JPH06232083A - プラズマエッチング用電極板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマエッチング用電極板の両面を使用可
能にする。 【構成】 プラズマエッチング用電極板２０の周縁部に
一定間隔で８個の取り付け孔２１を設ける。電極板の表
面側の取り付け孔の開口部周囲に、１個置きにネジ頭部
２２ａを収容する凹部２１ａを設ける。電極板の裏面側
の取り付け孔の内の、電極板の表面側の凹部形成位置と
重ならない取り付け孔の開口部周囲に、ネジ頭部を収容
する凹部２１ｂを設ける。凹部２１ａを設けた取り付け
孔を用いて電極板を上部電極部材にボルト止めにより固
定する。電極板の表面側が磨耗して凹み、エッチングの
均一性に悪影響を与える程度になったとき、電極板を反
転させて、凹部２１ｂを設けた取り付け孔を用いて上部
電極部材にボルト止めにより固定する。電極板を反転す
ることによっても、ボルト頭部は各凹部に収容されるの
で、電極板表面からほとんど突出することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマエッチング用
電極板に係り、特に同電極板の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のプラズマエッチング用電
極板（以下、エッチング用電極板と記す）は、図６に示
すように、その周縁部に所定の間隔で設けられた取り付
け孔２の一表面側の開口部の周囲にネジ頭部を収容する
凹部３を設け、同取り付け孔２にネジを挿入してプラズ
マエッチング装置のチャンバ内の上部に取り付けられた
上部電極部材にネジ止め固定されていた。そして、ネジ
の頭部を凹部３に収容することにより、エッチング用電
極板１表面からのネジの飛び出しを少なくし、ネジ頭部
を保護する被覆部材の厚みを薄くするようにして、エッ
チング用電極板部分の表面全体をできるかぎり平坦にす
るようにしていた。これにより、高周波放電の際のプラ
ズマ密度分布を均一にさせるようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エッチング
用電極板は通常高純度のカーボン等の材料を用いて製造
されているため非常に高価なものである。このエッチン
グ用電極板は、エッチングに使用されているうちに、反
応ガス雰囲気中にて高周波電圧が加えられることによ
り、表面が中央部を中心として徐々に磨耗して板厚が薄
くなる。その結果、上部電極と半導体基板を載置する下
部電極間の距離が変動し、このためエッチングにバラツ
キを生じエッチングの均一性を悪化させることになる。
このため、エッチング用電極板の表面側の磨耗が所定量
に達したときは、エッチング用電極板を新品と交換しな
ければならなかった。しかるに、表面側が磨耗しても、
裏面側は全く平坦な状態にありこの面は十分に使用する
ことが可能であった。

【０００４】しかし、上記のように、エッチング用電極
板の取り付け孔の一表面側の開口部の周囲にしかネジ頭
部を収容する凹部が設けられていなかったため、エッチ
ング用電極板の裏面側を使用しようとしても、ネジ止め
によりネジの頭部が電極板から突出し、ネジ頭部を保護
する被覆部材の厚みが大きくなるため、使用することが
できなかった。本発明は、上記した問題を解決しようと
するもので、両面使用の可能なエッチング用電極板を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、上記請求項１に係る発明の構成上の特徴は、円板形
状を呈し、中央部に多数の反応ガス通過孔を設けるとと
もに周縁部に所定の間隔で設けられた取り付け孔を有
し、同取り付け孔にてプラズマエッチング装置のチャン
バ内の上部に取り付けられた上部電極部材にネジ止め固
定されると共に同ネジ止め部分が被覆部材により被覆さ
れるプラズマエッチング用電極板において、取り付け孔
の開口部周囲に設けるネジ頭部を収容する凹部を、プラ
ズマエッチング用電極板の両面の所定の取り付け孔の開
口部周囲に設けたことにある。

【０００６】また、上記請求項２に係る発明の構成上の
特徴は、前記請求項１に記載のプラズマエッチング用電
極板において、プラズマエッチング用電極板の表面側に
設けた凹部と、プラズマエッチング用電極板の裏面側に
設けた凹部を互いに重ならない位置に設けるようにした
ことにある。

【０００７】

【発明の作用・効果】上記のように構成した請求項１に
係る発明においては、エッチング用電極板の取り付け孔
の開口部の周囲に設けられネジ頭部を収容する凹部を、
エッチング用電極板の両面に設けたことにより、エッチ
ング用電極板の使用面の磨耗が所定量に達したときは、
このエッチング用電極板を反転させて裏面を下側に向け
てプラズマエッチング装置のチャンバ内の上部に取り付
けられた上部電極部材にネジ止め固定して使用すること
ができる。即ち、エッチング用電極板の裏面側にも凹部
が設けられていることにより、エッチング用電極板面か
らネジ頭部が突出することがないので、ネジ頭部を保護
する被覆部材の厚みを薄くすることができる。このた
め、上部電極部分の表面全体を略平坦にすることがで
き、高周波放電の際のプラズマ密度分布のムラを少なく
することが出来る。その結果、エッチング特性を悪影響
を与えることなく高価なエッチング用電極板の両面を有
効に使用することができるので、エッチング用電極板の
コストを相対的に安価にすることができ、エッチング用
電極板を用いて製造される半導体装置等の製造コストを
低減させることができる。

【０００８】また、上記のように構成した請求項２に係
る発明においては、上記請求項１に記載の発明の作用効
果に加えて、電極板の表面側と裏面側に設けた凹部を互
いに重ならない位置に設けるようにしたことに、凹部形
成位置の電極板の厚みが薄くなり過ぎることによるこの
部分の強度の低下を防止することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。図１は、本発明を適用した反応イオンエッチング装
置を正面断面図により概略的に示したものである。この
反応イオンエッチング装置は、円筒形状の金属製のチャ
ンバ１０を備えており、チャンバ１０は円板形状の台１
１とその上に載置された円筒形のベルジャ１２とを設け
ている。チャンバ１０は、ベルジャ１２を上方に移動さ
せることにより開放されるようになっている。台１１
は、中央に設けた穴に絶縁物製の電極支持台１３を取り
付けている。電極支持台１３の中央部には、シリコン半
導体基板（以下、シリコン基板と記す）１４ａを載置す
る下部電極部材１４が埋め込まれている。下部電極部材
１４の下側には、電極支持台１３を貫通して下部電極棒
１３ａが下部電極部材１４に一体的に取り付けられてい
る。下部電極棒１３ａ内には下部電極部材１４の内部空
間に連通する冷却水循環経路（図示しない）が設けられ
ている。そして、下部電極棒１３ａにはマッチング用コ
ンデンサを介して高周波電源１５が接続されており、ま
た、台１１は接地されている。

【００１０】ベルジャ１２の上面内側には、図１に示す
ように、円筒形の上部電極部材１６が取り付けられてお
り、上部電極部材１６の底面には、反応ガス流通用の凹
部１６ａが設けられている。上部電極部材１６の上側に
は、ベルジャ１２を貫通して上部電極棒１７が上部電極
部材１６に一体的に取り付けられている。上部電極棒１
７内には上部電極部材１６の凹部１６ａに連なり、反応
ガスを凹部１６ａ内に供給する供給路１７ａが設けられ
ており、供給路１７ａは供給管１８を介して外部ガス供
給源に接続されている。また、上部電極棒１７内には上
部電極部材１６の内部空間に連通する冷却水循環経路
（図示しない）が設けられている。そして、上部電極部
材１６の反応ガス流通用の凹部１６ａを被覆するように
して、上部電極部材１６の底面に円板状の電極板２０が
ボルト止めされている。

【００１１】エッチング用電極板（以下、電極板と記
す）２０は、図２に示すように、直径約２０３ｍｍφ，
厚さ３ｍｍの円板であって、高純度黒鉛基材の表面に熱
分解炭素被膜をコーティングしたものである。電極板２
０は、中央部の円形領域Ａに直径φ０．３〜１．０の反
応ガス通過孔を多数個設けており、周囲に８か所取り付
け孔２１を設けている。そして、取り付け孔２１の内の
交互に設けられた４個について、開口の周縁部に電極板
の厚みの約１／３の深さで取り付け孔径の約２倍の径の
凹部２１ａが設けられている。さらに、電極板２０の裏
面には表面側の凹部形成位置と重ならない位置に同様に
凹部２１ｂが設けられている。このように、各面におけ
る凹部２１ａ，２１ｂを互いに重ならないようにしたこ
とにより、電極板における凹部の強度が低下しないよう
にしている。

【００１２】この電極板２０は、図３に示すように、取
り付け孔２１にボルト２２を嵌合して、上部電極部材１
６に設けられたネジ孔１６ｂに螺合させることにより、
上部電極部材１６に固定されるようになっている。そし
て、ボルトの頭部２２ａは電極板の凹部２０ａに挿入さ
れて殆ど電極板２０の表面から突出しない。このため、
図４に示すように、ボルト２２を保護する被覆部材２３
の厚みを薄くすることができ、従って、被覆部材２３を
含む電極板２０全体を平坦にすることができる。

【００１３】次に、上記のように構成した反応イオンエ
ッチング装置の動作を説明する。図１に示すように、シ
リコン基板１４ａを下部電極１４上に載置し、上部電極
部材に電極板２０を取り付けて、台１１上にベルジャ１
２を固定した後、真空装置により反応室内が高真空状態
にされると共にシリコン基板１４ａ及び電極板２０の温
度上昇を防ぐために冷却水が各部に導入される。その
後、ガス供給源から、所定量の反応ガスＣＦ₄ が上部電
極棒１７の供給路１７ａを通して電極板２０の反応ガス
通過孔から反応室内に供給される。そして、高周波電源
１５を通電させ、上部電極部材１６及び下部電極部材１
４間に高周波電圧を加えることにより、両電極部材間に
グロー放電を起こさせる。この放電により反応ガスＣＦ
₄ が電離して、電子，イオン，ラジカル等の生成物の混
在するプラズマ状態が形成される。これらイオン，ラジ
カル等がシリコン基板１４ａに引き寄せられ、シリコン
基板１４ａ表面の酸化膜と反応してエッチングが開始さ
れる。

【００１４】しかして、上記エッチング作業を繰り返す
ことにより、反応ガス中にて高周波放電が繰り返し行わ
れることにより、電極板２０表面のカーボンが徐々に磨
耗して落下し、図４の仮想線に示すように、電極板２０
の表面が陥没していく。この陥没の程度が顕著になる
と、電極板２０とシリコン基板１４ａとの距離が均一で
なくなり放電が均一でなくなるため、両者間に発生する
プラズマ密度にムラを生じ、その結果、シリコン基板１
４ａのエッチングの均一性が低下する。

【００１５】以上のように電極板２０表面の磨耗が所定
量に達したときは、図５に示すように、この電極板２０
を上部電極部材１６から取り外し、反転させて裏面を下
側に向けて上部電極部材１６にネジ止め固定して使用す
ることができる。即ち、電極板２０の裏面側にも凹部２
１ｂが設けられていることにより、電極板２０面からネ
ジ頭部２２ａが突出することがないので、被覆部材２３
を含む電極板２０全体を平坦にすることができる。この
ため、高周波放電により発生するプラズマ密度分布のム
ラを抑制することができ、エッチング特性に悪影響を与
えることがない。このように、高価な電極板の両面を使
用することにより資材の有効活用を図ることができると
共に、電極板を相対的に安価にすることができるので、
電極板を用いて製造される半導体装置等の製造コストを
低減させることができる。

【００１６】また、上記実施例の電極板２０は、その表
面側と裏面側の凹部２１ａ，２１ｂを互いに重ならない
位置に設けるようにしたことに、凹部形成位置の電極板
の厚みが薄くなり過ぎることによるこの部分の強度の低
下を防止することができる。ただし、電極板の表面側と
裏面側の凹部を互いに重なる位置に設けるようにしても
よいが、この場合は、取付け面側の凹部にスペーサを挿
入することにより、凹部形成位置の電極板の薄さを補強
することが望ましい。

【００１７】なお、上記実施例において、電極板として
高純度黒鉛基材の表面に熱分解炭素被膜をコーティング
したものを用いて説明しているが、これに代えて、高純
度カーボン、ガラス状カーボンあるいはこれらに窒化珪
素膜等をコーティングしたもの等を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した反応イオンエッチング装置の
概略構成を示す正面断面図である。

【図２】同実施例に係る電極板を示す正面図である。

【図３】同電極板の上部電極部材への取付け状態を示す
部分拡大断面図である。

【図４】同電極板の上部電極部材への取付け状態を概略
的に示す部分破断正面図である。

【図５】片面の磨耗した電極板を反転して上部電極部材
へ取付けた状態を概略的に示す部分破断正面図である。

【図６】従来例に係る電極板を示す正面図である。

【符号の説明】

１０；反応イオンエッチング装置、１１；台、１２；チ
ャンバ、１６；上部電極部材、２０；電極板、２１；取
り付け孔、２１ａ；表面側凹部、２１ｂ；裏面側凹部、
２２；ボルト、２３；被覆部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円板形状を呈し、中央部に多数の反応ガ
   ス通過孔を設けるとともに周縁部に所定の間隔で設けら
   れた取り付け孔を有し、同取り付け孔にてプラズマエッ
   チング装置のチャンバ内の上部に取り付けられた上部電
   極部材にネジ止め固定されると共に同ネジ止め部分が被
   覆部材により被覆されるプラズマエッチング用電極板に
   おいて、 前記取り付け孔の開口部周囲に設けるネジ頭部を収容す
   る凹部を、前記プラズマエッチング用電極板の両面の所
   定の取り付け孔の開口部周囲に設けたことを特徴とする
   プラズマエッチング用電極板。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載のプラズマエッチン
   グ用電極板において、同プラズマエッチング用電極板の
   表面側に設けた前記凹部と、同プラズマエッチング用電
   極板の裏面側に設けた同凹部を互いに重ならない位置に
   設けるようにしたことを特徴とするプラズマエッチング
   用電極板。