JPS601952B2 - プラズマエツチング装置 - Google Patents

プラズマエツチング装置

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JPS601952B2
JPS601952B2 JP55008177A JP817780A JPS601952B2 JP S601952 B2 JPS601952 B2 JP S601952B2 JP 55008177 A JP55008177 A JP 55008177A JP 817780 A JP817780 A JP 817780A JP S601952 B2 JPS601952 B2 JP S601952B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はバレル型(同軸円筒型)電極のプラズマエッ
チング装置に関するものである。
第1図は従来のプラズマエッチング装置を示す断面図で
ある。
同図において、1はウェハなどの被エッチング物、2は
この被エッチング物1をのせる試料ステージ、3は周壁
3aに多数のプラズマ拡散用透孔3b(一例として約5
肌ぐ)を設けた円筒状の内部電極、4は中央部に排気孔
4aをもつ石英ガラス製のエッチングチャンバ、5はこ
のエッチングチャンバ4の周壁をつつむように設けた円
筒状の外部電極、6はエッチングガスの導入孔6aを設
けたエッチングチャンバ底部である。次に、上記構成に
係るプラズマエッチング装置の動作について説明する。
まず、図示せぬ真空ポンプにより、エッチングチャンバ
4の排気孔4aから排気しつつ、エッチングチャンバ底
部6の導入孔6aからエッチングガスを導入し、このエ
ッチングチヤンバ4内を比較的低圧に保つ。
次に、外部電極5に高周波電力を印加し、この内部電極
3と外部電極5との間で高周波放電によるプラズマを発
生させ、プラズマ中の活性種であるラジカルによって試
料ステージ2上の被エッチング物1をエッチングする。
このエッチングの反応種は一般に上述のように、プラズ
マ中の中性活性種(ラジカル)が主たるものと信じられ
ており、これは電極間で発生し、ガスの拡散のメカニズ
ムによって、発生部外にある被エッチング物に達し、こ
の被エッチング物と反応すると考えられている。また、
このラジカルの活性寿命は有限であって、エッチングガ
ス圧によって変化する。しかしながら、従来のプラズマ
エッチング装置では一例としてポリシリコン膜のCF4
ガスによるエッチングにおけるエッチングレートとエッ
チング圧力の関係を実験により求めると、エッチングレ
ートを増加するためにはエッチングガス圧を上げなけれ
ばならず、エッチングガス圧を上げるとエッチングレー
トのゥェハ内均一性が第2図に示すようにゥェハ中央部
の特性7とウェハ周辺部8の特性がばらつき、特に、エ
ッチングガス圧が高い場合、ウェハ周辺部ではラジカル
の平均自由行程が短かいため、十分高いラジカル濃度に
なり、エッチングレートが高くなる。
このため、ウェハ内均一性が悪化する。しかも、均一性
を保つためにはエッチングガス圧力を精密に制御しなけ
ればならないなどの欠点があった。したがって、この発
明の目的はエッチングガス圧が変動しても、エッチング
レートおよび均一性が変化しないようにし、精密エッチ
ングを行なうことができるプラズマエッチング装置を提
供するものである。
このような目的を達成するため、この発明は内部電極に
設けたプラズマ拡散用透孔の閉口率を被エッチング物か
らの距離に応じて変えるものであり、以下実施例を用い
て詳細に説明する。
第3図はこの発明に係るプラズマエッチング装置の一実
施例を示す断面図である。
同図において、9は周壁9aに設けた多数のプラズマ拡
散用透孔9bの関口率を被エッチング物2の位置に応じ
て変えた円筒状の内部電極であり〜一例として第4図に
示すように、被エッチング物の遠方部、すなわち周壁9
aの上部に設けたプラズマ拡散用透孔9bを大(一例と
して5脚め)とし、被エッチング物の近傍、すなわち周
壁9aの下部に設けたプラズマ拡散用透孔9bを小(一
例として1肌◇)とする。次に、上記構成に係るプラズ
マエッチング装置の動作について説明する。
まず、図示せぬ真空ポンプにより「エッチングチャンバ
4の排気孔4aから排気しつつ、エッチングチャンバ底
部6の導入孔6aからエッチングガスを導入し、このエ
ッチングチャンバ4を比較的低圧に保つ。
次に、外部電極5に高周波電力を印加すると、内部電極
9と外部電極5との間で高周波放電によるプラズマが発
生する。したがって、このプラズマ中のラジカルは内部
電極9のプラズマ拡散用透孔9bを通って拡散し、試料
ステージ2上の被エッチング物1もこ達し、エッチング
する。このとき、被エッチング物1の周辺部のラジカル
の拡散は内部電極9の下部に設けたプラズマ拡散用透孔
9bの閉口率が小さいので、抑制され、低濃度のラジカ
ル密度となる。このため、被エッチング物1の中央部の
ラジカル濃度と比較的等しくなり、均一性を保つことが
できる。一例として、ポリシリコン膜のエッチング特性
を実験により求めると、第5図に示すように、エッチン
グレートは圧力が変化しても、その変化を非常に小さく
することができる。なお、以上は内部電極9のプラズマ
拡散用透孔gbの形状を円形としたが、矩形、網目状な
どであってもよいことはもちろんである。
また、内部電極9の下部に設けるプラズマ拡散用透孔9
bの開口率を0にしてもよいことはもちろんである。ま
た、エッチング膜としてポリシリコン膜を用いた場合を
示したが、他の半導体、金属あるいは絶縁体であっても
同様にできることはもちろんである。また、エッチング
ガスとしてCF4を用いた場合について説明したが、任
意のガスを用いてもよいことはもちろんである。また、
プラズマエッチング装置に限定せず「プラズマデポジシ
ョン装置またはプラズマ酸化装置に適用してもよいこと
はもちろんであり、この場合、エッチングチヤンバ4は
一般的に反応チャンバとすることができる。以上、詳細
に説明したように、この発明に係るプラズマエッチング
装置によればエッチングガス圧力の変動に対して、エッ
チングレートおよびエッチング均一性の変動を少なくす
ることができるので、精密エッチングが可能になるなど
の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のプラズマエッチング装置を示す断面図、
第2図は第1図の動作を説明するためのポリシリコンエ
ッチングの特性図、第3図はこの発明に係るプラズマエ
ッチング装置の一実施例を示す断面図、第4図は第3図
の内部電極を示す一部詳細な側面図、第5図は第3図の
動作を説明するためのポリシリコンエッチングの特性図
である。 1・・…・被エッチング物、2・・・・・・試料ステー
ジ「3・・・・・・内部電極、3a・・・・・・周壁、
3b・・…・プラズマ拡散用透孔、4…・・。 エッチングチャンバ、4a…・・・排気孔「 5・・・
・・・外部電極、6…・・・エッチングチャンバ底部、
6a…・・・導入孔、7・・・・・・ウェハ中央部の特
性、8……ウヱハ周辺部の特性、9・・・・・・内部電
極、9a・・・・・・周壁、9b・・・・・・プラズマ
拡散用透孔。なお、同一符号は同一または相当部分を示
す。第1図 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 円筒型の反応チヤンバと、この反応チヤンバの周囲
    に設けた円筒型の外部電極と、前記反応チヤンバの内部
    に設け、複数個のプラズマ拡散用透孔を設けた内部電極
    とを備えたプラズマエツチング装置において、前記内部
    電極に設けたプラズマ拡散用透孔の開口率を被エツチン
    グ物からの距離に応じて変えることを特徴とするプラズ
    マエツチング装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の範囲において、プラズ
    マ拡散用透孔の開口率を被エツチング物に近い位置では
    小とし、遠い位置では大とすることを特徴とするプラズ
    マエツチング装置。
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