JP2002217165A

JP2002217165A - 半導体ウエハ用液処理装置及び液処理方法

Info

Publication number: JP2002217165A
Application number: JP2001009915A
Authority: JP
Inventors: Michiyuki Harada; 宙幸原田; Eiichi Miyakoshi; 栄一宮越; Noriyuki Kobayashi; 範行小林; Akira Yonetani; 章米谷; Mamoru Katayanagi; 守片柳; Toshimitsu Kachi; 利光加地; Yasuyuki Horiki; 泰之堀木
Original assignee: Nisso Engineering Co Ltd
Current assignee: Nisso Engineering Co Ltd
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2002-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチング処理後の液に含まれるＮＯｘを効率
的に除去可能にし、エッチング・精製・再生・再利用と
いう一連の処理を効率よく実現する。【解決手段】硝酸及びフッ化水素酸を含有する薬液を
エッチング液として半導体ウエハ１を処理するもので、
半導体ウエハ１を水平に保持・回転させる保持手段２
０、前記エッチング液を吐出する薬液吐出手段２２及び
純水を吐出する純水吐出手段２２を備えた液処理装置に
おいて、前記処理に使用されたエッチング液を回収する
回収手段２１Ａと、回収手段２１Ａにより回収された回
収エッチング液を貯蔵する回収タンク３と、回収タンク
３の底部側に設けられて不活性ガス等の気体を導入する
気体吹込口３ｂと、気体吹込口３ｂから導入される気体
による前記回収エッチング液の精製処理の終点を検出可
能な吸光度測定手段３３，３４とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ（例え
ばＳｉ系ウエハ）を回転させながら薬液（エッチング
液）によりエッチングする液処理装置に関し、特にカー
ドＩＣ等に用いられる薄いウエハを製造するに好適な半
導体ウエハ用液処理装置及び液処理方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】カードＩＣ等の製造には、半導体ウエハ
上に配線パターンを形成し、このパターン形成面に樹脂
製の保護膜を貼り付けた後、そのウエハ裏面を機械的加
工処理（グラインダー等）で研磨して薄層化することが
ある。この機械的加工処理にあっては、ウエハの厚さを
薄層化（例えば、８００μｍから３００μｍ）するが、
該処理に起因してウエハに歪や微小なクラック等が生じ
る。また、近年の情報関連システムの発達に伴い、電子
機器の小型化、軽量化及びウエアブル性等の要求によ
り、ＩＣチップをより薄く高密度に実装することが求め
られている。

【０００３】そこで、従来は、前記機械的加工処理の他
に、薬液による化学的エッチング処理（例えば、フッ化
水素酸と硝酸を主成分とするエッチング液）を行い、機
械的加工処理で生じる加工歪層やクラック等を除去した
り、機械的研磨では到底達し得ない厚さまで薄くしてい
る。即ち、この薄層化は、ウエハ面を機械的に研磨して
薄くし、次に該ウエハ面をエッチング液で溶解してさら
に薄くする２段階処理方法であり、現状ではその方法が
高い実績を上げ評価も得られている。

【０００４】

【発明が解決しょうとする課題】ところで、上記したウ
エハ処理においては、まず、処理対象であるウエハ面上
に均一となるよう大量のエッチング液を供給し、該エッ
チング液がウエハ面全体に行き渡るようにしているが、
供給エッチング液の一部のみがウエハとの化学反応によ
って消費されるだけで、実際にはその多くが直接エッチ
ングに寄与しないものとなっている。また、本発明者ら
は、エッチング液として、フッ化水素酸と硝酸の混合液
を用いた場合、Ｓｉウエハとのエッチング反応により発
生したＮＯｘを気液脱ガス塔等を用いて除去することに
より、エッチング液が精製され再利用可能になることを
見いだしたが、その際にはＮＯｘの除去だけでなく、エ
ッチング液の主成分であるフッ化水素酸及び硝酸も失わ
れる。そこで、製造費を低減するには、より少ないエッ
チング液で高効率に処理可能にしたり、使用後の回収液
の再生処理及びその再利用が重要となる。

【０００５】また、従来は、上記機械研磨した研磨材等
がウエハに擦り込めれて残留しており、該残留物に起因
して均一エッチングを損ねたり処理時間も自ずと長くな
るが、この点の対策に欠けていた。また、ウエハの厚さ
を非接触的に計測する手段を備えておらず、エッチング
処理と同時に該ウエハの厚さを計測することができない
ことに起因し精度維持に対する迅速対応にも欠けてい
た。なお、機械研磨したウエハには残留している加工歪
層が生じ、該加工歪層により脆く壊れ易いことから、化
学的エッチングによりウエハ面（配線パターンと反対と
なる裏面）を溶解し、該加工歪層を除去した後、ウエハ
の配線パターン面に貼り付けた粘着性の保護膜を剥がす
ようにしている。その場合、ウエハは側端部の欠けを防
ぐためにＲの付いた状態に加工されているため、側端部
と保護膜の間に狭いくさび状隙間が形成され易く、該隙
間にエッチング液が毛細管現象にて浸透し、保護膜が変
質し剥がれ難くなったり、付着エッチング液で配線パタ
ーン表面を変質して歩留まりの悪化を招き易い。

【０００６】本発明は上記したような課題を全て解消す
ることを目的としている。具体的には、エッチング処理
後の液に含まれるＮＯｘを除去つまり精製を合理的に実
施可能にすること、エッチング・精製・再生・再利用と
いう一連の処理を効率的に実施可能にすること、エッチ
ング処理効率を数段向上すること、これらによって処理
経費及び設備費を低減することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、請求項１の発明
は、使用後のエッチング液の精製処理から特定したもの
であり、図面に例示される如く、硝酸及びフッ化水素酸
を含有する薬液をエッチング液として半導体ウエハ１を
処理するもので、半導体ウエハ１を水平に保持・回転さ
せる保持手段２０、前記エッチング液を吐出する薬液吐
出手段２２及び純水を吐出する純水吐出手段２２を備え
た液処理装置において、前記処理に使用されたエッチン
グ液を回収する回収手段２１Ａと、前記回収手段２１Ａ
により回収された回収エッチング液を貯蔵する回収タン
ク３と、前記回収タンク３の底部側に設けられて不活性
ガス等の気体を導入する気体吹込口３ｂと、前記気体吹
込口３ｂから導入される気体による前記回収エッチング
液の精製処理の終点を検出可能な吸光度測定手段３３，
３４とを有していることを特徴としている。

【０００８】以上の構造特徴は、液処理装置として、精
製処理用の回収タンク３及び吸光度測定手段３３，３４
を有し、該回収タンク３が回収エッチング液に底部側の
気体吹込口３ｂから導入される気体で後述のＮＯｘを暴
気しながら精製処理可能にし、同時に、精製処理の完了
が吸光度測定手段３３，３４により検出されることによ
り、請求項３以降で特定した再生処理及び再利用を当該
液処理設備内で実施容易にしたことにある。即ち、回収
エッチング液は、硝酸及びフッ化水素酸を含有する薬液
（エッチング液）とＳｉ系ウエハとの反応で生じる有害
物であるＮＯｘを含有（この点は特願平２０００−２０
６１０５号を参照）しており、従来の如く気液脱ガス塔
を用いてＮＯｘを除去する構成であると、精製装置が大
きくなり経費増及び装置スペース的に難しくなる。本発
明はそのような背景から、回収エッチング液に含有され
るＮＯｘのより効率的な除去又は精製処理を検討してき
た結果、該精製が前記回収タンク３によって充分可能な
ことを知見し、完成されたものである。なお、薬液吐出
手段２２及び純水吐出手段２３は、エッチング液や純水
を半導体ウエハ１に吐出する管やノズル等の吐出部を有
しているが、該吐出部は形態例の如く独立した構成でな
くとも、単一の吐出部にエッチング液と純水とを交互に
供給し吐出する形態であってもよい。不活性ガス等の気
体としては窒素ガス、水素ガス、アルゴンガス、空気が
好適である。また、この発明の回収タンク３は、上記し
た回収エッチング液の精製以外に、形態例の第２のタン
ク７で行うような再生処理も行う構成であってもよい。

【０００９】これに対し、請求項３の発明は、エッチン
グ処理・再生・再利用の一連の処理設備から特定したも
のであり、図面に例示される如く、半導体ウエハ１を水
平に保持・回転させる保持手段２０、エッチング液を吐
出する薬液吐出手段２２及び純水を吐出する純水吐出手
段２２を備えた液処理装置において、前記保持手段２０
を囲むように配置され、前記半導体ウエハ１のエッチン
グ処理に使用されたエッチング液を回収する回収手段２
１Ａと、前記回収手段２１Ａにより回収される回収エッ
チング液を一旦貯蔵し、該回収エッチング液に不活性ガ
ス等の気体をタンク底部側から導入し精製処理する回収
タンク３と、前記エッチング液を貯める第１のタンク６
及び、前記回収タンク３で精製処理されたエッチング液
を貯める第２のタンク７とを有しており、前記第１のタ
ンク６のエッチング液と前記第２のタンク７のエッチン
グ液とが、各専用配管部から共通配管部を通じて前記薬
液吐出手段２２へ切換可能に供給されることを特徴とし
ている。

【００１０】以上の構造特徴は、回収タンク３で精製処
理した再生用エッチング液を第１のタンク６とは独立し
て第２のタンク７に貯めておき、第１のタンク６のエッ
チング液と第２のタンク７のエッチング液と切換可能に
薬液吐出手段２２へ供給可能にした点にある。これは、
請求項９に挙げた液処理方法の如く、第１のタンク６の
エッチング液を第２のタンク７のエッチング液よりも高
濃度に調整しておき、エッチング処理の初期段階におい
て、その高濃度のエッチング液の所定量を、共通配管部
に入れた後、第２のタンクのエッチング液を該共通配管
部に供給して押し出すことにより薬液吐出手段２２から
半導体ウエハ１上に吐出することを可能にする。この利
点は、半導体ウエハ１を初期段階において高濃度のエッ
チング液によって処理し、その後、通常濃度のエッチン
グ液で仕上げることにより、処理時間の短縮、再生液の
利用及び使用後の再生処理の容易化を同時に実現でき
る。具体的には、高濃度のエッチング液により機械研磨
したときの有機物を効果的に分解除去し、通常濃度のエ
ッチング液により半導体ウエハ１の最終的なエッチング
量を制御することを可能にする。勿論、装置的には、第
２のタンク７の再生エッチング液を第１のタンク６のエ
ッチング液よりも高濃度に調整しておき、エッチング処
理の初期段階において、該高濃度のエッチング液を当該
専用配管部から共通配管部に入れた後、第１のタンクの
エッチング液を共通配管部に供給して押し出すことによ
り前記薬液吐出手段２２から半導体ウエハ１上に吐出す
るするようにしてもよい。この場合には、最終エッチン
グ処理として第１のタンク６のエッチング液（通常濃度
に調整された新液又は再生エッチング液）が用いられる
ことになる。何れの場合にも回収エッチング液のうち再
生される量は装置稼動設計により決められるものの、廃
液量は従来に比して大幅に減少できる。

【００１１】以上の本発明は次のように具体化されるこ
とがより好ましい。第１に請求項２である。即ち、前記
回収タンク６は、前記気体吹込口３ｂから導入される気
体を分散する多孔板３ｅと、前記回収エッチング液の温
度を計測する温度センサ３１と、前記吸光度測定手段３
３，３４で精製処理の終点を検出したときに前記気体の
供給を停止する制御手段３５とを有している構成であ
る。これは、不活性ガス等の気体により回収エッチング
液を回収タンク３内で暴気処理することにより、回収エ
ッチング液中のＮＯｘが除去され、また該ＮＯｘの除去
完了と同時に不活性ガス等の気体の供給を停止すること
により、フッ化水素酸（以下、ＨＦと言う）や硝酸が余
分に失われることもなく、該ＮＯｘの除去の終点判定を
定量化することにより制御性、再現性を向上する。第２
に請求項４である。即ち、前記第１のタンク６と前記共
通配管部との間の専用配管部には、第１のタンク６から
送るエッチング液の所定量を計量する計量槽８０が設け
られている構成である。この計量槽８０は、第１のタン
ク６のエッチング液を計量して、例えば、請求項９の液
処理法において薬液吐出手段２２への高濃度のエッチン
グ液の定量移送を保証し、装置全体の制御を簡易にす
る。第３に請求項５である。即ち、前記共通配管部の一
部が、加温可能な渦巻又はスパイラル状配管部８１ａで
構成されていることである。これは、例えば、請求項９
の液処理方法において高濃度のエッチング液を配管部８
１ａに入れて、薬液吐出手段２２から吐出される直前の
液温度を調整可能にする等の利点を有する。このよう
な、スパイラル状配管部８１ａは、前記した計量槽８０
ｆの容量等を考慮して設計される。第４に請求項６であ
る。即ち、前記純水吐出手段は、前記保持手段２０に保
持される半導体ウエハ１の上側から純水を吐出する純水
吐出管２３と共に、前記半導体ウエハ１の側部方向から
純水を吐出する純水ノズル２４を有している構成であ
る。これは、例えば、配線パターンを形成した半導体ウ
エハ１の面に保護膜を貼り付け、該配線パターン面と反
対の裏面をエッチング処理する場合、純水ノズル２４に
よりその保護膜と半導体ウエハの狭い隙間に残留するエ
ッチング液を効率的に除去可能にする。

【００１２】第５に請求項７である。即ち、前記回収手
段は、外側の回収枡２１Ａ及び該回収枡２１Ａ内にあっ
て前記保持手段２０のウエハ保持台との間にノズル用隙
間を形成している内筒部２１Ｂを有し、前記ノズル用隙
間２１ｆから前記気体を吹き込みつつ使用された前記エ
ッチング液を回収可能であり、前記気体用の気体供給手
段２０５，２０６等を有している構成である。これは、
回収手段によるエッチング処理に使用された液の回収を
容易にすること、回収過程においても使用後のエッチン
グ液に存在するＮＯｘの一部を不活性ガス等の気体によ
って除去し、以後に行われる再生処理が簡単に行える等
の利点がある。第８に請求項８である。即ち、前記保持
手段２０に保持されている半導体ウエハ１の上に光束を
入射させると共に、該半導体ウエハからの反射光を検出
して前記エッチング処理による半導体ウエハ１の厚変位
を測定するための非接触型測定手段２５，２６を有して
いる構成である。この非接触型測定手段は、エッチング
量の測定を非接触で行って、該エッチング量のフィード
・フォワード制御を可能にし、また半導体ウエハの薄層
化を常に適切に維持できるようにする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態として
示した図面を参照しつつ説明する。図１は本発明装置の
全体を示す模式構成図、図２は同装置のうちエッチング
処理部を主体とした構成図、図３は同装置のうち薬液供
給部側を主体とした構成図である。以下の説明では、本
発明装置の各部を説明した後、装置作動例を言及し本発
明の利点を明らかにする。

【００１４】（装置構造）この半導体ウエハ用液処理装
置は、機能的に分類すると、エッチング処理部２と、回
収タンク３と、フッ化水素酸タンク４及び硝酸タンク５
と、第１のタンク６と、第２のタンク７と、薬液供給部
８とで構成されている。このうち、エッチング処理部２
は、ウエハ１の片面（裏面）をエッチング液によりエッ
チング処理する箇所である。回収タンク３は、使用され
たエッチング液を回収（以下、回収されたエッチング液
を回収液という）し一旦貯蔵すると共に、該回収液を再
利用可能状態に処理する箇所である。フッ化水素酸タン
ク４及び硝酸タンク５は、使用エッチング液の主な組成
であるＨＦや硝酸をそれぞれ収納するタンクである。第
１のタンク６は、ＨＦ及び硝酸を所定割合で混合して後
述する再生される通常濃度のエッチング液（以下、必要
に応じ再生液という）よりも少し高濃度に調整されたエ
ッチング液を収納するタンクである。第２のタンク７
は、回収タンク３で精製処理した液を収納するタンクで
ある。薬液供給部８は、第１，第２のタンク６，７のエ
ッチング液や再生液をそれぞれ決められた量づつエッチ
ング処理部２に供給する配管経路を含めた箇所である。

【００１５】（エッチング処理部）この処理部２は、図
２の如く上下動可能な回収枡２１Ａが主体となり、回収
枡２１Ａの中央部に配設されてウエハ１を水平に保持す
る保持手段としてのウエハ保持台２０と、ウエハ保持台
２０の上側に配置されて薬液供給部８からのエッチング
液を吐出する薬液吐出管２２及び、純水を吐出する純水
吐出管２３と、回収枡２１Ａの側部から貫通されてウエ
ハ保持台２０側に突出されている純水ノズル２４とを備
えている。

【００１６】回収枡２１Ａは、ウエハ保持台２０の上側
周囲をゆとりを持って囲む上開口した容器状をなし、ウ
エハ保持台２０との間にノズル用隙間２１ｆを形成して
いる内筒部２１Ｂを有しており、移動制御装置２１ａに
よりウエハ保持台２０に対して上下方向に可動される。
回収枡２１Ａには、内筒部２１Ｂの内側底部に設けられ
た気体導入口２１ｇと、内筒部２１Ｂの外側底部に設け
られて使用されたエッチング液を回収タンク３に排出す
る液取出口２１ｃと、側面に設けられてエッチング反応
により発生するガス等を排気する排気口２１ｄと、側面
のうち純水ノズル２４の真下に設けられて使用された純
水を排出する排水口２１ｅと、排水口２１ｅに対応して
付設された純水回収板２７とを備えている。純水ノズル
２４は、ウエハ保持台２０に保持されたウエハ１の側部
方向から純水を噴出する。この純水ノズル２４は図示を
省略したが、純水噴射方向がウエハ１側端面を通る接線
方向から任意な角度に調整可能になっている。純水回収
板２７は、排水口２１ｅの下側にあって回収枡２１Ａの
内周に鍔状に突設され、純水ノズル２４から半導体ウエ
ハ１の側端面に噴出された純水を受け止めて排水口２１
ｅに回収可能になっている。

【００１７】ウエハ保持台２０は真空装置２０ａと回転
機構２０ｂとを有している。真空装置２０ａはウエハ１
をウエハ保持台２０上に吸着保持する。回転機構２０ｂ
は、回転機構制御装置２０ｃにより制御されてウエハ保
持台２０を水平回転する。この回転機構制御装置２０ｃ
は、ウエハ保持台２０の回転数と回転角（位置）を回転
位置マーカー２０ｄ及び位置検知器２０ｅによって検出
可能になっている。

【００１８】薬液吐出管２２は、移動機構２２ａ及び移
動制御装置２２ｂにより移動制御される。純水吐出管２
３は、移動機構２３ａ及び移動制御装置２３ｂにより移
動制御される。各吐出管２２，２３は、回収枡２１Ａに
対し位置移動されて、例えば、ウエハ１を保持台２０に
セッテングする際等において回収枡２１Ａから外へ移動
される。ここで、純水吐出管２３及び純水ノズル２４に
は、純水が純水貯め部側の純水接続口２００からそれぞ
れ供給される。その場合、純水吐出管２３へは流量計２
０１及び自動弁２０２を介し、純水ノズル２４へは流量
計２０１及び自動弁２０３を介しそれぞれ所定圧力で供
給される。それら供給圧力は当該供給時に純水圧力計２
０４で計測され、不図示のメイン制御装置により制御さ
れる。

【００１９】気体導入口２１ｇには、不活性ガスが供給
源側の接続口２０５から、圧力制御装置２０６、自動弁
２０７、気体流量制御装置２０８及び気体温度制御装置
２０９を介し所定圧力−所定温度に制御されて供給され
る。供給された不活性ガスは、外筒部２１Ｂ内からノズ
ル用隙間２１ｆを通して上向きに吐出されて、その噴射
力によって、ウエハ１上に吐出された使用済みのエッチ
ング液を精製処理する。なお、排水口２１ｅは、専用配
管部を通じて排水用接続口２１０に接続され、導入され
た使用済み純水が排出される。また、以上のエッチング
処理部２には、ウエハ保持台２０に保持されているウエ
ハ１の厚さを検出可能な非接触型測定手段が装備されて
いる。この測定手段は、吸光度計用投光器２５及び受光
器２６からなり、回収枡２１Ａが下降された状態で作動
される。原理は、投光器２５からウエハ１の上に光束を
入射させ、その反射光を受光器２６で検出して、その変
位角を基にしてウエハ１の厚さ（エッチング前とエッチ
ング後の変位量、つまりエッチング量）を計測するもの
である。

【００２０】（回収タンク）このタンク３は保温壁で構
成されおり、上側に設けられた液入口３ａ及び排気口３
ｄ、下側に設けられた気体吹込口３ｂ及び液取出口３ｃ
等を有している。内部の下側は多孔板（パンチング板）
３ｅで区画され、気体吹込口３ｂがその多孔板３ｅの下
側に位置し、液取出口３ｃが多孔板３ｅの上側に位置し
ている。液入口３ａは、取出口２１ｃと専用配管部で接
続され、回収枡２１Ａ内の使用済みエッチング液をタン
ク３内に導入する。気体吹込口３ｂは、上記した不活性
ガス供給源の接続口２０５と専用配管部で接続されて不
活性ガスを導入する。この場合、不活性ガスは、圧力制
御装置２０６、自動弁３００、気体流量制御装置３０１
及び気体温度制御装置３０２を介し所定圧力−所定温度
に制御されて供給される。回収タンク３内の回収液はこ
の不活性ガスによりＮＯｘが除去処理される（原理は特
願平２０００−２０６１０５号を参照）。液取出口３ｃ
は、第２のタンク７と排液出口３０５とにそれぞれ専用
配管部で接続されている。そして、回収タンク３内の回
収液のうち、後述する如く再利用可能となった液は液取
出口３ｃから自動弁３０３を介し第２のタンク７に供給
され、再利用不可能又は不要な液（廃液）は自動弁３０
４を介し廃液排出口３０５へ排出される。

【００２１】また、回収タンク３には、回収される液量
を計測するため所定高さ毎に配置された複数の液面計３
０ａ，３０ｂ，３０ｃと、回収液の液温度を計測する温
度センサ３１及びその温度を表示する表示器３２と、回
収液が不活性ガスによりＮＯｘを設計値まで除去したか
否かを検出する検出手段等が装備されている。ここでの
検出手段は、回収タンク３内の回収液の透明度（つまり
ＮＯｘの除去度合）を計測するもので、吸光度測定手段
である投光器３３及び受光器３４、光吸度計制御装置３
５等からなる。そして、回収液のうち、必要量が導入さ
れる不活性ガスにより再利用対象に処理された後、液取
出口３ｃから自動弁３０３を介し第２のタンク７に供給
されることになる。

【００２２】（第１，２のタンク等）フッ化水素酸タン
ク４及び硝酸タンク５はエッチング処理で用いられるエ
ッチング液（新液）を作ったり、再生液を調整する原料
をストックする容器である。各タンク４，５は、本発明
装置を半導体製造設備として構築したときに邪魔になら
ない箇所に配置される。各タンク４，５には、ＨＦや硝
酸を取り出して第１のタンク６に供給する液取出口４
ａ，５ａを有している。

【００２３】第１のタンク６は、保温壁で構成されてお
り、上側に設けられた液入口６ａ，６ｂ，６ｄと、下側
に設けられた液取出口６ｃを有している。液入口６ａ，
６ｂは液取出口４ａ，５ａとそれぞれ専用配管部により
接続されている。そして、第１のタンク６には各タンク
４，５からＨＦや硝酸がそれぞれ自動弁４０，５０、計
量ポンプ４１，５１及び自動弁４２，５２を介して必要
量だけ供給される。この場合、ＨＦと硝酸とは、第１の
タンク６のエッチング液が通常濃度より高濃度となるよ
う供給される。タンク６内のエッチング液は、液取出口
６ｃそれぞれ専用配管部を通じて第２のタンク７及び薬
液供給部８に供給される。この場合、薬液供給部８に
は、エッチング液がポンプ６０、温度制御装置６１、自
動弁６２等を介して供給される。第２のタンク７には、
エッチング液（再生液）がポンプ６０及び自動弁６３を
介し液計量槽９に一旦送られ、該液計量槽９で供給量が
計量された後に供給される。なお、液入口６ｄは、自動
弁６２と温度制御装置６１との間の配管部に接続され
て、当該配管部に残った薬液を必要に応じて第１のタン
ク６内に戻す入口である。また、第１のタンク６内には
液面センサ６４ａ，６４ｂが付設され、液計量槽９にも
液面センサ９ａ，９ｂが付設されている。

【００２４】第２のタンク７も保温壁で構成されおり、
上側に設けられた液入口７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと、下
側に設けられた取出口７ｅを有している。液入口７ａ
は、ポンプ４１と第１のタンク６側との間の配管部から
分岐された配管部に接続されており、タンク４内のＨＦ
を自動弁７０を介しタンク７内に導入する入口である。
液入口７ｂは、ポンプ５１と第１のタンク６側との間の
配管部から分岐された配管部に接続され、タンク５内の
硝酸を自動弁７１を介しタンク７内に導入する入口であ
る。液入口７ｃは、液計量槽９と専用配管部で接続さ
れ、液計量槽９の薬液をタンク７内に取り込む入口であ
る。液入口７ｄは、回収タンク３の液取出口３ｃと専用
配管部で接続され、回収タンク３に回収されかつ不活性
ガスにより処理された再生対象液を自動弁３０３を介し
タンク７内に導入する入口である。即ち、このタンク７
には回収タンク３から再生対象液が移される。該液は、
成分であるＨＦや硝酸が不足しており、その不足分がＨ
Ｆや硝酸、又は、高濃度のエッチングにより補充調整さ
れて通常のエッチング濃度として再生されることにな
る。

【００２５】取出口７ｅは廃液排出口３０５と薬液供給
部８とにそれぞれ専用配管部にて接続されている。即
ち、タンク７内の不要な液等は自動弁７７を介し廃液排
出口３０５へ排出される。タンク７内の再生液は、ポン
プ７２、温度制御装置７３、流量計７４、ニードル弁７
５又は自動弁７６、自動弁８５等を介して薬液供給部８
側へ供給される。なお、自動弁８５と薬液供給部８側の
間の配管部と、液入口７ｄと液取出口３ｃの間の配管部
は専用配管部で接続され、自動弁８４を介し薬液供給部
８に残ったエッチング液を必要に応じて第２のタンク７
内に戻すことができる。また、第２のタンク７内には液
面センサ７９ａ，７９ｂが付設されている。

【００２６】（薬液供給部）この薬液供給部８は、タン
ク６内のエッチング液を入れて計量する計量槽８０と、
薬液液吐出管２２との間を接続している配管部が主体と
なり、自動弁８５側に接続された配管部及び自動弁８４
側に接続されて配管部の各上流側と連通されている。即
ち、薬液吐出管２２と自動弁８３，８４，８５との間の
配管部は共通配管部となっている。この共通配管部に
は、渦巻状又はスパイラル状配管８１ａが一部を構成す
るよう組み込まれている。この配管８１ａは、制御装置
８２により制御される加温機構８１により覆われてい
る。ここでは、計量槽８０の容量に相当する液が導入さ
れて所定温度に加温される。なお、計量槽８０には液面
センサ８０ａ，８０ｂが付設され、タンク６内から適量
の薬液が一旦収容される。配管８１ａの形状は特開平４
−３３８２８２号記載のものでもよい。

【００２７】そして、計量槽８０にはタンク６内のエッ
チング液が必要量だけ供給され、該計量された液が自動
弁８３を介し配管８１ａに供給されて満たされる。ま
た、配管８１ａ内のエッチング液は第２のタンク７から
供給される再生液によって押し出され、薬液吐出管２２
へ供給される。エッチング処理では、その配管８１ａ内
を通過した高濃度で加温されたエッチング液が使用され
た後、引き続き第２のタンク７内の再生液の所要量が液
吐出管２２から吐出される。なお、エッチング処理後
は、配管８１ａ等に残った再生液が自動弁８４を介し液
入口７ｄから第２のタンク７に戻されることになる。

【００２８】（その他）図４は以上の本発明装置で処理
されるウエハ１の移動例を示す模式図である。ウエハ移
動制御において、ウエハカセット１１内のウエハ１は、
ロボットアーム１０によって取り出され、エッチング処
理部２の定位置まで搬送されると共にウエハ保持台２０
に移載される。エッチング処理部２で処理されたウエハ
１はロボットアーム１０によってウエハカセット１２に
収容される。ウエハカセット１１のウエハ１は、既にＩ
Ｃ配線パターンが形成されると共に該パターン形成面に
保護膜が貼り付けられており、パターン形成面及び保護
膜が下側になるよう収納されている。この場合、ウエハ
カセット１１，１２に格納されているウエハ１同士の間
にはセパレート紙１３が挿入される。また、上記ウエハ
液処理装置の各部が配管で接続されると共に不図示のメ
イン制御装置によって制御される。

【００２９】（装置稼動例）次に、上記ウエハ液処理装
置の動作例を概説する。なお、処理対象のウエハ１は、
ウエハカセット１１に入れられて当該ウエハ液処理装置
の所定位置に配置されている。メイン制御装置は、ロボ
ットアーム１０を駆動してウエハカセット１１内のウエ
ハ１をウエハ保持台２０上に移送し、真空装置２０ａの
動作でウエハ保持台２０に吸着固定するよう制御する。
このとき、回収枡２１Ａは、上下移動機構２１ａ及び制
御部２１ｂの動作で邪魔にならないよう下降され、薬液
吐出管２２が移動機構２２ａ及び制御装置２２ｂの動作
で、純水吐出管２３が移動機構２３ａ及び制御装置２３
ｂの動作でそれぞれウエハ１の移載の邪魔にならない位
置に移動される。

【００３０】ウエハ保持台２０上に保持されたウエハ１
は、吸光度計用の投光器２５及び受光器（複数の光セン
サアレー）２６の動作でウエハ１の面位置（例えば上面
の凹凸形状）を計測する。即ち、この場合は、例えば、
投光器２５からの光束をウエハ１の中心と端部との間の
所定位置に投光し、該ウエハ１から反射した光束を受光
器２６に入射し、該受光器２６で受光した光束の中心位
置を当該メイン制御装置の記憶部に記憶する。また、ウ
エハ保持台２０を回転機構２０ａで所定角度（例えば９
０度）つづ回転し、その９０度回転毎に受光器２６で受
光した光束の中心位置（例えば、０度、９０度、１８０
度、２７０度回転位置における面凹凸情報）を記憶部に
記憶する。そして、ウエハ保持台２０を回転機構２０ａ
の制御により所定回転速度で回転する（ウエハ１を所定
回転数に保つ）一方、ウエハ１の側端部との間にノズル
用隙間２１ｆが形成されるまで回収枡２１を上昇し、ま
た薬液吐出管２２をウエハ１の適位置まで移動する。

【００３１】そして、第１のタンク６のエッチング液
は、自動弁８４，８５の閉状態で、ポンプ６０の駆動に
より、温度制御装置６１で所定温度に加温されると共に
自動弁６２を介して計量槽８０に送られ、ウエハ１のエ
ッチング処理（初期処理）に必要な一定量が計量槽８０
に供給される。計量槽８０で計量されたエッチング液は
自動弁８３を介して配管８１ａに導入される。続いて、
自動弁８３，８４の閉状態で、ポンプ７２の駆動によ
り、第２のタンク７の再生液が温度制御装置７３、流量
計７４、ニードル弁７５、自動弁８５を介し薬液供給部
８側へ供給される。この再生液の供給により、配管８１
ａに予め導入され加温された高濃度のエッチング液が押
し出されて、薬液吐出管２２からウエハ１上に吐出され
る。

【００３２】即ち、このエッチング処理では、第２のタ
ンク７の再生液が配管８１ａに供給されることにより、
既に配管８１ａにあった第１のタンク６側の高濃度のエ
ッチング液が押し出されて、ウエハ１がその高濃度のエ
ッチング液によって処理される。このように、初期段階
では、ウエハ１が高濃度のエッチング液により激しく処
理される。その後、引き続いて通常濃度の再生液により
処理される。この再生液は所定時間だけ供給されて、エ
ッチング完了と同時に供給が停止される。

【００３３】このように、この処理方法では、エッチン
グ処理の初期段階において、まず、酸化反応の強い高濃
度で加温されたエッチング液を配管８１ａに仕込み、通
常濃度の再生液で押し出すことから、機械研磨に起因す
る有機物を効果的に分解除去したり、ウエハ１表面の残
査を速やかに除去でき、引いてはウエハ１を所定品質の
仕上がり面に効率的に処理できる。また、高濃度のエッ
チング液による処理後は通常濃度の再生液による処理に
連続して移行することから、ウエハ１のエッチング量の
制御性、再現性の向上が図れる。

【００３４】ところで、上記エッチング処理時には、エ
ッチング液がウエハ１と反応して、ＮＯｘを発生し使用
済みのエッチング液に溶け込む。しかし、この処理方法
では、自動弁２０７が開状態にされ、不活性ガス（例え
ば窒素等）が圧力制御装置２０６、自動弁２０７、気体
流量制御装置２０８及び気体温度制御装置２０９を介し
所定圧力、流量及び温度として回収枡２１Ａにおける内
筒部２１Ｂ内に導入され、上記したノズル用隙間２１ｆ
から吹き出しているため、ＮＯｘの一部がその不活性ガ
スにより除去され、後述するＮＯｘの除去処理時間の短
縮が図られる。

【００３５】エッチング終了時には、自動弁８５が閉状
態にされ、自動弁８４を開けて配管８１ａを含む共通配
管部に入っている再生液を第２のタンク７に戻し、配管
８１ａを含む共通配管部を極力空にする。つまり、次の
ウエハ１のエッチング処理に備える。また、純水吐出管
２３は、例えば、自動弁８５の閉動作に同期してウエハ
１に接近下降される。また、回収枡２１Ａは純水ノズル
２４がウエハ１の側端面に対向し、純水回収板２７がウ
エハ１より下方に位置するように下降される。そして、
自動弁２０２が開状態にされて、純水が純水吐出管２３
からウエハ１上に吐出され、該ウエハ１上のエッチング
液を洗い流して純水回収板２７から排水口２１ｅを通じ
て排水される。

【００３６】次に、自動弁２０３が開状態にされ、純水
が純水ノズル２４からウエハ１の側端部に向けて噴出さ
れ、その側端部に付着しているエッチング液が洗い流さ
れる。その後、ウエハ保持台２０の回転数が高速に切り
換えられ、ウエハ１に付着していた純水等を遠心力によ
り吹き飛ばして乾燥処理される。この場合、純水ノズル
２４の噴射角は、ウエハ１の側端面の中央部を通る平面
内であり、かつ該ウエハ１の側端面の接線方向から６０
度以内の適位置に調整することが好ましい。これは各種
の試験結果から、ウエハ１（厚さが１ｍｍ以下）がパタ
ーン形成面に貼り付けられた保護膜を有し、該保護膜を
下向きにした状態で保持されている態様において、純水
ノズル２４の角度として、ウエハ側端面に対して０から
６０度の範囲内にすると、吐出流量及び吐出圧等により
異なるもののウエハ外周面への当たりが安定良好に保た
れ、洗浄効率を維持できるからである。

【００３７】続いて、ウエハ保持台２０を回転してウエ
ハ１の位置を以前に設定した０度で停止し、回収枡２１
Ａをウエハ１よりも下降し、再度吸光度計用の投光器２
５の光束をウエハ１に投光し、該光束の中心位置を受光
部（光センサアレー）２６で計測し、この計測位置と以
前の計測位置との差（ウエハ１の面変位量、つまり厚
さ）を算出し、該変位量によりウエハ１のエッチング量
を求める。同様にして、ウエハ１を９０度回転させる毎
に、エッチング量を求め、所望のエッチングが行われた
か否かをチェックする。なお、そのエッチング量を求め
るカ所はより多くしてもよい。当該計測は、通常、所定
枚数毎に行われることになる。

【００３８】このような計測方法は、ウエハ１のエッチ
ング量の計測に非接触式を採用することにより、エッチ
ング時間等の微調整を直ちに行うことができ、エッチン
グ量のフィード・フォワード制御が可能となる。従っ
て、エッチング処理によるウエハ１の薄層化を適切に行
え、厚さバラツキをより抑えることができる。

【００３９】一方、使用済みエッチング液は回収枡２１
Ａから回収タンク３に一旦貯蔵されて、その回収液に含
まれているＮＯｘの除去処理が行われる。この処理で
は、自動弁３００が開状態にされ、不活性ガス（窒素
等）が圧力制御装０６、自動弁３００、気体流量制御装
置３０１及び気体温度制御装置３０２を介し所定圧力、
流量及び温度として回収タンク３の底部側に導入され
る。導入された不活性ガスは多孔板３ｅから均一に上向
きに吹き込まれてＮＯｘを分解する。また、吸光度計用
投光器３３及び受光器３４を制御し、投光器３３からの
光の強度を受光器３４で測定し、回収液の透過度が監視
される。具体的には、例えば、ウエハ１のエッチング処
理に使用されたエッチング液つまり回収液は、当初茶色
であるが、その回収液に窒素等の不活性ガスが吹き込ま
れると、ＮＯｘが分解除去されて徐々に透明になる。回
収液が所定程度の透明度になると、自動弁３００を閉じ
て不活性ガスの供給が停止される。このようにして、回
収タンク３では回収液のＮＯｘを除去することができ
る。また、該ＮＯｘの除去完了と同時に自動弁３００を
閉じて再生処理を停止することにより、ＨＦや硝酸が余
分に失われるのを防止し、該ＮＯｘの除去の終点判定を
定量化することにより制御性・再現性を向上できる。

【００４０】続いて、回収タンク３におけるＮＯｘの除
去が完了すると、自動弁３０３を開き、回収タンク３の
回収液を第２のタンク７に移すが、その回収液の濃度は
通常のエッチング液よりも薄くなっている。そこで、回
収液には、それよりも高濃度組成の第１のタンク６のエ
ッチング液を計量槽９で必要量を計量して導入したり、
又は、成分であるタンク４のＨＦやタンク５の硝酸の必
要量を導入し、混合する。これにより、回収液は再生さ
れて通常濃度の再生エッチング液として利用可能とな
る。このように、回収液を再利用することにより、当該
エッチング処理における薬液使用量を減らし、低製造コ
スト化等を図ることができる。

【００４１】また、有害ガスのＮＯｘを除去することか
ら、環境への影響をもなくなり、しかも脱ガス塔等の設
備を必要とせず、当該装置を含めた洗浄設備費の低減が
図れる。なお、回収タンク３及び第２のタンク７にはど
うしても廃液が生じる。この場合、例えば亜塩素酸ソー
ダと苛性ソーダとの混合液による第１のガス洗浄装置、
硫化ソーダと苛性ソーダとの混合液による第２のガス洗
浄装置を用意し、自動弁７７或いは自動弁３０４を開状
態にし、その廃液を廃液排出口３０５から前記した第１
のガス洗浄装置に入れ、該第１のガス洗浄装置から第２
のガス洗浄装置に入れ、廃液の有害性を除去することに
なる。

【００４２】なお、本発明は上記した形態形に何ら制約
されるものではなく、請求項１又は３の技術要素を備え
ている範囲で種々変形したり、展開することも可能であ
る。その一例として、方法的には、第２のタンク７の再
生液の濃度を第１のタンク６のエッチング液（新液又は
再生液）よりも高濃度にし、計量槽８０に相当する計量
槽等を通じて上記薬液供給部８へエッチング初期段階で
供給する。また、回収タンク３では回収液中のＮＯｘを
除去することに加え、不足したＨＦや硝酸を補充して目
的のエッチング液に再生することも可能である。その場
合は図面の配管経路が変更されることになる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、底部に気体吹込口を持つ回収タンク及び気体吹込口
から導入される気体により回収エッチング液の精製処理
の終点を検出可能な吸光度測定手段とを有することによ
り、装置の簡略化及び小スペース化を実現しながら精製
処理可能にする。請求項３では、エッチング・精製・再
生・再利用という一連の処理が最適な状態で実現でき、
例えば、請求項９の液処理方法の如く、再生されたエッ
チング液を第１のタンクとは別の第２のタンクに貯めて
おき、第１のタンクのエッチング液と第２のタンクの再
生エッチング液とを切換可能に薬液吐出手段へ供給でき
ることから、システム的に無駄がなく、エッチング処理
効率に優れ、処理費及び稼動設備の大幅低減を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハ液処理装置を示す全体模式構成
図である。

【図２】図１の装置のうちエッチング処理部及び回収タ
ンクを示す図である。

【図３】図１の装置のうち第１，２のタンク及び薬液供
給部を示す図である。

【図４】上記装置で処理されるウエハ移動例を示す模式
構成図である。

【符号の説明】

１…ウエハ（半導体ウエハ）２…エッチング処理部３…回収タンク（３ｂは気体吹込口、３ｃは液取出口、
３ｅは多孔板）４…フッ化水素酸タンク５…硝酸タンク６…第１のタンク（薬液用タンク）７…第２のタンク（再生液用タンク）８…薬液供給部９…計量槽２０…ウエハ保持台（保持手段）２１Ａ…回収枡（回収手段）２１Ｂ…内筒部２１ｆ…ノズル用隙間２２…薬液吐出管（薬液吐出手段）２３…純水吐出管（純水吐出手段）２４…純水ノズル（純水吐出手段）２５…投光器（非接触型測定手段）２６…受光器（非接触型測定手段）３３…投光器（光吸度測定手段）３４…受光器（光吸度測定手段）３５…光度計制御装置（制御手段）８１…加温機構８１ａ…渦巻又はスパイラル状配管（配管部）２０８，３０１…気体流量制御装置２０９，３０２…気体温度制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林範行東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号日曹エンジニアリング株式会社内 (72)発明者米谷章東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号日曹エンジニアリング株式会社内 (72)発明者片柳守東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号日曹エンジニアリング株式会社内 (72)発明者加地利光東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号日曹エンジニアリング株式会社内 (72)発明者堀木泰之東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号日曹エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 5F043 AA02 BB02 EE33 GG10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硝酸及びフッ化水素酸を含有する薬液を
エッチング液として半導体ウエハを処理するもので、半
導体ウエハを水平に保持・回転させる保持手段、前記エ
ッチング液を吐出する薬液吐出手段を備えた液処理装置
において、前記処理に使用されたエッチング液を回収する回収手段
と、前記回収手段により回収された回収エッチング液を
貯蔵する回収タンクと、前記回収タンクの底部側に設け
られて不活性ガス等の気体を導入する気体吹込口と、前
記気体吹込口から導入される気体による前記回収エッチ
ング液の精製処理の終点を検出可能な吸光度測定手段と
を有していることを特徴とする半導体ウエハ用液処理装
置。
【請求項２】前記回収タンクは、前記気体吹込口から
導入される気体を分散する多孔板と、前記回収エッチン
グ液の温度を計測する温度センサと、前記吸光度測定手
段で精製処理の終点を検出したときに前記気体の供給を
停止する制御手段とを有している請求項１に記載の半導
体ウエハ用液処理装置。
【請求項３】半導体ウエハを水平に保持・回転させる
保持手段、エッチング液を吐出する薬液吐出手段及び純
水を吐出する純水吐出手段を備えた液処理装置におい
て、前記保持手段を囲むように配置され、前記半導体ウエハ
のエッチング処理に使用されたエッチング液を回収する
回収手段と、前記回収手段により回収される回収エッチング液を一旦
貯蔵し、該回収エッチング液に不活性ガス等の気体をタ
ンク底部側から導入し精製処理する回収タンクと、前記エッチング液を貯める第１のタンク及び、前記回収
タンクで精製処理されたエッチング液を貯める第２のタ
ンクとを有しており、前記第１のタンクのエッチング液と前記第２のタンクの
エッチング液とが、各専用配管部から共通配管部を通じ
て前記薬液吐出手段へ切換可能に供給されることを特徴
とする半導体ウエハ用液処理装置。
【請求項４】前記第１のタンクと前記共通配管部との
間の専用配管部には、第１のタンクから送るエッチング
液の所定量を計量する計量槽が設けられている請求項３
に記載の半導体ウエハ用液処理装置。
【請求項５】前記共通配管部の一部が、加温可能な渦
巻又はスパイラル状配管部で構成されている請求項３又
は４に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項６】前記純水吐出手段は、前記保持手段に保
持される半導体ウエハの上側から純水を吐出する純水吐
出管と共に、前記半導体ウエハの側部方向から純水を吐
出する純水ノズルを有している請求項３から５の何れか
に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項７】請求項１又は３において、前記回収手段
は、外側の回収枡及び該回収枡内にあって前記保持手段
のウエハ保持台との間にノズル用隙間を形成している内
筒部を有し、前記ノズル用隙間から前記気体を吹き込み
つつ使用された前記エッチング液を回収可能になってい
る半導体ウエハ用液処理装置。
【請求項８】請求項１又は３において、前記保持手段
に保持されている半導体ウエハの上に光束を入射させる
と共に、該半導体ウエハからの反射光を検出して前記エ
ッチング処理による半導体ウエハの厚変位を測定するた
めの非接触型測定手段を有している半導体ウエハ用液処
理装置。
【請求項９】半導体ウエハを水平に保持して回転した
状態で、該半導体ウエハの上面に薬液吐出手段からエッ
チング液を吐出するウエハ洗浄方法において、前記エッチング液を貯蔵する第１のタンクと、エッチン
グ処理後に回収されて再生されたエッチング液を貯蔵す
る第２のタンクと、前記第１，２のタンクと前記薬液吐
出手段との間の配管経路を構成している各専用配管部及
び該各専用配管部と弁を介し切換可能に接続される薬液
供給手段側の共通配管部とを有し、前記第１のタンクのエッチング液を、前記第２のタンク
のエッチング液よりも高濃度に調整して、エッチング処
理の初期段階において、前記高濃度のエッチング液の所
定量を当該専用配管部から共通配管部に導入した後、前
記第２のタンクのエッチング液を前記共通配管部に供給
することにより前記高濃度のエッチング液を最初に前記
薬液吐出手段から半導体ウエハ上に吐出することを特徴
とする半導体ウエハ用液処理方法。