JPH10233387A - 半導体のドライエッチング方法 - Google Patents
半導体のドライエッチング方法Info
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- JPH10233387A JPH10233387A JP9257492A JP25749297A JPH10233387A JP H10233387 A JPH10233387 A JP H10233387A JP 9257492 A JP9257492 A JP 9257492A JP 25749297 A JP25749297 A JP 25749297A JP H10233387 A JPH10233387 A JP H10233387A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ブラックシリコンの発生を防止し、製品歩留り
を向上させること。 【解決手段】HBr,SF6,SiF4,HeO2 から成るガスをそれぞ
れ所定量導入し,1枚の基板のエッチングを行った後に,
基板をエッチング室内から取り出し,代わりにSi基板上
にSiO2が形成されたクリーニング専用のダミー基板を配
置し, 枚葉クリーニング工程CL1を行う。工程CL1は,80
秒間のクリーニング工程C1,20秒間のシーズニング工程S
1及び60秒間のパージ工程P1で構成される。工程C1では
エッチング室内に付着した反応生成物をSF6を用いたエ
ッチングにより除去し,工程S1では雰囲気や基板温度を
調整して工程C1にてエッチングされた反応生成物を除去
する。工程P1では,ガスプラズマを発生させない状態で
ガスを流すことにより,工程S1後にエッチング室内に浮
遊した状態で残留する異物を除去する。これによりブラ
ックシリコンを発生させずに所定のトレンチ形状が得ら
れ,製品歩留りが向上する。
を向上させること。 【解決手段】HBr,SF6,SiF4,HeO2 から成るガスをそれぞ
れ所定量導入し,1枚の基板のエッチングを行った後に,
基板をエッチング室内から取り出し,代わりにSi基板上
にSiO2が形成されたクリーニング専用のダミー基板を配
置し, 枚葉クリーニング工程CL1を行う。工程CL1は,80
秒間のクリーニング工程C1,20秒間のシーズニング工程S
1及び60秒間のパージ工程P1で構成される。工程C1では
エッチング室内に付着した反応生成物をSF6を用いたエ
ッチングにより除去し,工程S1では雰囲気や基板温度を
調整して工程C1にてエッチングされた反応生成物を除去
する。工程P1では,ガスプラズマを発生させない状態で
ガスを流すことにより,工程S1後にエッチング室内に浮
遊した状態で残留する異物を除去する。これによりブラ
ックシリコンを発生させずに所定のトレンチ形状が得ら
れ,製品歩留りが向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン(Si)基板
に対してドライエッチングを行い、基板上にトレンチ
（深溝）や深孔などを形成する方法に関する。特に、枚
葉毎に安定してエッチングできる方法に関する。
に対してドライエッチングを行い、基板上にトレンチ
（深溝）や深孔などを形成する方法に関する。特に、枚
葉毎に安定してエッチングできる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン基板上に形成された半導
体素子内を絶縁分離するために、エッチングにより基板
にトレンチを形成することが行われている。このトレン
チは、エッチングにより形成されるが、SiO2から成るマ
スクに対する被エッチング材のエッチング速度比（選択
比:(Siのエッチング速度)/(SiO2 のエッチング速度))が
高い条件、即ちSiO2がエッチングされにくい条件に設定
し、深さ方向にのみ選択的にエッチングして高アスペク
ト比の溝形状を得るようにしている。しかし、この方法
では、SiO2系の反応生成物を発生させながらエッチング
を行うために、(1) 反応生成物の凝集、(2) エッチング
室内に堆積した反応生成物の剥離、(3) マスクからのSi
O2の脱離などが主な原因となって被エッチング部分にSi
O2系の異物が堆積し、この異物がエッチングのマスクと
なって、エッチングされない部分、即ちブラックシリコ
ン(Si)といわれるエッチング残渣が発生するという問題
がある。このエッチング残渣の発生過程を図１５に模式
的に示す。
体素子内を絶縁分離するために、エッチングにより基板
にトレンチを形成することが行われている。このトレン
チは、エッチングにより形成されるが、SiO2から成るマ
スクに対する被エッチング材のエッチング速度比（選択
比:(Siのエッチング速度)/(SiO2 のエッチング速度))が
高い条件、即ちSiO2がエッチングされにくい条件に設定
し、深さ方向にのみ選択的にエッチングして高アスペク
ト比の溝形状を得るようにしている。しかし、この方法
では、SiO2系の反応生成物を発生させながらエッチング
を行うために、(1) 反応生成物の凝集、(2) エッチング
室内に堆積した反応生成物の剥離、(3) マスクからのSi
O2の脱離などが主な原因となって被エッチング部分にSi
O2系の異物が堆積し、この異物がエッチングのマスクと
なって、エッチングされない部分、即ちブラックシリコ
ン(Si)といわれるエッチング残渣が発生するという問題
がある。このエッチング残渣の発生過程を図１５に模式
的に示す。
【０００３】シリコン基板２上に形成されたマスク１の
所定領域が開口された被エッチング部６（図１５
（ａ））をエッチングすることでトレンチ３が形成さ
れ、このエッチング中にトレンチ３上に異物５が堆積す
ると（図１５（ｂ））、以後、異物５がエッチング時に
マスクとなって柱状のブラックSi（エッチング残渣）４
が発生する（図１５（ｃ））。このブラックSi４の大き
さが大きい場合には適正な分離幅が得られず、素子間の
絶縁分離が困難になる。又、ブラックSi４の発生量は、
異物の発生が多いほど多くなり、これに伴い絶縁不良が
発生する確率も高くなる。よって、反応生成物が発生し
やすいエッチング条件ほど、ブラックSi４が発生しやす
くなる。トレンチエッチングではSiO2系の反応生成物を
発生させながらエッチングするため、ブラックSiが発生
する確率が高い。従来、基板の外周から数mmの範囲は、
マスクのパターン形成工程でレジストを除去するため、
マスクに覆われておらず、被エッチング材が露出した状
態でエッチングを行っていたので、トレンチ幅と比較し
て広い部分にブラックSiが発生し、それらのブラックSi
が後工程において折れることにより異物源となる可能性
もある。
所定領域が開口された被エッチング部６（図１５
（ａ））をエッチングすることでトレンチ３が形成さ
れ、このエッチング中にトレンチ３上に異物５が堆積す
ると（図１５（ｂ））、以後、異物５がエッチング時に
マスクとなって柱状のブラックSi（エッチング残渣）４
が発生する（図１５（ｃ））。このブラックSi４の大き
さが大きい場合には適正な分離幅が得られず、素子間の
絶縁分離が困難になる。又、ブラックSi４の発生量は、
異物の発生が多いほど多くなり、これに伴い絶縁不良が
発生する確率も高くなる。よって、反応生成物が発生し
やすいエッチング条件ほど、ブラックSi４が発生しやす
くなる。トレンチエッチングではSiO2系の反応生成物を
発生させながらエッチングするため、ブラックSiが発生
する確率が高い。従来、基板の外周から数mmの範囲は、
マスクのパターン形成工程でレジストを除去するため、
マスクに覆われておらず、被エッチング材が露出した状
態でエッチングを行っていたので、トレンチ幅と比較し
て広い部分にブラックSiが発生し、それらのブラックSi
が後工程において折れることにより異物源となる可能性
もある。
【０００４】これを解決するために、基板外周部にSiO2
マスクを残すことにより、異物の発生を抑える方法が考
えられる。しかし、基板外周部にSiO2マスクを残してエ
ッチングを行うことで、基板面積に対する被エッチング
部分の面積の割合が小さくなり、反応生成物の生成量が
減少するために低選択比となる。よって、SiO2マスクの
エッチングが多くなるので、これを抑制するためエッチ
ング条件を反応生成物量が多くなるエッチング条件、即
ち、高選択比の条件に変更する必要がある。具体的には
SiF4ガスとO2ガスの流量比を増加させる。又、基板の外
周部ほどスパッタエッチングの効果でマスクのエッジ部
が削られる傾向があるため、基板の径が大きくなるとマ
スクを保護するために、エッチング条件を高選択比の条
件に変更する必要がある。しかし、この選択比の条件変
更に伴って、反応生成物の生成量が増加し、被エッチン
グ部に付着する異物の量が増加し、ブラックSiの発生量
が増え、絶縁不良が発生してしまう。
マスクを残すことにより、異物の発生を抑える方法が考
えられる。しかし、基板外周部にSiO2マスクを残してエ
ッチングを行うことで、基板面積に対する被エッチング
部分の面積の割合が小さくなり、反応生成物の生成量が
減少するために低選択比となる。よって、SiO2マスクの
エッチングが多くなるので、これを抑制するためエッチ
ング条件を反応生成物量が多くなるエッチング条件、即
ち、高選択比の条件に変更する必要がある。具体的には
SiF4ガスとO2ガスの流量比を増加させる。又、基板の外
周部ほどスパッタエッチングの効果でマスクのエッジ部
が削られる傾向があるため、基板の径が大きくなるとマ
スクを保護するために、エッチング条件を高選択比の条
件に変更する必要がある。しかし、この選択比の条件変
更に伴って、反応生成物の生成量が増加し、被エッチン
グ部に付着する異物の量が増加し、ブラックSiの発生量
が増え、絶縁不良が発生してしまう。
【０００５】このようにブラックSiの発生を抑えるため
には、反応生成物の発生を抑制すればよいが、反応生成
物を抑制しようとすれば低選択比となり、高選択比にし
ようとすれば反応生成物の発生が増加する。これら背反
する問題を解決する方法として、例えば特開平８−１７
８０４号公報に開示されている技術が知られている。こ
のエッチング方法では、被エッチング基板をチャンバ内
に載置し、F 系ガスを用いたプラズマ放電によりクリー
ニングを行い、Si基板上に露出した自然酸化膜と、前回
の基板のトレンチエッチングによりチャンバ内に付着し
た反応生成物とを除去してから、Cl系、I 系、Br系を含
むガスを用いて次の基板のトレンチエッチングを行う構
成としている。この自然酸化膜を除去することにより良
好なトレンチ形状が得られ、チャンバ内に付着した反応
生成物を除去することにより、反応生成物の堆積を防止
し、安定したエッチングを可能としている。
には、反応生成物の発生を抑制すればよいが、反応生成
物を抑制しようとすれば低選択比となり、高選択比にし
ようとすれば反応生成物の発生が増加する。これら背反
する問題を解決する方法として、例えば特開平８−１７
８０４号公報に開示されている技術が知られている。こ
のエッチング方法では、被エッチング基板をチャンバ内
に載置し、F 系ガスを用いたプラズマ放電によりクリー
ニングを行い、Si基板上に露出した自然酸化膜と、前回
の基板のトレンチエッチングによりチャンバ内に付着し
た反応生成物とを除去してから、Cl系、I 系、Br系を含
むガスを用いて次の基板のトレンチエッチングを行う構
成としている。この自然酸化膜を除去することにより良
好なトレンチ形状が得られ、チャンバ内に付着した反応
生成物を除去することにより、反応生成物の堆積を防止
し、安定したエッチングを可能としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｆ系ガ
スによるエッチングは等方的であるので、被エッチング
基板をチャンバ内に設置した状態でクリーニングを行う
と、被エッチング基板のトレンチ形状が変化し、精度よ
くトレンチを形成できないという問題がある。
スによるエッチングは等方的であるので、被エッチング
基板をチャンバ内に設置した状態でクリーニングを行う
と、被エッチング基板のトレンチ形状が変化し、精度よ
くトレンチを形成できないという問題がある。
【０００７】従って、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、被エッチング基板をチャンバ内から取り出し、ダミ
ーの基板をチャンバ内に設置してクリーニングを行うこ
とにより、被エッチング基板のトレンチを精度よく形成
できるようにしたドライエッチング方法を実現すること
である。
み、被エッチング基板をチャンバ内から取り出し、ダミ
ーの基板をチャンバ内に設置してクリーニングを行うこ
とにより、被エッチング基板のトレンチを精度よく形成
できるようにしたドライエッチング方法を実現すること
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の手段によれば、シリコンから成
る基板をドライエッチングする方法において、まず、エ
ッチング工程により基板がドライエッチングされる。そ
して、エッチング工程の終了後、クリーニング工程によ
り基板がエッチング室の外に排出され、代わりにダミー
基板がエッチング室内に設置され、エッチング室内に生
成された反応生成物がエッチングされる。このクリーニ
ング工程の終了後に、次の基板がエッチング室内に設置
されて次のドライエッチングが行われる。このようにク
リーニング工程により、ドライエッチングによる反応生
成物が枚葉毎に除去されるので、反応生成物の堆積を低
減でき、エッチング室内に付着した反応生成物の剥離を
起因とした異物の発生量を低減できる。これにより、ブ
ラックシリコンの発生を抑制し、素子間を良好に絶縁で
きる。又、クリーニング工程では、エッチングされた基
板はエッチング室の外に置かれるので、クリーニング工
程によりトレンチ形状が変化することがなく、トレンチ
形状の精度を高めることができる。
めに、請求項１に記載の手段によれば、シリコンから成
る基板をドライエッチングする方法において、まず、エ
ッチング工程により基板がドライエッチングされる。そ
して、エッチング工程の終了後、クリーニング工程によ
り基板がエッチング室の外に排出され、代わりにダミー
基板がエッチング室内に設置され、エッチング室内に生
成された反応生成物がエッチングされる。このクリーニ
ング工程の終了後に、次の基板がエッチング室内に設置
されて次のドライエッチングが行われる。このようにク
リーニング工程により、ドライエッチングによる反応生
成物が枚葉毎に除去されるので、反応生成物の堆積を低
減でき、エッチング室内に付着した反応生成物の剥離を
起因とした異物の発生量を低減できる。これにより、ブ
ラックシリコンの発生を抑制し、素子間を良好に絶縁で
きる。又、クリーニング工程では、エッチングされた基
板はエッチング室の外に置かれるので、クリーニング工
程によりトレンチ形状が変化することがなく、トレンチ
形状の精度を高めることができる。
【０００９】請求項２に記載の手段によれば、複数回の
工程に分割して実行されるエッチング工程と、各エッチ
ング工程間に行われ、基板をエッチング室の外に置き、
各エッチング工程によりエッチング室内に生成された反
応生成物をエッチングするクリーニング工程とを有し、
各クリーニング工程の後に基板をエッチング室内に戻し
て次にエッチング工程を行う。これにより、エッチング
室内に付着した反応生成物がクリーニング工程によりエ
ッチングされることにより、エッチング室内に付着した
反応生成物の剥離を起因とした異物の発生量を低減する
ことができる。又、エッチング工程が分割実行されるの
で、各エッチング工程におけるエッチング時間が短縮さ
れ、各エッチング工程において発生する異物の量を低減
でき、これによってもブラックSiの発生を低減できる。
工程に分割して実行されるエッチング工程と、各エッチ
ング工程間に行われ、基板をエッチング室の外に置き、
各エッチング工程によりエッチング室内に生成された反
応生成物をエッチングするクリーニング工程とを有し、
各クリーニング工程の後に基板をエッチング室内に戻し
て次にエッチング工程を行う。これにより、エッチング
室内に付着した反応生成物がクリーニング工程によりエ
ッチングされることにより、エッチング室内に付着した
反応生成物の剥離を起因とした異物の発生量を低減する
ことができる。又、エッチング工程が分割実行されるの
で、各エッチング工程におけるエッチング時間が短縮さ
れ、各エッチング工程において発生する異物の量を低減
でき、これによってもブラックSiの発生を低減できる。
【００１０】請求項３に記載の手段によれば、クリーニ
ング工程の後に、クリーニング工程によりエッチングさ
れた反応生成物をエッチング室内から除去すると共に、
エッチング室内の雰囲気及び基板の温度を調整するシー
ズニング工程を備える。これにより、エッチングされた
反応生成物の浮遊物がエッチング室内から除去されるの
で、浮遊物を起因とした異物の発生量を低減できる。
又、エッチング室内の雰囲気及び基板の温度が調整され
るので、シーズニング工程の後のエッチング工程を速や
かに且つ安定して実行することができる。
ング工程の後に、クリーニング工程によりエッチングさ
れた反応生成物をエッチング室内から除去すると共に、
エッチング室内の雰囲気及び基板の温度を調整するシー
ズニング工程を備える。これにより、エッチングされた
反応生成物の浮遊物がエッチング室内から除去されるの
で、浮遊物を起因とした異物の発生量を低減できる。
又、エッチング室内の雰囲気及び基板の温度が調整され
るので、シーズニング工程の後のエッチング工程を速や
かに且つ安定して実行することができる。
【００１１】請求項４に記載の手段によれば、シーズニ
ング工程の後に、プラズマを発生させない状態でガスを
流し、エッチング室内に浮遊する異物及びダミー基板上
に付着した異物を除去するパージ工程を備える。これに
より、ダミー基板上に付着した異物やエッチング室内に
浮遊する異物をより低減できる。
ング工程の後に、プラズマを発生させない状態でガスを
流し、エッチング室内に浮遊する異物及びダミー基板上
に付着した異物を除去するパージ工程を備える。これに
より、ダミー基板上に付着した異物やエッチング室内に
浮遊する異物をより低減できる。
【００１２】請求項５に記載の手段によれば、クリーニ
ング工程、シーズニング工程及びパージ工程がロット間
に行われることにより、エッチング室内に堆積する反応
生成物をより効果的に除去できるので、エッチング室を
開放して洗浄が不要となり、製造効率が向上する。
ング工程、シーズニング工程及びパージ工程がロット間
に行われることにより、エッチング室内に堆積する反応
生成物をより効果的に除去できるので、エッチング室を
開放して洗浄が不要となり、製造効率が向上する。
【００１３】請求項６に記載の手段によれば、クリーニ
ング工程では、ダミー基板のエッチング速度は基板のエ
ッチング速度より小さくすることにより、エッチャント
の消費量を抑制でき、効果的に反応生成物を除去でき
る。
ング工程では、ダミー基板のエッチング速度は基板のエ
ッチング速度より小さくすることにより、エッチャント
の消費量を抑制でき、効果的に反応生成物を除去でき
る。
【００１４】請求項７に記載の手段によれば、第１のク
リーニング工程と、その第１のクリーニング工程とは異
なる圧力で行われる第２のクリーニング工程とでクリー
ニング工程が構成される。これにより、高圧条件下でク
リーニング工程を行うと、等方性エッチングであるので
エッチング室内に堆積した反応生成物が均一に除去さ
れ、低圧条件下でクリーニング工程を行うと、方向性が
強いので、エッチング室の中央部に堆積した反応生成物
が除去される。このように、クリーニング工程を圧力の
異なる２つの工程で構成することで、より効果的に反応
生成物を除去できる。
リーニング工程と、その第１のクリーニング工程とは異
なる圧力で行われる第２のクリーニング工程とでクリー
ニング工程が構成される。これにより、高圧条件下でク
リーニング工程を行うと、等方性エッチングであるので
エッチング室内に堆積した反応生成物が均一に除去さ
れ、低圧条件下でクリーニング工程を行うと、方向性が
強いので、エッチング室の中央部に堆積した反応生成物
が除去される。このように、クリーニング工程を圧力の
異なる２つの工程で構成することで、より効果的に反応
生成物を除去できる。
【００１５】請求項８に記載の手段によれば、SiO2系の
反応生成物をエッチングする条件で各クリーニング工程
を行うことにより、エッチング室内に付着した反応生成
物をより良好に除去することができる。
反応生成物をエッチングする条件で各クリーニング工程
を行うことにより、エッチング室内に付着した反応生成
物をより良好に除去することができる。
【００１６】請求項９に記載の手段によれば、SF6 又は
NF3 の少なくとも一種を含有するガスを用いてクリーニ
ング工程を行うことにより、エッチング室内に付着した
反応生成物を良好に揮発除去できる。
NF3 の少なくとも一種を含有するガスを用いてクリーニ
ング工程を行うことにより、エッチング室内に付着した
反応生成物を良好に揮発除去できる。
【００１７】請求項１０に記載の手段によれば、複数回
の工程に分割して実行されるエッチング工程と、各エッ
チング工程間に行われ、プラズマを発生させない状態で
ガスを流し、エッチング室内に浮遊する異物及び基板上
に付着した異物を除去するパージ工程とを用いて、シリ
コン基板のドライエッチングを行う。これにより、各エ
ッチング工程間にパージ工程を設けることで、基板上に
付着した異物を除去すると共に、エッチング室内に浮遊
する異物をエッチング開始時の状態に低減することがで
き、異物をマスクとして形成されるブラックSiの発生を
低減させることができる。又、エッチング工程が分割さ
れるので、各エッチング工程におけるエッチング時間が
短縮され、各エッチング工程において発生する異物の量
を低減でき、これによってもブラックSiの発生を低減で
きる。
の工程に分割して実行されるエッチング工程と、各エッ
チング工程間に行われ、プラズマを発生させない状態で
ガスを流し、エッチング室内に浮遊する異物及び基板上
に付着した異物を除去するパージ工程とを用いて、シリ
コン基板のドライエッチングを行う。これにより、各エ
ッチング工程間にパージ工程を設けることで、基板上に
付着した異物を除去すると共に、エッチング室内に浮遊
する異物をエッチング開始時の状態に低減することがで
き、異物をマスクとして形成されるブラックSiの発生を
低減させることができる。又、エッチング工程が分割さ
れるので、各エッチング工程におけるエッチング時間が
短縮され、各エッチング工程において発生する異物の量
を低減でき、これによってもブラックSiの発生を低減で
きる。
【００１８】請求項１１に記載の手段によれば、各エッ
チング工程で用いられるガスと略同等の組成から成るガ
スを用いてパージ工程を行うことにより、パージ工程後
のエッチング工程を速やかに実行できる。
チング工程で用いられるガスと略同等の組成から成るガ
スを用いてパージ工程を行うことにより、パージ工程後
のエッチング工程を速やかに実行できる。
【００１９】請求項１２に記載の手段によれば、各エッ
チング工程におけるガス組成及び流量比を同一にして、
プラズマを発生させる電力の供給を停止した条件でパー
ジ工程を行うことにより、基板に対するエッチングを抑
制して基板に付着した異物及びエッチング室内に浮遊し
た異物を良好に除去できる。又、エッチング工程とパー
ジ工程とにおいて各ガスの流量比は一定に保持している
ので、パージ工程後のエッチング工程をより速やかに且
つ当初から安定して実行することができる。
チング工程におけるガス組成及び流量比を同一にして、
プラズマを発生させる電力の供給を停止した条件でパー
ジ工程を行うことにより、基板に対するエッチングを抑
制して基板に付着した異物及びエッチング室内に浮遊し
た異物を良好に除去できる。又、エッチング工程とパー
ジ工程とにおいて各ガスの流量比は一定に保持している
ので、パージ工程後のエッチング工程をより速やかに且
つ当初から安定して実行することができる。
【００２０】請求項１３に記載の手段によれば、各エッ
チング工程における条件に対してSiO2に対する選択比が
小さい条件で、且つ総ガス流量を大きくしてパージ工程
を行うことにより、基板に対するエッチングを抑制しつ
つ、基板上に付着した異物及びエッチング室内に浮遊す
る異物をより良好且つ高速に除去することが可能であ
る。
チング工程における条件に対してSiO2に対する選択比が
小さい条件で、且つ総ガス流量を大きくしてパージ工程
を行うことにより、基板に対するエッチングを抑制しつ
つ、基板上に付着した異物及びエッチング室内に浮遊す
る異物をより良好且つ高速に除去することが可能であ
る。
【００２１】請求項１４に記載の手段によれば、パージ
工程が、次のエッチング工程に入る前に圧力の安定化及
び流量の安定化を行う工程を有することにより、パージ
工程後におけるエッチング工程をさらに速やかに且つ安
定して実行することができる。
工程が、次のエッチング工程に入る前に圧力の安定化及
び流量の安定化を行う工程を有することにより、パージ
工程後におけるエッチング工程をさらに速やかに且つ安
定して実行することができる。
【００２２】請求項１５に記載の手段によれば、ダミー
基板の表面にSiO2膜が形成されることにより、SF6 ガス
を用いてエッチングを行えば、SiO2に対するエッチング
速度はSiに対するエッチング速度より小さいので、SF6
ガスの消費が抑制され、反応生成物の除去効率を高める
ことができる。
基板の表面にSiO2膜が形成されることにより、SF6 ガス
を用いてエッチングを行えば、SiO2に対するエッチング
速度はSiに対するエッチング速度より小さいので、SF6
ガスの消費が抑制され、反応生成物の除去効率を高める
ことができる。
【００２３】
（第１実施例）以下、本発明を具体的な実施例に基づい
て説明する。ドライエッチング装置として、図１の模式
的断面図に示すようなRIE(ReactiveIon Etching: 反応
性イオンエッチング) 装置を用いた。RIE の代わりにEC
R(Electron Cyclotron Resonanse) 装置やICP(Inductiv
ity Coupled Plasma) 装置などを用いてもよい。図１に
おいて、エッチング室３０１内に上部電極３０４と下部
電極３０５があり、この下部電極３０５に対象とする基
板３０８を配置し、ガス導入口３０２より下記に述べる
エッチングガスが導入され、排気口３０３から排出され
る。基板３０８は、Si基板２内に酸化膜７が埋め込ま
れ、被エッチング領域が開口したSiO2から成るマスク１
がSi基板２上に形成されており（図１５参照）、クラン
プ３０９（図５参照）により固定される。電極３０４、
３０５間には高周波電源３０６より13.56MHzの電力が供
給され、電極３０４、３０５間でガスプラズマが生じて
基板３０８のエッチングが行われる。尚、このRIE 装置
はエッチング室３０１の周りにマグネットコイル３０７
が配置してあるマグネトロン方式である。尚、後述の各
実施例においても、図１に示す装置が用いられる。
て説明する。ドライエッチング装置として、図１の模式
的断面図に示すようなRIE(ReactiveIon Etching: 反応
性イオンエッチング) 装置を用いた。RIE の代わりにEC
R(Electron Cyclotron Resonanse) 装置やICP(Inductiv
ity Coupled Plasma) 装置などを用いてもよい。図１に
おいて、エッチング室３０１内に上部電極３０４と下部
電極３０５があり、この下部電極３０５に対象とする基
板３０８を配置し、ガス導入口３０２より下記に述べる
エッチングガスが導入され、排気口３０３から排出され
る。基板３０８は、Si基板２内に酸化膜７が埋め込ま
れ、被エッチング領域が開口したSiO2から成るマスク１
がSi基板２上に形成されており（図１５参照）、クラン
プ３０９（図５参照）により固定される。電極３０４、
３０５間には高周波電源３０６より13.56MHzの電力が供
給され、電極３０４、３０５間でガスプラズマが生じて
基板３０８のエッチングが行われる。尚、このRIE 装置
はエッチング室３０１の周りにマグネットコイル３０７
が配置してあるマグネトロン方式である。尚、後述の各
実施例においても、図１に示す装置が用いられる。
【００２４】上記RIE 装置において、用いたエッチング
ガスは、HBr 、SF6 とSiF4、それからHeガスを含むO2ガ
ス( 以下、「He,O2 ガス」と記す) であり、図３に示す
条件にてエッチングを行った。He,O2 ガスはHe:O2 が7:
3 の構成の混合ガスを使用したが、流量が制御できれば
O2ガス単独でもよく、又、他の不活性ガスを含んでいて
もよい。
ガスは、HBr 、SF6 とSiF4、それからHeガスを含むO2ガ
ス( 以下、「He,O2 ガス」と記す) であり、図３に示す
条件にてエッチングを行った。He,O2 ガスはHe:O2 が7:
3 の構成の混合ガスを使用したが、流量が制御できれば
O2ガス単独でもよく、又、他の不活性ガスを含んでいて
もよい。
【００２５】本実施例では、一枚の基板に対するエッチ
ングを終了する毎に、クリーニング専用のダミー基板を
用いたドライクリーニング工程を設けた構成とした。一
例として、図２に本実施例における工程フローを示す。
本実施例では、一枚の基板のエッチングの終了後、被エ
ッチング基板３０８をエッチング室３０１内から取り出
し、代わりにSi基板上にSiO2が形成されたクリーニング
専用のダミー基板を基板３０８のあった位置に配置し、
枚葉クリーニング工程ＣＬ１を行う。この枚葉クリーニ
ング工程ＣＬ１は、クリーニング工程Ｃ１を８０秒間行
った後、シーズニング工程Ｓ１を２０秒間行い、その後
パージ工程Ｐ１を６０秒間行う構成とした。
ングを終了する毎に、クリーニング専用のダミー基板を
用いたドライクリーニング工程を設けた構成とした。一
例として、図２に本実施例における工程フローを示す。
本実施例では、一枚の基板のエッチングの終了後、被エ
ッチング基板３０８をエッチング室３０１内から取り出
し、代わりにSi基板上にSiO2が形成されたクリーニング
専用のダミー基板を基板３０８のあった位置に配置し、
枚葉クリーニング工程ＣＬ１を行う。この枚葉クリーニ
ング工程ＣＬ１は、クリーニング工程Ｃ１を８０秒間行
った後、シーズニング工程Ｓ１を２０秒間行い、その後
パージ工程Ｐ１を６０秒間行う構成とした。
【００２６】各工程Ｃ１、Ｓ１及びＰ１における実施条
件を図４に示す。図４に示されるように、クリーニング
工程Ｃ１では、ガス組成はSF6 のみであり、上部電極３
０４、下部電極３０５、エッチング室３０１の内壁及び
クランプ３０９に付着した反応生成物をSF6 を用いたエ
ッチングにより除去する工程である。このクリーニング
工程Ｃ１により、エッチング中にエッチング室３０１内
に付着したSiO2系の反応生成物が取り除かれるため、次
の基板のエッチング中に、エッチング室３０１内に付着
した反応生成物の剥離を起因とした異物の被エッチング
部への付着を防止することが可能である。シーズニング
工程Ｓ１は、エッチング条件に類似したガス条件で行
い、エッチング室３０１内の雰囲気の調整、基板温度の
調整及びクリーニング工程Ｃ１にてエッチングした反応
生成物のエッチング室３０１内からの除去を行う。本実
施例では、シーズニング工程Ｓ１のガス条件は、エッチ
ング条件と比較して反応生成物の形成に寄与するHBr 、
SiF4、及びO2のガス供給量を少なくし、新たに発生する
反応生成物量が少なくするようにした。パージ工程Ｐ１
は、エッチング条件に類似した条件でガスを供給し、Ｒ
Ｆパワーを出力せず、磁場を発生しない構成とし、従っ
てガスプラズマを発生させない状態でガスを流すように
した。パージ工程Ｐ１は、シーズニング工程Ｓ１後に、
エッチング室３０１内に浮遊した状態で残留する異物を
除去する。
件を図４に示す。図４に示されるように、クリーニング
工程Ｃ１では、ガス組成はSF6 のみであり、上部電極３
０４、下部電極３０５、エッチング室３０１の内壁及び
クランプ３０９に付着した反応生成物をSF6 を用いたエ
ッチングにより除去する工程である。このクリーニング
工程Ｃ１により、エッチング中にエッチング室３０１内
に付着したSiO2系の反応生成物が取り除かれるため、次
の基板のエッチング中に、エッチング室３０１内に付着
した反応生成物の剥離を起因とした異物の被エッチング
部への付着を防止することが可能である。シーズニング
工程Ｓ１は、エッチング条件に類似したガス条件で行
い、エッチング室３０１内の雰囲気の調整、基板温度の
調整及びクリーニング工程Ｃ１にてエッチングした反応
生成物のエッチング室３０１内からの除去を行う。本実
施例では、シーズニング工程Ｓ１のガス条件は、エッチ
ング条件と比較して反応生成物の形成に寄与するHBr 、
SiF4、及びO2のガス供給量を少なくし、新たに発生する
反応生成物量が少なくするようにした。パージ工程Ｐ１
は、エッチング条件に類似した条件でガスを供給し、Ｒ
Ｆパワーを出力せず、磁場を発生しない構成とし、従っ
てガスプラズマを発生させない状態でガスを流すように
した。パージ工程Ｐ１は、シーズニング工程Ｓ１後に、
エッチング室３０１内に浮遊した状態で残留する異物を
除去する。
【００２７】本実施例では、クリーニング専用のダミー
基板として、表面がSiO2である基板を用いている。SF6
ガスは、SiO2に対するエッチング速度よりSiに対するエ
ッチング速度の方が大きいので、Si基板を用いると、Si
基板のエッチングによりSF6が消費されて、反応生成物
の除去効率が低下する。よって、表面がSiO2であるダミ
ー基板を用いることにより、SF6 ガスの消費が抑制さ
れ、反応生成物の除去効率を高めることができる。又、
シーズニング工程Ｓ１においても、Siのエッチング速度
が大きいので、Siから成るダミー基板を用いると新たに
反応生成物が発生しやすくなるので、この場合にも表面
がSiO2であるダミー基板を用いることが望ましい。
基板として、表面がSiO2である基板を用いている。SF6
ガスは、SiO2に対するエッチング速度よりSiに対するエ
ッチング速度の方が大きいので、Si基板を用いると、Si
基板のエッチングによりSF6が消費されて、反応生成物
の除去効率が低下する。よって、表面がSiO2であるダミ
ー基板を用いることにより、SF6 ガスの消費が抑制さ
れ、反応生成物の除去効率を高めることができる。又、
シーズニング工程Ｓ１においても、Siのエッチング速度
が大きいので、Siから成るダミー基板を用いると新たに
反応生成物が発生しやすくなるので、この場合にも表面
がSiO2であるダミー基板を用いることが望ましい。
【００２８】本実施例では、ダミー基板は、Si基板を熱
酸化して0.95μm の厚さのSiO2を形成後、CVD 法により
1 μm のSiO2を形成したものを用いた。ダミー基板のSi
O2の削り量は、クリーニング工程Ｃ１で1250Å、シーズ
ニング工程Ｓ１で15Åであった。このため、ダミー基板
１枚で、１５回の枚葉クリーニング工程に使用すること
ができる。
酸化して0.95μm の厚さのSiO2を形成後、CVD 法により
1 μm のSiO2を形成したものを用いた。ダミー基板のSi
O2の削り量は、クリーニング工程Ｃ１で1250Å、シーズ
ニング工程Ｓ１で15Åであった。このため、ダミー基板
１枚で、１５回の枚葉クリーニング工程に使用すること
ができる。
【００２９】従来では、図５（ａ）に示すように、クラ
ンプ３０９により基板３０８を固定した状態でエッチン
グを行うと、図５（ｂ）に示すように、エッチング中に
エッチング室３０１（クランプ３０９上を含む）内に反
応生成物３１０が堆積し、その反応生成物３１０の剥離
がパーティクル源となっていた。本実施例では、ダミー
基板３１１を用いて枚葉毎にクリーニングによって反応
生成物３１０をエッチングすることにより、図５（ｃ）
に示すように反応生成物３１０が堆積せず、パーティク
ルを低減できる。その結果、パーティクルを起因とした
エッチング残渣を低減できる。図６は、２５枚の基板３
０８から成る１ロットのドライエッチング終了後におい
て、クランプ３０９上の反応生成物３１０の堆積領域
と、0.3 μm 以上の大きさのパーティクルの個数とを示
した説明図である。従来では、クランプ３０９上の広い
領域に多量の反応生成物３１０が堆積し、その結果、基
板３０８の面内で約700 個のパーティクルがあったが、
本実施例では、クランプ３０９の内周にのみ反応生成物
３１０が堆積し、パーティクル数は30個に低減できた。
ンプ３０９により基板３０８を固定した状態でエッチン
グを行うと、図５（ｂ）に示すように、エッチング中に
エッチング室３０１（クランプ３０９上を含む）内に反
応生成物３１０が堆積し、その反応生成物３１０の剥離
がパーティクル源となっていた。本実施例では、ダミー
基板３１１を用いて枚葉毎にクリーニングによって反応
生成物３１０をエッチングすることにより、図５（ｃ）
に示すように反応生成物３１０が堆積せず、パーティク
ルを低減できる。その結果、パーティクルを起因とした
エッチング残渣を低減できる。図６は、２５枚の基板３
０８から成る１ロットのドライエッチング終了後におい
て、クランプ３０９上の反応生成物３１０の堆積領域
と、0.3 μm 以上の大きさのパーティクルの個数とを示
した説明図である。従来では、クランプ３０９上の広い
領域に多量の反応生成物３１０が堆積し、その結果、基
板３０８の面内で約700 個のパーティクルがあったが、
本実施例では、クランプ３０９の内周にのみ反応生成物
３１０が堆積し、パーティクル数は30個に低減できた。
【００３０】（第２実施例）本実施例の特徴は、２段階
のクリーニング工程を設け、エッチング室内に堆積した
反応生成物をより良好に除去できるようにした点であ
る。図７は、本実施例における工程フローを示した模式
図である。本実施例では、クリーニング専用のダミー基
板を用いて枚葉毎に、枚葉クリーニング工程ＣＬ２を行
っている。枚葉クリーニング工程ＣＬ２は、第１クリー
ニング工程Ｃ２１、第２クリーニング工程Ｃ２２、シー
ズニング工程Ｓ２及びパージ工程Ｐ２が順に実行され
る。各工程Ｃ２１、Ｃ２２、Ｓ２及びＰ２では、第１実
施例と同様にエッチングの終了した基板３０８がエッチ
ング室３０１内から取り出され、代わりにダミー基板３
１１を配置して実行される。
のクリーニング工程を設け、エッチング室内に堆積した
反応生成物をより良好に除去できるようにした点であ
る。図７は、本実施例における工程フローを示した模式
図である。本実施例では、クリーニング専用のダミー基
板を用いて枚葉毎に、枚葉クリーニング工程ＣＬ２を行
っている。枚葉クリーニング工程ＣＬ２は、第１クリー
ニング工程Ｃ２１、第２クリーニング工程Ｃ２２、シー
ズニング工程Ｓ２及びパージ工程Ｐ２が順に実行され
る。各工程Ｃ２１、Ｃ２２、Ｓ２及びＰ２では、第１実
施例と同様にエッチングの終了した基板３０８がエッチ
ング室３０１内から取り出され、代わりにダミー基板３
１１を配置して実行される。
【００３１】図８は、各工程Ｃ２１、Ｃ２２、Ｓ２及び
Ｐ２の条件を示した図である。第１クリーニング工程Ｃ
２１、シーズニング工程Ｓ２及びパージ工程Ｐ２は、そ
れぞれ第１実施例におけるクリーニング工程Ｃ１、シー
ズニング工程Ｓ１及びパージ工程Ｐ１と同一の条件に設
定されている。第２クリーニング工程Ｃ２２は、第１ク
リーニング工程Ｃ２１に比較して、低圧、高ＲＦパワー
の条件で実行される。これにより、プラズマをエッチン
グ室の中央部に集中させて物理的なエッチング効果を高
め、基板付近の堆積物の除去を可能としている。
Ｐ２の条件を示した図である。第１クリーニング工程Ｃ
２１、シーズニング工程Ｓ２及びパージ工程Ｐ２は、そ
れぞれ第１実施例におけるクリーニング工程Ｃ１、シー
ズニング工程Ｓ１及びパージ工程Ｐ１と同一の条件に設
定されている。第２クリーニング工程Ｃ２２は、第１ク
リーニング工程Ｃ２１に比較して、低圧、高ＲＦパワー
の条件で実行される。これにより、プラズマをエッチン
グ室の中央部に集中させて物理的なエッチング効果を高
め、基板付近の堆積物の除去を可能としている。
【００３２】図９は、クリーニングの条件（圧力及び時
間）と、２５枚から成るロットのドライエッチング終了
後におけるクランプ３０９上に残留した反応生成物３１
０の堆積状況を示した関係図である。この図に見られる
ように、第１クリーニング工程Ｃ２１で用いた圧力(300
mTorr)下でのエッチングだけでは、クランプ３０９の内
周に反応生成物３１０が残る。一方、第２クリーニング
Ｃ２２で用いた圧力(100mTorr)下でのエッチングだけで
は、クランプ３０９の外周と爪の側面部に反応生成物３
１０が残る。この結果より、低圧条件では、エッチング
室の中央部の堆積物の除去に有効であるが、周囲のプラ
ズマ密度が低減するため周辺部における堆積物の除去が
困難であることがわかる。又、高圧条件では、比較的等
方性のエッチングであるため、エッチング室内の堆積物
を均一に除去できるが、堆積量が多い基板の中央部にお
ける除去が困難であることがわかる。よって、高圧条件
下で行う第１クリーニング工程Ｃ２１と、低圧条件下で
行う第２クリーニング工程Ｃ２２とを組み合わせること
により、エッチング室内の堆積物を効率よく除去可能で
ある。
間）と、２５枚から成るロットのドライエッチング終了
後におけるクランプ３０９上に残留した反応生成物３１
０の堆積状況を示した関係図である。この図に見られる
ように、第１クリーニング工程Ｃ２１で用いた圧力(300
mTorr)下でのエッチングだけでは、クランプ３０９の内
周に反応生成物３１０が残る。一方、第２クリーニング
Ｃ２２で用いた圧力(100mTorr)下でのエッチングだけで
は、クランプ３０９の外周と爪の側面部に反応生成物３
１０が残る。この結果より、低圧条件では、エッチング
室の中央部の堆積物の除去に有効であるが、周囲のプラ
ズマ密度が低減するため周辺部における堆積物の除去が
困難であることがわかる。又、高圧条件では、比較的等
方性のエッチングであるため、エッチング室内の堆積物
を均一に除去できるが、堆積量が多い基板の中央部にお
ける除去が困難であることがわかる。よって、高圧条件
下で行う第１クリーニング工程Ｃ２１と、低圧条件下で
行う第２クリーニング工程Ｃ２２とを組み合わせること
により、エッチング室内の堆積物を効率よく除去可能で
ある。
【００３３】低圧条件では、エッチング室の中央での堆
積物のエッチング速度が大きくなると同時に、ダミー基
板上でのSiO2のエッチング速度も大きくなる。このた
め、エッチング時間は必要最小限にすることが望まし
い。本実施例では、第２クリーニング工程Ｃ２２の時間
を15秒とした。又、ダミー基板は、Si基板上に熱酸化に
より0.95μm のSiO2を形成し、その後、CVD 法により２
μm のSiO2を形成した基板を用いた。本実施例における
枚葉クリーニング工程ＣＬ２でのSiO2の削れ量は１回当
たり1850Åであった。このため、ダミー基板1 枚で、15
回の枚葉クリーニング工程ＣＬ２に用いることができ
る。このように、２段階のクリーニング工程Ｃ２１、Ｃ
２２を設けることによって、図６に示されるように、ク
ランプ３０９上に堆積した反応生成物３１０は目視で確
認できない程度に除去できた。又、パーティクル数も、
第１実施例よりさらに低減できた。尚、本実施例では、
第１クリーニング工程Ｃ２１を高圧で行い、第２クリー
ニング工程Ｃ２２を低圧で行ったが、第１クリーニング
工程Ｃ２１を低圧で行い、第２クリーニング工程Ｃ２２
を高圧で行う構成としてもよい。
積物のエッチング速度が大きくなると同時に、ダミー基
板上でのSiO2のエッチング速度も大きくなる。このた
め、エッチング時間は必要最小限にすることが望まし
い。本実施例では、第２クリーニング工程Ｃ２２の時間
を15秒とした。又、ダミー基板は、Si基板上に熱酸化に
より0.95μm のSiO2を形成し、その後、CVD 法により２
μm のSiO2を形成した基板を用いた。本実施例における
枚葉クリーニング工程ＣＬ２でのSiO2の削れ量は１回当
たり1850Åであった。このため、ダミー基板1 枚で、15
回の枚葉クリーニング工程ＣＬ２に用いることができ
る。このように、２段階のクリーニング工程Ｃ２１、Ｃ
２２を設けることによって、図６に示されるように、ク
ランプ３０９上に堆積した反応生成物３１０は目視で確
認できない程度に除去できた。又、パーティクル数も、
第１実施例よりさらに低減できた。尚、本実施例では、
第１クリーニング工程Ｃ２１を高圧で行い、第２クリー
ニング工程Ｃ２２を低圧で行ったが、第１クリーニング
工程Ｃ２１を低圧で行い、第２クリーニング工程Ｃ２２
を高圧で行う構成としてもよい。
【００３４】（第３実施例）本実施例では、ロット間の
クリーニングに適用した点に特徴がある。このロット間
クリーニング工程では、第１実施例と同様に基板がエッ
チング室内から取り出され、代わりにダミー基板がエッ
チング室内に配置される。図２に示されるように、ロッ
ト間クリーニング工程Ｒ１は、１ロットのドライエッチ
ング終了後に、エッチング室内に残留している反応生成
物の除去に用いられる。このクリーニング工程Ｒ１のフ
ローは第２実施例と同様であり、各工程の条件を図１０
に示す。図１０に示されるように、高圧の第１クリーニ
ング工程、低圧の第２クリーニング工程、シーズニング
工程及びパージ工程が順次実行されることで、エッチン
グ室内の反応生成物をより良好に除去することができ
る。この第３実施例と、上記の第１又は第２実施例とを
組み合わせることにより、エッチング室内の反応生成物
をより効果的に除去できる。これにより、従来では、エ
ッチング室内の反応生成物が除去しきれない場合に、エ
ッチング室を開放して洗浄していたが、そのような作業
の頻度を低減でき、製造効率をより高めることができ
る。
クリーニングに適用した点に特徴がある。このロット間
クリーニング工程では、第１実施例と同様に基板がエッ
チング室内から取り出され、代わりにダミー基板がエッ
チング室内に配置される。図２に示されるように、ロッ
ト間クリーニング工程Ｒ１は、１ロットのドライエッチ
ング終了後に、エッチング室内に残留している反応生成
物の除去に用いられる。このクリーニング工程Ｒ１のフ
ローは第２実施例と同様であり、各工程の条件を図１０
に示す。図１０に示されるように、高圧の第１クリーニ
ング工程、低圧の第２クリーニング工程、シーズニング
工程及びパージ工程が順次実行されることで、エッチン
グ室内の反応生成物をより良好に除去することができ
る。この第３実施例と、上記の第１又は第２実施例とを
組み合わせることにより、エッチング室内の反応生成物
をより効果的に除去できる。これにより、従来では、エ
ッチング室内の反応生成物が除去しきれない場合に、エ
ッチング室を開放して洗浄していたが、そのような作業
の頻度を低減でき、製造効率をより高めることができ
る。
【００３５】（第４実施例）本実施例では、複数回に分
割されたエッチング工程間にエッチング室３０１内に付
着した反応生成物を除去する工程を設けることによって
異物の被エッチング部への堆積量を低減させるようにし
た点に特徴がある。図１１（ａ）は本実施例における工
程フローを示した模式図である。まず、図３に示す条件
でエッチング工程Ｅ１を600 秒間行い、この後、基板を
エッチング室内から取り出し、代わりに基板上にSiO2が
形成されたダミー基板を配置し、クリーニング工程Ｃ１
を80秒間行う。このクリーニング工程Ｃ１の条件は、図
１１（ｂ）に示されるようにガス組成はSF6 のみであ
り、上部電極、下部電極、エッチング室の内壁に付着し
た反応生成物をSF6 を用いたエッチングにより除去する
工程である。このクリーニング工程Ｃ１によりエッチン
グ工程Ｅ１にてエッチング室内等に付着したSiO2系の反
応生成物が取り除かれるため、後のエッチング工程にお
いて、エッチング室内等に付着した反応生成物の剥離を
起因とした異物の被エッチング部への堆積を防止するこ
とが可能である。
割されたエッチング工程間にエッチング室３０１内に付
着した反応生成物を除去する工程を設けることによって
異物の被エッチング部への堆積量を低減させるようにし
た点に特徴がある。図１１（ａ）は本実施例における工
程フローを示した模式図である。まず、図３に示す条件
でエッチング工程Ｅ１を600 秒間行い、この後、基板を
エッチング室内から取り出し、代わりに基板上にSiO2が
形成されたダミー基板を配置し、クリーニング工程Ｃ１
を80秒間行う。このクリーニング工程Ｃ１の条件は、図
１１（ｂ）に示されるようにガス組成はSF6 のみであ
り、上部電極、下部電極、エッチング室の内壁に付着し
た反応生成物をSF6 を用いたエッチングにより除去する
工程である。このクリーニング工程Ｃ１によりエッチン
グ工程Ｅ１にてエッチング室内等に付着したSiO2系の反
応生成物が取り除かれるため、後のエッチング工程にお
いて、エッチング室内等に付着した反応生成物の剥離を
起因とした異物の被エッチング部への堆積を防止するこ
とが可能である。
【００３６】続いて、クリーニング工程Ｃ１の後、シー
ズニング工程Ｓ１を図１１（ｂ）に示す条件にて20秒間
行う。このシーズニング工程Ｓ１は、エッチング室内の
雰囲気の調整、基板温度の調整、及びクリーニング工程
Ｃ１にてエッチングした反応生成物の浮遊物をエッチン
グ室内から除去する。このシーズニング工程Ｓ１の実行
の後、基板をエッチング室の下部電極上に戻し、エッチ
ング工程Ｅ２を1000秒間行い、所定のトレンチ形状を得
る。
ズニング工程Ｓ１を図１１（ｂ）に示す条件にて20秒間
行う。このシーズニング工程Ｓ１は、エッチング室内の
雰囲気の調整、基板温度の調整、及びクリーニング工程
Ｃ１にてエッチングした反応生成物の浮遊物をエッチン
グ室内から除去する。このシーズニング工程Ｓ１の実行
の後、基板をエッチング室の下部電極上に戻し、エッチ
ング工程Ｅ２を1000秒間行い、所定のトレンチ形状を得
る。
【００３７】上記の図１１（ａ）に示す工程フローとす
ることで、エッチング室内の反応生成物が除去されるた
め、エッチング時における異物の影響を低減でき、ブラ
ックSiの発生を抑止し、製品歩留りを向上させることが
できる。又、シーズニング工程Ｓ１により基板温度及び
エッチング室内の雰囲気が調整されるので、シーズニン
グ工程Ｓ１の後工程であるエッチング工程Ｅ２を速やか
に行うことができる。又、これら目的（反応生成物の浮
遊物の除去、シーズニング工程Ｓ１後の速やかなエッチ
ング工程Ｅ２の実施）を満たせば、図１１（ｂ）に示さ
れるシーズニング工程Ｓ１の各条件を変更することは可
能である。又、エッチング室内に浮遊する異物や基板上
に付着した異物を除去するために、図１１（ａ）に示さ
れる工程フローにパージ工程を加えてもよい。又、上記
のクリーニング工程Ｃ１ではSF6 を用いたが、三フッ化
窒素(NF3) を用いてもエッチング室内に付着した反応生
成物を良好に除去できる。
ることで、エッチング室内の反応生成物が除去されるた
め、エッチング時における異物の影響を低減でき、ブラ
ックSiの発生を抑止し、製品歩留りを向上させることが
できる。又、シーズニング工程Ｓ１により基板温度及び
エッチング室内の雰囲気が調整されるので、シーズニン
グ工程Ｓ１の後工程であるエッチング工程Ｅ２を速やか
に行うことができる。又、これら目的（反応生成物の浮
遊物の除去、シーズニング工程Ｓ１後の速やかなエッチ
ング工程Ｅ２の実施）を満たせば、図１１（ｂ）に示さ
れるシーズニング工程Ｓ１の各条件を変更することは可
能である。又、エッチング室内に浮遊する異物や基板上
に付着した異物を除去するために、図１１（ａ）に示さ
れる工程フローにパージ工程を加えてもよい。又、上記
のクリーニング工程Ｃ１ではSF6 を用いたが、三フッ化
窒素(NF3) を用いてもエッチング室内に付着した反応生
成物を良好に除去できる。
【００３８】（第５実施例）本実施例の特徴は、エッチ
ング工程を複数回に分割して行い、各エッチング工程間
にパージ工程を設けた点である。一例として、図１２
（ａ）に本実施例における工程フローを示す。本実施例
では、図３に示す条件でエッチング工程Ｅ１を600 秒間
行った後に、パージ工程Ｐ１を300 秒間行い、このパー
ジ工程Ｐ１の後に工程Ｅ１と同一の条件でエッチング工
程Ｅ２を1000秒間行う構成とした。パージ工程Ｐ１にお
いて用いられたガスの組成は、エッチング工程Ｅ１、Ｅ
２で用いられたガスの組成と同様であり、各ガスの条件
を図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）に示されるように
パージ工程Ｐ１では、ＲＦパワーを出力せず、磁場を発
生しない構成とし、従ってガスプラズマを発生させない
状態でガスを流すようにした。
ング工程を複数回に分割して行い、各エッチング工程間
にパージ工程を設けた点である。一例として、図１２
（ａ）に本実施例における工程フローを示す。本実施例
では、図３に示す条件でエッチング工程Ｅ１を600 秒間
行った後に、パージ工程Ｐ１を300 秒間行い、このパー
ジ工程Ｐ１の後に工程Ｅ１と同一の条件でエッチング工
程Ｅ２を1000秒間行う構成とした。パージ工程Ｐ１にお
いて用いられたガスの組成は、エッチング工程Ｅ１、Ｅ
２で用いられたガスの組成と同様であり、各ガスの条件
を図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）に示されるように
パージ工程Ｐ１では、ＲＦパワーを出力せず、磁場を発
生しない構成とし、従ってガスプラズマを発生させない
状態でガスを流すようにした。
【００３９】このように複数回に分割されたエッチング
工程Ｅ１、Ｅ２を行うことにより、各エッチング工程Ｅ
１、Ｅ２におけるエッチング時間を短縮することがで
き、各工程Ｅ１、Ｅ２における異物の発生量を低減でき
る。又、従来では、図１３（ａ）に示すように異物５が
エッチング室３０１内を浮遊した状態や、トレンチ３内
に付着した状態でエッチングが行われるために、トレン
チ３内の異物５がマスクとして機能し、ブラックSi４が
形成されるため、トレンチ３の両側を絶縁分離すること
ができなかったが、図１３（ａ）に示すようにエッチン
グ工程を複数の工程Ｅ１、Ｅ２に分割し、その間にパー
ジ工程Ｐ１を設けることによって、図１３（ｂ）に示す
ように基板表面やエッチング室３０１内を浮遊する異物
５が除去されるため、ブラックSiの発生が防止され、ト
レンチ３の両側を良好に絶縁分離することが可能であ
る。本実施例により、トレンチエッチングにおけるブラ
ックSi４の発生量を低減できるため、図１４に示される
ように、トレンチによる絶縁分離の歩留りが約70%とな
り、パージ工程を設けない従来の製造工程における歩留
り約0%に比較して大幅に向上させることができた。
工程Ｅ１、Ｅ２を行うことにより、各エッチング工程Ｅ
１、Ｅ２におけるエッチング時間を短縮することがで
き、各工程Ｅ１、Ｅ２における異物の発生量を低減でき
る。又、従来では、図１３（ａ）に示すように異物５が
エッチング室３０１内を浮遊した状態や、トレンチ３内
に付着した状態でエッチングが行われるために、トレン
チ３内の異物５がマスクとして機能し、ブラックSi４が
形成されるため、トレンチ３の両側を絶縁分離すること
ができなかったが、図１３（ａ）に示すようにエッチン
グ工程を複数の工程Ｅ１、Ｅ２に分割し、その間にパー
ジ工程Ｐ１を設けることによって、図１３（ｂ）に示す
ように基板表面やエッチング室３０１内を浮遊する異物
５が除去されるため、ブラックSiの発生が防止され、ト
レンチ３の両側を良好に絶縁分離することが可能であ
る。本実施例により、トレンチエッチングにおけるブラ
ックSi４の発生量を低減できるため、図１４に示される
ように、トレンチによる絶縁分離の歩留りが約70%とな
り、パージ工程を設けない従来の製造工程における歩留
り約0%に比較して大幅に向上させることができた。
【００４０】本実施例では、パージ工程Ｐ１におけるガ
ス組成及び流量をエッチング工程Ｅ１、Ｅ２におけるガ
ス組成及び流量と同一としているので、パージ工程Ｐ１
におけるエッチング室内の雰囲気がエッチング時の条件
と変わることがなく、パージ工程Ｐ１後に速やかに且つ
当初から安定してエッチング工程Ｅ２を実行することが
可能である。又、パージ工程Ｐ１において、パージ効果
を高めるために、選択比の低い条件、即ち保護膜の形成
に寄与する02系、及び基板のエッチングに寄与するBr系
のガスを用いずに低選択比のF 系のガスを用いて大流量
でパージを行う構成としてもよい。又、パージは長時間
実施するほど効果が高いが、基板の温度が低下してエッ
チング特性が変化する可能性があるので、基板温度が変
化しない範囲にパージ工程Ｐ１の実行時間を設定する必
要がある。これらの条件（エッチング室内の雰囲気、基
板温度の変化）を満たす範囲であれば、パージ時間を変
更することが可能である。例えば、１つのエッチング工
程の時間h に対して、パージ時間を0.2h〜0.8hの範囲に
することができる。又、本実施例のように、エッチング
特性に影響しないようにパージ工程Ｐ１を設定できれ
ば、エッチング工程は時間的に分割されただけなので、
各エッチング工程において、高異方性、高選択比、エッ
チング速度の均一性などのトレンチエッチングに必要な
特性は維持される。
ス組成及び流量をエッチング工程Ｅ１、Ｅ２におけるガ
ス組成及び流量と同一としているので、パージ工程Ｐ１
におけるエッチング室内の雰囲気がエッチング時の条件
と変わることがなく、パージ工程Ｐ１後に速やかに且つ
当初から安定してエッチング工程Ｅ２を実行することが
可能である。又、パージ工程Ｐ１において、パージ効果
を高めるために、選択比の低い条件、即ち保護膜の形成
に寄与する02系、及び基板のエッチングに寄与するBr系
のガスを用いずに低選択比のF 系のガスを用いて大流量
でパージを行う構成としてもよい。又、パージは長時間
実施するほど効果が高いが、基板の温度が低下してエッ
チング特性が変化する可能性があるので、基板温度が変
化しない範囲にパージ工程Ｐ１の実行時間を設定する必
要がある。これらの条件（エッチング室内の雰囲気、基
板温度の変化）を満たす範囲であれば、パージ時間を変
更することが可能である。例えば、１つのエッチング工
程の時間h に対して、パージ時間を0.2h〜0.8hの範囲に
することができる。又、本実施例のように、エッチング
特性に影響しないようにパージ工程Ｐ１を設定できれ
ば、エッチング工程は時間的に分割されただけなので、
各エッチング工程において、高異方性、高選択比、エッ
チング速度の均一性などのトレンチエッチングに必要な
特性は維持される。
【００４１】上記各実施例では、図３に示す条件でエッ
チングを行う構成としたが、エッチング条件はこれに限
定されるものではない。良好にトレンチエッチングが行
われる条件として、例えばHBr の流量は10〜100sccm 、
SF6 の流量は1 〜10sccm、SiF4の流量は0 〜20sccm、He
/O2 流量は2 〜20sccmの範囲である。又、ＲＦパワーは
200 〜600wの範囲、磁束密度は0 〜100Gの範囲が良好な
条件として挙げられる。又、上記各実施例では、図２に
示す条件でエッチングを行う構成としたが、HBr などの
臭素を含むガスと、SF6 などのハロゲン元素を含むガス
と、窒素ガスとから成るガスを用いてエッチングを行っ
てもよい。これにより、臭素を含むガスによって基板の
エッチングが進み、ハロゲン元素を含むガスによってエ
ッチング残留物を揮発させて除去し、窒素ガスによって
SiN を生成し、トレンチの側壁及びSiO2を保護し、良好
なトレンチ形状が得られ、選択比を向上させることがで
きる。
チングを行う構成としたが、エッチング条件はこれに限
定されるものではない。良好にトレンチエッチングが行
われる条件として、例えばHBr の流量は10〜100sccm 、
SF6 の流量は1 〜10sccm、SiF4の流量は0 〜20sccm、He
/O2 流量は2 〜20sccmの範囲である。又、ＲＦパワーは
200 〜600wの範囲、磁束密度は0 〜100Gの範囲が良好な
条件として挙げられる。又、上記各実施例では、図２に
示す条件でエッチングを行う構成としたが、HBr などの
臭素を含むガスと、SF6 などのハロゲン元素を含むガス
と、窒素ガスとから成るガスを用いてエッチングを行っ
てもよい。これにより、臭素を含むガスによって基板の
エッチングが進み、ハロゲン元素を含むガスによってエ
ッチング残留物を揮発させて除去し、窒素ガスによって
SiN を生成し、トレンチの側壁及びSiO2を保護し、良好
なトレンチ形状が得られ、選択比を向上させることがで
きる。
【００４２】又、塩素又は塩素を含むガスと、酸素を含
むガスとから成るガスを用いてエッチングを行う構成と
してもよい。塩素又は塩素を含むガスによってエッチン
グ速度を増加させ、酸素を含むガスによって側壁保護膜
を形成し、マスクに対する選択比を向上させることがで
き、高速でトレンチを形成することが可能である。この
ようなエッチングに用いられるガス組成の変化に対応し
て、パージ工程では、エッチング工程で用いられたガス
と同等の組成及びガス流量で、電力の供給のみを停止し
て行えばよい。又、クリーニング工程では、SiN 或いは
SiO2系の反応生成物をエッチングするSF6 又はNF3 の少
なくとも１種類のガスを用いて行えばよい。又、上記各
実施例では、表面にSiO2膜を形成したダミー基板を用い
たが、これ以外では例えば石英基板などを用いることが
できる。又、上記各実施例において、各工程間にプラズ
マ安定化、流量安定化の工程を追加することが可能であ
るのは言うまでもない。
むガスとから成るガスを用いてエッチングを行う構成と
してもよい。塩素又は塩素を含むガスによってエッチン
グ速度を増加させ、酸素を含むガスによって側壁保護膜
を形成し、マスクに対する選択比を向上させることがで
き、高速でトレンチを形成することが可能である。この
ようなエッチングに用いられるガス組成の変化に対応し
て、パージ工程では、エッチング工程で用いられたガス
と同等の組成及びガス流量で、電力の供給のみを停止し
て行えばよい。又、クリーニング工程では、SiN 或いは
SiO2系の反応生成物をエッチングするSF6 又はNF3 の少
なくとも１種類のガスを用いて行えばよい。又、上記各
実施例では、表面にSiO2膜を形成したダミー基板を用い
たが、これ以外では例えば石英基板などを用いることが
できる。又、上記各実施例において、各工程間にプラズ
マ安定化、流量安定化の工程を追加することが可能であ
るのは言うまでもない。
【図１】本発明の実施例に用いたマグネトロンRIE 装置
の模式的構造断面図。
の模式的構造断面図。
【図２】本発明の第一実施例に係わる枚葉クリーニング
の工程フローを示した模式図。
の工程フローを示した模式図。
【図３】本発明の各実施例に係わるエッチング条件を示
した説明図。
した説明図。
【図４】本発明の第１実施例におけるクリーニング、シ
ーズニング及びパージ条件を示した説明図。
ーズニング及びパージ条件を示した説明図。
【図５】エッチングによりクランプ上に反応生成物が堆
積した従来例と、クランプ上に反応生成物が堆積してい
ない第１実施例とを示した模式図。
積した従来例と、クランプ上に反応生成物が堆積してい
ない第１実施例とを示した模式図。
【図６】エッチング後における反応生成物の堆積領域及
びパーティクル数を示した模式図。
びパーティクル数を示した模式図。
【図７】本発明の第２実施例に係わる枚葉クリーニング
の工程フローを示した模式図。
の工程フローを示した模式図。
【図８】本発明の第２実施例における第１クリーニン
グ、第２クリーニング、シーズニング及びパージ条件を
示した説明図。
グ、第２クリーニング、シーズニング及びパージ条件を
示した説明図。
【図９】クリーニング時における圧力及び時間と、反応
生成物の堆積領域との関係を示した模式図。
生成物の堆積領域との関係を示した模式図。
【図１０】本発明の第３実施例における第１クリーニン
グ、第２クリーニング、シーズニング及びパージ条件を
示した説明図。
グ、第２クリーニング、シーズニング及びパージ条件を
示した説明図。
【図１１】本発明の第４実施例における工程フロー、ク
リーニング及びシーズニング条件を示した説明図。
リーニング及びシーズニング条件を示した説明図。
【図１２】本発明の第５実施例における工程フロー及び
パージ条件を示した説明図。
パージ条件を示した説明図。
【図１３】本発明の第５実施例に係わるトレンチ形成時
の断面構成を示した模式図。
の断面構成を示した模式図。
【図１４】本発明の第５実施例と従来例とにおける歩留
りを示した比較図。
りを示した比較図。
【図１５】異物の付着によるブラックシリコンの形成過
程を示した模式図。
程を示した模式図。
３０１ エッチング室 ３０２ ガス導入口 ３０３ 排気口 ３０４ 上部電極 ３０５ 下部電極 ３０６ 高周波電源 ３０７ マグネットコイル ３０８ 基板 ３０９ クランプ ３１０ 反応生成物 ３１１ ダミー基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 英司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 市川 裕司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内
Claims (15)
- 【請求項１】 シリコンから成る基板をドライエッチン
グする方法において、 前記基板をドライエッチングするエッチング工程と、 前記エッチング工程の終了後に行われ、前記基板をエッ
チング室の外に排出し、ダミー基板を前記エッチング室
内に設置し、前記エッチング工程により前記エッチング
室内に生成された反応生成物をエッチングするクリーニ
ング工程とを備え、前記クリーニング工程の終了後に、
次にエッチングする基板を前記エッチング室内に設置し
て、次のドライエッチングを行うことを特徴とする半導
体のドライエッチング方法。 - 【請求項２】 シリコンから成る基板をドライエッチン
グする方法において、 複数回の工程に分割して実行されるエッチング工程と、 前記各エッチング工程間に行われ、前記基板をエッチン
グ室の外に置き、ダミー基板を前記エッチング室内に設
置し、前記各エッチング工程によりエッチング室内に生
成された反応生成物をエッチングするクリーニング工程
とを有し、前記各クリーニング工程の後に前記基板を前
記エッチング室内に戻して次のエッチング工程を行うこ
とを特徴とする半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項３】 前記クリーニング工程の後に行われ、前
記クリーニング工程によりエッチングされた前記反応生
成物を前記エッチング室内から除去すると共に、前記エ
ッチング室内の雰囲気及び前記基板の温度を調整するシ
ーズニング工程を備えたことを特徴とする請求項１又は
２に記載の半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項４】 前記シーズニング工程の後に行われ、プ
ラズマを発生させない状態でガスを流し、前記エッチン
グ室内に浮遊する異物及び前記ダミー基板上に付着した
異物を除去するパージ工程を備えたことを特徴とする請
求項３に記載の半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項５】 前記クリーニング工程、シーズニング工
程及びパージ工程は、ロット間においても行われること
を特徴とする請求項４に記載の半導体のドライエッチン
グ方法。 - 【請求項６】 前記クリーニング工程において、前記ダ
ミー基板のエッチング速度は、前記基板のエッチング速
度より小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
か１項に記載の半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項７】 前記クリーニング工程は、第１のクリー
ニング工程と、該第１のクリーニング工程とは異なる圧
力で行われる第２のクリーニング工程とから成ることを
特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導
体のドライエッチング方法。 - 【請求項８】 前記クリーニング工程は、酸化シリコン
(SiO2)系の前記反応生成物をエッチングする条件で行わ
れることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に
記載の半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項９】 前記クリーニング工程は、六フッ化硫黄
(SF6) 又は三フッ化窒素(NF3) の少なくとも一種を含有
するガスを用いたことを特徴とする請求項１乃至８のい
ずれか１項に記載の半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項１０】 シリコンから成る基板をドライエッチ
ングする方法において、 複数回の工程に分割して実行されるエッチング工程と、 前記各エッチング工程間に行われ、プラズマを発生させ
ない状態でガスを流し、エッチング室内に浮遊する異物
及び前記基板上に付着した異物を除去するパージ工程と
を備えたことを特徴とする半導体のドライエッチング方
法。 - 【請求項１１】 前記パージ工程で用いられるガスは、
前記各エッチング工程で用いられるガスと略同等の組成
から成ることを特徴とする請求項４又は１０に記載の半
導体のドライエッチング方法。 - 【請求項１２】 前記パージ工程は、前記各エッチング
工程におけるガス組成及び流量比を同一にして、プラズ
マを発生させる電力の供給を停止した条件で行われるこ
とを特徴とする請求項４又は１０に記載の半導体のドラ
イエッチング方法。 - 【請求項１３】 前記パージ工程は、前記各エッチング
工程における条件に対して酸化シリコン(SiO2)に対する
選択比が小さい条件で、且つ総ガス流量を大きくして行
われることを特徴とする請求項４又は１０に記載の半導
体のドライエッチング方法。 - 【請求項１４】 前記パージ工程は、次のエッチング工
程に入る前に圧力の安定化及び流量の安定化を行う工程
を有することを特徴とする請求項４、１０又は１３のい
ずれか１項に記載の半導体のドライエッチング方法。 - 【請求項１５】 前記ダミー基板の表面には、酸化シリ
コン(SiO2)膜が形成されていることを特徴とする請求項
１乃至９のいずれか１項に記載の半導体のドライエッチ
ング方法。
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