JP2002521836A - 基質のエッチング法および装置 - Google Patents

基質のエッチング法および装置

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JP2002521836A JP2000562938A JP2000562938A JP2002521836A JP 2002521836 A JP2002521836 A JP 2002521836A JP 2000562938 A JP2000562938 A JP 2000562938A JP 2000562938 A JP2000562938 A JP 2000562938A JP 2002521836 A JP2002521836 A JP 2002521836A
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chamber
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etching chamber
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スプレイ,ヘツセル
ストルム,アルジエン・ベンジヤミン
メス,ジヤン・ウイレム・フベルト
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エイエスエム・インターナシヨナル・エヌ・ブイ
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Abstract

(57)【要約】 基質をエッチング室に入れた後、該基質をHFおよび酢酸の混合物で処理する基質をエッチングする方法。先ず酢酸を該室の中に導入し、次いでフッ化水素を導入する。フッ化水素はそれを補助室に貯蔵する中間段階を介して導入される。この方法によりフッ化水素と酢酸との混合物から成る腐食性の混合物がフッ化水素用の配管アセンブリーの中に逆流するのが防がれ、該配管アセンブリーの寿命をかなり延ばすことができ、後で処理される基質に対する金属の汚染を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は請求項1の前文に述べた方法に関する。
【0002】 この種の方法はヨーロッパ特許(EP)第0.335.313−A−2号から
公知である。半導体基質の表面上の二酸化珪素をエッチングするためには、この
ような基質をプラスティックスをライニングしたステンレス鋼製のエッチング室
に入れ、必要に応じ減圧下において、酢酸、水またはメタノール(好ましくは1
00%)およびフッ化水素の腐食性混合物を用いて処理を行う。最初に必要量の
酢酸をエッチング室に充たし、次いで必要量のフッ化水素を導入する。フッ化水
素および酢酸の種々の供給源または供給流は弁によって閉じることができる。配
管系はステンレス鋼またはプラスティックス、例えばパーフルオロアルコキシ(
PFA)のいずれかでつくられている。
【0003】 この種の方法は優れたエッチングの結果を与えるが、フッ化水素の遮断弁が開
いている場合、一方ではフッ化水素がエッチング室に流入するが、若干の酢酸が
この遮断弁を通ってHFの配管系の中に逆に拡散することが避けられないという
問題があった。実際にはこのような拡散の量は非常に少なく、エッチングの速度
に悪影響を及ぼさないが、その結果HF源が存在する限り上手にあるステンレス
鋼の配管系が侵食され、それによって後のエッチング操作の際半導体の基質に望
ましくない金属の汚染が生じる。
【0004】 このことは、時々このような配管系を取り替え、いずれの場合でもこのような
配管系を規則的に検査する必要があることを意味している。
【0005】 この二つの操作は工程の操作を妨げ、不利である。
【0006】 上記のヨーロッパ特許(EP)第0.335.313−A−2号においては、
第1および第2の供給源から得られる2種のエッチング用のガスを共通の導管を
通して補助室へと供給する方法および装置が記載されている。この補助室の中で
プラズマを生成させ、これを反応器へと移す。使用するエッチング用のガスはC
4およびO2である。両方のエッチング用のガスを供給源から同時に、好ましく
は連続的に補助室を通して処理室へ供給することが重要である。
【0007】 このような方法は上記に挙げた問題、即ちHFおよび他のエッチング剤および
/または触媒、例えば酢酸、蟻酸または水の混合物の腐食性についての問題を解
決しない。
【0008】 本発明の目的は、この欠点を回避し、配管の検査および/または取り替えを行
うことを必要とせずに連続的に実施できる方法を提供することである。
【0009】 本発明のこの目的は本発明の特許請求の範囲1に記載された方法により実現さ
れる。
【0010】 補助室を使用する結果、補助室からエッチング室への出口が開いている場合、
一つの反応原料、例えば酢酸は該補助室へ逆流して拡散するが、この反応原料は
他の一つの反応原料、例えばフッ化水素に対する配管系へ逆拡散することはでき
ない。結局補助室はその側で閉じられている。次の工程の前に補助室(およびエ
ッチング室)から両方の反応原料を取り除くことにより、HFを供給する方向へ
さらに逆拡散が起こることを防ぐことができる。上手の配管には侵食が起こらな
いことが見出だされた。
【0011】 従って補助室からエッチング室への配管系は比較的高価なプラスティックスだ
けで構成されるが、補助室に関する配管系の上手の部分は廉価なステンレス鋼の
材料で構成することができる。このことは、プラスティックス製のものが得られ
ない「質量流制御装置」を使用する場合には特にそうである。
【0012】 本発明の好適具体化例に従いエッチング室で処理を行った後補助室を介してフ
ラッシングを行えば逆拡散を完全に防ぐことができる。補助室の出口弁を閉じた
後、窒素または他の不活性ガスを使用し、入口弁を介して補助室の中に高圧ガス
の圧力をかけ、該窒素を用いて補助室のフラッシングを行い逆拡散を防ぐことが
できる。この配置を用いれば、少なくとも初期段階の間、および窒素でフラッシ
ングを行う場合にも、補助室の入口を閉じ次いでエッチング室への出口を開く錠
として補助室を用いることができる。
【0013】 他の可能な方法に従えば、補助室およびエッチング室の両方に真空をかけ、次
いで窒素のような不活性ガスを用いてフラッシング操作を1回またはそれ以上行
うことができる。補助室およびエッチング室に真空をかけ、次いで随時窒素を用
いて1回またはそれ以上フラッシング操作を行うことができる。
【0014】 半導体基質をフッ化水素および酢酸を用いてエッチングし、窒素でフラッシン
グを行う例を参照して以下に本発明を説明する。本発明は、二つの異なった供給
源から供給される少なくとも2種の反応原料が存在し、反応時においてだけ混合
し得ることが必要な、他の反応原料を用い他の任意の基質を処理するエッチング
または他の処理法にも適用できることを了解されたい。
【0015】 本発明の他の有利な具体化例に従えば、補助室の周りにバイパス・ラインが存
在する。この方法によりフッ化水素はそれ自身で或いは窒素と混合した場合安定
な流れをつくり、補助室に短時間導入される反応原料の量を、時間を正確に制御
しながら計量することができる。
【0016】 本発明の有利な一具体化例に従えば、補助室の中に他の反応原料に対する吸収
剤を入れることができる。この他の反応原料が酢酸の場合には、このような吸収
剤は珪素を含んでいることができる。
【0017】 一般に第1のエッチング剤または反応原料としてフッ化窒素を加える場合には
、先ず第2のエッチング剤および/または触媒をエッチング室に供給し基質の表
面を予備処理することができる。次にフッ化水素だけを加える。
【0018】 本発明はまた上記方法を実施する装置に関する。この装置は、基質に対する入
口/出口開口部、少なくとも2種の反応原料を別々に供給するための配管系に連
結された反応原料用の取込み/排出用開口部を備えたエッチング室を具備し、一
つの供給部はそれぞれ遮断弁を有する入口および出口を備えた補助室をなし、該
出口はエッチング室に連結され、該入口は反応原料の供給部に連結されている基
質をエッチングする装置である。
【0019】 本発明の有利な一具体化例に従えば、エッチング室はもはや従来法におけるよ
うにプラスティックスでライニングされた金属材料からつくられておらず、完全
にプラスティックスからつくられている。即ちプラスティックスがまたエッチン
グ室の中を支配する圧力(減圧)を受けることになる。鋼をプラスティックスで
ライニングした場合常にある程度の気孔が存在し、その結果種々の部材を密封し
た際長い期間において腐食が起こる問題が生じることが見出だされた。さらに、
このようなライニングをした鋼のシートの加工は比較的費用がかかり、一体化さ
れたプラスティックスの構成部材からつくる方が廉価であり、このような気孔を
減少させると同時に、腐食が見られず、従って種々の構成部材の規則的な点検も
不必要であることが見出だされた。
【0020】 プラスティックスの例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ペ
ルフルオロアルキルおよびポリテトラフルオロエテンを挙げることができる。プ
ラスティックスからつくられたこのような室は上記方法と組み合わせることに限
定されるものではないことを了解されたい。即ち本発明はまた従来の方法および
装置、即ち上記の補助室を備えていない装置と組み合わせてプラスティックスの
エッチング室を使用することを含んでいる。プラスティックス材料は減圧下にお
いても適切な強度を有し、内部破裂を起こす危険はないことが見出だされた。さ
らに従来法に存在していた先入観とは対照的に、ガスの発生は実質的な問題とな
らず、減圧を用いる場合は特にそうである。
【0021】 プラスティックスが構成成分である場合、上記のように、即ち圧力がかかるよ
うにしてエッチング室を使用する方法は、上記のように補助室を使用しない他の
系にも用いることができる。このような応用に対しても本発明の権利は主張され
るものとする。
【0022】 添付図面に示された例示的な具体化例を参照して本発明をさらに詳細に例示す
る。
【0023】 図1においては、処理すべき基質を入れるエッチング室を1によって模式的に
示す。このエッチング室は種々のラインへの連結2を備えている。一つのライン
は3で示されており、3個の弁4、7および10で終わっている。弁4は圧力ス
イッチ5および圧力ゲージ6への連結を行っている。弁7は安全弁、即ち装置の
排出系に連結された過剰圧力弁である。
【0024】 100%の酢酸の供給部は9で示されている。
【0025】 酢酸はガラス瓶9の中に含まれ、スロットル開口部13を介して遮断弁10に
連結されている。
【0026】 エッチング室1はまた弁11に連結されている。弁11は次に真空ポンプ12
に連結されている。この真空ポンプは例えば100ミリトールの真空を発生する
【0027】 連結部2はさらに補助室17の出口弁16に連結されている。その入口弁は1
5で示されている。この補助室にはバイパス・ライン18が備えられ、その中に
弁19が取り付けられ、弁11の下手においてライン14へと開口している。ま
たバイパス・ライン18には弁20および金属材料でつくられた流量制御装置2
1が取り付けられた枝管が備えられている。この流量制御装置21は矢印22に
よって模式的に示されているように窒素源21に連結されている。
【0028】 補助室17の入口15は窒素およびフッ化水素の供給源に連結されている。窒
素の供給源は供給源23から成り、フッ化水素の供給源は供給源24から成って
いる。この供給源の下手で弁25、27が作動し、同時に該供給源は弁26を介
して互いに連結されていることができる。ステンレス鋼からつくられた流量制御
装置28および29、並びに弁35および36が供給ラインに取り付けられてい
る。圧力ゲージ37も取り付けられている。この説明で述べた弁および他の部材
は図示されていない制御装置によって制御される。
【0029】 図1においてプラスティックス材料からつくられた部材は中抜き(「=」)で
示され、ステンレス鋼からつくられた部材は斜線「///」で示されている。
【0030】 使用するプラスティックス材料はPFAであることができる。
【0031】 図2はエッチング室1の一例を示す。このエッチング室には入口板31が備え
られ、これは半導体のウエハ32のような基質を矢印33の方向に導入し、次い
で該基質を処理した後該室から取り出すための開口部30に露出するために詳細
には示されていない方法で上下に動かすことができる。環状の密封材38が取り
付けられている。39はライン2から出るガス流を半導体の基質32の上に均一
に分布させるためのガス流分布板を示す。
【0032】 上記の装置は次のように機能する。
【0033】 半導体の基質またはウエハ32を矢印33に従ってエッチング室1の中に導入
した後、入口板31を閉じる。遮断弁7、10、15、19および20を閉じ、
遮断弁11および16を開いて(補助室を吸引するために)ポンプ12のスイッ
チを入れる。これによってエッチング室1および補助室17の中が真空になり、
遮断弁4を開くと圧力ゲージ5の読みを読み取ることができ、これを圧力スイッ
チ6を用いて電気的に記録することができる。
【0034】 エッチング室1および補助室17の中に適切な真空がつくられると、遮断弁1
1および16を閉じる。次に遮断弁10を開き、正確に時間制御された方法で拘
束部13を介して酢酸をエッチング室1に時間の関数として流す。該拘束部を備
えることにより時間の関数として制御を行い、最適の計量を行うことができる。
酢酸を導入する前またはその途中で供給源24からフッ化水素を補助室17に充
たす。補助室17に充填を行うためには先ずフッ化水素の安定な流れをつくる。
これは、遮断弁19を開いてフッ化水素流をバイパス・ラインを通してポンプ1
2へ流すことによって達成される。安定な流れがつくられると直ぐに、入口15
を開き(遮断弁19を閉じる)、出口16を閉じて補助室17を充填した後、入
口15を閉じる。その間にエッチング室は適切に酢酸で充填され、遮断弁10を
閉じる。同様に遮断弁4を閉じる。次に遮断弁16を開き、補助室17の圧力は
エッチング室1内の圧力よりも高いから、フッ化水素はエッチング室1の中に流
れ込む。フッ化水素は補助室17の中に僅かに逆流して拡散する可能性があるが
、それ以上拡散することはできない。補助室は抵抗性のあるプラスティックス材
料で作られているから、その中に配置された構成部材の腐食は起こり得ない。
【0035】 エッチングが完了した後、遮断弁11を開き、出口16を開き、ポンプ12に
スイッチを入れ、エッチング室および補助室の中の混合物を吸引して取り出す。
遮断弁19を開くことにより供給源23から出る窒素を随時混合することができ
る。その結果腐食性をもった媒質の濃度は非常に低くなり、ポンプおよび下手に
ある他の構成部材に対する腐食の危険がなくなる。弁11を開き、入口15およ
び出口16、25、28、35を開くことにより補助室17およびエッチング室
1に窒素を充たす。次いで入口15を閉じ、弁11を開き、再び両方の室を真空
に引くことができる。このフラッシング処理は数回繰り返すことができる。
【0036】 ポンプ12は連続的に作動させることができる。この場合エッチング中該ポン
プ12の中にガスが通らないので、その結果オイルが逆拡散する欠点が生じる可
能性がある。これを防ぐために、遮断弁20を開き、ポンプ12によって供給源
22から供給される窒素を適当な量だけ引き出す。この量は流量制御装置21に
よって調節することができる。
【0037】 流量制御装置28および29を用いると窒素およびフッ化水素の両方を正確に
計量することができることを理解されたい。
【0038】 上記方法においていくつかの値を例示のために示す。エッチング室の容積が1
リットルの場合、補助室は約30cm3の容積をもっていることができる。エッ
チング室1に酢酸を供給した後、圧力は約500〜1000Paである。正しい
供与量を与えるためには、酢酸を例えば5秒間供給する。
【0039】 以上本発明を好適具体化例を参照して説明したが、多くの変形が可能である。
例えば第1の補助室の下手にさらに他の補助室を連結して設置することができる
。また補助室17の中へ吸収剤の容積を導入することができる。この吸収剤の容
積は出口16を通って逆拡散する少量のINITを吸着し、出口15により補助
室17を閉じた後にさらに拡散が起こるのを防ぐことができる。この型の吸収剤
の容積は一部珪素材料から成っていることができる。この方法でHF水溶液を用
い処理を行うことができる。例えば水中に39%のHFを含む共沸混合物を用い
る場合、蒸気は液体と同じ組成をもち、液体の組成は時間の経過に亙り一定に保
たれる。この蒸気の計量は酢酸の計量と同等であり、上記のような流量制御装置
を用いて計量を行う必要はなく、拘束部を介して実現するかおよび/または時間
および/または圧力の関数として制御することができる。この型の具体化例を用
いる場合、補助室は大きな容積をもっていなければならない。何故なら蒸気の最
高圧力は無水のHFのそれよりも実質的に低いからである。このような場合、H 2 O/HFのような混合物は水が存在しない時のHFよりも腐食性が大きいから
、すべてのラインはプラスティックスでつくらなければならない。この場合2種
の試薬の混合を防ぎ組成を一定に保つためには補助室が重要である。
【0040】 特許請求の範囲内において上記の説明から当業界の専門家にはこれ以上さらに
変形を行い得ることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 エッチング室が組み込まれている本発明の配管系の模式図。
【図2】 本発明に使用し得るエッチング室の一例。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成11年8月18日(1999.8.18)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】 この二つの操作は工程の操作を妨げ、不利である。 米国特許(US)第A−5022961号においては、請求項1の前文に記載
されたような方法が記載されている。アルコールである第2のエッチング剤を他
の経路を通してエッチング室に供給する。第1および第2の作用剤/触媒は同時
に該室に供給される。 国際特許公開明細書(WO)第8701508A号には、2種の反応原料を別
々に室に供給するが、1種の反応原料は補助室を通して供給する方法が記載され
ている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】 ーロッパ特許0.335.313−A−2号においては、第1および第2の
供給源から得られる2種のエッチング用のガスを共通の導管を通して補助室へと
供給する方法および装置が記載されている。この補助室の中でプラズマを生成さ
せ、これを反応器へと移す。使用するエッチング用のガスはCF4およびO2であ
る。両方のエッチング用のガスを供給源から同時に、好ましくは連続的に補助室
を通して処理室へ供給することが重要である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】変更
【補正内容】
【0039】 以上本発明を好適具体化例を参照して説明したが、多くの変形が可能である。
例えば第1の補助室の下手にさらに他の補助室を連結して設置することができる
。また補助室17の中へ吸着剤の容積を導入することができる。この吸着剤の容
積は出口16を通って逆拡散する少量の酢酸を吸着し、出口15により補助室1
7を閉じた後にさらに拡散が起こるのを防ぐことができる。この型の吸着剤の容
積は一部珪素材料から成っていることができる。この方法でHF水溶液を用い処
理を行うことができる。例えば水中に39%のHFを含む共沸混合物を用いる場
合、蒸気は液体と同じ組成をもち、液体の組成は時間の経過に亙り一定に保たれ
る。この蒸気の計量は酢酸の計量と同等であり、上記のような流量制御装置を用
いて計量を行う必要はなく、拘束部を介して実現するかおよび/または時間およ
び/または圧力の関数として制御することができる。この型の具体化例を用いる
場合、補助室は大きな容積をもっていなければならない。何故なら蒸気の最高圧
力は無水のHFよりも実質的に低いからである。このような場合、H2O/HF
のような混合物は水が存在しない時のHFよりも腐食性が大きいから、すべての
ラインはプラスティックスでつくらなければならない。この場合2種の試薬の混
合を防ぎ組成を一定に保つためには補助室が重要である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 メス,ジヤン・ウイレム・フベルト ベルギー・ビー−3001ヘベルレー・ナーム ゼステーンベーク382ブス41 Fターム(参考) 5F004 AA15 BA19 BB18 BB28 BB29 BB30 BC03 CA02 DA20 DA25 DB03 EA34

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基質をエッチング室に入れ、先ず第1の供給源から供給され
    る第1のエッチング剤および/またはエッチング用触媒を該エッチング室に導入
    し、第2の供給源から供給される第2のエッチング剤および/またはエッチング
    用触媒を導入し、基質をエッチングした後に該エッチング室のフラッシングを行
    って基質を取り出し、この際第1のエッチング剤および/またはエッチング用触
    媒は補助室を通して第1の供給源からエッチング室に供給されるようにする、基
    質をエッチングする方法において、第2のエッチング剤および/またはエッチン
    グ用触媒は他の経路を通って該エッチング室に供給され、該第1のエッチング剤
    および/またはエッチング用触媒を該補助室に通すには、エッチング室と該第1
    の供給源との間が直接連結されないように間欠的に通すことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 該基質を処理した後該補助室を介して該エッチング室のフラ
    ッシングを行うことを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 該補助室が該エッチング室に連結されている場合、該他の反
    応原料および/または他の触媒の該室への供給を遮断することを特徴とする請求
    項1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】 第1の反応原料がHFであることを特徴とする請求項1〜3
    のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項5】 基質(32)に対する入口/出口開口部(30)、少なくと
    も2種の反応原料および/または触媒を別々に供給するための配管系に連結され
    た反応原料および/または触媒用の取込み/排出用開口部(2)を備えたエッチ
    ング室(1)を具備し、一つの供給部はそれぞれ制御装置で調節された遮断弁(
    15、16)を有する入口および出口を備えた補助室(17)をなし、該出口は
    エッチング室に連結され、該入口は反応原料および/または触媒の供給部に連結
    されている基質をエッチングする装置において、該制御装置は該弁(15、16
    )の一つだけが開くようにつくられていることを特徴とする装置。
  6. 【請求項6】 該補助室に対するバイパス・ライン(18)が存在すること
    を特徴とする請求項5記載の装置。
  7. 【請求項7】 該エッチング室は真空ポンプ(12)に連結されていること
    を特徴とする請求項5または6記載の装置。
  8. 【請求項8】 該他の反応原料および/または他の触媒に対する供給部に弁
    (10)が取り付けられていることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載
    の装置。
  9. 【請求項9】 該エッチング室は該エッチング室を真空にする構成をもち、
    プラスティックスだけでつくられていることを特徴とする請求項5〜8のいずれ
    かに記載の装置。
  10. 【請求項10】 該プラスティックスの構成はポリフッ化ビニリデンから成
    っていることを特徴とする請求項9記載の装置。
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