JP2538944B2 - ドライエッチング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ウェーハを載置し且つ高周波を印加する第一の平板電
極と第一の平板電極に平行に対向し且つ接地する第二の
平板電極とを具え、両電極間に導入したガスをプラズマ
化してウェーハをエッチングするドライエッチング装置
に関し、 ガス組成を変えることなしにエッチングの異方性と等
方性の割合を制御できるようにすることを目的とし、 両電極は周辺部の複数個所で同一厚さのスペーサを挟
み相対的に押しつけられて電極間の距離が設定され、且
つスペーサを変えることにより上記距離を変えて、エッ
チングに作用する化学反応とイオン衝撃の割合を変える
ように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ドライエッチング装置に係り、特に、ウェ
ーハを載置し且つ高周波を印加する第一の平板電極と第
一の平板電極に平行に対向し且つ接地する第二の平板電
極とを具え、両電極間に導入したガスをプラズマ化して
ウェーハをエッチングする装置に関す。

半導体装置などの製造におけるウェーハプロセスの中
にはエッチング処理がある。このエッチング処理は、ウ
エットエッチングからドライエッチングへと進化してお
り、その処理装置として、専ら上記のドライエッチング
装置が使用されるようになった。

〔従来の技術〕

第２図は、上述したドライエッチング装置の従来例の
概略側断面図である。

同図において、11は真空チャンバ、12はガス導入口、
13はガス排出口、14は絶縁体15により真空チャンバ11に
絶縁固定されてウェーハＷを載置し高周波電源16から高
周波を印加する第一の平板電極、17は電極14に平行に対
向し真空チャンバ11と共に接地する第二の平板電極、で
あり、電極14、17間の距離は40〜100mm程度である。

そして、電極14、17間の放電により両電極間で導入ガ
スがプラズマ化し、発生したラジカルおよびイオンがウ
ェーハＷに化学反応とイオン衝撃を与えてウェーハＷを
エッチングする。

このことからRIE（リアクティブイオンエッチング）
と呼ばれる上記エッチングは、化学反応が等方性に、イ
オン衝撃が異方性に作用して両作用が併存しているが、
上述の電極間距離によりイオンが十分に加速されて一般
にイオン衝撃優位の状態になり、優れた異方性を示す特
徴を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、半導体装置の高集積化が進むに伴い、異方
性と等方性の割合を適宜に制御できるエッチングの要請
を生じてきた。

この要請に対応する従来の方策は、主としてガスの組
成を変えることであるが、その方法では十分な対応が困
難である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、ウェーハを載置し且つ高周波を印加す
る第一の平板電極と第一の平板電極に平行に対向し且つ
接地する第二の平板電極出とを具え、両電極間に導入し
たガスをプラズマ化してウェーハをエッチングするドラ
イエッチング装置において、両電極の少なくとも一方の
電極の周辺部に配置され、着脱可能な同一厚さのスペー
サと、両電極でスペーサを挟持するように、両電極の少
なくとも一方の電極を対向するもう一方の電極に向けて
押圧する押圧手段と、両電極の少なくとも一方の電極に
設けられ、電極を揺動可能とする緩衝手段とを具えるこ
とを特徴とするドライエッチング装置によって解決され
る。

〔作用〕

上記電極間の距離を従来例の場合より遥かに小さく例
えば５〜10mm程度にすることにより、イオンの加速が僅
少になり、エッチングは化学反応優位となる。従ってそ
の距離を変えることにより、ガス組成を変えることなし
にエッチングの異方性と等方性の割合を制御することが
可能になる。

この場合、特に上記距離を５〜10mm程度に小さくした
際には、ウェーハ面に対するエッチングの均一性を確保
する、即ち電極面位置に対するプラズマ密度の均一性を
確保するため、電極面相互の平行性を確実にする必要が
ある。この点に関して本発明の装置は、上述のようにし
てスペーサにより電極間の距離が設定されることから、
上記平行性に対して十分な精度が容易に得られる。

〔実施例〕

以下本発明によるドライエッチング装置の実施例につ
いて第１図の側断面図を用いて説明する。

同図において、１は真空チャンバ、２はガス導入口、
３はガス排出口、４は絶縁体5a、5bにより真空チャンバ
１に絶縁固定され、ウェーハＷを載置し高周波電源６か
ら高周波（13.56MHz）を印加する第一の平板電極、７は
電極４と対向する面の周辺部の複数個所に同一厚さのス
ペーサ８を取付け、真空チャンバ１と共に接地して押し
つけ機構９により電極４に向けて押しつけられる第二の
電極、である。

真空チャンバ１は、複数の金属部材からなりその相互
間にＯリングが配設されて気密が確保される。

第一の電極４は、水冷機構を具えた電極基本4aと、そ
の上に取りつけられて電極面となり載置したウェーハＷ
を保持する静電チャック4bで構成される。

絶縁体5aは、真空チャンバ１と電極４との間を絶縁し
Ｏリングの配設により相互間の気密を確保しており、絶
縁体5bは、電極４の全周辺部を覆って電極４を固定し、
上面がウェーハＷのウェーハ面より僅かに高い位置で電
極面に対し正確に平行である。材料は両者とも石英ガラ
スである。

第二の電極７は、第一の電極４の電極面に対向する電
極面となり電極間にガスを分散流出させるガス分散板7
a、その背後のガス分散板7b、更にその背後の背面板7c
が間隔をおいて周囲が囲われる構成をなし、ガス分散板
7a表面の周辺部の複数個所例えば周辺を等分割した３〜
４個所に同一厚さである石英ガラスのスペーサ８が固定
される。

また、背面側が板ばね9aを介しエアシリンダなどから
なる押しつけ機構９に係合して、押しつけ機構９の作動
により電極４に向けて押しつけられる。板ばね9aの存在
により多少の揺動が可能であることから、全てのスペー
サ８が絶縁体5bの上面に密着し、電極４および７の電極
面相互の平行度は±0.01mm程度以下となる。

そして、電極間の距離即ち両電極面間の距離は、スペ
ーサ８の厚さを適宜にすることにより５〜50mmの範囲で
任意に設定することができる。

ガスは、ガス導入口２から入りベローズ2aを経て第二
の電極７の背面板7cとガス分散板7bとの間に流入し、ガ
ス分散板7bおよび7aを通りウェーハＷに向けて均一な流
れで流出し、そこでプラズマ化されてウェーハＷをエッ
チングする。その後は、電極４、７の外側に出てガス排
出口３から排出される。

かく構成されたドライエッチング装置は、先に述べた
ことから判るように、電極４、７間の放電によりガスを
プラズマ化してウェーハＷをエッチングする際に、化学
反応とイオン衝撃の両作用が併存して、電極間の距離が
50mmに近い場合にイオン衝撃優位の状態となって異方性
の割合が大きく、また電極間の距離が5mmに近い場合に
化学反応優位の状態となって等方性の割合が大きくな
り、電極間の距離を加減することによりガス組成を変え
ることなしにエッチングの異方性と等方性の割合を制御
することができる。然も、等方性の割合を大きくすべく
電極間の距離を小さくした際にも、電極面相互の平行性
が確実にされているのでウェーハＷの面に対するエッチ
ングの均一性が確保される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、ウェーハ
を載置し且つ高周波を印加する第一の平板電極と第一の
平板電極に平行に対向し且つ接地する第二の平板電極と
を具え、両電極間に導入したガスをプラズマ化してウェ
ーハをエッチングするドライエッチング装置において、
電極面相互の平行性を確実にすると共にエッチングに作
用する化学反応とイオン衝撃の割合を変えることができ
て、ウェーハ面に対するエッチングの均一性を確保しな
がらガス組成を変えることなしにエッチングの異方性と
等方性の割合の制御を可能にさせる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の側断面図、 第２図は従来例の概略側断面図、 である。 図にいて、 １、11は真空チャンバ、２、12はガス導入口、 ３、13はガス排出口、４、14は第一の電極、 4aは電極基体、4bは静電チャック、 5a、5b、15は絶縁体、６、16は高周波電源、 ７、17は第一の電極、7a、7bはガス分散板、 7cは背面板、８はスペーサ、 ９は押しつけ機構、9aは板ばね、 Ｗはウェーハ、 である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェーハを載置し且つ高周波を印加する第
   一の平板電極と第一の平板電極に平行に対向し且つ接地
   する第二の平板電極とを具え、両電極間に導入したガス
   をプラズマ化してウェーハをエッチングするドライエッ
   チング装置において、 前記両電極の少なくとも一方の電極の周辺部に配置さ
   れ、着脱可能な同一厚さのスペーサと、前記両電極で前
   記スペーサを挟持するように、前記両電極の少なくとも
   一方の電極を対向するもう一方の電極に向けて押圧する
   押圧手段と、前記両電極の少なくとも一方の電極に設け
   られ、該電極を揺動可能とする緩衝手段と、を具えるこ
   とを特徴とするドライエッチング装置。