本發(fā)明涉及一種用于再生磷酸溶液的系統(tǒng)和方法以及一種用于處理襯底的裝置和方法。

背景技術：

通常，半導體設備通過重復各種單元工藝例如沉積、攝影、蝕刻、拋光和清潔來制造。當進行單元工藝時，清潔工藝是消除留在半導體襯底表面上的殘余物、細顆粒、污染物或不必要的膜的工藝。近年來，由于在襯底中形成的圖案變得更精細，因此清潔工藝的重要性已經(jīng)進一步增大。

用于襯底的清潔工藝包括：通過使用化學反應而蝕刻或剝離襯底上的污染物的化學溶液處理工藝(化學處理工藝)、用去離子水洗滌化學處理過的襯底的沖洗工藝和干燥沖洗過的襯底的干燥工藝。將各種類型的化學溶液用于化學處理工藝，并且將磷酸溶液與一種化學品一起用于去除留在襯底上的氮化硅膜。

然而，如果只通過磷酸溶液蝕刻氮化硅膜，蝕刻效率并不好。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種襯底處理裝置和襯底處理方法，通過其高效地進行蝕刻襯底上的氮化硅膜的工藝。

本發(fā)明還提供了一種磷酸溶液再生系統(tǒng)和磷酸溶液再生方法，通過其由使用過的處理液產(chǎn)生磷酸溶液。

本發(fā)明的方面不限于此，并且本發(fā)明的其他未提及的方面可以從以下描述被本領域技術人員清楚地理解。

本發(fā)明提供一種磷酸溶液再生方法。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種從包括硅(Si)、氟化氫(HF)和磷酸的處理液中再生磷酸溶液的方法，所述方法包括：通過向所述處理液供應對應于預設量或更多量的氟化氫來去除硅；通過將所述處理液加熱到氟化氫的沸點或更高來去除氟化氫；和將磷酸的溫度和濃度調(diào)節(jié)到預設值。

根據(jù)實施方式，所述處理液可以在被容納在外殼中的同時通過連接到外殼的循環(huán)管路來循環(huán)。

根據(jù)實施方式，在硅的去除中可以向循環(huán)管路供應對應于預設量或更多量的氟化氫。

根據(jù)實施方式，在氟化氫的去除中，可以在循環(huán)管路中加熱所述處理液。

根據(jù)實施方式，在調(diào)節(jié)溫度和濃度時，可以通過加熱所述循環(huán)管路中的處理液來調(diào)節(jié)溫度。

根據(jù)實施方式，在調(diào)節(jié)溫度和濃度時，可以通過向所述循環(huán)管路供應純水來調(diào)節(jié)濃度。

根據(jù)實施方式，所述處理液可以在被容納在外殼中的同時通過連接到外殼的循環(huán)管路來循環(huán)，在硅的去除中向所述循環(huán)管路供應對應于預設量或更多量的氟化氫，在氟化氫的去除中在循環(huán)管路中加熱所述處理液，并且在調(diào)節(jié)溫度和濃度時，通過加熱所述循環(huán)管路中的處理液來調(diào)節(jié)溫度，且通過向所述循環(huán)管路供應純水來調(diào)節(jié)濃度。

根據(jù)實施方式，硅的去除還可以包括測定硅的濃度，并且如果硅的濃度可以是預設濃度或更高濃度，則額外地供應所述氟化氫。

根據(jù)實施方式，氟化氫的去除可以包括測定氟化氫的濃度，并且如果氟化氫的濃度是預設濃度或更高濃度，則連續(xù)加熱所述處理液。

本發(fā)明提供一種磷酸溶液再生系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種磷酸溶液再生系統(tǒng)，包括：再生罐，其容納包括硅(Si)、氟化氫(HF)和磷酸的處理液；氟化氫供應單元，其向所述再生罐供應氟化氫；和加熱器，其被設置在所述再生罐中以加熱所述處理液。

根據(jù)實施方式，所述再生罐可以包括：外殼，其儲存包括硅(Si)、氟化氫(HF)和磷酸的處理液；和循環(huán)管路，其被連接到外殼以在所述外殼中使所述處理液循環(huán)，并且氟化氫供應單元可以向所述循環(huán)管路供應氟化氫。

根據(jù)實施方式，所述磷酸溶液再生系統(tǒng)可以還包括純水供應單元，其通過向所述循環(huán)管路供應純水來調(diào)節(jié)所述處理液中磷酸的濃度。

根據(jù)實施方式，所述磷酸溶液再生系統(tǒng)可以還包括氟化氫濃度測定部件，其測定流經(jīng)所述循環(huán)管路的處理液中的氟化氫的濃度。

根據(jù)實施方式，所述磷酸溶液再生系統(tǒng)還包括控制氟化氫供應單元的控制器，并且如果硅的濃度是預設濃度或更高濃度，則控制器可以額外地供應氟化氫。

根據(jù)實施方式，磷酸溶液再生系統(tǒng)可以還包括控制加熱器的控制器，并且如果氟化氫的濃度是預設濃度或更高濃度，則控制器可在連續(xù)加熱所述處理液的同時使所述處理液循環(huán)。

根據(jù)實施方式，所述磷酸溶液再生系統(tǒng)可以還包括：純水供應單元，其通過向循環(huán)管路供應純水來調(diào)節(jié)處理液中磷酸的濃度；硅濃度測定部件，其測定處理液中硅的濃度；和氟化氫濃度測定部件，其測定處理液中氟化氫的濃度。

根據(jù)實施方式，所述磷酸溶液再生系統(tǒng)可以還包括磷酸濃度測定部件，其測定處理液中磷酸的濃度。

根據(jù)實施方式，所述磷酸溶液再生系統(tǒng)還包括：從循環(huán)管路分支并連接至外殼的濃度測定管路；和設置在濃度測定管路中的冷卻器，并且硅濃度測定部件、氟化氫濃度測定部件和磷酸濃度測定部件可以設置在濃度測定管路中，硅濃度測定部件可以設置在冷卻器的前側，并且氟化氫濃度測定部件和磷酸濃度測定部件可以設置在冷卻器的后側。

根據(jù)實施方式，所述磷酸溶液再生系統(tǒng)可以還包括控制氟化氫供應單元和加熱器的控制器，如果硅的濃度是預設濃度或更高濃度，則控制器可以額外地供應氟化氫，并且如果氟化氫的濃度是預設濃度或更高濃度，則可以在連續(xù)加熱處理液的同時循環(huán)處理液。

本發(fā)明提供一種襯底處理方法。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種處理襯底的方法，包括通過向襯底供應包括第一溶液和第二溶液的處理液來蝕刻氮化硅膜，并且所述第一溶液可以包括磷酸，且所述第二溶液包括硅、氟化氫和磷酸。

根據(jù)實施方式，所述第一溶液的溫度可以是160℃到180℃，且所述第二溶液的溫度可以是10℃到30℃。

根據(jù)實施方式，所述第一溶液和所述第二溶液可以在被在線混合(inline-mixing)后供應到襯底。

根據(jù)實施方式，磷酸溶液可以由用在處理襯底中的處理液再生。

本發(fā)明提供一種襯底處理方法。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于蝕刻襯底的氮化硅膜的裝置，所述裝置包括：杯狀件，其提供用于處理襯底的處理空間；支撐單元，其在處理空間中支撐襯底；注射單元，其向襯底的上表面上供應包括硅、氟化氫和磷酸的處理液；和處理液供應單元，其向注射單元供應處理液。

根據(jù)實施方式，處理液可以是其中將第一溶液和第二溶液混合的混合液，所述第一溶液可以是溫度為160℃到180℃的包括磷酸的溶液，并且所述第二溶液可以是溫度為10℃到30℃的包括硅、氟化氫和磷酸的溶液。

根據(jù)實施方式，所述處理液供應單元可以包括：供應包括磷酸的第一溶液的第一供應管路；供應包括磷酸、硅和氟化氫的第二溶液的第二供應管路；和向注射單元供應處理液的處理液供應管路，并且第一供應管路和第二供應管路可以相互連接，且處理液供應管路可以設置有混合第一溶液和第二溶液的在線混合器。

根據(jù)實施方式，所述裝置可以還包括從處理液中再生磷酸溶液的磷酸溶液再生系統(tǒng)。

附圖說明

參考附圖，通過以下描述，上述和其他目的和特征將變得明顯，其中在整個附圖中，相同的附圖標記是指相同的部件，除非另有規(guī)定，并且其中：

圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的設置有襯底處理裝置的襯底處理系統(tǒng)的俯視圖；

圖2是示意性示出襯底處理裝置的實施方式的視圖；

圖3是示出圖2的處理液供應單元的視圖；

圖4是示出圖2的磷酸溶液再生系統(tǒng)的視圖；

圖5是示出圖2的室的視圖；

圖6是繪出液化的氟化氫(HF)的沸點隨氟化氫(HF)在氟化氫(HF)溶液中的濃度的坐標圖；

圖7是示出再生磷酸溶液的操作的流程圖；

圖8是示出根據(jù)圖7中的再生磷酸溶液的操作的磷酸溶液再生系統(tǒng)的視圖；和

圖9是示意性示出襯底處理裝置的另一實施方式的視圖。

具體實施方式

在下文中將結合附圖更詳細地描述本發(fā)明的示例性實施方式。本發(fā)明的實施方式可以以各種形式修改，并且本發(fā)明的范圍不應視為限制于以下實施方式。提供本發(fā)明的實施方式以更全面地對本領域技術人員描述本發(fā)明。因此，擴大附圖中組件的形狀以更清楚地詳述其描述。

在下文中，將參照圖1至圖5詳細地描述本發(fā)明的示例性實施方式。

圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的襯底處理系統(tǒng)1的俯視圖。

參照圖1，襯底處理系統(tǒng)1包括索引模塊100和工藝處理模塊200。索引模塊100包括多個加載口120和進料框架140。加載口120、進料框架140和工藝處理模塊200可以按次序排列成一行。在下文中，加載口120、進料框架140和工藝處理模塊200所排列的方向將被稱為第一方向12。從頂部看時垂直于第一方向12的方向將被稱為第二方向14，垂直于包括第一方向12和第二方向14的面的方向將被稱為第三方向16。

容納襯底W的搬運器130位于加載口120上。沿第二方向14成一行設置并排列多個加載口120。圖1示出提供四個加載口120。然而，加載口120的數(shù)目可以根據(jù)情況(例如工藝處理模塊200的工藝效率或占用空間)增加或減少。為了支撐襯底W的外圍而提供的多個插槽(未示出)在搬運器130中形成。在在第三方向16上設置多個插槽。沿第三方向16相互隔開的襯底W堆疊在搬運器130中。前開式晶圓傳送盒(FOUP)可以用作搬運器130。

工藝處理模塊200包括緩沖單元220、進料室240和多個工藝室260。進料室240經(jīng)布置使得其縱向平行于第一方向12。工藝室260布置在進料室240沿第二方向14的相對兩側。位于進料室240的一側的工藝室與位于進料室240的相對側的工藝室260相對于進料室240相互對稱。沿進料室240的縱向布置一些工藝室260。而且，布置一些工藝室260以相互堆疊。也就是說，具有A×B的陣列(A和B是自然數(shù))的工藝室260可以布置在進料室240的一側。在本文中，A是布置成一行的工藝室260沿第一方向12的數(shù)目，并且B是布置成一行的工藝室260沿第三方向16的數(shù)目。當在進料室240的一側設置四個或六個工藝室260時，工藝室260可以以2×2或3×2的陣列配置。工藝室260的數(shù)目可以增加或減少。與上述描述不同，工藝室260可以僅布置在進料室240的一側。另外，與上述描述不同，工藝室260可以布置在進料室240的一側或相對兩側以形成單層。

緩沖單元220配置在進料框架140和進料室240之間。緩沖單元220在進料室240和進料框架140之間提供襯底W在被運輸之前所停留的空間。在其中安置襯底W的插槽(未示出)設置在緩沖單元220中，并且將多個插槽(未示出)布置成沿第三方向16相互間隔。打開緩沖單元220的面，所述面朝向進料框架140并朝向進料室240。

進料框架140在位于加載口120上的搬運器130和緩沖單元220之間運輸襯底W。索引軌道142和索引機器人144設置在進料框架140中。索引軌道142布置成使得其縱向平行于第二方向14。索引機器人144安裝在索引軌道142上并在第二方向14上沿索引軌道142線性移動。索引機器人144具有基底144a、主體144b和多個索引臂144c?；?44a安裝成沿索引軌道142移動。主體144b連接到基底144a。主體144b設置成在基底144a上沿第三方向16移動。主體144b設置成在基底144a上旋轉。索引臂144c連接到主體144b并設置成相對于主體144b前后移動。多個索引臂144c設置成單獨驅動。索引臂144c為了沿第三方向16相互間隔而堆疊布置。當在工藝處理模塊200中將襯底W運輸?shù)桨徇\器130時，使用一些索引臂144c，并且當將襯底W從搬運器130運輸?shù)焦に囂幚砟K200時，可以使用一些索引臂155。這種結構可以防止在通過索引機器人144運入和運出襯底W的過程中，工藝處理之前的襯底W產(chǎn)生的顆粒附著到工藝處理之后的襯底W上。

進料室240在緩沖單元220和工藝室260之間并在工藝室260之間運輸襯底W。導向軌道242和主要機器人244設置在進料室240中。導向軌道242布置成使得其縱向平行于第一方向12。主要機器人244安裝在導向軌道242上并在索引軌道242上沿第一方向12線性移動。主要機器人244具有基底244a，主體244b和多個主要臂244c?；?44a安裝成沿導向軌道242移動。將主體244b連接到基底244a。主體244b設置成在基底244a上沿第三方向16移動。主體244b設置成在基底244a上旋轉。主要臂244c連接到主體244b并設置成相對于主體244b前后移動。多個主要臂244c設置成單獨驅動。主要臂244c為了沿第三方向16相互間隔而堆疊布置。當將襯底W從緩沖單元220運輸?shù)焦に囀?60時所使用的主要臂244c與當將襯底W從工藝室260運輸?shù)骄彌_單元220時所使用的主要臂244可以不同。

在襯底W上進行清潔工藝的襯底處理裝置10設置在工藝室260中。設置在工藝室260中的襯底處理裝置10可以根據(jù)所進行的清潔工藝的類型具有不同的結構。選擇性地，工藝室260中的襯底處理裝置10可以具有相同的結構。選擇性地，工藝室260可以分成多個組使得：設置在屬于同一組的工藝室260中的襯底處理裝置10具有相同的結構并且設置在屬于不同組的工藝室260中的襯底處理裝置10具有不同的結構。例如，當工藝室260分成兩個組時，工藝室260的第一組可以設置在進料室240的一側并且工藝室260的第二組可以設置在進料室240的相對側。選擇性地，在進料室240的相對兩側，工藝室260的第一組可以設置在進料室240的下側并且工藝室260的第二組可以設置在進料室240的上側。工藝室260的第一組和工藝室260的第二組可以根據(jù)所使用的化學品的種類或清潔方法的類型而分類。

在下文中，將描述襯底處理裝置10(其通過使用處理液而處理襯底W)的例子。圖2是示出襯底處理裝置10的例子的示意圖。圖3是示出處理液供應單元500的視圖。圖4是示出磷酸溶液再生系統(tǒng)600的視圖。圖5是示出室310的視圖。

參照圖2至圖5，襯底處理裝置10包括室310、處理液供應單元500和磷酸溶液再生系統(tǒng)600。

室310包括杯狀件320、支撐單元340、注射單元370和排出單元410。

室310在其內(nèi)部提供空間。杯狀件320位于室310中的空間中并提供在其中進行襯底處理工藝的處理空間400。打開處理空間400的上側。

杯狀件320具有內(nèi)回收容器322、中間回收容器324和外回收容器326?；厥杖萜?22、324和326回收用在工藝中的不同的處理液。內(nèi)回收容器322具有圍繞支撐單元340的環(huán)孔形狀，中間回收容器324具有圍繞內(nèi)回收容器322的環(huán)孔形狀，并且外回收容器326具有圍繞中間回收容器324的環(huán)孔形狀。整個杯狀件320可以上下移動，并且回收容器322、324和326可以單獨上下移動。內(nèi)回收容器322的內(nèi)部空間322a、內(nèi)回收容器322和中間回收容器324之間的空間324a和中間回收容器324和外回收容器326之間的空間326a起到入口的作用，通過所述入口將處理液引入內(nèi)回收容器322、中間回收容器324和外回收容器326中。因為回收容器322、324和326可以獨立地上下移動，這可以使得當打開內(nèi)空間322a、中間空間324a和326a中的任一個時，余下的空間可被封閉。

從回收容器322、324和326垂直地沿其底表面的向下方向延伸的回收管路322b、324b和326b分別連接到回收容器322、324和326?；厥展苈?22b、324b和326b分別排出通過回收容器322、324和326引入的處理液?？梢酝ㄟ^外部處理流體再循環(huán)系統(tǒng)(未示出)重復使用排出的處理液。

支撐單元340布置在杯狀件320中。在工藝期間支撐單元340支撐并旋轉襯底W。支撐單元340包括支撐板342、多個支撐引腳344、多個卡盤引腳346和支撐軸348。支撐板342具有上表面，所述上表面具有從頂部看時基本上圓形的形狀?？梢酝ㄟ^馬達349旋轉的支撐軸348固定地連接到支撐板342的底部。設置多個支撐引腳344。支撐引腳344可以布置成在支撐板342的上表面的外圍處相互間隔并從支撐板342向上突出。支撐引腳334布置成具有通過其組合大體環(huán)孔的形狀。支撐引腳344支撐襯底W的后表面的外圍使得襯底W與支撐板342的上表面間隔預定距離。設置多個卡盤引腳346。卡盤引腳346設置成比支撐引腳344離支撐板342的中心更遠?？ūP引腳346設置成從支撐板342向上凸出。卡盤引腳346支撐襯底W的一側使得當支撐單元340旋轉時，襯底W不橫向地脫離合適的位置?？ūP引腳346設置成在備用位置和支撐位置之間沿支撐板342的徑向線性移動。備用位置是比支撐位置離支撐板342的中心更遠的位置。當將襯底W加載到支撐單元340上或從支撐單元340卸載時，卡盤引腳346位于備用位置，并且當在襯底W上進行工藝時，卡盤引腳346位于支撐位置?？ūP引腳346在支撐位置處與襯底W的側面接觸。

注射單元370在襯底處理工藝期間向襯底W供應處理液。處理液包括化學品、沖洗液和干燥液。注射單元370具有噴嘴支架372、噴嘴374、支撐軸376和驅動器378。支撐軸376的縱向沿第三方向16設置，并且驅動器378連接到支撐軸376的下端。驅動器378旋轉并提升支撐軸376。噴嘴支架372垂直地連接到與支撐軸376連接驅動器378的那一端的相對端。噴嘴374安裝在噴嘴支架372的末端的底表面上。噴嘴374通過驅動器378移動到工藝位置和備用位置。工藝位置是在杯狀件320的豎直上部處設置噴嘴374的位置，并且備用位置是偏離杯狀件320的豎直上部的位置。噴嘴可以包括注射處理液的處理液噴嘴、注射沖洗液的沖洗液噴嘴和注射干燥液的干燥噴嘴。

處理液是第一溶液和第二溶液的混合液。第一溶液和第二溶液可以在線混合。第一溶液包括磷酸?？梢栽?60℃到180℃下供應第一溶液。第二溶液包括硅(Si)、氟化氫(HF)和磷酸。第二溶液可以是室溫(10℃到30℃)下的溶液。例如，第一溶液是磷酸溶液，并且第二溶液是硅(Si)、氟化氫(HF)和磷酸的混合溶液。

根據(jù)相關技術，把160℃到180℃的磷酸溶液(例如第一溶液)當作處理液進行襯底處理工藝。然而，本發(fā)明除了磷酸溶液之外還使用包括硅(Si)、氟化氫(HF)和磷酸的室溫的混合溶液來改善襯底處理效率。

第二溶液的成分中，將氟化氫(HF)用來增加氮化硅膜(Si₃N₄)的蝕刻速率，并且硅(Si)可以防止通過原子層沉積形成的氧化物膜被蝕刻。因此，襯底處理的精度和效率增加。

沖洗液可以是純水。干燥液可以是異丙醇蒸氣、酒精蒸氣和惰性氣體或異丙醇液體的混合物。

排出單元410排出外來物質(zhì)，例如襯底處理工藝期間產(chǎn)生的煙和穿過氣流的處理液。排出單元410具有第一排出部件410a和第二排出部件410b。第一排出部件410a排出來自杯狀件320的處理空間400內(nèi)部的流體。第一排出部件410a連接到杯狀件320的底表面。第二排出部件410b排出來自杯狀件320和室310之間的空間的液體。第二排出部件410b連接到室310的底表面。

處理液供應單元500向室310供應處理液。另外，處理液供應單元500接收并儲存由磷酸溶液再生系統(tǒng)600再生的磷酸溶液。

處理液供應單元500包括第一供應管路510、第二供應管路520、處理液供應管路530和在線混合器540。第一供應管路510連接到第一溶液供應單元515以接收第一溶液。第二供應管路520連接到第二溶液供應單元525以接收第二溶液。第一供應管路510和第二供應管路520相互連接并合并到處理液供應管路530中。處理液供應管路530向注射單元370供應處理液。處理液供應管路530可以設置有在線混合器540，所述在線混合器540可以在線混合第一溶液和第二溶液。

磷酸溶液系統(tǒng)600包括再生罐610、氟化氫供應單元620、純水供應單元630、加熱器640、過濾器650、濃度測定管路660、硅濃度測定部件670、氟化氫濃度測定部件680、磷酸濃度測定部件690、冷卻器700和控制器800。

再生罐610容納硅、氟化氫和磷酸。再生罐610包括外殼612和循環(huán)管路614。外殼612提供用于儲存從室310排出的處理液的空間。當在外殼612中的處理液循環(huán)時，從循環(huán)管路614去除硅(Si)和氟化氫(HF)。循環(huán)管路614連接到外殼612以循環(huán)外殼612中的處理液。儲存在外殼612中的處理液可以在通過循環(huán)管路614循環(huán)時再生。

氟化氫供應單元620向循環(huán)管路614供應氟化氫(HF)以從處理液中去除硅(Si)。

純水供應單元630向流經(jīng)循環(huán)管路614的處理液供應純水以調(diào)節(jié)再生磷酸溶液的濃度。

加熱器640加熱流經(jīng)循環(huán)管路614的處理液。加熱器640可以設置在循環(huán)管路614中。加熱器640可以將處理液加熱到160℃到180℃。

過濾器650去除從室310排出的處理液中的雜質(zhì)。過濾器650可以設置在循環(huán)管路614中。

用于測定硅(Si)、氟化氫(HF)和磷酸的少量處理液流經(jīng)濃度測定管路660。濃度測定管路660可以從循環(huán)管路614分支，并且可以連接到外殼612。

硅濃度測定部件670測定在處理液中硅(Si)的濃度。氟化氫濃度測定部件680測定在處理液中氟化氫(HF)的濃度。磷酸濃度測定部件690測定在處理液中磷酸的濃度。濃度測定部件670、680和690可以設置在濃度測定管路660中。

冷卻器700冷卻處理液。冷卻器700可以設置在濃度測定管路660中。冷卻器700在冷卻處理液時可以設置在磷酸濃度測定部件690中。冷卻器700在冷卻處理液時可以設置在氟化氫濃度測定部件680中。氟化氫(HF)和磷酸的濃度可以在80℃到120℃下精確測定。同時，由于流經(jīng)循環(huán)管路614的處理液的溫度，在處理液到達磷酸濃度測定部件690和氟化氫濃度測定部件680之前冷卻處理液?？紤]到處理液的流量，冷卻器700可以設置在濃度測定管路660中。例如，冷卻器可以設置在硅濃度測定部件670與磷酸濃度測定部件690之間。另外，冷卻器可以設置在硅濃度測定部件670與氟化氫濃度測定部件680之間。因此，當考慮到處理液的流量時，硅濃度測定部件670設置在冷卻器700的前側，并且氟化氫濃度測定部件680和磷酸濃度測定部件690設置在冷卻器700的后側。

控制器800控制氟化氫供應單元620和加熱器640。如果由硅濃度測定部件670所測定的處理液中硅(Si)的濃度為預設濃度或更高濃度，則額外地將氟化氫(HF)從氟化氫供應單元620供應到循環(huán)管路614。如果由氟化氫濃度測定部件680所測定的處理液中氟化氫(HF)的濃度為預設濃度或更高濃度，則加熱器640通過循環(huán)管路614循環(huán)并同時連續(xù)加熱處理液。

在下文中，將參考圖2至圖8描述襯底處理工藝和磷酸溶液再生工藝。箭頭表示處理液的流向。

從處理液供應單元500通過第一供應管路510供應第一溶液，并且通過第二供應管路520供應第二溶液。第一溶液供應單元515連接到第一供應管路510，且第二溶液供應單元525連接到第二供應管路520。

第一供應管路510和第二供應管路520相互連接并在處理液供應管路530上在線混合。其中將第一溶液和第二溶液混合的處理液通過處理液供應管路530供應到注射單元370。通過注射單元370將處理液注射到襯底的表面上以處理襯底。之后，處理液的氟化氫(HF)成分增加蝕刻氮化硅膜(Si₃N₄)的效果。處理液的硅(Si)防止通過原子層沉積形成的氧化物膜被蝕刻。

用于在室310中加工襯底的處理液被引入到外殼612和從所使用的處理液中再生磷酸溶液的磷酸溶液再生工藝中。處理液沿循環(huán)管路614循環(huán)。加熱器640將流經(jīng)循環(huán)管路614的處理液加熱到160℃至180℃。過濾器650從所使用的處理液中過濾副產(chǎn)物。

進行從所使用的處理液中去除硅的硅去除操作S100。將氟化氫從氟化氫供應單元620提供給循環(huán)管路614并在處理液中與硅(Si)進行化學反應。硅(Si)與氟化氫(HF)相互反應生成四氟化硅(SiF₄)，所述四氟化硅(SiF₄)以氣體的形式蒸發(fā)。所述蒸發(fā)氣體可以通過單獨的排出管路(未示出)而排出。因此，可以去除硅(Si)。另外，也去除與硅(Si)反應的氟化氫(HF)。供應氟化氫(HF)以誘導化學反應直到硅(Si)的濃度變成將在下面描述的預設值或更小值。相關的化學式如下。

【化學式1】

Si+4HF→SiF₄+2H₂

通過使用化學式1的化學反應而去除硅(Si)。之后，去除的硅(Si)包括從襯底去除的硅(Si)成分以及從開始就包括在處理液中的硅(Si)成分。另外，供應的氟化氫(HF)與硅反應并一起被去除。

考慮到化學式1與硅(Si)和氟化氫(HF)的分子量，可以供應對應于預設量或更多量的氟化氫(HF)。預設量是指可以與硅(Si)反應并去除所有硅(Si)的氟化氫(HF)的最小量。甚至在硅(Si)被去除之后還留下過量供應的氟化氫(HF)。所述留下的氟化氫(HF)通過加熱器640的加熱而蒸發(fā)成氣體以被去除。加熱器640將流經(jīng)循環(huán)管路614的處理液連續(xù)加熱到160℃至180℃。

圖6是示出在處理液中存在的液化的氟化氫(HF)的沸點的坐標圖。參照圖6，將描述氟化氫去除操作S200。參照圖4，氟化氫(HF)的沸點可以根據(jù)其濃度而變化，但所述沸點在大約120℃下形成最大值。流經(jīng)循環(huán)管路614的處理液的溫度通過加熱器增加到160℃至180℃。因此，氟化氫(HF)可以蒸發(fā)成氣體，然后被去除。所述蒸發(fā)氣體可以通過單獨的排出管路(未示出)而排出。氟化氫去除操作S200可以與進行硅去除操作S100同時進行，甚至可以在硅去除操作S100完成之后通過加熱連續(xù)地進行。

確認了硅(Si)和氟化氫(HF)是否已經(jīng)從處理液去除到預設值。為了達到這一點，測定流經(jīng)循環(huán)管路614的處理液的硅(Si)和氟化氫(HF)的濃度。如果硅(Si)和氟化氫(HF)的濃度為預設值或更小值，則確定了磷酸溶液已經(jīng)完全被再生。

進行調(diào)節(jié)磷酸溶液(硅和氟化氫已經(jīng)從其完全去除)的溫度和濃度的溫度和濃度調(diào)節(jié)操作S300。預設溫度可以是160℃到180℃。預設濃度可以是90％到92％。預設溫度可以通過加熱器640來調(diào)節(jié)，并且預設濃度可以通過從純水供應單元630供應純水來調(diào)節(jié)。

根據(jù)圖8中所示的實施方式，可以通過打開和關閉安裝在氟化氫供應單元620和純水供應單元630中的閥門來進行氟化氫或純水的供應。

在下文中，將描述測定硅(Si)和氟化氫(HF)的濃度的工藝，通過所述工藝可以確認硅和氟化氫是否已經(jīng)通過硅去除操作S100和氟化氫去除操作S200被去除。另外，將一起描述測定磷酸濃度的工藝，通過所述工藝確認是否通過溫度和濃度調(diào)節(jié)操作S300而達到磷酸的合適濃度。

流經(jīng)循環(huán)管路614的處理液的少量處理液可以從循環(huán)管路614分支以流到濃度測定管路660。硅(Si)的濃度可以通過設置在濃度測定管路660中的硅濃度測定部件670來測定。確認硅(Si)的濃度是否是預設值或更小值。例如，硅(Si)的預設值可以是10ppm。當硅(Si)的濃度為預設值或更小值時，留下的硅(Si)幾乎不影響襯底的處理。如果硅(Si)的濃度為10ppm或更小值，則可以確定硅(Si)已經(jīng)完全被去除。如果硅(Si)的濃度超過10ppm，則可以額外地從氟化氫供應單元620供應氟化氫(HF)以去除硅(Si)。

在下文中，沿濃度測定管路660布置的磷酸濃度測定部件690和氟化氫濃度測定部件680可以測定磷酸和氟化氫的濃度。同時，在處理液的溫度為80℃到120℃時可以精確測定磷酸和氟化氫(HF)的濃度。然而，通過使用加熱器640，流經(jīng)循環(huán)管路614的處理液保持160℃到180℃的溫度。因此，需要冷卻處理液以測定磷酸和氟化氫的濃度。

因此，冷卻器700可以在濃度測定管路660中設置在處理液已經(jīng)流經(jīng)硅濃度測定部件670的位置處。在處理液被冷卻器700冷卻后，冷卻的處理液流經(jīng)磷酸濃度測定部件690和氟化氫濃度測定部件680。

磷酸濃度測定部件690確定再生的磷酸溶液的濃度是否適于將再生的磷酸溶液供應到室310。磷酸濃度測定部件690確定了磷酸的濃度是否是預設濃度或更小濃度。例如，預設濃度可以是90％到92％。在再生工藝之后，由于加熱器640的均勻加熱，磷酸的濃度變得比處理液中最初引入的磷酸的濃度高。例如，已經(jīng)進行了再生工藝的磷酸溶液的濃度可以是92％或更大。因此，可以通過純水供應單元630向循環(huán)管路614供應純水而使磷酸溶液的濃度降至90％到92％。

氟化氫濃度測定部件680通過測定在處理液中氟化氫(HF)的濃度而確認氟化氫(HF)是否已經(jīng)被去除。氟化氫濃度測定部件680確認氟化氫(HF)的濃度是否是預設值或更小值。例如，氟化氫(HF)的濃度的預設值可以是2ppm。當氟化氫(HF)的濃度是預設值或更小值時，留下的氟化氫(HF)幾乎不影響襯底的處理。如果氟化氫(HF)的濃度是2ppm或更小，則可以確定氟化氫(HF)已經(jīng)被完全去除。如果硅(Si)的濃度超過2ppm，則控制器800控制加熱器640使得加熱器640繼續(xù)加熱處理液，并進行控制使得處理液在通過循環(huán)管路614連續(xù)循環(huán)的同時經(jīng)受再生工藝。

盡管在上述實施方式中已經(jīng)描述了單獨設置濃度測定管路660，但也可以省略濃度測定管路660。那么，硅濃度測定部件670、氟化氫濃度測定部件680、磷酸濃度測定部件690和冷卻器700可以設置在循環(huán)管路614中。

圖9是示出襯底處理裝置20的另一例子的示意圖。

盡管在上述的實施方式中已經(jīng)描述了設置一個磷酸溶液再生系統(tǒng)，但也可以設置多個磷酸溶液再生系統(tǒng)1600。例如，設置一對磷酸溶液再生系統(tǒng)1600。那么，當一個磷酸溶液再生系統(tǒng)1600從所使用的處理液中再生磷酸溶液1600時，另一個磷酸溶液再生系統(tǒng)1600可向處理液供應單元供應再生磷酸溶液。

另外，與上述實施方式不同，可以省略磷酸溶液再生系統(tǒng)1600。

在根據(jù)本發(fā)明的襯底處理方法中，襯底通過混合處理液(其中將溫度為160℃到180℃的磷酸溶液和包括硅(Si)、氟化氫(HF)和磷酸的室溫(10℃到30℃)的溶液混合)而被處理，并且磷酸溶液從所使用的處理液中再生。

襯底通過使用處理液而被處理。氟化氫(HF)用來增加氮化硅膜(Si₃N₄)的蝕刻速率，并且硅(Si)防止氧化物膜被原子層沉積蝕刻。因此，襯底處理的精度和效率增加。

進行了從所使用的處理液中去除硅(Si)的硅去除操作S100。通過供應對應于預設量或更多量的氟化氫(HF)，通過化學反應來去除硅(Si)。之后，與硅(Si)反應的氟化氫(HF)，以及硅(Si)也被去除。氟化氫(HF)的預設量是指用于考慮硅(Si)和氟化氫(HF)的化學式和分子量通過使所有硅(Si)反應而將硅(Si)蒸發(fā)成四氟化硅(SiF₄)的最小量。

進行去除化學反應之后留下的氟化氫(HF)的操作S200。通過將氟化氫(HF)加熱至沸點或更高溫度而將氟化氫(HF)蒸發(fā)成氣體。雖然氟化氫(HF)在氟化氫溶液中的沸點可根據(jù)氟化氫(HF)的濃度而變化，但最大值大約是120℃。可以通過將處理液加熱到一定溫度或更高溫度而將氟化氫(HF)蒸發(fā)成氣體然后被去除。

操作S300將去除了硅(Si)和氟化氫(HF)的磷酸溶液的溫度和濃度調(diào)節(jié)成適于將磷酸溶液用在襯底處理工藝中的溫度和濃度。那么，它們可以被調(diào)節(jié)成160℃到180℃的溫度和90％到92％的濃度。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在襯底上蝕刻氮化硅膜的工藝可以有效處理。

另外，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，可以從所使用的溶液中有效再生磷酸溶液。

上述詳細的描述例示了本發(fā)明。而且，上述內(nèi)容描述了本發(fā)明的例示性實施方式，并且可以以各種其他組合、變化和環(huán)境使用本發(fā)明。也就是說，本發(fā)明能夠被修改和改正而不背離在說明書中公開的本發(fā)明的范圍、書面公開的等效范圍和/或本領域技術人員的技術或知識范圍。書面的實施方式描述了實現(xiàn)本發(fā)明的技術精神的最佳狀態(tài)，并且可以作出本發(fā)明的應用領域和目的所需的各種改變。因此，本發(fā)明的詳細描述并無意將本發(fā)明限制在公開的實施方式的情況中。進一步地，應當理解所附權利要求包括其他實施方式。