JPH0527967B2

JPH0527967B2 -

Info

Publication number: JPH0527967B2
Application number: JP60006548A
Authority: JP
Inventors: Katsuzo Ukai
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1993-04-22
Also published as: JPS61166028A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、プラズマ放電を利用して基板にエ
ツチング処理をするドライエツチング装置に関す
る。

（従来の技術）この種の装置として、平行平板型ドライエツチ
ング装置が従来から知られている。

この平行平板型ドライエツチング装置は、第４
図ａに示すように、真空室１内にカソード電極２
とアノード電極３とを対向させる一方、カソード
電極２には高周波電源４を接続するとともに、こ
のカソード電極２に基板５を直接載置するように
している。

このようにした真空室１に所定のガスを導入し
て、カソード電極２に高周波電力を印加すると、
両電極２，３間にプラズマが発生する。

このようにプラズマが発生すると、第４図ｂに
示すように、プラズマのポテンシヤル電圧Vpと、
カソード電極２のセルフバイアス電圧Vsとで電
位差が生じるが、この電位降下（Vp−Vs）でイ
オンが加速されて基板５に照射する。したがつ
て、上記電位差が大きければ大きいほど、換言す
れば、セルフバイアス電圧Vsの絶対値が大きけ
れば大きいほど、基板５に対するイオンの照射エ
ネルギーも大きくなる。

このようにイオンエネルギーを大きくすれば、
異方性の強いエツチングが可能になり、その加工
精度も向上することになるが、そのために高周波
電力を大きくすると、こん度は、イオンエネルギ
ーが大きくなりすぎて、基板５を損傷することが
あつた。

特に、エツチング作業が一通り終つた後に、細
部についてエツチングするオーバーエツチングの
ときに、このイオン衝撃による損傷が大きくな
り、当該基板５のデバイス特性等を損なうことが
あつた。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のイオン衝撃を小さくするために、従来は
真空室１内の圧力を高くしたり、高周波電力を小
さくしてセルフバイアス電圧Vsを小さくしたり
していた。

しかし、真空室１内の圧力を高くしたり、高周
波電力を小さくすると、プラズマの発生が不安定
になり、しかもオーバーエツチング以外のエツチ
ング時に十分なイオンエネルギーが得られなくな
るので、その異方性が弱くなるとともに、加工精
度が落ちる等の問題があつた。

また、このイオンエネルギーを制御するものと
して、特開昭58−202531号に記載された装置が知
られているが、この装置は、アノード電極に基板
を載置しているために、アノード電極のセルフバ
イアス電圧Vpしか制御できない。そのために、
第４図ｂに示すように、その電圧の制御範囲が小
さくなる。したがつて、この従来の装置では、イ
オンエネルギーの制御範囲も小さくならざるを得
ないという問題があつた。

この発明は、異方性の強いエツチング特性を維
持しながら、オーバーエツチング時には当該基板
に対するイオン衝撃が少ないドライエツチング装
置の提供を目的にする。

（問題点を解決するための手段）この発明は、真空室内に、高周波電力を印加す
るカソード電極と、接地された真空室から絶縁さ
れたアノード電極とを備えるとともに、カソード
電極に基板を載置し、アノード電極には、コンダ
クタンス及びキヤパシテイーを可変にした同調回
路を接続する構成にしている。

（本発明の作用）上記の構成のもとでは、同調回路のコンダクタ
ンスやキヤパシテイー等を調整することによつ
て、両電極の電圧の位相を任意に調整できる。

そして、上記位相を180度ずらすと、セルフバ
イアス電圧が最大になり、その位相差をゼロにす
るとセルフバイアス電圧が最少になる。

（本発明の効果）この発明の装置によれば、高周波電力が一定で
も、セルフバイアス電圧を任意に調整できるの
で、その使用条件等に応じて最適なセルフバイア
ス電圧を選択できる。

したがつて、安定なプラズマを発生させるため
に必要な最小の高周波電力を用いつつ、通常のエ
ツチング時にはセルフバイアス電圧を高くして、
異方性が強く、しかも加工精度の高いエツチング
特性を維持できる。また、オーバーエツチング時
には、セルフバイアス電圧を低くしてイオン衝撃
を少なくできるので、当該基板を損傷したりする
問題も解決できる。

また、カソード電極に基板を乗せているので、
ポテンシヤル電圧とセルフバイアス電圧とを同時
に制御できるので、その制御範囲を十分に大きく
保つことができる。

（本発明の実施例）第１図に示した第１実施例は、真空室１１内に
カソード電極１２とアノード電極１３とを対向さ
せるとともに、これら両電極１２，１３は絶縁体
１４，１５で真空室１１から絶縁している。

上記カソード電極１２は、高周波整合回路１６
を介して高周波電源１７に接続し、アノード電極
１３を同調回路１８に接続している。

この同調回路１８は、コイル１８ａとコンデン
サー１８ｂとを並列に接続するとともに、それら
のコンダクタンス及びキヤパシテイーを可変にし
ている。

さらに、上記真空室１１には、流量調整器１９
及びカツトバルブ２０を有するガス導入路２１を
接続する一方、カツトバルブ２２及び圧力調整器
２３を介して真空ポンプ２４にも接続している。

しかして、カソード電極１２に基板２５を載置
するとともに、カツトバルブ２２を開いて真空ポ
ンプ２４を駆動して、当該真空室１１内を排気す
る。このようにして真空室１１内が十分に排気さ
れたら、カツトバルブ２０を開き、流量調整器１
９を介して所定のガスを導入する。

そして、圧力調整器２３を動作させて真空室１
１内を所定の圧力にするとともに、高周波電源１
７を動作させ、高周波整合回路１６を介してカソ
ード電極１２に高周波電力を印加する。

このようにカソード電極１２に高周波電力を印
加すると、真空室１１内にプラズマ放電が生じる
ので、プラズマのポテンシヤル電圧Vpと、カソ
ード電極１２のセルフバイアス電圧Vsとで電位
差が生じる。そして、この電位降下（Vp−Vs）
でイオンが加速されて基板２５を照射するので、
当該基板２５はエツチングされる。

このとき、アノード電極１３に接続した同調回
路１８のコイル１８ａのコンダクタンスとコンデ
ンサー１８ｂのキヤパシテイーとを調整すること
によつて、カソード電極１２に接続された高周波
電力に対して、アノード電極１３側の位相をずら
すことができる。

そして、この位相を180度ずらすと、両電極１
２，１３間の電位差、換言すれば、上記ポテンシ
ヤル電圧Vpとセルフバイアス電圧Vsとの電位差
（Vp−Vs）が大きくなるので、電極１２の表面
に発生するセルフバイアス電圧Vsも相対的に高
くなる。このようにセルフバイアス電圧Vsが高
くなれば、イオン衝撃も大きくなるので、異方性
の強いエツチングができ、しかも、その加工精度
も向上する。

また、位相差をゼロにすると電位差（Vp−
Vs）が小さくなるので、セルフバイアス電圧Vs
も相対的に低くなり、それだけイオンの衝撃力も
小さくなる。

このように高周波電力が一定でも、上記位相を
調整することで、カソード電極１２側のセルフバ
イアス電圧Vsを制御できるので、例えば、安定
なプラズマ放電が可能な範囲で当該高周波電力を
最小に保ちながら、上記セルフバイアス電圧Vs
を最大にすることも可能になる。

つまり、最小な高周波電力を用いながら、セル
フバイアス電圧Vsを最大にして、イオン衝撃を
大きくし、異方性の強い加工ができるし、オーバ
ーエツチング時には、上記位相差をゼロにしてセ
ルフバイアス電圧を低くし、イオン衝撃を少なく
できる。

なお、カソード電極１２に印加された高周波電
力に対して、アノード電極１３の位相をずらして
セルフバイアス電圧Vsを制御するということは、
両電極１２，１３間の放電インピーダンスを制御
して当該セルフバイアス電圧Vsを制御すること
と原理的には同一である。つまり、放電インピー
ダンスを小さくすれば、セルフバイアス電圧が低
くなり、逆に放電インピーダンスを大きくすれ
ば、セルフバイアス電圧が高くなる。

第２図に示した第２実施例は、真空室１１の外
側にソレノイドコイル２６及び２７を設けるとと
もに、カソード電極１２側では絶縁体１４以外に
絶縁体２８を設け、この絶縁体２８で、カソード
電極１２のプラズマ照射面以外の部分を隠蔽する
ようにしいている。

そして、上記以外の構成は、上記第１実施例と
同様である。

しかして、ソレノイドコイル２６，２７に直流
電力を印加すると、矢印２９方向の磁界が発生す
るが、そのために電子は、磁界の影響で擬似サイ
クロイド運動をする。

このように電子が擬似サイクロイド運動をする
と、そのプラズマが一層高密度化するので、それ
だけ放電インピーダンスを小さくできる。

このように放電インピーダンスを小さくすれ
ば、カソード電極１２側に発生するセルフバイア
ス電圧Vsをさげられるので、イオン衝撃による
基板２５の損傷をなくすことができる。

なお、両電極１２，１３間に発生させる磁界
は、上記のように一方向の磁界だけでなく、交番
磁界でも回転磁界でもよい。特に、交番磁界や回
転磁界の方が、プラズマの高密度化を達成しやす
いので、その効果が一層顕著になる。

第３図に示した第３実施例は、両電極１２，１
３に沿つて一対の磁石３０，３１及び３２，３３
を設けたもので、より高密度化したプラズマを発
生させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は第１実施例の概略図、第２図は第
２実施例の概略図、第３図は第３実施例の概略
図、第４図ａは従来の概略図、第４図ｂはプラズ
マのポテンシヤル電圧Vpとセルフバイアス電圧
Vsとの関係を示すグラフである。１２…カソード電極、１３…アノード電極、１
８…同調回路。

Claims

【特許請求の範囲】１真空室内に、高周波電力を印加するカソード
電極と、接地された真空室から絶縁されたアノー
ド電極とを備えるとともに、カソード電極には基
板を載置し、アノード電極には、コンダクタンス
及びキヤパシテイーを可変にした同調回路を接続
してなるドライエツチング装置。２基板が載置されるカソード電極に沿つて、か
つ両電極間に直交する磁場を発生させる手段を設
けた特許請求の範囲第１項記載のドライエツチン
グ装置。