JPS6240728A - ドライエツチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ドライエツチング装置に関し、特に集積回路
等の半導体８′１１の製造工程でのシリコン、５ｉＯｚ
やＡλ等の被膜のエツチングに使用される装置に係わる
。

〔発明の技術的背景〕

近年、半導体装置の製造工程におけるドライ化、自動化
が急速に進み、それに伴って高精度かつ端座性の高い処
理装置の開発が盛んに行われている。

一方、半導体集積回路においては素子の微細化が進み、
最近では最少寸法１〜２μｍの超ＬＳＩも製造されてい
る。かかる超ｍ細デバイスの究極的な歩留りは、工程中
でのμｍ単位の微細なゴミとの戦いといっても過言では
ない。このため、処理装置としては可能な限りゴミから
の汚染を防ぐ構造を採用している。特に、ドライエツチ
ング装置はエツチングガスと被エツチング物質又はレジ
ストとの反応生成物が真空チャンバの至るところに付着
する。この付着物質が多くなると、チャンバ壁面から離
脱して被エツチング物質の汚染の原因となる。従って、
真空チャンバを定期的にクリ−ニグする必要性が生じる
。

ところで、従来のドライエツチング装置としては第２図
に示す構造のものが知られている。即ち、図中の１は下
部が開口された陽極を兼ねる真空チャンバである。この
チャンバ１の開口部には、陰極２が絶縁板３を介して固
定されている。この陰極２には、マツチング回路４を介
して高周波電源５が接続されている。なお、前記チャン
バ１は接地さねている。前記陰極２の裏面には、水冷バ
イブロが配置されている。前記チャンバ１の右端には、
排気管７が形成されており、かつ該排気管７には仕切り
バルブ８が介装されている。前記チャンバ１の上部には
、ガスの導入管９が連結されている。

上述したドライエツチング装置により被エツチング物質
、例えばレジストパターンが形成されたウェハを反応性
イオンエツチング（ＲＩＥ）する方法を説明する。まず
、ウェハ（図示せず）を陰極２上に設置し、仕切りバル
ブ８を開け、排気管７よりチャンバ１内のガスを排気す
る。つづいて、ガス導入管からＣＦ４等の反応性ガスを
導入し、チャンバ１内を１〜２０ｐａ程度の一定の圧力
状態に保持した後、高周波電源５からマツチング回路４
を通して高周波電力を陰極２に供給する。これにより、
陰極２と陽極を兼ねるチャンバ１の間で放電が生じてＣ
Ｆ３　、ＦイオンやＦラジカルが発生し、陰極２に引か
れてＣＦ３　、Ｆイオン及びＦラジカルが該陰極２上・
のウェハに衝突してレジストパターンから露出するウェ
ハの表面がエツチングされる。

一方、前記ＲＩＥによりチャンバ１内面に反応生成物が
付着した場合には、次のような方法によりクリーニング
を行なう。まず、ウェハを陰極２上に設置せずに排気管
７よりチャンバ１内のガスを排気した後、ガス導入管９
からＯ２やＣＦ４　＋０２等のガスを導入し、チャンバ
１内を７０〜１００Ｐａ程度の一定の圧力状態に保持し
た後、高周波電源５からマツチング回路４を通して高周
波電力を陰極２に供給する。これにより、陰極２と陽極
を兼ねるチャンバ１の間で放電が生じて０４イオンや０
４ラジカルが発生する。かかるイオンやラジカルは、チ
ャンバ１内面に付着した反応生成物と反応してガス（Ｃ
Ｏ２、Ｇｏ、Ｈ２Ｏ等）となり、排気管７を通して排気
されてクリーニングがなされる。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、酸素等のイオン゛はチャンバ１の内面に
付着した反応生成物と反応するだけでなく、チャンバ材
料又は陰極材料をスパッタリングするため、それらスパ
ッタリングされた物質がゴミの原因となるという問題が
あった。

〔発明の目的〕

本発明は、チャンバ内をゴミの再発生を招くことなくク
リーニングでき、更にエツチング形状の制御やＲＩＥに
より発生したダメージの除去等を行なうことが可能なド
ライエツチング装置を提供しようとするものある。

〔発明の概要〕

本発明は、陽極と陰極が配置された真空チャンバと、こ
のチャンバ内にガスを導入するガス導入管と、前記チャ
ンバを一定の圧力に保持するための排気手段と、前記陽
極と陰極の間に高周波電力を供給する手段と、前記チャ
ンバに連結され、反応性ガスのプラズマ励起により生成
したエツチングガスを導入する導入管と、この導入管の
途中に介装され、該導入管を流通する反応性ガスを励起
するためのプラズマ発生器とを具備したことを特徴とす
るものである。かかる本発明によれば、既述の如くチャ
ンバ内をゴミの再発生を招くことなくクリーニングでき
、更にエツチング形状の制御やＲＩＥにより発生したダ
メージの除去等を達成できるドライエツチング装置を得
ることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図を参照して詳細に説明す
る。

図中の１１は下部が開口された陽極を兼ねる真空チャン
バである。このチャンバ１の開口部には、陰極１２が絶
縁板１３を介して固定されている。

この陰極１２には、マツチング回路１４を介して高周波
電源５が接続されている。なお、前記チャンバ１１は接
地されている。前記陰極１２の裏面には、水冷パイプ１
６が配置されている。前記チャンバ１１の右端には、排
気管１７が形成されており、かつ該排気管１７には第１
の仕切りバルブ１８１が介装されている。前記チャンバ
１１の上部には、ガスの導入管１つが連結されている。

また、前記チャンバ１１の上部にはエツチングガスの導
入管２０が連結されている。この導入管２０の途中部分
には、反応性ガスが外部より供給される石英管からなる
放電管２１が介設されており、該放電管２１には導波管
２２が被嵌されている。

そして、この導波管２２を通して真空状態の放電管２１
に例えば２．４５ＧＨ２のマイクロ波２３を印加するこ
とにより前記放電管２１内で放電が生じ、その中の反応
性ガスが励起され、そのエツチングガスが導入管２０を
通して前記チャンバ１つ内に供給される。なお、前記放
電管２１とチャンバ１１との連結部との間の導入管２０
には、第２の仕切りバルブ１８２が介装されている。

次に、上述した本発明のドライエツチング装置により被
エツチング物質、例えばレジストパターンが形成された
ウェハを反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）する方法を
説明する。まず、ウェハ（図示せず）を陰極１２上に設
置し、第２の仕切りバルブ１８２を閉じ、第１の仕切り
バルブ１８１を開け、排気管１７よりチャンバ１１内の
ガスを排気する。つづいて、ガス導入管１９からＣＦ４
等の反応性ガスを導入し、チャンバ１１内を１〜２０Ｐ
ａ程度の一定の圧力状態に保持した後、高周波１！ｉ！
！１５からマツチング回路１４を通して高周波電力を陰
極１２に供給する。これにより、陰極１２と陽極を兼ね
るチャンバ１１の間で放電が生じてＣＦ３、Ｆイオンや
Ｆラジカルが発生し、陰極１２に引かれてＣＦ３　、Ｆ
イオン及びＦラジカルが該陰極１２上のウェハに衝突し
てレジストパターンから露出するウェハの表面がエツチ
ングされる。

一方、前記ＲＩＥによりチャンバ１１内面に反応生成物
が付着した場合には、次のような方法によりクリーニン
グを行なう。まず、高周波ｉ！源１５から陰極１２への
高周波電力の印加を停止し、第２の仕切りバルブ１８２
を開けた後、ウェハを陰極１２上に設置せずに排気管１
７よりチャンバ１１内及び放電管２１のガスを排気して
真空状態とする。つづいて、導入管２０に０２　＋ＣＦ
４等のガスを供給して該導入管２０途中に介設した放電
管２１内を一定の圧力状態に保持する。この時、第２の
仕切りバルブ１８２は前記放電管２１の圧力を一定に保
持するためのコンダクタンスバルブも兼ねる。ひきつづ
き、２．４５ＧＨ２のマイクロ波２３を導波管２２を通
して放電管２１に供給す、　　る。この時、放電管２１
内で放電が生じて０２及びＦラジカルが発生し、そのエ
ツチングガスは導入管２０を通してチャンバ１１内に供
給される。

こうしてチャンバ１１内に供給されたエツチングガスは
、チャンバ１１内面に付着した反応生成物と化学的に反
応してガス（Ｃｏ２　、Ｃｏ１Ｈ２０等）となり、排気
管１７を通して排気されてクリーニングがなされる。

従って、ウェハのＲＩＥを行なった後、導入管２０から
供給されたエツチングガスによりチャンバ１１内面の付
着生成物を化学的にエツチングするため、従来のように
スパッタリングによるゴミの再発生を招くことなく、チ
ャンバ１１内面を良好にクリーニングできる。

なお、本発明のドライエツチング装置はＲｒＥ及びクリ
ーニングに使用する他、次のような使用形態がある。

■、陰極１２上にレジストパターンが形成されたウェハ
を設置した後、第１及び第２の仕切りバルブ１８１．１
−８２を開いて、排気管１７により排気してチャンバ１
１及び放電管２１内を真空状態とし、つづいてガス導入
管１９及び導入管２０にＣＦ４等の反応性ガスを導入し
、前述したようにチャンバ１１内及び放１！２１内にＣ
Ｆ４の海里したイオンやラジカルを発生させ、レジスト
パターンから露出するウェハ表面をＲＩＥとエツチング
ガスとにより同時にエツチングを行なう。

■、前述したＲＩＨにより露出したウェハ表面をエツチ
ングした後、高周波電＋１ｉ１５からの高周波電力の供
給を停止し、第２の仕切りバルブ１８２を開き、放電管
２１内でＣＦ４のラジカルを発生させ、そのエツチング
ガスをヤンバ１１内に導入してウェハのエツチング部を
エツチングガスにより再度軽くエツチングする。かかる
方法によりＲＩＥによりウェハのエツチング部に形成さ
れたダメージがエツチングガスによる軽いエツチングに
よって除去できる。

■、ＲＩＥを行なう前に、第２の仕切りバルブ１８２を
開き、放電管２１でＣＦ４のラジカルを発生させ、その
エツチングガスを陰極１２上にウェハが設置されたチャ
ンバ１１内に供給してレジストパターンから露出するウ
ェハ表面を軽くエツチングする。この場合、エツチング
ガスによるエツチングは等方向となる。

また、本発明のドライエツチング装置は第１図に示す構
造に限定されず、第３図に示すように２つのチャンバを
備えた構造にしてもよい。即ち、図中の１１１．１１２
は第１、第２の真空チャンバであり、これらチャンバ１
１１．１１２は第３の仕切りバルブ１８３が介装された
連結管２４で連結されている。なお、第１のチャンバ１
１１の下部は開口されている。前記第１のチャンバ１１
１の開口部には、陰極１２が絶縁板１３を介して固定さ
れている。この陰極１２には、マツチング回路１４を介
して高周波電源５が接続されている。但し、前記第１の
チャンバ１１１は接地されている。前記陰極１２の裏面
には、水冷バイア１６が配置されている。前記第１のチ
ャンバ１１＋の右端には、第１の排気管１７１が形成さ
れており、かつ該排気管１７１には第１の仕切りバルブ
１８１が介装されている。前記チャンバ１１１の上部に
は、ガスの導入管１９が連結されている。一方、前記第
２のチャンバ１１２の左端には第２の排気管１７２が形
成されており、かつ該排気管１７２には第４の仕切りバ
ルブ１８４が介装されている。前記第２のチャンバ１１
２の上部には、エツチングガスの導入管２０が連結され
ている。この導入管２０の途中部分には、反応性ガスが
外部より供給される石英管からなる放電管２１が介設さ
れており、該放電管２１には導波管２２が被嵌されてい
る。

上述した第３図図示の構造のドライエツチング装置によ
りウェハのＲＩＥを行なうには、まず、ウェハ（図示せ
ず）を陰極１２上に設置し、第３の仕切りバルブ１８３
を閉じ、第１の仕切りバルブ１８１を開け、第１の排気
管１７エより第１のチャンバ１１１内のガスを排気する
。つづいて、ガス導入管１９からＣＦ４等の反応性ガス
を導入し、チャンバ１１１内を１〜２０Ｐａ程度の一定
の圧力状態に保持した後、高周波電源１５からマツチン
グ回路１４を通して高周波電力を陰極１２に供給する。

これにより、陰極１２と陽極を兼ねるチャンバ１１１の
間で放電が生じてＣＦ３、ＦイオンやＦラジカルが発生
し、陰極１２に引かれてＣＦ３、Ｆイオン及びＦラジカ
ルが該陰極１２上のウェハに衝突してレジストパターン
から露出するウェハの表面がエツチングされる。

一方、前記ＲＴＥによりチャンバ１１１内面に反応生成
物が付着した場合には、次のような方法によりクリーニ
ングを行なう。まず、高周波電源１５から陰極１２への
高周波電力の印加を停止し、第２、第３の仕切りバルブ
１８２．１８３を開けた後、ウェハを陰極１２上に設置
せずに第１の排気管１７１より第１、第２のチャンバ１
１１．１１２内及び放電管２１のガスを排気して真空状
態とする。つづいて、導入管２０に０２　＋ＣＦ４等の
ガスを供給して該導入管２０途中に介設した放電管２１
内を一定の圧力状態に保持する。ひきつづき、２．４５
ＧＨｚのマイクロ波２３を導波管２２を通して放電管２
１に供給する。この時、放電管２１内で放電が生じて０
２及びＦラジカルが発生し、そのエツチングガスは導入
管２０、第２のチャンバ１１２及び連結管２４を通して
第１のチャンバ１１１内に供給される。こうして第１の
チャンバ１１１内に供給されたエツチングガスは、該チ
ャンバ１１１内面に付着した反応生成物と化学的に反応
してガス（Ｃｏ２　、Ｃｏ、Ｈ２０等）となり、第１の
排気管１７を通して排気されてクリーニングがなされる
。

更に、第３の仕切りバルブを閉じて第２のチャンバ１１
２を第１のチャンバ１１１と隔離させ、第４の仕切りバ
ルブ１８４を開けて第２の排気管１７２で第２のチャン
バ１１２内を排気し、前述したようにエツチングガスを
第２のチャンバ１１２に供給すれば、同チャンバ１１２
を、ウェハのＲＩＥを行なう第１のチャンバ１１１に対
して前エツチング又は後エツチングとして利用できる。

上記第３図図示の装置において、ＲＩＥとクリーニング
のみを行なう場合には第２の真空チャンバへの排気管の
付設は不要である。

上記実施例では、陽極、陰極間に高周波電力を印加して
ＲＩＥ等を行なうドライエツチング装置について説明し
たが、マグネトロンエツチング装置、高圧力型エツチン
グ装置等の他のドライエツチング装置にも同様に適用で
きる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によればチャンバ内をゴミの
再発生をｔａ　＜ことなくクリーニングでき、更にエツ
チング形状の制御やＲＩＥにより発生したダメージの除
去等を行なうことが可能なドライエツチング装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すドライエツチング装置
の断面図、第２図は従来のドライエツチング装置の示す
断面図、第３図は本発明の他の実施例を示すドライエツ
チング装置の断面図である。 １１．１１１．１１２・・・真空チャンバ、１２・・・
陰極、１５・・・高周波電源、１７．１７１．１７２・
・・排気管、１８１〜１８４・・・仕切りバルブ、１９
・・・ガス導入管、２０・・・導入管、２１・・・放電
管、２２・・・導波管、２３・・・マイクロ波、２４・
・・連結管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、陽極と陰極が配置された真空チャンバと、この
   チャンバ内にガスを導入するガス導入管と、前記チャン
   バを一定の圧力に保持するための排気手段と、前記陽極
   と陰極の間に高周波電力を供給する手段と、前記チャン
   バに連結され、反応性ガスのプラズマ励起により生成し
   たエッチングガスを導入する導入管と、この導入管の途
   中に介装され、該導入管を流通する反応性ガスを励起す
   るためのプラズマ発生器とを具備したことを特徴とする
   ドライエッチング装置。
2. （２）、真空チャンバが仕切りバルブを介して連通する
   ２つのチャンバからなり、一方のチャンバに陽極と陰極
   を配置し、かつ該チャンバにガスを導入する第１の導入
   管を連結すると共に排気手段を設け、更に前記陽極、陰
   極間に高周波電力を供給する手段を設け、他方のチャン
   バに途中にプラズマ発生器が介装された第２のガス導入
   管を連結したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のドライエッチング装置。