JPH0393228A - 化合物半導体エッチング装置 - Google Patents
化合物半導体エッチング装置Info
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- JPH0393228A JPH0393228A JP23009389A JP23009389A JPH0393228A JP H0393228 A JPH0393228 A JP H0393228A JP 23009389 A JP23009389 A JP 23009389A JP 23009389 A JP23009389 A JP 23009389A JP H0393228 A JPH0393228 A JP H0393228A
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
化合物半導体基板をエッチングする装置に関し、エッチ
ング工程の能率を向上することを目的とし、 化合物半導体基板を真空中に保持し、該化合物半導体基
板の表面層を化学的または物理的な手段により除去して
清浄化する化合物半導体エッチング装置において、前記
化合物半導体基板(2)の保持部に対向して形成された
覗き窓(9)と、覗き窓(9)の真空側に該覗き窓(9
)に向かって塩素ガスを噴射する噴射口Q4)と、を設
けたことを特徴として化合物半導体エッチング装置を構
成する。
ング工程の能率を向上することを目的とし、 化合物半導体基板を真空中に保持し、該化合物半導体基
板の表面層を化学的または物理的な手段により除去して
清浄化する化合物半導体エッチング装置において、前記
化合物半導体基板(2)の保持部に対向して形成された
覗き窓(9)と、覗き窓(9)の真空側に該覗き窓(9
)に向かって塩素ガスを噴射する噴射口Q4)と、を設
けたことを特徴として化合物半導体エッチング装置を構
成する。
本発明は半導体基板の表面層を除去するための化合物半
導体エッチング装置に関する。
導体エッチング装置に関する。
最近、高電子移動度トランジスタ(HEMT)やホット
エレクトロントランジスタ(HET)のような高速電子
デバイスや半導体レーザなどの光デバイスがガリウム砒
素(GaAs)やインジウム燐(InP)などの化合物
半導体を用いて製造されている。
エレクトロントランジスタ(HET)のような高速電子
デバイスや半導体レーザなどの光デバイスがガリウム砒
素(GaAs)やインジウム燐(InP)などの化合物
半導体を用いて製造されている。
そして、か\る化合物半導体を用いると、シリコン(S
i)のような単体半導体では達成できないような新しい
分野が開拓できることから注目されているが、このよう
な新しいデバイスは半導体基板(以下略してウエハ)の
上にエビタキシャル戒長を行って形戒する場合が多い。
i)のような単体半導体では達成できないような新しい
分野が開拓できることから注目されているが、このよう
な新しいデバイスは半導体基板(以下略してウエハ)の
上にエビタキシャル戒長を行って形戒する場合が多い。
か\る場合、特性が優れ、且つ安定性の優れたデバイス
を形戒するには清浄で不純物の付着のないウエハを用い
てエビタキシャル戒長を行うことが必要で、そのため前
処理としてウエハ表面のエッチングによる清浄化が行わ
れている。
を形戒するには清浄で不純物の付着のないウエハを用い
てエビタキシャル戒長を行うことが必要で、そのため前
処理としてウエハ表面のエッチングによる清浄化が行わ
れている。
このように、エッチング装置はデバイス形戒のためのウ
エハ加工用や加工したウエハ上へのエビタキシャル層戒
長のための前処理用として使用されているが、表面層の
エッチング深さを制御できることが必要である。
エハ加工用や加工したウエハ上へのエビタキシャル層戒
長のための前処理用として使用されているが、表面層の
エッチング深さを制御できることが必要である。
こ\で、エッチング速度はウエハの温度、反応ガスの流
量あるいはビーム強度などに強く依存することから、エ
ッチング装置はこれらの作用因子を精度よく制御できる
ことが必要である。
量あるいはビーム強度などに強く依存することから、エ
ッチング装置はこれらの作用因子を精度よく制御できる
ことが必要である。
エッチング装置にはウエハを真空中に保持した状態でウ
エハ表面に反応性ガスを吹きつけてエッチング(Rea
ctive Etching)する装置やウエハ表面に
反応性のイオンを衝突させてエッチング(Reac t
ive Ion Etching)する装置のように化
学的な手段によってエッチングを行う装置がある。
エハ表面に反応性ガスを吹きつけてエッチング(Rea
ctive Etching)する装置やウエハ表面に
反応性のイオンを衝突させてエッチング(Reac t
ive Ion Etching)する装置のように化
学的な手段によってエッチングを行う装置がある。
一方、アルゴン(Ar)やヘリウム(}le)のような
不活性なガスイオンを衝突させてエッチング(IonE
tching)させる装置や、電子サイクロトロン共鳴
によるプラズマ(Electron Cyclotro
n ResonancePlasma)を照射してエッ
チングする装置のように物理的な手段によってエッチン
グを行う装置がある。
不活性なガスイオンを衝突させてエッチング(IonE
tching)させる装置や、電子サイクロトロン共鳴
によるプラズマ(Electron Cyclotro
n ResonancePlasma)を照射してエッ
チングする装置のように物理的な手段によってエッチン
グを行う装置がある。
そして、これらの装置を用いてエッチングを行う場合、
エッチング速度はウエハの温度に強く依存することから
、ウエハの温度を正確に測定することが必要であり、当
初はウエハの近傍に熱電対を設置し、これによりウエハ
の温度制御を行っていた。
エッチング速度はウエハの温度に強く依存することから
、ウエハの温度を正確に測定することが必要であり、当
初はウエハの近傍に熱電対を設置し、これによりウエハ
の温度制御を行っていた。
然し、この方法ではエッチングが進行している表面の温
度を計測できないために、ウエハ毎に温度の変動が生じ
、エッチング速度の制御が不安定になる。
度を計測できないために、ウエハ毎に温度の変動が生じ
、エッチング速度の制御が不安定になる。
これを避ける方法としてウエハ表面を覗ける位置に覗き
窓を設け、この窓を通じて赤外線放射温度計により温度
を測定してウエハの温度制御を行う方法がある。
窓を設け、この窓を通じて赤外線放射温度計により温度
を測定してウエハの温度制御を行う方法がある。
然し、この方法によると化学的なエッチング装置の場合
は覗き窓が反応ガス生戒物の付着により汚れ、また物理
的なエッチング装置の場合は解離しビームとなって飛来
し、蒸着するウエハの戒分によって曇りが生じ、そのた
めに正確な計測(モニタ)ができないと云う問題がある
. 以下、もっとも一般的に用いられている反応性ガスエッ
チング(Reactive Etching略称RE)
装置を例として本発明を説明する。
は覗き窓が反応ガス生戒物の付着により汚れ、また物理
的なエッチング装置の場合は解離しビームとなって飛来
し、蒸着するウエハの戒分によって曇りが生じ、そのた
めに正確な計測(モニタ)ができないと云う問題がある
. 以下、もっとも一般的に用いられている反応性ガスエッ
チング(Reactive Etching略称RE)
装置を例として本発明を説明する。
第3図は発明者が使用しているRE装置の断面図であっ
て、ガスエッチング室lの中で、ウエハ2(例えばGa
Asウエハ)はサセプタ3の上に固定され、背後よりヒ
ータ4により加熱されている。
て、ガスエッチング室lの中で、ウエハ2(例えばGa
Asウエハ)はサセプタ3の上に固定され、背後よりヒ
ータ4により加熱されている。
また、ガスエッチング室lには反応ガス〔例えば塩化水
素(ucf)]供給管5と水素ガス(H2)供給管6と
があり、それぞれバルブ7と流量計8とが設けられてい
る。
素(ucf)]供給管5と水素ガス(H2)供給管6と
があり、それぞれバルブ7と流量計8とが設けられてい
る。
また、ウエハ2の対向位置には覗き窓9があり、この覗
き窓9の外.側には赤外線放射温度計lOが設けられて
いる。
き窓9の外.側には赤外線放射温度計lOが設けられて
いる。
また、ガスエッチング室1の下部には排気口11があっ
て、図示を省略したが、ターボ分子ポンプとこれに直結
した回転ポンプよりなる排気系によって排気されている
。
て、図示を省略したが、ターボ分子ポンプとこれに直結
した回転ポンプよりなる排気系によって排気されている
。
この図によってGaAsウエハのエッチング方法を説明
すると次のようになる。
すると次のようになる。
先ず、排気系を動作してガスエッチング室1をlO−6
〜10−’ torrの真空度に排気した状態でウエハ
2を約500℃に加熱し、反応ガス供給管5からHCI
lガスを2cc/分の流量でウエハ2に照射すると60
人/分の速度でエッチングすることができ、ウエハ表面
は鏡面となる。
〜10−’ torrの真空度に排気した状態でウエハ
2を約500℃に加熱し、反応ガス供給管5からHCI
lガスを2cc/分の流量でウエハ2に照射すると60
人/分の速度でエッチングすることができ、ウエハ表面
は鏡面となる。
また、ウエハ2の表面に残留していた炭素不純物も同時
に除去することができる。
に除去することができる。
なお、この詳細について発明者は下記の文献に報告して
ある。
ある。
(Journal of Crystal Growt
h 95.(1989)322)なお、エッチングを行
う際に水素ガス供給管6からH2を同時に供給すればウ
エハ2の清浄化効果が向上することも発見している。
h 95.(1989)322)なお、エッチングを行
う際に水素ガス供給管6からH2を同時に供給すればウ
エハ2の清浄化効果が向上することも発見している。
こ\で、エッチング工程を通じてウエハ2の温度は覗き
窓9を通じて赤外線放射温度計lOでモニタし制御して
いるが、エッチング処理を繰り返すに従って覗き窓9に
は曇りが生じ、そのためウエハ2の温度を正確にモニタ
することが難しくなり、赤外線放射温度計lOの指示値
を補正して読み取ることが必要であった。
窓9を通じて赤外線放射温度計lOでモニタし制御して
いるが、エッチング処理を繰り返すに従って覗き窓9に
は曇りが生じ、そのためウエハ2の温度を正確にモニタ
することが難しくなり、赤外線放射温度計lOの指示値
を補正して読み取ることが必要であった。
エッチング装置を使用してエッチングを行う場合に反応
生戒物の付着や解離物の蒸着によって覗き窓に曇が生じ
、ウエハ温度を正確にモニタすることが困難となる。
生戒物の付着や解離物の蒸着によって覗き窓に曇が生じ
、ウエハ温度を正確にモニタすることが困難となる。
そのため従来は、エッチング装置の連続使用は制限され
、エッチング装置の真空を破って覗き窓をクリーニング
する必要があった。
、エッチング装置の真空を破って覗き窓をクリーニング
する必要があった。
以上のことから、覗き窓をクリーニングすることなく連
続使用できるエッチング装置を開発する必要があった。
続使用できるエッチング装置を開発する必要があった。
上記の課題は化合物半導体エッチング装置において、化
合物半導体基板の保持部に対向して形成された覗き窓と
、覗き窓の真空側に覗き窓に向かって塩素ガスを噴射す
る噴射口とを設けて化合物半導体エッチング装置を構成
することにより解決することができる。
合物半導体基板の保持部に対向して形成された覗き窓と
、覗き窓の真空側に覗き窓に向かって塩素ガスを噴射す
る噴射口とを設けて化合物半導体エッチング装置を構成
することにより解決することができる。
本発明はガスエッチング室lに新たにCf2ガスを噴射
するCl2ガス供給管l3を設け、また覗き窓9の周囲
にヒータ15を設けるもので、覗き窓9を加熱した状態
で覗き窓9の真空側から噴射口14によりCl2ガスを
覗き窓9に吹きつけ、付着物を酸化して蒸発することに
より曇りを無くするものである。
するCl2ガス供給管l3を設け、また覗き窓9の周囲
にヒータ15を設けるもので、覗き窓9を加熱した状態
で覗き窓9の真空側から噴射口14によりCl2ガスを
覗き窓9に吹きつけ、付着物を酸化して蒸発することに
より曇りを無くするものである。
なお、このCl2ガスの噴射によりガスエッチング室の
真空度は下がるが、この処理はサセプタ3の上のウエハ
2の交換時に行うので、工程の障害にはならない。
真空度は下がるが、この処理はサセプタ3の上のウエハ
2の交換時に行うので、工程の障害にはならない。
次に、Cl.ガスを使用する理由はHClガスよりも酸
化力が強いからである。
化力が強いからである。
例えば、GaAsについて言えば、HCffiガスを噴
射すると、 GaAs +4HCj!−+ GaCj!z + As
CEz +2Hz”{1}の二塩化物が生ずることを発
明者は見出し、前記文献で報告している。
射すると、 GaAs +4HCj!−+ GaCj!z + As
CEz +2Hz”{1}の二塩化物が生ずることを発
明者は見出し、前記文献で報告している。
然し、I{Cfガスの代わりにCLガスを使用すると、
GaAs +3Cj!z 4 GaCf,1 +AsC
ls −(2)の反応により三塩化物を生じ、この三塩
化物は二塩化物よりも蒸気圧が高く、130℃で約10
0〜760 Torrの値を示す。
ls −(2)の反応により三塩化物を生じ、この三塩
化物は二塩化物よりも蒸気圧が高く、130℃で約10
0〜760 Torrの値を示す。
第2図はGaAsウエハの温度を変えてCl2ガスを2
SCCMの流量で噴射した場合の手ツチング速度を示
しており、同図からウエハ温度が100゜Cの場合は0
.02μS/分のエッチング速度が得られることを示し
ている。
SCCMの流量で噴射した場合の手ツチング速度を示
しており、同図からウエハ温度が100゜Cの場合は0
.02μS/分のエッチング速度が得られることを示し
ている。
このことは、三塩化物は室温でもかなり高い蒸気圧を示
し蒸発することを示している。
し蒸発することを示している。
一方、二塩化物は室温では殆ど蒸発しない。
また、二塩化物はCZ.ガスと反応すると酸化されて三
塩化物になる。
塩化物になる。
すなわち、本発明は反応ガス供給管5から噴射したHC
1ガスにより反応して生じ、覗き窓9に付着している反
応生戒物が二塩化物であることから、これにCl.ガス
を噴射し、三塩化物として除去するものである。
1ガスにより反応して生じ、覗き窓9に付着している反
応生戒物が二塩化物であることから、これにCl.ガス
を噴射し、三塩化物として除去するものである。
なお、覗き窓9の周辺にヒータl5を設けた理由は、覗
き窓9の温度上昇により付着物の除去は更に急速に行え
るからである。
き窓9の温度上昇により付着物の除去は更に急速に行え
るからである。
第1図に示すRE装置を用い、ウエハ2としてGaAs
を用い、サセプタ3に装着した後、真空系を動作してガ
スエッチング室1をI XIO−’ Torrの真空度
にまで排気した。
を用い、サセプタ3に装着した後、真空系を動作してガ
スエッチング室1をI XIO−’ Torrの真空度
にまで排気した。
次に、ヒータ4に通電してGaAsウエハ2を500℃
に加熱した状態で反応ガス供給管5からHClガスを流
速2cc/分、またH2ガス供給管6からH.を18c
c/分の流速でそれぞれ流量計8を通じてGa八Sウエ
ハ2に噴射した。
に加熱した状態で反応ガス供給管5からHClガスを流
速2cc/分、またH2ガス供給管6からH.を18c
c/分の流速でそれぞれ流量計8を通じてGa八Sウエ
ハ2に噴射した。
9′
沸お、GaAsウエハ2の温度は覗き窓9を通して赤外
線放射温度計lOでモニタし、正確に500゜Cに保っ
た. このようにして従来と同様に約100人のエッチングを
行った後、GaAsウエハ2を交換する工程を続けたが
、暫くして覗き窓9に曇りが生じた.そこで、次のエッ
チングを行う前に、塩素ガス供給管I3の噴射口I4か
ら流量計16を通じてCl2ガスを10cc/分の流量
で約lO分間噴射した結果、完全に曇りを除去すること
ができ、再び、赤外線温度計10によりGaAsウエハ
2の温度を正確にモニタできるようになった。
線放射温度計lOでモニタし、正確に500゜Cに保っ
た. このようにして従来と同様に約100人のエッチングを
行った後、GaAsウエハ2を交換する工程を続けたが
、暫くして覗き窓9に曇りが生じた.そこで、次のエッ
チングを行う前に、塩素ガス供給管I3の噴射口I4か
ら流量計16を通じてCl2ガスを10cc/分の流量
で約lO分間噴射した結果、完全に曇りを除去すること
ができ、再び、赤外線温度計10によりGaAsウエハ
2の温度を正確にモニタできるようになった。
なお、ヒータl5に通電して石英からなる覗き窓9の温
度を高めれば短時間で曇りを除去することができる。
度を高めれば短時間で曇りを除去することができる。
本発明の実施により装置の真空を破ることなく覗き窓の
曇りを除去できるので、ウエハのエッチングについて制
御性が向上し、また作業能率を向上することができる。
曇りを除去できるので、ウエハのエッチングについて制
御性が向上し、また作業能率を向上することができる。
第l図は本発明に係るRE装置の構戒を示す断面図、
第2図はGaAs基板についてCl2ガスによるエッチ
ング速度のウエハ温度依存性を示す図、第3図は従来の
RE装置の構戒を示す断面図、である。 図において、 1はガスエッチング室、 4はヒータ、 6は水素ガス供給管、 2はウエハ、 5は反応ガス供給管、 8,l6は流量計、 l5はヒータ、 である。 〕(発 明1二ff.3 F? E M ’l /l
J4A E i、tmim咲米のI’i’E装置の1−
戚[示す前面図第 3 図
ング速度のウエハ温度依存性を示す図、第3図は従来の
RE装置の構戒を示す断面図、である。 図において、 1はガスエッチング室、 4はヒータ、 6は水素ガス供給管、 2はウエハ、 5は反応ガス供給管、 8,l6は流量計、 l5はヒータ、 である。 〕(発 明1二ff.3 F? E M ’l /l
J4A E i、tmim咲米のI’i’E装置の1−
戚[示す前面図第 3 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 化合物半導体基板を真空中に保持し、該化合物半導体基
板の表面層を化学的または物理的な手段により除去して
清浄化する化合物半導体エッチング装置において、 前記化合物半導体基板(2)の保持部に対向して形成さ
れた覗き窓(9)と、 覗き窓(9)の真空側に該覗き窓(9)に向かって塩素
ガスを噴射する噴射口(14)と、 を設けたことを特徴とする化合物半導体エッチング装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23009389A JPH0393228A (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 化合物半導体エッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23009389A JPH0393228A (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 化合物半導体エッチング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0393228A true JPH0393228A (ja) | 1991-04-18 |
Family
ID=16902440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23009389A Pending JPH0393228A (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 化合物半導体エッチング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0393228A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006332201A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 窒化物半導体製造装置の洗浄方法と洗浄装置 |
JP2007109928A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 窒化物半導体製造装置部品の洗浄方法と洗浄装置 |
-
1989
- 1989-09-05 JP JP23009389A patent/JPH0393228A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006332201A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 窒化物半導体製造装置の洗浄方法と洗浄装置 |
JP2007109928A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 窒化物半導体製造装置部品の洗浄方法と洗浄装置 |
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