JPS58190030A - 平行平板電極を有するプラズマエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ニウム（Ａｔ）、ポリシリコン、モリブテン（Ｍｏ）な
どの薄膜をプラズマによってエツチングするプラズマエ
ツチング装置に関するものである。さらに詳しくは、水
平に配置され、互に対向する２枚の平行平板型電極の下
部電極上面に前記半導体基板を載置し、エソチングガス
の中で前記２枚の電極間に高周波電力を印加してプラズ
マを発生させ、エツチングを行なうプラズマエツチング
装置の平行平板型電極の改良に関するものである。

従来の平行平板型電極は第１図および第２図に示すよう
に単純な構造のものであった。第１図はエツチングガス
を下部電極の周辺部に分散配置された上向きのガス導入
管より供給し、下部電極の中心部に設けた刊気管により
排出するものである。

第２図はエツチングガスの導入管を上部電極の中心部に
下向きに設け、下部電極の周辺部に分散配置された排気
管により排出するものである。第１図において１は上部
電極、２は下部電極、３は下部電極上に載置された半導
体基板、４は下部電極の周囲に分散配置されたエツチン
グガス導入管、５は排気管、６に１反応室である。第２
図において７は上部電極、８は下部電極、９にＬ上部電
極の中心部に開口したエツチングガス導入管、１０は下
部電極の周囲に分散配置された排気管、１１は反応室で
ある。図のような構造であるとエツチングガスの流れる
方向は矢印のように下部電極上ではその半径方向に外周
から中心部へ、もしくは中心部から外周部へ向うことに
なる。このガス流の途中に半導体基板が載置されでいる
ので、この半導体基板上ではガス流は下部電極の外周側
の端部から中心側の端部へ向って、もしくはこれと逆の
中心側の端部から外周側の端部へ向って流れることにな
る。このことにより次に述べるような問題が生ずるもの
である。

プラズマによるエツチングではガスプラズマ中に発生し
ている化学的活性の強いラジカルとの化学反応によって
エツチングが進行する。したがって新鮮なガスが通過す
るガス導入管側の半導体基板端部ではエツチング速度が
大きく、これと反対側の排気口側の端部では前記ラジカ
ルが消費されて希薄となり、エツチング速度の低下を招
く。

一般には平行平板型プラズマエツチング装置では半導体
基板の周辺部にプラズマが集中し易いので、半導体基板
の中心部にくらべて周辺部の方がエツチング速度が速く
なる傾向にある。これらの現象が重なり合って従来のガ
ス供給方式（第１図および第２図）では半導体基板内の
エツチング速度に±１０〜５０％のばらつきが生ずる。

このためにエツチング速度の最も遅い部分のエツチング
が完了するまでエツチングを続行するとエツチング速度
の早い部分ではオーバーエッチとなってしまう。このた
めエツチングマスクとなるレジストが甚しく消耗してパ
ターンの加工精度が著しく低下するばかりでなく、場合
によってはパターンの消失につながることもある。

また、プラズマＶＣよるエツチングの終点検知にはプラ
ズマ中に発光する前記のＡｔ、ポリシリコン、Ｍｏなど
のスペクトルを検出して行っているが、上記のようにエ
ツチング面積の減少に伴ってスペクトルの発光強度も弱
くなり、終点検知が困難になる問題も生ずる。

本発明はこれらの問題点を解決し、エツチング速度の均
一性を向上させ、これによってエツチングの終点検知を
容易にし、オーバーエッチを防止してパターンの加工精
度を向上させるだめになされたものである。以下図面に
よって詳細に説明する。

第６図は本発明のプラズマエツチング装置の反応室の構
成図である。図において１２は下部電極で、上部電極１
３に対向する面には半導体基板を定位置に載置するよう
に座ぐりもしくは３個以上の突起よりなる位置決め手段
を設け、中心部には排気口があけられている０上部電極
１３は中空構造であり、前記下部電極に対向する面には
前記下部電極上の位置決め手段の直上にエツチングガス
の吹出口１４がそれぞれ設けられており、上部電極の前
記エツチングガスの吹出口が設けられた面と反対側の而
にはエツチングガス導入管１５が反応室１７の壁面を貫
通して設けられている。１６は下部電極の中心部を貫通
して設けられた排気口である。なお、第２図のような下
部電極の周辺部に分散配置された排気口１６′を本発明
の場合に中央部の排気口と併用しても良い。

このような構造であれば、それぞれの半導体基板はその
中心部の直上からエツチングガスの供給を受けるので、
基板表面でのガス流は矢印のように中心から放射状に周
辺部に流れて行く。このことは前記の説明のように半導
体基板の中心部の方が前記ラジカルの濃度が高く、エツ
チング速度が大きい傾向となる。一方では一般的に半導
体装置の周辺部にプラズマが集中し易く、前記説明のよ
うに周辺部のエツチング速度が大きくなる傾向にあるの
で、前記中心部のエツチング速度の向上と相まって半導
体基板内のエツチング速度のばらつきを極端に小さくす
ることが出来る。以下実施例を説、明する。

実施例１ Ａｔのエツチングでは塩素を含むガス、三塩化ホウ素２
５０ｍＲ／分　および四塩化炭素５０ｍＣ／分の混合ガ
スを流して半導体基板の而Ｍｌ　ａｉ当り（）、３Ｗの
高周波電力を印加してプラズマを発生させてエツチング
を行った。第３図に示したガス吹出口の孔径を７關とし
てエツチングを行ったところ、直径１００　ｍｍの半導
体基板内のエツチング速度のばらつきは＋５％以内であ
り、同時に載置した１０枚の半導体基板間のばらつきの
、＋３％以内であった。

実施例２ 前記実施例１と同一条件でエツチングガスの吹出口の孔
径のみ５個としてエツチングを行った場合、同一半導体
基板内のエツチング速度のばらつきは±１０％であった
。この場合でもマスクのレジスト消耗量は従来の１０％
減であった。

実施例６ ポリシリコンのエツチングではフレオンｌ：３Ｂ１（Ｃ
ＢｒＦ３）と酸素との混合ガスを使用するが、その合計
の流量が１５０ｍＱ／分で、エツチングガス吹出口の孔
径が４肺のときエツチング速度は直径１００　ｒｒｖｎ
の半導体基板内のばらつきを±４％以下にすることが出
来た。

以」−のように本発明によれば、１枚の半導体基板内の
エツチング速度のばらつきを＋５％以内にすることが出
来、さらに１０ノド内の半導体基板相互間のエツチング
速度のばらつきを＋３％以内にすることが出来た。この
結果光スペクトルによるエツチングの終点検知が明瞭に
なるうえ、エツチングマスクとしての有機レジストや被
エツチング材の下地材の消耗量がきわめて小さく、パタ
ーンの加工精度も向上するので、実用上極めて有効でち
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の方式の反応室内の構成図で
ある。第６図は本発明の方式の反応室内の構成図である
。 図において、３は半導体基板、１２は下部電極、１３は
上部電極、１４はエツチングガス吹出口、１５はエツチ
ングガス導入管、１６は排気口、１７け反応室である。 特許出願人　国際電気株式会社 代理人　弁理士山元俊仁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、半導体基板のドライエツチングを行なう平行平板電
   極を有するプラズマエツチング装置において、半導体基
   板を定位置に載置する手段を設けた下部電極と、この下
   部電極に対向する中空構造の上部電極とを設け、この上
   部電極には下部電極に対向する面の前記半導体基板を定
   位置に載置する手段の直上の位置にエツチングガス吹出
   口を設け、このエツチングガス吹出口を設けた面と反対
   側の面にエツチングガス導入管を設けて構成したことを
   特徴とする平行平板電極を有するプラズマエツチング装
   置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の平行平板電極を有する
   プラズマエツチング装置において、半導体基板を定位置
   に載置する手段として、ここに載置する半導体基板が嵌
   合出来る座ぐりとしたことを特徴とする前記平行平板電
   極を有するプラズマエツチング装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の平行平板電１極を有す
   るプラズマエツチング装置において、半導体基板を定位
   置に載置する手段として、ここに載置する半導体基板が
   嵌合出来るよう々円周上に３個以上の突起を分散配置し
   たことを特徴とする前記平行平板電極を有するプラズマ
   エツチング装置。