JPH0758708B2 - ドライエッチング装置 - Google Patents
ドライエッチング装置Info
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- JPH0758708B2 JPH0758708B2 JP1124828A JP12482889A JPH0758708B2 JP H0758708 B2 JPH0758708 B2 JP H0758708B2 JP 1124828 A JP1124828 A JP 1124828A JP 12482889 A JP12482889 A JP 12482889A JP H0758708 B2 JPH0758708 B2 JP H0758708B2
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- etching
- substrate
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は薄膜もしくは基板のドライエッチング技術に関
するものである。
するものである。
従来の技術 近年の超LSI（Large Scale Integrated circuit）の高
密度集積化に伴って、フォトリソグラフィーによるフォ
トレジストをマスクとして、配線，コンタクトホール，
トレンチ分離等を加工する技術は、加工性の良いドライ
エッチング法で行われている。ドライエッチング法はプ
ラズマのイオン衝撃によるエッチング、またはケミカル
なエッチングによりフォトレジストでパターニングされ
た下の薄膜を削りとる技術である。この方法を用いてS
i,polySi,Al,窒化シリコン，SiO2，シリサイド等のエッ
チングが等方的、あるいは異方的なエッチングか可能で
ある。特に異方性エッチングを行えば、フォトレジスト
の開口された部分が忠実にエッチングされるため微細な
加工が可能となる。
密度集積化に伴って、フォトリソグラフィーによるフォ
トレジストをマスクとして、配線，コンタクトホール，
トレンチ分離等を加工する技術は、加工性の良いドライ
エッチング法で行われている。ドライエッチング法はプ
ラズマのイオン衝撃によるエッチング、またはケミカル
なエッチングによりフォトレジストでパターニングされ
た下の薄膜を削りとる技術である。この方法を用いてS
i,polySi,Al,窒化シリコン，SiO2，シリサイド等のエッ
チングが等方的、あるいは異方的なエッチングか可能で
ある。特に異方性エッチングを行えば、フォトレジスト
の開口された部分が忠実にエッチングされるため微細な
加工が可能となる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、LSIのトランジスタのサイズが小さくな
り、ゲート酸化膜の厚さが薄くなるにつれて、ドライエ
ッチングに利用される荷電粒子（イオン）が半導体素子
に及ぼす影響は大きくなってくる。すなわち、基板表面
から進入した荷電粒子はゲート酸化膜上にチャージアッ
プし、ゲート酸化膜に高電界がかかって酸化膜にダメー
ジを与えるからである。近年、この効果はMOSトランジ
スタの信頼性上、大きな問題点となっている。
り、ゲート酸化膜の厚さが薄くなるにつれて、ドライエ
ッチングに利用される荷電粒子（イオン）が半導体素子
に及ぼす影響は大きくなってくる。すなわち、基板表面
から進入した荷電粒子はゲート酸化膜上にチャージアッ
プし、ゲート酸化膜に高電界がかかって酸化膜にダメー
ジを与えるからである。近年、この効果はMOSトランジ
スタの信頼性上、大きな問題点となっている。
本発明は荷電粒子を用いずに異方的なドライエッチング
を行うことが可能なドライエッチング装置を提供するこ
とを目的とする。
を行うことが可能なドライエッチング装置を提供するこ
とを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するために、装置内は真空排
気可能であり、この装置内に反応性ガスもしくはプラズ
マを輸送できる機構を備えており、装置内部には基板を
保持する台と、前記基板及び台が、所定の点を中心に前
記基板の基板表面を円周の接線方向に向けて円運動を行
なう機能を有してなるドライエッチング装置である。
気可能であり、この装置内に反応性ガスもしくはプラズ
マを輸送できる機構を備えており、装置内部には基板を
保持する台と、前記基板及び台が、所定の点を中心に前
記基板の基板表面を円周の接線方向に向けて円運動を行
なう機能を有してなるドライエッチング装置である。
作用 本発明は上述の構成により、イオン種が全く存在しない
条件（ラジカル種のみ）で異方的なドライエッチングを
行うことが可能となる。。
条件（ラジカル種のみ）で異方的なドライエッチングを
行うことが可能となる。。
実施例 以下、本発明の一実施例について、図面に基づいて説明
する。
する。
第１図は本発明の一実施例におけるドライエッチング装
置の構成外観を示す上面図、第２図は同図の正面図を示
す。本体10は半径1mの円筒形のステンレス製チャンバー
であり、本体10の側壁にはプラズマ発生源11と排気系12
を備え、連結されている。また、本体10の軸13より、羽
根14が直径方向に２枚設置されており、軸13を中心にし
て回転する機構となっている。この羽根14は必要に応じ
て増やすことも可能である。羽根14の周辺にはウエハー
（６インチ）15が固定できるとめ治具16がある。そし
て、軸13は本体の下に設置されているダイレクトドライ
ブモーター16によって30000rpmまでの回転が可能であ
る。排気系12にはターボ分子ポンプとロータリーポンプ
が併用されている。
置の構成外観を示す上面図、第２図は同図の正面図を示
す。本体10は半径1mの円筒形のステンレス製チャンバー
であり、本体10の側壁にはプラズマ発生源11と排気系12
を備え、連結されている。また、本体10の軸13より、羽
根14が直径方向に２枚設置されており、軸13を中心にし
て回転する機構となっている。この羽根14は必要に応じ
て増やすことも可能である。羽根14の周辺にはウエハー
（６インチ）15が固定できるとめ治具16がある。そし
て、軸13は本体の下に設置されているダイレクトドライ
ブモーター16によって30000rpmまでの回転が可能であ
る。排気系12にはターボ分子ポンプとロータリーポンプ
が併用されている。
第３図にプラズマ発生源11の詳細図を示す。プラズマ発
生源11はマイクロ波をガスに照射してプラズマを発生さ
せるものである。マイクロ波方形導波管20はモード変換
器21を介して円筒導波管22に接続している。また円筒導
波管22内には石英チューブ23が挿入されており、一端は
ガス導入口24、他端はテーパー状に広がり本体10と接続
される。マイクロのマッチングは整合器25を用いて行わ
れる。また石英チューブ23の本体10側の出口にはイオン
トラップメッシュ26が備えられており、プラズマ発生源
11で発生したイオン種はすべてこれにより捕らえられ
る。この効果によって本体10内にはラジカル種のみ導入
されることになる。
生源11はマイクロ波をガスに照射してプラズマを発生さ
せるものである。マイクロ波方形導波管20はモード変換
器21を介して円筒導波管22に接続している。また円筒導
波管22内には石英チューブ23が挿入されており、一端は
ガス導入口24、他端はテーパー状に広がり本体10と接続
される。マイクロのマッチングは整合器25を用いて行わ
れる。また石英チューブ23の本体10側の出口にはイオン
トラップメッシュ26が備えられており、プラズマ発生源
11で発生したイオン種はすべてこれにより捕らえられ
る。この効果によって本体10内にはラジカル種のみ導入
されることになる。
実際に本発明の装置を用いてエッチングを行った例を示
す。第４図にはエッチング前のサンプル（同図（ａ））
とエッチング後のサンプル（同図（ｂ））を示す。41は
Si基板、42は被エッチング物である酸化膜（厚さ１μ
ｍ）、この上にはフォトレンジスト43がフォトパターニ
ングされている。これを本装置の所定の場所に設置後、
本体10を真空排気し、10-6Torrの真空度に保った後、ダ
イレクトドライブモーター16を30000rpmで回転させた。
す。第４図にはエッチング前のサンプル（同図（ａ））
とエッチング後のサンプル（同図（ｂ））を示す。41は
Si基板、42は被エッチング物である酸化膜（厚さ１μ
ｍ）、この上にはフォトレンジスト43がフォトパターニ
ングされている。これを本装置の所定の場所に設置後、
本体10を真空排気し、10-6Torrの真空度に保った後、ダ
イレクトドライブモーター16を30000rpmで回転させた。
次にガス導入口24からCF4を5sccm、O2を1sccmいれて真
空度を10-4に保った後、マイクロ波を照射してプラズマ
放電を起こした。この時イオントラップメッシュ26には
−50Vの電圧を印加して本体10に流れるイオン種はすべ
て除去出来た。本体10内にはイオンが出ていないことを
マススペクトル検出器にて確認している。
空度を10-4に保った後、マイクロ波を照射してプラズマ
放電を起こした。この時イオントラップメッシュ26には
−50Vの電圧を印加して本体10に流れるイオン種はすべ
て除去出来た。本体10内にはイオンが出ていないことを
マススペクトル検出器にて確認している。
この状態で５分間、回転を続けた後のウエハー断面を第
４図（ｂ）に示す。一般にはラジカル種のみでSiO2をエ
ッチングする事は困難とされているが、本装置ではSiO2
42をマスク43どうり垂直にエッチングされた。
４図（ｂ）に示す。一般にはラジカル種のみでSiO2をエ
ッチングする事は困難とされているが、本装置ではSiO2
42をマスク43どうり垂直にエッチングされた。
この装置のエッチングメカニズムの解析の為に簡単な計
算を以下に示す。
算を以下に示す。
まず通常の平行平板のドライエッチング装置の場合、カ
ソード側（基板側）では100V程度のシースが存在し、分
子の平均自由工程がシース幅より充分に長いとき、分子
の基板面へ衝突する時のスピードｖは Ｅ＝100eV＝1.6×10-17Ｊ Ｅ＝1/2×Mv2 Ｍ＝５×10-26kg ｖ＝25Km/s となる。本装置でダイレクトドライブモーター16の回転
数が30000rpmである場合、羽根14のスピードｖは ｖ＝r2πｆ ｒ＝1.0m ｆ＝500/s ｖ＝3.1Km/s となり、装置内でのラジカル分子の基板に対する相対速
度が即ち3.1Km/sとなる。
ソード側（基板側）では100V程度のシースが存在し、分
子の平均自由工程がシース幅より充分に長いとき、分子
の基板面へ衝突する時のスピードｖは Ｅ＝100eV＝1.6×10-17Ｊ Ｅ＝1/2×Mv2 Ｍ＝５×10-26kg ｖ＝25Km/s となる。本装置でダイレクトドライブモーター16の回転
数が30000rpmである場合、羽根14のスピードｖは ｖ＝r2πｆ ｒ＝1.0m ｆ＝500/s ｖ＝3.1Km/s となり、装置内でのラジカル分子の基板に対する相対速
度が即ち3.1Km/sとなる。
計算の結果、平行平板型のイオンのスピードの約10分の
１程度である。
１程度である。
計算では以上のように平行平板型より粒子速度は遅い
が、本装置でのエッチング速度は1000A/minが得られて
おり、平行平板のドライエッチング装置のエッチング速
度とあまり変わらない。これは本発明のラジカルの速度
は羽根の速度によって決定されるため、正味の速度が直
接、被エッチング物にあたるからである。それに対して
平行平板のエッチング装置ではイオンはシース内で他の
粒子と衝突して減速されてしまうため、イオンの速度は
計算より遅いためと理解できる。
が、本装置でのエッチング速度は1000A/minが得られて
おり、平行平板のドライエッチング装置のエッチング速
度とあまり変わらない。これは本発明のラジカルの速度
は羽根の速度によって決定されるため、正味の速度が直
接、被エッチング物にあたるからである。それに対して
平行平板のエッチング装置ではイオンはシース内で他の
粒子と衝突して減速されてしまうため、イオンの速度は
計算より遅いためと理解できる。
なお本発明の装置では、プラズマによるガス活性種を用
いなくとも、例えばClF3のような常温でＦラジカルを発
生するようなガスを利用することも可能である。この場
合には、ClF3を実施例の装置内に導入するだけでよい。
いなくとも、例えばClF3のような常温でＦラジカルを発
生するようなガスを利用することも可能である。この場
合には、ClF3を実施例の装置内に導入するだけでよい。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、
（１）イオン種を用いない（ラジカル種のみ）工程で、
サブミクロン対応の垂直エッチングが可能である。
（２）本発明のドライエッチングの方式ではイオン種が
引き起こす、チャージアップによる基板素子へのダメー
ジが回避できる。
（１）イオン種を用いない（ラジカル種のみ）工程で、
サブミクロン対応の垂直エッチングが可能である。
（２）本発明のドライエッチングの方式ではイオン種が
引き起こす、チャージアップによる基板素子へのダメー
ジが回避できる。
第１図は本発明の一実施例におけるドライエッチング装
置の構成外観を示す上面図、第２図は同図の正面図、第
３図はプラズマ発生源の詳細図、第４図はエッチング前
後におけるサンプルの断面図である。 10…本体、11…プラズマ発生源、12…排気系、13…軸、
14…羽根、15…ウエハー、16…とめ治具、17…ダイレク
トドライブモーター、26…イオントラップメッシュ。
置の構成外観を示す上面図、第２図は同図の正面図、第
３図はプラズマ発生源の詳細図、第４図はエッチング前
後におけるサンプルの断面図である。 10…本体、11…プラズマ発生源、12…排気系、13…軸、
14…羽根、15…ウエハー、16…とめ治具、17…ダイレク
トドライブモーター、26…イオントラップメッシュ。
Claims (3)
- 【請求項１】基板を保持する台と、前記基板及び台が、
所定の点を中心に前記基板の表面を円周の接線方向に向
けて円運動を行なう機能を有してなるドライエッチング
装置 - 【請求項２】装置内は真空排気可能であり、前記装置内
にプラズマを輸送できる機構を備えている特許請求の範
囲第１項記載のドライエッチング装置 - 【請求項３】装置内は真空排気可能であり、被エッチン
グ物に対して反応性のあるガスを導入できる機能を有す
る特許請求の範囲第１項記載のドライエッチング装置
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1124828A JPH0758708B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | ドライエッチング装置 |
| US07/523,422 US5076877A (en) | 1989-05-18 | 1990-05-15 | Apparatus for dry etching |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1124828A JPH0758708B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | ドライエッチング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02303124A JPH02303124A (ja) | 1990-12-17 |
| JPH0758708B2 true JPH0758708B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=14895108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1124828A Expired - Lifetime JPH0758708B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | ドライエッチング装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5076877A (ja) |
| JP (1) | JPH0758708B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5238532A (en) * | 1992-02-27 | 1993-08-24 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for removal of subsurface damage in semiconductor materials by plasma etching |
| US5376224A (en) * | 1992-02-27 | 1994-12-27 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for non-contact plasma polishing and smoothing of uniformly thinned substrates |
| US5716494A (en) * | 1992-06-22 | 1998-02-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dry etching method, chemical vapor deposition method, and apparatus for processing semiconductor substrate |
| JPH0758036A (ja) * | 1993-08-16 | 1995-03-03 | Ebara Corp | 薄膜形成装置 |
| JPH09272119A (ja) * | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Daido Hoxan Inc | ウエハの製法およびそれに用いる装置 |
| US7102737B2 (en) * | 1997-11-04 | 2006-09-05 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for automated, in situ material detection using filtered fluoresced, reflected, or absorbed light |
| US6579464B2 (en) * | 2001-07-12 | 2003-06-17 | International Business Machines Corporation | Fixtures for processing a workpiece in a supercritical fluid |
| US6660651B1 (en) * | 2001-11-08 | 2003-12-09 | Advanced Micro Devices, Inc. | Adjustable wafer stage, and a method and system for performing process operations using same |
| KR100829923B1 (ko) * | 2006-08-30 | 2008-05-16 | 세메스 주식회사 | 스핀헤드 및 이를 이용하는 기판처리방법 |
| US9421617B2 (en) | 2011-06-22 | 2016-08-23 | Tel Nexx, Inc. | Substrate holder |
| US8613474B2 (en) | 2011-07-06 | 2013-12-24 | Tel Nexx, Inc. | Substrate loader and unloader having a Bernoulli support |
| GB201713930D0 (en) * | 2017-08-31 | 2017-10-18 | Univ Leuven Kath | Rotor gas accelerator system and methods |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4528438A (en) * | 1976-09-16 | 1985-07-09 | Northern Telecom Limited | End point control in plasma etching |
| US4307283A (en) * | 1979-09-27 | 1981-12-22 | Eaton Corporation | Plasma etching apparatus II-conical-shaped projection |
| JPH0770509B2 (ja) * | 1982-10-08 | 1995-07-31 | 株式会社日立製作所 | ドライプロセス装置 |
| JPS60184679A (ja) * | 1984-03-01 | 1985-09-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 多層薄膜形成法及びそれに用いる装置 |
| JPS60249328A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Kokusai Electric Co Ltd | 半導体ウエ−ハ用ドライエツチング・化学気相生成装置 |
| KR920004171B1 (ko) * | 1984-07-11 | 1992-05-30 | 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 드라이에칭장치 |
| JPH0774465B2 (ja) * | 1986-04-16 | 1995-08-09 | 日新電機株式会社 | エツチング装置 |
| US4788994A (en) * | 1986-08-13 | 1988-12-06 | Dainippon Screen Mfg. Co. | Wafer holding mechanism |
| JPS6383286A (ja) * | 1986-09-27 | 1988-04-13 | Anelva Corp | エツチング装置 |
| JPH0680640B2 (ja) * | 1987-06-30 | 1994-10-12 | 住友金属工業株式会社 | プラズマ装置 |
| US4950376A (en) * | 1988-06-21 | 1990-08-21 | Agency Of Industrial Science & Technology | Method of gas reaction process control |
| US4961812A (en) * | 1988-09-13 | 1990-10-09 | Intel Corporation | Etch-back apparatus for integrated circuit failure analysis |
-
1989
- 1989-05-18 JP JP1124828A patent/JPH0758708B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-05-15 US US07/523,422 patent/US5076877A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5076877A (en) | 1991-12-31 |
| JPH02303124A (ja) | 1990-12-17 |
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Legal Events
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |