JPH05267227A - ドライエッチング装置 - Google Patents
ドライエッチング装置Info
- Publication number
- JPH05267227A JPH05267227A JP4065743A JP6574392A JPH05267227A JP H05267227 A JPH05267227 A JP H05267227A JP 4065743 A JP4065743 A JP 4065743A JP 6574392 A JP6574392 A JP 6574392A JP H05267227 A JPH05267227 A JP H05267227A
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- Japan
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- exhaust
- gas
- etching
- cooling trap
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Abstract
(57)【要約】
【目的】エッチングにより発生する反応生成物が、エッ
チングするウェハ表面に再入射，再付着して表面を覆
い、エッチング粒子の入射及び反応を阻害する影響を防
止する。 【構成】２５００ ｌ／sec以上の排気速度の排気ポンプ
１１を用い、排気コンダクタンスを２０００ ｌ／sec以
上にして、実効排気速度を１３００ ｌ／sec以上にし、
真空処理室１内に冷却トラップ１８を設置して、冷却ト
ラップ１８の温度をエッチングガスの凝縮温度以上，反
応生成物の凝縮温度以下に制御するエッチングする。 【効果】エッチング反応生成物が冷却トラップに物理吸
着され、未吸着の反応生成物も高速排気により処理室外
に排出されるため、反応生成物のウェハへの再入射，再
付着を防止できる。
チングするウェハ表面に再入射，再付着して表面を覆
い、エッチング粒子の入射及び反応を阻害する影響を防
止する。 【構成】２５００ ｌ／sec以上の排気速度の排気ポンプ
１１を用い、排気コンダクタンスを２０００ ｌ／sec以
上にして、実効排気速度を１３００ ｌ／sec以上にし、
真空処理室１内に冷却トラップ１８を設置して、冷却ト
ラップ１８の温度をエッチングガスの凝縮温度以上，反
応生成物の凝縮温度以下に制御するエッチングする。 【効果】エッチング反応生成物が冷却トラップに物理吸
着され、未吸着の反応生成物も高速排気により処理室外
に排出されるため、反応生成物のウェハへの再入射，再
付着を防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は表面の微細加工に好敵な
ドライエッチング装置に係り、特に、エッチングにより
発生する反応生成物がウェハに再付着しないようにし、
反応生成物の影響を防止した高精度ドライエッチング装
置に関する。
ドライエッチング装置に係り、特に、エッチングにより
発生する反応生成物がウェハに再付着しないようにし、
反応生成物の影響を防止した高精度ドライエッチング装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路（ＬＳＩ）の微細加工法
として用いられるドライエッチング技術は、ＬＳＩの微
細化に伴って０.１μｍ レベルの高精度化が必要となっ
ている。しかし、従来のＲＩＥエッチングでは通常１０
ｍTorrから１００ｍTorrの比較的高いガス圧力でエッチ
ングが行われていたため、ガスプラズマ中でのイオンの
散乱等により基板に入射するイオンの方向性が乱れ、高
精度加工が困難であった。このように、高ガス圧力でエ
ッチングが行われていた理由は、第一に低ガス圧力では
安定な放電が得られにくいこと、第二に、低ガス圧力で
は十分なエッチング速度が得られないことであった。近
年、ガスプラズマ中におけるイオンの散乱を防止するた
めより低ガス圧力で、しかもある程度のエッチング速度
を得るために高効率放電を行うエッチングが検討され、
例えば、特公昭52−126174号公報やソリッド ステート
デバイシズ アンド マテリアルズ ２０７頁(１９
９０)（Solid State Devices and Materials ｐ２０
７，(１９９０)）に記載のマイクロ波プラズマエッチン
グ（ＥＣＲエッチングともいう）や、ドライプロセスシ
ンポジウムｐ５４，(１９８８)に記載のマグネトロン放
電型ＲＩＥや、ジャーナルオブ バキューム サイエン
ス テクノロジー Ｂ９(２)，３１０(１９９１)（Jour
nal of Vacuum Science Technology Ｂ９(２)，３１０
(１９９１))に記載のヘリコン型ＲＩＥ等装置が開発さ
れてきた。
として用いられるドライエッチング技術は、ＬＳＩの微
細化に伴って０.１μｍ レベルの高精度化が必要となっ
ている。しかし、従来のＲＩＥエッチングでは通常１０
ｍTorrから１００ｍTorrの比較的高いガス圧力でエッチ
ングが行われていたため、ガスプラズマ中でのイオンの
散乱等により基板に入射するイオンの方向性が乱れ、高
精度加工が困難であった。このように、高ガス圧力でエ
ッチングが行われていた理由は、第一に低ガス圧力では
安定な放電が得られにくいこと、第二に、低ガス圧力で
は十分なエッチング速度が得られないことであった。近
年、ガスプラズマ中におけるイオンの散乱を防止するた
めより低ガス圧力で、しかもある程度のエッチング速度
を得るために高効率放電を行うエッチングが検討され、
例えば、特公昭52−126174号公報やソリッド ステート
デバイシズ アンド マテリアルズ ２０７頁(１９
９０)（Solid State Devices and Materials ｐ２０
７，(１９９０)）に記載のマイクロ波プラズマエッチン
グ（ＥＣＲエッチングともいう）や、ドライプロセスシ
ンポジウムｐ５４，(１９８８)に記載のマグネトロン放
電型ＲＩＥや、ジャーナルオブ バキューム サイエン
ス テクノロジー Ｂ９(２)，３１０(１９９１)（Jour
nal of Vacuum Science Technology Ｂ９(２)，３１０
(１９９１))に記載のヘリコン型ＲＩＥ等装置が開発さ
れてきた。
【０００３】これらの装置では、例えば、前者に記載の
ＥＣＲエッチングのように、０.５ｍTorrの低ガス圧力
で、Ｃｌ2２０sccm のガス流量でポリシリコンのエッチ
ングが行われていた。この時、ポリシリコンのエッチン
グ速度は３００ｎｍ／min 以下であった。しかし、深い
溝をエッチングしなければならないＳｉトレンチやＳｉ
Ｏ2 のコンタクトホールの場合、同様の低ガス圧力では
エッチング速度が小さすぎる問題があった。このよう
に、従来のエッチング方法では、０.５ｍTorr以下の低
ガス圧力でエッチングの方向性を高めることと、低ガス
圧力で高速のエッチング速度を得ることの両立が困難で
あった。
ＥＣＲエッチングのように、０.５ｍTorrの低ガス圧力
で、Ｃｌ2２０sccm のガス流量でポリシリコンのエッチ
ングが行われていた。この時、ポリシリコンのエッチン
グ速度は３００ｎｍ／min 以下であった。しかし、深い
溝をエッチングしなければならないＳｉトレンチやＳｉ
Ｏ2 のコンタクトホールの場合、同様の低ガス圧力では
エッチング速度が小さすぎる問題があった。このよう
に、従来のエッチング方法では、０.５ｍTorr以下の低
ガス圧力でエッチングの方向性を高めることと、低ガス
圧力で高速のエッチング速度を得ることの両立が困難で
あった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、エッ
チングにより生じる反応生成物がウェハに再入射して表
面に付着し、エッチング反応を阻害する影響を防止し
て、高エッチ速度でドライエッチングする方法を提供す
ることにある。
チングにより生じる反応生成物がウェハに再入射して表
面に付着し、エッチング反応を阻害する影響を防止し
て、高エッチ速度でドライエッチングする方法を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】処理ガスと試料表面との
エッチングで反応をできるだけ促進するには、未反応の
処理ガスを大量に導入し、ガスと試料表面とを効率良く
反応させ、エッチングにより発生した反応生成物を、ウ
ェハ表面に再入射させないことが必要である。この反応
生成物はウェハ表面に付着するとエッチング表面を覆
い、エッチング反応を起こす粒子が入射するのを阻害す
る。この結果、エッチング反応が抑制され、エッチ速度
が低下する。このような影響は、高真空下でエッチング
反応粒子の絶対数が少ない場合には特に重大である。こ
の影響を防止するためには、反応生成物がウェハから脱
離した後、短時間で真空処理室外に排出することと、前
記ウェハに再入射する前に冷却トラップで捕獲すること
が重要と考えられる。
エッチングで反応をできるだけ促進するには、未反応の
処理ガスを大量に導入し、ガスと試料表面とを効率良く
反応させ、エッチングにより発生した反応生成物を、ウ
ェハ表面に再入射させないことが必要である。この反応
生成物はウェハ表面に付着するとエッチング表面を覆
い、エッチング反応を起こす粒子が入射するのを阻害す
る。この結果、エッチング反応が抑制され、エッチ速度
が低下する。このような影響は、高真空下でエッチング
反応粒子の絶対数が少ない場合には特に重大である。こ
の影響を防止するためには、反応生成物がウェハから脱
離した後、短時間で真空処理室外に排出することと、前
記ウェハに再入射する前に冷却トラップで捕獲すること
が重要と考えられる。
【０００６】このため、本発明においては、エッチング
ガスを排気するポンプの排気速度を高め、ガスの処理室
導入口からポンプ排気口までのガス排気経路の排気コン
ダクタンスを大きくし、かつ処理室の容積を小さくす
る。さらに、反応生成物が真空処理室外に排出されるま
での間にウェハへ再入射するのを防ぐため、真空処理室
内に反応生成物を捕獲する冷却トラップを設置する。
ガスを排気するポンプの排気速度を高め、ガスの処理室
導入口からポンプ排気口までのガス排気経路の排気コン
ダクタンスを大きくし、かつ処理室の容積を小さくす
る。さらに、反応生成物が真空処理室外に排出されるま
での間にウェハへ再入射するのを防ぐため、真空処理室
内に反応生成物を捕獲する冷却トラップを設置する。
【０００７】反応生成物のウェハへの再入射を効率良く
防止するには、冷却トラップをできるだけウェハに近い
所に設置する必要がある。この設置位置の目安は、反応
生成物が処理室内壁等に衝突してウェハの方向へ向きを
変える前にトラップする位置に設置することであり、こ
のために、ウェハからの距離が反応生成物の平均自由工
程の５倍、もしくは５０cmより短い位置に設置すること
が効果的である。また、冷却トラップの材質には熱伝導
率の高い金属を用いることが必要であるが、金属汚染等
の発生源にならないように、真空処理室内壁は例えば高
純度アルミニウム等の金属を用いなければならない。
防止するには、冷却トラップをできるだけウェハに近い
所に設置する必要がある。この設置位置の目安は、反応
生成物が処理室内壁等に衝突してウェハの方向へ向きを
変える前にトラップする位置に設置することであり、こ
のために、ウェハからの距離が反応生成物の平均自由工
程の５倍、もしくは５０cmより短い位置に設置すること
が効果的である。また、冷却トラップの材質には熱伝導
率の高い金属を用いることが必要であるが、金属汚染等
の発生源にならないように、真空処理室内壁は例えば高
純度アルミニウム等の金属を用いなければならない。
【０００８】
【作用】ここでは、Ｓｉエッチングの場合を例に、反応
生成物の発生量について考える。単結晶Ｓｉの面密度
は、１cm2 当たり５×１０14個／Åであり、これを例え
ば１μｍ／min の速度でエッチングすると１min 当たり
５×１０18個／cm2 の反応生成物が発生する。一方、１
ｍTorrのガス圧力でのエッチングガス入射量は１min 当
たり２×１０19個／cm2 になる。従って、反応生成物が
全てウェハに再入射したら全入射粒子の２０％が反応生
成物になる。
生成物の発生量について考える。単結晶Ｓｉの面密度
は、１cm2 当たり５×１０14個／Åであり、これを例え
ば１μｍ／min の速度でエッチングすると１min 当たり
５×１０18個／cm2 の反応生成物が発生する。一方、１
ｍTorrのガス圧力でのエッチングガス入射量は１min 当
たり２×１０19個／cm2 になる。従って、反応生成物が
全てウェハに再入射したら全入射粒子の２０％が反応生
成物になる。
【０００９】エッチングガスや反応生成物等の粒子の速
度は室温で約４００ｍ／sec であり、０.５ｍTorr での
平均自由工程は約１６cmである。このことから、例えば
ウェハから１６cm離れた壁に衝突する粒子は大部分が粒
子どうしの衝突なしに壁にぶつかり、その平均衝突回数
は２５００回／sec になる。もし壁に衝突した後、まっ
すぐにウェハに戻ってくるとしたら、反応生成物は１se
c 当たり１２５０回ウェハに入射することになる。
度は室温で約４００ｍ／sec であり、０.５ｍTorr での
平均自由工程は約１６cmである。このことから、例えば
ウェハから１６cm離れた壁に衝突する粒子は大部分が粒
子どうしの衝突なしに壁にぶつかり、その平均衝突回数
は２５００回／sec になる。もし壁に衝突した後、まっ
すぐにウェハに戻ってくるとしたら、反応生成物は１se
c 当たり１２５０回ウェハに入射することになる。
【００１０】また、真空処理室内でのガスの流れやすさ
を表す量として、ガスの処理室内滞在時間があり、これ
は次式のように表される。
を表す量として、ガスの処理室内滞在時間があり、これ
は次式のように表される。
【００１１】 τ＝Ｖ／Ｓ(＝ＰＶ／Ｑ) …(１) ここで、Ｖは真空処理室の総容積、Ｓはポンプ排気速
度、Ｐはガス圧力、Ｑはガス流量である。
度、Ｐはガス圧力、Ｑはガス流量である。
【００１２】例えば、１００ ｌの容積の処理室を１３
００ ｌ／sec の排気速度で排気すれば、ガス滞在時間
は７７ｍsec である。このような高速排気を行う場合、
反応生成物が処理室内に滞在する７７ｍsec の間にウェ
ハに衝突する回数は９６回に減少する。しかし、この程
度の反応生成物の再入射もエッチング反応に影響をおよ
ぼす可能性があり、これをさらに減少させるには処理室
内に冷却トラップを設置することが有効である。冷却ト
ラップの温度を反応生成物の凝縮温度以下にすれば、一
旦、冷却トラップに衝突した反応生成物はそこで物理吸
着され、ほとんど再脱離することはない。この効果によ
って、反応生成物のウェハへの再入射を大幅に低減する
ことができる。図１はエッチングガスと主反応生成物の
蒸気圧を示す。例えば、エッチングガスにＣｌ2 を用
い、反応生成物としてＳｉＣｌ4 が生成された場合を考
えると、０.５ｍTorr のガス圧力でエッチングした場
合、それぞれの凝縮する温度は−１５０℃及び−１１０
℃と推定できる。従って、冷却トラップの温度を−１５
０℃と−１１０℃の間、例えば−１４０℃に設定すれ
ば、反応生成物のＳｉＣｌ4 をトラップに吸着させなが
らエッチングガスは凝縮させないでエッチングを行うこ
とができる。
００ ｌ／sec の排気速度で排気すれば、ガス滞在時間
は７７ｍsec である。このような高速排気を行う場合、
反応生成物が処理室内に滞在する７７ｍsec の間にウェ
ハに衝突する回数は９６回に減少する。しかし、この程
度の反応生成物の再入射もエッチング反応に影響をおよ
ぼす可能性があり、これをさらに減少させるには処理室
内に冷却トラップを設置することが有効である。冷却ト
ラップの温度を反応生成物の凝縮温度以下にすれば、一
旦、冷却トラップに衝突した反応生成物はそこで物理吸
着され、ほとんど再脱離することはない。この効果によ
って、反応生成物のウェハへの再入射を大幅に低減する
ことができる。図１はエッチングガスと主反応生成物の
蒸気圧を示す。例えば、エッチングガスにＣｌ2 を用
い、反応生成物としてＳｉＣｌ4 が生成された場合を考
えると、０.５ｍTorr のガス圧力でエッチングした場
合、それぞれの凝縮する温度は−１５０℃及び−１１０
℃と推定できる。従って、冷却トラップの温度を−１５
０℃と−１１０℃の間、例えば−１４０℃に設定すれ
ば、反応生成物のＳｉＣｌ4 をトラップに吸着させなが
らエッチングガスは凝縮させないでエッチングを行うこ
とができる。
【００１３】冷却トラップのみを用い高速排気しない場
合には、反応生成物が大量に冷却トラップに蓄積され、
そのうちの一部は再脱離する可能性が生じてくる。この
ような状況では冷却トラップの効果は不十分なものとな
り、反応生成物のウェハへの再入射を極少にすることは
できない。従って、冷却トラップと高速排気の両方を適
用することが重要である。
合には、反応生成物が大量に冷却トラップに蓄積され、
そのうちの一部は再脱離する可能性が生じてくる。この
ような状況では冷却トラップの効果は不十分なものとな
り、反応生成物のウェハへの再入射を極少にすることは
できない。従って、冷却トラップと高速排気の両方を適
用することが重要である。
【００１４】
（実施例１）本発明による高速排気マイクロ波プラズマ
エッチング装置の一実施例を図２に示す。真空処理室１
にエッチングガスを導入し、マイクロ波発生器２におい
て２.４５ＧＨｚ の高周波を発生させ、これを導波管３
により放電部４に輸送してガスプラズマ５を発生させ
る。高効率放電のために磁場発生用のソレノイドコイル
６が放電部周囲に配置され、８７５ガウスの磁場により
電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonan
ce：ＥＣＲともいう）により高密度のプラズマが発生さ
れる。放電部には試料台７があり、この上に設置された
ウェハ８をガスプラズマによりエッチング処理する。
エッチング装置の一実施例を図２に示す。真空処理室１
にエッチングガスを導入し、マイクロ波発生器２におい
て２.４５ＧＨｚ の高周波を発生させ、これを導波管３
により放電部４に輸送してガスプラズマ５を発生させ
る。高効率放電のために磁場発生用のソレノイドコイル
６が放電部周囲に配置され、８７５ガウスの磁場により
電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonan
ce：ＥＣＲともいう）により高密度のプラズマが発生さ
れる。放電部には試料台７があり、この上に設置された
ウェハ８をガスプラズマによりエッチング処理する。
【００１５】処理後のエッチングガスはガス導入口９か
ら放電部４，真空処理室１を経て排気管１０から排気ポ
ンプ１１により真空処理室外へ排出される。この際、コ
ンダクタンスバルブ１２を可変にすることにより、排気
速度を変えることができる。処理ガスはガス流量コント
ローラ１３を通しガス配管１４を経てガス導入口９から
メッシュ状に小孔の開いたバッファ室１５を通して放電
部４へ導入される。ガス導入口９は２個所以上設け、放
電部中心軸に対して対称に配置した。
ら放電部４，真空処理室１を経て排気管１０から排気ポ
ンプ１１により真空処理室外へ排出される。この際、コ
ンダクタンスバルブ１２を可変にすることにより、排気
速度を変えることができる。処理ガスはガス流量コント
ローラ１３を通しガス配管１４を経てガス導入口９から
メッシュ状に小孔の開いたバッファ室１５を通して放電
部４へ導入される。ガス導入口９は２個所以上設け、放
電部中心軸に対して対称に配置した。
【００１６】ウェハを設置する試料台には、ウェハを０
℃以下に冷却する冷却機構１６が備えられ、１３.５６
ＭＨｚ から４００ＫＨｚのＲＦバイアス１７が印加で
きる。真空処理室内には冷却トラップ１８が設置され、
反応生成物をトラップすることができる。冷却トラップ
には加熱手段１９が備えられ、エッチング処理終了後冷
却トラップから反応生成物を脱離させてトラップを再生
するために室温以上に加熱できる。
℃以下に冷却する冷却機構１６が備えられ、１３.５６
ＭＨｚ から４００ＫＨｚのＲＦバイアス１７が印加で
きる。真空処理室内には冷却トラップ１８が設置され、
反応生成物をトラップすることができる。冷却トラップ
には加熱手段１９が備えられ、エッチング処理終了後冷
却トラップから反応生成物を脱離させてトラップを再生
するために室温以上に加熱できる。
【００１７】排気ポンプには排気速度２０００ ｌ／sec
のターボ分子ポンプ２台を用い、総排気速度４０００
ｌ／secにして放電部の中心軸に対して対称に配置し
た。ガスの通路となる放電部，真空処理室，排気管及び
コンダクタンスバルブの総排気コンダクタンスは４００
０ ｌ／secとした。この時、実効排気速度は２０００
ｌ／secである。また、放電部，真空処理室，排気管の
総容積は１００ ｌであり、真空処理室内のガス滞在時
間は前述の（１）式より５０ｍsec である。
のターボ分子ポンプ２台を用い、総排気速度４０００
ｌ／secにして放電部の中心軸に対して対称に配置し
た。ガスの通路となる放電部，真空処理室，排気管及び
コンダクタンスバルブの総排気コンダクタンスは４００
０ ｌ／secとした。この時、実効排気速度は２０００
ｌ／secである。また、放電部，真空処理室，排気管の
総容積は１００ ｌであり、真空処理室内のガス滞在時
間は前述の（１）式より５０ｍsec である。
【００１８】この高速排気マイクロ波プラズマエッチン
グ装置を用いて、Ｓｉトレンチに用いられるＳｉ単結晶
のエッチングを行った。試料は、Ｓｉ基板を５００ｎｍ
の厚さに熱酸化膜し、その上にホトレジストマスクを形
成し、酸化膜をドライエッチングした後、ホトレジスト
を除去してＳｉＯ2 マスクを形成したものである。エッ
チングガスにはＣｌ2 を用い、ガス圧力０.５ｍTorr ，
マイクロ波パワー500Ｗ，ＲＦバイアスは２ＭＨｚで２
０Ｗ，ウェハ温度は−３０℃とした。冷却部の設定温度
は−１８０℃から＋５０℃まで変化させた。磁場強度分
布は放電部の上方から下方に向けて小さく、ＥＣＲ条件
を満たす８７５ガウスの位置はウェハ上方４０mmであっ
た。この時のＳｉエッチ速度の冷却部設定温度依存性
を、実効排気速度を変えて測定した結果を図３に示す。
実効排気速度が５００ ｌ／secでは、冷却部温度が−１
１０℃付近以下でエッチ速度が急激に増大し、室温の場
合の約５倍になった。しかし、−１５０℃以下ではエッ
チングガスが冷却部にトラップされるためガス圧力が急
減し、放電の維持が困難になった。また、実効排気速度
が２０００ ｌ／secでは、室温でも実効排気速度５００
ｌ／secの場合の約４倍あるが、冷却部温度−１１０℃
以下でさらに２.５ 倍に増大した。すなわち、実効排気
速度２０００ ｌ／secの高速排気と冷却部設置によりエ
ッチ速度は１０倍になったことになる。これらの効果は
全て反応生成物のウェハへの再入射を防止した効果と考
えることができる。
グ装置を用いて、Ｓｉトレンチに用いられるＳｉ単結晶
のエッチングを行った。試料は、Ｓｉ基板を５００ｎｍ
の厚さに熱酸化膜し、その上にホトレジストマスクを形
成し、酸化膜をドライエッチングした後、ホトレジスト
を除去してＳｉＯ2 マスクを形成したものである。エッ
チングガスにはＣｌ2 を用い、ガス圧力０.５ｍTorr ，
マイクロ波パワー500Ｗ，ＲＦバイアスは２ＭＨｚで２
０Ｗ，ウェハ温度は−３０℃とした。冷却部の設定温度
は−１８０℃から＋５０℃まで変化させた。磁場強度分
布は放電部の上方から下方に向けて小さく、ＥＣＲ条件
を満たす８７５ガウスの位置はウェハ上方４０mmであっ
た。この時のＳｉエッチ速度の冷却部設定温度依存性
を、実効排気速度を変えて測定した結果を図３に示す。
実効排気速度が５００ ｌ／secでは、冷却部温度が−１
１０℃付近以下でエッチ速度が急激に増大し、室温の場
合の約５倍になった。しかし、−１５０℃以下ではエッ
チングガスが冷却部にトラップされるためガス圧力が急
減し、放電の維持が困難になった。また、実効排気速度
が２０００ ｌ／secでは、室温でも実効排気速度５００
ｌ／secの場合の約４倍あるが、冷却部温度−１１０℃
以下でさらに２.５ 倍に増大した。すなわち、実効排気
速度２０００ ｌ／secの高速排気と冷却部設置によりエ
ッチ速度は１０倍になったことになる。これらの効果は
全て反応生成物のウェハへの再入射を防止した効果と考
えることができる。
【００１９】（実施例２）図４に高速排気反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）装置の実施例を示す。真空処理室
１にエッチングガスを導入し、１３.５６ＭＨｚ の高周
波で放電しガスプラズマ５を発生させる。放電部には試
料台７があり、この上に設置されたウェハ８をガスプラ
ズマによりエッチング処理する。処理後のエッチングガ
スはガス導入口９から真空処理室１を経て排気管１０か
ら排気ポンプ１１により真空処理室外へ排出される。こ
の際、コンダクタンスバルブ１２を可変にすることによ
り、排気速度を変えることができる。処理ガスはガス流
量コントローラ１３を通しガス配管１４を経てガス導入
口９からメッシュ状に小孔の開いたバッファ室１５を通
して真空処理室１へ導入される。
エッチング（ＲＩＥ）装置の実施例を示す。真空処理室
１にエッチングガスを導入し、１３.５６ＭＨｚ の高周
波で放電しガスプラズマ５を発生させる。放電部には試
料台７があり、この上に設置されたウェハ８をガスプラ
ズマによりエッチング処理する。処理後のエッチングガ
スはガス導入口９から真空処理室１を経て排気管１０か
ら排気ポンプ１１により真空処理室外へ排出される。こ
の際、コンダクタンスバルブ１２を可変にすることによ
り、排気速度を変えることができる。処理ガスはガス流
量コントローラ１３を通しガス配管１４を経てガス導入
口９からメッシュ状に小孔の開いたバッファ室１５を通
して真空処理室１へ導入される。
【００２０】ガス導入口９は２個所以上設け、放電部中
心軸に対して対称に配置した。ウェハを設置する試料台
には、ウェハを０℃以下に冷却する冷却機構１６が備え
られている。真空処理室内には冷却トラップ１８が設置
され、反応生成物をトラップすることができる。冷却ト
ラップには加熱手段１９が備えられ、エッチング処理終
了後冷却トラップから反応生成物を脱離させてトラップ
を再生するために室温以上に加熱できる。
心軸に対して対称に配置した。ウェハを設置する試料台
には、ウェハを０℃以下に冷却する冷却機構１６が備え
られている。真空処理室内には冷却トラップ１８が設置
され、反応生成物をトラップすることができる。冷却ト
ラップには加熱手段１９が備えられ、エッチング処理終
了後冷却トラップから反応生成物を脱離させてトラップ
を再生するために室温以上に加熱できる。
【００２１】排気ポンプには排気速度２０００ ｌ／sec
のターボ分子ポンプ２台を放電部の中心軸に対して対称
に配置した。ガスの通路となる放電部，真空処理室，排
気管及びコンダクタンスバルブの総排気コンダクタンス
は４０００ ｌ／secとした。この時、実効排気速度は２
０００ ｌ／secである。また、放電部，真空処理室，排
気管の総容積は１００ ｌであり、真空処理室内のガス
滞在時間は前述の(１）式より５０ｍsecである。
のターボ分子ポンプ２台を放電部の中心軸に対して対称
に配置した。ガスの通路となる放電部，真空処理室，排
気管及びコンダクタンスバルブの総排気コンダクタンス
は４０００ ｌ／secとした。この時、実効排気速度は２
０００ ｌ／secである。また、放電部，真空処理室，排
気管の総容積は１００ ｌであり、真空処理室内のガス
滞在時間は前述の(１）式より５０ｍsecである。
【００２２】図４に示す高速排気反応性イオンエッチン
グ装置により、ホトレジストをマスクにＳｉ基板のエッ
チングを行った。エッチングガスにはＨＢｒを用い、ガ
ス圧力０.５ｍTorr ，ＲＦパワー５００Ｗ，ウェハ温度
は−２０℃とした。冷却部の温度が−６０℃以下でＳｉ
エッチ速度が急増し、室温の場合の４倍になった。ま
た、−１７０℃以下ではエッチングガスの凝縮により放
電の維持が困難であった。
グ装置により、ホトレジストをマスクにＳｉ基板のエッ
チングを行った。エッチングガスにはＨＢｒを用い、ガ
ス圧力０.５ｍTorr ，ＲＦパワー５００Ｗ，ウェハ温度
は−２０℃とした。冷却部の温度が−６０℃以下でＳｉ
エッチ速度が急増し、室温の場合の４倍になった。ま
た、−１７０℃以下ではエッチングガスの凝縮により放
電の維持が困難であった。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、エッチングにより発生
する反応生成物を冷却トラップで吸着し、かつ未吸着ガ
スも高速排気で短時間に真空処理室外に排出できるの
で、反応生成物がウェハ表面に再付着してエッチング反
応を阻害する影響を防止することができる。この結果、
エッチ速度を大幅に向上することができる。また、反応
生成物が微細パターン表面に付着してパターン形状が所
望の形状に加工できない等の影響を防止し、微細で高精
度のパターン形成を行うことができる。
する反応生成物を冷却トラップで吸着し、かつ未吸着ガ
スも高速排気で短時間に真空処理室外に排出できるの
で、反応生成物がウェハ表面に再付着してエッチング反
応を阻害する影響を防止することができる。この結果、
エッチ速度を大幅に向上することができる。また、反応
生成物が微細パターン表面に付着してパターン形状が所
望の形状に加工できない等の影響を防止し、微細で高精
度のパターン形成を行うことができる。
【００２４】本発明の効果は前述のエッチング装置やエ
ッチング材料に限らず、例えば、マグネトロン型ＲＩＥ
やヘリコン共振型ＲＩＥ等の他の装置、およびＳｉ
Ｏ2 ，ホトレジスト，アルミニウム，タングステン，タ
ングステンシリサイド，銅，GaAs，Ｓｉ窒化膜等の他の
材料についても同様の効果がある。
ッチング材料に限らず、例えば、マグネトロン型ＲＩＥ
やヘリコン共振型ＲＩＥ等の他の装置、およびＳｉ
Ｏ2 ，ホトレジスト，アルミニウム，タングステン，タ
ングステンシリサイド，銅，GaAs，Ｓｉ窒化膜等の他の
材料についても同様の効果がある。
【図１】エッチングガスと反応生成物の蒸気圧を示す線
図。
図。
【図２】本発明による高速排気型のマイクロ波プラズマ
エッチング装置のブロック図。
エッチング装置のブロック図。
【図３】本発明による高速排気型のマイクロ波プラズマ
エッチング装置を用いたＳｉエッチングにおける、冷却
部設定温度、及び排気速度とエッチ速度の関係を示す特
性図。
エッチング装置を用いたＳｉエッチングにおける、冷却
部設定温度、及び排気速度とエッチ速度の関係を示す特
性図。
【図４】本発明による高速排気型の反応性イオンエッチ
ング（ＲＩＥ）装置のブロック図。
ング（ＲＩＥ）装置のブロック図。
１…真空処理室、１１…排気ポンプ、１８…冷却トラッ
プ。
プ。
Claims (6)
- 【請求項１】真空処理室内に処理ガスを導入する手段，
ガス流量を調節する手段，ガスを真空処理室外に排気す
る手段，排気コンダクタンスを可変にして排気速度を変
える手段を有し、高周波放電またはマイクロ波放電によ
り発生させたガスプラズマを用いて試料台に設置された
ウェハを処理するドライエッチング装置において、前記
真空処理室内の前記試料台とは離れた場所に０℃以下に
冷却された冷却トラップを有し、前記冷却トラップの温
度をエッチング時の前記真空処理室内ガス圧力における
エッチングガス及びエッチングラジカルの凝縮温度より
も高く、前記エッチングガスと被エッチング材との反応
により発生した反応生成物のうち最も低い蒸気圧を有す
る反応生成物の前記ガス圧力での凝縮温度よりも低く制
御し、前記排気手段に総排気速度２０００ ｌ／sec以上
の排気ポンプを用いることを特徴とするドライエッチン
グ装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記冷却トラップが、
エッチング処理するウェハからエッチング時のガス圧力
における反応生成物の平均自由工程の５倍、または５０
cmのいずれか短い方の距離以内に設置されるドライエッ
チング装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記真空処理室を排気
する前記排気手段に総排気速度2500ｌ／sec 以上の排気
ポンプを用い、実効排気速度１３００ ｌ／sec以上にす
るドライエッチング装置。 - 【請求項４】請求項１に記載の前記冷却トラップの冷却
手段が、前記冷却トラップ内部に０℃以下の温度の冷却
溶媒を循環させてなるドライエッチング装置。 - 【請求項５】請求項１に記載の前記冷却トラップに加熱
手段を設置し、前記冷却トラップを室温以上に昇温する
ようにしたドライエッチング装置。 - 【請求項６】請求項１に記載の前記冷却トラップのプラ
ズマに接する内壁が、アルミニウム材からなるドライエ
ッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06574392A JP3314403B2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06574392A JP3314403B2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267227A true JPH05267227A (ja) | 1993-10-15 |
| JP3314403B2 JP3314403B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=13295807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06574392A Expired - Fee Related JP3314403B2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3314403B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6069090A (en) * | 1994-01-11 | 2000-05-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for semiconductor device fabrication |
| JP2007520059A (ja) * | 2003-12-22 | 2007-07-19 | ラム リサーチ コーポレーション | 基板処理方法、プラズマ室および半導体デバイス |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0582450A (ja) * | 1991-09-20 | 1993-04-02 | Fujitsu Ltd | 半導体装置製造用気相反応装置 |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP06574392A patent/JP3314403B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0582450A (ja) * | 1991-09-20 | 1993-04-02 | Fujitsu Ltd | 半導体装置製造用気相反応装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6069090A (en) * | 1994-01-11 | 2000-05-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for semiconductor device fabrication |
| US6372082B1 (en) | 1994-01-11 | 2002-04-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for semiconductor device fabrication |
| JP2007520059A (ja) * | 2003-12-22 | 2007-07-19 | ラム リサーチ コーポレーション | 基板処理方法、プラズマ室および半導体デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3314403B2 (ja) | 2002-08-12 |
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Legal Events
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