专利名称：蚀刻装置及半导体装置的制造方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。
发明内容
本发明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。
第一发明是一种蚀刻装置，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。第二发明是一种蚀刻装置，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。
第三发明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；以及利用第一发明的蚀刻装置，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。
第四发明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；以及利用第二发明的蚀刻装置，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。 (发明效果)
通过本发明，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。
图1是本发明实施方式1的蚀刻装置的示意图。 图2是用于说明本发明实施方式1的半导体装置的制造方法的剖 视图。
图3是用于说明本发明实施方式1的半导体装置的制造方法的剖 视图。图4是用于说明本发明实施方式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是本发明实施方式2的蚀刻装置的示意图。 图11是本发明实施方式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是本发明实施方式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，就本发明实施方式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、 100pF、 400pF、 500pF、 600pF的情况下和无可变电容的情况 下进行了测定。另外，在平面状电极的天线个数多且高密度的情况下 和天线个数少且低密度的情况下进行了测定。该结果，通过改变可变 电容的静电电容，确认了能够控制脊的蚀刻形状。
如以上说明，通过本实施方式，无需改变工序条件或掩模条件而 能够容易地控制蚀刻形状。另外，半导体装置的电气特性依赖于脊侧 壁的锥角，因此通过控制蚀刻形状，能够得到所希望的电气特性。
实施方式2
图10是本发明实施方式2的蚀刻装置的示意图。作为可变电容元 件，设置并联连接的多个固定电容52a、 52b、 52c，和分别与各固定 电容52a、 52b、 53c串联连接的多个开关54a、 54b、 54c,以取代实 施方式1的可变电容36。其它结构与实施方式1相同。能够通过切换 开关54a、 54b、 54c来改变可变电容元件的静电电容，能够得到与实 施方式1同样的效果。
实施方式3
图11是本发明实施方式3的蚀刻装置的示意图。高频电源32(第 一高频电源)经由匹配箱34连接到ICP电极24。另夕卜，高频电源56 (第二高频电源)经由匹配箱58连接到平面状电极26。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供给高频电 力，高频电源56向平面状电极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。其它结构与实施方式l相同。 通过改变高频电源56供给平面状电极26的高频电力，能够控制被处 理物20的蚀刻形状。因而，能够得到与实施方式1同样的效果。
另外，在本发明实施方式3的半导体装置的制造方法中，通过改 变高频电源56供给平面状电极26的高频电力，控制被处理物20的 蚀刻形状。其它结构与实施方式1相同，能够得到与实施方式l同样 的效果。
另外，作为实施方式，就控制GaAs类化合物半导体装置的场合 进行了说明。但是，并不限于此，本发明可同样适用于控制GaN类化 合物半导体装置或InP类化合物半导体装置的场合或加工绝缘膜的场 合。
权利要求
1.一种蚀刻装置，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。
2. —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。
3. —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 利用权利要求1的蚀刻装置，以所述抗蚀剂为掩模对所述薄膜进4亍干蚀刻的工序，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。
4. 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 利用权利要求2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。
全文摘要
本发明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。
文档编号H01L21/02GK101609788SQ200910007030
公开日2009年12月23日 申请日期2009年2月1日 优先权日2008年6月20日
发明者堀江淳一 申请人:三菱电机株式会社