JP2009277890A - Etching method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、被処理物に反応ガスを吹き付け、エッチングを行なう方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for performing etching by spraying a reaction gas on an object to be processed.
例えば、特許文献1では、大気圧下でフッ素含有ガス(CF4,SF6,CHF3等)にプラズマを照射し、HF、COF2、F2などを含む反応ガスを生成し、この反応ガスを輸送して被処理物に吹き付けエッチングを行っている。エッチングの不均一性を防止するため、輸送管にヒータを設けて加熱している。被処理物の表面には水を付着させ、COF2やF2を水と反応させてHFに変えている。水に代えてアルコールを用いてもよい。
被処理物の表面に水やアルコールを付着させる際、付着状態が不均一であるとエッチングの仕上がりが悪くなる。しかし、均一に付着させることは被処理物の表面状態により困難な場合もある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プラズマにより生成した反応ガス中のCOF2又はF2を処理品質を損なうことなくHF化し、反応ガスの最終的なHF濃度を高め、エッチングレートを向上させることにある。
When water or alcohol is adhered to the surface of the object to be processed, if the adhesion state is not uniform, the etching finish is deteriorated. However, uniform adhesion may be difficult depending on the surface state of the workpiece.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to convert the COF 2 or F 2 in the reaction gas generated by plasma into HF without impairing the processing quality, and finally the reaction gas. It is to increase the HF concentration and improve the etching rate.
上記課題を解決するため、本発明に係るエッチング方法は、フッ素含有原料とH2O又はOH基含有化合物(例えばアルコール)とを含む原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通し、HFとCOF2又はF2とを含む反応ガスを生成する生成工程と、
前記反応ガスを前記プラズマ空間から被処理物の配置部へ輸送する輸送工程と、
前記反応ガスを前記被処理物に接触させ、前記被処理物のエッチングを行なうエッチング工程と、を実行し、
前記輸送工程中に前記反応ガスを凝縮させて凝縮体を得、その後前記凝縮体を気化させることを特徴とする。
この特徴構成によれば、輸送工程においてフッ化水素酸等の凝縮体が生成される。この凝縮体に反応ガス中のCOF2又はF2が溶けてHF化し、凝縮体中のHF濃度が高まる。その後、この凝縮体を気化させることで高HF濃度の反応ガスを得ることができる。これにより、処理品質を損なうのを防止でき、かつエッチングレートを高めることができる。
In order to solve the above-described problems, an etching method according to the present invention passes a source gas containing a fluorine-containing source and a H 2 O or OH group-containing compound (for example, alcohol) through a plasma space near atmospheric pressure, and HF and COF 2. Or a production step for producing a reaction gas containing F 2 ;
A transporting step of transporting the reaction gas from the plasma space to an arrangement portion of an object to be processed;
Performing an etching step of bringing the reaction gas into contact with the object to be processed and etching the object to be processed;
The reaction gas is condensed during the transporting step to obtain a condensate, and then the condensate is vaporized.
According to this characteristic configuration, a condensate such as hydrofluoric acid is generated in the transport process. In this condensate, COF 2 or F 2 in the reaction gas dissolves into HF, and the HF concentration in the condensate increases. Thereafter, the condensate is vaporized to obtain a reaction gas having a high HF concentration. Thereby, it is possible to prevent the processing quality from being impaired and to increase the etching rate.
前記反応ガスを冷却することにより前記凝縮を行なうことが好ましい。
これにより、反応ガスを確実に凝縮させて凝縮体を確実に得ることができる。
The condensation is preferably performed by cooling the reaction gas.
Thereby, the reaction gas can be reliably condensed and a condensate can be obtained reliably.
前記冷却の途中で前記凝縮体のHF濃度が共沸濃度を越えることが好ましい。
これにより、冷却の途中(凝縮体のHF濃度が共沸濃度に達する)までは凝縮体が成長するようにできる。この間、反応ガス中のCOF2又はF2が凝縮体に溶けてHF化し、凝縮体のHF濃度が漸次高まる。やがて、凝縮体のHF濃度が共沸濃度に達する。したがって、それ以降、凝縮体の気化が優勢になり、反応ガスのHF濃度が漸次高まるようにすることができる。
It is preferable that the HF concentration of the condensate exceeds the azeotropic concentration during the cooling.
This allows the condensate to grow until cooling is in progress (the HF concentration of the condensate reaches the azeotropic concentration). During this time, COF 2 or F 2 in the reaction gas dissolves in the condensate and becomes HF, and the HF concentration of the condensate gradually increases. Eventually, the HF concentration of the condensate reaches the azeotropic concentration. Therefore, the vaporization of the condensate becomes dominant thereafter, and the HF concentration of the reaction gas can be gradually increased.
前記凝縮体を加熱することにより前記気化を行なうことが好ましい。
これにより、凝縮体を確実に気化させることができる。
The vaporization is preferably performed by heating the condensate.
Thereby, a condensate can be vaporized reliably.
前記輸送工程中に前記凝縮と前記気化を反復し、最終的には前記気化を行なうことが好ましい。
これにより、反応ガス中のCOF2又はF2を十分にHF化でき、HF濃度を十分に高めることができる。最終的に気化を行なうことで反応ガスを確実にガスの状態で被処理物に供給でき、処理品質を十分に確保できる。
It is preferable to repeat the condensation and the vaporization during the transporting process, and finally perform the vaporization.
Thereby, COF 2 or F 2 in the reaction gas can be sufficiently converted to HF, and the HF concentration can be sufficiently increased. By finally vaporizing, the reaction gas can be reliably supplied to the object to be processed in a gas state, and the processing quality can be sufficiently ensured.
前記フッ素含有原料が、CF4、C2F6、C3F8、C4F6、C4F8、CHF3、CH3F、CH2F2、SF6からなる群から選択される少なくとも1つであることが好ましい。
これにより、HFとCOF2又はF2とを含む反応ガスを確実に生成できる。なお、反応ガスには、H2O又はOH基含有化合物を含む原料ガス成分も多少含まれている。輸送工程中、このH2O又はOH基含有化合物とHFとによりフッ化水素酸等の凝縮体が生成される。
The fluorine-containing raw material is selected from the group consisting of CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 6 , C 4 F 8 , CHF 3 , CH 3 F, CH 2 F 2 , SF 6. At least one is preferred.
Thereby, the reaction gas containing HF and COF 2 or F 2 can be reliably generated. Note that the reaction gas also includes some raw material gas components including H 2 O or OH group-containing compounds. During the transport process, a condensate such as hydrofluoric acid is generated by the H 2 O or OH group-containing compound and HF.
本発明に係るエッチング装置は、HFとCOF2又はF2とを含む反応ガスを被処理物に接触させ、前記被処理物をエッチングする装置であって、
フッ素含有原料とH2O又はOH基含有化合物(例えばアルコール)とを含む原料ガスを大気圧近傍下でプラズマ化し、前記反応ガスを生成する生成部と、
前記生成部から離れて前記被処理物を配置する配置部と、
前記反応ガスを前記生成部から前記配置部へ輸送する輸送路と、
前記輸送路の途中に設けられ、前記反応ガスを凝縮させて凝縮体を得る凝縮部と、
前記輸送路の前記凝縮部の下流側に設けられ、前記凝縮体を気化させる気化部と、
を備えたことを特徴とする。
この特徴構成によれば、輸送路の途中の凝縮部で反応ガスが凝縮され、フッ化水素酸等の凝縮体が生成される。この凝縮体に反応ガス中のCOF2又はF2が溶けてHF化し、凝縮体中のHF濃度が高まる。その後、気化部で凝縮体が気化される。これにより、高HF濃度の反応ガスを得ることができる。この結果、処理品質を損なうのを防止でき、かつエッチングレートを高めることができる。
An etching apparatus according to the present invention is an apparatus for bringing a reaction gas containing HF and COF 2 or F 2 into contact with an object to be processed, and etching the object to be processed.
A source part containing a fluorine-containing raw material and a H 2 O or OH group-containing compound (for example, alcohol) into a plasma under the vicinity of atmospheric pressure to generate the reaction gas;
An arrangement unit that arranges the workpiece away from the generation unit;
A transport path for transporting the reaction gas from the generation unit to the arrangement unit;
A condensing part that is provided in the middle of the transport path to obtain a condensate by condensing the reaction gas;
A vaporizing unit provided on the downstream side of the condensing unit of the transport path, and vaporizing the condensate;
It is provided with.
According to this characteristic configuration, the reaction gas is condensed in the condensing part in the middle of the transport path, and a condensate such as hydrofluoric acid is generated. In this condensate, COF 2 or F 2 in the reaction gas dissolves into HF, and the HF concentration in the condensate increases. Thereafter, the condensate is vaporized in the vaporization section. Thereby, a reaction gas having a high HF concentration can be obtained. As a result, it is possible to prevent the processing quality from being impaired and to increase the etching rate.
前記輸送路を構成する輸送管を冷却する冷却部を備え、この冷却部の一部又は全部が前記凝縮部となっていることが好ましい。
これにより、反応ガスを確実に凝縮させて凝縮体を確実に得ることができる。
It is preferable that a cooling unit for cooling the transport pipe constituting the transport path is provided, and a part or all of the cooling unit is the condensing unit.
Thereby, the reaction gas can be reliably condensed and a condensate can be obtained reliably.
前記冷却部内の輸送管の流路断面積が、前記内壁に結露した前記凝縮体が当該輸送管内を閉塞可能な大きさであることが好ましい。
凝縮体が輸送管を閉塞すると、その上流側の反応ガスにより凝縮体が押し動かされる。したがって、凝縮体を輸送路の下流側へ確実に移動させることができる。加えて、凝縮体に反応ガスが確実に接触するようにできる。したがって、反応ガス中のCOF2又はF2が凝縮体に確実に溶け込むようにでき、十分にHF化させることができる。この結果、最終的な反応ガスのHF濃度を十分に高めることができる。
It is preferable that the flow path cross-sectional area of the transport pipe in the cooling section is a size that allows the condensate condensed on the inner wall to close the transport pipe.
When the condensate closes the transport pipe, the condensate is pushed by the upstream reaction gas. Therefore, the condensate can be reliably moved to the downstream side of the transport path. In addition, it is possible to ensure that the reaction gas contacts the condensate. Therefore, COF 2 or F 2 in the reaction gas can be surely dissolved in the condensate, and can be sufficiently HF-converted. As a result, the final HF concentration of the reaction gas can be sufficiently increased.
前記冷却部内の前記輸送管の長さが、前記凝縮体のHF濃度が前記冷却部内の前記輸送管の途中で共沸濃度を越える大きさであることが好ましい。
これによって、冷却部内の輸送管の途中までは凝縮体が成長するようにできる。この間、反応ガス中のCOF2又はF2が凝縮体に溶けてHF化し、凝縮体のHF濃度が漸次高まる。やがて、冷却部内の輸送管の途中で凝縮体のHF濃度が共沸濃度に達する。したがって、当該箇所より下流側の輸送管内では、凝縮体の気化が優勢になり、反応ガスのHF濃度が漸次高まるようにすることができる。
The length of the transport pipe in the cooling section is preferably such that the HF concentration of the condensate exceeds the azeotropic concentration in the middle of the transport pipe in the cooling section.
Thereby, the condensate can be grown up to the middle of the transport pipe in the cooling section. During this time, COF 2 or F 2 in the reaction gas dissolves in the condensate and becomes HF, and the HF concentration of the condensate gradually increases. Eventually, the HF concentration of the condensate reaches the azeotropic concentration in the middle of the transport pipe in the cooling section. Therefore, the vaporization of the condensate becomes dominant in the transport pipe on the downstream side of the location, and the HF concentration of the reaction gas can be gradually increased.
前記冷却部内では前記輸送路を構成する輸送管が上下に延び、前記生成部と前記冷却部との間の輸送路が前記冷却部内の輸送管の上端部に連なり、前記冷却部内の輸送管の下端部から前記冷却部より下流側の輸送路が前記配置部へ延びていることが好ましい。
これによって、冷却部内の輸送管の内壁に結露した凝縮体が反応ガスの流体圧力だけでなく、重力によっても輸送路の下流側へ移動していくようにすることができる。
In the cooling section, a transport pipe constituting the transport path extends vertically, a transport path between the generation section and the cooling section is connected to an upper end portion of the transport pipe in the cooling section, and the transport pipe in the cooling section It is preferable that a transport path downstream from the cooling portion extends from the lower end portion to the arrangement portion.
Thereby, the condensate condensed on the inner wall of the transport pipe in the cooling section can move to the downstream side of the transport path not only by the fluid pressure of the reaction gas but also by gravity.
前記冷却部が、前記輸送管を収容する冷却容器を有し、この冷却容器の内周面と前記輸送管の外周面との間に冷媒が通され、前記冷却容器と、前記輸送管の前記冷却容器に収容された部分と、前記冷媒とが透明であることが好ましい。
これによって、冷却部の輸送管内の凝縮状態及び気化状態を目視で確認することができる。
The cooling unit includes a cooling container that houses the transport pipe, and a refrigerant is passed between an inner peripheral surface of the cooling container and an outer peripheral surface of the transport pipe, and the cooling container and the transport pipe It is preferable that the portion accommodated in the cooling container and the refrigerant are transparent.
Thereby, the condensation state and the vaporization state in the transport pipe of the cooling unit can be visually confirmed.
前記冷却部内では前記輸送路が複数の分岐輸送路に分岐していることが好ましい。すなわち、前記冷却部内の前記輸送路を構成する輸送管が複数設けられていることが好ましい。
これにより、反応ガスが複数の輸送管(分岐輸送路)に分流される。したがって、個々の輸送管(分岐輸送路)の流路断面積を小さくできる。よって、凝縮体が輸送管内を閉塞しやすくでき、この結果、上述したように最終的な反応ガスのHF濃度を十分に高めることができる。
In the cooling part, it is preferable that the transport path is branched into a plurality of branch transport paths. That is, it is preferable that a plurality of transport pipes constituting the transport path in the cooling unit are provided.
As a result, the reaction gas is divided into a plurality of transport pipes (branch transport paths). Therefore, the channel cross-sectional area of each transport pipe (branch transport path) can be reduced. Therefore, the condensate can easily block the inside of the transport pipe, and as a result, the final HF concentration of the reaction gas can be sufficiently increased as described above.
前記複数に分岐した輸送路(前記輸送管を含む分岐輸送路)の各々に、コンダクタンスを小さくする絞り部を設けるのが好ましい。
これにより、冷却部内の複数の輸送管(分岐輸送路)のうち一部の輸送管(分岐輸送路)の内部が凝縮体で閉塞され、その輸送管(分岐輸送路)の流路抵抗が上昇しても、反応ガスが、閉塞されていない輸送管(分岐輸送路)に優先的に流れるのを抑制ないし防止することができる。
前記絞り部による流路抵抗は、前記凝縮体によって閉塞された場合に生じる流路抵抗より大きくすることが好ましい。これにより、一部の輸送管(分岐輸送路)が閉塞されても、反応ガスが複数の輸送管(分岐輸送路)にほぼ均等に流れるようにすることができる。
絞り部は、冷却部の上流側の部分ないしは分岐輸送路の上流側の部分に設けることが望ましい。これにより、絞り部で凝縮体が発生したり、上流側で形成された凝縮体が絞り部へ流れ込んできたりするのを防止でき、ガスより遥かに大きな粘性を有する凝縮体によって、その輸送管(分岐輸送路)が完全に詰まってしまうのを防止できる。
It is preferable that each of the plurality of transport paths branched (the branch transport path including the transport pipe) is provided with a throttle portion that reduces conductance.
As a result, the inside of some of the transport pipes (branch transport paths) in the cooling section is blocked by the condensate, and the flow resistance of the transport pipe (branch transport path) increases. Even so, it is possible to suppress or prevent the reaction gas from preferentially flowing into the transport pipe (branch transport path) that is not blocked.
It is preferable that the flow path resistance by the throttle portion is larger than the flow path resistance generated when the condensate blocks the flow path resistance. Thereby, even if a part of the transport pipes (branch transport paths) is blocked, the reaction gas can flow almost uniformly into the plurality of transport pipes (branch transport paths).
It is desirable to provide the throttle part in the upstream part of the cooling part or in the upstream part of the branch transport path. As a result, it is possible to prevent the condensate from being generated in the throttling part and the condensate formed on the upstream side from flowing into the throttling part, and the transport pipe ( It is possible to prevent the branch transportation route) from being completely blocked.
前記気化部が、前記凝縮体を加熱する加熱部を含むことが好ましい。
これにより、凝縮体を確実に気化させることができる。
It is preferable that the vaporization unit includes a heating unit that heats the condensate.
Thereby, a condensate can be vaporized reliably.
前記輸送路の下流端の近傍に前記反応ガスを溜めるガス溜め室を介在させたことが好ましい。
これにより、配置部に供給される反応ガスのHF濃度を一定にすることができ、処理品質を確実に確保できる。
It is preferable that a gas reservoir chamber for storing the reaction gas is interposed in the vicinity of the downstream end of the transport path.
Thereby, the HF concentration of the reaction gas supplied to the placement unit can be made constant, and the processing quality can be ensured reliably.
ここで、大気圧近傍(略常圧)とは、1.013×104〜50.663×104Paの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、1.333×104〜10.664×104Pa(100〜800Torr)が好ましく、9.331×104〜10.397×104Pa(700〜780Torr)がより好ましい。 Here, the vicinity of atmospheric pressure (substantially normal pressure) refers to a range of 1.013 × 10 4 to 50.663 × 10 4 Pa, and considering the ease of pressure adjustment and the simplification of the apparatus configuration, 333 × 10 4 to 10.664 × 10 4 Pa (100 to 800 Torr) is preferable, and 9.331 × 10 4 to 10.9797 × 10 4 Pa (700 to 780 Torr) is more preferable.
本発明によれば、プラズマにより生成した反応ガス中のCOF2又はF2を処理品質を損なうことなくHF化でき、反応ガスの最終的なHF濃度を高めることができ、その結果、エッチングレートを向上させることができる。 According to the present invention, COF 2 or F 2 in a reaction gas generated by plasma can be converted to HF without impairing the processing quality, and the final HF concentration of the reaction gas can be increased. As a result, the etching rate can be increased. Can be improved.
以下、本発明の第1実施形態を説明する。
図1に示すように、この実施形態の被処理物9は例えば液晶ディスプレイ用のガラス基板である。基板9の表面に酸化シリコンの膜9aが形成されている。この酸化シリコン膜9aがエッチングの対象となる。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the workpiece 9 of this embodiment is, for example, a glass substrate for a liquid crystal display. A
エッチング装置1は、被処理物配置部2と、反応ガス供給系3とを備えている。配置部2は、ステージで構成され、その上面に、被処理物9が配置されている。
配置部2は、ステージに限定されるものではなく、ローラコンベア等で構成されていてもよい。
The etching apparatus 1 includes a workpiece placement unit 2 and a reaction
The arrangement | positioning part 2 is not limited to a stage, You may be comprised by the roller conveyor etc.
反応ガス供給系3は、原料ガス供給源4と、反応ガス生成部5と、ノズルヘッド6とを有している。
原料ガス供給源4の原料ガスは、フッ素含有原料とH2Oとを含み、好ましくはキャリアガスを更に含む。フッ素含有原料は、CF4、C2F6、C3F8、C4F6、C4F8、CHF3、CH3F、CH2F2、SF6からなる群から選択され、これら化合物の1つに限られず、2以上の混合物でもよい。ここでは、フッ素含有原料としてCF4が用いられている。キャリアガスとしては例えばArやN2が用いられる。ここでは、キャリアガスとしてArを用いている。Arを用いることにより、後述するプラズマの生成が容易になる。原料ガスの成分比は、例えばAr:CF4:H2O=0.9:0.1:0.03である。勿論、この成分比は例示であって適宜変更してもよい。
The reaction
The raw material gas of the raw material gas supply source 4 contains a fluorine-containing raw material and H 2 O, and preferably further contains a carrier gas. The fluorine-containing raw material is selected from the group consisting of CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 6 , C 4 F 8 , CHF 3 , CH 3 F, CH 2 F 2 , SF 6 , these It is not limited to one of the compounds, and a mixture of two or more may be used. Here, CF 4 is used as the fluorine-containing raw material. For example, Ar or N 2 is used as the carrier gas. Here, Ar is used as the carrier gas. By using Ar, plasma generation described later is facilitated. The component ratio of the source gas is, for example, Ar: CF 4 : H 2 O = 0.9: 0.1: 0.03. Of course, this component ratio is an example and may be changed as appropriate.
原料ガス供給源4から原料供給路4aが延びている。供給路4aは、図示しないヒータによって40℃程度に加温されている。これは、供給路4aを通る原料ガス中の約3%のH2Oが結露しないようにするためである。供給路4aは、反応ガス生成部5に連なっている。
A raw
反応ガス生成部5は、一対の電極5aを有している。詳細な図示は省略するが、これら電極5aの一方は電源に接続され、他方は電気的に接地されている。電源からの電圧供給により電極5a間に電界が印加され、大気圧近傍下でプラズマ放電が生成される。これにより、電極5a間が大気圧近傍のプラズマ空間5bとなる。
The
ノズルヘッド6は、配置部2と対向するように配置されている。ノズルヘッド6の配置部2を向く面に、吹出し口6aと吸込み口6bが形成されている。
The
吸込み口6bには吸引ポンプや排ガス処理設備等を含む排気手段(図示せず)が接続されている。
An exhaust means (not shown) including a suction pump, an exhaust gas treatment facility, and the like is connected to the
図示は省略するが、ノズルヘッド6と配置部2の何れか一方には移動手段が接続され、互いに相対移動されるようになっている。移動方向は、吹出し口6aと吸込み口6bの離間方向と一致している。
Although illustration is omitted, a moving means is connected to one of the
反応ガス生成部5ひいてはプラズマ空間5bと、ノズルヘッド6及び被処理物配置部2とは、互いに離間されている。プラズマ空間5bとノズルヘッド6の吹出し口6aとが、輸送路10で結ばれている。
The
輸送路10の中間部には、熱交換器からなる冷却部20が設けられている。輸送路10は、冷却部20の内部の入口近くで複数の分岐輸送路18に分岐し、出口近くで合流している。冷却部20にはチラー22が付設されている。冷却部20とチラー22との間を冷媒が循環される。冷媒として例えば水が用いられている。
A cooling
図2は、冷却部20の具体構造を示したものである。冷却部20は、上下方向(鉛直)に延びる筒状の冷却容器21を有している。冷却容器21は、例えばアクリル等の透明な材料で構成されている。冷却容器21の上端部に分配ヘッダ23が設けられている。冷却容器21の下端部に合流ヘッダ24が設けられている。
FIG. 2 shows a specific structure of the cooling
輸送路10の上流側路11(生成部5と冷却部20との間の輸送路)が、分配ヘッダ23の導入ポート23aに連なっている。分配ヘッダ23の内部には、輸送路10の一部を構成する分配路12が形成されている。分配路12は、導入ポート23aから延びて複数に分岐し、各分岐路12aが分配ヘッダ23の下面に達している。各分岐路12aにオリフィス等の絞り部19が設けられている。したがって、絞り部19ではコンダクタンスが小さくなり、流路抵抗が大きくなる。絞り部19による流路抵抗は、後記の凝縮体によって閉塞された場合に生じる流路抵抗より大きくなるように設定されている。
An upstream side path 11 (a transport path between the
冷却容器21の内部に複数の輸送管13が収容されている。各輸送管13は、上下方向(鉛直)に延びる直管状になっている。輸送管13は、耐フッ化水素性が高く、しかも透明な材料で構成されている。ここでは、輸送管13として透明なテフロン(登録商標)のチューブが用いられている。複数の輸送管13が互いに離間して平行に並べられている。各輸送管13の上端部が分配ヘッダ23に支持されている。分配ヘッダ23内の分配路12の分岐路12aと輸送管13の上端部が一対一に連なっている。
A plurality of
輸送管13の流路断面積は、後記の凝縮体が当該輸送管13内を閉塞可能な程度に十分小さくなっている。具体的には、輸送管13の内直径が、例えば4mm以下になっており、好ましくは2mm程度になっている。
The flow path cross-sectional area of the
輸送管13の長さは、後記凝縮体のHF濃度が該輸送管13の途中(例えば符号13pあたりの地点)で共沸濃度に達するように設定されている。具体的には、輸送管13の長さは例えば1m程度になっている。輸送管13の長さは、必要に応じて1mより長くしたり短くしたりしてもよい。
The length of the
冷却部20のうち輸送管13の中途部13pより上側の部分は、凝縮部7を構成している。
冷却部20のうち輸送管13の中途部13pより下側の部分は、気化部8を構成している。
The part above the
The part below the
各輸送管13の下端部は、合流ヘッダ24に支持されている。合流ヘッダ24の内部には、輸送路10の一部を構成する合流路14が形成されている。合流路14は、各輸送管13から延びる分岐路14aを有し、これら分岐路14aが互いに合流されている。
一列に連なる分岐路12aと輸送管13と分岐路14aとにより上記分岐輸送路18(図1)が構成されている。
合流後の路14が合流ヘッダ24の導出ポート24bに連なっている。
The lower end portion of each
The branch transport path 18 (FIG. 1) is constituted by the
The
導出ポート24bから輸送路10の下流側路15(冷却部20より下流側の輸送路)が延びている。下流側路15が、ノズルヘッド6ひいては配置部2へ延びている(図1参照)。
A downstream path 15 (transport path downstream from the cooling unit 20) of the
冷却容器21の下端の側部に冷媒流入ポート21aが形成されている。冷却容器21の上端の側部には、冷媒流出ポート21bが形成されている。流出ポート21bから冷媒還路26が延びている。図1に示すように、冷媒還路26がチラー22の取り込み口22bに連なっている。チラー22の送出口22aから冷媒供給路25が延びている。図2に示すように、冷媒供給路25が、流入ポート21aに連なっている。
A
上記のように構成されたエッチング装置1を用いて、被処理物9の酸化シリコン膜9aをエッチングする方法を説明する。
[反応ガスの生成工程]
供給源4の原料ガス(Ar+CF4+H2O)が、供給路4aを介して反応ガス生成部5の電極間空間5bに導入される。電極間空間5b内ではガスの温度が速やかに100℃程度まで加温される。電極間空間5bは、電界印加により大気圧近傍のプラズマ空間となる。これにより、原料ガスがプラズマ化(分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化を含む)され、HFとCOF2を含む反応ガスが生成される。反応ガスには、プラズマ空間5bで分解されなかった原料ガス成分も含まれており、したがってH2Oも含まれている。
例えば、原料ガスの成分比がAr:CF4:H2O=0.9:0.1:0.03のとき、反応ガス中のHFは約0.77vol%であり、COF2は約2vol%であり、H2Oは約1.23vol%である。反応ガスには更にF2等も含まれ得る。
A method of etching the
[Reaction gas generation process]
The source gas (Ar + CF 4 + H 2 O) of the supply source 4 is introduced into the
For example, when the component ratio of the source gas is Ar: CF 4 : H 2 O = 0.9: 0.1: 0.03, HF in the reaction gas is about 0.77 vol%, and COF 2 is about 2 vol. % And H2O is about 1.23 vol%. The reaction gas may further contain F 2 or the like.
[輸送工程]
プラズマ空間5bで生成された反応ガスは、輸送路10によってノズルヘッド6ひいては配置部2へ輸送される。反応ガスはこの輸送過程で凝縮され、その後気化されるが、それについては追って詳述する。
[Transportation process]
The reaction gas generated in the
[エッチング工程]
輸送路10によりノズルヘッド6に達した反応ガスは、吹出し口6aから吹き出され、配置部2上の被処理物9に接触する。これにより、反応ガス中のHFと酸化シリコン膜9aとが反応し、酸化シリコン膜9aがエッチングされる。
処理済みガスは、吸込み口6bから吸い込まれ、排出される。
[Etching process]
The reaction gas that has reached the
The treated gas is sucked and discharged from the
上記輸送工程について詳述する。
プラズマ空間5bで生成された反応ガスは、上流側路11を経て、冷却部20の導入ポート23aに導入される。反応ガスは、プラズマ空間5bでの生成時は100℃程度であるが、上流側路11を通過する間に空冷され、導入ポート23a付近では30℃程度になっている。この反応ガスが、分配路12によって均等に分流され、各輸送管13の上端部に導入される。
The transportation process will be described in detail.
The reaction gas generated in the
反応ガスは各輸送管13の内部を下方へ向けて流れる。
一方、チラー22で冷却された冷媒(水)が、供給路25を経て、ポート21aから冷却容器21の内部に供給される。冷媒の温度は、例えば19℃程度になっている。冷媒は、冷却容器21の内周面と各輸送管13の外周面との間を上方へ流れながら各輸送管13を冷却した後、還路26を経てチラー22に戻される。この冷媒により各輸送管13の内壁が約20℃程度になる。そのため、各輸送管13の上側部分(凝縮部7の領域)では、内壁に反応ガスのH2Oが結露し、これにHFが溶け、フッ化水素酸の凝縮体が形成される。結露したばかりの凝縮体は、多数の微細な滴状であり、輸送管13の内壁が曇った状態になる。このときの凝縮体のHF濃度は共沸濃度(約38wt%)を下回っている。この凝縮体に反応ガス中のHFが更に溶け込むとともにCOF2やF2が溶けて反応しHFに変化する。これにより、凝縮体のHF濃度が高くなっていく。微細な多数の滴状からなる凝縮体は表面積が比較的大きいため、反応ガスとの接触効率がよい。したがって、反応ガス中のCOF2及びF2のHF化の反応レートを高くできる。
The reaction gas flows downward in each
On the other hand, the refrigerant (water) cooled by the
反応ガスの結露が進むと、凝縮体が漸次成長し滴径が大きくなる。凝縮体の滴径がある程度の大きさになると、凝縮体が反応ガスの流れと重力によって下方へ(輸送路10の下流側)へ移動される。輸送管13の材料であるテフロン(登録商標)は疎水性であるため、下方へ移動した凝縮体の一部が元の場所に残置されることは殆どない。大きな凝縮体が移動した後の輸送管13の内壁には新たに微細な多数の滴状の凝縮体が形成される。
As the condensation of the reaction gas proceeds, the condensate grows gradually and the droplet diameter increases. When the droplet diameter of the condensate becomes a certain size, the condensate is moved downward (downstream of the transport path 10) by the flow of the reaction gas and gravity. Since Teflon (registered trademark), which is a material of the
凝縮体は、やがて輸送管13を閉塞する大きさになる。輸送管13の流路断面積を十分に小さくすることにより、凝縮体が少し成長した段階で確実に輸送管13が閉塞されるようにすることができる。輸送管13が閉塞されると、凝縮体より上側のガス圧が大きく上昇する。これによって、凝縮体が確実に下方へ押し動かされる。併せて、反応ガス中のCOF2やF2が凝縮体に確実に接触して溶け込む。これにより、凝縮体のHF濃度が一層高まっていく。
The condensate eventually becomes large enough to close the
複数の輸送管13のうち一部の輸送管13の内部が凝縮体で閉塞されると、その管13の流路抵抗が上昇する。しかし、各分岐路12aに絞り19が設けられているため、上流側路11からの反応ガスが、閉塞されていない輸送管13に優先的に流れるのを抑制ないし防止することができる。絞り部による流路抵抗は、凝縮体によって閉塞された場合に生じる流路抵抗より大きいため、反応ガスが複数の輸送管13に確実に均等に流れるようにすることができる。絞り部19は輸送管13より上流側に設けられているため、絞り部19内で凝縮体が発生したり、上流側で形成された凝縮体が絞り部19へ流れ込んできたりすることはない。したがって、ガスより遥かに大きな粘性を有する凝縮体によって、輸送管13が完全に詰まってしまうのを防止できる。
When the inside of some of the plurality of
輸送管13の中途部13pの辺りでは凝縮体のHF濃度が共沸濃度に達する。この時点で凝縮体の成長が止まる。
輸送管13の中途部13pの辺りより下側の部分(気化部8の領域)では、凝縮体のHF濃度が共沸濃度を越える。したがって、凝縮体が漸次気化して小さくなる。共沸濃度を超えても凝縮体中へのCOF2又はF2の溶け込みが起き得るため、凝縮体のHF濃度は継続して上昇する。よって、凝縮体の気化が益々促進される。高HF濃度の凝縮体が気化して気相に戻ることにより、反応ガスのHF濃度が高まる。こうして、輸送管13の下端部では、凝縮体がほぼ消滅し、高HF濃度の反応ガスが得られる。
In the vicinity of the
In the portion below the
反応ガスが輸送管13内を流通する時間は、少なくとも1秒以上になるようにするのが好ましい。したがって、反応ガスの供給流量が1L/minであるときは、輸送管13の本数を6本程度にするとよい。
It is preferable that the reaction gas flows through the
冷却容器21と冷媒(水)と輸送管13が透明であるため、輸送管13内の凝縮状態及び気化状態を目視で観察することができる。輸送管13の下側部分での気化が十分でなく輸送管13の下端部に凝縮体が残っている場合、輸送管13を長くするとよい。
Since the cooling
各輸送管13の下端部から出た反応ガスは、合流路14によって合流され、導出ポート24bを経て下流側路15に導出される。導出ポート24bにおける反応ガスのHF濃度は例えば2.8vol%程度であり、H2O濃度は例えば0.215vol%程度である。COF2濃度は例えば1vol%程度まで減少する。また、導出ポート24bにおける反応ガスの温度は、例えば20℃程度である。
The reaction gas exiting from the lower end of each
以上のようにエッチング装置1では輸送路10による輸送過程で反応ガスのHF濃度が高められるため、被処理物9のエッチングレートを高くすることができる。また、反応ガスが冷却部20から導出される段階では凝縮体が消滅しガスのみになっているため、処理の均一性を向上でき、処理品質を確保できる。
As described above, in the etching apparatus 1, the HF concentration of the reaction gas is increased during the transport process by the
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
図3は、本発明の第2実施形態を示したものである。この実施形態では、輸送路10における冷却部20より下流側の被加熱路16に加熱部30が設けられている。加熱部30は、例えば被加熱路16を構成する管の外周に設けられたリボンヒータ等で構成されている。
加熱部30は、冷却部20の下側部分(凝縮体のHF濃度が共沸濃度を越えた領域)と共に気化部8を構成している。
被加熱路16から下流側路15が延び、ノズルヘッド6に接続されている。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals are given to the drawings for the same configurations as those already described, and the description thereof is omitted.
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the
The
A
第2実施形態は、輸送管13内で凝縮体が完全に気化しきれない場合に適している。気化できなかった凝縮体は、反応ガスに押されて輸送管13の下端部から導出され、加熱部30内の路16に送られる。この凝縮体が加熱部30で加熱される。これにより、凝縮体を確実に気化させることができる。これにより、凝縮体が被処理物9に吹き付けられるのを確実に防止でき、処理品質を向上できる。
The second embodiment is suitable when the condensate cannot be completely vaporized in the
図4は、本発明の第3実施形態を示したものである。この実施形態では、輸送路10に沿って複数(ここでは2つ)の冷却部20と複数(ここでは2つ)の加熱部30が交互に一列に並べられている。最上段には冷却部20が配置されている。最下段には加熱部30が配置されている。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality (two here) of cooling
第3実施形態では、反応ガスの輸送工程で凝縮と気化が反復される。したがって、前段の冷却部20でHF化されなかったCOF2及びF2が、後段の冷却部20で再度凝縮体に接触する。これによって、反応ガス中のCOF2及びF2を十分にHF化させることができ、最終的な反応ガスのHF濃度を一層高くすることができる。この結果、エッチングレートを一層高めることができる。
In the third embodiment, condensation and vaporization are repeated in the reaction gas transport process. Therefore, COF 2 and F 2 that have not been converted to HF in the preceding
図5は、本発明の第4実施形態を示したものである。この実施形態は第3実施形態(図4)の変形例であり、第3実施形態の輸送路10上から加熱部30を省略し、被加熱路16を構成する管を大気雰囲気中に露出させたものである。被加熱路16は、大気雰囲気の熱(室温)により加熱され気化される。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the third embodiment (FIG. 4). The
図6は、本発明の第5実施形態を示したものである。この実施形態では、最終段の加熱部30とノズルヘッド6との間にガス溜め室40が設けられている。最終段の加熱部30内の被加熱路16がガス溜め路17を介してガス溜め室40に連なっている。ガス溜め室40は、大容量のタンク等で構成されている。ガス溜め室40から下流側路15が延びてノズルヘッド6に接続されている。
FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, a
また、第5実施形態では、冷却部20内の輸送路10が複数に分岐しておらず1本の輸送管13Aで構成されている。輸送管13Aの内径は、既述実施形態(図1〜図5)のものより大きい。
Further, in the fifth embodiment, the
そのため、輸送管13Aの内壁には所々に比較的大きな凝縮体が形成され得る。大きく、かつ高HF濃度の凝縮体が加熱部30に入ると、その気化によって反応ガスのHF濃度が急激に上昇する。したがって、加熱部30の出口で反応ガスのHF濃度が不安定になる。
Therefore, relatively large condensates can be formed in some places on the inner wall of the
最終段の加熱部30から出た反応ガスは、路17を経てガス溜め室40に一旦溜められる。このガス溜め室40内において、HF濃度が異なる反応ガスどうしが混ざり合い、均一になる。したがって、反応ガスを常時一定のHF濃度で被処理物9(図1参照)に供給でき、処理品質を確保できる。
The reaction gas exiting from the
この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、被処理物9は、ガラス基板に限られず、半導体ウェハでもよく、連続樹脂シートでもよい。
エッチング対象は、酸化シリコンに限られず、窒化シリコンでもよく、シリコン(アモルファスシリコン、ポリシリコン、単結晶シリコン等)でもよい。シリコンをエッチングする場合、反応ガスにオゾン等の酸化性反応成分を加えるとよい。
原料ガスの成分として、H2Oに代えて、アルコール(OH基含有化合物)を用いてもよい。
冷却部20における反応ガスの冷却を空冷で行なってもよい。
冷却部20内及び加熱部30内の輸送路10は、上下(鉛直)でなくてもよく、水平であってもよく、斜めであってもよい。
第3実施形態では、冷却部20及び加熱部30の数がそれぞれ2つであるが、これに限られず、3つ以上であってもよい。第4、第5実施形態においても同様である。
2以上の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第1〜第4実施形態の輸送路10が冷却部20内で複数に分岐する構造にも、第5実施形態のガス溜め室40を設けることにしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, the workpiece 9 is not limited to a glass substrate but may be a semiconductor wafer or a continuous resin sheet.
The etching target is not limited to silicon oxide, but may be silicon nitride or silicon (amorphous silicon, polysilicon, single crystal silicon, etc.). When etching silicon, an oxidizing reaction component such as ozone may be added to the reaction gas.
As a component of the source gas, alcohol (OH group-containing compound) may be used instead of H 2 O.
The reaction gas in the
The
In 3rd Embodiment, although the number of the
Two or more embodiments may be combined with each other. For example, the
本発明は、例えば半導体基板の製造やフラットパネルディスプレイ(FPD)の製造に利用可能である。 The present invention can be used for manufacturing a semiconductor substrate and a flat panel display (FPD), for example.
1 エッチング装置
2 被処理物配置部
3 反応ガス供給系
4 原料ガス供給源
4a 原料ガス供給路
5 反応ガス生成部
5a 電極
5b プラズマ空間
6 ノズルヘッド
6a 吹出し口
6b 吸込み口
7 凝縮部
8 気化部
9 被処理物
9a 酸化シリコン膜
10 輸送路
11 上流側路(生成部と冷却部との間の輸送路)
12 分配路
13 冷却部内の輸送管
13A 冷却部内の輸送管
13p 輸送管内のHF濃度が共沸濃度に達する箇所
14 合流路
15 下流側路
16 被加熱路
17 ガス溜め路
18 分岐輸送路
19 絞り部
20 熱交換器(冷却部)
21 冷却容器
21a 冷媒流入ポート
21b 冷媒流出ポート
22 チラー
23 分配ヘッダ
23a 導入ポート
24 合流ヘッダ
24b 導出ポート
25 冷媒供給路
26 冷媒還路
30 加熱部
40 ガス溜め室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Etching apparatus 2 Processed object arrangement | positioning
12
21
Claims (16)
前記反応ガスを前記プラズマ空間から被処理物の配置部へ輸送する輸送工程と、
前記反応ガスを前記被処理物に接触させ、前記被処理物のエッチングを行なうエッチング工程と、を実行し、
前記輸送工程中に前記反応ガスを凝縮させて凝縮体を得、その後前記凝縮体を気化させることを特徴とするエッチング方法。 A production step of passing a raw material gas containing a fluorine-containing raw material and a H 2 O or OH group-containing compound through a plasma space near atmospheric pressure to generate a reaction gas containing HF and COF 2 or F 2 ;
A transporting step of transporting the reaction gas from the plasma space to an arrangement portion of an object to be processed;
Performing an etching step of bringing the reaction gas into contact with the object to be processed and etching the object to be processed;
An etching method comprising condensing the reaction gas during the transporting step to obtain a condensate, and then vaporizing the condensate.
フッ素含有原料とH2O又はOH基含有化合物とを含む原料ガスを大気圧近傍下でプラズマ化し、前記反応ガスを生成する生成部と、
前記生成部から離れて前記被処理物を配置する配置部と、
前記反応ガスを前記生成部から前記配置部へ輸送する輸送路と、
前記輸送路の途中に設けられ、前記反応ガスを凝縮させて凝縮体を得る凝縮部と、
前記輸送路の前記凝縮部の下流側に設けられ、前記凝縮体を気化させる気化部と、
を備えたことを特徴とするエッチング装置。 An apparatus for bringing a reaction gas containing HF and COF 2 or F 2 into contact with an object to be processed and etching the object to be processed,
A source part containing a fluorine-containing raw material and a H 2 O or OH group-containing compound is converted into plasma under the vicinity of atmospheric pressure to generate the reaction gas,
An arrangement unit that arranges the workpiece away from the generation unit;
A transport path for transporting the reaction gas from the generation unit to the arrangement unit;
A condensing part that is provided in the middle of the transport path to obtain a condensate by condensing the reaction gas;
A vaporizing unit provided on the downstream side of the condensing unit of the transport path, and vaporizing the condensate;
An etching apparatus comprising:
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