JPH1050669A - 平行平板型rie装置 - Google Patents

平行平板型rie装置

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JPH1050669A
JPH1050669A JP20177596A JP20177596A JPH1050669A JP H1050669 A JPH1050669 A JP H1050669A JP 20177596 A JP20177596 A JP 20177596A JP 20177596 A JP20177596 A JP 20177596A JP H1050669 A JPH1050669 A JP H1050669A
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JP
Japan
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gas
upper electrode
etched
plasma
electrodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP20177596A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiji Iseda
誠二 伊勢田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被エッチング体を均一にエッチングすることが
できる平行平板型RIE装置を提供すること。 【解決手段】処理室1内に上下に対向して一対の電極
2,3が設けられている。これら電極間には、下部電極
3上の半導体ウエハ10に対しエッチングを行うための
反応性ガスが、ガス供給源5から供給される。上部電極
2および下部電極3には高周波電源4から高周波電力が
供給され、これらの間に反応性ガスのプラズマが形成さ
れる。上部電極2は、ガス導入管6に連続する内部空間
と、下面に形成された多数のガス吐出孔2aと、内部空
間に設けられ、多数のガス通流孔9aを有するガス分散
板9とを有し、ガス分散板9は、半導体ウエハ10が均
一にエッチングされるガス流が形成されるようなガス通
流孔9aの分布を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハなど
の被エッチング体に反応性ガスを供給し、そのプラズマ
により被エッチング体を微細加工する平行平板型RIE
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】平行平板型RIE(Reactive Ion Etchi
ng)装置は、高密度半導体デバイスの微細加工に用いら
れるものであり、一対の円盤状の電極を上下に平行に配
してなり、それらの間にハロゲン元素を含む反応性ガス
のプラズマを形成して、そのプラズマにより半導体ウエ
ハなどの被エッチング体をエッチングするものである。
【0003】この種のRIE装置においては、通常、ガ
ス供給源が上部電極に接続されており、上部電極の下面
に形成された多数のガス吐出孔から反応性ガスが下部電
極に向けて吐出される。そして、両電極またはいずれか
一方の電極に接続された高周波電源から高周波電力が印
加され、反応性ガスがプラズマ化される。このプラズマ
により下部電極に載置された被エッチング体がエッチン
グされる。
【0004】そして、この装置においては、反応性ガス
を均一分散させてエッチングの均一性を良好にするため
に、上部電極の内部に多数の孔が均一に形成されたガス
分散板を配している。
【0005】しかしながら、このような分散板を用い、
エッチングレシピを調整しても、エッチングの均一性が
未だ十分とはいえない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、被エッチング体を均一に
エッチングすることができる平行平板型RIE装置を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らが従来のガス
分散板を用いてエッチングした場合の被エッチング体と
しての半導体ウエハのエッチング状況を詳細に検討した
結果、ウエハの中心部のエッチングレートが遅く周辺部
が速い分布を有していることが判明した。
【0008】本発明者らは、さらに検討を重ねた結果、
このようなエッチングの不均一は上部電極に設けられた
ガス分散板の孔分布が略均一であることに起因している
ことを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たものであって、処理室と、処理室内に上下に対向して
設けられた一対の電極と、該電極間にエッチングを行う
ための反応性ガスを供給するガス供給手段と、前記上部
電極および下部電極の間に反応性ガスのプラズマを形成
するためのプラズマ形成手段とを排気する排気手段とを
具備し、前記下部電極上に載置された被エッチング体を
反応性ガスのプラズマによりエッチングする平行平板型
RIE装置であって、前記ガス供給手段は、ガス供給源
と、前記上部電極に連結するガス導入管とを有し、前記
上部電極は、ガス導入管に連続する内部空間と、下面に
形成された多数のガス吐出孔と、前記内部空間に設けら
れ、多数のガス通流孔を有するガス分散板とを有し、前
記ガス分散板は、前記被エッチング体が均一にエッチン
グされるガス流が形成されるようなガス通流孔の分布を
有していることを特徴とする平行平板型RIE装置を提
供するものである。
【0010】また、処理室と、処理室内に上下に対向し
て設けられた一対の電極と、該電極間にエッチングを行
うための反応性ガスを供給するガス供給手段と、前記上
部電極および下部電極の間に反応性ガスのプラズマを形
成するためのプラズマ形成手段とを具備し、前記下部電
極上に載置された被エッチング体を反応性ガスのプラズ
マによりエッチングする平行平板型RIE装置であっ
て、前記ガス供給手段は、ガス供給源と、前記上部電極
に連結するガス導入管とを有し、前記上部電極は、ガス
導入管に連続する内部空間と、下面に形成された多数の
ガス吐出孔と、前記内部空間に設けられ、多数のガス通
流孔を有するガス分散板とを有し、前記ガス通流孔は、
分散板の中央部においてその密度が相対的に高くなるよ
うに分布していることを特徴とする平行平板型RIE装
置を提供するものである。
【0011】プラズマ形成手段としては、上部電極およ
び/または下部電極に高周波電力を印加する高周波電源
が用いられる。
【0012】本発明においては、ガス分散板のガス通流
孔の分布を適切に調整するので、反応性ガスのガス流
を、被エッチング体を均一にエッチングするものとする
ことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明する。
【0014】図1は、本発明の一実施形態に係る平行平
板型RIE装置を示す断面図である。処理室1内には、
上下に対向する上部電極2および下部電極3が設けられ
ており、これらの対向面は水平に維持されている。これ
ら上部電極2および下部電極3には配線を介して高周波
電源4が接続されている。
【0015】処理室1の上面にはガス導入管6が接続さ
れており、このガス導入管6には配管を介してガス供給
源5が接続されている。ガス供給源5からは、CF4
CHF3 などのハロゲン含有ガスおよび必要に応じて添
加されるArなどの希釈ガスを含む反応性ガスがガス導
入管6を介して上部電極2内に導入され、上部電極2か
ら両電極間の処理空間に供給される。
【0016】処理室1の側面下部には、ガス排気管7が
接続されており、このガス排気管7には図示しない排気
装置が接続されており、その排気装置によりガス排気管
7を介して処理室1内が排気される。
【0017】上部電極2は、内部に空間を有する中空円
筒状をなし、その下面すなわち下部電極3に対向する面
には多数のガス吐出孔2aが形成されている。また、そ
の内部の空間には2枚のガス分散板8および9が設けら
れており、これらにはそれぞれ多数のガス通流孔8aお
よび9aが形成されている。そして、これら分散板8,
9によりガスを分散させることにより、ガス吐出孔2a
から反応性ガスが略均一に吐出される。
【0018】これらのうち、ガス吐出孔2aおよびガス
通流孔8aは、それぞれ上部電極の下面およびガス分散
板8に対して略均一に形成されているが、ガス通流孔9
aは、後述するようにエッチングの均一性を考慮して、
図2に示すようにガス分散板9の中心部において密度が
高く、反応性ガスが中心部から多く吐出されるような分
布を有している。
【0019】なお、上部電極2と処理室1との間には、
絶縁部材11が介在されており、これにより処理室1に
高周波電流が流れることが防止される。
【0020】下部電極3は円板状をなし、その上面に被
エッチング体としての半導体ウエハ10が載置されてい
る。この半導体ウエハ10は、上部電極2のガス吐出孔
2aから吐出され、高周波電力によりプラズマ化された
反応性ガスにより所定のパターンにエッチングされる。
なお、下部電極3も図示しない絶縁部材で処理室1と電
気的に絶縁されている。また、上部電極2および下部電
極3の間隔は1cm程度に設定される。
【0021】このように構成された装置においては、ま
ず、図示しない搬送装置により半導体ウエハ10が下部
電極3の上面に載置される。次に、図示しない排気装置
により処理室1内を排気して10-6Torrオーダーまで減
圧し、引き続きガス供給源5から反応性ガスをガス導入
管6および上部電極2を介して電極間の処理空間に供給
し、処理室1内を10-1Torrオーダーの圧力に維持す
る。この状態で、高周波電源4をONにし、上下電極2
および3に高周波電力を印加する。これにより、反応性
ガスのプラズマが形成され、プラズマ中のイオンおよび
活性種の物理的作用および反応性ガスの化学的作用によ
り、半導体ウエハ10が所定のパターンにエッチングさ
れる。
【0022】この場合に、ガス導入管6から上部電極2
の内部空間に導入された反応性ガスは、分散板8のガス
通流孔8aにより分散され、さらに分散板9のガス通流
孔9aにより分散されて上部電極2の下面のガス吐出孔
2aから吐出される。
【0023】従来は、ガス分散板9のガス通流孔9a
は、図3に示すように、略均一に形成されていた。この
ように均一に孔を形成することにより、吐出孔2aから
反応性ガスが均一に吐出し、これにより均一なエッチン
グが行えると考えられていた。しかし、実際には、この
ようにガスを供給すると、中心部のエッチングレートが
外側部分よりも小さくなる。このため、従来はオーバー
エッチ量を多くすることにより対応しており、極めて効
率が悪かった。特にCVD装置による成膜において、中
心部の膜厚が厚く周辺部が薄く成膜される場合には、こ
のような不都合が顕著である。
【0024】このため、本発明では、図2に示すよう
に、上部電極2でのガス吐出面に隣接するガス分散板9
において、ガス通流孔9aを、中心部の密度が高く、反
応性ガスが中心部から多く吐出されるように分布させ
る。このようにガス通流孔9aの分布を調整することに
より、ガス吐出量を調整することができ、エッチングレ
ートを均一にすることができる。
【0025】次に、このような本発明の効果を確認する
ための実験を行った結果について説明する。
【0026】ここでは、上記図1と同様の構成を有する
8インチウエハ用のRIE装置を用いた。ガス分散板9
としては、図3に示すような従来のもの、および図2に
示すように中心部の孔の数を増加させたものを用いた。
具体的には、図2のガス分散板には、中心から30mm
以内の孔の数を増加させ、中心から54mmの部分の穴
を塞いだものを用いた。
【0027】この分散板を用い、反応性ガスとしてCF
4 、CHF3 を用いて、上述した手順でエッチングを行
った。
【0028】その際のエッチング量の面内分布を図4、
図5に示す。図4は従来のガス分散板を使用した場合の
エッチング量の面内分布を示す図であり、図5は本発明
のガス分散板を使用した場合のエッチング量の面内分布
を示す図である。
【0029】この図に示すように、本発明のガス分散板
を用いた場合には、従来のガス分散板を用いた場合より
もエッチング量がより均一であることが確認された。
【0030】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく、種々変形可能である。例えば、被エッチン
グ体として半導体ウエハを用いたが、これに限らず他の
ものを用いてもよい。また、ガス分散板のガス通流孔の
分布もエッチングレートが均一になるように適宜設定す
ればよい。さらに、高周波電力の供給方法についても、
上記形態に限定されず、例えばいずれかの電極一方に供
給するようにしてもよい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被エッチング体を均一にエッチングすることができる平
行平板型RIE装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る平行平板型RIE装
置を示す断面図。
【図2】図1の装置に用いらているガス分散板を示す平
面図。
【図3】従来のガス分散板を示す平面図。
【図4】従来のガス分散板を用いた場合のエッチング量
の面内分布を示すグラフ。
【図5】本発明のガス分散板を用いた場合のエッチング
量の面内分布を示すグラフ。
【符号の説明】
1……処理室、2……上部電極、2a……ガス吐出孔、
3……下部電極、4……高周波電源、5…ガス供給源、
6……ガス導入管、7……ガス排気管、8,9……ガス
分散板、8a,9a……ガス通流孔、10……半導体ウ
エハ(被エッチング体)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理室と、処理室内に上下に対向して設
    けられた一対の電極と、該電極間にエッチングを行うた
    めの反応性ガスを供給するガス供給手段と、 前記上部電極および下部電極の間に反応性ガスのプラズ
    マを形成するためのプラズマ形成手段とを具備し、前記
    下部電極上に載置された被エッチング体を反応性ガスの
    プラズマによりエッチングする平行平板型RIE装置で
    あって、 前記ガス供給手段は、ガス供給源と、前記上部電極に連
    結するガス導入管とを有し、 前記上部電極は、ガス導入管に連続する内部空間と、下
    面に形成された多数のガス吐出孔と、前記内部空間に設
    けられ、多数のガス通流孔を有するガス分散板とを有
    し、 前記ガス分散板は、前記被エッチング体が均一にエッチ
    ングされるガス流が形成されるようなガス通流孔の分布
    を有していることを特徴とする平行平板型RIE装置。
  2. 【請求項2】 処理室と、処理室内に上下に対向して設
    けられた一対の電極と、該電極間にエッチングを行うた
    めの反応性ガスを供給するガス供給手段と、前記上部電
    極および下部電極の間に反応性ガスのプラズマを形成す
    るためのプラズマ形成手段とを具備し、前記下部電極上
    に載置された被エッチング体を反応性ガスのプラズマに
    よりエッチングする平行平板型RIE装置であって、 前記ガス供給手段は、ガス供給源と、前記上部電極に連
    結するガス導入管とを有し、 前記上部電極は、ガス導入管に連続する内部空間と、下
    面に形成された多数のガス吐出孔と、前記内部空間に設
    けられ、多数のガス通流孔を有するガス分散板とを有
    し、 前記ガス通流孔は、分散板の中央部においてその密度が
    相対的に高くなるように分布していることを特徴とする
    平行平板型RIE装置。
  3. 【請求項3】 前記プラズマ形成手段は、前記上部電極
    および/または下部電極に高周波電力を印加する高周波
    電源を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に
    記載の平行平板型RIE装置。
JP20177596A 1996-07-31 1996-07-31 平行平板型rie装置 Pending JPH1050669A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101108775B1 (ko) * 2005-06-30 2012-02-24 엘지디스플레이 주식회사 드라이 에칭 장비

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101108775B1 (ko) * 2005-06-30 2012-02-24 엘지디스플레이 주식회사 드라이 에칭 장비

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