JP2003338488A - 処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング液の交換を自動化し易くし、装置
の停止時間の短縮を図ることを目的とした処理装置を提
供する。 【解決手段】 本発明の処理装置は、半導体ウエハ１を
熱燐酸によってエッチング処理する溢流部３ａ付のエッ
チング槽３と、前記溢流部３ａに溢流した燐酸をエッチ
ング槽３外に導いて濾過、加熱及び純水を添加してエッ
チング槽３内へ戻す循環濾過経路部５と、前記エッチン
グ槽３から取り出された燐酸にフッ酸を加えて加熱処理
を行なう再生処理が行なわれる、燐酸再生装置６と、前
記燐酸再生装置６で再生された燐酸を前記エッチング槽
３に補給する補給配管１４０ａと、前記エッチング処理
が行なわれた回数を計測し、該処理回数に基づき、エッ
チング液の全量を交換するエッチング液交換手段とを含
む。

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、シリコンウエハで、以下、「ウエハ」と記す）等
の窒化珪素膜（以下、「窒化膜」と略称する）を熱燐酸
（以下、「燐酸」と略称することもある）によってエッ
チング処理する処理装置に関し、特にエッチング処理に
寄与した燐酸を回収して再利用可能にする再生部を有し
た処理装置に関するものである。

【０００２】

【背景技術】半導体製造等におけるウエハ処理には、ウ
エハに微細な窒化膜パターンをエッチングで形成するこ
とがある。このエッチングではドライエッチングが主流
となっているが、形成された窒化膜を酸化マスクして選
択的に酸化膜を形成し、不要となった窒化膜マスクの除
去には窒化膜と酸化膜のエッチング選択比が大きい熱燐
酸を用いて処理する方法が今日でも広く採用されてい
る。このウエハ処理においては、窒化膜と酸化膜のエッ
チング選択比が大きい条件でエッチングを行えば、ウエ
ハの窒化膜が水と反応して酸化珪素とアンモニアに分解
するため、エッチングが適切に行われる。この反応で
は、燐酸が触媒として作用し、かつ消耗せずに水を補給
するだけで永久的に触媒として利用できることが知られ
ており、効率的なエッチングが可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際のウエ
ハ処理においては、エッチング選択比を大きくするた
め、どうしても分解された酸化珪素が熱燐酸に高濃度に
溶解した状態で使用せざるを得ないが、この条件で使用
すると、この溶解量が飽和溶解量に達しその酸化珪素が
微細な粒子となって析出することになり、これが微細な
パーティクルとなってウエハを汚染したり、エッチング
液を再利用するための循環濾過フィルタを詰まらせると
いった種々の障害の原因となる。そこで、酸化珪素の溶
解量が飽和溶解量に達する前に、例えばエッチング液を
新しい燐酸に交換したり、燐酸中の酸化珪素濃度を下げ
なければならない。酸化珪素を多く含む燐酸はエッチン
グ液として使用できず、廃液として廃棄処理しなければ
ならないだけでなく、環境へ悪影響を与えかねない。

【０００４】また、窒化膜マスクのエッチング速度は、
燐酸温度が一定であれば酸化珪素濃度と関係なく一定で
あるが、酸化膜のエッチング速度は燐酸中の酸化珪素濃
度に反比例し、酸化珪素濃度が高くなると減少する。こ
のように、窒化膜と酸化膜のエッチング選択比は、酸化
珪素膜濃度に応じて変化するため、処理ロット間で酸化
膜厚がバラツク原因となり、品質低下を招くことにな
る。従って、その分だけ、ウエハ処理装置の設計や加工
処理マージンを大きくする必要性があるが、ＩＣの微細
化、高集積化の進展に伴って、許容されるマージンが小
さくなってきている。このような背景から、選択比が大
きく、処理ロット間バラツキが少なく、しかも燐酸廃液
が排出されないウエハ処理装置の実現が望まれている。

【０００５】本出願人らは、以上の状況から特開平１１
−２９３４７９号や特開平９−４５６６０号等のウエハ
処理装置構造や再生方法を開発してきた。本発明はそれ
らを更に改善したものであり、エッチング液の交換を自
動化し易くし、装置の停止時間の短縮を図り、かつ燐酸
中の不純物を低減したり一定に維持可能にすることを目
的としている。そして、窒化膜と酸化膜のエッチング選
択比を大きいままとし、かつ該選択比を一定とした燐酸
により窒化膜エッチングを行うことができるようにす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の処理装置は、半
導体ウエハを熱燐酸によってエッチング処理する溢流部
付のエッチング槽と、前記溢流部に溢流した燐酸をエッ
チング槽外に導いて濾過、加熱及び純水を添加してエッ
チング槽内へ戻す循環濾過経路部と、エッチング処理を
行なった燐酸を回収し、該燐酸にフッ酸を加えて加熱処
理を行なう再生処理が行なわれる、燐酸再生装置と、前
記燐酸再生装置で再生された燐酸を前記エッチング槽に
補給する補給配管と、前記エッチング処理が行なわれた
回数を計測し、該処理回数に基づき、燐酸の全量を交換
するエッチング液交換手段とを含む。

【０００７】本発明の処理装置によれば、エッチング槽
の燐酸の交換を一回でまとめて行なうことができる。こ
のことにより、エッチング槽に燐酸が補充されたとき
に、濃度や温度の調整のために装置を停止する時間を短
縮することができる。本発明の処理装置は、たとえば、
下記の態様をとることができる。

【０００８】（Ａ）本発明の処理装置において、前記燐
酸再生装置は、前記回収された燐酸を一旦入れる受け槽
と、前記受け槽から導入される燐酸にフッ酸を加えて加
熱する処理槽と、前記処理槽で再生処理された燐酸を一
時貯留する貯留槽と、を含み、前記処理槽は、処理槽内
から蒸発する蒸気を冷却して液化する冷却器と、前記冷
却器で液化された液を一定温度に調整する恒温槽と、前
記恒温槽で調整された液中のフッ素濃度を計測するフッ
素計測手段を含む測定部と、を有することができる。

【０００９】（Ｂ）本発明の処理装置において、前記補
給配管は、前記エッチング槽に新しい燐酸を供給する新
液供給部を含むことができる。

【００１０】（Ｃ）本発明の処理装置において、前記循
環濾過経路部は、燐酸を濾過する濾過部の手前に分岐配
管を有し、前記濾過部へ流れる燐酸の循環液圧に応じ
て、前記燐酸再生装置側へ導入する燐酸の量を制御する
手段を有することができる。

【００１１】（Ｄ）本発明の処理装置において、前記補
給配管は、前記貯留槽から取り出された再生燐酸を、前
記エッチング槽又は前記溢流部へ送る経路と、再び貯留
槽へ戻す循環経路とを切換可能に構成することができ
る。

【００１２】（Ｅ）本発明の処理装置において、前記貯
留槽は、前記処理槽から導入される再生された燐酸を所
定温度に制御する加熱手段を有していると共に、前記溢
流部との間を前記補給配管で接続することができる。

【００１３】（Ｆ）本発明の処理装置において、前記貯
留槽は、前記処理槽から導入される再生された燐酸を所
定温度に制御する加熱手段を有していると共に、前記循
環濾過経路部との間を前記補給配管で接続することがで
きる。

【００１４】（Ｇ）本発明の処理装置において、前記加
熱手段は、前記貯留槽から、前記エッチング槽へ再生さ
れた燐酸を供給するタイミングにより制御されることが
できる。

【００１５】（Ｈ）本発明の処理装置において、前記処
理槽は、槽内の燐酸を循環させるための循環経路を有し
ており、該循環経路は、濾過部を有することができる。

【００１６】（Ｉ）本発明の処理装置は、半導体装置の
製造方法に用いることができる。

【００１７】

【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は本発明の装置
のうちエッチング槽及び循環濾過経路部を主体とした構
成図であり、図２は同装置のうち燐酸再生装置を主体と
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、装置作動例について説明する。

【００１８】（装置構造）この処理装置は、エッチング
部４と、循環濾過経路部５と、燐酸再生装置６とを主体
として構成される。エッチング部４は、複数のウエハ１
をウエハカセット２に収容した状態で熱燐酸（エッチン
グ液）に浸して同ウエハ１の窒化膜をエッチングする箇
所である。循環濾過経路部５は、エッチング槽３から溢
流した燐酸を濾過、加熱及び純水添加工程を経て再びエ
ッチング槽３へ戻す箇所である。燐酸再生装置６は、循
環濾過経路部５から燐酸を分岐して同燐酸中の酸化珪素
濃度を下げ、当該エッチング液に使用可能な一定の酸化
珪素濃度の燐酸に再生してエッチング槽３の溢流部３ａ
へ戻す箇所である。

【００１９】ａ．エッチング部 このエッチング部４では、エッチング槽３と共に不図示
の自動移送ロボットやベルトコンベヤ等が配置され、ウ
エハ１がエッチング槽３の槽本体内に出し入れされてエ
ッチング処理される。エッチング槽３は、内周壁３０及
び底壁３１で槽本体を区画形成していると共に、内周壁
３０の上端から溢れる燐酸を受け入れる溢流部３ａを外
周に形成している。内周壁３０及び底壁３１には不図示
の発熱体である面ヒータが内設されている。槽本体に
は、底内側に分散板であるメッシュ３２が設けられ、該
メッシュ３２の上にウエハカセット２が保持される。

【００２０】液の導入・排出構造は、溢流部３ａの上側
に設けられて燐酸（主に再生燐酸）を補給する補給口３
３と、溢流部３ａの底壁に設けられて溢流した燐酸を循
環濾過経路部５へ排出する排出口３４と、底壁３１に設
けられて循環濾過経路部５で処理された燐酸を槽本体内
に導入する供給口３５と、同様に底壁３１に設けられて
エッチング槽３内の液の全量を排出するための排出口３
６とが設けられている。

【００２１】制御系としては、エッチング槽３内の燐酸
の量を検出する液面センサ３７と、槽本体内の燐酸の液
温度を検出する温度センサ３８と、温度センサ３８によ
る検出温度を基にして前記した面ヒータを制御して燐酸
を一定の所定温度に維持するヒータコントローラ３９と
が設けられている。

【００２２】ｂ．循環濾過経路部 循環濾過経路部５には、ポンプ５０と、濾過部であるフ
ィルタ５１とが設けられている。溢流部３ａの排出口３
４から排出された燐酸は、ポンプ５０により供給口３５
からエッチング槽３の槽本体に戻され、フィルタ５１を
経由することで濾過される。循環濾過経路部５は、他に
はラインヒータ５２と、温度センサ５３と、ヒーターコ
ントローラー５４と、純水供給するための計量ポンプ５
５を備えている。ラインヒータ５２は、濾過した燐酸を
一定の所定温度に保ち、温度センサ５３およびヒータコ
ントローラ５４により制御されている。そして、計量ポ
ンプ５５により、その一定温度に加温された燐酸に所定
量の純水を添加される。即ち、ここでは、溢流部３ａか
ら排出されたエッチング液つまり燐酸について、まず、
フィルタ５１により燐酸を濾過する。次に、燐酸は、ラ
インヒータ５２で一定の温度まで加温された後、計量ポ
ンプ５５で純水を添加して燐酸濃度が一定に保たれるよ
う調整されて槽本体内へ戻される。

【００２３】ｃ．燐酸再生装置 燐酸再生装置６は、受け槽７０と処理槽１００および貯
留槽１３０とを主体として構成され、エッチング処理を
行なった燐酸の再生処理を行ない、再生後の燐酸をエッ
チング部４に供給する箇所である。

【００２４】燐酸再生装置６の受け槽７０と、エッチン
グ槽３の排出口３６との間は、排出配管６０で接続され
ている。排出配管６０には、自動弁６１が設けられてお
り、自動弁６１が開状態になることにより、槽内の燐酸
が排出される。

【００２５】また、循環濾過経路部５のポンプ５０とフ
ィルタ５１との間には、分岐配管６２が設けられてい
る。分岐配管６２には、圧力計６３、ニードル弁６４及
び自動弁６５が設けられている。ここで、圧力計６３
は、ポンプ５０とフィルタ５１の間の配管部、つまりフ
ィルタ５１の手前の液圧力（循環液圧又は濾過圧）を測
定する。ニードル弁６４は流量調整弁であり、このニー
ドル弁６４の弁開度を適宜に調整しておくことにより、
分岐配管６２から分岐される燐酸の流量は前記した循環
液圧に対応して自動的に制御される。自動弁６５は開閉
弁である。そして、自動弁６５が開状態のとき、分岐配
管６２から分岐された燐酸が受け槽７０に回収される。

【００２６】受け槽７０は、複数の液面センサ７１を有
し、前記回収量を常に計測している。計測されたデータ
は、後述する制御回路３００に送信され、制御回路３０
０は、回収量に基づき、自動弁１０１の開閉を制御す
る。すなわち、受け槽７０の燐酸の量が所定量に達した
場合、自動弁１０１が開状態になり、燐酸は底部の排出
口７２から処理槽１００へ導入される。

【００２７】処理槽１００は、測定部７と組に構成され
ている。処理槽１００には、液面センサ１０２と、面ヒ
ータ１０３および面ヒータ１０４等と、温度センサ１０
５と、ヒータコントローラ１０６とが設けられている。
槽内の燐酸は、温度センサ１０５の検出温度を基にし
て、ヒータコントローラ１０６が面ヒータ１０３，１０
４等を制御することにより調整される。また、処理槽１
００は、槽内に純水を添加する純水供給手段である計量
ポンプ１０７および槽内の補給配管１０８と、ＨＦ（フ
ッ酸、つまりフッ化水素）の必要量供給する薬液供給手
段であるＨＦタンク１０９及び計量ポンプ１１０とを設
けている。

【００２８】液の導入、排出構造としては、処理槽１０
０の上部に、ＨＦを供給するための供給口１１２と、受
け槽７０から燐酸を導入するための供給口１１４と、測
定部７に必要な蒸気を取り出すための蒸気取り出し口１
１３とが設けられている。処理槽１００の底部には、燐
酸を排出するための排出口１１５が設けられている。

【００２９】排出口１１５には、濾過配管１１６が設け
られており、濾過配管１１６には、自動弁１１７と、ポ
ンプ１１８と、フィルタ１１９と、ヒータ１２０とが設
けられている。すなわち、排出口１１５から排出された
燐酸は、ポンプ１１８により、供給口１１２から処理槽
１００に戻されると共に、濾過部であるフィルタ１１９
を経由することにより濾過され、ヒータ１２０で加熱さ
れる。濾過配管１１６には、分岐配管１２１が設けられ
ている。分岐配管１２１には自動弁１２２が設けられて
おり、再生が終了した燐酸は、分岐配管１２１を介し
て、貯留槽１３０へ排出される。

【００３０】このように、濾過配管１１６にフィルタ１
１９を設けることにより、再生された燐酸中の異物、パ
ーティクルの除去を行なうことができる。

【００３１】測定部７は、再生用として処理槽１００の
燐酸に投入されたフッ酸の現在濃度を検出し、再生の進
行及び終点を判定する箇所である。この形態では、処理
槽１００の蒸気を冷却する冷却器２００と、ここで冷却
された液体を一定の温度に調整するスパイラル管を含む
恒温槽２０１及びその温度コントローラ２０２と、恒温
槽２０１からの液体を受ける保温容器２０３と、処理槽
１００内の燐酸のフッ素濃度を算出するために、保温容
器２０３の液体の導電率を測定する導電率センサ２０４
を有する導電率計２０５とを備えている。ここでの保温
容器２０３は、導電率センサ２０４を用いていることか
ら、ある程度の深さのものが用いられる。また、処理槽
１００の燐酸中のフッ素濃度は、導電率計２０５で測定
された導電率のデータを基にして当該装置のメイン制御
手段である制御回路（マイクロコンピュータ等）３００
で演算処理して算出される。なお、制御回路３００は、
処理槽１００内の燐酸量に応じたフッ酸及び純水の投入
量を算出し、各算出投入量を充足するよう計量ポンプ１
１０，１０７を制御したり、前記フッ素濃度が所定値以
下となったときその再生終了を知らせたり、上述した各
部の自動弁、ニードル弁及び計量ポンプ等も必要に応じ
て制御したり、各部のヒータコントローラ等との間で必
要な信号の授受を行ってウエハ処理装置全体を制御す
る。

【００３２】貯留槽１３０は、処理槽１００内で再生処
理された燐酸を分岐配管１２１を介してバッチ式に貯留
し、その再生燐酸を補給配管１４０ａを介し前記溢流部
３ａへ補給する箇所である。

【００３３】貯留槽１３０は、面ヒータ１３１および面
ヒータ１３２と、液面センサ１３３と、温度センサ１３
４と、ヒータコントローラ１３５とを備えている。面ヒ
ータ１３１及び面ヒータ１３２は、貯留された再生燐酸
を所定温度に加熱し、温度センサ１３４は、槽内の燐酸
の温度を検出し、ヒータコントローラ１３５は、検出さ
れた温度を基に面ヒータ１３１および面ヒータ１３２を
制御している。また、貯留槽１３０は、槽内に純水を添
加する純水供給手段である計量ポンプ１３６と槽内に補
給配管１３７とを備えることができる。

【００３４】従来、再生処理を終了した燐酸は、濃度や
温度の調整が行なわれないまま、エッチング槽３に導入
されていたため、エッチング槽３に導入された後、濃度
および温度の調整を必要とし、装置の停止時間が長くな
るという問題があった。しかし、本発明によれば、貯留
槽１３０は、加熱手段および純水供給手段を設けている
ため、エッチング槽３に導入される前に、あらかじめ温
度や濃度をプロセスでの処理に適した条件に調整するこ
とができる。このように調整された燐酸は、エッチング
槽３に供給されてからすぐにプロセス処理を行なうこと
ができ、装置の停止時間を短縮することができる。

【００３５】また、加熱手段の制御は、エッチング槽３
へ再生した燐酸を供給するタイミングに合わせて行なう
ことができる。たとえば、エッチング槽３へ再生された
燐酸を供給する直前にのみ、加熱手段を使用する場合
は、必要のない電力の消費を防ぐことができる。

【００３６】貯留槽１３０と溢流部３ａとの間は、溢流
部３ａ側に自動弁１４３とニードル弁１４４を付設した
補給配管１４０ａで接続されている。補給配管１４０ａ
には、自動弁１４３より上流側に分岐した循環配管１４
０ｂが設けられている。すなわち、自動弁１４３が閉状
態の場合、燐酸は補給配管１４０ａ、補給配管１４０ｂ
を介して貯留槽１３０に戻され循環される。そして、前
述したようにエッチング槽３の液面センサ３７の検出結
果を基にして、制御回路３００からポンプ１４１、ニー
ドル弁１４４へ信号が伝達されることにより、貯留槽１
３０内の再生された燐酸は、溢流部３ａへ補給される。
また、補給配管１４０ａには、新液供給部８が設けられ
ている。具体的には、補給配管１４０ａにおいて、ニー
ドル弁１４４とエッチング槽３の供給口３３との間に分
岐配管１５０が設けられており、分岐配管１５０は、補
給配管１４０ａと新しい燐酸タンク１５３とを接続して
いる。分岐配管１５０には、ポンプ１５２と自動弁１５
１とが設けられており、必要に応じて分岐配管１５０を
介して新しい燐酸液が供給される。

【００３７】（装置稼動）次に、以上のウエハ処理装置
の稼動又は動作例について概説する。

【００３８】まず、窒化膜を施したウエハ１は、ウエハ
カセット２に収納された状態で、加熱された燐酸で満た
されたエッチング槽３に入れられると、その熱燐酸によ
ってウエハ１の窒化膜がエッチング処理される。この処
理過程では、エッチング槽３の本体から溢れ出る熱燐酸
が溢流部３ａに集められ排出口３４から循環濾過経路部
５へ排出され、ポンプ５０によってフィルタ５１側へ送
られる。このフィルタ５１を通過した燐酸は、ラインヒ
ータ５２で所望の温度（例えば燐酸の沸点直前の温度）
に昇温されると共に、昇温された燐酸に計量ポンプ５５
を介し所定量の純水が添加されて供給口３５からエッチ
ング槽３の本体内に送られて循環される。このようにし
て、燐酸がエッチング槽３に循環されるため、ウエハ１
の窒化膜が適切にエッチング処理される。

【００３９】このエッチング過程では、エッチング処理
が行なわれた回数を計測しており、処理回数が所定回数
に達した場合、エッチング槽３内の燐酸の交換が行なわ
れる。エッチング処理の回数は、たとえば、ウエハカセ
ット２の出し入れを計測することにより行なう。制御回
路３００は、処理回数が所定回数に達した場合、自動弁
６１を開状態にし、槽内の燐酸の全量が排出され受け槽
７０に回収される。

【００４０】次に、槽内の燐酸の全量が排出された後、
制御回路３００からの信号により自動弁６１は閉状態に
なり、補給配管１４０ａの自動弁１４３を開状態にし、
後述する貯留槽１３０の再生された燐酸が供給される。
このとき、供給される燐酸の量は、液面センサ３７によ
り計測されており、その結果に基づき自動弁１４３は閉
状態になる。このようにして、エッチング槽３では、所
定のエッチング処理を終えた燐酸を低酸化珪素濃度の燐
酸に交換することができる。

【００４１】エッチング槽３に燐酸を供給する際に、必
要に応じて新液供給部８から新しい燐酸が供給される。
たとえば、貯留槽１３０において燐酸が不足している場
合、制御回路３００は、自動弁１５１を開状態にし、分
岐配管１５０を介して新しい燐酸が供給される。

【００４２】従って、この構造では、処理回数が所定回
数に達した時点で、槽内の燐酸の全量を交換することに
より、エッチング液の装置の空き時間を減らすことがで
きる。また、次回の交換時までのエッチング処理におい
ても、所定の濃度より高酸化珪素濃度になった燐酸の一
部を排出し、低酸化珪素濃度の燐酸を補充することによ
り、エッチング槽３の燐酸の濃度が最適な状態で維持で
きる。さらに、循環濾過経路部５では、次回のエッチン
グ液の交換までの間、プロセス処理に適した燐酸の濃度
を保つために、高酸化珪素濃度の燐酸の一部を排出する
ため、分岐配管６２が設けられている。分岐配管６２に
は、圧力計６３が設けられており、圧力計６３はフィル
タ５１の手前の循環液圧を測定している。燐酸中の酸化
珪素濃度が高くなると、フィルタ５１の酸化珪素沈着が
多くなるために循環液圧は高くなる。すなわち、循環液
圧を測定することにより、燐酸の酸化珪素濃度を予測す
ることができる。圧力計６３で計測される圧力値（循環
液圧）は、制御回路３００へ伝達され、制御回路３００
は、その計測結果が所定値以上であれば、自動弁６５を
開状態にし、循環濾過経路部５を流れている燐酸の一部
は、分岐配管６２を介して受け槽７０へ回収される。

【００４３】前述のように、循環濾過経路部５から燐酸
の一部が回収されて、エッチング槽３の燐酸が減少する
場合、制御回路３００は、補給配管１４０ａの自動弁１
４３を開状態にし、貯留槽１３０の再生された燐酸が補
充される。

【００４４】この場合、貯留槽１３０の再生燐酸は、処
理槽１００で再生されて低酸化珪素濃度の燐酸であるこ
とから、エッチング槽３の燐酸中の酸化珪素濃度もそれ
に応じて低い値に維持可能にする。また、循環濾過経路
部５では、その低酸化珪素濃度の燐酸がポンプ５０から
フィルタ５１側へ送られるため、フィルタ５１の沈着酸
化珪素を再溶解して除去する。この利点は、低酸化珪素
濃度の燐酸であるため、フィルタ５１の沈着酸化珪素が
再溶解してフィルタ５１を長期に使用可能にすることで
ある。

【００４５】受け槽７０では、液面センサ７１が計測し
たデータを制御回路３００に伝達し、制御回路３００
は、計測されたデータを基に自動弁１０１を制御する。
すなわち、受け槽７０の燐酸が所定の量に達した場合
は、自動弁１０１は開状態となり、受け槽７０の燐酸は
処理槽１００へ回収される。

【００４６】処理槽１００に回収された燐酸は、再生処
理が行なわれている間、排出口１１５から排出され濾過
配管１１６を介して循環される。このように、処理槽１
００内の燐酸は、濾過配管１１６を介して循環され、濾
過部であるフィルタ１１９を通過することで、燐酸中の
不純物やパーティクルを除去することができる。

【００４７】この再生処理においては、ＨＦタンク１０
９のフッ酸が計量ポンプ１１０によって処理槽１００内
へ適量供給されると共に、純水が計量ポンプ１０７によ
って純水供給管１０８を介し処理槽１００内へ適量供給
される。なお、前記フッ酸及び純水の供給量は、例え
ば、特開平１１ー２９３４７９号の関係箇所を参照され
たい。そして、この再生処理では、面ヒータ１０３，１
０４を制御して処理槽１００内の液温度を上げるように
し、蒸発した蒸気を蒸気取り出し口１１３から冷却器２
００に導いて冷却して液体に戻す。この液体は、恒温槽
２０１内のスパイラル管を通って、一定温度に調整され
つつ保温容器２０３へ流し込まれる。なお、保温容器２
０３には常に新たな液体が流入され、古い液体が溜まら
ないようになっている。保温容器２０３から流れ出した
液体には必要な処理が施される。

【００４８】続いて、保温容器２０３の液体の導電率を
導電率計２０５（導電率センサ２０４）で計測し、該計
測したデータが制御回路３００の記憶部に記憶される。
制御回路３００では、そのデータを演算処理してフッ素
濃度を算出し、該フッ素濃度が所望の値と対応する導電
率になる時点を判断し、処理槽１００の燐酸中の酸化珪
素濃度が所定値より低くなった時点を確定する。なお、
処理槽１００内の燐酸は、上記したフッ酸を加え、純水
を添加することにより、燐酸中の酸化珪素濃度が下が
り、この燐酸がウエハ１の窒化膜エッチングに使用可能
な低酸化珪素濃度になると、制御回路３００からの命令
により、自動弁１２２が開状態となり、貯留槽１３０へ
排出される。この貯留槽１３０内の燐酸は、液面センサ
１３３によって検出されており、その検出結果により自
動弁１２２の開時間が制御される。

【００４９】貯留槽１３０内の燐酸は、面ヒータ１３
１，１３２によって所定温度（例えば沸点の一歩手前の
温度）に保たれ、溢流部３ａに補給された際、循環濾過
経路部５及びエッチング槽３の本体にある燐酸の温度低
下を起こさないように処理される。そして、溢流部３ａ
への補給では、エッチング槽３の液面センサ３７の検出
結果を基にして、自動弁１４３が開状態とされ、貯留槽
１３０内の燐酸がポンプ１４１、自動弁１４３及びニー
ドル弁１４４を介し供給される。なお、貯留槽１３０内
の燐酸は、通常、補給配管１４０ａからニードル弁１４
２及び循環配管１４０ｂを介して循環されている。ニー
ドル弁１４２は、例えば、溢流部３ａへの補給時のみ弁
開度が最少となるよう制御される。これは、貯留槽１３
０内の燐酸温度を極力一定に維持するためである。

【００５０】このとき、貯留槽１３０の液面センサ１３
３や温度センサ１３４の計測結果は、制御回路３００に
伝達されており、燐酸の量が不足している場合などは、
新液供給部８の自動弁１５１が開状態になり新しい燐酸
が供給される。

【００５１】また、貯留槽１３０内の燐酸は上述のよう
に加熱される他に、たとえば、エッチング槽３に液を供
給するタイミングに合わせて加熱を行なうことができ
る。この方法は、特に、エッチング槽３で所定回数のエ
ッチング処理を終え、エッチング液の全量を交換する場
合、あらかじめエッチング槽３に供給するタイミングが
分かっているため、そのタイミングに合わせて加熱する
ことにより、無駄な加熱を防ぎ電力の消費を削減するこ
とができる。

【００５２】さらに貯留槽１３０では、計量ポンプ１３
６および補給配管１３７を介して純水を添加することな
どにより槽内の燐酸の濃度や温度を調整しプロセスの処
理に用いられる燐酸と同様の状態にすることができる。
このことにより、貯留槽１３０の燐酸は、エッチング槽
３に供給された後すぐにプロセス処理を開始することが
できる。

【００５３】以上のように、この構造では、処理槽１０
０内の燐酸中のフッ素濃度が温度変化や空気中の二酸化
炭素の影響を受けない状態で測定されるため、処理槽１
００で再生処理される燐酸に残留するフッ素濃度を高精
度で計測可能となり、引いては燐酸中の酸化珪素濃度を
フッ素濃度の計測値から高精度に推定できる。また、燐
酸液再生装置６としては、廃液となる燐酸が極力抑えら
れるようになり、コスト低減だけでなく、環境への悪影
響も抑えることができる。

【００５４】本発明は以上の実施の形態に何ら制約され
るものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々
変形したり、展開することも可能であり，たとえば、下
記の態様をとることができる。なお、図３は、変形例の
一例を示したものである。

【００５５】エッチング処理を適切な条件で行なうため
に、循環濾過経路部５から燐酸の一部を排出する際、ウ
エハカセット２をエッチング槽３に投入した際に溢れた
燐酸の全量を直接受け槽７０に回収することができる。
この場合、ウエハカセット２がエッチング槽３に投入さ
れた時、制御回路３００は、分岐配管６２の自動弁６５
を開状態にする。これにより、溢流部３ａに溢れた燐酸
は、分岐配管６２を介して直接受け槽７０に回収され、
高酸化珪素濃度の燐酸の一部を確実に排出することがで
きる。

【００５６】貯留槽１３０内の再生燐酸を溢流部３ａで
はなく、循環濾過経路部５へ供給したり、エッチング槽
３の本体内へ供給するようにしてもよい。この場合につ
いて、図３を参照しつつ説明する。循環濾過経路部５へ
供給する場合には、図３に示すように補給配管１４０ａ
に分岐補給配管１６０を設けることができる。分岐補給
配管１６０は、循環濾過経路部５のフィルタ５１より上
流側に接続することができ、自動弁１６１を有する。自
動弁１６１を開状態にすると、再生された燐酸は、分岐
補給配管１６０を介して、循環濾過経路部５の濾過部
（フィルタ５１）の手前に供給される。このような構造
にすると、供給した燐酸は、循環濾過経路部５のフィル
タ５１やラインヒータ５２等を通過して、供給口３５か
ら、エッチング槽３に供給される間に、温度や濃度の調
整がされる。また、フィルタ５１を通過しているため、
再生後の燐酸にパーティクルが含まれている場合に、そ
のようなパーティクルの除去を行なうことができるとい
う利点がある。

【００５７】エッチング槽３の容量が大きい場合等にお
いては、処理槽１００を対に設けておき、受け槽７０の
回収燐酸を両処理槽１００へ切換方式で導入し再生処理
するようにしてもよい。

【００５８】排出配管６０および分岐配管６２に流量計
を設けて、回収された燐酸の量を計測し、その量に基づ
きエッチング槽３に再生された燐酸、あるいは新しい燐
酸を供給することができる。

【００５９】循環濾過経路部５と処理槽１００へ供給さ
れる純水は、実際には同じ純水溜部から図示された配管
を通じてそれぞれ送られることができる。

【００６０】エッチング槽３から燐酸を排出するための
構造としては、底壁３１に排出口３６を設けることなく
行なう態様について、図３を参照しつつ説明する。図３
に示すように、分岐配管６２に排出用ポンプ１７０を設
けることができる。この場合、エッチング槽３の底壁３
１に排出口３６を設ける必要がない。エッチング槽３か
ら燐酸を排出する際には、分岐配管６２に設けられた排
出用ポンプ１７０を作動させると、まず、循環濾過経路
部５の燐酸は、逆流し分岐配管６２を介して、受け槽７
０に回収される。さらに、エッチング槽３内の燐酸は、
供給口３５から排出され、循環濾過経路部５を逆流し、
分岐配管６２を介して受け槽７０に回収される。このよ
うにして、エッチング槽３内の燐酸を排出することがで
きる。

【００６１】排出用ポンプを使用しない場合、重力落下
方式で回収を行なうため、液の回収に時間を要し、さら
に装置の配置上の制限があるという問題がある。上述の
ように、排出用ポンプ１７０を設けていることにより、
液の回収時間を短縮でき、装置の配置上の制限が減少す
る。また、この場合、エッチング槽３の底壁３１の供給
口３５は、循環濾過経路部５の燐酸を供給する際の供給
口の役割と、エッチング槽３の燐酸を排出する際の排出
口の役割とを果すことができる。

【００６２】また、たとえば、図１および図２に示すよ
うに、排出口３６を設けて排出配管６０により、排出口
３６と受け槽７０とを接続した場合であっても、排出配
管６０に排出用ポンプを設けることにより、液の回収時
間を短縮でき、装置の配置上の制限を減少させることが
できる。

【００６３】この排出用ポンプは、分岐配管６２に設け
る他に、受け槽７０と処理槽１００とを接続する配管、
および、処理槽１００と貯留槽１３０とを接続する配管
などの燐酸を流入させる際に用いられる配管に使用する
ことができる。

【００６４】以上説明したように、本発明のウエハ処理
装置にあっては、エッチング槽３での燐酸の交換を全量
でまとめて行なうことにより、装置の停止時間を短くす
ることができる。また、必要に応じて新しい燐酸が供給
され、エッチング槽３内の燐酸の液面を一定に保つこと
ができ、安定したエッチング処理ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態にかかる処理装置のエッチング部
及び循環濾過経路部を主体とした構成図である。

【図２】本実施の形態にかかる処理装置の燐酸再生部を
主体とした構成図である。

【図３】本実施の形態の変形例にかかる処理装置のエッ
チング部及び循環濾過経路部を主体とした構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ（ウエハ） ３ エッチング槽 ３ａ 溢流部 ４ エッチング部 ５ 循環濾過経路部 ６ 燐酸再生装置 ７ 測定部 ８ 新液供給部 ５１ フィルタ（濾過部） ６０ 排出配管 ６２ 分岐配管 ７０ 受け槽 １００ 処理槽 １０９ フッ酸タンク（ＨＦタンク） １１６ 濾過配管 １１９ フィルタ（濾過部） １３０ 貯留槽 １４０ａ 補給配管 １４０ｂ 循環配管 １５０ 分岐配管 ２００ 冷却器 ２０１ 恒温槽（スパイラル管を含む） ２０３ 保温容器 ２０４ 導電率センサ ２０５ 導電率計（フッ素計測器） ３００ 制御回路（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 窪田 直人 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 進藤 昭則 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 伊豆田 信彦 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 上田 孝治 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 AA35 BB23 EE11 EE22 EE23 EE25 EE33

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハを熱燐酸によってエッチン
   グ処理する溢流部付のエッチング槽と、 前記溢流部に溢流した燐酸をエッチング槽外に導いて濾
   過、加熱及び純水を添加してエッチング槽内へ戻す循環
   濾過経路部と、 エッチング処理を行なった燐酸を回収し、該燐酸にフッ
   酸を加えて加熱処理を行なう再生処理が行なわれる、燐
   酸再生装置と、 前記燐酸再生装置で再生された燐酸を前記エッチング槽
   に補給する補給配管と、 前記エッチング処理が行なわれた回数を計測し、該処理
   回数に基づき、燐酸の全量を交換するエッチング液交換
   手段とを含む、処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記燐酸再生装置は、 前記回収された燐酸を一旦入れる受け槽と、 前記受け槽から導入される燐酸にフッ酸を加えて加熱す
   る処理槽と、 前記処理槽で再生処理された燐酸を一時貯留する貯留槽
   と、を含み、 前記処理槽は、 処理槽内から蒸発する蒸気を冷却して液化する冷却器
   と、 前記冷却器で液化された液を一定温度に調整する恒温槽
   と、 前記恒温槽で調整された液中のフッ素濃度を計測するフ
   ッ素計測手段を含む測定部と、を有している、処理装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記補給配管は、前記エッチング槽に新しい燐酸を供給
   する新液供給部を含む、処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記循環濾過経路部は、燐酸を濾過する濾過部の手前に
   分岐配管を有し、前記濾過部へ流れる燐酸の循環液圧に
   応じて、前記燐酸再生装置側へ導入する燐酸の量を制御
   する手段を有している、処理装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかにおいて、 前記補給配管は、前記貯留槽から取り出された再生燐酸
   を、前記エッチング槽又は前記溢流部へ送る経路と、再
   び貯留槽へ戻す循環経路とを切換可能に構成している、
   処理装置。
6. 【請求項６】 請求項２〜５のいずれかにおいて、 前記貯留槽は、前記処理槽から導入される再生された燐
   酸を所定温度に制御する加熱手段を有していると共に、
   前記溢流部との間が前記補給配管で接続されている、処
   理装置。
7. 【請求項７】 請求項２〜５のいずれかにおいて、 前記貯留槽は、前記処理槽から導入される再生された燐
   酸を所定温度に制御する加熱手段を有していると共に、
   前記循環濾過経路部との間を前記補給配管で接続されて
   いる、処理装置。
8. 【請求項８】 請求項６または７において、 前記加熱手段は、前記貯留槽から、前記エッチング槽へ
   再生された燐酸を供給するタイミングにより制御され
   る、処理装置。
9. 【請求項９】 請求項２〜８のいずれかにおいて、 前記処理槽は、槽内の燐酸を循環させるための循環経路
   を有しており、該循環経路は、濾過部を有している、処
   理装置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の処理
    装置を用いる、半導体装置の製造方法。