(57)【要約】【課題】効率良く亜硝酸を生成することで、エッチングに適した亜硝酸濃度を有するエッチング液を生成し、エッチングの効率を高めること。【解決手段】フッ酸及び硝酸を含むエッチング液Ｌを用いて半導体ウェーハＷを処理する基板処理装置１０において、エッチング液Ｌを貯留する貯留タンク２１０と、エッチング液Ｌ中の亜硝酸の濃度を計測する濃度センサ２５６と、エッチング液ＬにＩＰＡを供給し、亜硝酸の濃度を所定値以上に維持するアルコール供給部３１０と、貯留タンク２１０内のエッチング液Ｌを半導体ウェーハＷに供給する基板処理ユニット１００とを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ酸及び硝酸を含む処理液を用いて基板を処理する基板処理装置において、
前記処理液を貯留する貯留タンクと、
前記処理液にアルコールを供給するアルコール供給部と、
前記アルコールが供給された処理液を前記基板に供給する供給部と、を備えていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記アルコール供給部は、前記貯留タンクに貯留する前記処理液の液面より下方の位置に前記アルコールを供給することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記供給部と前記貯留タンクとを接続するメインラインと、
このメインラインの途中に設けられた分岐部と、
この分岐部から前記貯留タンクに接続する戻りラインとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記供給部に供給される前記処理液中の亜硝酸濃度を検出する濃度センサをさらに備え、
前記濃度センサにより検出された亜硝酸濃度が所定値以下である場合、前記アルコール供給部は前記処理液にアルコールを供給することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記濃度センサにより検出された前記処理液中の亜硝酸濃度が所定値よりも低下した場合、前記処理液が前記供給部に供給されるのを停止させる制御部を有し、
前記制御部は、前記基板の処理中に、前記処理液中の亜硝酸濃度が所定値よりも低下したことを前記濃度センサによって検出された場合、前記基板の処理が完了した後、前記供給部に前記処理液を供給させるのを停止させることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記アルコール供給部は、前記メインラインにおける前記貯留タンクと前記分岐部との間に前記アルコールを供給することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項７】
フッ酸及び硝酸を含む処理液を用いて基板を処理する基板処理方法において、
前記処理液を貯留タンクに貯留し、
前記処理液にアルコールを供給し、
前記アルコールが供給された処理液を前記基板に供給することを特徴とする基板処理方法。
【請求項８】
前記貯留タンク内へ前記アルコールを供給する際に、前記貯留タンクに貯留する前記処理液の液面より下方の位置で供給することを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記貯留タンクから前記基板に供給する前記処理液の亜硝酸濃度を検出しつつ、その一部を前記貯留タンクに戻すことを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記基板の処理中に、前記処理液中の前記亜硝酸濃度が所定値よりも低下したら、前記基板の処理が完了した後に前記処理液の供給を止めることを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の基板に処理液を供給して当該基板を処理する基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置等の電子部品のウェットエッチング工程で用いられる基板処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。基板処理装置は、半導体ウェーハ等の基板の製造工程において、基板表面にある歪み層や基板表面に存在する重金属等の不純物を除去する方法として、基板表面を薬液でエッチングする方法が知られている。
【０００３】
エッチング方法としては、例えば、フッ酸（ＨＦ）、硝酸（ＨＮＯ３）及び純水を所定の配合比で混合したエッチング液を半導体ウェーハに供給して行う方法が用いられている。エッチング液でエッチングに寄与するのは、亜硝酸（ＨＮＯ２）であることは知られている。このため、フッ酸と硝酸が含まれた溶液に、Ｓｉ基板（半導体ウェーハ等）を溶解させることで亜硝酸を生成し、エッチング液を生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した基板処理装置では、エッチング液中の亜硝酸濃度が低いと、半導体ウェーハのエッチング処理時間が長くなる。このため、十分な量のＳｉ基板の溶解が必要となるが、Ｓｉ基板の溶解には時間がかかり、生産性が低下するという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、エッチングに適した亜硝酸濃度を有するエッチング液を効率よく生成し、エッチングの効率を高めることができる基板処理装置及び基板処理方法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】
【０００７】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の基板処理装置及び基板処理方法は次のように構成されている。
【０００８】
フッ酸及び硝酸を含む処理液を用いて基板を処理する基板処理装置において、前記処理液を貯留する貯留タンクと、前記処理液にアルコールを供給するアルコール供給部と、前記アルコールが供給された処理液を前記基板に供給する供給部と、を備えている。
【０００９】
フッ酸及び硝酸を含む処理液を用いて基板を処理する基板処理方法において、前記処理液を貯留タンクに貯留し、前記処理液にアルコールを供給し、前記アルコールが供給された処理液を前記基板に供給する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、エッチングに適した亜硝酸濃度を有するエッチング液を効率よく生成し、エッチングの効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る基板処理装置を模式的に示す説明図。
【図２】同基板処理装置における亜硝酸生成量を示す説明図。
【図３】同基板処理装置における動作フローを示す説明図。
【図４】同基板処理装置の変形例を示す説明図。
【図５】同基板処理装置の別の変形例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態に係る基板処理装置１０を模式的に示す説明図、図２は基板処理装置１０における亜硝酸生成量を示す説明図、図３は基板処理装置１０における動作フローを示す説明図である。なお、図１中Ｗは半導体ウェーハ（基板）を示している。
【００１３】
基板処理装置１０は、基板処理ユニット１００と、この基板処理ユニット１００にエッチング液Ｌを供給するエッチング液供給ユニット２００と、基板処理ユニット１００及びエッチング液供給ユニット２００を制御する制御部３００とを備えている。
【００１４】
基板処理ユニット１００は、カップ体１０１内で半導体ウェーハＷを支持するウェーハチャック１０２がモータ１０３によって回転する構造となっている。そして、後述するようにエッチング液供給ユニット２００から供給されるエッチング処理液が、半導体ウェーハＷの上方に配置されたノズル（供給部）１０４から当該半導体ウェーハＷに供給される。このエッチング処理液によってウェーハチャック１０２の回転に伴って回転する半導体ウェーハＷの表面のエッチング処理がなされる。
【００１５】
エッチング液供給ユニット２００は、エッチング液を収容する貯留タンク２１０と、使用済のエッチング液を収容する回収タンク２２０、フッ酸、硝酸、酢酸（CH3COOH）、純水が、予め設定された所定比率で混合された新液を収容する新液供給タンク２３０、アルコールの一例であるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を収容するアルコール供給タンク２４０を備えている。貯留タンク２１０と基板処理ユニット１００との間にはエッチング液供給ライン２５０と、回収ライン２６０とが、それぞれ設けられている。回収ライン２６０の途中には、回収タンク２２０が介在される。新液供給タンク２３０と貯留タンク２１０との間には、新液供給ライン２７０が設けられている。アルコール供給タンク２４０と貯留タンク２１０との間にはアルコール供給ライン２８０が設けられている。
【００１６】
貯留タンク２１０は、密閉構造のタンク本体２１１と、このタンク本体２１１の上部に設けられた開放弁２１２とを備えている。
【００１７】
回収タンク２２０は、密閉構造のタンク本体２２１を備えている。新液供給タンク２３０は、密閉構造のタンク本体２３１を備えている。アルコール供給タンク２４０は、密閉構造のタンク本体２４１を備えている。
【００１８】
新液供給タンク２３０には、フッ酸の供給管２３２、硝酸の供給管２３３、酢酸の供給管２３４、純水の供給管２３５が接続され、それぞれ開閉弁２３２ａ，２３３ａ，２３４ａ，２３５ａが設けられている。各供給管２３２〜２３５から上述したように所定比率で混合されるように所定の量が供給される。
【００１９】
エッチング液供給ライン２５０は、入口端がタンク本体２１１の底部に設けられ、出口端が基板処理ユニット１００のノズル１０４に接続されたメインライン２５１と、このメインライン２５１の途中に設けられたポンプ２５２及び開閉弁２５３と、ポンプ２５２とノズル１０４との間に設けられた分岐部２５４と、この分岐部２５４からタンク本体２１１内に戻る戻りライン２５５とを備えている。戻りライン２５５の中途部には亜硝酸の濃度を測定する濃度センサ２５６及び開閉弁２５７が設けられている。なお、濃度センサ２５６はメインライン２５１の中途部に設けてもよい。
【００２０】
回収ライン２６０は、入口端が基板処理ユニット１００の底部に設けられ、出口端がタンク本体２１１内に設けられたメインライン２６１を備えている。メインライン２６１には、タンク本体２２１と、ポンプ２６２とが設けられている。
【００２１】
新液供給ライン２７０は、入口端がタンク本体２３１の底部に設けられ、出口端がタンク本体２１１の天井部に設けられたメインライン２７１と、このメインライン２７１の途中に設けられた開閉弁２７２と、ポンプ２７３とを備えている。
【００２２】
アルコール供給ライン２８０は、入口端がタンク本体２４１の底部に設けられ、出口端がタンク本体２１１に接続されたメインライン２８１と、このメインライン２８１の途中に設けられたポンプ２８２と、ポンプ２８２とタンク本体２１１との間に設けられた、開閉弁２８４、逆止弁２８５とを備えている。
【００２３】
メインライン２８１の出口端がタンク本体２１１に接続される位置は、タンク本体２１１に供給されるエッチング液Ｌの液面より下方の側壁に設けられている。すなわち、図１に示すように、タンク本体２１１内にエッチング液Ｌがある程度溜まっている状態で、エッチング液Ｌ中に直接的にＩＰＡが供給される構成とする。なお、エッチング液Ｌの液面が変動することや、ＩＰＡがエッチング液Ｌの比重よりも軽いことを考慮すれば、ＩＰＡがエッチング液Ｌの液面に近い所だけで反応しないようにするためにも、メインライン２８１の出口端は、タンク本体２１１の下方の側壁であってもより底壁に近い側、あるいは底壁に設けられていることが好ましい。
【００２４】
なお、本実施の形態では、アルコール供給タンク２４０、アルコール供給ライン２８０、メインライン２８１、ポンプ２８２、開閉弁２８４、逆止弁２８５は、アルコール供給部３１０を構成する。
【００２５】
なお、上記した各開閉弁、各ポンプは、制御部３００により制御される。予め設定された亜硝酸濃度（亜硝酸濃度の所定値）は、例えば、制御部３００に設定されている。制御部３００は、以下に述べるように基板処理装置１０を制御する。
【００２６】
なお、本実施の形態では、基板として半導体ウエーハを用い、半導体ウエーハの表面に形成された酸化膜をエッチング除去する例で説明する。
【００２７】
最初に処理開始前の準備について説明する。処理開始前においては、全ての弁が閉じている。次に、タンク本体２３１に接続されたフッ酸の供給管２３２、硝酸の供給管２３３、酢酸の供給管２３４、純水の供給管２３５のそれぞれ開閉弁２３２ａ，２３３ａ，２３４ａ，２３５ａを開閉し、各供給管２３２〜２３５からフッ酸、硝酸、酢酸、純水を予め設定された所定比率で混合されるように所定の量を供給し、新しいエッチング液Ｌを生成する。次に、開放弁２１２と開閉弁２７２とを開き、ポンプ２７３を作動させ、新しいエッチング液Ｌを貯留タンク２１０のタンク本体２１１内に供給する。タンク本体２１１内に所定量の新しいエッチング液Ｌが溜まったら、開閉弁２７２を閉じて、供給を停止する。次に、開放弁２１２を閉じ、開閉弁２５７を開き、ポンプ２５２を駆動して、エッチング液Ｌの循環を行う。ここで、エッチング液Ｌが濃度センサ２５６を通過することで、エッチング液Ｌ内の亜硝酸濃度が検出される。硝酸はそのままでも分解することで亜硝酸を生成するが、エッチング液Ｌ内の亜硝酸濃度は当初は低い値となる。
【００２８】
次に、開放弁２１２及びアルコール供給ライン２８０のメインライン２８１の開閉弁２８４を開き、ポンプ２８２を駆動してタンク本体２１１にＩＰＡを供給する。ここで、タンク本体２１１内では、エッチング液Ｌ中の硝酸が分解されて亜硝酸と硝酸ガスが発生する。これにより、エッチング液Ｌ内の亜硝酸濃度が高まり、濃度センサ２５６で検出される亜硝酸濃度が所定値になるまで、アルコール供給部３１０は、タンク本体２１１に対するＩＰＡの供給を継続する。その亜硝酸濃度が所定値になった時点で、開放弁２１２及び開閉弁２８４を閉じる。そして、ポンプ２８２を停止してＩＰＡ供給を停止する。なお、濃度センサ２５６によってＩＰＡの供給量を決める他、所定の処理時間、半導体ウエーハの所定の処理枚数等の条件に基づいてＩＰＡの必要な供給量を算出してもよい。
【００２９】
図２は、フッ酸、硝酸、酢酸、純水の混合液１００ｃｃ（硝酸濃度２３．８％）に対して、ＩＰＡを添加しない場合と、５μＬのＩＰＡを添加した場合とでの亜硝酸濃度を比較した説明図である。放置した場合は２２４ｐｐｍであるのに対し、ＩＰＡを添加した場合は１３７７ｐｐｍであり、６倍の濃度を実現できる。
【００３０】
図１に戻り、タンク本体２１１内のエッチング液Ｌの量と、その亜硝酸濃度が所定の値になった時点で、ポンプ２５２を停止して、エッチング液Ｌの循環を停止する。
【００３１】
次に、エッチング処理について図３に基づいて説明する。エッチング処理を開始すると（ＳＴ１）、開放弁２１２及び開閉弁２５３を開き、開閉弁２５７を閉じ、ポンプ２５２を駆動する。これにより、タンク本体２１１内のエッチング液Ｌがメインライン２５１を通って基板処理ユニット１００のノズル１０４に供給される。そして、ノズル１０４から、モータ１０３の駆動によって回転される半導体ウェーハＷの表面にエッチング液Ｌが供給される。エッチング液Ｌはカップ体１０１を介して回収され、回収タンク２２０のタンク本体２２１に貯留される。貯留されたエッチング液Ｌは、ポンプ２６２を駆動して適時、タンク本体２１１内に戻される。所定の枚数の半導体ウェーハＷのエッチング処理が終わったらエッチング処理を終了する（ＳＴ２）。
【００３２】
次に、開放弁２１２及び開閉弁２５３を閉じ、開閉弁２５７を開き、ポンプ２５２を駆動して、エッチング液Ｌの循環を行う。この時、濃度センサ２５６によりエッチング液Ｌ内の亜硝酸濃度が検出される。亜硝酸濃度が所定値以上か否かであるかが判断され（ＳＴ３）、亜硝酸濃度が所定値未満の場合は、アルコール供給ライン２８０の開閉弁２８４を開き、ポンプ２８２を駆動してタンク本体２１１にＩＰＡを供給し（ＳＴ４）、亜硝酸を生成する。これにより、エッチング液Ｌ内の亜硝酸濃度が高まる。濃度センサ２５６で検出される亜硝酸濃度が所定値以上になるまで、アルコール供給部３１０は、タンク本体２１１へのＩＰＡの供給を継続する。制御部３００は、濃度センサ２５６の出力値から、亜硝酸濃度が所定値に達した時点を検知すると、開放弁２１２と開閉弁２５７、開閉弁２８４を閉じる。そして、次のエッチング処理を開始する（ＳＴ５）。
【００３３】
なお、ノズル１０４から半導体ウェーハＷの表面に向けてエッチング液Ｌを供給しているエッチング処理中に、開閉弁２５７を開いた状態にして、ポンプ２５２によって供給されるエッチング液Ｌを分岐部２５４で基板処理ユニット１００とタンク本体２１１とに分流できるようにしても良い。この場合、分岐部２５４から戻りライン２５５を介して、タンク本体２１１に供給されるエッチング液は、濃度センサ２５６にてエッチング液Ｌ中の亜硝酸濃度が検出される。つまり、ノズル１０４からエッチング液Ｌを半導体ウエーハＷに供給してエッチング処理を行ないつつ、ノズル１０４から供給されるエッチング液Ｌの亜硝酸濃度を検出することになる。このとき、検出された亜硝酸濃度が所定値以下であった場合、その時点で開閉弁２５３を閉じても良いが、エッチング処理中の半導体ウェーハＷの処理が終了した時点をもって、開閉弁２５３を閉じ、ノズル１０４へのエッチング液Ｌの供給を停止するようにすると好ましい。エッチング処理を途中で停止させることによる不良品発生が、防止できるからである。その後、前述したように、タンク本体２１１へＩＰＡが供給され、エッチング液Ｌ中の亜硝酸濃度を調整する。
【００３４】
このように本実施の形態に係る基板処理装置１０によれば、エッチング液Ｌの亜硝酸濃度が所定値を下回ったら、ＩＰＡを加えることで亜硝酸を生成し、エッチング処理の効率を高める。したがって、半導体ウェーハＷの生産効率が向上する。
【００３５】
図４は、基板処理装置１０の変形例に係る基板処理装置１０Ａの要部を示す説明図である。図４において、図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
基板処理装置１０Ａにおいては、アルコール供給部３１０を構成するメインライン２８１の、タンク本体２１１内に位置する出口端に、ＩＰＡを霧状に噴射する、例えば一流体ノズル等のノズル２９０を設けた。ノズル２９０の位置は、エッチング液Ｌの液面より下方となる位置である。ＩＰＡがノズル２９０から供給される構造であるため、エッチング液Ｌがメインライン２８１側に逆流することがなく、また、霧状に噴射することで、エッチング液Ｌとの接触面積が大きくなり、液状にＩＰＡを供給した場合よりも反応を促進させやすい。エッチング処理の手順、及び、効果は上述した基板処理装置１０と同様である。
【００３７】
図５は基板処理装置１０は別の変形例に係る基板処理装置１０Ｂの要部を示す説明図である。図５において、図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
基板処理装置１０Ｂにおいては、アルコール供給部３１０を構成するメインライン２８１の出口端をエッチング液供給ライン２５０のメインライン２５１に接続した構成を有している。
【００３９】
このように構成された基板処理装置１０Ｂでは、次のようにして基板Ｗのエッチング処理を行う。処理開始前において、基板処理装置１０と同様にして貯留タンク２１０のタンク本体２１１内に所定量の新しいエッチング液Ｌを溜める。次に、開放弁２１２を閉じ、開閉弁２５７を開き、ポンプ２５２を駆動して、エッチング液Ｌの循環を行う。エッチング液Ｌが濃度センサ２５６を通過することで、エッチング液Ｌ内の亜硝酸濃度が検出される。
【００４０】
また、開放弁２１２及びメインライン２８１の開閉弁２８４を開き、ポンプ２８２を駆動してメインライン２５１にＩＰＡを供給する。
【００４１】
一方、タンク本体２１１内では、エッチング液Ｌ中の硝酸が分解されて亜硝酸と硝酸ガスが発生する。これにより、エッチング液Ｌ内の亜硝酸濃度が高まり、濃度センサ２５６で検出される亜硝酸濃度が所定値になるまで、アルコール供給部３１０は、メインライン２５１へのＩＰＡの供給を継続する。その亜硝酸濃度が所定値になった時点で、開放弁２１２及び開閉弁２８４を閉じる。そして、ポンプ２８２を停止してＩＰＡの供給を停止する。
【００４２】
このように構成されていると、エッチング液Ｌの循環路にＩＰＡを添加するため、エッチング液ＬとＩＰＡとの混合を促進できる。エッチング処理の手順、及び、効果は上述した基板処理装置１０と同様である。
【００４３】
なお、メインライン２８１の出口端をエッチング液供給ライン２５０のメインライン２５１に接続したが、分岐部２５４とノズル１０４との間に接続しても良い。
【００４４】
上述した例では、アルコールとしてＩＰＡを例示したが、エチルアルコールを用いても同様の効果が得られる。気体のアルコール、固体のアルコールを用いてもよい。また、亜硝酸濃度は、エッチング液Ｌの循環時の他、エッチング処理時に計測してもよい。
【００４５】
また、エッチング液Ｌを半導体ウェーハＷに供給する方法として、基板を回転させて処理する基板処理ユニットを例示したが、処理槽内にエッチング液Ｌを貯留し、その中に複数枚の半導体ウェーハＷを浸漬して処理するバッチ式を用いてもよい。
【００４６】
バッチ式を採用する場合、基板処理ユニット１００の代わりにバッチ式の処理槽を用いても良い。また、エッチング液供給ユニット２００の貯留タンク２１０をバッチ式の処理槽に置き換えても良い。この場合、バッチ式の処理槽に直接アルコール供給ラインを接続して、ＩＰＡを添加するようにしても良い。
【００４７】
なお、基板は半導体ウェーハに限定されず、液晶基板、フォトマスク基板などのガラス基板でも良い。また、処理は、エッチング処理に限定されない。
【００４８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…基板処理装置、１００…基板処理ユニット、２００…エッチング液供給ユニット、２１０…貯留タンク、２１１…タンク本体、２１２…開放弁、２２０…回収タンク、２３０…新液供給タンク、２４０…アルコール供給タンク、２５０…エッチング液供給ライン、２５１…メインライン、２５２…ポンプ、２５３…開閉弁、２５６…濃度センサ、２６０…回収ライン、２６１…メインライン、２６２…ポンプ、２７０…新液供給ライン、２７１…メインライン、２７２…開閉弁、２８０…アルコール供給ライン、２８１…メインライン、２８２…ポンプ、２８４…開閉弁、２８５…逆止弁、２９０…ノズル、３００…制御部、３１０…アルコール供給部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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