JP3216125B2 - 薬液処理方法および薬液処理装置 - Google Patents
薬液処理方法および薬液処理装置Info
- Publication number
- JP3216125B2 JP3216125B2 JP549399A JP549399A JP3216125B2 JP 3216125 B2 JP3216125 B2 JP 3216125B2 JP 549399 A JP549399 A JP 549399A JP 549399 A JP549399 A JP 549399A JP 3216125 B2 JP3216125 B2 JP 3216125B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chemical
- reaction
- processing
- chemical solution
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Weting (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の製
造プロセスにおいて、薬液により半導体基板表面あるい
は半導体基板表面に形成された材料のエッチングまたは
洗浄を行う薬液処理方法および薬液処理装置に関するも
のである。
造プロセスにおいて、薬液により半導体基板表面あるい
は半導体基板表面に形成された材料のエッチングまたは
洗浄を行う薬液処理方法および薬液処理装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板のエッチングや洗浄プロセス
では、薬品を使ったウェット処理が主流である。洗浄プ
ロセスでは、対象となる処理物に対して数種類の薬液が
使い分けられる。半導体基板の表面に付着したパーティ
クルには、アンモニアと過酸化水素を含有した薬液（ア
ンモニア−過酸化水素薬液：ＡＰＭ）が、半導体基板の
表面の金属には、塩酸と過酸化水素を含有した薬液（塩
酸−過酸化水素薬液：ＨＰＭ）が使用される。
では、薬品を使ったウェット処理が主流である。洗浄プ
ロセスでは、対象となる処理物に対して数種類の薬液が
使い分けられる。半導体基板の表面に付着したパーティ
クルには、アンモニアと過酸化水素を含有した薬液（ア
ンモニア−過酸化水素薬液：ＡＰＭ）が、半導体基板の
表面の金属には、塩酸と過酸化水素を含有した薬液（塩
酸−過酸化水素薬液：ＨＰＭ）が使用される。
【０００３】近年、薬液を用いた半導体基板の処理で
は、半導体装置の高集積化に伴い、薬液の処理性能の厳
密な制御が重要な課題となっている。例えば、ＡＰＭに
よる半導体基板の洗浄では、半導体基板に付着したパー
ティクルが、基板表面のエッチングによる脱離と、その
後に生じる基板表面との静電反発で除去されるが、エッ
チングによる基板表面のダメージ（例えば、表面マイク
ロラフネス）は、半導体装置自体の特性を劣化させた
り、また、成膜不良などの製造プロセスに関わる問題を
引き起こし、最終的な製品の歩留まりを低下させる原因
となる。このように、薬液による半導体基板の処理で
は、薬液と半導体基板表面との化学反応の制御が重要と
なる。
は、半導体装置の高集積化に伴い、薬液の処理性能の厳
密な制御が重要な課題となっている。例えば、ＡＰＭに
よる半導体基板の洗浄では、半導体基板に付着したパー
ティクルが、基板表面のエッチングによる脱離と、その
後に生じる基板表面との静電反発で除去されるが、エッ
チングによる基板表面のダメージ（例えば、表面マイク
ロラフネス）は、半導体装置自体の特性を劣化させた
り、また、成膜不良などの製造プロセスに関わる問題を
引き起こし、最終的な製品の歩留まりを低下させる原因
となる。このように、薬液による半導体基板の処理で
は、薬液と半導体基板表面との化学反応の制御が重要と
なる。
【０００４】そこで、ＡＰＭの洗浄性能を制御する技術
として、特開平７−１４２４３５号公報には、一定のエ
ッチング速度が得られるように、アンモニア濃度が３．
５から２．５重量％の範囲内で、ＡＰＭを制御する洗浄
方法が開示されている。また、特開平４−１０７９２２
号公報には、基板のエッチング量を低減するため、過酸
化水素水の容量比率が、アンモニア水の容量比率から計
算式を用いて算出した領域に収まるように、ＡＰＭを制
御する方法が開示されている。また、特開平１０−１８
３１８５には、ＡＰＭの処理時間を短縮するため、アン
モニア濃度、過酸化水素濃度、処理液温度、処理時間を
代入して得られた数式の値が所定の値以上になるよう
に、ＡＰＭを制御する方法が開示されている。
として、特開平７−１４２４３５号公報には、一定のエ
ッチング速度が得られるように、アンモニア濃度が３．
５から２．５重量％の範囲内で、ＡＰＭを制御する洗浄
方法が開示されている。また、特開平４−１０７９２２
号公報には、基板のエッチング量を低減するため、過酸
化水素水の容量比率が、アンモニア水の容量比率から計
算式を用いて算出した領域に収まるように、ＡＰＭを制
御する方法が開示されている。また、特開平１０−１８
３１８５には、ＡＰＭの処理時間を短縮するため、アン
モニア濃度、過酸化水素濃度、処理液温度、処理時間を
代入して得られた数式の値が所定の値以上になるよう
に、ＡＰＭを制御する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−１４２４３５号公報に開示された方法では、ＡＰＭ
の温度と過酸化水素濃度が固定されており、変更可能な
パラメータがアンモニア濃度に限定されるため、ＡＰＭ
の洗浄性を管理する方法として汎用性がなく、厳密な制
御ができないという問題があった。また、特開平４−１
０７９２２号公報に開示された方法では、過酸化水素水
の容量比率の温度変化が考慮されておらず、算出式が特
定の温度でしか成り立たないという問題があった。ま
た、特開平１０−１８３１８５号公報に開示された方法
では、限られた実験結果に基づき、複数のパラメータ
（アンモニア濃度、過酸化水素水濃度、処理液温度、処
理時間）を１つの経験式に組み込んだため、経験式に汎
用性がなく、適用範囲が実験結果を補償する濃度領域に
限定されるという問題があった。
７−１４２４３５号公報に開示された方法では、ＡＰＭ
の温度と過酸化水素濃度が固定されており、変更可能な
パラメータがアンモニア濃度に限定されるため、ＡＰＭ
の洗浄性を管理する方法として汎用性がなく、厳密な制
御ができないという問題があった。また、特開平４−１
０７９２２号公報に開示された方法では、過酸化水素水
の容量比率の温度変化が考慮されておらず、算出式が特
定の温度でしか成り立たないという問題があった。ま
た、特開平１０−１８３１８５号公報に開示された方法
では、限られた実験結果に基づき、複数のパラメータ
（アンモニア濃度、過酸化水素水濃度、処理液温度、処
理時間）を１つの経験式に組み込んだため、経験式に汎
用性がなく、適用範囲が実験結果を補償する濃度領域に
限定されるという問題があった。
【０００６】ＡＰＭ洗浄では、半導体基板に付着したパ
ーティクルが、基板表面のエッチングによる脱離と、そ
の後に生じる基板表面との静電反発で除去される。この
ため、ＡＰＭの洗浄性は、薬液と半導体基板表面との化
学反応に基づくパラメータで制御すべきである。しかし
ながら、前記の従来技術では、薬液の成分濃度による間
接的な制御に留まっており、この手法では薬液の洗浄性
の厳密な制御は困難であった。
ーティクルが、基板表面のエッチングによる脱離と、そ
の後に生じる基板表面との静電反発で除去される。この
ため、ＡＰＭの洗浄性は、薬液と半導体基板表面との化
学反応に基づくパラメータで制御すべきである。しかし
ながら、前記の従来技術では、薬液の成分濃度による間
接的な制御に留まっており、この手法では薬液の洗浄性
の厳密な制御は困難であった。
【０００７】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、半導体基板の薬液処理において、薬液の処理条件の
設定に必要な時間と労力を大幅に短縮することができ、
また、薬液の処理性能をより適確かつ厳密に制御するこ
とができる薬液処理方法およびその方法を実行する薬液
処理装置を提供することを目的とする。
で、半導体基板の薬液処理において、薬液の処理条件の
設定に必要な時間と労力を大幅に短縮することができ、
また、薬液の処理性能をより適確かつ厳密に制御するこ
とができる薬液処理方法およびその方法を実行する薬液
処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、下記（１）〜（８）の薬液処理方法及び
（９）〜（１３）の薬液処理装置を提供する。
成するため、下記（１）〜（８）の薬液処理方法及び
（９）〜（１３）の薬液処理装置を提供する。
【０００９】（１）半導体基板の薬液処理において、薬
液中に溶存する化学種の濃度と半導体基板表面との関係
から、薬液と半導体基板表面との各化学反応を解析し、
各化学反応が全化学反応に寄与する比率を反応速度の比
から求めるとともに、前記比率をパラメータとして含む
化学反応の関係式を用い、薬液中に溶存する化学種と半
導体基板表面との化学反応で発生あるいは変化する化学
物質量を求め、前記化学物質量が所定の領域内に収まる
ように、基板処理中の薬液処理条件の制御あるいは基板
処理前の薬液処理条件の予測を行うことを特徴とする薬
液処理方法。
液中に溶存する化学種の濃度と半導体基板表面との関係
から、薬液と半導体基板表面との各化学反応を解析し、
各化学反応が全化学反応に寄与する比率を反応速度の比
から求めるとともに、前記比率をパラメータとして含む
化学反応の関係式を用い、薬液中に溶存する化学種と半
導体基板表面との化学反応で発生あるいは変化する化学
物質量を求め、前記化学物質量が所定の領域内に収まる
ように、基板処理中の薬液処理条件の制御あるいは基板
処理前の薬液処理条件の予測を行うことを特徴とする薬
液処理方法。
【００１０】（２）各化学反応の全化学反応に寄与する
比率と基板処理量の許容範囲から、薬液処理条件である
薬液の成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を決定するこ
とを特徴とする（１）の薬液処理方法。
比率と基板処理量の許容範囲から、薬液処理条件である
薬液の成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を決定するこ
とを特徴とする（１）の薬液処理方法。
【００１１】（３）薬液に溶存する化学種の濃度と薬液
温度をモニタし、算出した各化学反応の反応速度に基づ
き、各化学反応の全化学反応に寄与する比率と基板処理
量が許容範囲に入るように、薬液処理条件である薬液の
成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を制御することを特
徴とする（１）の薬液処理方法。
温度をモニタし、算出した各化学反応の反応速度に基づ
き、各化学反応の全化学反応に寄与する比率と基板処理
量が許容範囲に入るように、薬液処理条件である薬液の
成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を制御することを特
徴とする（１）の薬液処理方法。
【００１２】（４）半導体基板の薬液処理において、薬
液中に溶存する化学種の濃度と半導体基板表面との関係
から、薬液と半導体基板表面との各化学反応を解析し、
各化学反応が全化学反応に寄与する比率を反応速度の比
から求めるとともに、前記比率をパラメータとして含む
化学反応の関係式を用い、薬液が半導体基板に対して必
要十分な処理能力を有する薬液の濃度領域を求め、薬液
の使用量ができるだけ少なくなる様に、基板処理中の薬
液処理条件の制御あるいは基板処理前の薬液処理条件の
予測を行うことを特徴とする薬液処理方法。
液中に溶存する化学種の濃度と半導体基板表面との関係
から、薬液と半導体基板表面との各化学反応を解析し、
各化学反応が全化学反応に寄与する比率を反応速度の比
から求めるとともに、前記比率をパラメータとして含む
化学反応の関係式を用い、薬液が半導体基板に対して必
要十分な処理能力を有する薬液の濃度領域を求め、薬液
の使用量ができるだけ少なくなる様に、基板処理中の薬
液処理条件の制御あるいは基板処理前の薬液処理条件の
予測を行うことを特徴とする薬液処理方法。
【００１３】（５）薬液に溶存する化学種の濃度と薬液
温度から各化学反応の反応速度を算出し、各化学反応の
全化学反応に寄与する比率が所定範囲に入るように薬液
成分の濃度領域を求め、前記濃度領域において、薬液成
分濃度の変動幅が所定範囲に入り、かつ、使用する薬液
量が必要最小限になるように、薬液の成分濃度、薬液温
度、薬液処理時間を決定することを特徴とする（４）の
薬液処理方法。
温度から各化学反応の反応速度を算出し、各化学反応の
全化学反応に寄与する比率が所定範囲に入るように薬液
成分の濃度領域を求め、前記濃度領域において、薬液成
分濃度の変動幅が所定範囲に入り、かつ、使用する薬液
量が必要最小限になるように、薬液の成分濃度、薬液温
度、薬液処理時間を決定することを特徴とする（４）の
薬液処理方法。
【００１４】（６）薬液がエッチング剤と酸化剤を含
み、表面にＳｉ面が全面あるいは部分的に露出した半導
体基板が処理対象物であり、前記薬液処理が当該表面の
エッチング反応を利用した処理であることを特徴とする
（１）〜（５）の薬液処理方法。
み、表面にＳｉ面が全面あるいは部分的に露出した半導
体基板が処理対象物であり、前記薬液処理が当該表面の
エッチング反応を利用した処理であることを特徴とする
（１）〜（５）の薬液処理方法。
【００１５】（７）前記薬液のエッチング剤が弗化水素
酸、アンモニア水または電気分解で得られるカソード水
であり、酸化剤が過酸化水素水、硫酸、硝酸、酸素また
はオゾンであることを特徴とする（６）の薬液処理方
法。
酸、アンモニア水または電気分解で得られるカソード水
であり、酸化剤が過酸化水素水、硫酸、硝酸、酸素また
はオゾンであることを特徴とする（６）の薬液処理方
法。
【００１６】（８）前記薬液がアンモニアと過酸化水素
を含む水溶液であり、該薬液によるシリコン基板の処理
において、薬液中でエッチング作用のある化学種がＯＨ
-、酸化作用のある化学種がＨＯ2 -であり、シリコン基
板のエッチングが、ＳｉがＯＨ -により直接溶解される
反応経路と、ＳｉがＨＯ2 -で酸化された後ＯＨ-により
溶解する反応経路の２つの反応経路からなり、全反応に
対してＳｉがＯＨ-により直接溶解される反応経路の寄
与する比率を０．００１未満、あるいは全反応に対して
ＳｉがＨＯ2 -で酸化された後ＯＨ-により溶解する反応
経路の比率を０．９９９以上にするように、基板処理中
の薬液処理条件の制御あるいは基板処理前の薬液処理条
件の予測を行うことを特徴とする（７）の薬液処理方
法。
を含む水溶液であり、該薬液によるシリコン基板の処理
において、薬液中でエッチング作用のある化学種がＯＨ
-、酸化作用のある化学種がＨＯ2 -であり、シリコン基
板のエッチングが、ＳｉがＯＨ -により直接溶解される
反応経路と、ＳｉがＨＯ2 -で酸化された後ＯＨ-により
溶解する反応経路の２つの反応経路からなり、全反応に
対してＳｉがＯＨ-により直接溶解される反応経路の寄
与する比率を０．００１未満、あるいは全反応に対して
ＳｉがＨＯ2 -で酸化された後ＯＨ-により溶解する反応
経路の比率を０．９９９以上にするように、基板処理中
の薬液処理条件の制御あるいは基板処理前の薬液処理条
件の予測を行うことを特徴とする（７）の薬液処理方
法。
【００１７】（９）前記（１）〜（８）の薬液処理方法
を実行する薬液処理装置であって、薬液の成分濃度と温
度を間欠的あるいは連続的に計測する計測装置と、前記
計測装置により得られたデータから予め実験的に求めた
関係式を用いて全化学反応に対する各化学反応の寄与す
る比率を算出する機能、および決定された前記比率に従
って薬液の成分濃度と温度を制御する機能を有する制御
装置とを具備することを特徴とする半導体基板の薬液処
理装置。
を実行する薬液処理装置であって、薬液の成分濃度と温
度を間欠的あるいは連続的に計測する計測装置と、前記
計測装置により得られたデータから予め実験的に求めた
関係式を用いて全化学反応に対する各化学反応の寄与す
る比率を算出する機能、および決定された前記比率に従
って薬液の成分濃度と温度を制御する機能を有する制御
装置とを具備することを特徴とする半導体基板の薬液処
理装置。
【００１８】（１０）半導体基板が内部に設置され薬液
処理が行われる処理槽と、該処理槽の周囲を囲むように
設置されたオーバーフロー槽と、該オーバーフロー槽に
連通した循環ポンプとを有し、前記オーバーフロー槽に
は、薬液に含まれる所定成分を補充するための供給管と
超純水を供給するための供給管とが設けられ、前記循環
ポンプの下流側にパーティクル成分を除去するためのろ
過装置が設けられ、前記循環ポンプにより、前記所定成
分が前記処理槽に循環供給されるようになっていること
を特徴とする（９）の半導体基板の薬液処理装置。
処理が行われる処理槽と、該処理槽の周囲を囲むように
設置されたオーバーフロー槽と、該オーバーフロー槽に
連通した循環ポンプとを有し、前記オーバーフロー槽に
は、薬液に含まれる所定成分を補充するための供給管と
超純水を供給するための供給管とが設けられ、前記循環
ポンプの下流側にパーティクル成分を除去するためのろ
過装置が設けられ、前記循環ポンプにより、前記所定成
分が前記処理槽に循環供給されるようになっていること
を特徴とする（９）の半導体基板の薬液処理装置。
【００１９】（１１）半導体基板を吸引保持して所定の
回転数で回転させる機能を有する支持台と、該支持台に
保持した基板表面に薬液を流下させる薬液ノズルとを有
し、該薬液ノズルは、薬液の混合槽を備え、前記混合槽
には、薬液に含まれる所定成分を供給するための供給管
と超純水を供給するための供給管とが設けられ、当該混
合槽は送液ポンプに連通し、前記送液ポンプの下流側に
パーティクル成分を除去するためのろ過装置が設けら
れ、前記混合槽で調製された薬液が送液ポンプにより薬
液ノズルから、前記支持台に保持して回転中の基板表面
に供給されるようになっていることを特徴とする（９）
又は（１０）の半導体基板の薬液処理装置。
回転数で回転させる機能を有する支持台と、該支持台に
保持した基板表面に薬液を流下させる薬液ノズルとを有
し、該薬液ノズルは、薬液の混合槽を備え、前記混合槽
には、薬液に含まれる所定成分を供給するための供給管
と超純水を供給するための供給管とが設けられ、当該混
合槽は送液ポンプに連通し、前記送液ポンプの下流側に
パーティクル成分を除去するためのろ過装置が設けら
れ、前記混合槽で調製された薬液が送液ポンプにより薬
液ノズルから、前記支持台に保持して回転中の基板表面
に供給されるようになっていることを特徴とする（９）
又は（１０）の半導体基板の薬液処理装置。
【００２０】（１２）薬液ノズルから半導体基板に供給
された薬液が基板処理後に処理槽のドレインから送液ポ
ンプで回収槽に回収され、回収槽内で薬液成分濃度と薬
液温度と溶解成分がモニタされ、（１）〜（８）の薬液
処理方法により薬液成分の補充あるいはヒータによる調
温が行われ、前記回収槽で再生できない薬液は該回収槽
のドレインから排出され、前記回収槽で再調製され所定
の処理性能を有する薬液は該回収槽に連通する送液ポン
プにより、薬液ノズルから支持台に保持して回転中の基
板表面に供給されるようになっていることを特徴とする
（１１）の半導体基板の薬液処理装置。
された薬液が基板処理後に処理槽のドレインから送液ポ
ンプで回収槽に回収され、回収槽内で薬液成分濃度と薬
液温度と溶解成分がモニタされ、（１）〜（８）の薬液
処理方法により薬液成分の補充あるいはヒータによる調
温が行われ、前記回収槽で再生できない薬液は該回収槽
のドレインから排出され、前記回収槽で再調製され所定
の処理性能を有する薬液は該回収槽に連通する送液ポン
プにより、薬液ノズルから支持台に保持して回転中の基
板表面に供給されるようになっていることを特徴とする
（１１）の半導体基板の薬液処理装置。
【００２１】（１３）半導体装置の構造もしくは組成の
状態または半導体装置の汚染状態を実測する機能を組み
合わせ、実測データを基板処理中の薬液処理条件の制御
あるいは基板処理前の薬液処理条件の予測に利用するこ
とを特徴とする（９）〜（１２）の半導体基板の薬液処
理装置。
状態または半導体装置の汚染状態を実測する機能を組み
合わせ、実測データを基板処理中の薬液処理条件の制御
あるいは基板処理前の薬液処理条件の予測に利用するこ
とを特徴とする（９）〜（１２）の半導体基板の薬液処
理装置。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を示
す。薬液による半導体基板の処理における、薬液と半導
体基板との各化学反応の全化学反応に寄与する比率（寄
与率）による薬液の処理性能の制御方法を説明する。
す。薬液による半導体基板の処理における、薬液と半導
体基板との各化学反応の全化学反応に寄与する比率（寄
与率）による薬液の処理性能の制御方法を説明する。
【００２３】薬液による半導体基板表面の化学反応は複
数の化学反応からなる反応経路１，２，３，…，Ｘで進
行する（化１）。全化学反応に対する各反応経路の寄与
率（α1，α2，α3，…，αX）は各化学反応の反応速度
（ｖ1，ｖ2，…，ｖX）の相対比で決定される。例え
ば、化２に示すように、反応経路１の寄与率はα1、反
応経路２の寄与率はα2で表される。全化学反応の反応
速度は各反応経路の反応速度の和であるから、薬液によ
る半導体基板の反応速度ｖTotalは各化学反応の反応速
度を用いて化３のように表される。各反応経路の反応速
度は、その反応に固有の反応速度定数と、薬液中の反応
に関わる溶存化学種の濃度（活量）から求められる（化
４）。なお、薬液中の各溶存化学種濃度（活量）は、特
開平９−２０３４０５号公報に開示されている解析方法
を用いて算出できる。化１〜化４の関係に基づき、コン
ピュータを用いれば、薬液の成分濃度と温度から、各反
応経路の寄与率を求めることができる。逆に、予め各反
応経路の寄与率を設定し、その寄与率が得られるような
薬液の成分濃度と温度を求めることも可能である。
数の化学反応からなる反応経路１，２，３，…，Ｘで進
行する（化１）。全化学反応に対する各反応経路の寄与
率（α1，α2，α3，…，αX）は各化学反応の反応速度
（ｖ1，ｖ2，…，ｖX）の相対比で決定される。例え
ば、化２に示すように、反応経路１の寄与率はα1、反
応経路２の寄与率はα2で表される。全化学反応の反応
速度は各反応経路の反応速度の和であるから、薬液によ
る半導体基板の反応速度ｖTotalは各化学反応の反応速
度を用いて化３のように表される。各反応経路の反応速
度は、その反応に固有の反応速度定数と、薬液中の反応
に関わる溶存化学種の濃度（活量）から求められる（化
４）。なお、薬液中の各溶存化学種濃度（活量）は、特
開平９−２０３４０５号公報に開示されている解析方法
を用いて算出できる。化１〜化４の関係に基づき、コン
ピュータを用いれば、薬液の成分濃度と温度から、各反
応経路の寄与率を求めることができる。逆に、予め各反
応経路の寄与率を設定し、その寄与率が得られるような
薬液の成分濃度と温度を求めることも可能である。
【００２４】
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
【００２５】薬液による半導体基板の処理では、半導体
基板にできるだけダメージを与えず、基板自体あるいは
基板表面に形成された材料を短時間で効率よく処理する
ことが理想である。各反応経路の中には、前記条件に適
合する反応経路と適合しない反応経路がある。前記条件
に適合する反応経路の寄与率をできるだけ大きくし、か
つ、適合しない反応経路の寄与率ができるだけ小さくな
るような処理条件を選択すれば、最適な処理を行うこと
ができる。
基板にできるだけダメージを与えず、基板自体あるいは
基板表面に形成された材料を短時間で効率よく処理する
ことが理想である。各反応経路の中には、前記条件に適
合する反応経路と適合しない反応経路がある。前記条件
に適合する反応経路の寄与率をできるだけ大きくし、か
つ、適合しない反応経路の寄与率ができるだけ小さくな
るような処理条件を選択すれば、最適な処理を行うこと
ができる。
【００２６】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態について、基板処理前の薬液処理条件の設定方法
の一例をフローチャートで図１に示す。この例では、各
化学反応の寄与率と基板処理量の許容範囲から、薬液処
理条件である薬液の成分濃度、薬液温度、薬液処理時間
を決定する。
の形態について、基板処理前の薬液処理条件の設定方法
の一例をフローチャートで図１に示す。この例では、各
化学反応の寄与率と基板処理量の許容範囲から、薬液処
理条件である薬液の成分濃度、薬液温度、薬液処理時間
を決定する。
【００２７】本発明の薬液制御方法では、薬液の洗浄性
を制御するために、全化学反応に対する各反応経路の寄
与率を指標として利用する。薬液と半導体基板表面の化
学反応を直接制御することになるため、薬液濃度を管理
する従来の間接的な制御方法に比べ、薬液処理条件の適
確な設定や薬液の洗浄性の厳密な制御が可能となる。ま
た、装置立ち上げやプロセス変更の度毎に必要な処理条
件の初期設定にかかる時間と労力が大幅に短縮される。
を制御するために、全化学反応に対する各反応経路の寄
与率を指標として利用する。薬液と半導体基板表面の化
学反応を直接制御することになるため、薬液濃度を管理
する従来の間接的な制御方法に比べ、薬液処理条件の適
確な設定や薬液の洗浄性の厳密な制御が可能となる。ま
た、装置立ち上げやプロセス変更の度毎に必要な処理条
件の初期設定にかかる時間と労力が大幅に短縮される。
【００２８】化学反応の寄与率と基板処理量の許容範囲
を設定する（Ｓ１００）。初期値として薬液の成分濃度
と薬液温度を設定し（Ｓ１０１）、当該成分濃度と温度
から溶存する化学種濃度を算出する（Ｓ１０２）。前記
化学種濃度と温度から各化学反応の反応速度を算出する
（Ｓ１０３）。前記反応速度から各化学反応の寄与率を
求める（Ｓ１０４）。前記寄与率の評価（Ｓ１０５）に
おいて、前記寄与率が許容範囲から外れる場合は、薬液
の成分濃度と薬液温度の補正を行い（Ｓ１０６）、再
び、化学種濃度の算出（Ｓ１０２）から化学反応の寄与
率の評価（Ｓ１０５）までを行う。前記寄与率の評価
（Ｓ１０５）において、当該寄与率が許容範囲内の場合
は、薬液処理時間を設定し（Ｓ１０７）、当該処理時間
と反応速度から得られる基板処理量を算出する（Ｓ１０
８）。前記処理量の評価（Ｓ１０９）において、前記処
理量が許容範囲から外れる場合、薬液処理時間の評価
（Ｓ１１０）を行い、当該処理時間が許容範囲内で変更
可能ならば、薬液処理時間の設定（Ｓ１０７）から基板
処理量の評価（Ｓ１０９）までを行う。前記処理時間が
許容範囲内で変更不可能ならば、薬液の成分濃度と薬液
温度を補正し（Ｓ１０６）、再び、化学種濃度の算出
（Ｓ１０２）から行う。前記処理量の評価（Ｓ１０９）
において、前記処理量が許容範囲内の場合、得られた薬
液の成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を薬液処理条件
として決定する（Ｓ１１１）。
を設定する（Ｓ１００）。初期値として薬液の成分濃度
と薬液温度を設定し（Ｓ１０１）、当該成分濃度と温度
から溶存する化学種濃度を算出する（Ｓ１０２）。前記
化学種濃度と温度から各化学反応の反応速度を算出する
（Ｓ１０３）。前記反応速度から各化学反応の寄与率を
求める（Ｓ１０４）。前記寄与率の評価（Ｓ１０５）に
おいて、前記寄与率が許容範囲から外れる場合は、薬液
の成分濃度と薬液温度の補正を行い（Ｓ１０６）、再
び、化学種濃度の算出（Ｓ１０２）から化学反応の寄与
率の評価（Ｓ１０５）までを行う。前記寄与率の評価
（Ｓ１０５）において、当該寄与率が許容範囲内の場合
は、薬液処理時間を設定し（Ｓ１０７）、当該処理時間
と反応速度から得られる基板処理量を算出する（Ｓ１０
８）。前記処理量の評価（Ｓ１０９）において、前記処
理量が許容範囲から外れる場合、薬液処理時間の評価
（Ｓ１１０）を行い、当該処理時間が許容範囲内で変更
可能ならば、薬液処理時間の設定（Ｓ１０７）から基板
処理量の評価（Ｓ１０９）までを行う。前記処理時間が
許容範囲内で変更不可能ならば、薬液の成分濃度と薬液
温度を補正し（Ｓ１０６）、再び、化学種濃度の算出
（Ｓ１０２）から行う。前記処理量の評価（Ｓ１０９）
において、前記処理量が許容範囲内の場合、得られた薬
液の成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を薬液処理条件
として決定する（Ｓ１１１）。
【００２９】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態について、基板処理中の薬液処理条件の制御方法
の一例をフローチャートで図２に示す。この例では、薬
液に溶存する化学種の濃度と薬液温度をモニタし、算出
した各化学反応の反応速度に基づき、各化学反応の寄与
率と基板処理量が許容範囲に入るように、薬液の成分濃
度、薬液温度、薬液処理時間を制御する。
の形態について、基板処理中の薬液処理条件の制御方法
の一例をフローチャートで図２に示す。この例では、薬
液に溶存する化学種の濃度と薬液温度をモニタし、算出
した各化学反応の反応速度に基づき、各化学反応の寄与
率と基板処理量が許容範囲に入るように、薬液の成分濃
度、薬液温度、薬液処理時間を制御する。
【００３０】基板処理量は基板表面自体あるいは基板表
面に形成された材料（薄膜など）を示す。例えば、薬液
で半導体基板表面に形成された薄膜を処理する場合、当
該薄膜の膜厚の変化量を正確に把握して処理することが
できるので、膜厚の必要以上の変化で発生する製品の性
能劣化や製品の歩留まり低下を未然に防ぐことができ
る。また、薄膜の変化量のデータを積極的に利用し、成
膜時の膜厚のばらつきを薬液の処理時間で補正すること
もできる。
面に形成された材料（薄膜など）を示す。例えば、薬液
で半導体基板表面に形成された薄膜を処理する場合、当
該薄膜の膜厚の変化量を正確に把握して処理することが
できるので、膜厚の必要以上の変化で発生する製品の性
能劣化や製品の歩留まり低下を未然に防ぐことができ
る。また、薄膜の変化量のデータを積極的に利用し、成
膜時の膜厚のばらつきを薬液の処理時間で補正すること
もできる。
【００３１】化学反応の寄与率と基板処理量の許容範囲
を設定する（Ｓ２００）。薬液の成分濃度と薬液温度を
モニタし（Ｓ２０１）、当該成分濃度と温度から溶存す
る化学種濃度を算出する（Ｓ２０２）。前記化学種濃度
と温度から各化学反応の反応速度を算出する（Ｓ２０
３）。前記反応速度から全反応に対する各化学反応の寄
与率を求める（Ｓ２０４）。前記寄与率の評価（Ｓ２０
５）において、前記寄与率が許容範囲から外れる場合
は、薬液の成分濃度と薬液温度の補正を行い（Ｓ２０
７）、薬液成分濃度と薬液温度のモニタ（Ｓ２０１）か
ら化学反応の寄与率の評価（Ｓ２０５）までを行う。前
記寄与率の評価（Ｓ２０５）において、当該寄与率が許
容範囲内の場合は、薬液処理時間を設定し（Ｓ２０
６）、当該処理時間と反応速度から得られる基板処理量
を算出する（Ｓ２０８）。前記処理量の評価（Ｓ２０
９）において、前記処理量が許容範囲から外れる場合、
薬液処理時間の評価を行い（Ｓ２１０）、当該処理時間
が許容範囲内で変更可能ならば、薬液処理時間の設定
（Ｓ２０６）から基板処理量の評価（Ｓ２０９）までを
行う。前記処理時間が許容範囲内で変更不可能ならば、
薬液の成分濃度と薬液温度を補正し（Ｓ２０７）、再
び、薬液成分濃度と薬液温度のモニタ（Ｓ２０１）から
行う。前記処理量の評価（Ｓ２０９）において、前記処
理量が許容範囲内の場合、薬液による半導体基板の処理
と薬液の処理条件の制御（Ｓ２０１からＳ２０９まで）
を同時に行う。半導体基板の処理中および待機中に係わ
らず、薬液の処理性能が常に一定に保たれるように薬液
の処理条件を制御する。
を設定する（Ｓ２００）。薬液の成分濃度と薬液温度を
モニタし（Ｓ２０１）、当該成分濃度と温度から溶存す
る化学種濃度を算出する（Ｓ２０２）。前記化学種濃度
と温度から各化学反応の反応速度を算出する（Ｓ２０
３）。前記反応速度から全反応に対する各化学反応の寄
与率を求める（Ｓ２０４）。前記寄与率の評価（Ｓ２０
５）において、前記寄与率が許容範囲から外れる場合
は、薬液の成分濃度と薬液温度の補正を行い（Ｓ２０
７）、薬液成分濃度と薬液温度のモニタ（Ｓ２０１）か
ら化学反応の寄与率の評価（Ｓ２０５）までを行う。前
記寄与率の評価（Ｓ２０５）において、当該寄与率が許
容範囲内の場合は、薬液処理時間を設定し（Ｓ２０
６）、当該処理時間と反応速度から得られる基板処理量
を算出する（Ｓ２０８）。前記処理量の評価（Ｓ２０
９）において、前記処理量が許容範囲から外れる場合、
薬液処理時間の評価を行い（Ｓ２１０）、当該処理時間
が許容範囲内で変更可能ならば、薬液処理時間の設定
（Ｓ２０６）から基板処理量の評価（Ｓ２０９）までを
行う。前記処理時間が許容範囲内で変更不可能ならば、
薬液の成分濃度と薬液温度を補正し（Ｓ２０７）、再
び、薬液成分濃度と薬液温度のモニタ（Ｓ２０１）から
行う。前記処理量の評価（Ｓ２０９）において、前記処
理量が許容範囲内の場合、薬液による半導体基板の処理
と薬液の処理条件の制御（Ｓ２０１からＳ２０９まで）
を同時に行う。半導体基板の処理中および待機中に係わ
らず、薬液の処理性能が常に一定に保たれるように薬液
の処理条件を制御する。
【００３２】図３は、図２に記載された本発明の薬液処
理条件の制御方法を組み込んだ半導体基板の薬液処理装
置の一実施形態の構成図である。薬液処理装置は、薬液
成分Ａの貯留槽１５と、薬液成分Ｂの貯留槽１６と、超
純水の貯留槽１７とを有し、貯留槽１５、１６、１７か
ら薬液成分Ａ、薬液成分Ｂ、超純水を、送液ポンプ１
８、１９、２０の駆動により必要な量だけオーバーフロ
ー槽２を介して処理槽１へ供給し、処理槽１内で半導体
基板４の処理を行う。薬液３は、循環ポンプ１３の駆動
により、フィルタ１４を通過するように循環され、処理
槽１内の薬液３にパーティクルが蓄積されるのを防いで
いる。
理条件の制御方法を組み込んだ半導体基板の薬液処理装
置の一実施形態の構成図である。薬液処理装置は、薬液
成分Ａの貯留槽１５と、薬液成分Ｂの貯留槽１６と、超
純水の貯留槽１７とを有し、貯留槽１５、１６、１７か
ら薬液成分Ａ、薬液成分Ｂ、超純水を、送液ポンプ１
８、１９、２０の駆動により必要な量だけオーバーフロ
ー槽２を介して処理槽１へ供給し、処理槽１内で半導体
基板４の処理を行う。薬液３は、循環ポンプ１３の駆動
により、フィルタ１４を通過するように循環され、処理
槽１内の薬液３にパーティクルが蓄積されるのを防いで
いる。
【００３３】化学反応の寄与率と基板処理量の許容範囲
を設定し（Ｓ２００）、薬液３の薬液成分Ａの濃度と薬
液成分Ｂの濃度は濃度コントローラ１１で、薬液温度は
温度コントローラ７で、薬液３の水位（薬液量）は水位
コントローラ１０でそれぞれモニタする（Ｓ２０１）。
各コントローラで得られた薬液成分濃度と薬液温度に基
づき、解析装置１２により、溶存する化学種濃度の算出
（Ｓ２０２）、各化学反応の反応速度の算出（Ｓ２０
３）、化学反応の寄与率の算出（Ｓ２０４）を行う。解
析装置１２で前記寄与率の評価（Ｓ２０５）を行い、前
記寄与率が許容範囲から外れる場合は、解析装置１２か
ら指示を送り、送液ポンプ１８、１９、２０による薬液
成分Ａ、薬液成分Ｂ、超純水の補充あるいはヒータ８に
よる調温を行う（Ｓ２０７）。解析装置１２で前記寄与
率の評価を行い（Ｓ２０５）、当該寄与率が許容範囲内
の場合は、薬液処理時間を設定し（Ｓ２０６）、当該処
理時間と反応速度から得られる基板処理量を算出する
（Ｓ２０８）。解析装置１２で前記処理量の評価を行い
（Ｓ２０９）、前記処理量が許容範囲から外れる場合、
薬液処理時間の評価を行い（Ｓ２１０）、当該処理時間
が許容範囲内で変更可能ならば薬液処理時間の設定（Ｓ
２０６）から基板処理量の評価（Ｓ２０９）までを行
う。解析装置１２で前記処理量の評価を行い（Ｓ２０
９）、前記処理時間が許容範囲内で変更不可能ならば、
薬液の成分濃度と薬液温度を補正し（Ｓ２０７）、再
び、薬液成分濃度と薬液温度のモニタ（Ｓ２０１）から
行う。解析装置１２で前記処理量の評価を行い（Ｓ２０
９）、前記処理量が許容範囲内の場合、薬液による半導
体基板の処理と薬液の処理条件の制御（Ｓ２０１からＳ
２０９まで）を同時に行う。半導体基板の処理中および
待機中に係わらず、薬液の処理性能が常に一定に保たれ
る。
を設定し（Ｓ２００）、薬液３の薬液成分Ａの濃度と薬
液成分Ｂの濃度は濃度コントローラ１１で、薬液温度は
温度コントローラ７で、薬液３の水位（薬液量）は水位
コントローラ１０でそれぞれモニタする（Ｓ２０１）。
各コントローラで得られた薬液成分濃度と薬液温度に基
づき、解析装置１２により、溶存する化学種濃度の算出
（Ｓ２０２）、各化学反応の反応速度の算出（Ｓ２０
３）、化学反応の寄与率の算出（Ｓ２０４）を行う。解
析装置１２で前記寄与率の評価（Ｓ２０５）を行い、前
記寄与率が許容範囲から外れる場合は、解析装置１２か
ら指示を送り、送液ポンプ１８、１９、２０による薬液
成分Ａ、薬液成分Ｂ、超純水の補充あるいはヒータ８に
よる調温を行う（Ｓ２０７）。解析装置１２で前記寄与
率の評価を行い（Ｓ２０５）、当該寄与率が許容範囲内
の場合は、薬液処理時間を設定し（Ｓ２０６）、当該処
理時間と反応速度から得られる基板処理量を算出する
（Ｓ２０８）。解析装置１２で前記処理量の評価を行い
（Ｓ２０９）、前記処理量が許容範囲から外れる場合、
薬液処理時間の評価を行い（Ｓ２１０）、当該処理時間
が許容範囲内で変更可能ならば薬液処理時間の設定（Ｓ
２０６）から基板処理量の評価（Ｓ２０９）までを行
う。解析装置１２で前記処理量の評価を行い（Ｓ２０
９）、前記処理時間が許容範囲内で変更不可能ならば、
薬液の成分濃度と薬液温度を補正し（Ｓ２０７）、再
び、薬液成分濃度と薬液温度のモニタ（Ｓ２０１）から
行う。解析装置１２で前記処理量の評価を行い（Ｓ２０
９）、前記処理量が許容範囲内の場合、薬液による半導
体基板の処理と薬液の処理条件の制御（Ｓ２０１からＳ
２０９まで）を同時に行う。半導体基板の処理中および
待機中に係わらず、薬液の処理性能が常に一定に保たれ
る。
【００３４】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態について、基板処理前の薬液処理条件の設定方法
の一例をフローチャートで図４に示す。この例では、薬
液に溶存する化学種の濃度と薬液温度から各化学反応の
反応速度を算出し、各化学反応の寄与率が所定範囲に入
るように、薬液成分の濃度領域を求める。さらに、前記
濃度領域において、薬液成分濃度の変動幅が所定範囲に
入り、かつ、使用する薬液量が必要最小限になるよう
に、薬液の成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を決定す
る。
の形態について、基板処理前の薬液処理条件の設定方法
の一例をフローチャートで図４に示す。この例では、薬
液に溶存する化学種の濃度と薬液温度から各化学反応の
反応速度を算出し、各化学反応の寄与率が所定範囲に入
るように、薬液成分の濃度領域を求める。さらに、前記
濃度領域において、薬液成分濃度の変動幅が所定範囲に
入り、かつ、使用する薬液量が必要最小限になるよう
に、薬液の成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を決定す
る。
【００３５】本発明の薬液処理方法では、同一の処理能
力を持つ複数の薬液処理条件を選択することができる。
薬液による半導体基板の処理において、必要最小限の薬
液成分濃度を選択することで、薬液使用量を大幅に削減
することができる。
力を持つ複数の薬液処理条件を選択することができる。
薬液による半導体基板の処理において、必要最小限の薬
液成分濃度を選択することで、薬液使用量を大幅に削減
することができる。
【００３６】薬液成分濃度の変動幅と薬液処理量の許容
範囲を設定する（Ｓ３００）。初期値として現在使用中
あるいは使用予定の薬液の成分濃度と薬液温度を設定し
（Ｓ３０１）、当該成分濃度と温度から溶存する化学種
濃度を算出する（Ｓ３０２）。前記化学種濃度と温度か
ら各化学反応の反応速度を算出する（Ｓ３０３）。前記
反応速度から全反応に対する各化学反応の寄与率を求め
る（Ｓ３０４）。前記寄与率の評価（Ｓ３０５）におい
て、前記寄与率が許容範囲から外れる場合は、薬液の成
分濃度と薬液温度の補正を行い（Ｓ３０６）、溶存する
化学種濃度の算出（Ｓ３０２）から化学反応の寄与率の
評価（Ｓ３０５）までを行う。前記寄与率の評価（Ｓ３
０５）において、当該寄与率が許容範囲内の場合は、寄
与率が当該寄与率と同一であり、かつ、基板処理量が許
容範囲内である薬液成分の濃度領域を算出する（Ｓ３０
７）。薬液成分濃度の低減率を設定し（Ｓ３０８）、薬
液成分濃度を算出する（Ｓ３０９）。前記薬液成分濃度
の評価（Ｓ３１０）において、当該薬液成分が前記濃度
領域から外れる場合は、成分濃度の低減率の補正を行い
（Ｓ３１１）、再び、成分濃度の算出（Ｓ３０９）から
薬液成分濃度の評価（Ｓ３１０）までを行う。前記薬液
成分濃度の評価（Ｓ３１０）において、当該薬液成分が
前記濃度領域内の場合は、薬液成分濃度の変動幅を算出
する（Ｓ３１２）。前記変動幅の評価（Ｓ３１３）にお
いて、当該変動幅が許容範囲内の場合、設定した低い薬
液成分濃度を用い、低減率の設定（Ｓ３０８）から薬液
成分濃度の変動幅の評価（Ｓ３１３）までを行う。前記
操作を繰り返し、薬液成分濃度の変動幅の評価（Ｓ３１
３）において、当該変動幅が許容範囲から外れる場合、
前回評価した薬液成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を
薬液処理条件として決定する（Ｓ３１４）。
範囲を設定する（Ｓ３００）。初期値として現在使用中
あるいは使用予定の薬液の成分濃度と薬液温度を設定し
（Ｓ３０１）、当該成分濃度と温度から溶存する化学種
濃度を算出する（Ｓ３０２）。前記化学種濃度と温度か
ら各化学反応の反応速度を算出する（Ｓ３０３）。前記
反応速度から全反応に対する各化学反応の寄与率を求め
る（Ｓ３０４）。前記寄与率の評価（Ｓ３０５）におい
て、前記寄与率が許容範囲から外れる場合は、薬液の成
分濃度と薬液温度の補正を行い（Ｓ３０６）、溶存する
化学種濃度の算出（Ｓ３０２）から化学反応の寄与率の
評価（Ｓ３０５）までを行う。前記寄与率の評価（Ｓ３
０５）において、当該寄与率が許容範囲内の場合は、寄
与率が当該寄与率と同一であり、かつ、基板処理量が許
容範囲内である薬液成分の濃度領域を算出する（Ｓ３０
７）。薬液成分濃度の低減率を設定し（Ｓ３０８）、薬
液成分濃度を算出する（Ｓ３０９）。前記薬液成分濃度
の評価（Ｓ３１０）において、当該薬液成分が前記濃度
領域から外れる場合は、成分濃度の低減率の補正を行い
（Ｓ３１１）、再び、成分濃度の算出（Ｓ３０９）から
薬液成分濃度の評価（Ｓ３１０）までを行う。前記薬液
成分濃度の評価（Ｓ３１０）において、当該薬液成分が
前記濃度領域内の場合は、薬液成分濃度の変動幅を算出
する（Ｓ３１２）。前記変動幅の評価（Ｓ３１３）にお
いて、当該変動幅が許容範囲内の場合、設定した低い薬
液成分濃度を用い、低減率の設定（Ｓ３０８）から薬液
成分濃度の変動幅の評価（Ｓ３１３）までを行う。前記
操作を繰り返し、薬液成分濃度の変動幅の評価（Ｓ３１
３）において、当該変動幅が許容範囲から外れる場合、
前回評価した薬液成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を
薬液処理条件として決定する（Ｓ３１４）。
【００３７】本発明の薬液処理条件の制御方法は、図３
に記載された従来型バッチ式の薬液処理装置はもちろん
であるが、今後、半導体基板の大口径化に対応して使用
されると予想される枚葉式の薬液処理装置でより効果的
な薬液の運用を実現できる。通常、枚葉式の薬液処理装
置は１つの処理槽で構成され、半導体基板を処理した薬
液は１回のみの使用で廃棄される。薬液は使い捨てであ
る。薬液の使い捨ては、薬品の使用量を増大させ、廃液
の処理費用を含めると製造コストの大幅な上昇を引き起
こす原因となる。薬液を使い捨てする場合、薬品の使用
量を抑えるため、薬液は正常な処理ができる最低の濃度
に設定すべきである。従来の制御方法では、このような
薬液濃度の制御はできない。
に記載された従来型バッチ式の薬液処理装置はもちろん
であるが、今後、半導体基板の大口径化に対応して使用
されると予想される枚葉式の薬液処理装置でより効果的
な薬液の運用を実現できる。通常、枚葉式の薬液処理装
置は１つの処理槽で構成され、半導体基板を処理した薬
液は１回のみの使用で廃棄される。薬液は使い捨てであ
る。薬液の使い捨ては、薬品の使用量を増大させ、廃液
の処理費用を含めると製造コストの大幅な上昇を引き起
こす原因となる。薬液を使い捨てする場合、薬品の使用
量を抑えるため、薬液は正常な処理ができる最低の濃度
に設定すべきである。従来の制御方法では、このような
薬液濃度の制御はできない。
【００３８】しかし、本発明の方法を用いれば、寄与率
が同じ（薬液の洗浄性が同じ）である薬液成分濃度の複
数の組み合わせを選択できる。１回のみの使用では、基
板処理中の薬液条件の変動は僅かであるため、半導体基
板を処理する時には、寄与率が同じである薬液成分濃度
の組み合わせの内、各薬液成分濃度が最も低くなる組み
合わせを選択すれば良い。これにより、枚葉式の薬液処
理装置において、薬液使用量の削減が実現できる。
が同じ（薬液の洗浄性が同じ）である薬液成分濃度の複
数の組み合わせを選択できる。１回のみの使用では、基
板処理中の薬液条件の変動は僅かであるため、半導体基
板を処理する時には、寄与率が同じである薬液成分濃度
の組み合わせの内、各薬液成分濃度が最も低くなる組み
合わせを選択すれば良い。これにより、枚葉式の薬液処
理装置において、薬液使用量の削減が実現できる。
【００３９】図５は、図４に記載された本発明の薬液処
理条件の設定方法を組み込んだ半導体基板の薬液処理装
置の一実施形態の構成図である。本発明の薬液処理装置
は、薬液成分Ａの貯留槽１５と、薬液成分Ｂの貯留槽１
６と、超純水の貯留槽１７とを有し、貯留槽１５、１
６、１７から薬液成分Ａ、薬液成分Ｂ、超純水を、送液
ポンプ１８、１９、２０の駆動により予備槽２５に供給
して攪拌器２７で混合、ヒータ２６で調温した後、送液
ポンプ３０の駆動によりフィルタ３１を通して薬液ノズ
ル２４から支持台２１に吸引保持して回転器２２で回転
させた半導体基板４へ供給して処理を行う。半導体基板
４を処理した薬液はドレインから排出される。なお、薬
液調製部３２を処理する薬液あるいは超純水の数だけ用
意すれば、処理槽２３で複数の薬液処理あるいは超純水
処理が行える。予備槽２５での薬液の調製時には、図４
に記載された本発明の薬液処理条件の設定が解析装置１
２で実施される。
理条件の設定方法を組み込んだ半導体基板の薬液処理装
置の一実施形態の構成図である。本発明の薬液処理装置
は、薬液成分Ａの貯留槽１５と、薬液成分Ｂの貯留槽１
６と、超純水の貯留槽１７とを有し、貯留槽１５、１
６、１７から薬液成分Ａ、薬液成分Ｂ、超純水を、送液
ポンプ１８、１９、２０の駆動により予備槽２５に供給
して攪拌器２７で混合、ヒータ２６で調温した後、送液
ポンプ３０の駆動によりフィルタ３１を通して薬液ノズ
ル２４から支持台２１に吸引保持して回転器２２で回転
させた半導体基板４へ供給して処理を行う。半導体基板
４を処理した薬液はドレインから排出される。なお、薬
液調製部３２を処理する薬液あるいは超純水の数だけ用
意すれば、処理槽２３で複数の薬液処理あるいは超純水
処理が行える。予備槽２５での薬液の調製時には、図４
に記載された本発明の薬液処理条件の設定が解析装置１
２で実施される。
【００４０】また、図５に記載された薬液洗浄装置にお
いて、図２に記載された薬液処理条件の制御方法を用い
れば、廃棄される薬液の再生循環使用が可能になる。
いて、図２に記載された薬液処理条件の制御方法を用い
れば、廃棄される薬液の再生循環使用が可能になる。
【００４１】図６は本発明の半導体基板の薬液処理装置
の一実施形態の構成図である。本発明の薬液処理装置
は、薬液成分Ａの貯留槽１５と、薬液成分Ｂの貯留槽１
６と、超純水の貯留槽１７とを有し、貯留槽１５、１
６、１７から薬液成分Ａ、薬液成分Ｂ、超純水を、送液
ポンプ１８、１９、２０の駆動により予備槽２５に供給
して攪拌器２７で混合、ヒータ２６で調温した後、送液
ポンプ３０の駆動によりフィルタ３１を通して薬液ノズ
ル２４から支持台２１に吸引保持して回転器２２で回転
させた半導体基板４へ供給して処理を行う。半導体基板
４を処理した薬液は送液ポンプ３８の駆動により回収槽
３３へ送られる。回収槽３３の薬液は濃度コントローラ
１１と温度コントローラ３７でモニタされ、解析装置１
２で算出した寄与率が許容範囲内の場合、そのまま薬液
をフィルタ４０に通して処理槽２３へ戻し、次の半導体
基板４の処理を行う。解析装置１２で算出した寄与率が
許容範囲から外れる場合は、寄与率が許容範囲内の値に
なるように、貯留槽１５、１６、１７からの必要最低限
の薬品補充とヒータ３４による調温を行った後、薬液を
フィルターに通して処理槽２３へ戻し、次の半導体基板
４の処理を行う。上記の操作を繰り返し、最小の薬品量
で半導体基板の処理を進める。予備槽２５での薬液の調
製には図４に記載された薬液処理条件の設定方法が、回
収槽３３での薬液の調製には図２に記載された薬液処理
条件の制御方法が適用される。
の一実施形態の構成図である。本発明の薬液処理装置
は、薬液成分Ａの貯留槽１５と、薬液成分Ｂの貯留槽１
６と、超純水の貯留槽１７とを有し、貯留槽１５、１
６、１７から薬液成分Ａ、薬液成分Ｂ、超純水を、送液
ポンプ１８、１９、２０の駆動により予備槽２５に供給
して攪拌器２７で混合、ヒータ２６で調温した後、送液
ポンプ３０の駆動によりフィルタ３１を通して薬液ノズ
ル２４から支持台２１に吸引保持して回転器２２で回転
させた半導体基板４へ供給して処理を行う。半導体基板
４を処理した薬液は送液ポンプ３８の駆動により回収槽
３３へ送られる。回収槽３３の薬液は濃度コントローラ
１１と温度コントローラ３７でモニタされ、解析装置１
２で算出した寄与率が許容範囲内の場合、そのまま薬液
をフィルタ４０に通して処理槽２３へ戻し、次の半導体
基板４の処理を行う。解析装置１２で算出した寄与率が
許容範囲から外れる場合は、寄与率が許容範囲内の値に
なるように、貯留槽１５、１６、１７からの必要最低限
の薬品補充とヒータ３４による調温を行った後、薬液を
フィルターに通して処理槽２３へ戻し、次の半導体基板
４の処理を行う。上記の操作を繰り返し、最小の薬品量
で半導体基板の処理を進める。予備槽２５での薬液の調
製には図４に記載された薬液処理条件の設定方法が、回
収槽３３での薬液の調製には図２に記載された薬液処理
条件の制御方法が適用される。
【００４２】また、図５に記載された薬液洗浄装置に、
半導体装置の構造や組成の状態あるいは半導体装置の汚
染状態を実測する機能を組み合わせることで、より精度
の高い薬液処理を行うことができる。例えば、実測する
データとして、半導体基板に形成された薄膜の膜厚や構
成元素の濃度あるいは表面に残留する不純物の形態や濃
度などが挙げられる。測定装置では、測定の目的に合わ
せて市販の測定装置を用いることができる。
半導体装置の構造や組成の状態あるいは半導体装置の汚
染状態を実測する機能を組み合わせることで、より精度
の高い薬液処理を行うことができる。例えば、実測する
データとして、半導体基板に形成された薄膜の膜厚や構
成元素の濃度あるいは表面に残留する不純物の形態や濃
度などが挙げられる。測定装置では、測定の目的に合わ
せて市販の測定装置を用いることができる。
【００４３】図７は本発明の半導体基板の薬液処理装置
の一実施形態の構成図である。本発明の薬液処理装置
は、薬液成分Ａの貯留槽１５と、薬液成分Ｂの貯留槽１
６と、超純水の貯留槽１７とを有し、貯留槽１５、１
６、１７から薬液成分Ａ、薬液成分Ｂ、超純水を、送液
ポンプ１８、１９、２０の駆動により予備槽２５に供給
して攪拌器２７で混合、ヒータ２６で調温した後、送液
ポンプ３０の駆動によりフィルタ３１を通して薬液ノズ
ル２４から支持台２１に吸引保持して回転器２２で回転
させた半導体基板４へ供給して処理を行う。半導体基板
を処理した薬液はドレインから排出される。なお、使用
済みの薬液は、図６で示すように回収機能を有する装置
構成にすれば再利用も可能である。半導体基板４は、測
定装置４１により所定の測定が実施され、測定装置３６
で得られた実測データに基づき、図４に記載された薬液
処理条件の設定方法が実施される。半導体基板４は常時
複数枚をクリーンケース４２内に溜めておき、処理槽２
３で半導体基板４の処理が行われている間に、クリーン
ケース４２から測定装置４１へ半導体基板４を搬送し、
所定の測定を実施することで、スループットの低下を抑
えることができる。
の一実施形態の構成図である。本発明の薬液処理装置
は、薬液成分Ａの貯留槽１５と、薬液成分Ｂの貯留槽１
６と、超純水の貯留槽１７とを有し、貯留槽１５、１
６、１７から薬液成分Ａ、薬液成分Ｂ、超純水を、送液
ポンプ１８、１９、２０の駆動により予備槽２５に供給
して攪拌器２７で混合、ヒータ２６で調温した後、送液
ポンプ３０の駆動によりフィルタ３１を通して薬液ノズ
ル２４から支持台２１に吸引保持して回転器２２で回転
させた半導体基板４へ供給して処理を行う。半導体基板
を処理した薬液はドレインから排出される。なお、使用
済みの薬液は、図６で示すように回収機能を有する装置
構成にすれば再利用も可能である。半導体基板４は、測
定装置４１により所定の測定が実施され、測定装置３６
で得られた実測データに基づき、図４に記載された薬液
処理条件の設定方法が実施される。半導体基板４は常時
複数枚をクリーンケース４２内に溜めておき、処理槽２
３で半導体基板４の処理が行われている間に、クリーン
ケース４２から測定装置４１へ半導体基板４を搬送し、
所定の測定を実施することで、スループットの低下を抑
えることができる。
【００４４】
【実施例】（実施例１）ＡＰＭによるシリコン基板表面
の洗浄処理を例にとり、ＡＰＭの洗浄性の制御方法を説
明する。ＡＰＭ中の溶存化学種、ＮＨ3、ＮＨ4 +、Ｈ2Ｏ
2、ＨＯ2 -、Ｈ+、ＯＨ-の各濃度（活量）は、特開平９
−２０３４０５号公報に開示されている解析方法を用い
て算出できる。
の洗浄処理を例にとり、ＡＰＭの洗浄性の制御方法を説
明する。ＡＰＭ中の溶存化学種、ＮＨ3、ＮＨ4 +、Ｈ2Ｏ
2、ＨＯ2 -、Ｈ+、ＯＨ-の各濃度（活量）は、特開平９
−２０３４０５号公報に開示されている解析方法を用い
て算出できる。
【００４５】ＡＰＭによるシリコン基板表面のエッチン
グ反応は、ＡＰＭ中の溶存化学種濃度とエッチング速度
の実測値の関係から、２つの反応経路で進行することを
確認した（化５）。１つはＳｉがＯＨ2 -により酸化（反
応速度ｖ1a）され、さらにＯＨ-で溶解（反応速度
ｖ1b）される反応経路１であり、もう１つは、ＳｉがＯ
Ｈ-により直接溶解（反応速度ｖ2）される反応経路２で
ある。全エッチング反応に対する反応経路１の寄与率は
α1、全エッチング反応に対する反応経路２の寄与率は
α2で表される（化６）。ＡＰＭによる基板のエッチン
グ速度Ｅrは各素反応の反応速度を用いて表される（化
７）。
グ反応は、ＡＰＭ中の溶存化学種濃度とエッチング速度
の実測値の関係から、２つの反応経路で進行することを
確認した（化５）。１つはＳｉがＯＨ2 -により酸化（反
応速度ｖ1a）され、さらにＯＨ-で溶解（反応速度
ｖ1b）される反応経路１であり、もう１つは、ＳｉがＯ
Ｈ-により直接溶解（反応速度ｖ2）される反応経路２で
ある。全エッチング反応に対する反応経路１の寄与率は
α1、全エッチング反応に対する反応経路２の寄与率は
α2で表される（化６）。ＡＰＭによる基板のエッチン
グ速度Ｅrは各素反応の反応速度を用いて表される（化
７）。
【００４６】
【化５】
【化６】
【化７】
【００４７】反応経路１は、親水性の高い酸化膜を形成
し、その酸化膜をエッチングする反応であるので、パー
ティクルと基板の界面への薬液の浸透性を高め、パーテ
ィクルの除去性を向上させる。一方、反応経路２は、酸
化膜を形成しない異方性のエッチング反応であり、基板
表面のマイクロラフネス（凹凸）を増大させる。シリコ
ン基板のＡＰＭ洗浄では、基板表面のパーティクルをエ
ッチングで脱離させなければならない。これには、ある
量のエッチングが必要であるが、反応経路２のエッチン
グでは急激なエッチング速度の上昇、マイクロラフネス
の増加、パーティクル除去性の低下を引き起こすため、
正常なＡＰＭ洗浄を行うためには、反応経路１の反応の
寄与が大きく、また、反応経路２の寄与ができるだけ小
さくなる条件でシリコン基板を処理することが必要であ
る。
し、その酸化膜をエッチングする反応であるので、パー
ティクルと基板の界面への薬液の浸透性を高め、パーテ
ィクルの除去性を向上させる。一方、反応経路２は、酸
化膜を形成しない異方性のエッチング反応であり、基板
表面のマイクロラフネス（凹凸）を増大させる。シリコ
ン基板のＡＰＭ洗浄では、基板表面のパーティクルをエ
ッチングで脱離させなければならない。これには、ある
量のエッチングが必要であるが、反応経路２のエッチン
グでは急激なエッチング速度の上昇、マイクロラフネス
の増加、パーティクル除去性の低下を引き起こすため、
正常なＡＰＭ洗浄を行うためには、反応経路１の反応の
寄与が大きく、また、反応経路２の寄与ができるだけ小
さくなる条件でシリコン基板を処理することが必要であ
る。
【００４８】図３に記載の薬液処理装置を用い、全エッ
チング反応に対する反応経路１の寄与率α1を指標とし
てシリコン基板のＡＰＭ洗浄を行った場合における、Ａ
ＰＭの洗浄性の制御結果を説明する。
チング反応に対する反応経路１の寄与率α1を指標とし
てシリコン基板のＡＰＭ洗浄を行った場合における、Ａ
ＰＭの洗浄性の制御結果を説明する。
【００４９】ＡＰＭによるシリコン基板のエッチング速
度と寄与率α1との関係を図８に、ＡＰＭによるシリコ
ン基板表面のマイクロラフネス（凹凸）と寄与率α1と
の関係を図９に示す（温度：８０℃、ＯＨ-濃度：２×
１０-3ｍｏｌ／ｌ）。また、ＡＰＭによるシリコン基板
に付着したパーティクル（約５０００個／基板）の除去
率と寄与率α1との関係を図１０に示す（温度：８０
℃、エッチング深さ：２ｎｍ）。寄与率α1の低下で、
エッチング速度とマイクロラフネスは急増し、パーティ
クルの除去率は低下した。ＡＰＭでシリコン基板を洗浄
する場合、シリコン基板のダメージを抑えて高いパーテ
ィクル除去率を得るためには、反応経路１の寄与率α1
を指標として、α1値が０．９９９以上になるように洗
浄条件を制御すれば良い。α1値が０．９９９以上にな
るように、薬液成分濃度と薬液温度と薬液処理時間を制
御したところ、薬液で処理した半導体装置の形状あるい
は電気特性の劣化は見られず、歩留まりも大きく向上す
ることが確認できた。
度と寄与率α1との関係を図８に、ＡＰＭによるシリコ
ン基板表面のマイクロラフネス（凹凸）と寄与率α1と
の関係を図９に示す（温度：８０℃、ＯＨ-濃度：２×
１０-3ｍｏｌ／ｌ）。また、ＡＰＭによるシリコン基板
に付着したパーティクル（約５０００個／基板）の除去
率と寄与率α1との関係を図１０に示す（温度：８０
℃、エッチング深さ：２ｎｍ）。寄与率α1の低下で、
エッチング速度とマイクロラフネスは急増し、パーティ
クルの除去率は低下した。ＡＰＭでシリコン基板を洗浄
する場合、シリコン基板のダメージを抑えて高いパーテ
ィクル除去率を得るためには、反応経路１の寄与率α1
を指標として、α1値が０．９９９以上になるように洗
浄条件を制御すれば良い。α1値が０．９９９以上にな
るように、薬液成分濃度と薬液温度と薬液処理時間を制
御したところ、薬液で処理した半導体装置の形状あるい
は電気特性の劣化は見られず、歩留まりも大きく向上す
ることが確認できた。
【００５０】（実施例２）ＡＰＭによるシリコン基板表
面の洗浄処理を例にとり、実施例１で示したのと同様の
薬液の処理条件で、予め薬液温度と薬液処理時間（半導
体基板表面の処理量）とを設定した場合の薬液成分濃度
の制御方法を説明する。実施例１で示した通り、正常な
薬液処理が行える反応経路１の寄与率α1は０．９９９
以上とした。薬液温度が８０℃、薬液処理時間が１０分
間（半導体基板表面の処理量：４．５〜５．０ｎｍ）の
場合、反応経路１の寄与率α1が０．９９９以上になる
ように算出したＡＰＭ中のアンモニアと過酸化水素の濃
度領域を図１１に示す。黒塗り領域が利用可能な濃度領
域である。なお、利用可能な濃度領域は、薬液温度ある
いは薬液処理時間で変化する。実際、図４に記載した薬
液処理装置において、シリコン基板をＡＰＭ洗浄する場
合、アンモニア濃度と過酸化水素濃度の組み合わせが、
図１１の黒塗り領域に入るように制御すれば良い。アン
モニア濃度と過酸化水素濃度の組み合わせが黒塗り領域
内であれば、寄与率α1が０．９９９以上になり、いず
れの組み合せでも同等の洗浄性能が得られる。ＡＰＭの
連続使用では、アンモニア濃度、過酸化水素濃度、温度
を常時モニタし、前記パラメータから解析装置で算出さ
れる寄与率α1が０．９９９以上になっていることを確
認し、寄与率α1が０．９９９を下回る場合は、アンモ
ニア濃度と過酸化水素濃度の組み合わせが、図１１の黒
塗り領域に入るように、薬液の補充を行えば、正常なＡ
ＰＭ処理を維持できる。
面の洗浄処理を例にとり、実施例１で示したのと同様の
薬液の処理条件で、予め薬液温度と薬液処理時間（半導
体基板表面の処理量）とを設定した場合の薬液成分濃度
の制御方法を説明する。実施例１で示した通り、正常な
薬液処理が行える反応経路１の寄与率α1は０．９９９
以上とした。薬液温度が８０℃、薬液処理時間が１０分
間（半導体基板表面の処理量：４．５〜５．０ｎｍ）の
場合、反応経路１の寄与率α1が０．９９９以上になる
ように算出したＡＰＭ中のアンモニアと過酸化水素の濃
度領域を図１１に示す。黒塗り領域が利用可能な濃度領
域である。なお、利用可能な濃度領域は、薬液温度ある
いは薬液処理時間で変化する。実際、図４に記載した薬
液処理装置において、シリコン基板をＡＰＭ洗浄する場
合、アンモニア濃度と過酸化水素濃度の組み合わせが、
図１１の黒塗り領域に入るように制御すれば良い。アン
モニア濃度と過酸化水素濃度の組み合わせが黒塗り領域
内であれば、寄与率α1が０．９９９以上になり、いず
れの組み合せでも同等の洗浄性能が得られる。ＡＰＭの
連続使用では、アンモニア濃度、過酸化水素濃度、温度
を常時モニタし、前記パラメータから解析装置で算出さ
れる寄与率α1が０．９９９以上になっていることを確
認し、寄与率α1が０．９９９を下回る場合は、アンモ
ニア濃度と過酸化水素濃度の組み合わせが、図１１の黒
塗り領域に入るように、薬液の補充を行えば、正常なＡ
ＰＭ処理を維持できる。
【００５１】（実施例３）ＡＰＭによるシリコン基板表
面の洗浄処理を例にとり、実施例２で示したのと同様の
薬液の処理条件で、本発明の薬液処理方法を用いた薬液
使用量の低減を説明する。実施例２で示した通り、正常
な薬液処理が行える反応経路１の寄与率α 1は０．９９
９以上とした。シリコン基板をＡＰＭ処理する場合、ア
ンモニア濃度と過酸化水素濃度の組み合わせが図１１に
示す黒塗り領域内であれば、いずれの組み合わせでも同
等のＡＰＭ処理が行えるが、薬液使用量の低減の観点か
ら、アンモニア濃度と過酸化水素濃度の組み合わせをお
互いの濃度が低くなるように選択すれば、ＡＰＭの低濃
度化が実現できる。例えば、ＲＣＡ洗浄（ＲＣＡ Revie
w，W. Kern et al.，１９７０）で一般的に使用される
容量比のＡＰＭ（ＮＨ3：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：５，
８０℃）を図１１に当てはめた場合、アンモニア濃度と
過酸化水素濃度を共に１／２０にまで低下させることが
できる（ＮＨ3濃度：２９重量％、Ｈ2Ｏ2濃度：３０重
量％）。
面の洗浄処理を例にとり、実施例２で示したのと同様の
薬液の処理条件で、本発明の薬液処理方法を用いた薬液
使用量の低減を説明する。実施例２で示した通り、正常
な薬液処理が行える反応経路１の寄与率α 1は０．９９
９以上とした。シリコン基板をＡＰＭ処理する場合、ア
ンモニア濃度と過酸化水素濃度の組み合わせが図１１に
示す黒塗り領域内であれば、いずれの組み合わせでも同
等のＡＰＭ処理が行えるが、薬液使用量の低減の観点か
ら、アンモニア濃度と過酸化水素濃度の組み合わせをお
互いの濃度が低くなるように選択すれば、ＡＰＭの低濃
度化が実現できる。例えば、ＲＣＡ洗浄（ＲＣＡ Revie
w，W. Kern et al.，１９７０）で一般的に使用される
容量比のＡＰＭ（ＮＨ3：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：５，
８０℃）を図１１に当てはめた場合、アンモニア濃度と
過酸化水素濃度を共に１／２０にまで低下させることが
できる（ＮＨ3濃度：２９重量％、Ｈ2Ｏ2濃度：３０重
量％）。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薬液の処
理方法によれば、薬液中に溶存する化学種の濃度と半導
体基板表面との関係から、各化学反応が全化学反応に寄
与する比率を解析し、当該比率を指標として、薬液処理
の制御あるいは処理条件の設定に使用するため、従来の
薬液の成分濃度による間接的な制御に比べ、処理条件の
初期設定に必要な時間と労力を大幅に短縮でき、また、
薬液の処理性能をより厳密に制御することができる。ま
た、上記薬液の処理方法によれば、最適な洗浄条件の設
定、特に薬液の低濃度領域での条件設定が可能となり、
薬液使用量の低減によるコスト削減が実現できる。
理方法によれば、薬液中に溶存する化学種の濃度と半導
体基板表面との関係から、各化学反応が全化学反応に寄
与する比率を解析し、当該比率を指標として、薬液処理
の制御あるいは処理条件の設定に使用するため、従来の
薬液の成分濃度による間接的な制御に比べ、処理条件の
初期設定に必要な時間と労力を大幅に短縮でき、また、
薬液の処理性能をより厳密に制御することができる。ま
た、上記薬液の処理方法によれば、最適な洗浄条件の設
定、特に薬液の低濃度領域での条件設定が可能となり、
薬液使用量の低減によるコスト削減が実現できる。
【図１】本発明の半導体基板の薬液処理方法の一例のフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図２】本発明の半導体基板の薬液処理方法の一例のフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図３】本発明の半導体基板の薬液処理装置の一実施形
態の構成図である。
態の構成図である。
【図４】本発明の半導体基板の薬液処理方法の一例のフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図５】本発明の半導体基板の薬液処理装置の一実施形
態の構成図である。
態の構成図である。
【図６】本発明の半導体基板の薬液処理装置の一実施形
態の構成図である。
態の構成図である。
【図７】本発明の半導体基板の薬液処理装置の一実施形
態の構成図である。
態の構成図である。
【図８】本発明の薬液処理装置を用いたシリコン基板の
ＡＰＭ処理において、反応経路１の寄与率α1とエッチ
ング速度の関係の一事例を示す図である。
ＡＰＭ処理において、反応経路１の寄与率α1とエッチ
ング速度の関係の一事例を示す図である。
【図９】本発明の薬液処理装置を用いたシリコン基板の
ＡＰＭ処理において、反応経路１の寄与率α1と基板の
表面マイクロラフネスの関係の一事例を示す図である。
ＡＰＭ処理において、反応経路１の寄与率α1と基板の
表面マイクロラフネスの関係の一事例を示す図である。
【図１０】本発明の薬液処理装置を用いたシリコン基板
のＡＰＭ処理において、反応経路１の寄与率α1と基板
表面に付着したパーティクルの除去率の関係の一事例を
示す図である。
のＡＰＭ処理において、反応経路１の寄与率α1と基板
表面に付着したパーティクルの除去率の関係の一事例を
示す図である。
【図１１】本発明の薬液処理装置を用いたシリコン基板
のＡＰＭ処理において、反応経路１の寄与率α1が０．
９９９以上であるアンモニアと過酸化水素の濃度領域を
示す図である。
のＡＰＭ処理において、反応経路１の寄与率α1が０．
９９９以上であるアンモニアと過酸化水素の濃度領域を
示す図である。
１ 処理槽 ２ オーバーフロー槽 ３ 薬液 ４ 半導体基板 ５ キャリア ６，２８，３６ 温度センサ ７，２９，３７ 温度コントローラ ８，２６，３４ ヒータ ９ 水位センサ １０ 水位コントーラ １１ 濃度コントローラ １２ 解析装置 １３ 循環ポンプ １４，３１，４０ フィルタ １５，１６，１７ 貯留槽 １８，１９，２０，３０，３８，３９ 送液ポンプ ２５ 混合槽 ２７，３５ 攪拌器 ３２ 薬液調製部 ３３ 回収槽 ４１ 測定装置 ４２ クリーンケース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−183185（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−199468（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−45656（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−107477（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−54468（ＪＰ，Ａ) 特開2000−183018（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304,21/306,21/308
Claims (13)
- 【請求項１】 半導体基板の薬液処理において、薬液中
に溶存する化学種の濃度と半導体基板表面との関係か
ら、薬液と半導体基板表面との各化学反応を解析し、各
化学反応が全化学反応に寄与する比率を反応速度の比か
ら求めるとともに、前記比率をパラメータとして含む化
学反応の関係式を用い、薬液中に溶存する化学種と半導
体基板表面との化学反応で発生あるいは変化する化学物
質量を求め、前記化学物質量が所定の領域内に収まるよ
うに、基板処理中の薬液処理条件の制御あるいは基板処
理前の薬液処理条件の予測を行うことを特徴とする薬液
処理方法。 - 【請求項２】 各化学反応の全化学反応に寄与する比率
と基板処理量の許容範囲から、薬液処理条件である薬液
の成分濃度、薬液温度、薬液処理時間を決定することを
特徴とする請求項１に記載の薬液処理方法。 - 【請求項３】 薬液に溶存する化学種の濃度と薬液温度
をモニタし、算出した各化学反応の反応速度に基づき、
各化学反応の全化学反応に寄与する比率と基板処理量が
許容範囲に入るように、薬液処理条件である薬液の成分
濃度、薬液温度、薬液処理時間を制御することを特徴と
する請求項１に記載の薬液処理方法。 - 【請求項４】 半導体基板の薬液処理において、薬液中
に溶存する化学種の濃度と半導体基板表面との関係か
ら、薬液と半導体基板表面との各化学反応を解析し、各
化学反応が全化学反応に寄与する比率を反応速度の比か
ら求めるとともに、前記比率をパラメータとして含む化
学反応の関係式を用い、薬液が半導体基板に対して必要
十分な処理能力を有する薬液の濃度領域を求め、薬液の
使用量ができるだけ少なくなる様に、基板処理中の薬液
処理条件の制御あるいは基板処理前の薬液処理条件の予
測を行うことを特徴とする薬液処理方法。 - 【請求項５】 薬液に溶存する化学種の濃度と薬液温度
から各化学反応の反応速度を算出し、各化学反応の全化
学反応に寄与する比率が所定範囲に入るように薬液成分
の濃度領域を求め、前記濃度領域において、薬液成分濃
度の変動幅が所定範囲に入り、かつ、使用する薬液量が
必要最小限になるように、薬液の成分濃度、薬液温度、
薬液処理時間を決定することを特徴とする請求項４に記
載の薬液処理方法。 - 【請求項６】 薬液がエッチング剤と酸化剤を含み、表
面にＳｉ面が全面あるいは部分的に露出した半導体基板
が処理対象物であり、前記薬液処理が当該表面のエッチ
ング反応を利用した処理であることを特徴とする請求項
１〜５のいずれか１項に記載の薬液処理方法。 - 【請求項７】 前記薬液のエッチング剤が弗化水素酸、
アンモニア水または電気分解で得られるカソード水であ
り、酸化剤が過酸化水素水、硫酸、硝酸、酸素またはオ
ゾンであることを特徴とする請求項６に記載の薬液処理
方法。 - 【請求項８】 前記薬液がアンモニアと過酸化水素を含
む水溶液であり、該薬液によるシリコン基板の処理にお
いて、薬液中でエッチング作用のある化学種がＯＨ-、
酸化作用のある化学種がＨＯ2 -であり、シリコン基板の
エッチングが、ＳｉがＯＨ-により直接溶解される反応
経路と、ＳｉがＨＯ2 -で酸化された後ＯＨ-により溶解
する反応経路の２つの反応経路からなり、全反応に対し
てＳｉがＯＨ-により直接溶解される反応経路の寄与す
る比率を０．００１未満、あるいは全反応に対してＳｉ
がＨＯ2 -で酸化された後ＯＨ-により溶解する反応経路
の比率を０．９９９以上にするように、基板処理中の薬
液処理条件の制御あるいは基板処理前の薬液処理条件の
予測を行うことを特徴とする請求項７に記載の薬液処理
方法。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項に記載の薬
液処理方法を実行する薬液処理装置であって、薬液の成
分濃度と温度を間欠的あるいは連続的に計測する計測装
置と、前記計測装置により得られたデータから予め実験
的に求めた関係式を用いて全化学反応に対する各化学反
応の寄与する比率を算出する機能、および決定された前
記比率に従って薬液の成分濃度と温度を制御する機能を
有する制御装置とを具備することを特徴とする半導体基
板の薬液処理装置。 - 【請求項１０】 半導体基板が内部に設置され薬液処理
が行われる処理槽と、該処理槽の周囲を囲むように設置
されたオーバーフロー槽と、該オーバーフロー槽に連通
した循環ポンプとを有し、前記オーバーフロー槽には、
薬液に含まれる所定成分を補充するための供給管と超純
水を供給するための供給管とが設けられ、前記循環ポン
プの下流側にパーティクル成分を除去するためのろ過装
置が設けられ、前記循環ポンプにより、前記所定成分が
前記処理槽に循環供給されるようになっていることを特
徴とする請求項９に記載の半導体基板の薬液処理装置。 - 【請求項１１】 半導体基板を吸引保持して所定の回転
数で回転させる機能を有する支持台と、該支持台に保持
した基板表面に薬液を流下させる薬液ノズルとを有し、
該薬液ノズルは、薬液の混合槽を備え、前記混合槽に
は、薬液に含まれる所定成分を供給するための供給管と
超純水を供給するための供給管とが設けられ、当該混合
槽は送液ポンプに連通し、前記送液ポンプの下流側にパ
ーティクル成分を除去するためのろ過装置が設けられ、
前記混合槽で調製された薬液が送液ポンプにより薬液ノ
ズルから、前記支持台に保持して回転中の基板表面に供
給されるようになっていることを特徴とする請求項９又
は１０に記載の半導体基板の薬液処理装置。 - 【請求項１２】 薬液ノズルから半導体基板に供給され
た薬液が基板処理後に処理槽のドレインから送液ポンプ
で回収槽に回収され、回収槽内で薬液成分濃度と薬液温
度と溶解成分がモニタされ、請求項１〜８のいずれか１
項に記載の薬液処理方法により薬液成分の補充あるいは
ヒータによる調温が行われ、前記回収槽で再生できない
薬液は該回収槽のドレインから排出され、前記回収槽で
再調製され所定の処理性能を有する薬液は該回収槽に連
通する送液ポンプにより、薬液ノズルから支持台に保持
して回転中の基板表面に供給されるようになっているこ
とを特徴とする請求項１１に記載の半導体基板の薬液処
理装置。 - 【請求項１３】 半導体装置の構造もしくは組成の状態
または半導体装置の汚染状態を実測する機能を組み合わ
せ、実測データを基板処理中の薬液処理条件の制御ある
いは基板処理前の薬液処理条件の予測に利用することを
特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の半導
体基板の薬液処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP549399A JP3216125B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | 薬液処理方法および薬液処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP549399A JP3216125B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | 薬液処理方法および薬液処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000208475A JP2000208475A (ja) | 2000-07-28 |
| JP3216125B2 true JP3216125B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=11612774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP549399A Expired - Fee Related JP3216125B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | 薬液処理方法および薬液処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3216125B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002353186A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-06 | Ses Co Ltd | 枚葉式基板洗浄装置の薬液リサイクルシステムおよび枚葉式基板洗浄装置 |
| JP2010214275A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 液晶性ポリエステル製造装置の洗浄方法 |
| JP6857526B2 (ja) * | 2017-03-27 | 2021-04-14 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 基板処理装置、および、基板処理方法 |
| JP2023038054A (ja) * | 2021-09-06 | 2023-03-16 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの洗浄方法および製造方法、並びに洗浄液中の過酸化水素濃度評価方法および過酸化水素濃度管理方法 |
-
1999
- 1999-01-12 JP JP549399A patent/JP3216125B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000208475A (ja) | 2000-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6513538B2 (en) | Method of removing contaminants from integrated circuit substrates using cleaning solutions | |
| KR100396955B1 (ko) | 습식처리방법 | |
| US20080305564A1 (en) | Manufacturing apparatus for semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device | |
| US7910014B2 (en) | Method and system for improving wet chemical bath process stability and productivity in semiconductor manufacturing | |
| KR101809927B1 (ko) | 메탈 게이트 반도체의 세정 방법 | |
| US20180358241A1 (en) | Substrate treating apparatus and methods | |
| JP3216125B2 (ja) | 薬液処理方法および薬液処理装置 | |
| WO2003085705A1 (en) | Transition flow treatment process and apparatus | |
| WO1992006489A1 (en) | Method of removing organic coating | |
| JP2006186065A (ja) | 電子デバイスの洗浄装置及び電子デバイスの製造方法 | |
| JP3473063B2 (ja) | シリコン基板の洗浄方法 | |
| JP2007207941A (ja) | 基板洗浄方法、基板洗浄装置、およびそれを用いた電子デバイスの製造方法 | |
| JP2003218085A (ja) | 半導体基板の洗浄方法 | |
| JP3426208B2 (ja) | 銅膜付着シリコン単結晶ウエーハの再生方法および再生ウエーハ | |
| US6752897B2 (en) | Wet etch system with overflow particle removing feature | |
| KR100664774B1 (ko) | 전자 디바이스 제조 방법 및 장치 | |
| JP3439395B2 (ja) | シリコンウェーハ表面の金属汚染分析方法 | |
| US20030209259A1 (en) | Method for decreasing wafer scrap rate for a chemical treatment apparatus | |
| JP2663899B2 (ja) | ウェーハ洗浄装置及びウェーハの洗浄方法 | |
| JP3473662B2 (ja) | ウェット式洗浄装置 | |
| JP3158840B2 (ja) | ウェット処理装置 | |
| KR20080015477A (ko) | 세정 장치 및 세정 방법 | |
| JP3575854B2 (ja) | シリコン単結晶ウエーハの洗浄方法および洗浄装置 | |
| JPH05166776A (ja) | 半導体ウェーハの洗浄方法およびその装置 | |
| KR20080081068A (ko) | 전자장치의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |