JPS6058578B2 - プラズマエツチング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＬＳＩ（高密度集積回路）等の製作に使用す
る、スパッタ効果とプラズマ効果を併せもつたドライ式
エッチング装置に関するものである。

ＬＳＩ等の製作工程に必須のエッチング処理方法には
大別し−ｃ、溶液状の薬品を用いるウェット式と、気体
のプラズマ化やスパッタリング現象によるドライ式の二
法がある。従来はウェット式が圧倒的に多く用いられて
来たが、最近ドライ式に対する研究と装置の改善が急速
に進み、次のような利点のために、ウェット式の一部が
ドライ式に置き代えられつつあるのが現在の趨勢である
。その利点の主なものを列挙すると、ドライ式によれば
ウェット式のような薬品管理の煩雑さ、排液公害の問題
、火災事故の危険等がなく、かつ少量の気 体で同程度
の効果が得られるため安価になり、またレジスト膜下に
及ぶアンダカツテイングがないために寸法精度が良く、
フォトレジストの種類に対する選択性が少い事等が指摘
でき、なお、ドライ式に関してはまだ研究の余地が残さ
れている現状である。 第１図は従来の純プラズマエッ
チング装置を示す。

該装置はフロン系ガスＡを流通する励起用高周波コイ
ルＢをもつた横型円筒形容器による、ウェーハＥに対す
る単純なプラズマエッチ効果〔高周波電場の存在下で解
離したガスに化学的に活性なラジカル、イオン等を発生
させ、このラジカル又はイオンを被エッチング材料と反
応させて揮発性の化合物に変えて除去する作用〕だけを
利用する純プラズマエッチング装置と、第２図に示すよ
うな対向電極形（コンデンサー型）の電極Ｃ及びＤを、
フロン系ガスＡを流通する堅型円筒状容器本体の上下端
面に有し、該対向電極間に高周波電場を印加して被加工
物Ｅの面上に前記のプラズマ効果に加えてスパッタエッ
チ効果〔高真空下で起る現像で被加工物の表面に高速イ
オンやラジカルが衝突すると、その衝突によつて被加工
物表面の原子が弾き出され物理的なエッチングを起す作
用。

矢印Ｆて示す〕をも併せ利用する、対向電極型プラズマ
エッチング装置の二通りのものが採用されて来たが、後
者のスパッタ効果を併用する装置がエッチング効果が極
めて大きく、性能がより優秀であるとされている。しか
しこのような性能のよい対向電極型プラズマエッチング
装置でも、従来の第２図に示すような構造のものでは、
反応管の大きさの割合にウェーハの収容力が小さいため
に、加工能率が低く、到底量産的要求には対応できない
という欠点があつた。本発明はこのような従来装置のも
つ欠点を解消して、量産に適する構成をもつスパッタ効
果を併せ有するプラズマエッチング装置を提供すること
を目的としている。以下本発明を図面に示す実施例につ
いて説明する。第３図及び第４図は夫々本発明による一
実施例を示す側面断面図及び平面断面図である。図中真
空容器本体１は堅型円筒状、耐熱、耐真空絶縁体の胴部
をもつ容器で、該本体の上部平板２の下方には該平板を
貫いて、エッチング用ガスをシャワー状に容器内に導入
するための、多数の細孔３を穿つた渦巻状コイル管４が
水平姿勢に取付けられ、、該渦巻状コイル管４および接
地電極板を構成する下方底板５の間には、高周波電源６
によつて高周波電圧が印加されるようになつている。ま
た一方前記渦巻状コイル管４からシャワー状に容器内に
送入されたエッチング用ガスは、下方底板５に取付けら
れたガス排出管７を通じて、拡散式ポンプを併設した真
空ポンプによつて容器外に強力に吸引され、最高真空度
７×１０−３７ｍＨｇ程度の真空が保たれるようになつ
ている。さらにこの上下のプラズマ形成専用の電極４と
５によつて形成されるプラズマの中心を略中心とする位
置に、平面輪部形状が第４図で明らかなような、何れも
一側方向たけに環状の開口部両開き端面をもち、部分環
状部が中央の一電極のみ円形で、他の４個の対向電極が
全て正八角形の七辺だけから成る大小路相似形に、形成
されかつ同一高さＨに揃．えられている。従つてこれら
の電極群は同心的に大小の順序で多重に、略平行間隔を
取つて対向定置された垂直電極面をもつ、短筒状電極群
８を構成する。そして該電極群８は絶縁材で作られた容
器の側蓋１０に気密に固着され、該側蓋は容器本一体１
の側壁開口部のフランジ１１に、ボルトナットによりパ
ッキンを介して気密に取り付けられている。なおこれら
の対向電極板は共に内部に冷却水ジャケット９を備え、
その冷却水の流入管及び流出管は、共に容器外に延びた
各極板の環状が開かれた端部において、夫々２本宛の管
１２と１３及び１４と１５にまとめて接続され、流入管
１２と１３は電気的に絶縁する必要があるため、絶縁材
水管１６，１７によつて外部の配管と接続し、流出管１
４，１５は冷却水の閉塞を早期に発見するため、合流管
とせずに各独立管に形成するのが適当である。エッチン
グ作業前後のウェーハの装填及び取出・しは、上方の平
板２を締付ナットによりガス流入用渦巻コイル管４ごと
取外して上方から行う。

なお対向電極群の間隔を保持するための耐高温の電気絶
縁体で作られたスペーサ１８を、少くとも図示の２個所
位に取付けることも必要であり、これらの適正に間隔を
保持された電極群の間には、第４図に示すように配線で
高周波電源１９による高周波電圧が印加されるようにな
つている。被加工体ウェーハ２０は図示のような各対向
電極板の垂直面上に図示のような姿勢で、簡単で且一つ
耐熱的構造をもつクリップ装置（図示せず）で取り付け
られる。

対向電極板には１８−８ステンレスの１Ｔｆ１Ｒ厚板の
ようなものが適当しており、またこの電極板の間隔は極
板群が５〜６重で高周波数１３５州セの時３ｄ前後が適
当であり、この時のＣＨＦ′３ガスによるＳｉＯ２膜の
エッチングされる速さは大体１０００Ａ／分程度である
。エッチング用導入ガスとしては、対象膜がＳｉＯ２、
Ｓ１自体、窒化膜、に自体等に応じて最適のものは異な
るが、普通ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８等のフロン系ガ
スを主とし、稀にＣＣｌ４等のＦ以外のハロゲン系ガス
を使用することもある。これはＦ或はＣｌの活性ラジカ
ルが強いエッチング反応を呈するためであつて、本装置
によつてスパッタ効果だけをねらう場合はアルゴンガス
を使用すればよい。対向電極間ては間隔が小さい程プラ
ズマの発生は少く、特に取付ウェーハの表面積が極板表
面積を蔽う比率が大きくなる程プラズマの発生量が低下
するので、そのような時は上下のプラズマ専用の電極間
の高周波電圧を高めてその補いをつける必要があり、ま
た対向電極間に起るスパタリング現象も、この電極間に
存在する上下電極と、対向電極双方による発生プラズマ
の合計量によつて大きく支配されるものであるから、二
つの高周波電源は双方共に電圧調節可能のものである必
要がある。スパッタ効果を効果的に併用した時のプラズ
マエッチング速度は、プラズマ効果だけの場合に比し可
成りの程度増大させることができる。

また本装置によれば従来の対向電極型装置では１回のウ
ェーハ装填枚数１敗程度であつたものが５敗程度に量産
化することが可能であり、スパッタ効果を併用して初め
ての量産的プラズマエッチング装置が出現したことにな
る。上述したように上記の構成と作用をもつた本発明に
よるプラズマエッチング装置は、スパッタ効果をも併用
した高能率のエッチング能力と、大きな量産的容量をも
併せもつた高能力のドライ式エッチング装置として使用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のプラズマエッチング装置を示
す説明図、第３図及び第４図は夫々本発明による装置の
一実施例を示す側面断面図及び平面断面図である。 １・・・・・・容器本体、２・・・・・上部平板、３・
・・・・・細孔、４・・・・・・渦巻状コイル管、５・
・・・・・下方底板、６，１９・・・・・高周波電源、
７・・・・・・ガス排出管、８・・・・・対向電極群、
９・・・・・・冷却水ジャケット、１０・・・・・側蓋
、１１・・・・・・側孔フランジ、１２，１３・・・・
・冷却水流入集合管、１４，１５・・・・・・冷却水流
出集合管、１６，１７・・・・・・絶縁材水管、１８・
・・・・・スペニサ、２０１●●●●ウエｉハ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スパッタエッチ効果とプラズマエッチ効果を併用す
   るドライ式エッチング装置において、基板エッチング用
   ガスを導入した高真空容器内に、相対向するプラズマ発
   生用の高周波電極を設け、該電極により発生するプラズ
   マ空間内に、該電極の対向方向に平行な極面をもつ同心
   状配列の、多重多角形状のスパッタエッチング用高周波
   電極を配置し、該多重の電極面上にエッチング処理基板
   を取付けることを特徴とするプラズマエッチング装置。