JP5103025B2 - シリコンウェハの表面層の除去方法 - Google Patents
シリコンウェハの表面層の除去方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5103025B2 JP5103025B2 JP2007011897A JP2007011897A JP5103025B2 JP 5103025 B2 JP5103025 B2 JP 5103025B2 JP 2007011897 A JP2007011897 A JP 2007011897A JP 2007011897 A JP2007011897 A JP 2007011897A JP 5103025 B2 JP5103025 B2 JP 5103025B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface layer
- silicon wafer
- gas
- electric field
- magnetic field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 68
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 68
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 68
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 title claims description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 46
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 41
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 19
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 67
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000000695 crystalline len Anatomy 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 SiOC Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02079—Cleaning for reclaiming
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02032—Preparing bulk and homogeneous wafers by reclaiming or re-processing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Description
本発明は、半導体製造等で使用されたシリコンウェハの表面に表面層・皮膜を付着させたウェハから、表面層・皮膜（以下単に表面層と総称する）を除去し、再生ウェハとして再利用できるようにする技術に関する。
現在、半導体製造工程において使用されるシリコンウェハにはプライムウェハ，ミラーウェハ，ダミーウェハ，メカダウェハの４種類ある。１プライムウェハは、新品でＩＣ製品になるウェハ、２ミラーウェハは、解析、検査用に使われプライムウェハと同レベルの面精度を有するウェハ、３ダミーウェハは、搬送テスト用、ロボットテスト用で１を使う前に必ず使用するウェハ、４メカダミーウェハは、機械設備会社が加工用として使用するウェハである。
半導体製造工程では、プライムウェハを流す前に必ずダミーウェハを事前に工程に流し、条件設定の確認をして半導体の生産を行なっている。このダミーウェハは再生ウェハを使用するのが一般的であり、各社の各工程で様々な表面層の成膜がなされたウェハが再生されて使用されている。又表面層としては、シリコン系膜・金属系膜・絶縁系膜、がある。
再生ウェハは、ダミーウェハに使われ８インチウェハの場合、７２５μｍ±２５μｍの範囲で使用される。
半導体製造工程では、プライムウェハを流す前に必ずダミーウェハを事前に工程に流し、条件設定の確認をして半導体の生産を行なっている。このダミーウェハは再生ウェハを使用するのが一般的であり、各社の各工程で様々な表面層の成膜がなされたウェハが再生されて使用されている。又表面層としては、シリコン系膜・金属系膜・絶縁系膜、がある。
再生ウェハは、ダミーウェハに使われ８インチウェハの場合、７２５μｍ±２５μｍの範囲で使用される。
従来の再生方法はウェットプロセスで行なわれている。まず薬液によって成膜された表面層を除去し、シリコン表面の粗さを取る為に研磨を数ミクロンから十数ミクロン研磨して、不純物やパーティクル除去のために洗浄を行なっている。再生には研磨を必ず行なう必要があり、ウェハ厚が薄くなっていくので、再生可能回数が３回〜５回程度である。
また、薬液処理では除去できない膜（ＳｉＯＣ，ＳｉＣ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ等）もあり、再生できないウェハもあった。
一方、本出願人は、水晶体本体をプラズマで削って薄肉にする技術を開発した。その技術は出願され、特開２０００−２８６２３６号公報として知られている。しかしながら、この技術はエッチングするのが水晶体本体の結晶体であり、シリコンウェハの表面被膜を除去するものとは除去する対象・素材・用途が異なり、且つ従来の液剤と機械的研磨と洗浄を用いるシリコンウェハの表面層の除去方法とは、真空空間内でのドライ処理という手法は大きく手法を異にするため、本願発明の目的のシリコンウェハの表面層の除去に利用できるものとは理解されてなかった。
特開２０００−２８６２３６号公報
また、薬液処理では除去できない膜（ＳｉＯＣ，ＳｉＣ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ等）もあり、再生できないウェハもあった。
一方、本出願人は、水晶体本体をプラズマで削って薄肉にする技術を開発した。その技術は出願され、特開２０００−２８６２３６号公報として知られている。しかしながら、この技術はエッチングするのが水晶体本体の結晶体であり、シリコンウェハの表面被膜を除去するものとは除去する対象・素材・用途が異なり、且つ従来の液剤と機械的研磨と洗浄を用いるシリコンウェハの表面層の除去方法とは、真空空間内でのドライ処理という手法は大きく手法を異にするため、本願発明の目的のシリコンウェハの表面層の除去に利用できるものとは理解されてなかった。
本発明は、従来のこれらの問題点の解消し、液剤を使用せずにドライプロセスで表面層を除去し、しかもシリコン基材本体を削ることがきわめて少なく、処理毎のシリコン基材の厚みの減少が小さく多くの回数再生でき、更に従来の薬液処理では除去できなかった膜（ＳｉＯＣ，ＳｉＣ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ）も除去できるようになり、今まで廃棄処理されていたダミーウェハが再生可能にできるという優れたシリコンウェハの表面層除去方法を提供することにある。
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 希薄エッチングガスを封入した真空容器内で磁場と電場を直交方向に与えて電子流を生起し、同エッチングガスをその電子流の電子で電離させて高密度プラズマを生成し、同高密度プラズマで真空容器内に配置したシリコンウェハの表面に付着させた表面層をエッチングして除去し、その後真空容器内に希薄のＡｒガスを封入して磁場と電圧を印加して電場を与えてＡｒガスをイオン化してＡｒイオンクリーニングを行うことで、エッチングされたシリコンウェハの表面を鏡面にすることを特徴とするシリコンウェハの表面層の除去方法
２） 真空容器内に希薄エッチングガスを封入し、表面層を付着させたシリコンウェハを負電極に取付けて真空容器内に配置するとともに、負電極を挟むように正電極を外周に配置し、前記正負電極に直流電圧又は交番電圧を印加して電場を形成し、同電場の方向に直交するように磁場を与えてシリコンウェハのまわりを回転する電子流を形成し、同電子流の電子でエッチングガスを分離させて高密度均一プラズマを生成させてプラズマでシリコンウェハをエッチングして表面層を除去し、その後真空容器内に希薄のＡｒガスを封入して磁場と電圧を印加して電場を与えてＡｒガスをイオン化してＡｒイオンクリーニングを行うことで、エッチングされたシリコンウェハの表面を鏡面にすることを特徴とするシリコンウェハの表面層の除去方法
３） エッチングガスがフッ化炭素（ＣＦ４）であり、電場を直流電場とし、これに酸素ガスを１０〜３０％の混合比率で添加した前記１）又は２）記載のシリコンウェハの表面層の除去方法
４） 磁場が交番磁場である前記１）〜３）何れか記載のシリコンウェハの表面層の除去方法
５） 表面層がシリコン系又は絶縁系の皮膜であって、エッチングガスとしてフッ素系エッチングガスを使用した前記１）〜４）何れか記載のシリコンウェハの表面層の除去方法
６） 表面層が金属系の皮膜であって、塩素系エッチングガスを使用した前記１）〜４）何れか記載のシリコンウェハの表面層の除去方法
にある。
１） 希薄エッチングガスを封入した真空容器内で磁場と電場を直交方向に与えて電子流を生起し、同エッチングガスをその電子流の電子で電離させて高密度プラズマを生成し、同高密度プラズマで真空容器内に配置したシリコンウェハの表面に付着させた表面層をエッチングして除去し、その後真空容器内に希薄のＡｒガスを封入して磁場と電圧を印加して電場を与えてＡｒガスをイオン化してＡｒイオンクリーニングを行うことで、エッチングされたシリコンウェハの表面を鏡面にすることを特徴とするシリコンウェハの表面層の除去方法
２） 真空容器内に希薄エッチングガスを封入し、表面層を付着させたシリコンウェハを負電極に取付けて真空容器内に配置するとともに、負電極を挟むように正電極を外周に配置し、前記正負電極に直流電圧又は交番電圧を印加して電場を形成し、同電場の方向に直交するように磁場を与えてシリコンウェハのまわりを回転する電子流を形成し、同電子流の電子でエッチングガスを分離させて高密度均一プラズマを生成させてプラズマでシリコンウェハをエッチングして表面層を除去し、その後真空容器内に希薄のＡｒガスを封入して磁場と電圧を印加して電場を与えてＡｒガスをイオン化してＡｒイオンクリーニングを行うことで、エッチングされたシリコンウェハの表面を鏡面にすることを特徴とするシリコンウェハの表面層の除去方法
３） エッチングガスがフッ化炭素（ＣＦ４）であり、電場を直流電場とし、これに酸素ガスを１０〜３０％の混合比率で添加した前記１）又は２）記載のシリコンウェハの表面層の除去方法
４） 磁場が交番磁場である前記１）〜３）何れか記載のシリコンウェハの表面層の除去方法
５） 表面層がシリコン系又は絶縁系の皮膜であって、エッチングガスとしてフッ素系エッチングガスを使用した前記１）〜４）何れか記載のシリコンウェハの表面層の除去方法
６） 表面層が金属系の皮膜であって、塩素系エッチングガスを使用した前記１）〜４）何れか記載のシリコンウェハの表面層の除去方法
にある。
本発明によれば、ドライプロセスで表面層のみをエッチングで除去でき、シリコン基材の厚みの減少はほとんどなく多数回の再生・除去処理してもシリコン基材を長く繰り返し使用できる。シリコン基材のリサイクル効率に優れ、シリコン基材費を安価できる。
除去処理で液剤を使用しないので処理行程が簡単で廃棄処理も簡易に済む。又除去後のシリコンウェハのシリコン基材は洗浄の必要性がない程となる。
除去処理で液剤を使用しないので処理行程が簡単で廃棄処理も簡易に済む。又除去後のシリコンウェハのシリコン基材は洗浄の必要性がない程となる。
本発明によって除去できるシリコンウェハの表面層（皮膜）としては、シリコン系（Ｓｉ,Ｐｏｌｙ Ｓｉ,ａ−Ｓｉ，ＷＳｉｘ等）、金属系（Ａｌ，Ｗ，Ｔｉ，Ａｌ−Ｓｉ，等）、絶縁膜系（ＳｉＯ２，ＳｉＯＣ，ＳｉＣ，ＳｉＯＮ，ＳｉＮ，ＳＯＧ等）、有機系（ＭＳＱ：メチルシルセスキシオキサン，ポリイミド等）などがある。
本発明のエッチングガスは、表面層に材質の応じて適切なガスを選択する。シリコン系・絶縁系・有機系の表面層の場合はフッ素ガスＣＦ４等のフッ素系のエッチングガス（ＣＦ４，Ｃ２Ｆ８等）を、金属系表面層の場合は、塩素系ガス（Ｃｌ２，ＣＣｌ４等）を使用する。又他のガス（アルゴンガスＡｒ，酸素ガスＯ２等）を添加してもよい。エッチングガスの濃度は１０-2〜１０-3ｔｏｒｒ程度である。
表面層が単層でなく複数層の場合は、２種類以上のエッチングガスを供給して各層に応じたエッチングを選択的に行う。
本発明の電場は、直流電圧印加と、高周波電圧（ＲＦ）印加の方法があり、直流電圧印加の場合は５００ｍＡ−１ＫＶ程度で、又ＲＦ電圧は２００Ｗ程度の電源を用い、外部磁界型マグネトロン放電を可能にする。
又、磁場も一方向の磁界と、方向を交代的に変える交番磁界の印加の方法がある。交互に反転させる交番磁場の方が、エッチングの均一性を向上させることで好ましい。
本発明のシリコンウェハを載置する電極板としてはＳＵＳ３１６板にスパッタによる汚染を防止するために表面処理を施したもの又は、ガラスカバーなどで保護して使用するのがよい。
シリコンウェハ本体を削らないようにするには、エッチングガス・電圧・電場・磁場の強さを制御すること及び印加時間の制御で正確にできる。
本発明のエッチングガスは、表面層に材質の応じて適切なガスを選択する。シリコン系・絶縁系・有機系の表面層の場合はフッ素ガスＣＦ４等のフッ素系のエッチングガス（ＣＦ４，Ｃ２Ｆ８等）を、金属系表面層の場合は、塩素系ガス（Ｃｌ２，ＣＣｌ４等）を使用する。又他のガス（アルゴンガスＡｒ，酸素ガスＯ２等）を添加してもよい。エッチングガスの濃度は１０-2〜１０-3ｔｏｒｒ程度である。
表面層が単層でなく複数層の場合は、２種類以上のエッチングガスを供給して各層に応じたエッチングを選択的に行う。
本発明の電場は、直流電圧印加と、高周波電圧（ＲＦ）印加の方法があり、直流電圧印加の場合は５００ｍＡ−１ＫＶ程度で、又ＲＦ電圧は２００Ｗ程度の電源を用い、外部磁界型マグネトロン放電を可能にする。
又、磁場も一方向の磁界と、方向を交代的に変える交番磁界の印加の方法がある。交互に反転させる交番磁場の方が、エッチングの均一性を向上させることで好ましい。
本発明のシリコンウェハを載置する電極板としてはＳＵＳ３１６板にスパッタによる汚染を防止するために表面処理を施したもの又は、ガラスカバーなどで保護して使用するのがよい。
シリコンウェハ本体を削らないようにするには、エッチングガス・電圧・電場・磁場の強さを制御すること及び印加時間の制御で正確にできる。
以下、実施例１を詳細に説明する。
実施例１は、７２５μｍ程の厚みの２００ｍｍ直径のシリコンウェハに形成された数μｍ厚みの有機系素材の表面層を除去する方法であって、エッチングガスとしてＣＦ４ガスを使用し、電圧として、２００Ｗの交番電圧を印加し、又磁場としては、容器外のコイルによってシリコンウェハ内の磁求密度として３００ｇａｕｓｓ印加した例である。
実施例１は、７２５μｍ程の厚みの２００ｍｍ直径のシリコンウェハに形成された数μｍ厚みの有機系素材の表面層を除去する方法であって、エッチングガスとしてＣＦ４ガスを使用し、電圧として、２００Ｗの交番電圧を印加し、又磁場としては、容器外のコイルによってシリコンウェハ内の磁求密度として３００ｇａｕｓｓ印加した例である。
図１は、実施例１のシリコンウェハの表面層除去方法の装置を示す説明図である。
図２は、実施例１の磁場・電場・電子流の方向とエッチング状態を示す説明図である。
図３は、実施例１による表面層除去の現象を示す説明図である。
図２は、実施例１の磁場・電場・電子流の方向とエッチング状態を示す説明図である。
図３は、実施例１による表面層除去の現象を示す説明図である。
図中、１はエッチングされる対象である直径２００ｍｍで厚み７２５μｍのシリコンウェハ、１ａはシリコンウェハ表面の有機系素材の表面層、２は２５０ｍｍ×１５０ｍｍ長さ７５１ｍｍの角型の真空容器、３はシリコンウェハを搭載するＳＵＳ３１６による２００ｍｍ×４００ｍｍの陰極板、４は磁場を発生させる真空容器２外側に配置されたコイル、４ａはコイル印加直流電源、４ｂはコイル印加交流電源、４ｃは直流交流切換スイッチ、５は電場生成のためのＤＣ及びＲＦ電源を切換スイッチで発生させる電源部、５ａは直流電圧を発生させる最大出力５００ｍＡ−１ｋＶのＤＣ電源、５ｂは最大出力５００Ｗの１３．５６ＭＨｚの交番電圧のＲＦ電源、５ｃはＤＣとＲＦの電源切換スイッチ、６はエッチングガスのＣＦ4のボンベ、７は添加ガスＡｒ、Ｏ２のボンベ、８はＮ２のボンベ、９は１４０リットル／秒のターボ分子ポンプ、１０は１７０リットル／分のロータリーポンプである。
陰極板３上に直径２００ｍｍ厚み７２５μｍで表面層１ａを数μｍ付着させたシリコンウェハ１を載せ、高真空に排気する。エッチング条件としてエッチングガスであるＣＦ４ガスを４．７ＣＣＭ導入して３ｍｔｏｒｒを保持し、磁束密度３００ｇａｕｓｓ、ＲＦ出力２００Ｗにて１０分間のエッチングを行った。その後、真空容器２内壁からの脱ガス分子等による汚染を防止することを目的としてＡｒガスを４．７ＣＣＭ導入し、動作圧力３ｍｔｏｒｒ、磁束密度３００ｇａｕｓｓ、ＲＦ出力５０ＷにてＡｒイオンクリーニングを１分間行った。エッチング処理後のシリコンウェハは、目視にて表面が鏡面であることが観察できた。さらにＳＥＭによる分析の結果、その表面はシリコン素地であった。これらから、プラズマによりシリコン表面を荒らすことなく絶縁表面層のみを除去することが可能であることが実証された。
他の有機系膜の表面層については上記実施例と同じ条件で１０分間のエッチングによって、多層膜（３層）では３０分間のエッチング処理で同様に表面層が除去できた。
実施例２は、前記実施例１の装置を用い、シリコンウェハ１上の表面層１ａがＳｉＮ膜の約２００ｎｍの絶縁膜とした表面層付シリコンウェハから表面層１ａのＳｉＮ膜をエッチングによって除去する例であり、装置・エッチングガス・電圧・磁場は実施例１と同じ条件で１０分間エッチングして除去した例である。
図４は、実施例２の膜除去中の発光スペクトルの強度の時間経過を示す説明図である。
図５は、実施例２のウェハの膜除去処理前と処理後のＸ線光電子分光法によるＥＳＣＡ分析の説明図である。
図５は、実施例２のウェハの膜除去処理前と処理後のＸ線光電子分光法によるＥＳＣＡ分析の説明図である。
実施例２では、陰極板３上に直径２００ｍｍ厚み７２５μｍのシリコンウェハ１の表面に約２００ｎｍ厚みのＳｉＮ膜の表面層１ａを付着させたシリコンウェハ１を載せ、高真空に排気する。エッチング条件としてエッチングガスであるＣＦ４ガスを４．７ＣＣＭ導入して３ｍｔｏｒｒを保持し、磁束密度３００ｇａｕｓｓ、ＲＦ出力２００Ｗにて１０分間エッチングを行った。
図４は、この実施例のエッチング開始時Ｔ１（０分）から、３分後のＴ２時と、６分後のＴ３時と、１０分後のＴ４時の発光スペクトルの強度〜波長分布を示す発光スペクトル図を左側に示し、又右側にＳｉＮ膜の表面層１ａの除去状態（表面層の厚みの変化）を示している。このように１０分間のエッチングによって表面層１ａは完全に除去できた。
図５は、エッチング開始前と、１０分間のエッチング処理後のシリコンウェハのＥＳＣＡ分析結果を示している。これから分かるように、３９８．５ｅＶのＮ１ｓ１／２のピークが無くなり、ＳｉＮ膜の表面層１ａが完全に除去されたことが確認できた。
更に、エッチング後のシリコンウェハ１の表面を１００００倍でＳＥＭ観察しても、その表面のダメージが無い均一な表面となっていることが確認できた。
エッチング処理後の目視観察でもシリコンウェハ１の表面が鏡面であることが観察できた。
これらから、プラズマによりシリコン表面を荒らすことなく絶縁表面層のみを除去することが可能であることが実証された。
図５は、エッチング開始前と、１０分間のエッチング処理後のシリコンウェハのＥＳＣＡ分析結果を示している。これから分かるように、３９８．５ｅＶのＮ１ｓ１／２のピークが無くなり、ＳｉＮ膜の表面層１ａが完全に除去されたことが確認できた。
更に、エッチング後のシリコンウェハ１の表面を１００００倍でＳＥＭ観察しても、その表面のダメージが無い均一な表面となっていることが確認できた。
エッチング処理後の目視観察でもシリコンウェハ１の表面が鏡面であることが観察できた。
これらから、プラズマによりシリコン表面を荒らすことなく絶縁表面層のみを除去することが可能であることが実証された。
その後、真空容器２内壁からの脱ガス分子等による汚染を防止することを目的としてＡｒガスを４．７ＣＣＭ導入し、動作圧力３ｍｔｏｒｒ、磁束密度３００ｇａｕｓｓ、ＲＦ出力５０ＷにてＡｒイオンクリーニングを１分間行った。
本発明は、シリコンウェハの表面層の除去であるが、シリコンウェハの表面層の素材を異にすれば一部表面層のみの除去にも使用できる。又シリコン素材以外のウェハにも使用できる。
１ シリコンウェハ
１ａ 表面層
２ 真空容器
３ 陰極板
４ コイル
４ａ コイル印加直流電源
４ｂ コイル印加交流電源
４ｃ 直流交流切換スイッチ
５ 電源部
５ａ ＤＣ電源
５ｂ ＲＦ電源
５ｃ 電源切換スイッチ
６ ＣＦ４ボンベ
７，８ ボンベ
９ ターボ分子ポンプ
１０ ロータリーポンプ
１ａ 表面層
２ 真空容器
３ 陰極板
４ コイル
４ａ コイル印加直流電源
４ｂ コイル印加交流電源
４ｃ 直流交流切換スイッチ
５ 電源部
５ａ ＤＣ電源
５ｂ ＲＦ電源
５ｃ 電源切換スイッチ
６ ＣＦ４ボンベ
７，８ ボンベ
９ ターボ分子ポンプ
１０ ロータリーポンプ
Claims (6)
- 希薄エッチングガスを封入した真空容器内で磁場と電場を直交方向に与えて電子流を生起し、同エッチングガスをその電子流の電子で電離させて高密度プラズマを生成し、同高密度プラズマで真空容器内に配置したシリコンウェハの表面に付着させた表面層をエッチングして除去し、その後真空容器内に希薄のＡｒガスを封入して磁場と電圧を印加して電場を与えてＡｒガスをイオン化してＡｒイオンクリーニングを行うことで、エッチングされたシリコンウェハの表面を鏡面にすることを特徴とするシリコンウェハの表面層の除去方法。
- 真空容器内に希薄エッチングガスを封入し、表面層を付着させたシリコンウェハを負電極に取付けて真空容器内に配置するとともに、負電極を挟むように正電極を外周に配置し、前記正負電極に直流電圧又は交番電圧を印加して電場を形成し、同電場の方向に直交するように磁場を与えてシリコンウェハのまわりを回転する電子流を形成し、同電子流の電子でエッチングガスを分離させて高密度均一プラズマを生成させてプラズマでシリコンウェハをエッチングして表面層を除去し、その後真空容器内に希薄のＡｒガスを封入して磁場と電圧を印加して電場を与えてＡｒガスをイオン化してＡｒイオンクリーニングを行うことで、エッチングされたシリコンウェハの表面を鏡面にすることを特徴とするシリコンウェハの表面層の除去方法。
- エッチングガスがフッ化炭素（ＣＦ４）であり、電場を直流電場とし、これに酸素ガスを１０〜３０％の混合比率で添加した請求項１又は２記載のシリコンウェハの表面層の除去方法。
- 磁場が交番磁場である請求項１〜３何れか記載のシリコンウェハの表面層の除去方法。
- 表面層がシリコン系又は絶縁系の皮膜であって、エッチングガスとしてフッ素系エッチングガスを使用した請求項１〜４何れか記載のシリコンウェハの表面層の除去方法。
- 表面層が金属系の皮膜であって、塩素系エッチングガスを使用した請求項１〜４何れか記載のシリコンウェハの表面層の除去方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007011897A JP5103025B2 (ja) | 2006-02-10 | 2007-01-22 | シリコンウェハの表面層の除去方法 |
| PCT/JP2007/052659 WO2007091726A1 (ja) | 2006-02-10 | 2007-02-08 | シリコンウェハの表面層の除去方法 |
| KR1020087019730A KR20080100187A (ko) | 2006-02-10 | 2007-02-08 | 실리콘 웨이퍼의 표면층의 제거방법 |
| TW96104871A TW200802590A (en) | 2006-02-10 | 2007-02-09 | Method for removing surface layer on silicon wafer |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006034072 | 2006-02-10 | ||
| JP2006034072 | 2006-02-10 | ||
| JP2007011897A JP5103025B2 (ja) | 2006-02-10 | 2007-01-22 | シリコンウェハの表面層の除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007243159A JP2007243159A (ja) | 2007-09-20 |
| JP5103025B2 true JP5103025B2 (ja) | 2012-12-19 |
Family
ID=38345312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007011897A Active JP5103025B2 (ja) | 2006-02-10 | 2007-01-22 | シリコンウェハの表面層の除去方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5103025B2 (ja) |
| KR (1) | KR20080100187A (ja) |
| TW (1) | TW200802590A (ja) |
| WO (1) | WO2007091726A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019087642A (ja) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | 株式会社ハイシック | 化合物半導体ウエハの加工方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5047100B2 (ja) * | 2008-08-27 | 2012-10-10 | 株式会社三電舎 | 使用済み半導体ウエハの再生方法 |
| CN102593285B (zh) * | 2012-03-06 | 2014-07-09 | 华灿光电股份有限公司 | 一种回收图形化蓝宝石衬底的方法 |
| CN105655453A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-06-08 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | 一种蓝宝石衬底回收再利用方法 |
| JP6801574B2 (ja) * | 2017-05-15 | 2020-12-16 | 三菱電機株式会社 | 半導体製造装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3492933B2 (ja) * | 1999-03-30 | 2004-02-03 | 九州電通株式会社 | 水晶体のエッチング加工法 |
| JP2001110783A (ja) * | 1999-10-12 | 2001-04-20 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| AU2002222632A1 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-24 | Tokyo Electron Limited | Method of etching porous insulating film, dual damascene process, and semiconductor device |
-
2007
- 2007-01-22 JP JP2007011897A patent/JP5103025B2/ja active Active
- 2007-02-08 KR KR1020087019730A patent/KR20080100187A/ko not_active Application Discontinuation
- 2007-02-08 WO PCT/JP2007/052659 patent/WO2007091726A1/ja active Application Filing
- 2007-02-09 TW TW96104871A patent/TW200802590A/zh unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019087642A (ja) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | 株式会社ハイシック | 化合物半導体ウエハの加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW200802590A (en) | 2008-01-01 |
| WO2007091726A1 (ja) | 2007-08-16 |
| KR20080100187A (ko) | 2008-11-14 |
| JP2007243159A (ja) | 2007-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4975113B2 (ja) | 誘電体カバーを伴うエッジ電極 | |
| JP5738987B2 (ja) | プラズマ電解酸化コーティングにおける銅または微量金属汚染物質の低減 | |
| TWI587748B (zh) | A method of reusing a consumable part for a plasma processing device | |
| TWI440124B (zh) | A placing device, a plasma processing device, and a plasma processing method | |
| KR101335120B1 (ko) | 플라즈마 프로세싱 시스템에서 대기 플라즈마의 최적화를위한 장치 | |
| US20210134604A1 (en) | Etching method | |
| US6186153B1 (en) | Plasma treatment method and manufacturing method of semiconductor device | |
| US20140110373A1 (en) | Method of etching copper layer and mask | |
| JPH0653193A (ja) | プラズマ反応容器のクリーニングに有用なオゾンを用いた炭素系ポリマー残留物の除去 | |
| JP2007005381A (ja) | プラズマエッチング方法、及びプラズマエッチング装置 | |
| JP2011054825A (ja) | チャンバ内クリーニング方法 | |
| JP2012204644A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| JP5103025B2 (ja) | シリコンウェハの表面層の除去方法 | |
| TW201104743A (en) | Substrate processing method | |
| JP5281811B2 (ja) | プラズマ処理用環状部品、プラズマ処理装置、及び外側環状部材 | |
| US9780037B2 (en) | Method of processing target object | |
| TWI227522B (en) | Method for dry etching a semiconductor wafer | |
| JP2003023072A (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 | |
| JP2004172333A (ja) | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 | |
| KR101874681B1 (ko) | 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 | |
| KR102557053B1 (ko) | 에칭 방법 | |
| JP2012243958A (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JP7382578B2 (ja) | プラズマ処理方法および素子チップの製造方法 | |
| JP2006286775A (ja) | エッチング方法 | |
| JP2004158563A (ja) | プラズマ処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091029 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120529 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120727 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20120727 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120925 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121001 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151005 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5103025 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |