蚀刻装置及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术得到在不改变工序条件或掩模条件的情况下，能够容易控制蚀刻形状的蚀刻装置以及半导体装置的制造方法。在真空室（１０）内设有放置被处理物（２０）的载物台（２２）。在真空室（１０）内的载物台（２２）上方设有ＩＣＰ电极（２４）（第一电极）。在ＩＣＰ电极（２４）与真空室（１０）的天花（１２）之间，设有平面状电极（２６）（第二电极）。在真空室（１０）内设有导入处理气体的给气部件（１６）。高频电源（３２）与ＩＣＰ电极（２４）连接，且经由可变电容（３６）（可变电容元件）还连接到平面状电极（２６）。高频电源（３２）向ＩＣＰ电极（２４）及平面状电极（２６）供给高频电力，从而在真空室（１０）内发生处理气体的电感耦合等离子体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发生电感耦合等离子体(ICP: Inductively Coupled Plasma)的蚀刻装置和采用该蚀刻装置的半导体装置的制造方法。
技术介绍
在半导体装置的制造工艺中，以图案化的抗蚀剂为掩模，进行外 延层等薄膜的干蚀刻。在这种干蚀刻中，使用发生电感耦合等离子体 的蚀刻装置(例如，参照专利文献1:日本特开平8-316210号公报)。半导体装置的电气特性大受蚀刻形状的影响。但是，在不改变离 子能量或游离基(radical)量等工序条件、掩模材料或形状等掩模条 件的情况下控制蚀刻形状是非常困难的。
技术实现思路
本专利技术为解决上述问题构思而成，其目的在于得到在不改变工序 条件或掩模条件的情况下，能够容易控制蚀刻形状的蚀刻装置以及半 导体装置的制造方法。第一专利技术是一种蚀刻装置，其特征在于包括真空室；设于所述 真空室内的、放置被处理物的载物台(stage);设置在所述真空室内 所述载物台上方的第一电极；设置在所述第一电极和所述真空室天花 之间的第二电极；向所述真空室内导入处理气体的给气部件；与所述 第二电极连接的可变电容元件；以及与所述第一电极连接，且经由所 述可变电容元件连接到所述第二电极的高频电源，所述高频电源向所 述第一电极和所述第二电极供给高频电力，从而在所述真空室内发生 所述处理气体的电感耦合等离子体。第二专利技术是一种蚀刻装置，其特征在于包括真空室；设于所述 真空室内的、放置被处理物的载物台；设置在所述真空室内所述载物 台上方的第一电极；在所述第一电极和所述真空室天花之间设置的第 二电极；向所述真空室内导入处理气体的给气部件；与所述第一电极 连接的第一高频电源；以及与所述第二电极连接的第二高频电源，所 述第一高频电源向所述第一电极供给高频电力，所述第二高频电源向 所述第二电极供给高频电力，从而在所述真空室内发生所述处理气体的电感耦合等离子体。第三专利技术是一种半导体装置的制造方法，其特征在于包括在衬 底上形成薄膜的工序；在所述薄膜上形成抗蚀剂，并将所述抗蚀剂图 案化的工序；以及利用第一专利技术的蚀刻装置，以所述抗蚀剂为掩沖莫对 所述薄膜进行干蚀刻的工序，通过改变所述可变电容元件的静电电 容，来控制所述薄膜的蚀刻形状。第四专利技术是一种半导体装置的制造方法，其特征在于包括在衬 底上形成薄膜的工序；在所述薄膜上形成抗蚀剂，并将所述抗蚀剂图 案化的工序；以及利用第二专利技术的蚀刻装置，以所述抗蚀剂为掩模对 所述薄膜进行干蚀刻的工序，通过改变所述第二高频电源向所述第二 电极供给的高频电力，来控制所述薄膜的蚀刻形状。 (专利技术效果)通过本专利技术，能够在不改变工序条件或掩模条件的情况下，容易 地控制蚀刻形状。附图说明图1是本专利技术实施方式1的蚀刻装置的示意图。 图2是用于说明本专利技术实施方式1的半导体装置的制造方法的剖 视图。图3是用于说明本专利技术实施方式1的半导体装置的制造方法的剖 视图。图4是用于说明本专利技术实施方式1的半导体装置的制造方法的剖 视图。图5是表示一例脊的蚀刻形状的剖视图。 图6是表示一例脊的蚀刻形状的剖3见图。 图7是表示一例脊的蚀刻形状的剖视图。 图8是蚀刻后的脊宽度的测定结果的示意图。 图9是从脊的底部宽度减去顶部宽度的值的示意图。 图10是本专利技术实施方式2的蚀刻装置的示意图。 图11是本专利技术实施方式3的蚀刻装置的示意图。 (符号说明)10 真空室；12 天花；16 给气部件；20 ^皮处理物；22 载 物台；24 ICP电极(第一电极)；26 平面状电极(第二电极)； 32 高频电源(第一高频电源)；36可变电容(可变电容元件)； 38 GaAs衬底(衬底)；46 p-AlGalnP包层(薄膜)；48 抗蚀 剂；52a、 52b、 52c 固定电容(可变电容元件)；54a、 54b、 54c 开 关(可变电容元件)；56高频电源(第二高频电源)。具体实施例方式实施方式1图1是本专利技术实施方式1的蚀刻装置的示意图。真空室10的天花 12由透明的石英玻璃构成。在真空室10的天花12上方设有激光干涉 型终点检测装置14。在真空室10内设有导入处理气体的给气部件16 和进行真空室10的排气的排气部件18。在真空室10内设有放置被处理物20的载物台22。在真空室10 内的载物台22上方设有ICP电极24 (第一电极)。在ICP电极24 和真空室10的天花12之间，设有多个天线以放射状扩展的平面状电 极26 (第二电极)。高频电源28经由匹配箱30连接到载物台22。高频电源32经由匹配箱34连接到ICP电极24。该高频电源32经由匹配箱34以及可 变电容36 (可变电容元件)还连接到平面状电极26。可变电容36的 静电电容可在例如10pF~ 1F的范围内改变。对上述蚀刻装置的动作进行说明。高频电源28向载物台22供给 高频电力，高频电源32向ICP电极24以及平面状电极26供给高频 电力，从而在真空室10内发生处理气体的电感耦合等离子体。然后， 通过在ICP电极24上发生的等离子体，来干蚀刻被处理物20。在该 蚀刻中，激光干涉型终点;险测装置14通过激光干涉法来^f企测出蚀刻 的终点。因蚀刻而生成的反应生成物附着到真空室10内壁。特别是，附着 到真空室10的天花12的反应生成物会成为光吸收的因素，因此会妨 碍激光干涉型终点检测装置14的检测。于是，通过在平面状电极26 上发生的等离子体，对附着到天花12的反应生成物进行溅镀。该溅 镀后的反应生成物再附着到被处理物20的蚀刻侧壁上，对被处理物 20的蚀刻形状(侧蚀刻量)作出贡献。通过改变可变电容36的静电电容，改变供给平面状电极26的电 力，也改变附着在真空室IO的天花12的反应生成物的溅镀量。因而， 通过改变可变电容36的静电电容，能够控制^L处理物20的蚀刻形状。接着，就本专利技术实施方式1的半导体装置的制造方法进行说明。首先，如图2所示，利用MOCVD结晶生长装置或MBE结晶生 长装置，在GaAs衬底38 (衬底)上依次层叠n - AlGalnP包层40、 多重量子阱活性层42、 AlGalnP检测层44以及p - AlGalnP包层46 (薄膜)。接着，如图3所示，在p - AlGalnP包层46上形成抗蚀剂48，通 过光刻法等来将抗蚀剂48图案化。接着，利用图l的蚀刻装置，如图4所示，以抗蚀剂48为掩模， 干蚀刻p-AlGalnP包层46,形成脊50。在这里，若激光干涉型终点 检测装置14检测出AlGalnP检测层44，则停止蚀刻。然后，除去抗蚀剂48，形成表面电极或背面电极，从而制造出半导体装置。在本实施方式中，通过在干蚀刻过程中改变可变电容36的静电电 容，控制脊50的蚀刻形状，即脊50侧壁的锥角。具体地说，若增大 可变电容36的静电电容，则如图5所示脊50成为正锥形状。另一方 面，若减小可变电容36的静电电容，则如图6所示脊50成为倒锥形 状。另外，若在蚀刻中途减小静电电容，则如图7所示脊50从垂直 形状变化为倒锥形状。图8是蚀刻后脊宽度的测定结果的示意图。图9是从脊的底部宽 度减去顶部宽度的值的示意图。对于晶片中央和晶片外周的元件，测 定了各脊的顶部和底部的宽度。另外，在将可变电容的电容设定为 50pF、 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻装置，其特征在于包括：　真空室；　设于所述真空室内的、放置被处理物的载物台；　设置在所述真空室内所述载物台上方的第一电极；　设置在所述第一电极和所述真空室天花之间的第二电极；　向所述真空室内导入处理气体 的给气部件；　与所述第二电极连接的可变电容元件；以及　与所述第一电极连接，且经由所述可变电容元件连接到所述第二电极的高频电源，　所述高频电源向所述第一电极和所述第二电极供给高频电力，从而在所述真空室内发生所述处理气体的电感 耦合等离子体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：堀江淳一，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]