JP3487828B2 - 半導体基板の両面エッチングのシステム及び方法 - Google Patents
半導体基板の両面エッチングのシステム及び方法Info
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Description
【０００１】（技術分野）
本出願は、１９９８年７月１３日出願の米国特許仮出願
第６０／０９２，７５８号からの優先権を主張するもの
であり、特許仮出願第６０／０９２，７５８号は、本明
細書においてその全体が参照されている。本発明は、一
般に半導体の処理に関する。より詳細には、本発明の属
する分野は、半導体基板の両面に堆積したフィルムを同
時にエッチングするシステム及び方法に関する。
第６０／０９２，７５８号からの優先権を主張するもの
であり、特許仮出願第６０／０９２，７５８号は、本明
細書においてその全体が参照されている。本発明は、一
般に半導体の処理に関する。より詳細には、本発明の属
する分野は、半導体基板の両面に堆積したフィルムを同
時にエッチングするシステム及び方法に関する。
【０００２】（背景技術）
半導体の製造においては、フィルムをウェーハの両側又
は他の半導体基板上に成長、及び／又は、堆積させる。
これらのフィルムは、ウェーハの一方の側面にパターン
やエッチングによって装置構造が形成された後、しばし
ば除去する必要がある。その上に装置が形成されるウェ
ーハの側面を、通常ウェーハの頂部又は表側と呼ぶ。そ
の上に装置が形成されないウェーハのもう１つの側面
を、ウェーハの裏側と呼ぶことができる。
は他の半導体基板上に成長、及び／又は、堆積させる。
これらのフィルムは、ウェーハの一方の側面にパターン
やエッチングによって装置構造が形成された後、しばし
ば除去する必要がある。その上に装置が形成されるウェ
ーハの側面を、通常ウェーハの頂部又は表側と呼ぶ。そ
の上に装置が形成されないウェーハのもう１つの側面
を、ウェーハの裏側と呼ぶことができる。
【０００３】ウェーハ両側からこれらのフィルムを同時
に除去する１つの方法がウエットエッチングバスであ
る。例えば、低圧化学蒸気堆積リアクタで作られるシリ
コン窒化物フィルムは、シリコンの局所酸化（ＬＯＣＯ
Ｓ）における選択的酸化及び浅溝分離（ＳＴＩ）技術用
のマスク層として使われてきた。窒化物フィルムは、高
温燐酸ウエットエッチングバスを使用して除去すること
ができる。そのようなウエットバスは、ウェーハの両側
から同時にフィルムを除去できるばかりでなく、そこに
存在するどのフィルムに対しても、高いエッチング速度
及び高い選択率などの良好な特性を提供する。しかし、
ウエットバスは、ウェーハが大きくなり装置が小さくな
るにつれて不利な点が多くなってくる。これらの不利な
点の中には、とりわけ、次のようなものがある。すなわ
ち、（ｉ）化学除去は、安定した処理結果を保証するた
めに頻繁に化学物質を交換することを要するため費用が
かかる、（ｉｉ）例示的なウエットバスから発生する蒸
気が作業者の健康に有害で、操作のため化学物質を隔離
するのに費用がかかる、（ｉｉｉ）エッチングバスが望
ましくない残留物と物質とを残すので、小さな寸法の装
置の歩留まりに悪い影響を与える、（ｉｖ）ウエットエ
ッチングは、新しくより微少なサブミクロン構造体に特
有の高い縦横比には適していない、（ｖ）ウエットエッ
チングバス単独では、多層フィルムのエッチングには適
していないが、一方、ドライエッチングは、１つの処理
チャンバの中で多層フィルムを除去できる、及び、（ｖ
ｉ）一般にウエットエッチングでは、ウェーハのカセッ
ト全体（又は複数のカセット）がリスクにさらされ、処
理又は自動化に何か問題があった場合、カセット全体が
失われてしまう。ドライエッチング処理は、通常一度に
１つ又は２つのウェーハを対象にして処理を行う。
に除去する１つの方法がウエットエッチングバスであ
る。例えば、低圧化学蒸気堆積リアクタで作られるシリ
コン窒化物フィルムは、シリコンの局所酸化（ＬＯＣＯ
Ｓ）における選択的酸化及び浅溝分離（ＳＴＩ）技術用
のマスク層として使われてきた。窒化物フィルムは、高
温燐酸ウエットエッチングバスを使用して除去すること
ができる。そのようなウエットバスは、ウェーハの両側
から同時にフィルムを除去できるばかりでなく、そこに
存在するどのフィルムに対しても、高いエッチング速度
及び高い選択率などの良好な特性を提供する。しかし、
ウエットバスは、ウェーハが大きくなり装置が小さくな
るにつれて不利な点が多くなってくる。これらの不利な
点の中には、とりわけ、次のようなものがある。すなわ
ち、（ｉ）化学除去は、安定した処理結果を保証するた
めに頻繁に化学物質を交換することを要するため費用が
かかる、（ｉｉ）例示的なウエットバスから発生する蒸
気が作業者の健康に有害で、操作のため化学物質を隔離
するのに費用がかかる、（ｉｉｉ）エッチングバスが望
ましくない残留物と物質とを残すので、小さな寸法の装
置の歩留まりに悪い影響を与える、（ｉｖ）ウエットエ
ッチングは、新しくより微少なサブミクロン構造体に特
有の高い縦横比には適していない、（ｖ）ウエットエッ
チングバス単独では、多層フィルムのエッチングには適
していないが、一方、ドライエッチングは、１つの処理
チャンバの中で多層フィルムを除去できる、及び、（ｖ
ｉ）一般にウエットエッチングでは、ウェーハのカセッ
ト全体（又は複数のカセット）がリスクにさらされ、処
理又は自動化に何か問題があった場合、カセット全体が
失われてしまう。ドライエッチング処理は、通常一度に
１つ又は２つのウェーハを対象にして処理を行う。
【０００４】両面エッチングによく使われるドライエッ
チングシステムの形式の１つは、バレルエッチング装置
である。この形式のエッチング装置は、フォトレジスト
の剥離に使われてきたが、 ウェーハ対ウェーハ又はウ
ェーハ内のローディング効果の強さ、エッチング均一性
の悪さ、真空ロードロックの欠如に起因する微粒子生成
の傾向、及び、処理が失敗した時にウェーハ全体のカセ
ット又は複数のカセットが失われるリスク、などの短所
を持ち得る。ウェーハが大きくなり装置性能が低下する
と、処理への要求がますます厳しくなる。その結果要望
されるのは、処理性能と制御性とが改善され、現場で終
端監視ができ、そのためそれぞれのウェーハに対して処
理時間が適正に制御され、微粒子汚染を減らすことがで
きる、等方性エッチング装置である。
チングシステムの形式の１つは、バレルエッチング装置
である。この形式のエッチング装置は、フォトレジスト
の剥離に使われてきたが、 ウェーハ対ウェーハ又はウ
ェーハ内のローディング効果の強さ、エッチング均一性
の悪さ、真空ロードロックの欠如に起因する微粒子生成
の傾向、及び、処理が失敗した時にウェーハ全体のカセ
ット又は複数のカセットが失われるリスク、などの短所
を持ち得る。ウェーハが大きくなり装置性能が低下する
と、処理への要求がますます厳しくなる。その結果要望
されるのは、処理性能と制御性とが改善され、現場で終
端監視ができ、そのためそれぞれのウェーハに対して処
理時間が適正に制御され、微粒子汚染を減らすことがで
きる、等方性エッチング装置である。
【０００５】一般のプラズマエッチング装置は、１度に
つきウェーハの１つの側面をエッチングするので、裏側
から不要な材料を除去する時、表側上にある微妙な材料
を傷つけないように特別細心の注意を払う必要がある。
ウェーハの表側をフォトレジスト被覆し、裏側をエッチ
ングする際に上下を裏返すのも１つの方法である。もう
１つの方法は、プラズマ供給装置をウェーハの下に置く
ことである。この後者の技術では、裏側がエッチングさ
れる間、装置特性を保護するために非活性ガスをウェー
ハの表側の端から端まで流すようにしてもよい。裏側の
エッチングが終了した後、表側が都合の良い方法でエッ
チングされる。この方法は有効ではあるが、表側と裏側
とのエッチングが同時には行われないので、処理能力に
は限界がある。
つきウェーハの１つの側面をエッチングするので、裏側
から不要な材料を除去する時、表側上にある微妙な材料
を傷つけないように特別細心の注意を払う必要がある。
ウェーハの表側をフォトレジスト被覆し、裏側をエッチ
ングする際に上下を裏返すのも１つの方法である。もう
１つの方法は、プラズマ供給装置をウェーハの下に置く
ことである。この後者の技術では、裏側がエッチングさ
れる間、装置特性を保護するために非活性ガスをウェー
ハの表側の端から端まで流すようにしてもよい。裏側の
エッチングが終了した後、表側が都合の良い方法でエッ
チングされる。この方法は有効ではあるが、表側と裏側
とのエッチングが同時には行われないので、処理能力に
は限界がある。
【０００６】ウェーハの同時両面エッチングを実行する
のは、通常のプラズマエッチング装置では困難な場合が
多い。特に装置の特性が処理条件に対して敏感な場合な
どである。例えばＬＯＣＯＳ窒化物の処理においては、
シリコン窒化物のフィルム（膜厚がおよそ１，０００オ
ングストロームである）がウェーハの両側に堆積するで
あろう。フィルムはマスクとなり、最終的にトランジス
タの接点及びゲートとなるウェーハの表側表面を保護す
ることによって、フィールド酸化物が成長する場所を形
成するのに使用される。露出された、及び／又は、下に
ある領域は、シリコンのエッチングに対して非常に敏感
で、イオン照射又は紫外線のいずれかは、損傷を引き起
こす機構になる。シリコン窒化物を除去するエッチング
処理は、非常に選択的でなければならず、シリコン窒化
物対シリコン酸化物のエッチング速度選択率は、約３０
対１又はそれ以上でなければならない。他の敏感な処理
としては浅溝分離があり、表側又は裏側のどちらが速く
エッチングされるかによるが、１００対１程度までの窒
化物対酸化物選択率が必要とされる。ウェーハの裏側が
表側より速くエッチングされるいくつかの実施例では、
（ＬＯＣＯＳ処理の場合のように）約４０対１の選択率
が必要とされるのみであろう。
のは、通常のプラズマエッチング装置では困難な場合が
多い。特に装置の特性が処理条件に対して敏感な場合な
どである。例えばＬＯＣＯＳ窒化物の処理においては、
シリコン窒化物のフィルム（膜厚がおよそ１，０００オ
ングストロームである）がウェーハの両側に堆積するで
あろう。フィルムはマスクとなり、最終的にトランジス
タの接点及びゲートとなるウェーハの表側表面を保護す
ることによって、フィールド酸化物が成長する場所を形
成するのに使用される。露出された、及び／又は、下に
ある領域は、シリコンのエッチングに対して非常に敏感
で、イオン照射又は紫外線のいずれかは、損傷を引き起
こす機構になる。シリコン窒化物を除去するエッチング
処理は、非常に選択的でなければならず、シリコン窒化
物対シリコン酸化物のエッチング速度選択率は、約３０
対１又はそれ以上でなければならない。他の敏感な処理
としては浅溝分離があり、表側又は裏側のどちらが速く
エッチングされるかによるが、１００対１程度までの窒
化物対酸化物選択率が必要とされる。ウェーハの裏側が
表側より速くエッチングされるいくつかの実施例では、
（ＬＯＣＯＳ処理の場合のように）約４０対１の選択率
が必要とされるのみであろう。
【０００７】ウェーハの両側が同時にエッチングされる
両面エッチングでは、表側及び裏側エッチング速度の両
方が、ウェーハの表側及び裏側でエッチングされるべき
平均厚さに大体比例することが必要な場合がある。さも
ないと、一方の側面が他方より長くエッチングされす
ぎ、損傷を避けるために、その側面の他の層に対する選
択率を更に大きくしなければならないであろう。いくつ
かの適用例では、裏側エッチング速度が表側エッチング
速度より速いことが必要であり、浅溝分離又は場合によ
っては他の新処理法においては、最大３倍程度早いこと
が必要である。反応物が１つの側面（通常は表側）だけ
から与えられる場合、単一ウェーハプラズマエッチング
装置でこの種の制御をするのは難しい。反応エッチング
装置のようなプラズマエッチング装置は、リフトピン上
のウェーハを処理することによって両面エッチングを実
行できる一方で、ウェーハの下方にあるハードウエアが
裏面エッチング速度を制限する可能性があり、又は、結
果として非均一性となる。また、ウェーハがプラズマに
直接露出される場合、イオン照射、紫外線露出、及び励
磁効果によって、敏感な形態が損傷する可能性がある。
両面エッチングでは、表側及び裏側エッチング速度の両
方が、ウェーハの表側及び裏側でエッチングされるべき
平均厚さに大体比例することが必要な場合がある。さも
ないと、一方の側面が他方より長くエッチングされす
ぎ、損傷を避けるために、その側面の他の層に対する選
択率を更に大きくしなければならないであろう。いくつ
かの適用例では、裏側エッチング速度が表側エッチング
速度より速いことが必要であり、浅溝分離又は場合によ
っては他の新処理法においては、最大３倍程度早いこと
が必要である。反応物が１つの側面（通常は表側）だけ
から与えられる場合、単一ウェーハプラズマエッチング
装置でこの種の制御をするのは難しい。反応エッチング
装置のようなプラズマエッチング装置は、リフトピン上
のウェーハを処理することによって両面エッチングを実
行できる一方で、ウェーハの下方にあるハードウエアが
裏面エッチング速度を制限する可能性があり、又は、結
果として非均一性となる。また、ウェーハがプラズマに
直接露出される場合、イオン照射、紫外線露出、及び励
磁効果によって、敏感な形態が損傷する可能性がある。
【０００８】必要とされるのは、次に述べる１つ又はそ
れ以上を持つ同時両面エッチングシステム及び方法であ
る。すなわち、（ｉ）イオン照射と紫外線とによる損傷
が少ない、（ｉｉ）下層に対する選択率が高い、（ｉｉ
ｉ）裏側対表側エッチング速度比が高い、（ｉｖ）ウェ
ーハの両側上でのエッチング速度均一性が高い、及び、
（ｖ）高い処理能力を得るために単一処理段階において
ウェーハ両面のエッチング速度が高いことである。特
に、これらの特性の各々の適切な組み合わせを持つこと
が必要である。
れ以上を持つ同時両面エッチングシステム及び方法であ
る。すなわち、（ｉ）イオン照射と紫外線とによる損傷
が少ない、（ｉｉ）下層に対する選択率が高い、（ｉｉ
ｉ）裏側対表側エッチング速度比が高い、（ｉｖ）ウェ
ーハの両側上でのエッチング速度均一性が高い、及び、
（ｖ）高い処理能力を得るために単一処理段階において
ウェーハ両面のエッチング速度が高いことである。特
に、これらの特性の各々の適切な組み合わせを持つこと
が必要である。
【０００９】（発明の開示）
本発明の１つの態様によって、半導体基板の２つの側面
をエッチングするリアクタシステムが得られる。例示的
なリアクタシステムは、反応種を生成するための発生チ
ャンバと、発生チャンバへガスを供給するガス入口と、
中で半導体基板が処理される処理チャンバと、処理チャ
ンバからガスを排出するガス出口とを持つ。このリアク
タシステムの内部において、ガスは、通常発生チャンバ
から処理チャンバに流れ、次いで排出される。処理チャ
ンバ内には、基板の表側と裏側との両方を露出する基板
支持器、及び、（ａ）反応種の流れの第１の部分を発生
チャンバから基板の一方の側面に流し、（ｂ）分流器と
基板との周りにある反応種の流れの第２の部分を基板の
もう１つの側面に流すように分岐する、分流器がある。
をエッチングするリアクタシステムが得られる。例示的
なリアクタシステムは、反応種を生成するための発生チ
ャンバと、発生チャンバへガスを供給するガス入口と、
中で半導体基板が処理される処理チャンバと、処理チャ
ンバからガスを排出するガス出口とを持つ。このリアク
タシステムの内部において、ガスは、通常発生チャンバ
から処理チャンバに流れ、次いで排出される。処理チャ
ンバ内には、基板の表側と裏側との両方を露出する基板
支持器、及び、（ａ）反応種の流れの第１の部分を発生
チャンバから基板の一方の側面に流し、（ｂ）分流器と
基板との周りにある反応種の流れの第２の部分を基板の
もう１つの側面に流すように分岐する、分流器がある。
【００１０】本発明のもう１つの態様によって、反応種
の流れの第１の部分が分流器を通過するか、ある程度分
流器周りに進むか、そのいずれか又は両方で、分流器と
ウェーハの第１の側面との間にある領域に到達するよう
に構成された分流器が設けられる。ここで、ウェーハの
「第１の側面」とは、ウェーハが実質的に分流器に面す
る側面で、従って第１の側面は、ウェーハの表側又は裏
側のどちらかであり得る。反応種の流れの第２の部分
は、分流器をバイパスして、分流器とウェーハの第１の
側面との間の領域を回避する。これは、部分的には、発
生領域から流れるガスのいくらかの部分が分流器に対し
て実質的に平行な方向に分流され、そのため、ウェーハ
の第１の側面と分流器との間の領域を貫通しないことに
より達成される。ガス状種の流れの第１の部分と第２の
部分とは、両方ともウェーハの第２の側面を通過して流
れる。ここで「第２側面」という用語は、実質的に分流
器から離れる方向に向くウェーハの側面である。ウェー
ハの第１と第２との側面を通過して流れると、ガス状の
反応種は、第１及び第２側面の両方のウェーハ表面上の
材料のあるものを、適度に選択的かつ均一的にエッチン
グされるようにする。
の流れの第１の部分が分流器を通過するか、ある程度分
流器周りに進むか、そのいずれか又は両方で、分流器と
ウェーハの第１の側面との間にある領域に到達するよう
に構成された分流器が設けられる。ここで、ウェーハの
「第１の側面」とは、ウェーハが実質的に分流器に面す
る側面で、従って第１の側面は、ウェーハの表側又は裏
側のどちらかであり得る。反応種の流れの第２の部分
は、分流器をバイパスして、分流器とウェーハの第１の
側面との間の領域を回避する。これは、部分的には、発
生領域から流れるガスのいくらかの部分が分流器に対し
て実質的に平行な方向に分流され、そのため、ウェーハ
の第１の側面と分流器との間の領域を貫通しないことに
より達成される。ガス状種の流れの第１の部分と第２の
部分とは、両方ともウェーハの第２の側面を通過して流
れる。ここで「第２側面」という用語は、実質的に分流
器から離れる方向に向くウェーハの側面である。ウェー
ハの第１と第２との側面を通過して流れると、ガス状の
反応種は、第１及び第２側面の両方のウェーハ表面上の
材料のあるものを、適度に選択的かつ均一的にエッチン
グされるようにする。
【００１１】本発明の別の態様により、１組のピン上に
ある基板を処理する方法が得られ、ウェーハを、第２の
ピンの組の領域接触が第１のピンの組の領域接触に重な
っていない第２のピンの組に動かすことなしに、ピンと
ウェーハとの間にある材料を十分に除去することができ
る。更に本発明の別の態様によれば、次の処理が所望の
形でバランスするような両面エッチングが得られる。す
なわち、（ｉ）ウェーハの第１側面のエッチング速度均
一性とエッチング速度選択率、（ｉｉ）第１側面対第２
側面エッチング速度比、及び、（ｉｉｉ）第２側面エッ
チング速度均一性である。
ある基板を処理する方法が得られ、ウェーハを、第２の
ピンの組の領域接触が第１のピンの組の領域接触に重な
っていない第２のピンの組に動かすことなしに、ピンと
ウェーハとの間にある材料を十分に除去することができ
る。更に本発明の別の態様によれば、次の処理が所望の
形でバランスするような両面エッチングが得られる。す
なわち、（ｉ）ウェーハの第１側面のエッチング速度均
一性とエッチング速度選択率、（ｉｉ）第１側面対第２
側面エッチング速度比、及び、（ｉｉｉ）第２側面エッ
チング速度均一性である。
【００１２】本発明の態様により、半導体基板両面のフ
ィルムの同時エッチングが可能となる。本発明の態様
は、プラズマ供給装置を使用するものを含み、実質的に
どのような反応種とも共に使用することができ、下流の
ウェーハチャンバに種を供給する。１つの実施例では、
基板が３つの先端のとがったピンで支持されるため、基
板の両面がエッチングのために反応種に露出される。反
応種供給装置の中で発生した反応種の流れの第１の部分
は、反応するために基板の１つの側面（多分表側面）に
供給される。流れの第２の部分は、基板の周りに直接流
れ、基板のもう１つの側面（多分裏側面）に供給され、
次いで処理チャンバの外に排出される。反応種の流れを
十分にそして適切に基板の裏側に供給するため、ガス流
れ分流器は、反応種発生チャンバと基板との間に配置さ
れ、表側への流れを少なくする。このため、反応種のい
くらかがウェーハの表面近くを通過することなしにウェ
ーハの裏側へ流れるようになる。次に、流通制限器が基
板と排出口との間に配置されて、反応種がウェーハの第
２の側面（多分裏側面）近くに残留する時間及び可能性
を増す。
ィルムの同時エッチングが可能となる。本発明の態様
は、プラズマ供給装置を使用するものを含み、実質的に
どのような反応種とも共に使用することができ、下流の
ウェーハチャンバに種を供給する。１つの実施例では、
基板が３つの先端のとがったピンで支持されるため、基
板の両面がエッチングのために反応種に露出される。反
応種供給装置の中で発生した反応種の流れの第１の部分
は、反応するために基板の１つの側面（多分表側面）に
供給される。流れの第２の部分は、基板の周りに直接流
れ、基板のもう１つの側面（多分裏側面）に供給され、
次いで処理チャンバの外に排出される。反応種の流れを
十分にそして適切に基板の裏側に供給するため、ガス流
れ分流器は、反応種発生チャンバと基板との間に配置さ
れ、表側への流れを少なくする。このため、反応種のい
くらかがウェーハの表面近くを通過することなしにウェ
ーハの裏側へ流れるようになる。次に、流通制限器が基
板と排出口との間に配置されて、反応種がウェーハの第
２の側面（多分裏側面）近くに残留する時間及び可能性
を増す。
【００１３】種々の形式の分流器、及び、分流器とバッ
フルと制限器との組合せが本発明の実施例に使用するこ
とができ、所望の処理結果が実現される。いくつかの実
施例に使用される分流器は、１つ又はそれ以上の板を持
つことができ、それらの板の少なくとも１つは、孔又は
孔のパターンを持つことが可能である。分流器の直径、
孔のパターン、孔の大きさ、分流器と基板との間の距離
は、調整可能で、所望の処理結果が実現できる。１つの
実施例では、分流器はまた、プラズマから基板への視程
線を遮蔽でき、紫外線放射と励磁損傷とを最小にするの
で、処理の最適化に貢献する。分流器が２つ以上の板で
構成される場合、例示的な実施例は、ウェーハに最も近
い分流器の部分がガス状の種をウェーハの方に流すため
の孔を持つように構成することが可能である。この多層
板分流器は、プラズマを含み得る発生領域からウェーハ
までの視程線を妨げるために使用することができる
フルと制限器との組合せが本発明の実施例に使用するこ
とができ、所望の処理結果が実現される。いくつかの実
施例に使用される分流器は、１つ又はそれ以上の板を持
つことができ、それらの板の少なくとも１つは、孔又は
孔のパターンを持つことが可能である。分流器の直径、
孔のパターン、孔の大きさ、分流器と基板との間の距離
は、調整可能で、所望の処理結果が実現できる。１つの
実施例では、分流器はまた、プラズマから基板への視程
線を遮蔽でき、紫外線放射と励磁損傷とを最小にするの
で、処理の最適化に貢献する。分流器が２つ以上の板で
構成される場合、例示的な実施例は、ウェーハに最も近
い分流器の部分がガス状の種をウェーハの方に流すため
の孔を持つように構成することが可能である。この多層
板分流器は、プラズマを含み得る発生領域からウェーハ
までの視程線を妨げるために使用することができる
【００１４】本発明の別の実施例は、反応種の流れに対
してウェーハから下流に配置される流通制限器を備え
る。分流器と同様に、流通制限器は孔パターン（又はガ
ス流れを制限する別の機構）を持つ板を持つことが可能
で、その孔は、排出ポンプに出口経路を提供する。孔の
大きさと形状とが両方とも反応種が長時間滞留するよう
に十分に小さく、同時にガス流れコンダクタンスが適切
になるように十分に大きく選定できる。基板の直径に対
する、板又は他の制限機構から基板までの距離は、所望
の裏側エッチング速度と均一性が達成できるように選定
される。底部板や他の機構の形状はまた、処理結果が最
適化されるように変えてもよい。本発明の前述又は他の
態様の利点は、高い選択率、低いイオン損傷、良好なエ
ッチング速度（例えば、２００から１，０００オングス
トローム／分）、及び、良好な均一性が両面同時エッチ
ング処理において達成し得るという点である。本発明の
これら及びその他の特徴と利点とは、添付図面と共に以
下に述べる説明により、当業者には一層明確になるであ
ろう。
してウェーハから下流に配置される流通制限器を備え
る。分流器と同様に、流通制限器は孔パターン（又はガ
ス流れを制限する別の機構）を持つ板を持つことが可能
で、その孔は、排出ポンプに出口経路を提供する。孔の
大きさと形状とが両方とも反応種が長時間滞留するよう
に十分に小さく、同時にガス流れコンダクタンスが適切
になるように十分に大きく選定できる。基板の直径に対
する、板又は他の制限機構から基板までの距離は、所望
の裏側エッチング速度と均一性が達成できるように選定
される。底部板や他の機構の形状はまた、処理結果が最
適化されるように変えてもよい。本発明の前述又は他の
態様の利点は、高い選択率、低いイオン損傷、良好なエ
ッチング速度（例えば、２００から１，０００オングス
トローム／分）、及び、良好な均一性が両面同時エッチ
ング処理において達成し得るという点である。本発明の
これら及びその他の特徴と利点とは、添付図面と共に以
下に述べる説明により、当業者には一層明確になるであ
ろう。
【００１５】（発明を実施するための最良の形態）
本発明の態様は、誘導結合プラズマ供給装置、螺旋状共
振器及びマイクロ波プラズマ供給装置を含め、任意の種
類のプラズマ供給装置と共に使用することが可能であ
る。本発明の態様と共に使用され得る追加の例示的リア
クタ構成及び処理は、米国特許第５，５３４，２３１
号、米国特許第５，２３４，５２９号、米国特許第５，
８１１，０２２号、本出願の譲受人に譲渡された１９９
６年１月２３日出願の米国特許出願シリアル番号第０８
／８１１，８９３号、本出願の譲受人に譲渡された１９
９８年１１月１６日出願の米国特許出願シリアル番号第
０９／１９２，８１０号，本出願の譲受人に譲渡された
１９９８年１１月２５日出願の米国特許出願シリアル番
号第０９／２００，６６０号、及び、本出願の譲受人に
譲渡された１９９８年１１月１６日出願の米国特許出願
シリアル番号第０９／１９２，８３５号に記述されてお
り、そのいずれも全体として本明細書に引用されてい
る。特に、商業実施形態において生産性を上げ、無駄を
減らすために、米国特許第５，８１１，０２２号と米国
特許出願シリアル番号第０８／８１１，８９３号に記述
されているように、２元ウェーハと２元プラズマ発生チ
ャンバ構成が使用されてもよい。
振器及びマイクロ波プラズマ供給装置を含め、任意の種
類のプラズマ供給装置と共に使用することが可能であ
る。本発明の態様と共に使用され得る追加の例示的リア
クタ構成及び処理は、米国特許第５，５３４，２３１
号、米国特許第５，２３４，５２９号、米国特許第５，
８１１，０２２号、本出願の譲受人に譲渡された１９９
６年１月２３日出願の米国特許出願シリアル番号第０８
／８１１，８９３号、本出願の譲受人に譲渡された１９
９８年１１月１６日出願の米国特許出願シリアル番号第
０９／１９２，８１０号，本出願の譲受人に譲渡された
１９９８年１１月２５日出願の米国特許出願シリアル番
号第０９／２００，６６０号、及び、本出願の譲受人に
譲渡された１９９８年１１月１６日出願の米国特許出願
シリアル番号第０９／１９２，８３５号に記述されてお
り、そのいずれも全体として本明細書に引用されてい
る。特に、商業実施形態において生産性を上げ、無駄を
減らすために、米国特許第５，８１１，０２２号と米国
特許出願シリアル番号第０８／８１１，８９３号に記述
されているように、２元ウェーハと２元プラズマ発生チ
ャンバ構成が使用されてもよい。
【００１６】本発明の態様を使用することにより除去す
ることができるマスク層の種類の１つの例は、図１Ａか
ら図Ｃに示されるように、ＬＯＣＯＳ適用に使われるシ
リコン窒化物の薄膜である。図１Ａでは、基板１０２上
に二酸化シリコン層１０１が配置されており、それは例
えばシリコンウェーハでもよい。次に、酸化層１０１の
上に、図１Ａにおけるマスク層１０３が堆積され、パタ
ーン化されている。マスク層１０３は、図１Ａに示すよ
うに、シリコン窒化物１０５上のシリコン酸素窒化物１
０４である二重層を含み得るが、この例では通常窒素物
マスク層１０３と参照される。窒化物をウェーハ表面に
堆積する操作は、裏側にも窒化物層１０６を堆積するこ
とに注目されたい。図１Ｂに示すように，酸化層１０１
は保護されていない（マスクされていない）領域に成長
していて、基本的に２つの部分、即ちパッド酸化物１０
９とフィールド酸化物１１０を形成する。窒化物マスク
１０３は、領域において酸化層１０１を保護し、そのた
めパッド酸化物１０９の厚みは成長せず、フィールド酸
化物１１０の厚みほどは厚くならない。パッド酸化物１
０９は、１００オングストローム程度の厚さか、又はそ
れ以下である。
ることができるマスク層の種類の１つの例は、図１Ａか
ら図Ｃに示されるように、ＬＯＣＯＳ適用に使われるシ
リコン窒化物の薄膜である。図１Ａでは、基板１０２上
に二酸化シリコン層１０１が配置されており、それは例
えばシリコンウェーハでもよい。次に、酸化層１０１の
上に、図１Ａにおけるマスク層１０３が堆積され、パタ
ーン化されている。マスク層１０３は、図１Ａに示すよ
うに、シリコン窒化物１０５上のシリコン酸素窒化物１
０４である二重層を含み得るが、この例では通常窒素物
マスク層１０３と参照される。窒化物をウェーハ表面に
堆積する操作は、裏側にも窒化物層１０６を堆積するこ
とに注目されたい。図１Ｂに示すように，酸化層１０１
は保護されていない（マスクされていない）領域に成長
していて、基本的に２つの部分、即ちパッド酸化物１０
９とフィールド酸化物１１０を形成する。窒化物マスク
１０３は、領域において酸化層１０１を保護し、そのた
めパッド酸化物１０９の厚みは成長せず、フィールド酸
化物１１０の厚みほどは厚くならない。パッド酸化物１
０９は、１００オングストローム程度の厚さか、又はそ
れ以下である。
【００１７】図１Ｃに示すように、次に、ウェーハ表面
上の窒化物層１０３とウェーハ裏面上の窒化物層１０６
とが除去される。少なくとも窒化物層１０３を除去する
後半の段階の間で、窒化物エッチング速度対酸化物エッ
チング速度に関して十分な選択率（例えば約４０対１で
あり得る）を持つことが重要であるが、それが、非常に
薄いパッド窒化物１０９のエッチングを最小し、同時に
窒化物１０３を完全に除去するためである。ウェーハの
表面に要求される高い選択率は、裏面の窒化物エッチン
グ速度を適切に達成することとバランスされなければな
らない。実際にウェーハ裏面上の窒化物エッチング速度
の均一性は、エッチング速度の絶対値自体と同様に重要
なパラメータであり、このことが裏面中央における窒化
物１０８が、裏面縁部における窒化物１０７と同じぐら
い速やかに又はそれに近いぐらい速やかに除去されるこ
とを保証する。
上の窒化物層１０３とウェーハ裏面上の窒化物層１０６
とが除去される。少なくとも窒化物層１０３を除去する
後半の段階の間で、窒化物エッチング速度対酸化物エッ
チング速度に関して十分な選択率（例えば約４０対１で
あり得る）を持つことが重要であるが、それが、非常に
薄いパッド窒化物１０９のエッチングを最小し、同時に
窒化物１０３を完全に除去するためである。ウェーハの
表面に要求される高い選択率は、裏面の窒化物エッチン
グ速度を適切に達成することとバランスされなければな
らない。実際にウェーハ裏面上の窒化物エッチング速度
の均一性は、エッチング速度の絶対値自体と同様に重要
なパラメータであり、このことが裏面中央における窒化
物１０８が、裏面縁部における窒化物１０７と同じぐら
い速やかに又はそれに近いぐらい速やかに除去されるこ
とを保証する。
【００１８】上述の処理にとって以下に述べることが重
要である。すなわち、（ｉ）ウェーハ表面上の窒化物対
酸化物エッチング速度選択率（窒化物１０３のエッチン
グ速度対酸化物１０９のエッチング速度の比）、（ｉ
ｉ）ウェーハ表面上のエッチングの均一性、（ｉｉｉ）
表面に対する裏面の窒化物エッチング速度の比（窒化物
１０６のエッチング速度対窒化物１０３のエッチング速
度の比）、及び、（ｉｖ）エッチングされた窒化物１０
８の量からエッチングされた窒化物１０７の量を引いて
両者の平均値で除した値（％）で求められるウェーハ裏
面上の窒化物エッチング速度の均一性、である。もちろ
ん本発明の様態は、半導体基板の両側からエッチングす
るのが望ましい材料のどのような種類の処理にも使用さ
れる。特に、本発明の態様を使用し、酸化物、及び／又
は、ポリシリコン含有層に対して高い選択率を持つどの
ような窒化物、及び／又は、ポリシリコン層をもエッチ
ングすることが必要であり得る。
要である。すなわち、（ｉ）ウェーハ表面上の窒化物対
酸化物エッチング速度選択率（窒化物１０３のエッチン
グ速度対酸化物１０９のエッチング速度の比）、（ｉ
ｉ）ウェーハ表面上のエッチングの均一性、（ｉｉｉ）
表面に対する裏面の窒化物エッチング速度の比（窒化物
１０６のエッチング速度対窒化物１０３のエッチング速
度の比）、及び、（ｉｖ）エッチングされた窒化物１０
８の量からエッチングされた窒化物１０７の量を引いて
両者の平均値で除した値（％）で求められるウェーハ裏
面上の窒化物エッチング速度の均一性、である。もちろ
ん本発明の様態は、半導体基板の両側からエッチングす
るのが望ましい材料のどのような種類の処理にも使用さ
れる。特に、本発明の態様を使用し、酸化物、及び／又
は、ポリシリコン含有層に対して高い選択率を持つどの
ような窒化物、及び／又は、ポリシリコン層をもエッチ
ングすることが必要であり得る。
【００１９】前述した例の処理のような所望の表面均一
性と選択率、裏面対表面エッチング速度の比、両面エッ
チング処理における裏面の均一性を得るために、図２に
示すリアクタが使用できる。図２は、本発明の例示的な
実施例によるリアクタの側断面図と部分概略図とであ
り、概略が２００で示される。この実施例では、２つの
円筒状プラズマ発生チャンバ２０２ａと２０２ｂが並べ
て配置される。該２つのプラズマ発生チャンバ２０２ａ
と２０２ｂには、類似の構成要素が使用される。これら
の同一の構成要素には、図２のそれぞれのチャンバに対
して同じ参照番号が付されているが、発生チャンバ２０
２ａと２０２ｂとを区別するために、それぞれに添え字
「ａ」及び「ｂ」が追加されている。これらの構成要素
は、他の添え字の追加なしにそれらの参照番号によって
通常は参照できる。一方２つの発生チャンバは、実質的
に二重の部材を使い、実質的に独立して作動し、ガス供
給システム２０４、排出システム２０６、ウェーハ処理
チャンバ２０８、及び、制御システム２１０を共有す
る。第３の実施例のシステムは、処理能力を２倍にす
る、ウェーハの同時処理をするように構成されている。
性と選択率、裏面対表面エッチング速度の比、両面エッ
チング処理における裏面の均一性を得るために、図２に
示すリアクタが使用できる。図２は、本発明の例示的な
実施例によるリアクタの側断面図と部分概略図とであ
り、概略が２００で示される。この実施例では、２つの
円筒状プラズマ発生チャンバ２０２ａと２０２ｂが並べ
て配置される。該２つのプラズマ発生チャンバ２０２ａ
と２０２ｂには、類似の構成要素が使用される。これら
の同一の構成要素には、図２のそれぞれのチャンバに対
して同じ参照番号が付されているが、発生チャンバ２０
２ａと２０２ｂとを区別するために、それぞれに添え字
「ａ」及び「ｂ」が追加されている。これらの構成要素
は、他の添え字の追加なしにそれらの参照番号によって
通常は参照できる。一方２つの発生チャンバは、実質的
に二重の部材を使い、実質的に独立して作動し、ガス供
給システム２０４、排出システム２０６、ウェーハ処理
チャンバ２０８、及び、制御システム２１０を共有す
る。第３の実施例のシステムは、処理能力を２倍にす
る、ウェーハの同時処理をするように構成されている。
【００２０】図２に示す実施例では、ガス供給システム
２０４が構成されており、ガス入口２１２ａと２１２ｂ
とを通してプラズマ発生チャンバ２０２へ所望の流れで
混合ガスを供給する。プラズマ発生チャンバは、プラズ
マを発生し、エッチング処理のために活性種を生成す
る。チャンバ壁２１４ａと２１４ｂとは、石英又はアル
ミナなどの非導電性材料で作られる。発生チャンバ壁２
１４を囲んでいるのは、誘導コイル２１６ａと２１６ｂ
とである。誘導コイルは、電源システム２１８ａと２１
８ｂ（ＲＦ供給装置と通常のインピーダンス一致ネット
ワークとを含むことが可能）に接続される。電源システ
ムは、誘導コイルに所望の電力レベルと周波数で無線周
波数（ＲＦ）電力を供給するように構成され、その電力
は、例えば約５００ワットと１５００ワットとの間であ
り、その周波数は１３．５６メガヘルツである。もちろ
ん特定の（参考として引用した米国特許出願シリアル番
号第０８／７２７，２０９号に記述しているように、あ
るサイクルの間に高い電力を持つパルス化電力のよう
な）プラズマ特性を生成するために望ましい別の電力レ
ベルと周波数とが使用可能である。誘導コイルは、ＲＦ
電力をプラズマ発生チャンバ中のガスの中に誘導結合さ
せ、プラズマを形成し、それにより処理のための活性種
を発生させる。
２０４が構成されており、ガス入口２１２ａと２１２ｂ
とを通してプラズマ発生チャンバ２０２へ所望の流れで
混合ガスを供給する。プラズマ発生チャンバは、プラズ
マを発生し、エッチング処理のために活性種を生成す
る。チャンバ壁２１４ａと２１４ｂとは、石英又はアル
ミナなどの非導電性材料で作られる。発生チャンバ壁２
１４を囲んでいるのは、誘導コイル２１６ａと２１６ｂ
とである。誘導コイルは、電源システム２１８ａと２１
８ｂ（ＲＦ供給装置と通常のインピーダンス一致ネット
ワークとを含むことが可能）に接続される。電源システ
ムは、誘導コイルに所望の電力レベルと周波数で無線周
波数（ＲＦ）電力を供給するように構成され、その電力
は、例えば約５００ワットと１５００ワットとの間であ
り、その周波数は１３．５６メガヘルツである。もちろ
ん特定の（参考として引用した米国特許出願シリアル番
号第０８／７２７，２０９号に記述しているように、あ
るサイクルの間に高い電力を持つパルス化電力のよう
な）プラズマ特性を生成するために望ましい別の電力レ
ベルと周波数とが使用可能である。誘導コイルは、ＲＦ
電力をプラズマ発生チャンバ中のガスの中に誘導結合さ
せ、プラズマを形成し、それにより処理のための活性種
を発生させる。
【００２１】図２の実施例において、分割ファラデー遮
蔽２２０ａと２２０ｂとが誘導コイルとプラズマとの間
に挿入される。分割ファラデー遮蔽の底部は、処理チャ
ンバ２０８の上部２２２に連結（又は別のパスが接地）
でき、分割ファラデー遮蔽のすべての区画のために共通
の接地を与える。分割ファラデー遮蔽は（壁の中へ及び
ウェーハに向かうプラズマと駆動イオンを変更できる）
プラズマ発生チャンバ中への電力の静電結合を減少させ
るが、電力を発生チャンバの中に誘導結合させてプラズ
マを発生する。遮蔽は、所望のレベルの静電結合と変調
とが、プラズマを容易に着火するように、そしてプラズ
マの電力、構成、及び、その他の特性を制御できるよう
に構成できる。
蔽２２０ａと２２０ｂとが誘導コイルとプラズマとの間
に挿入される。分割ファラデー遮蔽の底部は、処理チャ
ンバ２０８の上部２２２に連結（又は別のパスが接地）
でき、分割ファラデー遮蔽のすべての区画のために共通
の接地を与える。分割ファラデー遮蔽は（壁の中へ及び
ウェーハに向かうプラズマと駆動イオンを変更できる）
プラズマ発生チャンバ中への電力の静電結合を減少させ
るが、電力を発生チャンバの中に誘導結合させてプラズ
マを発生する。遮蔽は、所望のレベルの静電結合と変調
とが、プラズマを容易に着火するように、そしてプラズ
マの電力、構成、及び、その他の特性を制御できるよう
に構成できる。
【００２２】本発明の代替例には、例えば次のような任
意の種類のプラズマ供給装置を使用することができる。
すなわち、（ｉ）米国特許第５，８１１，０２２号、及
び、第５，５３４，２３１号に記述している分割ファラ
デー遮蔽付き又は無しの誘導結合プラズマ発生チャン
バ、（ｉｉ）マイクロ波プラズマ供給装置、共振キャビ
ティ、導波管、及び／又は、イーシーアール（ＥＣＲ）
型チャンバ、（ｉｉｉ）ＲＦ励磁を使用する静電結合プ
ラズマ、（ｉｖ）供給ガス中で１つ又は複数の種を分離
する紫外線光源、（ｖ）自然に反応して反応基を生成す
る混合ガスの領域、（ｖｉ）高温部材が存在して１つ又
はそれ以上のガスを分離する熱分解セル、及び／又は、
（ｖｉｉ）励磁周波数が１０メガヘルツから１．０ギガ
ヘルツまでを使用する極超短波（ＵＨＦ）プラズマ供給
装置などである。
意の種類のプラズマ供給装置を使用することができる。
すなわち、（ｉ）米国特許第５，８１１，０２２号、及
び、第５，５３４，２３１号に記述している分割ファラ
デー遮蔽付き又は無しの誘導結合プラズマ発生チャン
バ、（ｉｉ）マイクロ波プラズマ供給装置、共振キャビ
ティ、導波管、及び／又は、イーシーアール（ＥＣＲ）
型チャンバ、（ｉｉｉ）ＲＦ励磁を使用する静電結合プ
ラズマ、（ｉｖ）供給ガス中で１つ又は複数の種を分離
する紫外線光源、（ｖ）自然に反応して反応基を生成す
る混合ガスの領域、（ｖｉ）高温部材が存在して１つ又
はそれ以上のガスを分離する熱分解セル、及び／又は、
（ｖｉｉ）励磁周波数が１０メガヘルツから１．０ギガ
ヘルツまでを使用する極超短波（ＵＨＦ）プラズマ供給
装置などである。
【００２３】発生チャンバは、処理チャンバ２０８の中
へそして基板２２４ａと２２４ｂを横切って流れる処理
ガスから反応種を生成する。窒化シリコンがエッチング
される処理であるＬＯＣＯＳ（シリコンの局所酸化）又
はＳＴＩ（浅溝分離）に使用される例示的ガスは、次に
示すようなものを含み得る。すなわち、（ｉ）ＣＦ4な
どのフッ素化炭化水素又はＮＦ3又はＳＦ6などのフッ素
源、（ｉｉ）ＮＨ3、ＣＨ3ＯＨ，又はＨ2Ｏ、又は、Ｃ
Ｈ2Ｆ2やＣＨＦ3などの過フルオロ化合物ではない過フ
ッ化炭化水素を含む（不活性ガスの希釈混合気であり得
る）水素源、及び、（ｉｉｉ）Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又は、Ｎ2
Ｏなどの酸素源である。それぞれの成分ガスに関するガ
ス流れは、約１０立方センチメートル毎分（ＳＣＣＭ）
から数千ＳＣＣＭ間での範囲で、その間であればどの範
囲でもよい。ガス出口２２６は、基板の下にある処理チ
ャンバの底部に設けられ、処理チャンバからの排出ガス
のための排出システムに接続できる。ガス供給システム
２０４とガス排出システム２０６は、与えられた処理に
関して処理チャンバの中の所望の圧力を維持するように
構成され、その圧力の範囲は、例えば約０．０３トルか
ら大気圧までの範囲であり、その中のどの範囲でもよ
い。種々のプラズマ供給装置と処理に関する例示的圧力
とガスとについては更に以下に述べるが、本明細書に参
照されている前記出願に開示されている。
へそして基板２２４ａと２２４ｂを横切って流れる処理
ガスから反応種を生成する。窒化シリコンがエッチング
される処理であるＬＯＣＯＳ（シリコンの局所酸化）又
はＳＴＩ（浅溝分離）に使用される例示的ガスは、次に
示すようなものを含み得る。すなわち、（ｉ）ＣＦ4な
どのフッ素化炭化水素又はＮＦ3又はＳＦ6などのフッ素
源、（ｉｉ）ＮＨ3、ＣＨ3ＯＨ，又はＨ2Ｏ、又は、Ｃ
Ｈ2Ｆ2やＣＨＦ3などの過フルオロ化合物ではない過フ
ッ化炭化水素を含む（不活性ガスの希釈混合気であり得
る）水素源、及び、（ｉｉｉ）Ｏ2、Ｈ2Ｏ、又は、Ｎ2
Ｏなどの酸素源である。それぞれの成分ガスに関するガ
ス流れは、約１０立方センチメートル毎分（ＳＣＣＭ）
から数千ＳＣＣＭ間での範囲で、その間であればどの範
囲でもよい。ガス出口２２６は、基板の下にある処理チ
ャンバの底部に設けられ、処理チャンバからの排出ガス
のための排出システムに接続できる。ガス供給システム
２０４とガス排出システム２０６は、与えられた処理に
関して処理チャンバの中の所望の圧力を維持するように
構成され、その圧力の範囲は、例えば約０．０３トルか
ら大気圧までの範囲であり、その中のどの範囲でもよ
い。種々のプラズマ供給装置と処理に関する例示的圧力
とガスとについては更に以下に述べるが、本明細書に参
照されている前記出願に開示されている。
【００２４】図２の実施例において、プラズマからの活
性種は、処理チャンバ中の基板の表側と裏側との両方の
端から端まで流れる。活性種は、エッチングされる窒化
物又は他の層と反応するため、基板の両側を同時にエッ
チングする。構造は、処理チャンバ内に置かれ（及び／
又は、処理チャンバ壁に内蔵され）、活性種の流れを制
御するため、基板の両側が所望の率になるようエッチン
グされる。特に、裏側が高い率でエッチングされるよう
に十分な量を裏側に分流することが必要であり得る（例
えば、窒化物層が裏側において厚い時）。更に、種が裏
側の中央から排出されると、排出の流れが制限され、種
がエッチングのために十分な時間、裏側近くに滞留する
ことが保証される。図２の実施例では、流れは、ガス分
流器２２８、及び／又は、流通制限器２３０を使用する
ことによって制御できる。分流器２２８は、活性種が基
板２２４の表側の端から端まで流れるようにし、しかも
一部が裏側にも流れるようにする。図２の実施例では、
分流器は、本質的に（基板の中心を通り基板に対して垂
直な軸線に対して実質的に対称形の）板であり、その板
は、活性種の一部が分流器に面している（ここでは表側
の）基板の面に直接流れるようにする孔２３２を持ち、
又その板は、活性種の一部が基板の縁部を通り過ぎて分
流器から離れて面している（ここでは裏側の）面の方に
流れるようにする開口部を周縁部に形成する。スカート
２２９は、分流器を囲むことが可能で、周縁部の流れを
基板の方に向ける。分流器及びスカートを作る材料とし
ては、アルミニウム、陽極処理したアルミニウム、テフ
ロン、及び／又は、石英があり、また、反応種によって
エッチングされない酸化金属又はフッ化物を含むことが
できるセラミックがある。分流器を作ることができる材
料はまた、セラミックや安定した金属酸化物又はフッ化
物を含み、サファイアや他の不活性材料、例えばセラミ
ック、テフロン、又は、安定金属酸化物又はフッ化物な
どの化合物など、の好ましくは滑らかな非反応被膜で被
覆される。
性種は、処理チャンバ中の基板の表側と裏側との両方の
端から端まで流れる。活性種は、エッチングされる窒化
物又は他の層と反応するため、基板の両側を同時にエッ
チングする。構造は、処理チャンバ内に置かれ（及び／
又は、処理チャンバ壁に内蔵され）、活性種の流れを制
御するため、基板の両側が所望の率になるようエッチン
グされる。特に、裏側が高い率でエッチングされるよう
に十分な量を裏側に分流することが必要であり得る（例
えば、窒化物層が裏側において厚い時）。更に、種が裏
側の中央から排出されると、排出の流れが制限され、種
がエッチングのために十分な時間、裏側近くに滞留する
ことが保証される。図２の実施例では、流れは、ガス分
流器２２８、及び／又は、流通制限器２３０を使用する
ことによって制御できる。分流器２２８は、活性種が基
板２２４の表側の端から端まで流れるようにし、しかも
一部が裏側にも流れるようにする。図２の実施例では、
分流器は、本質的に（基板の中心を通り基板に対して垂
直な軸線に対して実質的に対称形の）板であり、その板
は、活性種の一部が分流器に面している（ここでは表側
の）基板の面に直接流れるようにする孔２３２を持ち、
又その板は、活性種の一部が基板の縁部を通り過ぎて分
流器から離れて面している（ここでは裏側の）面の方に
流れるようにする開口部を周縁部に形成する。スカート
２２９は、分流器を囲むことが可能で、周縁部の流れを
基板の方に向ける。分流器及びスカートを作る材料とし
ては、アルミニウム、陽極処理したアルミニウム、テフ
ロン、及び／又は、石英があり、また、反応種によって
エッチングされない酸化金属又はフッ化物を含むことが
できるセラミックがある。分流器を作ることができる材
料はまた、セラミックや安定した金属酸化物又はフッ化
物を含み、サファイアや他の不活性材料、例えばセラミ
ック、テフロン、又は、安定金属酸化物又はフッ化物な
どの化合物など、の好ましくは滑らかな非反応被膜で被
覆される。
【００２５】基板の第２の側面（即ち分流器に面してい
ない基板の側面）に面しているのは、流通制限器２３０
であり、その目的は活性種に十分な滞留時間を与え、基
板の第２の側面を処理するためである。流通制限器は、
アルミニウム、テフロン、及び／又は、石英又はセラミ
ックなどの非反応材料、又は、セラミック又は不活性金
属酸化物又はフッ化物などの比較的非反応材が被覆され
た他の材料の板から形成され得る。例示的な実施例で
は、流通制限器は、中心に対称的に集中する孔を持つ板
を含み、それらの孔は、ガス出口２２６を通るガスの流
れを制限する。それらの孔は、基板の後部の数インチ内
に集中している。それらの孔は、流れのコンダクタンス
をよくするために十分に大きくなければならず、しかも
所望のエッチングをするため活性種が基板と第２の側面
とに滞留する十分な時間を与えなければならない。孔の
径とパターンとは、表側と裏側のエッチング速度のバラ
ンスと、一方ではウェーハの表面上の所望の窒化物対酸
化物選択率から選定されるであろう。流通制限器２３０
と基板２２４との間の距離はまた、最適な選択率、エッ
チング速度、及び、均一性を得るために調整され得る。
ない基板の側面）に面しているのは、流通制限器２３０
であり、その目的は活性種に十分な滞留時間を与え、基
板の第２の側面を処理するためである。流通制限器は、
アルミニウム、テフロン、及び／又は、石英又はセラミ
ックなどの非反応材料、又は、セラミック又は不活性金
属酸化物又はフッ化物などの比較的非反応材が被覆され
た他の材料の板から形成され得る。例示的な実施例で
は、流通制限器は、中心に対称的に集中する孔を持つ板
を含み、それらの孔は、ガス出口２２６を通るガスの流
れを制限する。それらの孔は、基板の後部の数インチ内
に集中している。それらの孔は、流れのコンダクタンス
をよくするために十分に大きくなければならず、しかも
所望のエッチングをするため活性種が基板と第２の側面
とに滞留する十分な時間を与えなければならない。孔の
径とパターンとは、表側と裏側のエッチング速度のバラ
ンスと、一方ではウェーハの表面上の所望の窒化物対酸
化物選択率から選定されるであろう。流通制限器２３０
と基板２２４との間の距離はまた、最適な選択率、エッ
チング速度、及び、均一性を得るために調整され得る。
【００２６】図２の実施例では、分流器は、基板の約
０．５から３インチ上方にあり、制限器は基板の約０．
５から３インチ下方にあるが、その距離は所望の流れを
達成するために調整可能である。特定の実施例では、分
流器はウェーハの約１インチ上にあり、制限器は約３／
４インチ下にある。別の実施例では、分流器は（支持ピ
ンの位置にもよるが）、ウェーハの上方２．４３又は
２．６２インチのいずれかにあり、制限器は、１．３又
は１．１２インチのいずれか下にある。代替実施例で
は、分流器は、処理チャンバ２０８の上部２２２の一部
として形成することができ、制限器は、処理チャンバの
底部に形成することができる。そのような実施例では、
処理チャンバの高さは調整され、基板の表側と裏側との
端から端まで所望の流れを与えることができる。しか
し、異なる処理に対し、分流器及び制限器の構成を変え
る、又は、それらを基板表面に関して移動することで流
れが調整されるという柔軟性は小さいであろう。本発明
の実施例に関連して使用される例示的分流器と流通制限
器とについては、更に以下に述べる。
０．５から３インチ上方にあり、制限器は基板の約０．
５から３インチ下方にあるが、その距離は所望の流れを
達成するために調整可能である。特定の実施例では、分
流器はウェーハの約１インチ上にあり、制限器は約３／
４インチ下にある。別の実施例では、分流器は（支持ピ
ンの位置にもよるが）、ウェーハの上方２．４３又は
２．６２インチのいずれかにあり、制限器は、１．３又
は１．１２インチのいずれか下にある。代替実施例で
は、分流器は、処理チャンバ２０８の上部２２２の一部
として形成することができ、制限器は、処理チャンバの
底部に形成することができる。そのような実施例では、
処理チャンバの高さは調整され、基板の表側と裏側との
端から端まで所望の流れを与えることができる。しか
し、異なる処理に対し、分流器及び制限器の構成を変え
る、又は、それらを基板表面に関して移動することで流
れが調整されるという柔軟性は小さいであろう。本発明
の実施例に関連して使用される例示的分流器と流通制限
器とについては、更に以下に述べる。
【００２７】ガス供給システム２０４、排出システム２
０６、電源システム２１８ａ及び２１８ｂは、図２の実
施例において、制御システム２１０と接続することがで
きる。制御システムは、ガス流れ、圧力、出力レベル、
出力周波数、（もしあれば）出力パルス、そして、（例
えば、米国特許出願シリアル番号第０９／２００，６６
０号に記述されているようなウェーハ挿入、除去の自動
化、負荷のロックなどの）他のパラメータ及び構成要素
を含む、すべての処理を制御するように構成することが
可能である。制御システムは、それぞれの構成要素の作
動を制御するように構成された１つ又はそれ以上のコン
ピュータシステム、又は回路で構成されたソフトウエア
を持つことが可能である。制御は、種々のリアクタシス
テム及び構成要素（例えばガス供給システム２０４、排
気システム２０６、電源システム２１８ａ及び２１８ｂ
など）に含まれるか付随する制御ソフトウエア、及び／
又は、回路に亘って順に配分されることも容易に理解で
きるであろう。制御システム（又は配分された制御装
置）は、それぞれの処理パラメータが自動化処理のため
に制御されるようにする。
０６、電源システム２１８ａ及び２１８ｂは、図２の実
施例において、制御システム２１０と接続することがで
きる。制御システムは、ガス流れ、圧力、出力レベル、
出力周波数、（もしあれば）出力パルス、そして、（例
えば、米国特許出願シリアル番号第０９／２００，６６
０号に記述されているようなウェーハ挿入、除去の自動
化、負荷のロックなどの）他のパラメータ及び構成要素
を含む、すべての処理を制御するように構成することが
可能である。制御システムは、それぞれの構成要素の作
動を制御するように構成された１つ又はそれ以上のコン
ピュータシステム、又は回路で構成されたソフトウエア
を持つことが可能である。制御は、種々のリアクタシス
テム及び構成要素（例えばガス供給システム２０４、排
気システム２０６、電源システム２１８ａ及び２１８ｂ
など）に含まれるか付随する制御ソフトウエア、及び／
又は、回路に亘って順に配分されることも容易に理解で
きるであろう。制御システム（又は配分された制御装
置）は、それぞれの処理パラメータが自動化処理のため
に制御されるようにする。
【００２８】図３は、リアクタシステムの一部分の側面
断面図で、概略が３００で示され、図２に関連して上述
した構成と同一の構成となっている。しかし、図３の実
施例においては、分流器３３８は厚みがより厚く、処理
チャンバ３０８の上部３２２は有効に冷却される。冷却
システム３３４は、水又は他の冷却剤を入口３３６から
圧送し、処理チャンバの上部３２２内のパイプ又はチャ
ンネルを通して循環させる。上部板を有効に冷却するた
めに、種々の実施例において、種々のいかなる冷却剤又
は冷却機構を使用することも可能である。例示的な実施
例では、上部板は、その温度が約０℃から５０℃の範
囲、又は、その中に含まれるあらゆる範囲に維持するよ
うに冷却されることが可能で、約２５℃の温度にするの
が通常の例である。これにより処理チャンバと反応種と
が冷却され、酸化物のエッチング速度を低くすることが
できる（その処理で、酸化物はエッチングされる必要が
ない）。窒化物のエッチング速度は、あまり低くならな
いので、その処理の選択率（酸化物に対する窒化物のエ
ッチング速度）は大きくなる。エッチングされることが
必要でない層（例えば酸化物）のエッチング速度が、エ
ッチングされることが必要な層（例えば窒化物）のエッ
チング速度以上に減少する場合には、選択率を大きくす
るため冷却するのが望ましい。冷却のレベルは、選択率
を全体のエッチング速度とバランスさせるように選定す
ることができる。
断面図で、概略が３００で示され、図２に関連して上述
した構成と同一の構成となっている。しかし、図３の実
施例においては、分流器３３８は厚みがより厚く、処理
チャンバ３０８の上部３２２は有効に冷却される。冷却
システム３３４は、水又は他の冷却剤を入口３３６から
圧送し、処理チャンバの上部３２２内のパイプ又はチャ
ンネルを通して循環させる。上部板を有効に冷却するた
めに、種々の実施例において、種々のいかなる冷却剤又
は冷却機構を使用することも可能である。例示的な実施
例では、上部板は、その温度が約０℃から５０℃の範
囲、又は、その中に含まれるあらゆる範囲に維持するよ
うに冷却されることが可能で、約２５℃の温度にするの
が通常の例である。これにより処理チャンバと反応種と
が冷却され、酸化物のエッチング速度を低くすることが
できる（その処理で、酸化物はエッチングされる必要が
ない）。窒化物のエッチング速度は、あまり低くならな
いので、その処理の選択率（酸化物に対する窒化物のエ
ッチング速度）は大きくなる。エッチングされることが
必要でない層（例えば酸化物）のエッチング速度が、エ
ッチングされることが必要な層（例えば窒化物）のエッ
チング速度以上に減少する場合には、選択率を大きくす
るため冷却するのが望ましい。冷却のレベルは、選択率
を全体のエッチング速度とバランスさせるように選定す
ることができる。
【００２９】図４は、リアクタシステムの一部分の側面
断面図で概略が４００で示され、図２に関して上述した
構成と同一の構成となっている。しかし、図４の実施例
では、分流器４２８と制限器４３０との構成は違ってお
り、分流器は、より活発に冷却される。冷却システム
（図４には示されていない）は、水又は他の冷却剤を入
口４３６ａ及び４３６ｂから圧送し、分流器内のパイプ
又はチャンネルを通して循環させる。分流器を有効に冷
却するために、種々の実施例において、種々のいかなる
冷却剤又は冷却機構を使用することも可能である。例示
的な実施例では、分流器はその温度が約０℃から５０℃
の範囲、又は、その中に含まれる任意の範囲に維持する
ことが可能である。上述したように、選択率を大きくす
るために冷却が使用できる。更に、図４の実施例は、厚
みがより厚くそして基板の中心に向かって傾いたチャン
ネルを持つ分流器４２８を持つ。これは、反応種が基板
の表面中心に亘って流れるのを促進し、孔を通るウェー
ハのイオン照射と紫外線露出とを減少し得る。基板の下
の分流器４３０は、凸面形状をしている。分流器及び制
限器は、両方とも、厚み、ガスを流すチャンネルの角
度、基板からの距離、及び、曲率を選択でき、均一性と
表面対裏面エッチング速度のバランスを高めるために、
反応種の目標とする流れを促進するように調節できる。
断面図で概略が４００で示され、図２に関して上述した
構成と同一の構成となっている。しかし、図４の実施例
では、分流器４２８と制限器４３０との構成は違ってお
り、分流器は、より活発に冷却される。冷却システム
（図４には示されていない）は、水又は他の冷却剤を入
口４３６ａ及び４３６ｂから圧送し、分流器内のパイプ
又はチャンネルを通して循環させる。分流器を有効に冷
却するために、種々の実施例において、種々のいかなる
冷却剤又は冷却機構を使用することも可能である。例示
的な実施例では、分流器はその温度が約０℃から５０℃
の範囲、又は、その中に含まれる任意の範囲に維持する
ことが可能である。上述したように、選択率を大きくす
るために冷却が使用できる。更に、図４の実施例は、厚
みがより厚くそして基板の中心に向かって傾いたチャン
ネルを持つ分流器４２８を持つ。これは、反応種が基板
の表面中心に亘って流れるのを促進し、孔を通るウェー
ハのイオン照射と紫外線露出とを減少し得る。基板の下
の分流器４３０は、凸面形状をしている。分流器及び制
限器は、両方とも、厚み、ガスを流すチャンネルの角
度、基板からの距離、及び、曲率を選択でき、均一性と
表面対裏面エッチング速度のバランスを高めるために、
反応種の目標とする流れを促進するように調節できる。
【００３０】上記の実施例の各々において、基板はま
た、エッチングされる前に冷却され、選択率が改善され
る。例えば、ウェーハは、処理される前に約０℃から２
５℃に冷却することが可能である。これはウェーハをエ
ッチングチャンバに挿入する前に、チャンバに隣接する
冷却板上に置くことにより実現できるであろう。その後
ウェーハは、エッチング処理の間、冷却されなかった場
合よりも低い温度になっている。結果は、酸化物のエッ
チング速度が遅くなり、同時に窒化物対酸化物の選択率
が大きくなる。上記の実施例の各々において、基板２２
４は、処理の間、するどいピン２３３（先端のとがった
隔離碍子でもよい）の上に支えられる。もちろん代替実
施例においては、縁部支持器又はエッチングされるべき
区域が露出される他の支持器も使用できる。もしエッチ
ングすべき区域が覆われると、基板は、同一の又は別の
支持器の上にエッチングする部分を露出するために置き
直される必要があり、ある実施例においては、２段階の
エッチングが必要となるであろう。
た、エッチングされる前に冷却され、選択率が改善され
る。例えば、ウェーハは、処理される前に約０℃から２
５℃に冷却することが可能である。これはウェーハをエ
ッチングチャンバに挿入する前に、チャンバに隣接する
冷却板上に置くことにより実現できるであろう。その後
ウェーハは、エッチング処理の間、冷却されなかった場
合よりも低い温度になっている。結果は、酸化物のエッ
チング速度が遅くなり、同時に窒化物対酸化物の選択率
が大きくなる。上記の実施例の各々において、基板２２
４は、処理の間、するどいピン２３３（先端のとがった
隔離碍子でもよい）の上に支えられる。もちろん代替実
施例においては、縁部支持器又はエッチングされるべき
区域が露出される他の支持器も使用できる。もしエッチ
ングすべき区域が覆われると、基板は、同一の又は別の
支持器の上にエッチングする部分を露出するために置き
直される必要があり、ある実施例においては、２段階の
エッチングが必要となるであろう。
【００３１】各ピン２３３により、基板をそのピン２３
３上の最初の位置から第２のピンのセット（図示してい
ない）の位置に移すことなしに材料の除去を実現でき、
換言すれば、ピンと基板との間の、基板２２４の裏側上
にある窒化物材料は、たとえ基板がピンによって支持さ
れている間でもちゃんと取り除くことができる。ウェー
ハの表側が裏側と同じぐらい速く、又は裏側より速くエ
ッチングされる（ＬＯＣＯＳ適用のような）状況では、
裏側のエッチングは、中央部より縁部の方が速いため、
ピンを基板の縁部の方に配置するのが有効であろう。例
示的な実施例では、ピンとウェーハとの間の接触領域は
小さい。ピンは、図５の引用番号５０２で示すように先
端が球形をしており、その曲率半径は、約３ミクロンか
ら５０ミクロンである。ピンは、耐久性のある、サファ
イアや他の不活性セラミック材料から作られるか、又
は、サファイアや不活性セラミック材料により被覆され
る。いくつかの実施例では、ピンは移動可能で、処理の
ために基板の位置を調整でき、又は、処理チャンバに基
板を挿入したり処理チャンバから基板を取り除くのが容
易である。特定の実施例では、ピンは「上部」位置（処
理チャンバの底部から約５．５３インチの位置）と「下
部」位置（処理チャンバの底部から約５．３５インチの
位置）の２つの別々の処理位置の間で移動できる。
３上の最初の位置から第２のピンのセット（図示してい
ない）の位置に移すことなしに材料の除去を実現でき、
換言すれば、ピンと基板との間の、基板２２４の裏側上
にある窒化物材料は、たとえ基板がピンによって支持さ
れている間でもちゃんと取り除くことができる。ウェー
ハの表側が裏側と同じぐらい速く、又は裏側より速くエ
ッチングされる（ＬＯＣＯＳ適用のような）状況では、
裏側のエッチングは、中央部より縁部の方が速いため、
ピンを基板の縁部の方に配置するのが有効であろう。例
示的な実施例では、ピンとウェーハとの間の接触領域は
小さい。ピンは、図５の引用番号５０２で示すように先
端が球形をしており、その曲率半径は、約３ミクロンか
ら５０ミクロンである。ピンは、耐久性のある、サファ
イアや他の不活性セラミック材料から作られるか、又
は、サファイアや不活性セラミック材料により被覆され
る。いくつかの実施例では、ピンは移動可能で、処理の
ために基板の位置を調整でき、又は、処理チャンバに基
板を挿入したり処理チャンバから基板を取り除くのが容
易である。特定の実施例では、ピンは「上部」位置（処
理チャンバの底部から約５．５３インチの位置）と「下
部」位置（処理チャンバの底部から約５．３５インチの
位置）の２つの別々の処理位置の間で移動できる。
【００３２】図６及び図７は、本発明の例示的な実施例
と共に使用可能な例示的分流器を示す。図６の分流器６
２８は、板であり、その形状は、円形か、そうでなけれ
ば基板の中心を通り基板の中心に対して垂直な軸線に関
して実質的に対称形である。分流器６２８は、孔パター
ン６３８を持ち、ガスをプラズマ発生チャンバ２０２か
ら分流器を通して（分流器に対して実質的に垂直方向
に）流れるようにする。これは、基板の第１側面（分流
器に面する側面）に好都合な流れを与えるが、ガスは裏
面に沿っても流れるであろう。拡散して板の孔のない領
域に当たった反応種は、板を通る通路がないので、その
代わりに、分流器周囲の半径方向（板に平行に板の外縁
部方向）へ移動する。板の周縁周りの流れは、第１側面
をバイパスしてウェーハの縁部を回って裏面に移動する
傾向がある（それでもいくらかのガスは表面に移動す
る）。孔の大きさと、配置及びガスが分流器の周りを流
れることができる場所の周縁における領域の大きさとは
調節でき、反応種の流れを思い通りに実現できる。図７
の分流器７２８は、分流器６２８と同一であるが、分流
器の外縁部近くに環状に配置される多数のスロット７４
０を持ち、基板の裏側への流れを多くする。図７の実施
例では、ガスは、分流器の周縁周り及びスロットを通過
して流れ、裏面への流れを多くする。しかし、代替実施
例では、分流器の縁部は、プラズマ発生チャンバの壁に
対して延び得るので、ガスは、基板の周囲には流れず、
むしろスロットを通ってのみ流れる。
と共に使用可能な例示的分流器を示す。図６の分流器６
２８は、板であり、その形状は、円形か、そうでなけれ
ば基板の中心を通り基板の中心に対して垂直な軸線に関
して実質的に対称形である。分流器６２８は、孔パター
ン６３８を持ち、ガスをプラズマ発生チャンバ２０２か
ら分流器を通して（分流器に対して実質的に垂直方向
に）流れるようにする。これは、基板の第１側面（分流
器に面する側面）に好都合な流れを与えるが、ガスは裏
面に沿っても流れるであろう。拡散して板の孔のない領
域に当たった反応種は、板を通る通路がないので、その
代わりに、分流器周囲の半径方向（板に平行に板の外縁
部方向）へ移動する。板の周縁周りの流れは、第１側面
をバイパスしてウェーハの縁部を回って裏面に移動する
傾向がある（それでもいくらかのガスは表面に移動す
る）。孔の大きさと、配置及びガスが分流器の周りを流
れることができる場所の周縁における領域の大きさとは
調節でき、反応種の流れを思い通りに実現できる。図７
の分流器７２８は、分流器６２８と同一であるが、分流
器の外縁部近くに環状に配置される多数のスロット７４
０を持ち、基板の裏側への流れを多くする。図７の実施
例では、ガスは、分流器の周縁周り及びスロットを通過
して流れ、裏面への流れを多くする。しかし、代替実施
例では、分流器の縁部は、プラズマ発生チャンバの壁に
対して延び得るので、ガスは、基板の周囲には流れず、
むしろスロットを通ってのみ流れる。
【００３３】分流器構造の追加する形態としては、その
直径、基板からの分離距離、孔の大きさが係わってく
る。図６及び図７の例示的分流器は、直径が少なくとも
基板と同じ大きさで、最大４０％程大きいかそれ以上で
あり得る。しかし、一般に分流器は、基板よりも約５％
から２０％ほど直径が大きい。分流器が本質的に基板よ
り５％から２０％ほど直径が大きいので、「分流され
た」ガスは、板の周囲と基板の縁部とを通過して、（通
常表側をバイパスして）裏側に流れる傾向がある。もち
ろん、ガスの流れは複雑であり、いくらかのガスは、周
縁部から最初のうちは表側に流れるかもしれないが、分
流器の周囲の流れは、裏側のエッチングに有利であり、
一方、中央の孔を通る流れは、表側のエッチングに有利
である傾向がある。
直径、基板からの分離距離、孔の大きさが係わってく
る。図６及び図７の例示的分流器は、直径が少なくとも
基板と同じ大きさで、最大４０％程大きいかそれ以上で
あり得る。しかし、一般に分流器は、基板よりも約５％
から２０％ほど直径が大きい。分流器が本質的に基板よ
り５％から２０％ほど直径が大きいので、「分流され
た」ガスは、板の周囲と基板の縁部とを通過して、（通
常表側をバイパスして）裏側に流れる傾向がある。もち
ろん、ガスの流れは複雑であり、いくらかのガスは、周
縁部から最初のうちは表側に流れるかもしれないが、分
流器の周囲の流れは、裏側のエッチングに有利であり、
一方、中央の孔を通る流れは、表側のエッチングに有利
である傾向がある。
【００３４】図６及び図７の例示的な実施例では、孔パ
ターンを持つ孔の直径は、約０．２インチより小さい。
一般に図６及び図７に示す実施例において、孔の大きさ
は、約０．１から０．２インチの範囲であり、特定の例
示的な実施例では、０．１０インチである。勿論、孔の
大きさとパターンとは、必要に応じて流れを調節するた
めに変更してもよい。前述した例示的な実施例では、分
流器を基板の第１の側面から分離している距離は、基板
直径の約５から５０％の範囲である。８インチのウェー
ハでは、１つの実施例において、その距離は、約０．２
から１．０インチで、更に例示的な実施例では、約０．
４から０．６インチである。別の実施例では、距離の範
囲は２から３インチである。勿論距離は、目標とする流
れとエッチング速度とを作るために変更が可能であり、
ガスの特性、エッチングされる材料、ウェーハの大き
さ、ガス流れと圧力、裏側から分流器までの距離とに左
右される。
ターンを持つ孔の直径は、約０．２インチより小さい。
一般に図６及び図７に示す実施例において、孔の大きさ
は、約０．１から０．２インチの範囲であり、特定の例
示的な実施例では、０．１０インチである。勿論、孔の
大きさとパターンとは、必要に応じて流れを調節するた
めに変更してもよい。前述した例示的な実施例では、分
流器を基板の第１の側面から分離している距離は、基板
直径の約５から５０％の範囲である。８インチのウェー
ハでは、１つの実施例において、その距離は、約０．２
から１．０インチで、更に例示的な実施例では、約０．
４から０．６インチである。別の実施例では、距離の範
囲は２から３インチである。勿論距離は、目標とする流
れとエッチング速度とを作るために変更が可能であり、
ガスの特性、エッチングされる材料、ウェーハの大き
さ、ガス流れと圧力、裏側から分流器までの距離とに左
右される。
【００３５】図８Ａ及び図８Ｂは、冷却チャンネル８４
２、冷却剤入口８４６、及び、冷却剤出口８４４を持つ
例示的分流器８２８の平面図と斜視図とである。図４に
関連して述べたように、分流器は、冷却することがで
き、選択率を大きくし処理中の温度安定性を改善する。
水又は別の冷却剤が入口８４６に圧送され、冷却チャン
ネル８４２を通って循環し、出口８４４から排出され
る。前述したようにこの機構は、例えば、分流器を約２
５℃に冷却するのに使用することができる。図８Ａ及び
図８Ｂの例示的分流器は、アルミニウム製で、（８イン
チウェーハを処理するのに使用される場合）直径が約９
インチである。３００ミリメートルのウェーハには、よ
り大きな分流器が使用されるであろう。ウェーハは、タ
ブ８４８によって（図４の）スカート４２９に連結され
る。タブ８４８は、分流器の主板をスカートから約０．
５インチほど離し、そのため約０．５インチ幅のチャン
ネルが分流器の周縁周りに形成され、ガスをチャンネル
を通して基板の方へと流し、次いで、多くを基板の縁部
の周りに流し、そして裏側に流す。分流器の中央の孔は
（ガスが基板の第１側面の方にほとんど流れるようにす
るが）、直径が約０．１インチであり、（図４に示すよ
うに）垂直の位置から約３０度の角度で基板の中央の方
に傾いている。孔は、直径が約１．５、２、２．５、
３、３．５、４、４．５、及び、５インチで、環状に形
成される。分流器の厚さは、約０．５インチである。図
４に示す実施例では、基板の上部面から通常約２から３
インチほど間隔をおいて配置される。特定の実施例で
は、ピン２３３は、２つの別の処理位置、「上部」位置
と「下部」位置との間で動くことが可能である。上部位
置では、分流器は、基板から約２．４３インチ離れてお
り、下部位置では、分流器は、基板から約２．６２イン
チ離れている。
２、冷却剤入口８４６、及び、冷却剤出口８４４を持つ
例示的分流器８２８の平面図と斜視図とである。図４に
関連して述べたように、分流器は、冷却することがで
き、選択率を大きくし処理中の温度安定性を改善する。
水又は別の冷却剤が入口８４６に圧送され、冷却チャン
ネル８４２を通って循環し、出口８４４から排出され
る。前述したようにこの機構は、例えば、分流器を約２
５℃に冷却するのに使用することができる。図８Ａ及び
図８Ｂの例示的分流器は、アルミニウム製で、（８イン
チウェーハを処理するのに使用される場合）直径が約９
インチである。３００ミリメートルのウェーハには、よ
り大きな分流器が使用されるであろう。ウェーハは、タ
ブ８４８によって（図４の）スカート４２９に連結され
る。タブ８４８は、分流器の主板をスカートから約０．
５インチほど離し、そのため約０．５インチ幅のチャン
ネルが分流器の周縁周りに形成され、ガスをチャンネル
を通して基板の方へと流し、次いで、多くを基板の縁部
の周りに流し、そして裏側に流す。分流器の中央の孔は
（ガスが基板の第１側面の方にほとんど流れるようにす
るが）、直径が約０．１インチであり、（図４に示すよ
うに）垂直の位置から約３０度の角度で基板の中央の方
に傾いている。孔は、直径が約１．５、２、２．５、
３、３．５、４、４．５、及び、５インチで、環状に形
成される。分流器の厚さは、約０．５インチである。図
４に示す実施例では、基板の上部面から通常約２から３
インチほど間隔をおいて配置される。特定の実施例で
は、ピン２３３は、２つの別の処理位置、「上部」位置
と「下部」位置との間で動くことが可能である。上部位
置では、分流器は、基板から約２．４３インチ離れてお
り、下部位置では、分流器は、基板から約２．６２イン
チ離れている。
【００３６】図９は、分流器がウェーハ表面上での所望
のエッチング速度選択率、所望の表側対裏側エッチング
速度、及び、ウェーハ裏面上での所望のエッチング速度
均一性を実現する様子を明らかにしている。反応種９３
６は、分流器９２８の孔９３８を通って分流器９２８に
対して実質的に垂直方向に流れ、目標とする第１側面エ
ッチング速度を実現する。代替として、分流器を通って
きたガス９３６はまた、（９３８で示すように）ウェー
ハの別の側面の周りに進み、目標とする第２の側面のエ
ッチングを実現する。同様に、反応種９３９は、分流器
９２８のスロットを通って（分流器と実質的に垂直方向
に）に流れることができ、９４２で示す第１の側面のエ
ッチング又は９４４で示す第２の側面のエッチングのど
ちらかを実現する。発生チャンバからの反応種のいくら
かは、板に孔のない分流器の領域に近づくことが可能で
ある。この結果、分流器と平行で、分流器外縁部の周り
に（または、スカート又は壁に外側端がブロックされて
いればスロット９４０を通って）流れる半径方向の流れ
をもたらし得る。次いでこのガスは、反応種を、流れ９
４２と同様にウェーハの第１の側面に、又は、流れ９４
４と同様にウェーハの第２の側面に供給する。孔９３８
を通る種の支配的な流れは、基板の第１の側面に向か
い、一方、分流器のスロット９４０を通るか、又は、縁
部周りの流れは、大部分が裏側に向かうことは理解でき
るであろう。
のエッチング速度選択率、所望の表側対裏側エッチング
速度、及び、ウェーハ裏面上での所望のエッチング速度
均一性を実現する様子を明らかにしている。反応種９３
６は、分流器９２８の孔９３８を通って分流器９２８に
対して実質的に垂直方向に流れ、目標とする第１側面エ
ッチング速度を実現する。代替として、分流器を通って
きたガス９３６はまた、（９３８で示すように）ウェー
ハの別の側面の周りに進み、目標とする第２の側面のエ
ッチングを実現する。同様に、反応種９３９は、分流器
９２８のスロットを通って（分流器と実質的に垂直方向
に）に流れることができ、９４２で示す第１の側面のエ
ッチング又は９４４で示す第２の側面のエッチングのど
ちらかを実現する。発生チャンバからの反応種のいくら
かは、板に孔のない分流器の領域に近づくことが可能で
ある。この結果、分流器と平行で、分流器外縁部の周り
に（または、スカート又は壁に外側端がブロックされて
いればスロット９４０を通って）流れる半径方向の流れ
をもたらし得る。次いでこのガスは、反応種を、流れ９
４２と同様にウェーハの第１の側面に、又は、流れ９４
４と同様にウェーハの第２の側面に供給する。孔９３８
を通る種の支配的な流れは、基板の第１の側面に向か
い、一方、分流器のスロット９４０を通るか、又は、縁
部周りの流れは、大部分が裏側に向かうことは理解でき
るであろう。
【００３７】図１０Ａ及び１０Ｂは、概略が１０００で
示される例示的な流通制限器のそれぞれ平面図及び前側
面図であり、例えば図４に示す実施例と共に使用され
る。流通制限器は、ガス出口４２６を覆って配置され
る。流通制限器は、それぞれの基板処理ステーションの
下方に延びて、システムから排出されるべきガスが流れ
る円形の排出領域１０５０ａ及び１０５０ｂを形成す
る。それぞれの排出領域の中心から制限器の中心まで
は、図４に示す実施例では約３．５インチである。排出
領域の直径は約４．５インチである。それぞれの排出領
域には、直径が約０．１５インチの孔が形成される。孔
は、直径が約０．９５、１．９５、２．９５、３．９５
インチの環状に形成される。図１０Ｂに示すように、排
出領域は凸面形状である。それぞれの排出領域の頂部で
は、制限器の高さは約４．２３インチで、周縁部では
３．９０７インチである。図４に示す実施例では、この
制限器は、基板の裏側から通常約１から２インチ離して
配置される。特定の実施例では、ピンが上部位置にある
とき、分流器は、基板から約１．３インチに位置し、下
部位置にあるとき、分流器は、基板から約１．１２イン
チに位置する。前述した例示的な実施例を使用すると、
各種の両面エッチング処理が本発明の態様と共に実現で
きる。特定の例示的な処理では、低い電力で作動して選
択率を上げるのが望ましいが、これは、最初の段階でＣ
Ｈ2Ｆ2などの特定のガスからの堆積の原因となる。これ
を防ぐために、最初の段階で約１０秒間ＣＨ2Ｆ2なしで
実行すれば、プラズマ条件が安定する。この段階の間
は、それぞれ流量が約２５０ＳＣＣＭのＯ2とＣＦ4の混
合ガスを使えばよい。この段階に付与される電力は７０
０又は７５０ワットであろう。
示される例示的な流通制限器のそれぞれ平面図及び前側
面図であり、例えば図４に示す実施例と共に使用され
る。流通制限器は、ガス出口４２６を覆って配置され
る。流通制限器は、それぞれの基板処理ステーションの
下方に延びて、システムから排出されるべきガスが流れ
る円形の排出領域１０５０ａ及び１０５０ｂを形成す
る。それぞれの排出領域の中心から制限器の中心まで
は、図４に示す実施例では約３．５インチである。排出
領域の直径は約４．５インチである。それぞれの排出領
域には、直径が約０．１５インチの孔が形成される。孔
は、直径が約０．９５、１．９５、２．９５、３．９５
インチの環状に形成される。図１０Ｂに示すように、排
出領域は凸面形状である。それぞれの排出領域の頂部で
は、制限器の高さは約４．２３インチで、周縁部では
３．９０７インチである。図４に示す実施例では、この
制限器は、基板の裏側から通常約１から２インチ離して
配置される。特定の実施例では、ピンが上部位置にある
とき、分流器は、基板から約１．３インチに位置し、下
部位置にあるとき、分流器は、基板から約１．１２イン
チに位置する。前述した例示的な実施例を使用すると、
各種の両面エッチング処理が本発明の態様と共に実現で
きる。特定の例示的な処理では、低い電力で作動して選
択率を上げるのが望ましいが、これは、最初の段階でＣ
Ｈ2Ｆ2などの特定のガスからの堆積の原因となる。これ
を防ぐために、最初の段階で約１０秒間ＣＨ2Ｆ2なしで
実行すれば、プラズマ条件が安定する。この段階の間
は、それぞれ流量が約２５０ＳＣＣＭのＯ2とＣＦ4の混
合ガスを使えばよい。この段階に付与される電力は７０
０又は７５０ワットであろう。
【００３８】前記の安定段階の後、例示的な実施例のエ
ッチングには、次に示す圧力、ガス、流量が使用でき
る。特定の例示的処理では、ガス供給システム２０４及
び排出システム２０６は、発生チャンバの圧力を約０．
５から２トルの間、又はそこに含まれる任意の範囲に維
持するように構成できるが、特定の実施例では、０．
９、１．０、及び、１．１が使用される。ガス供給シス
テム２０４は、ＣＦ4、Ｎ2、Ｏ2、及び、ＣＨ2Ｆ2を全
流量約５００から１５００ＳＣＣＭの範囲、又はそこに
含まれるどの範囲でも供給できるが、特定の実施例で
は、９００、１０５０、及び、１２００ＳＣＣＭが使用
されている。ＣＦ4は、これらの例示的な実施例では、
流量の１５％から３０％、又はその間の任意の範囲で含
まれるが、特定の実施例では、１８％、２１．５％、及
び、２５％が使用されている。Ｎ2は、これらの例示的
な実施例では、流量の２０％から５０％、又はその間の
任意の範囲で含まれるが、特定の実施例では、２５％、
３２．５％、及び、４０％が使用されている。Ｏ2は、
これらの例示的な実施例では、流量の２０％から４０
％、又はその間の任意の範囲で含まれるが、特定の実施
例では、２５％、２８．５％、及び、３３％が使用され
ている。ＣＨ2Ｆ2は、これらの例示的な実施例では、流
量の１０％から２０％、又はその間の任意の範囲で含ま
れるが、特定の実施例では、１３％、１５％、及び、１
８％が使用されている。電力システム２１８は、誘導コ
イル２１６に約５００から１５００ワットの電力を与え
るが、特定の実施例では、７５０ワットが使用されてい
る。
ッチングには、次に示す圧力、ガス、流量が使用でき
る。特定の例示的処理では、ガス供給システム２０４及
び排出システム２０６は、発生チャンバの圧力を約０．
５から２トルの間、又はそこに含まれる任意の範囲に維
持するように構成できるが、特定の実施例では、０．
９、１．０、及び、１．１が使用される。ガス供給シス
テム２０４は、ＣＦ4、Ｎ2、Ｏ2、及び、ＣＨ2Ｆ2を全
流量約５００から１５００ＳＣＣＭの範囲、又はそこに
含まれるどの範囲でも供給できるが、特定の実施例で
は、９００、１０５０、及び、１２００ＳＣＣＭが使用
されている。ＣＦ4は、これらの例示的な実施例では、
流量の１５％から３０％、又はその間の任意の範囲で含
まれるが、特定の実施例では、１８％、２１．５％、及
び、２５％が使用されている。Ｎ2は、これらの例示的
な実施例では、流量の２０％から５０％、又はその間の
任意の範囲で含まれるが、特定の実施例では、２５％、
３２．５％、及び、４０％が使用されている。Ｏ2は、
これらの例示的な実施例では、流量の２０％から４０
％、又はその間の任意の範囲で含まれるが、特定の実施
例では、２５％、２８．５％、及び、３３％が使用され
ている。ＣＨ2Ｆ2は、これらの例示的な実施例では、流
量の１０％から２０％、又はその間の任意の範囲で含ま
れるが、特定の実施例では、１３％、１５％、及び、１
８％が使用されている。電力システム２１８は、誘導コ
イル２１６に約５００から１５００ワットの電力を与え
るが、特定の実施例では、７５０ワットが使用されてい
る。
【００３９】上記の範囲内の例示的な処理を使用して、
例えば４５０から８００オングストローム／分又はそれ
を超える窒化物エッチング速度、２０対１から７０対１
又はそれを超える窒化物対酸化物選択率（多くの例示的
な処理では４０対１を超える選択率）、及び、０．９０
から１．０５又はそれを超える裏側対表側窒化物エッチ
ング速度がもたらされる。１つの例示的な処理におい
て、以下が使用できる。すなわち、（ｉ）流量が全体で
１０５０ＳＣＣＭ、各々は、ＣＦ4が２２６ＳＣＣＭ、
Ｏ2が３２５ＳＣＣＭ、Ｎ2が３４１ＳＣＣＭ、及び、Ｃ
Ｈ2Ｆ2が１６８ＳＣＣＭ、（ｉｉ）圧力が約１．１ト
ル、（ｉｉｉ）電力が７５０ワットである。この処理が
使用され、約６０５オングストローム／分の窒化物エッ
チング速度、約４１対１の選択率、約１．０３の裏側対
表側のエッチング率が得られる。
例えば４５０から８００オングストローム／分又はそれ
を超える窒化物エッチング速度、２０対１から７０対１
又はそれを超える窒化物対酸化物選択率（多くの例示的
な処理では４０対１を超える選択率）、及び、０．９０
から１．０５又はそれを超える裏側対表側窒化物エッチ
ング速度がもたらされる。１つの例示的な処理におい
て、以下が使用できる。すなわち、（ｉ）流量が全体で
１０５０ＳＣＣＭ、各々は、ＣＦ4が２２６ＳＣＣＭ、
Ｏ2が３２５ＳＣＣＭ、Ｎ2が３４１ＳＣＣＭ、及び、Ｃ
Ｈ2Ｆ2が１６８ＳＣＣＭ、（ｉｉ）圧力が約１．１ト
ル、（ｉｉｉ）電力が７５０ワットである。この処理が
使用され、約６０５オングストローム／分の窒化物エッ
チング速度、約４１対１の選択率、約１．０３の裏側対
表側のエッチング率が得られる。
【００４０】別の例示的な処理では、以下が使用でき
る。すなわち、（ｉ）流量が全体で１２００ＳＣＣＭ、
各々は、ＣＦ4が３００ＳＣＣＭ、Ｏ2が３９１ＳＣＣ
Ｍ、Ｎ2が３００ＳＣＣＭ、及び、ＣＨ2Ｆ2が２０９Ｓ
ＣＣＭ、（ｉｉ）圧力が約１．１トル、（ｉｉｉ）電力
が７５０ワットである。この処理が使用され、約５６７
オングストローム／分の窒化物エッチング速度、約４３
対１の選択率、約１．０５の裏側対表側のエッチング率
が得られる。別の例示的な処理では、以下が使用でき
る。すなわち、（ｉ）流量が全体で９００ＳＣＣＭ、各
々は、ＣＦ4が１６２ＳＣＣＭ、Ｏ2が３３５ＳＣＣＭ、
Ｎ2が２２５ＳＣＣＭ、及び、ＣＨ2Ｆ2が１７８ＳＣＣ
Ｍ、（ｉｉ）圧力が約１．１トル、（ｉｉｉ）電力が７
５０ワットである。この処理が使用され、約５８３オン
グストローム／分の窒化物エッチング速度、約４１対１
の選択率、約１．０１の裏側対表側のエッチング率が得
られる。
る。すなわち、（ｉ）流量が全体で１２００ＳＣＣＭ、
各々は、ＣＦ4が３００ＳＣＣＭ、Ｏ2が３９１ＳＣＣ
Ｍ、Ｎ2が３００ＳＣＣＭ、及び、ＣＨ2Ｆ2が２０９Ｓ
ＣＣＭ、（ｉｉ）圧力が約１．１トル、（ｉｉｉ）電力
が７５０ワットである。この処理が使用され、約５６７
オングストローム／分の窒化物エッチング速度、約４３
対１の選択率、約１．０５の裏側対表側のエッチング率
が得られる。別の例示的な処理では、以下が使用でき
る。すなわち、（ｉ）流量が全体で９００ＳＣＣＭ、各
々は、ＣＦ4が１６２ＳＣＣＭ、Ｏ2が３３５ＳＣＣＭ、
Ｎ2が２２５ＳＣＣＭ、及び、ＣＨ2Ｆ2が１７８ＳＣＣ
Ｍ、（ｉｉ）圧力が約１．１トル、（ｉｉｉ）電力が７
５０ワットである。この処理が使用され、約５８３オン
グストローム／分の窒化物エッチング速度、約４１対１
の選択率、約１．０１の裏側対表側のエッチング率が得
られる。
【００４１】別の例示的な処理では、以下が使用でき
る。すなわち、（ｉ）流量が全体で１２００ＳＣＣＭ、
各々は、ＣＦ4が２１６ＳＣＣＭ、Ｏ2が３２９ＳＣＣ
Ｍ、Ｎ2が４８０ＳＣＣＭ、及び、ＣＨ2Ｆ2が１７５Ｓ
ＣＣＭ、（ｉｉ）圧力が約１．１トル、（ｉｉｉ）電力
が７５０ワットである。この処理が使用され、約４８２
オングストローム／分の窒化物エッチング速度、約４５
対１の選択率、約１．０３の裏側対表側のエッチング率
が得られる。より高い選択率を要求する適用では、Ｏ2
とＣＨ2Ｆ2とに対するＣＦ4の流量は（これにより窒化
物のエッチング速度が減る可能性があるが）減らされ
る。例えばＣＦ4は、約７０から１５０ＳＣＣＭの範囲
で使用され、圧力は、約０．７から１．３トルである。
Ｏ2とＣＨ2Ｆ2の合計流量は、約５００から７００ＳＣ
ＣＭである。窒化物エッチング速度の範囲はおそらく、
例えば約４００から１００オングストローム／分か、又
はそれより小さく、選択率の範囲はおそらく、例えば５
０から２００か、又はそれ以上である。
る。すなわち、（ｉ）流量が全体で１２００ＳＣＣＭ、
各々は、ＣＦ4が２１６ＳＣＣＭ、Ｏ2が３２９ＳＣＣ
Ｍ、Ｎ2が４８０ＳＣＣＭ、及び、ＣＨ2Ｆ2が１７５Ｓ
ＣＣＭ、（ｉｉ）圧力が約１．１トル、（ｉｉｉ）電力
が７５０ワットである。この処理が使用され、約４８２
オングストローム／分の窒化物エッチング速度、約４５
対１の選択率、約１．０３の裏側対表側のエッチング率
が得られる。より高い選択率を要求する適用では、Ｏ2
とＣＨ2Ｆ2とに対するＣＦ4の流量は（これにより窒化
物のエッチング速度が減る可能性があるが）減らされ
る。例えばＣＦ4は、約７０から１５０ＳＣＣＭの範囲
で使用され、圧力は、約０．７から１．３トルである。
Ｏ2とＣＨ2Ｆ2の合計流量は、約５００から７００ＳＣ
ＣＭである。窒化物エッチング速度の範囲はおそらく、
例えば約４００から１００オングストローム／分か、又
はそれより小さく、選択率の範囲はおそらく、例えば５
０から２００か、又はそれ以上である。
【００４２】別の例示的な処理では、ＣＦ4の代わりに
ＳＦ6又はＮＦ3が使用される。ＳＦ6の流量率は、例え
ば１０から１００ＳＣＣＭの範囲で、通常は２５から５
０ＳＣＣＭである。ＮＦ3の流量は、例えば２０から１
００ＳＣＣＭの範囲である。例示的な処理から確認され
た処理傾向の例を以下に述べる。７５０ワットの電力と
９００ミリトルの圧力を使用するこの例示的な処理で
は、エッチング速度は６２０オングストローム／分以
上、均一性は約７．５％（１−σ）、裏側対表側のエッ
チング速度比は、約８６％、それに窒化物対酸化物エッ
チング速度選択率は約４０対１を超えていた。もし圧力
が１０％だけ（換言すれば１００ミリトルだけ）上昇し
ても、窒化物と酸化物のエッチング速度比は、実質的に
同じ値を維持する。しかし、窒化物エッチング速度均一
性は、ウェーハ縁部におけるエッチング速度が上がるの
で５％だけ悪くなる。同様に、裏側対表側エッチング速
度比も悪く（小さく）なる。窒化物及び酸化物に関する
個々のエッチング速度が変わらないので、エッチング速
度選択率も同様に一定である。再堆積は確認されていな
い。
ＳＦ6又はＮＦ3が使用される。ＳＦ6の流量率は、例え
ば１０から１００ＳＣＣＭの範囲で、通常は２５から５
０ＳＣＣＭである。ＮＦ3の流量は、例えば２０から１
００ＳＣＣＭの範囲である。例示的な処理から確認され
た処理傾向の例を以下に述べる。７５０ワットの電力と
９００ミリトルの圧力を使用するこの例示的な処理で
は、エッチング速度は６２０オングストローム／分以
上、均一性は約７．５％（１−σ）、裏側対表側のエッ
チング速度比は、約８６％、それに窒化物対酸化物エッ
チング速度選択率は約４０対１を超えていた。もし圧力
が１０％だけ（換言すれば１００ミリトルだけ）上昇し
ても、窒化物と酸化物のエッチング速度比は、実質的に
同じ値を維持する。しかし、窒化物エッチング速度均一
性は、ウェーハ縁部におけるエッチング速度が上がるの
で５％だけ悪くなる。同様に、裏側対表側エッチング速
度比も悪く（小さく）なる。窒化物及び酸化物に関する
個々のエッチング速度が変わらないので、エッチング速
度選択率も同様に一定である。再堆積は確認されていな
い。
【００４３】例示的な処理傾向を、ＣＨ2Ｆ2が全ガス流
量の約１８％の時（例えば全ガス流量が８６０ＳＣＣ
Ｍ、ＣＨ2Ｆ2流量が１６０ＳＣＣＭの時）について説明
する。もしＣＨ2Ｆ2流量が約１６０から２５０ＳＣＣＭ
に増えると、酸化物エッチング速度は約２０％小さくな
り、窒化物対酸化物エッチング速度選択率が２０％だけ
大きくなる。メタノールを添加すると、与えられた選択
率に関する処理能力が下がる。窒素ガスを添加すると、
シリコン窒化物対シリコン酸化物のエッチング速度比が
上がる。もしプラズマに対する電力が７５０ワットから
１０００ワットに上がると、窒化物エッチング速度比
は、６００から９００オングストローム／分に上がる。
同様に、電力が７５０ワットから９００ワットに上がる
と、選択率は２０対１に下がる。分流器に関しては、分
流器孔径が大きくなると、エッチング速度選択率は下が
る傾向がある。分流器がその最適位置よりもウェーハに
近くなると、均一性は悪くなるが、裏側対表側エッチン
グ速度比は良くなる。分流器を大きくしても、ウェーハ
縁部のエッチング速度はそれほど下がらない。
量の約１８％の時（例えば全ガス流量が８６０ＳＣＣ
Ｍ、ＣＨ2Ｆ2流量が１６０ＳＣＣＭの時）について説明
する。もしＣＨ2Ｆ2流量が約１６０から２５０ＳＣＣＭ
に増えると、酸化物エッチング速度は約２０％小さくな
り、窒化物対酸化物エッチング速度選択率が２０％だけ
大きくなる。メタノールを添加すると、与えられた選択
率に関する処理能力が下がる。窒素ガスを添加すると、
シリコン窒化物対シリコン酸化物のエッチング速度比が
上がる。もしプラズマに対する電力が７５０ワットから
１０００ワットに上がると、窒化物エッチング速度比
は、６００から９００オングストローム／分に上がる。
同様に、電力が７５０ワットから９００ワットに上がる
と、選択率は２０対１に下がる。分流器に関しては、分
流器孔径が大きくなると、エッチング速度選択率は下が
る傾向がある。分流器がその最適位置よりもウェーハに
近くなると、均一性は悪くなるが、裏側対表側エッチン
グ速度比は良くなる。分流器を大きくしても、ウェーハ
縁部のエッチング速度はそれほど下がらない。
【００４４】本発明の例示的な実施例による追加の代替
分流器とリアクタとについて説明する。代替の分流器を
図１１に示す。ここで分流器１１２８は、２つの別々の
平行な板１１２８ａと１１２８ｂとを持つ。図１１の分
流器は、発生チャンバ１１０２と基板１１２４との間
に、何も直接の視程がないように構成される。これは、
紫外線（又はイオン）が板を通って分流器と基板とに対
して垂直な方向に進めないことを示すことによって描か
れる。この構成は、基板のイオン照射と紫外線露出とを
減らすのに使用される。
分流器とリアクタとについて説明する。代替の分流器を
図１１に示す。ここで分流器１１２８は、２つの別々の
平行な板１１２８ａと１１２８ｂとを持つ。図１１の分
流器は、発生チャンバ１１０２と基板１１２４との間
に、何も直接の視程がないように構成される。これは、
紫外線（又はイオン）が板を通って分流器と基板とに対
して垂直な方向に進めないことを示すことによって描か
れる。この構成は、基板のイオン照射と紫外線露出とを
減らすのに使用される。
【００４５】図１１の入口１１６０で示すように、ウェ
ーハの第２側面への別のガス供給システムをリアクタシ
ステムに組み込むことができる。注入口は、１１６０で
示すようにガス注入環の形状となるであろう。注入口１
１６０の目的は、基板の第２側面に対して直接ガスを流
し、ウェーハの該側面に化学エッチングを施すことにあ
る。即ち、中性基種又はイオン化種（プラズマの通常成
分）を使用しないで達成されるエッチングである。第２
側面のエッチングを容易にする例示的ガスは、ＮＯ、Ｎ
2Ｏ又はＮＯ2、又は、フッ素源又は他の反応ガスを含み
得る。ガスの流量は例えば、全流量が入口１１１２を通
る流量と入口１１６０を通る流量とを加えたものである
場合、処理チャンバ１１０８内への全ガス流量の最大４
０％を含み得る。通常の例示的な裏側のガス流量は、約
１００ＳＣＣＭである。補足的な裏側のガス流量は、こ
こに記述したどの例示的な実施例とも共に使うことがで
きることが理解できるであろう。基板の裏側に隣接する
第２のプラズマ供給装置も使用でき、反応種を裏側に供
給する。他の実施例では、プラズマトーチ又は他のプラ
ズマ供給装置が使用でき、入口を通して基板の両側に供
給できる反応種を発生する。
ーハの第２側面への別のガス供給システムをリアクタシ
ステムに組み込むことができる。注入口は、１１６０で
示すようにガス注入環の形状となるであろう。注入口１
１６０の目的は、基板の第２側面に対して直接ガスを流
し、ウェーハの該側面に化学エッチングを施すことにあ
る。即ち、中性基種又はイオン化種（プラズマの通常成
分）を使用しないで達成されるエッチングである。第２
側面のエッチングを容易にする例示的ガスは、ＮＯ、Ｎ
2Ｏ又はＮＯ2、又は、フッ素源又は他の反応ガスを含み
得る。ガスの流量は例えば、全流量が入口１１１２を通
る流量と入口１１６０を通る流量とを加えたものである
場合、処理チャンバ１１０８内への全ガス流量の最大４
０％を含み得る。通常の例示的な裏側のガス流量は、約
１００ＳＣＣＭである。補足的な裏側のガス流量は、こ
こに記述したどの例示的な実施例とも共に使うことがで
きることが理解できるであろう。基板の裏側に隣接する
第２のプラズマ供給装置も使用でき、反応種を裏側に供
給する。他の実施例では、プラズマトーチ又は他のプラ
ズマ供給装置が使用でき、入口を通して基板の両側に供
給できる反応種を発生する。
【００４６】図１２を参照すると、図１２の１２１０で
示すように、より大きなチャンバに処理チャンバ１２０
８を組み込むことができる。この目的は、１２０８の寸
法によって形成されるよりも小さな容積に反応種を保持
することにある。円筒形の容器１２０８は、分流器と基
板との中心を通り、それらに垂直な軸線と実質的に同方
向の中心軸を持つ。円筒（円筒容器）の壁の高さは、通
常基板の直径より小さい。円筒の壁は、反応種の流れを
ウェーハに関して対称に保つ傾向があり、容積が制限さ
れているので、反応種に対してウェーハ近傍における短
い残留時間を与える。円筒は、アルミニウム、テフロ
ン、及び／又は、石英などの非反応材料から形成され得
る。
示すように、より大きなチャンバに処理チャンバ１２０
８を組み込むことができる。この目的は、１２０８の寸
法によって形成されるよりも小さな容積に反応種を保持
することにある。円筒形の容器１２０８は、分流器と基
板との中心を通り、それらに垂直な軸線と実質的に同方
向の中心軸を持つ。円筒（円筒容器）の壁の高さは、通
常基板の直径より小さい。円筒の壁は、反応種の流れを
ウェーハに関して対称に保つ傾向があり、容積が制限さ
れているので、反応種に対してウェーハ近傍における短
い残留時間を与える。円筒は、アルミニウム、テフロ
ン、及び／又は、石英などの非反応材料から形成され得
る。
【００４７】分流器と分流器のチャンバへの配置との代
替実施例が、図１２から図１６に示されている。図１２
は、上部板が固い板又はブランケット板である２つの平
行な板から成る分流器を示す。図１３は、図１１で説明
した分流器と同一の、オフセットした孔パターンを持つ
２つの平行な板を持つ分流器１３２８を示す。図１３の
分流器では、分流器の上部板から下方に延びているスカ
ート１３５０が加えられている。このスカートの目的
は、分流ガスが基板の第２の側面に流れるのを助けるた
めである。同様に、図１４に示すようにスカート１４５
０を下部板から下方に延ばすことも可能である。スカー
トはまた、単一板分流器でも使うことができ、ウェーハ
に向かってある距離ほど下方に延ばすことが可能であ
る。スカートは、目標とする処理特性を実現するため
に、ウェーハに届かない距離、ウェーハまでの距離、又
は、ウェーハを超えて延ばすことが可能である。図１５
は、スカート１５５０を持つ単一板の分流器１５２８を
示す。図２、図３、及び、図４の実施例で使われるスカ
ート（例えば図２における２２９、及び、図４における
４２９で表示された）を、いくつかの実施例では更に下
方に基板の縁部に向かって、又は、基板の縁部を通過し
て延ばすことが可能なことは理解できるであろう。前記
の分流器、円筒、流通制限器、及び、それらの組合せが
使用でき、以下を実現する。（ｉ）ガス流量のいくらか
を基板の裏側に流し、基板の裏側から不要な材料を除去
する、（ｉｉ）基板の表側をプラズマから遮蔽して酸化
物エッチング速度を下げ、それにより窒化物対酸化物選
択率を改善し、（ｉｉｉ）表側対裏側エッチング速度均
一性を改善する。
替実施例が、図１２から図１６に示されている。図１２
は、上部板が固い板又はブランケット板である２つの平
行な板から成る分流器を示す。図１３は、図１１で説明
した分流器と同一の、オフセットした孔パターンを持つ
２つの平行な板を持つ分流器１３２８を示す。図１３の
分流器では、分流器の上部板から下方に延びているスカ
ート１３５０が加えられている。このスカートの目的
は、分流ガスが基板の第２の側面に流れるのを助けるた
めである。同様に、図１４に示すようにスカート１４５
０を下部板から下方に延ばすことも可能である。スカー
トはまた、単一板分流器でも使うことができ、ウェーハ
に向かってある距離ほど下方に延ばすことが可能であ
る。スカートは、目標とする処理特性を実現するため
に、ウェーハに届かない距離、ウェーハまでの距離、又
は、ウェーハを超えて延ばすことが可能である。図１５
は、スカート１５５０を持つ単一板の分流器１５２８を
示す。図２、図３、及び、図４の実施例で使われるスカ
ート（例えば図２における２２９、及び、図４における
４２９で表示された）を、いくつかの実施例では更に下
方に基板の縁部に向かって、又は、基板の縁部を通過し
て延ばすことが可能なことは理解できるであろう。前記
の分流器、円筒、流通制限器、及び、それらの組合せが
使用でき、以下を実現する。（ｉ）ガス流量のいくらか
を基板の裏側に流し、基板の裏側から不要な材料を除去
する、（ｉｉ）基板の表側をプラズマから遮蔽して酸化
物エッチング速度を下げ、それにより窒化物対酸化物選
択率を改善し、（ｉｉｉ）表側対裏側エッチング速度均
一性を改善する。
【００４８】図１６に示す代替実施例では、プラズマを
基板の真下で発生させることが可能である。この構成で
は、発生チャンバ１６０２と分流器１６２８とは、基板
の真下に配置され、そのため反応種の流れの最初の部分
が基板の裏側に、そして分岐された流れの第２の部分が
基板を周って基板の表側に達する。図１６にこれが示さ
れており、ここでは、供給ガス入口１６１２がリアクタ
システムの底部にある。ガス入口１６１２は、発生チャ
ンバ１６０２にガスを供給する。チャンバ３０３で生成
された反応種は、処理チャンバに拡散し、出口１６２６
を通って排出される。分流器１６２８は、前と同じ働き
をするが、ただしこの場合は、分流器に実質的に垂直な
（即ち分流器を通る）ガスは、主にウェーハの裏側１６
２０のエッチングを担い、分流器の周りを流れるガス
は、主にウェーハの表側１６２２のエッチングを担う。
ここでもウェーハは、各ピン１６３３上に支持されてお
り、そのため、表側と裏側との同時エッチングが達成さ
れる。
基板の真下で発生させることが可能である。この構成で
は、発生チャンバ１６０２と分流器１６２８とは、基板
の真下に配置され、そのため反応種の流れの最初の部分
が基板の裏側に、そして分岐された流れの第２の部分が
基板を周って基板の表側に達する。図１６にこれが示さ
れており、ここでは、供給ガス入口１６１２がリアクタ
システムの底部にある。ガス入口１６１２は、発生チャ
ンバ１６０２にガスを供給する。チャンバ３０３で生成
された反応種は、処理チャンバに拡散し、出口１６２６
を通って排出される。分流器１６２８は、前と同じ働き
をするが、ただしこの場合は、分流器に実質的に垂直な
（即ち分流器を通る）ガスは、主にウェーハの裏側１６
２０のエッチングを担い、分流器の周りを流れるガス
は、主にウェーハの表側１６２２のエッチングを担う。
ここでもウェーハは、各ピン１６３３上に支持されてお
り、そのため、表側と裏側との同時エッチングが達成さ
れる。
【００４９】本発明の例示的な実施例では、窒化物対酸
化物エッチング速度選択率は、少なくとも３０対１で、
基板の第１側面に対する第２側面の窒化物エッチング速
度比は、少なくとも８５％を達成し得る。また、窒化物
対酸化物エッチング速度選択率は、少なくとも３０対１
を達成でき、そして、基板の第２側面上の窒化物エッチ
ング速度均一性は、２５％又はそれを下回ることも達成
され得る。上記で開示した本発明の例示的な実施例につ
いて、多くの変形が当業者により容易に想起されるであ
ろう。それ故、本発明は、別記請求範囲に収まるすべて
の構成及び方法を含むものとして解釈されるものとす
る。 ［図面の簡単な説明］
化物エッチング速度選択率は、少なくとも３０対１で、
基板の第１側面に対する第２側面の窒化物エッチング速
度比は、少なくとも８５％を達成し得る。また、窒化物
対酸化物エッチング速度選択率は、少なくとも３０対１
を達成でき、そして、基板の第２側面上の窒化物エッチ
ング速度均一性は、２５％又はそれを下回ることも達成
され得る。上記で開示した本発明の例示的な実施例につ
いて、多くの変形が当業者により容易に想起されるであ
ろう。それ故、本発明は、別記請求範囲に収まるすべて
の構成及び方法を含むものとして解釈されるものとす
る。 ［図面の簡単な説明］
【図１Ａ】例示的な窒素化合物マスク除去処理段階の間
の半導体基板を示す側面断面図である。
の半導体基板を示す側面断面図である。
【図１Ｂ】例示的な窒素化合物マスク除去処理段階の間
の半導体基板を示す側面断面図である。
の半導体基板を示す側面断面図である。
【図１Ｃ】例示的な窒素化合物マスク除去処理段階の間
の半導体基板を示す側面断面図である。
の半導体基板を示す側面断面図である。
【図２】本発明の例示的な実施例による両面エッチング
・プラズマリアクタの側面断面図及び部分概略図であ
る。
・プラズマリアクタの側面断面図及び部分概略図であ
る。
【図３】本発明の例示的な実施例によるリアクタの一部
分の側面断面図である。
分の側面断面図である。
【図４】本発明の別の実施例によるリアクタの一部分の
側面断面図である。
側面断面図である。
【図５】基板を支持するピン構造の例示的な実施形態を
示す図である。
示す図である。
【図６】本発明の実施形態による例示的な分流器を示す
図である。
図である。
【図７】本発明の実施形態による例示的な分流器を示す
図である。
図である。
【図８Ａ】本発明の例示的な実施形態による分流器の平
面図である。
面図である。
【図８Ｂ】本発明の例示的な実施形態による分流器の全
体図である。
体図である。
【図９】本発明の例示的な実施形態におけるガスの流れ
を示す分流器の側面断面図である。
を示す分流器の側面断面図である。
【図１０A】本発明の例示的な実施形態に使用可能な流
通制限器の平面図である。
通制限器の平面図である。
【図１０B】本発明の例示的な実施形態に使用可能な流
通制限器の側面図である。
通制限器の側面図である。
【図１１】本発明の代替実施形態による分流器を持つリ
アクタの側面断面図である。
アクタの側面断面図である。
【図１２】本発明の代替実施形態による分流器を持つリ
アクタの側面断面図である。
アクタの側面断面図である。
【図１３】本発明の代替実施形態による分流器を持つリ
アクタの側面断面図である。
アクタの側面断面図である。
【図１４】本発明の代替実施形態による分流器を持つリ
アクタの側面断面図である。
アクタの側面断面図である。
【図１５】本発明の代替実施形態による分流器を持つリ
アクタの側面断面図である。
アクタの側面断面図である。
【図１６】本発明の代替実施形態による分流器を持つリ
アクタの側面断面図である。
アクタの側面断面図である。
フロントページの続き
(72)発明者 ゲアラ ロバート
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
94539 フリーモント オメガ ドライ
ブ 45939
(72)発明者 ルーオウ ライゾン
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
94555 フリーモント マシュー テラ
ス 5430
(72)発明者 ヴィーズノスキ アラン
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
94566 プレザンタン ベイ メドウズ
サークル 2315
(72)発明者 ジョージ レニ
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
95123 サン ホセ サリダ デル ソ
ル 6048
(72)発明者 クール ニコル
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
94086 サニーヴェイル ウエスト オ
リーブ アベニュー 1085 アパートメ
ント ５
(72)発明者 ランフト クレイグ
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
94536−1595 フリーモント サマーウ
ッド ドライヴ 319
(72)発明者 マントリプラガーダ サイ
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
94089 サニーヴェイル ワイルドウッ
ド アベニュー 1235−337
(56)参考文献 特開 平８−45904（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−140379（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−326453（ＪＰ，Ａ)
米国特許5643394（ＵＳ，Ａ)
米国特許4854263（ＵＳ，Ａ)
国際公開96／019825（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/302
Claims (13)
- 【請求項１】 半導体基板の両面をエッチングするリア
クタシステムであって、 反応種を生成する発生チャンバと、 前記発生チャンバにガスを供給するガス入口と、 内部で半導体基板が処理される処理チャンバと、 前記処理チャンバから前記ガスを排出するガス出口と、 前記発生チャンバと前記半導体基板との間の分流器と、 を含み、 反応種の流れは、前記発生チャンバから前記処理チャン
バを通って前記ガス出口へと誘導され、 前記基板は、実質的に前記分流器に対して面している第
１の側面と、実質的に前記分流器から離れるように面し
ている第２の側面とを持ち、 前記分流器は、前記基板の第１の側面の上に複数の孔を
提供して、前記反応種の第１の部分が前記半導体基板の
第１の側面へ流れるようにし、 前記分流器は、前記孔の各々よりも大きい周縁の開口部
を形成し、前記周縁の開口部は、前記反応種の第２の部
分が前記半導体基板の第１の側面をバイパスするように
し、前記基板の第２の側面の処理を高めるように構成さ
れることを特徴とするリアクタシステム。 - 【請求項２】 前記反応種の流れの前記第１の部分は、
前記分流器を通って流れ、前記反応種の流れの前記第２
の部分は、前記分流器の周りを流れることを特徴とする
請求項１に記載のリアクタシステム。 - 【請求項３】 前記分流器は、孔のパターンを形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のリアクタシステム。 - 【請求項４】 前記孔のパターンは、前記基板の中心を
通り前記基板に対して垂直な軸線に関して、実質的に対
称であることを特徴とする請求項３に記載のリアクタシ
ステム。 - 【請求項５】 前記孔は、約０．２インチより小さい直
径を持つことを特徴とする請求項３に記載のリアクタシ
ステム。 - 【請求項６】 前記分流器は、アルミニウム、陽極処理
アルミニウム、テフロン、及び、石英から成るグループ
から選択される材料から作られることを特徴とする請求
項１に記載のリアクタシステム。 - 【請求項７】 前記分流器は、直径に関して少なくとも
前記基板と同じ大きさであることを特徴とする請求項１
に記載のリアクタシステム。 - 【請求項８】 前記分流器は、直径に関して前記基板よ
り約５から約２０パーセントほど大きいことを特徴とす
る請求項１に記載のリアクタシステム。 - 【請求項９】 前記分流器は、前記基板に向かって延び
るスカートを含むことを特徴とする請求項１に記載のリ
アクタシステム。 - 【請求項１０】 前記分流器が前記基板の前記第１の側
面から離れている距離は、前記基板の直径の約５から５
０パーセントの範囲であることを特徴とする請求項１に
記載のリアクタシステム。 - 【請求項１１】 前記基板と前記ガス出口との間に、前
記反応種の前記基板の前記第２の側面近傍における残留
時間を長くし、前記基板の前記第２の側面の処理を高め
るように配置された流通制限器を更に含むことを特徴と
する請求項１に記載のリアクタシステム。 - 【請求項１２】 前記基板の前記第２の側面近傍に補足
的なガス入口を更に含むことを特徴とする請求項１に記
載のリアクタシステム。 - 【請求項１３】 半導体基板を処理する方法であって、 前記基板を処理する反応種を発生する段階と、 前記反応種の流れを前記基板の方に誘導する段階と、 前記流れの第１の部分を、分流器を通過させ、処理すべ
き基板の第１の側面に到達させる段階と、 前記流れの第２の部分を、分流器の周縁の周りに分岐
し、前記基板の前記第１の側面をバイパスさせ、処理す
べき基板の第２の側面に流す段階と、 を含むことを特徴とする半導体基板を処理する方法。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US9275898P | 1998-07-13 | 1998-07-13 | |
| US09/351,259 US6335293B1 (en) | 1998-07-13 | 1999-07-12 | Systems and methods for two-sided etch of a semiconductor substrate |
| US60/092,758 | 1999-07-12 | ||
| US09/351,259 | 1999-07-12 | ||
| PCT/US1999/015945 WO2000003059A1 (en) | 1998-07-13 | 1999-07-13 | Systems and methods for two-sided etch of a semiconductor substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002520834A JP2002520834A (ja) | 2002-07-09 |
| JP3487828B2 true JP3487828B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=26786015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000559273A Expired - Fee Related JP3487828B2 (ja) | 1998-07-13 | 1999-07-13 | 半導体基板の両面エッチングのシステム及び方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6335293B1 (ja) |
| EP (1) | EP1125002A4 (ja) |
| JP (1) | JP3487828B2 (ja) |
| KR (1) | KR100382784B1 (ja) |
| WO (1) | WO2000003059A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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