JPH0144791B2 - - Google Patents

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JPH0144791B2
JPH0144791B2 JP57069688A JP6968882A JPH0144791B2 JP H0144791 B2 JPH0144791 B2 JP H0144791B2 JP 57069688 A JP57069688 A JP 57069688A JP 6968882 A JP6968882 A JP 6968882A JP H0144791 B2 JPH0144791 B2 JP H0144791B2
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JP
Japan
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wafer
chamber
support plate
electrode plate
etching
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Enu Sutainbaagu Jooji
Aaru Rainbaagu Aran
Deiru Eiu Jiin
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Applied Biosystems Inc
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Perkin Elmer Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
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  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可能な用途の中でも殊に半導体製造
に適当である高速プラズマエツチング装置に関す
る。
従来より、多数の種々の種類のプラズマエツチ
ング装置が使用され、若干の成功を得ているので
はあるが、この技術に対する本発明の貢献は、こ
のような公知のものを越えて改善された新規装置
である。
本発明のその１つの目的は、実際に全面的に絶
縁されたベーステーブルおよび他の研磨面を使用
し、それにより、ウエーハの縁周りを通りかつエ
ツチング速度を極めて低減させる短絡放電電流を
阻止するのに適当である、新規かつ改善された高
速エツチング装置を得ることである。
本発明のその他の目的は、焼結または焼結状の
多孔質電極板を使用し、局部的強放電領域なしに
均等な全方向ガス分散が得られる、前記特徴を有
する装置を得ることである。
本発明のさらに他の目的は、圧迫装置が備えら
れ、ウエーハおよびウエーハ支持板間の正確な結
合が保証される結果、完全平面でないシリコンウ
エーハを供給することができる高速プラズマエツ
チング装置を得ることである。
本発明のもう１つの目的は、低周波励起電流を
使用し、増大させるイオン運動量および他の有利
な効果が得られる、新規かつ改善されたエツチン
グ装置を得ることである。
前述と同じ目的で従来より使用されている装置
と比べ、本発明による装置の前記およびその他の
利点が以下の記載から明白である。
従つて、本発明によるプラズマエツチング装置
は、下部フランジおよび距離をおいた上部フラン
ジ；前記フランジ間に取付けられ、密閉エツチン
グ室を形成する室壁；前記室中に配置され、その
上に加工されるべきウエーハを収容するウエーハ
支持板；前記ウエーハ支持板を電気的に接地する
装置；前記室壁および前記支持板間に挿入された
電気絶縁スペーサ；エツチングガスの供給を受容
するガス導入手段を有する焼結または焼結状の多
孔質電極板；前記電極を室中にウエーハと距離的
に関連させて取付ける装置；および、前記電極板
に励起作動電圧を適用する装置より成り、かつ前
記室が、ガスおよびエツチング生成物を排出する
ための、真空源へのガス導出部を有することを特
徴とする。
本発明の１実施例において、電極板は、それか
らガスを全方向に噴出させるため焼結微粒子より
成り、このような板が、例えば多孔質ステンレス
鋼、多孔質グラフアイトまたは多孔質の焼結石英
のような任意の適当な材料より成る。
本発明の他の実施例によれば、ウエーハと大地
との電気的結合度を増大させるため、ウエーハを
ウエーハ支持板に強固に圧迫する装置を含有す
る。
本発明のさらに他の実施例によれば、電極板に
適用される励起電圧の周波数が十分に低められ、
従つて、放電を維持するのに必要な電子増倍を惹
起する装置が容積制御よりはむしろ面積制御され
る。
本発明のさらに他の実施例およびその付加的な
利点は以下の記載から明白である。
以下に、本発明を図面実施例につき詳述する。
図面に示した本発明による装置の１実施例にお
いて、このプラズマエツチング装置は下部フラン
ジ１０および距離をおいた上部フランジ１２より
成る。室壁１４が前記フランジ間に取付けられ、
密閉エツチング室１６を形成する。本発明の１実
施例において、室壁１４の上縁が上部フランジ１
２に、１８で示すように固定して取付けられ、か
つＯリング２０が、室壁の下縁を下部フランジ１
０に対し密封するために使用される。
ウエーハ支持板２２がエツチング室１６中に配
置される。この支持板が下部フランジ１０上に配
置され、かつ電気絶縁性の環状スペーサ２４が室
壁１４および支持板２２間に挿入されている。こ
のウエーハ支持板２２は、図中に２６で示したよ
うな加工されるべきウエーハを収容するように形
成されている。この支持板２２は導電性材料から
製造され、かつ導線２８のような手段が、以下に
詳述するような目的でウエーハを接地するため備
えられている。焼結または焼結状の多孔質電極板
３０が、エツチング室１６中にウエーハと距離的
に関連して取付けられる。この板は電気絶縁性の
支持リング３２により包囲され、このリングが板
と室壁１４とを絶縁するのに役立つ。
電源３６が、励起作動電圧を導線３８を経て電
極板３０へ供給する。エツチングガスが、焼結ま
たは焼結状多孔質板３０へ、この目的で備えられ
たガス入口４０を経て供給される。室１６は、ガ
スおよびエツチング生成物を排出するため、ウエ
ーハ支持板２２周りに距離をおいて配置され、真
空源へ導かれた複数の通路の形のガス出口４２を
有する。
弾性のウエーハ圧迫装置４４が後述せる目的で
備えられるが、これはばねが装填されたピンまた
は弾力的に取付けられたリングであればよい。
エツチング工程の温度を制御する目的で、上部
フランジ１２、下部フランジ１０およびウエーハ
支持板２２に、それぞれ冷媒または熱媒通路が備
えられる。従つて、上部フランジ１２が冷媒入口
４６および冷媒出口を有し、下部フランジ１０が
冷媒入口５０および出口５２を有し、かつウエー
ハ支持板２２が冷媒入口５４および出口５６を有
する。ある種の装置の場合、熱媒をフランジ１０
に供給するため入口５０および出口５２を使用す
るとともに、冷媒をウエーハ支持板の入口５４を
供給することが所望され、それに対し他の装置の
場合、冷媒がこれら２つの部材に供給される。
作動に際し、加工されたウエーハ２６を室１６
から除去しかつこれを加工されるべき第２のウエ
ーハと代えるため、装置の上部が、図中に矢印５
８により示したように垂直上方に移動せしめられ
る。従つて、上部フランジ１２、室壁１４、支持
リング３２、電極板３０および圧迫装置４４が、
上方移動のため単一のユニツトとして配列される
とともに、下部フランジ１０、スペーサ２４およ
び支持板２２が不動に残存し、それによりウエー
ハステーシヨンへの入口が形成される。
本発明により、ウエーハ支持板が全体的に電気
絶縁されているのが殊に有利である。一般に、シ
リコンウエーハが酸化され、従つてプラズマ放電
に対し、絶縁されていない金属面よりも大きいイ
ンピーダンスを示す。ウエーハは接地された面に
置かれる。もし接地された露出金属面がプラズマ
と接触した場合、短絡放電電流がウエーハ周りに
生じかつエツチング速度が著るしく低減する。こ
れを阻止するため、環状の絶縁スペーサ２４が、
金属製支持板２２の露出を阻止するため備えら
れ、それにより、実際に全部の放電電流がウエー
ハ２６を通ることを保証する。スペーサ２４、室
壁１４および支持リング３２を製造するのに適当
な絶縁材料は、例えばテフロン（Teflon、商標
名）である。また、圧迫部材４４が、例えばテフ
ロンのような絶縁材料から製造される。
また、本発明により、電極３０が焼結または焼
結状の多孔質板であるのが殊に有利である。有利
に、高速エツチングのための電極距離が、高いプ
ラズマ空間電位を得るためできるだけ小さくされ
る。従来より、装入ガスをできるだけ均等に分配
するため、ある種のシヤワーヘツド形構造が好ま
しいと考えられていた。しかしながら、もし一連
の穿孔が使用された場合、たとえこれらが小さく
とも局部的な強放電領域が形成され、これが反対
に不均等を生じると判明した。全方向に多孔質な
材料がガス拡散装置として極めて有利であると判
明した。適当な電極板は、焼結微粒子から製造さ
れることができ、局部的な強放電領域なしに均等
なガス分散が得られる。適当な材料は、焼結ステ
ンレス鋼、多孔質グラフアイトおよび焼結石英を
包含する。電極板が多機能に並びにガス分配に役
立ち、例えば、ウエーハの特定部分に供給される
ガスの量を、板の厚さを変えることにより変更す
るのが可能であることが注目される。従つて、も
し放電特性の相異による個有の不均質さがあるな
らば、これは適当に機械加工された板により補正
されることができる。付加的に、ガスと電極との
長い接触時間が、電極により冷却されることを可
能にし、それにより冷却ガスがウエーハのホトレ
ジスト面に供給される。このことは、ホトレジス
トの熱劣化がプラズマエツチングの第１の制限条
件であるので、たんに、冷却された支持板からウ
エーハを経て導くことにより冷却のさらに有効な
方法が得られる。
本発明のさらに他の利点は、ウエーハ圧迫装置
を備えたことである。大ていのシリコンウエーハ
は完全平面でなく、従つて支持板に、最良でもわ
ずかな位置で接触する。このことが、ウエーハの
裏面および支持板間の隙間を生じる。このことが
ウエーハおよび支持板間のキヤパシタンスを低減
させることになり、それによりウエーハが大地か
ら部分的に“減結合”される。さらにまた圧迫す
ることが、短絡回路からウエーハ下の金属製支持
板への放電電流を阻止する。
本発明の他の重要な利点は、低周波励起を使用
することである。100キロヘルツ帯〜約1MHzの低
周波の場合、放電を維持するのに必要な作動電圧
が、公知技術のスパツタリング装置および若干の
公知技術のプラズマエツチング装置で一般に使用
される13.56MHzのような高いラジオ周波数で必
要である作動電圧を上廻り増大する。従つてイオ
ン運動量が、電場方向の変動をイオンがフオロー
できるような低い周波数で増大する。放電を維持
するため必要な電子増倍を惹起する機構が、容積
制御形の機構から面積制御されるものに変る。す
なわち、高周波の容積制御では、迅速に変動する
電流の流れをイオンがフオローできず、従つて付
加的なイオン化がプレート間に生じ、かつ低周波
の面積制御では、放電の進行を維持するための付
加的な電子がいわゆる２次放射により得られる。
これらの効果から得られる大きいイオンエネルギ
が、エツチング速度の増大、異方性（すなわち、
エツチングを１方向に制限し、それによりいわゆ
るアンダカツトを低減させること）および、シリ
コン酸化物を、種々のフルオルカーボンエツチン
グガスでエツチングするための選択性にとり重要
である。この点で有利なのは、公知技術による常
用の装置が毎分約1000〜2000オングストロームの
エツチング速度を有したのに対し、本発明による
装置が、毎分数1000オングストロームを上廻り毎
分１ミクロンまたはそれ以上にまで（すなわち、
公知技術のエツチング速度の約５〜10倍）のエツ
チング速度を有することである。
本発明の１実施例として、電極または陰極板３
０を、孔径0.5ミクロンを有する焼結ステンレス
鋼から形成した。アルゴンを混合したC2F6ガス
を、室１６中へ多孔質電極を通して導入し、かつ
プラズマを、電極の底面および酸化シリコンウエ
ーハ２６の頂面間の範囲内で開始させた。室中の
圧力1.0torrおよび、0.1MHzで300ワツトの励起エ
ネルギを使用した。極めて有利な結果が得られ
た。
本発明は、前述の特定の１実施形態に限定され
ることなく、本発明の範囲的で種々の変法が可能
であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明による装置の１実施例を示す縦
断面図である。 １０……下部フランジ、１２……上部フラン
ジ、１４……室壁、１６……密閉エツチング室、
１８……固定取付け部、２０……Ｏリング、２２
……ウエーハ支持板、２４……環状スペーサ、２
６……ウエーハ、３０……多孔質電極板、３２…
…電気絶縁性支持リング、３６……電源、４０…
…ガス入口、４２……ガス出口、４４……ウエー
ハ圧迫装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 下部フランジおよび距離をおいた上部フラン
    ジ；前記フランジ間に取付けられ、密閉エツチン
    グ室を形成する室壁；前記室中に配置され、その
    上に加工されるべきウエーハを収容するウエーハ
    支持板；前記ウエーハ支持板を電気的に接地する
    装置；前記室壁および前記支持板間に挿入された
    電気絶縁スペーサ；エツチングガスの供給を受容
    するガス導入手段を有する焼結または焼結状の多
    孔質電極板；前記電極を室中にウエーハと距離的
    に関連させて取付ける装置；および、前記電極板
    に励起作動電圧を適用する装置より成り、かつ前
    記室が、ガスおよびエツチング生成物を排出する
    ための、真空源へのガス導出部を有することを特
    徴とするプラズマエツチング装置。 ２ 前記電極板を室中に取付けるための前記装置
    が、前記電極板および前記室壁間に挿入された電
    気絶縁性の支持リングより成ることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第１項記載のプラズマエツチ
    ング装置。 ３ 前記電極板が、それからガスを全方向噴出さ
    せるため焼結微粒子より成ることを特徴とする、
    特許請求の範囲第１項記載のプラズマエツチング
    装置。 ４ 電極板の気孔径が約0.5ミクロン程度である
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第３項記載の
    プラズマエツチング装置。 ５ 前記電極板がステンレス鋼より成ることを特
    徴とする、特許請求の範囲第３項記載のプラズマ
    エツチング装置。 ６ 前記電極板が多孔質のグラフアイトより成る
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第３項記載の
    プラズマエツチング装置。 ７ 前記電極板が多孔質の焼結石英より成ること
    を特徴とする、特許請求の範囲第３項記載のプラ
    ズマエツチング装置。 ８ 前記励起作動電圧の周波数が十分に低く、従
    つて放電の維持に必要な増倍電子を惹起する機構
    が面積制御されることを特徴とする、特許請求の
    範囲第１〜第７項のいずれかに記載のプラズマエ
    ツチング装置。 ９ 前記励起電圧の周波数が約100KHz〜約1MHz
    の範囲内にあることを特徴とする、特許請求の範
    囲第１〜第７項のいずれかに記載のプラズマエツ
    チング装置。 １０ 下部フランジおよび距離をおいた上部フラ
    ンジ；前記フランジ間に取付けられ、密閉エツチ
    ング室を形成する室壁；前記室中に配置され、そ
    の上に加工されるべきウエーハを収容するウエー
    ハ支持板；前記ウエーハ支持板を電気的に接地す
    る装置；前記室壁および前記支持板間に挿入され
    た電気絶縁スペーサ；エツチングガスの供給を受
    容するガス導入手段を有する焼結または焼結状の
    多孔質電極板；前記電極を室中にウエーハと距離
    的に関連させて取付ける装置；前記電極板に励起
    作動電圧を適用する装置；および、ウエーハから
    大地への電気的結合度を増大させるため、ウエー
    ハをウエーハ支持板に強固に圧迫する装置より成
    り、かつ前記室が、ガスおよびエツチング生成物
    を排出するための、真空源へのガス導出部を有す
    ることを特徴とするプラズマエツチング装置。 １１ 下部フランジおよび距離をおいた上部フラ
    ンジ；前記フランジ間に取付けられ、密閉エツチ
    ング室を形成する室壁；前記室中に配置され、そ
    の上に加工されるべきウエーハを収容するウエー
    ハ支持板；前記ウエーハ支持板を電気的に接地す
    る装置；前記室壁および前記支持板間に挿入され
    た電気絶縁スペーサ；エツチングガスの供給を受
    容するガス導入手段を有する焼結または焼結状の
    多孔質電極板；前記電極を室中にウエーハと距離
    的に関連させて取付ける装置；前記電極板に励起
    作動電圧を適用する装置；およびウエーハをウエ
    ーハ支持板に弾性圧迫しそれら間の電気的結合度
    を増大させるため、前記電極板および前記ウエー
    ハ間に挿入された、ばねが装填されたピンより成
    り、かつ前記室が、ガスおよびエツチング生成物
    を排出するための、真空源へのガス導出部を有す
    ることを特徴とするプラズマエツチング装置。 １２ 下部フランジおよび距離をおいた上部フラ
    ンジ；前記フランジ間に取付けられ、密閉エツチ
    ング室を形成する室壁；前記室中に配置され、そ
    の上に加工されるべきウエーハを収容するウエー
    ハ支持板；前記ウエーハ支持板を電気的に接地す
    る装置；前記室壁および前記支持板間に挿入され
    た電気絶縁スペーサ；エツチングガスの供給を受
    容するガス導入手段を有する焼結または焼結状の
    多孔質電極板；前記電極を室中にウエーハと距離
    的に関連させて取付ける装置；前記電極板に励起
    作動電圧を適用する装置；および、ウエーハをウ
    エーハ支持板に弾性圧迫しそれら間の電気的結合
    度を増大させるため、前記電極板および前記ウエ
    ーハ間に挿入された弾性取付けリングより成り、
    かつ前記室が、ガスおよびエツチング生成物を排
    出するための、真空源へのガス導出部を有するこ
    とを特徴とするプラズマエツチング装置。 １３ 下部フランジおよび距離をおいた上部フラ
    ンジ；前記フランジ間に取付けられ、密閉エツチ
    ング室を形成する室壁；前記室中に配置され、そ
    の上に加工されるべきウエーハを収容するウエー
    ハ支持板；前記ウエーハ支持板を電気的に接地す
    る装置；前記室壁および前記支持板間に挿入され
    た電気絶縁スペーサ；エツチングガスの供給を受
    容するガス導入手段を有する焼結または焼結状の
    多孔質電極板；前記電極を室中にウエーハと距離
    的に関連させて取付ける装置；前記電極板に励起
    作動電圧を適用する装置；および、ウエーハの大
    地への電気的結合度を増大させるため、ウエーハ
    をウエーハ支持板に強固に圧迫する装置より成
    り、前記室が、ガスおよびエツチング生成物を排
    出するための、真空源へのガス導出部を有し、か
    つ、前記励起作動電圧の周波数が約100KHz〜約
    1MHzの範囲内にあることを特徴とするプラズマ
    エツチング装置。
JP57069688A 1981-05-06 1982-04-27 Plasma etching device Granted JPS57185982A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/260,668 US4367114A (en) 1981-05-06 1981-05-06 High speed plasma etching system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57185982A JPS57185982A (en) 1982-11-16
JPH0144791B2 true JPH0144791B2 (ja) 1989-09-29

Family

ID=22990125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57069688A Granted JPS57185982A (en) 1981-05-06 1982-04-27 Plasma etching device

Country Status (4)

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US (1) US4367114A (ja)
EP (1) EP0064163B1 (ja)
JP (1) JPS57185982A (ja)
DE (1) DE3272087D1 (ja)

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