JPH03122294A - 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〕 本発明は半導体ウェハのエツチング装置に関し、特に電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を用いてプラズマを発
生させエツチングを行う装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のＥＣＲエツチング装置について図面を参照して説
明する。

第１０図は従来のＥＣＲエツチング装置の断面図である
。矩形導波管３１より２．４５ＧＨｚのマイクロ波をマ
イクロ波導入口３３よりプラズマ発生室３２に導入する
。プラズマ発生室３２の内部にはソレノイドコイル３４
により８７５Ｇの磁場を発生させ、ここでＥＣＲにより
プラズマを生成し、エツチング室３５内のウェハステー
ジ３６上に置かれたウェハ３７をエツチングする。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のＥＣＲエツチング装置は、高周波として
、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使用しているため、エ
ツチングチャンバー内に高周波を印加する際に、導波管
を用いなければならないという欠点があった。

第２に、共鳴磁場がソレノイドコイルを用いた一様磁場
となっているために、プラズマ発生室域での電子閉じ込
め効率が悪く、プラズマの生成効率が悪いという欠点が
あった。

第３に２．４５ＧＨｚのマイクロ波を矩形導波管により
導入されているので、直線偏波になっており、電子サイ
クロトロン共鳴に関わるのは電子のサイクロトロン連動
と同位相の円偏波成分のみのため、プラズマ生成に関わ
るのは印加した電力の約１／２程度という欠点があった
。

上述した従来のＥＣＲエツチング装置に対し、本発明は
導波管を用いない程度に周波数を低くし、かつ実際に作
れる磁場との相関から、共鳴周波数として１００ＭＨｚ
〜１ＧＨｚの高周波を使用し、磁場として３５．７Ｇ〜
３５７Ｇを使用し、又、複数の高周波印加電極を有し、
ミラー磁場を形成するための一対のソレノイドコイルを
有しているという相違点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を用いて
真空容器内にプラズマを発生させ半導体ウェハのエツチ
ングを行うエツチング装置において、プラズマ発生室内
部の上部及び下部に設けられ共鳴周波数として１００Ｍ
Ｈｚ〜ｌ　Ｇ　Ｈｚの高周波を印加するための複数の高
周波印加電極と。

プラズマ発生室の外部を囲み内部に３５．７Ｇ〜３５７
Ｇのミラー磁場を形成するための上下一対のソレノイド
コイルとを有するエツチング装置である。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の実施例１の縦断面図である。

エツチング室１の上部にプラズマ発生室２を配置し、プ
ラズマ発生室２の内部に互いに直交する二対の上部対向
電極３および二対の下部対向電極４を配し、各々に高周
波を印加する。さらに、プラズマ発生室２の外部に一対
のツレ・ノイドコイル５を配置し、プラズマ発生室２の
内部にミラー磁場を発生させる。エツチングに使用する
ガスはガス導入口６よりプラズマ発生室２に導入し、プ
ラズマ発生室２の内部でＥＣＲ放電によりプラズマ化し
、エツチング室１の内部のウェハステージ７上に配置さ
れたウェハ８のエツチングを行なう。

第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図である。上部対向電極
３は、プラズマ発生室２の内部に互いに直交するように
２組配置し、ソレノイドコイル５をプラズマ発生室２の
外に上下に１対配置する。

第３図は実施例１の高周波印加回路図である。

第１高周波電源９は上部対向電極３と下部対向電極４の
同一面の電極に接続し、第２高周波電源１０は第１高周
波電源９と直交する上部対向電極３と下部対向電極４に
接続する。各々の高周波電源には、例えば６００ＭＨｚ
の高周波を用いる。

第４図は実施例１の高周波出力波形図である。

第１高周波電源出力１１と第２高周波電源出力１２は位
相を９０°ずらしである。

第５図は、第１図Ａ−Ａ線断面における高周波電界を示
す図である。互いに直交する上部対向電極３によって発
生する高周波電界１３は、位相を９０°ずらしであるた
め、回転する。この方向を電子のサイクロトロン運動と
同一方向にすることによって、印加した高周波電力のほ
ぼ１００％がサイクロトロン共鳴に寄与する。

第６図は、第１図の縦断面における高周波電界を示す図
である。上部対向電極３および下部対向電極４には同位
相の高周波が印加しであるため、等電位面１４は上下で
平行に形成され、高周波磁界１３は平行になる。

第７図は第１図の縦断面における磁場を示す図である。

ソレノイドコイル５によって発生させた磁場は磁力線１
５がミラー状となり、その両端の共鳴領域１６で電子サ
イクロトロン共鳴をおこす、ソレノイドコイル５によっ
て発生させる磁場をミラー比２〜４のミラー磁場にする
。高周波として６００ＭＨｚを使用した場合、共鳴領域
１６での磁場強度はＢ　（Ｇ）＝ｆ　（ＭＨｚ）／２．
８より２１４Ｇとなる。

第８図は本発明の実施例２の高周波印加回路図である。

装置の構成は実施例１と同じなので説明は省略する０本
実施例では、上部対向電極２１と同−面に配置しである
下部対向電極２２には位相が１８０°ずれた電位がかか
るように回路を構成する。

第９図は実施例２の高周波電界を示す図である。上部対
向電極２１と下部対向電極２２に位相が１８０°ずれて
いる電位がかかるため、上部対向電極３と下部対向電極
４の中間に上下方向の高周波電界２３が発生する。この
実施例ではミラー磁場の中央部に上下方向の電界が発生
するため、電子は磁場の軸方向に加速を受け、高エネル
ギー電子が磁場の弱い場所に集中するのを防止できる利
点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、マイクロ波を用いないこ
とにより、第１に矩形導波管が不用となる効果がある。

第２に、電極を二対用い互いに９０°位相をずらした給
電を行ない、電子のサイクロトロン運動と同方向の回転
高周波電界を印加することにより、高周波電力のほぼ１
００％が利用できるという効果がある。第３に、高周波
として、１００ＭＨｚ　〜１ＧＨｚを用いたことにより
、共鳴磁場強度は、Ｂ　（Ｇ）　＝ｆ　（Ｍ　Ｈｚ　）
　／　２　、８より３．７５Ｇ　〜３７５Ｇとなり、ソ
レノイドコイルが小形ですむという効果がある。

第４に、磁場配位をミラー磁場にした場合、ミラーの両
端で共鳴領域が存在するため、双方の共鳴領域の近傍に
高周波電極を配置することにより、ミラー磁場内で閉じ
込められている電子は、両端でエネルギーを受けるため
電離効率が従来のほぼ２倍になるという効果がある。

第５に、ミラー比を２とした場合、ミラー磁場の中央部
では磁場強度が共鳴領域の１／２となり、電子サイクロ
トロン周波数が、印加している高周波の１／２となるた
め、第２高周波加熱によって電子エネルギーが増加する
という効果がある。第６に、ミラー磁場のミラー比を２
〜４と変化させることで、エツチング室へ流出するプラ
ズマの量を７０％〜５０％と制御できる効果がある。

また、実施例２のような高周波印加方法をとることで、
高エネルギー電子をミラー磁場の中央部のみに滞らせず
に、プラズマ発生室の広い領域で有効にガスの電離を行
ない、プラズマ密度を上げられるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の縦断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ線断面図、第３図は実施例１の高周波印加回路
図、第４図は実施例１の高周波出力波形図、第５図は第
１図Ａ−Ａ線断面図における高周波電界を示す図、第６
図は第１図の縦断面図における高周波電界を示す図、第
７図は第１図の縦断面における磁場を示す図、第８図は
本発明の実施例２の高周波印加回路図、第９図は実施例
２の高周波電界を示す図、第１０図は従来のＥＣＲエツ
チング装置の断面図である。 １．３５・・・エツチング室、２．３２・・・プラズマ
発生室、３，２１・・・上部対向電極、４．２２・・・
下部対向電極、５，３４・・・ソレノイドコイル、６・
・・ガス導入口、７，３６・・・ウェハステージ、８，
３７・・・ウェハ、９・・・第１高周波電源、１０・・
・第２高周波電源、１１・・・第１高周波電源出力、１
２・・・第２高周波電源出力、１３．２３・・・高周波
電界、１４・・・等電位面、１５・・・磁力線、１６・
・・共鳴領域、３１・・・矩形導波管、３３・・・マイ
クロ波導入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を用いて真空容器
   内にプラズマを発生させ半導体ウェハのエッチングを行
   うエッチング装置において、プラズマ発生室内部の上部
   及び下部に設けられ共鳴周波数として１００ＭＨｚ〜１
   ＧＨｚの高周波を印加するための複数の高周波印加電極
   と、プラズマ発生室の外部を囲み内部に３５．７Ｇ〜３
   ５７Ｇのミラー磁場を形成するための上下一対のソレノ
   イドコイルとを有することを特徴とするエッチング装置
   。