KR20120114410A - 에칭 방법 및 장치 - Google Patents

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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

유리 기판 등의 실리콘 함유물을 포함하는 피처리 기판의 제1면(예를 들면 주면)의 에칭을 억제 또는 방지하면서, 이면인 제2면을 에칭한다. 불화수소 및 물을 함유하는 처리 분위기 중에 피처리 기판 (9)를 배치한다. 히터 (21)을 포함하는 조절 수단에 의해서, 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)의 온도가 처리 분위기의 불화수소 및 물의 응축점보다 고온이 되도록, 또한 제2면 (9b)의 온도가 상기 응축점 이하가 되도록 조절한다.

Description

에칭 방법 및 장치{ETCHING METHOD AND ETCHING APPARATUS}
본 발명은 실리콘 함유물을 포함하는 피처리 기판을 에칭하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 유리 기판의 이면을 가볍게 조면화하는 정도로 에칭하는 데에 적합한 방법 및 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 특허문헌 1, 2 등에는 불화수소(HF)를 포함하는 처리 가스를 유리 기판에 접촉시켜, 유리 기판의 표면의 실리콘 함유물을 에칭하는 것이 기재되어 있다. 상기 처리 가스는 예를 들면 CF4 등의 불소계 화합물을 포함하는 원료 가스에 물(H2O)을 첨가한 후, 상기 원료 가스를 대기압 방전에 의해서 플라즈마화함으로써 형성한다. 플라즈마화에 의해서 불화수소가 생성된다(반응식 1).
<반응식 1>
Figure pct00001
처리 가스가 유리 기판에 접촉하면, 불화수소 및 물이 응축하여, 유리 기판의 표면에 불화수소산의 응축층이 형성된다. 또한, 예를 들면 하기 반응식 2에 나타내는 에칭 반응이 일어나, 유리 기판의 표면의 실리콘 함유물이 에칭된다.
<반응식 2>
Figure pct00002
국제 공개 제WO2008/102807호 일본 특허 공개 제2007-294642호 공보
상기 특허문헌 1, 2 등에 개시된 에칭 처리 기술은 예를 들면 유리 기판의 이면을 가볍게 조화(粗化)하는 처리 등에 적용할 수 있다. 이면을 가볍게 조화하여 둠으로써, 그 유리 기판을 스테이지에 장치하고 주면(표면측의 면)을 표면 처리한 후, 스테이지로부터 반출할 때, 유리 기판을 스테이지로부터 용이하게 분리할 수 있다.
상기 에칭 처리에 의한 유리 기판의 이면의 조화도는 유리 기판을 스테이지로부터 용이하게 분리할 수 있는 범위 내에서, 되도록이면 작은 것이 바람직하다. 조화도가 너무 크면, 그 후의 주면의 표면 처리시, 유리 기판을 스테이지에 밀착시키기 어렵게 되거나 유리 기판의 광학 특성이 손상될 우려가 있다.
그러나, 에칭용의 처리 가스가 확산에 의해서 유리 기판의 주면에도 접촉하는 것이 생각된다. 그렇게 되면, 주면까지도 조면화되게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 것은 유리 기판 등의 실리콘 함유물을 포함하는 피처리 기판의 제1면(예를 들면 주면)의 에칭을 억제 또는 방지하면서, 이면인 제2면을 에칭하는 데에 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명 방법은 실리콘 함유물을 포함하며, 제1면과 상기 제1면의 이면인 제2면을 갖는 피처리 기판을 대기압 근방 하에서 에칭하는 방법으로서,
불화수소 증기 및 수증기를 함유하는 처리 분위기 중에 상기 피처리 기판을 배치하고,
상기 제1면의 온도를 상기 처리 분위기의 불화수소 및 물의 응축점보다 고온이 되도록, 또한 상기 제2면의 온도를 상기 응축점 이하가 되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.
피처리 기판의 제2면에서는 상기 응축점과 제2면의 온도와의 관계에 의해, 제2면 상에서 불화수소 및 물이 응축하여 불화수소산의 응축층이 형성된다. 이에 의해, 제2면을 구성하는 실리콘 함유물의 에칭 반응이 일어나, 제2면을 에칭(조화를 포함함)할 수 있다. 한편, 제1면에서는 상기 응축점과 제1면의 온도와의 관계에 의해, 응축층이 형성되는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 제1면의 에칭을 억제 또는 방지할 수 있다.
상기 제1면의 온도를 상기 응축점보다 0 ℃ 초과 내지 40 ℃ 고온으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 제1면의 온도를 상기 응축점보다 5 ℃ 내지 30 ℃ 고온으로 한다.
제1면의 가온도 나아가서는 제1면에 부여해야 할 열량을 작게 함으로써, 열이 제2면까지 전달되는 것을 회피 또는 억제할 수 있어, 제2면의 온도 상승을 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 제2면의 온도를 확실하게 상기 응축점 이하로 할 수 있다. 따라서, 제1면의 에칭을 확실하게 방지 또는 억제하면서, 제2면을 확실하게 에칭할 수 있다.
상기 제2면의 온도를 상기 응축점보다 0 ℃ 내지 10 ℃ 저온으로 하는 것이 바람직하다.
응축점과 제2면의 온도의 차를 작게 함으로써, 제1면을 조금 가온하면, 제1면의 온도가 상기 응축점을 상회하도록 할 수 있다. 제1면의 가온도 나아가서는 제1면에 부여해야 할 열량을 작게 함으로써, 열이 제2면까지 전달되는 것을 회피 또는 억제할 수 있어, 제2면의 온도 상승을 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 상기 제2면의 온도를 확실하게 상기 응축점 이하로 할 수 있다. 따라서, 제1면의 에칭을 확실하게 방지 또는 억제하면서, 제2면을 확실하게 에칭할 수 있다.
상기 처리 분위기가 존재하는 처리 공간에 연속해 있는 반입구로부터 상기 피처리 기판을 상기 처리 공간에 반입하고, 상기 처리 공간에 연속해 있는 반출구로부터 상기 피처리 기판을 반출하고, 상기 반입구의 근방 및 상기 반출구의 근방에서 가스를 흡인하도록 할 수도 있다.
이에 의해, 외기가 반입구 또는 반출구를 통해 처리 공간에 도달하기 전에, 반입구 또는 반출구의 근방에서 흡인하여 배기할 수 있어, 외기가 처리 공간으로 유입하는 것을 방지할 수 있다. 상기한 유입 외기의 유량이나 유속은 피처리 기판의 반입 및 반출에 따라 변동된다. 이러한 변동이 있더라도, 상기한 흡인에 의해서 처리 분위기로의 외기 혼입을 방지할 수 있으므로, 처리 분위기의 가스 조성 나아가서는 불화수소 증기 분압 및 수증기 분압을 각각 처리 가스 자체의 것과 대략 동일하게 유지할 수 있다. 그 결과, 제2면의 에칭 처리가 불균일해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 처리 분위기의 습도에 대하여 외기의 습도가 높더라도 제1면측의 처리 분위기의 습도가 상승하는 것을 방지할 수 있어, 제1면에 응축층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제1면까지도 에칭되는 것을 회피할 수 있다.
본 발명 장치는 실리콘 함유물을 포함하며, 제1면과 상기 제1면의 이면인 제2면을 갖는 피처리 기판을 대기압 근방 및 습도 0 ％ 초과의 처리 공간 내에서 에칭하는 장치로서,
불화수소 및 물 중 적어도 불화수소를 함유하는 처리 가스를 상기 처리 공간 내에 공급하여 상기 피처리 기판 중 적어도 상기 제2면에 접촉시키는 취출 노즐과,
상기 제1면의 온도가 상기 처리 공간에서의 불화수소 및 물의 응축점보다 고온이 되도록, 또한 상기 제2면의 온도가 상기 응축점 이하가 되도록 조절하는 조절 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
취출 노즐로부터의 처리 가스가 처리 공간 내의 처리 분위기에 혼합된다. 처리 가스는 불화수소 및 물 중 적어도 불화수소를 함유하며 처리 공간의 습도는 0 ％ 초과이므로, 처리 분위기는 불화수소 증기 및 수증기를 함유하게 된다. 이 처리 분위기가 피처리물에 접촉한다. 이 때, 피처리물의 제2면에서는, 상기 조절 수단에 의한 상기 응축점과 제2면의 온도와의 관계 조절에 의해서, 처리 분위기 중의 불화수소 및 물이 피처리물의 제2면 상에 응축하여 불화수소산의 응축층이 형성된다. 따라서, 제2면을 구성하는 실리콘 함유물의 에칭 반응이 일어나, 제2면을 에칭(조화를 포함함)할 수 있다. 한편, 피처리물의 제1면에서는, 상기 조절 수단에 의한 상기 응축점과 제1면의 온도와의 관계 조절에 의해서, 처리 분위기 중의 불화수소 및 물이 제1면 상에 응축하는 것을 회피할 수 있어, 불화수소산의 응축층이 형성되는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 제1면을 구성하는 실리콘 함유물의 에칭 반응을 억제 또는 방지할 수 있다.
상기 처리 공간의 습도는 0 ％를 초과할 수도 있고, 100 ％RH 이하일 수도 있다.
상기 조절 수단은 피처리 기판의 제1면의 온도를 제어하는 것일 수도 있고, 제2면의 온도를 제어하는 것일 수도 있고, 처리 가스의 불화수소 분압이나 수증기 분압을 제어하는 것일 수도 있고, 처리 공간 내의 처리 분위기의 수증기 분압을 제어하는 것일 수도 있고, 또는 처리 공간 내로 유입하는 외기의 수증기 분압을 제어하는 것일 수도 있다.
상기 조절 수단이 상기 처리 공간에서의 상기 피처리 기판이 배치되는 위치를 사이에 두고 상기 취출 노즐과는 반대측에서 상기 위치에 근접하여 배치된 히터를 포함하며, 상기 히터의 설정 온도가 상기 응축점보다 0 ℃ 초과 내지 60 ℃ 고온인 것이 바람직하다.
이에 의해, 피처리 기판의 제1면의 온도를 처리 분위기의 불화수소 및 물의 응축점보다 확실하게 고온으로 할 수 있다. 제1면의 가온도 나아가서는 제1면에 부여해야 할 열량을 작게 함으로써, 열이 제2면까지 전달되는 것을 회피 또는 억제할 수 있어, 제2면의 온도 상승을 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 상기 제2면의 온도를 확실하게 상기 응축점 이하로 할 수 있다. 이에 의해, 제1면의 에칭을 확실하게 억제 또는 방지하면서, 제2면을 확실하게 에칭할 수 있다.
피처리 기판을 상기 취출 노즐에 대하여 상대 이동시키는 경우, 그 이동 속도를 고려하여 상기 히터의 설정 온도를 설정하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기 이동 속도가 비교적 클 때는 상기 설정 온도를 상기 제1면의 소망 온도보다 비교적 크게 한다. 이에 의해, 상기 제1면이 상기 소망 온도에 도달하기까지의 소요 시간을 단축할 수 있다. 한편, 이동 속도가 비교적 크므로, 제2면까지도가 상기 응축점보다 고온이 되기 전에 처리를 종료할 수 있다.
상기 이동 속도가 비교적 작을 때는 상기 설정 온도를 상기 소망 온도와 거의 동일하게 할 수도 있다. 이에 의해, 피처리 기판의 온도가 상기 소망 온도를 크게 초과하는 것을 회피할 수 있다. 한편, 이동 속도가 작으면 가열 시간이 길어지지만, 상기 설정 온도 및 상기 소망 온도를 상기 응축점보다 조금만 고온으로 설정함으로써, 제2면의 온도를 상기 응축점 이하로 유지할 수 있다.
상기 조절 수단이 상기 제2면의 온도를 상기 응축점보다 0 ℃ 내지 10 ℃ 저온으로 하는 것이 바람직하다.
처리 분위기의 불화수소 및 물의 응축점과 제2면의 온도와의 차를 작게 함으로써, 제1면을 조금 가온하면, 제1면의 온도가 상기 응축점을 상회하도록 할 수 있다. 제1면의 가온도 나아가서는 제1면에 부여해야 할 열량을 작게 함으로써, 열이 제2면까지 전달되는 것을 회피 또는 억제할 수 있어, 제2면의 온도 상승을 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 상기 제2면의 온도를 확실하게 상기 응축점 이하로 할 수 있다. 따라서, 제1면의 에칭을 확실하게 억제 또는 방지하면서, 제2면을 확실하게 에칭할 수 있다.
여기서, 대기압 근방이란, 1.013×104 내지 50.663×104 Pa의 범위를 말하며, 압력 조정의 용이화나 장치 구성의 간편화를 고려하면 1.333×104 내지 10.664×104 Pa가 바람직하고, 9.331×104 내지 10.397×104 Pa가 보다 바람직하다.
본 발명에 따르면, 피처리 기판의 제1면의 에칭을 억제 또는 방지하면서, 이면인 제2면을 에칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 대기압 에칭 장치를 나타내는 측면 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따르는 상기 대기압 에칭 장치의 처리부의 정면 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 대기압 에칭 장치를 나타내는 측면 단면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따르는 상기 제2 실시 형태에 따른 대기압 에칭 장치의 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 대기압 에칭 장치를 나타내는 측면 단면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI선을 따르는 상기 제3 실시 형태에 따른 대기압 에칭 장치의 처리부의 평면 단면도이다.
도 7은 상기 제3 실시 형태에서 피처리 기판을 반송할 때의 가스류 변동을 나타내는 측면도이며, (a)는 피처리 기판이 미반입의 상태이고, (b)는 피처리 기판의 단부가 반입구에 위치하는 상태이고, (c)는 피처리 기판이 처리 공간의 내부까지 반입된 상태이다.
도 8은 실시예 1에서 히터 설정 온도마다의 제1면 및 제2면의 에칭 레이트를 나타내는 그래프이다.
도 9a는 실시예 1에서 히터 설정 온도가 25 ℃일 때의 제1면 및 제2면의 에칭 레이트의 기판폭 방향의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 9b는 실시예 1에서 히터 설정 온도가 30 ℃일 때의 제1면 및 제2면의 에칭 레이트의 기판폭 방향의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10a는 실시예 1에서 히터 설정 온도가 35 ℃일 때의 제1면 및 제2면의 에칭 레이트의 기판폭 방향의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10b는 실시예 1에서 히터 설정 온도가 45 ℃일 때의 제1면 및 제2면의 에칭 레이트의 기판폭 방향의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 11은 HF 및 H2O의 온도마다의 응축 조건을 나타낸 그래프이다.
도 12는 제3 실시 형태의 에칭 장치를 예로 한 HF 및 H2O의 온도마다의 응축 조건을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 따라서 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시 형태를 나타낸 것이다. 피처리 기판 (9)는 예를 들면 평판 디스플레이 등의 반도체 장치가 되어야 하는 유리 기판이다. 유리 기판 (9)는 SiO2 등의 실리콘 함유물을 주성분으로서 포함하고 있다. 유리 기판 (9)의 두께는 예를 들면 0.5 mm 내지 0.7 mm 정도이다. 유리 기판 (9)는 사각형의 평판형을 하고, 표면측의 제1면 (9a)(주면)와, 그의 이면인 제2면 (9b)(이면)를 갖고 있다. 제1면 (9a)는 절연층, 도전층, 반도체층 등의 각종 전자 소자층이 형성되어야 하는 주면이다. 제2면 (9b)는 대기압 에칭 장치 (1)에 의한 조화(에칭) 처리의 대상이 되는 이면이다. 제2면 (9b)를 조화 처리한 후에, 제1면 (9a)에 대하여 상기 각종 전자 소자층을 형성하기 위한 표면 처리를 행한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 대기압 에칭 장치 (1)은 원료 가스 공급 수단 (10)과, 처리부 (20)과, 반송 수단 (30)을 구비하고 있다. 원료 가스 공급 수단 (10)은 불소계 원료 공급부 (11)과, 물 첨가부 (12)를 포함한다.
불소계 원료 공급부 (11)은 에칭용의 처리 가스(에칭제)가 되는 원료 가스를 공급한다. 원료 가스는 불소 함유 가스와 캐리어 가스를 포함한다. 불소 함유 가스로서, CF4가 이용되고 있다. 불소 함유 가스로서 CF4 대신에, C2F6, C3F6, C3F8 등의 다른 PFC(퍼플루오로카본)을 이용할 수도 있고, CHF3, CH2F2, CH3F 등의 HFC(히드로플루오로카본)을 이용할 수도 있고, SF6, NF3, XeF2 등의 PFC 및 HFC 이외의 불소 함유 화합물을 이용할 수도 있다.
캐리어 가스는 불소 함유 가스를 반송하는 기능 외에, 불소 함유 가스를 희석하는 희석 가스로서의 기능, 후술하는 플라즈마 방전을 생성하는 방전 가스로서의 기능 등을 갖고 있다. 캐리어 가스로는 바람직하게는 불활성 가스를 이용한다. 캐리어 가스가 되는 불활성 가스로서, 헬륨, 아르곤, 네온, 크세논 등의 희가스나 질소를 들 수 있다. 여기서는 캐리어 가스로서, 아르곤(Ar)이 이용되고 있다. 불소 함유 가스와 캐리어 가스의 유량비(CF4:Ar)는 1:1000 내지 1:10이 바람직하다. 캐리어 가스를 생략할 수도 있다.
물 첨가부 (12)는 상기 원료 가스(CF4+Ar)에 물(H2O)을 첨가하여, 원료 가스를 가습한다. 이 수소 첨가량을 조절함으로써, 원료 가스의 수증기 분압 나아가서는 처리 가스의 불화수소 분압 및 수증기 분압을 조절한다. 물 첨가부 (12)는 예를 들면 항온조 등의 탱크를 구비한 가습기로 구성되어 있다. 이 탱크 내에 액체의 물이 저장되어 있다. 공급부 (11)로부터의 원료 가스가 상기 탱크의 수면보다 상측 부분에 공급되어, 상기 상측 부분의 포화 수증기와 혼합된다. 또는 공급부 (11)로부터의 원료 가스를 상기 탱크 내의 수중에 버블링함으로써, 원료 가스에 수증기를 첨가할 수도 있다. 상기 탱크를 온도 조절함으로써 증기압을 조절하고, 이에 의해 물 첨가량을 조절할 수도 있다. 물 첨가부 (12)의 수분 첨가량 나아가서는 처리 가스의 노점(露点)은 제2면 (9b)의 에칭 처리 성능을 만족하도록 조정하는 것이 바람직하다.
물 첨가 전의 원료 가스의 노점은 바람직하게는 -40 ℃ 이하이다. 노점 -40 ℃를 수증기 분압으로 환산하면 0.03 Torr 정도이고, 부피 농도로 환산하면 0.004 ％ 정도이며, 원료 가스 중의 수증기량은 거의 제로와 같다.
물 첨가 후의 원료 가스 중의 수분량은 물 첨가 전의 원료 가스의 노점과 물 첨가부 (12)에서의 물의 기화량으로부터 산출할 수 있다. 푸리에 변환형 적외 분광기(FTIR)를 이용하여 물 첨가 후의 원료 가스 중의 수분량을 측정할 수도 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 처리부 (20)은 상부판 (21)과, 바닥판 (22)와, 취출 노즐 (40)과, 흡인 노즐 (50)을 포함한다. 상부판 (21)은 수평인 판형으로 되어 있다. 상부판 (21)에서의 도 1의 지면과 직교하는 방향(이하 「y방향」이라 칭함)을 따르는 폭 치수는 피처리 기판 (9)의 y방향의 폭 치수보다 약간 크다. 상부판 (21)은 플레이트 히터로 구성되고, 후술하는 온도 조절 수단을 겸하고 있다. 상부판 (21), 즉 플레이트 히터 (21)의 하우징은 알루미늄 등의 금속으로 구성되어 있다. 상부판 (21)의 표면 중 적어도 하면에는 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 내불소성, 내플라즈마성이 높은 수지 피막을 형성하는 것이 바람직하다.
바닥판 (22)는 수평인 판형을 하고 상부판 (21)의 아래쪽으로 평행하게 배치되어 있다. 바닥판 (22)의 y방향(도 2의 좌우 방향)의 폭 치수는 피처리 기판 (9)의 y방향의 폭 치수보다 약간 크다. 바닥판 (22)는 알루미늄 등의 금속으로 구성되어 있을 수도 있고, 수지로 구성되어 있을 수도 있고, 유리판으로 구성되어 있을 수도 있다. 바닥판 (22)가 금속으로 구성되어 있는 경우, 그 표면 중 적어도 상면에는 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 내불소성, 내플라즈마성이 높은 수지 피막을 형성하는 것이 바람직하다.
취출 노즐 (40)은 처리부 (20)에서의 도 1의 좌우 방향(이하 「x방향」이라 칭함)의 일단부(도 1에서 우측)에 배치되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 취출 노즐 (40)은 y방향으로 길게 연장되는 용기형으로 되어 있다. 취출 노즐 (40)의 상단부면에 취출구 (41)이 형성되어 있다. 취출구 (41)은 y방향으로 연장되는 슬릿형으로 되어 있다. 취출구 (41)의 y방향을 따르는 길이는 피처리 기판 (9)의 y방향을 따르는 폭 치수보다 약간 크다.
바닥판 (22)의 x방향의 일단부(도 1에서 우측)에 취출 노즐 (40)이 접하고 있다. 취출 노즐 (40)의 상단부면이 바닥판 (22)의 상면과 동일면으로 되어 있다. 상부판 (21)의 일단부(도 1에서 우측)가 바닥판 (22)보다도 일단부측(도 1에서 우측)으로 연장되어, 취출 노즐 (40)의 상측을 덮고 있다. 상부판 (21)의 일단부와 취출 노즐 (40) 사이에 반입구 (26)이 형성되어 있다.
흡인 노즐 (50)은 처리부 (20)에서의 x방향의 타단부(도 1에서 좌측)에 배치되어 있다. 흡인 노즐 (50)은 y방향으로 길게 연장되는 용기형으로 되어 있다. 흡인 노즐 (50)의 상단부면에 흡입구 (51)이 개구되어 있다. 흡입구 (51)은 y방향으로 연장되는 슬릿형으로 되어 있다. 흡입구 (51)의 y방향을 따르는 길이는 피처리 기판 (9)의 y방향을 따르는 폭 치수보다 약간 크다.
바닥판 (22)의 x방향의 타단부(도 1에서 좌측)에 흡인 노즐 (50)이 접하고 있다. 흡인 노즐 (50)의 상단부면은 바닥판 (22)의 상면과 동일면으로 되어 있다. 상부판 (21)의 타단부(도 1에서 좌측)가 바닥판 (22)보다도 타단부측으로 연장되어, 흡인 노즐 (50)의 상측을 덮고 있다. 상부판 (21)의 타단부와 흡인 노즐 (51) 사이에 반출구 (27)이 형성되어 있다.
처리부 (20)에서의 상측의 상부판 (21)과 하측의 구성부 (22, 40, 50) 사이에 처리부 내 공간 (29)가 형성되어 있다. 처리부 내 공간 (29)의 x방향의 일단부(도 1에서 우측)에 반입구 (26)이 이어져 있다. 처리부 내 공간 (29)의 x방향의 타단부(도 1에서 좌측)에 반출구 (26)이 이어져 있다. 처리부 내 공간 (29)의 x방향의 양단부가 반입출구 (26, 27)을 통해 처리부 (20)의 외부의 공간으로 이어져 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 처리부 내 공간 (29)의 y방향의 양단부는 각각 측벽 (24)에 의해 막혀 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 처리부 내 공간 (29)에서의, 취출구 (41)의 x방향의 위치로부터 흡입구 (51)의 x방향의 위치까지의 부분이 처리 공간 (23)을 구성하고 있다. 처리부 (20)에서의 상측의 상부판 (21)과 하측의 구성부 (22, 40, 50)과 양측벽 (24)는 처리 공간 구획부를 구성하고 있다. 처리 공간 (23)은 취출구 (41)로부터 x방향의 일단부측의 처리부 내 공간 (29)를 통해 반입구 (26)으로 이어져 있다. 또한, 처리 공간 (23)은 흡입구 (51)로부터 x방향의 타단부측의 처리부 내 공간 (29)를 통해 반출구 (27)로 이어져 있다. 처리 공간 (23)의 두께 d0은 상부판 (21)의 하면과 바닥판 (22)의 상면 사이의 간격과 같고, 예를 들면 d0=5 mm 내지 10 mm 정도이다.
취출 노즐 (40)의 하부에는 정류부 (42)가 형성되어 있다. 상세한 도시는 생략하지만, 정류부 (42)는 y방향으로 연장되는 챔버 또는 슬릿이나 y방향으로 배열된 다수의 작은 구멍의 열 등을 포함한다. 물 첨가 후의 상기 원료 가스(CF4+Ar+H2O)가 정류부 (42)에 도입되어 y방향으로 균일화된다.
취출 노즐 (40)의 내부에는 플라즈마 생성부 (60)이 격납되어 있다. 플라즈마 생성부 (60)은 적어도 한 쌍의 전극 (61, 61)을 포함한다. 이들 전극 (61, 61)은 각각 y방향으로 연장되어 있다. 적어도 1개의 전극 (61)의 대향면에 고체 유전체층(도시 생략)이 형성되어 있다. 한쪽의 전극 (61)에 전원(도시 생략)이 접속되어 있다. 다른 쪽의 전극 (61)이 전기적으로 접지되어 있다. 한 쌍의 전극 (61) 사이에 대략 대기압의 플라즈마 방전 공간 (62)가 생성된다. 방전 공간 (62)는 전극 (61)과 같이 y방향으로 연장되는 슬릿형으로 되어 있다. 방전 공간 (62)에서 상기 원료 가스(CF4+Ar+H2O)가 플라즈마화(분해, 여기, 활성화, 래디컬화, 이온화 등을 포함함)된다. 이에 의해, 원료 가스 성분이 분해되어, 불화수소(HF), COF2 등의 불소계 반응 성분을 포함하는 처리 가스가 생성된다(반응식 1 등). 상기 불소계 반응 성분 중 COF2는 물과 더 반응하여 불화수소로 변환된다(반응식 3).
<반응식 3>
Figure pct00003
이 실시 형태에서는 원료 가스 중의 H2O의 거의 전량이 불화수소의 생성 반응(반응식 1, 반응식 3)에 기여하도록, 물 첨가부 (12)의 첨가량 등이 설정되어 있다. 따라서, 처리 가스 중의 H2O 함유량은 실질적으로 무시할 수 있는 정도로 작거나, 또는 0 ％이다.
처리 가스는 상기 불소계 반응 성분 외에, 미분해된 원료 가스 성분(CF4, Ar, H2O)도 포함한다. 이 처리 가스가 취출구 (41)로부터 상측으로 취출된다. 처리 가스의 취출류는 y방향으로 균일하다.
도시는 생략하지만, 흡인 노즐 (50)에 흡인 펌프 등의 배기 수단이 접속되어 있다. 상기 배기 수단의 구동에 의해서, 처리 공간 (23) 내의 가스가 흡인 노즐 (50)의 흡입구 (51)에 흡입되어 배기된다. 흡인 노즐 (50)으로부터의 배기 유량은 취출 노즐 (40)으로부터의 처리 가스의 공급 유량보다 크다. 상기 배기 유량과 공급 유량의 차에 상당하는 양의 외기(공기 등)가 반입구 (26) 및 반출구 (27)로부터 처리부 내 공간 (29)로 유입한다. 반입구 (26)으로부터의 외기는 취출구 (41)을 지나 처리 공간 (23) 내로 유입한다. 한편, 반출구 (27)로부터의 외기는 흡입구 (51)에 흡입되어, 처리 공간 (23)에는 거의 도달하지 않는다. 따라서, 처리 공간 (23) 내의 처리 분위기는 상기 반입구 (26)으로부터의 유입 외기와 처리 가스의 혼합 가스가 된다. 이하, 「유입 외기」는 특별한 언급이 없는 한, 상기 반입구 (26)으로부터 처리 공간 (23) 내로 유입하는 외기를 말하는 것으로 한다.
통상, 유입 외기는 수분을 포함하고, 습도는 적어도 0 ％ 초과이다. 이 실시 형태에서는 흡인 노즐 (50)으로부터의 배기 유량이 처리 가스의 공급 유량보다 충분히 크고, 상기 유입 외기의 유량이 처리 가스의 공급 유량보다 충분히 커지도록(예를 들면 10배 정도로) 설정되어 있다. 따라서, 처리 가스의 물 함유량이 매우 작은 것과 함께, 처리 공간 (23) 내의 처리 분위기의 수증기 분압은 외기의 수증기 분압과 거의 같다.
반송 수단 (30)은 처리부 (20)의 하부에 형성된 롤러 샤프트 (31) 및 반송 롤러 (32)를 포함한다. 복수의 롤러 샤프트 (31)이 각각 축선을 폭 방향 y를 향하여 x방향으로 간격을 두고 평행하게 늘어서 있다. 각 롤러 샤프트 (31)의 축 방향 y로 간격을 두고 복수의 반송 롤러 (32)가 형성되어 있다. 반송 롤러 (32)의 상단부가 바닥판 (22)의 롤러 구멍 (25)을 통하여, 바닥판 (22)의 상면보다 상측으로 돌출하여, 처리 공간 (23) 내로 임하고 있다. 반송 롤러 (32)의 바닥판 (22) 상면으로부터의 돌출량이 피처리 기판 (9)의 제2면 (9b)와 취출구 (41) 사이의 거리(워킹 거리 WD)에 대응한다. 워킹 거리 WD는 예를 들면 WD=2 mm 내지 10 mm 정도이다.
반송 수단 (30)은 피처리 기판 (9)를 수평으로 지지하면서 x방향을 따라서 화살표 a의 방향(도 1에서 좌측)으로 반송한다. 이에 의해, 피처리 기판 (9)가 반입구 (26)으로부터 처리 공간 (23) 내로 들여보내지고, 처리 공간 (23) 내를 통과하여, 반출구 (27)로부터 반출된다. 반송 수단 (30)에 의한 피처리 기판 (9)의 반송 속도는 0.1 m/min 내지 20 m/min 정도가 바람직하다. 반송 수단 (30)은 피처리 기판 (9)를 지지하여 처리 공간 (23) 내에 배치하는 지지 수단을 겸한다. 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)는 상측을 향하고, 제2면 (9b)는 하측을 향하고 있다.
대기압 에칭 장치 (1)은 조절 수단을 더 구비하고 있다. 상기 조절 수단은 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a) 및 제2면 (9b)의 온도를 처리 공간 (23) 내의 불화수소 및 물의 혼합계의 응축점과의 관계로 조절한다. 이 실시 형태에서는 상부판 (21)이 상술한 바와 같이 플레이트 히터를 포함하며, 조절 수단의 주요소로서 제공되어 있다. 상부판, 즉 플레이트 히터 (21)은 처리 공간 (23) 내에서의 피처리 기판 (9)가 배치되는 위치를 사이에 두고 취출 노즐 (40)과는 반대측에 배치되고, 더구나 상기 위치에 근접하여 배치되어 있다. 상부판, 즉 히터 (21)의 하면과 상기 위치에 배치된 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)의 거리 d1은 예를 들면 d1=2 mm 내지 10 mm 정도가 바람직하다. 히터 (21)은 실온에서부터 예를 들면 50 ℃ 정도까지의 범위에서 온도 설정할 수 있다. 히터 (21)의 설정 온도는 외기의 습도 나아가서는 처리 공간 (23) 내의 처리 분위기의 수증기 분압, 처리 가스 나아가서는 처리 공간 (23) 내의 처리 분위기의 불화수소 분압 등에 따라서 설정된다.
상기한 바와 같이 구성된 대기압 에칭 장치 (1)로 피처리 기판 (9)를 라이트 에칭하는 방법을 설명한다.
불소계 원료 공급부 (11)로부터의 원료 가스(CF4+Ar)에 물 첨가부 (12)에 의해 소정량의 수증기(H2O)를 첨가하여, 가습 원료 가스를 얻는다. 이 가습 원료 가스(CF4+Ar+H2O)를 정류부 (42)에 의해 폭 방향 y로 균일화한 후에, 플라즈마 생성부 (60)에 의해 플라즈마화한다. 이에 의해, 불화수소 및 물 중 적어도 불화수소를 포함하는 처리 가스를 생성한다. 물 첨가부 (12)에서의 수증기 첨가량 등을 조절함으로써, 처리 가스의 불화수소 분압 및 수증기 분압을 조절할 수 있다. 여기서는 원료 가스 중의 수분의 거의 전량이 불화수소의 생성에 소비되어, 처리 가스의 수증기 분압은 실질 0이다. 처리 가스의 온도는 실온 부근이다.
이 처리 가스를 취출구 (41)로부터 취출하여 처리 공간 (23) 내에 공급한다. 병행하여, 처리 공간 (23) 내의 가스를 흡인 노즐 (50)에 흡인하여 배기한다. 이 배기 유량을 처리 가스 공급 유량보다 충분히 크게 한다. 따라서, 처리 가스보다도 충분히 다량의 외기가 처리 공간 (23) 내에 권입되어 처리 가스와 혼합된다. 또한, 처리 공간 (23) 내의 처리 분위기(처리 가스와 상기 유입 외기의 혼합 가스)의 수증기 분압이 외기의 수증기 분압과 거의 같아진다. 처리 분위기의 불화수소 분압은 처리 가스의 불화수소 분압과 같다. 처리 분위기의 불화수소 분압 및 수증기 분압에 따라서, 해당 처리 분위기 중의 불화수소 및 물의 응축점이 결정된다. 즉, 불화수소산의 응축층이 생성되는 임계 온도가 결정된다(도 11).
피처리 기판 (9)의 초기 온도는 통상 실온이거나, 내지는 15 ℃ 내지 35 ℃ 정도이다. 여기서, 피처리 기판 (9)의 초기 온도란, 피처리 기판 (9)를 처리부 (20) 내에 반입하기 직전의 피처리 기판 (9)의 온도를 말한다. 통상, 상기 반입 직전에는 피처리 기판 (9)의 전체가 상기 초기 온도로 되어 있다. 따라서, 제1면 (9a) 및 제2면 (9b)가 상기 초기 온도로 되어 있다. 이 피처리 기판 (9)를 반입구 (26)으로부터 처리 공간 (23) 내로 들여보내고, 도 1의 화살표 a의 방향을 따라서 처리 공간 (23)의 일단부측(도 1에서 우측)으로부터 타단부측(도 1에서 좌측)으로 반송한다. 그렇게 하면, 피처리 기판 (9)가 취출 노즐 (40)의 상측을 덮어, 취출구 (41)로부터 취출된 처리 가스가 피처리 기판 (9)의 적어도 제2면 (9b)에 접촉한다. 또한, 처리 공간 (23) 내에 확산된 처리 가스의 일부가 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)에 접촉한다.
상술한 바와 같이, 처리 가스의 취출 온도와 피처리 기판 (9)의 초기 온도는 모두 실온 부근이고, 양자간의 온도차는 작다. 따라서, 피처리 기판 (9)의 온도는 처리 가스의 분무에 의해서는 거의 변화하지 않는다.
상기 피처리 기판 (9)의 반입에 앞서서, 상부판, 즉 히터 (21)을 설정 온도까지 가온하여, 상기 설정 온도로 보온해둔다. 상기 히터 (21)의 설정 온도는 처리 분위기 중의 불화수소 및 물의 응축점보다 고온으로 설정하고, 바람직하게는 상기 응축점을 조금만 상회하도록 한다. 예를 들면, 상기 히터 (21)의 설정 온도는 상기 응축점보다 0 ℃ 초과 내지 60 ℃ 정도 고온이 되도록 조절한다. 이 히터 (21)의 열이 처리 공간 (23) 내에 도입된 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)에 비접촉으로 전달된다. 이에 의해, 제1면 (9a)를 소망 온도까지 가온할 수 있다. 상기 소망 온도는 상기 응축점보다 고온이며, 상기 설정 온도와 거의 같거나 설정 온도보다 낮고, 예를 들면 응축점보다 0 ℃ 초과 내지 40 ℃이다. 히터 (21)과 피처리 기판 (9) 사이의 거리 d1을 작게 함으로써, 제1면 (9a)를 확실하게 가온(온도 조절)할 수 있다.
상기 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)를 가온할 때, 제2면 (9b)의 온도는 상기 응축점 이하(예를 들면 응축점보다 0 ℃ 내지 10 ℃ 저온)로 유지되도록 하고, 바람직하게는 상기 초기 온도로 거의 유지되도록 한다. 즉, 히터 (21)로부터의 열이 피처리 기판 (9)의 제2면 (9b)에는 거의 전달되지 않도록 한다. 상술한 바와 같이, 상기 응축점과 피처리 기판 (9)의 초기 온도 차를 작게 하여, 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)를 조금만 가열하면 상기 응축점보다 고온의 설정 온도에 도달하도록 해둠으로써, 히터 (21)로부터 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)에 부여하는 열량을 작게 억제할 수 있다. 이에 의해, 열이 피처리 기판 (9)의 제2면 (9b)까지 도달하는 것을 억제 또는 저지할 수 있다.
열이 제2면 (9b)에 도달하기 전에 피처리 기판 (9)가 처리 공간 (23) 나아가서는 반출구 (27)로부터 반출되도록, 반송 수단 (30)에 의한 반송 속도를 조절할 수도 있다. 이 경우, 반송 수단 (30)은 특허청구범위의 「조절 수단」의 요소가 된다. 상기 히터 (21)의 설정 온도는 반송 속도를 고려하여 설정한다. 반송 속도가 비교적 클 때는 히터 (21)의 설정 온도를 제1면 (9a)의 소망 온도보다 충분히 높게 한다. 이에 의해, 제1면 (9a)가 소망 온도에 도달하기까지의 소요 시간을 단축할 수 있다. 한편, 고속 반송으로 함으로써, 제2면 (9b)까지도 응축점보다 고온이 되지 않는 동안에, 피처리 기판 (9)를 반출구 (27)로부터 반출할 수 있다. 이에 반하여, 반송 속도가 비교적 작을 때는 히터 (21)의 설정 온도를 제1면 (9a)의 소망 온도와 거의 같게 할 수도 있다. 이에 의해, 피처리 기판 (9)가 상기 소망 온도보다 고온이 되는 것을 회피할 수 있다. 한편, 저속 반송의 경우에는 가열 시간이 길어지지만, 설정 온도를 상기 응축점보다 조금만 고온으로 설정함으로써, 제2면 (9b)의 온도를 상기 응축점 이하로 유지할 수 있다. 예를 들면, 처리 가스의 온도가 실온이며 제1면 (9a)의 소망 온도가 40 ℃ 내지 50 ℃인 경우, 반송 속도가 5 mm/sec 내지 10 mm/sec 정도인 고속 반송시에는 히터 (21)의 설정 온도를 제1면 (9a)의 소망 온도보다 10 ℃ 내지 20 ℃ 정도 높게 한다. 이에 반하여, 반송 속도가 1 mm/sec 정도 이하인 저속 반송시에는 히터 (21)의 설정 온도를 제1면 (9a)의 소망 온도와 거의 같게 한다.
제2면 (9b)의 온도가 상기 응축점 이하이기 때문에, 처리 분위기 중의 불화수소 증기 및 수증기가 제2면 (9b)에 접촉하면 응축하여 불화수소산의 응축층이 형성된다. 그 결과, 제2면 (9b)를 구성하는 SiO2 등의 실리콘 함유물의 에칭 반응이 일어나, 제2면 (9b)를 가볍게 조화할 수 있다.
한편, 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)에 대해서는 상기 응축점보다 고온으로 되어 있기 때문에, 처리 분위기 중의 불화수소 증기 및 수증기가 제1면 (9a)에 접촉하더라도 응축이 일어나지 않는다. 따라서, 제1면 (9a)에 응축층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 제1면 (9a)가 에칭되는 것을 방지할 수 있어, 제1면 (9a)의 표면 상태를 양호하게 유지할 수 있다.
상기 대기압 에칭 장치 (1)에 의한 조화 처리 후, 피처리 기판 (9)를 별도의 표면 처리 장치(도시하지 않음)로 반송한다. 이 표면 처리 장치의 스테이지에 피처리 기판 (9)를 장치하고, 제2면 (9b)를 스테이지에 접촉시켜 흡착한다. 제2면 (9b)의 조화도가 작기 때문에, 피처리 기판 (9)를 스테이지에 확실하게 흡착하여 유지할 수 있다. 또한, 제1면 (9a)에 세정, 표면 개질, 에칭, 애싱, 성막 등의 표면 처리를 실시한다. 제1면 (9a)는 상술한 조면화 처리에서 조면화를 회피하고 있으므로, 양호한 표면 처리를 행할 수 있다. 나아가서는 상기 표면 처리에 의해서 형성되는 절연층, 도전층, 반도체층 등의 각종 전자 소자층의 품질을 양호하게 할 수 있다. 제1면 (9a)의 표면 처리 후, 피처리 기판 (9)를 스테이지로부터 반출한다. 제2면 (9b)에는 상기 조면화 처리에 의해서 미소 요철이 형성되어 있기 때문에, 스테이지로부터 피처리 기판 (9)를 용이하게 분리할 수 있다. 그 결과, 피처리 기판 (9)가 휘거나 깨지거나 하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로 본 발명의 다른 실시 형태를 설명한다. 이하의 실시 형태에서 이미 상술한 형태와 중복하는 부분에 대해서는 도면에 동일한 부호를 붙여 설명을 적절하게 생략한다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 실시 형태의 대기압 에칭 장치 (1A)는 피처리 기판 (9)의 반송 수단 (30)으로서, 반입용 롤러 컨베어 (33)과, 처리용 롤러 컨베어 (34)와, 반출용 롤러 컨베어 (35)를 구비하고 있다. 각 롤러 컨베어 (33, 34, 35)가 x방향(도 3의 좌우 방향)으로 나열된 복수의 롤러 샤프트 (31)과 각 롤러 샤프트 (31)에 형성된 반송 롤러 (32)를 갖고 있다. 반입용 롤러 컨베어 (33)은 처리부 (20)보다 x방향의 일단부측(도 3에서 우측)에 배치되고, 피처리 기판 (9)를 처리 공간 (23)으로 반입한다. 처리용 롤러 컨베어 (34)는 바닥판 (22)의 하부에 형성되고, 처리 공간 (23) 내의 피처리 기판 (9)를 반송한다. 반출용 롤러 컨베어 (35)는 처리부 (20)보다 x방향의 타단부측(도 3에서 좌측)에 배치되고, 피처리 기판 (9)를 처리 공간 (23)으로부터 반출한다.
바닥판 (22)의 하부에는 처리용 롤러 컨베어 (34)를 위한 복수의 커버 (70)이 형성되어 있다. 커버 (70)은 처리용 롤러 컨베어 (34)의 롤러 샤프트 (31)과 일대일로 대응하고 있다. 커버 (70)은 롤러 샤프트 (31)의 축선 방향 y로 길게 연장되는 용기형으로 되어 있다. 각 커버 (70)에, 대응하는 롤러 샤프트 (31) 및 반송 롤러 (32)가 수용되어 있다. 커버 (70)의 상면은 개구되며, 바닥판 (22)의 하면에 맞닿아 있다.
커버 (70)은 알루미늄 등의 금속으로 구성되어 있을 수도 있고, 염화비닐 등의 수지로 구성되어 있을 수도 있다. 커버 (70)의 내면에, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 내불소성, 내플라즈마성이 높은 수지 피막을 형성할 수도 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 처리용 롤러 컨베어 (34)의 롤러 샤프트 (31)이 커버 (70)의 길이 방향의 양측의 단부벽 (74)를 관통하고 있다. 단부벽 (74)에는 기밀 베어링 (75)가 형성되어 있다. 기밀 베어링 (75)에 의해서, 롤러 샤프트 (31)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 기밀 베어링 (75)에 의해서, 롤러 샤프트 (31)과 단부벽 (74) 사이가 기밀하게 밀봉되어 있다. 기밀 베어링 (75)의 구성 부재는 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 내불소성, 내플라즈마성이 높은 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
커버 (70)의 내부는 롤러 구멍 (25)를 통해 처리 공간 (23)과만 연통하고 있다.
제2 실시 형태에 따르면, 대기압 에칭 장치 (1A)의 하측의 외기(공기 등)가 롤러 구멍 (25)를 통해 처리 공간 (23) 내로 인입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 처리 공간 (23)의 처리 가스가 롤러 구멍 (25)를 통해 바닥판 (22)의 하측으로 누설되었을 때에는 이 처리 가스를 커버 (70)의 내부에 가둘 수 있다. 따라서, 처리 가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
제2 실시 형태의 흡인 노즐 (50)은 바닥판 (22)의 x방향의 중간부에 배치되어 있다. 상부판 (21) 및 바닥판 (22)가 흡인 노즐 (50)보다도 x방향의 타단부측(도 3에서 좌측), 즉 기판 (9)의 반송 방향의 하류측으로 연장되어 있다. 상부판 (21)에서의 취출 노즐 (40)과 흡인 노즐 (50) 사이에 대응하는 부분만이 조절 수단으로 하여 설정 온도로 보온되도록 되어 있을 수도 있고, 상부판 (21)의 전역이 조절 수단으로 하여 설정 온도로 보온되도록 되어 있을 수도 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제3 실시 형태를 나타낸 것이다. 이 실시 형태의 대기압 에칭 장치 (1B)는 바닥판 (22)를 갖고 있지 않다. 취출 노즐 (40)의 상면의 전체와 상부판 (21)의 하면에 의해서 처리 공간 (23)이 구획되어 있다. 처리 공간 (23) 내에 HF 증기 및 수증기를 포함하는 처리 분위기가 존재한다. 취출 노즐 (40)의 x방향의 길이를 조절함으로써 처리 공간 (23)의 길이를 조절할 수 있고, 나아가서는 피처리 기판 (9)가 처리 분위기와 접촉하는 처리 시간을 증감할 수 있다. 그 결과, 제2면 (9b)의 에칭량이 원하는 양이 되도록 조절할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 대기압 에칭 장치 (1B)는 가스 흡인계 (80)을 구비하고 있다. 가스 흡인계 (80)은 흡인 펌프 (81)과, 한 쌍의 첨판 (82, 84)를 포함한다. 한 쌍의 첨판 (82, 84)는 취출 노즐 (40)을 사이에 두고 x방향의 양측에 수직으로 배치되어 있다. 첨판 (82, 84)의 상단부가 취출 노즐 (40)의 상면과 동일면이 되도록 정렬되어 있다. 첨판 (82, 84)의 두께는 예를 들면 수 mm 내지 수십 mm 정도이고, 여기서는 5 mm 정도이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 반입측(도면에서 우측)의 첨판 (82)는 취출 노즐 (40)의 반입측의 외면을 따라서 x방향과 직교하는 y방향으로 연장되어 있다. 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 첨판 (82)와 취출 노즐 (40)의 반입측의 외면 사이에 흡인로 (83)이 구획되어 있다. 흡인로 (83)의 하단부가 흡인 펌프 (81)에 접속되어 있다. 흡인로 (83)의 상단부(흡입구)는 처리 공간 (23)의 반입측의 단부에 이어져 있다. 흡인로 (83)의 흡입구의 x방향의 개구 폭은 예를 들면 수 mm 내지 수십 mm 정도이고, 여기서는 10 mm 정도이다.
흡인로 (83)의 흡입구의 근방에 반입구 (26)이 배치되어 있다. 반입구 (26)은 첨판 (82)의 상단부와 상부판 (21)의 반입측의 단부에 의해서 구획되어 있다. 반입구 (26)은 처리 공간 (23)의 반입측의 단부에 이어져 있음과 동시에, 흡인로 (83)에 이어져 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 반출측(도면에서 좌측)의 첨판 (84)는 취출 노즐 (40)의 반출측의 외면을 따라서 y방향으로 연장되어 있다. 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 첨판 (84)와 취출 노즐 (40)의 반출측의 외면 사이에 흡인로 (85)가 구획되어 있다. 흡인로 (85)의 하단부가 흡인 펌프 (81)에 접속되어 있다. 흡인로 (85)의 상단부(흡입구)는 처리 공간 (23)의 반출측의 단부에 이어져 있다. 흡인로 (85)의 흡입구의 x방향의 개구 폭은 예를 들면 수 mm 내지 수십 mm 정도이고, 여기서는 10 mm 정도이다.
흡인로 (85)의 흡입구의 근방에 반출구 (27)이 배치되어 있다. 반출구 (27)은 첨판 (84)의 상단부와 상부판 (21)의 반출측의 단부에 의해서 구획되어 있다. 반출구 (27)은 처리 공간 (23)의 반출측의 단부에 이어져 있음과 동시에, 흡인로 (85)에 이어져 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 처리부 (20)의 폭 방향 y의 양단부에는 단부벽 (86)이 각각 형성되어 있다. 단부벽 (86)에 의해서 흡인로 (83, 85)의 폭 방향 y의 양단부가 막혀 있다.
제3 실시 형태의 대기압 에칭 장치 (1B)에서 피처리 기판 (9)의 제2면 (9b)를 라이트 에칭할 때는, 플라즈마화한 처리 가스 (g1)을 취출구 (41)로부터 처리 공간 (23) 내로 취출한다. 이것과 병행하여, 가스 흡인계 (80)의 흡인 펌프 (81)을 구동하여, 흡인로 (83, 85)로부터 가스 흡인을 행한다. 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 피처리 기판 (9)가 처리 공간 (23) 내에 도입되어 있지 않은 상태에서, 처리 가스 (g1)은 처리 공간 (23) 내에서의 취출구 (41)의 바로 윗 부분에서 반입측(도면에서 우측)으로 향하는 흐름과 반출측(도면에서 좌측)으로 향하는 흐름으로 분리된다. 반입측으로 향한 처리 가스는 처리 공간 (23)의 반입측의 단부로부터 흡인로 (83)으로 흡입된다. 반출측으로 향한 처리 가스는 처리 공간 (23)의 반출측의 단부로부터 흡인로 (85)로 흡입된다.
또한, 가스 흡인계 (80)의 가스 흡인에 의해서, 외기가 반입구 (26)으로 들어간다. 이 외기는 반입구 (26)으로부터 흡인로 (83)으로 흡입된다. 마찬가지로, 반출구 (27)에도 외기가 들어간다. 이 외기는 반출구 (27)로부터 흡인로 (85)로 흡입된다. 따라서, 외기가 취출 노즐 (40)의 상면과 상부판 (21) 사이의 처리 공간 (23)까지 유입하는 경우는 거의 없다. 따라서, 처리 공간 (23) 내의 처리 분위기의 가스 조성은 플라즈마화 후의 처리 가스 자체의 조성과 대략 같다. 즉, 처리 공간 (23) 내의 HF 분압 및 수증기 분압은 처리 가스 자체의 HF 분압 및 수증기 분압과 대략 같다. 따라서, 외기의 습도나 온도 등이 변동하더라도 처리 공간 (23) 내의 HF 분압 및 수증기 분압은 거의 변동하지 않는다.
도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 피처리 기판 (9)의 단부가 반입구 (26)으로 반입되면, 반입구 (26)의 개구 면적이 좁아져 유통 저항이 증대함으로써, 반입구 (26)으로부터 유입하는 외기 (g2)의 유량이 저하되거나 또는 유속이 증대한다. 이 유입 외기 (g2)에는 피처리 기판 (9)보다 상측을 통과하는 외기 (g2a)와 제2면 (9b)보다 하측을 통과하는 외기 (g2b)가 있다. 그 중, 하측의 유입 외기 (g2b)는 반입구 (26)으로부터 즉시 흡인로 (83)으로 흡입된다. 따라서, 하측의 유입 외기 (g2b)가 처리 공간 (23)까지 들어가는 경우는 거의 없다.
상측의 유입 외기 (g2a)는 피처리 기판 (9)의 단부가 반입구 (26)에 위치하고 있는 상태에서는 피처리 기판 (9)의 단부면을 따라서 하측으로 돌아 들어가, 흡인로 (83)으로 흡입된다. 따라서, 상측의 유입 외기 (g2a)에 대해서도 처리 공간 (23)까지 들어가는 경우는 거의 없다. 따라서, 피처리 기판 (9)의 단부가 반입구 (26)으로부터 반입될 때에 유입 외기 (g2)의 유량 및 유속이 변동하더라도, 처리 공간 (23) 내의 가스 조성이 변동하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 이윽고 피처리 기판 (9)가 흡인로 (83)을 덮는다. 이 상태가 되면, 처리 공간 (23) 중 피처리 기판 (9)보다 상측의 부분(이하 「제1 처리 공간부 (23a)」라 칭함)에는 가스 흡인계 (80)의 흡인력이 그다지 작용하지 않게 되어, 외기 (g2a)의 흡입 유량이 감소한다. 상측의 외기 (g2a)는 피처리 기판 (9)의 상면과의 점성으로 반입구 (26) 내로 유입할 수 있지만, 그 유입량은 흡인계 (80)으로 흡인할 수 있었던 때(도 7의 (a) 내지 (b))와 비교하면 충분히 작다. 따라서, 상부판 (21)과 피처리 기판 (9) 사이의 처리 분위기는 처리 가스 자체와 거의 동일한 가스 조성으로 유지된다.
피처리 기판 (9)의 하측으로부터의 외기 (g2b)의 유입량은 상측의 외기 (g2a)의 유입량이 저하된만큼 커진다. 유량이 커지더라도 유입 외기 (g2b)의 거의 전부가 즉시 흡인로 (83)으로 흡입된다. 따라서, 외기 (g2b)가 처리 공간 (23)까지 들어가는 경우는 거의 없고, 피처리 기판 (9)와 취출 노즐 (40) 사이의 처리 공간(이하 「제2 처리 공간부 (23b)」라 칭함)의 처리 분위기는 처리 가스 자체와 거의 동일한 가스 조성으로 유지된다.
상기한 바와 같은 외기 유입의 변동은 피처리 기판 (9)가 처리 공간 (23)으로부터 반출될 때에도 마찬가지로 일어난다. 이 경우, 반출구 (25)로부터 유입하는 외기의 유량 및 유속이 변동한다. 이 반출구 (25)로부터의 유입 외기는 그의 거의 전부가 흡인로 (85)로 흡입된다. 따라서, 반출시에도, 유입 외기의 유량이나 유속의 변동에 상관없이, 처리 공간 (23) 내의 가스 조성이 거의 일정하게 유지된다.
이와 같이, 에칭 장치 (1B)에서는 반입구 (26) 및 반출구 (27)을 통해서 처리 공간 (23)에 유입하는 외기 (g2)의 유량이나 유속이 피처리 기판 (9)의 반입 및 반출에 따라 변동했다고 하더라도, 처리 공간 (23) 내의 처리 분위기의 가스 조성 나아가서는 HF 분압 및 수증기 분압을 각각 처리 가스 자체의 것과 대략 동일하게 유지할 수 있다. 그 결과, 제2면 (9b)의 에칭 처리가 불균일해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상부판 (21)과 피처리 기판 (9) 사이의 처리 분위기의 습도가 상승하는 것을 방지할 수 있고, 제1면 (9a)에 응축층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제1면 (9a)까지도 에칭되는 것을 회피할 수 있다. 처리 가스 나아가서는 처리 공간 (23) 내의 처리 분위기의 습도에 대하여 외기의 습도가 꽤 높을 때에도, 제1면 (9a)에 응축층이 형성되는 것을 확실하게 방지할 수 있어, 제1면 (9a)가 에칭되는 것을 확실하게 회피할 수 있다.
또한, 후술하는 바와 같이, 도 7의 (c)의 상태에서, 제1 처리 공간부 (23a) 로의 외기 (g2a)의 권입이 있는 경우에도, 이 권입량 등을 제어함으로써 제2면 (9b)만을 조화 가능하다.
본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않은 범위에서 여러 가지 개변을 할 수 있다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는 제1면 (9a)가 전자 소자를 형성해야 하는 주면이고 조화(에칭)해야 하는 제2면 (9b)가 이면이었지만, 제1면 (9a)가 이면이고 조화(에칭)해야 하는 제2면 (9a)가 전자 소자를 형성해야 하는 주면일 수도 있다. 제1면과 제2면의 양쪽이 전자 소자가 형성되는 면일 수도 있다. 피처리 기판은 유리로 한정되지 않고, 반도체 웨이퍼 등일 수도 있다. 또한, 피처리 기판은 전자 소자가 형성되는 기판 내지는 반도체 장치용의 기판으로 한정되지 않는다.
에칭 대상의 실리콘 함유물은 SiO2로 한정되지 않고, SiN, Si, SiC, SiOC 등일 수도 있다.
피처리 기판 (9)에 실리콘 함유물을 포함하는 막이 형성되어 있을 수도 있고, 본 발명 장치 (1)이 상기 막을 에칭하는 것일 수도 있다.
피처리 기판 (9)의 제1면 (9a) 및 제2면 (9b)의 온도 조절 수단은 플레이트 히터 이외의 전열 히터나 가열 매체 히터나 복사 히터일 수도 있다. 가열 매체 히터로서, 예를 들면 상부판 (21)이 온도 조절된 물 등의 가열 매체를 통과시키는 가열 매체 유로나, 상기 가열 매체를 저장하는 저류실을 가질 수도 있다. 저류실에 저장한 가열 매체를 가열하는 등 하여 온도 조절할 수도 있다. 제1 실시 형태에서도, 상부판 (21)의 전역이 온도 조절되도록 되어 있을 수도 있고, 상부판 (21)의 일부(예를 들면 중앙부나 일단부 등)가 부분적으로 온도 조절되도록 되어 있을 수도 있다. 온도 조절 수단(히터)이 상부판 (21)과는 별개로 형성되어 있을 수도 있고, 온도 조절 수단(히터)이 상부판 (21)을 가온하여 상부판 (21)을 통해 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)를 가온하도록 할 수도 있다.
피처리 기판의 제2면 (9b)를 냉각하고, 이에 의해 제2면 (9b)의 온도가 상기 응축점보다 저온의 소망 온도가 되도록 조절할 수도 있다. 예를 들면, 바닥판 (22)에 냉수 등의 냉각 매체를 통과시키는 매체 유로를 형성하고 바닥판 (22)를 냉각함으로써, 피처리 기판의 제2면 (9b)를 냉각할 수도 있다. 이 경우, 제2면 (9b)의 상기 냉각 수단은 특허청구범위의 「조절 수단」의 요소가 된다. 냉각 수단으로 제2면 (9b)의 온도를 상기 응축점보다 0 ℃ 내지 10 ℃ 저온이 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
장치 (1)의 주변의 습도를 조절하고, 나아가서는 처리 분위기 중의 수증기 분압을 조절하도록 할 수도 있다. 이 경우, 장치 (1)의 주변의 습도 조절 수단은 특허청구범위의 「조절 수단」의 요소가 된다.
처리 가스가 어느 정도 수분을 함유하도록 할 수도 있다. 처리 분위기 중의 수증기 분압이 물 첨가부 (12)에 의한 물 첨가량에 크게 의존하도록 할 수도 있다. 이 경우, 물 첨가부 (12)는 특허청구범위의 「조절 수단」의 요소가 된다.
플라즈마 생성부 (60)이 취출 노즐 (40)의 외부에 형성되어 있을 수도 있고, 취출 노즐 (40)으로부터 떨어져서 형성되어 있을 수도 있다. 플라즈마 생성부 (60)에 의해 원료 가스를 플라즈마화하여 처리 가스를 생성한 후, 이 처리 가스를 취출 노즐 (40)으로 수송하도록 할 수도 있다.
처리 가스는 플라즈마화에 의해 형성되는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 처리 가스원으로서 불화수소 수용액을 저장한 탱크를 준비하고, 상기 불화수소 수용액을 기화시켜 취출 노즐 (40)으로 수송하도록 할 수도 있다.
처리 가스가 오존 등의 산화 성분을 포함하고 있을 수도 있다. 오존은 오존 발생기나 산소 플라즈마 생성 장치에 의해 생성할 수 있다.
피처리 기판 (9)의 자세는 수평으로 한정되지 않고 연직일 수도 있고, 수평 또는 연직에 대하여 경사일 수도 있다.
피처리 기판 (9)의 제2면을 위로 향하게 하고, 제1면을 밑으로 향하게 할 수도 있다. 온도 조절 수단(히터)을 피처리 기판 (9)의 하측에 배치하고, 취출 노즐 (40)을 피처리 기판 (9)의 상측에 배치하여, 처리 가스를 피처리 기판 (9)의 상측으로부터 피처리 기판 (9)에 분무하도록 할 수도 있다.
피처리 기판 (9)가 x방향의 화살표 a의 방향으로 편도 이동하는 것으로 한정되지 않고, 처리 공간 (23) 내를 왕복 이동하도록 할 수도 있다.
피처리 기판 (9)를 지지하는 지지 수단을 반송 수단 (30)과는 별도로 형성할 수도 있다. 지지 수단에 의해 피처리 기판 (9)의 위치를 고정하고, 반송 수단에 의해 처리부 (20)을 이동시키도록 할 수도 있다. 피처리 기판 (9) 및 처리부 (20)을 서로 상대 이동시키면서 에칭 처리를 행하는 것으로 한정되지 않고, 피처리 기판 (9) 및 처리부 (20)의 상대 위치를 고정한 상태에서 에칭 처리를 행하도록 할 수도 있다.
<실시예 1>
실시예를 설명한다. 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다.
실시예 1에서는 도 1 및 도 2와 실질적으로 동일한 대기압 에칭 장치 (1)을 이용하였다.
피처리 기판 (9)로서 유리 기판을 이용하여, 제1면 (9a) 및 제2면 (9b)에 각각 SiN(실리콘 함유물)을 피막하였다.
피처리 기판 (9)의 치수는 이하와 같았다.
x방향을 따르는 길이: 670 mm
y방향의 폭: 550 mm
두께: 0.7 mm
대기압 에칭 장치 (1)의 치수 구성은 이하와 같았다.
바닥판 (22)의 x방향을 따르는 길이: 0.3 m
처리 공간 (23)의 상하 방향의 두께: d0=8 mm
처리 공간 (23)의 y방향의 폭: 600 mm
워킹 거리: WD=4 mm
상부판, 즉 플레이트 히터 (21)의 하면과 피처리 기판 (9)의 상면의 거리: d1=4 mm
원료 가스의 조성은 이하와 같이 하였다.
Ar: 8.7 slm
CF4: 0.3 slm
H2O: 0.19 sccm
상기 원료 가스를 정류부 (42)에 의해 플라즈마화하여 처리 가스를 생성하였다. 따라서, 처리 가스의 유량은 9 sccm 강(强)이었다.
플라즈마 생성 조건은 이하와 같이 하였다.
전극간 간격: 1 mm
전극간 전압: Vpp=12.8 kV
전극간 전압의 주파수: 25 kHz(펄스파)
공급 전력: 펄스 변환 전의 직류 전압=370 V, 전류=9.4 A
흡입구 (51)로부터의 배기량은 500 slm으로 하였다. 이에 의해, 반입구 (26)으로부터 처리 공간 (23)으로 인입되는 외기는 약 120 slm이었다.
처리 가스 나아가서는 처리 공간 (23) 내의 처리 분위기의 불화수소 분압은 6.2 Torr였다.
장치 주변은 대기압이고, 장치 주변의 온도(실온)는 25 ℃이고, 상대 습도는 약 30 ％였다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 이 상대 습도에 대응하는 수증기 분압은 7.1 Torr이다. 또한, 이 처리 분위기 중의 불화수소 및 물의 응축점은 약 27 ℃이다.
피처리 기판 (9)의 처리 공간 (23)으로 반입하기 전의 초기 온도는 25 ℃였다.
피처리 기판 (9)를 x방향의 화살표 a의 방향으로 반송하여 처리 공간 (23)으로 통과시켰다. 피처리 기판 (9)를 처리 공간 (23)으로 통과시킨 횟수(스캔 횟수)는 1회였다.
피처리 기판 (9)의 반송 속도는 4 m/min으로 하였다.
취출 노즐 (40)으로부터의 처리 가스의 취출은 피처리 기판 (9)를 처리 공간 (23)으로 반입하기 전부터 개시하여, 피처리 기판 (9)가 처리 공간 (23)으로부터 반출될 때까지 계속하여 행하였다.
상부판, 즉 플레이트 히터 (21)을 설정 온도로 보온하고, 나아가서는 제1면 (9a)의 온도를 조절하였다. 히터 (21)의 설정 온도는 25 ℃, 30 ℃, 35 ℃, 45 ℃의 4가지로 하였다.
25 ℃에서는 상부판 (21)의 하면에 결로가 형성되었다. 30 ℃, 35 ℃, 45 ℃에서는 상부판 (21)의 하면에 결로가 형성되지 않았다. 또한, 상부판 (21)을 25 ℃부터 가온하면, 27 ℃ 내지 28 ℃에서 결로가 소실되었다.
처리 후의 피처리 기판 (9)에 대해서, 제1면 (9a) 상의 SiN막 및 제2면 (9b) 상의 SiN막의 에칭 레이트를 측정하였다. 측정 위치는 피처리 기판 (9)의 각 면 (9a, 9b)의 x방향의 중앙부에서, 폭 방향 y로 1 mm 간격마다의 개소로 하였다. 측정 위치마다 에칭 깊이를 스캔 횟수로 나누어, 1스캔(편도 1회의 반송)당의 에칭량(nm/scan)을 구하였다. 또한, 각 면 (9a, 9b)에서의 상기 각 측정 위치의 에칭 레이트의 평균값을 구하였다.
도 8은 상기 평균 에칭 레이트를 나타낸 것이다. 동 도에 나타낸 바와 같이, 히터 설정 온도가 25 ℃일 때는 제2면 (9b)의 SiN막뿐만 아니라, 제1면 (9a)의 SiN막에 대해서도 제2면 (9b)측과 동일한 정도로 에칭되었다.
히터 설정 온도가 30 ℃였을 때는 제2면 (9b)의 SiN막에 대해서는 충분한 에칭량을 얻을 수 있었던 데 반하여, 제1면 (9a)의 SiN막의 에칭량이 매우 작아져 SiN막이 거의 에칭되지 않은 것이 확인되었다.
히터 설정 온도가 35 ℃ 및 45 ℃였을 때에 대해서도 30 ℃였을 때와 마찬가지로 제2면 (9b)의 SiN막에 대해서는 충분한 에칭량을 얻을 수 있었던 데 반하여, 제1면 (9a)의 SiN막은 거의 에칭되지 않았다.
이상의 결과로부터, 제1면 (9a)의 온도를 처리 분위기 중의 불화수소 및 물의 응축점보다 고온으로 하며, 제2면 (9b)의 온도를 상기 응축점보다 저온으로 함으로써, 제1면 (9a)가 에칭되는 것을 억제 또는 방지하면서, 제2면 (9b)를 에칭할 수 있는 것이 확인되었다.
도 9 및 도 10은 각 면 (9a, 9b)의 상기 각 측정 위치에서의 에칭 레이트이며, 폭 방향 y의 에칭 레이트의 분포를 나타낸 것이다. 도 9a에 나타낸 바와 같이, 히터 설정 온도가 25 ℃였을 때는 제1면 (9a), 제2면 (9b) 모두 폭 방향 y의 위치에 따라서 에칭 레이트가 크게 변동하였다. 불균일의 요인으로는 반송 롤러 (33)의 영향도 생각된다. 반송 롤러 (33)의 배치 위치는 도 9 및 도 10의 횡축에서의 -35 mm, 0 mm, 35 mm의 각 위치였다.
이에 반하여, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 히터 설정 온도가 30 ℃였을 때는 제1면 (9a), 제2면 (9b) 모두 에칭 레이트가 거의 균일하게 되었다.
도 10a 및 도 10b에 나타낸 바와 같이, 히터 설정 온도가 35 ℃ 및 45 ℃였을 때에 대해서도 30 ℃였을 때와 마찬가지로 제1면 (9a), 제2면 (9b) 모두 에칭 레이트가 거의 균일하게 되었다.
이상의 결과로부터, 제1면 (9a)를 처리 분위기 중의 불화수소 및 물의 응축점보다 고온으로 함으로써, 제1면 (9a)의 에칭이 억제될 뿐만 아니라, 제1면 (9a) 및 제2면 (9b)의 에칭의 균일성이 높아지는 것이 판명되었다.
또한, HF 수용액의 기액 평형 곡선에 기초하여, 도 11에 나타낸 바와 같이, HF-H2O계의 온도에 따른 응축 조건을 산출하여 그래프로 하였다. 동 그래프에서 수평인 파선은 상대 습도(％RH)를 나타내며, 처리 분위기의 H2O 분압에 대응한다. 동 그래프에서 실시예 1의 처리 분위기의 H2O 분압(7.1 Torr(상대 습도 30 ％)) 및 HF 분압(6.2 Torr)에 대응하는 점 A는 25 ℃의 기액 평형 곡선에 대해서는 기상측에 위치하고, 30 ℃ 이상의 기액 평형 곡선에 대해서는 액상측에 위치한다. 따라서, 실시예 1의 결과가 이론상의 계산 데이터와 부합하는 것이 확인되었다. 따라서, 처리 조건을 설정할 때는 도 11에 예시하는 그래프를 이용하여, 처리 분위기의 HF 분압 및 H2O 분압에 대응하는 상기 그래프 상의 점이 실온 내지는 피처리 기판 (9)의 초기 온도에 대응하는 기액 평형 곡선보다도 기상측에 위치하며 히터 설정 온도에 대응하는 기액 평형 곡선보다도 액상측에 위치하도록, 상기 히터 설정 온도나 처리 가스 레시피(원료 가스 성분의 유량, 수증기의 첨가량 등)를 설정할 수도 있다.
도 12는 제3 실시 형태(도 5 내지 도 7)의 에칭 장치 (1B)에서의 HF-H2O계의 응축 조건의 그래프이다. 에칭 장치 (1B)에서는 처리 공간 (23) 내로 외기가 거의 들어가지 않기 때문에, 처리 분위기의 가스 조성은 플라즈마화 후의 처리 가스의 가스 조성과 거의 동일하다. 가습 후의 불소계 원료 가스, 즉 플라즈마화 전의 처리 가스(CF4+Ar+H2O)의 H2O 분압은 예를 들면 10.8 Torr이다(도 12의 일점 쇄선 L1). 이 처리 가스 중의 물이 플라즈마화에 의해서 분해된다. 따라서, 플라즈마화 후의 처리 가스의 H2O 분압은 플라즈마화 전보다 저하되고, 예를 들면 8.1 Torr가 된다(도 12의 파선 L2). 또한 플라즈마화 후의 처리 가스의 HF 분압은 예를 들면 4.2 Torr이다(도 12의 파선 L3). 파선 L2와 파선 L3의 교점 B가 플라즈마화 후의 처리 가스의 HF 및 H2O 분압을 나타내고, 나아가서는 처리 공간 (23) 내의 처리 분위기의 HF 및 H2O 분압을 나타낸다. 따라서, 피처리 기판 (9)의 제2면 (9b)의 온도가 점 B의 온도 이하인 예를 들면 25 ℃ 정도이면, 제2면 (9b) 상에 불화수소산의 응축층이 형성되고, 이에 의해 제2면 (9b)를 확실하게 에칭할 수 있다. 또한, 히터 (21)에 의해서 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)의 온도를 점 B보다 고온인 예를 들면 30 ℃ 정도가 되도록 가열하면, 제1면 (9a)에 응축층이 형성되는 것을 회피할 수 있어, 제1면 (9a)가 에칭되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)의 온도를 히터 (21)에 의해서 점 B보다 고온으로 하지 않더라도, 제1면 (9a)가 에칭되는 것을 방지할 수 있다. 상술한 도 12의 점 B로 표시되는 처리 분위기의 가스 조성이며 처리 분위기의 온도가 25 ℃인 경우를 예로 들어 설명한다.
도 5에 나타내는 제3 실시 형태에서 히터 (21)의 하면과 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)의 거리를 넓힌다. 처리 공간 (23)의 분위기는 점 B로 표시되는 조건이지만, 피처리 기판 (9)가 반입구 (26)으로부터 처리 공간 (23)으로 들어감으로써, 외기를 권입한다. 그런데, 취출되는 처리 가스 및 반입측의 흡인로 (83)으로부터의 처리 공간 바로 전에서의 배기에 의해서, 제2면 (9b)와 취출 노즐 (40)의 상면 사이의 제2 처리 공간부 (23b)로는 외기가 들어오지 않는다. 한편, 제1면 (9a)와 히터 (21) 사이의 제1 처리 공간부 (23a)로는 외기가 들어온다. 그렇게 되면, 제1 처리 공간부 (23a)의 HF 분압이 내려가, 점 B로부터 25 ℃의 기액 평형 곡선에 걸친 기상측으로 처리 분위기의 분압 조성이 변한다. 따라서, 제1면 (9a)에 응축층은 형성되지 않아, 제1면 (9a)는 에칭되지 않는다.
이와 같이, 히터 (21)의 하면과 피처리 기판 (9)의 제1면 (9a)의 거리를 적당히 조정하여, 피처리 기판 (9)에 의한 제1 처리 공간부 (23a)로의 외기의 권입량을 제어함으로써, 히터 (21)로 가온하지 않더라도 제2면 (9b)만 조화할 수 있다. 이 때, 외기는 처리 가스보다 저습인 것이 바람직하다.
본 발명은 예를 들면 평판 디스플레이 등의 반도체 장치의 제조에 적용할 수 있다.
1, 1A, 1B: 대기압 에칭 장치
9: 피처리 기판
9a: 제1면
9b: 제2면
10: 원료 가스 공급 수단
11: 불소계 원료 공급부
12: 물 첨가부
20: 처리부
21: 상부판, 플레이트 히터(조절 수단)
22: 바닥판
23: 처리 공간
24: 측벽
25: 롤러 구멍
26: 반입구
27: 반출구
29: 처리부 내 공간
30: 반송 수단
31: 롤러 샤프트
32: 반송 롤러
33: 반입용 롤러 컨베어
34: 처리용 롤러 컨베어
35: 반출용 롤러 컨베어
40: 취출 노즐
41: 취출구
42: 정류부
50: 흡인 노즐
51: 흡입구
60: 플라즈마 생성부
61: 전극
62: 방전 공간
70: 커버
74: 단부벽
75: 기밀 베어링
80: 가스 흡인계
81: 흡인 펌프
82: 반입측의 첨판
83: 반입측의 흡인로
84: 반출측의 첨판
85: 반출측의 흡인로
86: 단부벽

Claims (7)

  1. 실리콘 함유물을 포함하며, 제1면과 상기 제1면의 이면인 제2면을 갖는 피처리 기판을 대기압 근방 하에서 에칭하는 방법으로서,
    불화수소 증기 및 수증기를 함유하는 처리 분위기 중에 상기 피처리 기판을 배치하고,
    상기 제1면의 온도를 상기 처리 분위기의 불화수소 및 물의 응축점보다 고온이 되도록, 또한 상기 제2면의 온도를 상기 응축점 이하가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1면의 온도를 상기 응축점보다 0 ℃ 초과 내지 40 ℃ 고온으로 하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2면의 온도를 상기 응축점보다 0 ℃ 내지 10 ℃ 저온으로 하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 분위기가 존재하는 처리 공간에 연속해 있는 반입구로부터 상기 피처리 기판을 상기 처리 공간에 반입하고, 상기 처리 공간에 연속해 있는 반출구로부터 상기 피처리 기판을 반출하고, 상기 반입구의 근방 및 상기 반출구의 근방에서 가스를 흡인하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  5. 실리콘 함유물을 포함하며, 제1면과 상기 제1면의 이면인 제2면을 갖는 피처리 기판을 대기압 근방 및 습도 0 ％ 초과의 처리 공간 내에서 에칭하는 장치로서,
    불화수소 및 물 중 적어도 불화수소를 함유하는 처리 가스를 상기 처리 공간 내에 공급하여 상기 피처리 기판 중 적어도 상기 제2면에 접촉시키는 취출 노즐과,
    상기 제1면의 온도가 상기 처리 공간에서의 불화수소 및 물의 응축점보다 고온이 되도록, 또한 상기 제2면의 온도가 상기 응축점 이하가 되도록 조절하는 조절 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 조절 수단이 상기 처리 공간에서의 상기 피처리 기판이 배치되는 위치를 사이에 두고 상기 취출 노즐과는 반대측에서 상기 위치에 근접하여 배치된 히터를 포함하며, 상기 히터의 설정 온도가 상기 응축점보다 0 ℃ 초과 내지 60 ℃ 고온인 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 조절 수단이 상기 제2면의 온도를 상기 응축점보다 0 ℃ 내지 10 ℃ 저온으로 하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
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