JPH0320895B2 - - Google Patents
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- JPH0320895B2 JPH0320895B2 JP63248757A JP24875788A JPH0320895B2 JP H0320895 B2 JPH0320895 B2 JP H0320895B2 JP 63248757 A JP63248757 A JP 63248757A JP 24875788 A JP24875788 A JP 24875788A JP H0320895 B2 JPH0320895 B2 JP H0320895B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
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Description
≪産業上の技術分野≫
本発明は、高温エツチング液の循環方法に関
し、特に半導体素子用ウエハに精密なウエツトエ
ツチング処理を行うに好適な高温エツチング液の
循環方法に関する。 ≪従来の技術≫ 近年、半導体の分野においては、半導体素子の
高性能化、高集積化にともない、いわゆる
NMOS型や、CMOS型のLSIのようにシリコン酸
化膜（以下、SiO2膜と称する）−シリコン窒化膜
（以下、Si4N3膜と称する）対する良好でち密な
エツチング処理が要求されている。 このエツチング処理では、特にゲート絶縁膜の
薄膜化が重要なポイントであつて、シリコン基板
上に形成されたSiO2膜−Si4N3膜のうちできるだ
けSi4N3膜をエツチングし、SiO2膜を残し、かつ
均一なエツチング処理を行う、といつた精密な処
理を必要としている。 すなわち、64Kビツトの半導体素子の場合は
SiO2膜は比較的厚く（例えば2000Å）てよいが、
1MビツトではSiO2膜の厚みは薄くなるので（例
えば1000Å）、Si4N3膜をより薄く、例えば200Å
分エツチンうしようとするとどうしてもSiO2膜
までエツチングしてしまうことになる。 エツチングが均一に行われない場合とか、エツ
チング液の濃度および温度が高い場合などには、
このSiO2膜のエツチング量に対するSi4N3膜のエ
ツチング量の比、すなわち選択比が問題となる。 そして、これらの膜のエツチング液としては一
般に燐酸溶液が用いられる。ところが、この燐酸
溶液などは、温度が上昇するとエツチング量が大
きくなり、また温度の変化にともない前述の選択
比も変化する。この関係はほぼ第２図に示す関係
となつている。 したがつて、目的とする半導体素子の種類に応
じてこれらのエツチング液の温度、濃度、エツチ
ング量および選択比などの諸条件を適切に選択す
ることが必要であり、またその選択幅も広いこと
が望まれる。 この種の要望に対して従来では、第３図に示す
装置を用いたエツチング方法が行われていた。 同図はシリコンを基板としたSiO2膜−Si4N3膜
を有するウエハのうち、高温の燐酸水溶液をエツ
チング液として用いてSi4N3膜をエツチングする
従来方法の一例を示している。 同図の方法は、一時加熱ヒータ７を有するエツ
チング槽２内に収容されている温度150℃〜180℃
の高温燐酸水溶液からなるエツチング液１の内部
に、ウエハホルダー１９に支持されたウエハ１８
を浸潰し、蓋２０の穴を通じてウエハホルダー１
９を外部から支持し、またN2ガス導入官２２を
エツチング槽２の底部に設け、ここからN2ガス
２３を噴出させることで溶液をバブリングにより
撹拌すると同時にウエハホルダー１９を時々手動
で揺動する作業によつてエツチングを行つてい
る。 燐酸水溶液は加熱によつて水分が蒸発し、その
濃度が濃くなるため、これを一定に保つために補
給水として純粋１７をパイプ２１を通して手動に
より時々添加するか、または連続的滴下するよう
にしている。またエツチング液１の温度調節は温
度コントローラ１５で行なつている。 この方法においては、エツチングを繰返してい
るうちにエツチング能力が落ちてくれば、そのエ
ツチングの１バツチを終了し、内部の液を廃棄
し、次の燐酸溶液の濃度を調整し、対のバツチの
エツチングを開始する。 ≪発明が解決しようとする課題≫ しかしながら、以上のべた従来のエツチング方
法では、精密エツチングを必要とする場合に、優
れた均一性、選択性に基づいて十分にエツチング
をコントロールすることは難しかつた。 すなわち、この方法では、燐酸エツチング液の
濃度を一定に保つために補給水を直接エツチング
槽内に加えるようにしているため、N2ガス２３
によるバブルとともにウエハホルダーを揺動する
ことによつてエツチング液を撹拌したとしても、
その溶液濃度を一定の微小幅の範囲に納めること
が困難である。 具体的には、例えば、補給水を添加する場合、
添加した初期の状態では濃度、温度が局部的に低
下したり、滴下された局部でその水が沸騰し、そ
の部分の温度が下がるなどして、エツチング槽内
の濃度、温度が不均一になり、ウエハ表面の部位
によりエツチングむらを生ずる。 また、この方法では、手動によつてウエハホル
ダーを揺動しているので、ウエハホルダーと蓋の
穴周縁との接触などによる異物の発生などのメカ
ニカルトラブルの惧れがあり、操作者の繁雑さも
問題となつていた。 またN2バブルによる撹拌方法では、往々にし
てN2バブルがウエハ表面に付着、停滞し、その
部分のエツチングを局部的に遅らせる原因となつ
ている。しかも、N2ガスを供給することは異物
混入の機会も増えると同時に、エツチング槽から
排出された後は系外に排出され、ロスになつてし
まう欠点があつた。 したがつて、従来方法によれば、極薄のSiO2
膜−Si4N3膜などに対する精密エツチング性能を
得ることは困難であり、製品歩留まりも低く、さ
らにはエツチング温度及び濃度を高くできず、そ
のためにエツチング液のライフが短くなり、エツ
チング液の取り変え回数がおのずと多くなつて生
産性も低かつた。 そこで、本発明の目的は、高温エツチング液の
循環方法を改良してエツチング液の濃度及び温度
分布を常に一定かつ均一に保つことで、極薄の被
膜に対する精密エツチング性を向上し、歩留まり
および生産性を向上できる高温エツチング液の循
環方法を提供することにある。 ≪課題を解決するための手段≫ 本発明の高温エツチング液の循環方法は、上記
目的を達成するため、半導体素子用ウエハを支持
するエツチング槽内に収容されて沸点近くに保た
れるエツチング液の一部を連続的にエツチング槽
上部から取り出し、前記取り出されたエツチング
液にエツチング液濃度調整用の純水をエツチング
槽内で蒸発した水分量にほぼ相当する量を注入し
た後、前記エツチング槽内のエツチング液とほぼ
同じ温度まで加熱し、この加熱したエツチング液
を前記エツチング槽底部内に圧送循環して部分的
に水蒸気バブルとして上昇させるようにした。 また、本発明のより具体的な循環方法として、
高温エツチング液をエツチング槽の上部に設けた
溢流堰より溢流させて取り出し、かつ上記エツチ
ング槽の底部内に設けられた分散板を通して循環
させることが好ましい。 さらに、前記エツチング液濃度調整用の純水
は、自動弁を有する流量計付き水注入装置を用い
て、前記エツチング槽より取り出したエツチング
液中に注入することが好ましい。 またさらに、前記エツチング液は、極薄の
SiO2膜−Si4N3膜などのエツチングに用いられる
燐酸水溶液が好適である。 ≪作用≫ 以上の方法にあつては、再循環されるエツチン
グ液が、エツチング槽上部から連続的に取り出し
たエツチング液に所定量の純水を注入した後、そ
れを所定温度まで加熱して槽内のエツチング液の
濃度および温度近くに調節されているので、エツ
チング槽内のエツチング液はその濃度および温度
を常に一定範囲に維持される。 また、再循環されるエツチング液が槽底部内か
ら水蒸気バブルとなつて部分的に上昇するので、
槽内のエツチング液（再循環されたものを含む）
は水蒸気バブルによつて効率よく撹拌混合されて
均一化される。この水蒸気バブルはウエハの表面
上に付着停滞することがないので停滞によるエツ
チングむらが生じない。 また、分散板を通してエツチング槽底部内から
調整されたエツチング溶液を循環させた場合に
は、槽底部内の全面積より水蒸気バブルが上昇す
るので、さらに均一な撹拌が行われる。 しかも、この場合にはエツチング槽内のエツチ
ング液の流れは、完全なアツパーフローとなり、
垂直状、かつウエハの間の液中を滞りなく流れる
ので、槽内の異物もスムーズに上部に流れ、溢流
堰から排除されるため、ウエハに異物が付着する
ことも防止できる。 さらに、自動弁を通じて循環計に濃度調整用の
純水を注入した場合には、濃度調整などの繁雑な
手数を省略できる。 ≪実施例≫ 第１図は本発明の高温エツチング液の循環方法
に用いられるエツチング装置の例を示している。 同図のエツチング装置は、エツチング液１を充
填するエツチング槽２と、エツチング槽２の上部
周縁に設けられた溢流堰３と、溢流堰３の底部に
接続された取り出し管４と、エツチング槽２底部
内に設けられた分散板６と、エツチング槽２の底
部に接続された戻り管５と、エツチング槽２の外
周に設けられた加熱用の一次ヒータ７とを備えて
いる。 分散板６は多数の小孔を設けたもので、戻り管
５と対向した状態にエツチング槽２の低部内面に
付設されている。 取り出し管４は、ポンプ８、フイルタ９および
加熱用の二次ヒータ１０を経て、戻り管５に接続
している。 また、前記エツチング装置は、水注入装置１２
と、温度コントローラ１５，１６とを備えてい
る。 水注入装置１２は、電磁弁１３を有する流量計
１１を有しており、水注入管１４により、フイル
タ９と二次ヒータ１０との間に配管接続されてい
る。 温度コントローラ１５は、エツチング槽２のエ
ツチング液１の温度検出用および水注入装置１２
の駆動制御用であり、これらの検出結果に基づい
て一次ヒータ７の温度を所定の温度にコントロー
ルするとともに、検出温度に基づいて水注入装置
１２の駆動を制御する。 温度コントローラ１６は、戻り管５の二次ヒー
タ１０のその出口付近の加熱温度検出用であり、
この検出結果に基づいて二次ヒータ１０の出口付
近の加熱温度をコントロールする。 以上の装置、機器、配管類は、エツチング液と
して高温および高濃度の酸を用いており、また高
純度の半導体を製造するものであるから、その材
質としては、弗素樹脂、ポリプロピレンなど耐食
性および耐久性に十分に富んだ材料を使用するこ
とはいうまでもない。 次に以上の装置を用いた具体的なエツチング方
法を説明する。 エツチング液としては85％の燐酸水溶液をエツ
チング槽２内に入れ、一次ヒータ７により槽内温
度を158℃まで加熱して沸騰状態を保つ。 そして、溢流堰３に溢流したエツチング液１を
ポンプ８を介して取り出し管４内に抜き出し、フ
イルタ９によつて異物を除去した後二次ヒータ１
０、戻り管５を通じてエツチング槽２の底部に循
環させる。 このとき、エツチング槽２内の温度を158℃に
保つための調整は、温度コントローラ１５の温度
検出に基づく一次ヒータ７のON、OFF操作によ
り行う。 また、水注入装置１２は温度コントローラ１５
の検出温度に基づいて駆動され、流量計１１の検
出結果に基づき電磁弁１３を開閉制御しつつ補給
純水１７を水注入管１４を通じて二次ヒータ１０
の前段に供給する。すなわち、この純水の補給量
は温度検出結果と設定された沸騰温度との差に基
づいて制御され、前記エツチング槽２内で蒸発し
た水分の量に相当する量となつている。このよう
にしてエツチング槽２内の濃度および温度範囲は
常時設定温度範囲に保たれ、エツチング液１の沸
騰状態を所定の範囲に保つことができる。 以上の制御操作によつて循環系が安定したとこ
ろで、図示しないウエハホルダーに支持したウエ
ハ１８をエツチングされる表面を垂直にしてエツ
チング槽２内のエツチング液に浸潰することによ
つて、エツチングが行われる。 戻り管５を通じてエツチング槽２内のエツチン
グ液１の濃度および温度近くに調整された液がエ
ツチング槽２底部内に圧送されると、この液の圧
力は解放され、この内部に含まれる水分は急激に
蒸発して多数の水蒸気バブルを発生し、分散板６
を通じてエツチング槽２底部内全面から均一に上
昇してエツチング液全体を撹拌混合し、エツチン
グ槽２内にあるエツチング液（再循環されたエツ
チング液を含む）の濃度および温度を十分に均一
にするのである。 エツチング槽２内の燐酸エツチング液１の濃
度、温度は第２図に示すような特性に基づくエツ
チング条件にしたがつて選択される。 例えば濃度85％ならば温度158℃、濃度90％な
らば温度175℃でおおよそ沸騰状態になる。 なお、燐酸水溶液自体は高濃度においては、そ
の溶液内の相変化もあり、またエツチング液とし
ても熱的影響や経時変化による影響もあるので以
上の関係は一応の目安である。 したがつて、実際には燐酸の濃度に応じた沸騰
温度でなければならないというわけではなく、沸
点近くに保つことによつて再循環されるエツチン
グ液による十分な量の水蒸気バブルを得ることが
できる。 次に、以上の方法によつて得られたシリコンウ
エハのエツチング結果について、以下の表１、２
を参照して説明する。 なお、エツチング条件は以下の通りである。 ＊ウエハ…直径６インチのSi基板にSiO2膜約
1000Å、Si4N3膜約1500Åを形成したもの。 ＊エツチング条件…以上のウエハ〜をエツチ
ング槽内の４箇所に垂直状態で浸潰し、燐酸水
溶液の濃度85％、温度158℃の処理条件で20分
間エツチングした。
し、特に半導体素子用ウエハに精密なウエツトエ
ツチング処理を行うに好適な高温エツチング液の
循環方法に関する。 ≪従来の技術≫ 近年、半導体の分野においては、半導体素子の
高性能化、高集積化にともない、いわゆる
NMOS型や、CMOS型のLSIのようにシリコン酸
化膜（以下、SiO2膜と称する）−シリコン窒化膜
（以下、Si4N3膜と称する）対する良好でち密な
エツチング処理が要求されている。 このエツチング処理では、特にゲート絶縁膜の
薄膜化が重要なポイントであつて、シリコン基板
上に形成されたSiO2膜−Si4N3膜のうちできるだ
けSi4N3膜をエツチングし、SiO2膜を残し、かつ
均一なエツチング処理を行う、といつた精密な処
理を必要としている。 すなわち、64Kビツトの半導体素子の場合は
SiO2膜は比較的厚く（例えば2000Å）てよいが、
1MビツトではSiO2膜の厚みは薄くなるので（例
えば1000Å）、Si4N3膜をより薄く、例えば200Å
分エツチンうしようとするとどうしてもSiO2膜
までエツチングしてしまうことになる。 エツチングが均一に行われない場合とか、エツ
チング液の濃度および温度が高い場合などには、
このSiO2膜のエツチング量に対するSi4N3膜のエ
ツチング量の比、すなわち選択比が問題となる。 そして、これらの膜のエツチング液としては一
般に燐酸溶液が用いられる。ところが、この燐酸
溶液などは、温度が上昇するとエツチング量が大
きくなり、また温度の変化にともない前述の選択
比も変化する。この関係はほぼ第２図に示す関係
となつている。 したがつて、目的とする半導体素子の種類に応
じてこれらのエツチング液の温度、濃度、エツチ
ング量および選択比などの諸条件を適切に選択す
ることが必要であり、またその選択幅も広いこと
が望まれる。 この種の要望に対して従来では、第３図に示す
装置を用いたエツチング方法が行われていた。 同図はシリコンを基板としたSiO2膜−Si4N3膜
を有するウエハのうち、高温の燐酸水溶液をエツ
チング液として用いてSi4N3膜をエツチングする
従来方法の一例を示している。 同図の方法は、一時加熱ヒータ７を有するエツ
チング槽２内に収容されている温度150℃〜180℃
の高温燐酸水溶液からなるエツチング液１の内部
に、ウエハホルダー１９に支持されたウエハ１８
を浸潰し、蓋２０の穴を通じてウエハホルダー１
９を外部から支持し、またN2ガス導入官２２を
エツチング槽２の底部に設け、ここからN2ガス
２３を噴出させることで溶液をバブリングにより
撹拌すると同時にウエハホルダー１９を時々手動
で揺動する作業によつてエツチングを行つてい
る。 燐酸水溶液は加熱によつて水分が蒸発し、その
濃度が濃くなるため、これを一定に保つために補
給水として純粋１７をパイプ２１を通して手動に
より時々添加するか、または連続的滴下するよう
にしている。またエツチング液１の温度調節は温
度コントローラ１５で行なつている。 この方法においては、エツチングを繰返してい
るうちにエツチング能力が落ちてくれば、そのエ
ツチングの１バツチを終了し、内部の液を廃棄
し、次の燐酸溶液の濃度を調整し、対のバツチの
エツチングを開始する。 ≪発明が解決しようとする課題≫ しかしながら、以上のべた従来のエツチング方
法では、精密エツチングを必要とする場合に、優
れた均一性、選択性に基づいて十分にエツチング
をコントロールすることは難しかつた。 すなわち、この方法では、燐酸エツチング液の
濃度を一定に保つために補給水を直接エツチング
槽内に加えるようにしているため、N2ガス２３
によるバブルとともにウエハホルダーを揺動する
ことによつてエツチング液を撹拌したとしても、
その溶液濃度を一定の微小幅の範囲に納めること
が困難である。 具体的には、例えば、補給水を添加する場合、
添加した初期の状態では濃度、温度が局部的に低
下したり、滴下された局部でその水が沸騰し、そ
の部分の温度が下がるなどして、エツチング槽内
の濃度、温度が不均一になり、ウエハ表面の部位
によりエツチングむらを生ずる。 また、この方法では、手動によつてウエハホル
ダーを揺動しているので、ウエハホルダーと蓋の
穴周縁との接触などによる異物の発生などのメカ
ニカルトラブルの惧れがあり、操作者の繁雑さも
問題となつていた。 またN2バブルによる撹拌方法では、往々にし
てN2バブルがウエハ表面に付着、停滞し、その
部分のエツチングを局部的に遅らせる原因となつ
ている。しかも、N2ガスを供給することは異物
混入の機会も増えると同時に、エツチング槽から
排出された後は系外に排出され、ロスになつてし
まう欠点があつた。 したがつて、従来方法によれば、極薄のSiO2
膜−Si4N3膜などに対する精密エツチング性能を
得ることは困難であり、製品歩留まりも低く、さ
らにはエツチング温度及び濃度を高くできず、そ
のためにエツチング液のライフが短くなり、エツ
チング液の取り変え回数がおのずと多くなつて生
産性も低かつた。 そこで、本発明の目的は、高温エツチング液の
循環方法を改良してエツチング液の濃度及び温度
分布を常に一定かつ均一に保つことで、極薄の被
膜に対する精密エツチング性を向上し、歩留まり
および生産性を向上できる高温エツチング液の循
環方法を提供することにある。 ≪課題を解決するための手段≫ 本発明の高温エツチング液の循環方法は、上記
目的を達成するため、半導体素子用ウエハを支持
するエツチング槽内に収容されて沸点近くに保た
れるエツチング液の一部を連続的にエツチング槽
上部から取り出し、前記取り出されたエツチング
液にエツチング液濃度調整用の純水をエツチング
槽内で蒸発した水分量にほぼ相当する量を注入し
た後、前記エツチング槽内のエツチング液とほぼ
同じ温度まで加熱し、この加熱したエツチング液
を前記エツチング槽底部内に圧送循環して部分的
に水蒸気バブルとして上昇させるようにした。 また、本発明のより具体的な循環方法として、
高温エツチング液をエツチング槽の上部に設けた
溢流堰より溢流させて取り出し、かつ上記エツチ
ング槽の底部内に設けられた分散板を通して循環
させることが好ましい。 さらに、前記エツチング液濃度調整用の純水
は、自動弁を有する流量計付き水注入装置を用い
て、前記エツチング槽より取り出したエツチング
液中に注入することが好ましい。 またさらに、前記エツチング液は、極薄の
SiO2膜−Si4N3膜などのエツチングに用いられる
燐酸水溶液が好適である。 ≪作用≫ 以上の方法にあつては、再循環されるエツチン
グ液が、エツチング槽上部から連続的に取り出し
たエツチング液に所定量の純水を注入した後、そ
れを所定温度まで加熱して槽内のエツチング液の
濃度および温度近くに調節されているので、エツ
チング槽内のエツチング液はその濃度および温度
を常に一定範囲に維持される。 また、再循環されるエツチング液が槽底部内か
ら水蒸気バブルとなつて部分的に上昇するので、
槽内のエツチング液（再循環されたものを含む）
は水蒸気バブルによつて効率よく撹拌混合されて
均一化される。この水蒸気バブルはウエハの表面
上に付着停滞することがないので停滞によるエツ
チングむらが生じない。 また、分散板を通してエツチング槽底部内から
調整されたエツチング溶液を循環させた場合に
は、槽底部内の全面積より水蒸気バブルが上昇す
るので、さらに均一な撹拌が行われる。 しかも、この場合にはエツチング槽内のエツチ
ング液の流れは、完全なアツパーフローとなり、
垂直状、かつウエハの間の液中を滞りなく流れる
ので、槽内の異物もスムーズに上部に流れ、溢流
堰から排除されるため、ウエハに異物が付着する
ことも防止できる。 さらに、自動弁を通じて循環計に濃度調整用の
純水を注入した場合には、濃度調整などの繁雑な
手数を省略できる。 ≪実施例≫ 第１図は本発明の高温エツチング液の循環方法
に用いられるエツチング装置の例を示している。 同図のエツチング装置は、エツチング液１を充
填するエツチング槽２と、エツチング槽２の上部
周縁に設けられた溢流堰３と、溢流堰３の底部に
接続された取り出し管４と、エツチング槽２底部
内に設けられた分散板６と、エツチング槽２の底
部に接続された戻り管５と、エツチング槽２の外
周に設けられた加熱用の一次ヒータ７とを備えて
いる。 分散板６は多数の小孔を設けたもので、戻り管
５と対向した状態にエツチング槽２の低部内面に
付設されている。 取り出し管４は、ポンプ８、フイルタ９および
加熱用の二次ヒータ１０を経て、戻り管５に接続
している。 また、前記エツチング装置は、水注入装置１２
と、温度コントローラ１５，１６とを備えてい
る。 水注入装置１２は、電磁弁１３を有する流量計
１１を有しており、水注入管１４により、フイル
タ９と二次ヒータ１０との間に配管接続されてい
る。 温度コントローラ１５は、エツチング槽２のエ
ツチング液１の温度検出用および水注入装置１２
の駆動制御用であり、これらの検出結果に基づい
て一次ヒータ７の温度を所定の温度にコントロー
ルするとともに、検出温度に基づいて水注入装置
１２の駆動を制御する。 温度コントローラ１６は、戻り管５の二次ヒー
タ１０のその出口付近の加熱温度検出用であり、
この検出結果に基づいて二次ヒータ１０の出口付
近の加熱温度をコントロールする。 以上の装置、機器、配管類は、エツチング液と
して高温および高濃度の酸を用いており、また高
純度の半導体を製造するものであるから、その材
質としては、弗素樹脂、ポリプロピレンなど耐食
性および耐久性に十分に富んだ材料を使用するこ
とはいうまでもない。 次に以上の装置を用いた具体的なエツチング方
法を説明する。 エツチング液としては85％の燐酸水溶液をエツ
チング槽２内に入れ、一次ヒータ７により槽内温
度を158℃まで加熱して沸騰状態を保つ。 そして、溢流堰３に溢流したエツチング液１を
ポンプ８を介して取り出し管４内に抜き出し、フ
イルタ９によつて異物を除去した後二次ヒータ１
０、戻り管５を通じてエツチング槽２の底部に循
環させる。 このとき、エツチング槽２内の温度を158℃に
保つための調整は、温度コントローラ１５の温度
検出に基づく一次ヒータ７のON、OFF操作によ
り行う。 また、水注入装置１２は温度コントローラ１５
の検出温度に基づいて駆動され、流量計１１の検
出結果に基づき電磁弁１３を開閉制御しつつ補給
純水１７を水注入管１４を通じて二次ヒータ１０
の前段に供給する。すなわち、この純水の補給量
は温度検出結果と設定された沸騰温度との差に基
づいて制御され、前記エツチング槽２内で蒸発し
た水分の量に相当する量となつている。このよう
にしてエツチング槽２内の濃度および温度範囲は
常時設定温度範囲に保たれ、エツチング液１の沸
騰状態を所定の範囲に保つことができる。 以上の制御操作によつて循環系が安定したとこ
ろで、図示しないウエハホルダーに支持したウエ
ハ１８をエツチングされる表面を垂直にしてエツ
チング槽２内のエツチング液に浸潰することによ
つて、エツチングが行われる。 戻り管５を通じてエツチング槽２内のエツチン
グ液１の濃度および温度近くに調整された液がエ
ツチング槽２底部内に圧送されると、この液の圧
力は解放され、この内部に含まれる水分は急激に
蒸発して多数の水蒸気バブルを発生し、分散板６
を通じてエツチング槽２底部内全面から均一に上
昇してエツチング液全体を撹拌混合し、エツチン
グ槽２内にあるエツチング液（再循環されたエツ
チング液を含む）の濃度および温度を十分に均一
にするのである。 エツチング槽２内の燐酸エツチング液１の濃
度、温度は第２図に示すような特性に基づくエツ
チング条件にしたがつて選択される。 例えば濃度85％ならば温度158℃、濃度90％な
らば温度175℃でおおよそ沸騰状態になる。 なお、燐酸水溶液自体は高濃度においては、そ
の溶液内の相変化もあり、またエツチング液とし
ても熱的影響や経時変化による影響もあるので以
上の関係は一応の目安である。 したがつて、実際には燐酸の濃度に応じた沸騰
温度でなければならないというわけではなく、沸
点近くに保つことによつて再循環されるエツチン
グ液による十分な量の水蒸気バブルを得ることが
できる。 次に、以上の方法によつて得られたシリコンウ
エハのエツチング結果について、以下の表１、２
を参照して説明する。 なお、エツチング条件は以下の通りである。 ＊ウエハ…直径６インチのSi基板にSiO2膜約
1000Å、Si4N3膜約1500Åを形成したもの。 ＊エツチング条件…以上のウエハ〜をエツチ
ング槽内の４箇所に垂直状態で浸潰し、燐酸水
溶液の濃度85％、温度158℃の処理条件で20分
間エツチングした。
【表】
グ偏差
1121Å
(±0.85％の偏差)
1121Å
(±0.85％の偏差)
【表】
選択比
Si4N3膜エツチングレート／SiO2膜エツチングレート
＝56.1／1.1＝51／１ 以上の表１、２からエツチングの選択比は
SiO2膜１に対し、Si4N3膜５１となり、エツチン
グ偏差も小さく、良好なエツチングコントロール
ができたことを示唆している。 なお、前記実施例では補給水の注入箇所として
フイルタ９と２次ヒータ１０の間で行つたが、エ
ツチング条件によつてはポンプ８とフイルタ９の
間、或は２次ヒータ１０の後階に補給するように
しても実質的に問題はない。また、前記実施例で
は、エツチング液として燐酸水溶液を使用した
が、沸点近くでエツチングが行われる酸類、その
他のエツチング用溶液も同様に使用することがで
きる。さらにはエツチング対象の膜もSiO2膜、
Si4N3膜に限定されるものでないことは勿論であ
る。 ≪発明の効果≫ 以上説明したように、本発明にあつては、エツ
チング槽上部から連続的に取り出したエツチング
液を調整して再循環するので、前記槽内のエツチ
ング液はその濃度および温度を常に一定範囲に維
持でき、また前記槽内のエツチング液（再循環さ
れたものを含む）は水蒸気バブルによつて効率よ
く撹拌混合されて均一化でき、しかも水蒸気バブ
ルはウエハの表面上に付着停滞せず、槽内のエツ
チング液の流れをアツパーフローとするので、停
滞によるエツチングむら発生を阻止できる。 したがつて、本発明は、特にSiO2膜、Si4N3膜
などの極薄の被膜に対する精密エツチング性を向
上し、エツチング偏差値の小さな均一なエツチン
グを行え、選択性の大きなエツチングが可能とな
る。また、エツチング濃度及び温度などの条件を
広く選択することができ、高性能な半導体素子を
歩留まりよく製造できる。 また、請求項２の方法とすることによつて、循
環するエツチング液は垂直流となり、ウエハの表
面に沿つてエツチング液全体の撹拌混合を行いつ
つ上昇、循環する。 さらに、請求項３の方法とすることによつて、
自動的に補給水を補給することができ、濃度を一
定範囲に保つことができる。 さらにまた、請求項４のように、エツチング液
として燐酸水溶液を用いた場合には、本発明のよ
り好適なエツチング状態を得ることができる。
＝56.1／1.1＝51／１ 以上の表１、２からエツチングの選択比は
SiO2膜１に対し、Si4N3膜５１となり、エツチン
グ偏差も小さく、良好なエツチングコントロール
ができたことを示唆している。 なお、前記実施例では補給水の注入箇所として
フイルタ９と２次ヒータ１０の間で行つたが、エ
ツチング条件によつてはポンプ８とフイルタ９の
間、或は２次ヒータ１０の後階に補給するように
しても実質的に問題はない。また、前記実施例で
は、エツチング液として燐酸水溶液を使用した
が、沸点近くでエツチングが行われる酸類、その
他のエツチング用溶液も同様に使用することがで
きる。さらにはエツチング対象の膜もSiO2膜、
Si4N3膜に限定されるものでないことは勿論であ
る。 ≪発明の効果≫ 以上説明したように、本発明にあつては、エツ
チング槽上部から連続的に取り出したエツチング
液を調整して再循環するので、前記槽内のエツチ
ング液はその濃度および温度を常に一定範囲に維
持でき、また前記槽内のエツチング液（再循環さ
れたものを含む）は水蒸気バブルによつて効率よ
く撹拌混合されて均一化でき、しかも水蒸気バブ
ルはウエハの表面上に付着停滞せず、槽内のエツ
チング液の流れをアツパーフローとするので、停
滞によるエツチングむら発生を阻止できる。 したがつて、本発明は、特にSiO2膜、Si4N3膜
などの極薄の被膜に対する精密エツチング性を向
上し、エツチング偏差値の小さな均一なエツチン
グを行え、選択性の大きなエツチングが可能とな
る。また、エツチング濃度及び温度などの条件を
広く選択することができ、高性能な半導体素子を
歩留まりよく製造できる。 また、請求項２の方法とすることによつて、循
環するエツチング液は垂直流となり、ウエハの表
面に沿つてエツチング液全体の撹拌混合を行いつ
つ上昇、循環する。 さらに、請求項３の方法とすることによつて、
自動的に補給水を補給することができ、濃度を一
定範囲に保つことができる。 さらにまた、請求項４のように、エツチング液
として燐酸水溶液を用いた場合には、本発明のよ
り好適なエツチング状態を得ることができる。
第１図は本発明の高温エツチング液循環方法が
適用される装置例を示す構成図、第２図はシリコ
ン酸化膜とシリコン窒化膜のエツチング時間に対
するエツチング量を示す特性図、第３図は従来の
高温エツチング液の循環方法に用いる装置例を示
す構成図である。 １……エツチング液、２……エツチング槽、４
……取り出し管、５……戻り管、６……分散板、
７……一次ヒータ、１０……二次ヒータ、１２…
…水注入装置、１４……水注入管、１７……純水
（補給水）、１８……シリコンウエハ。
適用される装置例を示す構成図、第２図はシリコ
ン酸化膜とシリコン窒化膜のエツチング時間に対
するエツチング量を示す特性図、第３図は従来の
高温エツチング液の循環方法に用いる装置例を示
す構成図である。 １……エツチング液、２……エツチング槽、４
……取り出し管、５……戻り管、６……分散板、
７……一次ヒータ、１０……二次ヒータ、１２…
…水注入装置、１４……水注入管、１７……純水
（補給水）、１８……シリコンウエハ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体素子用ウエハを支持するエツチング槽
内に収容されて沸点近くに保たれるエツチング液
の一部を連続的にエツチング槽上部から取り出
し、前記取り出されたエツチング液にエツチング
液濃度調整用の純水をエツチング槽内で蒸発した
水分量にほぼ相当する量を注入した後、前記エツ
チング槽内のエツチング液とほぼ同じ温度まで加
熱し、この加熱したエツチング液を前記エツチン
グ槽底部内に圧送循環して部分的に水蒸気バブル
として上昇させるようにしたことを特徴とする高
温エツチング液の循環方法。 ２ 前記エツチング槽は、上部に設けられた溢流
堰と、エツチング槽の底部内に設けられた分散板
とを備え、前記エツチング槽内に収容されたエツ
チング液を前記溢流堰より溢流させて取り出し、
また前記分散板を通して前記エツチング槽内に圧
送循環させることを特徴とする請求項１に記載の
高温エツチング液の循環方法。 ３ 前記エツチング液濃度調整用の純水は、自動
弁を有する流量計付き水注入装置を用いて、前記
エツチング槽より取り出したエツチング液中に注
入されることを特徴とする請求項１または２に記
載の高温エツチング液の循環方法。 ４ 前記エツチング液は、燐酸水溶液であること
を特徴とする請求項１から３の何れかに記載の高
温エツチング液の循環方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63248757A JPH0296334A (ja) | 1988-10-01 | 1988-10-01 | 高温エッチング液の循環方法 |
| US07/412,444 US4980017A (en) | 1988-10-01 | 1989-09-26 | Method for recirculating high-temperature etching solution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63248757A JPH0296334A (ja) | 1988-10-01 | 1988-10-01 | 高温エッチング液の循環方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0296334A JPH0296334A (ja) | 1990-04-09 |
| JPH0320895B2 true JPH0320895B2 (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=17182926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63248757A Granted JPH0296334A (ja) | 1988-10-01 | 1988-10-01 | 高温エッチング液の循環方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4980017A (ja) |
| JP (1) | JPH0296334A (ja) |
Families Citing this family (59)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04115530A (ja) * | 1990-09-05 | 1992-04-16 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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