DE3048441A1

DE3048441A1 - Trockenaetzvorrichtung

Info

Publication number: DE3048441A1
Application number: DE19803048441
Authority: DE
Inventors: Haruhiko Takarazuka Hyogo Abe; Kazuo Amagasaki Hyogo Mizuguchi; Masao Itami Hyogo Nagatomo
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1981-09-24
Also published as: US4341616A; JPS56105483A

Description

FAM-4 97.6 DY/KR/ss

— 3 ~

22. Dez.

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Tokio, Japan

Trockenätzvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Trockenätzvorrichtung.

Wenn ein reaktionsfähiges oder Reagensgas (reactant gas) in eine unter reduziertem Druck stehende Kammer eingeführt und einem elektrischen Hochfrequenzfeld ausgesetzt wird, geht es im allgemeinen in den Plasmazustand über, in welchem chemisch aktive Atome oder Moleküle erzeugt werden, die ihrerseits als Ätzmittel wirken. Mittels einer solchen Anordnung kann somit ein Werkstück, etwa ein Halbleitersubstrat geätzt werden.

Bei einer solchen Vorrichtung sind normalerweise der Plasmaerzeugungsbereich und der Ätzwerkstück-Aufnahmebereich durch eine gitterförmige bzw. perforierte oder geschlitzte erste Elektrode voneinander getrennt, die für die aktiven Atome oder Moleküle durchlässig ist. Die im Plasmaerzeugungsbereich erzeugten, chemisch aktiven Atome oder Moleküle erreichen über diese erste Elektrode das zu ätzende Werkstück, doch wenn sich in ihrer Bewegungsbahn ungeschützte Metallflächen befinden, haften sie an den Metallflächen an und greifen diese unter Verstreuung (spattering) an; hierbei verringert sich die Dichte der chemisch aktiven Atome oder Moleküle, oder es werden Verunreinigungen freigesetzt, welche die Ätzgeschwindigkeit herabsetzen.

Ersichtlicherweise wird angestrebt, jede derartige Verringerung der Ätzmitteldichte und damit der Ätzgeschwindigkeit zu begrenzen oder zu verhindern. Zu diesem Zweck

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konnte daran gedacht werden, die in der Bewegungsbahn des Ätzmittels befindlichen Teile, insbesondere die metallischen Teile, mit einem Material, wie Kunstharz, zu beschichten, durch das ein Anhaften und Angriff der chemisch aktiven Atome oder Moleküle an diesen Teilen verhindert wird. Erfindungsgemäß hat es sich jedoch als wünschenswert erwiesen, die Atzmitteldichte zu vergrößern, so daß auch die Ätzgeschwindigkeit über den Wert hinaus erhöht werden kann, der auch bei fehlender Störung oder Verunreinigung erwartet werden könnte.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Ausschaltung der geschilderten Mangel des Stands der Technik durch Schaffung einer verbesserten Ätzvorrichtung, mit welcher die Ätzgeschwindigkeit erhöht werden kann.

Mit dieser Vorrichtung soll eine Minderung der Ätzgeschwindigkeit dadurch, daß sich chemisch aktive Atome oder Moleküle an den in ihrer Bewegungsbahn befindlichen Teilen, speziell Metallteilen, absetzen und diese angreifen, vermieden werden.

Mit dieser Ätzvorrichtung soll auch eine Erhöhung der Ätzgeschwindigkeit über den ohne Störung zu erwartenden Wert hinaus dadurch erzielbar sein, daß die in der Bewegungsbahn des Ätzmittels befindlichen Teile, insbesondere Metallteile, mit einem Kunstharz beschichtet sind, das Atome oder Moleküle derselben Art wie die das Ätzmittel bildenden, chemisch aktiven Atome oder Moleküle enthält.

Infolgedessen soll sich bei dieser Ätzvorrichtung die Atzmitteldichte durch Anhaften der chemisch aktiven Atome oder Moleküle an den genannten Teilen und Angriff dieser Teile nicht verringern.

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Dies soll dadurch erreicht werden, daß die in der Bewegungsbahn des Ätzmittels befindlichen Teile, insbesondere Metallteile, mit einem Kunstharz beschichtet sind, das Atome oder Moleküle derselben Art wie die das Ätzmittel bildenden, chemisch aktiven Atome oder Moleküle enthält.

Weiterhin soll bei dieser Ätzvorrichtung mittels der genannten Maßnahmen verhindert werden, daß durch das Anhaften oder den Angriff der chemisch aktiven Atome oder Moleküle an den genannten Teilen "Verunreinigungen freigesetzt werden.

Die genannte Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die Erfindungsaufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, daß die in der Bewegungsbahn des Ätzmittels befindlichen Teile, insbesondere Metallteile, mit einem Kunstharz beschichtet sind, das Atome oder Moleküle derselben Art wie die das Ätzmittel bildenden, chemisch aktiven Atome oder Moleküle enthält.

Erfindungsgemäß ist eine im wesentlichen glockenförmige Kammer für die Aufnahme eines Ätzwerkstücks, etwa eines Halbleitersubstrats, durch einen Träger zur Halterung des Ätzwerkstücks und ein Gehäuse festgelegt. Im oberen Bereich der Kammer befindet sich ein Absaug-Auslaß zum Evakuieren der Kammer, während in ihrem unteren Bereich ein Einlaß für ein Reagensgas vorgesehen ist.

In der Kammer ist in dem das Ätzwerkstück umgebenden Bereich außerdem eine erste Elektrode angeordnet, durch welche ein Ätzmittel hindurchtreten kann. Außerhalb der Kammer befindet sich eine der ersten Elektrode gegenüberliegende zweite Elektrode, wobei zwischen die beiden Elektroden ein elektrischer Hochfrequenzstrom anlegbar ist.

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Mindestens die erste Elektrode und/oder die Oberfläche des Trägers bzw. der Tragelemente in der Kammer sind mit einem Überzug aus einem Kunstharz versehen, welches Atome oder Moleküle derselben Art wie die das Ätzmittel bildenden, chemisch aktiven Atome oder Moleküle enthält.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine Schnittansieht einer Ätzvorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung zeigt.

Bei der dargestellten Vorrichtung umgibt eine metallene Uiafangs-Tragplattform 1 eine zentrale Metall-Tragplattform 2, wobei beide Plattformen 1 und 2 von einer Grundplattform bzw. Tragplatte 12 der Vorrichtung getragen werden und auf der Tragplattform 1 ein im wesentlichen glockenförmiges, eine Kammer 3a bildendes Gehäuse 3 ruht. Eine gitterartige bzw. perforierte, an Masse liegende erste Elektrode 4 ist in einem Umfangs(rand)bereich der Kammer 3a angeordnet. Eine außerhalb der Kammer 3a angeordnete, der ersten Elektrode 4 gegenüberstehende, zylindrische zweite Elektrode ist an eine Hochfrequenz-Stromquelle 6 angeschlossen, und die gesamte Anordnung ist mit einer Abdeckhaube 7 abgedeckt. Auf der Tragplattform 2 liegt ein zu ätzendes Werkstück 8, etwa ein Halbleitersubstrat. Die Kammer 3a wird über einen Absaug-Auslaß 9 evakuiert, und ein reaktionsfähiges bzw. Eeagensgas wird über einen Einlaß 10 in die Kammer 3a eingeleitet. Die Außenflächen der in der Strömungsbahn der chemisch aktiven Atome oder Moleküle liegenden Metallteile, nämlich die innerhalb der Kammer 3a befindlichen Oberflächen der Tragplattformen 1 und 2 sowie die Gesamtoberfläche der ersten Elektrode 4, sind mit einer Kunstharzschicht 11 überzogen. Wenn als Reagensgas ein Fluorgas verwendet wird, besteht der Überzug aus einem Fluorharz, beispielsweise aus Teflon (eingetr. Warenzeichen).

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Bei der beschriebenen Ätzvorrichtung wird die Kammer Ja über den Auslaß 9 evakuiert bzw. unter verminderten Druck gesetzt, worauf ein Fluor-Reagensgas über den Einlaß 10 in die Kammer 3a eingeleitet wird. Wenn sodann die elektrische Hochfrequenzleistung von der Stromquelle 6 über die Elektroden 4- und 5 angelegt wird, wird das Reagensgas zum Übergang in den Plasmazustand angeregt, wobei es das Ätzmittel bildende, chemisch aktive Atome oder Moleküle freisetzt, welche durch die erste Elektrode 4- hindurch das Werkstück erreichen und dieses anätzen.

Sodann werden aufgrund des elektrischen Hochfrequenzfelds oder des Streueffekts (spatter effect) des im Plasmazustand befindlichen Fluorgases chemisch aktive Fluoratome oder -moleküle aus der Kunstharzschicht 11 freigesetzt, wodurch sich die Dichte der das Ätzmittel bildenden Fluoratome oder -moleküle im Plasmagas vergrößert, mit dem Ergebnis, daß sich die Ätzgeschwindigkeit am Werkstück 8 erhöht.

Wenn das Ätzen z.B. an einem Werkstück 8 aus Silizium (Si) oder Siliziumnitrid (SiN) unter Verwendung von Freongas (CS¹^,) als Fluorgas und mit Anlegung einer Hochfrequenzleistung von etwa 200 W unter einem Gasdruck von 0,1 -2 Torr durchgeführt wird, kann die Ätzgeschwindigkeit im Vergleich zur bisherigen Vorrichtung auf das 2- bis 5-fa-Che erhöht werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird somit als reaktionsfähiges Gas bzw. Reagensgas ein Fluorgas benutzt, wobei das Ätzmittel aus chemisch aktiven Fluoratomen oder -molekülen besteht und der Kunstharzüberzug ein solcher aus einem Fluorharz ist. Falls jedoch ein anderes geeignetes Gas für das Ätzen des Werkstücks 8 benutzt wird, z.B. ein Chlorgas, wie CCl^, sollte ein Kunstharz verwendet werden, das dem Reagensgas entsprechende, chemisch aktive Atome oder Moleküle enthält, nämlich ein Chlorkunstharz im Fall eines Chlorgases.

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Venn somit auf vorstehend beschriebene Weise die Strömungsbahn des Ätzmittels vom Plasmaerzeugungsbereich mit einem Kunstharz beschichtet ist, das Atome oder Holeküle derselben Art wie das Ätzmittel enthält, kann die Dichte der chemisch aktiven Atome oder Moleküle vergrößert und dadurch die Ätzgeschwindigkeit erhöht werden« Gleichzeitig wird auf diese Weise der ungünstige Einfluß eines Anhaftens oder Angriffs (spattering) der chemisch aktiven Atome oder Moleküle an ungeschützten Metallteilen vollständig vermieden.

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Claims

Patentansprüche

Μ.)Trockenätzvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Träger (1, 2), der mindestens ein zu ätzendes Werkstück (8) zu tragen vermag, durch ein Gehäuse (3), das zusammen mit dem Träger eine Kammer (3a) zur Aufnahme des Werkstücks festlegt, durch eine erste, für ein Plasma durchlässige Elektrode (4), die in der Kammer in einem das Werkstück umgebenden Bereich angeordnet ist, durch eine außerhalb der Kammer der ersten Elektrode gegenüberstehend angeordnete zweite Elektrode (5)» durch einen in der Kammer vorgesehenen Absaug-Auslaß (9) zum Evakuieren der Kammer bzw. zur Reduzierung des in ihr herrschenden Drucks, durch einen Einlaß (10) zur Einführung eines reaktionsfähigen Gases bzw. Reagensgases (reactant gas) in die Kammer, durch eine Hochfrequenz-Stromquelle (6) zur Erzeugung eines elek-

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trischen Hochfrequenzfelds zwischen den beiden Elektroden, um das Reagensgas in ein Plasma übergehen zu lassen, und durch eine auf mindestens der ersten Elektrode und/ oder den Oberflächen des Trägers innerhalb der Kammer vorgesehene Kunstharzschicht (11) aus einem Kunstharz, das Atome oder Moleküle derselben Art wie die das Ätzmittel bildenden, chemisch aktiven Atome oder Moleküle des Reagensgases enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzmittel chemisch aktive Fluoratome oder -moleküle enthält und daß die Kunstharzschicht aus einem Fluorharz hergestellt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzmittel chemisch aktive Chloratome oder -moleküle enthalt und daß die Kunstharzschicht aus einem Chlorharz hergestellt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1, 2) aus einer zentralen Tragplattform zur Aufnahme des Werkstücks und einer erstere umgebenden Tragplattform besteht, welche das Gehäuse trägt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Metallbauteil ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Metallbauteil ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzschicht auf der ersten Elektrode und auf der innerhalb der Kammer befindlichen Oberfläche des Trägers vorgesehen ist.

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