(57)【要約】【課題】フッ化水素（ＨＦ）を用いた表面処理における安全性を向上させる。【解決手段】貯留容器１０に無水または含水の液体フッ化水素１１を貯留する。吸込加圧手段２０によって、容器１０内を大気圧以下または前記被処理物の配置環境の圧力以下にし、気化したＨＦガスを吸い込んで加圧し、被処理物Ｗへ供給して表面処理を行なう。氷を蓄熱剤３２とする温調手段３０によって、貯留容器１０内をＨＦの大気圧下での沸点（約２０℃）より低温に保つ。【選択図】図１
2009070958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物をフッ化水素と反応させて表面処理する装置であって、
無水または含水の液体フッ化水素を、大気圧以下または前記被処理物の配置環境の圧力以下で貯留する容器と、
前記貯留容器内をフッ化水素の大気圧下での沸点より低温に保つ温調手段と、
前記液体フッ化水素から気化したガスを吸い込んで加圧し、前記被処理物の配置環境へ供給する吸込加圧手段と、
を備えたことを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記温調手段が、前記沸点より低温で相転移を起こす蓄熱剤を低温側の相の状態で有していることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記蓄熱剤が、氷であることを特徴とする請求項２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記貯留容器内の温度が、−１〜１９℃であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記吸込加圧手段によって前記貯留容器内が大気圧より低圧になることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記吸込加圧手段が、ダイアフラム真空ポンプであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記吸込加圧手段が、駆動流体の噴射により前記気化ガスを吸い込んで前記被処理物の配置環境へ導出するエジェクタであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の表面処理装置。
【請求項８】
前記貯留容器と前記吸込加圧手段とを、全体または一部がコイル状になった吸込管で接続したことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ化水素（ＨＦ）を主成分として含有する反応ガスにて被処理物を表面処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載の表面処理装置では、液体のＨＦの貯留容器にＮ２ガスを導入して、ＨＦを気化させ、ＨＦとＮ２の混合ガスをウェハに供給し、絶縁膜のエッチングを行なっている。
【特許文献１】特開２００３−１７４００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記貯留容器内の液体ＨＦは、エッチング対象の配置された大気圧環境より高圧になっている。この圧力差によってＨＦ含有ガスが貯留容器からエッチング対象の配置環境へ送られる。
しかし、高圧の液体ＨＦは、系外へ漏れやすく、管理が容易でない。また、ＨＦ源として無水ＨＦを用いた場合、貯留容器をＨＦの沸点（約２０℃）より高温に保つ必要があり、貯留容器内の圧力が低下した場合、突沸のおそれがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＨＦ含有ガスを用いた表面処理において、安全性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するために提案されたものであり、被処理物をＨＦと反応させて表面処理する装置であって、
無水または含水の液体フッ化水素を、大気圧以下または前記被処理物の配置環境の圧力以下で貯留する容器と、
前記貯留容器内をフッ化水素の大気圧下での沸点（約２０℃）より低温に保つ温調手段と、
前記液体フッ化水素から気化したガスを吸い込んで加圧し、前記被処理物の配置環境へ供給する吸込加圧手段と、
を備えたことを特徴とする。
この装置によれば、貯留容器内のＨＦの蒸気圧を大気圧より低くでき、沸騰を防止することができる。これによって、安全性を確保することができる。
【０００５】
前記温調手段が、前記沸点より低温で相転移を起こす蓄熱剤を低温側の相の状態で有していることが好ましい。
これによって、たとえ温調手段の駆動停止などのシステム異常が起きた場合であっても、貯留容器内の液体ＨＦを長時間にわたって大気圧下での沸点より低温に維持して蒸気圧を大気圧より低く維持することができる。これによって、一層の安全性確保を図ることができる。
【０００６】
前記蓄熱剤が、氷（固相のＨ２Ｏ）であることが好ましい。これによって、大きな蓄熱容量を得ることができ、安全性を一層確保できるとともに、コストダウンを図ることができる。
【０００７】
前記貯留容器内の温度は、好ましくは−１〜１９℃であり、より好ましくは０〜４℃である。
これによって、ＨＦの蒸気圧を大気圧より十分に低くでき、沸騰を確実に防止でき、安全性を確実に確保することができる。温度範囲０〜４℃は、氷を蓄熱剤として用いることにより容易に得ることができる。
【０００８】
前記吸込加圧手段によって前記貯留容器内が大気圧（または前記被処理物の配置環境の圧力）より低圧になることが好ましい。
これによって、貯留容器内の液体ＨＦの気化を促進させることができ、処理ガス中のＨＦ濃度を高めることができる。また、たとえ貯留容器や吸込管に亀裂等が生じたとしてもＨＦガスが系外へ漏れ出るのを防止することができ、安全性を一層高めることができる。
【０００９】
前記吸込加圧手段として、たとえばダイアフラム真空ポンプを用いることができる。
前記吸込加圧手段が、駆動流体の噴射により前記気化ガスを吸い込んで前記被処理物の配置環境へ導出するエジェクタであってもよい。
【００１０】
前記貯留容器と前記吸込加圧手段とを、全体または一部がコイル状になった吸込管で接続してもよい。
これによって、吸込管を長くでき、或いは容積を大きくでき、運転停止時に貯留容器から気化したＨＦガスが吸込管内を拡散し吸込加圧手段まで到達する時間を稼ぐことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＨＦを用いた表面処理における安全性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示したものである。被処理物Ｗは、例えば半導体ウェハやフラットパネルディスプレイ用のガラス基板などである。この基板上に酸化シリコン等の膜ｆが形成されている。ここで、被処理物Ｗの配置環境は、大気圧になっている。
【００１３】
膜ｆをエッチングする表面処理装置１は、貯留容器１０と、ダイアフラム真空ポンプ２０（吸込加圧手段）とを備えている。貯留容器１０の内圧は、大気圧以下になっている。貯留容器１０の内部には、液体の無水フッ化水素（ＨＦ）が蓄えられている。
【００１４】
貯留容器１０には温調手段３０が付設されている。温調手段３０は、冷却器３１と、蓄熱剤３２を有している。ここで、蓄熱剤３２として氷（固相のＨ２Ｏ）が用いられている。周知の通り、Ｈ２Ｏは、ＨＦの大気圧下での沸点（約２０℃）より低温の０℃で相転移を起こす。その低温側の相の状態が、氷３２である。この氷３２が貯留容器１０の周囲を厚く囲んでいる。冷却器３１によって氷３２の温度が維持され、ひいては、貯留容器１０の内部、さらには無水ＨＦ液１１が、大気圧下での沸点より低温の例えば０℃に保たれている。したがって、無水ＨＦ液１１の蒸気圧は、大気圧より十分に低く、約０．４ｂａｒである。
【００１５】
貯留容器１０から吸込管４０が延びている。吸込管４０には開閉弁４１が設けられている。吸込管４０の下流端は、真空ポンプ２０の入口ポート２１に接続されている。
真空ポンプ２０のダイアフラム２２は、フッ素系樹脂等の耐ＨＦ性の高い弾性材料で構成するとよい。
真空ポンプ２０の出口ポート２３から供給管５０が被処理物Ｗ上へ延びている。
【００１６】
表面処理装置１による被処理物１の処理方法を説明する。
開閉弁１４を開けて真空ポンプ２０を駆動する。この真空ポンプ２０の駆動により、吸込管４０を介して貯留容器１０内が大気圧より低くなる。これにより、無水ＨＦ液１１の気化が促進される。この気化した無水ＨＦガスが、吸込管４０に導かれて真空ポンプ２０へ送られる。真空ポンプ２０は、この無水ＨＦガスを大気圧以上に加圧し、供給管５０へ導出する。これによって、無水ＨＦガスが、供給管５０を経て被処理物Ｗへ噴き付けられ、被処理物Ｗの酸化シリコン等の被エッチング膜ｆと反応する。この結果、被エッチング膜ｆがエッチングされる。
【００１７】
真空ポンプ２０の駆動時には貯留容器１０及び吸込管４０の内圧が大気圧未満になるため、たとえ貯留容器１０や吸込管４０に亀裂等が生じたとしてもＨＦガスが系外へ漏れ出るのを防止することができる。
真空ポンプ２０の駆動、停止に拘わらず、温調手段３０によって貯留容器１０内のＨＦ液１１を０℃に維持することにより、その蒸気圧を大気圧より低い約０．４ｂａｒに維持できる。したがって、ＨＦ液１１が沸騰し系外へ暴出することはない。これによって、安全性を確保することができる。
【００１８】
氷からなる蓄熱剤３２は、蓄熱容量が大きく、相転移に相当な時間を要する。したがって、たとえ冷却器３１が停電等で停止したとしても、貯留容器１０内のＨＦ液１１を長時間にわたって０℃付近に維持でき、少なくともＨＦの大気圧下での沸点（約２０℃）より低温に維持することができる。したがって、ＨＦ液１１の沸騰を確実に防止でき、一層の安全性確保を図ることができる。
さらに、蓄熱剤３２として安価な氷３２を使用することにより、コストダウンを図ることができる。
【００１９】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を簡略化する。
図２に示すように、本発明の第２実施形態では、吸込加圧手段として、ダイアフラム真空ポンプ２０に代えて、エジェクタ６０が用いられている。
【００２０】
エジェクタ６０は、噴射ノズル６１と、吸い込みノズル６２と、導出ノズル６３とを有している。噴射ノズル６１の基端部に駆動流体管７１を介して駆動流体源７０が連なっている。駆動流体源７０には、駆動流体として例えばＮ２の圧縮ガスが蓄えられている。駆動流体として例えばＮ２に代えて、ＣＯ２、Ａｒ、空気等の他の圧縮ガスを用いてもよい。
【００２１】
エジェクタ６０の吸い込みノズル６２に吸込管４０の下流端が接続されている。
導出ノズル６３から供給管５０が被処理物Ｗへ延びている。
【００２２】
駆動流体源７０からの駆動流体（Ｎ２ガス）が駆動流体管７１を経て噴射ノズル６１から噴射される。噴射流量は、例えば１０ｓｌｍとし、噴射圧は、例えば５．５ｂａｒとする。これにより、噴射ノズル６１のノズル孔周辺が低圧になり、吸込管４０内のガス（無水ＨＦ）が、吸い込みノズル６１からエジェクタ６０内に吸込まれる。無水ＨＦガスの吸い込み流量は、例えば０．７ｓｌｍである。この無水ＨＦガスが駆動流体のＮ２と混合され、約７％のＨＦを含むエッチングガス（ＨＦ＋Ｎ２）が生成される。このエッチングガスが、導出ノズル６３から供給管５０へ導出されて、被処理物Ｗに噴き付けられる。これによって、被エッチング膜ｆのエッチングを行なうことができる。
【００２３】
第２実施形態の吸込管４０は、開閉弁４１より上流側（貯留容器１０の側）の部分４３がコイル状になっている。これによって、吸込管４０が長くなっている。コイル状部分４３は、氷３２の内部に埋まっている。
【００２４】
エジェクタ６０の停止時には、外気が吸込管４０を介して貯留容器１０内に侵入し、この侵入ガスにＨＦガスが拡散することも考えられる。外気侵入が無くても、気化したＨＦが吸込管４０内に満たされていく。一方、コイル状部分４３の分だけ吸込管３０が長くなり、容積が大きくなっているため、ＨＦガスがエジェクタ６０まで達するのに時間を要す。これによって、安全性を確保することができる。
【００２５】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変をなすことができる。
例えば、被処理物Ｗの配置環境は、大気圧より低圧でもよく高圧でもよい。
貯留容器１０内の温度は、約０℃に限られず、大気圧下でのＨＦの沸点より低温であればよく、好ましくは−１〜１９℃、より好ましくは０〜４℃であればよい。
吸込加圧手段５０，６０の駆動時における貯留容器１０の内圧は、必ずしも大気圧未満ないしは被処理物Ｗの配置環境の圧力未満でなくてもよく、大気圧でもよく、被処理物Ｗの配置環境と同圧でもよい。
無水ＨＦに代えて含水ＨＦ（フッ酸）を用いてもよい。
各実施形態の独自構成を互いに組み合わせてもよい。例えば、第１実施形態の吸込管４０にもコイル状部分４３を設けることにしてもよい。
吸込管４０の一部分だけでなく全体をコイル状にしてもよい。
本発明は、エッチングに限られず、アッシング、成膜、洗浄、表面改質等の種々のプラズマ表面処理に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、例えば半導体基板の製造やフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表面処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る表面処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      表面処理装置
Ｗ      被処理物
１０    貯留容器
１１    液体フッ化水素
２０    ダイアフラム真空ポンプ（吸込加圧手段）
３０    温調手段
３２    氷（蓄熱剤）
４０    吸込管
４３    コイル状部分
５０    エジェクタ（吸込加圧手段）
【図１】
2009070958.tif 000003
【図２】
2009070958.tif 000004