JPH08335568A

JPH08335568A - エッチング装置

Info

Publication number: JPH08335568A
Application number: JP16686695A
Authority: JP
Inventors: Keizo Hirose; 圭三広瀬; Akira Koshiishi; 公輿石
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Yamanashi Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Yamanashi Ltd
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1996-12-17
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: JP3121524B2

Abstract

(57)【要約】【目的】微細なエッチングを高速に実施するために処
理室内の真空度を高くしても、ガスの排気を損ねること
なくプラズマを電極間に効率よく閉じこめ、かつ均一な
処理を可能にする。【構成】上部電極４１の周辺に石英のシールドリング
４２を設け、ウエハＷを載置するサセプタ６の周辺に
は、シリコンの内側フォーカスリング２１と石英の外側
フォーカスリング２２を設ける。シールドリング４２の
突出部４３と外側フォーカスリング２２との間を、電極
間ギャップよりも狭くし、突出部４３は外側フォーカス
リング２２の上方に位置させる。突出部４３と外側フォ
ーカスリング２２によってプラズマの拡散が防止され
る。内側フォーカスリング２１を介しているので、ウエ
ハＷの周辺部のプラズマ密度が不当に高くならない。突
出部４３の厚さは薄いので、ガスコンダクタンスは良好
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被処理基板、例えば半
導体ウエハの絶縁膜をエッチングするためのエッチング
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から例えば半導体製造プロセスにお
いては、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）など
の表面の絶縁膜をエッチングして、例えばコンタクトホ
ールを形成するための装置としてエッチング装置が使用
されているが、その中でもとりわけ処理室内の上下に電
極を配置した所謂平行平板型のエッチング装置は、均一
性に優れ、大口径ウエハの処理が可能である等の長所を
有し、また装置構成も比較的簡易であることから数多く
使用されている。

【０００３】前記従来の一般的な平行平板型のエッチン
グ装置は、例えば特開昭６２−６９６２０号公報におい
ても公知なように、処理室内の上下に電極が対向して設
けられており、被処理基板であるウエハは下側の電極に
載置され、この処理室内にエッチングガスを導入すると
共に、高周波電力を前記下部電極に供給して上下電極間
にプラズマを発生させ、エッチングガスの解離によって
生じたエッチャントイオンによって、前記ウエハの絶縁
膜をエッチングするように構成されている。

【０００４】ところでこの種の絶縁膜のエッチング処理
加工は、半導体デバイスの高集積化に伴ってますます微
細な加工や、処理速度の向上、処理の均一性が要求され
ておりそのため電極間に発生したプラズマの密度も、よ
り高密度化させることが求められている。この点前記し
た特開昭６２−６９６２０号公報に開示されたプラズマ
処理装置においても、発生したプラズマの拡散を防止し
て電極間に集中させるため、相対向する電極の少なくと
もいずれか一方の外周部に絶縁体を配置し、この絶縁体
と他の電極あるいは他の絶縁体との間の間隔が、相対向
する電極間隔の７０％以下となるように配置した狭間隔
構成体を設け、プラズマが発生する領域の拡散を阻止す
るようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭６２−６９６２０号公報に開示された技術は、２５
６ｋ〜１Ｍ程度のＤＲＡＭの製造を目的としており、今
日のような高集積度のデバイス、例えば６４ＭのＤＲＡ
Ｍの製造にはもはや適さなくとなっている。即ち、より
高速かつ微細なエッチングを実施するためには、処理室
内の圧力をより減圧してプラズマ密度を高くする必要が
あるが、前記従来技術は、０．５Ｔｏｒｒ〜３．０Ｔｏ
ｒｒ程度の減圧度を想定しており、その公報に開示され
た技術のみをもってしては、それより高い真空度でのプ
ラズマ領域の拡散を防止することは実際上難しく、エッ
チングレートの向上が期待できない。また当然のことな
がらこの種のエッチング処理はウエハに対して均一に行
うことが望まれるが、前記従来技術のように、単に絶縁
体を配置して、この絶縁体と他の電極あるいは他の絶縁
体との間の間隔を電極間隔よりも狭く設定しただけで
は、該絶縁体の狭間隔に近い場所では、電極の中心部よ
りもプラズマ密度が高くなってしまい、その結果被処理
基板に対するエッチング処理の均一性に影響を与えるお
それがあった。またプラズマの拡散防止を図るために、
絶縁体によって形成する間隔を単純に狭くしてしまう
と、供給されたエッチングガス等の排気までも滞ってし
まい、所期のエッチングを実施することができないおそ
れがある。

【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、６４ＭのＤＲＡＭの製造にも対処可能な微細なエ
ッチングを高速に実施するために、処理室内の減圧度を
例えば１０ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒにまで減圧し
ても、発生したプラズマを電極間に効率よく閉じこめ
て、高密度プラズマによる高いエッチングレートを実現
すると共に、より均一なエッチング処理が可能なエッチ
ング装置を提供して、前記問題の解決を図ることをその
目的とする。また本発明はエッチングガス等のガス流量
を増加させることなく所期のエッチングが行えるよう
に、プラズマの拡散防止を図るにあたって、ガスの排気
を不当に抑制させないこともその目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載のエッチング装置は、減圧自在な処
理室内に上部電極と下部電極を対向して有し、高周波電
力の供給によって前記上部電極と下部電極との間にプラ
ズマを発生させ、前記下部電極上の被処理基板をエッチ
ングする如く構成されたエッチング装置において、上部
電極及び下部電極の双方に高周波電力が供給され、上部
電極の周辺には上側絶縁体が設けられ、下部電極の周辺
には、シリコンからなる第１の環状体と、この第１の環
状体の外周に位置する絶縁体からなる第２の環状体が配
置され、上側絶縁体における内周寄り部分と第２の環状
体との間の最も狭い間隔が、前記上部電極と下部電極と
の間の間隔よりも狭く設定され、上側絶縁体の内周縁
が、第２の環状体の内周縁と外周縁との間に応対する位
置に設定されたことを特徴とする。

【０００８】また請求項２のエッチング装置は、減圧自
在な処理室内に上部電極と下部電極を対向して有し、高
周波電力の供給によって前記上部電極と下部電極との間
にプラズマを発生させ、前記下部電極上の被処理基板を
エッチングする如く構成されたエッチング装置におい
て、上部電極及び下部電極の双方に高周波電力が供給さ
れ、上部電極の周辺には上側絶縁体が設けられ、下部電
極の周辺には、シリコンからなる第１の環状体と、この
第１の環状体の外周に位置する絶縁体からなる第２の環
状体が配置され、上側絶縁体における内周寄り部分と第
２の環状体との間の最も狭い間隔が、前記上部電極と下
部電極との間の間隔よりも狭く設定され、上側絶縁体に
おける前記最も狭い間隔を形成する部分の内周縁と外周
縁が、前記第２の環状体の内周縁と外周縁との間に応対
する位置に設定されたことを特徴とする。

【０００９】そして請求項３のエッチング装置は、減圧
自在な処理室内に上部電極と下部電極を対向して有し、
高周波電力の供給によって前記上部電極と下部電極との
間にプラズマを発生させ、前記下部電極上の被処理基板
をエッチングする如く構成されたエッチング装置におい
て、上部電極及び下部電極の双方に高周波電力が供給さ
れ、上部電極の周辺には上側絶縁体が設けられ、下部電
極の周辺には、シリコンからなる第１の環状体と、この
第１の環状体の外周に位置する絶縁体からなる第２の環
状体が配置され、上側絶縁体における内周寄り部分と第
２の環状体との間の最も狭い間隔が、前記上部電極と下
部電極との間の間隔よりも狭く設定され、前記第１の環
状体の外側周辺部と第２の環状体の内側周辺部とは重合
しており、上側絶縁体における前記最も狭い間隔を形成
する部分の外周縁が、前記第２の環状体の内周縁と外周
縁との間に応対する位置に設定され、上側絶縁体におけ
る前記最も狭い間隔を形成する部分の内周縁が、前記第
１の環状体の外周辺部と第２の環状体の内周辺部との前
記重合部分に応対する位置に設定されたことを特徴とす
るものである。

【００１０】

【作用】請求項１のエッチング装置においては、下部電
極の周辺にシリコンからなる第１の環状体を配置し、さ
らにその周辺に絶縁体からなる第２の環状体を配置し、
この第２の環状体と上側絶縁体の内周寄りの部分との間
で、上下電極の間隔よりも狭い間隔を創出しているの
で、上下電極間で発生したプラズマは第２の環状体と上
側絶縁体の内周寄りの部分との間でその拡散が抑制され
る。そしてそのようにいわば閉じこめられた格好のプラ
ズマ中のイオンは、第１の環状体によって下部電極上の
被処理基板上に効果的に入射される。従って、高密度プ
ラズマの下で微細なエッチングが被処理基板に対してな
される。そして上側絶縁体の内周縁が、第２の環状体の
内周縁と外周縁との間に応対する位置、即ち第１の環状
体よりも外周に位置する第２の環状体の上方に位置して
いるので、前記第１の環状体の作用効果を損ねることは
なく、また前記したプラズマ閉じこめ作用に伴う被処理
基板周縁部の密度が不当に高くなることを抑えることが
できる。

【００１１】請求項２のエッチング装置は、さらにガス
コンダクタンスに留意した構成となっている。即ち請求
項２のエッチング装置においては、上下電極間よりも狭
い間隔を形成する上側絶縁体の内周寄り部分の内周縁と
外周縁が、第２の環状体の内周縁と外周縁の間に応対す
る位置、即ちその上方に設定されているので、この上側
絶縁体の内周寄り部分の径方向の長さ（幅）は、第２の
環状体の径方向の長さ（幅）よりも短くなっている。従
って、その分上下電極間の空間（処理空間）からの排気
の際のガスコンダクタンスが向上し、上下電極間に供給
してプラズマ化させるエッチングガス等の処理ガスの流
量を抑制することなく、プラズマを効率よく閉じこめる
ことが可能になる。もちろん上側絶縁体の内周縁も第１
の環状体よりも外周に位置する第２の環状体の上方に位
置しているので、請求項１の場合と同様、前記第１の環
状体の作用効果を損ねることはなく、また前記したプラ
ズマ閉じこめ作用に伴う被処理基板周縁部の密度が不当
に高くなることを抑えることができる。

【００１２】請求項３のエッチング装置では、シリコン
の第１の環状体の外周辺部と絶縁体の第２の環状体の内
周辺部とが重合しているが、この重合部分は、上下電極
間の空間に比べてプラズマが希薄になっている。従っ
て、この部分にプラズマ閉じこめ手段を構成する上側絶
縁体における前記最も狭い間隔を形成する部分の内周縁
を位置させたので、前記請求項１、２の場合よりも、よ
り被処理基板に近接した場所でプラズマ拡散の防止を図
ることができ、かつ被処理基板周辺のプラズマ密度を中
心よりも高くすることはない。しかも上側絶縁体におけ
る前記最も狭い間隔を形成する部分の外周縁は、第２の
環状体の上方に位置しているので、請求項２の場合と同
様、ガスコンダクタンスも良好である。

【００１３】なお本発明にかかる請求項１〜３のエッチ
ング装置において、いずれか一方の電極の方は相対的に
高い周波数、他の電極の方はそれより低い周波数の電力
が供給される構成とすれば、高い周波数の方でプラズマ
を発生、維持させ、そのとき解離したイオンの被処理基
板への入射速度などを、低い方の周波数で制御すること
が可能になる。従って、エッチングのコントロールが容
易になる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき説
明すると、図１は本実施例にかかるエッチング装置１の
断面を模式的に示しており、このエッチング装置１にお
ける処理室２は、気密に閉塞自在な酸化アルマイト処理
されたアルミニウムなどからなる円筒形状の処理容器３
内に形成され、当該処理容器３自体は接地線４を介して
接地されている。前記処理室２内の底部にはセラミック
などの絶縁支持板５が設けられており、この絶縁支持板
５の上部に、被処理基板例えば直径８インチの半導体ウ
エハ（以下、「ウエハ」という）Ｗを載置するための下
部電極を構成する略円柱状のサセプタ６が、上下動自在
に収容されている。

【００１５】前記サセプタ６は、前記絶縁支持板５及び
処理容器３の底部を遊貫する昇降軸７によって支持され
ており、この昇降軸７は、処理容器３外部に設置されて
いる駆動モータ８によって上下動自在となっている。従
って、この駆動モータ８の作動により、前記サセプタ６
は、図１中の往復矢印に示したように、上下動自在とな
っている。なお処理室２の気密性を確保するため、前記
サセプタ６と絶縁支持板５との間には、前記昇降軸７の
外方を囲むように伸縮自在な気密部材、例えばベローズ
９が設けられている。

【００１６】前記サセプタ６は、表面が酸化処理された
アルミニウムからなり、その内部には、温度調節手段、
例えばセラミックヒータなどの加熱手段（図示せず）
や、外部の冷媒源（図示せず）との間で冷媒を循環させ
るための冷媒循環路（図示せず）が設けられており、サ
セプタ６上のウエハＷを所定温度に維持することが可能
なように構成されている。またかかる温度は、温度セン
サ（図示せず）、温度制御機構（図示せず）によって自
動的に制御される構成となっている。

【００１７】また前記サセプタ６上には、ウエハＷを吸
着保持するための静電チャック１１が設けられている。
この静電チャック１１は、図２にその詳細を示したよう
に、例えば導電性の薄膜１２をポリイミド系の樹脂１３
によって上下から挟持した構成を有し、処理容器３の外
部に設置されている高圧直流電源１４からの電圧が前記
薄膜１２に印加されると、そのクーロン力によってウエ
ハＷは、静電チャック１１の上面に吸着保持されるよう
になっている。もちろんそのような静電チャックに拠ら
ず、機械的クランプによってウエハＷの周縁部を押圧す
るようにして、サセプタ６上にウエハＷを保持する構成
としてもよい。

【００１８】前記サセプタ６上の周辺には、静電チャッ
ク１１を囲むようにして、第１の環状体を構成する、平
面が略環状の内側フォーカスリング２１が設けられてい
る。この内側フォーカスリング２１は導電性のシリコン
からなり、その内周側と外周側の上面に、夫々一段下が
った段部２１ａ、２１ｂが形成されており、内周側の段
部２１ａの上面は、前記静電チャック１１の上面と面一
となるように設定され、この段部２１ａの上面は、静電
チャック１１に保持されたウエハＷの周縁部下面が載置
される。この内側フォーカスリング２１は、プラズマ中
のイオンを効果的にウエハＷに入射させる機能を有して
いる。

【００１９】前記内側フォーカスリング２１の外周に
は、平面が略環状の外側フォーカスリング２２が設けら
れている。この外側フォーカスリング２２は絶縁性の石
英からなり、その内周部２２ａは、前記内側フォーカス
リング２１の段部２１ｂの上に載置されるようにして設
けられている。従って、内側フォーカスリング２１の外
周辺と外側フォーカスリング２２の内周辺とは、前記各
段部２１ｂと内周部２２ａとの部分で重合している。な
お内側フォーカスリング２１の中央部２１ｃと、この外
側フォーカスリング２２の上面とは面一になるように設
定されている。また外側フォーカスリング２２の外周上
縁部２２ｂは、外側に凸の湾曲形状に成形され、ガスが
澱まず円滑に排出されるようになっている。この外側フ
ォーカスリング２２は、後述のシールドリング４２と共
に、プラズマの拡散防止機能を有している。

【００２０】前出サセプタ６の周囲には、図２に示した
ように、石英の絶縁リング２３、フッ素系樹脂の絶縁リ
ング２４を介して絶縁性のバッフル板２５が配され、さ
らにこのバッフル板２５の内周部は、石英の支持体２６
に対してボルト等の手段によって固定されている。従っ
て、サセプタ６の上下動に伴ってこのバッフル板２５も
上下動する構成となっている。このバッフル板２５には
多数の透孔２５ａが形成されており、ガスを均一に排出
する機能を有している。

【００２１】前出処理室２内の上部には、処理容器３と
は絶縁部材３１を介して、エッチングガスやその他のガ
スを処理室２内に導入するための拡散部材３２が設けら
れている。この拡散部材３２は、図２にも示したよう
に、平板部３２ａを平行に上下複数段に配した中空構造
を有しており、さらに各平板部３２ａには、多数の拡散
孔３３が形成されている。この拡散部材３２の中央には
ガス導入口３４が設けられ、さらにバルブ３５、３６、
流量調節のためのマスフローコントローラ３７を介し
て、処理ガス供給源３８からのエッチングガス、例えば
ＣＦ₄ガスが、前記導入口３４、拡散部材３２の拡散孔
３３を通じて処理室２内に導入されるようになってい
る。

【００２２】前記拡散部材３２の下方には、前出サセプ
タ６と対向するように、上部電極４１が、前記絶縁部材
３１によって支持されている。この上部電極４１は導電
性のシリコンからなり、また前記拡散部材３２によって
導入されたガスを、サセプタ６上のウエハＷに対して均
一に吐出させるための多数の吐出口４１ａを有してい
る。そして上側絶縁体を構成する石英からなるシールド
リング４２は、その上側内周が、前記絶縁部材３１に固
着されるようにして、上部電極４１の周辺に配置されて
いる。

【００２３】このシールドリング４２は、環状の突出部
４３を内周寄り下面に形成しており、当該突出部４３の
内周縁４３ａは、前出内側フォーカスリング２１の外周
辺と外側フォーカスリング２２の内周辺とが重合した部
分に応対する位置、即ち内側フォーカスリング２１の段
部２１ｂと、外側フォーカスリング２２内周部２２ａと
が重なった部分の上方に位置するように設定されてい
る。そしてこの突出部４３下面と外側フォーカスリング
２２の内周部２２ａとの間の距離は、前出サセプタ６の
上面、即ち静電チャック１１の上面と上部電極４１の下
面との間のギャップよりも短く設定されている。なおこ
のシールドリング４２における各角部は、すべて外側に
凸に湾曲した形状に成形されており、ガスが澱まず円滑
に排出されるようになっている。

【００２４】処理容器３の下部には、真空ポンプなどの
真空引き手段５１に通ずる排気管５２が接続されてお
り、サセプタ６の周囲に配置された前出バッフル板２５
を介して、処理室２内は、１０ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴ
ｏｒｒ内の任意の減圧度にまで真空引きすることが可能
となっている。

【００２５】次にこのエッチング装置１の高周波電力の
供給系について説明すると、まず下部電極となるサセプ
タ６に対しては、周波数が数百ｋＨｚ程度、例えば８０
０ｋＨｚの高周波電力を出力する高周波電源５３からの
電力が、整合器５４を介して供給される構成となってい
る。一方上部電極４１に対しては、整合器５５を介し
て、周波数が前記高周波電源５３よりも高い１ＭＨｚ以
上の周波数、例えば２７．１２ＭＨｚの高周波電力を出
力する高周波電源５６からの電力が供給される構成とな
っている。

【００２６】前記処理容器３の側部には、ゲートバルブ
６１を介してロードロック室６２が隣接している。この
ロードロック室６２内には、被処理基板であるウエハＷ
を処理容器３内の処理室２との間で搬送するための、搬
送アームなどの搬送手段６３が設けられている。

【００２７】本実施例にかかるエッチング装置１の主要
部は以上のように構成されており、例えばシリコンのウ
エハＷの酸化膜（ＳｉＯ₂）に対してエッチング処理す
る場合の作用等について説明すると、まずゲートバルブ
６１が開放された後、搬送手段６３によってウエハＷが
処理室２内に搬入される。このとき駆動モータ８の作動
により、サセプタ６は下降してウエハＷ受け取りの待機
状態になっている。そして搬送手段６３によってウエハ
Ｗが静電チャック１１上に載置された後、搬送手段６３
は待避してゲートバルブ６１は閉鎖され、また駆動モー
タ８の作動によってサセプタ６は所定の処理位置まで上
昇する。

【００２８】次いで処理室２内が、真空引き手段５１に
よって減圧されていき、所定の減圧度になった後、処理
ガス供給源３８からＣＦ₄ガスが供給され、処理室２の
圧力が、例えば１０ｍＴｏｒｒに設定、維持される。

【００２９】そして上部電極４１に対して高周波電源５
６から周波数が２７．１２ＭＨｚの高周波電力が供給さ
れると、上部電極２１とサセプタ６との間にプラズマが
生起される。またこれより僅かに遅れて（１秒以下のタ
イミング遅れ）をもって、サセプタ６に対して高周波電
源５４から周波数が８００ｋＨｚの高周波電力が供給さ
れる。そのようにサセプタ６に対してタイミングを遅ら
せて高周波電力を供給させることにより、過大な電圧に
よってウエハＷがダメージを受けることを防止できる。
そして発生したプラズマによって処理室２内のＣＦ₄ガ
スが解離し、その際に生ずるフッ素ラジカルが、サセプ
タ６側に印加されたバイアス電圧によってその入射速度
がコントロールされつつ、ウエハＷ表面のシリコン酸化
膜（ＳｉＯ₂）をエッチングしていく。

【００３０】この場合サセプタ６には、ウエハＷを取り
囲むように配置された内側フォーカスリング２１の外周
に外側フォーカスリング２２が設けられ、該外側フォー
カスリング２２の上方には、上部電極４１の周辺に配置
されたシールドリング４２の突出部４３が位置して、両
者で静電チャック１１の上面と上部電極４１の下面との
間よりも短いギャップを構成しているので、サセプタ６
と上部電極４１との間に発生したプラズマの拡散は抑え
られ、該プラズマの密度は高くなっている。もちろん処
理室２内の圧力が、１０ｍＴｏｒｒという高い真空度で
あっても、プラズマの拡散を効果的に抑制することがで
きる。従って、６４ＭＤＲＡＭの高集積度の半導体デバ
イスのエッチング処理にも対処可能であり、エッチング
レートも高いものになる。またウエハＷの周囲には、内
側フォーカスリング２１が配置されているので、エッチ
ャントイオンであるフッ素ラジカルは効率よくウエハＷ
に入射し、ウエハＷ表面のシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）
のエッチングレートは、一層高くなっている。

【００３１】ところでプラズマを閉じこめようとする突
出部４３の内周近傍では、プラズマ密度が高くなろうと
する傾向があるが、前記突出部４３の内周縁４３ａは、
前記内側フォーカスリング２１の外周辺と外側フォーカ
スリング２２の内周辺とが重合した部分に応対する位
置、即ち内側フォーカスリング２１の段部２１ｂと、外
側フォーカスリング２２内周部２２ａとが重なった部分
の上方に位置している。そしてこの重合部分は、導電体
である内側フォーカスリング２１の上に、絶縁体である
外側フォーカスリング２２が薄く重なった構成であるか
ら、バイアスは多少抜ける条件となっており、そのため
この重合部分のプラズマはウエハＷの中心部よりも元々
希薄になっている。従って、突出部４３の内周近傍での
プラズマ密度は中心部とさほど差がない密度に維持さ
れ、その結果、ウエハＷの周辺部のプラズマ密度は、中
心部と殆ど変わらない密度となっている。それゆえウエ
ハＷに対するエッチングの均一性は良好である。

【００３２】エッチングに用いたＣＦ₄ガスは、前記し
たシールドリング４２と外側フォーカスリング２２との
間から、バッフル板２５を通じて排気管５２から処理室
２外部へと排出されるが、前記したようにプラズマ拡散
を抑制するため、シールドリング４２の下面には突出部
４３が形成され、それによって流路もまた狭隘なものと
なっている。従って、その分ガスコンダクタンスが低下
することになるが、本実施では、当該突出部４３の外周
縁４３ｂが、外側フォーカスリング２２の外周縁よりも
大幅に内側に位置しており、突出部４３の厚みは極めて
薄く設定されている。そのため結局のところ、シールド
リング４２と外側フォーカスリング２２との間のガスコ
ンダクタンスは、さほど低下せず、円滑なガスの排気が
実現されている。従って、従来のこの種のエッチング装
置と比べても、エッチングガスの流量を特に上げる必要
はない。

【００３３】次に発明者らが実施例にかかるエッチング
装置１を用いて実際にエッチングした際のデータに基づ
いて、突出部４３の長さとエッチレートの関係について
説明すると、図３に示したように、ウエハＷ上面と上部
電極４１下面のギャップＧを１５mmに設定し、外側フォ
ーカスリング２２上面と突出部４３下面の最小ギャップ
ＭＧを変えて８インチのウエハＷをエッチングしたとこ
ろ、図４の表に示したよう結果が得られた。なおこのと
きのエッチング条件は次の通りである。上部電極４１に
供給した高周波電力は周波数２７．１２ＭＨｚで２ｋ
Ｗ、サセプタ６に供給した高周波電力は周波数８００ｋ
ＨｚでＶｐｐ（プラズマ電位）が１．５ｋＶであり、ま
たエッチングガスは、Ｃ₄Ｆ₈／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ₂＝１５
／１５／２５５／６（ＳＣＣＭ）の混合ガス、流量で供
給した。

【００３４】図４の表に示した結果によれば、最小ギャ
ップＭＧが小さいほどエッチレートが高いことがわか
る。しかしながら、最小ギャップＭＧを６mmよりさらに
小さくしてしまうと、今度は均一性が大きく低下してし
まうことも確認できた。従って、均一性をも考慮する
と、最小ギャップＭＧの好ましい範囲は、６〜１０mm、
とりわけ８mm前後が実際上は好適である。

【００３５】次に突出部４３とガスコンダクタンスとの
関係について説明すると、図３に示したように、突出部
４３の厚さをＤ、突出部４３の内周から外側フォーカス
リング２２の外周までの長さをＬとしたとき、ウエハＷ
上面と上部電極４１下面のギャップＧを２５mm、最小ギ
ャップＭＧ＝８mm、Ｌ＝２５mmに設定し、処理室２の内
圧を４５ｍＴｏｒｒに設定した場合、ガスコンダクタン
スは、Ｄ＝１０mmのときには４６８（ｌ／ｓ）で、Ｄ＝
３mmのときには６２５（ｌ／ｓ）となった。従前のタイ
プ、即ち本実施例のように突出部４３を形成せず、特開
昭６２−６９６２０号公報に開示されたように、下面が
フラットな絶縁体によってプラズマ閉じこめ用の狭間隔
を形成した場合、仮にその径方向の長さ（Ｄに相当す
る）を２５mmとすれば、そのときのガスコンダクタンス
は３１２であった。従ってプラズマ拡散を抑制する場
合、本実施例のようにシールドリング４２にＤの短い突
出部４３を形成し、この突出部４３によってプラズマを
閉じこめるようにした方が、ガスコンダクタンスが良好
であることが確認できた。

【００３６】なお前記実施例における、シールドリング
４２の突出部４３は、その内外側が、垂直に成形された
形状であったが、これに代えて例えば図５に示したよう
な形状を持った突出部４４を有するシールドリング４５
を取り付けてもよい。この突出部４４は、その内周側は
垂直に成形されているが、外周側はテーパ状に成形され
ている。このシールドリング４５によれば、前記シール
ドリング４２の場合よりもさらに突出部４４の外側にガ
スが澱むことはなく、デポ等が付着しにくいものとなっ
ている。

【００３７】さらに外側シールドリングについても、前
記実施例のようにその外周を垂直に成形せず、図５に示
したように、テーパ状に成形された外側シールドリング
４６を用いてもよい。この場合には、前記実施例の場合
よりも、バッフル板２５とのおりなす角度が鈍角になっ
ているので、ガスが澱みにくくデポ等が付着しづらいも
のとなっている。従って、図５に示したシールドリング
４５や外側シールドリング４６を用いれば、処理室２内
の汚染防止に寄与する。

【００３８】なお前記した実施例は、シリコンの半導体
ウエハ表面のシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）をエッチング
するプロセスを実施する装置として構成されていたが、
これに限らず、本発明は各種の絶縁膜、例えばシリコン
窒化膜（ＳｉＮ）、ＴＥＯＳ酸化膜、ＢＰＳＧ膜のエッ
チングプロセスを実施する装置としてももちろん構成で
きる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１〜３のエッチング装置によれ
ば、被処理基板の周辺部のプラズマ密度を、中心部より
不当に高くすることなく、プラズマの拡散を防止するこ
とでがきる。従って、高いプラズマ密度の下で微細かつ
均一で高速なエッチングを被処理基板に施すことが可能
である。特に請求項２、３のエッチング装置では、その
ようにプラズマの拡散防止を図りつつもガスコンダクタ
ンスは良好であり、エッチングガス等の処理ガスの流量
を抑制することなく、プラズマを効率よく閉じこめるこ
とが可能になる。そして請求項３のエッチング装置で
は、前記請求項１、２の場合よりも、より被処理基板に
近接した場所でプラズマ拡散の防止を図ることができる
ので、さらに高いプラズマ密度の下で被処理基板に対し
てエッチングすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるエッチング装置の断面
説明図である。

【図２】図１のエッチング装置におけるシールドリング
と外側フォーカスリングとの位置関係を示す図１の要部
拡大説明図である。

【図３】図１のエッチング装置におけるシールドリング
と外側フォーカスリングとの距離関係を示す説明図であ
る。

【図４】図１のエッチング装置を用いてエッチングした
ときのシールドリングの突出部と外側フォーカスリング
間のギャップとエッチレートの関係を示す図表である。

【図５】本発明に用いることができるシールドリングと
外側フォーカスリングの他の形状の例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１エッチング装置２処理室３処理容器６サセプタ２１内側フォーカスリング２２外側フォーカスリング４１上部電極４２シールドリング４３突出部５２排気管５３、５５高周波電源Ｗウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧自在な処理室内に上部電極と下部電
極を対向して有し、高周波電力の供給によって前記上部
電極と下部電極との間にプラズマを発生させ、前記下部
電極上の被処理基板をエッチングする如く構成されたエ
ッチング装置において、上部電極及び下部電極の双方に
高周波電力が供給され、上部電極の周辺には上側絶縁体
が設けられ、下部電極の周辺には、シリコンからなる第
１の環状体と、この第１の環状体の外周に位置する絶縁
体からなる第２の環状体が配置され、上側絶縁体におけ
る内周寄り部分と第２の環状体との間の最も狭い間隔
が、前記上部電極と下部電極との間の間隔よりも狭く設
定され、上側絶縁体の内周縁が、第２の環状体の内周縁
と外周縁との間に応対する位置に設定されたことを特徴
とする、エッチング装置。
【請求項２】減圧自在な処理室内に上部電極と下部電
極を対向して有し、高周波電力の供給によって前記上部
電極と下部電極との間にプラズマを発生させ、前記下部
電極上の被処理基板をエッチングする如く構成されたエ
ッチング装置において、上部電極及び下部電極の双方に
高周波電力が供給され、上部電極の周辺には上側絶縁体
が設けられ、下部電極の周辺には、シリコンからなる第
１の環状体と、この第１の環状体の外周に位置する絶縁
体からなる第２の環状体が配置され、上側絶縁体におけ
る内周寄り部分と第２の環状体との間の最も狭い間隔
が、前記上部電極と下部電極との間の間隔よりも狭く設
定され、上側絶縁体における前記最も狭い間隔を形成す
る部分の内周縁と外周縁が、前記第２の環状体の内周縁
と外周縁との間に応対する位置に設定されたことを特徴
とする、エッチング装置。
【請求項３】減圧自在な処理室内に上部電極と下部電
極を対向して有し、高周波電力の供給によって前記上部
電極と下部電極との間にプラズマを発生させ、前記下部
電極上の被処理基板をエッチングする如く構成されたエ
ッチング装置において、上部電極及び下部電極の双方に
高周波電力が供給され、上部電極の周辺には上側絶縁体
が設けられ、下部電極の周辺には、シリコンからなる第
１の環状体と、この第１の環状体の外周に位置する絶縁
体からなる第２の環状体が配置され、上側絶縁体におけ
る内周寄り部分と第２の環状体との間の最も狭い間隔
が、前記上部電極と下部電極との間の間隔よりも狭く設
定され、前記第１の環状体の外側周辺部と第２の環状体
の内側周辺部とは重合しており、上側絶縁体における前
記最も狭い間隔を形成する部分の外周縁が、前記第２の
環状体の内周縁と外周縁との間に応対する位置に設定さ
れ、上側絶縁体における前記最も狭い間隔を形成する部
分の内周縁が、前記第１の環状体の外周辺部と第２の環
状体の内周辺部との前記重合部分に応対する位置に設定
されたことを特徴とする、エッチング装置。