(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバ内に加熱されたエッチング溶液を供する方法であって、前記方法は：
第１循環ループ内で第１の加熱されたエッチング溶液を供する工程であって、前記第１の加熱されたエッチング溶液は、前記第１循環ループ内を循環し、リン酸水溶液を含む工程；
基板を処理するために前記プロセスチャンバ内に前記第１の加熱されたエッチング溶液を供する工程；
第２循環ループ内で連続的に循環するさらなる加熱されたエッチング溶液を供する工程であって、ここで、前記さらなる加熱されたエッチング溶液は、リン酸水溶液を含み、前記さらなる加熱されたエッチング溶液は、前記第１循環ループ内で循環する前記第１の加熱されたエッチング溶液を再充填するための温度および水和レベルで連続的に利用可能な供給を供する工程；
新たなエッチング溶液を、前記第２循環ループ内で循環する前記さらなる加熱されたエッチング溶液に加える工程であって、前記新たなエッチング溶液は、リン酸水溶液を含む工程；
前記さらなる加熱されたエッチング溶液から水を蒸発させて、前記第２循環ループ内で循環する前記さらなる加熱されたエッチング溶液のリン酸水溶液の温度および濃度を所望の温度レベルに調節して、所定の水和および温度レベルに到達させるために、前記第２循環ループ内で循環する前記さらなる加熱されたエッチング溶液を沸騰させる工程；
前記第２循環ループ中で循環する前記さらなる加熱されたエッチング溶液への熱の供給を続けて、前記さらなる加熱されたエッチング溶液の温度を所望の温度レベルに維持する工程；
前記さらなる加熱されたエッチング溶液を加熱しながら、前記循環するさらなる加熱されたエッチング溶液の所望の水和レベルを維持するやり方で、前記第２循環ループ内で循環する前記さらなる加熱されたエッチング溶液へ水を加える工程；及び
前記第２循環ループから前記循環するさらなる加熱されたエッチング溶液を前記第１循環ループへ供給する工程、
を有する方法。
【請求項２】
前記さらなる加熱されたエッチング溶液が新たなエッチング溶液を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記さらなる加熱されたエッチング溶液が前記プロセスチャンバから回収されたエッチング溶液を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記加熱されたエッチング溶液と前記さらなる加熱されたエッチング溶液がリン酸と水を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２循環ループ内の前記循環するさらなる加熱されたエッチング溶液にＳｉＯ２及び／又はＧｅＯ２を加える工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２循環ループ内の前記循環するさらなる加熱されたエッチング溶液のＳｉＯ２及び／又はＧｅＯ２を分析する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記加熱されたエッチング溶液を前記プロセスチャンバへ供給する前に、前記第１循環ループと前記プロセスチャンバとの間のユースポイント（ＰＯＵ）ヒータでの前記加熱されたエッチング溶液の温度を上昇させる工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記加熱されたエッチング溶液の水和レベルを監視する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記さらなる加熱されたエッチング溶液が、前記加熱されたエッチング溶液よりも低い水和レベルを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記さらなる加熱されたエッチング溶液が、前記加熱されたエッチング溶液よりも高い温度に維持される、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理するために加熱されたエッチング溶液を供する分野、より詳細には、前記加熱されたエッチング溶液の最充填が必要な場合において温度と水和レベルの制御を改善する処理システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連邦規則集３７巻１条７８項（ａ）（４）に従って、本願は、先に出願されて同時係属する２０１３年３月１５日に出願された米国特許仮出願第６１／８０１０７２号、同時係属する２０１４年１月８日に出願された米国特許仮出願第６１／９２４８３８号、同時係属する２０１４年１月８日に出願された米国特許仮出願第６１／９２４８４７号、及び、同時係属する２０１４年１月１７日に出願された米国特許仮出願第６１／９２８８９４号の利益と優先権を主張する。上記出願の全内容は本願に援用される。
【０００３】
多くの枚葉式又はバッチスプレーウエハ処理システムでは、プロセスチャンバ内のウエハ又は基板上へエッチング溶液を供給するため、エッチング溶液がエッチング溶液供給システムから失われる。従って失われたエッチング溶液を補充するため、エッチング溶液供給システムの最充填が必要となる。たとえエッチング溶液がプロセスチャンバから排出され、かつ、エッチング溶液供給システムから回収される場合でも、エッチング溶液の一部は失われ、かつ、回収されたエッチング溶液は、ウエハ上へ供給されたエッチング溶液とは異なる物理的特性（たとえば温度及び含水量）を有する。同様の状況は、エッチング溶液が槽の移送中又は槽の全部若しくは一部の変更中での引き込みによって失われる恐れがあるウエットベンチでも起こりえる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
異なる材料間でのエッチング速度及びエッチング選択性に関して良好な再現性を有するエッチングプロセスを実行するため、処理条件に関する厳密な制御が重要である。一例では、これは、基板処理システム内での酸性エッチング溶液の温度及び水和レベルに関する厳密な制御についての要求を含む。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例は、加熱されたエッチング溶液によって基板を処理する処理システム及び方法を供する。
【０００６】
一の実施例によると、当該方法は、第１循環ループ内で前記加熱されたエッチング溶液を生成する工程、前記基板を処理するためにプロセスチャンバ内に前記加熱されたエッチング溶液を供する工程、第２循環ループ内でさらなる加熱されたエッチング溶液を生成する工程、及び、前記さらなる加熱されたエッチング溶液を前記第１循環ループへ供給する工程を有する。一例では、前記加熱されたエッチング溶液を生成する工程は、さらなるエッチング溶液を前記第２循環ループへ導入する工程、前記さらなる加熱されたエッチング溶液を沸騰するまで加熱する工程、所定の水和レベルに到達するまで前記さらなる加熱されたエッチング溶液から水を蒸発させる工程、及び、前記第２循環ループ内で前記さらなる加熱されたエッチング溶液を循環させる工程を有する。
【０００７】
一の実施例によると、当該処理システムは、前記加熱されたエッチング溶液によって前記基板を処理するためのプロセスチャンバ、前記加熱されたエッチング溶液前記プロセスチャンバ内へ供する第１循環ループ、及び、さらなる加熱されたエッチング溶液を生成し、かつ、前記さらなる加熱されたエッチング溶液を前記第１循環ループへ供する第２循環ループを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例による加熱されたエッチング溶液による基板処理システムを概略的に示している。
【図２】本発明の実施例による加熱されたエッチング溶液の準備及び前記加熱されたエッチング溶液による基板の処理についてのプロセスフローである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明及びそれに付随する利点の多くは添付図面と共に以降の詳細な説明を参照することによってより良く理解できるので、本発明及び本発明に付随する利点の多くは容易に完全に理解される。
【００１０】
本発明の実施例は、加熱されたエッチング溶液の最充填が必要な場合において温度と水和レベルの制御を改善する処理システム及び方法に関する。一部の実施例によると、基板処理システム内での酸性エッチング溶液の温度及び水和レベル（含水量）に関する厳密な制御を可能にする処理システム及び方法が供される。
【００１１】
半導体デバイスの製造においては、酸性エッチング溶液が、ウエハ及び基板の処理並びにエッチングによく用いられる。一例はリン酸エッチング溶液の使用を含む。しかし他の種類の酸もまた製造において広く用いられている。リン酸（Ｈ３ＰＯ４）は一般的に、水との混合物−たとえばリン酸８５％と水１５％の混合物−として供給される。これは基本的に、従来の液体化学分配システムを用いた製造設備におけるエッチング溶液の供給を容易にするレベルにまでリン酸の粘性を減少させるために行われる。
【００１２】
８５％リン酸混合物の沸点は、大気圧で約１５８℃である。混合物が加熱されて沸騰し始めるとき、混合物を飛び出す蒸気は主として水である。これは、単純な蒸溜プロセスを介して液相中でのリン酸濃度を上昇させる。液体中での水和レベルが減少することで、混合物の沸点が上昇し、かつ、所望の水和レベルに到達するまで水は蒸発し得る。このようにして、水和レベルの制御は、温度の水和レベルの両方を所定のレベルに維持する手段として用いられ得る。
【００１３】
一旦リン酸混合物の温度が所望の設定点（たとえば１６５℃）に到達すると、ヒータの電力は、リン酸混合物を沸騰させ続けるのに十分高いレベルに維持されて良く、かつ、沸騰蒸溜を介して失われた水蒸気に代わって、液体の水が混合物に加えられて良い。これは、一般的には循環システム内のヒータ上流で、リン酸循環システムへ流入する追加の水を遅い流速を起こしたり止めたりすることによって行われて良い。この水の流れを起こしたり止めたりの制御は混合物の温度に基づく。温度が高すぎる場合、水は流れる。温度が低すぎる場合、水は流れない。そのような単純なオン／オフ制御はサーモスタットのようである。より典型的には、より複雑な比例−積分−微分（ＰＩＤ）アルゴリズムが、測定温度に基づく水のオン／オフ信号に適用される。それにより可変の％出力でオン／オフのデューティサイクルが設定される。あるいはその代わりに、フローコントローラが、水の流量を制御するのに用いられて良い。
【００１４】
枚葉式基板処理システムは一般的に複数のプロセスチャンバ（たとえば８つ以上のプロセスチャンバ）を有する。各プロセスチャンバは一度で１つの基板を処理する。複数のプロセスチャンバを用いることでスループットは最大となる。基板を処理するのに所望の処理条件（たとえば組成及び温度）で連続的に利用可能なようにリン酸を供給するリン酸供給システムを有することが重要である。枚葉式基板処理システムにおいて遭遇する一の問題は、リン酸供給システムが、加熱されたエッチング溶液を循環ループから引き込むことによってプロセスチャンバへ規則的に供給する。よって循環ループ内での液体レベルを維持するために規則的な再充填が行われなければならない。新たなエッチング溶液の再充填は問題である。なぜならエッチング溶液は、冷たいだけではなく、水和レベルが高すぎる状態で流入する恐れがあるからである。よって循環ループへの新たなエッチング溶液注入は、温度の低下を引き起こすだけではなく、エッチング溶液の水和レベルの上昇も引き起こす。この流入する新たなエッチング溶液は、循環ループ内で加熱されたエッチング溶液と混合し、かつ、循環ループ内のヒータを通り抜ける。一旦ヒータを通り抜けると、混合物は、温度が測定され、かつ、温度低下が検出される抵抗温度検出器（ＲＴＤ）を通り過ぎるように流れる。ＰＩＤ制御装置は、水の注入を止めることによって反応するが、これは遅すぎる。なぜなら液体は既にヒータを通り過ぎているからである。よって温度の乱れが、プロセスチャンバの供給地点で見られる。ヒータは、気化潜熱を供給する熱を送り込み続ける。所望の水和レベルが再度実現されるまでシステム内の水は蒸発する。プロセスチャンバへ供給される加熱されたエッチング溶液の一部はリサイクルされ、かつ、循環ループへ戻されて良い。しかし温度は減少する。
【００１５】
本発明の実施例は、加熱されたエッチング溶液によって基板を処理する処理システム及び方法を供する。当該処理システムは、前記加熱されたエッチング溶液で前記基板を処理するプロセスチャンバ、前記加熱されたエッチング溶液を前記プロセスチャンバ内へ供する第１循環ループ、及び、さらなる加熱されたエッチング溶液を供し、かつ、前記さらなる加熱されたエッチング溶液を前記第１循環ループへ供給する第２循環ループを有する。当該方法は、第１循環ループ内で前記加熱されたエッチング溶液を生成する工程、前記基板を処理するためにプロセスチャンバ内に前記加熱されたエッチング溶液を供する工程、第２循環ループ内でさらなる加熱されたエッチング溶液を生成する工程、及び、前記さらなる加熱されたエッチング溶液を前記第１循環ループへ供給する工程を有する。
【００１６】
一の実施例によると、第１循環ループと第２循環ループを有する２段階加熱システムが記載されている。ここでは、前記第２循環ループ（第２段階）は、さらなるエッチング溶液（たとえばリン酸／水の混合物）を室温から沸点まで加熱し、かつ、水和レベルが所定の水和レベル（制御温度）に到達するまで水を蒸発させ、その後前記さらなるエッチング溶液が第１循環ループ（第１段階）へ導入される。前記さらなる加熱されたエッチング溶液は、前記第２循環ループ内で連続的に循環されて良い。続いて正しい水和レベルでの前記さらなる加熱されたエッチング溶液の量が、前記第１循環ループを再充填するため、前記第２ループから引き込まれる。ここでは前記エッチング溶液のさらなる加熱が行われて良い。前記２段階加熱システムは、前記第２循環ループからのさらなる加熱されたエッチング溶液を前記第１循環ループに再充填する間及びその後に基板を処理するため、前記第１循環ループ内での厳密な温度制御及び加熱されたエッチング溶液の連続利用を可能にする。リン酸−水の混合物を含む加熱されたエッチング溶液が本願では記載されているが、当業者は、本発明の実施例が他のエッチング溶液及び酸にも適用され得ることを容易に理解する。
【００１７】
図１は、加熱されたエッチング溶液によって基板を処理する処理システム１００を概略的に示している。基板はたとえば、半導体製造において広く用いられているウエハ（たとえばＳｉ）を含んで良い。処理システム１００は、第１循環ループ１、第２循環ループ２、及び複数のプロセスチャンバ４を有する。一例では、複数のプロセスチャンバ４は最大８つのプロセスチャンバを有して良い。第１循環ループ１は、加熱されたエッチング溶液を有する第１供給タンク１０、中間タンク１２と１３、窒素の加圧とベントを行うためのバルブ３０と３２、並びに、蒸留（ＤＩ）水源（図示されていない）、蒸留水計量バルブ、及び、蒸留水の流れを測定するロータメータを有する蒸留水供給システム１４を有する。図１には図示されていないが、第１供給タンク１０は、水蒸気を排出するバルブをさらに有して良い。第１循環ループ１内で加熱されたエッチング溶液を循環させるポンプ１５が供され、加熱されたエッチング溶液へ熱を供給するインラインヒータ１６が供され、加熱されたエッチング溶液から不純物と粒子をフィルタリングするフィルタ１８が供され、加熱されたエッチング溶液の圧力を制御する圧力レギュレータ２４と圧力トランスデューサ２２が供され、かつ、加熱されたエッチング溶液の温度の測定と監視を行う温度プローブ（センサ）２０が供される。ループ戻りライン２６は、加熱されたエッチング溶液を第１供給タンク１０へ戻すように構成される。他の例では、ポンプ１５は省略されて良く、かつ、窒素によって加圧された中間タンクが、加熱されたエッチング溶液を循環させる。さらに他の例では、中間タンク１２と１３及びバルブ３０と３２は省略されて良く、かつ、ポンプ１５が、加熱されたエッチング溶液を循環させるのに用いられる。
【００１８】
第２循環ループ２は、さらなるエッチング溶液を加熱する浸漬ヒータ４４、エッチング溶液源と計量バルブを含むエッチング溶液供給部４２、並びに、蒸留水源（図示されていない）、蒸留水計量バルブ、及び蒸留水の流れを測定するロータメータを含む蒸留水供給システム４６を有する。エッチング溶液供給部は、新たなエッチング溶液を供するように構成されて良い。第２循環ループ２内でさらなる加熱されたエッチング溶液を再循環させるポンプ４８が供され、さらなる加熱されたエッチング溶液から不純物と粒子をフィルタリングするフィルタ５０が供され、かつ、さらなる加熱されたエッチング溶液の温度を測定及び監視する温度プローブ（センサ）５２が供される。ループ戻りライン５４は、さらなる加熱されたエッチング溶液を第２供給タンクへ戻すように構成される。第２循環ループ２は、新たなさらなる加熱されたエッチング溶液を第２循環ループ２から第１循環ループ１へ導入する計量バルブ３４をさらに有する。図示されていないが、第２循環ループ２は水和モニタをさらに有して良い。
【００１９】
他の実施例によると、第２供給タンク４０は加熱された壁を有して良いし、あるいは、インラインヒータがポンプ４８下流の第２循環ループ２内に含まれて良い。さらなる加熱されたエッチング溶液を循環させ、かつ、前記さらなる加熱されたエッチング溶液によって第１供給タンク１０を充填させるような圧力を供するポンプ４８が供される。あるいはその代わりに、第２供給タンク４０は第１供給タンク１０の上方に設けられて良く、かつ、さらなる加熱されたエッチング溶液は単純に重力によって、第２供給タンク４０から第１供給タンク１０へ排出されて良い。
【００２０】
第１循環ループ１内と同一種類の水に基づく温度／濃度制御設定及び制御アルゴリズムが、第２循環ループ２内で用いられて良い。蒸留水供給システム４６は、さらなる加熱されたエッチング溶液の温度に基づいて水を加えるのに用いられて良い。このようにして、第２循環ループ２内でのさらなる加熱エッチング溶液の温度と水和レベルのいずれも、第１循環ループ１によって所望のレベルで制御され得る。よってさらなる加熱されたエッチング溶液が第２循環ループ２から第１循環ループ１へ注入されるとき、加熱されたエッチング溶液の温度と濃度のいずれの変化も非常に小さくなり得、かつ、第１循環ループ１における温度制御アルゴリズムは、所望の許容度の範囲内に温度を維持することが容易に可能となる。これにより、たとえさらなる加熱されたエッチング溶液が第２循環ループ２から第１循環ループ１へ加えられている間でさえも、第１循環ループ１内において加熱されたエッチング溶液の温度と水和レベルに関する厳密な制御が可能となる。
【００２１】
一部の実施例によると、加熱されたエッチング溶液は、基板上のシリコン含有材料をエッチングするのに用いられて良い。熱いリン酸中での二酸化シリコン膜のエッチング速度は、熱いリン酸溶液中での溶融シリカ（ＳｉＯ２）の濃度に対して強く変化することが知られている。エッチング速度は、高いレベルの溶融シリカでは減少する。シリコン窒化物膜のエッチング速度は、同じ溶融シリカの含有量に対してそれほど変化しない。この結果、酸化物のエッチングに対する窒化物のエッチングの比として定義される酸化物エッチングに対する窒化物エッチングの選択性が強く変化し得る。酸化物に対する窒化物のエッチング選択性が高いことは有利となり得る。しかし選択性が高い再現可能性でかつ非常に安定することで、窒化物膜のエッチング中に起こる酸化物の損失が、長期間及び一の処理システムから次の処理システムまでで再現可能であることもまた有利である。
【００２２】
図１は、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２源５６とＳｉＯ２／ＧｅＯ２分析器５８をさらに示している。ＳｉＯ２／ＧｅＯ２源５６は、ＳｉＯ２源、ＧｅＯ２源、又は、ＳｉＯ２及びＧｅＯ２源であって良い。一例では、ＳｉＯ２源は、二酸化シリコン（たとえば石英、高純度ガラス、シリカゲル等）若しくはシリコン窒化物を含むか、あるいは、二酸化シリコン（たとえば石英、高純度ガラス、シリカゲル等）若しくはシリコン窒化物で構成されるタンク又は容器を有して良い。第２循環ループ２内のさらなる加熱されたエッチング溶液をオリフィスを介し（流量を制限する必要があるので）、かつ、タンク又は容器を介して迂回させるバルブが供される。さらなる加熱されたエッチング溶液中のリン酸は、タンク又は容器内で二酸化シリコン又はシリコン窒化物をエッチングし、かつ、第２供給タンク４０へ流入する。リン酸が、タンク又は容器内に含まれる二酸化シリコン又はシリコン窒化物を通過するときに、リン酸は材料をエッチングすることで、溶融シリカが得られる。その結果、このタンク又は容器を貫流することによって、さらなる加熱されたエッチング溶液のシリカ含有量は増大し得る。流れがタンク又は容器を介して止まるとき、ドレインバルブは開き、かつ、ベントバルブも同時に開いて良い。それによりタンク又は容器内のさらなる加熱されたエッチング溶液を、第２供給タンク４０へ排出することが可能となる。
【００２３】
ＳｉＯ２／ＧｅＯ２源５６は「開ループ」制御によって用いられて良い。たとえば、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２源５６は、さらなる加熱されたエッチング溶液が一定のスケジュールでＳｉＯ２源を介して迂回し得るか、あるいは、第２供給タンク４０が再充填される度毎に一定期間ＳｉＯ２源を介して迂回し得るように、区切られた時間の操作によって設定されて良い。それにより第２循環ループ２に加えられたさらなるエッチング溶液の量に対して正しい量のシリカが実効的に加えられる。あるいはその代わりに、ＳｉＯ２／ＧｅＯ２源５６は「閉ループ」制御によって用いられて良い。これには、さらなる加熱されたエッチング溶液中で溶解したシリカの濃度を検出することが可能なＳｉＯ２／ＧｅＯ２検出器５８を用いることが必要となる。ＳｉＯ２／ＧｅＯ２源５６の動作は、様々な方法でＳｉＯ２／ＧｅＯ２検出器５８からの出力と結合されて良い。たとえば、第２循環ループ２内でのシリカレベルが低すぎるときにはいつもＳｉＯ２源が起動し、かつ、第２循環ループ２内でのシリカレベルが高すぎるときにはＳｉＯ２源は停止する単純なオン／オフ制御が用いられて良い。あるいはその代わりに、第２循環ループ２へ加えられる必要のあるシリカの量は、分析器の読み取りに基づいて計算されて良く、かつ、それに続いてＳｉＯ２源は、適切な量のシリカを第２循環ループ２へ加えるために計算された期間中起動されて良い。
【００２４】
最新世代の半導体デバイスでは、ＳｉＧｅの利用が流行しており、一部の場合では、基板上のＳｉＧｅ膜がシリコン窒化物のエッチング中にエッチャントに曝露される。ＳｉＧｅは、特に窒化物のエッチングプロセスを枚葉式環境へうまく移行させる必要のある高温で、リン酸によって侵襲され得るため、ＳｉＧｅに対するシリコン窒化物のエッチングの選択性の改善は重要となり得る。
【００２５】
溶融シリカの制御が、二酸化シリコンの意図しないエッチングを抑制する上で重要であることが理解されているが、単純にシリカのレベルを制御することで、同一の効率でＳｉＧｅのエッチングが抑制されるのかは明らかではない。溶融二酸化ゲルマニウム型の種の濃度の制御は、ＳｉＧｅエッチングの選択性の制御を顕著に改善し得る。溶融二酸化ゲルマニウムの濃度は、上述したシリカと同一又は同様の方法で制御されて良い。ＧｅＯ２源（たとえばＧｅＯ２、ＳｉＧｅ、又は他の基板上のこれらの材料膜）はＧｅＯ２源として用いられて良い。さらなる加熱されたエッチング溶液の再循環流は、溶融二酸化ゲルマニウム濃度を増大させるため、ＧｅＯ２源を介して案内されて良い。所望の濃度に到達するとき、再循環流は、さらなる加熱されたエッチング溶液が停止されるようにＧｅＯ２源の周囲を迂回して良い。ＳｉＯ２／ＧｅＯ２検出器５８は、好適には溶融シリカ種に加えて、二酸化ゲルマニウムの溶融種の濃度を監視し、かつ、相対的に一定の濃度ひいては一定のエッチング選択性を維持するように二酸化ゲルマニウム及び／又はシリカの追加を制御するのに用いられて良い。
【００２６】
一部のエッチング用途で化学物質のコストを減少させるため、プロセスチャンバ４から排出されるエッチング溶液を、その排出されるエッチング溶液を再度第１循環ループ及び／又は第２循環ループを介して処理し、さらなる加熱されたエッチング溶液と混合し、かつ、再利用するために再度第１循環ループ１へ向かうように通過させることによって、「回収」することが有利となり得る。図１は、供給された加熱エッチング溶液を第１循環ループと第２循環ループへそれぞれ戻すように構成されたループ戻り２６と５４を示している。供給された加熱エッチング溶液は、プロセスチャンバ４から重力（又は同一高さにある場合にはリフトポンプ）を介して供給タンク４０と１０へ排出されて良い。ドレインバルブ５８が、第２供給タンク４０上に図示されている（ただしドレインバルブ５８は、第２循環ループ２内のどこに設けられても良い）。ドレインバルブは保守目的でいかなる場合にも必要とされるが、回収用途では、「ブリード・アンド・フィード（ｂｌｅｅｄ  ａｎｄ  ｆｅｅｄ）」型操作に必要となる。非常にわずかなエッチング溶液しか回収過程において失われない（たとえばウエハ上に残るか、あるいは、バッフル内で浄化されて廃棄物排出システムへ向かう）と仮定すると、大部分の加熱されたエッチング溶液は、再利用のために第２循環ループ２へ排出される。そのような場合、ウエハ上のシリコン窒化物膜のエッチングを介して加わったシリカ含有量はシステム内に蓄積し、最終的には高すぎるレベルに到達し、シリカが飽和点に接近して、かつ、ウエハ上に粒子汚染物を生じさせる。必要な場合には、循環する化学物質の一部は、廃棄され、かつ、エッチング溶液供給部４２からの新たなエッチング溶液にとって代わられて良い。このブリード・アンド・フィードシステムの動作は、時間若しくは処理されるウエハ数に基づく開ループであって良いし、又は、溶融シリカ分析器の出力に基づく閉ループであっても良い。
【００２７】
本発明の一部の実施例は、第１循環ループと第２循環ループにおいて温度と水和レベルとを分離する方法を供する。上述の方法は、所望の沸点での温度を維持するように水を加えることによって、加熱されたエッチング溶液とさらなる加熱されたエッチング溶液の水和レベル（含水量）を制御する。それによりエッチング溶液の水和と温度が結びつけられる。この結果、ヒータの制御方法と水注入の制御方法が一致することになる。
【００２８】
さらに図１を参照すると、加熱されたエッチング溶液の利用可能な温度範囲を拡張するため、加熱されたエッチング溶液がプロセスチャンバ４へ導入される供給地点付近での加熱されたエッチング溶液の温度をさらに上昇させるユースポイント（ＰＯＵ）ヒータ３８が追加されて良い。しかし、加熱されたエッチング溶液の温度が既に沸点である場合、加熱されたエッチング溶液が、ライン内で沸騰し、かつ、二層流をプロセスチャンバへ供給することなく、加熱されたエッチング溶液の温度がどの程度さらに上昇し得るのかには、限界がある。
【００２９】
本発明の一の実施例によると、第２循環ループ２は、水和レベルが所望のレベルにまで低下した高温のさらなる加熱されたエッチング溶液を準備し得る。続いてさらなる加熱されたエッチング溶液は、第２循環ループ２から、低温に維持された第１循環ループ１へ供給される。第１循環ループ内での温度が低くなることは、人の安全性が増大し、かつ、装置の信頼性が向上するという利点を与える。第１循環ループ内での温度が低くなることで、第１循環ループ１の管を大きくし、かつ、第１循環ループ１の部材への応力を小さくすることが可能となる。続いて加熱されたエッチング溶液は、ＰＯＵヒータ３８によって所望の供給温度に加熱される。一の実施例によると、第２循環ループ２は、第２循環ループ２よりも低い温度で動作する第１循環ループ１へさらなる加熱されたエッチング溶液を供する。第２循環ループ２は、効率的となる程度に十分暖かいがＰＯＵ前での温度の上昇を可能にする程度に十分冷たい温度に加熱されたエッチング溶液を維持し得る。一例では、第１循環ループ１は約１５０℃で動作し、かつ、さらなる加熱されたエッチング溶液は、１６５℃での沸騰と等価な水和レベルで第２循環ループから供されて良い。その後加熱されたエッチング溶液は、プロセスチャンバ４内の基板へ供給するため、所望の供給温度（たとえば１６５℃）に戻されて良い。他の例では、第１循環ループ１は約１５０℃で動作し、かつ、さらなる加熱されたエッチング溶液は、１７０℃での沸騰と等価な水和レベルで第２循環ループから供されて良い。その後加熱されたエッチング溶液は、プロセスチャンバ４内の基板へ供給するため、供給温度（たとえば１６５℃）に戻されて良い。一例では、第２循環ループ２内のさらなる加熱されたエッチング溶液は、第１循環ループ１内の加熱されたエッチング溶液よりも高い温度及び第１循環ループ１内の加熱されたエッチング溶液よりも低い水和レベルで維持されて良い。
【００３０】
一の実施例によると、第１循環ループ１は、加熱されたエッチング溶液の水和レベルを監視する水和モニタを有して良い。水和モニタはたとえば、エッチング溶液の屈折率を測定する屈折率計、近赤外スペクトロメータ、自動滴下装置、伝導率分析計、又は、化学濃度のモニタリングに用いられる多数の同様の装置を含んで良い。さらに水和モニタ３６は、第１循環ループ１へ蒸留水を加える蒸留水供給システム１４を制御して良い。
【００３１】
処理システム１００は、第１循環ループ１、第２循環ループ２、及びプロセスチャンバ４とやり取りし、かつ、第１循環ループ１、第２循環ループ２、及びプロセスチャンバ４の動作を制御する制御装置６０をさらに有する。当業者は、制御装置６０が、マイクロプロセッサ、メモリ、及び、入出力ポートを有する汎用コンピュータであって良いことを容易に理解する。前記入出力ポートは、入力を起こしてやり取りし、かつ、第１循環ループ１、第２循環ループ２、及びプロセスチャンバ４からの出力を監視するのに十分な制御電圧を発生させる機能を有する。メモリ内に格納されたプログラムは、格納されたプロセスレシピに従って入力を起こすのに利用されて良い。一例では、制御装置６０は、図２のプロセスフロー図の方法に記載されたプロセスを制御するのに利用されて良い。
【００３２】
図２は、本発明の実施例による、加熱されたエッチング溶液を準備し、かつ、前記加熱されたエッチング溶液で基板を処理するプロセスフロー図である。プロセスフロー２００は、２０２において、第１循環ループ内で加熱されたエッチング溶液を生成する工程を有する。加熱されたエッチング溶液は、第１循環ループ内で循環されて所望の温度に維持される。一の実施例によると、加熱されたエッチング溶液は、リン酸と水を含むか、あるいは、本質的にはリン酸と水で構成されて良い。
【００３３】
２０４では、加熱されたエッチング溶液が、基板を処理するためにプロセスチャンバへ供される。加熱されたエッチング溶液は、第１循環ループからプロセスチャンバへ流れる。プロセスチャンバでは、基板は加熱されたエッチング溶液によって処理される。その後加熱されたエッチング溶液は、回収され、かつ、第１循環ループ又は第２循環ループへ流入して良い。
【００３４】
２０６では、さらなる加熱されたエッチング溶液が第２循環ループ内に生成される。一の実施例によると、さらなる加熱されたエッチング溶液を生成する工程は、さらなる加熱されたエッチング溶液を沸騰するまで加熱する工程、及び、所定の水和レベルに到達するまでさらなる加熱されたエッチング溶液から水を蒸発させる工程を有する。他の実施例によると、さらなる加熱されたエッチング溶液を生成する工程は、さらなるエッチング溶液を第２循環ループへ導入する工程、さらなる加熱されたエッチング溶液を沸騰するまで加熱する工程、所定の水和レベルに到達するまでさらなる加熱されたエッチング溶液から水を蒸発させる工程、及び、第２循環ループ内でさらなる加熱されたエッチング溶液を循環させる工程を有する。さらなる加熱されたエッチング溶液は、新たなエッチング溶液及び／又はプロセスチャンバから回収されたエッチング溶液を含んで良い。
【００３５】
２０８では、さらなる加熱されたエッチング溶液は第１循環ループへ供給される。さらなる加熱されたエッチング溶液は、保証のため、加熱されたエッチング溶液の水和レベルと略一致するように選ばれ得る所定の水和レベルを有する。
【００３６】
加熱されたエッチング溶液の再充填が必要な場合に温度と水和レベルの制御を改善する複数の実施例が様々な実施例において開示されてきた。本発明の実施例の前述の記載は、例示と説明のために与えられてきた。本発明を開示された厳密な形態に限定することを意図していない。本記載及び以降の特許請求の範囲は、説明目的のためだけであって限定と解されてはならない用語を含む。
【００３７】
当業者は、上記の教示を考慮すれば多くの修正型や変化型が可能であることを理解する。当業者は、図示された様々な構成要素の様々な均等な組み合わせ及び置換を理解する。従って本発明の技術的範囲は、この発明の詳細によって限定されるのではなく、本願に添付された特許請求の範囲の記載によって限定されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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