JP4918147B2

JP4918147B2 - エッチング方法

Info

Publication number: JP4918147B2
Application number: JP2010047323A
Authority: JP
Inventors: 大介江口; 和人渡邊; 俊明小口; 信行高橋
Original assignee: Canon Anelva Corp; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Canon Anelva Corp; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: JP2010121216A

Description

本発明は、エッチングチャンバー内の基板ホルダ上に載置された基板の表面を蝕刻するエッチング方法に関するものであり、特に良好なエッチングレート・分布を得るのに適したエッチング方法に関するものである。

エッチング装置は真空容器からなるエッチングチャンバーにガスを導入し、このガスを放電によって分解、イオン化し、バイアス電圧によってイオン化したガスを基板上の酸化膜に衝突させ、酸化膜を削りとるものである。

エッチングのプロセスにおいて放電中の放電空間を閉じ込め、生成されるデポジション膜によるエッチングチャンバーの汚染を防ぐために、基板ホルダを囲むようにシールド部を設ける必要があるが、マルチチャンバー方式などの装置のように、真空搬送ロボットによって基板をエッチングチャンバー内に搬送するためにはどうしてもそのシールド部に基板搬送用の開口部を設ける必要がある。

前記従来のエッチング装置においては、真空搬送ロボットによって基板をエッチングチャンバー内に搬送するため、シールド部に前記のような基板搬送用開口部が設けられていた。そこで、エッチング中の放電空間が開口部付近で変化し、またガスの状態も前記開口部のため、シールド部内で一様でなく、削られる酸化膜の分布やエッチングレートが影響を受けてしまうという問題があった。

本発明はこの問題を解決し、酸化膜のエッチングレートや分布の改善を可能にするエッチング方法を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、
エッチングチャンバー内の基板ホルダ上に載置された基板の酸化膜を蝕刻するエッチング方法であって、
前記基板ホルダ上への前記基板の搬送経路を構成する開口部を有し、前記基板ホルダの周囲に設置される固定シールド部、及び前記搬送経路を開閉する位置に設けられる可動シールド部が、いずれもアースに落とされた状態で前記酸化膜のエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法である。

この発明のエッチング方法が行われるエッチング装置のエッチングチャンバーは次のように構成されている。

エッチングチャンバー内の基板ホルダ上に載置された基板の表面を蝕刻するエッチング装置のエッチングチャンバーにおいて、前記基板ホルダとエッチングチャンバー壁との間に設置されるシールド部が固定シールド部と可動シールド部とで構成され、前記可動シールド部は、前記基板の前記基板ホルダ上への搬送経路を開閉する位置に設けられていることを特徴とする可動シールド機構を備えたエッチングチャンバー。

ここで、基板ホルダとエッチングチャンバー壁との間に設置される前記シールド部は、放電空間の隔離と、エッチング時に生成されるデポジション膜によるエッチングチャンバー壁の汚染を防ぐ目的で設置されているものであるが、前記のエッチングチャンバーにおいては、前記のように、当該シールド部が固定シールド部と可動シールド部とで構成されており、この可動シールド部は、前記基板の前記基板ホルダ上への搬送経路を開閉する位置に設けられている。すなわち、基板ホルダ上へ基板が搬送される際、又、基板ホルダ上から基板が搬送される際には、前記搬送経路が開かれた状態となるように可動シールド部が移動し、エッチング時には、前記搬送経路が閉じられた状態となるように可動シールド部が移動するものである。

かかる構成は、例えば、前記固定シールド部が、基板の基板ホルダ上への搬送経路を構成する開口部を備えており、基板搬送時に可動シールド部が移動して（例えば、下方向に移動して）当該開口部を開け、エッチング時には、可動シールド部が移動して（例えば、上方向に移動して）当該開口部を塞ぐ構成によって実現することができる。

前述したエッチングチャンバーにおいては、可動シールド部と固定シールド部との間の間隔を調整可能にすることができる。

このように可動シールド部と固定シールド部との間の間隔を調整可能とすることによって、基板の基板ホルダ上への搬送経路を開閉する可動シールド部は、エッチングのプロセスにおいて放電中の放電空間を閉じ込め、生成されるデポジション膜によるエッチングチャンバーの汚染を防ぐ役割を果たすだけでなく、エッチングチャンバー内のプラズマ状態を調整し、エッチングレートを良好にする上でも大きな役割を果たすことになる。

なお、可動シールド部と固定シールド部との間の間隔は、例えば、固定シールド部が、基板の基板ホルダ上への搬送経路を構成する開口部を備えており、基板搬送時に可動シールド部が移動して（例えば、下方向に移動して）当該開口部を開け、エッチング時には、可動シールド部が移動して（例えば、上方向に移動して）当該開口部を塞ぐように構成されている場合において、固定シールド部と可動シールド部との間に隙間を開けておき、可動シールドの肉厚を変えることにより、あるいは可動シールドを固定シールドに対して近づく方向、離れる方向に移動可能とすることによって調整することができる。

この発明によれば、基板が搬送される際には、基板の搬送経路が開かれた状態となるように可動シールド部が移動し、エッチング時には、前記搬送経路が閉じられた状態となるように可動シールド部が移動できるので、固定シールド部に開口部がない場合と同じ、良好なエッチングレート・分布を得ることが可能なエッチング方法を提供できる。

また、この発明によれば、固定シールド部と可動シールド部との間隔が調整可能とされていて、これによって、良好なエッチングレートを得ることが可能なエッチング方法を提供できる。

本発明のエッチング方法に使用されるエッチング装置の概略構成を示す断面図である。従来のエッチング装置の概略構成を示す断面図である。本発明のエッチング方法に使用されるエッチング装置のエッチングチャンバーにおける可動シールド部の固定シールド部に対する位置関係を説明する一部拡大断面図である。本発明のエッチング方法に使用されるエッチング装置の他の概略構成を示す断面図である。固定シールド部と可動シールド部との間の隙間とエッチングレートとの間の関係を示したグラフ。

以下、添付図面を用いて本願発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１は本願発明の好ましい実施形態のエッチングチャンバーを備えたエッチング装置の概略構成を示す断面図である。

エッチングチャンバー１に上部電極兼ガス導入口２、下部電極兼基板ホルダ３、真空搬送ロボットによって基板５を搬送する時に開閉するゲートバルブ４が備えられている。

エッチングチャンバー１は不図示の排気系を備えた気密な真空容器であり、基板エッチング時のガスを導入するガス供給系（不図示）を備えている。上部電極兼ガス導入口２に接続された所定の周波数の高周波電源より電圧を印加し、エッチングチャンバー１内に導入されたガスをプラズマ放電によって分解・イオン化する。その分解・イオン化したガスを下部電極兼基板ホルダ３に印加した直流電圧もしくは所定周波数の高周波による自己バイアス電圧の一方又は両方によって基板５の方向に引き込み、その衝突によって基板５上の酸化膜等を削る（蝕刻する）ものである。このようなエッチング装置の基本的な構成は従来公知のものである。

このようなエッチング装置に用いられるエッチングチャンバーは、放電空間の隔離と、エッチング時に生成されるデポジション膜によるエッチングチャンバー壁の汚染を防ぐ目的でエッチングチャンバー１の壁と下部電極兼基板ホルダ３との間に設置されるシールド部、すなわち、上部電極兼ガス導入口２と下部電極兼基板ホルダ３とを取り囲むシールド部を備えており、当該シールド部は、固定シールド部６と、エッチングチャンバー１のほぼ中央部に設けられた可動シールド部７とで構成され、可動シールド部７の設けられている位置は、基板５の下部電極兼基板ホルダ３上への搬送経路を開閉する位置となっている。

図１、図３、図４図示の実施形態では、固定シールド部６は、基板５の下部電極兼基板ホルダ３上への搬送経路を構成する開口部１１を備えている。可動シールド部７は、駆動機構８によって、矢示１２ａ、１２ｂのように上下方向に移動可能とされている。基板搬送時には、可動シールド部７が基板５の搬送の妨げになることがないように、可動シールド部７が下方向（矢示１２ａ）に移動して開口部１１を開く。また、エッチング時には、可動シールド部７が上方向（矢示１２ｂ）に移動して開口部１１を塞ぎ、これによって、エッチング中のシールド部内のプラズマ状態を調整し、ガス分布を一様にすることができる。

可動シールド部７は、図１、図４図示のように、固定シールド部６と同じくアースに落とされており、このようにすることによって、開口部１１による電位分布の乱れも少なくすることが可能となる。

この結果、図１図示の実施形態のエッチングチャンバーを備えたエッチング装置で、可動シールド部７にて固定シールド部６の開口部１１を閉鎖してエッチングを行うことにより、固定シールド部６に開口部が無い場合と同様のエッチングレート・分布を得ることができる。

なお、図１では、以下に説明する固定シールド部６と可動シールド部７との間の間隔を調整可能に構成することを考慮して、固定シールド部６と可動シールド部７との間に隙間が存在している状態が現されているが、固定シールド部６と可動シールド部７との間に隙間が存在しておらず、可動シールド部７の一側面が固定シールド部６の一側面上をスライドするように両者が当接している構成とすることもできる。

上記のように固定シールド部６の開口部１１を可動シールド部７で塞ぐ際に、固定シールド部６と可動シールド部７との間の間隔は、電位分布やガス分布に対して大きく影響する。そこで、固定シールド部６と可動シールド部７との間に隙間を存在させておき、図３に示すように可動シールド部７の肉厚を変えたり、可動シールド部７のシャフトを矢示１３ｂ、１３ａのように固定シールド部６に近付く方向、あるいは、離れる方向に可動にすることによって、容易に固定シールド部６と可動シールド部７との間の間隔を調整可能とし、電位分布やガス分布を良好なものとさせ、これによってエッチングレートの分布を良好なものにさせることができる。

図５は、エッチングチャンバー１内を２５ｍｍＴｏｏｒとしてエッチングを行った場合の、固定シールド部６と可動シールド部７との間の隙間とエッチングレートとの間の関係を示したものであるが、固定シールド部６と可動シールド部７との間の隙間を５ｍｍから３ｍｍにすることによって、ＴｏｐからＢｏｔｔｏｍのエッチングレートの分布がより対称に近付いていることがわかる。このように、図３図示の構成等を採用して固定シールド部６と可動シールド部７との間の間隔を調整することによって、より良好なエッチングレートを得ることができる。

以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の実施形態に変更可能である。

例えば、本発明のエッチング方法に使用されるエッチング装置に備えられているエッチングチャンバーは、図１に示す２周波エッチング装置に限らず、図４に示す単周波によるエッチング装置に於いても採用可能であり、この場合にも前述した効果をあげることが出来る。

また、前述した実施形態では、上部電極兼ガス導入口２、下部電極兼基板ホルダ３が採用されているが、上部電極とガス導入口とを兼用させず、両者を別個独立にエッチングチャンバーに備えさせたり、下部電極と基板ホルダとを兼用させず、両者を別個独立にエッチングチャンバーに備えさせることも可能である。

１エッチングチャンバー
２上部電極兼ガス導入口
３下部電極兼基板ホルダ
４ゲートバルブ
５基板
６固定シールド部
７可動シールド部
８駆動機構
９シャフト
１０エッチングチャンバーの床面
１１開口部

Claims

エッチングチャンバー内の基板ホルダ上に載置された基板の酸化膜を蝕刻するエッチング方法であって、
前記基板ホルダ上への前記基板の搬送経路を構成する開口部を有し、前記基板ホルダの周囲に設置される固定シールド部、及び前記搬送経路を開閉する位置に設けられる可動シールド部が、いずれもアースに落とされた状態で前記酸化膜のエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。