JP2004119505A - Method for washing semiconductor substrate manufacturing equipment and its apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板製造装置の洗浄方法及び洗浄装置に関し、特に、半導体基板製造装置内に付着する堆積物の洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、液晶ライトバルブ等の液晶装置は、ガラス基板、石英基板等からなる2枚の半導体基板間に液晶を封入して構成されており、一方の基板に、例えば薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと称す)をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両基板間に封止した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能としている。よって、これらの半導体基板上には、光が液晶装置を透過するためのIn2O3(インジウム)等の成分からなる透明電極(以下、ITOと称す)が成膜されており、このITOは、成膜後、所定の形状にパターンニングされる。
【0003】
このITOを所定の形状にパターンニングする工程には、雰囲気を真空状態にしたエッチング処理室内にCF4などの反応ガスを入れ、高周波源から高周波電力を加えることにより発生するプラズマを利用した反応性イオンエッチング法(以下、RIE法と称す)等のドライエッチング法が用いられることが周知である。
【0004】
上記プラズマ中では、電界で加速された電子との衝突によって、ガスが解離し、イオン、並びに化学的に極めて活性な原子及び分子が生成される。
【0005】
RIE法は、この反応ガスの解離により生成されたイオンを利用するものであり、イオンを電界で加速させ、エッチングの対象物に衝突させることによりエッチングが行われる。尚、このようなイオンの衝突は、深さ方向のみに生ずるので、エッチングは垂直方向にのみ進行する。よって、このドライエッチングは異方性エッチングとなる。
【0006】
ところで、RIE法等を用いたドライエッチングは、真空雰囲気状態にした半導体基板製造装置のエッチング処理室内で、例えばHI(ヨウ化水素)、及びHBr(臭化水素)を含むハロゲンガスを用いて行われる。
【0007】
しかし、複数枚の半導体基板に対し、ドライエッチングを行うと、エッチング処理室の例えば天井、及び内壁等に、ITOの成分であるIn2O3と、例えばHI、及びHBrの成分が反応することにより生成された化合物が付着してしまう。半導体基板の処理枚数が増えるとこの化合物が堆積し、その結果、剥がれて基板上に落下してしまう。即ち、付着した堆積物によって基板のパターンニング不良を引き起こしてしまうといった問題があった。
【0008】
このような問題を解決するために、従来のRIE法等を用いて半導体基板上に成膜されたITO膜のドライエッチングを行う方法では(例えば、特許文献1参照。)、臭化水素、及びヨウ化水素を含むエッチングガスを用いてITO膜の第1のドライエッチングを行った後に、塩素系エッチングガスを用いて第2のドライエッチングを行う。
【0009】
このことにより、ITO膜のドライエッチングによって、エッチング処理室に付着した堆積物の除去を行うようにしている。
【0010】
【特許文献1】
特許3054584号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1において開示されているエッチング処理室に付着した堆積物の除去を行う方法では、塩素系エッチングガスを用いた第2のエッチングガスでエッチング室内の洗浄を行っていることから半導体基板上のITO膜の下面に成膜された層関絶縁膜までも過剰にエッチングしてしまい、製品不良、並びに製品の信頼性を低下させてしまうという虞があった。
【0012】
また、基板保護のため、塩素系エッチングガスの濃度を低下させると、エッチング処理室内の洗浄効果が薄れ、洗浄に多大な時間がかかってしまうといった問題があった。
【0013】
本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、半導体基板上に成膜されたITO膜の下面に成膜された層間絶縁膜までも過剰にエッチングすることのない半導体基板製造装置の洗浄方法、及びその装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段、及び作用】
本発明に係る半導体基板製造装置の洗浄方法は、半導体基板上に成膜した透明電極を、エッチング処理室のステージ台に半導体基板を載置してドライエッチングする半導体基板の製造工程において、上記ドライエッチング後の上記半導体基板を上記エッチング処理室外に搬出する工程と、上記エッチング処理室内に付着した堆積物を、第2のドライエッチングにより洗浄する工程とを具備することを特徴とする。
【0015】
また、本発明の半導体基板製造装置の洗浄方法の1つの態様としては、上記第2のドライエッチングは、上記エッチング処理室のステージ台に何も載置しない状態で行うことを特徴とする。
【0016】
本発明の半導体基板製造装置の洗浄方法によれば、エッチング処理室に付着した堆積物を洗浄する第2のドライエッチングを、半導体基板をエッチング処理室外に搬出した後に行うので、上記半導体基板の透明電極の下面に成膜された層関絶縁膜を過剰にエッチングすることを防止することができるという効果を有する。
【0017】
また、本発明の半導体基板製造装置の洗浄方法の1つの態様としては、上記第2のドライエッチングは、上記エッチング処理室のステージ台にダミー基板を載置して行うことを特徴とする。
【0018】
さらに、本発明の半導体基板製造装置の洗浄方法の1つの態様としては、上記ダミー基板は、上記エッチング処理室のステージ台を保護することを特徴とする。
【0019】
この構成によれば、エッチング処理室内に付着した堆積物を洗浄する第2のドライエッチングを行う際、エッチング処理室のステージ台にダミー基板を載置することで、第2のドライエッチングに用いる塩素系のエッチングガスからステージ台を保護し、ステージ台の劣化を防止することができる。
【0020】
また、本発明の半導体基板製造装置の洗浄方法の1つの態様としては、上記ダミー基板は、上記第2のドライエッチングに用いるエッチングガスと反応して生成される堆積物を、生成しにくい材質で構成されていることを特徴とする。
【0021】
この構成によれば、上記第2のドライエッチングに用いるエッチングガス(塩素系ガス)と上記ダミー基板の材質とは、反応して堆積物を生成しにくいため、エッチング処理室内を清浄に保ち、ステージ台の劣化を防止することができるという効果を有する。塩素系ガスと反応しにくいダミー基板としては、石英等が挙げられる。
【0022】
また、本発明の半導体基板製造装置の洗浄方法の1つの態様としては、上記ダミー基板は、上記半導体基板と同じ材質で構成されていることを特徴とする。
【0023】
この構成によれば、ダミー基板を用いて上記第2のドライエッチングを行ったとしても、ダミー基板は、半導体基板と同じ材質で構成されているため、エッチング処理室内の雰囲気を第1のドライエッチング時と同じ雰囲気に保つことができるという効果を有する。ダミー基板としては、シリコン等が挙げられる。
【0024】
また、本発明の半導体基板製造装置の洗浄方法の1つの態様としては、上記第2のドライエッチングに用いるエッチングガスは、上記透明電極をドライエッチングするエッチングガスとは異なることを特徴とする。
【0025】
この構成によれば、それぞれの用途に合ったエッチングガスを用いてドライエッチングを行うので、効率良く透明電極のエッチング、及びエッチング処理室に付着した堆積物を洗浄する第2のドライエッチングを行うことができるという効果を有する。
【0026】
また、本発明の半導体基板製造装置の洗浄方法の1つの態様としては、上記第2のドライエッチングに用いるエッチングガスは、cl2ガス、またはBCl3ガス、あるいは、これらの混合ガスである塩素系ガスを用いることを特徴とする。
【0027】
この構成によれば、エッチング処理室に付着した堆積物を洗浄する第2のドライエッチングを行う際、洗浄効果の強力な塩素系ガスを用いることにより、エッチング処理室内に付着した堆積物を確実に洗浄することができ、エッチング処理室を清浄に保つことができるという効果を有する。
【0028】
さらに、本発明の半導体基板製造装置の洗浄方法の1つの態様としては、上記透明電極のドライエッチングに用いるエッチングガスは、ヨウ化水素、及び臭化水素等を含むハロゲンガスを用いることを特徴とする。
【0029】
この構成によれば、透明電極をドライエッチングする際、下地絶縁膜と選択性の高いヨウ化水素、及び臭化水素等を含むハロゲンガスを用いるので、効率良く、かつ正確に透明電極をエッチングすることができるという効果を有する。
【0030】
また、上記半導体基板は、電気光学装置用基板であることを特徴とする。電気光学装置用基板とは、例えば、液晶装置、電気泳動装置等に用いられる基板を含む。
【0031】
本発明の半導体基板製造装置の洗浄装置の1つの態様としては、半導体基板上に成膜した透明電極を、エッチング処理室のステージ台に半導体基板を載置してドライエッチングする第1のドライエッチング手段と、上記ドライエッチング後の上記半導体基板を上記エッチング処理室外に搬出する搬出手段と、上記エッチング処理室内に付着した堆積物を洗浄する、第2のドライエッチング手段とを具備することを特徴とする。
【0032】
また、本発明の半導体基板製造装置の洗浄装置の1つの態様としては、上記第2のドライエッチング手段は、上記エッチング処理室のステージ台に何も載置しない状態でドライエッチングを行う手段であることを特徴とする。
【0033】
本発明の半導体基板製造装置の洗浄装置によれば、第2のドライエッチング手段により行われるエッチング処理室に付着した堆積物の洗浄を、半導体基板をエッチング処理室外に搬出した後に行うので、上記エッチング処理室洗浄時に、上記半導体基板の透明電極の下面に成膜された層関絶縁膜を過剰にエッチングすることを防止することができるという効果を有する。
【0034】
さらに、本発明の半導体基板製造装置の洗浄装置の1つの態様としては、上記第2のドライエッチング手段は、上記エッチング処理室のステージ台にダミー基板を載置してドライエッチングを行う手段であることを特徴とする。
【0035】
この構成によれば、エッチング処理室内に付着した堆積物の洗浄を第2のドライエッチング手段を用いて行う際、エッチング処理室のステージ台にダミー基板を載置することで、第2のドライエッチング手段に用いる塩素系のエッチングガスからステージ台を保護し、ステージ台の劣化を防止することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の一実施の形態を説明するに先立って、半導体基板の製造工程について、例えば、液晶装置を構成するTFT基板を例に挙げて説明する。
【0037】
図1は、TFT基板の製造工程を工程順に示したフローチャート、図2(a)〜図5(v)は、TFT基板の製造工程における縦断面図である。
まず、図1のステップS1において、図2(a)に示すように、石英ガラス等からなる半導体素子基板10に対し、エッチング等により溝11を各TFT素子の配置領域に形成してステップS2に移行し、次に、ステップS2で、図2(b)に示すように、溝11に遮光膜12を形成し、ステップS3に移行する。
【0038】
ステップS3では、図2(c)に示すように、第1層間絶縁膜13を遮光膜12上に形成してステップS4に移行し、ステップS4では、図2(d)に示すように、第1層間絶縁膜13上に半導体層5を形成し、ステップS5に移行する。
【0039】
ステップS5では、図2(e)に示すように、半導体層5上に下層及び上層ゲート絶縁膜2を形成してステップS6に移行し、続くステップS6では、図2(f)に示すように、ゲート絶縁膜2上にポリシリコンによる走査線3を形成してステップS7に移行する。
【0040】
次に、Nチャネル型の場合には、ステップS7 において、図2(g)に示すように、不純物、例えばPイオン7を添加(以下、ドープと称す)して、半導体層に低濃度のソース領域20及びドレイン領域21を形成してステップS8に移行し、ステップS8では、走査線3上及びその周辺上に図示しないレジストを形成した後、図2(h)に示すように、高濃度のPイオン22をドープして、高濃度のソース・ドレイン領域1a,1bを形成してステップS9に移行する。こうして、低濃度のソース・ドレイン領域と高濃度のソース・ドレイン領域とを有するLDD構造の素子を構成する。
【0041】
ステップS9では、図3(i)に示すように、上記LDD構造の素子上に第2層間絶縁膜14を形成してステップS10に移行し、ステップS10では、図3(j)に示すように半導体層と後述する中間導電層15との間を接続する第1のコンタクトホール24a,26aを形成し、ステップS11に移行する。
【0042】
次のステップS11では、図3(k)に示すように、TFT素子上に中間導電層15を形成し、ステップS12に移行し、ステップS12では、図3(l)に示すように、中間導電層15上に誘電体膜17を形成してステップS13に移行し、さらに、ステップS13では、図3(m)に示すように、容量線18を形成し、ステップS14に移行する。これにより、蓄積容量が構成される。
【0043】
ステップS14では、図3(n)に示すように、第3層間絶縁膜19を容量線18上に形成してステップS15に移行し、ステップS15では、図3(o)に示す第3層間絶縁膜19に水素化処理を行った後、図4(p)に示すように、第3層間絶縁膜19に第2のコンタクトホール24bを形成し、ステップS16に移行する。
【0044】
ステップS16では、図4(q)に示すように、コンタクトホール24bを埋めるように、第3層間絶縁膜19上にデータ線6となる、例えばアルミニウムを形成し、ステップS17に移行し、次いで、ステップS17では、図4(r)に示すように、第4層間絶縁膜25を形成してステップS18に移行し、さらに、ステップS18では、図4(s)に示すように、第4層間絶縁膜25及び第3層間絶縁膜19に中間導電層15と後述するITO9とを接続する第3のコンタクトホール26bを形成し、ステップS19に移行する。
【0045】
最後に、ステップS19では、図4(t)に示すように、第2のコンタクトホール26bの内周面及び第4層間絶縁膜25上にITO9を成膜する。その後、図5(u)に示すように、ITO9上にパターン化した、レジスト4を形成し、さらに、図5(v)に示すように、ドライエッチングにより、ITO9をエッチングすることにより、ITO9は、所定形状に形成される。このような工程を経て、TFT基板は製造される。
【0046】
次に、上述した図1のステップS19、並びに図5(v)に示すITO9を形成するためのエッチング方法、及びエッチング処理後のエッチング処理室の洗浄方法について説明する。
【0047】
尚、本実施形態における半導体基板製造装置とは、ドライエッチング装置のことである。
【0048】
図6は、本発明の一実施の形態を示す半導体基板製造装置の洗浄方法を示したフローチャート、図7は、本発明の一実施の形態を示す半導体基板製造装置を示した平面図、図8は、図7の半導体基板製造装置におけるエッチング処理室の構成の概略を示した要部拡大縦断面図、図9は、本発明の一実施の形態における半導体基板製造装置の洗浄方法の変形例を示したフローチャート、図10は、本発明の一実施の形態を示す半導体基板製造装置の変形例を示した平面図である。
【0049】
図7に示すように、ドライエッチング装置100は、上述のように処理される半導体基板をステージ台52に載置してエッチングを行う複数のエッチング処理室30と、エッチング処理室30への基板の搬送出を行うアーム31を有し、エッチング処理時には、真空状態となる第1の基板搬送部32と、複数枚の半導体基板60を収納する基板収納カセット36と、この基板収納カセット36から第1の基板搬送部32に基板を搬送するための、エッチング処理中も大気状態を保つ第2の基板搬送部35と、この第2の基板搬送部35、及び第1の基板搬送部32に隣接し、基板搬送部35から基板を搬入するための取出し口となる基板搬入室33と、エッチング処理室30でエッチングされた基板を、基板搬送部35に戻すための基板搬出室34とで構成されている。尚、上記アーム31は、上記ドライエッチング後の上記半導体基板を上記エッチング処理室外に搬出する搬出手段を構成している。
【0050】
また、図8に示すように、エッチング処理室30は、半導体基板60の表面積と同面積で形成され、搬入された半導体基板60を載置する、プラズマ耐性に優れたステージ台52と、このステージ台52上に配置され、プラズマ56を発生させるための陰極53、及びエッチング処理室30の上部であって陰極53と対向する位置に配設された陽極57と、陰極53、及び陽極57に、プラズマ56を発生させるための高周波電力を印加する高周波電源(RF)51と、ドライエッチングのための反応ガスを供給する供給口54と、反応ガスを排出する排出口55とで構成されている。
【0051】
上述した図1のステップS19、並びに図5(v)に示した半導体基板60のITO9を所定の形状にエッチングするには、図6に示すように、まず、ステップS30で、半導体基板60をエッチング処理室30に搬入する。
【0052】
詳しくは、基板収納カセット36に、収納された例えば20枚の半導体基板60のうちの1枚を、第2の基板搬送部35に搬送し、その後、第1の基板搬送部32、及びエッチング処理室30を、ドライエッチングを行うために真空状態にする。
【0053】
第1の基板搬送部32、及びエッチング処理室30が真空状態になった後、半導体基板60を基板搬入室33に搬入し、その後、この半導体基板60をアーム31により、図8に示すように、エッチング処理室30内に搬送し、ステージ台52に同ステージ台を覆うように載置する。その後、ステップS31に移行する。
【0054】
次に、ステップS31では、半導体基板60のITO9を所定の形状にエッチングする第1のドライエッチングを行う。図8に示すように、供給口54からHI、及びHBr等を含むハロゲンガスを供給し、その後、高周波電源51から陽極57、及び陰極53に高周波電力を印加すると、放電が生じてプラズマ56が発生する。尚、ここで、エッチングガスに、HI、及びHBr等を含むハロゲンガスを用いるのは、第4層間絶縁膜25(図4f参照)に対し、エッチングの選択性が高いためである。また、上記HI、及びHBr等を含むハロゲンガスは、第1のエッチング手段を構成している。
【0055】
このプラズマ56中では、電界で加速された電子の衝突によってガスが解離し、このプラズマで解離した陽イオンが、電界で加速されて、半導体基板60のITO9に衝突する。この陽イオンの衝突によって、ITO9の第1のドライエッチングが行われる。第1のドライエッチング終了後、ステップS32に移行する。
【0056】
ステップ32では、第1のドライエッチング終了後の半導体基板60をエッチング処理室30外に搬送する。まず、排出口55からエッチングガスを排出し、次に、アーム31により、半導体基板60をエッチング処理室30から搬出し、その後、基板搬出室34に搬入し、次に、大気状態の第2の基板搬送部35に搬入し、さらに、基板収納カセット36に収納する。その後、ステップS33に移行する。
【0057】
ステップS33では、ステップS31〜ステップS32で行った第1のドライエッチング処理が半導体基板60に対し、20枚に達したか否かを判定する。半導体基板の処理枚数が20枚に達していればステップS34に移行し、達していなければ、ステップS30に戻って、次の半導体基板60を1枚、第2の基板搬送部35に搬送し、上述した手法と同様の手法によりITO9の第1のドライエッチングを行うステップS30〜ステップS32の処理を処理枚数が20枚に達するまで繰り返す。
【0058】
ここで、上述したように、複数枚の半導体基板に対し、第1のドライエッチングを行うと、エッチング処理室30の例えば天井、及び内壁等に、ITO9の成分であるIn2O3と、例えばHI、及びHBrの成分とが反応することにより生成された化合物が付着してしまい、半導体基板の処理枚数が増えるとこの化合物が堆積し、その結果、剥がれて基板上に落下し、この落下した堆積物によって基板のパターンニング不良を引き起こしてしまうといった問題があった。
【0059】
そこで、エッチング処理室の洗浄を行うために、まず、ステップS34で、エッチング処理室30のステージ台52に半導体基板60を載置しない“空”状態とする。その後、再度、第1の基板搬送部32、及びエッチング処理室30を第2のドライエッチングを行うために真空状態にして、ステップS35に移行する。
【0060】
ステップS35では、エッチング処理室の洗浄を行うために、第2のドライエッチングを行う。第1の基板搬送部32、及びエッチング処理室30が真空状態になった後、図8に示すように、エッチング処理室30の供給口54から、上述した、エッチング処理室内に付着した堆積物を洗浄するために、cl2ガス、またはBCl3ガス、あるいは、これらの混合ガスである塩素系ガスを供給し、その後、高周波電源51から陽極57、及び陰極53に高周波電力を印加すると、放電が生じてプラズマ56が発生し、エッチング処理室内に付着した堆積物が洗浄され、第2のドライエッチングが行われる。
【0061】
尚、ここで、エッチングガスに、cl2ガス、またはBCl3ガス、あるいは、これらの混合ガスである塩素系ガスを用いるのは、洗浄効果が強力なためである。また、上記cl2ガス、またはBCl3ガス、あるいは、これらの混合ガスである塩素系ガスは、第2のエッチング手段を構成している。
【0062】
上記第2のドライエッチング終了後、排出口55からエッチングガスを排出し、エッチング処理室30の洗浄は完了する。その後、半導体基板60のITO9のエッチングを続けておこなうために、ステップS30に戻り、ステップS30〜ステップS35までを規定回数繰り返す。
【0063】
このように、本発明の一実施形態における半導体基板製造装置の洗浄方法及びその装置は、半導体基板60のITO9を所定形状にドライエッチングする際に発生し、エッチング処理室30に付着する堆積物の洗浄を、半導体基板60をエッチング処理室外に搬出してから行うため、下地絶縁膜の過剰なエッチングによる製品不良を防止することができる。
【0064】
また、エッチング処理室30の洗浄に洗浄効果の高い強力なエッチングガスを用いることができるため、効率良く、かつ、確実にエッチング処理室の洗浄を行うことができ、かつエッチング処理室を清浄な状態に保つことができる。
【0065】
尚、本実施形態におけるエッチング処理室30のステージ台52は、プラズマ耐性に優れた材質で構成されているため、塩素系ガスを用いた上記第2のドライエッチングにより、ステージ台が劣化することはない。
【0066】
また、上述した本実施形態の半導体基板製造装置の洗浄方法は、エッチング処理室の洗浄を、エッチング処理室を空の状態にして行うようにしたが、これに限らず、図9及び図10に示すように、ダミー基板61を用いて第2のドライエッチングを行っても良い。
【0067】
これは、図9に示すように、まず、ステップS40〜ステップS43で上述した図6のステップ30〜ステップ33までと同様の手法を用いて第1のドライエッチングを半導体基板60のITO9に対して20枚に達するまで行う。その後、ステップS44で、図10に示すように、半導体基板製造装置100の基板収納カセット46内に、堆積物を生成しにくい材質(例えば石英)で構成されているダミー基板61を配設し、このダミー基板61をエッチング処理室30に搬入して、ステージ台52に同ステージ台を覆うように載置し、(図8参照)ステップS45に移行する。
【0068】
次にステップS45で、塩素系ガスを用いて、図6で示した第2のドライエッチングと同様の手法を用いて第2のドライエッチングを行ってステップS46に移行し、最後に、ステップS46で図8の排出口55からエッチングガスを排出し、エッチング処理室30の洗浄は完了する。その後、半導体基板60のITO9のエッチングを続けておこなうために、ステップS40に戻り、ステップS40〜ステップS46までを規定回数繰り返す。
【0069】
これによれば、上記第2のドライエッチングを、ダミー基板61を用いてステージ台52を保護しながら行うことにより、ステージ台52のプラズマによる劣化を防ぐことが出来、さらに、第2のドライエッチングによりダミー基板61がエッチングされても、ダミー基板は、堆積物を生成しにくい材質で構成されているから、エッチング処理室を空の状態にした時と同様に、エッチング処理室内を洗浄でき、かつ清浄な状態に保つことができる。
【0070】
尚、ダミー基板は、上記半導体基板と同じ材質(例えばシリコン(純度の高い方が好ましい))で構成されていても良い。このことにより、エッチング処理室内の雰囲気を上述した第1のドライエッチング時と同じ雰囲気に保つことができ、第2のドライエッチングによる洗浄後、続けて半導体基板の第1のドライエッチングを行うさい、エッチング特性を変えずにドライエッチングを行うことができる。
【0071】
また、本実施形態においては、エッチング処理室の洗浄は、ITOのエッチングを20枚行った後に行うとしたが、ITOの厚みによって、半導体基板の処理枚数を増減させ、例えば1枚毎に行っても良いことは勿論である。
【0072】
さらに、上記第2のドライエッチングには、cl2ガス、またはBCl3ガス等の塩素系ガスを用いたが、これに限らず、付着した堆積物に対し洗浄効果の高いガスであれば、例えばSF6、及びCF4等のガスを用いても同様の効果が得られることは云うまでもない。
【0073】
また、エッチング処理室に付着する上記堆積物は、TFT基板のITOをエッチングする際、発生すると示したが、これに限らず、TFT基板の代わりにTFD基板及びこれらに対向して形成される基板等、ITOをエッチングして形成する全ての基板に適用しても良い。
【0074】
また、本発明の半導体基板の製造法及び製造装置は、液晶装置の他に装置、電気泳動装置等に用いられる基板をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】TFT基板の製造工程を工程順に示したフローチャート、
【図2】〜溝掘工程〜ソース・ドレイン領域形成工程を示すTFT基板の断面図、
【図3】〜絶縁膜形成工程〜水素化処理工程を示すTFT基板の断面図、
【図4】〜コンタクトホール形成工程〜ITO成膜工程を示すTFT基板の断面図、
【図5】〜レジスト形成工程〜ドライエッチング工程を示すTFT基板の断面図、
【図6】本発明の一実施の形態を示す半導体基板製造装置の洗浄方法を示したフローチャート、
【図7】本発明の一実施の形態を示す半導体基板製造装置を示した平面図、
【図8】図7の半導体基板製造装置におけるエッチング処理室の構成の概略を示した要部拡大縦断面図、
【図9】本発明の一実施の形態における半導体基板製造装置の洗浄方法の変形例を示したフローチャート、
【図10】本発明の一実施の形態を示す半導体基板製造装置の変形例を示した平面図。
【符号の説明】
9…透明電極(ITO)
30…エッチング処理室
31…アーム(搬出手段)
52…ステージ台
60…半導体基板
61…ダミー基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning method and a cleaning apparatus for a semiconductor substrate manufacturing apparatus, and more particularly, to a method for cleaning deposits adhered in a semiconductor substrate manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As is well known, a liquid crystal device such as a liquid crystal light valve includes a liquid crystal sealed between two semiconductor substrates such as a glass substrate and a quartz substrate. One of the substrates has, for example, a thin film transistor (Thin Film Transistor). , Hereinafter referred to as TFTs) are arranged in a matrix, an opposing electrode is arranged on the other substrate, and the optical characteristics of the liquid crystal layer sealed between the two substrates are changed according to an image signal, thereby displaying an image. Is possible. Therefore, on these semiconductor substrates, In is used for transmitting light through the liquid crystal device. 2 O 3 A transparent electrode (hereinafter, referred to as ITO) composed of a component such as (indium) is formed into a film, and the ITO is patterned into a predetermined shape after the film is formed.
[0003]
In the step of patterning the ITO into a predetermined shape, CF is placed in an etching chamber in which the atmosphere is in a vacuum state. 4 It is well known that a dry etching method such as a reactive ion etching method (hereinafter referred to as an RIE method) utilizing plasma generated by supplying a reaction gas such as a gas and applying a high frequency power from a high frequency source is used.
[0004]
In the plasma, the gas is dissociated by collision with electrons accelerated by an electric field to generate ions and chemically extremely active atoms and molecules.
[0005]
The RIE method utilizes ions generated by the dissociation of the reaction gas. Etching is performed by accelerating the ions with an electric field and colliding the ions with an object to be etched. Since such ion collision occurs only in the depth direction, the etching proceeds only in the vertical direction. Therefore, this dry etching is anisotropic etching.
[0006]
By the way, dry etching using the RIE method or the like is performed using a halogen gas containing, for example, HI (hydrogen iodide) and HBr (hydrogen bromide) in an etching chamber of a semiconductor substrate manufacturing apparatus in a vacuum atmosphere. Is
[0007]
However, when dry etching is performed on a plurality of semiconductor substrates, for example, a component of ITO, In, which is a component of ITO, 2 O 3 Then, for example, a compound generated by reacting the components of HI and HBr adheres. When the number of processed semiconductor substrates increases, the compound accumulates, and as a result, peels off and falls on the substrate. That is, there has been a problem that the deposited material causes patterning failure of the substrate.
[0008]
In order to solve such a problem, in a method of performing dry etching of an ITO film formed on a semiconductor substrate by using a conventional RIE method or the like (for example, see Patent Document 1), hydrogen bromide, After the first dry etching of the ITO film is performed using an etching gas containing hydrogen iodide, a second dry etching is performed using a chlorine-based etching gas.
[0009]
As a result, the deposits attached to the etching chamber are removed by dry etching of the ITO film.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3054584
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method disclosed in
[0012]
Further, when the concentration of the chlorine-based etching gas is reduced to protect the substrate, there is a problem that the cleaning effect in the etching processing chamber is weakened and cleaning takes a long time.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and has an apparatus for manufacturing a semiconductor substrate which does not excessively etch even an interlayer insulating film formed on a lower surface of an ITO film formed on a semiconductor substrate. It is an object of the present invention to provide a cleaning method and an apparatus therefor.
[0014]
Means and Action for Solving the Problems
The method for cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the present invention includes the step of dry-etching the transparent electrode formed on the semiconductor substrate by placing the semiconductor substrate on a stage table in an etching chamber and performing dry etching. A step of carrying the semiconductor substrate after etching out of the etching processing chamber; and a step of cleaning the deposits adhering to the etching processing chamber by a second dry etching.
[0015]
In one aspect of the method of cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present invention, the second dry etching is performed in a state where nothing is placed on a stage table in the etching processing chamber.
[0016]
According to the method for cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present invention, the second dry etching for cleaning the deposits adhered to the etching processing chamber is performed after the semiconductor substrate is carried out of the etching processing chamber. This has the effect of preventing the layer-related insulating film formed on the lower surface of the electrode from being excessively etched.
[0017]
In one aspect of the method of cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present invention, the second dry etching is performed by placing a dummy substrate on a stage table in the etching processing chamber.
[0018]
In one aspect of the method of cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the present invention, the dummy substrate protects a stage table in the etching chamber.
[0019]
According to this configuration, when performing the second dry etching for cleaning the deposits adhering to the inside of the etching chamber, the dummy substrate is placed on the stage table in the etching chamber, so that the chlorine used for the second dry etching is removed. The stage table can be protected from the system etching gas, and the stage table can be prevented from being deteriorated.
[0020]
In one embodiment of the method of cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the present invention, the dummy substrate is made of a material that hardly generates deposits generated by reacting with an etching gas used for the second dry etching. It is characterized by comprising.
[0021]
According to this configuration, the etching gas (chlorine-based gas) used for the second dry etching and the material of the dummy substrate hardly react with each other to form deposits. This has the effect that deterioration of the table can be prevented. Examples of the dummy substrate that does not easily react with a chlorine-based gas include quartz and the like.
[0022]
In one aspect of the method of cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the present invention, the dummy substrate is made of the same material as the semiconductor substrate.
[0023]
According to this configuration, even if the second dry etching is performed using the dummy substrate, since the dummy substrate is made of the same material as the semiconductor substrate, the atmosphere in the etching chamber is changed to the first dry etching. This has the effect of maintaining the same atmosphere as at the time. Examples of the dummy substrate include silicon and the like.
[0024]
In one aspect of the method of cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present invention, an etching gas used for the second dry etching is different from an etching gas for dry etching the transparent electrode.
[0025]
According to this configuration, since dry etching is performed using an etching gas suitable for each application, efficient dry electrode etching and second dry etching for cleaning deposits adhered to the etching processing chamber can be performed efficiently. It has the effect of being able to.
[0026]
In one embodiment of the method for cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present invention, the etching gas used for the second dry etching is a Cl2 gas, a BCl3 gas, or a chlorine-based gas which is a mixed gas thereof. It is characterized by using.
[0027]
According to this configuration, when performing the second dry etching for cleaning the deposits adhered to the etching chamber, a strong chlorine-based gas having a cleaning effect is used, so that the deposits adhered to the etching chamber are surely removed. It can be cleaned and has an effect that the etching chamber can be kept clean.
[0028]
Further, in one aspect of the method for cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present invention, an etching gas used for dry etching of the transparent electrode uses a hydrogen gas containing hydrogen iodide, hydrogen bromide, or the like. I do.
[0029]
According to this configuration, when dry etching the transparent electrode, a halogen gas containing hydrogen iodide, hydrogen bromide, and the like with high selectivity to the base insulating film is used, so that the transparent electrode is efficiently and accurately etched. It has the effect of being able to.
[0030]
Further, the semiconductor substrate is a substrate for an electro-optical device. The substrate for an electro-optical device includes, for example, a substrate used for a liquid crystal device, an electrophoresis device, and the like.
[0031]
As one mode of the cleaning apparatus of the semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present invention, a first dry etching is performed in which a transparent electrode formed on a semiconductor substrate is dry-etched by placing the semiconductor substrate on a stage table in an etching processing chamber. Means, a carry-out means for carrying the semiconductor substrate after the dry etching out of the etching processing chamber, and a second dry etching means for cleaning deposits adhered in the etching processing chamber. I do.
[0032]
In one aspect of the cleaning apparatus of the semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present invention, the second dry etching means is means for performing dry etching without placing anything on the stage table in the etching processing chamber. It is characterized by the following.
[0033]
According to the cleaning apparatus of the semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present invention, the cleaning of the deposits adhered to the etching chamber performed by the second dry etching means is performed after the semiconductor substrate is carried out of the etching chamber. This has the effect of preventing the layer-related insulating film formed on the lower surface of the transparent electrode of the semiconductor substrate from being excessively etched during the cleaning of the processing chamber.
[0034]
Further, as one aspect of the cleaning apparatus of the semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present invention, the second dry etching means is means for performing a dry etching by placing a dummy substrate on a stage table in the etching processing chamber. It is characterized by the following.
[0035]
According to this configuration, when cleaning the deposits adhering to the inside of the etching processing chamber by using the second dry etching means, the dummy substrate is placed on the stage base in the etching processing chamber, so that the second dry etching is performed. The stage table can be protected from chlorine-based etching gas used for the means, and the stage table can be prevented from being deteriorated.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, prior to describing an embodiment of the present invention, a manufacturing process of a semiconductor substrate will be described using, for example, a TFT substrate included in a liquid crystal device as an example.
[0037]
FIG. 1 is a flowchart showing the steps of manufacturing the TFT substrate in the order of steps, and FIGS. 2A to 5V are longitudinal sectional views in the steps of manufacturing the TFT substrate.
First, in step S1 of FIG. 1, as shown in FIG. 2A, a
[0038]
In step S3, as shown in FIG. 2C, a first
[0039]
In step S5, as shown in FIG. 2E, the lower and upper
[0040]
Next, in the case of the N-channel type, in step S7, as shown in FIG. 2 (g), an impurity, for example, P ions 7 is added (hereinafter referred to as "doping") to add a low-concentration source to the semiconductor layer. After forming the
[0041]
In step S9, as shown in FIG. 3I, the second
[0042]
In the next step S11, as shown in FIG. 3 (k), an intermediate
[0043]
In step S14, as shown in FIG. 3 (n), a third
[0044]
In step S16, as shown in FIG. 4 (q), for example, aluminum, which becomes the data line 6, is formed on the third
[0045]
Finally, in step S19, as shown in FIG. 4 (t),
[0046]
Next, the above-described step S19 in FIG. 1, the etching method for forming the
[0047]
Note that the semiconductor substrate manufacturing apparatus in the present embodiment is a dry etching apparatus.
[0048]
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 7 is a plan view illustrating a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention. Is an enlarged vertical sectional view of a main part schematically showing the configuration of an etching processing chamber in the semiconductor substrate manufacturing apparatus of FIG. 7, and FIG. 9 shows a modification of the cleaning method of the semiconductor substrate manufacturing apparatus in one embodiment of the present invention. FIG. 10 is a plan view showing a modification of the semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention.
[0049]
As shown in FIG. 7, the
[0050]
As shown in FIG. 8, the
[0051]
In order to etch the
[0052]
More specifically, one of, for example, 20
[0053]
After the first
[0054]
Next, in step S31, first dry etching for etching the
[0055]
In the
[0056]
In
[0057]
In step S33, it is determined whether the first dry etching process performed in steps S31 to S32 has reached 20
[0058]
Here, as described above, when the first dry etching is performed on a plurality of semiconductor substrates, In, which is a component of
[0059]
Therefore, in order to clean the etching processing chamber, first, in step S34, the
[0060]
In step S35, a second dry etching is performed to clean the etching chamber. After the first
[0061]
Here, the reason why the cl2 gas, the BCl3 gas, or the chlorine-based gas which is a mixed gas thereof is used as the etching gas is that the cleaning effect is strong. The cl2 gas, the BCl3 gas, or a chlorine-based gas that is a mixed gas thereof constitutes a second etching unit.
[0062]
After the completion of the second dry etching, the etching gas is discharged from the
[0063]
As described above, the method and the apparatus for cleaning the semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention are capable of removing the deposits generated when the
[0064]
Further, since a strong etching gas having a high cleaning effect can be used for cleaning the
[0065]
Since the
[0066]
Further, in the above-described method for cleaning the semiconductor substrate manufacturing apparatus of the present embodiment, the etching processing chamber is cleaned with the etching processing chamber being empty. However, the present invention is not limited to this. As shown, the second dry etching may be performed using the
[0067]
As shown in FIG. 9, first, first dry etching is performed on the
[0068]
Next, in step S45, using a chlorine-based gas, a second dry etching is performed using the same method as the second dry etching shown in FIG. 6, and the process proceeds to step S46. Finally, in step S46, The etching gas is discharged from the
[0069]
According to this, by performing the second dry etching while protecting the stage table 52 using the
[0070]
The dummy substrate may be made of the same material as that of the semiconductor substrate (for example, silicon (preferably having higher purity)). Accordingly, the atmosphere in the etching chamber can be maintained at the same atmosphere as that in the above-described first dry etching. After the first dry etching of the semiconductor substrate after the second dry etching, Dry etching can be performed without changing the etching characteristics.
[0071]
Further, in the present embodiment, the cleaning of the etching processing chamber is performed after performing 20 etchings of the ITO. However, the number of processed semiconductor substrates is increased or decreased depending on the thickness of the ITO. Of course, it is also good.
[0072]
Further, in the second dry etching, a chlorine-based gas such as a cl2 gas or a BCl3 gas is used. However, the present invention is not limited to this. If the gas has a high cleaning effect on deposited deposits, for example, SF6, Needless to say, the same effect can be obtained by using a gas such as CF4 and CF4.
[0073]
Further, it has been described that the deposits adhering to the etching processing chamber are generated when the ITO of the TFT substrate is etched. However, the present invention is not limited to this. Instead of the TFT substrate, a TFD substrate and a substrate formed opposite thereto are formed. For example, the present invention may be applied to all substrates formed by etching ITO.
[0074]
The method and apparatus for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention also include a substrate used for an apparatus, an electrophoresis apparatus, and the like, in addition to a liquid crystal device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process of a TFT substrate in a process order;
FIG. 2 is a cross-sectional view of a TFT substrate, showing a step of forming a trench and a step of forming a source / drain region.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a TFT substrate showing an insulating film forming process to a hydrogenation process.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a TFT substrate showing a contact hole forming step to an ITO film forming step;
FIG. 5 is a cross-sectional view of a TFT substrate showing a resist forming step to a dry etching step;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a plan view showing a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention;
8 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part schematically showing the configuration of an etching chamber in the semiconductor substrate manufacturing apparatus of FIG. 7;
FIG. 9 is a flowchart showing a modification of the method for cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a plan view showing a modification of the semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
9 Transparent electrode (ITO)
30 ... Etching chamber
31 Arm (carry-out means)
52… Stage stand
60 ... Semiconductor substrate
61 ... Dummy substrate
Claims (14)
上記ドライエッチング後の上記半導体基板を上記エッチング処理室外に搬出する工程と、
上記エッチング処理室内に付着した堆積物を、第2のドライエッチングにより洗浄する工程と、
を具備することを特徴とする半導体基板製造装置の洗浄方法。In the process of manufacturing a semiconductor substrate in which a transparent electrode formed on a semiconductor substrate is dry-etched by mounting the semiconductor substrate on a stage table in an etching processing chamber,
Carrying out the semiconductor substrate after the dry etching out of the etching processing chamber,
Cleaning the deposits adhered in the etching chamber by a second dry etching;
A method for cleaning a semiconductor substrate manufacturing apparatus, comprising:
上記ドライエッチング後の上記半導体基板を上記エッチング処理室外に搬出する搬出手段と、
上記エッチング処理室内に付着した堆積物を洗浄する、第2のドライエッチング手段と、
を具備することを特徴とする半導体基板製造装置の洗浄装置。First dry etching means for dry-etching the transparent electrode formed on the semiconductor substrate by placing the semiconductor substrate on a stage table in an etching processing chamber;
An unloading unit that unloads the semiconductor substrate after the dry etching out of the etching processing chamber,
Second dry etching means for cleaning deposits adhered to the etching chamber;
A cleaning apparatus for a semiconductor substrate manufacturing apparatus, comprising:
Priority Applications (1)
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JP2007019452A (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Magnachip Semiconductor Ltd | Manufacturing method of semiconductor element |
CN111172515A (en) * | 2018-11-07 | 2020-05-19 | 东京毅力科创株式会社 | Cleaning method and film forming method |
-
2002
- 2002-09-24 JP JP2002277970A patent/JP2004119505A/en not_active Withdrawn
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