(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、プラズマソースまたは真空容器内の電極もしくはその両方に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、真空容器内の電極上に載置された基板を処理するドライエッチング装置において、
前記基板の全周囲を囲み、基板表面からの高さが全周囲を通じて一様でないリングを設け、
基板が四角形またはコーナー部分を持つ形態を示している場合、リングも同様のコーナー部を有し、そのコーナーにあたる部分のリングの高さを最も高くした
ドライエッチング装置。
【請求項２】
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、プラズマソースまたは真空容器内の電極もしくはその両方に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、真空容器内の電極上に載置された基板を処理するドライエッチング装置において、
前記基板の全周囲を囲まないプレートを、基板周辺の数箇所に配置するとともに、基板が四角形またはコーナー部分を持つ形態を示している場合、そのコーナーにあたる部分にプレートを配設した
ドライエッチング装置。
【請求項３】
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、プラズマソースまたは真空容器内の電極もしくはその両方に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、真空容器内の電極上に載置された基板を処理するドライエッチング装置において、
基板の端からその法線方向への距離が基板の全周囲について一様でない位置に、前記基板を取り囲むリングまたは前記基板の全周囲を囲まないプレートを設けるとともに、リングまたはプレートの基板の端からの距離の最も遠い部分と最も近い部分の差が最も遠い部分の距離の５０％以上であることを特徴とする
ドライエッチング装置。
【請求項４】
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、プラズマソースまたは真空容器内の電極もしくはその両方に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、真空容器内の電極上に載置された基板をドライエッチング処理するに際し、
前記基板の全周囲を囲み、基板表面からの高さが全周囲を通じて一様でないリングを立ててドライエッチング処理するとともに、基板が四角形またはコーナー部分を持つ形態を示している場合、そのコーナーにあたる部分の高さが最も高くしたリングを立ててドライエッチング処理する
ドライエッチング方法。
【請求項５】
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、プラズマソースまたは真空容器内の電極もしくはその両方に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、真空容器内の電極上に載置された基板をドライエッチング処理するに際し、
基板の全周囲を囲まないプレートを、基板周辺の数箇所に立ててドライエッチング処理するとともに、基板が四角形またはコーナー部分を持つ形態を示している場合、そのコーナーにあたる部分にプレートを立ててドライエッチング処理する
ドライエッチング方法。
【請求項６】
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、プラズマソースまたは真空容器内の電極もしくはその両方に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、真空容器内の電極上に載置された基板をドライエッチング処理するに際し、
基板の端からその法線方向への距離が基板の全周囲について一様でない位置に、前記基板を取り囲むリングまたは前記基板の全周囲を囲まないプレートを立ててドライエッチング処理するとともに、リングまたはプレートの基板の端からの距離の最も遠い部分と最も近い部分の差が最も遠い部分の距離の５０％以上であることを特徴とする
ドライエッチング方法。
【請求項７】
リングまたはプレートとして、絶縁物で形成したものを使用する
請求項４〜請求項６の何れかに記載のドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子デバイスの製造に利用されるドライエッチングに関するものであって、特にエッチングレートの面内における分布を制御するリングまたはプレートの形態に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマを利用するドライエッチングは、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、プラズマソースまたは真空容器内の電極もしくはその両方に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、真空容器内の電極上に載置された基板を処理する。
【０００３】
この時、エッチングレートは基板面内においてある程度のばらつきを持つことが通常であり、おおむね基板の周辺部分が中央部分に比べて大きくなる。このばらつきの度合いは処理する基板の種類やガス種、ガス流量、プロセス圧力、高周波電力などさまざまなエッチング条件を変更することによって変化するが、このような条件の変更によってエッチングレートのばらつきだけでなく、エッチングレートの絶対値、エッチング形状などの変化も生じることがある。
【０００４】
このように基板の周辺部のエッチングレートが中央部のそれに比べて速い場合、フォーカスリングと呼ばれる高さ一定のリングを基板から一様に離れた距離に基板の周囲を囲うように立て、基板の周辺部分のエッチャントの流入と気体反応生成物の流出を制御することによって、周辺のエッチングレートを落とし、エッチング条件を変更しないで中央部と周辺部のエッチングレート差を小さくし、ばらつきを低減させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電子デバイスの高度化につれて、プラズマを利用するドライエッチングにおいて、求められる特性は高度なものになってきており、とりわけエッチングレートの面内のばらつきを低減させ、均一性をあげることは強く求められている。このため、基板の中央部と周辺部でエッチングレート差を低減させるだけでなく、周辺部内でも場所によるばらつきを制御することが必要となってきた。このような傾向は半導体に代表される円形の基板よりも、特に液晶デバイスなどのコーナー部と直線部により周囲が構成される基板では顕著に現れ、直線部と、コーナー部のエッチングレート差が問題となってきている。また真空容器の形態や、ガスの導入方式、ガス排気方式によって周辺部のエッチングレートに差が生じることがあるが、これについては基板の形態によらず発生する。
【０００６】
このように、エッチングのプロセスが多様化する中で従来用いられてきたフォーカスリングでは求められるエッチングレートの均一性が得られなくなってきており、それぞれのプロセスに合わせた処理方法及び装置が求められている。
本発明は基板面内の全体にわたって均一なエッチングレート分布を得ることができるドライエッチング装置および方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のドライエッチング装置および方法は、エッチング処理を受ける基板の近傍位置に適当な形状のリングまたはプレートを配置して処理して基板面内のエッチングを制御することを特徴とする。
この本発明によると、エッチングに寄与する周辺部におけるエッチャント量のばらつきを低減して、基板面内の全体にわたって均一なエッチングレート分布を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載のドライエッチング装置は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、プラズマソースまたは真空容器内の電極もしくはその両方に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、真空容器内の電極上に載置された基板を処理するドライエッチング装置において、前記基板の全周囲を囲み、基板表面からの高さが全周囲を通じて一様でないリングを設け、基板が四角形またはコーナー部分を持つ形態を示している場合、リングも同様のコーナー部を有し、そのコーナーにあたる部分のリングの高さを最も高くしたことを特徴とする。
この構成によると、エッチャント量の最も多くなるコーナー部のエッチャント量を特に減らすことができる。
【００１１】
本発明の請求項２記載のドライエッチング装置は、前記基板の全周囲を囲まないプレートを、基板周辺の数箇所に配置するとともに、基板が四角形またはコーナー部分を持つ形態を示している場合、そのコーナーにあたる部分にプレートを配設したことを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、通常エッチャント量の多くなるコーナー部のエッチャント量のみを選択的に減らすことができる。
【００１３】
本発明の請求項３記載のドライエッチング装置は、基板の端からその法線方向への距離が基板の全周囲について一様でない位置に、前記基板を取り囲むリングまたは前記基板の全周囲を囲まないプレートを設けたるとともに、リングまたはプレートの基板の端からの距離の最も遠い部分と最も近い部分の差が最も遠い部分の距離の５０％以上であることを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、より顕著に気体反応生成物の排気のばらつきを低減させる効果を得ることができる。
【００１５】
本発明の請求項４記載のドライエッチング方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、プラズマソースまたは真空容器内の電極もしくはその両方に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させ、真空容器内の電極上に載置された基板をドライエッチング処理するに際し、前記基板の全周囲を囲み、基板表面からの高さが全周囲を通じて一様でないリングを立ててドライエッチング処理するとともに、基板が四角形またはコーナー部分を持つ形態を示している場合、そのコーナーにあたる部分の高さが最も高くしたリングを立ててドライエッチング処理することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項５記載のドライエッチング方法は、基板の全周囲を囲まないプレートを、基板周辺の数箇所に立ててドライエッチング処理するとともに、基板が四角形またはコーナー部分を持つ形態を示している場合、そのコーナーにあたる部分にプレートを立ててドライエッチング処理することを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項６記載のドライエッチング方法は、基板の端からその法線方向への距離が基板の全周囲について一様でない位置に、前記基板を取り囲むリングまたは前記基板の全周囲を囲まないプレートを立ててドライエッチング処理するとともに、リングまたはプレートの基板の端からの距離の最も遠い部分と最も近い部分の差が最も遠い部分の距離の５０％以上であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項７記載のドライエッチング方法は、請求項４〜請求項６の何れかにおいて、リングまたはプレートとして、絶縁物で形成したものを使用する。
以下、本発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図４は本発明の実施の形態１を示す。
【００１９】
エッチング装置は図１に示すように、真空容器１内にガス供給装置２より所定流量のガスを導入しつつ排気装置としての真空ポンプ３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、下部電極５およびプラズマソース７に電極用高周波電源４，プラズマソース用高周波電源８によって高周波電力を供給すると、真空容器１内にプラズマが発生し、下部電極５に載置された基板６に対してエッチング処理を行う事ができる。この時、基板６の周辺にリング１１を置いて処理をした。９は誘電体板である。
【００２０】
具体的には、真空容器１内にガス供給装置２より所定流量のＣｌ2及びＢＣｌ3ガスを導入しつつ真空ポンプ３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、下部電極５およびプラズマソース７に高周波電力を供給すると、真空容器１内にプラズマが発生し、下部電極５に載置された約３０００ÅのＡｌを成膜した３７０ｍｍ×４７０ｍｍサイズの基板６に対してエッチング処理を行う事ができる。
【００２１】
この時に基板６の周辺に置かれているリング１１は、図２に示す外観形状のように基板６の全周囲を囲み、基板６の表面からの高さが全周囲を通じて一様でない環状枠体で、基板６の表面からの高さの最も高い部分と最も低い部分の差が最も高い部分の高さの１０％以上である。基板６が四角形、またはコーナー部分を持つ形態を示している場合、リング１１も同様のコーナー部を有し、そのコーナーにあたる部分のリングの高さが最も高くなっている。
【００２２】
３７０ｍｍ×４７０ｍｍサイズの基板６に対しする具体的な寸法は図３（ａ）〜（ｃ）に示す寸法に仕上げられている。寸法の単位はミリメートルである。
この時、処理した基板のエッチングレート分布と同条件において従来型のフォーカスリングを用いて処理した場合のエッチングレート分布を以下に示す。なお周辺のエッチングレートは基板の端から１５ｍｍの位置を測定した。図４（ａ）が従来の場合、図４（ｂ）がこの実施の形態１の結果を示している。
【００２３】
このように本発明の処理方法により基板の周辺、特にコーナー部のエッチングレートが中央部のそれに対して選択的に押さえられ、全体として均一なエッチングレート分布が得られた。
なお、同様の処理を約３０００ÅのＴｉを成膜した基板においても行ったが同様の良好な結果が得られることが確認出来ている。
【００２４】
（実施の形態２）
図５〜図８は本発明の実施の形態２を示す。
エッチング装置は図５に示すように、真空容器１内にガス供給装置２より所定流量のガスを導入しつつ排気装置としての真空ポンプ３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、下部電極５およびプラズマソース７に電極用高周波電源４，プラズマソース用高周波電源８によって高周波電力を供給すると、真空容器１内にプラズマが発生し、下部電極５に載置された基板６に対してエッチング処理を行う事ができる。この時、基板６の周辺にプレート１２を置いて処理をした。９は誘電体板である。
【００２５】
具体的には、真空容器１内にガス供給装置２より所定流量のＣｌ2及びＢＣｌ3ガスを導入しつつ真空ポンプ３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、下部電極５およびプラズマソース７に高周波電力を供給すると、真空容器１内にプラズマが発生し、下部電極５に載置された約３０００ÅのＡｌを成膜した３７０ｍｍ×４７０ｍｍサイズの基板６に対してエッチング処理を行う事ができる。
【００２６】
この時に基板６の周辺に置かれているプレート１２ａ〜１２ｄは、図６に示す外観形状のように基板６の全周囲を囲まない形状で、基板６が四角形、またはコーナー部分を持つ形態を示している場合、プレート１２は基板６のコーナーにあたる部分に配設されている。
３７０ｍｍ×４７０ｍｍサイズの基板６に対しする具体的な寸法は図７（ａ）〜（ｃ）に示す寸法に仕上げられている。寸法の単位はミリメートルである。
【００２７】
この時、処理した基板のエッチングレート分布と同条件において従来型のフォーカスリングを用いて処理した場合のエッチングレート分布を以下に示す。なお周辺のエッチングレートは基板の端から１５ｍｍの位置を測定した。図８（ａ）が従来の場合、図８（ｂ）がこの実施の形態２の結果を示している。
このように本発明の処理方法により基板周辺の直線部分のエッチングレートを落とさず、コーナー部のエッチングレートが選択的に押さえられ、全体として均一なエッチングレート分布が得られた。
【００２８】
なお、同様の処理を約３０００ÅのＴｉを成膜した基板においても行ったが同様の結果が得られることが確認出来ている。
（実施の形態３）
図９〜図１１は本発明の実施の形態３を示す。
エッチング装置は図１９に示すように、真空容器１内にガス供給装置２より所定流量のガスを導入しつつ排気装置としての真空ポンプ３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、下部電極５およびプラズマソース７に電極用高周波電源４，プラズマソース用高周波電源８によって高周波電力を供給すると、真空容器１内にプラズマが発生し、下部電極５に載置された基板６に対してエッチング処理を行う事ができる。この時、基板６の周辺にリング１３を置いて処理をした。リング１３の基板６の表面からの高さは基板６の全周にわたって均一である。９は誘電体板である。
【００２９】
具体的には、真空容器１内にガス供給装置２より所定流量のＣｌ2及びＢＣｌ3ガスを導入しつつ真空ポンプ３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に保ちながら、下部電極５およびプラズマソース７に高周波電力を供給すると、真空容器１内にプラズマが発生し、下部電極５に載置された約３０００ÅのＡｌを成膜した３７０ｍｍ×４７０ｍｍサイズの基板６に対してエッチング処理を行う事ができる。排気は基板のオリフラのある方向のみに排気孔を有する形態において行なった。
【００３０】
この時に基板６の周辺に置かれているリング１３は、図１０に示すように基板６の全周囲を囲む形状で、排気孔の側では基板６から５ｍｍだけ離れて配置され、その反対側では１５ｍｍだけ離れて配置されるように大きさと基板６との相対位置が設定された状態でエッチングを実行した。この時に処理した基板のエッチングレート分布と従来型のフォーカスリングを用いて処理した場合のエッチングレート分布を以下に示す。なお周辺のエッチングレートは基板の端から１５ｍｍの位置を測定した。図１１（ａ）が従来の場合、図１１（ｂ）がこの実施の形態３の結果を示している。
【００３１】
このように従来ではエッチングレートが高くなっていた排気孔側のエッチングレートが反対側のそれに対して選択的に押さえられ、全体として均一なエッチングレート分布が得られた。
また、リング１３の基板６の端からの距離の最も遠い部分が１５と最も近い部分の差が最も遠い部分の距離の５０％以上であって、この構成によると、より顕著に気体反応生成物の排気のばらつきを低減させる効果を得ることができる。
【００３２】
同様の処理を約３０００ÅのＴｉを成膜した基板においても行ったが同様の結果が得られることが確認出来ている。
なお今回は排気孔側のエッチングレートを抑える例を示したが、それ以外の基板の周辺部の一部分または複数部分においてエッチングレートがばらつく場合には、その部分について同様の方法で均一なエッチングレートが得られる事は言うまでもない。
【００３３】
（実施の形態４）
図１２と図１３は本発明の実施の形態４を示す。
実施の形態３と同様の装置を使用して、所定流量のＣｌ2及びＨＣＩガスを導入しＷＳｉを成膜した８インチサイズのＳｉ基板６に対してエッチング処理を行った。排気は基板のノッチに対して反対側にのみ排気孔を有する形態において行なった。リング１３の基板６の表面からの高さは基板６の全周にわたって均一である。
【００３４】
この時に基板６の周辺に置かれているリング１３は、図１２に示すように基板６の全周囲を囲む形状で、排気孔の側では基板６から５ｍｍだけ離れて配置され、その反対側では７ｍｍだけ離れて配置されるように大きさと基板６との相対位置が設定された状態でエッチングを実行した。この時に処理した基板のエッチングレート分布と従来型のフォーカスリングを用いて処理した場合のエッチングレート分布を以下に示す。なお周辺のエッチングレートは基板の端から５ｍｍの位置を測定した。図１３（ａ）が従来の場合、図１３（ｂ）がこの実施の形態４の結果を示している。
【００３５】
このように本発明の処理方法により従来ではエッチングレートが高くなっていた排気孔側のエッチングレートが反対側のそれに対して選択的に押さえられ、全体として均一なエッチングレート分布が得られた。
また、今回は排気方式として片側からの排気のみの条件であったが、違った排気方式についても同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。
【００３６】
また、リング１３の基板６の端からの距離の最も遠い部分が１５と最も近い部分の差が最も遠い部分の距離の５０％以上であって、この構成によると、より顕著に気体反応生成物の排気のばらつきを低減させる効果を得ることができる。
なお、同様の処理をＡｌを成膜した基板においても行ったが同様の結果が得られることが確認出来ている。
【００３７】
なお今回は排気孔側のエッチングレートを押さえる例を示したが、それ以外の基板の周辺部の一部分または複数部分についてエッチングレートがばらつく場合には、その部分について同様の方法で均一なエッチングレートが得られる事は言うまでもない。
上記の各実施の形態では、リングおよびプレートの材質として、Ａｌ母材に硬質アルマイト処理したものを、電気的にフローティングの状態で用いたが、セラミック，アルミナ等の絶縁物やステンレス，モネルなどの金属でも使用可能である。
【００３８】
上記の各実施の形態では、プラズマソースと真空容器内の電極の両方に高周波電力を供給することにより真空容器内にプラズマを発生させたが、プラズマソースまたは真空容器内の電極に高周波電力を供給することにより真空容器内にプラズマを発生させるように構成した場合も同様である。
上記の（実施の形態３）（実施の形態４）では、リング１３の基板６の表面からの高さは基板６の全周にわたって均一であったが、（実施の形態１）のように、基板の表面からの高さの最も高い部分と最も低い部分の差が最も高い部分の高さの１０％以上にしたリングを、基板のコーナーにあたる部分のリングの高さを最も高くして配置した場合も同様の効果を期待できる。
【００３９】
上記の（実施の形態３）（実施の形態４）では、リングの場合を説明したが、（実施の形態２）におけるプレート１２ａ〜１２ｄを、基板の端からその法線方向への距離が基板の全周囲について一様でない位置に設けるとともに、プレートの基板の端からの距離の最も遠い部分と最も近い部分の差が最も遠い部分の距離の５０％以上にした場合であっても同様の効果を期待できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エッチングを受ける基板の全周囲を囲み基板表面からの高さが全周囲を通じて一様でないリング、または前記基板の全周囲を囲まないプレートを、配置してドライエッチングするので、エッチングレートの面内における均一性の良いドライエッチング処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のドライエッチング装置の構成図
【図２】同実施の形態のリングの外観斜視図
【図３】同実施の形態のリングの形状と寸法を示す図
【図４】従来例と同実施の形態の処理した基板のエッチングレート分布図
【図５】本発明の実施の形態２のドライエッチング装置の構成図
【図６】同実施の形態のプレートの外観斜視図
【図７】同実施の形態のプレートの形状と配置の寸法を示す図
【図８】従来例と同実施の形態の処理した基板のエッチングレート分布図
【図９】本発明の実施の形態３のドライエッチング装置の構成図
【図１０】同実施の形態のリングと基板の配置を示す平面図
【図１１】従来例と同実施の形態の処理した基板のエッチングレート分布図
【図１２】本発明の実施の形態４のリングと基板の配置を示す平面図
【図１３】従来例と同実施の形態の処理した基板のエッチングレート分布図
【符号の説明】
１    真空容器
２    ガス供給ユニット
３    真空ポンプ
４    電極用高周波電源
５    下部電極
６    基板
７    プラズマソース用コイル
８    プラズマソース用高周波電源
９    誘電体板
１１    リング
１２    プレート
１３    リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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