JP2005191275A - Dry etching processing apparatus and processing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dry etching processing apparatus and a processing method capable of sharply facilitating the removal of any residue produced by an etching processing, and of making optimum the surface state of a substance to be processed after the etching processing. <P>SOLUTION: A plasma etching processing apparatus 1 comprises a nozzle head 10 for implementing an etching processing by spraying etching gas 4 to the surface of a silicon substrate 2 to be processed, and a cleaning head 20 for cleaning the silicon substrate 2 to remove residues such as ammonium silicofluoride and ammonium fluoride or the like formed by a reaction between a silicon compound produced by the etching processing and etching gas. For the cleaning of the silicon by the cleaning head 20, it is preferable to complete it within a predetermined time after the etching processing. The silicon substrate 2 is conveyed with conveying means 6 for the etching processing and the cleaning processing for the entire surface of the silicon substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、シリコン基板等の表面に形成した絶縁膜、半導体膜、金属薄膜、レジスト等の薄膜を除去するドライエッチング処理装置と処理方法に係り、特に、ドライエッチング処理により発生した残渣物を効率良く除去でき、被処理物の表面を最適な状態にできるドライエッチング処理装置と処理方法に関する。   The present invention relates to a dry etching processing apparatus and a processing method for removing a thin film such as an insulating film, a semiconductor film, a metal thin film, and a resist formed on a surface of a silicon substrate and the like, and in particular, efficiently removes residues generated by the dry etching process. The present invention relates to a dry etching processing apparatus and a processing method that can be well removed and can optimize the surface of an object.

従来、この種のドライエッチング処理方法として、特許文献1に記載のシリコン窒化膜のドライエッチング方法は、基板上のシリコン窒化膜を活性化されたガス種によりドライエッチングする方法で、ガス種として弗素を含むガスと酸素ガスとの混合ガスに水素ガスを添加した組成を有することを特徴とするものである。   Conventionally, as a dry etching treatment method of this type, a dry etching method of a silicon nitride film described in Patent Document 1 is a method of dry etching a silicon nitride film on a substrate with an activated gas species, and fluorine as a gas species. It has a composition in which hydrogen gas is added to a mixed gas of a gas containing oxygen and oxygen gas.

また、特許文献2に記載のドライエッチング方法は、不活性で安定なハロゲン系ガス中に大気圧又はその近傍の圧力下で放電を発生させることにより、ハロゲン系ガスから安定な反応性ガスを生成する過程と、反応性ガスを離隔した位置に輸送する過程と、離隔位置において、反応性ガスを用いて被処理物にエッチングを行う過程とからなっている。
特開平10−261616号公報(段落[0005]) 特開2000−58508号公報(段落[0010])
Further, the dry etching method described in Patent Document 2 generates a stable reactive gas from a halogen-based gas by generating a discharge in an inert and stable halogen-based gas at atmospheric pressure or in the vicinity thereof. And a process of transporting the reactive gas to a separated position, and a process of etching the object to be processed using the reactive gas at the separated position.
JP-A-10-261616 (paragraph [0005]) JP 2000-58508 A (paragraph [0010])

ところで、前記構造のドライエッチング方法は、エッチングする際に発生する残渣の処理については、何等記載されていない。例えば、大気圧下でシリコンチッ化膜(SiNx)をエッチングすると、大気中の水分等の影響によって、CF、CHF等のエッチングガスが分解されたフッ素と結合し、HFを生じる。これがSiNxと接触すると、下記の(1)式に示すような反応を起こし、
Si+16HFa2((NHSiF)+SiF (1)
SiNxもしくは結晶状のケイフッ化アンモニウムあるいはフッ化アンモニウムが生成し堆積する。これらの物質が堆積して固化すると、作製された半導体基板等の品質を大幅に低下する虞があった。
By the way, the dry etching method of the said structure is not described at all about the process of the residue generated at the time of etching. For example, when a silicon nitride film (SiNx) is etched under atmospheric pressure, an etching gas such as CF 4 or CHF 3 is combined with decomposed fluorine under the influence of moisture in the atmosphere to generate HF. When this comes into contact with SiNx, the reaction shown in the following formula (1) occurs,
Si 3 N 4 + 16HFa2 ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) + SiF 4 (1)
SiNx or crystalline ammonium silicofluoride or ammonium fluoride is generated and deposited. When these substances are deposited and solidified, there is a possibility that the quality of the manufactured semiconductor substrate or the like is greatly deteriorated.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エッチング処理する際に発生するケイフッ化アンモニウム等の残渣物を効率良く除去できるドライエッチング処理装置と処理方法を提供することにある。また、残渣物を効率良く除去することにより、エッチング処理の品質を向上させることができるドライエッチング処理装置と処理方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to provide a dry etching processing apparatus and processing capable of efficiently removing residues such as ammonium silicofluoride generated during etching processing. It is to provide a method. It is another object of the present invention to provide a dry etching processing apparatus and a processing method capable of improving the quality of etching processing by efficiently removing residues.

前記目的を達成すべく、本発明者等は種々の研究を重ね、この種のドライエッチング処理でシリコンチッ化物をエッチング処理した際に発生するケイフッ化アンモニウム等の残渣物が非常に水溶性が高いことを利用し、効率良く除去できることを発見した。すなわち、本発明に係るドライエッチング処理装置は、被処理物の表面にエッチングガスを吹き付けてエッチング処理する処理ヘッドと、エッチング処理により生じた残渣物を除去するべく被処理物を洗浄する洗浄部とを備える。被処理物の表面に形成されたシリコンチッ化膜等の薄膜をエッチング処理する場合、このシリコン化合物とエッチングガスとが反応して形成されたケイフッ化アンモニウムやフッ化アンモニウム等の残渣物が発生するが、この残渣物は結晶状で水溶性が高いため、本発明のエッチング処理装置は前記の残渣物を洗浄
して除去する洗浄部を備えている。
In order to achieve the above object, the present inventors have made various studies, and residues such as ammonium silicofluoride generated when silicon nitride is etched by this kind of dry etching process are very water-soluble. And found that it can be removed efficiently. That is, a dry etching processing apparatus according to the present invention includes a processing head that performs etching by blowing an etching gas onto the surface of a processing object, and a cleaning unit that cleans the processing object to remove residues generated by the etching process. Is provided. When a thin film such as a silicon nitride film formed on the surface of the object to be processed is etched, residues such as ammonium silicofluoride and ammonium fluoride formed by the reaction of this silicon compound with the etching gas are generated. However, since the residue is crystalline and highly water-soluble, the etching apparatus of the present invention includes a cleaning unit that cleans and removes the residue.

また、本発明に係るプラズマエッチング処理方法は、被処理物の表面にエッチングガスを吹き付けてエッチング処理する工程と、エッチング処理により生じた残渣物を除去するべく被処理物を洗浄する工程とを備える。残渣物がシリコン化合物の場合、このシリコン化合物とエッチングガスとが反応して形成されたケイフッ化アンモニウムやフッ化アンモニウム等の残渣物を、水や溶媒で洗浄して除去する。エッチングガスはグロー放電をしている放電空間を通してプラズマ化すると好ましい。   The plasma etching method according to the present invention includes a step of performing an etching process by spraying an etching gas on the surface of the object to be processed, and a step of cleaning the object to be removed to remove a residue generated by the etching process. . When the residue is a silicon compound, the residue such as ammonium silicofluoride or ammonium fluoride formed by the reaction between the silicon compound and the etching gas is removed by washing with water or a solvent. The etching gas is preferably converted into plasma through a discharge space where glow discharge is performed.

前記のごとく構成された本発明のドライエッチング処理装置および処理方法は、シリコン基板等の被処理物の表面に形成されたシリコン化合物膜等の薄膜をエッチング処理して発生したケイフッ化アンモニウム等の結晶状の残渣物を、水やアルコール、溶剤等で洗浄して除去するため残渣の除去が極めて容易に行え、エッチング処理後の基板の表面状態を最適なものとすることができる。また、ドライエッチングの品質を向上させることができる。これにより、成膜等の後工程の処理が円滑に行える。   The dry etching processing apparatus and processing method of the present invention configured as described above includes crystals such as ammonium silicofluoride generated by etching a thin film such as a silicon compound film formed on the surface of an object to be processed such as a silicon substrate. Since the residue is removed by washing with water, alcohol, solvent or the like, the residue can be removed very easily, and the surface state of the substrate after the etching process can be optimized. In addition, the quality of dry etching can be improved. As a result, subsequent processes such as film formation can be performed smoothly.

また、本発明に係るプラズマエッチング処理方法の好ましい具体的な態様としては、前記の被処理物を洗浄する工程は、エッチング処理する工程の後、所定時間以内に完了されることを特徴としている。具体的には、洗浄する工程は、エッチング処理工程の直後に連続して行うことが好ましいが、例えば残渣物がケイフッ化アンモニウム等の場合、5〜6時間以内に洗浄を完了すれば容易に残渣物の除去処理が可能である。このように構成することにより、エッチング処理工程で発生した残渣物が固化する前に効率良く除去することができ、エッチング処理の品質を高めることができる。   Moreover, as a preferable specific aspect of the plasma etching method according to the present invention, the step of cleaning the object to be processed is completed within a predetermined time after the step of etching. Specifically, the washing step is preferably performed immediately after the etching treatment step. For example, when the residue is ammonium silicofluoride or the like, the residue can be easily obtained if the washing is completed within 5 to 6 hours. It is possible to remove objects. By comprising in this way, the residue which generate | occur | produced at the etching process can be removed efficiently before solidifying, and the quality of an etching process can be improved.

さらに、本発明に係るプラズマエッチング処理方法の他の態様としては、対向する電極に高周波等の電圧を印加して放電空間を形成し、該放電空間にエッチングガスを供給して被処理物の表面に形成されたシリコン化合物膜に吹き付けて大気圧近傍の圧力下でエッチング処理する工程と、エッチング処理により生じた残渣物を除去するべく被処理物を洗浄する工程とを備え、洗浄工程をエッチング処理工程から所定時間以内に完了することを特徴としている。対向する電極は、少なくとも一方の電極対向面が固体誘電体で被覆されており、放電空間にグロー放電を発生させてエッチングガスを通過させ、プラズマ励起させたエッチングガスにより処理を行うと好適である。   Furthermore, as another aspect of the plasma etching processing method according to the present invention, a discharge space is formed by applying a voltage such as a high frequency to the opposing electrode, and an etching gas is supplied to the discharge space to supply the surface of the object to be processed. The step of etching the silicon compound film formed on the substrate under the pressure near atmospheric pressure and the step of cleaning the object to remove the residue generated by the etching process, the cleaning process is an etching process. It is characterized by being completed within a predetermined time from the process. It is preferable that the opposing electrode has at least one electrode-facing surface covered with a solid dielectric, and generates a glow discharge in the discharge space to allow the etching gas to pass therethrough and to perform the treatment with the plasma-excited etching gas. .

前記のように構成されたドライエッチング処理方法では、エッチングガスがプラズマ化により活性化されて、放電空間の吹き出し口から被処理物であるシリコン基板表面に吹き付けられ、エッチング処理されて残渣物が発生するが、この残渣物を水洗等で洗浄して所定時間以内に除去を完了するため、効率の良いエッチング処理が行え、被処理物の表面の状態を最適にすることができる。前記のエッチング処理のときに、被処理物を放電空間(電極間)外に設置してもよいし、放電空間内に設置してもよい。   In the dry etching method configured as described above, the etching gas is activated by plasma formation, and is blown from the outlet of the discharge space to the surface of the silicon substrate, which is the object to be processed. However, since this residue is washed with water or the like and the removal is completed within a predetermined time, an efficient etching process can be performed, and the surface state of the object to be processed can be optimized. During the etching process, the object to be processed may be installed outside the discharge space (between the electrodes) or may be installed in the discharge space.

本発明によれば、エッチングガスを被処理物の表面に吹き付けてエッチング処理を行う際に発生するケイフッ化アンモニウム等の残渣物を、その水溶性を利用して洗浄除去することにより、残渣物の除去廃棄を効率良く行うことができる。このため、エッチング処理を迅速に行うことができると共にエッチング処理の品質を向上させ、後工程を円滑に行うことができる。グロー放電している放電空間にエッチングガスを流してプラズマ化した処理ガスを用いることにより、エッチング処理の効率を高めることができる。   According to the present invention, residues such as ammonium silicofluoride generated when an etching gas is blown onto the surface of an object to be processed are washed away using the water solubility of the residue. Removal and disposal can be performed efficiently. For this reason, the etching process can be performed quickly, the quality of the etching process can be improved, and the subsequent process can be performed smoothly. By using a processing gas that is made plasma by flowing an etching gas into a discharge space where glow discharge is performed, the efficiency of the etching process can be increased.

以下、本発明に係るドライエッチング処理装置と処理方法の一実施形態を図面に基づき
詳細に説明する。図1は、本実施形態に係るドライエッチング処理方法に用いるプラズマエッチング処理装置(以下、エッチング処理装置という)の概略構成図、図2は、図1の要部構成を示す概略斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of a dry etching processing apparatus and a processing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plasma etching processing apparatus (hereinafter referred to as an etching processing apparatus) used in the dry etching processing method according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating a main configuration of FIG.

図1,2を参照して、エッチング処理装置1について説明する。エッチング処理装置1はエッチング処理を行う被処理物であるシリコン基板2に、プラズマ化したエッチングガスを吹き付ける処理ヘッドとしてノズルヘッド10を備え、ノズルヘッドはガス供給源3からエッチングガス4が導入される放電処理部11を備えている。本実施形態のエッチング処理装置1は、シリコン基板2の表面上に形成した薄膜として、シリコン化合物であるシリコンチッ化膜をドライエッチングにより除去する装置である。   The etching processing apparatus 1 will be described with reference to FIGS. The etching processing apparatus 1 includes a nozzle head 10 as a processing head for spraying a plasma etching gas on a silicon substrate 2 which is an object to be etched, and the nozzle head receives an etching gas 4 from a gas supply source 3. A discharge processing unit 11 is provided. The etching processing apparatus 1 of this embodiment is an apparatus that removes a silicon nitride film, which is a silicon compound, as a thin film formed on the surface of a silicon substrate 2 by dry etching.

また、エッチング処理装置1はシリコン基板2を載置固定する搬送台5と、搬送台5を搬送する搬送手段6を備えており、ノズルヘッド10の下方に搬送される搬送台5に固定されたシリコン基板2が、放電処理部11の下方でエッチング処理される構成となっている。エッチング処理装置1は、放電処理部11内に2つの対向する電極部材12,13を備え、その一方に例えばパルス状の高周波電圧等を電源7より供給し、その他方はGND8に接地される。この構成により、シリコン基板2にプラズマ化したエッチングガスを吹き付けて搬送台5を移動させ、シリコン基板2の全幅のドライエッチング処理を行う構成となっている。   In addition, the etching processing apparatus 1 includes a transport table 5 for mounting and fixing the silicon substrate 2 and a transport means 6 for transporting the transport table 5, and is fixed to the transport table 5 transported below the nozzle head 10. The silicon substrate 2 is configured to be etched below the discharge processing unit 11. The etching processing apparatus 1 includes two opposing electrode members 12 and 13 in the discharge processing unit 11, and supplies, for example, a pulsed high-frequency voltage from the power source 7 to one of them, and the other is grounded to the GND 8. With this configuration, a plasma etching gas is sprayed onto the silicon substrate 2 to move the transfer table 5 and dry etching processing of the entire width of the silicon substrate 2 is performed.

放電処理部11の対向する2つの電極部材12,13は長尺状あるいは長棒状をしており、シリコン基板2の搬送方向Aに直交する方向に沿って平行に配列されている。2つの電極部材は所定の幅を有する中心間隙14を介して対向している。中心間隙14の幅は1〜3mm程度が好ましく、各電極部材に電圧が印加されているとき、中心間隙14が放電空間となる。この放電空間にエッチングガスを供給して活性化させる。各電極部材12,13は銅、アルミニウム等の金属単体、ステンレス、黄銅等の合金、金属間化合物等から構成される。   The two electrode members 12, 13 facing each other in the discharge processing section 11 have a long shape or a long rod shape, and are arranged in parallel along a direction orthogonal to the transport direction A of the silicon substrate 2. The two electrode members are opposed to each other with a center gap 14 having a predetermined width. The width of the center gap 14 is preferably about 1 to 3 mm. When a voltage is applied to each electrode member, the center gap 14 becomes a discharge space. An etching gas is supplied into the discharge space and activated. Each of the electrode members 12 and 13 is composed of a single metal such as copper or aluminum, an alloy such as stainless steel or brass, an intermetallic compound, or the like.

電極部材12,13は少なくとも電極対向面が固体誘電体のコーティング層(図示せず)で被覆されており、コーティング層の厚さは0.01〜4mm程度が好ましい。固体誘電体として、アルミナの他に、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックや、ガラス、二酸化珪素、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン酸バリウム等の複酸化物や、これらを複層化したもの等、種々のものを用いることができる。中心間隙14で安定したグロー放電をさせるために、セラミックスや樹脂等の板状物、シート状物、フィルム状のものを用いて電極部材の外周面を被覆してもよい。また、図示していないが、電極部材の中心間隙側の角部はアール加工することが好ましい。   The electrode members 12 and 13 have at least an electrode facing surface covered with a solid dielectric coating layer (not shown), and the thickness of the coating layer is preferably about 0.01 to 4 mm. As a solid dielectric, in addition to alumina, for example, plastics such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, metal oxides such as glass, silicon dioxide, zirconium dioxide, and titanium dioxide, double oxides such as barium titanate, and the like Various types such as a multilayered structure can be used. In order to perform a stable glow discharge at the center gap 14, the outer peripheral surface of the electrode member may be covered with a plate-like material such as ceramics or resin, a sheet-like material, or a film-like material. Although not shown, it is preferable to round the corner of the electrode member on the center gap side.

電源7は放電処理部11内の2つの電極部材12,13にパルス状の電圧を印加するものであり、一方の電極部材にパルス状電圧を印加し、対向する他方の電極部材を接地して電極間の中心間隙14に放電を立たせるものである。パルス状の電圧は、例えば立上り時間及び立下り時間が10μs以下で、電界強度が10〜100kV/cm、周波数は0.5kHz以上であることが好ましい。   The power source 7 applies a pulsed voltage to the two electrode members 12 and 13 in the discharge processing unit 11, applies a pulsed voltage to one electrode member, and grounds the other electrode member facing each other. A discharge is generated in the central gap 14 between the electrodes. The pulse voltage preferably has, for example, a rise time and a fall time of 10 μs or less, an electric field strength of 10 to 100 kV / cm, and a frequency of 0.5 kHz or more.

なお、電極部材12,13に印加される電圧はパルス状電圧に限らず、連続波の電圧でもよい。パルス状の電圧波形は、インパルス型の他に、方形波型、変調型、あるいは前記の波形を組み合わせた波形等の適宜の波形を用いることができる。また、電圧波形は、電圧印加が正負の繰り返しであるものの他に、正又は負のいずれかの極性側に電圧を印加する、いわゆる片波状の波形を用いてもよい。また、バイポーラ型の波形を用いてもよい。もちろん、一般的なサイン波である交流波形を用いてもよい。   The voltage applied to the electrode members 12 and 13 is not limited to the pulse voltage, and may be a continuous wave voltage. As the pulse voltage waveform, an appropriate waveform such as a square wave type, a modulation type, or a combination of the above waveforms can be used in addition to the impulse type. Further, the voltage waveform may be a so-called one-wave waveform in which a voltage is applied to either the positive or negative polarity side, in addition to the voltage application repeating positive and negative. A bipolar waveform may also be used. Of course, an AC waveform that is a general sine wave may be used.

搬送手段6は、例えば機械的な直動機構や、エアーシリンダ、油圧シリンダ等により搬送台5を移動させてシリコン基板2等の被処理物をノズルヘッド10の下方に搬送するものであり、一定の搬送速度でシリコン基板2を搬送することによりエッチング処理を均一に行うことができる。搬送手段6は被処理物を搬送する構成であるが、被処理物を固定しておきエッチングガスを吹き付けるノズルヘッド10を搬送するように構成することもできる。搬送手段は前記の構成の他に、ベルトコンベアや、複数のローラで被処理物を搬送するローラコンベア等の他の搬送手段で構成してもよい。   The conveying means 6 is for moving a conveying table 5 by a mechanical linear motion mechanism, an air cylinder, a hydraulic cylinder or the like to convey an object to be processed such as a silicon substrate 2 below the nozzle head 10, and is constant. The etching process can be performed uniformly by transporting the silicon substrate 2 at a transport speed of 1 mm. Although the transport means 6 is configured to transport the object to be processed, it can also be configured to transport the nozzle head 10 that fixes the object to be processed and blows the etching gas. In addition to the above-described configuration, the conveying means may be constituted by other conveying means such as a belt conveyor or a roller conveyor that conveys an object to be processed by a plurality of rollers.

このエッチング処理装置1は、さらにドライエッチング処理により発生した残渣物を洗浄して除去する洗浄部20を備えている。洗浄部である洗浄ヘッド20はシリコン基板2の幅より大きい幅を有し、ノズルヘッド10に隣接して平行に配置されている。洗浄液供給源21から水、アルコール等の洗浄液22を導入し、洗浄ノズル23からシリコン基板2に向けて均一に洗浄液を吹き付け、ケイフッ化アンモニウム等の結晶状の残渣物を溶融して除去する。洗浄液22としては、単に水を用いることができると共に、アルコールや有機溶剤等を使用することができる。図2に示す例では洗浄液22を連続してスポット的に噴射(22a)しているが、連続するスリットから直線的に噴射すると均一な洗浄ができて好ましい。また、洗浄液をライン的に吹き出す他に、面的に吹き出すように構成してもよい。搬送手段6は、シリコン基板2を洗浄ヘッド20の下方で搬送できるように、長いストロークを有している。   The etching processing apparatus 1 further includes a cleaning unit 20 that cleans and removes residues generated by the dry etching process. The cleaning head 20 which is a cleaning unit has a width larger than the width of the silicon substrate 2 and is arranged adjacent to the nozzle head 10 in parallel. A cleaning liquid 22 such as water or alcohol is introduced from the cleaning liquid supply source 21 and sprayed uniformly from the cleaning nozzle 23 toward the silicon substrate 2 to melt and remove a crystalline residue such as ammonium silicofluoride. As the cleaning liquid 22, water can be simply used, and alcohol, an organic solvent, or the like can be used. In the example shown in FIG. 2, the cleaning liquid 22 is continuously sprayed in a spot manner (22a). However, it is preferable that the cleaning liquid 22 be sprayed linearly from a continuous slit because uniform cleaning can be performed. In addition to blowing out the cleaning liquid in a line, the cleaning liquid may be blown out in a plane. The transport means 6 has a long stroke so that the silicon substrate 2 can be transported below the cleaning head 20.

シリコンチッ化膜をエッチング処理したとき発生する残渣物は、基本的には前記(1)式の反応で生成されたフッ化アンモニウムやケイフッ化アンモニウムであり、洗浄ヘッド20はシリコン基板2を洗浄し、これらの残渣物を洗浄液22で溶融除去して廃棄する。洗浄工程では、洗浄ヘッド20に対して、シリコン基板2を搬送台5で移動させ、全面の洗浄を行うことができる構成である。なお、エッチング用のノズルヘッド10に洗浄液を噴射する洗浄ノズル23を平行状態に設置し、エッチング処理工程の後に続いて洗浄するような構成に限らず、ノズルヘッドと洗浄ノズルを別々の搬送手段で搬送するように構成してもよい。   The residue generated when the silicon nitride film is etched is basically ammonium fluoride or ammonium silicofluoride produced by the reaction of the above formula (1), and the cleaning head 20 cleans the silicon substrate 2. These residues are removed by melting with the cleaning liquid 22 and discarded. In the cleaning process, the entire surface can be cleaned by moving the silicon substrate 2 on the transport table 5 with respect to the cleaning head 20. It should be noted that the cleaning nozzle 23 for injecting the cleaning liquid to the nozzle head 10 for etching is installed in a parallel state, and the nozzle head and the cleaning nozzle are separated by a separate conveying means, not limited to the configuration in which cleaning is performed after the etching process. You may comprise so that it may convey.

このエッチング処理装置1は、大気圧近傍の圧力下でエッチング処理が行われる。大気圧近傍の圧力とは、100〜800Torr(約1.333×104〜10.664×104Pa)の圧力であり、実際には圧力調整が容易で、かつ放電プラズマ処理に使用される装置が簡便となる、700〜780Torr(約9.331×104〜10.397×104Pa)の圧力が好ましい。エッチングガス4はグロー放電により活性化され、シリコン基板2表面の不必要な薄膜等をエッチング処理で除去する。 The etching processing apparatus 1 performs an etching process under a pressure near atmospheric pressure. The pressure near atmospheric pressure is a pressure of 100 to 800 Torr (about 1.333 × 10 4 to 10.664 × 10 4 Pa), and is actually easy to adjust the pressure and used for the discharge plasma treatment. A pressure of 700 to 780 Torr (about 9.331 × 10 4 to 10.9797 × 10 4 Pa), which makes the apparatus simple, is preferable. The etching gas 4 is activated by glow discharge and removes an unnecessary thin film on the surface of the silicon substrate 2 by an etching process.

前記の如く構成された本実施形態のエッチング処理装置1の動作について以下に説明する。先ず、シリコン基板2上に形成された薄膜としてシリコンチッ化膜をエッチング処理する工程について説明する。放電処理部11の電極部材12,13にパルス状の高周波電圧を電源7から印加し、対向する中心間隙14で放電させて放電空間を形成する。この放電空間にガス供給源3からエッチングガス4を供給してプラズマ化エッチングガス4aとし、シリコン基板2の表面に吹き付ける。供給されるエッチングガス4は、フッ素ガス、具体的にはCF,CHF等のガスが好ましい。もちろん、O等、別のガスを添加してもよい。エッチング処理工程は通常、常温、常圧で行われるが、例えば高温環境で行うようにしてもよい。 The operation of the etching processing apparatus 1 of the present embodiment configured as described above will be described below. First, a process of etching a silicon nitride film as a thin film formed on the silicon substrate 2 will be described. A pulsed high-frequency voltage is applied from the power source 7 to the electrode members 12 and 13 of the discharge processing unit 11 and is discharged in the opposed central gap 14 to form a discharge space. An etching gas 4 is supplied into the discharge space from the gas supply source 3 to form a plasma etching gas 4a and sprayed on the surface of the silicon substrate 2. The supplied etching gas 4 is preferably a fluorine gas, specifically a gas such as CF 4 or CHF 3 . Of course, another gas such as O 2 may be added. The etching process is usually performed at room temperature and pressure, but may be performed in a high temperature environment, for example.

大気圧下でプラズマ化エッチングガス4aを吹き付けてエッチング処理すると、大気中の水分等の影響によって、CF,CHF等のエッチングガスが分解されたフッ素と結合しHFを生じる。これがチッ化シリコンと接触すると、結晶状のケイフッ化アンモニウ
ムあるいはフッ化アンモニウムといった残渣物が生成して、シリコン基板2上に堆積する。これらの残渣物は、10〜20μm程度の結晶であり、これを放置すると、シリコン基板2上で固化して密着するため除去することが難しくなる。
When the plasma processing etching gas 4a is sprayed under atmospheric pressure to perform the etching process, the etching gas such as CF 4 and CHF 3 is combined with the decomposed fluorine under the influence of moisture in the atmosphere to generate HF. When this comes into contact with silicon nitride, a residue such as crystalline ammonium silicofluoride or ammonium fluoride is generated and deposited on the silicon substrate 2. These residues are crystals of about 10 to 20 μm, and if left as they are, they are solidified and adhered to the silicon substrate 2 and are difficult to remove.

本発明では、エッチング処理の際に生成されるケイフッ化アンモニウム等の残渣物は、非常に水溶性の高いことを利用して、洗浄ヘッド20から吹き出す洗浄液22でシリコン基板2を洗浄し、残渣物を溶融して除去する。すなわち、プラズマ化エッチングガス4aをシリコン基板上に吹き付けてエッチング処理を行った後のシリコン基板2を搬送手段6により搬送台5と共に洗浄用のノズル23の位置まで搬送し、洗浄ノズル23から洗浄液22をシリコン基板2の表面に吹き付ける。シリコン基板2の表面に堆積している残渣物は小さな結晶であり、容易に洗浄液22で溶融してシリコン基板2の表面から除去される。洗浄液の廃液は図示していないドレインから排出される。洗浄液22は搬送方向Bと直角な方向にライン状に供給され、シリコン基板2を搬送手段6で搬送することにより、全面の洗浄が可能となる。なお、エッチング処理工程の搬送方向Aと、洗浄工程の搬送方向Bとは必ずしも一致する必要はない。   In the present invention, the residue such as ammonium silicofluoride produced during the etching process is highly water-soluble, so that the silicon substrate 2 is washed with the cleaning liquid 22 blown from the cleaning head 20 to obtain the residue. Is removed by melting. That is, the silicon substrate 2 that has been subjected to the etching process by spraying the plasma-ized etching gas 4a onto the silicon substrate is transported by the transport means 6 to the position of the cleaning nozzle 23 together with the transport base 5, and from the cleaning nozzle 23 to the cleaning liquid 22 Is sprayed onto the surface of the silicon substrate 2. Residues deposited on the surface of the silicon substrate 2 are small crystals, which are easily melted by the cleaning liquid 22 and removed from the surface of the silicon substrate 2. The waste liquid of the cleaning liquid is discharged from a drain not shown. The cleaning liquid 22 is supplied in a line shape in a direction perpendicular to the transport direction B, and the entire surface can be cleaned by transporting the silicon substrate 2 by the transport means 6. The conveyance direction A in the etching process and the conveyance direction B in the cleaning process are not necessarily coincident.

本実施形態では、シリコン基板2をエッチング処理した直後に洗浄する工程を連続して実施しているが、ケイフッ化アンモニウム等の残渣物は所定時間、固化しないため、この時間内、言い換えると残渣物が固化または固着する前に洗浄を完了すれば容易に残渣物を除去することができる。例えば、エッチング処理済のシリコン基板2を一時的にストックしておき、所定数の基板となった状態で洗浄工程に送るように構成してもよい。このように、エッチング処理工程と、洗浄工程とを分離し、所定時間以内にシリコン基板2の洗浄を完了するようにしてもよい。   In this embodiment, the process of cleaning the silicon substrate 2 immediately after the etching process is continuously performed. However, since residues such as ammonium silicofluoride do not solidify for a predetermined time, within this time, in other words, residues If the washing is completed before solidifying or fixing, the residue can be easily removed. For example, the silicon substrate 2 that has been subjected to the etching process may be temporarily stocked and sent to the cleaning process in a state where a predetermined number of substrates are obtained. As described above, the etching process and the cleaning process may be separated, and the cleaning of the silicon substrate 2 may be completed within a predetermined time.

実験によると、残渣物がケイフッ化アンモニウムや、フッ化アンモニウムの場合には、エッチング処理後、約6時間経過してからシリコン基板2を洗浄しても、殆どの残渣物を水洗して基板表面から除去できることが分かった。この結果、シリコン基板表面のエッチング処理後の品質を高めることができ、後工程の他の処理を高い歩留まりで実施することができる。そして、半導体素子等の品質を高めることができる。なお、洗浄工程を完了させる時間は、エッチング処理で発生する残渣物によって適宜設定される。   According to the experiment, when the residue is ammonium silicofluoride or ammonium fluoride, even if the silicon substrate 2 is cleaned after about 6 hours after the etching process, most of the residue is washed with water to clean the substrate surface. It was found that it can be removed from. As a result, the quality of the silicon substrate surface after the etching process can be improved, and other processes in the post process can be performed with a high yield. And the quality of a semiconductor element etc. can be improved. Note that the time for completing the cleaning step is appropriately set depending on the residue generated in the etching process.

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、洗浄する工程で使用したノズルの代わりに、シャワー等で広い範囲を洗浄するように構成してもよい。洗浄液を間歇的に、あるいはパルス的に吹き付けて洗浄するものでもよい。エッチング処理工程で生成される残渣物として、ケイフッ化アンモニウム等の例を示したが、これに限られるものでない。洗浄液は、エッチング処理による残渣物を溶融する液体であればよく、残渣物に合わせて適宜選択することができる。   Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. Design changes can be made. For example, instead of the nozzle used in the cleaning process, a wide range may be cleaned with a shower or the like. It may be cleaned by spraying the cleaning liquid intermittently or in pulses. Although the example of ammonium silicofluoride etc. was shown as a residue produced | generated by an etching process, it is not restricted to this. The cleaning liquid may be any liquid that melts the residue obtained by the etching process, and can be appropriately selected according to the residue.

また、エッチング処理を行うノズルヘッドとしてプラズマ型のノズルヘッドを示したが、放電させない他のエッチング処理、例えば気相エッチングやイオンビームエッチング等の処理を行う処理ヘッドでもよい。ノズルヘッドに対して被処理物である基板を搬送する構成としたが、反対にノズルヘッドを移動させる構成としてもよいのは勿論であり、この場合は洗浄ヘッドも移動させることが必要となる。さらに、エッチング処理として、放電空間を通した処理ガスを被処理物に吹き付けるリモート型の処理ヘッドの例を示したが、放電空間内に被処理物を配置して処理ガスを吹き付ける、ダイレクト型の処理ヘッドを有する装置でもよい。   Further, although the plasma type nozzle head is shown as the nozzle head for performing the etching process, a processing head for performing other etching processes that do not discharge, for example, gas phase etching or ion beam etching may be used. Although the substrate as the object to be processed is transported with respect to the nozzle head, it is of course possible to move the nozzle head in the opposite direction. In this case, it is also necessary to move the cleaning head. Furthermore, as an etching process, an example of a remote type processing head that blows a processing gas through a discharge space onto an object to be processed has been shown. However, a direct type head that disposes an object to be processed in the discharge space and sprays a processing gas is used. An apparatus having a processing head may be used.

本発明のプラズマエッチング処理方法の活用例として、半導体の製造工程、LCDの製造工程等における常圧プラズマ処理全般において適用できる。被処理物である基板はシリコンに限らず、どのような材料であってもよい。   As an application example of the plasma etching processing method of the present invention, it can be applied to general atmospheric pressure plasma processing in semiconductor manufacturing processes, LCD manufacturing processes, and the like. The substrate to be processed is not limited to silicon and may be any material.

本発明に係るプラズマエッチング処理方法に用いるエッチング処理装置の概略構成図。The schematic block diagram of the etching processing apparatus used for the plasma etching processing method which concerns on this invention. 図1の要部構成を示す斜視図。The perspective view which shows the principal part structure of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:プラズマエッチング処理装置、2:シリコン基板(被処理物)、4:エッチングガス、4a:プラズマ化エッチングガス、5:搬送台、6:搬送手段、7:電源、8:GND、10:ノズルヘッド(処理ヘッド)、11:放電処理部、12,13:電極部材、14:中心間隙(放電空間)、20:洗浄ヘッド(洗浄部)、22:洗浄液、23:洗浄ノズル   1: Plasma etching processing apparatus, 2: Silicon substrate (object to be processed), 4: Etching gas, 4a: Etching gas for plasma, 5: Transfer table, 6: Transfer means, 7: Power supply, 8: GND, 10: Nozzle Head (processing head), 11: discharge processing section, 12, 13: electrode member, 14: center gap (discharge space), 20: cleaning head (cleaning section), 22: cleaning liquid, 23: cleaning nozzle

Claims (4)

被処理物の表面にエッチングガスを吹き付けてエッチング処理する処理ヘッドと、該エッチング処理により生じた残渣物を除去するべく前記被処理物を洗浄する洗浄部とを備えることを特徴とするドライエッチング処理装置。   A dry etching process comprising: a processing head for performing an etching process by spraying an etching gas on a surface of an object to be processed; and a cleaning unit for cleaning the object to be processed to remove residues generated by the etching process. apparatus. 被処理物の表面にエッチングガスを吹き付けてエッチング処理する工程と、該エッチング処理により生じた残渣物を除去するべく前記被処理物を洗浄する工程とを備えることを特徴とするドライエッチング処理方法。   A dry etching method comprising: a step of performing an etching process by spraying an etching gas on a surface of an object to be processed; and a step of cleaning the object to be processed to remove a residue generated by the etching process. 前記の被処理物を洗浄する工程は、前記エッチング処理する工程の後、所定時間以内に完了されることを特徴とする請求項2に記載のドライエッチング処理方法。   3. The dry etching method according to claim 2, wherein the step of cleaning the object to be processed is completed within a predetermined time after the step of etching. 対向する電極に電圧を印加して放電空間を形成し、該放電空間にエッチングガスを供給して被処理物の表面に形成されたシリコン化合物膜に吹き付けて大気圧近傍の圧力下でエッチング処理する工程と、該エッチング処理により生じた残渣物を除去するべく前記被処理物を洗浄する工程とを備え、該洗浄工程を前記エッチング処理工程から所定時間以内に完了することを特徴とするドライエッチング処理方法。   A voltage is applied to the opposing electrodes to form a discharge space, and an etching gas is supplied to the discharge space and sprayed onto the silicon compound film formed on the surface of the object to be etched to perform etching under a pressure near atmospheric pressure. And a step of cleaning the object to be removed in order to remove residues generated by the etching process, and the cleaning process is completed within a predetermined time from the etching process step. Method.
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