JPH0845899A

JPH0845899A - プラズマ・エッチング・ツール

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Publication number: JPH0845899A
Application number: JP34115994A
Authority: JP
Inventors: Michael E Bailey; マイケル・エドワード・ベイリー; Dinh Dang; ディン・ダン; James G Michael; ジェイムス・ジョージ・マイケル; Timothy E Neary; ティモシー・エドワード・ネアリ; Paul W Pastel; ポール・ウィリアム・パステル; Sylvia R R Tousley; シルビア・ローズ・レイベル・トゥスレイ; Arthur C Winslow; アーサー・クリフォード・ウィンスロー
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1993-11-03
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1996-02-16
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JP2656745B2

Abstract

(57)【要約】【目的】エッチング・ツールにおいて、ウェハの全表
面にわたるエッチングの均一性および対称性を改善す
る。【構成】ウェハ支持ペデスタルの周りに一意的に設計
された輪を持つプラズマまたはRIEエッチング・ツール
において、輪に隣接する領域に１種類以上のガスを導入
することにより、ペデスタルに取付けられたウェハの表
面の、輪に隣接する領域にあるフィーチャのエッチング
量を制御する。そしてこの領域内のガスの量を制御する
ことにより、エッチングされたフィーチャの壁の傾斜を
制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本出願は、1993年8月20日提出
「プラズマ・エッチング・ツール」（対応日本特許出願
は特願平6-132499である）と題する出願の一部継続出願
である。

【０００２】本発明は、半導体ウェハのプラズマ・エッ
チングまたは反応性イオン・エッチング（RIE Reactive
Ion Etching）、特に、プラズマまたはRIEエッチング
装置の改良された電極構造および、半導体ウェハの表面
に穴をエッチングする処理に関する。

【０００３】

【従来の技術】半導体ウェハのような製品をエッチング
するために、RIEおよびプラズマ・エッチング技術が広
く使用されている。これらの技術は基本的には、選択さ
れた領域における選択された表面材料、例えば半導体の
ウェハ表面の二酸化けい素、を取り除くために、プラズ
マでウェハを露光することを含む。不必要なエッチング
を防ぐエッチング・マスクとして、フォトレジストのよ
うな高分子材料が使用される。エッチングが化学的また
は物理的方法で実行される場合、エッチング処理は限定
されるので、選択された材料のエッチングは非常に緻密
に制御することができる。

【０００４】現在使用されているエッチング・ツールは
これまで大いに改良されてきており、ガス流、圧力、温
度、総体的な電界、およびプラズマ形成をより緻密に制
御できるようになってきたけれども、まだ非対称なエッ
チングが処理中に起こることがある。

【０００５】RIEまたはプラズマ・エッチングは、ウェ
ハ、ペデスタルおよびプラズマシース、すなわちプラズ
マ雲の端、の間に存在する電界によってイオンがプラズ
マから分離しエッチングを行うことにより起こる。プラ
ズマから分離したイオンは、電界線にそって進み、ウェ
ハの表面の選択された露光された領域に衝突し反応を起
こす。理想的にはこれらの電界線は、ウェハの全表面に
垂直でなければならない。しかし、工業的に使用されて
いる装置におけるウェハやペデスタルの端、およびいく
つかの装置において使用されているウェハ保持クリップ
は、プラズマシース、ウェハ、ペデスタルおよびクリッ
プ間の電界線の方向のひずみまたは変化を誘発する。ウ
ェハやペデスタルの歪曲は、電界およびプラズマシース
のひずみを悪化させる。したがって、ペデスタル設計
は、ウェハの端近くの電界をさらに曲げることがある。
このような電界の変化は、プラズマから分離しエッチン
グを行うイオンに影響し、ウェハの表面に対して鋭角ま
たは鈍角に作用を及ぼすようにさせる。イオン投射の角
度が垂直でないために、ウェハのエッチングが非対称に
なる。このような非対称なエッチングは、高レベル・プ
ラズマシースおよび、ウェハおよびペデスタルの端によ
って起こる電界線のひずみのために、ウェハの周囲で特
に激しい。

【０００６】現在まで、不均一性の問題を解決するため
の多くの試行が行われた。これらの試みの中には、クォ
ーツ・スペーサを使用して陰極からウェハを離すこと
や、ウェハの表面をカーブさせることや、プラズマ・ガ
スの流れを変えることや、領域の大きい平らな陽極が使
用された時陰極上のウェハの物理的位置に関してウェハ
・ペデスタルを様々な方向に変えることがある。また装
置それ自体も、従来技術の大きい平らな配電板を使用す
ることをやめ、ウェハが本質的に垂直方向に取り付けら
れる中央に置かれた六角形のポストに代えることによっ
て、変えられた。

【０００７】上記の解決策により、全エッチングの均一
性が改善されたが、ウェハの全表面上の対称なエッチン
グは実現されなかった。

【０００８】さらに高密度の半導体装置に対する要求が
増加するにつれ、表面のエッチングされた穴が少しでも
対称でなければ、その表面は装置を不完全にすることに
なる。上記の関連した出願に開示されるように、輪を加
えることによりエッチングされた穴の対称性は非常に改
善されたけれども、輪があることにより、輪に隣接する
領域におけるエッチング・ガスの量、混合、あるいは分
配が変わってしまうことがわかった。この領域をここで
は、「ガス枯渇領域」と呼ぶ。このガス枯渇領域におい
て、エッチングされている材料の除去が減少し、その結
果、ウェハの周縁においてエッチングされた穴の側壁の
傾斜が、ウェハの中央においてエッチングされた穴の側
壁よりかなり急になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、以下
の（１）、（２）のことを保証することによって、プラ
ズマ・エッチング装置中でエッチングされるウェハの、
エッチングの均一性および対称性を改善することであ
る。（１）プラズマシースとウェハの間の電界線が、全
ウェハ表面に対して本質的に直角であり、ウェハの全表
面にわたって対称なエッチングを提供する。（２）エッ
チングに必要なガスが、輪に隣接する領域において枯渇
しない。

【００１０】本発明の他の目的は、ウェハの全表面にわ
たる処理ガスの分配を制御し均一にする設計を提供し、
ウェハ表面の全領域におけるすべてのフィーチャ（feat
ure）が対称で均一にエッチングされることを、保証す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、バッチ・エ
ッチング・ツールにおいて、周囲に輪、つまりリングあ
るいはカラーを持つウェハ支持ペデスタルに、ウェハの
輪に隣接する周縁に付加的ガス流を提供することによっ
て、ウェハの周縁におけるエッチングされた開口の側壁
の傾斜を、ウェハの中央におけるエッチングされた開口
の側壁の傾斜と等しくすることができることを、発見し
た。したがって、エッチング・ツール内の各ウェハの全
表面にわたって、さらに均一で対称にエッチングされた
開口を実現することができる。

【００１２】この重要な改善は、各ウェハの支持ペデス
タルに、各ペデスタルを囲む絶縁輪を提供し、１つ以上
の処理ガスをガス枯渇領域に追いやり、ウェハ表面上の
位置に関係なくエッチングされている側壁が様々に傾斜
するのを防ぐ手段を提供することによって、達成され
る。

【００１３】本発明の上記および他の目的並びに特徴
は、以下に図面を参照してさらに明白に記述される。

【００１４】

【実施例】ウェハが輪すなわちリングまたはカラーと共
に乗る各ペデスタルを提供することによって、輪を使用
していない装置に起こる電界の歪みが本質的に排除され
る。輪は、エッチングされるウェハの全表面にわたって
本質的に均一なプラズマシースを生成することによっ
て、このような歪みを本質的に排除する。その結果、プ
ラズマから分離しウェハ表面に衝突するイオンの好まし
い方向性をもたらし、可能限り対称なエッチングを提供
する。残念なことに特定の状況下では、輪によって、輪
に隣接する領域における処理ガスの変化あるいは枯渇が
起こる。この輪に隣接するガスの変化あるいは枯渇は、
ウェハの周縁における、表面のフィーチャのエッチング
率も変化させる。エッチング率の変化は、ウェハの周縁
でエッチングされたフィーチャの側壁の傾斜を、ウェハ
の中央でエッチングされたものより増大させる。

【００１５】今日、ウェハ製品は一般にバッチ型でエッ
チングされる。図１は、半導体産業において一般に使用
されるバッチ型プラズマ・エッチング装置の内部の概略
図である。このような装置の市販のものには、アプライ
ド・マテリアル社のモデル８３１０がある。この装置
は、低圧力でバッチ型のウェハの反応性イオン・エッチ
ング・ツールである。ここに示されるように、この装置
は、通常ステンレス・スチールあるいは他の適当な金属
で作られた圧力室10を持つ。この圧力室10の中には、筒
型の陽極電極12があり、中央には、各面に垂直に一直線
に並ぶ先細になった複数のペデスタル18を持つ六角形の
陰極14がある。エッチングされるウェハ16は、先細にさ
れたペデスタル18の上に置かれる。陽極および陰極は、
適当な高周波（RF）電源17に接続される。適当なエッチ
ング・ガスが、適当な源（示されていない）からチュー
ブ15を通して圧力室10に送られる。圧力室が適当な圧力
でこのようなガスで満たされ、RF源17から電力を印可す
ると、プラズマが形成される。必要な場合、ガスは真空
ポンプ（示されていない）に連結する排出チューブ19を
通して圧力室10から抜き出される。上記のように、この
ような装置は半導体産業において広く使用され市販され
ているので、その一般的な特徴および使用方法に関して
ここでは詳述しない。

【００１６】図２および図３は、ペデスタル18とその上
に取り付けられたウェハ16の拡大図である。図２は、ウ
ェハ16を固定したペデスタル18の平面図である。現在の
アプライド・マテリアル社の装置において、ウェハは複
数のＳ字型の保持クリップ20によって固定される。他の
プラズマ・エッチング装置は、異なる保持方法を使用す
ることがある。図３は、上記のアプライド・マテリアル
社の装置における、ペデスタル18、ウェハ16、プラズマ
シース22および、シースとペデスタル、ウェハの間ある
電界線24の側面断面図である。図３から、ペデスタル18
の下部18aは上部18bより厚く、ペデスタルの表面が中央
の陰極14に対して角度を持つことが解る。ペデスタル18
のこの傾斜した表面18cは、ペデスタル上にウェハを置
いたりそこからウェハを取り除いたりするために現在使
用されている取り扱い方法のために必要とされる。陰極
14の垂直な表面に対してペデスタルの表面18cが傾斜し
ているので、プラズマシースのひずみおよび電界の屈折
がさらに悪化される。その影響は、全ペデスタルの周辺
部で起こり、ペデスタルの材料によって変化する。クリ
ップ20がペデスタル上のウェハを保持するために使用さ
れると、電界線はその周りでわずかにゆがむことがあ
る。しかし、クリップの周りのひずみはとても小さいの
で、ウェハの表面でエッチングされる隣接するフィーチ
ャの対称性には影響しない。

【００１７】図３に示されるように、ペデスタルの端は
ウェハとペデスタルの端の近くでプラズマシースのひず
みを起こし、電界線24のウェハ16の表面に対する角度を
偏向させ、垂直でないようにする。このひずみの影響
は、ウェハ離れたところまで及ぶ。ここに示されるよう
に、電界線24の角度は、ウェハの端およびペデスタルの
端に接近するにつれますます垂直でなくなる。これらの
垂直でない電界線は、24aで示される。上記のようにプ
ラズマから分離したイオアンは電界線にそって進むの
で、ウェハの表面に垂直でない電界線は、ウェハの表面
のエッチングされるフィーチャ、例えば穴または開口を
非対称にする。直径が125mmのウェハ上では、このウェ
ハ上に製造されたチップの40％に影響を与えることがあ
る。

【００１８】この非対称は、図４および図５によってさ
らに明らかに示される。図４および図５は、従来技術の
装置を使用して半導体ウェハの表面にエッチングされた
穴21の走査電子顕微鏡（SEM）写真である。図４は穴21
の断面図であり、図５は同じ穴21の平面図である。この
穴21は、一連のフォトレジストおよび酸化エッチング処
理によって、半導体ウェハ16の表面に作成された。穴21
の底面の中心から垂直に伸びる軸23（図４）に対する非
対称の影響は、第２のエッチング処理の後の図５におけ
る穴21の左側21aにおいて特に顕著である。これらの図
から、ウェハの表面に垂直に引いた線に対して、穴の左
側の壁が右側の壁より大きい角度を形成し、そのために
穴が非対称となっていることが解る。この非対称は、エ
ッチング処理が繰り返されるにつれさらにひどくなる。

【００１９】図６は、ウェハ26を取り付けられたペデス
タル28の側面断面図である。このペデスタル28は、一意
的な輪30を備えている。図８により詳しく示される輪30
は、セラミックまたはプラスチックのような絶縁性また
は誘電性の材料で形成される。

【００２０】輪30は、より厚い下部のふち32および、よ
り薄く筒型の上部の壁34を持つ。下部のふち32は、図６
に示されるようにふちが囲むペデスタルのテーパーと適
合するために、図９に示されるようにその直径に沿って
先細になっている。保持クリップが使用される時、輪30
はさらに、ふちの周縁にクリップ20と隣接するように間
をおいて置かれた複数の溝33を備える。

【００２１】輪を設計する際、壁の高さは、プラズマシ
ースがウェハの全表面にわたって均一であるようにする
ように選択される。壁が高過ぎると、例えば約6cmであ
ると、プラズマシースは同様にゆがめられ輪の効果が失
われる。壁の厚さは、使用される材料の特性を維持しな
がら、できる限り薄くしなければならない。したがっ
て、セラミックのようないくつかの塑型材料はその材料
の特性のために、機械処理されたプラスチックより厚い
壁を必要とすることがある。最後に、壁の内部直径は、
ウェハの端から20mm以上離れず、2.5mm以上近づかない
ことが好ましい。

【００２２】本発明の好ましい実施例で説明される結果
を達成するために使用される輪は、ゼネラル・エレクト
リック社が販売しているLEXAN（商品名）のポリカーボ
ネート・プラスチックから形成された。アプライド・マ
テリアル社のモデル８３１０で使用される輪30は、ふち
32の内部直径が14.70cmであり、上部に拡張する壁34の
内部直径が14.45cm、ペデスタル表面18bより上の高さが
1.78cm、厚さが0.508cmである。壁34の内部直径は、下
部のふちの内部直径より小さく、下部のふち32の内部表
面に被さりペデスタル28の端を覆うことに留意する必要
がある。溝33は、高さ1.70cm幅2.54cmで、溝の頂点はふ
ちと壁の境界で終わる。これらの溝33は、ペデスタルの
表面にウェハを挿入したり置いたりそこから取り除いた
りするために開かれる保持クリップ20を自由に動かせる
ようにする。保持クリップを使用しない他の装置を使用
する場合、これらの開口は必要でないことに注意された
い。125mmウェハと共に使用される時、輪30は、図７に
示されるように全ウェハ表面のすべての電界線36がウェ
ハ表面に本質的に垂直であるように、電界を変える。

【００２３】再び図６および図７に参照し、輪30がある
ことによって変更されたプラズマシース38をさらに説明
する。図７は特に、プラズマシース38の輪30と接触する
部分とペデスタル28の間の電界線36が、ウェハの端の領
域において、輪30によってどのように変更されるかを示
す。図７において、輪30特にその上部の壁34がプラズマ
シース38を変更すること、すなわち、ペデスタルの端に
おいてシースが下向きに曲がることを防ぐことによっ
て、プラズマシース38を全ウェハ表面にわたって本質的
に平らにしていることが解る。したがって輪30は本質的
に、ペデスタルの端によってプラズマシース38および電
界線36に及ぼされる影響を排除する。ペデスタルの端の
影響をこのように変更することによって、ウェハの端に
おける電界線36が、ウェハの表面に対して本質的に垂直
な方向をとるようになる。このことは、輪30が効果的に
ペデスタルの端の影響をなくし、プラズマシースが全ウ
ェハ表面にわたって本質的に平らなままであるよう強制
することにより、起こる。ウェハの直径がペデスタルの
直径より小さいので、シースとペデスタルの表面の間の
高さにわずかな差が生じ、プラズマシースは輪30の壁34
に沿って上昇し始める前にわずかに下降する。しかしこ
の下降は、ウェハの表面に形成されたフィーチャの対称
にはたいして影響しない。というのは上記のように、プ
ラズマから分離したイオンは電界線に沿って進むので、
垂直でない電界線36に続くどのイオンもウェハの端から
遠ざけられ、ウェハの表面でエッチングされるフィーチ
ャの非対称を起こさないからである。

【００２４】対称なフィーチャ、すなわち輪30を使用し
て半導体ウェハの表面に形成された穴が、半導体ウェハ
26の表面にエッチングされた穴40の写真である図１０お
よび図１１に示される。図１０は穴の断面図であり、図
１１は同じ穴の平面図である。この穴は、図４および図
５に示される非対称な穴21を形成するために行ったもの
と全く同じ処理および工程で、半導体ウェハの同じ領域
にエッチングされたものである。図１０および図１１で
穴の中央からウェハの表面に垂直に伸びる軸23と比較す
ると、非対称を排除する輪30の効果は明らかである。し
たがって、すべての壁がウェハの表面に垂直に引かれた
線に関して同じ角度であることが明らかである。

【００２５】好ましい実施例がウェハの表面に穴をエッ
チングすることに関して記述されたけれども、部品の表
面から突出するあるいは陥没する他のフィーチャを残す
ために、適当な部品の表面をエッチングすることもでき
ることに留意する必要がある。このように形成されたフ
ィーチャは、部品の表面に垂直に引かれた軸に対して同
じ角度である壁を持つ。

【００２６】したがって、プラズマまたはRIEエッチン
グ装置において輪30を使用することによって、エッチン
グ装置中の位置あるいは部品表面上のフィーチャの位置
に関係なく、部品の表面または部品の中のフィーチャの
対称なエッチングが得られる。

【００２７】この対称性は、輪の中のプラズマシースの
ひずみを排除することによって、輪30が部品表面に対し
てプラズマシースを均一にすることにより、達成され
る。

【００２８】以上バッチ型エッチング装置に関して記述
してきたが、輪はまた、単一ウェハ・エッチング装置ま
たは異なる機械構成のペデスタルを持つエッチング装置
においても使用することもできることが、理解されるで
あろう。このような他の環境において、輪30の下部のふ
ち32がペデスタルの機械構成に適合し、壁34がペデスタ
ルの端に重なることが好ましい。

【００２９】図１２は、輪がどうのようにウェハ26の表
面にわたる様々な場所で処理ガスを変化させることがあ
るかを詳細に示している。輪30があるために、等圧線50
によって示される処理ガスは輪の内部表面から離れて動
く。その結果処理ガスは輪の上部の端の上に上昇するよ
うに見え、ウェハの周縁26a上に、処理ガスが減少する
領域つまり上記のガス枯渇領域である、リング領域51を
生成する。ウェハの中央の処理ガスは、ウェハ表面と近
接し強さも変わらない。これにより、ウェハ26の中央表
面は、ガス枯渇領域下にあるウェハの周縁でのエッチン
グ率とは異なる率でエッチングされる。このエッチング
の差は、特に図１３に示される。図１３において、線52
は、輪30がペデスタル28およびウェハ26を囲み、本発明
が使用されていない時の、ウェハ表面にわたるエッチン
グ率を示している。図１３から、ウェハの中央のフィル
ムは、深さ15,600オングストロームに均一にエッチング
されるが、ウェハの周縁におけるエッチングの量は15,3
00オングストロームに減っていることが解る。ウェハの
周縁のエッチング量のこの減少が、図１４と１５を比較
するとわかるような、エッチングされた開口の壁の傾斜
の違いを引き起こすのである。

【００３０】図１４は、ウェハの中央でエッチングされ
たフィーチャ、例えば穴61の実際の写真であり、図１５
は、ウェハの周縁における輪30に隣接するガス枯渇領域
51においてエッチングされた同じ型のフィーチャ例えば
穴62の写真である。図１４と１５をさっと比較しただけ
でも、エッチングされた穴61および62の壁の傾斜の違い
が解る。このように、上記のように輪30の存在は、ペデ
スタルの端によって誘発されるプラズマシース38および
電界線36における影響を本質的排除し、穴を対称にする
が、同時に、ウェハの周縁の表面におけるエッチング量
を変化させ、それにより、穴61および62の壁の傾斜の相
違を引き起こす。

【００３１】本発明者は、ガス枯渇領域51に、選択され
たガスの制御された量を選択された率で導入することに
よって、ガス枯渇領域51の影響を克服することができ、
輪30があってもウェハの周縁でのエッチングを増やすこ
とができることを発見した。エッチングのこの増加は、
図１３に点線53で示されるように、線52の端を上向きに
する。

【００３２】特に本発明者は、図１６および１７に示さ
れるように、ペデスタル28の中央軸にそって中央オリフ
ィス（穴）54をわたし、高圧ガス供給源55をオリフィス
54に接続することによって、ペデスタル16を変更した。
このオリフィス54は、ペデスタルの上部表面28aで、ペ
デスタルの表面にわたって延び、殆どウェハ26の周縁26
aにまで及ぶ、複数の放射状の溝56と結合する。

【００３３】選択されたガスは、処理ガスでなければな
らず、ウェハとペデスタル間の流れを最大にするため
に、理想的には小さい分子を持つ。流率は、エッチング
されるフィーチャの構成を最適化するために流れを変え
ることによって選択され、ウェハの中央および端におけ
るターゲット・フィルムの除去を分析することによって
特徴づけられる。

【００３４】エッチング処理が、ウェハの表面に穴をエ
ッチングするのにCHF₃とO₂の混合ガスを必要とする時、
本発明者は、圧力室内で使用される全酸素流の10〜75パ
ーセントの率で、酸素をオリフィス54および溝56を通し
て注入すると、酸素は、ガス枯渇領域51におけるガスの
枯渇を克服するのに十分な率で、ガス枯渇領域51に導入
されることを発見した。この結果、ウェハの端における
除去は、図１３において点線53によって示されるレベル
にまで増加する。実際に行われた特定の例において、ウ
ェハの周縁におけるエッチング量は、15,300から15,700
オングストロームに増加した。ウェハの周縁における開
口のエッチングがこのように増加すると、周縁における
穴の壁の傾斜が、ウェハの中央でエッチングされた穴の
壁の傾斜と一致するようになる。この一致は、図１４、
１５および１８を比較することによって解る。図１８
は、本発明に教示されるように枯渇領域に付加ガスを供
給した時に形成された、ウェハの周縁でエッチングされ
た同じ型のフィーチャ例えば穴63を示す。図１４と１８
を比較すると、穴61および63の壁の傾斜が同じであるこ
とが解る。

【００３５】したがって本発明は、ウェハの周縁のガス
の量を制御することによって、開口の対称を訂正するた
めに輪が使用されていても、ウェハの全表面にわたって
均一な壁傾斜をもつ開口を形成することができることを
教示する。

【００３６】図１９は、ガスをウェハの周縁に導入する
ための異なる技術を示している。この図において、ペデ
スタル28は、輪30の内側でウェハ26の外側の円周上に複
数のオリフィス65を備え、これらのオリフィス65は高圧
ガス供給源66に接続している。

【００３７】好ましい実施例がウェハ表面に穴をエッチ
ングする処理に関して記述されたけれども、本発明はま
た、適当な部品の表面をエッチングして、部品の表面か
ら突出するあるいは陥没する他のフィーチャを残すため
に使用することができる。本発明を使用することによっ
て、形成されたフィーチャは、本質的に同じ傾斜である
壁を持つ。

【００３８】したがって本発明は、プラズマあるいはRI
Eエッチング装置において、輪30を使用し、ウェハの周
縁および輪に隣接する領域に付加ガスを供給することに
よって、フィーチャの対称なエッチングを得ることがで
き、各フィーチャは、エッチャーにおける部品の位置や
部品表面上のフィーチャの位置に関係なく、同じ量エッ
チングされることを教示する。

【００３９】本発明は、導入ガスとして酸素を使用して
記述されたが、処理ガスあるいはその成分と同一の混合
ガスを使用することができることが理解されるであろ
う。

【００４０】さらに、上記の中央のオリフィスおよび溝
とは異なる他の手段を、ガス枯渇領域51にガスを導入す
るために使用することができることも理解されるであろ
う。例えばガスは、輪自身を通して導入されてもよい
し、あるいはウェハの表面に上からシャワーのように浴
びせてもよい。これらの他の手段の２つとも、もちろ
ん、異なるガス圧力あるいはガス流を必要としてもよ
い。

【００４１】本発明は特に好ましい実施例に関して記述
されたが、この分野の技術者は以上の記述から、本発明
の主旨および有効範囲から外れることなく、容易に形式
および詳細における変更を行うことができることが理解
されるであろう。

【００４２】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。（１）エッチングされる製品を保持するための電極であ
って、選択された直径および、予め選択された位置でエ
ッチングされるように上記ウェハを保持する端を持つ表
面を有する、上記電極上に取り付けられた環状のペデス
タルと、上記ペデスタルに取り付けられた、絶縁材料か
らなる輪と、上記プラズマの成分ガスを上記ウェハの周
縁に導入する手段と、を備え、上記輪が、プラズマと上
記ウェハ間のすべての電気力線が上記ウェハの表面に実
質的に垂直になるように選択された高さおよび幅を持
ち、上記プラズマから分離したイオンの方向が、上記イ
オンによって上記ウェハのすべての領域に形成されるフ
ィーチャが、上記フィーチャの中心における上記ウェハ
の表面に垂直な軸に対して実質的に対称になるよう制御
されることを特徴とする、プラズマ・エッチング・ツー
ル。（２）ウェハの周縁にガスを導入する上記手段が、上記
ガスのための源と上記ウェハの下にある複数の溝を接続
する１つのオリフィスを含む、（１）に記載のツール。（３）上記オリフィスに導入される処理ガスの割合が、
上記ツールに導入される処理ガスの全流れの１０パーセ
ントから７５パーセントである、（２）に記載のツー
ル。（４）プラズマ・エッチング・ツール中の部品に衝突す
る電気力線を変更する方法であって、選択された直径お
よび端のある表面を持つ環状のペデスタルを、上記ツー
ルの電極に取付けるステップと、上記ペデスタルの表面
上のあらかじめ選択された位置でエッチングされるよう
に周縁のあるウェハを支持するステップと、絶縁材料か
らなる輪を上記ペデスタルに取付け、プラズマと上記ウ
ェハ間の全ての電気力線が上記ウェハの表面に実質的に
垂直になるようにし、プラズマから分離するイオンの方
向を制御してイオンによって上記ウェハの全ての領域に
形成されるフィーチャが、上記フィーチャの中央から上
記ウェハの表面に対して垂直に伸びる軸に対して実質的
に対称となるようにするステップと、選択されたガスを
上記ツールに導入し、上記ガスからプラズマを形成する
ステップと、上記選択されたガスの成分ガスを、上記輪
に隣接する上記ウェハの周縁に導入するステップと、を
含む方法。（５）上記ウェハの周縁の上記ガスが、上記ガスのため
の源と上記ウェハの下の複数の溝との間にある１つのオ
リフィスから導入される、（４）に記載の方法。

【００４３】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、プラズマ・エッチング装置中でエッチングさ
れるウェハの、エッチングの均一性および対称性を改善
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バッチ・エッチング装置全体の概略図である。

【図２】クリップによってウェハを固定した、図１の装
置の中で使用されるウェハ保持ペデスタルの平面図であ
る。

【図３】プラズマシースがペデスタルを囲み、電界線が
シースとウェハの間にのびる、図１の装置の中で使用さ
れるウェハ支持ペデスタルの断面図である。

【図４】ウェハが図２および図３に示されるペデスタル
に置かれた時のウェハの表面にエッチングされたフィー
チャ、つまり穴の断面図である。

【図５】図４のエッチングされた穴の平面図である。

【図６】図１の装置の中で使用される、輪を追加したウ
ェハ保持ペデスタルの断面図である。

【図７】ペデスタルに輪を取り付けることによってどの
ように電界線およびプラズマシースが変更されるかを示
す、図６の部分拡大図である。

【図８】輪の等大図である。

【図９】使用される装置のペデスタルに適応するために
輪がどのように先細になっているかを示す、本発明によ
る輪の断面図である。

【図１０】図１のエッチング装置の中で使用されるペデ
スタルに図６および図７に示されるのように輪を取り付
けた時の、ウェハの表面にエッチングされたフィーチ
ャ、つまり穴の断面図である。

【図１１】図１０のエッチングされた穴の平面図であ
る。

【図１２】処理ガスの分配の変化および輪によって誘発
されたガス枯渇領域の生成を示す、輪の追加によって変
更された図１の装置で使用されるウェハ支持ペデスタル
の断面図である。

【図１３】表面の材料のエッチングが、輪および結果と
して生ずるガス枯渇領域によってどのように変化するか
を示すグラフである。

【図１４】ウェハが図１２に示される輪に囲まれたペデ
スタル上に置かれた時の、ウェハ表面の中央でエッチン
グされたフィーチャすなわち穴の断面図である。

【図１５】ウェハが図１２に示される輪に囲まれたペデ
スタル上に置かれた時の、ウェハ表面の周縁でエッチン
グされたフィーチャすなわち穴の断面図である。

【図１６】図１２に示されるウェハの端のガス枯渇領域
にガスを導入するために変更されたペデスタルの平面図
である。

【図１７】図1６のペデスタルの断面図である。

【図１８】ウェハが、図１２に示される輪に囲まれたペ
デスタル上に置かれ、本発明が教示するように付加ガス
を提供した時の、ウェハ表面の周縁でエッチングされた
フィーチャすなわち穴の断面図である。

【図１９】ガスを図１３に示されるガス枯渇領域に導入
する他の方法を示す図である。

【符号の説明】

１０圧力室１２陽極１４陰極１６、２６ウェハ１７高周波電源１８、２８ペデスタル２０保持クリップ２２、３８プラズマシース２４、３６電界線３０輪３２ふち３３溝３４壁５０等圧線５１ガス枯渇領域５４オリフィス５５、６６高圧ガス供給源５６、６５溝６１、６２、６３穴

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年４月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】バッチ・エッチング装置全体の概略図である。

【図４】ウェハが図２および図３に示されるペデスタル
に置かれた時のウェハの表面にエッチングされたフィー
チャ、つまり穴の断面の電子顕微鏡(ＳＥＭ）写真であ
る。

【図５】図４のエッチングされた穴の平面の電子顕微鏡
(ＳＥＭ）写真である。

【図８】輪の等大図である。

【図１０】図１のエッチング装置の中で使用されるペデ
スタルに図６および図７に示されるのように輪を取り付
けた時の、ウェハの表面にエッチングされたフィーチ
ャ、つまり穴の断面の電子顕微鏡(ＳＥＭ）写真であ
る。

【図１１】図１０のエッチングされた穴の平面の電子顕
微鏡(ＳＥＭ）写真である。

【図１４】ウェハが図１２に示される輪に囲まれたペデ
スタル上に置かれた時の、ウェハ表面の中央でエッチン
グされたフィーチャすなわち穴の断面の電子顕微鏡(Ｓ
ＥＭ）写真である。

【図１５】ウェハが図１２に示される輪に囲まれたペデ
スタル上に置かれた時の、ウェハ表面の周縁でエッチン
グされたフィーチャすなわち穴の断面の電子顕微鏡(Ｓ
ＥＭ）写真である。

【図１７】図1６のペデスタルの断面図である。

【図１８】ウェハが、図１２に示される輪に囲まれたペ
デスタル上に置かれ、本発明が教示するように付加ガス
を提供した時の、ウェハ表面の周縁でエッチングされた
フィーチャすなわち穴の断面の電子顕微鏡(ＳＥＭ）写
真である。

【符号の説明】１０圧力室１２陽極１４陰極１６、２６ウェハ１７高周波電源１８、２８ペデスタル２０保持クリップ２２、３８プラズマシース２４、３６電界線３０輪３２ふち３３溝３４壁５０等圧線５１ガス枯渇領域５４オリフィス５５、６６高圧ガス供給源５６、６５溝６１、６２、６３穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ディン・ダンアメリカ合衆国05452バーモント州エセックスジャンクション、アスペン・ドライブ 26 (72)発明者ジェイムス・ジョージ・マイケルアメリカ合衆国05401バーモント州バーリングトン、パイン・ストリート 500 アパートメント３エフ (72)発明者ティモシー・エドワード・ネアリアメリカ合衆国05452バーモント州エセックスジャンクション、マーガレット・ストリート 34 (72)発明者ポール・ウィリアム・パステルアメリカ合衆国05452バーモント州エセックスジャンクション、エセックス・ハイランズ 18 (72)発明者シルビア・ローズ・レイベル・トゥスレイアメリカ合衆国05403バーモント州サウスバーリングトン、スペア・ストリート 112 (72)発明者アーサー・クリフォード・ウィンスローアメリカ合衆国05452バーモント州エセックスジャンクション、クローバー・ドライブ 48

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エッチングされる製品を保持するための
電極であって、選択された直径および、予め選択された位置でエッチン
グされるように上記ウェハを保持する端を持つ表面を有
する、上記電極上に取り付けられた環状のペデスタル
と、上記ペデスタルに取り付けられた、絶縁材料からなる輪
と、上記プラズマの成分ガスを上記ウェハの周縁に導入する
手段と、を備え、上記輪が、プラズマと上記ウェハ間のすべての電気力線
が上記ウェハの表面に実質的に垂直になるように選択さ
れた高さおよび幅を持ち、上記プラズマから分離したイ
オンの方向が、上記イオンによって上記ウェハのすべて
の領域に形成されるフィーチャが、上記フィーチャの中
心における上記ウェハの表面に垂直な軸に対して実質的
に対称になるよう制御されることを特徴とする、プラズ
マ・エッチング・ツール。
【請求項２】ウェハの周縁にガスを導入する上記手段
が、上記ガスのための源と上記ウェハの下にある複数の
溝を接続する１つのオリフィスを含む、請求項１に記載
のツール。
【請求項３】上記オリフィスに導入される処理ガスの
割合が、上記ツールに導入される処理ガスの全流れの１
０パーセントから７５パーセントである、請求項２に記
載のツール。
【請求項４】プラズマ・エッチング・ツール中の部品
に衝突する電気力線を変更する方法であって、選択された直径および端のある表面を持つ環状のペデス
タルを、上記ツールの電極に取付けるステップと、上記ペデスタルの表面上のあらかじめ選択された位置で
エッチングされるように周縁のあるウェハを支持するス
テップと、絶縁材料からなる輪を上記ペデスタルに取付け、プラズ
マと上記ウェハ間の全ての電気力線が上記ウェハの表面
に実質的に垂直になるようにし、プラズマから分離する
イオンの方向を制御してイオンによって上記ウェハの全
ての領域に形成されるフィーチャが、上記フィーチャの
中央から上記ウェハの表面に対して垂直に伸びる軸に対
して実質的に対称となるようにするステップと、選択されたガスを上記ツールに導入し、上記ガスからプ
ラズマを形成するステップと、上記選択されたガスの成分ガスを、上記輪に隣接する上
記ウェハの周縁に導入するステップと、を含む方法。
【請求項５】上記ウェハの周縁の上記ガスが、上記ガ
スのための源と上記ウェハの下の複数の溝との間にある
１つのオリフィスから導入される、請求項４に記載の方
法。