JPH05283379A - ドライエッチング方法 - Google Patents

ドライエッチング方法

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JPH05283379A
JPH05283379A JP4076464A JP7646492A JPH05283379A JP H05283379 A JPH05283379 A JP H05283379A JP 4076464 A JP4076464 A JP 4076464A JP 7646492 A JP7646492 A JP 7646492A JP H05283379 A JPH05283379 A JP H05283379A
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etching method
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semiconductor wafer
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秀則 竹田
Masafumi Fukuda
雅史 福田
Ichiro Nakayama
一郎 中山
Yoshinobu Nagano
義信 長野
Satoru Ikeda
哲 池田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング後にウエハ上の帯電を取り除く、
あるいは、弱くするプラズマを発生させることで静電吸
着による搬送ミスが発生しないドライエッチング方法を
提供する。 【構成】 発明のドライエッチング方法は、反応ガスの
プラズマを発生させて半導体ウエハ8をエッチングする
工程とは別に、同一の反応室1内で前述の工程よりも小
さい高周波電力を両電極3,4間に印加してプラズマを
発生させ半導体ウエハ8の帯電を除く工程を備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造方法のうち
のドライエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスのパターン微細化
にともないドライエッチング技術においてエッチング形
状や寸法シフトに対する要求がきびしくなってきてい
る。そのため、形状や寸法シフトに影響を及ぼすウエハ
温度の制御はドライエッチングにおいて重要な技術の1
つとなっている。ウエハ温度の制御方法の1つとして静
電吸着がある。
【0003】以下に静電吸着について説明する。図1は
反応性イオンエッチング装置の一例を示す模式図であ
る。金属製チャンバー1中には、ガスコントローラ5を
通して反応性ガスが導入され、排気系2によって適切な
圧力に制御されている。チャンバー1の上部にはアノー
ド(陽極)3が設けられ、下部にはカソード(陰極)4
が設けられていて、ウエハ8はカソード4上に配置され
る。カソード4にはインピーダンス整合回路6を介して
RF電源7が接続されており、カソード4とアノード3
との間で高周波放電を起こすことができる。放電によっ
て生じたプラズマ中の正イオンは高周波電力が負のとき
カソードに引き寄せられ、電子は高周波電力が正の時に
カソードに引き寄せられる。しかし、イオンに比べ電子
は質量が小さいため、より多くの電子がカソードに引き
寄せられ、ウエハが負に帯電する。カソードの表面を誘
電体とすると、帯電した電子が逃げにくくなり、また、
コンデンサと同じ形となるためウエハとカソードの間に
静電気による引力が働く。このように、ウエハとカソー
ドを静電気力で吸着させることにより、ウエハとカソー
ドの熱交換を促進しウエハの温度を制御することができ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
静電吸着を用いた場合には、ウエハ上の帯電がエッチン
グ終了後も残るため、ウエハが電極に強く吸着され、エ
ッチング後のウエハを搬送する際、搬送ミスをおこすこ
とがあるという問題点を有していた。
【0005】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、エッチング後にウエハ上の帯電を取り除く、ある
いは、弱くするプラズマを発生させることで静電吸着に
よる搬送ミスが発生しないドライエッチング方法を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のドライエッチング方法は、反応ガスのプラ
ズマを発生させて半導体ウエハをエッチングする工程と
は別に、同一の反応室内で前述の工程よりも小さい高周
波電力を両電極間に印加してプラズマを発生させ半導体
ウエハの帯電を除く工程を備えている。
【0007】帯電を除く工程では、印加する高周波の電
力を小さくすることで半導体デバイスに及ぼす影響を小
さくすることができるが、導入するガスのうち少なくと
も1種類は、半導体ウエハをエッチングする工程で導入
するガスと同じとすることで、帯電を除く工程で半導体
デバイスに及ぼす影響をさらに小さくすることができ
る。
【0008】また、帯電を除く工程で導入するガスのう
ち少なくとも1種類は不活性ガスまたは窒素とすること
で、プラズマの反応性を小さくし、半導体デバイスに及
ぼす影響を小さくすることができる。
【0009】さらに、帯電を除く工程で導入するガスの
うち少なくとも1種類は酸素とすることで、帯電を除き
ながら反応室内をクリーニングすることができる。
【0010】
【作用】本発明では、1番目の工程において静電吸着を
用いて温度制御性のよいドライエッチングを行い、2番
目工程において、ウエハの帯電を取り除く、または帯電
量を小さくして、静電吸着力を弱くすることができるの
で、エッチング形状をウエハ温度により制御し、かつ、
搬送ミスの起こらないドライエッチングが可能である。
ここで、2番目の工程について詳しく述べる。2番目の
工程では電力が小さいため、放電中に電子とイオンがカ
ソードに引かれるクーロン力も小さくなる。そのため、
電子及びイオンの速度は共に小さくなるが、速度の差も
小さくなるので、定常状態となったときの負の帯電量も
小さくなる。よって、2番目の工程により帯電量を小さ
くし、静電吸着力を弱くすることができる。
【0011】
【実施例】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。
【0012】本発明のドライエッチング方法も、前述へ
図1のドライエッチング装置を用いて実施できる。金属
製チャンバー1中には、ガスコントローラ5を通して反
応性ガスが導入され、排気系2によって適切な圧力に制
御されている。チャンバー1の上部にはアノード(陽
極)3が設けられ、下部にはカソード(陰極)4が設け
られていて、ウエハ8はカソード4上に配置される。カ
ソード4にはインピーダンス整合回路6を介してRF電
源7が接続されており、カソード4とアノード3との間
で高周波放電を起こすことができる。エッチング終了
後、突き上げ機構9が上昇し、ウエハを持ち上げる。持
ち上げられたウエハは搬送機構によりロードロック室に
搬送される。なお、カソード4の素材はアルミニウムで
あり、表面はアルマイト処理が施されている。
【0013】このドライエッチング装置にCF4及びO2
ガスを導入し、300Wの高周波電力を印加しプラズマ
を発生させて、SiO2膜のエッチングを行ったとこ
ろ、エッチング終了後には、静電気力によりウエハがカ
ソードに吸着されている。そのため、この状態のままで
突き上げ機構9によりウエハ8を持ち上げると、ウエハ
8が飛び跳ねて位置ずれを起こす。そこで、エッチング
を行った後に、一度放電を切ってCF4ガスを導入しエ
ッチングする条件の1/6の電力の高周波を10秒間印
加するようにする。そうすると、突き上げによるウエハ
の飛び跳ねはなくなった。帯電を除く工程でCF4以外
のガスを導入したときの結果も含め、突き上げによるウ
エハの飛び跳ねの結果を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】表からCF4以外のガスについてもウエハ
の帯電を除く効果があることがわかる。帯電を除く工程
での下地のSiのエッチンググレートを表1に併せて示
す。表から半導体をエッチングする工程で用いる反応ガ
ス、不活性ガスまたは窒素を含む放電の場合は、Siの
エッチングレートが0であることがわかる。よって、帯
電を除く工程で用いるガスを上記のガスとすることによ
り半導体デバイスに及ぼす影響を小さくすることができ
る。
【0016】帯電を除く工程でO2を用いたときはクリ
ーニングの効果があった。図2にエッチングを行う工程
でのSiO2膜のエッチングレートの変動を示す。曲線
11はCF4放電、曲線12はO2放電、曲線13はN2
放電の結果を示す。図から帯電を除く工程でO2を用い
たときが最もレートが安定している。これはO2プラズ
マによるクリーニングの効果のため反応室内の雰囲気が
一定となっているためである。
【0017】表2は帯電を除く工程でCF4ガスを導入
して、高周波電力を変化させたときの静電吸着の結果で
ある。
【0018】
【表2】
【0019】この表から、帯電を除く工程で印加する高
周波の電力は半導体ウエハをエッチングする工程の1/
3以下とすると効果があることがわかる。
【0020】表3は帯電を除く工程でCF4ガスを導入
したとき、放電時間を変化させたときの静電吸着の結果
である。
【0021】
【表3】
【0022】この表から、帯電を除く工程において高周
波電力を印加しプラズマを発生させる時間を1分以下と
すると効果的であることがわかる。
【0023】なお、上記の実施例では半導体ウエハをエ
ッチングする工程と帯電を除く工程の間で放電を切って
いるが、連続で放電しても同じ結果が得られる。
【0024】また、帯電を除く工程の放電を安定させる
ために、半導体をエッチングする工程と帯電を除く工程
の間に、他の条件の放電を行っても同じ結果が得られる
ことは言うまでもない。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明は、平行平板電極
が設けられた反応室内の一方の電極に半導体ウエハを配
置し、反応室内に反応ガスを導入するとともに各電極間
に高周波電力を印加することによりプラズマを発生さ
せ、反応室内の半導体ウエハをエッチングするドライエ
ッチング方法において、反応ガスのプラズマを発生させ
半導体ウエハをエッチングする工程とは別に、同一の反
応室内で前述の工程よりも電力の小さい高周波を両電極
間に印加してプラズマを発生させ半導体ウエハの帯電を
除く工程を設けることにより、ウエハの温度制御静がよ
く、かつ、搬送ミスのないエッチングを実現できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施したドライエッチング装置の構造
を示す模式図
【図2】SiO2膜のエッチングレートの変動を示す図
【符号の説明】
1 金属製チャンバー 2 排気系 3 アノード 4 カソード 5 ガスコントローラ 6 インピーダンス整合回路 7 高周波電源 8 半導体ウエハ 9 突き上げ機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長野 義信 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 池田 哲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平行平板電極が設けられた反応室内の一
    方の電極に半導体ウエハを配置し、反応室内に反応ガス
    を導入するとともに各電極間に高周波電力を印加するこ
    とによりプラズマを発生させ、反応室内の半導体ウエハ
    をエッチングするドライエッチング方法において、反応
    ガスのプラズマを発生させて半導体ウエハをエッチング
    する工程とは別に、同一の反応室内で前述の工程よりも
    電力の小さい高周波を両電極間に印加してプラズマを発
    生させ半導体ウエハの帯電を除く工程を備えたことを特
    徴とするドライエッチング方法。
  2. 【請求項2】 帯電を除く工程で導入するガスのうち少
    なくとも1種類は、半導体ウエハをエッチングする工程
    で導入するガスと同じである請求項1記載のドライエッ
    チング方法。
  3. 【請求項3】 帯電を除く工程で導入するガスのうち少
    なくとも1種類は不活性ガスまたは窒素である請求項1
    記載のドライエッチング方法。
  4. 【請求項4】 帯電を除く工程で導入するガスに酸素が
    含まれている請求項1記載のドライエッチング方法。
  5. 【請求項5】 帯電を除く工程で印加する高周波の電力
    が半導体ウエハをエッチングする工程の電力の1/3以
    下とする請求項1記載のドライエッチング方法。
  6. 【請求項6】 帯電を除く工程において高周波電力を印
    加しプラズマを発生させる時間を1分以下とする請求項
    1記載のドライエッチング方法。
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