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JP2019009190A - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

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JP2019009190A JP2017121601A JP2017121601A JP2019009190A JP 2019009190 A JP2019009190 A JP 2019009190A JP 2017121601 A JP2017121601 A JP 2017121601A JP 2017121601 A JP2017121601 A JP 2017121601A JP 2019009190 A JP2019009190 A JP 2019009190A
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Abstract

【課題】エッチングレートの変動を抑制することができる基板処理方法および基板処理装置を提供すること。【解決手段】実施形態に係る基板処理方法は、エッチング工程と、雰囲気調整工程とを含む。エッチング工程は、基板に薬液を供給することによって基板をエッチングする。雰囲気調整工程は、エッチング工程において、基板に供給された薬液がさらされる雰囲気を調整することによってかかる薬液に含有されるエッチング種または酸化剤の濃度を制御する。【選択図】図5The present invention provides a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of suppressing variation in etching rate. A substrate processing method according to an embodiment includes an etching step and an atmosphere adjustment step. In the etching step, the substrate is etched by supplying a chemical solution to the substrate. The atmosphere adjustment step controls the concentration of the etching species or the oxidizing agent contained in the chemical solution by adjusting the atmosphere to which the chemical solution supplied to the substrate is exposed in the etching step. [Selection] Figure 5

Description

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。   Embodiments disclosed herein relate to a substrate processing method and a substrate processing apparatus.

従来、半導体の製造工程では、シリコンウェハや化合物半導体ウェハ等の基板に薬液を供給することによって基板をエッチングするエッチング工程が行われる(特許文献1参照)。   Conventionally, in a semiconductor manufacturing process, an etching process for etching a substrate by supplying a chemical solution to the substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer is performed (see Patent Document 1).

特開平09−022891号公報Japanese Patent Laid-Open No. 09-022891

しかしながら、エッチング工程においては、薬液中のエッチング種や酸化剤の濃度が変化することによってエッチングレートが変動する場合がある。   However, in the etching process, there are cases where the etching rate fluctuates due to changes in the etching species and the concentration of the oxidizing agent in the chemical solution.

たとえば、基板を枚葉処理する場合、基板の中心部と外周部とで薬液中のエッチング種や酸化剤の濃度が変化することがあり、基板の中心部と外周部とでエッチングレートにバラツキが生じるおそれがある。また、使用済みの薬液を回収して再利用する場合、薬液中のエッチング種や酸化剤の濃度が使用回数等によって変化することがあり、新鮮な薬液を使用して処理されたウェハと複数回使用された薬液を使用して処理されたウェハとでエッチングレートにバラツキが生じるおそれがある。   For example, when processing a single wafer, the etching species and the concentration of the oxidizing agent in the chemical solution may change between the center and the outer periphery of the substrate, and the etching rate varies between the center and the outer periphery of the substrate. May occur. Also, when collecting used chemicals and reusing them, the etching species and oxidizing agent concentration in the chemicals may vary depending on the number of times of use, etc., and multiple times with wafers processed using fresh chemicals. There is a possibility that the etching rate varies with the wafer processed using the used chemical solution.

このように、上述した従来技術には、エッチングレートの変動を抑制するという点で更なる改善の余地がある。   As described above, the above-described conventional technology has room for further improvement in terms of suppressing fluctuations in the etching rate.

実施形態の一態様は、エッチングレートの変動を抑制することができ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。   An object of one embodiment is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus that can suppress variation in etching rate.

実施形態の一態様に係る基板処理方法は、エッチング工程と、雰囲気調整工程とを含む。エッチング工程は、基板に薬液を供給することによって基板をエッチングする。雰囲気調整工程は、エッチング工程において、基板に供給された薬液がさらされる雰囲気を調整することによってかかる薬液に含有されるエッチング種または酸化剤の濃度を制御する。   A substrate processing method according to one aspect of an embodiment includes an etching step and an atmosphere adjustment step. In the etching step, the substrate is etched by supplying a chemical solution to the substrate. The atmosphere adjustment step controls the concentration of the etching species or the oxidizing agent contained in the chemical solution by adjusting the atmosphere to which the chemical solution supplied to the substrate is exposed in the etching step.

実施形態の一態様によれば、エッチングレートの変動を抑制することができる。   According to one aspect of the embodiment, variation in the etching rate can be suppressed.

図1は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a substrate processing system according to the present embodiment. 図2は、処理ユニットの概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the processing unit. 図3は、基板処理システムが備える薬液供給系の構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a chemical solution supply system included in the substrate processing system. 図4は、第1の実施形態に係る処理ユニットにより実行される一連の基板処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a series of substrate processing procedures executed by the processing unit according to the first embodiment. 図5は、雰囲気供給系の構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the atmosphere supply system. 図6は、第2の実施形態に係る処理ユニットの概略構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a processing unit according to the second embodiment. 図7は、使用する薬液と空気雰囲気に追加する成分との組合せの例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a combination of chemicals to be used and components added to the air atmosphere. 図8は、TMAH水溶液中の溶存O2濃度とポリシリコン膜のエッチングレートとの関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the dissolved O 2 concentration in the TMAH aqueous solution and the etching rate of the polysilicon film. 図9は、TMAH水溶液中の溶存O2濃度とポリシリコン膜のエッチングレートのウェハ面内分布との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the dissolved O 2 concentration in the TMAH aqueous solution and the in-wafer distribution of the etching rate of the polysilicon film. 図10は、処理雰囲気中のO2濃度とポリシリコン膜のエッチングレートのウェハ面内分布との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the O2 concentration in the processing atmosphere and the in-wafer distribution of the etching rate of the polysilicon film. 図11は、変形例に係る雰囲気供給系の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an atmosphere supply system according to a modification.

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。   Hereinafter, embodiments of a substrate processing method and a substrate processing apparatus disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

(第1の実施形態)
まず、図1〜図5を参照して第1の実施形態に係る基板処理装置について説明する。
(First embodiment)
First, a substrate processing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図1は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を規定し、Z軸正方向を鉛直上向き方向とする。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a substrate processing system according to the present embodiment. In the following, in order to clarify the positional relationship, the X axis, the Y axis, and the Z axis that are orthogonal to each other are defined, and the positive direction of the Z axis is the vertically upward direction.

図1に示すように、基板処理システム1は、搬入出ステーション2と、処理ステーション3とを備える。搬入出ステーション2と処理ステーション3とは隣接して設けられる。   As shown in FIG. 1, the substrate processing system 1 includes a carry-in / out station 2 and a processing station 3. The carry-in / out station 2 and the processing station 3 are provided adjacent to each other.

搬入出ステーション2は、キャリア載置部11と、搬送部12とを備える。キャリア載置部11には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ(以下ウェハW)を水平状態で収容する複数のキャリアCが載置される。   The carry-in / out station 2 includes a carrier placement unit 11 and a transport unit 12. A plurality of carriers C that accommodate a plurality of substrates, in this embodiment a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer W) in a horizontal state, are placed on the carrier placement unit 11.

搬送部12は、キャリア載置部11に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置13と、受渡部14とを備える。基板搬送装置13は、ウェハWを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置13は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアCと受渡部14との間でウェハWの搬送を行う。   The transport unit 12 is provided adjacent to the carrier placement unit 11 and includes a substrate transport device 13 and a delivery unit 14 inside. The substrate transfer device 13 includes a wafer holding mechanism that holds the wafer W. Further, the substrate transfer device 13 can move in the horizontal direction and the vertical direction and can turn around the vertical axis, and transfers the wafer W between the carrier C and the delivery unit 14 using the wafer holding mechanism. Do.

処理ステーション3は、搬送部12に隣接して設けられる。処理ステーション3は、搬送部15と、複数の処理ユニット16とを備える。複数の処理ユニット16は、搬送部15の両側に並べて設けられる。   The processing station 3 is provided adjacent to the transfer unit 12. The processing station 3 includes a transport unit 15 and a plurality of processing units 16. The plurality of processing units 16 are provided side by side on the transport unit 15.

搬送部15は、内部に基板搬送装置17を備える。基板搬送装置17は、ウェハWを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置17は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部14と処理ユニット16との間でウェハWの搬送を行う。   The transport unit 15 includes a substrate transport device 17 inside. The substrate transfer device 17 includes a wafer holding mechanism that holds the wafer W. Further, the substrate transfer device 17 can move in the horizontal direction and the vertical direction and can turn around the vertical axis, and transfers the wafer W between the delivery unit 14 and the processing unit 16 using a wafer holding mechanism. I do.

処理ユニット16は、基板搬送装置17によって搬送されるウェハWに対して所定の基板処理を行う。   The processing unit 16 performs predetermined substrate processing on the wafer W transferred by the substrate transfer device 17.

また、基板処理システム1は、制御装置4を備える。制御装置4は、たとえばコンピュータであり、制御部18と記憶部19とを備える。記憶部19には、基板処理システム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18は、記憶部19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システム1の動作を制御する。   Further, the substrate processing system 1 includes a control device 4. The control device 4 is a computer, for example, and includes a control unit 18 and a storage unit 19. The storage unit 19 stores a program for controlling various processes executed in the substrate processing system 1. The control unit 18 controls the operation of the substrate processing system 1 by reading and executing the program stored in the storage unit 19.

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置4の記憶部19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。   Such a program may be recorded on a computer-readable storage medium, and may be installed in the storage unit 19 of the control device 4 from the storage medium. Examples of the computer-readable storage medium include a hard disk (HD), a flexible disk (FD), a compact disk (CD), a magnetic optical disk (MO), and a memory card.

上記のように構成された基板処理システム1では、まず、搬入出ステーション2の基板搬送装置13が、キャリア載置部11に載置されたキャリアCからウェハWを取り出し、取り出したウェハWを受渡部14に載置する。受渡部14に載置されたウェハWは、処理ステーション3の基板搬送装置17によって受渡部14から取り出されて、処理ユニット16へ搬入される。   In the substrate processing system 1 configured as described above, first, the substrate transfer device 13 of the loading / unloading station 2 takes out the wafer W from the carrier C placed on the carrier placement unit 11 and receives the taken-out wafer W. Place on the transfer section 14. The wafer W placed on the delivery unit 14 is taken out from the delivery unit 14 by the substrate transfer device 17 of the processing station 3 and carried into the processing unit 16.

処理ユニット16へ搬入されたウェハWは、処理ユニット16によって処理された後、基板搬送装置17によって処理ユニット16から搬出されて、受渡部14に載置される。そして、受渡部14に載置された処理済のウェハWは、基板搬送装置13によってキャリア載置部11のキャリアCへ戻される。   The wafer W carried into the processing unit 16 is processed by the processing unit 16, then unloaded from the processing unit 16 by the substrate transfer device 17, and placed on the delivery unit 14. Then, the processed wafer W placed on the delivery unit 14 is returned to the carrier C of the carrier placement unit 11 by the substrate transfer device 13.

次に、処理ユニット16の構成について図2を参照して説明する。図2は、処理ユニット16の概略構成を示す図である。   Next, the configuration of the processing unit 16 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the processing unit 16.

図2に示すように、処理ユニット16は、チャンバ20と、基板保持機構30と、処理流体供給部40と、回収カップ50とを備える。   As shown in FIG. 2, the processing unit 16 includes a chamber 20, a substrate holding mechanism 30, a processing fluid supply unit 40, and a recovery cup 50.

チャンバ20は、基板保持機構30と処理流体供給部40と回収カップ50とを収容する。チャンバ20の天井部には、FFU(Fan Filter Unit)21が設けられる。FFU21は、チャンバ20内にダウンフローを形成する。   The chamber 20 accommodates the substrate holding mechanism 30, the processing fluid supply unit 40, and the recovery cup 50. An FFU (Fan Filter Unit) 21 is provided on the ceiling of the chamber 20. The FFU 21 forms a down flow in the chamber 20.

基板保持機構30は、保持部31と、支柱部32と、駆動部33とを備える。保持部31は、ウェハWを水平に保持する。支柱部32は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部33によって回転可能に支持され、先端部において保持部31を水平に支持する。駆動部33は、支柱部32を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構30は、駆動部33を用いて支柱部32を回転させることによって支柱部32に支持された保持部31を回転させ、これにより、保持部31に保持されたウェハWを回転させる。   The substrate holding mechanism 30 includes a holding unit 31, a support unit 32, and a driving unit 33. The holding unit 31 holds the wafer W horizontally. The support | pillar part 32 is a member extended in a perpendicular direction, a base end part is rotatably supported by the drive part 33, and supports the holding | maintenance part 31 horizontally in a front-end | tip part. The drive unit 33 rotates the column unit 32 around the vertical axis. The substrate holding mechanism 30 rotates the support unit 31 by rotating the support unit 32 using the drive unit 33, thereby rotating the wafer W held by the support unit 31. .

処理流体供給部40は、ウェハWに対して処理流体を供給する。処理流体供給部40は、処理流体供給源70に接続される。   The processing fluid supply unit 40 supplies a processing fluid to the wafer W. The processing fluid supply unit 40 is connected to a processing fluid supply source 70.

回収カップ50は、保持部31を取り囲むように配置され、保持部31の回転によってウェハWから飛散する処理液を捕集する。回収カップ50の底部には、排液口51が形成されており、回収カップ50によって捕集された処理液は、かかる排液口51から処理ユニット16の外部へ排出される。また、回収カップ50の底部には、FFU21から供給される気体を処理ユニット16の外部へ排出する排気口52が形成される。   The collection cup 50 is disposed so as to surround the holding unit 31, and collects the processing liquid scattered from the wafer W by the rotation of the holding unit 31. A drain port 51 is formed at the bottom of the recovery cup 50, and the processing liquid collected by the recovery cup 50 is discharged from the drain port 51 to the outside of the processing unit 16. Further, an exhaust port 52 for discharging the gas supplied from the FFU 21 to the outside of the processing unit 16 is formed at the bottom of the recovery cup 50.

第1の実施形態に係る処理ユニット16は、処理流体として、BHF水溶液(薬液の一例)およびDIW(リンス液の一例)を処理流体供給部40からウェハWに対して順次供給する。なお、BHF(バッファードフッ酸)は、HF(フッ酸)とNH4F(フッ化アンモニウム)の混合物である。また、DIWは、室温(25度程度)の純水である。   The processing unit 16 according to the first embodiment sequentially supplies a BHF aqueous solution (an example of a chemical solution) and DIW (an example of a rinsing solution) as processing fluids from the processing fluid supply unit 40 to the wafer W. BHF (buffered hydrofluoric acid) is a mixture of HF (hydrofluoric acid) and NH4F (ammonium fluoride). DIW is pure water at room temperature (about 25 degrees).

ここで、BHF水溶液を供給する薬液供給系の構成の一例について図3を参照して説明する。図3は、基板処理システム1が備える薬液供給系の構成の一例を示す図である。   Here, an example of the structure of the chemical solution supply system for supplying the BHF aqueous solution will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a chemical solution supply system included in the substrate processing system 1.

図3に示すように、基板処理システム1が備える薬液供給系は、複数の処理ユニット16にBHF水溶液を供給する処理流体供給源70を有している。   As shown in FIG. 3, the chemical solution supply system included in the substrate processing system 1 includes a processing fluid supply source 70 that supplies the BHF aqueous solution to the plurality of processing units 16.

処理流体供給源70は、BHF水溶液を貯留するタンク102と、タンク102から出てタンク102に戻る循環ライン104とを有している。循環ライン104にはポンプ106が設けられている。ポンプ106は、タンク102から出て循環ライン104を通りタンク102に戻る循環流を形成する。ポンプ106の下流側において循環ライン104には、BHF水溶液に含まれるパーティクル等の汚染物質を除去するフィルタ108が設けられている。必要に応じて、循環ライン104に補機類(例えばヒータ等)をさらに設けてもよい。   The processing fluid supply source 70 includes a tank 102 that stores the BHF aqueous solution, and a circulation line 104 that exits the tank 102 and returns to the tank 102. The circulation line 104 is provided with a pump 106. The pump 106 creates a circulating flow that exits the tank 102, passes through the circulation line 104, and returns to the tank 102. A filter 108 for removing contaminants such as particles contained in the BHF aqueous solution is provided in the circulation line 104 on the downstream side of the pump 106. If necessary, auxiliary equipment (such as a heater) may be further provided in the circulation line 104.

循環ライン104に設定された接続領域110には、1つまたは複数の分岐ライン112が接続されている。各分岐ライン112は、循環ライン104を流れるBHF水溶液を対応する処理ユニット16に供給する。各分岐ライン112には、必要に応じて、流量制御弁等の流量調整機構、フィルタ等を設けることができる。   One or more branch lines 112 are connected to the connection area 110 set in the circulation line 104. Each branch line 112 supplies the BHF aqueous solution flowing through the circulation line 104 to the corresponding processing unit 16. Each branch line 112 can be provided with a flow rate adjusting mechanism such as a flow rate control valve, a filter, or the like, if necessary.

また、処理流体供給源70は、回収ライン113を備える。回収ライン113は、各処理ユニット16に一端が接続されるとともに、他端がタンク102へ接続される。各処理ユニット16において使用されたBHF水溶液は、かかる回収ライン113を通ってタンク102に回収される。   Further, the processing fluid supply source 70 includes a recovery line 113. The recovery line 113 has one end connected to each processing unit 16 and the other end connected to the tank 102. The BHF aqueous solution used in each processing unit 16 is collected in the tank 102 through the collection line 113.

薬液供給系は、新たなBHF水溶液をタンク102に補充するタンク液補充部116を有している。タンク102には、タンク102内の処理液を廃棄するためのドレン部118が設けられている。   The chemical liquid supply system includes a tank liquid replenishing unit 116 that replenishes the tank 102 with a new BHF aqueous solution. The tank 102 is provided with a drain unit 118 for discarding the processing liquid in the tank 102.

次に、第1の実施形態に係る処理ユニット16により実行される一連の基板処理の手順について図4を参照して説明する。図4は、第1の実施形態に係る処理ユニット16により実行される一連の基板処理の手順を示すフローチャートである。なお、図4に示す一連の基板処理は、制御部18が処理ユニット16等を制御することによって実行される。制御部18は、たとえばCPU(Central Processing Unit)であり、記憶部19に記憶された図示しないプログラムに従って処理ユニット16等を制御する。   Next, a series of substrate processing procedures executed by the processing unit 16 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a series of substrate processing procedures executed by the processing unit 16 according to the first embodiment. The series of substrate processing shown in FIG. 4 is executed by the control unit 18 controlling the processing unit 16 and the like. The control unit 18 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), and controls the processing unit 16 and the like according to a program (not shown) stored in the storage unit 19.

図4に示すように、処理ユニット16では、まず、ウェハWの搬入処理が行われる(ステップS101)。かかる搬入処理では、基板搬送装置17(図1参照)が保持部31(図2参照)の支持ピン(図示略)上にウェハWを載置した後、基板保持機構30(図2参照)に設けられ、ウェハWを側面から保持するチャック(図示略)がウェハWを保持する。   As shown in FIG. 4, in the processing unit 16, a wafer W loading process is first performed (step S101). In such carry-in processing, the substrate transfer device 17 (see FIG. 1) places the wafer W on the support pins (not shown) of the holding unit 31 (see FIG. 2), and then the substrate holding mechanism 30 (see FIG. 2). A chuck (not shown) that is provided and holds the wafer W from the side surface holds the wafer W.

つづいて、処理ユニット16では、エッチング処理が行われる(ステップS102)。エッチング処理では、まず、駆動部33が保持部31を回転させることにより、保持部31に保持されたウェハWを所定の回転数で回転させる。つづいて、処理流体供給部40のノズルがウェハWの中央上方に位置する。   Subsequently, the processing unit 16 performs an etching process (step S102). In the etching process, first, the driving unit 33 rotates the holding unit 31 to rotate the wafer W held by the holding unit 31 at a predetermined number of rotations. Subsequently, the nozzle of the processing fluid supply unit 40 is located above the center of the wafer W.

その後、タンク102から循環ライン104および分岐ライン112を介して供給されるBHF水溶液が、ノズルからウェハWの表面へ供給される。ウェハWへ供給されたBHF水溶液は、ウェハWの回転に伴う遠心力によってウェハWの表面の全面に広げられる。これにより、ウェハWの表面に形成された膜(たとえば熱酸化膜等)がBHF水溶液によってエッチングされる。   Thereafter, an aqueous BHF solution supplied from the tank 102 via the circulation line 104 and the branch line 112 is supplied from the nozzle to the surface of the wafer W. The BHF aqueous solution supplied to the wafer W is spread over the entire surface of the wafer W by centrifugal force accompanying the rotation of the wafer W. Thereby, a film (for example, a thermal oxide film) formed on the surface of the wafer W is etched by the BHF aqueous solution.

つづいて、処理ユニット16では、ウェハWの表面をDIWですすぐリンス処理が行われる(ステップS103)。かかるリンス処理では、図示略のDIW供給源から供給されるDIWが処理流体供給部40のノズルからウェハWの表面へ供給され、ウェハWに残存するBHF水溶液を洗い流す。   Subsequently, in the processing unit 16, the surface of the wafer W is rinsed with DIW (step S103). In the rinsing process, DIW supplied from a DIW supply source (not shown) is supplied from the nozzle of the processing fluid supply unit 40 to the surface of the wafer W, and the BHF aqueous solution remaining on the wafer W is washed away.

つづいて、処理ユニット16では、乾燥処理が行われる(ステップS104)。かかる乾燥処理では、ウェハWの回転速度を増速させることによってウェハW上のDIWを振り切ってウェハWを乾燥させる。   Subsequently, in the processing unit 16, a drying process is performed (step S104). In such a drying process, the DIW on the wafer W is shaken off by increasing the rotation speed of the wafer W to dry the wafer W.

つづいて、処理ユニット16では、搬出処理が行われる(ステップS105)。かかる搬出処理では、駆動部33によるウェハWの回転が停止した後、ウェハWが基板搬送装置17(図1参照)によって処理ユニット16から搬出される。かかる搬出処理が完了すると、1枚のウェハWについての一連の基板処理が完了する。   Subsequently, in the processing unit 16, an unloading process is performed (step S105). In such unloading processing, after the rotation of the wafer W by the driving unit 33 is stopped, the wafer W is unloaded from the processing unit 16 by the substrate transfer device 17 (see FIG. 1). When such unloading processing is completed, a series of substrate processing for one wafer W is completed.

エッチングレートは薬液中のエッチング種や酸化剤の濃度に依存する。しかしながら、薬液中のエッチング種や酸化剤の濃度は、エッチング処理中にエッチング種や酸化剤の失活や揮発によって変化する。このため、エッチング処理においては、エッチング種や酸化剤の濃度変化によってエッチングレートが変動するおそれがある。   The etching rate depends on the etching species in the chemical solution and the concentration of the oxidizing agent. However, the concentration of the etching species and the oxidizing agent in the chemical solution changes due to the deactivation and volatilization of the etching species and the oxidizing agent during the etching process. For this reason, in an etching process, there exists a possibility that an etching rate may change with the density | concentration change of an etching seed | species or an oxidizing agent.

たとえば、第1の実施形態に係る処理ユニット16のように使用済みの薬液を回収して再利用する場合、ウェハWの処理枚数が増えていくと、薬液中のエッチング種の濃度が蒸発等によって変化してエッチングレートが変動することがある。これにより、処理単位間におけるエッチングレートの均一性が悪化するおそれがある。   For example, when used chemicals are collected and reused as in the processing unit 16 according to the first embodiment, when the number of processed wafers W increases, the concentration of etching species in the chemicals increases due to evaporation or the like. It may change and the etching rate may fluctuate. Thereby, the uniformity of the etching rate between the processing units may be deteriorated.

また、第1の実施形態に係る処理ユニット16のようにウェハWを枚葉処理する場合には、薬液中のエッチング種または酸化剤の濃度がウェハW面内で変化することによって、エッチングレートの面内均一性が悪化するおそれもある。   Further, when the wafer W is subjected to single wafer processing like the processing unit 16 according to the first embodiment, the etching rate of the etching rate is changed by changing the etching species or the concentration of the oxidizing agent in the chemical solution within the wafer W surface. In-plane uniformity may also deteriorate.

また、薬液中のエッチング種や酸化剤が蒸発することにより、薬液中の液面に近い部分と液面から遠い部分とでエッチング種や酸化剤の濃度に差が生じることもある。このため、たとえば、ウェハWに凹凸状のパターン(いわゆるトレンチ構造)が形成されている場合に、パターンの上部と下部でのエッチングレートの均一性が悪化するおそれがある。   In addition, when the etching species and the oxidizing agent in the chemical solution evaporate, there may be a difference in the concentration of the etching species and the oxidizing agent between a portion near the liquid surface and a portion far from the liquid surface in the chemical solution. For this reason, for example, when an uneven pattern (so-called trench structure) is formed on the wafer W, the uniformity of the etching rate at the upper and lower portions of the pattern may be deteriorated.

そこで、第1の実施形態に係る基板処理システム1では、ウェハWに供給された薬液がさらされる雰囲気を調整することによってウェハWに供給された薬液に含有されるエッチング種または酸化剤の濃度を制御することで、薬液中におけるエッチング種や酸化剤の濃度変化を抑えることとした。   Therefore, in the substrate processing system 1 according to the first embodiment, the concentration of the etching species or the oxidant contained in the chemical supplied to the wafer W is adjusted by adjusting the atmosphere to which the chemical supplied to the wafer W is exposed. By controlling, it was decided to suppress changes in the concentration of etching species and oxidants in the chemical solution.

かかる点について図5を参照して説明する。図5は、雰囲気供給系の構成の一例を示す図である。   This point will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the atmosphere supply system.

図5に示すように、第1の実施形態に係る基板処理システム1は、処理ユニット16のチャンバ20(処理空間の一例)内に雰囲気を供給する雰囲気供給系として、空気を供給する空気供給系と、水分を供給する水分供給系と、NH3含有ガスを供給するNH3含有ガス供給系と、HF含有ガスを供給するHF含有ガス供給系とを備える。   As shown in FIG. 5, the substrate processing system 1 according to the first embodiment includes an air supply system that supplies air as an atmosphere supply system that supplies an atmosphere into a chamber 20 (an example of a processing space) of the processing unit 16. A water supply system for supplying water, an NH3-containing gas supply system for supplying NH3-containing gas, and an HF-containing gas supply system for supplying HF-containing gas.

空気供給系は、FFU21に一端が接続される空気供給路211と、空気供給路211の他端に接続される空気供給源212とを備える。   The air supply system includes an air supply path 211 having one end connected to the FFU 21 and an air supply source 212 connected to the other end of the air supply path 211.

かかる空気供給系は、空気供給源212から供給される空気を空気供給路211経由でFFU21からチャンバ20の内部に供給する。なお、空気供給源212から供給される空気は、たとえば基板処理システム1が設置されるクリーンルーム内の空気(清浄空気、湿度30〜50%)であるものとするが、これに限らず、たとえばクリーンルーム内の空気よりも低湿度のドライエア等であってもよい。   The air supply system supplies air supplied from the air supply source 212 from the FFU 21 to the inside of the chamber 20 via the air supply path 211. Note that the air supplied from the air supply source 212 is, for example, air in a clean room where the substrate processing system 1 is installed (clean air, humidity 30 to 50%). The air may be dry air having a lower humidity than the inside air.

水分供給系は、たとえば空気供給路211の中途部に一端が接続される水分供給路301aと、水分供給路301aの他端に接続されるH2O供給源302aと、水分供給路301aの中途部に設けられる水蒸気生成部303aとを備える。水蒸気生成部303aは、たとえば加湿器等である。   The moisture supply system includes, for example, a moisture supply path 301a whose one end is connected to the middle part of the air supply path 211, an H2O supply source 302a connected to the other end of the moisture supply path 301a, and a middle part of the moisture supply path 301a. Provided with a water vapor generation unit 303a. The steam generation unit 303a is, for example, a humidifier.

かかる水分供給系は、H2O供給源302aから供給される水(たとえばDIW)を水蒸気生成部303aに供給し、水蒸気生成部303aによって生成される水蒸気を水分供給路301a経由で空気供給路211に供給する。これにより、空気供給路211を流れる空気に水蒸気が追加される。   Such a water supply system supplies water (for example, DIW) supplied from the H2O supply source 302a to the water vapor generation unit 303a, and supplies water vapor generated by the water vapor generation unit 303a to the air supply channel 211 via the water supply channel 301a. To do. Thereby, water vapor is added to the air flowing through the air supply path 211.

NH3含有ガス供給系は、たとえば空気供給路211の中途部に一端が接続されるNH3含有ガス供給路301bと、NH3含有ガス供給路301bの他端に接続されるNH3含有ガス供給源302bとを備える。また、NH3含有ガス供給系は、NH3含有ガス供給路301bの中途部に、NH3含有ガス供給路301bを開閉するバルブ303bと、NH3含有ガス供給路301bを流通するNH3含有ガスの流量を調整する流量調整部304bとを備える。   The NH3-containing gas supply system includes, for example, an NH3-containing gas supply path 301b whose one end is connected to the middle part of the air supply path 211, and an NH3-containing gas supply source 302b connected to the other end of the NH3-containing gas supply path 301b. Prepare. The NH3 containing gas supply system adjusts the flow rate of the NH3 containing gas flowing through the NH3 containing gas supply path 301b and the valve 303b for opening and closing the NH3 containing gas supply path 301b in the middle of the NH3 containing gas supply path 301b. And a flow rate adjusting unit 304b.

かかるNH3含有ガス供給系は、NH3含有ガス供給源302bから供給されるNH3ガスをNH3含有ガス供給路301b経由で空気供給路211に供給する。これにより、空気供給路211を流れる空気にNH3ガスが追加される。   The NH3-containing gas supply system supplies the NH3 gas supplied from the NH3-containing gas supply source 302b to the air supply path 211 via the NH3-containing gas supply path 301b. Thereby, NH 3 gas is added to the air flowing through the air supply path 211.

なお、NH3含有ガス供給系によって供給されるNH3含有ガスは、少なくともNH3を含んでいればよく、必ずしもNH3ガスであることを要しない。たとえば、NH3含有ガス供給系は、NH3ガスに代えてNH4OHガスをチャンバ20内に供給してもよい。   Note that the NH3-containing gas supplied by the NH3-containing gas supply system only needs to contain at least NH3, and is not necessarily NH3 gas. For example, the NH 3 -containing gas supply system may supply NH 4 OH gas into the chamber 20 instead of the NH 3 gas.

HF含有ガス供給系は、たとえば空気供給路211の中途部に一端が接続されるHF含有ガス供給路301cと、HF含有ガス供給路301cの他端に接続されるHF含有ガス供給源302cとを備える。また、HF含有ガス供給系は、HF含有ガス供給路301cの中途部に、HF含有ガス供給路301cを開閉するバルブ303cと、HF含有ガス供給路301cを流通するHF含有ガスの流量を調整する流量調整部304cとを備える。   The HF-containing gas supply system includes, for example, an HF-containing gas supply path 301c whose one end is connected to the middle part of the air supply path 211, and an HF-containing gas supply source 302c connected to the other end of the HF-containing gas supply path 301c. Prepare. The HF-containing gas supply system adjusts the flow rate of the HF-containing gas flowing through the HF-containing gas supply path 301c and the valve 303c that opens and closes the HF-containing gas supply path 301c in the middle of the HF-containing gas supply path 301c. And a flow rate adjusting unit 304c.

かかるHF含有ガス供給系は、HF含有ガス供給源302cから供給されるHFガスをHF含有ガス供給路301c経由で空気供給路211に供給する。これにより、空気供給路211を流れる空気にHFガスが追加される。なお、HF含有ガス供給系により供給されるHF含有ガスは、少なくともHFを含んでいればよく、必ずしもHFガスであることを要しない。   The HF-containing gas supply system supplies the HF gas supplied from the HF-containing gas supply source 302c to the air supply path 211 via the HF-containing gas supply path 301c. Thereby, HF gas is added to the air flowing through the air supply path 211. Note that the HF-containing gas supplied by the HF-containing gas supply system only needs to contain at least HF, and is not necessarily required to be HF gas.

このように、第1の実施形態に係る基板処理システム1では、空気供給系に対し、水分供給系とNH3含有ガス供給系とHF含有ガス供給系とが接続される。これにより、FFU21からは、空気に対して水分とNH3ガスとHFガスとが追加された雰囲気がチャンバ20内に供給されることとなる。   Thus, in the substrate processing system 1 according to the first embodiment, the moisture supply system, the NH 3 -containing gas supply system, and the HF-containing gas supply system are connected to the air supply system. As a result, an atmosphere in which moisture, NH 3 gas, and HF gas are added to the air is supplied from the FFU 21 into the chamber 20.

制御部18は、図4に示すステップS101の搬入処理後、ステップS102のエッチング処理前に、空気供給系からチャンバ20内に供給される空気に対して水分、NH3ガスおよびHFガスを追加する。たとえば、制御部18は、ステップS101において基板搬送装置17(図1参照)をチャンバ20から退出させてチャンバ20の図示しないシャッターを閉じた後、水蒸気生成部303aによる水蒸気の生成を開始させるとともに、バルブ303b,303cを開いてチャンバ20内へのNH3ガスおよびHFガスの供給を開始させる。   The control unit 18 adds moisture, NH 3 gas, and HF gas to the air supplied from the air supply system into the chamber 20 after the carry-in process in step S 101 shown in FIG. 4 and before the etching process in step S 102. For example, the control unit 18 causes the substrate transfer device 17 (see FIG. 1) to exit from the chamber 20 in step S101 and closes a shutter (not shown) of the chamber 20, and then starts generation of water vapor by the water vapor generation unit 303a. The valves 303b and 303c are opened, and the supply of NH3 gas and HF gas into the chamber 20 is started.

この結果、ステップS102のエッチング処理において、処理流体供給部40のノズル41からウェハWに供給されたBHF水溶液は、BHF水溶液にエッチング種として含有されるNH3およびHFを含んだ雰囲気にさらされることとなる。   As a result, in the etching process of step S102, the BHF aqueous solution supplied to the wafer W from the nozzle 41 of the processing fluid supply unit 40 is exposed to an atmosphere containing NH3 and HF contained as etching species in the BHF aqueous solution. Become.

上述したように、枚葉処理を行う場合には、薬液中のエッチング種の濃度がウェハW面内で変化することによってエッチングレートの面内均一性が悪化するおそれがある。たとえば、薬液としてBHF水溶液を使用する場合、エッチング種であるNH3やHFが蒸発するが、特にNH3が蒸発しやすい傾向があり、相対的にHFの濃度が高くなるため、ウェハWの外周部におけるエッチングレートが、ウェハWの中心部におけるエッチングレートと比較して高くなるおそれがある。   As described above, when the single wafer processing is performed, the in-plane uniformity of the etching rate may be deteriorated due to the change in the concentration of the etching species in the chemical solution within the wafer W surface. For example, when a BHF aqueous solution is used as a chemical, NH3 and HF that are etching species evaporate, but NH3 tends to evaporate in particular, and the concentration of HF becomes relatively high. The etching rate may be higher than the etching rate at the center of the wafer W.

これに対し、第1の実施形態に係る基板処理システム1では、ウェハWに供給されたBHF水溶液に対し、NH3およびHFを含んだ雰囲気を接触させることにより、雰囲気中のNH3およびHFをBHF水溶液中に取り込ませることができる。つまり、BHF水溶液に対し、NH3およびHFを補填することができる。これにより、ウェハWに供給されたBHF水溶液のウェハW面内におけるNH3およびHFの濃度変化を抑えることができる。したがって、第1の実施形態に係る基板処理システム1によれば、ウェハWの中心部におけるエッチングレートと外周部におけるエッチングレートとのバラツキを抑えることができる。すなわち、エッチングレートのウェハW面内における変動を抑制することができる。   On the other hand, in the substrate processing system 1 according to the first embodiment, the NH 3 and HF in the atmosphere are brought into contact with the BHF aqueous solution supplied to the wafer W by bringing the NH 3 and HF atmosphere into contact with the BHF aqueous solution. It can be taken in. That is, NH3 and HF can be supplemented to the BHF aqueous solution. Thereby, the NH3 and HF concentration change in the wafer W surface of the BHF aqueous solution supplied to the wafer W can be suppressed. Therefore, according to the substrate processing system 1 according to the first embodiment, it is possible to suppress variations in the etching rate at the central portion of the wafer W and the etching rate at the outer peripheral portion. That is, fluctuations in the etching rate within the wafer W surface can be suppressed.

また、NH3およびHFが補填されたBHF水溶液が回収されることで、循環によるNH3およびHFの濃度変化も抑えられるため、第1の実施形態に係る基板処理システム1によれば、処理単位間におけるエッチングレートの変動も抑えることができる。   Further, since the BHF aqueous solution supplemented with NH3 and HF is recovered, the change in the concentration of NH3 and HF due to circulation can be suppressed. Therefore, according to the substrate processing system 1 according to the first embodiment, the processing unit 1 Variation in the etching rate can also be suppressed.

また、第1の実施形態に係る基板処理システム1では、空気供給系から供給される空気に対し、エッチング種であるNH3およびHFだけでなく水分も追加することとしている。したがって、水分の蒸発に伴うNH3およびHFの濃度変化も抑えることができる。なお、水分供給系から供給される水分により、チャンバ20内の雰囲気は50%以上の湿度に調整される。   In the substrate processing system 1 according to the first embodiment, moisture is added to the air supplied from the air supply system as well as NH3 and HF as etching species. Therefore, changes in the concentration of NH 3 and HF accompanying the evaporation of moisture can also be suppressed. The atmosphere in the chamber 20 is adjusted to a humidity of 50% or more by the moisture supplied from the moisture supply system.

図5に示すように、第1の実施形態に係る基板処理システム1は、チャンバ20内の雰囲気の湿度を測定する湿度計401aと、チャンバ20内の雰囲気におけるNH3濃度を測定するNH3濃度計401bと、チャンバ20内の雰囲気におけるHF濃度を測定するHF濃度計401cとを備える。   As shown in FIG. 5, the substrate processing system 1 according to the first embodiment includes a hygrometer 401a that measures the humidity of the atmosphere in the chamber 20, and an NH3 concentration meter 401b that measures the NH3 concentration in the atmosphere in the chamber 20. And an HF concentration meter 401 c that measures the HF concentration in the atmosphere in the chamber 20.

湿度計401a、NH3濃度計401bおよびHF濃度計401cは、それぞれエッチング処理中におけるチャンバ20内の雰囲気の湿度(水分濃度)、NH3濃度、HF濃度を測定する。   The hygrometer 401a, the NH3 concentration meter 401b, and the HF concentration meter 401c measure the humidity (moisture concentration), NH3 concentration, and HF concentration of the atmosphere in the chamber 20 during the etching process, respectively.

制御部18は、これら湿度計401a、NH3濃度計401bおよびHF濃度計401cによる測定結果に応じて水蒸気生成部303aおよび流量調整部304b,304cを制御することにより、空気供給系からチャンバ20内に供給される空気に対して追加する水分、NH3ガス、HFガスの流量を調整する。   The control unit 18 controls the water vapor generation unit 303a and the flow rate adjustment units 304b and 304c in accordance with the measurement results by the hygrometer 401a, the NH3 concentration meter 401b, and the HF concentration meter 401c, so that the air supply system enters the chamber 20. The flow rate of moisture, NH3 gas, and HF gas added to the supplied air is adjusted.

たとえば、制御部18は、湿度計401a、NH3濃度計401bおよびHF濃度計401cによる測定結果が一定となるように、つまり、チャンバ20内の雰囲気の湿度、NH3の濃度、HFの濃度が一定となるように、水蒸気生成部303aおよび流量調整部304b,304cを制御する。これにより、エッチングレートの変動をより高精度に抑えることができる。   For example, the control unit 18 makes the measurement results by the hygrometer 401a, the NH3 concentration meter 401b, and the HF concentration meter 401c constant, that is, the humidity of the atmosphere in the chamber 20, the concentration of NH3, and the concentration of HF are constant. Thus, the water vapor generating unit 303a and the flow rate adjusting units 304b and 304c are controlled. Thereby, the variation of the etching rate can be suppressed with higher accuracy.

ステップS102のエッチング処理を終えると、制御部18は、水蒸気生成部303aによる水蒸気の生成を停止させるとともに、バルブ303b,303cを閉じてチャンバ20内へのNH3ガスおよびHFガスの供給を停止させる。   When the etching process in step S102 is completed, the control unit 18 stops the generation of water vapor by the water vapor generation unit 303a and closes the valves 303b and 303c to stop the supply of NH3 gas and HF gas into the chamber 20.

ここでは、チャンバ20内に水分、NH3ガスおよびHFガスを供給することとしたが、基板処理システム1は、必ずしも水分、NH3ガスおよびHFガスの全てをチャンバ20内に供給することを要しない。たとえば、基板処理システム1は、水分、NH3ガスおよびHFガスのうちの何れか1つまたは何れか2つをチャンバ20内に供給することとしてもよい。   Here, moisture, NH 3 gas, and HF gas are supplied into the chamber 20, but the substrate processing system 1 does not necessarily need to supply all of moisture, NH 3 gas, and HF gas into the chamber 20. For example, the substrate processing system 1 may supply any one or two of moisture, NH 3 gas, and HF gas into the chamber 20.

上述してきたように、第1の実施形態に係る基板処理システム1(基板処理装置の一例)は、保持部31と、処理流体供給部40(薬液供給部の一例)と、FFU21を含む雰囲気供給系(ガス供給部の一例)と、制御部18とを備える。保持部31は、ウェハW(基板の一例)を保持する。処理流体供給部40は、保持部31に保持されたウェハWに対してBHF水溶液(薬液の一例)を供給する。雰囲気供給系は、空気、水分、NH3含有ガスおよびHF含有ガスを供給する。制御部18は、処理流体供給部40および雰囲気供給系を制御して、保持部31に保持されたウェハWに処理流体供給部40からBHF水溶液を供給することによってウェハWをエッチングするエッチング処理と、エッチング処理において、ウェハWに供給されたBHF水溶液がさらされる雰囲気を雰囲気供給系から供給される水分、NH3ガスおよびHFガスによって調整することによってBHF水溶液に含有されるNH3およびHF(エッチング種または酸化剤の一例)の濃度を制御する雰囲気調整処理と実行させる。   As described above, the substrate processing system 1 (an example of the substrate processing apparatus) according to the first embodiment is an atmosphere supply including the holding unit 31, the processing fluid supply unit 40 (an example of a chemical solution supply unit), and the FFU 21. A system (an example of a gas supply unit) and a control unit 18 are provided. The holding unit 31 holds a wafer W (an example of a substrate). The processing fluid supply unit 40 supplies a BHF aqueous solution (an example of a chemical solution) to the wafer W held by the holding unit 31. The atmosphere supply system supplies air, moisture, NH 3 -containing gas, and HF-containing gas. The control unit 18 controls the processing fluid supply unit 40 and the atmosphere supply system to perform etching processing for etching the wafer W by supplying the BHF aqueous solution from the processing fluid supply unit 40 to the wafer W held by the holding unit 31. In the etching process, NH3 and HF (etching species or HF) contained in the BHF aqueous solution are adjusted by adjusting the atmosphere to which the BHF aqueous solution supplied to the wafer W is exposed by moisture, NH3 gas, and HF gas supplied from the atmosphere supply system. An atmosphere adjustment process for controlling the concentration of an example of the oxidizing agent is performed.

したがって、第1の実施形態に係る基板処理システム1によれば、エッチングレートの変動を抑制することができる。   Therefore, according to the substrate processing system 1 which concerns on 1st Embodiment, the fluctuation | variation of an etching rate can be suppressed.

なお、ここでは、水分供給系、NH3含有ガス供給系およびHF含有ガス供給系を空気供給系に接続して水分、NH3ガスおよびHFガスをFFU21からチャンバ20内に供給することとしたが、水分、NH3ガスおよびHFガスは、必ずしもFFU21から供給されることを要しない。すなわち、FFU21以外の場所に水分、NH3ガスおよびHFガスの供給口を設け、かかる供給口からチャンバ20内に水分、NH3ガスおよびHFガスを供給してもよい。   Here, the moisture supply system, the NH 3 -containing gas supply system, and the HF-containing gas supply system are connected to the air supply system to supply moisture, NH 3 gas, and HF gas from the FFU 21 into the chamber 20. The NH 3 gas and the HF gas are not necessarily supplied from the FFU 21. That is, a supply port for moisture, NH 3 gas, and HF gas may be provided at a place other than the FFU 21, and moisture, NH 3 gas, and HF gas may be supplied into the chamber 20 from the supply port.

(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、ウェハWを枚葉処理する場合の例について説明したが、本願の開示する基板処理方法は、複数枚のウェハWを1つの処理単位としてまとめて処理するバッチ処理を行う場合にも適用可能である。そこで、以下では、バッチ処理の例について説明する。
(Second Embodiment)
In the above-described first embodiment, an example in the case of performing single wafer processing on the wafer W has been described. However, the substrate processing method disclosed in the present application is batch processing in which a plurality of wafers W are processed as a single processing unit. It is also applicable when performing the above. Therefore, an example of batch processing will be described below.

図6は、第2の実施形態に係る処理ユニットの概略構成を示す図である。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a processing unit according to the second embodiment. In the following description, parts that are the same as those already described are given the same reference numerals as those already described, and redundant descriptions are omitted.

図6に示すように、第2の実施形態に係る処理ユニット16Aは、チャンバ20Aと、チャンバ20Aの内部に設けられた処理槽60および外槽80とを有しており、処理槽60内に薬液としてのBHF水溶液が貯留される。そして、後述するBHF水溶液供給源61から処理槽60内に設けられたノズル62を介して処理槽60内にBHF水溶液を供給することにより、処理槽60の内部にBHF水溶液が貯留される。そして、処理槽60に貯留されたBHF水溶液中に、後述する保持部31Aによって保持された複数枚のウェハWを浸漬させ、処理槽60からBHF水溶液をオーバーフローさせながらエッチング処理が行われる。処理槽60からオーバーフローしたBHF水溶液は、外槽80によって受け止められた後、ノズル62から再び処理槽60へ供給される。   As illustrated in FIG. 6, the processing unit 16A according to the second embodiment includes a chamber 20A, a processing tank 60 and an outer tank 80 provided in the chamber 20A, and the processing tank 60 includes A BHF aqueous solution as a chemical solution is stored. Then, the BHF aqueous solution is stored in the processing tank 60 by supplying the BHF aqueous solution into the processing tank 60 through a nozzle 62 provided in the processing tank 60 from a BHF aqueous solution supply source 61 described later. Then, an etching process is performed while immersing a plurality of wafers W held by a holding unit 31 </ b> A described later in the BHF aqueous solution stored in the processing bath 60 and overflowing the BHF aqueous solution from the processing bath 60. The BHF aqueous solution overflowed from the processing tank 60 is received by the outer tank 80 and then supplied from the nozzle 62 to the processing tank 60 again.

チャンバ20Aには、FFU21が設けられている。FFU21には、空気供給路211を介して空気供給源212が接続されており、空気供給源212から供給される空気が空気供給路211を介してFFU21からチャンバ20A内に供給される。   An FFU 21 is provided in the chamber 20A. An air supply source 212 is connected to the FFU 21 via an air supply path 211, and air supplied from the air supply source 212 is supplied from the FFU 21 into the chamber 20 </ b> A via the air supply path 211.

保持部31Aは、たとえば50枚のウェハWを垂直に且つ互いに間隔をあけて保持する。保持部31Aは、図示しない駆動機構により上下動することによって複数枚のウェハWを処理槽60に対して出し入れすることができる。   The holding unit 31A holds, for example, 50 wafers W vertically and spaced apart from each other. The holding portion 31 </ b> A can move a plurality of wafers W in and out of the processing bath 60 by moving up and down by a driving mechanism (not shown).

処理槽60には、処理槽60上部の開口部を覆う蓋体63が開閉自在に設けられている。蓋体63は分割片63a,63bに2分割されている。蓋体63によって処理槽60が閉じられることにより、処理槽60の内部には略密閉された閉空間が形成される。   The processing tank 60 is provided with a lid 63 that covers the opening at the top of the processing tank 60 so as to be freely opened and closed. The lid 63 is divided into two parts 63a and 63b. When the processing tank 60 is closed by the lid 63, a substantially sealed closed space is formed inside the processing tank 60.

処理槽60と蓋体63とによって形成される閉空間内には、ノズル42が配置される。ノズル42には、第1の実施形態において説明したものと同様の水分供給系、NH3含有ガス供給系およびHF含有ガス供給系が接続される。   A nozzle 42 is disposed in a closed space formed by the processing tank 60 and the lid 63. The nozzle 42 is connected to the same water supply system, NH 3 -containing gas supply system, and HF-containing gas supply system as those described in the first embodiment.

また、処理ユニット16Aには、第1の実施形態において説明したものと同様の湿度計401a、NH3濃度計401bおよびHF濃度計401cが設けられる。湿度計401a、NH3濃度計401bおよびHF濃度計401cは、それぞれ、処理槽60と蓋体63とによって形成される閉空間内の雰囲気の湿度、NH3濃度およびHF濃度を測定する。   The processing unit 16A is provided with a hygrometer 401a, an NH3 concentration meter 401b, and an HF concentration meter 401c similar to those described in the first embodiment. The hygrometer 401a, the NH3 concentration meter 401b, and the HF concentration meter 401c measure the humidity, NH3 concentration, and HF concentration of the atmosphere in the closed space formed by the processing tank 60 and the lid 63, respectively.

ノズル62には供給配管64の一端部が接続され、供給配管64の他端側には、BHF水溶液供給源61が配置されている。供給配管64には、BHF水溶液供給源61から延びる配管65が接続される。配管65の中途部には、バルブ66が設けられる。   One end of a supply pipe 64 is connected to the nozzle 62, and a BHF aqueous solution supply source 61 is disposed on the other end side of the supply pipe 64. A pipe 65 extending from the BHF aqueous solution supply source 61 is connected to the supply pipe 64. A valve 66 is provided in the middle of the pipe 65.

供給配管64は、外槽80へオーバーフローしたBHF水溶液を処理槽60内へ戻す循環経路を形成する。かかる供給配管64には、上流側から順にポンプ67、フィルタ68およびバルブ69が設けられている。   The supply pipe 64 forms a circulation path for returning the BHF aqueous solution overflowed to the outer tank 80 into the processing tank 60. The supply pipe 64 is provided with a pump 67, a filter 68, and a valve 69 in order from the upstream side.

処理槽60の底部には、排出配管81が接続されており、排出配管81にはバルブ82が設けられている。BHF水溶液を入れ替える際には、バルブ82を開にして処理槽60に貯留されているBHF水溶液を排出配管81から排出し、その後バルブ82を閉じて次のBHF水溶液を処理槽60内に供給する。   A discharge pipe 81 is connected to the bottom of the processing tank 60, and a valve 82 is provided in the discharge pipe 81. When replacing the BHF aqueous solution, the valve 82 is opened to discharge the BHF aqueous solution stored in the processing tank 60 from the discharge pipe 81, and then the valve 82 is closed to supply the next BHF aqueous solution into the processing tank 60. .

処理ユニット16Aの蓋体63ならびにバルブ66,69,82やポンプ67等は、制御部18Aによって制御される。   The lid 63, the valves 66, 69, 82, the pump 67, and the like of the processing unit 16A are controlled by the control unit 18A.

上記のように構成された処理ユニット16Aにおいて、エッチング処理は以下のように実施される。まず、処理ユニット16Aでは、図示しない基板搬送装置を用いて複数枚のウェハWを処理ユニット16Aのチャンバ20A内に搬入して保持部31Aに受け渡す。   In the processing unit 16A configured as described above, the etching process is performed as follows. First, in the processing unit 16A, a plurality of wafers W are loaded into the chamber 20A of the processing unit 16A using a substrate transfer device (not shown) and delivered to the holding unit 31A.

つづいて、処理槽60の蓋体63を開き、図示しない駆動機構により保持部31Aを降下させて、複数枚のウェハWを処理槽60に貯留されたBHF水溶液に浸漬させる。その後、蓋体63を閉じて、処理槽60と蓋体63との間に閉空間を形成する。   Subsequently, the lid 63 of the processing tank 60 is opened, the holding unit 31A is lowered by a driving mechanism (not shown), and the plurality of wafers W are immersed in the BHF aqueous solution stored in the processing tank 60. Thereafter, the lid 63 is closed to form a closed space between the processing tank 60 and the lid 63.

つづいて、ノズル62から処理槽60内にBHF水溶液を供給し、BHF水溶液を処理槽60からオーバーフローさせながら、複数枚のウェハWをBHF水溶液に浸漬させた状態を所定時間維持することにより、複数枚のウェハWをエッチングする。   Subsequently, the BHF aqueous solution is supplied from the nozzle 62 into the processing tank 60, and the plurality of wafers W are immersed in the BHF aqueous solution for a predetermined time while overflowing the BHF aqueous solution from the processing tank 60, thereby maintaining a plurality of times. The wafer W is etched.

上記エッチング処理において、制御部18Aは、たとえば処理槽60の蓋体63を閉じた後、すなわち、処理槽60と蓋体63とによって閉空間が形成された後、かかる閉空間に対し、水分、NH3ガスおよびHFガスの混合ガスをノズル42から供給する。   In the etching process, the control unit 18A, for example, closes the lid 63 of the processing tank 60, that is, after a closed space is formed by the processing tank 60 and the lid 63, the moisture, A mixed gas of NH 3 gas and HF gas is supplied from the nozzle 42.

これにより、処理槽60に貯留されたBHF水溶液がNH3およびHFを含んだ雰囲気にさらされることとなり、かかる雰囲気中のNH3およびHFがBHF水溶液中に取り込まれることで、蒸発等によってBHF水溶液から失われたNH3およびHFが補填される。そして、NH3およびHFが補填されたBHF水溶液が回収されることで、循環回収に伴うNH3およびHFの濃度変化が抑えられる。これにより、処理単位間におけるエッチングレートの変動を抑制することができる。   As a result, the BHF aqueous solution stored in the treatment tank 60 is exposed to an atmosphere containing NH3 and HF, and NH3 and HF in the atmosphere are taken into the BHF aqueous solution, and are lost from the BHF aqueous solution by evaporation or the like. Supplied NH3 and HF. Then, by recovering the BHF aqueous solution supplemented with NH 3 and HF, changes in the concentration of NH 3 and HF accompanying the circulation recovery can be suppressed. Thereby, the fluctuation | variation of the etching rate between process units can be suppressed.

また、エッチング種であるNH3およびHFだけでなく水分も追加することで、水分の蒸発によるNH3およびHFの濃度変化も抑えることができる。   Further, by adding moisture as well as etching species NH3 and HF, changes in the concentration of NH3 and HF due to evaporation of moisture can be suppressed.

このように、本願の開示する基板処理方法は、枚葉処理に限らずバッチ処理にも適用可能である。   Thus, the substrate processing method disclosed in the present application is applicable not only to single wafer processing but also to batch processing.

なお、処理ユニット16Aにおいては、処理槽60に貯留されたBHF水溶液から水分、NH3およびHFが絶えず蒸発していく可能性がある。このため、水分、NH3ガスおよびHFガスをエッチング処理中に限らず常時供給することとしてもよい。   In the processing unit 16A, there is a possibility that moisture, NH 3 and HF are constantly evaporated from the BHF aqueous solution stored in the processing tank 60. For this reason, moisture, NH 3 gas and HF gas may be constantly supplied without being limited to the etching process.

また、ここでは、水分、NH3ガスおよびHFガスを処理槽60と蓋体63とによって形成される閉空間に供給することとしたが、水分、NH3ガスおよびHFガスは、たとえばFFU21からチャンバ20A内に供給することとしてもよい。   Here, the moisture, NH3 gas, and HF gas are supplied to the closed space formed by the processing tank 60 and the lid 63. However, the moisture, NH3 gas, and HF gas are supplied from, for example, the FFU 21 to the chamber 20A. It is good also as supplying to.

(第3の実施形態)
上述した第1および第2の実施形態では、BHF水溶液を用いてウェハWをエッチングする場合に、BHF水溶液に含有される水分、NH3およびHFのガスを空気雰囲気に追加することにより、BHF水溶液中のNH3およびHFの濃度変化を抑えることとした。しかし、本願の開示する基板処理方法は、BHF水溶液以外の薬液を使用する場合にも適用可能である。そこで、以下では、BHF水溶液以外の薬液を使用する場合の例について説明する。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments described above, when the wafer W is etched using the BHF aqueous solution, the moisture, NH 3, and HF gas contained in the BHF aqueous solution are added to the air atmosphere, so that the It was decided to suppress changes in the concentration of NH3 and HF. However, the substrate processing method disclosed in the present application is also applicable to the case of using a chemical solution other than the BHF aqueous solution. Therefore, an example in the case of using a chemical solution other than the BHF aqueous solution will be described below.

図7は、使用する薬液と空気雰囲気に追加する成分との組合せの例を示す図である。図7に示すように、エッチング処理に使用される薬液としては、上述したBHF水溶液以外に、たとえば、HF水溶液、混酸水溶液、SC1およびTMAH水溶液がある。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a combination of chemicals to be used and components added to the air atmosphere. As shown in FIG. 7, as the chemical used for the etching process, there are, for example, an HF aqueous solution, a mixed acid aqueous solution, SC1, and a TMAH aqueous solution in addition to the above-described BHF aqueous solution.

HF水溶液のうち、HF濃度が1wt%未満のHF水溶液(以下、「低HF水溶液」と記載する)は、水分が蒸発しやすい。そこで、薬液として低HF水溶液を使用する場合には、空気供給系から供給される空気に対して水分を追加することが好ましい。これにより、低HF水溶液にエッチング種として含有されるHFの濃度が水分の蒸発によって変化することを抑制することができる。   Among HF aqueous solutions, HF aqueous solutions having an HF concentration of less than 1 wt% (hereinafter referred to as “low HF aqueous solution”) are likely to evaporate moisture. Therefore, when a low HF aqueous solution is used as the chemical solution, it is preferable to add moisture to the air supplied from the air supply system. Thereby, it can suppress that the density | concentration of HF contained as an etching seed | species in low HF aqueous solution changes by evaporation of a water | moisture content.

薬液として低HF水溶液を使用する場合の処理ユニットの構成は、たとえば、処理ユニット16,16AからNH3含有ガス供給系、HF含有ガス供給系、NH3濃度計401bおよびHF濃度計401cを除去した構成とすることができる。   The configuration of the processing unit when using a low HF aqueous solution as the chemical solution is, for example, a configuration in which the NH 3 -containing gas supply system, the HF-containing gas supply system, the NH 3 concentration meter 401 b and the HF concentration meter 401 c are removed from the processing units 16 and 16 A. can do.

一方、HF水溶液のうち、HF濃度が10wt%超のHF水溶液(以下、「高HF水溶液」と記載する)は、水分に加えてHFも蒸発しやすい。そこで、薬液として高HF水溶液を使用する場合には、空気供給系から供給される空気に対し、水分およびHF含有ガスを追加することが好ましい。これにより、高HF水溶液にエッチング種として含有されるHFの濃度が水分およびHFの蒸発によって変化することを抑制することができる。   On the other hand, among HF aqueous solutions, HF aqueous solutions having an HF concentration exceeding 10 wt% (hereinafter referred to as “high HF aqueous solution”) tend to evaporate HF in addition to moisture. Therefore, when a high HF aqueous solution is used as the chemical solution, it is preferable to add moisture and an HF-containing gas to the air supplied from the air supply system. Thereby, it can suppress that the density | concentration of HF contained as an etching seed | species in high HF aqueous solution changes with the evaporation of a water | moisture content and HF.

薬液として高HF水溶液を使用する場合の処理ユニットの構成は、たとえば、処理ユニット16,16AからNH3含有ガス供給系およびNH3濃度計401bを除去した構成とすることができる。   The configuration of the processing unit in the case of using the high HF aqueous solution as the chemical solution can be configured such that, for example, the NH 3 -containing gas supply system and the NH 3 concentration meter 401 b are removed from the processing units 16 and 16A.

混酸水溶液は、水分の他、酢酸(CH3COOH)および硝酸(HNO3)も蒸発しやすい。そこで、薬液として混酸水溶液を使用する場合には、空気供給系から供給される空気に対し、水分、酢酸および硝酸を追加することが好ましい。これにより、混酸水溶液にエッチング種として含有される酢酸および硝酸の濃度が、水分、酢酸および硝酸の蒸発によって変化することを抑制することができる。   The mixed acid aqueous solution easily evaporates acetic acid (CH3COOH) and nitric acid (HNO3) in addition to moisture. Therefore, when a mixed acid aqueous solution is used as the chemical solution, it is preferable to add moisture, acetic acid and nitric acid to the air supplied from the air supply system. Thereby, it can suppress that the density | concentration of the acetic acid and nitric acid contained as etching seed | species in mixed acid aqueous solution changes with evaporation of a water | moisture content, an acetic acid, and nitric acid.

混酸水溶液を使用する場合の処理ユニットの構成は、たとえば、処理ユニット16,16AからNH3含有ガス供給系、HF含有ガス供給系、NH3濃度計401bおよびHF濃度計401cを除外し、酢酸を含有する酢酸含有ガス(たとえば酢酸ガス)を供給する酢酸含有ガス供給系、硝酸を含有する硝酸含有ガス(たとえば硝酸ガス)を供給する硝酸含有ガス供給系、処理雰囲気中の酢酸濃度を測定する酢酸濃度計および処理雰囲気中の硝酸濃度を測定する硝酸濃度計を追加した構成とすることができる。なお、混酸水溶液は、たとえば、タングステンやチタン等の金属膜をエッチングする場合に用いられる。   The configuration of the processing unit in the case of using the mixed acid aqueous solution, for example, excludes the NH 3 -containing gas supply system, the HF-containing gas supply system, the NH 3 concentration meter 401 b and the HF concentration meter 401 c from the processing units 16 and 16 A, and contains acetic acid. An acetic acid-containing gas supply system for supplying an acetic acid-containing gas (for example, acetic acid gas), a nitric acid-containing gas supply system for supplying a nitric acid-containing gas (for example, nitric acid gas) containing nitric acid, and an acetic acid concentration meter for measuring the acetic acid concentration in the processing atmosphere A nitric acid concentration meter for measuring the nitric acid concentration in the processing atmosphere can be added. The mixed acid aqueous solution is used, for example, when etching a metal film such as tungsten or titanium.

SC1およびTMAH水溶液は、たとえば、ポリシリコン膜をエッチングする場合に用いられる薬液であり、SC1に含まれるNH3やTMAH水溶液に含まれるTMAHは、シリコンを溶解するエッチング種である。しかし、エッチング種だけではエッチングレートのシリコン結晶面方位の依存性が大きく、ポリシリコン膜の表面荒れやシリコン残渣が生じるおそれがある。そこで、SC1およびTMAHには、酸化剤としてH2O2およびO2がそれぞれ含有される。これらの酸化剤により、ポリシリコン膜の表面が酸化されて、シリコン結晶面方位のエッチング量のバラツキが緩和されることで、ポリシリコン膜の表面荒れやシリコン残渣の発生を防止することができる。   The SC1 and TMAH aqueous solutions are, for example, chemicals used when etching a polysilicon film, and NH3 contained in SC1 and TMAH contained in the TMAH aqueous solution are etching species that dissolve silicon. However, the etching species alone greatly depends on the silicon crystal plane orientation of the etching rate, and there is a possibility that surface roughness of the polysilicon film and silicon residue may occur. Therefore, SC2 and TMAH contain H2O2 and O2 as oxidizing agents, respectively. By these oxidizing agents, the surface of the polysilicon film is oxidized and the variation in the etching amount of the silicon crystal plane orientation is alleviated, so that the surface roughness of the polysilicon film and the generation of silicon residues can be prevented.

SC1は、エッチング種がNH3であり、酸化剤がH2O2である。NH3は揮発し易く、H2O2は分解し易いため、これらNH3およびH2O2の濃度変化によってエッチングレートがウェハWの面内で変化する。そこで、薬液としてSC1を使用する場合、空気供給系から供給される空気に対し、水分、NH3ガスおよびH2O2ガスを追加することが好ましい。これにより、ウェハWに供給されたSC1中のNH3およびH2O2の濃度変化が抑えられるため、ウェハW面内におけるエッチングレートの変動を抑制することができる。   SC1 has an etching species of NH3 and an oxidizing agent of H2O2. Since NH 3 is easily volatilized and H 2 O 2 is easily decomposed, the etching rate changes in the plane of the wafer W due to the concentration change of these NH 3 and H 2 O 2. Therefore, when SC1 is used as the chemical solution, it is preferable to add moisture, NH3 gas, and H2O2 gas to the air supplied from the air supply system. As a result, changes in the concentration of NH3 and H2O2 in SC1 supplied to the wafer W can be suppressed, so that variations in the etching rate within the wafer W surface can be suppressed.

薬液としてSC1を使用する場合の処理ユニットの構成は、たとえば、処理ユニット16,16AからHF含有ガス供給系およびHF濃度計401cを除外し、H2O2を含有するH2O2含有ガス(たとえばH2O2ガス)を供給するH2O2含有ガス供給系、および、処理雰囲気中のH2O2濃度を測定するH2O2濃度計を追加した構成とすることができる。   The configuration of the processing unit when SC1 is used as the chemical solution, for example, excludes the HF-containing gas supply system and the HF concentration meter 401c from the processing units 16 and 16A and supplies an H2O2-containing gas (for example, H2O2 gas) containing H2O2. And a H2O2 concentration meter for measuring the H2O2 concentration in the processing atmosphere.

TMAH水溶液は、エッチング種がTMAHであり、酸化剤がO2である。かかるTMAH水溶液によるポリシリコン膜のエッチングレートは、TMAH水溶液中の溶存O2濃度に依存する。   In the TMAH aqueous solution, the etching species is TMAH, and the oxidizing agent is O2. The etching rate of the polysilicon film by the TMAH aqueous solution depends on the dissolved O2 concentration in the TMAH aqueous solution.

この点について図8〜図10を参照して説明する。図8は、TMAH水溶液中の溶存O2濃度とポリシリコン膜のエッチングレートとの関係を示す図である。図9は、TMAH水溶液中の溶存O2濃度とポリシリコン膜のエッチングレートのウェハ面内分布とを示す図である。図10は、処理雰囲気中のO2濃度とポリシリコン膜のエッチングレートのウェハ面内分布との関係を示す図である。   This point will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the dissolved O 2 concentration in the TMAH aqueous solution and the etching rate of the polysilicon film. FIG. 9 is a diagram showing the dissolved O2 concentration in the TMAH aqueous solution and the in-wafer distribution of the etching rate of the polysilicon film. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the O2 concentration in the processing atmosphere and the in-wafer distribution of the etching rate of the polysilicon film.

なお、図8および図9は、TMAH水溶液を用いた枚葉処理によるポリシリコン膜のエッチングを空気雰囲気中で行った場合の結果を示している。   8 and 9 show the results when the polysilicon film is etched by single wafer processing using a TMAH aqueous solution in an air atmosphere.

図8および図9に示すように、ポリシリコン膜のエッチングレートは、TMAH水溶液中の溶存O2濃度が高いほど低くなる傾向がある。これは、TMAH水溶液中の溶存O2濃度が高いと、ポリシリコン膜の表面に酸化膜が形成されてポリシリコン膜が保護されることにより、TMAHによるポリシリコン膜のエッチングが抑制されるためと考えられる。   As shown in FIGS. 8 and 9, the etching rate of the polysilicon film tends to decrease as the dissolved O 2 concentration in the TMAH aqueous solution increases. This is considered to be because when the dissolved O2 concentration in the TMAH aqueous solution is high, an oxide film is formed on the surface of the polysilicon film and the polysilicon film is protected, thereby suppressing the etching of the polysilicon film by TMAH. It is done.

また、TMAH水溶液を用いたポリシリコン膜のエッチングを空気雰囲気下およびN2雰囲気下でそれぞれ行ったところ、空気雰囲気下とN2雰囲気下とでポリシリコン膜のエッチングレートのウェハW面内分布が変化することがわかった。   Further, when etching of the polysilicon film using the TMAH aqueous solution is performed in an air atmosphere and an N 2 atmosphere, the distribution of the etching rate of the polysilicon film in the wafer W in the air atmosphere and the N 2 atmosphere changes. I understood it.

具体的には、図10に示すように、空気雰囲気下でエッチングを行った場合、ポリシリコン膜のエッチングレートは、ウェハWの中心部と比較して外周部が低くなることがわかった。これは、空気雰囲気のように処理雰囲気中のO2濃度が比較的高い場合には、TMAH水溶液がウェハWの中心部から外周部に流れるにつれて、処理雰囲気中のO2がTMAH水溶液中に取り込まれることにより、TMAH水溶液中の溶存O2濃度が高くなるためと考えられる。TMAH水溶液中の溶存O2濃度が高くなるほどエッチングレートは低くなるのは図8に示す通りである。   Specifically, as shown in FIG. 10, it was found that when etching is performed in an air atmosphere, the etching rate of the polysilicon film is lower in the outer peripheral portion than in the central portion of the wafer W. This is because when the O2 concentration in the processing atmosphere is relatively high as in the air atmosphere, the O2 in the processing atmosphere is taken into the TMAH aqueous solution as the TMAH aqueous solution flows from the center to the outer periphery of the wafer W. This is considered to be because the dissolved O2 concentration in the TMAH aqueous solution increases. As shown in FIG. 8, the etching rate decreases as the dissolved O 2 concentration in the TMAH aqueous solution increases.

これに対し、N2雰囲気下でエッチングを行った場合、ポリシリコン膜のエッチングレートは、ウェハWの中心部と比較して外周部が高くなることがわかった。これは、N2雰囲気のように処理雰囲気中のO2濃度が低い場合には、TMAH水溶液がウェハWの中心部から外周部に流れるにつれて、TMAH水溶液中の溶存O2が揮発によりTMAH水溶液から処理雰囲気中に抜け出ていくことにより、TMAH水溶液中の溶存O2濃度が低下するためと考えられる。   On the other hand, when etching was performed in an N 2 atmosphere, it was found that the etching rate of the polysilicon film was higher at the outer peripheral portion than at the central portion of the wafer W. This is because when the O2 concentration in the processing atmosphere is low as in the N2 atmosphere, the dissolved O2 in the TMAH aqueous solution volatilizes from the TMAH aqueous solution due to volatilization as the TMAH aqueous solution flows from the center to the outer periphery of the wafer W. It is considered that the concentration of dissolved O2 in the TMAH aqueous solution decreases due to escaping.

このように、ウェハWに供給されたTMAH水溶液の溶存O2濃度はウェハW面内で変化するが、その変化の態様は処理雰囲気中のO2濃度によって変化する。したがって、処理雰囲気中のO2濃度を調整することにより、TMAH水溶液中の溶存O2のウェハW面内における濃度変化を抑制することが可能である(図10の実線参照)。   As described above, the dissolved O 2 concentration of the TMAH aqueous solution supplied to the wafer W changes in the wafer W plane, and the mode of the change varies depending on the O 2 concentration in the processing atmosphere. Therefore, by adjusting the O2 concentration in the processing atmosphere, it is possible to suppress the concentration change in the wafer W surface of the dissolved O2 in the TMAH aqueous solution (see the solid line in FIG. 10).

処理雰囲気中のO2濃度は、たとえば空気雰囲気に対してN2ガス等の不活性ガスを追加することによって調整することができる。空気中のO2濃度は約21%であることから、不活性ガスの追加により、処理雰囲気中のO2濃度を0%超21%未満の範囲で調整することが可能である。TMAH水溶液中の最適な溶存O2濃度は1〜10ppmであり、処理雰囲気中のO2濃度を上記の範囲(0〜21%)で調整することにより、TMAH水溶液中の溶存O2濃度をウェハW面内で一定にすることができる。   The O2 concentration in the processing atmosphere can be adjusted by adding an inert gas such as N2 gas to the air atmosphere, for example. Since the O2 concentration in the air is about 21%, it is possible to adjust the O2 concentration in the processing atmosphere within the range of more than 0% and less than 21% by adding an inert gas. The optimal dissolved O2 concentration in the TMAH aqueous solution is 1 to 10 ppm. By adjusting the O2 concentration in the processing atmosphere within the above range (0 to 21%), the dissolved O2 concentration in the TMAH aqueous solution is adjusted within the wafer W plane. Can be constant.

このように、処理雰囲気中のO2濃度を調整してTMAH水溶液中の溶存O2の濃度変化を抑制することで、ウェハW面内におけるエッチングレートの変動を抑制することが可能である。   As described above, by adjusting the O2 concentration in the processing atmosphere to suppress the concentration change of the dissolved O2 in the TMAH aqueous solution, it is possible to suppress the variation in the etching rate in the wafer W plane.

薬液としてTMAH水溶液を使用する場合の処理ユニットの構成は、たとえば、処理ユニット16,16AからNH3含有ガス供給系、HF含有ガス供給系、NH3濃度計401bおよびHF濃度計401cを除去し、N2ガスやアルゴンガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、処理雰囲気中のO2濃度を測定するO2濃度計を追加した構成とすることができる。なお、O2ガスを供給するO2ガス供給系を設けることで、処理雰囲気中のO2濃度を21%以上に上昇させることも可能である。   The configuration of the processing unit when using the TMAH aqueous solution as the chemical solution is, for example, by removing the NH 3 -containing gas supply system, the HF-containing gas supply system, the NH 3 concentration meter 401 b and the HF concentration meter 401 c from the processing units 16 and 16 A, and N 2 gas. In addition, an inert gas supply system that supplies an inert gas such as argon gas and an O 2 concentration meter that measures the O 2 concentration in the processing atmosphere can be added. By providing an O2 gas supply system that supplies O2 gas, the O2 concentration in the processing atmosphere can be increased to 21% or more.

(その他の実施形態)
ウェハWを枚葉処理する場合、空気供給系から供給される空気に対して追加するガスを、ウェハWに供給された薬液に対して直接供給するようにしてもよい。かかる点について図11を参照して説明する。図11は、変形例に係る雰囲気供給系の構成を示す図である。
(Other embodiments)
When performing single wafer processing on the wafer W, a gas added to the air supplied from the air supply system may be directly supplied to the chemical solution supplied to the wafer W. This point will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an atmosphere supply system according to a modification.

図11に示すように、変形例に係る処理ユニット16Bにおいて、水分供給系、NH3含有ガス供給系およびHF含有ガス供給系は、チャンバ20内に配置されるノズル42に接続される。また、湿度計401a、NH3濃度計401bおよびHF濃度計401cは、回収カップ50内における雰囲気の湿度、NH3濃度およびHF濃度をそれぞれ測定する。   As shown in FIG. 11, in the processing unit 16 </ b> B according to the modification, the moisture supply system, the NH 3 -containing gas supply system, and the HF-containing gas supply system are connected to a nozzle 42 disposed in the chamber 20. The hygrometer 401a, the NH3 concentration meter 401b, and the HF concentration meter 401c measure the humidity, NH3 concentration, and HF concentration of the atmosphere in the recovery cup 50, respectively.

変形例に係る処理ユニット16Bでは、エッチング処理において、ノズル42をウェハWの上方に配置させ、水分、NH3ガスおよびHFガスの混合ガスをノズル42からウェハWに供給されたBHF水溶液に対して直接供給する。これにより、第1の実施形態に係る処理ユニット16のようにFFU21から供給する場合と同じように、ウェハWに供給されたBHF水溶液中のNH3およびHFの濃度変化を抑えることができる。   In the processing unit 16B according to the modification, in the etching process, the nozzle 42 is disposed above the wafer W, and a mixed gas of moisture, NH 3 gas, and HF gas is directly applied to the BHF aqueous solution supplied from the nozzle 42 to the wafer W. Supply. Thereby, the concentration change of NH3 and HF in the BHF aqueous solution supplied to the wafer W can be suppressed as in the case of supplying from the FFU 21 as in the processing unit 16 according to the first embodiment.

また、変形例に係る処理ユニット16Bでは、ウェハW面内におけるノズル42の位置(ガスの吐出位置)を調整することで、処理雰囲気中に含まれる水分、NH3およびHFの濃度をウェハWの面内で変化させることができる。これにより、たとえば、エッチングレートをウェハW面内において局所的に高くしたり低くしたりすることも可能である。   Further, in the processing unit 16B according to the modification, the concentration of moisture, NH3, and HF contained in the processing atmosphere is adjusted on the surface of the wafer W by adjusting the position of the nozzle 42 (gas discharge position) in the surface of the wafer W. Can be changed within. Thereby, for example, the etching rate can be locally increased or decreased in the wafer W plane.

ここでは、薬液がBHF水溶液である場合を例に挙げて説明したが、BHF水溶液以外の薬液を用いる場合についても同様である。たとえば、薬液としてTMAH水溶液を使用する場合には、不活性ガス供給系をノズル42に接続して、ウェハWに供給されたTMAH水溶液に対してノズル42から不活性ガスを直接供給してもよい。   Here, the case where the chemical solution is a BHF aqueous solution has been described as an example, but the same applies to the case where a chemical solution other than the BHF aqueous solution is used. For example, when a TMAH aqueous solution is used as the chemical solution, an inert gas supply system may be connected to the nozzle 42 to supply the inert gas directly from the nozzle 42 to the TMAH aqueous solution supplied to the wafer W. .

また、たとえば薬液としてBHF水溶液を使用する場合に、水分、NH3ガスおよびHFガスを空気とともにFFU21からチャンバ20内に供給しつつ、ウェハWに供給されたBHF水溶液に対してノズル42から不活性ガスを直接供給してもよい。この場合、たとえばノズル42からウェハWの中心部に向けて不活性ガスを供給することで、水分、NH3およびHFの濃度をウェハWの中心部において低くし、ウェハWの外周部において高くすることが可能である。   For example, when a BHF aqueous solution is used as a chemical solution, an inert gas is supplied from the nozzle 42 to the BHF aqueous solution supplied to the wafer W while supplying moisture, NH 3 gas and HF gas together with air from the FFU 21 into the chamber 20. May be supplied directly. In this case, for example, by supplying an inert gas from the nozzle 42 toward the center of the wafer W, the concentrations of moisture, NH 3 and HF are lowered at the center of the wafer W and increased at the outer periphery of the wafer W. Is possible.

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。   Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

W ウェハ
1 基板処理システム
16 処理ユニット
18 制御部
20 チャンバ
21 FFU
40 処理流体供給部
212 空気供給源
302a H2O供給源
302b NH3含有ガス供給源
302c HF含有ガス供給源
401a 湿度計
401b NH3濃度計
401c HF濃度計
W Wafer 1 Substrate processing system 16 Processing unit 18 Control unit 20 Chamber 21 FFU
40 Processing fluid supply part 212 Air supply source 302a H2O supply source 302b NH3-containing gas supply source 302c HF-containing gas supply source 401a Hygrometer 401b NH3 concentration meter 401c HF concentration meter

Claims (10)

基板に薬液を供給することによって前記基板をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程において、前記基板に供給された薬液がさらされる雰囲気を調整することによって当該薬液に含有されるエッチング種または酸化剤の濃度を制御する雰囲気調整工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。
An etching step of etching the substrate by supplying a chemical to the substrate;
And adjusting the atmosphere to which the chemical solution supplied to the substrate is exposed to adjust the concentration of the etching species or the oxidant contained in the chemical solution. Method.
前記エッチング工程において、エッチングが行われる処理空間に空気を供給する空気供給工程
を含み、
前記雰囲気調整工程は、
前記空気供給工程において前記処理空間に供給される空気に対し、前記薬液にエッチング種または酸化剤として含有される成分を含んだガスを追加することによって、前記基板に供給された薬液に含有される前記エッチング種または酸化剤の濃度を制御すること
を特徴とする請求項1に記載の基板処理方法。
The etching step includes an air supply step of supplying air to a processing space where etching is performed,
The atmosphere adjustment step includes
It is contained in the chemical supplied to the substrate by adding a gas containing a component contained as an etching species or an oxidant to the chemical to the air supplied to the processing space in the air supply step. The substrate processing method according to claim 1, wherein the concentration of the etching species or the oxidizing agent is controlled.
前記エッチング工程は、
前記薬液としてHF水溶液を前記基板に供給し、
前記雰囲気調整工程は、
前記エッチング工程において、前記処理空間に供給される空気に対してHFを含んだHF含有ガスを追加することによって、前記基板に供給された薬液に含有されるHFの濃度を制御すること
を特徴とする請求項2に記載の基板処理方法。
The etching step includes
HF aqueous solution is supplied to the substrate as the chemical solution,
The atmosphere adjustment step includes
In the etching step, the concentration of HF contained in the chemical solution supplied to the substrate is controlled by adding a HF-containing gas containing HF to the air supplied to the processing space. The substrate processing method according to claim 2.
前記エッチング工程は、
前記薬液としてBHF水溶液を前記基板に供給し、
前記雰囲気調整工程は、
前記エッチング工程において、前記処理空間に供給される空気に対してNH3を含んだNH3含有ガスを追加することによって、前記基板に供給された薬液に含有されるNH3の濃度を制御すること
を特徴とする請求項2に記載の基板処理方法。
The etching step includes
Supplying a BHF aqueous solution to the substrate as the chemical solution;
The atmosphere adjustment step includes
In the etching step, the concentration of NH3 contained in the chemical solution supplied to the substrate is controlled by adding an NH3-containing gas containing NH3 to the air supplied to the processing space. The substrate processing method according to claim 2.
前記エッチング工程は、
前記薬液としてSC1を前記基板に供給し、
前記雰囲気調整工程は、
前記エッチング工程において、前記処理空間に供給される空気に対してH2O2を含んだH2O2含有ガスを追加することによって、前記基板に供給された薬液に含有されるH2O2の濃度を制御すること
を特徴とする請求項2に記載の基板処理方法。
The etching step includes
SC1 is supplied to the substrate as the chemical solution,
The atmosphere adjustment step includes
In the etching step, the concentration of H2O2 contained in the chemical solution supplied to the substrate is controlled by adding a H2O2-containing gas containing H2O2 to the air supplied to the processing space. The substrate processing method according to claim 2.
前記エッチング工程において、エッチングが行われる処理空間に空気を供給する空気供給工程
を含み、
前記エッチング工程は、
O2を溶存させたTMAH水溶液を前記薬液として前記基板に供給し、
前記雰囲気調整工程は、
前記エッチング工程において、前記処理空間に供給される空気に対して不活性ガスを追加して当該空気中のO2濃度を調整することによって、前記基板に供給された薬液に含有されるO2濃度を制御すること
を特徴とする請求項1に記載の基板処理方法。
The etching step includes an air supply step of supplying air to a processing space where etching is performed,
The etching step includes
Supplying TMAH aqueous solution in which O2 is dissolved to the substrate as the chemical solution;
The atmosphere adjustment step includes
In the etching step, an inert gas is added to the air supplied to the processing space to adjust the O2 concentration in the air, thereby controlling the O2 concentration contained in the chemical solution supplied to the substrate. The substrate processing method according to claim 1, wherein:
前記エッチング工程において、前記処理空間における前記エッチング種または酸化剤の濃度を測定する濃度測定工程
を含み、
前記雰囲気調整工程は、
前記濃度測定工程における測定結果に基づき、前記処理空間に供給される空気に対して追加するガスの流量を調整すること
を特徴とする請求項2〜6のいずれか一つに記載の基板処理方法。
The etching step includes a concentration measuring step of measuring a concentration of the etching species or an oxidizing agent in the processing space,
The atmosphere adjustment step includes
The substrate processing method according to any one of claims 2 to 6, wherein a flow rate of a gas to be added to air supplied to the processing space is adjusted based on a measurement result in the concentration measuring step. .
前記エッチング工程は、
前記基板を保持する保持部を用いて前記基板を保持し、前記保持部を回転させる回転機構を用いて前記保持部に保持された前記基板を回転させた後、回転する前記基板の中心部に前記薬液を供給することによって前記基板をエッチングし、
前記雰囲気調整工程は、
前記保持部を収容するチャンバ内の雰囲気を調整すること
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。
The etching step includes
The substrate is held using a holding unit that holds the substrate, and the substrate held by the holding unit is rotated using a rotating mechanism that rotates the holding unit, and then the center of the rotating substrate is rotated. Etching the substrate by supplying the chemical solution,
The atmosphere adjustment step includes
The substrate processing method according to claim 1, wherein an atmosphere in a chamber that accommodates the holding unit is adjusted.
前記エッチング工程は、
複数枚の前記基板を保持する保持部を用いて複数枚の前記基板を保持し、前記保持部によって保持された複数枚の前記基板を前記薬液が貯留された処理槽に浸漬させることによって、複数枚の前記基板をエッチングし、
前記雰囲気調整工程は、
前記処理槽が収容されるチャンバ内の雰囲気または前記処理槽と該処理槽の開口部に設けられた蓋体とによって形成される空間内の雰囲気を調整すること
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。
The etching step includes
A plurality of the substrates are held by using a holding unit that holds the plurality of substrates, and a plurality of the substrates held by the holding unit are immersed in a processing tank in which the chemical solution is stored. Etching the substrate,
The atmosphere adjustment step includes
The atmosphere in a chamber in which the processing tank is accommodated or an atmosphere in a space formed by the processing tank and a lid provided at an opening of the processing tank is adjusted. The substrate processing method as described in any one of these.
基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された基板に対して薬液を供給する薬液供給部と、
ガスを供給するガス供給部と、
前記薬液供給部および前記ガス供給部を制御して、前記保持部に保持された基板に前記薬液供給部から前記薬液を供給することによって前記基板をエッチングするエッチング処理と、前記エッチング処理において、前記基板に供給された薬液がさらされる雰囲気を前記ガス供給部から供給されるガスによって調整することによって当該薬液に含有されるエッチング種または酸化剤の濃度を制御する雰囲気調整処理とを実行させる制御部と
を備えることを特徴とする基板処理装置。
A holding unit for holding the substrate;
A chemical supply unit for supplying a chemical to the substrate held by the holding unit;
A gas supply unit for supplying gas;
In the etching process, the chemical solution supply unit and the gas supply unit are controlled to etch the substrate by supplying the chemical solution from the chemical solution supply unit to the substrate held in the holding unit. A control unit that executes an atmosphere adjustment process for controlling the concentration of an etching species or an oxidant contained in the chemical solution by adjusting the atmosphere to which the chemical solution supplied to the substrate is exposed by the gas supplied from the gas supply unit. And a substrate processing apparatus.
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