JPH05234951A - プラズマエッチング装置 - Google Patents
プラズマエッチング装置Info
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- JPH05234951A JPH05234951A JP4037499A JP3749992A JPH05234951A JP H05234951 A JPH05234951 A JP H05234951A JP 4037499 A JP4037499 A JP 4037499A JP 3749992 A JP3749992 A JP 3749992A JP H05234951 A JPH05234951 A JP H05234951A
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Abstract
極間にプラズマ放電を生起し、前記電極上で半導体基板
3のプラズマエッチングを行う枚様式のプラズマエッチ
ング装置において、半導体基板を設置する陰極1の形状
が半導体基板3の形状と同じように円形の一部がカット
された形状としている。この構成により、電極面上のプ
ラズマ電位が均一となり、半導体基板のエッチング量の
均一性を向上できる。
Description
行平板型プラズマエッチング装置に関するものである。
向上を図るために、平行平板型の高周波放電を用いたプ
ラズマエッチングが主流である。
は、円形状の陰極、陽極、エッチング基板およびエッチ
ング基板の位置を決定するための絶縁体のリングで構成
されており、ガスはガス導入口から導入され、ガス排気
口から排気される。また、高周波は高周波電源より供給
され、整合器によって放電インピーダンスがコントロー
ルされる。
は、互いに平行に配置された一方の電極(以下陰極と称
す)に周波数が13.56MHz等の高周波を印加するこ
とにより、陰極と陽極の間でグロー放電を発生させ、電
子とイオンとの易動度の差により、高周波電力印加後、
数サイクル後には前記陰極電極面上には大きな負電位が
発生して定常状態となるものである。プラズマ中の正イ
オンは、前記負電位(陰極降下電圧)によって加速し、
エッチング基板にイオンを垂直に衝突させて、イオンに
よるアシスト効果と化学反応によりエッチングするもの
で反応性イオンエッチング(以下RIEと称す)と呼ば
れている。
ッチング基板を一枚一枚処理(枚様式)する装置が主流
である。枚様式装置では、エッチング速度の高速化を計
り生産性を高めるために、電極間隔を5〜10mmにし
て、プラズマを狭い領域に封じ込めエッチャントの効率
を高めるようにしている。
は、エッチング基板のオリフラ部による露出した陰極電
極の一部と陽極電極との間のインピーダンスが、エッチ
ング基板上に比べ低くなり、露出した陰極表面部、それ
に対向した陽極の一部がエッチングされる。その結果、
エッチング量の均一性が悪化し、エッチング残りが発生
するといった問題があった。
めに本発明は、反応性イオンエッチングを行うに当た
り、半導体基板を設置する電極の形状を、半導体基板の
形状と同じく円形の一部をカットしたものにすることに
よって対向した電極の不均一な削れを防ぎ、半導体基板
をエッチングしようとするものである。
一となり、半導体基板のエッチング量の均一性を向上で
きることになる。
る。
エッチング装置の断面図である。図1において、1は陰
極、2は陽極であり陰極直径は160mmで、陰極と陽極
の間隔は6mmである。また、3は半導体基板、4は半導
体基板の位置を決めるための絶縁体のリングであり、5
は反応室、6はガス導入口、7はガス排気口、8および
9は冷却水パイプ、10は高周波電源、11は整合器で
ある。
エッチング装置の陰極1の平面図である。陰極1は、半
導体基板4と同様に、円形の一部がカットされた形状で
ある。
リングと呼ばれる方式であり陰極1上にエッチング用の
基板3をのせ、陰極1がキャパシタで構成される整合器
11と周波数が13.56MHzの高周波電源10を介し
て接地されている。また反応室5は立方体形状をしてお
りその底面に陰極1を陰極1と対向した上面に陽極2が
設置されている。陽極2は陰極1とは電気的に絶縁され
ている。
ム合金で、陽極2は、炭化ケイ素でつくられており、エ
ッチングを行う時に生成するプラズマが数eV〜数十e
Vのエネルギーを持つため陰極1と陽極2の表面で直接
接触した部分の温度が上昇する。エッチングはガスを高
エネルギー状態のプラズマにしてそのエネルギーによっ
て基板表面に物理的反応や化学的反応をもたらし基板表
面を加工するため、基板表面の温度が上昇すると各々の
反応速度を加速するためエッチング時間によって制御で
きなくなる。このため本実施例の装置では陰極1内に冷
却水を循環し陰極1を常に一定温度にできるようになっ
ている。同様の理由から陽極2内においても冷却水を循
環させ安定性の高いエッチングができるように工夫して
ある。ここでは冷却水パイプ8,9を陰極1および陽極
2内の一部に循環するようになっているが陰極1及び陽
極2内の全面に循環させることがより効果的であり、こ
のためスパイラル状のパイプを用いたりすることもでき
る。
れており、ガス導入口6から導入された反応性ガスは陰
極1と陽極2の間に印加された高周波電圧で放電し、反
応性ガスが解離して活性粒子や荷電粒子を生成する。各
粒子はこののち基板3と反応して基板3の加工に寄与す
るが、反応によって得られた生成物の一部や反応に寄与
しない反応性ガスの残ガスがガス排気口7を通ってポン
プ(図示せず)に排出される。このようにして反応室5
内のガス圧力は一定に保たれエッチングが行われる。ガ
ス圧力はエッチングの速度やエッチングの均一性に強く
関係している。このためガス導入口6は陰極1や陽極2
を取り囲む円形状にして、その円の所定位置から均一に
反応ガスが導入されるようになっている場合もある。
の基板を処理する枚様式エッチング装置である。
でエッチングを行う場合について述べる。
ラズマの電圧分布を示す。横軸に陰極1表面を原点とし
陰極1から陽極2方向の距離を示し、縦軸に電圧を示し
ている。またこの分布は3つの領域に分けることができ
領域20は陰極1に接した状態で生じるシースと呼ばれ
る領域、領域21はプラズマ本体で、領域22は陽極2
直下に生じたシースである。電極間の狭い状態では、領
域21が非常に狭くなり、電極間でのシース領域の割合
が大きくなる。
れるもので、領域21のプラズマ本体で電荷を帯びない
活性粒子や、イオン等の荷電粒子が生成され、電荷を帯
びない活性粒子は拡散によって基板3に到達し、また、
荷電粒子はシースによって加速され基板3に到達するこ
とによって基板3がエッチングされる。電極間が狭い状
態では、電極間でのシース領域の割合が非常に大きいた
め、荷電粒子は、基板3に到達すると共に陽極側へも多
く到達する。
では等方性のエッチングが支配的となるのに対して、荷
電粒子はシースによって加速され基板3に到達するため
異方の強いエッチングがなされる。
異方性の強いエッチングは素子が高密度化されて所定の
位置に精度よくパターンを形成するためや、エッチング
の高速化には欠かすことのできない技術である。しか
し、狭い電極間でのエッチングでは、荷電粒子の進入が
陽極側でも多くなるため陽極表面がエッチングされる。
陽極の均一な削れはエッチングには問題ないが、不均一
な削れは、エッチング基板のエッチング量の均一性を損
うことになる。
グ基板のカットされたオリフラ部によるプラズマ中に露
出した陰極表面部が、エッチング基板上に比べ、陽極間
のインピーダンスが低下することによる。そのため、陰
極形状をエッチング基板形状と同じくし、プラズマ中の
陰極表面の露出を防いだ。
ングを行う場合について述べる。反応性ガスとしてCH
F3=20sccm、O2=3sccm、He=80sccm、圧力=
240〜300Pa、高周波電力=350Wの条件で全
面酸化膜のエッチングを行う。ここでは反応性ガスとし
てCHF3を用いたが、C2F6,CF4等でもよい。ま
た、反応性ガスCHF3の流量は20sccmを用いたが、
反応室の体積によって異なるが、通常10〜60sccmの
範囲で使用される。さらに高周波電力は、350Wを用
いたが、高周波電力はエッチング時間とエッチングの面
内均一性に影響するが、本実施例の装置では250W〜
500Wの範囲であれば良好な結果が得ることができ
た。
用いた場合、数十枚のエッチングでエッチング量の均一
性が低下し、エッチング残りが発生していたが、陰極を
エッチング基板と同様な形状にした電極では、処理枚数
に関わらずエッチング量の均一性の低下は見られなかっ
た。
グによる不均一な電極の削れを均一にでき、その結果、
エッチング基板のエッチング量の均一性の低下や、エッ
チング残りを無くすることができるという効果が得られ
る。
断面図
Claims (1)
- 【請求項1】反応ガスを導入して互いに対向配置された
電極間にプラズマ放電を生起し、前記電極上で半導体基
板のプラズマエッチングを行う枚様式のプラズマエッチ
ング装置において、半導体基板を設置する電極の形状が
半導体基板の形状と同じであることを特徴するプラズマ
エッチング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4037499A JPH05234951A (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | プラズマエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4037499A JPH05234951A (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | プラズマエッチング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05234951A true JPH05234951A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=12499221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4037499A Pending JPH05234951A (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | プラズマエッチング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05234951A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5976309A (en) * | 1996-12-17 | 1999-11-02 | Lsi Logic Corporation | Electrode assembly for plasma reactor |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP4037499A patent/JPH05234951A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5976309A (en) * | 1996-12-17 | 1999-11-02 | Lsi Logic Corporation | Electrode assembly for plasma reactor |
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