JPH1126437A

JPH1126437A - プラズマエッチング用電極

Info

Publication number: JPH1126437A
Application number: JP18144997A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ishii; 誠石井; Mitsuji Kamata; 充志鎌田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】シリコンウエハ面内のエッチング速度の均一
化を図ることによって、シリコンウエハのプラズマエッ
チング加工時の歩留を向上させる。【解決手段】厚さ方向にガス吹出し穴７が設けられて
いるプラズマエッチング用電極６において、電極の中心
から被処理材であるシリコンウエハ４の半径ｒｓの７０
〜９５％に相当する半径ｒによって規定される円の外側
にあるガス吹出し穴として、穴径が、該円の内側にある
ガス吹出し穴の穴径に対して、１．２〜２倍であるもの
を有してなるプラズマエッチング用電極。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハの加工
に利用されるプラズマエッチング装置に用いられる電極
に関し、より詳細には反応室内に高周波電力が印加さ
れ、かつエッチングガスをシャワー状に分散させるため
のガス吹出し穴を有する電極と、該電極に対向してシリ
コンウエハが載置される電極とを有する平行平板型プラ
ズマエッチング装置において、前記高周波電力が印加さ
れる電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハに素子を形成するために、
エッチング処理が行われている。このエッチングを行う
装置として、近年プラズマエッチング装置が用いられて
いる。プラズマエッチング装置は、図１に示されるよう
に、真空容器１内に上部電極２および下部電極３が間隔
をおいて設けられており、下部電極３の上に被処理材と
してシリコンウエハ４を載置している。上部電極２はバ
ックプレート５と電極６とで構成されており、それぞれ
にエッチングガスを流すためのガス吹出し穴７が設けら
れている。エッチングガスをガス吹出し穴７を通してシ
リコンウエハ４に向かって流しながら、高周波電源８に
より、上部電極２と下部電極３の間に高周波電圧を印加
してプラズマを形成する。このプラズマによってシリコ
ンウエハ４をエッチングし、所定のパターンの素子を形
成するものである。

【０００３】最近の半導体集積回路の高集積化に伴い、
シリコンウエハのエッチング後の形状がより高精度に制
御されるようになってきた。それに伴ってシリコンウエ
ハのエッチング後の形状の寸法精度に影響を与えるシリ
コンウエハ面内のエッチング速度の均一性が小さいこと
が要求されるようになってきた。現在広く用いられてい
るアモルファスカーボンの電極には、エッチング速度が
シリコンウエハの外周部で低下するという傾向が認めら
れ、デバイスの歩留悪化の原因となっている。この対策
として電極材料をアモルファスカーボンからシリコン単
結晶に変えることが行われつつあるが、シリコンウエハ
面内のエッチング速度を均一化できず歩留を改善できる
までには至っていない。またエッチングガスの組成や流
量などのエッチング条件を変えてエッチング速度の均一
化を試みたが、いずれもシリコンウエハ面内のエッチン
グ速度を均一化させるまでの効果が認められていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、シリコ
ンウエハ外周部のエッチング速度低下の原因について調
べた結果、シリコンウエハ外周部ではプラズマ密度が低
くなっており、このためエッチング速度が低下したこと
が分かった。さらにこのプラズマ密度の低下は、高周波
電力の印加によって生じる電界が下部電極および上部電
極の周辺部に逃げるため引き起こされるものであり、電
極の材質およびエッチング条件の変更によって防げるも
のでないことが分かった。本発明はこのような課題に鑑
み発明されたものであって、シリコンウエハ面内のエッ
チング速度の均一化を図ることによって、シリコンウエ
ハのプラズマエッチング加工時の歩留を向上させること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、厚さ方向にガ
ス吹出し穴が設けられているプラズマエッチング用電極
において、電極の中心から被処理材であるシリコンウエ
ハの半径ｒｓの７０〜９５％に相当する半径ｒによって
規定される円の外側にあるガス吹出し穴として、穴径
が、該円の内側にあるガス吹出し穴の穴径に対して、
１．２〜２倍であるものを有してなるプラズマエッチン
グ用電極に関する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明のプラズマエッチング用電
極においては、被処理材であるシリコンウエハの半径ｒ
ｓの７０〜９５％、好ましくは７５〜８５％の長さに相
当する電極の中心からの半径ｒをまず想定する。その
際、半径ｒによって規定される円の外側の範囲のガス吹
出し穴として、穴径が、該円の内側のガス吹出し穴の穴
径の１．２〜２倍のものを有することが必要である。こ
こでガス吹出し穴径を大きくする範囲を、これよりも内
側又は外側にするとエッチング速度の不均一性を充分に
低減できない。なお、前記円の円周上に位置するガス吹
出し穴の穴径は特に制限されず、円の内側の穴径と同一
でもよいし外側の穴径と同一でもよい。

【０００７】また、当該範囲のガス吹出し穴の穴径の大
きさが全て内側のガス吹出し穴の穴径の１．２倍未満で
あると、エッチングガス流量を増加させることができ
ず、逆に２倍を超えるとエッチングガス流量の増加が大
きくなり過ぎ、いずれの場合においてもエッチング速度
の均一化ができない。好ましくは１．３〜１．８倍の範
囲である。このような穴径の穴の割合は、当該範囲にお
いて、５０％以上であることが好ましく、７０％以上で
あることがより好ましく、９０％以上であることがさら
に好ましく、１００％であることが最も好ましい。ま
た、前記円の内側のガス吹出し穴は、全て均一な穴径で
あることが最も好ましいが、エッチング速度が均一であ
る効果を大きく損なわない範囲において、異なった穴径
のガス吹出し穴が混在していてもよい。この場合、前記
円の外側のガス吹出し穴と穴の大きさを比較される、均
一な穴径のガス吹出し穴の割合は５０％以上であること
が好ましく、７０％以上であることがより好ましく、９
０％以上であることがさらに好ましく、１００％である
ことが最も好ましい。また、本発明においては、前記円
の外側でガス吹出し穴が開孔されている環状の領域にお
ける当該領域の電極面積に対する穴の面積割合が、前記
円の内側の電極面積に対する穴の面積割合の１．４〜４
倍とすることが好ましい。

【０００８】プラズマエッチング装置に用いられる電極
材料としては、耐プラズマ性に優れ、かつ高純度であ
る、アモルファスカーボン、シリコン単結晶又は多結晶
シリコン（ポリシリコン）が好ましい。電極の大きさ及
び形状としては、外径２００〜４００mm、厚さが３〜１
０mmの円板形のものが好ましい。外周部に電極を取付け
るための取付け穴は、８〜２４個設けられることが好ま
しい。エッチングガスをシャワー状に分散させるための
ガス吹出し穴は、取付け穴より内周部に設けられること
が好ましい。このガス吹出し穴の大きさはエッチング条
件等により異なるが穴径で０．３〜２．０mmが好まし
く、穴数は１００〜３０００個が好ましい。穴の加工
は、機械加工、放電加工、超音波加工等で行うことがで
きる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。面方位
（１００）、導電型Ｐ型、抵抗率０．７Ω−cmのシリコ
ン単結晶インゴットから直径２０３mm、厚さ３mmの円盤
を作製し、ダイアモンドコーティングされたドリルで回
転数５０００r.p.m、送り速度２０mm/分の加工条件で直
径１５０mm（シャワー径）の範囲内にガス吹出し穴を
３．１７５mmの等間隔（ピッチ）で１７３３個開けた。
このとき、各例で規定される、中心からの一定距離の円
の外側及び円周上の穴の穴径（表１におけるｄ２）を直
径１．０mmとし、その内側の穴径ｄ１は表１に示す穴径
比となるように決定した。なお、各例の、前記円の外側
でガス吹出し穴が開孔されている環状の領域における穴
の総穴面積の当該領域の電極面積に対する割合と、前記
円の内側の穴の総穴面積の当該内側部分の電極面積に対
する割合との比は、各例の穴径比（ｄ２／ｄ１）の二乗
に一致している。

【００１０】上記のシリコン電極をプラズマエッチング
装置にセットし、反応ガス：トリフロロメタン（ＣＨＦ
₃）４０cc/分、テトラフロロカーボン（ＣＦ₄）６０cc/
分、アルゴン（Ａｒ）３００cc/分、反応チャンバー内
のガス圧力：０．５Torr、電源周波数：４００KHz、印
加電力：６００Ｗの条件で６インチウエハのシリコン酸
化膜のプラズマエッチング加工を行い、エッチング速度
のウエハ内分布を調べた。その結果を表１に示す。

【００１１】シリコンウエハのエッチング速度の均一性
は、シリコンウエハに形成する半導体素子の歩留を考慮
すると、１０％以下に押さえることが要求されている。
表１に示されるように、本発明のプラズマエッチング用
電極を用いることによって、シリコンウエハ面内のエッ
チング速度の均一性を１０％以下に押さえることが出
来、ひいては半導体素子の歩留を向上させることができ
る。

【００１２】

【表１】

【００１３】注１）ｒ：電極の中心からの距離ｒｓ：被処理材であるシリコンウエハの半径ｄ１：半径ｒの円内のガス吹出し穴径ｄ２：半径ｒの円の円周上および外側のガス吹出し穴径２）

【数１】

【００１４】

【発明の効果】本発明のプラズマエッチング用電極は、
シリコンウエハ面内のエッチング速度の均一化が可能で
あり、製品歩留の良好なプラズマエッチング加工を行う
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】平行平板型プラズマエッチング装置の概略図で
ある。

【符号の説明】

１プラズマエッチング装置２上部電極３下部電極４シリコンウエハ５バックプレート６電極７ガス吹出し穴８高周波電源９絶縁リング１０シールドリング１１プラズマ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さ方向にガス吹出し穴が設けられてい
るプラズマエッチング用電極において、電極の中心から
被処理材であるシリコンウエハの半径ｒｓの７０〜９５
％に相当する半径ｒによって規定される円の外側にある
ガス吹出し穴として、穴径が、該円の内側にあるガス吹
出し穴の穴径に対して、１．２〜２倍であるものを有し
てなるプラズマエッチング用電極。