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技術 エッチング装置及びエッチング方法

出願人 株式会社SCREENホールディングス
発明者 鰍場真樹赤西勇哉
出願日 2016年3月14日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2016-050097
公開日 2017年9月21日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-168526
状態 特許登録済
技術分野 半導体のドライエッチング
主要キーワード 上空間 天板面 部隔壁 キセノンエキシマランプ ウェハホルダー フォトンエネルギー 窓部材 光透過窓
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

UV光基板照射させずにラジカルにより基板をエッチングするエッチング装置及びエッチング方法を提供する。

解決手段

処理室に導入した反応性ガス窓部材と第1のガス分散板との間の空間においてUV光を照射することによりラジカルを発生させる。発生させたラジカルを鉛直方向に重複しない位置に形成された複数の開口を有する第1のガス分散板と第2のガス分散板を通過させることによりUV光が基板に到達することを防止しつつ基板に供給し、基板をエッチングする。

概要

背景

半導体デバイスの製造工程において、プラズマを用いた基板エッチングが行われている。プラズマを用いたエッチングにおいては、プラズマで発生するイオンが基板にダメージを与える問題がある。この問題を回避する技術として特許文献1に反応性ガスUV光照射して発生させたラジカルを用いてシリコンをエッチングする技術が記載されている。

図9は特許文献1に記載されたエッチング装置概略構成を示す断面図である。基板Wをエッチング処理するための空間を有する処理室2に、反応性ガスを導入するガス導入口5と、処理室2内の圧力を制御する真空ポンプ7が連通接続されている。ウェハWは、エッチング処理のためにサセプタ6に載置されている。処理室2の上部に光源3が配置され、光源3の処理室2側にUV光を透過させる光透過窓4が配置されている。エッチング処理の間、処理室2内は真空ポンプ7により真空が保持されている。ガス導入口5よりCF4ガスなどの反応性ガスが処理室2内に導入されると、光源3より光透過窓4を通して透過したUV光に照射される。導入されたCF4ガスはUV光が照射されることにより励起してFラジカルが生成される。すなわちCF4の結合エネルギーよりもUV光のエネルギーの方が大きいために、CF4は励起し、解離することによってFラジカルが生成される。処理室2内のウェハW上空間で生成されるFラジカルによりウェハWのシリコンがエッチングされる。このときウェハWにはUV光も照射されることとなる。

概要

UV光を基板に照射させずにラジカルにより基板をエッチングするエッチング装置及びエッチング方法を提供する。処理室に導入した反応性ガスを窓部材と第1のガス分散板との間の空間においてUV光を照射することによりラジカルを発生させる。発生させたラジカルを鉛直方向に重複しない位置に形成された複数の開口を有する第1のガス分散板と第2のガス分散板を通過させることによりUV光が基板に到達することを防止しつつ基板に供給し、基板をエッチングする。

目的

そこで、本件発明は、基板表面にUV光が到達することを防止しつつ、反応性ガスにUV光を照射することにより生成したラジカルで基板をエッチングするエッチング装置及びエッチング方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

基板を処理する処理室と、前記処理室の底部に基板を保持する基板保持部と、前記処理室の上部に配設され、前記処理室内に反応性ガスを導入するガス導入部と、前記処理室の天板面に配設され、UV光発光させるUV光源と、前記UV光源からの前記UV光を前記処理室に透過させる窓部材と、前記処理室の底部に接続され、前記処理室内部を減圧するための排気口と、前記基板保持部と前記ガス導入部との間に位置し開口を有する複数のガス分散板と、を備え、前記複数のガス分散板のそれぞれのガス分散板に開口した前記開口の位置は、鉛直方向に重複しない位置に配置されていることを特徴とするエッチング装置

請求項2

前記複数のガス分散板の開口径は、0.02mm以上0.3mm以下であることを特徴とする請求項1に記載のエッチング装置。

請求項3

前記複数のガス分散板は、第1のガス分散板と第2のガス分散板から構成され、前記第1のガス分散板の前記開口の領域は中心から径方向半径の30%以上60%以下であり、かつ前記第1のガス分散板と前記第2のガス分散板の間隔は2mm以上10mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のエッチング装置。

請求項4

前記第2のガス分散板の開口径は、前記第1のガス分散板の開口径より小さいことを特徴とする請求項1ないし3に記載のエッチング装置。

請求項5

前記複数のガス分散板は、酸化アルミニウム酸化イットリウムなどのセラミックより構成されることを特徴とする請求項1ないし4に記載のエッチング装置。

請求項6

前記反応性ガスは、SF6もしくはNF3であることを特徴とする請求項1ないし5に記載のエッチング装置。

請求項7

前記窓部材は、石英もしくは酸化イットリウムをコーティングした石英からなることを特徴とする請求項1ないし6に記載のエッチング装置。

請求項8

前記基板保持部に基板を加熱するための加熱機構を備えたことを特徴とする請求項1ないし7に記載のエッチング装置。

請求項9

請求項1〜8の何れか1項に記載のエッチング装置を用いたエッチング方法であって、基板を前記基板保持部に載置する工程と、前記処理室内を前記処理室の底部に接続された前記排気口より排気することにより減圧する工程と、前記反応性ガスを前記ガス導入部より導入させる工程と、前記反応性ガスに前記UV光源より前記UV光を照射する工程と、前記反応性ガスに前記UV光が照射されて生成したラジカルを基板上に供給することにより半導体基板エッチングする工程と、を備えることを特徴とするエッチング方法。

技術分野

0001

本発明は、基板エッチング装置及びエッチング方法に関するものである。更に具体的には、UV光照射して反応性ガス励起することにより発生させたラジカルを用いてウェハ等の基板をエッチングするエッチング装置及びエッチング方法に関する。

背景技術

0002

半導体デバイスの製造工程において、プラズマを用いた基板のエッチングが行われている。プラズマを用いたエッチングにおいては、プラズマで発生するイオンが基板にダメージを与える問題がある。この問題を回避する技術として特許文献1に反応性ガスにUV光を照射して発生させたラジカルを用いてシリコンをエッチングする技術が記載されている。

0003

図9は特許文献1に記載されたエッチング装置の概略構成を示す断面図である。基板Wをエッチング処理するための空間を有する処理室2に、反応性ガスを導入するガス導入口5と、処理室2内の圧力を制御する真空ポンプ7が連通接続されている。ウェハWは、エッチング処理のためにサセプタ6に載置されている。処理室2の上部に光源3が配置され、光源3の処理室2側にUV光を透過させる光透過窓4が配置されている。エッチング処理の間、処理室2内は真空ポンプ7により真空が保持されている。ガス導入口5よりCF4ガスなどの反応性ガスが処理室2内に導入されると、光源3より光透過窓4を通して透過したUV光に照射される。導入されたCF4ガスはUV光が照射されることにより励起してFラジカルが生成される。すなわちCF4の結合エネルギーよりもUV光のエネルギーの方が大きいために、CF4は励起し、解離することによってFラジカルが生成される。処理室2内のウェハW上空間で生成されるFラジカルによりウェハWのシリコンがエッチングされる。このときウェハWにはUV光も照射されることとなる。

先行技術

0004

特開2005−268598号公報

発明が解決しようとする課題

0005

従来技術においては、UV光が照射されることにより生成したラジカルでウェハをエッチングする際、UV光もウェハに照射される。UV光がウェハに照射されると、半導体デバイスの製造過程においてはウェハに欠陥を誘発させてしまう事態が生じる。一例として、CMOSデバイスプロセスにおいてゲートとなる領域にポリシリコン等のシリコン材料からなるダミーゲート電極を形成し、ダミーゲート電極をエッチングした後に高誘電率ゲート絶縁膜及び低抵抗金属膜が形成されるプロセスがある。このダミーゲート電極をエッチングする際にUV光がウェハに照射されると、UV光はダミーゲート電極底部及びダミーゲート電極側壁のシリコンやシリコン酸化膜中侵入し欠陥を誘発させてしまう。すなわち、UV光のエネルギーが、シリコンとシリコンとの結合エネルギーやシリコンと酸素との結合エネルギーよりも大きいためにこれらの結合に歪が生じたり、結合が切れたりする。その結果、ゲート酸化膜界面の固定電荷が増大し電気的特性劣化させる。また、ダミーゲート電極周囲の低誘電率膜にUV光が照射されると比誘電率が増大する。比誘電率が増大するとデバイス配線間容量を増大させるため、デバイスのスイッチング特性を劣化させてしまう。

0006

そこで、本件発明は、基板表面にUV光が到達することを防止しつつ、反応性ガスにUV光を照射することにより生成したラジカルで基板をエッチングするエッチング装置及びエッチング方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するための請求項1記載の発明は、基板を処理する処理室と、前記処理室の底部に基板を保持する基板保持部と、前記処理室の上部に配設され、前記処理室内に反応性ガスを導入するガス導入部と、前記処理室の天板面に配設され、UV光を発光させるUV光源と、前記UV光源からの前記UV光を前記処理室に透過させる窓部材と、前記処理室の底部に接続され、前記処理室内部を減圧するための排気口と、前記基板保持部と前記ガス導入部との間に位置し開口を有する複数のガス分散板と、を備え、前記複数のガス分散板のそれぞれのガス分散板に開口した前記開口の位置は、鉛直方向に重複しない位置に配置されていることを特徴とするエッチング装置である。

0008

請求項2記載の発明は、前記複数のガス分散板の開口径が、0.02mm以上0.3mm以下であることを特徴とするエッチング装置である。

0009

請求項3記載の発明は、前記複数のガス分散板が、第1のガス分散板と第2のガス分散板から構成され、前記第1のガス分散板の前記開口の領域は中心から径方向半径の30%以上60%以下であり、かつ前記第1のガス分散板と前記第2のガス分散板の間隔は2mm以上10mm以下であることを特徴とするエッチング装置である。

0010

請求項4記載の発明は、前記第2のガス分散板の開口径が、前記第1のガス分散板の開口径より小さいことを特徴とするエッチング装置である。

0011

請求項5記載の発明は、前記複数のガス分散板が、酸化アルミニウム酸化イットリウムなどのセラミックより構成されることを特徴とするエッチング装置である。

0012

請求項6記載の発明は、前記反応性ガスが、SF6もしくはNF3であることを特徴とするエッチング装置である。

0013

請求項7記載の発明は、前記窓部材が、石英もしくは酸化イットリウムをコーティングした石英からなることを特徴とするエッチング装置である。

0014

請求項8記載の発明は、前記基板保持部に基板を加熱するための加熱機構を備えたことを特徴とするエッチング装置である。

0015

請求項9記載の発明は、請求項1〜8の何れか1項に記載のエッチング装置を用いたエッチング方法であって、基板を前記基板保持部に載置する工程と、前記処理室内を前記処理室の底部に接続された前記排気口より排気することにより減圧する工程と、前記反応性ガスを前記ガス導入部より導入させる工程と、前記反応性ガスに前記UV光源より前記UV光を照射する工程と、前記反応性ガスに前記UV光が照射されて生成したラジカルを基板上に供給することにより半導体基板をエッチングする工程と、を備えることを特徴とするエッチング方法である。

発明の効果

0016

本発明のエッチング装置及びエッチング方法は、UV光が基板に到達することを防止しつつラジカルが基板に供給される。ラジカルにより基板がエッチングされるので、基板に対するダメージもなく、また低誘電率膜の比誘電率を増大させることもない。

図面の簡単な説明

0017

実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
実施形態に係るランプハウスを窓部材側から見た平面図である。
実施形態に係る第1のガス分散板の概略構成を示す平面図である。
実施形態に係る第2のガス分散板の概略構成を示す平面図である。
実施形態に係る第1のガス分散板と第2のガス分散板の開口領域を拡大した断面図である。
実施形態の変形例に係るエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
エッチング前後のデバイス構造の概略断面図である。
実施形態の処理の流れを説明するためのフロー図である。
従来技術に係るエッチング装置の概略構成を示す平面図である。

実施例

0018

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態により本発明が限定されるものではない。

0019

図1は、本発明の実施の形態に係るエッチング装置の断面図である。
第1の実施の形態に係るエッチング装置1は、処理室10と、UV光源11を収容したランプハウス12と、処理室10内に反応性ガスを導入するガス導入部16と、処理室10内を減圧するために図示しない真空ポンプに接続された排気口19と、を備える。

0020

処理室10は円筒形状をなしている。処理室10の底部にはウェハWを保持するウェハホルダー17が、ウェハホルダー17の上方には第1のガス分散板14と第2のガス分散板15とが設置されている。第1のガス分散板14と第2のガス分散板15は、ガス導入部16とウェハホルダー17との間に位置しており、窓部材13と第1のガス分散板14との間の空間と、第1のガス分散板14と第2のガス分散板15との間の空間と、第2のガス分散板15とウェハホルダー17との間の空間を形成している。ウェハホルダー17にはウェハWを加熱するヒーター18が内蔵されている。

0021

ランプハウス12内にはUV光を発光させるUV光源11が設置されている。ランプハウス12の底部には窓部材13が備えられている。UV光源11から発光されたUV光は窓部材13を透過して処理室10内のウェハWに照射される。

0022

図2はランプハウス12を窓部材13側から見た平面図である。ランプハウス12はステンレス等の金属製の筐体12aで囲われており、UV光を照射する領域である窓部材13のみ石英等のUV光を透過させる材質でできている。UV光源11として棒状のエキシマランプが等間隔に配列され、UV光源11がUV光を発光すると窓部材13からUV光が処理室10内のウェハWに均一に照射される。

0023

処理室10の上部隔壁には開口が形成され、当該開口にはガス導入部16が連通接続されている。ガス導入部16は、エッチングに使用する反応性ガスを図示しない流量制御装置により流量制御して処理室10内に導入する。処理室10の底部外周2箇所の隔壁には開口が形成され、当該開口には排気口19が連通接続されている。排気口19は図示しない真空ポンプに接続され、処理室10内を所定の真空度に減圧する。

0024

この実施の形態のエッチング装置1において、ウェハWは図示しない搬送系により搬送され、ウェハホルダー17上に載置、保持される。ウェハWのエッチング処理のために図示しない真空ポンプが作動し、処理室10に連通接続された排気口19から処理室10内が減圧される。処理室10に連通接続されたガス導入部16から反応性ガスとしてNF3が処理室10内に導入される。導入されたNF3はランプハウス12と第1のガス分散板14との間の空間においてUV光に照射される。

0025

この実施の形態のエッチング装置1に用いるUV光源11は、NF3の結合エネルギー(6.6eV)より大きなフォトンエネルギーを有するUV光を発するものであればよい。NF3の結合エネルギーより大きなフォトンエネルギーのUV光が窓部材13を通してガス導入部16より処理室10内に導入されたNF3に照射される。照射されるUV光のエネルギーがNF3の結合エネルギーよりも大きいためにNF3は励起される。励起されたNF3は解離し、Fラジカルが生成される。NF3の結合エネルギー(6.6eV)より大きなフォトンエネルギーを有するUV光を発するUV光源11は一般的に市販されたものを用いることができる。例えば、キセノンエキシマランプ(フォトンエネルギー7.2eV)、クリプトンエキシマランプ(フォトンエネルギー8.5eV)、アルゴンエキシマランプ(フォトンエネルギー9.8eV)を用いることができる。また、用いられる反応性ガスの種類としては、NF3の他にSF6(結合エネルギー3.8eV)を用いることも可能である。用いられる反応性ガスの種類は、これらに限られるものではない。

0026

この実施の形態のエッチング装置1における窓部材13は、UV光源11のUV光を減衰することなく処理室10に透過させるため、UV光の吸収がなく良好に透過する材質である必要がある。そこで、窓部材13の材質はUV光の吸収がほとんどない石英であることが好ましい。また、透過率の高い酸化イットリウムを表面にコーティングした石英を用いることもできる。

0027

この実施の形態のエッチング装置1に用いられるガス分散板は、図1に示すようにガス導入部16に近い側から第1のガス分散板14、第2のガス分散板15が設置されている。ガス分散板に用いられる材質は、Fラジカルによる反応を防止するために酸化アルミニウムや酸化イットリウムなどのセラミックであることが好ましい。

0028

第1のガス分散板14は、図3に示すように円形状の平板であり、中心から径方向に対して複数の開口を有している。第1のガス分散板14は、ガス導入部16から処理室10に導入された反応性ガスを窓部材13と第1のガス分散板14との間の空間において効率的に励起させるためのものである。

0029

このため、窓部材13と第1のガス分散板14との間の空間内で反応性ガスが十分励起されるだけの滞在時間を確保することと、該空間内で生成されたラジカルが第1のガス分散板14の開口を通過した後、第2のガス分散板15の開口を通過してウェハW上に均一に供給されるように構成する必要がある。

0030

例えば300mmシリコンウェハをエッチングする場合、ガス分散板の径は320mmを用いることができる。ガス分散板の厚さは3mmを用いている。ただし、ガス分散板の径はこれよりも大きくてもよく、厚さはこれよりも厚くてもよい。

0031

図3に示すように第1のガス分散板14は、外径320mmの円板内径0.1mmの開口14aが、中心から径方向に半径の50%の位置まで5mm間隔で開口している。図3において、開口の間隔及び数は概略を記載している。

0032

窓部材13と第1のガス分散板14との間の空間において反応性ガスが励起するための十分な滞在時間が必要であるため、第1のガス分散板14の開口は可能な限り小さいことが望ましい。しかしながら、製作のための加工上の制約から内径0.1mmが好適である。また、開口径が大きすぎるとUV光が遮光されない事態が生じる。鋭意検討した結果、開口径は0.02mm以上0.3mm以下であることが好ましい。

0033

また、第1のガス分散板14の開口を全面に形成するとウェハWのエッチング均一性は悪くなる。第1のガス分散板14の開口を通過するFラジカルの流れは、外周に拡がるためにウェハWの外周領域のエッチング量が大きくなり均一性に問題が生じる。第1のガス分散板14の中心から径方向に半径の50%の位置、すなわち第1のガス分散板14の中間位置までに開口を形成することが好適であることがわかった。鋭意検討した結果、開口を形成する領域は中心から径方向に半径の30%以上60%以下であることが好ましい。

0034

第1のガス分散板14の開口を通過したFラジカルは、第2のガス分散板15の開口を通してウェハWに供給される。このとき第1のガス分散板14の開口からはUV光も通過している。ウェハWにUV光が照射されないように第1のガス分散板14の開口を通過したUV光の大半は第2のガス分散板15において遮光される。詳細は後述する。

0035

第2のガス分散板15は、図4に示すように開口が全面に形成されている。第2のガス分散板15の開口径は、第1のガス分散板14の開口径よりも小さく、第1のガス分散板14の開口径が0.1mmのときには0.05mmが好適である。第2のガス分散板15の開口は、開口径0.05mm、開口間の間隔5mmで全面に開口している。図4においては、開口間の間隔及び数は概略を記載している。

0036

第1のガス分散板14の開口を通過したFラジカルを第2のガス分散板15の開口を通してウェハW上に均一に供給するためには、第1のガス分散板14と第2のガス分散板15の間の空間で、できるだけコンダクタンスを持たせて第2のガス分散板15の開口を通過させることが効果的である。

0037

また、図4では0.05mmの開口が等間隔で配列しているが、外周領域において開口の密度を大きくしてもよい。FラジカルをウェハW上に均一に供給する条件は、反応性ガスの供給量と処理室10内の減圧の程度にも依存する。このため、第1のガス分散板14と第2のガス分散板15の開口間の間隔及び配置に関しては上述に限られるものではない。

0038

第1のガス分散板14の開口と第2のガス分散板15の開口の位置関係について図5を用いて説明する。図5は2枚のガス分散板の開口領域を拡大した断面図である。矢印はUV光の進行方向を表す。図5aは本発明に対する比較例である。

0039

図5aは第1のガス分散板14aの開口の位置と第2のガス分散板15bの開口の位置が鉛直方向に重複している場合である。図5bは本発明の第1のガス分散板14の開口の位置と第2のガス分散板15の開口の位置が鉛直方向に重複しない位置に形成されている場合である。

0040

図5aに示すように第1のガス分散板14aの開口の位置と第2のガス分散板15bの開口の位置が鉛直方向に重複していると、開口に対して垂直に入射したUV光はもちろんのこと斜めに入射したUV光も第2のガス分散板15bの開口を通過しやすい。

0041

一方、第1のガス分散板14の開口の位置と第2のガス分散板15の開口の位置が鉛直方向に重複しない位置に形成された図5bの場合においては、開口に対して垂直に入射したUV光も斜め入射したUV光も第2のガス分散板15で遮光されることがわかる。図5bに示すように本発明においては、UV光は第1のガス分散板14と第2のガス分散板15で遮光されるため、ウェハWに到達することを防止しつつラジカルがウェハWに供給される。

0042

ここで、第1のガス分散板14と第2のガス分散板15との間隔も重要となる。第1のガス分散板14と第2のガス分散板15との間隔が広すぎると、第1のガス分散板14の開口を通過したUV光が広がり鉛直方向に重複しない位置に形成された第2のガス分散板15の開口を通過する事態となる。このため、第1のガス分散板14と第2のガス分散板15との間隔は可能な限り小さいことが望ましい。しかしながら、第1のガス分散板14の開口を通過したFラジカルが第1のガス分散板14と第2のガス分散板15との間の空間において第2のガス分散板15の全面に広がらなければならない。このため、第1のガス分散板14と第2のガス分散板15との間隔は5mmが好適であることがわかった。この場合、UV光を遮光しつつFラジカルを通過させることができる。鋭意検討した結果、第1のガス分散板14と第2のガス分散板15との間隔は、2mm以上10mm以下であることが好ましい。

0043

エッチング装置1は、ウェハWを加熱するヒーター18を有するウェハホルダー17を備えている。ヒーター18に関しては、その方式に制約はなく一般的に市販されているものでもよい。Fラジカルによるシリコンのエッチングは温度が高くなるほど反応速度が速くなるため、ウェハWを加熱することが望ましい。加熱温度に関しては50℃〜100℃が好適であるが、これに限るものではない。

0044

実施の形態の変形例に係るエッチング装置について説明する。図6は、この発明の実施の形態の変形例に係るエッチング装置の断面図である。本変形例は、ガス分散板が3枚構成となっている点を除き同じである。

0045

図6に示すように、第3のガス分散板20が第2のガス分散板15のさらにウェハW側に配置されている。第3のガス分散板20の開口の位置は、第2のガス分散板15の開口の位置の鉛直方向に重複しない位置に形成されている。第3のガス分散板20の開口径及び開口間の間隔は、第2のガス分散板15の開口径及び開口間の間隔と同じであってもよい。

0046

第3のガス分散板20を第2のガス分散板15のさらにウェハW側に配置することによりUV光の遮光をより確実なものとすることができる。UV光は第1のガス分散板14と第2のガス分散板15と第3のガス分散板20とにより遮光されるため、ウェハWに到達することを防止しつつラジカルがウェハWに供給される。第3のガス分散板20と第2のガス分散板15との間隔は第1のガス分散板14と第2のガス分散板15との間隔と同じく5mmが好適であり、2mm以上10mm以下であることが好ましい。

0047

次に、上述した構成のエッチング装置によるウェハWのエッチングとしてCMOSデバイスプロセスにおけるダミーゲート電極のエッチングについて説明する。図7にダミーゲート電極のエッチング前後のデバイス構造の概略断面図を示す。

0048

図7aはエッチング前の状態であり、シリコン基板71上に層間絶縁膜として低誘電率シリコン酸化膜72が形成されている。シリコン酸化膜72を図示していないマスクによりパターニングした後、ポリシリコンよりなるダミーゲート電極73が形成されている。図7bはダミーゲート電極73がFラジカルによりエッチングされた後の状態を示す。

0049

図8を用いて、上記ダミーゲート電極73のエッチング手順を説明する。図8は、本発明の実施例の処理の流れを説明するためのフロー図である。

0050

ウェハWを図示しない搬送系により搬送しウェハホルダー17に載置する(ステップS1)。このとき、処理室10内は大気圧状態である。

0051

次に、ウェハWがウェハホルダー17に保持された状態で図示しない真空ポンプを作動させて排気口19より処理室10内を減圧する(ステップS2)。減圧の程度は、6.67Pa程度が望ましく、許容範囲としては1.33〜40.02Paである。

0052

処理室10内が減圧された後、反応性ガスとしてNF3がガス導入部16より処理室10の窓部材13と第1のガス分散板14との間の空間内に供給される(ステップS3)。NF3の供給量は50sccmが好適である。許容範囲としては30sccm〜100sccmである。

0053

NF3がガス導入部16より処理室10内に供給されると同時にUV光源11が点灯され窓部材13を透過したUV光がNF3に照射される(ステップS4)。

0054

UV光源11としてキセノンエキシマランプを用いた場合、そのエネルギーは7.2eVであるのでNF3の結合エネルギーである6.6eVより大きいためにNF3は励起され解離してFラジカルが生成される(ステップS5)。

0055

ガス導入部16より導入されたNF3は、窓部材13と第1のガス分散板14との間の空間において解離するための十分な時間が確保されるのでFラジカルの生成効率は高くなる。生成されたFラジカルは第1のガス分散板14の開口を通過した後、第1のガス分散板14と第2のガス分散板15との間の空間において全面に広がりつつ、第2のガス分散板15の開口を通過する。第2のガス分散板15の全面に開口が形成されているので第2のガス分散板15の開口を通過したFラジカルは第2のガス分散板15とウェハホルダー17との間の空間全面に均一に広がり、ウェハW上に供給される。ウェハW上に供給されたFラジカルは、ポリシリコンよりなるダミーゲート電極73と以下の反応式に従って反応が進行する。
(化1)
Si+4F*→SiF4↑
すなわち、Fラジカル(F*)はSiと反応してSiF4となりSiF4は昇華するためにウェハWから除去される(ステップS6)。

0056

UV光がウェハWに照射されずに、Fラジカルによりエッチングされるので、ウェハWに対するダメージもなく、また層間絶縁膜である低誘電率のシリコン酸化膜の比誘電率を増大させることもない。

0057

上記実施の形態において、ガス分散板の枚数を2枚の場合と3枚の場合について説明したが、ガス分散板の枚数はこれらに限定されるものではない。また、上記実施の形態において、ガス分散板の厚さは3mmで説明したが、これよりも厚くすることも可能である。厚くすることによりガス分散板の開口に斜めから入射するUV光を遮光する効果が高くなる。

0058

Wウェハ
1エッチング装置
10処理室
11UV光源
12ランプハウス
13窓部材
14 第1のガス分散板
15 第2のガス分散板
16ガス導入部
17ウェハホルダー
18ヒーター
19排気口
20 第3のガス分散板
71シリコン基板
72シリコン酸化膜
73 ダミーゲート電極

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