JPS61163640A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はドライエツチング装置に係り、特に半導体集積
回路のドライプロセスで使用されるドライエツチング装
置に関する。

〔従来の技術〕

第２図は本発明の基礎となった従来のドライエツチング
装置の断面図である。ケーシング１の内部は、排気口４
の下流に設けられた真空ポンプ（図示せず）により大気
圧（７６０Ｔｏｒｒ）よりも低圧に保持されている。こ
のケーシング１の内部には、ガス噴出用の上部電極２お
よび被エツチング物としてのウェハを載置するための載
置用のゆ 下部電極が対向するように配置されている。上部電極２
には、ガス導入管１１に連通ずる開口が形成されており
、この開口内に同一径の多数の孔を穿設した第１分散板
１６および第１分散板１６の孔より径の小さい孔が多数
穿設された第２の分散板９が下部電極３と平行になるよ
うに収納されている。上部電極２と下部電極３との間に
は、高周波電源（通常１３．５６　ＭＨｚ、数百ｗ）５
が接続され、この高周波電源５から印加される電圧によ
り電界が発生するようにされている。

かかる従来のドライエツチング装置によれば、下部電極
３上にウエノ・６を載置し７てガス導入管１１を介して
上部電極２の分散板９からハロゲン化合物ガスを噴出さ
せると共に両電極間に高周波電圧を印加してハロゲン化
合物ガスをプラズマ化することによりウェハがエツチン
グされる。

しかしながら、かかる従来のエツチング装置では、ハロ
ゲン化合物ガスが均一に噴出されるためウェハの周縁部
においてエツチング速度が局所的に上昇する、という問
題があった。本発明者等は、このエツチング速度が局所
的に上昇する原因を明らかにするため罠装置内部のガス
流動の解析、更には反応子の濃度解析を行い、ウェハ表
面のエツチング速度の分布を検討した。第３図において
破線で示すのが計算によるエツチング速度の予測値であ
り、実線で示すのがエツチング速度の実験値である。図
から理解されるように予測値と実験値との間には良い一
致が見られており、これにより解析方法の妥当性が確認
されている。

エツチング速度の計算結果によれば、ウニノー周縁部に
おいて局所的にエツチング速度が上昇する主たる原因は
、微量のハロゲン化合物ガスを噴出することからウエノ
・周縁部よりも外側の領域からウェハ中心部に向って拡
散により多量の反応子が持ち込まれてウェハ周縁部の反
応子濃度が高くなり、この結果ウェハ周縁部におけるエ
ツチングがより促進されるためである。従って、ウェハ
周縁部における局所的なエツチング速度の上昇を抑制し
てエツチングの均一性を高めるためには、ウエノ・周縁
部の反応子の濃度とウェハ中央部の反応子の濃度とが略
等しくなるように制御すれば良いことがわかる。

このような観点から従来までは、特公昭５８−４１６５
８号公報に示されるようＫ、エツチング速度の大きさに
関係する上部および下部電極間の電界強度に分布を持た
せると共に排気口の位置を電極の中心に対して対称に配
置して反応性ガス濃度を均一化し、エツチングの均一性
を高めるようにしている。また、特公昭５５−３４２２
８号公報では、電極板上の石英板若しくはアルミナ板上
にウェハを載置し、ウェハの周囲に厚さ０．５〜５■程
度の石英若しくはアルミナのリングを配置するか、また
は石英若しくはアルミナ板にウェハと同一の領域に深さ
０．５〜５ｍのくぼみを形成し、このくぼみ内にウェハ
を載置して石英板若しくはアルミナ板を電極上に載置し
てエツチングすることＫより、エツチングの均一性を向
上させようとしている。

〔発明が解決（７ようとする問題点〕 しかしながら、上記の従来のエツチング方法では、電界
強度の分布を持たせるために電極の形状を複雑にする必
要がある、という問題がある。また、リングや石英板若
しくはアルミナ板がウエノ・と同時にエツチングされる
ために電界強度の分布が変化し、このためリングや石英
板若しくはアルミナ板を適宜交換しなければならない、
という問題がある。

本発明は、従来着目されていなかったハロゲン化合物ガ
スの分布に着目し、このハロゲン化合物ガスの分布を改
善してエツチングの均一性を高めると共に歩留りを高め
たドライエツチング装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段（その１）〕上上記的を
達成するために第１の発明は、被エツチング物載置用電
極とガス導入管に接続されたガス噴出用電極とを真空容
器内に対向させて配置し、ガス噴出用電極からハロゲン
化合物ガスを噴出すると共に両電極間に電圧を印加して
ハロゲン化合物ガスをプラズマ化し、被エツチング物載
置用電極に載置された被エツチング物をエツチングする
１゛ライエツチング装置において、ガス噴出用電極の周
縁から噴出されるハロゲン化合物ガスの噴出量をガス噴
出用電極の中央部から噴出されるハロゲン化合物ガスの
噴出量より少なくしたことを特徴とする。

〔作用〕

第１の発明によれば、ガス噴出用電極の周縁から噴出さ
れるハロゲン化合物ガスの噴出量が少なくされているた
め、電極の周縁から噴出されるハロゲン化合物ガスによ
る反応子とウェハ周縁部よりも外側の領域から拡散によ
り持ち込まれる反応子との和が、電極の中央部から噴出
されるハロゲン化合物ガスによる反応子と略等しい濃度
になり、エツチングの均一化を図ることができる。

〔問題点を解決するための手段（その２）〕上記目的を
達成するために第２の発明は、被エツチング物載置用電
極とガス導入管忙接続されたガス噴出用電極とを真空容
器内に対向させて配置し、ガス噴出用電極から７・ロゲ
ン化合物ガスを噴出すると共に両電極間に電圧を印加し
てハロゲン化合物ガスをプラズマ化し、被エツチング物
載置用電極に載置された被エツチング物をエツチングす
るドライエツチング装置において、前記ガス導入管を２
系統に分離すると共に前記ガス噴出用電極のガス噴出口
を周縁部と中央部との２系統に分離し、中央部から・・
ロゲン化合物ガスを噴出すると共に周縁部から不活性ガ
スまたは中央部より濃度の薄いハロゲン化合物ガスを噴
出するようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

第２の発明によれば、電極の周縁部から不活性ガスまた
は電極中央部より濃度の薄いハロゲン化合物ガスが噴出
されるため、ウェハ周縁部よりも外側の領域から拡散に
より持ち込まれる反応子が存在しても、ウェハの中央部
から周縁部Ｋかけて反応子の濃度が略均−になり、エツ
チングの均一化を図ることができる。

〔効果〕

以上説明したように本発明によれば、ハロゲン化合物ガ
スの分布を改善することによりエツチングの均一化を図
っているため、電標形状を複雑にすることなく、またリ
ング等の治具を用いることなくエツチングの均一化を図
ることができ、またエツチング過程における歩留りの向
上を図ることができる、という効果が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の第１実施例の部分断面図である。ケー
シング１の内部は、排気口４の下流に設けられた真空ポ
ンプ（図示せず）により大気圧より本低圧に保持されて
いる。このケーシング１の内部には、下部電極３と下部
電極側が開口した上部電極２とが対向するように配置さ
れ１両電極間に高周波電源５が接続されている。

上部電極２の開口は、下部電極３側が開口した円筒状の
仕切部材１０により、上部電極周縁側の外側流路と内側
流路とに分離されている。この外側流路は、ガス流量を
調節するＡパルプ１４を備えた外側ガス導入路１３を介
してガスボンベ（図示せず）に連通されている。また、
ガスボンベは、ガス流量を調節するＢパルプ１５を備え
、外側ガス導入路１３の管壁を貫通して外側ガス導入路
１３中を通過し、仕切部材１０の底面に開口した内側ガ
ス導入路１２を介して内側流路に連通されている。外側
流路の上部電極２内側壁と仕切部材１０外側壁との間に
は、第４図（Ａ）Ｋ示すよう忙多数の貫通孔８Ａが穿設
されたドーナツ状の第１分散板８が嵌合されている。ま
た、内側流路の仕切部材１０内側壁間には、第４図何に
示すように、第１分散板８と同様に多数の貫通孔７Ａが
穿設された円板状の第１分散板７が嵌合されている。そ
して。

上部電極２の開口には、第４図（Ｃ）に示すように第１
分散板７．８よ〕小径の多数の貫通孔９Ａが穿設された
円板状の第２分散板９が嵌合され、上部電極２の開口を
閉鎖するようＫされている。

次罠本実施例の作用を説明する。まず、Ａパルプ１４を
調節してウェハ６の周縁部に噴出するハロゲン化合物ガ
スの噴出速度をウェハ６の中央部に噴出するハロゲン化
合物ガスの噴出速度より低くして、上部電極の周縁部か
ら噴出されるハロゲン化合物ガスの噴出量を上部電極の
中央部から噴出されるハロゲン化合物ガスの噴出量より
少なくしておく。この噴出速度は、装置内部のガス流動
の解析、反応子の濃度解析から計算される。ハロゲン化
合物ガスは、ガスボンベからＡパルプ１４およびＢパル
プ１５．ガス導入管１１の内側ガス導入路１２および外
側ガス導入路１３を介して上部電極２の開口に導かれる
。内側ガス導入路１２を通過したハロゲン化合物ガスは
、仕切部材１０によって形成される内側の流路を流れて
内側の第１分散板７を通過すると共に第２分散板９を通
過してウェハ６の中央部面上に噴出される。外側ガス導
入路１２を通過したハロゲン化合物ガスは。

仕切部材１０によって形成される外側の流路を流れて外
側の第１分散板８を通過すると共に第２分散板９を通過
してウェハ６の周縁部面上に噴出される。

以上説明したように本実施例によれば、ウェハ面上に噴
出するハロゲン化合物ガスの導入経路を２系統にしてウ
ェハの中央部とウェハの周縁部に対するハロゲン化合物
ガスの噴出量を別々に設定することができるので、第５
図に示すように、エツチング速度（予測値）をウェハ面
上で略一定とすることが可能になる、 次に第６図および第７図を参照して本発明の第２実施例
を詳細に説明する。なお、本実施例のドライエツチング
装置は、第２図に示すドライエツチング装置と略同様で
あるので対応する部分には同一符号を付して説明を省略
し、相違点のみ説明する。本実施例の第２分散板９は、
第７図（Ａ）Ｋ示すように、円板状に形成されると共に
中心から周方向は向って径が徐々に小さくなる多数の貫
通孔９Ｂが穿設されて、中心から周方向に向ってハロゲ
ン化合物ガスの流路抵抗Ｒが徐々に大きくなるようにさ
れている。このよＩ５に流路抵抗、几に分布を持たせる
ことＫより、第２分散板９から噴出するガスの噴出速度
■および噴出量ｑは、第７図（Ｂ）　Ｋ示すように、第
２分散板９の中央部で大きく周縁部で小さくなるように
分布する。

従って本実施例によれば、ガス導入管１１から上部電極
２にハロゲン化合物ガスを導入したとき、第２分散板か
ら噴出するハロゲン化合物ガスの噴出量ｑが第７図（Ｂ
）　Ｋ示すように分布し、これにより第５図に示すよう
にウェハ面上のエツチング速度を略一定圧することがで
きる。

次に本発明の第３実施例を説明する。本実施例は、ウェ
ハに噴出するハロゲン化合物ガスの濃度を調整すること
によりウェハ中央部の反応子の濃度とウェハ周縁部の反
応子の濃度とが略等しくなるようＫしたものである。本
実施例のドライエツチング装置は第１図のドライエツチ
ング装置と同様であるので図示、を省略するが、内側ガ
ス導入路１２はＢバルブ１５を介してエツチング用のハ
ロゲン化合物ガスを充填した第１のガスボンベに連通さ
れ、外側ガス導入路１３は、内側ガス導入路１２を流れ
るハロゲン化合物ガスよりも濃度が薄いハロゲン化合物
ガスまたはハロゲン化合物ガスを希釈するための不活性
ガス（例えば、　Ａｒ　、　Ｎｅ等］を充填した第２の
ガスボンベに連通されている。

第１図を参照して本実施例の作用を説明すると、第１０
７’／ＸｙＫンベに充填されたガスはＢパルプ１５およ
び導入管１１の内側ガス導入路１２を介して上部電極２
内に導かれ、仕切部材１０によって形成される内側の流
路を流れて内側の第１分散板７および第２分散板９を通
過してウェハ６の中央部面上に噴出される。また、第２
のガスボンベに充填されたガスはＡバルブ１４およびガ
ス導入管１１の外側ガス導入路１３を介して上部電極２
内に導かれ、仕切部材１０によって形成される外側の流
路を流れて外側の第１分散板８および第２分散板９を通
過してウェハ６の周縁部面上に噴出される。

本実施例忙よれば、濃度の薄いハロゲン化合物ガスや不
活性ガスによってウェハ周縁部のハロゲン化合物ガスが
希釈されるため、ウェハ外側からの拡散によるハロゲン
化合物ガスの持ち込みがあっても、ウェハ中央部と周縁
部とで反応子の濃度が略等しくなシ、第５図に示すよう
忙ウェ八面上のエツチング速度を略一定にすることがで
きる。。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１および＠３実施例を示す部分断面
図、第２図は従来のドライエツチング装置を示す断面図
、第３図は従来のドライエツチング装置におけるエツチ
ング速度の実験値と予測値とを示す線図、第４図（４）
、（Ｂ）および（Ｃ）は第１図の分散板を示す平面図、
第５図は本発明の各実施例におけるエツチング速度を示
す線図、第６図は本発明の第２実施例の断面図、第７回
置は第６図の分散板を示す平面図、第７図（Ｂ）は第６
図の分散板の流路抵抗Ｒ１噴出速度■および噴出量ｑの
関係を示す線図である。 ｌ・・・ケーシング％　２・・・上部電極、３・・・下
部電極。 ４・・・排気口、５・・・高周波電源、６・・・ウエノ
・、７・・・内側第１分散板、８・・・外側第１分散板
、９・・・第２分散板、１０・・・仕切板、１１・・・
ガス導入管、１２・・・内側ガス導入路、１３・・・外
側ガス導入路、１４・・・Ａパル′プ、１５・・・Ｂパ
ルプ、１６・・・第１分散板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被エッチング物載置用電極とガス導入管に接続さ
   れたガス噴出用電極とを真空容器内に対向させて配置し
   、ガス噴出用電極からハロゲン化合物ガスを噴出すると
   共に両電極間に電圧を印加してハロゲン化合物ガスをプ
   ラズマ化し、被エッチング物載置用電極に載置された被
   エッチング物をエッチングするドライエッチング装置に
   おいて、ガス噴出用電極の周縁から噴出されるハロゲン
   化合物ガスの噴出量をガス噴出用電極の中央部から噴出
   されるハロゲン化合物ガスの噴出量より少なくしたこと
   を特徴とするドライエッチング装置。（２）被エッチン
   グ物載置用電極とガス導入管に接続されたガス噴出用電
   極とを真空容器内に対向させて配置し、ガス噴出用電極
   からハロゲン化合物ガスを噴出すると共に両電極間に電
   圧を印加してハロゲン化合物ガスをプラズマ化し、被エ
   ッチング物載置用電極に載置された被エッチング物をエ
   ッチングするドライエッチング装置において、前記ガス
   導入管を２系統に分離すると共に前記ガス噴出用電極の
   ガス噴出口を周縁部と中央部との２系統に分離し、中央
   部からハロゲン化合物ガスを噴出すると共に周縁部から
   不活性ガスまたは中央部より濃度の薄いハロゲン化合物
   ガスを噴出するようにしたことを特徴とするドライエッ
   チング装置。