JPH053175A - ドライエツチング及び灰化処理装置 - Google Patents

ドライエツチング及び灰化処理装置

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JPH053175A
JPH053175A JP15473891A JP15473891A JPH053175A JP H053175 A JPH053175 A JP H053175A JP 15473891 A JP15473891 A JP 15473891A JP 15473891 A JP15473891 A JP 15473891A JP H053175 A JPH053175 A JP H053175A
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JP
Japan
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ashing
dry etching
etching
gas
exhaust
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JP15473891A
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Inventor
Masaya Kobayashi
雅哉 小林
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • ing And Chemical Polishing (AREA)
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 ドライエッチング及び灰化処理装置に関し、
ドライエッチング及び灰化処理におけるエッチング及び
アッシング速度を高めかつエッチング及びアッシングを
均一化することができる装置を開発する。 【構成】 減圧式のドライエッチング及び灰化処理装置
において、ドライエッチング又は灰化処理を行う処理室
内の壁面を、処理基板用ステージ面とガス導入口5面の
みで構成し、他の面は排気口10としたドライエッチン
グ及び灰化処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチング及び
灰化処理装置に関し、更に詳しくは、主に半導体製造プ
ロセスにおける導電薄膜や絶縁薄膜などのドライエッチ
ング及び有機レジストの灰化(アッシング)処理に好適
に用いることができる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体は微細化が進み、それとと
もに半導体素子を構成する絶縁膜の厚さも薄膜化してき
ており、それに伴って半導体製造プロセスの低ダメージ
化が望まれている。このため、灰化処理工程では、絶縁
膜の劣化を少なくするプロセスとして中性活性ガス粒子
をエッチング種とするダウンストリームタイプのアッシ
ング装置が普及してきている。このダウンストリームタ
イプの装置はハロゲンを含んだガスを用いた場合には、
純等方性のエッチング装置として使用でき、汎用性が高
い装置として知られている。
【0003】一方、半導体製造プロセスにおいては、半
導体素子の微細化が進んだために精密な加工精度が要求
されている。それと同時に量産性を上げるために、処理
の高速化も要求されている。このため、エッチング及び
アッシング工程においてもエッチング及びアッシング速
度の高速化と均一化の両立が求められている。
【0004】従来のダウンストリームタイプのエッチン
グ及びアッシング装置の概略図を図 に示す。従来のダウ
ンストリームタイプの装置は、エッチング及びアッシン
グガスを放電させる放電室とエッチング及びアッシング
処理を行う処理室と分離されているもの(図9参照)と
アッシングガスプラズマとウェハとの距離をある程度お
いたもの(図10参照)とがあり、いずれもウェハに、電
子やイオンをほとんど到達させずに、主として活性ガス
種のみによってエッチング及びアッシング処理を行うも
のである。このため、従来の方法ではエッチング及びア
ッシングの速度はウェハに到達する活性ガス種の量によ
って変わってきていた。
【0005】従来のダウンストリームタイプの装置の活
性ガス種の流れを図11に示す。このような従来の装置の
構成では、処理室面積が大きいために、ガス導入口5か
ら処理室4内に供給される活性ガス粒子(a:壁との衝
突無しにウェハに到達するガス成分、b:壁と衝突して
からウェハに到達するガス成分、及びc:ウェハに到達
せずにそのまま排気されるガス成分)がウェハ2に到達
するまでに処理室内壁7に衝突してしまう成分bの発生
が避けられなかった。
【0006】また、放電室内でのプラズマ密度の分布に
ある程度ばらつきが生じることは避けられず、処理室内
に流れでる活性ガス種の量の分布にもばらつきが生じ、
従ってエッチング及びアッシングの均一性が悪くなって
いた。これを改善するため、従来はプラズマと処理ウェ
ハの距離をとったり、ガス導入口からウェハとの間にガ
ス拡散板を置いたりするなどの方策がとられていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の如く、従来の装
置では、活性ガス種は処理室内壁への衝突や粒子同士の
衝突のため、そのかなりの部分が失われてしまってい
た。このように、処理室内壁に衝突してからウェハに到
達するガス成分bがあることは、エッチング種の濃度を
減少させることになり、また、ガスが処理室内壁に衝突
することで処理室内のガス流に乱れを生み(図12参
照)、ウェハ2からエッチングされてでてきた分子の滞
在時間を長びかせ、エッチング種濃度を減少させてしま
う。
【0008】また、プラズマとウェハ2の距離を長くし
たり、ガス拡散板などを置いたりすることは、それだけ
ガス粒子と処理室内壁、ガス粒子同士の衝突を増やすこ
とになりエッチング種の濃度が減少してしまう。このよ
うに従来の装置ではエッチング種の濃度が減少し、その
ためにエッチング及びアッシング速度が低下するという
問題並びにエッチング及びアッシングの均一性が損なわ
れるという問題を生じていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は前記し
た従来技術の問題点を排除して、エッチング種の濃度を
高くし、ドライエッチング及び灰化処理の速度を速く
し、かつエッチング及びアッシングの均一化をはかるこ
とができるドライエッチング及び灰化処理装置を提供す
ることを目的とする。
【0010】本発明に従えば、減圧式のドライエッチン
グ及び灰化処理装置において、ドライエッチング又は灰
化処理を行う処理室内の壁面を、処理基板用ステージ面
とガス導入口面のみで構成し、他の面は排気口としたド
ライエッチング及び灰化処理装置が提供される。
【0011】本発明に従えば、上記問題点のうち、活性
ガス種濃度が減少する問題については、処理室内の壁を
処理基板ステージとガス導入口のみとし、残りを排気口
とすることで粒子と壁との衝突を最小限にすることによ
って解決することができ、また、エッチング及びアッシ
ング速度のウェハ内の分布は、ガス導入口面と処理基板
ステージ面とを平行に対向させ全周囲面を排気口とし、
周囲面を区切り排気口を複数にし、そして各排気口に排
気量制御バルブを取り付け各排気口の排気量を調節する
ことによって解決される。
【0012】
【作用】図1に示すように本発明によれば、処理室内の
壁はガス導入口5と処理基板(ウェハ)ステージ6のみ
である。従って、活性ガス粒子の中で、従来のようにウ
ェハ以外の壁に衝突してからウェハに到達する成分bが
無くなり、ウェハに到達するガス分子中の活性ガス種の
濃度を極めて効果的に上げることができる。また、処理
室内の壁を最小限にすることで、壁からはねかえるガス
の流れがなくなり、ガス流がスムーズで処理室内のガス
の滞在時間が短くなる。
【0013】図2及び図3に示すように、本発明に従え
ば、ガスの導入口5と処理基板ステージ6を対向面に配
置し、周囲面を排気口とすることで、ガスの流れはウェ
ハ2の中心から放射状になるので、エッチング又はアッ
シングの分布が非常によくなる。さらに周囲排気口10を
複数に区切り、各排気口の排気量を、例えば制御バルブ
12でコントロールすることにより、処理室4内の活性ガ
ス種の流れをコントロールすることができる。図4に示
すように、例えば、バルブ5の開度の大きい排気口10付
近ではガス流が多くなるため、エッチング又はアッシン
グ速度を遅くすることができる。従って、ガス導入口か
ら流れてくる活性ガス種の量の分布のばらつきの有無に
かかわらず、各排気口に設けたバルブ12の制御によっ
て、エッチング又はアッシング速度のウェハ面内分布を
精密にコントロールすることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明をその具体的な実施例に従って
更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの
実施例に限定するものでないことはいうまでもない。
【0015】本実施例に用いたダウンストリームタイプ
のアッシング装置を図5及び図6に示す。放電室にガス
導入口5から、マスフローコントローラー15により一定
量のアッシングガスO2 を導入する。マイクロ波導波管
8より、周波数 2450MHzのマイクロ波を導入し、マイク
ロ波は、Al2O3 製のマイクロ波透過窓9を通り、放電室
3でプラズマを発生させる。プラズマ中の中性活性ガス
種(酸素原子)は、穴径 1.5mmのシャワーヘッド(処理
室ガス導入口)5を通して、処理室4に送り、アッシン
グ処理を行う。シャワーヘッド対向面にあるウェハ2の
温度は、ウェハステージ6中に埋め込まれたヒーターに
より、 180℃に制御する。円筒形の処理室4周囲には壁
が無く、周囲は対称に4つに仕切られた排気口10−1〜
4になっている。ガスは、真空ポンプ14により排気管10
−1〜4、そして主排気管11を通して排出する。排気管
10−1〜4に独立した排気量制御バルブ12−1〜4が備
えられている。排気管10には、処理室6内圧力調節用バ
ルブ13が取り付けられている。
【0016】実施例1 まず、排気量制御バルブ12−1〜4を全開にして、アッ
シングを行った。アッシング条件は、O2 流量1slm 、
処理室6内圧力 0.8Torr、マイクロ波パワー 1.5kW、ウ
ェハ温度は 180℃、アッシング時間は15秒であった。試
料として、Siウェハ全面にレジストを塗布したものを用
いた。レジストとしてはノボラック系のポジレジスト
(OFPR-800) を用いた。図7に示すようにウェハを排気
管10−1〜4に対して置き、ウェハ2の面内5点のアッ
シングレートを測定した。アッシングレートの測定結果
を表1に示す。表1の結果から明らかなように、アッシ
ングレートは平均で 2.1μm/min であり、アッシング
レートのウェハ面内分布は、±27%であった。
【0017】
【表1】
【0018】実施例2 実施例1において、アッシングレートの速かった点1及
び2に近接する排気量制御バルブ12−及び12−2の開度
をそれぞれ小さくして、実施例1と同条件でアッシング
を行った。その結果を表2に示す。表2の結果から明ら
かなように、平均のアッシングレートは、 2.4μm/mi
n で、分布は± 5.8%と改善された。
【0019】
【表2】
【0020】比較例1 従来型の装置として実施例1及び2に用いた装置の処理
室4の周囲に図8に示すように、Al製の円筒形の壁を取
り付けた装置を用いた以外は、実施例1と同条件でアッ
シングを行った。結果を表3に示す。表3の結果から明
らかなように、アッシングレートは、 1.0μm/min と
減少した。
【0021】
【表3】
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるエッチング及びアッシング装置を用いることによ
り、従来よりエッチング又はアッシング速度を向上さ
せ、さらに、エッチング又はアッシング速度を落とすこ
とがなく、均一なエッチング又はアッシングが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明のドライエッチング及び灰化処理
装置の基本構成を模式的に示した図面である。
【図2】図2は本発明による装置のガスの流れを模式的
に示した図面である。
【図3】図3は本発明による装置のガスの流れを模式的
に示した図面である。
【図4】図4は本発明による装置の排気量制御バルブの
開度とガス流の流れを模式的に示した図面である。
【図5】図5は本発明の実施例に用いた装置の図面(横
からみた断面)である。
【図6】図6は本発明の実施例に用いた装置の図面(図
5のA−A′断面)である。
【図7】図7は実施例での各排気口に対するアッシング
レートの測定点の位置を示す図面である。
【図8】図8は比較例に用いた装置の構成を模式的に示
す図面である。
【図9】図9は従来のダウンストリームタイプ装置を模
式的に示す図面である。
【図10】図10は従来の改良型ダウンストリーム装置を模
式的に示す図面である。
【図11】図11は従来の処理室に壁がある場合のガスの流
れを模式的に示した図面である。
【図12】図12は図1の場合のガスの流れを上から見た場
合の断面図を模式的に示す図面である。
【符号の説明】
1…プラズマ 2…ウェハ(例えばSi) 3…放電室 4…処理室 5…ガス導入口(シャワーヘッド) 6…ウェハステージ 7…処理室内壁 8…マイクロ波導波管 9…マイクロ波透過窓 10−1〜4…排気口 11…主排気管 12−1〜4…排気量制御バルブ 13…圧力調節バルブ 14…真空ポンプ 15…マスフローコントローラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 H 7353−4M

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減圧式のドライエッチング及び灰化処理
    装置において、ドライエッチング又は灰化処理を行う処
    理室内の壁面を、処理基板用ステージ面とガス導入口面
    のみで構成し、他の面は排気口としたことを特徴とする
    ドライエッチング及び灰化処理装置。
  2. 【請求項2】 処理基板の全周囲面に排気口を設けた請
    求項1に記載のドライエッチング及び灰化処理装置。
  3. 【請求項3】 ガス導入口と処理基板ステージとを対向
    面に位置させた請求項1又は2に記載のドライエッチン
    グ及び灰化処理装置。
  4. 【請求項4】 周囲排気路を少なくとも2つ以上に分離
    した請求項1〜3のいずれか1項に記載のドライエッチ
    ング及び灰化処理装置。
  5. 【請求項5】 各排気路に排気量制御バルブを備えた請
    求項4に記載のドライエッチング及び灰化処理装置。
  6. 【請求項6】 主に電気的に中性なガス粒子によってエ
    ッチング又は灰化を行う請求項1〜5のいずれか1項に
    記載のドライエッチング及び灰化処理装置。
JP15473891A 1991-06-26 1991-06-26 ドライエツチング及び灰化処理装置 Withdrawn JPH053175A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19500162A1 (de) * 1994-02-03 1995-08-10 Fujitsu Ltd Plasmaveraschungsverfahren mit Sauerstoffbehandlung
JP2008218971A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Tdk Corp レジストパターン処理装置及びレジストパターン処理方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19500162A1 (de) * 1994-02-03 1995-08-10 Fujitsu Ltd Plasmaveraschungsverfahren mit Sauerstoffbehandlung
DE19500162C2 (de) * 1994-02-03 2001-03-29 Fujitsu Ltd Plasmaveraschungsverfahren mit Sauerstoffbehandlung
JP2008218971A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Tdk Corp レジストパターン処理装置及びレジストパターン処理方法

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Effective date: 19980903