JPH07135200A

JPH07135200A - エッチング装置

Info

Publication number: JPH07135200A
Application number: JP28254293A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ogasawara; 正宏小笠原; Yoshifumi Tawara; 好文田原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1993-11-11
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】従来に較べてエッチング処理の面内均一性を
向上させることができるとともに、半導体ウエハ等の不
所望な汚染を防止することのできるエッチング装置を提
供する。【構成】エッチング処理室１内の下部には、下部電極
１０が設けられている。下部電極１０に載置された半導
体ウエハＷの周囲を近接して（非接触な状態で）囲む如
く、リング状に形成されたリング状部材１４が配設され
ている。このリング状部材１４は、シリコン単結晶から
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エッチング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体デバイスの製造工程等
においては、エッチング処理室内を所定のエッチングガ
ス雰囲気とするとともに、このエッチング処理室内に設
けた電極間に高周波電力を印加してプラズマを生成し、
このプラズマによって、半導体ウエハ等にエッチング処
理を施すエッチング装置が多用されている。また、電極
間に磁界を形成することにより、これらの間に生起され
たプラズマを閉じ込めて効率の向上を図ったエッチング
装置も用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
半導体デバイスは急速に高集積化される傾向にあり、そ
の回路パターンは益々微細化される傾向にある。このた
め、エッチング装置においても、高精度な処理が要求さ
れるようになりつつあり、エッチング処理の面内均一性
（ユニフォーミティー）を向上させること、および、た
とえ微量であってもエッチング処理により半導体ウエハ
等に金属等の汚染物が混入することを防止することが要
求されるようになっている。

【０００４】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、従来に較べてエッチング処理の面内均一
性を向上させることができるとともに、半導体ウエハ等
の不所望な汚染を防止することのできるエッチング装置
を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１記載
の本発明のエッチング装置は、内部にエッチング処理を
施す被処理基板を収容するエッチング処理室と、前記エ
ッチング処理室内に配置され、前記被処理基板が配置さ
れる第１の電極と、前記第１の電極と対向する如く配置
された第２の電極と、前記第１および第２の電極間に高
周波電力を供給する電力供給機構と、前記エッチング処
理室内に所定のエッチングガスを導入するためのガス導
入機構と、前記エッチング処理室内から排気するための
排気機構と、単結晶シリコンからリング状に形成され、
前記第１の電極に配置された前記被処理基板の外側に近
接して設けられたリング状部材とを具備したことを特徴
とする。

【０００６】また、請求項２記載の本発明のエッチング
装置は、請求項１記載のエッチング装置において、Ｓｉ
Ｏ₂膜をエッチングするエッチング装置であって、前記
第１の電極に配置された前記被処理基板の表面の位置を
零点、該表面から突出する方向をプラス方向、逆方向を
マイナス方向として、前記リング状部材は、該リング状
部材の表面位置が略プラス１．５ｍｍとなるよう配置さ
れていることを特徴とする。

【０００７】また、請求項３記載の本発明のエッチング
装置は、請求項１記載のエッチング装置において、ポリ
シリコン膜をエッチングするエッチング装置であって、
前記第１の電極に配置された前記被処理基板の表面の位
置を零点、該表面から突出する方向をプラス方向、逆方
向をマイナス方向として、前記リング状部材は、該リン
グ状部材の表面位置が略マイナス０．５ｍｍとなるよう
配置されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成の本発明のエッチング装置では、第１
の電極に配置された被処理基板の外側に近接してリング
状部材が設けられており、このリング状部材は単結晶シ
リコンから形成されている。

【０００９】エッチング装置においては、通常、例えば
半導体ウエハの中心部でエッチングレートが高く、周縁
部でエッチングレートが低くなる傾向があるが、本発明
のエッチング装置では、上記リング状部材の作用によ
り、このようなエッチングレートの分布を制御すること
ができる。

【００１０】また、このようなリング状部材は、半導体
ウエハ等の近傍に配置されるため、半導体ウエハ等の汚
染を引き起こし易いが、本発明のエッチング装置では、
このリング状部材が単結晶シリコンから形成されている
ので、半導体ウエハ等の汚染を防止することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例のエッチング装
置の構成を示すもので、同図に示すように、エッチング
処理室１は、材質例えば表面にアルマイト処理を施した
アルミニウムからなる有底円筒状のエッチング処理室下
部２と、このエッチング処理室下部２の上部開口を気密
に閉塞する如く配置され、同様な材質から円板状に形成
されたエッチング処理室上部３とから構成されている。
なお、これらの当接部には、内部を気密に保持するため
のＯリング４が配設されている。

【００１３】エッチング処理室下部２の側壁部には、半
導体ウエハＷを搬入、搬出するための開口５が対向する
如く両側に形成されており、これらの開口５の外側に
は、それぞれゲートバルブ６を介して、ロードロック室
７が配設されている。これらのロードロック室７内に
は、それぞれ半導体ウエハＷを搬入、搬出するための搬
送機構８が配設されており（一方のみ図示する。）、通
常、一方のロードロック室７が搬入専用、他方のロード
ロック室７が搬出専用とされる。なお、図中９は、各ロ
ードロック室７と外部とを遮断、解放するためのゲート
バルブである。

【００１４】エッチング処理室１内の下部には、上面に
半導体ウエハＷを載置可能に構成され、この半導体ウエ
ハＷを静電チャック（図示せず）によって吸着保持可能
に構成された下部電極１０が設けられている。この下部
電極１０は、マッチング回路１１を介して高周波電源１
２に接続されている。また、下部電極１０は、内部に形
成された熱媒体循環経路１３に熱媒体を循環させること
により、温度制御可能に構成されている。

【００１５】また、下部電極１０に載置された半導体ウ
エハＷの周囲を近接して（非接触な状態で）囲む如く、
リング状に形成されたリング状部材１４が配設されてい
る。このリング状部材１４は、シリコン単結晶から構成
されている。

【００１６】一方、エッチング処理室上部３の下部電極
１０に対向する部位は、上部電極を構成するものであ
り、ガス供給配管１５から供給された所定のエッチング
ガスを、内部に形成されたガス拡散用の空隙１６内でガ
ス拡散板１７によって拡散し、下側面に形成された多数
の透孔１８から、下部電極１０上の半導体ウエハＷに向
けて均一に供給するようになっている。

【００１７】また、エッチング処理室２の下方には、排
気ポンプ１９に接続された排気配管２０が接続されてお
り、エッチング処理室１内を、所定の真空度に排気可能
に構成されている。

【００１８】このように構成されたエッチング装置で
は、予め排気ポンプ１９を作動させてエッチング処理室
１内を所定の真空度に設定しておく。

【００１９】そして、どちらか一方のロードロック室７
のゲートバルブ９を開け、搬送機構８によって半導体ウ
エハＷをロードロック室７内に搬入し、この後、ゲート
バルブ９を閉じてロードロック室７内を所定の真空度に
設定し、しかる後、ゲートバルブ６を開け、搬送機構８
により下部電極１０上に半導体ウエハＷを載置する。こ
の半導体ウエハＷは、前述したように静電チャック機構
により下部電極１０上に吸着保持される。

【００２０】しかる後、搬送機構８をエッチング処理室
１内から退避させ、ゲートバルブ６を閉じ、ガス供給配
管１５から所定のエッチングガスを供給し、これととも
に、高周波電源１２から例えば１３．５６ＭＨｚの高周
波電力を供給してエッチングガスをプラズマ化し、半導
体ウエハＷにエッチング処理を施す。

【００２１】この時、電極間に生起されたプラズマは、
図示しない磁石によって形成された磁界により、これら
の電極間に閉じ込められる。また、熱媒体循環経路１３
には、半導体ウエハＷを温度制御、例えば冷却するため
の冷媒が循環される。

【００２２】このようなエッチング処理において、リン
グ状部材１４の表面の高さが、エッチングレート（速
度）の半導体ウエハＷ面内における分布に影響を与え
る。図２〜図６は、このような半導体ウエハＷ面内にお
けるエッチングレートの分布を、エッチングガスとして
ＣＨＦ₃／ＣＯを用いたＳｉＯ₂のエッチングの場合に
ついて調べた結果を示すものである。

【００２３】すなわち、図７および図８に示すように、
リング状部材１４の外周部分１４ａの厚さを変え、それ
ぞれのリング状部材１４について、実際にＳｉＯ₂のエ
ッチングを行った結果を示すものである。なお、図８に
おいて、リング状部材１４の外周部分１４ａの幅（図中
ａで示す。）は、例えば２０〜３０ｍｍ、外周部分１４
ａと半導体ウエハＷとの間の距離（図中ｂで示す。）
は、例えば１．５ｍｍである。

【００２４】図２は、図７に示すようにリング状部材１
４の上面が平面状の場合の結果を示すものである。この
場合、半導体ウエハＷの下面とリング状部材１４上面と
の間隔および半導体ウエハＷの厚みにより、リング状部
材１４の上面は、半導体ウエハＷ表面より低い位置にあ
る。半導体ウエハＷ表面の高さを基準高さ（高さ０）と
して、リング状部材１４の上面の高さがこの基準高さよ
り低い場合をマイナス、高い場合をプラスとした場合、
図７に示した状態は、略マイナス０．５ｍｍとなる。

【００２５】この値は、図３の場合が略プラス０．５ｍ
ｍ、図４の場合がプラス１．１ｍｍ、図５の場合がプラ
ス２．１ｍｍ、図６の場合がプラス３．１ｍｍである。
また、図２〜図６において、縦軸はエッチングレート
（オングストローム／分）であり、横軸は半導体ウエハ
Ｗの中心からの距離である。なお、半導体ウエハＷ面に
おけるエッチングレートの測定は、半導体ウエハＷ面上
の直交する２つの径方向（Ｘ方向およびＹ方向）につい
て行い、図２〜図６の各グラフには、これらの２つの測
定結果を示してある。

【００２６】図２に示されるように、リング状部材１４
の上面の高さがマイナス０．５ｍｍの場合は、半導体ウ
エハＷの周縁部でのエッチングレートが、中央部に較べ
て低くなっている。そして、図３、図４に示すように、
リング状部材１４の上面の高さが、プラス０．５ｍｍ、
プラス１．１ｍｍとなると、次第に中央部のエッチング
レートが低下し、全体としてフラットになるが、図５、
図６に示すように、プラス２．１ｍｍ、プラス３．１ｍ
ｍとなると、次第に半導体ウエハＷの周縁部でのエッチ
ングレートが中央部に較べて高くなり、不均一となる。

【００２７】図９は、縦軸をユニフォーミィティー、横
軸を上述したリング状部材１４の上面の高さとして、図
２〜図６の測定結果のユニフォーミィティーをグラフ化
して示すものである。

【００２８】このグラフに示されるように、ＳｉＯ₂の
エッチングの場合、リング状部材１４の上面の高さを、
マイナス０．５ｍｍ〜プラス２．５ｍｍの間に設定すれ
ば、ユニフォーミィティーが約７％以下となるように、
均一なエッチング処理を行うことができる。なお、比較
のため、リング状部材１４のない状態で、同様なＳｉＯ
₂のエッチング処理を行ったところ、ユニフォーミィテ
ィーは約１０％程度となった。

【００２９】また、エッチングレートの分布を示す曲線
の形状は、図４（凸状）と、図５（凹状）との間で変化
しており、これらの間、すなわち、リング状部材１４の
上面の高さをプラス１．１ｍｍ〜プラス２．１ｍｍの
間、例えばプラス１．５ｍｍに設定することにより、よ
り均一な分布でエッチング処理を行うことができること
が分かる。この場合、ユニフォーミィティーは、略５％
程度である。

【００３０】なお、このようなリング状部材１４の最適
な高さは、エッチング処理の種類によって変わり、例え
ば、エッチングガスとしてＣｌ₂を用いたポリシリコン
のエッチングの場合の値は、略マイナス０．５ｍｍ程度
となった。

【００３１】以上のように、本実施例のエッチング装置
では、リング状部材１４によって、エッチング処理の面
内均一性を向上させることができる。また、リング状部
材１４が、シリコン単結晶から構成されているので、こ
のリング状部材１４の表面がエッチングされても、半導
体ウエハＷに不純物が混入し、汚染されることを防止す
ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のエッチン
グ装置によれば、従来に較べてエッチング処理の面内均
一性を向上させることができるとともに、半導体ウエハ
等の不所望な汚染を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のエッチング装置の構成を示
す図。

【図２】エッチングレートの分布を示すグラフ。

【図３】エッチングレートの分布を示すグラフ。

【図４】エッチングレートの分布を示すグラフ。

【図５】エッチングレートの分布を示すグラフ。

【図６】エッチングレートの分布を示すグラフ。

【図７】リング状部材の形状を説明するための図。

【図８】リング状部材の形状を説明するための図。

【図９】リング状部材の形状とユニフォーミィティーと
の関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１エッチング処理室１０下部電極１１マッチング回路１２高周波電源１４リング状部材１５ガス供給配管１８透孔１９排気ポンプ２０排気配管Ｗ半導体ウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部にエッチング処理を施す被処理基板
を収容するエッチング処理室と、前記エッチング処理室内に配置され、前記被処理基板が
配置される第１の電極と、前記第１の電極と対向する如く配置された第２の電極
と、前記第１および第２の電極間に高周波電力を供給する電
力供給機構と、前記エッチング処理室内に所定のエッチングガスを導入
するためのガス導入機構と、前記エッチング処理室内から排気するための排気機構
と、単結晶シリコンからリング状に形成され、前記第１の電
極に配置された前記被処理基板の外側に近接して設けら
れたリング状部材とを具備したことを特徴とするエッチ
ング装置。
【請求項２】請求項１記載のエッチング装置におい
て、ＳｉＯ₂膜をエッチングするエッチング装置であって、
前記第１の電極に配置された前記被処理基板の表面の位
置を零点、該表面から突出する方向をプラス方向、逆方
向をマイナス方向として、前記リング状部材は、該リン
グ状部材の表面位置が略プラス１．５ｍｍとなるよう配
置されていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項３】請求項１記載のエッチング装置におい
て、ポリシリコン膜をエッチングするエッチング装置であっ
て、前記第１の電極に配置された前記被処理基板の表面
の位置を零点、該表面から突出する方向をプラス方向、
逆方向をマイナス方向として、前記リング状部材は、該
リング状部材の表面位置が略マイナス０．５ｍｍとなる
よう配置されていることを特徴とするエッチング装置。