JP2010147304A - Method of regenerating etchant - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of regenerating an etchant targeting an etchant of silicon nitride and/or silicon nitride oxide containing sulfuric acid, extremely easily removing a silicon compound produced in the etchant, suitable for an industrial process, reducing regeneration process expense of the etchant, and capable of reducing waste liquid. <P>SOLUTION: Silicon nitride and/or silicon nitride oxide is etched by an etchant containing sulfuric acid, fluoride and water, and thereafter the etchant is heated and/or depressurized to remove a silicon compound produced by the etching. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は窒化ケイ素や窒化酸化ケイ素のエッチングに使用された、硫酸、フッ化物及び水を含有するエッチング液の再生方法に関する。更に詳しくは、半導体デバイスやフラットパネルディスプレー等の絶縁膜に使用される窒化ケイ素又は窒化酸化ケイ素のエッチングに使用された上記エッチング液を再生する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for regenerating an etching solution containing sulfuric acid, fluoride and water used for etching silicon nitride or silicon nitride oxide. More specifically, the present invention relates to a method for regenerating the etching solution used for etching silicon nitride or silicon nitride oxide used for insulating films such as semiconductor devices and flat panel displays.

窒化ケイ素や窒化酸化ケイ素は、セラミックス材料や半導体用材料として非常に重要な化合物である。   Silicon nitride and silicon nitride oxide are very important compounds as ceramic materials and semiconductor materials.

半導体の製造工程には、酸化ケイ素にダメージを与えることなく、窒化ケイ素や窒化酸化ケイ素のみを選択的にエッチングすることが必要な工程がある。現在、この工程には高純度リン酸が主に使用されている。しかしながら、高純度リン酸は、原料の黄燐の供給量が限られているため、高価であり、多量に使用するには問題がある。   Semiconductor manufacturing processes include processes that require selective etching of only silicon nitride or silicon nitride oxide without damaging the silicon oxide. Currently, high-purity phosphoric acid is mainly used in this process. However, high-purity phosphoric acid is expensive because the supply amount of raw material yellow phosphorus is limited, and there is a problem in using it in a large amount.

一方、燐酸を全く使用しないエッチング方法として、硫酸にフッ化水素、フッ化アンモニウム等のフッ素化合物を添加したエッチング液を用いるエッチング方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。これは高価な燐酸を使用しない有用な方法であるが、安価な硫酸といえども、そのまま廃棄することは、省資源、廃棄物処理の問題から好ましくない。   On the other hand, as an etching method that does not use phosphoric acid at all, an etching method using an etching solution in which a fluorine compound such as hydrogen fluoride or ammonium fluoride is added to sulfuric acid has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Although this is a useful method that does not use expensive phosphoric acid, it is not preferable to dispose of it as it is, even if it is inexpensive sulfuric acid, from the viewpoint of resource saving and waste disposal.

ところで、各種基板等の量産ラインにおけるエッチング処理では、エッチング槽内のエッチング液を清浄に保つため、エッチング液を濾過循環して、エッチング液中のゴミなどの異物を除去しながら、エッチングを連続的に行っている。これは、窒化ケイ素や窒化酸化ケイ素のエッチングにおいても同様であり、エッチング液(例えば、燐酸水溶液)を濾過循環し、エッチング液中に析出したケイ素化合物を他の異物とともに濾過して浄化して連続的にエッチングを行なっている(例えば、特許文献2参照)。   By the way, in the etching process in the mass production line of various substrates, etc., in order to keep the etching solution in the etching tank clean, the etching solution is circulated and continuously etched while removing foreign matters such as dust in the etching solution. Is going to. This also applies to the etching of silicon nitride and silicon nitride oxide. The etching solution (for example, phosphoric acid aqueous solution) is filtered and circulated, and the silicon compound deposited in the etching solution is filtered and purified together with other foreign substances. Etching is performed (see, for example, Patent Document 2).

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、同じエッチング液を繰り返し使用して、エッチング処理を行うことにより、エッチング液中のケイ素化合物の濃度が高くなり、ケイ素化合物がエッチング液中で装置上や半導体ウエハ上に析出して、製品の歩留まりが低下するという問題点がある。   However, in the method described in Patent Document 1, the concentration of the silicon compound in the etching solution is increased by repeatedly using the same etching solution and performing the etching treatment, so that the silicon compound is on the device or in the semiconductor in the etching solution. There is a problem that the yield of the product decreases due to deposition on the wafer.

そこで、エッチングに使用したエッチング液を再生することが検討されている。例えば、燐酸にフッ化水素酸を添加し、燐酸に溶解したケイ素を除去する方法(例えば、特許文献3、特許文献4参照)が提案されている。   Therefore, it has been studied to regenerate the etching solution used for etching. For example, a method of adding hydrofluoric acid to phosphoric acid and removing silicon dissolved in phosphoric acid (see, for example, Patent Document 3 and Patent Document 4) has been proposed.

しかしながら、上記したエッチング液の再生方法では、使用するフッ化水素酸も珪素化合物と同様に窒化ケイ素や窒化酸化ケイ素のエッチング選択比に影響を及ぼす物質であるため、エッチング液中に残留するフッ化水素酸の濃度を高精度に測定し、エッチング液の再生処理の終了時点(エッチングに影響を与えないフッ化水素酸の濃度等)を確認し管理しなくてはならない。この終点管理は、例えば、エッチング液の一部をサンプリングして行うが、連続エッチングを維持する上で煩雑であり、かつ経費増の要因となる。   However, in the above-described method for regenerating an etching solution, hydrofluoric acid to be used is a substance that affects the etching selectivity of silicon nitride and silicon nitride oxide as well as the silicon compound. The concentration of hydroacid must be measured with high accuracy, and the end point of the etching solution regeneration process (concentration of hydrofluoric acid that does not affect the etching, etc.) must be confirmed and managed. This end point management is performed, for example, by sampling a part of the etching solution, but is complicated in maintaining continuous etching and causes an increase in cost.

特開2002−246378号公報JP 2002-246378 A 特公平03−20895号公報Japanese Patent Publication No. 03-20895 特開平07−86260号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-86260 特開平09−45660号公報Japanese Patent Laid-Open No. 09-45660

本発明は、上記の背景技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、硫酸を含む窒化ケイ素及び/又は窒化酸化ケイ素のエッチング液を対象とし、前記エッチング液中において生成するケイ素化合物の除去が極めて容易で、工業的プロセスに適し、エッチング液の再生処理経費を低減して、廃液を低減することが可能なエッチング液の再生方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the background art described above, and an object of the present invention is to remove a silicon compound generated in the etching solution, which is an etching solution of silicon nitride and / or silicon nitride oxide containing sulfuric acid. The present invention is to provide a method for regenerating an etching solution that is extremely easy, suitable for an industrial process, can reduce the cost of regenerating the etching solution, and can reduce waste solution.

本発明者らは、硫酸を含む窒化ケイ素及び/又は窒化酸化ケイ素のエッチング液を再生する方法について鋭意検討した結果、エッチング液を加熱及び/又は減圧することで、硫酸を含むエッチング液を再使用できる水準までケイ素化合物が減少できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies on a method for regenerating an etching solution containing silicon nitride and / or silicon nitride oxide containing sulfuric acid, the present inventors reused the etching solution containing sulfuric acid by heating and / or reducing the pressure of the etching solution. The present inventors have found that the silicon compound can be reduced to a level that can be achieved, and have completed the present invention.

すなわち本発明は、以下に示すとおりのエッチング液の再生方法である。   That is, the present invention is an etching solution regeneration method as described below.

[1]硫酸、フッ化物及び水を含有するエッチング液で窒化ケイ素及び/又は窒化酸化ケイ素をエッチングした後、このエッチング液を加熱及び/又は減圧して、エッチングにより生じたケイ素化合物を除去するエッチング液の再生方法。   [1] Etching in which silicon nitride and / or silicon nitride oxide is etched with an etching solution containing sulfuric acid, fluoride and water, and then this etching solution is heated and / or decompressed to remove the silicon compound produced by the etching. Liquid regeneration method.

[2]エッチングした後のエッチング液の組成において、フッ化物とケイ素化合物の比が、フッ素とケイ素のモル比(F/Si)で、4を超えることを特徴とする上記[1]に記載のエッチング液の再生方法。   [2] The composition of the etching solution after etching, wherein the ratio of fluoride to silicon compound is more than 4 in terms of the molar ratio of fluorine to silicon (F / Si). Etching solution regeneration method.

[3]フッ化物が、フッ化水素酸、フッ化アンモニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする上記[1]又は[2]に記載のエッチング液の再生方法。   [3] The method for regenerating an etching solution according to the above [1] or [2], wherein the fluoride is at least one selected from the group consisting of hydrofluoric acid and ammonium fluoride.

[4]エッチング液中のフッ化物の濃度が、当該エッチング液全体に対して、1重量ppm〜0.1重量%であることを特徴とする上記[1]乃至[3]のいずれかに記載のエッチング液の再生方法。   [4] The above-mentioned [1] to [3], wherein the concentration of fluoride in the etching solution is 1 ppm by weight to 0.1% by weight with respect to the entire etching solution. Of regenerating an etching solution.

[5]エッチング液中の水の濃度が、当該エッチング液に対して、1〜70重量%であることを特徴とする上記[1]乃至[4]のいずれかに記載のエッチング液の再生方法。   [5] The method for regenerating an etching solution according to any one of [1] to [4], wherein the concentration of water in the etching solution is 1 to 70% by weight with respect to the etching solution. .

[6]加熱時の温度が100〜200℃の範囲であることを特徴とする上記[1]乃至[5]のいずれかに記載のエッチング液の再生方法。   [6] The method for regenerating an etching solution according to any one of the above [1] to [5], wherein the heating temperature is in the range of 100 to 200 ° C.

[7]減圧時の圧力が1〜90kPaの範囲であることを特徴とする上記[1]乃至[6]のいずれかに記載のエッチング液の再生方法。   [7] The method for regenerating an etching solution according to any one of the above [1] to [6], wherein the pressure during decompression is in the range of 1 to 90 kPa.

[8]エッチングした後のエッチング液を加熱及び/又は減圧して、当該エッチング液中のケイ素化合物の濃度を、当該エッチング液に対して、50重量ppm以下にすることを特徴とする上記[1]乃至[7]のいずれかに記載のエッチング液の再生方法。   [8] The above-mentioned [1], wherein the etching solution after etching is heated and / or decompressed so that the concentration of the silicon compound in the etching solution is 50 ppm by weight or less with respect to the etching solution. ] The reproduction | regeneration method of the etching liquid in any one of [7].

本発明のエッチング液の再生方法によれば、加熱及び/又は減圧という簡便な方法で、エッチング液中のケイ素化合物を除去することができるため、工業的価値が極めて高い。すなわち、本発明の方法により再生されたエッチング液は、エッチング液として再利用できるのみならず、硫酸として再利用することもできるため、廃液を削減することが可能である。   According to the method for regenerating an etching solution of the present invention, since the silicon compound in the etching solution can be removed by a simple method of heating and / or decompression, the industrial value is extremely high. That is, the etching solution regenerated by the method of the present invention can be reused not only as an etching solution but also as sulfuric acid, so that waste liquid can be reduced.

以下に本発明をさらに詳細に説明する。   The present invention is described in further detail below.

本発明の方法では、硫酸、フッ化物及び水を含有するエッチング液で窒化ケイ素及び/又は窒化酸化ケイ素をエッチングした後、このエッチング液を加熱及び/又は減圧して、エッチングにより生じたケイ素化合物を除去する。   In the method of the present invention, after etching silicon nitride and / or silicon nitride oxide with an etching solution containing sulfuric acid, fluoride and water, the etching solution is heated and / or decompressed to remove the silicon compound produced by the etching. Remove.

本発明の方法において使用するエッチング液は、硫酸、フッ化物及び水を含有する。   The etching solution used in the method of the present invention contains sulfuric acid, fluoride and water.

エッチング液に使用されるフッ化物としては、例えば、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等のフッ化物塩が好適なものとして挙げられる。これらの中でも金属分を含まないフッ化水素酸、フッ化アンモニウムが、半導体等の電子デバイスの製造には特に好適に用いられる。また、エッチング液に使用される硫酸、水については、特に制限はなく、一般に流通しているものを使用することができる。電子材料用として、金属分の少ない硫酸、水がそれぞれ流通しているので、これらを使用することが特に好ましい。   As a fluoride used for etching liquid, fluoride salts, such as hydrofluoric acid, ammonium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, are mentioned as a suitable thing, for example. Among these, hydrofluoric acid and ammonium fluoride which do not contain a metal component are particularly preferably used for manufacturing electronic devices such as semiconductors. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the sulfuric acid and water which are used for etching liquid, What is generally distribute | circulating can be used. For electronic materials, sulfuric acid and water with a small amount of metal are circulated, and it is particularly preferable to use these.

本発明の方法で使用されるエッチング液の組成としては、硫酸と、エッチング液全体に対し1重量ppm〜0.1重量%のフッ化物と、エッチング液全体に対し1〜70重量%の水を含有することが好ましく、硫酸と、エッチング液全体に対し5〜500重量ppmのフッ化物と、エッチング液全体に対し1〜50重量%の水を含有する組成がさらに好ましい。   The composition of the etching solution used in the method of the present invention includes sulfuric acid, 1 wt ppm to 0.1 wt% fluoride with respect to the entire etching solution, and 1 to 70 wt% water with respect to the entire etching solution. It is preferable to contain, and the composition which contains a sulfuric acid, 5-500 weight ppm fluoride with respect to the whole etching liquid, and 1 to 50 weight% of water with respect to the whole etching liquid is further more preferable.

エッチング液全体に対し1重量ppm未満のフッ化物と、エッチング液全体に対し1重量%未満の水を含有する組成では、エッチング速度が工業的でないほど遅くなるおそれがある。また、エッチング液全体に対し0.1重量%を超えるフッ化水素酸を添加すると、窒化ケイ素以外の材料を腐食するおそれがある。   In the composition containing less than 1 ppm by weight of fluoride with respect to the entire etching solution and less than 1% by weight of water with respect to the entire etching solution, the etching rate may be unsatisfactory. Moreover, when hydrofluoric acid exceeding 0.1 weight% with respect to the whole etching liquid is added, there exists a possibility of corroding materials other than silicon nitride.

一方、エッチング液全体に対し70重量%を超える水を含有する場合、エッチング液の温度が下がりすぎるため、この場合もエッチング速度が工業的でないほど遅くなるおそれがある。また、水の濃度が1重量%未満でも70重量%を超えても、ケイ素化合物の除去速度が遅くなるおそれがある。   On the other hand, when water containing more than 70% by weight with respect to the entire etching solution is contained, the temperature of the etching solution is excessively lowered, and in this case as well, there is a possibility that the etching rate becomes so slow that it is not industrial. Moreover, even if the water concentration is less than 1% by weight or more than 70% by weight, the removal rate of the silicon compound may be slow.

本発明の方法において、窒化ケイ素及び/又は窒化酸化ケイ素をエッチングする際の温度は、通常120〜180℃の範囲、好ましくは130〜170℃の範囲である。180℃を超える温度では、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素以外の半導体材料に対してダメージが発生し易く、120℃未満の温度では、工業的に満足できる速度で窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素をエッチングすることが難しい。   In the method of the present invention, the temperature at which silicon nitride and / or silicon nitride oxide is etched is usually in the range of 120 to 180 ° C, preferably in the range of 130 to 170 ° C. At temperatures above 180 ° C, semiconductor materials other than silicon nitride and silicon nitride oxide are likely to be damaged, and at temperatures below 120 ° C, silicon nitride and silicon nitride oxide are etched at an industrially satisfactory rate. Is difficult.

本発明の方法においては、窒化ケイ素及び/又は窒化酸化ケイ素をエッチングした後のエッチング液を、加熱及び/又は減圧して再生する。大気圧下、加熱のみでケイ素化合物を除去する場合は、通常100〜200℃、好ましくは100〜180℃の温度範囲で加熱処理する。100℃未満の温度では、ケイ素化合物の除去が工業的でないほど遅くなり、200℃を超える温度では、エネルギー的に不利になる。ケイ素化合物を除去する際に、圧力を下げると除去が促進される。圧力を大気圧より少しでも下げればこの効果は発現するが、1〜90kPaの圧力範囲にすると、さらに効果が大きくなる。90kPaを超える圧力では、減圧にした効果が小さく、1kPa未満にすると、エネルギー的に不利になる。   In the method of the present invention, the etching solution after etching silicon nitride and / or silicon nitride oxide is regenerated by heating and / or reducing pressure. When the silicon compound is removed only by heating under atmospheric pressure, the heat treatment is usually performed at a temperature of 100 to 200 ° C, preferably 100 to 180 ° C. At temperatures below 100 ° C., the removal of silicon compounds is not industrially slow, and at temperatures above 200 ° C. it is energetically disadvantageous. When removing the silicon compound, the removal is facilitated by reducing the pressure. This effect is exhibited if the pressure is lowered even a little below atmospheric pressure, but the effect is further increased if the pressure is in the range of 1 to 90 kPa. If the pressure exceeds 90 kPa, the effect of reducing the pressure is small, and if it is less than 1 kPa, it is disadvantageous in terms of energy.

本発明の方法において、窒化ケイ素及び/又は窒化酸化ケイ素をエッチングした後のエッチング液には、硫酸、フッ化物、水の他にケイ素化合物が含まれている。本発明の方法で再生するエッチング液は、エッチング後のエッチング液の組成において、フッ化物とケイ素化合物の比が、フッ素とケイ素のモル比(F/Si)で4を超えていることが望ましい。   In the method of the present invention, the etching solution after etching silicon nitride and / or silicon nitride oxide contains a silicon compound in addition to sulfuric acid, fluoride, and water. In the etching solution regenerated by the method of the present invention, the ratio of the fluoride to the silicon compound in the composition of the etching solution after the etching is desirably more than 4 in terms of the molar ratio of fluorine to silicon (F / Si).

一般にケイ素化合物はフッ化物イオンと反応し、揮発性のフッ化ケイ素やヘキサフルオロケイ酸を形成するが、本発明の方法で使用される硫酸のような強酸及び水の存在下では、フッ化ケイ素やヘキサフルオロケイ酸は、エッチング液に不溶な不揮発性の二酸化ケイ素に分解する。ここで、上記エッチング液中で、フッ化物とケイ素化合物の比が、フッ素とケイ素のモル比で4を超えていれば、二酸化ケイ素の形成が妨げられ、揮発性のケイ素化合物となるため、加熱及び/又は減圧することで、容易にケイ素化合物を除去できるようになる。これらの反応は平衡反応であり、フッ素濃度が高いほど揮発性のケイ素化合物となってケイ素化合物が除去されやすくなり、一方、ケイ素濃度が高いほど二酸化ケイ素となって析出しやすくなる。   In general, silicon compounds react with fluoride ions to form volatile silicon fluoride or hexafluorosilicic acid, but in the presence of strong acids such as sulfuric acid and water used in the method of the present invention, silicon fluoride. And hexafluorosilicic acid decomposes into non-volatile silicon dioxide insoluble in the etching solution. Here, in the above etching solution, if the ratio of fluoride to silicon compound exceeds 4 in terms of the molar ratio of fluorine to silicon, formation of silicon dioxide is hindered and a volatile silicon compound is formed. In addition, the silicon compound can be easily removed by reducing the pressure. These reactions are equilibrium reactions, and the higher the fluorine concentration, the more volatile silicon compounds become, and the more easily the silicon compounds are removed. On the other hand, the higher the silicon concentration, the more likely they become silicon dioxide and precipitate.

本発明の方法において、窒化ケイ素及び/又は窒化酸化ケイ素をエッチングは、通常、上記エッチング液を貯留したエッチング槽内で被処理物とエッチング液を接触させて行われる。   In the method of the present invention, etching of silicon nitride and / or silicon nitride oxide is usually performed by bringing the object to be processed into contact with the etching solution in an etching tank storing the etching solution.

本発明の方法において、エッチング液の加熱及び/又は減圧は、上記エッチング槽中で実施しても良いし、ケイ素化合物を含むエッチング液を上記エッチング槽から抜き出して、別の槽で実施しても良い。その際に、撹拌、ガスバブリング、超音波照射等の方法を併用すると、ケイ素化合物の除去が更に促進される。   In the method of the present invention, the heating and / or decompression of the etching solution may be carried out in the etching bath, or the etching solution containing a silicon compound is extracted from the etching bath and carried out in another bath. good. At that time, when a method such as stirring, gas bubbling, ultrasonic irradiation or the like is used in combination, the removal of the silicon compound is further promoted.

本発明の方法においては、エッチング液中に含まれるケイ素化合物の濃度を、エッチング液全体に対し、50重量ppm以下になるように、ケイ素化合物を除去することが望ましい。ケイ素化合物が50重量ppmよりも過剰の存在する場合、ケイ素化合物が硫酸に不溶の二酸化ケイ素に分解し、エッチング液中、エッチング装置上、ウエハ等の電子デバイス上に析出するおそれがある。   In the method of the present invention, it is desirable to remove the silicon compound so that the concentration of the silicon compound contained in the etching solution is 50 ppm by weight or less with respect to the entire etching solution. When the silicon compound is present in excess of 50 ppm by weight, the silicon compound may be decomposed into silicon dioxide insoluble in sulfuric acid and deposited on an etching device, an etching apparatus, or an electronic device such as a wafer.

本発明の方法において再生されたエッチング液は、ケイ素化合物のみならず、フッ素も同時に除去されており、純度が高いため、更なる精製、分析等を実施することなく、エッチング液として使用できるが、未使用の硫酸、エッチング液と混合して使用することもできる。また、硫酸としての再利用も可能なため、廃液を低減できるという利点もある。   The etching solution regenerated in the method of the present invention is not only a silicon compound but also fluorine is removed at the same time, and since the purity is high, it can be used as an etching solution without further purification, analysis, etc. It can also be used by mixing with unused sulfuric acid or etching solution. Further, since it can be reused as sulfuric acid, there is an advantage that waste liquid can be reduced.

本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。なお、標記を簡潔にするため、以下の略記号を使用した。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention should not be construed as being limited thereto. In order to simplify the title, the following abbreviations were used.

SiN:窒化ケイ素,
SiO:酸化ケイ素,
HF:フッ化水素酸,
SiF:ヘキサフルオロケイ酸,
Si:ケイ素,
F:フッ素,
F/Si:フッ素とケイ素のモル比。
SiN: silicon nitride,
SiO: silicon oxide,
HF: hydrofluoric acid,
SiF: hexafluorosilicic acid,
Si: silicon,
F: Fluorine,
F / Si: molar ratio of fluorine and silicon.

実施例1.
[エッチング液Aの調製]
脱イオン水に濃硫酸を加え、66重量%硫酸水を調製した。これをエッチング液Aとする。
Example 1.
[Preparation of Etching Solution A]
Concentrated sulfuric acid was added to deionized water to prepare 66 wt% sulfuric acid water. This is designated etching solution A.

[エッチング液Bの調製]
脱イオン水に濃硫酸、SiF、HFを加え、200重量ppmのHF、80重量ppmのSiF、34重量%の水を含む硫酸水を調製した。これをエッチング液Bとする。
[Preparation of Etching Solution B]
Concentrated sulfuric acid, SiF, and HF were added to deionized water to prepare sulfuric acid water containing 200 wt ppm HF, 80 wt ppm SiF, and 34 wt% water. This is designated etching solution B.

[SiNのエッチング]
100gのエッチング液A及び100gのエッチング液Bをテフロン(登録商標)製の容器に入れ、エッチング液の温度が160℃になるまで加熱した。エッチング液Aを100g/時で、エッチング液Bを100g/時で、連続的にテフロン(登録商標)製容器の下部から供給した。一方、エッチング液の液面の高さが一定となるよう、容器の上部からエッチング液を除去した。
[SiN etching]
100 g of the etching solution A and 100 g of the etching solution B were put in a Teflon (registered trademark) container and heated until the temperature of the etching solution reached 160 ° C. The etching solution A was supplied at 100 g / hour and the etching solution B was supplied at 100 g / hour continuously from the bottom of a Teflon (registered trademark) container. On the other hand, the etching solution was removed from the upper part of the container so that the level of the etching solution was constant.

エッチング液の入ったテフロン(登録商標)製容器に、SiNをCVD法により300nmの厚みに成膜したシリコンウエハ(15mm角の正方形)及び熱酸化膜を1000nmの厚みに成膜したシリコンウエハ(15mm角の正方形)を10分間浸漬した。ウエハを取り出し、水洗、乾燥の後、光干渉式膜厚計でSiN、及び熱酸化膜の膜厚を測定した。それらの膜厚の変化から、SiN,SiOのエッチング速度を算出した。その結果、SiNエッチング速度 4.1nm/分、 SiOエッチング速度 0.024nm/分だった。   In a Teflon (registered trademark) container containing an etching solution, a silicon wafer (15 mm square) having a SiN film formed to a thickness of 300 nm by a CVD method and a silicon wafer (15 mm) having a thermal oxide film formed to a thickness of 1000 nm are formed. Corner square) was immersed for 10 minutes. The wafer was taken out, washed with water, and dried, and the film thickness of SiN and the thermal oxide film was measured with an optical interference film thickness meter. The etching rate of SiN and SiO was calculated from the change in the film thickness. As a result, the SiN etching rate was 4.1 nm / min, and the SiO etching rate was 0.024 nm / min.

[エッチング液の再生]
上記容器の上部からエッチング液を抜き出し、Si濃度についてはICP−AES法で、F濃度については比色法(JIS K 0102−34.1)でそれぞれ測定したところ、Siが5.5重量ppm、Fが40.0重量ppmとなっていた[F/Si=10.7(モル比)]。このエッチング液を、再生用エッチング液Cとする。
[Regeneration of etchant]
The etching solution was extracted from the upper part of the container, and the Si concentration was measured by the ICP-AES method, and the F concentration was measured by the colorimetric method (JIS K 0102-34.1). F was 40.0 ppm by weight [F / Si = 10.7 (molar ratio)]. This etchant is designated as a regeneration etchant C.

再生用エッチング液Cを、160℃で1時間加熱した後、上記と同様に、Si濃度、F濃度を測定したところ、Siは0.8重量ppm、Fは3.5ppmに減少した。   After the regeneration etching solution C was heated at 160 ° C. for 1 hour, the Si concentration and the F concentration were measured in the same manner as described above. As a result, Si decreased to 0.8 ppm by weight and F decreased to 3.5 ppm.

このエッチング液に含水率34重量%となるように水を加えた。これをエッチング液A(硫酸水)の代わりとして用いた以外は、上記[SiNのエッチング]と同様に、SiNのエッチングを行った。その結果、SiNエッチング速度 4.1nm/分、 SiOエッチング速度 0.024nm/分となり、濃硫酸から調製したエッチング液Aを使用した場合とエッチング速度は全く変わらなかった。   Water was added to the etching solution so that the water content was 34% by weight. Etching of SiN was performed in the same manner as [SiN etching] except that this was used in place of the etching solution A (sulfuric acid). As a result, the SiN etching rate was 4.1 nm / min, the SiO etching rate was 0.024 nm / min, and the etching rate was not different from that when the etching solution A prepared from concentrated sulfuric acid was used.

比較例.
加熱も減圧もしていない再生用エッチング液Cに、含水率が34重量%となるように水を加えた。これをエッチング液A(硫酸水)として用いた以外は、調製例3と同様に、SiNのエッチングを行った。その結果、SiNエッチング速度 4.8nm/分、 SiOエッチング速度 0.011nm/分となり、エッチング速度が変化した。
Comparative example.
Water was added to the regenerating etchant C that was neither heated nor depressurized so that the water content was 34% by weight. Etching of SiN was performed in the same manner as in Preparation Example 3 except that this was used as the etching solution A (sulfuric acid solution). As a result, the SiN etching rate was 4.8 nm / min, the SiO etching rate was 0.011 nm / min, and the etching rate was changed.

さらに、同じ操作を繰り返したところ、熱酸化膜を成膜したシリコンウエハ上に二酸化ケイ素の析出が生じた。   Further, when the same operation was repeated, silicon dioxide was deposited on the silicon wafer on which the thermal oxide film was formed.

実施例2.
SiNをエッチング後、Siを15.5重量ppm、硫酸を66重量%、HFを66重量ppm含むエッチング液[残部は水、F/Si=6.0(モル比)]200gをテフロン(登録商標)製の容器に入れ、150℃で1時間加熱した。実施例1と同様にして、この液を分析したところ、Siは1.5重量ppm、Fは2.3ppmに減少していた。
Example 2
After etching SiN, 200 g of an etching solution containing 15.5 wt ppm of Si, 66 wt% of sulfuric acid and 66 wt ppm of HF [the balance is water, F / Si = 6.0 (molar ratio)] is Teflon (registered trademark). ) And heated at 150 ° C. for 1 hour. When this liquid was analyzed in the same manner as in Example 1, Si was reduced to 1.5 ppm by weight, and F was reduced to 2.3 ppm.

実施例3.
SiNをエッチング後、Siを20重量ppm、硫酸を66重量%、HFを66重量ppm含むエッチング液[残部は水、F/Si=4.6(モル比)]200gをテフロン(登録商標)製の容器に入れ、80℃、85kPaで1時間減圧した。実施例1と同様にして、この液を分析したところ、Siは0.3重量ppm、Fは1.0ppmに減少していた。
Example 3 FIG.
After etching SiN, 200 g of an etching solution containing 20 wt ppm of Si, 66 wt% of sulfuric acid and 66 wt ppm of HF [the balance is water, F / Si = 4.6 (molar ratio)] manufactured by Teflon (registered trademark) And decompressed at 80 ° C. and 85 kPa for 1 hour. When this liquid was analyzed in the same manner as in Example 1, Si was reduced to 0.3 ppm by weight, and F was reduced to 1.0 ppm.

Claims (8)

硫酸、フッ化物及び水を含有するエッチング液で窒化ケイ素及び/又は窒化酸化ケイ素をエッチングした後、このエッチング液を加熱及び/又は減圧して、エッチングにより生じたケイ素化合物を除去するエッチング液の再生方法。 Etching silicon nitride and / or silicon nitride oxide with an etching solution containing sulfuric acid, fluoride and water, and then heating and / or depressurizing the etching solution to remove the silicon compound produced by the etching. Method. エッチングした後のエッチング液の組成において、フッ化物とケイ素化合物の比が、フッ素とケイ素のモル比(F/Si)で、4を超えることを特徴とする請求項1に記載のエッチング液の再生方法。 The composition of the etching solution after etching is characterized in that the ratio of fluoride to silicon compound exceeds 4 in terms of the molar ratio of fluorine to silicon (F / Si). Method. フッ化物が、フッ化水素酸、フッ化アンモニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエッチング液の再生方法。 The method for regenerating an etching solution according to claim 1, wherein the fluoride is at least one selected from the group consisting of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. エッチング液中のフッ化物の濃度が、当該エッチング液に対して、1重量ppm〜0.1重量%であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のエッチング液の再生方法。 The regeneration of the etching solution according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of the fluoride in the etching solution is 1 ppm by weight to 0.1% by weight with respect to the etching solution. Method. エッチング液中の水の濃度が、当該エッチング液に対して、1〜70重量%であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のエッチング液の再生方法。 The method for regenerating an etching solution according to any one of claims 1 to 4, wherein the concentration of water in the etching solution is 1 to 70% by weight with respect to the etching solution. 加熱時の温度が100〜200℃の範囲であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のエッチング液の再生方法。 The method for regenerating an etching solution according to any one of claims 1 to 5, wherein the heating temperature is in the range of 100 to 200 ° C. 減圧時の圧力が1〜90kPaの範囲であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のエッチング液の再生方法。 The method for regenerating an etching solution according to any one of claims 1 to 6, wherein the pressure during decompression is in the range of 1 to 90 kPa. エッチングした後のエッチング液を加熱及び/又は減圧して、当該エッチング液中のケイ素化合物の濃度を、当該エッチング液に対して、50重量ppm以下にすることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のエッチング液の再生方法。 The etching solution after etching is heated and / or decompressed so that the concentration of the silicon compound in the etching solution is 50 ppm by weight or less with respect to the etching solution. 8. The method for regenerating an etching solution according to any one of 7 above.
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