JPH0637049A - 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
- Publication number
- JPH0637049A JPH0637049A JP19077992A JP19077992A JPH0637049A JP H0637049 A JPH0637049 A JP H0637049A JP 19077992 A JP19077992 A JP 19077992A JP 19077992 A JP19077992 A JP 19077992A JP H0637049 A JPH0637049 A JP H0637049A
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- Japan
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- wafer
- clamp ring
- plasma
- aluminum
- alumina
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、プラズマエッチング装置におい
て、ウェハーを抑え固定するクランプリングに関するも
ので、プラズマ中でのウェハーとクランプリング（従来
絶縁物であるセラミック）との電位が異なり、プラズマ
の分布が不均一になり、製造する半導体装置に悪影響
（例えばＭＯＳトランジスタのゲート電極にチャージア
ップが生じる）を及ぼすことを除去することを目的とす
る。 【構成】 本発明は、前記クランプリングを導電性を有
し、かつ腐食性、汚染性に優れた材料を主体に構成（実
施例では、アルミ１１とアルミナ１２との二重構造と
し、ウェハー３と接する部分はアルミ１１とした）した
もの１とし、プラズマ中でのその電位をウェハー３と同
じ電位にするようにしたものである。
て、ウェハーを抑え固定するクランプリングに関するも
ので、プラズマ中でのウェハーとクランプリング（従来
絶縁物であるセラミック）との電位が異なり、プラズマ
の分布が不均一になり、製造する半導体装置に悪影響
（例えばＭＯＳトランジスタのゲート電極にチャージア
ップが生じる）を及ぼすことを除去することを目的とす
る。 【構成】 本発明は、前記クランプリングを導電性を有
し、かつ腐食性、汚染性に優れた材料を主体に構成（実
施例では、アルミ１１とアルミナ１２との二重構造と
し、ウェハー３と接する部分はアルミ１１とした）した
もの１とし、プラズマ中でのその電位をウェハー３と同
じ電位にするようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造に
使用されるドライエッチング装置、中でもプラズマエッ
チング装置の特にウェハーを固定するクランプリングに
関するものである。
使用されるドライエッチング装置、中でもプラズマエッ
チング装置の特にウェハーを固定するクランプリングに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラズマエッチング装置（以下単にエッ
チング装置と称す）は周知のように、半導体装置のエッ
チングを行なうために使用されるものであり、例えばＣ
Ｆ4 系のガスを高周波（ＲＦ）プラズマ電界でイオン化
し、発生したラジカルとの反応によってエッチングすべ
き試料（ウェハー）面を揮発性の物質に変えて除去する
ものであり、Ｓｉ、ポリシリコン、Ｓｉ3 Ｎ4 などのエ
ッチングに使われている。
チング装置と称す）は周知のように、半導体装置のエッ
チングを行なうために使用されるものであり、例えばＣ
Ｆ4 系のガスを高周波（ＲＦ）プラズマ電界でイオン化
し、発生したラジカルとの反応によってエッチングすべ
き試料（ウェハー）面を揮発性の物質に変えて除去する
ものであり、Ｓｉ、ポリシリコン、Ｓｉ3 Ｎ4 などのエ
ッチングに使われている。
【０００３】図２は、そのエッチング装置のウェハーを
載置する部分を示す図であり、本図に示すように、ウェ
ハー３はそれを載せる台も兼ねた下部電極４の上に載置
されており、ウェハー３表面の温度を一定に保つため
に、図示しないが電極４の方から冷却用ガス（一般にＨ
ｅガス）を流しているとともに、ウェハー３端部をクラ
ンプリング５（図２の例で断面が逆Ｌ字形のリング形
状）で抑え固定している。言うまでもないが、前記プラ
ズマは、図２に概念的に示しているように、ウェハー３
の上部にある上部電極２と前記下部電極４との間に高周
波（ＲＦ）を与えて発生させ照射される。一般に、前記
下部電極４は接地されており、従って下部電極４の電位
はアース電位となっている。
載置する部分を示す図であり、本図に示すように、ウェ
ハー３はそれを載せる台も兼ねた下部電極４の上に載置
されており、ウェハー３表面の温度を一定に保つため
に、図示しないが電極４の方から冷却用ガス（一般にＨ
ｅガス）を流しているとともに、ウェハー３端部をクラ
ンプリング５（図２の例で断面が逆Ｌ字形のリング形
状）で抑え固定している。言うまでもないが、前記プラ
ズマは、図２に概念的に示しているように、ウェハー３
の上部にある上部電極２と前記下部電極４との間に高周
波（ＲＦ）を与えて発生させ照射される。一般に、前記
下部電極４は接地されており、従って下部電極４の電位
はアース電位となっている。
【０００４】従来、このクランプリング５は、ウェハー
３の汚染を防ぐために絶縁物であるセラミック材料で構
成されている。
３の汚染を防ぐために絶縁物であるセラミック材料で構
成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成の装置では、セラミック製のクランプリングが絶縁物
である為、プラズマ中でのウェハーとクランプリングの
ポテンシャルが異なり、ウェハー表面上とクランプリン
グ表面上のプラズマの分布が不均一になる。（イオン電
流密度、電子電流密度、プラズマポテンシャルが不均一
になる。）プラズマの不均一により、例えば、前述の装
置で製造するウェハー上のＭＯＳトランジスタのゲート
電極にチャージアップが生じ、ゲート酸化膜の耐圧が劣
化したり、ゲート酸化膜中にトラップが発生し、ＭＯＳ
トランジスタのＶT の変動が生じる。
成の装置では、セラミック製のクランプリングが絶縁物
である為、プラズマ中でのウェハーとクランプリングの
ポテンシャルが異なり、ウェハー表面上とクランプリン
グ表面上のプラズマの分布が不均一になる。（イオン電
流密度、電子電流密度、プラズマポテンシャルが不均一
になる。）プラズマの不均一により、例えば、前述の装
置で製造するウェハー上のＭＯＳトランジスタのゲート
電極にチャージアップが生じ、ゲート酸化膜の耐圧が劣
化したり、ゲート酸化膜中にトラップが発生し、ＭＯＳ
トランジスタのＶT の変動が生じる。
【０００６】本発明は以上述べたクランプリングによる
ウェハー表面のプラズマの不均一という問題を除去する
ため、クランプリングをウェハーと同じ電位にすること
により、ウェハー表面温度も一定に保つ事ができ、クラ
ンプリングからの汚染もない優れたエッチング装置を提
供することを目的とする。
ウェハー表面のプラズマの不均一という問題を除去する
ため、クランプリングをウェハーと同じ電位にすること
により、ウェハー表面温度も一定に保つ事ができ、クラ
ンプリングからの汚染もない優れたエッチング装置を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的達成の
ため、ウェハーの固定に使用するクランプリングのプラ
ズマ中での電位をウェハー表面の電位と同じにするもの
である。そのために、実施例としては、腐食や汚染の生
じない導電性の材料であるアルミを芯にして、外側をア
ルミナで構成した二重構造のクランプリングを用いるよ
うにした。
ため、ウェハーの固定に使用するクランプリングのプラ
ズマ中での電位をウェハー表面の電位と同じにするもの
である。そのために、実施例としては、腐食や汚染の生
じない導電性の材料であるアルミを芯にして、外側をア
ルミナで構成した二重構造のクランプリングを用いるよ
うにした。
【０００８】
【作用】前述のように本発明は、ウェハーの固定に使用
するクランプリングを腐食や汚染が生じない導電性の材
料で構成し、プラズマ中での電位をウェハー表面の電位
と同じにするようにしたので、ウェハー表面のプラズマ
の不均一という問題が除去され、ウェハー表面温度も一
定に保つ事ができ、クランプリングからの汚染もない、
優れたエッチング装置を提供できる。
するクランプリングを腐食や汚染が生じない導電性の材
料で構成し、プラズマ中での電位をウェハー表面の電位
と同じにするようにしたので、ウェハー表面のプラズマ
の不均一という問題が除去され、ウェハー表面温度も一
定に保つ事ができ、クランプリングからの汚染もない、
優れたエッチング装置を提供できる。
【０００９】
【実施例】図１に本発明の実施例を示し、以下に説明す
る。
る。
【００１０】本実施例も、電極４の上にウェハー３を載
置し、そのウェハー３の端部をクランプリング１で抑え
固定する構成、および上部電極２と下部電極４との間に
高周波（ＲＦ）を与えてプラズマを発生させる構成と下
部電極がアース電位（つまりウェハーもアース電位）で
あることは従来と同様である。従来と異なる点は、クラ
ンプリング１をアルミとアルミナとの二重構造のものと
したことである。
置し、そのウェハー３の端部をクランプリング１で抑え
固定する構成、および上部電極２と下部電極４との間に
高周波（ＲＦ）を与えてプラズマを発生させる構成と下
部電極がアース電位（つまりウェハーもアース電位）で
あることは従来と同様である。従来と異なる点は、クラ
ンプリング１をアルミとアルミナとの二重構造のものと
したことである。
【００１１】本実施例では、図１に示すように、断面が
逆Ｌ字形のリング状のクランプリング１を、導電材であ
るアルミ１１を芯として、その外側を絶縁物のアルミナ
１２（厚さ５０μｍ）で形成した構造とした。ただし、
ウェハー３に接する部分はアルミ１１が露出するように
構成してある。このように構成すると、ウェハー３と接
するアルミ１１は導電材であり熱伝導性もよいので、ウ
ェハー３の電位と温度がそのまま伝わり、クランプリン
グ１の電位はウェハー３と同じ電位になるし、表面温度
も安定する。また、このようにアルミ１１とアルミナ１
２とを用いたもう一つの理由は、腐食性に強く、試料
（ウェハー）を汚染させることがないことの条件に最適
と判断されたからである。導電性だけなら重金属でもよ
いが、重金属は汚染の点で問題がある。
逆Ｌ字形のリング状のクランプリング１を、導電材であ
るアルミ１１を芯として、その外側を絶縁物のアルミナ
１２（厚さ５０μｍ）で形成した構造とした。ただし、
ウェハー３に接する部分はアルミ１１が露出するように
構成してある。このように構成すると、ウェハー３と接
するアルミ１１は導電材であり熱伝導性もよいので、ウ
ェハー３の電位と温度がそのまま伝わり、クランプリン
グ１の電位はウェハー３と同じ電位になるし、表面温度
も安定する。また、このようにアルミ１１とアルミナ１
２とを用いたもう一つの理由は、腐食性に強く、試料
（ウェハー）を汚染させることがないことの条件に最適
と判断されたからである。導電性だけなら重金属でもよ
いが、重金属は汚染の点で問題がある。
【００１２】以上述べた構造のクランプリング１を使用
し、エッチングを行なった場合の測定結果を、従来例と
も比較しながら以下に述べる。
し、エッチングを行なった場合の測定結果を、従来例と
も比較しながら以下に述べる。
【００１３】まず、本実施例のクランプリングを用いて
ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ ＩｏｎＥｔｃｈｎｇ）装置
で、ゲートエッチングを行なった場合のチャージアップ
の測定結果を図５に示し説明する。エッチング条件は、
ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｅｎｃｙ）パワー：３００
Ｗ、圧力：３５０ｍｔｏｒｒ、ＨＢｒ：１００ｓｃｃ
ｍ、Ｈｅ：１００ｓｃｃｍとした。このチャージアップ
の測定は、図４に示すＭＮＯＳダイオードを用いて行な
った。即ち、Ｐ型のＳｉ基板上にＳｉＯ2 を厚さ２ｎ
ｍ、その上にＳｉ3 Ｎ4 を５０ｎｍ、そしてその上にポ
リシリコン（ＰＯＬＹ−Ｓｉ）ゲートを３００ｎｍ形成
した面積０．２７ｍｍ2 のダイオードである。図５は、
このＭＮＯＳダイオードのストレス電圧印加によるフラ
ットバンド電圧（Ｖfb）の変化を示したものであり、Ｘ
軸にストレス電圧を示し、Ｙ軸にＶfbの変化量を示した
もので、電圧印加時間は６０秒で行なった。この図から
分かるように、プラズマのストレス印加時には、プラス
のＶfbシフトが生じ、マイナスのストレス印加時には、
マイナスのＶfbシフトが生じる。表１に従来のクランプ
リングを使用した場合と本実施例のクランプリングを使
用した場合の測定結果を示す。
ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ ＩｏｎＥｔｃｈｎｇ）装置
で、ゲートエッチングを行なった場合のチャージアップ
の測定結果を図５に示し説明する。エッチング条件は、
ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｅｎｃｙ）パワー：３００
Ｗ、圧力：３５０ｍｔｏｒｒ、ＨＢｒ：１００ｓｃｃ
ｍ、Ｈｅ：１００ｓｃｃｍとした。このチャージアップ
の測定は、図４に示すＭＮＯＳダイオードを用いて行な
った。即ち、Ｐ型のＳｉ基板上にＳｉＯ2 を厚さ２ｎ
ｍ、その上にＳｉ3 Ｎ4 を５０ｎｍ、そしてその上にポ
リシリコン（ＰＯＬＹ−Ｓｉ）ゲートを３００ｎｍ形成
した面積０．２７ｍｍ2 のダイオードである。図５は、
このＭＮＯＳダイオードのストレス電圧印加によるフラ
ットバンド電圧（Ｖfb）の変化を示したものであり、Ｘ
軸にストレス電圧を示し、Ｙ軸にＶfbの変化量を示した
もので、電圧印加時間は６０秒で行なった。この図から
分かるように、プラズマのストレス印加時には、プラス
のＶfbシフトが生じ、マイナスのストレス印加時には、
マイナスのＶfbシフトが生じる。表１に従来のクランプ
リングを使用した場合と本実施例のクランプリングを使
用した場合の測定結果を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】以上の結果より、従来のクランプリングで
は、チャージアップが生じているが、本実施例のクラン
プリングではチャージアップが全く存在していない。ま
た、ＭＯＳダイオードの耐圧を測定を行った場合、従来
のクランプリングでは、耐圧劣化が生じ、本実施例のク
ランプリングでは耐圧劣化は、生じなかった。また、本
実施例の効果を確認する為にクランプリングを、アルミ
／アルミナの２重構造で、ウェハーと接する部はアルミ
ナでコーティングされたものを用いて、ＲＩＥ装置でゲ
ートエッチングを行った場合のチャージアップ測定を行
った。結果はＶfbの変化量が−２〜１．６Ｖであった
為、ウェハーとクランプリングの電位を同じ電位にする
事がチャージアップ低減に効果があることが分かる。
は、チャージアップが生じているが、本実施例のクラン
プリングではチャージアップが全く存在していない。ま
た、ＭＯＳダイオードの耐圧を測定を行った場合、従来
のクランプリングでは、耐圧劣化が生じ、本実施例のク
ランプリングでは耐圧劣化は、生じなかった。また、本
実施例の効果を確認する為にクランプリングを、アルミ
／アルミナの２重構造で、ウェハーと接する部はアルミ
ナでコーティングされたものを用いて、ＲＩＥ装置でゲ
ートエッチングを行った場合のチャージアップ測定を行
った。結果はＶfbの変化量が−２〜１．６Ｖであった
為、ウェハーとクランプリングの電位を同じ電位にする
事がチャージアップ低減に効果があることが分かる。
【００１６】さらに参考のために、ＭＯＳダイオードの
耐圧測定の結果を図３に示す。ＭＯＳダイオードのサン
プルは、Ｐ型Ｓｉ基板上にゲート酸化膜１６０Å生成
後、Ｐｏｌｙ−Ｓｉを１５００Å生成し、リンを拡散し
た後フォトレジストでパターンを形成したものを使用し
た。ダイオードのゲート面積は、２０ｍｍ2 である。本
実施例のクランプリングを用いた場合のＭＯＳダイオー
ドの耐圧測定の結果は、図から分かるように数Ｖ以下で
はブレークダウン（破壊、劣化）は生じず、ゲートエッ
チングをウェットエッチングした場合（周知のように、
ウェットエッチングは近来の微細加工には不向きである
が、デバイス特性としては、プラズマの影響などがなく
良いものができる）と同じレベルであった。
耐圧測定の結果を図３に示す。ＭＯＳダイオードのサン
プルは、Ｐ型Ｓｉ基板上にゲート酸化膜１６０Å生成
後、Ｐｏｌｙ−Ｓｉを１５００Å生成し、リンを拡散し
た後フォトレジストでパターンを形成したものを使用し
た。ダイオードのゲート面積は、２０ｍｍ2 である。本
実施例のクランプリングを用いた場合のＭＯＳダイオー
ドの耐圧測定の結果は、図から分かるように数Ｖ以下で
はブレークダウン（破壊、劣化）は生じず、ゲートエッ
チングをウェットエッチングした場合（周知のように、
ウェットエッチングは近来の微細加工には不向きである
が、デバイス特性としては、プラズマの影響などがなく
良いものができる）と同じレベルであった。
【００１７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、ウェハー
の固定に使用するクランプリングを腐食や汚染が生じな
い導電性の材料で構成し、プラズマ中での電位をウェハ
ー表面の電位と同じにするようにしたので、ウェハー表
面のプラズマの不均一という問題がなくなり、ウェハー
表面温度も一定に保つ事ができ、クランプリングからの
汚染もない、優れたエッチング装置を提供できる。
の固定に使用するクランプリングを腐食や汚染が生じな
い導電性の材料で構成し、プラズマ中での電位をウェハ
ー表面の電位と同じにするようにしたので、ウェハー表
面のプラズマの不均一という問題がなくなり、ウェハー
表面温度も一定に保つ事ができ、クランプリングからの
汚染もない、優れたエッチング装置を提供できる。
【図１】本発明の実施例
【図２】従来例
【図３】ＭＯＳダイオードの耐圧測定結果
【図４】測定に使用したダイオード
【図５】ストレス電圧印加によるＶfbの変化
１ クランプリング ２ 上部電極 ３ ウェハー ４ 下部電極 １１ アルミ １２ アルミナ
Claims (2)
- 【請求項１】 プラズマエッチング装置における、ウェ
ハーを固定するためのクランプリングを導電性の材料を
主体に構成し、該クランプリングのプラズマ中での電位
を、ウェハーと同じ電位にすることを特徴とするプラズ
マエッチング装置。 - 【請求項２】 前記クランプリングを、アルミを芯とし
外側をアルミナとする二重構造とし、少なくともウェハ
ーと接する部分はアルミとなるよう構成されているもの
とすることを特徴とする請求項１記載のプラズマエッチ
ング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19077992A JPH0637049A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | プラズマエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19077992A JPH0637049A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | プラズマエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637049A true JPH0637049A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16263597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19077992A Pending JPH0637049A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | プラズマエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637049A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999048139A3 (en) * | 1998-03-18 | 2000-03-09 | Applied Materials Inc | Apparatus for reducing heat loss |
| JP2002373887A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Ulvac Japan Ltd | 高誘電体のエッチング装置 |
| US20110209989A1 (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Youming Li | Physical vapor deposition with insulated clamp |
| CN106876315A (zh) * | 2015-12-14 | 2017-06-20 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 压环、预清洗腔室及半导体加工设备 |
-
1992
- 1992-07-17 JP JP19077992A patent/JPH0637049A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999048139A3 (en) * | 1998-03-18 | 2000-03-09 | Applied Materials Inc | Apparatus for reducing heat loss |
| JP2002373887A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Ulvac Japan Ltd | 高誘電体のエッチング装置 |
| JP4666817B2 (ja) * | 2001-06-15 | 2011-04-06 | 株式会社アルバック | 高誘電体のエッチング装置 |
| US20110209989A1 (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Youming Li | Physical vapor deposition with insulated clamp |
| CN106876315A (zh) * | 2015-12-14 | 2017-06-20 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 压环、预清洗腔室及半导体加工设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001121 |