JP2017039074A - Recovery method of plasma etching gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマエッチング装置において使用されたエッチングガスを回収する方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering an etching gas used in a plasma etching apparatus.
例えば、プラズマエッチングに用いるSF6、CF4等のフッ素系安定ガスに含まれる原子は、そのすべてが電離してエッチングに供されるわけではなく、実際にエッチングガスとして利用されるものは２０％程度にすぎず、残りの８０％ほどは電離しないため、エッチングに供されずに装置の外部に排出されており、不経済であるという問題がある。 For example, atoms contained in a fluorine-based stable gas such as SF 6 or CF 4 used for plasma etching are not all ionized and used for etching, and 20% are actually used as etching gas. only to the extent, as the remaining 80 percent to not ionized, are discharged out of the apparatus without being subjected to etching, there is a problem in that it is uneconomical.
そこで、ＣＶＤ装置、プラズマエッチング装置等の、ガスを用いてウエーハを加工する装置には、使用済みのガスを回収して再利用可能とする機能を備えているものがある（例えば、特許文献１，２参照）。 Thus, some apparatuses that process a wafer using a gas, such as a CVD apparatus and a plasma etching apparatus, have a function of collecting used gas and making it reusable (for example, Patent Document 1). , 2).
しかし、使用済みガスの回収には大規模な設備が必要とされており、広い設置スペースが必要になるとともに、コスト増大の要因になっている。 However, a large-scale facility is required for collecting used gas, which requires a large installation space and increases costs.
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、プラズマエッチングに使用されたガスを簡易な構成によって回収して再利用できるようにすることを課題とする。 The present invention has been considered in view of such problems, and an object of the present invention is to recover and reuse the gas used for plasma etching with a simple configuration.
本発明は、プラズマエッチング装置におけるエッチングガスの回収方法であって、チャンバから排気されるガスを、水酸化メタルまたは酸化メタルを備える第1のフィルタにおいて濾過する第１の濾過工程と、第１の濾過工程後、第１のフィルタを通過したガスを、中空糸膜からなる第２のフィルタにおいて濾過する第２の濾過工程と、からなる。 The present invention is a method for recovering an etching gas in a plasma etching apparatus, wherein a first filtration step of filtering a gas exhausted from a chamber in a first filter provided with metal hydroxide or metal oxide; After the filtration step, the second filtration step of filtering the gas that has passed through the first filter in a second filter made of a hollow fiber membrane.
本発明に係るプラズマエッチングガスの回収方法は、チャンバから排気されるガスを水酸化メタルまたは酸化メタルを備える第1のフィルタにおいて濾過する第１の濾過工程と、第１の濾過工程後、第１のフィルタを通過したガスを中空糸膜からなる第２のフィルタにおいて濾過する第２の濾過工程と、からなるため、簡易な構成でエッチングガスを回収し再利用することができる。また、エッチングガスを再利用することにより、地球温暖化を防止することができる。 The plasma etching gas recovery method according to the present invention includes a first filtration step of filtering a gas exhausted from a chamber in a first filter provided with metal hydroxide or metal oxide, and a first filtration step after the first filtration step. Therefore, the etching gas can be recovered and reused with a simple structure. The second filtration step is for filtering the gas that has passed through the filter in a second filter made of a hollow fiber membrane. Moreover, global warming can be prevented by reusing the etching gas.
図１に示す回収装置１は、プラズマエッチング装置内に収容されるか、またはプラズマエッチング装置に接続され、プラズマエッチング装置において使用されたガスを回収し、再利用できるガスについてはプラズマエッチング装置に戻す装置である。
The
図１に示すプラズマチャンバ２は、プラズマエッチング装置内に設けられる。プラズマチャンバ２は、被加工物が収容されて加工が行われる加工室であり、この内部には、フッ素系ガスた塩素系ガス等のプラズマ化するガスが導入される。また、プラズマチャンバ２の内部には、図示していないが、被加工物Ｗを保持する保持部なども収容され、保持部には加工対象のウエーハＷ等が保持される。また、プラズマチャンバ２の外部には、エッチングガスのプラズマ化に必要な高周波電源（不図示）なども備えている。 A plasma chamber 2 shown in FIG. 1 is provided in a plasma etching apparatus. The plasma chamber 2 is a processing chamber in which a workpiece is accommodated and processing is performed, and a gas to be converted into plasma, such as a fluorine-based gas or a chlorine-based gas, is introduced into this chamber. Although not shown, the plasma chamber 2 also contains a holding unit for holding the workpiece W, and the holding unit holds the wafer W to be processed. In addition, a high-frequency power source (not shown) necessary for turning the etching gas into plasma is also provided outside the plasma chamber 2.
プラズマチャンバ２は、排気路３０を介して第１のポンプ３の入力側に接続されている。第１のポンプ３は、例えば真空ポンプであり、プラズマチャンバ２内のエッチングガスを吸引する。
The plasma chamber 2 is connected to the input side of the first pump 3 via the
第１のポンプ３の出力側は、排気路３１を介して第１のフィルタ４に接続されている。第１のフィルタ４には、粉末の酸化メタル又は水酸化メタルを備えている。メタルの例としては、例えば、Ca（カルシウム）、Mn（マンガン）、Mo（モリブデン）、Mg（マグネシウム）、Na（ナトリウム）が挙げられる。第１のフィルタ４では、酸化メタルと水酸化メタルとを混合させてもよい。
The output side of the first pump 3 is connected to the first filter 4 via the
第１のフィルタ４は、流路５０を介して第２のポンプ５の入力側に接続されている。第２のポンプ５は、例えば加圧ポンプであり、第１のフィルタ４内で吸着されなかったガスを吸引する。
The first filter 4 is connected to the input side of the second pump 5 via the
第２のポンプ５の出力側は、流路５１を介して第２のフィルタ６に接続されている。第２のフィルタ６は、中空糸膜６０を備えており、中空糸膜６０の一端６１に流路５１が接続されている。一方、中空糸膜の他端６２には流路７０が接続されている。第２のフィルタ６の上端には、ガス排出口６３が形成されている。中空糸膜６０は、側面に微細な孔が多数形成されて構成されており、ガスを構成する分子の分子径の大きさに応じて、各分子を中空糸膜の外に放出したり、外に放出せずに他端６２にまで導いたりすることで、特定の分子を濾過することができる。
The output side of the second pump 5 is connected to the second filter 6 via the
第２のフィルタ６には、流路７０を介して回収タンク７が接続されている。回収タンク７には、第２のフィルタ６の中空糸膜６０を透過したガスが収容される。
A collection tank 7 is connected to the second filter 6 via a
回収タンク７は、流路８０を介して第３のポンプ８の入力側に接続されている。第３のポンプ８の出力側は、流路８１を介してプラズマチャンバ２に接続されている。回収タンク７に回収されたガスは、第３のポンプ８によってプラズマチャンバ２に戻される。
The collection tank 7 is connected to the input side of the third pump 8 via the
例えば、研削により所定の厚さに形成されたシリコンウエーハＷの被研削面をプラズマエッチングすることにより研削歪みを除去しようとするときは、シリコンウエーハＷの表面に保護テープ（不図示）が貼着され、そのシリコンウエーハＷがプラズマチャンバ２に収容される。なお、シリコンウエーハＷの一部をエッチングする場合には、エッチングされる方の面にマスキングが施される。 For example, when a grinding distortion is to be removed by plasma etching a surface to be ground of a silicon wafer W formed to a predetermined thickness by grinding, a protective tape (not shown) is attached to the surface of the silicon wafer W. Then, the silicon wafer W is accommodated in the plasma chamber 2. When a part of the silicon wafer W is etched, masking is applied to the surface to be etched.
プラズマチャンバ２にシリコンウエーハＷが収容され保持されると、プラズマチャンバ２にエッチングガス、例えばSF６ガス（六フッ化硫黄）が供給されるとともに、高周波電力が印加される。そうすると、SF６ガスがプラズマ化され、硫黄原子やフッ素原子に含まれる電子が放出されて電離し、フッ素イオン（Ｆ）、硫黄イオン（Ｓ）、SF２イオンなどが生成される。そして、このようなイオンや励起されたラジカルによってシリコンウエーハＷの被研削面がエッチングされる。 When the silicon wafer W is accommodated and held in the plasma chamber 2, an etching gas such as SF 6 gas (sulfur hexafluoride) is supplied to the plasma chamber 2 and high-frequency power is applied. Then, SF 6 gas is turned into plasma, and electrons contained in sulfur atoms and fluorine atoms are released and ionized to generate fluorine ions (F), sulfur ions (S), SF 2 ions, and the like. Then, the surface to be ground of the silicon wafer W is etched by such ions and excited radicals.
また、シリコンウエーハＷとＦ４分子とが反応してSiF４分子が生成され、また、プラズマとシリコンウエーハＷとが反応しエッチングされてSi分子が放出される。さらに、空気中に含まれる水分がプラズマされてHFイオンが生成されたり、H２分子やO２分子が生成されたりする。 Further, the silicon wafer W reacts with the F 4 molecules to generate SiF 4 molecules, and the plasma and the silicon wafer W react to be etched to release Si molecules. Furthermore, moisture contained in the air is plasmad to generate HF ions, and H 2 molecules and O 2 molecules are generated.
（１）第１の濾過工程
シリコンウエーハＷのプラズマエッチングが行われた後、第１のポンプ３を作動させることにより、プラズマチャンバ２内のガスを吸引し、排気路３０及び排気路３１を介して吸引したガスを第１のフィルタ４に導く。
(1) First Filtration Step After the plasma etching of the silicon wafer W is performed, the first pump 3 is operated to suck the gas in the plasma chamber 2 through the
第１のフィルタ４では、酸化メタル又は水酸化メタルによって、主として酸性ガスが吸着される。ここで吸着されるガスは、S，F，Si，HF，H２O，SO２，SF２，SiF４である。このようにして、プラズマチャンバ２から排気されたガスのうち、S，F，Si，HF，H２O，SO２，SF２，SiF４が濾過される。 In the first filter 4, acid gas is mainly adsorbed by metal oxide or metal hydroxide. The gases adsorbed here are S, F, Si, HF, H 2 O, SO 2 , SF 2 and SiF 4 . In this way, S, F, Si, HF, H 2 O, SO 2 , SF 2 , and SiF 4 out of the gas exhausted from the plasma chamber 2 are filtered.
（２）第２の濾過工程
第１のフィルタ４において吸着されなかった分子、すなわち、SF６分子、O２分子及びH２分子は、第２のポンプ５によって吸引され、第２のフィルタ６に導かれる。第２のフィルタ６では、これらが中空糸膜６０を通る。そうすると、O2分子及びH2分子は、SF6分子よりも分子径が小さいため、中空糸膜６０の途中で外部に放出され、ガス排出口６３から第２のフィルタ６の外部に排出される。
(2) Second Filtration Step Molecules that are not adsorbed in the first filter 4, that is, SF 6 molecules, O 2 molecules, and H 2 molecules are sucked by the second pump 5 and are absorbed by the second filter 6. Led. In the second filter 6, these pass through the
一方、SF６分子は、O2分子及びH2分子よりも分子径が大きいため、中空糸膜６０の他端６２まで導かれ、他端６２から流路７０を介して回収タンク７に流入する。すなわち、中空糸膜６０に形成される孔を、O2分子及びH2分子は通すがSF６分子を通さない径に形成しておくことにより、O2分子及びH2分子とSF6分子とを分離し、SF6分子のみを回収タンク７に回収することができる。このようにして、第１のフィルタ４で濾過されなかったガスのうち、O2分子及びH2分子を濾過する。
On the other hand, since the SF 6 molecule has a larger molecular diameter than the O 2 molecule and the H 2 molecule, the SF 6 molecule is guided to the
回収タンク７に回収されたSF６分子は、プラズマチャンバ２においてプラズマエッチングのためにSF６ガスが必要とされるときに、第３のポンプ８によって流路８０，８１を介してプラズマチャンバ２に導かれ、プラズマエッチング時に再利用される。そして、プラズマエッチング終了後は、上記と同様に、第１の濾過工程及び第２の濾過工程を経て、使用されなかったSF６ガスが回収タンク７に回収され、再びプラズマチャンバ２におけるプラズマエッチングに利用される。
The SF 6 molecules collected in the collection tank 7 are transferred to the plasma chamber 2 by the third pump 8 via the
以上のように、本発明では、プラズマチャンバ２から排気されるガスを、水酸化メタルまたは酸化メタルを備える第1のフィルタ４において濾過し、その後、第１のフィルタを通過したガスを、中空糸膜からなる第２のフィルタにおいて濾過するため、簡易な構成でエッチングガスを回収し再利用することができる。 As described above, in the present invention, the gas exhausted from the plasma chamber 2 is filtered by the first filter 4 provided with metal hydroxide or metal oxide, and then the gas that has passed through the first filter is passed through the hollow fiber. Since filtration is performed in the second filter made of a film, the etching gas can be recovered and reused with a simple configuration.
なお、プラズマを発生させるためにプラズマチャンバ２に供給されるガスは、SF6には限られない。例えば、被加工物がシリコンウエーハであれば、他のフッ素系ガス、例えばCF4等でもよいし、Cl2等の塩素系ガスでもよい。さらに、被加工物の種類に応じて、適宜のエッチングガスを選択することができる。再利用するエッチングガスの分子径に応じて、第２のフィルタ６を構成する中空糸膜６０の孔の大きさを変更すればよい。
Note that the gas supplied to the plasma chamber 2 for generating plasma is not limited to SF 6 . For example, if the workpiece is a silicon wafer, other fluorine-based gas, such as CF 4, or chlorine-based gas such as Cl 2 may be used. Furthermore, an appropriate etching gas can be selected according to the type of workpiece. What is necessary is just to change the magnitude | size of the hole of the
１：回収装置
２：プラズマチャンバ
３：第１のポンプ ３０、３１：排気路
４：第１のフィルタ
５：第２のポンプ ５０、５１：流路
６：第２のフィルタ ６０：中空糸膜 ６１：一端 ６２：他端 ６３：ガス排出口
７：回収タンク ７０：流路
８：第３のポンプ ８０，８１：流路
1: collection device 2: plasma chamber 3:
Claims (1)
チャンバから排気されるガスを、水酸化メタルまたは酸化メタルを備える第１のフィルタにおいて濾過する第１の濾過工程と、
該第１の濾過工程後、該第１のフィルタを通過したガスを、中空糸膜からなる第２のフィルタにおいて濾過する第２の濾過工程と、
からなるプラズマエッチングガスの回収方法。 An etching gas recovery method in a plasma etching apparatus,
A first filtration step of filtering gas exhausted from the chamber in a first filter comprising metal hydroxide or metal oxide;
After the first filtration step, a second filtration step of filtering the gas that has passed through the first filter, the second filter comprising a hollow fiber membrane,
A method for recovering a plasma etching gas comprising:
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