JPH09213683A

JPH09213683A - プラズマエッチング装置

Info

Publication number: JPH09213683A
Application number: JP2082796A
Authority: JP
Inventors: Naomiki Tamiya; 直幹民谷
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマエッチング装置のサセプタは平面形
状に形成されているため、ウエハの側周壁にプラズマが
供給され難くエッチング残渣が形成される。【解決手段】ウエハ９１を載置するサセプタ２０を備
えたプラズマエッチング装置１において、サセプタ２０
のウエハ載置面側２０ａに、サセプタ２０上にウエハ９
１を載置した状態でウエハ９１の側周壁９１ａの下部に
配設される溝Ａを形成した。これによって、曲面状に成
形されたウエハ９１の側周壁９１ａへのプラズマの供給
効率を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程で用いられるプラズマエッチング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５には、プラズマエッチング装置の一
例を示す。この図に示す平行平板型のプラズマエッチン
グ装置５には、反応室１０と、反応室１０と絶縁された
状態でこの内部に配置されたサセプタ２０と、サセプタ
２０と対向する状態で反応室１０内に設けられた上部電
極３０とが備えられている。反応室１０には、サセプタ
２０のウエハ載置面２０ａより下になる位置に排気系に
接続される排気口１１が設けられている。また、例えば
静電吸着方式のサセプタ２０は、高周波（ＲＦ）電源２
１が接続される下部電極（カソード電極）２２と、この
下部電極２２の表面を覆う誘電膜２３と、誘電膜２３の
外周に配置される保護リング２４とで構成される。

【０００３】誘電膜２３はサセプタ２０上に載置される
ウエハ９１の径よりも２ｍｍ程度小さい径を有し、保護
リング２４はアルミナセラミックのようなプラズマエッ
チング耐性に優れた絶縁物で形成される。そして、誘電
膜２３と保護リング２４とで平坦なウエハ載置面２０ａ
を構成している。一方、上部電極３０は、反応室１０と
共にアースされてアノード電極として用いられる。この
上部電極３０の裏面側には、反応室１０内に供給する反
応ガスの導入口３１が設けられている。そして、上部電
極３０のサセプタ２０に向かう面には複数の開口部３２
が設けられている。また、保護リング２４の上部には、
ウエハ９１の周辺領域におけるプラズマ密度の低下を防
止するためのフォーカスリング４０が配置される場合も
ある。

【０００４】上記のように構成されたプラズマエッチン
グ装置５では、下部電極２２に高周波を印加することに
よって、誘電膜２３上に載置されたウエハ９１がサセプ
タ２０に静電吸着される。そして、この状態で反応室１
０内のガスを排気して導入口３１から反応ガスを供給す
ると、上部電極３０と下部電極２２との間で反応ガスが
放電してプラズマが生じ、サセプタ２０上に載置したウ
エハ９１の表面全域を含む露出面が当該プラズマによっ
てエッチングされる。この際、ウエハ９１下に配置され
る誘電膜２３は、ウエハ９１と保護リング２４とで保護
されるためプラズマの回り込みによって損傷することが
防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６（１）に
示すように、上記プラズマエッチング装置のサセプタ２
０は、そのウエハ載置面２０ａが段差のない平面形状に
構成されている。このため、このプラズマエッチング装
置を用いてエッチング処理を行う際には、ウエハ載置面
２０ａ上に載置されたウエハ９１の側周壁９１ａにプラ
ズマが回り込み難くなっている。しかも、ウエハ９１の
側周壁９１ａは、ウエハ９１の表面及び裏面と当該側周
壁９１ａとで構成される角部を削った曲面状に成形され
ている。このことから、ウエハ９１の側周壁９１ａの下
半分は、プラズマの発生部に対して影になり、特にプラ
ズマが回り込み難くなっている。そして、エッチングを
行うウエハ９１の表面９１ｂは、半導体装置を形成する
ための材料層９２で覆われている。ところが、この材料
層９２は、ＣＶＤ法，スパッタ法または回転塗布法によ
って成膜されたものであり、ウエハ９１の側周壁９１ａ
も覆う状態に成膜される。

【０００６】したがって、図６（２）に示すように、上
記プラズマ処理装置によってウエハ９１上の材料層９２
をエッチング処理すると、ウエハ９１の側周壁９１ａに
材料層９２からなる残渣９２ａが形成される。そして、
この残渣９２ａは、後の工程及びウエハ搬送の際にダス
ト発生の一因になる。また、半導体装置の高集積化及び
高機能化にともない、配線構造の多層化が進展してい
る。このような半導体装置を製造するに際しては、成
膜，パターニング及びエッチングの各工程を繰り返し行
う必要がある。このため、上記繰り返しの工程によっ
て、残渣９２ａが大きく成長してウエハ９１表面の半導
体装置の構成層と繋がり、この残渣９２ａが剥がれる際
に当該構成層の剥がれるような不具合も発生する。

【０００７】また、上記の他にも、図５に示したよう
に、サセプタ２０上にフォーカスリング４０を設けた場
合には、フォーカスリング４０で周囲を囲まれた底面に
ウエハ９１が配置されることになる。このため、エッチ
ング処理によって生成される反応生成物は、フォーカス
リング４０を乗り越えて反応室１０の排気口１１から排
気される。したがって、上記反応生成物が舞い上がり、
ウエハ表面にダストとして付着する場合もある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明のプラズマ
エッチング装置は、サセプタのウエハ載置面側に、当該
サセプタ上にウエハを載置した状態で当該ウエハの側周
壁の下部に配設される溝を形成したことを上記課題を解
決するための手段としている。この溝の内壁には、排気
孔を設けても良い。

【０００９】上記プラズマエッチング装置では、サセプ
タ上に載置されたウエハの側周壁の下部に溝が配設され
ることから、この溝内にプラズマが流れ込むことによっ
てウエハの側周壁にプラズマラジカルが供給され易くな
る。このため、ウエハの側周壁におけるエッチングが促
進される。また、上記溝の内壁に排気孔を設けた場合に
は、プラズマの流束がウエハ側周壁に沿ってその下部に
位置する溝に向かって形成される。このため、ウエハの
側周壁がプラズマの経路になり、当該側周壁にプラズマ
が供給される。そして、ウエハの側周壁のエッチングに
よって生じる反応生成物は、溝の内壁の排気孔から排気
される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を平行平板型のプラ
ズマエッチング装置に適用した場合の実施形態を図面に
基づいて説明する。なお、本発明に係わるプラズマエッ
チング装置は平行平板型に限定されるものではなく、他
のプラズマエッチング装置に広く適用されるものであ
る。ここで、プラズマエッチング装置は、レジストの除
去を行うアッシング装置を含むものとする。また、以下
の各実施形態において従来装置と同様の構成部品には同
じ符号を付し、重複する説明は省略する。

【００１１】図１は、プラズマエッチング装置の一例を
示す概略構成図であり、先ずこの図を用いて第１実施形
態を説明する。プラズマエッチング装置１のサセプタ２
０におけるウエハ載置面２０ａには、溝Ａが形成されて
いる。この溝Ａは、サセプタ２０上にウエハ９１を載置
した状態で、当該ウエハ９１の側周壁９１ａ下に位置す
るように配設されている。そして、好ましくはウエハ９
１の側周壁９１ａの全周に沿って、この溝Ａを配設す
る。また、この溝Ａは、誘電膜２３と溝Ａとの間で局所
放電を発生しない程度に誘電膜２３との間隔を保って、
サセプタ２０を構成する保護リング２４に形成されるこ
ととする。尚、溝Ａの断面形状は、図示したような矩形
形状に限定されず、Ｕ字溝やＶ字溝でも良い。

【００１２】上記溝Ａの構成は、フォーカスリング４０
を有しないエッチング装置でも同様である。また、保護
リング２４が備えられておらず、下部電極２２上の全面
が誘電膜２３で覆われたサセプタ、クランプ方式でウエ
ハを固定する構成のサセプタまたは吸引チャック方式で
ウエハを固定するサセプタを有するエッチング装置にも
適用できる。この場合、溝Ａは、ウエハ９１の側周壁９
１ａ下に配設されれば良く、好ましくはウエハ９１の側
周壁９１ａの全周に沿って配設されるようにする。

【００１３】上記構成のプラズマエッチング装置１を作
動させる場合には、従来装置によるエッチング処理と同
様に、下部電極２２に高周波を印加してサセプタ２０上
に載置したウエハ９１を静電吸着し、反応室１０内のガ
スを排気して反応室１０内に反応ガスを供給する。これ
によって、上部電極３０と下部電極２２との間で上記反
応ガスが放電してプラズマが生じる。

【００１４】そして、図２（１）に示すように、ウエハ
９１の表面９１ｂ及び側周壁９１ａを覆う材料層９２を
上記プラズマエッチング装置を用いて処理すると、サセ
プタ２０上に載置したウエハ９１の側周壁９１ａ下部の
溝Ａ内にもプラズマＣが供給される。したがって、曲面
状に形成された側周壁９１ａのウエハ載置面２０ａに向
かう部分には溝Ａ内のプラズマＣが供給され、当該側周
壁９１ａ上に成膜された材料層９２が効率良くエッチン
グされる。そして、図２（２）に示すように、側周壁９
１ａに材料層９２からなる残渣を残すことなく、ウエハ
９１の露出面がプラズマによってエッチングされ、ウエ
ハ９１の表面９１ｂ上に材料層９２からなるエッチング
パターン（図示せず）が形成される。

【００１５】次に、図３は、プラズマエッチング装置の
他の例を示す概略構成図であり、以下にこの図を用いて
第２実施形態を説明する。このプラズマエッチング装置
２は、上記図１を用いて説明したプラズマエッチング装
置（１）の溝Ａの内壁に排気孔Ｂを設けたものである。
ここでは、一例として、断面矩形形状の溝Ａの底面から
サセプタ２０内を通して当該サセプタ２０の側壁から反
応室１０内に通じる排気孔Ｂを設けた。

【００１６】この排気孔Ｂは、好ましくは排気口１１に
近い位置で反応室１０に通じるように配置することとす
る。また、排気孔Ｂを反応室１０の外部にまで延設し、
排気口１１に接続された排気系または独立した排気系に
接続させても良い。さらに、排気孔Ｂは、溝Ａに対して
１か所または２か所以上の複数箇所設けたり、また溝Ａ
に沿って連続した形状の排気孔Ｂにしても良い。ただ
し、排気孔Ｂの形成によってサセプタ２０の一部分がサ
セプタ２０の本体から分離される場合には、この分離さ
れた部分を上記本体に支える支持部材を設けることとす
る。尚、排気孔Ｂは、保護リング２４をくり抜いた状態
で、形成したものでも良い。

【００１７】上記排気孔Ｂの構成は、フォーカスリング
４０を有しないエッチング装置でも同様である。また、
保護リング２４が備えられておらず、下部電極２２上の
全面が誘電膜２３で覆われたサセプタ、クランプ方式で
ウエハを押さえ込む構成のサセプタまたは吸引チャック
方式でウエハを保持するサセプタを有するエッチング装
置にも適用できる。

【００１８】上記構成のプラズマエッチング装置２は、
上記第１実施形態のプラズマエッチング装置と同様に作
動させる。そして、図４（１）に示すように、ウエハ９
１の表面９１ｂ及び側周壁９１ａを覆う材料層９２をこ
のプラズマエッチング装置を用いて処理すると、ウエハ
９１の側周壁９１ａ下部の溝Ａに排気孔Ｂが接続されて
いることによって、プラズマＣの流束が溝Ａに向かって
形成される。このため、当該流束の経路になるウエハ９
１の側周壁９１ａにプラズマが効率良く供給される。し
たがって、上記第１実施形態よりもさらに効率良くウエ
ハ９１の側周壁９１ａに成膜された材料層９２がエッチ
ングされる。

【００１９】そして、図４（２）に示すように、側周壁
９１ａに材料層９２からなる残渣を残すことなく、ウエ
ハ９１の露出面がプラズマによってエッチングされ、ウ
エハ９１の表面上に材料層９２からなるエッチングパタ
ーン（図示せず）が形成される。また、ウエハ９１の側
周壁９１ａの材料層（９２）部分のエッチングによって
生じる反応生成物Ｄは、排気孔Ｂから効率良く排気され
る。この際、この反応生成物Ｄは、ウエハ９１の表面９
１ｂより上に舞い上がることはない。このため、特にフ
ォーカスリング４０を有するプラズマエッチング装置で
は、この反応生成物Ｄが反応室（１０）内から排出され
る際に、ウエハ９１の表面９１ｂにダストとなって付着
することが防止される。

【００２０】尚、上記第１及び第２実施形態において、
クランプ方式でウエハを固定する方式のサセプタを用い
た場合には、クランプで影になる部分以外のウエハの露
出面全面において、上記各実施形態と同様にエッチング
が行われる。また、吸引チャック方式でウエハを固定す
るサセプタのような全面処理が可能なサセプタを用いた
場合には、ウエハの露出面の全面において上記と同様に
エッチングを行うことが可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のプラズマエ
ッチング装置によれば、サセプタ上にウエハを載置した
状態で当該ウエハの側周壁下部に配設される溝を上記サ
セプタのウエハ載置面側に形成したことで、ウエハの側
周壁に供給されるプラズマを増加させ、当該側周壁に残
渣を残すことなくエッチングを行うことが可能になる。
また、上記溝の内壁に排気孔を設けたことで、ウエハの
側周壁をプラズマの流束の経路にして当該側周壁のエッ
チングをさらに効率良く行うと共に、エッチングによっ
て生成される反応生成物を溝の内壁の排気孔から排出し
てウエハ表面に付着させることなくエッチングを行うこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のプラズマエッチング装置の概略
構成図である。

【図２】第１実施形態の装置を用いたエッチングを説明
する断面工程図である。

【図３】第２実施形態のプラズマエッチング装置の概略
構成図である。

【図４】第２実施形態の装置を用いたエッチングを説明
する断面工程図である。

【図５】従来のプラズマエッチング装置の概略構成図で
ある。

【図６】従来装置を用いたエッチングを説明する断面工
程図である。

【符号の説明】

１，２プラズマエッチング装置２０サセプタ２０ａウエハ載置面９１ウエハ９１ａ側
周壁Ａ溝Ｂ排気孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハを載置するサセプタを備えたプラ
ズマエッチング装置において、前記サセプタのウエハ載置面側には、当該サセプタ上に
ウエハを載置した状態で当該ウエハの側周壁の下部に配
設される溝が形成されていること、を特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項２】請求項１記載のプラズマエッチング装置
において、前記溝の内壁には排気孔が設けられていることを特徴と
するプラズマエッチング装置。