(57)【要約】【課題】  低コストでかつ高い効率でＨ３ＰＯ４溶液中のシリカダストを除去する。【解決手段】  Ｈ３ＰＯ４溶液の濃度を一定に保つためのＨ２Ｏをフィルタ膜の直前で添加し、Ｈ３ＰＯ４溶液の温度分布を不均一にする。【選択図】  図１
2005260179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ３ＰＯ４溶液により半導体基板のエッチング処理を行う半導体処理装置の循環系に接続され、
エッチング処理により析出したパーティクルを含むＨ３ＰＯ４溶液の投入を受け入れる薬液投入口と、
Ｈ２Ｏの添加を受け入れるＨ２Ｏ添加口と、
前記Ｈ２Ｏの添加によりその前記熱分布が不均一化された前記Ｈ３ＰＯ４溶液から前記パーティクルを除去するフィルタ膜と、
前記Ｈ２Ｏ添加口と前記フィルタ膜との間に配設され、前記Ｈ２Ｏの添加により発生し得る前記Ｈ３ＰＯ４溶液の突沸から前記フィルタ膜を保護する保護部材と、
を備えるフィルタ。
【請求項２】
半導体基板を受け入れてＨ３ＰＯ４溶液により前記半導体基板にエッチング処理を行う処理漕と、
前記処理漕で析出したパーティクルを含むＨ３ＰＯ４溶液を取り出し、前記パーティクルを除去して前記処理漕に戻す循環系と、
前記循環系に装着されて前記Ｈ３ＰＯ４溶液を前記循環系内で循環させるポンプと、
請求項１に記載のフィルタと、
前記循環系に装着され、所定温度の前記Ｈ３ＰＯ４溶液が前記処理漕に供給されるように前記Ｈ３ＰＯ４溶液を加熱するヒータと、
を備える半導体処理装置。
【請求項３】
半導体基板を受け入れてＨ３ＰＯ４溶液により前記半導体基板にエッチング処理を行う処理漕と、
前記処理漕で析出したパーティクルを含むＨ３ＰＯ４溶液を取り出し、前記パーティクルを除去して前記処理漕に戻す循環系と、
前記循環系に装着されて前記Ｈ３ＰＯ４溶液を前記循環系内で循環させるポンプと、
前記循環系に装着され、前記Ｈ３ＰＯ４溶液から前記パーティクルを除去するフィルタと、
前記フィルタの上流側における前記循環系に装着されて前記Ｈ３ＰＯ４溶液にＨ２Ｏを添加して前記Ｈ３ＰＯ４溶液の濃度を所定範囲内に保つとともに、前記Ｈ３ＰＯ４溶液に不均一な濃度分布を与えるＨ２Ｏ添加手段と、
前記循環系に装着され、所定温度の前記Ｈ３ＰＯ４溶液が前記処理漕に供給されるように前記Ｈ３ＰＯ４溶液を加熱するヒータと、
を備える半導体処理装置。
【請求項４】
前記Ｈ２Ｏ添加手段と前記フィルタとの距離は、前記Ｈ３ＰＯ４溶液の熱分布が均一化される前に前記Ｈ３ＰＯ４溶液が前記フィルタに供給される範囲に属することを特徴とする請求項３に記載の半導体処理装置。
【請求項５】
半導体基板を受け入れてＨ３ＰＯ４溶液により前記半導体基板にエッチング処理を行う処理漕と、
前記処理漕で析出したパーティクルを含むＨ３ＰＯ４溶液を取り出し、前記パーティクルを除去して前記処理漕に戻す循環系と、
前記循環系に装着されて前記Ｈ３ＰＯ４溶液を前記循環系内で循環させるポンプと、
前記循環系に互いに並列に装着され、前記Ｈ３ＰＯ４溶液から前記パーティクルを除去する複数のフィルタと、
前記複数のフィルタに挟まれるように前記循環系に装着され、前記Ｈ３ＰＯ４溶液の交換時に前記パーティクルを含まない新鮮なＨ３ＰＯ４溶液の通過を許容するバイパスラインと、
前記循環系に装着されて前記Ｈ３ＰＯ４溶液にＨ２Ｏを添加して前記Ｈ３ＰＯ４溶液の濃度を所定範囲内に保つＨ２Ｏ添加手段と、
前記循環系に装着され、所定温度の前記Ｈ３ＰＯ４溶液が前記処理漕に供給されるように前記Ｈ３ＰＯ４溶液を加熱するヒータと、
を備える半導体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタおよび半導体処理装置に関し、例えば微細パターンを形成するための半導体基板のエッチング処理を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板のＳｉＮ膜に対してエッチング処理を行う際に同じ薬液を用いて繰り返し処理を行うと、処理バッチ数の増加とともに処理後のウェーハ上にシリカダストが増加していくことが知られている。従って、所定のバッチ処理数及び溶解シリカ量を超えた場合に溶液Ｈ３ＰＯ４溶液を交換するか、または一定量のシリカが析出したフィルターを交換する必要がある。
【０００３】
従来より、Ｈ３ＰＯ４溶液中のシリカダストを低減させるためにさまざまな試みが行われてきている。溶解シリカを低減させる方法には主として３つの方法があり、第１の方法は、熱交換領域にてＨ３ＰＯ４溶液中に溶け込んでいるシリカを析出させてフィルタで除去する方法（例えば特許文献１および２）であり、第２の方法は、Ｈ２Ｏを添加し、これによる温度の極端な低下と溶解度の減少によりシリカダストをフィルタに析出させて除去する方法であり、さらに第３の方法は、Ｈ３ＰＯ４溶液にＨＦを添加し溶解シリカをＳｉＦ４の気体として溶液中から除去する方法である（例えば特許文献３から６）。
【特許文献１】特開２００２−２９９３１３号公報
【特許文献２】特開平９−２１９３８８号公報
【特許文献３】特開平９−４５６６０号公報
【特許文献４】特開平７−８６２６０号公報
【特許文献５】特開平１０−５０６８２号公報
【特許文献６】特開平８−８３７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、第１および第２の方法では、Ｈ３ＰＯ４溶液の温度が極端に下がってしまうので、ヒータによる再加熱が必要となり、そのコストがかかるという問題がある。第３の方法でも同様に、添加したＨＦをＨ３ＰＯ４溶液中から除去するために溶液を十分に加熱しなければならないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストでかつ高い効率でＨ３ＰＯ４溶液中のシリカダストを除去するフィルタおよび半導体処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
【０００７】
即ち、本発明によれば、
Ｈ３ＰＯ４溶液により半導体基板のエッチング処理を行う半導体処理装置の循環系に接続され、
エッチング処理により析出したパーティクルを含むＨ３ＰＯ４溶液の投入を受け入れる薬液投入口と、
Ｈ２Ｏの添加を受け入れるＨ２Ｏ添加口と、
上記Ｈ２Ｏの添加によりその上記熱分布が不均一化された上記Ｈ３ＰＯ４溶液から上記パーティクルを除去するフィルタ膜と、
上記Ｈ２Ｏ添加口と上記フィルタ膜との間に配設され、上記Ｈ２Ｏの添加により発生し得る上記Ｈ３ＰＯ４溶液の突沸から上記フィルタ膜を保護する保護部材と、
を備えるフィルタが提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、
半導体基板を受け入れてＨ３ＰＯ４溶液により上記半導体基板にエッチング処理を行う処理漕と、
上記処理漕で析出したパーティクルを含むＨ３ＰＯ４溶液を取り出し、上記パーティクルを除去して上記処理漕に戻す循環系と、
上記循環系に装着されて上記Ｈ３ＰＯ４溶液を上記循環系内で循環させるポンプと、
上述した本発明にかかるフィルタと、
上記循環系に装着され、所定温度の上記Ｈ３ＰＯ４溶液が上記処理漕に供給されるように上記Ｈ３ＰＯ４溶液を加熱するヒータと、
を備える半導体処理装置が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、
半導体基板を受け入れてＨ３ＰＯ４溶液により上記半導体基板にエッチング処理を行う処理漕と、
上記処理漕で析出したパーティクルを含むＨ３ＰＯ４溶液を取り出し、上記パーティクルを除去して上記処理漕に戻す循環系と、
上記循環系に装着されて上記Ｈ３ＰＯ４溶液を上記循環系内で循環させるポンプと、
上記循環系に装着され、上記Ｈ３ＰＯ４溶液から上記パーティクルを除去するフィルタと、
上記フィルタの上流側における上記循環系に装着されて上記Ｈ３ＰＯ４溶液にＨ２Ｏを添加して上記Ｈ３ＰＯ４溶液の濃度を所定範囲内に保つとともに、上記Ｈ３ＰＯ４溶液に不均一な濃度分布を与えるＨ２Ｏ添加手段と、
上記循環系に装着され、所定温度の上記Ｈ３ＰＯ４溶液が上記処理漕に供給されるように上記Ｈ３ＰＯ４溶液を加熱するヒータと、
を備える半導体処理装置が提供される。
【００１０】
さらに、本発明によれば、
半導体基板を受け入れてＨ３ＰＯ４溶液により上記半導体基板にエッチング処理を行う処理漕と、
上記処理漕で析出したパーティクルを含むＨ３ＰＯ４溶液を取り出し、上記パーティクルを除去して上記処理漕に戻す循環系と、
上記循環系に装着されて上記Ｈ３ＰＯ４溶液を上記循環系内で循環させるポンプと、
上記循環系に互いに並列に装着され、上記Ｈ３ＰＯ４溶液から上記パーティクルを除去する複数のフィルタと、
上記複数のフィルタに挟まれるように上記循環系に装着され、上記Ｈ３ＰＯ４溶液の交換時に上記パーティクルを含まない新鮮なＨ３ＰＯ４溶液の通過を許容するバイパスラインと、
上記循環系に装着されて上記Ｈ３ＰＯ４溶液にＨ２Ｏを添加して上記Ｈ３ＰＯ４溶液の濃度を所定範囲内に保つＨ２Ｏ添加手段と、
上記循環系に装着され、所定温度の上記Ｈ３ＰＯ４溶液が上記処理漕に供給されるように上記Ｈ３ＰＯ４溶液を加熱するヒータと、
を備える半導体処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エッチング溶液の濃度の均一性を保持しつつ、低コストでかつ高い効率でＨ３ＰＯ４溶液中のシリカダストを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図において同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は必要な場合に限り行なう。
【００１３】
（１）第１の実施の形態
図１は、本発明にかかる半導体処理装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示すエッチング装置１は、処理漕１０と、循環ラインＬ０と、ポンプ１２と、ヒータ１４と、２つのフィルタＦ１，Ｆ２と、洗浄用ラインＬ１，Ｌ２と、Ｈ２Ｏ補充ラインＰＬ１，ＰＬ２と、各薬液またはＨ２Ｏの補充量を調整するバルブＶＬ１〜ＶＬ１０とを備える。
【００１４】
処理漕１０は、製造中の半導体ウェーハＷを受け入れてＨ３ＰＯ４溶液によりウェーハＷの表面層または表面上に成膜された膜の全部または一部を選択的に除去する。この結果、Ｈ３ＰＯ４溶液にシリカダストが溶解し、このシリカダストを含むＨ３ＰＯ４溶液がポンプ１２により吸い出されて循環ラインＬ０内を流れる。２つのフィルタＦ１，Ｆ２は、互いに並列に接続されてヒータ１４の上流側の直前に設置され、Ｈ３ＰＯ４溶液中のシリカダストを除去する。ヒータ１４は、各フィルタＦ１，Ｆ２により濾過されたＨ３ＰＯ４溶液を加熱して、処理漕１０に戻す。
【００１５】
フィルタＦ１，Ｆ２の上流側における並列接続の分岐点Ｎｕと各フィルタとの間にはバルブＶＬ３，ＶＬ４がそれぞれ設けられ、各フィルタへのＨ３ＰＯ４溶液の流入量が調整される。同様に、フィルタＦ１，Ｆ２の下流側における並列接続の分岐点Ｎｄと各フィルタとの間にはバルブＶＬ５，ＶＬ６がそれぞれ設けられ、各フィルタからのＨ３ＰＯ４溶液の流出量が調整される。また、下流側のバルブＶＬ５とフィルタＦ１との間の循環ラインＬ０、および下流側のバルブＶＬ６とフィルタＦ２との間の循環ラインＬ０には洗浄用のＨＦ水溶液投入ラインＬ１がそれぞれバルブＶＬ７，ＶＬ８を介して接続される。さらに、上流側のバルブＶＬ３とフィルタＦ１との間の循環ラインＬ０、および上流側のバルブＶＬ４とフィルタＦ２との間の循環ラインＬ０にはＨＦ水溶液排出ラインＬ２がそれぞれバルブＶＬ１，ＶＬ２を介して接続される。
【００１６】
Ｈ２Ｏ補充ラインＰＬ１，ＰＬ２は、フィルタＦ１，Ｆ２の上流側で各フィルタの直前の循環ラインＬＯにバルブＶＬ９，ＶＬ１０を介してそれぞれ接続され、Ｈ２Ｏを補充することによりＨ３ＰＯ４溶液の濃度を所定範囲内に保持する。
【００１７】
このように、本実施形態のエッチング装置１によれば、各フィルタの直前でＨ３ＰＯ４溶液にＨ２Ｏを添加するので、Ｈ３ＰＯ４溶液の温度が急激に低下し、溶解度の低下によりシリカダストが析出し、直後のフィルタにより温度差が均一化する前に除去する。このように、本実施形態のエッチング装置１によれば、Ｈ３ＰＯ４溶液の濃度を所定値に保持しながら高い効率でフィルタ洗浄を行なうことができる。また、Ｈ３ＰＯ４溶液の温度が最も低くなる箇所であるヒータ１４の直前に並列接続のフィルタＦ１，Ｆ２を配置し、これらのフィルタの直前でＨ２Ｏを添加するので、パーティクルが析出しやすい状態が創出される。この局所的に、Ｈ３ＰＯ４溶液中にＨ２Ｏを添加し、パーティクルが析出した状態でＨ３ＰＯ４溶液中からパーティクルを除去するので、薬液の寿命も長くすることができる。
【００１８】
Ｈ２Ｏ補充ラインＰＬ１，ＰＬ２と循環ラインＬ０との各接続点とフィルタＦ１，Ｆ２との距離Ｄは、高温（例えば１６０℃）のＨ３ＰＯ４溶液に室温のＨ２Ｏが添加されたときにＨ３ＰＯ４溶液内に発生する不均一な温度分布が均一化されるまでの間にＨ３ＰＯ４溶液が各フィルタ内のフィルタ膜に到達する範囲内に設定される。
【００１９】
前述した通り、本実施形態のエッチング装置１は並列に接続された２つのフィルタＦ１，Ｆ２を備えるので、Ｈ３ＰＯ４溶液の洗浄処理を中断させることなく、フィルタを効率良く洗浄することが可能である。以下、その具体的方法を説明する。
【００２０】
まず、バルブＶＬ３，ＶＬ５を開き、その他のバルブを閉じたままでＨ３ＰＯ４溶液をフィルタＦ１に通過させ、フィルタＦ１により濾過する。フィルタＦ１の交換時期になると、バルブＶＬ４，ＶＬ６を開けてバルブＶＬ３，ＶＬ５を閉じる。これにより、洗浄処理を中断させることなく、フィルタＦ２によりＨ３ＰＯ４溶液を濾過することができる。続いて、バルブＶＬ７，ＶＬ１を開けてＨＦ水溶液投入ラインＬ１を通ってバルブＶＬ７側からフィルタ１内にＨＦ溶液を通過させ、ＶＬ１側からＨＦ水溶液排出ラインＬ２へ排出させる。フィルタＦ１の洗浄が完了すると、バルブＶＬ７，ＶＬ１を閉じる。次に、フィルタＦ２の交換時期になると、バルブＶＬ３，ＶＬ５を開き、その後バルブＶ４，Ｖ６を閉じてフィルタＦ１に交換する。フィルタＦ２の洗浄は、バルブＶＬ２，ＶＬ８を開けてバルブＶＬ８側からＨＦ溶液を流す。以上の操作を繰り返すことにより、フィルタの交換時期に、洗浄処理を中断させることなくフィルタを効率良く洗浄することができる。これにより、高いスループットで半導体装置のエッチング処理を行なうことができる。さらに、フィルターを頻繁に洗浄できるので、フィルタの交換頻度を減少させることも可能になる。
【００２１】
（２）第２の実施の形態
前述した第１の実施形態では、Ｈ２Ｏ補充ラインＰＬ１，ＰＬ２を各フィルタの上流側で各フィルタ近傍の循環ラインＬ０に接続することとした。本実施形態では、Ｈ２Ｏ補充ラインＰＬ１，ＰＬ２を、循環ラインＬ０ではなく、各フィルタに直接接続する形態について説明する。  
図２は、本発明にかかる半導体処理装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示すエッチング装置２は、図１に示すエッチング装置１が備えるフィルタＦ１，Ｆ２に代えて、本発明にかかるフィルタの実施の一形態としてのフィルタＦ３，Ｆ４を備え、これらのフィルタＦ３，Ｆ４にＨ２Ｏ補充ラインＰＬ１，ＰＬ２が直接接続されている。図２に示すエッチング装置２のその他の構成は、図１に示すエッチング装置１と実質的に同一である。
【００２２】
図３は、本実施形態のエッチング装置２が備えるフィルタＦ３（Ｆ４）の要部を示すブロック図である。同図に示すフィルタＦ３（Ｆ４）は、薬液投入口６２と薬液排出口６６とＨ２Ｏ添加口６４とが設けられたフィルタカバー５０と、フィルタカバー５０内に収容されたフィルタ膜５２と、保護膜６８とを備える。Ｈ２Ｏ添加口６４は、薬液投入口６２の近傍に設けられ、これにより高温のＨ３ＰＯ４溶液に常温のＨ２Ｏが添加され、その直後に不均一な温度分布のままでＨ３ＰＯ４溶液がフィルタ膜５２内に導入されて効率良く濾過される。
【００２３】
前述した第１の実施形態では、フィルタＦ１，Ｆ２の近傍でＨ３ＰＯ４溶液にＨ２Ｏを添加したが、この場合、Ｈ３ＰＯ４溶液とＨ２Ｏとの温度差に起因してＨ３ＰＯ４溶液が突沸を起こす可能性があり、その場合はフィルタＦ１，Ｆ２の濾過膜がダメージを被るおそれがある。図３に示すように、本実施形態のフィルタＦ３（Ｆ４）によれば、フィルタ膜５２とフィルタカバー５０との間に設けられた保護壁６８を備えるので、突沸時のダメージからフィルタ膜５２を保護することができる。これにより、濾過効率が高く、かつ、寿命の長いフィルタが提供される。保護壁６８の長さは、フィルタ膜５２が突沸の影響を受けない程度であれば良い。
【００２４】
（３）第３の実施の形態
図４は、本発明にかかる半導体処理装置の第３の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。図１との対比により明らかなように、図４に示すエッチング装置３の特徴は、フィルタＦ１，Ｆ２の並列接続の接続点Ｎｕ，Ｎｄを連結するように循環系内に設けられた、フィルタを有しないバイパスラインをさらに備え、接続点Ｎｕとポンプ１２との間にＨ３ＰＯ４溶液交換用の廃液ラインＬ４が設けられている点にある。バイパスラインＬ３と接続点Ｎｕ，Ｎｄとの間には、それぞれバルブＶＬ１１，ＶＬ１２が設けられ、これらのバルブによりバイパスラインＬ３でのＨ３ＰＯ４溶液の通過量が調整される。図４に示すエッチング装置３のその他の構成は、図１に示すエッチング装置１と実質的に同一である。従って、並列接続のフィルタＦ１，Ｆ２において、各フィルタの洗浄に際してのフィルタの切り換え方法もエッチング装置１と同一である。
【００２５】
本実施形態のエッチング装置３によれば、Ｈ３ＰＯ４溶液の交換に際し、フィルタを有しないバイパスラインを用いて交換後のＨ３ＰＯ４溶液を円滑に循環させることができる。この点を以下に説明する。
【００２６】
例えばバルブＶＬ３，ＶＬ５が開けられ、それ以外のバルブが閉じられていて、薬液Ｈ３ＰＯ４溶液がフィルタＦ１を通過する状態にあるときにＨ３ＰＯ４溶液の交換が必要になったものと想定する。薬液交換のためには、バルブＶＬ２０を開け廃液ラインＬ４を通して循環ラインＬ０からＨ３ＰＯ４溶液を抜き始める。
【００２７】
このときのバルブの開閉状態は、薬液交換の直前にバルブＶＬ３，ＶＬ５を閉じ、バルブＶＬ１１，ＶＬ１２を開けても良いし、薬液が抜け切れた時点でバルブＶＬ３，ＶＬ５を閉じてバルブＶＬ１１，ＶＬ１２を開けても良い。処理漕１０に投入された新液は、フィルタＦ１またはＦ２による抵抗を受けることなく、処理漕１０からポンプ１２、ヒータ１４の順に循環していく。このとき、直前まで使用していたフィルタＦ１の洗浄を並行して行なっても良い。具体的には、バルブＶＬ１，ＶＬ７を開けてＨＦ水溶液投入ラインＬ１を経由してバルブＶＬ７側からＨＦ水溶液を流す。洗浄が終了すれば、これらのバルブＶＬ１，ＶＬ７を閉じても良い。
【００２８】
このように、本実施形態のエッチング装置３によれば、フィルタを設置しないバイパスラインＬ３を備えるので、交換直後で温度が低く粘度が高いＨ３ＰＯ４溶液でもフィルタによる抵抗を受けることなく、効率よく均一に加熱した上で処理漕１０に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明にかかる半導体処理装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる半導体処理装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかるフィルタの実施の一形態の要部を示すブロック図である。
【図４】本発明にかかる半導体処理装置の第３の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２，３  エッチング装置
１０  処理漕
１２  ポンプ
１４  ヒータ
５０  フィルタカバー
５２  フィルタ膜
６２  薬液投入口
６４  Ｈ２Ｏ添加口
６６  薬液排出口
６８  保護壁
Ｄ  Ｈ２Ｏ添加口とフィルタ膜との距離
Ｆ１〜Ｆ４  フィルタ
Ｌ０  循環ライン
Ｌ１  ＨＦ水溶液投入ライン
Ｌ２  ＨＦ水溶液排出ライン
Ｌ３  バイパスライン
Ｌ４  廃液ライン
ＰＬ１，ＰＬ２  Ｈ２Ｏ補充ライン
ＶＬ１〜ＶＬ１２，ＶＬ２０  バルブ
【図１】
2005260179.tif 000003
【図２】
2005260179.tif 000004
【図３】
2005260179.tif 000005
【図４】
2005260179.tif 000006