JPH07169745A - 平行平板型ドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エッチングレート均一性の大幅な改善を図るこ
とができ、かつ、パーティクルの発生による製品歩留ま
りの低下を抑制することが可能な平行平板型ドライエッ
チング装置を提供する。 【構成】平行状として対向配置された一対の平板電極
２，１２と、これら平板電極２，１２のうちの一方側に
接続される高周波電源１５とを具備してなる平行平板型
ドライエッチング装置１であって、高周波電源１５が接
続される側の平板電極２は、その平面方向に沿って分割
され、かつ、相互間が電気的に絶縁された複数の電力印
加部Ａ〜Ｇから構成されたものであり、これら電力印加
部Ａ〜Ｇのそれぞれは高周波電源１５に対して各別に接
続されたものであることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や液晶表示
素子などの製造プロセスにおいて使用される平行平板型
ドライエッチング装置に係り、詳しくは、被処理基板の
面内におけるエッチングレート均一性を改善するための
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶表示素子を製造する際に
は、透明絶縁基板の表面上に堆積させられた半導体薄膜
や絶縁体薄膜、あるいは、配線となる金属体薄膜などの
表面上にフォトレジスト（感光性樹脂）を塗布し、露光
及び現像処理によってレジストパターンを形成した後、
このレジストパターンをマスクとしたうえでの薄膜に対
するエッチング処理を実施することが行われている。そ
して、エッチング処理の実施にあたっては、図３で示す
ような構造を有し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
方式といわれる平行平板型ドライエッチング装置（以
下、エッチング装置という）１０を使用するのが一般的
となっており、このエッチング装置１０の備える真空チ
ャンバー１１内には所定間隔を介したうえでの平行状と
して対向配置された一対の平板電極、すなわち、上部電
極１２と下部電極１３とが設けられている。なお、下部
電極１３はエッチング処理すべき被処理基板Ｗが載置さ
れるものであり、その下側には冷却水ボックス１４が設
けられている。また、この下部電極１３にはマッチング
ボックス（図示していない）を介したうえで高周波電源
１５が接続される一方、上部電極１２はアース電位とさ
れている。

【０００３】そして、このエッチング装置１０を用いた
被処理基板Ｗのエッチング処理は、以下のようにして行
われる。まず、上部電極１２を貫通して設けられたガス
導入路（図示していない）を通じて真空チャンバー１１
内にＣＦ₄（四フッ化炭素）などのエッチングガスを導
入した後、高周波電源１５から下部電極１３に対して高
周波電力を印加する。すると、上部電極１２及び下部電
極１３間においてはグロー放電によるプラズマが発生
し、また、下部電極１３にはセルフバイアス効果によっ
て直流的な負電位が発生することになる。その結果、プ
ラズマ中で生成した活性な反応性Ｆイオンは負電位とな
った下部電極１３によって引っ張り込まれることにな
り、これら反応性Ｆイオンによって被処理基板Ｗに対す
るエッチング処理が実施されるのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来構造のエッチング装置１０では、被処理基板Ｗにおけ
る下地膜とのエッチングレート選択性が低いため、アン
ダーエッチング（エッチング不足）やオーバーエッチン
グ（エッチング過剰）が起こり易いことになっていた。
そして、アンダーエッチングが起こった場合には素子パ
ターン間の短絡などが、また、オーバーエッチングが起
こった場合には素子パターン間の断線や下地膜の損傷な
どが発生することになり、製品歩留まりの低下という不
都合が生じることになっていた。

【０００５】ところで、このような不都合の発生を回避
するためには、被処理基板Ｗの面内におけるエッチング
レート均一性を改善してアンダーエッチング量やオーバ
ーエッチング量を制御する必要があり、特公平３−４３
７７２号公報においては、図４で要部構造を示すような
上部電極２１を備えたエッチング装置が提案されてい
る。すなわち、このエッチング装置は、互いに分割され
たうえで同心状として配置された複数（例えば、３個）
のリング状電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃからなる上部電
極２１を備えたものであり、これらリング状電極２１
ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれは、プラズマ密度を測定
することによって被処理基板Ｗの面内における局部ごと
のエッチングレートの分布状態を検出するセンサ（図示
していない）からの出力に対応しながら被処理基板が載
置された下部電極（いずれも図示していない）に対して
遠近操作されるようになっている。

【０００６】ところが、このエッチング装置において
は、上部電極２１を構成するリング状電極２１ａ，２１
ｂ，２１ｃのそれぞれを上下方向に沿って遠近操作する
ための複雑な移動操作機構が必要となるばかりか、遠近
操作されるリング状電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれ
ぞれにガス導入路を設けておかねばならず、エッチング
ガスを真空チャンバー内に均一な状態で導入することが
困難となってしまう。そして、このエッチング装置を使
用した際においても、エッチング処理される被処理基板
Ｗが単一枚かつ大面積である場合には、±１０％程度を
限度とするエッチングレート均一性しか得られず、より
一層の改善を図ることは難しいのが現状であった。さら
にまた、各リング状電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃの移動
に伴って生じたパーティクル（異物）が被処理基板Ｗの
表面上に付着することもあり、このようになった場合に
は製品歩留まりの大幅な低下を招いてしまうことになっ
ていた。

【０００７】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであって、エッチングレート均一性の大幅な改
善を図ることができるとともに、パーティクルの発生に
よる製品歩留まりの低下を抑制することが可能なエッチ
ング装置の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエッチング
装置は、このような目的を達成するため、平行状として
対向配置された一対の平板電極のうちの高周波電源が接
続される側の平板電極をその平面方向に沿って分割さ
れ、かつ、相互間が電気的に絶縁された複数の電力印加
部によって構成し、これら電力印加部のそれぞれを高周
波電源に対して各別に接続したことを特徴としている。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、高周波電源が接続される側
の平板電極（下部電極）を構成する電力印加部のそれぞ
れに対して印加される高周波電源からの高周波電力を調
整することにより、各電力印加部における電力密度、す
なわち、電力印加部のそれぞれ及びこれらと対向配置さ
れた平板電極（上部電極）との間におけるプラズマ密度
を局部ごとに制御しうることになる。そして、プラズマ
密度が局部的に制御されるに従ってエッチングレートの
分布状態が変化することになる結果、被処理基板Ｗの面
内におけるエッチングレート均一性が改善される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１１】図１は本実施例に係るエッチング装置の概
略構造を示す断面図、図２はその下部電極を上側から見
た一部破断状態を示す斜視図であり、これらの図におけ
る符号１はエッチング装置である。なお、図１及び図２
において従来例を示す図３と互いに同一となる部品、部
分には同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略す
る。

【００１２】本実施例に係るエッチング装置１は、ステ
ンレス鋼などを用いて作製された真空チャンバー１１
と、この真空チャンバー１１内の平行状となる上下位置
それぞれに対向配置された一対の平板電極である上部電
極１２及び下部電極２と、これらアルミニウムなどを用
いて作製された上部電極１２及び下部電極２のうちのい
ずれか一方側、例えば、下部電極２に対してマッチング
ボックス（図示していない）を介したうえで接続される
高周波電源１５とを具備したものであり、ここでの上部
電極１２はアース電位とされている。そして、このエッ
チング装置１を構成する下部電極２、すなわち、高周波
電源１５が接続される側の平板電極である下部電極２
は、図２で示すように、その平面方向に沿う適宜の大き
さごととして分割された複数の電力印加部Ａ〜Ｇを連結
することによって構成されたものであり、これら電力印
加部Ａ〜Ｇの相互間はエポキシ樹脂などからなる絶縁シ
ート３を介装することによって電気的に絶縁された状態
となっている。

【００１３】すなわち、ここでの下部電極２は電力印加
部Ａ〜Ｇのそれぞれ同士を絶縁樹脂製のピン（図示して
いない）などで連結しながら一体化することによって平
板形状として構成されたものであり、この下部電極２の
下側にはこれを一体的に支持する冷却水ボックス１４が
設けられている。そして、この下部電極２を構成したう
えで相互間が電気的に絶縁された電力印加部Ａ〜Ｇのそ
れぞれは、電力コントローラー４を介したうえで高周波
電源１５に対して各別に接続されている。なお、ここで
の電力コントローラー４は、後述するセンサ（図示して
いない）からの出力に対応し、高周波電源１５から電力
印加部Ａ〜Ｇのそれぞれに印加される高周波電力を調整
する機能を有するものである。

【００１４】また、このエッチング装置１には、高周波
電力が印加された下部電極２及びアース電位とされた上
部電極１２間で発生したプラズマ中の密度を検出するた
めのセンサ（図示していない）が真空チャンバー１１内
に挿入した状態で設けられており、このセンサは下部電
極２の平面方向に沿って移動しうる構成とされている。
なお、この際におけるセンサとしては、プラズマ中のあ
る特定の波長強度を検出するものや質量分析器を利用し
て構成されたものなどが知られており、本実施例におい
ては、これら多種多様なもののうちから選択したものを
使用することになる。

【００１５】つぎに、本実施例に係るエッチング装置１
を用いた際における被処理基板Ｗのエッチング処理につ
いて説明する。

【００１６】まず、下部電極２の表面上にエッチング処
理すべき被処理基板Ｗを載置し、上部電極１２を貫通し
て設けられたガス導入路（図示していない）を通じて真
空チャンバー１１内にエッチングガスを導入した後、高
周波電源１５から電力コントローラー４を介したうえで
下部電極２を構成する電力印加部Ａ〜Ｇのそれぞれに対
して高周波電力を印加する。すると、これら下部電極２
及び上部電極１２間にはプラズマが発生し、また、下部
電極２には負電位が発生することになる結果、被処理基
板Ｗに対するエッチング処理が実施される。

【００１７】そして、この際、真空チャンバー１１内に
挿入されたセンサは、移動しながらプラズマ密度を測定
することによって被処理基板Ｗの面内における局部ごと
のエッチングレートの分布状態を検出しており、下部電
極２を構成する電力印加部Ａ〜Ｇのそれぞれに対して
は、センサからの出力に対応して電力コントローラー４
によって調整された高周波電力が高周波電源１５から各
別に印加されることになる。そこで、電力印加部Ａ〜Ｇ
における電力密度、すなわち、電力印加部Ａ〜Ｇのそれ
ぞれ及びこれらと対向配置された上部電極１２との間に
おけるプラズマ密度は局部ごとに制御されていることに
なり、プラズマ密度が局部的に制御されるに従って被処
理基板Ｗの面内におけるエッチングレートの分布状態が
変化したうえで均一化されることになる。なお、本願発
明の発明者らが実験したところによれば、本実施例に係
るエッチング装置１を用いた際におけるエッチングレー
ト均一性の限度は±５％以下となることが確認されてい
る。

【００１８】ところで、図２で示した下部電極２は平面
視矩形状とされているが、平面視円形状などであっても
よいことは勿論である。また、本実施例においては、下
部電極２が複数の電力印加部Ａ〜Ｇによって構成される
としているが、これに限られることはなく、上部電極１
２に対して高周波電源１５が接続された構造のエッチン
グ装置においては、この上部電極１２を複数の電力印加
部によって構成することになる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエッ
チング装置によれば、高周波電源が接続される側の平板
電極を構成する電力印加部のそれぞれ及びこれらと対向
配置された平板電極との間におけるプラズマ密度を局部
ごとに調整しうることになり、被処理基板Ｗの面内にお
けるエッチングレート均一性を大幅に改善してアンダー
エッチング量やオーバーエッチング量を制御することが
できる。そして、本発明構造によれば、従来例における
ような上部電極の移動操作を行う必要がなく、また、エ
ッチングガスの導入路を各別に設ける必要もなくなる結
果、パーティクルの発生を抑えて製品歩留まりの向上を
図ることが可能になるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るエッチング装置の概略構造を示
す断面図である。

【図２】その下部電極を上側から見た一部破断状態を示
す斜視図である。

【図３】従来例に係るエッチング装置の概略構造を示す
断面図である。

【図４】従来の変形例に係るエッチング装置の上部電極
を上側から見た状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ エッチング装置 ２ 下部電極 １２ 上部電極 １５ 高周波電源 Ａ〜Ｇ 電力印加部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平行状として対向配置された一対の平板
   電極と、これら平板電極のうちの一方側に接続される高
   周波電源とを具備してなる平行平板型ドライエッチング
   装置であって、 高周波電源が接続される側の平板電極は、その平面方向
   に沿って分割され、かつ、相互間が電気的に絶縁された
   複数の電力印加部から構成されたものであり、これら電
   力印加部のそれぞれは高周波電源に対して各別に接続さ
   れたものであることを特徴とする平行平板型ドライエッ
   チング装置。