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JPH10223610A - プラズマエッチング装置 - Google Patents

プラズマエッチング装置

Info

Publication number
JPH10223610A
JPH10223610A JP2348597A JP2348597A JPH10223610A JP H10223610 A JPH10223610 A JP H10223610A JP 2348597 A JP2348597 A JP 2348597A JP 2348597 A JP2348597 A JP 2348597A JP H10223610 A JPH10223610 A JP H10223610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor wafer
substrate
etching
processed
wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2348597A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Mizumura
章 水村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2348597A priority Critical patent/JPH10223610A/ja
Publication of JPH10223610A publication Critical patent/JPH10223610A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理基板面内のエッチング速度の均一化が
可能なプラズマエッチング装置を提供する。 【解決手段】 半導体ウェハ4に堆積したポリシリコン
膜をエッチングする際、ヘリコン波エッチング装置1
の、半導体ウェハ4をウェハステージ30に固定するリ
ング状のクランプ31を、石英製部材31aと、石英製
部材31a上に密着させた多結晶シリコン製部材31b
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマエッチング
装置に関し、さらに詳しくは、エッチングの均一性を向
上させたプラズマエッチング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の製造工程における加
工装置としてプラズマエッチング装置が多用されてい
る。この加工装置としてのプラズマエッチング装置に
は、等方的エッチングを行って、被処理物を均一にエッ
チングするプラズマエッチング装置や、異方性エッチン
グにより被処理物の微細加工をするプラズマエッチング
装置等があり、それぞれ目的に応じて使用されている。
後者の異方性エッチングを行うプラズマエッチング装置
に要求される性能としては、微細パターンの加工性、半
導体ウェハ全面での加工均一性、加工処理時間が短い等
の生産性、加工時における半導体ウェハへのダメージが
少ないこと等がある。この様な性能の要望を満たすプラ
ズマエッチング装置として、平行平板型RIE装置、マ
グネトロン型RIE装置、ECRエッチング装置、マイ
クロ波エッチング装置、ヘリコン波エッチング装置等が
ある。
【0003】ここでは、プラズマエッチング装置の一つ
であるヘリコン波エッチング装置の例を、図3を参照し
て説明する。まず、ヘリコン波エッチング装置1は、図
3に示すように、ヘリコン波プラズマ発生部2とプラズ
マ処理部3とで概略構成されている。ヘリコン波プラズ
マ発生部2は、ヘリコン波プラズマの発生する石英チャ
ンバ11と、この石英チャンバ11を周回する2個のル
ープを有し、RFパワーをプラズマにカップリングさせ
るためのループアンテナ12と、石英チャンバ11を周
回するごとく設けられ、石英チャンバ11の軸方向に磁
界を形成するソレノイドコイル13とが主要な構成要素
となっている。
【0004】上述したループアンテナ12には、プラズ
マ励起用電源14からインピーダンス整合用のマッチン
グボックス15を介して、周波数13.56MHzのR
Fパワーが供給され、上下2個のループには、逆回りの
電流が流れる。なお、この2個のループ間の距離は、所
望のヘリコン波の波数に応じて、最適化がなされてい
る。
【0005】上述したソレノイドコイル13は、ヘリコ
ン波の伝搬に寄与する内周側ソレノイドコイル13a
と、ヘリコン波プラズマの輸送に寄与する外周側ソレノ
イドコイル13bとで構成され、それぞれDC電流源1
6より電流が供給される。
【0006】プラズマ処理部3は、プロセスチャンバ2
1と、プロセスチャンバ21内に設けた、被処理基板の
半導体ウェハ4を載置するウェハステージ22で概略構
成されている。プロセスチャンバ21部には、エッチン
グガス供給源(図示省略)よりエッチングガスを供給す
るガス配管23と、プロセスチャンバ21内の反応ガス
を排気装置(図示省略)により排気する排気管24と、
プロセスチャンバ21の外部に設けた、発散磁界を収束
させる補助磁界発生手段としてマルチカスプ磁界を形成
可能なマルチポール磁石25が設けられている。
【0007】ウェハステージ22は、プロセスチャンバ
21より電気的に絶縁されている導電性部材より成り、
ウェハステージ22内部に被処理基板である半導体ウェ
ハ4を加熱するためのヒータ(図示省略)が内蔵されい
る。また、ウェハステージ22には、バイアス印加用R
F電源26からブロッキングコンデンサ27を介して、
周波数13.56MHzのRFパワーが印加される。ウ
ェハステージ22上面には、半導体ウェハ4を載置した
後、半導体ウェハ4を押圧、固定するリング状の固定
具、例えば石英製のクランプ22aが昇降可能に配設さ
れている。
【0008】上述したヘリコン波エッチング装置1で
は、被処理基板の半導体ウェハ4のエッチング、例えば
ポリシリコン膜を堆積した半導体ウェハ4のポリシリコ
ン膜のエッチングの際に、図4(a)に示すように、高
密度のプラズマ化したエッチングガスが、半導体ウェハ
4面上にほぼ均一濃度で輸送されてきて、ポリシリコン
膜のエッチングが行われるが、ポリシリコン膜をエッチ
ングした時に発生する反応生成物、例えばSiClx
ス等が放出されると同時に、放出されたSiClx ガス
等の一部が再付着しながら、ウェハステージ22周辺部
より、排気管24に向かって排気されてゆく。
【0009】このエッチング時の半導体ウェハ4上方に
おける反応生成物濃度分布は、プロセスチャンバ21内
の気体の流れの関係で、図4(b)に示すように、半導
体ウェハ4の外周に向かうにつれて、反応生成物の濃度
が低下する傾向を示す。反応生成物の被処理基板である
半導体ウェハ4面に再付着する割合は、半導体ウェハ4
上方の反応生成物濃度に依存する。この反応生成物が半
導体ウェハ4のポリシリコン膜面に再付着すると、ポリ
シリコン膜のエッチング速度が低下するので、図4
(b)に示すような反応生成物濃度分布が存在すると、
図4(c)に示すようなエッチング速度分布となる。
【0010】上記のようなエッチング速度分布となる
と、半導体ウェハ4面内のエッチング量に不均一性が出
て、パターニング不良箇所の発生、過剰エッチング箇所
の発生、エッチング不足箇所の発生等の問題が発生し
て、半導体装置の製造歩留を低下させる虞がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したプ
ラズマエッチング装置における問題点を解決することを
その目的とする。即ち本発明の課題は、被処理基板面内
のエッチング速度の均一化が可能なプラズマエッチング
装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマエッチ
ング装置は、上述の課題を解決するために提案するもの
であり、被処理基板を載置する基板ステージと、基板ス
テージに前記被処理基板を固定するリング状の固定部材
とを有するプラズマエッチング装置において、固定部材
の少なくとも表面部の材質を、前記被処理基板の被処理
対象物の材質と同じにすることを特徴とするものであ
る。
【0013】本発明によれば、プラズマエッチング装置
の被処理基板のリング状の固定部材の少なくとも表面部
の材質を、被処理基板の被処理対象物の材質と同じにす
ることで、エッチング時に発生する反応生成物の被処理
基板上方における濃度分布をより均一化し、この反応生
成物濃度分布に依存した反応生成物の再付着の被処理基
板面内分布を均一化することで、エッチング速度の被処
理基板面内均一性を図ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図3中の構成部分と同様の構成部分に
は、同一の参照符号を付すものとする。
【0015】本実施の形態例は、プラズマエッチング装
置の一つであるヘリコン波エッチング装置に本発明を適
用した例であり、これを図1〜図2を参照して説明す
る。まず、ヘリコン波エッチング装置1の基本的構成
は、図1に示すように、従来例のヘリコン波エッチング
装置1と同様なので、同様の構成部分の説明は省略す
る。ヘリコン波エッチング装置1の被処理基板、例えば
半導体ウェハ4を載置する基板ステージ、例えば半導体
ウェハ4のウェハステージ30は、プロセスチャンバ2
1より電気的に絶縁されている導電性部材より成り、ウ
ェハステージ30内部に被処理基板である半導体ウェハ
4を加熱するためのヒータ(図示省略)が内蔵されい
る。ウェハステージ30上面には、半導体ウェハ4を載
置した後、半導体ウェハ4を押圧、固定するリング状の
固定部材、例えば石英製部材31aと、この石英製部材
と密着させた多結晶シリコン製部材31bとで構成され
たクランプ31が昇降可能に配設されている。
【0016】次に、このヘリコン波エッチング装置1を
用いた被処理基板のエッチング状態、例えばポリシリコ
ン膜が堆積された半導体ウェハ4の、ポリシリコン膜の
エッチング状態を説明する。ヘリコン波エッチング装置
1により半導体ウェハ4のポリシリコン膜をエッチング
すると、半導体ウェハ4のポリシリコン膜や、クランプ
31表面部に配置された多結晶シリコン製部材31bが
エッチングされ、図2(a)に示すように、エッチング
時の反応生成物、例えばSiClX ガスが半導体ウェハ
4面およびクランプ31面より放出される。一方、半導
体ウェハ4面およびクランプ31面より放出された反応
生成物の一部は、排気される過程で、半導体ウェハ4面
およびクランプ31面に再付着する現象が起きる。
【0017】このエッチング時の半導体ウェハ4上方に
おける反応生成物濃度分布は、プロセスチャンバ21の
気体の流れの関係で、図2(b)に示すように、半導体
ウェハ4の外周に向かうにつれて、反応生成物の濃度が
低下する傾向を示す。図2(b)に示す反応生成物濃度
分布は、反応生成物がクランプ31面からも放出される
ために、従来例(図4(b)参照)と異なって、半導体
ウェハ4の周辺部に向かって緩やかな濃度減少を示す濃
度分布となる。
【0018】反応生成物の半導体ウェハ4面に再付着す
る割合は、半導体ウェハ4上方の反応生成物濃度に依存
し、反応生成物が半導体ウェハ4のポリシリコン膜面に
再付着すると、ポリシリコン膜のエッチング速度が低下
する。そのため、図2(b)に示すように、緩やかな濃
度減少を示す反応生成物濃度分布になると、半導体ウェ
ハ4のポリシリコン膜のエッチング速度分布は、図2
(c)に示すように、従来例のエッチング速度分布(図
4(c)参照)に比べて緩やかなエッチング速度分布と
なる。
【0019】上記のようなヘリコン波エッチング装置1
を用いると、ポリシリコン膜を堆積した半導体ウェハ4
のポリシリコン膜をエッチングする際、半導体ウェハ4
面内で均一なエッチングが可能となる。
【0020】以上、本発明を実施の形態例により説明し
たが、本発明はこの実施の形態例に何ら限定されるもの
ではない。例えば、上述した本実施の形態例では、ヘリ
コン波エッチング装置で半導体ウェハのポリシリコン膜
をエッチングする場合について説明したが、ヘリコン波
エッチング装置で半導体ウェハの配線膜、例えば1%S
iを含むAl合金膜や、タングステン膜等の高融点金属
膜等のエッチングにおいては、クランプの少なくとも表
面部材を配線膜と同じ材質であるAl製部材や、高融点
金属部材を用いればよい。
【0021】また、上述した本実施の形態例では、プラ
ズマエッチング装置としてヘリコン波エッチング装置を
用いて説明したが、被処理基板をウェハステージに固定
させるクランプ部がリング状をした、平行平板型RIE
装置、マグネトロン型RIE装置、ECRエッチング装
置、ICP型エッチング装置等のプラズマエッチング装
置でもよい。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のプラズマエッチング装置は、半導体ウェハを基板ステ
ージに固定するリング状のクランプ部の少なくとも表面
部材を被処理基板の被処理物の材質と同じにすること
で、半導体ウェハ面内のプラズマエッチング速度をほぼ
一定にすることができる。従って、半導体装置の製造に
おけるプラズマエッチング工程でのパターニング不良箇
所の発生、過剰エッチング箇所の発生、エッチング不足
箇所の発生等が抑止でき、半導体装置の製造歩留が向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した実施の形態例におけるヘリコ
ン波エッチング装置の概略断面図である。
【図2】本発明を適用した実施の形態例のヘリコン波エ
ッチング装置による、エッチング時の状態を説明する図
で、(a)はエッチング時のウェハステージ近傍を示す
概略断面図、(b)は半導体ウェハ上方の反応生成物の
濃度分布図、(c)は半導体ウェハ面内のエッチング速
度分布図である。
【図3】従来例のヘリコン波エッチング装置の概略断面
図である。
【図4】従来例のヘリコン波エッチング装置による、エ
ッチング時の状態を説明する図で、(a)はエッチング
時のウェハステージ近傍を示す概略断面図、(b)は半
導体ウェハ上方の反応生成物の濃度分布図、(c)は半
導体ウェハ面内のエッチング速度分布図である。
【符号の説明】
1…ヘリコン波エッチング装置、2…ヘリコン波プラズ
マ発生部、3…プラズマ処理部、4…半導体ウェハ、1
1…石英チャンバ、12…ループアンテナ、13…ソレ
ノイドコイル、13a…内周側ソレノイドコイル、13
b…外周側ソレノイドコイル、14…プラズマ励起用電
源、15…マッチングボックス、16…DC電流源、2
1…プロセスチャンバ、22,30…ウェハステージ、
22a,31…クランプ、23…ガス配管、24…排気
管、25…マルチポール磁石、26…バイアス印加用R
F電源、27…ブロッキングコンデンサ、31a…石英
製部材、31b…多結晶シリコン製部材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理基板を載置する基板ステージと、
    前記基板ステージに前記被処理基板を固定するリング状
    の固定部材とを有するプラズマエッチング装置におい
    て、 前記固定部材の少なくとも表面部の材質が、前記被処理
    基板の被処理対象物の材質と同じであることを特徴とす
    るプラズマエッチング装置。
  2. 【請求項2】 前記被処理基板の前記被処理対象物が多
    結晶膜シリコン膜で、前記固定部材の表面部の材質が多
    結晶シリコンであることを特徴とする、請求項1に記載
    のプラズマエッチング装置。
  3. 【請求項3】 前記被処理基板の前記被処理対象物の材
    質により、前記固定部材の少なくとも表面の材質は交換
    可能であることを特徴とする、請求項1に記載のプラズ
    マエッチング装置。
JP2348597A 1997-02-06 1997-02-06 プラズマエッチング装置 Pending JPH10223610A (ja)

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JP2348597A JPH10223610A (ja) 1997-02-06 1997-02-06 プラズマエッチング装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002222795A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Anelva Corp ドライエッチング装置
JP2003506865A (ja) * 1999-07-30 2003-02-18 東京エレクトロン株式会社 ソフトエッチングシステムのバックグランド酸素制御によるエッチング速度増強法

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