(57)【要約】【課題】新液の供給量を抑えて処理液の濃度を一定に保ち、新液による悪影響を最小限に抑えて液寿命を延ばす。【解決手段】半導体ウェーハのエッチング処理のように、処理回数を増すに従って濃度が低下していく処理液の濃度を設定濃度に保つ処理液濃度維持方法及び装置である。処理液を減圧、加熱して水分を蒸発させて濃縮することで、エッチング処理による濃度低下分を補う。設定濃度の新液を蒸発による液量減少分だけ補充する。また、処理液の自然蒸発及び処理作業による減少分の液量によって、濃度低下分を補える濃度に減圧、加熱して濃縮した新液を補給する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理回数を増すに従って濃度が低下していく処理液の濃度を設定濃度に保つ処理液濃度維持方法において、
上記処理液を減圧、加熱して水分を蒸発させて濃縮し、上記処理による濃度低下分を補うことを特徴とする処理液濃度維持方法。
【請求項２】
請求項１に記載の処理液濃度維持方法において、
上記設定濃度の新液を補充して、上記蒸発による液量減少分を補うことを特徴とする処理液濃度維持方法。
【請求項３】
処理回数を増すに従って濃度が低下していく処理液の濃度を設定濃度に保つ処理液濃度維持方法において、
上記処理液の自然蒸発及び処理作業による減少分の液量によって、上記濃度低下分を補える濃度の新液を、減圧、加熱して濃縮して補給することを特徴とする処理液濃度維持方法。
【請求項４】
処理回数を増すに従って濃度が低下していく処理液の濃度を設定濃度に保つ処理液濃度維持装置において、
上記処理液を循環させる循環手段と、
この循環手段の途中に設けられ上記処理液を減圧、加熱して水分を蒸発させて濃縮する濃縮器と、
上記処理液全体の設定濃度に合わせて上記濃縮器での濃縮率を調整する制御手段とを備えて構成されたことを特徴とする処理液濃度維持装置。
【請求項５】
請求項４に記載の処理液濃度維持装置において、
上記濃縮器での蒸発、自然蒸発及び処理作業による液量減少分と同量の、設定濃度の新液を補給する新液補給手段を備えたことを特徴とする処理液濃度維持装置。
【請求項６】
処理回数を増すに従って濃度が低下していく処理液の濃度を一定に保つ処理液濃度維持装置において、
上記処理液の自然蒸発及び処理作業による減少分の液量によって、上記濃度低下分を補える濃度の新液を、減圧、加熱して濃縮して補給する新液補給手段を備えたことを特徴とする処理液濃度維持装置。
【請求項７】
半導体ウェーハをエッチング液に浸漬して表面をエッチングする半導体ウェーハのエッチング方法において、
上記エッチング液の濃度管理に、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の処理液濃度維持方法を用いたことを特徴とする半導体ウェーハのエッチング方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体ウェーハのエッチング方法において、
上記エッチング液として、４５〜５０ｗ％のアルカリ溶液を用いたことを特徴とする半導体ウェーハのエッチング方法。
【請求項９】
半導体ウェーハをエッチング液に浸漬して表面をエッチングする半導体ウェーハのエッチング装置において、
上記エッチング液の濃度管理に、請求項４ないし６のいずれか１項に記載の処理液濃度維持装置を用いたことを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体ウェーハのエッチング装置において、
上記エッチング液として、４５〜５０ｗ％のアルカリ溶液を用いたことを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スライシングされた半導体ウェーハの加工歪みを化学的に除去するエッチング等に用いる処理液の濃度管理をする処理液濃度維持方法及び処理液濃度維持装置並びに半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハの加工歪みを化学的に除去するエッチングプロセスでは、ＨＦ，ＨＮ０３，ＣＨ３ＣＯＯＨを主成分とする酸エッチング又はＫＯＨ，ＮａＯＨを主成分とするアルカリエッチングが一般的に行われている。
【０００３】
このようなエッチングのうち、特にアルカリ溶液による半導体ウェーハのエッチングでは、ラッピング時の加工歪みを選択的にエッチングするため、ウェーハ表面にピットを形成し、粗さが大きくなる傾向にある。このため、ウェーハ表面の粗さを小さくし、ピットの肥大化を防止するには高濃度のアルカリ溶液を用いたエッチングが有効である。高濃度のアルカリ溶液をエッチング槽に溜め、半導体ウェーハを浸漬してエッチングを行う。
【０００４】
しかし、同一エッチング槽でエッチング液を交換せずにエッチングを繰り返すと、エッチング回数が増すに従って、アルカリ溶液とシリコンとの反応により、アルカリ濃度が次第に低下してしまう。そして、アルカリ濃度が低下すると、エッチング速度が変化し、ウェーハ表面の粗さも大きくなり、図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のように、ピットサイズも肥大化する。このため、エッチング処理中に処理液の濃度を管理し、アルカリ濃度が低下したらアルカリ溶液を交換する必要がある。
【０００５】
そして、多数の半導体ウェーハを連続的にエッチングする場合は、比較的短い時間でアルカリ濃度が低下してしまうため、頻繁に液交換を行う必要がある。従来は液交換方法として、寿命液の全液を新品液と交換する方法、又は一部を新液と交換する方法がとられていた。一部を新液と交換する例としては特許文献１がある。この特許文献１では、エッチング液の一部を随時新液に交換して濃度管理をするものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２７９７７７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の技術では、エッチング液の濃度管理のためにエッチング液の一部を随時新液に交換するが、これによりエッチング液の濃度を設定値に維持できても、新液によるウェーハの金属汚染等の影響が出てしまう。例えば、アルカリエッチングの場合、図３に示すように、ライフ初期からライフ末期に行くに従ってウェーハ内部の金属濃度が次第に低下していく。即ち、ライフ初期でアルカリエッチング液が新しいと、活性な金属不純物が多く存在しており、その液でエッチングすると、活性な金属不純物がウェーハ内部に入り込みやすく、ウェーハを汚染しやすい。一方、ライフ末期になると、不活性な金属不純物が多くなり、その液でエッチングしても、不活性な金属不純物はウェーハ内部に入り込みにくく、ウェーハを汚染しにくくなる。このように、新液の間は活性な金属不純物が多くて汚染しやすいため、エッチング液を随時新液に交換する場合、金属汚染の問題が出てしまう。
【０００８】
また、ＫＯＨ又はＮａＯＨの高濃度溶液は結晶析出が起こりやすい為に、室温では５０％以下でないと取り扱いが難しい。このため、エッチング処理での使用濃度が５０％くらいになると、同じ程度の濃度の新液を補充することしかできなくなり、結果として、アルカリ濃度が低下してしまう。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、新液の供給量を抑えて処理液の濃度を一定に保ち、新液による悪影響を最小限に抑えて液寿命を延ばすことができる処理液濃度維持方法及び処理液濃度維持装置並びに半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、処理回数を増すに従って濃度が低下していく処理液の濃度を設定濃度に保つための発明であって、上記処理液を減圧、加熱して水分を蒸発させて濃縮し、上記処理による濃度低下分を補うことを特徴とするものである。
【００１１】
このように、処理液を減圧して加熱することにより、低い温度で効率的に水分を蒸発させることができ、新液交換作業をすることなしに、迅速で適切な濃度管理が可能になる。この際に、処理作業を停止する必要もなくなる。減圧の程度及び加熱の程度は、水分を蒸発させる量、蒸発速度（濃縮速度）、処理液温度等の諸条件に応じて設定する。
【００１２】
このとき、蒸発による液量減少分だけ設定濃度の新液を補充することが望ましい。
【００１３】
これにより、最小限の新液を補充するだけで済み、新液による悪影響を最小限に抑えることができる。
【００１４】
他の発明は、上記処理液の自然蒸発及び処理作業による減少分の液量によって、上記濃度低下分を補える濃度の新液を、減圧、加熱して濃縮して補給することを特徴とする。
【００１５】
これにより、最小限の新液補充により、処理液の濃度管理をすることができると共に、新液による影響を最小限に抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る処理液濃度維持方法及び処理液濃度維持装置並びに半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置の実施形態を図面を参照しながら詳述する。なおここでは、半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置を中心に説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置を示す概略構成図、図４は半導体ウェーハのエッチング装置の一般的構成部分を示す概略構成図である。
【００１８】
半導体ウェーハのエッチング装置１の一般的構成部分は、図４に示すように、エッチング槽２と、環流機構３とから構成されている。
【００１９】
エッチング槽２は、エッチング液を蓄えておくための槽である。このエッチング槽２は、浸漬槽部４と、オーバーフロー部５とから構成されている。浸漬槽部４は、半導体ウェーハ（図示せず）を浸漬してエッチング処理を施すための槽である。浸漬槽部４は、エッチング処理を施す半導体ウェーハの枚数等に応じた大きさに設定される。オーバーフロー部５は、浸漬槽部４に半導体ウェーハが浸漬されたときに溢れるエッチング液を溜めるための槽である。オーバーフロー部５は、浸漬槽部４の上端近傍の周囲に環状に形成されている。
【００２０】
エッチング液としては、４５〜５０ｗ％のアルカリ溶液を使用する。具体的には、ＫＯＨ又はＮａＯＨ水溶液を４５〜５０ｗ％の範囲で使用し、エッチング速度を考慮して処理温度は６０℃〜９０℃の範囲内に設定する。又、上記濃度領域のアルカリ溶液は、水分がアルカリと水和状態を安定に形成する。従って、常圧下の６０℃〜９０℃の温度領域では、水分蒸発量が極めて少なくなる。具体的な濃度及び温度は、半導体ウェーハの大きさ等の種々の条件に応じて最適な数値を設定する。
【００２１】
エッチング槽２には、濃度センサ７と、温度センサ８と、水位センサ９とが設けられている。濃度センサ７により、アルカリ濃度を検知する。温度センサ８により、アルカリ溶液の温度を検知する。水位センサ９により、アルカリ溶液の水位（浸漬槽部４及びオーバーフロー部５のアルカリ溶液の総量）を検知する。各センサは、後述する制御部１９に接続されている。
【００２２】
環流機構３は、オーバーフロー部５に溜まったエッチング液を浸漬槽部４に環流させるための装置である。この環流機構３は、環流管１１と、ポンプ１２と、ヒーター１３と、フィルタ１４とから構成されている。
【００２３】
環流管１１は、浸漬槽部４とオーバーフロー部５とをつなぐ管である。この環流管１１を通って、オーバーフロー部５に溢れたエッチング液が浸漬槽部４に戻される。環流管１１には、オーバーフロー部５側から順に、ポンプ１２、ヒーター１３、フィルタ１４がそれぞれ設けられている。
【００２４】
ポンプ１２は、オーバーフロー部５に溜まったエッチング液を強制的に浸漬槽部４に戻すための装置である。このポンプ１２は、後述する制御部１９に接続されて適宜作動され、オーバーフロー部５に溜まったエッチング液を環流管１１を介して浸漬槽部４に戻す。
【００２５】
ヒーター１３は、環流管１１を通して浸漬槽部４に戻されるエッチング液を加熱するための部材である。このヒーター１３は、後述する制御部１９に接続されて適宜作動され、浸漬槽部４に戻されるエッチング液を適宜加熱する。
【００２６】
フィルタ１４は、環流管１１を介してエッチング槽２に戻されるエッチング液から異物を除去するための部材である。このフィルタ１４は、エッチング液の種類や濾し取る物質に応じた材質のものが用いられる。ここでは、半導体ウェーハをエッチング処理する際にエッチング液に混入する異物を除去する機能を備えたフィルタ、例えばテトラフルオロエチレン系のフィルタが用いられる。
【００２７】
上記構成のエッチング装置１には、図１に示すように、処理液濃度維持装置１６が設けられている。この処理液濃度維持装置１６は、エッチング処理の回数を増すに従って濃度が低下していくエッチング槽２内のエッチング液の濃度及び量を設定値に保つための装置である。処理液濃度維持装置１６には、濃縮機構１７と、新液補給機構１８と、制御部１９とが設けられている。
【００２８】
濃縮機構１７は、エッチング液を濃縮するための濃縮ラインである。この濃縮機構１７は、環流管２１と、濃縮器２２と、真空装置（図示せず）と、供給側電磁弁２３と、排出側電磁弁２４とから構成されている。
【００２９】
環流管２１はエッチング液を循環させるための循環手段である。この環流管２１は、その一端を環流機構３の環流管１１のうちのフィルタ１４の上流側に接続され、他端をエッチング槽２のオーバーフロー部５に開口して設けられている。これにより、環流管２１は、環流機構３の環流管１１を流れるエッチング液を取り込んで、濃縮した後エッチング槽２のオーバーフロー部５に環流させるようになっている。なお、オーバーフロー部５に環流させるのは、濃度の異なるエッチング液をウェーハの反応槽に直接入れて、エッチング液のコンディションが変わるのを避けるためである。
【００３０】
濃縮器２２は、エッチング液から水分を蒸発させて濃縮するための装置である。この濃縮器２２は、濃縮槽２６と、ヒーター２７と、真空装置とから構成されている。濃縮槽２６は、エッチング液を一時的に溜めておくための槽である。この濃縮槽２６は密閉容器によって構成され、真空装置（図示せず）に接続されている。この真空装置によって、濃縮槽２６の内部が減圧されるようになっている。濃縮槽２６は環流管２１の途中に設けられて、濃縮槽２６の内部にエッチング液が溜まるようになっている。環流管２１の供給側は、濃縮槽２６に接続されている。排出側は、濃縮槽２６の側壁に接続されている。これにより、濃縮対象のエッチング液は濃縮槽２６の供給され、濃縮された後のエッチング液は、濃縮槽２６の側壁からオーバーフロー部５の戻される。
【００３１】
ヒーター２７は、濃縮槽２６内に溜まったエッチング液を加熱するためのものである。このヒーター２７は、濃縮槽２６内に設けられ、制御部１９に接続されている。
【００３２】
濃縮槽２６には、その内部に溜められたエッチング液の温度を検出する温度センサ３０と、水位を検出する水位センサ３１とが設けられている。なお、エッチング液の濃度は、エッチング槽２内のエッチング液の濃度をモニターして検出する。
【００３３】
真空装置は、濃縮器２２内を減圧するための装置である。真空装置は、真空側電磁弁２８を介して濃縮槽２６の天井部に接続されている。真空装置は、制御部１９に接続されて制御される。真空側電磁弁２８は、制御部１９に接続されて開閉制御され、濃縮槽２６内を適宜減圧するようになっている。真空側電磁弁２８は、三方切り替え弁によって構成されている。これにより、真空側電磁弁２８は、制御部１９の制御によって、濃縮槽２６内を、封止、真空装置への接続又は大気開放に、適宜切り替えるようになっている。この真空側電磁弁２８は、何も制御しない通常状態においては封止状態になる常閉弁である。
【００３４】
供給側電磁弁２３は、濃縮器２２へのエッチング液の流入量を制御するための弁である。供給側電磁弁２３は、濃縮するときのみ閉とする。供給側電磁弁２３は、環流管２１のうち、濃縮器２２の上流側に設けられている。さらに、供給側電磁弁２３は、制御部１９に接続されて制御部１９で開閉制御されるようになっている。この供給側電磁弁２３は何も制御しない通常状態においては開いた状態になる常開弁である。これにより、通常は、エッチング槽２と濃縮槽２６ともにエッチング液を循環させる。
【００３５】
排出側電磁弁２４は、濃縮器２２内で濃縮された後のエッチング液をエッチング槽２のオーバーフロー部５に供給するための弁である。排出側電磁弁２４は、環流管２１のうち、濃縮器２２の下流側に設けられている。排出側電磁弁２４は、制御部１９に接続されて制御部１９で開閉制御されるようになっている。排出側電磁弁２４は、供給側電磁弁２３と同様の常開弁であり、濃縮処理の際に閉じられる。環流管２１は、濃縮槽２６からオーバーフローしたエッチング液を、エッチング槽２のオーバーフロー部５に供給する。即ち、排出側電磁弁２４が開放されていると、環流管２１が与圧であるため、エッチング液が排出側電磁弁２４から常時オーバーフローして、オーバーフロー部５に流出するようになっている。
【００３６】
新液補給機構１８は、濃縮機構１７の濃縮器２２での蒸発、エッチング槽２での自然蒸発及びエッチング処理作業による液量減少分を補うために新しいエッチング液を補給するための装置である。この新液補給機構１８は、新液タンク３３と、ポンプ３４と、ヒーター３５とから構成されている。新液タンク３３は、新しいエッチング液を蓄えておくためのタンクである。ポンプ３４は、新液タンク３３内のエッチング液をエッチング槽２に供給するための装置である。ポンプ３４の突出管３６は、エッチング槽２のオーバーフロー部５に面して設けられている。これは、エッチング槽２内の濃度及び濃度の急激な変化を避けるためである。ポンプ３４は、制御部１９に接続されて制御される。この制御部１９による制御によって、ポンプ３４が適宜駆動されて、液量減少分（濃縮器２２での蒸発、エッチング槽２での自然蒸発及び処理作業による液量減少分）と同量の新液を供給するようになっている。この液量減少分は、水位センサ９で検知する。
【００３７】
ヒーター３５は、新液タンク３３内のエッチング液を加熱するためのものである。このヒーター３５は、エッチング槽２内のエッチング液の設定温度と同じ温度に設定され、新液タンク３３内のエッチング液をエッチング槽２内のエッチング液と同じ温度に維持する。
【００３８】
制御部１９は、全体を制御するための装置で、図９のフローチャートに示す機能が格納されている。
【００３９】
［動作］
次に、上記構成のエッチング装置１を用いたエッチング方法について、図９のフローチャートを基に説明する。
【００４０】
エッチング装置１が起動されることで、制御部１９が全体の制御を開始する。
【００４１】
まず、水位センサ９でエッチング槽２の水位を検出する。（ステップＳ１）。次いで、この検出値を設定値と比較してエッチング槽２内にエッチング液が設定量溜まったか否かを判断する（ステップＳ２）。設定量溜まっていない場合は、新液補給機構１８のポンプ３４を作動させる（ステップＳ３）。なお、ヒーター３５は予め作動されており、新液タンク３３内の新液をエッチング槽２内のエッチング液の設定温度に合わせて加熱している。このエッチング槽２内のエッチング液の設定温度に加熱された新液がポンプ３４の突出管３６からエッチング槽２のオーバーフロー部５に供給される。次いで、ステップＳ１に戻り、水位センサ９でエッチング槽２の水位を検出し、ステップＳ２でエッチング槽２内にエッチング液が設定量溜まったか否かを判断する。
【００４２】
エッチング槽２内にエッチング液が設定量溜まるまで上記処理を繰り返し、設定量が溜まったら、新液補給機構１８のポンプ３４を停止して、エッチング槽２の環流機構３のポンプ１２を作動させる（ステップＳ４）。これにより、エッチング槽２のオーバーフロー部５に溜まったエッチング液が環流管１１を介して、ヒーター１３及びフィルタ１４を通って浸漬槽部４に環流される。この環流過程で、ヒーター１３によってエッチング液が加熱され、フィルタ１４によって異物が濾過される。
【００４３】
また、ポンプ１２によって環流管１１内を流れるエッチング液は、環流管１１から濃縮機構１７の環流管２１にも分流する。濃縮機構１７では、供給側電磁弁２３及び排出側電磁弁２４が常開弁であるため、環流管２１に流れ込んだエッチング液は、濃縮器２２の濃縮槽２６内に流入する。そして、エッチング液が濃縮槽２６内で限度まで溜まれば、排出側電磁弁２４を介してエッチング槽２のオーバーフロー部５に環流する。
【００４４】
次いで、エッチング液の温度調整を行う（ステップＳ５）。具体的には、温度センサ８でエッチング液の温度を検出し、検出した温度と設定温度とを比較してその差を縮めるようにヒーター１３でエッチング液を適宜加熱する。ヒーター１３で加熱されたエッチング液は、ポンプ１２の作動によって、浸漬槽部４に戻されてオーバーフロー部５に溢れ出て、再び環流管１１を介してヒーター１３で加熱され、エッチング槽２内のエッチング液が設定温度に近づいていく。
【００４５】
次いで、濃縮機構１７の濃縮器２２の濃縮槽２６内に溜まったエッチング液の水位を検出し（ステップＳ６）、設定量溜まったか否かを判断する（ステップＳ７）。設定量溜ったいない場合は、設定量溜まるまで待ってエッチング液の温度調整を行う（ステップＳ８）。具体的には、温度センサ３０でエッチング液の温度を検出し、検出した温度と、エッチング槽２内のエッチング液の設定温度とを比較してその差を縮めるようにヒーター２７でエッチング液を適宜加熱する。
【００４６】
次いで、エッチング槽２内のエッチング液のアルカリ濃度を検出し（ステップＳ９）、設定値以上か否かを判断する（ステップＳ１０）。半導体ウェーハをエッチング処理する際には、シリコンとの反応でアルカリが消費され、アルカリ濃度は低下してゆく。起動時には、通常設定値以上となっている。このアルカリ濃度が設定値以上と判断したときは、ステップＳ１７に進む。
【００４７】
アルカリ濃度が設定値に満たない場合は、濃縮ラインでエッチング液の濃縮を行う。この場合はまず、供給側電磁弁２３及び排出側電磁弁２４を閉じて（ステップＳ１１）、真空側電磁弁２８を開き（ステップＳ１２）、タイマーをスタートさせる（ステップＳ１３）。これにより、濃縮器２２の濃縮槽２６内が真空引きされて減圧状態なり、その状態が設定時間だけ維持される。濃縮槽２６内が減圧されることでエッチング液の沸点が下がり、ヒーター２７で熱せられることでエッチング液が短時間で沸騰して、水分が蒸発する。ステップＳ１３におけるタイマーでの設定時間は、エッチング液を濃縮する程度に応じて決定する。あまり濃縮しすぎるとエッチング処理中の半導体ウェーハに影響するため、影響しない程度に濃縮する。この影響のない程度の濃度になるように、濃縮槽２６の大きさ、濃縮槽２６内の減圧の程度、エッチング液の温度等を考慮して、タイマーの時間を設定する。
【００４８】
設定時間が経過したら、真空側電磁弁２８を閉じ（ステップＳ１４）、供給側電磁弁２３及び排出側電磁弁２４を開いて（ステップＳ１５）、タイマーをスタートさせる（ステップＳ１６）。これにより、環流機構３のポンプ１２によって環流管１１を流れるエッチング液の一部が、濃縮機構１７の環流管２１を介して濃縮槽２６内に流入し、濃縮槽２６内で濃縮されたエッチング液を押し流す。押し流された高濃度のエッチング液は排出側電磁弁２４を介してエッチング槽２のオーバーフロー部５に環流する。なお、上記タイマーで設定する時間は、濃縮槽２６内で濃縮されたエッチング液を全て押し流すのに必要な時間である。
【００４９】
設定時間が経過したら、ステップＳ９へ戻り、再びエッチング槽２内のエッチング液のアルカリ濃度を検出して、設定値以上か否かを判断する（ステップＳ１０）。アルカリ濃度が設定値に満たない場合は、上記処理を繰り返す。
【００５０】
アルカリ濃度が設定値以上になった場合は、タイマーをスタートさせる（ステップＳ１７）。ここでのタイマーの時間は、エッチング処理を数回繰り返す程度の時間である。具体的には、エッチング液のアルカリ濃度が、エッチング処理をするのに適した濃度の範囲内のうち最低値に達するまでの時間である。これは、エッチング槽２の大きさ等に応じて異なるため、各装置に応じた時間を予め設定しておく。
【００５１】
上記タイマーでの設定時間が過ぎたら、ステップＳ９に戻って上記処理を繰り返す。
【００５２】
［効果］
（１）  エッチング液を減圧、加熱して水分を蒸発させて濃縮し、処理による濃度低下分を補うようにしたので、新液交換作業をすることなしに、エッチング液のアルカリ濃度を一定に保つことができる。
【００５３】
この結果、新液交換のためにエッチング処理作業を停止する必要がなくなり、生産性が向上する。
【００５４】
（２）  濃縮のための減圧、加熱処理による蒸発分、エッチング液の自然蒸発分及びエッチング処理作業による減少分しか新液を補充しないため、新液による悪影響を最小限に抑えることができる。
【００５５】
（３）  僅かな新液を補充するだけでエッチング液の濃度を一定に保つことができるため、エッチング液の寿命を延ばすことができ、エッチング液のコストの削減、ランニングコストの削減を図ることができる。実験では、エッチング液の寿命を従来のエッチング液の５倍程度にすることができた。
【００５６】
（４）  僅かな新液を補充しながらエッチング液の濃度を一定に保つことができるため、エッチング液の寿命を問わず末期の状態でも、エッチング速度、ウェーハの粗さ及びウェーハのピットサイズを一定に保つことができる。また、ウェーハメタルレベルを低くして、安定化させることができる。
【００５７】
具体的には、図５に示すように、エッチング液のアルカリ濃度（設定濃度５０ｗ％）は、エッチング液のライフ初期からライフ末期までで、本発明の場合はほぼ同じだったが、従来例の場合は１０％程度濃度が低下した。
【００５８】
図６に示すように、エッチング速度は、エッチング液のライフ初期からライフ末期までで、本発明の場合はほぼ同じだったが、従来例の場合は１０％程度早くなった。
【００５９】
図７に示すように、半導体ウェーハの表面粗さは、エッチング液のライフ初期からライフ末期までで、本発明の場合はほぼ同じだったが、従来例の場合は２５％大きくなった。
【００６０】
図８に示すように、ピットサイズは、エッチング液のライフ初期からライフ末期までで、本発明の場合はほぼ同じだったが、従来例の場合は約２倍に大きくなった。
【００６１】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は本実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置を示す概略構成図である。
【００６２】
本実施形態に係るエッチング装置４１のエッチング槽２及び環流機構３は、第１の実施形態のエッチング装置１と同様である。さらに、図１０においては図示しない制御部１９及び各センサも同様に設けられている。
【００６３】
本実施形態のエッチング装置４１の特徴は新液補給手段４２にある。新液補給手段４２は、エッチング液の自然蒸発及び処理作業による減少分の液量によって、エッチング液の濃度低下分を補える濃度の新液を、減圧、加熱して濃縮して補給するための装置である。
【００６４】
新液補給手段４２は、新液タンク４３と、ポンプ４４と、ヒーター４５と、突出管４６と、真空側電磁弁４７と、ポンプ側電磁弁４８と、真空装置（図示せず）と、濃度センサ４９とから構成されている。
【００６５】
新液タンク４３は、新しいエッチング液を一時的に溜めておくためのタンクである。この新液タンク４３は密閉容器によって構成され、真空装置（図示せず）に接続されている。この真空装置によって、新液タンク４３の内部が減圧されるようになっている。
【００６６】
ポンプ４４は、新液タンク４３内の新しいエッチング液をエッチング槽２内に供給するための装置である。このポンプ４４は、エッチング液の自然蒸発及び処理作業による減少分を水位センサ９で検知して供給する。
【００６７】
ヒーター４５及び真空側電磁弁４７は、第１の実施形態の濃縮機構１７のヒーター２７及び真空側電磁弁２８と同様の機能を有する。ポンプ側電磁弁４８は上記第１の実施形態の供給側電磁弁２３、排出側電磁弁２４と同様の常閉弁である。濃度センサ４９は上記第１の実施形態の濃度センサ７と同様である。また、制御部１９には以下の処理機能が格納されている。
【００６８】
突出管４６は、エッチング槽２のオーバーフロー部５に面して設けられている。
【００６９】
以上のように構成されたエッチング装置４１では、制御部１９によって次の処理を行う。
【００７０】
エッチング槽２及び環流機構３によって、上記第１の実施形態と同様のエッチング処理を行う。そして、このエッチング処理によって、エッチング液の濃度が低下した場合は、濃度センサ７でそのエッチング液の濃度を検出して、濃度の低下分を算出する。次いで、水位センサ９で水位を検出して設定水位との比較から、エッチング液の自然蒸発及び処理作業による減少分の液量を算出する。そして、この減少分の液量によって、エッチング液の濃度低下分を補える濃度を算出し、新液補給手段４２の新液タンク４３内のエッチング液の濃度を算出値に調整する。具体的には、真空装置を作動させ、ポンプ側電磁弁４８は閉じた状態で、真空側電磁弁４７を開いて、新液タンク４３内を減圧する。さらに、ヒーター４５でエッチング液を加熱する。これにより、エッチング液を減圧、加熱されて、次第に濃度が上昇する。その変化を濃度センサ４９で監視して、エッチング液の濃度を上記算出値に調整する。
【００７１】
調整終了後に、真空側電磁弁４７を閉じてポンプ側電磁弁４８を開き、ポンプ４４を液量減少分だけ回転させて、上記算出値に濃縮したエッチング液（例えば５０％〜７０％程度）を液量減少分だけ突出管４６を介して新液タンク４３に補給する。
【００７２】
これにより、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７３】
［変形例］
上記各実施形態では、処理液濃度維持方法及び処理液濃度維持装置を、半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置１，４１に用いた場合を例に説明したが、処理液濃度維持方法及び処理液濃度維持装置は、他の処理作業に用いてもよい。
【００７４】
上記各実施形態では、濃度センサ７、温度センサ８及び水位センサ９を用いて、エッチング液の濃度、温度及び水位を直接的に検出したが、各弁の開放時間やヒーターの加熱時間等によって間接的に検出するようにしてもよい。この場合は、実際の装置を用いて実験して、開放時間、加熱時間、加熱温度等を予め設定しておく。
【００７５】
上記第１の実施形態において、濃縮機構１７でエッチング液を濃縮する場合の濃縮の程度は、一回の濃縮処理でエッチング槽２内のエッチング液の濃度を設定値に調整できるように設定してもよく、数回に分けて調整するように設定してもよい。
【００７６】
また、エッチング液の濃度を数回に分けて調整する場合は、濃縮器２２内の濃度センサ２９を設けないで、一回の濃縮処理毎にエッチング槽２の濃度センサ７でエッチング液の濃度を検出して調整するようにしてもよい。
【００７７】
上記各実施形態では、処理液としてアルカリエッチング液を例に説明したが、本発明は上記エッチング液には限定せず、処理回数を増すに従って濃度が低下していくタイプの処理液であれば本発明を適用することができ、上記各実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の処理液濃度維持方法及び処理液濃度維持装置並びに半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置によれば、次のような優れた効果を奏することができる。
【００７９】
（１）  処理液を減圧、加熱して水分を蒸発させて濃縮し、処理による濃度低下分を補うようにしたので、新液交換作業をすることなく、処理液濃度を一定に保つことができるようになる。この結果、新液交換のために処理作業を停止する必要がなくなり、生産性が向上する。
【００８０】
（２）  濃縮のための減圧、加熱処理による蒸発分、処理液の自然蒸発分及び処理作業による減少分しか新液を補充しないため、新液による悪影響を最小限に抑えて、品質を安定させることができる。
【００８１】
（３）  僅かな新液を補充するだけで処理液の濃度を一定に保つことができるため、処理液の寿命を延ばすことができ、処理液のコストの削減、ランニングコストの削減を図ることができる。
【００８２】
（４）  僅かな新液を補充しながら処理液の濃度を一定に保つことができるため、処理液の寿命を問わず末期の状態でも、安定した処理を保つことができ、品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体ウェーハのエッチング装置を示す概略構成図である。
【図２】従来の半導体ウェーハのエッチング装置により処理されたウェーハの表面状態を示す要部拡大図である。
【図３】ウェーハメタルの濃度変化を示すグラフである。
【図４】半導体ウェーハのエッチング装置の一般的構成部分を示す概略構成図である。
【図５】エッチング液のアルカリ濃度の変化を示すグラフである。
【図６】エッチング速度の変化を示すグラフである。
【図７】半導体ウェーハの表面荒さの変化を示すグラフである。
【図８】半導体ウェーハのピットサイズの変化を示すグラフである。
【図９】制御部の処理機能を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１：エッチング装置、２：エッチング槽、３：環流機構、４：浸漬槽部、５：オーバーフロー部、７：濃度センサ、８：温度センサ、９：水位センサ、１１：環流管、１２：ポンプ、１３：ヒーター、１４：フィルタ、１６：処理液濃度維持装置、１７：濃縮機構、１８：新液補給機構、１９：制御部、２１：環流管、２２：濃縮器、２３：供給側電磁弁、２４：排出側電磁弁、２６：濃縮槽、２７：ヒーター、２８：真空側電磁弁、２９：濃度センサ、３０：温度センサ、３１：水位センサ、３２：ポンプ、３３：新液タンク、３４：ポンプ、３５：ヒーター、３６：突出管、４１：エッチング装置、４２：新液補給手段、４３：新液タンク、４４：ポンプ、４５：ヒーター、４６：突出管、４７：真空側電磁弁、４８：ポンプ側電磁弁、４９：濃度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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