JPH098004A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH098004A JPH098004A JP15581995A JP15581995A JPH098004A JP H098004 A JPH098004 A JP H098004A JP 15581995 A JP15581995 A JP 15581995A JP 15581995 A JP15581995 A JP 15581995A JP H098004 A JPH098004 A JP H098004A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】メカクランプ機構を備えたドライエッチング装
置を用いてSiウェハー上に形成されたSiO2 膜をエ
ッチングする際、クランプリング近傍のエッチレートの
低下を防止する。 【構成】Heガスを含む不活性ガスを、ハロゲン化炭素
系ガスの10倍以上を供給し、且つ不活性ガス中に含ま
れるHeガスの流量比を少なくとも20%に設定する。
これによりウェハー周辺部まで均一にエッチングするこ
とが出来、ウェハーの収率が向上する。
置を用いてSiウェハー上に形成されたSiO2 膜をエ
ッチングする際、クランプリング近傍のエッチレートの
低下を防止する。 【構成】Heガスを含む不活性ガスを、ハロゲン化炭素
系ガスの10倍以上を供給し、且つ不活性ガス中に含ま
れるHeガスの流量比を少なくとも20%に設定する。
これによりウェハー周辺部まで均一にエッチングするこ
とが出来、ウェハーの収率が向上する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特にウェハークランプ機構を備えたドライエッ
チング装置を用いた酸化シリコン膜のエッチング方法に
関する。
に関し、特にウェハークランプ機構を備えたドライエッ
チング装置を用いた酸化シリコン膜のエッチング方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の形成工程において、シ
リコンウェハー(以下単にウェハーと記す)上の酸化シ
リコン(SiO2 )膜をドライエッチングする場合に
は、平行平板型ドライエッチング装置やこれに磁場を加
えたマグネトロンRIE方式の装置、更には、磁場とマ
イクロ波の共鳴作用を利用したECR方式の装置や誘導
RFプラズマを利用した、ドライエッチング装置などが
使用されている。これらの装置を用いてドライエッチン
グする場合、ホトレジストの熱変質やエッチング時の選
択比の低下を防止する為に、エッチング中にウェハーを
冷却する場合が多い。
リコンウェハー(以下単にウェハーと記す)上の酸化シ
リコン(SiO2 )膜をドライエッチングする場合に
は、平行平板型ドライエッチング装置やこれに磁場を加
えたマグネトロンRIE方式の装置、更には、磁場とマ
イクロ波の共鳴作用を利用したECR方式の装置や誘導
RFプラズマを利用した、ドライエッチング装置などが
使用されている。これらの装置を用いてドライエッチン
グする場合、ホトレジストの熱変質やエッチング時の選
択比の低下を防止する為に、エッチング中にウェハーを
冷却する場合が多い。
【0003】例えば、SiO2 膜にコンタクトホールを
形成する場合は、高バイアスでエッチングする為にウェ
ハー温度が上昇し易く、ウェハーを冷却する必要があ
る。また、LDD(Lightly Doped Dr
ain)構造のMOS素子のゲート電極の側面にサイド
ウォールを形成する場合には、下地のSi基板との選択
比を確保する為にウェハーを冷却する必要がある。ウェ
ハーを効率よく冷却する為には、冷却されたステージ上
にウェハーをのせ、ウェハー裏面とステージ間にHeガ
スを流すと共に、ウェハーが位置ずれを起こさない様に
ウェハーの周囲を機械的に固定するメカクランプ方式が
用いられる。以下図面を用いて説明する。
形成する場合は、高バイアスでエッチングする為にウェ
ハー温度が上昇し易く、ウェハーを冷却する必要があ
る。また、LDD(Lightly Doped Dr
ain)構造のMOS素子のゲート電極の側面にサイド
ウォールを形成する場合には、下地のSi基板との選択
比を確保する為にウェハーを冷却する必要がある。ウェ
ハーを効率よく冷却する為には、冷却されたステージ上
にウェハーをのせ、ウェハー裏面とステージ間にHeガ
スを流すと共に、ウェハーが位置ずれを起こさない様に
ウェハーの周囲を機械的に固定するメカクランプ方式が
用いられる。以下図面を用いて説明する。
【0004】図5は一般的に用いられている平行平板型
ドライエッチング装置の処理室内の断面図である。その
要部は、外壁8により囲まれ内部が所定の真空度に維持
される処理室1と、ウェハーのステージを兼ねる下部電
極2と、反応ガスの吹き出し口を有する上部電極3と、
ウェハー4を保持するクランプリング5と、電極の周囲
を保護する絶縁リング6とにより構成されている。クラ
ンプリング5の材質は、プラズマを処理室1の内部にフ
ォーカスし且つ消耗を防ぐために、セラミックやベスペ
ル、アルミアルマイトの様な絶縁体が用いられる。
ドライエッチング装置の処理室内の断面図である。その
要部は、外壁8により囲まれ内部が所定の真空度に維持
される処理室1と、ウェハーのステージを兼ねる下部電
極2と、反応ガスの吹き出し口を有する上部電極3と、
ウェハー4を保持するクランプリング5と、電極の周囲
を保護する絶縁リング6とにより構成されている。クラ
ンプリング5の材質は、プラズマを処理室1の内部にフ
ォーカスし且つ消耗を防ぐために、セラミックやベスペ
ル、アルミアルマイトの様な絶縁体が用いられる。
【0005】次に動作について説明する。ウェハー4
は、外部の温調機7によって温度コントロールされた下
部電極2上にロボットアーム(図示なし)等を介して設
置された後、下部電極2又はクランプリング5が上昇又
は下降することにより、ウェハー4の全周又は周辺数ヵ
所が数mmの幅でクランプリング5により機械的に押さ
えられ保持される。次にウェハー4の裏面に下部電極2
からHeガスを流し、ウェハー4を効率よく冷却する。
その後、上部電極3からエッチングガスを導入した後、
下部電極2にRFを印加してエッチングを行う。
は、外部の温調機7によって温度コントロールされた下
部電極2上にロボットアーム(図示なし)等を介して設
置された後、下部電極2又はクランプリング5が上昇又
は下降することにより、ウェハー4の全周又は周辺数ヵ
所が数mmの幅でクランプリング5により機械的に押さ
えられ保持される。次にウェハー4の裏面に下部電極2
からHeガスを流し、ウェハー4を効率よく冷却する。
その後、上部電極3からエッチングガスを導入した後、
下部電極2にRFを印加してエッチングを行う。
【0006】SiO2 膜をエッチングする為のエッチン
グガスとしては、CF4 +CHF3系ガスやAr又はH
eガスを添加したCF4 +CHF3 +Ar系ガス及びC
F4 +CHF3 +He系ガス(特開昭62−73724
号公報)や、ArとHeガスを同時に添加した、CF4
+CHF3 +Ar+He系ガス(特開平1−23812
号公報)が用いられている。
グガスとしては、CF4 +CHF3系ガスやAr又はH
eガスを添加したCF4 +CHF3 +Ar系ガス及びC
F4 +CHF3 +He系ガス(特開昭62−73724
号公報)や、ArとHeガスを同時に添加した、CF4
+CHF3 +Ar+He系ガス(特開平1−23812
号公報)が用いられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】半導体集積回路の高密
度化や高集積化に伴い、チップサイズが大きくなるとウ
ェハー1枚当りのショット数が減少する為、ウェハーの
最外周にまでチップを製造することが求められている。
しかし、図5に示したように、ウェハー冷却の為のクラ
ンプ機構が設けられていると、エッチングガスとしてC
F4 +CHF3 系ガスや、CF4 +CHF3 +Ar系ガ
スを用いた場合、処理室1内に発生したプラズマがクラ
ンプリング5や、絶縁リング6により処理室内部にフォ
ーカスされ、クランプリング5の近傍で急激にプラズマ
密度が薄くなる為に、SiO2 膜に対するエッチングレ
ートも極端に低下してしまうという問題があった。エッ
チングガスとしてCH4 +CHF3 +He系ガスやAr
とHeを同時に添加したCF4 +CHF3 +Ar+He
系ガスの場合でも、同様の問題が発生した。
度化や高集積化に伴い、チップサイズが大きくなるとウ
ェハー1枚当りのショット数が減少する為、ウェハーの
最外周にまでチップを製造することが求められている。
しかし、図5に示したように、ウェハー冷却の為のクラ
ンプ機構が設けられていると、エッチングガスとしてC
F4 +CHF3 系ガスや、CF4 +CHF3 +Ar系ガ
スを用いた場合、処理室1内に発生したプラズマがクラ
ンプリング5や、絶縁リング6により処理室内部にフォ
ーカスされ、クランプリング5の近傍で急激にプラズマ
密度が薄くなる為に、SiO2 膜に対するエッチングレ
ートも極端に低下してしまうという問題があった。エッ
チングガスとしてCH4 +CHF3 +He系ガスやAr
とHeを同時に添加したCF4 +CHF3 +Ar+He
系ガスの場合でも、同様の問題が発生した。
【0008】本発明の目的は、クランプ機構を有するエ
ッチング装置を用いてもウェハー端部まで酸化シリコン
膜を均一にエッチングできる半導体装置の製造方法を提
供することにある。
ッチング装置を用いてもウェハー端部まで酸化シリコン
膜を均一にエッチングできる半導体装置の製造方法を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、ウェハーのクランプ機構を備えたドライエッ
チング装置を用いて、シリコンウェハー上に形成された
SiO2 膜を加工する際、分子量の小さいHeガスを含
む不活性ガスをハロゲン化炭素系ガスの流量の10倍以
上を供給するものであり、特に不活性ガス中に含まれる
Heガスの割合を少なくとも20%に設定することを特
徴とする。
造方法は、ウェハーのクランプ機構を備えたドライエッ
チング装置を用いて、シリコンウェハー上に形成された
SiO2 膜を加工する際、分子量の小さいHeガスを含
む不活性ガスをハロゲン化炭素系ガスの流量の10倍以
上を供給するものであり、特に不活性ガス中に含まれる
Heガスの割合を少なくとも20%に設定することを特
徴とする。
【0010】
【作用】エッチングガスとしてのハロゲン化炭素系ガス
に分子量の小さい不活性ガスを多量に添加することによ
り、この不活性ガスがキャリアガスとなりエッチング作
用を及ぼすプラズマを中心部から外側に拡げる為、Si
O2 膜のエッチングレートはウェハーの端部迄均一とな
る。
に分子量の小さい不活性ガスを多量に添加することによ
り、この不活性ガスがキャリアガスとなりエッチング作
用を及ぼすプラズマを中心部から外側に拡げる為、Si
O2 膜のエッチングレートはウェハーの端部迄均一とな
る。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図4は本発明の一実施例を説明する為の半
導体チップの断面図である。
て説明する。図4は本発明の一実施例を説明する為の半
導体チップの断面図である。
【0012】図4に示すように、拡散等により所定の素
子が形成されたSiウェハー10上に、熱酸化等によ
り、SiO2 膜11を形成し、続いてその上にフォトレ
ジスト膜12を形成し、パターニングして開口部13を
形成する。次にこのSiウェハー10を図5に示した平
行平板型ドライエッチング装置の下部電極2上に設置
し、エッチングガスとしてCHF3 +CF4 に不活性ガ
スとしてAr+Heを添加した混合ガスを上部電極3よ
り導入し、電極間に高周波電圧を印加してプラズマを発
生させ、SiO2 膜11をエッチングしコンタクト孔を
形成した。この時の混合ガスの流量は、CHF3 =20
SCCM,CF4 =20SCCM,He75%を含む不
活性ガス=400SCCMである。
子が形成されたSiウェハー10上に、熱酸化等によ
り、SiO2 膜11を形成し、続いてその上にフォトレ
ジスト膜12を形成し、パターニングして開口部13を
形成する。次にこのSiウェハー10を図5に示した平
行平板型ドライエッチング装置の下部電極2上に設置
し、エッチングガスとしてCHF3 +CF4 に不活性ガ
スとしてAr+Heを添加した混合ガスを上部電極3よ
り導入し、電極間に高周波電圧を印加してプラズマを発
生させ、SiO2 膜11をエッチングしコンタクト孔を
形成した。この時の混合ガスの流量は、CHF3 =20
SCCM,CF4 =20SCCM,He75%を含む不
活性ガス=400SCCMである。
【0013】このエッチングガスを用いてSiO2 膜1
1をエッチングした結果、Siウェハー10の周辺3m
m迄の面内のエッチングレートの均一性は従来の±10
%から±2.2%に向上させることができた。尚、CH
F3 等のハロゲン化炭素系ガスに添加する不活性ガスの
割合は10倍以上が、そして不活性ガス中のHeの割合
は20%がよい。以下その理由について説明する。
1をエッチングした結果、Siウェハー10の周辺3m
m迄の面内のエッチングレートの均一性は従来の±10
%から±2.2%に向上させることができた。尚、CH
F3 等のハロゲン化炭素系ガスに添加する不活性ガスの
割合は10倍以上が、そして不活性ガス中のHeの割合
は20%がよい。以下その理由について説明する。
【0014】図1は、図5に示した平行平板型ドライエ
ッチング装置を用い、クランプリング5でウェハー4の
全周を2mmの幅でクランプし、CHF3 +CF4 のエ
ッチングガスに不活性ガス(Ar+20%He)を添加
してシリコンウェハー上に形成されたSiO2 膜をエッ
チングした場合のウェハー面内におけるSiO2 膜のエ
ッチングレートを示すものである。図1より不活性ガス
がエッチングガス(CHF3 +CF4 )の5倍の場合
は、エッチングレートは上に凸の分布を示しそのばらつ
きは大きいことが分る。不活性ガスの添加量が増加する
に従い、不活性ガス、特に分子量の小さいHeがキャリ
アガスとなりプラズマを外に拡げる為、エッチングレー
トの分布は下に凸へと変化し、不活性ガスの割合が約1
0倍でエッチングレートはウェハーの周辺部迄均一とな
る。図2にこの時のウェハー外周(端部)からの距離と
エッチングレートの面内均一性(ばらつき)との関係を
示す。図2に示されるように、不活性ガスの割合が5倍
の場合はクランプリングの影響を受け、ウェハー周辺部
のエッチングレートが低下する為、ウェハー周辺部3m
mまでは±10%以上ばらつくのに対し、不活性ガスの
割合が10倍では±2.2%のばらつきとなる。
ッチング装置を用い、クランプリング5でウェハー4の
全周を2mmの幅でクランプし、CHF3 +CF4 のエ
ッチングガスに不活性ガス(Ar+20%He)を添加
してシリコンウェハー上に形成されたSiO2 膜をエッ
チングした場合のウェハー面内におけるSiO2 膜のエ
ッチングレートを示すものである。図1より不活性ガス
がエッチングガス(CHF3 +CF4 )の5倍の場合
は、エッチングレートは上に凸の分布を示しそのばらつ
きは大きいことが分る。不活性ガスの添加量が増加する
に従い、不活性ガス、特に分子量の小さいHeがキャリ
アガスとなりプラズマを外に拡げる為、エッチングレー
トの分布は下に凸へと変化し、不活性ガスの割合が約1
0倍でエッチングレートはウェハーの周辺部迄均一とな
る。図2にこの時のウェハー外周(端部)からの距離と
エッチングレートの面内均一性(ばらつき)との関係を
示す。図2に示されるように、不活性ガスの割合が5倍
の場合はクランプリングの影響を受け、ウェハー周辺部
のエッチングレートが低下する為、ウェハー周辺部3m
mまでは±10%以上ばらつくのに対し、不活性ガスの
割合が10倍では±2.2%のばらつきとなる。
【0015】このようにウェハー面内のエッチングレー
ト分布が平坦になる現像はエッチング処理における圧力
にも関係する為、SiO2 膜のエッチング目的に応じた
処理圧力に対して不活性ガスの添加量やHeの割合を定
める必要がある。図3は、エッチングレートの面内均一
性(ばらつき)をウェハー周辺3mmまで±2.2%以
内に維持する為の不活性ガスの割合と不活性ガス中のH
eの割合並びに圧力との関係を示したものである。例え
ば、LDD構造のMOS素子のゲート電極側面にサイド
ウォール形成の為のSiO2 膜のエッチバックを行う場
合、Si基板との選択比を確保する為に圧力を1000
mTorrとしてエッチングする場合、図3より不活性
ガスの割合を20倍以上、不活性ガス中のHeの割合を
70%以上に設定しなければならないことが分る。更に
通常のSiO2 膜のエッチングで使用される20mTo
rr以上の圧力領域では、不活性ガスの割合を10倍以
上、不活性ガス中のHeの割合を20%以上にする必要
があることが分る。これ以下の不活性ガスやHeの割合
ではエッチングレートの分布は平坦にならず、周辺部で
のエッチングレートのばらつきは大きくなる。
ト分布が平坦になる現像はエッチング処理における圧力
にも関係する為、SiO2 膜のエッチング目的に応じた
処理圧力に対して不活性ガスの添加量やHeの割合を定
める必要がある。図3は、エッチングレートの面内均一
性(ばらつき)をウェハー周辺3mmまで±2.2%以
内に維持する為の不活性ガスの割合と不活性ガス中のH
eの割合並びに圧力との関係を示したものである。例え
ば、LDD構造のMOS素子のゲート電極側面にサイド
ウォール形成の為のSiO2 膜のエッチバックを行う場
合、Si基板との選択比を確保する為に圧力を1000
mTorrとしてエッチングする場合、図3より不活性
ガスの割合を20倍以上、不活性ガス中のHeの割合を
70%以上に設定しなければならないことが分る。更に
通常のSiO2 膜のエッチングで使用される20mTo
rr以上の圧力領域では、不活性ガスの割合を10倍以
上、不活性ガス中のHeの割合を20%以上にする必要
があることが分る。これ以下の不活性ガスやHeの割合
ではエッチングレートの分布は平坦にならず、周辺部で
のエッチングレートのばらつきは大きくなる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、Siウェ
ハー上に形成されたSiO2 膜をエッチングする際、H
eガスを含む不活性ガスをエッチングガスとしてのハロ
ゲン化炭素ガスの10倍以上供給し、且つ、不活性ガス
中に含まれるHeガスの割合を20%以上に設定するこ
とにより、プラズマを周辺部に拡げられる為、ウェハー
の全周を2mmの幅でメカクランプするドライエッチン
グ装置を用いた場合でもウェハー周辺3mmまでのエッ
チングレートの均一性を向上させることができる。この
為ウェハーの収率を4%以上増加させることができる。
ハー上に形成されたSiO2 膜をエッチングする際、H
eガスを含む不活性ガスをエッチングガスとしてのハロ
ゲン化炭素ガスの10倍以上供給し、且つ、不活性ガス
中に含まれるHeガスの割合を20%以上に設定するこ
とにより、プラズマを周辺部に拡げられる為、ウェハー
の全周を2mmの幅でメカクランプするドライエッチン
グ装置を用いた場合でもウェハー周辺3mmまでのエッ
チングレートの均一性を向上させることができる。この
為ウェハーの収率を4%以上増加させることができる。
【図1】不活性ガスの割合とウェハー面内のエッチング
レートとの関係を示す図。
レートとの関係を示す図。
【図2】不活性ガスの割合とウェハー面内の外周部にお
けるエッチングレートとの関係を示す図。
けるエッチングレートとの関係を示す図。
【図3】エッチングレートの割合を一定にする為の不活
性ガスの割合とHeの割合と圧力との関係を示す図。
性ガスの割合とHeの割合と圧力との関係を示す図。
【図4】本発明の一実施例を説明する為のSiウェハー
の断面図。
の断面図。
【図5】平行平板型ドライエッチング装置の断面図。
1 処理室 2 下部電極 3 上部電極 4 ウェハー 5 クランプリング 6 絶縁リング 7 温調機 8 外壁 10 Siウェハー 11 SiO2 膜 12 フォトレジスト膜 13 開口部
Claims (4)
- 【請求項1】 ウェハーのクランプ機構を備えたドライ
エッチング装置を用いてシリコンウェハー上に形成され
た酸化シリコン膜をエッチングする半導体装置の製造方
法において、エッチングガスとしてハロゲン化炭素系ガ
スとこのハロゲン化炭素系ガスの10倍以上の不活性ガ
スとの混合ガスを用いることを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項2】 不活性ガスは少くともヘリウム(He)
を含む請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 不活性ガス中のヘリウムの割合は20%
以上である請求項2記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 ドライエッチング装置は平行平板型であ
る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15581995A JPH098004A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15581995A JPH098004A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH098004A true JPH098004A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15614182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15581995A Pending JPH098004A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH098004A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002067313A1 (fr) * | 2001-02-23 | 2002-08-29 | Tokyo Electron Limited | Procede et dispositif de gravure au plasma |
JP2002252213A (ja) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01283391A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Tokyo Electron Ltd | エッチング装置 |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP15581995A patent/JPH098004A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01283391A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-14 | Tokyo Electron Ltd | エッチング装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002067313A1 (fr) * | 2001-02-23 | 2002-08-29 | Tokyo Electron Limited | Procede et dispositif de gravure au plasma |
JP2002252213A (ja) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971028 |