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JP2014072505A - Wet etching device and manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

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JP2014072505A
JP2014072505A JP2012220102A JP2012220102A JP2014072505A JP 2014072505 A JP2014072505 A JP 2014072505A JP 2012220102 A JP2012220102 A JP 2012220102A JP 2012220102 A JP2012220102 A JP 2012220102A JP 2014072505 A JP2014072505 A JP 2014072505A
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JP
Japan
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liquid
wet etching
small amount
drainage
etching apparatus
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012220102A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kumiko Matsufune
久美子 松舟
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.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
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Abstract

【課題】従来は、エッチング液中のSi濃度が所定の濃度に達したら排出手段により処理槽内のエッチング液を排出し、一方供給手段にて新規エッチング液を補充するリン酸による半導体ウエハのウエットエッチング方法及びウエットエッチング装置が知られているが、エッチング液の濃度制御性が悪く、安定したエッチング加工が出来ないという問題がある。
【解決手段】エッチング処理が設定の処理積算(処理枚数×処理時間)を超えたら排液を行ない、少量液交換排液センサがオンした後も排液を続け、所定時間経過後バルブをオフして排液を止めるという少量液交換を行うウエットエッチング装置及び該ウエットエッチング装置により半導体ウエハのウエットエッチングを行う半導体装置の製造方法とするものである。
【選択図】図1
Conventionally, when an Si concentration in an etching solution reaches a predetermined concentration, the etching solution in the processing tank is discharged by a discharging unit, while the wet etching of a semiconductor wafer is performed by phosphoric acid that is replenished with a new etching solution by a supplying unit. Although an etching method and a wet etching apparatus are known, there is a problem that the concentration controllability of the etching solution is poor and a stable etching process cannot be performed.
SOLUTION: When the etching process exceeds the set integration (number of processed sheets x processing time), the liquid is drained, draining continues even after the small liquid replacement drain sensor is turned on, and the valve is turned off after a predetermined time. The present invention provides a wet etching apparatus for exchanging a small amount of liquid to stop drainage and a method for manufacturing a semiconductor device for performing wet etching of a semiconductor wafer with the wet etching apparatus.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、エッチング装置及びそれを用いる半導体装置の製造方法に関し、特にウエットエッチング装置及びそれを用いる半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to an etching apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device using the same, and more particularly to a wet etching apparatus and a technique effective when applied to a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

半導体ウエハのエッチング方法及びエッチング装置として例えば、特開2001−23952号公報に記載されるように、エッチング液中のSi濃度が所定の濃度に達したら排出手段により処理槽内のエッチング液を排出し、一方供給手段にて新規エッチング液を補充するリン酸による半導体ウエハのエッチング方法及びエッチング装置が知られている。   As a semiconductor wafer etching method and etching apparatus, for example, as described in JP-A-2001-23952, when the Si concentration in the etching solution reaches a predetermined concentration, the etching solution in the processing tank is discharged by the discharging means. On the other hand, a semiconductor wafer etching method and an etching apparatus using phosphoric acid in which a new etching solution is replenished by a supply means are known.

特開2001−23952号公報JP 2001-23952 A

前記した従来のエッチング方法では濃度制御性が悪く、安定したエッチング加工が出来ない。
その他の課題と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
The above-described conventional etching method has poor concentration controllability and cannot perform stable etching.
Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

本願において開示される課題を解決するための手段のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。   Of the means for solving the problems disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

1つの実施の形態によれば、エッチング処理が設定の処理積算(処理枚数×処理時間)を超えたら排液を行ない、少量液交換排液センサがオンした後も排液を続け、所定時間経過後バルブをオフして排液を止めるという少量液交換を実施する。   According to one embodiment, if the etching process exceeds the set processing integration (number of processed sheets × processing time), the liquid is discharged, and the liquid is continuously discharged even after the small liquid replacement liquid discharge sensor is turned on. After that, a small amount of liquid is exchanged by turning off the valve and stopping the drainage.

前記一実施の形態によれば、シロキサン濃度の上昇量と低下量を適正範囲内に収めることができエッチング液の濃度制御性が向上する。   According to the one embodiment, the amount of increase and decrease of the siloxane concentration can be within an appropriate range, and the concentration controllability of the etching solution is improved.

実施の形態1に係わる窒化膜ウエットエッチング装置の概要を示す概略図である。1 is a schematic view showing an outline of a nitride film wet etching apparatus according to a first embodiment. 図1に示す窒化膜ウエットエッチング装置による窒化膜ウェットエッチィングのシーケンスチャート図である。FIG. 3 is a sequence chart of nitride film wet etching by the nitride film wet etching apparatus shown in FIG. 1. 実施の形態1における液中シロキサン濃度と処理枚数×時間との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the concentration of siloxane in liquid and the number of processed sheets × time in Embodiment 1. 実施の形態2に基づく窒化膜ウェットエッチングのシーケンスチャート図である。FIG. 10 is a sequence chart of nitride film wet etching based on the second embodiment. 実施の形態3に基づく窒化膜ウェットエッチング装置の概要を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an outline of a nitride film wet etching apparatus based on the third embodiment. 従来の窒化膜ウエットエッチング装置の概要を示す概略図である。It is the schematic which shows the outline | summary of the conventional nitride film wet etching apparatus. 図6の窒化膜ウエットエッチング装置による窒化膜ウェットエッチングのシーケンスチャート図である。FIG. 7 is a sequence chart of nitride film wet etching by the nitride film wet etching apparatus of FIG. 6. 図6の窒化膜ウエットエッチング装置における液中シロキサン濃度と処理枚数×時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the siloxane concentration in a liquid and the number of processed sheets x time in the nitride film wet etching apparatus of FIG. 従来の問題点を説明するための半導体素子の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor element for demonstrating the conventional problem. 従来の問題点を説明するための半導体素子(メモリセル部)の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor element (memory cell part) for demonstrating the conventional problem.

1.先ず、本願発明者の本願に先立った検討により新たに判明した問題点を下記する。
図6は本願発明者が検討したウェットエッチング装置である。同図においてエッチング処理は、薬液が外槽2から処理液循環ライン3を通って、処理槽1の中へ流れ、処理槽1からあふれ、再び外槽2へ戻る循環を行っている。
1. First, problems newly found out by the inventor of the present application prior to the present application will be described below.
FIG. 6 shows a wet etching apparatus studied by the present inventors. In the figure, in the etching process, the chemical solution is circulated from the outer tank 2 through the processing liquid circulation line 3 into the processing tank 1, overflowing from the processing tank 1, and returning to the outer tank 2 again.

このようなウェットエッチングにおいては、エッチング処理を重ねる毎に、エッチング液であるリン酸中のシロキサン濃度が上昇する。シロキサン濃度は、処理枚数と処理時間の積に比例する。シロキサン濃度が上昇するとエッチングレートが低下するため、シロキサン濃度を一定範囲に制御する必要がある。このため、ウェットエッチングでは、ある間隔で薬液の一部を排液し、新液を給液するという少量液交換を実施している。   In such wet etching, the concentration of siloxane in phosphoric acid, which is an etching solution, increases every time the etching process is repeated. The siloxane concentration is proportional to the product of the number of processed sheets and the processing time. When the siloxane concentration increases, the etching rate decreases, so the siloxane concentration must be controlled within a certain range. For this reason, in wet etching, a small amount of liquid is exchanged such that a part of the chemical is drained at a certain interval and a new liquid is supplied.

これを図6に基き説明する。設定の処理積算(処理枚数×処理時間)を超えた後、外槽2の薬液を、処理液循環ライン3を通して、ドレイン6より排液する、このとき外槽2中の薬液の液面が少量液交換臨界液面14になる(少量液交換排液センサ11がOFF)までリン酸を排液する、このときは、薬液の処理槽1への循環は無い。排液をストップした後、薬液槽9から新規なリン酸が外槽2に定量臨界液面15まで供給される。その後、前記した薬液の循環が始まり、次の製品がバッチ処理される。   This will be described with reference to FIG. After exceeding the set processing integration (number of processed sheets × processing time), the chemical solution in the outer tub 2 is drained from the drain 6 through the processing solution circulation line 3. At this time, the liquid level of the chemical solution in the outer tub 2 is small. Phosphoric acid is drained until the liquid exchange critical liquid level 14 is reached (the small-volume liquid exchange drainage sensor 11 is OFF). At this time, there is no circulation of the chemical liquid to the treatment tank 1. After the drainage is stopped, new phosphoric acid is supplied from the chemical tank 9 to the outer tank 2 up to the quantitative critical liquid level 15. Thereafter, the circulation of the chemical solution starts, and the next product is batch processed.

図7は前記したウェットエッチングのシーケンスチャートを示す。同図に示すように、(1)製品エッチング処理中は、定量センサ12はONにて、少量液交換排液センサ11はOFF、ドレイン6のバルブもOFF、薬液槽のバルブ13もOFF。(2)少量液交換の排液は、定量センサ12OFF、少量液交換排液センサ11はOFF、ドレイン6のバルブON、薬液槽のバルブ13がOFFにて始まる。そして、(3)少量液交換排液センサ11がON、定量センサ12OFF、ドレイン6のバルブOFF、薬液槽のバルブ13ONにて少量液交換の給液が始まる。少量液交換の給液中は、定量センサ12OFF、少量液交換排液センサ11OFF、ドレイン6のバルブOFF、薬液槽のバルブ13ON。そして、定量センサ12ON、薬液槽バルブ13OFFで給液完了というシーケンスとなる。   FIG. 7 shows a sequence chart of the wet etching described above. As shown in the figure, (1) During the product etching process, the quantitative sensor 12 is ON, the small amount liquid replacement drain sensor 11 is OFF, the drain 6 valve is OFF, and the chemical tank valve 13 is OFF. (2) The small amount liquid replacement drainage starts when the quantitative sensor 12 is OFF, the small amount liquid replacement drain sensor 11 is OFF, the drain 6 valve is ON, and the chemical tank valve 13 is OFF. Then, (3) the supply of the small amount of liquid begins when the small amount of liquid replacement drain sensor 11 is ON, the quantitative sensor 12 is OFF, the valve of the drain 6 is OFF, and the valve 13 of the chemical tank is ON. During the supply of the small amount liquid, the quantitative sensor 12 OFF, the small amount liquid replacement drain sensor 11 OFF, the drain 6 valve OFF, and the chemical tank valve 13 ON. And it becomes a sequence of liquid supply completion by quantitative sensor 12ON and chemical | medical solution tank valve 13OFF.

つまり、設定の処理積算(処理枚数×時間)後に少量液交換を実施するため、ロット枚数と処理時間の組み合わせによっては、少量液交換間の処理積算が3000(枚×分)から7950(枚×分)までばらつく。(少量液交換頻度:3000枚×分、処理枚数:1〜50枚/バッチ、処理時間:1〜100分)このため、少量液交換間に上昇するシロキサン濃度にもばらつきが生じる。これに対し、排液量、給液量は一定のため、少量液交換によるシロキサン濃度低下量は一定となっている。つまり、少量液交換間の処理積算ばらつきにより、シロキサン濃度制御性が悪化してしまう。   That is, since the small amount of liquid is exchanged after the set processing integration (number of processed sheets × time), depending on the combination of the number of lots and the processing time, the processing integration between the small amount of liquids is changed from 3000 (sheet × min) to 7950 (sheet × Min). (Small liquid exchange frequency: 3000 sheets × min, number of processed sheets: 1 to 50 sheets / batch, processing time: 1 to 100 minutes) For this reason, the siloxane concentration that rises during the small liquid replacement also varies. On the other hand, since the amount of drainage and the amount of liquid supply are constant, the amount of decrease in siloxane concentration due to the small amount liquid exchange is constant. In other words, the siloxane concentration controllability deteriorates due to processing integration variation between small amount liquid exchanges.

図8は、従来の液中シロキサン濃度と、処理枚数×時間との関係を示す図である。同図に示すように、C,D,E,F,G,H点にて、少量液交換を実施している為、シロキサン濃度は低下している。ところが、前述したように、処理枚数(ロット枚数)と処理時間の組み合わせによっては、処理積算がばらつくが、これに対し排液量、給液量は一定のため、例えばE点においては、少量液交換前は、シロキサン濃度が非常に高くなっている。製品の歩留低下を起こさない、シロキサン濃度の適正範囲を図8中A−B間で示している。E点においては、少量液交換前は、シロキサン濃度はA点を超えている。シロキサン濃度がA点を超えると、シロキサンが製品パターン上に析出し、パターン欠陥や、あるいは、フィルタ詰まり、配管詰まりを引き起こすという問題が生じる。また、酸化膜エッチングレートが低くなるので、例えば図9に示す半導体素子のSTI26においては、STI26の高さが目標値よりも高くなり製品の特性に影響を及ぼす。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the conventional siloxane concentration in liquid and the number of processed sheets × time. As shown in the figure, since a small amount of liquid is exchanged at points C, D, E, F, G, and H, the siloxane concentration is lowered. However, as described above, the processing integration varies depending on the combination of the number of processed sheets (number of lots) and the processing time. On the other hand, the amount of liquid discharged and the amount of liquid supplied are constant. Before exchange, the siloxane concentration is very high. An appropriate range of the siloxane concentration that does not cause a decrease in product yield is shown between AB in FIG. At point E, the siloxane concentration exceeds point A before a small amount of liquid exchange. When the siloxane concentration exceeds the point A, the siloxane is deposited on the product pattern, causing a problem of pattern defects, filter clogging, and piping clogging. Further, since the oxide film etching rate is lowered, for example, in the STI 26 of the semiconductor element shown in FIG. 9, the height of the STI 26 becomes higher than the target value, which affects the product characteristics.

一方、処理積算のばらつきにより、これに対し排液量、給液量は一定のため、図8のH点においては、少量液交換後は、シロキサン濃度はB点を下回っており、シロキサン濃度が非常に低くなっている。シロキサン濃度がB点を下回ると、酸化膜エッチングレートが上がり、例えば前記した図9に示す半導体素子のSTI26では、STI26が必要以上にエッチングされSTI26の高さが目標値よりも低くなる。また、酸化膜24がエッチングされその下のFGポリシリコン層23がエッチングされるという問題が発生する。また、図10に示すような半導体素子(メモリセル部)では、酸化膜38がエッチングされてその下の不純物ドープドポリシリコン膜39までエッチングされるという問題が発生する。これらの問題が起きると、製品の特性に影響を及ぼす。   On the other hand, since the amount of drainage and the amount of liquid supply are constant due to variations in processing integration, the siloxane concentration is lower than point B after a small amount of liquid replacement at point H in FIG. It is very low. When the siloxane concentration falls below the point B, the oxide film etching rate increases. For example, in the STI 26 of the semiconductor element shown in FIG. 9, the STI 26 is etched more than necessary, and the height of the STI 26 becomes lower than the target value. Further, there arises a problem that the oxide film 24 is etched and the FG polysilicon layer 23 therebelow is etched. Further, in the semiconductor element (memory cell portion) as shown in FIG. 10, there arises a problem that the oxide film 38 is etched and the underlying impurity-doped polysilicon film 39 is etched. When these problems occur, the product characteristics are affected.

2.実施の形態の詳細
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。しかし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。ただし、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除く。
2. Details of Embodiments Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other, and one is related to some or all of the other, such as modifications, application examples, detailed explanations, and supplementary explanations. In the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), the number is not limited to the specific number, and may be greater than or equal to the specific number. . However, the case where it is clearly specified and the case where it is clearly limited to a specific number in principle is excluded.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。ただし、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除く。このことは、上記数等(個数、数値、量、範囲等を含む)についても同様である。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は原則省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
Furthermore, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Similarly, in the following embodiments, references to shapes, positional relationships, and the like of components and the like include those that are substantially similar or similar to the shapes and the like. However, this excludes the case where it is clearly indicated and the case where it is not clearly apparent in principle. The same applies to the above numbers and the like (including the number, numerical value, quantity, range, etc.).
Note that components having the same function are denoted by the same or related reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted in principle. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

〈実施の形態1〉
図1は実施の形態1に係わるウエットエッチング装置の概要を示す概略図である。同図に示すように、処理槽1の中のキャリア17に被処理体である複数の半導体ウエハ16が収納、設置される。処理槽1は外槽2を有し、この外槽2には薬液槽9と純水槽10がそれぞれ薬液補充ライン7、純水補充ライン8を介して接続されている。薬液補充ライン7と純水補充ライン8はそれぞれエアオペレートバルブ13を有している。
外槽2の底と処理槽1の底部とは処理液循環ライン3がポンプ4、フィルタ部5を介して接続している。また、フィルタ部5はエアオペレートバルブ52とドレイン6とを有している。さらに、外槽2中の液面を検出するための少量液交換排液センサ11と定量センサ12を備えている。さらに、制御装置51が少量液交換排液センサ11とエアオペレートバルブ52間に設けられている。このようなウエットエッチング装置は、主に窒化膜のウエットエッチングに用いられるものである。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a wet etching apparatus according to the first embodiment. As shown in the figure, a plurality of semiconductor wafers 16 as objects to be processed are stored and installed in a carrier 17 in a processing tank 1. The treatment tank 1 has an outer tank 2, and a chemical liquid tank 9 and a pure water tank 10 are connected to the outer tank 2 via a chemical liquid replenishment line 7 and a pure water replenishment line 8, respectively. Each of the chemical solution replenishment line 7 and the pure water replenishment line 8 has an air operated valve 13.
A processing liquid circulation line 3 is connected to the bottom of the outer tank 2 and the bottom of the processing tank 1 via a pump 4 and a filter unit 5. Further, the filter unit 5 has an air operated valve 52 and a drain 6. Furthermore, a small amount liquid exchange drainage sensor 11 and a quantitative sensor 12 for detecting the liquid level in the outer tub 2 are provided. Further, a control device 51 is provided between the small amount liquid exchange drainage sensor 11 and the air operated valve 52. Such a wet etching apparatus is mainly used for wet etching of a nitride film.

このようなウエットエッチング装置において、(1)半導体ウエハのエッチング処理中は、薬液が外槽2から処理液循環ライン3を通って、処理槽1の中を流れ、あふれ、再び外槽2へ戻る循環を行う。(2)設定の処理積算(処理枚数×処理時間)を超えた後、外槽2の薬液を、処理液循環ライン3を通して、ドレイン6より外槽2の少量液交換臨界液面14になるまで排液し、さらに、少量液交換間の処理積算に対応し計算した時間だけ排液を行う。その際には、少量液交換排液センサ11からの信号を受けた後、制御装置51にて少量液交換間の処理積算に対応し計算した時間だけ、エアオペレートバルブ52を開け排液を連続して行う。このときは、薬液の処理槽1への循環は無い。その後、(3)排液をストップし、薬液槽9から新規なリン酸が外槽2に定量臨界液面15まで供給される。その後、(1)で記述した薬液の循環が始まり、次の半導体ウエハのエッチング処理がバッチ(複数の半導体ウエハ一括)で処理される。本発明の少量液交換シーケンスは、設定の処理積算(処理枚数×処理時間)を超えた後、少量液交換を実施するが、この少量液交換の排液は、「少量液交換排液センサがオフの時点」+「計算した排液時間」まで行う。すなわち、従来よりも「計算した排液時間」だけ長く排液するのである。この「計算した排液時間」は、少量液交換間の処理積算に対応して計算したものである。それにより、少量液交換の排液時間は、少量液交換間の処理積算に対応し可変としたものである、また、制御装置51を有するウエットエッチング装置によりそれを実行できるのである。これにより、シロキサン濃度を一定範囲に制御することが可能となる。   In such a wet etching apparatus, (1) during the etching process of the semiconductor wafer, the chemical liquid flows from the outer tank 2 through the processing liquid circulation line 3 and flows into the processing tank 1, overflows, and returns to the outer tank 2 again. Perform circulation. (2) After the set processing integration (number of processed sheets × processing time) is exceeded, the chemical solution in the outer tank 2 passes through the processing liquid circulation line 3 and reaches the small liquid replacement critical liquid level 14 in the outer tank 2 from the drain 6. The liquid is drained and drained for the calculated time corresponding to the processing integration between the small liquid exchanges. In that case, after receiving a signal from the small liquid replacement / drainage sensor 11, the control device 51 opens the air operated valve 52 for a period of time calculated corresponding to the integration of the process between the small liquid replacements, and the drainage is continued. And do it. At this time, there is no circulation of the chemical solution to the treatment tank 1. Thereafter, (3) drainage is stopped, and new phosphoric acid is supplied from the chemical tank 9 to the outer tank 2 up to the quantitative critical liquid level 15. Thereafter, the circulation of the chemical solution described in (1) starts, and the next semiconductor wafer etching process is processed in batches (a plurality of semiconductor wafers in a lump). The small amount liquid exchange sequence of the present invention performs small amount liquid exchange after the set processing integration (number of processed sheets × processing time) is exceeded. Perform until “off time” + “calculated drainage time”. In other words, the liquid is drained longer by “calculated drain time” than before. This “calculated drainage time” is calculated in accordance with the processing integration during the small amount liquid exchange. As a result, the drainage time for the small amount liquid exchange is variable according to the processing integration between the small amount liquid exchanges, and can be executed by the wet etching apparatus having the control device 51. Thereby, the siloxane concentration can be controlled within a certain range.

図2は、図1に示すウエットエッチング装置によるエッチィングのシーケンスチャート図である。同図からわかるように、(1)複数の半導体ウエハを一括でエッチング処理中は、定量センサ12がONであり、少量液交換排液センサ11はOFFしている。ドレイン6のバルブはOFFであり、薬液槽9のバルブ13もOFFである。(2)少量液交換のための排液は、定量センサ12はOFFであり、少量液交換排液センサ11もOFF、ドレイン6のバルブはONし、薬液槽9のバルブ13もOFFの状態で始まる。そして、少量液交換排液センサ11がONしても、処理積算に対応し計算した時間だけ、さらに、継続してドレイン6のバルブをON状態として排液を継続する。そして、(3)定量センサ12はOFFのままで、少量液交換排液センサ11がOFFして、ドレイン6のバルブもOFFし、一方薬液槽9のバルブ13がONして少量液交換の給液が始まる、というシーケンスとなる。   FIG. 2 is a sequence chart of etching by the wet etching apparatus shown in FIG. As can be seen from the figure, (1) during the batch processing of a plurality of semiconductor wafers, the quantitative sensor 12 is ON, and the small amount liquid replacement drain sensor 11 is OFF. The valve of the drain 6 is OFF and the valve 13 of the chemical solution tank 9 is also OFF. (2) With respect to the drainage liquid for the small amount liquid exchange, the quantitative sensor 12 is OFF, the small amount liquid exchange drainage sensor 11 is also OFF, the drain 6 valve is ON, and the chemical tank 9 valve 13 is OFF. Begins. Even if the small-quantity liquid replacement drain sensor 11 is turned on, the drain 6 is continuously turned on for the time calculated corresponding to the processing integration and the drain is continued. (3) The quantitative sensor 12 remains OFF, the small amount liquid exchange drainage sensor 11 is turned OFF, the valve of the drain 6 is also turned OFF, while the valve 13 of the chemical tank 9 is turned ON to supply the small amount of liquid. The sequence starts when the liquid starts.

図3は、実施の形態1における液中シロキサン濃度と処理枚数×処理時間との関係を示す図である。横軸は、処理枚数×処理時間を示し、縦軸は、シロキサン濃度を示す、縦軸のA?B間はシロキサン濃度の適正範囲を示す。
同図に示すように、C、D、E、F、G、Hの各点にて、少量液交換を実施している為、シロキサン濃度は低下している。前述したように、ロット枚数と処理時間の組み合わせによって生じる、少量液交換間の処理積算のばらつきに応じて少量液交換排液量(排液時間)を可変とし、適正な排液量とするため、シロキ酸濃度低下量をほぼ同値に出来る。また、それにより、シロキサン濃度を同図のA?B間すなわち適正範囲内に収めることができる。言い換えるとシロキ酸濃度上昇量と低下量を図3中のA?B間に収めることができる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the siloxane concentration in liquid and the number of processed sheets × the processing time in the first embodiment. The horizontal axis indicates the number of processed sheets × processing time, the vertical axis indicates the siloxane concentration, and the range between A and B on the vertical axis indicates the appropriate range of the siloxane concentration.
As shown in the figure, since a small amount of liquid is exchanged at each point of C, D, E, F, G, and H, the siloxane concentration is lowered. As described above, in order to make the small amount liquid exchange drainage amount (drainage time) variable according to the variation in processing integration between small amount liquid exchanges caused by the combination of the number of lots and the processing time, and to make the appropriate amount of drainage. The amount of siloxy acid concentration reduction can be made substantially the same. In addition, this makes it possible to keep the siloxane concentration between A and B in FIG. In other words, the amount of increase and decrease of the siloxy acid concentration can be kept between A and B in FIG.

例えばE点において、少量液交換前に、シロキサン濃度がA点を超えることは無い。また、例えばH点においても、少量液交換後は、シロキサン濃度がB点を下回ることも無い。その結果、シロキサン濃度は、図3中A?B間で示している適性範囲内に収まっている。その為、前述したような、シロキサン濃度が高いことによる、(a)シロキサンが製品パターン上に析出し、パターン欠陥が発生する、(b)フィルタ詰まり、配管詰まりを引き起こす、(c)酸化膜のエッチングレートが低くなるので、STIの高さが目標値よりも高くなり製品の特性に影響を及ぼす、といった問題の発生を防ぐことができる。
また、前述した、シロキサン濃度が低いことによる、(d)酸化膜エッチングレートが上がり、STI26が必要以上にエッチングされSTIの高さが目標値よりも低くなり製品の特性に影響を及ぼす、(e)酸化膜がエッチングされその下のポリシリコン膜がエッチングされる、(f)メモリセル部では、酸化膜がエッチングされて、その下の不純物ドープドポリシリコン膜がエッチングされる、という問題も解決することができる。
このように実施の形態1によれば、種々のすぐれた効果を得ることができる。
For example, at point E, the siloxane concentration does not exceed point A before exchanging a small amount of liquid. For example, even at the H point, the siloxane concentration does not fall below the B point after a small amount of liquid replacement. As a result, the siloxane concentration is within the appropriate range shown between A and B in FIG. Therefore, as described above, due to the high siloxane concentration, (a) siloxane precipitates on the product pattern and pattern defects occur, (b) filter clogging and piping clogging, (c) oxide film Since the etching rate is lowered, it is possible to prevent the problem that the STI height becomes higher than the target value and affects the product characteristics.
Further, due to the low siloxane concentration described above, (d) the oxide film etching rate increases, the STI 26 is etched more than necessary, and the STI height becomes lower than the target value, affecting the product characteristics (e The problem that the oxide film is etched and the polysilicon film under the oxide film is etched. (F) In the memory cell portion, the oxide film is etched and the underlying impurity-doped polysilicon film is also solved. can do.
As described above, according to the first embodiment, various excellent effects can be obtained.

〈実施の形態2〉
実施の形態2は、少量液交換排液センサを使わず、時間のみで管理する方法であり、図4にそのシーケンスチャートを示す。
<Embodiment 2>
The second embodiment is a method of managing only by time without using a small amount liquid exchange drainage sensor, and FIG. 4 shows a sequence chart thereof.

同図からわかるように、(1)半導体製品ウエットエッチング処理中は、定量センサ12がONにて、少量液交換排液センサ11はOFF、ドレイン6のバルブOFF、薬液槽9のバルブOFFである。そして、(2)定量センサ12はOFFにて、少量液交換排液センサ11もOFF、ドレイン6のバルブがON、薬液槽9のバルブOFFで少量液交換の排液が始まる。少量液交換排液センサ11は用いずに、処理積算に対応して計算した時間だけドレイン6のバルブをONし続ける。そして、前記処理積算に対応し計算した時間が経過すると(3)ドレイン6のバルブをOFFし、薬液槽9のバルブをONにして、定量センサ12はOFF、少量液交換排液センサ11もOFFの状態で、少量液交換の給液が始まる。少量液交換の給液中は、定量センサ12OFFにて、少量液交換排液センサ11OFF、ドレイン6のバルブOFF、薬液槽9のバルブON、というシーケンスとなる。
このような実施の形態2によれば、少量液交換排液センサ11を用いないので、ウエットエッチング装置がよりシンプルとなる、また動作シーケンスも簡略化されるという効果を有する。
As can be seen from the figure, (1) During the wet etching process of the semiconductor product, the quantitative sensor 12 is ON, the small-volume liquid exchange drainage sensor 11 is OFF, the drain 6 valve is OFF, and the chemical tank 9 valve is OFF. . (2) When the quantitative sensor 12 is OFF, the small amount liquid replacement drain sensor 11 is also OFF, the drain 6 valve is ON, and the chemical tank 9 valve is OFF, the small amount liquid discharge starts. Without using the small-quantity liquid exchange drainage sensor 11, the valve of the drain 6 is kept on for the time calculated corresponding to the processing integration. When the calculated time corresponding to the processing integration has elapsed, (3) the valve of the drain 6 is turned off, the valve of the chemical tank 9 is turned on, the quantitative sensor 12 is turned off, and the small quantity liquid replacement drain sensor 11 is also turned off. In this state, the supply of a small amount of liquid begins. During the supply of the small amount of liquid, the sequence of the small amount liquid replacement drain sensor 11 OFF, the drain 6 valve OFF, and the chemical tank 9 valve ON is performed with the quantitative sensor 12 OFF.
According to the second embodiment, since the low-volume liquid exchange / drainage sensor 11 is not used, the wet etching apparatus becomes simpler and the operation sequence is simplified.

〈実施の形態3〉
図5は、実施の形態3に基づく窒化膜ウェットエッチング装置の概要を示す概略図である。同図に示すように、ポンプ流量制御装置61を用いてポンプ4を制御して、ポンプ流量を可変に制御する方法である。つまり、処理積算に対応し計算した時間が長ければ長いほど、少量液交換の排液のポンプ4の流量を増す。処理積算に対応し計算した時間が短ければ、少量液交換の排液のポンプ4の流量を減らすという制御を行う、排液時間は一定に保つ。
<Embodiment 3>
FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of a nitride film wet etching apparatus based on the third embodiment. As shown in the figure, the pump flow rate control device 61 is used to control the pump 4 to variably control the pump flow rate. In other words, the longer the time calculated corresponding to the processing integration, the higher the flow rate of the pump 4 for discharging the small amount of liquid. If the calculated time corresponding to the processing integration is short, control is performed to reduce the flow rate of the pump 4 for discharging the small amount of liquid, and the draining time is kept constant.

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.

1:処理槽
2:外槽
3:処理液循環ライン
4:ポンプ
5:フィルタ部
6:ドレイン
7:薬液補充ライン
8:純水補充ライン
9:薬液槽
10:純水槽
11:少量液交換排液センサ
12:定量センサ
13:エアオペレートバルブ
14:少量液交換臨界液面
15:定量臨界液面
16:半導体ウエハ
17:キャリア
21、31:Si基板
22、24、33、35、37、38:酸化膜
23、34:ポリシリコン膜
25、36:SiN膜
26:STI
32:P型ウエル領域
39:不純部ドープドポリシリコン膜
40:ゲート
41:ソース
51:制御装置
52:エアオペレートバルブ
61:ポンプ流量制御装置
1: Treatment tank 2: Outer tank 3: Treatment liquid circulation line 4: Pump 5: Filter unit 6: Drain 7: Chemical liquid replenishment line 8: Pure water replenishment line 9: Chemical liquid tank 10: Pure water tank 11: Small amount liquid exchange drainage Sensor 12: Quantitative sensor 13: Air operated valve 14: Small liquid exchange critical liquid level 15: Quantitative critical liquid level 16: Semiconductor wafer 17: Carrier 21, 31: Si substrate 22, 24, 33, 35, 37, 38: Oxidation Films 23 and 34: Polysilicon film 25 and 36: SiN film 26: STI
32: P-type well region 39: Impurity doped polysilicon film 40: Gate 41: Source 51: Controller 52: Air operated valve 61: Pump flow rate controller

Claims (7)

処理槽内に貯留される薬液により被処理体をエッチングし、この薬液を外槽を介して循環するウエットエッチング装置において、少量液交換の排液量を、処理枚数と処理時間との処理積算に対応して計算された排液時間に基づき少量液交換の排液を行なうウエットエッチング装置。   In a wet etching device that etches the object to be processed with the chemical stored in the processing tank and circulates this chemical through the outer tank, the amount of liquid discharged from the small amount of liquid is added to the processing integration of the number of processed sheets and the processing time. A wet etching apparatus that drains a small amount of liquid based on a correspondingly calculated drain time. 前記処理枚数と処理時間との処理積算に対応して計算された排液時間に基づき行う少量液交換の排液は、少量液交換排液センサとエアオペレートバルブ間に設けられた制御装置に基づき行われる請求項1記載のウエットエッチング装置。   The small amount liquid replacement drainage performed based on the drainage time calculated corresponding to the processing integration of the number of processed sheets and the processing time is based on a control device provided between the small amount liquid replacement drainage sensor and the air operated valve. The wet etching apparatus according to claim 1, which is performed. 前記処理枚数と処理時間との処理積算に対応して計算された排液時間に基づき行う少量液交換の排液は、処理液循環ラインに設けられたポンプを制御するポンプ流量制御装置を用いて行われる請求項1記載のウエットエッチング装置。   The small amount liquid replacement drainage performed based on the drainage time calculated corresponding to the processing integration of the number of processing sheets and the processing time is performed by using a pump flow rate control device that controls a pump provided in the processing liquid circulation line. The wet etching apparatus according to claim 1, which is performed. 前記被処理体は、半導体ウエハである請求項1記載のウエットエッチング装置。   The wet etching apparatus according to claim 1, wherein the object to be processed is a semiconductor wafer. 前記ウエットエッチング装置は外槽中の液面を検出するための定量センサを備えており、該定量センサがオンすることにより排液が始まる請求項1記載のウエットエッチング装置。   The wet etching apparatus according to claim 1, wherein the wet etching apparatus includes a quantitative sensor for detecting a liquid level in the outer tank, and drainage starts when the quantitative sensor is turned on. 前記ウエットエッチング装置は外槽中の液面を検出するための少量液交換排液センサを備えており、該少量液交換排液センサがオンしても排液を継続する請求項1記載のウエットエッチング装置。   2. The wet etching apparatus according to claim 1, wherein the wet etching apparatus includes a small amount liquid exchange drainage sensor for detecting the liquid level in the outer tank, and the drainage is continued even when the small amount liquid exchange drainage sensor is turned on. Etching equipment. 請求項1乃至請求項6記載のいずれかのウエットエッチング装置により半導体ウエハのウエットエッチングを行う半導体装置の製造方法。   A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing wet etching on a semiconductor wafer with the wet etching apparatus according to claim 1.
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