JPH04188728A - 湿式エッチング装置 - 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、湿式エツチング技術に関し、特に、半導体装
置の製造プロセスにおける熱リン酸を用いた湿式エツチ
ングなどに適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、半導体装置の製造プロセスでは、半導体基板
に形成された窒化珪素薄膜などにエツチングを施す一手
段として、純水によって希釈されたリン酸からなる沸騰
状態の処理液中に、当該半導体基板を浸漬する技術が知
られている。

ところで、このような熱リン酸を用いるエツチングの場
合には、エツチング速度がリン酸の濃度に大きく依存す
るため、所定の処理時間で過不足のない安定なエツチン
グ結果を得るためには、リン酸の濃度を常時一定に維持
することが必要となる。

このため、従来では、以下のような幾つかの技術か用い
られている。

（１）、処理槽上部に冷却蛇管を配置し、加熱されるリ
ンー蚕から蒸発した水分を凝結させて処理槽内に還流さ
せる方法。

（２）、純水を常時一定の流量で処理槽内に注入する方
法。

（３）、水分蒸発を処理液の液面低下の監視によって検
出し、適宜純水を補充する方法。

（４）、専用の分析システムを用いて、処理槽内のリン
酸の濃度を直接的に監視し、リン酸濃度を制御する方法
。

なお、半導体装置の製造プロセスにおける湿式エツチン
グ技術に関しては、たとえば、株式会社オーム社、昭和
５９年１１月３０日発行、電子通信学会線ｒＬｓＩハン
ドブックＪ　Ｐ２６４、などの文献に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の（１）および（２）の従来技術の場合
には、実際のリン酸の濃度か純水の注入（還流）動作に
フィードバックされないため、濃度の正確な制御を期待
できないという問題ある。

また、上記（３）の従来技術の場合には、半導体基板な
どに付着して処理槽の外部に持ち去られる、ことなどに
起因するリン酸の消費が考慮されていないため、経時的
なリン酸濃度の変化が発生するという問題がある。

さらに、前記（４）の従来技術の場合には、たしかにリ
ン酸濃度の正確な制御を期待てきるものの、分析システ
ムを構成する機器が、必要以上に複雑かつ高価になると
いう他の問題かある。

そこで、本発明の目的は、処理液の濃度を簡便かつ正確
に制御することが可能な湿式エツチング装置を提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、エツチング作用をなす処理液の濃
度を簡便かつ正確に制御して、エツチング速度を安定に
保つことか可能な湿式エツチング装置を提供することに
ある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明になる湿式エツチング装置は、リン酸
を純水で所望の濃度に希釈した処理液か貯留される処理
槽と、この処理槽に貯留された処理液を所望の温度に加
熱する加熱手段と、処理液の温度を計測する温度計測手
段と、処理槽内に純水を注入する純水供給手段と、温度
計測手段から得られる処理液の測定温度に基づいて、純
水供給手段から処理槽内への純水の供給を制御する制御
手段とを備え、処理液のリン酸濃度を所望の値に一定に
制御するものである。

〔作用〕

上記した本発明の湿式エツチング装置によれば、リン酸
を純水によって希釈してなる処理液の沸点が、リン酸の
濃度に依存することを利用し、リン酸の濃度変化を、比
較的安価な温度計測手段によって計測される温度変化と
して把握し、当該計測温度、すなわち処理液の沸点が所
望の値に一定となるように純水供給手段から処理槽内へ
の純水の注入量を制御することで、簡便かつ正確にリン
酸の濃度を所望の値に一定に維持することが可能となる
。

これにより、リン酸の濃度などに依存する処理液のエツ
チング速度を安定に維持することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しなから、本発明の一実施例である湿
式エツチング装置の一例について詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例である湿式エツチング装置
の構成の一例を模式的に示すブロック図であり、第２図
および第３図は、その作用の一例を示す線図である。

耐食性の処理槽ｌの底部には、ヒータ２が配置されてい
る。処理槽１の内部には、リン酸を純水によって希釈し
て得られる熱リン酸３がヒータ２によって常時沸騰状態
に加熱されている。

この場合、処理槽１には、当該処理槽ｌに貯留されてい
る熱リン酸３の温度を計測する温度センサ４と、当該処
理槽１の内部に開放端が挿入され、他端部か図示しない
純水供給源に接続された純水供給管７と、この純水供給
管７の途中に配置され、当該純水供給管７から処理槽ｌ
の内部に注入される純水８の流量を制御する純水供給バ
ルブ６とが設けられている。

温度センサ４と、純水供給バルブ６との間には、バルブ
制御器５が介設されており、温度センサ４からの沸点上
昇検出信号４ａに基づいて、純水供給バルブ６の開度を
制御するバルブ開閉指令信号５ａを当該純水供給バルブ
６に与える動作を行う。

以下の本実施例の湿式エツチング装置の作用の一例につ
いて説明する。

まず、処理槽１には、純水によって約８８％の濃度（沸
点：約１７２°Ｃ）に希釈して得られる熱リン酸３が貯
留されており、ヒータ２によって常時沸騰状態に加熱さ
れている。

そして、所定のパターンの図示しないホトレジストによ
ってマスクされた窒化珪素薄膜なとが表面に形成された
図示しない半導体基板を、この沸騰状態の熱リン酸３の
内部に所定の時間だけ浸漬し、当該窒化珪素ｉｖＭを選
択的に所望のパターンにエツチング除去する、エツチン
グ処理を行う。

ここで、熱リン酸３を希釈している純水は、上述のよう
なエツチング処理中などにおけるヒータ２による加熱に
よって蒸発し、この純水の蒸発によって熱リン酸３の沸
点は上昇しようとする。

この時、本実施例の場合には、この沸点の上昇が温度セ
ンサ４によって検出され、沸点上昇検出信号４ａとして
バルブ制御器５に入力され、当該バルブ制纒器５は、純
水供給バルブ６に対してバルブ開閉指令信号５ａを送出
し、純水供給管７から処理槽１の内部の熱リン酸３に所
定量の純水８を注入させ、当該熱リン酸３の濃度を引き
下げて、処理槽１の内部の熱リン酸３の沸点上昇（温度
変化）を打ち消すような制御動作を行う。

これにより、処理槽１内の熱リン酸３からの純水の蒸発
や、当該熱リン酸３が図示しない半導体基板なとととも
に外部に持ち去られることなどに起因する、当該熱リン
酸３の濃度変化および沸点変動か確実に防止され、熱リ
ン酸３の湿度および温度が所定の設定値に安定に維持さ
れる。

この結果、熱リン酸３の濃度に依存する、図示しない半
導体基板表面の窒化珪素薄膜のエツチング速度や、沸点
に依存するエツチング選択比なとか一定に維持され、所
定のエツチング処理時間で、過不足のない良好なエツチ
ング結果を得ることができる。

すなわち、第２図に示されるように、熱リン酸３の濃度
の変動によって沸点は大きく変動し、また、第３図に示
されるように、熱リン酸３の濃度の変動によって窒化珪
素薄膜のエツチング速度は大きく変化する。

このため、従来のように、処理槽１の開放端に配置され
た冷却蛇管によって蒸発した純水を回収したり、常時一
定量の純水を注入したり、さらには熱リン酸３の液面の
変動を検出するなとの比較的大まかな熱リン酸３の濃度
管理では、エツチング速度を決定する濃度や、エツチン
グ選択比に影響する沸点が大きく変動することは避けら
れない。

これに対して、本実施例の湿式エツチング装置の場合に
は、熱リン酸３の沸点の変動を、高価な分析システムな
どを用いることなく、安価な温度センサ４によって監視
し、この沸点変動を、熱リン酸３に対する純水８の注入
量の制御する純水供給バルブ６０閉度に帰還して、簡便
かつ正確に当該熱リン酸３の濃度および沸点を一定に制
御することが可能となる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したか、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。

すなわち、本発明になる湿式エツチング装置によれば、
リン酸を純水によって希釈してなる処理液の沸点が、リ
ン酸の濃度に依存することを利用し、リン酸の濃度変化
を、比較的安価な温度計測手段によって計測される温度
変化として把握し、当該計測温度、すなわち処理液の沸
点か所望の値に一定となるように純水供給手段から処理
槽内への純水の注入量を制御することで、簡便かつ正確
にリン酸の濃度を所望の値に一定に維持することが可能
となる。

これにより、リン酸の濃度などに依存する処理液の被処
理物に対するエツチング速度を安定に維持することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である湿式エツチング装置
の構成の一例を模式的に示すブロック図、第２図は、そ
の作用の一例を示す線図、第３図は、同じく、その作用
の一例を示す線図である。 ｌ・・・処理槽、２・・・ヒータ、３・・・熱リン酸、
４・・・温度センサ、４ａ・・・沸点上昇検出信号、５
・・・バルブ制御器、５ａ・・・バルブ開閉指令信号、
６・・・純水供給バルブ、７・・・純水供給管、８・・
・純水。 第１図 ４ａ：沸点上昇検出＠号　　　８二社２ム第３図 本発明によるエッチレート を 従来技術での１度変動

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．リン酸を純水で所望の濃度に希釈した処理液が貯留
   される処理槽と、この処理槽に貯留された前記処理液を
   所望の温度に加熱する加熱手段と、前記処理液の温度を
   計測する温度計測手段と、前記処理槽内に純水を注入す
   る純水供給手段と、前記温度計測手段から得られる前記
   処理液の測定温度に基づいて、前記純水供給手段から前
   記処理槽内への前記純水の供給を制御する制御手段とを
   備え、前記処理液のリン酸濃度を所望の値に一定に制御
   することを特徴とする湿式エッチング装置。
2. ２．沸騰状態の前記処理液に半導体基板を浸漬してエッ
   チング処理を行うことを特徴とする請求項１記載の湿式
   エッチング装置。