JPH0642331Y2 - ドライエッチング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は被処理基板を反応性ガス
プラズマによりエッチングするドライエッチング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】反応容器内の高周波電極にウエハー等の
被処理基板を配置してこれにドライエッチングを施す際
に、従来は、該ウエハーに被覆されない電極部分は、不
純物汚染防止や選択比改善のため、適当な絶縁材等でカ
バーしていた。これらのカバーの材質としては主に石
英、テトラフルオロエチレン樹脂（商品名テフロン）が
用いられていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】このようなドライエッ
チング装置を用いて、ウエハー上のアルミニウム膜ない
しは多結晶シリコン膜等にドライエッチングを施すと、
該ウエハーの中心部に比較し周辺部ほど各膜のエッチン
グ速度が著しく大となる不都合があった。このため、ウ
エハー内のエッチング速度の均一性を得るのが難しく、
ウエハー周辺部においてオーバーエッチングされ、パタ
ーンの細りや下地が損傷を受ける傾向があった。

【０００４】この種のドライエッチング装置において、
ウエハーの周辺のエッチング速度を大にしている原因
は、エッチングに寄与する反応性ガス及びその活性種あ
るいはイオン（以後これらをあわせてエッチャントと呼
ぶ）が、エッチング中のウエハー上で多量に消費される
ため、ウエハー中央とウエハー周辺でエッチャントの濃
度に勾配が出来るからである。そのため濃度の大なる該
ウエハー周辺ほどエッチング速度が大となる。

【０００５】本考案の課題は、上述の欠点を除去し、基
板上の全域にわたりエッチャントの濃度を均一化して基
板を均一にエッチングできるようにしたドライエッチン
グ装置を提供することにある。

【０００６】本考案のもう一つの課題は、複数の基板を
エッチングするドライエッチング装置であって、基板内
のエッチング均一性を得ることができ、しかも基板間の
エッチング均一性を得ることができるドライエッチング
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案によれば、真空雰
囲気とした真空容器内に反応性ガスを導入しつつ該真空
容器内に設置した互に対向する第１及び第２の電極間に
放電によるガスプラズマを発生させることにより、該第
１の電極の前記第２の電極に対する第１の対向面に配置
した複数枚の基板をエッチングするドライエッチング装
置において、前記複数枚の基板を前記第１の電極の前記
第１の対向面に、該第１の対向面に垂直な一仮想軸の周
りを一定角度ずつ回転した場合に回転対称となるように
配置し、該第１の電極の前記第１の対向面のうち少なく
とも前記複数枚の基板の周辺部を、前記反応性ガスの前
記ガスプラズマにより生ずるエッチャントを減じること
ができる材料からなるカバ―により被覆し、かつ前記反
応性ガスの吹出孔を、前記第２の電極の前記第１の電極
に対する第２の対向面に、前記複数枚の基板に対向する
位置に複数個、各吹出孔からの反応性ガスが前記複数枚
の基板の各々に向かうように設け、前記基板の各々の全
域にわたりエッチャントの濃度を均一化し、基板内のエ
ッチング均一性を得る装置と、前記第１の電極を前記一
仮想軸を中心に間欠的に前記一定角度ずつ回転し、前記
複数枚の基板が前記複数個の吹出孔に対向した位置で一
定時間停止可能な如く構成し、エッチング中にどの基板
もすべてのガス吹出孔に対して相対的に同じ位置に置
き、基板間のエッチング均一性を得る装置とを、備えた
ことを特徴とするドライエッチング装置が得られる。

【０００８】

【実施例】以下、本考案の実施例について図面を参照し
て説明する。

【０００９】図１を参照すると、本考案の一実施例によ
る平行平板型ドライエッチング装置が示されている。反
応容器１０１内には、ウエハー１０４を設置する支持電
極１０２と対向電極１０３が互に平行になるように設置
されている。支持電極１０２上には被処理基板であるウ
エハー１０４が同心円状に複数枚載置されている。又、
ウエハー１０４の周辺の支持電極１０２の表面は、反応
性ガスプラズマにより生じる反応種を減ずる役割を果す
ポリオレフィン樹脂の一つである超高分子量ポリエチレ
ン樹脂（商品名ニューライト）製のカバー１０５により
被覆されている。支持電極１０２は、真空内に導入され
ているもので、フィードスルー（絶縁体）１０６を用い
て軸１１１のまわりに回転出来る構造となっている。該
支持電極１０２と、反応容器１０１と同電位の対向電極
１０３との間には、高周波電源１０７により、高周波電
圧を印加することが出来る。対向電極１０３には反応性
ガスを反応容器内に導入するためのガス吹出孔１０８が
各ウエハー１０４の直上の各ウエハーの中心部に１個ず
つ設けられている。

【００１０】本実施例によるドライエッチング装置によ
り実際にアルミニウム膜をエッチングする場合は次のご
とくする。自動搬送機構等を用いアルミニウム膜で被覆
されたウエハー１０４を支持電極１０２上の所定位置に
搬送した後、排気導管１０９を通して反応容器１０１内
を排気する。その後、反応ガス導入管１１０より、ＢＣ
ｌ₃ とＣｌ₂ の混合気体を主成分とする反応性ガスをガ
ス吹出孔１０８を通して導入する。反応性ガスは、各ウ
エハー１０４上に向かって吹き出され、排気導管１０９
を通して排気される。この時、排気導管１０９のコンダ
クタンスを調整し、反応容器１０１内圧力が所定圧力に
なるように設定しておく。この状態で、高周波電源１０
７により、支持電極１０２と対向電極１０３との間に高
周波電力を印加すると、放電によって反応性ガスのプラ
ズマが生じ、生じたエッチャントによりウエハー１０４
表面のアルミニウムをエッチングすることが出来る。ア
ルミニウム表面の薄い酸化膜がエッチングされた後のア
ルミニウム膜のエッチャントは主に活性化された塩素で
あるると考えられ、ウエハー内のエッチング速度は、こ
のエッチャントの濃度に依存する。

【００１１】従来の装置では、支持電極１０２のうちウ
エハー１０４の周辺を石英や、アルミニウムの陽極酸化
被膜等のエッチャントをほとんど消費しない材料でカバ
ーされているため、ウエハー周辺部でエッチャントの供
給量が多くなった。このため、ウエハーの面内で活性種
の濃度分布が生じ、ウエハー中央部でのアルミニウムの
エッチング速度が周辺部に比較して低下する現象が見ら
れた。

【００１２】更に、従来の装置では、ウエハー相互間の
エッチング速度の均一性を改善する目的で、支持電極１
０２を連続的に回転させる方法が用いられている。この
場合、ガス吹出孔が図１に示す対向電極上に位置して
も、電極の回転方向に対しては、ウエハーのどの部分に
もガスが均等に吹き出され、エッチャントの供給量はウ
エハーの全面にわたりほぼ均一となる。従って、アルミ
ニウムのエッチング中にウエハー中央でのエッチャント
の濃度が低下し各ウエハーの面内均一性を改善すること
は難しかった。一方、支持電極１０２がエッチング中に
固定され該支持電極１０２上のウエハー１０４が定まっ
た位置にあると、ガス吹出孔１０８の位置、その穴径、
穴の形状のわずかな違いや、排気導管１０９の占める位
置等及び、電極１０２、１０３の平行性の狂い等により
各ウエハーに対するガスの流れ方に局部的の差が生じ、
ウエハー相互間のエッチング速度が不均一となるおそれ
がある。

【００１３】本考案では、ウエハー周辺部にニューライ
ト等の超高分子量ポリエチレン樹脂のカバー１０５を用
いているため、エッチャントはこのニューライト等のカ
バー１０５により吸収され、ウエハー周辺部でのエッチ
ャント濃度を低下させることが出来る。これによってウ
エハー面内におけるエッチャントの濃度分布は均一化さ
れ、エッチング速度のウエハー内均一性を向上させるこ
とが出来た。

【００１４】更に、本考案では支持電極１０２が間欠的
に回転し、各ウエハーがガス吹出孔直下で停止すること
でウエハー直上より絶えず新しいガスを供給してアルミ
ニウムのエッチング中にエッチャントの消費が多いウエ
ハー中央部へのエッチャント供給量を増加させウエハー
中央部でのエッチング速度を周辺部のそれに近ずける
か、条件によっては逆転させることも可能となった。そ
の上、支持電極１０２が間欠的に一定角度回転し、各ウ
エハーが全てのガス吹出孔の直下で一定時間停止するた
め、反応容器内の局部的なガスの流れ方に影響されず
に、ウエハー間のエッチング速度の均一性を、電極を連
続的に回転させた場合と同様に改善することが出来る。

【００１５】図２は従来方式と図１の本考案による装置
を用いた場合でのアルミニウム膜をエッチングした時の
ウエハー面内エッチング速度の均一性の違いを表わした
もので、実線２０１は従来の装置による面内エッチング
速度分布を示し、破線２０２は本考案の装置による面内
エッチング速度分布を示す。支持電極のうちウエハーの
周辺を覆うのに、石英カバーを用い、支持電極を連続的
に回転させた従来方式ではエッチング速度がウエハー周
辺部で異常に高くなり、１２５ｍｍφウエハーの端から
５ｍｍの位置Ｂと中央Ａでのエッチング速度のバラツキ
は±２４％にも達している。これに対して、本考案によ
る装置を用いた場合には、ウエハー中央部のエッチング
速度をウエハー周辺部Ｂのエッチング速度とほぼ同等に
することが出来る。このため、ウエハー内均一性を１２
５ｍｍφウエハーの端から５ｍｍ以内で±５％以下に改
善することが出来ている。

【００１６】図３は図１の装置における各ウエハー１０
４と、その直上に配置されるガス吹出孔１０８との関係
を説明するための図である。図３（ａ）は、上述したご
とく、各ウエハー１０４の直上のウエハーの中心部に１
個ずつのガス吹出孔１０８がある場合を示したものであ
る。また、図３（ｂ）はウエハー１０４の中央部に円筒
状に６個のガス吹出孔１０８を設けた例を示し、ウエハ
ー内のエッチング速度の均一性をより高めようとするも
のである。さらに、ウエハー１０４直上の対向電極１０
３の一部に連続気泡型の多孔質材料を用いてその全面か
らガスを吹出させるときは、さらに均一性の高いエッチ
ングが可能となる。即ち、本考案における吹出孔は、そ
れがウエハー直上部にあるということ以外では、その形
状、配置、数量等に制限はなく様々に実施することが出
来る。

【００１７】本実施例ではカバー１０５として超高分子
量ポリエチレン樹脂製のものを用いたが、カバーとして
用いることの出来る材料は活性種を吸収又は活性種と反
応しやすい物質であれば何でも良い。例えば、ポリエチ
レン樹脂以外のポリオレフィン系樹脂、ポリサルフォン
系樹脂、ポリアリレート系樹脂等の高分子材料はもとよ
り、カーボン、単結晶又は多結晶等のシリコン、シリコ
ンカーバイト、アルミニウム等の金属を含む無機物であ
っても良い。また、支持電極１０２の全面をカバー１０
５で覆ってもよい。

【００１８】さらに上述した実施例では、本考案を二枚
の互いに平行な円板状電極を向い合わせた平行平板型ド
ライエッチング装置に適用した場合を説明したが、電極
の形状は本実施例に拘束されない。例えば、支持電極を
複数の短冊状にしてそれらを面として多角柱電極を構成
し、その多角柱電極の周辺を取り囲む様に対向電極を設
置し、各短冊状支持電極上に設置したウエハーの直面す
る位置にある対向電極にガス導入孔を配置する態様にも
本考案のドライエッチング装置は実施出来る。この場合
は該角柱電極をその柱面の軸のまわりに間欠的に回転さ
せることとなる。

【００１９】本考案の装置でエッチングできる物質はア
ルミニウムに限らずポリシリコンや、モリブデン等の金
属や、そのシリサイド等が可能である。又、反応種も塩
素に限定されるものではなく、弗素等の他のハロゲンや
該ハロゲン化合物であっても良い。

【００２０】以下に本考案の実施例の態様を列挙する。

【００２１】（１）複数枚の被処理基板を反応容器内の
支持電極上に回転対称に設置し、高周波電力を印加する
ことによって該被処理基板にエッチングを施こすドライ
エッチング装置において、該支持電極表面のうち少なく
とも該被処理基板の周辺部を、該反応容器内に導入する
反応性ガスプラズマにより生じるエッチャントを減ずる
ことができる材料からなるカバーにより被覆し、かつ、
該反応性ガスの吹出孔を該支持電極に対向した対向電極
に該被処理基板の直上に位置して設け、該支持電極を該
回転対称形の対称軸を中心に間欠的に一定角度ずつ回転
し該被処理基板が該ガス吹出孔のほぼ直下で一定時間停
止可能な如く構成したことを特徴とするドライエッチン
グ装置。

【００２２】（２）カバーの材料が、ポリオレフィン系
樹脂であることを特徴とする上記（１）項記載のドライ
エッチング装置。

【００２３】（３）カバーの材料がポリサルフォン系樹
脂であることを特徴とする上記第（１）項記載野ドライ
エッチング装置。

【００２４】（４）カバーの材料がポリアリレート系樹
脂であることを特徴とする上記第（１）項記載のドライ
エッチング装置。

【００２５】（５）カバーの材料がカーボンであること
を特徴とする上記第（１）項記載のドライエッチング装
置。

【００２６】（６）カバーの材料が単結晶、多結晶等の
シリコンであることを特徴とする上記第（１）項記載の
ドライエッチング装置。

【００２７】（７）カバーの材料がアルミニウムである
ことを特徴とする上記第（１）項記載のドライエッチン
グ装置。

【００２８】

【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、複
数の基板を置く第１の電極の少なくとも前記複数の基板
の周辺部を、反応性ガスのプラズマにより生じるエッチ
ャントを減じることができる材料からなるカバーで被覆
すると共に、第２の電極に、複数の反応性ガス吹出孔
を、複数の基板に対応した位置に設け、前記第１の電極
を間欠的に一定角度ずつ回転させ、前記複数の基板のう
ちのどの基板も、すべての反応性ガス吹出孔に対応した
位置に一定時間ずつ停止させるようにしたことにより、
各基板上の全域にわたりエッチングの濃度を均一化する
ことでき、各基板を均一にエッチングできると共に、す
べての基板を均一にエッチングでき、基板間のエッチン
グ均一性を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるドライエッチング装置
の断面図。

【図２】図１のドライエッチング装置と従来のドライエ
ッチング装置のエッチング速度のウエハー内分布を示す
図。

【図３】図１のドライエッチング装置におけるウエハー
とガス吹出孔の相対位置を示す平面図。

【符号の説明】

１０１ 反応容器 １０２ 支持電極 １０３ 対向電極 １０４ ウエハー １０５ カバー １０６ フィードスルー １０７ 高周波電源 １０８ ガス吹出孔 １０９ 排気導管 １１０ 反応ガス導入管 １１１ 軸

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−47732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−200538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−190030（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−56338（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空雰囲気とした真空容器内に反応性ガ
   スを導入しつつ該真空容器内に設置した互に対向する第
   １及び第２の電極間に放電によるガスプラズマを発生さ
   せることにより、該第１の電極の前記第２の電極に対す
   る第１の対向面に配置した複数枚の基板をエッチングす
   るドライエッチング装置において、 前記複数枚の基板を前記第１の電極の前記第１の対向面
   に、該第１の対向面に垂直な一仮想軸の周りを一定角度
   ずつ回転した場合に回転対称となるように配置し、該第
   １の電極の前記第１の対向面のうち少なくとも前記複数
   枚の基板の周辺部を、前記反応性ガスの前記ガスプラズ
   マにより生ずるエッチャントを減じることができる材料
   からなるカバ―により被覆し、かつ前記反応性ガスの吹
   出孔を、前記第２の電極の前記第１の電極に対する第２
   の対向面に、前記複数枚の基板に対向する位置に複数
   個、各吹出孔からの反応性ガスが前記複数枚の基板の各
   々に向かうように設け、前記基板の各々の全域にわたり
   エッチャントの濃度を均一化し、基板内のエッチング均
   一性を得る装置と、 前記第１の電極を前記一仮想軸を中心に間欠的に前記一
   定角度ずつ回転し、前記複数枚の基板が前記複数個の吹
   出孔に対向した位置で一定時間停止可能な如く構成し、
   エッチング中にどの基板もすべてのガス吹出孔に対して
   相対的に同じ位置に置き、基板間のエッチング均一性を
   得る装置とを、備えたことを特徴とするドライエッチン
   グ装置。