JP3430611B2 - 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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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 (2)
- 【請求項1】 被処理基板を浸漬可能な処理槽に濃燐酸
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、 前記処理槽に補給ポンプにより補給槽から燐酸水溶液を
補充する補充系と、 前記本体系のストロークポンプ、前記補充系の前記補給
ポンプとを制御する制御装置とを備え、前記濃燐酸溶液の粘度変化による前記ストロークポンプ
のストローク数の変動を感知し、前記補給槽より前記燐
酸水溶液を処理槽に供給することを 特徴とするエッチン
グ装置。 - 【請求項2】 請求項1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、前記制御装置に
よりストロークポンプ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 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
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- 1994-02-16 JP JP01876394A patent/JP3430611B2/ja not_active Expired - Lifetime
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