JPS6210687B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、改良された電極構造を有するプラズ
マエツチング装置に関するものである。さらに詳
しくいえば、本発明は、半導体素子製造に使用さ
れる超微細加工用ガスプラズマエツチング装置に
おいて、その中の平行平板型対向電極の間に中間
電極を設けることにより、均一加工性の優れた高
速エツチング処理を可能にした新規なプラズマエ
ツチング装置に関するものである。

近年、半導体素子の製造に際し、ガスプラズマ
エツチングを利用することが一般的に行われるよ
うになつてきた。このガスプラズマエツチングを
行うための電極構造としては、これまで円筒同軸
型、円筒誘導方式型、平行平板型などが知られて
いるが、この中で平行平板型電極は、他の型の電
極に比べ、サイドエツチングが少ないし、超微細
パターンに忠実な精度の高いエツチングが得られ
るという長所があるため、特に注目されている。

しかし、この平行平板型電極は、実用化に際
し、(1)エツチング速度が遅く、生産性が低い、(2)
レジストマスクや被処理試料がプラズマイオンの
衝撃により損傷されやすいため処理電力の出力を
低くおさえなければならない、(3)熱処理後にプラ
ズマイオンによる損傷を回復するための後処理を
必要とする等の問題点を生じる。

本発明は、これらの問題点を解決するためにな
されたものであつて、平行平板型電極の中間に多
孔板より成る電極板を一方の電極と接続させて配
設し、中間電極とすることにより、プラズマ放電
で生じる活性種を均一かつ高密度とし、均一性の
高い精密なエツチングを可能にするとともに、試
料をプラズマイオンの衝撃から保護し、しかもエ
ツチング速度を５〜10倍に向上させたものであ
る。

すなわち、本発明は、平行平板電極を備えるガ
スプラズマ反応処理装置において、平行平板電極
の中間部にこれらと平行に１枚の多孔電極板を配
置し、一方の電極と接続させてアースとしたこと
を特徴とするものである。

次に添附図面に従つて本発明を説明する。

第１図は、本発明装置の構造の要部を説明する
ための断面図であつて、本発明のガスプラズマ反
応処理装置は、ベル型蓋部１と底板２から成る密
閉容器内に２個の電極３，４を上下平行に配設
し、それらの中間に多孔電極板５を配設した構造
を有している。上部の電極３は、支持柱６をベル
型蓋部１の頂部に設けられた孔７に嵌合すること
によつて懸吊され、下部の電極４は底板２の中央
部に嵌合されるか、あるいは底板２と一体的に構
成され、その上面は、被処理物載置台を兼ねてい
る。そして、この上部の電極３は支持柱６を介し
て高周波電源に接続し、下部の電極４はアースし
ている。

他方、上部の電極３と下部の電極４の中間に
は、多孔板から成る中間電極５が適当な支持体
８，８′により配設され、これは下部の電極４と
接続してアースされている。この中間電極５の位
置は、下部の電極４の面上に置かれる被処理物の
上方に、これをカバーするように選択するのがよ
い。

中間電極５は、均一に分布した多数の小孔を有
する導電性材料例えば各種金属、炭素材料から成
り、その形状は特に制限されないが、通常のガス
プラズマエツチング反応処理装置に適合するよう
に、円板状に形成するのが好ましい。この板とし
ては、孔径0.5〜５mmの小孔を１〜15個／cm²の割
合で有するものが適当である。また、この中間電
極５は、第２図に示すように、円板全面にわたつ
て小孔がほぼ均一に分布した形状にするのが普通
であるが、目的によつては、第３図に示すように
円板の中央部を円状にくり抜いてドーナツ状とす
ることもできる。このほか金属製の網状体を用い
ることもできる。

以上のような構成を有する本発明装置を用いて
プラズマエツチングを行うと、上部の電極３と中
間電極５との間においてプラズマ放電が行われ、
発生した活性種が中間電極５の小孔を通り抜け、
下部の電極４の上に載置された被処理物、例えば
ウエハーに達する。そして、このようにプラズマ
放電部と発生した活性種によるエツチング処理部
とが中間電極により分離された結果、活性種は均
一状態でかつ高い濃度をもつて被処理物に作用す
るようになる。

このようにして、本発明装置によると、均一性
の高い精密なエツチングが可能になる上に、レジ
ストや各種試料がプラズマイオンの衝撃により損
われるのを防ぐことができるので、これまで平行
平板型電極を含むエツチング装置で問題とされて
いた実用上の難点をほとんど解決し、工業的な利
用を可能にするものである。

本発明装置は、半導体素子の超微細エツチング
のほか、有機物の灰化剥離、半導体素子その他の
清浄処理などにも有用である。

次に実施例により本発明をさらに、詳細に説明
する。

実施例 径140mmの上部電極、径140mmの被処理物載置台
兼用の下文電極を60mmの間隔で平行に配置した枚
葉自動処理型プラズマ反応処理装置「OAPM―
300」（東京応化工業製）に、３mm径の小孔を３
個／cm²の割合で有するアルミニウム製中間電極
を、上部電極と下部電極のちようど中間にくるよ
うに配設し、下部電極に接続してアースとした。

このような装置を用い、被処理物載置台温度
100℃、高周波発振器出力100W、プラズマ反応室
内の真空度0.5Torrの条件下で、処理ガスとして
四フツ化炭素ガスを導入し、４インチシリコンウ
エハー上の3500Åのポリシリコン膜を20秒間エツ
チングした。

このようにしてウエハー全面にわたつてむらな
く均一なエツチング処理がなされた。この際の、
中央部と周辺部のエツチング時間の差は約２秒、
レジスト膜の減少は100Å以下であり、極めて少
なかつた。

比較のために、中間電極板を取り除いた装置を
用いて、前記と同一条件でエツチング処理を行つ
たところ、エツチング時間は２分を要し、レジス
ト膜が1500〜2000Å減少し、かつウエハー温度が
150℃以上に上昇した。また、シリコンウエハー
上のポリシリコン膜の中央部と周辺部のエツチン
グ時間の差は約７秒であつた。

さらに、同軸型の電極を用い、前記と同じ条件
で処理した場合は、エツチング時間に55秒を要
し、シリコンウエハー上のポリシリコン膜の中央
部と周辺部のエツチング時間の差は約８秒であつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の要部を示す側方断面
図、第２図は、中間電極の１例を示す平面図、第
３図は中間電極の別の例を示す平面図である。 図中符号１はベル型蓋部、２は底板、３，４は
電極、５は多孔電極板である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平行平板電極を備えるガスプラズマ反応処理
   装置において、２枚の平行平板電極の中間部に、
   これらと平行に１枚の多孔電極板を配置し、一方
   の電極と接続してアースとしたことを特徴とする
   装置。