JPH08181106A - 半導体製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エッチング要求使用の多様化に対応できる半導
体製造装置を提供する。 【構成】枚様式半導体製造装置を、第１・第２の異種の
ドライエッチング装置を備え、第１のドライエッチング
装置が複数の反応室を持つ複合ドライエッチング可能な
装置とした。例えば、第１のドライエッチング装置を、
反応性スパッタエッチング容器２０を含む反応性スパッ
タエッチング装置とし、第２のドライエッチング装置
を、マイクロ波放電容器３０を含むマイクロ波プラズマ
エッチング装置とする。 【効果】異なるドライエッチング技術を組み合わせるこ
とでエッチング要求仕様の多様化に対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造方法及び製
造装置に係り、特に、ウエハを一枚毎ドライプロセスに
てエッチングするのに好適な半導体製造方法及び製造装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ウエハをドライプロセスにてエッチング
する半導体製造装置としては、複数枚のウエハを同時に
エッチング処理するバッチ式半導体製造装置が従来主流
を占めていた。しかし、半導体集積回路素子の微細化、
高集積化及びウエハの径大化が進むにつれエッッチング
の均一性等の性能上の要求が一段と厳しくなり、バッチ
式半導体製造装置では、この要求に最早対応しきれなく
なった。そこで、この要求を満足しようとする半導体製
造装置として、ウエハを一枚毎ドライプロセスにてエッ
チング処理する枚葉式半導体製造装置が開発され、近年
広く用いられるようになってきた。

【０００３】一方、ウエハを、ドライプロセスにてエッ
チング処理する技術（以下、ドライエッチング技術と
略）としては、反応性スパッタエッチング技術やマイク
ロ波プロズマエッチング技術等がある。これらドライエ
ッチング技術の諸特性については、最近ではかなりの程
度解明されており、その中のいくつかは実用化されてい
る。しかしながら、これらのドライエッチング技術に
は、それぞれ一長一短があり、その適用範囲は限られて
いる。

【０００４】従来の枚様式半導体製造は、上記したよう
に半導体集積回路素子の微細化、高集積化及びウエハの
経大化によるエッチングの均一性等の性能上の要求に一
応対応できるものの、用いられてるドライエッチング技
術の適用範囲が限定された単一の技術であるため、エッ
チング形状を段階的に制御したり、エッチング処理の前
後の処理を連続して同一装置内で行なう等、エッチング
要求仕様の多様化が更に進む現在においては、これらに
充分対応できなくなってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、異な
るドライエッチング技術を組み合わせることで、エッチ
ング要求使用の多様化に対応できる半導体製造装置及び
半導体製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造方法
は、プラズマ発生方法の異なる複数のププラズマ処理工
程を用い連続してウエハーを処理する際に、前記異なる
プラズマ発生方法のうち少なくとも一つのプラズマ処理
工程を二度行なうことを特徴とする。

【０００７】本発明の他の特徴は、様式半導体製造装置
を、第１・第２の異種のドライエッチング装置を備え、
第１のドライエッチング装置が複数の反応室を持つ複合
ドライエッチング可能な装置としたことにある。

【０００８】

【作用】異なるドライエッチング技術を組み合わせるこ
とでエッチング要求仕様の多様化に対応できる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図１により説明する。図
１で、反応室１０には、反応性スパッタエッチングとマ
イクロ波プラズマエッチングとの複合エッチング可能な
ように第１のエッチング装置としての反応性スパッタエ
ッチング装置の容器２０と第２のエッチング装置として
のマイクロ波放電装置の容器３０とが内設されている。
反応室１０とマイクロ波放電装置の容器３０とは、排気
計１１により、又、反応性スパッタエッチング装置の容
器２０は、排気計１２によりそれぞれ真空排気させる。

【００１０】反応性スパッタエッチング容器２０には、
高周波電極２１とウエハ載置用電極（以下、テーブルと
略）２２とがこの場合、上下方向に対抗して内設されて
いる。高周波電極２１には、エッチングガスをテーブル
２２面に向かって放出するガス放出孔（図示省略）と、
ガス放出孔と連通しガス放出孔にエッチングガスを供給
するガス供給路（図示省略）とが形成され、ガス供給路
には、反応室１０外に設置されたガス供給手段、例えば
ガスボンベ２３に連結されたガス導管２４が連結されて
いる。又、高周波電極２１は、反応室１０外に設置され
た高周波電源２５が接続されている。

【００１１】テーブル２２には、試料台２６を介しウエ
ハ４０が一枚載置され、高周波電極２１には、高周波電
源２５より高周波が印加される。これにより、ガス放出
孔から反応性スパッタエッチング容器２０内に放出され
たエッチングガスは、プラズマ化される。このプラズマ
中の活性化された中性分子及び原子（ラジカル）とイオ
ンとは、ウエハ４０に入射し、この結果、ウエハ４０
は、その表面を化学的及び物質的にエッチングされる。

【００１２】一方、反応室１０には、マイクロ波放電容
器３０と対向してテ−ブル３１が内設されると共に、テ
ーブル３１の下方には、永久磁石３２が設けられてい
る。反応室１０の頂壁には、一端にマイクロ波発生器３
３が設けられた導波管３４がマイクロ波放電器３０を包
囲した状態でその他端が連結されている。導波管３４に
外周には、磁場発生用コイル３５が設けられ又、マイク
ロ波放電器３０には、マイクロ波放電器３０の放電空間
３６に連通し、反応室１０外に設置されたガス供給手
段、例えば、ガスボンベ３７に連結されたガス導管３８
が連結されている。

【００１３】テーブル３１には、試料台３９を介しウエ
ハ４０が一板載置され、放電空間３６には、ガスボンベ
３７からエッチングガスが導入される。放電空間３６に
導入されたエッチングガスは、磁場発生用コイル３５と
永久磁石３２とによって放電空間３６に形成されるミラ
ー磁場と、マイクロ波発生器３３で発生され導波管３４
で伝播されたマイクロ波により放電空間３６に形成され
るマイクロ波電界との相乗作用によりプラズマ化され
る。このプラズマ中の活性イオンはミラー磁場に沿って
ウエア４０に入射し、この結果ウエハ４０は、その表面
をエッチングされる。 尚、図１では図示を省略した
が、この場合、反応性スパッタエッチング容器２０とマ
イクロ波放電容器との間でウエハ４０を搬送可能、反応
室１０と外部との間でウエハ４０を搬出入可能な構造と
なっている。

【００１４】このような装置にて、例えば、半導体記憶
素子のゲート膜に用いられる単結晶シリコンをエッチン
グする場合について、以下説明する。

【００１５】ドライエッチング技術は、そのエッチング
反応機構によりその性能は大きく左右される。反応性ス
パッタエッチング技術では、エッチング速度は早いが、
しかし、イオンよる電気的ダメージが大きい。一方、マ
イクロ波プラズマエッチング技術は、イオンによる電気
的ダメージは小さく、又、エッチング角度などの形状制
御が可能である等極めて微細加工性に優れているが、し
かし、エッチング速度が小さく量産性に極めて劣る。そ
こで、次のような順序によりエッチングすることにより
両エッチング技術の長所を最大限に生かすことができ
る。つまり、エッチングの第１段階においては、反応性
スパッタエッチング技術により単結晶シリコンの７０〜
８０％をエッチングし、その後、第２段階でマイクロ波
プラズマエッチング技術により残り２０〜３０％の単結
晶シリコンをエッチングする。これにより半導体素子に
電気的ダメージを与えることなしに大きいエッチング速
度でエッチングすることができる。また、エッチング形
状を段階的に制御することにより半導体素子加工上の最
適な形状に仕上げることができる。

【００１６】図２は、本発明の他の第１実施例を示すも
ので、処理室１０’には、反応性スパッタエッチング容
器２０が２個、マイクロ波放電容器３０が１個内設され
てる。尚、図２で、図１と同一装置等は同一符号で示し
説明を省略する。このような半導体製造装置では、ウエ
ハの複数段のエッチングにおいて各々に最適なドライエ
ッチング技術を採用することによりエッチング要求仕様
の多様化に更に対応することができる。

【００１７】図３は、本発明の他の第２実施例を示すも
ので、処理室１０”には、反応性スパッタエッチング容
器２０が１個、マイクロ波放電容器３０が２個内設され
ている。尚、図３で、図１と同一装置等は同一符号で示
し説明を省略する。このような半導体製造装置では、上
記第１実施例で得られた効果を得ることができる。

【００１８】図４は、本発明の他の第３実施例を示すも
ので、図１で示したテーブル２２、３１が一体化された
テーブル５０が処理室１０に回動可能に内設されてい
る。又、試料台５１は共用される。尚、図４で、図１と
同一装置等は同一符号で示し説明を省略する。

【００１９】このような半導体製造装置では、反応性ス
パッタエッチンタ容器とマイクロ波放電容器との間でウ
エハを搬送機構を簡単化することができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、枚様式半
導体製造装置を複合ドライエッチング可能な装置とした
ことで、同一装置内でウエハを異なるドライエッチング
技術の組み合わせによりテッチングできるので、エッチ
ング要求仕様の多様化に対応できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体製造装置の一実施例を示す
枚様式半導体製造装置の構成図である。

【図２】本発明による半導体製造装置の他の第１実施例
を示す枚様式半導体製造装置の構成図である。

【図３】本発明による半導体製造装置の他の第２実施例
を示す枚様式半導体製造装置の構成図である。

【図４】本発明による半導体製造装置の他の第３実施例
を示す枚様式半導体製造装置の構成図である。

【符号の説明】

１０，１０’，１０”…反応室、 １１，１２…排気
系、 ２０…反応性スパッタエッチング容器、 ２３，
３７…ガスボンベ、 ２５…高周波電源、 ３０…マイ
クロ波放電容器、 ３２…永久磁石、 ３３…マイクロ
波発生器、 ３４…導波管、 ３５…磁場発生用コイ
ル、 ４０…ウエハ

フロントページの続き (72)発明者 丸本 愿 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 奥平 定之 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマ発生方法の異なる複数のププラズ
   マ処理工程を用い連続してウエハーを処理する際に、前
   記異なるプラズマ発生方法のうち少なくとも一つのプラ
   ズマ処理工程を二度行なうことを特徴とする半導体製造
   方法。
2. 【請求項２】前記異なるプラズマ発生方法が、反応性ス
   パッタエッチング及びマイクロ波プラズマエッチングで
   ある請求項１記載の半導体製造方法。
3. 【請求項３】反応室内でウエハを一枚毎ドライプロセス
   にてエッチング処理するプラズマ処理装置において、第
   １のプラズマ処理装置と、該第１のプラズマ処理装置と
   は種類の異なる第２のプラズマ処理装置とからなり、 前記第１のプラズマ処理装置は複数の反応室を備えてい
   ることを特徴とする半導体製造装置。
4. 【請求項４】前記第１のプラズマ処理装置を反応性スパ
   ッタエッチング装置、前記第２のプラズマ処理装置をマ
   イクロ波プラズマエッチング装置とした請求項３記載の
   半導体製造装置。
5. 【請求項５】前記第１のプラズマ処理装置をマイクロ波
   プラズマエッチング装置、前記第２のプラズマ処理装置
   を反応性スパッタエッチング装置とした請求項３記載の
   半導体製造装置。