WO2012036114A1 - エッチング装置およびエッチング方法 - Google Patents

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etching
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亮 山川
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シャープ株式会社
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    • 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
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    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
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    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H01L21/6708—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching using mainly spraying means, e.g. nozzles

Definitions

  • the present invention relates to an etching apparatus and an etching method.
  • Patent Document 1 JP-A-2007-208223
  • the wet etching apparatus described in Patent Document 1 includes a treatment tank that stores a chemical for etching.
  • a semiconductor substrate is etched by immersing the semiconductor substrate in a processing bath.
  • Etched chemical solution is recovered as waste solution because it contains dissolved metal, resist material, and dirt adhering to the panel surface.
  • the collected waste liquid is discarded or re-purified and reused.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-119560
  • Patent Document 2 is a prior art document that discloses a steam focusing nozzle for spraying steam onto a substrate and a cleaning method.
  • the cleaning method described in Patent Document 2 after the jet of steam, the steam is concentrated on the processing substrate, and the cleaning target is removed using the concentration of thermal energy and striking force.
  • Patent Document 3 JP-A-2007-303735 is a prior document disclosing a superheated steam generator that generates superheated steam, which is a kind of steam.
  • the superheated steam generator described in Patent Document 3 water is heated to generate steam, and the generated steam is further heated to generate superheated steam.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an etching apparatus and an etching method that can reduce the amount of a chemical used for etching.
  • An etching apparatus includes a chamber in which a substrate to be processed is disposed, an exhaust unit that exhausts the chamber, a gas supply unit that supplies an etching gas into the chamber, A superheated steam spraying device for spraying superheated steam on a part of the etching processing section.
  • the etching apparatus includes a driving unit that scans the superheated steam spraying device in accordance with the position of the etching processing unit of the substrate to be processed.
  • the superheated steam spraying device has a focusing nozzle that sprays the superheated steam to focus.
  • An etching method includes an arrangement step of placing a substrate to be etched in a chamber, an exhaust step of exhausting the inside of the chamber, and a gas supply step of supplying an etching gas into the chamber after the exhaust step And a spraying step of spraying superheated steam onto a portion of the substrate to be processed that is to be etched.
  • superheated steam is sprayed so as to scan in accordance with the position of the portion of the substrate to be processed that is to be etched.
  • superheated water vapor is focused and sprayed on the portion of the substrate to be etched.
  • the amount of chemical used for etching can be reduced.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows the structure of the etching apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the state scanned while a superheated steam injection apparatus sprays superheated steam. It is a figure which shows the state with which the surroundings of the to-be-processed substrate are filled with HCl gas. It is a figure which shows the state in which the superheated steam is sprayed on the etching process part in the state with which the circumference
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • an etching apparatus 100 according to this embodiment includes a chamber 110 in which a substrate to be processed 180 to be etched is placed.
  • the chamber 110 has a structure capable of sealing the inside.
  • an aluminum substrate is used as the substrate to be processed 180, but the substrate to be processed 180 is not limited to this.
  • a substrate made of titanium or copper used as a TFT (Thin Film Transistor) substrate is used. Also good.
  • a substrate in which a metal thin film such as an ITO (Indium Tin Oxide) film is formed on a silicon substrate may be used.
  • An exhaust unit 120 that exhausts the inside of the chamber 110 is connected to a part of the chamber 110.
  • the exhaust unit 120 is provided with a compressor.
  • a gas supply unit 130 for supplying an etching gas into the chamber 110 is connected to another part of the chamber 110.
  • the gas supply unit 130 is provided with a gas cylinder that stores the etching gas and a mass flow controller that adjusts the flow rate of the supplied gas.
  • hydrogen chloride (HCl) gas is used as an etching gas.
  • the etching gas is not limited to this, and any gas that can etch a substrate to be processed may be used.
  • a mounting table 170 on which a substrate to be processed 180 is mounted is provided in the lower part of the chamber 110.
  • the substrate to be processed 180 is placed on the mounting table 170 such that the main surface opposite to the main surface to be etched is in contact with the upper surface of the mounting table 170.
  • a superheated steam spraying device 140 is provided above the substrate to be processed 180.
  • the superheated steam injection device 140 has a water storage tank 141 that stores water 142.
  • a first heater 143 is provided below the water storage tank 141. When the first heater 143 heats the water storage tank 141, a part of the water 142 is evaporated to generate water vapor.
  • a pump 145 is connected above the water tank 141. By operating the pump 145, the inside of the water storage tank 141 is pressurized as shown by a dotted arrow in the figure.
  • a water vapor channel 146 is connected above the water storage tank 141. When the inside of the water storage tank 141 is pressurized by the pump 145, the water vapor in the water storage tank 141 is pushed into the flow path 146.
  • a second heater 144 is provided around the flow path 146.
  • the second heater 144 heats the flow path 146.
  • the water vapor flowing in the flow path 146 is heated to a temperature of 100 ° C. or higher and becomes superheated steam.
  • Superheated steam means steam heated to 100 ° C. or higher.
  • the superheated steam injection device 140 has a focusing nozzle 147 that sprays superheated steam so as to focus it.
  • the focusing nozzle 147 has an injection port 149 through which the superheated steam 150 is injected.
  • the focusing nozzle 147 is formed of a steel material having corrosion resistance including manganese. In order to improve the corrosion resistance of the focusing nozzle 147, the surface of the focusing nozzle 147 may be coated with a titanium alloy or the like.
  • a converging part 148 is formed inside the converging nozzle 147.
  • the converging part 148 communicates with the flow path 146.
  • a portion of the converging portion 148 connected to the flow path 146 has a diameter larger than the diameter of the flow path 146.
  • the converging part 148 has a tapered shape whose diameter decreases as it approaches the injection port 149.
  • a diffusion unit 148a for diffusing superheated steam flowing into the converging unit 148 from the flow path 146 from the central part of the converging unit 148 to the vicinity of the inner wall.
  • the diffusion part 148a is formed in a tapered shape in which the part facing the connection part between the converging part 148 and the flow path 146 extends in the inflow direction of the superheated steam into the converging part 148.
  • the superheated steam flows into the converging part 148, it flows along the tapered part of the diffusing part 148 a to the vicinity of the inner wall of the converging part 148, and then flows along the inner wall of the converging part 148, so It is sprayed to focus on the position of.
  • the superheated steam injection device 140 includes the water storage tank 141, the first heater 143, the pump 145, the flow path 146, the second heater 144, and the focusing nozzle 147 described above.
  • the superheated steam spraying device 140 is connected to the drive unit 160 via the support unit 161.
  • the drive unit 160 is held movably along the ceiling of the chamber 110.
  • the operation of the drive unit 160 is controlled by a control unit (not shown). By operating the driving unit 160, the superheated steam spraying device 140 scans the substrate to be processed 180.
  • Etching apparatus 100 includes chamber 110, exhaust unit 120, gas supply unit 130, mounting table 170, superheated steam spraying device 140, driving unit 160, and control unit described above.
  • the substrate to be processed 180 is cleaned in the cleaning chamber.
  • a photoresist is formed on one main surface of the substrate 180 to be processed.
  • the cleaned substrate 180 to be processed is taken out from the cleaning chamber and carried into the chamber 110 of the etching apparatus 100.
  • the substrate to be processed 180 is placed such that the main surface on which the photoresist is not formed is in contact with the upper surface of the placement table 170.
  • the chamber 110 is depressurized and evacuated.
  • HCl gas is supplied from the gas supply unit 130 into the chamber 110.
  • the flow rate of HCl gas is adjusted by the mass flow controller so as to be a predetermined flow rate.
  • the concentration of HCl gas in the chamber 110 is adjusted to be 99.99995% by volume.
  • the drive unit 160 is driven while operating the superheated steam spraying device 140.
  • the first heater 143 is operated in the superheated steam injection device 140.
  • the water 142 in the water storage tank 141 is boiled by the heating of the first heater 143, and water vapor is generated in the upper part of the water storage tank 141.
  • the pump 145 is operated, and the water vapor in the upper part of the water storage tank 141 flows into the flow path 146.
  • the second heater 144 is in operation.
  • the water vapor flowing in the flow path 146 is heated to a temperature of about 100 ° C. or higher and 370 ° C. or lower by the heating of the second heater 144 to be superheated water vapor.
  • the superheated steam flows into the converging unit 148.
  • the superheated steam that has flowed into the vicinity of the inner wall in the converging unit 148 by the diffusing unit 148 a is discharged from the injection port 149 along the inner wall of the converging unit 148.
  • the superheated steam 150 discharged from the injection port 149 has a temperature of about 100 ° C. or higher and 330 ° C. or higher and a vapor pressure of 0.1 MPa or higher and 530 MPa or lower.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state where the superheated steam spraying device is scanned while spraying superheated steam.
  • the superheated steam 150 discharged from the injection port 149 is sprayed so as to be focused on the etching processing unit 181 of the substrate to be processed 180.
  • the spot 151 on which the superheated steam 150 is sprayed on the substrate 180 to be processed has a diameter of about 3.0 ⁇ m.
  • the superheated steam spraying device 140 is scanned on the substrate 180 to be processed by driving the driving unit 160 while spraying the superheated steam 150 from the spraying port 149 of the focusing nozzle 147.
  • the driving unit 160 scans the superheated steam spraying device 140 by a control unit (not shown) so as to correspond to the position of the etching processing unit 181 of the substrate to be processed 180.
  • the etching processing unit 181 is a part where a photoresist (not shown) is not formed, and is parallel to the main surface of the substrate to be processed 180 with a predetermined interval therebetween. It is located in a straight line. Therefore, the drive unit 160 scans the superheated steam injection device 140 so that the focusing nozzle 147 moves in the direction of the arrow 190 in the drawing. Note that the drive unit 160 of the present embodiment has a scanning accuracy of a 0.1 ⁇ m level.
  • FIGS. 3 to 6 are views for explaining a state in which the substrate to be processed is etched by the etching gas and superheated steam.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which HCl gas is filled around the substrate to be processed. As shown in FIG. 3, when the HCL gas 200 is filled in the chamber 110, the dried HCL gas 200 is not corrosive, and thus the substrate to be processed 180 is not etched.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which superheated water vapor is sprayed on the etching processing portion in a state where HCl gas is filled around the substrate to be processed.
  • the superheated steam spraying device 140 focuses the superheated steam 150 on the spot 151 toward the etching processing unit 181 on the main surface of the substrate 180 to be processed in the chamber 110 filled with the HCL gas 200.
  • the high-concentration HCL gas 200 and the superheated steam 150 coexist only in the range within the spot 151.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which HCl gas and superheated water vapor undergo a chemical reaction in the etching processing portion on the main surface of the substrate to be processed.
  • the HCl gas 200 and the superheated steam 150 cause a chemical reaction of HCl + H 2 O ⁇ H 3 O ++ Cl ⁇ .
  • H 3 O + and Cl ⁇ produced by this chemical reaction are corrosive and function as an etchant for the substrate 180 to be processed.
  • FIG. 6 is a view showing a state where the etching processing portion of the substrate to be processed is etched. As shown in FIG. 6, the substrate to be processed 180 of the etching processing unit 181 in which H 3 O + and Cl ⁇ are generated is etched to form a groove 182.
  • the photoresist is provided on the main surface of the substrate 180 to be processed except for the etching processing unit 181.
  • the etching may be performed without providing the photoresist. In this case, the step of forming a photoresist and the step of removing the photoresist after etching can be reduced.
  • the spraying of the superheated steam 150 is stopped. Further, the supply of HCl gas from the gas supply unit 130 is stopped. By continuing the exhaust of the exhaust unit 120, the HCl gas in the chamber 110 is completely exhausted.
  • the compressor of the exhaust unit 120 is stopped, and the inside of the chamber 110 is returned to the atmospheric pressure atmosphere.
  • the substrate to be processed 180 is unloaded from the chamber 110 and loaded into the cleaning chamber. After the substrate to be processed 180 is cleaned in the cleaning chamber, air is sprayed and dried.
  • Etching the etching processing portion 181 of the substrate to be processed 180 as described above can reduce the amount of chemical used for etching. As a result, the cost required for the etching process can be reduced in the manufacture of semiconductors and liquid crystal panels.
  • the corrosion of the chamber 110 can be suppressed. Therefore, the apparatus cost of the etching apparatus 100 can be reduced.
  • the etching rate of the substrate 180 to be processed can be controlled by controlling the temperature and vapor pressure of the superheated steam 150 sprayed from the superheated steam spraying device 140, the desired depth of the groove 182 is desired. Can be adjusted to.
  • the superheated steam spraying device 140 is scanned and sprayed onto the substrate 180 so as to focus the superheated steam using the focusing nozzle, but the superheated steam 150 is not scanned.
  • the superheated steam may be sprayed over the entire main surface of the substrate to be processed 180 without focusing. In this case, since etching is started simultaneously on the entire main surface of the substrate to be processed 180, the time required for etching can be shortened. However, the amount of chemical used for etching is larger than that in the present embodiment.

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Abstract

　エッチング処理される被処理基板(１８０)が内部に配置されるチャンバー(１１０)と、チャンバー(１１０)内を排気する排気部(１２０)と、チャンバー(１１０)内にエッチングガスを供給するガス供給部(１３０)と、被処理基板(１８０)の一部であるエッチング処理部(１８１)に過熱水蒸気(１５０)を噴き付ける過熱水蒸気噴射装置(１４０)とを備える。この構成により、エッチングに用いる薬剤の使用量を低減できる。

Description

エッチング装置およびエッチング方法
　本発明は、エッチング装置およびエッチング方法に関する。
　半導体および液晶パネルの製造工程においては、電極などの金属からなるパターンを形成する際などにウエットエッチング装置が用いられる。ウエットエッチング装置を開示した先行文献として特開２００７－２０８２２３号公報(特許文献１)がある。
　特許文献１に記載されたウエットエッチング装置は、エッチングのための薬液を貯留する処理槽を備えている。ウエットエッチング装置においては、処理槽内に半導体基板を浸漬することにより、半導体基板をエッチングしている。
　エッチング後の薬液は、溶解した金属、レジスト材およびパネル表面に付着していた汚れなどを含むため、廃液として回収される。回収された廃液は、廃棄または再精製されて再利用される。
　また、基板を蒸気を用いて洗浄する方法がある。蒸気を基板に噴き付ける蒸気集束ノズルおよび洗浄方法を開示した先行文献として、特開２００８－１１９５６０号公報(特許文献２)がある。特許文献２に記載された洗浄方法においては、蒸気噴出後、処理基板上に蒸気を集中化させ、熱エネルギーと打力の集中化を利用して洗浄対象物を除去している。
　蒸気の一種である過熱水蒸気を発生する過熱水蒸気発生器を開示した先行文献として、特開２００７－３０３７３５号公報(特許文献３)がある。特許文献３に記載された過熱水蒸気発生器においては、水を加熱して水蒸気を発生させ、発生した水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気を発生させている。
特開２００７－２０８２２３号公報 特開２００８－１１９５６０号公報 特開２００７－３０３７３５号公報
　半導体および液晶パネルの生産量が増加するにつれて、エッチングのための薬剤の使用量が増加する。そのため、エッチングに使用される薬液そのもののコスト、および、使用後の薬剤の処理コストが増加する。半導体および液晶パネルの製造コストを低減するためには、エッチングのための薬剤の使用量を削減する必要がある。
　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、エッチングに用いる薬剤の使用量を低減できる、エッチング装置およびエッチング方法を提供することを目的とする。
　本発明に基づくエッチング装置は、エッチング処理される被処理基板が内部に配置されるチャンバーと、チャンバー内を排気する排気部と、チャンバー内にエッチングガスを供給するガス供給部と、被処理基板の一部であるエッチング処理部に過熱水蒸気を噴き付ける過熱水蒸気噴射装置とを備える。
　好ましくは、エッチング装置は、被処理基板のエッチング処理部の位置に対応して過熱水蒸気噴射装置を走査する駆動部を備える。
　好ましくは、過熱水蒸気噴射装置が、過熱水蒸気を集束するように噴き付ける集束ノズルを有する。
　本発明に基づくエッチング方法は、エッチング処理される被処理基板をチャンバーの内部に配置する配置工程と、チャンバー内を排気する排気工程と、排気工程後に、チャンバー内にエッチングガスを供給するガス供給工程と、被処理基板の一部のエッチング処理される部分に過熱水蒸気を噴き付ける噴き付け工程とを備える。
　好ましくは、噴き付け工程において、被処理基板のエッチング処理される部分の位置に対応して走査するように、過熱水蒸気を噴き付ける。
　好ましくは、噴き付け工程において、被処理基板のエッチング処理される部分に、過熱水蒸気を集束させて噴き付ける。
　本発明によれば、エッチングに用いる薬剤の使用量を低減できる。
本発明の一実施形態に係るエッチング装置の構成を示す断面図である。 過熱水蒸気噴射装置が過熱水蒸気を噴き付けつつ走査される状態を示す斜視図である。 被処理基板の周囲にＨＣｌガスが充満している状態を示す図である。 被処理基板の周囲にＨＣｌガスが充満している状態において、エッチング処理部に過熱水蒸気が噴き付けられている状態を示す図である。 被処理基板の主表面のエッチング処理部においてＨＣｌガスと過熱水蒸気とが化学反応を起している状態を示す図である。 被処理基板のエッチング処理部がエッチングされた状態を示す図である。
　以下、本発明の一実施形態に係るエッチング装置およびエッチング方法について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さない。
　図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング装置の構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るエッチング装置１００は、エッチング処理される被処理基板１８０が内部に配置されるチャンバー１１０を有している。チャンバー１１０は、内部を密閉できる構造を有している。
　本実施形態においては、被処理基板１８０としてアルミ基板を用いたが、被処理基板１８０はこれに限られず、たとえば、ＴＦＴ(Thin　Film　Transistor)基板として使用されるチタンまたは銅からなる基板を用いてもよい。または、被処理基板１８０として、シリコン基板上にＩＴＯ(Indium　Tin　Oxide)膜などの金属薄膜が形成された基板を用いてもよい。
　チャンバー１１０の一部に、チャンバー１１０内を排気する排気部１２０が接続されている。排気部１２０には、コンプレッサーが設けられている。また、チャンバー１１０の他の一部に、チャンバー１１０内にエッチングガスを供給するガス供給部１３０が接続されている。ガス供給部１３０には、エッチングガスを貯蔵しているガスボンベおよび供給するガス流量を調節するマスフローコントローラが設けられている。本実施形態においては、エッチングガスとして塩化水素(ＨＣｌ)ガスを用いたが、エッチングガスはこれに限られず、被処理基板をエッチング可能なガスであればよい。
　チャンバー１１０内の下部には、被処理基板１８０が載置される載置台１７０が設けられている。被処理基板１８０は、エッチング処理される主表面とは反対側の主表面が載置台１７０の上面と接触するように、載置台１７０上に載置される。
　チャンバー１１０内において、被処理基板１８０の上方に、過熱水蒸気噴射装置１４０が設けられている。過熱水蒸気噴射装置１４０は、水１４２を蓄える貯水槽１４１を有している。貯水槽１４１の下方に第１ヒータ１４３が設けられている。第１ヒータ１４３が貯水槽１４１を加熱することにより、水１４２の一部を蒸発させて水蒸気を発生させる。
　貯水槽１４１の上方に、ポンプ１４５が接続されている。ポンプ１４５が作動することにより、図中の点線矢印で示すように、貯水槽１４１内が加圧される。また、貯水槽１４１の上方には、水蒸気の流路１４６が接続されている。ポンプ１４５により貯水槽１４１内が加圧されることにより、貯水槽１４１内の水蒸気は流路１４６内に押し流される。
　流路１４６の周囲には、第２ヒータ１４４が設けられている。第２ヒータ１４４は、流路１４６を加熱する。流路１４６が加熱されることにより、流路１４６内を流動している水蒸気は、１００℃以上の温度まで加熱されて過熱水蒸気となる。過熱水蒸気とは、１００℃以上に加熱された水蒸気のことをいう。
　過熱水蒸気噴射装置１４０は、過熱水蒸気を集束するように噴き付ける集束ノズル１４７を有する。集束ノズル１４７は、過熱水蒸気１５０を噴射する噴射口１４９を有している。集束ノズル１４７は、マンガンなどを含む耐食性を有する鋼材から形成されている。なお、集束ノズル１４７の耐食性を向上するために、集束ノズル１４７の表面をチタン合金などでコーティングしてもよい。
　集束ノズル１４７の内部には、集束部１４８が形成されている。集束部１４８は、流路１４６と連通している。集束部１４８の流路１４６と接続されている部分は、流路１４６の径よりも大きい径を有している。集束部１４８は、噴射口１４９に近づくにつれて径が小さくなるようなテーパ形状を有している。
　集束部１４８の内部には、流路１４６から集束部１４８に流入した過熱水蒸気を集束部１４８の中心部から内壁近傍に拡散させる拡散部１４８ａが設けられている。拡散部１４８ａは、集束部１４８と流路１４６との接続部に対向する部分が、過熱水蒸気の集束部１４８への流入方向に広がるテーパ形状に形成されている。過熱水蒸気は、集束部１４８内に流入すると、拡散部１４８ａのテーパ部に沿って集束部１４８の内壁近傍まで流動した後、集束部１４８の内壁に沿って流動することにより、噴射口１４９から所定の位置に集束するように噴きつけられる。
　過熱水蒸気噴射装置１４０は、上記の、貯水槽１４１、第１ヒータ１４３、ポンプ１４５、流路１４６、第２ヒータ１４４および集束ノズル１４７を含む。過熱水蒸気噴射装置１４０は、支持部１６１を介して、駆動部１６０に接続されている。駆動部１６０は、チャンバー１１０の天井部に沿って移動可能に保持されている。駆動部１６０は、図示しない制御部により動作を制御されている。駆動部１６０が動作することにより、過熱水蒸気噴射装置１４０が被処理基板１８０上を走査する。
　エッチング装置１００は、上記の、チャンバー１１０、排気部１２０、ガス供給部１３０、載置台１７０、過熱水蒸気噴射装置１４０、駆動部１６０および制御部を含む。
　次に、本実施形態に係るエッチング方法について説明する。
　まず、前工程において、洗浄用チャンバー内で被処理基板１８０が洗浄される。被処理基板１８０の一方の主表面には、フォトレジストが形成されている。洗浄された被処理基板１８０は、洗浄用チャンバーから取り出され、エッチング装置１００のチャンバー１１０内に搬入される。被処理基板１８０は、フォトレジストが形成されていない側の主表面が載置台１７０の上面と接触するように載置される。
　その後、排気部１２０のコンプレッサーが稼動されることにより、チャンバー１１０内が減圧されて真空引きされる。次に、ガス供給部１３０からチャンバー１１０内にＨＣｌガスが供給される。ＨＣｌガスの流量は、マスフロコントローラにより所定の流量となるように調節されている。ＨＣｌガスのチャンバー１１０内の濃度は、９９．９９９９５体積％となるように調節される。
　その後、過熱水蒸気噴射装置１４０を稼動させつつ、駆動部１６０を駆動する。図１に示すように、過熱水蒸気噴射装置１４０において、第１ヒータ１４３を稼動させる。第１ヒータ１４３の加熱により貯水槽１４１内の水１４２は沸騰して、貯水槽１４１の上部において水蒸気が発生する。次に、ポンプ１４５が稼動されて、貯水槽１４１の上部の水蒸気は流路１４６内に流入する。このとき、第２ヒータ１４４が稼動されている。
　第２ヒータ１４４の加熱により、流路１４６内を流動している水蒸気は、約１００℃以上３７０℃以下の温度に加熱されて過熱水蒸気にされる。過熱水蒸気は、集束部１４８内に流入する。拡散部１４８ａにより、集束部１４８内の内壁近傍に流入した過熱水蒸気は、集束部１４８の内壁に沿って噴射口１４９から吐出される。噴射口１４９から吐出された過熱水蒸気１５０は、約１００℃以上３３０℃以上の温度を有し、０．１ＭＰａ以上５３０ＭＰａ以下の蒸気圧を有している。
　図２は、過熱水蒸気噴射装置が過熱水蒸気を噴き付けつつ走査される状態を示す斜視図である。図２に示すように、噴射口１４９から吐出された過熱水蒸気１５０は、被処理基板１８０のエッチング処理部１８１上に集束するように噴き付けられる。本実施形態においては、過熱水蒸気１５０が被処理基板１８０上に噴き付けられるスポット１５１は、直径３．０μｍ程度にされている。
　集束ノズル１４７の噴射口１４９から過熱水蒸気１５０を噴き付けつつ、駆動部１６０が駆動することにより、過熱水蒸気噴射装置１４０が被処理基板１８０上を走査される。駆動部１６０は、図示しない制御部により、被処理基板１８０のエッチング処理部１８１の位置に対応するように過熱水蒸気噴射装置１４０を走査させる。
　図２に示すように、本実施形態においては、エッチング処理部１８１は、図示しないフォトレジストが形成されていない部分であって、被処理基板１８０の主表面に互いに所定の間隔を置いて平行な直線状に位置している。よって、駆動部１６０は、集束ノズル１４７が図中の矢印１９０の方向に移動するように、過熱水蒸気噴射装置１４０を走査させる。なお、本実施形態の駆動部１６０は、０．１μｍレベルの走査精度を有している。
　図３から６は、エッチングガスと過熱水蒸気とによって、被処理基板がエッチング処理される状態を説明する図である。
　図３は、被処理基板の周囲にＨＣｌガスが充満している状態を示す図である。図３に示すように、チャンバー１１０内にＨＣＬガス２００が充満している状態においては、乾燥しているＨＣＬガス２００は腐食性を有さないため、被処理基板１８０はエッチングされない。
　図４は、被処理基板の周囲にＨＣｌガスが充満している状態において、エッチング処理部に過熱水蒸気が噴き付けられている状態を示す図である。図２に示すように、過熱水蒸気噴射装置１４０がＨＣＬガス２００が充満したチャンバー１１０内において、被処理基板１８０の主表面のエッチング処理部１８１に向けて過熱水蒸気１５０をスポット１５１に集束するように噴き付けることにより、スポット１５１内の範囲内においてのみ、高濃度のＨＣＬガス２００と過熱水蒸気１５０が共存することになる。
　図５は、被処理基板の主表面のエッチング処理部においてＨＣｌガスと過熱水蒸気とが化学反応を起している状態を示す図である。図５に示すように、スポット１５１内において、ＨＣｌガス２００と過熱水蒸気１５０は、ＨＣｌ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ3Ｏ+＋Ｃｌ-という化学反応を起す。この化学反応により生成されたは、Ｈ3Ｏ+とＣｌ-とは腐食性を有し、被処理基板１８０のエッチャントとして機能する。
　図６は、被処理基板のエッチング処理部がエッチングされた状態を示す図である。図６に示すように、Ｈ3Ｏ+とＣｌ-とが生成されたエッチング処理部１８１の被処理基板１８０はエッチングされて溝部１８２が形成される。
　図２に示すように、エッチング処理部１８１の位置に対応するように過熱水蒸気噴射装置１４０を走査して過熱水蒸気１５０を噴き付けることにより、所望のエッチング処理部１８１のみをエッチングすることができ、被処理基板１８０の主表面の他の部分はエッチングされないようにすることができる。そのため、本実施形態においては、被処理基板１８０の主表面において、エッチング処理部１８１以外の部分にフォトレジストを設けたが、フォトレジストを設けずにエッチングするようにしてもよい。この場合には、フォトレジストを形成する工程およびエッチング後にフォトレジストを除去する工程を削減することができる。
　過熱水蒸気噴射装置１４０の走査が終了した後、過熱水蒸気１５０の噴き付けを停止する。また、ガス供給部１３０からのＨＣｌガスの供給を停止する。排気部１２０の排気を継続することにより、チャンバー１１０内のＨＣｌガスが完全に排気される。
　その後、排気部１２０のコンプレッサを停止して、チャンバー１１０内を大気圧雰囲気に戻す。次に、被処理基板１８０をチャンバー１１０内から搬出し、洗浄用チャンバー内に搬入する。洗浄用チャンバー内で被処理基板１８０は洗浄された後、エアを噴き付けられて乾燥される。
　上記のように被処理基板１８０のエッチング処理部１８１をエッチングすることにより、エッチングに要する薬剤の使用量を低減することができる。その結果、半導体および液晶パネルの製造において、エッチング処理に要するコストを削減することができる。
　また、本実施形態においては、腐食性を有する水溶液が、被処理基板１８０上の近傍でのみ生成されるため、チャンバー１１０の腐食が抑制できる。そのため、エッチング装置１００の装置コストを低減できる。
　さらに、過熱水蒸気噴射装置１４０から噴き付けられる過熱水蒸気１５０の温度および蒸気圧を制御することにより、被処理基板１８０のエッチングレートを制御することができるため、溝部１８２の深さの所望の深さに調節することができる。
　なお、本実施形態においては、過熱水蒸気噴射装置１４０を走査して、かつ、集束ノズルを用いて過熱水蒸気を集束するように被処理基板１８０に噴きつけたが、過熱水蒸気１５０を走査せずに、過熱水蒸気を集束させずに被処理基板１８０の主表面全体に噴きつけてもよい。この場合、被処理基板１８０の主表面全体において同時にエッチングが開始されるため、エッチングに要する時間を短縮することができる。ただし、エッチングに要する薬剤の使用量は、本実施形態と比較して多くなる。
　なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　１００　エッチング装置、１１０　チャンバー、１２０　排気部、１３０　ガス供給部、１４０　過熱水蒸気噴射装置、１４１　貯水槽、１４２　水、１４３　第１ヒータ、１４４　第２ヒータ、１４５　ポンプ、１４６　流路、１４７　集束ノズル、１４８　集束部、１４８ａ　拡散部、１４９　噴射口、１５０　過熱水蒸気、１５１　スポット、１６０　駆動部、１６１　支持部、１７０　載置台、１８０　被処理基板、１８１　エッチング処理部、１８２　溝部、２００　ＨＣｌガス。

Claims (6)

  1. 　エッチング処理される被処理基板(１８０)が内部に配置されるチャンバー(１１０)と、
    　前記チャンバー(１１０)内を排気する排気部(１２０)と、
    　前記チャンバー(１１０)内にエッチングガスを供給するガス供給部(１３０)と、
    　被処理基板(１８０)の一部であるエッチング処理部(１８１)に過熱水蒸気(１５０)を噴き付ける過熱水蒸気噴射装置(１４０)と
    を備える、エッチング装置。
  2. 　被処理基板(１８０)のエッチング処理部(１８１)の位置に対応して前記過熱水蒸気噴射装置(１４０)を走査する駆動部(１６０)を備える、請求項１に記載のエッチング装置。
  3. 　前記過熱水蒸気噴射装置(１４０)が、前記過熱水蒸気(１５０)を集束するように噴き付ける集束ノズル(１４７)を有する、請求項１または２に記載のエッチング装置。
  4. 　エッチング処理される被処理基板(１８０)をチャンバー(１１０)の内部に配置する配置工程と、
    　前記チャンバー(１１０)内を排気する排気工程と、
    　前記排気工程後に、前記チャンバー(１１０)内にエッチングガスを供給するガス供給工程と、
    　被処理基板(１８０)の一部のエッチング処理される部分(１８１)に過熱水蒸気(１５０)を噴き付ける噴き付け工程と
    を備える、エッチング方法。
  5. 　前記噴き付け工程において、被処理基板(１８０)のエッチング処理される部分(１８１)の位置に対応して走査するように、前記過熱水蒸気(１５０)を噴き付ける、請求項４に記載のエッチング方法。
  6. 　前記噴き付け工程において、被処理基板(１８０)のエッチング処理される部分(１８１)に、前記過熱水蒸気(１５０)を集束させて噴き付ける、請求項４または５に記載のエッチング方法。
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