【手続補正書】
【提出日】平成17年3月3日(2005.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体基板の両面エッチングシステム及び半導体装置の製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の両面をエッチングするための反応装置システムであって、
前記反応装置が、反応種を生成する生成室と、
該生成室にガスを供給するガス入口と、
内部で半導体基板を処理する処理室と、
前記処理室から前記ガスを排気し、前記反応種を前記生成室から前記処理室を通して誘導するガス出口と、
前記生成室と前記半導体基板との間のダイバータと、
冷却システムとを備え、
前記半導体基板が前記ダイバータに向かって略対向する第１側と、前記ダイバータから離れて略対向する第２側とを有し、
前記ダイバータが前記反応種の一部を方向転換するように形成され、前記半導体基板の前記第１側を迂回し、前記半導体基板の前記第２側の処理を促進し、
前記ダイバータが、前記半導体基板の前記第１側への前記ガスの流入を可能とする孔を有し、前記孔が水平から３０度の角度であり、
前記ダイバータが冷却通路、冷却剤入口、及び冷却剤出口を有し、前記冷却システムが、処理の間に前記ダイバータを介して冷却剤をポンピングすることを特徴とする半導体基板の両面エッチングシステム。
【請求項２】
反応種生成室と処理室と排気部とを備えたエッチングシステムを用いて半導体基板の第１面及び第２面をエッチングする半導体装置の製造方法であって、
前記反応種生成室でエッチングのための反応種を生成する工程と、
前記処理室内において、前記半導体基板と前記反応種生成室との間に設けられたダイバータを用いて前記反応種の一部は前記半導体基板の前記第１面へ導き、残りの反応種は前記半導体基板の前記第１面を迂回するように方向転換させる工程と、
前記半導体基板の前記第１面に導かれた前記反応種の一部により前記半導体基板の前記第１面をエッチングし、前記半導体基板の前記第２面に回り込んだ前記残りの反応種により前記半導体基板の前記第２面をエッチングする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板と前記排気部との間に、流れ絞りを配置することにより、前記半導体基板の前記第２面に回り込んだ前記残りの反応種の滞在時間を増大させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の分野は、一般的には半導体プロセスに関するものである。更に詳細には、本発明の分野は、半導体基板の両側に堆積した膜を同時にエッチングするシステム及び半導体装置の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
特に、デバイスの特性が処理条件に影響されやすい時に、ウエハの両面同時エッチングを多くの従来のプラズマエッチャー内で実行することは難しい。例えば、ＬＯＣＯＳ窒化物処理において、ウエハの両側には窒化ケイ素の膜（厚さ約１０００オングストロームである）が堆積される。膜はマスクになる。そして、トランジスタの接点及びゲートに結局なるウエハの前側で表面を保護することによって、フィールド酸化膜の成長場所を明確にするために、その膜が用いられる。露出した及び（又は）下側にある領域は、シリコンのエッチング、イオン衝撃、又は紫外線に非常に影響され易く、これらのいずれもが、発生した機構に損傷を与える。窒化ケイ素を除去するエッチング処理は非常に選択的であり、窒化ケイ素と酸化ケイ素との選択的なエッチング速度は約３０：１又はそれ以上である。他の影響され易い処理は浅いトレンチアイソレーションを含んでいる。その浅いトレンチアイソレーションは、１００：１と同じ窒化物：酸化物の選択性を必要とし、前側又は後側がより早くエッチングされるか否かに依存している。後側を前側より速くエッチングする態様のうち幾つかでは、選択性が約４０：１（ＬＯＣＯＳ処理の場合）であることが必要だけである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様は、半導体基板の両面をエッチングする反応装置システムを提供する。典型的な反応装置システムは、反応種を生成する生成室と、生成室にガスを供給するガス入口と、半導体基板を処理する処理室と、処理室からのガスを排気するガス出口とを有している。この反応装置システム内においては、通常、ガスは生成室から処理室へ流れ、それから排気される。処理室内には、基板の前側及び後側を露出させる基板用支持と、次のようなダイバータとがある。即ち、（ａ）ダイバータによって生成室から反応種の流れの第１部分を基板の一側へ流れさせることが可能となる。（ｂ）ダイバータが、自身と基板との周囲における反応種の流れの第２部分を方向転換して基板の他側へ流す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の別の形態は、次のように形成されたダイバータを提供する。即ち、ダイバータとウエハの第１側との間の領域に到達するように、反応種の流れの第１部分がダイバータを通過し又はある角度までダイバータの周囲を移動するように、或いはその両方であるように、ダイバータが形成されている。これに関連して、ウエハの「第１側」はウエハにおいてダイバータに略対向する側であり、従って、第１側はウエハの前側又は後側のいずれかである。反応種の流れの第２部分はダイバータを迂回し、ダイバータとウエハの第１側との間の領域を避ける。これは一部分で達成される。なぜならば、生成領域からのガス流の幾らかはダイバータと略平行な方向へ方向転換されるので、ダイバータとウエハの第１側との間の領域を通過しないからである。ガス状種の流れの第１及び第２部分はウエハの第２側を通過する。これに関して、用語「第２側」は、ダイバータから離れて略対向するウエハの側である。ウエハの第１及び第２側を通って流れる際に、反応ガス状種によって、ウエハの表面上、即ち第１及び第２側上で材料の幾らかが適切な選択且つ一様な方法でエッチングされる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の態様は、半導体基板の両側上で膜を同時にエッチングすることを考慮している。本発明の態様は、反応種における殆ど任意の源（ソース）で使用され、プラズマ源を利用したもの、下流のウエハ処理室へ反応種を供給するものを含んでいる。一つの態様において、基板は先端の尖った３本のピンで支持されているので、基板の両側がエッチング用の反応種へ露出される。反応種の源で発生された反応種の流れの第１部分は反応用の基板の一側（これは前側であるかもしれない）に供給される。反応種の流れの第２部分は他側（後側かもしれない）へ向けて基板の周囲に導かれ、それから第２部分が処理室から汲み上げられる。反応種の充分且つ適切な流れを基板の後側に供給するために、ガス流ダイバータは、反応種生成室と基板との間に置かれ、前側への流れを低減している。これにより、反応種の幾らかが、ウエハの前側に隣接して通過することなくウエハの後側ヘ流れる。それから、流れ絞りが基板と排気口との間に置かれ、ウエハの第２側（後側であるかもしれない）に隣接した反応種の滞留時間と可能性とを増大させる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図２の反応装置は、例えば上述のサンプルプロセスのように、両面エッチング処理に対して所望の前側の一様性及び選択性と、後側：前側のエッチング速度の比と、後側の一様性とを達成するために用いられている。図２は、本発明の一実施の形態によれば、符号２００で一般に示めされた反応装置の側断面で部分的な概略図である。この実施の形態においては、二つの円筒状プラズマ生成室２０２ａ，２０２ｂが並んで配列されている。類似の構成要素が、二つの円筒状プラズマ生成室２０２ａ，２０２ｂに接続して使用されている。これらの類似な構成要素は図２での各円筒状プラズマ生成室に対して同じ参照番号で呼ばれるが、添字「ａ」及び「ｂ」はプラズマ生成室２０２ａ，２０２ｂの構成要素の間で区別を付けるためにそれぞれ付加されている。これらの構成要素は添字なしの参照番号によって一般に呼ばれる。二つのプラズマ生成室は、ほぼ対の要素を使って略独立的に動作する間に、ガス供給システム２０４、排気システム２０６、ウエハ処理室２０８、及び、制御システム２１０を共有している。第３の実施の形態におけるシステムは、生産量を二倍にするため二つのウエハを同時に処理するように形成されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図２の実施の形態において、プラズマからの活動種は処理室内の基板の前側及び後側を横切って流れる。活動種は、エッチングすべき窒化物又は他の膜に反応し、それにより基板の両側を同時にエッチングする。その構成が処理室内に置かれ（及び（又は）処理室壁内に組み込まれ）、活動種の流れを制御するので、基板の各側が所望の速度でエッチングされる。特に、後側へ十分な流れを方向転換させることが望ましいので、後側が高速度でエッチングされる（例えば、窒化物膜が後側でより厚い時に）のが望ましい。更に、種が後側の中央部から排出され、そして排気流を制限することによって、種が十分なエッチング期間の間、後側付近に滞留するのが保証される。図２の実施の形態では、流れがガスダイバータ２２８及び（又は）流れ絞り２３０を用いて制御される。ダイバータ２２８によって活動種が基板２２４の前側を横切って流れ、しかも後側に向う流れの一部を方向転換するのが可能となる。図２の実施の形態では、ダイバータは本質的にはプレート（基板の中央部を通ってそれに垂直な軸のまわりで略対称に形成された）であり、そのプレートは孔２３２を有し、その孔によって活動種の一部がダイバータに対向した基板の表面（ここでは前側）に直接流れるのを可能とする。そして、ダイバータはまたその周囲に開口を形成し、その開口によって活動種の一部が、ダイバータから離れて対向する表面（ここでは後側）に向って基板の縁部を過ぎた所に流れる。スカート２２９がダイバータを取り囲んで基板へ向けて周囲の流れを導く。ダイバータ及びスカートを構成する材料の例は、アルミニウム、酸化皮膜を生じさせるアルミニウム、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））及び（又は）石英、又は、金属酸化物を含んだセラミック、又は、活動種でエッチングされないフッ素化合物である。ダイバータはまた、セラミック、安定な金属酸化物、又は、フッ素化合物を含んだ他の材質から形成され、そして、不反応剤、好ましくは、サファイアのような円滑な塗布材料、又は、セラミックのような他の不反応剤で塗布されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
流れ絞り２３０は基板の第２側（即ち、基板においてダイバータに対向していない側）に対向し、流れ絞り２３０の目的は活動種の充分な滞留時間を提供し、基板の第２側を処理する。流れ絞りは、アルミニウム、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））及び（又は）石英から形成され、或いは、セラミック、不反応性金属酸化物、又はフッ素化合物のような相対的に不反応塗布材料で塗布された他の材料から形成されている。典型的な実施の形態では、流れ絞りは、中央に対称的に集められた孔を備えたプレートである。その孔はガス出口２２６を介してガス流を制限するのに用いられる。孔は基板背後の中央部に数インチの範囲で集中されている。孔は、適切な流れコンダクタンスのため充分に大きいが、所望のエッチングのために基板の第２側上で活動種の充分な滞留時間を可能としている。孔のサイズ及びパターンは、前側エッチング速度と後側エッチング速度との均衡を保つように選択され、ウエハの前側で所望の窒化物：酸化物の選択性を維持している。流れ絞り２３０と基板２２４との間の距離もまた最適な選択性、エッチング速度、及び一様性のために調整されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
図１２を参照すると、処理室１２０８は、図１２の符号１２１０で示されたような大きい部屋内に収納されている。その目的は、符号１２０８の大きさによって画定された比較的小さな容積内に反応種を保つことである。円筒状包囲体１２０８は、ダイバータと基板との中心を通ってその中心に垂直な線に略一致する中心線を有する。円筒体（円筒状包囲体）の壁の高さは、通常は、基板の直径より小さい。円筒体の壁は、ウエハに関して反応種の流れを対称に保ち、制限された容積のためウエハに隣接した反応種の僅かな滞留時間を伝える。円筒体は、アルミニウム、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））、及び（又は）石英のような不反応性材料から形成されている。