Способ регенерации травителя на основе ортофосфорной кислоты

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ТРАВИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ(71) Заявитель Завод полупроводниковых приборов им. Ф. Э. Дзержинского НПО Интеграл(73) Патентообладатель Завод полупроводниковых приборов им. Ф. Э. Дзержинского НПО Интеграл(57) Способ регенерации травителя на основе ортофосфорной кислоты, включающий восстановление в составе отработанного травителя ее исходного количества, отличающийся тем, что восстановление осуществляют путем добавления в отработанный травитель 0,1-0,2 об. ч. воды, нагревания до 90-100 С и выдержки при этой температуре не менее 1 ч. Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем. Изобретение может найти применение при химическом удалении с поверхности полупроводниковых пластин маскирующих пленок нитрида кремния. Изобретение наиболее целесообразно использовать при регенерации травителя на основе ортофосфорной кислоты. Важнейшим резервом снижения себестоимости изготовления интегральных схем является экономия материалов, поскольку затраты на материалы составляют значительную долю в их себестоимости. Операции химического травления широко применяются при изготовлении любых полупроводниковых приборов. В первый момент травления скорость реакции травления максимальна. В результате протекающего процесса концентрация молекул травителя падает, что приводит к уменьшению скорости реакции, вызывает необходимость полной замены травителя либо его регенерации для увеличения скорости травления, т. к. травление с чрезвычайно малой скоростью крайне неудобно и практически в производстве неприменимо. Известен способ регенерации травителя на основе перекиси водорода 1. Способ включает восстановление в составе раствора первоначального количества перекиси водорода путем добавления в отработанный раствор необходимого количества свежей порции перекиси водорода. Известный способ неудобен в производстве, требует использования большого количества перекиси водорода, удорожает производство. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ регенерации травителя на основе ортофосфорной кислоты для пленок 34 2. 3417 1 Способ включает восстановление в составе отработанного травителя на основе ортофосфорной кислоты ее исходного количества путем добавления в отработанный раствор необходимого количества свежей порции ортофосфорной кислоты. Как известно, травление пленок 34 происходит в кипящей ортофосфорной кислоте при температуре 180 С. Основной проблемой при проведении этого процесса является быстрое снижение скорости травления 34. Причиной этого является дегидратация ортофосфорной кислоты при нагревании. В результате интенсивного испарения воды раствор ортофосфорной кислоты концентрируется и в нем начинается образование пирофосфорной кислоты по уравнению реакции При длительном использовании количество пирофосфорной кислоты в травителе постоянно увеличивается, а скорость травления, соответственно, уменьшается, так как пирофосфорная кислота не реагирует с нитридом кремния. В результате чего значительно увеличивается время травления пластин и снижается качество удаления защитной пленки 34. Добавление в отработанный раствор свежей порции отработанной кислоты не решает проблему регенерации отработанного раствора травителя из-за значительного количества пирофосфорной кислоты в отработанном травителе, приводит к значительному дополнительному расходу дорогостоящей ортофосфорной кислоты. В основу изобретения положена задача снижения затрат на регенерацию травителя для пленок 34 при одновременном повышении качества травителя. Сущность изобретения заключается в том, что в способе регенерации травителя на основе ортофосфорной кислоты, включающем восстановление в составе отработанного травителя ее исходного количества, восстановление осуществляют путем добавления в отработанный травитель 0,1-0,2 об. ч. воды, нагревания до температуры 90-100 С и выдержки при этой температуре не менее 1 ч. Как показали эксперименты, 0,1-0,2 об. ч. воды достаточно для обратного превращения пирофосфорной кислоты в ортофосфорную. Уменьшение количества воды, добавляемой в травитель, менее 0,1 об. ч. не позволяет всю пирофосфорную кислоту перевести в ортофосфорную, а увеличение количества воды, добавляемой в травитель, более 0,2 об. ч. приводит к увеличению времени нагрева до температуры 160-185 С и снижению скорости травления из-за снижения концентрации ортофосфорной кислоты. Нагрев травителя до температуры 90-100 С и выдержка при этой температуре не менее 1 ч значительно сокращает время регенерации травителя. Уменьшение температуры менее 90 С, а времени менее 1 ч увеличивает время перехода пирофосфорной кислоты в ортофосфорную. Увеличение температуры более 100 С приводит к интенсивному испарению воды, снижает воспроизводимость поддержания однородности травителя. Способ включает следующую последовательность операций добавляют в отработанный травитель 0,1-0,2 об. ч. воды нагревают травитель до температуры 90-100 С выдерживают нагретый до температуры 90-100 С травитель не менее 1 ч. Добавление в отработанный травитель для пленок 34 на основе ортофосфорной кислоты, 0,1-0,2 об. ч. воды позволяет обратную реакцию сдвинуть в сторону регенерации ортофосфорной кислоты и восстановления свойств травителя, а нагрев травителя до температуры 90-100 С и выдержка травителя при этой температуре не менее часа направлены на воспроизведение и восстановление свойств травителя. Пример 1. В травитель для пленок 34 объемом 20 л, содержащий ортофосфорную кислоту и воду в соотношении 3 О 4291, у которого после 8 часов использования при температуре 160-185 С скорость травления пленки 34 упала с 67/мин до 30/мин, добавили 3 л воды (0,15 об. ч. травителя), механически перемешали, нагрели до температуры 95 С и выдержали при этой температуре в течение 1 ч. Восстановление свойств травителя оценивали по изменению скорости травления пленки 34, которую подсчитывали, определяя время полного удаления пленки 34 известной толщины. Скорость травления пленки 34 восстановленным травителем увеличилась до 67/мин. 3417 1 Пример 2-5. Объем добавляемой в отработанный травитель воды, температуру нагрева травителя и время выдержки при этой температуре изменяли в различных пределах (см. таблицу). Таблица Скорость ТемпераСкорость травл. травл. пленки Кол-во до- тура на- Время выдержки пленки 34 по- Норма расхотравителя в бавл. в тра 34 отраб. грев. трада Н 3 РО 4 сле реген. нагретом сост. витель воды травите-ле вителя Норма расхода Н 3 РО 4 в способе-прототипе - 0,1 кг/пл. Как видно из таблицы, уменьшение количества добавляемой в травитель воды менее 0,1 об. ч., температуры нагрева менее 90 С, уменьшение времени выдержки травителя менее 1 ч не позволяют полностью(43/мин, при первоначальной скорости травления 67/мин) восстановить качество и скорость травления пленки нитрида кремния и, соответственно, приводит к незначительному (в 1,1 раза) снижению норм расхода Н 3 РО 4 после выполнения операций по регенерации отработанного травителя. Это связано с тем, что малое количество воды и недостаточное время выдержки не обеспечивают перевода всей образовавшейся в травителе пирофосфорной кислоты в ортофосфорную. Увеличение количества добавляемой воды больше 0,2 об. ч., температуры выдержки травителя более 100 С нецелесообразно, так как снижение концентрации ортофосфорной кислоты, вызванное увеличением количества воды, и интенсивное испарение воды при выдержке травителя при температуре выше температуры кипения также не позволяют полностью восстановить качество и первоначальную скорость травления пленки 34, значительно снизить нормы расхода Н 3 РО 4. Изобретение позволяет снизить затраты на регенерацию травителя для пленок 34 за счет использования более дешевой деионизованной воды вместо свежей порции дорогостоящей ортофосфорной кислоты, а также за счет снижения расхода ортофосфорной кислоты на одну пластину в 1,6-2 раза. При этом качество травителя повышается за счет восстановления первоначальной скорости травления пленки 34. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.