JP4167542B2 - Gas supply apparatus for plasma etching and plasma etching system and method - Google Patents

Gas supply apparatus for plasma etching and plasma etching system and method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常圧プラズマエッチング装置に処理ガスを供給する方法および装置に関し、特に、酸化シリコンと金属を有する被処理物(電子デバイス、水晶デバイスなど、例えばSAWフィルタ)に対し酸化シリコンを選択的に常圧でプラズマエッチングするのに適した処理ガスの供給方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電子デバイスは、絶縁体や半導体や導電体などの数種類の材料の組み合わせによって構成されている。このようなデバイスの製造におけるエッチング工程では、特定の材料のみを選択的にエッチングすることが求められる。
【0003】
例えば、SAWフィルタは、酸化シリコンを主成分とする水晶からなる基板の上に、Alからなる櫛型の導電パターンが形成されている。このAlの表面と水晶基板の露出面との間の段差の大きさによって、SAWフィルタの特性が大きく影響される。この段差を調節するために、水晶のエッチングが行なわれる。また、Siウェハ上にCuやAlからなる導電パターンと酸化膜とを交互に多層積層した電子デバイスでは、上下のパターンを接続するために、これらの間の酸化膜層をエッチングしてビアホールを形成する必要がある。
【0004】
このようなエッチングの際に、導電パターンも削られてしまうようでは制御が不可能となり、高品質の製品を得ることができない。
【0005】
半導体装置などのデバイスに適用されるものとして、例えば特許文献1に記載のエッチング手段では、上下一対をなす平行平板型の電極(対向電極)を反応室内に配置する。そして、下部電極の上に被処理物をセットし、低圧にした反応室内に処理ガスを導入するとともに電極間に高周波を印加する。これにより、低圧下でプラズマを発生させて被処理物のエッチングを行うようになっている。処理ガスは、フレオン系ないし塩素系の主ガスに水蒸気を25%未満(例えば12.5%程度)添加したものを用いている。これにより、エッチングレートを高めている。
【0006】
また、特許文献2に記載のエッチング手段では、大気圧付近の圧力下でハロゲン系ガスを放電ユニットへ導入するとともに放電を起こすことによりCOF2等の反応性ガスを生成する。この反応性ガスと水またはアルコールを処理室内に導入することによりF-、HF2-等を生成し、被処理物のSiO2をエッチングするようになっている。
【0007】
【特許文献1】
特開平3−46326号公報
【特許文献2】
特開2000−58508号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載のものは、エッチングレートを高めるための水蒸気の添加量を定めているが、減圧下のプロセスであるので、これをそのまま常圧での処理に適用することはできない。また、減圧プロセスは、真空引きに多くの時間を要し、スループットが悪いという問題がある。
特許文献2に記載のものは、常圧下でSiO2をエッチングするものであるが、金属電極にダメージを与えることなく、SiO2を選択的にエッチングすることは考慮されていない。
【0009】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を常圧下でプラズマエッチングするにあたり、金属にダメージを与えることなく、酸化シリコンを確実に選択的にかつ高いエッチングレートでエッチングすることが可能な処理ガスを供給する方法及び装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングする方法であって、ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスに対し、水酸基含有化合物からなる添加成分を気相で0.5〜2.5vol%添加し、添加後の処理ガスをプラズマエッチング装置へ供給してプラズマ化することを特徴とする。また、本発明は、エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングするシステムであって、ガス供給装置と、プラズマエッチング装置とを備え、上記ガス供給装置が、ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスの供給源と、水酸基含有化合物からなる添加成分の添加手段とを備え、この添加手段が、上記供給源からの処理ガスに上記水酸基含有化合物を気相で、しかも当該水酸基含有化合物を除いた処理ガスに対し0.5〜2.5vol%添加し、添加後の処理ガスが、上記プラズマエッチング装置へ供給されてプラズマ化されることを特徴とする。これによって、エッチング処理を良好なエッチングレートで効率的に行なうことができる。しかも、エッチングすべき酸化シリコンを確実に選択的にエッチングでき、エッチングすべきでない金属にダメージが及ばないようにすることができる。
【0011】
本発明における被処理物は、例えば、SAWフィルタ等の水晶デバイスをはじめとする電子デバイスである。SiO2の形態は、特に限定が無く、水晶、ガラス、酸化膜などが含まれる。金属には、Cu、Al、W、ITOなどの一般的な配線に用いられる単体金属またはそれらの合金が含まれる。
【0012】
ハロゲン系の主ガス(エッチャント)は、CF4、CHF3、C26等のPFC(パーフロロカーボン)、NF3、SF6等を用いることができる。処理ガスは、上記主ガスのみからなる単一ガスであってもよく、ハロゲン系主ガスとO2などの付加的成分とからなる混合ガスを用いてもよい。
【0013】
添加成分は、安価で取り扱い性が良好な水(HO)を用いてもよい。上記水酸基含有化合物として、低級アルコール(CHOH、COHなどのC2n+1OH(望ましくは、n≦6))を用いてもよい。例えばメタノール(CHOH)のOHの結合エネルギーは、85kcal/molであり、水の120kcal/molより小さく、
後記OHラジカル(OH)の発生がより活発になる
【0014】
上記添加後、常圧プラズマエッチング装置(放電プラズマ処理部)に導かれた処理ガスは、該装置においてプラズマ化される。これによって、酸化シリコン(SiO2)を選択的にエッチングすることができる。例えば、処理ガスとしてCF4とO2の混合ガスを用い、その添加成分としてH2Oを用いた場合、常圧プラズマエッチング装置のプラズマ空間でこれら成分の反応が起きてCOF2やF2やHFが生成され、更にこれら中間生成物とH2Oの反応によりF-やHF2-が生成される。これらイオンが、被処理物のSiO2と反応して揮発性のSiF4やH2SiF6が生じ、この結果、SiO2の選択的エッチングがなされる。
【0015】
また、水又は水酸基含有化合物からなる添加成分がプラズマ空間に置かれることにより、OHラジカル(OH*)を生成できる。OH*は、フッ素に次いで酸化力が強い。このOH*の酸化作用によって、例えばCF4から反応性の高いF*を生成できる。これにより、SiO2のエッチングレートを高めることができる。
【0016】
さらに、水又は水酸基含有化合物の添加により、電離が容易になる。すなわち、例えば水(誘電率:ε=79)またはエタノール(ε=32.6)を添加すると、処理ガス全体の誘電率εが下がり、より電離しやすくなる。
【0017】
而して、本発明では、水又は水酸基含有化合物の添加量を、該添加成分を除いた処理ガスに対して0.5〜2.5vol%の範囲としている。この流量比構成により、上述したように、高エッチングレートと酸化シリコンの選択エッチング性を確保できる。0.5vol%未満であると、エッチングレートの向上を達成できない。2.5vol%を超えると、被処理物の金属部分にダメージが加わり、酸化シリコンの選択エッチング性を確保できない。
なお、0.5〜2.5vol%という値は、微量であるので、添加成分を含む処理ガス全体(添加後処理ガス)に対する数値と考えても差し支えない。
【0018】
水又は水酸基含有化合物の添加手段は、該添加成分の液体原料中に処理ガスを注入してバブリングする方式でもよく、液体原料を加熱などで気化させてこれを処理ガスに混ぜる方式でもよく、その他種々の方式でもよい。
【0019】
添加成分が、液体を気化させてなるものである場合には、その凝縮点(露点)が、エッチング装置でのエッチング環境の雰囲気温度以下になるように制御するのが好ましい。これによって、添加成分の再液化(結露)を防ぐことができる。上記の制御は、露点計を用いて行なうとよい。露点計として鏡面式露点計を用いると、精度良く制御でき、好ましい。また、気化後の添加成分を含んだ配管を加熱し、配管内での再液化を防ぐことにしてもよい。加熱手段としては、配管にリボンヒータを巻いてもよく、後述のように配管(添加路)を加温容器(恒温槽)に収容してもよい。
【0020】
バブリング方式による添加構成を採用する場合は、上記供給源からのガス路が、第1、第2のガス路に分岐されており、上記添加手段が、上記気相の添加成分となるべき液体原料を貯えるとともにこの液体原料中に上記第1ガス路の下流端を臨ませたバブリングタンクと、このバブリングタンクから延びて上記第2ガス路に合流する添加路と、処理ガスの上記第1、第2ガス路への分流比を上記添加の数値範囲(0.5〜2.5vol%)が満たされるように調節する分流比調節部とを備えていることが望ましい。これによって、添加量が確実に上記数値範囲になるように制御することができる。
【0021】
また、バブリング方式として、キャリアガスを上記液体原料に通してバブリングした後、処理ガスに合流(混合)させるようにしてもよい。キャリアガスとしては、O2やN2や希ガスを用いることができる。キャリアガスとして例えばO2を用いた場合は、これが添加成分と一緒に処理ガスに混合されることにより、上述したようにプラズマエッチング装置での反応に関わって来る。このようなキャリアガスは、処理ガスの一成分(付加的成分)としても機能する。
【0022】
恒温槽による添加方式としては、上記添加手段が、上記気相の添加成分となるべき液体原料を貯えた液体貯留部と、この液体貯留部から気化した添加成分を上記数値範囲(0.5〜2.5vol%)を満たすべき流量にする添加量制御部と、この添加量制御部から延び、上記供給源からのガス路と合流される添加路と、これら液体貯留部および添加量制御部ならびに添加路の上記合流部を含む全長域を収容する容器(恒温槽)とを備え、この容器の内部が、上記液体原料の気化温度より高温に保持されていることが望ましい。これによって、添加量制御部からの添加成分が、処理ガスと合流する前に再液化するのを確実に防止でき、添加成分の添加量(流量比)を上記範囲内に確実に収めることができ、ひいては、高エッチングレートと酸化シリコンの選択エッチング性を確実に確保できる。ここで、添加手段は、添加成分のみを添加路に通す構成になっていてもよく、添加成分をO2等のキャリアガス(あるいはキャリアガス兼用の処理ガスの付加的成分)に乗せて添加路に通す構成になっていてもよい。
【0023】
本発明に係るガス供給装置は、エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングするプラズマエッチング装置へのガス供給装置であって、
ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスの供給源と、水又は水酸基含有化合物からなる添加成分の添加手段と、を備え、
上記供給源に処理ガス路が連なり、
上記添加手段が、上記添加成分を気相で通すとともに上記処理ガス路と合流する添加路を有し、
上記処理ガス路と上記添加路との合流部にて、上記処理ガス路からの処理ガスと上記添加路からの気相の上記添加成分とが合流し、上記添加成分を除いた処理ガスに対し上記添加成分が0.5〜2.5vol%添加された処理ガスが得られ、上記合流後の処理ガスが上記プラズマエッチング装置へ供給され、
上記合流部において、上記処理ガス路の流路断面積上記添加路の流路断面積との比が、上記処理ガス路内のガス流量と上記添加路内のガス流量との比と略等しいことを特徴とする。
これによって、互いに合流する処理ガス路と添加路のガス流速どうしが略等しくなるようにでき、添加成分を処理ガス路からの処理ガスにスムーズに混合させることができる。
上記添加手段が、上記添加成分を液体の状態で貯えたバブリングタンクと、分流比調節部とを更に有し、上記処理ガス路から分岐路が分岐し、この分岐路の下流端が上記バブリングタンク内の液体中に配置され、上記分流比調節部が、上記供給源からのガスの上記分岐路への分流比を調節することにより上記添加の数値範囲(0.5〜2.5vol%)が満たされるようにし、上記バブリングタンクから上記添加路が延び、この添加路には、上記分岐路からのガスとこのガス中に気化した添加成分との混合ガスが通され、上記流路断面積比が、上記分岐路の分岐部と上記合流部との間の上記処理ガス路内の処理ガスの流量と、上記添加路内の上記混合ガスの流量との比と略等しくてもよい。
上記添加手段が、上記添加成分を液体の状態で貯えた液体貯留部と、上記液体貯留部から上記処理ガスの他の成分と混合されることなく気化した添加成分を上記添加の数値範囲(0.5〜2.5vol%)を満たすべき流量にして上記添加路へ送る添加量制御部と、上記液体貯留部と上記添加量制御部と上記添加路と上記合流部とを収容する容器とを更に有し、この容器の内部が、上記添加成分の気化温度より高温に保持されていてもよい。
キャリアガスを用いずに添加成分のみを添加路に通す構成の場合、添加量制御部によって処理ガス路と添加路における流量比が100:r(0.5≦r≦2.5)となるように制御されるため、処理ガス路の流路断面積を100とすると、添加路の流路断面積が、ほぼ上記rとなるように設定しておく。
【0024】
上記合流部において、上記ガス路(前記恒温槽による添加方式では「供給手段からのガス路」、前記バブリング方式では「第2ガス路」)と添加路のうち一方(望ましくは添加路)の下流端が、他方の路(望ましくはガス路)の内部に該他方の路と同軸をなして、しかも該他方の路の下流方向へ開口するようにして収容されており、他方の路に添加後処理ガス路がストレートに連なっていることが望ましい。これによって、混合を一層スムーズにでき、合流部の辺りでガスの滞留が起きないようにすることができ、滞留による再液化を確実に防止することができる。ひいては、添加後の処理ガス中の添加成分の流量比を上記0.5〜2.5vol%範囲内に一層確実に収めることができる。この結果、高エッチングレートと酸化シリコンの選択エッチング性を一層確実に確保できる。
【0025】
本発明における略常圧(大気圧近傍の圧力)とは、1.333×104〜10.664×104Paの範囲を言う。中でも、9.331×104〜10.397×104Paの範囲は、圧力調整が容易で装置構成が簡便になり、好ましい。
【0026】
常圧プラズマエッチング装置は、常圧下(大気圧近傍の圧力条件)でプラズマ空間を発生させる処理部(放電装置)を備えている。処理部には、プラズマ空間形成のための一対の電極が設けられている。一対の電極間に電界を印加することにより放電プラズマが発生する。放電形態は、グロー放電が望ましいが、コロナ放電や沿面放電やアーク放電であってもよい。
【0027】
上記一対の電極は、平行平板型の対向電極構造や、同軸円筒型の電極構造をなしていてもよく、ロール電極と平板電極、またはロール電極とそれに沿う断面円弧状湾曲板電極などの組み合わせであってもよい。電極の材質としては、例えば、鉄、銅、Al等の金属単体、ステンレス、真鍮等の合金あるいは金属間化合物等などが挙げられる。電極は、電界集中によるアーク放電の発生を避けるために、プラズマ空間(電極間)の距離が一定となる構造であることが好ましい。
【0028】
一対の電極のうち少なくとも一方には、他方の電極との対向面に固体誘電体を配置する必要がある。固体誘電体は、上記一方の電極と密着し、かつ上記対向面を完全に覆うようにすることが好ましい。固体誘電体によって覆われずに電極同士が直接対向する部位があると、そこからアーク放電が生じやすくなる。
【0029】
上記固体誘電体の形状は、シート状もしくはフィルム状であってもよく、溶射法にて電極表面にコーティングされた膜であってもよい。固体誘電体の厚みは、0.01〜4mmであることが好ましい。固体誘電体が厚すぎると放電プラズマを発生するのに高電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがある。
【0030】
固体誘電体の材質は、有機系、無機系の何れでもよく、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、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、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等が挙げられる。
【0031】
固体誘電体の比誘電率は、2以上(25℃環境下、以下同じ)であることが好ましい。比誘電率が2以上の固体誘電体の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス、金属酸化膜等を挙げることができる。さらに高密度の放電プラズマを安定して発生させるためには、比誘電率が10以上の固体誘電体を用いることが好ましい。比誘電率の上限は、特に限定はないが、現実の材料では18,500程度のものが知られている。比誘電率が10以上の固体誘電体としては、例えば、酸化チタニウム5〜50重量%、酸化アルミニウム50〜95重量%で混合された金属酸化物被膜、または、酸化ジルコニウムを含有する金属酸化物被膜からなるものを挙げることができる。
【0032】
本発明において電極間の距離は、固体誘電体の厚さ、印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して適宜決定されるが、0.1〜5mmであることが好ましい。電極間の距離が0.1mm未満であると、間隙が狭隘過ぎて設置が困難なことがあり、一方、5mmを超えると、均一な放電プラズマを発生させにくい。0.5〜3mmの範囲であれば、安定した放電が得られ、より好ましい。
【0033】
上記電極間には、高周波、パルス波、マイクロ波等の電界が印加されるが、パルス電界を印加することが好ましい。特に、電界の立ち上がり及び/または立ち下がり時間が10μs以下のパルス電界が好ましい。10μsを超えると放電状態がアークに移行しやすく不安定なものとなり、高密度プラズマ状態を保持しにくくなる。立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、短いほどプラズマ発生の際のガスの電離が効率よく行われるが、40ns未満にすることは、実際上困難である。立ち上がり時間及び立ち下がり時間のより好ましい範囲は50ns〜5μsである。なお、ここでいう立ち上がり時間とは、電圧(絶対値)が連続して増加する時間、立ち下がり時間とは、電圧(絶対値)が連続して減少する時間を言う。
【0034】
上記パルス電界の電界強度は、10〜1000kV/cmが好ましく、20〜300kV/cmがより好ましい。電界強度が10kV/cm未満であると処理に時間がかかりすぎ、1000kV/cmを超えるとアーク放電が発生しやすくなる。
【0035】
上記パルス電界の周波数は、0.5kHz以上であることが好ましい。0.5kHz未満であるとプラズマ密度が低いため処理に時間がかかりすぎる。上限は特に限定が無く、常用されている13.56MHzでもよく、試験的に使用されている500MHzといった高周波帯でも構わない。負荷との整合性のとり易さや取扱い性を考慮すると、500kHz以下が好ましい。このようなパルス電界を印加することにより、処理速度を大きく向上させることができる。
【0036】
また、上記パルス電界における1つのパルス継続時間は、200μs以下であることが好ましく、3〜200μsがより好ましい。200μsを超えるとアーク放電に移行しやすくなる。ここで、1つのパルス継続時間とは、ON/OFFの繰り返しからなるパルス電界における、1つのパルスの連続するON時間を言う。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って詳述する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムS1を示したものである。常圧プラズマエッチングシステムS1は、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M1と、この供給装置M1に接続された常圧プラズマエッチング装置30とを備え、例えばSAWフィルタFなどの電子デバイスをエッチングの対象(被処理物、ワーク)としている。周知の通り、SAWフィルタFは、水晶(SiO2)からなる基板上に、Al等からなる櫛形の金属パターンが形成されている。常圧プラズマエッチングシステムS1は、常圧下においてこのSAWフィルタFのSiO2を選択的にエッチングするものである。
【0038】
システムS1の常圧プラズマエッチング装置30は、ノズルヘッド39(電極ホルダ)を備えている。図2に示すように、ノズルヘッド39には、円筒形状の外側電極31と、この外側電極31内に収容された円柱形状の内側電極32からなる同軸円筒型の電極構造を備えている。これら電極31,32の互いの対向面は、それぞれ固体誘電体(図示せず)により被覆されている。内側電極32には、電源33(電界印加手段)が接続され、外側電極31は、アースされている。これによって、内側電極32は、電界印加電極(ホット電極)となり、外側電極31は、接地電極(アース電極)となっている。なお、電極31,32の極性は、これと逆であってもよい。
【0039】
これら外側電極31と内側電極32との間に、環状のプラズマ空間30aが形成される。外側電極31の上端部(プラズマ空間30aの一端側)には、ガス導入口30bが設けられ、下端部(他端側)には、ガス吹出口(ノズル口)30cが設けられている。このガス吹出口30cの下方に、処理対象のSAWフィルタFが配置されることになる。
なお、電極構造は、同軸円筒型に限らず、平行平板型などになっていてもよい。SAWフィルタF用のセット手段38は、テーブル状になっていてフィルタFを処理の度に1個1個セットするようになっていてもよく、搬送ベルト等の搬送手段が付加されてフィルタFを順次送ることができるようになっていてもよい。
【0040】
システムS1の常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M1について説明する。
ガス供給装置M1は、処理ガス供給手段1と、加湿手段2(添加手段)とを備えている。処理ガス供給手段1は、処理ガスを構成する主ガスおよび付加ガスを別々に貯えた複数のガス貯留部(特許請求の範囲の「処理ガスの供給源」)を含み、これらガスを各々所定の流量で加湿前処理ガス管5A(添加操作前の処理ガス路)に送出するようになっている。処理ガスの主成分たる主ガス(エッチャント)には、ハロゲン系ガス(例えばCF4)が用いられている。処理ガスの付加的成分たる付加ガスには、例えばO2が用いられている。CF4とO2の流量比は、例えばCF4:O2=3:1に調節される。なお、O2すなわち付加ガスは、エッチングのためのプラズマ反応を起こすのに必須ではなく、処理ガスの成分として含まれていなくてもよい。
【0041】
加湿手段2は、水供給源2Xと、添加量制御部2Yとを有している。水供給源2Xには、液相の水(気相添加成分の液体原料)が貯えられている。水供給源2Xは、この水を蒸発させ、添加量制御部2Yへ送るようになっている。
【0042】
添加量制御部2Yは、水供給源2Xからの水蒸気(気相の添加成分)の流量が所定になるように制御する。この所定流量は、供給手段1からの処理ガスに対して0.5〜2.5vol%になる範囲内で設定されている。なお、この流量比は、正確には当該水蒸気を除いた処理ガス(加湿ないしは添加操作前の処理ガス)に対するものであるが、微量であるので、当該水蒸気を含む処理ガス全体(以下、適宜「加湿処理ガス」という。)に対するものとしてもまったく差し支えない。流量の制御方法としては、露点計の検出値に基づいて露点温度を制御する等により行うことができる。この添加量制御部2Yから添加管2Cが延びている。添加管2Cの外周には、全長にわたってリボンヒータ2H(管加熱手段)が巻きつけられている。添加管2Cは、加湿前ガス管5Aに合流されている。
【0043】
この合流部から加湿ガス供給管5Bが延びている。加湿ガス供給管5Bには、ヒータ5H(管加熱手段)が設けられている。加湿ガス供給管5Bの下流端は、上記常圧プラズマエッチング装置30のガス導入口30bに接続されている。
【0044】
上記構成の常圧プラズマエッチングシステムS1によりSAWフィルタFをエッチングする方法を説明する。
処理ガス(CF4+O2)が、供給手段1から加湿前ガス管5Aに送出される。一方、水供給源2Xで蒸発した水蒸気(H2O)が、添加量制御部2Yによって加湿前処理ガス(CF4+O2)に対し上記所定の流量比(0.5〜2.5vol%)になるように調節される。この流量調節後の水蒸気が、添加管2Cを通る。この時、添加管2Cは、加熱手段2Hにより加熱されているので、水蒸気が添加管2Cの内面に結露(再液化)するのを防止することができる。ひいては、水蒸気の流量比を上記所定値に確実に維持することができる。添加管2Cを経た水蒸気は、管5Aからの処理ガス(CF4+O2)に合流、添加される。これによって、加湿処理ガス(CF4+O2+少量のH2O)すなわち「添加後処理ガス」が得られる。
【0045】
加湿処理ガスは、加湿ガス供給管5Bに通される。この管5Bは、全長にわたってヒータ5Hにより加熱されている。これによって、加湿処理ガス中の水分が管5Bの内面に結露するのを確実に防止することができる。ひいては、水蒸気の流量比を上記所定値(0.5〜2.5vol%)に一層確実に維持することができる。
【0046】
そして、加湿処理ガスは、常圧プラズマエッチング装置30へ導かれ、ノズルヘッド39のガス導入口30bからプラズマ空間30a内に導入される。一方、プラズマ空間30aには、電源33によって電界(パルス電界)が印加され、グロー放電プラズマ(常圧プラズマ)が発生する。これによって、処理ガスが放電処理(プラズマ化)される。すなわち、CF4、O2、およびH2Oからなる処理ガスからCOF2、F2、HF、OH*等が生成され、更にF-、HF2-、F*等のイオンやラジカル(活性種)が生成される。
【0047】
この放電処理(プラズマ化)された処理ガスが、ガス吹出口30cからSAWフィルタFの上面(被処理面)に向けて吹き出される。これにより、上記イオンやラジカルがSAWフィルタFのSiO2と反応して揮発性のSiF4やH2SiF6が生じる。これによって、SAWフィルタFのSiO2をエッチングすることができる。処理ガス中の水蒸気は、0.5vol%以上になるように調節されているので、エッチングレートを確実に高くでき、エッチング処理を効率的に行なうことができる。しかも、処理ガス中の水蒸気は、2.5vol%以下になるように調節されているので、SAWフィルタFの金属パターンにダメージが及ばないようにすることができ、確実にSiO2のみを選択的にエッチングすることができる。この結果、良品質のSAWフィルタFを得ることができる。
【0048】
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実施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簡略化する。
図3は、本発明の第2実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムS2を示したものである。このシステムS2は、常圧プラズマエッチング装置30と、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M2とを備えている。常圧プラズマエッチング装置30は、上記第1実施形態と同様構成であるので、説明を省略する。
【0049】
システムS2の常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M2は、添加手段としてバブリング方式を採用したものである。
詳述すると、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M2は、主ガス供給手段10Xと、加湿手段12A(添加手段)とを備えている。主ガス供給手段10Xは、主ガスタンク11(主ガス供給源)と、主ガス用マスフローコントローラ(以下「MFC」と言う。)14とを有している。主ガスタンク11には、処理ガスの主成分たるハロゲン系の主ガスとしてCF4が貯留されている。このタンク11に主ガスMFC14が接続されている。MFC14は、タンク11からの主ガスすなわちCF4の質量を計量し、所望流量にするようになっている。MFC14から主ガス管54が延びている。
【0050】
ガス供給装置M2の加湿手段12Aは、キャリアタンク13Aと、キャリアMFC15Aと、バブリングタンク17とを有している。キャリアタンク13Aには、キャリアガスとして例えばO2が貯留されている。このタンク13Aに、キャリアMFC15Aが連ねられている。MFC15Aは、タンク13AからのキャリアガスすなわちO2ガスの質量を計量し、所望流量にするようになっている。MFC15Aからキャリア導入管53が延びている。
なお、キャリアガス(O2)は、後述するように最終的に主ガス(CF4)と混合され、常圧プラズマエッチング装置30での反応に関わることにより、処理ガスの付加的成分(付加ガス)ともなる。上記主ガス(CF4)とキャリアガス(O2)とによって、「添加成分を除く処理ガス」が構成されている。これらのガスタンク11,13Aによって、特許請求の範囲の「処理ガスの供給源」が構成される。
【0051】
バブリングタンク17には、液相の水(添加成分の液体原料)が貯えられている。この水中に、キャリア導入管53が挿入されている。キャリア導入管53の下流端は、タンク17の水中において開口している。バブリングタンク17の上端部(水面より上側部)から添加管52が延びている。添加管52の外周には、第1実施形態と同様の結露防止用のリボンヒータ2Hが全長にわたって巻きつけられている。添加管52は、主ガス供給手段10Xの主ガス管54に合流されている。この合流部から加湿ガス供給管51が延び、常圧プラズマエッチング装置30のガス導入口30bに接続されている。加湿ガス供給管51には、ヒータ5Hが設けられている。
【0052】
常圧プラズマエッチングシステムS2のガス供給装置M2によれば、主ガス(CF4)が、タンク11からMFC14へ送られて計量され、所定の流量になって管54へ送り出される。また、キャリアガス(O2)が、タンク13AからMFC15Aへ送られて計量され、所定の流量になって管53へ送り出される。このキャリアガスが、バブリングタンク17の水中に吹出されてバブリングされ、キャリアガスの気泡中に水が蒸発する。この水蒸気(気相の添加成分)を含んだキャリアガスが、添加管52を経て、管54からの主ガスと合流される。これによって、主ガスに水蒸気が添加される。この水蒸気添加量は、主ガスとキャリアガスの合計流量(水蒸気分を除く処理ガス流量)に対して0.5〜2.5vol%になるように調節されている。こうして、加湿処理ガス(CF4+O2+少量のH2O)が得られる。この加湿処理ガスが、加湿ガス供給管51を経て常圧プラズマエッチング装置30へ供給されてプラズマ化され、SAWフィルタFへ吹き付けられる。これによって、SAWフィルタFのSiO2を選択的に高エッチングレートでエッチングできることは、第1実施形態と同様である。
【0053】
図4は、本発明の第3実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムS3を示したものである。システムS3は、常圧プラズマエッチング装置30と、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M3とを備えている。常圧プラズマエッチング装置30は、既述の実施形態と同様構成であるので、説明を省略する。
【0054】
システムS3の常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M3は、添加手段としてバブリング方式のより望ましい態様を採用したものである。
詳述すると、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M3は、処理ガス供給手段10(処理ガス源)と、加湿手段12(添加手段)を備えている。処理ガス供給手段10は、2つの処理ガス成分用タンク11,13と、2つの処理ガス成分用MFC14,15とを含んでいる。主ガスタンク11には、処理ガスの主成分たるハロゲン系の主ガス(CF)が貯留されており、主ガスMFC14(主ガス流量制御部)が、このタンク11からの主ガスの質量を計量して所望流量にするのは、第2実施形態と同様である。付加ガスタンク13には、処理ガスの付加的成分たる付加ガス(O)が貯えられ、付加ガスMFC15(付加ガス流量制御部)が、このタンク13からの付加ガスの質量を計量して所望流量にするのは、第2実施形態のキャリア用のタンク13AおよびMFC15Aと同様である。2つのMFC14,15の出口ポートからの配管は、互いに合流し、1本の処理ガス管50(供給源からの処理ガス路)となって処理ガス供給手段10から延び出ている。処理ガス管50は、第1、第2の分岐管50a,50bに分岐されている。(処理ガス路50,50bから分岐路50aが分岐している。)
【0055】
添加手段12は、水(液相)を貯えたバブリングタンク17と、処理ガス管50の分岐部に設けられた分岐弁18(分流比調節部)を備えている。分岐弁18からの第1分岐管50a(第1ガス路)の下流端が、バブリングタンク17の水中に挿入されて開口している。バブリングタンク17からの添加管52(添加路)は、分岐弁18からのもう1つの分岐管50b(第2ガス路)と合流している。この合流部から加湿ガス供給管51(添加後処理ガス路)が常圧プラズマエッチング装置30へ延びている。
【0056】
分岐弁18は、管50からの処理ガスのうち第1分岐管50aへの流量と第2分岐管50bへの流量(すなわち管50a,50bの分流比)を調節できるようになっている。第1分岐管50aへの流量を大きくすると、バブリングタンク17での水の気化量が増える。逆に、第1分岐管50aへの流量を小さくすると、バブリングタンク17での水の気化量が減る。これによって、処理ガスへの水蒸気添加量が確実に0.5〜2.5vol%の範囲になるように設定することができる。この結果、SAWフィルタFのSiO2を確実に選択し高エッチングレートでエッチングすることができる。
なお、分岐弁18に代えて、流量調節弁を、各第1、第2分岐管50a,50bにそれぞれ設けたり、第1、第2分岐管50a,50bの何れか1つに設けたりしてもよい。
【0057】
図5は、本発明の第4実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムS4を示したものである。システムS4は、常圧プラズマエッチング装置30と、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M4とを備えている。常圧プラズマエッチング装置30は、既述の実施形態と同様構成であるので、説明を省略する。
【0058】
システムS4の常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M4は、添加手段(加湿手段)として気化器20を採用したものである。
詳述すると、常圧プラズマエッチング用ガス供給装置M4は、処理ガス供給手段10(処理ガス源)と、この供給手段10に接続された添加手段すなわち気化器20を備えている。処理ガス供給手段10は、2つの処理ガス成分用タンク11,13と、2つの処理ガス成分用MFC14,15とを含んでいる。主ガスタンク11には、処理ガスの主成分たるハロゲン系の主ガス(CF4)が貯留されており、主ガスMFC14が、このタンク11からの主ガスの質量を計量して所望流量にするのは、第2、第3実施形態と同様である。付加ガスタンク13には、処理ガスの付加的成分たる付加ガス(O2)が貯えられ、付加ガスMFC15が、このタンク13からの付加ガスの質量を計量して所望流量にするのは、第3実施形態と同様である。2つのMFC14,15の出口ポートからの配管は、互いに合流し、この合流混合後のガス管50が、気化器20の後記インレットポート21INに連ねられている。
【0059】
添加手段としての気化器20は、恒温槽21(容器)と、この恒温槽21内に収容された貯水タンク22(液体貯留部)及び水蒸気MFC23(添加量制御部)を備えている。恒温槽21は、外部から断熱されている。また、恒温槽21には、ヒータ40(槽内加温手段)が組み込まれている。これによって、恒温槽21の内部全体が、一定の温度に保たれている。この温度は、水の常圧下での気化温度より高くなるように(例えば110℃に)設定されている。
【0060】
恒温槽21の外面に、上記処理ガス供給手段10のガス管50との接続用インレットポート21INが設けられている。恒温槽21の内部には、インレットポート21INから延びる加湿前ガス管25(供給源からの処理ガス路)が配管されている。加湿前ガス管25には、エアコントロールバルブV25が設けられている。
【0061】
恒温槽21内の貯水タンク22には、例えば電気伝導率0.1μS/cmの液相の純水(気相の添加成分となるべき液体原料)が貯えられている。水面より上側のタンク22内には、水から蒸発した水蒸気(気相の添加成分)のみが存在し、空気等の不純ガスは殆ど含まれていない。恒温槽21の内部において、タンク22の上端部からMFC23へ向けて計量前水蒸気管24が延びている。水蒸気管24には、2つのエアコントロールバルブV241,V242が上流側から順次設けられている。各バルブV241,V242には、リボンヒータ41,42(バルブ加温手段)が巻き付けられている。これらバルブV241,V242の間の水蒸気管24から排出管29が延び、恒温槽21の外面に配された排出ポート21EXに連なっている。排出管29には、エアコントロールバルブV29が設けられている。水蒸気管24と排出管29との接合部には、圧力センサP1が設けられている。恒温槽21の外面には、パージポート21PGが設けられ、このパージポート21PGから延びるパージ管28が、バルブV242より下流側の水蒸気管24に連なっている。パージ管28には、エアコントロールバルブV28が設けられている。
【0062】
水蒸気管24の下流端は、水蒸気MFC23の入口ポートに連なっている。MFC23は、水蒸気管24ひいては貯水タンク22からの水蒸気の質量を計量し、所望流量にするようになっている。具体的には、加湿前ガス管25における加湿前処理ガスの流量を100とすると、水蒸気の流量をr(0.5≦r≦2.5)になるように調節するようになっている。
【0063】
MFC23の出口ポートから添加管26(添加路、計量後水蒸気管)が延びている。添加管26の下流端は、上記加湿前ガス管25と合流されている。この合流部を含む添加管26の全長域が、恒温槽21の内部に収容されている。添加管26には、エアコントロールバルブV26が設けられている。バルブV26には、リボンヒータ43(バルブ加温手段)が巻き付けられている。
【0064】
恒温槽21の内部において、上記管25,26の合流部から加湿ガス管27(添加後処理ガス路)が延びている。加湿ガス管27は、恒温槽21の外面に配されたアウトレットポート21OUTに連なっている。このアウトレットポート21OUTから加湿ガス供給管51が延び、常圧プラズマエッチング装置30のガス導入口30bに接続されている。加湿ガス供給管51にヒータ5Hが設けられている点は、既述の実施形態と同様である。
【0065】
上記管25,26どうしの合流構造を更に詳述する。
図6に示すように、加湿前ガス管25と加湿ガス管27とは、ストレートな1本の共通のガス管20Pで構成されている。共通ガス管20Pは、全長にわたって流路断面積が略等しくなっている。この共通ガス管20Pの中途部に、添加管26の下流端部が接合されている。この接合部を境にして、それより上流側のガス管20Pが加湿前ガス管25として提供され、下流側のガス管20Pが加湿ガス管27として提供されている。
【0066】
添加管26は、共通ガス管20Pすなわち加湿前ガス管25より非常に細い。具体的には、加湿前ガス管25の流路断面積A25を100とすると、添加管26の流路断面積A26は、上記MFC23にて調節されるべき水蒸気の流量比「r」と同じ値(A26=r)になるように設定されている。なお、図6において、添加管26の径は誇張して示してある。添加管26は、共通ガス管20Pの管壁を貫通して、管20P内に入り込むとともに、管20Pの管軸L20X上においてL字状に折り曲げられている。これにより、細い添加管26の下流端が、太い共通ガス管20Pと同軸をなして、下流の加湿ガス管27の側へ向けて開口されている。
【0067】
第4実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムS4の動作を、ガス供給装置M4を中心に説明する。
予め、窒素ガス等のパージガスをパージポート21PGから送り込むことにより、管24,26等の内部をパージする。更に、排出ポート21EXに真空ポンプを接続して、水面より上側のタンク22内や管24,26内の不明ガスを吸引、排気する。
【0068】
そのうえで、ヒータ40をオンすることによって、恒温槽21内を水の気化温度より高い所望温度(例えば110℃)まで加温していく。これによって、貯水タンク22及びその内部の純水も加温されていく。この加温過程では、バルブV241,V29を開く一方、バルブV242を閉じておく。これによって、貯水タンク22内は、常圧に保たれる。また、リボンヒータ41〜43をオンし、蒸気管24,26のバルブV241,V242,V26を恒温槽21の内部空間より高い所望温度(例えば120℃)まで個別的に加温していく。
【0069】
恒温槽21内ひいては貯水タンク22が所望の110℃で平衡に達した時、タンク22内の水は、100℃になっている。これによって、水が蒸発、気化し、水面より上側のタンク22内が飽和水蒸気で満たされる。ここで、蒸気管24,26のバルブV241,V242,V26を開く。(バルブV28,V29は閉にする。)これにより、飽和水蒸気が、タンク22から計量前蒸気管24を通ってMFC23へ送られていく。この時、蒸気管24も110℃まで加温されているので、水蒸気が蒸気管24の内周面に結露(再液化)することはない。更に、バルブV241,V242は、より高温の120℃に加温されているので、水蒸気がこれらバルブV241,V242内で結露するのを確実に防止できる。
【0070】
併行して、加湿前ガス管25のバルブV25を開くとともに、タンク11のCF4ガスをMFC14へ送り、タンク13のO2ガスをMFC15へ送る。このとき、元ガス供給手段10の2つの処理ガスMFC14,15は、互いに協働して、CF4とO2の流量比が所定(CF4ガスがO2ガスの例えば3倍の流量)になるように調節する。
上記水蒸気MFC23は、これらCF4とO2からなる加湿前処理ガスの流量に対し、水蒸気の流量が100分のr倍(0.5≦r≦2.5)になるように調節しながら、水蒸気を添加管26に送り出す。
【0071】
添加管26は、その全長にわたって110℃の高温に保たれているので、水蒸気が添加管26の内周面に結露することはない。これによって、水蒸気の上記流量比を確実にそのままに維持することができる。更に、バルブV26は、より高温の120℃に加温されているので、水蒸気がバルブV26内で結露することはなく、水蒸気の流量比の正確度を一層高めることができる。
【0072】
そして、水蒸気は、管20Pに流れ込み、管25からの加湿前処理ガスと合流する。このとき、上記流量比と管25,26の流路断面積との関係によって、管26から出る水蒸気の流速が、管20Pの外側の加湿前処理ガスの流速と等しくなっている。これによって、水蒸気を処理ガスに安定的に混合させることができる。しかも、添加管26の下流端開口が、下流側の加湿ガス管27を向いているので、水蒸気の流束φ1が、加湿ガス管27のガス流束φ2内に吸い込まれるようにして一層スムーズに溶け込ませることができる。さらに、添加管26の下流端が、共通ガス管20P内に同軸をなして収容されているので、水蒸気を一層均一に混合することができる。これによって、合流部の辺りで水蒸気が局所的に滞留しないようにすることができ、滞留による水蒸気の結露を確実に防止することができる。
【0073】
この結果、極めて高精度な加湿処理ガス(添加後処理ガス)を得ることができる。この加湿処理ガスが、加湿ガス管27およびガス供給管51に通される。この加湿処理ガスガス中の水蒸気分圧は、極めて小さいので、管27,51に結露が生じることはない。そして、第1実施形態と同様に、加湿処理ガスは、常圧プラズマエッチング装置M3へ供給されてプラズマ化され、SAWフィルタFの被処理面へ吹き付けられる。これによって、高エッチングレートで効率良く、しかも、SiO2のみを確実にエッチングすることができ、高品質のSAWフィルタFを得ることができる。
【0074】
気化器20によれば、貯水タンク22での気化用の加温手段と管24,25での結露防止用の加温手段とが、共通のヒータ40で構成されているので、部品点数の削減及び構成の簡素化を図ることできる。
【0075】
本発明は、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、添加成分として、水蒸気すなわち気相の水に代えて、気相の水酸基含有化合物(例えばアルコール)を用いてもよい。この場合も、気相の水酸基含有化合物の添加量は、処理ガスの0.5〜2.5vol%になるようにする。
常圧プラズマエッチング装置30は、電極間のプラズマ空間の外に被処理物が配置される所謂リモート方式であったが、電極間のプラズマ空間内に被処理物を配置する所謂ダイレクト方式の常圧プラズマエッチング装置であってもよい。
被処理物は、SAWフィルタに限定されないことは当然であり、SiO2層にビアホールを形成すべき多層積層デバイス、その他の種々の電子デバイスが処理対象となり得る。
第3実施形態において、第2分岐管50bと添加管52との合流部の構造を、図6に示す第4実施形態の加湿前ガス管25と添加管26との合流部の構造と同様に構成してもよい。
第4実施形態において、添加手段(気化器20)は、水蒸気からなる添加成分のみを添加管26に通すようになっていたが、添加成分をO2等のキャリアガス(処理ガスの付加的成分)に乗せて添加管26に通すようになっていてもよい。
【0076】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。
<実施例1>
図5と同様のシステムを用い、水蒸気(H2O)の添加によってプラズマ空間のガス成分にどのような変化が見られるかを調べた。測定は、フーリエ変換赤外分光法(FT−IR)によった。結果を図7に示す。同図から明らかなように、水添加により、OH*が増加して酸化作用が向上し、F源が増加することが確認された。
【0077】
<実施例2>
図5と同様のシステムを用い、下記の条件でエッチングを行なった。
[処理条件]
エッチング環境:雰囲気温度24.8℃、相対湿度24%Rh
処理対象:水晶(SiO2)基板上にAlパターンを形成したSAWフィルタ
処理ガス成分および流量:CF4=30ccm、O2=10ccm
水添加量:CF4とO2の総流量(=40ccm)に対し1.5vol%
ガス供給管温度:50℃
放電条件:印加電圧Vpp=9kV、パルス周波数=20kHz
処理時間:20sec
結果、SiO2のエッチングレートは80nm/minであった。Alパターンにダメージはなかった。
【0078】
<実施例3>
図5のシステムを用い、水蒸気(H2O)の添加量に応じてSiO2のエッチングレートがどのように変化するかを調べた。エッチング環境、処理対象、処理ガス成分および流量、放電条件、処理時間の各条件は、実施例2と同じにし、ガス供給管温度は100度強にした。なお、管25,26どうしの合流部での流路断面積比は、これら管でのガス流量比とは無関係に一定にした。
結果を図8に示す。エッチングレートは、添加量0.5vol%付近で立ち上がり、添加量が大きくなるにしたがって、エッチングレートも増大した。しかし、添加量が2.5vol%を越えると、Alパターンにダメージが生じてしまった。
【0079】
引き続いて、水蒸気(H2O)の添加量2.0vol%でエッチングした場合と3.0vol%でエッチングした場合とで、SAWフィルタの周波数特性を調べた。結果を図9および図10に示す。これら図において、破線は、エッチングする前の周波数特性であり、実線は、エッチングした後の周波数特性である。図9に示すように、添加量2.0vol%では、特性の波形を崩すことなく中心周波数をずらすことができた。これは、基板の水晶(SiO2)だけを選択的にエッチングできたことの証左である。一方、図10に示すように、添加量3.0vol%では、波形が崩れてしまい、フィルタとしての機能を維持できなくなった。これは、Alパターンにダメージが及んだ証左である。
【0080】
<比較例1>
図4と同様のシステムを用い、水蒸気添加量を0.2vol%としたこと以外は実施例2と同条件の下でエッチングを行った。その結果、Alパターンにダメージはなかったが、エッチングレートが1nm/min以下であり、測定が困難であった。
【0081】
<比較例2>
比較例1において、水蒸気添加量を15vol%に変えてエッチングを行った。その結果、エッチングレートは100nm/minであったが、Alパターンにダメージがあり、不良品となった。
【0082】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エッチング処理を良好なエッチングレートで効率的に行なうことができる。しかも、エッチングすべき酸化シリコンを確実に選択的にエッチングでき、エッチングすべきでない金属にダメージが及ばないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムの概略構成図である。
【図2】上記システムの電極構造を概略的に示す側面断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムの概略構成図である。
【図4】本発明の第3実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムの概略構成図である。
【図5】本発明の第4実施形態に係る常圧プラズマエッチングシステムの概略構成図である。
【図6】上記第4実施形態のシステムのガス管と蒸気管との合流部の断面図である。
【図7】本発明の実施例1による水添加の効果の測定結果を示すグラフである。
【図8】本発明の実施例3による水蒸気添加量に対するエッチングレートの測定結果を示すグラフである。
【図9】水蒸気添加量2.0vol%で処理したSAWフィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図10】比較例として水蒸気添加量3.0vol%で処理したSAWフィルタの周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
S1,S2,S3,S4 常圧プラズマエッチングシステム
M1,M2,M3,M4 常圧プラズマエッチング用ガス供給装置
30 常圧プラズマエッチング装置
1X 処理ガス供給源を含む処理ガス供給手段
11,13 ガスタンク(処理ガスの供給源)
2,12,12 加湿手段(添加手段)
17 バブリングタンク
18 分岐弁(分流比調節部)
20 気化器(添加手段)
21 恒温槽(容器)
22 貯水タンク(液体貯留部)
23 水蒸気MFC(添加量制御部)
25 気化器内の加湿前ガス管(供給源からの処理ガス路)
26 添加管(添加路)
27 加湿ガス管(添加後処理ガス路)
50 処理ガス管(供給源からの処理ガス路)
50a 第1分岐管(第1ガス路、分岐路
50b 第2分岐管(第2ガス路、分岐部と合流部との間の処理ガス路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for supplying a processing gas to an atmospheric pressure plasma etching apparatus, and in particular, silicon oxide is selectively used for an object to be processed (such as an electronic device or a crystal device such as a SAW filter) having silicon oxide and a metal. In particular, the present invention relates to a process gas supply method and apparatus suitable for plasma etching at normal pressure.
[0002]
[Prior art]
In general, an electronic device is configured by a combination of several kinds of materials such as an insulator, a semiconductor, and a conductor. In an etching process in manufacturing such a device, it is required to selectively etch only a specific material.
[0003]
For example, in the SAW filter, a comb-shaped conductive pattern made of Al is formed on a substrate made of quartz mainly composed of silicon oxide. The characteristics of the SAW filter are greatly influenced by the size of the step between the Al surface and the exposed surface of the quartz substrate. In order to adjust this step, crystal etching is performed. In addition, in electronic devices in which conductive patterns and oxide films made of Cu or Al are alternately stacked on a Si wafer, via holes are formed by etching the oxide film layer between them in order to connect the upper and lower patterns. There is a need to.
[0004]
In such etching, if the conductive pattern is also scraped, control becomes impossible and a high-quality product cannot be obtained.
[0005]
As an example applied to a device such as a semiconductor device, for example, in the etching means described in Patent Document 1, a pair of upper and lower parallel plate electrodes (counter electrodes) are arranged in a reaction chamber. Then, an object to be processed is set on the lower electrode, a processing gas is introduced into the reaction chamber at a low pressure, and a high frequency is applied between the electrodes. As a result, plasma is generated under low pressure to etch the object to be processed. As the processing gas, a gas obtained by adding less than 25% (for example, about 12.5%) of water vapor to a freon-based or chlorine-based main gas is used. This increases the etching rate.
[0006]
Further, the etching means described in Patent Document 2 introduces a halogen-based gas into a discharge unit under a pressure near atmospheric pressure and causes discharge to cause COF.2A reactive gas such as By introducing this reactive gas and water or alcohol into the processing chamber, F-, HF2-Etc., and SiO2 of the object to be processed2Is supposed to be etched.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-46326
[Patent Document 2]
JP 2000-58508 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Although the thing of patent document 1 has determined the addition amount of the water vapor | steam for raising an etching rate, since it is a process under pressure reduction, this cannot be applied to the process under a normal pressure as it is. In addition, the decompression process has a problem that it takes a lot of time for evacuation and throughput is poor.
The thing of patent document 2 is SiO under normal pressure.2It is intended to etch SiO2 without damaging the metal electrode.2The selective etching is not considered.
[0009]
The present invention has been made in view of such a situation, and damages a metal when performing plasma etching on a workpiece having silicon oxide to be etched and a metal that should not be etched under normal pressure. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for supplying a processing gas capable of reliably and selectively etching silicon oxide at a high etching rate.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention relates to an object to be processed having silicon oxide to be etched and a metal not to be etched.Near atmospheric pressurePlasma etchingDoA method comprising a hydroxyl group-containing compound with respect to a processing gas containing a halogen-based main gas.Additive component consisting ofIs added in a gas phase in an amount of 0.5 to 2.5 vol%, and the processing gas after the addition is supplied to the plasma etching apparatus.And turn into plasmaIt is characterized by doing. The present invention also provides an object to be processed having silicon oxide to be etched and a metal not to be etched.Near atmospheric pressurePlasma etchingSystemBecauseA gas supply device and a plasma etching device, wherein the gas supply device comprises:A processing gas supply source containing a halogen-based main gas; and an addition means for adding an additive component comprising a hydroxyl group-containing compound.Hydroxyl-containing compoundIn the gas phase, andHydroxyl-containing compound0.5 to 2.5 vol% is added to the processing gas excluding the gas, and the processing gas after the addition is supplied to the plasma etching apparatus.Is turned into plasmaIt is characterized by that. As a result, the etching process can be efficiently performed at a good etching rate. In addition, the silicon oxide to be etched can be selectively etched reliably, and the metal that should not be etched can be prevented from being damaged.
[0011]
The object to be processed in the present invention is an electronic device such as a crystal device such as a SAW filter. SiO2The form is not particularly limited, and includes crystal, glass, oxide film, and the like. The metal includes simple metals used for general wiring such as Cu, Al, W, and ITO, or alloys thereof.
[0012]
Halogen main gas (etchant) is CFFour, CHFThree, C2F6PFC (perfluorocarbon), etc.Three, SF6Etc. can be used. The processing gas may be a single gas consisting only of the main gas, and may be a halogen-based main gas and O.sub.2.2You may use the mixed gas which consists of additional components, such as.
[0013]
  The additive component is water that is inexpensive and has good handleability (H2O)May be used. As the hydroxyl group-containing compound, Lower alcohol (CH3OH, C2H5C such as OHnH2n + 1OH (preferably n ≦ 6) may be used. For example, methanol (CH3The binding energy of OH) is 85 kcal / mol, which is smaller than 120 kcal / mol of water,
Postscript OH radical (OH*) Is more active.
[0014]
After the addition, the processing gas introduced to the atmospheric plasma etching apparatus (discharge plasma processing unit) is turned into plasma in the apparatus. As a result, silicon oxide (SiO2) Can be selectively etched. For example, CF as the processing gasFourAnd O2As an additive component,2When O is used, the reaction of these components occurs in the plasma space of the atmospheric pressure plasma etching apparatus, and COF2Or F2And HF, and these intermediate products and H2F reacts with O-And HF2-Is generated. These ions are the SiO to be processed.2Reacts with volatile SiFFourAnd H2SiF6As a result, SiO2Are selectively etched.
[0015]
Further, by placing an additive component made of water or a hydroxyl group-containing compound in the plasma space, OH radicals (OH*) Can be generated. OH*Has the strongest oxidizing power after fluorine. This OH*For example, CFFourF is highly reactive*Can be generated. As a result, SiO2The etching rate can be increased.
[0016]
Furthermore, the addition of water or a hydroxyl group-containing compound facilitates ionization. That is, for example, when water (dielectric constant: ε = 79) or ethanol (ε = 32.6) is added, the dielectric constant ε of the entire processing gas decreases, and it becomes easier to ionize.
[0017]
Thus, in the present invention, the amount of water or the hydroxyl group-containing compound added is in the range of 0.5 to 2.5 vol% with respect to the processing gas excluding the added component. With this flow ratio configuration, as described above, a high etching rate and a selective etching property of silicon oxide can be ensured. If it is less than 0.5 vol%, the etching rate cannot be improved. If it exceeds 2.5 vol%, the metal part of the object to be treated is damaged and the selective etching property of silicon oxide cannot be ensured.
In addition, since the value of 0.5-2.5 vol% is a trace amount, it may be considered as a numerical value with respect to the entire processing gas including the additive component (processing gas after addition).
[0018]
The means for adding water or a hydroxyl group-containing compound may be a method of injecting a bubbling treatment gas into the liquid raw material of the additive component, a method of bubbling the liquid raw material by heating or the like, and a method of mixing this with the processing gas, etc. Various methods may be used.
[0019]
When the additive component is obtained by vaporizing a liquid, it is preferable to control the condensation point (dew point) to be equal to or lower than the atmospheric temperature of the etching environment in the etching apparatus. Thereby, reliquefaction (condensation) of the additive component can be prevented. The above control may be performed using a dew point meter. A specular dew point meter is preferably used as the dew point meter because it can be controlled with high accuracy. Further, the pipe containing the additive component after vaporization may be heated to prevent reliquefaction in the pipe. As the heating means, a ribbon heater may be wound around the pipe, and the pipe (addition path) may be accommodated in a heating container (a constant temperature bath) as described later.
[0020]
In the case of adopting an addition structure by a bubbling method, the gas path from the supply source is branched into the first and second gas paths, and the addition means is a liquid raw material to be the additive component in the gas phase. A bubbling tank in which the downstream end of the first gas path faces the liquid raw material, an addition path extending from the bubbling tank and joining the second gas path, and the first and second processing gases. It is desirable to include a diversion ratio adjusting unit that adjusts the diversion ratio to the two gas passages so that the numerical range of addition (0.5 to 2.5 vol%) is satisfied. As a result, the amount added can be controlled to be surely within the above numerical range.
[0021]
Further, as a bubbling method, the carrier gas may be bubbled through the liquid raw material and then merged (mixed) with the processing gas. As carrier gas, O2Or N2Or a noble gas can be used. For example, O as carrier gas2When this is used, it is involved in the reaction in the plasma etching apparatus as described above by being mixed into the processing gas together with the additive component. Such a carrier gas also functions as one component (additional component) of the processing gas.
[0022]
As an addition method using a thermostatic bath, the addition means includes a liquid storage part storing a liquid raw material to be an additive component of the gas phase, and an additive component vaporized from the liquid storage part in the numerical range (0.5 to 2.5 vol%), an addition amount control unit that makes the flow rate to satisfy, an addition path that extends from the addition amount control unit and merges with the gas path from the supply source, the liquid storage unit and the addition amount control unit, and It is desirable to provide a container (constant temperature bath) that accommodates the full length region including the junction portion of the addition path, and the inside of the container is maintained at a temperature higher than the vaporization temperature of the liquid raw material. As a result, it is possible to reliably prevent the additive component from the additive amount control unit from being liquefied before joining the processing gas, and to ensure that the additive component addition amount (flow rate ratio) is within the above range. As a result, a high etching rate and a selective etching property of silicon oxide can be reliably ensured. Here, the addition means may be configured to pass only the additive component through the addition path.2Or the like (or an additional component of the processing gas also serving as a carrier gas) may be passed through the addition path.
[0023]
  A gas supply apparatus according to the present invention is a gas supply apparatus to a plasma etching apparatus that performs plasma etching on a workpiece having silicon oxide to be etched and a metal that should not be etched under the vicinity of atmospheric pressure,
A processing gas supply source containing a halogen-based main gas, and means for adding an additive component consisting of water or a hydroxyl group-containing compound,
A processing gas path is connected to the above supply source,
The addition means has an addition path for passing the additive component in the gas phase and merging with the processing gas path,
At the junction of the processing gas path and the addition path, the processing gas from the processing gas path and the gas phase additive component from the addition path merge, and the processing gas excluding the additive component A processing gas to which the additive component is added in an amount of 0.5 to 2.5 vol% is obtained, and the combined processing gas is supplied to the plasma etching apparatus,
  In the junction, the aboveprocessingGas passageChannel cross-sectional areaWhenthe aboveChannel cross-sectional area of addition channelWithThe ratio isThe gas flow rate in the processing gas path and the gas flow rate in the addition pathAbout equal to ratioIt is characterized by that.
Accordingly, the gas flow velocities of the processing gas passage and the addition passage that merge with each other can be made substantially equal, and the additive component can be smoothly mixed with the processing gas from the processing gas passage.
The adding means further includes a bubbling tank that stores the added component in a liquid state, and a diversion ratio adjusting unit, and a branch path branches from the processing gas path, and a downstream end of the branch path is the bubbling tank The flow rate adjusting unit adjusts the flow rate ratio of the gas from the supply source to the branch path to adjust the numerical value range (0.5 to 2.5 vol%). The addition path extends from the bubbling tank, and a gas mixture from the branch path and an additive component vaporized in the gas is passed through the addition path, and the flow path cross-sectional area ratio is However, the ratio of the flow rate of the processing gas in the processing gas passage between the branching portion of the branching passage and the junction portion may be substantially equal to the flow rate of the mixed gas in the addition passage.
The addition means stores the liquid storage portion in which the addition component is stored in a liquid state, and the addition component vaporized without being mixed with the other components of the processing gas from the liquid storage portion (0) 0.5 to 2.5 vol%) and a container for accommodating the addition amount control unit to be sent to the addition path, the liquid storage unit, the addition amount control unit, the addition path, and the junction. Further, the inside of the container may be maintained at a temperature higher than the vaporization temperature of the additive component.
In the case where only the additive component is passed through the addition path without using the carrier gas, the flow rate ratio between the processing gas path and the addition path is set to 100: r (0.5 ≦ r ≦ 2.5) by the addition amount control unit. Therefore, if the flow path cross-sectional area of the processing gas path is 100, the flow path cross-sectional area of the addition path is set to be substantially the above r.
[0024]
In the junction, in the downstream of one of the gas passages (“gas passage from the supply means” in the addition method using the thermostatic bath, “second gas passage” in the bubbling method) and the addition passage (preferably the addition passage). The end is accommodated inside the other path (preferably a gas path) so as to be coaxial with the other path and open in the downstream direction of the other path. It is desirable that the processing gas paths are connected in a straight line. Accordingly, the mixing can be performed more smoothly, the gas can be prevented from staying around the joining portion, and reliquefaction due to the stay can be reliably prevented. As a result, the flow rate ratio of the additive component in the processing gas after the addition can be more reliably within the range of 0.5 to 2.5 vol%. As a result, a high etching rate and a selective etching property of silicon oxide can be ensured more reliably.
[0025]
The substantially normal pressure (pressure near atmospheric pressure) in the present invention is 1.333 × 10.Four~ 10.664 × 10FourSays the range of Pa. Among them, 9.331 × 10Four~ 10.397 × 10FourThe range of Pa is preferable because pressure adjustment is easy and the apparatus configuration is simple.
[0026]
The normal pressure plasma etching apparatus includes a processing unit (discharge device) that generates a plasma space under normal pressure (pressure condition near atmospheric pressure). The processing unit is provided with a pair of electrodes for forming a plasma space. A discharge plasma is generated by applying an electric field between the pair of electrodes. The discharge form is preferably glow discharge, but may be corona discharge, creeping discharge, or arc discharge.
[0027]
The pair of electrodes may have a parallel plate type counter electrode structure or a coaxial cylindrical electrode structure, and a combination of a roll electrode and a plate electrode, or a roll electrode and a curved plate electrode having a circular arc section along the roll electrode. There may be. Examples of the material of the electrode include simple metals such as iron, copper, and Al, alloys such as stainless steel and brass, and intermetallic compounds. The electrodes preferably have a structure in which the distance between the plasma spaces (between the electrodes) is constant in order to avoid occurrence of arc discharge due to electric field concentration.
[0028]
At least one of the pair of electrodes needs to have a solid dielectric disposed on the surface facing the other electrode. It is preferable that the solid dielectric is in close contact with the one electrode and completely covers the facing surface. If there is a portion where the electrodes directly face each other without being covered by the solid dielectric, arc discharge is likely to occur therefrom.
[0029]
The solid dielectric may be in the form of a sheet or film, or a film coated on the electrode surface by a thermal spraying method. The thickness of the solid dielectric is preferably 0.01 to 4 mm. If the solid dielectric is too thick, a high voltage may be required to generate discharge plasma, and if it is too thin, dielectric breakdown may occur when a voltage is applied, and arc discharge may occur.
[0030]
The material of the solid dielectric may be either organic or inorganic. For example, plastic such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, glass, metal oxide such as silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide, and titanium dioxide, titanium Examples include double oxides such as barium acid.
[0031]
The relative dielectric constant of the solid dielectric is preferably 2 or more (25 ° C. environment, the same applies hereinafter). Specific examples of the solid dielectric having a relative dielectric constant of 2 or more include polytetrafluoroethylene, glass, and metal oxide film. Further, in order to stably generate a high density discharge plasma, it is preferable to use a solid dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more. The upper limit of the relative dielectric constant is not particularly limited, but an actual material of about 18,500 is known. Examples of the solid dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more include a metal oxide film mixed with 5 to 50% by weight of titanium oxide and 50 to 95% by weight of aluminum oxide, or a metal oxide film containing zirconium oxide. Can be mentioned.
[0032]
In the present invention, the distance between the electrodes is appropriately determined in consideration of the thickness of the solid dielectric, the magnitude of the applied voltage, the purpose of using plasma, etc., but is preferably 0.1 to 5 mm. If the distance between the electrodes is less than 0.1 mm, the gap may be too narrow and installation may be difficult. On the other hand, if it exceeds 5 mm, it is difficult to generate uniform discharge plasma. If it is the range of 0.5-3 mm, the stable discharge will be obtained and it is more preferable.
[0033]
An electric field such as a high frequency, a pulse wave, or a microwave is applied between the electrodes, but a pulse electric field is preferably applied. In particular, a pulse electric field having a rise time and / or a fall time of 10 μs or less is preferable. If it exceeds 10 μs, the discharge state tends to shift to an arc and becomes unstable, and it becomes difficult to maintain a high-density plasma state. The shorter the rise time and fall time, the more efficiently the ionization of the gas during plasma generation, but it is practically difficult to make it less than 40 ns. A more preferable range of the rise time and the fall time is 50 ns to 5 μs. Here, the rise time is a time during which the voltage (absolute value) continuously increases, and the fall time is a time during which the voltage (absolute value) continuously decreases.
[0034]
The electric field strength of the pulse electric field is preferably 10 to 1000 kV / cm, and more preferably 20 to 300 kV / cm. When the electric field strength is less than 10 kV / cm, it takes too much time for processing, and when it exceeds 1000 kV / cm, arc discharge tends to occur.
[0035]
The frequency of the pulse electric field is preferably 0.5 kHz or more. If it is less than 0.5 kHz, the plasma density is low, and the process takes too much time. The upper limit is not particularly limited, and may be 13.56 MHz which is commonly used, or may be a high frequency band such as 500 MHz which is used experimentally. In consideration of ease of matching with the load and handling, 500 kHz or less is preferable. By applying such a pulse electric field, the processing speed can be greatly improved.
[0036]
Moreover, it is preferable that one pulse duration in the said pulse electric field is 200 microseconds or less, and 3-200 microseconds is more preferable. If it exceeds 200 μs, it tends to shift to arc discharge. Here, one pulse duration means a continuous ON time of one pulse in a pulse electric field composed of repetition of ON / OFF.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an atmospheric pressure plasma etching system S1 according to the first embodiment of the present invention. The atmospheric pressure plasma etching system S1 includes an atmospheric pressure plasma etching gas supply device M1 and an atmospheric pressure plasma etching device 30 connected to the supply device M1. For example, an electronic device such as a SAW filter F is subject to etching ( Workpieces and workpieces). As is well known, the SAW filter F is made of quartz (SiO 22A comb-shaped metal pattern made of Al or the like is formed on the substrate made of The atmospheric pressure plasma etching system S1 is a SiO 2 of the SAW filter F under normal pressure.2Is selectively etched.
[0038]
The atmospheric pressure plasma etching apparatus 30 of the system S1 includes a nozzle head 39 (electrode holder). As shown in FIG. 2, the nozzle head 39 includes a coaxial cylindrical electrode structure including a cylindrical outer electrode 31 and a columnar inner electrode 32 housed in the outer electrode 31. The opposing surfaces of these electrodes 31 and 32 are each covered with a solid dielectric (not shown). A power source 33 (electric field applying means) is connected to the inner electrode 32, and the outer electrode 31 is grounded. Thereby, the inner electrode 32 becomes an electric field application electrode (hot electrode), and the outer electrode 31 becomes a ground electrode (earth electrode). The polarities of the electrodes 31 and 32 may be reversed.
[0039]
An annular plasma space 30 a is formed between the outer electrode 31 and the inner electrode 32. A gas introduction port 30b is provided at the upper end portion (one end side of the plasma space 30a) of the outer electrode 31, and a gas outlet (nozzle port) 30c is provided at the lower end portion (the other end side). The SAW filter F to be processed is disposed below the gas outlet 30c.
The electrode structure is not limited to the coaxial cylindrical type, and may be a parallel plate type. The setting means 38 for the SAW filter F may be in the form of a table, and the filters F may be set one by one each time processing is performed. You may be able to send sequentially.
[0040]
The atmospheric pressure plasma etching gas supply device M1 of the system S1 will be described.
The gas supply device M1 includes a processing gas supply unit 1 and a humidification unit 2 (addition unit). The processing gas supply means 1 includes a plurality of gas storage portions (“processing gas supply sources” in the claims) separately storing a main gas and an additional gas constituting the processing gas. The humidification pretreatment gas pipe 5A (treatment gas path before the addition operation) is sent out at a flow rate. The main gas (etchant) that is the main component of the processing gas includes a halogen-based gas (for example, CFFour) Is used. As an additional gas as an additional component of the processing gas, for example, O2Is used. CFFourAnd O2The flow rate ratio of, for example, CFFour: O2= 3: 1. O2That is, the additional gas is not essential for causing a plasma reaction for etching, and may not be included as a component of the processing gas.
[0041]
The humidifying means 2 has a water supply source 2X and an addition amount control unit 2Y. The water supply source 2X stores liquid phase water (a liquid raw material for a gas phase additive component). The water supply source 2X evaporates this water and sends it to the addition amount control unit 2Y.
[0042]
The addition amount control unit 2Y performs control so that the flow rate of water vapor (gas phase additive component) from the water supply source 2X becomes a predetermined value. This predetermined flow rate is set within a range of 0.5 to 2.5 vol% with respect to the processing gas from the supply means 1. Although this flow rate ratio is precisely relative to the processing gas excluding the water vapor (processing gas before humidification or addition operation), since it is a trace amount, the entire processing gas containing the water vapor (hereinafter referred to as “ It can be used for “humidified gas”. The flow rate can be controlled by controlling the dew point temperature based on the detected value of the dew point meter. An addition pipe 2C extends from the addition amount control unit 2Y. A ribbon heater 2H (tube heating means) is wound around the entire circumference of the addition tube 2C. The addition pipe 2C is joined to the pre-humidification gas pipe 5A.
[0043]
A humidified gas supply pipe 5B extends from this junction. The humidified gas supply pipe 5B is provided with a heater 5H (pipe heating means). The downstream end of the humidified gas supply pipe 5B is connected to the gas inlet 30b of the atmospheric pressure plasma etching apparatus 30.
[0044]
A method of etching the SAW filter F by the atmospheric pressure plasma etching system S1 having the above configuration will be described.
Processing gas (CFFour+ O2) Is sent from the supply means 1 to the pre-humidified gas pipe 5A. On the other hand, water vapor (H2O) is added to the humidification pretreatment gas (CF) by the addition amount control unit 2Y.Four+ O2) With respect to the predetermined flow rate ratio (0.5 to 2.5 vol%). The water vapor after the flow rate adjustment passes through the addition pipe 2C. At this time, since the addition pipe 2C is heated by the heating means 2H, it is possible to prevent water vapor from condensing (reliquefaction) on the inner surface of the addition pipe 2C. As a result, the flow rate ratio of water vapor can be reliably maintained at the predetermined value. Water vapor that has passed through the addition tube 2C is treated gas (CF) from the tube 5A.Four+ O2) And added. As a result, the humidification gas (CFFour+ O2+ Small amount of H2O), ie “addition post-treatment gas”.
[0045]
The humidification treatment gas is passed through the humidification gas supply pipe 5B. The tube 5B is heated by the heater 5H over its entire length. Thereby, it is possible to reliably prevent moisture in the humidification treatment gas from condensing on the inner surface of the tube 5B. As a result, the flow rate ratio of water vapor can be more reliably maintained at the predetermined value (0.5 to 2.5 vol%).
[0046]
Then, the humidification treatment gas is guided to the atmospheric pressure plasma etching apparatus 30 and is introduced into the plasma space 30a from the gas introduction port 30b of the nozzle head 39. On the other hand, an electric field (pulse electric field) is applied to the plasma space 30a by the power source 33, and glow discharge plasma (normal pressure plasma) is generated. As a result, the processing gas is discharged (plasmaized). That is, CFFour, O2And H2COF from processing gas consisting of O2, F2, HF, OH*Etc., and F-, HF2-, F*Ions and radicals (active species) are generated.
[0047]
The discharge-treated (plasmaized) processing gas is blown out from the gas outlet 30c toward the upper surface (surface to be processed) of the SAW filter F. As a result, the ions and radicals are converted into SiOW of the SAW filter F.2Reacts with volatile SiFFourAnd H2SiF6Occurs. As a result, the SAW filter F SiO2Can be etched. Since the water vapor in the processing gas is adjusted to be 0.5 vol% or more, the etching rate can be reliably increased and the etching process can be performed efficiently. In addition, since the water vapor in the processing gas is adjusted to 2.5 vol% or less, the metal pattern of the SAW filter F can be prevented from being damaged, and the SiO 2 can be surely removed.2Only can be selectively etched. As a result, a good quality SAW filter F can be obtained.
[0048]
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 in the above-described embodiments, and the description will be simplified.
FIG. 3 shows an atmospheric pressure plasma etching system S2 according to the second embodiment of the present invention. This system S2 includes an atmospheric pressure plasma etching apparatus 30 and an atmospheric pressure plasma etching gas supply apparatus M2. Since the atmospheric pressure plasma etching apparatus 30 has the same configuration as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0049]
The atmospheric pressure plasma etching gas supply device M2 of the system S2 employs a bubbling method as an adding means.
More specifically, the atmospheric pressure plasma etching gas supply device M2 includes a main gas supply unit 10X and a humidification unit 12A (addition unit). The main gas supply means 10 </ b> X includes a main gas tank 11 (main gas supply source) and a main gas mass flow controller (hereinafter referred to as “MFC”) 14. The main gas tank 11 contains CF as a halogen-based main gas which is a main component of the processing gas.FourIs stored. A main gas MFC 14 is connected to the tank 11. The MFC 14 is the main gas from the tank 11, that is, CFFourIs weighed to achieve the desired flow rate. A main gas pipe 54 extends from the MFC 14.
[0050]
The humidifying means 12A of the gas supply device M2 includes a carrier tank 13A, a carrier MFC 15A, and a bubbling tank 17. The carrier tank 13A has, for example, O as carrier gas.2Is stored. A carrier MFC 15A is connected to the tank 13A. The MFC 15A is a carrier gas from the tank 13A, that is, O2The mass of the gas is measured to obtain a desired flow rate. A carrier introduction pipe 53 extends from the MFC 15A.
Carrier gas (O2) Is finally the main gas (CFFourAnd an additional component (additional gas) of the processing gas by being involved in the reaction in the atmospheric pressure plasma etching apparatus 30. Main gas (CFFour) And carrier gas (O2) Constitutes a “processing gas excluding added components”. These gas tanks 11 and 13A constitute a “processing gas supply source” in the claims.
[0051]
The bubbling tank 17 stores liquid phase water (liquid raw material of additive components). A carrier introduction tube 53 is inserted into the water. The downstream end of the carrier introduction pipe 53 is open in the water of the tank 17. An addition pipe 52 extends from the upper end of the bubbling tank 17 (above the water surface). A ribbon heater 2H for preventing condensation similar to that of the first embodiment is wound around the outer circumference of the addition pipe 52 over the entire length. The addition pipe 52 is joined to the main gas pipe 54 of the main gas supply means 10X. A humidified gas supply pipe 51 extends from this junction and is connected to the gas inlet 30 b of the atmospheric pressure plasma etching apparatus 30. The humidified gas supply pipe 51 is provided with a heater 5H.
[0052]
According to the gas supply device M2 of the atmospheric pressure plasma etching system S2, the main gas (CFFour) Is sent from the tank 11 to the MFC 14 and weighed, and sent to the pipe 54 at a predetermined flow rate. Carrier gas (O2) Is sent from the tank 13A to the MFC 15A, measured, and sent to the pipe 53 at a predetermined flow rate. This carrier gas is blown into the water in the bubbling tank 17 and bubbled, and water evaporates in the bubbles of the carrier gas. The carrier gas containing the water vapor (gas phase additive component) is merged with the main gas from the pipe 54 via the addition pipe 52. Thereby, water vapor is added to the main gas. This water vapor addition amount is adjusted to be 0.5 to 2.5 vol% with respect to the total flow rate of the main gas and the carrier gas (processing gas flow rate excluding water vapor). Thus, the humidification gas (CFFour+ O2+ Small amount of H2O) is obtained. The humidified gas is supplied to the atmospheric pressure plasma etching apparatus 30 through the humidified gas supply pipe 51 to be converted into plasma, and is sprayed onto the SAW filter F. As a result, the SiO 2 of the SAW filter F can be selectively etched at a high etching rate, as in the first embodiment.
[0053]
FIG. 4 shows an atmospheric pressure plasma etching system S3 according to the third embodiment of the present invention. The system S3 includes an atmospheric pressure plasma etching apparatus 30 and an atmospheric pressure plasma etching gas supply apparatus M3. Since the atmospheric pressure plasma etching apparatus 30 has the same configuration as that of the above-described embodiment, the description thereof is omitted.
[0054]
  The atmospheric pressure plasma etching gas supply device M3 of the system S3 employs a more desirable mode of the bubbling method as the adding means.
  More specifically, the atmospheric pressure plasma etching gas supply device M3 includes a processing gas supply means 10 (processing gas source) and a humidification means 12 (addition means). The processing gas supply means 10 includes two processing gas component tanks 11 and 13 and two processing gas component MFCs 14 and 15. The main gas tank 11 contains a halogen-based main gas (CF) which is the main component of the processing gas.4) Is stored, and the main gas MFC 14 (main gas flow rate control unit) measures the mass of the main gas from the tank 11 to obtain a desired flow rate, as in the second embodiment. The additional gas tank 13 has an additional gas (O) as an additional component of the processing gas.2) And the additional gas MFC15 (additional gas flow rate control unit) measures the mass of the additional gas from the tank 13 to obtain a desired flow rate in the carrier tank 13A and the MFC 15A of the second embodiment. It is the same. The pipes from the outlet ports of the two MFCs 14 and 15 merge with each other to form one process gas pipe 50 (process gas path from the supply source) and extend from the process gas supply means 10. The processing gas pipe 50 is branched into first and second branch pipes 50a and 50b.(The branch path 50a is branched from the processing gas paths 50 and 50b.)
[0055]
The adding means 12 includes a bubbling tank 17 that stores water (liquid phase), and a branch valve 18 (a flow ratio adjusting unit) provided at a branch portion of the processing gas pipe 50. The downstream end of the first branch pipe 50a (first gas path) from the branch valve 18 is inserted into the water of the bubbling tank 17 and opened. The addition pipe 52 (addition path) from the bubbling tank 17 merges with another branch pipe 50b (second gas path) from the branch valve 18. A humidified gas supply pipe 51 (post-addition treatment gas path) extends from this junction to the atmospheric pressure plasma etching apparatus 30.
[0056]
The branch valve 18 can adjust the flow rate of the processing gas from the pipe 50 to the first branch pipe 50a and the flow rate to the second branch pipe 50b (that is, the diversion ratio of the pipes 50a and 50b). When the flow rate to the first branch pipe 50a is increased, the amount of water vaporized in the bubbling tank 17 increases. Conversely, when the flow rate to the first branch pipe 50a is reduced, the amount of water vaporized in the bubbling tank 17 is reduced. Thereby, it can set so that the amount of water vapor | steam addition to process gas may become the range of 0.5-2.5 vol% reliably. As a result, the SiO2 of the SAW filter F can be reliably selected and etched at a high etching rate.
Instead of the branch valve 18, a flow control valve is provided in each of the first and second branch pipes 50 a and 50 b or in any one of the first and second branch pipes 50 a and 50 b. Also good.
[0057]
FIG. 5 shows an atmospheric pressure plasma etching system S4 according to the fourth embodiment of the present invention. The system S4 includes an atmospheric pressure plasma etching apparatus 30 and an atmospheric pressure plasma etching gas supply apparatus M4. Since the atmospheric pressure plasma etching apparatus 30 has the same configuration as that of the above-described embodiment, the description thereof is omitted.
[0058]
The gas supply apparatus M4 for atmospheric pressure plasma etching of the system S4 employs the vaporizer 20 as an adding means (humidifying means).
More specifically, the atmospheric pressure plasma etching gas supply apparatus M4 includes a processing gas supply means 10 (processing gas source) and an addition means connected to the supply means 10, that is, a vaporizer 20. The processing gas supply means 10 includes two processing gas component tanks 11 and 13 and two processing gas component MFCs 14 and 15. The main gas tank 11 contains a halogen-based main gas (CF) which is the main component of the processing gas.Four) Is stored, and the main gas MFC 14 measures the mass of the main gas from the tank 11 to obtain a desired flow rate, as in the second and third embodiments. The additional gas tank 13 has an additional gas (O) as an additional component of the processing gas.2) Is stored, and the additional gas MFC 15 measures the mass of the additional gas from the tank 13 to obtain a desired flow rate, as in the third embodiment. The pipes from the outlet ports of the two MFCs 14 and 15 merge with each other, and the gas pipe 50 after the merging and mixing is connected to the inlet port 21 described later of the vaporizer 20.INIt is linked to.
[0059]
The vaporizer 20 as the adding means includes a thermostatic chamber 21 (container), a water storage tank 22 (liquid storage unit) and a water vapor MFC 23 (addition amount control unit) accommodated in the thermostatic chamber 21. The thermostatic chamber 21 is thermally insulated from the outside. The constant temperature bath 21 incorporates a heater 40 (heating means in the bath). Thereby, the whole inside of the thermostatic chamber 21 is maintained at a constant temperature. This temperature is set to be higher (for example, 110 ° C.) than the vaporization temperature under normal pressure of water.
[0060]
  An inlet port 21IN for connection with the gas pipe 50 of the processing gas supply means 10 is provided on the outer surface of the thermostatic chamber 21. Inside the thermostatic chamber 21 is a pre-humidified gas pipe 25 (from a supply source) extending from the inlet port 21IN.processingGas path) is piped. An air control valve V25 is provided in the gas tube 25 before humidification.
[0061]
The water storage tank 22 in the thermostatic chamber 21 stores, for example, liquid phase pure water (liquid raw material to be added to the gas phase) having an electric conductivity of 0.1 μS / cm. In the tank 22 above the water surface, only water vapor (gas phase additive component) evaporated from water is present, and impure gas such as air is hardly contained. Inside the thermostatic chamber 21, a pre-metering steam pipe 24 extends from the upper end of the tank 22 toward the MFC 23. The steam pipe 24 has two air control valves V241, V242Are sequentially provided from the upstream side. Each valve V241, V242Ribbon heaters 41 and 42 (valve heating means) are wound around. These valves V241, V242A discharge pipe 29 extends from the water vapor pipe 24 between the discharge ports 21 disposed on the outer surface of the thermostatic chamber 21.EXIt is connected to. The exhaust pipe 29 has an air control valve V29Is provided. A pressure sensor P is provided at the joint between the steam pipe 24 and the discharge pipe 29.1Is provided. A purge port 21 is provided on the outer surface of the thermostatic chamber 21.PGThe purge port 21 is provided.PGA purge pipe 28 extending from the valve V242It is connected to the steam pipe 24 on the downstream side. The purge pipe 28 includes an air control valve V.28Is provided.
[0062]
The downstream end of the steam pipe 24 is connected to the inlet port of the steam MFC 23. The MFC 23 measures the mass of water vapor from the water vapor pipe 24 and thus from the water storage tank 22 to obtain a desired flow rate. Specifically, when the flow rate of the pre-humidification gas in the pre-humidification gas pipe 25 is 100, the flow rate of water vapor is adjusted to r (0.5 ≦ r ≦ 2.5).
[0063]
An addition pipe 26 (addition path, post-metering steam pipe) extends from the outlet port of the MFC 23. The downstream end of the addition pipe 26 is joined with the pre-humidified gas pipe 25. The full length region of the addition pipe 26 including the merging portion is accommodated in the thermostatic chamber 21. In addition pipe 26, air control valve V26Is provided. Valve V26A ribbon heater 43 (valve heating means) is wound around.
[0064]
Inside the thermostatic chamber 21, a humidified gas pipe 27 (post-treatment gas path after addition) extends from the junction of the pipes 25 and 26. The humidified gas pipe 27 is an outlet port 21 disposed on the outer surface of the thermostatic chamber 21.OUTIt is connected to. This outlet port 21OUTA humidified gas supply pipe 51 extends from the gas inlet 30 b of the atmospheric pressure plasma etching apparatus 30. The point that the humidified gas supply pipe 51 is provided with the heater 5H is the same as in the above-described embodiment.
[0065]
The junction structure between the pipes 25 and 26 will be described in further detail.
As shown in FIG. 6, the pre-humidified gas pipe 25 and the humidified gas pipe 27 are configured by a single straight common gas pipe 20 </ b> P. The common gas pipe 20P has substantially the same cross-sectional area over the entire length. The downstream end of the addition pipe 26 is joined to the middle part of the common gas pipe 20P. The upstream side gas pipe 20P is provided as the pre-humidified gas pipe 25, and the downstream side gas pipe 20P is provided as the humidified gas pipe 27 with this joint as a boundary.
[0066]
The addition pipe 26 is much thinner than the common gas pipe 20P, that is, the gas pipe 25 before humidification. Specifically, the cross-sectional area A of the gas pipe 25 before humidificationtwenty fiveIs 100, the channel cross-sectional area A of the addition pipe 2626Is the same value (A) as the flow rate ratio “r” of water vapor to be adjusted by the MFC 23.26= R). In FIG. 6, the diameter of the addition tube 26 is exaggerated. The addition pipe 26 penetrates the pipe wall of the common gas pipe 20P and enters the pipe 20P, and the pipe axis L of the pipe 20P.20XIt is bent in an L shape on the top. Thereby, the downstream end of the thin addition pipe 26 is coaxially formed with the thick common gas pipe 20P, and is opened toward the downstream humidified gas pipe 27 side.
[0067]
The operation of the atmospheric pressure plasma etching system S4 according to the fourth embodiment will be described with a focus on the gas supply device M4.
A purge gas such as nitrogen gas is previously purged from the purge port 21.PGThe inside of the pipes 24, 26 and the like is purged by feeding from the inside. Furthermore, the discharge port 21EXAnd a vacuum pump is connected to suck and exhaust the unknown gas in the tank 22 and the pipes 24 and 26 above the water surface.
[0068]
Then, by turning on the heater 40, the temperature chamber 21 is heated to a desired temperature (for example, 110 ° C.) higher than the vaporization temperature of water. As a result, the water storage tank 22 and pure water therein are also heated. In this heating process, the valve V241, V29While opening valve V242Keep closed. Thereby, the inside of the water storage tank 22 is maintained at a normal pressure. Also, the ribbon heaters 41 to 43 are turned on and the valves V of the steam pipes 24 and 26 are turned on.241, V242, V26Are individually heated to a desired temperature (for example, 120 ° C.) higher than the internal space of the thermostatic chamber 21.
[0069]
When the inside of the thermostatic chamber 21 and the water storage tank 22 reaches equilibrium at a desired 110 ° C., the water in the tank 22 is at 100 ° C. As a result, water evaporates and vaporizes, and the inside of the tank 22 above the water surface is filled with saturated water vapor. Here, the valve V of the steam pipes 24 and 26241, V242, V26open. (Valve V28, V29Is closed. Thus, saturated steam is sent from the tank 22 through the pre-metering steam pipe 24 to the MFC 23. At this time, since the steam pipe 24 is also heated to 110 ° C., water vapor does not condense (reliquefy) on the inner peripheral surface of the steam pipe 24. Furthermore, valve V241, V242Is heated to a higher temperature of 120 ° C.241, V242It is possible to reliably prevent condensation in the interior.
[0070]
In parallel, the valve V of the gas pipe 25 before humidificationtwenty fiveAnd CF of tank 11FourThe gas is sent to the MFC 14 and O in the tank 132Send gas to MFC15. At this time, the two processing gases MFC 14 and 15 of the original gas supply means 10 cooperate with each other to generate CF.FourAnd O2The flow rate ratio is predetermined (CFFourGas is O2The flow rate is adjusted to 3 times the flow rate of the gas.
The steam MFC 23 is composed of these CFs.FourAnd O2The water vapor is sent out to the addition tube 26 while adjusting the flow rate of the water vapor so that the flow rate of the water vapor is r times 100 minutes (0.5 ≦ r ≦ 2.5).
[0071]
Since the addition pipe 26 is kept at a high temperature of 110 ° C. over its entire length, water vapor does not condense on the inner peripheral surface of the addition pipe 26. As a result, the flow rate ratio of water vapor can be reliably maintained as it is. Furthermore, valve V26Is heated to a higher temperature of 120 ° C.26Condensation does not occur inside, and the accuracy of the flow rate ratio of water vapor can be further increased.
[0072]
Then, the water vapor flows into the pipe 20 </ b> P and merges with the humidified pretreatment gas from the pipe 25. At this time, the flow rate of water vapor coming out of the tube 26 is equal to the flow rate of the humidification pretreatment gas outside the tube 20P due to the relationship between the flow rate ratio and the flow path cross-sectional area of the tubes 25 and 26. Thereby, water vapor can be stably mixed with the processing gas. Moreover, since the downstream end opening of the addition pipe 26 faces the humidified gas pipe 27 on the downstream side, the steam flux φ1Is the gas flux φ of the humidified gas pipe 272It can be absorbed more smoothly by being sucked into the inside. Furthermore, since the downstream end of the addition pipe 26 is accommodated coaxially in the common gas pipe 20P, water vapor can be mixed more uniformly. Thereby, it is possible to prevent the water vapor from locally staying around the joining portion, and it is possible to reliably prevent the condensation of water vapor due to the stay.
[0073]
As a result, it is possible to obtain a highly accurate humidification gas (post-treatment gas). This humidified gas is passed through the humidified gas pipe 27 and the gas supply pipe 51. Since the water vapor partial pressure in the humidified gas gas is extremely small, no condensation occurs on the tubes 27 and 51. Then, as in the first embodiment, the humidification processing gas is supplied to the atmospheric pressure plasma etching apparatus M3 to be turned into plasma and sprayed onto the surface to be processed of the SAW filter F. As a result, it is possible to efficiently etch only SiO 2 at a high etching rate, and to obtain a high-quality SAW filter F.
[0074]
According to the vaporizer 20, since the heating means for vaporization in the water storage tank 22 and the heating means for preventing condensation in the pipes 24 and 25 are constituted by the common heater 40, the number of parts can be reduced. In addition, the configuration can be simplified.
[0075]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, a gas phase hydroxyl group-containing compound (for example, alcohol) may be used as an additive component instead of water vapor, that is, gas phase water. Also in this case, the addition amount of the gas phase hydroxyl group-containing compound is set to 0.5 to 2.5 vol% of the processing gas.
The atmospheric pressure plasma etching apparatus 30 is a so-called remote system in which the workpiece is disposed outside the plasma space between the electrodes, but a so-called direct-type atmospheric pressure in which the workpiece is disposed in the plasma space between the electrodes. A plasma etching apparatus may be used.
Naturally, the object to be processed is not limited to the SAW filter.2A multilayer laminated device in which a via hole is to be formed in a layer and other various electronic devices can be processed.
In the third embodiment, the structure of the joining part of the second branch pipe 50b and the addition pipe 52 is the same as the structure of the joining part of the pre-humidification gas pipe 25 and the addition pipe 26 of the fourth embodiment shown in FIG. It may be configured.
In the fourth embodiment, the addition means (vaporizer 20) is configured to pass only the additive component made of water vapor through the addition tube 26.2Or the like, and may be passed through the addition pipe 26 on a carrier gas (an additional component of the processing gas).
[0076]
【Example】
Examples of the present invention will be described.
<Example 1>
Using a system similar to FIG.2It was investigated what change was observed in the gas component of the plasma space by the addition of O). The measurement was based on Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The results are shown in FIG. As is apparent from the figure, OH is added by adding water.*As a result, the oxidation action was improved and the F source increased.
[0077]
<Example 2>
Etching was performed using the same system as in FIG. 5 under the following conditions.
[Processing conditions]
Etching environment: ambient temperature 24.8 ° C., relative humidity 24% Rh
Target: Crystal (SiO2) SAW filter with Al pattern formed on the substrate
Process gas components and flow rate: CFFour= 30 ccm, O2= 10ccm
Water addition amount: CFFourAnd O21.5 vol% with respect to the total flow rate (= 40 ccm)
Gas supply pipe temperature: 50 ° C
Discharge condition: Applied voltage Vpp= 9 kV, pulse frequency = 20 kHz
Processing time: 20 sec
Result, SiO2The etching rate was 80 nm / min. There was no damage to the Al pattern.
[0078]
<Example 3>
Using the system of FIG.2Depending on the amount of addition of O)2It was investigated how the etching rate changed. The etching environment, processing target, processing gas component and flow rate, discharge conditions, and processing time were the same as in Example 2, and the gas supply tube temperature was set to a little over 100 degrees. In addition, the flow path cross-sectional area ratio in the junction part of the pipes 25 and 26 was made constant irrespective of the gas flow rate ratio in these pipes.
The results are shown in FIG. The etching rate rose around the addition amount of 0.5 vol%, and the etching rate increased as the addition amount increased. However, when the added amount exceeds 2.5 vol%, the Al pattern is damaged.
[0079]
Subsequently, water vapor (H2The frequency characteristics of the SAW filter were examined in the case of etching with the addition amount of O) of 2.0 vol% and the case of etching with 3.0 vol%. The results are shown in FIG. 9 and FIG. In these figures, the broken line is the frequency characteristic before etching, and the solid line is the frequency characteristic after etching. As shown in FIG. 9, when the addition amount was 2.0 vol%, the center frequency could be shifted without destroying the characteristic waveform. This is because the substrate quartz (SiO2) Is the proof that only selective etching was possible. On the other hand, as shown in FIG. 10, when the addition amount is 3.0 vol%, the waveform is broken and the function as a filter cannot be maintained. This is evidence that the Al pattern has been damaged.
[0080]
<Comparative Example 1>
Etching was performed under the same conditions as in Example 2 except that the same system as in FIG. 4 was used and the amount of water vapor added was 0.2 vol%. As a result, the Al pattern was not damaged, but the etching rate was 1 nm / min or less, and measurement was difficult.
[0081]
<Comparative example 2>
In Comparative Example 1, the etching was performed while changing the water vapor addition amount to 15 vol%. As a result, the etching rate was 100 nm / min, but the Al pattern was damaged and became defective.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the etching process can be efficiently performed at a good etching rate. In addition, the silicon oxide to be etched can be selectively etched reliably, and the metal that should not be etched can be prevented from being damaged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an atmospheric pressure plasma etching system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view schematically showing an electrode structure of the system.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an atmospheric pressure plasma etching system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an atmospheric pressure plasma etching system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an atmospheric pressure plasma etching system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a joining portion of a gas pipe and a steam pipe in the system of the fourth embodiment.
FIG. 7 is a graph showing measurement results of the effect of water addition according to Example 1 of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the measurement result of the etching rate with respect to the amount of water vapor added according to Example 3 of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing frequency characteristics of a SAW filter processed with a water vapor addition amount of 2.0 vol%.
FIG. 10 is a graph showing frequency characteristics of a SAW filter processed with a water vapor addition amount of 3.0 vol% as a comparative example.
[Explanation of symbols]
S1, S2, S3, S4 atmospheric pressure plasma etching system
M1, M2, M3, M4 Gas supply equipment for atmospheric pressure plasma etching
30 Atmospheric pressure plasma etching equipment
Process gas supply means including 1X process gas supply source
11, 13 Gas tank (Supply source of processing gas)
2,12,12 Humidification means (addition means)
17 Bubbling tank
18 Branch valve (Diversion ratio adjuster)
20 Vaporizer (addition means)
21 Thermostatic bath (container)
22 Water storage tank (liquid storage part)
23 Water vapor MFC (addition control unit)
25 Gas tube before humidification in the vaporizer (from the source)processingGas path)
26 Addition pipe (addition path)
27 Humidification gas pipe (addition post-treatment gas path)
50 Process gas pipe (from source)processingGas path)
50a First branch pipe (first gas passage, Branch)
50b Second branch pipe (second gas passage, Process gas path between branch and merge)

Claims (5)

エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングするプラズマエッチング装置へのガス供給装置であって、
ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスの供給源と、水又は水酸基含有化合物からなる添加成分の添加手段と、を備え、
上記供給源に処理ガス路が連なり、
上記添加手段が、上記添加成分を気相で通すとともに上記処理ガス路と合流する添加路を有し、
上記処理ガス路と上記添加路との合流部にて、上記処理ガス路からの処理ガスと上記添加路からの気相の上記添加成分とが合流し、上記添加成分を除いた処理ガスに対し上記添加成分が0.5〜2.5vol%添加された処理ガスが得られ、上記合流後の処理ガスが上記プラズマエッチング装置へ供給され、
上記合流部において、上記処理ガス路の流路断面積と上記添加路の流路断面積との比が、上記処理ガス路内のガス流量と上記添加路内のガス流量との比と略等しいことを特徴とするプラズマエッチング用ガス供給装置
A gas supply device to a plasma etching apparatus for plasma etching a workpiece having silicon oxide to be etched and a metal not to be etched under atmospheric pressure ,
A processing gas supply source containing a halogen-based main gas, and means for adding an additive component consisting of water or a hydroxyl group-containing compound,
A processing gas path is connected to the above supply source,
The addition means has an addition path for passing the additive component in the gas phase and merging with the processing gas path,
At the junction of the processing gas path and the addition path, the processing gas from the processing gas path and the gas phase additive component from the addition path merge, and the processing gas excluding the additive component A processing gas to which the additive component is added in an amount of 0.5 to 2.5 vol% is obtained, and the combined processing gas is supplied to the plasma etching apparatus,
In the junction, the ratio of the cross-sectional area of the processing gas path to the cross-sectional area of the addition path is substantially equal to the ratio of the gas flow rate in the processing gas path and the gas flow rate in the addition path. A gas supply apparatus for plasma etching characterized by the above.
上記添加手段が、上記添加成分を液体の状態で貯えたバブリングタンクと、分流比調節部とを更に有し、上記処理ガス路から分岐路が分岐し、この分岐路の下流端が上記バブリングタンク内の液体中に配置され、上記分流比調節部が、上記供給源からのガスの上記分岐路への分流比を調節することにより上記添加の数値範囲が満たされるようにし、上記バブリングタンクから上記添加路が延び、この添加路には、上記分岐路からのガスとこのガス中に気化した添加成分との混合ガスが通され、
上記流路断面積比が、上記分岐路の分岐部と上記合流部との間の上記処理ガス路内の処理ガスの流量と、上記添加路内の上記混合ガスの流量との比と略等しいことを特徴とする請求項1に記載のプラズマエッチング用ガス供給装置。
The adding means further includes a bubbling tank that stores the added component in a liquid state, and a diversion ratio adjusting unit, and a branch path branches from the processing gas path, and a downstream end of the branch path is the bubbling tank The diversion ratio adjusting unit is arranged in the liquid in the inside so that the numerical range of the addition is satisfied by adjusting the diversion ratio of the gas from the supply source to the branch path, and from the bubbling tank to the above An addition path extends, and a gas mixture from the gas from the branch path and the additive component vaporized in the gas is passed through the addition path.
The flow path cross-sectional area ratio is substantially equal to the ratio between the flow rate of the processing gas in the processing gas path between the branching portion of the branching path and the merging portion and the flow rate of the mixed gas in the addition path. The gas supply apparatus for plasma etching according to claim 1 .
上記添加手段が、上記添加成分を液体の状態で貯えた液体貯留部と、上記液体貯留部から上記処理ガスの他の成分と混合されることなく気化した添加成分を上
記添加の数値範囲を満たすべき流量にして上記添加路へ送る添加量制御部と、上記液体貯留部と上記添加量制御部と上記添加路と上記合流部とを収容する容器とを更に有し、この容器の内部が、上記添加成分の気化温度より高温に保持されていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマエッチング用ガス供給装置。
The addition means stores a liquid storage part that stores the additive component in a liquid state, and an additive component that is vaporized from the liquid storage part without being mixed with other components of the processing gas.
An addition amount control unit that sends to the addition channel at a flow rate that should satisfy the numerical value range of addition, and further includes a container that accommodates the liquid storage unit, the addition amount control unit, the addition channel, and the merging unit. The gas supply apparatus for plasma etching according to claim 1, wherein the inside of the container is maintained at a temperature higher than the vaporization temperature of the additive component .
エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングするシステムであって、
ガス供給装置と、プラズマエッチング装置とを備え、
上記ガス供給装置が、ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスの供給源と、水酸基含有化合物の添加手段とを有し、この添加手段が、上記供給源からの処理ガスに上記水酸基含有化合物を気相で、しかも当該水酸基含有化合物を除いた処理ガスに対し0.5〜2.5vol%添加し、添加後の処理ガスが、上記プラズマエッチング装置へ供給されてプラズマ化されることを特徴とするプラズマエッチングシステム
A system for plasma etching a workpiece having silicon oxide to be etched and a metal that should not be etched under atmospheric pressure,
A gas supply device and a plasma etching device;
The gas supply device includes a supply source of a processing gas containing a halogen-based main gas and a means for adding a hydroxyl group-containing compound, and the addition means gasses the hydroxyl group-containing compound to the treatment gas from the supply source. In addition, 0.5 to 2.5 vol% is added to the processing gas excluding the hydroxyl group-containing compound, and the processing gas after the addition is supplied to the plasma etching apparatus to be converted into plasma. Plasma etching system .
エッチングされるべき酸化シリコンとエッチングされるべきでない金属とを有する被処理物を大気圧近傍下でプラズマエッチングする方法であって、
ハロゲン系の主ガスを含む処理ガスに対し、水酸基含有化合物を気相で0.5〜2.5vol%添加し、添加後の処理ガスをプラズマエッチング装置へ供給してプラズマ化することを特徴とするプラズマエッチング方法
A method of plasma etching a workpiece having silicon oxide to be etched and a metal not to be etched under atmospheric pressure,
A feature is that a hydroxyl group-containing compound is added in a gas phase in an amount of 0.5 to 2.5 vol% with respect to a processing gas containing a halogen-based main gas, and the processing gas after the addition is supplied to a plasma etching apparatus to form plasma. A plasma etching method .
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