JPH02106925A - ドライエッチング装置 - 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］ 本発明は半導体ウェハに形成された加工材料をプラズマ
雰囲気中でエツチングするドライエツチング装置に関す
る。

［従来の技術］ 第４図は従来のこの種のドライエツチング装置を示す断
面図である。容器２３内には一対の平板電極２１．２２
がその面を水平にして設置されている。この一対の電極
２１．２２は相互に平行に配置されており、上方電極２
２は接地され、下方電極２１は高周波電源２４に接続さ
れている。これにより電極２１．２２間には高周波電源
２４から高周波電力が印加される。

また、容器２３の底部には真空排気ポンプ（図示せず）
に接続された排気口２６が設けられており、これにより
、容器２３内が所定の真空度に排気されるようになって
いる。一方、容器２３の土壁には反応性ガスを容器２３
内に導入するためのガス導入口２７が設けられている。

このように構成されたドライエツチング装置においては
、先ず下方電極２１上にウェハ２５を載置する。そして
、排気口２６を介して容器２３内を排気し、所定の真空
状態にした後、ガス導入口２７を介して所定の反応性ガ
スを導入する。次いで、高周波電源２４により、電極２
１．２２間に高周波電力を印加し、容器２３内の反応性
ガスを励起し、活性化させることにより、プラズマを発
生させる。このプラズマ中のイオンによりウェハ２５上
に形成された加工材料をエツチングする。

このドライエツチング技術はウェットエツチング技術に
比して、加工精度が優れているという利点を有する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のドライエツチング技術は生産性及
び加工材料に対するエツチング選択性が低いという欠点
を有する。そこで、エツチング選択性を改善すべく、加
工材料に対する選択性が良い反応性ガスを使用し、且つ
、選択性にのみ着目して最適の放電条件を設定すると、
他の加工性能、例えば、前述の加工精度が低下してしま
うという難点がある。即ち、電極上に載置されたウェハ
２５上に形成されている加工材料に対するエツチング速
度がウェハ２５の中央部と周辺部とでは異なってしまい
、周辺部においてエツチング速度が遅いという欠点があ
る。このエツチング速度の不向を一性により加工精度が
低下してまう。

近年のＬＳＩの高集積化に伴い、増々高い加工精度が必
要とされているが、従来のドライエツチング装置ではこ
のような所望の加工精度を満足させることができないと
いう問題点がある。

一方、ウェハ２５上に形成された加工材料をエツチング
している間、ウェハ２５はプラズマ中に曝されているた
め、プラズマ中のイオン及び電子の衝撃並びにプラズマ
中で発生する紫外線照射等により、ＬＳＩ素子の特性が
劣化したりＬＳＩ素子が損傷したりする弊害の影響を受
けやすい。

この特性劣化及び損傷の程度は、ウェハ２５がプラズマ
中に曝されている時間に比例して増大するので、ウェハ
２５上に形成された加工材料のエツチング時間を長くす
ることができない。このため、上述のウェハ２５周辺部
のエツチング速度が遅く、加工精度を低下させてしまう
ことが、近年のＬＳＩの高集積化及び微細化において、
重大な問題となっている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
エツチング速度の均一性を向上させることによって、加
工精度を著しく向上させることができると共に、エツチ
ング時間を短縮させ、ＬＳＩ素子の特性劣化及び損傷の
程度を著しく軽減することができるドライエツチング装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るドライエツチング装置は、容器と、この容
器内を排気する排気手段と、この容器内に反応性ガスを
導入するガス導入手段と、前記容器内に配設されウェハ
が載置される第１の電極と、この第１の電極と前記容器
内で対向するように配置された第２の電極と、前記第１
及び第２の電極間に高周波電力を印加する電力印加手段
とを有するエツチング時間において、前記第２の電極の
対向面はその第１の電極との間隔が不均一になる形状を
有していることを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、ウェハを第１の電極上に載置した後
、排気手段により容器内を排気し、次いで、ガス導入手
段により反応性ガスを容器内に導入する。その後、第１
及び第２の電極間に高周波電力を印加し、容器内の反応
性ガスを励起し、活性化させることによりプラズマを発
生させる。このプラズマ中のイオン衝撃によりウェハ上
に形成された加工材料がエツチングされる。

而して、本発明においては、第２の電極が従来と異なり
平板ではなく、第１の電極との間隔が不均一になるよう
な形状の対向面を有している。即ち、例えば、エツチン
グ速度が遅いウェハ周辺部においては、ウェハ中央部よ
りも電極間隔が短くなるように対向面を形成する。これ
により、従来の平行平板型電極に比して、ウェハ周辺部
の電界強度を増加させることができる。従って、ウェハ
周辺部においては、プラズマ中のイオンのウェハ面上へ
の衝撃力が高まり、ウェハ周辺部上に形成された加工材
料のエツチング速度を従来よりも増大させることができ
るので、ウェハ面内に形成された加工材料のエツチング
速度の均一性を向上させることができる。従って、加工
精度を著しく向上させることができると共に、エツチン
グに要する時間を短縮することができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係るドライエツチング
装置を示す断面図である。石英製又は石英若しくはテフ
ロン等で内面がコーティングされた金属製の容器３内の
中央部に一対の対向する電極１．２が設置されており、
上方電極２は接地され、下方電極１は高周波電源４に接
続されている。

なお、下方電極１はその面が水平に設置された平板型電
極であり、一方、上方電極２の対向面は下方電極１との
間隔が一定でなく、中央部から周辺部にいくにつれて狭
くなるように４１１ｎの折点て折れ曲がっている。

また、容器３の底部には真空排気ポンプ〈図示せず）に
接続された排気口６が設けられており、これにより、容
器３内が所定の真空度に排気されるようになっている。

一方、容器３内の土壁には反応性ガスを容器３内に導入
するためのガス導入ロアが設けられている。

このように構成された本実施例に係るドライエツチング
装置においては、先ず、下方電極１の上面上にウェハ５
を載置する。そして、容器３内を排気口６を介して所定
の真空度に排気した後、ガス導入ロアを介して容器３内
に反応性ガスを導入し、容器３内を１０−４乃至１０Ｔ
ｏｒｒの圧力の反応性ガス雰囲気にする。

次いで、高周波電源４により、電極１．２間に例えばＩ
　ＭＨｚ以下の高周波電力を印加することによって容器
３内の反応性ガスを励起し、活性化させる。これにより
、プラズマが発生する。

この発生したプラズマ中のイオンにより、下方電極１上
に載置されたウェハ５上の加工材料がエツチングされる
。

本実施例においては、上方電極２が平板ではなく、例え
ば４個の折点て折れ曲がっており、ウェハ５の周辺部に
おいては、中央部よりも電極１゜２の間隔が狭くなって
いるから、ウェハ５の周辺部はその中央部に比して電界
強度が増加する。そして、周波数がＩ　ＭＨｚ以下の高
周波電力を使用する場合は、プラズマ中のイオンは高周
波電界強度に追随して加速されるので、電界強度が増加
したウェハ５の周辺部に入射するイオンによるエツチン
グ速度が平板電極を使用した場合に比して上昇する。こ
のように、ウェハ５の周辺部のエツチング速度を上昇さ
せることができるので、ウェハ５上に形成された加工材
料のエツチング速度の均一性を向上させることができる
。

第３図は横軸にウェハの５の面内位置をとり、縦軸にエ
ツチング後の寸法測定値をとって、ウェハ面内における
エツチング速度の均一性を示すグラフ図である。図中○
印は本実施例に係るドライエツチング装置によりエツチ
ングしたときのエツチング速度の均一性を示し、・印は
従来装置によりエツチングしたときのエツチング速度の
均一性を示す。

第３図から明らかなように、従来装置の場合はウェハ５
の周辺部に形成された加工材料については、中央部に形
成された加工材料に比してエツチング速度が遅く、エツ
チング速度の差が大きいのに対し、本実施例においては
、ウェハ周辺部のエツチング速度が従来に比して増加し
ていて、エツチング速度の均一性が高い。

第２図は本発明の第２の実施例に係るドライエツチング
装置を示す断面図である。

第２図において、第１図と同一物には同一符号を付して
その説明を省略する。

本実施例は上方電極１２の形状のみが第１の実施例と異
なる。上方電極１２の対向面は下方電極１の上面と平行
な多数の水平面に細分化されており、この水平面が階段
状に連なって構成されている。そして、上方電極１２の
各対向面と下方電極１との間隔は中央部から周辺部にい
くにつれて狭くなるように形成されている。

このように構成された本実施例に係るドライエツチング
装置においては、第１の実施例と同様に、上方電極１２
と下方電極１との間に高周波電力を印加し、容器３内の
反応性ガスを励起し、活性化すると、容器３内にプラズ
マが発生し、このプラズマ中のイオンによりウェハ５上
に形成された加工材料がエツチングされる。

本実施例においては、上方電極１２の対向面が細分化さ
れた階段状になっているため、第１の実施例のように上
方電極２の対向が傾斜している場合Ｇこ比して、電極間
隔を細かく変更設定することができ、第１及び第２電極
間隔をより精緻に設定−て丁ツチ〉・グ速度の均一性を
更に向上させることがて′きるという利点がある。

１発明の効果］ 本発明Ｃ，：よれば、第１電極の対向面の形状を不均一
・にし、て第２電極との間隔をウェハ上の位置に応にで
変更設定するようにしたから、電極間の電宥強度分布を
従来エツチング速度が遅かった領域が高くなるように調
整することかでき、この領域の工・・ｌチン・り速度を
高めることができる。これにより、ウェハ面内における
エツチング速度の均一性を向上させることができ、近年
の高集積化されたＬ　Ｓ　Ｉ製造技術に必要とされる加
工精度を十分満足させることができる。

一方、エツチング速度の均一性が向上することにより、
エツチング時間の短縮が可能になるので、スループット
が著しく向」ニすると共に、ウェハがプラズマ中に曝さ
れる時間も短縮されることにより、プラズマ中のイオン
及び電子の衝撃並びにプラズマ中に発生ずる紫外線等に
より生ずるＬＳＩ素子の特性劣化及び損傷を防止するこ
とができる。

近年のＬＳＩの高集積化、微細加工化及び大口径化の背
景の下で、上述の如く加工精度の向上及びプラズマ損傷
の軽減が可能になり、本発明は半導体装置の歩留向上及
び信頼性の向上に多大の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るドライエツチング
装置を示す断面図、第２図は本発明の第２の実施例に係
るドライエツチング装置を示す断面図、第３図は横軸に
ウェハ面内位置をとり、縦軸にエツチング後の寸法測定
値をとって、ウェハ面内におけるエツチング速度の均一
性を示すグラフ図５第４図は従来のこの種のドライエツ
チング装置を示す断面図である。 ］、　、　２１．　、下方電極、２，１２．２２：上方
電極、３．２３；容器、４．２４．高周波電源、５２５
；ウェハ　６，２６；排気口、７，２７；ガス導入口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器と、この容器内を排気する排気手段と、この
   容器内に反応性ガスを導入するガス導入手段と、前記容
   器内に配設されウェハが載置される第１の電極と、この
   第１の電極と前記容器内で対向するように配置された第
   ２の電極と、前記第１及び第２の電極間に高周波電力を
   印加する電力印加手段とを有するエッチング装置におい
   て、前記第２の電極の対向面はその第１の電極との間隔
   が不均一になる形状を有していることを特徴とするドラ
   イエッチング装置。