JP2006202906A - Etching apparatus and etching method - Google Patents

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Kimito Hagino
公人 萩野
Yasutoshi Otake
保年 大竹
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an etching apparatus for suppressing adhesion of a stain film or suppressing generation of a nitrogen oxide at a low cost, and without contaminating the etching apparatus and a substrate itself. <P>SOLUTION: The etching apparatus for dipping the substrate into a mixed acid etching bath and then transferring the substrate to a water cleaning bath. The inside of the etching apparatus is made into an atmosphere of suppressing the adhesion of the stain film of the substrate or suppressing the generation of the nitrogen oxide. A first thing to do is to maintain the humidity of the inside of the etching apparatus at 90% or more. A second thing to do is to spray pure water to the substrate. A third thing to do is to spray an inert gas the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体基板またはセラミック基板をエッチングするエッチング装置およびエッチング方法に関し、更に詳しくは、半導体基板またはセラミック基板のエッチング処理工程後に半導体基板またはセラミック基板表面に生成されるステイン膜の付着を抑制し、または窒素酸化物の発生を抑制するものである。   The present invention relates to an etching apparatus and an etching method for etching a semiconductor substrate or a ceramic substrate. More specifically, the present invention suppresses adhesion of a stain film formed on the surface of a semiconductor substrate or a ceramic substrate after the etching process of the semiconductor substrate or the ceramic substrate. Or the generation of nitrogen oxides.

半導体素子製造プロセスまたはセラミック素子製造プロセスにおいて、半導体基板またはセラミック基板のエッチングは、例えば、特許文献1に記載されるように、フッ酸と硝酸の混酸溶液によって行われる。すなわち、酸化力を持つ硝酸、酸化膜を溶解するフッ酸等からなる溶液によりエッチングが行われる。エッチング反応が進行する程度の高濃度の混酸溶液でシリコン基板またはセラミック基板をエッチングし、混酸溶液中から取り出すと、シリコン基板またはセラミック基板表面から窒素酸化物(NOxガス)が発生し、或いはステイン膜と呼ばれる黒褐色のポーラスシリコン膜が付着する。
非特許文献1は、室温以下でエッチングすることによりエッチング中のガスの発生を少なくすることができることを開示している。またステイン膜を除去するために、NaOH水溶液等の強アルカリ水溶液に浸透し、その後NaOH水溶液で浸透されたシリコン基板またはセラミック基板を、酸水溶液で中和することを開示している。また特許文献2は保護膜に貴金属(白金)を用いて、ステイン膜が付着しないようにエッチングする方法を開示している。
特開平2−1996号公報 特開昭62−13033号公報 A.Hauser、他5名, “A SIMPLIFIED PROCESS FOR ISOTROPIC TEXTURING OF MC-SI”, 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion Proceedings, 大阪, 11-18, MAY 2003, 4PC433
In a semiconductor element manufacturing process or a ceramic element manufacturing process, etching of a semiconductor substrate or a ceramic substrate is performed with a mixed acid solution of hydrofluoric acid and nitric acid as described in Patent Document 1, for example. That is, etching is performed with a solution made of nitric acid having oxidizing power, hydrofluoric acid or the like that dissolves the oxide film. When a silicon substrate or a ceramic substrate is etched with a mixed acid solution of a high concentration that allows an etching reaction to proceed, and taken out from the mixed acid solution, nitrogen oxide (NOx gas) is generated from the surface of the silicon substrate or the ceramic substrate, or a stain film A black-brown porous silicon film called “A” adheres.
Non-Patent Document 1 discloses that the generation of gas during etching can be reduced by etching at room temperature or lower. Moreover, in order to remove the stain film, it is disclosed that a silicon substrate or a ceramic substrate that has permeated into a strong alkaline aqueous solution such as a NaOH aqueous solution and then permeated with the NaOH aqueous solution is neutralized with an acid aqueous solution. Further, Patent Document 2 discloses a method in which noble metal (platinum) is used for the protective film and etching is performed so that the stain film does not adhere.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-1996 Japanese Patent Laid-Open No. 62-13033 A.Hauser and 5 others, “A SIMPLIFIED PROCESS FOR ISOTROPIC TEXTURING OF MC-SI”, 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion Proceedings, Osaka, 11-18, MAY 2003, 4PC433

しかしながら、非特許文献1のように、強アルカリを用いてステイン膜を除去する方法は、NaOHが半導体素子の特性に悪影響を及ぼすナトリウム等のアルカリ金属を含む上に、NaOHがエッチング装置に白色粉として残留し、エッチング装置を汚染する。さらに、図5に示すように混酸溶液槽51に浸漬するエッチング工程、水槽52に浸漬する洗浄工程、強アルカリ液槽53に浸漬するステイン膜除去工程、水槽54の洗浄工程、酸中和液槽55に浸漬する中和工程、水槽56の洗浄工程のように、三段階の処理を経るため工程が長くなり、薬液使用量も増加する。さらにステイン膜が付着する際に発生するNOxガスは、大気汚染物質であり、NOxガスの濃度が高い場合は、通常の水スクラバーだけではNOxガスを十分に取り除くことができないため、高価なガス処理設備が必要になる。
また、特許文献2はステイン膜が付着しないようにするエッチング方法は、保護膜に貴金属(白金)を用いているので、高コストとなる。
However, as in Non-Patent Document 1, the method for removing the stain film using strong alkali is that NaOH contains an alkali metal such as sodium that adversely affects the characteristics of the semiconductor element, and NaOH is added to the white powder in the etching apparatus. As a residue, the etching apparatus is contaminated. Furthermore, as shown in FIG. 5, the etching process immersed in the mixed acid solution tank 51, the cleaning process immersed in the water tank 52, the stain film removing process immersed in the strong alkaline liquid tank 53, the cleaning process of the water tank 54, the acid neutralization liquid tank Like the neutralization process immersed in 55, and the washing process of the water tank 56, the process becomes longer because it undergoes three stages of processing, and the amount of chemical solution used also increases. Furthermore, the NOx gas generated when the stain film adheres is an air pollutant. If the concentration of NOx gas is high, the NOx gas cannot be sufficiently removed with a normal water scrubber alone. Equipment is required.
Further, in Patent Document 2, the etching method for preventing the stain film from adhering uses a noble metal (platinum) for the protective film, and thus the cost is high.

本発明は以上の課題に鑑みて、低コストで、かつエッチング装置及び基板自身を汚染しないで、ステイン膜の付着を抑制し、または窒素酸化物の発生を抑制するエッチング装置およびエッチング方法を提供することを課題とするものである。   In view of the above-described problems, the present invention provides an etching apparatus and an etching method which are low in cost and do not contaminate the etching apparatus and the substrate itself, thereby suppressing adhesion of a stain film or suppressing generation of nitrogen oxides. This is a problem.

本発明のエッチング装置は、基板を混酸エッチング槽に浸漬した後、水洗槽へ移送するエッチング装置であって、前記エッチング装置内を基板のステイン膜の付着または窒素酸化物の発生を抑制するよう、前記エッチング装置内雰囲気の湿度を90%以上にすることにより、発明を構成することができる。
また本発明のエッチング装置は、基板を混酸エッチング槽に浸漬した後、水洗槽へ移送するエッチング装置であって、前記エッチング装置内を基板のステイン膜の付着または窒素酸化物の発生を抑制するよう、前記混酸エッチング槽と水洗槽の間に、基板に純水を吹き付ける純水吹付け装置を備えるものである。
また本発明のエッチング装置は、基板を混酸エッチング槽に浸漬した後、水洗槽へ移送するエッチング装置であって、前記エッチング装置内を基板のステイン膜の付着または窒素酸化物の発生を抑制するよう、前記混酸エッチング槽と水洗槽の間に、基板に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス吹付け装置を備えることを特徴とする。
The etching apparatus of the present invention is an etching apparatus for immersing a substrate in a mixed acid etching tank and then transferring it to a washing tank, and suppresses adhesion of a stain film on the substrate or generation of nitrogen oxide in the etching apparatus. The invention can be configured by setting the humidity of the atmosphere in the etching apparatus to 90% or more.
The etching apparatus of the present invention is an etching apparatus for immersing a substrate in a mixed acid etching tank and then transferring the substrate to a washing tank so as to suppress adhesion of a stain film or generation of nitrogen oxide in the etching apparatus. A pure water spraying device for spraying pure water onto the substrate is provided between the mixed acid etching tank and the washing tank.
The etching apparatus of the present invention is an etching apparatus for immersing a substrate in a mixed acid etching tank and then transferring the substrate to a washing tank so as to suppress adhesion of a stain film or generation of nitrogen oxide in the etching apparatus. An inert gas spraying device for spraying an inert gas onto the substrate is provided between the mixed acid etching tank and the washing tank.

また本発明のエッチング装置は、上記のエッチング装置を、2以上備えるとよい。
また本発明のエッチング装置は、上記エッチング装置内雰囲気を、室温より低温にすることを特徴とする。
更に本発明のエッチング方法は、上記エッチング装置を使用して基板をエッチングする。
本発明のエッチング方法は、半導体シリコン基板に適用すると最適である。
Moreover, the etching apparatus of this invention is good to provide two or more said etching apparatuses.
The etching apparatus of the present invention is characterized in that the atmosphere in the etching apparatus is lower than room temperature.
Furthermore, the etching method of this invention etches a board | substrate using the said etching apparatus.
The etching method of the present invention is optimal when applied to a semiconductor silicon substrate.

本発明のエッチング装置は、エッチング装置内を基板のステイン膜の付着または窒素酸化物の発生を抑制するよう、前記エッチング装置内雰囲気の湿度を90%以上にするので、混酸エッチング槽から水洗槽へ移送する間に基板に発生するステイン膜の付着を抑制し、または窒素酸化物の発生を抑制することができる。
本発明によればステイン膜の発生を抑制できるので、ステイン膜の除去処理が不要になり、NaOH水溶液等の強アルカリ水溶液を使用しないため、基板がナトリウムやカリウム等の金属元素で汚染される懸念がない。またエッチング装置も汚染されることがない。またエッチング工程後に、純水洗浄処理するので、短時間で洗浄が済み、ステイン膜除去工程後の酸中和処理工程も不要であるため純水使用量が少量でよい。その結果、排水量の削減が可能となり、処理コストを低減させることができる。
また本発明によれば、窒素酸化物(NOxガス)の発生を抑制するので、窒素酸化物(NOxガス)の処理設備が不要であり、環境負荷を低減することができる。
また本発明は、エッチング装置内の雰囲気の湿度を90%以上にすることにより、構成されるので、少ない設備投資で本発明の効果を得ることができる。
In the etching apparatus of the present invention, the humidity of the atmosphere in the etching apparatus is set to 90% or more so as to suppress the adhesion of the stain film of the substrate or the generation of nitrogen oxide in the etching apparatus. The adhesion of the stain film generated on the substrate during the transfer can be suppressed, or the generation of nitrogen oxides can be suppressed.
According to the present invention, since the generation of the stain film can be suppressed, the removal process of the stain film becomes unnecessary, and a strong alkaline aqueous solution such as an NaOH aqueous solution is not used, so that the substrate may be contaminated with a metal element such as sodium or potassium. There is no. Further, the etching apparatus is not contaminated. Further, since the pure water cleaning process is performed after the etching process, the cleaning process is completed in a short time, and the acid neutralization process process after the stain film removing process is unnecessary, so that the amount of pure water used is small. As a result, the amount of drainage can be reduced, and the processing cost can be reduced.
Further, according to the present invention, since generation of nitrogen oxides (NOx gas) is suppressed, a processing facility for nitrogen oxides (NOx gas) is unnecessary, and the environmental load can be reduced.
In addition, since the present invention is configured by setting the humidity of the atmosphere in the etching apparatus to 90% or more, the effects of the present invention can be obtained with a small capital investment.

また本発明は、混酸エッチング槽と水洗槽の間に、基板に純水を吹き付ける純水吹付け装置を備え、または基板に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス吹付け装置を備えることにより、ステイン膜の発生を抑制し、または窒素酸化物の発生を抑制できるので、基板自身およびエッチング装置が汚染されないし、排水量が削減でき、処理コストを低減できる。更に、窒素酸化物(NOxガス)の処理設備が不要になり、環境負荷を低減する。
また本発明は、上記のエッチング装置を2以上備えると、より効果的である。またエッチング装置内を室温よりも低温にすると、より効果的である。
The present invention also includes a pure water spraying device that sprays pure water onto the substrate between the mixed acid etching tank and the water washing tank, or an inert gas spraying device that sprays an inert gas onto the substrate. Since generation | occurrence | production of nitrogen oxides or generation | occurrence | production of nitrogen oxides can be suppressed, a board | substrate itself and an etching apparatus are not contaminated, the amount of drainage can be reduced, and processing cost can be reduced. Furthermore, a nitrogen oxide (NOx gas) treatment facility is not required, and the environmental load is reduced.
Further, the present invention is more effective when two or more etching apparatuses are provided. Further, it is more effective to make the inside of the etching apparatus cooler than room temperature.

本発明は、エッチング後に基板にステイン膜の付着を抑制し、或いは基板より窒素酸化物が発生するのを抑制する雰囲気を見出したものである。
本発明は、特に住宅用結晶系シリコン太陽電池セル作製における酸によるシリコンエッチング工程に関し、シリコンステイン膜の付着を抑制し、または窒素酸化物の発生しない雰囲気でエッチングすることによって、従来のプロセスに比較して、量産レベルでのプロセス短縮及び低コスト化を実現するものである。
本発明における半導体基板として、単結晶シリコン、多結晶シリコン等の結晶系シリコンが挙げられる。前記シリコン基板は、通常、N型あるいはP型の極性を有しているが、本発明では、どちらの極性を有していてもよい。シリコン基板において、P型を与える不純物としては、ホウ素、アルミニウム等の3族元素が挙げられ、N型を与える不純物としては、リン、砒素等の5族元素が挙げられる。シリコン基板にP型又はN型の極性を与えるためにドーピングされた基板の不純物濃度は、不純物の種類によっても異なるが、1013〜1018/cm3であることが好ましい。
また、多結晶シリコン基板だけでなく単結晶シリコン基板を用いてもよく、PZT系圧電セラミックス等のセラミック基板を用いることも可能である。
The present invention has found an atmosphere that suppresses adhesion of a stain film to a substrate after etching or suppresses generation of nitrogen oxides from the substrate.
The present invention relates to a silicon etching process using an acid particularly in the production of crystalline silicon solar cells for residential use, and compared with a conventional process by suppressing the adhesion of a silicon stain film or etching in an atmosphere where nitrogen oxides are not generated. Thus, process shortening and cost reduction at the mass production level are realized.
Examples of the semiconductor substrate in the present invention include crystalline silicon such as single crystal silicon and polycrystalline silicon. The silicon substrate usually has N-type or P-type polarity, but in the present invention, it may have either polarity. In the silicon substrate, the P-type impurity includes Group 3 elements such as boron and aluminum, and the N-type impurity includes Group 5 elements such as phosphorus and arsenic. The impurity concentration of the substrate doped to give P-type or N-type polarity to the silicon substrate is preferably 10 13 to 10 18 / cm 3 , although it varies depending on the type of impurity.
In addition to a polycrystalline silicon substrate, a single crystal silicon substrate may be used, and a ceramic substrate such as a PZT piezoelectric ceramic may be used.

本発明において、半導体基板またはセラミック基板をエッチングするエッチング装置は、混酸エッチングの場合に、最も一般的な混酸として、フッ酸、硝酸の混酸が用いられるが、フッ酸、硝酸、酢酸またはフッ酸、硫酸またはフッ酸、過酸化水素水の組み合わせでもよい。エッチング反応は0℃から30℃程度の温度で行う。このような混酸を用いて、毎分0.1μm以上の速さでエッチング反応が進行するようにエッチング装置は構成される。   In the present invention, an etching apparatus for etching a semiconductor substrate or a ceramic substrate uses a mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid as the most common mixed acid in mixed acid etching, but hydrofluoric acid, nitric acid, acetic acid or hydrofluoric acid, A combination of sulfuric acid, hydrofluoric acid or hydrogen peroxide water may be used. The etching reaction is performed at a temperature of about 0 ° C. to 30 ° C. Using such a mixed acid, the etching apparatus is configured so that the etching reaction proceeds at a speed of 0.1 μm or more per minute.

本発明のエッチング装置はドラフト内に混酸槽と水洗槽を配置し、半導体基板またはセラミック基板を混酸槽でエッチングした後、水洗槽に移送する間のドラフト内を、ステイン膜の付着を抑制し、または窒素酸化物の発生を抑制する雰囲気にすることを特徴とする。即ち、本発明において、好ましい雰囲気は、第1はドラフト内を湿度90%以上に保つことである。第2は混酸槽から水洗槽の間に半導体基板またはセラミック基板に霧状の水蒸気を吹き付けるための水蒸気吹付け手段を備えることである。第3は混酸槽から水洗槽の間に半導体基板またはセラミック基板に不活性ガスを吹き付けるための不活性ガス吹付け手段を備えることである。
以上の3つの手段はそれぞれ単独でもステイン膜の付着を抑制する効果および窒素酸化物の発生を抑制する効果があるが、3つの手段を全て、あるいはいずれか2つを併用すると、それぞれの効果が相乗してより高い効果が得られる。また本発明はどのエッチング装置でもエッチング装置内雰囲気を室温より低温にすると効果的である。
The etching apparatus of the present invention arranges a mixed acid tank and a water washing tank in the draft, and after etching a semiconductor substrate or a ceramic substrate in the mixed acid tank, suppresses the adhesion of the stain film inside the draft while being transferred to the water washing tank, Or it is characterized by setting it as the atmosphere which suppresses generation | occurrence | production of nitrogen oxides. That is, in the present invention, the preferable atmosphere is that the first is to maintain the humidity in the draft at 90% or more. The second is to provide water vapor spraying means for spraying mist of water vapor onto the semiconductor substrate or the ceramic substrate between the mixed acid tank and the water washing tank. Thirdly, an inert gas spraying means for spraying an inert gas onto the semiconductor substrate or the ceramic substrate between the mixed acid tank and the water washing tank is provided.
Each of the above three means alone has the effect of suppressing the adhesion of the stain film and the effect of suppressing the generation of nitrogen oxides. However, when all the three means are used or any two of them are used in combination, the respective effects are obtained. Synergistically, higher effects can be obtained. The present invention is effective when the atmosphere in the etching apparatus is lower than room temperature in any etching apparatus.

(実施の形態1)
実施の形態1のエッチング処理装置のプロセス概略図を図1に示す。図1に示すように、ドラフト1内に混酸水溶液Aの入ったエッチング反応槽2と、純水Bの入った水洗槽3を工程順に並べて配置する。そしてエッチング処理は、アズスライス状態のシリコン基板1−Aが、エッチング反応槽2に投入され、所定の厚さにエッチング除去される。エッチング終了後、反応槽2からエッチングされたシリコン基板1−Bが取り出され、純水Bの入った水洗槽3に移送する。純水は加熱も冷却もされず、室温であり、10℃〜30℃である。反応槽2からシリコン基板1−Bが取り出され、水洗槽3に入ってエッチングが停止するまでの間に、反応槽2の周囲の雰囲気が室温である場合は、シリコン基板1−Cの搬送中にシリコン基板表面に残ったエッチング液の化学反応が進行し、多量の窒素酸化物(NOxガス)を発生しながら、シリコン基板表面上に、一般的にシリコンステイン膜或いはポーラスシリコンと呼ばれる生成物が付着する。本文では、以下、ステイン膜と呼ぶ。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a process schematic diagram of the etching processing apparatus of the first embodiment. As shown in FIG. 1, an etching reaction tank 2 containing a mixed acid aqueous solution A and a rinsing tank 3 containing pure water B are arranged in the order of steps in a draft 1. In the etching process, the as-sliced silicon substrate 1-A is put into the etching reaction tank 2 and etched to a predetermined thickness. After completion of the etching, the etched silicon substrate 1-B is taken out from the reaction tank 2 and transferred to the washing tank 3 containing pure water B. Pure water is neither heated nor cooled, is at room temperature, and is 10 ° C to 30 ° C. When the atmosphere around the reaction vessel 2 is at room temperature between the time when the silicon substrate 1-B is taken out from the reaction vessel 2 and before the etching is stopped after entering the water washing vessel 3, the silicon substrate 1-C is being transferred. As the chemical reaction of the etching solution remaining on the silicon substrate surface proceeds, a large amount of nitrogen oxide (NOx gas) is generated, and a product generally called silicon stain film or porous silicon is formed on the silicon substrate surface. Adhere to. In the present text, this is hereinafter referred to as a stain film.

ここで本発明は基板にステイン膜が付着しないように、或いは基板より窒素酸化物が発生しないように、エッチング反応槽2から水洗槽3に移送する領域を湿度90%以上に保つ。このようにドラフト内の湿度を90%以上に保つと、ステイン膜の付着を抑制し、または窒素酸化物(NOxガス)の発生を抑制できる。或いはステイン膜の付着を抑制するとともに、窒素酸化物(NOxガス)の発生を抑制することができる。本発明においては、水洗槽3にて、シリコン基板1−Dの表面上での酸による化学反応を停止させ、水洗をした後に、さらに別の水洗槽により水洗を行いその後、シリコン基板1−Eを乾燥してエッチング工程を終了する。
なお、本発明はシリコン基板について説明するが、PZT系圧電セラミックス等のセラミック基板も同様に処理して、同様の効果を得ることができる。
Here, the present invention keeps the area transferred from the etching reaction tank 2 to the washing tank 3 at a humidity of 90% or more so that the stain film does not adhere to the substrate or nitrogen oxides are not generated from the substrate. Thus, when the humidity in the draft is maintained at 90% or more, adhesion of the stain film can be suppressed, or generation of nitrogen oxides (NOx gas) can be suppressed. Alternatively, the adhesion of the stain film can be suppressed, and the generation of nitrogen oxides (NOx gas) can be suppressed. In the present invention, the chemical reaction by the acid on the surface of the silicon substrate 1-D is stopped in the water rinsing tank 3, and after water washing, the water washing is performed in another water washing tank, and then the silicon substrate 1-E. To finish the etching process.
Although the present invention will be described with reference to a silicon substrate, a ceramic substrate such as a PZT piezoelectric ceramic can be similarly processed to obtain the same effect.

更に本発明を図1を用いて詳細に説明する。
図1で使用される基板として、例えば、126mm×126mm又は155mm×155mm角サイズのP型多結晶シリコン基板を使用できる。ただし、基板サイズとセル特性は直接関係ないので、どのような形状あるいはサイズの基板を用いてもよい。シリコン基板の場合、単結晶シリコン基板、薄膜シリコン基板でも使用可能である。単結晶シリコンの場合、CZ、MCZ、FZ法等で作製されたいずれの基板でもよい。何れの場合でも基板の厚さは、機械的強度さえ保たれていれば、どのような厚さでもよい。
シリコン基板の極性は、P型、N型いずれでもよく、P型の場合は、ホウ素、アルミニウム等の3族元素がドーピングされ、N型の場合は、リン、ヒ素等の5族元素がドーピングされる。シリコン基板の抵抗率は、特に限定されず、用途によって決まるが、一般的に用いられる0.5〜1000Ωcmの範囲である。
Further, the present invention will be described in detail with reference to FIG.
As a substrate used in FIG. 1, for example, a P-type polycrystalline silicon substrate having a size of 126 mm × 126 mm or 155 mm × 155 mm can be used. However, since the substrate size and the cell characteristics are not directly related, a substrate having any shape or size may be used. In the case of a silicon substrate, a single crystal silicon substrate or a thin film silicon substrate can also be used. In the case of single crystal silicon, any substrate manufactured by CZ, MCZ, FZ method or the like may be used. In any case, the thickness of the substrate may be any thickness as long as the mechanical strength is maintained.
The polarity of the silicon substrate may be either P-type or N-type. In the case of P-type, a Group 3 element such as boron or aluminum is doped. In the case of N-type, a Group 5 element such as phosphorus or arsenic is doped. The The resistivity of the silicon substrate is not particularly limited and depends on the application, but is generally in the range of 0.5 to 1000 Ωcm.

図1で使用される混酸溶液Aとして、例えば、フッ酸、硝酸の混合水溶液が用いられる。硝酸のような酸化力を持つ酸として、硫酸、過酸化水素水等があげられ、酸化力を持つ酸と酸化膜をエッチングするフッ酸の組み合わせであれば、フッ酸、硝酸の組み合わせに限らず、どのような混酸を用いてもよく、また酢酸等が添加されていてもよい。ここで用いられる混酸の濃度は、水溶液中の酸の濃度が5〜50%で用いられる。フッ酸と硝酸の混合比は、一般的な50%濃度のフッ酸と60%の硝酸を用いた場合、フッ酸:硝酸=3:1〜1:20である。ただし、酸による化学エッチングが進行する条件であればこの限りではない。
エッチング溶液の温度は、どの条件の混酸にも必ず含まれるフッ酸が、常温常圧で気体であるフッ化水素を水に溶かした水溶液であるため、常温以下である必要があり、エッチングする際の混酸溶液の温度は0〜30℃であることが好ましい。さらには、15℃以下で室温より低温であることがより好ましい。エッチングに要する時間は、混酸溶液の濃度、温度及びアズスライス状態のシリコン基板の厚さと所望の厚さによって決まるが、0.5分〜30分である。ここで、基板のエッチング量は、スライスダメージ層が除去される程度以上であればよいため、片面で2ミクロン程度以上のエッチング量で、基板の強度が保たれる厚さであれば、エッチング量に上限はない。
水洗槽3に入れる純水は、完全な純水が望ましいが、シリコン基板の表面状態、工程の段階によっては必ずしも完全な純水でなくてもよく、半導体素子の特性に影響を与えない範囲で不純物が混入していてもよい。
As the mixed acid solution A used in FIG. 1, for example, a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and nitric acid is used. Examples of acids having oxidizing power such as nitric acid include sulfuric acid and hydrogen peroxide, and any combination of acid having oxidizing power and hydrofluoric acid that etches an oxide film is not limited to hydrofluoric acid and nitric acid. Any mixed acid may be used, and acetic acid or the like may be added. The concentration of the mixed acid used here is such that the concentration of the acid in the aqueous solution is 5 to 50%. The mixing ratio of hydrofluoric acid and nitric acid is hydrofluoric acid: nitric acid = 3: 1 to 1:20 when a general 50% hydrofluoric acid and 60% nitric acid are used. However, this is not limited as long as chemical etching with acid proceeds.
The temperature of the etching solution must be below room temperature because the hydrofluoric acid that is always included in the mixed acid under any conditions is an aqueous solution in which hydrogen fluoride, which is a gas at room temperature and normal pressure, is dissolved in water. The temperature of the mixed acid solution is preferably 0 to 30 ° C. Furthermore, it is more preferable that the temperature is 15 ° C. or lower and lower than room temperature. The time required for etching depends on the concentration of the mixed acid solution, the temperature, the thickness of the as-sliced silicon substrate and the desired thickness, and is 0.5 to 30 minutes. Here, since the etching amount of the substrate may be more than the extent that the slice damage layer is removed, the etching amount is about 2 microns or more on one side and the thickness that can maintain the strength of the substrate. There is no upper limit.
The pure water to be put into the rinsing tank 3 is preferably perfect pure water. However, it may not be completely pure water depending on the surface state of the silicon substrate and the stage of the process, as long as it does not affect the characteristics of the semiconductor element. Impurities may be mixed.

図1のドラフト内の雰囲気は、通常の空気であり、湿度が90%以上になるように、水蒸気をドラフト内に送り込むとよい。水蒸気の純度は高い方が望ましいが、半導体素子の特性に影響を与えない範囲で不純物が混入していてもよい。水蒸気の吹出し口21は、どこでもよいが、好ましくは反応槽2と水洗槽3の間で、ドラフト1の天井に配置し、水蒸気が吹き降ろすようにする。このように反応槽2と水洗槽3の間に水蒸気の吹出し口21を配置すると、反応槽2と水洗槽3の間をドラフト内で、最も湿度を高くすることができ、発明の効果が高い。また反応槽2から引き上げられた直後に基板1−Cの表面に水蒸気を当てることができ、発明の効果が高くなる。水蒸気発生装置は、ドラフト内の温度を上昇させずに湿度を上げるものであれば、どのような装置でもよい。例えば超音波を利用した水蒸気発生装置は本発明に適している。または純水を霧状にしてドラフト内に送り込むような簡便な装置でもよい。   The atmosphere in the draft of FIG. 1 is normal air, and it is preferable to feed water vapor into the draft so that the humidity is 90% or more. Although it is desirable that the purity of the water vapor is high, impurities may be mixed in a range that does not affect the characteristics of the semiconductor element. The water vapor outlet 21 may be located anywhere, but is preferably disposed on the ceiling of the draft 1 between the reaction tank 2 and the water washing tank 3 so that the water vapor blows down. When the steam outlet 21 is disposed between the reaction tank 2 and the washing tank 3 in this manner, the humidity can be highest between the reaction tank 2 and the washing tank 3 in the draft, and the effect of the invention is high. . Moreover, water vapor can be applied to the surface of the substrate 1-C immediately after the reaction vessel 2 is pulled up, and the effect of the invention is enhanced. The water vapor generating device may be any device as long as it increases the humidity without increasing the temperature in the draft. For example, a water vapor generator using ultrasonic waves is suitable for the present invention. Alternatively, a simple apparatus in which pure water is atomized and fed into the draft may be used.

ドラフト内の温度は、室温以下にするのが望ましい。ドラフト内を室温以下にするために、図2に示すようにドラフト内に冷却器4a、4b、4c、4dを配置する。冷却器4aはエッチング反応槽2の前側に、冷却器4bはエッチング反応槽2と水洗槽3の間に、冷却器4cは水洗槽3の後側にそれぞれ配置する。冷却器4dはドラフト1の天井に配置する。各冷却機とドラフト外に設置した冷凍機はパイプで接続する。冷凍機は冷媒を冷却し、その冷媒がパイプを通って冷却器に達し、ドラフト内を冷却する。ここで用いられる冷媒は、エチレングリコール等の不凍液が用いられるが、ドラフト内の温度、すなわち冷媒の設定温度により、純水を加えて3〜50%程度に希釈することも可能である。冷却管は冷媒が漏洩しなければどのような材質を用いてもよいが、熱伝導性と耐薬品性から、表面をフッ素コーティングされたステンレス管を用いるのが好ましい。   The temperature in the draft is preferably below room temperature. In order to make the inside of the draft below room temperature, coolers 4a, 4b, 4c and 4d are arranged in the draft as shown in FIG. The cooler 4 a is disposed on the front side of the etching reaction tank 2, the cooler 4 b is disposed between the etching reaction tank 2 and the washing tank 3, and the cooler 4 c is disposed on the rear side of the washing tank 3. The cooler 4 d is disposed on the ceiling of the draft 1. Each cooler and the refrigerator installed outside the draft are connected by pipes. The refrigerator cools the refrigerant, and the refrigerant reaches the cooler through the pipe to cool the inside of the draft. As the refrigerant used here, an antifreeze such as ethylene glycol is used, but it is also possible to add pure water and dilute it to about 3 to 50% depending on the temperature in the draft, that is, the set temperature of the refrigerant. Any material may be used for the cooling pipe as long as the refrigerant does not leak, but it is preferable to use a stainless steel pipe whose surface is coated with fluorine in view of thermal conductivity and chemical resistance.

またコンプレッサ等を用いた内部空気循環によりドラフト内部に冷風を送り続けて、ドラフト内を直接冷却してもよい。しかし、ドラフト内部は混酸溶液の入った反応槽があるために酸を含む雰囲気であること、ドラフト内部は常に一定方向に内部の空気が排気されていること、を考慮すると、この内部空気循環に冷風を送る方式より、前記のようにドラフト内に冷却器を配置して冷却する方が望ましい。
ドラフト内の温度は、15℃以下が好ましく、低温であるほど基板表面上でのエッチング反応を抑制することができる。このためドラフト内は低温にされるが、混酸溶液や水洗槽内の水が凍りつかない温度である必要があるため、0℃〜15℃の範囲で、より低温が好ましい。
Further, the inside of the draft may be directly cooled by continuously sending cool air into the draft by internal air circulation using a compressor or the like. However, considering the fact that the inside of the draft has a reaction tank containing a mixed acid solution and that there is an atmosphere containing acid, and that the inside of the draft is always exhausted in a certain direction, this internal air circulation is It is more desirable to cool by arranging a cooler in the draft as described above, rather than sending cold air.
The temperature in the draft is preferably 15 ° C. or lower, and the etching reaction on the substrate surface can be suppressed as the temperature is lower. For this reason, although the inside of a draft is made into low temperature, since it needs to be the temperature which water in a mixed acid solution and a washing tank does not freeze, lower temperature is preferable in the range of 0 degreeC-15 degreeC.

(実施の形態2)
実施の形態2のエッチング処理装置のプロセス概略図を図3に示す。実施の形態2は、ドラフト1内において、反応槽2から水洗槽3に基板1−Cを移送する間に、基板表面に霧状の純水を吹き付けるための霧吹出し口31を設けることを特徴とする。霧吹出し口31は図3に示すように、反応槽2と水洗槽3の間で、ドラフト1の天井に複数個設ける。その他の部分は実施の形態1と同じである。
基板表面に吹き付ける霧状の純水は、室温以下の温度が好ましく、10℃以下であると、より好ましい。また純水は水洗槽3の中の純水と同じ純水を使用するとよい。基板表面に吹き付ける純水の量は、吹き付ける純水の温度、基板の大きさ、キャリアの基板充填枚数に応じて決められるが、通常基板の100cm2当り毎秒0.1〜5ccであることが好ましい。霧状の純水が吹き付けられる時間は、基板1−Cが反応槽2から水洗槽3に入るまでの搬送系の速度により決められるが、5〜40秒であることが好ましい。
この際のドラフト内の温度は室温でも本発明の効果が認められるが、ドラフト内の温度を15℃以下にし、かつ実施の形態1のように、ドラフト内の湿度を90%以上に保つと、それぞれの効果が相乗されてより高い効果が得られる。
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a process schematic diagram of the etching processing apparatus of the second embodiment. Embodiment 2 is characterized in that a mist outlet 31 for spraying mist-like pure water on the substrate surface is provided in the draft 1 while the substrate 1-C is transferred from the reaction tank 2 to the washing tank 3. And As shown in FIG. 3, a plurality of mist outlets 31 are provided on the ceiling of the draft 1 between the reaction tank 2 and the washing tank 3. Other parts are the same as those of the first embodiment.
The nebulized pure water sprayed on the substrate surface is preferably at room temperature or lower, and more preferably at 10 ° C. or lower. The pure water may be the same pure water as the pure water in the washing tank 3. The amount of pure water sprayed on the surface of the substrate is determined according to the temperature of pure water sprayed, the size of the substrate, and the number of substrates filled in the carrier, but it is preferably 0.1 to 5 cc per second per 100 cm 2 of the substrate. . The time during which the mist-like pure water is sprayed is determined by the speed of the transport system until the substrate 1-C enters the washing tank 3 from the reaction tank 2, but is preferably 5 to 40 seconds.
Although the effect of the present invention is recognized even at room temperature in the draft at this time, when the temperature in the draft is 15 ° C. or lower and the humidity in the draft is kept at 90% or more as in Embodiment 1, Each effect is synergistic and a higher effect is obtained.

(実施の形態3)
実施の形態3のエッチング処理装置のプロセス概略図を図4に示す。実施の形態3は、ドラフト内において、反応槽2から水洗槽3に基板1−Cを移送する間に、基板表面に不活性ガスを吹き付けるための不活性ガス吹出し口41を設けることを特徴とする。不活性ガス吹出し口41は図4に示すように、反応槽2と水洗槽3の間で、ドラフトの天井に設ける。ここで不活性ガスは窒素、アルゴンガスのように、特殊な条件下でなければ、即ち常温常圧では化学反応が起こらない安定な気体のこと言う。その他の部分は実施の形態1または2と同じである。
基板表面に吹き付ける不活性ガスは、室温以下が好ましく、10℃以下に冷却されていると、より好ましい。基板表面に吹き付ける不活性ガスの量は、基板の大きさ、キャリアの基板充填枚数に応じて決められるが、通常基板の100cm2当り毎秒2〜200ccであることが好ましい。不活性ガスが吹き付けられる時間は、基板が反応槽2から水洗槽3に入るまでの搬送系の速度により決められるが、5〜40秒であることが好ましい。
この際のドラフト内の温度は室温でも本発明の効果が認められるが、ドラフト内の温度を15℃以下にし、かつ実施の形態1のように、ドラフト内の湿度を90%以上に保つと、それぞれの効果が相乗されてより高い効果が得られる。
(Embodiment 3)
FIG. 4 shows a process schematic diagram of the etching processing apparatus according to the third embodiment. Embodiment 3 is characterized in that an inert gas blowing port 41 for blowing an inert gas to the substrate surface is provided while the substrate 1-C is being transferred from the reaction vessel 2 to the rinsing vessel 3 in the draft. To do. As shown in FIG. 4, the inert gas outlet 41 is provided between the reaction tank 2 and the water washing tank 3 on the ceiling of the draft. Here, the inert gas is a stable gas, such as nitrogen or argon gas, which does not cause a chemical reaction under special conditions, that is, at normal temperature and pressure. Other parts are the same as those in the first or second embodiment.
The inert gas sprayed onto the substrate surface is preferably room temperature or lower, and more preferably cooled to 10 ° C. or lower. The amount of the inert gas sprayed on the substrate surface is determined according to the size of the substrate and the number of carriers filled in the substrate, but it is preferably 2 to 200 cc per second per 100 cm 2 of the substrate. The time during which the inert gas is blown is determined by the speed of the transport system until the substrate enters the washing tank 3 from the reaction tank 2, but is preferably 5 to 40 seconds.
Although the effect of the present invention is recognized even at room temperature in the draft at this time, when the temperature in the draft is 15 ° C. or lower and the humidity in the draft is kept at 90% or more as in Embodiment 1, Each effect is synergistic and a higher effect is obtained.

実施の形態1のエッチング処理装置のプロセス概略図である。FIG. 3 is a process schematic diagram of the etching processing apparatus of the first embodiment. ドラフト内の冷却器の配置を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning of the cooler in a draft. 実施の形態2のエッチング処理装置のプロセス概略図である。FIG. 6 is a process schematic diagram of the etching processing apparatus of the second embodiment. 実施の形態3のエッチング処理装置のプロセス概略図である。FIG. 5 is a process schematic diagram of an etching processing apparatus according to a third embodiment. 従来のステイン膜除去プロセスの概略図である。It is the schematic of the conventional stain film removal process.

符号の説明Explanation of symbols

1-A アズスライス状態のシリコン基板
1-B エッチング中のシリコン基板
1-C 移送中のシリコン基板
1-D 水洗中のシリコン基板
1 ドラフト
2 エッチング反応槽
3 洗浄槽
21 水蒸気吹出し口
31 霧吹き出し口
41 不活性ガス吹出し口
1-A As-sliced silicon substrate 1-B Etching silicon substrate 1-C Transferring silicon substrate 1-D Washing silicon substrate 1 Draft 2 Etching reaction tank 3 Washing tank 21 Steam outlet 31 Mist outlet 41 Inert gas outlet

Claims (7)

基板を混酸エッチング槽に浸漬した後、水洗槽へ移送するエッチング装置であって、前記エッチング装置内を基板のステイン膜の付着または窒素酸化物の発生を抑制するよう、前記エッチング装置内雰囲気の湿度を90%以上にすることを特徴とするに記載のエッチング装置。   An etching apparatus for immersing a substrate in a mixed acid etching tank and then transferring it to a water rinsing tank, wherein the humidity of the atmosphere in the etching apparatus is controlled so as to suppress adhesion of a stain film or generation of nitrogen oxide in the etching apparatus. The etching apparatus according to claim 1, wherein the etching rate is 90% or more. 基板を混酸エッチング槽に浸漬した後、水洗槽へ移送するエッチング装置であって、前記エッチング装置内を基板のステイン膜の付着または窒素酸化物の発生を抑制するよう、前記混酸エッチング槽と水洗槽の間に、基板に純水を吹き付ける純水吹付け装置を備えることを特徴とするエッチング装置。   An etching apparatus for immersing a substrate in a mixed acid etching tank and then transferring it to a washing tank, wherein the mixed acid etching tank and the washing tank are used to suppress adhesion of a stain film on the substrate or generation of nitrogen oxides in the etching apparatus. An etching apparatus comprising a pure water spraying device for spraying pure water on the substrate between the two. 基板を混酸エッチング槽に浸漬した後、水洗槽へ移送するエッチング装置であって、前記エッチング装置内を基板のステイン膜の付着または窒素酸化物の発生を抑制するよう、前記混酸エッチング槽と水洗槽の間に、基板に不活性ガスを吹き付ける不活性ガス吹付け装置を備えることを特徴とするエッチング装置。   An etching apparatus for immersing a substrate in a mixed acid etching tank and then transferring it to a washing tank, wherein the mixed acid etching tank and the washing tank are used to suppress adhesion of a stain film on the substrate or generation of nitrogen oxides in the etching apparatus. An etching apparatus comprising an inert gas spraying device for spraying an inert gas on the substrate. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエッチング装置を、2以上備えることを特徴とするエッチング装置。 An etching apparatus comprising two or more of the etching apparatuses according to claim 1. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のエッチング装置のエッチング装置内雰囲気を、室温より低温にすることを特徴とするエッチング装置。   5. An etching apparatus characterized in that the atmosphere in the etching apparatus of the etching apparatus according to claim 1 is lower than room temperature. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のエッチング装置を使用して基板をエッチングするエッチング方法。   An etching method for etching a substrate using the etching apparatus according to claim 1. 前記基板が半導体シリコン基板であることを特徴とする請求項6に記載の半導体基板のエッチング方法。   The method for etching a semiconductor substrate according to claim 6, wherein the substrate is a semiconductor silicon substrate.
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