JP2000150484A5

JP2000150484A5 -

Info

Publication number: JP2000150484A5
Application number: JP1998358365A
Authority: JP
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2005-12-15

Description

【請求項３】
前記エッチングノズルの外側に該ノズルを取り囲むようにしてガスを吸引するための排気
ヘッドを設け、あるいは又、該ノズルから噴出する活性種ガス流が試料面に斜めにあたる
ように該ノズルを構成して配設し、かつ、試料面に近い上方で該ノズルの近傍に該ノズル
の先端に対向させてガスを吸引するための排気ヘッドを設けたことを特徴とした請求項１
と２記載のプラズマエッチング装置。

【０００５】
【発明実施の形態】実施例１
図１と図２は本発明によるプラズマエッチング装置の一実施例である。図１は装置全体の
構成の概略図である。ガス供給装置１４から反応ガス供給管３によりＳＦ6と水素ガスの
混合ガスをプラズマ発生室に注入する。マイクロ波発振器１で発生したマイクロ波が導波
管２を通りプラズマ発生室で吸収され、前記、混合ガスが活性化され、プラズマ活性領域
６が形成される。活性種ガスは活性種ガス供給管１３を通ってエッチングノズル４で絞り
込まれて密度の高い局部ビームとなって半導体ウエーハ５の表面に供給されるためにこの
構成ではエッチングレートは大幅に速くなる特徴がある。半導体ウエーハ５は、はじめ試
料交換室１１に挿入され、ここから搬送機構１５によりエッチング室９の移動台８に固定
セットされる。移動台８は試料移動機構７によってＸ−Ｙ方向あるいはＸ−θ方向に移動
することができる。エッチングノズル４からでた活性種ガスによる局部ビームと移動台８
の移動機構によって半導体ウエーハ５を全面にわたって均一な厚みにエッチングすること
が可能になる。エッチング室９、排気ヘッド１６、試料交換室１１および搬送室１０の各
内部は、ゲートバルブ１８を介して排気装置及びガス処理装置１７により排気除害される
。なお、図中の符号１９はガス排気管、符号２０は制御装置を示す。図２はエッチングノ
ズル２４周辺の詳細図である。エッチングノズル２４は活性種ガス供給管２３と結合部２
２によって高気密に固定され、また、エッチングノズル２４の交換が容易に行える構成で
ある。また、この周辺に吸引作用のある排気ヘッド２６を配備し、浮遊するガスを排気口
２７を経て効果的に排気する構成になっている。エッチングノズル２４は絞った先端の絞
り口２４−１にビーム整形部２４−２を設けた構造である。これはエッチングを効率よく
行う目的の構成で、半導体ウエーハ２５とエッチングノズル２４の空隙に活性種ガスが閉
じ込められような構成をとるように設計されている。図中の符号２１は半導体回路素子、
２８は移動台、２９はウェーハ保持部を示す。この整形部の形状は、活性種ガス流量、排
気ヘッドの有無、真空度および空間のギャップなどの要因を考慮して最適化されるもので
ある。また、ガスを放出するエッチングノズル先端の断面形状は円形であってもよいが、
全体の厚さを高速に削減する目的には楕円や方形あるいは、帯状の形状の方が処理時間の
短縮にとって優れている。半導体ウエーハの裏面を均一に高速で薄層化する目的には例え
ば約１mm幅、長さ約６０mmの細長い帯状の断面形状のノズル形状から帯状の局部ビームで
掃引すると丸状ビームに比べて掃引時間が大幅に短縮される効果がある。このようなエッ
チングノズル２４を多数個設けた構成のプラズマエッチング装置の構造では掃引が一方向
だけでよくなるので、試料の加工を流れ作業による連続処理が可能となるため、さらなる
生産性の向上がはかれる特徴がある。

本発明による別の実施例であるエッチングノズルとこの周辺の構成例を図４、図５で説明する。本エッチングノズルは活性種ガス供給管と結合部によって高気密に固定されている。図４の実施例では細く絞った帯状の先端形状をもつエッチングノズル４４と、半導体ウェーハ４５の上面でこれに対向させて排気ヘッド４６を配備した構成を基本としている。排気ヘッド４６は排気ポンプによって排気口４７から排気ガス４９が排気されており、このために半導体ウエーハ４５上に放出された活性種ガスおよびエッチング化合物等はほとんどが吸引、排気される。なお、図中の符号４１は活性種ガスを示す。この構造によって例えば塩素系ガスのように金属を腐食しやすいエッチングガスの場合にはエッチング室全体にガスが拡散されるのを抑えているので、金属製の試料移動機構等に完全な表面処理が不要になり低コスト化、長寿命化できる効果がある。また、エッチング化合物等の異物がウエーハ表面に残りにくくなったため、加工の歩留りが向上した。浮遊ガスが半導体ウエーハに長時間停滞しなくなったので、マスクを用いて異方性エッチングが行えるようになった。図５は、エッチングノズルの周辺構成についての他の実施例を示す部分破断斜視図である。本実施例では細く絞った帯状の先端形状をもつエッチングノズル５４に近接して送気ノズル５７と排気ヘッド５６を具備した構成を基本としている。図のようにこれらの配置は真ん中にエッチングノズル５４があることが好ましい。送気ノズル５７からＨｅ、Ａｒ、Ｎ2及びＨ2などのガス５８がウエーハ５５に吹き付けられる。これを具備することによって、図４で示した構造よりも積極的にエッチングノズル５４からでたガスを排気ヘッドに回収することが可能になる。送気ノズル５７のガスは半導体ウエーハ５５のエッチングによる温度上昇を抑えウエーハを冷却する重要な役割もある。なお、図中の符号５１は活性種ガス、５４−２はビーム整形部、５８は送気ガス、５９は排気ガスを示す。図５ではエッチングノズル部分における基本の構成を示したもので、実際は各部品の形状やこれらを配置する角度等は実験的に最適になるよう変形できることは言うまでもない。
以上、図４と図５の実施例で示した様に本発明はエッチングノズルの形状を帯状にすることによって構成されたエッチング局部の構造が特徴である。ここで述べたエッチングノズルにはビーム整形部が具備されていてもいなくてもよい。

実施例４
本発明によるエッチング装置により半導体ウエーハの裏面を薄く削ってペレットに加工する製造方法の一実施例を図６で説明する。半導体ウエーハは現在、Ｓｉ、ＧａＡｓ及びＩｎＰなどの材料結晶が主に使われている。図６（a）に、ＨＢＴ(ヘテロ構造接合型トランジスタ)を集積した高出力増幅器の半導体素子回路６１を持つＧａＡｓ結晶の半導体ウエーハ６５を示す。放熱特性の改善のため約３０ミクロンの厚さに薄くする必要があるので、ここでは半導体ウエーハ６５の裏面を薄くしてペレット６３に加工する製造方法の例を述べる。図６（ｂ）に示すように、半導体ウエーハ６５の表面を接着テープ６９に固定し、これを支持板６８で補強する。次に半導体ウエーハ６５の裏面を本発明によるプラズマエッチング装置を用いてエッチングする。プラズマエッチング装置のエッチングノズル６４と先端のビーム整形部６４−２及び半導体ウエーハ６５の部分を図６（c）に示す。エッチングノズル６４の形状はこの例に限定されるものではない。ウエーハ全面はウエーハ移動機構により最適送りモードでエッチングされ、半導体ウエーハ６５の裏面が無歪みで均一に加工される。エッチングガスにはＳｉＣｌ4と水素の混合ガスを用いる。この後、半導体ウエーハ６５上にはペレットを補強するためにＡｕ系の金属層６６が被着され、分離線６２の所で切断される（図６（ｄ)）。接着テープ６９を伸長、拡張させ、半導体ウエーハがペレット６３に分離される（図６（ｅ））。これから分かるように本発明により裏面を薄くする方法は、完全にドライプロセスであり、半導体ウエーハを洗浄したり、張り付けて取り外しする工程が省略でき、著しく工数を低減できる特徴がある。これは特に割れやすい化合物半導体を極薄に加工する工程にとって最適な処理法であり、従来に比して大幅な歩留り向上がはかれる。また、エッチング工程中でも膜厚をモニタできるので、高精度の加工が達成できる特徴がある。なお、半導体ウエーハ６５の裏面はプロセス中にホトレジスト等の有機物で汚染されている場合が多いので、本発明によるプラズマエッチング装置の中で最初に酸素ガスを主体としたガスでこれを除去する工程を付加することができる。
以上、半導体ウエーハの裏面を薄く加工する例をＧａＡｓで述べたが、ＳｉやＩｎＰ等の結晶材料の加工も同様に本発明のプラズマエッチング装置で行えることを付言する。

【００２０】
【発明の効果】
（１）本発明のプラズマエッチング装置においてハロゲン化合物を含む混合ガスを使用し
、プラズマ室で発生した活性種ガスを局部的に集める機能にすることによりエッチングレ
ートを高めることが出来、低コストで提供できるようになった。
（２）本発明のプラズマエッチング装置においてハロゲン化合物ガスに水素ガスを混合し
たものを使用することにより、シリコン表面は粗れることなく鏡面がえられ高品質加工面
を提供できるようになった。
（３）ウェーハのエッチングしない面に不活性ガスを吹き付けることにより、活性種ガス
の回り込みを防ぐ構造とし、歩留りを向上させた。
（４）活性種ガスの供給管のノズル部分に冷却機構を設け、加工歩留りを向上させた。

【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１であるプラズマエッチング装置の全体構成の概略図。
【図２】
本発明の実施例１であるプラズマエッチング装置のエッチングノズルの部分断面側面図。
【図３】
本発明の実施例２である他のエッチングノズルの部分断面側面図。
【図４】
本発明の実施例３である別のエッチングノズルの主要部の斜視図。
【図５】
本発明の実施例３である別のエッチングノズルの主要部の部分断面斜視図。
【図６】
本発明の実施例４であるプラズマエッチング装置を用いて半導体ウエーハの裏面を薄層化
してペレットに分割するまでの製造方法の主要工程におけるウェーハ周りの側断面図。