JPH03188285A - 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） 本発明はドライエツチング装置に関し、特に対向配置し
た電極間に高周波電圧を印加してエツチングを行なうド
ライエツチング装置に用いて好適なものである。

〈従来の技術） 物質の表面の選ばれた部分に所望のパターンを生じさせ
るために、従来よりトライエツチング装置か用いられて
いる。ドライエツチング装置によるトライエツチングは
、エツチング液を用いるウェットエツチングと比較して
レジストかアンダカットされにくい利点がある。ところ
て、このようなトライエツチング装置におけるエツチン
グ条件は種々であり、例えば被エツチング材であるウェ
ハ基板のサイズも色々ある。

そこで、多種類のエツチング条件のもとて常に均一なエ
ツチングを行なうことかできるようにするために、電極
を２つ以上に分割したプラズマエツチング装置か特開昭
６２−２７９６３７号公報にて提案された。

上記公報で提案されたプラズマエツチング装置は、一方
の電極か複数に分割されているので、各分割電極に供給
する高周波電圧をオン／オフ制御することにより一方の
電極の有効面積を適当な大きさに変更することができる
。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、従来のプラズマエツチング装置は分割電極と分
割電極との間に隙間を設けているので、有効面積内にお
いて導体の不連続部が生じる。したがって、この部分に
おいては電界の偏倚が発生するのて、被エツチング基板
に対して均一なエツチングを行なうことかできないこと
があった。

また、各分割電極に印加する電圧の周波数が高いので、
供給電力をオン／オフするデバイスのコンタクタンスを
無視することかてきない問題があった。更に、供給電力
を機械的な有接点スイッチでオン／オフする場合には、
経年変化などによって接点部か劣化すると導通不良か発
生しやすく、信頼性および耐久性が悪い問題もあった。

本発明は上述の問題点にかんがみ、電極の有効面積を可
変でき、しかも有効面積内に導体の不連続部が発生しな
いようにすることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明のドライエツチング装置は、エツチング室内にお
いて対向配置された一対の電極と、上記電極内に設けら
れた空間を複数個に区画し上記電極の内部に導電性液体
が供給される小空間を複数個形成する導電性隔壁と、上
記導電性液体を上記小空間に供給する制御を行なって上
記導電性液体と上記導電性隔壁とを選択的に接触させ、
上記導電性液体と接触している導電性隔壁によって囲ま
れた部分を上記電極の有効面として機能させる導電性液
体供給制御装置とを具備している。

〈作用〉 導電性液体を介して高周波電圧か導電性隔壁に印加され
るので、導電性液体と接触している導電性隔壁によって
囲まれた部分が電極の有効面積として機能する。それぞ
れの導電性隔壁は互いに所定の間隔を置いて配置される
が、電極の有効面積内においては導電性隔壁と導電性隔
壁との間に導電性液体か隙間なく供給されるので、導体
の不連続な部分か生じない。

（実施例〉 第１図は本発明の一実施例を示すドライエツチング装置
の要部断面図であり、この例ではアノードカップル型の
ドライエツチング装置が示されている。

第１図において、１はベース板、２は下部電極を構成す
るエツチングステージで、例えば３■程度の厚さに形成
されている。３はウェハ基板、４は下部電極のエツチン
グステージ２の内部に埋設されていてウェハ基板３を冷
却するための冷却管、５ａはガス導入管、５ｂはガス排
気管、６はチェンバー側壁、７ａはテフロンなどの絶縁
体から成る上部電極の下部、７ｂは絶縁体で囲まれた上
部電極の内部てあり、ここに例えば水銀などの導電性液
体８をためることかてきるようになっている。９ａは上
部電極７の下部絶縁体７ａに固定された金属棒、９ｂ〜
９ｆは各々上部電極内部７ｂにおいて、上部電極の下部
の絶縁体７ａ上に設けられた貯液槽てあり、実施例では
金属の円筒ａ〜ｄを同心円状に配置してこれらの貯液槽
９ｂ〜９ｅを構成している。

ＩＤａ〜１０ｅは給排出管であり、導電性液体８はこれ
らの内部を通して液体供給制御装置１１から各貯液槽９
ｂ〜９ｃに供給される。また、各貯液槽９ｂ〜９ｃに貯
えられていた導電性液体８が各給排出管１０ａ〜１０ｅ
を通して液体タンク（図示せず）内に排出される。１２
は流出入管で、この内部を通って絶縁物質か上部電極の
内部７ｂに流出入する。１４は」二部電極７に接続され
た高周波数電源である。

実施例のドライエツチング装置はこのように構成されて
いるので、液体供給制御装置１１の制御により導電性液
体８を供給する貯液槽９ｂ〜９ｅを選択することができ
、これにより上部電極７の有効面積を可変することがで
きる。すなわち、例えば第１図に示すように貯液槽９ｂ
、９ｃ、９ｄに導電性液体８を供給すれば、金属の円筒
Ｃまで高周波電圧を印加することができる。したがって
、第２図の上部電極の平面図において斜線で示すように
、金属の円筒Ｃによって囲まれる面積を上部電極７の有
効面積とすることができる。このように、実施例のドラ
イエツチング装置は上部電極７の有効面積を自由に変え
ることができるので、ウェハ基板３の大きさが種々であ
ってもそのサイズに応じた大きさの電極を容易に作成す
ることができる。したかって、ウェハ基板３のサイズに
合ったプラズマ形状を容易に得ることがてき、ウェハ基
板３の大きさが変わっても良好なトライエツチングを常
に行なうことができる。

また、実施例のドライエツチング装置は上部電極７の有
効面積か全て金属の円筒ａ、ｂ、ｃまたは導電性液体８
によって形成される。したかって、上部電極７の有効面
積内に導体の不連続な部分かないので、有効面積の全面
にわたって均一な磁界を発生することか可能となり、極
めて均一なエツチングを行なうことができる。

また、導電性液体８を介して金属の円筒に高周波電圧を
印加し、かつ導電性液体８を供給する範囲を変えること
により高周波電圧を印加する範囲の切換えを行なってい
るので、印加電圧の周波数が高くてもそれによる悪影響
はほとんどない。したがって、例えば機械的なスイッチ
を設けて高周波電圧を印加する範囲を切換える場合と比
較して安定した動作が得られる。また、導通不良や焼損
などがなく優れた信頼性および耐久性が得られる。

また、実施例では上部電極の内部７ｂに予め絶縁物質を
充填しておき、導電性液体８を上部電極の内部７ｂに供
給した量だけ絶縁物質を電極７の外部に排出するように
制御している。したかって、導電性金属８によって導通
されない金属円筒に対する絶縁性を良好に保つことがで
き、高周波電圧が印加されているときに金属円筒間でア
ーク放電が発生する危険を確実に防止することができる
。

なお、上部電極の内部７ｂを真空にしておけば、物縁物
質の充填および排出を行なわなくてもよく、したがって
、この場合は給排気管１２および流量制御装置１３を設
ける必要はなくなる。しかし、上部電極７の有効面積を
小きざみに変更できるようにするために、金属の円筒の
数を増やした場合は各金属の円筒間の間隔が小さくなる
ので、各導体間てアーク放電か発生する危険かある。ま
た。

導電性液体８として使用している水銀が気化した場合、
この水銀蒸気を介して不必要な金属円筒が導通してしま
う可能性がある。したがって、このように高周波電圧を
印加する場合には、本実施例のように電極の内部７ｂに
絶縁物質を充填しておくのがよい。

次に、第３図の断面図に従ってカソードカップル型に構
成した実施例を説明する。

第３図において、１５はベース板、１６ａは下部電極１
６を構成するエツチングステージで、例えばテフロンな
どの絶縁体により厚さ３１１Ｉｌ程度に形成されている
。１７は下部電極１６ａ上に載置されたウェハ基板、１
８は冷却管でありウェハ基板１７を冷却するためにエツ
チングステージ１６ａの内部に埋設されている。

１６ｂは下部電極の内部で、ここに所望量の導電性液体
２０をためるようになっていて、その底面は中心部に行
くに従って下がる断面Ｖ字状に形成されている。１９ａ
〜１９ｄは下部電極の内部１６ｂに同心状に配置された
金属円筒てあり、これらの金属円筒１９ａ〜１９ｄは上
端面がエツチングステージ１５ａの下面に固定されてい
る。これらの金属円筒１９ａ〜１９ｄの上端面は単位電
極面として用いられ、それぞれの間に微小な間隙が設け
られている。

下部電極の内部１６ｂにためられる導電性液体２０は給
排出管２１を介して供給され、下部電極の内部１６ｂ内
における液面レベルは貯液量制御装置２２によって所定
のレベルに制御される。下部電極の内部には給排出管２
３を介して絶縁性物質が充填され、充填量制御装置２４
で充填量を制御して導電性液体２０の増減に対応させて
いる。

次いて、２５は下部電極１６に高周波電圧を印加するた
めの高周波電源、２６ａはガス導入管、２６ｂはガス排
気管、２７はチェンバー側壁、２８は上部電極、２９は
上部電極２８を下部電極１６と対向させて支持するとと
もに、上部電極２８を接地するための金属棒である。

このように構成された実施例のカソードカップル型のド
ライエツチング装置においては、中心に配置された金属
円筒１９ａが長く、中心から遠去かるに従って短く形成
されている。このため、下部電極の内部１６ｂにためる
導電性液体２０の量を貯液量制御装置２２で加減するこ
とにより任意の金属円筒に高周波電圧を印加することが
でき、下部電極１６の有効面積を可変することができる
。すなわち、例えば第３図に示すように金属円筒１９ｃ
と接触するまで導電性液体２０を供給することにより、
金属円筒１９ａ、１９ｂおよび１９ｃに高周波電圧を印
加することができるようになる。したかって、この場合
は金属円筒１９ｃよりも内側の部分を下部電極１６の有
効面積とすることができる。なお、この実施例ては各金
属円筒の上端面を電極として使用するのて、有効面積内
において導電体の不連続部分か生じる。そこで、このよ
うな不連続部分が存在することによる電界の不均一か問
題となるような精密加工を行なう場合には、下部電極１
６を第１図に示したように構成して導電性液体２０の上
面を電極として使用する構成にすれば、カソードカップ
ル型のトライエツチング装置においても有効面積内にお
いて導体の不連続部分か生じないようにすることができ
る。

このようなカソードカップル型のドライエツチング装置
においては自己バイアス電圧がエツチング特性を左右す
る重要な要素となる。自己バイアス電圧と異方性および
選択比との関係を法衣に示す。

実施例の場合は、電極面積を変化させて自己バイアス電
圧を変化させることかできるので、例えば電極面積を大
きくして自己バイアス電圧を下げることにより選択比を
高くすることができる。したがって、加工要求に応じた
エツチングを自由に行なうことができ、より一層の精密
加工を行なうことができるようになる。

次に、第１図のアノードカップル型のトライエツチング
装置とは異なるアノードカップル型の実施例を第４図に
示す。第４図のトライエツチング装置は、第３図のドラ
イエツチング装置において下部電極の絶縁体１６ａを取
り除き、ウェハ基板１７を第３図における金属円筒と同
様な金属円筒３０ａ〜３０ｅ上に直接載置するようにし
である。また、各金属円筒３０ａ〜３０ｅの隙間に絶縁
体３１を挟み込んでいる。一方、上部電極２８に高周波
電圧を印加するとともに、下部電極１５を接地している
。

本発明のドライエツチング装置はこのように接地側電極
の有効面積を変えるようにすることもでき、また、接地
側電極および高周波電圧を印加する側の電極の両方の有
効面積を変えるようにすることもてきる。

なお、上述の実施例では金属の円筒を同心円状に配して
電極の内部を複数個に区画した例を示したか、これらの
導電性隔壁は必ずしも円形でなくてもよく、例えば矩形
などの他の形状でもよい。

また、例えば矩形の場合には同心状に配置しないて、一
端側から順番に配置するようにしてもよい。

〈発明の効果〉 本発明は上述したように、電極の内部に空間を形成し、
上記空間を導電性隔壁で区画して導電性液体が供給され
る小空間を複数個形成するとともに、上記小空間に上記
導電性液体を供給する制御を行なうことにより、上記導
電性隔壁と上記導電性液体とを選択的に接触させるよう
にしたので。

上記導電性液体と接触している導電性隔壁で囲まれる部
分を上記電極の有効面として機能させることかてきる。

したがって、上記導電性液体と接触させる導電性隔壁を
選択することにより、電極として機能させる有効面積を
自由に変えることができ、種々のエツチング条件に対応
させることかできる。

また、導電性隔壁と導電性液体とで有効電極面を形成し
ているので、有効面積内に導体の不連続部分が生しる不
都合かなく、電極面積を可変にしたにも拘らず均一な電
界を発生させることができ、精密加工の要求に確実に応
じることができる。また、導電性液体を介して各導電性
隔壁に高周波電圧を印加するようにしたので、機械的な
切換えスイッチを設ける場合と比較して安定した動作か
得られるとともに、耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すアノードカップル型
ドライエツチング装置の要部断面図、 第２図は、上部電極の平面図、 第３図は、第２の実施例を示すカソードカップル型ドラ
イエツチング装置の要部断面図、第４図は、第３の実施
例を示すアノードカップル型ドライエツチング装置の要
部断面図である。 ２．１６・・・下部電極、　　７．２８・・・上部電極
。 ７ａ・・・上部電極の下部絶縁体。 ７ｂ・・・上部電極の内部、　　８．２０・・・導電性
液体。 ９ａ・・・金属体、　　９ｂ〜９ｆ・・・貯液槽。 １１・・・液体供給制御装置。 １４．２５・・・高周波電源。 １６ａ・・・下部電極の絶縁体。 １６ｂ・・・下部電極の内部。 １９ａ〜１９ｄ・・・金属円筒。 ２２・・・貯液量制御装置、　ａ〜ｄ・・・金属の円筒
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エッチング室内において対向配置された一対の電
   極と、 上記電極内に設けられた空間を複数個に区画して上記電
   極の内部に導電性液体が供給される小空間を複数個形成
   する導電性隔壁と、 上記導電性液体を上記小空間に供給する制御を行なって
   上記導電性液体と上記導電性隔壁とを選択的に接触させ
   、上記導電性液体と接触している導電性隔壁によって囲
   まれた部分を上記電極の有効面として機能させる導電性
   液体供給制御装置とを具備することを特徴とするドライ
   エッチング装置。
2. （２）上記導電性液体が供給されない上記電極の内部空
   間に絶縁物質を充填するようにしたことを特徴とする請
   求項１に記載のドライエッチング装置。