JPH04142734A - 微細加工装置及び方法 - Google Patents
微細加工装置及び方法Info
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- JPH04142734A JPH04142734A JP2263872A JP26387290A JPH04142734A JP H04142734 A JPH04142734 A JP H04142734A JP 2263872 A JP2263872 A JP 2263872A JP 26387290 A JP26387290 A JP 26387290A JP H04142734 A JPH04142734 A JP H04142734A
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- Japan
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- counter electrode
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
- H10P72/0402—Apparatus for fluid treatment
- H10P72/0418—Apparatus for fluid treatment for etching
- H10P72/0421—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
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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】
「産業上の利用分野コ
この発明は、基板又は基板上に形成された薄膜を微細加
工する装置及び方法に関するものである。
工する装置及び方法に関するものである。
［従来の技術］
第３図は従来の微細加工装置例えばプラズマエツチング
装置の概略断面図である。図において、真空チャンバー
（１）内には微細加工される試料例えば半導体基板（２
）が配置されている。この半導体基板（２）は、例えば
多結晶シリコン薄膜が表面に形成されかつ耐エツチング
マスクであるフォトレジストパターンが多結晶シリコン
薄膜上に形成されたものである。この半導体基板（２）
は、高周波電源（３）に接続され高周波電力を供給する
電極の役割を兼ね備えたステージ（４）上に載置されて
いる。半導体基板（２）に対向した位置には、反応性ガ
スであるエツチング材料ガス例えば塩素ガスを半導体基
板（２）に向けて均一に供給するためのガスノズル（５
）が設けられた対向電極（６）が配置されている。なお
、真空チャンバー（１）には、真空チャンバー（１）内
を排気するための排気口（７）及びエツチング材料ガス
を真空チャンバ（１）内に供給する反応性ガス供給口（
図示しない）が設けられている。さらに、対向電極（６
）の取り付は部分には、ステージ（４）と対向電極（６
）とを所定の間隔とするために、ねじ等からなる対向電
極（６）の移動手段（８）が設けられている。
装置の概略断面図である。図において、真空チャンバー
（１）内には微細加工される試料例えば半導体基板（２
）が配置されている。この半導体基板（２）は、例えば
多結晶シリコン薄膜が表面に形成されかつ耐エツチング
マスクであるフォトレジストパターンが多結晶シリコン
薄膜上に形成されたものである。この半導体基板（２）
は、高周波電源（３）に接続され高周波電力を供給する
電極の役割を兼ね備えたステージ（４）上に載置されて
いる。半導体基板（２）に対向した位置には、反応性ガ
スであるエツチング材料ガス例えば塩素ガスを半導体基
板（２）に向けて均一に供給するためのガスノズル（５
）が設けられた対向電極（６）が配置されている。なお
、真空チャンバー（１）には、真空チャンバー（１）内
を排気するための排気口（７）及びエツチング材料ガス
を真空チャンバ（１）内に供給する反応性ガス供給口（
図示しない）が設けられている。さらに、対向電極（６
）の取り付は部分には、ステージ（４）と対向電極（６
）とを所定の間隔とするために、ねじ等からなる対向電
極（６）の移動手段（８）が設けられている。
従来の微細加工装置は上述したように構成され、微細加
工を行うには、まず、排気手段（図示しない）により真
空チャンバ（１）内を排気口（７）により排気しながら
、反応性ガス供給口（図示しない）からガスノズル（５
）を介してエツチング材料ガスを真空チャンバー（１）
内に導入する。次に、高周波電源〈３）によりステージ
（４）及び対向電極（６）間に高周波電圧を印加してグ
ロー放電を生じさせる。これにより、真空チャンバー（
１）内に導入されたエツチング材料ガスが活性化されて
プラズマ（Ａ）を生じ、活性な中性分子、中性原子、イ
オンを発生させることなる。これらの分子、原子、イオ
ンによって半導体基板（２）のエツチングが進行し、微
細加工が行われる。
工を行うには、まず、排気手段（図示しない）により真
空チャンバ（１）内を排気口（７）により排気しながら
、反応性ガス供給口（図示しない）からガスノズル（５
）を介してエツチング材料ガスを真空チャンバー（１）
内に導入する。次に、高周波電源〈３）によりステージ
（４）及び対向電極（６）間に高周波電圧を印加してグ
ロー放電を生じさせる。これにより、真空チャンバー（
１）内に導入されたエツチング材料ガスが活性化されて
プラズマ（Ａ）を生じ、活性な中性分子、中性原子、イ
オンを発生させることなる。これらの分子、原子、イオ
ンによって半導体基板（２）のエツチングが進行し、微
細加工が行われる。
［発明が解決しようとする課題］
上述したような従来の微細加工技術には、以下のような
問題点がある。
問題点がある。
（１）エツチング速度の均一性
従来の技術では、電極間隔を固定又は機械的に移動させ
て変化させるものであるため、エツチングの均一性に大
きく影響する電極間隔の最適化が難しく、エツチングに
寄与する活性化されたハロゲンガス又はイオン等の空間
分布が生じるために、特に大口径化されたエツチング試
料に対してエツチング速度の面内分布が生じ、この面内
分布を低減するためにエツチングチャンバーの大型化が
必要であるという問題点があった。
て変化させるものであるため、エツチングの均一性に大
きく影響する電極間隔の最適化が難しく、エツチングに
寄与する活性化されたハロゲンガス又はイオン等の空間
分布が生じるために、特に大口径化されたエツチング試
料に対してエツチング速度の面内分布が生じ、この面内
分布を低減するためにエツチングチャンバーの大型化が
必要であるという問題点があった。
（２）従来の技術では、ステージ（４）が移動できる構
造となっていても、機械的な移動であったため移動に伴
う発塵を防止することができず、この発塵が試料を微細
加工する上で大きな性能低下を生じさせており、頻繁に
チャンバー（１）内のクリニングを行わなければならな
いという問題点があった。すなわち、エツチング材料ガ
スにより副生成物が生じこれ自体が発塵の原因となるが
、特に、この副生成物が対向電極（６）の移動手段（８
）に付着し、半導体基板（２）をステージ（４）に載置
、除去する際に、副生成物が移動手段（８）から剥がれ
落ちて発塵の原因となっていた。
造となっていても、機械的な移動であったため移動に伴
う発塵を防止することができず、この発塵が試料を微細
加工する上で大きな性能低下を生じさせており、頻繁に
チャンバー（１）内のクリニングを行わなければならな
いという問題点があった。すなわち、エツチング材料ガ
スにより副生成物が生じこれ自体が発塵の原因となるが
、特に、この副生成物が対向電極（６）の移動手段（８
）に付着し、半導体基板（２）をステージ（４）に載置
、除去する際に、副生成物が移動手段（８）から剥がれ
落ちて発塵の原因となっていた。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、発塵を防止できると共に、電極間隔を無接触
で変化させることによって、種々の微細加工法における
種々の材料の微細加工において、良好な加工特性が得ら
れる微細加工装置及び方法を得ることを目的とする。
たもので、発塵を防止できると共に、電極間隔を無接触
で変化させることによって、種々の微細加工法における
種々の材料の微細加工において、良好な加工特性が得ら
れる微細加工装置及び方法を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明の請求項（１）に係る微細加工装置は、ステー
ジの少なくとも一部を磁性体で構成し、このステージに
磁場を印加することによって、ステージに対向する対向
電極との間隔を所定の値に保持して微細加工を行うもの
である。
ジの少なくとも一部を磁性体で構成し、このステージに
磁場を印加することによって、ステージに対向する対向
電極との間隔を所定の値に保持して微細加工を行うもの
である。
また、この発明の請求項（２）に係る微細加工装置は、
対向電極の少なくとも一部を磁性体で構成し、この対向
電極に磁場を印加することによって、これに対向するス
テージとの間隔を所定の値に保持して微細加工を行うも
のである。
対向電極の少なくとも一部を磁性体で構成し、この対向
電極に磁場を印加することによって、これに対向するス
テージとの間隔を所定の値に保持して微細加工を行うも
のである。
さらに、この発明の請求項（３）に係る微細加工方法は
、ステージ又は対向電極の少なくとも一部を磁性体で構
成し、このステージ又は対向電極に磁場を印加すること
によって、これに対向する対向電極又はステージとの間
隔を所定の値に保持して微細加工を行うものである。
、ステージ又は対向電極の少なくとも一部を磁性体で構
成し、このステージ又は対向電極に磁場を印加すること
によって、これに対向する対向電極又はステージとの間
隔を所定の値に保持して微細加工を行うものである。
［作 用］
この発明による微細加工装置及び方法においては、試料
（被加工物質）が設置されるステージ又は対向電極を磁
気浮上により無接触で移動させ又は電極間隔の調整を行
うものである。
（被加工物質）が設置されるステージ又は対向電極を磁
気浮上により無接触で移動させ又は電極間隔の調整を行
うものである。
［実施例］
第１図はこの発明の一実施例による微細加工装置例えば
プラズマエツチング装置を示す概略図であり、（１）〜
（３）、（５）及び（７）は上述した従来の微細加工装
置におけるものと全く同一である。
プラズマエツチング装置を示す概略図であり、（１）〜
（３）、（５）及び（７）は上述した従来の微細加工装
置におけるものと全く同一である。
この発明においては、ステージ（４Ａ）に磁性体（９）
が埋め込まれおり、このステージ（４Ａ）は電極の役目
もすると共に、その上に半導体基板（２）を載置する。
が埋め込まれおり、このステージ（４Ａ）は電極の役目
もすると共に、その上に半導体基板（２）を載置する。
真空チャンバ（１）の外部には、磁場発生手段である外
部磁場コイル（１０）が配置されており、この外部磁場
コイル（１０）により発生した磁界によってステージ（
４Ａ）を磁気浮上させる。
部磁場コイル（１０）が配置されており、この外部磁場
コイル（１０）により発生した磁界によってステージ（
４Ａ）を磁気浮上させる。
なお、ステージ（４Ａ）は、可撓性の電線（１１）等に
より高周波電源（３）に接続されている。
より高周波電源（３）に接続されている。
上述したように構成された微細加工装置を用いる微細加
工方法では、まず、被加工物である半導体基板（２〉を
ステージ（４Ａ）上に載置する。次に、排気口（７）よ
り真空チャンバ（１）内を排気し、反応性ガス供給口（
１２）からガスノズル（５）を介して反応性ガスである
エツチング材料ガスを真空チャンバ（１）内に導入する
。さらに、高周波電源（３）によりステージ（４Ａ）及
び対向電極（６）間に高周波電圧を印加することにより
グロー放電を生じ、真空チャンバ（１）内に導入された
エツチング材料ガスは活性化されてプラズマ化し、活性
な中性分子、中性原子、イオンを発生させることなる。
工方法では、まず、被加工物である半導体基板（２〉を
ステージ（４Ａ）上に載置する。次に、排気口（７）よ
り真空チャンバ（１）内を排気し、反応性ガス供給口（
１２）からガスノズル（５）を介して反応性ガスである
エツチング材料ガスを真空チャンバ（１）内に導入する
。さらに、高周波電源（３）によりステージ（４Ａ）及
び対向電極（６）間に高周波電圧を印加することにより
グロー放電を生じ、真空チャンバ（１）内に導入された
エツチング材料ガスは活性化されてプラズマ化し、活性
な中性分子、中性原子、イオンを発生させることなる。
これらの分子、原子、イオンによって半導体基板（２）
のエツチングが進行し微細加工が行われる。
のエツチングが進行し微細加工が行われる。
この時さらに、外部磁場コイル（１０）により磁場を発
生させ、半導体基板（２）が載置されているステージ（
４Ａ）を磁場の反発力により所定の電極間隔になるよう
にする。このように、電極間隔を最適な値に維持するこ
とによって、エツチング特性を向上させることができる
。また、ステージ（４Ａ）中の磁性体（９）からの磁場
の作用によって、電極周辺に形成されるイオンシース領
域での電界が緩和されイオンの衝突エネルギーが小さく
なることにより、加工時のプラズマによる被加工物質の
照射損傷を少なくすることができる。さらに、磁界によ
りプラズマ中の電離イオンの密度が上がり、エツチング
速度を向上させることができ、良好な微細加工が可能と
なる。
生させ、半導体基板（２）が載置されているステージ（
４Ａ）を磁場の反発力により所定の電極間隔になるよう
にする。このように、電極間隔を最適な値に維持するこ
とによって、エツチング特性を向上させることができる
。また、ステージ（４Ａ）中の磁性体（９）からの磁場
の作用によって、電極周辺に形成されるイオンシース領
域での電界が緩和されイオンの衝突エネルギーが小さく
なることにより、加工時のプラズマによる被加工物質の
照射損傷を少なくすることができる。さらに、磁界によ
りプラズマ中の電離イオンの密度が上がり、エツチング
速度を向上させることができ、良好な微細加工が可能と
なる。
なお、上述した実施例では、ステージ（４Ａ）を磁気浮
上させる場合について説明したが、第２図に示すように
、ステージ（４）を固定し、対向電極（６Ａ）の例えば
全体を強磁性体により構成してこれを磁気浮上させるこ
とにより！極間の間隔を最適にしてもよい。なおこの場
合、反応性ガス供給口（１２）と対向電極（６Ａ）とは
、可撓性のパイプ（１３）等により接続する。
上させる場合について説明したが、第２図に示すように
、ステージ（４）を固定し、対向電極（６Ａ）の例えば
全体を強磁性体により構成してこれを磁気浮上させるこ
とにより！極間の間隔を最適にしてもよい。なおこの場
合、反応性ガス供給口（１２）と対向電極（６Ａ）とは
、可撓性のパイプ（１３）等により接続する。
なお、上述した実施例では、微細加工方法としてプラズ
マエツチング法について説明したが、反応性イオンエツ
チング法、磁場支援型反応性イオンエツチング法、電子
サイクロトロンプラズマエツチング法、中性ビームエツ
チング法、光励起エツチング法、光支援型エツチング法
又は物理的イオンエツチング法にも同様に適用できる。
マエツチング法について説明したが、反応性イオンエツ
チング法、磁場支援型反応性イオンエツチング法、電子
サイクロトロンプラズマエツチング法、中性ビームエツ
チング法、光励起エツチング法、光支援型エツチング法
又は物理的イオンエツチング法にも同様に適用できる。
また、被微細加工膜として多結晶シリコン薄膜が表面に
形成された半導体基板（２）を用いたが、シリコン酸化
膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜であってもよ
く、単結晶シリコン膜を用いてもよい。
形成された半導体基板（２）を用いたが、シリコン酸化
膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜であってもよ
く、単結晶シリコン膜を用いてもよい。
さらに、被微細加工膜は、タングステン、タンタル、モ
リブデン、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、クロム
、白金、鉄、亜鉛又はスズ、及びこれらのケイ化物もし
くは窒化物もしくは炭化物；アルミニウム、銅、金、銀
、及びこれらを主成分とする合金；ノボラック系樹脂、
ポリイミドなどの有機高分子材料のいずれの膜であって
もよい。
リブデン、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、クロム
、白金、鉄、亜鉛又はスズ、及びこれらのケイ化物もし
くは窒化物もしくは炭化物；アルミニウム、銅、金、銀
、及びこれらを主成分とする合金；ノボラック系樹脂、
ポリイミドなどの有機高分子材料のいずれの膜であって
もよい。
また、被微細加工膜は、ＰＺＴ （鉛・亜鉛・スズ）な
どの強誘電体、酸化物超電導体を含む超電導体、又は強
磁性体であってもよい。
どの強誘電体、酸化物超電導体を含む超電導体、又は強
磁性体であってもよい。
上述した実施例では、試料すなわち被加工物質として、
半導体集積回路製造過程にある半導体基板（２）上に形
成されている薄膜について説明したが、磁気記憶装置に
おいて用いられる磁気テープ、磁気ディスク等の記憶素
子形成過程の基材、光応用記憶装置において用いられる
光ディスク等の記憶素子形成過程の基材、金属整形物も
しくはその表面に微細加工形成された薄膜、又はネジ等
の機械要素もしくは加工用工具であってもよい。
半導体集積回路製造過程にある半導体基板（２）上に形
成されている薄膜について説明したが、磁気記憶装置に
おいて用いられる磁気テープ、磁気ディスク等の記憶素
子形成過程の基材、光応用記憶装置において用いられる
光ディスク等の記憶素子形成過程の基材、金属整形物も
しくはその表面に微細加工形成された薄膜、又はネジ等
の機械要素もしくは加工用工具であってもよい。
［発明の効果］
この発明による微細加工装置及び方法は、以上説明した
とおり、試料が設置されるステージ又は対向電極を磁気
浮上により無接触で移動させ又は電極間隔の調整を行う
ので、発塵を伴わず、エツチングの最適条件（エツチン
グ均一性、エツチング速度、エツチング方向性）で処理
することができ、プラズマによる照射損傷が少なく、か
つ高速のエツチングが実現でき、良好な微細加工が可能
であるという効果を奏する。
とおり、試料が設置されるステージ又は対向電極を磁気
浮上により無接触で移動させ又は電極間隔の調整を行う
ので、発塵を伴わず、エツチングの最適条件（エツチン
グ均一性、エツチング速度、エツチング方向性）で処理
することができ、プラズマによる照射損傷が少なく、か
つ高速のエツチングが実現でき、良好な微細加工が可能
であるという効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例によるプラズマエツチング
装置を示す概略断面図、第２図はこの発明の他の実施例
によるプラズマエツチング装置を示す概略断面図、第３
図は従来のプラズマエツチング装置を示す概略断面図で
ある。 図において、（１）は真空チャンバ、（２）は半導体基
板、く３）は高周波電源、（４）、（４Ａ）はステージ
、（５）はガスノズル、（６）、（６Ａ）は対向電極、
（７）は排気口、くっ）は磁性体、（１０）は外部磁場
コイル、（１１）はｔ、ｉ、（１２）は反応性ガス供給
口、（１３）はパイプである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代 理 人 曾 我 道 昭 兜１図 ２−・・、Ｕ芯・注力゛、ス柔片諌片口六 手 続 補 正 嘗 ｌ。 事件の表示 平成２年特許願第２６３８７２号 ２゜ 発明の名称 微細加工装置及び方法 ３゜ 補正をする者 名 称（６０１）三菱電機株式会社 代表者 志 岐 守 哉 ４゜ 代 理 人 住 所 東京都千代田区丸の内３丁目１番１号 国際ビルディング８＃ ５゜ 補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第１０頁第６行「接続する。Ｊの後に次の
記載を加入する。 「また、対向電極（６Ａ）内に磁性体（図示しない）を
埋め込んでもよい。」 以上
装置を示す概略断面図、第２図はこの発明の他の実施例
によるプラズマエツチング装置を示す概略断面図、第３
図は従来のプラズマエツチング装置を示す概略断面図で
ある。 図において、（１）は真空チャンバ、（２）は半導体基
板、く３）は高周波電源、（４）、（４Ａ）はステージ
、（５）はガスノズル、（６）、（６Ａ）は対向電極、
（７）は排気口、くっ）は磁性体、（１０）は外部磁場
コイル、（１１）はｔ、ｉ、（１２）は反応性ガス供給
口、（１３）はパイプである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代 理 人 曾 我 道 昭 兜１図 ２−・・、Ｕ芯・注力゛、ス柔片諌片口六 手 続 補 正 嘗 ｌ。 事件の表示 平成２年特許願第２６３８７２号 ２゜ 発明の名称 微細加工装置及び方法 ３゜ 補正をする者 名 称（６０１）三菱電機株式会社 代表者 志 岐 守 哉 ４゜ 代 理 人 住 所 東京都千代田区丸の内３丁目１番１号 国際ビルディング８＃ ５゜ 補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第１０頁第６行「接続する。Ｊの後に次の
記載を加入する。 「また、対向電極（６Ａ）内に磁性体（図示しない）を
埋め込んでもよい。」 以上
Claims (3)
- （１）真空チャンバと、 この真空チャンバ内に反応性ガスを供給する反応性ガス
供給手段と、 上記真空チャンバ内に配置され試料を載置すると共に電
極となり、少なくとも一部が磁性体で構成されたステー
ジと、 上記試料を載置したステージに対向して設けられた対向
電極と、 上記ステージと上記対向電極との間を所定の間隔に保つ
ために上記ステージを磁気浮上させる磁場発生手段と、 上記真空チャンバ内を排気する排気手段とを備えたこと
を特徴とする微細加工装置。 - （２）真空チャンバと、 この真空チャンバ内に反応性ガスを供給する反応性ガス
供給手段と、 上記真空チャンバ内に配置され試料を載置すると共に電
極となるステージと、 上記試料を載置したステージに対向して設けられ、少な
くとも一部が磁性体で構成された対向電極と、 上記ステージと上記対向電極との間を所定の間隔に保つ
ために上記対向電極を磁気浮上させる磁場発生手段と、 上記真空チャンバ内を排気する排気手段とを備えたこと
を特徴とする微細加工装置。 - （３）微細加工される試料を真空チャンバ内のステージ
上に載置し、 上記真空チャンバ内を所定の真空度まで排気し、上記真
空チャンバ内に反応性ガスを供給し、上記ステージ又は
このステージに対向して設けられた対向電極に磁場発生
手段により磁場を印加して浮上させ、ステージと対向電
極とを所定の間隔に保ち、 次いで、上記ステージ及び上記対向電極により上記反応
性ガスのプラズマを上記真空チャンバ内に発生させ、上
記試料の微細加工を行うことを特徴とする微細加工方法
。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2263872A JPH04142734A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 微細加工装置及び方法 |
| KR1019910017093A KR940010505B1 (ko) | 1990-10-03 | 1991-09-30 | 미세가공장치 |
| DE4132730A DE4132730C2 (de) | 1990-10-03 | 1991-10-01 | Verfahren und Herstellen von Feinstrukturen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie Verwendung der Vorrichtung |
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