特許 6976166 基板処理方法および基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6976166

(24)【登録日】2021年11月11日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】基板処理方法および基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20211125BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20211125BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/306 J

   H01L21/306 E

   H01L21/304 642A

   H01L21/304 642F

   H01L21/304 642Z

   H01L21/304 648G

【請求項の数】10

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-254141(P2017-254141)

(22)【出願日】2017年12月28日

(65)【公開番号】特開2019-121647(P2019-121647A)

(43)【公開日】2019年7月22日

【審査請求日】2020年10月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼山 和也

【審査官】 田中 崇大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０７００８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１４３６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０３６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６５２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１４４７５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１３５９４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

薬液とシリコンとを含む処理液に基板を浸漬させてエッチング処理を行う基板処理方法であって、
前記薬液の補充量と前記シリコンの補充量とに基づいて前記薬液の供給速度を設定する準備工程と、
設定された前記供給速度で前記薬液を供給するとともに、設定された補充量の前記シリコンを前記処理液に溶解させる補充工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。

【請求項2】

前記準備工程は、前記薬液の補充量と前記処理液へのダミー基板の浸漬時間とに基づいて前記薬液の供給速度を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記準備工程は、
所定のシリコン濃度に対する前記薬液の補充量と前記シリコンの補充量とに関したデータに基づいて前記供給速度を設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記準備工程は、
前記処理液の温度、前記薬液の濃度の少なくとも一方に基づいて前記データを変更する
ことを特徴とする請求項３に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記準備工程は、
前記処理液におけるシリコン濃度が前記薬液を補充する前の所定濃度に維持されるように、前記供給速度を設定する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記準備工程は、
前記処理液におけるシリコン濃度を検出し、検出した前記シリコン濃度が前記薬液を補充する前の所定濃度と異なる濃度の場合に、設定された前記供給速度を変更する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記準備工程は、
前記薬液を補充する前の所定濃度よりもシリコン濃度を高くする場合には、前記供給速度を小さくし、
前記所定濃度よりも前記シリコン濃度を低くする場合には、前記供給速度を大きくする
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記補充工程は、
前記エッチング処理を行う処理槽とは異なる予備タンクに前記薬液を供給するとともに、前記予備タンク内の前記処理液に前記シリコンを溶解させて、前記予備タンクから前記処理槽に前記処理液を供給する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の基板処理方法。

【請求項9】

前記補充工程は、
前記処理槽から排出され、前記予備タンクに貯留された前記処理液に前記薬液を供給するとともに、前記予備タンク内の前記処理液に前記シリコンを溶解させる
ことを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。

【請求項10】

薬液とシリコンとを含む処理液に基板を浸漬させてエッチング処理を行う処理槽と、
前記処理槽に前記薬液を供給する薬液供給部と、
ダミー基板を保持し、前記処理槽の前記処理液に前記ダミー基板を浸漬させる基板昇降機構と、
前記薬液供給部および前記基板昇降機構の動作を制御する制御部と、
シリコン濃度に対する前記薬液の補充量と前記シリコンの補充量とに関したデータを記憶する記憶部と
を備え、
前記制御部は、
前記薬液を補充する前の前記シリコンの所定濃度に基づいて前記データを読み出し、前記データから前記薬液の供給速度を設定する
ことを特徴とする基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、基板処理方法および基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、薬液とシリコンとを含む処理液に基板を浸漬させることで、基板にエッチング処理を行う技術が知られている（特許文献１参照）。このような技術では、処理液が減少した場合には、薬液を補充した処理液にダミー基板を浸漬させることで、処理液のシリコン濃度が所定濃度となるように調整され、処理液が補充される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−５６６３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記基板処理方法では、薬液を補充した後に、ダミー基板を処理液に浸漬しており、薬液を補充する工程と、シリコン濃度を調整する工程とが別々に行われる。そのため、上記基板処理方法では、作業工程が多くなり、処理液の補充時間が長くなるおそれがある。

【0005】

実施形態の一態様は、処理液の補充時間を短くする基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の一態様に係る基板処理方法は薬液とシリコンとを含む処理液に基板を浸漬させてエッチング処理を行い、準備工程と、補充工程とを含む。準備工程は、薬液の補充量とシリコンの補充量とに基づいて薬液の供給速度を設定する。補充工程は、設定された供給速度で薬液を供給するとともに、設定された補充量のシリコンを処理液に溶解させる。

【発明の効果】

【0007】

実施形態の一態様によれば、処理液の補充時間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、基板処理装置の概略平面図である。

【図2】図２は、実施形態に係るエッチング用の処理槽の構成を示す概略ブロック図である。

【図3】図３は、薬液の補充量と、シリコン酸化膜のエッチングレートとの関係を示すマップである。

【図4】図４は、ダミー基板の浸漬時間と、シリコン酸化膜のエッチングレートとの関係を示すマップである。

【図5】図５は、シリコン酸化膜のエッチングレートを一定とする、ダミー基板の浸漬時間と薬液の補充量との関係を示すマップである。

【図6】図６は、エッチング液の補充制御を説明するフローチャートである。

【図7】図７は、薬液の供給速度に対するシリコン濃度の変化を示すマップである。

【図8】図８は、変形例に係るエッチング用の処理槽の構成を示す概略ブロック図である。

【図9】図９は、変形例に係るエッチング用の処理槽の構成を示す概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理方法および基板処理装置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。

【0010】

図１に示すように、実施形態に係る基板処理装置１は、キャリア搬入出部２と、ロット形成部３と、ロット載置部４と、ロット搬送部５と、ロット処理部６と、制御部１００とを有する。図１は、基板処理装置１の概略平面図である。ここでは、水平方向に直交する方向を上下方向として説明する。

【0011】

キャリア搬入出部２は、複数枚（例えば、２５枚）の基板（シリコンウエハ）８を水平姿勢で上下に並べて収容したキャリア９の搬入、および搬出を行う。

【0012】

キャリア搬入出部２には、複数個のキャリア９を載置するキャリアステージ１０と、キャリア９の搬送を行うキャリア搬送機構１１と、キャリア９を一時的に保管するキャリアストック１２，１３と、キャリア９を載置するキャリア載置台１４とが設けられている。

【0013】

キャリア搬入出部２は、外部からキャリアステージ１０に搬入されたキャリア９を、キャリア搬送機構１１を用いてキャリアストック１２や、キャリア載置台１４に搬送する。すなわち、キャリア搬入出部２は、ロット処理部６で処理する前の複数枚の基板８を収容するキャリア９を、キャリアストック１２や、キャリア載置台１４に搬送する。

【0014】

キャリアストック１２は、ロット処理部６で処理する前の複数枚の基板８を収容するキャリア９を、一時的に保管する。

【0015】

キャリア載置台１４に搬送され、ロット処理部６で処理する前の複数枚の基板８を収容するキャリア９からは、後述する基板搬送機構１５によって複数枚の基板８が搬出される。

【0016】

また、キャリア載置台１４に載置され、基板８を収容していないキャリア９には、基板搬送機構１５から、ロット処理部６で処理した後の複数枚の基板８が搬入される。

【0017】

キャリア搬入出部２は、キャリア載置台１４に載置され、ロット処理部６で処理した後の複数枚の基板８を収容するキャリア９を、キャリア搬送機構１１を用いてキャリアストック１３や、キャリアステージ１０に搬送する。

【0018】

キャリアストック１３は、ロット処理部６で処理した後の複数枚の基板８を一時的に保管する。キャリアステージ１０に搬送されたキャリア９は、外部へ搬出される。

【0019】

ロット形成部３には、複数枚（例えば、２５枚）の基板８を搬送する基板搬送機構１５が設けられている。ロット形成部３は、基板搬送機構１５による複数枚（例えば、２５枚）の基板８の搬送を２回行い、複数枚（例えば、５０枚）の基板８からなるロットを形成する。

【0020】

ロット形成部３は、基板搬送機構１５を用いて、キャリア載置台１４に載置されたキャリア９からロット載置部４へ複数枚の基板８を搬送し、複数枚の基板８をロット載置部４に載置することで、ロットを形成する。

【0021】

ロットを形成する複数枚の基板８は、ロット処理部６によって同時に処理される。ロットを形成するときは、複数枚の基板８の表面にパターンが形成されている面を互いに対向するようにロットを形成してもよく、また、複数枚の基板８の表面にパターンが形成されている面がすべて一方を向くようにロットを形成してもよい。

【0022】

また、ロット形成部３は、ロット処理部６で処理が行われ、ロット載置部４に載置されたロットから、基板搬送機構１５を用いて複数枚の基板８をキャリア９へ搬送する。

【0023】

基板搬送機構１５は、複数枚の基板８を支持するための基板支持部として、処理前の複数枚の基板８を支持する処理前基板支持部（不図示）と、処理後の複数枚の基板８を支持する処理後基板支持部（不図示）の２種類を有している。これにより、処理前の複数枚の基板８等に付着したパーティクル等が処理後の複数枚の基板８等に転着することを防止することができる。

【0024】

基板搬送機構１５は、複数枚の基板８の搬送途中で、複数枚の基板８の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢、および垂直姿勢から水平姿勢に変更する。

【0025】

ロット載置部４は、ロット搬送部５によってロット形成部３とロット処理部６との間で搬送されるロットをロット載置台１６で一時的に載置（待機）する。

【0026】

ロット載置部４には、搬入側ロット載置台１７と、搬出側ロット載置台１８とが設けられている。

【0027】

搬入側ロット載置台１７には、処理前のロットが載置される。搬出側ロット載置台１８には、処理後のロットが載置される。

【0028】

搬入側ロット載置台１７、および搬出側ロット載置台１８には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて載置される。

【0029】

ロット搬送部５は、ロット載置部４とロット処理部６との間や、ロット処理部６の内部間でロットの搬送を行う。

【0030】

ロット搬送部５には、ロットの搬送を行うロット搬送機構１９が設けられている。ロット搬送機構１９は、ロット載置部４とロット処理部６とに沿わせて配置したレール２０と、ロットを保持しながらレール２０に沿って移動する移動体２１とを有する。

【0031】

移動体２１には、垂直姿勢で前後に並んだ複数枚の基板８で形成されるロットを保持する基板保持体２２が設けられている。

【0032】

ロット搬送部５は、搬入側ロット載置台１７に載置されたロットをロット搬送機構１９の基板保持体２２で受取り、受取ったロットをロット処理部６に受け渡す。

【0033】

また、ロット搬送部５は、ロット処理部６で処理されたロットをロット搬送機構１９の基板保持体２２で受取り、受取ったロットを搬出側ロット載置台１８に受け渡す。

【0034】

さらに、ロット搬送部５は、ロット搬送機構１９を用いてロット処理部６の内部においてロットの搬送を行う。

【0035】

ロット処理部６は、垂直姿勢で前後に並んだ複数枚の基板８で形成されたロットにエッチングや、洗浄や、乾燥などの処理を行う。

【0036】

ロット処理部６には、ロットにエッチング処理を行う２台のエッチング処理装置２３と、ロットの洗浄処理を行う洗浄処理装置２４と、基板保持体２２の洗浄処理を行う基板保持体洗浄処理装置２５と、ロットの乾燥処理を行う乾燥処理装置２６とが並べて設けられている。なお、エッチング処理装置２３の台数は、２台に限られることはなく、１台でもよく、３台以上であってもよい。

【0037】

エッチング処理装置２３は、エッチング用の処理槽２７と、リンス用の処理槽２８と、基板昇降機構２９，３０とを有する。

【0038】

エッチング用の処理槽２７には、エッチング用の処理液（以下、「エッチング液」という。）が貯留される。リンス用の処理槽２８には、リンス用の処理液（純水等）が貯留される。なお、エッチング用の処理槽２７の詳細については後述する。

【0039】

基板昇降機構２９,３０には、ロットを形成する複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。

【0040】

エッチング処理装置２３は、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構２９で受取り、受取ったロットを基板昇降機構２９で降下させることでロットを処理槽２７のエッチング液に浸漬させてエッチング処理を行う。

【0041】

その後、エッチング処理装置２３は、基板昇降機構２９を上昇させることでロットを処理槽２７から取り出し、基板昇降機構２９からロット搬送機構１９の基板保持体２２にロットを受け渡す。

【0042】

そして、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構３０で受取り、受取ったロットを基板昇降機構３０で降下させることでロットを処理槽２８のリンス用の処理液に浸漬させてリンス処理を行う。

【0043】

その後、エッチング処理装置２３は、基板昇降機構３０を上昇させることでロットを処理槽２８から取り出し、基板昇降機構３０からロット搬送機構１９の基板保持体２２にロットを受け渡す。

【0044】

洗浄処理装置２４は、洗浄用の処理槽３１と、リンス用の処理槽３２と、基板昇降機構３３,３４とを有する。

【0045】

洗浄用の処理槽３１には、洗浄用の処理液（ＳＣ−１等）が貯留される。リンス用の処理槽３２には、リンス用の処理液（純水等）が貯留される。基板昇降機構３３,３４には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。

【0046】

乾燥処理装置２６は、処理槽３５と、処理槽３５に対して昇降する基板昇降機構３６とを有する。

【0047】

処理槽３５には、乾燥用の処理ガス（ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等）が供給される。基板昇降機構３６には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。

【0048】

乾燥処理装置２６は、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構３６で受取り、受取ったロットを基板昇降機構３６で降下させて処理槽３５に搬入し、処理槽３５に供給した乾燥用の処理ガスでロットの乾燥処理を行う。そして、乾燥処理装置２６は、基板昇降機構３６でロットを上昇させ、基板昇降機構３６からロット搬送機構１９の基板保持体２２に、乾燥処理を行ったロットを受け渡す。

【0049】

基板保持体洗浄処理装置２５は、処理槽３７を有し、処理槽３７に洗浄用の処理液、および乾燥ガスを供給できるようになっており、ロット搬送機構１９の基板保持体２２に洗浄用の処理液を供給した後、乾燥ガスを供給することで基板保持体２２の洗浄処理を行う。

【0050】

次に、エッチング用の処理槽２７について、図２を参照し説明する。図２は、実施形態に係るエッチング用の処理槽２７の構成を示す概略ブロック図である。

【0051】

エッチング用の処理槽２７では、エッチング液を用いて、基板８上に形成されたシリコン窒化膜（ＳｉＮ）とシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のうち、シリコン窒化膜を選択的にエッチングする。

【0052】

シリコン窒化膜のエッチング処理では、薬液にシリコン（Ｓｉ）含有化合物（以下、単に「シリコン」と称する場合がある。）を添加してシリコン濃度を調整した溶液が、エッチング液(処理液)として一般的に用いられる。薬液は、例えば、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）水溶液が純水（ＤＩＷ）によって希釈された液体である。

【0053】

シリコン濃度の調整は、処理槽２７内のエッチング液にダミー基板を浸漬させてダミー基板のシリコンをエッチング液に溶解させることで行われる。シリコン濃度の調整は、例えば、実際にエッチング処理を行う基板８と同様のダミー基板（例えば、５０枚）を基板昇降機構２９によって保持し、内槽４４のエッチング液に浸漬することで行われる。

【0054】

エッチング用の処理槽２７は、リン酸水溶液供給部４０と、リン酸水溶液排出部４１と、純水供給部４２と、内槽４４と、外槽４５とを有する。

【0055】

リン酸水溶液供給部４０は、リン酸水溶液供給源４０Ａと、リン酸水溶液供給ライン４０Ｂと、第１流量調整器４０Ｃとを有する。

【0056】

リン酸水溶液供給源４０Ａは、リン酸水溶液を貯留するタンクである。リン酸水溶液供給ライン４０Ｂは、リン酸水溶液供給源４０Ａと外槽４５とを接続し、リン酸水溶液供給源４０Ａから外槽４５にリン酸水溶液を供給する。

【0057】

第１流量調整器４０Ｃは、リン酸水溶液供給ライン４０Ｂに設けられ、外槽４５へ供給されるリン酸水溶液の流量を調整する。第１流量調整器４０Ｃは、開閉弁や、流量制御弁や、流量計などから構成される。

【0058】

純水供給部４２は、純水供給源４２Ａと、純水供給ライン４２Ｂと、第２流量調整器４２Ｃとを有する。純水供給部４２は、エッチング液を加熱することにより蒸発した水分を補給するために外槽４５に純水（ＤＩＷ）を供給する。また、純水供給部４２は、エッチング液の一部を入れ替える場合や、薬液を補充する場合に、外槽４５に純水を供給する。

【0059】

純水供給ライン４２Ｂは、純水供給源４２Ａと外槽４５とを接続し、純水供給源４２Ａから外槽４５に所定温度の純水を供給する。

【0060】

第２流量調整器４２Ｃは、純水供給ライン４２Ｂに設けられ、外槽４５へ供給される純水の流量を調整する。第２流量調整器４２Ｃは、開閉弁、流量制御弁、流量計などから構成される。

【0061】

内槽４４は、上部が開放され、エッチング液が上部付近まで供給される。内槽４４では、基板昇降機構２９によってロット（複数枚の基板８）がエッチング液に浸漬され、基板８にエッチング処理が行われる。

【0062】

また、内槽４４では、薬液を補充する場合に、ダミー基板がエッチング液に浸漬され、エッチング液におけるシリコン濃度の調整が行われる。

【0063】

外槽４５は、内槽４４の上部周囲に設けられるとともに上部が開放される。外槽４５には、内槽４４からオーバーフローしたエッチング液が流入する。また、外槽４５には、リン酸水溶液供給部４０からリン酸水溶液が供給される。また、外槽４５には、純水供給部４２から純水が供給される。

【0064】

外槽４５に薬液を補充する場合には、補充される薬液におけるリン酸濃度が予め設定された所定リン酸濃度となるように、リン酸水溶液の流量および純水の流量が制御される。

【0065】

外槽４５と内槽４４とは循環ライン５０によって接続される。循環ライン５０の一端は、外槽４５に接続され、循環ライン５０の他端は、内槽４４内に設置された処理液供給ノズル４９に接続される。

【0066】

循環ライン５０には、外槽４５側から順に、ポンプ５１、ヒーター５２およびフィルタ５３が設けられる。外槽４５内のエッチング液はヒーター５２によって加温されて処理液供給ノズル４９から内槽４４内に流入する。ヒーター５２は、内槽４４に供給されるエッチング液の温度を調整する。

【0067】

ポンプ５１を駆動させることにより、エッチング液は、外槽４５から循環ライン５０を経て内槽４４内に送られる。また、エッチング液は、内槽４４からオーバーフローすることで、再び外槽４５へと流出する。このようにして、エッチング液の循環路５５が形成される。すなわち、循環路５５は、外槽４５、循環ライン５０、内槽４４によって形成される。循環路５５では、内槽４４を基準として外槽４５がヒーター５２よりも上流側に設けられる。

【0068】

リン酸水溶液排出部４１は、エッチング処理で使用されたエッチング液の全部、または一部を入れ替える際にエッチング液を排出する。リン酸水溶液排出部４１は、排出ライン４１Ａと、第３流量調整器４１Ｂと、冷却タンク４１Ｃとを有する。

【0069】

排出ライン４１Ａは、循環ライン５０に接続される。第３流量調整器４１Ｂは、排出ライン４１Ａに設けられ、排出されるエッチング液の排出量を調整する。第３流量調整器４１Ｂは、開閉弁や、流量制御弁や、流量計などから構成される。冷却タンク４１Ｃは、排出ライン４１Ａを流れてきたエッチング液を一時的に貯留するとともに冷却する。

【0070】

なお、第１流量調整器４０Ｃ〜第３流量調整器４１Ｂを構成する開閉弁の開閉や、流量制御弁の開度は、制御部１００からの信号に基づいてアクチュエータ（不図示）が動作することで、変更される。すなわち、第１流量調整器４０Ｃ〜第３流量調整器４１Ｂを構成する開閉弁や、流量制御弁は、制御部１００によって制御される。

【0071】

図１に戻り、制御部１００は、基板処理装置１の各部（キャリア搬入出部２、ロット形成部３、ロット載置部４、ロット搬送部５、ロット処理部６）の動作を制御する。制御部１００は、スイッチなどからの信号に基づいて、基板処理装置１の各部の動作を制御する。

【0072】

制御部１００は、例えばコンピュータからなり、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体３８を有する。記憶媒体３８には、基板処理装置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。また、記憶媒体３８には、後述するデータが記憶される。

【0073】

制御部１００は、記憶媒体３８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装置１の動作を制御する。なお、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３８に記憶されていたものであって、他の記憶媒体から制御部１００の記憶媒体３８にインストールされたものであってもよい。

【0074】

コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体３８としては、例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。

【0075】

処理槽２７内のエッチング液は、エッチング処理が行われ、例えば、基板８にエッチング液が付着した状態で搬送されることで減少する。そのため、基板処理装置１は、所定のタイミング、例えば、所定回数のエッチング処理が終了したタイミングで、薬液を外槽４５に補充し、シリコン濃度の調整を行う。具体的には、基板処理装置１は、薬液を外槽４５に補充しつつ、ダミー基板を内槽４４に浸漬させて、エッチング液を循環させることでエッチング液のシリコン濃度を調整する。

【0076】

薬液を補充すると、エッチング液におけるシリコン濃度が低くなる。シリコン濃度と、シリコン酸化膜（被膜）のエッチングレートとには相関関係があり、シリコン濃度が低くなると、ダミー基板におけるシリコン酸化膜のエッチングレートが大きくなることが知られている。

【0077】

そのため、エッチング液に薬液を補充すると、図３に示すように、薬液の補充量が多くなるにつれて、シリコン酸化膜のエッチングレートが大きくなる。図３は、薬液の補充量と、シリコン酸化膜のエッチングレートとの関係を示すマップである。なお、シリコン酸化膜のエッチングレートは、エッチング液の温度や、リン酸水溶液の濃度に応じて変化する。ここでは、エッチング液の温度は、一定であり、リン酸水溶液の濃度も、一定である。

【0078】

また、エッチング液にダミー基板を浸漬すると、ダミー基板からシリコンが溶解し、エッチング液のシリコン濃度が高くなる。そのため、ダミー基板の浸漬時間が長くなると、図４に示すように、シリコン酸化膜のエッチングレートが小さくなる。図４は、ダミー基板の浸漬時間と、シリコン酸化膜のエッチングレートとの関係を示すマップである。なお、エッチング液の温度は、一定であり、リン酸水溶液の濃度も、一定である。また、単位時間当たりのシリコンの溶解量は、ダミー基板の枚数や、ダミー基板の成膜状態などに応じても変化する。ここでは、ダミー基板の枚数は、予め設定された枚数（例えば、５０枚）である。また、ダミー基板の成膜状態は、予め設定された状態である。

【0079】

このように、シリコン酸化膜のエッチングレート、すなわちシリコン濃度の変化は、薬液の補充量と、ダミー基板の浸漬時間とに関係している。そのため、シリコン酸化膜のエッチングレートを一定とする、ダミー基板の浸漬時間と薬液の補充量との関係は、図５のように示すことができる。図５は、シリコン酸化膜のエッチングレートを一定とする、ダミー基板の浸漬時間と薬液の補充量との関係を示すマップである。図５に示すマップでは、直線の傾きが、エッチング液のシリコン濃度を一定に保ちつつ、薬液を補充することができる薬液の供給速度を示す。

【0080】

なお、ダミー基板の浸漬時間と、シリコン酸化膜のエッチングレートとの関係は、図４に示すように必ずしも線形とはならない。しかし、薬液を補充する際に変化するシリコン酸化膜のエッチングレートは、小さいため、実際の補充範囲内で線形近似することができる。そのため、線形近似した、ダミー基板の浸漬時間と、シリコン酸化膜のエッチングレートとの関係から、図５に示すように、シリコン酸化膜のエッチングレートを一定とする、ダミー基板の浸漬時間と薬液の補充量との関係を求めることができる。

【0081】

このようなマップは、シリコン酸化膜のエッチングレート、すなわちシリコン濃度毎にデータとして記憶媒体３８に記憶されている。なお、図５に示すマップに対応する表や、計算式が、データとして記憶媒体３８に記憶されてもよい。このようなデータは、所定のシリコン濃度に対する薬液の補充量とダミー基板の浸漬時間とに関するデータであり、予め実験などによって取得され、記憶媒体３８に記憶される。

【0082】

なお、データは、例えば、エッチング液の温度や、リン酸水溶液の濃度や、ダミー基板の枚数や、ダミー基板の成膜状態に応じて複数記憶されてもよい。これにより、エッチング液の温度などに応じてエッチング液のシリコン濃度を一定に保ちつつ、薬液を補充することできる。

【0083】

基板処理装置１では、エッチング液のシリコン濃度が、薬液を補充する前の所定濃度に維持されるように、薬液の供給速度が制御されて薬液が供給され、ダミー基板がエッチング液に浸漬される。

【0084】

次に、本実施形態に係るエッチング液の補充制御について図６を参照し説明する。図６は、エッチング液の補充制御を説明するフローチャートである。

【0085】

基板処理装置１は、現在のエッチング液におけるシリコン濃度を検出する（Ｓ１０）。基板処理装置１は、現在のエッチング液におけるシリコン酸化膜のエッチングレートを検出し、シリコン酸化膜のエッチングレートに基づいてシリコン濃度を検出する。なお、シリコン酸化膜のエッチングレートに基づいたシリコン濃度は、作業者により、基板処理装置１に入力されてもよい。また、基板処理装置１は、循環路５５にシリコン濃度センサを設け、シリコン濃度センサを用いてエッチング液から直接シリコン濃度を検出してもよい。

【0086】

基板処理装置１は、薬液の補充量を設定する（Ｓ１１）。例えば、基板処理装置１は、処理槽２７におけるエッチング液の設定量と、現在のエッチング液の量との差に基づいて薬液の補充量を設定する。薬液の補充量は、予め設定された一定の量であってもよい。

【0087】

基板処理装置１は、ダミー基板の浸漬時間を設定する（Ｓ１２）。基板処理装置１は、薬液の補充量に対するダミー基板の浸漬時間を設定する。具体的には、基板処理装置１は、図５に示すマップから薬液の補充量に対するダミー基板の浸漬時間を設定する。基板処理装置１は、検出したシリコン濃度に対応するマップを複数のマップの中から選択して読み出し、選択したマップに基づいてダミー基板の浸漬時間を設定する。すなわち、基板処理装置１は、シリコンの補充量を設定する。

【0088】

基板処理装置１は、薬液の供給速度を設定する（Ｓ１３）。基板処理装置１は、薬液の補充量と、ダミー基板の浸漬時間とに基づいて、ダミー基板の浸漬時間を設定する際に用いたマップから薬液の供給速度を設定する。基板処理装置１は、シリコン濃度が薬液を補充する前の所定濃度に維持されるように、薬液の供給速度を設定する。この工程は、準備工程に対応する。

【0089】

基板処理装置１は、薬液を補充し、エッチング液のシリコン濃度を調整する（Ｓ１４）。基板処理装置１は、設定した薬液の供給速度に基づいて薬液を外槽４５に供給する。また、基板処理装置１は、ダミー基板を内槽４４のエッチング液に浸漬し、シリコンをエッチング液に溶解させる。この工程は、補充工程に対応する。

【0090】

基板処理装置１は、浸漬時間が経過したか否かを判定し（Ｓ１５）、浸漬時間が経過した場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、今回の処理を終了する。

【0091】

基板処理装置１は、浸漬時間が経過していない場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、薬液の補充およびシリコン濃度の調整（Ｓ１４）を継続する。

【0092】

このように、基板処理装置１は、エッチング液の減少に対し、薬液の補充量とシリコンの補充量とに基づいて薬液の供給速度を設定する。そして、基板処理装置１は、設定された供給速度で薬液を供給しつつ、ダミー基板をエッチング液に浸漬し、シリコンをエッチング液に溶解させる。

【0093】

これにより、基板処理装置１は、エッチング液のシリコン濃度を、薬液を補充する前の所定濃度に維持しつつ、薬液を補充することができる。すなわち、基板処理装置１は、薬液を供給する工程と、シリコン濃度を調整する工程とを同時に行うことができる。

【0094】

そのため、基板処理装置１は、例えば、薬液を供給した後に、ダミー基板をエッチング液に浸漬する場合、すなわち、薬液を供給する工程と、シリコン濃度を調整する工程とが別々に行われる場合と比較して、作業工程を少なくすることができる。従って、基板処理装置１は、エッチング液の補充時間を短くすることができる。

【0095】

基板処理装置１は、シリコン濃度と、薬液の補充量と、ダミー基板の浸漬時間とに関するデータに基づいて薬液の供給速度を設定することで、薬液の供給速度を容易に設定することができる。

【0096】

基板処理装置１は、設定された供給速度により薬液を供給することで、薬液を補充した後のシリコン濃度を、薬液を補充する前の所定濃度に維持することができる。

【0097】

次に、本実施形態に係る基板処理装置１の変形例について説明する。

【0098】

変形例に係る基板処理装置１は、コロイダルシリカなどのシリコン含有化合物をリン酸水溶液に溶解させて、シリコン濃度を調整してもよい。また、変形例に係る基板処理装置１は、シリコン含有化合物水溶液をリン酸水溶液に添加してシリコン濃度を調整してもよい。変形例に係る基板処理装置１は、例えば、単位時間当たりのシリコン含有化合物の溶解量、シリコン含有化合物水溶液の供給速度に基づいて薬液の供給速度を設定する。これらによっても、実施形態に係る基板処理装置１と同様の効果を得ることができる。

【0099】

変形例に係る基板処理装置１は、薬液の補充を行う場合に、薬液を補充した後のシリコン濃度を変更してもよい。変形例に係る基板処理装置１は、薬液の供給速度を変更することで、薬液を補充した後のシリコン濃度を変更する。

【0100】

上記実施形態の準備工程で設定した薬液の補充量と、浸漬時間と、薬液の供給速度に基づき補充工程を行った場合には、図７において実線で示すように、シリコン濃度は、所定濃度に維持され、変化しない。図７は、薬液の供給速度に対するシリコン濃度の変化を示すマップである。

【0101】

シリコン濃度を所定濃度に維持する供給速度よりも薬液の供給速度が小さい場合には、図７において破線で示すように、シリコン濃度は、所定濃度よりも高くなり、薬液の供給速度が小さくなるほど、所定濃度よりも高くなる。また、シリコン濃度を所定濃度に維持する供給速度よりも薬液の供給速度が大きい場合には、図７において一点鎖線で示すように、シリコン濃度は、所定濃度よりも低くなり、薬液の供給速度が大きくなるほど、所定濃度よりも低くなる。

【0102】

例えば、変形例に係る基板処理装置１は、薬液を補充する前の所定濃度よりもシリコン濃度を高くする場合には、シリコン濃度を所定濃度に維持する供給速度よりも薬液の供給速度を小さくする。また、例えば、変形例に係る基板処理装置１は、薬液を補充する前の所定濃度よりもシリコン濃度を低くする場合には、シリコン濃度を所定濃度に維持する供給速度よりも薬液の供給速度を大きくする。このように、変形例に係る基板処理装置１は、薬液の供給速度を変更することで、薬液を補充した後のシリコン濃度を変更することができる。

【0103】

また、変形例に係る基板処理装置１は、薬液の補充中にシリコン濃度を検出し、検出したシリコン濃度に基づいて薬液の供給速度を変更してもよい。例えば、変形例に係る基板処理装置１は、薬液の供給速度を設定し、設定した供給速度で薬液を補充している途中で、シリコン濃度を検出する。そして、変形例に係る基板処理装置１は、検出したシリコン濃度が、薬液を補充する前の所定濃度と異なる濃度である場合に、シリコン濃度が薬液を補充する前の所定濃度となるように設定した薬液の供給速度を変更してもよい。

【0104】

これにより、変形例に係る基板処理装置１は、薬液を補充中のシリコン濃度、および薬液を補充した後のシリコン濃度を、所望するシリコン濃度に精度よく調整することができる。

【0105】

変形例に係る基板処理装置１は、図８に示すように、予備タンク６０を有してもよい。図８は変形例に係るエッチング用の処理槽２７の構成を示す概略ブロック図である。また、変形例に係る基板処理装置１は、エッチング液のシリコン濃度を検出するシリコン濃度センサ５４を循環路５５に設け、シリコン濃度センサ５４によって現在のエッチング液におけるシリコン濃度を検出する。

【0106】

予備タンク６０には、薬液が供給される。すなわち、予備タンク６０には、リン酸水溶液供給部４０からリン酸水溶液が供給され、純水供給部４２から純水（ＤＩＷ）が供給される。なお、純水供給ライン４２Ｂには、例えば、三方弁４２Ｄが設けられ、三方弁４２Ｄにより、純水の供給を外槽４５、または予備タンク６０に切り替えることができる。

【0107】

予備タンク６０では、減少したエッチング液を補充するためのエッチング液である補充液が生成される。予備タンク６０は、予備タンク６０内の補充液を循環させる循環ライン６１が接続される。循環ライン６１には、ポンプ６２と、ヒーター６３と、シリコン濃度センサ６４とが設けられる。ヒーター６３をＯＮにした状態でポンプ６２を駆動させることで、循環ライン６１内の補充液が加温されて循環する。

【0108】

予備タンク６０では、薬液が供給されつつ、ダミー基板が浸漬されることで、新たに補充液が生成される。

【0109】

変形例に係る基板処理装置１は、シリコン濃度センサ５４によって検出したエッチング液のシリコン濃度と、シリコン濃度センサ６４によって検出した予備タンク６０の補充液のシリコン濃度とに基づいて、予備タンク６０における薬液の供給速度を設定する。変形例に係る基板処理装置１は、予備タンク６０における補充液のシリコン濃度が、内槽４４（外槽４５）のエッチング液のシリコン濃度となるように、薬液の供給速度を設定する。

【0110】

予備タンク６０で生成された補充液は、予備タンク６０と外槽４５とを接続する供給ライン６５を介して外槽４５に供給される。供給ライン６５には、ポンプ６６と、第４流量調整器６７とが設けられる。

【0111】

なお、リン酸水溶液供給部４０は、リン酸水溶液の供給を外槽４５および予備タンク６０に切り替える三方弁（不図示）を有してもよい。

【0112】

変形例に係る基板処理装置１は、予備タンク６０において補充液を予め生成することができ、エッチング液の補充時間を短くすることができる。また、変形例に係る基板処理装置１は、シリコン濃度センサ５４、６４によってシリコン濃度を検出することで、シリコン濃度の検出精度を向上させることができる。

【0113】

変形例に係る基板処理装置１は、図９に示すように、リン酸水溶液排出部４１によって排出されるエッチング液を予備タンク６０に供給し、貯留してもよい。図９は、変形例に係るエッチング用の処理槽２７の構成を示す概略ブロック図である。

【0114】

変形例に係る基板処理装置１の予備タンク６０では、リン酸水溶液排出部４１によって排出されたエッチング液に対して、薬液が供給され、ダミー基板が浸漬されて、新たな補充液が生成される。

【0115】

変形例に係る基板処理装置１は、リン酸水溶液排出部４１によって排出されたエッチング液を用いることで、エッチング液を再利用することができる。また、変形例に係る基板処理装置１は、ダミー基板から溶解させるシリコンの量を少なくすることができ、コストを低減することができる。なお、リン酸水溶液排出部４１から予備タンク６０へは、排出されるエッチング液の一部が供給されてもよい。

【0116】

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。

【符号の説明】

【0117】

１ 基板処理装置
６ ロット処理部
８ 基板
２７ エッチング用の処理槽
３８ 記憶媒体
４４ 内槽
４５ 外槽
５４ シリコン濃度センサ
６４ シリコン濃度センサ
６０ 予備タンク
１００ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】