KR20150037632A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20150037632A
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etching solution
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노부오 고바야시
고이치 하마다
요시아키 구로카와
마사아키 후루야
히데키 모리
야스시 와타나베
요시노리 하야시
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시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

[과제] 가능한 한 큰 설비를 이용하지 않고, 에칭 처리와 함께 그 에칭 처리에 복귀할 수 있는 인산을 보다 효율적으로 재생할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
[해결수단] 질화막이 형성된 실리콘제 기판(W)을 인산을 함유하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 장치로서, 1장씩 공급되는 기판의 각각에 적량의 에칭액을 부여하여 상기 기판에 대한 에칭 처리를 행하고, 질화막을 제거하는 에칭 처리부(30)와, 상기 1장의 상기 기판을 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액과, 그 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 정해진 온도 환경 하에서 혼합하여 인산을 재생하는 인산 재생부(30)와, 상기 인산 재생부에 의해 얻어진 인산을 상기 에칭 처리부에서 사용되는 에칭액으로 복귀시키는 인산 회수부(38, 50, 52)를 갖는 구성이 된다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE TREATMENT METHOD AND SUBSTRATE TREATMENT DEVICE}
본건 발명은, 질화막이 형성된 실리콘제 기판을 인산을 함유하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래, 질화막(Si3N4) 및 산화막(Si02)이 형성된 실리콘제 반도체 웨이퍼(기판)를 인산(H3PO4)을 포함하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조). 이 기판 처리 방법에서는, 에칭조에 저류된 인산(H3PO4)을 함유하는 에칭액 중에 복수의 반도체 웨이퍼를 투입하여, 그 복수의 반도체 웨이퍼의 각각에 대한 에칭 처리가 일괄적으로 행해진다. 이 에칭 처리에서는 에칭액 중의 인산이 촉매로서 작용하여 반도체 웨이퍼의 질화막(Si3N4)이 제거된다.
그리고, 상기 에칭 처리가 행해져 에칭 처리조 내에 남은 사용 완료 에칭액이 받침조를 통해 재생 장치의 처리조에 옮겨진다. 사용 완료 에칭액이 저류된 처리조 내에, 상기 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(HF)이 첨가된다. 처리조 내에서는, 비교적 고온인 정해진 온도 환경 하에서, 상기 에칭 처리에 의해 제거된 질화물에 기초한 성분을 함유하는 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액(HF)이 서로 섞여 반응하고, 인산(H3P04)이 재생된다. 이 재생된 인산(H3P04)이 상기 에칭 처리에 사용되는 에칭액으로 복귀된다.
이러한 기판 처리 방법에 따르면, 에칭 처리 후에 남는 사용 완료 에칭액으로부터 인산이 재생되고, 그 인산이 에칭 처리에 사용되는 에칭액으로 복귀되기 때문에, 인산을 유효하게 이용하면서 질화막을 제거하기 위한 반도체 웨이퍼에 대한 에칭 처리를 계속해서 행할 수 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 제4424517호 공보
그러나, 전술한 기판 처리 방법에서는, 많은 기판에 대한 에칭 처리를 일괄로 행하기 위한 큰 에칭조가 필요하고, 또한, 그러한 많은 기판에 대한 에칭 처리를 일괄해서 행할 정도의 많은 양의 사용 완료 에칭액을 처리조에 저류하여 그 처리조에 플루오르화수소산 용액을 적량 첨가하고, 비교적 높은 온도의 정해진 온도 환경 하에서, 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액을 반응시키기 때문에, 많은 양의 사용 완료 에칭액과 그것에 대하여 많은 양의 플루오르화수소산 용액을 정해진 온도 환경으로 유지하기 위한 설비가 대규모가 된다. 또한, 1회에서 재생되는 인산의 양은 많아지지만, 처리조 내에 있어서 많은 양의 사용 완료 에칭액 전체와 플루오르화수소산 용액 전체가 효율적으로 반응할 수 있도록 섞일 때까지 비교적 긴 시간이 필요하여, 반드시 효율적으로 인산의 재생이 가능하다고는 할 수 없다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 가능한 하 ㄴ 큰 설비를 이용하지 않고 에칭 처리와 함께 그 에칭 처리으로 복귀할 수 있는 인산을 보다 효율적으로 재생할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은, 질화막이 형성된 실리콘제 기판을 인산을 함유하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 방법으로서, 1장씩 공급되는 기판의 각각에 적량의 에칭액을 부여하여 상기 기판에 대한 에칭 처리를 행하고, 질화막을 제거하는 에칭 처리 스텝과, 상기 에칭 처리 스텝에서 1장씩 정해진 매수의 상기 기판을 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액과, 상기 정해진 매수의 기판을 처리한 만큼의 상기 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 정해진 온도 환경 하에서 혼합하여 인산을 재생하는 인산 재생 스텝과, 상기 인산 재생 스텝에 의해 얻어진 인산을 상기 에칭 처리 스텝에서 사용되는 에칭액으로 복귀시키는 인산 회수 스텝을 갖는 구성이 된다.
이러한 구성에 의해, 배치식과 같은 큰 에칭조(설비)를 필요로 하지 않고서, 1장씩 기판의 에칭 처리를 행할 수 있고, 1장씩 정해진 매수(1장도 포함)의 기판을 에칭 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액과, 그 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액이 정해진 온도 환경 하에서 서로 섞여, 이들 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액이 반응함으로써 에칭액으로 복귀해야 하는 인산이 재생된다.
상기 정해진 매수를 1장으로 한 경우, 1장의 기판을 에칭 처리한 만큼의 특히 소량의 사용 완료 에칭액과, 그 사용 완료액의 양에 대하여 적량인 특히 소량의 플루오르화수소산 용액을 섞을 수 있는 설비에 의해서, 상기 인산을 재생할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은, 질화막이 형성된 실리콘제 기판을 인산을 함유하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 방법으로서, 상기 에칭액 중에 복수의 기판을 투입하여 상기 복수의 기판의 각각에 대한 에칭 처리를 행하고 질화막을 제거하는 에칭 처리 스텝과, 상기 에칭 처리 스텝에서의 에칭 처리 후에 남은 사용 완료 에칭액 및 플루오르화수소산 용액의 양방 모두를 안개형상 또는 증기형상으로 하여 정해진 온도 환경 하에서 혼합하고 인산을 재생하는 인산 재생 스텝과, 상기 인산 재생 스텝에 의해 얻어진 인산을 상기 에칭 처리 스텝에서 사용되는 에칭액으로 복귀시키는 인산 회수 스텝을 갖는 구성이 된다.
이러한 구성에 의해, 복수의 기판의 일괄적인 에칭 처리에 많은 양의 에칭액을 이용했다고 해도, 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액이 안개형상 또는 증기형상으로 혼합하여, 서로 반응하기 때문에, 복수의 기판에 대한 에칭 처리 후의 모든 양의 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액을 저류하여 반응시키는 시설을 이용하지 않고, 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액을 효율적으로 반응시켜 에칭액으로 복귀해야 하는 인산을 재생할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 질화막이 형성된 실리콘제 기판을 인산을 함유하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 장치로서, 1장씩 공급되는 기판의 각각에 적량의 에칭액을 부여하여 상기 기판에 대한 에칭 처리를 행하고 질화막을 제거하는 에칭 처리부와, 상기 에칭 처리부에서 1장씩 정해진 매수의 상기 기판을 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액과, 상기 정해진 매수의 기판을 처리한 만큼의 상기 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 정해진 온도 환경 하에서 혼합하여 인산을 재생하는 인산 재생부와, 상기 인산 재생부에 의해 얻어진 인산을 상기 에칭 처리부에서 사용되는 에칭액으로 복귀시키는 인산 회수부를 갖는 구성이 된다.
이러한 구성에 의해, 에칭 처리부는 배치식과 같은 큰 에칭조(설비)를 필요로 하지 않고, 1장씩 기판의 에칭 처리를 행할 수 있고, 인산 재생부는, 상기 에칭 처리부에 있어서 1장씩 정해진 매수(1장도 포함함)의 기판을 에칭 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액과, 그 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 정해진 온도 환경 하에서 서로 섞어, 이들 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액과의 반응에 의해 에칭액으로 복귀해야 하는 인산을 재생한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 질화막이 형성된 실리콘제 기판을 인산을 함유하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 장치로서, 상기 에칭액 중에 복수의 기판을 투입하여 상기 복수의 기판의 각각에 대한 에칭 처리를 행하고 질화막을 제거하는 에칭 처리부와, 상기 에칭 처리부에서의 에칭 처리 후에 남은 사용 완료 에칭액 및 플루오르화수소산 용액의 양방 모두를 안개형상 또는 증기형상으로 하여 정해진 온도 환경 하에서 혼합하고 인산을 재생하는 인산 재생부와, 상기 인산 재생 스텝에 의해 얻어진 인산을 상기 에칭 처리 스텝에서 사용되는 에칭액으로 복귀시키는 인산 회수부를 갖는 구성이 된다.
이러한 구성에 의해, 에칭 처리부에 있어서 복수의 기판의 일괄적인 에칭 처리에 많은 양의 에칭액을 이용했다고 해도, 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액이 안개형상 또는 증기형상으로 혼합하고, 정해진 온도 환경에서 서로 반응하기 때문에, 복수의 기판에 대한 에칭 처리 후의 모든 양의 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액을 저류하여 반응시키는 설비를 이용하지 않고, 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액을 효율적으로 반응시켜 인산을 재생할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 따르면, 가능한 한 큰 설비를 이용하지 않고 에칭 처리와 함께, 그 에칭 처리에 복귀할 수 있는 인산을 보다 효율적으로 재생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치의 기본적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타내는 기판 처리 장치에 있어서, 반도체 웨이퍼의 에칭 처리를 행하고 있는 상태의 스핀 처리 유닛(에칭 처리부)을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타내는 기판 처리 장치에 있어서, 에칭 처리 후의 반도체 웨이퍼의 린스 처리를 행하고 있는 상태의 스핀 처리 유닛을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 나타내는 기판 처리 장치에 있어서, 반도체 웨이퍼를 퇴출시켜 사용 완료 에칭액으로부터 인산을 재생하는 처리를 행하고 있는 스핀 처리 유닛(인산 재생부)을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 나타내는 기판 처리 장치에 있어서, 반도체 웨이퍼의 에칭 처리와 함께 사용 완료 에칭액으로부터 인산을 재생하는 처리를 행하고 있는 상태의 스핀 처리 유닛(에칭 처리부, 인산 재생부)를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치에 있어서의 주요부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치에 있어서의 주요부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치에 있어서의 주요부의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해서 도면을 이용하여 설명한다.
본 발명의 제1 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이 구성된다.
도 1에 있어서, 기판 처리 장치는, 에칭액 생성조(10), 에칭액 저류조(20), 스핀 처리 유닛(30)(에칭 처리부, 인산 재생부),및 인산 회수조(50)(인산 회수부)를 갖고 있다. 또한, 기판 처리 장치는, 인산 공급부(12), 물 공급부(13) 및 실리카 공급부(14)를 갖고 있다. 인산 공급부(12)가 정해진 농도의 인산 용액(H3P04)을, 물 공급부(13)가 순수(H20)를, 실리카 공급부(14)가 콜로이달실리카(Si02)를, 각각 에칭액 생성조(10)에 공급한다. 에칭액 생성조(10)에는 히터 유닛(11)이 설치되어 있다. 에칭액 생성조(10)에 있어서, 인산 공급부(12), 물 공급부(13) 및 실리카 공급부(14)로부터 각각 적량 공급되는 인산 용액(H3P04), 순수(H20) 및 콜로이달실리카(Si02)가 혼합되어, 히터 유닛(11)에 의한 가열에 의해서 정해진 온도로 유지된다. 정해진 온도 환경 하에서 인산 용액(H3P04), 순수(H20) 및 콜로이달실리카(Si02)가 혼합되어, 인산 및 실리콘 성분을 함유하는 에칭액이 생성된다.
또한, 실리카 공급부(14)로부터 적량의 콜로이달실리카(SiO2)를 에칭액(인산 용액)에 첨가하여 에칭액 중의 실리콘 농도를 조정함으로써, 에칭 처리되는 반도체 웨이퍼에 형성된 질화막(Si3N4)과 산화막(Si02)과의 선택비를 정해진 범위로 유지하도록 하고 있다.
에칭액 생성조(10)에 대하여 순환 경로가 설치되고, 그 순환 경로 중에, 펌프(15), 전환 밸브(16) 및 농도 검출기(17)가 설치되어 있다. 이 순환 경로에는 또한 히터(도시 생략)가 설치되어 있고, 펌프(15)의 동작에 의해서, 에칭액 생성조(10) 내의 에칭액이 정해진 온도로 유지된 상태로 전환 밸브(16) 및 농도 검출기(17)를 통해 에칭액 생성조(10)로 복귀된다. 이러한 에칭액의 순환에 의해, 에칭액 생성조(10) 내에서는, 상기 인산 용액(H3P04), 순수(H20) 및 콜로이달실리카(Si02)가 교반 혼합된다. 또한, 순환 경로 중에 설치된 농도 검출기(17)에 의한 농도 검출 정보에 기초하여, 생성되는 에칭액 중의 인산 농도가 관리 제어 장치(100)에 의해서 감시된다. 전환 밸브(16)는, 상기 순환 경로와, 에칭액 생성조(10)로부터 에칭액 저류조(20)로의 경로를 전환한다. 전환 밸브(16)에 의해서 에칭액 저류조(20)측의 경로로 전환된 상태에서의 펌프(15)의 동작에 의해서, 에칭액 생성조(10)에서 생성되는 에칭액이 에칭액 저류조(20)에 공급되어 저류된다.
에칭액 저류조(20)에는, 히터 유닛(21)이 설치되고, 에칭액 생성조(10)로부터 공급되어 저류된 에칭액이 정해진 온도로 유지된다. 에칭액 저류조(20)에 대하여 순환 경로가 설치되어 있다. 이 순환 경로 중에는, 개폐 밸브(22a), 펌프(23), 유량계(24), 전환 밸브(25), 개폐 밸브(22b) 및 냉각기(26)가 설치되어 있다. 또한, 도시되지는 않지만, 순환 경로의 펌프(23)와 전환 밸브(25)와의 사이의 경로 부분에는 히터가 설치되어 있다. 개폐 밸브(22a, 22b)가 개방된 상태로, 에칭액 저류조(20)에 정해진 온도로 유지되면서 저류된 에칭액이, 펌프(23)의 동작에 의해, 순환 경로(유량계(24), 전환 밸브(25), 냉각기(26))를 통하여 에칭액 저류조(20)로 복귀된다. 이러한 에칭액의 순환에 의해, 에칭액 저류조(20)에 저류되는 에칭액의 온도 및 농도가 일정 조건으로 조정된다. 전환 밸브(25)는, 상기 순환 경로와, 에칭액 저류조(20)로부터 스핀 처리 유닛(30)으로의 경로를 전환한다. 전환 밸브(25)에 의해서 스핀 처리 유닛(30)측의 경로로 전환된 상태에서의 펌프(23)의 동작에 의해서, 에칭액 저류조(20)에 저류된 에칭액이 스핀 처리 유닛(30)에 공급된다.
스핀 처리 유닛(30)(에칭 처리부, 인산 재생부)은 처리실(31)을 갖고, 처리실(31) 내에, 반도체 웨이퍼(W)를 회전시키는 기판 스핀 기구(32)가 설치됨과 함께, 기판 스핀 기구(32)에 대향하도록 배치된 에칭액 분출 노즐(34)(에칭액 공급 기구), 린스액 분출 노즐(35) 및 플루오르화수소산 분출 노즐(36)이 설치되어 있다. 또한, 처리실(31) 내에, 기판 스핀 기구(32)의 주위에 배치되도록 세퍼레이트 컵 기구(33)(액저류부)가 설치되어 있다. 독립된 컵 기구(33)는, 내측액 저류컵(33c) 및 그 외측에 배치된 외측액 저류컵(33a)을 갖고, 내측액 저류컵(33c)과 외측액 저류컵(33a)과의 경계부에 세퍼레이터(33b)가 설치되어 있다. 세퍼레이터(33b)는, 액츄에이터(도시 생략)에 의해서 정해진 범위 내에서 상승 운동 및 하강 운동을 행한다. 에칭액 분출 노즐(34)에는, 전술한 에칭액 저류조(20)로부터 전환 밸브(25)를 통해 스핀 처리 유닛(30)측에 연장되는 경로가 접속되어 있다. 또한, 기판 처리 장치는, 린스액 공급부(41) 및 플루오르화수소산 공급부(42)를 갖고 있고, 린스액 공급부(41)로부터 린스액(예컨대, 순수)이 린스액 분출 노즐(35)에 공급되어, 플루오르화수소산 공급부(42)로부터 정해진 농도의 플루오르화수소산 용액(HF)이 플루오르화수소산 분출 노즐(36)(플루오르화수소산 공급 기구)에 공급된다.
내측액 저류컵(33c)으로부터 연장되는 경로가 개폐 밸브(37a) 및 펌프(38)를 통해 인산 회수조(50)에 이르고 있다. 또한, 외측액 저류컵(33a)으로부터 연장되는 경로가 개폐 밸브(37b)를 통해 폐액조(도시 생략)에 이르고 있다.
후술하는 바와 같은 인산 재생의 처리에 의해 스핀 처리 유닛(30)(인산 재생부)의 액 저류컵(33c)에 저류된 인산 용액(H3P04)이, 펌프(38)의 동작에 의해 개폐 밸브(37a)를 통해 인산 회수조(50)에 공급된다. 인산 회수조(50)에는 히터 유닛(51)이 설치되어 있고, 인산 회수조(50)에 저류된 인산 용액이 정해진 온도로 유지된다. 인산 회수조(50)로부터 에칭액 생성조(10)에 펌프(52)를 통해 경로가 연장되어 있고, 펌프(52)의 동작에 의해서, 인산 회수조(50)로부터 인산 용액이 그 경로를 통하여 에칭액 생성조(10)로 복귀된다.
또한, 전술한 바와 같은 에칭액의 온도, 유량, 농도 등의 관리와 함께, 각 펌프, 각종 밸브, 각 전환 밸브, 각종 히터의 동작, 스핀 처리 유닛(30)의 동작 및 스핀 처리 유닛(30)에 대한 반도체 웨이퍼(W)의 공급 및 배출을 행하는 기구 등의 각부의 동작은, 관리 제어 장치(100)에 의해서 제어된다.
전술한 기판 처리 장치에서는, 관리 제어 장치(100)에서의 관리 및 제어의 하에, 다음과 같이 하여 반도체 웨이퍼(W)에 대한 처리가 행해진다.
에칭액 생성조(10)에 있어서 인산 용액(H3PO4), 순수(H20) 및 콜로이달실리카(Si02)가 서로 섞여 생성되는 에칭액이, 높은 온도(예컨대, 160℃ 정도)로 조정되면서, 정해진 타이밍에서 에칭액 저류조(20)에 옮겨진다. 이에 따라, 에칭액 저류조(20)는, 항상, 에칭액이 저류된 상태에 있다. 에칭액 저류조(20)에 저류된 에칭액은 높은 온도(예컨대, 160℃ 정도)로 조정되어 있고, 그 높은 온도로 조정된 에칭액이 스핀 처리 유닛(30)에 공급된다.
스핀 처리 유닛(30)(처리실(31))에서는, 1장씩 반도체 웨이퍼(W)가 공급되고, 그 공급된 각각의 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 에칭 처리가 행해진다. 구체적으로는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 공급된 반도체 웨이퍼(W)가 기판 스핀 기구(32)에 셋트되고, 기판 스핀 기구(32)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)가 회전된다. 반도체 웨이퍼(W)가 회전하고 있는 상태로, 에칭액 저류조(20)로부터 공급되는 높은 온도(예컨대, 160℃ 정도)로 조정된 에칭액이 에칭액 분출 노즐(34)로부터 분출한다. 에칭액 분출 노즐(34)로부터 분출하는 에칭액이 회전하는 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 주어지고, 반도체 웨이퍼(W)에 대한 에칭 처리가 행해진다.
그 에칭 처리에서는, 고온의 에칭액(인산(H3P04), 콜로이달실리카(Si02), H20를 포함함)이 반도체 웨이퍼(W)에 작용하여, 인산 용액의 존재 하에서 수증기(H20)와 질화막(Si3N4)이 반응하고, 질화막(Si3N4)이 제거되어 인산암모늄([NH4 +]3[PO4 3 -]) 및 이수소규산(H2Si03)이 석출된다. 그리고, 상기 에칭 처리에 제공된 에칭액, 즉, 사용 완료 에칭액(LETC)(인산암모늄([NH4 +]3[PO4 3 -]) 및 이수소규산(H2Si03)을 포함함)이, 반도체 웨이퍼(W)의 회전에 의해서 비산되고, 그 비산된 에칭액(LETC)이 상승 위치로 조정된 세퍼레이터(33b)에 의해서 내측액 저류컵(33c)에 유도되어 저류된다.
이와 같이 하여 1장의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 에칭 처리가 종료하면, 에칭액 분출 노즐(34)로부터의 에칭액의 분출이 멈춰지고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 세퍼레이터(33b)가 하강 위치에 조정된 상태로, 린스액 공급부(41)로부터 공급되는 린스액(예컨대, 순수)이 린스액 분출 노즐(35)로부터 분출한다. 린스액 분출 노즐(35)로부터 분출하는 린스액에 의해서 회전하는 반도체 웨이퍼(W)의 표면이 세정된다. 기판 스핀 기구(32)에 의해서 고속으로 회전하는 반도체 웨이퍼(W)를 세정하여 비산되는 린스액이, 내측액 저류컵(33c)을 넘어 외측액 저류컵(33a)에, 내측액 저류컵(33c)에 이미 저류된 사용 완료 에칭액(LETC)과는 분리되어 회수된다.
반도체 웨이퍼(W)의 린스 처리가 종료되면, 린스액 분출 노즐(35)로부터의 린스액의 분출이 멈춰지고, 그 반도체 웨이퍼(W)는, 건조 등의 공정을 거쳐 처리실(31)로부터 퇴출된다. 그리고, 처리실(31) 내는, 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)이 내측액 저류컵(33c)에 저류된 상태가 된다.
그 후, 도 4에 나타낸 바와 같이, 내측액 저류컵(33c)에 저류된, 1장의 반도체 웨이퍼를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(HF)이 플루오르화수소산 공급부(42)로부터 공급되어 플루오르화수소산 분출 노즐(36)로부터 분출한다. 상기 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)에 대하여 공급되는 플루오르화수소산 용액(HF)의 양은, 미리 실험 등에 의해서 결정된다.
플루오르화수소산 분출 노즐(36)로부터 분출하는 플루오르화수소산 용액(HF)은, 고온(예컨대, 160℃ 정도)의 사용 완료 에칭액(LETC)이 저류되어 고온 환경이 되는 내측액 저류컵(33c)에, 안개형상으로, 혹은, 그 고온 환경에 의해서 일부 또는 전부가 증기로 되어 부여된다. 내측액 저류컵(33c)에서는, 사용 완료 에칭액(LETC)(인산암모늄([NH4 +]3[PO4 3 -]) 및 이수소규산(H2Si03)을 포함함)과 플루오르화수소산 용액(HF)이 정해진 고온 환경을 기초로 혼합하여 반응하고, 플루오르화물 성분이 기산(기체형상으로 되어 발산함)하여 인산(H3P04)이 용액으로서 재생된다.
전술한 바와 같이 스핀 처리 유닛(30)(처리실(31))의 내측액 저류컵(33c) 에 있어서 재생된 인산 용액(H3P04)이, 개폐 밸브(37a)가 개방된 상태로 펌프(38)(도 1 참조)가 동작함으로써, 인산 회수조(50)에 공급된다. 전술한 인산 용액(H3P04)의 재생 처리 및 그 인산 용액의 스핀 처리 유닛(30)(내측액 저류컵(33c))으로부터 인산 회수조(50)로의 전송은, 1장의 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리가 종료할 때마다 행해진다. 그리고, 인산 회수조(50)에 순차 저류되는 인산 용액(H3P04)은, 히터 유닛(51)에 의해서 정해진 온도로 조정되면서, 정해진 타이밍에서의 펌프(52)의 동작에 의해서, 에칭액 생성조(10)로 복귀된다.
전술한 기판 처리 장치에 따르면, 배치식과 같은 큰 에칭조를 필요로 하지 않고, 스핀 처리 유닛(30)에 의해서 1장씩 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리를 행할 수 있다. 또한, 스핀 처리 유닛(30)에 있어서 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리가 종료한 후에, 내측액 저류컵(33c)에 저류된 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)에, 그 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액이 부여되기 때문에, 별도 큰 설비를 이용하지 않고 스핀 처리 유닛(30)을 이용하여 1장의 반도체 웨이퍼를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LECT)과 적량의 플루오르화수소산 용액을 효율적으로 반응시켜 인산(H3PO4)을 재생할 수 있다. 특히, 원래 고온(예컨대, 160℃ 정도)으로 조정된 사용 완료 에칭액(LETC)은 내측액 저류컵(33c)에서도 높은 온도 상태로 있기 때문에, 플루오르화수소산 용액을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 부여함으로써 사용 완료 에칭액(LETC) 및 플루오르화수소산 용액의 반응성이 높아진다. 그리고, 고온 상태의 사용 완료 에칭액(LETC)이 저류된 내측액 저류컵(33c) 내의 고온 환경에 의해서 반응 후의 플루오르화물 성분(예컨대, H2SiF6)이나 암모니아 성분(NH3)이 바로 기산하기 쉬워져 더욱 효율적으로 인산을 재생할 수 있다.
또, 전술한 제1 실시의 형태(도 2∼도 4 참조)에 따른 기판 처리 장치에서는, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에 저류된 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)에, 그 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액이 부여되었지만, 본 발명은, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 스핀 처리 유닛(30)에 있어서 2장 이상의 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)가 1장씩 순차 에칭 처리되는 과정에서 내측액 저류컵(33c)에 저류된 사용 완료 에칭액(LETC)에, 그 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리에 필요한 그 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 부여하도록 할 수도 있다. 또한, 상기 정해진 매수는, 이 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)를 에칭 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)과 그 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대한 적량의 플루오르화수소산 용액(LHF)를 섞은 전체의 양이 내측액 저류컵(33c)의 용량을 넘지 않는 범위에서 정해진다.
이와 같이, 1장씩 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 사용 완료 에칭액(LETC)에 그 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 섞는 경우, 상기 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리가 완료할 때까지, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에 사용 완료 에칭액(LETC)이 순차 저류되어 간다. 이 때문에, 플루오르화수소산 용액을 첨가할 때까지 내측액 저류컵(33c)의 상기 사용 완료 에칭액(LETC)의 온도가 저하되어 버리는 것을 방지하는 관점에서, 내측액 저류컵(33c)에 히터를 설치하는 것이 바람직하다.
전술한 기판 처리 장치에서는, 예컨대, 도 5에 나타낸 바와 같이 하여, 스핀 처리 유닛(30) 내에서 인산 용액(H3P04)을 재생할 수도 있다(제1 실시의 형태의 변형예).
스핀 처리 유닛(30)에 있어서, 세퍼레이터(33b)가 상승 위치로 조정된 상태에서, 내측액 저류컵(33c)에, 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(LHF)(HF)이 미리 저류된다. 이 상태로, 스핀 처리 유닛(30)에 있어서, 기판 스핀 기구(32)에 의해서 회전되는 반도체 웨이퍼(W)에 에칭액 저류조(20)로부터 공급되는 높은 온도(예컨대, 160℃ 정도)로 조정된 에칭액이 에칭액 분출 노즐(34)로부터 가해져 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리가 행해진다. 그 과정에서, 회전하는 반도체 웨이퍼(W)의 표면으로부터 비산되는 사용 완료 에칭액이, 이미 플루오르화수소산 용액(LHF)(HF)이 저류된 내측액 저류컵(33c)에 들어가고, 내측액 저류컵(33c)에 있어서 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)이 서로 섞여 전술한 것과 동일하게 반응하여, 인산(H3PO4)이 재생된다.
이와 같이, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c) 내에서 소량의 사용 완료 에칭액(1장의 기판을 처리하는 만큼의 사용 완료 에칭액)과 소량의 플루오르화수소산이 반응하도록 하고 있기 때문에, 별도 큰 설비를 이용하지 않고, 스핀 처리 유닛(30)을 이용하여 1장의 반도체 웨이퍼를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액과 적량의 플루오르화수소산 용액(LHF)을 효율적으로 반응시켜 인산(H3PO4)을 재생할 수 있다. 특히, 내측액 저류컵(33c)에 저류된 플루오르화수소산 용액(LHF)에 대하여 높은 온도의 사용 완료 에칭액이 부여되기 때문에, 사용 완료 에칭액(LETC) 및 플루오르화수소산 용액의 반응성이 높고, 고온 상태의 사용 완료 에칭액(LETC)의 분출에 의해 만들어진 고온 환경에 의해서 플루오르화물 성분이나 암모니아 성분이 바로 기산하기 쉬워져, 더욱, 효율적으로 인산을 재생할 수 있다.
또한, 전술한 변형예에 따른 기판 처리 장치(도 5 참조)에서는, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(LHF)이 미리 저류되어 있었지만, 본 발명은, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에, 2장 이상의 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(LHF)을 미리 저류되고, 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)의 처리가 종료할 때까지, 1장씩 반도체 웨이퍼(W)를 처리할 때마다, 그 사용 완료 에칭액(LETC)을 내측액 저류컵(33)에 저류된 상기 플루오르화수소산 용액(LHF)에 부여하도록 할 수도 있다. 상기 정해진 매수는, 해당 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(LHF)과 해당 사용 완료 에칭액(LETC)을 섞은 전체의 양이 내측액 저류컵(33c)의 용량을 넘지 않는 범위에서 정해진다.
본 발명의 제2 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치의 주요부는, 도 6에 나타낸 바와 같이 구성된다. 이 기판 처리 장치에서는, 스핀 처리 유닛(30) 내에서 인산의 재생이 행해지는 것은 아니고, 스핀 처리 유닛(30)의 외부에서 인산의 재생이 행해진다.
도 6에 있어서, 스핀 처리 유닛(30)의 후단에 재생 처리조(60)가 설치되어 있다. 재생 처리조(60)에는, 사용 완료 에칭액 분출 노즐(63)(사용 완료 에칭 공급 기구)가 설치되어 있다. 사용 완료 에칭액 분출 노즐(63)에는, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에서 연장되는 경로가 접속되어 있고, 그 경로에 개폐 밸브(37a) 및 펌프(38)가 설치되어 있다. 또한, 재생 처리조(60)와 인산 회수조(50)(도 1 참조)가 경로에 의해서 접속되고, 그 경로 중에 개폐 밸브(61) 및 펌프(62)가 설치되어 있다. 이 기판 처리 장치는, 전술한 예(도 1 참조)와 동일하게, 플루오르화수소산 공급부(42)(플루오르화수소산 공급 기구)를 갖고 있고, 이 플루오르화수소산 공급부(42)로부터 플루오르화수소산 용액(HF)이, 스핀 처리 유닛(30)이 아니라, 재생 처리조(60)에 공급된다.
또, 플루오르화수소산 공급부(42)로부터 플루오르화수소산 용액(HF)이 재생 처리조(60)에 공급되기 때문에, 스핀 처리 유닛(30)에는, 전술한 예(도 1 참조)와 같이 플루오르화수소산 분출 노즐(36)이 설치되어 있지 않다. 또한, 이 기판 처리 장치는, 도 1에 나타내는 예와 동일하게, 에칭액을 생성하는 기구(에칭액 생성조(10), 인산 공급부(12), 물 공급부(13), 실리카 공급부(14)를 포함함), 에칭액을 저류하여 스핀 처리 유닛(30)에 보내는 기구(에칭액 저류조(20)를 포함함), 재생된 인산 용액을 저류하여 에칭액 생성조(10)로 복귀하는 기구(인산 회수조(50)를 포함함)를 갖고 있다.
전술한 본 발명의 제2 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치에서는, 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리하는 만큼의 에칭액의 양에 대한 플루오르화수소산 용액(LHF)(HF)의 양은, 예컨대, 반도체 웨이퍼(W)에 형성되는 질화막(Si3N4)을 처리했을 때에, 에칭액 중에 녹여 넣은 Si 성분의 농도에 대하여 플루오르(F)의 당량이 6배 정도가 되는 양(적량)으로 정해지고, 그러한 양(적량)의 플루오르화수소산 용액(LHF)(HF)이 미리 재생 처리조(60)에 저류되어 있다. 이 상태로, 스핀 처리 유닛(30)에 있어서 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리가 종료하면, 개폐 밸브(37a)가 개방 상태로 전환되고, 펌프(38)의 동작에 의해, 내측액 저류컵(33c)에 저류된 고온상태(예컨대, 160℃ 정도)의 사용 완료 에칭액(LETC)이 재생 처리조(60)에 공급된다. 재생 처리층(60)에서는, 스핀 처리 유닛(30)으로부터 공급되는 사용 완료 에칭액(LETC)이 사용 완료 에칭액 분출 노즐(63)로부터 분출한다. 그 고온 상태의 사용 완료 에칭액은, 안개형상으로, 혹은, 그 고온에 의해서 일부 또는 전부가 증기형상이 되어, 재생 처리조(60)에 저류된 플루오르화수소산 용액(LHF)에 부여된다. 재생 처리조(60)에서는, 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)이 정해진 고온 환경 하에서 혼합하여 반응하고, 플루오르화물 성분이나 암모니아 성분이 기산하여 인산(H3PO4)이 재생된다.
또한, 적량의 플루오르화수소산 용액(HF)은, 재생 처리조(60)에 있어서 가능한 한 넓은 표면적의 상태로, 그리고, 가능한 한 얕은 상태로 저류되는 것이, 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)이 혼합하고 쉽다는 점에서 바람직하다.
재생 처리조(60)에 있어서의 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)과의 혼합에 의해서 인산의 재생이 이루어졌다고 예상되는 타이밍에서 개폐 밸브(61)가 개방되고, 재생 처리조(60)에 있어서 재생된 인산 용액(H3P04)은, 펌프(62)의 동작에 의해, 인산 회수조(50)(도 1 참조)에 공급된다. 그리고, 전술한 것과 동일하게, 인산 회수조(50)로부터 에칭액 생성조(10)로 복귀된다. 개폐 밸브(61)의 개방 타이밍은, 미리 실험 등으로 결정된다.
이러한 기판 처리 장치에 따르면, 제1 실시의 형태(도 1 내지 도 4 참조)와 동일하게, 배치식과 같은 큰 에칭조를 필요로 하지 않고, 스핀 처리 유닛(30)에 의해서 1장씩 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리를 행할 수 있다. 또한, 미리 플루오르화수소산 용액(LHF)이 저류된 재생 처리조(60)에 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에 저류된 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 양의 사용 완료 에칭액(LETC)이 공급되고, 재생 처리조(60)에 있어서, 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)이 반응하여 인산이 재생되기 때문에, 1장분의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)과 그것에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(LHF)를 저류할 수 있을 정도의 크기의 재생 처리조(60)를 이용하여, 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)를 효율적으로 반응시켜, 인산을 재생할 수 있다. 특히, 재생 처리조(60)에 저류된 플루오르화수소산 용액(LHF)에 높은 온도의 사용 완료 에칭액(LETC)을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 부여하고 있기 때문에, 사용 완료 에칭액(LETC) 및 플루오르화수소산 용액(LHF)의 반응성이 높고, 고온 상태의 사용 완료 에칭액(LETC)의 분출에 의해 만들어지는 고온 환경에 의해서 플루오르화물 성분이나 암모니아 성분이 바로 기산하기 쉬워져, 더욱, 효율적으로 인산을 재생할 수 있다.
또, 전술한 제2 실시의 형태(도 6 참조)에 따른 기판 처리 장치에서는, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에 저류된 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)을, 재생 처리조(60)에 저류된 상기 사용 완료 에칭액(LETC)에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(LET)에, 안개형상 또는 증기형상으로 하여 부여하고 있지만, 본 발명은, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 2장 이상의 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)를 에칭 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 미리 재생 처리조(60)에 저류해 두고, 스핀 처리 유닛(30)에 있어서 상기 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)가 1장씩 순차 에칭 처리되는 과정에서 내측액 저류컵(33c)에 저류된 사용 완료 에칭액(LETC)을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 재생 처리조(60)에 저류된 상기 플루오르화수소산 용액에 부여하도록 할 수도 있다. 상기 정해진 매수는, 해당 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)의 양이 내측액 저류컵(33c)의 용량을 넘지 않는 범위에서 정해진다.
이 경우도, 내측액 저류컵(33c)에 미리 저류된 사용 완료 에칭액(LETC)의 온도 저하를 방지하는 관점에서, 내측액 저류컵(33c)에 히터를 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 제2 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치에서는, 재생 처리조(60) 내에 미리 플루오르화수소산 용액(LHF)(HF)을 저류해 두고, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에 저류된 사용 완료 에칭액(LETC)을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 재생 처리조(60) 내에 분출하도록 했지만, 본 발명은, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에 저류된 사용 완료 에칭액(LETC)을 미리 재생 처리조(60)에 공급하여 저류해 두고, 이 상태로, 플루오르화수소산 용액(LHF)을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 재생 처리조(60) 내에 분출하도록 해도 좋다. 이 경우도, 1장의 반도체 웨이퍼를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)은, 재생 처리조(60)에 있어서 가능한 한 넓은 표면적의 상태로, 그리고, 가능한 한 얕은 상태로 저류되는 것이, 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)이 혼합하기 쉽다는 점에서 바람직하다.
본 발명의 제3 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치의 주요부는, 도 7에 나타내는 바와 같이 구성된다. 이 기판 처리 장치도, 스핀 처리 유닛(30) 내에서 인산의 재생이 행해지는 것은 아니고, 스핀 처리 유닛(30)의 외부에 설치된 재생 처리조(60)에 있어서 인산의 재생이 행해진다. 도 7에 나타내는 주요부를 구비한 기판 처리 장치는, 재생 처리조(60)에 플루오르화수소산 분출 노즐(64)(플루오르화수소산 공급 기구)이 설치되어 있는 점에서, 제2 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치(도 6 참조)와 상이하다.
이러한 기판 처리 장치에서는, 스핀 처리 유닛(30)에 있어서 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리가 종료하면, 개폐 밸브(37a)가 개방 상태로 전환되고, 펌프(38)의 동작에 의해, 내측액 저류컵(33c)에 저류된 사용 완료 에칭액(LETC)이 재생 처리조(60)에 공급된다. 또한, 동시에, 플루오르화수소산 공급부(42)로부터 플루오르화수소산 용액(HF)이 재생 처리조(60)에 공급된다. 재생 처리조(60)에서는, 스핀 처리 유닛(30)으로부터 공급되는 고온 상태(예컨대, 160℃ 정도)의 사용 완료 에칭액(LETC)이 사용 완료 에칭액 분출 노즐(63)로부터 안개형상으로, 혹은, 그 고온에 의해서 일부 또는 전부가 증기형상으로 분출하고, 동시에, 플루오르화수소산 공급부(42)로부터 공급되는 플루오르화수소산 용액(HF)이 플루오르화수소산 노즐(64)로부터, 액형상으로, 바람직하게는 안개형상이 되어 분출한다. 그리고, 고온 상태의 안개형상 또는 증기형상의 사용 완료 에칭액(LETC)과, 그 고온 상태의 사용 완료 에칭액(LETC)이 분출함으로써 만들어지는 고온 환경에 의해서 전부 또는 일부가 증기화하는 플루오르화수소산 용액이 그 고온 환경을 기초로 서로 섞여 반응하고, 플루오르화물 성분이나 암모니아 성분이 기산하여 인산(H3P04)이 재생된다.
또, 안개형상이 되는 사용 완료 에칭액(LETC) 및 플루오르화수소산 용액(HF)의 각각의 입경은, 가능한 한 작은 것이, 혼합하기 쉽고, 높은 반응성을 나타낼 수 있다는 점에서 바람직하다.
이러한 기판 처리 장치에 따르면, 제1 실시의 형태(도 1 내지 도 4 참조) 및 제2 실시의 형태(도 6 참조)와 동일하게, 배치식과 같은 큰 에칭조를 필요로 하지 않고, 스핀 처리 유닛(30)에 의해서 1장씩 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리를 행할 수 있다. 또한, 재생 처리조(60)에 있어서, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에 저류된 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 양의 사용 완료 에칭액(LETC)과 그 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(LHF)이 안개형상 또는 증기형상이 되어 반응하여 인산이 재생되기 때문에, 제2 실시의 형태와 동일하게, 비교적 작은 재생 처리조(60)를 이용하여, 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)을 효율적으로 반응시켜 인산을 재생할 수 있다. 특히, 재생 처리조(60)에 안개형상 또는 증기형상의 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)이 정해진 고온 환경에서 혼합되어 있기 때문에, 반응성이 높고, 고온 환경에 의해서 플루오르화물 성분이나 암모니아 성분이 바로 기산하기 쉬워져, 더욱, 효율적으로 반응시켜 인산을 재생할 수 있다.
또, 전술한 제3 실시의 형태(도 7 참조)에 따른 기판 처리 장치에서는, 스핀 처리 유닛(30)의 내측액 저류컵(33c)에 저류된 1장의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)과, 그 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(LHF)이, 재생 처리조(60) 내에서, 안개형상 또는 증기형상으로 서로 섞여 반응하는 것이었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 스핀 처리 유닛(30)에 있어서 2장 이상의 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)가 1장씩 순차 에칭 처리되는 과정에서 내측액 저류컵(33c)에 저류된 사용 완료 에칭액(LETC)과, 그 사용 완료 에칭액(LETC)의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액(LHF)이, 재생 처리조(60) 내에서, 안개형상 또는 증기형상으로 되어 서로 섞여 반응하는 것이라도 좋다. 상기 정해진 매수는, 이 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액(LETC)의 양이 내측액 저류컵(33c)의 용량을 넘지 않는 범위에서 정해진다.
이 경우도, 내측액 저류컵(33c)에 미리 저류된 사용 완료 에칭액(LETC)의 온도 저하를 방지하는 관점에서, 내측액 저류컵(33c)에 히터를 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제4 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치의 주요부는, 도 8에 나타내는 바와 같이 구성된다. 이 기판 처리 장치는, 전술한 각 기판 장치와 같이, 반도체 웨이퍼(W)를 1장씩 처리하는 매엽식의 것이 아니라, 복수의 반도체 웨이퍼(W)를 일괄하여 처리하는 배치식인 것이다.
도 8에 있어서, 이 기판 처리 장치는, 배치식 처리조(70)(에칭 처리부)와, 재생 처리조(80)를 갖고 있다. 배치식 처리조(70)는, 인산 용액(H3P04), 순수(H20) 및 콜로이달실리카(Si02)를 혼합하여 에칭액을 생성하는 에칭액 생성조(도 1에 있어서의 에칭액 생성조(10)에 상당)에 접속되어 있다. 그리고, 배치식 처리조(70)에는, 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)를 에칭 처리하기에 충분한 에칭액이 에칭 생성조로부터 공급되어 저류된다. 배치식 처리조(70)에는 히터 유닛(71)이 설치되고, 저류된 에칭액이 정해진 온도로 유지된다.
기판 처리 장치는, 또한, 플루오르화수소산 공급부(84)를 갖고 있다. 재생 처리조(80)에는, 사용 완료 에칭액 분출 노즐(81) 및 플루오르화수소산 분출 노즐(82)이 설치되어 있다. 사용 완료 에칭액 분출 노즐(81)은 배치식 처리조(70)와 개폐 밸브(72)을 통해 접속되고, 플루오르화수소산 분출 노즐(82)은 플루오르화수소산 공급부(84)에 접속되어 있다. 또한, 재생 처리조(80)의 바닥부로부터 연장되는 2개의 경로 중 한쪽은, 개폐 밸브(86a)를 통해 인산 회수조(도 1에 나타내는 인산 회수조(50)에 상당)에 접속되고, 다른 쪽은, 개폐 밸브(86b)를 통해 폐액조에 접속되어 있다.
이러한 기판 처리 장치에서는, 배치식 처리조(70)에 있어서, 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 에칭 처리가 일괄적으로 행해진다. 정해진 매수를 단위로 하여 행해지는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 에칭 처리가 반복 행해지는 과정에서, 예컨대, 각 반도체 웨이퍼(W)의 에칭 레이트가 정해진 범위로 유지되도록, 에칭액 생성조로부터 새롭게 생성되는 에칭액이 정해진 타이밍으로 배치식 처리조(70)에 공급된다. 또한, 개폐 밸브(72)가 정해진 타이밍으로 정해진 시간 개방됨으로서 배치식 처리조(70)로부터 사용 완료 에칭액(LETC)이 재생 처리조(80)에 공급된다.
재생 처리조(80)에서는, 배치식 처리조(70)로부터 정해진 타이밍으로 정해진 시간 공급되는 고온 상태(예컨대, 160℃ 정도)의 사용 완료 에칭액(LETC)이 사용 완료 에칭액 분출 노즐(81)로부터 안개형상으로, 혹은, 그 고온에 의해서 일부 또는 전부가 증기형상이 되어 분출하고, 그것에 동기하여, 플루오르화수소산 공급부(84)로부터 공급되는 플루오르화수소산 용액(LHF)이 플루오르화수소산 분출 노즐(82)로부터, 액형상으로, 바람직하게는 안개형상으로 되어 분출한다. 그리고, 이들 안개형상 또는 증기형상의 사용 완료 에칭액(LETC)과, 그 고온 상태의 사용 완료 에칭액(LETC)이 분출함으로써 만들어지는 고온 환경에 의해서 전부 또는 일부가 증기화하는 플루오르화수소산 용액(LHF)이 그 고온 환경 하에서 서로 섞여 반응하고, 플루오르화물 성분이나 암모니아 성분이 기화하여 인산(H3PO4)이 재생된다.
재생 처리조(80)에 있어서 재생된 인산 용액은, 인산 회수조에 공급되고, 인산 회수조로부터 다시 에칭 생성조로 복귀된다.
전술한 기판 처리 장치에 따르면, 배치식 처리조(70)에 있어서 정해진 매수의 반도체 웨이퍼(W)의 일괄적인 에칭 처리에 많은 양의 에칭액을 이용했다고 해도, 재생 처리조(80)에 있어서 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)이 안개형상 또는 증기형상으로 혼합하여 서로 반응하기 때문에, 복수의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 에칭 처리 후의 모든 양의 사용 완료 에칭액(LETC)과 플루오르화수소산 용액(LHF)을 저류하여 반응시키는 설비를 이용하지 않고, 사용 완료 에칭액과 플루오르화수소산 용액을 효율적으로 반응시켜 인산을 재생할 수 있다.
또한, 제2 실시의 형태(도 6 참조), 제3 실시의 형태(도 7 참조) 및 제4 실시의 형태(도 8 참조)에서는, 사용 완료 에칭액 분출 노즐(63, 81)로부터 사용 완료 에칭액(LETC)이 안개형상 또는 증기형상으로 되어 분출하는 것이었지만, 사용 완료 에칭액(LETC)은, 안개형상이나 증기형상으로 되지 않고 액형상인 채로 분출하는 것이라도 좋다.
10 : 에칭액 생성조, 11 : 히터 유닛, 12 : 인산 공급부, 13 : 물 공급부, 14 : 실리카 공급부, 15 : 펌프, 16 : 전환 밸브, 17 : 농도 검출기, 20 : 에칭액 저류조, 21 : 히터 유닛, 22a, 22b : 개폐 밸브, 23 : 펌프, 24 : 유량계, 25 : 전환 밸브, 26 : 냉각기, 30 : 스핀 처리 유닛, 31 : 처리실, 32 : 기판 스핀 기구, 33 : 액 저류 컵, 34 : 에칭액 분출 노즐, 35 : 린스액 분출 노즐, 36 : 플루오르화수소산 분출 노즐, 37a, 37b : 개폐 밸브, 38 : 펌프, 41 : 린스액 공급부, 42 : 플루오르화수소산 공급부, 50 : 인산 회수조, 51 : 히터 유닛, 52 : 펌프, 60 : 재생 처리조, 61 : 개폐 밸브, 62 : 펌프, 63 : 사용 완료 에칭액 분출 노즐, 64 : 플루오르화수소산 분출 노즐, 70 : 배치식 처리조, 71 : 히터 유닛, 80 : 재생 처리조, 81 : 사용 완료 에칭액 분출 노즐, 82 : 플루오르화수소산 분출 노즐, 84 : 플루오르화수소산 공급부, 86a, 86b : 개폐 밸브

Claims (18)

  1. 질화막이 형성된 실리콘제 기판을 인산을 함유하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    1장씩 공급되는 기판의 각각에 적량의 에칭액을 부여하여 상기 기판에 대한 에칭 처리를 행하고 질화막을 제거하는 에칭 처리 스텝과,
    상기 에칭 처리 스텝에서 1장씩 정해진 매수의 상기 기판을 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액과, 상기 정해진 매수의 기판을 처리한 만큼의 상기 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 정해진 온도 환경 하에서 혼합하여 인산을 재생하는 인산 재생 스텝과,
    상기 인산 재생 스텝에 의해 얻어진 인산을 상기 에칭 처리 스텝에서 사용되는 에칭액으로 복귀시키는 인산 회수 스텝을 갖는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인산 재생 스텝은, 상기 에칭 처리 스텝에서 1장의 상기 기판을 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액과, 1장의 기판을 처리한 만큼의 상기 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 정해진 온도 환경 하에서 혼합하여 인산을 재생하는 것인 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인산 재생 스텝은, 상기 사용 완료 에칭액과 상기 플루오르화수소산 용액을, 이들 중의 적어도 어느 한쪽을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 혼합하는 것인 기판 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에칭 처리 스텝은, 1장씩 공급되는 기판의 각각을 회전시키고, 상기 회전하는 기판의 표면에 적량의 에칭액을 부여하여 상기 기판에 대한 에칭 처리를 행하고,
    상기 인산 재생 스텝은, 상기 회전하는 기판의 표면에 부여되는 적량의 에칭액이 이 기판의 표면으로부터 비산된 후의 사용 완료 에칭액을, 상기 에칭 처리 스텝에서의 상기 정해진 매수의 기판의 처리가 종료할 때까지, 상기 정해진 매수의 기판을 처리한 만큼의 상기 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액에 부여하는 것인 기판 처리 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 에칭 처리 스텝은, 1장씩 공급되는 기판의 각각을 회전시키고, 상기 회전하는 기판의 표면에 적량의 에칭액을 부여하여 상기 기판에 대한 에칭 처리를 행하고,
    상기 인산 재생 스텝은, 상기 회전하는 기판의 표면에 부여되는 적량의 에칭액이 이 기판의 표면으로부터 비산된 후의 사용 완료 에칭액을 이 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액에 부여하는 것인 기판 처리 방법.
  6. 질화막이 형성된 실리콘제 기판을 인산을 함유하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    상기 에칭액 중에 복수의 기판을 투입하여 상기 복수의 기판의 각각에 대한 에칭 처리를 행하고, 질화막을 제거하는 에칭 처리 스텝과,
    상기 에칭 처리 스텝에서의 에칭 처리 후에 남은 사용 완료 에칭액 및 플루오르화수소산 용액의 양방 모두를 안개형상 또는 증기형상으로 하여 정해진 온도 환경 하에서 혼합하고 인산을 재생하는 인산 재생 스텝과,
    상기 인산 재생 스텝에 의해 얻어진 인산을 상기 에칭 처리 스텝에서 사용되는 에칭액으로 복귀시키는 인산 회수 스텝을 갖는 기판 처리 방법.
  7. 질화막이 형성된 실리콘제 기판을 인산을 함유하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 장치로서,
    1장씩 공급되는 기판의 각각에 적량의 에칭액을 부여하여 상기 기판에 대한 에칭 처리를 행하고 질화막을 제거하는 에칭 처리부와,
    상기 에칭 처리부에서 1장씩 정해진 매수의 상기 기판을 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액과, 상기 정해진 매수의 기판을 처리한 만큼의 상기 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 정해진 온도 환경 하에서 혼합하여 인산을 재생하는 인산 재생부와,
    상기 인산 재생부에 의해 얻어지는 인산을 상기 에칭 처리부에서 사용되는 에칭액으로 복귀시키는 인산 회수부를 갖는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 인산 재생부는, 상기 에칭 처리부에서 1장의 상기 기판을 처리한 만큼의 사용 완료 에칭액과, 1장의 기판을 처리한 만큼의 상기 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 정해진 온도 환경 하에서 혼합하여 인산을 재생하는 것인 기판 처리 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 인산 재생부는, 상기 사용 완료 에칭액과 상기 플루오르화수소산 용액을, 이들 중의 적어도 어느 한쪽을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 혼합하는 것인 기판 처리 장치.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 에칭 처리부는,
    1장씩 공급되는 기판의 각각을 회전시키는 기판 스핀 기구와,
    상기 기판 스핀 기구에 의해서 회전되는 상기 기판의 표면에 적량의 상기 에칭액을 부여하는 에칭액 공급 기구와,
    상기 회전하는 기판의 표면에 부여되는 상기 에칭액이 이 기판의 표면으로부터 비산된 후의 사용 완료 에칭액을 저류하는 액저류부를 갖고,
    상기 인산 재생부는,
    상기 에칭 처리부에서의 에칭 처리가 종료한 상기 기판을 이 에칭 처리부에서 퇴출시킨 후에, 상기 에칭 처리부의 상기 액저류부에 저류된 사용 완료 에칭액에, 상기 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 부여하는 플루오르화수소산 공급 기구를 갖는 것인 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 플루오르화수소산 공급 기구는, 상기 플루오르화수소산 용액을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 상기 사용 완료 에칭액에 부여하는 기구를 갖는 것인 기판 처리 장치.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 에칭 처리부는,
    1장씩 공급되는 기판의 각각을 회전시키는 기판 스핀 기구와,
    상기 기판 스핀 기구에 의해서 회전되는 상기 기판의 표면에 적량의 상기 에칭액을 부여하는 에칭액 공급 기구와,
    상기 회전하는 기판의 표면에 부여되는 상기 에칭액이 이 기판의 표면으로부터 비산된 후의 사용 완료 에칭액을 저류하는 액저류부를 갖고,
    상기 인산 재생부는,
    재생 처리조와,
    상기 에칭 처리부의 상기 액저류부에 저류된 사용 완료 에칭액의 양에 대하여 적량의 플루오르화수소산 용액을 상기 재생 처리조에 공급하는 플루오르화수소산 공급 기구와,
    상기 재생 처리조에, 상기 에칭 처리부의 상기 액저류부에 저류된 상기 사용 완료 에칭액을 공급하는 사용 완료 에칭액 공급 기구를 갖는 것인 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 사용 완료 에칭액 공급 기구는, 상기 플루오르화수소산 공급 기구에 의해 공급되는 상기 플루오르화수소산 용액이 저류된 상기 재생 처리조에, 상기 사용 완료 에칭액을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 공급하는 기구를 갖는 것인 기판 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 플루오르화수소산 공급 기구는, 상기 사용 완료 에칭액 공급 기구에 의해 공급되는 상기 사용 완료 에칭액이 저류된 상기 재생 처리조에, 상기 플루오르화수소산 용액을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 공급하는 기구를 갖는 것인 기판 처리 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 사용 완료 에칭액 공급 기구는, 상기 재생 처리조에, 상기 사용 완료 에칭액을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 공급하는 기구를 갖고,
    상기 플루오르화수소산 공급 기구는, 상기 재생 처리조에, 상기 플루오르화수소산 용액을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 공급하는 기구를 갖고,
    상기 재생 처리조에 있어서, 안개형상 또는 증기형상의 상기 사용 완료 에칭액과 안개형상 또는 증기형상의 플루오르화수소산 용액을 혼합시키는 것인 기판 처리 장치.
  16. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 에칭 처리부는,
    1장씩 공급되는 기판의 각각을 회전시키는 기판 스핀 기구와,
    상기 기판 스핀 기구에 의해서 회전되는 상기 기판의 표면에 적량의 상기 에칭액을 부여하는 에칭액 공급 기구와,
    상기 회전하는 기판의 표면에 부여되는 상기 에칭액이 이 기판의 표면으로부터 비산된 후의 사용 완료 에칭액을 저류하는 액저류부를 갖고,
    상기 인산 재생부는, 상기 에칭 처리부 내에 형성되며,
    상기 에칭 처리부의 상기 액저류부에 미리 저류된 적량의 플루오르화수소산 용액에, 상기 회전하는 기판의 표면에 부여되는 적량의 에칭액이 이 기판의 표면으로부터 비산된 후의 사용 완료 에칭액을 부여하는 것인 기판 처리 장치.
  17. 질화막이 형성된 실리콘제 기판을 인산을 함유하는 에칭액에 의해 처리하는 기판 처리 장치로서,
    상기 에칭액 중에 복수의 기판을 투입하여 상기 복수의 기판의 각각에 대한 에칭 처리를 행하여, 질화막을 제거하는 에칭 처리부와,
    상기 에칭 처리부에서의 에칭 처리 후에 남은 사용 완료 에칭액 및 플루오르화수소산 용액의 양방 모두를 안개형상 또는 증기형상으로 하여 정해진 온도 환경 하에서 혼합하고, 인산을 재생하는 인산 재생부와,
    상기 인산 재생부에 의해 얻어진 인산을 상기 에칭 처리 스텝에서 사용되는 에칭액으로 복귀시키는 인산 회수부를 갖는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 인산 재생부는,
    재생 처리조와,
    상기 에칭 처리부로부터의 사용 완료 에칭액을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 상기 재생 처리조에 공급하는 사용 완료 에칭액 공급 기구와,
    상기 플루오르화수소산 용액을 안개형상 또는 증기형상으로 하여 상기 재생 처리조에 공급하는 플루오르화수소산 공급 기구를 갖고,
    상기 재생 처리조에 있어서, 안개형상 또는 증기형상의 상기 사용 완료 에칭액과 안개형상 또는 증기형상의 플루오르화수소산 용액을 혼합시키는 것인 기판 처리 장치.
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