CN102034700A - 等离子蚀刻装置用硅制零件及其再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供相比以往能够降低等离子蚀刻装置的消耗品成本、并且能够减少工业废弃物的产生量、有效地充分利用资源的等离子蚀刻装置用硅制零件及其再生方法。该方法包括下述工序：回收等离子蚀刻装置用硅制零件的硅制废料的工序；根据所回收的硅制废料的电学特性求出杂质的含量的测量工序；根据在测量工序中求得的杂质的含量和最终产品的电学特性的目标值来决定硅制废料的投入量、硅原料的投入量和杂质的投入量的投入量决定工序；将硅制废料、硅原料和杂质以在投入量决定工序中决定的投入量投入到坩锅中、制造硅锭的工序。

Description

等离子蚀刻装置用硅制零件及其再生方法
技术领域
本发明涉及等离子蚀刻装置用硅制零件及其再生方法。
背景技术
以往，例如在半导体装置的制造领域等中，使用等离子蚀刻装置，该装置用于对半导体晶圆、液晶显示装置用的玻璃基板等实施蚀刻处理等规定的等离子处理。
考虑到要对硅制的半导体晶圆、各种硅膜等进行处理，在等离子蚀刻装置中使用各种硅制零件。例如，在等离子蚀刻装置中，以往使用硅制的聚焦环(focus ring)作为以围绕被载置在载置台上的半导体晶圆的方式配置的聚焦环。另外，也使用硅制的电极板作为与载置台对置设置的对置电极的电极板。
在上述等离子蚀刻装置中，上述硅制的聚焦环等硅制零件因暴露在等离子体中而消耗、劣化，形状发生变化等。因此，工艺的再现性逐渐恶化，若仍继续使用上述零件，则所要执行的工艺将偏离管理值。那么，在达到了一定程度的消耗、劣化的时刻，上述零件将被视作使用寿命已到，作为工业废弃物而被废弃。但是，由于上述等离子蚀刻装置用硅制零件是昂贵的零件，因此成为与等离子蚀刻装置的运转相对应的消耗品成本(COC(Cost of Consumables))增加的一个原因。
作为上述问题的解决对策，有人提出了下述方法，即、对使用完毕的硅制聚焦环实施机械加工而获得第1环和第2环，将该第1环和第2环组合起来从而再生与使用前的硅制聚焦环具有形状互换性的组合型硅制聚焦环(例如参照专利文献1。)。但是，在将实施了机械加工的环组合起来的方法中，只限于组合具有相同的电学特性、形状等的环，因此存在只能再生非常有限的环的问题。
另外，例如在太阳能电池的制造领域中，有人提出了下述方法，即、针对含有特性不良的太阳能电池单元的硅晶圆，进行利用氢氟酸处理将该晶圆的防反射膜和背面的银电极膜除去的工序、利用盐酸处理将铝电极层除去的工序，然后进行利用硝酸与氢氟酸的混合液处理或氢氧化钠处理将杂质层除去的工序，从而返回到可重新形成硅制太阳能电池单元的状态(例如参照专利文献2。)。但是，这样将含有特性不良的太阳能电池单元的硅晶圆再生的方法，例如并不能应用于再生各种使用完毕的等离子蚀刻装置用硅制零件。
专利文献1：日本特开2004-79983号公报
专利文献2：日本特开2005-166814号公报
如上所述，在等离子蚀刻装置中，昂贵的等离子蚀刻装置用硅制零件成为消耗品成本增加的一个原因。另外，以往没有能够再生各种使用完毕的等离子蚀刻装置用硅制零件等的有效方法，所以成为工业废弃物的产生量增加的一个原因。
发明内容
本发明是为了解决上述以往的问题而做成的，目的在于提供相比以往能够降低等离子蚀刻装置的消耗品成本、并且能够减少工业废弃物的产生量、有效地充分利用资源的等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法和等离子蚀刻装置用硅制零件。
本发明提供一种等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法，该等离子蚀刻装置用硅制零件配置在用于收容基板并对该基板进行蚀刻处理的等离子蚀刻装置的处理室内部，其特征在于，该方法包括：回收等离子蚀刻装置用硅制零件和半导体晶圆用硅锭中任一个的硅制废料的工序；根据所回收的上述硅制废料的电学特性求出杂质的含量的测量工序；根据上述测量工序中求得的杂质的含量和最终产品的电学特性的目标值来决定上述硅制废料的投入量、硅原料的投入量和杂质的投入量的投入量决定工序；将上述硅制废料、硅原料和杂质以在上述投入量决定工序中决定的投入量投入到坩锅中、制造硅锭的工序。
本发明提供一种等离子蚀刻装置用硅制零件，该等离子蚀刻装置用硅制零件配置在用于收容基板并对该基板进行蚀刻处理的等离子蚀刻装置的处理室内部，其特征在于，该零件含有利用等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法再生得到的硅，该方法包括：回收等离子蚀刻装置用硅制零件和半导体晶圆用硅锭中任一个的硅制废料的工序；根据所回收的上述硅制废料的电学特性求出杂质的含量的测量工序；根据上述测量工序中求得的杂质的含量和最终产品的电学特性的目标值来决定上述硅制废料的投入量、硅原料的投入量和杂质的投入量的投入量决定工序；将上述硅制废料、硅原料和杂质以在上述投入量决定工序中决定的投入量投入到坩锅中、制造硅锭的工序。
采用本发明，能够提供相比以往可以降低等离子蚀刻装置的消耗品成本、并且能够减少工业废弃物的产生量、有效地充分利用资源的等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法和等离子蚀刻装置用硅制零件。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法的工序的流程图。
图2是示意性地表示等离子蚀刻装置的结构例的纵剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的一实施方式。图1是表示本发明的一实施方式的等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法的工序的流程图，图2是示意性地表示等离子蚀刻装置的结构例的纵剖视图。
首先，参照图2说明等离子蚀刻装置的结构。等离子蚀刻装置1构成为电极板上下平行地对置、且与等离子体形成用电源相连接的电容耦合型平行平板蚀刻装置。
等离子蚀刻装置1具有例如表面被实施了阳极氧化处理的、由铝等构成且成形为圆筒状的处理腔室(处理室)2，该处理腔室2接地。在处理腔室2内的底部隔着由陶瓷等构成的绝缘板3设置有用于载置被处理物、例如半导体晶圆W的大致圆柱状的基座支承台4。此外，在该基座支承台4上设置有兼用作下部电极的基座(载置台)5。高通滤波器(HPF)6与该基座5相连接。
在基座支承台4的内部设置有制冷剂室7，制冷剂经过制冷剂导入管8被导入该制冷剂室7中而在该制冷剂室7循环、之后自制冷剂排出管9被排出。于是，该制冷剂的制冷作用借助基座5传递给半导体晶圆W，由此能够将半导体晶圆W控制成期望的温度。
基座5被成形为上侧中央部为凸状的圆板状，在该基座5上设置有圆形且直径与半导体晶圆W基本相同的静电吸盘11。在绝缘材料间配置电极12而构成静电吸盘11。于是，通过自与电极12相连接的直流电源13施加例如1.5kV的直流电压，能够利用例如库仑力静电吸附半导体晶圆W。
在绝缘板3、基座支承台4、基座5和静电吸盘11中形成有用于将传热介质(例如氦(He)气等)供给到半导体晶圆W的背面的气体通路14，借助该传热介质将基座5的热量传递给半导体晶圆W，从而能够将半导体晶圆W维持在规定温度。
在基座5的上端周缘部以围绕被载置在静电吸盘11上的半导体晶圆W的方式配置有环状的聚焦环15。该聚焦环15由导电性材料构成，且具有提高蚀刻均匀性的作用。在等离子蚀刻装置1中，利用硅制成该聚焦环15，该硅制的聚焦环15是能够应用本实施方式中的再生方法的等离子蚀刻装置用硅制零件的1种。
在基座5的上方与该基座5平行且对置地设置有上部电极21。该上部电极21借助绝缘件22被支承在处理腔室2的上部。上部电极21包括电极板24、和用于支承该电极板24的由导电性材料构成的电极支承体25。电极板24具有许多排出孔23，且形成与基座5对置的对置面。在等离子蚀刻装置1中，利用硅制成该电极板24，该硅制的电极板24作为能够应用本实施方式中的再生方法的等离子蚀刻装置用硅制零件的1种。
在上部电极21中的电极支承体25的中央设置有气体导入口26，气体供给管27与该气体导入口26相连接。此外，处理气体供给源30借助阀28和质量流量控制器29与该气体供给管27相连接。自处理气体供给源30供给用于进行等离子蚀刻处理的蚀刻气体等。
排气管31与处理腔室2的底部相连接，排气装置35与该排气管31相连接。排气装置35构成为具有涡轮分子泵等真空泵，能够对处理腔室2的内部进行抽真空至规定的减压气氛、例如1Pa以下的规定压力。另外，在处理腔室2的侧壁设置有闸阀32，在打开了该闸阀32的状态下，能够在处理腔室2与相邻的加载互锁真空室(未图示)之间输送半导体晶圆W。
第1高频电源40与上部电极21相连接，且在第1高频电源40的馈电线上安装有匹配器41。另外，低通滤波器(LPF)42与上部电极21相连接。该第1高频电源40的频率范围例如为27～150MHz。这样，通过施加高频率的高频电力，能够在处理腔室2内形成理想的离解状态且能够形成高密度的等离子体。
第2高频电源50与作为下部电极的基座5相连接，且在第2高频电源50的馈电线上安装有匹配器51。该第2高频电源50的频率范围比第1高频电源40低。通过施加该种频率范围的高频电力，能够不损伤作为被处理基板的半导体晶圆W地施加适当的离子作用。优选第2高频电源50的频率在例如1～20MHz的范围内。
如图1所示，利用控制部60对上述结构的等离子蚀刻装置1的动作进行总控制。在该控制部60中设置有过程控制(process controller)部61、用户接口部62和存储部63，该过程控制部61具有CPU(中央处理器)且用于控制等离子蚀刻装置1的各部分。
用户接口部62包括：供工序管理者进行命令的输入操作以管理等离子蚀刻装置1的键盘、可视化地显示等离子蚀刻装置1的运转状况的显示器等。
在存储部63中存储有制程程序，在该制程程序中存储有为了在过程控制部61的控制下实现在等离子蚀刻装置1中执行的各种处理的控制程序(软件)、处理条件数据等。于是，能够依据需要根据来自用户接口部62的指示等自存储部63调出任意的制程程序，使过程控制部61执行该制程程序，从而能够在过程控制部61的控制下在等离子蚀刻装置1中进行期望的处理。另外，作为控制程序、处理条件数据等的制程程序，也可以利用被存储在可利用计算机读取的存储介质(例如硬盘、CD(光盘)、软盘、半导体存储器等)等中的状态下的制程程序、或者能够自其他装置经由例如专用线路随时传输而在线利用的制程程序。
在利用等离子蚀刻装置1对半导体晶圆W进行等离子蚀刻的情况下，首先打开闸阀32，然后自未图示的加载互锁真空室将半导体晶圆W搬入到处理腔室2内而载置在静电吸盘11上。然后，自直流电源13施加直流电压，从而将半导体晶圆W静电吸附在静电吸盘11上。然后，关闭闸阀32，利用排气装置35对处理腔室2的内部进行抽真空至规定的真空度。
然后，打开阀28，一边利用质量流量控制器29调整来自处理气体供给源30的规定的蚀刻气体的流量，一边使该蚀刻气体经过处理气体供给管27、气体导入口26而导入到上部电极21的空心部，然后再使该蚀刻气体经过电极板24的排出孔23而如图2中的箭头所示那样均匀地喷出到半导体晶圆W上。
然后，将处理腔室2内的压力维持成规定压力。之后，自第1高频电源40对上部电极21施加规定频率的高频电力。由此，在上部电极21与作为下部电极的基座5之间产生高频电场，使蚀刻气体离解而产生等离子体。
另一方面，自第2高频电源50对作为下部电极的基座5施加频率低于上述第1高频电源40的高频电力。由此，将等离子体中的离子引向基座5侧，能够利用离子束辅助沉积作用提高蚀刻的各向异性。在进行该种利用了等离子体的蚀刻时，上述聚焦环15、电极板24等等离子蚀刻装置用硅制零件被暴露在等离子体中，因此逐渐消耗、劣化。于是，需要在经过了一定使用期间后的时刻更换成新的等离子蚀刻装置用硅制零件，以往，将使用完毕的等离子蚀刻装置用硅制零件作为工业废弃物废弃。
在上述规定的等离子蚀刻处理结束时，停止供给高频电力和处理气体，以与上述步骤相反的步骤自处理腔室2内搬出半导体晶圆W。
接下来，说明上述聚焦环15、电极板24等等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法。在该等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法中，可以使用由使用完毕的聚焦环15、使用完毕的电极板24等构成的硅制废料。
另外，例如也可以使用在等离子蚀刻装置用硅制零件的制造过程中产生的硅制废料，例如在制造中途发生划痕、缺口等损伤的硅制废料、尺寸不符合规格的硅制废料、电阻值等电学特性不符合规格的硅制废料等。此外，还可以使用在机械加工工序中产生的硅制废料，例如在制造聚焦环15时挖通而产生的内侧的圆形部分的硅制废料等。此外，还可以使用在制造硅锭时形成的下端部、上端部的圆锥形部分等的硅制废料等。
在本实施方式中，对使用了上述硅制废料中的、来自使用完毕的聚焦环15、使用完毕的电极板24等的硅制废料的情况加以说明。在本实施方式中，如图1的流程图所示，首先回收由上述使用完毕的聚焦环15、使用完毕的电极板24等等离子蚀刻装置用硅制零件构成的硅制废料(步骤1)。
然后，进行反应生成物除去工序，即、将附着在上述回收到的硅制废料的表面上的反应生成物除去(步骤2)。在该反应生成物除去工序中，可以采用将喷砂材料与压缩气体一起喷射到硅制废料上而物理性地除去反应生成物的方法等。在该情况下，例如可以使用CO2粒子，Al2O3粒子、SiO2粒子、尼龙珠中的至少任意1种等作为喷砂材料。
另外，在上述的反应生成物除去工序中，也可以使用下述方法代替上述方法、或与上述方法一起采用下述方法，即、利用酸蚀刻处理或碱蚀刻处理除去硅制废料上的反应生成物的方法。在该情况下，为了达到硅制废料的尺寸等级而化学性地除去反应生成物。
另外，在下述情况下可以省略进行上述反应生成物除去工序，即、所使用的硅制废料并非来自使用完毕的等离子蚀刻装置用硅制零件、而是在制造等离子蚀刻装置用硅制零件的中途产生的上述那样的硅制废料、且在该硅制废料上并未附着有反应生成物的情况。
然后进行测量工序，即、测量已除去了反应生成物的硅制废料的电学特性(在本实施方式中为电阻)和质量从而求出硅制废料中的硼等杂质的含量(步骤3)。在等离子蚀刻装置用硅制零件中，由于该零件的特性不同，所以所需的电学特性(例如电阻值)不同。因此，在依据每个等离子蚀刻装置用硅制零件所需的电阻值制造硅锭时，添加规定量的硼等杂质。在上述测量工序中，利用4点探针测量器等测量电阻值以及利用精密测量仪等测量质量，从而求出该杂质的含量。另外，可以使用例如NAPSON株式会社等的4点探针测量器等来测量电阻值。
然后进行投入量决定工序，即、根据最终产品的电学特性(在本实施方式中为电阻)的目标值和在上述测量工序中求得的杂质的含量决定硅制废料的投入量、硅原料的投入量和杂质的投入量(步骤4)。
如上所述，在等离子蚀刻装置用硅制零件中，由于该零件的特性不同，所以所需的电阻值等电学特性不同。例如，存在下述情况，即、若是硅制的聚焦环、则将电阻的目标值设为2Ω左右，而若是硅制的电极板、则将电阻的目标值设为例如75Ω左右等。由于根据该电阻的目标值决定整个硅的投入量、杂质的投入量，因此需根据硅制废料的重量和杂质的含量决定硅制废料的投入量、硅原料的投入量和杂质的投入量。另外，在只投入硅制废料就能获得充分的硅的量的情况下，硅原料的投入量有时为零。另外，在只投入硅制废料所含有的杂质就能获得充分的杂质的量的情况下，杂质的投入量也有时为零。另外，作为硅原料，不仅可以使用多晶硅，还可以使用以含有杂质的状态进行拉晶而形成为含有一定规定量的杂质的状态的单晶硅。
然后进行下述工序，即、将硅制废料、硅原料和杂质以在上述投入量决定工序中决定的投入量投入到坩锅中而进行熔融、由此制造硅锭(步骤5)。在该硅锭的制造工序中，例如可以使用CZ法(直拉单晶制造法)、MCZ法(磁控直拉法)等公知的方法。于是，对在该工序中制成的硅锭实施机械加工等而将该硅锭形成为规定形状，从而制成新的等离子蚀刻装置用硅制零件、例如硅制聚焦环、硅制电极板等。
如上所述，在本实施方式中，能够将以往作为工业废弃物而废弃的使用完毕的等离子蚀刻装置用硅制零件等再生而制造新的等离子蚀刻装置用硅制零件。因而，相比以往，能够降低等离子蚀刻装置的消耗品成本，并且能够减少工业废弃物的产生量，从而能够有效地充分利用资源。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，也可以进行各种变形。例如在上述实施方式中，说明了等离子蚀刻装置用硅制零件是硅制聚焦环和硅制电极板的情况，但本发明同样可以应用于除此之外的等离子蚀刻装置用硅制零件。另外，在上述实施方式中，通过测量废料的电阻和质量来求出杂质的含量，但也可以根据其他电学特性求出杂质的含量。

Claims (6)

1.一种等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法，该等离子蚀刻装置用硅制零件配置在用于收容基板并对该基板进行蚀刻处理的等离子蚀刻装置的处理室内部，其特征在于，
该方法包括：
回收等离子蚀刻装置用硅制零件和半导体晶圆用硅锭中任一个的硅制废料的工序；
根据所回收的上述硅制废料的电学特性求出杂质的含量的测量工序；
根据上述测量工序中求得的杂质的含量和最终产品的电学特性的目标值来决定上述硅制废料的投入量、硅原料的投入量和杂质的投入量的投入量决定工序；
将上述硅制废料、硅原料和杂质以在上述投入量决定工序中决定的投入量投入到坩锅中、制造硅锭的工序。
2.根据权利要求1所述的等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法，其特征在于，
该方法还包括将附着在上述硅制废料的表面上的反应生成物除去的反应生成物除去工序。
3.根据权利要求2所述的等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法，其特征在于，
上述反应生成物除去工序具有将喷砂材料与压缩气体一起喷射到上述硅制废料上而物理性地除去反应生成物的阶段。
4.根据权利要求2所述的等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法，其特征在于，
上述喷砂材料由CO2粒子，Al2O3粒子、SiO2粒子、尼龙珠中的至少任意1种构成。
5.根据权利要求2～4中任意一项所述的等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法，其特征在于，
上述反应生成物除去工序具有利用酸蚀刻处理或碱蚀刻处理来除去上述硅制废料的反应生成物的阶段。
6.一种等离子蚀刻装置用硅制零件，该等离子蚀刻装置用硅制零件配置在用于收容基板并对该基板进行蚀刻处理的等离子蚀刻装置的处理室内部，其特征在于，
该零件含有利用等离子蚀刻装置用硅制零件的再生方法再生得到的硅，该方法包括：
回收等离子蚀刻装置用硅制零件和半导体晶圆用硅锭中任一个的硅制废料的工序；
根据所回收的上述硅制废料的电学特性求出杂质的含量的测量工序；
根据上述测量工序中求得的杂质的含量和最终产品的电学特性的目标值来决定上述硅制废料的投入量、硅原料的投入量和杂质的投入量的投入量决定工序；
将上述硅制废料、硅原料和杂质以在上述投入量决定工序中决定的投入量投入到坩锅中、制造硅锭的工序。
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