JPH01231323A - 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
- JPH01231323A JPH01231323A JP5859488A JP5859488A JPH01231323A JP H01231323 A JPH01231323 A JP H01231323A JP 5859488 A JP5859488 A JP 5859488A JP 5859488 A JP5859488 A JP 5859488A JP H01231323 A JPH01231323 A JP H01231323A
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- Japan
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- plasma
- sample
- chamber
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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。
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〕
本発明はマイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴（
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅ５ｏｎａ
ｎｃｅ、 ＥＣＲ）励起により発生させたプラズマを利
用するプラズマエッチング装置に関する。
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅ５ｏｎａ
ｎｃｅ、 ＥＣＲ）励起により発生させたプラズマを利
用するプラズマエッチング装置に関する。
マイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴励起により
プラズマを発生させる方法は低ガス圧で活性度の高いプ
ラズマを生成でき、イオンエネルギの広範囲な選択が可
能であり、また大きなイオン電流がとれ、イオン流の指
向性、均一性に優れるなどの利点があり、高集積半導体
素子等の製造に欠かせないものとしてその研究１開発が
進められている。
プラズマを発生させる方法は低ガス圧で活性度の高いプ
ラズマを生成でき、イオンエネルギの広範囲な選択が可
能であり、また大きなイオン電流がとれ、イオン流の指
向性、均一性に優れるなどの利点があり、高集積半導体
素子等の製造に欠かせないものとしてその研究１開発が
進められている。
第３図は従来におけるマイクロ波を用いた電子サイクロ
トロン共鳴を利用するプラズマエッチング装置の縦断面
図であり、３１はプラズマ生成室を示している。プラズ
マ生成室３１は一側壁中央に石英ガラス板３１ｂにて封
止したマイクロ波導入窓３１ｃを、また他側壁中央には
前記マイクロ波導入窓３１ｃと対向する位置にプラズマ
引出窓３１ｄを夫々備えている。前記マイクロ波導入窓
３１ｃには他端を図示しない高周波発振器に接続した導
波管３２の一端が接続され、またプラズマ引出窓３１ｄ
に望ませてエツチング室３３を配設し、更にプラズマ生
成室３１の周囲にはプラズマ生成室３１及びこれに接続
した導波管３２の一端部にわたってこれらを囲繞する態
様でこれらと同心状に励磁コイル３４を配設しである。
トロン共鳴を利用するプラズマエッチング装置の縦断面
図であり、３１はプラズマ生成室を示している。プラズ
マ生成室３１は一側壁中央に石英ガラス板３１ｂにて封
止したマイクロ波導入窓３１ｃを、また他側壁中央には
前記マイクロ波導入窓３１ｃと対向する位置にプラズマ
引出窓３１ｄを夫々備えている。前記マイクロ波導入窓
３１ｃには他端を図示しない高周波発振器に接続した導
波管３２の一端が接続され、またプラズマ引出窓３１ｄ
に望ませてエツチング室３３を配設し、更にプラズマ生
成室３１の周囲にはプラズマ生成室３１及びこれに接続
した導波管３２の一端部にわたってこれらを囲繞する態
様でこれらと同心状に励磁コイル３４を配設しである。
エツチング室３３内にはウェーハ等の試料Ｓを装着する
試料台３５が前記プラズマ引出窓３１ｄと対向させて配
設され、その前面には試料Ｓが静電吸着等の手段にて着
脱可能に装着されるようにしである。試料台３５内には
冷却水通流路が埋設され、前記冷却水通流路には冷却水
供給管３５ａが接続せしめられている。またエツチング
室３３の後壁には図示しない排気装置に連なる排気口３
３ａが開口されている。３１ｇはエツチングガスの供給
系、３１ｈ、３１ｉは冷却水の給水系、排水系である。
試料台３５が前記プラズマ引出窓３１ｄと対向させて配
設され、その前面には試料Ｓが静電吸着等の手段にて着
脱可能に装着されるようにしである。試料台３５内には
冷却水通流路が埋設され、前記冷却水通流路には冷却水
供給管３５ａが接続せしめられている。またエツチング
室３３の後壁には図示しない排気装置に連なる排気口３
３ａが開口されている。３１ｇはエツチングガスの供給
系、３１ｈ、３１ｉは冷却水の給水系、排水系である。
而してこのようなエツチング装置にあってはプラズマ生
成室３１．エツチング室３３内を所要の真空度に設定し
た後、プラズマ生成室３１内にガス供給系３１ｇからエ
ツチング用の１又は複数種の工・ノチングガスを供給し
、励磁コイル３４にて磁界を形成しつつ、プラズマ生成
室３１内にマイクロ波を導入し、プラズマ生成室３１を
空洞共振器としてエツチングガスを共鳴励起してプラズ
マを生成させ、生成させたプラズマを励磁コイル３４に
て形成されるエツチング室３３側に向かうに従い磁束密
度が低下する発散磁界に、よってエツチング室３３へ引
出し、イオンを試料台３５上の試料Ｓ周辺に投射せしめ
、エツチングを行うようになっている。
成室３１．エツチング室３３内を所要の真空度に設定し
た後、プラズマ生成室３１内にガス供給系３１ｇからエ
ツチング用の１又は複数種の工・ノチングガスを供給し
、励磁コイル３４にて磁界を形成しつつ、プラズマ生成
室３１内にマイクロ波を導入し、プラズマ生成室３１を
空洞共振器としてエツチングガスを共鳴励起してプラズ
マを生成させ、生成させたプラズマを励磁コイル３４に
て形成されるエツチング室３３側に向かうに従い磁束密
度が低下する発散磁界に、よってエツチング室３３へ引
出し、イオンを試料台３５上の試料Ｓ周辺に投射せしめ
、エツチングを行うようになっている。
通常、電子サイクロトロン共鳴励起により発生されたプ
ラズマは、上記した如く発散磁界の磁力線に即した方向
性を持って引き出され、イオンの流れによって生じるバ
イアスによる影響を受け、略２０〜３０ｅＶの低いエネ
ルギーで試料表面に到達する。このため数百ｅＶのエネ
ルギーのイオンを利用する従来の反応性イオンエツチン
グ、イオンミーリングに比べてイオン衝撃に起因する試
料へのダメージが低減され、しかも低エネルギーイオン
の照射によるエツチングであるため、エツチングの性能
指標の一つである選択比（エツチング対象物と他の対象
物とのエツチング速度比）が向上するとされている。
ラズマは、上記した如く発散磁界の磁力線に即した方向
性を持って引き出され、イオンの流れによって生じるバ
イアスによる影響を受け、略２０〜３０ｅＶの低いエネ
ルギーで試料表面に到達する。このため数百ｅＶのエネ
ルギーのイオンを利用する従来の反応性イオンエツチン
グ、イオンミーリングに比べてイオン衝撃に起因する試
料へのダメージが低減され、しかも低エネルギーイオン
の照射によるエツチングであるため、エツチングの性能
指標の一つである選択比（エツチング対象物と他の対象
物とのエツチング速度比）が向上するとされている。
しかしながら、プラズマ生成室３１からエツチング室３
３に引き出されたプラズマ中には、化学的に活性な励起
された状態の原子・ラジカルが発生しており、このラジ
カルとエツチング対象物との化学反応もエツチングに寄
与する。このようなラジカルによる化学的なエツチング
はイオンによる物理的なエツチングが方向性＝異方性を
持つのと対照的に等方的であり、アンダーカット量と密
接に関係することが知られている。
３に引き出されたプラズマ中には、化学的に活性な励起
された状態の原子・ラジカルが発生しており、このラジ
カルとエツチング対象物との化学反応もエツチングに寄
与する。このようなラジカルによる化学的なエツチング
はイオンによる物理的なエツチングが方向性＝異方性を
持つのと対照的に等方的であり、アンダーカット量と密
接に関係することが知られている。
通常の電子サイクロトロン共鳴励起プラズマによるエツ
チングのガス圧は１０〜４〜１０−３Ｔｏｒｒであり、
この範囲では電子サイクロトロン共鳴励起プラズマによ
るエツチングはイオン性異方エツチングとラジカル性等
方エツチングの混在したものとなるのが普通である。
チングのガス圧は１０〜４〜１０−３Ｔｏｒｒであり、
この範囲では電子サイクロトロン共鳴励起プラズマによ
るエツチングはイオン性異方エツチングとラジカル性等
方エツチングの混在したものとなるのが普通である。
その結果、エツチングによる加工形状は保護マスクの寸
法よりエツチング対象物が縮小する、所謂アンダーカッ
ト（０，３μｍ程度）を生ずることとなり、１μｍ以下
の微細加工を要する超ＬＳＩ製造技術に対応するために
は加工精度の点で問題を残している。
法よりエツチング対象物が縮小する、所謂アンダーカッ
ト（０，３μｍ程度）を生ずることとなり、１μｍ以下
の微細加工を要する超ＬＳＩ製造技術に対応するために
は加工精度の点で問題を残している。
本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、試料台
を冷却することにより、ラジカルによる化学的な側壁工
・ノチング反応を抑制し、アンダカソトを減少させ、加
工精度を向上させたプラズマエッチング装置を提供する
ことを目的とする。
を冷却することにより、ラジカルによる化学的な側壁工
・ノチング反応を抑制し、アンダカソトを減少させ、加
工精度を向上させたプラズマエッチング装置を提供する
ことを目的とする。
本発明に斯かるプラズマエッチング装置においては、電
子サイクロトロン共鳴励起によりプラズマを発生させる
プラズマ生成室と、発生したプラズマを導入して試料に
エツチングを施すエツチング室と、該エツチング室内に
設けられ、前記試料を載置する試料台とを備えたプラズ
マエッチング装置において、前記エツチング室外に設け
られ、冷媒を液化する凝縮器とを備えた冷凍手段と、前
記試料台に設けられ、前記冷凍手段からの冷媒を蒸発さ
せる蒸発器とを具備することを特徴とする特〔作用〕 本発明にあっては、試料台が冷媒の蒸発による気化熱で
強制的に冷却され、さらに試料台に！！置された試料が
冷却され、化学的側壁エツチング反応を抑制する。
子サイクロトロン共鳴励起によりプラズマを発生させる
プラズマ生成室と、発生したプラズマを導入して試料に
エツチングを施すエツチング室と、該エツチング室内に
設けられ、前記試料を載置する試料台とを備えたプラズ
マエッチング装置において、前記エツチング室外に設け
られ、冷媒を液化する凝縮器とを備えた冷凍手段と、前
記試料台に設けられ、前記冷凍手段からの冷媒を蒸発さ
せる蒸発器とを具備することを特徴とする特〔作用〕 本発明にあっては、試料台が冷媒の蒸発による気化熱で
強制的に冷却され、さらに試料台に！！置された試料が
冷却され、化学的側壁エツチング反応を抑制する。
以下本発明をその実施例につき図面に基づき具体的に説
明する。第１図は本発明に係るプラズマエッチング装置
（以下本発明装置という）の縦断面図であり、図中１は
プラズマ生成室、２は導波管、３は試料Ｓに対しエツチ
ングを施すエツチング室、４は励磁コイルを示している
。
明する。第１図は本発明に係るプラズマエッチング装置
（以下本発明装置という）の縦断面図であり、図中１は
プラズマ生成室、２は導波管、３は試料Ｓに対しエツチ
ングを施すエツチング室、４は励磁コイルを示している
。
プラズマ生成室１はステンレス鋼製であって、マイクロ
波に対して空洞共振器を構成するよう形成されており、
−側壁中央には石英ガラス板１ｂで閉鎖されたマイクロ
波導入窓１ｃを備え、また他側壁中央には前記マイクロ
波導入窓ＩＣと対向する位置にプラズマの引出窓１ｄを
備えている。前記マイクロ波導入窓１ｃには導波管２の
一端部が接続され、またプラズマ引出窓１ｄにはこれに
臨ませてエツチング室３が配設され、更に周囲にはプラ
ズマ生成室ｌ及びこれに連結された導波管２の一端部に
わたってこれらと同心状に励磁コイル４が周設せしめら
れている。またプラズマ生成室１のマイクロ波導入窓１
ｃの周縁部にはＣ１２ガス等のエツチングガスの供給系
１ｇが接続されている。
波に対して空洞共振器を構成するよう形成されており、
−側壁中央には石英ガラス板１ｂで閉鎖されたマイクロ
波導入窓１ｃを備え、また他側壁中央には前記マイクロ
波導入窓ＩＣと対向する位置にプラズマの引出窓１ｄを
備えている。前記マイクロ波導入窓１ｃには導波管２の
一端部が接続され、またプラズマ引出窓１ｄにはこれに
臨ませてエツチング室３が配設され、更に周囲にはプラ
ズマ生成室ｌ及びこれに連結された導波管２の一端部に
わたってこれらと同心状に励磁コイル４が周設せしめら
れている。またプラズマ生成室１のマイクロ波導入窓１
ｃの周縁部にはＣ１２ガス等のエツチングガスの供給系
１ｇが接続されている。
導波管２はその他端部は図示しない高周波発振器に接続
され、高周波発振器で発せられたマイクロ波をマイクロ
波導入窓１ｃを経てプラズマ生成室１内に導入するよう
にしである。
され、高周波発振器で発せられたマイクロ波をマイクロ
波導入窓１ｃを経てプラズマ生成室１内に導入するよう
にしである。
励磁コイル４は図示しない直流電源に接続されており、
直流電流の通流によって、プラズマ生成室１内にマイク
ロ波の導入によりプラズマを生成し得るよう磁界を形成
すると共に、エツチング室３側に向けて磁束密度が低く
なる発散磁界を形成し、プラズマ生成室１内に生成され
たプラズマをエツチング室３内に導入せしめるようにな
っている。
直流電流の通流によって、プラズマ生成室１内にマイク
ロ波の導入によりプラズマを生成し得るよう磁界を形成
すると共に、エツチング室３側に向けて磁束密度が低く
なる発散磁界を形成し、プラズマ生成室１内に生成され
たプラズマをエツチング室３内に導入せしめるようにな
っている。
エツチング室３はプラズマ引出窓１ｄと対向しない側壁
に図示しない排気装置に連なる排気口３ａを開口してあ
り、またエツチング室３の内部には前記プラズマ引出窓
１ｄと対向させて試料台５が配設され、この試料台５の
前面に前記プラズマ引出窓１ｄと対向させて試料Ｓが静
電吸着等の手段で着脱可能に装着されている。試料台５
内には冷却用の冷凍手段であるヒートポンプ式冷凍機の
蒸発器１７が一体的に形成されており、該蒸発器１７の
一端は前記試料台５の近傍に設けられ、液体の冷媒を絞
り、膨張させ気液混合状態となす膨張弁１６の一端に接
続している。該膨張弁１６の他端はエツチング室３の外
部に設けられ、液化した冷媒と気化した冷媒とを分離し
、液化した冷媒だけを前記膨張弁１６に供給する受液器
１５の一端に接続され、該受液器１５の他端は気化した
冷媒を液化する凝縮器１４の一端に接続されている。該
凝縮器１４の他端は油分離器１３を介して気化した冷媒
を圧縮する圧縮機１２の一端に接続され、その他端はエ
ツチング室３の側壁を介して前記蒸発器１７の他端に接
続されている。
に図示しない排気装置に連なる排気口３ａを開口してあ
り、またエツチング室３の内部には前記プラズマ引出窓
１ｄと対向させて試料台５が配設され、この試料台５の
前面に前記プラズマ引出窓１ｄと対向させて試料Ｓが静
電吸着等の手段で着脱可能に装着されている。試料台５
内には冷却用の冷凍手段であるヒートポンプ式冷凍機の
蒸発器１７が一体的に形成されており、該蒸発器１７の
一端は前記試料台５の近傍に設けられ、液体の冷媒を絞
り、膨張させ気液混合状態となす膨張弁１６の一端に接
続している。該膨張弁１６の他端はエツチング室３の外
部に設けられ、液化した冷媒と気化した冷媒とを分離し
、液化した冷媒だけを前記膨張弁１６に供給する受液器
１５の一端に接続され、該受液器１５の他端は気化した
冷媒を液化する凝縮器１４の一端に接続されている。該
凝縮器１４の他端は油分離器１３を介して気化した冷媒
を圧縮する圧縮機１２の一端に接続され、その他端はエ
ツチング室３の側壁を介して前記蒸発器１７の他端に接
続されている。
その他１ｈ、ｌｉ は夫々冷却水の給水系、排水系を示
している。
している。
而してこのような本発明装置にあってはエツチング室３
内の試料台５に試料Ｓを装着し、プラズマ生成室１．エ
ツチング室３内を所要の真空度に設定した後、試料台５
の蒸発器１６に気液混合状態の冷媒（例えばフレオンガ
ス）を導入し、試料台５を介して試料Ｓを一２０°Ｃ程
度冷却する。この冷却は圧縮機１２にて気化した冷媒を
圧縮し、油分離器１３にて混入した油を除去し、凝縮器
１４にて熱交換により冷媒を液化し、受液器１５にて液
化した冷媒を分離し、膨張弁１６にて冷媒を絞り膨張さ
せ気液混合状態となし、蒸発器１７にて冷媒を蒸発させ
気化熱により試料台５及び試料Ｓの熱を吸収することに
より行う。試料Ｓを冷却した後、供給系１ｇからエツチ
ングガスをプラズマ生成室１内に供給し、励磁コイル４
に直流電流を通流すると共に、導波管２．マイクロ波導
入窓ＩＣを通じてマイクロ波をプラズマ生成室１に導入
する。プラズマ生成室１内に導入されたマイクロ波はプ
ラズマ空洞共振器として機能するプラズマ生成室１内で
共振状態となり、エツチングガスを分解し、共鳴励起し
て、プラズマを生成せしめる。生成されたプラズマ中の
イオンは励磁コイル４にて形成される発散磁界に沿った
方向性を持つイオンビームとして試料台５に照射される
。試料Ｓ表面はマスクされずイオンビームを照射された
部分のみが励起され、この励起された部分にエツチング
ガスが吸着し、化学反応によって異方性エツチングが進
行してゆくこととなる。このときラジカルによる等方性
エツチングも進行するが、試料Ｓが冷却されているため
、その化学反応が抑制され、ラジカルによる側壁エツチ
ング反応が抑制され、アンダカソトが抑制される。また
プラズマエッチング装置は通常クリーンルームに備えら
れており、本実施例では膨張弁１６をエツチング室３内
に設けることにより、配管の結露を防止し、水分の結露
によりクリーンルームの環境が変化するのを防いでいる
。
内の試料台５に試料Ｓを装着し、プラズマ生成室１．エ
ツチング室３内を所要の真空度に設定した後、試料台５
の蒸発器１６に気液混合状態の冷媒（例えばフレオンガ
ス）を導入し、試料台５を介して試料Ｓを一２０°Ｃ程
度冷却する。この冷却は圧縮機１２にて気化した冷媒を
圧縮し、油分離器１３にて混入した油を除去し、凝縮器
１４にて熱交換により冷媒を液化し、受液器１５にて液
化した冷媒を分離し、膨張弁１６にて冷媒を絞り膨張さ
せ気液混合状態となし、蒸発器１７にて冷媒を蒸発させ
気化熱により試料台５及び試料Ｓの熱を吸収することに
より行う。試料Ｓを冷却した後、供給系１ｇからエツチ
ングガスをプラズマ生成室１内に供給し、励磁コイル４
に直流電流を通流すると共に、導波管２．マイクロ波導
入窓ＩＣを通じてマイクロ波をプラズマ生成室１に導入
する。プラズマ生成室１内に導入されたマイクロ波はプ
ラズマ空洞共振器として機能するプラズマ生成室１内で
共振状態となり、エツチングガスを分解し、共鳴励起し
て、プラズマを生成せしめる。生成されたプラズマ中の
イオンは励磁コイル４にて形成される発散磁界に沿った
方向性を持つイオンビームとして試料台５に照射される
。試料Ｓ表面はマスクされずイオンビームを照射された
部分のみが励起され、この励起された部分にエツチング
ガスが吸着し、化学反応によって異方性エツチングが進
行してゆくこととなる。このときラジカルによる等方性
エツチングも進行するが、試料Ｓが冷却されているため
、その化学反応が抑制され、ラジカルによる側壁エツチ
ング反応が抑制され、アンダカソトが抑制される。また
プラズマエッチング装置は通常クリーンルームに備えら
れており、本実施例では膨張弁１６をエツチング室３内
に設けることにより、配管の結露を防止し、水分の結露
によりクリーンルームの環境が変化するのを防いでいる
。
以上詳述した如く、本発明に係るプラズマエッチング装
置においては、試料を冷凍手段により強制冷却している
ので、ラジカルによる側壁エツチングを抑制することが
でき、アンダカットを減少することができる等価れた効
果を奏する。
置においては、試料を冷凍手段により強制冷却している
ので、ラジカルによる側壁エツチングを抑制することが
でき、アンダカットを減少することができる等価れた効
果を奏する。
第１図は本発明に係るプラズマエッチング装置の縦断面
図、第２図は従来のプラズマエッチング装置の縦断面図
である。
図、第２図は従来のプラズマエッチング装置の縦断面図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電子サイクロトロン共鳴励起によりプラズマを発生
させるプラズマ生成室と、発生したプラズマを導入して
試料にエッチングを施すエッチング室と、該エッチング
室内に設けられ、前記試料を載置する試料台とを備えた
プラズマエッチング装置において、 前記エッチング室外に設けられ、冷媒を圧 縮する圧縮機と冷媒を液化する凝縮器とを備えた冷凍手
段と、 前記試料台に設けられ、前記冷凍手段から の冷媒を蒸発させる蒸発器と を具備することを特徴とするプラズマエッ チング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5859488A JPH01231323A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | プラズマエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5859488A JPH01231323A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | プラズマエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01231323A true JPH01231323A (ja) | 1989-09-14 |
Family
ID=13088817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5859488A Pending JPH01231323A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | プラズマエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01231323A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0394459A (ja) * | 1989-09-06 | 1991-04-19 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| US5449411A (en) * | 1992-10-20 | 1995-09-12 | Hitachi, Ltd. | Microwave plasma processing apparatus |
| JP2013105915A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Tokyo Electron Ltd | 温度制御装置、プラズマ処理装置、処理装置及び温度制御方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730674B2 (ja) * | 1976-04-05 | 1982-06-30 | ||
| JPS6050923A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-22 | Hitachi Ltd | プラズマ表面処理方法 |
| JPS60158627A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-08-20 | Hitachi Ltd | 表面反応の制御方法 |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP5859488A patent/JPH01231323A/ja active Pending
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