JPH058937U - 平行平板型プラズマエツチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ発生領域の拡大の防止、特に排気リ
ング３０、４０上でのプラズマの発生を防止し、大口径
のウエハでも均一なエッチングが行なわれると共に高ア
スペクト比でも異方性に優れたパタ−ンを形成すること
のできる平行平板型プラズマエッチング装置を提供する
こと。 【構成】 エッチングガスの導入路１５、排気路３０
ａ、４０ａ、上部電極１１、下部電極１３及びウエハク
ランプ１７等を備えた平行平板型プラズマエッチング装
置において、前記排気路３０ａ、４０ａの断面形状が屈
曲していることを特徴とする平行平板型プラズマエッチ
ング装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明は平行平板型プラズマエッチング装置、より詳細にはエッチングガスの 導入路、排気路、上部電極、下部電極及びウエハクランプ等を備え、ウエハ上に 集積回路の微細パタ−ンを形成する際等に使用される平行平板型プラズマエッチ ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

大規模集積回路の製造においては、半導体ウエハ上に微細なパタ−ンを形成す る必要があり、このために主にドライエッチング装置が用いられている。

【０００３】 ドライエッチング装置としてこれまで種々の形式の装置が考案されているが、 集積度の高い大規模集積回路の製造においては、微細パタ−ンを再現性良く形成 することのできる平行平板型プラズマエッチング装置が主流となってきている。

【０００４】 従来のこの種平行平板型プラズマエッチング装置の概略を図４に示す。図中１ ０は処理室を示しており、この処理室１０の上部には上部電極１１が配設され、 この上部電極１１に対向して処理室１０の下部には下部電極１３が配設されてい る。下部電極１３の上面にはウエハ１２が載置されており、下部電極１３の外周 下方には真空排気系１４が配設され、この真空排気系１４は主に排気リング１４ ａにより構成されている。上部電極１１の上方にはシ−ルプレ−ト２０が配設さ れ、このシ−ルプレ−ト２０の中央部にガス導入路１５が形成されており、ガス 導入路１５はガス供給源（図示せず）に接続されている。またシ−ルプレ−ト２ ０側にはウエハ１２を下部電極１３に固定するためのクランプ板１７が取り付け られている。上部電極１１及び下部電極１３には高周波電源１６が接続されてお り、この高周波電源１６から上部電極１１あるいは下部電極１３に高周波電力を 印加することにより、ガス導入路１５から供給された反応ガスがプラズマ化され てウエハ１２にエッチング処理が施されるようになっている。

【０００５】 このエッチング処理を行なう際、ウエハ１２の径が大きくなるにつれてプラズ マのウエハ１２への集中及びプラズマ安定領域の拡大が要求されるようになって きており、パタ−ンの微細化につれて大口径のウエハ１２ではイオンの指向性が より求められてきている。このため処理室１０の低圧化が図られるようになって きている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、処理室１０の低圧化を図ると処理室１０内でのプラズマ発生領 域が図中Ａ、Ｂ、Ｃの如くに順次拡がってゆく。すなわちプラズマの通常の発生 領域であるＡ領域から排気リング１４ａ上のＢ領域でもプラズマが発生し、さら にクランプ板１７の外周部上方にまでプラズマ発生領域が拡大されることとなる 。このようなプラズマ発生領域の拡大はウエハ１２のエッチング効率の低下を招 くと共に排気リング１４ａ等の装置構成部材にも悪影響を与え好ましくない。

【０００７】 そこで従来においてもこのようなプラズマ発生領域の拡大を阻止する方法とし て、ウエハ１２の外周に絶縁体あるいは絶縁体で被覆された導電体を材料とした 電界集中リング（図示せず）を配設し、この電界集中リングによりプラズマをウ エハ１２の上方に集中させる方法が提案されている。

【０００８】 しかしながら、上記した方法ではウエハ１２と前記電界集中リングとの境界部 分における電界の変化が急激なものになるため、ウエハ１２の外周部分における エッチング速度がウエハ１２の中心部と異なり、ウエハ１２内におけるエッチン グの均一性が低下するといった課題があった。

【０００９】 本考案は上記課題に鑑み考案されたものであって、プラズマ発生領域の拡大の 防止、特に排気リング上でのプラズマの発生を防止し、大口径のウエハでも均一 なエッチングが行なわれると共に、高アスペクト比でも異方性に優れたパタ−ン を形成することのできる平行平板型プラズマエッチング装置を提供することを目 的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案に係る平行平板型プラズマエッチング装置は 、エッチングガスの導入路、排気路、上部電極、下部電極及びウエハクランプ等 を備えた平行平板型プラズマエッチング装置において、前記排気路の断面形状が 屈曲していることを特徴としている。

【００１１】

【作用】

上記した構成によれば、エッチングガスの排気路の断面形状が屈曲した構造と なっているので、エッチングガスの排気経路が長くなり、このため排気経路にお ける電界の勾配がなだらかとなり、排気リング上におけるプラズマの発生が少な くなる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案に係る平行平板型プラズマエッチング装置の実施例を図面に基づ いて説明する。 図１は本実施例に係る平行平板型プラズマエッチング装置を示す断面図であり 、図中１０は処理室を示している。この処理室１０の上部には上部電極１１がテ フロンにより形成された保持リング２２に固定されて配置され、上部電極１１に 対向して処理室１０の下部には上部電極１１から５mmの距離を保って下部電極１ ３が配設されている。上部電極１１の上方にはシ−ルプレ−ト２０が配設され、 このシ−ルプレ−ト２０の中央部にはガス導入路１５が形成されており、ガス導 入路１５はガス供給源（図示せず）に接続されている。またシ−ルプレ−ト２０ と上部電極１１との間にはバッフル板２１が介装されており、このバッフル板２ １に形成された開口部（図示せず）から処理室１０にエッチングガスが供給され るようになっている。またシ−ルプレ−ト２０側にはウエハを下部電極１３に固 定するためのクランプ板１７が取り付けられており、このクランプ板１７の表面 にはアルマイト処理が施されている。

【００１３】 下部電極１３の内部には冷媒を循環させるための冷媒循環路１３ａが循環路被 覆材２７に覆われることにより形成されている。下部電極１３の上面にはウエハ （図示せず）が載置され、下部電極１３の外周下方には真空排気系１４が配設さ れており、下部電極１３は基台２４に固定されている。

【００１４】 真空排気系１４は主に排気リング３０及びア−スに接続された溝３１が形成さ れた支持台２６により構成されており、排気リング３０には排気路３０ａが形成 され、この排気路３０ａは溝３１を介して支持台２６に形成された排気口（図示 せず）に連通しており、この排気口が真空排気装置に接続されている。排気路３ ０ａの断面形状は図２（ａ）に示したように、段部が形成された屈曲した形状と なっており、図２（ｃ）に示した直線的な従来の排気路１８ａに比べ排気路３０ ａの長さが長くなっている。このため前記ア−スまでの処理室１０からの電界勾 配が緩やかとなっている。

【００１５】 また排気リングの別の実施例では、図２（ｂ）に示したように排気リング４０ の内部に形成される排気路４０ａの形状が多段に屈曲した形状となっており、図 ２（ａ）に示した実施例のものよりより一層排気路４０ａの長さが長くなってい る。

【００１６】 基台２４にはガス流路２８が形成されており、このガス流路２８は下部電極１ ３内にも延設され、ガス流路２８にＨｅガスを流すことにより下部電極１３とウ エハとの熱伝達が行なわれるようになっている。基台２４は絶縁リング２５を介 して支持台２６に固定されている。

【００１７】 上部電極１１及び下部電極１３には高周波電源（図示せず）が接続されており 、この高周波電源から上部電極１１あるいは下部電極１３に高周波電力を印加す ることによりガス導入路１５から供給された反応ガスがプラズマ化され、ウエハ にエッチング処理が施されるようになっている。

【００１８】 次に上記した実施例の装置及び図２（ｃ）に示した比較例の装置を用いて排気 リング３０、４０、１８上でのプラズマの発生状況を実験した結果を示す。 まず、ＳｉＯ₂ を堆積させたウエハをクランプ板１７により下部電極１３に固 定し、ガス導入路１５から処理室１０の内部にＣＦ₄ が２０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ₃ が２０ｓｃｃｍおよびＡｒが３００ｓｃｃｍの混合ガスを導入する。同時に排気 口から排気して処理室１０内部の圧力を８００ｍｍＴｏｏｒに保つ。次に上部電 極１１と下部電極１３との間に周波数４００ｋＨｚ、最大電圧１．５ｋｗの高周 波電圧を印加する。以上の条件でプラズマの発生状況を調査した結果を下記の表 １に示す。

【００１９】

【表１】 排気路の形状 排気路の屈曲数 プラズマの発生状況 図２（ａ） ２ ほとんど発生せず 図２（ｂ） ４ 完全に発生せず 図２（ｃ） ０ かなり多い このように排気路３０ａ、４０ａを屈曲させた実施例に係る装置ではほとんど 排気リング３０、４０上にプラズマが発生せず、良好な結果が得られており、排 気路に屈曲部を形成することが効果的であることが分かる。

【００２０】

【考案の効果】

以上の説明により明らかなように、本考案に係る平行平板型プラズマエッチン グ装置にあっては、エッチングガスの導入路、排気路、上部電極、下部電極及び ウエハクランプ等を備えた平行平板型プラズマエッチング装置において、前記排 気路の断面形状が屈曲しているので、前記排気路近傍における電界勾配を緩和す ることができ、前記排気路上方におけるプラズマの発生を効果的に阻止すること ができる。従って、プラズマ発生領域の拡大の防止、特に前記排気リング上での プラズマの発生を防止し、大口径のウエハでも均一なエッチングが行なわれると 共に、高アスペクト比でも異方性に優れたパタ−ンを形成することのできる平行 平板型プラズマエッチング装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係る平行平板型プラズマエッチング
装置の実施例を示す断面図である。

【図２】 （ａ）は実施例に係る排気路の形状を示す排
気リングの断面図、（ｂ）は別の実施例に係る排気路の
形状を示す排気リングの断面図、（ｃ）は比較例に係る
排気路の形状を示す排気リングの断面図である。

【図３】 排気リングの概略を示す平面図である。

【図４】 従来の平行平板型プラズマエッチング装置を
示す模式的断面図である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 エッチングガスの導入路、排気路、上部
   電極、下部電極及びウエハクランプ等を備えた平行平板
   型プラズマエッチング装置において、前記排気路の断面
   形状が屈曲していることを特徴とする平行平板型プラズ
   マエッチング装置。