JPH08306673A - レーザを用いたプラズマ化学エッチング装置および方法 - Google Patents

レーザを用いたプラズマ化学エッチング装置および方法

Info

Publication number
JPH08306673A
JPH08306673A JP8127647A JP12764796A JPH08306673A JP H08306673 A JPH08306673 A JP H08306673A JP 8127647 A JP8127647 A JP 8127647A JP 12764796 A JP12764796 A JP 12764796A JP H08306673 A JPH08306673 A JP H08306673A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
heating
thickness
semiconductor substrate
wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8127647A
Other languages
English (en)
Inventor
Yefim Bukhman
エフィム・バクーマン
Edward M Keller
エドワード・エム・ケラー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
Publication of JPH08306673A publication Critical patent/JPH08306673A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最終表面品質が高く非常に薄く均一な半導体
基板が得られる、レーザを用いたプラズマ化学エッチン
グ装置および方法を提供する。 【解決手段】 走査可能なレーザおよび制御部(58)
を用いて、下流エッチングの間、半導体基板(40)の
部分に示差的加熱処理を施す。かかる示差的加熱によっ
て、各加熱部分に異なるエッチング速度が得られるの
で、均一性が改善され、エッチングによって発生する表
面の損傷が減少する。下流プラズマを収容し、基板(4
0)と走査可能なレーザ部(58)との間に直接視線を
設定可能なエッチング・チャンバ(50)を備える。加
えて本システムは、適宜エッチング速度および温度を測
定することによって、動的なプロセス更新を可能にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に半導体ウ
エハのエッチングに関し、更に特定すれば、非常に薄く
均一な素子層を生成するための半導体物質のエッチング
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、絶縁物上シリコン(SOI)素
子のように、ウエハ同士を接合する技術を用いる素子の
ような、最新の半導体素子の製造においては、制御すべ
き最も重大な要因は、素子ウエハの最終的な厚さ、その
厚さの均一性、および残った半導体層の表面品質の維持
であることはよく知られている。素子ウエハに要求され
る最終的な厚さは、素子を製造する技術の種類によって
異なるが、高度な均一性および高度な表面品質の双方
は、全ての素子技術に対して、高い歩留まりを得るには
必須である。
【0003】素子ウエハの薄層化(thinning)に最も広く
用いられている技術は、機械的な研削(mechanical grin
ding)および化学機械的研磨(chemical-mechanical poli
shing)である。しかしながら、これらの技術では、3つ
の重要な要因全てに対して、必要な度合いにまでプロセ
ス制御を行うことはできない。このように、上述の従来
の技術における実際上の限界は、現在のところ、層の最
終的厚さが約2ないし3μm、均一性即ち全体的厚さの
変動(TTV)が0.5ないし1μmであるが、これら
の値は、最新の相補型金属酸化物シリコン(CMOS)
や近い将来のバイポーラ/CMOS結合(BIMOS:co
mbined bipolar and CMOS)素子に必要とされる、1mm
未満の最終的な層の厚さや、0.01mm未満のTTV
とはかけ離れたものである。
【0004】加えて、機械的研削や化学機械的研磨は、
素子ウエハの表面に損傷を与えることは既知である。し
たがって、ウエハの薄層化プロセスに続いて付加的な処
理を施さなければ、必要とされている高い表面品質を達
成することができない。かかる付加的な処理工程のため
にウエハ製造のコストや複雑性も増大することになる。
【0005】近年、Hughes Danbury Optical Systems,I
nc.(HDOS)によって、プラズマ補助化学エッチン
グ(PACE:plasma assisted chemical etching)用のツー
ルが導入された。PACEは、空間密閉プラズマ(spati
ally confined plasma)を利用し、素子ウエハ表面上で
走査することによって物質の除去を制御可能にするもの
である。素子ウエハの表面を走査する際に、空間密閉プ
ラズマの滞留時間(dwell time)を、その表面のいずれか
の部分の相対的厚さに比例させる。こうして、最も大き
な厚さを有する領域から除去する物質を多くすることに
よって、TTVの低下を図る。エッチング・プロセス
は、従来のプラズマ・エッチングと同様であるが、反応
性イオン・エッチングの場合のような付勢イオン(energ
etic ions)ではなく、比較的低いエネルギ(1電子ボル
トより遥かに小さい)のニュートラル(neutral)を用い
ることが報告されている。
【0006】PACEツールは、達成可能な最終厚さお
よびTTVの双方において著しい改善が得られることを
主張するが、必要な水準までTTVを更に向上させるの
は、空間密閉プラズマの領域が比較的大きなサイズであ
ることのために、達成が困難であろう。また、PACE
システムは、その空間密閉プラズマ領域に比較的低いエ
ネルギのニュートラルを用いると主張するが、適当なエ
ッチング速度を達成するためには比較的高い電圧を維持
しなければならないと考えられる。かかる比較的高い電
圧は放射損傷(radiation damage)を発生し得るもので、
後に残る半導体素子の表面品質を劣化させることにな
る。加えて、PACEは空間密閉プラズマをウエハ表面
全体にわたって移動させるために、プロセス・チャンバ
において機械的運動を必要とする。当業者にはおわかり
のように、ウエハ処理の間機械的運動が発生すると、い
かなるものでも微粒子の汚染源となる可能性があり、こ
れは多くの場合表面品質低下の重大な要因となる。最後
に、PACEシステムでは封じ込められたプラズマ放電
を利用しているので、ウエハのスループットに限界があ
り、コストを上昇させることになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって、ウエハ対
ウエハ結合技法を利用するような最新の半導体素子の製
造に用いられる、素子ウエハを薄層化する改良された方
法が必要とされている。特に、機械的研削、化学機械的
研磨に依存することなく、また比較的大きな空間的に密
閉されたプラズマ領域を用いるドライ・エッチング技法
にも依存することなく、素子ウエハを薄層化する改良さ
れた方法が必要とされている。かかる改良された方法
は、高い素子層品質を有し非常に薄く均一な層を生成可
能でなければならない。最後に、かかる高品質の素子層
を素早く、大量に、しかも比較的低コストで生産するこ
とも必要とされている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の方法および装置
は、レーザ補助プラズマ化学エッチング(LAPCE)
を適用することによって、半導体物質にエッチングを行
うものである。LAPCE装置は、プラズマ化学エッチ
ング・プロセスの間、半導体物質の選択された部分に選
択的加熱処理(differential heating)を行うことによっ
て、かかる選択加熱処理を施された部分間で、半導体物
質のエッチング速度を変化させる機能を得るように設計
されている。この選択加熱機能を制御することによっ
て、本発明の方法および装置は、最終表面品質が高い、
非常に均一な半導体基板を得る手段を提供する。尚、こ
こで用いられる「半導体物質」という用語は単結晶シリ
コン、ポリシリコン、非結晶性シリコン、およびIII-V
半導体物質を含むが、これらに限定されるわけではない
ことは理解されよう。加えて、ここで用いられる「半導
体基板」または「ウエハ基板」という用語は、均質なウ
エハ形状の半導体物質、多層ウエハ、または基板上のフ
ィルムを含むが、これらに限定される訳ではないことも
理解されよう。
【0009】
【発明の実施の形態】ここで図1を参照すると、LAP
CEシステム5の簡略図が示されている。LAPCEシ
ステムは、システム制御コンピュータ80、基板加熱特
性生成コンピュータ(substrate heating profile gener
ating computer)85、エッチング・チャンバ50、お
よび真空発生装置60を含む。
【0010】システム制御コンピュータ80は、基本的
に、例えば、ガス流、真空のようなLAPCEの機能全
体、およびかかるシステム動作の連続処理を制御可能な
コンピュータである。制御コンピュータ80は、LAP
CEシステムの機能を制御するようにプログラムされた
ソフトウエアを有する汎用デジタル・コンピュータとす
ることができる。あるいは、制御コンピュータ80の機
能は、専用ハードウエア形態、または所望の機能性を提
供するハードウエアとソフトウエアとのいかなる組み合
わせでも、実現することができる。
【0011】基板加熱特性生成コンピュータ85は、半
導体基板40の厚さ輪郭マップ(thickness profile ma
p)120を、基板40の加熱特性マップ130に変換可
能なコンピュータである。厚さ輪郭マップ120は、半
導体基板40の複数の部分における各部分について測定
された厚さおよび位置または場所のデータから発生され
る。単体(stand-alone)の厚さ測定および厚さ輪郭発生
システムが、商業的に入手可能である。したがって、か
かる単体システムから、基板40の厚さ輪郭マップ12
0を加熱特性生成コンピュータ85に供給することがで
きる。あるいは、LAPCEシステムは、かかる厚さお
よび位置測定機能を含むこともできる。したがって、単
体の厚さ測定および厚さ輪郭発生システム、一体化され
た厚さ測定および厚さ輪郭発生モデュール、またはこれ
ら2つのあらゆる組み合わせでも、本発明に用いること
ができ、そして本発明の範囲は、LAPCEシステムが
用いるための厚さ輪郭マップ120を発生することがで
きる、かかる組み合わせ全てを含むことは、当業者には
明白であろう。加えて、測定され、後に選択加熱処理を
施される半導体基板40の各部分のサイズは、非常に小
さくすることができる。典型的に、このサイズは、空間
密閉プラズマを用いて得られるサイズよりもはるかに小
さい。このように、加熱特性マップ130は、半導体基
板40の各部分が必要とする加熱量を識別するものであ
る。
【0012】エッチング・チャンバ50は、下流プラズ
マ(downstream plasma)を含むように構成されている。
当業者には既知のように、下流プラズマ・エッチング
は、ドライ・エッチング技術の中でも最も損傷が少ない
ものとして広く見なされているので、潜在的に最も高い
品質の最終層を提供することができる。反応性化学薬品
または反応性化学薬品の混合物を含むキャリア・ガス
を、例えば、マイクロ波空胴(microwave cavity)のよう
な反応性種発生手段を通過させ、反応性種を含むキャリ
ア・ガスを、入力ポート53を介して、エッチング・チ
ャンバ50に導入する。反応性化学薬品または化学薬品
の混合物の選択は、エッチングされる半導体物質の性質
によって決定されることは、十分に理解されよう。例え
ば、4フッ化炭素(CF4)と酸素との混合物が、シリコン
のエッチングには適している。エッチング・チャンバ5
0は、更に、エッチング・チャンバ50の一方の壁また
は壁の一部を形成する透明窓54も含む。基板40は、
温度が制御されたチャック52上に配置される。チャッ
ク52は、基板40を所定温度に維持するために用いら
れる。これによって、基板40の選択加熱および全体的
エッチング速度を最高に高めることが可能となる。透明
窓54は、図1ではエッチング・チャンバ50の外部に
取り付けられて示されているレーザ走査部58に対し
て、半導体基板40が直接視線に入る(in a direct lin
e of sight)ように位置付けられている。レーザ走査部
58は、光学的加熱ビームを、透明窓54を通じて、半
導体基板40の部分に発射することができる。レーザ走
査部58は、半導体基板40のほぼ全体を走査すること
や、加熱特性マップ130のように、半導体基板40の
特定部分を選択的に加熱することができる。
【0013】エッチング・チャンバ50は、更に、真空
発生装置60に結合されている出力ポート55を含む。
真空発生装置60は、エッチング・チャンバ50を大気
圧以下に維持するように機能する。これは、既知の下流
プラズマ・エッチング処理と一貫することである。
【0014】エッチング・チャンバ50の構造は、特定
用途によって変更し得ることは理解されよう。反応種(r
eactive species)発生手段56、入力ポート53、出力
ポート55、およびエッチング・チャンバ50のその他
の詳細の位置および性質は、個々に構成可能である。し
たがって、前述の必須ではない素子の構成は、全体的と
しては、本発明の適正な機能にはさほど重要ではない。
しかしながら、透明窓54の相対的位置は、半導体基板
40とレーザ走査部58との間に直接視線が通るように
決めなければならない。
【0015】LAPCEエッチング・チャンバ50は、
上述のように、処理の間エッチング・チャンバ内では機
械的な運動を含まないので、この主要な潜在的汚染源を
除去することは明白である。加えて、LAPCEシステ
ムは、いつでも基板40の全部分をエッチング可能なの
で、空間密閉プラズマを利用するシステムと比較して、
スループットを向上させることになる。
【0016】図2において、レーザ走査部58は、加熱
装置70と位置制御部72とを含む。加熱装置70は、
透明窓54(図1参照)を通じて、基板40の全部分に
合焦され、かつ吸収され得るいずれかの高エネルギ光源
(high energy optical source)を含むことができる。加
えて、加熱装置70は、異なる熱を発生するようにその
エネルギ出力を変調可能でなければならない。レーザ
は、かかる加熱装置として既知である。したがって、記
載および理解を容易にするために、加熱装置70を以後
レーザ発生装置70と呼ぶことにするが、かかるエネル
ギ出力の変調が可能な他の加熱素子も使用可能であるこ
とは理解されよう。同様に、位置制御部72は、コンピ
ュータと、いかなる高エネルギ光源の位置でも方向付け
可能に構成された機械的構成物との組み合わせであるこ
とは理解されようが、記載および理解を容易にするため
に、以後位置制御部72のことをレーザ位置制御部72
と呼ぶことにする。本発明の範囲は、このレーザ技術の
使用に限定されることを意図する訳ではなく、レーザ以
外の加熱源も含まれることは理解されよう。
【0017】レーザ位置制御部72は、レーザ発生装置
70の出力の位置を、半導体基板40(図1参照)の主
面の複数の部分の各々に移動することができるので、基
板40(図1参照)の局所的な部分に選択加熱処理を施
すことができる。この移動を行う際、レーザ位置制御部
72は、加熱特性生成コンピュータ85によって生成さ
れた加熱特性マップ130を利用し、更に、特性マップ
130によって詳述される半導体基板40の各部分の厚
さに応じて、レーザ発生装置70からのエネルギ出力
と、半導体基板40(図1参照)の主面の各部分に対す
る滞留時間との双方の変調を行うことができる。
【0018】当業者は知っているように、かかるエネル
ギ出力および/または滞留時間の変調を部分毎に行うこ
とによって、走査される半導体基板40の各部分に選択
加熱処理を施すことになり、各部分について、半導体物
質のエッチング速度を異ならせることができる。以下の
式1から、温度が上昇すると、これに比例してエッチン
グ速度も上昇するが、他のプロセス変数は一定のままで
あることが理解されよう。例えば、原子フッ素を用いて
シリコンをエッチングする場合、エッチング速度は以下
の式で与えられる。
【0019】
【数1】 エッチング速度 = CnfT1/2eEact/RT (式1) ここで、C=2.86E12; Eact=2.48キロカロリー/モル、原
子フッ素濃度はnf=3.05E15原子/立方センチメートルで
あり、シリコンのエッチング速度は以下のように計算さ
れる。
【0020】 ER=225 ナノメートル/分 (25°Cにおいて) ER=6000ナノメートル/分 (100°Cにおいて) ER=12000ナノメートル/分 (200°Cにおいて) このように、レーザ位置制御部72は、複数の部分の中
の各部分に選択加熱を施し、各部分について異なる速度
でエッチングを行い、基板40(図1参照)のより厚い
部分を、より薄い部分よりも高温に加熱する。これによ
って、より厚い部分をより薄い部分よりも高い速度でエ
ッチングすることになり、均一性を改善することができ
る。
【0021】ここでは基板40(図1参照)のいくつか
の部分に選択加熱を施して、かかる部分のエッチング速
度を高めたが、使用する化学薬品および温度制御チャッ
ク52の温度によって決定されるある基本エッチング速
度で、基板40(図1参照)の全部分をエッチングする
ことも、当業者には理解されよう。したがって、選択加
熱を行うと、所定の最終厚さが得られたとき、残りの半
導体物質のTTVが低下することになる。
【0022】図3において、レーザ走査部58は、図2
に関して先に説明したレーザ発生装置70およびレーザ
位置制御部72、ならびに温度測定装置74を含む。本
実施例では、温度測定装置74が、透明窓54(図1参
照)を介して、基板40の主面の各部分の動的温度測定
を行うように機能する。したがって、測定装置74は、
例えば、赤外線サーモグラフィ(infrared thermograph
y)によって、基板40(図1参照)の主面の各部分の温
度を測定できるように構成された、コンピュータと機械
的構成物との組み合わせから成ることは理解されよう。
これら動的温度測定は、加熱特性生成コンピュータ85
にフィードバックを与え、加熱特性マップ130の動的
な更新を可能にするものである。したがって、レーザ位
置制御部72は更新された加熱特性マップ130を利用
するので、選択加熱および結果的に得られるエッチング
速度の制御性が向上し、上述の図2の実施例に対して均
一性が向上した所定厚さの基板が得られる。
【0023】図4において、レーザ走査部58は、レー
ザ発生装置70、レーザ位置制御部72、温度測定装置
74、厚さ測定装置76、およびエッチング速度計算コ
ンピュータ78を含む。レーザ発生装置70、位置制御
部72および温度測定装置74は、上述の図2および図
3と同様のものと理解されたい。
【0024】本実施例では、厚さ測定装置76は、動的
厚さ測定を行うように機能する。厚さ測定装置76は、
レーザ干渉計(laser interferometer)のような光学式測
定部を含む。光学式測定部は、計算および機械構成物の
組み合わせに結合され、エッチングの間基板40(図1
参照)の主面の各部分において、初期厚さ測定およびそ
の後の厚さ測定が行えるように構成されている。走査さ
れた各部分の厚さ測定のフィードバックが、エッチング
速度計算コンピュータ78に送られ、ここで半導体基板
40の主面上の各部分に対するエッチング速度が計算さ
れる。エッチング速度計算コンピュータ78は、動的エ
ッチング速度計算を実行可能なコンピュータを含む。こ
の動的エッチング速度データは、加熱特性生成コンピュ
ータ85に送られ、加熱特性マップ130の動的更新を
可能とする。次に、レーザ位置制御部72は更新された
加熱特性マップ130を利用することにより、複数の部
分の各々に対する選択加熱およびエッチングの制御性を
向上させ、各部分に対するエッチング速度の制御性を向
上させるので、所定厚さの非常に均一な基板を得ること
ができる。本実施例では、温度測定装置74は、任意の
機能部(optional function unit)として表わされてい
る。当業者は理解するであろうが、温度測定装置74
は、図3に関連する実施例のように、厚さ測定装置76
と共に、およびこれに加えて用い、付加データを供給し
たり、エッチング速度の制御性を更に向上させることが
できる。
【0025】一例として半導体基板40の一部を図5に
示す。半導体基板40は、ハンドル・ウエハ(handle wa
fer)10、ハンドル・ウエハ10を覆う誘電体層20、
および誘電体層20を覆う素子ウエハ30とで構成され
ている。典型的な絶縁物上シリコン(SOI)基板40で
は、素子ウエハ30は、初期厚さが約200ないし50
0μmの単結晶シリコンである。誘電体層20は二酸化
シリコンであり、ハンドル・ウエハ10はシリコン・ウ
エハである。当業者はわかっているであろうが、かかる
接合型素子ウエハ30のTTVは約10μmであるが、
50μmまでの値も異常ではない。この厚さのばらつき
は、素子ウエハ30の主面32と下面34とが平行に表
現されていないこと、ならびに第1厚さ36および第2
厚さ38によって、図5に表わされている。したがっ
て、素子ウエハ30は、約10μmのTTVを有し、第
1厚さは例えば40μm、第2厚さは例えば50μmで
ある。厚さ36が複数の部分の中の第1部分36を表わ
し、厚さ38が第2部分38を表わすとすると、LAP
CEプロセスの間、第2部分に選択加熱を施すことによ
り、第1部分よりもエッチング速度を高くすることは、
当業者には理解されよう。この選択加熱は、2つの部分
の厚さが等しくなるまで維持されるので、非常に均一な
膜厚が得られる。
【0026】図6は、レーザ補助プラズマ化学エッチン
グ・プロセス(LAPCE)を表わすブロック図である。
素子ウエハ30(図5参照)の主面上の複数の部分の各
々において初期厚さ100を測定し、厚さおよび位置デ
ータから成る厚さ輪郭マップ120を測定値から作成す
る。初期厚さ100は素子30(図5参照)の最大の厚
さにて測定してもよいが、典型的に、機械的研削または
化学機械的研磨のような補助薄層化工程を実行して、素
子ウエハ30(図5参照)を、所定の最終厚さ200に
近い初期厚さ100にする。素子ウエハ30(図5参
照)の初期厚さ100は、前述のように、単体の測定お
よび厚さ輪郭発生システム、またはこの機能を有しLA
PCEシステムに一体化されたモデュールのいずれかに
よって、素子ウエハ30(図5参照)の主面上の複数の
部分の各々において測定可能である。初期厚さ100を
測定する毎に、位置基準110も発生する。したがっ
て、初期厚さ100と位置基準110とが、素子ウエハ
30の主面上の複数の部分の各々について発生され、厚
さ輪郭マップ120がそれらから生成される。
【0027】一旦厚さ輪郭マップ120が作成されれ
ば、加熱特性生成コンピュータ85に転送され、これか
ら加熱特性マップ130が生成され、レーザ位置制御部
72を制御するために用いられる。図3および図4に表
わされた本発明の実施例は、動的に制御されるエッチン
グ・プロセスであることを、当業者は認めよう。各実施
例は、加熱特性マップ130の動的更新を必要とする。
したがって、再び図6を参照して、矢印150は、先に
述べたような動的に制御されるプロセスから成る加熱特
性マップ130の反復フィードバックおよび再計算を表
わす。
【0028】ここに至って、これまでに提示した説明お
よび図から、新規なレーザ補助プラズマ化学エッチング
装置および方法が記載されたことは認められよう。本発
明は、非常に均一で薄い高品質の半導体層を提供するこ
とができ、動的フィードバック・ループを有する、半導
体基板40(図1参照)薄層化装置および方法の双方を
提供する。従来技術の機械的または化学機械的処理と比
較すると、最終的な厚さの制御、TTV、および表面品
質全てにおいて改善を得ることができる。従来技術のエ
ッチング技術に関して、エッチングの間プロセス・チャ
ンバ内から機械的運動を除去すること、加熱特性マップ
を動的に更新すること、および損傷の少ない下流エッチ
ングを用いることは全て、より高い品質およびプロセス
制御に寄与するものである。加えて、従来技術のエッチ
ング技術の走査封じ込み(scanning confined)プラズマ
とは異なり、いつでもウエハ全体をエッチングすること
ができるので、スループットを向上させ、その結果コス
トの低減を図ることができる。最後に、従来技術のエッ
チング技術と比較して、表面の非常に小さい部分を規定
することができるので、スループットまたは層の表面品
質を犠牲にすることなく、膜の均一性を飛躍的に改善す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レーザ補助プラズマ化学エッチング(LAPC
E)システムの一部を示す構成図。
【図2】LAPCEのレーザ走査部の一実施例を示す構
成図。
【図3】LAPCEチャンバのレーザ走査部の他の実施
例を示す構成図。
【図4】LAPCEチャンバのレーザ走査部の他の実施
例を示す概略図。
【図5】半導体基板を高倍率に拡大して示す断面図。
【図6】LAPCEプロセスの主要工程を示すブロック
図。
【符号の説明】
5LAPCEシステム 10 ハンドル・ウエハ 20 誘電体層 30 素子ウエハ 40 絶縁物上シリコン(SOI)基板 50 エッチング・チャンバ 52 チャック 53 入力ポート 54 透明窓 55 出力ポート 58 レーザ走査部 60 真空発生装置 70 加熱装置 72 位置制御部 74 温度測定装置 76 厚さ測定装置 78 エッチング速度計算コンピュータ 80 システム制御コンピュータ 85 基板加熱特性生成コンピュータ 120 厚さ輪郭マップ 130 加熱特性マップ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板(40)から物質を除去して前
    記半導体基板(40)を薄層化および平滑化する方法で
    あって:前記半導体基板(40)の厚さの均一性を測定
    する段階;エッチング・チャンバ(50)内に前記半導
    体基板(40)を配置する段階;前記半導体基板(4
    0)の局所部分に選択加熱を施し、前記半導体基板(4
    0)においてより厚い局所部分を薄い局所部分よりも高
    い温度にする段階;および前記半導体基板(40)を所
    定の厚さにエッチングする段階;から成ることを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項2】薄く均一な素子ウエハを生成する方法であ
    って:主面(32)を有する素子ウエハ(30)に結合
    されたハンドル・ウエハ(10)を含むウエハ基板(4
    0)を、エッチング・チャンバ内に用意する段階;前記
    主面(32)の複数の部分において、前記素子ウエハ
    (30)の初期厚さを測定する段階;前記主面(32)
    におけるより厚い部分を、前記主面(32)におけるよ
    り薄い部分よりも高い温度に加熱する段階;前記主面
    (32)におけるより厚い部分のエッチング速度を、前
    記主面(32)のより薄い部分のエッチング速度よりも
    高くして、前記素子ウエハ(30)の前記主面(32)
    をエッチングする段階;複数の部分において、前記素子
    ウエハ(30)の厚さを測定する段階;前記複数の部分
    について、エッチング速度を計算する段階;加熱特性マ
    ップ(130)を計算する段階であって、前記加熱特性
    マップ(130)を、前記複数の部分に対する厚さおよ
    びエッチング速度データにより決定する段階;前記複数
    の部分を、前記加熱特性マップ(130)により決定さ
    れた温度に加熱する段階;および前記素子ウエハ(3
    0)が所定の厚さになるまで、前記エッチング、測定、
    計算、および加熱する段階を繰り返す段階;から成るこ
    とを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】極度に薄く均一な素子ウエハを生成する装
    置であって:少なくとも1つの透明窓(54)を更に含
    む下流プラズマ・エッチ反応炉(50);温度制御チャ
    ック(52)であって、前記少なくとも1つの透明窓
    (54)の視線に直接入るように半導体基板(40)を
    支持する前記温度制御チャック(52);機械的位置制
    御部(72)を含む選択加熱装置(70)であって、前
    記位置制御部(72)は前記加熱装置(70)が前記少
    なくとも1つの透明窓(54)を介して前記複数の部分
    を走査する、前記選択加熱装置(70);前記少なくと
    も1つの透明窓(54)を介してウエハ基板(40)の
    複数の部分の厚さを測定する、厚さ測定装置(76);
    および前記位置制御装置(72)により読みとられる加
    熱特性マップ(130)を計算処理する前記加熱特性生
    成コンピュータ(85);から成ることを特徴とする装
    置。
JP8127647A 1995-05-01 1996-04-25 レーザを用いたプラズマ化学エッチング装置および方法 Pending JPH08306673A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US432556 1995-05-01
US08/432,556 US5795493A (en) 1995-05-01 1995-05-01 Laser assisted plasma chemical etching method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08306673A true JPH08306673A (ja) 1996-11-22

Family

ID=23716652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8127647A Pending JPH08306673A (ja) 1995-05-01 1996-04-25 レーザを用いたプラズマ化学エッチング装置および方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5795493A (ja)
EP (1) EP0741406A3 (ja)
JP (1) JPH08306673A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007517400A (ja) * 2003-12-24 2007-06-28 ラム リサーチ コーポレーション 統合又は独立計測を用いる改善されたウェーハ均一性のための処理制御方法及び装置
JP2008249537A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Tokyo Electron Ltd ガス分析装置及び基板処理装置
JP2012234667A (ja) * 2011-04-28 2012-11-29 Canon Inc 局所加工方法ならびに局所加工装置
JP2016514364A (ja) * 2013-02-26 2016-05-19 ソイテックSoitec 構造を処理するためのプロセス
JP2017503673A (ja) * 2013-12-31 2017-02-02 ノヴァ メジャリング インストルメンツ リミテッドNova Measuring Instruments Ltd. 表面平坦化システムおよび方法
US10978321B2 (en) 2015-12-31 2021-04-13 Nova Measuring Instruments Ltd. Method and system for processing patterned structures
JP2021064742A (ja) * 2019-10-16 2021-04-22 株式会社ディスコ 被加工物の加工方法及び加工装置

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5891744A (en) * 1996-01-29 1999-04-06 Micron Technology, Inc. Method of monitoring a process of manufacturing a semiconductor wafer including hemispherical grain polysilicon
JP3917703B2 (ja) * 1997-02-18 2007-05-23 スピードファム株式会社 プラズマエッチング方法及びその装置
TW432518B (en) * 1997-04-03 2001-05-01 Memc Electronic Materials Spa Flattening process for semiconductor wafers
MY133868A (en) * 1997-04-03 2007-11-30 Memc Electronic Materials Flattening process for epitaxial semiconductor wafers
US6030887A (en) * 1998-02-26 2000-02-29 Memc Electronic Materials, Inc. Flattening process for epitaxial semiconductor wafers
US6632321B2 (en) * 1998-01-06 2003-10-14 Applied Materials, Inc Method and apparatus for monitoring and controlling wafer fabrication process
JP2000036488A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Speedfam-Ipec Co Ltd ウエハ平坦化方法及びそのシステム
US5953578A (en) * 1998-09-08 1999-09-14 Winbond Electronics Corp. Global planarization method using plasma etching
JP2000173976A (ja) * 1998-12-02 2000-06-23 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
US8080380B2 (en) 1999-05-21 2011-12-20 Illumina, Inc. Use of microfluidic systems in the detection of target analytes using microsphere arrays
US8481268B2 (en) 1999-05-21 2013-07-09 Illumina, Inc. Use of microfluidic systems in the detection of target analytes using microsphere arrays
US6436303B1 (en) * 1999-07-21 2002-08-20 Applied Materials, Inc. Film removal employing a remote plasma source
US6200908B1 (en) 1999-08-04 2001-03-13 Memc Electronic Materials, Inc. Process for reducing waviness in semiconductor wafers
JP2002057149A (ja) 2000-08-08 2002-02-22 Tokyo Electron Ltd 処理装置及びそのクリーニング方法
US7510664B2 (en) 2001-01-30 2009-03-31 Rapt Industries, Inc. Apparatus and method for atmospheric pressure reactive atom plasma processing for shaping of damage free surfaces
US7591957B2 (en) * 2001-01-30 2009-09-22 Rapt Industries, Inc. Method for atmospheric pressure reactive atom plasma processing for surface modification
AU2002240097A1 (en) * 2001-02-14 2002-08-28 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for controlling etch selectivity
US6746616B1 (en) * 2001-03-27 2004-06-08 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for providing etch uniformity using zoned temperature control
DE10137570A1 (de) * 2001-07-30 2003-02-27 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung mindestens einer Vertiefung in einem Halbleitermaterial
US6660177B2 (en) 2001-11-07 2003-12-09 Rapt Industries Inc. Apparatus and method for reactive atom plasma processing for material deposition
US6500681B1 (en) * 2002-01-11 2002-12-31 Advanced Micro Devices, Inc. Run-to-run etch control by feeding forward measured metal thickness
US6936182B2 (en) * 2002-02-28 2005-08-30 The Regents Of The University Of California Method and system for optical figuring by imagewise heating of a solvent
US20070066076A1 (en) * 2005-09-19 2007-03-22 Bailey Joel B Substrate processing method and apparatus using a combustion flame
US20040110314A1 (en) * 2002-12-05 2004-06-10 Ravi Kramadhati V. Silicon-on-insulator devices and methods for fabricating the same
US6770852B1 (en) * 2003-02-27 2004-08-03 Lam Research Corporation Critical dimension variation compensation across a wafer by means of local wafer temperature control
US7371992B2 (en) 2003-03-07 2008-05-13 Rapt Industries, Inc. Method for non-contact cleaning of a surface
DE10328559B4 (de) * 2003-06-24 2006-04-20 Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. Verfahren zur Präzisionsbearbeitung von transparenten Materialien mit gepulster Laserstrahlung
US7297892B2 (en) * 2003-08-14 2007-11-20 Rapt Industries, Inc. Systems and methods for laser-assisted plasma processing
US7304263B2 (en) * 2003-08-14 2007-12-04 Rapt Industries, Inc. Systems and methods utilizing an aperture with a reactive atom plasma torch
CN100406197C (zh) * 2006-07-17 2008-07-30 哈尔滨工业大学 常压等离子体抛光装置
CN100462199C (zh) * 2007-04-11 2009-02-18 哈尔滨工业大学 常压等离子体抛光方法
US9171733B2 (en) 2011-01-25 2015-10-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Method of selectively etching a three-dimensional structure
WO2018111333A1 (en) 2016-12-14 2018-06-21 Mattson Technology, Inc. Atomic layer etch process using plasma in conjunction with a rapid thermal activation process
US20200075351A1 (en) * 2018-09-04 2020-03-05 Tokyo Electron Limited Processing systems and platforms for roughness reduction of materials using illuminated etch solutions
US12046477B2 (en) 2021-01-08 2024-07-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. By-site-compensated etch back for local planarization/topography adjustment
US12004307B2 (en) 2021-06-09 2024-06-04 International Business Machines Corporation Short or near short etch rework
US20230253207A1 (en) 2022-02-07 2023-08-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Dynamic Laser-Assisted Etching

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0418540A3 (en) * 1989-08-11 1991-08-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Dry etching method
JPH0834198B2 (ja) * 1990-11-28 1996-03-29 信越半導体株式会社 Soi基板における単結晶薄膜層の膜厚制御方法
JPH0817166B2 (ja) * 1991-04-27 1996-02-21 信越半導体株式会社 超薄膜soi基板の製造方法及び製造装置
US5254830A (en) * 1991-05-07 1993-10-19 Hughes Aircraft Company System for removing material from semiconductor wafers using a contained plasma
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
JPH06140365A (ja) * 1992-10-23 1994-05-20 Shin Etsu Handotai Co Ltd Soi基板におけるsoi膜厚均一化方法
US5375064A (en) * 1993-12-02 1994-12-20 Hughes Aircraft Company Method and apparatus for moving a material removal tool with low tool accelerations

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007517400A (ja) * 2003-12-24 2007-06-28 ラム リサーチ コーポレーション 統合又は独立計測を用いる改善されたウェーハ均一性のための処理制御方法及び装置
JP2008249537A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Tokyo Electron Ltd ガス分析装置及び基板処理装置
JP2012234667A (ja) * 2011-04-28 2012-11-29 Canon Inc 局所加工方法ならびに局所加工装置
JP2016514364A (ja) * 2013-02-26 2016-05-19 ソイテックSoitec 構造を処理するためのプロセス
JP2017503673A (ja) * 2013-12-31 2017-02-02 ノヴァ メジャリング インストルメンツ リミテッドNova Measuring Instruments Ltd. 表面平坦化システムおよび方法
US10226852B2 (en) 2013-12-31 2019-03-12 Nova Measuring Instruments Ltd. Surface planarization system and method
US10978321B2 (en) 2015-12-31 2021-04-13 Nova Measuring Instruments Ltd. Method and system for processing patterned structures
JP2021064742A (ja) * 2019-10-16 2021-04-22 株式会社ディスコ 被加工物の加工方法及び加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0741406A2 (en) 1996-11-06
US5795493A (en) 1998-08-18
EP0741406A3 (en) 1999-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH08306673A (ja) レーザを用いたプラズマ化学エッチング装置および方法
JP3329685B2 (ja) 計測装置および計測方法
KR960010336B1 (ko) 웨이퍼로부터 물질을 제거하기 위한 시스템
US8858753B2 (en) Focus ring heating method, plasma etching apparatus, and plasma etching method
US7799692B2 (en) Method and apparatus for the treatment of a semiconductor wafer
US20020100751A1 (en) Apparatus and method for atmospheric pressure reactive atom plasma processing for surface modification
JPH0817166B2 (ja) 超薄膜soi基板の製造方法及び製造装置
US20040200802A1 (en) Apparatus and method for reactive atom plasma processing for material deposition
JP2001244240A (ja) 半導体ウエハの製造方法
JP6963097B2 (ja) プラズマ処理方法
JP2004518526A (ja) 損傷の無い表面の造形のための大気圧反応性原子プラズマ加工装置及び方法
JPH04196559A (ja) Soi基板における単結晶薄膜層の膜厚制御方法
US11295960B1 (en) Etching method
JP2000256094A (ja) シリコンエピタキシャル成長ウェーハ製造方法およびその装置
JP2007123638A (ja) 窒化物半導体の製造方法、および薄膜加工装置
US6908774B2 (en) Method and apparatus for adjusting the thickness of a thin layer of semiconductor material
US20230360890A1 (en) Optical device improvement
KR100567735B1 (ko) 레이저를 이용한 고품질 soi웨이퍼 제조장치 및 방법
CN113383405A (zh) 用于制造腔室部件的方法
JPS60216549A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20200041999A (ko) 질화물 에칭을 위한 표면 보수 방법
JPH05190499A (ja) エッチング装置および半導体基板の製造方法
JP2602991B2 (ja) ダイヤモンド表面改質法
US20210035767A1 (en) Methods for repairing a recess of a chamber component
KR20040093677A (ko) 레이저를 이용한 반도체 기판 처리 시스템 및 방법