JPS62290885A - 反応性イオンエツチング装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、反応性イオンエツチング装置に関するもので
、特に半導体製造装置に使用されるものである。

（従来の技術） 近年、集積回路（ＩＣ）から大規模集積回路（ＬＳ　Ｉ
　＞へと移行するに従って、素子の高集積化、高速化が
行われている。素子の高集積化及び高速化を達成するた
めに微細加工技術が要求される。そして大規模集積回路
の製造工程では従来性われていた湿式エツチング（Ｗｅ
ｔ　　Ｅ　ｔｃｈｉｎｇ）、ケミカルドラ−ｉ’エツチ
ング（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｄｒｙ　ｅｔｃｈ−ｉｎｇ　
）等の等方性エツチングに代わって、いわゆるサイドエ
ッチ（ｓｉｄｅ　ｅｔｃｈ　）がおこらない異方性エツ
チングの可能な反応性イオンエッチング（ｒｅａｃＨｖ
ｅ　ｉｏｎ　ｅｔｃｈｉｎｇ；　ＲＩ　Ｅ　）が採用さ
れている。

即ち、第３図に示すように、反応性イオンエツチング装
置としてはたとえば平行平板型のものが使用されている
。この反応性イオンエツチング装置は、所定の反応ガス
１１を満たした反応チェンバー１２内に例えばシリコン
ウェハー等の被エツチング体１５を載置する下部電極１
６とこれに所定間隔を設けて対設された対向上部電極１
３とを有している。そして両型ｔｆ１１３と１６間に、
高周波電＃ｉ１８から所定の高周波電力（ＲＦ）をブロ
ッキングコンデンサー１７を介して印加し、反応ガス１
１をプラズマ化する。このとき高周波電力を印加した下
部電極１６には、電子とイオンの移動度の差及び高周波
電力を印加した下部電極１６と対向ＩＨｔｌ１３および
接地されたチェンバー１２の内壁の面積の違いにより、
負の自己バイアスが生じる。負の自己バイアスは陰極降
下電圧と呼ばれ、接地電位から、測って■ｄＣで示され
る。この負の自己バイアスにより、プラズマ中で発生し
た正イオンが加速され、エツチング種が吸着した被エツ
チング体１５の表面に垂直に衝突する。衝突した正イオ
ンはエツチング種と被エツチング体１５との反応を促進
して揮発性物質を生成し、排気管１９から排気してエツ
チングを進行させる。

つまり、均一なエツチング処理を施すには、プラズマ中
で発生する正イオンの分布を均一にしなければならない
。この分布は第３図に示したチェンバー内の反応ガスの
流れ１１０によって決まるが、従来の装置では、反応ガ
ス１１は反応ガス流量制御器１１１で流量が制御され、
導入管１１２を通り、反応ガス導入孔１４からチェンバ
ー１２内に導入されるが、チェンバー内の反応ガスの流
れ１１０を制′御することは不可能であった。

第４図はこれを改良したものである。第４図中、第３図
と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。す
なわち接地された対向上部電極２３を中空に加工し、こ
の電極２３の中に反応ガス１１を導入し、そして電極２
３の表面にあけられた多数の反応ガス導入孔２４よりチ
ェンバー１２内へ反応ガス１１を導入するようにしたも
のである。２９はガス排気管である。

これにより第３図の場合に比べて第４図の場合の方がい
く分反応ガス１１の流れの分布が均一となり、その結果
、プラズマ中で発生する正イオンの分布を均一にするこ
とができる様になっている。

しかし、第４図の場合、反応ガス導入孔２４の穴径は固
定であり、したがっである一定のガス流量でかつある一
定のガス排気の速度の条件を保つときのみ、ガスの流れ
の均一性を保つことが可能であるが、上記の条件が変化
した場合、たちまちガスの流れの分布は不均一となり、
プラズマ中で発生する正イオンの分布も不均一となる。

その結果エツチングの不均一が発生する。

この様な第４図の従来の改良型装置においても、ガスの
流れの分布のυ制御性がなく、エツチング条件によって
エツチングの不均一が生じることを余儀なくされていた
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の反応ガスの流れの分布が不均一になり
エツチングが不均一になるという問題点を解決し、常に
反応ガスの流れの分布を制御し、プラズマ中で発生する
正イオンの分布が均一になる様にして、均一なエツチン
グ処理を可能にした反応性イオンエツチング装置を提供
することを目的する。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、反応チェンバー内の複数のガ
ス導入孔に複数のガス導入経路を接続し、この各ガス導
入経路に流れるガス流量をそれぞれ独立に制御できるガ
ス流ｍ制ｉｌ器を設けたものである。

（作　用） 上記手段により、反応ガスの流れを複数系統に分離独立
に制御し、反応ガスのチェンバー内での流れの分布を制
御し、均一なエツチング処理を可能にした。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の一実施例の断面図である。

図中３２は所定の反応ガスが満たされている反応チェン
バーで、ガス排気管３９より排気され、チェンバー３２
内は所定の減圧状態に保たれている。

チェンバー３２内には一対の平行平板１［の上部７Ｉｉ
極３３および下部電極３６が設置されている。

そのうち上部側の電極３３は、第２図に示す様に内部が
中空構造となっており、その中には同心円状の上部電極
しきり板４１があり、４個の部屋に区切られている。前
記上部電極３３の下面（放電面）には多数の反応ガス導
入孔３４があけられており、この孔３４から反応ガス３
１がチェンバー３２内に導入される様になっている。矢
印３１０はチェンバー内の反応ガスの流れ方向を示す。

反応ガス３１は通常２〜３１１類の混合ガス（図中３１
３に示す単体ガスＡ、Ｂ、Ｃの混合ガス）を用いる。こ
の反応ガス３１を４つの経路に分離し、４個の反応ガス
流量制御器３１１で制御する。

これを４本のパイプよりなるガス導入経路３１２でそれ
ぞれ先に示した上部電極３３内の４個の部屋に導入され
る。例えばシリコンウェハー等の被エツチング体３５は
下部電極３６上に設置される。

さらに下部電極３６にはブロッキングコンデンサー３７
を介して高周波電源３８が接続されている。

又、チェンバー３２の壁面および上部電極３３は電気的
に接地されている。

この様な反応性イオンエツチング装置を用いてエツチン
グ処理を行なった場合、チェンバー３２内での矢印３１
０で示す反応ガスの流れの分布は、４ａｌの流ｍ制御器
３１１のそれぞれの流量を調節することにより変化させ
ることができる。

第５図（ａ）、（ｂ）は、第３図に示すような従来のエ
ツチング装置を用いてエツチングを行った場合のエツチ
ング速度の分布を示したものである。（ａ　）は低圧力
の条件、（ｂ　）は高圧力の条件のときのものであ。ど
ちらの場合もウェハーの中心（ＯＣＩＩ）に比べて周辺
＜７５ｃｉまたは一７５ｃＩｌ）が異常にエツチング速
度が速くなっている。

第５図（ｃ）、（ｄ）は第４図に示すような従来のエツ
チング装置を用いてエツチングを行った場合のエツチン
グ速度の分布を示したものである。

（Ｃ）は低圧力、（ｄ　）は高圧力の条件のときのもの
である。（Ｃ）の場合チェンバー内の反応ガス分布が均
一化され、エツチング速度の分布も均一化されているが
、高圧側に条件を変更すると、反応ガスの流れの分布の
均一が悪化し、周辺部のエツチング速度が異常に上昇し
ている。

第５図（ｅ）、（ｆ＞は、第１図に示すようなエツチン
グ装置を用いてエツチングを行った場合の結果で、（ｅ
）は低圧力、（ｆ）は高圧力の条件のときのものである
。

（ｅ　）の場合も、（ｒ）の場合も均一よくエツチング
できることがわかる。これは（ｅ）の場合は４ｇの反応
ガス流同制凶器の流量比を１：１：１：１に保っている
が＜ｒ＞の場合１．２：１．１　：１．Ｏ：０．８の流
量比とし、中央部の流量を多くとる様調整を行ったため
である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば１反応ガスの流れを複
数系統に分離独立に制御し、反応ガスのチェンバー内で
の流れの分布を制御し、プラズマ中で発生する正イオン
の分布が均一になる様にして、均一なエツチング処理を
可能にした反応性イオンとエツチング装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略的断面図、第２図
は第１図の上部ｒｉ極の一例を示す一部切欠斜視図、第
３図及び第４図はそれぞれ従来の反応性イオンエツチン
グ装置を示す概略的断面図、第５図は第１図、第３図あ
るいは第４図の反応性イオンエツチング装置でシリコン
ウェハーのエツチングを行ったときのウェハー面内での
エツチング速度の分布を示した特性図である。 ３１・・・反応ガス、３２・・・反応チェンバー、３３
・・・上部電極、３４・・・反応ガス導入孔、３６・・
・下部電極、３７・・・ブロッキングコンデンサー、３
８・・・高周波電源、３９・・・ガス排気管、３１１・
・・反応ガス流量制御器、３１２・・・ガス導入経路。 第３図 １す 第４図 ウェハー上側定位５１←→　　　　　　　　　　　　　
ウェハー上Ｊｌｌ定位置（ｔｒｎ）（ａ）　　　　　　
　　　　　　　　（ｂ）ウェハー上側定位Ｉ　Ｇリ　　
　　　　　　　　　ウェハー上創定（Ｔｉｔ　（ｘ’：
（ｅ） 第 （ｆ） ５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応ガスを反応チェンバー内に導入し、この反応
   チェンバー内に設けられた電極に高周波電力を印加して
   前記反応ガスをプラズマ化して被エッチング物質をエッ
   チングする反応性イオンエッチング装置において、反応
   チェンバー内の複数のガス導入孔に接続された複数のガ
   ス導入経路と、この各ガス導入経路に流れるガス流量を
   それぞれ独立に制御できるガス流量制御器とを具備する
   ことを特徴とする反応性イオンエッチング装置。
2. （２）電極として、相対向する平行平板電極を用い、こ
   の平行平板電極の一方の放電面に複数のガス導入孔を設
   け、この各ガス導入孔が複数のガス導入経路と接続され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の反
   応性イオンエッチング装置。
3. （３）反応ガスとして、複数の単体ガスを混合した反応
   ガスを用い、この反応ガスを複数のガス導入経路に分流
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の反応
   性イオンエッチング装置。