JPH08144072A - ドライエッチング装置 - Google Patents
ドライエッチング装置Info
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- JPH08144072A JPH08144072A JP6284982A JP28498294A JPH08144072A JP H08144072 A JPH08144072 A JP H08144072A JP 6284982 A JP6284982 A JP 6284982A JP 28498294 A JP28498294 A JP 28498294A JP H08144072 A JPH08144072 A JP H08144072A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン酸化膜のドライエッチングにおける
選択比をより向上させ、かつこれのバラツキや変動を小
さく抑制することを目的とする。 【構成】 エッチングステージ５，石英天板２，チャン
バー容器１の温度をそれぞれ所定の高温度値に制御保持
し、エッチングステージ５の温度を室温以下の低温度に
設定する。
選択比をより向上させ、かつこれのバラツキや変動を小
さく抑制することを目的とする。 【構成】 エッチングステージ５，石英天板２，チャン
バー容器１の温度をそれぞれ所定の高温度値に制御保持
し、エッチングステージ５の温度を室温以下の低温度に
設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、フッ化炭素
ガスのプラズマによりシリコン膜とシリコン酸化膜とが
積層された試料をエッチング処理するドライエッチング
装置に関するものである。
ガスのプラズマによりシリコン膜とシリコン酸化膜とが
積層された試料をエッチング処理するドライエッチング
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコンとシリコン酸化膜とが混在する
試料において、シリコン酸化膜を選択的にドライエッチ
ング処理する方法として、例えば、特公平４−４２８２
１号公報と特開平４−２５６３１６号公報に記載されて
いるドライエッチングの方法がある。特開平４−２５６
３１６号公報においては、導入されたフッ化炭素ガスを
マイクロ波電界とソレノイドコイルによる磁界との作用
によりプラズマ化し、シリコン膜とシリコン酸化膜とが
積層された試料をそのプラズマによりエッチング処理す
る際に、プラズマを発生させているプラズマ発生室内壁
を加熱するようにしている。
試料において、シリコン酸化膜を選択的にドライエッチ
ング処理する方法として、例えば、特公平４−４２８２
１号公報と特開平４−２５６３１６号公報に記載されて
いるドライエッチングの方法がある。特開平４−２５６
３１６号公報においては、導入されたフッ化炭素ガスを
マイクロ波電界とソレノイドコイルによる磁界との作用
によりプラズマ化し、シリコン膜とシリコン酸化膜とが
積層された試料をそのプラズマによりエッチング処理す
る際に、プラズマを発生させているプラズマ発生室内壁
を加熱するようにしている。
【０００３】一方、特公平４−４２８２１号公報には、
まず、以下に示すようなドライエッチング装置に関して
記載されている。すなわち、半導体ウエハが装着される
下部電極としてのエッチングステージと、ベース板上に
エッチングステージを覆うように配設されたチャンバー
容器と、このチャンバー容器内のエッチングステージと
の間に所定間隔をおいてこれと対向するように設けら
れ、チャンバー容器の容器壁に絶縁され保持された電極
とを備えたドライエッチング装置である。
まず、以下に示すようなドライエッチング装置に関して
記載されている。すなわち、半導体ウエハが装着される
下部電極としてのエッチングステージと、ベース板上に
エッチングステージを覆うように配設されたチャンバー
容器と、このチャンバー容器内のエッチングステージと
の間に所定間隔をおいてこれと対向するように設けら
れ、チャンバー容器の容器壁に絶縁され保持された電極
とを備えたドライエッチング装置である。
【０００４】また、このドライエッチング装置において
は、エッチングステージに冷却手段が設けられ、チャン
バー容器の容器壁と上部電極とにそれぞれ加熱手段が設
けられている。そして、このエッチングステージを室温
以下の低温度に設定し、チャンバー容器壁および上部電
極をエッチングステージより高い温度に設定し、フロロ
カーボン系のエッチングガスを用いたドライエッチング
を行う技術に関して記載されている。
は、エッチングステージに冷却手段が設けられ、チャン
バー容器の容器壁と上部電極とにそれぞれ加熱手段が設
けられている。そして、このエッチングステージを室温
以下の低温度に設定し、チャンバー容器壁および上部電
極をエッチングステージより高い温度に設定し、フロロ
カーボン系のエッチングガスを用いたドライエッチング
を行う技術に関して記載されている。
【０００５】上述したドライエッチングは、シリコン膜
とシリコン酸化膜とが混在する試料において、シリコン
酸化膜を選択的にエッチングする技術に関するものであ
る。フッ化炭素ガスのプラズマにより、ＣＦ2 などのプ
ラズマ重合物が生成し、エッチング対象物上に堆積す
る。ここで、シリコン酸化膜上に堆積したプラズマ重合
物は、シリコン酸化膜に存在する酸素により還元される
ためシリコン酸化膜より除去される。結果としてシリコ
ン酸化膜はプラズマ重合物が堆積せず、露出したままと
なり、プラズマによりエッチングされる。
とシリコン酸化膜とが混在する試料において、シリコン
酸化膜を選択的にエッチングする技術に関するものであ
る。フッ化炭素ガスのプラズマにより、ＣＦ2 などのプ
ラズマ重合物が生成し、エッチング対象物上に堆積す
る。ここで、シリコン酸化膜上に堆積したプラズマ重合
物は、シリコン酸化膜に存在する酸素により還元される
ためシリコン酸化膜より除去される。結果としてシリコ
ン酸化膜はプラズマ重合物が堆積せず、露出したままと
なり、プラズマによりエッチングされる。
【０００６】これに対して、シリコン上に堆積したプラ
ズマ重合物は、還元されることなくシリコン上に堆積し
ていくので、シリコン表面はこのプラズマ重合物により
保護された状態となり、シリコンのエッチングは抑制さ
れる。以上のことにより、フッ化炭素ガスをエッチング
ガスとして用いたドライエッチングにおいては、シリコ
ン酸化膜を選択的にエッチングすることが可能となる。
ズマ重合物は、還元されることなくシリコン上に堆積し
ていくので、シリコン表面はこのプラズマ重合物により
保護された状態となり、シリコンのエッチングは抑制さ
れる。以上のことにより、フッ化炭素ガスをエッチング
ガスとして用いたドライエッチングにおいては、シリコ
ン酸化膜を選択的にエッチングすることが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来は以上のように構
成されていたので、プラズマ重合物がシリコン膜上に効
果的に付着しないため、シリコン酸化膜とシリコン膜と
のエッチングの選択比が低下するという問題があった。
フッ化炭素ガスのプラズマによるプラズマ重合物は、当
然のことながら、シリコン膜以外にも、真空容器である
チャンバー容器の内壁，プラズマ発生室の内壁や、上部
電極等にも付着していく。このため上述した従来のドラ
イエッチングでは、それらの部分の温度を制御して、プ
ラズマ重合物の付着を防止したり、付着量を制御するこ
とで、エッチング量および選択比の安定を図るようにし
ている。
成されていたので、プラズマ重合物がシリコン膜上に効
果的に付着しないため、シリコン酸化膜とシリコン膜と
のエッチングの選択比が低下するという問題があった。
フッ化炭素ガスのプラズマによるプラズマ重合物は、当
然のことながら、シリコン膜以外にも、真空容器である
チャンバー容器の内壁，プラズマ発生室の内壁や、上部
電極等にも付着していく。このため上述した従来のドラ
イエッチングでは、それらの部分の温度を制御して、プ
ラズマ重合物の付着を防止したり、付着量を制御するこ
とで、エッチング量および選択比の安定を図るようにし
ている。
【０００８】しかしながら、従来では、処理を行う真空
容器内全てを温度制御するようにはしていないので、プ
ラズマ重合物の付着を制御できない部分があり、また、
生成しているプラズマの加熱による真空容器内壁に温度
分布が発生するため、シリコン酸化膜の選択比を更に向
上させる上で限界があった。例えば、プラズマが発生し
ている領域に近いところと遠いところでは温度差が生
じ、プラズマから遠い温度が低いところほどプラズマ重
合物が付着し易くなる。
容器内全てを温度制御するようにはしていないので、プ
ラズマ重合物の付着を制御できない部分があり、また、
生成しているプラズマの加熱による真空容器内壁に温度
分布が発生するため、シリコン酸化膜の選択比を更に向
上させる上で限界があった。例えば、プラズマが発生し
ている領域に近いところと遠いところでは温度差が生
じ、プラズマから遠い温度が低いところほどプラズマ重
合物が付着し易くなる。
【０００９】このことを、処理ウエハを中心に考える
と、処理ウエハ上部にプラズマが発生しており、処理ウ
エハ周辺外の真空容器内壁は、そのプラズマから離れた
ところとなり、他のプラズマに近い内壁部分より温度が
低い部分である。このため、処理ウエハ周辺部分にとっ
ては、近くにプラズマ重合物が付着する他の領域が存在
することになり、処理ウエハ中心部よりも処理ウエハ上
に堆積するプラズマ重合物が減少することになり、選択
比の低下を招いてしまう。これは処理ウエハが大径にな
ればなるほど顕著になる。
と、処理ウエハ上部にプラズマが発生しており、処理ウ
エハ周辺外の真空容器内壁は、そのプラズマから離れた
ところとなり、他のプラズマに近い内壁部分より温度が
低い部分である。このため、処理ウエハ周辺部分にとっ
ては、近くにプラズマ重合物が付着する他の領域が存在
することになり、処理ウエハ中心部よりも処理ウエハ上
に堆積するプラズマ重合物が減少することになり、選択
比の低下を招いてしまう。これは処理ウエハが大径にな
ればなるほど顕著になる。
【００１０】そして、エッチング処理を連続して行って
いった場合、プラズマの加熱により、真空容器内壁の温
度が変化していき、プラズマ重合物の付着量も変化して
いくため、従って、処理ウエハ上へのプラズマ重合物の
堆積量も変化し、結果として、選択比が経時変化すると
いう問題もあった。
いった場合、プラズマの加熱により、真空容器内壁の温
度が変化していき、プラズマ重合物の付着量も変化して
いくため、従って、処理ウエハ上へのプラズマ重合物の
堆積量も変化し、結果として、選択比が経時変化すると
いう問題もあった。
【００１１】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、シリコン酸化膜のドライ
エッチングにおける選択比をより向上させ、かつこれの
バラツキや変動を小さく抑制することを目的とする。
るためになされたものであり、シリコン酸化膜のドライ
エッチングにおける選択比をより向上させ、かつこれの
バラツキや変動を小さく抑制することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明のドライエッチ
ング装置は、エッチングステージと、それ以外のチャン
バー容器を構成する各々の部分とに、それぞれ温度制御
手段が設けられていることを特徴とする。また、チャン
バー容器は、上部と側面と下部とにそれぞれ温度検出手
段と加熱手段とからなる温度制御手段を有し、それぞれ
独立に加熱制御されることを特徴とする。
ング装置は、エッチングステージと、それ以外のチャン
バー容器を構成する各々の部分とに、それぞれ温度制御
手段が設けられていることを特徴とする。また、チャン
バー容器は、上部と側面と下部とにそれぞれ温度検出手
段と加熱手段とからなる温度制御手段を有し、それぞれ
独立に加熱制御されることを特徴とする。
【００１３】
【作用】プラズマが発生している状態においても、被エ
ッチング対象の半導体ウエハ以外のチャンバー容器内
は、どこも均一に加熱される。
ッチング対象の半導体ウエハ以外のチャンバー容器内
は、どこも均一に加熱される。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の１実施例を説明する前に、
この発明の概要について説明する。フッ化炭素ガスのプ
ラズマによるシリコン酸化膜の選択エッチングにおいて
は、エッチング処理を行う真空容器であるチャンバー内
壁に対するプラズマ重合物の付着を制御することは、前
述したように重要なポイントである。
この発明の概要について説明する。フッ化炭素ガスのプ
ラズマによるシリコン酸化膜の選択エッチングにおいて
は、エッチング処理を行う真空容器であるチャンバー内
壁に対するプラズマ重合物の付着を制御することは、前
述したように重要なポイントである。
【００１５】図１は半導体ウエハ温度によるプラズマ重
合物の堆積速度の変化を示す相関図である（文献：Jpn.
J.Appl.Phys.,1992 pp2011）。同図より明らかなよう
に、温度が高いほど堆積速度は減少していく。例えば、
ＣＨＦ4 ガスを用いた場合、１５０℃以上の高温度値に
おいてプラズマ重合物の堆積速度は０になる。また、他
のガスにおいても、温度を上げるほど堆積速度は減少す
る。一方、半導体ウエハ温度を下げていくと、堆積速度
は増加することが分かる。
合物の堆積速度の変化を示す相関図である（文献：Jpn.
J.Appl.Phys.,1992 pp2011）。同図より明らかなよう
に、温度が高いほど堆積速度は減少していく。例えば、
ＣＨＦ4 ガスを用いた場合、１５０℃以上の高温度値に
おいてプラズマ重合物の堆積速度は０になる。また、他
のガスにおいても、温度を上げるほど堆積速度は減少す
る。一方、半導体ウエハ温度を下げていくと、堆積速度
は増加することが分かる。
【００１６】そこで、本発明では、チャンバー内のエッ
チングステージ以外の全ての部分の温度を１５０℃以上
にし、一方でエッチングステージの温度を室温以下にす
ることにより、エッチングステージ以外の全ての部材に
付着するプラズマ重合物の量を減少させるようにした。
そして、このことにより、プラズマ中のプラズマ重合物
を増加し、エッチングステージ上に配置された半導体ウ
エハ上へのプラズマ重合物の付着量を増加させる。
チングステージ以外の全ての部分の温度を１５０℃以上
にし、一方でエッチングステージの温度を室温以下にす
ることにより、エッチングステージ以外の全ての部材に
付着するプラズマ重合物の量を減少させるようにした。
そして、このことにより、プラズマ中のプラズマ重合物
を増加し、エッチングステージ上に配置された半導体ウ
エハ上へのプラズマ重合物の付着量を増加させる。
【００１７】エッチングステージ以外の部分の温度は、
１５０℃以上でなるべく高い温度に加温する方がよい
が、チャンバーの真空保持のために用いられているオー
リングなど熱に対する耐性が低い部材が使用されている
場合は、その耐熱温度に合わせて、例えば２５０℃程度
にすればよい。さらに、本発明では、プラズマによる加
熱でエッチングステージおよびその他のチャンバー内の
部分の温度の経時変化に関しても、温度検出部を設ける
ようにして、これをなくすようにした。
１５０℃以上でなるべく高い温度に加温する方がよい
が、チャンバーの真空保持のために用いられているオー
リングなど熱に対する耐性が低い部材が使用されている
場合は、その耐熱温度に合わせて、例えば２５０℃程度
にすればよい。さらに、本発明では、プラズマによる加
熱でエッチングステージおよびその他のチャンバー内の
部分の温度の経時変化に関しても、温度検出部を設ける
ようにして、これをなくすようにした。
【００１８】このように、エッチングステージおよびエ
ッチングステージ以外の全ての部材の温度を一定温度に
調整するようにしたため、この発明においては、エッチ
ングステージおよびチャンバー内の各部分へのプラズマ
重合物の付着量が一定となり、シリコン酸化膜とシリコ
ンとのエッチング速度比の変化を抑制でき、選択比の経
時変化を防止できる。このときの温度検出部は、チャン
バー内の全ての部分の温度を正確に測定できるようにす
るため、測定対象の部材において、チャンバー内に露出
している部分になるべく近づけて埋設することが望まし
い。
ッチングステージ以外の全ての部材の温度を一定温度に
調整するようにしたため、この発明においては、エッチ
ングステージおよびチャンバー内の各部分へのプラズマ
重合物の付着量が一定となり、シリコン酸化膜とシリコ
ンとのエッチング速度比の変化を抑制でき、選択比の経
時変化を防止できる。このときの温度検出部は、チャン
バー内の全ての部分の温度を正確に測定できるようにす
るため、測定対象の部材において、チャンバー内に露出
している部分になるべく近づけて埋設することが望まし
い。
【００１９】また、上述したように温度検出するように
したので、温度検出部を複数個設けるようにすれば、よ
り細かな温度制御をすることが可能となり、加熱機構を
対応して設けるようにすれば、チャンバー内部の真空中
に露出している部分の温度の分布を±５℃以内にするこ
とも可能である。温度の分布を±５℃以内にできれば、
チャンバー内部の真空中に露出している部分へのプラズ
マ重合物の付着量分布を１０％程度以内にすることがで
きる。そして、このようにすることにより、エッチング
処理のときに処理対象の半導体ウエハ上へのプラズマ重
合物の付着量が均一となり、シリコンとシリコン酸化膜
との選択比の面内均一性を±３％以内とすることができ
る。
したので、温度検出部を複数個設けるようにすれば、よ
り細かな温度制御をすることが可能となり、加熱機構を
対応して設けるようにすれば、チャンバー内部の真空中
に露出している部分の温度の分布を±５℃以内にするこ
とも可能である。温度の分布を±５℃以内にできれば、
チャンバー内部の真空中に露出している部分へのプラズ
マ重合物の付着量分布を１０％程度以内にすることがで
きる。そして、このようにすることにより、エッチング
処理のときに処理対象の半導体ウエハ上へのプラズマ重
合物の付着量が均一となり、シリコンとシリコン酸化膜
との選択比の面内均一性を±３％以内とすることができ
る。
【００２０】以下この発明の１実施例を図を参照して説
明する。 実施例１．図２は、この発明の１実施例であるドライエ
ッチング装置の構成を示す断面図である。同図におい
て、１はチャンバー容器、２はチャンバー容器１上部の
石英天板、３は石英天板２上部に配置された誘導放電用
コイル、４は誘導放電用コイル３に高周波電力を供給す
る高周波電源、５はチャンバー容器１下部に配設された
エッチングステージ、６はエッチングステージに高周波
電力を供給する高周波電源、７はチャンバー容器１内へ
フッ化炭素ガスなどエッチングガスを導入するためのガ
ス導入管、８はチャンバー容器内を減圧排気する排気部
（図示せず）に接続されたガス排気管である。
明する。 実施例１．図２は、この発明の１実施例であるドライエ
ッチング装置の構成を示す断面図である。同図におい
て、１はチャンバー容器、２はチャンバー容器１上部の
石英天板、３は石英天板２上部に配置された誘導放電用
コイル、４は誘導放電用コイル３に高周波電力を供給す
る高周波電源、５はチャンバー容器１下部に配設された
エッチングステージ、６はエッチングステージに高周波
電力を供給する高周波電源、７はチャンバー容器１内へ
フッ化炭素ガスなどエッチングガスを導入するためのガ
ス導入管、８はチャンバー容器内を減圧排気する排気部
（図示せず）に接続されたガス排気管である。
【００２１】また、９はエッチングステージ５の内部に
埋設され、エッチングステージ５を冷却するための低温
の絶縁性液体が流れる冷却管、１０は石英天板２を加温
するために石英天板２に埋設された抵抗加熱体、１１は
チャンバー容器１側壁を加温するために埋設された抵抗
加熱体、１２はチャンバー容器１底部を加熱するために
埋設された抵抗加熱体である。
埋設され、エッチングステージ５を冷却するための低温
の絶縁性液体が流れる冷却管、１０は石英天板２を加温
するために石英天板２に埋設された抵抗加熱体、１１は
チャンバー容器１側壁を加温するために埋設された抵抗
加熱体、１２はチャンバー容器１底部を加熱するために
埋設された抵抗加熱体である。
【００２２】また、１３は石英天板２の温度を検出する
ために石英天板２の内部側壁面近くに埋設された温度検
出端子、１４はチャンバー容器１の側壁の温度を検出す
るためにチャンバー容器１の内部側壁近くに埋設された
温度検出端子、１５はチャンバー容器１底部の温度を検
出するためにチャンバー容器１の底部内側壁近くに埋設
された温度検出端子、１６はエッチングステージ５の温
度を検出するためにエッチングステージ５内に埋設され
た温度検出端子である。
ために石英天板２の内部側壁面近くに埋設された温度検
出端子、１４はチャンバー容器１の側壁の温度を検出す
るためにチャンバー容器１の内部側壁近くに埋設された
温度検出端子、１５はチャンバー容器１底部の温度を検
出するためにチャンバー容器１の底部内側壁近くに埋設
された温度検出端子、１６はエッチングステージ５の温
度を検出するためにエッチングステージ５内に埋設され
た温度検出端子である。
【００２３】そして、１７は温度検出端子１３の温度検
出結果により抵抗加熱体１０を制御する温度制御部、１
８は温度検出端子１４の温度検出結果により抵抗加熱体
１１を制御する温度制御部、１９は温度検出端子１５の
温度検出結果により抵抗加熱体１２を制御する温度制御
部、２０は温度検出端子１６の温度検出結果により冷却
管９を流れる絶縁性液体の温度を制御する温度制御部、
２１はエッチング対象としての半導体ウエハである。
出結果により抵抗加熱体１０を制御する温度制御部、１
８は温度検出端子１４の温度検出結果により抵抗加熱体
１１を制御する温度制御部、１９は温度検出端子１５の
温度検出結果により抵抗加熱体１２を制御する温度制御
部、２０は温度検出端子１６の温度検出結果により冷却
管９を流れる絶縁性液体の温度を制御する温度制御部、
２１はエッチング対象としての半導体ウエハである。
【００２４】図２で、高周波電源４から供給される電力
は、誘導放電用コイル３によりチャンバー容器１内に導
入される。エッチングガスとしてフッ化炭素ガスがガス
導入管７からチャンバー容器１内に導入される。また、
チャンバー容器１内はガス排気管８を通して図示してい
ない真空排気部により減圧排気される。誘導放電用コイ
ル３によって導入された電力により、チャンバー容器２
内のエッチングガスはプラズマ化される。
は、誘導放電用コイル３によりチャンバー容器１内に導
入される。エッチングガスとしてフッ化炭素ガスがガス
導入管７からチャンバー容器１内に導入される。また、
チャンバー容器１内はガス排気管８を通して図示してい
ない真空排気部により減圧排気される。誘導放電用コイ
ル３によって導入された電力により、チャンバー容器２
内のエッチングガスはプラズマ化される。
【００２５】シリコン膜とシリコン酸化膜とが積層され
た半導体ウエハ２１は、シリコン酸化膜面を上面として
エッチングステージ５に配置され、イオン，中性分子あ
るいは原子によりエッチング処理される。また、エッチ
ングステージ５に高周波電力を高周波電源６から印加す
ることにより、イオンの入射エネルギーを独立に制御す
る。更に、抵抗加熱体１０，１１，１２には、それぞれ
温度制御装置１７，１８，１９の制御により電流が流
れ、石英天板２およびチャンバー容器１は１５０℃以上
３００℃以下、望ましくは２００℃以上２５０℃以下の
高温度に加温される。
た半導体ウエハ２１は、シリコン酸化膜面を上面として
エッチングステージ５に配置され、イオン，中性分子あ
るいは原子によりエッチング処理される。また、エッチ
ングステージ５に高周波電力を高周波電源６から印加す
ることにより、イオンの入射エネルギーを独立に制御す
る。更に、抵抗加熱体１０，１１，１２には、それぞれ
温度制御装置１７，１８，１９の制御により電流が流
れ、石英天板２およびチャンバー容器１は１５０℃以上
３００℃以下、望ましくは２００℃以上２５０℃以下の
高温度に加温される。
【００２６】このとき、温度検出端子１３，１４，１５
によりそれぞれ所定温度に制御保持される。一方、エッ
チングステージ冷却管９には、恒温の絶縁性液体が流
れ、エッチングステージ５の温度を、チャンバー容器１
の温度に対して１５０℃から２００℃程度低い低温度値
に制御するようになっている。
によりそれぞれ所定温度に制御保持される。一方、エッ
チングステージ冷却管９には、恒温の絶縁性液体が流
れ、エッチングステージ５の温度を、チャンバー容器１
の温度に対して１５０℃から２００℃程度低い低温度値
に制御するようになっている。
【００２７】このように、この実施例のドライエッチン
グ装置では、エッチングステージ５，石英天板２，チャ
ンバー容器１の温度をそれぞれ所定の温度値に制御保持
することができるので、エッチングステージ５の温度を
室温以下の低温度に設定し、石英天板２およびチャンバ
ー容器１の温度を高温度値に設定し、石英天板２および
チャンバー容器１にＣＦ2 などのプラズマ重合物が付着
することを抑制し、エッチングステージ５に設置された
半導体ウエハ２１へのプラズマ重合物の付着量を増加さ
せることができる。
グ装置では、エッチングステージ５，石英天板２，チャ
ンバー容器１の温度をそれぞれ所定の温度値に制御保持
することができるので、エッチングステージ５の温度を
室温以下の低温度に設定し、石英天板２およびチャンバ
ー容器１の温度を高温度値に設定し、石英天板２および
チャンバー容器１にＣＦ2 などのプラズマ重合物が付着
することを抑制し、エッチングステージ５に設置された
半導体ウエハ２１へのプラズマ重合物の付着量を増加さ
せることができる。
【００２８】ここで、プラズマ重合物が半導体ウエハ２
１のシリコン酸化膜上に付着していっても、前述したよ
うに、このプラズマ重合物は酸化膜中の酸素と反応して
ＣＯもしくはＣＯ2 となり、なくなっていくため、シリ
コン酸化膜のエッチングを阻害することはない。このた
め、シリコン酸化膜のエッチング速度の減少は生じな
い。
１のシリコン酸化膜上に付着していっても、前述したよ
うに、このプラズマ重合物は酸化膜中の酸素と反応して
ＣＯもしくはＣＯ2 となり、なくなっていくため、シリ
コン酸化膜のエッチングを阻害することはない。このた
め、シリコン酸化膜のエッチング速度の減少は生じな
い。
【００２９】これに対して、シリコン膜は酸素を含まな
いため、この上に付着したプラズマ重合物はなくなるこ
とはない。従って、シリコン膜上にはプラズマ重合物が
付着し、雰囲気のプラズマによるエッチング意外にはこ
のプラズマ重合物が除去されることがないので、シリコ
ン膜上にはエッチングに対する保護膜が存在することに
なり、エッチング速度は低下する。
いため、この上に付着したプラズマ重合物はなくなるこ
とはない。従って、シリコン膜上にはプラズマ重合物が
付着し、雰囲気のプラズマによるエッチング意外にはこ
のプラズマ重合物が除去されることがないので、シリコ
ン膜上にはエッチングに対する保護膜が存在することに
なり、エッチング速度は低下する。
【００３０】そして、この実施例においては、エッチン
グステージ５以外の部分を全て１５０℃から２００℃程
度高く、かつ均一に加熱するようにしているので、上述
の状態が常に安定して保持される。このため、チャンバ
ー容器１や石英天板２を加熱しなかったり、加熱してい
ても、温度の分布が生じている状態に比較して、エッチ
ング時におけるシリコン酸化膜とシリコン膜との選択比
をより高くすることができる。
グステージ５以外の部分を全て１５０℃から２００℃程
度高く、かつ均一に加熱するようにしているので、上述
の状態が常に安定して保持される。このため、チャンバ
ー容器１や石英天板２を加熱しなかったり、加熱してい
ても、温度の分布が生じている状態に比較して、エッチ
ング時におけるシリコン酸化膜とシリコン膜との選択比
をより高くすることができる。
【００３１】さらに、この実施例では、チャンバー容器
１，石英天板２の加熱温度を、温度検出端子１３，１
４，１５、および、温度制御部１７，１８，１９，２０
を用いるなどにより制御して均一に一定に保つようにし
てあり、それらの温度変化を±５℃以内とすることがで
きる。このため、エッチング時のプラズマ重合物の付着
量の経時変化を１０％以内に抑えられ、選択比の経時変
化を±３％以内にすることができる。
１，石英天板２の加熱温度を、温度検出端子１３，１
４，１５、および、温度制御部１７，１８，１９，２０
を用いるなどにより制御して均一に一定に保つようにし
てあり、それらの温度変化を±５℃以内とすることがで
きる。このため、エッチング時のプラズマ重合物の付着
量の経時変化を１０％以内に抑えられ、選択比の経時変
化を±３％以内にすることができる。
【００３２】同様に、チャンバー容器１，石英天板２に
おける温度差を±５℃以内とすることができるので、エ
ッチング時のプラズマ重合物の付着量の分布をチャンバ
ー内で１０％以下にすることができる。すなわち、チャ
ンバー容器１および石英天板２からなるチャンバー内に
おいて、局所的なプラズマ重合物の付着量の変化を防ぐ
ので、選択比をより安定にすることができる。
おける温度差を±５℃以内とすることができるので、エ
ッチング時のプラズマ重合物の付着量の分布をチャンバ
ー内で１０％以下にすることができる。すなわち、チャ
ンバー容器１および石英天板２からなるチャンバー内に
おいて、局所的なプラズマ重合物の付着量の変化を防ぐ
ので、選択比をより安定にすることができる。
【００３３】実施例２．以下、この発明の第２の実施例
について説明する。この実施例２においては、この発明
のドライエッチング装置をＡｌのエッチングに適用した
場合を示す。なお、この実施例２においても、上記実施
例１と同様に、図２の装置を用いた。Ａｌのエッチング
の場合は、エッチングガスとしてＣｌ2 ／ＢＣｌ3 ガス
がガス導入間７からチャンバー容器１内に導入される。
について説明する。この実施例２においては、この発明
のドライエッチング装置をＡｌのエッチングに適用した
場合を示す。なお、この実施例２においても、上記実施
例１と同様に、図２の装置を用いた。Ａｌのエッチング
の場合は、エッチングガスとしてＣｌ2 ／ＢＣｌ3 ガス
がガス導入間７からチャンバー容器１内に導入される。
【００３４】そして、上記実施例１と同様に、石英天板
２およびチャンバー容器１は高温度値に制御され、エッ
チングステージ５は７０〜１００℃程度の温度に温度制
御される。このことにより、エッチングステージ５に配
置された半導体ウエハ２１上へは、エッチング時のプラ
ズマによる反応生成物の堆積が増加する。ここで、この
Ａｌのエッチングは、Ａｌ膜上にフォトリソグラフィに
より形成したレジストパターンをマスクとして、所望の
配線形状などになるように選択的にエッチングするもの
である。
２およびチャンバー容器１は高温度値に制御され、エッ
チングステージ５は７０〜１００℃程度の温度に温度制
御される。このことにより、エッチングステージ５に配
置された半導体ウエハ２１上へは、エッチング時のプラ
ズマによる反応生成物の堆積が増加する。ここで、この
Ａｌのエッチングは、Ａｌ膜上にフォトリソグラフィに
より形成したレジストパターンをマスクとして、所望の
配線形状などになるように選択的にエッチングするもの
である。
【００３５】すなわち、この実施例２においては、レジ
ストパターンはあまりエッチングされず、Ａｌはよくエ
ッチングされるようにする必要がある。また、エッチン
グにより形成するＡｌのパタンの側面を垂直な状態とす
るために、このエッチングにおいては異方性が要求され
る。そして、上述したように、このエッチングにおいて
は、レジストマスクが用いられるが、前述した反応生成
物は、このレジストマスクがプラズマによりエッチング
されたことにより生成されるものである。
ストパターンはあまりエッチングされず、Ａｌはよくエ
ッチングされるようにする必要がある。また、エッチン
グにより形成するＡｌのパタンの側面を垂直な状態とす
るために、このエッチングにおいては異方性が要求され
る。そして、上述したように、このエッチングにおいて
は、レジストマスクが用いられるが、前述した反応生成
物は、このレジストマスクがプラズマによりエッチング
されたことにより生成されるものである。
【００３６】上述したように、レジストマスクをマスク
としてエッチングされているとき、エッチング最中のＡ
ｌ膜のレジストマスクに被覆されていない被エッチング
部には、プラズマ中のリアクティブイオンや中性のラジ
カルなどのエッチング種にさらされていると同時に、上
述した反応生成物が付着していく。ここで、Ａｌ膜の被
エッチング部の底面は、主に、中性のラジカルによるも
のと電界により加速されたリアクティブイオンの衝撃と
によりエッチングされる。これに対して、Ａｌ膜の被エ
ッチング部のパターンが形成されている側面は、主に中
性のラジカルによるものにエッチングされる。
としてエッチングされているとき、エッチング最中のＡ
ｌ膜のレジストマスクに被覆されていない被エッチング
部には、プラズマ中のリアクティブイオンや中性のラジ
カルなどのエッチング種にさらされていると同時に、上
述した反応生成物が付着していく。ここで、Ａｌ膜の被
エッチング部の底面は、主に、中性のラジカルによるも
のと電界により加速されたリアクティブイオンの衝撃と
によりエッチングされる。これに対して、Ａｌ膜の被エ
ッチング部のパターンが形成されている側面は、主に中
性のラジカルによるものにエッチングされる。
【００３７】リアクティブイオンによるエッチングは、
そのイオン衝撃によりラジカルによるものよりエッチン
グの速度が増大する。従って、被エッチング部の底面
は、反応生成物が堆積していっても、それを除去してな
おかつＡｌをもエッチングしていく。これに対して、被
エッチング部の側面は、垂直に飛行してくるリアクティ
ブイオンにはさらされず、方向性なく飛散してくるラジ
カルによる化学的な反応によるものだけでエッチングさ
れている。このため、エッチングの速度が反応生成物の
堆積速度を大幅に越えることはなく、反応生成物は、Ａ
ｌ膜のエッチングの際の形成しているパターンの側面へ
の側壁保護膜となる。
そのイオン衝撃によりラジカルによるものよりエッチン
グの速度が増大する。従って、被エッチング部の底面
は、反応生成物が堆積していっても、それを除去してな
おかつＡｌをもエッチングしていく。これに対して、被
エッチング部の側面は、垂直に飛行してくるリアクティ
ブイオンにはさらされず、方向性なく飛散してくるラジ
カルによる化学的な反応によるものだけでエッチングさ
れている。このため、エッチングの速度が反応生成物の
堆積速度を大幅に越えることはなく、反応生成物は、Ａ
ｌ膜のエッチングの際の形成しているパターンの側面へ
の側壁保護膜となる。
【００３８】以上示したように、この実施例において
は、エッチングステージ５以外の部分を均一にかつ高温
に制御してあり、低温に制御してあるエッチングステー
ジ５上に効果的に反応生成物の堆積がなされるようにし
た。このため、Ａｌ膜のエッチングの際のサイドエッチ
ングを効果的にかつ均一に防止でき、経時変化なく設計
通りの垂直なＡｌのパターンが得られる。
は、エッチングステージ５以外の部分を均一にかつ高温
に制御してあり、低温に制御してあるエッチングステー
ジ５上に効果的に反応生成物の堆積がなされるようにし
た。このため、Ａｌ膜のエッチングの際のサイドエッチ
ングを効果的にかつ均一に防止でき、経時変化なく設計
通りの垂直なＡｌのパターンが得られる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、エッチング装置のエッチングステージと、それ以外
のチャンバー容器を構成する各々の部分とに、それぞれ
温度制御手段を設け、プラズマ生成時でもチャンバー容
器内の温度を均一にするようにした。このため、シリコ
ン酸化膜のドライエッチングにおけるシリコン膜との選
択比をより向上させ、かつこれのバラツキや変動を小さ
く抑制できるという効果がある。また、レジストによる
マスクを用いたＡｌ膜の異方性エッチングにおいても、
異方性よく垂直なＡｌのパターンを均一に形成できると
いう効果も有する。
ば、エッチング装置のエッチングステージと、それ以外
のチャンバー容器を構成する各々の部分とに、それぞれ
温度制御手段を設け、プラズマ生成時でもチャンバー容
器内の温度を均一にするようにした。このため、シリコ
ン酸化膜のドライエッチングにおけるシリコン膜との選
択比をより向上させ、かつこれのバラツキや変動を小さ
く抑制できるという効果がある。また、レジストによる
マスクを用いたＡｌ膜の異方性エッチングにおいても、
異方性よく垂直なＡｌのパターンを均一に形成できると
いう効果も有する。
【図１】 半導体ウエハ温度によるプラズマ重合物の堆
積速度の変化を示す相関図である
積速度の変化を示す相関図である
【図２】 この発明の１実施例であるドライエッチング
装置の構成を示す断面図である。
装置の構成を示す断面図である。
１…チャンバー容器、２…石英天板、３…誘導放電用コ
イル、４…高周波電源、５…エッチングステージ、６…
高周波電源、７…ガス導入管、８…ガス排気管、９…冷
却管、１０，１１，１２…抵抗加熱体、１３，１４，１
５，１６…温度検出端子，１７，１８，１９，２０…温
度制御部，２１…半導体ウエハ。
イル、４…高周波電源、５…エッチングステージ、６…
高周波電源、７…ガス導入管、８…ガス排気管、９…冷
却管、１０，１１，１２…抵抗加熱体、１３，１４，１
５，１６…温度検出端子，１７，１８，１９，２０…温
度制御部，２１…半導体ウエハ。
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体ウエハが装着される下部電極とし
てのエッチングステージと、そのエッチングステージを
覆うように配設されたチャンバー容器とを備え、エッチ
ングガスが導入された前記チャンバー容器上部より高周
波電力を印加することにより得られるガスプラズマによ
り、前記エッチングステージ上の半導体ウエハのエッチ
ング処理を行うドライエッチング装置において、 前記エッチングステージと、それ以外の前記チャンバー
容器を構成する各々の部分とに、それぞれ温度制御手段
が設けられていることを特徴とするドライエッチング装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載のドライエッチング装置に
おいて、 前記チャンバー容器は、上部と側面と下部とにそれぞれ
温度検出手段と加熱手段とからなる前記温度制御手段を
有し、それぞれ独立に加熱制御されることを特徴とする
ドライエッチング装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のドライエッチン
グ装置において、前記エッチングステージは、それ以外
の前記チャンバー容器を構成する各々の部分より１５０
℃以上低い温度に設定されることを特徴とするドライエ
ッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6284982A JPH08144072A (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | ドライエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6284982A JPH08144072A (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | ドライエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08144072A true JPH08144072A (ja) | 1996-06-04 |
Family
ID=17685606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6284982A Pending JPH08144072A (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | ドライエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08144072A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6079357A (en) * | 1997-10-21 | 2000-06-27 | Tokyo Electron Yamanashi Limited | Plasma processing apparatus |
| US6506686B2 (en) * | 2000-03-06 | 2003-01-14 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US6815365B2 (en) | 1995-03-16 | 2004-11-09 | Hitachi, Ltd. | Plasma etching apparatus and plasma etching method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03215687A (ja) * | 1990-01-19 | 1991-09-20 | Nec Corp | ドライエッチング装置 |
| JPH0442821A (ja) * | 1990-06-08 | 1992-02-13 | Olympus Optical Co Ltd | ガラス光学素子の成形装置 |
| JPH0560256A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-09 | Aisin Seiki Co Ltd | 油圧ソレノイド |
-
1994
- 1994-11-18 JP JP6284982A patent/JPH08144072A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03215687A (ja) * | 1990-01-19 | 1991-09-20 | Nec Corp | ドライエッチング装置 |
| JPH0442821A (ja) * | 1990-06-08 | 1992-02-13 | Olympus Optical Co Ltd | ガラス光学素子の成形装置 |
| JPH0560256A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-09 | Aisin Seiki Co Ltd | 油圧ソレノイド |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6815365B2 (en) | 1995-03-16 | 2004-11-09 | Hitachi, Ltd. | Plasma etching apparatus and plasma etching method |
| US7208422B2 (en) | 1995-03-16 | 2007-04-24 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing method |
| US7565879B2 (en) | 1995-03-16 | 2009-07-28 | Hitachi, Ltd | Plasma processing apparatus |
| US6079357A (en) * | 1997-10-21 | 2000-06-27 | Tokyo Electron Yamanashi Limited | Plasma processing apparatus |
| US6506686B2 (en) * | 2000-03-06 | 2003-01-14 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
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