JPH0513006Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は半導体ウエハーのエツチング等に用い
るプラズマ処理装置に関する。

（従来の技術） 半導体集積回路の製造工程にあつては、シリコ
ンウエハー等の半導体ウエハーの表面を有機膜に
て選択的に覆い、有機膜にて覆われていない部分
をプラズマによつて選択的にエツチングするよう
にしている。

そして斯るエツチングに用いるプラズマ反応処
理装置としては、多数のウエハーを同時に処理す
るバツチ式があるが、このバツチ式装置によると
各ウエハーを均質に処理できないため、最近では
高品質の半導体集積回路チツプを製造する装置と
して、特開昭56−48099号公報に開示される平行
平板型装置が知られている。

しかしながら、平行平板型プラズマ反応処理装
置は、一対の平行な電極間にウエハーをセツトす
るため、ウエハーが直接プラズマ中に晒され、ダ
メージを受けることがある。

そこでプラズマ反応処理装置の周囲に一対の半
筒状の外部電極を備え、かつ、ウエハー処理部と
プラズマ発生部とを分けた装置、例えばTCA−
2300（東京応化工業社製プラズマアツシング装置）
が知られている。この装置は、第４図に示すよう
に、底板１００上にベルジヤー型（釣鐘状）チヤ
ンバー１０１を設け、このチヤンバー１０１上部
に一対の半筒状電極１０２，１０３を配置し、一
方の電極１０２を高周波電源１０４に、他方１０
３をアースし、更にチヤンバー１０１内に下方か
らテーブル１０５を臨ませ、このテーブル１０５
上にウエハーＷを載置するようにしている。

（考案が解決しようとする問題点） 第４図に示した従来装置によれば、チヤンバー
１０１上部をプラズマの発生部としているため、
チヤンバー１０１下部に配置したウエハーＷはプ
ラズマ中に存在するイオンや荷電粒子によるダメ
ージが少なくなるが、エツチング速度が遅く、ま
た第５図に示すように等方性のエツチングがなさ
れるため、ウエハーＷに形成した有機膜１０６の
開口部１０６ａの内側までエツチングされる所謂
サイドエツチングの度合いが大となる。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本考案は、プラズマ反
応処理装置のチヤンバー上部に一対の半筒状上部
電極を設け、この上部電極の一方を高周波電源に
接続し、他方をアースし、更にチヤンバー内に臨
むテーブル状下部電極を高周波電源に接続した。

（作用） チヤンバー上部がプラズマ発生部となるため、
下部電極上に載置されたウエハーはプラズマによ
るダメージを受けにくく、且つプラズマによつて
発生したラジカルは高周波電源に接続される下部
電極に向つて吸引されウエハー表面に垂直に当た
るため、異方性エツチングが施される。

（実施例） 以下に本考案の実施例を添付図面に基づいて説
明する。

第１図は本考案に係るプラズマ反応処理装置の
全体図であり、底板１上にはベルジヤー型の石英
チヤンバー２が載置固定されている。この石英チ
ヤンバー２は大径の本体２ａ上に小径部２ｂを一
体的に形成し、この小径部２ｂの外側に一対の半
筒状上部電極３，４を配設し、一方の電極３を高
周波電源５に接続し、他方の電極４をアースし、
更に小径部２ｂの頂部には反応ガスの導入管６を
接続している。尚、半筒状電極３，４については
チヤンバー２内に配設してもよい。

一方、底板１には開口７が形成され、この開口
７にはカラー８が嵌着され、このカラー８内周面
に沿つてテーブル状下部電極９が昇降可能となつ
ている。この下部電極９はプラズマ発生用の一対
の電極３，４に挟まれない位置に置かれ、上面が
半導体ウエハーＷを載置するための平面とされ、
下部には外側に延びるフランジ部９ａが形成さ
れ、下部電極９が上昇した際にフランジ部９ａ上
端が底板１下面に取付けたシール部材１０に圧接
することでチヤンバー２内の気密性を確保するよ
うにしている。また、下部電極９は高周波電極に
５に接続されており、下部電極９に前記上部電極
３に印加するよりも極めて弱い高周波を印加する
ようにしている。

一方チヤンバー２内の底板１上には排気リング
１１を設けている。この排気リング１１は外周面
がチヤンバー２の内周面に当接し、上面は上昇し
た下部電極９と面一とされ、且つ内径は下部電極
９の外径よりも大とされ、下部電極９外周に真空
引き用の排気口１２を形成している。そして排気
口１２は排気リング１１とカラー８及び底板１と
の間に形成された排気通路１３を介して底板１に
形成した排気通路１４につながつている。以上の
如き構成のプラズマ反応処理装置を用いて半導体
ウエハーＷ表面にエツチングを施す場合を説明す
る。

先ず下部電極９を第１図に示す位置から降下さ
せ、下部電極９上にウエハーＷを載置し、再び下
部電極９を上昇せしめてチヤンバー２内を気密と
すし、次いで排気口１２を介して吸引することで
チヤンバー２内を減圧するとともに反応ガス導入
管６から反応ガスを導入し、一方の上部電極３に
高周波を印加するとともに下部電極９に弱い高周
波を印加する。

すると、一対の上部電極３，４によつて囲まれ
たチヤンバー２内上部で主としてプラズマが発生
し、このプラズマの発生によつて活性化したラジ
カルは下部電極９に印加した高周波によつて方向
性をもつてウエハーＷに垂直に当たる。その結
果、第２図に示すようにウエハーＷ表面は表面に
形成した有機膜１５の窓部１５ａに沿つて垂直に
エツチングされ、サイドエツチングを呈すること
がない。

また、上記実施例にあつてはエツチングの初め
から下部電極９に高周波を印加するようにした
が、エツチングの初期においては下部電極に高周
波を印加せずに所定時間経過後に高周波を印加し
たり、或いは下部電極９に印加する高周波の強さ
を経時的に変化せしめるようにしてもよい。

このようにすることで、サイドエツチングの量
を任意にコントロールすることができる。そして
サイドエツチングの量を適当な量とすることでエ
ツチングの断面形状においてテーパー形状を有す
るパターンを得ることができるため、例えば第３
図に示すようにウエハーＷ上に積層する絶縁層或
いは金属層１６を平坦なものとすることもでき
る。

（考案の効果） 以上に説明した如く本考案によれば、チヤンバ
ーの上部に一対のプラズマ発生用の上部電極を配
設するとともに、チヤンバー下部に高周波電源に
接続するウエハー載置用の下部電極を臨ませたの
で、プラズマ中のイオンや荷電粒子によるウエハ
ーのダメージを抑制しつつ、異方型エツチングを
施すことができ、サイドエツチングのない処理を
なすことができ、更にはサイドエツチングの量を
任意にコントロールすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るプラズマ処理装置の全体
図、第２図及び第３図は本考案に係る装置によつ
てエツチングを施したウエハーの拡大断面図、第
４図は従来のプラズマ処理装置を示す図、第５図
は従来装置によつてエツチングを施したウエハー
の拡大断面図である。 尚、図面中２はチヤンバー、３，４は半筒状上
部電極、５は高周波電源、９は下部電極、Ｗは半
導体ウエハーである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ベルジヤー型チヤンバー２を有するプラズマ反
   応処理装置において、前記ベルジヤー型チヤンバ
   ー２の側面には、半筒状に分割された一対の上部
   電極３，４が設けられ、この上部電極３，４の一
   方の電極３は高周波電源５に接続され、他方の電
   極４はアースされ、更にチヤンバー２内下部に
   は、被処理物Ｗを載置する下部電極９が臨み、こ
   の下部電極９は前記一対の上部電極３，４にて画
   成されるプラズマ発生領域よりも下方に位置し、
   且つ前記一方の電極３よりも低い周波数の高周波
   電源に接続されることを特徴とするプラズマ反応
   処理装置。