JP2000174004A5

JP2000174004A5 -

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Publication number: JP2000174004A5
Application number: JP1998376454A
Authority: JP
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2005-12-15

Description

【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、反応ガスを流して、高周波の交流電磁場によりプラズマ室でイオンやラジカルを発生させ、主にラジカルの活性種ガスにより気相化学反応によって半導体ウエーハの結晶をエッチングする方法を基本としている。本発明ではフッ素化合物ガスあるいはフッ素化合物ガスを含む混合ガスに、水素あるいはアンモニアガスの少なくも１種類のガスを混合して、反応ガスとして用いることが特徴である。上記フッ素化合物ガスとしては、六フッ化硫黄（SF6）、四フッ化炭素（CF4）、および三フッ化窒素（NF3）があり、本発明ではこれらの少なくとも１種類を用いることが特徴である。このフッ素化合物ガスはN２、Ar、He等の不活性ガスで希釈されていてもよい。水素あるいはアンモニアガスの少なくも１種類のガスを混合することによって、添加・混合なしの場合に比べてエッチング後の表面荒さが改善されることを実験によって見い出した。この結果を表１に示す。

本発明の方法を用いたプラズマエッチング装置はガス供給部とプラズマ発生機構部と活性種ガス供給機構部と試料移動機構部を基本としており、以上述べたエッチング部の他に、効率よく処理を行うために、ウエーハ搬送機構や試料交換室を備えて装置が構成されている。また、排気ガスを処理する除害装置も具備されている。

【００１１】
【発明の実施の形態】実施例１
図１と図４は本発明によるプラズマエッチングの方法とその装置の一実施例である。図４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とアンモニアガスおよび窒素からなる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ーθ方向に可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。また、試料がエッチングされる周辺には吸引作用のある排気ヘッド１６を配備し、浮遊するガスを排気１９を経て効果的に排気する構成になっている。排気部はエッチング室９、排気ヘッド１６、試料交換室１１および搬送室１０にそれぞれゲートバルブ１８を介して配管され、各々が排気される。エッチング室９と排気ヘッド１６から出た排気ガスはガス処理装置１７を経て、除害して排気される。図１はエッチングノズルと試料周辺の詳細図である。エッチングノズル４は活性種ガス供給管１３と結合部２２によって高気密に固定され、また、エッチングノズル４の交換が容易に行える構成である。また、ガスを放出するエッチングノズル先端の開口部の断面形状は円形であってもよいが、高速にエッチング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効果があり、この構造は用途によって選定される。エッチングに用いる反応ガス１０１は水素またはアンモニア用のAライン、フッ素化合物用のBラインおよび不活性ガス用のCラインからなり、活性種ガス供給管13の入口で混合される。なお、AラインおよびBラインのガスは不活性ガスで希釈されていてもよい。Siのエッチングは例えばSF6ガスに１０％のアンモニアを添加した条件で、５００Wのマイクロ波電力のとき、約６０μm／minの高速エッチングレートが得られ、仕上がり表面の粗さは０．３０５nmと添加ガスなしの場合よりも良好な鏡面が得られた。