JPH0922797A - ガスの添加、チャンバ直径の減少及びｒｆウエハペデスタル直径の減少によりプラズマ均一性が向上したプラズマリアクタ - Google Patents
ガスの添加、チャンバ直径の減少及びｒｆウエハペデスタル直径の減少によりプラズマ均一性が向上したプラズマリアクタInfo
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ＲＦプラズマリアクタ内で半導体ウエハ又はワ
ークピースの表面全体のプラズマイオン及びラジカルの
均一性を改善する。 【解決手段】エッチャント種（塩素等）のイオンやラジ
カルの密度をウエハの端面（エッジ）附近で減少させ、
しかもウエハ中心上での減少を付随させないことによ
り、エッチング速度の均一性が向上する。このことは、
ウエハ１２５の端面周囲１２５ａ附近でシリコンを実際
的にエッチングしない希釈ガス（例えば、臭化水素）で
エッチャント（塩素）を希釈することにより実現され
る。ウエハ中心上の塩素を更に急速に解離させて局所的
なエッチング速度を上昇させ、しかもウエハ端面周囲附
近の塩素の解離を促進させないことにより、エッチング
速度の均一性が向上する。このことは、ウエハ中心附近
に不活性なガスを導入する。
ークピースの表面全体のプラズマイオン及びラジカルの
均一性を改善する。 【解決手段】エッチャント種（塩素等）のイオンやラジ
カルの密度をウエハの端面（エッジ）附近で減少させ、
しかもウエハ中心上での減少を付随させないことによ
り、エッチング速度の均一性が向上する。このことは、
ウエハ１２５の端面周囲１２５ａ附近でシリコンを実際
的にエッチングしない希釈ガス（例えば、臭化水素）で
エッチャント（塩素）を希釈することにより実現され
る。ウエハ中心上の塩素を更に急速に解離させて局所的
なエッチング速度を上昇させ、しかもウエハ端面周囲附
近の塩素の解離を促進させないことにより、エッチング
速度の均一性が向上する。このことは、ウエハ中心附近
に不活性なガスを導入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの処
理に用いられるＲＦプラズマリアクタに関し、特に、半
導体ウエハの表面全体のプラズマイオン濃度の均一性向
上に関する。
理に用いられるＲＦプラズマリアクタに関し、特に、半
導体ウエハの表面全体のプラズマイオン濃度の均一性向
上に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハ処理のためのＲＦプラズマ
リアクタには多くの用途があり、例えば、反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）、スパッタエッチングやＣＶＤ等
である。図１に示されるように、半導体ウエハのＲＩＥ
用に特に設計されたＲＦプラズマリアクタは真空チャン
バ１００を備えており、このチャンバ１００は円筒形側
壁１０５と、チャンバの頂部でガス分散板１１５を支持
する天板１１０とを有し、また、ベース１２２の上方で
チャンバ１００の中央附近で半導体ウエハ１２５を支持
する導電性ウエハペデスタル１２０を有し、このペデス
タル１２０はプラズマのためのＲＦエネルギーを提供す
るＲＦソース１３０と、ベース１２２を介して接続され
る。ガス分散板１１５はガスマニホールド１３５を内包
し、ガスはガス流入口１４０を介してこのガスマニホー
ルド１３５内に導入される。ガス分散板１１５の底部に
ある開口１４５により、マニホールド１３５からのガス
はチャンバ１００内部へと分散され、このチャンバ内部
ではソース１３０からのＲＦエネルギーによってガスが
イオン化されて、プラズマが生成する。プラズマ中のイ
オン又はラジカルは、ウエハペデスタル１２０に印加さ
れたＲＦパワーによって、ウエハ１２５の方へと吸引さ
れる。チャンバ１００の底部にある真空ポンプ１５０に
より、エッチャントガスと反応物がチャンバから取り除
かれ、また、チャンバ内が所望の圧力レベルに維持され
る。絶縁パイプ１６０及び導電性外側パイプ１６５とが
ウエハペデスタル１２０及びベース１２２の側面を覆
い、絶縁性リング１７０がウエハ１２５の端面周囲（エ
ッジペリフェリー）を包囲する。
リアクタには多くの用途があり、例えば、反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）、スパッタエッチングやＣＶＤ等
である。図１に示されるように、半導体ウエハのＲＩＥ
用に特に設計されたＲＦプラズマリアクタは真空チャン
バ１００を備えており、このチャンバ１００は円筒形側
壁１０５と、チャンバの頂部でガス分散板１１５を支持
する天板１１０とを有し、また、ベース１２２の上方で
チャンバ１００の中央附近で半導体ウエハ１２５を支持
する導電性ウエハペデスタル１２０を有し、このペデス
タル１２０はプラズマのためのＲＦエネルギーを提供す
るＲＦソース１３０と、ベース１２２を介して接続され
る。ガス分散板１１５はガスマニホールド１３５を内包
し、ガスはガス流入口１４０を介してこのガスマニホー
ルド１３５内に導入される。ガス分散板１１５の底部に
ある開口１４５により、マニホールド１３５からのガス
はチャンバ１００内部へと分散され、このチャンバ内部
ではソース１３０からのＲＦエネルギーによってガスが
イオン化されて、プラズマが生成する。プラズマ中のイ
オン又はラジカルは、ウエハペデスタル１２０に印加さ
れたＲＦパワーによって、ウエハ１２５の方へと吸引さ
れる。チャンバ１００の底部にある真空ポンプ１５０に
より、エッチャントガスと反応物がチャンバから取り除
かれ、また、チャンバ内が所望の圧力レベルに維持され
る。絶縁パイプ１６０及び導電性外側パイプ１６５とが
ウエハペデスタル１２０及びベース１２２の側面を覆
い、絶縁性リング１７０がウエハ１２５の端面周囲（エ
ッジペリフェリー）を包囲する。
【０００３】流入口１４０から、塩素ガス（Ｃｌ）と臭
化水素ガス（ＨＢｒ）の混合ガス供給することにより、
ウエハのシリコン表面のエッチングを行うことが出来
る。塩素ガスはプラズマ中で解離して塩素イオン及びラ
ジカルとなり、これがウエハのシリコン表面をエッチン
グする。また、臭化水素はプラズマ中で反応物を提供
し、予め堆積されたフォトレジストのポリマー堆積物を
攻撃して、エッチングプロファイルを調節する。シリコ
ンエッチング速度は、プラズマ中の塩素イオン及びラジ
カルの密度の直接の関数である。ポンプ１５０は、珪素
−塩素化合物等の揮発性反応生成物を除去する。
化水素ガス（ＨＢｒ）の混合ガス供給することにより、
ウエハのシリコン表面のエッチングを行うことが出来
る。塩素ガスはプラズマ中で解離して塩素イオン及びラ
ジカルとなり、これがウエハのシリコン表面をエッチン
グする。また、臭化水素はプラズマ中で反応物を提供
し、予め堆積されたフォトレジストのポリマー堆積物を
攻撃して、エッチングプロファイルを調節する。シリコ
ンエッチング速度は、プラズマ中の塩素イオン及びラジ
カルの密度の直接の関数である。ポンプ１５０は、珪素
−塩素化合物等の揮発性反応生成物を除去する。
【０００４】このようなリアクタの基本的な問題とし
て、ウエハの端面周囲部では塩素イオン及びラジカルの
密度がウエハ中心部よりも高く、そのため、エッチング
プロセスの収率と全一性を厳しく制限していることがあ
る。ウエハ端面附近の塩素イオン及びラジカルの密度が
大きくなる最も大きな原因は、チャンバ頂部のガス分散
板１１５から導入されたガスを真空ポンプ１５０が側壁
１０５の方へ、即ちチャンバの中心から離れるように引
くことにある。従って、ウエハ１２５中心附近の領域で
は塩素イオン及びラジカルが減り、ウエハ１２５端面周
囲附近の領域では塩素イオン及びラジカルの密度が上昇
することになる。
て、ウエハの端面周囲部では塩素イオン及びラジカルの
密度がウエハ中心部よりも高く、そのため、エッチング
プロセスの収率と全一性を厳しく制限していることがあ
る。ウエハ端面附近の塩素イオン及びラジカルの密度が
大きくなる最も大きな原因は、チャンバ頂部のガス分散
板１１５から導入されたガスを真空ポンプ１５０が側壁
１０５の方へ、即ちチャンバの中心から離れるように引
くことにある。従って、ウエハ１２５中心附近の領域で
は塩素イオン及びラジカルが減り、ウエハ１２５端面周
囲附近の領域では塩素イオン及びラジカルの密度が上昇
することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この問題を改良するた
めの従来からの技術は、垂直なリング壁面を提供するこ
とであり、これはしばしばフォーカスリングとして参照
され、ウエハ端面周囲の塩素イオンの局地的濃度を減少
させる喪悔い的でウエハ１２５の端面周囲を包囲して、
ウエハ表面全体のエッチング速度（エッチレート）の均
一性が多少改善される。このアプローチにおける１つの
問題点は、フォーカスリングがウエハ端面附近の汚染物
をトラップする傾向が見られることである。このような
汚染物はデバイスの欠陥につながるため、この技術はプ
ロセスの収率の低下につながる。
めの従来からの技術は、垂直なリング壁面を提供するこ
とであり、これはしばしばフォーカスリングとして参照
され、ウエハ端面周囲の塩素イオンの局地的濃度を減少
させる喪悔い的でウエハ１２５の端面周囲を包囲して、
ウエハ表面全体のエッチング速度（エッチレート）の均
一性が多少改善される。このアプローチにおける１つの
問題点は、フォーカスリングがウエハ端面附近の汚染物
をトラップする傾向が見られることである。このような
汚染物はデバイスの欠陥につながるため、この技術はプ
ロセスの収率の低下につながる。
【０００６】本発明の重要な目的は、フォーカスリング
を用いずにＲＦプラズマエッチングリアクタのエッチン
グ速度均一性を改善することにある。
を用いずにＲＦプラズマエッチングリアクタのエッチン
グ速度均一性を改善することにある。
【０００７】また、本発明のより詳しい目的は、ＲＦプ
ラズマリアクタ内で半導体ウエハ又はワークピースの表
面全体のプラズマイオン及びラジカルの均一性を改善す
ることにある。
ラズマリアクタ内で半導体ウエハ又はワークピースの表
面全体のプラズマイオン及びラジカルの均一性を改善す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、端面（エッ
ジ）周囲部を有するウエハをエッチングするＲＦプラズ
マエッチングリアクタに具体化される。このリアクタ
は、チャンバ壁と天板を有する真空チャンバと、真空チ
ャンバ内部でワークピースを保持するペデスタルと、チ
ャンバに接続されて所定の操作圧力にチャンバを維持す
る真空ポンプと、半導体ウエハ表面の物質をエッチング
可能なプラズマ種を提供するエッチャント含有ガスのエ
ッチャントソース流入口と、エッチャントソース流入口
に接続されて真空チャンバ内にエッチャントガスを分散
させるガス分散板と、真空チャンバの内部へＲＦパワー
を誘導してイオンとエッチャントガスを含むプラズマを
維持するＲＦパワーソースと、エッチング速度の均一性
を改善するための装置とを備える。
ジ）周囲部を有するウエハをエッチングするＲＦプラズ
マエッチングリアクタに具体化される。このリアクタ
は、チャンバ壁と天板を有する真空チャンバと、真空チ
ャンバ内部でワークピースを保持するペデスタルと、チ
ャンバに接続されて所定の操作圧力にチャンバを維持す
る真空ポンプと、半導体ウエハ表面の物質をエッチング
可能なプラズマ種を提供するエッチャント含有ガスのエ
ッチャントソース流入口と、エッチャントソース流入口
に接続されて真空チャンバ内にエッチャントガスを分散
させるガス分散板と、真空チャンバの内部へＲＦパワー
を誘導してイオンとエッチャントガスを含むプラズマを
維持するＲＦパワーソースと、エッチング速度の均一性
を改善するための装置とを備える。
【０００９】第１の具体例では、本発明は、エッチャン
ト種を希釈する傾向のある種を含有する希釈ガスの希釈
ソース流入口と、半導体ウエハ端面周囲附近のガス流入
口群（アレイ）とを備える。このガス流入口群は、半導
体ウエハの端面周囲附近に希釈ガスを向かわせるように
希釈ソース流入口に接続されるため、半導体ウエハの中
心部附近のエッチャントガスのイオンの密度と比較し
て、端面周囲附近のエッチャントガスのイオン及びラジ
カルの密度が減少する。
ト種を希釈する傾向のある種を含有する希釈ガスの希釈
ソース流入口と、半導体ウエハ端面周囲附近のガス流入
口群（アレイ）とを備える。このガス流入口群は、半導
体ウエハの端面周囲附近に希釈ガスを向かわせるように
希釈ソース流入口に接続されるため、半導体ウエハの中
心部附近のエッチャントガスのイオンの密度と比較し
て、端面周囲附近のエッチャントガスのイオン及びラジ
カルの密度が減少する。
【００１０】第２の具体例では、本発明は、エッチャン
トガスを解離してエッチャント種にする傾向のある種を
含むバックグラウンドガスの解離ソース流入口と、半導
体ウエハの中心部上のガス流入口群とを備える。このガ
ス流入口群は、解離ソース流入口と接続され、半導体ウ
エハの中心部上へ解離希釈ガスを向かわせて、ウエハの
中心部附近のエッチャント種の密度を、ウエハの端面周
囲と比較して上昇させる。
トガスを解離してエッチャント種にする傾向のある種を
含むバックグラウンドガスの解離ソース流入口と、半導
体ウエハの中心部上のガス流入口群とを備える。このガ
ス流入口群は、解離ソース流入口と接続され、半導体ウ
エハの中心部上へ解離希釈ガスを向かわせて、ウエハの
中心部附近のエッチャント種の密度を、ウエハの端面周
囲と比較して上昇させる。
【００１１】第３の具体例では、本発明は、プラズマの
収斂装置を含む。このプラズマ収斂装置は、ウエハの端
面周囲附近において、天板から下方向にウエハ高さから
小さなギャップ程度までのところまでで仕切られる容量
にプラズマを収斂し、ウエハの中心部の近くで上記のギ
ャップを通して流れるように、プラズマの物質を強制す
る。
収斂装置を含む。このプラズマ収斂装置は、ウエハの端
面周囲附近において、天板から下方向にウエハ高さから
小さなギャップ程度までのところまでで仕切られる容量
にプラズマを収斂し、ウエハの中心部の近くで上記のギ
ャップを通して流れるように、プラズマの物質を強制す
る。
【００１２】第４の実施例では、本発明は、真空チャン
バ内部でウエハを保持するための特別のペデスタルを備
える。このペデスタルは、ウエハの半径よりも小さな半
径を有し、端面周囲を有するウエハの最外部がペデスタ
ル上になくなるような半径まで、ウエハの中心部分から
放射方向外側に向って伸びる。このペデスタルは、導電
性の材料を含み、ＲＦパワーを真空チャンバ内に誘導し
てエッチャントガスのイオンを有するプラズマを真空チ
ャンバ内に維持するためのＲＦパワーソースがペデスタ
ルに接続され、絶縁リングがペデスタルとその下のウエ
ハの外側部を包囲する。また、絶縁層がペデスタルの下
であってウエハの上に置かれ、絶縁リングがこれらの界
面をシールする。
バ内部でウエハを保持するための特別のペデスタルを備
える。このペデスタルは、ウエハの半径よりも小さな半
径を有し、端面周囲を有するウエハの最外部がペデスタ
ル上になくなるような半径まで、ウエハの中心部分から
放射方向外側に向って伸びる。このペデスタルは、導電
性の材料を含み、ＲＦパワーを真空チャンバ内に誘導し
てエッチャントガスのイオンを有するプラズマを真空チ
ャンバ内に維持するためのＲＦパワーソースがペデスタ
ルに接続され、絶縁リングがペデスタルとその下のウエ
ハの外側部を包囲する。また、絶縁層がペデスタルの下
であってウエハの上に置かれ、絶縁リングがこれらの界
面をシールする。
【００１３】
（緒言）本発明の第１の特徴に従えば、エッチャント種
（塩素等）のイオンやラジカルの密度をウエハの端面
（エッジ）附近で減少させ、しかもウエハ中心上での減
少を付随させないことにより、エッチング速度の均一性
が向上する。このことは、ウエハの端面周囲附近でシリ
コンを実際的にエッチングしない希釈ガス（例えば、臭
化水素）でエッチャント（塩素）を希釈することにより
実現される。この特徴は、図１、３及び５の具体例に反
映されている。
（塩素等）のイオンやラジカルの密度をウエハの端面
（エッジ）附近で減少させ、しかもウエハ中心上での減
少を付随させないことにより、エッチング速度の均一性
が向上する。このことは、ウエハの端面周囲附近でシリ
コンを実際的にエッチングしない希釈ガス（例えば、臭
化水素）でエッチャント（塩素）を希釈することにより
実現される。この特徴は、図１、３及び５の具体例に反
映されている。
【００１４】本発明の第２の特徴に従えば、ウエハ中心
上の塩素を更に急速に解離させて局所的なエッチング速
度を上昇させ、しかもウエハ端面周囲附近の塩素の解離
を促進させないことにより、エッチング速度の均一性が
向上する。このことは、ウエハ中心附近に不活性なガス
を導入することによって実現される。この特徴は、図７
及び９の具体例に反映されている。
上の塩素を更に急速に解離させて局所的なエッチング速
度を上昇させ、しかもウエハ端面周囲附近の塩素の解離
を促進させないことにより、エッチング速度の均一性が
向上する。このことは、ウエハ中心附近に不活性なガス
を導入することによって実現される。この特徴は、図７
及び９の具体例に反映されている。
【００１５】本発明の第３の特徴に従えば、ガス流れ
を、ガス分散板からウエハの中心の方向へ下方に強制し
て、ウエハ中心の上方の塩素イオン濃度をより大きくす
ることにより、エッチング速度の均一性が向上する。こ
のことは、ガス分散板とウエハとの間のチャンバ有効直
径を、およそウエハの直径とすることにより実現され
る。この特徴は、図１１の具体例に反映されている。
を、ガス分散板からウエハの中心の方向へ下方に強制し
て、ウエハ中心の上方の塩素イオン濃度をより大きくす
ることにより、エッチング速度の均一性が向上する。こ
のことは、ガス分散板とウエハとの間のチャンバ有効直
径を、およそウエハの直径とすることにより実現され
る。この特徴は、図１１の具体例に反映されている。
【００１６】本発明の第４の特徴に従えば、ウエハ端面
周囲附近のＲＦパワーを減少させることにより、エッチ
ング速度の均一性が向上する。このことは、ＲＦペデス
タルを、ウエハの直径よりも小さい直径まで小さくする
ことにより実現される。この特徴は、図１２の具体例に
反映されている。
周囲附近のＲＦパワーを減少させることにより、エッチ
ング速度の均一性が向上する。このことは、ＲＦペデス
タルを、ウエハの直径よりも小さい直径まで小さくする
ことにより実現される。この特徴は、図１２の具体例に
反映されている。
【００１７】
（ウエハ周囲附近への希釈ガスの導入）図１に示される
ように、ウエハ１２５の端面周囲１２５ａの上を覆うフ
ープ（輪）形状の中空のガス分散リング２００を与え、
臭化水素等の実際にシリコンをエッチングしないガス
を、中空の流入管２０５を介して中空のガス分散リング
２００に供給することにより、塩素イオンやラジカルの
密度がウエハ端面周囲附近で減少する。ガス分散リング
２００は、下向きに面するガス流出開口２１０を有し、
これは図２に最も良く表されている。ガス分散板１１５
が、塩素／臭化水素のガス混合物をチャンバ１００内じ
ゅうに分散させるのに対して、ガス分散リング２００は
臭化水素ガスのみをウエハ周囲１２５ａ上方に注入し
て、この臭化水素ガスがウエハ周囲１２５ａにおける塩
素イオン及びラジカルの濃度をゼロにしあるいは希釈す
る。このことが、ウエハ周囲１２５ａ附近のエッチング
速度を減少し、ウエハ表面全体に更に均一なエッチング
速度を与えるためのウエハ中心附近のエッチングに近づ
ける。ウエハ中心での塩素濃度の希釈を防止するため、
ガス分散リングの開口２１０は、下向きにチャンバ１０
０の中心からほんの少し離れた角度をもって面していて
もよい。
ように、ウエハ１２５の端面周囲１２５ａの上を覆うフ
ープ（輪）形状の中空のガス分散リング２００を与え、
臭化水素等の実際にシリコンをエッチングしないガス
を、中空の流入管２０５を介して中空のガス分散リング
２００に供給することにより、塩素イオンやラジカルの
密度がウエハ端面周囲附近で減少する。ガス分散リング
２００は、下向きに面するガス流出開口２１０を有し、
これは図２に最も良く表されている。ガス分散板１１５
が、塩素／臭化水素のガス混合物をチャンバ１００内じ
ゅうに分散させるのに対して、ガス分散リング２００は
臭化水素ガスのみをウエハ周囲１２５ａ上方に注入し
て、この臭化水素ガスがウエハ周囲１２５ａにおける塩
素イオン及びラジカルの濃度をゼロにしあるいは希釈す
る。このことが、ウエハ周囲１２５ａ附近のエッチング
速度を減少し、ウエハ表面全体に更に均一なエッチング
速度を与えるためのウエハ中心附近のエッチングに近づ
ける。ウエハ中心での塩素濃度の希釈を防止するため、
ガス分散リングの開口２１０は、下向きにチャンバ１０
０の中心からほんの少し離れた角度をもって面していて
もよい。
【００１８】図３に示されるように、ガス分散板１１５
を包囲するガス分散ボックス２２０によって、ウエハ端
面周囲１２５ａの上方に非エッチングガス（臭化水素）
が導入されてもよい。ガス分散ボックス２０は、内側円
筒壁２２２及び外側円筒壁２２４と、ウエハ端面周囲１
２５ａに面したガス流出開口２２８を有する底板２２６
とを有する。ガス流出開口２２８は、図４に最も良く表
されている。ガス流入口２３０が、非エッチングガス
（臭化水素）をガス分散リング２２０に供給する。純粋
な臭化水素が、流出開口２２６からウエハ端面周囲１２
５ａの上方の領域を通過してウエハ周囲近傍の局所的な
塩素濃度を希釈し、しかもウエハ中心上方の領域に到達
する純粋な臭化水素の量は実質的にない。純粋な臭化水
素は、ウエハ中心附近の塩素濃度を大きく減少させるこ
とはなく、その理由は、真空ポンプ１５０が、チャンバ
側壁１０５の方向へウエハ中心から遠ざかるように純粋
臭化水素をガス分散ボックスリングから引くため、純粋
臭化水素が中心領域に達するとしてもその量はごく僅か
である。その結果、ウエハ中心附近の塩素濃度は、ほと
んど不変に維持される一方、ウエハ周囲では著しく減少
する。このことは、ウエハ周囲でのエッチング速度を減
少することにより、エッチング速度の均一性が向上す
る。
を包囲するガス分散ボックス２２０によって、ウエハ端
面周囲１２５ａの上方に非エッチングガス（臭化水素）
が導入されてもよい。ガス分散ボックス２０は、内側円
筒壁２２２及び外側円筒壁２２４と、ウエハ端面周囲１
２５ａに面したガス流出開口２２８を有する底板２２６
とを有する。ガス流出開口２２８は、図４に最も良く表
されている。ガス流入口２３０が、非エッチングガス
（臭化水素）をガス分散リング２２０に供給する。純粋
な臭化水素が、流出開口２２６からウエハ端面周囲１２
５ａの上方の領域を通過してウエハ周囲近傍の局所的な
塩素濃度を希釈し、しかもウエハ中心上方の領域に到達
する純粋な臭化水素の量は実質的にない。純粋な臭化水
素は、ウエハ中心附近の塩素濃度を大きく減少させるこ
とはなく、その理由は、真空ポンプ１５０が、チャンバ
側壁１０５の方向へウエハ中心から遠ざかるように純粋
臭化水素をガス分散ボックスリングから引くため、純粋
臭化水素が中心領域に達するとしてもその量はごく僅か
である。その結果、ウエハ中心附近の塩素濃度は、ほと
んど不変に維持される一方、ウエハ周囲では著しく減少
する。このことは、ウエハ周囲でのエッチング速度を減
少することにより、エッチング速度の均一性が向上す
る。
【００１９】図５に示されるように、ウエハ周囲１２５
ａの周囲のウエハペデスタル絶縁リング１７０の頂面に
あるガス流出開口２４０を介して、希釈ガス（例えば、
臭化水素等）がウエハ周囲１２５ａの上方に導入され
る。流出開口２４０は、図６に最も良く表されている。
ガス流入口２４５が流出開口２４０へ希釈ガスを供給す
る。上述の仕組みにより、純粋臭化水素を導入すること
によって、ウエハ１２５表面全体のエッチング速度の均
一性が向上する。
ａの周囲のウエハペデスタル絶縁リング１７０の頂面に
あるガス流出開口２４０を介して、希釈ガス（例えば、
臭化水素等）がウエハ周囲１２５ａの上方に導入され
る。流出開口２４０は、図６に最も良く表されている。
ガス流入口２４５が流出開口２４０へ希釈ガスを供給す
る。上述の仕組みにより、純粋臭化水素を導入すること
によって、ウエハ１２５表面全体のエッチング速度の均
一性が向上する。
【００２０】（ウエハ中心附近への解離剤の導入）キセ
ノンやアルゴン等の不活性ガスをウエハ中心の上方に供
給することにより、ウエハ中心附近のエッチング速度を
増加させてもよい。このような不活性ガスは、塩素分子
の衝突中心を与えるバックグラウンドガスとして作用
し、各衝突中心は、これと衝突する塩素分子を解離させ
る。このような衝突中心が存在するために、塩素分子は
更に迅速に解離し、塩素イオンの局所的な濃度（即ち、
ウエハ中心上方の塩素イオン及びラジカルの濃度）が上
昇する。図７の具体例では、ウエハよりも小さな直径を
有し、ウエハ中心を覆うチャンバ１００中央部分に面し
た、軸方向向きのガス流出開口２５５（図８に最も良く
示される）を有する小さいフープ（輪）形状のガス分散
リング２５０を与えることにより、上記のことが実現さ
れる。例えば、流入管２６０を介してキセノン等の不活
性ガスを導入することにより、キセノンガスは開口２５
５を介してチャンバ中央の方へと進み、ウエハ中心上方
で蓄積されるため、ウエハ中心において］塩素分子の解
離速度が上昇する。このことが、ウエハ中心上方におけ
る塩素イオン濃度−即ちエッチング速度−を高める。
ノンやアルゴン等の不活性ガスをウエハ中心の上方に供
給することにより、ウエハ中心附近のエッチング速度を
増加させてもよい。このような不活性ガスは、塩素分子
の衝突中心を与えるバックグラウンドガスとして作用
し、各衝突中心は、これと衝突する塩素分子を解離させ
る。このような衝突中心が存在するために、塩素分子は
更に迅速に解離し、塩素イオンの局所的な濃度（即ち、
ウエハ中心上方の塩素イオン及びラジカルの濃度）が上
昇する。図７の具体例では、ウエハよりも小さな直径を
有し、ウエハ中心を覆うチャンバ１００中央部分に面し
た、軸方向向きのガス流出開口２５５（図８に最も良く
示される）を有する小さいフープ（輪）形状のガス分散
リング２５０を与えることにより、上記のことが実現さ
れる。例えば、流入管２６０を介してキセノン等の不活
性ガスを導入することにより、キセノンガスは開口２５
５を介してチャンバ中央の方へと進み、ウエハ中心上方
で蓄積されるため、ウエハ中心において］塩素分子の解
離速度が上昇する。このことが、ウエハ中心上方におけ
る塩素イオン濃度−即ちエッチング速度−を高める。
【００２１】図９に示されるように、ウエハ中心に面し
ガスマニホールド３１０を覆うガス流出開口３０５を有
するガス分散板３００によって、アルゴンやキエノン等
のバックグラウンドガスが導入される。塩素、臭化水素
及びキセノンの混合ガスが、流入口３１５を介してマニ
ホールド３１０に供給される。ガス分散板３００の底部
は、ウエハ１２５の比較的近くにある。ウエハ１２５の
中央及び周囲部分に面するガス流出開口３２５を有する
ガス分散ボックス３２０が、ガス分散板３００を取り囲
むように存在する。ガス分散ボックスリング３２０には
塩素と臭化水素だけが供給される（流入口３３０を介し
て）ため、ウエハの上方の領域（即ち、ガス分散板３０
０を覆う領域）のみが、キセノンを受容する。ガス流出
開口３０５及び３２５は、図１０に最も良く表されてい
る。キセノンがウエハ中心において濃縮されれば、ウエ
ハ中心のエッチング速度が上昇し、ウエハ１２５の中心
と周囲部分とのエッチング速度の不均一が少なくともあ
る程度除かれる。
ガスマニホールド３１０を覆うガス流出開口３０５を有
するガス分散板３００によって、アルゴンやキエノン等
のバックグラウンドガスが導入される。塩素、臭化水素
及びキセノンの混合ガスが、流入口３１５を介してマニ
ホールド３１０に供給される。ガス分散板３００の底部
は、ウエハ１２５の比較的近くにある。ウエハ１２５の
中央及び周囲部分に面するガス流出開口３２５を有する
ガス分散ボックス３２０が、ガス分散板３００を取り囲
むように存在する。ガス分散ボックスリング３２０には
塩素と臭化水素だけが供給される（流入口３３０を介し
て）ため、ウエハの上方の領域（即ち、ガス分散板３０
０を覆う領域）のみが、キセノンを受容する。ガス流出
開口３０５及び３２５は、図１０に最も良く表されてい
る。キセノンがウエハ中心において濃縮されれば、ウエ
ハ中心のエッチング速度が上昇し、ウエハ１２５の中心
と周囲部分とのエッチング速度の不均一が少なくともあ
る程度除かれる。
【００２２】（ウエハ中心へ向かうガス流れの強制）エ
ッチャントガスとプラズマの多くが、ウエハ中心上方に
止まらずに、チャンバ側壁１０５の方に向かい真空ポン
プ１５０に致るまで直ちに引かれることが、ウエハ周囲
と比較してウエハ中心でのエッチング速度を制限し、問
題となっている。従って、ウエハの中心部分からガスが
奪われて側壁の方へ引かれ、これがウエハ中心における
エッチング速度を抑制してしまう。
ッチャントガスとプラズマの多くが、ウエハ中心上方に
止まらずに、チャンバ側壁１０５の方に向かい真空ポン
プ１５０に致るまで直ちに引かれることが、ウエハ周囲
と比較してウエハ中心でのエッチング速度を制限し、問
題となっている。従って、ウエハの中心部分からガスが
奪われて側壁の方へ引かれ、これがウエハ中心における
エッチング速度を抑制してしまう。
【００２３】図１１に示されるように、プラズマ閉じ込
めリング４００を与えることにより、ウエハ周囲部に置
けるエッチング速度と比較してウエハ中心部のエッチン
グ速度を増加する。このプラズマ閉じ込めリング４００
は、天板１１０からほぼ下向きに伸び、プラズマとガス
がガス分散板１１５から真空ポンプ１５０へ脱出できる
ような比較的小さなギャップをウエハ表面まで残す。こ
の効果は、ウエハ１２５の中心へのガス流れ及びプラズ
マ流れを向上することである。これは、ウエハ中心の塩
素イオン及びラジカルの量を増加させる。その結果、ウ
エハ中心でのエッチング速度は増加する。図１１の具体
例では、プラズマ閉じ込めリング４００は垂直円筒形側
壁４１０から成り、この側壁４１０は天板１１０から下
向きに伸び、底部環４１５の内部エッジのところで止っ
ている。この底部４１５の外側端面は、円筒側壁１０５
の内側表面に接している。ギャップ４０５は、０．１ｃ
ｍのオーダーである。
めリング４００を与えることにより、ウエハ周囲部に置
けるエッチング速度と比較してウエハ中心部のエッチン
グ速度を増加する。このプラズマ閉じ込めリング４００
は、天板１１０からほぼ下向きに伸び、プラズマとガス
がガス分散板１１５から真空ポンプ１５０へ脱出できる
ような比較的小さなギャップをウエハ表面まで残す。こ
の効果は、ウエハ１２５の中心へのガス流れ及びプラズ
マ流れを向上することである。これは、ウエハ中心の塩
素イオン及びラジカルの量を増加させる。その結果、ウ
エハ中心でのエッチング速度は増加する。図１１の具体
例では、プラズマ閉じ込めリング４００は垂直円筒形側
壁４１０から成り、この側壁４１０は天板１１０から下
向きに伸び、底部環４１５の内部エッジのところで止っ
ている。この底部４１５の外側端面は、円筒側壁１０５
の内側表面に接している。ギャップ４０５は、０．１ｃ
ｍのオーダーである。
【００２４】（ウエハ端面周囲附近のＲＦパワーの低
減）図１２に示されるように、ウエハ周囲１２５ａにお
ける局所的なプラズマＲＦパワーを低減させることによ
り、ウエハ周囲１２５ａにおける塩素（エッチャント）
イオン及びラジカルの密度が減少する。このことは、図
１２に示されるように、ウエハ１２５の直径よりも実質
的に小さな直径のＲＦペデスタル１２０を採用すること
により実現される。ウエハ周囲１２５ａは、ウエハペデ
スタル１２０を越えており、絶縁リング５００に支持さ
れている。この配置により、ウエハ端面周囲１２５ａ近
傍でのＲＦパワーは、ウエハ中心に比べて減少し、それ
がウエハ周囲１２５ａ上方の塩素イオン濃度を減少さ
せ、ウエハ周囲でのエッチング速度が減少するが、ウエ
ハ中心でのエッチング速度はほぼ同じまま維持される。
減）図１２に示されるように、ウエハ周囲１２５ａにお
ける局所的なプラズマＲＦパワーを低減させることによ
り、ウエハ周囲１２５ａにおける塩素（エッチャント）
イオン及びラジカルの密度が減少する。このことは、図
１２に示されるように、ウエハ１２５の直径よりも実質
的に小さな直径のＲＦペデスタル１２０を採用すること
により実現される。ウエハ周囲１２５ａは、ウエハペデ
スタル１２０を越えており、絶縁リング５００に支持さ
れている。この配置により、ウエハ端面周囲１２５ａ近
傍でのＲＦパワーは、ウエハ中心に比べて減少し、それ
がウエハ周囲１２５ａ上方の塩素イオン濃度を減少さ
せ、ウエハ周囲でのエッチング速度が減少するが、ウエ
ハ中心でのエッチング速度はほぼ同じまま維持される。
【００２５】この配置に関する問題は、チャンバ１００
内のプラズマが導電性のウエハペデスタル１２０と絶縁
リング５００との間の界面ないしギャップに浸透するこ
とである。この様な浸透を防止するため、ウエハペデス
タル１２０と絶縁リング５００の双方をカバーする絶縁
層５１０が具備される。この絶縁層５１０は、好ましく
はポリイミドである。本発明の１つの具体例では、ポリ
イミド絶縁層５１０が、絶縁層５１０の内側の導電層５
２０に印加される適当な電圧を用いた静電気によりウエ
ハ１２５を適所に保持する静電チャックを構成する。図
１３、１４及び１５に示されるように、ポリイミド絶縁
層５１０の表面の冷媒ガス通路５２０（５２０ａ，５２
０ｂ，５２０ｃ，５２０ｄ）が、冷媒ガス流入口５３０
からのヘリウム等の冷媒ガスをウエハ１２５の下に循環
させ、この温度を制御する。プラズマから保護されるた
めに、導電層５２０は、ポリイミド絶縁層５１０の内側
を完全にシールする。導電層５２０の直径は絶縁層５１
０の直径よりも約４ｍｍ小さい。
内のプラズマが導電性のウエハペデスタル１２０と絶縁
リング５００との間の界面ないしギャップに浸透するこ
とである。この様な浸透を防止するため、ウエハペデス
タル１２０と絶縁リング５００の双方をカバーする絶縁
層５１０が具備される。この絶縁層５１０は、好ましく
はポリイミドである。本発明の１つの具体例では、ポリ
イミド絶縁層５１０が、絶縁層５１０の内側の導電層５
２０に印加される適当な電圧を用いた静電気によりウエ
ハ１２５を適所に保持する静電チャックを構成する。図
１３、１４及び１５に示されるように、ポリイミド絶縁
層５１０の表面の冷媒ガス通路５２０（５２０ａ，５２
０ｂ，５２０ｃ，５２０ｄ）が、冷媒ガス流入口５３０
からのヘリウム等の冷媒ガスをウエハ１２５の下に循環
させ、この温度を制御する。プラズマから保護されるた
めに、導電層５２０は、ポリイミド絶縁層５１０の内側
を完全にシールする。導電層５２０の直径は絶縁層５１
０の直径よりも約４ｍｍ小さい。
【００２６】一般に、前述した各具体例では、円筒形側
壁１０５を有するリアクタチャンバは、好ましくは、石
英又は陽極処理アルミニウム製であり、また、天板１１
０は陽極処理アルミニウム製である。また、ペデスタル
１２０は、アルミニウム製であり、絶縁パイプ１６０は
石英、導電パイプ１６５は陽極処理アルミニウムであ
る。フープ形状のガス分散リング２００（図１）及び２
５０（図７）は、陽極処理アルミニウムである。ガス分
散板１１５（図１）及び３００（図９）並びにガス分散
ボックスリング２２０（図３）及び３２０（図９）は陽
極処理アルミニウムである。図１１のプラズマ閉じ込め
リング４００は好ましくは陽極処理アルミニウムであ
る。直径８インチ（２０ｃｍ）のウエハに対しては、円
筒形側壁１０５の直径は１３インチ（３３ｃｍ）であ
り、ガス分散板１１５とウエハとの距離は、３インチ
（７．５ｃｍ）である。図１１のプラズマ閉じ込めリン
グ４００は、９．０から９．５インチ（２２ｃｍ）の間
の内径（小さくなったチャンバの直径）を有する。８イ
ンチ（２０ｃｍ）直径のウエハに対しては、図１の希釈
ガス分散リング２００の直径は約８インチ（２０ｃｍ）
であり、図７の解離ガス分散リング２５０はの直径は、
ウエハの直径のおよそ１／３〜１／２のオーダーであ
る。ここに示されたガス開口ないしオリフィスの全て
は、それぞれが、１乃至数ミリメートルのオーダーであ
る。
壁１０５を有するリアクタチャンバは、好ましくは、石
英又は陽極処理アルミニウム製であり、また、天板１１
０は陽極処理アルミニウム製である。また、ペデスタル
１２０は、アルミニウム製であり、絶縁パイプ１６０は
石英、導電パイプ１６５は陽極処理アルミニウムであ
る。フープ形状のガス分散リング２００（図１）及び２
５０（図７）は、陽極処理アルミニウムである。ガス分
散板１１５（図１）及び３００（図９）並びにガス分散
ボックスリング２２０（図３）及び３２０（図９）は陽
極処理アルミニウムである。図１１のプラズマ閉じ込め
リング４００は好ましくは陽極処理アルミニウムであ
る。直径８インチ（２０ｃｍ）のウエハに対しては、円
筒形側壁１０５の直径は１３インチ（３３ｃｍ）であ
り、ガス分散板１１５とウエハとの距離は、３インチ
（７．５ｃｍ）である。図１１のプラズマ閉じ込めリン
グ４００は、９．０から９．５インチ（２２ｃｍ）の間
の内径（小さくなったチャンバの直径）を有する。８イ
ンチ（２０ｃｍ）直径のウエハに対しては、図１の希釈
ガス分散リング２００の直径は約８インチ（２０ｃｍ）
であり、図７の解離ガス分散リング２５０はの直径は、
ウエハの直径のおよそ１／３〜１／２のオーダーであ
る。ここに示されたガス開口ないしオリフィスの全て
は、それぞれが、１乃至数ミリメートルのオーダーであ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のリ
アクタにより、ＲＦプラズマリアクタ内で半導体ウエハ
又はワークピースの表面全体のプラズマイオン及びラジ
カルの均一性が改善され、ウエハ全面でのエッチング速
度の均一性が向上する。
アクタにより、ＲＦプラズマリアクタ内で半導体ウエハ
又はワークピースの表面全体のプラズマイオン及びラジ
カルの均一性が改善され、ウエハ全面でのエッチング速
度の均一性が向上する。
【図１】本発明の第１の具体例に従った、フープ形状の
ガス分散リングをウエハ端面周囲上方に有するＲＦプラ
ズマリアクタの断面図である。
ガス分散リングをウエハ端面周囲上方に有するＲＦプラ
ズマリアクタの断面図である。
【図２】図１に示される具体例に採用されるフープ形状
のガス分散リングの底面図である。
のガス分散リングの底面図である。
【図３】本発明の第２の具体例に従った、ガス分散板を
包囲する環状ガス分散リングを有するＲＦプラズマリア
クタの断面図である。
包囲する環状ガス分散リングを有するＲＦプラズマリア
クタの断面図である。
【図４】図３に示される具体例に採用されるガス分散板
と環状ガス分散リングの底面図である。
と環状ガス分散リングの底面図である。
【図５】本発明の第３の具体例に従った、ウエハペデス
タルにガス分散流入口を有するＲＦプラズマリアクタの
断面図である。
タルにガス分散流入口を有するＲＦプラズマリアクタの
断面図である。
【図６】図５に示される具体例のウエハを保持するウエ
ハペデスタルの上面図である。
ハペデスタルの上面図である。
【図７】本発明の第４の具体例に従った、ウエハ中心上
方にフープ形状のガス分散リングを有するＲＦプラズマ
リアクタの断面図である。
方にフープ形状のガス分散リングを有するＲＦプラズマ
リアクタの断面図である。
【図８】図７に示される具体例に採用されるフープ形状
のガス分散リングの上面断面図であり、図７の８−８線
に沿っている。
のガス分散リングの上面断面図であり、図７の８−８線
に沿っている。
【図９】本発明の第５の具体例に従った、ガス分散板を
包囲する環状ガス分散リングを有するＲＦプラズマリア
クタの断面図である。
包囲する環状ガス分散リングを有するＲＦプラズマリア
クタの断面図である。
【図１０】図９に示される具体例のガス分散板と環状ガ
ス分散リングの底面図である。
ス分散リングの底面図である。
【図１１】調節可能なチャンバ直径を有する本発明の第
６の具体例の断面図である。
６の具体例の断面図である。
【図１２】ウエハ直径よりも小さなウエハペデスタル直
径を有する本発明の第７の具体例の断面図である。
径を有する本発明の第７の具体例の断面図である。
【図１３】図１２に示される、冷媒ガスグルーヴを有す
る絶縁性頂部層の上面図である。
る絶縁性頂部層の上面図である。
【図１４】図１２のウエハペデスタルの拡大断面図であ
り、図１２に示される具体例での静電チャックの実施さ
れ方を表す。
り、図１２に示される具体例での静電チャックの実施さ
れ方を表す。
【図１５】図１４の上面図である。
１００…チャンバ、１０５…側壁、１１０…天板、１１
５…ガス分散板、２０…ペデスタル、１２２…ベース、
１２５…ウエハ、１２５ａ…ウエハ端面周囲、１３０…
ＲＦソース、１３５…ガスマニホールド、１４０…ガス
流入口、１４５…開口、１５０…真空ポンプ、１６０…
絶縁パイプ、１６５…導電性外側パイプ、１７０…絶縁
性リング、２００…ガス分散リング、２０５…流入管、
２１０…ガス流出開口、２２０…ガス分散ボックス、２
２２…内側円筒壁、２２４…外側円筒壁、２２６…底
板、２２８…ガス流出開口、２３０…ガス流入口、２４
０…ガス流出開口、２４５…ガス流入口、２５０…ガス
分散リング、２５５…ガス流出開口、２６０…流入管、
３００…ガス分散板、３０５…ガス流出開口、３１０…
ガスマニホールド、３１５…流入口、３２０…ガス分散
ボックス、３２５…ガス流出開口、３３０…流入口、４
００…プラズマ閉じ込めリング、４１０…垂直円筒形側
壁、４１５…底部環、５００…絶縁リング、５１０…絶
縁層、５２０…導電層、５２５ａ〜ｄ…冷媒ガス通路、
５３０…冷媒ガス流入口。
５…ガス分散板、２０…ペデスタル、１２２…ベース、
１２５…ウエハ、１２５ａ…ウエハ端面周囲、１３０…
ＲＦソース、１３５…ガスマニホールド、１４０…ガス
流入口、１４５…開口、１５０…真空ポンプ、１６０…
絶縁パイプ、１６５…導電性外側パイプ、１７０…絶縁
性リング、２００…ガス分散リング、２０５…流入管、
２１０…ガス流出開口、２２０…ガス分散ボックス、２
２２…内側円筒壁、２２４…外側円筒壁、２２６…底
板、２２８…ガス流出開口、２３０…ガス流入口、２４
０…ガス流出開口、２４５…ガス流入口、２５０…ガス
分散リング、２５５…ガス流出開口、２６０…流入管、
３００…ガス分散板、３０５…ガス流出開口、３１０…
ガスマニホールド、３１５…流入口、３２０…ガス分散
ボックス、３２５…ガス流出開口、３３０…流入口、４
００…プラズマ閉じ込めリング、４１０…垂直円筒形側
壁、４１５…底部環、５００…絶縁リング、５１０…絶
縁層、５２０…導電層、５２５ａ〜ｄ…冷媒ガス通路、
５３０…冷媒ガス流入口。
フロントページの続き (72)発明者 ユー−ジア スー アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95014， キュパティノ， ローズ ブラ ッサム ドライヴ 866
Claims (40)
- 【請求項１】 端面周囲を有する半導体ウエハをエッチ
ングするためのＲＦプラズマエッチングリアクタであっ
て、 チャンバ壁と天板とを有する真空チャンバと、 前記真空チャンバ内で前記ウエハを保持するペデスタル
と、 前記チャンバに接続されて前記チャンバを所定の操作圧
力に維持する真空ポンプと、 前記半導体ウエハの表面の物質をエッチングすることが
できるプラズマ種を与えるエッチャントガスのためのエ
ッチャントソース流入口と、 前記エッチャントソース流入口に接続されて、前記真空
チャンバ内に前記エッチャントガスを分散させる、前記
チャンバ内部のガス分散板と、 前記真空チャンバの内部にＲＦパワーを誘導して、前記
エッチャントガスのイオンを含むプラズマを維持するＲ
Ｆパワーソースと、 前記エッチャント種を希釈する傾向を有する種を含む希
釈ガスの希釈ソース流入口と、 前記半導体ウエハの前記端面周囲附近のガス流入口群と
を有し、 前記半導体ウエハの中心部分附近の前記エッチャントガ
スのイオン密度と比較して、前記半導体ウエハの前記端
面周囲附近の前記エッチャントガスのイオン密度を減少
させるため、前記希釈ガスを前記半導体ウエハの前記端
面周囲附近に向けるように、前記ガス流入口群が前記希
釈ソース流入口に接続されるＲＦプラズマエッチングリ
アクタ。 - 【請求項２】 前記ガス流入口群が、ガス排出口を有し
前記チャンバ内の前記ウエハの前記端面周囲の上方に懸
架される中空の環状リングを有するフープ形状のガス分
散リングを備える請求項１に記載のＲＦプラズマエッチ
ングリアクタ。 - 【請求項３】 前記ガス流入口群が、前記天板から前記
ウエハの方向へ延長し前記ウエハの前記端面周囲の直径
に対応した直径を有し、前記ウエハの前記端面周囲附近
でその表面にガス流出口を有する請求項１に記載のＲＦ
プラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項４】 前記希釈ガス流入口が、前記チャンバの
前記天板を貫通して、前記ガス分散ボックスと前記天板
との間に形成される内部キャビティーに接続されるガス
流入口を備える請求項３に記載のＲＦプラズマエッチン
グリアクタ。 - 【請求項５】 前記ガス分散板が、垂直リング壁を前記
天板の内面に有しまたガス流出口を有する板を前記垂直
リング壁の底部に有し、前記エッチャントソース流入口
が、前記ガス分散板と前記天板との間に形成される内部
キャビティーに接続されるガス流入管を有する請求項４
に記載のＲＦプラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項６】 前記垂直リング壁が前記環状リングと同
心である請求項５に記載のＲＦプラズマエッチングリア
クタ。 - 【請求項７】 前記ガス流入口群が、前記ウエハペデス
タルの頂面のガス流出開口の群を備え、前記ウエハの前
記端面周囲に隣接してアーチ状の通路に配置される請求
項１に記載のＲＦプラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項８】 前記希釈ガスソース流入口が、前記ウエ
ハペデスタルの前記ガス流出開口に接続され、前記ウエ
ハペデスタルを貫通するガス流入通路を備える請求項７
に記載のＲＦプラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項９】 前記エッチャントにエッチングされる前
記物質がシリコンを含む請求項１に記載のＲＦプラズマ
エッチングリアクタ。 - 【請求項１０】 前記エッチャントガスが、塩素と臭化
水素の混合物を含む請求項９に記載のＲＦプラズマエッ
チングリアクタ。 - 【請求項１１】 前記希釈ガスが、塩素を少なくともほ
ぼ含んでいない臭化水素である請求項１０に記載のＲＦ
プラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項１２】 端面周囲を有する半導体ウエハをエッ
チングするためのＲＦプラズマエッチングリアクタであ
って、 チャンバ壁と天板とを有する真空チャンバと、 前記真空チャンバ内で前記ウエハを保持するペデスタル
と、 前記チャンバに接続されて前記チャンバを所定の操作圧
力に維持する真空ポンプと、 前記半導体ウエハの表面の物質をエッチングすることが
できるプラズマ種を与えるエッチャントガスのためのエ
ッチャントソース流入口と、 前記エッチャントソース流入口に接続されて、前記真空
チャンバ内に前記エッチャントガスを分散させる、前記
チャンバ内部のガス分散板と、 前記真空チャンバの内部にＲＦパワーを誘導して、前記
エッチャントガスのイオンを含むプラズマを維持するＲ
Ｆパワーソースと、 前記エッチャントガスを前記エッチャント種に解離する
傾向を有する種を含むバックグラウンドガスの解離ソー
ス流入口と、 前記半導体ウエハの中心部分上方のガス流入口群とを有
し、 前記半導体ウエハの前記端面周囲附近の前記エッチャン
ト種の密度と比較して、前記半導体ウエハの中心部分附
近の前記エッチャント種の密度を増加させるため、前記
解離ガスを前記半導体ウエハの前記中心附近に向けるよ
うに、前記ガス流入口群が前記解離ソース流入口に接続
されるＲＦプラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項１３】 前記ガス流入口群が、ガス排出口を有
し前記チャンバ内の前記ウエハの前記中心部分の上方に
懸架される中空の環状リングを有するフープ形状のガス
分散リングを備える請求項１２に記載のＲＦプラズマエ
ッチングリアクタ。 - 【請求項１４】 前記ガス流入口群が、前記天板から前
記ウエハの方向へ延長し前記ウエハの前記中心部の直径
に対応し前記ウエハの直径よりも小さな直径を有し、前
記ウエハ附近でその表面にガス流出口を有し、 前記ガス分散板が、前記中心ガス分散板群の周囲に前記
ウエハの前記端面周囲を覆うガス分散ボックスリングを
備える請求項１２に記載のＲＦプラズマエッチングリア
クタ。 - 【請求項１５】 前記解離ガス流入口が、前記チャンバ
の前記天板を貫通して、前記ガス分散板群と前記天板と
の間に形成される内部キャビティーに接続されるガス流
入口を備える請求項１４に記載のＲＦプラズマエッチン
グリアクタ。 - 【請求項１６】 前記ガス分散ボックスリングが、垂直
リング壁を前記天板の内面に有しまたガス流出口を有す
る板を前記垂直リング壁の底部に有し、前記エッチャン
トソース流入口が、前記ガス分散板と前記天板との間に
形成される内部キャビティーに接続されるガス流入管を
有する請求項１５に記載のＲＦプラズマエッチングリア
クタ。 - 【請求項１７】 前記ガス分散ボックスリングが、前記
ガス分散板群と同心である請求項１６に記載のＲＦプラ
ズマエッチングリアクタ。 - 【請求項１８】 前記エッチャントにエッチングされる
前記物質がシリコンを含む請求項１２に記載のＲＦプラ
ズマエッチングリアクタ。 - 【請求項１９】 前記エッチャントガスが、塩素と臭化
水素の混合物を含む請求項１８に記載のＲＦプラズマエ
ッチングリアクタ。 - 【請求項２０】 前記解離ガスが、（ａ）キセノンと
（ｂ）アルゴンのうち１つを含む請求項１９に記載のＲ
Ｆプラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項２１】 端面周囲を有する半導体ウエハをエッ
チングするためのＲＦプラズマエッチングリアクタであ
って、 チャンバ壁と天板とを有する真空チャンバと、 前記真空チャンバ内で前記ウエハを保持するペデスタル
と、 前記チャンバに接続されて前記チャンバを所定の操作圧
力に維持する真空ポンプと、 前記半導体ウエハの表面の物質をエッチングすることが
できるプラズマ種を与えるエッチャントガスのためのエ
ッチャントソース流入口と、 前記エッチャントソース流入口に接続されて、前記真空
チャンバ内に前記エッチャントガスを分散させる、前記
チャンバ内部のガス分散板と、 前記真空チャンバの内部にＲＦパワーを誘導して、前記
エッチャントガスのイオンを含むプラズマを維持するＲ
Ｆパワーソースと、 前記ウエハの前記端面周囲附近において、前記プラズマ
を、前記天板から下方向に前記ウエハの高さから小さな
ギャップ程度のところまで仕切られる容量に収斂して前
記ウエハの中心部分の近くで前記ギャップを通して流れ
るように前記プラズマの物質を強制する、プラズマ収斂
手段とを有するＲＦプラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項２２】 前記プラズマが収斂される前記容量
が、前記ウエハの直径とほぼ同じ直径を有する請求項２
１に記載のＲＦプラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項２３】 前記プラズマ収斂手段が、前記ウエハ
の前記端面周囲附近に並び、前記天板から下方向に前記
ウエハの高さから小さなギャップ程度のところまで延長
する垂直リング壁と、 前記垂直リング壁の底部端面から前記チャンバの側壁ま
で延長する環状壁とを有する請求項２２に記載のＲＦプ
ラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項２４】 前記エッチャントにエッチングされる
前記物質がシリコンを含む請求項２１に記載のＲＦプラ
ズマエッチングリアクタ。 - 【請求項２５】 前記エッチャントガスが、塩素と臭化
水素の混合物を含む請求項２４に記載のＲＦプラズマエ
ッチングリアクタ。 - 【請求項２６】 端面周囲を有する半導体ウエハをエッ
チングするためのＲＦプラズマエッチングリアクタであ
って、 チャンバ壁と天板とを有する真空チャンバと、 前記チャンバに接続されて前記チャンバを所定の操作圧
力に維持する真空ポンプと、 前記半導体ウエハの表面の物質をエッチングすることが
できるプラズマ種を与えるエッチャントガスのためのエ
ッチャントソース流入口と、 前記エッチャントソース流入口に接続されて、前記真空
チャンバ内に前記エッチャントガスを分散させる、前記
チャンバ内部のガス分散板と、 前記真空チャンバ内で前記ウエハを保持するペデスタル
であって、前記ペデスタルは、前記ウエハの半径よりも
小さな半径を有し前記ウエハの中心部分から前記半径ま
で放射方向に伸びる導電性内側部分を有し、前記端面周
囲を含む前記ウエハの外側部分は前記ペデスタルを覆っ
ていず、前記ペデスタルは導電性物質を有する、前記ペ
デスタルと、 前記ペデスタルに接続されて前記真空チャンバの内部に
ＲＦパワーを誘導して、前記エッチャントガスのイオン
を含むプラズマを維持するＲＦパワーソースと、 前記ペデスタルを包囲し、前記ウエハの前記外側部分を
覆う絶縁リングと、 前記ウエハの下にあり、前記ペデスタルと前記絶縁リン
グを覆いこれらの間の界面をシールする絶縁層とを有す
るＲＦプラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項２７】 前記絶縁層内部で覆われる静電チャッ
ク導電層と、前記静電チャック導電層への静電ポテンシ
ャル印加手段とを更に備える請求項２６に記載のＲＦプ
ラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項２８】 前記絶縁層の頂面に冷媒ガス流通チャ
ンネルを更に備え、且つ、前記チャンネルに冷媒ガスを
供給して前記ウエハから熱を除去する冷媒ガス供給手段
を更に備える請求項２７に記載のＲＦプラズマエッチン
グリアクタ。 - 【請求項２９】 大気圧よりも低い気圧に脱気可能でエ
ッチャントガスを供給可能な、ＲＦパワーを用いて基板
をエッチングするためのＲＦプラズマエッチングリアク
タにある基板ペデスタル組立体であって、 リアクタ内部で基板を保持する導電性カソードであっ
て、前記カソードは前記基板の半径よりも小さな半径を
有し、前記カソードがＲＦパワーと接続されてＲＦパワ
ーを前記リアクタ内に入力してエッチャントガスのイオ
ンを含むプラズマを維持する導電性カソードと、 前記カソードを包囲する絶縁構造体であって、前記絶縁
構造体は前記カソードと前記絶縁リング及び前記カソー
ドの上の絶縁層部分とを包囲する絶縁リング部分を含
み、且つカソードと絶縁リングとを基板から絶縁し、該
リングの外径は基板のそれよりも大きく、該ウエハに印
加されるＲＦパワーは基板周囲の近傍で基板中心部分に
比べて低減し、エッチャントガスのイオンの密度が基板
周囲の近傍で基板中心部分に比べて低減する絶縁構造体
とを備える基板ペデスタル組立体。 - 【請求項３０】 前記絶縁層内部に覆われる導電層と、 電気的ポテンシャルの前記導電層への印加を可能にして
該ペデスタル組立体と該基板との静電誘引力を生じさせ
る電気的接続とを更に備える請求項２９に記載の基板ペ
デスタル組立体。 - 【請求項３１】 大気圧よりも低い気圧に脱気可能で、
プラズマ内でイオン化してエッチング能力を有する種を
供給するエッチャントガスと、このエッチャント種を希
釈する傾向のある希釈ガスとを供給可能な、ＲＦパワー
を用いて基板をエッチングするためのＲＦプラズマエッ
チングリアクタにある結合体であって、 リアクタ内部で基板を保持する、リアクタ内部の導電性
カソードであって、前記カソードはＲＦパワーソースに
接続可能で、ＲＦパワーを前記リアクタの内部に入力さ
せてエッチャントガスのイオンを含むプラズマを維持す
る、導電性のカソードと、 該カソードと隔てられて、前記エッチャントガスを該脱
気されたチャンバ内に解放する、少なくとも１つのガス
流出口と、 該カソードの周囲の周りにあり、該カソード及びこれを
覆う基板の周囲に隣接した希釈ガスを、該カソードの中
心に隣接した前記エッチャントガスのイオンの密度と比
較して前記周囲近傍の前記エッチャントガスのイオンを
減少させるように向きを与える、ガス流入口群とを備え
る結合体。 - 【請求項３２】 前記希釈ガスが臭化水素を含み、前記
エッチャントガスが塩素を含む請求項３１に記載の結合
体。 - 【請求項３３】 大気圧よりも低い気圧に脱気可能で、
プラズマ内でイオン化してエッチング能力を有する種を
供給するエッチャントガスと、このエッチャント種の解
離を促進する傾向のある解離ガスとを供給可能な、ＲＦ
パワーを用いて基板をエッチングするためのＲＦプラズ
マエッチングリアクタにある結合体であって、 リアクタ内部で基板を保持する、リアクタ内部の導電性
カソードであって、前記カソードはＲＦパワーソースに
接続可能で、ＲＦパワーを前記リアクタの内部に入力さ
せてエッチャントガスのイオンを含むプラズマを維持す
る、導電性のカソードと、 該カソードと隔てられて、前記エッチャントガスを該脱
気されたチャンバ内に解放する、少なくとも１つのガス
流出口と、 該カソードの中心の上方にあり、該カソード及びこれを
覆う基板の中心部分に隣接した解離ガスに向きを与え
て、該カソードの周囲近傍の密度と比較して前記中心部
分に隣接の前記エッチャント種を増加させる、ガス流入
口群とを備える結合体。 - 【請求項３４】 前記解離ガスがキセノンとアルゴンの
少なくとも一方を含み、前記エッチャントガスが塩素と
臭化水素の少なくとも一方を含む請求項３３に記載の結
合体。 - 【請求項３５】 大気圧よりも低い気圧に脱気可能で、
プラズマ内でイオン化してエッチング能力を有する種を
供給するエッチャントガスを供給可能な、ＲＦパワーを
用いて基板をエッチングするためのＲＦプラズマエッチ
ングリアクタにある結合体であって、 リアクタ内部で基板を保持する、リアクタ内部の導電性
カソードであって、前記カソードはＲＦパワーソースに
接続可能で、ＲＦパワーを前記リアクタの内部に入力さ
せてエッチャントガスのイオンを含むプラズマを維持す
る、導電性のカソードと、 該カソードと隔てられて、前記エッチャントガスを該脱
気されたチャンバ内に解放する、少なくとも１つのガス
流出口と、 該カソード及びこれを覆う基板に隣接し前記カソードか
ら外向きに該リアクタの上部壁に隣接した位置まで延長
するプラズマ閉じ込めリングであって、前記リングには
開口が設けられて前記リング内部の脱気が可能となり、
該カソード及びこれを覆う基板に隣接するエッチャント
種の濃度を、該周囲の隣接の濃度と比較して高める、プ
ラズマ閉じ込めリングとを備える結合体。 - 【請求項３６】 端面周囲を有する半導体ウエハをエッ
チングするためのＲＦプラズマエッチングリアクタであ
って、 真空チャンバと、 前記真空チャンバ内で前記ウエハを保持するペデスタル
と、 前記チャンバに接続されて前記チャンバを所定の操作圧
力に維持する真空ポンプと、 前記半導体ウエハの表面の物質をエッチングすることが
できるプラズマ種を与えるエッチャントガスを供給する
エッチャントチャンバ流入口と、 前記エッチャント流入口に接続されて、前記真空チャン
バ内に前記エッチャントガスを分散させる、前記チャン
バ内部のガス分散板と、 前記真空チャンバの内部にＲＦパワーを誘導して、前記
エッチャントガスのイオンを含むプラズマを維持するＲ
Ｆパワーソースと、 該ペデスタルとこの上に保持されるウエハの直径方向に
関する均一性を改善してエッチャントガスの前記イオン
を分散させる手段とを備えるＲＦプラズマエッチングリ
アクタ。 - 【請求項３７】 前記、均一性を改善してエッチャント
ガスの前記イオンを分散させる手段、が、プラズマ内で
エッチャントガスが解離してエッチャント種になること
を促進する傾向のある解離ガスを供給するための、前記
ペデスタルの中心部分上方のガス流入口群を更に有し、
前記ガス流入口群は、前記ペデスタル及びこの上に保持
された前記ウエハの前記中心部分に隣接する前記解離ガ
スに向きを与えるように配置される、請求項３６に記載
のＲＦプラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項３８】 前記、均一性を改善してエッチャント
ガスの前記イオンを分散させる手段、が、プラズマ内で
エッチャント種を希釈する傾向のある希釈ガスを供給す
るための、前記ペデスタルの周囲の周りのガス流入口群
を更に有し、前記ガス流入口群は、前記ペデスタル及び
この上に保持された前記ウエハの前記中心部分に隣接す
る前記解離ガスに向きを与えるように配置される、請求
項３６に記載のＲＦプラズマエッチングリアクタ。 - 【請求項３９】 前記、均一性を改善してエッチャント
ガスの前記イオンを分散させる手段、が、前記ペデスタ
ルの周囲に隣接したところでは、前記ウエハプラス小さ
なギャップの高さに制限され、前記ペデスタルの中心部
分に隣接したところでは、実質的にチャンバの天板まで
延長する高さを有する容量に、前記プラズマを制限する
手段を備える請求項３６に記載のＲＦプラズマエッチン
グリアクタ。 - 【請求項４０】 前記、均一性を改善してエッチャント
ガスの前記イオンを分散させる手段、が、ペデスタルを
包囲しウエハに係合するペデスタルの表面を覆う絶縁構
造体を有し、前記構造体の外径は前記ウエハの外径より
も大きく、前記ペデスタルの直径は前記ウエハの直径よ
りも小さく、前記ＲＦパワーは前記ペデスタルを介して
前記チャンバ内に結合されて、該ウエハに隣接するエッ
チャントガスのイオンの密度を、該ウエハの中心部分と
比較して減少させる、請求項３６に記載のＲＦプラズマ
エッチングリアクタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |