(57)【要約】【課題】  ＳＦＭ処理における硫酸、ＨＦの濃度変動を抑えることが可能な半導体製造方法及び半導体製造装置を提供する。【解決手段】  硫酸、ＨＦ及びＨ２Ｏの混合液３が供給された処理用内槽２ａ内に、半導体基板１を搬入する工程と、前記処理用内槽２ａを、密閉空間６内に設置する工程と、前記密閉空間６を、ＨＦ難揮発性雰囲気及び／又は乾燥雰囲気とする工程を備える。【選択図】  図１
2007019405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸、ＨＦ及びＨ２Ｏの混合液が供給された処理用内槽内に、半導体基板を搬入する工程と、
前記処理用内槽を、密閉空間内に設置する工程と、
前記密閉空間を、ＨＦ難揮発性雰囲気及び／又は乾燥雰囲気とする工程を備えることを特徴とする半導体製造方法。
【請求項２】
前記ＨＦ難揮発性雰囲気は、加圧雰囲気、ＨＦガス雰囲気の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造方法。
【請求項３】
密閉処理槽と、
前記密閉処理槽内に設置され、硫酸、ＨＦ及びＨ２Ｏの混合液を供給し、前記混合液中で半導体基板を処理する処理用内槽と、
前記密閉処理槽内の雰囲気を制御する雰囲気制御機構を備えることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
前記雰囲気制御機構により、ＨＦ難揮発性雰囲気及び／又は乾燥雰囲気に制御されることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記ＨＦ難揮発性雰囲気は、加圧雰囲気、ＨＦガス雰囲気の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程における硫酸、弗酸（以下ＨＦ）及び水（以下Ｈ２Ｏ）の混合液による選択エッチング処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、例えばハードマスクとして用いられるＢＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  ｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）は、酸化膜との選択比を取って剥離する際、含有するＢｏｒｏｎの吸水性を利用したＨＦ−ｖａｐｏｒ処理や、硫酸／ＨＦ混合液ウエット処理（以下ＳＦＭ処理）が用いられている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
このうち、ＳＦＭ処理は、Ｈ２Ｏの希薄な硫酸（Ｈ２ＳＯ４）の中でのＨＦの解離を制御することにより、近年の大口径ウエーハにおいても安定して酸化膜との高い選択比を実現できるプロセスである。
【０００４】
図４に従来のＳＦＭ処理装置を示す。図に示すように、半導体基板１０１を処理する処理用内槽１０２には、処理前に調整された硫酸、ＨＦ及びＨ２Ｏの混合液１０３を導入しておく。処理用内槽１０２ａ及び外槽１０２ｂに導入された混合液１０３は、外槽１０２ｂより吸引し既設の循環系統１０４を経由して処理用内槽１０２ａに循環供給されており、半導体基板１０１を搬入・搬出するための開口部には、可動蓋１０５が設けられている。しかしながら、硫酸が高い吸水性を持っているため、このような大気開放系のバッチ処理では、大気からの吸湿による含有水分量の変動が大きい。加えて、エッチャントとなるＨＦは、大気中に徐々に揮発してしまうため、硫酸、ＨＦの濃度が変動し、エッチングレートが変動してしまう、という問題があった。
【０００５】
そこで、ドライエアなどの乾燥気体を可動蓋内にパージすることにより吸湿を抑える、濃度をモニタして、変動する成分を補充する、などの手法による改善を図ることが考えられたが、夫々、常時パージの必要がある、多量の補充液が必要となるなどにより、プロセスコストが向上してしまうという問題がある。また、成分の変動抑制を十分に行なうことができないため、エッチングレートの変動による剥離残が発生するという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−１００６０２号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ＳＦＭ処理における硫酸、ＨＦの濃度変動を抑えることが可能な半導体製造方法及び半導体製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、硫酸、ＨＦ及びＨ２Ｏの混合液が供給された処理用内槽内に、半導体基板を搬入する工程と、前記処理用内槽を、密閉空間内に設置する工程と、前記密閉空間を、ＨＦ難揮発性雰囲気及び／又は乾燥雰囲気とする工程を備えることを特徴とする半導体製造方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の一態様によれば、密閉処理槽と、前記密閉処理槽内に設置され、硫酸、ＨＦ及びＨ２Ｏの混合液を供給し、前記混合液中で半導体基板を処理する処理用内槽と、前記密閉処理槽内の雰囲気を制御する雰囲気制御機構を備えることを特徴とする半導体製造装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施態様によれば、ＳＦＭ処理において硫酸、ＨＦの濃度変動を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１に本実施形態の半導体製造装置であるＳＦＭ処理装置を示す。図に示すように、半導体基板１を処理する処理用内槽２ａ及び外槽２ｂには、処理前に調整された硫酸、ＨＦ及びＨ２Ｏの混合液３が導入されており、処理用内槽２ａ及び外槽２ｂは、ポンプ、ヒーター、フィルターなどから構成される循環系統４により接続されている。そして、半導体基板１を搬入・搬出するための開口部には、可動蓋５が設けられている。この処理用内槽２ａには、混合液中の濃度をモニタする測定手段（図示せず）、混合液の温度を制御する温度制御手段（図示せず）を設けることも可能である。処理用内槽２ａは、密閉処理槽６内に設置されており、密閉処理槽６には、スライド式の開閉部７と、雰囲気制御機構としてドライガスソース８ａと封入バルブ８ｂを有するドライガス供給手段８と、ガス排出手段９が備えられている。
【００１２】
このようなＳＦＭ処理装置を用いて、以下のようにＳＦＭ処理を行なう。
【００１３】
先ず、処理用内槽２ａ及び外槽２ｂに、調整された例えば硫酸：９６ｗｔ％、ＨＦ：１ｗｔ％、Ｈ２Ｏ：３ｗｔ％のＳＦＭ処理用混合液３を供給する。このとき、混合液３は外槽２ｂよりポンプ吸引され、フィルターを通って処理用内槽２ａに導入され、処理用内槽２ａからオーバーフローして外槽２ｂで受けることにより、循環供給されている。そして、密閉処理槽６の開閉部７、可動蓋５を開け、例えば１ロットの半導体基板１を混合液中に搬入し、可動蓋５を閉める。
【００１４】
次いで、直ちに密閉処理槽６の開閉部７をスライドして密閉状態とし、ドライガスソース８ａから封入バルブ８ｂを介して、密閉処理槽６内にＮ２、Ａｒなどのドライガスを導入するとともに、ガス排出手段９より排出し、密閉処理槽６内をドライガスに置換する。置換後、ドライガスの導入・排出を止め、この状態でＳＦＭ処理を進行させる。
【００１５】
このように、ドライ雰囲気の密閉処理槽内においてＳＦＭ処理を行なうことにより、吸湿量が抑制され、且つ密閉処理槽内部の飽和蒸気圧によりＨＦの揮発量が一定となるため、混合液中の硫酸・ＨＦの濃度変動を抑え、エッチングレートの変動を抑えることが可能となる。このとき、吸湿量、ＨＦの揮発量の変動をより抑えるために、隙間１０の容量はできる限り狭い方が好ましい。
【００１６】
（実施形態２）
図２に本実施形態の半導体製造装置であるＳＦＭ処理装置を示す。図に示すように、実施形態１と同様に、半導体基板１１を処理する処理用内槽１２ａ及び外槽１２ｂには、処理前に調整された硫酸、ＨＦ及びＨ２Ｏの混合液１３が導入されており、処理用内槽１２ａ及び外槽１２ｂは、ポンプ、ヒーター、フィルターなどから構成される循環系統１４により接続されている。そして、半導体基板１１を搬入・搬出するための開口部には、可動蓋１５が設けられている。この処理用内槽１２ａには、実施形態１と同様に、混合液中の濃度をモニタする測定手段（図示せず）、混合液の温度を制御する温度制御手段（図示せず）を設けることも可能である。処理用内槽１２は、密閉処理槽１６内に設置されており、密閉処理槽１６には、スライド式の開閉部１７と、雰囲気制御機構として加圧ポンプ１８ａと封入バルブ１８ｂを有する加圧手段１８が備えられている。
【００１７】
このようなＳＦＭ処理装置を用いて、以下のようにＳＦＭ処理を行なう。
【００１８】
先ず、実施形態１と同様に、処理用内槽１２ａ及び外槽１２ｂに、調整された例えば硫酸：９６ｗｔ％、ＨＦ：１ｗｔ％、Ｈ２Ｏ：３ｗｔ％のＳＦＭ処理用混合液１３を供給する。このとき、混合液１３は外槽１２ｂよりポンプ吸引され、フィルターを通って処理用内槽１２ａに導入され、処理用内槽１２ａからオーバーフローして外槽１２ｂで受けることにより、循環供給されている。そして、密閉処理槽１６の開閉部１７、可動蓋１５を開け、例えば１ロットの半導体基板１１を混合液中に搬入し、可動蓋１５を閉める。
【００１９】
次いで、直ちに密閉処理槽１６の開閉部１７をスライドして密閉状態とし、加圧ポンプ１８ａから封入バルブ１８ｂを介して、密閉処理槽６内を加圧状態とする。そして、この状態でＳＦＭ処理を進行させる。このとき、ドライガスを導入することが好ましい。
【００２０】
このように、加圧状態の密閉処理槽内においてＳＦＭ処理を行なうことにより、吸湿量が抑制され、且つ密閉処理槽内部におけるＨＦの揮発が抑えられるため、混合液中の硫酸・ＨＦの濃度変動を抑え、エッチングレートの変動を抑えることが可能となる。このとき、実施形態１と同様に、吸湿量、ＨＦの揮発量の変動をより抑えるために、隙間２０の容量はできる限り狭い方が好ましい。
【００２１】
（実施形態３）
図３に本実施形態の半導体製造装置であるＳＦＭ処理装置を示す。図に示すように、実施形態１と同様に、半導体基板２１を処理する処理用内槽２２ａ及び外槽２２ｂには、処理前に調整された硫酸、ＨＦ及びＨ２Ｏの混合液２３が導入されており、処理用内槽２２ａ及び外槽２２ｂは、ポンプ、ヒーター、フィルターなどから構成される循環系統２４により接続されている。そして、半導体基板２１を搬入・搬出するための開口部には、可動蓋２５が設けられている。この処理用内槽２２ａには、実施形態１と同様に、混合液中の濃度をモニタする測定手段（図示せず）、混合液の温度を制御する温度制御手段（図示せず）を設けることも可能である。処理用内槽２２は、密閉処理槽２６内に設置されており、密閉処理槽２６には、スライド式の開閉部２７と、雰囲気制御機構としてＨＦソース２８ａと封入バルブ２８ｂを有するＨＦ供給手段２８と、ガス排出手段２９が備えられている。
【００２２】
このようなＳＦＭ処理装置を用いて、以下のようにＳＦＭ処理を行なう。
【００２３】
先ず、実施形態１と同様に、処理用内槽２２ａ及び外槽２２ｂに、調整された例えば硫酸：９６ｗｔ％、ＨＦ：１ｗｔ％、Ｈ２Ｏ：３ｗｔ％のＳＦＭ処理用混合液２３を供給する。このとき、混合液２３は外槽２２ｂよりポンプ吸引され、フィルターを通って処理用内槽２２ａに導入され、処理用内槽２２ａからオーバーフローして外槽２２ｂで受けることにより、循環供給されている。そして、密閉処理槽２６の開閉部２７、可動蓋２５を開け、例えば１ロットの半導体基板１を混合液中に搬入し、可動蓋２５を閉める。
【００２４】
次いで、直ちに密閉処理槽２６の開閉部２７をスライドして密閉状態とし、ＨＦソース２８ａから封入バルブ２８ｂを介して、密閉処理槽２６内にＨＦガスを導入するとともに、ガス排出手段２９より排出し、密閉処理槽２６内をＨＦガスに置換した後、ＨＦガスの導入・排出を止める。このとき、好ましくはＨＦガスを飽和蒸気圧となるように導入する。そして、この状態でＳＦＭ処理を進行させる。
【００２５】
このように、ＨＦ雰囲気の密閉処理槽内においてＳＦＭ処理を行なうことにより、吸湿量が抑制され、且つ密閉処理槽内部は、飽和蒸気圧に達するＨＦ蒸気が存在しており、それ以上ＨＦが揮発することがないため、混合液中の硫酸・ＨＦの濃度変動を抑え、エッチングレートの変動を抑えることが可能となる。このとき、吸湿量、ＨＦの揮発量の変動をより抑えるために、隙間３０の容量はできる限り狭い方が好ましい。
【００２６】
これら実施形態において、密閉処理槽内でＳＦＭ処理を行なっているが、ＳＦＭ処理とＳＦＭ処理の間など、半導体基板の搬入・搬出時以外の場合にも適用することが可能であり、被処理状態下における処理液の濃度変動を抑える上で効果的である。
【００２７】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一態様におけるＳＦＭ処理装置を示す図。
【図２】本発明の一態様におけるＳＦＭ処理装置を示す図。
【図３】本発明の一態様におけるＳＦＭ処理装置を示す図。
【図４】従来のＳＦＭ処理装置を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１、１１、２１、１０１  半導体基板
２ａ、１２ａ、２２ａ、１０２ａ  処理用内槽
２ｂ、１２ｂ、２２ｂ、１０２ｂ  外槽
３、１３、２３、１０３  混合液
４、１４、２４、１０４  循環系統
５、１５、２５、１０５  可動蓋
６、１６、２６  密閉処理槽
７、１７、２７  開閉部
８  ドライガス供給手段
９、２９  ガス排出手段
１０、２０、３０  隙間
１８  加圧手段
２８  ＨＦ供給手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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