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JP2004179310A - Etching solution, processing method and processing apparatus using this etching solution, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Etching solution, processing method and processing apparatus using this etching solution, and method of manufacturing semiconductor device Download PDF

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JP2004179310A
JP2004179310A JP2002342471A JP2002342471A JP2004179310A JP 2004179310 A JP2004179310 A JP 2004179310A JP 2002342471 A JP2002342471 A JP 2002342471A JP 2002342471 A JP2002342471 A JP 2002342471A JP 2004179310 A JP2004179310 A JP 2004179310A
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JP
Japan
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etching
hydrofluoric acid
nitride film
solution
etching solution
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002342471A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akinori Shindo
昭則 進藤
Yasumasa Kobayashi
安正 小林
Naoto Kubota
直人 窪田
Nobuhiko Izuta
信彦 伊豆田
Koji Ueda
孝治 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Nisso Engineering Co Ltd
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Nisso Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】処理時間の短縮を図ることができるエッチング液、このエッチング液を用いた処理方法、処理装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のエッチング液は、窒化膜を選択的にエッチングするためのエッチング液であり、前記エッチング液は、フッ酸が添加された燐酸溶液からなる。 本発明の処理方法は、フッ酸が添加された燐酸溶液からなるエッチング液を用いて、窒化膜を選択的にエッチングすることを含み、前記エッチング液中のフッ酸の含有量を検出し、前記含有量に基づき、前記エッチング液のフッ酸の濃度を制御する手段を含む。
【選択図】 図1
An etching solution capable of reducing a processing time, a processing method using the etching solution, a processing apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor device are provided.
The etching solution of the present invention is an etching solution for selectively etching a nitride film, and the etching solution is a phosphoric acid solution to which hydrofluoric acid is added. The processing method of the present invention includes selectively etching the nitride film using an etching solution comprising a phosphoric acid solution to which hydrofluoric acid has been added, detecting the content of hydrofluoric acid in the etching solution, Means for controlling the concentration of hydrofluoric acid in the etching solution based on the content.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ(例えば、Siウエハで、以下、「ウエハ」と記す)等の窒化珪素膜(以下、「窒化膜」と略称する)を燐酸溶液(以下、「燐酸」と略称することもある)によってエッチング処理する際のエッチング液、このエッチング液を用いたウエハ処理方法およびウエハ処理装置に関するものである。
【0002】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
半導体装置の製造等におけるウエハ処理には、ウエハに窒化膜パターンを形成し、この窒化膜を耐酸化マスクにして選択的に酸化膜、いわゆるLOCOS(Local Oxidation Of Silicon)を形成する工程が広く用いられている。このLOCOS工程において、不要となった窒化膜マスクの除去には窒化膜と酸化膜のエッチング選択比が大きい燐酸溶液を用いてエッチング処理する方法が今日でも広く採用されている。
【0003】
しかし、上述のエッチング処理は、長い時間を要し、半導体プロセスにおいても負荷の大きい工程の1つになっている。燐酸溶液の温度や燐酸濃度を最適な条件に設定することにより、窒化膜のエッチングレートを上げることもできるが、それらの制御を行っても、処理時間の短縮には限界がある。
【0004】
本発明の目的は、よりいっそうの処理時間の短縮を図ることができるエッチング液、そのエッチング液を用いた処理方法および処理装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明のエッチング液は、窒化膜を選択的にエッチングするためのエッチング液であり、前記エッチング液は、フッ酸が添加された燐酸溶液からなる。
【0006】
本発明のエッチング液によれば、窒化膜のエッチングレートを上げることができ、大幅に処理時間を短縮することができる。
【0007】
本発明のエッチング液において、前記フッ酸の含有量は、窒化膜のエッチングレートと、酸化膜のエッチングレートとの選択比(窒化膜のエッチングレート/酸化膜のエッチングレート)に基づいて定められ、前記選択比は、1〜10であることが好ましい。
【0008】
この態様によれば、フッ酸の含有量は、窒化膜と酸化膜のエッチングレートの比によって定められ、選択比が小さい場合ほど、フッ酸の含有量は多く、窒化膜のエッチングレートを速くすることができる。また、それぞれの膜厚に応じて、適宜選択比を設定することにより、効率のよいエッチングができる。
【0009】
本発明の処理方法は、フッ酸が添加された燐酸溶液からなるエッチング液を用いて、窒化膜を選択的にエッチングすることを含み、
前記エッチング液中のフッ酸の含有量を検出し、前記含有量に基づき、前記エッチング液のフッ酸の濃度を制御する手段を含む。
【0010】
本発明によれば、エッチング液中のフッ酸の含有量を所望の量に維持することができる。その結果、安定したエッチングを行なうことができる。
【0011】
本発明は、以下の態様をとることができる。
【0012】
(A)本発明の処理方法において、前記エッチングは、フッ酸の濃度が異なるエッチング液により、複数回処理を行なうことを含むことができる。この態様によれば、窒化膜の膜厚に応じて、複数回の処理が行なわれ、効率のよいエッチングを行なうことができる。
【0013】
(B)本発明の処理方法において、前記エッチングは、第1のエッチング液を用いて行なわれた後、前記第1のエッチング液よりフッ酸の含有量が少ない、第2のエッチング液により行なわれることができる。
【0014】
この態様によれば、第1のエッチング液を用いることで窒化膜をエッチングする処理時間を短縮することができ、その後第2のエッチング液を用いることで、酸化膜が必要以上にエッチングされないように制御しながら、窒化膜のエッチング工程を完了することができる。つまり、第1、第2のエッチング液を用いることにより、処理時間の短縮と酸化膜のオーバーエッチ防止とを両立させることが可能となる。
【0015】
本発明の処理方法は、フッ酸が添加された燐酸溶液からなるエッチング液を用いて、窒化膜を選択的にエッチングすることを含み、前記エッチングは、第1のエッチング液により処理を行なった後、該第1のエッチング液に比してフッ酸の含有量少ない第2のエッチング液により処理を行なう。
【0016】
本発明によれば、まず、第1のエッチング液により処理することで窒化膜をエッチングする処理時間を短縮することができ、その後第2のエッチング液を用いることで、酸化膜が必要以上にエッチングされないように制御しながら、窒化膜のエッチング工程を完了することができる。その結果、処理時間の短縮と酸化膜のオーバーエッチ防止とを両立させることができる。
【0017】
本発明は下記の態様をとることができる。
【0018】
(A)本発明の処理方法において、前記第1および第2のエッチング液のフッ酸の含有量は、窒化膜のエッチングレートと、酸化膜のエッチングレートとの選択比(窒化膜のエッチングレート/酸化膜のエッチングレート)に基づいて定められ、前記第1のエッチング液は、前記選択比が1〜5であり、前記第2のエッチング液は、前記選択比が1〜10であることができる。
【0019】
(B)本発明の処理方法では、前記エッチングでは、前記第1および第2のエッチング液中のフッ酸の含有量を検出し、前記含有量に基づき、前記第1および第2のエッチング液のフッ酸の濃度をそれぞれ制御する手段を含むことができる。
【0020】
この態様によれば、第1および第2のエッチング液のフッ酸の濃度を所望の濃度に維持することができる。その結果、安定したエッチングを行なうことができる。
【0021】
本発明の処理装置は、エッチング液が貯留されるエッチング槽と、前記エッチング槽は、前記エッチング液中のフッ酸の含有量を検出する検出部と、前記検出部で検出された結果に基づいて、所定の量のフッ酸を供給するフッ酸供給部と、を含む。エッチング槽には、本発明のエッチング液が貯留されている。
【0022】
本発明によれば、エッチング液中のフッ酸の含有量を検出し、その検出結果に基づいて、所望のエッチング液を維持するのに必要なフッ酸を供給するフッ酸供給部を有するため、エッチング液中のフッ酸の濃度を一定にすることができる。
【0023】
本発明は、下記の態様をとることができる。
【0024】
本発明の処理装置において、前記エッチング槽は、複数のエッチング槽を有することができる。さらに、前記エッチング槽は、第1のエッチング液が貯留されている第1のエッチング槽と、前記第1のエッチング液よりフッ酸の含有量が少ない、第2のエッチング液が貯留されている第2のエッチング槽と、を含むことができる。
【0025】
この態様によれば、フッ酸の含有量が異なるエッチング液が貯留されるエッチング槽を複数有することができる。そのため、窒化膜の膜厚に応じて使用するエッチング液を適宜切り替えることができる。よって、効率のよいエッチングを行なうことができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0027】
(第1の実施の形態)
本実施の形態にかかるエッチング液は、フッ酸を含んだ燐酸溶液からなる。エッチング液に含有されるフッ酸の量は、窒化膜のエッチングレートと、酸化膜のエッチングレートとの選択比(窒化膜のエッチングレート/酸化膜のエッチングレート)に基づいて定められる。選択比は、1〜10であることが好ましい。
【0028】
本実施の形態のエッチング液の効果について、図1を参照しながら説明する。図1は、エッチング液に含まれる、フッ酸の含有量を横軸に、窒化膜のエッチングレートを縦軸にとったグラフである。この実験では、膜厚が160nmである窒化膜が形成された半導体ウエハを用意し、本実施の形態のエッチング液に20分間浸した、その後残っている膜厚を測定し、エッチングレートを求めたものである。
【0029】
図1からも明らかなように、フッ酸の濃度の増加に伴い、窒化膜のエッチングレートが上昇していることが確認された。このように、窒化膜のエッチングレートが増加することは、次のように考えられる。
【0030】
燐酸溶液による窒化膜のエッチングは、燐酸は触媒として働き、実際には窒化膜と水が、式(1)に示す反応を起こすことにより窒化膜はエッチングされている。
【0031】
SiN + 6HO → 3SiO + 4NH (1)
そして、SiOは、エッチング液中のフッ酸と反応するため、式(1)の反応が右方向に促進され、窒化膜のエッチングレートが速くなるためと考えられる。
【0032】
上述したように、本実施の形態のエッチング液は、たとえば、選択酸化膜の形成の際にマスクとして用いられる窒化膜のエッチングなどに有効である。この場合、処理時間を大幅に短縮することが可能である。たとえば、フッ酸を含まない燐酸によれば200nmの膜厚の窒化膜をエッチングするのに、約40分要していたが、本実施の形態にかかるエッチング液によれば、選択酸化膜の所望の膜厚を確保した上で、約28分で行なえることが確認された。
【0033】
(第2の実施の形態)
1.ウエハ処理装置
本実施の形態にかかるウエハ処理装置(処理装置)の構造について、図2を参照しながら説明する。図2は、本実施の形態にかかるウエハ処理装置の構造を模式的に示す概略図である。本実施の形態では、第1の実施の形態にかかるエッチング液を用いた場合について説明する。
【0034】
ウエハ処理装置1000は、半導体ウエハ1を収容できるエッチング部100と、循環濾過経路部200を主体として構成されている。
【0035】
エッチング部100では、エッチング槽10と、エッチング槽10と共に不図示の自動移送ロボットやベルトコンベヤ等が配置され、ウエハ1がエッチング槽10の槽本体内に出し入れされてエッチング処理される。
【0036】
エッチング槽10は、内周壁12及び底壁14で槽本体を区画形成していると共に、内周壁12の上端から溢れる燐酸を受け入れる溢流部10aを外周に形成している。内周壁12および底壁14には不図示の発熱体である投げ込みヒータが内設されている。槽本体には、底内側に分散板であるメッシュ16が設けられ、該メッシュ16の上にウエハカセット2が保持される。液の導入・排出構造は、溢流部10aの底壁に設けられている排出口18と、エッチング槽10の底壁14に設けられている供給口20とからなる。
【0037】
制御系としては、溢流部10aの燐酸液面を計測する複数の液面センサ24と、槽本体内の燐酸の液温度を検出する温度センサ26と、温度センサ26による検出温度を基にして前記したヒータ(図示せず)を制御して燐酸を一定の所定温度に維持するヒータコントローラ28とが設けられている。
【0038】
エッチング部100は、エッチング液中のフッ酸の濃度を検出するための検出部110を有する。この検出部110で検出されたフッ酸の濃度を基に、エッチング液の濃度を一定に保つための制御が行なわれる。
【0039】
検出部110は、エッチング槽10の溢流部10aの上部の排出口22から取り出した蒸気を冷却する熱交換器50と、熱交換器50に冷却水を循環させるための冷却水循環装置52と、熱交換器50を通過した液体を受ける容器54内の燐酸のフッ素濃度を算出する導電率計56とを備えている。導電率計56は、容器54の液体の導電率を測定する導電率センサ58を有している。
【0040】
エッチング槽10のエッチング液中のフッ素濃度は、導電率計56で測定された導電率のデータを基にして当該装置のメイン制御手段である制御回路(マイクロコンピュータ等)300で演算処理して算出される。さらに、制御回路300は、検出された濃度を基に、エッチング槽10のエッチング液を所望の濃度にするのに必要な燐酸、水、フッ酸などの量を算出し、フッ酸供給部120へ算出されたデータを送信する。フッ酸供給部120は、燐酸、フッ酸および水などの供給手段(図示せず)を含んでおり、エッチング槽10に供給するのに最適な濃度の燐酸溶液になるように調節する。フッ酸供給部120と、循環濾過経路部200とは、配管122により接続されている。フッ酸供給部120で調節された燐酸溶液は、まず循環濾過経路部200に供給され、その後エッチング槽10へ供給される。
【0041】
なお、制御回路300では、上述のように、フッ酸の含有量を一定に維持する制御の他、ウエハ処理装置全体の制御を行なっている。たとえば、エッチング槽10の液面センサ24からのデータを基にして、エッチング槽10の液量が所定の量を維持できるように、燐酸、フッ酸および純水の投入量を算出する。そして、各算出投入量を充足するよう各種ポンプを制御する。また、上述した各部の自動弁、ニードル弁及び計量ポンプ等も必要に応じて制御したり、各部のヒータコントローラ等との間で必要な信号の授受を行っている。
【0042】
循環濾過経路部200は、エッチング槽10から排出される燐酸を供給口20からエッチング槽10の槽本体に戻すためのポンプ30と、その燐酸を濾過するフィルタ32と、この濾過した燐酸を一定の所定温度にするラインヒータ34と、温度センサ36と、温度コントローラ38と、その一定温度に加温された燐酸に所定量の純水を添加するための計量ポンプ40とを備えている。温度コントローラ38は、温度センサ36からのデータに基づき、ラインヒータ34を制御している。
【0043】
すなわち、循環濾過経路部200では、溢流部10aから排出されたエッチング液つまり燐酸について、まず、フィルタ32により燐酸を濾過する。次に、燐酸は、ラインヒータ34で一定の温度まで加温された後、計量ポンプ40で純水を添加して燐酸濃度が一定に保たれるよう調整されて槽本体内へ戻される。
【0044】
本実施の形態のウエハ処理装置1000は、エッチング槽10に、エッチング液中のフッ酸の含有量を検出する検出部110が設けられている。そのため、検出する値に応じて、フッ酸を添加したり、燐酸を添加することで、エッチング液のフッ酸の含有量を一定に保つことができる。その結果、エッチングレートが安定したエッチングを行なうことができる。
【0045】
2.ウエハ処理装置の稼動方法
次に、上述したウエハ処理装置1000を用いたウエハ処理方法について説明する。まず、窒化膜を施したウエハ1は、ウエハカセット2に収納された状態で、加熱された本発明の燐酸で満たされたエッチング槽10に入れられ、エッチング液によりウエハ1の窒化膜がエッチング処理される。
【0046】
この処理過程では、エッチング槽10の本体から溢れ出る燐酸溶液は、溢流部10aに集められ排出口18から循環濾過経路部200へ排出され、ポンプ30によってフィルタ32側へ送られる。このフィルタ32を通過した燐酸は、ラインヒータ34で所望の温度(例えば燐酸の沸点直前の温度)に昇温されると共に、昇温された燐酸に計量ポンプ40を介し所定量の純水が添加されて供給口20からエッチング槽10の本体内に送られて循環される。このようにして、燐酸がエッチング槽10に循環されるため、ウエハ1の窒化膜が適切にエッチング処理される。
【0047】
また、この処理過程では、エッチング液はヒータ(図示せず)により、約160℃に維持されており、蒸発した蒸気が排出口22から取り出される。取り出された蒸気は、熱交換器50にて液体に戻される。熱交換器50では、冷却水循環装置52により、冷却水が循環されている。この液体は、容器54へ流し込まれる。なお、容器54には常に新たな液体が流入され、古い液体が溜まらないようになっている。
【0048】
続いて、容器54の液体の導電率を導電率計56(導電率センサ58)で計測し、該計測したデータが制御回路300の記憶部に記憶される。制御回路300では、そのデータを演算処理して現在のエッチング液中のフッ素濃度を算出し、エッチング槽10のフッ酸の含有量が所望の量に維持されるように、エッチング槽に添加する薬液の量などを算出する。
【0049】
フッ酸供給部120では、制御回路300からの命令を基に、供給するためのフッ酸、燐酸および水の必要量を準備する。ここでは、必要量のフッ酸を燐酸および水で希釈するという処理が行われている。これは、フッ酸をそのまま供給する方法よりも、添加量の制御が行ないやすいためである。
【0050】
そして、最適な濃度に調節された混合薬液は、供給配管122を介して、循環濾過経路部200へと供給される。供給された燐酸は、フィルタ32を通過し、ラインヒータ34で加熱され、供給口20からエッチング槽10に供給される。
【0051】
本実施の形態の処理方法では、フッ酸が添加されたエッチング液を用いてエッチングを行なうため、エッチング時間を短縮することができる。さらに、エッチング液中のフッ酸の含有量を検出し、その含有量を一定に保つ制御がされている。そのため、所定の条件を維持したエッチングを行なうことができ、安定したエッチングを行なえる。また、窒化膜の膜厚に応じて、エッチング液中のフッ酸の含有量を増減させることができ、効率のよいエッチングを行なうことができる。
【0052】
選択酸化膜を形成するためのマスクの役割をする窒化膜は、熱処理の工程などを経るため、その表面に酸化膜が形成される。この場合、窒化膜のエッチングを行なう前に、フッ酸で酸化膜のエッチングを行なった後、燐酸溶液で窒化膜のエッチングが行なわれている。しかし、本実施の形態の処理方法では、フッ酸を含有している燐酸溶液で処理を行なうため、酸化膜のエッチングを窒化膜のエッチングと同じ処理工程で行なうことができる。その結果、処理時間の短縮をすることができる。
【0053】
窒化膜をエッチングする際には、前述した式(1)に示すように、SiOが反応生成物として生じる。そのため、エッチング液を所定の条件に保つことが困難であり、各種フィルタを詰まらせる要因にもなる。しかし、本実施の形態では、エッチング液にフッ酸が添加されているため、そのフッ酸がSiOと反応し、SiOが除去されるという効果がある。その結果、エッチング液中のパーティクルの軽減を図ることができ、安定したエッチング処理を行なうことができる。
【0054】
(第3の実施の形態)
1.ウエハ処理装置
第3の実施の形態では、フッ酸の含有量が異なるエッチング液が貯留される2つのエッチング槽を有している場合について説明する。図3は、第3の実施の形態にかかるウエハ処理装置2000を模式的に示す概略図である。第2の実施の形態にかかるウエハ処理装置1000と、同様の機能を有する箇所については、同じ符号を付しその詳細な説明を省略する。
【0055】
ウエハ処理装置2000は、エッチング部100Aおよび100Bと、エッチング部100Aからエッチング部100Bへウエハを移動させる手段を含む搬送部400を有する。エッチング部100Aおよび100Bは、それぞれエッチング槽10Aおよび10Bを含む。たとえば、エッチング槽10Aに、第1のエッチング液を貯留し、エッチング槽10Bには、第1のエッチング液よりフッ酸の含有量が少ない第2のエッチング液を貯留することができる。エッチング槽10Aおよび10Bの具体的な構造は、第2の実施の形態で記載したエッチング槽10と同様にすることができる。
【0056】
そして、エッチング部100Aは、循環濾過経路部200A、検出部110Aおよびフッ酸供給部120Aを有している。循環濾過経路部200A、検出部110Aおよびフッ酸供給部120Aの具体的な構成および接続関係などは、第2の実施の形態に記載したものと同様にすることができる。エッチング部100Bについても、エッチング部100Aと同様である。
【0057】
制御回路300では、検出部110Aおよび110Bでの検出結果に基づき、フッ酸供給部120Aおよび120Bにそれぞれ必要な信号を伝達している。この他に、制御回路300は、各種ポンプ、弁に信号を伝達しウエハ処理装置2000全体の制御を行なう。
【0058】
本実施の形態のウエハ処理装置2000によれば、フッ酸の含有量の異なる燐酸が満たされたエッチング槽が複数設けられているため、エッチングされる膜に応じて、エッチング槽を切り替えることが可能となり、効率のよいエッチングを実現することができる。
【0059】
2.ウエハ処理装置の稼動方法
上述したウエハ処理装置2000を用いたウエハ処理方法について述べる。
【0060】
まず、窒化膜を施したウエハ1は、ウエハカセット2に収納された状態で、加熱された燐酸で満たされたエッチング槽10Aに入れられ、エッチング処理が行なわれる。エッチング槽10Aには、窒化膜のエッチングレートと酸化膜のエッチングレートの選択比(前記窒化膜のエッチングレート/前記酸化膜のエッチングレート)が1から5であるようにフッ酸の含有量が調整された第1のエッチング液が貯留されている。
【0061】
続いて、エッチング槽10Aでのエッチングを終えた後、搬送部400によりウエハ1は、ウエハカセット2に収納された状態で取り出され、エッチング槽10Bに入れられる。エッチング槽10Bには、選択比(窒化珪素膜のエッチングレート/酸化珪素膜のエッチングレート)が1〜10であるようにフッ酸の含有量が調整された、第2のエッチング液が貯留されている。
【0062】
この処理過程の間、循環濾過経路部200Aおよび200Bでは、第1の実施の形態と同様に、それぞれの槽から溢れた燐酸を回収し、フィルタでの濾過、加熱および純水の添加などを行ない、エッチング槽10Aおよび10Bへ再び供給し、循環させている。検出部110Aおよび110Bでは、やはり、第1の実施の形態と同様に、それぞれの槽から排出された蒸気を回収し、冷却して液体に戻した後、液体の導電率を測定する。この結果は、制御回路300に伝達され、制御回路300は、それぞれの槽の現在のフッ酸の含有量および所定のフッ酸の含有量を維持するために添加する薬液の量を算出する。算出された結果は、それぞれのフッ酸供給部120Aおよび120Bに伝達される。フッ酸供給部120Aおよび120Bは、その情報を基にそれぞれの槽に供給するためのフッ酸、燐酸および水の必要量を準備する。
【0063】
エッチング槽10Bへの移行のタイミングとしては、窒化膜の表面に形成されている、酸化膜が除去されたときに行なうことが好ましい。
【0064】
次に、本実施の形態の処理方法を、LOCOS形成工程に適用した場合について図4を参照しながら説明する。
【0065】
まず、図4(A)に示すように、半導体基板(ウエハ)1に耐酸化マスク6を形成する。耐酸化マスク6は、窒化膜6bを含む膜であり、酸化膜6aとその上に形成された窒化膜6bとの積層構造が好ましい。酸化膜6aを設けることにより、半導体基板1と窒化膜6bとの間のストレスを緩和させることができる。
【0066】
次に、図4(B)に示すように、半導体基板1に熱処理を施し、選択酸化膜5を形成する。
【0067】
その後、半導体基板1を第1のエッチング液が貯留されているエッチング槽10A(図3参照)へ搬入して耐酸化マスク6のうち窒化膜6bをエッチングする。所定時間後にエッチング槽10Aからウエハ1を取出し、ウエハ1を第2のエッチング液が貯留されているエッチング槽10B(図3参照)に搬入して、引き続き窒化膜6bをエッチングする。以上により、半導体基板1にLOCOS形成工程が終了する。
【0068】
本実施の形態によれば、まず初めに、フッ酸の含有量が多く、窒化膜のエッチングレートが高い第1のエッチング液を用いて窒化膜6bのエッチングを行っているので、処理時間の短縮が達成される。そして、その後、フッ酸の含有量が第1のエッチング液より低く、窒化膜のエッチングレートが低い第2のエッチング液を用いることにより、選択酸化膜がオーバーエッチングされることを防ぎながら、窒化膜の除去を完了させることができる。
【0069】
また、LOCOS形成工程において、選択酸化膜5を形成する熱処理により、耐酸化マスクである窒化膜上に酸化膜が形成されてしまうことがある。したがって通常は、燐酸溶液による窒化膜エッチング工程の前処理として、フッ酸処理によりこの酸化膜を除去する工程が必要である。しかしながら、本実施の形態では、フッ酸を含有する燐酸溶液を用いているので、窒化膜エッチング時に併せて酸化膜をも除去することができる。これにより、フッ酸処理工程を省くことができる。
【0070】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で変形することができる。たとえば、導電率計の代わりにイオン濃度計などの公知の方法を用いてエッチング液中のフッ酸の濃度を測定することができる。また、LOCOS形成工程に限らず、窒化膜のパターニングのエッチング工程など、全ての窒化膜エッチング工程にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態についての実験結果を示す図である。
【図2】第2の実施の形態にかかるウエハ処理装置を模式的に示す概略図。
【図3】第3の実施の形態にかかるウエハ処理装置を模式的に示す概略図。
【図4】本発明を適用して行なうLOCOS形成の製造工程を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
1 ウエハ、 2 ウエハカセット、 10、10A、10B エッチング槽、 12 内壁、 14 底壁、 16 メッシュ、 18 排出口、 20供給口、 22 排出口、 24 液面センサ、 26 温度センサ、 28ヒーターコントローラ、 30 ポンプ、 32 フィルタ、 34 ラインヒータ、 36 温度センサ、 38 ヒーターコントローラ、 40 計量ポンプ、 50 熱交換器、 52 冷却水循環装置、 54 容器、 56 導電率計、 58 導電率センサ、 100、100A、100B エッチング部、 110、110A、110B 検出部、 120、120A、120B フッ酸供給部、 200、200A、200B 循環濾過経路部、 300 制御回路、 400 搬送部、 1000、2000 処理装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
In the present invention, a silicon nitride film (hereinafter, abbreviated as "nitride film") such as a semiconductor wafer (for example, a Si wafer, hereinafter, abbreviated as "wafer") is referred to as a phosphoric acid solution (hereinafter, abbreviated as "phosphoric acid"). Liquid), a wafer processing method and a wafer processing apparatus using the etching liquid.
[0002]
BACKGROUND ART AND PROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION
2. Description of the Related Art In wafer processing in the manufacture of semiconductor devices and the like, a process of forming a nitride film pattern on a wafer and selectively forming an oxide film, so-called LOCOS (Local Oxidation Of Silicon), using this nitride film as an oxidation-resistant mask is widely used. Has been. In the LOCOS process, a method of performing etching using a phosphoric acid solution having a large etching selectivity between a nitride film and an oxide film is widely used today to remove an unnecessary nitride film mask.
[0003]
However, the above-described etching process requires a long time, and is one of the processes with a large load in a semiconductor process. By setting the temperature of the phosphoric acid solution and the concentration of the phosphoric acid to optimal conditions, the etching rate of the nitride film can be increased. However, even if such control is performed, there is a limit to the reduction of the processing time.
[0004]
An object of the present invention is to provide an etching solution capable of further reducing the processing time, a processing method and a processing apparatus using the etching solution.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The etching solution of the present invention is an etching solution for selectively etching a nitride film, and the etching solution is a phosphoric acid solution to which hydrofluoric acid is added.
[0006]
According to the etching solution of the present invention, the etching rate of the nitride film can be increased, and the processing time can be greatly reduced.
[0007]
In the etching solution of the present invention, the content of the hydrofluoric acid is determined based on a selectivity between an etching rate of the nitride film and an etching rate of the oxide film (an etching rate of the nitride film / an etching rate of the oxide film), The selectivity is preferably 1 to 10.
[0008]
According to this aspect, the content of hydrofluoric acid is determined by the ratio of the etching rates of the nitride film and the oxide film, and the smaller the selectivity, the higher the content of hydrofluoric acid and the faster the etching rate of the nitride film. be able to. In addition, by setting the selection ratio appropriately according to each film thickness, efficient etching can be performed.
[0009]
The processing method of the present invention includes selectively etching the nitride film using an etching solution comprising a phosphoric acid solution to which hydrofluoric acid has been added,
Means for detecting the content of hydrofluoric acid in the etching solution and controlling the concentration of hydrofluoric acid in the etching solution based on the content.
[0010]
According to the present invention, the content of hydrofluoric acid in the etching solution can be maintained at a desired amount. As a result, stable etching can be performed.
[0011]
The present invention can take the following aspects.
[0012]
(A) In the treatment method of the present invention, the etching may include performing a plurality of treatments with etching solutions having different concentrations of hydrofluoric acid. According to this aspect, the processing is performed a plurality of times according to the thickness of the nitride film, and efficient etching can be performed.
[0013]
(B) In the processing method of the present invention, after the etching is performed using the first etching solution, the etching is performed using a second etching solution having a lower hydrofluoric acid content than the first etching solution. be able to.
[0014]
According to this aspect, the processing time for etching the nitride film can be shortened by using the first etchant, and thereafter, by using the second etchant, the oxide film is not etched more than necessary. The etching process of the nitride film can be completed while controlling. In other words, by using the first and second etching solutions, it is possible to achieve both a reduction in processing time and prevention of overetching of the oxide film.
[0015]
The processing method of the present invention includes selectively etching a nitride film using an etching solution composed of a phosphoric acid solution to which hydrofluoric acid has been added, wherein the etching is performed after the treatment with the first etching solution. The processing is performed using a second etchant having a smaller hydrofluoric acid content than the first etchant.
[0016]
According to the present invention, first, the processing time with which the nitride film is etched can be shortened by processing with the first etchant, and then the oxide film can be etched more than necessary by using the second etchant. The etching process of the nitride film can be completed while controlling so as not to be performed. As a result, it is possible to achieve both a reduction in processing time and prevention of overetching of the oxide film.
[0017]
The present invention can take the following aspects.
[0018]
(A) In the processing method of the present invention, the content of hydrofluoric acid in the first and second etching solutions is determined by selecting ratio of etching rate of nitride film to etching rate of oxide film (etching rate of nitride film / The first etchant may have the selectivity of 1 to 5, and the second etchant may have the selectivity of 1 to 10. .
[0019]
(B) In the processing method of the present invention, in the etching, the content of hydrofluoric acid in the first and second etching solutions is detected, and based on the content, the content of the first and second etching solutions is reduced. Means for respectively controlling the concentration of hydrofluoric acid can be included.
[0020]
According to this aspect, the concentration of hydrofluoric acid in the first and second etching solutions can be maintained at a desired concentration. As a result, stable etching can be performed.
[0021]
The processing apparatus of the present invention includes an etching tank in which an etching liquid is stored, the etching tank detecting a content of hydrofluoric acid in the etching liquid, and a detection unit based on a result detected by the detection unit. A hydrofluoric acid supply unit for supplying a predetermined amount of hydrofluoric acid. The etching solution of the present invention is stored in the etching tank.
[0022]
According to the present invention, to detect the content of hydrofluoric acid in the etching solution, based on the detection result, to have a hydrofluoric acid supply unit for supplying hydrofluoric acid necessary to maintain the desired etching solution, The concentration of hydrofluoric acid in the etching solution can be made constant.
[0023]
The present invention can take the following aspects.
[0024]
In the processing apparatus of the present invention, the etching tank may have a plurality of etching tanks. Further, the etching bath has a first etching bath in which a first etching solution is stored, and a second etching bath in which a content of hydrofluoric acid is smaller than that of the first etching solution and a second etching solution is stored. And two etching baths.
[0025]
According to this aspect, it is possible to have a plurality of etching tanks in which etching solutions having different contents of hydrofluoric acid are stored. Therefore, the etchant to be used can be appropriately switched according to the thickness of the nitride film. Therefore, efficient etching can be performed.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0027]
(First Embodiment)
The etching solution according to the present embodiment is a phosphoric acid solution containing hydrofluoric acid. The amount of hydrofluoric acid contained in the etchant is determined based on the selectivity between the etching rate of the nitride film and the etching rate of the oxide film (the etching rate of the nitride film / the etching rate of the oxide film). The selectivity is preferably from 1 to 10.
[0028]
The effect of the etchant of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a graph in which the content of hydrofluoric acid contained in the etching solution is plotted on the horizontal axis and the etching rate of the nitride film is plotted on the vertical axis. In this experiment, a semiconductor wafer having a nitride film having a thickness of 160 nm was prepared, immersed in the etching solution of this embodiment for 20 minutes, and the remaining film thickness was measured to determine the etching rate. Things.
[0029]
As is clear from FIG. 1, it was confirmed that the etching rate of the nitride film increased with the increase of the concentration of hydrofluoric acid. The increase in the etching rate of the nitride film can be considered as follows.
[0030]
In the etching of the nitride film with the phosphoric acid solution, the phosphoric acid acts as a catalyst, and the nitride film and the water are actually etched by causing a reaction represented by the formula (1).
[0031]
SiN 4 + 6H 2 O → 3SiO 2 + 4NH 3 (1)
And SiO 2 The reason is considered to be that the reaction of the formula (1) is promoted rightward due to the reaction with hydrofluoric acid in the etching solution, and the etching rate of the nitride film is increased.
[0032]
As described above, the etchant of the present embodiment is effective, for example, for etching a nitride film used as a mask when forming a selective oxide film. In this case, the processing time can be significantly reduced. For example, it takes about 40 minutes to etch a nitride film having a thickness of 200 nm using phosphoric acid that does not contain hydrofluoric acid. However, according to the etchant according to the present embodiment, it is possible to obtain a desired selective oxide film. It was confirmed that the film could be formed in about 28 minutes after the film thickness was secured.
[0033]
(Second embodiment)
1. Wafer processing equipment
The structure of the wafer processing apparatus (processing apparatus) according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the structure of the wafer processing apparatus according to the present embodiment. In this embodiment, the case where the etching solution according to the first embodiment is used will be described.
[0034]
The wafer processing apparatus 1000 mainly includes an etching unit 100 that can accommodate the semiconductor wafer 1 and a circulation filtration path unit 200.
[0035]
In the etching unit 100, an etching tank 10, an automatic transfer robot (not shown), a belt conveyor and the like (not shown) are arranged together with the etching tank 10, and the wafer 1 is put into and taken out of the tank main body of the etching tank 10 and subjected to etching processing.
[0036]
The etching tank 10 has a tank body defined by an inner peripheral wall 12 and a bottom wall 14, and an overflow portion 10a for receiving phosphoric acid overflowing from the upper end of the inner peripheral wall 12 is formed on the outer periphery. A throw heater, which is a heating element (not shown), is provided inside the inner peripheral wall 12 and the bottom wall 14. A mesh 16 serving as a dispersion plate is provided on the bottom inside of the tank body, and the wafer cassette 2 is held on the mesh 16. The liquid introduction / discharge structure includes a discharge port 18 provided on the bottom wall of the overflow portion 10a and a supply port 20 provided on the bottom wall 14 of the etching tank 10.
[0037]
The control system includes a plurality of liquid level sensors 24 for measuring the level of the phosphoric acid in the overflow section 10a, a temperature sensor 26 for detecting the temperature of the phosphoric acid in the tank body, and a temperature detected by the temperature sensor 26. A heater controller 28 for controlling the heater (not shown) to maintain phosphoric acid at a predetermined temperature is provided.
[0038]
The etching unit 100 has a detection unit 110 for detecting the concentration of hydrofluoric acid in the etching solution. Based on the concentration of hydrofluoric acid detected by the detection unit 110, control for keeping the concentration of the etching solution constant is performed.
[0039]
The detection unit 110 includes a heat exchanger 50 for cooling the steam taken out from the outlet 22 above the overflow unit 10a of the etching tank 10, a cooling water circulating device 52 for circulating the cooling water to the heat exchanger 50, A conductivity meter 56 for calculating the fluorine concentration of phosphoric acid in the container 54 for receiving the liquid that has passed through the heat exchanger 50 is provided. The conductivity meter 56 has a conductivity sensor 58 that measures the conductivity of the liquid in the container 54.
[0040]
The fluorine concentration in the etching solution in the etching tank 10 is calculated by a control circuit (microcomputer or the like) 300 which is the main control means of the apparatus based on the conductivity data measured by the conductivity meter 56. Is done. Further, the control circuit 300 calculates the amount of phosphoric acid, water, hydrofluoric acid, or the like necessary to make the etching solution in the etching tank 10 a desired concentration based on the detected concentration, and sends the calculated amount to the hydrofluoric acid supply unit 120. Send the calculated data. The hydrofluoric acid supply unit 120 includes a supply unit (not shown) of phosphoric acid, hydrofluoric acid, water, and the like, and adjusts the concentration of the phosphoric acid solution so as to be optimal for supplying the etching bath 10. The hydrofluoric acid supply unit 120 and the circulation filtration path unit 200 are connected by a pipe 122. The phosphoric acid solution adjusted by the hydrofluoric acid supply unit 120 is first supplied to the circulation filtration path unit 200 and then supplied to the etching bath 10.
[0041]
The control circuit 300 controls the entire wafer processing apparatus in addition to the control for keeping the content of hydrofluoric acid constant as described above. For example, based on data from the liquid level sensor 24 in the etching tank 10, the amounts of phosphoric acid, hydrofluoric acid, and pure water to be supplied are calculated so that the liquid amount in the etching tank 10 can be maintained at a predetermined amount. Then, various pumps are controlled so as to satisfy each calculated input amount. The automatic valves, needle valves, metering pumps, and the like of the above-described units are controlled as necessary, and necessary signals are exchanged with heater controllers and the like of the units.
[0042]
The circulation filtration path section 200 includes a pump 30 for returning phosphoric acid discharged from the etching tank 10 from the supply port 20 to the tank body of the etching tank 10, a filter 32 for filtering the phosphoric acid, and a filter for filtering the phosphoric acid. The apparatus includes a line heater 34 for setting a predetermined temperature, a temperature sensor 36, a temperature controller 38, and a metering pump 40 for adding a predetermined amount of pure water to phosphoric acid heated to the predetermined temperature. The temperature controller 38 controls the line heater 34 based on data from the temperature sensor 36.
[0043]
That is, in the circulating filtration path section 200, first, the phosphoric acid is filtered by the filter 32 with respect to the etching solution, that is, the phosphoric acid discharged from the overflow section 10a. Next, after the phosphoric acid is heated to a certain temperature by the line heater 34, pure water is added by the metering pump 40 so that the phosphoric acid concentration is adjusted to be constant, and the phosphoric acid is returned into the tank body.
[0044]
In the wafer processing apparatus 1000 of the present embodiment, a detection unit 110 that detects the content of hydrofluoric acid in an etching solution is provided in the etching bath 10. Therefore, by adding hydrofluoric acid or phosphoric acid according to the value to be detected, the content of hydrofluoric acid in the etching solution can be kept constant. As a result, etching with a stable etching rate can be performed.
[0045]
2. Operation method of wafer processing equipment
Next, a wafer processing method using the above-described wafer processing apparatus 1000 will be described. First, the wafer 1 provided with the nitride film is placed in a heated etching tank 10 filled with the phosphoric acid of the present invention in a state of being housed in the wafer cassette 2, and the nitride film of the wafer 1 is subjected to an etching treatment with an etching solution. Is done.
[0046]
In this process, the phosphoric acid solution overflowing from the main body of the etching tank 10 is collected in the overflow section 10a, discharged to the circulation filtration path section 200 from the discharge port 18, and sent to the filter 32 side by the pump 30. The phosphoric acid that has passed through the filter 32 is heated to a desired temperature (for example, a temperature immediately before the boiling point of phosphoric acid) by a line heater 34, and a predetermined amount of pure water is added to the heated phosphoric acid via a metering pump 40. Then, it is sent from the supply port 20 into the main body of the etching tank 10 and circulated. In this way, since the phosphoric acid is circulated to the etching bath 10, the nitride film on the wafer 1 is appropriately etched.
[0047]
In this process, the etching liquid is maintained at about 160 ° C. by a heater (not shown), and the evaporated vapor is taken out from the outlet 22. The removed steam is returned to the liquid in the heat exchanger 50. In the heat exchanger 50, cooling water is circulated by a cooling water circulation device 52. This liquid is poured into the container 54. It is to be noted that new liquid always flows into the container 54 so that old liquid does not accumulate.
[0048]
Subsequently, the conductivity of the liquid in the container 54 is measured by the conductivity meter 56 (conductivity sensor 58), and the measured data is stored in the storage unit of the control circuit 300. The control circuit 300 computes the data to calculate the current fluorine concentration in the etching solution, and adds a chemical solution added to the etching bath so that the content of hydrofluoric acid in the etching bath 10 is maintained at a desired amount. Is calculated.
[0049]
The hydrofluoric acid supply unit 120 prepares necessary amounts of hydrofluoric acid, phosphoric acid, and water to be supplied based on a command from the control circuit 300. Here, a process of diluting a necessary amount of hydrofluoric acid with phosphoric acid and water is performed. This is because the addition amount can be controlled more easily than the method of supplying hydrofluoric acid as it is.
[0050]
Then, the mixed chemical solution adjusted to the optimum concentration is supplied to the circulation filtration path section 200 via the supply pipe 122. The supplied phosphoric acid passes through the filter 32, is heated by the line heater 34, and is supplied from the supply port 20 to the etching bath 10.
[0051]
In the processing method of this embodiment, etching is performed using an etching solution to which hydrofluoric acid is added, so that the etching time can be reduced. Furthermore, control is performed to detect the content of hydrofluoric acid in the etching solution and to keep the content constant. Therefore, etching can be performed while maintaining predetermined conditions, and stable etching can be performed. In addition, the content of hydrofluoric acid in the etchant can be increased or decreased according to the thickness of the nitride film, so that efficient etching can be performed.
[0052]
Since the nitride film serving as a mask for forming the selective oxide film undergoes a heat treatment step, an oxide film is formed on the surface thereof. In this case, before etching the nitride film, the oxide film is etched with hydrofluoric acid, and then the nitride film is etched with a phosphoric acid solution. However, in the processing method of this embodiment, since the processing is performed using a phosphoric acid solution containing hydrofluoric acid, the etching of the oxide film can be performed in the same processing step as the etching of the nitride film. As a result, the processing time can be reduced.
[0053]
When etching the nitride film, as shown in the above equation (1), 2 Is produced as a reaction product. For this reason, it is difficult to maintain the etching solution under predetermined conditions, and this may cause clogging of various filters. However, in this embodiment, since the hydrofluoric acid is added to the etching solution, the hydrofluoric acid is SiO 2 2 Reacts with SiO 2 Is removed. As a result, particles in the etching solution can be reduced, and a stable etching process can be performed.
[0054]
(Third embodiment)
1. Wafer processing equipment
In the third embodiment, a case will be described in which there are two etching tanks in which etching solutions having different contents of hydrofluoric acid are stored. FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing a wafer processing apparatus 2000 according to the third embodiment. Portions having the same functions as those of the wafer processing apparatus 1000 according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0055]
Wafer processing apparatus 2000 includes etching units 100A and 100B, and transport unit 400 including means for moving a wafer from etching unit 100A to etching unit 100B. Etching units 100A and 100B include etching tanks 10A and 10B, respectively. For example, the first etching liquid can be stored in the etching tank 10A, and the second etching liquid having a lower content of hydrofluoric acid than the first etching liquid can be stored in the etching tank 10B. The specific structures of the etching tanks 10A and 10B can be the same as those of the etching tank 10 described in the second embodiment.
[0056]
And the etching part 100A has the circulation filtration path | pass part 200A, the detection part 110A, and the hydrofluoric acid supply part 120A. The specific configuration, connection relationship, and the like of the circulation filtration path unit 200A, the detection unit 110A, and the hydrofluoric acid supply unit 120A can be the same as those described in the second embodiment. The same applies to the etched part 100B as to the etched part 100A.
[0057]
The control circuit 300 transmits necessary signals to the hydrofluoric acid supply units 120A and 120B based on the detection results of the detection units 110A and 110B. In addition, the control circuit 300 transmits signals to various pumps and valves to control the entire wafer processing apparatus 2000.
[0058]
According to wafer processing apparatus 2000 of the present embodiment, since a plurality of etching tanks filled with phosphoric acid having different contents of hydrofluoric acid are provided, the etching tanks can be switched according to the film to be etched. Thus, efficient etching can be realized.
[0059]
2. Operation method of wafer processing equipment
A wafer processing method using the above-described wafer processing apparatus 2000 will be described.
[0060]
First, the wafer 1 on which the nitride film has been formed is placed in an etching tank 10A filled with heated phosphoric acid while being housed in a wafer cassette 2, and an etching process is performed. In the etching tank 10A, the content of hydrofluoric acid is adjusted so that the selectivity between the etching rate of the nitride film and the etching rate of the oxide film (the etching rate of the nitride film / the etching rate of the oxide film) is 1 to 5. The removed first etching liquid is stored.
[0061]
Subsequently, after the etching in the etching tank 10A is completed, the wafer 1 is taken out in a state of being stored in the wafer cassette 2 by the transfer unit 400, and is placed in the etching tank 10B. The etching bath 10B stores a second etching solution in which the content of hydrofluoric acid is adjusted so that the selectivity (etching rate of the silicon nitride film / etching rate of the silicon oxide film) is 1 to 10. I have.
[0062]
During this treatment process, in the circulation filtration route sections 200A and 200B, similarly to the first embodiment, the phosphoric acid overflowing from each tank is recovered, and filtration with a filter, heating, addition of pure water, and the like are performed. Are supplied again to the etching tanks 10A and 10B and circulated. Similarly to the first embodiment, the detectors 110A and 110B collect the vapor discharged from each tank, cool the vapor and return it to the liquid, and then measure the conductivity of the liquid. This result is transmitted to the control circuit 300, and the control circuit 300 calculates the amount of the chemical solution to be added in order to maintain the current content of hydrofluoric acid in each tank and a predetermined content of hydrofluoric acid. The calculated result is transmitted to the respective hydrofluoric acid supply units 120A and 120B. The hydrofluoric acid supply units 120A and 120B prepare the required amounts of hydrofluoric acid, phosphoric acid, and water to supply the respective tanks based on the information.
[0063]
The transition to the etching bath 10B is preferably performed when the oxide film formed on the surface of the nitride film is removed.
[0064]
Next, a case where the processing method of the present embodiment is applied to a LOCOS forming step will be described with reference to FIG.
[0065]
First, as shown in FIG. 4A, an oxidation resistant mask 6 is formed on a semiconductor substrate (wafer) 1. The oxidation-resistant mask 6 is a film including a nitride film 6b, and preferably has a laminated structure of an oxide film 6a and a nitride film 6b formed thereon. By providing oxide film 6a, stress between semiconductor substrate 1 and nitride film 6b can be reduced.
[0066]
Next, as shown in FIG. 4B, a heat treatment is performed on the semiconductor substrate 1 to form a selective oxide film 5.
[0067]
Thereafter, the semiconductor substrate 1 is carried into an etching tank 10A (see FIG. 3) in which the first etching solution is stored, and the nitride film 6b of the oxidation resistant mask 6 is etched. After a predetermined time, the wafer 1 is taken out of the etching bath 10A, the wafer 1 is carried into the etching bath 10B (see FIG. 3) storing the second etching solution, and the nitride film 6b is subsequently etched. Thus, the LOCOS forming step on the semiconductor substrate 1 is completed.
[0068]
According to the present embodiment, first, the nitride film 6b is etched using the first etchant having a high content of hydrofluoric acid and a high etching rate of the nitride film. Is achieved. Then, by using a second etchant having a lower content of hydrofluoric acid than the first etchant and a lower etch rate of the nitride film, the nitride film is prevented from being over-etched while the selective oxide film is not over-etched. Removal can be completed.
[0069]
Further, in the LOCOS forming step, an oxide film may be formed on the nitride film serving as the oxidation-resistant mask due to the heat treatment for forming the selective oxide film 5. Therefore, usually, a step of removing this oxide film by hydrofluoric acid treatment is necessary as a pretreatment of the nitride film etching step using a phosphoric acid solution. However, in this embodiment, since the phosphoric acid solution containing hydrofluoric acid is used, the oxide film can be removed at the same time as the etching of the nitride film. Thereby, the hydrofluoric acid treatment step can be omitted.
[0070]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified within the scope of the present invention. For example, the concentration of hydrofluoric acid in the etching solution can be measured by using a known method such as an ion concentration meter instead of the conductivity meter. Further, the present invention can be used not only in the LOCOS forming step but also in all the nitride film etching steps such as the etching step of patterning the nitride film.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an experimental result on a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic view schematically showing a wafer processing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 3 is a schematic view schematically showing a wafer processing apparatus according to a third embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of LOCOS formation performed by applying the present invention.
[Explanation of symbols]
1 wafer, 2 wafer cassette, 10, 10A, 10B etching tank, 12 inner wall, 14 bottom wall, 16 mesh, 18 discharge port, 20 supply port, 22 discharge port, 24 liquid level sensor, 26 temperature sensor, 28 heater controller, Reference Signs List 30 pump, 32 filter, 34 line heater, 36 temperature sensor, 38 heater controller, 40 metering pump, 50 heat exchanger, 52 cooling water circulation device, 54 container, 56 conductivity meter, 58 conductivity sensor, 100, 100A, 100B Etching unit, 110, 110A, 110B Detecting unit, 120, 120A, 120B Hydrofluoric acid supply unit, 200, 200A, 200B Circulation filtration path unit, 300 Control circuit, 400 Transport unit, 1000, 2000 Processing device

Claims (13)

窒化膜を選択的にエッチングするためのエッチング液であり、前記エッチング液は、フッ酸が添加された燐酸溶液からなる、エッチング液。An etching solution for selectively etching a nitride film, wherein the etching solution is a phosphoric acid solution to which hydrofluoric acid is added. 請求項1において、
前記フッ酸の含有量は、窒化膜のエッチングレートと、酸化膜のエッチングレートとの選択比(窒化膜のエッチングレート/酸化膜のエッチングレート)に基づいて定められ、前記選択比は、1〜10である、エッチング液。
In claim 1,
The content of the hydrofluoric acid is determined based on a selection ratio between an etching rate of the nitride film and an etching rate of the oxide film (etching rate of the nitride film / etching rate of the oxide film). 10. An etchant.
フッ酸が添加された燐酸溶液からなるエッチング液を用いて、窒化膜を選択的にエッチングすることを含み、
前記エッチング液中のフッ酸の含有量を検出し、前記含有量に基づき、前記エッチング液のフッ酸の濃度を制御する手段を含む、処理方法。
Selectively etching the nitride film using an etching solution comprising a phosphoric acid solution to which hydrofluoric acid has been added,
A processing method, comprising: detecting the content of hydrofluoric acid in the etching solution, and controlling the concentration of hydrofluoric acid in the etching solution based on the content.
請求項3において、
前記エッチングは、フッ酸の含有量が異なるエッチング液により、複数回処理を行なうことを含む、処理方法。
In claim 3,
A processing method, wherein the etching includes performing a plurality of processes with etching solutions having different hydrofluoric acid contents.
請求項4において、
前記エッチングは、第1のエッチング液を用いて行なわれた後、前記第1のエッチング液よりフッ酸の含有量が少ない、第2のエッチング液により行なわれる、処理方法。
In claim 4,
The processing method, wherein the etching is performed using a first etchant, and is then performed using a second etchant having a lower content of hydrofluoric acid than the first etchant.
請求項5において、
前記第1および第2のエッチング液のフッ酸の含有量は、窒化膜のエッチングレートと、酸化膜のエッチングレートとの選択比(窒化膜のエッチングレート/酸化膜のエッチングレート)に基づいて定められ、
前記第1のエッチング液は、前記選択比が1〜5であり、
前記第2のエッチング液は、前記選択比が1〜10である、処理方法。
In claim 5,
The content of hydrofluoric acid in the first and second etching solutions is determined based on the selectivity between the etching rate of the nitride film and the etching rate of the oxide film (the etching rate of the nitride film / the etching rate of the oxide film). And
The first etchant has the selectivity of 1 to 5,
The processing method, wherein the second etchant has the selectivity of 1 to 10.
フッ酸が添加された燐酸溶液からなるエッチング液を用いて、窒化膜を選択的にエッチングすることを含み、
前記エッチングは、第1のエッチング液により処理を行なった後、該第1のエッチング液に比してフッ酸の含有量が少ない第2のエッチング液により処理を行なうことを含む、処理方法。
Selectively etching the nitride film using an etching solution comprising a phosphoric acid solution to which hydrofluoric acid has been added,
A processing method comprising: performing the etching with a first etchant, and then performing a process with a second etchant having a lower content of hydrofluoric acid than the first etchant.
請求項7において、
前記第1および第2のエッチング液のフッ酸の含有量は、窒化膜のエッチングレートと、酸化膜のエッチングレートとの選択比(窒化膜のエッチングレート/酸化膜のエッチングレート)に基づいて定められ、
前記第1のエッチング液は、前記選択比が1〜5であり、
前記第2のエッチング液は、前記選択比が1〜10である、処理方法。
In claim 7,
The content of hydrofluoric acid in the first and second etching solutions is determined based on the selectivity between the etching rate of the nitride film and the etching rate of the oxide film (the etching rate of the nitride film / the etching rate of the oxide film). And
The first etchant has the selectivity of 1 to 5,
The processing method, wherein the second etchant has the selectivity of 1 to 10.
請求項7または8において、
前記エッチングでは、前記第1および第2のエッチング液中のフッ酸の含有量を検出し、前記含有量に基づき、前記第1および第2のエッチング液のフッ酸の濃度をそれぞれ制御する手段を含む、処理方法。
In claim 7 or 8,
In the etching, a means for detecting the content of hydrofluoric acid in the first and second etching solutions and controlling the concentrations of hydrofluoric acid in the first and second etching solutions based on the contents is provided. Including, processing method.
請求項1または2に記載のエッチング液が貯留されるエッチング槽と、
前記エッチング槽中の前記エッチング液のフッ酸の含有量を検出する検出部と、 前記検出部で検出された結果に基づいて、所定の量のフッ酸を供給するフッ酸供給部と、を含む、処理装置。
An etching tank for storing the etching solution according to claim 1 or 2,
A detecting unit that detects the content of hydrofluoric acid in the etching solution in the etching tank; and a hydrofluoric acid supply unit that supplies a predetermined amount of hydrofluoric acid based on a result detected by the detecting unit. , Processing equipment.
請求項10において、
前記エッチング槽は、複数のエッチング槽からなる、処理装置。
In claim 10,
The processing apparatus, wherein the etching tank includes a plurality of etching tanks.
請求項11において、
前記エッチング槽は、
第1のエッチング液が貯留される第1のエッチング槽と、
前記第1のエッチング液よりフッ酸の含有量が少ない、第2のエッチング液が貯留される第2のエッチング槽と、を含む、処理装置。
In claim 11,
The etching bath,
A first etching tank in which a first etching solution is stored;
A second etching tank that stores a second etching solution and has a lower content of hydrofluoric acid than the first etching solution.
請求項3〜9のいずれかに記載の処理方法を用いる、半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising using the processing method according to claim 3.
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