JP2007335776A - ドライエッチング方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマドライエッチングにおいて、加工するウェハの面内での加工断面形状の対称性バラツキに対し、固有のプラズマ指向性を制御する構成を有しており、これにより加工断面形状の対称性を被処理物面内均一に調整でき、信頼性の高いデバイス製造方法を提供する事を目的とするものである。
【解決手段】固有のプラズマ指向性をもつプラズマ源に対して、被処理物１０３上部にリング状の補正板１０４を設け、被処理物１０３に応じた補正板径を設定して処理することにより、固有のプラズマ指向性を制御する構成を有しており、これにより加工断面形状の対称性を被処理物１０３面内均一に調整できる。
【選択図】図１

Description

本発明は総括的にＭＥＭＳデバイスや半導体集積回路を製造する際のプラズマを利用したドライエッチング方法及びその装置に関する。

従来、エッチング加工において、所定の方向性を得るためにアパーチャと呼ばれるハニカム状の補正板を被処理物上部に搭載した装置を用いて、異方性の高いエッチング形状を形成していた。図２において１０１は反応室、１０２はコイル、１０３はウェハである。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平０５−２１７９４９号公報

しかしながら、ＭＥＭＳデバイス等の用途で用いられるＳＦ₆ガスを用いたＳｉディープエッチングについては、ハニカム状の補正板では、エッチングを行う作用をもつＦラジカルの供給が少なく、エッチングレートが低下するといった問題があった。また、加工する被処理物（たとえばウェハ）の面内で加工断面形状のバラツキやプラズマ源固有の指向性をもったままでその加工断面形状の対称性がばらつくことにより、デバイス性能がばらつくといった問題があった。この発生原因は、エッチング装置のプラズマ源が指向性を有し、ハニカム状の補正板では調整できないため、加工断面形状の対称性を面内で悪化させていることである。

本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、加工断面形状の対称性を被処理物面内均一に調整でき、信頼性の高いデバイスを製造するドライエッチング方法を提供する事を目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、特に、固有のプラズマ指向性をもつプラズマ源に対して、被処理物上部にリング状の補正板を設け、被処理物に応じた補正板径を設定してプラズマ空間を処理することにより、固有のプラズマ指向性を制御する構成を有しており、これにより加工断面形状の対称性を被処理物面内均一に調整できるという作用効果を有する。また、Ｆラジカルの供給もリング状のため補正板無しの状態と同等のエッチングレートを有することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、固有のプラズマ指向性をもつプラズマ源に対して、被処理物上部にリング状の補正板を設け、被処理物に応じた補正板径を設定して処理することにより、固有のプラズマ指向性を被処理物の加工断面形状を面内で対称に加工する様に所定方向のみにしており、これにより加工断面形状の対称性を被処理物面内で均一に調整できるという作用効果を有する。また、Ｆラジカルの供給もリング状のため補正板無しの状態と同等のエッチングレートを有することができるという作用効果を有する装置を提供できる。

本発明のプラズマドライエッチング方法及びその装置は、固有のプラズマ指向性をもつプラズマ源に対して、被処理物上部にリング状の補正板を設け、被処理物に応じた補正板径を設定してプラズマ源を処理することにより、固有のプラズマ指向性を制御する構成を有しており、これにより加工断面形状の対称性を被処理物面内において均一に調整でき、信頼性の高いデバイス製造が可能となるという効果を有する。

以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜２に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

なお、背景の技術において説明したものと同じ構成部材などについては、同じ符号を付与し詳細な説明は省略する。

（実施の形態１）
本発明の請求項１に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。図２のエッチング室は実施の形態１を使用していない従来技術に相当するもので、反応室１０１の外周にプラズマ生成のためのコイル１０２が配置されたプラズマ源を持ち、このエッチング装置のプラズマ指向性により被処理物、たとえばウェハ１０３の加工形状は図３（ｂ）の中心部３０１、図３（ａ）の左外周部３０２、図３（ｃ）の右外周部３０３のようにウェハ１０３の外周から中心に向かい外側のテーパーが収束し加工断面形状の対称性が悪化している。

それに対し図１のリング状の補正板１０４をウェハ１０３上部に設け、ウェハ１０３全面に所定の駆動電源でスパッタ分子を同等な角度でウェハ１０３を衝突させて外形加工を行うようにその内径を最適化する事により、その加工形状は図４（ｂ）の中心部４０１、図４（ａ）の左外周部４０２、図４（ｃ）の右外周部４０３のように外周部においての加工断面形状の対称性が補正され面内で均一な状態になる。

なお、実験の結果では加工断面形状の対称性のバラツキを表すテーパー角度差をウェハポジションに対する特性で示したものが図２の従来技術におけるエッチング室のウェハ１０３では図６であったが、図１の本発明によるエッチング室では補正板１０４の内径調整により内径１４０ｍｍの場合では図７であり、その時の加工形状は図５（ｂ）の中心部５０１、図５（ａ）の左外周部５０２、図５（ｃ）の右外周部５０３のように形状は逆傾向になった。さらに内径１９０ｍｍの場合、図８となり加工断面形状の対称性が補正され面内で均一な状態となった。なおテーパー角度差の定義を図９に示す。テーパー角度差は０近傍が断面形状対称性が良い状態、値が大きくなるほど対称性が悪化した状態を表す。ウェハポジションは中心が０、左方向が−側、右方向が＋側を表す。

また、補正板１０４は複数個多段に設けることで、より高精度に面内均一性を高めることができる。

次に、本発明の請求項２に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。図１は反応室１０１の外周にプラズマ生成のためのコイル１０２が配置されたプラズマ源を持ち、これに加工断面形状の対称性を面内均一に調整するためのリング状の補正板１０４を搭載した構成を有すエッチング装置であり、これにより本実施の形態１を実現でき、テーパー角度差０の加工断面形状を有するウェハ１０３を加工することができる。

本発明にかかるドライエッチング方法、及びその装置は、プラズマ指向性を有するプラズマ源にリング状の補正板を設けることにより、指向性を制御し、加工断面形状の対称性を面内均一に調整する構成であり、信頼性の高いデバイス製造が可能となるというを有し、ＭＥＭＳデバイス、半導体集積回路などの製造時のプラズマドライエッチングなどの用途として有用である。

本発明の実施の形態におけるドライエッチング室の構成図 従来技術におけるドライエッチング室の構成図 従来技術におけるエッチング室でのウェハの加工形状を示す模式図 本発明の実施の形態によるウェハの加工形状を示す模式図 補正板の内径１４０ｍｍの場合の加工形状を示す模式図 従来技術におけるエッチング室でのウェハポジションに対するウェハの加工形状の特性を示す図 補正板の内径１４０ｍｍの場合のウェハポジションに対するウェハの加工形状の特性を示す図 同本発明の実施の形態により得られたウェハポジションに対するウェハの加工形状特性を示す図 テーパー角度差の定義を示す図

符号の説明

１０１ 反応室
１０２ コイル
１０３ ウェハ（被処理物）
１０４ 補正板
３０１ （図３のエッチング室での）中心部加工形状
３０２ （図３のエッチング室での）左外周部加工形状
３０３ （図３のエッチング室での）右外周部加工形状
４０１ （同本発明の実施の形態により得られた）中心部加工形状
４０２ （同本発明の実施の形態により得られた）左外周部加工形状
４０３ （同本発明の実施の形態により得られた）右外周部加工形状
５０１ （補正板１０４の内径１４０ｍｍの場合の）中心部加工形状
５０２ （補正板１０４の内径１４０ｍｍの場合の）左外周部加工形状
５０３ （補正板１０４の内径１４０ｍｍの場合の）右外周部加工形状

Claims (2)

1. プラズマ指向性を有するプラズマ源にリング状の補正板を設け、プラズマ発生源の指向性を制御し、被処理物の加工断面形状の対称性を面内均一に調整して外形形状を加工することを特徴とするプラズマドライエッチング方法。
2. プラズマ源固有の指向性を有したプラズマ源により被処理物の外形形状を加工するプラズマドライエッチング装置において、加工断面形状の対称性を面内均一に調整するリング状補正板を搭載したことを特徴とするプラズマドライエッチング装置。

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