JPH10242118A - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造装置

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JPH10242118A
JPH10242118A JP4339097A JP4339097A JPH10242118A JP H10242118 A JPH10242118 A JP H10242118A JP 4339097 A JP4339097 A JP 4339097A JP 4339097 A JP4339097 A JP 4339097A JP H10242118 A JPH10242118 A JP H10242118A
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JP
Japan
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gas
gas introduction
plate
exhaust port
manufacturing
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Application number
JP4339097A
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English (en)
Inventor
Shinichi Imai
伸一 今井
Hideaki Okamura
秀亮 岡村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ面内の表面上でのデポジション種の量
を均一化し加工寸法ばらつきを低減する。 【解決手段】 半導体製造装置において排気口から遠い
領域または近い領域にガス導入孔の数を増加させたガス
導入板2を有することまたは排気口から遠い領域または
近い領域にガス導入孔1の直径を大きくしたガス導入板
2を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
装置で、特にドライエッチング装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体デバイスの集積度向上には
めざましいものがある。それと同時にデバイスを製造す
る基板となるシリコンウエハの面積も製造コスト低減の
ために6インチから8インチが主流となり、12インチ
の検討も始まっている。これら大口径ウエハを用いてデ
バイスを製造する場合、製造工程における設備は大口径
に対応した設備でなければならない。特にドライエッチ
ング工程では均一な大口径プラズマが必要となる。それ
はウエハ面内にわたって加工ばらつきを少なくするため
である。
【0003】従来のドライエッチング装置について図を
用いながら説明する。図7(a)は図7(b)でのX−
X'線に沿った平行平板型プラズマを用いたドライエッ
チング装置の上部水平断面図を、図7(b)は図7
(a)でのA−O−A'断面図を示している。図7にお
いては1はガス導入孔、2はガス導入板、3はフォーカ
スリング、4は排気口、5は下部電極、6はウエハ、7
は反応室、8は圧力制御バルブ、9は排気ポンプ、10
はガスボンベ、11はマスフローコントローラー、12
は高周波電源、13はマッチャー、14はパイプであ
る。ガスボンベ10からフルオロカーボンガスであるC
48、CHF3にCO、Ar、N 2を加えた混合ガスをマ
スフローコントローラー11、パイプ14および石英製
のガス導入板2を通して反応室7に導入する。一方で、
圧力制御バルブ8で圧力を制御しながらガスを排気口4
から排気ポンプ9で排気して、反応室7内の圧力を1m
Torrから500mTorrの範囲内の一定値に保持
する。その後に高周波電源12によって高周波電圧を下
部電極5に印加することにより、反応室7内のガスを解
離させてプラズマを生成し、プラズマからイオンをウエ
ハ6の表面に向かって引き込みエッチングを行う。下部
電極5の直下には高周波電源12、マッチャー13など
が接続されているため排気口4は反応室7の底面の隅に
設置している。
【0004】図8に従来のガス導入板2の図を示す。図
8(a)は上面図、(b)はB-B'線に沿った断面図で
ある。ガス導入板2は図7に示した製造装置に設置され
ており、ガス導入板には多数のガス導入孔1が放射状に
形成されている。図4に寸法シフト量の分布をウエハ面
の中心を原点とした時の測定位置との関係を破線で示し
た。ここでフォトリソグラフィーにより形成したレジス
トパターンの寸法をレジストをマスクにした被エッチン
グ膜のドライエッチング後の寸法から差し引いた量を寸
法シフト量と定義し、また測定位置のプラス側に排気口
4がある。寸法シフト量はウエハ中心に比べ排気口から
遠い領域で小さくなることがわかる。また、排気口のご
く近傍でもウエハ中心に比べ寸法シフト量が小さいこと
がわかる。このように被エッチング膜の加工寸法がウエ
ハ面内で分布を有しており、すなわちウエハ面内の加工
ばらつきが生じている。
【0005】図7で示しているように排気口は反応室の
底面の隅に設置されているため、エッチングガスの流れ
は排気口側に向かい、ウエハ6面上の排気口から遠い領
域では排気口近くの領域に比較してデポジションとして
働く活性種(CF,CF2,CF3:以下デポジション種と
いう)の量が減少するものと推測される。また、排気口
近傍では急激にガスが引かれるため、ウエハ表面上にガ
スの滞在する時間が短いためデポジション種の量が少な
くなるものと考えられる。デポジション種はドライエッ
チングの際に、パターン側壁保護膜を形成するために必
要であり、側壁保護膜によってエッチングによるパター
ン形状が制御されることが多いため、デポジション種の
量がウエハ面内で分布を有するとウェハ面内の加工ばら
つきに結びつく。
【0006】また、ここで用いられたガス導入板は石英
でできており熱伝導率が低いため、プラズマが生成され
ると、ガス導入板の中央部の温度が周辺部のそれに比べ
て高くなり、中心部から周辺部に向かって温度が低くな
るという温度分布が生じる。温度が高い場合にはガス導
入孔はエッチング時の反応生成物であるポリマー膜で覆
われにくいが、温度の低い周辺部分のガス導入孔はポリ
マー膜で覆われてくる。エッチング時間が長くなるとガ
ス導入孔がポリマー膜でふさがれてしまいガスの供給量
が減少し、ウェハ面内の加工ばらつきが多くなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の半導体装置の製造装置の構成では、排気口との関係に
おいてウエハ面内でデポジション種の量が分布を持つた
め、加工寸法が分布を持つという欠点があった。また石
英製のガス導入板では長時間使用するとガス板の熱伝導
率が低いために周辺に配置したガス導入孔がポリマー膜
で埋まるのでガスの流れが変化し、ウェハ面内の加工ば
らつきが多くなるという欠点があった。この加工ばらつ
きは例えば配線のオープンおよびショートを引き起こし
デバイス歩留まりを低下させることになる。
【0008】上記課題について鑑み、本発明の目的はウ
エハ面内でデポジション種の量を均一にするガス導入板
を有する半導体装置の製造装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の半導体装置の製造装置は、エッチング膜の
面内で活性種の量を均一にするためエッチングガスの流
れを調整する調整部を備えている。調整部は、ガス導入
板の排気口から遠い領域または近い領域のどちらか一方
の領域が他方の領域より多数のガス導入孔を持つこと、
または排気口から遠い部分または近い部分のガス導入孔
の直径を大きくしたガス導入板を有することを特徴とし
ている。上記の構成によりガスの流れを調整してウエハ
面内でデポジション種の量を均一化して加工寸法ばらつ
きを低減することができる。
【0010】また、ヒータ加熱できるガス導入板または
ガス導入板の一部或いは全部を熱伝導率の高い材料で構
成されたガス導入板を有することを特徴としている。こ
の構成により、ヒーター加熱またはプラズマの放射熱を
効率よく利用でき、熱が周辺に伝導して周辺に配置した
ガス導入孔がポリマー膜でふさがれることを防ぐためガ
スの流れの変化を抑制でき加工寸法ばらつきを低減する
ことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
装置における第1の実施の形態について、図面を参照し
ながら説明する。図1(a)は図1(b)でのX−X'
線に沿った平行平板型プラズマを用いたドライエッチン
グ装置の上部水平断面図を、図1(b)は図1(a)で
のA−O−A'線断面図を示している。
【0012】図2に本発明の石英製のガス導入板2のそ
れぞれ上面図とCC'断面図を示している 。図2は周辺
部分に加えて排気口から遠い位置に排気口に近い位置に
比べて多くのガス導入孔1を配置したガス導入板2であ
る。この位置にガスをより多く供給することでデポジシ
ョン種の減少を防止することができる。図3は周辺部に
加えて排気口から遠い位置に扇状にガス導入孔1を多く
配置し、この位置により多くのガスを供給することでデ
ポジション種の減少を防止することができる。
【0013】また、図2および図3で示した同じガス導
入板を用いてガス導入板の中心を軸として180度回転
させて装置に取り付ければ排気口から近い位置に排気口
から遠い位置に比べて多くのガス導入孔1を配置するこ
とができる。この場合、同等の効果が得られることが実
験的にわかっている。これは、排気口から遠い位置では
ガスの滞在時間が長くなりデポジション種の減少を防止
することができると考えられる。遠い位置により多くの
ガスを導入することに比べてポンプの排気量の影響が大
きくでる傾向を生じるが、排気ポンプの排気量を選定す
ることでその影響を実効的に解消できる。具体的には反
応室容量25l、ガス供給量256sccm(stan
dard cubic centimeter per
minute)、排気量1000l/minのターボポ
ンプで排気することで、上述したような影響を解決でき
ることを確認した。
【0014】図4に図2に示す本発明のガス導入板を用
いた場合のコンタクトエッチング後の寸法シフト量を実
線のグラフで示す。エッチング条件としてフルオロカー
ボンガスであるC48、CHF3にCO、Ar、N2を加
えた混合ガス系を用いてガス圧力を90mTorrでエ
ッチングした。ガス圧力としては1mTorrから50
0mTorrでエッチングを行うが、90mTorrで
エッチングを行ったところエッチング特性として好まし
い結果が得られた。前述したように従来のガス導入板で
は排気口の影響を強く受けてしまい、エッチング後の寸
法シフト量にばらつきが強くでてしまう。特に排気口か
ら遠い位置での寸法シフト量が小さい。しかし、本発明
のガス導入板を用いることで、ウエハ面内での寸法シフ
ト量のばらつきを低減することができる。
【0015】次に第二の実施の形態における半導体装置
の製造装置について述べる。図5(a),(b)は第二
の実施の形態における半導体装置の製造装置のガス導入
板のそれぞれ上面図とE−E’断面図である。排気口か
ら遠い領域のガス導入孔の口径を排気口に近い領域のガ
ス導入孔の口径より大きくすることで寸法シフト量の増
大を招いていたデポジション種の減少を防止することが
できる。その理由は第一の実施の形態と同様であると考
えられる。図に示した口径はそれぞれD1として1.5
mm、D2として1.0mm、D3として0.5mmと
した。
【0016】なお、前記第一の実施の形態のガス導入孔
の数の配置と前記第二の実施の形態の口径の大きさの異
なるガス導入孔の配置を組み合わせたガス導入板を用い
てもよい。次に第三の実施の形態における半導体装置の
製造装置について述べる。図6(a),(b)にガス導
入板自体を加熱できるようにしたガス導入板のそれぞれ
水平断面図と図6(b)にF−F’断面図を示す。この
ガス導入板はタングステンなどの金属板状体15を窒化
アルミニウムなどのセラミック板状体16で挟み込んだ
構造である。金属板状体をセラミック板状体で挟み込ん
だ構造としたのは直接金属がプラズマにふれることを防
止して、金属が劣化することおよび金属により反応室内
が汚染されることを防止するためである。ガス導入孔は
金属板状体のない部分に形成されている。金属は熱伝導
率が良いため中央部の熱が周辺部に伝わり、周辺部の温
度が比較的に短時間に上昇してポリマー膜に覆われ難く
なる。さらに、金属に電流を流すことによりガス導入板
を加熱することができる。電流は給電点17から導入す
る。100度以上300度以下好ましくは150度に加
熱すればポリマー膜の付着を防止することができる。そ
の結果、ガスの流れが変化することを防止することがで
きる。
【0017】また、ガス導入板の材料を石英から炭化シ
リコン、窒化アルミなどの熱伝導率の良い材料にかえる
とさらにガス導入板全体の熱伝導率が良くなる。上記金
属板状体と熱伝導率の良いガス導入板の材料を組み合わ
せるとさらに効果的である。なお、前記第一の実施の形
態のガス導入孔の数の配置と前記第二の実施の形態の口
径の大きさの異なるガス導入孔の配置および前記第三の
実施の形態を組み合わせたガス導入板を用いてもよい。
【0018】ここで、特許請求の範囲に示された発明は
上記実施例で説明した態様に限られるものではない。
【0019】
【発明の効果】以上のように、本発明は、排気口から遠
い領域または近い領域にガス導入孔の数を増加させたガ
ス導入板を有することまたは排気口から遠い領域または
近い領域のガス導入孔の直径を大きくしたガス導入板を
有することでウエハ上でのデポジション種の量を均一化
でき加工寸法ばらつきを低減することができる。
【0020】また本発明は、加熱することができるガス
導入板またはプラズマからの放射熱を伝導させる材料で
できたガス導入板を用いることによりポリマー膜による
ガス導入孔が塞がることに起因するガスの流れの変化を
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエッチング装置の概略図
【図2】本発明の第一の実施の形態におけるガス導入板
を示す図
【図3】本発明の第一の実施の形態におけるガス孔を扇
状に配置したガス導入板を示す図
【図4】本発明および従来のガス導入板を用いた場合の
寸法シフト量のウエハ位置依存性を示す図
【図5】本発明の第二の実施の形態におけるガス導入板
を示す図
【図6】本発明の第三の実施の形態における加熱可能な
ガス導入板を示す図
【図7】従来のエッチング装置の概略図
【図8】従来のガス導入板を示す図
【符号の説明】
1 ガス導入孔 2 ガス導入板 3 フォーカスリング 4 排気口 5 下部電極 6 ウエハ 7 反応室 8 圧力制御バルブ 9 排気ポンプ 10 ガスボンベ 11 マスフローコントローラー 12 高周波電源 13 マッチャー 14 パイプ 15 金属板状体 16 セラミック板状体 17 給電点

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドライエッチングガスの流れを調整し、
    ウエハの面内の表面上で活性種の量を均一にする調整部
    を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  2. 【請求項2】 前記調整部がガス導入板と圧力制御バル
    ブであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
    製造装置。
  3. 【請求項3】 前記調整部のガス導入板の排気口から遠
    い領域または近い領域のどちらか一方の領域が他方の領
    域より多数のガス導入孔を持つことを特徴とする請求項
    2記載の半導体装置の製造装置。
  4. 【請求項4】 前記調整部のガス導入板の排気口から遠
    い領域または近い領域のどちらか一方の領域が他方の領
    域より口径の大きいガス導入孔を持つことを特徴とする
    請求項2記載の半導体装置の製造装置。
  5. 【請求項5】 導入ガスはフルオロカーボン系ガスで1
    mTorrから500mTorrであることを特徴とす
    る請求項1、2、3、または4記載の半導体装置の製造
    装置。
  6. 【請求項6】 前記調整部のガス導入板は石英、炭化シ
    リコン、窒化アルミニウムであることを特徴とする請求
    項2、3、または4記載の半導体装置の製造装置。
  7. 【請求項7】 前記調整部のガス導入板は金属を接合に
    よりセラミックで挟んだ板にガス導入孔を形成したこと
    を特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造装置。
  8. 【請求項8】 前記金属はタングステン、セラミックは
    窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項7記載
    の半導体装置の製造装置。
JP4339097A 1997-02-27 1997-02-27 半導体装置の製造装置 Pending JPH10242118A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003518734A (ja) * 1999-11-15 2003-06-10 ラム リサーチ コーポレーション 動的ガス分配制御を行うプラズマ処理システム
JP2008177568A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Psk Inc 基板処理装置及び方法

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