JPH09260343A - 半導体製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ウェーハ表面の絶縁膜をエッチング
するスピンエッチャーにおいて、ウェーハ面内における
エッチングの均一性を向上できるようにすることを最も
主要な特徴とする。 【解決手段】たとえば、チャンバ内のウェーハ保持部に
よりウェーハＨＷを保持する。この状態において、気化
エッチャント導入装置からの気化エッチャントＡＥをヒ
ータにより加熱し、上記チャンバ内に導入する。そし
て、シャワープレートの噴射口より、上記ウェーハＨＷ
の全面にほぼ均一に吹き付ける。しかる後、冷却装置に
よってウェーハＨＷを冷却し、上記ウェーハＨＷの表面
に吹き付けられた気化エッチャントＡＥを液化させる。
そして、モータによりウェーハＨＷをスピンさせ、レジ
スト膜３２のパターンにしたがって、その下の絶縁膜３
１をエッチングする構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば半導体
製造装置および製造方法に関するもので、特に、ウェー
ハの表面やその表面の絶縁膜をエッチングするのに用い
られるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウェーハの表面やその表面の絶縁
膜をパターンにしたがってエッチングする装置として、
スピンエッチャーが知られている。このスピンエッチャ
ーは、たとえば、ウェーハを回転させ、その回転の中心
部にエッチャント液を供給する。そして、そのエッチャ
ント液を遠心力によってウェーハの全面にいきわたらせ
ることにより、ウェーハ面内を均一にエッチングするも
のである。

【０００３】しかしながら、上記した従来のスピンエッ
チャーにおいては、微細パターンへのエッチャント液の
供給が不安定であり、ウェーハ面内でエッチング量にば
らつきを生じるという問題があった。

【０００４】図５は、従来のスピンエッチャーによるエ
ッチング動作を示すものである。近年、半導体技術の進
歩はめざましく、たとえば、サブμオーダーの微細なパ
ターンによるエッチングの要求が増えてきている。

【０００５】しかし、同図（ａ）に示すように、スピン
エッチャーを用いてウェーハ１の表面の絶縁膜２をエッ
チングする場合、エッチャント液３の表面張力により、
レジスト膜４のパターンが微細な部分にはエッチャント
液３を十分に供給することができない。

【０００６】この結果、同図（ｂ）に示すように、レジ
スト膜４のパターンが微細な部分で絶縁膜２のエッチン
グ残りが生じ、均一なエッチングが行えないという欠点
があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、微細パターンへのエッチャント液の供給が
不安定であり、ウェーハ面内でエッチング量にばらつき
を生じるという問題があった。

【０００８】そこで、この発明は、微細なパターンを良
好にエッチングでき、基板面内におけるエッチングの均
一性を向上することが可能な半導体製造装置および製造
方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体製造装置にあっては、微細パタ
ーンが形成された半導体基板の表面に、気化状態の処理
剤を加熱しつつ供給する供給部と、この供給部により前
記半導体基板の表面に供給された前記処理剤を液化し、
その液化状態の処理剤を用いて前記半導体基板の表面を
エッチング処理する処理部とから構成されている。

【００１０】また、この発明の半導体製造方法にあって
は、処理室内にて、微細パターンが形成された半導体基
板を保持し、その半導体基板の表面に、気化および加熱
された処理剤を吹き付け、この処理剤を液化した後、前
記半導体基板を回転させて、その基板の表面を前記微細
パターンにしたがってエッチング処理するようになって
いる。

【００１１】この発明の半導体製造装置および製造方法
によれば、表面張力に影響されることなく、微細パター
ンに対しても処理剤を安定に供給できるようになる。こ
れにより、微細パターンでのエッチング反応を促進させ
ることが可能となるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の
一形態にかかる、スピンエッチャーの概略構成を示すも
のである。

【００１３】この装置は、たとえば、微細パターンが形
成されたウェーハ（半導体基板）ＨＷの表面に気化エッ
チャント（処理剤）を供給する気化エッチャント供給
部、および、上記ウェーハＨＷの表面に供給された気化
エッチャントを液化し、その液化エッチャントを用いて
上記ウェーハＨＷの表面をエッチング処理するエッチン
グ処理部により構成されている。

【００１４】上記エッチング処理部は、エッチング用チ
ャンバ１１、このチャンバ１１内にてウェーハＨＷを保
持するウェーハ保持部１２、このウェーハ保持部１２を
介して上記ウェーハＨＷを冷却する冷却装置１３、上記
ウェーハ保持部１２を回転させるモータ１４、および、
上記チャンバ１１内を加圧状態とするためのＮ2 ガス供
給装置１５などからなっている。

【００１５】上記気化エッチャント供給部は、上記チャ
ンバ１１内に気化エッチャントを導入する気化エッチャ
ント導入装置１６、この気化エッチャント導入装置１６
からの気化エッチャントを加熱するヒータ１７、およ
び、このヒータ１７で加熱処理された上記気化エッチャ
ントを上記ウェーハＨＷの表面に吹き付けるシャワープ
レート１８などからなっている。

【００１６】上記チャンバ１１には、気化エッチャント
がリークしないようにシーリングが施されている。上記
ウェーハ保持部１２は、たとえば図２に示すように、上
記ウェーハＨＷを真空吸着するためのウェーハチャック
２１、および、このウェーハチャック２１を回転するた
めの回転軸２２からなっている。

【００１７】上記ウェーハチャック２１および回転軸２
２には、図示していないバキューム装置からのバキュー
ム力を上記ウェーハチャック２１の上面に導くためのバ
キューム管２３、上記冷却装置１３からの冷却媒体を上
記ウェーハチャック２１内に供給するための冷却管２４
がそれぞれ設けられている。

【００１８】上記冷却装置１３は、たとえばチラによっ
て構成され、上記ウェーハＨＷの温度を気化エッチャン
トの露点以下に冷却するものである。上記Ｎ2 ガス供給
装置１５は、Ｎ2 ガスを導入することによって上記チャ
ンバ１１内を加圧し、気化エッチャントの分圧を下げる
ことにより、気化エンチャントの液化を促進させるもの
である。

【００１９】上記シャワープレート１８には、たとえば
図３に示すように、上記ヒータ１７により加熱された気
化エッチャントを、上記ウェーハＨＷの全面に吹き付け
るための多数の噴射口１８ａが設けられている。

【００２０】なお、上記チャンバ１１には、さらに、内
部の不要物を排出する際に有害物質を取り除くための除
害装置１９が設けられている。図４は、上記した構成の
スピンエッチャーによるエッチング動作を示すものであ
る。

【００２１】まず、エッチング処理に供されるウェーハ
ＨＷを、エッチング用チャンバ１１内のウェーハ保持部
１２により保持する。このとき、上記ウェーハＨＷは、
ウェーハチャック２１の上面に、図示していないバキュ
ーム装置よりバキューム管２３を介して供給される所定
のバキューム力により真空吸着される。

【００２２】上記ウェーハＨＷは、その表面に絶縁膜３
１が一様に設けられ、さらにその上に、微細なパターン
を有してレジスト膜３２が形成されている。この状態に
おいて、気化エッチャント導入装置１６からの気化エッ
チャントＡＥを、上記チャンバ１１内に導入する。その
気化エッチャントＡＥは、ヒータ１７により加熱され、
そして、シャワープレート１８の噴射口１８ａより上記
ウェーハＨＷの全面にほぼ均一に吹き付けられる（同図
（ａ））。

【００２３】一定時間または一定量の気化エッチャント
ＡＥが導入されると、冷却装置１３からの冷却媒体（た
とえば、冷却水や冷却油など）を、冷却管２４を介して
上記ウェーハチャック２１内に供給する。

【００２４】すると、ウェーハチャック２１が冷却さ
れ、それにともなって、ウェーハＨＷが、上記気化エッ
チャントＡＥの露点温度以下に低下される。これによ
り、上記ウェーハＨＷの表面に吹き付けられた上記気化
エッチャントＡＥが、液化される（同図（ｂ））。

【００２５】また、この液化時には、Ｎ2 ガス供給装置
１５からのＮ2 ガスを上記チャンバ１１内に供給する。
その結果、上記チャンバ１１内が加圧され、上記気化エ
ッチャントＡＥの分圧が下げられて、気化エッチャント
ＡＥの液化が促進される。

【００２６】このようにして、気化エッチャントＡＥを
液化させることで、エッチャントＬＥの表面張力に影響
されず、パターンが微細な部分にもエッチャントＬＥを
安定に供給できる。

【００２７】この後、モータ１４により回転軸２２を介
して上記ウェーハチャック２１を回転させ、ウェーハＨ
Ｗをスピンさせる。これにより、上記ウェーハＨＷ面上
でのエッチング反応は供給律速となり、液化エッチャン
トＬＥによるエッチング処理が促進される。この結果、
上記レジスト膜３２をマスクに、その下の絶縁膜３１
が、上記レジスト膜３２のパターンにしたがって均一に
エッチングされる（同図（ｃ））。

【００２８】すなわち、レジスト膜３２のパターンが微
細な部分にも、液化エッチャントＬＥを十分に供給する
ことが可能となる。このため、その部分での絶縁膜３１
のエッチング残りを生じることなく、ばらつきのない均
一なエッチングが行えるようになる。

【００２９】なお、このエッチング動作が終了すると、
除害装置１９を介して、上記チャンバ１１内に残るＮ2
ガスや液化エッチャントＬＥなどから有害物質を取り除
いた後、上記チャンバ１１の外へ排出される。

【００３０】上記したように、表面張力に影響されるこ
となく、微細パターンへのエッチャントの供給を安定化
できるようにしている。すなわち、エッチャントを気化
させてウェーハ表面に供給し、それを液化させること
で、エッチャントの供給を行うようにしている。これに
より、微細パターン上にエッチャントを十分に供給でき
るようになるため、微細パターンでのエッチング反応を
促進させることが可能となる。したがって、ウェーハの
全面において良好にエッチングでき、ウェーハ面内にお
けるエッチングの均一性を向上することが可能となるも
のである。

【００３１】なお、上記した本発明の実施の一形態にお
いては、ウェーハ表面の絶縁膜をエッチングする場合に
ついて説明したが、これに限らず、たとえばウェーハの
表面をエッチングする場合にも適用可能である。その
他、この発明の要旨を変えない範囲において、種々変形
実施可能なことは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、微細なパターンを良好にエッチングでき、基板面内
におけるエッチングの均一性を向上することが可能な半
導体製造装置および製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態にかかる、スピンエッ
チャーを概略的に示す構成図。

【図２】同じく、ウェーハ保持部の構成を示す概略断面
図。

【図３】同じく、シャワープレートを概略的に示す構成
図。

【図４】同じく、エッチング動作を説明するために示す
概略断面図。

【図５】従来技術とその問題点を説明するために示す、
エッチング動作の概略断面図。

【符号の説明】

１１…エッチング用チャンバ、１２…ウェーハ保持部、
１３…冷却装置、１４…モータ、１５…Ｎ2 ガス供給装
置、１６…気化エッチャント導入装置、１７…ヒータ、
１８…シャワープレート、１８ａ…噴射口、１９…除害
装置、２１…ウェーハチャック、２２…回転軸、２３…
バキューム管、２４…冷却管、３１…絶縁膜、３２…レ
ジスト膜、ＨＷ…ウェーハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 徳彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝多摩川工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微細パターンが形成された半導体基板の
   表面に、気化状態の処理剤を加熱しつつ供給する供給部
   と、 この供給部により前記半導体基板の表面に供給された前
   記処理剤を液化し、その液化状態の処理剤を用いて前記
   半導体基板の表面をエッチング処理する処理部とを具備
   したことを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記供給部は、前記処理剤を気化させる
   気化手段、この気化手段によって気化された処理剤を加
   熱する加熱手段、この加熱手段で加熱された処理剤を前
   記半導体基板の表面に吹き付ける吹付手段を備えてなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 前記処理部は、シーリングが施された処
   理室、この処理室内にて前記半導体基板を保持する保持
   手段、この保持手段を冷却して前記半導体基板の表面に
   供給された前記処理剤を液化する冷却手段と、この冷却
   手段の冷却により処理剤を液化した後、前記保持手段を
   回転させる回転手段を備えてなることを特徴とする請求
   項１に記載の半導体製造装置。
4. 【請求項４】 前記処理部は、前記処理剤の液化時に前
   記処理室内を加圧する加圧手段をさらに備えて構成され
   ることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
5. 【請求項５】 処理室内にて、微細パターンが形成され
   た半導体基板を保持し、 その半導体基板の表面に、気化および加熱された処理剤
   を吹き付け、 この処理剤を液化した後、前記半導体基板を回転させ
   て、その基板の表面を前記微細パターンにしたがってエ
   ッチング処理するようにしたことを特徴とする半導体製
   造方法。
6. 【請求項６】 前記処理剤の液化時には、前記処理室内
   が加圧されることを特徴とする請求項５に記載の半導体
   製造方法。