JPH01290223A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プラズマ処理装置、たとえば半導体ウェハの
表面に形成された所定層を除去するプラズマエツチング
装置等に適用して特に有効な技術に関するものである。

［従来の技術］ この種のドライエツチング技術について記載されている
例としては、株式会社サイエンスフォーラム、昭和６０
年３月２０日発行、［サブミクロン・リソグラフィ総合
技術資料集Ｊ　Ｐ３３５〜Ｐ４００がある。

半導体装置の製造工程においては、半導体ウェハ（以下
、単にウェハという）の表面に形成された所定層を除去
するため、前記文献に記載されているようなプラズマを
用いたプラズマエツチング装置が用いられてる。

該装置の原理としては、プラズマ雰囲気で生成されたイ
オンやラジカルと前記所定層を反応させ気化することに
よって、ウニ八表面の所定層を除去するものである。

ところで、半導体装置の高集積化にともないウニ八表面
に形成される配線パターンも超微細化される傾向にあり
、また製造工程における能率と歩留りの向上のためウェ
ハは大口径化される傾向にある。

このようなウェハを処理するプラズマエツチング装置に
おいては、エツチングの精度を向上させるため、従来か
ら用いられていた多数のウェハを同時に処理するバッチ
処理装置から°、ウェハを１枚ずつ処理する枚葉処理装
置へ移行される傾向にある。

一般に枚葉処理プラズマエツチング装置の構造は、ウェ
ハが載置される電極には高周波電力が印加され、該高周
波電極と対向するように平板電極が配置され、該対向電
極と処理容器を構成するチャンバは電気的にアースに落
される。

前記処理容器内に反応性の高いガスを導入しつつ低圧力
下に保つことにより、プラズマ中のイオンがウニ八表面
にほぼ垂直に入射することを利用して高精度のエツチン
グを行う、いわゆる反応性イオンエツチング装置が広く
用いられている。

［発明が解決しようとする課題１ しかし、枚葉処理の反応性イオンエツチング装置の場合
、前記高周波印加電極とアースされたチャンバとの間の
電界について配慮がなされていないため、以下のような
不都合が生じる可能性のあることが本発明者によって明
らかにされた。

すなわち、枚葉処理の反応性イオンエツチング装置にお
いて、ウニ八周辺部のエツチング速度が、ウェハ中央部
に比べ、大きくなり、ウニ八面内におけるエツチング速
度の均一性が悪化することがある。この原因の一つに、
チャンバ側壁と高周波電極間の電界が考えられる。

すなわち、エツチング速度に影響を及ぼすイオンエネル
ギーは電界強度に比例し、電界強度は電極間の幾何学的
距離に反比例する。アースに落されている電極は対向電
極ばかりでなく、チャンバもアース電極として働＜、ウ
ェハの載置されている高周波電極の外周部は、チャンバ
側壁との距離が近くなっているので、斜め方向の電界成
分も加わるため電界が強くなる。

したがって、ウェハ外周部のイオンエネルギーが高くな
るため、エツチング速度が大きくなる傾向にある６以上
の問題点を解決する手段として、次の二つが考えられる
。

まず第一に、チャンバを絶縁物で構成し、高周波電極と
対向電極の表面積を等しくする方法がある。しかし、対
向電極は接地電位（Ｏｖ）でありプラズマ電位（Ｖ　、
　）との間の電位差によって対向電極の表面がイオン衝
撃され、半導体装置に悪影響を与える不純物が対向電極
からスパッタリングされて出てくるため、芳しくない。

もう一つの方法として、高周波電極と対向電極をウェハ
径に対して充分大きくする方法がある。

この場合も両方の電極表面積は等しくなければならない
、なぜなら１等しくない場合は斜め方向の電界成分が存
在してしまうからである。しかし電極をウェハよりも充
分大きくしようとすると、ドライエツチング装置自体が
大型化してしまう。

本発明は、前記課題に着目してなされたものであり、そ
の目的はウニ八表面の電界の強度分布が均一で、かつ対
向アース電極のスパッタリングが無く、装置は小型化で
き、ウニ八面内のエツチング速度の均一性が高いプラズ
マ処理技術を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、高周波電極を除く処理容器は絶縁で構成し、
対向アース電極を用いない構造としたものである。

〔作　用〕

前記した手段によれば、イオンは対向電極やチャンバな
どのアース電極による電界の影響を受けないため、高周
波電極の表面上に発生する−様なイオンシース内でウェ
ハに対して垂直に加速されるので、ウニ八面内のエツチ
ング速度の均一性が良くなる。

さらに、絶縁物で構成されている処理容器は電気的にフ
ローティング状態にあり、プラズマと接する該処理容器
の内壁は、プラズマ電位（ｖ　ｐ　）よりわずかに低い
フローティング電位（Ｖｔ）になるが、接地電位よりは
高＜　（Ｖｐ　＞Ｖｔ　＞Ｏ）、アースに落した場合よ
りイオンのスパッタリングを受けないため、不純物によ
るウェハの汚染を防ぐことができる。

〔実　施　例〕

第１図は、本発明の一実施例であるドライエツチング装
置を示す概略断面図である。

本実施例のドライエツチング装置１は、石英からなるチ
ャンバ４と、該チャンバを支えるセラミックスからなる
架台５と、ウェハ２を載置する電極３とを有している。

前記チャンバ４の最上端にはチャンバ４内に処理流体と
しての処理ガス７を供給するガス供給口８が開設されて
おり、前記架台５に設けられたガス排気口１０から処理
済みの排気ガス９が排気される構造となっている。

前記電極３にはブロッキングコンデンサ１１を介して高
周波電力が印加されており、処理空間６においてプラズ
マ放電が発生する。

次に本実施例の作用と効果について説明する。

前記ドライエツチング装置１において、処理ガス７に反
応性の高い気体を用い、真空ポンプなどでガス排気口ｌ
Ｏから排気して処理容器内を低圧力に保ち、電極３に高
周波電力を印加することにより、処理空間６にプラズマ
放電が生じる。

プラズマ中の荷電粒子は、はとんど電子と正イオンであ
る。電極３には負の自己バイアス電圧（Ｖ、ｅ）が生じ
るため、イオンシース内で加速された反応性の高い正イ
オンは、ウニ八表面にほぼ垂直に入射するため、高精度
の反応性イオンエツチングができる。

電極３を除く処理容器の構成要素であるチャンバ４およ
び架台５は絶縁物からなり、その外側は大気であるため
、アース電極として働くものが無いので、電極３上に載
置されたウェハ２の外周部とチャンバ４の側壁などとの
間の有害な電界は存在しない、したがってウェハ２上に
発生する−様なイオンシースによってエツチングが行な
われるため、ウェハ２面内のエツチング速度の均一性が
良くなる。

また、チャンバ４と架台５はフローティング状態のため
プラズマ電位との電位差が小さいのでイオンのスパッタ
リングは少なく、かつチャンバ４は石英製、架台５はセ
ラミックス製なのでそれらの主成分はシリコン（Ｓｉ）
、酸素（０）、およびアルミニウム（ＡＩ２）なので、
たとえスパッタリングされても半導体装置に悪影響は及
ぼさない。

さらに、前述したようにチャンバは絶縁物であり、また
対向アース電極を持たないので、処理容器、すなわちド
ライエツチング装置自体が小型化できる。

以上本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発
明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能である。

たとえば実施例では、高周波電力を印加する電極３の上
に直接ウェハ２を載置する場合について説明したが、高
周波は絶縁物を介しても伝えることができるので、チャ
ンバ４の底部を全てセラミックスの架台５で覆い、その
真下に密着させて電極３を構成し、ウェハ２は架台上に
載置しても良い。

以上の説明では、本発明をその利用分野である、いわゆ
るドライエツチング装置に適用した場合について説明し
たが、これに限定されるものでなく、他のプラズマ処理
装置に適用できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、ウェハの載置される高周波印加電極以
外の処理容器の構成要素、すなわちチャンバおよび架台
が絶縁物からなるため、ウェハ外周部とチャンバ側壁な
どとの間の無用な電界が生じないので、ウニ八面内のエ
ツチング速度の均一性を良好に保つことができる。

さらに処理容器内壁からのスパッタリングによる不純物
の放出が少なくなるのでウェハ、すなわち半導体装置を
汚染する心配が無く、かつドライエツチング装置自体を
小型化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるドライエツチング装置
を示す概略断面図である。 １・・・ドライエツチング装置（プラズマ処理装置） ２・・・ウェハ ３・・・電極 ４・・・チャンバ ５・・・架台 ６・・・処理空間 ７・・・処理ガス ８・・・ガス供給口 ９・・・排気ガス １０・・・ガス排気口 １１・・・ブロッキングコンデンサー 以上 １　：　ｋ゛　ン　イ　エ　、７　チン　２８１２；ウ
ェハ ３　二電ｎミ Ｑ−：４−ｐジノぐ テ　：？、台

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）チャンバと電極と架台とによって外部から隔成され
   た処理空間内において、プラズマ雰囲気下に載置された
   被処理物に対して処理流体を供給して処理を行なうプラ
   ズマ処理装置であって、前記被処理物は電極上に載置さ
   れ、電極には高周波電力が印加されており、チャンバと
   架台は電気的にアースを取らずフローティング状態にさ
   れていることを特徴とするプラズマ処理装置。 ２）前記のチャンバと架台の材質が、絶縁物であること
   を特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。 ３）被処理物が半導体ウェハであることを特徴とする請
   求項１または請求項２記載のプラズマ処理装置。