エッチング液再生装置
【課題】エッチング液から高い除去率でケイ素化合物を除去することができ、エッチング液を処分することなく再利用する。
【解決手段】取り出されたエッチング液を霧化する霧化手段１１と、霧化によって析出および／または凝集されるエッチング液中のケイ素化合物を、エッチング液から分離除去して再生エッチング液を得る分離手段１２を備えている。また、エッチング液の温度調整を行う温度調整手段２３を備えて、エッチング液が霧化手段１１によって霧化されたときのケイ素化合物の析出および／または凝集を制御して分離手段１２によるケイ素化合物のエッチング液からの分離除去が制御された残留濃度に調整し、ケイ素化合物濃度を任意に調整し得るようにしている。
【解決手段】取り出されたエッチング液を霧化する霧化手段１１と、霧化によって析出および／または凝集されるエッチング液中のケイ素化合物を、エッチング液から分離除去して再生エッチング液を得る分離手段１２を備えている。また、エッチング液の温度調整を行う温度調整手段２３を備えて、エッチング液が霧化手段１１によって霧化されたときのケイ素化合物の析出および／または凝集を制御して分離手段１２によるケイ素化合物のエッチング液からの分離除去が制御された残留濃度に調整し、ケイ素化合物濃度を任意に調整し得るようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエットエッチング処理を行った後のエッチング液を再生するためのエッチング液再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエットエッチング処理は、エッチング液の化学的な溶解作用を利用して、基板上（表面）に形成されている膜を除去する技術であり、各種の技術分野で利用されている。特に、半導体工学の分野では、半導体ウエハ上に形成されている酸化膜などの薄膜に、フォトレジストでパターンを形成した後にエッチング液によって薄膜を選択的に除去している。
例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜が形成されているシリコンウエハから窒化ケイ素膜を除去する場合においては、８０〜１７５℃に加熱されたリン酸水溶液（Ｈ３ＰＯ４＋Ｈ２Ｏ）がエッチング液として用いられている。
【０００３】
図１は、特許文献１に記載されているエッチング処理装置を示す説明図である。
エッチング処理装置１００の基本的な構造は、図１に示されているように、エッチング処理槽１内のエッチング液を循環させるように構成されている。
エッチング処理槽１は、複数枚のシリコンウエハＷを垂直並列状に収容し得る容積を有するとともに、側部にヒータ１Ｈを備えている内槽１Ａと、この内槽１Ａの外周を包囲するように形成されているオーバーフロー槽１Ｂとからなる内外二槽構造を形成されている。そして、内槽１Ａとオーバーフロー槽１Ｂの底部が循環ポンプ２、濾過フィルタ３、ラインヒータ４を有する循環経路５によって接続されている。
【０００４】
エッチング処理槽１内のエッチング液は、ヒータ１Ｈによって８０〜１７５°Ｃに加熱コントロールされており、オーバーフロー槽１Ｂに溢れたエッチング液が循環ポンプ２によって圧送されるとともに、濾過フィルタ３によってゴミなどの異物の除去がなされたた後、ラインヒータ４によって前記の温度に再加熱されて内槽１Ａに戻される。
エッチング処理槽１内に浸漬されたシリコンウエハＷは、前記したように温度コントロールがなされ、かつ、異物の除去がなされたエッチング液によってエッチング処理される。これにより、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜が形成されたシリコンウエハＷ上から窒化ケイ素膜が選択的に除去されるエッチング処理が行われる。
【０００５】
このようにしてエッチング処理を繰り返すと、窒化ケイ素膜のケイ素化合物がエッチング液中に生成し徐々に蓄積増大するため、エッチング液中のケイ素化合物濃度が高くなる。これによって、ケイ素化合物がエッチング液中に析出して異物となり、循環経路５中の濾過フィルタ３の目詰まりを引き起こし、また、エッチング液中のケイ素化合物濃度の変動により、処理ロット毎に窒化ケイ素膜と酸化ケイ素膜それぞれの単位時間あたりのエッチング量の比で表されるエッチング選択比が変わってしまい、複数処理ロットにわたって一定の選択比でエッチング処理を行うことができない、という問題が生じる。
【０００６】
そこで、従来では、この問題を解消するために、図１に示すように、前記した循環経路５の分岐させた別の循環経路にエッチング液中に溶け込んでいる（生成される）ケイ素化合物を強制的に析出させて分離除去するための除去装置６を接続して備えている。これによると、エッチング処理槽１におけるエッチング処理中に取り出されて循環されるエッチング液のケイ素化合物濃度が増大するのをある程度抑えることができる。
【特許文献１】特許第３８４２６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記した従来技術の除去装置６では、ケイ素化合物を高い除去率で除去することができないため、エッチング液中のケイ素化合物の増大をある程度抑えることは可能であるが、大量のシリコンウエハＷをエッチング処理する過程では、徐々にエッチング液中にケイ素化合物が蓄積されることは避けられない。
したがって、従来技術によっても、最終的には、定期的にエッチング液を新しいエッチング液に交換せざるを得なくなる。そうすると、新しいエッチング液を用いることによる処理コストの増大が問題になるとともに、産業廃棄物となるエッチング液の処分が問題になる。
【０００８】
また、他の従来技術として、エッチング液の再生プロセスにおいて、エッチング液にフッ化水素酸や超純水を混入する工程を含むものが提案されている。
しかしながら、この他の従来技術では、フッ化水素酸が残留すると酸化ケイ素膜のエッチングを促すため、その除去が非常に重要であるが、エッチング液からフッ化水素酸の除去を行い、どの程度除去されているかを確認するのは極めて困難な作業になる。
また、超純水は窒化ケイ素膜のエッチング処理工程に必須の成分ではあるが、混入する超純水の量が多くなるため、エッチング液として再利用する前に、過剰の超純水を除去することが必要になり、その際のエネルギーロスが問題になる。
【０００９】
一方、エッチング液を新しいリン酸水溶液に交換した直後には、新しいリン酸水溶液によって単位時間あたりの酸化ケイ素膜のエッチング量が大きくなるため、所望のエッチング選択比（ケイ素化合物濃度）でエッチング処理を行うことができない場合がある。
これを避けるために、従来では、窒化ケイ素膜の生成されているダミーウエハをエッチング液に浸漬して故意にエッチング液中のケイ素化合物濃度を高くするダミーエッチングが行われることがある。これによると、ダミーエッチングによる処理時間が長引き、生産性の高いエッチング処理を行うことができない問題がある。
【００１０】
ダミーエッチングを行わないようにするためには、ケイ素化合物濃度を計測・調整しながら、エッチング液を一部排出して、新規エッチング液を所定量補充することも考えられているが（例えば、特開２００１−２３９５２号公報参照）、これによっても、新規エッチング液追加による処理コストアップと産業廃棄物となるエッチング液の処分という根本的な問題が解決されておらず、自然環境を悪化させないエッチング液の処理を行いながら、エッチング液のケイ素化合物濃度を調整することが望まれている。
【００１１】
本発明はこのような問題に対処することを課題とするものであって、エッチング液から規定の高い除去率でケイ素化合物を除去することができ、簡易にエッチング液を処分することなく再利用すること、また、エッチング液中のケイ素化合物を高い除去率で除去した再生エッチング液を得てこれを循環することで、エッチング処理装置の停止時間を極力少なくし、生産性の高いエッチング処理を実現するとともに、大量の処理時にも一定のエッチング選択比での均一な処理を実現すること、さらに、自然環境を悪化させないエッチング液の再生処理を行いながら、エッチング液のケイ素化合物濃度を任意に調整できること、などが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明によるエッチング液再生装置は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
エッチング処理装置から取り出されたエッチング液を霧化する霧化手段と、前記霧化手段による霧化によって前記エッチング液中に析出および／または凝集されるケイ素化合物を、該エッチング液から分離して再生エッチング液を得る分離手段とを備えて構成されていることを特徴とする。
また、エッチング処理装置から取り出されたエッチング液の温度調整を行う温度調整手段と、前記温度調整手段によって温度調整された前記エッチング液を霧化する霧化手段と、前記霧化手段による霧化によって前記エッチング液中に析出および／または凝集されるケイ素化合物を、該エッチング液から分離して再生エッチング液を得る分離手段とを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、エッチング処理装置から取り出されたエッチング液が、霧化手段によって霧化されることで、エッチング液中に溶け込んでいる（生成されている）ケイ素化合物が析出および／または凝集される。これにより、分離手段によるケイ素化合物の分離除去を高い除去率で行うことが期待できる。
また、エッチング処理装置から取り出されたエッチング液の温度を、温度調整手段によって調整した後に、霧化手段によるエッチング液の霧化に移行させることで、霧化によるケイ素化合物の析出および／凝集を制御することができる。これにより、分離手段によるケイ素化合物のエッチング液からの分離除去が制御された残留濃度に調整することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエッチング液再生装置は、以上のように構成されていることで、エッチング処理装置から取り出されたエッチング液から規定の除去率でケイ素化合物を分離除去することができる。これにより、簡易にエッチング液を処分することなく、エッチング液を再生しながら再利用することができる。
また、エッチング液中のケイ素化合物を高い除去率で除去した再生エッチング液を得てこれを循環することで、エッチング処理装置の停止時間を極力少なくし、生産性の高いエッチング処理を実現することができる。また、大量のエッチング処理時においても一定のエッチング選択比での均一な処理を実現することができる。
さらに、自然環境を悪化させないエッチング液の再生処理を行いながら、エッチング液のケイ素化合物濃度を任意に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、適宜図面を参照して説明する。
本発明のエッチング液再生装置の使用としては、前記の背景技術の欄において詳述の図１に示すエッチング処理装置１００のエッチング処理槽１、または、循環経路５の途中などからエッチング液の一部を直接取り出しながらその再生処理を行う使用法、あるいは、エッチング処理装置から一旦再生処理槽などに取り出し貯留されたエッチング液を、再生処理層から取り出してその再生処理を行う使用法などを挙げることができ、本実施形態では、エッチング処理槽１、または、循環経路５の途中部位から分岐させるなどによってエッチング液の一部をエッチング処理装置１００から直接取り出しながら再生処理を行う使用法を一例にあげて説明する。本実施形態では、図１を適宜参照しながら説明する。
【００１６】
≪第１の実施形態に係るエッチング液再生装置の構成≫
図２は、本発明の第１の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
エッチング液再生装置１０は、図１に示すエッチング処理装置１００のエッチング処理槽１、または、循環経路５の途中などから取り出されるエッチング液を霧化する霧化手段１１と、この霧化手段１１による霧化によって析出および／または凝集されるエッチング液中のケイ素化合物を、エッチング液から分離して再生エッチング液を得る分離手段１２とを備えて構成されている。
【００１７】
≪霧化手段の構成≫
霧化手段１１は、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液に対して霧化処理を行うもので、図２に示すように、霧化槽１１Ａと、この霧化槽１１Ａ内に配備される混合霧化部１１Ｂと、この混合霧化部１１Ｂに設定流量で気体を供給する気体供給部１１Ｃとを備えている。
【００１８】
混合霧化部１１Ｂは、図２に示すような外部混合方式や、図示省略の内部混合方式などの各種構造の噴霧ノズルによって構成されている。そして、この混合霧化部１１Ｂには、エッチング処理装置１００からの液取出し経路１３と、気体供給部１１Ｃからの気体供給経路１４とがそれぞれ接続されており、気体供給部１１Ｃから設定流量で供給される気体をエッチング液に混合させて、霧化したエッチング液を噴霧するものである。
ここで、供給気体の種類としては特に限定されないが、乾燥したドライガスや除塵したクリーンガスが適し、窒素Ｎ２、酸素Ｏ２などが適する。
そして、混合霧化部１１Ｂによる霧化の状態（微細化の状態）は、気体供給部１１Ｃからの気体の供給流量とエッチング液の供給流量によって設定することができる。気体の供給流量は、気体供給経路１４に備えられている開閉バルブ１５の開閉調整などによって設定することができ、エッチング液の供給流量は、液取出し経路１３に備えられている供給ポンプ１６の吐出量などによって設定することができる。
【００１９】
なお、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液の混合霧化部１１Ｂへの供給は、供給ポンプ１６を介して行われる場合と、供給ポンプ１６を介さずに行われる場合とがある。そのために、本実施形態では、図２に示すように、液取出し経路１３を二経路とし、その一方の経路１３ａ側に供給ポンプ１６と切替えバルブ１７を備え、もう一方の経路１３ｂ側には切替えバルブ１８のみを備えている。
つまり、エッチング処理装置１００からのエッチング液の取り出しが、循環ポンプ２近傍の循環経路５から分岐させて行われる場合は、循環ポンプ２の圧送力をもって所定の供給流量にてエッチング液を混合霧化部１１Ｂに供給することができるために、供給ポンプ１６を通さずに行うことができる。他方、エッチング処理槽１（オーバーフロー槽１Ｂの底部など）に接続されて行われる場合には、エッチング液の混合霧化部１１Ｂへの所定の供給流量を得るために供給ポンプ１６を通して行う必要がある。
【００２０】
≪分離手段の構成≫
分離手段１２は、フィルタなどからなる分離器１２Ａと、分離器１２Ａを通過してきたエッチング液を一時貯留するための貯留槽１２Ｂとを備えている。
これにより、霧化槽１１Ａ内のエッチング液が、霧化槽１１Ａと分離器１２Ａとを連絡する連絡経路１９の圧送ポンプ２０で分離器１２Ａに送られ、霧化手段１１による析出および／または凝集によって結晶が肥大化されたケイ素化合物が分離器１２Ａによってエッチング液中から分離除去される。ケイ素化合物が取り除かれて、ケイ素化合物濃度の低い再生エッチング液（リン酸水溶液）は、貯留槽１２Ｂに貯留（収集）される。そして、貯留槽１２Ｂに貯留された再生エッチング液は、貯留槽１２Ｂとエッチング処理装置１００（エッチング処理槽１）とを連絡する液戻し経路２１の液戻しポンプ２２によってエッチング処理装置１００に戻される。
【００２１】
[作用説明]
このように構成されている第１の実施形態に係るエッチング液再生装置１０によると、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液中に溶け込んでいる大半のケイ素化合物を、霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂにおける気体との混合による霧化によって効率的に肥大化析出および／または凝集されることができる。これにより、分離手段１２の分離器１２Ａによるケイ素化合物（成分結晶）のエッチング液中からの分離除去を高い除去率で行うことができる。
【００２２】
実施例１
エッチング液としてリン酸水溶液（Ｈ３ＰＯ４＋Ｈ２Ｏ）を用い、エッチング液の霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂへの供給流量を２００ｃｃ／ｍｉｎとし、霧化手段１２の気体供給部１２Ａでは窒素Ｎ２を供給気体として、混合霧化部１１Ｂへの供給流量を６０Ｎｌ／ｍｉｎとした場合、エッチング液の再生前と再生後におけるエッチング液中のケイ素化合物濃度を調べる再生処理実験を行った。その処理結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
≪第２の実施形態に係るエッチング液再生装置の構成≫
図３は、本発明の第２の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
この第２の実施形態では、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液の温度調節を行う温度調整手段２３を備えている。他の構成要素においては、前記の第１の実施形態と基本的に同じことから、同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
すなわち、図３に示すように、エッチング処理装置１００と霧化手段１１との間に温度調節手段２３を備えて、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液を所定の温度に調節した後に、霧化手段１１へと供給されるようにしている。
【００２５】
≪温調調整手段の構成≫
温度調整手段２３は、図３に示すように、エッチング処理装置１００から液取出し経路１３によって取り出されたエッチング液が一旦貯められる温調槽２３Ａと、この温調槽２３Ａの底部から該温調槽２３Ａ内にエッチング液が戻されるように配管される温調経路２４に備えられている温調・循環ポンプ２３Ｂと、同じく温調経路２４に備えられる加熱と冷却との双方の機能を兼ね備えている温度調整器２３Ｃとを備えている。
これにより、温調槽２３Ａに貯められたエッチング液が、温調・循環ポンプ２３Ｂによって温度調整器２３Ｃに送られ、温度調整器２３Ｃを経由して、温調槽２３Ａに戻される循環が繰り返されることで、エッチング液の温度が、霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂにおける析出および／または凝集を促進させる温度に調整されるようにしている。
【００２６】
また、温調経路２４における温調・循環ポンプ２３Ｂと温度調整器２３Ｃとの間から分岐されて霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂにわたり接続される液供給経路２５が配管されており、この液供給経路２５の分岐部と温度調整器２３Ｃとの間の温調経路２４、液供給経路２５にはそれぞれ切替えバルブ２６，２７が備えられている。
これにより、切替えバルブ２６を開き、切替えバルブ２７を閉じた状態で温調槽２１Ａに貯められたエッチング液が温調・循環ポンプ２３Ｂによって温度調整器２３Ｃに送られ、温度調整器２３Ｃを経由して、温調槽２３Ａに戻される温調循環が繰り返される。そして、切替えバルブ２７を開き、切替えバルブ２６を閉じることで、霧化手段１１における析出および／または凝集に適した一定の温度に調整された温調槽２３Ａ内のエッチング液が温調・循環ポンプ２３Ｂによって霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂに所定の供給流量にて送られるようにしている。
【００２７】
[作用説明]
このように構成されている第２の実施形態に係るエッチング液再生装置１０−１によると、温度調整手段２３と霧化手段１１を効果的に組み合わせて、一定の温度状態で霧化処理を行うことで、ケイ素化合物の過飽和成分の大半をより一層効果的に肥大化析出および／または凝集させることができる。これにより、分離手段１２の分離器１２Ａによるケイ素化合物（成分結晶）のエッチング液からの分離除去を制御された残留濃度に調整することができる。
【００２８】
実施例２
エッチング液としてリン酸水溶液（Ｈ３ＰＯ４＋Ｈ２Ｏ）を用い、エッチング液を温度調整手段１１で９０°Ｃ〜３０°Ｃの範囲で温度調整（温調）した後、霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂへの供給流量を２００ｃｃ／ｍｉｎとし、霧化手段１２の気体供給部１２Ａでは窒素Ｎ２を供給気体として、混合霧化部１１Ｂへの供給流量を６０Ｎｌ／ｍｉｎとした場合、エッチング液の再生前と再生後におけるエッチング液中のケイ素化合物濃度を調べる再生処理実験を行った。その処理結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
≪第３の実施形態に係るエッチング液再生装置の構成≫
図４は、第３の実施形態に係るエッチング再生装置を示す説明図である。
この第３の実施形態では、図４に示すように、濃度制御部２８を備えている。他の構成要素においては、前記の第２の実施形態と基本的に同じことから、同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
すなわち、図４に示すように、濃度制御部２８は、設定入力によって、温度調整器２３Ｃ、温調・循環ポンプ２３Ｂ、あるいは、気体供給部１１Ｃの供給速度を調整する気体供給調整部２９を選択的に制御できるようにしている。
【００３１】
[作用説明]
このように構成されている第３の実施形態に係るエッチング液再生装置１０−２によると、例えば、温度調整手段２３の温度調整器２３Ｃの温度の制御、または、温調・循環ポンプ２３Ｂ、による霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂへのエッチング液の供給流量の制御、あるいは、気体供給調整部２９による混合霧化部１１Ｂへの気体の供給流量の制御をすることで、霧化手段１２の混合霧化部１１Ｂにおけるエッチング液の霧化状態を制御することができる。そして、これらの一方または両方を制御することで、再生エッチング液のケイ素化合物濃度を制御することができる。
つまり、濃度制御部２０への設定入力によって、再生エッチング液のケイ素化合物濃度を任意に制御することが可能になる。このケイ素化合物濃度の制御によって、新規なエッチング液の追加やエッチング液の一部廃棄を行うことなく、任意にケイ素化合物濃度を調整することができる。例えば、シリコンウエハＷのエッチング処理を行う各処理業者のエッチング選択比に応じたそれぞれのケイ素化合物濃度に調整することが可能となる。
【００３２】
≪第４の実施形態に係るエッチング液再生装置の構成≫
図５は、第４の実施形態に係るエッチング再生装置を示す説明図である。
この第４の実施形態では、図５に示すように、分離手段１２によるエッチング液からのケイ素化合物の分離を数回繰り返すようにしている。他の構成要素においては、前記の第２の実施形態と基本的に同じことから、同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
すなわち、図５に示すように、霧化手段１１の霧化槽１１Ａと分離手段１２の分離器１１Ａとを接続する連絡経路１９の途中部位と、分離手段１２の貯留槽１２Ｂからエッチング処理装置への液戻し経路２１の途中部位とを分離循環経路３０によって接続している。
【００３３】
分離循環経路３０は、連絡経路１９における圧送ポンプ２０と分離手段１２の分離器１２Ａとの間においてその一端側が分岐接続されており、他端側が液戻し経路２１における液戻しポンプ２２よりエッチング処理装置１００側において分岐接続されている。
そして、図５に示すように、連絡経路１９からの分離循環経路３０の分岐接続部近傍における両経路１９，３０と、液戻し経路２１からの分離循環経路３０の分岐接続部近傍における両経路２１，３０とにはそれぞれ切替えバルブ３１〜３４が備えられている。
これにより、切替えバルブ３１，３３を閉じ、切替えバルブ３２，３４を開いた状態で、液戻しポンプ２２を作動させることで、分離器１２Ａを通して貯留槽１２Ｂに貯留されているエッチング液が、分離循環経路３０を通って再度分離器１２Ａを送られて貯留槽１２Ｂに戻されることが繰り返されるようにしている。つまり、分離器１２Ａによるエッチング液からのケイ素化合物の分離除去が繰り返されるようにしている。
【００３４】
[作用説明]
このように構成されている第４の実施形態に係るエッチング液再生装置１０−３によると、前記した各実施形態のように、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液を、霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂによる霧化によって、該エッチング液中に溶け込んでいる大半のケイ素化合物を析出および／または凝集させ、析出されたケイ素化合物を分離手段１２の分離器１２Ａによってエッチング液から分離除去する再生処理がなされて分離手段１２の貯留槽１２Ｂに貯留されているエッチング液を、分離循環経路３０を通して循環させることを繰り返すことで、析出および／または凝集されたケイ素化合物をエッチング液から分離除去することを繰り返すことができる。
これにより、霧化手段１１によってエッチング液中の析出および／または凝集されたケイ素化合物の除去率を１００％に近づけることが可能となる。
【００３５】
≪第５の実施形態に係るエッチング再生装置の構成≫
図６は、第５実施形態に係るエッチング再生装置を示す説明図である。
この第５の実施形態では、霧化手段１１―１として、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液に圧力を付与することで、エッチング液を霧化する圧縮霧化部１１−１を備えている。他の構成要素においては、前記の第２の実施形態と基本的に同じことから、同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
すなわち、図６に示すように、霧化槽１１−１Ａと、この霧化槽１１−１Ａ内に配備され、エッチング液が送り込まれる圧縮霧化部１１−１Ｂと、この混合霧化部１１−１Ｂに設定された圧力を掛けてエッチング液を供給する液加圧ポンプ１１−１Ｃとを備えている。
【００３６】
圧縮霧化部１１−１Ｂは、各種構造のスプレーノズルあるいはオリフィスなどによって構成されている。そして、この圧縮霧化部１１−１Ｂには、液加圧ポンプ１１−１Ｃと切替えバルブ２７とを備えている温調経路２４から分岐させた供給経路２５が接続される。
これにより、温度調整手段２３により温調された後に、液加圧ポンプ１１−１Ｃによって圧力が付与されて圧縮霧化部１１−１Ｂに送り込まれたエッチング液は、該圧縮霧化部１１−１Ｂによって霧化される。
【００３７】
[作用説明]
このように構成されている第５の実施形態に係るエッチング再生装置１０−４によると、温度調整手段２３と霧化手段１１−１を効果的に組み合わせて、一定の温度状態で霧化処理を行うことで、ケイ素化合物の過飽和成分の大半をより一層効果的に肥大化析出および／または凝集させることができる。これにより、分離手段１２の分離器１２Ａによるケイ素化合物（成分結晶）のエッチング液からの分離除去を制御された残留濃度に調整することができる。
【００３８】
≪第６の実施形態に係るエッチング再生装置の構成≫
図７は、第６の実施形態に係るエッチング再生装置の霧化手段を示す説明図である。ここでは、図３を適宜参照しながら説明する。
この第５の実施形態では、霧化手段１１―２として、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液に超音波振動を付与することで、エッチング液を霧化する超音波霧化部（１２−２Ｂ〜１２−２Ｃ）を備えている。他の構成要素においては、前記の第２の実施形態と基本的に同じことから、同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
すなわち、霧化手段１１−２は、図７に示すように、霧化槽１２−２Ａに、超音波振動子１２−２Ｂと、この超音波振動子１２−２Ｂを駆動させる駆動源１２−２Ｃおよびエッチング液供給部１２−２Ｄとを備えて構成されている。
【００３９】
[作用説明]
このように構成されている第６の実施形態に係るエッチング液再生装置１０−５によると、図３に示す温度調整手段２４から供給されたエッチング液がエッチング液供給部１２−２Ｄに供給されると、そのエッチング液に超音波振動子１２−２Ｂによって超音波振動が付与されることで、エッチング液が霧化される。霧化されたエッチング液は霧化槽１２−２Ａに一旦貯留されて、図３に示すポンプ２０によって分離手段１２に送られる。
つまり、超音波振動を利用してエッチング液の微細粒子の霧化を実現することができる。これにより、効率よくエッチング液中に溶け込んでいるケイ素化合物を効率よく析出および／または凝集させることができる。また、駆動源１２−２Ｃの駆動周波数を適宜に変更することで、最適な霧化状態を駆動周波数の調整によって得ることができる。
また、霧化手段１１−２の霧化状態は、霧の微細化を制御することを含み、前記の第２および第３の実施形態では、混合霧化部１２Ｂに供給される気体の供給流量によって制御することができるが、第６の実施形態では、超音波振動子１２−２Ｂの振動周波数とその印加エネルギーによって制御することができる。
【００４０】
以上のように構成されている各実施形態に係る本発明のエッチング液再生装置によると、エッチング処理装置１００の循環経路５から分岐させて、該循環経路５にエッチング液再生装置１０の液取出し経路１３を接続して、エッチング液再生装置１０をエッチング処理装置１００の循環経路５の途中に直接組み込んだ場合には、エッチング処理によってエッチング液中に溶け込んでいるケイ素化合物を、エッチング処理中に容易、かつ、高い精度でリン酸水溶液から除去することができる。
したがって、図１に示したようなエッチング処理装置１００に適用した場合には、濾過フィルタ３の目詰まりが無く、大量の継続処理に対してもエッチング処理装置を連続運転させることができるので、エッチング処理装置１００の作業効率を向上させることができる。
【００４１】
また、エッチング処理装置１００の循環経路５に組み込むことで、エッチング処理時におけるリン酸水溶液のケイ素化合物濃度を一定に維持することができ、一定のエッチング選択比で大量のロットを連続的にエッチング処理することができる。したがって、均一性の高いエッチング処理を多数ロットに亘って継続することが可能になる。
【００４２】
更に、エッチング処理中に高純度のリン酸水溶液への再生を行うことができるので、新しいリン酸水溶液への交換作業を少なくし、エッチング処理装置１００の停止時間を減らすことができ、生産性の高いエッチング処理を実現することができる。特に、エッチング液の再利用によって、エッチング液の廃棄を減らすため、自然環境保護の観点からも好ましく、新たなエッチング液への交換が少ないので経済的にも有利な作業が可能になる。
【００４３】
また、エッチング液をバッチ処理で再生処理する場合には、濃度制御部２８による制御によって、ケイ素化合物濃度を最適化した再生エッチング液を生成することができる。これによって、ダミーエッチングを行わなくても所望のエッチング選択比で当初からのエッチング処理を行うことができることになり、エッチング処理作業の効率化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来技術のケイ素化合物の除去装置を備えているエッチング処理装置を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
【図７】本発明の第６の実施形態に係るエッチング液再生装置の霧化手段を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０，１０−１，１０−２，１０−３，１０−４，１０−５ エッチング液再生装置
１１，１１−１，１１−２， 霧化手段
１１Ａ，１１−１Ａ，１１−２Ａ 霧化槽
１１Ｂ 混合霧化部
１１−１Ｂ 圧縮霧化部
１１−２Ｂ 超音波振動子（超音波霧化部）
１１−２Ｃ 駆動源（超音波霧化部）
１１−２Ｄ エッチング液供給部（超音波霧化部）
１２ 分離手段
１２Ａ 分離器
１２Ｂ 貯留槽
２３ 温度調整手段
２８ 濃度制御部
１００ エッチング処理装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエットエッチング処理を行った後のエッチング液を再生するためのエッチング液再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエットエッチング処理は、エッチング液の化学的な溶解作用を利用して、基板上（表面）に形成されている膜を除去する技術であり、各種の技術分野で利用されている。特に、半導体工学の分野では、半導体ウエハ上に形成されている酸化膜などの薄膜に、フォトレジストでパターンを形成した後にエッチング液によって薄膜を選択的に除去している。
例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜が形成されているシリコンウエハから窒化ケイ素膜を除去する場合においては、８０〜１７５℃に加熱されたリン酸水溶液（Ｈ３ＰＯ４＋Ｈ２Ｏ）がエッチング液として用いられている。
【０００３】
図１は、特許文献１に記載されているエッチング処理装置を示す説明図である。
エッチング処理装置１００の基本的な構造は、図１に示されているように、エッチング処理槽１内のエッチング液を循環させるように構成されている。
エッチング処理槽１は、複数枚のシリコンウエハＷを垂直並列状に収容し得る容積を有するとともに、側部にヒータ１Ｈを備えている内槽１Ａと、この内槽１Ａの外周を包囲するように形成されているオーバーフロー槽１Ｂとからなる内外二槽構造を形成されている。そして、内槽１Ａとオーバーフロー槽１Ｂの底部が循環ポンプ２、濾過フィルタ３、ラインヒータ４を有する循環経路５によって接続されている。
【０００４】
エッチング処理槽１内のエッチング液は、ヒータ１Ｈによって８０〜１７５°Ｃに加熱コントロールされており、オーバーフロー槽１Ｂに溢れたエッチング液が循環ポンプ２によって圧送されるとともに、濾過フィルタ３によってゴミなどの異物の除去がなされたた後、ラインヒータ４によって前記の温度に再加熱されて内槽１Ａに戻される。
エッチング処理槽１内に浸漬されたシリコンウエハＷは、前記したように温度コントロールがなされ、かつ、異物の除去がなされたエッチング液によってエッチング処理される。これにより、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜が形成されたシリコンウエハＷ上から窒化ケイ素膜が選択的に除去されるエッチング処理が行われる。
【０００５】
このようにしてエッチング処理を繰り返すと、窒化ケイ素膜のケイ素化合物がエッチング液中に生成し徐々に蓄積増大するため、エッチング液中のケイ素化合物濃度が高くなる。これによって、ケイ素化合物がエッチング液中に析出して異物となり、循環経路５中の濾過フィルタ３の目詰まりを引き起こし、また、エッチング液中のケイ素化合物濃度の変動により、処理ロット毎に窒化ケイ素膜と酸化ケイ素膜それぞれの単位時間あたりのエッチング量の比で表されるエッチング選択比が変わってしまい、複数処理ロットにわたって一定の選択比でエッチング処理を行うことができない、という問題が生じる。
【０００６】
そこで、従来では、この問題を解消するために、図１に示すように、前記した循環経路５の分岐させた別の循環経路にエッチング液中に溶け込んでいる（生成される）ケイ素化合物を強制的に析出させて分離除去するための除去装置６を接続して備えている。これによると、エッチング処理槽１におけるエッチング処理中に取り出されて循環されるエッチング液のケイ素化合物濃度が増大するのをある程度抑えることができる。
【特許文献１】特許第３８４２６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記した従来技術の除去装置６では、ケイ素化合物を高い除去率で除去することができないため、エッチング液中のケイ素化合物の増大をある程度抑えることは可能であるが、大量のシリコンウエハＷをエッチング処理する過程では、徐々にエッチング液中にケイ素化合物が蓄積されることは避けられない。
したがって、従来技術によっても、最終的には、定期的にエッチング液を新しいエッチング液に交換せざるを得なくなる。そうすると、新しいエッチング液を用いることによる処理コストの増大が問題になるとともに、産業廃棄物となるエッチング液の処分が問題になる。
【０００８】
また、他の従来技術として、エッチング液の再生プロセスにおいて、エッチング液にフッ化水素酸や超純水を混入する工程を含むものが提案されている。
しかしながら、この他の従来技術では、フッ化水素酸が残留すると酸化ケイ素膜のエッチングを促すため、その除去が非常に重要であるが、エッチング液からフッ化水素酸の除去を行い、どの程度除去されているかを確認するのは極めて困難な作業になる。
また、超純水は窒化ケイ素膜のエッチング処理工程に必須の成分ではあるが、混入する超純水の量が多くなるため、エッチング液として再利用する前に、過剰の超純水を除去することが必要になり、その際のエネルギーロスが問題になる。
【０００９】
一方、エッチング液を新しいリン酸水溶液に交換した直後には、新しいリン酸水溶液によって単位時間あたりの酸化ケイ素膜のエッチング量が大きくなるため、所望のエッチング選択比（ケイ素化合物濃度）でエッチング処理を行うことができない場合がある。
これを避けるために、従来では、窒化ケイ素膜の生成されているダミーウエハをエッチング液に浸漬して故意にエッチング液中のケイ素化合物濃度を高くするダミーエッチングが行われることがある。これによると、ダミーエッチングによる処理時間が長引き、生産性の高いエッチング処理を行うことができない問題がある。
【００１０】
ダミーエッチングを行わないようにするためには、ケイ素化合物濃度を計測・調整しながら、エッチング液を一部排出して、新規エッチング液を所定量補充することも考えられているが（例えば、特開２００１−２３９５２号公報参照）、これによっても、新規エッチング液追加による処理コストアップと産業廃棄物となるエッチング液の処分という根本的な問題が解決されておらず、自然環境を悪化させないエッチング液の処理を行いながら、エッチング液のケイ素化合物濃度を調整することが望まれている。
【００１１】
本発明はこのような問題に対処することを課題とするものであって、エッチング液から規定の高い除去率でケイ素化合物を除去することができ、簡易にエッチング液を処分することなく再利用すること、また、エッチング液中のケイ素化合物を高い除去率で除去した再生エッチング液を得てこれを循環することで、エッチング処理装置の停止時間を極力少なくし、生産性の高いエッチング処理を実現するとともに、大量の処理時にも一定のエッチング選択比での均一な処理を実現すること、さらに、自然環境を悪化させないエッチング液の再生処理を行いながら、エッチング液のケイ素化合物濃度を任意に調整できること、などが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明によるエッチング液再生装置は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
エッチング処理装置から取り出されたエッチング液を霧化する霧化手段と、前記霧化手段による霧化によって前記エッチング液中に析出および／または凝集されるケイ素化合物を、該エッチング液から分離して再生エッチング液を得る分離手段とを備えて構成されていることを特徴とする。
また、エッチング処理装置から取り出されたエッチング液の温度調整を行う温度調整手段と、前記温度調整手段によって温度調整された前記エッチング液を霧化する霧化手段と、前記霧化手段による霧化によって前記エッチング液中に析出および／または凝集されるケイ素化合物を、該エッチング液から分離して再生エッチング液を得る分離手段とを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、エッチング処理装置から取り出されたエッチング液が、霧化手段によって霧化されることで、エッチング液中に溶け込んでいる（生成されている）ケイ素化合物が析出および／または凝集される。これにより、分離手段によるケイ素化合物の分離除去を高い除去率で行うことが期待できる。
また、エッチング処理装置から取り出されたエッチング液の温度を、温度調整手段によって調整した後に、霧化手段によるエッチング液の霧化に移行させることで、霧化によるケイ素化合物の析出および／凝集を制御することができる。これにより、分離手段によるケイ素化合物のエッチング液からの分離除去が制御された残留濃度に調整することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエッチング液再生装置は、以上のように構成されていることで、エッチング処理装置から取り出されたエッチング液から規定の除去率でケイ素化合物を分離除去することができる。これにより、簡易にエッチング液を処分することなく、エッチング液を再生しながら再利用することができる。
また、エッチング液中のケイ素化合物を高い除去率で除去した再生エッチング液を得てこれを循環することで、エッチング処理装置の停止時間を極力少なくし、生産性の高いエッチング処理を実現することができる。また、大量のエッチング処理時においても一定のエッチング選択比での均一な処理を実現することができる。
さらに、自然環境を悪化させないエッチング液の再生処理を行いながら、エッチング液のケイ素化合物濃度を任意に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、適宜図面を参照して説明する。
本発明のエッチング液再生装置の使用としては、前記の背景技術の欄において詳述の図１に示すエッチング処理装置１００のエッチング処理槽１、または、循環経路５の途中などからエッチング液の一部を直接取り出しながらその再生処理を行う使用法、あるいは、エッチング処理装置から一旦再生処理槽などに取り出し貯留されたエッチング液を、再生処理層から取り出してその再生処理を行う使用法などを挙げることができ、本実施形態では、エッチング処理槽１、または、循環経路５の途中部位から分岐させるなどによってエッチング液の一部をエッチング処理装置１００から直接取り出しながら再生処理を行う使用法を一例にあげて説明する。本実施形態では、図１を適宜参照しながら説明する。
【００１６】
≪第１の実施形態に係るエッチング液再生装置の構成≫
図２は、本発明の第１の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
エッチング液再生装置１０は、図１に示すエッチング処理装置１００のエッチング処理槽１、または、循環経路５の途中などから取り出されるエッチング液を霧化する霧化手段１１と、この霧化手段１１による霧化によって析出および／または凝集されるエッチング液中のケイ素化合物を、エッチング液から分離して再生エッチング液を得る分離手段１２とを備えて構成されている。
【００１７】
≪霧化手段の構成≫
霧化手段１１は、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液に対して霧化処理を行うもので、図２に示すように、霧化槽１１Ａと、この霧化槽１１Ａ内に配備される混合霧化部１１Ｂと、この混合霧化部１１Ｂに設定流量で気体を供給する気体供給部１１Ｃとを備えている。
【００１８】
混合霧化部１１Ｂは、図２に示すような外部混合方式や、図示省略の内部混合方式などの各種構造の噴霧ノズルによって構成されている。そして、この混合霧化部１１Ｂには、エッチング処理装置１００からの液取出し経路１３と、気体供給部１１Ｃからの気体供給経路１４とがそれぞれ接続されており、気体供給部１１Ｃから設定流量で供給される気体をエッチング液に混合させて、霧化したエッチング液を噴霧するものである。
ここで、供給気体の種類としては特に限定されないが、乾燥したドライガスや除塵したクリーンガスが適し、窒素Ｎ２、酸素Ｏ２などが適する。
そして、混合霧化部１１Ｂによる霧化の状態（微細化の状態）は、気体供給部１１Ｃからの気体の供給流量とエッチング液の供給流量によって設定することができる。気体の供給流量は、気体供給経路１４に備えられている開閉バルブ１５の開閉調整などによって設定することができ、エッチング液の供給流量は、液取出し経路１３に備えられている供給ポンプ１６の吐出量などによって設定することができる。
【００１９】
なお、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液の混合霧化部１１Ｂへの供給は、供給ポンプ１６を介して行われる場合と、供給ポンプ１６を介さずに行われる場合とがある。そのために、本実施形態では、図２に示すように、液取出し経路１３を二経路とし、その一方の経路１３ａ側に供給ポンプ１６と切替えバルブ１７を備え、もう一方の経路１３ｂ側には切替えバルブ１８のみを備えている。
つまり、エッチング処理装置１００からのエッチング液の取り出しが、循環ポンプ２近傍の循環経路５から分岐させて行われる場合は、循環ポンプ２の圧送力をもって所定の供給流量にてエッチング液を混合霧化部１１Ｂに供給することができるために、供給ポンプ１６を通さずに行うことができる。他方、エッチング処理槽１（オーバーフロー槽１Ｂの底部など）に接続されて行われる場合には、エッチング液の混合霧化部１１Ｂへの所定の供給流量を得るために供給ポンプ１６を通して行う必要がある。
【００２０】
≪分離手段の構成≫
分離手段１２は、フィルタなどからなる分離器１２Ａと、分離器１２Ａを通過してきたエッチング液を一時貯留するための貯留槽１２Ｂとを備えている。
これにより、霧化槽１１Ａ内のエッチング液が、霧化槽１１Ａと分離器１２Ａとを連絡する連絡経路１９の圧送ポンプ２０で分離器１２Ａに送られ、霧化手段１１による析出および／または凝集によって結晶が肥大化されたケイ素化合物が分離器１２Ａによってエッチング液中から分離除去される。ケイ素化合物が取り除かれて、ケイ素化合物濃度の低い再生エッチング液（リン酸水溶液）は、貯留槽１２Ｂに貯留（収集）される。そして、貯留槽１２Ｂに貯留された再生エッチング液は、貯留槽１２Ｂとエッチング処理装置１００（エッチング処理槽１）とを連絡する液戻し経路２１の液戻しポンプ２２によってエッチング処理装置１００に戻される。
【００２１】
[作用説明]
このように構成されている第１の実施形態に係るエッチング液再生装置１０によると、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液中に溶け込んでいる大半のケイ素化合物を、霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂにおける気体との混合による霧化によって効率的に肥大化析出および／または凝集されることができる。これにより、分離手段１２の分離器１２Ａによるケイ素化合物（成分結晶）のエッチング液中からの分離除去を高い除去率で行うことができる。
【００２２】
実施例１
エッチング液としてリン酸水溶液（Ｈ３ＰＯ４＋Ｈ２Ｏ）を用い、エッチング液の霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂへの供給流量を２００ｃｃ／ｍｉｎとし、霧化手段１２の気体供給部１２Ａでは窒素Ｎ２を供給気体として、混合霧化部１１Ｂへの供給流量を６０Ｎｌ／ｍｉｎとした場合、エッチング液の再生前と再生後におけるエッチング液中のケイ素化合物濃度を調べる再生処理実験を行った。その処理結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
≪第２の実施形態に係るエッチング液再生装置の構成≫
図３は、本発明の第２の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
この第２の実施形態では、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液の温度調節を行う温度調整手段２３を備えている。他の構成要素においては、前記の第１の実施形態と基本的に同じことから、同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
すなわち、図３に示すように、エッチング処理装置１００と霧化手段１１との間に温度調節手段２３を備えて、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液を所定の温度に調節した後に、霧化手段１１へと供給されるようにしている。
【００２５】
≪温調調整手段の構成≫
温度調整手段２３は、図３に示すように、エッチング処理装置１００から液取出し経路１３によって取り出されたエッチング液が一旦貯められる温調槽２３Ａと、この温調槽２３Ａの底部から該温調槽２３Ａ内にエッチング液が戻されるように配管される温調経路２４に備えられている温調・循環ポンプ２３Ｂと、同じく温調経路２４に備えられる加熱と冷却との双方の機能を兼ね備えている温度調整器２３Ｃとを備えている。
これにより、温調槽２３Ａに貯められたエッチング液が、温調・循環ポンプ２３Ｂによって温度調整器２３Ｃに送られ、温度調整器２３Ｃを経由して、温調槽２３Ａに戻される循環が繰り返されることで、エッチング液の温度が、霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂにおける析出および／または凝集を促進させる温度に調整されるようにしている。
【００２６】
また、温調経路２４における温調・循環ポンプ２３Ｂと温度調整器２３Ｃとの間から分岐されて霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂにわたり接続される液供給経路２５が配管されており、この液供給経路２５の分岐部と温度調整器２３Ｃとの間の温調経路２４、液供給経路２５にはそれぞれ切替えバルブ２６，２７が備えられている。
これにより、切替えバルブ２６を開き、切替えバルブ２７を閉じた状態で温調槽２１Ａに貯められたエッチング液が温調・循環ポンプ２３Ｂによって温度調整器２３Ｃに送られ、温度調整器２３Ｃを経由して、温調槽２３Ａに戻される温調循環が繰り返される。そして、切替えバルブ２７を開き、切替えバルブ２６を閉じることで、霧化手段１１における析出および／または凝集に適した一定の温度に調整された温調槽２３Ａ内のエッチング液が温調・循環ポンプ２３Ｂによって霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂに所定の供給流量にて送られるようにしている。
【００２７】
[作用説明]
このように構成されている第２の実施形態に係るエッチング液再生装置１０−１によると、温度調整手段２３と霧化手段１１を効果的に組み合わせて、一定の温度状態で霧化処理を行うことで、ケイ素化合物の過飽和成分の大半をより一層効果的に肥大化析出および／または凝集させることができる。これにより、分離手段１２の分離器１２Ａによるケイ素化合物（成分結晶）のエッチング液からの分離除去を制御された残留濃度に調整することができる。
【００２８】
実施例２
エッチング液としてリン酸水溶液（Ｈ３ＰＯ４＋Ｈ２Ｏ）を用い、エッチング液を温度調整手段１１で９０°Ｃ〜３０°Ｃの範囲で温度調整（温調）した後、霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂへの供給流量を２００ｃｃ／ｍｉｎとし、霧化手段１２の気体供給部１２Ａでは窒素Ｎ２を供給気体として、混合霧化部１１Ｂへの供給流量を６０Ｎｌ／ｍｉｎとした場合、エッチング液の再生前と再生後におけるエッチング液中のケイ素化合物濃度を調べる再生処理実験を行った。その処理結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
≪第３の実施形態に係るエッチング液再生装置の構成≫
図４は、第３の実施形態に係るエッチング再生装置を示す説明図である。
この第３の実施形態では、図４に示すように、濃度制御部２８を備えている。他の構成要素においては、前記の第２の実施形態と基本的に同じことから、同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
すなわち、図４に示すように、濃度制御部２８は、設定入力によって、温度調整器２３Ｃ、温調・循環ポンプ２３Ｂ、あるいは、気体供給部１１Ｃの供給速度を調整する気体供給調整部２９を選択的に制御できるようにしている。
【００３１】
[作用説明]
このように構成されている第３の実施形態に係るエッチング液再生装置１０−２によると、例えば、温度調整手段２３の温度調整器２３Ｃの温度の制御、または、温調・循環ポンプ２３Ｂ、による霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂへのエッチング液の供給流量の制御、あるいは、気体供給調整部２９による混合霧化部１１Ｂへの気体の供給流量の制御をすることで、霧化手段１２の混合霧化部１１Ｂにおけるエッチング液の霧化状態を制御することができる。そして、これらの一方または両方を制御することで、再生エッチング液のケイ素化合物濃度を制御することができる。
つまり、濃度制御部２０への設定入力によって、再生エッチング液のケイ素化合物濃度を任意に制御することが可能になる。このケイ素化合物濃度の制御によって、新規なエッチング液の追加やエッチング液の一部廃棄を行うことなく、任意にケイ素化合物濃度を調整することができる。例えば、シリコンウエハＷのエッチング処理を行う各処理業者のエッチング選択比に応じたそれぞれのケイ素化合物濃度に調整することが可能となる。
【００３２】
≪第４の実施形態に係るエッチング液再生装置の構成≫
図５は、第４の実施形態に係るエッチング再生装置を示す説明図である。
この第４の実施形態では、図５に示すように、分離手段１２によるエッチング液からのケイ素化合物の分離を数回繰り返すようにしている。他の構成要素においては、前記の第２の実施形態と基本的に同じことから、同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
すなわち、図５に示すように、霧化手段１１の霧化槽１１Ａと分離手段１２の分離器１１Ａとを接続する連絡経路１９の途中部位と、分離手段１２の貯留槽１２Ｂからエッチング処理装置への液戻し経路２１の途中部位とを分離循環経路３０によって接続している。
【００３３】
分離循環経路３０は、連絡経路１９における圧送ポンプ２０と分離手段１２の分離器１２Ａとの間においてその一端側が分岐接続されており、他端側が液戻し経路２１における液戻しポンプ２２よりエッチング処理装置１００側において分岐接続されている。
そして、図５に示すように、連絡経路１９からの分離循環経路３０の分岐接続部近傍における両経路１９，３０と、液戻し経路２１からの分離循環経路３０の分岐接続部近傍における両経路２１，３０とにはそれぞれ切替えバルブ３１〜３４が備えられている。
これにより、切替えバルブ３１，３３を閉じ、切替えバルブ３２，３４を開いた状態で、液戻しポンプ２２を作動させることで、分離器１２Ａを通して貯留槽１２Ｂに貯留されているエッチング液が、分離循環経路３０を通って再度分離器１２Ａを送られて貯留槽１２Ｂに戻されることが繰り返されるようにしている。つまり、分離器１２Ａによるエッチング液からのケイ素化合物の分離除去が繰り返されるようにしている。
【００３４】
[作用説明]
このように構成されている第４の実施形態に係るエッチング液再生装置１０−３によると、前記した各実施形態のように、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液を、霧化手段１１の混合霧化部１１Ｂによる霧化によって、該エッチング液中に溶け込んでいる大半のケイ素化合物を析出および／または凝集させ、析出されたケイ素化合物を分離手段１２の分離器１２Ａによってエッチング液から分離除去する再生処理がなされて分離手段１２の貯留槽１２Ｂに貯留されているエッチング液を、分離循環経路３０を通して循環させることを繰り返すことで、析出および／または凝集されたケイ素化合物をエッチング液から分離除去することを繰り返すことができる。
これにより、霧化手段１１によってエッチング液中の析出および／または凝集されたケイ素化合物の除去率を１００％に近づけることが可能となる。
【００３５】
≪第５の実施形態に係るエッチング再生装置の構成≫
図６は、第５実施形態に係るエッチング再生装置を示す説明図である。
この第５の実施形態では、霧化手段１１―１として、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液に圧力を付与することで、エッチング液を霧化する圧縮霧化部１１−１を備えている。他の構成要素においては、前記の第２の実施形態と基本的に同じことから、同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
すなわち、図６に示すように、霧化槽１１−１Ａと、この霧化槽１１−１Ａ内に配備され、エッチング液が送り込まれる圧縮霧化部１１−１Ｂと、この混合霧化部１１−１Ｂに設定された圧力を掛けてエッチング液を供給する液加圧ポンプ１１−１Ｃとを備えている。
【００３６】
圧縮霧化部１１−１Ｂは、各種構造のスプレーノズルあるいはオリフィスなどによって構成されている。そして、この圧縮霧化部１１−１Ｂには、液加圧ポンプ１１−１Ｃと切替えバルブ２７とを備えている温調経路２４から分岐させた供給経路２５が接続される。
これにより、温度調整手段２３により温調された後に、液加圧ポンプ１１−１Ｃによって圧力が付与されて圧縮霧化部１１−１Ｂに送り込まれたエッチング液は、該圧縮霧化部１１−１Ｂによって霧化される。
【００３７】
[作用説明]
このように構成されている第５の実施形態に係るエッチング再生装置１０−４によると、温度調整手段２３と霧化手段１１−１を効果的に組み合わせて、一定の温度状態で霧化処理を行うことで、ケイ素化合物の過飽和成分の大半をより一層効果的に肥大化析出および／または凝集させることができる。これにより、分離手段１２の分離器１２Ａによるケイ素化合物（成分結晶）のエッチング液からの分離除去を制御された残留濃度に調整することができる。
【００３８】
≪第６の実施形態に係るエッチング再生装置の構成≫
図７は、第６の実施形態に係るエッチング再生装置の霧化手段を示す説明図である。ここでは、図３を適宜参照しながら説明する。
この第５の実施形態では、霧化手段１１―２として、エッチング処理装置１００から取り出されたエッチング液に超音波振動を付与することで、エッチング液を霧化する超音波霧化部（１２−２Ｂ〜１２−２Ｃ）を備えている。他の構成要素においては、前記の第２の実施形態と基本的に同じことから、同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
すなわち、霧化手段１１−２は、図７に示すように、霧化槽１２−２Ａに、超音波振動子１２−２Ｂと、この超音波振動子１２−２Ｂを駆動させる駆動源１２−２Ｃおよびエッチング液供給部１２−２Ｄとを備えて構成されている。
【００３９】
[作用説明]
このように構成されている第６の実施形態に係るエッチング液再生装置１０−５によると、図３に示す温度調整手段２４から供給されたエッチング液がエッチング液供給部１２−２Ｄに供給されると、そのエッチング液に超音波振動子１２−２Ｂによって超音波振動が付与されることで、エッチング液が霧化される。霧化されたエッチング液は霧化槽１２−２Ａに一旦貯留されて、図３に示すポンプ２０によって分離手段１２に送られる。
つまり、超音波振動を利用してエッチング液の微細粒子の霧化を実現することができる。これにより、効率よくエッチング液中に溶け込んでいるケイ素化合物を効率よく析出および／または凝集させることができる。また、駆動源１２−２Ｃの駆動周波数を適宜に変更することで、最適な霧化状態を駆動周波数の調整によって得ることができる。
また、霧化手段１１−２の霧化状態は、霧の微細化を制御することを含み、前記の第２および第３の実施形態では、混合霧化部１２Ｂに供給される気体の供給流量によって制御することができるが、第６の実施形態では、超音波振動子１２−２Ｂの振動周波数とその印加エネルギーによって制御することができる。
【００４０】
以上のように構成されている各実施形態に係る本発明のエッチング液再生装置によると、エッチング処理装置１００の循環経路５から分岐させて、該循環経路５にエッチング液再生装置１０の液取出し経路１３を接続して、エッチング液再生装置１０をエッチング処理装置１００の循環経路５の途中に直接組み込んだ場合には、エッチング処理によってエッチング液中に溶け込んでいるケイ素化合物を、エッチング処理中に容易、かつ、高い精度でリン酸水溶液から除去することができる。
したがって、図１に示したようなエッチング処理装置１００に適用した場合には、濾過フィルタ３の目詰まりが無く、大量の継続処理に対してもエッチング処理装置を連続運転させることができるので、エッチング処理装置１００の作業効率を向上させることができる。
【００４１】
また、エッチング処理装置１００の循環経路５に組み込むことで、エッチング処理時におけるリン酸水溶液のケイ素化合物濃度を一定に維持することができ、一定のエッチング選択比で大量のロットを連続的にエッチング処理することができる。したがって、均一性の高いエッチング処理を多数ロットに亘って継続することが可能になる。
【００４２】
更に、エッチング処理中に高純度のリン酸水溶液への再生を行うことができるので、新しいリン酸水溶液への交換作業を少なくし、エッチング処理装置１００の停止時間を減らすことができ、生産性の高いエッチング処理を実現することができる。特に、エッチング液の再利用によって、エッチング液の廃棄を減らすため、自然環境保護の観点からも好ましく、新たなエッチング液への交換が少ないので経済的にも有利な作業が可能になる。
【００４３】
また、エッチング液をバッチ処理で再生処理する場合には、濃度制御部２８による制御によって、ケイ素化合物濃度を最適化した再生エッチング液を生成することができる。これによって、ダミーエッチングを行わなくても所望のエッチング選択比で当初からのエッチング処理を行うことができることになり、エッチング処理作業の効率化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来技術のケイ素化合物の除去装置を備えているエッチング処理装置を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係るエッチング液再生装置を示す説明図である。
【図７】本発明の第６の実施形態に係るエッチング液再生装置の霧化手段を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０，１０−１，１０−２，１０−３，１０−４，１０−５ エッチング液再生装置
１１，１１−１，１１−２， 霧化手段
１１Ａ，１１−１Ａ，１１−２Ａ 霧化槽
１１Ｂ 混合霧化部
１１−１Ｂ 圧縮霧化部
１１−２Ｂ 超音波振動子（超音波霧化部）
１１−２Ｃ 駆動源（超音波霧化部）
１１−２Ｄ エッチング液供給部（超音波霧化部）
１２ 分離手段
１２Ａ 分離器
１２Ｂ 貯留槽
２３ 温度調整手段
２８ 濃度制御部
１００ エッチング処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング処理装置から取り出されたエッチング液を霧化する霧化手段と、
前記霧化手段による霧化によって前記エッチング液中に析出および／または凝集されるケイ素化合物を、該エッチング液から分離して再生エッチング液を得る分離手段と、を備えて構成されていることを特徴とするエッチング液再生装置。
【請求項２】
エッチング処理装置から取り出されたエッチング液の温度調整を行う温度調整手段と、
前記温度調整手段によって温度調整された前記エッチング液を霧化する霧化手段と、
前記霧化手段による霧化によって前記エッチング液中に析出および／または凝集されるケイ素化合物を、該エッチング液から分離して再生エッチング液を得る分離手段と、を備えて構成されていることを特徴とするエッチング液再生装置。
【請求項３】
前記霧化手段は、設定流量で供給される気体を前記エッチング液に混合させて、該エッチング液を霧化する混合霧化部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング液再生装置。
【請求項４】
前記霧化手段は、前記エッチング液に超音波振動を付与することで、該エッチング液を霧化する超音波霧化部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング液再生装置。
【請求項５】
前記霧化手段は、前記エッチング液に圧力を付与することで、該エッチング液を霧化する圧縮霧化部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング液再生装置。
【請求項６】
前記再生エッチング液のケイ素化合物濃度を調整するための濃度制御部を備えていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエッチング液再生装置。
【請求項１】
エッチング処理装置から取り出されたエッチング液を霧化する霧化手段と、
前記霧化手段による霧化によって前記エッチング液中に析出および／または凝集されるケイ素化合物を、該エッチング液から分離して再生エッチング液を得る分離手段と、を備えて構成されていることを特徴とするエッチング液再生装置。
【請求項２】
エッチング処理装置から取り出されたエッチング液の温度調整を行う温度調整手段と、
前記温度調整手段によって温度調整された前記エッチング液を霧化する霧化手段と、
前記霧化手段による霧化によって前記エッチング液中に析出および／または凝集されるケイ素化合物を、該エッチング液から分離して再生エッチング液を得る分離手段と、を備えて構成されていることを特徴とするエッチング液再生装置。
【請求項３】
前記霧化手段は、設定流量で供給される気体を前記エッチング液に混合させて、該エッチング液を霧化する混合霧化部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング液再生装置。
【請求項４】
前記霧化手段は、前記エッチング液に超音波振動を付与することで、該エッチング液を霧化する超音波霧化部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング液再生装置。
【請求項５】
前記霧化手段は、前記エッチング液に圧力を付与することで、該エッチング液を霧化する圧縮霧化部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング液再生装置。
【請求項６】
前記再生エッチング液のケイ素化合物濃度を調整するための濃度制御部を備えていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエッチング液再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−７１２９６（Ｐ２００９−７１２９６Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１０６２４（Ｐ２００８−２１０６２４）
【出願日】平成２０年８月１９日（２００８．８．１９）
【出願人】（５９２０７３９３８）株式会社ケミカルアートテクノロジー (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１９日（２００８．８．１９）
【出願人】（５９２０７３９３８）株式会社ケミカルアートテクノロジー (4)
【Ｆターム（参考）】
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