JPH07230981A - エッチング装置と濃燐酸溶液の処理方法 - Google Patents
エッチング装置と濃燐酸溶液の処理方法Info
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- JPH07230981A JPH07230981A JP1876394A JP1876394A JPH07230981A JP H07230981 A JPH07230981 A JP H07230981A JP 1876394 A JP1876394 A JP 1876394A JP 1876394 A JP1876394 A JP 1876394A JP H07230981 A JPH07230981 A JP H07230981A
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Abstract
ン膜を熱燐酸を用いて溶解除去する装置に関し、熱燐酸
の使用期間の拡大を目的とする。 【構成】 複数の被処理基板を浸漬可能な処理槽1に濃
燐酸溶液2を入れ、ストロークポンプ4により循環させ
る本体系と、処理槽1に補給ポンプ10により補給槽8よ
り燐酸水溶液9を補充する補充系と、本体系のストロー
クポンプ4,補充系の補給ポンプ10とを制御する制御装
置12とを少なくとも備えてなることを特徴としてエッチ
ング装置を使用し、濃燐酸溶液の粘度変化によるストロ
ークポンプ4のストローク数の変動を感知し、補充系よ
り燐酸水溶液を処理槽1に供給して窒化シリコン膜を均
一条件で溶解除去するよう構成する。
Description
してある窒化シリコン膜を熱燐酸を用いて溶解除去する
装置とその処理方法に関する。
(以下Si) よりなる半導体基板(以下ウエハ)上に薄膜
形成技術,写真蝕刻技術(フォトリソグラフィ),イオ
ン注入技術などを用いて作られているが、これら集積回
路の大きさは最大のものでも10mm 角程度であり、この
製法として、Siウエハ上にフィールド酸化膜で素子分離
された多数の領域をマトリックス状に形成し、この個々
の領域上に集積回路を一括して形成した後、素子分離領
域で分割することにより形成されている。
は、Si基板上に熱酸化法で二酸化シリコン(SiO2)膜を
数百Åの厚さに形成した後、気相成長法(CVD法)に
より、この上に窒化シリコン(Si3N4)膜を数千Åの厚さ
に形成し、次に、写真蝕刻技術を用いて素子分離を行な
う位置のSi3N4 膜を除去した後、約1000℃の高温で湿式
酸化を行うことによりSiO2よりなり、厚さが数千Åと厚
いフィールド酸化膜を作り、次に、熱燐酸(H3PO4) を用
いて集積回路形成位置のSi3N4 膜を溶解除去することに
よりフィールド酸化膜で素子間分離された集積回路形成
領域が作られる。本発明に係るエッチング装置はこのSi
3N4 膜を溶解除去するのに使用される装置構成に関する
ものである。
はSiO2よりなる素子間分離領域の間にSi3N4 膜が存在す
るが、このSi3N4 膜のみを選択的に溶解する方法として
熱H3PO 4 が使用されている。
した後、H3PO4 は消石灰〔Ca(OH)2〕を用いて反応生成
物を沈澱させて除去する方法が採られている。こゝで、
汚泥状の沈澱物は産業廃棄物として処理されているが、
これらの産業廃棄物をなるべく少なくすることはメーカ
ーの義務であり、そのためにはH3PO4を効率よく使用す
ることが必要である。
示すように石英よりなる処理槽1の中に濃H3PO4 (85%
H3PO4)溶液2を入れてヒータ3により約150 ℃に加熱
し、この温度に保持しつゝストロークポンプ4により濃
H3PO4 溶液2を循環しながら、処理槽1の中に図示を省
略したSiウエハを浸漬し、表面に膜形成してあるSi3N4
膜を溶解していた。
温度は液中に浸漬してある温度センサ5で測定し、温度
調節器6によりヒータ3への電流をON,OFFして液
温の調整を行なっていた。
ておくと、これに含まれている水分(H2O)が蒸発して濃
度が変化し、これにより処理条件が変化し信頼性を損な
うことから、補給槽8に低濃度のH3PO4 水溶液9を準備
しておき、補給ポンプ10を用いて一定量づつを定期的に
補給することにより濃H3PO4 溶液2の管理を行なってい
た。
電を止めて濃H3PO4 溶液2を室温にまで冷却させると、
この過程でも水分(H2O)が蒸発することから、作業の開
始に当って濃H3PO4 溶液2を再び約150 ℃にまで上昇さ
せると、H3PO4 濃度は元の値とは違っており、そのた
め、Siウエハを浸漬しても以前と同様な結果を得ること
ができないと云う問題がある。
濃H3PO4 溶液2を室温にまで冷却させた場合は濃H3PO4
溶液2を廃棄し、新規な濃H3PO4 溶液2に置き換えて作
業を行なっていた。また、ウエハ処理を行なっていない
時も行なっている時と同様にストロークポンプ4が動作
していたために無駄なエネルギーを消費していた。
あるSi3N4 膜を溶解除去する方法として熱H3PO4 溶液が
使用されているが、処理条件を一定に保ち、再現性のな
る結果を得るためには蒸発により失われたH2O を補給し
て濃度を一定に保持する必要がある。
が、約150 ℃のような高温では難しく、また、作業終了
と共に、ヒータによる加熱を止め常温に戻すが、この過
程でもH2O の蒸発が生じているために濃度管理が難し
く、Si3N4 膜のエッチング工程での再現性が低下するこ
とから、H3PO4 溶液の交換時期を待たずに廃棄を行なっ
ていた。そこで、H3PO4 溶液の濃度管理を確立して使用
期間を延伸し、廃液量を減少させることが必要であり、
また、ウエハ処理を行なっていない場合のストロークポ
ンプの扱いも課題である。
とヒータとフィルタを備え、複数のSiウエハを浸漬可能
な処理槽に濃H3PO4 溶液を入れ、ストロークポンプによ
り循環させる本体系と、処理槽に補給ポンプにより補給
槽よりH3PO4 水溶液を補充する補充系と、本体系のスト
ロークポンプ,補充系の補給ポンプ,温度センサおよび
温度調節器とを制御する制御装置とを少なくとも備えて
なることを特徴としてエッチング装置を使用し、濃H3PO
4 溶液の粘度変化によるストロークポンプのストローク
数の変動を感知し、補充系よりH3PO4 水溶液を処理槽に
供給してSi3N4 膜を均一条件で溶解除去することにより
達成することができる。
プのストローク数より検知し、このストローク数を一定
に保持することによりH3PO4 の濃度管理を行なうもので
ある。
の粘度は20℃では47.3cpと高いものゝ、150 ℃の高温で
は4cpに減少している。こゝで、処理槽へ熱H3PO4 溶液
を循環させるためには、H3PO4 溶液の粘度による抵抗と
Siウエハとの抵抗に打ち勝つための加圧が必要であり、
ストロークポンプで窒素(N2)ガス圧を2.5kg/cm2 程度に
加圧して所定のストローク数で液の循環が行なわれてい
る。
循環させている場合にH2O が蒸発して粘度が上昇するに
従ってストロークポンプのストローク数が減少すること
から、濃度を一定ち保つには、これに同期して補充系よ
り低濃度のH3PO4 水溶液を処理槽に供給すればよいこと
を見出した。
粘度が低下して所定のストローク数で循環するようにな
るが、Si3N4 との反応によりH3PO4 の有効成分が減るこ
とゝ、濃度調節を緩やかに行なうために従来より10%程
度のH3PO4 水溶液が補充用として用いられている。
を示すもので、従来構成と異なる所は、制御装置12を新
たに設けてストロークポンプ4のストローク数の変動を
検知し、ストローク数が規定数より減少した場合は補給
ポンプ10を動作させて補給槽8より一定量のH3PO4 水溶
液を供給するようにする。
理は制御装置12を介して温度センサ5と温度調節器6を
回路接続して濃H3PO4 溶液2の温度を設定値に保たし
め、また、作業停止の場合はストロークポンプ4を止
め、また、温度調節器6をOFF状態とする。また、再
度昇温する場合は所定のストローク数に達するまで補給
ポンプ10を動作させて補給槽8から一定量のH3PO4 水溶
液を供給するようにする。このような方法をとることに
より、処理槽1にある濃H3PO4 溶液2の濃度調節を正確
に行なうことができる。
が、ウエハ待ちの場合にはスイッチ11をオンにしてスト
ロークポンプ4が最低限度に稼働するように管理するこ
とにより無駄なエネルギー消費を抑制することができ
る。
SiウエハについてSi3N4 膜の除去作用を行なった。
量が20リットルのものを用い、また、補給槽8も透明石
英よりなり、容量は500cc で10%H3PO4 水溶液を満たし
てあるものを使用した。そして、処理槽1には85%H3PO
4 溶液を入れ、制御装置12からの信号により温度調節器
6をONにしてヒータ3に通電し、濃H3PO4 溶液を加熱
すると共に温度センサ5で液温を計測し、制御装置12を
通じて温度調節器6を動作することにより液温を150 ℃
に保ち、ストロークポンプ4により50回/分のストロー
クで循環させ、この状態でSiウエハの浸漬と引上げ処理
を連続して行なった。
のストローク数が47回に減少すると補給ポンプ10を動作
させて5ccづつ10%H3PO4 水溶液を供給するように設定
してあるが、この方法により作業を続け、作業時間の終
了と共に、制御装置12からの信号により温度調節器6を
OFFにして処理槽1の濃H3PO4 溶液を冷却した。却さ
せ、この時点で濃H3PO4 溶液中の有効H3PO4 濃度を分析
し、劣化状態を調べた。
御装置12からの信号により温度調節器6をONにしてヒ
ータ3に通電し、濃H3PO4 溶液を加熱すると共に温度セ
ンサ5で液温を計測し、制御装置12を通じて温度調節器
6を動作することにより液温を150 ℃に保たせ、ストロ
ークポンプ4により所定回数のストローク数が得られな
ければ所定のストローク数まで補給ポンプ10を動作さ
せ、補給槽8より一定量のH3PO4 水溶液を供給させ、先
と同様にSiウエハの浸漬と引上げ処理を連続して行なっ
た。
除去を行なうことができ、また、濃H3PO4 溶液を有効限
度まで使用することから廃液量を減らすことができ、こ
れにより汚泥の発生量を減らすことができた。
膜を濃H3PO4 溶液使用して溶解除去する作業を再現性よ
く安定に行なうことができ、これにより濃H3PO4 溶液の
使用量が減り、従って産業廃棄物の発生量を減らすこと
ができる。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 被処理基板に形成してある窒化シリコン
膜を濃燐酸溶液を用いて溶解除去する装置が、 複数の被処理基板を浸漬可能な処理槽(1)に濃燐酸溶
液(2)を入れ、ストロークポンプ(4)により循環さ
せる本体系と、 前記処理槽(1)に補給ポンプ(10)により補給槽
(8)から燐酸水溶液(9)を補充する補充系と、 前記本体系のストロークポンプ(4),補充系の補給ポ
ンプ(10)とを制御する制御装置(12)と、を少なくと
も備えてなることを特徴とするエッチング装置。 - 【請求項2】 前項記載のエッチング装置を使用し、濃
燐酸溶液(2)の粘度変化によるストロークポンプ
(4)のストローク数の変動を感知し、補給槽(8)よ
り燐酸水溶液(9)を処理槽に供給して窒化シリコン膜
を均一条件で溶解除去することを特徴とする濃燐酸溶液
の処理方法。 - 【請求項3】 前項記載のエッチング装置を動作中に被
処理基板の供給が停止した場合は、制御装置(12)によ
りストロークポンプ(4)を最低稼働条件に保持するこ
とを特徴とする濃燐酸溶液の処理方法。
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JP01876394A JP3430611B2 (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | エッチング装置と濃燐酸溶液の処理方法 |
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