JP2989671B2 - 半導体装置の製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造装置Info
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- JP2989671B2 JP2989671B2 JP9526736A JP52673697A JP2989671B2 JP 2989671 B2 JP2989671 B2 JP 2989671B2 JP 9526736 A JP9526736 A JP 9526736A JP 52673697 A JP52673697 A JP 52673697A JP 2989671 B2 JP2989671 B2 JP 2989671B2
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、半導体装置のドライエッチング装置に関す
るものである。
るものである。
背景技術 近年の半導体デバイスの集積度向上には目覚ましいも
のがある。集積度向上はプロセス技術の進歩に支えられ
た結果であり、特にホトリソグラフィー技術とドライエ
ッチング技術の進歩が集積度向上に対して大きな役割を
担ってきた。最近のドライエッチング技術について注目
すると、微細化の観点から低ガス圧力、高密度プラズマ
を積極的に利用する方向にある。そのような背景の中、
電子サイクロトロン共鳴プラズマ、誘導結合型プラズマ
やヘリコン波励起プラズマを用いたドライエッチング装
置が次々と開発、販売されている（例：「Semiconducto
r World」1993年10月号第68〜75ページ）。
のがある。集積度向上はプロセス技術の進歩に支えられ
た結果であり、特にホトリソグラフィー技術とドライエ
ッチング技術の進歩が集積度向上に対して大きな役割を
担ってきた。最近のドライエッチング技術について注目
すると、微細化の観点から低ガス圧力、高密度プラズマ
を積極的に利用する方向にある。そのような背景の中、
電子サイクロトロン共鳴プラズマ、誘導結合型プラズマ
やヘリコン波励起プラズマを用いたドライエッチング装
置が次々と開発、販売されている（例：「Semiconducto
r World」1993年10月号第68〜75ページ）。
以下、従来の酸化膜エッチング装置の一例の構成につ
いて、図１に示した誘導結合型プラズマを用いた装置に
基づいて説明する。
いて、図１に示した誘導結合型プラズマを用いた装置に
基づいて説明する。
図１において、１は誘導コイル、２は高周波電源で誘
導コイル１に高周波電力を供給するためのものである。
３は下部電極、４は高周波電源で下部電極３に高周波電
圧を供給するためのものである。５は上部シリコン電極
で、６はシリコン基板で下部電極３上に配置され上部シ
リコン電極５と反応室７内において平行に配置されてい
る。８は圧力制御バルブ、９は排気ポンプで、これらに
よって反応室７内が所定の圧力に保持される。10はガス
ボンベで、マスフロー13を通して反応室７内にC2F6を供
給するためのものである。11はヒーターで、上部シリコ
ン電極５を所定の温度に保持する。12はシリコンリング
で、下部電極３上においてシリコン基板６を囲むよう配
置されている。13はマスフロー、14はマッチャーで、高
周波電源４と下部電極３等とのインピーダンス整合をと
るためのものである。
導コイル１に高周波電力を供給するためのものである。
３は下部電極、４は高周波電源で下部電極３に高周波電
圧を供給するためのものである。５は上部シリコン電極
で、６はシリコン基板で下部電極３上に配置され上部シ
リコン電極５と反応室７内において平行に配置されてい
る。８は圧力制御バルブ、９は排気ポンプで、これらに
よって反応室７内が所定の圧力に保持される。10はガス
ボンベで、マスフロー13を通して反応室７内にC2F6を供
給するためのものである。11はヒーターで、上部シリコ
ン電極５を所定の温度に保持する。12はシリコンリング
で、下部電極３上においてシリコン基板６を囲むよう配
置されている。13はマスフロー、14はマッチャーで、高
周波電源４と下部電極３等とのインピーダンス整合をと
るためのものである。
反応室７内にガスボンベ10からC2F6を導入して所定の
圧力に保持し、誘導コイル１に高周波電源２から高周波
電力を供給することによって、反応室７内にプラズマを
生成させる。下部電極３に高周波電極４からバイアス電
圧を印加することによってプラズマからイオンを引き込
んで、シリコン基板６のエッチングをする。
圧力に保持し、誘導コイル１に高周波電源２から高周波
電力を供給することによって、反応室７内にプラズマを
生成させる。下部電極３に高周波電極４からバイアス電
圧を印加することによってプラズマからイオンを引き込
んで、シリコン基板６のエッチングをする。
シリコンリング12と上部シリコン電極５（以下これら
をあわせてシリコン部材という）とは、プラズマ中のフ
ッ素をシリコンとの反応で減少させることによって、シ
リコン基板６に対して酸化膜の高いエッチング速度比を
実現させるものである（図2B参照）。このシリコン部材
は平滑な表面をもち、図3Bに示したように、表面の凹凸
Ｈの平均粗さは、約0.1μｍ程度である。
をあわせてシリコン部材という）とは、プラズマ中のフ
ッ素をシリコンとの反応で減少させることによって、シ
リコン基板６に対して酸化膜の高いエッチング速度比を
実現させるものである（図2B参照）。このシリコン部材
は平滑な表面をもち、図3Bに示したように、表面の凹凸
Ｈの平均粗さは、約0.1μｍ程度である。
図４の15に、表面の平滑な従来のシリコン部材を使用
したときの、その使用時間Ｔとシリコン基板の酸化膜エ
ッチレートの対レジスト選択比Ｒとの関係の一例を示し
ている。
したときの、その使用時間Ｔとシリコン基板の酸化膜エ
ッチレートの対レジスト選択比Ｒとの関係の一例を示し
ている。
シリコン部材がハロゲン元素をスカベンジ（scaveng
e）できる状態にするためには一定時間を要し、このよ
うなエージングを終了した後に安定したエッチレートが
得られる。
e）できる状態にするためには一定時間を要し、このよ
うなエージングを終了した後に安定したエッチレートが
得られる。
しかしながら、図４の15から分かるように、表面が平
滑なシリコン部材を使用した従来の製造装置では、酸化
膜エッチレートの対レジスト選択比Ｒが安定するために
は長時間を要する。すなわち、シリコン部材がハロゲン
元素をスカベンジできる状態にするためには長いエージ
ング時間が必要であるという問題があった。
滑なシリコン部材を使用した従来の製造装置では、酸化
膜エッチレートの対レジスト選択比Ｒが安定するために
は長時間を要する。すなわち、シリコン部材がハロゲン
元素をスカベンジできる状態にするためには長いエージ
ング時間が必要であるという問題があった。
発明の開示 本発明は、前記従来の問題を解決するため、表面に凹
凸を設けたハロゲン元素スカベンジ部材を備えることに
より、エージング時間を短縮できる半導体装置の製造装
置を提供することを目的とする。
凸を設けたハロゲン元素スカベンジ部材を備えることに
より、エージング時間を短縮できる半導体装置の製造装
置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために本発明の半導体装置の製造
装置は、ドライエッチング装置の反応室内に表面に微小
な凹凸を設けたハロゲン元素スカベンジ部材を有し、微
小な凹凸の平均粗さが１〜1000μｍであることを特徴と
する。
装置は、ドライエッチング装置の反応室内に表面に微小
な凹凸を設けたハロゲン元素スカベンジ部材を有し、微
小な凹凸の平均粗さが１〜1000μｍであることを特徴と
する。
前記のような半導体装置の製造装置によれば、表面に
凹凸を設けたハロゲン元素スカベンジ部材を備えている
ので、ハロゲン元素に対する実効的な表面積を初期の状
態から保持し、それによりエージング時間が短縮され
る。
凹凸を設けたハロゲン元素スカベンジ部材を備えている
ので、ハロゲン元素に対する実効的な表面積を初期の状
態から保持し、それによりエージング時間が短縮され
る。
また、微小な凹凸の平均粗さが１〜1000μｍであるこ
とにより、エージング時間が短縮でき、かつエッチング
ストップなどの悪影響を防止することができる。
とにより、エージング時間が短縮でき、かつエッチング
ストップなどの悪影響を防止することができる。
また、前記半導体装置の製造装置においては、微小な
凹凸の平均粗さが１〜10μｍであることが好ましい。
凹凸の平均粗さが１〜10μｍであることが好ましい。
また、前記半導体装置の製造装置においては、ハロゲ
ン元素スカベンジ部材がシリコン及び炭素から選ばれた
少なくとも一つの材料を含むことが好ましい。
ン元素スカベンジ部材がシリコン及び炭素から選ばれた
少なくとも一つの材料を含むことが好ましい。
また、前記半導体装置の製造装置においては、ハロゲ
ン元素スカベンジ部材がエッチングすべきシリコン基材
の周囲に配置されるシリコンリングであることが好まし
い。
ン元素スカベンジ部材がエッチングすべきシリコン基材
の周囲に配置されるシリコンリングであることが好まし
い。
また、前記半導体装置の製造装置においては、ハロゲ
ン元素スカベンジ部材がエッチングすべきシリコン基材
の上方に配置される上部シリコン電極であることが好ま
しい。
ン元素スカベンジ部材がエッチングすべきシリコン基材
の上方に配置される上部シリコン電極であることが好ま
しい。
また、前記半導体装置の製造装置においては、凹凸を
ウエットエッチングで作成することが好ましい。
ウエットエッチングで作成することが好ましい。
また、前記半導体装置の製造装置においては、ドライ
エッチングに用いるガスがC2F6であることが好ましい。
C2F6を用いれば、反応室内にプラズマを生成させること
ができる。
エッチングに用いるガスがC2F6であることが好ましい。
C2F6を用いれば、反応室内にプラズマを生成させること
ができる。
図面の簡単な説明 図１は本発明の一実施例の半導体装置のエッチング装
置の構成図。
置の構成図。
２図Ａは本発明の装置の原理を示すモデル図、図2Bは
従来の装置の原理を示すモデル図。
従来の装置の原理を示すモデル図。
図3Aは本発明の一実施例の装置におけるハロゲン元素
スカベンジ部材の表面拡大図、図3Bは従来例の装置にお
けるハロゲン元素スカベンジ部材の表面拡大図。
スカベンジ部材の表面拡大図、図3Bは従来例の装置にお
けるハロゲン元素スカベンジ部材の表面拡大図。
図４は、本発明の一実施例の装置の使用時間Ｔとシリ
コン基板の酸化膜エッチレートの対レジスト選択比Ｒと
の関係を、従来例の装置による場合と対比して示した
図。
コン基板の酸化膜エッチレートの対レジスト選択比Ｒと
の関係を、従来例の装置による場合と対比して示した
図。
発明を実施するための最良の形態 本発明の半導体装置の製造装置が、前記した従来の装
置と最も異なっているところは、ハロゲン元素スカベン
ジ部材すなわちシリコンリング12および上部シリコン電
極５として、表面が凹凸を有する粗面の部材を使用した
ことである。
置と最も異なっているところは、ハロゲン元素スカベン
ジ部材すなわちシリコンリング12および上部シリコン電
極５として、表面が凹凸を有する粗面の部材を使用した
ことである。
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。この実施例の装置の基本的な構造は図１に示
した通りであり、これは従来例と同様であるため、詳細
な説明は省略する。反応室７内に導入するガスとしてC2
F6を使用し、その圧力を５×10-3Torrとした。そして、
シリコンリング12および上部シリコン電極５は、図3Aに
示すように、表面の凹凸Ｈの平均粗さは、１μｍ以上と
従来のハロゲン元素スカベンジ部材の表面粗さの10倍以
上とする。なお図3Aの表面の状態（表面モフォロジー）
はシリコンの結晶粒界が現われており、図3Bの表面の状
態とは異なるものである。
説明する。この実施例の装置の基本的な構造は図１に示
した通りであり、これは従来例と同様であるため、詳細
な説明は省略する。反応室７内に導入するガスとしてC2
F6を使用し、その圧力を５×10-3Torrとした。そして、
シリコンリング12および上部シリコン電極５は、図3Aに
示すように、表面の凹凸Ｈの平均粗さは、１μｍ以上と
従来のハロゲン元素スカベンジ部材の表面粗さの10倍以
上とする。なお図3Aの表面の状態（表面モフォロジー）
はシリコンの結晶粒界が現われており、図3Bの表面の状
態とは異なるものである。
シリコンリング12および上部シリコン電極５といった
ハロゲン元素スカベンジ部材の表面を粗面とすること
で、製造装置の稼働の初期の状態からフッ素元素をスカ
ベンジすることができる。そのメカニズムを図2Aに模式
的に示す。なお、図2Bは従来の部材によるスカベンジの
メカニズムを示している。
ハロゲン元素スカベンジ部材の表面を粗面とすること
で、製造装置の稼働の初期の状態からフッ素元素をスカ
ベンジすることができる。そのメカニズムを図2Aに模式
的に示す。なお、図2Bは従来の部材によるスカベンジの
メカニズムを示している。
図2A,Bに示したモデルからも明らかなように、ハロゲ
ン元素スカベンジ部材の有効表面積が広い場合、より多
くのフッ素をスカベンジすることができると考えられ
る。ところが、有効表面積が広すぎる場合には、フッ素
をスカベンジしすぎてしまうため、エッチングストップ
など特性に悪影響を与えることになることから、その表
面粗さは1000μｍ以下であることが好ましい。
ン元素スカベンジ部材の有効表面積が広い場合、より多
くのフッ素をスカベンジすることができると考えられ
る。ところが、有効表面積が広すぎる場合には、フッ素
をスカベンジしすぎてしまうため、エッチングストップ
など特性に悪影響を与えることになることから、その表
面粗さは1000μｍ以下であることが好ましい。
したがって、ハロゲン元素スカベンジ部材の凹凸の平
均粗さは、好ましくは１〜1000μｍの範囲であり、特に
好ましくは１〜10μｍの範囲である。
均粗さは、好ましくは１〜1000μｍの範囲であり、特に
好ましくは１〜10μｍの範囲である。
前記のようなハロゲン元素スカベンジ部材の粗面は、
ウエットエッチングにより作成することができる。本実
施例のものは、フッ化水素（HF）が１、硝酸（HNO3）が
10の混合比の溶剤を用い、液温25℃で30分間のウエット
エッチングにより作成した。
ウエットエッチングにより作成することができる。本実
施例のものは、フッ化水素（HF）が１、硝酸（HNO3）が
10の混合比の溶剤を用い、液温25℃で30分間のウエット
エッチングにより作成した。
図４は、本発明の実施例の装置、すなわち表面の粗さ
の大きいハロゲン元素スカベンジ部材を使用した装置の
使用時間Ｔとシリコン基板の酸化膜エッチレートの対レ
ジスト選択比Ｒとの関係を、従来装置による場合と対比
して示したものである。15が従来例、16が本発明の実施
例の測定結果を示したものである。
の大きいハロゲン元素スカベンジ部材を使用した装置の
使用時間Ｔとシリコン基板の酸化膜エッチレートの対レ
ジスト選択比Ｒとの関係を、従来装置による場合と対比
して示したものである。15が従来例、16が本発明の実施
例の測定結果を示したものである。
本実施例のハロゲン元素スカベンジ部材には、凹凸の
平均粗さが３μｍのものを用いた。従来装置のハロゲン
元素スカベンジ部材の凹凸の平均粗さは0.2μｍのもの
を用いた。また、本実施例と従来装置のいずれについて
も、シリコンリングは内径210.4mm、外径272.9mm、厚さ
12.9mmのものを用いた。
平均粗さが３μｍのものを用いた。従来装置のハロゲン
元素スカベンジ部材の凹凸の平均粗さは0.2μｍのもの
を用いた。また、本実施例と従来装置のいずれについて
も、シリコンリングは内径210.4mm、外径272.9mm、厚さ
12.9mmのものを用いた。
図４から明らかなように、16で示した本実施例のもの
は、15で示した従来例のものと比べて、シリコン基板の
酸化膜エッチレートの対レジスト選択比Ｒの安定に至る
時間が短くなっている。例えば、酸化膜エッチレートの
対レジスト選択比Ｒの規格値を7.5とすれば、15で示し
た従来例のものは規格値を7.5に至るのに32.5時間のエ
ージング時間を要しているのに対して、16で示した本実
施例のものは、エージング時間がゼロである。
は、15で示した従来例のものと比べて、シリコン基板の
酸化膜エッチレートの対レジスト選択比Ｒの安定に至る
時間が短くなっている。例えば、酸化膜エッチレートの
対レジスト選択比Ｒの規格値を7.5とすれば、15で示し
た従来例のものは規格値を7.5に至るのに32.5時間のエ
ージング時間を要しているのに対して、16で示した本実
施例のものは、エージング時間がゼロである。
なお、前記した本実施例ではハロゲン元素スカベンジ
部材としてシリコンを使用したが、それに代えてカーボ
ンを使用しても同等の効果が得られることは言うまでも
ない。
部材としてシリコンを使用したが、それに代えてカーボ
ンを使用しても同等の効果が得られることは言うまでも
ない。
以上説明したように本発明の半導体装置の製造装置で
は、ハロゲン元素スカベンジ部材の表面に微小な凹凸を
設けることにより、エージング時間を短縮することがで
きる。
は、ハロゲン元素スカベンジ部材の表面に微小な凹凸を
設けることにより、エージング時間を短縮することがで
きる。
産業上の利用可能性 以上のように、本発明に係る半導体装置の製造装置に
よれば、ドライエッチングの際のエージング時間を短縮
することができるので、半導体装置のシリコン基板のド
ライエッチング装置として利用できる。
よれば、ドライエッチングの際のエージング時間を短縮
することができるので、半導体装置のシリコン基板のド
ライエッチング装置として利用できる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/3065
Claims (8)
- 【請求項１】（補正後）半導体装置のドライエッチング
装置において、反応室内に表面に微小な凹凸を設けたハ
ロゲン元素スカベンジ部材を有し、微小な凹凸の平均粗
さが１〜1000μｍであることを特徴とする半導体装置の
製造装置。 - 【請求項２】（削除）
- 【請求項３】微小な凹凸の平均粗さが１〜10μｍである
請求項１記載の半導体装置の製造装置。 - 【請求項４】ハロゲン元素スカベンジ部材がシリコン及
び炭素から選ばれた少なくとも一つの材料を含む請求項
１記載の半導体装置の製造装置。 - 【請求項５】ハロゲン元素スカベンジ部材がエッチング
すべきシリコン基材の周囲に配置されるシリコンリング
である請求項１記載の半導体装置の製造装置。 - 【請求項６】ハロゲン元素スカベンジ部材がエッチング
すべきシリコン基材の上方に配置される上部シリコン電
極である請求項１記載の半導体装置の製造装置。 - 【請求項７】凹凸をウエットエッチングで作成する請求
項１記載の半導体装置の製造装置。 - 【請求項８】ドライエッチングに用いるガスがC2F6であ
る請求項１記載の半導体装置の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9526736A JP2989671B2 (ja) | 1996-01-26 | 1997-01-23 | 半導体装置の製造装置 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1143496 | 1996-01-26 | ||
| JP8-11434 | 1996-01-26 | ||
| JP9526736A JP2989671B2 (ja) | 1996-01-26 | 1997-01-23 | 半導体装置の製造装置 |
| PCT/JP1997/000151 WO1997027622A1 (fr) | 1996-01-26 | 1997-01-23 | Appareil de fabrication de semiconducteurs |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2989671B2 true JP2989671B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=26346857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9526736A Expired - Fee Related JP2989671B2 (ja) | 1996-01-26 | 1997-01-23 | 半導体装置の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2989671B2 (ja) |
-
1997
- 1997-01-23 JP JP9526736A patent/JP2989671B2/ja not_active Expired - Fee Related
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