JPH0481324B2 - - Google Patents

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JPH0481324B2
JPH0481324B2 JP57150796A JP15079682A JPH0481324B2 JP H0481324 B2 JPH0481324 B2 JP H0481324B2 JP 57150796 A JP57150796 A JP 57150796A JP 15079682 A JP15079682 A JP 15079682A JP H0481324 B2 JPH0481324 B2 JP H0481324B2
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JP
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plasma
chamber
transformer
plasma chamber
power source
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Aaru Rainbaagu Aran
Enu Sutainbaagu Jooji
Bii Zaroin Chaarusu
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RAMU RISAACHI CORP
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RAMU RISAACHI CORP
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • 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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
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  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 プラズマまたはドライエツチングは、正および
負のイオンおよびラジカルに解離されたガスが、
基板から材料の選択された部分を除去するために
基板上に配置された未保護部分と反応する、集積
回路の装置に使用される公知技術である。エツチ
ングは一般に、制御された圧力環境において無線
周波数電力を加えることによつてプラズマの形成
される、エツチングガスを含有する室中で行なわ
れる。また、エツチングまたはストリツピング
は、反応性荷電粒子をプラズマ室からエツチング
またはストリツピングすべき装置を含む領域に運
搬することによつて、プラズマ室から下流で行な
うこともできる。
恐らく、エツチング室に電力を供給する最も普
通の方法は、直接結合によるものである。この方
法では、プラズマ室内に電極を配置し、直接に交
流電源に接続する。かかる方法においては、電極
間に放電が起き、スパツタによる工程生成物、化
学反応、取込まれおよび／または吸収された不純
物の放出がはじまる。これらの工程生成物または
汚染物は粒状またはガス状で放出され、半導体装
置上へ沈積してしばしば該装置の有効性を損な
う。
この問題は過去においては、電源がプラズマ室
に間接的に結合される容量結合によつて克服され
た。電極をこのようにプラズマ室内で結合しない
ことにより、電極放電およびこれによつて形成さ
れる汚染物の問題は克服される。
しかし、電源とプラズマ室との間の容量結合は
高周波数電源の使用を必要とする。容量結合を使
用する場合に高周波数を使用する理由は、容量結
合された装置において低周波数を使用すれば結合
部で多くの電力が失われ、プラズマ負荷には十分
でなくなるからである。こうして、容量結合では
該装置は高周波数において有効であるにすぎな
い。かかる高周波数使用の必要性によつて結合素
子の損傷または破壊、たとえば導体を通る火花発
生、真空管の破壊、一次巻線の短絡などが起きる
が、これは高電力必要性から結合部に阻止すべき
大きい電圧が生じるからである。さらに、かかる
システムの費用は、高周波数発電機は一般に低周
波数電源よりも著しく高価であるので大きい。
本発明は、容量結合の欠点を除去するととも
に、直接結合と関連せる問題を除去するものであ
る。
本発明は半導体装置のプラズマエツチング装置
に関し、プラズマ室を備え、該プラズマ室は該室
を通る開口の、まわりに連続放電路を形成する管
状装置を有し、電源、プラズマ室中にプラズマを
発生させるため電源をプラズマ室に誘導結合する
ための変圧装置、プラズマ室中に配置された、１
つまたは幾つかの半導体装置を支持するための導
電性材料からなるプラツトホーム装置、該プラツ
トホームに接続された、プラズマと半導体装置と
の間のシース電圧のレベルを制御するための直流
または交流の可変電源を有することを特徴とす
る。
本発明の実施例は一般に、位相幾何学的にトロ
イダルである、つまりドーナツ形の連続閉回路を
形成する管からなるプラズマ室を有する。プラズ
マ室は、プラズマガスが室に入る入口とプラズマ
室から消費されたガスが排出される出口とを有す
る。変圧器鉄心は、交流電源をプラズマ室に結合
する。変圧器は、管の一部を取り囲みかつドーナ
ツの中央開口を通る、フエライトのような高透磁
率の鉄心材料からなる。鉄心は巻数１以上の一次
巻線を交流電源に結合し、連続閉路が巻数１の二
次巻線を形成する場合プラズマを生じる。交流電
源を一次巻線に接続すると、管の連続路中に電流
が流れてエツチングガスをイオン化し、これによ
つてエツチングプラズマが発生する。エツチング
すべきシリコンウエーハ上のフイルムのような装
置は、プラズマ室内に配置するか、またはプラズ
マ室とエツチングまたはストリツピング（つま
り、フオトレジスト除去）用出口との間で下流に
配置することができる。
プラズマ室は、ウエーハおよび補助電極を保持
するための導電性プラツトホームを含有していて
もよい。導電性プラツトホームは可変電源に接続
される。導電性板への電圧を調節することによつ
て、異方性エツチングの程度および／またはエツ
チング速度を調節することができる。
次に、添付図面につき本発明を詳述する。
第１図には、管構造体１０が示されている。管
構造体１０はパイレツクスまたは類似の非導電性
ガラス、セラミツクまたは耐熱性プラスチツク材
料からつくられていてもよい。管構造体はガス入
口１１とガス出口１２を有する。
ガス入口１１は一般に、エツチングガス源（図
示せず）に接続され、出口部はポンプまたは真空
源に接続されている。他の手段（図示せず）は一
般に管構造体内のエツチングガスおよび管構造体
から出る消費ガスの流速を調節しかつ管構造体内
の圧力を若干の所望値に維持する。かかる流速お
よび圧力制御手段は、米国特許願分類番号第
223197号（名称”モルガス流制御器、本願と同じ
譲受人）に記載されている。
管構造体１０は４つの脚部１３，１４，１５お
よび１６を有し、これらは開口１７のまわりで連
続閉回路を形成する。管構造体１０は位相幾何学
的にドーナツ形である。重要な特徴は、ガス放電
電流路が完全なループであつて、その中央の開口
を通つて一次側および二次側の磁束が結合される
ということである。
開口１７およびそれを囲む管構造体の脚部１５
を通して、フエライトのような磁性材料または類
似の透磁性材料からなる変圧器鉄心１８が配置さ
れている。
巻数１または若干の一次巻線１９が鉄心１８に
巻かれている。管構造体１０により鉄心１８のま
わりに形成される連続路は、二次巻線として働
き、こうして変圧器２０が完成する。
一次巻線１９はスイツチ２１ａを介して交流電
源２１に接続されているので、スイツチ２１ａが
閉じた場合、電流が脚部１３，１４，１５および
１６の連続ループ路を流れる。この電流がループ
路容積中でガスからプラズマを生成し、この中で
たとえばシリコンウエーハ上のフイルムのエツチ
ングを行なうことができる。
上記は、電源がプラズマ発生装置に誘導結合さ
れている、上述した利点を有する、つまり直接結
合と容量結合の双方と関連せる問題を克服するシ
ステムを記載する。
第１図の実施例は主として、生じたプラズマの
反応性荷電粒子がプラズマから下流にリモートエ
ツチングまたはストリツピング室に運搬される下
流エツチング用に設計されている。
こうして、第１図の実施例においては、エツチ
ングまたはストリツピング室２２の内容積は出口
１２を介して管構造体１０のプラズマ室２７と連
通している。エツチング室２２の内容積２３は、
口２６によりガスを排気して容積２３中およびプ
ラズマ室２７中の圧力をエツチングに適当な値に
維持するためのポンプ２５に口２４により接続さ
れている。またポンプ２５は、容積２７中で発生
した反応性の荷電粒子を、エツチングまたはスト
リツピングの行なわれる容積２３中へ運搬する。
室２２はその中に、エツチングまたはストリツピ
ングすべきウエーハ２９を支持するためのプラツ
トホーム２８が配置されている。
第２図は、下流エツチングに反して、プラズマ
の発生する室内でエツチングの行なわれる本発明
の１実施例を示す。第２図のプラズマ発生構造は
大体において第１図のものと類似であり、混合を
さける必要のある場合にのみ異なる参照数字が使
用されている。
第２図の実施例は管構造体１０を有する。脚部
１３，１４，１５および１６でつくられている管
構造体１０は開口１７を形成し、従つて連続路を
形成する。脚部１３は第１図の脚部１３よりも大
きい容積を取囲む。脚部１３内の容積は、下記に
述べるように、１つまたは数個のウエーハを収容
するのに十分な大きさでなければならない。
脚部１３の底は開いていてプラズマ室または容
積２７に自由に接近しうる。脚部１３の端のまわ
りに、絶縁材料でつくられたジヤケツト３１が配
置されている。ジヤケツト３１は、脚部１３の開
放端を常用の手段、たとえば“Ｏ−リング”３２
によつてガス密に閉じる。ジヤケツト３１は可動
で、プラズマ室２７中および外へのウエーハの自
由な装入および除去を許容する。ジヤケツト３１
の底部３１ａには、複数の直立または横置位置の
ウエーハ３４を支持するためのプラツトホーム３
３が存在する。ウエーハ３４は常用の手段によつ
て適正位置に保つことができる。
また、管構造体１０はエツチングガスを室２７
中へ収容するための入口１１およびプラズマ室室
２７から消費されたガスを排気し、室２７内の圧
力を所望の値に維持するための真空源、たとえば
第１図のポンプ２５に類似のポンプに接続された
出口１２を有する。
変圧器２０は、脚部１５を取囲みかつ開口１７
を通るフエライトまたは他の適当な磁性材料から
なりかつ巻数１または若干の一次巻線１９を有す
る鉄心を有する。第２図の変圧器２０は第１図の
変圧器２０と同じに作用しかつ変圧器２０の二次
側である脚部１３，１４，１５および１６によつ
て形成されたプラズマ室２７の連続路中に電流を
発生させるための誘導結合された交流電源２１を
備えている。この電流がエツチングガスのプラズ
マを発生し、これによつてウエーハ３４のエツチ
ングが行なわれる。
第３図は、第３図がプラズマ室２７内に、１つ
または若干のウエーハ３６を載置しうる導電性プ
ラツトホーム３７を包含する点を除き、第２図と
大体において同じである。導電性プラツトホーム
３７は、ジヤケツト３１の底部３１ａを貫通する
導線３９により可変電源４０に接続されている。
電源４０は直流または交流電源であり、これはプ
ラズマと基板、つまりウエーハとの間のシース電
圧のレベルに調節するために変えることができ、
該電圧によりイオンが基板に運搬される方法が定
まる。若干の実施例においては、１つの補助電極
をウエーハに適用される電位に対する基準として
プラズマと接触して加えることが必要である。交
流バイアスに対しては、この電極は室の外にあつ
て、プラズマに容量結合されていてもよい。
第３図の装置の誘導結合（ないしは容量結合）
の主な利点は、電力を直接にプラズマシースに適
用する必要はないということである。従つて、プ
ラズマの発生は、電源４０および導電性プラツト
ホーム３７によつて独立に制御することができ
る。このシステムの付加的利点は、高圧および低
圧において等しく適用しうることであり、誘導結
合が均一な高い電力励起を生じかつバイアスを調
節することによつてウエーハ表面へのイオン運搬
を任意に調節できる高電圧においてとくに重要で
ある。
他のすべての点において、第３図の実施例は第
２図および第１図の実施例と同一に働く。
種々の図面の電気的パラメータは大部分が所望
のエツチングの幾何学およびタイプの関数である
が、電気的パラメータの若干の代表例は次のとお
りである：プラズマ室に適用させる電力は100〜
300ワツトの間で変化することができ、実際の実
施例では巻数２の一次巻線である一次巻線１９に
適用される入力電圧は100ボルトであり、これに
より二次巻線に50ボルトを出現させる。プラズマ
室２７中を流れる電流は２アンペア〜５アンペア
の範囲内にあつてもよい。室２３内の圧力は0.5
トルの大きさであつてもよいが、その最大値は変
圧器電圧および装置の幾何学的形態に依存しかつ
実質的に１気圧以上に達しうる。
入力電圧の周波数は毎秒60サイクルまたはこれ
よりも低くてもよいが、入力電圧の代表的周波数
範囲は20キロヘルツと１メガヘルツの間である。
少なくとも10メガヘルツの範囲内にある容量結合
が使用される場合には、これは入力電圧の所望周
波数からの実質的減小である。
また、誘導結合においてさえ、電源周波数が高
い場合に考慮しなければならない容量性リアクタ
ンスが存在する。それで、容量結合において周波
数が１メガヘルツよりもはるかに高い場合、若干
の容量結合が存在しうる。
上記の範囲内で本発明の他の変更形および実施
例が可能であるが、これらは特許請求の範囲に記
載された制限以外の、本発明に対して課せられる
制限と解すべきではない。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の実施例を示すもので、第１
図はシリコンウエーハの下流ストリツピングに有
用な、本発明の１実施例の略示図：第２図は１つ
または数個のシリコンウエーハのエツチングに有
用な、本発明の他の実施例の略示図：第３図はウ
エーハ用導電性プラツトホームおよび制御用補助
電極を使用する、本発明の別の実施例の略示図で
ある。 １０……管構造体、１１……ガス入口部分、１
２……ガス出口部分、１３，１４，１５，１６…
…脚部、１７……開口、１８……変圧器鉄心、１
９……一次巻線、２０……変圧器、２１……交流
電源、２２……エツチング室、２３……エツチン
グ室の内容積、２５……ポンプ、２７……プラズ
マ室、２８……プラツトホーム、２９……ウエー
ハ、３１……ジヤケツト、３２……Ｏ−リング、
３４……ウエーハ、３７……プラツトホーム、４
０……可変電源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ プラズマ室を備え、該プラズマ室は該室を通
    る開口の、まわりに連続放電路を形成する管状装
    置を有し、電源、プラズマ室中にプラズマを発生
    させるため電源をプラズマ室に誘導結合するため
    の変圧装置、プラズマ室中に配置された、１つま
    たは幾つかの半導体装置を支持するための導電性
    材料からなるプラツトホーム装置、該プラツトホ
    ームに接続された、プラズマと半導体装置との間
    のシース電圧のレベルを制御するための直流また
    は交流の可変電源を有する、半導体装置のプラズ
    マエツチング装置。 ２ 変圧装置が、管状装置の一部のまわりに配置
    されかつ開口を通る高透磁率の鉄心、電源に接続
    された鉄心を取り巻く一次巻線、変圧装置の二次
    巻線として働く連続放電路を有する、特許請求の
    範囲第１項記載の装置。 ３ 変圧装置が、管状装置の一部のまわりに配置
    されかつ開口を通る高透磁率の鉄心、電源に接続
    された鉄心を取り巻く一次巻線、変圧装置の二次
    巻線として働く連続放電路を有し、プラズマ室か
    ら遠い出口装置中に接続された室装置、プラズマ
    室内のプラズマからの荷電粒子を該室装置に運搬
    するポンプ装置を有し、これによつて該室装置中
    に配置されたウエーハに対しフオトレジストのス
    トリツピングを行う、特許請求の範囲第１項記載
    の装置。 ４ 変圧装置が、管状装置の一部のまわりに配置
    されかつ開口を通る高透磁率の鉄心、電源に接続
    された鉄心を取り巻く一次巻線、変圧装置の二次
    巻線として働く連続放電路を有し、プラズマ室を
    通つてエツチングガスを運搬しかつプラズマ室内
    の圧力を所望の値に維持するための、出口装置に
    接続されたポンプ装置を有する、特許請求の範囲
    第１項記載の装置。 ５ 変圧装置の巻数比がｎ：１である、但しｎは
    任意の所定数であつてもよい、特許請求の範囲第
    ３項記載の装置。 ６ 変圧装置のの巻数比がｎ：１あでる、但しｎ
    は分数を包含する任意の所定数であつてもよい、
    特許請求の範囲第４項記載の装置。
JP57150796A 1981-09-01 1982-09-01 プラズマエツチング装置 Granted JPS5845736A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US298416 1981-09-01
US06/298,416 US4431898A (en) 1981-09-01 1981-09-01 Inductively coupled discharge for plasma etching and resist stripping

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5845736A JPS5845736A (ja) 1983-03-17
JPH0481324B2 true JPH0481324B2 (ja) 1992-12-22

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ID=23150426

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JP57150796A Granted JPS5845736A (ja) 1981-09-01 1982-09-01 プラズマエツチング装置

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EP (1) EP0073963B1 (ja)
JP (1) JPS5845736A (ja)
DE (1) DE3277716D1 (ja)

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