JP3149454B2 - 枚葉式プラズマエッチング装置の上部電極 - Google Patents
枚葉式プラズマエッチング装置の上部電極Info
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
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- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、枚葉式プラズマエッチ
ング装置の上部電極に関するものである。
ング装置の上部電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の枚葉式プラズマエッチング装置の
上部電極を図４（ａ），（ｂ）に示し、実際に従来上部
電極を用いてエッチングを行うときの様子を図４（ｃ）
に示す。図において、１は上部電極、２はガス噴出孔、
３はガスの流れ方向、４は被エッチング材料（ウェハ
ー）、５は下部電極である。
上部電極を図４（ａ），（ｂ）に示し、実際に従来上部
電極を用いてエッチングを行うときの様子を図４（ｃ）
に示す。図において、１は上部電極、２はガス噴出孔、
３はガスの流れ方向、４は被エッチング材料（ウェハ
ー）、５は下部電極である。
【０００３】従来の上部電極１は図４に示すとおり、平
行平板形状を有し、ガス噴出孔２は上部電極のほぼ全面
に位置している。また、ガス噴出孔２は、被エッチング
材料４に対して垂直に開口しているので、ガス３は被エ
ッチング材料４に向ってまっすぐに噴きつけられるよう
になっている。
行平板形状を有し、ガス噴出孔２は上部電極のほぼ全面
に位置している。また、ガス噴出孔２は、被エッチング
材料４に対して垂直に開口しているので、ガス３は被エ
ッチング材料４に向ってまっすぐに噴きつけられるよう
になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の上部電
極では、電極周辺部に比べて電極中央部において、ガス
の流れが遅く、ガス濃度が高いために高周波電圧（Ｒ
Ｆ）印加時のプラズマ密度が高くなり、使用時間に伴い
被エッチング材料側の上部電極面が中央部程、損耗する
（電極厚さ８ｍｍに対し１ｍｍ程度、電極厚さ２０ｍｍ
に対し３ｍｍ程度の損耗）。その様子を図５に示す。図
５（ａ）は使用前、図５（ｂ）はＲＦの印加により損耗
した上部電極を示す。また、ガス噴出孔２は、上部電極
とラジカルとの反応により使用時間に伴い、電極中央部
程その開口部２ａの口径が大きくなる。このような上部
電極形状の経時変化は、エッチング特性に影響を与え
る。その様子を図６に示す。図６（ａ）は電極を新品に
交換した直後のエッチレートのウェハー面内位置依存性
を示し、図６（ｂ）は長期使用により上部電極が図５
（ｂ）のように損耗した時のエッチレートのウェハー面
内位置依存性を示したものである。電極交換当初、図６
（ａ）アのようなエッチレートのウェハー面内分布を示
していたものが、Ｇａｐ依存性の高い装置では、エッチ
ングによる電極の損耗に伴って電極中央部程、電極厚さ
が薄くなるためにＧａｐが広がり、図６（ｂ）イのよう
にエッチレートが低下し、エッチレートの均一性が悪く
なる。逆にＧａｐ依存性の低い装置では、ガス噴出孔開
口部の口径の拡大による影響を強く受け、電極中央部
程、ガス流量が多くなるために図６（ｂ）ウのようにエ
ッチレートが上昇し、エッチレートの均一性が悪化す
る。
極では、電極周辺部に比べて電極中央部において、ガス
の流れが遅く、ガス濃度が高いために高周波電圧（Ｒ
Ｆ）印加時のプラズマ密度が高くなり、使用時間に伴い
被エッチング材料側の上部電極面が中央部程、損耗する
（電極厚さ８ｍｍに対し１ｍｍ程度、電極厚さ２０ｍｍ
に対し３ｍｍ程度の損耗）。その様子を図５に示す。図
５（ａ）は使用前、図５（ｂ）はＲＦの印加により損耗
した上部電極を示す。また、ガス噴出孔２は、上部電極
とラジカルとの反応により使用時間に伴い、電極中央部
程その開口部２ａの口径が大きくなる。このような上部
電極形状の経時変化は、エッチング特性に影響を与え
る。その様子を図６に示す。図６（ａ）は電極を新品に
交換した直後のエッチレートのウェハー面内位置依存性
を示し、図６（ｂ）は長期使用により上部電極が図５
（ｂ）のように損耗した時のエッチレートのウェハー面
内位置依存性を示したものである。電極交換当初、図６
（ａ）アのようなエッチレートのウェハー面内分布を示
していたものが、Ｇａｐ依存性の高い装置では、エッチ
ングによる電極の損耗に伴って電極中央部程、電極厚さ
が薄くなるためにＧａｐが広がり、図６（ｂ）イのよう
にエッチレートが低下し、エッチレートの均一性が悪く
なる。逆にＧａｐ依存性の低い装置では、ガス噴出孔開
口部の口径の拡大による影響を強く受け、電極中央部
程、ガス流量が多くなるために図６（ｂ）ウのようにエ
ッチレートが上昇し、エッチレートの均一性が悪化す
る。
【０００５】実際の例としては、厚さ８ｍｍの上部電極
に対し、ＲＦ積算時間が３５０Ｈｒで電極損耗深さが１
〜２ｍｍ、均一性（Ｒ／Ｘ（バー）％）が１０％以上と
なる。
に対し、ＲＦ積算時間が３５０Ｈｒで電極損耗深さが１
〜２ｍｍ、均一性（Ｒ／Ｘ（バー）％）が１０％以上と
なる。
【０００６】本発明はこのような問題点に着目し、エッ
チング特性の経時変化を最小限に抑えることを目的とし
ている。
チング特性の経時変化を最小限に抑えることを目的とし
ている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る枚葉式プラズマエッチング装置の上部
電極においては、電極面と、ガス噴出孔とを有する枚葉
式プラズマエッチング装置の上部電極であって、電極面
は、上部電極の被エッチング材料に対向する面に位置
し、凹型球面形状を有するものであり、ガス噴出孔は、
電極面の凹型球面中央部を除いた周辺部に設けられたも
のであり、該ガス噴出孔は、その開口部が電極面の凹型
球面中央部側の内側を向いた傾斜姿勢に開口形成された
ものである。
め、本発明に係る枚葉式プラズマエッチング装置の上部
電極においては、電極面と、ガス噴出孔とを有する枚葉
式プラズマエッチング装置の上部電極であって、電極面
は、上部電極の被エッチング材料に対向する面に位置
し、凹型球面形状を有するものであり、ガス噴出孔は、
電極面の凹型球面中央部を除いた周辺部に設けられたも
のであり、該ガス噴出孔は、その開口部が電極面の凹型
球面中央部側の内側を向いた傾斜姿勢に開口形成された
ものである。
【０００８】
【作用】このような目的を達成するために本発明の上部
電極は被エッチング材料側の電極面を凹型球面形状と
し、ガス噴出孔を電極周辺部にのみ配置し、ガス噴出孔
に任意の角度をつけることにより、エッチング特性の経
時変化を少なくしたものである。
電極は被エッチング材料側の電極面を凹型球面形状と
し、ガス噴出孔を電極周辺部にのみ配置し、ガス噴出孔
に任意の角度をつけることにより、エッチング特性の経
時変化を少なくしたものである。
【０００９】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１０】図１（ａ），（ｂ）は本発明の上部電極構
造を示し、図１（ｃ）は、実際に本発明の上部電極を用
いてエッチングを行うときの上部電極、被エッチング材
料（ウェハー）、下部電極の位置関係を示す。図１にお
いて、１は上部電極、２はガス噴出孔、３はガスの噴き
出し方向、４は被エッチング材料（ウェハー）、５は下
部電極である。本発明の上部電極１は図１に示すとお
り、被エッチング材料４側の電極面１ａが凹型球面形状
であることにより、使用時間に伴って激しく損耗する電
極中央部程、Ｇａｐが広がりプラズマ密度を低下させ
て、上部電極の損耗を防止している。また電極の使用時
間及び損耗に伴って電極中央部程、ガス噴出孔の口径が
大きくなり、エッチレートが増大するのを防ぐ目的で、
電極周辺部にのみガス噴出孔２を配置させてある。しか
し、これではＧａｐの拡大及び反応ガスの不足により電
極中央部のエッチレートがかなり低下するので、電極周
辺部に設けたガス噴出孔２は、その開口部２ａが電極面
１ａの凹型球面中央部側を向いた傾斜姿勢に開口形成さ
れ、被エッチング材料４の中心に向って任意の角度θを
付けている。例えば、上部電極径ｖが２００ｍｍ、電極
厚さｙが８ｍｍ、Ｇａｐが６．５ｍｍの上部電極に対
し、上部電極の中央部と周辺部の厚さの差ｘは１〜２ｍ
ｍ、ガス噴出孔２がない中央部の径ｕは４０〜８０ｍ
ｍ、ガス噴出孔角度は３０°〜６０°である。図２に本
発明の上部電極を長時間使用したときの電極形状の経時
変化を示す。図２（ａ）は使用前、図２（ｂ）は長時間
使用後の上部電極形状である。電極中央部での損耗、ガ
ス噴出孔開口部２ａの口径の拡大はあるものの従来電極
程の形状の経時変化は見られない（ＲＦ積算時間３５０
Ｈｒに対し、電極損耗深さが０．２〜０．６ｍｍ）。ま
た図３にこのときのエッチレートのウェハー面内位置依
存性を示す。図３（ａ）は新電極に交換直後のエッチレ
ート、図３（ｂ）は長時間使用後のエッチレートであ
る。
造を示し、図１（ｃ）は、実際に本発明の上部電極を用
いてエッチングを行うときの上部電極、被エッチング材
料（ウェハー）、下部電極の位置関係を示す。図１にお
いて、１は上部電極、２はガス噴出孔、３はガスの噴き
出し方向、４は被エッチング材料（ウェハー）、５は下
部電極である。本発明の上部電極１は図１に示すとお
り、被エッチング材料４側の電極面１ａが凹型球面形状
であることにより、使用時間に伴って激しく損耗する電
極中央部程、Ｇａｐが広がりプラズマ密度を低下させ
て、上部電極の損耗を防止している。また電極の使用時
間及び損耗に伴って電極中央部程、ガス噴出孔の口径が
大きくなり、エッチレートが増大するのを防ぐ目的で、
電極周辺部にのみガス噴出孔２を配置させてある。しか
し、これではＧａｐの拡大及び反応ガスの不足により電
極中央部のエッチレートがかなり低下するので、電極周
辺部に設けたガス噴出孔２は、その開口部２ａが電極面
１ａの凹型球面中央部側を向いた傾斜姿勢に開口形成さ
れ、被エッチング材料４の中心に向って任意の角度θを
付けている。例えば、上部電極径ｖが２００ｍｍ、電極
厚さｙが８ｍｍ、Ｇａｐが６．５ｍｍの上部電極に対
し、上部電極の中央部と周辺部の厚さの差ｘは１〜２ｍ
ｍ、ガス噴出孔２がない中央部の径ｕは４０〜８０ｍ
ｍ、ガス噴出孔角度は３０°〜６０°である。図２に本
発明の上部電極を長時間使用したときの電極形状の経時
変化を示す。図２（ａ）は使用前、図２（ｂ）は長時間
使用後の上部電極形状である。電極中央部での損耗、ガ
ス噴出孔開口部２ａの口径の拡大はあるものの従来電極
程の形状の経時変化は見られない（ＲＦ積算時間３５０
Ｈｒに対し、電極損耗深さが０．２〜０．６ｍｍ）。ま
た図３にこのときのエッチレートのウェハー面内位置依
存性を示す。図３（ａ）は新電極に交換直後のエッチレ
ート、図３（ｂ）は長時間使用後のエッチレートであ
る。
【００１１】図３（ａ）アの新電極交換直後のエッチレ
ート分布に対し、長時間使用後の図３（ｂ）では、Ｇａ
ｐ依存性の高いイの装置では、上部電極の損耗によりエ
ッチレートがやや低下し、Ｇａｐ依存性の低いウの装置
では、ガス噴出孔径の拡大により反応ガス流量が増大す
る影響を強く受け、電極中央部のエッチレートがやや増
加する。しかし、従来上部電極に比べ周辺部と中央部の
エッチレート差は小さく、３５０Ｈｒの使用時間で従来
上部電極の均一性（Ｒ／Ｘ（バー）％）が１０％を越え
るのに対し、本発明に係る上部電極の均一性は１０％以
内である。
ート分布に対し、長時間使用後の図３（ｂ）では、Ｇａ
ｐ依存性の高いイの装置では、上部電極の損耗によりエ
ッチレートがやや低下し、Ｇａｐ依存性の低いウの装置
では、ガス噴出孔径の拡大により反応ガス流量が増大す
る影響を強く受け、電極中央部のエッチレートがやや増
加する。しかし、従来上部電極に比べ周辺部と中央部の
エッチレート差は小さく、３５０Ｈｒの使用時間で従来
上部電極の均一性（Ｒ／Ｘ（バー）％）が１０％を越え
るのに対し、本発明に係る上部電極の均一性は１０％以
内である。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、上部電極
形状の経時変化の影響を極力抑えることにより、エッチ
レート，均一性というエッチング特性が長期間にわたり
極めて安定するという効果を有する。また、安定したエ
ッチング特性を実現することで、高価な上部電極の使用
可能期間が著しく延びるいう効果も有する。
形状の経時変化の影響を極力抑えることにより、エッチ
レート，均一性というエッチング特性が長期間にわたり
極めて安定するという効果を有する。また、安定したエ
ッチング特性を実現することで、高価な上部電極の使用
可能期間が著しく延びるいう効果も有する。
【図１】（ａ）は本発明の上部電極構造を示す断面図、
（ｂ）は同底面図、（ｃ）はエッチング時の本発明上部
電極と、被エッチング材料及び下部電極の位置関係を示
す図である。
（ｂ）は同底面図、（ｃ）はエッチング時の本発明上部
電極と、被エッチング材料及び下部電極の位置関係を示
す図である。
【図２】（ａ）は使用前の本発明に係る上部電極を示す
断面図、（ｂ）は長期間使用後の本発明に係る上部電極
を示す断面図である。
断面図、（ｂ）は長期間使用後の本発明に係る上部電極
を示す断面図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る上部電極新品時のエッチ
レートのウェハー面内位置依存性を示す図、（ｂ）は本
発明に係る上部電極を長期間使用したときのエッチレー
トのウェハー面内位置依存性を示す図である。
レートのウェハー面内位置依存性を示す図、（ｂ）は本
発明に係る上部電極を長期間使用したときのエッチレー
トのウェハー面内位置依存性を示す図である。
【図４】（ａ）は従来の上部電極構造を示す断面図、
（ｂ）は同底面図、（ｃ）はエッチング時の従来上部電
極と被エッチング材料及び下部電極の位置関係を示す図
である。
（ｂ）は同底面図、（ｃ）はエッチング時の従来上部電
極と被エッチング材料及び下部電極の位置関係を示す図
である。
【図５】（ａ）は使用前の従来例に係る上部電極を示す
断面図、（ｂ）は長期間使用後の従来例に係る上部電極
を示す断面図である。
断面図、（ｂ）は長期間使用後の従来例に係る上部電極
を示す断面図である。
【図６】（ａ）は従来例に係る上部電極新品時のエッチ
レートのウェハー面内位置依存性を示す図、（ｂ）は従
来例に係る上部電極を長期間使用したときのエッチレー
トのウェハー面内位置依存性を示す図である。
レートのウェハー面内位置依存性を示す図、（ｂ）は従
来例に係る上部電極を長期間使用したときのエッチレー
トのウェハー面内位置依存性を示す図である。
１ 上部電極 ２ ガス噴出孔 ３ ガス流れ方向 ４ 被エッチング材料 ５ 下部電極
Claims (1)
- 【請求項１】 電極面と、ガス噴出孔とを有する枚葉式
プラズマエッチング装置の上部電極であって、電極面
は、上部電極の被エッチング材料に対向する面に位置
し、凹型球面形状を有するものであり、ガス噴出孔は、
電極面の凹型球面中央部を除いた周辺部に設けられたも
のであり、該ガス噴出孔は、その開口部が電極面の凹型
球面中央部側の内側を向いた傾斜姿勢に開口形成された
ものであることを特徴とする枚葉式プラズマエッチング
装置の上部電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11299591A JP3149454B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 枚葉式プラズマエッチング装置の上部電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11299591A JP3149454B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 枚葉式プラズマエッチング装置の上部電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04341744A JPH04341744A (ja) | 1992-11-27 |
| JP3149454B2 true JP3149454B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=14600790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11299591A Expired - Fee Related JP3149454B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 枚葉式プラズマエッチング装置の上部電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3149454B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6010636A (en) * | 1995-12-29 | 2000-01-04 | Lam Research Corporation | Electrode with domes for plasma focusing |
| US9793126B2 (en) | 2010-08-04 | 2017-10-17 | Lam Research Corporation | Ion to neutral control for wafer processing with dual plasma source reactor |
| US9230819B2 (en) | 2013-04-05 | 2016-01-05 | Lam Research Corporation | Internal plasma grid applications for semiconductor fabrication in context of ion-ion plasma processing |
| US9245761B2 (en) | 2013-04-05 | 2016-01-26 | Lam Research Corporation | Internal plasma grid for semiconductor fabrication |
| US9017526B2 (en) * | 2013-07-08 | 2015-04-28 | Lam Research Corporation | Ion beam etching system |
| US9147581B2 (en) | 2013-07-11 | 2015-09-29 | Lam Research Corporation | Dual chamber plasma etcher with ion accelerator |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP11299591A patent/JP3149454B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04341744A (ja) | 1992-11-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |