JPH098012A - 半導体製造用エッチング装置 - Google Patents

半導体製造用エッチング装置

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JPH098012A
JPH098012A JP7178099A JP17809995A JPH098012A JP H098012 A JPH098012 A JP H098012A JP 7178099 A JP7178099 A JP 7178099A JP 17809995 A JP17809995 A JP 17809995A JP H098012 A JPH098012 A JP H098012A
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temperature
temperature sensor
carbon
etching
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洋一 野上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カーボン電極の温度を常に一定に保ち、カー
ボン電極からプラズマ中へのカーボンの供給量を一定に
制御し、エッチングプロセスを安定化することができる
半導体製造用エッチング装置を提供する。 【構成】 リアクターチャンバ１内にカーボン電極２を
備え、このカーボン電極冷却用の冷却装置１１とこの冷
却装置用の制御装置１４とを有するエッチング装置にお
いて、カーボン電極２の温度を直接検出するための温度
センサー３と、この温度センサーに対するカーボン電極
２以外の部分からの熱的影響を防止するために上記温度
センサー３の外周部を覆う断熱材４とを設け、上記温度
センサー３とＣＰＵ１４を連結して該センサー３の検出
出力に基づいて冷却装置１１を制御するように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に薄膜パ
ターンを形成するためのエッチング装置に関する。より
詳しくは、アモルファスカーボン電極を使用した半導体
製造用エッチング装置のカーボン電極冷却手段に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩやトランジスタ等の半導体製造過
程において、ウエハ表面上に形成された薄膜（金属電極
膜や絶縁酸化膜等）の全面または特定した場所を必要な
厚さだけエッチングするために反応性ガスプラズマ中の
ラジカルと反応性イオンの相乗効果でエッチングするエ
ッチング装置（ＲＩＥ）が使われている。このようなエ
ッチング装置においては、リアクターチャンバ内にアモ
ルファスカーボン等からなる上部電極（カーボン電極）
とそれに対向してウエハをセットした下部電極を設け、
反応ガスとして、ＣＦ4，ＣＨＦ3，Ａｒ等を所定の圧力
でチャンバ内に供給する。この状態で、カーボン電極に
高周波電力を印加して、カーボン電極と下部電極間にプ
ラズマ領域を形成し、下部電極上のウエハをプラズマ中
のラジカルや反応性イオンとの化学反応によりエッチン
グする。このようなエッチング装置においては、リアク
ターチャンバ内の温度を一定に保ってエッチング条件を
一定に維持するためにカーボン電極の上部に冷却器を設
け、この冷却器に恒温槽（冷凍機）で一定の温度（例え
ば２５°Ｃ）に制御された冷媒（冷却水）を循環させて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のエッチング装置においては、冷媒（冷却水）の温度
を恒温槽内で検出し、この温度が一定になるように冷凍
機を駆動して冷却水の温度制御を行い、特に、カーボン
電極の温度を一定に制御することは行われていなかっ
た。このため図２のラインｂで示すように、エッチング
の処理時間が長くなると、プラズマ放電によりカーボン
電極自体の温度が上昇し、カーボン電極からプラズマ中
へのカーボン供給量が増加する。これにより、カーボン
がウエハ上へ堆積する割合が高くなるため、図２のライ
ンａで示すようにエッチング速度が低下し、エッチング
レートとともにウエハ表面のエッチングの均一性、エッ
チング選択性の変動をロット内で来していた。このた
め、エッチング条件が変化し、膜厚や形状が不均一とな
りデバイス特性に影響を与えていた。
【０００４】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、カーボン電極の温度を常に一定に保
ち、カーボン電極からプラズマ中へのカーボンの供給量
を一定に制御し、エッチングプロセスを安定化すること
ができる半導体製造用エッチング装置の提供を目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、リアクターチャンバ内にカーボン電極
を備え、このカーボン電極冷却用の冷却装置とこの冷却
装置用の制御装置とを有するエッチング装置において、
カーボン電極の温度を直接検出するための温度センサー
と、この温度センサーに対するカーボン電極以外の部分
からの熱的影響を防止するために上記温度センサーの外
周部を覆う断熱材とを設け、上記温度センサーと制御装
置とを連結して該温度センサーの検出出力に基づいて冷
却装置を制御するように構成したことを特徴とする半導
体製造用エッチング装置を提供する。
【０００６】好ましい実施例においては、カーボン電極
はアモルファスカーボンからなることを特徴としてい
る。
【０００７】
【作用】カーボン電極の温度を温度センサーで直接検出
し、この検出温度に基づいてカーボン電極温度が一定に
なるように制御装置（ＣＰＵ）により冷却装置（恒温
槽）の駆動を制御して冷媒（冷却水）の温度を制御す
る。これにより、カーボン電極の温度を変化しないよう
常に一定に保つことができ、カーボン電極からプラズマ
中へのカーボンの供給量が変化せず常に一定に制御され
る。このため、カーボンのウエハへの堆積とエッチング
がバランスがとれ安定化し、エッチング速度が常に一定
となり、エッチングの均一性や、選択性等がロット内で
変動しなくなる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明に係わるエッチング装置の構成
図である。リアクターチャンバ１の上部にアモルファス
カーボン電極２が設けられる。カーボン電極２に接して
このカーボン電極２の温度を直接検出するための温度セ
ンサー３が設けてある。温度センサー３はカーボン電極
２以外の温度を感知することを防止するための断熱材４
で覆われている。カーボン電極２の上部にはこのカーボ
ン電極２の温度を一定に保つための冷却器５が設けてあ
る。この冷却器５には恒温槽１１からの冷媒（冷却水）
が冷媒入口１２から矢印のように流入し、冷媒出口１３
から矢印のように流出して恒温槽１１に戻り循環してい
る。なお、この冷却器５は実際にはカーボン電極２に接
して設けられる。エッチング処理時間が長くなり、カー
ボン電極の温度が上昇すると、温度の上昇の変化はカー
ボン電極２上の温度センサー３で直接検出されＣＰＵ１
４により冷媒（冷却水）の温度設定が演算され、このＣ
ＰＵ１４の情報に基づき、恒温槽１１が駆動手段１５に
より駆動され冷媒（冷却水）の温度は演算された設定温
度に下げられるので、カーボン電極２の温度は常に一定
に保たれる。
【０００９】リアクターチャンバ１の下側にはカーボン
電極２に対向して下部電極６が設けられ、その上にエッ
チングされるウエハ７がセットされる。カーボン電極２
には高周波電力が印加され、カーボン電極２と下部電極
６の両電極間にプラズマ形成領域１０が形成される。こ
れにより、カーボン電極２のカーボンはカーボンプラズ
マ９となり矢印のように放出される。リアクターチャン
バ１内には反応ガス供給口（図示省略）が設けられ、反
応ガス８は矢印のようにチャンバ内を上から下へ流れ
る。このリアクターチャンバ１には反応ガス供給口とと
もに真空吸引口があるが本図では省略されている。
【００１０】例えば、上記エッチング装置でシリコン基
板上のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）上にコンタクトホー
ルを形成する場合には、シリコン酸化膜上にレジストを
塗布し、反応ガスとしてＣＦ4：６０ＳＣＣＭ，ＣＨＦ
3：６０ＳＣＣＭ，Ａｒ：９００ＳＣＣＭをリアクター
チャンバ内に導入し、カーボン電極に７５０Ｗ高周波電
力を印加し、リアクターチャンバ内の真空圧力を１．７
Ｔｏｒｒとして、レジストパターンに基づいてシリコン
酸化膜をエッチングする。
【００１１】前述のように、エッチング処理中において
冷媒（冷却水）の温度が恒温槽１１でカーボン電極２の
温度上昇に対応して変えられるため、カーボン電極２の
温度は変化することなく常に一定に保たれる。このた
め、プラズマ中のカーボンの量は変化せず一定となるた
め、エッチング速度が一定となり、エッチング処理時間
に関係なく安定したエッチング処理が行われる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる半
導体製造用エッチング装置においては、エッチング処理
時間が長くなってもカーボン電極の温度は変化すること
なく常に一定に保たれる。これにより、プラズマ中への
カーボンの供給量が安定化されるので、エッチング速度
が一定になり、ウエハ表面のエッチングの均一性が図ら
れ、異方性や、選択性等のエッチング特性がロット内で
安定化する。このため、エッチング形状、膜厚等のエッ
チングプロセスが安定した一定の状態でおこなわれ、常
に一定の特性を有する半導体製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるエッチング装置の構成図であ
る。
【図２】 従来のエッチング装置におけるエッチング処
理時間とカーボン電極の温度およびエッチング速度の関
係説明図である。
【符号の説明】
１：リアクターチャンバ、２：カーボン電極、３：温度
センサー、４：断熱材、５：冷却器、６：下部電極、
７：ウエハ、８：反応ガス、９：カーボンプラズマ、１
０：プラズマ形成領域、１１：恒温槽、１２：冷媒入
口、１３：冷媒出口、１４：ＣＰＵ，１５：駆動手段。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リアクターチャンバ内にカーボン電極を
    備え、 このカーボン電極冷却用の冷却装置と、 この冷却装置用の制御装置とを有するエッチング装置に
    おいて、 カーボン電極の温度を直接検出するための温度センサー
    と、 この温度センサーに対するカーボン電極以外の部分から
    の熱的影響を防止するために上記温度センサーの外周部
    を覆う断熱材とを設け、 上記温度センサーと制御装置とを連結して該温度センサ
    ーの検出出力に基づいて上記冷却装置を制御するように
    構成したことを特徴とする半導体製造用エッチング装
    置。
  2. 【請求項２】 前記カーボン電極はアモルファスカーボ
    ンからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体製
    造用エッチング装置。
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