(57)【要約】【課題】基板上に形成されたシリコン窒化膜のエッチングレートを一定に維持することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液は、循環ライン２０を通して循環されている。シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板Ｗが浸漬処理槽１０のリン酸水溶液中に浸漬されることによってシリコン窒化膜の選択的なエッチング処理が進行する。再生ライン３０は、循環ライン２０を通して循環されるリン酸水溶液の一部を取り出して再生装置３１によりシロキサンを回収・排出してリン酸水溶液を再生する。制御部４０は、出側濃度計２４および入側濃度計３２の測定結果に基づいて流量調整弁３３を制御し、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度が一定となるように浸漬処理槽１０に還流するリン酸水溶液の流量を調整する。【選択図】図１
2008103678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板をリン酸水溶液中に浸漬してシリコン窒化膜のエッチング処理を行う基板処理装置であって、
リン酸水溶液を貯留し、リン酸水溶液中に前記基板を浸漬してシリコン窒化膜のエッチング処理を進行させる浸漬処理槽と、
前記浸漬処理槽から排出されたリン酸水溶液を再び前記浸漬処理槽に還流させる循環ラインと、
前記循環ラインから分岐され、前記循環ラインを流れるリン酸水溶液の一部を前記循環ラインとは別経路にて前記浸漬処理槽に還流させる再生ラインと、
前記再生ラインの経路中に介挿され、前記再生ラインを流れるリン酸水溶液中に含まれるシロキサンを回収してリン酸水溶液を再生する再生機構と、
前記循環ラインの経路中に介挿され、前記浸漬処理槽から排出されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する第１の濃度計と、
前記再生ラインの経路のうち前記再生機構よりも下流側に介挿され、前記再生機構によって再生されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する第２の濃度計と、
前記再生ラインの経路のうち前記第２の濃度計よりも下流側に介挿され、前記再生ラインを流れるリン酸水溶液の流量を調整する流量調整手段と、
前記第１の濃度計および第２の濃度計の測定結果に基づいて、前記浸漬処理槽に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度がほぼ一定となるように前記流量調整手段を制御して前記再生ラインから前記浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板をリン酸水溶液中に浸漬してシリコン窒化膜のエッチング処理を行う基板処理装置であって、
リン酸水溶液を貯留し、リン酸水溶液中に前記基板を浸漬してシリコン窒化膜のエッチング処理を進行させる浸漬処理槽と、
前記浸漬処理槽から排出されたリン酸水溶液を再び前記浸漬処理槽に還流させる循環ラインと、
前記循環ラインから分岐され、前記循環ラインを流れるリン酸水溶液の一部を前記循環ラインとは別経路にて前記浸漬処理槽に還流させる再生ラインと、
前記再生ラインの経路中に介挿され、前記再生ラインを流れるリン酸水溶液中に含まれるシロキサンを回収してリン酸水溶液を再生する再生機構と、
前記循環ラインの経路中に介挿され、前記浸漬処理槽から排出されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する第１の濃度計と、
前記再生ラインを流れるリン酸水溶液の流量を調整する流量調整手段と、
前記第１の濃度計によって測定されたシロキサンの濃度が予め設定された設定値を超えたときに、前記流量調整手段を制御して前記再生ラインから前記浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を増量する制御手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の基板処理装置において、
前記制御手段は、前記第１の濃度計によって測定されたシロキサンの濃度が前記設定値に満たないときに、前記再生ラインから前記浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を減量することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の基板処理装置において、
前記浸漬処理槽に貯留されたリン酸水溶液の温度を測定する温度測定手段をさらに備え、
前記設定値は、前記温度測定手段によって測定されたリン酸水溶液の温度におけるシロキサンの飽和濃度に対する相対値として規定されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の基板処理装置において、
前記設定値は、前記シロキサンの飽和濃度の５０％以上１００％以下であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記設定値の入力を受け付ける入力受付手段をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記再生ラインの経路のうち前記再生機構よりも下流側に介挿され、前記再生機構によって再生されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する第２の濃度計をさらに備え、
前記制御手段は、前記第２の濃度計によって測定されたシロキサンの濃度に応じて、前記再生ラインから前記浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を調整するように前記流量調整手段を制御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】
この発明は、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された半導体ウェハー、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）をリン酸水溶液中に浸漬して選択的にシリコン窒化膜のエッチング処理を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において、エッチング処理はパターン形成のための重要な工程であり、特に近年の半導体デバイスの高性能化および高集積化にともなって、基板上に形成されたシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）およびシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）のうちシリコン酸化膜を残してシリコン窒化膜を選択的にエッチング除去する処理が要求されている。このようなシリコン窒化膜の選択的なエッチング処理を実行する手法として、高温（約１５０℃）のリン酸水溶液（Ｈ2ＰＯ4＋Ｈ2Ｏ）をエッチング液として使用するプロセスが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、特許文献１に開示されているように、高温のリン酸水溶液を貯留した処理槽にシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が形成された複数枚の基板を浸漬してシリコン窒化膜の選択的なエッチング処理を行う。
【０００３】
通常、リン酸水溶液を使用してシリコン窒化膜のエッチング処理を行うとシロキサンが生成される。”シロキサン”とは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とを主成分とする有機又は無機化合物群の総称である。エッチング処理中に生成したシロキサンは異物としてエッチング液中に蓄積する。シロキサンが蓄積されるにつれてシリコン窒化膜のエッチング速度が低下し、ある一定の濃度以上にシロキサンがエッチング液中に蓄積されると基板や処理槽に付着したり、エッチング液を循環させるフィルターを目詰まりさせる原因となる。一方、逆にエッチング液中のシロキサン濃度が低すぎるとシリコン酸化膜のエッチング速度が速くなり、シリコン窒化膜に対するエッチング選択比が低下するという別の問題も生じる。
【０００４】
このため、処理槽内のエッチング液中のシロキサン濃度を一定に保つ必要があり、特許文献１にはエッチング液の循環ラインからエッチング液の一部を取り出して該液中のシロキサンを強制的に析出させて回収することにより、エッチング液中のシロキサン濃度を一定に維持する技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２２４１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、単位時間当たりのシロキサンの回収・排出量は常に一定である。一方、エッチング液中に蓄積していくシロキサンの量は、基板の処理頻度、処理枚数、および基板上におけるシリコン窒化膜の面積比等によって随時変化するものであり、常に一定とは限らない。その結果、処理槽内のエッチング液中のシロキサン濃度が一定とならず、シリコン窒化膜のエッチングレートにばらつきが生じることとなっていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板上に形成されたシリコン窒化膜のエッチングレートを一定に維持することができる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】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板をリン酸水溶液中に浸漬してシリコン窒化膜のエッチング処理を行う基板処理装置において、リン酸水溶液を貯留し、リン酸水溶液中に前記基板を浸漬してシリコン窒化膜のエッチング処理を進行させる浸漬処理槽と、前記浸漬処理槽から排出されたリン酸水溶液を再び前記浸漬処理槽に還流させる循環ラインと、前記循環ラインから分岐され、前記循環ラインを流れるリン酸水溶液の一部を前記循環ラインとは別経路にて前記浸漬処理槽に還流させる再生ラインと、前記再生ラインの経路中に介挿され、前記再生ラインを流れるリン酸水溶液中に含まれるシロキサンを回収してリン酸水溶液を再生する再生機構と、前記循環ラインの経路中に介挿され、前記浸漬処理槽から排出されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する第１の濃度計と、前記再生ラインの経路のうち前記再生機構よりも下流側に介挿され、前記再生機構によって再生されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する第２の濃度計と、前記再生ラインの経路のうち前記第２の濃度計よりも下流側に介挿され、前記再生ラインを流れるリン酸水溶液の流量を調整する流量調整手段と、前記第１の濃度計および第２の濃度計の測定結果に基づいて、前記浸漬処理槽に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度がほぼ一定となるように前記流量調整手段を制御して前記再生ラインから前記浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を調整する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板をリン酸水溶液中に浸漬してシリコン窒化膜のエッチング処理を行う基板処理装置において、リン酸水溶液を貯留し、リン酸水溶液中に前記基板を浸漬してシリコン窒化膜のエッチング処理を進行させる浸漬処理槽と、前記浸漬処理槽から排出されたリン酸水溶液を再び前記浸漬処理槽に還流させる循環ラインと、前記循環ラインから分岐され、前記循環ラインを流れるリン酸水溶液の一部を前記循環ラインとは別経路にて前記浸漬処理槽に還流させる再生ラインと、前記再生ラインの経路中に介挿され、前記再生ラインを流れるリン酸水溶液中に含まれるシロキサンを回収してリン酸水溶液を再生する再生機構と、前記循環ラインの経路中に介挿され、前記浸漬処理槽から排出されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する第１の濃度計と、前記再生ラインを流れるリン酸水溶液の流量を調整する流量調整手段と、前記第１の濃度計によって測定されたシロキサンの濃度が予め設定された設定値を超えたときに、前記流量調整手段を制御して前記再生ラインから前記浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を増量する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記制御手段は、前記第１の濃度計によって測定されたシロキサンの濃度が前記設定値に満たないときに、前記再生ラインから前記浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を減量することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明に係る基板処理装置において、前記浸漬処理槽に貯留されたリン酸水溶液の温度を測定する温度測定手段をさらに備え、前記設定値は、前記温度測定手段によって測定されたリン酸水溶液の温度におけるシロキサンの飽和濃度に対する相対値として規定されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る基板処理装置において、前記設定値は、前記シロキサンの飽和濃度の５０％以上１００％以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項２から請求項５のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記設定値の入力を受け付ける入力受付手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項２から請求項６のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記再生ラインの経路のうち前記再生機構よりも下流側に介挿され、前記再生機構によって再生されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する第２の濃度計をさらに備え、前記制御手段は、前記第２の濃度計によって測定されたシロキサンの濃度に応じて、前記再生ラインから前記浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を調整するように前記流量調整手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、第１の濃度計および第２の濃度計の測定結果に基づいて、浸漬処理槽に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度がほぼ一定となるように再生ラインから浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を調整するため、基板の処理頻度やシリコン窒化膜の面積比等に関わらず浸漬処理槽に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を一定にして基板上に形成されたシリコン窒化膜のエッチングレートを一定に維持することができる。
【００１６】
また、請求項２から請求項７の発明によれば、第１の濃度計によって測定されたシロキサンの濃度が予め設定された設定値を超えたときに、再生ラインから浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を増量するため、基板の処理頻度やシリコン窒化膜の面積比等に関わらず浸漬処理槽に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を一定にして基板上に形成されたシリコン窒化膜のエッチングレートを一定に維持することができる。
【００１７】
特に、請求項７の発明によれば、再生ラインに介挿された第２の濃度計によって測定されたシロキサンの濃度に応じて、再生ラインから浸漬処理槽に還流するリン酸水溶液の流量を調整するため、より高い精度にて浸漬処理槽に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を一定に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の全体概略構成を示す図である。この基板処理装置１は、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板Ｗをリン酸水溶液中に浸漬させてシリコン窒化膜の選択的なエッチング処理を行うウエットエッチング処理装置である。基板処理装置１は、リン酸水溶液を貯留してエッチング処理を進行させる浸漬処理槽１０と、リン酸水溶液を浸漬処理槽１０に循環させる循環ライン２０と、リン酸水溶液を再生させる再生ライン３０と、を備える。
【００２０】
浸漬処理槽１０は、エッチング液としてリン酸水溶液を貯留し、リン酸水溶液中に基板Ｗを浸漬させる内槽１１および内槽１１の上部からオーバーフローしたエッチング液を回収する外槽１２によって構成される二重槽構造を有している。内槽１１は、エッチング液に対する耐食性に優れた石英またはフッ素樹脂材料にて形成された平面視矩形の箱形形状部材である。外槽１２は、内槽１１と同様の材料にて形成されており、内槽１１の外周上端部を囲繞するように設けられている。
【００２１】
また、浸漬処理槽１０に貯留されたエッチング液に基板Ｗを浸漬させるためのリフター１３が設けられている。リフター１３は、起立姿勢（基板主面の法線が水平方向に沿う姿勢）にて相互に平行に配列された複数（例えば５０枚）の基板Ｗを３本の保持棒によって一括して保持する。リフター１３は、図示を省略する昇降機構によって鉛直方向に沿って昇降可能に設けられており、保持する複数枚の基板Ｗ（ロット）を内槽１１内のエッチング液中に浸漬する処理位置（図１の位置）とエッチング液から引き上げた受渡位置との間で昇降させる。
【００２２】
循環ライン２０は、浸漬処理槽１０から排出されたリン酸水溶液を濾過・加熱して再び浸漬処理槽１０に圧送還流させる配管経路であり、具体的には浸漬処理槽１０の外槽１２の底部と内槽１１の底部とを流路接続して構成されている。循環ライン２０の経路途中には、上流側から循環ポンプ２１とフィルター２２とが設けられている。循環ポンプ２１は、循環ライン２０を介して外槽１２から汲み出したリン酸水溶液を内槽１１に圧送する。フィルター２２は、循環ライン２０を流れるリン酸水溶液中の異物を取り除くための濾過フィルターである。
【００２３】
また、循環ライン２０には、フィルター２２の下流にヒータ２３が付設されている。ヒータ２３は、循環ライン２０のうちの比較的内槽１１に近い位置に設けられており、循環ライン２０を流れるリン酸水溶液を所定の処理温度（本実施形態では１５０℃）にまで再加熱する。なお、浸漬処理槽１０にも図示省略のヒータが設けられており、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液も所定の処理温度を維持するように加熱されている。
【００２４】
再生ライン３０は、循環ライン２０を流れるリン酸水溶液の一部を取り出して再生した液を循環ライン２０とは別経路にて浸漬処理槽１０に還流させる配管経路である。リン酸水溶液の”再生”とは、リン酸水溶液中に含まれるシロキサンを回収してシロキサン濃度を下げることである。再生ライン３０は、循環ライン２０のうちのフィルター２２よりも下流（内槽１１に近い側）から分岐され、再生したリン酸水溶液を浸漬処理槽１０の外槽１２に還流させる。なお、再生ライン３０の分岐位置は循環ライン２０の経路中の任意の位置とすることが可能であるが、本実施形態のようにフィルター２２よりも下流とするとリン酸水溶液中の異物を除去した後の液を取り出すことができるため好ましい。
【００２５】
再生ライン３０の経路途中には、リン酸水溶液中に含まれるシロキサンを回収してリン酸水溶液を再生する再生装置３１が介挿されている。本実施形態の再生装置３１は、再生ライン３０を流れるリン酸水溶液中に含まれるシロキサンを強制的に析出させて回収除去するものである。再生装置３１としては、リン酸水溶液中に含まれるシロキサンを回収する種々の公知のものを採用することができ、例えば特許文献１に記載された回収装置を使用することができる。
【００２６】
また、循環ライン２０および再生ライン３０の経路中には出側濃度計２４（第１の濃度計）および入側濃度計３２（第２の濃度計）がそれぞれ介挿されている。出側濃度計２４は、循環ライン２０のうちの循環ポンプ２１よりも上流側（外槽１２に近い側）に設けられており、浸漬処理槽１０の外槽１２から排出されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する。一方、入側濃度計３２は、再生ライン３０のうちの再生装置３１よりも下流側（外槽１２に近い側）に設けられており、再生装置３１によって再生されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する。さらに、再生ライン３０の経路のうち入側濃度計３２よりも下流側（外槽１２に近い側）には流量調整弁３３が介挿されている。流量調整弁３３は、再生ライン３０を流れるリン酸水溶液の流量を調整するバルブである。
【００２７】
また、基板処理装置１には、装置全体を管理する制御部４０が設けられている。制御部４０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部４０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用アプリケーションやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等を備えている。第１実施形態では、制御部４０のＣＰＵが所定のソフトウェアを実行することにより、制御部４０が出側濃度計２４および入側濃度計３２の測定結果に基づいて流量調整弁３３を制御する。なお、循環ポンプ２１、ヒータ２３、リフター１３の昇降機構等の基板処理装置１の他の作動部も制御部４０によって制御されている。
【００２８】
次に、上記構成を有する基板処理装置１における動作内容について説明する。まず、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液中に基板Ｗが浸漬されているか否かに関わらず、循環ポンプ２１は常時一定流量にてリン酸水溶液を圧送している。循環ライン２０によって浸漬処理槽１０に還流されたリン酸水溶液は内槽１１の底部から供給される。これによって、内槽１１の内部には底部から上方へと向かうリン酸水溶液のアップフローが生じる。底部から供給されたリン酸水溶液はやがて内槽１１の上端部から溢れ出て外槽１２に流入する。外槽１２に流れ込んだリン酸水溶液は循環ライン２０を介して循環ポンプ２１に回収され、再び浸漬処理槽１０に圧送還流されるという循環プロセスが継続して行われる。循環ライン２０による還流の過程において、リン酸水溶液中に混在している異物はフィルター２２によって取り除かれる。また、還流されるリン酸水溶液はヒータ２３によって所定の処理温度にまで再加熱される。
【００２９】
このような循環ライン２０によるリン酸水溶液の循環プロセスを実行しつつ、受渡位置にて複数の基板Ｗを受け取ったリフター１３が処理位置にまで降下して内槽１１内に貯留されたリン酸水溶液中に基板Ｗを浸漬させる。これにより、基板Ｗ上に形成されているシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のうちシリコン窒化膜の選択的エッチング処理が進行し、該シリコン窒化膜が徐々に除去される。所定時間のエッチング処理が終了した後、リフター１３が再び受渡位置にまで上昇して基板Ｗをエッチング液から引き上げる。
【００３０】
ここで、シリコン窒化膜のエッチング処理が進行するにつれて、リン酸水溶液中にシロキサンが蓄積される。シロキサンが過剰に蓄積されると、シリコン窒化膜のエッチング速度が低下するだけでなく、基板Ｗや浸漬処理槽１０を汚染したり、フィルター２２を目詰まりさせたりするといった問題が生じることは既述した通りである。このため、第１実施形態では、再生ライン３０を設けて過剰のシロキサンを回収することによりリン酸水溶液を再生する処理を行っている。
【００３１】
再生ライン３０は、循環ライン２０を通して循環されるリン酸水溶液の一部を、循環ライン２０の経路途中から取り出し、その取り出した液から再生装置３１によってシロキサンを回収・排出してリン酸水溶液を再生し、シロキサン濃度の低下した再生後のリン酸水溶液を浸漬処理槽１０に還流させている。これにより、再生ライン３０からはシロキサン濃度の低いリン酸水溶液が浸漬処理槽１０に流入することとなり、浸漬処理槽１０内におけるリン酸水溶液中のシロキサン濃度が著しく高くなるのを防いでいる。なお、再生ライン３０から浸漬処理槽１０の外槽１２に再生後のリン酸水溶液を供給しているのは、内槽１１にシロキサン濃度の低いリン酸水溶液を直接供給するよりも外槽１２に供給して一旦循環ライン２０を経由させてから内槽１１に供給する方が、内槽１１内のシロキサン濃度の変化および分布が安定するためである。
【００３２】
第１実施形態においては、さらに、循環ライン２０に出側濃度計２４を設けるとともに、再生ライン３０に入側濃度計３２および流量調整弁３３を設け、制御部４０が出側濃度計２４および入側濃度計３２の測定結果に基づいて流量調整弁３３を制御することにより再生ライン３０から浸漬処理槽１０に還流するリン酸水溶液の流量を調整している。このときに、制御部４０は、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度が一定となるように再生ライン３０から浸漬処理槽１０に還流する低濃度シロキサンのリン酸水溶液の流量を調整している。
【００３３】
循環ライン２０に設けられた出側濃度計２４は、浸漬処理槽１０から排出されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定するものである。すなわち、出側濃度計２４は浸漬処理槽１０の出側のシロキサン濃度を測定するものであり、出側濃度計２４によって測定されたシロキサン濃度は浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度とほぼ等しい。
【００３４】
一方、再生ライン３０に設けられた入側濃度計３２は、再生装置３１によって再生されて浸漬処理槽１０に還流されるリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定するものである。すなわち、入側濃度計３２は浸漬処理槽１０の入り側のシロキサン濃度を測定するものである。浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液の液量は定量であり、浸漬処理槽１０の出側および入り側のシロキサン濃度を測定することができれば、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度が一定となるような再生ライン３０からの流入量を算定することができる。制御部４０は、出側濃度計２４および入側濃度計３２の測定結果から浸漬処理槽１０の出側および入り側のシロキサン濃度を検知し、それに基づいて浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度が一定となる再生ライン３０からのリン酸水溶液流量を算定し、その流量にて低濃度シロキサンのリン酸水溶液が再生ライン３０から浸漬処理槽１０に還流されるように流量調整弁３３を制御する。
【００３５】
具体的には、浸漬処理槽１０にて基板Ｗのエッチング処理を行っているときにはリン酸水溶液中にシロキサンが蓄積され続けており、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液のシロキサン濃度が上昇する傾向にある。リン酸水溶液中のシロキサン濃度が上昇すると、シリコン窒化膜のエッチング速度が低下し、さらには基板Ｗの汚染が生じたりフィルター２２の目詰まりが生じたりする。このため、出側濃度計２４の測定結果にシロキサン濃度が所定値よりも上昇する傾向が認められたときは、制御部４０が流量調整弁３３を制御して再生ライン３０から浸漬処理槽１０に流すシロキサン濃度が低下したリン酸水溶液の流量を増加させ、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液のシロキサン濃度が上昇するのを抑制する。
【００３６】
逆に、基板Ｗのエッチング処理を行っていないときには、新たなシロキサンが生成されないため、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液のシロキサン濃度が上昇することはない。むしろ、このような状況にて、再生ライン３０を経由するシロキサンの回収・排出を継続していると、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液のシロキサン濃度が低下することとなる。リン酸水溶液中のシロキサン濃度が低下しすぎるとシリコン窒化膜に対するエッチング選択比が低下する。このため、出側濃度計２４の測定結果にシロキサン濃度が所定値よりも低下する傾向が認められたときは、制御部４０が流量調整弁３３を制御して再生ライン３０から浸漬処理槽１０に流すシロキサン濃度が低下したリン酸水溶液の流量を減少させ、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液のシロキサン濃度が低下するのを防止する。なお、再生ライン３０を通って浸漬処理槽１０に還流されるリン酸水溶液の流量を増減させたとしても、循環ポンプ２１は常時一定流量にてリン酸水溶液を圧送循環しているため、その増減量は循環ライン２０を通過する流量によって補償されることとなる。
【００３７】
このようにすれば、基板Ｗの処理頻度、処理枚数、および基板Ｗ上におけるシリコン窒化膜の面積比等の要因によって生成するシロキサンの量が変化したとしても、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を常時一定とすることができるため、エッチング処理時における基板Ｗ上に形成されたシリコン窒化膜のエッチングレートを一定に維持することができる。そして、その結果、フィルター２２の目詰まりを防止することができるとともに、シリコン酸化膜が不要にエッチングされることも抑制することが可能となる。
【００３８】
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２は、第２実施形態の基板処理装置の全体概略構成を示す図である。図２において、第１実施形態と同一の要素については図１と同一の符合を付している。第２実施形態の基板処理装置１ａも、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板Ｗをリン酸水溶液中に浸漬させてシリコン窒化膜の選択的なエッチング処理を行うウエットエッチング処理装置であり、リン酸水溶液を貯留してエッチング処理を進行させる浸漬処理槽１０と、リン酸水溶液を浸漬処理槽１０に循環させる循環ライン２０と、リン酸水溶液を再生させる再生ライン３０と、を備える。
【００３９】
浸漬処理槽１０および循環ライン２０の構成は第１実施形態と概ね同様である。第２実施形態においても、循環ライン２０の経路中に出側濃度計２５（第１の濃度計）が介挿されている。出側濃度計２５は、循環ライン２０のうちの循環ポンプ２１よりも上流側（外槽１２に近い側）に設けられており、浸漬処理槽１０の外槽１２から排出されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する。
【００４０】
第２実施形態の出側濃度計２５は、特定波長の吸光度を測定することによって液中のシロキサン濃度を測定するタイプの濃度計であり、フローセル２５ａ、ハロゲンランプなどの光源２５ｂおよび透過光を検出する光検出器２５ｃを備える。フローセル２５ａは、リン酸水溶液が流通する扁平な光透過性の流路を備える。このフローセル２５ａの一方面側に光源２５ｂから光が照射され、リン酸水溶液が流れるフローセル２５ａを透過した光が光検出器２５ｃによって検出される。光検出器２５ｃにて検出された濃度信号は制御部４０に伝達される。
【００４１】
出側濃度計２５は、特定波長の吸光度を測定することによってシロキサン濃度を測定できるだけでなく、透過光全体の強度を測定することによってシロキサンの析出の有無を測定することもできる。シロキサンが析出する場合とは、リン酸水溶液中のシロキサンの濃度が飽和濃度を超えた場合である。なお、第１実施形態の出側濃度計２４および入側濃度計３２として第２実施形態と同様の吸光度測定タイプの濃度計を使用しても良い。
【００４２】
再生ライン３０の経路途中には、リン酸水溶液中に含まれるシロキサンを回収してリン酸水溶液を再生する再生装置３１および流量調整弁３３が介挿されている。流量調整弁３３は、再生ライン３０を流れるリン酸水溶液の流量を調整するバルブである。但し、第２実施形態においては、再生されたリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を測定する入側濃度計は設けていない。
【００４３】
また、制御部４０には、外部からの入力を受け付ける入力部４１を付設している。入力部４１は、例えばタッチパネルによって構成されており、オペレータはこの入力部４１から種々のコマンドやパラメータを入力することができる。入力部４１から入力されたコマンドやパラメータは制御部４０に伝達される。
【００４４】
さらに、第２実施形態においては、浸漬処理槽１０に貯留されたリン酸水溶液の温度を測定する温度センサ１５が設けられている。温度センサ１５によって測定されたリン酸水溶液の温度を示す信号は制御部４０に伝達される。第２実施形態の基板処理装置１ａの残余の構成については、第１実施形態と同じであるため同一の符号を付して詳説を省略する。
【００４５】
次に、第２実施形態の基板処理装置１ａにおける動作内容について説明する。基板処理装置１ａにおけるエッチング処理の内容は第１実施形態と同じである。すなわち、循環ライン２０によるリン酸水溶液の循環プロセスを実行しつつ、浸漬処理槽１０に貯留されたリン酸水溶液中に基板Ｗを浸漬させる。これにより、基板Ｗ上に形成されているシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のうちシリコン窒化膜の選択的エッチング処理が進行する。そして、シリコン窒化膜のエッチング処理が進行するにつれて、リン酸水溶液中にシロキサンが蓄積される。
【００４６】
このため、第２実施形態においても、再生ライン３０を設けて過剰のシロキサンを回収することによりリン酸水溶液を再生する処理を行っている。すなわち、循環ライン２０を通して循環されるリン酸水溶液の一部を、循環ライン２０の経路途中から再生ライン３０に取り出し、その取り出した液から再生装置３１によってシロキサンを回収・排出してリン酸水溶液を再生し、シロキサン濃度の低下した再生後のリン酸水溶液を浸漬処理槽１０に還流させている。
【００４７】
第２実施形態では、目標とすべきシロキサン濃度の値を予め制御部４０に設定している。具体的には、目標とすべきシロキサン濃度の設定値をオペレータが入力部４１から入力する。ここでは、設定値として入力部４１からシロキサンの飽和濃度に対する相対値が入力される。既述したように、リン酸水溶液中のシロキサンの濃度が低すぎるとシリコン酸化膜のエッチング速度が速くなり、シリコン窒化膜に対するエッチング選択比が低下する。逆に、シロキサンの濃度が高すぎるとフィルター２２が目詰まりする等の問題が生じるのであるが、このような問題が生じるのはシロキサンの濃度が飽和濃度を超えて析出が生じた場合である。このため、第２実施形態においては、設定値をシロキサンの飽和濃度の５０％以上１００％以下の範囲内としている。この範囲内であれば、シリコン窒化膜に対するエッチング選択比が低下したり、フィルター２２が目詰まりする恐れはない。入力部４１から入力された設定値は制御部４０の記憶部４５に記憶される。記憶部４５は、例えば制御部４０のメモリによって構成される。
【００４８】
一方、記憶部４５には、リン酸水溶液中におけるシロキサンの飽和濃度を示すルックアップテーブル９０が予め格納されている。図３は、リン酸水溶液中におけるシロキサンの飽和濃度を示す図である。同図の横軸はリン酸水溶液の温度を示し、縦軸はシロキサンの濃度を示している。リン酸水溶液の温度が高くなるほど、シロキサンの飽和濃度も高くなる。
【００４９】
例えば、浸漬処理槽１０に１６０℃のリン酸水溶液を貯留してエッチング処理を行う処理条件において、設定値として８０％が入力されたとする。この場合、制御部４０は、記憶部４５に格納された図３のルックアップテーブル９０より１６０℃のリン酸水溶液におけるシロキサンの飽和濃度が１２０ｐｐｍであることを認識する。そして、制御部４０は、その飽和濃度の８０％である９６ｐｐｍを濃度閾値として設定する。この濃度閾値は、入力された設定値をリン酸水溶液の処理温度に応じて濃度換算したものである。
【００５０】
浸漬処理槽１０にて基板Ｗのエッチング処理を行っているときにはリン酸水溶液中にシロキサンが蓄積され続けており、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液のシロキサン濃度が上昇する。そして、出側濃度計２５によって測定されたシロキサンの濃度が予め設定された設定値を濃度換算した閾値（上記の例では９６ｐｐｍ）を超えたときに、制御部４０が流量調整弁３３を制御して再生ライン３０から浸漬処理槽１０に還流するリン酸水溶液の流量を増量する。これにより、再生ライン３０から浸漬処理槽１０に流入するシロキサン濃度の低い（概ね２０ｐｐｍ程度）リン酸水溶液の流量が多くなり、浸漬処理槽１０内におけるリン酸水溶液中のシロキサン濃度は低下する。
【００５１】
逆に、出側濃度計２５によって測定されたシロキサンの濃度が上記閾値に満たないときには、制御部４０が流量調整弁３３を制御して再生ライン３０から浸漬処理槽１０に還流するリン酸水溶液の流量を減量する。これにより、再生ライン３０から浸漬処理槽１０に流入するシロキサン濃度の低いリン酸水溶液の流量が少なくなり、エッチング処理の進行に伴って浸漬処理槽１０内におけるリン酸水溶液中のシロキサン濃度は上昇する。このようにして、浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度がほぼ一定（設定値）に維持されることとなり、その結果、基板Ｗ上に形成されたシリコン窒化膜のエッチングレートを一定に維持することができる。なお、出側濃度計２５によって測定されたシロキサンの濃度が上記閾値と一致した場合には、再生ライン３０から浸漬処理槽１０に還流するリン酸水溶液の流量を増量しても減量しても良い。
【００５２】
また、第２実施形態の出側濃度計２５は、リン酸水溶液中のシロキサンの析出の有無を測定することもできる。このため、設定値として１００％が入力されたとしてもリン酸水溶液中のシロキサン濃度が設定値を超えたことを検出することができる。すなわち、設定値として１００％が入力された場合には、出側濃度計２５によってシロキサンの析出が検出されたときに、制御部４０が流量調整弁３３を制御して再生ライン３０から浸漬処理槽１０に還流するリン酸水溶液の流量を増量すれば良い。
【００５３】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、第２実施形態の基板処理装置１ａにおいて、第１実施形態と同様に、再生ライン３０の経路中の再生装置３１よりも下流側に入側濃度計３２（第２の濃度計）を介挿するようにしても良い。再生装置３１によって再生したリン酸水溶液中のシロキサンの濃度はほぼ安定しているのであるが、入側濃度計によって浸漬処理槽１０に流入する再生後のリン酸水溶液中のシロキサン濃度をも測定し、制御部４０がその測定結果に応じて再生ライン３０から浸漬処理槽１０に還流するリン酸水溶液の流量を微調整する。具体的には、再生装置３１によって再生されたリン酸水溶液に含まれるシロキサンの濃度が標準値よりも低い場合には、再生ライン３０から浸漬処理槽１０に還流するリン酸水溶液の流量を減らし、標準値よりも高い場合には再生ライン３０から浸漬処理槽１０に還流するリン酸水溶液の流量を増やす。このようにすれば、より高い精度にて浸漬処理槽１０に貯留されているリン酸水溶液中に含まれるシロキサンの濃度を設定値に維持することが可能となる。なお、入側濃度計としては出側濃度計２５と同様の吸光度測定タイプの濃度計を使用すれば良い。
【００５４】
また、第２実施形態においては、設定値としてシロキサンの飽和濃度に対する相対値を入力し、その値をリン酸水溶液の処理温度に応じて濃度換算していたが、これに代えて、設定値として濃度値を直接入力部４１から入力するようにしても良い。
【００５５】
また、上記各実施形態において、再生ライン３０は再生処理したリン酸水溶液を内槽１１に還流させるものであっても良い。また、外槽１２は必須のものではなく、循環ライン２０の配管両端を内槽１１に連通接続し、循環ライン２０によって内槽１１内のリン酸水溶液を循環させる形態であっても良い。また、上記実施形態においては、リフター１３が複数の基板Ｗを直接保持するようにしていたが、リフター１３が複数の基板Ｗを収容したキャリアを保持して昇降するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の全体概略構成を示す図である。
【図２】第２実施形態の基板処理装置の全体概略構成を示す図である。
【図３】リン酸水溶液中におけるシロキサンの飽和濃度を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１，１ａ  基板処理装置
１０  浸漬処理槽
１１  内槽
１２  外槽
１５  温度センサ
２０  循環ライン
２１  循環ポンプ
２２  フィルター
２４，２５  出側濃度計
３０  再生ライン
３１  再生装置
３２  入側濃度計
３３  流量調整弁
４０  制御部
４１  入力部
４５  記憶部
９０  ルックアップテーブル
Ｗ  基板
【図１】
2008103678.tif 000003
【図２】
2008103678.tif 000004
【図３】
2008103678.tif 000005