(57)【要約】【課題】薬液混合供給方法を提供する。【解決手段】本発明は硫酸、過酸化水素、超純水、及びＨＦが混合したエッチング処理液を作る半導体製造工程の薬液混合供給方法に係り、本発明の薬液混合供給方法は、（ａ）混合タンクにＨＦがＰＰＭ単位に混合するようにＨＦを供給する段階と、（ｂ）前記混合タンクに超純水、過酸化水素、及び硫酸を一定割合供給して混合する段階とを含み、前記（ｂ）段階は、前記超純水、過酸化水素、及び硫酸の供給開始時点が互いに異なることを特徴とする。  このような薬液混合供給方法によると、硫酸、過酸化水素、及び超純水の供給開始時点を各々異にして、硫酸と過酸化水素との相互反応時間を最小化することによって、硫酸と過酸化水素の混合過程で発生する発熱時間が最小化できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液混合供給方法において、
（ａ）混合タンクに特定薬液がＰＰＭ単位で混合するように特定薬液を供給する段階と、
（ｂ）前記混合タンクに少なくとも２つの薬液と超純水とを一定割合で供給して混合する段階とを含み、
前記（ｂ）段階は、
前記少なくとも２つの薬液と前記超純水の供給開始時点は各々異なることを特徴とする薬液混合供給方法。
【請求項２】
前記（ｂ）段階で、前記少なくとも２つの薬液と前記超純水とは供給量または供給割合が高い順に供給されることを特徴とする請求項１に記載の薬液混合供給方法。
【請求項３】
前記（ｂ）段階で、前記少なくとも２つの薬液と前記超純水の供給開始時点は互いに異なるが、供給完了時点は同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薬液混合供給方法。
【請求項４】
前記少なくとも２つの薬液は過酸化水素と硫酸とを含み、
前記混合タンクには前記特定薬液、前記超純水、過酸化水素、及び硫酸の順に供給されることを特徴とする請求項１に記載の薬液混合供給方法。
【請求項５】
前記（ａ）段階は、
前記特定薬液を超純水に希釈する段階と、
前記超純水に特定薬液が希釈された希釈液を前記混合タンクに供給する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の薬液混合供給方法。
【請求項６】
前記希釈液を前記混合タンクに供給する段階は、
前記超純水に希釈された特定薬液の割合に応じて前記混合タンクに供給されなければならない前記希釈液の流量を設定する段階と、
前記設定された流量だけ流量制御手段を通じて前記混合タンクに希釈液を供給する段階とを含むことを特徴とする請求項５に記載の薬液混合供給方法。
【請求項７】
前記特定薬液はＨＦであることを特徴とする請求項５に記載の薬液混合供給方法。
【請求項８】
薬液混合供給方法において、
混合タンクに複数の薬液と超純水とを一定割合で供給して混合する段階を含み、
前記混合段階は、
前記超純水と前記複数の薬液の各々とはその供給開始時点が異なることを特徴とする薬液混合供給方法。
【請求項９】
前記複数の薬液のうちいずれか１つはＨＦが希釈された希釈液であり、
前記希釈液は前記超純水と前記希釈液とを除いた前記複数の薬液より優先して供給が完了することを特徴とする請求項８に記載の薬液混合供給方法。
【請求項１０】
前記超純水と前記希釈液とを除いた前記複数の薬液は供給量または供給割合が高い順に供給され、その供給完了時点は同一であることを特徴とする請求項９に記載の薬液混合供給方法。
【請求項１１】
前記ＨＦは前記混合タンクにＰＰＭ単位で微少流量混合することを特徴とする請求項９に記載の薬液混合供給方法。
【請求項１２】
前記混合タンクにＨＦを微少流量混合する段階は、
前記ＨＦを超純水に一定割合で希釈して希釈液を作る段階と、
前記希釈液を前記混合タンクに供給する段階とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の薬液混合供給方法。
【請求項１３】
前記希釈液を前記混合タンクに供給する段階は、
前記超純水に希釈されたＨＦの割合に応じて前記混合タンクに供給されなければならない前記希釈液の流量を設定する段階と、
前記設定された流量だけ流量制御手段を通じて前記混合タンクに希釈液を供給する段階とを含むことを特徴とする請求項１２に記載の薬液混合供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造工程の薬液混合供給方法に係り、特に硫酸、過酸化水素、超純水、及びＨＦが混合したエッチング処理液を作る半導体製造工程の薬液混合供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、半導体素子の高集積化に応じてエッチング及び洗浄工程の重要性は一層加速化している。パーティクル管理基準がより厳格になり、有機物、無機物、金属汚染のような微細汚染に対する洗浄工程の最適化が切実に要求されているのが現在の状況である。現在エッチング及び洗浄工程に用いられている化学溶液（薬液）はその種類が多様になっており、効率的で最適化された工程のために様々な化学溶液を混合して用いている。
【０００３】
したがって、半導体装置製造設備には各々の薬液供給による特定条件及び管理が要求され、特に、様々な種類の薬液を混合して供給する薬液混合供給装置においては、各々の薬液が一定割合で混合することと、これら混合による濃度関係及び供給量などの精緻な制御が要求される。
【０００４】
図４は半導体スピンエッチャ工程の薬液混合供給装置を概略的に示す構成図である。
【０００５】
図４は、半導体スピンエッチャ工程で硫酸、過酸化水素、超純水、ＨＦを一定割合（硫酸：過酸化水素：超純水：ＨＦ＝３：７：５０：８９ＰＰＭ）で混合して処理部に供給するための装置を概略的に示す。薬液混合供給装置１０は各々の薬液供給部１２ａ〜１２ｄと混合タンク１４との間の供給管１６上に設けられた各々の流量調節手段（流量計、バルブなどで構成される）１８を制御して前記混合タンク１４に超純水、硫酸、過酸化水素及びＨＦを定量供給するようになる。
【０００６】
このような、既存の薬液混合供給装置１０は超純水、硫酸、及び過酸化水素のような多量の流量を供給しようとする場合には一般的な流量調節手段を通じて定量供給が可能である。しかし、ＨＦのような場合には、その供給量が８９ＰＰＭ（流量では１．７８ｍｌ）と極めて微少量であるので、一般的な流量調節手段では精密な定量供給が難しい。
【０００７】
このように、既存の薬液混合供給装置１０は少なくとも２つの薬液が混合した混合液に特定薬液を微少量添加するのに精密度及び再現性に問題を有している。
【０００８】
また、既存の装置では硫酸、過酸化水素、超純水が前記混合タンク１４に供給されて混合する過程で、薬液の化学反応により常に発熱するので、循環ラインには処理液（混合液）を冷却するための別途の冷却器を設けて使用しているのが実情である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、薬液混合の際発生する発熱が防止できる新しい形態の薬液混合供給方法を提供することにその目的がある。また、本発明の課題は、少なくとも２つの薬液が混合した混合液に微少量の特定薬液が定量供給できる新しい形態の薬液混合供給方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために本発明の薬液混合供給方法は、（ａ）混合タンクに特定薬液がＰＰＭ単位で混合するように特定薬液を供給する段階と、（ｂ）前記混合タンクに少なくとも２つの薬液と超純水とを一定割合で供給して混合する段階とを含み、前記（ｂ）段階は前記少なくとも２つの薬液と前記超純水の供給開始時点が互いに異なっている。
【００１１】
本発明の実施形態によると、前記（ｂ）段階で前記少なくとも２つの薬液と前記超純水とは供給量または供給割合が高い順に供給されることができる。
【００１２】
本発明の実施形態によると、前記（ｂ）段階で前記少なくとも２つの薬液と前記超純水の供給開始時点は互いに異なるが、供給完了時点は同一でありうる。
【００１３】
本発明の実施形態によると、前記少なくとも２つの薬液は過酸化水素と硫酸とを含み、前記混合タンクには前記特定薬液、前記超純水、過酸化水素、及び硫酸の順に供給される。
【００１４】
本発明の実施形態によると、前記（ａ）段階は前記特定薬液を超純水に希釈する段階と、前記超純水に特定薬液が希釈された希釈液を前記混合タンクに供給する段階とを含む。
【００１５】
本発明の実施形態によると、前記希釈液を前記混合タンクに供給する段階は、前記超純水に希釈された特定薬液の割合に応じて前記混合タンクに供給されなければならない前記希釈液の流量を設定する段階と、前記設定された流量だけ流量制御手段を通じて前記混合タンクに希釈液を供給する段階とを含む。
【００１６】
前記の課題を達成するために本発明の薬液混合供給方法は、混合タンクに複数の薬液と超純水とを一定割合で供給して混合する段階を含み、前記混合段階は前記超純水と前記複数の薬液の各々はその供給開始時点が互いに異なっている。
【００１７】
本発明の実施形態によると、前記複数の薬液のうちいずれか１つはＨＦが希釈された希釈液であり、前記希釈液は前記超純水と前記希釈液とを除いた前記複数の薬液より優先して供給完了することができる。
【００１８】
本発明の実施形態によると、前記超純水と前記希釈液とを除いた前記複数の薬液は供給量または供給割合が高い順に供給され、その供給完了時点は同一でありうる。
【００１９】
本発明の実施形態によると、前記ＨＦは前記混合タンクにＰＰＭ単位で微少流量混合する。
【００２０】
本発明の実施形態によると、前記混合タンクにＨＦを微少流量混合する段階は、前記ＨＦを超純水に一定割合で希釈して希釈液を作る段階と、前記希釈液を前記混合タンクに供給する段階とを含む。
【００２１】
本発明の実施形態によると、前記希釈液を前記混合タンクに供給する段階は、前記超純水に希釈されたＨＦの割合に応じて前記混合タンクに供給されなければならない前記希釈液の流量を設定する段階と、前記設定された流量だけ流量制御手段を通じて前記混合タンクに希釈液を供給する段階とを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、硫酸、過酸化水素、及び超純水の供給開始時点を各々異にして、硫酸と過酸化水素の混合によって発生する発熱を最小化することができる。また、少なくとも２つの薬液が混合する処理液に微少容量（ＰＰＭ単位）の特定薬液を正確に供給でき、定量供給が常に一定に（再現性）保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付の図を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された内容が徹底して完全になれるように、そして当業者に本発明の思想を十分に伝達するために提供されるものである。明細書の全体にわたって同一の参照番号に表示された部分は同一の構成要素を示す。
【００２４】
図１を参照すると、本発明による薬液混合供給装置１００は、エッチング（スピンエッチャ（ｓｐｉｎ  ｅｔｃｈｅｒ）または洗浄（ｗｅｔ  ｓｔａｔｉｏｎ））工程で純水と薬液とを一定割合で混合した処理液を処理処置に供給するためである。
【００２５】
前記薬液混合供給装置１００は混合タンク１１０と微少量供給部１３０とを含む。
【００２６】
前記混合タンク１１０には硫酸、過酸化水素、超純水、及びＨＦが一定割合で供給混合してエッチング処理液が作られる。本実施形態で前記薬液は図２の表と同一混合割合で混合できる。
【００２７】
前記硫酸、過酸化水素、及び超純水は各々のソース部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに連結される供給管１１４を通じて順に混合タンク１１０に供給される。前記混合タンク１１０に供給される薬液（硫酸、過酸化水素、超純水）の流量調節は各供給管１１４に設けられた流量制御バルブ１１６ａと流量計１１６ｂとを通じて行われる。未説明符号１１８は循環ライン、１１８ａは循環用ポンプ、１１８ｂは薬液濃度計である。
【００２８】
前記硫酸、過酸化水素、及び超純水の供給開始時点は各々異なるように制御される。すなわち、前記硫酸、過酸化水素、及び超純水は供給量（供給割合）が高い手順から順に前記混合タンクに供給され、これらの供給完了時点は同一であることが望ましい。前記混合タンクには前記超純水、過酸化水素、及び硫酸の順に供給される。例外的に前記ＨＦは極めて微少流量が供給されるので、供給量に係わらず、最優先的に前記混合タンクに供給される。
【００２９】
前記ＨＦは前記微少量供給部１３０を通じて前記混合タンク１１０に供給される。前記ＨＦは微少流量が供給される。したがって、前記ＨＦは前記硫酸、過酸化水素、及び超純水を前記混合タンクに供給する前に最優先的に供給して、他の溶液との混合性を高めることが望ましい。もし、他の溶液（硫酸、過酸化水素、超純水）の供給が完了した後に前記ＨＦが前記混合タンクに供給されれば、混合にかかる時間が上述の方法より２倍以上がかかる。
【００３０】
前記微少量供給部１３０は微少流量のＨＦ（ＰＰＭ単位）を前記混合タンク１１０に定量供給するためのものであり、第１定量タンク１３２、第２定量タンク１３６、第１定量ポンプ１３４、第２定量ポンプ１３８、及び第２制御部１４０を含む。
【００３１】
前記第１定量タンク１３２には前記ＨＦソース部１１２ｄから提供されたＨＦが満たされる。前記ＨＦソース部１１２ｄから提供されるＨＦは原液５０％が含まれたものである。前記第２定量タンク１３６には超純水が予め設定された容量だけ満たされる。前記第１定量ポンプ１３４は第１定量タンク１３２のＨＦを一定量ポンピングして前記第２定量タンク１３６に供給する。前記第２定量タンク１３６には超純水に少量のＨＦが混合した希釈液（５％ＤＨＦ）が作られる。前記第２定量タンク１３６には前記超純水と前記ＨＦとの混合のために循環ライン１３７が連結して設けられる。前記第２定量ポンプ１３８は前記第２定量タンク１３６に貯蔵された希釈液を一定量ポンピングして前記混合タンク１１０に供給する。ここで、前記制御部１４０は前記超純水に希釈されたＨＦの割合（前記希釈液の前記ＨＦの濃度）に応じて前記混合タンク１１０に供給されなければならない希釈液の流量を設定して前記第２定量ポンプ１３８を制御するようになる。
【００３２】
このような構成を有する薬液混合供給装置１００は、混合タンク１１０にＨＦをＰＰＭ単位で精密供給することができるものである。
【００３３】
前記本発明の薬液混合供給装置を用いた薬液混合供給方法を詳細に説明すれば、次のようになる。
【００３４】
図１乃至図３を参照すると、薬液混合方法は、（ａ）ＨＦが前記混合タンク１１０に微少量供給される段階（Ｓ１０）と、（ｂ）超純水、過酸化水素、及び硫酸が前記混合タンク１１０に一定割合（図２の表参照）で供給される段階（Ｓ２０）と、これらが循環ラインを通じて循環されながら混合する段階（Ｓ３０）とを含む。
【００３５】
前記（ａ）段階は、図２の表のように２０Ｌの混合タンクに８９ＰＰＭのＨＦ（流量として計算すると、１．７８ｍｌ）を追加供給するためのものである。前記２０Ｌの混合タンクで１ＰＰＭは０．０２ｍｌ、８９ＰＰＭは１．７８ｍｌになる。前記ＨＦの供給は前記微少量供給部１３０を通じて行われる。
【００３６】
前記（ａ）段階を具体的に示すと、次のようになる。まず、前記第１定量タンク１３２には濃度５０％のＨＦが満たされる（Ｓ１２）。前記第２定量タンク１３６には超純水６７５ｍｌが満たされ、定量確認はレベルセンサ１３６ａによって調節される（Ｓ１４）。前記第１定量タンク１３２の５０％ＨＦ７５ｍｌ（ＨＦ濃度が５０％であるので、実際ＨＦ原液は３７．５ｍｌである）は第１定量ポンプ１３４を通じて前記第２定量タンク１３６に供給される。すなわち、５０％のＨＦ７５ｍｌが６７５ｍｌの超純水に希釈されて５％のＨＦ希釈液（５％  ＤＨＦ）が作られる（Ｓ１６）。前記第２定量タンク１３６で作られた５％のＨＦ希釈液（５％  ＤＨＦ）（希釈液に含まれたＨＦの割合１００：５）は前記第２定量ポンプ１３８を通じて前記混合タンク１１０に供給される（Ｓ１８）。前記制御部１４０は前記希釈液（５％  ＤＨＦ）のＨＦの割合（濃度）に応じて前記混合タンク１１０に供給されなければならない希釈液の流量ｘを設定して、その設定された流量ｘだけ第２定量ポンプ１３８を通じて供給させる。
【００３７】
前記希釈液の流量ｘは次のような算式によって設定される。
【００３８】
７５０ｍｌ（希釈液）：３７．５ｍｌ（ＨＦ）＝ｘ：１．７８ｍｌ（エッチング処理液内のＨＦ流量）
ｘ＝（７５０Ｘ１．７８）/３７．５
ｘ＝３５．６ｍｌ
【００３９】
前記混合タンク１１０に供給される希釈液の流量は３５．６ｍｌであり、前記混合タンク１１０にはＨＦ１．７８ｍｌが供給される。もし、前記第２定量タンク１３６での希釈液のＨＦの割合が１％であれば、前記混合タンクには１７８ｍｌの希釈液が供給されることが望ましい。このような過程を経て、ＨＦは前記微少量供給部を通じて計量された割合だけ混合タンク１１０に供給される。
【００４０】
一方、前記硫酸、過酸化水素、及び超純水は一定割合の流量だけ各々のソース部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと連結される供給管１１４を通じて混合タンク１１０に供給される（Ｓ２０）。前記混合タンク１１０は２０Ｌの定量を有する。したがって、前記混合タンク１１０にはおおよそ超純水１６，６３１．４ｍｌ、硫酸１０００ｍｌ、過酸化水素２３３３ｍｌが供給される。前記混合タンク１１０に供給される薬液（硫酸、過酸化水素、超純水）の流量は各供給管１１４に設けられた流量制御バルブ１１６ａと流量計１１６ｂとを通じて調節される。ここで、前記硫酸、過酸化水素、及び超純水の供給開始時点は各々異なるように制御される（Ｓ２２〜Ｓ２６）。すなわち、前記硫酸、過酸化水素、及び超純水は供給量（供給割合）が高い手順から順に供給され、これらの供給完了時点は同一であることが望ましい（Ｓ２８）。したがって、前記混合タンクには前記超純水、過酸化水素、及び硫酸の順に供給されることによって、硫酸と過酸化水素の混合時間を短縮して、これらの化学的反応によって発生する発熱を最小化することができる。
【００４１】
最終的に、前記混合タンクにはＨＦ１．７８ｍｌ、硫酸１０００ｍｌ、過酸化水素２３３３ｍｌ、及び超純水は１６，６３１．４ｍｌ＋３３．８２ｍｌが供給され、これらは循環ラインを通じて循環されながら混合する（Ｓ３０）。
【００４２】
一方、本発明は、上述の構成からなる薬液混合供給方法は、多様に変形可能であり、様々な形態を取ることができる。本発明は前記の詳細な説明で言及される特別な形態に限定されず、むしろ請求範囲によって定義される本発明の精神と範囲内にあるすべての変形物と均等物及び代替物を含むと理解されなければならない。以上では、本発明による薬液混合供給方法は、構成及び作用を上述の説明及び図によって図示したが、これは例を挙げて説明したことに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な変化及び変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の望ましい実施形態による薬液混合供給装置の構成図である。
【図２】本発明の望ましい実施形態による薬液混合の割合を示す表である。
【図３】本発明の望ましい実施形態による薬液混合供給装置での薬液混合過程を示すフローチャートである。
【図４】半導体スピンエッチャ工程の薬液混合供給装置を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１０  混合タンク
１３０  微少量供給部
１３２  第１定量タンク
１３４  第１定量ポンプ
１３６  第２定量タンク
１３８  第２定量ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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