JPH0669163A

JPH0669163A - エッチング装置

Info

Publication number: JPH0669163A
Application number: JP14259191A
Authority: JP
Inventors: Masato Maki; 正人牧; Takeshi Sunada; 砂田　　剛; Hideki Fujimoto; 秀樹藤本; Masahiro Ito; 正博伊藤; Toshio Hayashi; 俊雄林
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1991-05-19
Filing date: 1991-05-19
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、エッチング形状の異方性を
低下させることなく、均一なエッチングを高速度で可能
にするエッチング装置を提供するものである。【構成】この発明は、真空槽内に高周波電力の印加され
た平板なカソード電極と、平板な基板電極とを平行に対
向して配置すると共に、これらの電極間の空間の廻りに
アノード電極を配置し、ブラズマによって、基板電極に
載置された基板をエッチングするエッチング装置におい
て、平板な基板電極に対してほぼ垂直な磁界を発生する
磁石を真空槽外もしくは真空槽内に設けたことを特徴と
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウム、アル
ミニウム合金、高融点金属、高融点金属の化合物、絶縁
物、ゲート電極材等をエッチングするときに使用される
エッチング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のエッチング装置は図５に示されて
おり、同図において、真空槽１内には平板なカソード電
極２と平板な基板電極３とが平行に対向して配置され、
また、これらの電極２、３間に挟まれた空間の廻りには
接地されたアノード電極４が配置されている。平板なカ
ソード電極２には高周波電源５が接続され、また、平板
な基板電極３にも高周波電源６が接続され、これらの電
極５、６に高周波電力が印加されている。平板なカソー
ド電極２の背後には格子状マルチカスプ型もしくは環状
カスプ型の磁石７が配設され、この磁石７によって、カ
ソード電極２の表面にカスプ磁界が形成されている。基
板電極３上には基板８が載置されている。

【０００３】このようなエッチング装置において、ま
ず、真空槽１内を真空引きした後、エッチングガスを導
入し、カソード電極２に高周波電源５より高周波電力を
印加すると、カソード電極２とアノード電極４との間で
プラズマが発生がするが、カソード電極２近傍のプラズ
マ中の電子は磁石７の作用を受けてサイクロイド運動を
するため、プラズマは高密度になり、カスプ磁界により
カソード電極２への拡散が抑制される。このとき、基板
電極３に高周波電源６より高周波電力を印加すると、基
板電極３の電位が負にバイアスされたときにプラズマ中
のイオンが基板電極３方向に引き込まれ、基板電極３上
に載置された基板８がエッチングされる。だが、このと
き、各々の磁石７の中心から基板８方向にほぼ垂直に伸
びる磁界が存在し、その磁界の分布が必ずしも均一でな
いため、プラズマ中のイオンが基板８の表面において偏
って入射するようになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のエッチング装置
は、上記のように磁石７の中心から基板８方向にほぼ垂
直に伸びる磁界の影響により、プラズマ中のイオンが基
板８の表面において偏って入射するため、エッチングの
均一性が悪く±１０％以下にすることができないという
問題があった。そこで、この問題を解決するために、カ
ソード電極２と基板電極３との間隔を広げて、基板８上
の垂直方向の磁界を弱くする手段があるが、この手段で
は、プラズマがアノード電極４の方向に拡散し、基板８
上のプラズマの密度が大幅に減少して、エッチング速度
が減少する問題が起きる。また、上記問題を解決するた
めに、エッチングガスの圧力を高めて、イオンをガス分
子との衝突により拡散し、それによって、プラズマを均
一化を図って、エッチングを均一にする手段があるが、
この手段は、エッチングガスの圧力を高めることによっ
て、エッチング形状の異方性が低下し、溝が横方向に広
がるアンダーカットが生じる問題が起きる。

【０００５】この発明の目的は、従来の上記問題を解決
して、エッチング形状の異方性を低下させることなく、
均一なエッチングを高速度で可能にするエッチング装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、真空槽内に高周波電力の印加された平
板なカソード電極と平板な基板電極とを平行に対向して
配置すると共に、これらの電極間で挟まれた空間の廻り
に接地されたアノード電極を配置し、更に、平板なカソ
ード電極の背後にカスプ型の磁石を配設し、アノード電
極とカソード電極との間で発生したプラズマによって、
基板電極上に載置された基板をエッチングするエッチン
グ装置において、上記平板な基板電極に対してほぼ垂直
な磁界を発生する磁石を上記真空槽外または真空槽内に
設けたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】この発明においては、格子状マルチカスプ型も
しくは環状カスプ型の磁石により、高密度のプラズマが
形成されるが、このプラズマは、基板にほぼ垂直な方向
に伸びる上記磁石の磁界の影響を受けながら拡散する。
しかしながら、このとき、平板な基板電極とに対してほ
ぼ垂直な磁界を発生する磁石を真空槽外または真空槽内
に設けているので、プラズマの横方向の広がりが整形さ
れ、プラズマ中のイオンが基板の表面において均一に入
射されるようになり、高速で均一なエッチングが可能に
なる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。この発明の実施例のエッチング装置
は従来の装置を改良したもので図１に示されており、同
図において、真空槽１内には平板なカソード電極２と平
板な基板電極３とが平行に対向して配置され、また、こ
れらの電極２、３間に挟まれた空間の廻りには接地され
たアノード電極４が配置されている。平板なカソード電
極２には高周波電源５が接続され、また、平板な基板電
極３にも高周波電源６が接続され、これらの電極５、６
に高周波電力が印加されている。平板なカソード電極２
の背後には格子状マルチカスプ型もしくは環状カスプ型
の磁石７が配設され、この磁石７によって、カソード電
極２の表面にカスプ磁界が形成されている。基板電極３
上には基板８が載置されている。真空槽１外には電磁石
コイル９が設けられ、この電磁石コイル９によって、平
板なカソード電極２と平板な基板電極３とに対してほぼ
垂直な磁界が発生するようになる。電磁石コイル９に流
す電流を変化させることによって、電磁石コイル９によ
る磁界が制御される。又、これら２つの高周波電源５、
６としては同じ１３．５６ＭＨｚの高周波電力を使用す
ることもあるし、高周波電源５は１３．５６ＭＨｚ（Ｖ
_PP：２ＫＶ）、高周波電源６は４００Ｈｚ程度の高周波
電力（Ｖ_PP：２ＫＶ）を使用することもある。後者の場
合、カソード電極２近傍には、プラズマ電位に対し−４
００〜−５００Ｖ位のシースが形成され、基板電極３に
は、−２００Ｖ位のシースが形成される。しかし、基板
電極３は高周波電源６によって±（５００〜１０００）
Ｖ振られ、こちらの電圧の方がシース電圧より高いの
で、ほとんど高周波電源６の電圧によって基板電極３の
電位は変動し、しかも周波数が４００Ｈｚ程度と低いの
で、電圧変動に対し電子よりも重いイオンも十分追従で
き、基板電極３の電位が負になったときにイオンが基板
電極３側に引き込まれ、基板８をエッチングする。

【０００９】このような実施例において、まず、真空槽
１内を真空引きした後、エッチングガスを導入し、カソ
ード電極２に高周波電源５より高周波電力を印加する
と、カソード電極２とアノード電極４との間でプラズマ
が発生するが、カソード電極２近傍のプラズマ中の電子
が磁石７の作用を受けてサイクロイド運動をすると同時
に、カソード電極２側への電子の拡散がカスプ磁界によ
って抑えられるので、カソード電極２近くのプラズマは
高密度になる。このとき、基板電極３に高周波電源６よ
り高周波電力を印加すると、基板電極３が負電位になっ
たときにプラズマ中のイオンが基板電極３方向に引き込
まれ、基板電極３上に載置された基板８がエッチングさ
れる。だが、このとき、電磁石コイル９によって、平板
なカソード電極２と平板な基板電極３とに対してほぼ垂
直な磁界が発生しているため、この磁界の影響を受け
て、プラズマの拡散が制限され、プラズマ中のイオンが
基板８の表面に面において均一に入射され、高速で均一
なエッチングが可能になる。

【００１０】次に、図２は、実施例において、磁石７に
環状カスプ型を用い、電磁石コイル９に＋１０〔Ａ〕の
電流を流したときの磁界を示しており、また、図３は、
実施例において、磁石７に環状カスプ型を用い、電磁石
コイル９がないときの磁界をを示している。図４は、図
２、図３に示される磁界のもとで、６インチウエハー上
のＡｌ−Ｃｕ（１％）膜をエッチングしたときのエッチ
ング速度とエッチング速度分布均一性とを示したもの
で、縦軸はエッチング速度とエッチング速度分布均一性
を示し、横軸は電磁石コイル９に流す電流を示してい
る。

【００１１】ところで、上記実施例は磁石７に永久磁石
を使用しているが、この代わりに、電磁石コイルを用い
てもよい。また、上記実施例はカソード電極２に高周波
電源５を接続し、アノード電極４を接地しているが、こ
の代わりに、カソード電極２を接地し、アノード電極４
に高周波電源５を接続してもよい。更に、電磁石コイル
９を真空槽１内に設けたものであってもよい。なお、上
記実施例の装置はプラズマＣＶＤ装置に使用してもよ
い。

【００１２】

【発明の効果】この発明においては、格子状マルチカス
プ型もしくは環状カスプ型の磁石により形成された高密
度のプラズマの拡散が、カスプ磁界によってカソード電
極側へ広がるのが抑えられると同時に、電磁石コイルに
よって発生した平板な基板電極に対してほぼ垂直な磁界
により、プラズマの横方向の広がりが抑えられるので、
ブラズマ密度を高くしたとき、基板周辺部でのプラズマ
密度の低下を防ぐことができるので、プラズマ中のイオ
ンは基板の表面において均一に入射し、エッチング形状
の異方性を低下させることなく、±５％以下の均一なエ
ッチングが高速度で可能になる。また、従来の装置に比
べて、真空槽側面方向のプラズマの拡散が少なくなるた
め、プラズマがアノード電極や真空槽側面壁の影響を受
けにくくなり、真空槽の横方向の寸法を小さくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す説明図

【図２】この発明の実施例において、磁石に環状カスプ
型を用い、電磁石コイル９に＋１０〔Ａ〕の電流を流し
たときの磁界を示す説明図

【図３】この発明の実施例において、磁石に環状カスプ
型を用い、電磁石コイルがないときの磁界を示す説明図

【図４】図２、図３、に示される磁界のもとで、６イン
チウエハー上のＡｌ−Ｃｕ（１％）膜をエッチングした
ときのエッチング速度とエッチング速度分布均一性とを
示すグラフ

【図５】従来のエッチング装置を示す説明図

【符号の説明】

１・・・・・真空槽２・・・・・カソード電極３・・・・・基板電極４・・・・・アノード電極５・・・・・高周波電源６・・・・・高周波電源７・・・・・磁石８・・・・・基板９・・・・・電磁石コイル

フロントページの続き (72)発明者伊藤正博神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空技術株式会社 (72)発明者林俊雄神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空技術株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空槽内に高周波電力の印加された平板な
カソード電極と平板な基板電極とを平行に対向して配置
すると共に、これらの電極間で挟まれた空間の廻りに接
地されたアノード電極を配置し、更に、平板なカソード
電極の背後にカスプ型の磁石を配設し、アノード電極と
カソード電極との間で発生したプラズマによって、基板
電極上に載置された基板をエッチングするエッチング装
置において、上記平板な基板電極に対してほぼ垂直な磁
界を発生する磁石を上記真空槽外または真空槽内に設け
たことを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】上記平板な基板電極とに対してほぼ垂直な
磁界を発生する磁石は磁界の制御可能な電磁石コイルで
あることを特徴とする請求項１記載のエッチング装置。