JPH01183123A - Ａｌのスパッタエッチング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスパッタエツチング装置に係り、特に低い圧力
下で処理するものに好適なスパッタエツチング装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５７−１５５３８４号に記載のよ
うに、高周波電極と対向電極とを真空室内に互いに平行
して配置し、ガス導入孔より導入されたガスをイオン化
して試料表面をスパッタエツチングする平行平板型高周
波スパッタエツチング装置において、接地電位に対し正
の電位を有し、かつ、ガス導入孔を有する導入陽電極を
設けたものがあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、磁界の作用を利用して低い圧力下でプ
ラズマを発生させる場合については配慮されておらず、
高周波電極と対向電極との間に生じる放電中の電子が導
入陽電極に素早く流れ、放電中の電子に磁界の作用があ
まり寄与せず、強いプラズマを発生させることができな
いという問題がありだ。

本発明の目的は、磁界の作用を充分利用してプラズマ密
度を高くし処理速度の高いスパッタエツチング装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、電磁界の作用を利用して試料上部に発生さ
せたプラズマ中の電子に反撥力を付寄する手段を設ける
ことにより、達成される。

〔作　　用〕

プラズマの空間中の電子が反試料側に流れるのを防止し
、プラズマの空間中に電子を反撥させて保有させること
で、電子に磁界の作用を充分寄与させることができ、プ
ラズマ密度を高くすることができる。これにより、プラ
ズマ処理の処理速度を高鳴す□ることができる。

〔実　施　例〕

以下１本発明の一実施例を＠１図から第４図により説明
する。

第１図はプラズマエツチング装置である磁界併用型スパ
ッタエツチング装置を示したものである。

処理容器ｌはガス導入ロアと排気口８を有し、この場合
、アルゴンガスな導入すると同時に排気を行うことによ
って定常の低圧雰囲気に保持される。

反応容器ｌは直流的にアースに接続されている。

ウェハｎを載置するカソード電極３はカップリン、　３
　。

グキャバシタ４．マツチングボックス５を介してプラズ
マ発生用の高周波電源６に接続されている。

カソード電極３は絶縁材でできた支持材１１によって反
応容器ｌに取り付けられている。カソード電極３の対向
面には絶縁体２が設けてあり、処理容器ｌの上部開口部
を密封するように取り付けである。絶縁体２は直流的に
はアースと絶縁されている。絶縁体２の裏面（図の上側
）には放電空間、すなわち、ウェハνの上部空間に磁場
を導入するための磁石要素９と、それを回転させるモー
タ１０が設置されている。

このように構成された装置により、高周波電源６によっ
てカソード３に高周波電圧を印加するとカソード３と処
理容器ｌとの間で放電が開始され、ウニハシ上部に放電
が広がり、ウニハルの上部空間には磁石要素９の発生す
る磁界の作用によって強いプラズマが形成される。発生
したプラズマは処理容器ｌがアースに接続されているた
め、はぼアース電位に保持される。一方、カソード電４
ｊ３はカップリングキャパシター４によって直流的に、
　４　。

負の電位となり、プラズマとの間にイオンシースができ
て大きな電位差（自己バイアス電圧）が発生する。絶縁
体２はプラズマからの高速電子、すなわち、カソード電
極３の面に対して直角方向に飛び出しイオンシースを過
動した電子によってチャージアップし、プラズマに対し
て負電位となり、プラズマ中の電子を反撥して絶縁体２
側に流れ込むのを防ぎ、プラズマ中に多曵の電子を浮遊
させ、磁界の作用を受けてプラズマは高密度に保たれる
。

例えば、高周波電力４００Ｗ、アルゴン圧力５ｍＴｏｒ
ｒ　（０，７Ｐａ　）でシリコン酸化膜をスパッタエツ
チングしたら、この場合、エツチング速度は１００　ｎ
ｍ／ｍｉｎ　、自己バイアス電圧は一３００ｖであった
。ところが、絶縁体２を従来のようにアノード電極にし
て導体としアースに接続した場合は、アノード電極とプ
ラズマの電位差は’／’ｔｏ程度に小さくなってしまい
プラズマ中から電子がアノード電極に流れ、プラズマ中
の電子の密度が低下するので、この場合、上記と同じ条
件でスパッタエツチングを行なうとエツチング速度は４
０ｎ　ｍ／ｍ　ｉ　ｎとなって処理速度が低下する。な
お、このときの自己バイアス電圧は一６００Ｖであった
。

また、アルミニウム等の導体をスパッタエツチングした
場合には、ウェハνのアルミニウムがスパッタされ絶縁
体２の表面にウェハ稔の形状と相似の円板状のアルミニ
ウム膜が形成され、絶縁体２が電気的にフローティング
状態に保たれていても円板状のアルミニウム膜の端部に
電子がチャージし、ウェハＬめ上方中央部の空間でのプ
ラズマ密度が低下するとともに、ウェハ認に対するエツ
チング速度分布が周辺部で高くなるという現象が生じた
。この場合は絶縁体２の表面に第２図および第３図に示
すようにオーバーハングをつけた渭久を形成しアルミニ
ウムが付着しても不連続とな−るようにし、電子のチャ
ージを各部分に保持させることによって、高密度のプラ
ズマを保持させることができる。

この場合の絶縁板２はアルミナの平板２１と同じくアル
ミナでなる複数の凸形リングｎとにより構成されており
、凸形リングｎは凸側を平板ガ側に向けて平板乙の溝内
に押し込んで固定しである。

このような凸形リングｎと平板４の溝加工はアルミナの
素材の間に行なえば容易に行なえ、凸形リングηを平板
乙に設けた溝に差し込んだ後焼結することによって固定
できる。また、接着強度が必要な場合にはアルミナを主
体とした接触剤を用いて行なえば良い。プラズマに対す
る耐熱性は全ｑ問題がな曵、５００℃程度の加熱も可能
である。

また、この場合は、平板２１を溝付としたが、溝を付け
ずに凸形リングｎを接着、固定しても良い。

なお、これによればシリコン酸化膜をスパッタエツチン
グしたとき先の条件と同条件でアルミニウムをスパッタ
エツチングしたら、スパッタ速度および自己バイアス電
圧ともシリコン酸化膜のときと同等であった。

また、この場合は、絶縁板２をアルミナの平板ガおよび
凸形リング４で形成したが、第４図に示すように構成し
ても同様の効果がある。

第４図による絶縁板２は石英板冴とレジスト（マスク材
）２５から構成されており、マスク材５の・　７　・ パターン溝加の裏側で石英板冴がマスク材５の底部をえ
く゛るように等方向なウェットエッチされている。これ
により、エッチ溝ｎ内にはスパッタされた金属粒子が付
着しない陰の部分が形成されている。

なお、本−実施例では絶縁板２全体が絶縁物で形成しで
あるものについて述べたが、内部にアースされた導体が
入っていても良い。なお、このときは、少なくとも放電
空間に接する面の導体は完全に絶縁物で被覆しであるこ
とが必要である。

また、木−実施例ではカソード、電極３の回りに接地さ
れた処理容器ｌの側壁があるが、別に接地したアース電
極をカソード電極の回りに設けても良い。

次に、本発明の他の実施例を第５図および第６図により
説明する。

第５図において第１図と同符号は同一部材を示す。本図
が第１図と異なる点は、絶縁体２の代わりに絶縁物でで
きた支持材１３を介して１ノード電極１４を処理容器ｌ
に取り付け、アノード劃１４に、　８　。

負の電位を与える直流電源すが接続しである点である。

このように構成された装置により、この場合、ウェハν
にシリコン酸化膜上にアルミニウムを膜付けしたものを
用い、高周波電源６によってカソード電８Ｆ！３に高周
波電圧を印加するとカソード電□　極３と処理容器１と
の間で放電が開始され、ウニハシ上部に放電が広がり、
ウェハνと上部空間には磁石要素９の発生する磁界の作
用によって強いプラズマが形成される。発生したプラズ
マは処理容器ｌがアースに接続されているためほぼアー
ス電位に保持される。一方、カソード電極３はカップリ
ングキャパシタ４によって直流的に負電位となり、プラ
ズマとの間に大きな電位差（自己バイアス電圧）を発生
し、イオンシースを形成する。

一方、アノード劃１４は直流電＃ｔ１５によって負電位
に保ち、プラズマからの高速電子、すなわち。

カソード電極３の面に対して直角方向に飛び出しイオン
シースを通過した電子を反撥してアノード劃１４側に流
れ込むのを防いでいるので、アノ−ド電極１４をアース
に接続した従来の場合に比較して１ノ一ド電極１４部に
大きなイオンシースが形成される。この二つのシースに
よって電子は放電空間に保持されるとともに磁界の作用
を受けて高密度のプラズマが形成される。

第６図は高周波電力４００Ｗ、アルゴン圧力５ｍＴｏｒ
ｒ　（０，７Ｐａ　）でアルミニウム膜をエツチングし
た場合の、エツチング速度と自己バイアス電圧の、アノ
ード電極に印加する直流電圧に対する依存性を示したも
のである。直流印加電圧の絶対体を１００ｖ以下の範囲
で増加させることによりエツチング速度は直流印加電圧
を付与しない従来のものに比べ２〜３倍に増加する。こ
のとき、カソード電極３の自己バイアス電圧は大きく低
下している。

なお、どの場合は１ノード劃１４は導体で形成されるの
で、アルミニウム膜をスパッタエツチングするときでも
前記一実施例のように溝を付ける必要はない。

以上１本実施例によれば、ｌｆｆ記−実施例と同様の効
果がある。特に被エツチング材料が金属材料の場合に好
適である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁界の作用を充分利用してプラズマ密
度を高４できるので、高速処理を行なうことができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるプラズマエツチング装
置を示す縦断面図、第２図はｇＪ１図をＡ−Ａから見た
絶縁板の平面図、第３図は第２図をＢから見た断面図、
第４図は第３図とは別の例を示す断面図、第５図は本発
明の他の実施例であるプラズマエツチング装置を示す縦
断面図、第６図は第５図の装置を用いて実験したときの
エツチング速度と電圧の関係を示す図である。 ｌ・・・・・・処理容器、２・・・・・・絶縁体、３・
・・・・・カソード電極、６・・・・・・高周波電源、
９・・・・・・磁石要素、１４・・・・・・アノード電
極、ｂ・・・・・・直流電源代理人　弁理士　　小　川
　勝　男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電磁界の作用を利用して試料の上部にプラズマを発
   生させる手段と、前記試料の対向面に設けられ前記プラ
   ズマ中の電子に反撥力を付与する手段とを具備したこと
   を特徴とするプラズマエッチング装置。 ２、電磁界の作用を利用して試料の上部にプラズマを発
   生させて処理を行なうプラズマエッチング装置において
   、前記試料の対向面に電気的に負電位となる部材を設け
   たことを特徴とするプラズマエッチング装置。 ３、試料を載置するカソード電極と、該カソード電極を
   囲み電気的に接地された電極と、前記カソード電極に対
   向して設けた絶縁体と、該絶縁体と前記カソード電極と
   の間に磁界を付与する磁石要素とを具備したことを特徴
   とするプラズマエッチング装置。 ４、試料を載置するカソード電極と、該カソード電極を
   囲み電気的に接地された電極と、前記カソード電極に対
   向して設けられ負電位を印加される負電極と、該負電極
   と前記カソード電極との間に磁界を付与する磁石要素と
   を具備したことを特徴とするプラズマエッチング装置。 ５、電磁界の作用を利用して試料の上部にプラズマを発
   生させて処理を行なうプラズマエッチング装置において
   、前記試料の対向面に内部が広がった溝を有して絶縁体
   を設けたことを特徴とするＡｌのスパッタエッチング装
   置。 ６、内部が広がった空間を有する溝を設けたことを特徴
   とするプラズマエッチング装置用の絶縁板。