JPS61174721A - 平行平板形ドライエツチング装置 - Google Patents

平行平板形ドライエツチング装置

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JPS61174721A
JPS61174721A JP1614385A JP1614385A JPS61174721A JP S61174721 A JPS61174721 A JP S61174721A JP 1614385 A JP1614385 A JP 1614385A JP 1614385 A JP1614385 A JP 1614385A JP S61174721 A JPS61174721 A JP S61174721A
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etched
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etching
etching apparatus
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成毛 康雄
Toru Watanabe
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体集積回路製造工程における配線材料の
・Pターン形成工程で使用される平行平板形ドライエツ
チング装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
半導体集積回路のよシ一層の高密度化に伴なって使用さ
れる配線(通常はアルミニウム)パターンの最小寸法も
ますます細くなシ、〜μm前後の微細・ぐターンも使用
されている。これらの微細ノ4ターンを形成するには、
異方性エツチングの可能なドライエツチングが必要であ
る。
ドライエツチングには各種の方法が存在するが、基本的
には放電プラズマ中でへロダン等の反応性ガスを活性化
し、これら活性種と被エツチング材とを結合させ揮発性
物質として排気除去するものである。ドライエツチング
反応には物理的反応を示す面と化学的反応を示す面が共
存している。物理的反応は、主としてエネルギーイオン
によってエツチングされる反応であり、その特徴として
は異方性は優れているが試料選択性は乏しい。一方、化
学的反応は主として中性活性種によるものであり、試料
選択性は優れているが等方性エツチングが行なわれる。
上記両方の反応のうちどちらが支配的であるかは、エツ
チング方式、使用ガス、被エツチング材によっても異な
るが、顕著な例はアルミニウム膜をエツチングする場合
である。アルミニウム膜は塩素(CZ2)ガスでエツチ
ングされるが、この反応は著しく化学反応的でl)、ア
ルミニウム膜はプラズマの助けがなくてもCt2ガスを
吹き付けただけでもエツチングが進行する。
〔背景技術の問題点〕
ところで、上述したように化学的反応が支配的であるア
ルミニウム膜などの物質を被エツチング材とするドライ
エツチングを行なう場合、エツチングガスの流れの分布
によってエツチング速度の分布が大きく変わるという問
題がある。
したがって、平行平板形ドライエツチング装置を使用す
る場合、一対の対向電極の電極間距離とか被エツチング
材の寸法を他の要因のために変化させたときにはエツチ
ングガスの流れの分布が変化して被エツチング材の面内
におけるエツチング速度の均一性(面内均一性)が変化
するという現象が生じる。そこで、上記エツチング速度
の面内均一性を良くするためには、前記電極間距離とか
被エツチング材の寸法を変化させた後に改めてエツチン
グ条件等を変化させて最適条件を探し出す必要が生じる
ので面倒な手数が必要になるという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、電極間距
離や被エツチング材の寸法を変えてもエツチング速度の
面内均一性が良いエツチング条件を極めて容易に設定す
ることが可能になる平行平板形ドライエツチング装置を
提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明は、電極間距離を可変設定可能な構造を有
する平行平板形ドライエツチング装置において、被エツ
チング材を載置する一方の電極に対向する他方の電極に
は上記被エツチング材に対向する領域にエツチングガス
噴出孔が多数形成され、エツチング室を形成する真空容
器の外部から導入されるエツチングガスが上記エツチン
グガス噴出孔を通してエツチング室内に噴出する構造を
有し、前記被エツチング材の半径をRo、前記他方の電
極の電極面の中心から最も外側のエツチングガス噴出孔
までの距離をR、前記電極間距離をG,定数をAで表わ
した場合に、R= −AG −1−Ro の関係をほぼ
満足することを特徴とするものである。
このようにすれば、前記電極間距離とか被エツチング材
の寸法を変化させた場合でも被エツチング材に対するガ
ス流の分布がほぼ一定になるので、両式に基づく計算お
よびこの計算結果によυ得られるRを有する電極を使用
するだけの簡易な作業だけでエツチング速度の面内均一
性が良好に得られる。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。第1図において、10はエツチング室を形成する真
空容器であって接地されてび下部電極13が設けられて
おシ、この両電極12.13相互間の距離を可変設定可
能になっている。14は被エツチング材であり、所定の
直径の半導体ウェハの表面上に主として化学的反応でエ
ツチングされるアルミニウムを主成分とする合金膜が形
成された上にレジストパターンが形成されたものであっ
て、前記下部電極13上にスーペーサ(図示せず)を介
してたとえば1枚だげ載置されている。この下部電極1
3は、真空容器10に対して電気的に絶縁されており、
マツチングネットワーク15を介して高周波(たとえば
13.56 MHz ) を力発生用の高周波電源16
に接続されている。これに対して、前記上部電極12は
中空状になっておシ、その中央部はエツチングガス導入
管17に連通ずると共に接地されており、さらに前記被
エツチング材14に対向する電極面には第2図に示すよ
うに被エツチング材14に対向してほぼ円形に配置され
た多数の小さなエツチングガス噴出孔18が設けられて
いる。なお、19は真空容器10のガス排気孔、20は
下部電極13を冷却するための冷却水の出入口、21は
真空容器10を一定温度に加熱するためのヒータコイル
である。
上記ドライエツチング装置においては、真空12の多数
のガス噴出孔18からエツチング室1ノ内部に噴出され
る。そして、高周波電源16からの高周波電力が両電極
12.13間に印加されることによって反応性イオンエ
ツチング方式によるドライエツチングが行なわれる。
ここで、被エツチング材14の半径をRo、上部電極1
2におけるガス噴出孔形成領域の半径(換言すれば上部
電極12の電極面における中心から最も外側のガス噴出
孔までの距離)をR1′眠極間距離をGで表わすものと
する。いま、上記Gをたとえば70tmに固定し、被エ
ツチング材14として表面にアルミニウム膜が形成され
た直径が約127m(5インチ)の半導体ウェハ(つま
シ、Ro #63.5 m )を使用し、エツチングガ
スとして塩素系ガス(たとえばBCl3とC20との混
合ガス)を使用した場合、上部電極12のRをいろいろ
と変化させたとき(つまシ、それぞれRが異なる複数の
上部電極を順次交換して使用したとき)、第3図に示す
ようにR=39瓢のときにエツチング速度の面内均一性
が良好であった。このことから次の関係式(1)が得ら
れると共に定数Aはめ0.34であることが算出される
R= −AG + Ro            −(
1)このように均一性が良いエツチング条件において定
数Aを求めておくことによシ、電倹間距離Gとか被エツ
チング材14の寸法(2Ro)を変化させた場合でも両
式(1)の関係式をほぼ満足するRを算出してこのRを
有する上部電極を使用すれば、被エツチング材上のガス
流の分布を一定に保つことができるのでエツチング速度
の面内均一性が良好に得られる。したがって、非常に簡
単な手数だけで、つまり改めてエツチング条件を探し出
すための面倒な手数を必要としないでエツチング速度の
面内均一性が良好に得られる。因みに、G=10(1m
にする必要が生じた場合には R= 63.5−0.34X100=63.5−34=
29.5m+が求まるのでR#30 waの上部電極に
交換すればよい。また、ウェハを5インチのものから約
152.4(6インチ)のもの(つまシ、Ro = 7
6.2填)に交換して下部電極13上に載置した場合に
は、G=70箇のとき R= 76.2−0.34X70 =76.2−23.
8=52.4mが求まるのでR竺52+maの上部電極
に交換すればよい。
なお、本発明は一度に処理する半導体ウエノ・の枚数が
1枚である(いわゆる枚葉式である)場合にウェハとガ
ス流との関係を一定に設定することが容易であるので特
に有効であり、真空容器10の複数のガス排気孔19が
下部電極13の周辺で下部電極13を中心に対称的な位
置に設げられている場合に、被エツチング材上のガス流
が平均化されるのでエツチング速度の面内均一性が一層
良好になる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明の平行平板形ドライエツチング装
置によれば、電極間距離や被エツチング材の寸法を変え
ても、エツチング速度の面内均一性が良いエツチング条
件を極めて容易に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る平行平板形ドライエツチング装置
の一実施例を示す構成説明図、第2図は第1図中の上部
電極を取り出して被エツチング材に対向する電極面を示
す平面図、第一3図は第1図の装置においてエツチング
ガス噴出孔形成領域の半径Rが相異なる上部電極を使用
した場合におけるエツチング速度の面内均一性の実測デ
ータを示す特性図である。 10・・・真空容器、11・・・エツチング室、12・
・・上部電極、13・・・下部電極、14・・・被エツ
チング材、17・・・エツチングガス導入管、18・・
・エツチングガス噴出孔、19・・・ガス排気孔。 第1図 ↓ 第2図 第3図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電極間距離を可変設定可能な構造を有する平行平
    板形ドライエッチング装置において、被エッチング材を
    載置する一方の電極に対向する他方の電極には上記被エ
    ッチング材に対向する領域にエッチングガス噴出孔が多
    数形成され、エッチング室を形成する真空容器の外部か
    ら導入されるエッチングガスが上記エッチングガス噴出
    孔を通してエッチング室内に噴出する構造を有し、前記
    被エッチング材の半径をRo、前記他方の電極の電極面
    の中心から最も外側のエッチングガス噴出孔までの距離
    をR、前記電極間距離をG、定数をAで表わした場合に
    、 R=−AG+Roの関係をほぼ満足することを特徴とす
    る平行平板形ドライエッチング装置。
  2. (2)前記被エッチング材は、主として化学的反応でエ
    ッチングされるアルミニウムを主成分とする合金膜が表
    面に形成された半導体ウェハであり、前記エッチングガ
    スは塩素系ガスであることを特徴とする前記特許請求の
    範囲第1項記載の平行平板形ドライエッチング装置。
  3. (3)前記エッチングガス噴出孔の形成領域はほぼ円形
    であることを特徴とする前記特許請求の範囲第2項記載
    の平行平板形ドライエッチング装置。
  4. (4)前記被エッチング材を一度に処理可能な枚数が1
    枚であることを特徴とする前記特許請求の範囲第1項乃
    至第3項のいずれかに記載の平行平板形ドライエッチン
    グ装置。
  5. (5)前記真空容器に設けられるガス排気孔は、前記被
    エッチング材を載置する一方の電極の周辺でこの電極を
    中心に対称な位置に複数設けられていることを特徴とす
    る前記特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記
    載の平行平板形ドライエッチング装置。
  6. (6)前記エッチングガス噴出孔が形成されている他方
    の電極は中空状に形成されており、その中央部にエッチ
    ングガス導入管が連通していることを特徴とする前記特
    許請求の範囲第1項記載の平行平板形ドライエッチング
    装置。
  7. (7)前記一方の電極は、前記被エッチング材を大きさ
    の異なる別の被エッチング材に交換して載置することが
    可能であり、前記他方の電極はエッチングガス噴出孔形
    成領域の大きさが相異なるものとの交換が可能であるこ
    とを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の平行平
    板形ドライエッチング装置。
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