JPS61171138A - 半導体ウエハ製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェハにウェットエツチング等の薬液
処理を施す半導体ウェハ製造装置に係り、特に少なくと
も２種類以上の液体を定量調合して薬液処理槽へ供給す
る薬液供給機構に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、このような分野の技術としては、特開昭５９−２
９４４２１号公報に記載されるものがあった。以下、そ
の構成を図を用いて説明する。

第２図は従来の半導体ウェハ製造装置の一構成例を示す
図である。この装置は、液体／を収納する薬品容器コと
、液体３を収納する薬品容器ダと、各薬品容器コ、ダ内
の液体／、Ｊをそれぞれ予め貯えておぐ原液夕／クタ、
６と、各ポンプ？、　　ｔにより供給される原液タンク
５．６内の液体ｌ。

３をそれぞれ所定量貯える液体秤量タンク９．ｌＯと、
各弁／／、／２を介してそれぞれ所定量供給される液体
秤量タンク９，１０内の液体／、ｊを収容するエツチン
グ槽１３とより構成される。ここで、エツチング槽１３
は、攪拌装置を有し、この攪拌装置により液体／、３を
混合して調合されたエツチング液／ｌＩを作る。また、
予めウェハキャリア／Ｓに複数枚収納された半導体ウェ
ハ／６は、エツチング槽ｌＪ内に一定時間浸漬されてエ
ツチング液／Ｑにより所定のエツチング処理が施される
。

以上の構成において、液体／、ｊの混合液であるエツチ
ング液／ｌをエツチング槽ｌＪ内に供給するには、まず
各薬品容器コ、４Ｉ内の液体／、Ｊを予め原液タンクよ
、乙にそれぞれ給液しておく。そしてボンプク、ざを駆
動させて各原液タンク！。

６内の液体／、３を液体秤量タンクｔ、１０へそれぞれ
一定時間給液を行なう。各液体秤量タンク９゜１０はオ
ーバフローした液体／、３を原液タンクよ。

６へ排出して一定量の液体／、ｊを貯める。次いで弁／
／、　／コを開き、各液体秤量タンク９，１０内の液体
ｌ、３をエツチング槽１３へ供給する。エツチング槽１
３では液体ｌ、３を攪拌して所定の混合比を有するエツ
チング液／ｌＩを作る。これにより、安全かつ的確にエ
ツチング液／ｌＩの定量調合が行える。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記構成の装置では、１つのエツチング
槽１３に対して１つの液体供給系を必要とするので、複
数個の同一エツチング槽へ液体を供給する場合、エツチ
ング槽の数に対応する数の液体供給系を設置しなければ
ならず、装置全体が大型化する。さらに、エツチング槽
ｌＪ内に設けられ　　　　　　Ｊた攪拌装置により液体
ｌと３を攪拌混合しているので、前記のように複数個の
同一エツチング槽を設置する場合、エツチング槽の数に
応じた攪拌装置が必要となり、攪拌装置の設置上の無駄
が生じるばかりか、攪拌装置の取付スペース分だけ個々
のエツチング槽が大型化する。従りて半導体ウェハ製造
装置において同一般備を複数台設置することの無駄や、
それに伴なう装置全体の大型化という問題点があった。

本発明は、前記従来技術が持っていた問題点として、複
数個のエツチング槽へ薬液を供給する薬液供給系におい
て、同一般備を複数台設置することの無駄や、それに伴
なう装置全体の大型化の点について解決した半導体ウェ
ハ製造装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記問題点を解決するために、複数個のエツ
チング槽へ薬液を供給するようにした半導体ウェハ製造
装置において、１種類の第１の液体を供給する液体供給
系と、１種類以上の他の第２の液体を貯える少なくとも
１つ以上の原液タンクと、この原液タンクから供給され
る前記第２の液体を所定量貯える少な（とも１つ以上の
液体秤量タンクと、前記液体供給系から供給される前記
第１の液体を所定量受液すると共に、前記液体秤量タン
クから供給される所定量の前記第２の液体を受液し、該
第１と第２の液体を非反応性ガスで混合して薬液を調合
する調合タンクとを備え、この調合タンクで作られた薬
液を、複数個の薬液処理槽へ供給するようにしたもので
ある。

〔作用〕

本発明によれば、以上のように半導体ウェハ製造装置を
構成し・だので、少な（とも１つの調合タンクにより複
数種の液体を所定の比率で攪拌混合し、この調合タンク
によって作られた薬液を複数個の薬液処理槽へ供給でき
る。このため、調合すべき液体の種類に応じた液体供給
系、原液タンク及び液体秤量タンクと、調合タンクとを
設置するのみで足り、同一般備を複数台設置するという
無駄が省け、それに伴なう装置全体の小型化が図れ、薬
液供給システムの自動化やメンテナンスの簡易化が可能
となる。したがって、前記問題点を除去できるのである
。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例を示す半導体ウェハ製造
装置の概略構造図である。この実施例では、一種類の液
体、例えば純水と弗酸を用い、純水で弗酸を稀釈して複
数の薬液処理槽へ供給する装置が示されている。

第１図において、ｌＯＯは受液器であり、この受液器１
００には仕切板１０／によって受液槽１００ｍとタンク
設置槽１００　ｂとが形成されている。受液槽／ＤＯａ
の底部には弁ＩＯ，２を有する排液管１０Ｊが連結され
ている。またタンク設置槽１００ｂ内には、液体（例え
ば、弗酸）ｌｌＱを貯える原液タンク／／／と、攪拌調
合済の薬液（例えばエツチング液）ｌコＯが貯えられる
調和液タンクｌ−Ｏとが設置されている。ポンプ系によ
る汲上げ設備を省略するため、調和液タンクノコｌより
低位置に、複数個の同一の薬液処理槽（例えば、エツチ
ング槽）／Ｊ／。

１３λ、／３３が設置され、各エツチング槽１３１〜／
３３には分岐用の弁／Ｊ’ｌ、　／８．１３１ｍを有す
る共通配管／３７を介して調和液タンクノコｌからエツ
チング液ｌコＯが供給される。

原液タンク／／／及び調和液タンク／１／の上方位置に
は、供給用ポンプ１ｌＩｏ、液体ろ適用のフィルタ／参
／、液漏れ等の安全対策のために受皿ｉｒｏ上に設置さ
れた液体秤量タンク／！／、及び液漏れ等の安全対策の
ために受皿１６θ上に設置された調合タンク／４／が設
けられている。そして、原液タンク／／／内の弗酸／１
０は、供給管／７０を介してポンプ１ｌＩｏにより吸上
げられ、フィルタ／’Ｉ／でろ過された後、供給管／７
／に設けられた電磁弁等の制御弁１７コを介して液体秤
量タンクｔｒｉへ供給される。

液体秤量タンク１５１は、原液タンク／／／から供給さ
れる弗酸ｉｉｏを一定量秤量して一時貯えるもので、そ
の内部に上下位置調節可能なオーバフロー管ｌざ０を有
している。また液体秤量タンクｌり／の底部には、制御
弁／１／を有する排出管ｉｇａと、制御弁／１１３を有
する供給管１ｒ４Ｉとが連結されてい　　　　　　Ｊる
。一方の排出管ｌざλはオーバフロー管／１０の下端と
連結されて原液タンク／／／へ連通し、他方の供給管／
ｇ’ｌは調合タンク／Ａ／へ連通している。さらに液体
秤量タンクｌＳｌの上部には、異状時のオーバフロー用
の排出管７ざｊが連結され、この排出管／ｇＳに連結さ
れた排出管／１２を介してオーバフローした弗酸／１０
が原液タンク／／／へ還元される。

調合タンクＩｔ、／は、純水／９０を所定量受液すると
共に、秤量績の弗酸ｉｉｏを受液してこれらの液体を攪
拌混合して所定の比率の調合液、すなわちエツチング液
／２０を作るものである。そのため、その容積は充分な
大きさを有している。そして調合タンク／６／の上方に
は、純水／９０を送るための往路供給管／９／及び復路
供給管／Ｌ２が配設され、この供給管／９／、　　／？
２に連結された３方弁／９３を閉じることによって純水
／９０がリバースリターン方式に循環している。そし″
Ｃ３方弁／Ｆ、７を開くことによって純水／ｑθが調合
タンク／Ａ／に供給される。

調合タンク／ｌ、／は、その内部に上下位置調節可能な
オーバフロー管２００を有すると共に、多数の吹出孔を
有する攪拌用配管−Ｏ／が設けられている。

攪拌用配管二Ｏ７には、制御弁コ０コを介して、混合す
る液と反応しない非反応性ガス（例えば、Ｎ２ガス）コ
０３が供給され、このＮ２ガス−０３を多数の吹出孔か
ら吹出すことによって内部の液体を攪拌混合する。さら
に調合タンク／４／の上部には、Ｎ２ガスλ０３の排気
を行なう排気管コｏｐが設けられると共に、異状時のオ
ーバフロー用の排出管コＯ！が連結されている。そして
この排出管コ０！に連結された配管コ０６を介してオー
バフローした液が受液槽１００ｍへ排出される。また調
合タンク／Ａ／の底部には、制御弁コ０りを有する排出
管コＯｇと、制御弁ユ０９を有し調和液タンクノコｌに
連通した供給管２１０とが連結されている。排出管２０
Ｉｒは弁２０７を介して、オーバフロー管コＯ０は３方
弁２／／を介して、それぞれ配管２０１．に連通してい
る。さらに３方弁Ｊ／／は供給管２１０と連結しており
、該３方弁コ／／を開くことによりオーバフロー管２０
０と配管−０６が連通し、該３方弁−７ｌを閉じること
によりオーバフロー管コ００と供給管２１０が連通ずる
。

前記各タンク／／／、／コ／、　／ｊ？、、　／Ａ／に
は、液体の有無等を検出するためにセンサが取付けられ
ている。すなわち、原液タンク／／／の側壁下部には液
体の有無を検出するセンサココＯが取付けられている。

液体秤量タンクｔｒｉの側壁上部には液体の上限レベル
を検出する上限レベルセンサココｌが、側壁下部にはタ
ンク内が空であることを検出する空検出センサ／１０が
それぞれ取付けられている。

同様に、調合タンク／Ａ／の上部には上限レベルセンサ
ココ３が、同タンク／ｌ、／の下部には空検出センサ２
評が、調和液タンクノコ／の上部には上限レベルセンサ
ココ５が、同タンク／２／の下部には空検出センサーム
が、それぞれ取付けられている。そして各センサココ０
〜ココ６の検出信号は、図示しないが、この半導体クエ
ハ製造装置における液体の流れを制御するためのシーケ
ンス制御装置に入力される。シーケンス制御装置は、半
導体スイッチ、タイマ等で構成され、前記各七ンサコー
θ〜、２ＪＡカらの検出信号を入力し、ポンプ／１１０
の駆動や、制御弁１７コ、／ざ／、／ｌダ、−０コ、コ
０７．コ０９　　及び３方弁／９Ｊ、コ／／の開、閉等
を順次制御する。

なお、第１図において、各タンク／／／、　／Ｊ／。

／ｊｔ／、　　／４／及びエツチング槽／、７／〜１３
．？は、例えば鉄アングル筐体に弗素樹脂等の耐食性樹
脂が被覆された構造をなすと共に、液体／１０．　　／
コ０に触れるポンプｌダ０、フィルタ／’ＩＩ、管／７
０１／７／・・・、弁１７コ・１・等は、弗素樹脂等の
耐食性樹脂で作られるか、あるいはこの耐食性樹脂で被
覆され、薬品に侵されないような構造になっている。

次に、以上のように構成される半導体ウェハ製造装置の
動作について説明する。

なお、初期条件として、制御弁／７：ｔ、　／ＩＩ。

／１３．コＯλ、コ０７．λＯデ及び３方弁ｌデ３は閉
状態、３方弁コｌ／は開状態罠なっていると仮定する。

まず、図示しない操作パネル上の液体供給スイッチをオ
ンにすると、各センサーコλ、コ一ダ、−二６による各
タンク／！／、　／４／、　／；１／内が空である検゛
出信号、および原液タンク／／／に設けられたセンサー
−〇による液体有の検出信号に基づき、ポンプｌダ０が
駆動すると共に、制御弁１７−及び３方弁／９．３が開
く。

ポンプ／１１０が駆動すると、原液タンク／／／から汲
上げられた弗酸／１０が、管／７０→ポンプ１４Ｉｏ→
フィルタ／り／→管／７／→制御弁１７コという経路で
液体秤量タンクｌＳｌへ供給される。液体秤量タンクｉ
ｓｉ内の弗酸／１０が上限レベルに達すると、これがセ
ンサ２コ／により検出され、その検出信号によりポンプ
１ｌＩｏが停止すると共に制御弁１７コが閉じて弗酸／
１０の供給が停止される。液体秤量タンク／３／内にお
いて、上限レベルより上にオーバフローした弗酸ｌｌＯ
は、オーバフロー管７ｇｏ及ヒ排出管／ｇコを介して原
液タンク／／／へ戻され、これによって割合比分の弗酸
ｉｉｏが一定量秤量されて液体秤量タンクｌＳｌ内に貯
められる。

なお、センサ／１０等の故障により、液体秤量タンク／
に／への弗酸／ｌθの供給が停止されない場合には、余
剰の弗酸／１０が排出管ｌざｊを介して原液タンク／／
／へ排出され、これが図示しないセンサにより検出され
る。すると、制御弁Ｉｔ／が開き、秤量操作不完全とし
て液体秤量タンクｉｚｉ内の弗酸ｌ／θが全て原液タン
ク／１０へ戻される。セしてセンサ／１０等の故障の原
因が取除かれた後、再度、上記と同様にして液体秤量タ
ンク／ｊｌへの弗酸／１０の供給操作が行なわれる。

一方、このような液体秤量タンク／！ｌへの弗酸／１０
の供給操作と並行して、調合タンクｔｂｉへの純水／デ
０の供給操作が行なわれる。すなわち、前記薬液供給ス
イッチがオンして３方弁／？、？が開（と、配管／？／
、　　１１．１内を循環する純水／９０が、該３方弁ｌ
デ３を介して調合タンク／Ａ／に供給される。

調和タンク／Ａ／内の純水／テ０が上限レベルに達する
と、これがセンサココ３により検出され、その検出信号
により３方弁／？３が閉じて純水／９０の供給が停止さ
れる。調合タンク１６１内において、上限レベルより上
にオーバフローした純水／９０は、オーバ７０−管コ０
０→開状態の３方弁コ／／→配管２０６→受液槽１００
ｍという経路で排出されるため、調合タンク／Ａ／内に
は一定量秤量された純水／９０が貯えられる。

調合タンク／４／のセンサココ３及び液体秤量タンクｌ
Ｓｌのセンサコ２１が、各液体の上限レベルを検出する
と、その各検出信号が図示しないタイマに与えられる。

このタイマは雨検出信号の入力を条件として作動を開始
し、設定時間経過後に３方弁コ／／を閉じると共に制御
弁／ざ３を開（。この設定時間は、タンク７ｋｌ、　　
／ｌ、／の秤量に要する時間を考慮して決められる。

制御弁／ｇＪが開くと、液体秤量タンクｌ！ｌにより秤
量された弗酸／１０が調合タンク／４／へ供給される。

この際３方弁コ／／は配管２０６への経路が閉じている
が、供給管−７０に向う経路が開いている。

しかし制御弁−〇９が閉じているので、液体秤量タンク
／タフ内に投入された弗酸１１０は、オーバフロー管２
００→３方弁コ／／→供給管２１０へと流れるが、制御
弁コ０９で阻止される。

なお、調合タンク／６）内に収容された純水／９０及び
弗酸／１０の量が、秤量不完全により設定値を超えると
、余剰分が排出管コＯ！→配管コ０６→受液檀１００ｍ
へと排出され、これが図示しないセンサにより検出され
る。すると制御弁２０７が開き、秤量操作不完全として
調合タンク／Ａ／内の液体が全℃受液槽１００　ｍへ排
出され、再度、上記と同様にして、液体秤量タンクｉｒ
ｉへの弗酸／１０の供給、調合タンク／Ａ／への純水／
デ０の供給、および該調合タンク／ｌ、／への弗酸ｉｉ
ｏの供給という操作が行なわれる。

次に、液体秤量タンク／に／内の弗酸／１０が、全て調
合タンク／ｌ、／へ排出されると、これが液体秤量タン
クｉｒｉのセンサーココにより検出され、その検出信号
により、制御弁／１３が閉じると共に、図示しないタイ
マが作動して一定時間、制御弁コθコが開く。制御弁コ
Ｏコが開くと、Ｎ２ガスコ０３が攪拌用配管２０／から
吹出し、調合タンク／Ａ／内の純水／９０及び弗酸／１
０が攪拌混合され、調合液であるエツチング液ｌ−〇が
作られる。

制御弁コＯｊが開いて一定時間経過すると、前記タイマ
により制御弁２０デが開き、エツチング液ｌコＯが、供
給管コ１０→制御弁コＯｑという経過と、オーバフロー
管２００→３方弁コ／ｌ→供給管コ／　Ｑ−４’制御弁
２０９という経過とをへて、調和液タンクｌ−／へ供給
される。調和液タンクｌ−／内のエツチング液ｌコ０が
上限レベルに達すると、これがセンサココｊにより検出
され、その検出信号により制御弁コＯデが閉じる。

前記レベルセンサｉｊの検出信号に基づいて、あるいは
手動により、弁／３’ｌ−／３４が開き、調和液タンク
ｌコノ内のエツチング液１２０が管／３７を介して各エ
ツチングへ供給され、薬液の供給操作が終了する。その
後、各エツチング槽／３／　−／、７．７内で半導体ウ
ェハのエツチング処理が行なわれる。

而して本実施例によれば、１つの調合タンク／６／によ
り、２種類の液体を所定の比率で攪拌混合して調合液を
作り、これを複数個のエツチング槽／３／　−／３３へ
供給できるため、装置全体の小型化やメンテナンスの簡
易化が可能となり、さらに調合量の同一なエツチング液
ｌ−〇を各エツチング槽／３／〜／、７．７へ供給でき
る。しかも各タンク／／／　。

／λ／、　／！ｒ／、　／Ａ／に対する液体の供給、排
出は、各センサ信号に基づき所定の処理シーケンスに従
って自動的に行なわれるため、作業者の安全確保、薬液
調合時間の短縮、調合量の均一性、塵埃等からの汚染の
防止等を図ることができ、これによって半導体ウェハの
製品歩留を向上させることができる。また、調合タンク
／Ａ／での攪拌は、Ｎ２ガス２０３を用いて行なってい
るため、攪拌機構が簡単となる利点もある。さらにまた
、調和タンク／６／のオーバフロー管２００は、３方弁
コｌｌを介して供給管コ１０に連結されているため、オ
ーバ７０−管コ００内に入っている調合量の液体は、３
方弁コ／ｌ→供給管コｌＯ→制御弁２０９という経路で
調和液タンクｌ−ｌへ供給される。そのため、調合タン
ク１６／における秤量精度を向上させることができる。

第３図は、本発明の第２の実施例を示す半導体ウニ八制
御装置の概略構成図である。この装置では、複数の原液
タンク／／／、　　Ｊ／／と複数の液体秤量タンク／！
ｔ／、　　３！／とが設けられている。このような構成
によれば、各原液タンク／／／、　　３／／内に複数種
の薬品を収容し、これら複数種の薬品と純水／９０とを
混合して他のエツチング液を作ることが可能となる。

なお、上記第１．第２実施例においては、純水／９０を
用いたエツチング液／コ０の定量調合について述べたが
、純水／９θの代りに他の液体等を用いてエツチング液
以外の薬液の定量調合を行なう場合も、本発明の装置を
用いることができる。また、調合タンク／Ａ／の数を液
体秤量タンク／！／、８／の設置個数に応じて追加した
り、配管７．７７を複数本の個別配管としたり、各セン
サの取付は個数や、取付は場所、あるいはこれらの各セ
ンサ信号に基づき実行される処理シーケンス等を種々変
形しうろことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したよ５に、、本発明によれば、少なく
とも１つ以上の原液タンク、その原液タンク数に対応し
た数の液体秤量タンク、及び調合タンクを備え、前記調
合タンクで作られた調合液を複数個の薬液処理槽へ供給
するようＫしたので、同−設備を複数台設置するという
無駄が省け、これに伴なう装置全体の小型化が図れ、薬
液供給システムの自動化やメンテナンスの簡易化が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す半導体ウェハ製造
装置の全体構成図、第２図は従来の半導体ウェハ製造装
置の構成図、第３図は本発明の第２の実施例を示す半導
体ウェー・製造装置の概略構成図である。 ／１０．　／９０・・・液体、ｉｉｉ、　、ｙｉｉ・・
・原液タンク、ｌコ０・・・調合済薬液（エツチング液
）、ｌコト・・調和液タンク、／、７／　−／、７．７
・・・薬液処理槽（エツチング槽）、／！／、８／・・
・液体秤量タンク、／４／・・・調合タンク、ｌざＯ，
コ００・・・オーバ７０−管、コ０／・・・攪拌用配管
、２０３・・・非反応性ガス（Ｎ２ガス）、ココ０〜−
一６・・・センナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２種類以上の液体からなる混合薬液が満
   たされる薬液処理槽内で、半導体ウェハを薬液処理する
   半導体ウェハ製造装置において、１種類の第１の液体を
   供給する液体供給系と、１種類以上の他の第２の液体を
   貯える少なくとも１つ以上の原液タンクと、この原液タ
   ンクから供給される前記第２の液体を所定量貯える少な
   くとも１つ以上の液体秤量タンクと、前記液体供給系か
   ら供給される前記第１の液体を所定量受液すると共に、
   前記液体秤量タンクから供給される所定量の前記第２の
   液体を受液し、該第１と第２の液体を非反応性ガスで混
   合して薬液を調合する調合タンクと、この調合タンクか
   ら供給される前記薬液を収容する複数個の薬液処理槽と
   を備えたことを特徴とする半導体ウェハ製造装置。 ２、前記調合タンクは、前記第１の液体を所定量受液す
   るためのオーバフロー管と、受液した前記第１と第２の
   液体を混合するための非反応性ガス供給手段と、前記オ
   ーバフロー管と連結され前記混合液の薬液を前記薬液処
   理槽へ排出するための管とを備えた特許請求の範囲第１
   項記載の半導体ウェハ製造装置。