JPH1126435A - プラズマエッチング用電極 - Google Patents
プラズマエッチング用電極Info
- Publication number
- JPH1126435A JPH1126435A JP17817897A JP17817897A JPH1126435A JP H1126435 A JPH1126435 A JP H1126435A JP 17817897 A JP17817897 A JP 17817897A JP 17817897 A JP17817897 A JP 17817897A JP H1126435 A JPH1126435 A JP H1126435A
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- JP
- Japan
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- electrode
- hole
- gas
- plasma
- etching
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極消耗に伴うエッチング速度の変動低減を
行うことによって、シリコンウエハのプラズマエッチン
グ加工時の不良を防止し、さらには品質を均一化できる
プラズマエッチング用電極を提供する。 【解決手段】 厚さ方向にガス吹出し穴が設けられてい
るプラズマエッチング用電極において、厚さをＴとする
と、プラズマにさらされる側の電極表面から０．５Ｔ以
上で０．９Ｔ以下の範囲の深さまでのガス吹出し穴の穴
径（Ｄ）と残りの厚さ部分のガス吹出し穴の穴径（ｄ）
とが異なり、ｄが０．４Ｄ以上で０．７Ｄ以下であるガ
ス吹出し穴を有してなるプラズマエッチング用電極。
行うことによって、シリコンウエハのプラズマエッチン
グ加工時の不良を防止し、さらには品質を均一化できる
プラズマエッチング用電極を提供する。 【解決手段】 厚さ方向にガス吹出し穴が設けられてい
るプラズマエッチング用電極において、厚さをＴとする
と、プラズマにさらされる側の電極表面から０．５Ｔ以
上で０．９Ｔ以下の範囲の深さまでのガス吹出し穴の穴
径（Ｄ）と残りの厚さ部分のガス吹出し穴の穴径（ｄ）
とが異なり、ｄが０．４Ｄ以上で０．７Ｄ以下であるガ
ス吹出し穴を有してなるプラズマエッチング用電極。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハの加工
に利用されるプラズマエッチング装置に用いられる電極
に関し、より詳細には反応室内に高周波電力が印加さ
れ、かつエッチングガスをシャワー状に分散させるため
のガス吹出し穴を有する電極と、該電極に対向してシリ
コンウエハが載置される電極とを有する平行平板型プラ
ズマエッチング装置において、前記高周波電力が印加さ
れる電極に関する。
に利用されるプラズマエッチング装置に用いられる電極
に関し、より詳細には反応室内に高周波電力が印加さ
れ、かつエッチングガスをシャワー状に分散させるため
のガス吹出し穴を有する電極と、該電極に対向してシリ
コンウエハが載置される電極とを有する平行平板型プラ
ズマエッチング装置において、前記高周波電力が印加さ
れる電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハに素子を形成するために、
エッチング処理が行われている。このエッチングを行う
装置として、近年プラズマエッチング装置が用いられて
いる。プラズマエッチング装置は、図１に示されるよう
に、真空容器１内に上部電極２および下部電極３が間隔
をおいて設けられており、下部電極３の上に被処理材と
してシリコンウエハ４を載置している。上部電極２はバ
ックプレート５と電極６とで構成されており、それぞれ
にエッチングガスを流すためのガス吹出し穴７が設けら
れている。エッチングガスをガス吹出し穴７を通してシ
リコンウエハ４に向かって流しながら、高周波電源８に
より、上部電極２と下部電極３の間に高周波電圧を印加
してプラズマを形成する。このプラズマによってシリコ
ンウエハをエッチングし、所定のパターンの素子を形成
するものである。
エッチング処理が行われている。このエッチングを行う
装置として、近年プラズマエッチング装置が用いられて
いる。プラズマエッチング装置は、図１に示されるよう
に、真空容器１内に上部電極２および下部電極３が間隔
をおいて設けられており、下部電極３の上に被処理材と
してシリコンウエハ４を載置している。上部電極２はバ
ックプレート５と電極６とで構成されており、それぞれ
にエッチングガスを流すためのガス吹出し穴７が設けら
れている。エッチングガスをガス吹出し穴７を通してシ
リコンウエハ４に向かって流しながら、高周波電源８に
より、上部電極２と下部電極３の間に高周波電圧を印加
してプラズマを形成する。このプラズマによってシリコ
ンウエハをエッチングし、所定のパターンの素子を形成
するものである。
【０００３】最近の半導体集積回路の高集積化に伴い、
シリコンウエハのエッチング後の形状がより高精度に制
御されるようになってきた。それに伴ってシリコンウエ
ハのエッチング後形状の寸法精度に影響を与えるエッチ
ング速度の変動が小さいことが要求されるようになって
きた。現在広く用いられているアモルファスカーボンの
電極は、使用時間とともにエッチング速度が増加すると
いう傾向が認められ、品質の均一化を図ることが困難と
なりつつある。この対策として電極材料をアモルファス
カーボンからシリコン単結晶に変えることが行われつつ
あるが、使用時間とともにエッチング速度が増加すると
いう傾向を軽減できるまでには至っていない。またガス
吹出し穴の径および数を種々変えてエッチング速度の変
動を小さくすることを試みたが、いずれもシリコンウエ
ハの品質を均一化させるまでの効果が認められていな
い。
シリコンウエハのエッチング後の形状がより高精度に制
御されるようになってきた。それに伴ってシリコンウエ
ハのエッチング後形状の寸法精度に影響を与えるエッチ
ング速度の変動が小さいことが要求されるようになって
きた。現在広く用いられているアモルファスカーボンの
電極は、使用時間とともにエッチング速度が増加すると
いう傾向が認められ、品質の均一化を図ることが困難と
なりつつある。この対策として電極材料をアモルファス
カーボンからシリコン単結晶に変えることが行われつつ
あるが、使用時間とともにエッチング速度が増加すると
いう傾向を軽減できるまでには至っていない。またガス
吹出し穴の径および数を種々変えてエッチング速度の変
動を小さくすることを試みたが、いずれもシリコンウエ
ハの品質を均一化させるまでの効果が認められていな
い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】エッチング速度の変動
は、エッチング速度と電極の消耗量との関連を調べた結
果、これらの間には相関があることが判明した。つまり
電極の厚さがプラズマによる消耗のため、時間の経過と
ともに薄くなる。このため電極のガス吹出し穴での圧損
が小さくなり、そこから吹き出るエッチングガスの流速
が速くなり、それに伴ってエッチング速度も速くなる。
は、エッチング速度と電極の消耗量との関連を調べた結
果、これらの間には相関があることが判明した。つまり
電極の厚さがプラズマによる消耗のため、時間の経過と
ともに薄くなる。このため電極のガス吹出し穴での圧損
が小さくなり、そこから吹き出るエッチングガスの流速
が速くなり、それに伴ってエッチング速度も速くなる。
【０００５】本発明はこのような課題に鑑み発明された
ものであって、電極消耗に伴うエッチング速度の変動低
減を行うことによって、シリコンウエハのプラズマエッ
チング加工時の不良を防止し、さらには品質を均一化す
ることを目的とする。
ものであって、電極消耗に伴うエッチング速度の変動低
減を行うことによって、シリコンウエハのプラズマエッ
チング加工時の不良を防止し、さらには品質を均一化す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、厚さ方向にガ
ス吹出し穴が設けられているプラズマエッチング用電極
において、厚さをＴとすると、プラズマにさらされる側
の電極表面から０．５Ｔ以上で０．９Ｔ以下の範囲の深
さまでのガス吹出し穴の穴径（Ｄ）と残りの厚さ部分の
ガス吹出し穴の穴径（ｄ）とが異なり、ｄが０．４Ｄ以
上で０．７Ｄ以下であるガス吹出し穴を有してなるプラ
ズマエッチング用電極に関する。このようにプラズマに
晒される側の電極表面の穴径に対して、穴の深さの途中
から特定割合で細くする形状にすることによって、ガス
吹出し穴の圧損のほとんどを径の細くなっている部分で
もたせるためことが出来るため、プラズマによって電極
が消耗しても圧損の変動が小さく、しいてはガス吹出し
穴から出るエッチングガスの流速変動を小さくすること
が出来る。
ス吹出し穴が設けられているプラズマエッチング用電極
において、厚さをＴとすると、プラズマにさらされる側
の電極表面から０．５Ｔ以上で０．９Ｔ以下の範囲の深
さまでのガス吹出し穴の穴径（Ｄ）と残りの厚さ部分の
ガス吹出し穴の穴径（ｄ）とが異なり、ｄが０．４Ｄ以
上で０．７Ｄ以下であるガス吹出し穴を有してなるプラ
ズマエッチング用電極に関する。このようにプラズマに
晒される側の電極表面の穴径に対して、穴の深さの途中
から特定割合で細くする形状にすることによって、ガス
吹出し穴の圧損のほとんどを径の細くなっている部分で
もたせるためことが出来るため、プラズマによって電極
が消耗しても圧損の変動が小さく、しいてはガス吹出し
穴から出るエッチングガスの流速変動を小さくすること
が出来る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明を図２、図３及び図４で説
明する。図２は従来の電極のガス吹出し穴の形状を示す
断面図、図３は本発明による電極のガス吹出し穴の形状
を示す断面図である。図４は図３の穴の部分の拡大断面
図である。図において電極の厚さをＴとし、プラズマに
さらされる側（電極表面）のガス吹出し穴径をＤとする
と、プラズマにさらされる側の電極表面から深さ０．５
Ｔ以上で０．９Ｔ以下の範囲の深さまでのガス吹出し穴
径を同一のＤとする。そして、残りの厚さ部分のガス吹
出し穴の穴径ｄを０．４Ｄ以上で０．７Ｄ以下となるよ
うに加工する。ここで残りの厚さ部分のガス穴径ｄが
０．７Ｄを超えると電極バックプレート側から吹き出る
エッチングガスに対し、この穴径を絞った箇所でほとん
どの圧損を持たせるため、圧損が大きくならず、目的と
する効果を得ることができない。また０．４Ｄ未満で
は、径が小さくなり過ぎ加工が困難となってしまう。
明する。図２は従来の電極のガス吹出し穴の形状を示す
断面図、図３は本発明による電極のガス吹出し穴の形状
を示す断面図である。図４は図３の穴の部分の拡大断面
図である。図において電極の厚さをＴとし、プラズマに
さらされる側（電極表面）のガス吹出し穴径をＤとする
と、プラズマにさらされる側の電極表面から深さ０．５
Ｔ以上で０．９Ｔ以下の範囲の深さまでのガス吹出し穴
径を同一のＤとする。そして、残りの厚さ部分のガス吹
出し穴の穴径ｄを０．４Ｄ以上で０．７Ｄ以下となるよ
うに加工する。ここで残りの厚さ部分のガス穴径ｄが
０．７Ｄを超えると電極バックプレート側から吹き出る
エッチングガスに対し、この穴径を絞った箇所でほとん
どの圧損を持たせるため、圧損が大きくならず、目的と
する効果を得ることができない。また０．４Ｄ未満で
は、径が小さくなり過ぎ加工が困難となってしまう。
【０００８】また、ガス吹出し穴径を変える穴深さを
０．５Ｔ以上で０．９Ｔ以下とした理由は、０．５Ｔ未
満の深さでは、電極の消耗に伴う圧損の変動を小さく出
来ず、そのためエッチング速度の変動を低減することが
出来ず、０．９Ｔを超えると圧損が少なく電極消耗に伴
う変動を低減することができないことによる。本発明の
プラズマエッチング用電極は、前記のような形状のガス
吹出し穴径を有していればよいが、使用時間によるエッ
チング速度変動の低減の点で、前記形状の穴が全穴の５
０％以上であることが好ましく、７０％以上であること
がより好ましく、９０％以上であることがさらに好まし
く、１００％であることが極めて好ましい。
０．５Ｔ以上で０．９Ｔ以下とした理由は、０．５Ｔ未
満の深さでは、電極の消耗に伴う圧損の変動を小さく出
来ず、そのためエッチング速度の変動を低減することが
出来ず、０．９Ｔを超えると圧損が少なく電極消耗に伴
う変動を低減することができないことによる。本発明の
プラズマエッチング用電極は、前記のような形状のガス
吹出し穴径を有していればよいが、使用時間によるエッ
チング速度変動の低減の点で、前記形状の穴が全穴の５
０％以上であることが好ましく、７０％以上であること
がより好ましく、９０％以上であることがさらに好まし
く、１００％であることが極めて好ましい。
【０００９】プラズマエッチング装置に用いられる電極
材料としては、耐プラズマ性に優れ、かつ高純度であ
る、アモルファスカーボン、シリコン単結晶又はシリコ
ン多結晶（ポリシリコン）が好ましい。電極の大きさ及
び形状としては、外径２００〜４００mm、厚さが３〜１
０mmの円板形ものが好ましい。外周部に電極を取付ける
ための取付け穴は、８〜２４個設けられることが好まし
い。一般に取付け穴より内周部にエッチングガスをシャ
ワー状に分散させるためのガス吹出し穴が設けられる。
このガス吹出し穴は、エッチング条件により異なるが穴
径は、プラズマにさらされる側において０．３〜２．０
mmが好ましく、穴数は、１００〜２０００個が好まし
い。穴の加工は、機械加工、放電加工、超音波加工等で
行うことができる。
材料としては、耐プラズマ性に優れ、かつ高純度であ
る、アモルファスカーボン、シリコン単結晶又はシリコ
ン多結晶（ポリシリコン）が好ましい。電極の大きさ及
び形状としては、外径２００〜４００mm、厚さが３〜１
０mmの円板形ものが好ましい。外周部に電極を取付ける
ための取付け穴は、８〜２４個設けられることが好まし
い。一般に取付け穴より内周部にエッチングガスをシャ
ワー状に分散させるためのガス吹出し穴が設けられる。
このガス吹出し穴は、エッチング条件により異なるが穴
径は、プラズマにさらされる側において０．３〜２．０
mmが好ましく、穴数は、１００〜２０００個が好まし
い。穴の加工は、機械加工、放電加工、超音波加工等で
行うことができる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。面方位（１００）、導電型Ｐ型、抵抗率０．７
Ω−cmのシリコン単結晶インゴットから直径２０３mm、
厚さ３mmの円盤を作製し、ダイアモンドコーティングさ
れたドリルで回転数５０００r.p.m、送り速度２０mm/分
の加工条件で本発明範囲内の形状を有する、プラズマに
さらされる側の穴径（Ｄ）が直径１．０mmで、残りの厚
さ部分の穴径（ｄ）が表１に示される値のガス吹出し穴
を３mmの等間隔で開けた。比較例として本発明の範囲外
のガス吹出し穴形状を有する電極を制作した。上記のシ
リコン電極をプラズマエッチング装置にセットし、反応
ガス：トリフロロメタン（ＣＨＦ3）４００cc/分、テト
ラフロロカーボン（ＣＦ4）６０cc/分、アルゴン（Ａ
ｒ）３００cc/分、反応チャンバー内のガス圧力：０．
５Torr、電源周波数：４００KHz、印加電力：６００Ｗ
の条件で６インチウエハのシリコン酸化膜のプラズマエ
ッチング加工を行い、エッチング速度の変化を調べた。
その結果を表１に示す。表１に示されるように、本発明
のプラズマエッチング電極を用いることによって、エッ
チング速度の変動を少なくすることが出来る。
明する。面方位（１００）、導電型Ｐ型、抵抗率０．７
Ω−cmのシリコン単結晶インゴットから直径２０３mm、
厚さ３mmの円盤を作製し、ダイアモンドコーティングさ
れたドリルで回転数５０００r.p.m、送り速度２０mm/分
の加工条件で本発明範囲内の形状を有する、プラズマに
さらされる側の穴径（Ｄ）が直径１．０mmで、残りの厚
さ部分の穴径（ｄ）が表１に示される値のガス吹出し穴
を３mmの等間隔で開けた。比較例として本発明の範囲外
のガス吹出し穴形状を有する電極を制作した。上記のシ
リコン電極をプラズマエッチング装置にセットし、反応
ガス：トリフロロメタン（ＣＨＦ3）４００cc/分、テト
ラフロロカーボン（ＣＦ4）６０cc/分、アルゴン（Ａ
ｒ）３００cc/分、反応チャンバー内のガス圧力：０．
５Torr、電源周波数：４００KHz、印加電力：６００Ｗ
の条件で６インチウエハのシリコン酸化膜のプラズマエ
ッチング加工を行い、エッチング速度の変化を調べた。
その結果を表１に示す。表１に示されるように、本発明
のプラズマエッチング電極を用いることによって、エッ
チング速度の変動を少なくすることが出来る。
【００１１】
【表１】
【００１２】注１） 変動率の基準 １０％以下 ２）変動率の算出式
【数１】
【００１３】
【発明の効果】本発明によるプラズマエッチング電極
は、その特性が使用時間によるエッチング速度変動の低
減を実現し、製品歩留の良好なプラズマエッチング加工
を行うことが出来る。
は、その特性が使用時間によるエッチング速度変動の低
減を実現し、製品歩留の良好なプラズマエッチング加工
を行うことが出来る。
【図１】平行平板型プラズマエッチング装置の概略図で
ある。
ある。
【図２】従来のプラズマエッチング用電極の一例を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明のプラズマエッチング用電極の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】本発明のプラズマエッチング用電極のガス吹出
し穴の拡大断面図である。
し穴の拡大断面図である。
１ プラズマエッチング装置 ２ 上部電極 ３ 下部電極 ４ シリコンウエハ ５ バックプレート ６ 電極 ７ ガス吹出し穴 ８ 高周波電源 ９ 絶縁リング １０ シールドリング １１ プラズマ
Claims (1)
- 【請求項１】 厚さ方向にガス吹出し穴が設けられてい
るプラズマエッチング用電極において、厚さをＴとする
と、プラズマにさらされる側の電極表面から０．５Ｔ以
上で０．９Ｔ以下の範囲の深さまでのガス吹出し穴の穴
径（Ｄ）と残りの厚さ部分のガス吹出し穴の穴径（ｄ）
とが異なり、ｄが０．４Ｄ以上で０．７Ｄ以下であるガ
ス吹出し穴を有してなるプラズマエッチング用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17817897A JPH1126435A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | プラズマエッチング用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17817897A JPH1126435A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | プラズマエッチング用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126435A true JPH1126435A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16043979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17817897A Pending JPH1126435A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | プラズマエッチング用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126435A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001088966A3 (en) * | 2000-05-12 | 2002-03-28 | Tokyo Electron Ltd | Method of adjusting the thickness of an electrode in a plasma processing system |
| DE10200279B4 (de) * | 2001-01-11 | 2006-08-17 | Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon | Gasinjektor-Anordnung mit Gasinjektoren aus einem Keramikmaterialblock mit Gasinjektorlöchern, die sich durch diesen erstrecken, und ein die Gasinjektor-Anordnung enthaltenes Ätzgerät |
| JP2012199429A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Mitsubishi Materials Corp | プラズマ処理装置用電極板 |
| JP2012216823A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Tokyo Electron Ltd | ガス吐出機能付電極およびプラズマ処理装置 |
-
1997
- 1997-07-03 JP JP17817897A patent/JPH1126435A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001088966A3 (en) * | 2000-05-12 | 2002-03-28 | Tokyo Electron Ltd | Method of adjusting the thickness of an electrode in a plasma processing system |
| US6913703B2 (en) | 2000-05-12 | 2005-07-05 | Tokyo Electron Limited | Method of adjusting the thickness of an electrode in a plasma processing system |
| DE10200279B4 (de) * | 2001-01-11 | 2006-08-17 | Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon | Gasinjektor-Anordnung mit Gasinjektoren aus einem Keramikmaterialblock mit Gasinjektorlöchern, die sich durch diesen erstrecken, und ein die Gasinjektor-Anordnung enthaltenes Ätzgerät |
| JP2012199429A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Mitsubishi Materials Corp | プラズマ処理装置用電極板 |
| JP2012216823A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Tokyo Electron Ltd | ガス吐出機能付電極およびプラズマ処理装置 |
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