(57)【要約】【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
2004179310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【発明の詳細な説明】
【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】
ＳｉＮ４  ＋  ６Ｈ２Ｏ  →  ３ＳｉＯ２  ＋  ４ＮＨ３    （１）
そして、ＳｉＯ２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、ＳｉＯ２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ＳｉＯ２と反応し、ＳｉＯ２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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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