JPH0430177B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス放電ブラズマ処理、より詳しく
述べるならば、プラズマエツチング処理法および
装置に関するものである。

プラズマ処理（plasma processing）は、近
年、気相エツチング処理法として広範な研究の主
題になつてきた。適切なエツチングマスクと関連
して採用すると、このブラズマ処理はシリコン集
積回路の製造において極めて微細な形をエツチン
グするためのウエツトな化学的処理法よりも優れ
ている。現在、半導体メモリーおよびプロセツサ
ーのために使用されるような超大規模集積回路
（VLSI）がミクロンさらにはサブミクロン寸法の
パターンをエツチングする製造能力を必要として
いる。

典型的なパターンエツチング手順は、第１に、
すでに被着した被エツチング層の表面上に感光性
ポリマー、感Ｘ線ポリマー又は感電子線ポリマー
（感度のタイプに応じて、ホトレジスト、Ｘ線レ
ジスト又は電子線レジストと呼ばれる）の膜を塗
布することである。次に、このポリマー膜は選択
的に不透明なパターンを通した感光性を与える照
射に又は調整されたビーム走査によつて選択的に
露出（露光）される。

その後のレジストの露光部分の現像によつてポ
リマーがポジレジストであるかネガレジストであ
るかに応じて露光された部分又は露光されなかつ
た部分のいずれかが除去される。いずれの場合で
も、得られたエツチングマスクは、現像中に除去
されたレジストの箇所から下側にある層の一部を
選択的にエツチング除去するのを可能にする。こ
の下側にある層は、普通、集積回路での電気的機
能に役立つ金属又は絶縁体である。

エツチング終了したときに、残つているレジス
ト材料をレジスト剥離処理によつて除去し、下側
にある層のエツチングされなかつた部分を所望の
パターンであとに残す。集積回路は一連の層被
着、レジスト塗布、露光、現像、エツチングおよ
びレジスト剥離を繰返して製造される。

プラズマ方法にはレジスト現像（いわゆるプラ
ズマ現像）、層エツチング（いわゆるプラズマ又
はリアクテイブイオンエツチング）およびレジス
ト除去（いわゆるプラズマ剥離又はプラズマアツ
シヤー）を行なう際にウエツトな化学的処理法に
まさるいくつかの重要な利点がある。これらの方
法はドライであり、除去生成物は気体であつてき
れいに除くことができ、かつ処分が簡単にでき、
そしてこれらの方法を印加する動作電圧のレベル
およびタイミングによつて正確に制御することが
できる。

プラズマ処理の最も重要な利点のひとつは異方
性エツチング能力にある。ウエツトエツチングは
本質的に等方性処理である。すなわち、ウエツト
エツチングは全方向にほぼ同じ速度で被エツチン
グ層の表面に対して横に並びに垂直に進行する。
このことはエツチングマスクでのアンダーカツト
が発生することを意味しているので、被エツチン
グ層の厚さより数倍以下のパターン線幅解像度は
得られない。反応性イオンエツチングもまたすぐ
れた化学的処理ではあるけれども、化学的処理を
担う活性剤が主として基板に垂直な方向で基板へ
投げられるので、以下で説明するように、基板に
垂直なエツチング速度は横方向エツチング速度よ
りもかなり速い。

上述した全てのプラズマ処理法の基本は、低圧
で通常は非反応性であるガスによつて占められて
いる空間内の電極間に直流（DC）電圧、又は好
ましくは高周波（RF）電圧を印加することによ
る電気的ガス放電（プラズマ）の生成である。陰
極（すなわち、カソード）から放出された活性な
電子が中性ガス原子又は分子と衝突してイオン又
は他の反応性種および付加的電子を作り、このこ
とによつてカソードに隣接する領域内に高導電性
のグロー放電を創始しかつ維持する。このグロー
放電又はプラズマはカソード表面から暗部
（dark space）又はプラズマシース（plasma
sheath）だけ離れている。

プラズマは本質的に等電位的であるので、プラ
ズマとカソードとの間の電圧降下はプラズマシー
ス内にて起こる。したがつて、プラズマ中で発生
しかつ正電荷を典型的には有するイオン又は他の
反応種がカソード表面に引き付けられてプラズマ
からカソード表面まで電界線に直接的に平行な方
向に移動する。ここで検討しているプラズマ処理
法においては、カソードが基板支持体として働
き、そのためにイオン又は反応種が基板の表面に
達するときに、これらがレジスト現像、層エツチ
ングおよびレジストストリツピングの結果になる
化学的反応を促進するか又は起こすかである。

例えばとして、プラズマストリツピングが反応
ガスとしての酸素で行なわれる。プラズマ内の電
子−分子衝突が酸素分子を原子状酸素並びに正お
よび負の酸素イオンに変える。これら反応性形態
の酸素がポリマーレジスト膜を侵略的に攻撃し、
CO、CO₂およびH₂Oのようなガス状酸化生成物
を発生させる。このようにしてレジスト材料が表
面から有効に除去される。同様なメカニズムが現
像およびエツチング処理においても起こる。

これらプラズマ処理法の主要な欠点はこれら処
理が遅いことである。中性ガス分子の反応性種へ
の転換効率がプラズマ密度、すなわち、グロー放
電内電子密度に正比例している。安定状態のプラ
ズマにおいては、正電荷を有する反応性種および
自由電子の発生はこれらの中性ガス原子および分
子への再結合に加えてプラズマからの運搬による
これらの損失によつてバランスしている。典型的
なダイオードで発生したガス放電においては10⁶
個のガス分子の約１個だけがプラズマ処理に必要
なタイプの反応性種へ解離される。反応性種の発
生率度は与えられたプラズマ内で一定であるため
に、プラズマ処理にて起こる化学的反応による反
応性種の消耗が正味率度を減らす。このことは
“ローデイング（負荷）効果”として知られてお
り、この場合に反応性種の発生率度は反応される
材料の装填量の逆である。

プラズマ処理速度への不利な影響に加えて、ロ
ーデイング効果はまたプラズマエツチング処理で
の重大なマスクアンダーカツトを引き起こす。こ
の条件は終了近くで通常のエツチングとして生じ
る。この時点で被エツチング層の材料が消費され
ており、下側にある不活性基板材料が露出すると
きには反応性種の消耗速度が急激に低下する。ロ
ーデイング効果は反応性種の入手可能性での対応
する急速増加を招き、横方向エツチング速度が急
激に増大する結果になる。

ローデイング効果は反応性種発生速度を高める
ことによつて減らすことができる。このためのひ
とつの方法は、反応性種発生のために利用できる
分子密度を高めるように反応ガスの圧力を高める
ことである。しかしながら、圧力の増加は、反応
性種又は活性イオンがプラズマシースを通る途中
でのガス分子との衝突する可能性が高くなり、こ
れらがエツチング層表面に斜角で衝突するため
に、エツチング異方性を減らす。

反応性種の発生速度は、また、プラズマ密度を
高めることによつて高めることができ、そしてロ
ーデイング効果が付随的に減らされる、カソード
スパツタリング処理法でのプラズマ密度を磁界の
使用によつて高めることが良く知られている。こ
れは螺旋状の電子進路を引き起こしてガス分子又
は原子とのイオン化衝突の可能性を高める。

プラズマのイオン化効率を高めるための特に有
効であるのは電子トラツプ磁界であり、この磁界
において磁力線がカソード表面と協同して完全に
囲まれた領域、好ましくは、磁界が電界と直交し
ている領域を形成する。

このような条件は円筒柱タイプおよび中空カソ
ードタイプのマグネトロンスパツタ装置にて得ら
れ、このような装置はPenning（アメリカ特許第
2146025号、1939年２月７日発行）によつて最初
に開示された。Penningの装置構造の変形および
理論のより完全な検討がPenfoldおよびThornton
のアメリカ特許第4041353号（1977年８月９日発
行）にある。平面状スパツタターゲツトのための
磁気的トラツピング領域のデサインがCorbaniの
アメリカ特許第3878085号およびChapinのアメリ
カ特許第4166018号に開示されている。

しかしながら、スパツタリングは優勢的には物
理的プロセスである。この物理的プロセスは分子
的規模でのサンドブラストに似ており、なぜなら
ば、このプロセスが非常に負なカソードに引きつ
けられて衝突する正イオンの運動エネルギーに依
存してターゲツト原子を追い払うからである。追
い払われた原子はカソードに露出した基板の表面
に最終的には凝縮する。

しかしながら、プラズマ処理に連座した化学的
反応に必要な運動エネルギーはダイオードスパツ
タリングにて遭遇する典型的なエネルギよりも非
常に低い（数百電子ボルト（eV）と比較して数
電子ボルト）。したがつて、エツチングシステム
にて得られる過剰イオンエネルギーは、もしプラ
ズマエツチングに使用したならば、単に熱を発生
させるであろう。このことは、エツチングマスク
に通常使用するポリマー材料は約250℃以上の温
度にて使用することができないので非常に好まし
くない。

本発明の主要な目的は、プラズマ助長反応処理
での反応性種発生の効率を改善する方法および装
置を提供することであり、そして同時に、基板表
面での反応性種の運動エネルギーを先行技術の方
法および装置と比較して減らすことである。

本発明の別の目的は、与えられたプラズマ電力
消費でのプラズマ処理率を高めてプラズマ処理の
経済性を改善することである。

これらおよび他の目的が下記プラズマ処理方法
によつて達成される。すなわち、このプラズマ処
理方法は、気密室内の基板支持電極の上に少なく
とも１枚の基板を配置する工程、気密室を排気す
る工程、この気密室内へ反応ガスを導入する工
程、および基板支持電極に電圧を印加する工程を
含んでなるプラズマ処理方法において、基板を担
持する複数の基板支持表面を有する角柱体と、該
角柱体の両端にあつて該角柱体の面から外側に突
き出てかつ該角柱体を完全に取り巻いて広がつて
いる反対極性の第１および第２磁極部材とから基
板支持電極を構成して、該基板支持電極から出て
基板の表面上を横断して伸びて基板支持電極に再
び入る磁力線を有する磁界を与えて、基板の表面
を包むように角柱体表面の周りに均一で連続的な
ベルト状の磁気的な電子トラツプ領域を形成し、
基板の表面を磁気的な電子トラツプ領域内に包
み、そしして、基板支持電極に印加する電圧を調
整して基板の表面に近接する密なグロー放電を作
り、かつ反応ガスの分子をイオン化し基板へ電気
的に引き寄せ、および基板の表面の材料と反応ガ
スのイオンとを化学的に反応させる、ことを特徴
とするプラズマ処理方法である。

また、本発明は上述の方法を実施するための装
置を含んでなり、特にこの装置は、排気可能な気
密室、この室を排気するためるの手段、この気密
室内へ少なくとも一種の反応ガスを低圧にて導入
するための手段、この気密室内にあつて該気密室
から電気的に絶縁された少なくともひとつの基板
支持表面を有する基板支持電極、およびこの基板
支持表面に電圧を印加するための手段を含むプラ
ズマ処理装置において、該基板支持電極は複数な
平坦な面を有する角柱体を含んでなり、これら面
は少なくともひとつの基板支持表面を含んでお
り、基板支持表面を磁気的な電子トラツピング領
域内に完全に包むように基板支持電極から出て基
板支持表面を横断して伸びそして該電極に再び入
る磁力線を有する磁界を与えるための手段として
反対極性の離れた第１およ第２磁極部材を角柱体
の両端に備え、各磁極部材は該角柱体の面から外
側に突き出ておりかつ該角柱体を完全に取り巻い
て伸び、また基板支持表面は第１および第２磁極
部材の間にあり、これらのことによつて磁界が第
１および第２磁極部材の間の基板支持電極の本体
部分を取り巻く連続ベルト状になることを特徴と
するプラズマ処理装置である。さらに、電極が第
１および第２環状暗部シールドを含んでなり、こ
れらシールドは第１および第２磁極部材それぞれ
を取り巻きかつそれぞれから放射状に外側に離れ
て置かれている。

本発明の上述の目的、その他目的および特色、
並びに、先行技術以上の利点が添付図面に関連し
た下記詳細な説明によつてより明らかになるであ
ろう。

第１図に概略的に示したプラズマ処理装置１０
は本発明に係る一実施態様例の基板支持電極を組
込でおりかつ本発明の方法に従つて運転される。
このプラズマ処理装置は、頂部封止板１３および
底部封止板１４によつて閉じられた両端開放シユ
ル１２を備える密封室１１を含んでいる。密封室
の必要な気密性を与えるに必要であるボルトおよ
びナツトのような従来の把持手段およびＯリング
シールのような従来のシール材は簡略して図示し
ていない。

底部板１３のポンプ排気開孔１５は真空ポンプ
１６に通じている。少なくとも一種の酸素のよう
な反応ガスが単独又はアルゴンのような不活性ガ
スと一諸にそれぞれのソース１７および１８から
それぞれの弁１９および２０そして入口２１を通
つて気密室内へ導入される。

基板支持電極体２２が気密室内へ伸びており、
かつ装着板２３、適切な締結具およびシール（図
示せず）によつて頂部板１３に封止的に取付けら
れている。

基板支持電極体の構造を第２図および第３図を
参照して詳細に説明するが、簡単には、それは管
状支持体２５によつて懸吊された（図示した実施
態様では六角形断面の）角柱糸巻き形状の電極２
４を含んでおり、管状支持体２５は溶接又は他の
方法で装着板２３に取付けられている。

六角柱電極に各面２６には、集積回路の製造で
使用される従来のセラミツクデイスク又は半導体
ウエハような基板２７を装着するための用意があ
る。高周波電力が電源２８から線２９を介して電
極体２２の上端部上に装着された継手（カツプリ
ング）３０に供給される。高周波電力源は従来の
プラズマ処理装置に使用される商業的に入手可能
なタイプのいずれでもよい。継手３０は基板支持
電極２４の内部に冷却水を流すための入口および
出口接続部材を備えている。

第２図および第３図に関連して、基板支持電極
体２２は基本的に角柱電極２４（第３図では暗部
シールドなしで独立して示してある）とこの電極
を装着板２３から懸吊するための組合せ支持構造
体とを含んでなり、そのため電力および冷客流体
が電極に送られる。

電極２４はそれ自身で角柱ブロツク３１を含ん
でなる組立品であり、このブロツクは銅又はアル
ミニウムのような導電性の非磁性材でありかつ上
側端３２および下側端３３を有している。上述し
たように角柱ブロツクは多角形断面を有してお
り、第１図ないし第３図に示した実施態様例では
六角形であるが、電極の面のひとつとなる辺が所
望数ある多角形でもよい。角柱ブロツク３１の各
面には、基板デイスク２７を保持するのに適した
従来の把持手段（図示せず）を備えた浅い円形凹
所３４がある。ブロツク３１はその上端から同心
状に孔明けした中央孔３５および角度的に間隙を
置きかつブロツクの軸と平行でその下端から伸び
た複数のポケツト３６をも有しており、各ポケツ
トは棒磁石３７をすべり込ませて保持するのにあ
つたサイズに作られている。

平坦な上側六角形極片３８が各棒磁石の上端と
接触するようにねじ３９によつて電極ブロツク３
１に取付けられ、かつこの電極ブロツク３１の上
側部を取巻く六角形バンドの形状の極片４０への
磁路となる。磁片３８および４０は軟鉄又は他の
導磁性材で作られる。極片４０は第３図に示した
ようにより簡単な製造および組立てのためにひと
つの六角リング又は独立した６個の斜め継ぎ端部
のある直棒の形態に作られてもよい。各棒磁石の
下端および極片４３の内側表面に接触するように
ねじ４２によつて平坦な下側六角形極片４１が電
極ブロツク３１の下端３３上に取付けられてお
り、この極片４１が同様な磁路を形成する。極片
４３は極片４０と同じであつて電極ブロツク３１
の下側部を取巻いている。極片４１および４３
は、また、導磁性材で作られている。このように
なつている基板支持電極体はねじ４４によつて電
極ブロツク３１に取付けられた極片４０および４
３を持つ角柱糸巻きの形状である。

棒磁石の全ては同一方向に向けられており、磁
石の北極（Ｎ極）が電極ブロツクの上端部に（図
示するように）隣接しているかあるいは下端部に
隣接しているかは重要でない。極片は磁性体構造
を延ばすので、糸巻き状電極体の上側フランジが
ひとつの磁極（例えば、図示した実施態様例での
北極）を形成しそして下側フランジが反対磁極を
形成する。それぞれの磁極は角柱電極ブロツクの
それぞれの端部の周囲にバンド状に延びている。

破線４５によつて表わされた磁力線はこれら磁
極の間の空隙を横切つて延びておりかつ均一かつ
連続的な環状カーテン又はベルトのように電極面
を取巻いて電極構造と組合せて基板の露出表面に
すぐに隣接して囲まれた磁気的な電子トラツプ領
域を形成する。この磁界の強さは約50ガウスない
し約1000ガウスの範囲内が好ましい。

第４図および本発明の装置の運転と関連してよ
り詳しく説明すると、高周波電力を電極へ供給す
るときに、密なグロー放電又はプラズマがこの電
子トラツプ内に発生する。この放電が電極体の隣
接表面にまで延びるのを防止するために、カツプ
形状の下側暗部シールド４６がねじ４７によつて
絶縁体４８に取付けられ、そしてこの絶縁体がね
じ４９によつて極片４１に取付けられている。対
応する傘状上側暗部シールド５０がねじ５１によ
つて管状支持体２５の下側部上に装置されたフラ
ンジ５２に取付けられている。加えて、基板２７
の汚染を防止するために環状極片蓋５３および５
４のそれぞれがねじ５５によつて極片４０および
４３の露出表面に固着されており、これら蓋の材
料はグロー放電中の反応性種（reactive
species）に対して不活性である。

管状支持体２５は装着板２３を介して気密室に
接地されているので、上側暗部シールドは大地電
位であり、一方、下側暗部シールドは基板支持電
極体２４から絶縁されているために平衡電位にて
遊離している。代わりに、下側暗部シールドは接
地された気密室に接続されたフレキシブルな導電
性帯金７１（第１図）によつて接地されてもよ
い。電極体それ自身は併合されて高周波電力供給
機の下端にてねじ５６によつてフランジ５７に取
付けられかつ冷却剤帰り管５８が上側および下側
絶縁スリーブ５９および６０のそれぞれによつて
管状支持体２５と同心状に装着されている。これ
ら絶縁スリーブおよび電極体への接続用フランジ
は適切な従来の真空シール（図示せず）を組み込
んでいる。冷却剤供給管６１が管５８内にかつ同
心状に装着されており、この供給管の下端６２は
中央孔３５の底６３より離れている。このような
配置は、冷却流体が管５８および６１の上端に取
付けられた継手３０内の入口６４へそして供給管
６１を流れ落ちるようにする。次に、冷却剤は管
６１と５８との間の還状空間を通つて戻り、出口
６５を通つて継手３０から出る。

本発明の方法を行なう上述した磁気的に強めら
れた基板支持電極の運転を第１図ないし第４図に
関連して説明する。エツチングのための前処理を
した基板２７を電極２４の面上に載せ、次に、真
空ポンプ１６のスイツチを入れて気密室１１を排
気する。気密室内の成分を十分にガス抜きするた
めに所望真空度を十分長く維持してから、エツチ
ングすべき層の材料に応じた少なくとも一種の反
応ガス又は不活性ガスと反応ガスとの混合ガスを
弁１９および２０を通して気密室内へ所望操業圧
力に達するまで導入する。この操業圧力は典型的
には５ないし500ミリトールの範囲内である。次
に、高周波電力を基板支持電極へ供給する。

本発明の基板支持電極のために完全に囲まれた
磁気的電子トラツプを使用する利点が第４図から
最もよく理解でき、この第４図は支持電極２２上
に装着された基板２７のひとつに隣接する領域の
拡大詳細図である。

高周波電力のこの電極への供給が電極の外周を
取巻いて伸びる磁気帯（belt）の領域内に限定さ
れて存在する密なガス放電又はプラズマの形成の
結果になり、この磁気帯が第４図での断面にて破
線の磁力線４５によつて示してある。グロー放電
は斜線６６内に包含される領域内に発生する。高
周波が好ましいが負直流電位を電極に適用したと
しても、同様な限定された放電が生じる。磁極片
４０および４３は磁気的ギヤツプ近くの領域内プ
ラズマにさらされる。このために、これら磁極片
はプラズマ中に存在する反応性種に不活性な材料
で作られた極片蓋５３および５４によつてそれぞ
れカバーされている。

プラズマ領域は電極電位に維持されたこれら表
面の方向に延びているが達して触れることがない
ことに注目すべきである。プラズマの存在しない
空間６７はプラズマシース（sheath）領域として
知られている。電極が高周波電力供給源に電気容
量的に接続されるときに、プラズマの整流特性が
直流バイアスを電極表面とプラズマとの間に発現
することは良く知られている。（例えば、B.N.
Chapman著：「ガス放電プロセス」の第５章、J.
Wiley ＆ Sons、1980）。このバイアスは、各
高周波サイクル中の非常に短かい時間を除いて、
プラズマが電極に対してプラスであるようにであ
る。この直流バイアスはプラズマシース領域内で
電極表面に対してどこでも垂直な電界を作る。こ
の電界の線を第４図中の矢印６８によつて示す。
プラズマ自身は電界については実質的に自由であ
る。

プラズマ中の反応性種およびイオンの形成メカ
ニズムが負にバイアスされた電極表面からの電子
放出で始まる。いわゆる一次電子がプラズマシー
ス６７内の電界によつて、中性ガス原子との衝突
時にイオン化および反応性種の形成を起こすのに
十分なエネルギーを得ように、プラズマの方へ加
速される。磁界のないところで大部分の一次電子
は電極表面から離れるように動き続け、このこと
によつてグロー放電が電極表面からかなり離れた
領域まで延びる。加えて、電子が接地された気密
室壁体のような陽極表面に達する前に多くの電子
はガス原子と衝突しないので、イオン化および反
応性種発生の程度は限定されている。

第４図の囲まれた磁界はこの状況を劇的に改善
するように電子軌道を変える。例えば、これら電
子は電極面２６からそして基板２７の露出表面か
ら放出されると考えられる。ここでシース電気力
線６８は磁力線４５に対して垂直である。その結
果、Ｅ×Ｂ電子ドリフト運動が電子を角柱電極の
外周の周りを循環するように第４図の平面から出
るように向けられる。そして、電子が基板２７に
非常に近い磁気帯内に常に残つており、これらの
ことによつて電子によつて引き起こされるイオン
化又は反応性種発生が電極表面に近いプラズマ領
域に限定される。

磁極片表面６９および７０（第４図）から放出
された電子は異なる仕方で限定される。ここで
は、シース電気力線が磁力線と平行であるので、
プラズマ領域内へ加速された後で、電子は磁力線
に平行なスパイラス方式に動き続ける。この動き
は電子を反対表面に運ぶ、すなわち、表面６９に
よつて放出された電子が表面７０の方へ動き、あ
るいはその逆である。しかしながら、電子が反対
側シース領域に近ずいたときに、電子はプラズマ
内へ押し返えされ、したがつて行きつもどりつ振
動しながら基板表面近くに必然的にトラツプされ
る。

このように、電子は閉鎖ループＥ×Ｂドリフト
の組合せ作用および行きつもどりつ振動運動によ
つてトラツプされている。電子のガス原子との衝
突によつて、電子がついには電池的に接地された
上側暗空間シールド５０又は下側暗空間シールド
４６に移動するまで、電子が磁力線を横切るよう
になつたときに、電子はこのトラツプからただゆ
つくりと逃げることができ、そして電子は放電か
ら離れる。したがつて、電極面２６とシールド４
６および５０によつて定まる平面との間の放射方
向空間はプラズマ帯の厚さを主として規定し、第
４図からわかるように、プラズマ帯は基板表面に
非常に近い。

上述したように、角柱体の各面において、基板
表面全体を均一にかつ完全に包むような連続した
電子トラツプ領域を形成して、複数枚の基板の相
互間でかつ個々の基板面でプラズマ処理（エツチ
ング処理）を均一に施すことができる。

陽イオン軌道が同じプラズマシース電界によつ
て規定されるが、陽イオンの質量は電子の質量よ
りも非常に大きいために、陽イオンはこの装置に
て使用される磁界（典型的には50ないし100ガウ
ス）によつては実質的には影響されない。このシ
ース電界は電極表面に対して垂直であるので、プ
ラスにチヤージされた反応性種およびイオンがシ
ース電界によつて電極表面２６，６９および７０
の方へ、そしてより重要的には、基板表面に対し
て垂直にその基板表面の方へ加速される。この垂
直な衝突が先に述べた有利なエツチング異方性の
結果になる。

さらに、本発明の磁界の形が反応性プラズマエ
ツチングを行なう際に結果を改善する付加的利点
を与える。

第１に、電極表面２６に平行でかつすぐに隣近
して広がつている磁界がプラズマシース領域内で
の電界を実質的に減らす。この電界が基板の露出
表面の方へ加速されるイオンおよび反応性種に与
えるエネルギーを限定するので、電界への減少が
基板表面に衝突する粒子のエネルギーでの同等の
減少の結果になる。衝突時のイオンの平均エネル
ギーはより低いので基板の加熱はより少ない結果
になる。このように、磁気的に強められたプラズ
マによつて生じる大きな反応性種束であつても、
エツチマスクのポリマー材料は注目に値する分解
が起こるであろう温度以下で残つている。

しかしながら、反応性種又は活性イオンの衝突
時エネルギーがより低くても被エツチング基板層
の材料の原子と反応性種との間の化学的反応速度
は減少しない。この反応速度は、もし基板に衝突
する反応性種粒子のエネルギーが相対的に低い創
始レベルより高くても、注目に値するほど変化し
ない。

第２に、組合せた電極表面磁界形態による電子
の有効なトラツピングが近くに限定された濃いプ
ラズマを形成し、このことが次には基板表面に非
常に近い領域内に高レベルの反応性種を作り、こ
れによつて与えられた入力電力での反応速度を高
めかつローデイング（負荷）効果を減らす。この
ことは改善されたエツチング終了点検出の必要な
しでローデイング効果−引き起こされたマスクア
ンダーカツトを回避する。

第３に、減らされたプラズマシース厚さが基板
へ向つて移動する反応性種と中性ガス原子とのシ
ース領域内での散乱衝突の確率を減らし、このこ
とが、特に、より高いガス圧力でのエツチング異
方性にさらに貢献する。

本発明の有益な効果は第１図および第２図に示
した実施態様例の基板支持電極に限定されない。
事実、ほとんどどんな電極形態でも磁界を組込ん
でおりかつその電極形態内で磁力線が電極表面か
ら現われて電極表面に再び入りそして露出した基
板表面に近く隣接して通るような電極は要求され
た電子抑制条件を満足させるであろう。

例えば、第５図および第６図に第２図および第
３図の基板支持電極の逆な配置を概略的に示す。
この場合に閉じられた磁気カーテンはドーナツ形
電極１０１の内周の周囲に広がつている。電極は
電極ボデイ内の孔に装着された棒永久磁石１０２
を有する。これら磁石が極片１０３および１０４
に接触してドーナツ形電極の内側部分の周囲に閉
ループの磁界を形成し、この磁界線は電極表面１
０７上に装着された基板１０６の露出表面１０５
に実質的に平行かつ近く隣接して延びている。し
たがつて、基板は第２図および第３図の電極態様
側で発生する同一タイプの密なガス放電に前述し
た運転条件下でさらされる。暗部シールド、極片
蓋、電極へ高周波電力を供給する手段および気密
室は図示していないが、これらは前述した実施態
様例のものと同様なものである。

実施例 本発明の利点を説明するために、第２図および
第３図の実施態様例でのような構造の基板支持電
極を第１図のスパツタリング装置と同様な装置内
に設置して、シリコンウエハの表面からポリマー
レジストを取り除くために使用した。気密室の初
期排気の後で、酸素を室内圧力が約20ミリトール
に達するまで導入した。ウエハー温度上昇および
ホトレジスト除去速度を同時に測定した。次に、
ウエハーへ伝えらねた熱束を温度上昇から計算し
かつ除去速度で割つて除去効率係数（除去速度対
ワツト密度）が得られる。標準的ダイオード処理
のための対応する効率係数と比較して本発明の磁
気的に強められた処理では４倍向上していた。

さらに、磁気的に強められた基板支持電極のプ
ラズマシース厚さは標準的ダイオード形態の場合
より約10分の１減少しかつ基板支持電極の動作電
圧が10ないし20分の１減少したことがわかつた。
このことは、シースを通過しているときに反応性
種の得た運動エネルギー同じ係数だけ減少し、こ
のことで上述した有利な低い衝突エネルギーを得
ることを意味している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る基板支持電極体を含む
プラズマ処理装置の部分断面正面図であり、第２
図は、第１図の基板支持電極体の部分断面図であ
り、第３図は、第２図に示した基板支持電極体の
斜視図であり、第４図は、第２図および第３図の
基板支持電極体のグロー放電領域の拡大部分斜視
図であり、第５図は、本発明に係る別の実施態様
の基板支持電極体の正面断面図であり、第６図
は、第５図中の線−に沿つた基板支持電極体
の半分の平面断面図であつて、残り半分は図示し
たものと対称である。 １１……気密室、１６……真空ポンプ、１７…
…反応ガス、１８……不活性ガス、２２……基板
支持電極体、２４……基板支持電極、２５……管
状支持体、２６……電極面、２７……基板、２８
……電源、３１……角柱ブロツク、３７……棒磁
石、３８，４０，４１，４３……極片、４５……
磁力線、４６，５０……シールド、６０……プラ
ズマシース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気密室１１内の基板支持電極２４の上に少な
   くとも１枚の基板２７を配置する工程、前記気密
   室を排気する工程、この気密室内へ反応ガスを導
   入する工程、および前記基板支持電極に電圧を印
   加する工程を含んでなるプラズマ処理方法におい
   て、 前記基板支持電極２４を、前記基板を担持する
   複数の基板支持表面３４を有する角柱体３１と、
   該角柱体の両端にあつて該角柱体の面から外側に
   突き出てかつ該角柱体を完全に取り巻いて広がつ
   ている反対極性の第１および第２磁極部材４０，
   ４３とから構成して、前記基板支持電極から出て
   前記基板の表面上を横断して伸びて前記基板支持
   電極に再び入る磁力線４５を有する磁界を与え
   て、前記基板の表面を包むように前記角柱体表面
   の周りに均一で連続的なベルト状の磁気的な電子
   トラツプ領域を形成し、 前記基板支持電極に印加する電圧を調整して前
   記基板の表面に近接する密なグロー放電を作り、
   かつ前記反応ガスの分子をイオン化し前記基板２
   ７へ電気的に引き寄せ、および 前記基板２７の表面の材料と前記反応ガスのイ
   オンとを化学的に反応させる、 ことを特徴とするプラズマ処理方法。 ２ 前記磁力線が少なくとも１枚の基板の露出表
   面とほぼ平行に伸びていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記基板支持電極上に基板を配置する工程が
   多数の基板を前記角柱体の基板支持表面上に間〓
   をおいて配置することを含んでなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項の方法。 ４ 複数の前記基板が前記角柱体の外側表面を取
   り巻くように配置されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 前記基板支持電極に電圧を印加する工程が前
   記基板支持電極に電気容量的に結合された高周波
   電圧を印加することを含んでなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 前記磁界が約50ないし約100ガウスの間であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ７ 排気可能な気密室１１、この室を排気するた
   めるの手段１６、この気密室内へ少なくとも一種
   の反応ガスを低圧にて導入するための手段１７，
   １９，２１、この気密室内にあつて該気密室から
   電気的に絶縁された少なくともひとつの基板支持
   表面３４を有する基板支持電極２４、およびこの
   基板支持表面に電圧を印加するための手段２８を
   含むプラズマ処理装置において、前記基板支持電
   極２４は複数な平担な面を有する角柱体３１を含
   んでなり、これら面は少なくともひとつの基板支
   持表面３４を含んでおり、前記基板支持表面を磁
   気的な電子トラツピング領域内に完全に包むよう
   に前記電極から出て前記基板支持表面を横断して
   伸びそして前記電極に再び入る磁力線４５を有す
   る磁界を与えるための手段が反対極性の離れた第
   １および第２磁極部材４１，４３を含んでなり、
   各磁極部材は前記角柱体の面から外側に突き出て
   おりかつ該角柱体を完全に取り巻いて伸び、また
   前記基板支持表面は前記第１および第２磁極部材
   の間にあり、これらのことによつて前記磁界が前
   記第１および第２磁極部材の間の前記基板支持電
   極の本体部分を取り巻く連続ベルト状になること
   を特徴とするプラズマ処理装置。 ８ 前記プラズマ処理装置がさらに第１および第
   ２暗部シールド４６．５０を含んでなり、これら
   シールドは前記第１および第２磁極部材のそれぞ
   れから放射状に外側に離れて置かれかつそれぞれ
   を完全に取り巻いて伸びており、そしてこれらシ
   ールドは前記基板支持電極から絶縁されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項記載のプラ
   ズマ処理装置。 ９ 前記基板支持電極は軸に面する複数の平坦な
   内側表面１０７を有するドーナツ形角柱を含んで
   なり、これら内側表面は少なくともひとつの基板
   支持表面を含んでおり、そして前記磁界を与える
   ための手段は反対極性の離れた第１および第２磁
   極部材１０３，１０４を含んでなり、各磁極部材
   は前記平坦な内側表面から突き出ておりかつ前記
   軸を完全に取り巻いて伸びており、および前記基
   板支持表面が前記第１および第２磁極部材の間に
   あり、これらのことによつて前記磁界が前記基板
   支持表面と前記軸との間に連続カーテン状になる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載のプ
   ラズマ処理装置。