JPH0136247B2 - - Google Patents

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JPH0136247B2
JPH0136247B2 JP55126333A JP12633380A JPH0136247B2 JP H0136247 B2 JPH0136247 B2 JP H0136247B2 JP 55126333 A JP55126333 A JP 55126333A JP 12633380 A JP12633380 A JP 12633380A JP H0136247 B2 JPH0136247 B2 JP H0136247B2
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JP
Japan
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electrode
container
grounding
parallel plate
etching
Prior art date
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JP55126333A
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English (en)
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JPS5750435A (en
Inventor
Takashi Yamazaki
Tetsuo Kurisaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Tokuda Seisakusho Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokuda Seisakusho Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokuda Seisakusho Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP12633380A priority Critical patent/JPS5750435A/ja
Publication of JPS5750435A publication Critical patent/JPS5750435A/ja
Publication of JPH0136247B2 publication Critical patent/JPH0136247B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、プラズマエツチング装置の改良に
関する。
近時、ICやLSI等の製造時において多結晶シリ
コンや窒化シリコン等の膜をエツチングするもの
として、プラズマエツチング装置が用いられてい
る。このプラズマエツチング装置は、基本的には
第1図に示す如く構成されている。すなわち、ハ
ロゲン元素を含むガスが導入されるエツチング室
1内に一対の平行平板電極2,3が配置され、こ
れらの電極2,3間に高周波電源4にて高周波電
力が印加される。そして、上記各電極2,3間に
放電プラズマが生成され、このプラズマによつて
電極3上に載置された被エツチング物5がエツチ
ングされるものとなつている。
ところで、このようなエツチング装置を実際に
製造する場合には、一般に金属製の容器で前記エ
ツチング室1を形成しこの容器を接地すると共
に、前記電極2を銀メツキ銅板等を介して上記容
器に接続するようにしている。このため、上記電
極2の接地状態は高周波的には完全接地とは言え
ず、上記銅板等の構造により完全接地と非接地と
の中間の状態に自動的に決定される。
一方、前記エツチング時には前記電極3と接地
端との間に自己バイアス電圧VDCが発生するが、
この自己バイアス電圧VDCはエツチングにおける
アンダーカツトを含む形状、エツチング速度およ
びレジストに対するダメージ等を決定する大きな
要因となる。このため、自己バイアス電圧VDC
最適な値に制御すればより効果的なエツチングを
行うことができる。しかしながら、自己バイアス
電圧VDCは装置構造、例えば電極2,3の形状、
面積および電極2の接地状態等が定まると、前記
高周波電力により一義的に決定されるものであ
る。したがつて、自己バイアス電圧VDCをエツチ
ングに最適な値に制御するには、必然的に高周波
電力の大きさが限定される。逆に言えば、高周波
電力の大きさが定まると自己バイアス電圧VDC
任意な値に制御することは困難で、このため効果
的なエツチングを行い得ないと云う問題があつ
た。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、エツチング時に発生す
る自己バイアス電圧を任意の値に制御して、効果
的なエツチングを行い得る簡易な構成のプラズマ
エツチング装置を提供することにある。
すなわち、本発明は高周波電力が印加される電
極に対向する接地側の電極を接地された容器等と
絶縁して設けると共に、この接地側の電極と容器
等との間に高周波的な接続状態を可変し得る接続
機構等を設け、この接続機構によつて上記接地側
の電極の接地状態を変えるようにして、前記目的
を達成せんとしたものである。
以下、この発明の詳細を図示の実施例によつて
説明する。
第2図はこの発明の一実施例の概略構成を示す
断面模式図である。図中11はステンレス鋼等で
形成され、かつ完全に接地された円環状の容器で
あり、この容器11は後述する電極12,13と
共にエツチング室を構成している。容器11の外
周壁には排気孔11aが設けられ、この排気孔1
1aを介して上記エツチング室内が真空排気され
る。また、容器11内には同容器11の上壁を貫
通してガス導入管14が挿入され、このガス導入
管14を介して前記エツチング室内にハロゲン元
素を含むガス、例えばCCl4とCl2との混合ガスが
導入されるものとなつている。
前記電極12,13は円板状の金属からなるも
ので、それぞれ絶縁環15を介して容器11の内
周部に取着され互いに対向配置されている。そし
て、上記電極12の外周部と容器11の内周部と
の間には、第3図に示すような金属板を波形に折
曲してなる接続部材16が嵌め込まれている。ま
た、この接続部材16は第4図に第2図のA−A
方向矢視図を示す如く、例えば3個嵌め込まれて
いる。そして、上記接続部材16の形状や個数等
により電極2の接地状態が可変されるものとなつ
ている。一方、前記電極13には整合器17を介
して周波数13.56〔MHz〕の高周波電源18が接
続されている。そして、前記被エツチング物5は
上記電極13の上面に載置される。
このような構成であれば、容器11および電極
12,13からなるエツチング室内を真空排気す
ると共に、エツチング室内にCCl4とCl2との混合
ガスを導入し、さらに電極12,13間に高周波
電力を印加すると、上記電極12,13間にグロ
ー放電が生起される。この放電により生成された
プラズマによつて、被エツチング物5がエツチン
グされることになる。そして、このとき上記電極
13と接地端との間には第5図に示す如き自己バ
イアス電圧VDCが発生する。すなわち、第5図中
破線で示す接地電位に対して負の電圧が発生す
る。この電圧VDCは前記電極12の接地状態、つ
まり前記接続部材16の形状や個数等で変化する
ものである。電極12の接地状態は接続部材16
の個数を増す等して電極12と容器11との接地
面積を増やすと完全接地に近くなる。したがつ
て、この場合に発生する自己バイアス電圧VDC
第6図に示す如く電極12を容器11と一体形成
した装置と略等しくなる。また、前記接続部材1
6の個数を減らす等して電極12と容器11との
接地面積を減らすと電極12の接地状態は非接地
に近くなる。したがつて、この場合に発生する自
己バイアス電圧VDCは第7図に示す如く電極12
を容器11と完全に絶縁した装置と略等しくな
る。
ところで、前記第6図および第7図に示した各
装置の印加高周波電力Pに対する自己バイアス電
圧VDCを測定したところ第8図に示すような結果
が得られた。すなわち、第6図に示す電極12を
完全接地した装置では、曲線Xに示す如く高周波
電力Pの増大に伴つて自己バイアス電圧VDCが負
の方向に大きくなつた。また、第7図に示す電極
12を非接地とした装置では、曲線Yで示す如く
上記曲線Xを上方向にスライドしたようなものと
なつた。このように電極12の接地状態に応じて
電極13と接地端との間に発生する自己バイアス
電圧VDCは異なつてくる。したがつて、前記第2
図に示した本実施例装置では、接続部材16の個
数を変えることにより、上記自己バイアス電圧
VDCが前記曲線Xと曲線Yとの間の領域に制御さ
れる。例えば、高周波電力Pが200〔W〕の場合自
己バイアス電圧VDCは−135〔V〕<VDC<−50〔V〕
に、高周波電力Pが300〔W〕の場合−215〔V〕<
VDC<−115〔V〕に制御される。また、エツチン
グにおいて最適な自己バイアス電圧VDCが−100
〔V〕であるとすると、従来装置では上記電圧
VDC=−100〔V〕により一義的に高周波電力Pの
大きさが決定されるが、本装置では前記接続部材
16の個数を変えることにより高周波電力Pを
150〔W〕<P<275〔W〕と広い範囲内で自由に選
択することができる。
このように本装置では、高周波電力Pが印加さ
れる電極13に対向する接地側の電極12と接地
された容器11との間に接続部材16を設け、こ
の接続部材16により上記電極12の接地状態を
可変させるようにしている。したがつて、エツチ
ング時に発生する自己バイアス電圧VDCを高周波
電力Pに限定されることなくエツチングに最適な
値に制御することができ、効果的なエツチングを
行い得る。さらに、従来装置に比して接続部材1
6を付加するのみの非常に簡単な構成で実現し得
る等の効果を奏する。
また、接続部材16は接地側の電極12の電位
を制御するものであつて、これが複数個あるか
ら、これらの選択的な着脱によつて電極12の電
位分布を適当に設定することが可能である。従つ
て本発明によれば、接地側電極12内の電位分布
を均一に設定することは勿論、対向電極13との
平行度等に応じて電位分布を制御して、処理する
ウエーハ内のエツチングの均一性を向上させるこ
とが可能になる。
第9図は他の実施例の概略構成を示す断面模式
図である。なお、第2図と同一部分には同一符号
を付して、その詳しい説明は省略する。この実施
例が先に説明した実施例と異なる点は、前記接続
部材16の代りに金属板および板ばね等からなる
接続機構20を用いたことである。すなわち、電
極12の上部には第10図に第9図のB−B方向
矢視図を示す如く電極12の周方向に沿つて等間
隔に、例えば8個の接続機構20が設けられてい
る。これらの接続機構20は一端を容器11に取
着され、他端を板ばね等の押圧により電極12に
接触自在となるように形成されている。
このような構成であれば、接続機構20を電極
12に接触させる個数によつて、電極12の接地
状態を自由に変えることができる。したがつて、
先の実施例と同様の効果を奏する。また、電極と
の接触を容易に行える接続機構20を用いている
ので、電極12の接地状態を簡易に、かつ速やか
に可変し得る等の利点がある。
なお、この発明は上述した各実施例に限定され
るものではない。例えば、前記接続部材および接
続機構は、前記接地側の電極と接地された容器等
との間に設けられ、これらの高周波的な接続状態
を可変し得るものであればよく、その形状や個数
等は仕様に応じて適宜定めればよい。また、導入
ガスとしてCCl4とCl2との混合ガスに限らず各種
のハロゲン元素を含んだガスにも適用できるのは
勿論のことである。さらに、前記容器の形状や高
周波電源の周波数等も仕様に応じて変更できるの
は勿論のことである。その他、この発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はプラズマエツチング装置の基本構成を
示す模式図、第2図はこの発明の一実施例の概略
構成を示す断面模式図、第3図は上記実施例の要
部構成を示す斜視図、第4図は第2図のA−A方
向矢視図、第5図乃至第8図は上記実施例の作用
を説明するもので第5図は自己バイアス電圧を示
す信号波形図、第6図は完全接地状態を示す断面
模式図、第7図は非接地状態を示す断面模式図、
第8図は高周波電力に対する自己バイアス電圧の
大きさを示す特性図、第9図は他の実施例の概略
構成を示す断面模式図、第10図は第9図のB−
B方向矢視図である。 11…容器、12,13…電極、14…ガス導
入管、15…絶縁管、16…接続部材、20…接
続機構、5…被エツチング物。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 平行平板電極と、この平行平板電極の外周に
    配置されて平行平板電極と共にエツチング室を構
    成する接地された容器と、前記エツチング室にエ
    ツチング用のガスを導入する手段と、前記平行平
    板電極間に高周波電力を印加する手段とを備えた
    プラズマエツチング装置において、前記平行平板
    電極の外周部と前記容器の間には絶縁環を配設
    し、且つ前記平行平板電極の高周波電力が印加さ
    れる側の電極に対向する接地側電極の外周部と前
    記接地された容器との間に前記接地側電極の電位
    を制御する着脱可能な接地手段を複数個配設した
    ことを特徴とするプラズマエツチング装置。 2 前記接地手段は、前記接地側電極と前記容器
    の間に前記絶縁環と共に挟み込まれる波形金属板
    からなる接続部材である特許請求の範囲第1項記
    載のプラズマエツチング装置。 3 前記接地手段は、一端が前記容器に取着さ
    れ、他端が板バネの押圧力により接地側電極に接
    触自在に形成された接続機構である特許請求の範
    囲第1項記載のプラズマエツチング装置。
JP12633380A 1980-09-11 1980-09-11 Plasma etching device Granted JPS5750435A (en)

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