JPH04341744A - 枚葉式プラズマエッチング装置の上部電極 - Google Patents

枚葉式プラズマエッチング装置の上部電極

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JPH04341744A
JPH04341744A JP3112995A JP11299591A JPH04341744A JP H04341744 A JPH04341744 A JP H04341744A JP 3112995 A JP3112995 A JP 3112995A JP 11299591 A JP11299591 A JP 11299591A JP H04341744 A JPH04341744 A JP H04341744A
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electrode
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plasma etching
gas
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    • 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
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532Electrodes
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、枚葉式プラズマエッチ
ング装置の上部電極に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の枚葉式プラズマエッチング装置の
上部電極を図4(a),(b)に示し、実際に従来上部
電極を用いてエッチングを行うときの様子を図4(c)
に示す。図において、1は上部電極、2はガス噴出孔、
3はガスの流れ方向、4は被エッチング材料(ウェハー
)、5は下部電極である。
【0003】従来の上部電極1は図4に示すとおり、平
行平板形状を有し、ガス噴出孔2は上部電極のほぼ全面
に位置している。また、ガス噴出孔2は、被エッチング
材料4に対して垂直に開口しているので、ガス3は被エ
ッチング材料4に向ってまっすぐに噴きつけられるよう
になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の上部電
極では、電極周辺部に比べて電極中央部において、ガス
の流れが遅く、ガス濃度が高いために高周波電圧(RF
)印加時のプラズマ密度が高くなり、使用時間に伴い被
エッチング材料側の上部電極面が中央部程、損耗する(
電極厚さ8mmに対し1mm程度、電極厚さ20mmに
対し3mm程度の損耗)。その様子を図5に示す。図5
(a)は使用前、図5(b)はRFの印加により損耗し
た上部電極を示す。また、ガス噴出孔2は、上部電極と
ラジカルとの反応により使用時間に伴い、電極中央部程
その開口部2aの口径が大きくなる。このような上部電
極形状の経時変化は、エッチング特性に影響を与える。 その様子を図6に示す。図6(a)は電極を新品に交換
した直後のエッチレートのウェハー面内位置依存性を示
し、図6(b)は長期使用により上部電極が図5(b)
のように損耗した時のエッチレートのウェハー面内位置
依存性を示したものである。電極交換当初、図6(a)
アのようなエッチレートのウェハー面内分布を示してい
たものが、Gap依存性の高い装置では、エッチングに
よる電極の損耗に伴って電極中央部程、電極厚さが薄く
なるためにGapが広がり、図6(b)イのようにエッ
チレートが低下し、エッチレートの均一性が悪くなる。 逆にGap依存性の低い装置では、ガス噴出孔開口部の
口径の拡大による影響を強く受け、電極中央部程、ガス
流量が多くなるために図6(b)ウのようにエッチレー
トが上昇し、エッチレートの均一性が悪化する。
【0005】実際の例としては、厚さ8mmの上部電極
に対し、RF積算時間が350Hrで電極損耗深さが1
〜2mm、均一性(R/X(バー)%)が10%以上と
なる。
【0006】本発明はこのような問題点に着目し、エッ
チング特性の経時変化を最小限に抑えることを目的とし
ている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明に係る枚葉式プラズマエッチング装置の上部電
極においては、電極面と、ガス噴出孔とを有する枚葉式
プラズマエッチング装置の上部電極であって、電極面は
、上部電極の被エッチング材料に対向する面に位置し、
凹型球面形状を有するものであり、ガス噴出孔は、電極
面の凹型球面中央部を除いた周辺部に設けられたもので
あり、該ガス噴出孔は、その開口部が電極面の凹型球面
中央部側の内側を向いた傾斜姿勢に開口形成されたもの
である。
【0008】
【作用】このような目的を達成するために本発明の上部
電極は被エッチング材料側の電極面を凹型球面形状とし
、ガス噴出孔を電極周辺部にのみ配置し、ガス噴出孔に
任意の角度をつけることにより、エッチング特性の経時
変化を少なくしたものである。
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0010】図1(a),(b)は本発明の上部電極構
造を示し、図1(c)は、実際に本発明の上部電極を用
いてエッチングを行うときの上部電極、被エッチング材
料(ウェハー)、下部電極の位置関係を示す。図1にお
いて、1は上部電極、2はガス噴出孔、3はガスの噴き
出し方向、4は被エッチング材料(ウェハー)、5は下
部電極である。本発明の上部電極1は図1に示すとおり
、被エッチング材料4側の電極面1aが凹型球面形状で
あることにより、使用時間に伴って激しく損耗する電極
中央部程、Gapが広がりプラズマ密度を低下させて、
上部電極の損耗を防止している。また電極の使用時間及
び損耗に伴って電極中央部程、ガス噴出孔の口径が大き
くなり、エッチレートが増大するのを防ぐ目的で、電極
周辺部にのみガス噴出孔2を配置させてある。しかし、
これではGapの拡大及び反応ガスの不足により電極中
央部のエッチレートがかなり低下するので、電極周辺部
に設けたガス噴出孔2は、その開口部2aが電極面1a
の凹型球面中央部側を向いた傾斜姿勢に開口形成され、
被エッチング材料4の中心に向って任意の角度θを付け
ている。例えば、上部電極径vが200mm、電極厚さ
yが8mm、Gapが6.5mmの上部電極に対し、上
部電極の中央部と周辺部の厚さの差xは1〜2mm、ガ
ス噴出孔2がない中央部の径uは40〜80mm、ガス
噴出孔角度は30°〜60°である。図2に本発明の上
部電極を長時間使用したときの電極形状の経時変化を示
す。図2(a)は使用前、図2(b)は長時間使用後の
上部電極形状である。電極中央部での損耗、ガス噴出孔
開口部2aの口径の拡大はあるものの従来電極程の形状
の経時変化は見られない(RF積算時間350Hrに対
し、電極損耗深さが0.2〜0.6mm)。また図3に
このときのエッチレートのウェハー面内位置依存性を示
す。図3(a)は新電極に交換直後のエッチレート、図
3(b)は長時間使用後のエッチレートである。
【0011】図3(a)アの新電極交換直後のエッチレ
ート分布に対し、長時間使用後の図3(b)では、Ga
p依存性の高いイの装置では、上部電極の損耗によりエ
ッチレートがやや低下し、Gap依存性の低いウの装置
では、ガス噴出孔径の拡大により反応ガス流量が増大す
る影響を強く受け、電極中央部のエッチレートがやや増
加する。しかし、従来上部電極に比べ周辺部と中央部の
エッチレート差は小さく、350Hrの使用時間で従来
上部電極の均一性(R/X(バー)%)が10%を越え
るのに対し、本発明に係る上部電極の均一性は10%以
内である。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、上部電極
形状の経時変化の影響を極力抑えることにより、エッチ
レート,均一性というエッチング特性が長期間にわたり
極めて安定するという効果を有する。また、安定したエ
ッチング特性を実現することで、高価な上部電極の使用
可能期間が著しく延びるいう効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の上部電極構造を示す断面図、
(b)は同底面図、(c)はエッチング時の本発明上部
電極と、被エッチング材料及び下部電極の位置関係を示
す図である。
【図2】(a)は使用前の本発明に係る上部電極を示す
断面図、(b)は長期間使用後の本発明に係る上部電極
を示す断面図である。
【図3】(a)は本発明に係る上部電極新品時のエッチ
レートのウェハー面内位置依存性を示す図、(b)は本
発明に係る上部電極を長期間使用したときのエッチレー
トのウェハー面内位置依存性を示す図である。
【図4】(a)は従来の上部電極構造を示す断面図、(
b)は同底面図、(c)はエッチング時の従来上部電極
と被エッチング材料及び下部電極の位置関係を示す図で
ある。
【図5】(a)は使用前の従来例に係る上部電極を示す
断面図、(b)は長期間使用後の従来例に係る上部電極
を示す断面図である。
【図6】(a)は従来例に係る上部電極新品時のエッチ
レートのウェハー面内位置依存性を示す図、(b)は従
来例に係る上部電極を長期間使用したときのエッチレー
トのウェハー面内位置依存性を示す図である。
【符号の説明】
1  上部電極 2  ガス噴出孔 3  ガス流れ方向 4  被エッチング材料 5  下部電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  電極面と、ガス噴出孔とを有する枚葉
    式プラズマエッチング装置の上部電極であって、電極面
    は、上部電極の被エッチング材料に対向する面に位置し
    、凹型球面形状を有するものであり、ガス噴出孔は、電
    極面の凹型球面中央部を除いた周辺部に設けられたもの
    であり、該ガス噴出孔は、その開口部が電極面の凹型球
    面中央部側の内側を向いた傾斜姿勢に開口形成されたも
    のであることを特徴とする枚葉式プラズマエッチング装
    置の上部電極。
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