JP3501872B2 - Plasma etching method for semiconductor substrate - Google Patents
Plasma etching method for semiconductor substrateInfo
- Publication number
- JP3501872B2 JP3501872B2 JP12309595A JP12309595A JP3501872B2 JP 3501872 B2 JP3501872 B2 JP 3501872B2 JP 12309595 A JP12309595 A JP 12309595A JP 12309595 A JP12309595 A JP 12309595A JP 3501872 B2 JP3501872 B2 JP 3501872B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- semiconductor substrate
- semiconductor chip
- etching rate
- silicon wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板のプラズマ
エッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体チップである圧力センサ等のシリ
コンマイクロ加工型センサの素子パタ−ンを形成するた
め、半導体基板であるシリコンウエハの被エッチング面
に、凹部を所望する部位のみ開口したエッチングマスク
をクロム膜等で形成し、開口部の露出したシリコンのみ
をエッチング除去して所望の凹部を形成することが行わ
れている。そしてこのエッチング方法の中でも、異方性
があり選択比のよいプラズマエッチングは広く使われて
いる。プラズマエッチングは、反応容器内で反応ガスに
高周波電力を印加して反応ガスのプラズマを発生させ
て、プラズマ内の活性種や反応性イオン(以下、活性種
等と記す。)とシリコンの物理化学的反応によりエッチ
ングを行うものである。
【0003】図5は、エッチングされるシリコンウエハ
の外観図を示すもので、直径が例えば100mm程度の円
板状のシリコンウエハ1にエッチングマスク2を被エッ
チング面に被覆したものである。シリコンウエハ1は数
mmの幅の周縁を除いて、複数の半導体チップが形成され
る半導体チップ形成領域としてある。周縁は、塵埃の影
響を受けやすいことや、一部がシリコンウエハを成膜装
置等の処理室に固定するための係止部材により覆われる
ため、半導体チップを形成するのに適当ではないこと等
から半導体チップ非形成領域となっている。ウエハの端
縁の一部は、リソグラフィ工程等における位置合わせの
ためのガイド等として必要なオリエンテ−ションフラッ
ト(以下、オリフラと記す。)形成部11となしてあ
る。エッチングマスク2は半導体チップ形成領域を被覆
する部分に、エッチングにより得ようとする凹部パタ−
ン形状に対応した開口部が数mmのチップ間隔で繰り返し
縦横に形成され、1枚のシリコンウエハから多数の半導
体チップが形成される。
【0004】上記多数の半導体チップの素子特性を揃え
て歩留りを向上させるには、ウエハ内におけるエッチン
グ量を均一にする必要があり、エッチング量の、したが
ってエッチング速度のウエハ内ばらつきの低減のため、
鋭意努力されている。例えば、反応容器内の真空度や高
周波電力を印加する電極の間隔、反応ガスの組成、印加
電力等のエッチング条件は検討、改良され、そのエッチ
ング条件はエッチング後のシリコンウエハの検査結果に
もとずいて見直しされてエッチング速度のウエハ内ばら
つきが大きくならないようにしている。図8はシリコン
ウエハをプラズマエッチングによりエッチングしたとき
の、半導体チップ形成領域におけるエッチング速度の代
表的なウエハ内分布を示すもので、すべての径方向につ
いて半導体チップ形成領域の周縁が高くなる傾向があ
り、上記エッチング条件の検討を行ってもウエハ内で±
5%ばらつくのが実情であった。上記等方的な傾向は、
反応ガスが反応容器周壁に沿って流れるためにシリコン
ウエハ周辺でプラズマ内の活性種等の密度が高くなるこ
とおよび上記電極間の高周波電界がシリコンウエハ周辺
に集中し、活性種等のシリコンウエハ表面への衝撃が大
きくなることにより生じる。特開平3−266473号
公報には、エッチング速度の高い半導体基板の外周部に
おいて過剰エッチングによりシリコンウエハの厚さが薄
くなり、その強度が低下する問題を、エッチングマスク
の開口面積が大きい開口部程、エッチング速度が低くな
ることに着目し、エッチングマスクのシリコンウエハの
外側を被覆する部分の開口部を、開口面積を大きくして
エッチング速度を下げ、シリコンウエハの強度が低下す
るのを防止したものが開示されている。
【0005】上記のウエハ内におけるエッチング速度の
傾向を緩和してエッチング速度ばらつきを抑える対策と
して、図6のようにシリコンウエハ1に被覆したエッチ
ングマスク2の開口部を、外周部を含め全面に形成し
て、反応容器周壁に沿って流れウエハに流入する反応ガ
スの余剰分をチップ非形成領域で消費するようにした方
法(以下、全面エッチング法と記す。)や、図7のよう
にエッチングマスク2を被覆したシリコンウエハの周囲
に、シリコンウエハと構成成分の似ている石英等の材質
からなる電界補正リング8を配設し上記高周波電界の集
中をシリコンウエハの周辺から外側へ遠ざける方法(以
下、電界補正法と記す。)が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図9は上記全面エッチ
ング法を実施したときの、図10は上記電界補正法を実
施したときの半導体チップ形成領域におけるエッチング
速度のウエハ内分布を示すもので、図から明らかにエッ
チング速度のウエハ中側とウエハ外側の差が緩和されて
いるが、オリフラ形成部に垂直な径方向については図9
(B)、図10(B)に示されるようにオリフラ形成部
に近い位置程エッチング速度が高くなるという傾向がみ
られる他、電界補正法による対策ではエッチング速度が
オリフラ形成部に最も近い位置で急減しており、満足で
きる対策にはなっていない。
【0007】このように従来の対策では、エッチング速
度分布の等方的な傾向に対してはある程度の効果はみら
れるものの上記のごとくオリフラ形成部等の影響による
非等方的な傾向に対しては十分な対策とはいえなかっ
た。
【0008】そこで、本発明では、半導体基板の各部に
おけるエッチング速度を制御して半導体基板内の非等方
的傾向を緩和し、半導体基板内のエッチング速度ばらつ
きを低減することのできるプラズマエッチング方法を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、図1に示すよ
うに、半導体基板1の一面を、多数の開口部を有するエ
ッチングマスク2で被覆してプラズマエッチングをする
に際し、上記半導体基板1の半導体チップ形成領域とと
もに該半導体チップ形成領域の周縁を囲む半導体チップ
非形成領域をエッチングマスク2で被覆し、該半導体チ
ップ非形成領域を被覆するエッチングマスク外周部の一
部であって、上記半導体基板1の周縁のオリエンテ−シ
ョンフラット形成部11に対応する部分またはその近傍
で、スリット21を形成することにより上記半導体基板
の周縁の他部分に比較して開口面積を拡大し、上記一部
と対応する半導体チップ形成領域の周縁部分のエッチン
グ速度を低下せしめるものである。
【0010】
【作用】本発明による半導体基板のプラズマエッチング
方法では、図2に示すようにエッチングに寄与するプラ
ズマPの活性種等は、エッチングマスク2の多数の開口
部に入射し、露出した半導体基板1をエッチング除去し
て凹部を形成する。このとき、半導体チップ非形成領域
を被覆するエッチングマスク2外周部の、開口面積を拡
大した一部2Bは、他の拡大していない上記エッチング
マスク2外周部2Aよりも露出した半導体基板1の表面
積が大きい分、相対的に活性種等の消費速度は速く、上
記開口面積を拡大した一部2Bでは活性種等の密度は低
下し、それにともなって、その周囲2Aから多くの活性
種等が流入する。このため上記周囲2Aにおける活性種
等の密度も低下する。しかして半導体チップ形成領域の
周縁部分のうち上記周囲2Aの一部である、開口面積を
拡大した上記一部と対応するチップ形成領域の周縁部分
におけるエッチング速度は低下する。
【0011】
【実施例】図3に本発明の実施に使用した陽極結合方式
の平行平板型ドライエッチング装置の概略図を示す。反
応容器3内には中央部付近に高周波印加電極(陰極)4
が配され、該高周波印加電極4には高周波電源5より高
周波が印加されるようにしてある。高周波印加電極4の
上端部には反応ガス導入口6が接続されており、該導入
口6を経て反応容器3内に導入された反応ガスは高周波
印加電極4の底面に設けたガス吹出口41よりシャワ−
状に吹き出すようにしてある。
【0012】反応容器3底面には高周波印加電極4に対
向して基板設置電極(陽極)5が配してあり、該基板設
置電極5は接地してある。基板設置電極5上面には半導
体基板1が被エッチング面を上にして載置してある。半
導体基板1の被エッチング面にエッチングマスク2が被
覆してある。
【0013】反応容器3底面には反応ガス排気口7が設
けてあり、これと連通する図略のゲ−トバルブと真空排
気系により反応容器3内を上記ゲ−トバルブの設定圧に
保っている。
【0014】反応ガスは、図略の流量制御装置によって
反応容器3内に導入され、高周波電源5より高周波電力
が印加されてプラズマPを発生する。そして、エッチン
グマスク2の多数の開口部の露出する半導体基板1は、
プラズマPの活性種等との間の物理化学的反応によりエ
ッチング除去され所望の凹部が形成される。
【0015】上記装置を用いて、本発明のエッチング方
法を実施した。比較のため上記全面エッチング法と上記
電界補正法を実施した。オリフラ形成部の影響でオリフ
ラ側程エッチング速度が高くなる傾向を緩和する効果等
を調べた。
【0016】本発明のエッチングに供した半導体基板
は、図1に示すように、直径101mm(4インチ)のシ
リコンウエハ1である。直径約94mmの領域を半導体チ
ップ形成領域とし、その周縁を半導体チップ非形成領域
とした。その被エッチング面に被覆してあるエッチング
マスク2は、クロムをスパッタ成膜により被覆した後、
全面に約1000個の開口部を縦横に等間隔で配列、形
成した。エッチングマスク2外周部にオリフラ形成部1
1の左右から幅0.3mm、長さ約30mm、曲率半径4
7.5mmの円弧状スリット21を半導体チップ形成領域
に沿って形成し、開口面積を拡大した。
【0017】上記エッチングマスク2は通常のプラズマ
エッチングで用いられるエッチングマスクと同様に成膜
工程とリソグラフィ工程により製作した。このときリソ
グラフィ工程において、開口面積を拡大する手段たる上
記スリットのパタ−ン転写は、半導体チップの素子パタ
−ンのパタ−ン転写と一緒に、1枚の露光マスクにより
等倍露光で行った。
【0018】シリコンウエハ1の周囲には電界補正リン
グを配設した。これは、石英製で外径120mm、内径1
01mmで内側の形状をシリコンウエハ1のオリフラ形成
部11に合わせて成形したものである。
【0019】全面エッチング法によるエッチングに供し
た半導体基板は、本実施例と同一仕様のシリコンウエハ
で、エッチングマスクとしてクロムを本実施例と同様に
スパッタ成膜により被覆した後、全面に約1000個の
開口部を縦横に等間隔で配列、形成したものである。
【0020】電界補正法によるエッチングに供した半導
体基板は、本実施例と同一仕様のシリコンウエハで、エ
ッチングマスクとしてクロムを本実施例と同様にスパッ
タ成膜により被覆した後、直径約94mmの半導体チップ
形成領域を被覆する部分のみに、本実施例と同様に開口
部を縦横に等間隔で配列、形成したものである。そして
エッチングに際し、シリコンウエハの周囲に電界補正リ
ングを配設した。これは、石英製で外径120mm、内径
101mmで内側の形状をシリコンウエハのオリフラ形成
部に合わせて成形したものである。
【0021】本実施例を含め、3種類のエッチングに共
通に、反応ガスとして六フッ化イオウ(SF6 )と酸素
(O2 )の混合ガス(混合比SF6 :O2 =65:3
5)を用い、ガス流量を反応容器1l当たり10sccm、
ガス圧0.3torr、投入電力を電極単位面積当たり
1.8W/cm2 で、エッチング量300μm 以上の深掘
りを行い、半導体チップ形成領域におけるエッチング速
度分布を測定した。
【0022】本発明のエッチング結果を図4に示す。オ
リフラ形成部に垂直な方向のエッチング速度分布につい
て図4(B)を上記全面エッチング法を行ったときの結
果を示す図9(B)と比較すると、明らかにオリフラ形
成部側ほど高くなる傾向が緩和され均一になっている。
また、図4(B)を上記電界補正法を行ったときの結果
を示す図10(B)と比較すると、明らかにオリフラ形
成部側ほど高くなる傾向が緩和されている。併せてオリ
フラ形成部に最も近い位置でエッチング速度が急減する
電界補正法に特徴的な傾向が緩和されているが、これ
は、上記スリットをオリフラ形成部の近傍に形成するこ
とにより、上記最も近い位置でエッチング速度を低下せ
しめる作用と相乗しないようにしたための効果と認めら
れる。しかもオリフラ形成部に平行な方向のエッチング
速度分布について図4(A)を上記全面エッチング法を
行ったときの結果を示す図9(A)、上記電界補正法を
行ったときの結果を示す図10(A)と比較すると、オ
リフラに平行な方向のエッチング速度分布には何らの悪
影響も与えていない。このときの本発明のエッチング速
度のウエハ内ばらつきは±1.5%であった。このこと
から従来の方法では対策できなかった、エッチング速度
がオリフラ側ほど高くなる傾向を上記円弧状スリットを
オリフラ形成部と対応する部分に形成することによりチ
ップ形成領域のオリフラ形成部側の活性種の密度を下
げ、エッチング速度を下げて、ウエハ内のエッチング速
度ばらつきを低減する効果があることが分かる。
【0023】なお、本実施例では、エッチングマスク外
周部にスリットをオリフラ形成部の左右に形成したが、
チップ形成領域におけるウエハ内のエッチング速度の傾
向に応じて、半導体チップ形成領域周縁のエッチング速
度を下げようとする部分と対応する部分に形成すればよ
い。例えば上記エッチング条件がシリコンウエハの表面
粗れの防止やサイドエッチングの抑制等の要請で限定さ
れるために、ウエハ内にエッチング速度の非等方的な傾
向が生じて高低がある場合等に、当該エッチング速度の
高い部分と対応する部分に形成すればよい。開口面積を
拡大する手段としては本実施例では円弧状にスリットを
形成したが、形状を直線状や多角形としてもよく、ある
いは複数の小開口を半導体基板の弧に沿って配したもの
でもよい。あるいは、上記スリット等を形成する代わり
に当該位置の開口部の側壁を後退することにより、他の
位置の開口部より開口面積を拡大してもよい。
【0024】エッチングマスクの製作も本実施例記載の
製作方法に限定されるものではなく、上記スリットと半
導体チップの素子パタ−ンは、別々に転写してもよい。
半導体チップの素子パタ−ンの転写は、縮小投影露光等
で行ってもよい。
【0025】
【発明の効果】以上の如く本発明ではプラズマエッチン
グをする際、半導体チップ非形成領域を被覆するエッチ
ングマスク外周部の一部で開口面積を拡大し、上記一部
と対応するチップ形成領域の周縁部分のエッチング速度
を低下せしめてウエハ内のエッチング速度ばらつきを低
減することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for plasma etching a semiconductor substrate. 2. Description of the Related Art In order to form an element pattern of a silicon micromachining type sensor such as a pressure sensor which is a semiconductor chip, only a portion where a concave portion is desired is opened on a surface to be etched of a silicon wafer which is a semiconductor substrate. The formed etching mask is formed of a chrome film or the like, and only the silicon whose opening is exposed is removed by etching to form a desired concave portion. Among these etching methods, plasma etching which is anisotropic and has a good selectivity is widely used. In plasma etching, high-frequency power is applied to a reaction gas in a reaction vessel to generate a plasma of the reaction gas, and active species and reactive ions (hereinafter referred to as active species and the like) in the plasma and physical chemistry of silicon. The etching is performed by a reactive reaction. FIG. 5 shows an external view of a silicon wafer to be etched, in which a silicon wafer 1 having a diameter of, for example, about 100 mm is coated with an etching mask 2 on a surface to be etched. Silicon wafer 1 is a number
Except for a peripheral edge having a width of mm, the area is a semiconductor chip formation area where a plurality of semiconductor chips are formed. The periphery is susceptible to dust, and part of the periphery is covered with a locking member for fixing a silicon wafer to a processing chamber of a film forming apparatus or the like, which is not suitable for forming a semiconductor chip. From the semiconductor chip non-forming region. A part of the edge of the wafer forms an orientation flat (hereinafter, referred to as an orientation flat) forming portion 11 necessary as a guide for alignment in a lithography process or the like. The etching mask 2 is provided on a portion covering the semiconductor chip formation region by a concave pattern to be obtained by etching.
The openings corresponding to the wafer shape are repeatedly formed vertically and horizontally at a chip interval of several mm, and a large number of semiconductor chips are formed from one silicon wafer. In order to improve the yield by aligning the device characteristics of a large number of semiconductor chips, it is necessary to make the amount of etching in the wafer uniform, and to reduce the variation in the amount of etching, and hence the etching rate in the wafer,
They are working hard. For example, etching conditions such as the degree of vacuum in the reaction vessel, the distance between electrodes for applying high-frequency power, the composition of the reaction gas, and the applied power have been studied and improved, and the etching conditions are based on the inspection results of the silicon wafer after etching. This is reviewed so that the variation in the etching rate within the wafer does not increase. FIG. 8 shows a typical in-wafer distribution of an etching rate in a semiconductor chip formation region when a silicon wafer is etched by plasma etching, and the periphery of the semiconductor chip formation region tends to be higher in all radial directions. Even if the above etching conditions are examined,
The fact was that it varied by 5%. The above isotropic tendency is
Since the reaction gas flows along the peripheral wall of the reaction vessel, the density of active species and the like in the plasma increases around the silicon wafer, and the high-frequency electric field between the electrodes concentrates around the silicon wafer and the surface of the silicon wafer of the active species and the like It is caused by a large impact on Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-266473 discloses that the problem that the thickness of a silicon wafer is reduced due to over-etching at the outer peripheral portion of a semiconductor substrate having a high etching rate and the strength of the silicon wafer is reduced is described as an opening area of an etching mask having a larger opening area. Focusing on the fact that the etching rate is reduced, the opening of the portion of the etching mask that covers the outside of the silicon wafer is made larger by reducing the etching rate and preventing the strength of the silicon wafer from being reduced. Is disclosed. As a measure to alleviate the tendency of the etching rate in the wafer to suppress the variation in the etching rate, as shown in FIG. 6, an opening of the etching mask 2 covering the silicon wafer 1 is formed on the entire surface including the outer peripheral portion. Then, a surplus amount of the reaction gas flowing along the peripheral wall of the reaction vessel and flowing into the wafer is consumed in the chip non-formation region (hereinafter, referred to as an overall etching method), or an etching mask as shown in FIG. A method of disposing an electric field correction ring 8 made of a material such as quartz having a similar component to the silicon wafer around the silicon wafer coated with the silicon wafer 2 and keeping the concentration of the high-frequency electric field away from the periphery of the silicon wafer to the outside (hereinafter, referred to as the , Electric field correction method). FIG. 9 shows the distribution of the etching rate in the semiconductor chip formation region in the wafer when the above-described entire surface etching method is performed, and FIG. 10 shows the distribution in the wafer when the above-described electric field correction method is performed. Although the difference in the etching rate between the inside of the wafer and the outside of the wafer is clearly reduced from the figure, the radial direction perpendicular to the orientation flat forming portion is shown in FIG.
(B), as shown in FIG. 10 (B), there is a tendency that the etching rate is higher at a position closer to the orientation flat forming portion, and in the countermeasure by the electric field correction method, the etching speed is at a position closest to the orientation flat forming portion. It has dropped sharply and is not a satisfactory measure. As described above, the conventional measures have a certain effect on the isotropic tendency of the etching rate distribution, but as described above, the anisotropic tendency due to the influence of the orientation flat forming portion and the like. Was not a sufficient measure. Accordingly, the present invention provides a plasma etching method capable of controlling the etching rate in each part of the semiconductor substrate to reduce the anisotropic tendency in the semiconductor substrate and to reduce the variation in the etching rate in the semiconductor substrate. The purpose is to provide. [0009] The present invention SUMMARY OF THE INVENTION As shown in FIG. 1, one surface of the semiconductor substrate 1, upon covered with an etching mask 2 having a plurality of openings for the plasma etching, the A semiconductor chip non-forming region surrounding the periphery of the semiconductor chip forming region together with the semiconductor chip forming region of the semiconductor substrate 1 is covered with the etching mask 2, and a part of an outer peripheral portion of the etching mask covering the semiconductor chip non-forming region. , the peripheral edge of the semiconductor substrate 1 Oriente - in part or near the corresponding Deployment flat forming portion 11, the semiconductor substrate by forming a slit 21
The opening area is enlarged as compared with the other part of the peripheral edge of the semiconductor chip, and the etching rate of the peripheral part of the semiconductor chip formation region corresponding to the above part is reduced . In the plasma etching method for a semiconductor substrate according to the present invention, as shown in FIG. 2, active species of plasma P contributing to etching enter the many openings of the etching mask 2 and are exposed. The substrate 1 is removed by etching to form a concave portion. At this time, a part 2B of the outer peripheral portion of the etching mask 2 covering the semiconductor chip non-formation region, the opening area of which is enlarged, is the surface area of the semiconductor substrate 1 which is more exposed than the other unexpanded outer peripheral portion 2A. Because of this, the consumption rate of the active species and the like is relatively high, and the density of the active species and the like decreases in the part 2B where the opening area is enlarged, and accordingly, many active species and the like flow from the surrounding 2A. I do. Therefore, the density of the active species and the like in the surrounding area 2A also decreases. As a result, the etching rate at the peripheral portion of the chip forming region, which is a part of the peripheral portion 2A of the peripheral portion of the semiconductor chip forming region, which corresponds to the portion having the enlarged opening area, decreases. FIG. 3 is a schematic view of a parallel plate type dry etching apparatus of the anodic bonding type used in the embodiment of the present invention. A high-frequency application electrode (cathode) 4 is provided near the center in the reaction vessel 3.
And a high frequency is applied to the high frequency applying electrode 4 from a high frequency power supply 5. A reaction gas inlet 6 is connected to the upper end of the high frequency application electrode 4, and the reaction gas introduced into the reaction vessel 3 through the introduction port 6 is supplied to a gas outlet 41 provided on the bottom surface of the high frequency application electrode 4. More shower
It blows out like a shape. A substrate installation electrode (anode) 5 is disposed on the bottom surface of the reaction vessel 3 so as to face the high-frequency application electrode 4, and the substrate installation electrode 5 is grounded. The semiconductor substrate 1 is placed on the upper surface of the substrate mounting electrode 5 with the surface to be etched facing upward. An etching surface of a semiconductor substrate 1 is covered with an etching mask 2. A reaction gas exhaust port 7 is provided on the bottom surface of the reaction vessel 3, and the inside of the reaction vessel 3 is maintained at the set pressure of the gate valve by a gate valve (not shown) and a vacuum exhaust system communicating therewith. . The reaction gas is introduced into the reaction vessel 3 by a flow controller (not shown), and a high frequency power is applied from a high frequency power supply 5 to generate a plasma P. Then, the semiconductor substrate 1 from which many openings of the etching mask 2 are exposed,
Etching is removed by a physicochemical reaction between the active species of the plasma P and the like to form a desired concave portion. Using the above apparatus, the etching method of the present invention was carried out. For comparison, the entire surface etching method and the electric field correction method were performed. The effect of reducing the tendency of the etching rate to become higher toward the orientation flat due to the influence of the orientation flat forming portion was examined. The semiconductor substrate subjected to the etching of the present invention is a silicon wafer 1 having a diameter of 101 mm (4 inches) as shown in FIG. A region having a diameter of about 94 mm was defined as a semiconductor chip formation region, and the periphery thereof was defined as a semiconductor chip non-formation region. After the etching mask 2 covering the surface to be etched is coated with chromium by sputtering film formation,
Approximately 1,000 openings were arranged and formed at equal intervals vertically and horizontally on the entire surface. Orientation flat forming part 1 around etching mask 2
0.3mm width, 30mm length, radius of curvature 4
An arc-shaped slit 21 of 7.5 mm was formed along the semiconductor chip formation region to increase the opening area. The etching mask 2 was manufactured by a film forming process and a lithography process in the same manner as an etching mask used in ordinary plasma etching. At this time, in the lithography process, the pattern transfer of the slit, which is a means for enlarging the opening area, was performed by the same exposure with a single exposure mask together with the pattern transfer of the element pattern of the semiconductor chip. . An electric field correction ring is provided around the silicon wafer 1. It is made of quartz and has an outer diameter of 120 mm and an inner diameter of 1 mm.
The inner shape is 01 mm, and is shaped according to the orientation flat forming portion 11 of the silicon wafer 1. The semiconductor substrate subjected to the etching by the whole surface etching method is a silicon wafer having the same specification as that of the present embodiment, and is coated with chromium as an etching mask by sputtering in the same manner as in this embodiment. Are arranged and formed at equal intervals in the vertical and horizontal directions. The semiconductor substrate subjected to the etching by the electric field correction method is a silicon wafer having the same specification as that of the present embodiment, and is coated with chromium as an etching mask by sputtering in the same manner as in this embodiment. Openings are arranged and formed at equal intervals vertically and horizontally only in the portion covering the chip formation region, as in the present embodiment. At the time of etching, an electric field correction ring was provided around the silicon wafer. It is made of quartz and has an outer diameter of 120 mm, an inner diameter of 101 mm, and an inner shape formed in accordance with the orientation flat forming portion of the silicon wafer. Including the present embodiment, a mixed gas of sulfur hexafluoride (SF 6 ) and oxygen (O 2 ) (mixing ratio SF 6 : O 2 = 65: 3) is commonly used for the three types of etching.
5) using a gas flow rate of 10 sccm per liter of the reaction vessel,
Deep digging with an etching amount of 300 μm or more was performed at a gas pressure of 0.3 torr and an applied power of 1.8 W / cm 2 per unit area of the electrode, and the etching rate distribution in the semiconductor chip formation region was measured. FIG. 4 shows the etching result of the present invention. FIG. 4B shows the distribution of the etching rate in the direction perpendicular to the orientation flat forming portion in comparison with FIG. 9B showing the result when the entire surface etching method is performed. It is relaxed and uniform.
In addition, when FIG. 4B is compared with FIG. 10B which shows the result when the above-described electric field correction method is performed, the tendency of the orientation flat to become higher is clearly reduced. At the same time, the characteristic characteristic of the electric field correction method in which the etching rate sharply decreases at the position closest to the orientation flat forming portion has been alleviated. This is considered to be an effect of not synergizing with the action of lowering the etching rate at the position. In addition, FIG. 9A shows the result of the above-described overall etching method for the etching rate distribution in the direction parallel to the orientation flat forming portion, and FIG. 9A shows the result of the above-described electric field correction method. Compared to 10 (A), the etching rate distribution in the direction parallel to the orientation flat has no adverse effect. At this time, the in-wafer variation of the etching rate of the present invention was ± 1.5%. From this fact, the etching rate tends to be higher on the orientation flat side because the etching rate tends to be higher on the orientation flat side, by forming the arc-shaped slit in a portion corresponding to the orientation flat forming portion, the active species on the orientation flat forming portion side of the chip forming region. It can be seen that there is an effect of lowering the density of the wafer and lowering the etching rate to reduce the variation in the etching rate in the wafer. In this embodiment, slits are formed on the outer periphery of the etching mask on the left and right sides of the orientation flat forming portion.
According to the tendency of the etching rate in the wafer in the chip formation region, the semiconductor chip formation region may be formed at a portion corresponding to a portion where the etching rate is to be reduced. For example, since the above etching conditions are limited by the demand for prevention of surface roughness of the silicon wafer and suppression of side etching, etc., when there is an anisotropic tendency of the etching rate in the wafer and there is a height difference, What is necessary is just to form in the part corresponding to the said high etching rate part. In this embodiment, as a means for expanding the opening area, the slit is formed in an arc shape, but the shape may be a straight line or a polygon, or a plurality of small openings may be arranged along the arc of the semiconductor substrate. . Alternatively, instead of forming the slits and the like, the side wall of the opening at that position may be retracted to make the opening area larger than the opening at another position. The production of the etching mask is not limited to the production method described in this embodiment, and the slit and the element pattern of the semiconductor chip may be separately transferred.
The transfer of the element pattern of the semiconductor chip may be performed by reduction projection exposure or the like. As described above, according to the present invention, when performing plasma etching, the opening area is enlarged at a part of the outer peripheral portion of the etching mask covering the semiconductor chip non-forming region, and the chip formation corresponding to the above part is formed. It is possible to reduce the etching rate in the peripheral portion of the region, thereby reducing the variation in the etching rate in the wafer.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエッチング方法を説明する図である。
【図2】本発明のエッチング方法の作用を説明する図で
ある。
【図3】本発明のエッチング方法を実施するために使用
したエッチング装置の概略図である。
【図4】(A)は本発明のエッチング方法を用いたとき
のエッチング速度の、オリフラ形成部に対して平行な径
方向の分布を示すグラフであり、(B)はオリフラ形成
部に対して垂直な径方向の分布を示すグラフである。
【図5】従来のエッチング方法を説明する図である。
【図6】従来の別のエッチング方法を説明する図であ
る。
【図7】従来の更に別のエッチング方法を説明する図で
ある。
【図8】従来のエッチング方法を用いたときのエッチン
グ速度のウエハ内分布を示すグラフである。
【図9】(A)は従来の他のエッチング方法を用いたと
きのエッチング速度の、オリフラに対して平行な径方向
の分布を示すグラフであり、(B)はオリフラに対して
垂直な径方向の分布を示すグラフである。
【図10】(A)は従来の更に他のエッチング方法を用
いたときのエッチング速度の、オリフラに対して平行な
径方向の分布を示すグラフであり、(B)はオリフラに
対して垂直な径方向の分布を示すグラフである。
【符号の説明】
1 シリコンウエハ(半導体基板)
11 オリエンテ−ションフラット形成部
2 エッチングマスク
21 スリットBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining an etching method of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the etching method of the present invention. FIG. 3 is a schematic view of an etching apparatus used to carry out the etching method of the present invention. FIG. 4A is a graph showing the distribution of the etching rate in the radial direction parallel to the orientation flat forming portion when the etching method of the present invention is used, and FIG. It is a graph which shows distribution in a perpendicular radial direction. FIG. 5 is a diagram illustrating a conventional etching method. FIG. 6 is a diagram illustrating another conventional etching method. FIG. 7 is a diagram illustrating still another conventional etching method. FIG. 8 is a graph showing a distribution of an etching rate in a wafer when a conventional etching method is used. FIG. 9A is a graph showing a distribution of an etching rate in a radial direction parallel to the orientation flat when another conventional etching method is used, and FIG. 9B is a graph showing a diameter perpendicular to the orientation flat; It is a graph which shows distribution of a direction. FIG. 10A is a graph showing the distribution of the etching rate in the radial direction parallel to the orientation flat when another conventional etching method is used, and FIG. 10B is a graph showing the distribution perpendicular to the orientation flat; It is a graph which shows distribution in a radial direction. [Description of Signs] 1 Silicon wafer (semiconductor substrate) 11 Orientation flat forming part 2 Etching mask 21 Slit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 頼永 宗男 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 深田 毅 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−266473(JP,A) 特開 昭64−55826(JP,A) 特開 昭60−201632(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 29/84 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Muneo Yorinaga, 14 Iwatani, Shimowasumi-cho, Nishio-shi, Aichi Japan (72) Inventor Takeshi Fukada 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan Japan (56) References JP-A-3-266473 (JP, A) JP-A-64-55826 (JP, A) JP-A-60-201632 (JP, A) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 H01L 29/84
Claims (1)
するエッチングマスクで被覆してプラズマエッチングを
するに際し、上記半導体基板の半導体チップ形成領域と
ともに該半導体チップ形成領域の周縁を囲む半導体チッ
プ非形成領域をエッチングマスクで被覆し、該半導体チ
ップ非形成領域を被覆するエッチングマスク外周部の一
部であって、上記半導体基板の周縁のオリエンテ−ショ
ンフラット形成部に対応する部分またはその近傍で、ス
リットを形成することにより上記半導体基板の周縁の他
部分に比較して開口面積を拡大し、上記一部と対応する
半導体チップ形成領域の周縁部分のエッチング速度を低
下せしめることを特徴とする半導体基板のプラズマエッ
チング方法。(57) one side of the Claims 1 semiconductor substrate, when coated with an etching mask having a large number of openings for the plasma etching, the semiconductor chip with the semiconductor chip formation regions of the semiconductor substrate a semiconductor chip non-forming region surrounding the periphery of the formation area covered with the etching mask, a part of the etching mask outer peripheral portion that covers the semiconductor chip non-forming region, Oriente peripheral edge of the semiconductor substrate - Deployment flat forming portion in corresponding parts or near the other peripheral edge of the semiconductor substrate by forming a slit
A plasma etching method for a semiconductor substrate, characterized in that an opening area is enlarged as compared with a portion and an etching rate of a peripheral portion of a semiconductor chip formation region corresponding to the portion is reduced.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12309595A JP3501872B2 (en) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | Plasma etching method for semiconductor substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12309595A JP3501872B2 (en) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | Plasma etching method for semiconductor substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08293482A JPH08293482A (en) | 1996-11-05 |
| JP3501872B2 true JP3501872B2 (en) | 2004-03-02 |
Family
ID=14852085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12309595A Expired - Fee Related JP3501872B2 (en) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | Plasma etching method for semiconductor substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3501872B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5055037B2 (en) * | 2007-06-26 | 2012-10-24 | パナソニック株式会社 | Semiconductor physical quantity detection device |
| JP6590510B2 (en) * | 2015-04-20 | 2019-10-16 | キヤノン株式会社 | Silicon wafer processing method |
-
1995
- 1995-04-24 JP JP12309595A patent/JP3501872B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08293482A (en) | 1996-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6391787B1 (en) | Stepped upper electrode for plasma processing uniformity | |
| KR100265288B1 (en) | Baffle of etching equipment for fabricating semiconductor device | |
| EP0730532B1 (en) | Topology induced plasma enhancement for etched uniformity improvement | |
| US20040214445A1 (en) | Dry etching method | |
| JP3350433B2 (en) | Plasma processing equipment | |
| JPH0359573B2 (en) | ||
| JP3205878B2 (en) | Dry etching equipment | |
| JP2628554B2 (en) | Reactive ion etching equipment | |
| JP3501872B2 (en) | Plasma etching method for semiconductor substrate | |
| US20020033231A1 (en) | Apparatus and method for plasma etching | |
| JPS61224423A (en) | Reactive ion etching appratus | |
| JP2003264227A (en) | Trench forming method | |
| JP3327285B2 (en) | Plasma processing method and semiconductor device manufacturing method | |
| JPH02280323A (en) | Plasma etching method | |
| JPH07263427A (en) | Plasma etching method | |
| KR100269605B1 (en) | Dry etcher to improve uniformity of wafer | |
| JPH0964017A (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method | |
| JPH0845917A (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| US20030013308A1 (en) | Method for minimizing variation in etch rate of semiconductor wafer caused by variation in mask pattern density | |
| JPH11329793A (en) | Dry etching method | |
| JPH04330723A (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and manufacture of semiconductor device | |
| JP2002299255A (en) | Semiconductor manufacturing equipment | |
| JPS6230267B2 (en) | ||
| JPS6258634A (en) | Dry etching device | |
| JPS62250639A (en) | Reactive ion etching device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030624 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031125 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031203 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091212 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101212 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121212 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |