JP2005064199A

JP2005064199A - 薬液再生処理装置、半導体製造装置、薬液再生処理方法および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2005064199A
Application number: JP2003291656A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Omiya; 秀幸大宮
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】薬液再生に用いられる再生剤の添加量の適性化を図る。
【解決手段】酸水溶液５が再生処理槽Ｓ３に送出されると、再生処理槽Ｓ３に送出された燐酸水溶液５を検出器３に送り、検出器３にて燐酸水溶液５に含まれるシリコンの濃度を計測し、再生処理槽Ｓ３に添加するフッ化水素の添加量を制御部６にて算出して、フッ化水素を再生処理槽Ｓ３に添加し、燐酸水溶液５に含まれるシリコンとフッ化水素とを反応させ、燐酸水溶液５に含まれるシリコンを除去する
【選択図】図１

Description

本発明は薬液再生処理装置、半導体製造装置、薬液再生処理方法および半導体装置の製造方法に関し、特に、窒化珪素膜などのウェットエッチングに用いられる燐酸水溶液の再生処理方法に適用して好適なものである。

従来の薬液再生処理装置では、窒化珪素膜などのウェットエッチングに用いられる燐酸水溶液を再生させるため、所定枚数のウェハを処理した後、規定量のフッ化水素を添加することが行われている。
また、特許文献１には、熱燐酸中の残留珪素分およびフッ素を測定することなく、燐酸再生処理の終点管理を容易に行えるようにするために、再生処理槽からの留出ガスを凝縮器にて凝縮させ、凝縮液中のフッ素を分析し、分析値がゼロまたは規定値以下になったら、再生処理を終了させる方法が開示されている。
特開平１１−２９３４７９号公報

しかしながら、従来の薬液再生処理装置では、所定枚数のウェハを処理した後、規定量のフッ化水素を添加される。このため、窒化珪素膜のエッチング量が少ない場合には、フッ化水素の添加量が過多になることがあり、処理槽に設置された石英ヒータなどに損傷を与えることがあった。
そこで、本発明の目的は、薬液再生に用いられる再生剤の添加量の適性化を図ることが可能な薬液再生処理装置、半導体製造装置、薬液再生処理方法および半導体装置の製造方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る薬液再生処理装置によれば、薬液内に溶解した物質の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により検出された物質の濃度に基づいて、前記薬液内に再生剤を添加する再生剤添加手段とを備えることを特徴とする。
これにより、使用済みの薬液内に再生剤を適性量だけ添加することが可能となる。このため、薬液内に溶解した物質の濃度に応じた再生時間を設定することが可能となり、再生時間を短縮することが可能となる。

また、本発明の一態様に係る薬液再生処理装置によれば、前記薬液は燐酸水溶液であり、前記薬液内に溶解した物質はシリコンであり、前記再生剤はフッ化水素であることを特徴とする。
これにより、使用済みの燐酸水溶液内にフッ化水素を適性量だけ添加することで、使用済みの燐酸水溶液を容易に再生することが可能となる。このため、燐酸水溶液の再生時に、フッ化水素が燐酸水溶液内に過多に添加されることを防止することが可能となり、フッ化水素による薬液再生処理装置の損傷を低減することができる。

また、本発明の一態様に係る薬液再生処理装置によれば、前記濃度検出手段は、原子吸光センサまたは誘電率計であることを特徴とする。
これにより、使用済みの燐酸水溶液内に溶解したシリコンの濃度を精度よく計測することが可能となる。このため、窒化珪素膜などのウェットエッチングに用いられた燐酸水溶液内に添加されるフッ化水素の添加量を精度よく算出することが可能となり、フッ化水素による薬液再生処理装置の損傷を低減することができる。

また、本発明の一態様に係る半導体製造装置によれば、処理対象を薬液に接触させることにより、前記処理対象のエッチング処理を行うエッチング手段と、前記エッチング処理により前記薬液内に溶解した物質の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により検出された物質の濃度に基づいて、前記薬液内に再生剤を添加する再生剤添加手段とを備えることを特徴とする。

これにより、エッチング処理に用いられた薬液内に再生剤を適性量だけ添加することが可能となる。このため、エッチング処理に用いられた薬液の再生時間を短縮することが可能となり、薬液を効率よく再利用することを可能としつつ、エッチング処理を行うことが可能となる。
また、本発明の一態様に係る薬液再生処理方法によれば、処理対象を薬液に接触させることにより、前記処理対象のエッチング処理を行う工程と、前記エッチング処理により前記薬液内に溶解した物質の濃度を検出する工程と、前記薬液内の物質の濃度に基づいて、前記薬液内に添加する再生剤の量を決定する工程と、前記決定された量だけ前記再生剤を前記薬液内に添加することにより、前記薬液を再生させる工程とを備えることを特徴とする。

これにより、エッチング処理に用いられた薬液内に再生剤を適性量だけ添加することが可能となり、エッチング処理に用いられた薬液の再生時間を短縮することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、燐酸水溶液内に溶解したシリコンの濃度を検出する工程と、前記燐酸水溶液内のシリコン濃度に基づいて、前記燐酸水溶液にフッ化水素を添加する工程と、前記フッ化水素の添加により再生された燐酸水溶液に窒化珪素膜が形成された半導体ウェハを接触させることにより、前記窒化珪素膜のエッチング処理を行う工程とを備えることを特徴とする。

これにより、窒化珪素膜のエッチング処理に用いられた燐酸水溶液内にフッ化水素を適性量だけ添加することが可能となる。このため、窒化珪素膜のエッチング処理に用いられた燐酸水溶液の再生時間を短縮することが可能となり、燐酸水溶液を効率よく再利用することを可能としつつ、窒化珪素膜のエッチング処理を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る薬液再生処理装置およびその方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る薬液再生処理装置の概略構成を示す模式図である。
図１において、エッチング装置には、燐酸水溶液５を貯留するエッチング槽Ｓ１が設けられ、エッチング槽Ｓ１には、エッチング槽Ｓ１から溢れた燐酸水溶液５を受ける溢液受け１が設けられている。

また、薬液再生処理装置には、溢液受け１に溜まった燐酸水溶液５を受け入れる受液槽Ｓ２、受液槽Ｓ２に受け入れられた燐酸水溶液５を再生する再生処理槽Ｓ３、および再生処理槽Ｓ３で再生された燐酸水溶液５を貯留する貯留槽Ｓ４が設けられている。
そして、エッチング槽Ｓ１と受液槽Ｓ２との間には、溢液受け１に溜まった燐酸水溶液５を受液槽Ｓ２に送出するポンプＰ１が設けられている。また、受液槽Ｓ２と再生処理槽Ｓ３との間には、受液槽Ｓ２に受け入れられた燐酸水溶液５を再生処理槽Ｓ３に送出するポンプＰ２が設けられている。また、再生処理槽Ｓ３と貯留槽Ｓ４がとの間には、再生処理槽Ｓ３で再生された燐酸水溶液５を貯留槽Ｓ４に送出するポンプＰ３が設けられている。また、貯留槽Ｓ４とエッチング槽Ｓ１との間には、貯留槽Ｓ４に貯留された燐酸水溶液５をエッチング槽Ｓ１に送出するポンプＰ４が設けられるとともに、エッチング槽Ｓ１に送出される燐酸水溶液５を濾過するフィルタ４が設けられている。

また、再生処理槽Ｓ３には、燐酸水溶液５を加熱する石英ヒータ２が設けられるとともに、燐酸水溶液５に含まれるシリコンの濃度を計測する検出器３が設けられている。なお、検出器３としては、例えば、原子吸光センサまたは誘電率計を用いることができる。また、再生処理槽Ｓ３には、フッ化水素を再生処理槽Ｓ３に導入するためのバルブＶ１が設けられるとともに、窒素ガスを再生処理槽Ｓ３に導入するためのバルブＶ２が設けられている。また、検出器３によるシリコン濃度の計測結果に基づいてバルブＶ１、Ｖ２の開閉制御を行う制御部６が設けられるとともに、バルブＶ１を介して再生処理槽Ｓ３に導入されるフッ化水素の流量を計測する流量計７が設けられている。

そして、エッチング槽Ｓ１にてエッチング処理を行う場合、窒化珪素膜が形成されたウェハＷをエッチング槽Ｓ１内に設置し、窒化珪素膜が形成されたウェハＷを燐酸水溶液５内に浸漬させる。そして、エッチング処理後に溢液受け１に溜まった燐酸水溶液５を、ポンプＰ１を介して受液槽Ｓ２に送出する。そして、燐酸水溶液５が受液槽Ｓ２に溜まると、ポンプＰ２を介し、受液槽Ｓ２の燐酸水溶液５を再生処理槽Ｓ３に規定量だけ送出する。そして、燐酸水溶液５が再生処理槽Ｓ３に送出されると、再生処理槽Ｓ３に送出された燐酸水溶液５を検出器３に送り、検出器３にて燐酸水溶液５に含まれるシリコンの濃度を計測する。

そして、燐酸水溶液５に含まれるシリコンの濃度が計測されると、再生処理槽Ｓ３に添加するフッ化水素の添加量を制御部６にて算出する。そして、制御部６は、再生処理槽Ｓ３に添加するフッ化水素の添加量を算出すると、バルブＶ１、Ｖ２を開き、フッ化水素および窒素ガスを再生処理槽Ｓ３に導入させる。そして、石英ヒータ２により燐酸水溶液５を加熱するとともに、窒素ガスによるバブリングを行いながら、燐酸水溶液５に含まれるシリコンとフッ化水素とを反応させ、燐酸水溶液５に含まれるシリコンを除去する。

ここで、燐酸水溶液５に含まれるシリコンとフッ化水素とを反応させると、以下の反応式により、四フッ化珪素およびフルオロ珪酸を生成することができる。
Ｓｉ＋４ＨＦ → ＳｉＦ₄
ＳｉＦ₄＋２ＨＦ → Ｈ₂ＳｉＦ₆
そして、四フッ化珪素およびフルオロ珪酸は、燐酸水溶液５の加熱により気化させられた水蒸気とともに蒸発し、燐酸水溶液５に含まれるシリコンを再生処理槽Ｓ３から除去することができる。

そして、制御部６は、流量計７で計測された計測結果に基づいて再生処理槽Ｓ３に添加されるフッ化水素の添加量を監視する。そしし、再生処理槽Ｓ３に添加されたフッ化水素の添加量が算出値に達すると、バルブＶ１、Ｖ２を閉じ、フッ化水素および窒素ガスの再生処理槽Ｓ３への導入を停止させる。
これにより、使用済みの燐酸水溶液５内にフッ化水素を適性量だけ添加することで、使用済みの燐酸水溶液５を容易に再生することが可能となる。このため、燐酸水溶液５の再生時に、フッ化水素が燐酸水溶液５内に過多に添加されることを防止することが可能となり、フッ化水素による石英ヒータ２などの損傷を低減することができる。

また、使用済みの燐酸水溶液５内にフッ化水素を適性量だけ添加することで、窒化珪素膜のエッチング処理に用いられた燐酸水溶液５の再生時間を短縮することが可能となり、燐酸水溶液５を効率よく再利用することを可能としつつ、窒化珪素膜のエッチング処理を行うことが可能となる。
そして、再生処理槽Ｓ３での燐酸水溶液５の再生処理が完了すると、ポンプＰ３を介し、再生処理槽Ｓ３の燐酸水溶液５を貯留槽Ｓ４に送出する。

そして、燐酸水溶液５が貯留槽Ｓ４に貯留されると、ポンプＰ３およびフィルタ４を介し、貯留槽Ｓ４の燐酸水溶液５をエッチング槽Ｓ１に送出することにより、使用済みの燐酸水溶液５を再利用することができる。

本発明の一実施形態に係る薬液再生処理装置の概略構成を示す模式図。

符号の説明

Ｓ１エッチング槽、Ｓ２受液槽、Ｓ３再生処理槽、Ｓ４貯留槽、Ｐ１〜Ｐ４ポンプ、Ｖ１、Ｖ２バルブ、Ｗウェハ、１溢液受け、２石英ヒータ、３検出器、４フィルタ、５燐酸、６制御部、７流量計

Claims

薬液内に溶解した物質の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段により検出された物質の濃度に基づいて、前記薬液内に再生剤を添加する再生剤添加手段とを備えることを特徴とする薬液再生処理装置。
前記薬液は燐酸水溶液であり、前記薬液内に溶解した物質はシリコンであり、前記再生剤はフッ化水素であることを特徴とする請求項１記載の薬液再生処理装置。
前記濃度検出手段は、原子吸光センサまたは誘電率計であることを特徴とする請求項２記載の薬液再生処理装置。
処理対象を薬液に接触させることにより、前記処理対象のエッチング処理を行うエッチング手段と、
前記エッチング処理により前記薬液内に溶解した物質の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段により検出された物質の濃度に基づいて、前記薬液内に再生剤を添加する再生剤添加手段とを備えることを特徴とする半導体製造装置。
処理対象を薬液に接触させることにより、前記処理対象のエッチング処理を行う工程と、
前記エッチング処理により前記薬液内に溶解した物質の濃度を検出する工程と、
前記薬液内の物質の濃度に基づいて、前記薬液内に添加する再生剤の量を決定する工程と、
前記決定された量だけ前記再生剤を前記薬液内に添加することにより、前記薬液を再生させる工程とを備えることを特徴とする薬液再生処理方法。
燐酸水溶液内に溶解したシリコンの濃度を検出する工程と、
前記燐酸水溶液内のシリコン濃度に基づいて、前記燐酸水溶液にフッ化水素を添加する工程と、
前記フッ化水素の添加により再生された燐酸水溶液に窒化珪素膜が形成された半導体ウェハを接触させることにより、前記窒化珪素膜のエッチング処理を行う工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。