JPH11279778A - エッチング装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

エッチング装置及び半導体装置の製造方法

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JPH11279778A
JPH11279778A JP8464598A JP8464598A JPH11279778A JP H11279778 A JPH11279778 A JP H11279778A JP 8464598 A JP8464598 A JP 8464598A JP 8464598 A JP8464598 A JP 8464598A JP H11279778 A JPH11279778 A JP H11279778A
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etching
substrate
reaction chamber
ejection holes
shower head
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Taku Hiraiwa
卓 平岩
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Abstract

(57)【要約】 【課題】反応室の周辺部のエッチングガス密度が中央部
よりも高くなって、基板の周辺部の方が基板の中央部に
比べてエッチング速度が速くなり、その結果、基板の中
央部にとって最適な条件でエッチングを行なうと周辺部
では過剰エッチングとなり、基板の周辺部にとって最適
な条件でエッチングを行なうと中央部ではエッチング不
良となる問題点があった。 【解決手段】 ドライエッチング装置のシャワーヘッド
に設けられる単位面積当たりのガス噴出孔の開口面積が
基板中央部よりも周辺部の方が小さくなるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
技術、特に大型基板に対する反応性イオンエッチングを
行なう装置に適用して有効な技術に関し、例えば液晶パ
ネルを構成する基板のプロセスに使用するエッチング装
置に利用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路や液晶パネルの製
造プロセスにおいては、半導体基板やガラス基板上に形
成された絶縁膜へのコンタクトホールないしはスルーホ
ールの形成や導電層のパターニングに関し、反応性イオ
ンエッチングに代表されるドライエッチング技術が使用
されている。
【0003】例えば、アクティブマトリクス型液晶表示
装置のプロセスにおいては、ガラス基板上にマトリック
ス状に画素電極を形成すると共に、各画素電極に対応し
てアモルファスシリコンやポリシリコンを用いたTFT
を1対1で形成して、各画素電極にTFTにより電圧を
印加して液晶を駆動する回路を基板上に形成するように
されており、一般にこれらの基板は複数のパネル分が1
枚のガラス基板に形成された後、各パネルごとに切断さ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような液晶パネ
ル用のTFTが形成される基板(以下、TFT基板と称
する)のプロセスでは、TFTの動作層となるポリシリ
コン層の上に形成された酸化シリコン膜のような絶縁膜
に対して、ソース、ドレインのコンタクトのためのコン
タクトホールの形成に、反応室内にエッチングされる基
板を載置して真空にしてからシャワーヘッドよりエッチ
ングガスを導入して基板に高周波を印加することでプラ
ズマを発生させて、このプラズマでエッチングを行なう
反応性イオンエッチング技術が使用されている。
【0005】ところが、TFT基板は大型であるため、
エッチング装置の反応室も大型となり、特に反応室内部
でプラズマを発生させてエッチングを行なう反応性イオ
ンエッチングでは、エッチング速度が基板の位置によっ
て異なってしまう。具体的には、図5に示すように、反
応室の周辺部のエッチングガス密度が中央部よりも高く
なって、基板の周辺部の方が基板の中央部に比べてエッ
チング速度が速くなるという現象が生じる。その結果、
基板の中央部にとって最適な条件でエッチングを行なう
と周辺部では過剰エッチングとなり、基板の周辺部にと
って最適な条件でエッチングを行なうと中央部ではエッ
チング不良となり、歩留まりが低下したりデバイス間の
特性がばらついたりするという問題点があった。
【0006】この発明の目的は、液晶パネル用基板の製
造プロセスにおいて基板全面にわたって均一性の高いエ
ッチングを行なえるドライエッチング技術を提供し、こ
れによって歩留まりの向上およびデバイス間特性の安定
化を図ることにある。
【0007】この発明の他の目的は、比較的簡単な構造
変更で均一性の高いエッチングを行なえるドライエッチ
ング装置を提供することにある。
【0008】この発明のさらに他の目的は、基板の大き
さが変更になってもエッチング速度の均一性を容易に達
成することができるドライエッチング装置を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、ドライエッチング装置のシャワーヘッドに
設けられる単位面積当たりのガス噴出孔の開口面積が基
板中央部よりも周辺部の方が小さくなるようにしたもの
である。
【0010】シャワーヘッドの単位面積当たりのガス噴
出孔の開口面積を基板中央部よりも周辺部の方を小さく
する具体的な方法としては、各ガス噴出孔の開口面積を
基板周辺部ほど小さくする方法と、ガス噴出孔の数を基
板周辺部ほど少なくする方法とがある。
【0011】さらに、シャワーヘッドの単位面積当たり
のガス噴出孔の開口面積を基板の位置に応じて変える代
わりに、シャワーヘッドの形状を基板中央部ほどシャワ
ーヘッドと基板との距離が小さくなるコーン形状とした
り、ガス噴出孔の端面形状を基板の位置に応じて変える
ようにしてもよい。
【0012】上記した手段によれば、エッチング装置の
反応室内のエッチングガス密度を全体的に均一にして、
基板全面にわたってエッチング速度を均一にさせること
ができ、これによって歩留まりの向上を図るという上記
目的を達成することができる。
【0013】また、基板上に薄膜が形成されてなる半導
体装置の製造方法であって、前記基板上に形成されてな
る前記薄膜に前記基板の周辺部よりも基板の中央部分に
エッチングガスを供給し、前記薄膜をパターニングする
ことを特徴とする。このような製造方法とすることによ
り、基板の周辺部と中心部とでの薄膜の膜厚に差がなく
なりほぼ均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面に基づいて説明する。
【0015】図1は、本発明をドライエッチング装置の
一例として反応性イオンエッチングに適用した場合の反
応室(チャンバー)内に配置されるシャワーヘッドの第
1の実施例を示す。図1(A)に示すように、この実施
例においては、シャワーヘッド10の周辺部に設けられ
たガス噴出孔11aの開口面積の方が中央部に設けられ
たガス噴出孔11bの開口面積よりも小さくなるように
形成されている。具体的には、周辺部に設けられたガス
噴出孔11aの径が0.5mmの場合、中央部に設けら
れた噴出孔11bの径は1.0〜1.5mmのような大
きさとされる。
【0016】なお、反応室内のガス密度は、ガスの種類
によってそれほど差異はないが、基板に高周波を印加す
る装置のパワーや反応室の大きさ、真空度等に大きく依
存するので、それらの大きさに応じて周辺部のガス噴出
孔11aの径と中央部のガス噴出孔11bの径の比率を
決定してやるのが望ましい。また、具体的な数値は実験
的に決定すればよい。シャワーヘッド10の構成材料は
エッチングガスによってエッチングされないものであれ
ばどのような材料であっても良い。一般的には、表面処
理を施したアルミ合金製のものが使用される。
【0017】図1(B)は、図1(A)のシャワーヘッ
ドの単位面積当たりのガス噴出孔の開口面積を基板の位
置を横軸にとって示したものである。この実施例では、
シャワーヘッドの単位面積当たりのガス噴出孔の開口面
積を図1(B)のような分布に形成することにより、エ
ッチング装置の反応室内のエッチングガス密度を全体的
に均一にして、基板全面にわたってエッチング速度を均
一にさせることができる。
【0018】上記シャワーヘッド10より噴出孔11
a,11bより噴出されるエッチングガスは、エッチン
グしようとする絶縁膜や導電層の材料によって変更され
るもので、例えば二酸化シリコン膜の場合にはCHF3
等のフッ素系ガスが、ITO(酸化インジウム錫)層の
場合にはCH4とH2の混合ガス、Al系導電層の場合に
はCl2とBCl3の混合ガス、Ta系導電層の場合には
CF4とO2の混合ガスが用いられる。
【0019】図2は、本発明をドライエッチング装置の
一例として反応性イオンエッチングに適用した場合の反
応室内に配置されるシャワーヘッドの第2の実施例を示
す。図2(A)に示すように、この実施例においては、
シャワーヘッド10の周辺部に設けられたガス噴出孔1
1aの密度(単位面積当たりの孔の数)の方がシャワー
ヘッド中央部に設けられた噴出孔11bの密度よりも小
さくなるように形成されている。図2(B)は、図2
(A)のシャワーヘッドのガス噴出孔の数すなわち単位
面積当たりのガス噴出孔の開口面積を基板の位置を横軸
にとって示したものであり、図1の実施例の分布と同一
である。
【0020】従って、第1の実施例と同様に、エッチン
グ装置の反応室内のエッチングガス密度を全体的に均一
にして、基板全面にわたってエッチング速度を均一にさ
せることができる。
【0021】図3は、本発明をドライエッチング装置の
一例として反応性イオンエッチングに適用した場合の反
応室内に配置されるシャワーヘッドの第3の実施例を示
す。この実施例は、シャワーヘッド10の形状を基板中
央部ほどシャワーヘッドと基板との距離が小さくなるコ
ーン形状としたものである。ガス噴出孔の開口面積と単
位面積当たりの噴出孔の数はシャワーヘッド全体に均一
になるように設定されている。
【0022】ガス噴出孔の開口面積と単位面積当たりの
噴出孔の数がシャワーヘッド全体にわたって均一な従来
のシャワーヘッドを用いた装置では反応室内のエッチン
グガス密度は図5のような分布となっていたので、図3
のシャワーヘッドを使用した場合には反応室内のエッチ
ングガス密度は、図5の破線のように基板全体にわたっ
て均一な分布となる。
【0023】従って、第1の実施例や第2の実施例と同
様に、基板全面にわたってエッチング速度を均一にさせ
ることができる。
【0024】図4は、本発明をドライエッチング装置の
一例として反応性イオンエッチングに適用した場合の反
応室内に配置されるシャワーヘッドの第4の実施例を示
す。この実施例は、シャワーヘッド10のガス噴出孔1
1の端面の形状を、同図(A)または(B)のようにそ
れぞれ異ならしめることにより、中央部の噴出孔にはガ
スが流出し易い方の端面形状を使用し、周辺部の噴出孔
にはガスが流出し難い方の端面形状を使用するようにし
たものである。なお、中央部と周辺部の中間に配置され
る噴出孔の端面形状は直角にすれば良い。さらに、中央
部から周辺部に向かうに従って端面の角度θが徐々に変
化するように噴出孔を形成することも可能である。
【0025】次に、前記実施例のシャワーヘッド10が
用いられる反応性イオンエッチング装置について図6を
用いて説明する。
【0026】図6において、20は開閉可能かつ密閉可
能に構成された反応室で、この反応室20の上部にシャ
ワーヘッド10が設けられており、このシャワーヘッド
10にはエッチングガスを供給するガス導入管21が接
続されている。そして、シャワーヘッド10の下方に上
面が平坦な試料台22が設置され、この試料台22の上
にエッチングされる基板23が載置可能にされている。
また、反応室20には真空ポンプ24がパイプを介して
接続されており、反応室20内を真空に引くことができ
るように構成されている。
【0027】さらに、反応室20の外側には、エッチン
グされる前の基板を収納しておく第1収納カセット25
とエッチング後の基板を収納する第2収納カセット26
とが設けられているとともに、これらの収納カセット2
5,26と前記反応室20との間にはそれぞれローディ
ング装置27およびアンローディング装置28が設けら
れ、ローディング装置27によって第1収納カセット2
5内の基板23が反応室20内の試料台22上に搬送さ
れて載置され、エッチング終了後にアンローディング装
置28によって試料台22上の基板23が第2収納カセ
ット26へ搬送されて収納されるように構成されてい
る。
【0028】また、前記ローディング装置27およびア
ンローディング装置28は各々一対の扉27a,27b
と28a,28bを有する密閉可能な反応室に構成され
るとともに、真空ポンプ29によって真空可能にされて
おり、エッチング前の基板がローディング装置27内に
取り込まれた状態で一旦反応室内が真空にされてから、
エッチング前の基板は反応室20内の試料台22上へ、
またエッチング後の基板は試料台22上からアンローデ
ィング装置28内へ搬送される。
【0029】なお、30は試料台22を介して基板に高
周波を印加して反応室20内のエッチングガスをプラズ
マ化させる高周波電源、31は整合器、32はプラズマ
の発光波長を検出することでエッチングの終了時期を検
出するための終点検出装置で、この終点検出装置31は
反応室20の側壁等に設けられたのぞき窓20aに対向
して配置されている。
【0030】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である反応性
イオンエッチング装置について説明したが、この発明は
それに限定されるものでなく、ドライエッチング装置一
般に利用することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エッチング装置の反応室内のガス密度をほぼ均一にする
ことができ、均一性の高いエッチングを行なうことがで
き、これによって歩留まりおよびデバイス間の特性を安
定化させることができるという効果がある。
【0032】しかも、本発明は、ガス噴出孔を有するシ
ャワーヘッドのみ改良すれば良いので、比較的簡単な構
造変更で均一性の高いエッチングを行なうことができる
とともに、基板の大きさが変更になってもエッチング速
度の均一性を容易に達成することができるドライエッチ
ング装置が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した反応性イオンエッチング装置
の反応室内に配置されるシャワーヘッドの第1の実施例
を示す平面図および噴出孔の開口面積分布を示す分布曲
線図。
【図2】本発明を適用した反応性イオンエッチング装置
の反応室内に配置されるシャワーヘッドの第2の実施例
を示す平面図および噴出孔の開口面積分布を示す分布曲
線図。
【図3】本発明を適用した反応性イオンエッチング装置
の反応室内に配置されるシャワーヘッドの第3の実施例
を示す側面図。
【図4】本発明を適用した反応性イオンエッチング装置
の反応室内に配置されるシャワーヘッドの第4の実施例
を示す噴出孔の端面図。
【図5】従来の反応性イオンエッチング装置の反応室内
のガス密度の分布を示す分布曲線図。
【図6】実施例のシャワーヘッドを使用して好適な反応
性イオンエッチング装置の一例のを示す概略構成図。
【符号の説明】
10 シャワーヘッド 11a 噴出孔 11b 噴出孔 20 反応室 21 ガス導入管 22 試料台 23 基板 24 真空ポンプ 25 第1収納カセット 26 第2収納カセット 27 ローディング装置 28 アンローディング装置 27a,27b,28a,28b 扉 29 真空ポンプ 30 高周波電源 31 整合器 32 終点検出装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応室と、該反応室内にエッチングガス
    を導入する複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッドと
    を備えたエッチング装置において、上記シャワーヘッド
    は、単位面積当たりのガス噴出孔の開口面積が反応室中
    央部よりも周辺部の方が小さくなるように形成されてい
    ることを特徴とするエッチング装置。
  2. 【請求項2】 上記複数のガス噴出孔は、その開口部の
    径が反応室周辺部ほど小さくなるように形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のエッチング装置。
  3. 【請求項3】 上記複数のガス噴出孔は、反応室周辺部
    ほど形成数が少なくなるように形成されていることを特
    徴とする請求項1に記載のエッチング装置。
  4. 【請求項4】 該反応室内にエッチングガスを導入する
    複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッドを備えたエッ
    チング装置において、上記シャワーヘッドはそのガス噴
    出孔の端面形状が反応室周辺部と中央部とで異なるよう
    に形成されていることを特徴とするエッチング装置。
  5. 【請求項5】 基板上に薄膜が形成されてなる半導体装
    置の製造方法であって、前記基板上に形成されてなる前
    記薄膜に前記基板の周辺部よりも基板の中央部分にエッ
    チングガスを供給し、前記薄膜をパターニングすること
    を特徴とする半導体薄膜の製造方法。
JP8464598A 1998-03-30 1998-03-30 エッチング装置及び半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH11279778A (ja)

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