JPH1187319A - 傾斜貫通細孔を有するプラズマエッチング用シリコン電極板 - Google Patents

傾斜貫通細孔を有するプラズマエッチング用シリコン電極板

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JPH1187319A
JPH1187319A JP24285397A JP24285397A JPH1187319A JP H1187319 A JPH1187319 A JP H1187319A JP 24285397 A JP24285397 A JP 24285397A JP 24285397 A JP24285397 A JP 24285397A JP H1187319 A JPH1187319 A JP H1187319A
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hole
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plasma etching
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Tamotsu Mori
保 森
Hisao Ifukuro
久生 衣袋
Takashi Yonehisa
孝志 米久
Fumio Noda
文男 納田
Terushi Mishima
昭史 三島
Toshiharu Hiji
利玄 臂
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも均一にエッチングを行うことがで
きるプラズマエッチング用シリコン電極板を提供する。 【解決手段】 プラズマエッチング用シリコン電極板1
2の貫通細孔として、傾斜した傾斜貫通細孔51を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、従来よりも均一
にエッチングを行うことができるプラズマエッチング用
シリコン電極板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造する際
に、ウエハをエッチングする必要があるが、このウエハ
をエッチングするための装置として、近年、プラズマエ
ッチング装置が用いられている。このプラズマエッチン
グ装置は、例えば図3に示されるように、真空容器1内
に電極板2および架台3が間隔をおいて設けられてお
り、架台3の上にウエハ4を載置し、エッチングガス7
を電極板2に設けられた貫通細孔5を通してウエハ4に
向って流しながら高周波電源6により電極板2と架台3
の間に高周波電圧を印加することができるようになって
いる。
【0003】この高周波電圧の印加により供給されたエ
ッチングガス7は電極板2と架台3の間の空間でプラズ
マ10となり、このプラズマ10がウエハ4に当ってウ
エハ4の表面がエッチングされる。このプラズマエッチ
ング装置で使用する電極板2として、図3に示されるよ
うな複数の貫通細孔5が電極板2の板厚方向に平行に並
んで形成されているシリコン電極板2が使用されてい
る。
【0004】この貫通細孔5はシリコン電極板2の板厚
方向に平行に形成されており、この貫通細孔5は通常は
レーザ加工、放電加工、細い超硬ドリルまたはダイヤモ
ンドドリルなどにより成形される。このシリコン電極板
に形成される貫通細孔5は小径で数が多いほどエッチン
グガスの流れが定常流となって好ましいと言われてお
り、シリコン電極板に形成される貫通細孔5の直径は通
常0.08〜0.9mmの範囲内にあるとされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のシ
リコン電極板を用いてウエハをプラズマエッチングする
と、ウエハの場所によってエッチングの深さが異なり、
均一にウエハがエッチングされていないことが分かっ
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
かかる観点から、従来よりも一層均一にプラズマエッチ
ングを行うことのできるシリコン電極板を開発すべく研
究を行った結果、(イ)円板状シリコン電極板の一方の
面から他方の面に向かって貫通するように設けられた貫
通細孔が、円板状シリコン電極板の一方の面から他方の
面に向かって半径方向に傾斜している傾斜貫通細孔であ
ると、エッチングの均一性が一層向上する、(ロ)前記
円板状シリコン電極板の一方の面から他方の面に向かっ
て半径方向に傾斜している傾斜貫通細孔の傾斜角は5〜
60°(好ましくは、30〜45°)の範囲内であるこ
とが好ましい、(ハ)前記円板状シリコン電極板の一方
の面から他方の面に向かって半径方向に傾斜している傾
斜貫通細孔は、傾斜角が中心部から外周部に行くにした
がって大きくなるように設けられており、最も外周に近
い貫通細孔の傾斜角が5〜60°の範囲内にあることが
一層好ましい、という知見を得たのである。
【0007】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、(1)厚さのある円板状シリコン電極
板に一方の面から他方の面に向かって貫通する貫通細孔
が設けられているプラズマエッチング用シリコン電極板
において、中心の貫通細孔を除く前記貫通細孔は、いず
れも円板状シリコン電極板の一方の面から他方の面に向
かって半径方向に傾斜している傾斜貫通細孔を有するプ
ラズマエッチング用シリコン電極板、(2)前記円板状
シリコン電極板の一方の面から他方の面に向かって半径
方向に傾斜している傾斜貫通細孔の傾斜角は5〜60°
の範囲内の傾斜角を有する前記(1)記載の傾斜貫通細
孔を有するプラズマエッチング用シリコン電極板、
(3)前記傾斜貫通細孔の傾斜角は、中心部から外周部
に行くにしたがって大きくなるように設けられている前
記(1)記載の傾斜貫通細孔を有するプラズマエッチン
グ用シリコン電極板、(4)前記円板状シリコン電極板
の一方の面から他方の面に向かって半径方向に傾斜して
いる傾斜貫通細孔の傾斜角は、中心部から外周部に行く
にしたがって大きくなるように設けられており、かつ最
も外周に近い貫通細孔の傾斜角が5〜60°の範囲内に
ある前記(3)記載の傾斜貫通細孔を有するプラズマエ
ッチング用シリコン電極板、に特徴を有するものであ
る。
【0008】図1の断面図に示されるように、この発明
の円板状シリコン電極板2に一方の面から他方の面に向
かって貫通するように設けられた貫通細孔は、中心の貫
通細孔9を除いて、円板状シリコン電極板2の一方の面
から他方の面に向かって半径方向に傾斜している傾斜貫
通細孔51であるとエッチングの均一性が向上する理由
として本発明者は次のように考えた。すなわち、従来の
プラズマエッチング用シリコン電極板には、図4の断面
図に示されるような複数の貫通細孔5が電極板2の板厚
方向に平行に並んで形成されており、このシリコン電極
板2にプラズマエッチングガス7を流すと、図4の断面
図に示されるように、隣の貫通細孔5´から流れでたプ
ラズマエッチングガス7´と激しくぶつかり、そこで大
きな乱流8が生じ、この大きなプラズマエッチングガス
の乱流がウエハのエッチングの均一性を損なうものであ
る。これに対し、この発明では図1の断面図に示される
ように、貫通細孔が円板状シリコン電極板2の一方の面
から他方の面に向かって半径方向に傾斜している傾斜貫
通細孔51であるために、隣の傾斜貫通細孔51´から
流れでたプラズマエッチングガス7´とのぶつかりが軽
減され、その分プラズマエッチングガスの乱流が少なく
なってエッチングの均一性が一層向上する。
【0009】さらに、この発明のプラズマエッチング用
シリコン電極板に設けられた傾斜貫通細孔51は、図2
の断面図に示されるように、中心の貫通細孔9を除い
て、円板状シリコン電極板の一方の面から他方の面に向
かって半径方向に傾斜しており、前記円板状シリコン電
極板の一方の面から他方の面に向かって半径方向に傾斜
している傾斜貫通細孔の傾斜角は、中心部から外周部に
行くにしたがって大きくなるように設けられている(す
なわち、図2において傾斜角がθ4 >θ3 >θ2>θ1
となるように設けられている)方が傾斜貫通細孔51を
バランス良く形成することができ、エッチングの均一性
が一層向上する。
【0010】前記(1)および(2)の傾斜貫通細孔の
軸線の延長線は、中心の貫通細孔の軸線の延長線と交差
するように設けられていることが一層好ましく、さら
に、前記(3)および(4)の傾斜貫通細孔の軸線の延
長線は、中心の貫通細孔の軸線の延長線と1点で交差す
るように設けられていることが一層好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明の貫通細孔の傾斜角を5
〜60°の範囲内にすることが好ましいことは以下の実
施例から明らである。直胴部の直径:400mm、全長:
1000mmの無欠陥単結晶シリコンインゴットを用意
し、このインゴットをダイヤモンドハンドソーにより厚
さ:10mmに輪切り切断し、輪切り切断した単結晶シリ
コン板を研削加工して、直径:350mm、板厚:8mmの
寸法を有するシリコン電極板を作製した。
【0012】実施例1 前記シリコン電極板に直径:0.3mmの貫通細孔を、
図1に示されるように、中心の貫通細孔9を除く貫通細
孔の傾斜角度が板厚方向に対して0°、5°、10°、
15°、20°、25°、30°、35°、40°、4
5°、50°、55°、60°、65°または70°の
貫通細孔を形成し、従来電極板1(傾斜角度:0°)、
本発明電極板1(傾斜角度:5°)、本発明電極板2
(傾斜角度:10°)、本発明電極板3(傾斜角度:1
5°)、本発明電極板4(傾斜角度:20°)、本発明
電極板5(傾斜角度:25°)、本発明電極板6(傾斜
角度:30°)、本発明電極板7(傾斜角度:35
°)、本発明電極板8(傾斜角度:40°)、本発明電
極板9(傾斜角度:45°)、本発明電極板10(傾斜
角度:50°)、本発明電極板11(傾斜角度:55
°)、本発明電極板12(傾斜角度:60°)、比較電
極板1(傾斜角度:65°)および比較電極板2(傾斜
角度:70°)を作製した。なお、本発明電極板1〜1
2および比較電極板1〜2に設けられた全ての傾斜貫通
細孔の軸線の延長線は、本発明電極板1〜12および比
較電極板1〜2の中心の貫通細孔の軸線の延長線と交差
するように設けられている。
【0013】これら本発明電極板1〜12、比較電極板
1〜2および従来電極板1をプラズマエッチング装置に
セットし、 チャンバー内圧力:10-1Torr、 ガス流量比:90sccmCHF3 +4sccmO2 +150sc
cmHe、 高周波電力:300W、 エッチング時間:1.0min.、 の条件で、CVDによりSiO2 層を施した直径:15
2mmのウエハをプラズマエッチングを行ない、ウエハの
エッチング均一性を測定し、その結果を表1に示した。
なお、ウエハのエッチング均一性は、ウエハの最も深く
エッチングされた所の深さ:Aを測定し、さらに最も浅
くエッチングされた所の深さ:Bを測定し、このAおよ
びBの測定値を(A−B)/B×100(%)の式に代
入し求めた値である。
【0014】
【表1】
【0015】実施例2 このシリコン電極板に直径:0.3mmの貫通細孔を、
図2に示されるように、中心の貫通細孔9がシリコン電
極板の板厚方向に平行になるようにかつ外周に最も近い
傾斜貫通細孔51の傾斜角度がシリコン電極板の板厚方
向に対して5°、10°、15°、20°、25°、3
0°、35°、40°、45°、50°、55°、60
°、65°または70°となるように形成し、さらに外
周部から中心部に向かって傾斜貫通細孔51の傾斜角度
が順次減少するように形成することにより、本発明電極
板13(最も外周に近い貫通細孔の傾斜角度:5°)、
本発明電極板14(最も外周に近い貫通細孔の傾斜角
度:10°)、本発明電極板15(最も外周に近い貫通
細孔の傾斜角度:15°)、本発明電極板16(最も外
周に近い貫通細孔の傾斜角度:20°)、本発明電極板
17(最も外周に近い貫通細孔の傾斜角度:25°)、
本発明電極板18(最も外周に近い貫通細孔の傾斜角
度:30°)、本発明電極板19(最も外周に近い貫通
細孔の傾斜角度:35°)、本発明電極板20(最も外
周に近い貫通細孔の傾斜角度:40°)、本発明電極板
21(最も外周に近い貫通細孔の傾斜角度:45°)、
本発明電極板22(最も外周に近い貫通細孔の傾斜角
度:50°)、本発明電極板23(最も外周に近い貫通
細孔の傾斜角度:55°)、本発明電極板24(最も外
周に近い貫通細孔の傾斜角度:60°)、比較電極板3
(最も外周に近い貫通細孔の傾斜角度:65°)、比較
電極板4(最も外周に近い貫通細孔の傾斜角度:70
°)、を作製した。なお、本発明電極板13〜24およ
び比較電極板3〜4の全ての傾斜貫通細孔の軸線の延長
線は、本発明電極板13〜24および比較電極板3〜4
の中心の貫通細孔の軸線の延長線と1点でと交差するよ
うに設けられている。
【0016】これら本発明電極板13〜24および比較
電極板3〜4をプラズマエッチング装置にセットし、実
施例1と同じ条件でCVDによりSiO2 層を施した直
径:152mmのウエハをプラズマエッチングを行ない、
実施例1と同様にしてウエハのエッチング均一性を測定
し、その結果を表2に示した。
【0017】
【表2】
【0018】表1および表2に示される結果から、傾斜
貫通孔を有する本発明電極板1〜24を使用してウエハ
をプラズマエッチングすると、板厚方向に平行な貫通細
孔を有する従来電極板1を使用してウエハをプラズマエ
ッチングするよりも、ウエハのエッチングが均一になる
ことが分かる。しかし、傾斜貫通孔の傾斜角度が60°
を越える比較電極板1〜4はかえってウエハのエッチン
グが不均一になることが分かる。なお、この実施例では
シリコン電極板を単結晶シリコンインゴットから作製し
たが、多結晶シリコンインゴットから作製したシリコン
電極板についても同じ結果が得られた。
【0019】
【発明の効果】上述のように、この発明の方法による
と、傾斜貫通孔を有するシリコン電極板を使用して従来
よりもウエハを均一にむらなくエッチングできるところ
から、プラズマエッチングによる半導体集積回路の不良
品発生を大幅に減らすことができ、半導体装置産業の発
展に大いに貢献しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のシリコン電極板の傾斜貫通細孔を説
明するための断面説明図である。
【図2】この発明のシリコン電極板の傾斜貫通細孔を説
明するための断面説明図である。
【図3】プラズマエッチング装置の断面説明図である。
【図4】従来のプラズマエッチング用シリコン電極板の
断面説明図である。
【符号の説明】
1 真空容器 2 電極板 3 架台 4 ウエハ 5 貫通細孔 5´ 貫通細孔 6 高周波電源 7 プラズマエッチングガス 8 乱流 9 中心の貫通細孔 10 ブラズマ 51 傾斜貫通細孔 51´ 傾斜貫通細孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 納田 文男 東京都千代田区丸の内1−5−1 三菱マ テリアル株式会社先端事業本部内 (72)発明者 三島 昭史 埼玉県大宮市北袋町1−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内 (72)発明者 臂 利玄 埼玉県大宮市北袋町1−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 厚さのある円板状シリコン電極板に一方
    の面から他方の面に向かって貫通する貫通細孔が設けら
    れているプラズマエッチング用シリコン電極板におい
    て、 電極板中心の貫通細孔を除く前記貫通細孔は、いずれも
    円板状シリコン電極板の一方の面から他方の面に向かっ
    て半径方向に傾斜している貫通細孔であることを特徴と
    する傾斜貫通細孔を有するプラズマエッチング用シリコ
    ン電極板。
  2. 【請求項2】 前記円板状シリコン電極板の一方の面か
    ら他方の面に向かって半径方向に傾斜している貫通細孔
    の傾斜角は5〜60°の範囲内の傾斜角を有することを
    特徴とする請求項1記載の傾斜貫通細孔を有するプラズ
    マエッチング用シリコン電極板。
  3. 【請求項3】 厚さのある円板状シリコン電極板に一方
    の面から他方の面に向かって貫通する貫通細孔が設けら
    れているプラズマエッチング用シリコン電極板におい
    て、 電極板中心の貫通細孔を除く前記貫通細孔は、いずれも
    円板状シリコン電極板の一方の面から他方の面に向かっ
    て半径方向に傾斜しており、前記円板状シリコン電極板
    の一方の面から他方の面に向かって半径方向に傾斜して
    いる傾斜貫通細孔の傾斜角は、中心部から外周部に行く
    にしたがって大きくなっていることを特徴とする傾斜貫
    通細孔を有するプラズマエッチング用シリコン電極板。
  4. 【請求項4】 前記円板状シリコン電極板の一方の面か
    ら他方の面に向かって半径方向に傾斜している貫通細孔
    の傾斜角は、最も外周に近い貫通細孔の傾斜角が5〜6
    0°の範囲内にあることを特徴とする請求項3記載の傾
    斜貫通細孔を有するプラズマエッチング用シリコン電極
    板。
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