JPH0729893A - Ｌｅｐ電極支持機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 回転電界により電子を加速しプラズマを生成
するドライエッチング装置において、チャンバ内壁と電
極との間に局所的放電の発生を防ぎ、チャンバ容積を変
えずまた大直径の高価なスペーサを必要とせずに、ＬＥ
Ｐ電極と基板間の距離を変更できる機構を提供する。 【構成】 チャンバ１の上蓋や底板の高さは変化させ
ず、チャンバ上蓋の上から吊り下げ棒１２でＬＥＰ電極
２を吊り下げる機構とし、この電極吊り下げ棒の周りに
小さいスペ−サを設け上蓋１１に固定する。壁に固定し
ないので電極と壁との間で放電集中が起らない。このス
ペ−サの高さを変えてＬＥＰ電極２とウエハの距離を変
えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高周波回転電界を利
用しガスをプラズマにするドライエッチング装置におけ
る上部電極の取り付け構造に関する。半導体集積回路の
高密度化を一層推し進めるために、フォトリソグラフィ
技術、エッチング技術の進歩が不可欠である。

【０００２】

【従来の技術】ドライエッチングはガスをプラズマにし
てこれを加速し基板に当てて、基板上のレジストによっ
て覆われていない半導体部分を物理的化学的作用により
除去するものである。レジストによって覆われていない
部分をなるべく垂直にエッチングするのが望ましい。他
の分野で使われることのある湿式のエッチングは等方的
にエッチングが進む。これに対して、レジスト面に対し
て垂直にのみエッチングが進行するのを異方性エッチン
グという。乾式のエッチングは異方性に優れている。先
述の性質は異方性が高いということで表現できる。

【０００３】単にイオンの物理的な衝撃力によって半導
体部分を除去する場合はガスとして不活性ガスを用いれ
ば良い。単にイオンエッチングという。しかしこれはエ
ッチング速度が遅いので殆ど用いられない。

【０００４】現在最も広く用いられているエッチング方
法は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）である。ガス
としてハロゲンのガスを用いて化学反応により半導体を
除去していく。これは平行平板電極などを用いてハロゲ
ンガスなどに高周波を印加してプラズマとしこれにより
半導体部分をエッチングする。現在のＲＩＥはかなりの
低真空中でプラズマを発生させている。低真空の方がプ
ラズマが立ち易いからである。真空度が低いと（圧力が
高いと）イオンの平均自由工程が短く散乱され易い。イ
オンが散乱されると、レジスト面に対して斜めに入射す
るイオンビ−ムの割合が増える。微細なレジストの穴に
おいて垂直に半導体を削るようにするためには、イオン
の入射方向が基板面に直角でなければならない。このた
めにはイオンの平均自由工程を長くし散乱確率を減らせ
ば良い。散乱確率が低ければレジスト面に対して直角な
方向に飛ぶイオンビ−ムのみがウエハに入射する。この
ためにエッチングの異方性が高くなる。そのために真空
度を上げる必要がある。しかし真空度を上げると高周波
放電が起こり難くなる。単に平行平板電極に高周波を印
加するというのでは圧力がかなり高くないとプラズマが
立たない。するとエッチングレ−トが低くなる。これが
問題であった。

【０００５】高真空中で高密度プラズマを発生させると
いう課題に答えるために、マグネトロン反応性イオンエ
ッチング法や、ＥＣＲエッチング法が開発されてきてい
る。マグネトロン反応性イオンエッチング法は、従来の
平行平板電極の周囲に例えば４の電磁石を設け、電磁石
の励磁電流の位相を２π／４ずつ変化させることによ
り、チャンバ内に回転磁場を発生させ、これにより電子
のサイクロトロン運動を起こさせ、イオン化効率を上げ
ようとするものである。

【０００６】ＥＣＲエッチング法は、例えばチャンバの
外部にコイルを設け、直流磁場を縦方向に発生させる。
２．４５ＧＨｚのマイクロ波を外部からチャンバに導入
する。直流磁場によって、電子はサイクロトロン運動す
るが、これの周期とマイクロ波の周期を同じにすると電
子がマイクロ波を共鳴吸収する。運動エネルギ−を得た
電子がガス原子、分子に衝突してこれをイオンにするの
でやはりイオン化率が向上する。

【０００７】しかしマグネトロン反応性イオンエッチン
グ法は、回転磁場の密度が空間的に一様でない。ために
プラズマ密度が空間的に不均一になる。ＥＣＲエッチン
グ法は磁場がやはり空間的に不均一であるから、プラズ
マ密度が空間的に不均一になる。プラズマ密度が不均一
であるのでエッチング速度もウエハ面内で一様でない。
当然エッチング深さがウエハ面内で不均一になる。例え
ばこのような磁場利用エッチング法をＭＯＳＬＳＩプロ
セスに応用すると、ゲ−ト酸化膜を劣化させてしまう。

【０００８】このように磁場により電子運動を賦勢し高
真空中でも放電を維持しイオン化率を高くする方法が提
案されている。しかしいずれも磁場の空間的不均一のた
めにプラズマ密度が不均一になるという難点があった。
プラズマやラジカルの作用で半導体部分を除去するので
あるから、プラズマが空間的に一様でないと、エッチン
グ速度も空間的に一様でないことになる。もしも大口径
のウエハをエッチングしようとすると、ウエハの面内で
のエッチング深さが著しく不均一になる。だからこれら
の方法は大口径ウエハのエッチングには不向きである。

【０００９】そこで回転電界を用いたドライエッチング
法が本発明者らによって発明された。特開平４−２６８
７２７号、特開平４−２９０２２６号、特願平２−４０
２３１９号、特願平４−２１５８２０号などに開示され
る。ｎ枚の電極に位相が２π／ｎだけ異なる高周波電圧
を印加して、チャンバ内に回転電界を発生しこれによっ
て電子を縦軸回りに回転させ加速し、ガス原子を叩いて
プラズマにし、このプラズマによって基板をエッチング
する。

【００１０】これはチャンバ内に、上下の平行平板電極
と、ｎ枚のＬＥＰ電極を設けたものである。下の平行平
板電極にエッチングすべき基板を載せる。ＬＥＰ電極は
回転対称になるように互いに対向するように設けられ
る。上下の平行平板電極は上下方向に交番電界を発生す
る。側方のＬＥＰ電極は水平方向に回転電界を発生す
る。上下の平行平板電極に掛ける高周波は例えば５０Ｍ
Ｈｚ、水平の回転電界のための高周波は３００ＭＨｚで
ある。

【００１１】先述のように反応性イオンエッチングは平
行平板電極だけを利用している。これに比較すると中間
側方に設けるＬＥＰ電極が増えている。マグネトロン反
応性イオンエッチング法は上下の平行平板電極と中間側
方の電磁石からなるから、これに比較すると、電磁石が
電極に置き換えられているということになる。磁場によ
って電子を賦勢することにより高真空中でもプラズマを
発生させることのできる技術があるのであるから、単な
る平行平板電極ではなく変動電界を用いて電子運動を賦
勢するという思想がすぐに浮かびそうに思われるがそう
でない。磁場は高密度プラズマの内部にも入るが電界は
入らないと思われていたからである。プラズマは荷電粒
子の集合である。高密度のプラズマが存在すると空間電
荷が局在し電界が内部にまで入らないと考えられていた
のである。外側の電荷が電界を遮蔽して内部には到達し
ないであろうという訳である。細い陰極線は電界で容易
に曲げることができるが、大電流の陰極線は電場では制
御し難いものである。であるから、変動電界を利用して
電子運動を高揚し高真空中でもプラズマを発生させよう
とした試みをしたものは本発明者以外にはない。

【００１２】このような回転電界を利用するエッチング
法を本発明者はＬＥＰ法と名付けた。エッチング装置の
全体をＬＥＰ装置と呼び、側方の回転対称の電極をＬＥ
Ｐ電極ということにした。一般名称になっている訳では
ない。ＬＥＰということもあるしリサ−ジュプラズマエ
ッチング装置ということもある。リサ−ジュ図形という
のは、互いに垂直な方向の単振動を合成した２次元運動
の軌跡のことである。フランスのLISSAJOUS が考案した
機械で描けるのでこの名前がある。

【００１３】 ｘ＝Ａcos ωｔ、ｙ＝Ｂcos （Ωｔ＋δ） （１）

【００１４】を合成する。つまり（ｘ，ｙ）の点の軌跡
である。角振動数ω、Ωの違い、δの値、振幅Ａ、Ｂに
より様々な図形が得られる。円、楕円、直線などの他に
多様な図形を得る。角振動数が等しいときでも、楕円、
直線、円の場合がある。

【００１５】初め本発明は互いに対向する２組の電極、
つまり４枚の電極を９０度ずらせて設置し、９０度ずつ
位相の異なる電圧振幅の等しい高周波を印加して回転電
界を作った。上の式ではω＝Ω、Ａ＝Ｂ、δ＝９０度の
場合である。すると電界がΩで円運動するようになる。

【００１６】 Ｅ_X ＝Ａcos ωｔ、Ｅ_Y ＝Ａcos （ωｔ＋π／４） （２）

【００１７】こういう様に水平方向に対向する２対の電
極に９０度位相の異なる電圧を印加すると、回転電界を
形成できる。電極配置が直交電界を作る方向であるし、
位相が異なるのでリサ−ジュと名付けたのである。実際
には電界は円運動するかまたは楕円運動するかである。
複雑な一般のリサ−ジュ図形を描くという訳ではない。

【００１８】しかし本発明者は更に一歩進んで、回転対
称の位置に置いたｎ枚の電極に、２π／ｎだけ位相差の
ある高周波を印加した場合も回転電界を形成できるはず
であるということに気づいた。ｎ＝４に限らず、ｎ＝３
でもｎ＝６でも回転電界を作ることができる。ｎ個の電
極を２π／ｎ度ずつの中心角をなすよう回転対称の位置
に設置する。つまりｊ番目の電極の位置（Ｘ_j ，Ｙ_j ）
は、

【００１９】 Ｘ_j ＝Ｈcos （Ωｔ＋２πｊ／ｎ） （３）

【００２０】 Ｙ_j ＝Ｈsin （Ωｔ＋２πｊ／ｎ） （４）

【００２１】として、ｊ番目電極の電圧Ｖ_j を Ｖ_j ＝Ｋcos （Ωｔ＋２πｊ／ｎ） （５）

【００２２】というように与える。そうすると、電極で
囲まれる中心での電界は０である。しかし中心から離れ
ると、距離に比例した電界が発生する。この電界はｘｙ
面上にあり、しかもΩの回転角速度で回転する。

【００２３】つまり一般的にｎ枚の電極を設けて、２π
／ｎだけ位相のずれた高周波電圧を印加すると中心から
の距離に比例した回転電界を形成することができる。そ
こでこのような場合も含めて、リサ−ジュプラズマエッ
チングということにした。３枚であろうが、５枚であろ
うがＬＥＰ電極という。装置と区別するために電極はリ
サ−ジュ電極と呼ぶこともある。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】図４はリサ−ジュプラ
ズマエッチング装置の概略構成図である。チャンバ１内
に、ＬＥＰ電極２が幾つか鉛直方向に設けられる。これ
は回転対称の位置に設けられる等価な電極板である。下
方に下部電極３があり、これにウエハ４が載っている。
ウエハ４面上にはレジストを塗付してフォトリソグラフ
ィにより適当なレジストのパタ−ンを形成する。下部電
極３は発熱するので冷却する。

【００２５】図５は従来例（特開平４−２６８７２７
号、特開平４−２９０２２６号）に係るＬＥＰ装置の横
断平面図である。図６は同じものの正面図である。これ
は３つのＬＥＰ電極２を用いる例である。チャンバ１の
内壁５は電極を安定して取り付け易いように、六角形に
形成される。６面の内の３面にＬＥＰ電極２を絶縁物６
を介して取り付けられる。チャンバが接地電位で、ＬＥ
Ｐ電極２は高周波が掛かるから絶縁する必要がある。チ
ャンバの壁面には３つの穴７がありここからＬＥＰ電極
２へ電圧を供給するためのコ−ド８が通っている。チャ
ンバ１はこのように異形の容器であり、しかも穴を開け
る必要があるので金属製でなければならない。石英では
このような複雑な加工が出来ないし電極を側面で支持す
るということもできない。金属である限り電位が浮動し
ていてはいけないので接地する。チャンバ１とベ−スチ
ャンバ９の間には、幾つかのリング状のスペ−サ１０が
ある。チャンバ１の上部は上蓋１１により閉じられてい
る。下部電極３にはエッチングすべき半導体基板（ウエ
ハ）４が載っている。下部電極３はベ−スチャンバ９に
固定してある。ＬＥＰ電極２はチャンバの内側壁５に固
定してある。従って基板（ウエハ）４とＬＥＰ電極２の
距離は一定になる。

【００２６】解決しようとする問題は二つある。順に説
明する。一つは電極とチャンバの間の放電の問題であ
る。電極とチャンバは絶縁物６を介して絶縁されている
が、電極の端ではチャンバと電極の間には空間しか存在
しない。この空間の長さは絶縁物６の厚さに等しい。絶
縁物は薄いものであるので、空間の長さは短い。それで
電極の端とチャンバ１の間に放電Ｑが発生する。このよ
うな放電集中が起こると、プラズマ密度がこの近傍だけ
高くなる。ためにウエハ４の周囲だけプラズマがより高
密度になる。したがってウエハの側周がより深くエッチ
ングされてしまう。このような電極とチャンバの間の局
所的な放電の発生を防ぐ必要がある。このためには絶縁
物の厚みを増やせば良いのである。しかしそうするとチ
ャンバ内の有効容積が減少する。また電極がプラズマで
加熱されるので、冷却したいという場合絶縁物で遮断さ
れているので冷却が難しくなる。このように、電極端と
チャンバ間の異方性放電が第１の問題である。

【００２７】前述のように、図５の構成において基板と
ＬＥＰ電極の間隔は一定である。基板とＬＥＰ電極の上
下方向の距離Ｗはプラズマエッチングを効率よく行う上
で重要なパラメ−タである。ＬＥＰ電極と基板が近いほ
どプラズマの利用効率が高まる。しかしＬＥＰ電極と基
板が離れている方が、プラズマ密度が均一になる。大口
径のウエハをエッチングしたいという場合は広い面積で
一様なプラズマ密度が形成されなければならないので、
電極と基板が離れているほうが良いということになる。
電極と基板の最適な垂直距離は基板の材料にもよる。そ
こで材料により距離Ｗを変えたいとしても従来のＬＥＰ
装置ではこれが難しい。チャンバの側面に電極が固着し
てあるのでチャンバに対する電極の高さは変わらないか
らである。電極を外してチャンバ内壁の別の位置に付け
替えるというようなことができない。

【００２８】敢えて距離Ｗを変えようとすると、図６に
示すように大径のリング状のスペ−サ１０を幾つかチャ
ンバ１とベ−スチャンバ９の間に挾まなければならな
い。つまりスペ−サを挟むことにより初めてベ−スチャ
ンバとチャンバの距離を変化させ、距離Ｗを変えること
ができる。このスペ−サ１０はチャンバ１と同じ形状で
なければならない。大型の部材であるし、スペ−サ１０
の分だけ装置のコストを押し上げる。またスペ−サを入
れるとチャンバの容積が変化する。投入電力やエッチン
グガスは、ある容積のチャンバに対して最適の値に決め
てあるので、容積が変わると電力やガスを変えなければ
ならない。電極と基板の距離が変わるからといってチャ
ンバの容積も変えると、他のパラメ−タも変化させなけ
ればならず、他の条件を一定にして基板、電極間距離の
最適値を求めるということができない。このように図５
の装置は電極と基板の間の距離を自在に変更調整できな
いという難点があった。電極基板距離の固定性である。
これがもう一つの問題である。

【００２９】チャンバ内壁と電極の間に局所的な放電が
起こらないようにした機構を提供することが第１の目的
である。チャンバの容積を変える事なく、ＬＥＰ電極と
基板の距離を変えることができる機構を提供することが
本発明の第２の目的である。また大きい直径の高価なス
ペ−サを必要とせず、電極・基板間距離を変更できる機
構を提供することが第３の目的である。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ装置は、チャンバ内壁面に電極を付けるのではなく、
チャンバの上からＬＥＰ電極を支持棒で吊り下げる。チ
ャンバの内壁には１００μｍ以上の絶縁層が形成されて
いる。チャンバから電極を離すことができるのでチャン
バと電極間の局所的な放電を防ぐことができる。単に吊
り下げるだけでなくＬＥＰ電極の昇降機構をも備える。
ＬＥＰ装置のチャンバの上蓋に電極の数だけの穴を穿
ち、この穴に吊り下げ棒を差し込み、小さいスペ−サを
用いて上蓋に対して任意の高さに設置し、吊り下げ棒の
下端にＬＥＰ電極を固定する。チャンバ内は真空を維持
しなければならないので、吊り下げ棒の周囲は円筒形の
スペ−サや絶縁リングによって囲む。上蓋はチャンバに
固定され、チャンバはベ−スチャンバに固定されている
ので、ＬＥＰ電極を昇降させてもチャンバ内部の容積が
殆ど変化しない。

【００３１】チャンバ内壁の絶縁層を形成するために多
様な方法がある。 金属チャンバの内壁に１００μｍ厚以上のアルミナが
溶射されている。 １００μｍ厚以上のセラミック製カバ−が金属チャン
バの内壁に接着されている。 １００μｍ厚以上の石英製カバ−が金属チャンバの内
壁に接着されている。 チャンバの側面を石英管にする。蓋を金属にすれば電
極を吊り下げることができる。石英と金属の蓋をフラン
ジにおいて気密結合することは可能である。 金属チャンバの内壁に１００μｍ以上の厚さのテフロ
ン被膜を形成する。

【００３２】

【作用】従来のように、ＬＥＰ電極をチャンバの内側面
に固着するのではなく、上蓋から吊り下げ棒によって吊
り下げ、その下端にＬＥＰ電極を固着するようにしてい
る。吊り下げ棒を昇降することにより電極の高さを調整
することができる。これによって電極とチャンバを離す
ことができる。チャンバ内壁には絶縁層があり、チャン
バと電極が離隔していることと、絶縁層の作用で、電極
とチャンバの間で放電集中が起こらない。これが一つの
作用である。もうひとつの効果は吊り下げ棒の昇降によ
り基板と電極間の距離Ｗを変化させることができるとい
うことである。吊り下げ棒の昇降によるので、チャンバ
内の容積が変化しない。ために、投入電力や供給ガス流
量などのパラメ−タを再調整する必要がない。勿論チャ
ンバ内の真空を保つために吊り下げ棒の周囲は円筒形の
スペ−サや絶縁筒で気密に囲む必要がある。絶縁筒で囲
むのは、電極をチャンバ上蓋から絶縁する必要があるか
らである。

【００３３】

【実施例】図１は本発明のＬＥＰ電極昇降機構を備える
装置の横断平面図、図２は同じものの外観を示す平面
図、図３はＬＥＰ電極の吊り下げ機構の断面図である。
装置の外殻部は、円筒形のチャンバ１、上蓋１１、ベ−
スチャンバ９よりなる。これらの間にスペ−サのような
ものはない。チャンバ１とベ−スチャンバ９の距離は一
定である。ＬＥＰ電極は、チャンバの側面に固着される
のではなくて、上蓋１１から吊り下げ棒１２によって吊
り下げられる。だからチャンバ１の内面が六角形にはな
らず、単純な円筒形になっている。チャンバの骨格はス
テンレスやアルミニウムで作ることができる。内壁には
絶縁層（アルミナ、セラミック、石英など）が１００μ
ｍ以上の厚みで形成されている。ＬＥＰ電極はＡｌで、
表面にアルマイト処理したものである。この例ではＬＥ
Ｐ電極とチャンバ内壁の間隔は５ｃｍである。

【００３４】吊り下げ棒１２の上蓋１１に対する高さは
自在に調整することができる。上蓋１１はＬＥＰ電極の
数ｎだけの通し穴１３が穿たれている。チャンバフラン
ジ１４に上蓋１１がボルト１５によって固定される。吊
り下げ棒１２は下方が通し穴１３を突き抜けてチャンバ
１の内部空間にある。吊り下げ棒１２は円形断面の棒で
あるが、これの下端の一方向には平坦面が形成してあ
り、ここにＬＥＰ電極２がボルト１６によって固着され
る。

【００３５】吊り下げ棒１２の上半部は絶縁リング１
７、スペ−サ１８などによって囲まれる。これらの内径
は通し穴１３の内径にほぼ等しい。吊り下げ棒１２の上
方は広い吊り下げフランジ１９になっている。吊り下げ
フランジ１９は前記のスペ−サ１８を上から抑える。吊
り下げ棒の内部には冷却のために冷却水または冷媒が通
る通路３０、３１が形成される。上方の入口３２から冷
媒が導入され、出口３３から排出される。ＬＥＰ電極が
プラズマによって発熱するので、これを冷却するために
冷却水や冷媒を通す。電極温度は一定の最適温度に保た
れる。

【００３６】吊り下げフランジ１９の一部に穴２０が穿
たれており、穴２０にスタッド２１、絶縁カラ−２２が
挿通される。スタッド２１の下端は、上蓋１１の上面の
螺穴２３に螺込まれている。スタッド２１の上端にはワ
ッシャ２４が嵌め込まれ、ナット２５によって締結され
ている。スタッド２１によって、吊り下げフランジ１９
が下方に押される。しかし吊り下げフランジ１９と上蓋
１１の間には絶縁リング１７とスペ−サ１８があるの
で、吊り下げフランジの高さがこれによって決まる。絶
縁カラ−や絶縁リングはテフロンやＦＲＰを用いる。

【００３７】スペ−サ１８を取り替えることにより、電
極の高さを調整することができる。スペ−サや絶縁リン
グ１７は電極の数だけ必要である。チャンバ内は真空に
引く必要がある。このため、上蓋１１と絶縁リング１７
の間にはＯリング２６が、絶縁リング１７とスペ−サ１
８の間にはＯリング２７が、スペ−サ１８と上蓋フラン
ジ１９の間にはＯリング２８が介挿される。またチャン
バフランジ１４と上蓋１１の間にはＯリング２９が設け
られる。

【００３８】スペ−サの高さによってＬＥＰ電極の高さ
を調整することができる。スペ−サのないときに電極の
位置は最も低くなる。スペ−サの幅を大きくするに従っ
て電極の位置が高くなる。スペ−サを変えるには次のよ
うにする。上蓋をチャンバから取り外す。上蓋をひっく
り返して、吊り下げ棒が上を向くようにする。吊り下げ
棒からＬＥＰ電極を外す。吊り下げフランジの取付スタ
ッドのナットを緩める。吊り下げフランジを上蓋から外
す。スペ−サが解放されるので、スペ−サを変更する。
以前のスペ−サを除き所望の高さのスペ−サを絶縁リン
グの上に置く。今度は逆の順で組み立てる。

【００３９】一つの実施例を述べる。本発明の装置（図
１）と比較例の装置（図５）によって、圧力を変えなが
ら、ｎ⁺ −ｐｏｌｙＳｉをエッチングした。本発明装置
は電極を上から吊り下げている。比較例のものは内壁に
ＬＥＰ電極を固着したものである。圧力の変動域は０．
５Ｐａ〜５Ｐａである。エッチングガスはＣｌ₂ であ
り、流量は８０ｓｃｃｍであった。下部電極３へ印加す
る高周波は１３．５６ＭＨｚであり電力は８０Ｗであっ
た。上部のＬＥＰ電極には１２０度ずつ位相の異なる５
４．２４ＭＨｚの高周波を印加した。電力は７０Ｗであ
る。このような条件で本発明の装置と比較例の装置によ
りエッチングを行い、ウエハ面内でのエッチングの不均
一性を調べた。図７にこの結果を示す。縦軸が不均一性
で、エッチング深さの分散を平均値で割ったものであ
る。これが小さいと均一性が高いということである。こ
れが高いと不均一だということである。

【００４０】本発明によるものは圧力の変動に対してエ
ッチングの均一性が極めて優れている。圧力Ｐ＝１Ｐａ
で不均一性が２％である。圧力が増えると不均一性も増
加するが、２Ｐａで４％、３Ｐａで８％である。３Ｐａ
以上になると不均一性が増加せず５Ｐａでも８％であ
る。これ以上でも１０％以下であろう。これは電極とチ
ャンバの間に局所的な放電が起こらないからである。

【００４１】比較例では、１Ｐａで３％である。これは
充分に一様である。しかし不安定であり、不均一性が圧
力変動とともに一挙に増大する。０．５Ｐａで６％であ
る。１Ｐａより下では不均一が大きくなる。逆に３Ｐａ
の圧力では不均一性が３４％にもなる。これ以上高いと
さらに不均一が増加する。これだけを見ても、比較例の
場合は圧力変動による不安定性が大きいということが分
かる。側面に取り付けた電極とチャンバの間に交流的な
電流経路が生じて電極の近傍でプラズマが過度に高密度
化する。圧力が上昇すると、この近傍で活性種が増加し
エッチングが不均一になる。このために圧力が３Ｐａを
越えると不均一性が急激に増えるのであろう。

【００４２】さらにＭＯＳ構造ＴＥＧを用いたチャ−ジ
アップダメ−ジ評価を行った。本発明のエッチング装置
によると、１０ｎｍ厚のゲ−ト酸化膜に対してもダメ−
ジが検出されなかった。これはプラズマの均一性が良好
なことによるものと考えられる。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、リサ−ジュプラズマエッチン
グ装置において、ＬＥＰ電極をチャンバの壁面に直接に
取り付けず、蓋から電極を吊り下げるようにしている。
このために電極とチャンバの距離を広くとることがで
き、ＬＥＰ電極とチャンバの間に放電が起こらない。こ
のためにプラズマ密度がチャンバ内の広い範囲で一様に
なる。ためにウエハ面内のエッチング速度が均一にな
る。また電極を蓋板から吊り下げるので、ＬＥＰ電極の
高さを変更することができる。スペ−サを電極の数だけ
用いるがこれは小さいスペ−サである。ためにスペ−サ
のコストを低減できる。また電極の高さ変更に伴いチャ
ンバ内の容積が変わらない。ために供給ガス流量、投入
電力などのパラメ−タを変更しなくても良い。エッチン
グ条件を変えることなく異なる高さの電極条件でエッチ
ングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るＬＥＰ電極昇降機構を備
えたドライエッチング装置の横断平面図。

【図２】本発明の実施例に係るＬＥＰ電極昇降機構を備
えたドライエッチング装置の平面図。

【図３】ＬＥＰ電極の昇降機構の部分の断面図。

【図４】ＬＥＰ電極を用いたドライエッチング装置の概
略構成図。

【図５】従来例に係るＬＥＰドライエッチングの横断平
面図。

【図６】従来例に係るＬＥＰドライエッチングの正面
図。

【図７】本発明の装置と比較例の装置によりｎ⁺ ポリＳ
ｉをエッチングした時の、エッチング不均一性の圧力依
存性を示すグラフ。

【符号の説明】

１ チャンバ ２ ＬＥＰ電極（上部電極） ３ 下部電極 ４ ウエハ ５ 内壁 ６ 絶縁物 ７ 穴 ８ コ−ド ９ ベ−スチャンバ １０ スペ−サ １１ 上蓋 １２ 吊り下げ棒 １３ 通し穴 １４ チャンバフランジ １５ ボルト １６ ボルト １７ 絶縁リング １８ スペ−サ １９ 吊り下げフランジ ２０ 穴 ２１ スタッド ２２ 絶縁カラ− ２３ 螺穴 ２５ ナット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉置 徳彦 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産 業株式会社内 (72)発明者 大國 充弘 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産 業株式会社内 (72)発明者 中山 一郎 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産 業株式会社内 (72)発明者 久保田 正文 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産 業株式会社内 (72)発明者 野村 登 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産 業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内壁面に１００μｍ以上の厚さの絶縁体
   を持つ筒型のチャンバと、チャンバの底部に固定される
   ベ−スチャンバと、ｎ個の穴を有しチャンバの上部を被
   蓋する上蓋と、チャンバ内でベ−スチャンバの上に置か
   れる半導体ウエハを戴置すべき下部電極と、チャンバ内
   に互いに対向するように回転対称の位置に設けられるｎ
   枚のＬＥＰ電極とよりなり、チャンバ内にエッチングガ
   スを導入し、ＬＥＰ電極に掛けた位相の異なる高周波電
   圧によって回転電界を発生させガスをプラズマとして、
   ウエハをエッチングするようにしたＬＥＰドライエッチ
   ング装置において、絶縁体を介して上蓋に固定した吊り
   下げ棒によりＬＥＰ電極を上から支持したことを特徴と
   するＬＥＰ電極支持機構。
2. 【請求項２】 内壁面に１００μｍ以上の厚さのアルミ
   ナ溶射層を設けた筒型のチャンバと、チャンバの底部に
   固定されるベ−スチャンバと、ｎ個の穴を有しチャンバ
   の上部を被蓋する上蓋と、チャンバ内でベ−スチャンバ
   の上に置かれる半導体ウエハを戴置すべき下部電極と、
   チャンバ内に互いに対向するように回転対称の位置に設
   けられるｎ枚のＬＥＰ電極とよりなり、チャンバ内にエ
   ッチングガスを導入し、ＬＥＰ電極に掛けた位相の異な
   る高周波電圧によって回転電界を発生させガスをプラズ
   マとして、ウエハをエッチングするようにしたＬＥＰド
   ライエッチング装置において、上蓋に絶縁体を介して固
   定した吊り下げ棒によりＬＥＰ電極を上から支持したこ
   とを特徴とするＬＥＰ電極支持機構。
3. 【請求項３】 内壁面に１００μｍ以上の厚さのセラミ
   ック製カバ−を取り付けた筒型のチャンバと、チャンバ
   の底部に固定されるベ−スチャンバと、ｎ個の穴を有し
   チャンバの上部を被蓋する上蓋と、チャンバ内でベ−ス
   チャンバの上に置かれる半導体ウエハを戴置すべき下部
   電極と、チャンバ内に互いに対向するように回転対称の
   位置に設けられるｎ枚のＬＥＰ電極とよりなり、チャン
   バ内にエッチングガスを導入し、ＬＥＰ電極に掛けた位
   相の異なる高周波電圧によって回転電界を発生させガス
   をプラズマとして、ウエハをエッチングするようにした
   ＬＥＰドライエッチング装置において、上蓋に絶縁体を
   介して固定した吊り下げ棒によりＬＥＰ電極を上から支
   持したことを特徴とするＬＥＰ電極支持機構。
4. 【請求項４】 内壁面に１００μｍ以上の厚さの石英製
   カバ−を取り付けた筒型のチャンバと、チャンバの底部
   に固定されるベ−スチャンバと、ｎ個の穴を有しチャン
   バの上部を被蓋する上蓋と、チャンバ内でベ−スチャン
   バの上に置かれる半導体ウエハを戴置すべき下部電極
   と、チャンバ内に互いに対向するように回転対称の位置
   に設けられるｎ枚のＬＥＰ電極とよりなり、チャンバ内
   にエッチングガスを導入し、ＬＥＰ電極に掛けた位相の
   異なる高周波電圧によって回転電界を発生させガスをプ
   ラズマとして、ウエハをエッチングするようにしたＬＥ
   Ｐドライエッチング装置において、上蓋に絶縁体を介し
   て固定した吊り下げ棒によりＬＥＰ電極を上から支持し
   たことを特徴とするＬＥＰ電極支持機構。
5. 【請求項５】 内壁面に１００μｍ以上の厚さの絶縁体
   を持つ筒型のチャンバと、チャンバの底部に固定される
   ベ−スチャンバと、ｎ個の穴を有しチャンバの上部を被
   蓋する上蓋と、チャンバ内でベ−スチャンバの上に置か
   れる半導体ウエハを戴置すべき下部電極と、チャンバ内
   に互いに対向するように回転対称の位置に設けられるｎ
   枚のＬＥＰ電極とよりなり、チャンバ内にエッチングガ
   スを導入し、ＬＥＰ電極に掛けた位相の異なる高周波電
   圧によって回転電界を発生させガスをプラズマとして、
   ウエハをエッチングするようにしたＬＥＰドライエッチ
   ング装置において、上蓋の穴から差し込まれＬＥＰ電極
   を下端に固定すべき吊り下げ棒と、吊り下げ棒を支持す
   る吊り下げフランジと、個々の吊り下げ棒の周囲におい
   て、上蓋と吊り下げフランジの間に挿入される絶縁リン
   グと、スペ−サと、吊り下げフランジを上蓋に固定する
   スタッドと、スタッドと吊り下げフランジとを絶縁する
   絶縁カラ−よりなり、吊り下げフランジと上蓋の間に異
   なる高さのスペ−サを挿入することによりＬＥＰ電極の
   高さを変化させることを特徴とするＬＥＰ電極支持機
   構。
6. 【請求項６】 内壁面に１００μｍ以上の厚さの絶縁体
   を持つ筒型のチャンバと、チャンバの底部に固定される
   ベ−スチャンバと、ｎ個の穴を有しチャンバの上部を被
   蓋する上蓋と、チャンバ内でベ−スチャンバの上に置か
   れる半導体ウエハを戴置すべき下部電極と、チャンバ内
   に互いに対向するように回転対称の位置に設けられるｎ
   枚のＬＥＰ電極とよりなり、チャンバ内にエッチングガ
   スを導入し、ＬＥＰ電極に掛けた位相の異なる高周波電
   圧によって回転電界を発生させガスをプラズマとして、
   ウエハをエッチングするようにしたＬＥＰドライエッチ
   ング装置において、上蓋の穴から差し込まれＬＥＰ電極
   を下端に固定すべき吊り下げ棒と、吊り下げ棒を支持す
   る吊り下げフランジと、個々の吊り下げ棒の周囲におい
   て、上蓋と吊り下げフランジの間に挿入される絶縁リン
   グと、スペ−サと、吊り下げフランジを上蓋に固定する
   スタッドと、スタッドと吊り下げフランジとを絶縁する
   絶縁カラ−よりなり、吊り下げ棒の内部には冷媒の通る
   通路を設けＬＥＰ電極を冷却し、吊り下げフランジと上
   蓋の間に異なる高さのスペ−サを挿入することによりＬ
   ＥＰ電極の高さを変化させることを特徴とするＬＥＰ電
   極支持機構。