JP2550037B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はドライエッチング方法に関し、特に半導体基
板に形成した酸化膜のエッチングに用いて好適なドライ
エッチング方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に半導体装置の製造工程ではドライエッチング装
置が利用される。この種の装置としては種々の方式のも
のがあるが、いずれのものも所望の真空圧に保持したチ
ャンバ内に一対の電極を配置し、一方の電極上に被エッ
チング材である半導体ウェハを載置し、他方の電極との
間に高電圧を印加することにより発生されるイオンや分
子を半導体ウエハ表面に衝突させてエッチングを行う原
理構成となっている。

従来、この種のドライエッチング装置として特開昭57
−185982号公報や「電子材料」1983年３月号（工業調査
会発行）“最近の超LSI技術と製造装置”に記載のもの
がある。

前者の装置は、上部電極にカーボン（グラファイト）
を使用した構成のものであり、内部に絶縁材料よりなる
部品を、設ける構成が開示されているが、チャンバ内面
を絶縁材で被覆し、該絶縁材を着脱自在の構成とする技
術思想は開示されていない、後者の装置はアルミニウム
等の金属からなるチャンバ内に電極を配設した構成のも
のである。尚、出願人が調査した結果特開昭63−9120号
公報を発見した。

特開昭63−9120号公報には、レジストをエッチングす
る活性ラジカルまたはイオンを消費する物質として、炭
化シリコンが記載されている。しかしながら、衝突する
イオンにより発生する異物を防止する炭化シリコンの技
術思想については開示されてない。さらにウェハを載置
している下部電極を接地状態に保持している構成につい
ても開示されてない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来のドライエッチング方法では、例えば
前者のように上部電極にカーボンを用いたものは、エッ
チング時に発生したイオンや分子が上部電極に衝突し、
電極材であるカーボンがスパッタされてカーボン粒子が
飛び出され、これがウェハ上に落下して異物として付着
するという問題がある。即ち、カーボンは製造工程上カ
ーボン原料とバインダとを混ぜ、プレス成形して炉で焼
成しているため、数μｍ程度の粒子の塊りとして形成さ
れており、このためスパッタされたときに大径の粒子が
異物として発生されることになる。この現象は、エッチ
ング時におけるウェハへのダメージを防止するために、
下部電極（ウェハを載置している電極）に高電圧を印加
せずに、上部電極に印加しているために回避できない現
象である。

また、後者のようにチャンバ全体を金属で構成したも
のは、プラズマが電極間のみならずチャンバ全体に拡が
ってしまい、特に酸化膜のエッチングにこの現象が生じ
ると、ポリマーがチャンバ内の全面に付着してしまう。
このため、チャンバのクリーニング頻度が増大し、メン
テナンス上不利になるという問題がある。

本発明の目的は、エッチングにおける異物の発生を防
止するとともにクリーニング頻度の低減を可能とするド
ライエッチング方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明で用いるドライエッチング装置は、カソード電
極、つまり通常は上部電極の少なくともウェハに対向す
る側の面を炭化シリコン（SiC）で形成している。

また、好ましくはチャンバの内面を絶縁材で被覆する
構成としている。この絶縁材はチャンバに対して着脱自
在な構成とする。

更に、必要に応じて上部電極に印加する高周波電力の
周波数を100〜450KHzに設定している。

〔作用〕

カソード電極の露呈面を炭化シリコンで形成すること
により、上部電極がスパッタされてもカーボン粒子より
も遥かに微細な炭化シリコン分子として放散されるた
め、ウェハ表面に異物として付着されることはない。

また、チャンバ内面を絶縁材で被覆することにより、
上下電極間で発生されるプラズマがチャンバ内に拡げら
れることはなく、ポリマの発生及びその付着を防止でき
る。この絶縁材はチャンバに対して着脱自在なため、チ
ャンバのクリーニングも極めて容易に行うことができ
る。

更に、高周波電力を100〜450KHzと、従来の13.56MHz
に比較して低い周波数とすることにより、電極における
抵抗成分を低減してプラズマを電極間のみに集中でき、
電極間以外でのポリマをより効果的に防止できる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体構成の断面図であ
る。金属製のチャンバ１内にはカソード電極としての上
部電極２と、アノード電極としての下部電極３を対向配
置している。上部電極２は導電製の上部電極サポート４
及び絶縁性のインシュレータ５を介して前記チャンバ１
に取着され、この上部電極サポート４を介して高周波電
源６に接続している。また、下部電極４は直接前記チャ
ンバ１に取着され、このチャンバ１を通して接地状態に
保持されている。

また、前記上部電極サポート４と下部電極３には夫々
温調路7,8を形成しており、これら温調路7,8に温調液を
循環することにより所定の温度に制御保持される。

そして、ウェハＷは前記下部電極３上に載置され、ク
ランプ９によりこの下部電極３に押さえられた状態に保
たれる。また、前記上部電極サポート４にはガス供給路
10が開設しており、マスフローコントローラ11により流
量制御された複数種類のプロセスガスがガスバルブ12の
開放によりこのガス供給路10及び上部電極２に設けたガ
ス通路を通してチャンバ１内に導入される。また、これ
と同時に排気口13からの排気によりチャンバ１内が所定
の真空度に保持される。

更に、前記下部電極３の外周部には下部シールド14を
設け、チャンバ１の側壁にはチャンバシールド15を設
け、更に上部電極２の外周と前記インシュレータ５に上
部シールド16を夫々設け、これら下部シールド14,チャ
ンバシールド15及び上部シールド16でチャンバ１の内面
を覆っている。これらの各シールド14,15,16はアルマイ
ト処理及びプラズマ溶射アルミナをコートしたアルミニ
ウムかテフロン（登録商標）或いはセラミック等の絶縁
材で形成しており、いずれもピン，ねじ等により位置決
め固定されており、チャンバ１に対する着脱を容易なも
のにしている。

前記上部電極２は、第２図（ａ）のように、全体をカ
ーボン2aで形成し、その下面、即ち前記ウェハＷに対向
する面のみをシリコン化して炭化シリコン膜2bを形成し
た構成としている。そして、この上部電極２には機械加
工により多数のガス導入口17を開設し、前記ガス供路10
をチャンバ１内に連通させている。

なお、前記上部電極２は、同図（ｂ）に示すように、
炭化シリンコ2cの上部電極サポート３側にのみ金属膜2d
をコーティングにより形成した構成としてもよい。この
構成では、炭化シリコン2cに多孔質のものを使用すれ
ば、自身の通気性によりガス供給路10をチャンバ１内に
連通させることができ、機械加工によるガス導入口を形
成する必要はない。

なお、前記高周波電源６は100〜450KHzの低い周波数
電力を上部電極２に印加している。

この構成によれば、上部電極は少なくともウェハＷに
対向する面が炭化シリコン2b又は2cにより形成されてい
るので、上下電極2,3間に発生したプラズマにより生起
されるイオンや分子等が上部電極２に衝突してこれをス
パッタしても、ウェハＷ上に異物が落下されることはな
い。

即ち、炭化シリコンは従来のカーボン材のような焼成
構造と異なり、カーボンと炭素とが化合した結晶構造で
あるため、これがスパッタされても分子単位での放散が
行われるのみである。このため、従来の粒子に比較して
極めて微細なスパッタ物であり、これがウェハＷ表面に
付着しても異物となることはない。

また、チャンバ１の内面を絶縁性の下部シールド14,
チャンバシールド15及び上部シールド16により覆ってい
るため、プラズマを上部電極２と下部電極３の間に集中
でき、ポリマデポジションがチャンバ１や下部電極３の
側壁に付着することを抑制できる。

更に、例え下部シールド14,チャンバシールド15及び
上部シールド16にポリマが付着した場合でも、これらの
シールドはチャンバ１に対してピンやねじで固着してい
るだけなので、短時間で取り外すことができ、チャンバ
１外で完全にクリーニングを行うことができる。したが
って、チャンバ１のクリーニング頻度を低減できかつク
リーニング時間の短縮を実現できる。

また、高周波電源６に100〜450KHzの周波数を使用し
ているため、電極2,3における抵抗成分を低減してプラ
ズマを更に集中化でき、各シールド等へのポリマの付着
を更に抑制してクリーニング頻度を一層低減することが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、カソード電極、つまり
通常は上部電極のウェハに対向する側の面を炭化シリコ
ンで形成しているので、上部電極がスパッタされてもカ
ーボン粒子よりも遥かに微細な炭化シリコン分子として
放散されるため、ウェハ表面に異物として付着されるこ
とはない。

また、チャンバの内面を着脱自在な絶縁材で被覆して
いるので、上下電極間で発生されるプラズマがチャンバ
内に拡げられることはなく、ポリマの発生及びその付着
を防止でき、しかもチャンバのクリーニングも極めて容
易に行うことができる。

更に、上部電極に印加する高周波電力の周波数を100
〜450KHzに設定しているので、電極における抵抗成分を
低減してプラズマを電極間のみに集中でき、電極間以外
でのポリマをより効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成の断面図、 第２図（ａ）及び（ｂ）は夫々異なる上部電極の一部拡
大断面図である。 １……チャンバ、２……上部電極（カソード電極）、2a
……カーボン、2b……炭化シリコン膜、2c……炭化シリ
コン、2d……金属膜、３……下部電極（アノード電
極）、４……上部電極サポート、５……インシュレー
タ、６……高周波電源、7,8……温調路、９……クラン
プ、10……ガス供給路、11……マスフローコントロー
ラ、12……ガスバルブ、13……排気口、14……下部シー
ルド、15……チャンバシールド、16……上部シールド、
17……ガス導入口。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チャンバ内にカソード電極とアノード電極
   を対向配置し、上記アノード電極に被エッチング材を支
   持させ、上記チャンバと上記アノード電極を接地状態に
   保持し、上記カソード電極を高周波電源に接続し、上記
   カソード電極の側面、アノード電極の側面及び、上記チ
   ャンバの内面を絶縁材で被覆し、上記絶縁材は、ねじに
   より、上記チャンバに固定されたドライエッチング装置
   を用いて、上記被エッチング材をエッチングすることを
   特徴とするドライエッチング方法。
2. 【請求項２】上記カソード電極の少なくとも被エッチン
   グ材に対向する側の面を炭化シリコンで形成したドライ
   エッチング装置を用いる特許請求の範囲第１項記載のド
   ライエッチング方法。
3. 【請求項３】上記カソード電極に印加する高周波電力の
   周波数を100〜450KHzに設定してなるドライエッチング
   装置を用いる特許請求の範囲第１項記載のドライエッチ
   ング方法。