JPH07335635A

JPH07335635A - 平行平板形ドライエッチング装置

Info

Publication number: JPH07335635A
Application number: JP16340294A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hayashi; 和行林; Yoshiaki Tatsumi; 良昭辰巳; Kinya Miyashita; 欣也宮下
Original assignee: SOUZOU KAGAKU KK; SOZO KAGAKU KK
Current assignee: SOUZOU KAGAKU KK; SOZO KAGAKU KK
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】平行平板形ドライエッチング装置の上部電極部
構造の改良によりエッチング特性の向上をはかる。【構成】平行平板形ドライエッチング装置において、上
部電極１の板面に複数のガス噴出孔３とガス噴出孔をつ
なぐ複数の溝１０、また、補強板２の板面に複数のガス
噴出孔３’とガス噴出孔をつなぐ複数の溝１０’を設
け、さらに、この上部電極１と補強板２をそれぞれの溝
が交差するように対向させ、接着剤またはろう付けによ
り接合する。さらに、冷却水路５とガス噴出孔７を設け
た冷却ジャケット４の底面に補強板２の反対面を固定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平行平板形ドライエッ
チング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、単結晶シリコンを上部電極として
用いる平行平板形ドライエッチング装置においては、図
５に示す通り板面に多数のガス噴出孔２３を有する単結
晶シリコンよりなる円板体を上部電極２１として用いて
いる。また、この裏側には、アルミニウムよりなる円板
体で、上部電極２１と同じく板面に多数のガス噴出孔２
３’を有する補強板２２が設けられており、上部電極２
１はこの補強板２２を介して有底円筒状の冷却ジャケッ
ト２４の円筒下端部にボルト２５によって取り付けられ
ている。

【０００３】そして、エッチングをおこなう際には、ガ
ス導入口２９から入ったエッチングガスが、高周波電源
３３より電力が供給されている上部電極２１のガス噴出
孔２３を通過する際にプラズマ化され、このうちの反応
性イオンが下部電極３５上に置かれたシリコンウエハ３
４に引き込まれエッチングがおこなわれるのである。

【０００４】また、補強板２２の電極側面上にはガス噴
出孔２３’が交差点上に位置するように格子状の溝３６
が設けられている。これは、上部電極として用いる単結
晶シリコンの穴明け加工が難しく、上部電極２１のガス
噴出孔２３のピッチ精度が低いために、上部電極２１の
ガス噴出孔２３と補強板２２のガス噴出孔２３’の位置
が合いにくいためである。すなわち、もし上部電極２１
のガス噴出孔２３と補強板２２のガス噴出孔２３’のう
ち、位置が合わない穴が生じたとしても、その上部電極
２１のガス噴出孔２３が格子状の溝３６のどこかに重な
ってさえいれば、上下の穴同士は溝３６によって連通さ
れることになるので塞がってしまうことは無いのであ
る。

【０００５】一方、冷却ジャケット２４の円筒端面と補
強板２２の板面外周部、および補強板２２と上部電極２
１はそれぞれの境界部における熱伝導効率を上げるた
め、ボルト２５によって強固に密着されている。冷却ジ
ャケット２４には，冷却水の供給管２７、排水管２８、
および冷却水を通すための流路３７が設けられており、
上部電極２１で発生した熱は補強板２２を介して冷却ジ
ャケット２４に伝導し、さらに流路３７を流れる冷却水
に排熱される。

【０００６】また、冷却ジャケット２４は、段付き環状
の支持リング３８を介して反応容器３２の上部開口部に
ボルト２６によって固定されており、さらに支持リング
３８の下端部には、上部電極２１の脱落防止のため電極
周縁部にかかるようにしての断面Ｌ形のカバー板３０が
ボルト３１により取り付けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の従来技
術においては、次のような問題点があった。すなわち、
上部電極２１の冷却において、電極に発生した熱は補強
板２２を伝わって冷却ジャケット２４に吸収されるが、
補強板２２から冷却ジャケット２４への熱伝導は補強板
２３の周縁部でしかなされない。そのため上部電極２１
上では円板の中心付近と周縁部とで温度勾配が生じてし
まい、これがエッチング特性を不均一にする一因となっ
ていた。

【０００８】また、上部電極２１と補強板２２、および
補強板２２と冷却ジャケット２４とのそれぞれの境界部
における熱伝導効率を上げるためには、面全体を均一に
接触させなければならない。そのため、個々の部材に対
する非常に厳しい加工精度と、ボルト２５による強固な
締めつけを必要としている。しかし、周知の通り単結晶
シリコンは非常に脆い材料であるため、ボルトの締めつ
けトルクをあまり大きくできず、各部材の接触面におけ
る熱伝達損失を一定値以下に抑えることが困難であっ
た。また、作業者が誤ってボルト２５を僅かに締めすぎ
ただけで電極は簡単に破損してしまっていた。さらに、
各ボルトの締めつけトルクにバラツキがあると、上部電
極２１と補強板２２の間の接触抵抗分布、ひいては電極
上の電界分布にもバラツキを生じるため、これが温度勾
配の影響とも相まってエッチング特性をさらに不均一に
していた。

【０００９】一方、単結晶シリコンを電極形状に加工す
るには、前述の通り、その小径穴加工に非常な困難を伴
っており、現在おこなわれている加工方法で得られるそ
の穴ピッチ精度は、通常の機械加工精度に比べてかなり
低いものである。そのため、上部電極２１と補強板２２
のそれぞれのガス噴出孔２３、および２３’の位置合わ
せが精度良くできない場合が多く、この解決策として補
強板２２側に格子状の溝３６を設け、それぞれのガス噴
出孔がこの溝３６を通じてつながるようになっている。
しかし、この溝３６はガス噴出孔付近に生じるプラズマ
反応生成物により塞がり易く、また、上部電極側のガス
噴出孔の位置が格子溝から外れてしまった場合は、その
部分のガス噴出孔は塞がってしまっていた。

【００１０】また、単結晶シリコンからなる上部電極１
２は、前述の通りその材質の脆さから装置稼働中に破損
し脱落する危険があるため、安全対策として断面Ｌ形の
カバー板１９によりサポートしなければならず、機構の
複雑化の原因となっていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
課題を解決しようとするもので、以下に述べる技術的手
段により構成される。すなわち、平行平板形ドライエッ
チング装置において、（イ）単結晶シリコンからなる円板体の板面に複数のガ
ス噴出孔を設け、そして片側板面上に、これらガス噴出
孔の隣り合った開口部同士をつなぐ複数の溝を設けたも
のを上部電極とする。（ロ）アルミニウムまたはモリブデンからなる円板体の
板面に上部電極と同じパターンで複数のガス噴出孔を設
け、そして片側板面上に、これらガス噴出孔の隣り合っ
た開口部同士をつなぐ複数の溝を設け、さらに、冷却ジ
ャケットに取り付けるためのボルト穴を設けたものを補
強板とする。（ハ）上部電極と補強板の溝を設けた面同士を対向さ
せ、それぞれ板面上に設けられた溝が交差するように接
合する。この時、上部電極と補強板の接合には、カーボ
ン系導電性接着剤またはろう付けを用いるのが良い。（ニ）冷却ジャケットは、アルミニウムからなる有底円
筒体で、その底面に上部電極および補強板と同様のパタ
ーンのガス噴出孔を有する。（ホ）冷却ジャケットの底面において、ガス噴出孔に干
渉しない位置に連通溝を設け、この連通溝の上に蓋を気
密接合して冷却水路を構成し、さらに冷却水路の両端部
に冷却水の注排水口を設ける。（ヘ）ボルト締めにより補強板を冷却ジャケットに固定
する。

【００１２】

【作用】以上のように上部電極と補強板とをカーボン系
導電性接着剤により接合することにより、電極面全体が
均一に結合されるので、面間の接触抵抗が低下し、その
結果、電極付近の電界分布が均一化される。また、面間
における熱伝導性も良くなるため電極上の温度分布が平
均化される。そして、これらの相乗効果によりエッチン
グ特性が向上する。

【００１３】さらに、脆性材料であるシリコン電極自身
をボルトにより締めつける必要がないため、電極交換時
や装置稼働中に電極を破壊してしまう危険性が大幅に軽
減される。また、電極交換毎に放電条件を変更する必要
がなくなり、上部電極取り付け部の構造も非常に簡素化
される。

【００１４】一方、冷却ジャケットにおいては、補強板
から最も近い位置で、かつ、広範囲均一に冷却水が循環
するため、シリコン電極上で発生した熱は補強板を介し
て、冷却ジャケットによりただちに吸収される。そのた
め、上部電極に対する冷却効率が格段に良くなるのでエ
ッチング特性はより一層向上する。

【００１５】また、上部電極と補強板の間にある交差溝
の効果により、必ずいずれかの溝同士がつながるので、
仮に穴位置が外れたとしても穴が塞がってしまうことは
ない。

【００１６】

【実施例１】以下、説明図に基づいて本発明の実施例に
ついて述べる。図１は、本発明による平行平板形ドライ
エッチング装置の構成を模式的に説明する図面である。
図２は上部電極断面の拡大説明図である。ここで、この
上部電極断面は補強板のそれとほぼ同じ構造であること
から、図２を補強板断面の説明図として兼用する。図３
は冷却ジャケットの底部の説明図、図４はその断面の拡
大説明図である。図５は従来形の平行平板形ドライエッ
チング装置の構成を模式的に説明する図面である。

【００１７】図１において、上部電極１は直径２００ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍのＮ型単結晶シリコンからなり、板面に
は直径０．４ｍｍのガス噴出孔３がピッチ６ｍｍで２０
０穴設けられている。補強板２は、直径２５０ｍｍ、厚
さ１０ｍｍのモリブデン製円板で上部電極１と同様、板
面に直径０．４ｍｍのガス噴出孔３’がピッチ６ｍｍで
２００穴設けられており、さらに外縁部にボルト締結用
の貫通穴が設けられている。また、図２に示す通り上部
電極１と補強板２の片面には、となり合うガス噴出孔を
列ごとに一列につなぐかたちで溝１０、および溝１０’
が設けられている。そして、上部電極１と補強板２は互
いのガス噴出孔３および３’の位置を合わせ、さらに溝
１０、および溝１０’が直交するように対面させたうえ
で、ろう付けにより接合されている。尚、上部電極１と
補強板２のろう接は、補強板２の接合面をメタライズ処
理したうえでおこなった。

【００１８】冷却ジャケット４には、図３に示す通り円
底部内に上部電極、および補強板２と同様のガス噴出孔
７と冷却水を通すための流路５が設けられている。この
流路５は、図４に示す通り円底面に段付きの溝５’を設
け、この段部に蓋６を溶接したことにより構成されてお
り、さらに流路５の両端部には供給管８および排水管９
が設けられている。そして、冷却ジャケット４上部には
エッチングガス導入口１１を有する上蓋１２が気密接合
され、ここに高周波電源１６が接続されている。また、
冷却ジャケット４は、反応容器１８と電気的に絶縁する
ため、絶縁カラー１３、および絶縁パッキン１４を介し
てボルト１５により固定されている。

【００１９】以上の構成からなる極めて均一に冷却され
た上部電極を用いて下部電極上２０上に置かれたシリコ
ンウエハ１９の酸化膜エッチングをおこなったところ、
非常に良好なエッチング特性が得られた。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、上部電極と補強板をろう
接または導電性接着剤で接合し一体化することにより、
面間の接触抵抗が低下し、面間における熱伝導性が良く
なった。そのため、電極上の電界分布および温度分布が
均一化され、さらに、電極から冷却ジャケットへ至る熱
伝導経路が短縮されたため冷却効率が格段に良くなり、
その結果エッチング特性が著しく向上した。

【００２１】また、上部電極と補強板の間に設けられた
溝により、それぞれのガス噴出孔は縦横に確実につなが
るので、上部電極のガス噴出穴に高度な加工精度を必要
としなくなった。

【００２２】さらに、脆性材料であるシリコン電極自身
をボルトにより締めつける必要がないため、電極交換時
や装置稼働中に電極を破壊してしまう危険性がなくな
り、上部電極取り付け部の構造も非常に簡素化され、さ
らに、上部電極交換毎の装置稼働条件の変更も必要とし
なくなった。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による平行平板形ドライエッチング装置
の構成を模式的に説明する図面である。

【図２】上部電極断面、および補強板断面の拡大説明図
である。

【図３】冷却ジャケット底部の説明図

【図４】冷却ジャケット底部断面の拡大説明図である。

【図５】従来形の平行平板形ドライエッチング装置の構
成を模式的に説明する図面である。

【符号の説明】

１…上部電極、２…補強板、３…ガス噴出孔、３’…ガ
ス噴出孔、４…冷却ジャケット、５…冷却水流路、６…
蓋、７…ガス噴出孔、８…供給管８、９…排水管、１０
…溝、１０’…溝、１１…ガス導入口、１２…上蓋、１
３…絶縁カラー、１４…絶縁パッキン、１５…ボルト、
１６…高周波電源、１８…反応容器、１９…シリコンウ
エハ、２０…下部電極、２１…上部電極、２２…補強
板、２３…ガス噴出孔、２３’…ガス噴出孔、２４…冷
却ジャケット２５…ボルト、２６…ボルト、２７…冷
却水供給管、２８…冷却水排水管、２９…ガス導入、３
０…カバー板、３１…ボルト、３２…反応容器、３３…
高周波電源、３４…シリコンウエハ、３５…下部電極、
３６…溝、３７…冷却水流路、３８…支持リング。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年２月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】また、補強板２２の電極側面上にはガス噴
出孔２３’が交差点上に位置するように格子状の溝３６
が設けられている。これは、上部電極として用いる単結
晶シリコンの穴明け加工が難しく、上部電極２１のガス
噴出孔のピッチ精度が低いために、上部電極２１のガス
噴出孔２３と補強板２２のガス噴出孔２３’の位置が合
いにくいためである。すなわち、もし上部電極２１のガ
ス噴出孔２３と補強板２２のガス噴出孔２３’のうち、
位置が合わない穴が生じたとしても、その上部電極２１
のガス噴出孔２３が格子状の溝３６のどこかに重なって
さえいれば、上下の穴同士は溝３６によって連通される
ことになるので塞がってしまうことはないのである。し
たがって、ガス噴出孔２３の加工が高精度におこなえる
場合には、格子状の溝３６を省略することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行平板形ドライエッチング装置におい
て、（イ）単結晶シリコンからなる円板体の板面に複数のガ
ス噴出孔を設け、かつ、片側板面上にこれらガス噴出孔
の隣り合った開口部同士をつなぐ複数の溝を設けたもの
を上部電極とする。（ロ）アルミニウムからなる円板体の板面に、上部電極
と同じパターンの複数のガス噴出孔を設け、かつ、片側
板面上には、これらガス噴出孔の隣り合った開口部同士
をつなぐ複数の溝を設け、さらに、冷却ジャケットに取
り付けるためのボルト穴を設けたものを補強板とする。（ハ）上部電極と補強板の溝を設けた面同士を対向さ
せ、それぞれの溝が交差するように接着剤またはろう付
けにより接合する。（ニ）ボルト締めにより補強板を冷却ジャケットに固定
する。以上のように構成されたことを特徴とする平行平
板形ドライエッチング装置。
【請求項２】上記請求項第一項記載の冷却ジャケット
は、（イ）アルミニウムからなる有底円筒体で、その底面に
上部電極および補強板と同様のパターンのガス噴出孔を
有する。（ロ）底面上のガス噴出孔に干渉しない位置に連通溝が
設けられており、かつ、この連通溝の上に蓋を気密接合
することにより冷却水路が構成され、さらに冷却水路の
両端部には冷却水の注排水口を設けられている。以上のような冷却ジャケットを構成要素として含むこと
を特徴とする平行平板形ドライエッチング装置。
【請求項３】上記請求項第一項記載の補強板は、モリブ
デンからなる円板体の板面に上部電極と同じパターンの
複数のガス噴出孔を設け、かつ、片側板面上に、これら
ガス噴出孔の隣り合った開口部同士をつなぐ複数の溝
と、冷却ジャケットに取り付けるためのボルト穴を設け
たもので、さらに、上部電極と補強板の溝を設けた面同
士を対向させ、それぞれの溝が交差するようにろう付け
により接合されたことを特徴とする平行平板形ドライエ
ッチング装置。
【請求項４】上記請求項第一項記載の上部電極と補強板
の接着剤は、カーボン系導電性接着剤を用いる接合方法
であることを特徴とする平行平板形ドライエッチング装
置。