(57)【要約】      （修正有）【課題】水分濃度低下を防ぎ、沸騰力を長く持続させたリン酸水のライフ長期化が可能なシリコン窒化膜をエッチングするエッチング半導体装置などの半導体製造装置を提供する。【解決手段】蓋１のエッチング液３と対向する内側には、その周縁部に少なくとも２列の突起構造物８、９が複数配列されている（例えば、２列）。この複数配列構造は全体的に見ると千鳥状配列になっている。この複数配列構造において、蓋１の外側の配列を第１の配列とし、内側の配列を第２の配列とする。第１の配列の互いに隣接する突起構造物８間の間隔（Ａ）は、この間隔（Ａ）に対向する第２の配列の突起構造物９の長さ（Ｂ）と等しいかそれより短くなっている（Ａ≦Ｂ）。槽内の圧力が必要以上に上がらず、しかもエッチング槽外へ水分が流れ出ない事を両立できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング槽と、前記エッチング槽に収納され、半導体ウエハ表面をウエットエッチングするエッチング液と、前記エッチング槽を封止する蓋とを具備し、前記蓋の前記エッチング液と対向する内側には、その周縁部に少なくとも２列の突起構造物が複数配列され、前記複数の突起構造物は千鳥状に配列されていることを特徴とする半導体製造装置。
している。
【請求項２】
前記突起構造物の配列が第１の配列と、当該第１の配列とは隣接する第２の配列を有する場合において、前記第１の配列の互いに隣接する突起構造物間の間隔は、当該間隔に対向する前記第２の配列の突起構造物の長さと等しいかそれより短くしたことを特徴とする請求項１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、シリコン窒化膜をエッチング除去するために用いられるエッチング液を収納する半導体製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハなどの半導体基板に集積回路を作り込んで形成される半導体装置には素子分離や保護膜などに用いられる絶縁膜としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ）が知られている。半導体装置を製造する工程中において、絶縁膜は、パターニング処理などを行うために、半導体基板から適宜エッチング除去する工程を用いる。従来からシリコン窒化膜をエッチング除去するためには熱リン酸が用いられている。そして、この工程を実施するために、半導体製造装置としては高温ウェットエッチング装置が使われる。
【０００３】
図５は、従来の高温ウェットエッチング装置の概略図である。
エッチング槽１００の内部には８５ｗｔ％リン酸水がエッチング液１０３として収納されている。エッチング槽１００内には複数の半導体基板（シリコンウエハ）１０２が収納され、エッチング液１０３中に浸漬されている。エッチング槽１００内にはさらに温度センサ１０７が取り付けられている。エッチング槽１００の開口は、蓋１０１により封止されている。この蓋１０１を介して水の供給パイプ１０６が挿入されている。また、エッチング槽１００の周辺にはヒータ１０４が配置されている。
【０００４】
特許文献１には従来の半導体装置等の製造に使用され、ウエハを均一にエッチングするウエットエッチング処理装置が開示されている。エッチング液としての燐酸をオーバーフロー槽に入れる。その外槽のリン酸を、吐出口から循環用配管を通じてポンプで内槽へ循環させる。リン酸をヒーターで熱して、温度コントローラーで所定の温度に保持する。設定温度となったところで、ウエハをセットしたカセットを槽内に入れる。このカセットを分散板のカセット固定枠上に置くと、ウエハ突き上げ板によってウエハが持ち上がり、エッチング液がカセットの洗浄窓よりカセット内に容易に流れ込む。また、窒素をバブラーに流入させて槽の底部より内槽全体に均一にバブリングする。この窒素でウエハを揺動させることで、その全面にエッチング液１１が確実に接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−５８０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５に記載されたエッチング槽１００でウエットエッチングを行う場合、エッチング液１０３として用いる８５ｗｔ％リン酸水の沸点約１６０℃の沸騰力を利用して、１６０℃前後でエッチングが進むように処理を行う。つまり、ヒータ１０４でエッチング液１０３を高温にし、処理中に蒸発した水分を補うように供給パイプ１０６から水を足しつつ１６０℃前後で処理をする。
すなわち、この半導体装置の製造工程では、沸点の温度を変化させないでリン酸水の濃度を８５ｗｔ％一定にしながら複数の製品処理を続けることが望ましい。その際、断続的な水の供給を考えるばかりでなく、液面から立ち昇る蒸気を蓋が一旦受け止めて液槽に水分を戻すことが肝要である。しかしながら、高温で蓋が変形したりして蓋面が歪み、また、水分が液槽の縁側に逃げる（即ち、横流れをする）などして液面に戻る水分が減少し、８５ｗｔ％リン酸濃度を維持できず沸点温度が上昇してしまい、その結果、処理温度１６０℃で沸騰力による液揺動を著しく弱めてしまう。
本発明は、このような事情によりなされたもので、水分濃度低下を防ぎ、沸騰力を長く持続させたリン酸水のライフ長期化が可能な半導体製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体製造装置は、エッチング槽と、前記エッチング槽に収納され、半導体ウエハ表面をウエットエッチングするエッチング液と、前記エッチング槽を封止する蓋とを具備し、前記蓋の前記エッチング液と対向する内側には、その周縁部に少なくとも２列の突起構造物が複数配列され、前記複数の突起構造物は千鳥状に配列されていることを特徴としている。
前記突起構造物の配列が第１の配列と、当該第１の配列とは隣接する第２の配列を有する場合において、前記第１の配列の互いに隣接する突起構造物間の間隔は、当該間隔に対向する前記第２の配列の突起構造物の長さと等しいかそれより短くしても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、このような構成により、蓋の内側の周縁部に、エッチング液の水分が蒸発して形成された水滴の横流れを防ぐ構造が形成される。また、突起構造物の配列の隙間から気体が流れ出るので槽内で上昇していく圧力を緩和することができる。つまり、槽内の圧力が上がらず、しかもエッチング槽外へ水分が流れ出ない事を両立できる。その結果、水分濃度低下の防止、沸騰力を長く持続させたリン酸水のライフ長期化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る半導体製造装置を構成するエッチング槽の蓋内側を示す平面図。
【図２】実施例１に係る半導体製造装置を構成するエッチング槽の断面図及び平面図。
【図３】実施例１に係る半導体製造装置を構成するエッチング槽の断面図及び平面図。
【図４】実施例１に係る半導体製造装置を構成するエッチング槽の蓋内側に形成された突起を状を示す平面図。
【図５】従来の半導体製造装置（高温ウエットエッチング装置）の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１乃至図３を参照して実施例１を説明する。
図２及び図３に示すように、この実施例で説明する半導体製造装置は、高温ウェットエッチング装置である。図２及び図３は、高温ウェットエッチング装置の断面図及び平面図（上面図）であり、平面図は、突起構造物を透視して表示する。図２（ａ）は、図２（ｂ）のＣ−Ｃ′線に沿う部分の断面図、図３（ａ）は、図３（ｂ）のＤ−Ｄ′線に沿う部分の断面図である。
【００１２】
エッチング槽１０内部には８５ｗｔ％リン酸水がエッチング液３として収納されている。エッチング槽１０内には複数の半導体基板（シリコンウエハ）２がカセット２１に収納された状態で搭載され、エッチング液３中に浸漬されている。エッチング槽１０内には温度センサ７が取り付けられている。また、エッチング槽１０の開口は、蓋１により封止されている。この蓋１を介して水の供給パイプ６の先端部分がエッチング槽１０内に挿入されている。さらに、エッチング槽１０の周辺にはヒータ４が配置されてエッチング槽１０内のエッチング液３を加熱するように構成されている。
【００１３】
半導体装置製造工程中において、例えば、シリコンウエハに形成されたシリコン窒化膜（ＳｉＮ）をパターニングなどにより除去する工程をこのエッチング槽１０で行う。この場合、エッチング液３として用いる８５ｗｔ％リン酸水の沸点約１６０℃の沸騰力を利用して、１６０℃前後でエッチングが進むように処理を行う。即ち、エッチング槽１０の底面及び側面に配置されたヒータ４によりエッチング液３を高温にし、さらに、処理中に蒸発した水分を補い、濃度を一定に保つように水供給パイプ６から水を足しながら１６０℃前後で処理をする。エッチング液３を処理中に沸騰状態にさせることで、エッチング液全体が揺れる、即ち、エッチング槽１０を振動させる。
【００１４】
この半導体装置の製造工程では、沸点の温度を変化させないで、リン酸水の濃度を８５ｗｔ％一定にしながら複数の製品処理を続けることが望ましい。その際、断続的な水の供給を考えるばかりでなく、液面から立ち昇る蒸気を蓋１が一旦受け止めてエッチング槽１０に水分を戻すことが重要である。
供給パイプ６からのエッチング槽１０への水の供給は、例えば、温度センサ７が１５９℃を検知すると停止し、１５９．５℃以上で再開することを繰り返す。温度コントロールを優先するために、水分濃度数％の損失がある。蒸発した水分を効率良く戻せば、リン酸水濃度８５ｗｔ％一定により近付けることができる。また、エッチング処理に際して、エッチング液３を沸騰状態にさせて、エッチング液３全体を揺する。この状態で水とリン酸は、均一に混ざる。この沸騰状態を維持させるためには、蒸発した水をエッチング槽１０に戻すことが要求される。
【００１５】
この実施例は、蒸発した水分を効率良く戻すと共にエッチング槽内の圧力を緩和させることを目的とし、そのために、槽内のエッチング液と対向する蓋内側の周縁部にトラップ構造を設けることに特徴がある。トラップ（実施例では突起構造物を用いている）は、最低限周縁に２列配列されている。複数の配列は、千鳥状にレイアウトされていれば、何列でも可能である。トラップをこのようにレイアウトすることにより、蓋端に横流れした水が槽外へ漏れ出るのを防止すると共に槽内の圧力を緩和する効果を両立させている。
【００１６】
図１は、図２及び図３に記載されたエッチング槽１０の蓋１であり、その内側を表示している。図１に示すように、蓋１のエッチング液３と対向する内側には、その周縁部に少なくとも２列の突起構造物８、９が複数配列されている（この実施例では、２列になっている）。そして、この複数配列構造は全体的に見ると千鳥状になっている。この複数配列構造において、蓋１の外側の配列を第１の配列とし、内側の配列を第２の配列とする。第１の配列の互いに隣接する突起構造物８間の間隔（Ａ）は、この間隔（Ａ）に対向する第２の配列の突起構造物９の長さ（Ｂ）と等しいかそれより短くなっている（Ａ≦Ｂ）。Ａ、Ｂの関係をこの様に限定する事により、蓋面の端に水分が流れても、内側の配列の突起構造物で水を塞ぎ止め、それでも捕捉しきれない水は、外側の配列の突起構造物で塞ぎ止める作用をより強くする事ができる。
【００１７】
前述のように、ウエハ上のシリコン窒化膜をエッチング処理する場合、沸点の温度を変化させないでリン酸水の濃度を一定にしながら処理を続け、その際断続的な水の供給を考慮するばかりでなく液面から立ち昇る蒸気を蓋が一旦受け止めてエッチング槽内に水分を戻す。即ち、処理中の水蒸気は、蓋まで立ち昇り、そこで水分５に戻ってエッチング液に還元される（図２、図３参照）。
ところが、図５に示すように、従来のエッチング槽においては、蒸気が上昇して蓋にあたり、水分となってエッチング液に戻るが、蓋の中央部分ではこの部分で生成された水分がエッチング液に落下するものの、一部は蓋の周縁部分に流れ、蓋とエッチング槽との境界から槽外へ流れ出てしまう。また、蓋の周縁部分で生成された水分も多くは蓋とエッチング槽との境界から槽外へ流れ出る。このような状態ではエッチング液であるリン酸水の濃度を一定に保つことは難しい処理であった。
【００１８】
この実施例では突起構造物の配列構造が千鳥状であるので、蓋面に変形や歪みがあって水が蓋面の端に流れて（横流れして）も、内側の配列の突起構造物９で水を塞ぎ止め、それでも捕捉しきれない水は、外側の配列の突起構造物８で塞ぎ止めることができる。また、内側の配列の突起構造物９と外側の配列の突起構造物８との間には隙間が形成されているので密閉状態にはない。料理に使われる圧力鍋は、このエッチング鍋とは異なり、密閉状態で用いられるのでその機能は半導体製造装置のエッチング槽とは異なるものである。
エッチング槽１０は、このような隙間を作ることによって適度なエア抜きが行われて槽内圧力を緩和すると共に、水分の槽外への流出を防止することを可能にするものである。
【実施例２】
【００１９】
次に、図４を参照して実施例２を説明する。
実施例１ではエッチング槽を封止する蓋の内側周縁部に設けたトラップ構造として千鳥状に配列された突起構造物を用いている。この実施例では突起構造物の形状に特徴がある。実施例１では、四角柱体を用いている（図４（ａ））が、突起構造物は、これのみに限定されるものではない。突起構造物は、このほか多角柱体、円柱体、半円柱体など水分の蓋端への横流れを防ぐと共にエッチング槽内の圧力を緩和することができるならどの様な形状でも良い。
この実施例では、蓋内部の周縁部に三角柱体の突起構造物を千鳥状に２列配列している。突起構造物をこのように千鳥状にレイアウトされていることにより、蓋端に横流れした水が槽外へ漏れ出るのを防止すると共に槽内の圧力を緩和することができる。
【符号の説明】
【００２０】
１・・・エッチング槽の蓋
２・・・ウエハ
３・・・エッチング液
４・・・ヒータ
５・・・水分
６・・・水供給パイプ
７・・・温度センサ
８、９・・・突起構造物
１０・・・エッチング槽
２１・・・カセット
【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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