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JP7817009B2 - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents
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JP7817009B2 - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

Substrate processing method and substrate processing apparatus

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JP7817009B2 JP2022027063A JP2022027063A JP7817009B2 JP 7817009 B2 JP7817009 B2 JP 7817009B2 JP 2022027063 A JP2022027063 A JP 2022027063A JP 2022027063 A JP2022027063 A JP 2022027063A JP 7817009 B2 JP7817009 B2 JP 7817009B2
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Description

本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus.

GaN(窒化ガリウム)を用いたGaNデバイスは、ワイドバンドギャップを有することから、光デバイス用途に多く用いられている。さらに、GaNデバイスは、高い絶縁破壊電界を有し、高電子移動度が期待できるという優れた電気的特性を有することから、高周波デバイス、パワーデバイスへの応用が進められている。 GaN devices using GaN (gallium nitride) have a wide bandgap and are therefore widely used in optical devices. Furthermore, GaN devices have excellent electrical properties, such as a high breakdown field and the potential for high electron mobility, which has led to their application in high-frequency devices and power devices.

但し、GaNの自立基板は非常に高額になることから、下地材としてのサファイア基板やSi(シリコン)基板上に、気相成長法によってGaNを結晶成長させた基板を用いて、GaNデバイスを製造する方法が主流になっている。以下の説明では、GaN以外の材料を基体として、GaNの層を形成した基板をGaN(窒化ガリウム)系の基板と呼ぶ。 However, because freestanding GaN substrates are extremely expensive, the mainstream method for manufacturing GaN devices is to use a substrate in which GaN crystals are grown by vapor phase epitaxy on a sapphire or Si (silicon) substrate as the base material. In the following explanation, a substrate in which a layer of GaN is formed on a base material made of a material other than GaN is referred to as a GaN (gallium nitride)-based substrate.

国際公開第2005/041283号International Publication No. 2005/041283

しかしながら、GaNは下地材に使用するサファイア等と格子定数が異なる。このため、例えば、サファイア基板上にGaNを結晶成長させると、GaN層からサファイア基板表面まで貫通した格子欠陥の一種である転移が、ランダムに生成される。すると、基板のGaN層の表面には、転位が起点となって表面に達する穴であるピットが形成される。 However, GaN has a different lattice constant than the sapphire used as the base material. For this reason, when GaN is grown on a sapphire substrate, dislocations, a type of lattice defect, are randomly generated, penetrating from the GaN layer to the surface of the sapphire substrate. This causes pits, holes that originate from dislocations and reach the surface, to form on the surface of the GaN layer of the substrate.

このようなGaN系の基板により製造された製品において、例えば、p-n接合ダイオードの素子内にピットが存在している場合、逆方向耐圧特性が著しく低下する可能性がある。また、ピット上にデバイスが形成されると、リーク電流が発生する懸念がある。これに対処するため、ピットを表面処理によって低減することも考えられるが、現状では、表面粗さ等の性状を劣化させずに、ピットのみを低減できる有効な手法は見出されていない。 In products manufactured using such GaN-based substrates, for example, if pits exist within a p-n junction diode element, the reverse breakdown voltage characteristics may be significantly reduced. Furthermore, if a device is formed on the pits, there is a concern that leakage current may occur. To address this issue, it is conceivable to reduce the pits through surface treatment, but currently no effective method has been found that can reduce only the pits without degrading properties such as surface roughness.

本発明の実施形態は、窒化ガリウム系の基板に対して、表面粗さの劣化を抑えつつ、ピット深さを低減できる基板処理方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。 An embodiment of the present invention aims to provide a substrate processing method and substrate processing apparatus that can reduce pit depth while suppressing deterioration of surface roughness on gallium nitride substrates.

本発明の実施形態の基板処理方法は、窒化ガリウム系の基板の処理方法であって、リン酸と硝酸を含む混合液であり、リン酸の濃度が60~80質量%、硝酸の濃度が5~20質量%の処理液によって、前記基板の処理を行うウェット処理工程を含む。 A substrate processing method according to an embodiment of the present invention is a method for processing a gallium nitride-based substrate, and includes a wet processing step of processing the substrate with a mixed solution containing phosphoric acid and nitric acid, the mixed solution having a phosphoric acid concentration of 60 to 80 mass % and a nitric acid concentration of 5 to 20 mass % .

本発明の実施形態の基板処理装置は、リン酸と硝酸を含む混合液であって、リン酸の濃度が60~80質量%、硝酸の濃度が5~20質量%の処理液によって、前記基板にウェット処理を行う処理槽と、前記処理槽に供給する処理液を、温度調整する温度調整タンクと、を有する。
A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a processing tank for performing wet processing on the substrate using a mixed solution containing phosphoric acid and nitric acid, the mixed solution having a phosphoric acid concentration of 60 to 80 mass % and a nitric acid concentration of 5 to 20 mass % , and a temperature adjustment tank for adjusting the temperature of the processing solution supplied to the processing tank.

本発明の実施形態は、窒化ガリウム系の基板に対して、表面粗さの劣化を抑えつつ、ピット深さを低減できる基板処理方法及び基板処理装置を提供することができる。 Embodiments of the present invention can provide a substrate processing method and substrate processing apparatus that can reduce pit depth while suppressing deterioration of surface roughness on gallium nitride substrates.

実施形態の基板処理装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment; 実施形態の基板処理装置の処理手順を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a processing procedure of the substrate processing apparatus according to the embodiment. 処理液の硝酸濃度及びリン酸濃度と、エッチングレート及び表面粗さとの関係を示したグラフである。1 is a graph showing the relationship between the nitric acid concentration and phosphoric acid concentration of the treatment liquid, and the etching rate and surface roughness. 処理液の硝酸濃度及びリン酸濃度と、処理後の処理液の酸化還元電位との関係を示したグラフである。1 is a graph showing the relationship between the nitric acid concentration and phosphoric acid concentration of the treatment solution and the oxidation-reduction potential of the treatment solution after treatment. 処理液の温度と、エッチングレート及び表面粗さとの関係を示したグラフである。1 is a graph showing the relationship between the temperature of the processing liquid and the etching rate and surface roughness. 処理液の過酸化水素水濃度及びリン酸濃度と、エッチングレート及び表面粗さとの関係を示したグラフである。1 is a graph showing the relationship between the concentration of hydrogen peroxide solution and the concentration of phosphoric acid in the treatment liquid, and the etching rate and surface roughness. リン酸と硝酸の混合液による処理前の基板表面(A)及びA-A矢視断面(B)の画像を示す図である。1A and 1B are diagrams showing images of the substrate surface (A) and the cross section (B) taken along the line AA before treatment with a mixed solution of phosphoric acid and nitric acid. リン酸と硝酸の混合液による処理後の基板表面(A)及びB-B矢視断面(B)の画像を示す図である。1A and 1B are images of the substrate surface and cross section taken along the line BB, respectively, after treatment with a mixed solution of phosphoric acid and nitric acid. リン酸と過酸化水素水の混合液による処理前の基板表面(A)及びC-C矢視断面(B)の画像を示す図である。1A and 1B are images of the surface of a substrate before treatment with a mixed solution of phosphoric acid and hydrogen peroxide solution and a cross section taken along the line CC. リン酸と過酸化水素水の混合液による処理後の基板表面(A)及びD-D矢視断面(B)の画像を示す図である。1A and 1B are images of the surface of a substrate after treatment with a mixed solution of phosphoric acid and hydrogen peroxide solution and the cross section taken along the line DD.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
[概要]
本実施形態は、図1に示すように、処理液Lによって、ウェーハなどの基板Wにウェット処理を行う処理槽10と、処理槽10に供給する処理液Lを、温度調整する温度調整タンク20と、を有する基板処理装置1及び基板処理方法である。また、本実施形態の処理対象は、サファイア、シリコン等のGaN以外の材料を基体として、GaNの層を形成したGaN系の基板Wである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[overview]
1, this embodiment relates to a substrate processing apparatus 1 and a substrate processing method, which include a processing tank 10 that performs wet processing on a substrate W such as a wafer using a processing liquid L, and a temperature adjustment tank 20 that adjusts the temperature of the processing liquid L supplied to the processing tank 10. The processing target of this embodiment is a GaN-based substrate W having a GaN layer formed on a base made of a material other than GaN, such as sapphire or silicon.

ここで、GaNのパターン端面のバリ取りには、ウェットエッチングが有効とされている。また、GaNのウェットエッチングは、ドライエッチングと比較して基板表面へのダメージが少ないとされている。但し、ウェットエッチングは、約100℃に温調された薬液による処理を行った場合でも、エッチングレートが遅いため、バッチ処理による一括エッチングが有効となる。しかし、表面粗さを劣化させることなく、ピット深さを低減できるエッチング液と一致する項目は見つかっていない。 Here, wet etching is considered effective for deburring the edge surfaces of GaN patterns. Furthermore, wet etching of GaN is considered to cause less damage to the substrate surface than dry etching. However, wet etching has a slow etching rate, even when using chemicals regulated at approximately 100°C, so batch etching is more effective. However, no matching etchant has been found that can reduce pit depth without deteriorating surface roughness.

また、例えば、サファイア基板上に成長するGaNは、成長面が結晶の(0001)面(以下、C面と呼ぶ)方向であるため、ピットはC軸方向に深くなるように形成される。C面方向にのみエッチングが進めば、ピットが浅くなるが、C面方向に選択的に異方性エッチングができる処理液は見つかっていない。既存のエッチング液では、C面方向以外にもエッチングされてしまう等方性エッチングとなるため、ピット径が拡大したり、ピット深さが拡大することつながり、ピットの低減ができない。 For example, when GaN grows on a sapphire substrate, the growth plane is the (0001) plane (hereafter referred to as the C-plane) of the crystal, and so pits are formed that are deeper in the C-axis direction. If etching proceeds only in the C-plane direction, the pits will become shallower, but no processing solution has been found that can selectively anisotropically etch in the C-plane direction. Existing etching solutions result in isotropic etching that also etches in directions other than the C-plane direction, which increases the pit diameter and depth, making it impossible to reduce the pits.

発明者は、鋭意検討した結果、GaN層のGaとNを選択性なくエッチング可能であり、結晶のC面方向への異方性エッチングが可能な処理液Lとなる薬液及び処理条件を選定することができた。つまり、ピットを有するGaN層を、処理槽10にてウェットエッチングを行い、GaN層の表面にランダムに存在するピットの拡大を抑えて、その深さを低減しつつ、表面粗さの維持又は改善が可能な処理液Lを見出した。 After extensive research, the inventors were able to select a chemical solution and processing conditions that result in a processing solution L that can etch Ga and N in the GaN layer without selectivity and that can perform anisotropic etching in the C-plane direction of the crystal. In other words, the inventors discovered a processing solution L that can wet-etch a GaN layer with pits in the processing tank 10, suppress the expansion of pits that exist randomly on the surface of the GaN layer, reduce their depth, and maintain or improve surface roughness.

[構成]
本実施形態の基板処理装置1を、図1の構成図を参照して説明する。基板処理装置1は、処理槽10、温度調整タンク20、調合槽30、供給機構40、リンス槽80、廃液タンク90、制御装置100を有する。
[composition]
A substrate processing apparatus 1 according to this embodiment will be described with reference to the block diagram of Fig. 1. The substrate processing apparatus 1 includes a processing bath 10, a temperature adjustment tank 20, a blending bath 30, a supply mechanism 40, a rinse bath 80, a waste liquid tank 90, and a control device 100.

(処理槽)
処理槽10は、処理液Lによって、基板Wにウェット処理を行う槽である。処理液Lは、リン酸(HPO)と硝酸(HNO)を含む混合液であり、ガリウム(Ga)と窒素(N)を選択性なくエッチングが可能である。また、処理液Lは、結晶のC面方向への異方性エッチングが可能である。処理槽10には、図示しないカセットに収容されて搬送されて来た複数の基板Wが、カセットごと一括して投入され、処理液Lに浸漬されることによりウェット処理される。
(Treatment tank)
The processing tank 10 is a tank that performs wet processing on substrates W using a processing liquid L. The processing liquid L is a mixed liquid containing phosphoric acid ( H3PO4 ) and nitric acid ( HNO3 ), and is capable of etching gallium (Ga) and nitrogen (N) without selectivity. The processing liquid L is also capable of anisotropic etching in the C-plane direction of the crystal. A plurality of substrates W that have been transported in cassettes (not shown) are loaded into the processing tank 10 together with the cassettes, and are immersed in the processing liquid L to be wet processed.

(温度調整タンク)
温度調整タンク20は、処理槽10に供給する処理液Lを温度調整するタンクである。温度調整タンク20には、加熱部であるヒータ21が設けられ、処理液Lを加熱することができる。ヒータ21は、例えば、落とし込み式である。但し、インラインヒータであってもよい。
(Temperature control tank)
The temperature adjustment tank 20 is a tank that adjusts the temperature of the processing liquid L to be supplied to the processing bath 10. The temperature adjustment tank 20 is provided with a heater 21, which is a heating unit, and is capable of heating the processing liquid L. The heater 21 is, for example, a drop-in type. However, it may also be an in-line heater.

また、温度調整タンク20には、温度センサ22、濃度センサ23が設けられている。温度センサ22は、温度調整タンク20内の処理液Lの温度を検出する。濃度センサ23は、温度調整タンク20内の処理液LのHPO、HNO又はDIW(超純水)の濃度を検出する。なお、濃度センサ23を処理槽10に設け、処理槽10におけるウェット処理により変動した処理液Lの濃度を検出してもよい。 The temperature adjustment tank 20 is also provided with a temperature sensor 22 and a concentration sensor 23. The temperature sensor 22 detects the temperature of the processing liquid L in the temperature adjustment tank 20. The concentration sensor 23 detects the concentration of H3PO4 , HNO3 , or DIW (ultrapure water) in the processing liquid L in the temperature adjustment tank 20. The concentration sensor 23 may be provided in the processing bath 10 to detect the concentration of the processing liquid L that has changed due to the wet processing in the processing bath 10.

温度調整タンク20と処理槽10とは、温度調整タンク20にて温度調整された処理液Lを、処理槽10に供給する経路である配管11、処理槽10からの処理液Lを温度調整タンク20に戻す経路である配管15を介して接続されている。配管11には、バルブ12、ポンプ13、フィルタ14が設けられている。配管15には、バルブ16が設けられている。これにより、配管11を介してポンプ13により処理槽10に供給された処理液Lは、配管15を介して温度調整タンク20に戻ることができるので、処理槽10と温度調整タンク20との間で処理液Lを循環させながら、所望の温度を維持することができる。 The temperature adjustment tank 20 and the processing tank 10 are connected via piping 11, which is a path for supplying processing liquid L, temperature-adjusted in the temperature adjustment tank 20, to the processing tank 10, and piping 15, which is a path for returning processing liquid L from the processing tank 10 to the temperature adjustment tank 20. Pipe 11 is equipped with a valve 12, pump 13, and filter 14. Pipe 15 is equipped with a valve 16. This allows processing liquid L supplied to the processing tank 10 by the pump 13 via piping 11 to return to the temperature adjustment tank 20 via piping 15, so that the desired temperature can be maintained while circulating the processing liquid L between the processing tank 10 and the temperature adjustment tank 20.

(調合槽)
調合槽30は、HPOの濃度が60~80質量%、HNOの濃度が5~20質量%となるように、第1の薬液、第2の薬液、DIWを混合することにより、温度調整タンク20に供給する処理液Lを調合する槽である。調合槽30は、バルブ32が設けられた配管31を介して、温度調整タンク20に接続されている。配管31は、調合槽30にて調合された処理液Lを、温度調整タンク20に供給する経路である。
(mixing tank)
The blending tank 30 is a tank that blends the treatment liquid L to be supplied to the temperature adjustment tank 20 by mixing the first chemical liquid, the second chemical liquid, and DIW so that the concentration of H3PO4 is 60 to 80 mass % and the concentration of HNO3 is 5 to 20 mass %. The blending tank 30 is connected to the temperature adjustment tank 20 via a pipe 31 that is provided with a valve 32. The pipe 31 is a path that supplies the treatment liquid L blended in the blending tank 30 to the temperature adjustment tank 20.

第1の薬液はHPOを含む液体であり、例えば、HPO及びDIWからなる液体であり、第2の薬液はHNOを含む液体であり、例えば、HNO及びDIWからなる液体である。第1の薬液としては、比較的高濃度のものとしてHPOが85%程度、第2の薬液としては、比較的高濃度のものとしてHNOが69%程度のものを使用することができるが、特定の濃度には限定されない。 The first chemical liquid is a liquid containing H3PO4 , for example, a liquid consisting of H3PO4 and DIW , and the second chemical liquid is a liquid containing HNO3 , for example, a liquid consisting of HNO3 and DIW. The first chemical liquid can be a relatively high concentration liquid containing about 85% H3PO4 , and the second chemical liquid can be a relatively high concentration liquid containing about 69% HNO3 , but the concentrations are not limited to these.

(供給機構)
供給機構40は、第1の薬液、第2の薬液、DIWを調合槽30に供給する機構である。供給機構40は、第1の薬液供給タンク50、第2の薬液供給タンク60、DIW供給タンク70を有する。第1の薬液供給タンク50は、第1の薬液を貯留するタンクである。第2の薬液供給タンク60は、第2の薬液を貯留するタンクである。DIW供給タンク70は、DIWを貯留するタンクである。
(Supply mechanism)
The supply mechanism 40 is a mechanism that supplies the first chemical liquid, the second chemical liquid, and DIW to the blending tank 30. The supply mechanism 40 has a first chemical liquid supply tank 50, a second chemical liquid supply tank 60, and a DIW supply tank 70. The first chemical liquid supply tank 50 is a tank that stores the first chemical liquid. The second chemical liquid supply tank 60 is a tank that stores the second chemical liquid. The DIW supply tank 70 is a tank that stores DIW.

第1の薬液供給タンク50、第2の薬液供給タンク60、DIW供給タンク70は、それぞれバルブ52、62、72が設けられた配管51、61、71を介して、調合槽30に接続されている。また、配管51、61、71は、バルブ54、64、74を有する配管53、63、73に分岐して、温度調整タンク20に接続されている。 The first chemical supply tank 50, the second chemical supply tank 60, and the DIW supply tank 70 are connected to the blending tank 30 via pipes 51, 61, and 71 equipped with valves 52, 62, and 72, respectively. Pipes 51, 61, and 71 also branch into pipes 53, 63, and 73 equipped with valves 54, 64, and 74, which are connected to the temperature adjustment tank 20.

(リンス槽)
リンス槽80は、処理槽10において処理済の基板Wを洗浄、つまりリンス処理する槽である。リンス処理に使用する洗浄液は、DIWである。DIW供給タンク70は、バルブ76、フィルタ77を有する配管75を介して、リンス槽80に接続されているため、リンス処理用のDIWをDIW供給タンク70から供給できる。
(Rinse tank)
The rinse tank 80 is a tank for cleaning, i.e., rinsing, the substrate W that has been processed in the processing tank 10. The cleaning liquid used for the rinse process is DIW. The DIW supply tank 70 is connected to the rinse tank 80 via a pipe 75 having a valve 76 and a filter 77, so that the DIW for the rinse process can be supplied from the DIW supply tank 70.

なお、図示はしないが、処理槽10とリンス槽80との間には、基板Wを複数枚収容したカセットを、処理槽10からリンス槽80へと一括して移送する移送機構が設けられている。移送機構は、複数の基板Wを一括して保持して移動するウェーハチャックを有する。 Although not shown, a transfer mechanism is provided between the processing tank 10 and the rinsing tank 80 to transfer cassettes containing multiple substrates W from the processing tank 10 to the rinsing tank 80 in a single batch. The transfer mechanism has a wafer chuck that holds and moves multiple substrates W in a single batch.

(廃液タンク)
廃液タンク90は、処理槽10内の処理液L、温度調整タンク20内の処理液Lが排出されるタンクである。処理槽10、温度調整タンク20は、それぞれバルブ19、25を有する配管18、24を介して、廃液タンク90に接続されている。
(waste liquid tank)
The waste liquid tank 90 is a tank into which the processing liquid L in the processing tank 10 and the processing liquid L in the temperature adjustment tank 20 are discharged. The processing tank 10 and the temperature adjustment tank 20 are connected to the waste liquid tank 90 via pipes 18 and 24 having valves 19 and 25, respectively.

(制御装置)
制御装置100は、基板処理装置1の各部を制御するコンピュータである。制御装置100は、プログラムを実行するプロセッサと、プログラムや動作条件などの各種情報を記憶するメモリ、各要素を駆動する駆動回路を有する。なお、制御装置100には、情報を入力する入力装置、情報を表示する表示装置が接続されている。
(Control device)
The control device 100 is a computer that controls each part of the substrate processing apparatus 1. The control device 100 has a processor that executes programs, a memory that stores various information such as the programs and operating conditions, and a drive circuit that drives each element. An input device for inputting information and a display device for displaying information are connected to the control device 100.

制御装置100は、機構制御部110、温度制御部120、濃度判定部130、使用履歴判定部140を有する。機構制御部110は、バルブ12、16、19、25,32、52、54、62、64、72、74、76、ポンプ13等を制御する。温度制御部120は、温度センサ22により検出される温度が、あらかじめメモリ等に設定された基準である所定温度となるように、ヒータ21の温度を制御する。 The control device 100 has a mechanism control unit 110, a temperature control unit 120, a concentration determination unit 130, and a usage history determination unit 140. The mechanism control unit 110 controls the valves 12, 16, 19, 25, 32, 52, 54, 62, 64, 72, 74, 76, the pump 13, etc. The temperature control unit 120 controls the temperature of the heater 21 so that the temperature detected by the temperature sensor 22 becomes a predetermined temperature, which is a standard set in advance in a memory, etc.

濃度判定部130は、濃度センサ23により検出された濃度が、あらかじめメモリ等に設定された基準である設定濃度範囲か否かを判定する。濃度判定部130が、設定濃度範囲外となったと判定した場合には、機構制御部110は、バルブ54、64、74を制御することにより、温度調整タンク20に供給される第1の薬液、第2の薬液又はDIWの流量を調整する。または、バルブ52、62、72を制御することにより、調合槽30に供給される第1の薬液、第2の薬液又はDIWの流量を調整する。 The concentration determination unit 130 determines whether the concentration detected by the concentration sensor 23 is within a set concentration range, which is a standard previously set in memory or the like. If the concentration determination unit 130 determines that the concentration is outside the set concentration range, the mechanism control unit 110 controls valves 54, 64, and 74 to adjust the flow rate of the first chemical liquid, second chemical liquid, or DIW supplied to the temperature adjustment tank 20. Alternatively, it controls valves 52, 62, and 72 to adjust the flow rate of the first chemical liquid, second chemical liquid, or DIW supplied to the blending tank 30.

なお、濃度判定部130の判定結果に基づく流量の調整は、例えば、以下のように行なうことができる。濃度センサ23により第1の薬液、第2の薬液又はDIWのうちいずれか1つの濃度の低下が検出された場合には、濃度の低下が検出された薬液またはDIWに対応するバルブ54、64、74を制御することにより、温度調整タンク20に濃度の低下が検出された薬液またはDIWを、濃度の低下分に応じて供給する、または供給量を増加させる。また、濃度センサ23により第1の薬液、第2の薬液又はDIWのうちいずれか1つの濃度の増加が検出された場合には、濃度の増加が検出された薬液またはDIW以外の薬液またはDIWに対応するバルブ54、64、74を制御することにより、温度調整タンク20に濃度の増加が検出された薬液またはDIW以外の薬液またはDIWを、濃度の増加分に応じて供給する、または供給量を増加させる。 The flow rate can be adjusted based on the determination result of the concentration determination unit 130, for example, as follows. When the concentration sensor 23 detects a decrease in the concentration of any one of the first chemical liquid, the second chemical liquid, or DIW, the valves 54, 64, and 74 corresponding to the chemical liquid or DIW whose concentration has been detected are controlled to supply the chemical liquid or DIW whose concentration has been detected to the temperature control tank 20 in accordance with the decrease in concentration, or to increase the supply amount. Furthermore, when the concentration sensor 23 detects an increase in the concentration of any one of the first chemical liquid, the second chemical liquid, or DIW, the valves 54, 64, and 74 corresponding to the chemical liquid or DIW other than the chemical liquid or DIW whose concentration has been detected to increase are controlled to supply the chemical liquid or DIW other than the chemical liquid or DIW whose concentration has been detected to the temperature control tank 20 in accordance with the increase in concentration, or to increase the supply amount.

使用履歴判定部140は、処理液Lの使用回数又は使用時間を計測し、あらかじめメモリ等に設定された基準である所定回数又は所定時間を超えたか否かを判定する。使用履歴判定部140が、所定回数又は所定時間を超えたと判定した場合に、機構制御部110は、バルブ19を制御することにより、処理槽10における処理液Lを、廃液タンク90に排出する。また、機構制御部110は、バルブ25を制御することにより、温度調整タンク20における処理液Lを、廃液タンク90に排出する。再度の処理液Lの供給は、上記のように、供給機構40から行われる。 The usage history determination unit 140 measures the number of times or duration of use of the processing liquid L and determines whether the number of times or duration has exceeded a predetermined standard set in a memory or the like. If the usage history determination unit 140 determines that the predetermined number of times or duration has exceeded, the mechanism control unit 110 controls the valve 19 to drain the processing liquid L in the processing bath 10 into the waste liquid tank 90. The mechanism control unit 110 also controls the valve 25 to drain the processing liquid L in the temperature adjustment tank 20 into the waste liquid tank 90. The processing liquid L is supplied again from the supply mechanism 40, as described above.

[動作]
以上のような本実施形態の動作を、図2のフローチャートを参照して説明する。なお、以下に示す手順で基板Wを処理する基板処理方法、基板Wを製造する基板製造方法も、本実施形態の一態様である。
[Operation]
The operation of this embodiment as described above will be described with reference to the flowchart of Fig. 2. Note that a substrate processing method for processing a substrate W and a substrate manufacturing method for manufacturing a substrate W in the following procedure are also aspects of this embodiment.

まず、温度調整タンク20に処理液Lが無い場合(ステップS01のNO)、基板Wを処理槽10に投入する前に、以下の準備動作を行う。すなわち、第1の薬液供給タンク50からの第1の薬液と、第2の薬液供給タンク60からの第2の薬液と、DIW供給タンク70からのDIWとを、調合槽30に供給することにより処理液Lを調合する(ステップS02)。このとき、処理液LにおけるHPOの濃度が60~80質量%、HNOの濃度が5~20質量%となるように調合される。 First, if there is no processing liquid L in the temperature adjustment tank 20 (NO in step S01), the following preparatory operation is performed before the substrate W is loaded into the processing bath 10. That is, the processing liquid L is prepared by supplying the first chemical liquid from the first chemical liquid supply tank 50, the second chemical liquid from the second chemical liquid supply tank 60, and the DIW from the DIW supply tank 70 to the blending tank 30 (step S02). At this time, the processing liquid L is prepared so that the concentration of H3PO4 in the processing liquid L is 60 to 80 mass % and the concentration of HNO3 is 5 to 20 mass %.

調合された処理液Lは、温度調整タンク20へ供給され、処理槽10との間で循環させながら(ステップS03)、所定温度(約100℃)となるまでの間(ステップS04のNO)、ヒータ21の加熱によって温調される(ステップS05)。 The prepared treatment liquid L is supplied to the temperature adjustment tank 20 and circulated between it and the treatment bath 10 (step S03), and its temperature is adjusted by heating with the heater 21 until it reaches a predetermined temperature (approximately 100°C) (step S04: NO) (step S05).

温度調整タンク20の温度センサ22、濃度センサ23の検出値から、処理槽10内の処理液Lが所定温度、所定濃度になったと判断できる状態になったら(ステップS04のYES)、カセットに収容された複数の基板Wが、カセットごと一括して処理槽10に投入される(ステップS06)。処理槽10には、複数の基板Wが一括して投入されているので、処理液Lに浸漬されることによって、あらかじめ設定された処理時間が経過するまでの間(ステップS07のNO)、ウェットエッチング処理が行われる。 When it is determined from the detected values of the temperature sensor 22 and concentration sensor 23 in the temperature adjustment tank 20 that the processing liquid L in the processing bath 10 has reached a predetermined temperature and concentration (YES in step S04), the multiple substrates W stored in the cassettes are loaded into the processing bath 10 together (step S06). Since the multiple substrates W have been loaded into the processing bath 10 together, they are immersed in the processing liquid L and undergo wet etching until the preset processing time has elapsed (NO in step S07).

なお、処理中においても、処理槽10と温度調整タンク20との間で処理液Lを循環させながら、温度を維持する(ステップS08、S09)。また、処理槽10は開放系であり処理液Lの温度も高いことから、処理中における処理槽10内で揮発によりガス化した洗浄液の成分は、図示しないダクトから定常的に排出されている。濃度判定部130は、温度調整タンク20に設置された濃度センサ23により検知される濃度が、基準となる濃度範囲外となったと判定した場合には(ステップS08のYES)、濃度範囲内となるまでの間(ステップS08のNO)、供給機構40が、不足した処理液Lの成分を随時、温度調整タンク20へ供給して濃度を調整する(ステップS09)。 Even during processing, the temperature is maintained by circulating the processing liquid L between the processing tank 10 and the temperature adjustment tank 20 (steps S08 and S09). Furthermore, because the processing tank 10 is an open system and the temperature of the processing liquid L is high, the components of the cleaning liquid that evaporate and become gaseous within the processing tank 10 during processing are constantly discharged through a duct (not shown). If the concentration determination unit 130 determines that the concentration detected by the concentration sensor 23 installed in the temperature adjustment tank 20 is outside the reference concentration range (YES in step S08), the supply mechanism 40 adjusts the concentration by supplying the missing components of the processing liquid L to the temperature adjustment tank 20 as needed until the concentration falls within the reference concentration range (NO in step S08) (step S09).

あらかじめ設定された処理時間が経過した場合には(ステップS07のYES)、カセットごと処理槽10から基板Wが搬出される(ステップS10)。なお、処理時間が経過して基板Wが搬出された後も、処理槽10の処理液Lの温度を維持するために、処理液Lの循環は継続して行う。カセットに収容された基板Wは、移送機構によってリンス槽80へ搬送されて、カセットごと一括してリンス槽80に投入され、DIWによってリンス処理される(ステップS11)。 When the preset processing time has elapsed (YES in step S07), the substrates W are unloaded from the processing bath 10 together with the cassette (step S10). Even after the processing time has elapsed and the substrates W are unloaded, the processing liquid L continues to circulate in order to maintain the temperature of the processing liquid L in the processing bath 10. The substrates W contained in the cassette are transported to the rinse bath 80 by a transport mechanism, and the cassette is loaded into the rinse bath 80 together, where they are rinsed with DIW (step S11).

使用履歴判定部140は、処理液Lの使用回数又は使用時間が、所定回数又は所定時間を超えていないと判定した場合(ステップS12のNO)、予定数の基板Wの処理を完了していなければ(ステップS14のNO)、次のカセットに収容された基板Wに対して上記のステップS01以降の処理を行う。 If the usage history determination unit 140 determines that the number of uses or the usage time of the processing liquid L has not exceeded the predetermined number of uses or the predetermined time (NO in step S12), and if processing of the planned number of substrates W has not been completed (NO in step S14), it performs the processing from step S01 onwards on the substrates W contained in the next cassette.

使用履歴判定部140が、処理液Lの使用が、所定回数又は所定時間を超えたと判定した場合には(ステップS12のYES)、機構制御部110は、バルブ19、25を制御することにより、処理槽10及び温度調整タンク20における処理液Lを、廃液タンク90に排出する(ステップS13)。予定数の基板Wの処理を完了していなければ(ステップS14のNO)、次のカセットに収容された基板Wに対して上記のステップS01以降の処理を行う。 If the usage history determination unit 140 determines that the use of the processing liquid L has exceeded the predetermined number of times or the predetermined time (YES in step S12), the mechanism control unit 110 controls the valves 19 and 25 to discharge the processing liquid L in the processing bath 10 and the temperature adjustment tank 20 into the waste liquid tank 90 (step S13). If the processing of the planned number of substrates W has not been completed (NO in step S14), the processing from step S01 onwards is performed on the substrates W contained in the next cassette.

予定数の基板Wの処理を完了したら(ステップS14のYES)、処理を終了する。なお、図2のフローチャートでは、ステップS10で基板Wを搬出した後のリンス処理(ステップS11)、処理液排出処理(ステップS12、S13)、次の基板Wの処理への移行(ステップS14)を時系列で示しているが、これらの処理は並行して行うことができる。また、処理液排出処理(ステップS12、S13)において、処理槽10及び温度調整タンク20の処理液Lを排出する例を示したが、いずれか一方の処理液Lのみ、例えば、処理槽10の処理液Lのみを排出してもよい。 When the planned number of substrates W have been processed (YES in step S14), the processing ends. Note that although the flowchart in FIG. 2 shows the rinsing process (step S11) after the substrates W are removed in step S10, the processing liquid discharge process (steps S12 and S13), and the transition to processing of the next substrate W (step S14) in chronological order, these processes can be performed in parallel. Also, while an example has been shown in which the processing liquid L from the processing bath 10 and the temperature adjustment tank 20 is discharged in the processing liquid discharge process (steps S12 and S13), it is also possible to discharge only one of the processing liquids L, for example, only the processing liquid L from the processing bath 10.

[試験結果]
以上のような本実施形態によるウェットエッチングの効果を示す試験結果を、以下に説明する。試験に用いた基板Wは、サファイア基板(550μm)にGaN(2μm)を成膜したものであり、サイズは200mm(200mm×200mm)である。以下の(1)、(3)、(4)、(5)は、HPOが73%、HNOが10%の混合液である処理液に、95℃で5時間、基板Wを浸漬して処理した結果に基づく。
[Test Results]
Test results showing the effects of the wet etching according to this embodiment are described below. The substrate W used in the test was a sapphire substrate (550 μm) with a GaN film (2 μm) formed thereon, measuring 200 mm (200 mm × 200 mm). The following (1), (3), (4), and (5) are based on the results of immersing the substrate W in a treatment solution containing 73% H3PO4 and 10% HNO3 at 95°C for 5 hours.

(1)処理液濃度とエッチングレート及び表面粗さとの関係
図3は、エッチング液95℃の条件におけるHPOとHNOの配合比(HNO濃度を横軸)に対するGaN基板のGaN層のエッチングレート(左縦軸)と表面粗さ(右縦軸)の関係を示したグラフである。表面粗さは、表面Ra(算術平均粗さ)で示す。エッチング処理前の表面Raは0.09nmである。
(1) Relationship between Treatment Solution Concentration, Etching Rate, and Surface Roughness Figure 3 is a graph showing the relationship between the etching rate (left vertical axis ) and surface roughness (right vertical axis) of the GaN layer of a GaN substrate versus the compounding ratio of H3PO4 to HNO3 ( HNO3 concentration on the horizontal axis) in an etching solution at 95°C. The surface roughness is expressed as surface Ra (arithmetic mean roughness). The surface Ra before the etching process was 0.09 nm.

POは少なくとも60~73質量%、HNOは少なくとも10~20質量%の濃度範囲において、エッチングレートは0.28~0.37nm/hと高くなり、表面Raは0.10~0.13nmを推移した。処理前の表面Raは0.09nmであるため、表面Raはやや劣化したが、ピット深さは低減した。この程度の表面Raを維持できれば、製品上の問題は抑制できると考えられる。HPO単液(HPO:85%、HNO:0%)、HNO単液(HPO:0%、HNO:70%)でのエッチングと比較すると、HPOとHNOの混合液は、表面Raに大きな影響を与えること無く、エッチングレートが向上していると言える。 When H3PO4 was used in a concentration range of at least 60-73 mass% and HNO3 in a concentration range of at least 10-20 mass%, the etching rate increased to 0.28-0.37 nm/h, and the surface Ra fluctuated between 0.10-0.13 nm. Since the surface Ra before treatment was 0.09 nm, the surface Ra deteriorated slightly, but the pit depth decreased. Maintaining this level of surface Ra is believed to minimize product problems. Compared to etching with a single H3PO4 solution ( 85 % H3PO4 , 0% HNO3 ) and a single HNO3 solution (0% H3PO4 , 70% HNO3 ) , the mixed solution of H3PO4 and HNO3 improved the etching rate without significantly affecting the surface Ra.

特に、HNOが0%から10%に増えるに従って、エッチングレートは急激に上昇しており、少量であっても、HNOの添加は有効であることがわかる。また、HPOが36%から60%にかけて、エッチングレートは急激に上昇する。このため、表面Raの低下を考慮すると、HPOは60~80%、HNOは5~20%であることが、エッチングレートの向上に有効であると言える。 In particular, as the HNO3 concentration increases from 0% to 10%, the etching rate rises sharply, demonstrating that adding even a small amount of HNO3 is effective. Furthermore, the etching rate also rises sharply as the H3PO4 concentration increases from 36% to 60%. Therefore, considering the decrease in surface Ra, it can be said that a H3PO4 concentration of 60-80% and a HNO3 concentration of 5-20% are effective in improving the etching rate.

(2)処理液濃度と処理後のエッチング液の酸化還元電位との関係
図4は、エッチング液95℃条件におけるHPOとHNOの配合比(HNO濃度を横軸)に対する基板のGaN層処理後のエッチング液の酸化還元電位(縦軸)の関係を示したグラフである。HPO単体(85%)の電位は低く、HNO単体(70%)の電位は高い傾向にあり、HPOとHNOの混合液の場合は、HNOの電位に近い値になった。酸化還元電位は高いことが好ましいが、HNO単体では、図3に示すようにエッチングレートが低いため、実際の使用には適さない。
(2) Relationship between treatment solution concentration and oxidation-reduction potential of etching solution after treatment Figure 4 is a graph showing the relationship between the compounding ratio of H3PO4 to HNO3 ( HNO3 concentration on the horizontal axis) at an etching solution temperature of 95 °C and the oxidation-reduction potential (vertical axis) of the etching solution after processing the GaN layer of the substrate. The potential of H3PO4 alone (85%) tends to be low, while the potential of HNO3 alone (70%) tends to be high. In the case of a mixed solution of H3PO4 and HNO3 , the potential was close to that of HNO3 . A high oxidation-reduction potential is preferable, but HNO3 alone has a low etching rate as shown in Figure 3, making it unsuitable for practical use.

POが73%、HNOが10%の混合液の場合は電位が1.25VとHNO単体に次いで高く、この場合には、エッチングレートは最も高い結果となった。このため、処理液の種類が酸化還元電位に影響を与えることが確認できた。特に、HNOが0%から10%に増えるに従って、電位が急激に上昇しており、少量であっても、HNOの添加は有効であり、少なくともHNOは5%以上であれば有効なことがわかる。 In the case of a mixed solution containing 73% H3PO4 and 10% HNO3 , the potential was 1.25 V, the second highest after HNO3 alone, and in this case, the etching rate was the highest. This confirmed that the type of treatment solution affects the oxidation-reduction potential. In particular, as the HNO3 content increased from 0% to 10%, the potential rose sharply, indicating that adding even a small amount of HNO3 is effective, and that at least 5% or more HNO3 is effective.

(3)処理液温度とエッチングレート及び表面粗さとの関係
図5は、HPOが73%、HNOの10%の混合液である処理液の温度(横軸)と、基板のGaN層のエッチングレート(左縦軸)及び表面Ra(右縦軸)との関係を示したグラフである。処理液の温度が50~95℃においては、温度の上昇に伴いエッチングレートも向上したが、110℃以上では温度との相関が得られなかった。
(3) Relationship between Treatment Solution Temperature and Etching Rate and Surface Roughness Figure 5 is a graph showing the relationship between the temperature (horizontal axis) of the treatment solution, which is a mixture of 73 % H3PO4 and 10% HNO3 , and the etching rate (left vertical axis) and surface Ra (right vertical axis) of the GaN layer on the substrate. When the temperature of the treatment solution was 50 to 95°C, the etching rate improved as the temperature increased, but no correlation with temperature was observed at temperatures above 110°C.

110℃以上では沸点が82.6℃のHNOの揮発によって、沸点が158℃のHPOの影響が支配的になったため、エッチングレートはHPO単体のエッチングレートに近くなり、基板表面のピットの深さと表面Raも悪化した。エッチングレートの50℃から70℃までの上昇率、95℃から110℃への下降率から考えると、処理液は、60~100℃であることが好ましく、70~95℃がより好ましいと言える。このような温度範囲内であれば、表面Raの劣化も抑えられていると言える。 At temperatures above 110°C, the volatilization of HNO3 , which has a boiling point of 82.6°C, caused the influence of H3PO4 , which has a boiling point of 158°C, to become dominant, so the etching rate approached the etching rate of H3PO4 alone , and the pit depth on the substrate surface and the surface Ra also deteriorated. Considering the rate of increase in etching rate from 50°C to 70°C and the rate of decrease in etching rate from 95°C to 110°C, it can be said that the treatment liquid is preferably at 60 to 100°C, and more preferably at 70 to 95°C. It can be said that deterioration of surface Ra is also suppressed within this temperature range.

(4)HPOとHの混合液である処理液濃度とエッチングレート及び表面粗さとの関係
図6は、比較例として、エッチング液95℃の条件におけるHPOとH(過酸化水素水)の配合比(H濃度を横軸)に対する基板のGaN層のエッチングレート(左縦軸)と表面Ra(右縦軸)の関係を示した図である。HPOは44~71%、Hは5~15%の濃度範囲において、Hの濃度に比例してエッチングレートは0.09~0.31nm/hと高くなった。しかし、表面RaはHの濃度に比例してピット深さが加速し、0.10~0.26nmに劣化した。これは、HPOとHの混合液では、等方性エッチングになることによるものと考えられる。
(4) Relationship between the concentration of the treatment solution, which is a mixture of H3PO4 and H2O2 , and the etching rate and surface roughness . Figure 6 shows, as a comparative example, the relationship between the etching rate (left vertical axis ) and surface Ra ( right vertical axis ) of the GaN layer of the substrate versus the compounding ratio of H3PO4 to H2O2 ( hydrogen peroxide solution) ( H2O2 concentration on the horizontal axis) under etching solution conditions of 95° C . In the concentration range of 44 to 71% H3PO4 and 5 to 15% H2O2 , the etching rate increased in proportion to the H2O2 concentration , from 0.09 to 0.31 nm/h. However, the surface Ra deteriorated to 0.10 to 0.26 nm, with the pit depth accelerating in proportion to the H2O2 concentration . This is thought to be because the mixed solution of H 3 PO 4 and H 2 O 2 results in isotropic etching.

(5)処理前後の基板表面及び断面形状
図7、図8は、上記の条件で処理液に基板Wを浸漬して処理した前後の基板WのGaN層の表面(A)、断面(B)の画像である。図7(A)に示すように、処理前の基板Wは、波状の表面形状の中に複数のピットPが点在している。測定面内で最も深いピットPの断面を確認した結果、図7(B)に示すように、エッチング前は2nm程度の深さのピットPが存在していた。図8(A)、(B)に示すように、エッチング後はピットPがほぼ無くなり、表面形状の改善が認められた。
(5) Substrate Surface and Cross-Sectional Shape Before and After Treatment Figures 7 and 8 are images of the surface (A) and cross-section (B) of the GaN layer of a substrate W before and after immersion in the treatment solution under the above conditions. As shown in Figure 7(A), the substrate W before treatment has a wavy surface shape with multiple pits P scattered throughout. Checking the cross-section of the deepest pit P within the measurement surface revealed that, as shown in Figure 7(B), a pit P with a depth of about 2 nm existed before etching. As shown in Figures 8(A) and (B), the pits P almost disappeared after etching, demonstrating an improvement in the surface shape.

このため、HPOとHNOの混合液は、C面方向のみをエッチングする異方性エッチングが可能となる性質があり、基板表面に存在するピット深さを低減できることがわかる。つまり、エッチングによって、C面方向の層が剥がれていくように削られて行くため、ピットPは深さ方向が低減して行くことになる。なお、図7(B)が示している深さの幅は0.14~2.26nmであり、図8(B)が示している深さの幅は0.33~1.08nmであるため、処理後は明らかに深さが低減しており、ピットPがほぼ無くなっていることがわかる。 Therefore, it can be seen that the mixed solution of H3PO4 and HNO3 has the property of enabling anisotropic etching that etches only in the C-plane direction, and can reduce the depth of pits present on the substrate surface. In other words, as the etching removes the layer in the C-plane direction, the pits P are reduced in depth. Note that the depth range shown in Figure 7(B) is 0.14 to 2.26 nm, and the depth range shown in Figure 8(B) is 0.33 to 1.08 nm, so it can be seen that the depth is clearly reduced after processing, and the pits P are almost completely eliminated.

(6)HPOとHの混合液の処理前後の基板表面及び断面形状
図9及び図10は、比較例として、HNOを含まないHPOが44%とHが15%の混合液において、95℃で5時間浸漬した前後における基板のGaN層の表面(A)、断面(B)の画像である。図9(A)、図10(A)に示すように、処理前と比較して、処理後には、明確に視認できる程度にピットPが増大していることがわかる。また、図9(B)に示すように、処理前の2nm程度の深さのピットPに対し、図10(B)に示すように、処理後は5.5nm程度の深さになり、ピット形状が悪化していることがわかる。
(6) Substrate Surface and Cross-Sectional Shape Before and After Treatment with a Mixture of H3PO4 and H2O2 Figures 9 and 10 show, as a comparative example, images of the surface ( A ) and cross-section ( B ) of the GaN layer of a substrate before and after immersion for 5 hours in a mixture of 44% H3PO4 and 15% H2O2 , which does not contain HNO3, at 95°C. As shown in Figures 9(A) and 10(A), it can be seen that the pits P have increased to a clearly visible level after treatment compared to before treatment. Furthermore, as shown in Figure 9(B), the pits P were about 2 nm deep before treatment, but as shown in Figure 10(B), they became about 5.5 nm deep after treatment, indicating a deterioration in the pit shape.

つまり、HPOが44%と、Hが15%の混合液は、C面方向以外もエッチングする等方性エッチングの性質があるため、基板表面に存在するピット深さとピット直径の拡大を招く。このため、HPOのみの処理液では、C面方向以外もエッチングされてしまうため、ピットPの深さを低減することができず、逆に既存のピットPを拡大し、ピットPの数を増大させることになる。 In other words, the mixed solution of 44% H3PO4 and 15% H2O2 has the property of isotropic etching, which etches in directions other than the C-plane direction, and therefore leads to an increase in the depth and diameter of pits present on the substrate surface. For this reason, a processing solution containing only H3PO4 etches in directions other than the C-plane direction, so it is not possible to reduce the depth of pits P, and instead enlarges existing pits P and increases the number of pits P.

[効果]
(1)本実施形態の基板処理方法は、GaN系の基板Wの処理方法であって、HPOとHNOを含む混合液であり、GaとNを選択性なくエッチングが可能な処理液Lによって、基板Wにウェット処理を行うウェット処理工程を含む。また、本実施形態の基板処理装置1は、HPOとHNOを含む混合液であり、GaとNを選択性なくエッチングが可能な処理液Lによって、基板Wにウェット処理を行う処理槽10と、処理槽10に供給する処理液Lを温度調整する温度調整タンク20と、を有する。このため、GaN系の基板Wの表面を、異方性エッチングすることにより、表面粗さの劣化を抑えつつ、ピット深さを低減できる。
[effect]
(1) The substrate processing method of this embodiment is a method for processing GaN-based substrates W, and includes a wet processing step in which the substrates W are wet-processed with a processing liquid L that is a mixed liquid containing H3PO4 and HNO3 and that can etch Ga and N without selectivity. The substrate processing apparatus 1 of this embodiment also includes a processing tank 10 that performs the wet processing on the substrates W with the processing liquid L that is a mixed liquid containing H3PO4 and HNO3 and that can etch Ga and N without selectivity, and a temperature adjustment tank 20 that adjusts the temperature of the processing liquid L supplied to the processing tank 10. Therefore, by anisotropically etching the surface of the GaN-based substrates W, it is possible to reduce pit depth while suppressing deterioration in surface roughness.

(2)本実施形態の基板処理方法は、処理液Lは、HPOの濃度が60~80質量%、HNOの濃度が5~20質量%である。また、基板処理装置1は、HPOの濃度が60~80質量%、HNOの濃度が5~20質量%となるように、HPOを含む第1の薬液と、HNOを含む第2の薬液を混合することにより、温度調整タンク20に供給する処理液Lを調合する調合槽30を有する。このように、HPOとHNOの濃度を最適化することにより、エッチングレート、酸化還元電位、表面粗さにおいて優れたウェット処理が可能となる。 (2) In the substrate processing method of this embodiment, the processing solution L has an H3PO4 concentration of 60 to 80 mass % and an HNO3 concentration of 5 to 20 mass %. The substrate processing apparatus 1 also has a blending tank 30 that blends the processing solution L to be supplied to the temperature adjustment tank 20 by mixing a first chemical solution containing H3PO4 and a second chemical solution containing HNO3 so that the H3PO4 concentration is 60 to 80 mass % and the HNO3 concentration is 5 to 20 mass %. Optimizing the concentrations of H3PO4 and HNO3 in this way enables wet processing that is excellent in terms of etching rate, oxidation-reduction potential, and surface roughness.

(3)本実施形態の基板処理方法は、ウェット処理工程における処理液Lの温度が、70~100℃である。また、温度調整タンク20は、処理液Lの温度を70℃~100℃とする。このため、エッチングレートに優れたウェット処理が可能となる。 (3) In the substrate processing method of this embodiment, the temperature of the processing liquid L in the wet processing step is 70 to 100°C. Furthermore, the temperature adjustment tank 20 maintains the temperature of the processing liquid L at 70 to 100°C. This enables wet processing with an excellent etching rate.

(4)温度調整タンク20における温度調整又は処理槽10におけるウェット処理により変動した処理液Lの薬液若しくはDIWの濃度を検知する濃度センサ23と、濃度センサ23により検知された濃度が、基準となる濃度範囲に収まるように、温度調整タンク20又は処理槽10に、薬液若しくはDIWを供給する供給機構40と、を有する。このため、温度調整又はウェット処理によって変化する処理液Lの濃度を、適切な値に維持することができるので、ピットの拡大や増大を低減できる。 (4) The system includes a concentration sensor 23 that detects the concentration of the chemical or DIW in the processing liquid L that has changed due to temperature adjustment in the temperature adjustment tank 20 or wet processing in the processing bath 10, and a supply mechanism 40 that supplies the chemical or DIW to the temperature adjustment tank 20 or processing bath 10 so that the concentration detected by the concentration sensor 23 falls within a reference concentration range. Therefore, the concentration of the processing liquid L, which changes due to temperature adjustment or wet processing, can be maintained at an appropriate value, thereby reducing the expansion or increase of pits.

(5)処理液Lの使用回数又は使用時間が所定のしきい値となったか否かを判定する使用履歴判定部140と、使用履歴判定部140が、使用回数又は使用時間が所定のしきい値となったと判定した場合に、処理槽10内又は温度調整タンク20内の処理を排出する排出部と、を有する。このため、処理液Lの劣化を防止して、適切な濃度による処理を行うことができるので、ピットの拡大や増大を低減できる。 (5) The system includes a usage history determination unit 140 that determines whether the number of uses or usage time of the processing liquid L has reached a predetermined threshold, and a discharge unit that discharges the processing liquid from the processing tank 10 or the temperature adjustment tank 20 when the usage history determination unit 140 determines that the number of uses or usage time has reached the predetermined threshold. This prevents deterioration of the processing liquid L and enables processing at an appropriate concentration, thereby reducing the expansion and growth of pits.

(6)処理槽10において一括してウェット処理された複数の基板Wを、純水により一括してリンス処理するリンス槽80と、処理槽10からリンス槽80へ、複数の基板Wを一括して搬送する搬送機構と、を有する。このため、エッチングレートにかかわらず、バッチ処理により効率良く処理することができる。 (6) The system includes a rinse tank 80 that collectively rinses multiple substrates W that have been wet-processed in the processing tank 10 with pure water, and a transport mechanism that collectively transports multiple substrates W from the processing tank 10 to the rinse tank 80. Therefore, efficient batch processing is possible regardless of the etching rate.

[変形例]
本実施形態は、以下のような変形例も構成可能である。例えば、温度調整タンク20に液面センサを設置し、一定量の処理液Lが減少した際に、濃度センサ23による処理液Lの濃度測定を実施し、不足した成分を供給機構40から調合槽30へ供給してもよい。調合槽30を省略して、供給機構40からの液を、直接温度調整タンク20に供給してもよい。
[Modification]
The present embodiment can also be modified as follows. For example, a liquid level sensor may be installed in the temperature adjustment tank 20, and when a certain amount of the processing liquid L is reduced, the concentration of the processing liquid L may be measured by the concentration sensor 23, and the missing component may be supplied from the supply mechanism 40 to the blending tank 30. The blending tank 30 may be omitted, and the liquid from the supply mechanism 40 may be supplied directly to the temperature adjustment tank 20.

[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一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。前述した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に含まれる。
Other Embodiments
The above describes the embodiments of the present invention and modifications of each part, but these embodiments and modifications are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments described above can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications are included within the scope and spirit of the invention, and are also included in the invention described in the claims.

1 基板処理装置
10 処理槽
11、15、18、24,31、51、53、61,63,71、73、75 配管
12、16、19、25、32、52、54、62、64、72、74、76 バルブ
13 ポンプ
14、77 フィルタ
20 温度調整タンク
21 ヒータ
22 温度センサ
23 濃度センサ
30 調合槽
40 供給機構
50 第1の薬液供給タンク
60 第2の薬液供給タンク
70 DIW供給タンク
80 リンス槽
90 廃液タンク
100 制御装置
110 機構制御部
120 温度制御部
130 濃度判定部
140 使用履歴判定部

1 Substrate processing apparatus 10 Processing tank 11, 15, 18, 24, 31, 51, 53, 61, 63, 71, 73, 75 Pipes 12, 16, 19, 25, 32, 52, 54, 62, 64, 72, 74, 76 Valve 13 Pump 14, 77 Filter 20 Temperature adjustment tank 21 Heater 22 Temperature sensor 23 Concentration sensor 30 Blending tank 40 Supply mechanism 50 First chemical liquid supply tank 60 Second chemical liquid supply tank 70 DIW supply tank 80 Rinse tank 90 Waste liquid tank 100 Control device 110 Mechanism control unit 120 Temperature control unit 130 Concentration determination unit 140 Usage history determination unit

Claims (8)

窒化ガリウム系の基板の処理方法であって、
リン酸と硝酸を含む混合液であり、リン酸の濃度が60~80質量%、硝酸の濃度が5~20質量%の処理液によって、前記基板の処理を行うウェット処理工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
A method for processing a gallium nitride based substrate, comprising:
A substrate processing method comprising: a wet processing step of processing the substrate with a processing solution that is a mixed solution containing phosphoric acid and nitric acid, the processing solution having a phosphoric acid concentration of 60 to 80 mass % and a nitric acid concentration of 5 to 20 mass % .
前記ウェット処理工程における前記処理液の温度が、70~100℃であることを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 1, characterized in that the temperature of the processing liquid in the wet processing step is 70 to 100°C. リン酸と硝酸を含む混合液であり、リン酸の濃度が60~80質量%、硝酸の濃度が5~20質量%の処理液によって、窒化ガリウム系の基板にウェット処理を行う処理槽と、
前記処理槽に供給する前記処理液を、温度調整する温度調整タンクと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
a treatment tank for performing wet treatment on a gallium nitride substrate using a treatment solution containing a mixed solution containing phosphoric acid and nitric acid, the treatment solution having a phosphoric acid concentration of 60 to 80 mass % and a nitric acid concentration of 5 to 20 mass % ;
a temperature adjustment tank that adjusts the temperature of the processing solution to be supplied to the processing tank;
A substrate processing apparatus comprising:
前記温度調整タンクにおける前記温度調整又は前記処理槽におけるウェット処理により変動したリン酸、硝酸若しくは純水の濃度を検出する濃度センサと、
前記濃度センサにより検出された濃度が、基準となる濃度範囲内となるように、前記温度調整タンク又は前記処理槽に、リン酸、硝酸及び純水の少なくとも一種を供給する供給機構と、
を有することを特徴とする請求項記載の基板処理装置。
a concentration sensor for detecting a concentration of phosphoric acid, nitric acid, or pure water that has changed due to the temperature adjustment in the temperature adjustment tank or the wet treatment in the treatment tank;
a supply mechanism that supplies at least one of phosphoric acid, nitric acid, and pure water to the temperature adjustment tank or the treatment tank so that the concentration detected by the concentration sensor falls within a reference concentration range;
4. The substrate processing apparatus according to claim 3 , further comprising:
前記温度調整タンクは、前記処理液の温度を70℃~100℃とすることを特徴とする請求項又は請求項記載の基板処理装置。 5. The substrate processing apparatus according to claim 3 , wherein the temperature adjustment tank adjusts the temperature of the processing liquid to 70.degree. C. to 100.degree. C. リン酸の濃度が60~80質量%、硝酸の濃度が5~20質量%となるように、リン酸を含む第1の薬液と、硝酸を含む第2の薬液を混合することにより、前記温度調整タンクに供給する前記処理液を調合する調合槽を有することを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の基板処理装置。 6. The substrate processing apparatus according to claim 3, further comprising a blending tank that blends the processing liquid to be supplied to the temperature adjustment tank by mixing a first chemical liquid containing phosphoric acid and a second chemical liquid containing nitric acid so that the phosphoric acid concentration is 60 to 80 mass % and the nitric acid concentration is 5 to 20 mass %. 前記処理液の使用回数又は使用時間が所定のしきい値となったか否かを判定する判定部と、
前記判定部が、使用回数又は使用時間が所定のしきい値となったと判定した場合に、前記処理槽内又は前記温度調整タンク内の前記処理液を排出する排出部と、
を有することを特徴とする請求項3乃至6のいずれかに記載の基板処理装置。
a determination unit that determines whether the number of uses or the duration of use of the treatment liquid reaches a predetermined threshold;
a discharge unit that discharges the treatment liquid in the treatment bath or the temperature adjustment tank when the determination unit determines that the number of uses or the duration of use has reached a predetermined threshold value;
7. The substrate processing apparatus according to claim 3, further comprising:
前記処理槽において一括してウェット処理された複数の前記基板を、純水により一括してリンス処理するリンス槽と、
前記処理槽から前記リンス槽へ、複数の前記基板を一括して搬送する搬送機構と、
を有することを特徴とする請求項3乃至7のいずれかに記載の基板処理装置。
a rinse tank for rinsing the plurality of substrates that have been collectively wet-processed in the processing tank with pure water;
a transfer mechanism that transfers a plurality of the substrates collectively from the processing bath to the rinse bath;
8. The substrate processing apparatus according to claim 3, further comprising:
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