特許 6986917 基板液処理装置

(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】6986917

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】基板液処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20211213BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/306 J

   H01L21/304 642A

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-194319(P2017-194319)

(22)【出願日】2017年10月4日

(65)【公開番号】特開2019-67995(P2019-67995A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2020年7月16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】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100106655

【弁理士】

【氏名又は名称】森 秀行

(72)【発明者】

【氏名】益 富 裕 之

(72)【発明者】

【氏名】池 田 貴 志

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１０２８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１９２４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２９０６７（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】

処理液を貯留することができ、上部開口を有する内槽と、
前記内槽の外側に設けられ、前記処理液が前記内槽から流入する外槽と、
前記内槽の前記上部開口の第１領域を覆う閉鎖位置と、前記上部開口の第１領域を開放する開放位置との間で移動可能な第１蓋体と、
前記内槽の前記上部開口の第２領域を覆う閉鎖位置と、前記上部開口の第２領域を開放する開放位置との間で移動可能な第２蓋体と、
を備え、
前記第１蓋体は、底壁と、前記底壁から上方に延びる側壁とを有し、
前記第２蓋体は、底壁と、前記底壁から上方に延びる側壁とを有し、
前記第１蓋体及び前記第２蓋体が閉鎖位置にあるときに、前記第１蓋体の前記側壁と前記第２蓋体の前記側壁とが近接して対面して、これらの側壁の間に高さを有する隙間が形成され、
前記第１蓋体および前記第２蓋体が前記閉鎖位置にあり、かつ、前記処理液が前記内槽を満たしかつ前記処理液が前記内槽から前記外槽に流入しているときに、前記第１蓋体の前記底壁は前記第１蓋体の前記側壁から遠ざかるに従って高くなるように傾斜し、前記第２蓋体の前記底壁は前記第２蓋体の前記側壁から遠ざかるに従って高くなるように傾斜し、前記第１蓋体および前記第２蓋体の前記底壁の下面が前記内槽に貯留された処理液の液面に接し、かつ、前記第１蓋体および前記第２蓋体の前記側壁の上端が前記内槽に貯留された処理液の液面より上方に位置する、基板液処理装置。

【請求項2】

前記第１蓋体及び前記第２蓋体の上面の各々に凹所が形成されており、前記第１蓋体の前記底壁及び前記側壁が前記第１蓋体の凹所の少なくとも一部を画定し、前記第２蓋体の前記底壁及び前記側壁が前記第２蓋体の凹所の少なくとも一部を画定する、請求項１記載の基板液処理装置。

【請求項3】

前記第１蓋体の壁体の上部と前記第２蓋体の壁体の上部との間の隙間を上方から覆う覆いを、前記第１蓋体及び前記第２蓋体のうちの少なくとも一方に設けた、請求項１記載の基板液処理装置。

【請求項4】

前記第１蓋体及び前記第２蓋体のうちの前記覆いが設けられている蓋体の上面に板状体が取り付けられ、前記板状体は前記側壁を越えて前記隙間の上方に張り出して前記覆いを構成している、請求項３記載の基板液処理装置。

【請求項5】

前記第１蓋体の壁体の上部と、前記第２蓋体の壁体の上部との間の隙間をシールするシールを、前記第１蓋体及び前記第２蓋体のうちの少なくとも一方に設けた、請求項１記載の基板液処理装置。

【請求項6】

前記第１蓋体及び前記第２蓋体を構成する材料は前記シールを構成する材料よりも耐薬液性が高く、前記シールを構成する材料は前記第１蓋体及び前記第２蓋体を構成する材料よりも柔軟性が高い、請求項５記載の基板液処理装置。

【請求項7】

前記第１蓋体及び前記第２蓋体を構成する材料は石英であり、前記シールを構成する材料はフッ素系樹脂である、請求項６記載の基板液処理装置。

【請求項8】

前記第１蓋体及び前記第２蓋体のうちの前記シールが設けられている蓋体の上面に板状体が取り付けられ、前記板状体は前記壁体から前記隙間の上方に張り出して前記シールを構成している、請求項５記載の基板液処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、処理液を用いて基板を液処理する基板液処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程には、処理槽に貯留したリン酸水溶液中に半導体ウエハ等の基板を浸漬し、基板の表面に形成したシリコン窒化膜をウエットエッチングするシリコン窒化膜エッチング工程が含まれる。

【0003】

このようなウエットエッチングに使用される液処理装置は、例えば、処理液（リン酸水溶液）を貯留する内槽と、内槽からオーバーフローした処理液を受ける外槽と、外槽から排出された処理液が内槽に戻されるように循環させる循環ライン及び循環ポンプを有している。

【0004】

内槽内にあるリン酸水溶液は沸騰状態に維持されている。このため、沸騰により生じる気泡が液面に到達する毎にリン酸水溶液の飛沫が生じ、内槽の周囲に飛散する。この飛沫が外槽の外側に飛散すると、処理槽の周囲の環境が汚染されるおそれがあり、また、処理液が循環系の外に出ることにより処理液の成分管理が困難になるおそれがある。

【0005】

特許文献１、２には、リン酸水溶液が処理槽の周囲に飛散することを防止するために、基板の搬入及び搬出時にのみ開く一対の蓋体（特許文献１、２では「オートカバー」と呼ばれている）を設けることが記載されている。特許文献１、２には蓋体の具体的な構成は記載されておらず、概略的に直方体形状の物体として示されているのみである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平０９−１８１０４１号公報

【特許文献2】特開２００６−０４１２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、処理槽から沸騰した処理液の飛沫が飛び出して蓋体の上に乗ること、あるいは蓋体の外方に飛散することを防止または大幅に抑制することができる蓋体構成を備えた基板液処理装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施形態によれば、処理液を貯留することができ、上部開口を有する内槽と、前記内槽の外側に設けられ、前記処理液が前記内槽から流入する外槽と、前記内槽の前記上部開口の第１部分を覆う閉鎖位置と、前記上部開口の第１部分を開放する開放位置との間で移動可能な第１蓋体と、前記内槽の前記上部開口の第２部分を覆う閉鎖位置と、前記上部開口の第２部分を開放する開放位置との間で移動可能な第２蓋体と、を備え、前記第１蓋体は、底壁と、前記底壁から上方に延びる側壁とを有し、前記第２蓋体は、底壁と、前記底壁から上方に延びる側壁とを有し、前記第１蓋体及び前記第２蓋体が閉鎖位置にあるときに、前記第１蓋体の前記側壁と前記第２蓋体の前記側壁とが近接して対面して、これらの側壁の間に高さを有する隙間が形成される、基板液処理装置が提供される。

【0009】

近年、出願人は、蓋体を処理槽内のリン酸水溶液に接触させることにより、処理槽内の処理液の温度及び沸騰状態の制御性を向上させることを検討している。蓋体を接液させると、処理槽に蓋体を設けたとしても、処理槽と蓋体とのわずかな隙間からリン酸水溶液の飛沫が飛び出す可能性が高まる。上記本発明の実施形態によれば、処理槽に蓋体を設けたときに、 蓋体を接液させない場合だけでなく、蓋体を接液させた場合にも、リン酸水溶液の飛沫が蓋体の外方に飛散することを抑制することができる。

【発明の効果】

【0010】

上記本発明の実施形態によれば、第１蓋体及び第２蓋体との間の隙間から処理液が飛び出すことを防止することができるか、あるいは大幅に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】基板液処理システムの全体構成を示す概略平面図である。

【図2】基板液処理システムに組み込まれたエッチング装置の構成を示す系統図である。

【図3】エッチング装置の処理槽の概略横断方向縦断面図である。

【図4】処理槽の概略長手方向縦断面図である。

【図5】処理槽の概略平面図である。

【図6】閉鎖位置にある蓋体及びその周辺の部材のみを取り出して詳細に示した処理槽の横断方向縦断面図である。

【図7】蓋体の斜視図である。

【図8】図６に示した閉鎖位置から開放位置に移動した蓋体を示した横断方向縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず本発明の一実施形態に係る基板液処理装置１が組込まれた基板液処理システム１Ａ全体について述べる。

【0013】

図１に示すように、基板液処理システム１Ａ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７とを有する。

【0014】

このうちキャリア搬入出部２は、複数枚（たとえば、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の搬入及び搬出を行う。

【0015】

このキャリア搬入出部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。ここで、キャリアストック１２は、製品となる基板８をロット処理部６で処理する前に一時的に保管する。また、キャリアストック１３は、製品となる基板８をロット処理部６で処理した後に一時的に保管する。

【0016】

そして、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。また、キャリア搬入出部２は、キャリア載置台１４に載置されたキャリア９を、キャリア搬送機構１１を用いてキャリアストック１３やキャリアステージ１０に搬送する。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。

【0017】

ロット形成部３は、１又は複数のキャリア９に収容された基板８を組合せて同時に処理される複数枚（たとえば、５０枚）の基板８からなるロットを形成する。なお、ロットを形成するときは、隣接する各２枚の基板８のパターンが形成されている表面が互いに対向するようにロットを形成してもよく、また、パターンが形成されている基板８の表面がすべて同じ方向を向くようにロットを形成してもよい。

【0018】

このロット形成部３には、複数枚の基板８を搬送する基板搬送機構１５が設けられている。なお、基板搬送機構１５は、基板８の搬送途中で基板８の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢及び垂直姿勢から水平姿勢に変更させることができる。

【0019】

そして、ロット形成部３は、キャリア載置台１４に載置されたキャリア９から基板搬送機構１５を用いて基板８をロット載置部４に搬送し、ロットを形成する基板８をロット載置部４に載置する。また、ロット形成部３は、ロット載置部４に載置されたロットを基板搬送機構１５でキャリア載置台１４に載置されたキャリア９へ搬送する。なお、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（ロット搬送部５で搬送される前）の基板８を支持する処理前基板支持部と、処理後（ロット搬送部５で搬送された後）の基板８を支持する処理後基板支持部の２種類を有している。これにより、処理前の基板８等に付着したパーティクル等が処理後の基板８等に転着するのを防止する。

【0020】

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。

【0021】

このロット載置部４には、処理前（ロット搬送部５で搬送される前）のロットを載置する搬入側ロット載置台１７と、処理後（ロット搬送部５で搬送された後）のロットを載置する搬出側ロット載置台１８とが設けられている。搬入側ロット載置台１７及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。

【0022】

そして、ロット載置部４では、ロット形成部３で形成したロットが搬入側ロット載置台１７に載置され、そのロットがロット搬送部５を介してロット処理部６に搬入される。また、ロット載置部４では、ロット処理部６からロット搬送部５を介して搬出されたロットが搬出側ロット載置台１８に載置され、そのロットがロット形成部３に搬送される。

【0023】

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。

【0024】

このロット搬送部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に沿わせて配置したレール２０と、複数枚の基板８を保持しながらレール２０に沿って移動する移動体２１とで構成する。移動体２１には、垂直姿勢で前後に並んだ複数枚の基板８を保持する基板保持体２２が進退自在に設けられている。

【0025】

そして、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、そのロットをロット処理部６に受け渡す。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、そのロットを搬出側ロット載置台１８に受け渡す。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。

【0026】

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を１ロットとしてエッチングや洗浄や乾燥などの処理を行う。

【0027】

このロット処理部６には、基板８の乾燥処理を行う乾燥処理装置２３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２４と、基板８の洗浄処理を行う洗浄処理装置２５と、基板８のエッチング処理を行う２台の本発明によるエッチング処理装置（基板液処理装置）１とが並べて設けられている。

【0028】

乾燥処理装置２３は、処理槽２７と、処理槽２７に昇降自在に設けられた基板昇降機構２８とを有する。処理槽２７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２８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。乾燥処理装置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２８で受取り、基板昇降機構２８でそのロットを昇降させることで、処理槽２７に供給した乾燥用の処理ガスで基板８の乾燥処理を行う。また、乾燥処理装置２３は、基板昇降機構２８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。

【0029】

基板保持体洗浄処理装置２４は、処理槽２９を有し、この処理槽２９に洗浄用の処理液及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。

【0030】

洗浄処理装置２５は、洗浄用の処理槽３０とリンス用の処理槽３１とを有し、各処理槽３０，３１に基板昇降機構３２，３３を昇降自在に設けている。洗浄用の処理槽３０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３１には、リンス用の処理液（純水等）が貯留される。

【0031】

エッチング処理装置１は、エッチング用の処理槽３４とリンス用の処理槽３５とを有し、各処理槽３４，３５に基板昇降機構３６，３７が昇降自在に設けられている。エッチング用の処理槽３４には、エッチング用の処理液（リン酸水溶液）が貯留される。リンス用の処理槽３５には、リンス用の処理液（純水等）が貯留される。上述のように、エッチング処理装置１は本発明による基板液処理装置となっている。

【0032】

これら洗浄処理装置２５とエッチング処理装置１は、同様の構成となっている。エッチング処理装置（基板液処理装置）１について説明すると、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。エッチング処理装置１において、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３６で受取り、基板昇降機構３６でそのロットを昇降させることでロットを処理槽３４のエッチング用の処理液に浸漬させて基板８のエッチング処理を行う。その後、エッチング処理装置１は、基板昇降機構３６からロット搬送機構１９の基板保持体２２にロットを受け渡す。また、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３７で受取り、基板昇降機構３７でそのロットを昇降させることでロットを処理槽３５のリンス用の処理液に浸漬させて基板８のリンス処理を行う。その後、基板昇降機構３７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。

【0033】

制御部７は、基板液処理システム１Ａ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、エッチング処理装置１）の動作を制御する。

【0034】

この制御部７は、たと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を備える。記憶媒体３８には、基板液処理装置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。制御部７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液処理装置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７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。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、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。

【0035】

上述のようにエッチング処理装置１の処理槽３４では、所定濃度の薬剤（リン酸）の水溶液（リン酸水溶液）を処理液（エッチング液）として用いて基板８に液処理（エッチング処理）が施される。

【0036】

次に、エッチング処理装置（基板液処理装置）１の概略構成及び配管系統について図２を参照して説明する。

【0037】

エッチング処理装置１は、処理液として所定濃度のリン酸水溶液を貯留する前述した処理槽３４を有している。処理槽３４は、内槽３４Ａと、外槽３４Ｂとを有する。外槽３４Ｂには、内槽３４Ａからオーバーフローしたリン酸水溶液が流入する。外槽３４Ｂの液位は、内槽３４Ａの液位よりも低く維持される。

【0038】

外槽３４Ｂの底部には、循環ライン５０の上流端が接続されている。循環ライン５０の下流端は、内槽３４Ａ内に設置された処理液供給ノズル４９に接続されている。循環ライン５０には、上流側から順に、ポンプ５１、ヒータ５２及びフィルタ５３が介設されている。ポンプ５１を駆動させることにより、外槽３４Ｂから循環ライン５０及び処理液供給ノズル４９を経て内槽３４Ａ内に送られ、その後再び内槽３４Ａから外槽３４Ｂへと流出する、リン酸水溶液の循環流が形成される。

【0039】

処理槽３４、循環ライン５０及び循環ライン５０内の機器（５１，５２，５３等）により液処理部３９が形成される。また、処理槽３４及び循環ライン５０により循環系が構成される。

【0040】

内槽３４Ａ内の処理液供給ノズル４９の下方に、内槽３４Ａ内にあるリン酸水溶液中に不活性ガス例えば窒素ガスの気泡を吐出するための（バブリングを行うための）ガスノズル６０が設けられている。ガスノズル６０には、ガス供給源６０Ｂから、開閉弁、流量制御弁、流量計などから構成される流量調節器６０Ｃを介して、不活性ガス例えば窒素ガスが供給される。

【0041】

処理槽３４には、前述した基板昇降機構３６が付設されている。基板昇降機構３６は、複数の基板８を垂直に起立した姿勢で水平方向に間隔をあけて配列させた状態で保持することができ、また、この状態で昇降することができる。

【0042】

エッチング処理装置１は、液処理部３９にリン酸水溶液を供給するリン酸水溶液供給部４０と、液処理部３９に純水を供給する純水供給部４１と、液処理部３９にシリコン溶液を供給するシリコン供給部４２と、液処理部３９からリン酸水溶液を排出するリン酸水溶液排出部４３とを有する。

【0043】

リン酸水溶液供給部４０は、処理槽３４及び循環ライン５０からなる循環系内、すなわち液処理部３９内のいずれかの部位、好ましくは図示したように外槽３４Ｂに所定濃度のリン酸水溶液を供給する。リン酸水溶液供給部４０は、リン酸水溶液を貯留するタンクからなるリン酸水溶液供給源４０Ａと、リン酸水溶液供給源４０Ａと外槽３４Ｂとを接続するリン酸水溶液供給ライン４０Ｂと、リン酸水溶液供給ライン４０Ｂに上流側から順に介設された流量計４０Ｃ、流量制御弁４０Ｄ及び開閉弁４０Ｅとを有している。リン酸水溶液供給部４０は、流量計４０Ｃ及び流量制御弁４０Ｄを介して、制御された流量で、リン酸水溶液を外槽３４Ｂに供給することができる。

【0044】

純水供給部４１は、リン酸水溶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純水を供給する。この純水供給部４１は、所定温度の純水を供給する純水供給源４１Ａを含み、この純水供給源４１Ａは外槽３４Ｂに流量調節器４１Ｂを介して接続されている。流量調節器４１Ｂは、開閉弁、流量制御弁、流量計などから構成することができる。

【0045】

シリコン供給部４２は、シリコン含有化合物溶液例えばコロイダルシリコンを分散させた液を貯留するタンクからなるシリコン供給源４２Ａと、流量調節器４２Ｂとを有している。流量調節器４２Ｂは、開閉弁、流量制御弁、流量計などから構成することができる。

【0046】

リン酸水溶液排出部４３は、液処理部３９及び循環ライン５０からなる循環系内、すなわち液処理部３９内にあるリン酸水溶液を排出するために設けられる。リン酸水溶液排出部４３は、循環ライン５０から分岐する排出ライン４３Ａと、排出ライン４３Ａに上流側から順次設けられた流量計４３Ｂ、流量制御弁４３Ｃ、開閉弁４３Ｄ及び冷却タンク４３Ｅとを有する。リン酸水溶液排出部４３は、流量計４３Ｂ及び流量制御弁４３Ｃを介して、制御された流量で、リン酸水溶液を排出することができる。

【0047】

冷却タンク４３Ｅは、排出ライン４３Ａを流れてきたリン酸水溶液を一時的に貯留するとともに冷却する。冷却タンク４３Ｅから流出したリン酸水溶液（符号４３Ｆを参照）は、工場廃液系（図示せず）に廃棄してもよいし、当該リン酸水溶液中に含まれるシリコンを再生装置（図示せず）により除去した後に、リン酸水溶液供給源４０Ａに送り再利用してもよい。

【0048】

図示例では、排出ライン４３Ａは、循環ライン５０（図ではフィルタドレンの位置）に接続されているが、これには限定されず、循環系内の他の部位、例えば内槽３４Ａの底部に接続されていてもよい。

【0049】

排出ライン４３Ａには、リン酸水溶液中のシリコン濃度を測定するシリコン濃度計４３Ｇが設けられている。また、循環ライン５０から分岐して外槽３４Ｂに接続された分岐ライン５５Ａに、リン酸水溶液中のリン酸濃度を測定するリン酸濃度計５５Ｂが介設されている。外槽３４Ｂには、外槽３４Ｂ内の液位を検出する液位計４４が設けられている。

【0050】

次に、図３〜図７を参照してエッチング処理装置１の処理槽３４の構成について詳細に説明する。説明の便宜のため、ＸＹＺ直交座標系を設定し、必要に応じて参照する。なお、Ｘ負方向を「前側」または「前方」、Ｘ正方向を「後側」または「後方」、Ｙ負方向を「右側」または「右方」、Ｙ正方向を「左側」または「左方」と呼ぶこともある。

【0051】

前述したように、処理槽３４は、上部を開放させた内槽３４Ａと、上部を開放させた外槽３４Ｂとを有する。内槽３４Ａは、外槽３４Ｂの内部に収容されている。外槽３４Ｂには、内槽３４Ａからオーバーフローしたリン酸水溶液が流入する。液処理が実行されている間、内槽３４Ａの底部を含む大部分は、外槽３４Ｂ内のリン酸水溶液中に浸漬される。

【0052】

外槽３４Ｂは液受け容器（シンク）８０の内部に収容されており、外槽３４Ｂと液受け容器８０との間にドレン空間８１が形成されている。ドレン空間８１の底部にはドレンライン８２が接続されている。

【0053】

処理液供給ノズル４９は、内槽３４Ａ内をＸ方向（水平方向）に延びる筒状体からなる。処理液供給ノズル４９は、その周面に穿設された複数の吐出口４９Ｄ（図３及び図４を参照）から、基板昇降機構３６に保持された基板８に向かって処理液を吐出する。図では２本の処理液供給ノズル４９が設けられているが、３本以上の処理液供給ノズル４９を設けてもよい。処理液供給ノズル４９には、鉛直方向に延びる配管４９Ａから処理液（リン酸水溶液）が供給される。

【0054】

ガスノズル６０は、内槽３４Ａ内の処理液供給ノズル４９よりも低い高さ位置をＸ方向（水平方向）に延びる筒状体からなる。ガスノズル６０は、その周面に穿設された複数の吐出口６０Ｄ（図３及び図４を参照）から、不活性ガス（例えば窒素ガス）の気泡を吐出する。不活性ガスのバブリングにより、内槽３４Ａ内におけるリン酸水溶液の沸騰状態を安定化させることができる。ガスノズル６０には、鉛直方向に延びる配管６０Ａから処理液（リン酸水溶液）が供給される。

【0055】

基板昇降機構３６は、図示しない昇降機構により昇降する鉛直方向（Ｚ方向）に延びる支持板３６Ａと、支持板３６Ａにより一端が支持される水平方向（Ｘ方向）に延びる一対の基板支持部材３６Ｂとを有している（図９も参照）。各基板支持部材３６Ｂは、水平方向（Ｘ方向）に間隔を開けて配列された複数（例えば５０〜５２個）の基板支持溝（図示せず）を有している。基板支持溝には、基板８の周縁部が挿入される。基板昇降機構３６は、複数（例えば５０〜５２枚）の基板８を、鉛直姿勢で、水平方向（Ｘ方向）に間隔を開けた状態で保持することができる。このような基板昇降機構３６は当該技術分野において周知であり、詳細な構造の図示及び説明は省略する。

【0056】

処理槽３４には、内槽３４Ａの上部開口を開閉するための第１蓋体７１及び第２蓋体７２が設けられている。第１蓋体７１及び第２蓋体７２は、それぞれ、水平方向（Ｘ方向）に延びる回転軸７１Ｓ、７２Ｓに結合されている。回転軸７１Ｓ、７２Ｓは、液受け容器８０に固定された軸受け８３及び回転アクチュエータ８４（図４、図５を参照）に連結されている。回転アクチュエータ８４を動作させることにより、第１蓋体７１及び第２蓋体７２は、水平方向（Ｘ方向）に延びる各々の回転軸線を中心として、内槽３４Ａの上部開口の第１領域（左半部）及び第２領域（右半部）をそれぞれ覆う閉鎖位置（図３及び図６に示す位置）と、概ね直立状態となって内槽３４Ａの上部開口の第１領域及び第２領域を開放する開放位置（図８に示す位置）との間で回転（旋回）することができる（図３中の矢印ＳＷ１，ＳＷ２を参照）。

【0057】

第１蓋体７１及び第２蓋体７２は内槽３４Ａの上部開口のうち、支持板３６Ａ、配管４９Ａ，６０Ａが設けられている領域を覆っていない。

【0058】

エッチング処理装置１の通常運転中、第１蓋体７１及び第２蓋体７２は、基板昇降機構３６により保持された基板８の内槽３４Ａへの搬入／搬出が行われるとき以外は、閉鎖位置に位置し、内槽３４Ａ内にあるリン酸水溶液の温度低下を防止するとともに沸騰するリン酸水溶液から生じた水蒸気が処理槽３４の外部に逃げることを抑制する。

【0059】

第１蓋体７１は、真上から見て概ね矩形の本体部７１Ａと、Ｘ方向に延びる第１飛沫遮蔽部７１Ｂ、第２飛沫遮蔽部７１Ｃ及び閉鎖部７１Ｄと、Ｙ方向に延びる第３飛沫遮蔽部７１Ｅとを有する。同様に、第２蓋体７２は、概ね矩形の本体部７２Ａと、Ｘ方向に延びる第１飛沫遮蔽部７２Ｂ、第２飛沫遮蔽部７２Ｃ及び閉鎖部７２Ｄと、Ｙ方向に延びる第３飛沫遮蔽部７２Ｅとを有する。

【0060】

本体部７１Ａの上面には大きな矩形の凹所７１Ｒが形成されている。凹所７１Ｒは、底壁７１１Ｒ及び４つの側壁７１２Ｒ、７１３Ｒ，７１４Ｒ，７１５Ｒにより画定されている。

【0061】

第１蓋体７１が閉鎖位置にあるときに、内槽３４Ａから外槽３４Ｂへのリン酸水溶液のオーバーフロー（図６の矢印ＯＦを参照）を妨げないように、内槽３４Ａの側壁と、これに近接して対面する側壁７１２Ｒ、７１３Ｒとの間には隙間が設けられている。なお、図示はしていないが、内槽３４Ａの４つの側壁の上端には、オーバーフローが円滑に行われるように、間隔を空けて複数のＶ字形の切り欠きが形成されている。

【0062】

第１蓋体７１の底壁７１１Ｒは、Ｙ方向に第２蓋体７２から離れるに従って（Ｙ方向に内槽３４Ａの側壁に近づくに従って）高くなるように傾斜している。この傾斜により、上記のオーバーフローがスムーズに行われる。

【0063】

内槽３４Ａ内のリン酸水溶液は沸騰状態にあるため、内槽３４Ａから外槽３４Ｂにオーバーフローするリン酸水溶液と一緒にリン酸水溶液の飛沫も内槽３４Ａから飛び出す。この飛び出した飛沫は、閉鎖位置にある第１蓋体７１の第１飛沫遮蔽部７１Ｂに衝突し、内槽３４Ａの側壁と外槽３４Ｂの側壁との間の空間に落ち、外槽３４Ｂの外側には飛散しない。閉鎖位置にある第１蓋体７１の第１飛沫遮蔽部７１Ｂの下端は、近接する内槽３４Ａの側壁の上端よりも少なくとも低い位置にあることが好ましい。

【0064】

第２飛沫遮蔽部７１Ｃは、第１蓋体７１が開放位置にあるときに、第１蓋体７１が閉鎖位置にあるときの第１飛沫遮蔽部７１Ｂと同様の役割を果たす。開放位置にある第１蓋体７１の第１飛沫遮蔽部７１Ｂの下端は、近接する内槽３４Ａの側壁の上端よりも少なくとも低い位置にあることが好ましい。

【0065】

閉鎖部７１Ｄは、第１蓋体７１が開放位置にあるときに（図８を参照）、内槽３４Ａの側壁の上端と外槽３４Ｂの側壁の上端との間の隙間のうちの、回転軸７１Ｓから外槽３４Ｂの側壁までの領域の上方を覆う。閉鎖部７１Ｄは、第１蓋体７１が閉鎖位置にあるときに本体部７１Ａの上面に付着した液（例えば、処理槽３４の上方を濡れた基板が通過したときに当該基板から落下した液）を、第１蓋体７１が開放位置に位置したときに外槽３４Ｂと液受け容器８０との間のドレン空間８１に案内し、当該液が外槽３４Ｂ内に流入することを防止する。ドレン空間８１に入った液は、ドレンライン８２から廃棄される。

【0066】

第３飛沫遮蔽部７１Ｅは、基板昇降機構３６から遠い側において、内槽３４Ａの側壁と外槽３４Ｂの側壁との間の空間の上方で延びるように設けられている。第３飛沫遮蔽部７１Ｅは、第１蓋体７１の端縁に沿って、当該端縁の全長に亘って、回転軸７１ＳからＹ方向に延びている。第３飛沫遮蔽部７１Ｅは、第１蓋体７１が閉鎖位置にあるときに、第１飛沫遮蔽部７１Ｂと同様の役割を果たす。開放位置にある第１蓋体７１の第３飛沫遮蔽部７１Ｅの下端は、近接する内槽３４Ａの側壁の上端よりも少なくとも低い位置にあることが好ましい。

【0067】

基板昇降機構３６に近い側には第１蓋体７１のＹ方向に延びる端縁に沿って延びる飛沫遮蔽部を設けなくてもよい。Ｘ正方向に飛散するリン酸水溶液は、基板昇降機構３６の支持板３６Ａ、配管４９Ａ，６０Ａ等に衝突するため、外槽３４Ｂまでは殆ど到達しないからである。

【0068】

第２蓋体７２は第１蓋体７１に対して実質的に鏡面対称に形成されており、第１蓋体７１及び第２蓋体７２の構造は互いに実質的に同一である。従って、第１蓋体７１の構成及び作用に関する説明は、第２蓋体７２の構成及び作用に関する説明に援用することができる。第１蓋体７１及び第２蓋体７２の互いに対応する部材（対称位置にある部材、同じ機能を有する部材）の参照符号の末尾には同じアルファベットが付けられており、参照符号の頭二桁が「７１」であるか「７２」であるかの相違しかない。

【0069】

図６に示すように、第１蓋体７１及び第２蓋体７２が閉鎖位置にあるとき、第１蓋体７１の底壁７１１Ｒから上方に延びる側壁７１２Ｒと第２蓋体７２の底壁７２１Ｒから上方に延びる側壁７２２Ｒとが互いに対面し、両側壁の間に高さＨの隙間Ｇが形成される。凹所７１Ｒ、７２Ｒを設けることにより、高さＨの隙間を設けることに起因する第１蓋体７１及び第２蓋体７２の重量の増大を抑制することができる。

【0070】

図６に示すように閉鎖位置にある第１蓋体７１の本体部７１Ａの下面（底壁７１１Ｒの下面）及び第２蓋体７２の本体部７２Ａの下面（底壁７２１Ｒの下面）が内槽３４Ａ内の処理液の液面に接している場合、第１蓋体７１と第２蓋体との間の隙間から沸騰したリン酸水溶液が上方に飛び出し、周囲に飛散することがある。しかしながら、上述したように高さＨの隙間Ｇを設けることにより、隙間Ｇから沸騰した処理液が外方に飛び出し難くなる。この効果を実現するために、高さＨは、例えば約５ｃｍ以上とすることができる。

【0071】

内槽３４Ａ内の処理液が沸騰状態にあるリン酸水溶液である場合、第１蓋体７１及び第２蓋体７２のうち少なくとも本体部７１Ａ，７２Ａは処理液により侵されない、例えば石英などの材料により形成される。本体部７１Ａ、７２Ａが石英により形成された場合、石英同士が衝突して割れや欠けが生じるおそれがあるが、これを防止するため、第１蓋体７１及び第２蓋体７２が閉鎖位置にあるときに本体部７１Ａ，７２Ａ同士が接触しないように両者の間に隙間を設けることが望ましい。本体部７１Ａ，７２Ａ同士の間に隙間を設けた場合には、その隙間を通って処理槽３４内特に内槽３４Ａ内のリン酸水溶液が外方に飛散するおそれがある。しかしながら、上記のような高さＨの隙間Ｇを設けることにより、隙間Ｇからのリン酸水溶液の飛散を少なくとも大幅に抑制することが可能となる。

【0072】

また、オーバーフローを円滑にするために、前述したように底壁７１１Ｒ（７２１Ｒ）に傾斜を付け、かつ、底壁７１１Ｒ（７２１Ｒ）を内槽３４Ａ内のリン酸水溶液に接液させる場合には、底壁７１１Ｒ（７２１Ｒ）から上方に延びる側壁７１２Ｒ（７２２Ｒ）が無い場合には、底壁７１１Ｒ（７２１Ｒ）の先端がリン酸水溶液中に没してしまう。しかしながら、上記のように底壁７１１Ｒ（７２１Ｒ）から上方に延びる側壁７１２Ｒ（７２２Ｒ）を設けることにより、リン酸水溶液の液面の高さ位置を側壁７１２Ｒ（７２２Ｒ）の上端より低くすることが可能となる。

【0073】

図６に示すように、第１蓋体７１の本体部７１Ａ及び第２蓋体７２の本体部７２Ａのいずれか一方（ここでは本体部７１Ａ）に、他方（ここでは本体部７２Ａ）の先端の上方まであるいは上方を越えて延び、隙間Ｇを上方から覆う覆い７３を設けることが好ましい。覆い７３を設けることにより、隙間Ｇから処理液が上方に飛び出すことを防止することができる。なお、図３〜図５では、図面の煩雑化を防止するため、覆い７３（及び板状体７３Ｐ）が記載されていないことに注意されたい。

【0074】

なお、隙間Ｇが高さＨを有しているため、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の液面から飛散した処理液の液滴の勢いが、覆い７３に衝突するまでに弱まる。このため、覆い７３に衝突した処理液が側方に飛び出すことはない。

【0075】

覆い７３は、例えば図６に示すように、第１蓋体７１の凹所７１Ｒの輪廓に合わせた略矩形の切除部７３Ｑを有する板状体７３Ｐを、第１蓋体７１の本体部７１Ａの上面に装着することにより設けることができる。この場合、板状体７３Ｐの端縁部により覆い７３が構成される。

【0076】

図６に示すように、第１蓋体７１及び第２蓋体７２が閉鎖位置にあるときに、覆い７３と第２蓋体７２との間に隙間が設けられていてもよい。これに代えて、第１蓋体７１及び第２蓋体７２が閉鎖位置にあるときに、覆い７３と第２蓋体７２とが接触していてもよい。この場合、覆い７３は、隙間Ｇの上端部を塞ぐシールとしての役割を果たす。

【0077】

覆い７３を第２蓋体７２に接触させる場合には、石英と衝突しても損傷が生じるおそれがなくかつ石英を損傷させることもない程度の柔軟性があり、かつ、比較的高い耐食性を有する樹脂材料、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂材料から覆い７３を形成することが好ましい。

【0078】

覆い７３を第１蓋体７１と一体に形成してもよい。また、覆い７３は設けなくてもよい。覆い７３を設けない場合には、設ける場合よりも上記高さＨをより高くすることが好ましい。

【0079】

また、第１蓋体７１の本体部７１Ａ及び第２蓋体７２の本体部７２Ａのいずれか一方（ここでは第２蓋体７２の本体部７２Ａの先端部）に基板押さえ７４を設けてもよい。基板押さえ７４の下面には、基板８の配列方向（Ｘ方向）に沿って、基板支持部材３６Ｂの基板支持溝（図示せず）と同じピッチで同じＸ方向位置に配置された複数の基板保持溝７４Ｇが形成されている。基板保持溝７４Ｇの各々には１枚の基板８の周縁部が収容される。なお、図７では基板押さえ７４の下端部（基板保持溝７４Ｇが形成されている部分が見えているが、実際には、凹所７２Ｒの底壁７２１Ｒに隠れて見えないことに注意されたい。

【0080】

図示された実施形態では、基板押さえ７４は、第２蓋体７２と別々に形成された細長い板状体からなり、ネジ止めにより第２蓋体７２の本体部７２Ａに固定されている。これに代えて、基板押さえ７４を第２蓋体７２と一体に形成してもよい。いずれの場合も、基板押さえ７４は、第２蓋体７２の本体部７２Ａの側壁７２２Ｒの一部を構成することになる。

【0081】

基板８が処理されているときには、閉鎖位置に位置している第２蓋体７２に設けられた基板押さえ７４が、基板支持部材３６Ｂにより支持された基板８と係合して、当該基板８の上方への変位を防止または抑制する。このため、処理液供給ノズル４９から大流量で処理液を吐出したとしても、あるいは内槽３４Ａ内の処理液の沸騰レベルが高くなったとしても、あるいは窒素ガスバブリングを激しく行ったとしても、基板８が基板支持部材３６Ｂから脱落するおそれがなくなる。

【0082】

次に上記エッチング処理装置１の作用について説明する。まず、リン酸水溶液供給部４０がリン酸水溶液を液処理部３９の外槽３４Ｂに供給する。リン酸水溶液の供給開始後に所定時間が経過すると、循環ライン５０のポンプ５１が作動し、上述した循環系内を循環する循環流が形成される。

【0083】

さらに、循環ライン５０のヒータ５２が作動して、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液が所定温度（例えば１６０℃）となるようにリン酸水溶液を加熱する。遅くともヒータ５２による加熱開始時点までに、第１蓋体７１及び第２蓋体７２を閉鎖位置に位置させる。１６０℃のリン酸水溶液は沸騰状態となる。沸騰による水分の蒸発によりリン酸濃度が予め定められた管理上限値を超えたことがリン酸濃度計５５Ｂにより検出された場合には、純水供給部４１から純水が供給される。

【0084】

１つのロットの基板８を内槽３４Ａ内のリン酸水溶液中に投入する前に、循環系（内槽３４Ａ、外槽３４Ｂ及び循環ライン５０を含む）内に存在するリン酸水溶液中のシリコン濃度（これはシリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選択比に影響を及ぼす）の調整が行われる。シリコン濃度の調節は、ダミー基板を内槽３４Ａ内のリン酸水溶液中に浸漬すること、あるいはシリコン供給部４２から外槽３４Ｂにシリコン含有化合物溶液を供給することにより行うことができる。循環系内に存在するリン酸水溶液中のシリコン濃度が予め定められた範囲内にあることを確認するために、排出ライン４３Ａにリン酸水溶液を流し、シリコン濃度計４３Ｇによりシリコン濃度を測定してもよい。

【0085】

シリコン濃度調整の終了後、第１蓋体７１及び第２蓋体７２を開放位置に移動し、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液中に、基板昇降機構３６に保持された複数枚、すなわち１つのロット（処理ロットまたはバッチとも呼ばれる）を形成する複数例えば５０枚の基板８を浸漬させる。その後直ちに、第１蓋体７１及び第２蓋体７２が閉鎖位置に戻される。基板８を所定時間リン酸水溶液に浸漬することにより、基板８にウエットエッチング処理（液処理）が施される。

【0086】

基板８のエッチング処理中に第１蓋体７１及び第２蓋体７２を閉鎖位置に位置させておくことにより、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の液面付近の温度低下が抑制され、これにより、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度分布を小さく抑えることができる。また、内槽３４Ａが外槽３４Ｂ内のリン酸水溶液中に浸漬されているため、内槽３４Ａの壁体からの放熱による内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度低下が抑制され、また、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度分布を小さく抑えることができる。従って、基板８のエッチング量の面内均一性及び面間均一性を高く維持することができる。

【0087】

１つのロットの基板８の処理中に、基板８からシリコンが溶出するため、循環系内に存在するリン酸水溶液中のシリコン濃度が上昇する。１つのロットの基板８の処理中に、循環系内に存在するリン酸水溶液中のシリコン濃度を維持するために、あるいは意図的に変化させるために、リン酸水溶液排出部４３により循環系内にあるリン酸水溶液を排出しながら、リン酸水溶液供給部４０によりリン酸水溶液を供給することができる。

【0088】

上記のようにして一つのロットの基板８の処理が終了したら、第１蓋体７１及び第２蓋体７２を開放位置に移動し、基板８を内槽３４Ａから搬出する。

【0089】

その後、再び第１蓋体７１及び第２蓋体７２を閉鎖位置に移動し、循環系内にあるリン酸水溶液の温度、リン酸濃度、シリコン濃度の調節を行った後に、上記と同様にして別のロットの基板８の処理を行う。

【0090】

上記実施形態では処理液がリン酸水溶液であったが、これに限定されるものではなく、例えば、ＳＣ１やリン酸水溶液に酢酸等の添加物を混合した処理液を用いてもよい。また、上記実施形態では、エッチングされる膜をシリコン窒化膜としていたが、これに限らず、その他のエッチング対象となる膜であってもよい。また、処理槽内で基板に施される処理は、エッチング工程を含んでいなくてもよく、洗浄工程のみを含むものであってもよい。すなわち、処理槽において、処理液の液面から飛沫が生じるような条件で処理を行う場合に、本発明は適用される。基板は、半導体ウエハに限定されるものではなく、ガラス、セラミック等の他の材料からなる基板であってもよい。

【符号の説明】

【0091】

３４Ａ 内槽
３４Ｂ 外槽
７１ 第１蓋体
７２ 第２蓋体
７１１Ｒ，７２１Ｒ 底壁
７１２Ｒ，７２２Ｒ 側壁
７１Ｒ，７２Ｒ 凹所
７３ 覆い、シール
７３ 板状体
Ｈ 高さ
Ｇ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】