JPH0774155A - ドライエッチング方法およびドライエッチング装置 - Google Patents
ドライエッチング方法およびドライエッチング装置Info
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- JPH0774155A JPH0774155A JP5237272A JP23727293A JPH0774155A JP H0774155 A JPH0774155 A JP H0774155A JP 5237272 A JP5237272 A JP 5237272A JP 23727293 A JP23727293 A JP 23727293A JP H0774155 A JPH0774155 A JP H0774155A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマエッチング等のドライエッチングに
際し、被エッチング材の膜種が異なる場合や積層膜の場
合でも所望のエッチング特性と均一性を両立させたエッ
チングを行うことを可能にする。 【構成】 エッチングチャンバ１内に下部電極３と上部
電極４を設け、チャンバ１内にプラズマを生じさせてエ
ッチングを行うに際し、下部電極３に載置した被エッチ
ング材としての半導体ウェハＷの周囲位置に、上下移動
機構１１によって下部電極３上に突出可能な可動型のリ
ング８を設ける。このリング８の高さを変化させること
で、被エッチング材の膜種が異なる場合や積層膜のそれ
ぞれに対して好適なエッチングを実現する。
際し、被エッチング材の膜種が異なる場合や積層膜の場
合でも所望のエッチング特性と均一性を両立させたエッ
チングを行うことを可能にする。 【構成】 エッチングチャンバ１内に下部電極３と上部
電極４を設け、チャンバ１内にプラズマを生じさせてエ
ッチングを行うに際し、下部電極３に載置した被エッチ
ング材としての半導体ウェハＷの周囲位置に、上下移動
機構１１によって下部電極３上に突出可能な可動型のリ
ング８を設ける。このリング８の高さを変化させること
で、被エッチング材の膜種が異なる場合や積層膜のそれ
ぞれに対して好適なエッチングを実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造工程で
行われるドライエッチング方法と、そのドライエッチン
グを行うためのドライエッチング装置に関する。
行われるドライエッチング方法と、そのドライエッチン
グを行うためのドライエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般的に用いられているドライエ
ッチング装置として、例えば、平行平板型反応性イオン
エッチング装置がある。図１０は従来のこの種のドライ
エッチング装置の一例を示す模式図である。このドライ
エッチング装置は、真空ポンプ１０２により高真空に保
持されたエッチングチャンバ１０１内に下部電極１０３
と上部電極１０４を平行に対向配置し、下部電極１０４
にはマッチングボックス１０５を介して高周波電源１０
６を接続する。また、上部電極１０４はガス導入管１０
７が接続されてその表面にガス吹出口を有しており、電
気的に接地されている。
ッチング装置として、例えば、平行平板型反応性イオン
エッチング装置がある。図１０は従来のこの種のドライ
エッチング装置の一例を示す模式図である。このドライ
エッチング装置は、真空ポンプ１０２により高真空に保
持されたエッチングチャンバ１０１内に下部電極１０３
と上部電極１０４を平行に対向配置し、下部電極１０４
にはマッチングボックス１０５を介して高周波電源１０
６を接続する。また、上部電極１０４はガス導入管１０
７が接続されてその表面にガス吹出口を有しており、電
気的に接地されている。
【０００３】このようなイオンエッチング装置では、被
エッチング材である半導体ウェハＷを下部電極１０３上
に載置し、ガス導入管１０７から供給されるエッチング
プロセスガスを上部電極１０４のガス吹出口からチャン
バ１０１内に導入し、更に高周波電源１０６から下部電
極１０３に高周波電力を印加することで、プロセスガス
の放電を誘起しプラズマを形成することにより、半導体
ウェハＷのエッチングが実行される。
エッチング材である半導体ウェハＷを下部電極１０３上
に載置し、ガス導入管１０７から供給されるエッチング
プロセスガスを上部電極１０４のガス吹出口からチャン
バ１０１内に導入し、更に高周波電源１０６から下部電
極１０３に高周波電力を印加することで、プロセスガス
の放電を誘起しプラズマを形成することにより、半導体
ウェハＷのエッチングが実行される。
【０００４】しかし、このようなドライエッチング装置
においては、エッチング条件（圧力、高周波電力、ガス
流量比、など）の変化に対して，ウェハ画内の均一性と
他のエッチング特性（形状、選択比、など）とがトレー
ドオフの関係になることが多いという問題がある。例え
ば、前記した平行平板型のドライエッチング装置を用い
てアルミニウムをエッチングする際に、高圧力の条件で
は、良好な均一性が得られるが等方性形状になってしま
い、逆に、低圧力の条件にすると、異方性形状が得られ
るものの均一性が悪化してしまうという問題があった。
においては、エッチング条件（圧力、高周波電力、ガス
流量比、など）の変化に対して，ウェハ画内の均一性と
他のエッチング特性（形状、選択比、など）とがトレー
ドオフの関係になることが多いという問題がある。例え
ば、前記した平行平板型のドライエッチング装置を用い
てアルミニウムをエッチングする際に、高圧力の条件で
は、良好な均一性が得られるが等方性形状になってしま
い、逆に、低圧力の条件にすると、異方性形状が得られ
るものの均一性が悪化してしまうという問題があった。
【０００５】そこで、異方性エッチングを確保するとと
もにウェハ画内の均一性を向上させるために一つの対策
が提案されている。この方法は、図１１に示すように、
下部電極１０３の表面の半導体ウェハＷの周囲に筒状の
固定リング１０８を立設したものであり、この固定リン
グ１０８により半導体ウェハＷ上のガスや反応性成物の
排気状態を制御し、均一性の良いエッチングを可能とす
るものである。
もにウェハ画内の均一性を向上させるために一つの対策
が提案されている。この方法は、図１１に示すように、
下部電極１０３の表面の半導体ウェハＷの周囲に筒状の
固定リング１０８を立設したものであり、この固定リン
グ１０８により半導体ウェハＷ上のガスや反応性成物の
排気状態を制御し、均一性の良いエッチングを可能とす
るものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、異なる種類の
膜をエッチングする場合や、同一の膜種であっても半導
体装置における機能の違いにより要求されるエッチング
性能（形状、選択比、など）が異なる場合においては、
それぞれに応じたプロセスガスやエッチング条件を選択
する必要がでてくるため、図１１に示したように高さが
固定された固定リング１０８を用いた場合には、エッチ
ング特性と均一性とが両立する条件が限られてしまうと
いう問題があった。これを解決するためには、各膜種や
条件に対して、最良の均一性が得られる最適な高さや形
状を持ったリングを使用する必要があり、装置の汎用性
が低下してしまう。
膜をエッチングする場合や、同一の膜種であっても半導
体装置における機能の違いにより要求されるエッチング
性能（形状、選択比、など）が異なる場合においては、
それぞれに応じたプロセスガスやエッチング条件を選択
する必要がでてくるため、図１１に示したように高さが
固定された固定リング１０８を用いた場合には、エッチ
ング特性と均一性とが両立する条件が限られてしまうと
いう問題があった。これを解決するためには、各膜種や
条件に対して、最良の均一性が得られる最適な高さや形
状を持ったリングを使用する必要があり、装置の汎用性
が低下してしまう。
【０００７】また、複数の異なる種類の膜を積層した積
層構造膜をエッチングする場合においては、ある１種類
の膜のエッチングに最適なリングを選択すると、他の膜
のエッチングに対しては、必ずしも最良の均一性が得ら
れないため、積層膜全体で良好な均一性が得られなくな
る。本発明の目的は、膜種が異なる場合や積層膜の場合
でも所望のエッチング特性と均一性を両立させたエッチ
ングを行うことを可能にしたドライエッチング方法を提
供することにある。また、本発明の他の目的は、このよ
うなドライエッチング方法を可能にした汎用性に優れた
ドライエッチング装置を提供することにある。
層構造膜をエッチングする場合においては、ある１種類
の膜のエッチングに最適なリングを選択すると、他の膜
のエッチングに対しては、必ずしも最良の均一性が得ら
れないため、積層膜全体で良好な均一性が得られなくな
る。本発明の目的は、膜種が異なる場合や積層膜の場合
でも所望のエッチング特性と均一性を両立させたエッチ
ングを行うことを可能にしたドライエッチング方法を提
供することにある。また、本発明の他の目的は、このよ
うなドライエッチング方法を可能にした汎用性に優れた
ドライエッチング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、被エッチング材を載置する電極の上面に被エ
ッチング材を包囲するようにその周囲に筒状のリングを
配置し、このリングの高さを変化させてエッチングを行
う。また、リングの高さを変化させる代わりに、リング
の周面に設けた開口の面積を変化させてエッチングを行
う。本発明のエッチング装置は、被エッチング材を載置
する電極に、被エッチング材の周囲に配置された筒状の
リングと、このリングを電極の上面から退避させ或いは
突出させる上下移動機構を設けている。また、被エッチ
ング材を載置する電極に、被エッチング材の周囲に配置
された筒状の小リングと、この小リングの外側に配置さ
れた筒状の大リングと、これら小リングと大リングをそ
れぞれ独立して電極の上面から退避させ或いは突出させ
る上下移動機構を設ける。この場合、小リングには周面
に複数の穴を開設する。更に、被エッチング材が載置さ
れる電極に、被エッチング材の周囲に配置された筒状の
小リングと、この小リングの外側に配置された筒状の大
リングと、これら小リングと大リングの少なくとも一方
を他方に対して相対回転させる回転機構とを設け、かつ
小リングと大リングにはそれぞれ回転方向に重なるスリ
ットを形成する。この場合、小リングと大リングをそれ
ぞれ独立して電極の上面から退避させ或いは突出させる
上下移動機構を設ける。
グ方法は、被エッチング材を載置する電極の上面に被エ
ッチング材を包囲するようにその周囲に筒状のリングを
配置し、このリングの高さを変化させてエッチングを行
う。また、リングの高さを変化させる代わりに、リング
の周面に設けた開口の面積を変化させてエッチングを行
う。本発明のエッチング装置は、被エッチング材を載置
する電極に、被エッチング材の周囲に配置された筒状の
リングと、このリングを電極の上面から退避させ或いは
突出させる上下移動機構を設けている。また、被エッチ
ング材を載置する電極に、被エッチング材の周囲に配置
された筒状の小リングと、この小リングの外側に配置さ
れた筒状の大リングと、これら小リングと大リングをそ
れぞれ独立して電極の上面から退避させ或いは突出させ
る上下移動機構を設ける。この場合、小リングには周面
に複数の穴を開設する。更に、被エッチング材が載置さ
れる電極に、被エッチング材の周囲に配置された筒状の
小リングと、この小リングの外側に配置された筒状の大
リングと、これら小リングと大リングの少なくとも一方
を他方に対して相対回転させる回転機構とを設け、かつ
小リングと大リングにはそれぞれ回転方向に重なるスリ
ットを形成する。この場合、小リングと大リングをそれ
ぞれ独立して電極の上面から退避させ或いは突出させる
上下移動機構を設ける。
【０００９】
【実施例】次に、本発明について、図面を参照して説明
する。図１本発明の実施例１を示す全体構成図である。
真空ポンプ２によって高真空に保持されたエッチングチ
ャンバ１内に下部電極３と上部電極４を平行に対向配置
し、下部電極３にはマッチングボックス５を介して高周
波電源６を接続する。また、上部電極４はガス導入管７
が接続されてその表面にガス吹出口を有しており、電気
的に接地されている。そして、次に述べるように、前記
下部電極３上には被エッチング材である半導体ウェハＷ
が載置され、かつこれを包囲する位置に可動型のリング
８が設けられる。
する。図１本発明の実施例１を示す全体構成図である。
真空ポンプ２によって高真空に保持されたエッチングチ
ャンバ１内に下部電極３と上部電極４を平行に対向配置
し、下部電極３にはマッチングボックス５を介して高周
波電源６を接続する。また、上部電極４はガス導入管７
が接続されてその表面にガス吹出口を有しており、電気
的に接地されている。そして、次に述べるように、前記
下部電極３上には被エッチング材である半導体ウェハＷ
が載置され、かつこれを包囲する位置に可動型のリング
８が設けられる。
【００１０】前記下部電極３は、図２（ａ）に平面図、
（ｂ）にそのＡ−Ａ線断面図を示すように、偏平な円形
の筒状に形成され、その上面の中央位置に半導体ウェハ
Ｗが載置される。そして、この半導体ウェハＷが載置さ
れる領域を包囲するように上面に円環状の溝９が開設さ
れ、この溝９内に石英製の円筒状をしたリング８が内挿
される。このリング８は下端部に円板状の支持板１０が
一体に設けられており、この支持板１０に連結される駆
動ロッド１２を介して上下移動機構１１によって上下に
移動され、その上下位置に応じて任意の寸法だけリング
８の上端部が下部電極３の上面から突出されるように構
成される。図３（ａ）及び（ｂ）はその状態を示してお
り、（ａ）は略中間位置まで突出された状態、（ｂ）は
突出量が０の場合である。なお、前記上下移動機構１１
としては、エアシリンダやステッピングモータなどの駆
動機構が用いられる。また、下部電極３の半導体ウェハ
Ｗを載置する円形の中心部３ａ、即ち前記溝９に囲まれ
た部分は前記リング８の支持板１０を貫通する複数本の
支持ロッド１３により下部電極３に支持される。
（ｂ）にそのＡ−Ａ線断面図を示すように、偏平な円形
の筒状に形成され、その上面の中央位置に半導体ウェハ
Ｗが載置される。そして、この半導体ウェハＷが載置さ
れる領域を包囲するように上面に円環状の溝９が開設さ
れ、この溝９内に石英製の円筒状をしたリング８が内挿
される。このリング８は下端部に円板状の支持板１０が
一体に設けられており、この支持板１０に連結される駆
動ロッド１２を介して上下移動機構１１によって上下に
移動され、その上下位置に応じて任意の寸法だけリング
８の上端部が下部電極３の上面から突出されるように構
成される。図３（ａ）及び（ｂ）はその状態を示してお
り、（ａ）は略中間位置まで突出された状態、（ｂ）は
突出量が０の場合である。なお、前記上下移動機構１１
としては、エアシリンダやステッピングモータなどの駆
動機構が用いられる。また、下部電極３の半導体ウェハ
Ｗを載置する円形の中心部３ａ、即ち前記溝９に囲まれ
た部分は前記リング８の支持板１０を貫通する複数本の
支持ロッド１３により下部電極３に支持される。
【００１１】このように構成されたドライエッチング装
置を用いたドライエッチング方法を説明する。被エッチ
ング材である半導体ウェハＷを下部電極３上に載置し、
上部電極４のガス吹出口からチャンバ１内にエッチング
プロセスガスを導入し、更に下部電極３に高周波電力を
印加することで、プロセスガスの放電を誘起しプラズマ
を形成することにより、半導体ウェハＷのエッチングが
実行される。このとき、上下移動機構１１を駆動してリ
ング８の上端部を下部電極３の上面から突出させること
で、半導体ウェハＷ上のガスや反応性成物の排気状態を
制御し、均一性の良いエッチングを可能とする。
置を用いたドライエッチング方法を説明する。被エッチ
ング材である半導体ウェハＷを下部電極３上に載置し、
上部電極４のガス吹出口からチャンバ１内にエッチング
プロセスガスを導入し、更に下部電極３に高周波電力を
印加することで、プロセスガスの放電を誘起しプラズマ
を形成することにより、半導体ウェハＷのエッチングが
実行される。このとき、上下移動機構１１を駆動してリ
ング８の上端部を下部電極３の上面から突出させること
で、半導体ウェハＷ上のガスや反応性成物の排気状態を
制御し、均一性の良いエッチングを可能とする。
【００１２】図４はそのエッチングを行った際に、リン
グ８の突出高さを変化させたときの、ＡｌＳｉＣｕ合金
膜、及びＴｉＮ膜のエッチングレートのウェハ画内分布
を示したものである。ここで、ＡｌＳｉＣｕ合金膜のエ
ッチング条件としては、ガス混合比（Ｃｌ2 ：ＢＣ
ｌ3 ：Ｎ2 ＝５：２：３）、高周波電力密度：０．７Ｗ
／ｃｍ2 、圧力：１０Ｐａである。また、ＴｉＮ膜のエ
ッチング条件としては、ガス混合比（Ｃｌ2 ：ＢＣｌ3
＝５：５）、高周波電力密度：０．４Ｗ／ｃｍ2 、圧
力：２０Ｐａである。
グ８の突出高さを変化させたときの、ＡｌＳｉＣｕ合金
膜、及びＴｉＮ膜のエッチングレートのウェハ画内分布
を示したものである。ここで、ＡｌＳｉＣｕ合金膜のエ
ッチング条件としては、ガス混合比（Ｃｌ2 ：ＢＣ
ｌ3 ：Ｎ2 ＝５：２：３）、高周波電力密度：０．７Ｗ
／ｃｍ2 、圧力：１０Ｐａである。また、ＴｉＮ膜のエ
ッチング条件としては、ガス混合比（Ｃｌ2 ：ＢＣｌ3
＝５：５）、高周波電力密度：０．４Ｗ／ｃｍ2 、圧
力：２０Ｐａである。
【００１３】図４（ａ）から判るように、ＡｌＳｉＣｕ
合金膜のエッチングレートは、リング８の突出高さが０
ｍｍ、即ちリング８を下部電極３上に突出させない場合
には半導体ウェハＷの外周部が中央部に比べ高くなって
しまう。しかしながら、リング８を下部電極３上に突出
させるにしたがって、半導体ウェハＷ外周部のエッチン
グレートは低下し、リング８の突出高さを４０ｍｍまで
突出すると略均一な特性を得ることが可能となる。逆
に、図４（ｂ）から判るように、ＴｉＮ膜においては、
リング８が突出されない状態（リング高さ：０ｍｍ）で
最も良好な均一性が得られ、リング８を下部電極３から
突出させてゆくと、半導体ウェハＷの外周部のエッチン
グレートが低下し、均一性が悪化する。
合金膜のエッチングレートは、リング８の突出高さが０
ｍｍ、即ちリング８を下部電極３上に突出させない場合
には半導体ウェハＷの外周部が中央部に比べ高くなって
しまう。しかしながら、リング８を下部電極３上に突出
させるにしたがって、半導体ウェハＷ外周部のエッチン
グレートは低下し、リング８の突出高さを４０ｍｍまで
突出すると略均一な特性を得ることが可能となる。逆
に、図４（ｂ）から判るように、ＴｉＮ膜においては、
リング８が突出されない状態（リング高さ：０ｍｍ）で
最も良好な均一性が得られ、リング８を下部電極３から
突出させてゆくと、半導体ウェハＷの外周部のエッチン
グレートが低下し、均一性が悪化する。
【００１４】したがって、例えばＡｌＳｉＣｕ合金膜と
ＴｉＮ膜の積層構造膜をエッチングする場合、ＡｌＳｉ
Ｃｕ合金膜に対してはリング８を下部電極３上に４０ｍ
ｍ突出させてエッチングを行い、ＴｉＮ膜に対してはリ
ング８を下部電極３内に格納し、リングが突出されない
状態でエッチングを行なえばよい。その結果、ＡｌＳｉ
Ｃｕ合金膜、ＴｉＮ膜それぞれの膜に対して、良好な均
一性が得られ、ＡｌＳｉＣｕ合金／ＴｉＮ積層構造膜全
体を均一性良くエッチングすることが可能になる。
ＴｉＮ膜の積層構造膜をエッチングする場合、ＡｌＳｉ
Ｃｕ合金膜に対してはリング８を下部電極３上に４０ｍ
ｍ突出させてエッチングを行い、ＴｉＮ膜に対してはリ
ング８を下部電極３内に格納し、リングが突出されない
状態でエッチングを行なえばよい。その結果、ＡｌＳｉ
Ｃｕ合金膜、ＴｉＮ膜それぞれの膜に対して、良好な均
一性が得られ、ＡｌＳｉＣｕ合金／ＴｉＮ積層構造膜全
体を均一性良くエッチングすることが可能になる。
【００１５】図５は本発明の実施例２のにおけるドライ
エッチング装置の下部電極を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。この実施例では、
リングを二重構造とし、二枚のリングの位置の組み合わ
せで、さらに細かいウェハ近傍の排気状態制御を可能と
するものである。即ち、ここでは内周側に小リング８Ａ
を、外周側に大リング８Ｂを配置し、それぞれの支持板
１０Ａ，１０Ｂに連結された同心構造の駆動ロッド１２
Ａ，１２Ｂを介して上下移動機構１１Ａによって独立し
て上下移動できるように構成したものである。このよう
な駆動のための構成としては周知の種々の機構が採用で
きるため、その詳細な説明は省略する。そして、一方の
リング、ここでは小リング８Ａにパンチング処理を施し
て多数の穴１４を開設している。なお、実施例１と等価
な部分には同一符号を付してある。
エッチング装置の下部電極を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。この実施例では、
リングを二重構造とし、二枚のリングの位置の組み合わ
せで、さらに細かいウェハ近傍の排気状態制御を可能と
するものである。即ち、ここでは内周側に小リング８Ａ
を、外周側に大リング８Ｂを配置し、それぞれの支持板
１０Ａ，１０Ｂに連結された同心構造の駆動ロッド１２
Ａ，１２Ｂを介して上下移動機構１１Ａによって独立し
て上下移動できるように構成したものである。このよう
な駆動のための構成としては周知の種々の機構が採用で
きるため、その詳細な説明は省略する。そして、一方の
リング、ここでは小リング８Ａにパンチング処理を施し
て多数の穴１４を開設している。なお、実施例１と等価
な部分には同一符号を付してある。
【００１６】したがって、エッチングに際しては、図６
（ａ）及び（ｂ）に示すように、小リング８Ａを下部電
極３の上面から突出させた状態に固定した上で、大リン
グ８Ｂを上下移動機構１１Ａによって上下移動させるこ
とにより、これらのリング８Ａ，８Ｂによる総合的なリ
ング状態を連続的に変化させることができる。即ち、大
リング８Ｂの突出量が０のときには、小リング８Ａのみ
で排気状態を制御し、このとき小リング８Ａに開設した
穴１４により小リング８Ａの実質的な周面の面積を変化
させて半導体ウェハＷ面上での排気状態を実施例１の場
合とは異なる状態で制御することができる。そして、こ
れに加えて大リング８Ｂの突出量を変化させることで、
更に半導体ウェハＷ画内のエッチング速度分布の変化傾
向を実施例１とは異なる状態に制御でき、膜種やエッチ
ング条件の変化に対するエッチング速度分布の補正可能
範囲を広げることが可能となる。なお、小リング８Ａを
下部電極３内に格納すれば、実施例１における一枚リン
グの場合と同様の状態を作ることも可能である。
（ａ）及び（ｂ）に示すように、小リング８Ａを下部電
極３の上面から突出させた状態に固定した上で、大リン
グ８Ｂを上下移動機構１１Ａによって上下移動させるこ
とにより、これらのリング８Ａ，８Ｂによる総合的なリ
ング状態を連続的に変化させることができる。即ち、大
リング８Ｂの突出量が０のときには、小リング８Ａのみ
で排気状態を制御し、このとき小リング８Ａに開設した
穴１４により小リング８Ａの実質的な周面の面積を変化
させて半導体ウェハＷ面上での排気状態を実施例１の場
合とは異なる状態で制御することができる。そして、こ
れに加えて大リング８Ｂの突出量を変化させることで、
更に半導体ウェハＷ画内のエッチング速度分布の変化傾
向を実施例１とは異なる状態に制御でき、膜種やエッチ
ング条件の変化に対するエッチング速度分布の補正可能
範囲を広げることが可能となる。なお、小リング８Ａを
下部電極３内に格納すれば、実施例１における一枚リン
グの場合と同様の状態を作ることも可能である。
【００１７】図７は本発明の実施例３におけるドライエ
ッチング装置の下部電極を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）はそのＣ−Ｃ線断面図である。本実施例では前記
実施例２のようにリングを小リング８Ａと大リング８Ｂ
の二重構造とし、かつ各リングを独立して上下移動機構
１１Ａにより上下移動可能に構成するとともに、一方の
リング、ここでは小リング８Ａをモータ１５によって軸
回り方向に回転可能に構成している。この場合、支持ロ
ッド１３が小リング８Ａを貫通している箇所を円弧溝１
６に形成することで、その回転が可能となる。この構成
に加えて、図８にその一部を示すように、小リング８Ａ
と大リング８Ｂにはそれぞれ複数のスリット１７，１８
を等間隔に形成している。
ッチング装置の下部電極を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）はそのＣ−Ｃ線断面図である。本実施例では前記
実施例２のようにリングを小リング８Ａと大リング８Ｂ
の二重構造とし、かつ各リングを独立して上下移動機構
１１Ａにより上下移動可能に構成するとともに、一方の
リング、ここでは小リング８Ａをモータ１５によって軸
回り方向に回転可能に構成している。この場合、支持ロ
ッド１３が小リング８Ａを貫通している箇所を円弧溝１
６に形成することで、その回転が可能となる。この構成
に加えて、図８にその一部を示すように、小リング８Ａ
と大リング８Ｂにはそれぞれ複数のスリット１７，１８
を等間隔に形成している。
【００１８】したがって、エッチングに際しては、小リ
ング８Ａ及び大リング８Ｂをそれぞれ独立して上下移動
させることで、実施例２と略同様な制御を行うことがで
きる。これに加えて、小リング８Ａを微小角度回転させ
ることで、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、小リング
８Ａと大リング８Ｂとの相対回転角度位置によって各ス
リット１７，１８の重なり状態が変化され、スリット全
開、中開き、スリット全閉等の実質的なスリット幅が連
続的に変化される。これにより、両リング８Ａ，８Ｂで
構成されるリング周面の実質的な開口の面積を連続的に
変化させ、膜種やエッチング条件の変化に対するエッチ
ング速度分布の補正可能範囲を、実施例２の場合とは更
に異なる状態で広げることが可能となる。なお、スリッ
ト１７，１８の形状を例えば三角形や円形等に形成する
ことで、小リング８Ａの回転角度に対するスリット開口
面積の変化率を変化させ、更に異なる特性でエッチング
制御を行うことが可能となる。
ング８Ａ及び大リング８Ｂをそれぞれ独立して上下移動
させることで、実施例２と略同様な制御を行うことがで
きる。これに加えて、小リング８Ａを微小角度回転させ
ることで、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、小リング
８Ａと大リング８Ｂとの相対回転角度位置によって各ス
リット１７，１８の重なり状態が変化され、スリット全
開、中開き、スリット全閉等の実質的なスリット幅が連
続的に変化される。これにより、両リング８Ａ，８Ｂで
構成されるリング周面の実質的な開口の面積を連続的に
変化させ、膜種やエッチング条件の変化に対するエッチ
ング速度分布の補正可能範囲を、実施例２の場合とは更
に異なる状態で広げることが可能となる。なお、スリッ
ト１７，１８の形状を例えば三角形や円形等に形成する
ことで、小リング８Ａの回転角度に対するスリット開口
面積の変化率を変化させ、更に異なる特性でエッチング
制御を行うことが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明のエッチング
方法は、被エッチング材の外周に設置したリングの高さ
やリング周面の開口面積を変化させてエッチングを行う
ので、被エッチング材の膜種やプロセス条件が異なる場
合でも、リングの高さや周面面積の調整によって各膜種
に対する好適なエッチング条件でのエッチングを可能と
し、各膜種に対して良好でかつ均一なエッチングを行う
ことができる。したがって、複数の異なる種類の膜を積
層した積層構造をエッチングする場合においても、それ
ぞれの膜に応じたリングの高さや形状を選択してエッチ
ングすることで、積層膜全体で良好な均一性を得ること
ができる。
方法は、被エッチング材の外周に設置したリングの高さ
やリング周面の開口面積を変化させてエッチングを行う
ので、被エッチング材の膜種やプロセス条件が異なる場
合でも、リングの高さや周面面積の調整によって各膜種
に対する好適なエッチング条件でのエッチングを可能と
し、各膜種に対して良好でかつ均一なエッチングを行う
ことができる。したがって、複数の異なる種類の膜を積
層した積層構造をエッチングする場合においても、それ
ぞれの膜に応じたリングの高さや形状を選択してエッチ
ングすることで、積層膜全体で良好な均一性を得ること
ができる。
【００２０】また、本発明のエッチング装置は、被エッ
チング材の外周に設置したリングを上下移動機構によっ
てその高さを変化させることができるので、膜種やプロ
セス条件が異なる場合でも、その都度異なる高さや異な
る形状のリングを付け替える必要が無く、汎用性の高い
ドライエッチング装置にすることができる。また、リン
グを小リングと大リングで構成し、これらのリングを独
立して上下移動させてその高さを変化させ、或いは両リ
ングを相殺移動させてそれぞれに設けたスリットの重な
り量を変化させることで、１つのリングの高さを変化さ
せる場合に比較してより微細な調整が可能となり、多種
類の膜種に対して好適かつ均一なエッチングを可能と
し、かつ多種類の積層膜構造の均一なエッチングを容易
に行うことが可能となる。
チング材の外周に設置したリングを上下移動機構によっ
てその高さを変化させることができるので、膜種やプロ
セス条件が異なる場合でも、その都度異なる高さや異な
る形状のリングを付け替える必要が無く、汎用性の高い
ドライエッチング装置にすることができる。また、リン
グを小リングと大リングで構成し、これらのリングを独
立して上下移動させてその高さを変化させ、或いは両リ
ングを相殺移動させてそれぞれに設けたスリットの重な
り量を変化させることで、１つのリングの高さを変化さ
せる場合に比較してより微細な調整が可能となり、多種
類の膜種に対して好適かつ均一なエッチングを可能と
し、かつ多種類の積層膜構造の均一なエッチングを容易
に行うことが可能となる。
【図１】本発明が適用されるドライエッチング装置の全
体構成を示す模式的な断面図である。
体構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施例１の下部電極の平面図とそのＡ
−Ａ線断面図である。
−Ａ線断面図である。
【図３】実施例１の作用を説明するための断面図であ
る。
る。
【図４】実施例１の効果を説明するための図である。
【図５】実施例２の下部電極の平面図とそのＢ−Ｂ線断
面図である。
面図である。
【図６】実施例２の作用を説明するための断面図であ
る。
る。
【図７】実施例３の下部電極の平面図とそのＣ−Ｃ線断
面図である。
面図である。
【図８】実施例３の要部の部分斜視図である。
【図９】実施例３の作用を説明するための一部の展開図
である。
である。
【図１０】従来のドライエッチング装置の一例の模式的
な断面図である。
な断面図である。
【図１１】従来の改良されたドライエッチング装置の一
例の模式的な断面図である。
例の模式的な断面図である。
１ エッチングチャンバ ３ 下部電極 ４ 上部電極 ６ 高周波電源 ７ ガス導入管 ８ リング ８Ａ 小リング ８Ｂ 大リング １１，１１Ａ 上下移動機構 １４ 穴 １５ モータ １６，１７ スリット
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年８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】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】このような反応性イオンエッチング装置で
は、被エッチング材である半導体ウェハＷを下部電極１
０３上に載置し、ガス導入管１０７から供給されるエッ
チングプロセスガスを上部電極１０４のガス吹出口から
チャンバ１０１内に導入し、更に高周波電源１０６から
下部電極１０３に高周波電力を印加することで、プロセ
スガスの放電を誘起しプラズマを形成することにより、
半導体ウェハＷのエッチングが実行される。
は、被エッチング材である半導体ウェハＷを下部電極１
０３上に載置し、ガス導入管１０７から供給されるエッ
チングプロセスガスを上部電極１０４のガス吹出口から
チャンバ１０１内に導入し、更に高周波電源１０６から
下部電極１０３に高周波電力を印加することで、プロセ
スガスの放電を誘起しプラズマを形成することにより、
半導体ウェハＷのエッチングが実行される。
【手続補正２】
【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】しかし、このようなドライエッチング装置
においては、エッチング条件（圧力、高周波電力、ガス
流量比、など）の変化に対して，ウェハ面内の均一性と
他のエッチング特性（形状、選択比、など）とがトレー
ドオフの関係になることが多いという問題がある。例え
ば、前記した平行平板型のドライエッチング装置を用い
てアルミニウムをエッチングする際に、高圧力の条件で
は、良好な均一性が得られるが等方性形状になってしま
い、逆に、低圧力の条件にすると、異方性形状が得られ
るものの均一性が悪化してしまうという問題があった。
においては、エッチング条件（圧力、高周波電力、ガス
流量比、など）の変化に対して，ウェハ面内の均一性と
他のエッチング特性（形状、選択比、など）とがトレー
ドオフの関係になることが多いという問題がある。例え
ば、前記した平行平板型のドライエッチング装置を用い
てアルミニウムをエッチングする際に、高圧力の条件で
は、良好な均一性が得られるが等方性形状になってしま
い、逆に、低圧力の条件にすると、異方性形状が得られ
るものの均一性が悪化してしまうという問題があった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】そこで、異方性エッチングを確保するとと
もにウェハ面内の均一性を向上させるために一つの対策
が提案されている。この方法は、図１１に示すように、
下部電極１０３の表面の半導体ウェハＷの周囲に筒状の
固定リング１０８を立設したものであり、この固定リン
グ１０８により半導体ウェハＷ上のガスや反応性成物の
排気状態を制御し、均一性の良いエッチングを可能とす
るものである。
もにウェハ面内の均一性を向上させるために一つの対策
が提案されている。この方法は、図１１に示すように、
下部電極１０３の表面の半導体ウェハＷの周囲に筒状の
固定リング１０８を立設したものであり、この固定リン
グ１０８により半導体ウェハＷ上のガスや反応性成物の
排気状態を制御し、均一性の良いエッチングを可能とす
るものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】前記下部電極３は、図２（ａ）に平面図、
（ｂ）にそのＡ−Ａ線断面図を示すように、偏平な円形
の筒状に形成され、その上面の中央位置に半導体ウェハ
Ｗが載置される。そして、この半導体ウェハＷが載置さ
れる領域を包囲するように上面に円環状の溝９が開設さ
れ、この溝９内に石英製の円筒状をしたリング８が内挿
される。このリング８は下端部に円板状の支持板１０が
一体に設けられており、この支持板１０に連結される駆
動ロッド１２を介して上下移動機構１１によって上下に
移動され、その上下位置に応じて任意の寸法だけリング
８の上端部が下部電極３の上面から突出されるように構
成される。図３（ａ）及び（ｂ）はその状態を示してお
り、（ａ）は中間位置まで突出された状態、（ｂ）は突
出量が０の場合である。なお、前記上下移動機構１１と
しては、エアシリンダやステッピングモータなどの駆動
機構が用いられる。また、下部電極３の半導体ウェハＷ
を載置する円形の中心部３ａ、即ち前記溝９に囲まれた
部分は前記リング８の支持板１０を貫通する複数本の支
持ロッド１３により下部電極３に支持される。
（ｂ）にそのＡ−Ａ線断面図を示すように、偏平な円形
の筒状に形成され、その上面の中央位置に半導体ウェハ
Ｗが載置される。そして、この半導体ウェハＷが載置さ
れる領域を包囲するように上面に円環状の溝９が開設さ
れ、この溝９内に石英製の円筒状をしたリング８が内挿
される。このリング８は下端部に円板状の支持板１０が
一体に設けられており、この支持板１０に連結される駆
動ロッド１２を介して上下移動機構１１によって上下に
移動され、その上下位置に応じて任意の寸法だけリング
８の上端部が下部電極３の上面から突出されるように構
成される。図３（ａ）及び（ｂ）はその状態を示してお
り、（ａ）は中間位置まで突出された状態、（ｂ）は突
出量が０の場合である。なお、前記上下移動機構１１と
しては、エアシリンダやステッピングモータなどの駆動
機構が用いられる。また、下部電極３の半導体ウェハＷ
を載置する円形の中心部３ａ、即ち前記溝９に囲まれた
部分は前記リング８の支持板１０を貫通する複数本の支
持ロッド１３により下部電極３に支持される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】図４（ａ）から判るように、ＡｌＳｉＣｕ
合金膜のエッチングレートは、リング８の突出高さが０
ｍｍ、即ちリング８を下部電極３上に突出させない場合
には半導体ウェハＷの外周部が中央部に比べ高くなって
しまう。しかしながら、リング８を下部電極３上に突出
させるにしたがって、半導体ウェハＷ外周部のエッチン
グレートは低下し、リング８の突出高さを４０ｍｍまで
突出すると均一な特性を得ることが可能となる。逆に、
図４（ｂ）から判るように、ＴｉＮ膜においては、リン
グ８が突出されない状態（リング高さ：０ｍｍ）で最も
良好な均一性が得られ、リング８を下部電極３から突出
させてゆくと、半導体ウェハＷの外周部のエッチングレ
ートが低下し、均一性が悪化する。
合金膜のエッチングレートは、リング８の突出高さが０
ｍｍ、即ちリング８を下部電極３上に突出させない場合
には半導体ウェハＷの外周部が中央部に比べ高くなって
しまう。しかしながら、リング８を下部電極３上に突出
させるにしたがって、半導体ウェハＷ外周部のエッチン
グレートは低下し、リング８の突出高さを４０ｍｍまで
突出すると均一な特性を得ることが可能となる。逆に、
図４（ｂ）から判るように、ＴｉＮ膜においては、リン
グ８が突出されない状態（リング高さ：０ｍｍ）で最も
良好な均一性が得られ、リング８を下部電極３から突出
させてゆくと、半導体ウェハＷの外周部のエッチングレ
ートが低下し、均一性が悪化する。
Claims (7)
- 【請求項１】 真空容器内に設置された電極の上面に被
エッチング材を載置し、前記電極に通電を行うとともに
真空容器内にエッチングガスを導入して被エッチング材
のエッチングを行うドライエッチング方法において、前
記被エッチング材の周囲の前記電極上面に筒状のリング
を配置し、このリングの高さを変化させてエッチングを
行うことを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項２】 真空容器内に設置された電極の上面に被
エッチング材を載置し、前記電極に通電を行うとともに
真空容器内にエッチングガスを導入して被エッチング材
のエッチングを行うドライエッチング方法において、前
記被エッチング材の周囲の前記電極上面に筒状のリング
を配置し、このリングの周面に設けた開口の面積を変化
させてエッチングを行うことを特徴とするドライエッチ
ング方法。 - 【請求項３】 真空容器と、この真空容器内に設置され
てその上面に被エッチング材が載置される電極とを備
え、前記真空容器内にエッチングガスを導入し、かつ前
記電極に通電を行ってエッチングを行うドライエッチン
グ装置において、前記電極には前記被エッチング材の周
囲に配置された筒状のリングと、このリングを前記電極
の上面から退避させ或いは突出させる上下移動機構を設
けたことを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項４】 真空容器と、この真空容器内に設置され
てその上面に被エッチング材が載置される電極とを備
え、前記真空容器内にエッチングガスを導入し、かつ前
記電極に通電を行ってエッチングを行うドライエッチン
グ装置において、前記電極には前記被エッチング材の周
囲に配置された筒状の小リングと、この小リングの外側
に配置された筒状の大リングと、前記小リングと大リン
グをそれぞれ独立して前記電極の上面から退避させ或い
は突出させる上下移動機構を設けたことを特徴とするド
ライエッチング装置。 - 【請求項５】 小リングには周面に複数の穴が開設され
てなる請求項４のドライエッチング装置。 - 【請求項６】 真空容器と、この真空容器内に設置され
てその上面に被エッチング材が載置される電極とを備
え、前記真空容器内にエッチングガスを導入し、かつ前
記電極に通電を行ってエッチングを行うドライエッチン
グ装置において、前記電極には前記被エッチング材の周
囲に配置された筒状の小リングと、この小リングの外側
に配置された筒状の大リングと、前記小リングと大リン
グの少なくとも一方を他方に対して相対回転させる回転
機構とを備え、前記小リングと大リングにはそれぞれ回
転方向に重なるスリットを形成したことを特徴とするド
ライエッチング装置。 - 【請求項７】 小リングと大リングをそれぞれ独立して
電極の上面から退避させ或いは突出させる上下移動機構
を設けてなる請求項６のドライエッチング装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5237272A JP2638443B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | ドライエッチング方法およびドライエッチング装置 |
| US08/475,450 US5660673A (en) | 1993-08-31 | 1994-08-17 | Apparatus for dry etching |
| KR1019940021497A KR0139258B1 (ko) | 1993-08-31 | 1994-08-30 | 드라이 에칭 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5237272A JP2638443B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | ドライエッチング方法およびドライエッチング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774155A true JPH0774155A (ja) | 1995-03-17 |
| JP2638443B2 JP2638443B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=17012939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5237272A Expired - Lifetime JP2638443B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | ドライエッチング方法およびドライエッチング装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5660673A (ja) |
| JP (1) | JP2638443B2 (ja) |
| KR (1) | KR0139258B1 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008515193A (ja) * | 2004-09-27 | 2008-05-08 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ加工ステップセットの調整方法及び装置 |
| JP2009212482A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-09-17 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置 |
| JP2009272602A (ja) * | 2008-04-07 | 2009-11-19 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理装置 |
| JP2010118628A (ja) * | 2008-11-14 | 2010-05-27 | Shibaura Mechatronics Corp | プラズマ処理装置 |
| JP2010135424A (ja) * | 2008-12-02 | 2010-06-17 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2010528458A (ja) * | 2007-05-18 | 2010-08-19 | ラム リサーチ コーポレーション | 容積可変型プラズマ処理チャンバおよびその方法 |
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| JP2011510481A (ja) * | 2007-12-19 | 2011-03-31 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 誘導結合プラズマチャンバの縁部性能を制御するための装置および方法 |
| KR20110095378A (ko) * | 2008-12-19 | 2011-08-24 | 램 리써치 코포레이션 | 결합형 웨이퍼 영역 압력 제어 및 플라즈마 한정 어셈블리 |
| JP2013503495A (ja) * | 2009-08-31 | 2013-01-31 | ラム リサーチ コーポレーション | 局所的なプラズマ閉じ込め及び圧力制御の構成、並びにその方法 |
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| JP2013089972A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai | プラズマ均一性および効果を改良するための誘導結合プラズマ源の設計 |
| KR101488243B1 (ko) * | 2012-11-01 | 2015-01-30 | 어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드, 상하이 | 플라즈마 균일성과 효율성 개선을 위한 인덕턴스 커플링 플라즈마 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 제조 방법 |
| TWI495004B (ja) * | 2011-10-19 | 2015-08-01 | ||
| JP2018032854A (ja) * | 2016-08-19 | 2018-03-01 | ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 移動可能エッジリングおよびガス注入調節によるウエハ上ｃｄ均一性の制御 |
| JP2019192734A (ja) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマエッチング方法及びプラズマ処理装置 |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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