化合物半導体向けエッチング装置 · 第11回窒化物半導体応用研究会...
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第11回窒化物半導体応用研究会
化合物半導体向けエッチング装置
GaNやサファイア基板の難ｴｯﾁﾝｸﾞ材料の加工装置
第11回窒化物半導体応用研究会資料
2011年 7月 7日
株式会社 ヒューズ・テクノネット
大木 智史
第11回窒化物半導体応用研究会
発表内容
１．会社案内２．背景３．装置原理（構造内容）４．装置特徴５．まとめ
第11回窒化物半導体応用研究会
会社概要
名称 株式会社 ヒューズ・テクノネット
設立年月日 1996年3月8日
資本金 8,500万円
従業員 71名(グループ全体106名）2011年3月1日現在
第11回窒化物半導体応用研究会
拠点
第11回窒化物半導体応用研究会
主要業種半導体・・・製造装置液晶、PDP・・・製造装置太陽電池・・・製造装置上記装置の全行程に使用されるﾌﾟﾛｾｽｶﾞｽ、ﾊﾟｰｼﾞｶﾞｽ供給及び制御
燃料電池・・・評価装置（ｱﾉｰﾄﾞ、ｶｿｰﾄﾞｶﾞｽ制御)環境・・・ﾌﾛﾝｶﾞｽ回収及びﾘｻｲｸﾙ装置（PFC地球温暖化ｶﾞｽ)光ﾌｧｲﾊﾞｰ・・・製造装置（有機ﾌﾟﾛｾｽｶﾞｽ制御）LED・・・製造装置（有機ﾌﾟﾛｾｽｶﾞｽ制御）食品・・・飲料充填装置(ｻﾆﾀﾘｰｼｽﾃﾑ)
その他・・・医療、ﾊﾞｲｵ、一般産業、大学、研究所向け流体供給設備
第11回窒化物半導体応用研究会
エンドユーザー（量産デバイスメーカー、R&Dセンター）からの要望・エッチングレートの向上・エッチング形状の改善・マスク選択比の向上・不定形基板サイズでの加工
装置開発背景
問題点GaN及びSapphireは共有結合の為、非常にエッチングしづらい
化合物半導体デバイスの用途・電鉄や太陽光発電用パワーコンディショナー、自動車（SiC)・エアコンなど白物家電、パソコン電源（SiC、GaN)・LED（GaN/Sapphire)
第11回窒化物半導体応用研究会
装置原理1
温度制御機構
（20-250℃)
上部電源(ICP)
13.56MHｚ
Plasma
基板ステージ
対応:チップサイズ～4“φ
下部バイアス電源13.56MHz
Load lock
(反応室容積:2.5～2.7L)
真空ポンプ
真空ポンプ
磁気浮上ポンプ
ガス
最大12ライン
真空計
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装置原理2・高効率な反応生成物の排気と活性種の
供給が可能
→加工面への反応種の滞留を抑制
・他メーカに比べて８～１０倍高いプラズマ密度→ 加工面への高密度イオン照射
＋
＋
＋
＋
＋
排気
＋
＋＋＋
TMP
開発品（0.8L容積)
他メーカ
開発品
低
Depth(μm)深い(100μm<)
浅い
レート
高～μm/m<
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Ne(cm-3)
1.00E+09
1.00E+10
1.00E+11
1.00E+12
100 200 300 400 500ICP power(W)
Ne(c
m-3)
① ② ③
④ ⑤ ⑥
⑦
0
10
20
30
40
50
60
70
80
100 200 300 400 500ICP power（W)
Isat
(mA
/cm
2)
①
②
④
⑤
⑥
⑦
イオン電流/プラズマ密度 (Isat/Ne)
5mm
5mm
15mm
15mm
15mm
15mm
2
3
4
5
67
1
84mm74mm
measurement point
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搬送機構特徴
基板ステージ可動型搬送システム
TransChamber
EtchingChamber
Gate Valve
１軸動作で移動機構,電極間位置調整機構,ﾁｬﾝﾊﾞｱｲｿﾚｰﾄ機構の３つの機構をｶﾊﾞｰしたｼﾝﾌﾟﾙでｺﾝﾊﾟｸﾄな搬送ｼｽﾃﾑを実現。
第11回窒化物半導体応用研究会
初期
エッチング後
240μm
120μm
Etch Rate:8μm/min
15分後
SiC
項目
SiCエッチング
Quartsエッチング
Sapphireエッチング
他メーカとの比較
当社 他メーカ
SiC,Quartz,Sapphireといった難エッチング材料の高速エッチングを実現
3～8um/min 0.5um/min
0.5～2um/min 0.2um/min
1～3um/min 0.2um/min
プロセス特徴1
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ノズルシュミュレーション
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装置外観図2
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ハード関連比較
項目
装置本体サイズ
ガスライン搭載数
処理基板形状
他メーカとの比較
当社 他メーカ
フットプリント650×1000
MAX12ライン 他社MAX8ライン
任意の大きさのチップサイズでの処理可
2,3inchの決まった基板ｻｲｽﾞのみ処理可
メリット
当社装置の2～3倍
プロセスチャンバ容量 0.8L 当社装置の10～13倍
高排気効率
1/160sec
Ar=100sccmの場合
1/40sec
Ar=100sccmの場合
装置設置面積が最小に抑えれるので置く場所に困らない
他系統のプロセスガスを搭載出来ることにより様々な膜エッチングの条件出しが行える
高価な基板（SiC等）の条件出し
にﾌﾙｳｪﾊｰを使わなくてもﾁｯﾌﾟｻｲｽﾞにｶｯﾄして行える
・ﾁｬﾝﾊﾞﾒﾝﾃﾅﾝｽが容易である・使用ﾌﾟﾛｾｽｶﾞｽの量も節約できる・高排気効率が良い
常に新鮮なｴｯﾁｬﾝﾄが供給される為、加工面面積効果によるｴｯﾁﾚｰﾄの低下が抑えられる
第11回窒化物半導体応用研究会
まとめ
・小口径チャンバでの放電に伴う上部電極と下部電極の位置関係
・誘電体材料とICPコイルの最適形状、最適配置
・最小容積ﾌﾟﾛｾｽﾁｬﾝﾊﾞ設計、直結した広帯域ターボ分子ポンプ、圧力調整弁によるﾌﾟﾛｾｽｶﾞｽﾁｬﾝﾊﾞ内平均滞留時間の削減
以上により高密度プラズマ、GaN,Sapphire,高速エッチングレートを実現。
第11回窒化物半導体応用研究会