JPH06291085A - プラズマの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 いわゆるゲート破壊の生起を効果的に防止で
きるプラズマの制御方法を提供することにある。 【構成】 エッチングの進行中、プラズマに電磁石によ
り磁場を印加してプラズマを高密度化する一方、エッチ
ングの終了前に、この印加している磁場の強度を弱くす
るように電磁石を制御することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高真空中でプラズマを
発生させ、スパッタ又はこれと併用された化学反応によ
ってドライエッチングを行う際、高真空下で磁場により
プラズマを高密度化するプラズマの制御方法に関し、特
に、ゲート破壊を有効に防止できるプラズマの制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、マグネトロン・リアクティブイ
オン・エッチング装置では、高真空中でプラズマを発生
させ、スパッタ又はこれと併用された化学反応によって
ドライエッチングを行う際、高真空下で磁場によりプラ
ズマを高密度化して、高エッチングレートでのエッチン
グを可能にしている。

【０００３】具体的には、平行平板形のプラズマエッチ
ング装置では、図５に示すように、エッチング室１の外
側で互いに対向するようにして、一対の電磁石（又は永
久磁石）２，３が配置され、図の左側の電磁石２がＮ
極、図の右側の電磁石３がＳ極として、電磁石２から電
磁石３に磁力線が図５に実線で示すようにかけられる。
また、紙面に垂直に電界がかけられる。これにより、エ
ッチング室１内で発生されているプラズマの電界内の電
子は、図５破線で示すように、電界に垂直で磁力線に垂
直な方向に進行する。その結果、図５の上方の方ではプ
ラズマの密度が密になり、図５の下方の方では疎とな
る。そのため、エッチング時に、電極５ａ（ウェハ４）
上では、図５の符号ａで示す部分の方が符号ｂで示す部
分よりエッチングレートが高くなり、ウェハ４を回転す
ることにより又は磁界の方向を反転することにより、ウ
ェハ４全体としては、高エッチングレートでのエッチン
グが可能になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４は、エッチングが
進行している状態でのウェハ４の断面図であり、ウェハ
４のシリコン基板４ａの上のアルミニウム膜４ｂがエッ
チングされている。このとき、上述したように、電界が
かけられているプラズマＰに磁界がかけられていると、
プラズマＰは、電界内の電子の進行方向に密に集まるた
め、図４に示すように、プラズマＰは、図４の右側程高
密度になっており、プラズマＰに傾りが生じている。エ
ッチング進行途中においては、このようなプラズマＰの
傾りが生じていても、特に際だった問題はない。

【０００５】しかし、エッチングが終了する直前には、
このようなプラズマＰの傾りが生じていると、図４に示
すように、ウェハ４のアルミニウム膜４ｂにおける右側
と左側では、電界の電位が異なっているため、アルミニ
ウム膜４ｂの右側から左側に過電流が流れることがあ
る。その結果、アルミニウム膜４ｂが損傷され、いわゆ
るゲート破壊が生起され、従来、問題となっていた。

【０００６】本発明の目的は、このような事情に鑑みて
なされたものであって、いわゆるゲート破壊の生起を効
果的に防止できるプラズマの制御方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係るプラズマの制御方法は、高真空中でプ
ラズマを発生させてスパッタ又は化学反応によってドラ
イエッチングを行う際、磁場を印加してプラズマを高密
度化するプラズマの制御方法において、エッチングの進
行中、プラズマに電磁石により磁場を印加してプラズマ
を高密度化する一方、エッチングの終了前に、この印加
している磁場の強度を弱くするように電磁石を制御する
ことを特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明では、エッチングの終了前に、この印加
している磁場の強度を弱くするようにプラズマを制御し
ている。プラズマは、磁界が強い場合には、密になる
が、磁界が弱い場合には、密度が疎となり、均一に分布
する。したがって、エッチング進行中に傾りが生じてい
たプラズマは、エッチング終了直前に磁場の強度を弱め
ることによって、エッチング終了直前に均一化される。
これにより、電界に電位差が生じることがなく、被処理
物（例えば、ウェハ）には、過電流が流れることが有効
に防止され、これにより、被処理物が損傷されることが
なく、いわゆるゲート破壊の生起が効果的に防止され
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例に係るプラズマの制御
方法を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第
１の実施例に係るプラズマの制御方法を適用したエッチ
ング装置の模式的平面断面図であり、図２は、図１に示
すエッチング装置の模式的正面断面図である。なお、従
来と同じ部材については、同じ符号を付してある。

【００１０】図１及び図２に示すように、エッチング室
１内では、被処理物４及び電極５ａが配置されており、
電極５ａに対向して、対向電極５ｂが配置されている。
これにより、紙面に垂直に電界がかけられている。本実
施例では、エッチング室１を跨ぐように配置された電磁
石１０が配置されている。この電磁石１０は、エッチン
グ室１の上方を跨ぐように配置され且つエッチング室１
の両側に磁極１２，１３が位置するように延ばされた鉄
心１１と、この鉄心１１に巻回された複数のコイル１
４，１４…とからなっている。磁極１２，１３は互いに
対向して配置されている。

【００１１】このように構成されているため、磁極１２
及び磁極１３は、各々、電磁石１０のコイル１４に電流
が流されることにより、Ｎ極及びＳ極を取る。これによ
り、磁極１２から磁極１２に磁力線が図１に実線で示す
ようにかけられる。これにより、エッチング室１内で発
生されているプラズマの電界内の電子は、図１に破線で
示すように、電界に垂直で磁力線に垂直な方向に進行す
る。その結果、図１の上方の方ではプラズマの密度が密
になり、図１の下方の方では疎となっている。

【００１２】さて、本実施例では、エッチングの進行
中、図４に示すように、プラズマＰに磁場を印加してプ
ラズマＰを高密度化する一方、エッチングの終了前に、
図３に示すように、この印加している磁場の強度を弱く
するように電磁石１０を制御している。

【００１３】具体的には、エッチングの進行中には、図
４に示すように、プラズマＰに磁界（図１の磁界）がか
けられていると、プラズマＰは、電界内の電子の進行方
向に密に集まるため、図４に示すように、プラズマＰ
は、図４の右側程高密度になっており、プラズマＰに傾
りが生じている。エッチング進行途中においては、この
ようなプラズマＰの傾りが生じていても、特に問題はな
い。

【００１４】一方、本実施例では、エッチングの終了前
に、この印加している磁場の強度を弱くするようにプラ
ズマＰを制御している。すなわち、プラズマＰは、磁界
が強い場合には、密になるが、磁界が弱い場合には、密
度が疎となり、均一に分布する。したがって、図４に示
すように、エッチング進行中に傾りが生じていたプラズ
マＰは、エッチング終了直前に磁場の強度を弱めること
によって、図３に示すように、エッチング終了直前に均
一化される。これにより、電位差が生じることがなく、
ウェハ４のアルミニウム膜４ｂには、過電流が流れるこ
とが有効に防止され、これにより、ウェハ４のアルミニ
ウム膜４ｂが損傷されることがなく、いわゆるゲート破
壊の生起が効果的に防止される。

【００１５】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れず、種々変形可能であることは、勿論である。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、エッチ
ング進行中に傾りが生じていたプラズマは、エッチング
終了直前に磁場の強度を弱めることによって、エッチン
グ終了直前に均一化される。これにより、電位差が生じ
ることがなく、被処理物には、過電流が流れることが有
効に防止され、これにより、被処理物が損傷されること
がなく、いわゆるゲート破壊の生起が効果的に防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るプラズマの制御方
法を適用したエッチング装置の模式的平面断面図。

【図２】図１に示すエッチング装置の模式的正面断面図
である。

【図３】図１に示すウェハを縦に断面した図であって、
エッチング終了前の状態を示す図。

【図４】図１に示すウェハを縦に断面した図であって、
エッチング進行中の状態を示す図。

【図５】従来に係るエッチング装置の模式的平面断面
図。

【符号の説明】

１ エッチング室 ４ 被処理物（ウェハ） １０ 電磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高真空中でプラズマを発生させてスパッタ
   又は化学反応によってドライエッチングを行う際、磁場
   を印加してプラズマを高密度化するプラズマの制御方法
   において、 エッチングの進行中、電磁石によりプラズマに磁場を印
   加してプラズマを高密度化する一方、エッチングの終了
   前に、この印加している磁場の強度を弱くするように電
   磁石を制御することを特徴とするプラズマの制御方法。