JP2013149634A - ドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エッチング生成物の基板への付着を抑制したドライエッチング装置を提供する。
【解決手段】絶縁枠部１４０を、下部電極１３０の周側面を囲むように、下部電極１３０に隙間１４１を介して配置するとともに、整流壁部１５０を、基板１９０の縁に沿って基板１９０を囲むように絶縁枠部１４０上に配置し、基板１９０上にエッチングガス１２１を滞留させる。整流壁部１５０は、基板１９０の縁に面する側に、下部電極１３０の上面を含む平面に対して交差する整流面１５１を有している。整流壁部１５０において、対向する整流面１５１同士の間の距離は、整流壁部１５０の上方の方が下方より長い。下部電極１３０と絶縁枠部１４０との間の隙間１４１の上端が整流面１５１の下端に位置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライエッチング装置に関し、特に、プラズマドライエッチング装置に関する。

基板を均一にドライエッチングするために、エッチングガスの流れを調節するガス流量制御板を備えたドライエッチング装置を開示した先行文献として、特許文献１がある。

特許文献１に記載されたドライエッチング装置においては、ガス流量制御板が基板の周囲を囲むように各辺にそれぞれ設置されている。ガス流量制御板は起倒可能にされ、傾き角度が変更されることにより基板に作用するプラズマ反応ガスのガス流が制御されている。

また、半導体素子が形成されるウェーハをローディングするチャックと、チャックの側壁周辺に設けられたガス注入リングとの間に所定の間隔を設けたプラズマ装置を開示した先行文献として、特許文献２がある。

特許文献２に記載されたプラズマ装置においては、チャックとガス注入リングとの間に間隙が存在するため、チャックおよびガス注入リングはチャックキャパシタを構成している。

特開平７−２２３８８号公報 特開２０００−１０６３６１号公報

特許文献１に記載されたドライエッチング装置のようにガス流量制御板を設けた場合、ガス流量制御板の表面にエッチングによる生成物が付着する。この生成物がガス流量制御板から剥離して基板上に付着した場合、基板上に形成される半導体装置の特性を劣化させる。

特許文献２に記載されたプラズマ装置に設けられたチャックとガス注入リングとの間に存在する間隙は、チャックキャパシタを構成するためのものであり、間隙の下端はチャンバによって閉塞されている。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、エッチングによる生成物が基板に付着することを抑制することができる、ドライエッチング装置を提供することを目的とする。

本発明に基づくドライエッチング装置は、基板をドライエッチングする装置である。ドライエッチング装置は、真空容器と、下部電極と、絶縁枠部と、上部電極と、ガス導入部と、排気部と、整流壁部とを備えている。下部電極は、真空容器内に配置され、基板が上面に載置されている。絶縁枠部は、下部電極の周側面を囲むように、下部電極に隙間を介して配置されている。上部電極は、真空容器内において下部電極に間隔を置いて対向配置されている。ガス導入部は、上部電極と下部電極との間にエッチングガスを導入している。排気部は、基板より下方に配置され、真空容器の内部を排気している。整流壁部は、基板の縁に沿って基板を囲むように絶縁枠部上に配置され、基板上にエッチングガスを滞留させている。整流壁部は、基板の縁に面する側に、下部電極の上面を含む平面に対して交差する整流面を有している。整流壁部において、対向する整流面同士の間の距離は、整流壁部の上方の方が下方より長い。下部電極と絶縁枠部との間の隙間の上端が整流面の下端に位置している。

好ましくは、下部電極と絶縁枠部との間の隙間が、２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
本発明の一形態においては、下部電極と絶縁枠部との間の隙間の下端に接続され、この隙間内を吸引する吸引部を備えている。

本発明によれば、ドライエッチングによる生成物が基板に付着することを抑制することができる。

本発明の実施形態１に係るドライエッチング装置の構成を示す断面図である。 同実施形態に係るドライエッチング装置における真空容器内を上部電極側から見た斜視図である。 同実施形態のドライエッチング装置において整流壁部の上端に付着した生成物が剥離した状態を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係るドライエッチング装置の構成を示す断面図である。 同実施形態のドライエッチング装置において整流壁部の上端に付着した生成物が剥離した状態を示す断面図である。

以下、本発明に係るドライエッチング装置の実施形態１について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さない。なお、ドライエッチング装置としてプラズマエッチング装置について説明するが、ドライエッチング装置はこれに限られず、エッチングガスを用いるドライエッチング装置について本発明を適用することができる。
実施形態１
図１は、本発明の実施形態１に係るドライエッチング装置の構成を示す断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係るドライエッチング装置１００は、機密性を有する真空容器１０１を備えている。真空容器１０１内の下方に下部電極１３０が配置されている。下部電極１３０は、配線１６０を介して、真空容器１０１の外に配置された高周波電源１７０に接続されている。

下部電極１３０の周側面を囲むように、下部電極１３０に隙間１４１を介して絶縁性の部材から構成される絶縁枠部１４０が配置されている。下部電極１３０の上面に、ドライエッチングの対象となる基板１９０が配置されている。

真空容器１０１内において下部電極１３０に間隔を置いて上部電極１１０が配置されている。上部電極１１０は接地されている。また、上部電極１１０は、エッチングガス１２１が供給されるガス配管１２０に接続されている。ガス配管１２０には、図示しないガス供給源が接続されている。

上部電極１１０には、内部および下面に貫通した開口部１１１が形成されており、この開口部１１１がガス配管１２０の内部と繋がっている。ガス配管１２０内を通過したエッチングガス１２１が上部電極１１０の下面に形成された開口部１１１から吐出されることにより、上部電極１１０と下部電極１３０との間にエッチングガス１２１が導入される。よって、本実施形態においては、上部電極１１０がガス導入部を兼ねている。

真空容器１０１には、基板１９０より下方の位置において、真空容器１０１の内部を排気する排気部１８０が配置されている。具体的には、真空容器１０１の一部に排気口が設けられている。排気口は排気部１８０の一端であり、排気部１８０の他端は図示しないポンプに接続されている。ポンプにより、排気部１８０を通じて真空容器１０１内のエッチングガス１２１を含む気体が排気される。

基板１９０の縁に沿って基板１９０を囲むように整流壁部１５０が配置されている。平面的に見て、絶縁枠部１４０の上面に矩形状の整流壁部１５０が配置されている。整流壁部１５０により囲まれる空間にエッチングガス１２１が溜められるため、基板１９０上にエッチングガス１２１が滞留させられる。本実施形態においては、整流壁部１５０をセラミックで形成したが、整流壁部１５０の材料としては、絶縁性および耐熱性を有する材料であれば特に限定されない。

整流壁部１５０は、基板１９０の縁に面する側に、下部電極１３０の上面を含む平面に対して交差する整流面１５１を有している。整流壁部１５０において、対向する整流面１５１同士の間の距離は、整流壁部１５０の上方の方が下方より長い。具体的には、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角αは鋭角である。本実施形態においては、角αを８０°とした。

下部電極１３０と絶縁枠部１４０との間の隙間１４１の上端は、整流壁部１５０の整流面１５１の下端に位置している。好ましくは、絶縁枠部１４０における下部電極１３０と対向する面の上端と、整流壁部１５０の整流面１５１の下端とが接している。この場合、整流壁部１５０により隙間１４１の上端の開口が塞がれることを防止することができる。

整流壁部１５０により囲まれる空間に溜められたエッチングガス１２１は、整流面１５１に沿って上昇した後、整流壁部１５０を越えて排気部１８０から排気される。このようにエッチングガス１２１を流しつつ排気することにより真空容器１０１内の圧力を一定に維持しながら、上部電極１１０と下部電極１３０との間に電圧を印加してプラズマを発生させることによりラジカルが生成される。生成されたラジカルにより基板１９０がエッチングされる。

図２は、本実施形態に係るドライエッチング装置における真空容器内を上部電極側から見た斜視図である。図２においては、簡単のため真空容器１０１を図示していない。図２に示すように、本実施形態のドライエッチング装置においては、整流壁部１５０の整流面１５１の下方に、下部電極１３０と絶縁枠部１４０との隙間１４１が、平面的に見て、矩形状に設けられている。隙間１４１は、周方向および上下方向に連続している。

図３は、本実施形態のドライエッチング装置において整流壁部の上端に付着した生成物が剥離した状態を示す断面図である。

図３に示すように、基板１９０のドライエッチングによる生成物１９１は、整流壁部１５０の上端付近に付着しやすい。整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角αは鋭角であるため、基板１９０の縁から整流壁部１５０の上端までは距離Ｌだけ離れている。その結果、生成物１９１が整流壁部１５０に付着する位置を基板１９０から離すことができるため、整流壁部１５０から生成物１９１が剥離した際に、基板１９０上に生成物１９１が落下することを抑制することができる。

また、整流壁部１５０から生成物１９１が剥離した際に、矢印１９２で示すように生成物１９１が整流面１５１に沿って落下した場合、生成物１９１は隙間１４１を通過して落下する。よって、生成物１９１が基板１９０上に付着することを抑制することができる。

本実施形態においては、下部電極１３０と絶縁枠部１４０との隙間１４１を２ｍｍとした。隙間１４１は、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。隙間１４１が３ｍｍより大きい場合、エッチングガス１２１が隙間１４１を通過して排気される量が多くなるため、整流壁部１５０によってエッチングガス１２１を基板１９０上に滞留させることができなくなり好ましくない。また、隙間１４１が３ｍｍより大きい場合、隙間１４１においてプラズマが発生されるようになるため好ましくない。

一方、隙間１４１が２ｍｍより小さい場合、整流壁部１５０から剥離した生成物１９１が、下部電極１３０または絶縁枠部１４０の側面に付着して隙間１４１を閉塞する恐れがある。隙間１４１が閉塞した場合、整流壁部１５０から剥離した生成物１９１が蓄積して、基板１９０上に付着する可能性が高くなる。よって、２ｍｍ以上３ｍｍ以下の隙間１４１を下部電極１３０と絶縁枠部１４０との間に設けることが好ましい。

なお、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角αは、エッチングガス１２１の基板１９０上における流速を調節するために適宜決定される。角αを大きくすることにより、基板１９０上のエッチングガス１２１の流速を低下させることができる。角αを小さくすることにより、基板１９０上のエッチングガス１２１の流速を増加させることができる。基板１９０上のエッチングガス１２１の流速と、上記の距離Ｌとを両方勘案して角αが決定されることが好ましい。

以下、本発明に係るドライエッチング装置の実施形態２について図面を参照して説明する。
実施形態２
図４は、本発明の実施形態２に係るドライエッチング装置の構成を示す断面図である。図４に示すように、本発明の実施形態２に係るドライエッチング装置２００は、下部電極１３０と絶縁枠部１４０との間の隙間１４１の下端に接続され、隙間１４１内を吸引する吸引部が設けられている。それ以外の構成については、実施形態１のドライエッチング装置１００と同様であるため説明を繰返さない。

吸引部は、隙間１４１の下端に接続された配管２１０と、配管２１０の一端に接続されたポンプ２２０とから構成されている。

図５は、本実施形態のドライエッチング装置において整流壁部の上端に付着した生成物が剥離した状態を示す断面図である。

図５に示すように、整流壁部１５０から生成物１９１が剥離した際、生成物１９１は、整流面１５１に沿って落下した後、ポンプ２２０の吸引力２３０により、隙間１４１および配管２１０内に吸引される。このようにすることにより、生成物１９１が基板１９０上に付着することを抑制することができる。

ただし、ポンプ２２０の吸引力２３０は、エッチングガス１２１が隙間１４１から排気される量が多くなりすぎないように制御される必要がある。

なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１００，２００ ドライエッチング装置、１０１ 真空容器、１１０ 上部電極、１１１ 開口部、１２０ ガス配管、１２１ エッチングガス、１３０ 下部電極、１４０ 絶縁枠部、１４１ 隙間、１５０ 整流壁部、１５１ 整流面、１６０ 配線、１７０ 高周波電源、１８０ 排気部、１９０ 基板、１９１ 生成物、２１０ 配管、２２０ ポンプ、２３０ 吸引力。

Claims (3)

1. 基板をドライエッチングするドライエッチング装置であって、
   真空容器と、
   前記真空容器内に配置され、基板が上面に載置される下部電極と、
   前記下部電極の周側面を囲むように、前記下部電極に隙間を介して配置された絶縁枠部と、
   前記真空容器内において前記下部電極に間隔を置いて対向配置される上部電極と、
   前記上部電極と前記下部電極との間にエッチングガスを導入するガス導入部と、
   基板より下方に配置され、前記真空容器の内部を排気する排気部と、
   基板の縁に沿って基板を囲むように前記絶縁枠部上に配置され、基板上に前記エッチングガスを滞留させる整流壁部と
   を備え、
   前記整流壁部は、基板の縁に面する側に、前記下部電極の上面を含む平面に対して交差する整流面を有し、
   前記整流壁部において、対向する前記整流面同士の間の距離は、前記整流壁部の上方の方が下方より長く、
   前記下部電極と前記絶縁枠部との間の前記隙間の上端が前記整流面の下端に位置している、ドライエッチング装置。
2. 前記隙間が、２ｍｍ以上３ｍｍ以下である、請求項１に記載のドライエッチング装置。
3. 前記隙間の下端に接続され、前記隙間内を吸引する吸引部を備えた、請求項１または２に記載のドライエッチング装置。

Images