JPH04129219A - Dry etcher - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は湿式エツチング装置に関し、特に異方性のエツ
チング形状を実現できる湿式エツチング装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a wet etching apparatus, and more particularly to a wet etching apparatus capable of realizing an anisotropic etched shape.
従来の湿式エツチング装置としては、第2図の斜視図に
示すように、直方体形状の容器10に、薬液を満たし、
キャリア11に複数枚のウェハ1を浸漬させてエツチン
グする装置や、第3図の概略図に示すように、薬液をノ
ズル12から噴出させて、薬液のスプレーをスピンチャ
ック13にて回転させたウェハ1に当ててエツチングす
る装置が知られている。As shown in the perspective view of FIG. 2, a conventional wet etching apparatus includes a rectangular parallelepiped-shaped container 10 filled with a chemical solution.
An apparatus for etching a plurality of wafers 1 by immersing them in a carrier 11, and a wafer in which a chemical solution is ejected from a nozzle 12 and the spray of the chemical solution is rotated by a spin chuck 13, as shown in the schematic diagram of FIG. 1 is known.
これに対し、従来の異方性エツチング装置としては、第
4図の概略図に示すように、乾式のエツチング装置が一
般的である。この場合、ガス排気口14とガス導入口1
5とを有する真空容器16中において、通常400KH
z又は13゜56MHzの高周波発振器17に接続した
平行に対向する2枚の電極7間で発生させる電離ガスプ
ラズマ中にウェハ1を設置させることにより、イオンや
プラズマを用いてエツチングが行なわれる。On the other hand, as a conventional anisotropic etching apparatus, a dry etching apparatus is generally used, as shown in the schematic diagram of FIG. In this case, the gas exhaust port 14 and the gas inlet port 1
Usually 400KH in a vacuum container 16 with 5
Etching is performed using ions and plasma by placing the wafer 1 in an ionized gas plasma generated between two parallel electrodes 7 connected to a high frequency oscillator 17 of 56 MHz or 13°.
一般的に、異方性エツチング装置は、方向性のあるイオ
ンを用いて物理的作用によって異方性エツチングを実現
する装置と、被加工物質をイオンやラジカルを用いて化
学的作用によってエッチングを行うと同時に、被加工物
質側壁にエツチング反応を阻害する保護膜を形成させて
異方性エツチングを実現す゛る装置とが知られている。In general, anisotropic etching equipment uses directional ions to achieve anisotropic etching through physical action, and equipment that etches the material to be processed through chemical action using ions or radicals. At the same time, an apparatus is known that realizes anisotropic etching by forming a protective film on the side wall of the material to be processed to inhibit the etching reaction.
上述した従来の湿式エツチング装置では、薬液中の化学
反応でエツチングが進行するため、エツチング形状は等
方的であり、異方性エツチング形状は実現できない。In the above-mentioned conventional wet etching apparatus, etching progresses by a chemical reaction in the chemical solution, so the etched shape is isotropic, and an anisotropic etched shape cannot be realized.
また、従来技術で異方性のエツチング形状を実現できる
乾式のエツチング装置では、イオン運動エネルギーを利
用してエツチングを行うため、被加工膜と前記被加工膜
の下地膜との選択比を十分大きくすることは困難である
。例えば、リンを含む多結晶シリコン膜を、乾式エツチ
ングにてに選択的に除去してゲート電極を形成する工程
において、多結晶シリコン膜とその地下膜である酸化膜
との選択比はおよそ10〜20程度である。従って、特
に酸化膜の膜厚が100A以下と薄い場合、わずかのオ
ーバーエツチングによって酸化膜もエツチングされ、S
iが露出してしまい、MOSFETの特性が劣化すると
いう問題点があった。In addition, in dry etching equipment that can realize anisotropic etched shapes using conventional technology, etching is performed using ion kinetic energy, so the selectivity ratio between the film to be processed and the underlying film of the film to be processed is sufficiently increased. It is difficult to do so. For example, in the process of selectively removing a polycrystalline silicon film containing phosphorus by dry etching to form a gate electrode, the selectivity ratio between the polycrystalline silicon film and the oxide film underlying it is approximately 10 to 10. It is about 20. Therefore, especially when the thickness of the oxide film is as thin as 100A or less, the oxide film is also etched by a slight overetching, and S
There was a problem that i was exposed and the characteristics of the MOSFET deteriorated.
更に、乾式エツチング装置の場合、エツチング加工に荷
電粒子を用いるため、フォトレジストや被加工膜に帯電
が生じる。例えば、前記ゲート電極を形成する工程にお
いて、マスクとなるフォトレジストや多結晶シリコン膜
に帯電が生じやすく、半導体基板とフォトレジスト間に
電位差ができ、場合によっては短絡が生じゲート電極が
電気的に破壊されるという問題点があった。Furthermore, in the case of a dry etching apparatus, since charged particles are used for etching, the photoresist and the film to be processed are charged. For example, in the process of forming the gate electrode, the photoresist or polycrystalline silicon film that serves as a mask is likely to be charged, creating a potential difference between the semiconductor substrate and the photoresist, and in some cases short circuiting may occur, causing the gate electrode to become electrically charged. There was a problem with it being destroyed.
更に、乾式エツチングの場合、反応室真空容器側壁や電
極に対してもイオンが衝突するため、側壁や電極からF
e等の重金属がスパッタ効果により、ウェハ上に付着し
、汚染されるという問題点があった。Furthermore, in the case of dry etching, ions also collide with the side walls of the reaction chamber vacuum chamber and the electrodes, so F is removed from the side walls and electrodes.
There is a problem in that heavy metals such as e.g. adhere to the wafer due to the sputtering effect, resulting in contamination.
本発明は、異方性のエツチング形状を実現できると共に
、乾式エツチング装置による異方性エツチング加工上の
問題点を解決した湿式エツチング装置を提供するもので
ある。The present invention provides a wet etching apparatus which can realize an anisotropic etched shape and solves the problems associated with anisotropic etching using a dry etching apparatus.
本発明の湿式エツチング装置は、ミスト化させた薬液を
含むキャリアガスを密閉容器に導入するガス導入管と、
前記密閉容器に電界を加える電極と、前記密閉容器内に
設置したウェハを冷却させる温度コントローラーとを有
している。The wet etching apparatus of the present invention includes a gas introduction pipe for introducing a carrier gas containing a mist chemical into a closed container;
It has an electrode that applies an electric field to the sealed container, and a temperature controller that cools the wafer placed in the sealed container.
次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例の湿式エツチング装置の概略
図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a wet etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
ウェハ1は、−20℃〜+50℃の範囲で温度コントロ
ール可能なウェハ温度コントローラー3に接続されたウ
ェハホルダー2上に保持され、ウェハホルダー2は、ミ
スト化させた薬液を含むキャリアガスを導入するガス導
入管4とガス排気管5とを有する密閉容器6内に設置さ
れる。密閉容器6は、電極7aと電極7b間に生じる勾
配を有する電界内に設置される。The wafer 1 is held on a wafer holder 2 connected to a wafer temperature controller 3 that can control the temperature in the range of -20°C to +50°C, and the wafer holder 2 introduces a carrier gas containing a mist chemical solution. It is installed in a closed container 6 having a gas inlet pipe 4 and a gas exhaust pipe 5. The closed container 6 is placed in an electric field having a gradient generated between the electrodes 7a and 7b.
ガス導入管4から密閉容器6内に導入された薬液のミス
トは、その形成過程で気体と薬液との摩擦により、帯電
が生じるため、電界内で方向性のそろった移動が起きる
。従って、ウェハ1上の被加工M8に対して異方的に薬
液のミストが降下し、フォトレジスト9をマスクとして
化学反応により、被加工膜8がエツチングされる。The chemical mist introduced into the closed container 6 from the gas introduction pipe 4 becomes electrically charged due to friction between the gas and the chemical during its formation process, and therefore moves in a uniform direction within the electric field. Therefore, the chemical mist falls anisotropically onto the workpiece M8 on the wafer 1, and the workpiece film 8 is etched by a chemical reaction using the photoresist 9 as a mask.
また、ウェハの温度を0℃以下に設定することにより、
特にエツチング中の被加工膜側壁のエツチング反応は凍
結される一方、エツチング中の被加工面においては、ミ
ストの衝突及び発熱反応等によりエツチングは継続され
る。以上の結果、フォトレジストをマスクにして、湿式
エツチングにて異方性エツチングを実現することができ
る。In addition, by setting the wafer temperature below 0℃,
In particular, the etching reaction on the side wall of the film being etched is frozen, while etching continues on the surface being etched due to mist collisions, exothermic reactions, and the like. As a result of the above, anisotropic etching can be achieved by wet etching using a photoresist as a mask.
以上の具体例として、リンを含む多結晶シリコンを異方
性エツチングして、ゲート電極を形成する場合について
説明する。多結晶シリコン膜は、HFとHNO,の混合
溶液によって、湿式にてエツチングが可能である。HF
とHNOgと純水の混合比率を、1対50対100の比
率で混合させた後、窒素ガスをキャリアガスとしてミス
ト化させ、電界内の密閉容器に導入する。ウェハホルダ
温度を温度コントローラーにより0℃に設定する。As a specific example of the above, a case will be described in which a gate electrode is formed by anisotropically etching polycrystalline silicon containing phosphorus. A polycrystalline silicon film can be wet-etched using a mixed solution of HF and HNO. HF
After mixing HNOg and pure water at a ratio of 1:50:100, nitrogen gas is made into a mist as a carrier gas, and the mist is introduced into a closed container within an electric field. The wafer holder temperature is set to 0°C using a temperature controller.
以上の設定条件下で、層抵抗が10〜20Ω/口の多結
晶シリコン膜は、エツチングレートが300A 7m
i n 〜50〇八/ m i nでエツチングされる
。この場合、多結晶シリコン膜側壁では、ミストが方向
性を持っているため、反応が進行しない。多結晶シリコ
ン膜のエツチング面では、方向性を持ったミストが衝突
すること及び発熱反応のため、エツチングが進行する。Under the above setting conditions, a polycrystalline silicon film with a layer resistance of 10 to 20 Ω/hole has an etching rate of 300A 7m.
It is etched at in ~5008/min. In this case, the reaction does not proceed on the sidewalls of the polycrystalline silicon film because the mist has directionality. Etching progresses on the etched surface of the polycrystalline silicon film due to collision of directional mist and exothermic reaction.
この結果、多結晶シリコン膜の異方性エツチングが実現
できる。加えてこの場合、下地酸化膜との選択化は30
0〜1000が得られる上、チャージアップも生じない
ため、絶縁膜破壊は生じない。また、反応室容器側壁等
をスパッタさせて生じる重金属汚染も少ない。As a result, anisotropic etching of the polycrystalline silicon film can be achieved. In addition, in this case, the selectivity with the base oxide film is 30
0 to 1000 is obtained, and no charge-up occurs, so no breakdown of the insulation film occurs. In addition, there is less heavy metal contamination caused by sputtering the side walls of the reaction chamber and the like.
以上説明したように、本発明においては、従来技術で実
現できなかった湿式エツチング法による異方性エツチン
グが実現できるという特有の効果がある上、乾式異方性
エツチングで問題であったマスク材のフォトレジストと
被加工膜との選択比及び被加工膜とその下地膜との選択
比が小さくて不十分であった点が、大きく改善できると
いう効果がある。また、同様に乾式エツチング法で問題
であったチャージアップによる絶縁膜破壊が生じない効
果や、重金属汚染が非常に少ない効果などがある。As explained above, the present invention has the unique effect of being able to achieve anisotropic etching by wet etching, which was not possible with conventional techniques, and also improves the ability to remove mask materials, which was a problem with dry anisotropic etching. This has the effect that the selectivity ratio between the photoresist and the film to be processed, and the selectivity between the film to be processed and its base film, which were small and insufficient, can be greatly improved. Further, there are also effects such as no breakdown of the insulating film due to charge-up, which was a problem with the dry etching method, and very little heavy metal contamination.
第1図は本発明の一実施例の湿式エツチング装置の概略
図、第2図と第3図は従来の湿式エツチング装置の斜視
図及び概略図、第4図は従来の乾式異方性エツチング装
置の概略図である。
1・・・ウェハ、2・・・ウェハホルダ、3・・・温度
コントローラー、4・・・ガス導入管、5・・・ガス排
気管、6・・・密閉容器、7.7a、7b・・・電極、
8・・・被加工膜、9・・・フォトレジスト、10・・
・容器、11・・・キャリア、12・・・ノズル、13
・・・スピンチャック、14・・・ガス排気口、15・
・・ガス導入口、16・・・真空容器、17・・・高周
波発振器。
カ
図
罰
霞
賄
区FIG. 1 is a schematic diagram of a wet etching apparatus according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are perspective views and schematic diagrams of a conventional wet etching apparatus, and FIG. 4 is a conventional dry anisotropic etching apparatus. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Wafer, 2... Wafer holder, 3... Temperature controller, 4... Gas introduction pipe, 5... Gas exhaust pipe, 6... Airtight container, 7.7a, 7b... electrode,
8... Film to be processed, 9... Photoresist, 10...
・Container, 11...Carrier, 12...Nozzle, 13
...Spin chuck, 14...Gas exhaust port, 15.
...Gas inlet, 16...Vacuum container, 17...High frequency oscillator. Kazu Punishment Haze District
Claims (1)
導入するガス導入管と、前記密閉容器に電界を加える電
極と、前記密閉容器内に設置したウエハを冷却させる温
度コントローラーとを有することを特徴とする湿式エッ
チング装置。The invention is characterized by having a gas introduction pipe for introducing a carrier gas containing a mist-formed chemical into a sealed container, an electrode for applying an electric field to the sealed container, and a temperature controller for cooling a wafer placed in the sealed container. wet etching equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25057190A JPH04129219A (en) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | Dry etcher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25057190A JPH04129219A (en) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | Dry etcher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04129219A true JPH04129219A (en) | 1992-04-30 |
Family
ID=17209872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25057190A Pending JPH04129219A (en) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | Dry etcher |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04129219A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107408503A (en) * | 2015-03-26 | 2017-11-28 | 株式会社斯库林集团 | Substrate board treatment and substrate processing method using same |
-
1990
- 1990-09-20 JP JP25057190A patent/JPH04129219A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107408503A (en) * | 2015-03-26 | 2017-11-28 | 株式会社斯库林集团 | Substrate board treatment and substrate processing method using same |
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