CN105575792B

CN105575792B - 处理装置以及处理方法

Info

Publication number: CN105575792B
Application number: CN201510733793.2A
Authority: CN
Inventors: 平林英明; 长岛裕次
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2019-04-09
Anticipated expiration: 2035-11-03
Also published as: JP2016092189A; JP6383254B2; CN105575792A; US20170301435A1; US20160125980A1

Abstract

实施方式的处理装置具备：收纳氢氟酸缓冲液的收纳部；使用上述氢氟酸缓冲液进行处理物的处理的处理部；将上述收纳部所收纳的上述氢氟酸缓冲液向上述处理部供给的供给部；将在上述处理部中使用过的上述氢氟酸缓冲液回收而向上述收纳部供给的回收部；对上述氢氟酸缓冲液的蒸发量进行运算的运算部；以及将包含氨和水在内、与上述运算出的氢氟酸缓冲液的蒸发量相同量的补充液向上述氢氟酸缓冲液供给的补充液供给部。

Description

处理装置以及处理方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2014年11月4日提出的日本在先申请第2014-224480号并要求其优先权，该申请的全部内容通过引用记入本申请中。

技术领域

本发明的实施方式涉及处理装置以及处理方法。

背景技术

在半导体装置、平板显示器等电子设备的制造中，执行使用了氢氟酸缓冲液(BHF；buffered hydrogen fluoride)的蚀刻处理和洗净处理等。

在使用了氢氟酸缓冲液的处理中，为了应对微细化而不断地将氢氟酸缓冲液的处理速率(例如蚀刻处理中的蚀刻速率、洗净处理中的除去速率等)设定得低。

此外，在使用了氢氟酸缓冲液的处理中，不断地将已使用的氢氟酸缓冲液回收而再利用。

但是，若反复使用相同的氢氟酸缓冲液，则有处理速率逐渐变高的问题。

若处理速率逐渐变高，则使得氧化膜等的除去量逐渐增加等，成为电子设备的品质不均匀的主要原因。

因此，期望即使是再利用氢氟酸缓冲液的情况也能够抑制处理速率的变动的技术的开发。

发明内容

一技术方案的处理装置具备：收纳部，收纳氢氟酸缓冲液；处理部，使用上述氢氟酸缓冲液来进行处理物的处理；供给部，将上述收纳部所收纳的上述氢氟酸缓冲液向上述处理部供给；回收部，将在上述处理部中使用后的上述氢氟酸缓冲液回收而向上述收纳部供给；运算部，对上述氢氟酸缓冲液的蒸发量进行运算；以及补充液供给部，将包含氨和水在内、与运算后的上述氢氟酸缓冲液的蒸发量相同量的补充液向上述氢氟酸缓冲液供给。

另一技术方案的处理方法，具备如下工序：使用氢氟酸缓冲液来进行处理物的处理的工序；将进行上述处理物的处理的工序中所使用过的上述氢氟酸缓冲液回收并再利用的工序；求取所回收的上述氢氟酸缓冲液的蒸发量的工序；以及将含有氨和水在内、与所求出的上述氢氟酸缓冲液的蒸发量相同量的补充液向进行再利用的上述氢氟酸缓冲液供给的工序。

附图说明

图1是用于例示本实施方式的处理装置1的示意图。

图2是用于例示处理液100的蒸发量和蚀刻速率(处理速率)的关系的曲线图。

图3是用于例示补充液110的氨的浓度与蚀刻速率的关系的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行例示。

图1是用于例示本实施方式的处理装置1的示意图。

如图1所示，处理装置1中设有处理部2、处理液供给回收部3、补充液供给部4以及控制部5。

处理部2使用氢氟酸缓冲液(以下称为处理液100)来进行处理物的处理。

处理部2能够设为使用处理液100的蚀刻装置、洗净装置等。

处理部2能够设为片(日语：枚葉)式的装置(例如向旋转的处理物供给处理液100的装置)、分批(batch)式的装置(例如使多个处理物浸渍在处理液100之中的装置)、向通过辊等输送的处理物供给处理液100的装置等。

另外，处理部2中能够使用已知的蚀刻装置、洗净装置等，因此省略详细的说明。

处理液供给回收部3向处理部2供给处理液100，并回收在处理部2中使用过的处理液100。

处理液供给回收部3中设有收纳部31、检测部32、供给部33以及回收部34。

收纳部31收纳处理液100。

检测部32对处理液100的液面100a的位置进行检测。

如后述那样，只要检测处理液100的液面100a的位置的变化，就能够直接求出处理液100的蒸发量。

另外，蒸发量可以是重量也可以是体积。

检测部32能够设为具有例如投光部和受光部的光电传感器等。

收纳部31的侧壁连接着具有透光性的由氟树脂等形成的测量部31a。测量部31a能够由管状体形成。测量部31a在收纳部31的高度方向上延伸，上端侧和下端侧与收纳部31的内部相连。测量部31a的上端位于比液面100a靠上方。测量部31a的下端位于比液面100a靠下方。因此，收纳部31的内部的液面100a的位置和测量部31a的内部的液面100a的位置成为相同。

检测部32能够沿着测量部31a延伸的方向设置多个。例如，检测部32能够沿着测量部31a延伸的方向而等间隔地排列设置。由于处理液100的折射率和空气等气体的折射率不同，因此折射角根据处理液100的有无而变化。因此，从测量部31a出射的光的行进方向变化。在从测量部31a出射的光的行进方向变化时，向受光部入射的光的量变化，因此根据从沿着测量部31a延伸的方向设置的多个检测部32的各自的受光部的输出，能够检测液面100a的位置。

另外，测量部31a并不是必须的，但若设置测量部31a则能够将液面100a的起伏等除去。

此外，例示了对液面100a的位置进行直接检测的情况，但也能够通过检测浮标等来间接地检测液面100a的位置。

此外，例示了检测部32是光电传感器的情况，但例如检测部32也可以是近距离传感器、超声波传感器等。

以上是基于处理液100的液面100a的位置的变化而求取处理液100的蒸发量的情况。

处理液100的蒸发量也能够基于例如处理液100的重量的变化而直接地求取。

此外，处理液100的蒸发量也能够基于例如处理液100的粘度的变化、处理液100的氢离子指数的变化而间接地求取。

因此，检测部32能够设为，对处理液100的液面100a的位置、处理液100的重量、处理液100的粘度、处理液100的氢离子指数等进行检测。

处理液100的重量能够通过在例如收纳部31的下方设置重量计或负荷传感器(load cell)等、从测量值减去事先求出的收纳部31的重量而求取。

此外，处理液100中含有容易蒸发的成分和难以蒸发的成分。

因此，由于处理液100蒸发时容易蒸发的成分较多地蒸发，所以通过处理液100的蒸发，处理液100的组分比变化。

例如，在作为氢氟酸缓冲液的处理液100中含有氟酸(氢氟酸)、氨、水。该情况下，氨以及水与氟酸相比容易蒸发，因此在处理液100蒸发时处理液100所包含的氟酸的浓度变高。

处理液100的组分比的变化能够通过对处理液100的粘度、氢离子指数等进行测量而求取。此外，在处理液100的组分比的变化与处理液100的蒸发量之间存在相关关系，因此根据处理液100的粘度、氢离子指数等能够间接地求取处理液100的蒸发量。

处理液100的粘度能够通过例如已知的粘度计来测量。

处理液100的氢离子指数能够通过例如已知的pH传感器来测量。

另外，处理液100的粘度、氢离子指数既能够在收纳部31的内部进行测量，也能够在收纳部31的外部(例如供给部33、回收部34等)进行测量。

此外，在电子设备的制造中以温度或压力等环境条件成为规定的范围内的方式进行控制。

因此，在处理液100的蒸发量与处理时间之间存在相关关系。

从而，根据事先通过实验或仿真等求出的处理液100的蒸发量与处理时间之间的关系、和测量出的处理时间，也能够求取处理液100的蒸发量。

若这样做则能够省略检测部32、测量部31a等。

供给部33将收纳部31所收纳的处理液100向处理部2供给。

供给部33中设有管线33a、开闭阀33b、管线33c、泵33d以及管线33e。

管线33a的一端设置在收纳部31所收纳的处理液100之中。

管线33a的另一端与开闭阀33b连接。

开闭阀33b能够设为例如具有对处理液100的抗性(日语：耐性)的气动阀等。

管线33c的一端与开闭阀33b连接。管线33c的另一端与泵33d连接。

泵33d能够设为例如具有对处理液100的抗性的塑料泵等。

管线33e的一端与泵33d连接。管线33e的另一端与处理部2连接。

管线33a、管线33c以及管线33e能够设为例如由氟树脂等形成。

另外，作为供给部33而例示了具备泵33d的供给部33，但并不限定于此。例如，能够不设置泵33d而在收纳部31的内部设置供给气体的部件。该情况下，通过被供给到收纳部31的内部的气体，收纳于收纳部31的内部的处理液100被加压，处理液100被供给到处理部2。被向收纳部31的内部供给的气体能够设为例如氮气体、氦气体等惰性气体、空气、和包含它们在内的混合气体等。

回收部34将在处理部2中使用过的处理液100回收，向收纳部31供给。

回收部34中设有管线34a、开闭阀34b、管线34c、过滤器34d、管线34e、泵34f以及管线34g。

管线34a的一端与处理部2连接。管线34a的另一端与开闭阀34b连接。

开闭阀34b能够设为例如具有对处理液100的抗性的气动阀等。

管线34c的一端与开闭阀34b连接。管线34c的另一端与过滤器34d连接。

过滤器34d能够设为例如对已使用的处理液100所包含的不溶性的氟化物等进行捕捉。此外，还能够进一步设置将金属离子除去的过滤器。

管线34e的一端与过滤器34d连接。管线34e的另一端与泵34f连接。

泵34f能够设为例如具有对处理液100的抗性的塑料泵等。

管线34g的一端与泵34f连接。管线34g的另一端与收纳部31连接。

管线34a、管线34c、管线34e以及管线34g能够设为例如由氟树脂等形成。

如上述那样，在处理液100蒸发时处理液100的组分比变化。因此，随着处理液100的蒸发，处理速率变化。例如，作为氢氟酸缓冲液的处理液100所包含的氨以及水与氟酸相比容易蒸发。因此，在处理液100蒸发时处理液100所包含的氟酸的浓度变高，从而处理速率变高。

补充液供给部4设为，向因蒸发而处理速率发生了变化的处理液100供给补充液110，使得处理速率的变化得到抑制。

该情况下，补充液供给部4将与处理液100的蒸发量相同量的补充液110向处理液100供给。

补充液供给部4中设有收纳部41以及供给部42。

收纳部41收纳补充液110。

补充液110包含氨和水。如后述那样，补充液110能够设为具有2wt％以上且4wt％以下的氨的浓度的氨水。

另外，有关补充液110的细节在后叙述。

供给部42将收纳部41所收纳的补充液110向处理液供给回收部3的收纳部31供给。

供给部42中设有管线42a、开闭阀42b、管线42c、泵42d以及管线42e。

管线42a的一端设置在收纳部41所收纳的补充液110之中。管线42a的另一段与开闭阀42b连接。

开闭阀42b能够设为例如具有对补充液110的抗性的气动阀等。

管线42c的一端与开闭阀42b连接。管线42c的另一端与泵42d连接。

泵42d能够设为具有对补充液110的抗性的可变吐出量型泵等。

另外，还能够设置对补充液110的供给流量进行测定的流量计，基于从流量计的输出来控制补充液110的供给量。

管线42e的一端与泵42d连接。管线42e的另一端与处理液供给回收部3的收纳部31连接。

管线42a、管线42c以及管线42e能够设为例如由氟树脂等形成。

控制部5控制在处理装置1中设置的各要素的动作。

控制部5控制例如开闭阀33b以及泵33d，执行处理液100向处理部2的供给或供给的停止。

控制部5控制例如开闭阀34b以及泵34f，将在处理部2中使用过的处理液100回收，将所回收的处理液100向收纳部31供给。

控制部5具有作为对处理液100的蒸发量进行运算的运算部的功能。

控制部5基于从由例如收纳部31中的处理液100的液面100a的位置、收纳部31中的处理液100的重量、处理液100的粘度以及处理液100的氢离子指数构成的组中选出的至少一种，对处理液100的蒸发量进行运算。

此外，控制部5还能够设为，根据处理时间、和事先求出的处理液100的蒸发量与处理时间之间的关系，对处理液100的蒸发量进行运算。

控制部5控制例如开闭阀42b以及泵42d，使与所求出的处理液100的蒸发量相同量的补充液110向处于收纳部31的内部的处理液100供给。

接着，进一步说明补充液110。

图2是用于例示处理液100的蒸发量与蚀刻速率(处理速率)的关系的曲线图。

图2中的210是硅的热氧化膜的情况，220是TEOS(正硅酸乙酯，Tetra Ethyl OrthoSilicate)膜的情况。

热氧化膜210和TEOS膜220都是硅氧化膜，但膜质是不同的，因此蚀刻速率是不同的。

如上述那样，在作为氢氟酸缓冲液的处理液100中含有氟酸、氨以及水，但氨以及水与氟酸相比容易蒸发。因此，蒸发的物质的大部分为氨以及水。

在氨以及水蒸发时，处理液100所包含的氟酸的浓度变高。因此，蒸发量越多则氟酸的浓度越高，因此如从图2可知的那样，蚀刻速率变高。

这里，成为上述的在设置处理液供给回收部3等而再利用已使用的处理液100时反复使用相同的处理液100的情况。在反复使用相同的处理液100时，随着处理时间的经过，处理液100的蒸发量增加，氟酸的浓度变高。

该情况下，氟酸随着处理而被消耗，但与氨以及水的蒸发量相比是微小的量。

因此，随着处理时间的经过，蚀刻速率缓缓地变高。这样的蚀刻速率的变动成为所制造的电子设备的品质不均匀的主要原因。近年的电子设备中微细化得到发展，因此担心蚀刻速率的变动给电子设备的品质带来较大影响。

因此，在本实施方式的处理装置1中，设置补充液供给部4，将补充液110向处理液100供给，以补充蒸发后的氨和水。

该情况下，在使补充液110的供给量比处理液100的蒸发量多时，成为具有比未使用的处理液100中的氟酸的浓度低的氟酸的浓度的处理液100。在使补充液110的供给量比处理液100的蒸发量少时，成为具有比未使用的处理液100中的氟酸的浓度高的氟酸的浓度的处理液100。

因此，设为将与处理液100的蒸发量相同量的补充液110向处理液100供给。

接着，说明补充液110中的氨的浓度。

处理液100蒸发的情况下，可以认为氨的蒸发量和水的蒸发量成为大致一定的比例。

根据本发明者们的所知的见解，在将与处理液100的蒸发量相同量的具有2wt％以上且4wt％以下的氨的浓度的补充液110向处理液100供给时，能够抑制处理速率的变动。

图3是用于例示补充液110的氨的浓度和蚀刻速率的关系的曲线图。

图3中的210a是表示使用未使用的处理液100对硅的热氧化膜进行了蚀刻处理时的蚀刻速率的线。即，图3中的210a是表示在供给补充液110来抑制蚀刻速率的变动时成为目标的蚀刻速率的值的线。

“◆”表示：1.3wt％的处理液100蒸发、将与处理液100的蒸发量相同量的补充液110供给到处理液100后的情况下的对硅的热氧化膜的蚀刻速率。

“▲”210c表示：5.1wt％的处理液100蒸发、将与处理液100的蒸发量相同量的补充液110供给到处理液100后的情况下的对硅的热氧化膜的蚀刻速率。

220a是表示使用未使用的处理液100对TEOS膜进行了蚀刻处理时的蚀刻速率的线。即，220a是表示在供给补充液110来抑制蚀刻速率的变动时成为目标的蚀刻速率的值的线。

“□”表示：1.3wt％的处理液100蒸发、将与处理液100的蒸发量相同量的补充液110供给到处理液100后的情况下的对TEOS膜的蚀刻速率。

“●”表示：5.1wt％的处理液100蒸发、将与处理液100的蒸发量相同量的补充液110供给到处理液100后的情况下的对TEOS膜的蚀刻速率。

如从图3所知的那样，在将与处理液100的蒸发量相同的量的具有2wt％以上且4wt％以下的氨的浓度的补充液110供给到处理液100时，能够成为与使用未使用的处理液100的情况的蚀刻速率大致相同的蚀刻速率。

即，补充液110只要设为具有2wt％以上且4wt％以下的氨的浓度的氨水即可。

由此，只要将与处理液100的蒸发量相同量的具有规定的氨的浓度的补充液110供给到处理液100即可，因此还能够谋求处理作业的简易化和生产效率的提高等。

接着，对处理装置1的作用和本实施方式的处理方法进行例示。

首先，处理物被运入到处理部2的内部。

接着，通过处理液供给回收部3的供给部33，收纳部31所收纳的处理液100被供给到处理部2。

处理部2使用所供给的处理液100来进行处理物的蚀刻处理、洗净处理等。

处理完成后的处理物被从处理部2运出，接下来的处理物被运入到处理部2的内部。之后，同样进行，多个处理物被依次处理。

在处理部2中使用过的处理液100通过回收部34回收，在通过过滤器34d将杂质除去后供给到收纳部31。

之后，同样进行，使处理液100循环使用。

接着，求取处理液100的蒸发量。

例如，根据处理作业开始前的处理液100的量和将处理液100进行了循环使用时的处理液100的量之差，求取处理液100的蒸发量。

该情况下，将处理液100进行了循环使用时的处理液100的量能够通过检测处理液100的液面100a的位置、或检测处理液100的重量、或检测处理液100的粘度、或检测处理液100的氢离子指数来求取。此外，处理液100的蒸发量还能够检测处理时间并根据事先求出的处理液100的蒸发量和处理时间之间的关系来求取。

接着，通过补充液供给部4的供给部42，将与处理液100的蒸发量相同量的被收纳于收纳部41的补充液110供给到收纳部31。

即，将与处理液100的蒸发量相同量的具有2wt％以上且4wt％以下的氨的浓度的补充液110供给到处理液100。

由此，即使再利用处理液100也能够抑制处理速率的变动。

如以上说明的那样，本实施方式的处理方法能够具备以下的工序。

使用处理液100来进行处理物的处理的工序。

将在进行处理物的处理的工序中使用过的处理液100回收而进行再利用的工序。

求取处理液100的蒸发量的工序。

将含有氨和水、与所求出的处理液100的蒸发量相同量的补充液110向进行再利用的处理液100供给的工序。

该情况下，补充液110的氨的浓度能够设为2wt％以上且4wt％以下。

此外，在求取处理液100的蒸发量的工序中，能够设为根据处理时间、和事先求取的处理液100的蒸发量与处理时间之间的关系，来求取处理液100的蒸发量。

此外，在求取处理液100的蒸发量的工序中，能够基于从由再利用的处理液100的液面100a的位置、再利用的处理液100的重量、再利用的处理液100的粘度、以及再利用的处理液100的氢离子指数构成的组中选出的至少一个，来求取处理液100的蒸发量。

另外，各工序中的内容能够设为与上述的相同，因此省略详细说明。

对本发明的一些实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例来提示的，并没有要限定发明的范围。事实上这里所描述的新的实施方式能够以其他多种形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等效的范围。此外，上述实施例可以相互结合并执行。

Claims

1.一种处理装置，具备：

收纳部，收纳氢氟酸缓冲液；

处理部，使用上述氢氟酸缓冲液来进行处理物的处理；

供给部，将上述收纳部所收纳的上述氢氟酸缓冲液向上述处理部供给；

回收部，将在上述处理部中使用过的上述氢氟酸缓冲液回收而向上述收纳部供给；

运算部，对上述氢氟酸缓冲液的蒸发量进行运算；以及

补充液供给部，基于由运算部求出的氢氟酸缓冲液的蒸发量，将包含氨和水的补充液向上述氢氟酸缓冲液供给，

上述补充液的氨的浓度是2wt％以上且4wt％以下。

2.如权利要求1所述的处理装置，

上述运算部根据处理时间、和事先求出的上述氢氟酸缓冲液的蒸发量与上述处理时间之间的关系，对上述氢氟酸缓冲液的蒸发量进行运算。

3.如权利要求1所述的处理装置，

上述运算部基于从由上述收纳部中的上述氢氟酸缓冲液的液面的位置、上述收纳部中的上述氢氟酸缓冲液的重量、上述氢氟酸缓冲液的粘度、以及上述氢氟酸缓冲液的氢离子指数构成的组中选出的至少一种，对上述氢氟酸缓冲液的蒸发量进行运算。

4.如权利要求1所述的处理装置，

还具备对上述收纳部中的上述氢氟酸缓冲液的液面的位置进行检测的检测部。

5.如权利要求4所述的处理装置，

上述运算部基于来自上述检测部的输出，对上述氢氟酸缓冲液的蒸发量进行运算。

6.如权利要求1所述的处理装置，

还具备对上述收纳部中的上述氢氟酸缓冲液的重量进行检测的重量计或负荷传感器。

7.如权利要求6所述的处理装置，

上述运算部基于来自上述重量计或上述负荷传感器的输出，对上述氢氟酸缓冲液的蒸发量进行运算。

8.如权利要求1所述的处理装置，

还具备对上述氢氟酸缓冲液的粘度进行检测的粘度计。

9.如权利要求8所述的处理装置，

上述粘度计设置于上述收纳部、上述供给部、以及上述回收部的至少某一个。

10.如权利要求8所述的处理装置，

上述运算部基于来自上述粘度计的输出，对上述氢氟酸缓冲液的蒸发量进行运算。

11.如权利要求1所述的处理装置，

还具备对上述氢氟酸缓冲液的氢离子指数进行检测的pH传感器。

12.如权利要求11所述的处理装置，

上述pH传感器设置于上述收纳部、上述供给部、以及上述回收部的至少某一个。

13.如权利要求11所述的处理装置，

上述运算部基于来自上述pH传感器的输出，对上述氢氟酸缓冲液的蒸发量进行运算。

14.如权利要求1所述的处理装置，

上述补充液供给部具有对上述补充液的供给流量进行测定的流量计。

15.一种处理方法，具备如下工序：

使用氢氟酸缓冲液来进行处理物的处理；

将上述处理物的处理中使用过的上述氢氟酸缓冲液回收并再利用已回收的上述氢氟酸缓冲液；

确定已回收的上述氢氟酸缓冲液的蒸发量；以及

基于已确定的氢氟酸缓冲液的蒸发量，向被再利用的上述氢氟酸缓冲液供给补充液，上述补充液包括氨和水，

上述补充液的氨的浓度是2wt％以上且4wt％以下。

16.如权利要求15所述的处理方法，

在确定上述氢氟酸缓冲液的蒸发量的工序中，根据处理时间、和事先求出的上述氢氟酸缓冲液的蒸发量与上述处理时间之间的关系，确定上述氢氟酸缓冲液的蒸发量。

17.如权利要求15所述的处理方法，

在确定上述氢氟酸缓冲液的蒸发量的工序中，基于从由进行再利用的上述氢氟酸缓冲液的液面的位置、进行再利用的上述氢氟酸缓冲液的重量、进行再利用的上述氢氟酸缓冲液的粘度、以及进行再利用的上述氢氟酸缓冲液的氢离子指数构成的组中选出的至少一种，确定上述氢氟酸缓冲液的蒸发量。

18.如权利要求15所述的处理方法，

在确定上述氢氟酸缓冲液的蒸发量的工序中，根据处理作业开始前的上述氢氟酸缓冲液的量与将上述氢氟酸缓冲液进行了回收时的上述氢氟酸缓冲液的量之差，确定上述氢氟酸缓冲液的蒸发量。