JPS59139628A - ドライエツチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラズマエツチング装置で代表される所謂ドラ
イエツチング装置に関するものである。

半導体装置の製造工程では、半導体ウェーハの表面に形
成したＳ　１０２　＋　Ｓ　ｉｓ　Ｎ４等の絶縁膜やＡ
Ａ金合金の金属膜を所定のパターン形状に形成する必要
があり所謂エツチング工程が設けられているが、特に近
年ではエツチング液を使用することなく反応性イオンに
てエツチングを行なうドライエツチング方法が用いられ
ている。例えば、Ｓｉ。

ＳｉＯ２等をエツチングする場合にはＣＦ４ガスが使用
され、プラズマにより励起されたフッ素原子とＳｉｎ、
の反応によりＳ　Ｉ　Ｆ４　＋　８１０Ｆ２等の生成反
応が生じて前記Ｓ１　＋　８１０２がエツチングされる
ことになる。このドライエツチング方法によれば、横方
向へのエツチングの進行が少な（微細パターンの加工に
適するという利点を有する。

そして、この種の装置は通常反応容器内に一対のＲＦ（
高周波）電極を配設し、一方の電極上に被エツチング物
である半導体ウェーハを支持した上で反応容器内を所定
のガス雰囲気に保ちかつ同時に電極間に高周波電圧を印
加させる構成をしている。また、ウェーハを支持した電
極には通常石英やフッ素樹脂等の電極カバーを設けて、
電極面の露呈に伴なう電極自身のエツチング等の不具合
を防止している。

ところで、このエツチング装置では前述のように横方向
のエツチングは少ないはずであるが、実際上は特にＡｎ
合金のエツチングにおいて横方向のエツチングも無視で
きない程度に発生する現象が生じている。この原因につ
いて検討したところ、ｔ＆カバーの石英がエツチングさ
れてＯ（酸素）を放出し、とのＯがホトレジストをエツ
チングするためにホトレジストの開ロバターン幅が広げ
られ、これにより実質的なエツチング幅が増大すること
が判明した。また、Ｓｉｎ、のエツチングにおいてはこ
れと同時に電極カバーの石英がエツチングされることに
よりＳｉｎ、膜のエツチングをモニタするための発光ス
ペクトルを正確に検出することができないという不具合
も生じている。更に、電極カバーにフッ素樹脂を使用し
たときにはフッ素樹脂がエツチングされることによって
発生するＦ原子により、本来のエツチング対象である５
ｉ０２゜あるいはＳｉ３Ｎ４　のエツチング均一性が低
下するという不具合が生じることになる。

したがって本発明の目的は電極カバーのエツチングを防
止することにより対レジスト選択比を向上し、横方向の
エツチングを防止すると共に、エツチングの均一性、モ
ニタ機能の向上を達成することができるドライエツチン
グ装置を提供することにある。

この目的を達成するために本発明は電極カバーを二重構
造とし、下層には石英、フッ素樹脂を用イル一方、上層
には酸素を含まずかつエツチングされ難い材料を用いる
ようにしたものである。

以下、本発明を図示の実施例により説明する。

第１図は本発明をプラズマエツチング装置に適用した例
であり、反応容器１内には一対の円板状電極２．３を上
下に対向配置し、下部電極３上には半導体ウェーハＷを
その表面を上向きにして支持できる。この半導体ウェー
／・Ｗは所定のパターンにマスク形成したホトレジスト
を表面に形成しており１表面のエツチング部分にはホト
レジストを除去しであることは言うまでもない。また、
前記下部電極３と上部電極２間には高周波電源４を接続
して両電極間に高周波電圧を印加できる。更に反応容器
１にはガス供給口５と排気口６を夫々設け、排気口６に
接続した図外のポンプによって反応容器ｌ内を真空状態
にする一方、ガス供給口５からはＣＦ４等の所定のガス
を供給するようにしている。

前記下部電極３は、第２図にその一部を拡大図示するよ
うに、ウェーハＷを直接支持する部位３ａ以外の表面に
電極カバー７を取着してその表面が直接露呈されない構
成としている。そしてこの電極カバー７は下層８と上層
９とで二重構造とし。

下層８には石英、フッ素樹脂、セラミック、ポリイミド
系樹脂等の絶縁材を用い、上層９にはＴ　１１Ｗ＊　Ｃ
ｕ等の酸素を含まずかつエツチングされ難い物質や陽極
化成したＡ−ｅ　、Ａ４０ｓ等が用いられる。この場合
、上、下層の各材料は被エツチング物質やエツチングガ
スの種類に応じて相違させており１、例えば被エツチン
グ物質に応じて次のような組合せ構成となる。

したがって、例えばウェーハ表面に形成した配線用のＡ
Ａ又はＡＡ合金膜をエツチングするときには、第３図囚
のように下層８に石英、上層９にＴｉを使用すれば、下
層の石英はＴｉにより覆われているのでプラズマイオン
によってもエツチングされることはない。また、プラズ
マが上層のＴｉに作用しても、Ｔｉはエツチングされ難
くしかも酸素を放出することがないのでレジストのエッ
チングを防止する。即ち、対レジヌト選択比を向上させ
ることができる。

これにより、レジストのエツチングに伴なうＡ−ｅの横
方向へのエラ笑ング（サイドエツチング）の進行を防止
して微細なエツチングを可能とする。

また、下部電極３０ウエーノ・支持以外の部分を前記二
重構造によってウェー７１支持部分よりも高インピーダ
ンス状態にできるので、プラズマを有効にウェーハＷ上
に集中できエツチング効率を向上できる。

また、ウェーハ表面のｓｔｏｗ膜や５ｉｓＮ４膜にエツ
チングするときには、第３図（Ｂ）　、　（Ｃ）のよう
に下層８に石英、フッ素樹脂、上層９にＡＡ又はＡ石、
　Ｏ，を使用する。この場合１反応ガスは勿論相違する
。このようにすれば、前述したＡＡ　、　Ａ−＆合金の
エツチングと同様に微細パターンのエツチングを可能に
しかつエツチング効率の向上を図り得ると共へ１石英の
エツチングが防止されることにより発光スペクトルによ
るＳｉｎ、膜のモニタ不良を解消でき、またフッ素樹脂
のエツチングが防止されることによりＳｉ、Ｎ４　のエ
ツチングの均一性を向上することができる。

なお、前述したＡ［、Ａ沼合金＋　Ｓ　ｌ　（％　＋　
８１８Ｎ４以外の被エツチング部材の場合にも、電極カ
バーを構成する上層、下層の各材料を適宜に選択してエ
ツチングプロセスに適用すれば前述と同様に好適なエツ
チングを行なうことができる。

ここで、本発明は独立構成したエツチング装置のみなら
ずエツチング機能をその一部に有する装置、例えばスパ
ッタクリーニング機構付の蒸着装置や同様のスパッタデ
ポジション装置にも適用することができる。

以上のように本発明のドライエツチング装置によれば、
ウェーハを支持する電極のウェーハ支持部分以外に設け
た電極カバーを二重構造とじ、下層には絶縁材を用い、
上層には反応ガスに対してエツチングされ難い材質を用
いているので、絶縁材とし【の石英やフッ素樹脂のエツ
チングを防止して所謂サイドエツチングを抑止し、これ
により微細エツチングを実現しかつそのエツチング効率
を向上すると共に、エツチングの均一性やモニタ機能を
向上することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はドライエツチング装置の全体構成図、第２図は
一部の拡大図、 第３図−（Ｂ）、　（Ｃ）は６異なる材料の組合せを示
す第２図と同様の図である。 １・・・反応容器、２・・・上部電極、３・・・下部電
極、３ａ・・・ウェーノ・支持部分、４・・・高周波電
源、５・・・ガス供給口、６・・・排気口、７・・・電
極カッく−、８・・・下層、９・・・上層、Ｗ・・・ウ
エーノ・。 第　　１　　図 第　　２　　図 ｉ３み 第　　３　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の対向電極の一方に被エツチング物としてのウ
   ェーノ・を支持すると共に、該一方の電極のウェーハを
   支持する部分以外の表面を電極カバーにて覆うようにし
   たドライエツチング装置において、前記電極カバーを下
   層、上層からなる二重構造に構成すると共に、下層には
   石英、フン素樹脂等の絶縁材を用い、上層にはエツチン
   グ用反応ガスに対してエツチングされ難い材料を用いた
   ことを特徴とするドライエツチング装置。 ２、被エツチング物が配線用のへ！膜やＡ、６合金膜の
   ときに、下層に石英、上層にＴＩ　　＋Ｗ＋　Ｃｕ等の
   酸素を含まずエツチングされ難い金属又はＡ　−６２０
   ３／　Ａ　、’ｇ　（陽極化成アルミナ）を夫々用いて
   なる特許請求の範囲第１項記載のドライエツチング装置
   。 ３、被エツチング物が５ｉｎ２又はＳｉ３Ｎ４　のとき
   に、下層に石英又はフッ素樹脂、上層にＡ、８又はＡ、
   、ｅ２０３　を夫々用いてなる特許請求の範囲第１項記
   載のドライエツチング装置。