(57)【要約】【課題】処理液の劣化度合いに応じて処理時間を調整することにより、処理を適切に施しつつも処理液の交換頻度を低減することができる。【解決手段】基板に対してエッチング処理が施されるが、燐酸の現在までの使用履歴と、使用履歴とエッチングレートの関係を示すデータとに基づいて、現在の燐酸によるエッチングレートを求め、このエッチングレートに応じて、レシピで規定されているエッチング時間を延長して補正エッチング時間を求める。この補正エッチング時間により基板を処理することにより、劣化した燐酸であっても処理を適切に施すことができる。したがって、所定回数または所定枚数処理したというだけで燐酸を交換する必要がなく、従来に比較して液交換回数を低減することができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽に貯留した処理液に基板を浸漬させて基板に所定の処理を施す基板処理方法において、
処理液の使用履歴と処理レートの関係及び処理液の現在までの使用履歴に基づいて、現在の処理レートを求める第１の過程と、
前記現在の処理レートに応じて予め決められている処理時間を延長した補正処理時間を求める第２の過程と、
前記補正処理時間で基板を処理する第３の過程と、
を順に実施することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理方法において、
前記第１の過程は、基板の処理枚数、処理レート、処理時間、基板様式、オーバ処理率、膜の基板被覆率、初期処理レートの少なくとも一つを考慮することを特徴とする基板処理方法。
【請求項３】
処理槽に貯留した処理液に基板を浸漬させて基板に所定の処理を施す基板処理装置において、
処理液の使用履歴と処理レートの関係を予め記憶するとともに、処理液の現在までの使用履歴を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された処理液の使用履歴と処理レートの関係、及び処理液の現在までの使用履歴に基づいて現在の処理レートを求める算出手段と、
前記現在の処理レートに応じて予め決められている処理時間を延長した補正処理時間を求める演算手段とを備え、
前記補正処理時間で基板を処理することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理装置において、
前記算出手段は、基板の処理枚数、処理レート、処理時間、基板様式、オーバ処理率、膜の基板被覆率、初期処理レートの少なくとも一つを考慮することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基板、光ディスク用の基板など（以下、単に基板と称する）に洗浄、エッチングなどの所定の処理を施す基板処理方法及びその基板洗浄装置に係り、特に、処理槽に貯留した処理液に基板を浸漬させて処理を施す技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の方法として、処理液を貯留する内槽と、この内槽から溢れた処理液を回収する外槽と、内槽と外槽とを連通接続する配管と、流通する処理液を高温に加熱する加熱器等を備えている装置による基板処理方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１８１０４１号公報
【０００４】
この方法では、例えば、処理槽に加熱した燐酸（Ｈ３ＰＯ４）を貯留させ、その中に、窒化膜が被着された基板を予め決められた処理時間だけ浸漬させることにより処理を施すようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、燐酸は、使用度合いに応じて劣化し、同時にエッチングレートも低下してゆく。そのため、処理したロット数や使用時間などを管理しておき、その数や時間に達すると燐酸を新しいものに交換するのが一般的に行われている。
【０００６】
特に、燐酸によるエッチング処理では、デバイス技術的に、基板に残す窒化膜の厚みの寸法が厳密になってきており、しかもその均一性が求められるので、数ロットしか処理できないのが現実である。したがって、燐酸の交換回数が多く、燐酸を大量に消費するという問題点がある。
【０００７】
なお、新液に交換する代わりに、燐酸を継ぎ足してエッチングレートを新液に近い状態に戻すことも考えられる。しかし、濃度が新液と同じであったとしても、エッチングレートは燐酸中のポリシロキサン（ケイ酸化合物）の濃度に依存するので、燐酸の継ぎ足しによりエッチングレートを回復させることは現実的ではない。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、処理液の劣化度合いに応じて処理時間を調整することにより、処理を適切に施しつつも処理液の交換頻度を低減することができる基板処理方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、処理槽に貯留した処理液に基板を浸漬させて基板に所定の処理を施す基板処理方法において、処理液の使用履歴と処理レートの関係及び処理液の現在までの使用履歴に基づいて、現在の処理レートを求める第１の過程と、前記現在の処理レートに応じて予め決められている処理時間を延長した補正処理時間を求める第２の過程と、前記補正処理時間で基板を処理する第３の過程と、を順に実施することを特徴とするものである。
【００１０】
（作用・効果）処理液の現在までの使用履歴と、処理液の使用履歴と処理レートの関係とに基づいて、現在の処理液による処理レートを求める（第１の過程）。この処理レート（新液のときよりも低下している）に応じて、予め決められている処理時間を延長して補正処理時間を求める（第２の過程）。この補正処理時間により基板を処理することにより（第３の過程）、劣化した処理液であっても洗浄、エッチングなどの所定の処理を適切に施すことができる。したがって、所定回数または所定枚数処理したというだけで処理液を交換する必要はなく、従来に比較して液交換回数を低減することができる。
【００１１】
また、前記第１の過程は、基板の処理枚数、処理レート、処理時間、基板様式、オーバ処理率、膜の基板被覆率、初期処理レートの少なくとも一つを考慮することが好ましい（請求項２）。
【００１２】
（作用・効果）処理液の劣化度合いに応じた使用履歴は、基板の処理枚数や処理レート、処理時間等によって変わるので、少なくともこれらのうちの一つを考慮して現在の処理レートを求めることにより精度良く現在の処理レートを求めることができる。
【００１３】
なお、ここにいう処理レートとはエッチングレート、洗浄レートなどであり、基板様式とは基板サイズや外形などをいう。また、オーバ処理率とは、例えば所定膜厚をエッチングしてから、さらにどの程度余分にエッチングするかを示す割合をいう。
【００１４】
上記のパラメータのうち、最も重要なのは、基板の処理枚数、処理時間、膜の基板被覆率である。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、処理槽に貯留した処理液に基板を浸漬させて基板に所定の処理を施す基板処理装置において、処理液の使用履歴と処理レートの関係を予め記憶するとともに、処理液の現在までの使用履歴を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された処理液の使用履歴と処理レートの関係、及び処理液の現在までの使用履歴に基づいて現在の処理レートを求める算出手段と、前記現在の処理レートに応じて予め決められている処理時間を延長した補正処理時間を求める演算手段とを備え、前記補正処理時間で基板を処理することを特徴とするものである。
【００１６】
（作用・効果）記憶手段に記憶されている処理液の現在までの使用履歴と、記憶手段に記憶されている処理液の使用履歴と処理レートの関係とに基づいて、算出手段が現在の処理液による処理レートを求める。演算手段は、この処理レートに応じて、予め決められている処理時間を延長して補正処理時間を求める。そして、この補正処理時間により基板を処理することにより、劣化した処理液であっても処理を適切に施すことができる。したがって、請求項１記載の方法発明を好適に実施することができ、従来に比較して液交換回数を低減することができる。
【００１７】
また、前記算出手段は、基板の処理枚数、処理レート、処理時間、基板様式、オーバ処理率、膜の基板被覆率、初期処理レートの少なくとも一つを考慮することが好ましい（請求項４）。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
図１はこの発明の一実施例に係り、基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１９】
この基板処理装置は、いわゆるバッチ式の処理装置であり、複数枚の基板Ｗを一括して処理することができる。この装置は、処理液を貯留する内槽１と、この内槽１から溢れた処理液を回収する外槽３とを有する処理槽５を備えている。内槽１には、複数枚の基板Ｗを起立姿勢で保持し、図中の処理位置と、この上方にあたる待機位置との間を昇降可能に構成された保持アーム７が付設されている。
【００２０】
内槽１の底部には、処理液を内槽に送り込む注入管９が配備されている。注入管９は、処理液配管１１によって外槽３に連通接続されており、この基板処理装置は、いわゆる処理液の循環式を採用している。
【００２１】
処理液配管１１は、外槽３側、換言すると処理液の流れの上流側から、三方弁１３と、循環ポンプ１５と、ミキシングバルブ１７と、インラインヒータ１９と、フィルタ２１と、流量制御弁２３とを備えている。
【００２２】
上記の三方弁１３は、外槽３から処理液配管１１に流入した処理液を、そのまま処理液配管１１に流通させるか、排出して排液するかを切り換える。循環ポンプ１５は、処理液配管１１中の処理液を内槽１に対して送り出す。ミキシングバルブ１７には、純水供給源に連通された薬液配管２５が、制御弁２７を介して取り付けられている。また、薬液供給源に連通された薬液配管２９が、制御弁３１を介して取り付けられている。この例では、薬液供給源に「燐酸」（Ｈ３ＰＯ４）が貯留されているものとする。
【００２３】
インラインヒータ１９は、処理液配管１１を流通している処理液を所定の温度に加熱する。フィルタ２１は、処理液中に含まれているパーティクルなどを除去するものであり、流量制御弁２３は、処理液配管１１中を流通する処理液の流量を制御するものである。なお、この例における処理液とは、燐酸または純水である。
【００２４】
上述した保持アーム７と、三方弁１３と、循環ポンプ１５と、インラインヒータ１９と、流量制御弁２３と、制御弁２７，３１とは、制御部３３によって統括的に制御されている。
【００２５】
制御部３３は、図示しないＣＰＵと、記憶部３５と、レート演算部３７と、補正処理時間演算部３９とを備えている。
【００２６】
本発明における記憶手段に相当する記憶部３５は、基板Ｗの処理手順を規定した「レシピ」と、処理液の使用履歴とエッチングレートの関係を示す「データ」と、逐次更新されてゆく、現在内槽１に貯留されている処理液の「使用履歴」とを記憶する。
【００２７】
ここで図２を参照する。
この図２は、処理液の使用履歴とエッチングレートのデータの一例を示すグラフである。このグラフは、プロット点を省略しているが、窒化膜を被着した基板Ｗを一定時間だけ同じ燐酸に浸漬させ、処理するごとに膜厚を測定してエッチングレートを求め、それらの相関を示すように点線を描いたものである。なお、グラフの縦軸は、正規化されたエッチングレートを示し、１００（％）は新液の状態におけるエッチングレートを示す。また、グラフの横軸は、総エッチング量、つまり処理した基板Ｗの枚数を示している。
【００２８】
燐酸による窒化膜のエッチング処理においては、エッチング時の生成物であるポリシロキサン（ケイ酸化合物）が燐酸中に増加する。これによりエッチング能力が低下する減少が生じる。つまり、エッチングレートが低下してゆく。この度合いは、燐酸中のポリシロキサン濃度に依存する。なお、このポリシロキサン濃度を測定することは困難である。
【００２９】
上述した記憶部３５には、上記のグラフのような検量線をデータとして記憶しておいてもよいし、グラフ中の直線の式をデータとして記憶しておいてもよい。
【００３０】
本発明における算出手段に相当するレート演算部３７は、処理を行うに先立って、記憶部３５に記憶されている現在の処理液の使用履歴を読み出し、現在の処理液における劣化度合いを求める。具体的には、上記データと、使用履歴とに基づいて、現在の処理液における現在のエッチングレートを求める。
【００３１】
本発明における演算手段に相当する補正処理時間演算部３９は、記憶部３５に記憶されているレシピを参照し、その中のエッチング時間を読み出す。そして、そのエッチング時間を、現在のエッチングレートに応じて延長して、補正エッチング時間を求める。
【００３２】
その補正エッチング時間は、例えば、次のようにして求める。
ここで、新液を基準に設定され、レシピに規定されたエッチング時間をＴｉ（ｎｍ／ｍｉｎ）とし、処理液が新液のときのエッチングレートをＲｉ（ｎｍ／ｍｉｎ）とし、現在のエッチングレートをＲｍ（ｎｍ／ｍｉｎ）とすると、
補正エッチング時間Ａ１（ｍｉｎ）＝Ｔｉ・（Ｒｉ／Ｒｍ）  ……  （１）
と表すことができる。
【００３３】
これにより、例えば、処理液が劣化して現在のエッチングレートＲｍが、新液の時のエッチングレートＲｉに対して１／２になっている場合には、その逆数をエッチング時間Ｔｉに対して乗じることになる。したがって、エッチング時間Ｔｉを２倍にすることにより、劣化している処理液であっても、新液のときと同じエッチング量とすることができる。
【００３４】
補正処理時間演算部３９が補正エッチング時間Ａ１を求めた後に、制御部３３は基板Ｗを保持した保持アーム７を内槽１に移動して、補正エッチング時間Ａ１だけその位置に保持して処理を施す。
【００３５】
次に、図３を参照して上述した基板処理装置の動作について説明する。なお、図３は、エッチング処理の動作を示すフローチャートである。
【００３６】
ここで、基板Ｗは既に保持アーム７に保持されて待機位置に位置しているものとし、既にある程度使用されて劣化した燐酸が内槽１に貯留しているものとする。また、現在の処理液の使用履歴は記憶部３５に記憶されているものとする。さらに、処理液である燐酸は、レシピに応じた温度に既に加熱され、循環されているものとする。
【００３７】
ステップＳ１
レート演算部３７は、記憶部３５の使用履歴を参照するとともに、記憶部３５のデータを利用して現在のエッチングレートＲｍを求める。
【００３８】
ステップＳ２
補正処理時間演算部３９は、現在のエッチングレートＲｍと、記憶部３５のレシピに規定されているエッチング時間をＴｉとを、上記の（１）式に代入して補正エッチング時間Ａ１を求める。なお、データが正規化されている場合には、処理液が新液のときのエッチングレートＲｉとして「１」（または１００％）を用いればよい。
【００３９】
ステップＳ３
制御部３３は、保持アーム７を待機位置から図１に示す処理位置にまで移動させ、基板Ｗを内槽１の燐酸液中に移動する。
【００４０】
ステップＳ４
制御部３３は、ステップＳ３において処理位置に移動完了した時点から計数を開始する。その時間が上記の補正エッチング時間Ａ１に達するまで、この状態を維持し、その時間が上記の補正エッチング時間Ａ１に達したら、次のステップＳ５に処理を移行する。上述したように、エッチングを行うことにより、現在の燐酸中にはポリシロキサンが増加し、さらにエッチングレートが低下することになる。
【００４１】
ステップＳ５
補正エッチング時間Ａ１に達したら、制御部３３は、保持アーム７を図１の処理位置からその上方にあたる待機位置にまで移動する。これにより基板Ｗに対するエッチング処理が終了する。基板Ｗは、図示しない他の搬送機構に移載され、順次に水洗処理や乾燥処理が施される。
【００４２】
ステップＳ６
エッチング処理が終了すると、制御部３３は、記憶部３５に記憶されている使用履歴を更新する。その更新は、基板Ｗの枚数に応じて行われる。
【００４３】
このような一連の処理により、基板Ｗに対してエッチング処理が施されるが、燐酸の現在までの使用履歴と、燐酸の使用履歴とエッチングレートの関係を示すデータとに基づいて、現在の燐酸によるエッチングレートを求め、このエッチングレートに応じて、レシピで規定されているエッチング時間を延長して補正エッチング時間を求める。そして、この補正エッチング時間により基板Ｗを処理することにより、劣化した燐酸であっても処理を適切に施すことができる。したがって、所定回数または所定枚数処理したというだけで燐酸を交換する必要がなく、従来に比較して液交換回数を低減することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、以下のように変形実施が可能である。
【００４５】
（１）使用履歴は、基板の処理枚数だけに限定されるものではなく、処理液濃度に応じた処理レート、エッチング時間や洗浄時間などの処理時間、基板のサイズや外形などの基板様式、どの程度余分に処理を施すかを示すオーバ処理率、基板に形成された膜の基板被覆率、処理における処理レートの少なくとも一つを考慮して決定すればよい。
【００４６】
なお、上記のパラメータのうち、最も重要で劣化との相関を求めやすいのは、基板の処理枚数、処理時間、膜の基板被覆率である。
【００４７】
（２）上記の実施例では、処理として燐酸によるエッチング処理を例に採って説明したが、フッ酸によるエッチング処理や、その他の処理液によるエッチング処理、また、エッチング以外の例えば硫酸系の処理液による洗浄処理などにも適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、処理液の現在までの使用履歴と、処理液の使用履歴と処理レートの関係とに基づいて、現在の処理液による処理レートを求め、この処理レートに応じて、予め決められている処理時間を延長して補正処理時間を求める。そして、この補正処理時間により基板を処理することにより、劣化した処理液であっても処理を適切に施すことができる。したがって、所定回数または所定枚数処理したというだけで処理液を交換する必要がなく、従来に比較して液交換回数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】使用履歴とエッチングレートのデータの一例を示すグラフである。
【図３】エッチング処理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ｗ  …  基板
１  …  内槽
３  …  外槽
５  …  処理槽
７  …  保持アーム
３５  …  記憶部（記憶手段）
３７  …  レート演算部（算出手段）
３９  …  補正処理時間演算部（演算手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004288963.tif 000005