JP2000232097A - ウエハ平坦化方法 - Google Patents
ウエハ平坦化方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—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
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ放電部位とウエハ表面との距離を所
定値に維持しながら局部エッチングすることで、ウエハ
の表面粗さの改善を図ったウエハ平坦化方法を提供す
る。 【解決手段】プラズマ発生過程を実行して、ボンベ３１
内のＳＦ6ガスをアルミナ放電管２内に供給した後、プ
ラズマ発生器１によってＳＦ6ガスをプラズマ放電し
て、活性種ガスＧを生成し、アルミナ放電管２のノズル
部２０からシリコンウエハＷの表面に局部的に噴射す
る。この状態で、局部エッチング過程を実行して、シリ
コンウエハＷ表面を平坦化する。このとき、プラズマ放
電部位の略中心からシリコンウエハＷの表面までの距離
を活性種ガスＧ中のイオンの平均自由行程の３０００倍
より大きく且つ６０００倍より小さい距離に設定する。
これにより、活性種ガスＧ内のイオンがノズル部２０か
ら噴射される前に消滅し、シリコンウエハＷの表面がダ
メージを受けることなく、中性ラジカルのみによってエ
ッチングされる。
定値に維持しながら局部エッチングすることで、ウエハ
の表面粗さの改善を図ったウエハ平坦化方法を提供す
る。 【解決手段】プラズマ発生過程を実行して、ボンベ３１
内のＳＦ6ガスをアルミナ放電管２内に供給した後、プ
ラズマ発生器１によってＳＦ6ガスをプラズマ放電し
て、活性種ガスＧを生成し、アルミナ放電管２のノズル
部２０からシリコンウエハＷの表面に局部的に噴射す
る。この状態で、局部エッチング過程を実行して、シリ
コンウエハＷ表面を平坦化する。このとき、プラズマ放
電部位の略中心からシリコンウエハＷの表面までの距離
を活性種ガスＧ中のイオンの平均自由行程の３０００倍
より大きく且つ６０００倍より小さい距離に設定する。
これにより、活性種ガスＧ内のイオンがノズル部２０か
ら噴射される前に消滅し、シリコンウエハＷの表面がダ
メージを受けることなく、中性ラジカルのみによってエ
ッチングされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ウエハ表面の凸
部を活性種ガスにより局部的にエッチングして平坦化
し、あるいはウエハの相対的に厚い部分を局部的にエッ
チングしてウエハの厚さ分布を均一にするためのウエハ
平坦化方法に関するものである。
部を活性種ガスにより局部的にエッチングして平坦化
し、あるいはウエハの相対的に厚い部分を局部的にエッ
チングしてウエハの厚さ分布を均一にするためのウエハ
平坦化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来のウエハ平坦化方法の一例
を示すための局部エッチング装置の概略断面図である。
図６において、符号１００はプラズマ発生器であり、プ
ラズマ発生器１００で生成したプラズマ中の活性種ガス
Ｇを、ノズル部１０１からシリコンウエハＷの表面に噴
射する。シリコンウエハＷはステージ１２０上に載置固
定されており、ステージ１２０を水平方向に移動させる
ことで、シリコンウエハＷの表面のうち規定厚さよりも
相対的に厚い部分（以下、「相対厚部」という）Ｗａを
ノズル部１０１の真下に導く。そして、活性種ガスＧを
ノズル部１０１から凸状の相対厚部Ｗａに噴射し、相対
厚部Ｗａを局部的にエッチングすることで、シリコンウ
エハＷの表面厚さ分布を均一化することにより、シリコ
ンウエハＷの表面を平坦化する。
を示すための局部エッチング装置の概略断面図である。
図６において、符号１００はプラズマ発生器であり、プ
ラズマ発生器１００で生成したプラズマ中の活性種ガス
Ｇを、ノズル部１０１からシリコンウエハＷの表面に噴
射する。シリコンウエハＷはステージ１２０上に載置固
定されており、ステージ１２０を水平方向に移動させる
ことで、シリコンウエハＷの表面のうち規定厚さよりも
相対的に厚い部分（以下、「相対厚部」という）Ｗａを
ノズル部１０１の真下に導く。そして、活性種ガスＧを
ノズル部１０１から凸状の相対厚部Ｗａに噴射し、相対
厚部Ｗａを局部的にエッチングすることで、シリコンウ
エハＷの表面厚さ分布を均一化することにより、シリコ
ンウエハＷの表面を平坦化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のウエハ平坦化方法では、次のような問題があった。ノ
ズル部１０１から噴射される活性種ガスＧ中には中性ラ
ジカルの他にも多数のイオンが含まれており、これらの
イオンもシリコンウエハＷに衝突するので、イオンが衝
突した部分が大きなダメージを受ける。この結果、シリ
コンウエハＷの表面粗さ（micro-roughness）が大きく
なってしまう。
のウエハ平坦化方法では、次のような問題があった。ノ
ズル部１０１から噴射される活性種ガスＧ中には中性ラ
ジカルの他にも多数のイオンが含まれており、これらの
イオンもシリコンウエハＷに衝突するので、イオンが衝
突した部分が大きなダメージを受ける。この結果、シリ
コンウエハＷの表面粗さ（micro-roughness）が大きく
なってしまう。
【０００４】この発明は上述した課題を解決するために
なされたもので、プラズマ放電部位とウエハ表面との距
離を所定値に維持しながら局部エッチングすることで、
ウエハの表面粗さの改善を図ったウエハ平坦化方法を提
供することを目的とするものである。
なされたもので、プラズマ放電部位とウエハ表面との距
離を所定値に維持しながら局部エッチングすることで、
ウエハの表面粗さの改善を図ったウエハ平坦化方法を提
供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明に係るウエハ平坦化方法は、放電管
内の所定のガスをプラズマ放電させて活性種ガスを生成
し、この活性種ガスを放電管のノズル部から噴射するプ
ラズマ発生過程と、放電管のノズル部をウエハの表面に
沿って相対的に移動させながら、ウエハの表面に存在す
る相対厚部を、ノズル部から噴射する活性種ガスによっ
て局部的にエッチングする局部エッチング過程とを具備
するウエハ平坦化方法において、所定のガスのプラズマ
放電部位の略中心からウエハの表面までの距離を、活性
種ガス中のイオンが活性種ガス中での衝突の繰り返しや
寿命によって消滅する距離以上の距離であって且つウエ
ハのエッチング深さが略所望値になるような距離に設定
した構成としてある。かかる構成により、プラズマ発生
過程の実行によって、放電管内の所定のガスがプラズマ
放電されて活性種ガスが生成され、この活性種ガスが放
電管のノズル部から噴射される。そして、局部エッチン
グ過程の実行により、放電管のノズル部がウエハの表面
に沿って相対的に移動させられ、ウエハの表面に存在す
る相対厚部がノズル部から噴射する活性種ガスによって
局部的にエッチングされる。この過程をウエハ全面に対
して実行することにより、ウエハの全表面が平坦化され
る。ところで、活性種ガス中には多数のイオンが存在す
る。このため、活性種ガスをウエハに噴き当てると、イ
オンがウエハ表面にダメージを与え、ウエハの表面粗さ
が大きくなってしまう。しかし、この発明では、所定の
ガスのプラズマ放電部位の略中心からウエハの表面まで
の距離を、活性種ガス中のイオンが活性種ガス中での衝
突の繰り返しや寿命で消滅する距離以上の距離に設定し
てあるので、イオンはウエハ表面に至るまでに消滅し、
中性ラジカルのみがウエハ表面に噴き当たることとな
る。かといって、プラズマ放電部位の略中心からウエハ
の表面までの距離が余り大きいと、ウエハに到達する中
性ラジカルの量が減少し、所望のエッチング形状を得る
ことができない。しかし、この発明では、上記距離を活
性種ガスによるウエハのエッチング深さが略所望値にな
るような距離に設定してあるので、所望のエッチング形
状を得ることができる。
に、請求項１の発明に係るウエハ平坦化方法は、放電管
内の所定のガスをプラズマ放電させて活性種ガスを生成
し、この活性種ガスを放電管のノズル部から噴射するプ
ラズマ発生過程と、放電管のノズル部をウエハの表面に
沿って相対的に移動させながら、ウエハの表面に存在す
る相対厚部を、ノズル部から噴射する活性種ガスによっ
て局部的にエッチングする局部エッチング過程とを具備
するウエハ平坦化方法において、所定のガスのプラズマ
放電部位の略中心からウエハの表面までの距離を、活性
種ガス中のイオンが活性種ガス中での衝突の繰り返しや
寿命によって消滅する距離以上の距離であって且つウエ
ハのエッチング深さが略所望値になるような距離に設定
した構成としてある。かかる構成により、プラズマ発生
過程の実行によって、放電管内の所定のガスがプラズマ
放電されて活性種ガスが生成され、この活性種ガスが放
電管のノズル部から噴射される。そして、局部エッチン
グ過程の実行により、放電管のノズル部がウエハの表面
に沿って相対的に移動させられ、ウエハの表面に存在す
る相対厚部がノズル部から噴射する活性種ガスによって
局部的にエッチングされる。この過程をウエハ全面に対
して実行することにより、ウエハの全表面が平坦化され
る。ところで、活性種ガス中には多数のイオンが存在す
る。このため、活性種ガスをウエハに噴き当てると、イ
オンがウエハ表面にダメージを与え、ウエハの表面粗さ
が大きくなってしまう。しかし、この発明では、所定の
ガスのプラズマ放電部位の略中心からウエハの表面まで
の距離を、活性種ガス中のイオンが活性種ガス中での衝
突の繰り返しや寿命で消滅する距離以上の距離に設定し
てあるので、イオンはウエハ表面に至るまでに消滅し、
中性ラジカルのみがウエハ表面に噴き当たることとな
る。かといって、プラズマ放電部位の略中心からウエハ
の表面までの距離が余り大きいと、ウエハに到達する中
性ラジカルの量が減少し、所望のエッチング形状を得る
ことができない。しかし、この発明では、上記距離を活
性種ガスによるウエハのエッチング深さが略所望値にな
るような距離に設定してあるので、所望のエッチング形
状を得ることができる。
【０００６】プラズマ放電させるガスは任意であるが、
その一例として、請求項２の発明は、請求項１に記載の
ウエハ平坦化方法において、所定のガスは、ハロゲン化
合物のガス又はハロゲン化合物を含む混合ガスのいずれ
かであり、プラズマ放電部位の略中心からウエハの表面
までの距離は、活性種ガス中に生じたイオンの平均自由
行程の３０００倍より大きく且つ６０００倍よりも小さ
い距離である構成とした。その具体例として、請求項３
の発明は、請求項２に記載のウエハ平坦化方法におい
て、ハロゲン化合物は、六フッ化硫黄，四フッ化炭素又
は三フッ化窒素のいずれかである構成とした。
その一例として、請求項２の発明は、請求項１に記載の
ウエハ平坦化方法において、所定のガスは、ハロゲン化
合物のガス又はハロゲン化合物を含む混合ガスのいずれ
かであり、プラズマ放電部位の略中心からウエハの表面
までの距離は、活性種ガス中に生じたイオンの平均自由
行程の３０００倍より大きく且つ６０００倍よりも小さ
い距離である構成とした。その具体例として、請求項３
の発明は、請求項２に記載のウエハ平坦化方法におい
て、ハロゲン化合物は、六フッ化硫黄，四フッ化炭素又
は三フッ化窒素のいずれかである構成とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実
施形態に係るウエハ平坦化方法を実行するための局部エ
ッチング装置を示す概略構成図である。図１に示すよう
に、局部エッチング装置は、プラズマ発生器１と、アル
ミナ放電管２と、ガス供給装置３と、Ｘ−Ｙ駆動機構５
と、Ｚ駆動機構６とを具備している。
いて図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実
施形態に係るウエハ平坦化方法を実行するための局部エ
ッチング装置を示す概略構成図である。図１に示すよう
に、局部エッチング装置は、プラズマ発生器１と、アル
ミナ放電管２と、ガス供給装置３と、Ｘ−Ｙ駆動機構５
と、Ｚ駆動機構６とを具備している。
【０００８】プラズマ発生器１は、アルミナ放電管２内
のガスをプラズマ放電させて中性ラジカルを含んだ活性
種ガスＧを生成するための器機であり、マイクロ波発振
器１０と導波管１１とよりなる。マイクロ波発振器１０
は、マグネトロンであり、所定周波数のマイクロ波Ｍを
発振することができる。導波管１１は、マイクロ波発振
器１０から発振されたマイクロ波Ｍを伝搬するためのも
ので、アルミナ放電管２に外挿されている。このような
導波管１１の左側端内部には、マイクロ波Ｍを反射して
定在波を形成する反射板（ショートプランジャ）１２が
取り付けられている。また、導波管１１の中途には、マ
イクロ波Ｍの位相合わせを行う３スタブチューナ１３
と、マイクロ波発振器１０に向かう反射マイクロ波Ｍを
９０゜方向（図１の表面方向）に曲げるアイソレータ１
４とが取り付けられている。
のガスをプラズマ放電させて中性ラジカルを含んだ活性
種ガスＧを生成するための器機であり、マイクロ波発振
器１０と導波管１１とよりなる。マイクロ波発振器１０
は、マグネトロンであり、所定周波数のマイクロ波Ｍを
発振することができる。導波管１１は、マイクロ波発振
器１０から発振されたマイクロ波Ｍを伝搬するためのも
ので、アルミナ放電管２に外挿されている。このような
導波管１１の左側端内部には、マイクロ波Ｍを反射して
定在波を形成する反射板（ショートプランジャ）１２が
取り付けられている。また、導波管１１の中途には、マ
イクロ波Ｍの位相合わせを行う３スタブチューナ１３
と、マイクロ波発振器１０に向かう反射マイクロ波Ｍを
９０゜方向（図１の表面方向）に曲げるアイソレータ１
４とが取り付けられている。
【０００９】アルミナ放電管２は、下端部にノズル部２
０を有した円筒体であり、上端部には、ガス供給装置３
の供給パイプ３０が連結されている。ガス供給装置３
は、アルミナ放電管２内にガスを供給するための装置で
あり、ＳＦ6（六フッ化硫黄）ガスのボンベ３１を有
し、ボンベ３１がバルブ３２と流量制御器３３を介して
供給パイプ３０に連結されている。
０を有した円筒体であり、上端部には、ガス供給装置３
の供給パイプ３０が連結されている。ガス供給装置３
は、アルミナ放電管２内にガスを供給するための装置で
あり、ＳＦ6（六フッ化硫黄）ガスのボンベ３１を有
し、ボンベ３１がバルブ３２と流量制御器３３を介して
供給パイプ３０に連結されている。
【００１０】プラズマ発生器１がかかる構成を採ること
により、ガス供給装置３からアルミナ放電管２にガスを
供給すると共に、マイクロ波発振器１０からマイクロ波
Ｍを発振すると、アルミナ放電管２内においてプラズマ
放電が行われ、プラズマ放電で生成された活性種ガスＧ
がノズル部２０から噴射される。
により、ガス供給装置３からアルミナ放電管２にガスを
供給すると共に、マイクロ波発振器１０からマイクロ波
Ｍを発振すると、アルミナ放電管２内においてプラズマ
放電が行われ、プラズマ放電で生成された活性種ガスＧ
がノズル部２０から噴射される。
【００１１】シリコンウエハＷは、チャンバー４内のチ
ャック４０上に配置されると、チャック４０の静電気力
で吸着されるようになっている。チャンバー４には、真
空ポンプ４１が取り付けられており、この真空ポンプ４
１によってチャンバー４内を真空にすることができる。
また、チャンバー４の上面中央部には、孔４２が穿設さ
れ、この孔４２を介してアルミナ放電管２のノズル部２
０がチャンバー４内に挿入されている。また、孔４２と
アルミナ放電管２との間にはＯ−リング４３が装着さ
れ、孔４２とアルミナ放電管２との間が気密に保持され
ている。そして、このような孔４２に挿入されたノズル
部２０の周囲には、ダクト４４が設けられ、真空ポンプ
４５の駆動によって、エッチング時の反応生成ガスをチ
ャンバー４外部に排出することができる。
ャック４０上に配置されると、チャック４０の静電気力
で吸着されるようになっている。チャンバー４には、真
空ポンプ４１が取り付けられており、この真空ポンプ４
１によってチャンバー４内を真空にすることができる。
また、チャンバー４の上面中央部には、孔４２が穿設さ
れ、この孔４２を介してアルミナ放電管２のノズル部２
０がチャンバー４内に挿入されている。また、孔４２と
アルミナ放電管２との間にはＯ−リング４３が装着さ
れ、孔４２とアルミナ放電管２との間が気密に保持され
ている。そして、このような孔４２に挿入されたノズル
部２０の周囲には、ダクト４４が設けられ、真空ポンプ
４５の駆動によって、エッチング時の反応生成ガスをチ
ャンバー４外部に排出することができる。
【００１２】Ｘ−Ｙ駆動機構５は、このようなチャンバ
ー４内に配されており、チャック４０を下方から支持し
ている。このＸ−Ｙ駆動機構５は、そのＸ駆動モータ５
０によってチャック４０を図１の左右に移動させ、その
Ｙ駆動モータ５１によってチャック４０とＸ駆動モータ
５０とを一体に図１の紙面表裏に移動させる。すなわ
ち、このＸ−Ｙ駆動機構５によって、ノズル部２０をシ
リコンウエハＷに対して相対的にＸ−Ｙ方向に移動させ
ることができるＺ駆動機構６は、チャンバー４内のＸ−
Ｙ駆動機構５全体を下方から支持している。このＺ駆動
機構６は、そのＺ駆動モータ６０によって、Ｘ−Ｙ駆動
機構５全体を上下に移動させて、ノズル部２０の開口２
０ａとシリコンウエハＷ表面との距離を調整することが
できる。
ー４内に配されており、チャック４０を下方から支持し
ている。このＸ−Ｙ駆動機構５は、そのＸ駆動モータ５
０によってチャック４０を図１の左右に移動させ、その
Ｙ駆動モータ５１によってチャック４０とＸ駆動モータ
５０とを一体に図１の紙面表裏に移動させる。すなわ
ち、このＸ−Ｙ駆動機構５によって、ノズル部２０をシ
リコンウエハＷに対して相対的にＸ−Ｙ方向に移動させ
ることができるＺ駆動機構６は、チャンバー４内のＸ−
Ｙ駆動機構５全体を下方から支持している。このＺ駆動
機構６は、そのＺ駆動モータ６０によって、Ｘ−Ｙ駆動
機構５全体を上下に移動させて、ノズル部２０の開口２
０ａとシリコンウエハＷ表面との距離を調整することが
できる。
【００１３】次に、上記局部エッチング装置を用いてこ
の実施形態のウエハ平坦化方法を実行する方法について
説明する。
の実施形態のウエハ平坦化方法を実行する方法について
説明する。
【００１４】まず、図１に示す真空ポンプ４１を駆動し
てチャンバー４内を所定の低気圧状態にすると共に、Ｚ
駆動機構６を駆動してＸ−Ｙ駆動機構５全体を上昇さ
せ、シリコンウエハＷをノズル部２０の開口２０ａに近
付ける。このとき、図２に示すように、ＳＦ6ガスのプ
ラズマ放電部位の略中心ＰからシリコンウエハＷの表面
Ｗｃ迄の距離Ｌを、ＳＦ6ガスのプラズマ放電で生成さ
れた活性種ガスＧ中のイオン（荷電活性種）が、活性種
ガスＧ中で他のイオン等の粒子等との衝突の繰り返しや
寿命によって消滅する距離に設定する。具体的には、１
Ｔｏｒｒの圧力下でＳＦ6ガスをプラズマ放電して生成
した活性種ガスＧ中のイオンの平均自由行程は約５×１
０−５ｍであるので、この平均自由行程の３０００倍よ
り大きく且つ６０００倍より小さい距離、即ち１５０ｍ
ｍ〜３００ｍｍの範囲の距離に設定する。また、シリコ
ンウエハＷの表面Ｗｃに吹き当たる活性種ガスＧによる
シリコンウエハＷのエッチング深さが１秒間当たり０．
１μｍ以上の範囲の値になるように、上記距離Ｌを設定
する。
てチャンバー４内を所定の低気圧状態にすると共に、Ｚ
駆動機構６を駆動してＸ−Ｙ駆動機構５全体を上昇さ
せ、シリコンウエハＷをノズル部２０の開口２０ａに近
付ける。このとき、図２に示すように、ＳＦ6ガスのプ
ラズマ放電部位の略中心ＰからシリコンウエハＷの表面
Ｗｃ迄の距離Ｌを、ＳＦ6ガスのプラズマ放電で生成さ
れた活性種ガスＧ中のイオン（荷電活性種）が、活性種
ガスＧ中で他のイオン等の粒子等との衝突の繰り返しや
寿命によって消滅する距離に設定する。具体的には、１
Ｔｏｒｒの圧力下でＳＦ6ガスをプラズマ放電して生成
した活性種ガスＧ中のイオンの平均自由行程は約５×１
０−５ｍであるので、この平均自由行程の３０００倍よ
り大きく且つ６０００倍より小さい距離、即ち１５０ｍ
ｍ〜３００ｍｍの範囲の距離に設定する。また、シリコ
ンウエハＷの表面Ｗｃに吹き当たる活性種ガスＧによる
シリコンウエハＷのエッチング深さが１秒間当たり０．
１μｍ以上の範囲の値になるように、上記距離Ｌを設定
する。
【００１５】そして、プラズマ発生過程を実行する。す
なわち、ガス供給装置３のバルブ３２を開き、ボンベ３
１内のＳＦ6ガスを供給パイプ３０に流出して、アルミ
ナ放電管２内に供給する。このとき、バルブ３２の開度
を調整して、ＳＦ6ガスの圧力を所定の圧力に維持する
と共に、流量制御器３３によりＳＦ6ガスの流量を３０
０ＳＣＣＭに調整する。
なわち、ガス供給装置３のバルブ３２を開き、ボンベ３
１内のＳＦ6ガスを供給パイプ３０に流出して、アルミ
ナ放電管２内に供給する。このとき、バルブ３２の開度
を調整して、ＳＦ6ガスの圧力を所定の圧力に維持する
と共に、流量制御器３３によりＳＦ6ガスの流量を３０
０ＳＣＣＭに調整する。
【００１６】そして、上記ＳＦ6ガスの供給作業と並行
して、マイクロ波発振器１０を駆動する。すると、ＳＦ
6ガスがマイクロ波Ｍによってプラズマ放電されて、中
性ラジカルであるＦ（フッ素）ラジカル（中性活性種）
を含んだ活性種ガスＧが生成される。これにより、活性
種ガスＧがアルミナ放電管２のノズル部２０に案内され
て、ノズル部２０の開口２０ａからシリコンウエハＷ側
に噴射される。
して、マイクロ波発振器１０を駆動する。すると、ＳＦ
6ガスがマイクロ波Ｍによってプラズマ放電されて、中
性ラジカルであるＦ（フッ素）ラジカル（中性活性種）
を含んだ活性種ガスＧが生成される。これにより、活性
種ガスＧがアルミナ放電管２のノズル部２０に案内され
て、ノズル部２０の開口２０ａからシリコンウエハＷ側
に噴射される。
【００１７】この状態で、局部エッチング過程を実行す
る。制御コンピュータ４９によりＸ−Ｙ駆動機構５を駆
動し、シリコンウエハＷを吸着したチャック４０をＸ−
Ｙ方向にジグザグ状に移動する。すなわち、図３に示す
ように、ノズル部２０をシリコンウエハＷに対して相対
的にジグザグ状に走査させる。このとき、ノズル部２０
のシリコンウエハＷに対する相対速度は、相対厚部の厚
さに略反比例するように設定しておく。これにより、図
４に示すように、ノズル部２０が非相対厚部Ｗｂの真上
を高速度で移動し、相対厚部Ｗａの上方にくると相対厚
部Ｗａの厚さに応じて速度を下げる。この結果、相対厚
部Ｗａに対するエッチング時間が長くなり、相対厚部Ｗ
ａが平坦に削られることとなる。このようにして、シリ
コンウエハＷの表面全面を順次局部エッチングすること
で、シリコンウエハＷ表面を平坦化することができる。
る。制御コンピュータ４９によりＸ−Ｙ駆動機構５を駆
動し、シリコンウエハＷを吸着したチャック４０をＸ−
Ｙ方向にジグザグ状に移動する。すなわち、図３に示す
ように、ノズル部２０をシリコンウエハＷに対して相対
的にジグザグ状に走査させる。このとき、ノズル部２０
のシリコンウエハＷに対する相対速度は、相対厚部の厚
さに略反比例するように設定しておく。これにより、図
４に示すように、ノズル部２０が非相対厚部Ｗｂの真上
を高速度で移動し、相対厚部Ｗａの上方にくると相対厚
部Ｗａの厚さに応じて速度を下げる。この結果、相対厚
部Ｗａに対するエッチング時間が長くなり、相対厚部Ｗ
ａが平坦に削られることとなる。このようにして、シリ
コンウエハＷの表面全面を順次局部エッチングすること
で、シリコンウエハＷ表面を平坦化することができる。
【００１８】ところで、上記プラズマ発生過程におい
て、プラズマ放電部位で生成された活性種ガスＧ中に
は、多数のイオンＡ− が含まれる。このため、上記局
部エッチング過程を実行すると、これらのイオンＡ
−が、フッ素の中性ラジカルＦ＊ と共に、アルミナ放
電管２内を開口２０ａ側にダウンフローし、これらのイ
オンＡ −が開口２０ａから噴出して、シリコンウエハＷ
の表面Ｗｃにダメージを与えるおそれがある。しかし、
この実施形態では、プラズマ放電部位の略中心Ｐからシ
リコンウエハＷの表面Ｗｃまでの距離Ｌを１５０ｍｍ〜
３００ｍｍの範囲の距離に設定したので、図５に示すよ
うに、イオンＡ−がアルミナ放電管２の内壁や他の粒子
Ｂに衝突する回数が多くなる。このため、イオンＡ−は
ノズル部２０の開口２０ａから噴射される前に消滅する
こととなる。この結果、直進性に優れしかも衝突で消滅
しない中性ラジカルＦ＊を含み且つイオンＡ−を含まな
い活性種ガスＧのみがシリコンウエハＷの表面Ｗｃに噴
射されることとなる。したがって、表面Ｗｃはダメージ
を受けることなく、中性ラジカルＦ＊によってエッチン
グされる。しかも、活性種ガスＧによるシリコンウエハ
Ｗのエッチング深さが１秒間当たり０．１μｍ以上の値
に設定されているので、高密度の中性ラジカルＦ＊が表
面Ｗｃに噴き当たることになり、所定のエッチングレー
トを確保することができる。
て、プラズマ放電部位で生成された活性種ガスＧ中に
は、多数のイオンＡ− が含まれる。このため、上記局
部エッチング過程を実行すると、これらのイオンＡ
−が、フッ素の中性ラジカルＦ＊ と共に、アルミナ放
電管２内を開口２０ａ側にダウンフローし、これらのイ
オンＡ −が開口２０ａから噴出して、シリコンウエハＷ
の表面Ｗｃにダメージを与えるおそれがある。しかし、
この実施形態では、プラズマ放電部位の略中心Ｐからシ
リコンウエハＷの表面Ｗｃまでの距離Ｌを１５０ｍｍ〜
３００ｍｍの範囲の距離に設定したので、図５に示すよ
うに、イオンＡ−がアルミナ放電管２の内壁や他の粒子
Ｂに衝突する回数が多くなる。このため、イオンＡ−は
ノズル部２０の開口２０ａから噴射される前に消滅する
こととなる。この結果、直進性に優れしかも衝突で消滅
しない中性ラジカルＦ＊を含み且つイオンＡ−を含まな
い活性種ガスＧのみがシリコンウエハＷの表面Ｗｃに噴
射されることとなる。したがって、表面Ｗｃはダメージ
を受けることなく、中性ラジカルＦ＊によってエッチン
グされる。しかも、活性種ガスＧによるシリコンウエハ
Ｗのエッチング深さが１秒間当たり０．１μｍ以上の値
に設定されているので、高密度の中性ラジカルＦ＊が表
面Ｗｃに噴き当たることになり、所定のエッチングレー
トを確保することができる。
【００１９】このように、この実施形態のウエハ平坦化
方法によれば、中性ラジカルＦ＊を含み且つイオンＡ−
を含まない活性種ガスＧのみをシリコンウエハＷの表面
Ｗｃに噴射することができるので、局部エッチングによ
るシリコンウエハＷの表面粗さを小さくすることができ
る。例えば、プラズマ放電部位の略中心Ｐからシリコン
ウエハＷの表面Ｗｃまでの距離Ｌを１５０ｍｍ〜３００
ｍｍの範囲の距離よりも短く即ちノズル部２０の開口２
０ａを上記実施形態の場合よりも近づけて、局部エッチ
ング過程を実行したところ、シリコンウエハＷの表面粗
さが５Å〜１０Åであったが、上記距離Ｌに設定して、
局部エッチング過程を実行すると、シリコンウエハＷの
表面粗さが２Å〜３Åになり、表面粗さが非常に向上し
た。
方法によれば、中性ラジカルＦ＊を含み且つイオンＡ−
を含まない活性種ガスＧのみをシリコンウエハＷの表面
Ｗｃに噴射することができるので、局部エッチングによ
るシリコンウエハＷの表面粗さを小さくすることができ
る。例えば、プラズマ放電部位の略中心Ｐからシリコン
ウエハＷの表面Ｗｃまでの距離Ｌを１５０ｍｍ〜３００
ｍｍの範囲の距離よりも短く即ちノズル部２０の開口２
０ａを上記実施形態の場合よりも近づけて、局部エッチ
ング過程を実行したところ、シリコンウエハＷの表面粗
さが５Å〜１０Åであったが、上記距離Ｌに設定して、
局部エッチング過程を実行すると、シリコンウエハＷの
表面粗さが２Å〜３Åになり、表面粗さが非常に向上し
た。
【００２０】なお、この発明は、上記実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の
変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態では、
ＳＦ6ガスを用いたが、ＣＦ4（四フッ化炭素）ガスやＮ
Ｆ3 （三フッ化窒素）ガスを用いることもできる。ま
た、局部エッチング装置のアルミナ放電管２に単体のＳ
Ｆ6ガス供給する構成としたが、ＳＦ6ガスとＯ2ガス
等、他のガスとの混合ガスをアルミナ放電管２に供給す
る構成とすることもできる。また、ＣＦ4と他のガスと
の混合ガスやＮＦ3 と他のガスとの混合ガス等も用いる
ことができる。また、上記実施形態では、放電管とし
て、アルミナ放電管２を用いたが、アルミナ放電管２の
代わりに、石英放電管や窒化アルミニウム放電管を用い
ても同様の効果を得ることができることは勿論である。
また、上記実施形態では、プラズマ発生器として、マイ
クロ波を発振してプラズマを発生するプラズマ発生器１
を用いたが、活性種ガスを生成しうる手段であれば良
く、例えば高周波によってプラズマを発生して活性種ガ
スを生成するプラズマ発生器など各種のプラズマ発生器
を用いることができることは勿論である。
れるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の
変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態では、
ＳＦ6ガスを用いたが、ＣＦ4（四フッ化炭素）ガスやＮ
Ｆ3 （三フッ化窒素）ガスを用いることもできる。ま
た、局部エッチング装置のアルミナ放電管２に単体のＳ
Ｆ6ガス供給する構成としたが、ＳＦ6ガスとＯ2ガス
等、他のガスとの混合ガスをアルミナ放電管２に供給す
る構成とすることもできる。また、ＣＦ4と他のガスと
の混合ガスやＮＦ3 と他のガスとの混合ガス等も用いる
ことができる。また、上記実施形態では、放電管とし
て、アルミナ放電管２を用いたが、アルミナ放電管２の
代わりに、石英放電管や窒化アルミニウム放電管を用い
ても同様の効果を得ることができることは勿論である。
また、上記実施形態では、プラズマ発生器として、マイ
クロ波を発振してプラズマを発生するプラズマ発生器１
を用いたが、活性種ガスを生成しうる手段であれば良
く、例えば高周波によってプラズマを発生して活性種ガ
スを生成するプラズマ発生器など各種のプラズマ発生器
を用いることができることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明の
ウエハ平坦化方法によれば、所定のガスのプラズマ放電
部位の略中心からウエハの表面までの距離を、活性種ガ
ス中のイオンが活性種ガス中での衝突の繰り返しで消滅
する距離以上の距離に設定してあるので、イオンはウエ
ハ表面に至るまでに消滅し、中性ラジカルのみがウエハ
表面に噴き当たる。この結果、イオンがウエハ表面に達
することはほとんどなく、中性ラジカルのみがウエハ表
面に達して、そのエッチングに寄与するので、ウエハの
表面粗さが向上する。しかも、上記距離をウエハのエッ
チング深さが略所望値になるような距離に設定してある
ので、所望のエッチング形状を得ることができる。すな
わち、この発明は、所望のエッチング形状を維持しなが
ら、ウエハの表面粗さを改善することができるという優
れた効果がある。
ウエハ平坦化方法によれば、所定のガスのプラズマ放電
部位の略中心からウエハの表面までの距離を、活性種ガ
ス中のイオンが活性種ガス中での衝突の繰り返しで消滅
する距離以上の距離に設定してあるので、イオンはウエ
ハ表面に至るまでに消滅し、中性ラジカルのみがウエハ
表面に噴き当たる。この結果、イオンがウエハ表面に達
することはほとんどなく、中性ラジカルのみがウエハ表
面に達して、そのエッチングに寄与するので、ウエハの
表面粗さが向上する。しかも、上記距離をウエハのエッ
チング深さが略所望値になるような距離に設定してある
ので、所望のエッチング形状を得ることができる。すな
わち、この発明は、所望のエッチング形状を維持しなが
ら、ウエハの表面粗さを改善することができるという優
れた効果がある。
【図１】この発明の一実施形態に係るウエハ平坦化方法
を実行するための局部エッチング装置を示す概略構成図
である。
を実行するための局部エッチング装置を示す概略構成図
である。
【図２】プラズマ放電部位の略中心からウエハの表面ま
での距離を説明するための断面図である。
での距離を説明するための断面図である。
【図３】ノズル部のシリコンウエハに対する走査状態を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図４】局部エッチング過程を示す断面図である。
【図５】イオンの衝突状態を示す概略図である。
【図６】従来のウエハ平坦化方法の一例を示す概略断面
図である。
図である。
１…プラズマ発生器、 ２…アルミナ放電管、 ３…ガ
ス供給装置、 ５…Ｘ−Ｙ駆動機構、 ６…Ｚ駆動機
構、 ２０…ノズル部、 Ａ−…イオン、 Ｆ＊…中性
ラジカル、 Ｌ…プラズマ放電部位の略中心からシリコ
ンウエハの表面迄の距離、 Ｗ…シリコンウエハ、 Ｗ
ｃ…表面、 Ｗａ…相対厚部。
ス供給装置、 ５…Ｘ−Ｙ駆動機構、 ６…Ｚ駆動機
構、 ２０…ノズル部、 Ａ−…イオン、 Ｆ＊…中性
ラジカル、 Ｌ…プラズマ放電部位の略中心からシリコ
ンウエハの表面迄の距離、 Ｗ…シリコンウエハ、 Ｗ
ｃ…表面、 Ｗａ…相対厚部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K057 DA04 DA16 DB06 DB17 DD01 DE06 DE09 DG16 DM28 DM29 DM35 DN01 5F004 AA06 AA11 BA03 BB14 BB24 BC03 CA05 DA01 DA17 DA18 DA26
Claims (3)
- 【請求項１】 放電管内の所定のガスをプラズマ放電さ
せて活性種ガスを生成し、この活性種ガスを放電管のノ
ズル部から噴射するプラズマ発生過程と、上記放電管の
ノズル部を上記ウエハの表面に沿って相対的に移動させ
ながら、ウエハの表面に存在する相対厚部を、ノズル部
から噴射する活性種ガスによって局部的にエッチングす
る局部エッチング過程とを具備するウエハ平坦化方法に
おいて、 上記所定のガスのプラズマ放電部位の略中心から上記ウ
エハの表面までの距離を、上記活性種ガス中のイオンが
活性種ガス中での衝突の繰り返しや寿命によって消滅す
る距離以上の距離であって且つウエハのエッチング深さ
が略所望値になるような距離に設定した、 ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のウエハ平坦化方法にお
いて、 上記所定のガスは、ハロゲン化合物のガス又はハロゲン
化合物を含む混合ガスのいずれかであり、 上記プラズマ放電部位の略中心から上記ウエハの表面ま
での距離は、上記活性種ガス中に生じたイオンの平均自
由行程の３０００倍より大きく且つ６０００倍よりも小
さい距離である、 ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載のウエハ平坦化方法にお
いて、 上記ハロゲン化合物は、六フッ化硫黄，四フッ化炭素又
は三フッ化窒素のいずれかである、 ことを特徴とするウエハ平坦化方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03430599A JP4169854B2 (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | ウエハ平坦化方法 |
| US09/392,131 US6303511B2 (en) | 1999-02-12 | 1999-09-08 | Wafer flattening process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03430599A JP4169854B2 (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | ウエハ平坦化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000232097A true JP2000232097A (ja) | 2000-08-22 |
| JP4169854B2 JP4169854B2 (ja) | 2008-10-22 |
Family
ID=12410458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03430599A Expired - Lifetime JP4169854B2 (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | ウエハ平坦化方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6303511B2 (ja) |
| JP (1) | JP4169854B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6451217B1 (en) * | 1998-06-09 | 2002-09-17 | Speedfam-Ipec Co., Ltd. | Wafer etching method |
| JP2010147028A (ja) * | 2001-01-30 | 2010-07-01 | Rapt Industries Inc | 損傷の無い表面の造形のための大気圧反応性原子プラズマ加工装置及び方法 |
| JPWO2017037775A1 (ja) * | 2015-08-28 | 2018-06-14 | 株式会社Ｆｕｊｉ | プラズマ照射装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3871433B2 (ja) * | 1998-03-10 | 2007-01-24 | スピードファム株式会社 | ウエハ平坦化方法及び記録媒体 |
| JP2001244249A (ja) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Speedfam Co Ltd | 局部エッチング装置の放電管及びテーパ型放電管を用いた局部エッチング装置 |
| DE10302342A1 (de) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Schott Glas | Substrat für die EUV-Mikrolithographie und Herstellverfahren hierfür |
| US20130175671A1 (en) | 2010-09-30 | 2013-07-11 | Freescale Semiconductor, Inc. | Methods for processing a semiconductor wafer, a semiconductor wafer and a semiconductor device |
| US20170027460A1 (en) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | NeuroMedic, Inc. | Intraluminal microneurography probe |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6175529A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-17 | Toshiba Corp | ドライエツチング方法及び装置 |
| EP0275965B1 (en) * | 1987-01-19 | 1995-05-31 | Hitachi, Ltd. | Plasma operation apparatus |
| US5376224A (en) * | 1992-02-27 | 1994-12-27 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for non-contact plasma polishing and smoothing of uniformly thinned substrates |
| US5238532A (en) * | 1992-02-27 | 1993-08-24 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for removal of subsurface damage in semiconductor materials by plasma etching |
-
1999
- 1999-02-12 JP JP03430599A patent/JP4169854B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-08 US US09/392,131 patent/US6303511B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6451217B1 (en) * | 1998-06-09 | 2002-09-17 | Speedfam-Ipec Co., Ltd. | Wafer etching method |
| JP2010147028A (ja) * | 2001-01-30 | 2010-07-01 | Rapt Industries Inc | 損傷の無い表面の造形のための大気圧反応性原子プラズマ加工装置及び方法 |
| JPWO2017037775A1 (ja) * | 2015-08-28 | 2018-06-14 | 株式会社Ｆｕｊｉ | プラズマ照射装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4169854B2 (ja) | 2008-10-22 |
| US6303511B2 (en) | 2001-10-16 |
| US20010002336A1 (en) | 2001-05-31 |
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