d)가, 인산의 농도 추이 곡선(L3)에 기초하여 복수의 웨이퍼(W)의 에칭 처리를 행할 시에, 농도 센서(125)(도 2 참조)의 측정 결과에 기초하여 에칭액(L)의 인산 농도를 보정하면 된다.
이에 의해, 에칭 처리를 행할 시에 인산의 농도 추이 곡선(L3)을 정밀도 좋게 트레이스할 수 있기 때문에, 복수의 웨이퍼(W)의 에칭 처리를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
또한, 1 회의 에칭 처리에 있어서의 개시부터 완료까지의 에칭 시간은, 예를 들면, 에칭 처리를 개시할 시의 에칭액(L)의 인산 농도와, 도 7에 나타낸 실리콘 질화막의 에칭 레이트에 기초하여 결정된다.
도 11은 실시 형태에 따른 에칭 처리에 있어서의 에칭액(L)의 인산 농도 및 에칭 선택비의 시간 추이의 일례에 대하여 나타내는 도이다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 처리조(61)에 있어서 에칭액(L)의 액 교환이 행해져, 에칭액(L)의 인산 농도가 정해진 초기 농도(Ca)(예를 들면, 85 wt% ~ 90 wt% 정도)로 설정된다. 또한 이 때, 에칭액(L)의 온도는, 예를 들면 150℃ ~ 170℃로 설정된다.
그리고, 보정부(9d)(도 3 참조)는, 신액으로의 교환 후 1 번째의 복수의 웨이퍼(W)(도 1 참조)의 에칭 처리(X1)를, 이러한 1 번째의 복수의 웨이퍼(W)의 성막 상태와, 인산의 초기 농도(Ca)에 기초하여 산출된 인산의 농도 추이 곡선(L3)에 기초하여 행한다.
다음으로, 보정부(9d)는, 2 번째의 복수의 웨이퍼(W)의 에칭 처리(X2)를, 이러한 2 번째의 복수의 웨이퍼(W)의 성막 상태와, 1 번째의 에칭 처리(X1)가 종료되었을 시의 인산 농도(Ca1)에 기초하여 산출된 인산의 농도 추이 곡선(L3)에 기초하여 행한다.
다음으로, 보정부(9d)는, 3 번째의 복수의 웨이퍼(W)의 에칭 처리(X3)를, 이러한 3 번째의 복수의 웨이퍼(W)의 성막 상태와, 2 번째의 에칭 처리(X2)가 종료되었을 시의 인산 농도(Ca2)에 기초하여 산출된 인산의 농도 추이 곡선(L3)에 기초하여 행한다.
이와 같이, 실시 형태에서는, 동일한 에칭액(L)을 이용하여, 복수의 웨이퍼(W)의 배치 처리를 반복하여 행할 수 있다.
그리고, 보정부(9d)는, n 번째의 복수의 웨이퍼(W)의 에칭 처리(Xn)를, 이러한 n 번째의 복수의 웨이퍼(W)의 성막 상태와, n-1 번째의 에칭 처리(Xn-1)가 종료되었을 시의 인산 농도에 기초하여 산출된 인산의 농도 추이 곡선(L3)에 기초하여 행한다.
그리고, 실시 형태에서는, n 번째의 에칭 처리(Xn)의 종료 시에, 처리조(61)의 에칭액(L)의 인산 농도가 상한의 농도(Cb)(예를 들면, 98 wt% 정도)에 달한 경우, 처리조(61)에 있어서 에칭액(L)의 액 교환이 행해진다.
또한 실시 형태에 따른 에칭 처리에서는, 모든 에칭 처리(X1 ~ Xn)가 인산의 농도 추이 곡선(L3)에 기초하여 행해지기 때문에, 도 11에 나타내는 바와 같이, 모든 에칭 처리(X1 ~ Xn)에 있어서, 에칭 선택비가 원하는 값(A)으로 일정하게 된다.
이와 같이, 실시 형태에서는, 복수 회의 에칭 처리(X1 ~ Xn)에 있어서, 에칭액(L)의 규산 농도가 서서히 상승하는 경우라도, 에칭액(L)의 신액을 보충하지 않고 안정적인 에칭 선택비로 에칭 처리를 실시할 수 있다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 인산을 포함한 에칭액(L)을 이용하여 웨이퍼(W)를 에칭하는 기술에 있어서, 에칭액(L)의 사용량을 삭감할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 보정부(9d)가, 도 11에 나타내는 바와 같이 동일한 에칭액(L)을 계속하여 사용하는 경우에, 에칭 선택비가 일정하게 되도록, 에칭액(L)의 인산 농도를 서서히 상승시키면 된다.
이에 의해, 에칭액(L)의 신액을 보충하지 않고 안정적인 에칭 선택비로 에칭 처리를 실시할 수 있기 때문에, 에칭액(L)의 사용량을 삭감할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 에칭액(L)의 인산 농도를 서서히 상승시키는 수단으로서, 가스 공급부(140)를 동작시켜 에칭액(L)의 증발을 촉진시키면 된다. 이에 의해, 간편한 수단으로 에칭액(L)의 인산 농도를 서서히 상승시킬 수 있다.
또한 실시 형태에 있어서, 인산의 농도 추이 곡선(L3)에 기초하여 인산 농도의 보정 처리를 행할 시에, 에칭액(L)의 인산 농도의 상승을 억제시키고자 하는 경우에는, 보정부(9d)는, DIW 공급부(105)로부터 DIW를 처리조(61)로 공급해도 된다. 이에 의해, 간편한 수단으로 에칭액(L)의 인산 농도의 상승을 억제할 수 있다.
도 3의 설명으로 돌아온다. 설정부(9e)는, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 에칭 선택비가 소여의 값(A)으로 일정하게 되는 에칭 처리가 가능하지 않다고 판정부(9c)가 판정한 경우에, 에칭액(L)의 새로운 인산 농도를 설정한다.
이러한 새로운 인산 농도는, 그 시점에서의 인산 농도보다 고농도이며, 또한, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 에칭 선택비가 소여의 값(A)으로 일정하게 되는 에칭 처리를 가능하게 하는 인산 농도이다. 또한, 설정부(9e)는, 처리조(61)에 저류되는 에칭액(L)의 인산 농도를, 새롭게 설정된 인산 농도의 값으로 조정한다.
이와 같이, 실시 형태에서는, 처리조(61)의 증발 촉진 능력이 충분하지 않아, 그 상태로는 다음의 에칭 처리가 원하는 에칭 선택비로 실시할 수 없는 경우라도, 설정부(9e)에서 새로운 인산 농도를 설정함으로써, 다음의 에칭 처리가 문제없이 실시 가능하게 된다.
즉, 실시 형태에서는, 처리조(61)의 증발 촉진 능력이 충분하지 않아, 그 상태로는 다음의 에칭 처리가 원하는 에칭 선택비로 실시할 수 없는 경우라도, 처리조(61)의 에칭액(L)을 교환할 필요가 없어지기 때문에, 에칭액(L)의 사용량을 삭감할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 내조(111)뿐 아니라, 외조(112)에도 가스 노즐(147)을 배치하면 된다. 이에 의해, 처리조(61)에 저류되는 에칭액(L)의 증발을 더 촉진할 수가 있기 때문에, 인산의 농도 추이 곡선(L3)으로 나타나는 인산 농도의 상승이, 폭넓은 범위에서 실시 가능하게 된다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 인산 농도가 재설정되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 에칭액(L)의 교환 전에 보다 많은 웨이퍼(W)를 처리할 수 있는 점에서, 에칭액(L)의 사용량을 더 삭감할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 에칭 선택비의 값(A)이 임의의 값이면 된다. 이에 의해, 유저의 희망에 맞추어 다양한 에칭 선택비로 실시 형태의 에칭 처리를 실시할 수 있다.
또한, 여기까지 설명한 실시 형태에서는, 복수의 웨이퍼(W)를 일괄로 처리하는 배치 처리에 대하여 본 개시의 기술을 적용한 예에 대하여 나타냈지만, 본 개시는 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 웨이퍼(W)를 1 매씩 에칭 처리하는 매엽 처리에 있어서 본 개시의 기술이 적용되어도 된다.
이 경우, 예를 들면, 에칭 처리에 이용한 에칭액(L)을 재이용하는 재이용 기구가 매엽 처리의 기판 처리부에 마련되고, 이러한 재이용 기구에 있어서 상기의 기술이 적용되면 된다.
또한, 본 개시의 기술에서는, 처리조(61)에 저류되는 에칭액(L)의 규산 농도를 측정하는 규산 농도 센서가 별도 마련되고, 이러한 규산 농도 센서의 측정값과, 도 8에 나타낸 농도 상관 곡선(L1)에 기초하여, 에칭액(L)의 인산 농도를 제어해도 된다.
이에 의해서도, 에칭액(L)의 신액을 보충하지 않고 안정적인 에칭 선택비로 에칭 처리를 실시할 수 있기 때문에, 에칭액(L)의 사용량을 삭감할 수 있다.
실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))는, 기판 처리부(110)와, 제어부(9)를 구비한다. 기판 처리부(110)는, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막이 표면에 형성되는 하나 또는 복수의 기판(웨이퍼(W))을, 인산 수용액 및 규산 화합물을 포함하는 처리액(에칭액(L))으로 에칭 처리한다. 제어부(9)는, 각 부를 제어한다. 또한, 제어부(9)는, 보정부(9d)를 가진다. 보정부(9d)는, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 에칭 선택비가 소여의 값(A)으로 일정하게 되도록, 처리액(에칭액(L))의 인산 농도를 보정한다. 이에 의해, 인산 수용액을 포함한 에칭액(L)을 이용하여 웨이퍼(W)를 에칭하는 기술에 있어서, 에칭액(L)의 사용량을 삭감할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))는, 처리액(에칭액(L))의 인산 농도를 측정하는 농도 센서(125)를 더 구비한다. 그리고, 보정부(9d)는, 농도 센서(125)의 측정 결과에 기초하여, 처리액(에칭액(L))의 인산 농도를 보정한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 에칭 처리를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))에 있어서, 보정부(9d)는, 에칭 선택비가 소여의 값(A)인 경우의 처리액 중의 인산 농도와 규산 농도와의 관계를 나타내는 데이터(농도 상관 곡선(L1))에 기초하여, 처리액의 인산 농도를 보정한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 에칭 처리를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))에 있어서, 소여의 값(A)은, 임의의 값이다. 이에 의해, 유저의 희망에 맞추어 다양한 에칭 선택비로 실시 형태의 에칭 처리를 실시할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))에 있어서, 동일한 처리액(에칭액(L))을 계속하여 사용하는 경우에, 보정부(9d)는, 에칭 선택비가 일정하게 되도록, 처리액(에칭액(L))의 인산 농도를 서서히 상승시킨다. 이에 의해, 에칭액(L)의 사용량을 삭감할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))에 있어서, 기판 처리부(110)는 내조(111)와, 외조(112)와, 가스 공급부(140)를 가진다. 내조(111)는, 상부에 개구부(111a)를 가지고, 처리액(에칭액(L))을 저류하고, 복수의 기판(웨이퍼(W))을 침지 처리한다. 외조(112)는, 내조(111)의 외측에 배치되어, 개구부(111a)로부터 유출되는 처리액(에칭액(L))을 받는다. 가스 공급부(140)는, 내조(111) 및 외조(112)의 저부에 불활성 가스를 공급한다. 또한, 보정부(9d)는, 내조(111) 및 외조(112) 중 적어도 일방에 공급되는 불활성 가스의 양을 제어함으로써, 처리액(에칭액(L))의 인산 농도를 서서히 상승시킨다. 이에 의해, 간편한 수단으로 에칭액(L)의 인산 농도를 서서히 상승시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))에 있어서, 제어부(9)는 판정부(9c)를 가진다. 판정부(9c)는, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 에칭 선택비가 소여의 값(A)으로 일정하게 되는 에칭 처리가 가능한지 여부를 판정한다. 또한, 판정부(9c)는, 에칭 처리가 개시될 시의 내조(111) 내의 처리액의 인산 농도 및 규산 농도와, 복수의 기판에 있어서의 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 형성 상태와, 가스 공급부(140)로부터 공급 가능한 불활성 가스의 공급량에 기초하여 판정한다. 이에 의해, 처리조(61)의 증발 촉진 능력이 충분하지 않아, 그 상태로는 다음의 에칭 처리가 원하는 에칭 선택비로 실시할 수 없는 경우라도, 설정부(9e)에 의한 인산 농도의 재설정 처리를 실시함으로써, 다음의 에칭 처리가 문제없이 실시 가능하게 된다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))에 있어서, 제어부(9)는 설정부(9e)를 가진다. 설정부(9e)는, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 에칭 선택비가 소여의 값(A)으로 일정하게 되는 에칭 처리를 가능하게 하는 새로운 인산 농도를 설정한다. 또한, 설정부(9e)는, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 에칭 선택비가 소여의 값으로 일정하게 되는 에칭 처리가 가능하지 않다고 판정부(9c)가 판정한 경우에, 새로운 인산 농도를 설정한다. 이에 의해, 처리조(61)의 증발 촉진 능력이 충분하지 않아, 그 상태로는 다음의 에칭 처리가 원하는 에칭 선택비로 실시할 수 없는 경우라도, 다음의 에칭 처리가 문제없이 실시 가능하게 된다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))에 있어서, 제어부(9)는 취득부(9a)를 가진다. 취득부(9a)는, 기판(웨이퍼(W))의 매수와, 기판(웨이퍼(W))의 처리 레시피를 가지는 풉(H)의 로트 ID에 기초하여, 복수의 기판(웨이퍼(W))에 있어서의 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 형성 상태를 취득한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 에칭 처리를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
<제어 처리의 순서>
이어서, 실시 형태에 따른 제어 처리의 순서에 대하여, 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12는 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)이 실행하는 제어 처리의 순서의 일례를 나타내는 순서도이다.
실시 형태에 따른 제어 처리에서는, 먼저, 제어부(9)가, 교환된 처리조(61) 내의 에칭액(L)의 인산 농도를 초기값(초기 농도(Ca))(도 11 참조)으로 조정한다(단계(S101)).
다음으로, 제어부(9)는, 풉(H)의 로트 ID에 기초하여, 풉(H)에 수용되고, 다음으로 에칭 처리를 행할 예정인 복수의 웨이퍼(W)의 웨이퍼 정보를 취득한다(단계(S102)). 이러한 단계(S102)의 처리에서는, 다음으로 에칭 처리를 행할 예정인 웨이퍼(W)의 매수, 및 복수의 웨이퍼(W)에 있어서의 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 형성 상태 등이 취득된다.
다음으로, 제어부(9)는, 취득된 웨이퍼(W)의 웨이퍼 정보에 기초하여, 다음의 에칭 처리에 있어서의 규산 화합물의 농도 추이 직선(L2)을 산출한다(단계(S103)). 그리고, 제어부(9)는, 산출된 규산 화합물의 농도 추이 직선(L2)에 기초하여, 다음의 에칭 처리에 있어서의 인산의 농도 추이 곡선(L3)을 산출한다(단계(S104)).
다음으로, 제어부(9)는, 산출된 인산의 농도 추이 곡선(L3)에 있어서, 인산 농도가 소여의 상한값에 달하는지 여부를 판정한다(단계(S105)). 그리고, 인산 농도가 소여의 상한값에 달하지 않는다고 판정된 경우(단계(S105), No), 제어부(9)는, 산출된 인산의 농도 추이 곡선(L3)으로 나타나는 인산의 농도 추이가 처리조(61)에서 가능한지 여부를 판정한다(단계(S106)).
그리고, 인산의 농도 추이 곡선(L3)으로 나타나는 인산의 농도 추이가 처리조(61)에서 가능하다고 판정된 경우(단계(S106), Yes), 제어부(9)는, 복수의 웨이퍼(W)를 일괄로 처리조(61)의 내조(111)로 반입한다(단계(S107)). 그리고, 제어부(9)는, 처리조(61)에 있어서, 복수의 웨이퍼(W)를 일괄로 에칭 처리한다(단계(S108)).
다음으로, 제어부(9)는, 단계(S104)의 처리에서 산출된 인산의 농도 추이 곡선(L3)에 기초하여, 에칭 처리 중의 에칭액(L)의 인산 농도를 보정한다(단계(S109)). 그리고, 제어부(9)는, 에칭 처리가 종료된 복수의 웨이퍼(W)를 처리조(61)로부터 반출하고(단계(S110)), 단계(S102)의 처리로 되돌아온다.
한편, 인산의 농도 추이 곡선(L3)으로 나타나는 인산의 농도 추이가 처리조(61)에서 가능하지 않다고 판정된 경우(단계(S106), No), 제어부(9)는, 처리조(61)의 에칭액(L)의 새로운 인산 농도를 설정한다(단계(S111)). 그리고, 단계(S103)의 처리로 되돌아온다.
또한, 상술한 단계(S105)의 처리에 있어서, 인산 농도가 소여의 상한값에 달한다고 판정된 경우(단계(S105), Yes), 처리조(61)의 에칭액(L)을 새로운 액으로 교환하고(단계(S112)), 일련의 기판 처리를 종료한다.
실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 에칭 공정(단계(S108))과, 보정 공정(단계(S109))을 포함한다. 에칭 공정(단계(S108))은, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막이 표면에 형성되는 하나 또는 복수의 기판(웨이퍼(W))을, 인산 및 규산 화합물을 포함하는 처리액(에칭액(L))으로 에칭 처리한다. 보정 공정(단계(S109))은, 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 에칭 선택비가 소여의 값(A)으로 일정하게 되도록, 처리액(에칭액(L))의 인산 농도를 보정한다. 이에 의해, 인산 수용액을 포함한 에칭액(L)을 이용하여 웨이퍼(W)를 에칭하는 기술에 있어서, 에칭액(L)의 사용량을 삭감할 수 있다.
이상, 본 개시의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 각종 변경이 가능하다.
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 (10)

  1. 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막이 표면에 형성되는 하나 또는 복수의 기판을, 인산 및 규산 화합물을 포함하는 처리액으로 에칭 처리하는 기판 처리부와,
    각 부를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 에칭 선택비가 소여의 값으로 일정하게 되도록, 상기 처리액의 인산 농도를 보정하는 보정부를 가지는
    기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리액의 인산 농도를 측정하는 농도 센서를 더 구비하고,
    상기 보정부는, 상기 농도 센서의 측정 결과에 기초하여, 상기 처리액의 인산 농도를 보정하는
    기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보정부는, 상기 에칭 선택비가 상기 소여의 값인 경우의 상기 처리액 중의 인산 농도와 규산 농도와의 관계를 나타내는 데이터에 기초하여, 상기 처리액의 인산 농도를 보정하는
    기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 소여의 값은, 임의의 값인
    기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    동일한 상기 처리액을 계속하여 사용하는 경우에, 상기 보정부는, 상기 에칭 선택비가 일정하게 되도록, 상기 처리액의 인산 농도를 서서히 상승시키는
    기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판 처리부는,
    상부에 개구부를 가지고, 상기 처리액을 저류하고, 복수의 상기 기판을 침지 처리하는 내조와,
    상기 내조의 외측에 배치되어, 상기 개구부로부터 유출되는 상기 처리액을 받는 외조와,
    상기 내조 및 상기 외조의 저부에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부
    를 가지고,
    상기 보정부는, 상기 내조 및 상기 외조 중 적어도 일방에 공급되는 불활성 가스의 양을 제어함으로써, 상기 처리액의 인산 농도를 서서히 상승시키는
    기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 에칭 처리가 개시될 시의 상기 내조 내의 상기 처리액의 인산 농도 및 규산 농도와, 복수의 상기 기판에 있어서의 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 형성 상태와, 상기 가스 공급부로부터 공급 가능한 불활성 가스의 공급량에 기초하여, 상기 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 상기 에칭 선택비가 상기 소여의 값으로 일정하게 되는 에칭 처리가 가능한지 여부를 판정하는 판정부를 가지는
    기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 상기 에칭 선택비가 상기 소여의 값으로 일정하게 되는 에칭 처리가 가능하지 않다고 상기 판정부가 판정한 경우에, 상기 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 상기 에칭 선택비가 상기 소여의 값으로 일정하게 되는 에칭 처리를 가능하게 하는 새로운 인산 농도를 설정하는 설정부를 가지는
    기판 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기판의 매수와, 상기 기판의 처리 레시피를 가지는 풉의 로트 ID에 기초하여, 복수의 상기 기판에 있어서의 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 형성 상태를 취득하는 취득부를 가지는
    기판 처리 장치.
  10. 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막이 표면에 형성되는 하나 또는 복수의 기판을, 인산 및 규산 화합물을 포함하는 처리액으로 에칭 처리하는 에칭 공정과,
    상기 에칭 처리의 개시부터 완료까지의 사이, 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 에칭 선택비가 소여의 값으로 일정하게 되도록, 상기 처리액의 인산 농도를 보정하는 보정 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
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