JP2013149635A

JP2013149635A - ドライエッチング装置

Info

Publication number: JP2013149635A
Application number: JP2010109401A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Nakamura; 章裕中村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2013-08-01
Also published as: WO2011142261A1

Abstract

【課題】基板を均一にエッチングすることができる、ドライエッチング装置を提供する。
【解決手段】下部電極１３０は、真空容器１０１内に配置され、基板１９０が上面に載置される。上部電極１１０は、真空容器１０１内において下部電極１３０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１１０と下部電極１３０との間にエッチングガス１２１を導入している。排気部１８０は、基板１９０より下方に配置され、真空容器１０１の内部を排気している。整流壁部１５０は、基板１９０の縁に沿って基板１９０を囲むように配置され、基板１９０上にエッチングガス１２１を滞留させている。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の下面と整流面１５０とのなす角度において、排気部１８０の近くに位置する整流面１５１の角度より、排気部１８０の遠くに位置する整流面１５１の角度の方が小さい。
【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整流用部材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１，２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、整流ウォールは、基板の面の上方における空間領域を囲むように基板の外周部を包囲する側壁と、基板上に供給されたエッチングガスを側壁に囲まれた空間領域から排出するために側壁に形成されたガス流通口とを備えている。

特許文献２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。

特開２００３−２４３３６４号公報特開平７−２２３８８号公報

一般に、ドライエッチング装置には、装置内を排気する排気部が設けられている。排気部の近傍においては、排気流量が大きいためエッチングガスの流れが速くなる。よって、上記の整流ウォールまたはガス流量制御板を用いた場合においても、排気部の近傍とそれ以外の場所とにおけるエッチングガスの流速を均一にすることはできなかった。その結果、排気部の近傍に位置した部分における基板のエッチングレートが、他の部分における基板のエッチングレートより大きくなる問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、基板のドライエッチングの均一性を向上することができる、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、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。整流壁部の下面と整流面とのなす角度において、排気部の近くに位置する整流面の上記角度より、排気部の遠くに位置する整流面の上記角度の方が小さい。

好ましくは、整流面は、排気部からの距離が大きくなるに従って連続的に上記角度が小さくなっている。

本発明の一形態においては、整流壁部は、上記角度が大きくなるに従って整流壁部の高さが低くなっている。

本発明によれば、基板のドライエッチングの均一性を向上することができる。

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ける整流壁部の角部近傍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ける整流壁部の隣接する角部同士の中間部近傍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ける整流壁部の隣接する角部同士の中間部近傍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ける整流壁部の角部と上記中間部との間の位置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ける整流壁部の角部近傍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、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。

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。

上記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。

基板１９０を全面において均一にエッチングするためには、基板１９０上において均一にラジカルが生成される必要がある。そのため、基板１９０上において均一にエッチングガス１２１が流れることが望まれる。上述の通り、エッチングガス１２１は排気部１８０から排気されるため、排気部１８０の近くに位置するほどエッチングガス１２１の流速が大きくなる。そこで、本実施形態のドライエッチング装置１００においては、整流壁部１５０を設けることにより、基板１９０の全面上のエッチングガス１２１の流れを均一化している。

以下、基板１９０の全面上においてエッチングガス１２１の流れを均一化できる理由について詳しく説明する。

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の下面と整流面１５１とのなす角度において、排気部１８０の近くに位置する整流面１５１の角度より、排気部１８０の遠くに位置する整流面１５１の角度の方が小さい。

本実施形態においては、整流壁部１５０の四隅の近傍に排気部１８０が配置されている。そのため、整流壁部１５０の角部２００に位置する整流面１５１が、排気部１８０の近くに位置する整流面１５１となる。また、整流壁部１５０の隣接する角部２００同士の間の中間部２１０が、排気部１８０の遠くに位置する整流面１５１となる。

図３は、本実施形態のドライエッチング装置における整流壁部の角部近傍を示す断面図である。図４は、本実施形態のドライエッチング装置における整流壁部の隣接する角部同士の中間部近傍を示す断面図である。

図３に示すように、整流壁部１５０の角部２００近傍においては、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度αは約９０°である。このようにすることにより、エッチングガス１２１が大きな流速で排気されることを抑制することができる。

具体的には、矢印２２０で示すように、エッチングガス１２１は、約９０°の角度αで切り立った整流面１５１に沿って上昇した後、整流壁部１５０を超えなければならない。そのため、角部２００近傍の整流壁部１５０は、エッチングガス１２１の排気抵抗が大きく、エッチングガス１２１を滞留させる効果が比較的大きい。

図４に示すように、整流壁部１５０の中間部２１０近傍においては、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度βは約６０°である。このようにすることにより、エッチングガス１２１が整流壁部１５０を超えて排気され易くすることができる。

具体的には、矢印２３０で示すように、エッチングガス１２１は、約６０°の角度βで傾斜した整流面１５１に沿って上昇した後、整流壁部１５０を越えて排気される。そのため、中間部２１０の近傍の整流壁部１５０は、エッチングガス１２１の排気抵抗が小さく、エッチングガス１２１を滞留させる効果が比較的小さい。

上記のように、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度を排気部１８０からの距離に対応して変化させることにより、基板１９０の全面上においてエッチングガス１２１の排気される流速の均一化を図ることができる。

なお、本実施形態においては、整流面１５１は、排気部１８０からの距離が大きくなるに従って連続的に、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度が小さくなっている。その結果、エッチングガス１２１の流れの均一性をさらに向上することができる。このような整流壁部１５０は、焼結して形成されたセラミックなどで形成してもよいし、ブロック状の絶縁部材を機械加工して形成してもよい。

本実施形態のように整流壁部１５０の四隅の近傍に排気部１８０が位置する場合に限らず、整流面１５１の角度αおよび角度βを排気部１８０との位置関係に対応して適宜変更することにより、基板１９０上のエッチングガス１２１の流速の均一化を図ることができる。その結果、基板１９０の全面において、ドライエッチングの均一性を向上することができる。

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５は、本発明の実施形態２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５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においては、整流壁部１５０の高さが位置により異なる。他の構成については、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。

本実施形態のドライエッチング装置においても実施形態１のドライエッチング装置と同様に、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度において、排気部１８０の近くに位置する整流面１５１の角度より、排気部１８０の遠くに位置する整流面１５１の角度の方が小さい。

図６は、本実施形態のドライエッチング装置における整流壁部の隣接する角部同士の中間部近傍を示す断面図である。図７は、本実施形態のドライエッチング装置における整流壁部の角部と上記中間部との間の位置を示す断面図である。図８は、本実施形態のドライエッチング装置における整流壁部の角部近傍を示す断面図である。

図６に示すように、整流壁部１５０の中間部２１０近傍においては、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度β₁は約４５°である。また、整流壁部１５０の高さは、Ｈ₁である。エッチングガス１２１は、矢印２４０で示すように、約４５°の角度β₁で傾斜した整流面１５１に沿って上昇した後、整流壁部１５０を越えて排気される。

図７に示すように、整流壁部１５０の角部２００と中間部２１０との間の位置においては、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度β₂は約６０°である。また、整流壁部１５０の高さは、Ｈ₂である。エッチングガス１２１は、矢印２５０で示すように、約６０°の角度β₂で傾斜した整流面１５１に沿って上昇した後、整流壁部１５０を越えて排気される。

図８に示すように、整流壁部１５０の角部２００の近傍においては、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度β₃は約９０°である。また、整流壁部１５０の高さは、Ｈ₃である。エッチングガス１２１は、矢印２６０で示すように、約９０°の角度β₃で切り立った整流面１５１に沿って上昇した後、整流壁部１５０を越えて排気される。

上記の整流壁部１５０の高さは、Ｈ₁＞Ｈ₂＞Ｈ₃の関係を満たしている。整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度を大きくするにつれて、エッチングガス１２１は整流壁部１５０を超えて排気され易くなる。一方、整流壁部１５０を高くするにつれて、エッチングガス１２１は整流壁部１５０を超えにくくなるため排気されにくくなる。

整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度が大きくなるに従って、整流壁部１５０の高さが低くなっていることにより、エッチングガス１２１の排気流速の微調整を行なって、さらに排気流速の均一化を図ることができる。

そのため、整流壁部１５０の下面と整流面１５１とのなす角度と、整流壁部１５０の高さとを、排気部１８０との位置関係に対応して適宜変更することにより、基板１９０上のエッチングガス１２１の流速の均一化を図ることができる。その結果、基板１９０の全面において、ドライエッチングの均一性を向上することができる。

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、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、２００角部、２１０中間部。

Claims

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、
前記整流壁部の下面と前記整流面とのなす角度において、前記排気部の近くに位置する前記整流面の前記角度より、前記排気部の遠くに位置する前記整流面の前記角度の方が小さい、ドライエッチング装置。
前記整流面は、前記排気部からの距離が大きくなるに従って連続的に前記角度が小さくなっている、請求項１に記載のドライエッチング装置。
前記整流壁部は、前記角度が大きくなるに従って前記整流壁部の高さが低くなっている、請求項１または２に記載のドライエッチング装置。