JPH07207471A - プラズマエッチング装置 - Google Patents
プラズマエッチング装置Info
- Publication number
- JPH07207471A JPH07207471A JP30052494A JP30052494A JPH07207471A JP H07207471 A JPH07207471 A JP H07207471A JP 30052494 A JP30052494 A JP 30052494A JP 30052494 A JP30052494 A JP 30052494A JP H07207471 A JPH07207471 A JP H07207471A
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- JP
- Japan
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- plasma
- electrode
- sample
- cathode electrode
- plasma etching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、磁界の作用を充分利用してプ
ラズマ密度を高くし処理速度の高いスパッタエッチング
装置を提供することにある。 【構成】電磁界の作用を利用して試料（１２）の上部に
プラズマを発生させる手段と、前記試料（１２）の対向
面に設けられ前記プラズマ中の電子に反撥力を付与する
手段（９）とを具備したプラズマエッチング装置。
ラズマ密度を高くし処理速度の高いスパッタエッチング
装置を提供することにある。 【構成】電磁界の作用を利用して試料（１２）の上部に
プラズマを発生させる手段と、前記試料（１２）の対向
面に設けられ前記プラズマ中の電子に反撥力を付与する
手段（９）とを具備したプラズマエッチング装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスパッタエッチング装置
に係り、特に低い圧力下で処理するものに好敵なスパッ
タエッチング装置に関するものである。
に係り、特に低い圧力下で処理するものに好敵なスパッ
タエッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の装置は、特開昭５７−１５５３８
４号に記載のように、高周波電極と対向電極とを真空室
内に互いに平行して配置し、ガス導入孔より導入された
ガスをイオン化して試料表面をスパッタエッチングする
平行平板型高周波スパッタエッチング装置において、接
地電位に対し正の電位を有し、かつ、ガス導入孔を有す
る導入陽電極を設けたものがあった。
４号に記載のように、高周波電極と対向電極とを真空室
内に互いに平行して配置し、ガス導入孔より導入された
ガスをイオン化して試料表面をスパッタエッチングする
平行平板型高周波スパッタエッチング装置において、接
地電位に対し正の電位を有し、かつ、ガス導入孔を有す
る導入陽電極を設けたものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、磁界
の作用を利用して低い圧力下でプラズマを発生させる場
合については配慮されておらず、高周波電極と対向電極
との間に生じる放電中の電子が導入陽電極に素早く流
れ、放電中の電子に磁界の作用があまり寄与せず、強い
プラズマを発生させることができないという問題があっ
た。
の作用を利用して低い圧力下でプラズマを発生させる場
合については配慮されておらず、高周波電極と対向電極
との間に生じる放電中の電子が導入陽電極に素早く流
れ、放電中の電子に磁界の作用があまり寄与せず、強い
プラズマを発生させることができないという問題があっ
た。
【０００４】本発明の目的は、磁界の作用を充分利用し
てプラズマ密度を高くし処理速度の高いスパッタエッチ
ング装置を提供することにある。
てプラズマ密度を高くし処理速度の高いスパッタエッチ
ング装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電磁界の作
用を利用して試料上部に発生させたプラズマ中の電子に
反撥力を付与する手段を設けることにより、達成され
る。
用を利用して試料上部に発生させたプラズマ中の電子に
反撥力を付与する手段を設けることにより、達成され
る。
【０００６】
【作用】プラズマの空間中の電子が反試料側に流れるの
を防止し、プラズマの空間中に電子を反撥させて保有さ
せることで、電子に磁界の作用を充分寄与させることが
でき、プラズマ密度を高くすることができる。これによ
り、プラズマ処理の処理速度を高くすることができる。
を防止し、プラズマの空間中に電子を反撥させて保有さ
せることで、電子に磁界の作用を充分寄与させることが
でき、プラズマ密度を高くすることができる。これによ
り、プラズマ処理の処理速度を高くすることができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図４によ
り説明する。図１はプラズマエッチング装置である磁界
併用型スパッタエッチング装置を示したものである。処
理容器１はガス導入口７と排気口８を有し、この場合、
アルゴンガスを導入すると同時に排気を行うことによっ
て定常の低圧雰囲気に保持される。
り説明する。図１はプラズマエッチング装置である磁界
併用型スパッタエッチング装置を示したものである。処
理容器１はガス導入口７と排気口８を有し、この場合、
アルゴンガスを導入すると同時に排気を行うことによっ
て定常の低圧雰囲気に保持される。
【０００８】反応容器１は直流的にアースに接続されて
いる。ウェハ１２を載置するカソード電極３はカップリ
ングキャパシタ４、マッチングボックス５を介してプラ
ズマ発生用の高周波電源６に接続されている。カソード
電極３は絶縁材でできた支持材１１によって反応容器１
に取り付けられている。カソード電極３の対向面には絶
縁体２が設けてあり、処理容器１の上部開口部を密封す
るように取り付けてある。絶縁体２は直流的にはアース
と絶縁されている。絶縁体２の裏面（図の上側）には放
電空間、すなわち、ウェハ１２の上部空間に磁場を導入
するための磁石要素９と、それを回転させるモータ１０
が設置されている。
いる。ウェハ１２を載置するカソード電極３はカップリ
ングキャパシタ４、マッチングボックス５を介してプラ
ズマ発生用の高周波電源６に接続されている。カソード
電極３は絶縁材でできた支持材１１によって反応容器１
に取り付けられている。カソード電極３の対向面には絶
縁体２が設けてあり、処理容器１の上部開口部を密封す
るように取り付けてある。絶縁体２は直流的にはアース
と絶縁されている。絶縁体２の裏面（図の上側）には放
電空間、すなわち、ウェハ１２の上部空間に磁場を導入
するための磁石要素９と、それを回転させるモータ１０
が設置されている。
【０００９】このように構成された装置により、高周波
電源６によってカソード３に高周波電圧を印加するとカ
ソード３と処理容器１との間で放電が開始され、ウェハ
１２上部に放電が広がり、ウェハ１２の上部空間には磁
石要素９の発生する磁界の作用によって強いプラズマが
形成される。発生したプラズマは処理容器１がアースに
接続されているため、ほぼアース電位に保持される。一
方、カソード電極３はカップリングキャパシター４によ
って直流的に負の電位となり、プラズマとの間にイオン
シースができて大きな電位差（自己バイアス電圧）が発
生する。絶縁体２はプラズマからの高速電子、すなわ
ち、カソード電極３の面に対して直角方向に飛びだしイ
オンシースを通加した電子によってチャージアップし、
プラズマに対して負電位となり、プラズマ中の電子を反
撥して絶縁体２側に流れ込むのを防ぎ、プラズマ中に多
くの電子を浮遊させ、磁界の作用を受けてプラズマは高
密度に保たれる。
電源６によってカソード３に高周波電圧を印加するとカ
ソード３と処理容器１との間で放電が開始され、ウェハ
１２上部に放電が広がり、ウェハ１２の上部空間には磁
石要素９の発生する磁界の作用によって強いプラズマが
形成される。発生したプラズマは処理容器１がアースに
接続されているため、ほぼアース電位に保持される。一
方、カソード電極３はカップリングキャパシター４によ
って直流的に負の電位となり、プラズマとの間にイオン
シースができて大きな電位差（自己バイアス電圧）が発
生する。絶縁体２はプラズマからの高速電子、すなわ
ち、カソード電極３の面に対して直角方向に飛びだしイ
オンシースを通加した電子によってチャージアップし、
プラズマに対して負電位となり、プラズマ中の電子を反
撥して絶縁体２側に流れ込むのを防ぎ、プラズマ中に多
くの電子を浮遊させ、磁界の作用を受けてプラズマは高
密度に保たれる。
【００１０】例えば、高周波電力４００Ｗ、アルゴン圧
力５ｍＴｏｒｒ（０．７Ｐａ）でシリコン酸化膜をスパ
ッタエッチングしたら、この場合、エッチング速度は１
００ｎｍ／ｍｉｎ、自己バイアス電圧は−３００Ｖであ
った。ところが、絶縁体２を従来のようにアノード電極
にして導体としアースに接続した場合は、アノード電極
とプラズマの電位差は１／１０程度に小さくなってしま
いプラズマ中から電子がアノード電極に流れ、プラズマ
中の電子の密度が低下するので、この場合、上記と同じ
条件でスパッタエッチングを行なうとエッチング速度は
４０ｎｍ／ｍｉｎとなって処理速度が低下する。なお、
このときの自己バイアス電圧は−６００Ｖであった。
力５ｍＴｏｒｒ（０．７Ｐａ）でシリコン酸化膜をスパ
ッタエッチングしたら、この場合、エッチング速度は１
００ｎｍ／ｍｉｎ、自己バイアス電圧は−３００Ｖであ
った。ところが、絶縁体２を従来のようにアノード電極
にして導体としアースに接続した場合は、アノード電極
とプラズマの電位差は１／１０程度に小さくなってしま
いプラズマ中から電子がアノード電極に流れ、プラズマ
中の電子の密度が低下するので、この場合、上記と同じ
条件でスパッタエッチングを行なうとエッチング速度は
４０ｎｍ／ｍｉｎとなって処理速度が低下する。なお、
このときの自己バイアス電圧は−６００Ｖであった。
【００１１】また、アルミニウム等の導体をスパッタエ
ッチングした場合には、ウェハ１２のアルミニウムがス
パッタされ絶縁体２の表面にウェハ１２の形状と相似の
円板状のアルミニウム膜が形成され、絶縁体２が電気的
にフローティング状態に保たれていても円板状のアルミ
ニウム膜の端部に電子がチャージし、ウェハ１２の上方
中央部の空間でのプラズマ密度が低下するとともに、ウ
ェハ１２に対するエッチング密度分布が周辺部で高くな
るという現象が生じた。この場合は絶縁体２の表面に図
２および図３に示すようにオーバーハングをつけた溝２
３を形成しアルミニウムが付着しても不連続となるよう
にし、電子のチャージを各部分に保持させることによっ
て、高密度のプラズマを保持させることができる。
ッチングした場合には、ウェハ１２のアルミニウムがス
パッタされ絶縁体２の表面にウェハ１２の形状と相似の
円板状のアルミニウム膜が形成され、絶縁体２が電気的
にフローティング状態に保たれていても円板状のアルミ
ニウム膜の端部に電子がチャージし、ウェハ１２の上方
中央部の空間でのプラズマ密度が低下するとともに、ウ
ェハ１２に対するエッチング密度分布が周辺部で高くな
るという現象が生じた。この場合は絶縁体２の表面に図
２および図３に示すようにオーバーハングをつけた溝２
３を形成しアルミニウムが付着しても不連続となるよう
にし、電子のチャージを各部分に保持させることによっ
て、高密度のプラズマを保持させることができる。
【００１２】この場合の絶縁板２はアルミナの平板２１
と同じくアルミナでなる複数の凸形リング２２とにより
構成されており、凸形リング２２は凸側を平板２１側に
向けて平板２１の溝内に押し込んで固定してある。この
ような凸形リング２２と平板２１の溝加工はアルミナの
素材の間に行なえば容易に行なえ、凸形リング２２を平
板２１に設けた溝に差し込んだ後焼結することによって
固定できる。また、接着強度が必要な場合にはアルミナ
を主体とした接着剤を用いて行なえば良い。プラズマに
対する耐熱性は全く問題がなく、５００℃程度の加熱も
可能である。
と同じくアルミナでなる複数の凸形リング２２とにより
構成されており、凸形リング２２は凸側を平板２１側に
向けて平板２１の溝内に押し込んで固定してある。この
ような凸形リング２２と平板２１の溝加工はアルミナの
素材の間に行なえば容易に行なえ、凸形リング２２を平
板２１に設けた溝に差し込んだ後焼結することによって
固定できる。また、接着強度が必要な場合にはアルミナ
を主体とした接着剤を用いて行なえば良い。プラズマに
対する耐熱性は全く問題がなく、５００℃程度の加熱も
可能である。
【００１３】また、この場合は、平板２１を溝付とした
が、溝を付けずに凸形リング２２を接着，固定しても良
い。
が、溝を付けずに凸形リング２２を接着，固定しても良
い。
【００１４】なお、これによればシリコン酸化膜をスパ
ッタエッチングしたときの先の条件と同条件でアルミニ
ウムをスパッタエッチングしたら、スパッタ速度および
自己バイアス電圧ともシリコン酸化膜のときと同等であ
った。
ッタエッチングしたときの先の条件と同条件でアルミニ
ウムをスパッタエッチングしたら、スパッタ速度および
自己バイアス電圧ともシリコン酸化膜のときと同等であ
った。
【００１５】また、この場合は、絶縁板２をアルミナの
平板２１および凸形リング２２で形成したが、図４に示
すように構成しても同様の効果がある。
平板２１および凸形リング２２で形成したが、図４に示
すように構成しても同様の効果がある。
【００１６】図４による絶縁板２は石英板２４とレジス
ト（マスク材）２５から構成されており、マスク材２５
のパターン溝２６の裏側で石英板２４がマスク材２５の
底部をえぐるように等方的なウェットエッチされてい
る。これにより、エッチ溝２７内にはスパッタされた金
属粒子が付着しない陰の部分が形成されている。
ト（マスク材）２５から構成されており、マスク材２５
のパターン溝２６の裏側で石英板２４がマスク材２５の
底部をえぐるように等方的なウェットエッチされてい
る。これにより、エッチ溝２７内にはスパッタされた金
属粒子が付着しない陰の部分が形成されている。
【００１７】なお、本一実施例では絶縁板２全体が絶縁
物で形成してあるものについて述べたが、内部にアース
された導体が入っていても良い。なお、このときは、少
なくとも放電空間に接する面の導体は完全に絶縁物で被
膜してあることが必要である。
物で形成してあるものについて述べたが、内部にアース
された導体が入っていても良い。なお、このときは、少
なくとも放電空間に接する面の導体は完全に絶縁物で被
膜してあることが必要である。
【００１８】また、本一実施例ではカソード電極３の回
りに設置された処理容器１の側壁があるが、別に設置し
たアース電極をカソード電極の回りに設けても良い。
りに設置された処理容器１の側壁があるが、別に設置し
たアース電極をカソード電極の回りに設けても良い。
【００１９】次に、本発明の他の実施例を図５および図
６により説明する。図５において図１と同符号は同一部
材を示す。本図が図１と異なる点は、絶縁体２の代わり
に絶縁物でできた支持材１３を介してアノード電極１４
を処理容器１に取り付け、アノード電極１４に負の電位
を与える直流電源１５が接続してある点である。
６により説明する。図５において図１と同符号は同一部
材を示す。本図が図１と異なる点は、絶縁体２の代わり
に絶縁物でできた支持材１３を介してアノード電極１４
を処理容器１に取り付け、アノード電極１４に負の電位
を与える直流電源１５が接続してある点である。
【００２０】このように構成された装置に寄り、この場
合、ウェハ１２にシリコン酸化膜上にアルミニウムを膜
付けしたものを用い、高周波電源６によってカソード電
極３に高周波電圧を印加するとカソード電極３と処理容
器１との間で放電が開始され、ウェハ１２上部に放電が
広がり、ウェハ１２と上部空間には磁石要素９の発生す
る磁界の作用によって強いプラズマが形成される。発生
したプラズマは処理容器１がアースに接続されているた
めほぼアース電位に保持される。一方、カソード電極３
はカップリングキャパシタ４によって直流的負電位とな
り、プラズマとの間に大きな電位差（自己バイアス電
圧）を発生し、イオンシースを形成する。
合、ウェハ１２にシリコン酸化膜上にアルミニウムを膜
付けしたものを用い、高周波電源６によってカソード電
極３に高周波電圧を印加するとカソード電極３と処理容
器１との間で放電が開始され、ウェハ１２上部に放電が
広がり、ウェハ１２と上部空間には磁石要素９の発生す
る磁界の作用によって強いプラズマが形成される。発生
したプラズマは処理容器１がアースに接続されているた
めほぼアース電位に保持される。一方、カソード電極３
はカップリングキャパシタ４によって直流的負電位とな
り、プラズマとの間に大きな電位差（自己バイアス電
圧）を発生し、イオンシースを形成する。
【００２１】一方、アノード電極１４は直流電源１５に
よって負電位に保ち、プラズマからの高速電子、すなわ
ち、カソード電極３の面に対して直角方向に飛びだしイ
オンシースを通過した電子を反撥してアノード電極１４
側に流れ込むのを防いでいるので、アノード電極１４を
アースに接続した従来の場合に比較してアノード電極１
４部に大きなイオンシースが形成される。この二つのシ
ースによって電子は放電空間に保持されるとともに磁界
の作用を受けて高密度のプラズマ形成がされる。
よって負電位に保ち、プラズマからの高速電子、すなわ
ち、カソード電極３の面に対して直角方向に飛びだしイ
オンシースを通過した電子を反撥してアノード電極１４
側に流れ込むのを防いでいるので、アノード電極１４を
アースに接続した従来の場合に比較してアノード電極１
４部に大きなイオンシースが形成される。この二つのシ
ースによって電子は放電空間に保持されるとともに磁界
の作用を受けて高密度のプラズマ形成がされる。
【００２２】図６は高周波電力４００Ｗ、アルゴン圧力
５ｍＴｏｒｒ（０．７Ｐａ）でアルミニウム膜をエッチ
ングした場合の、エッチング速度と自己バイアス電圧
の、アノード電極に印加する直流電圧に対する依存性を
示したものである。直流印加電圧の絶対値を１００Ｖ以
下の範囲で増加させることによりエッチング速度は直流
印加電圧を付与しない従来のものに比べ２〜３倍に増加
する。このとき、カソード電極３の自己バイアス電圧は
大きく低下している。
５ｍＴｏｒｒ（０．７Ｐａ）でアルミニウム膜をエッチ
ングした場合の、エッチング速度と自己バイアス電圧
の、アノード電極に印加する直流電圧に対する依存性を
示したものである。直流印加電圧の絶対値を１００Ｖ以
下の範囲で増加させることによりエッチング速度は直流
印加電圧を付与しない従来のものに比べ２〜３倍に増加
する。このとき、カソード電極３の自己バイアス電圧は
大きく低下している。
【００２３】なお、この場合はアノード電極１４は導体
で形成されるので、アルミニウム膜をスパッタエッチン
グするときでも前記一実施例のように溝を付ける必要は
ない。
で形成されるので、アルミニウム膜をスパッタエッチン
グするときでも前記一実施例のように溝を付ける必要は
ない。
【００２４】以上、本実施例によれば、前記一実施例と
同様の効果がある。特に被エッチング材料が金属材料の
場合に好敵である。
同様の効果がある。特に被エッチング材料が金属材料の
場合に好敵である。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、磁界の作用を充分利用
してプラズマ密度を高くできるので、高速処理を行なう
ことができるという効果がある。
してプラズマ密度を高くできるので、高速処理を行なう
ことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるプラズマエッチング装
置を示す縦断面図である。
置を示す縦断面図である。
【図２】図１をＡ−Ａから見た絶縁板の平面図である。
【図３】図２をＢから見た断面図である。
【図４】図３とは別の例を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例であるプラズマエッチング
装置を示す縦断面図である。
装置を示す縦断面図である。
【図６】図５の装置を用いて実験したときのエッチング
速度と電圧の関係を示す説明図である。
速度と電圧の関係を示す説明図である。
１…処理容器、２…絶縁体、３…カソード、６…高周波
電源、９…磁石要素、１４…アノード電極、１５…直流
電源。
電源、９…磁石要素、１４…アノード電極、１５…直流
電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山田 武 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内 (72)発明者 西島 光 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内
Claims (4)
- 【請求項１】電磁界の作用を利用して試料の上部にプラ
ズマを発生させる手段と、前記試料の対向面に設けられ
前記プラズマ中の電子に反撥力を付与する手段とを具備
したことを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 【請求項２】電磁界の作用を利用して試料の上部にプラ
ズマを発生させて処理を行なうプラズマエッチング装置
において、前記試料の対向面に電気的に負電位となる部
材を設けたことを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 【請求項３】試料を載置するカソード電極と、該カソー
ド電極を囲み電気的に接地された電極と、前記カソード
に対向して設けた絶縁体と、該絶縁体と前記カソード電
極との間に磁界を付与する磁石要素とを具備したことを
特徴とするプラズマエッチング装置。 - 【請求項４】試料を載置するカソード電極と、該カソー
ド電極を囲み電気的に接地された電極と、前記カソード
に対向して設けられ負電位を印加される負電極と、該負
電極と前記カソード電極との間に磁界を付与する磁石要
素とを具備したことを特徴とするプラズマエッチング装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30052494A JPH07207471A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | プラズマエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30052494A JPH07207471A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | プラズマエッチング装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63006863A Division JP2574838B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | Ａｌのスパッタエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07207471A true JPH07207471A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=17885860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30052494A Pending JPH07207471A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | プラズマエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07207471A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2015207790A (ja) * | 2004-06-21 | 2015-11-19 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法、ならびにコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
| US9490105B2 (en) | 2004-06-21 | 2016-11-08 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and method |
| US10529539B2 (en) | 2004-06-21 | 2020-01-07 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and method |
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| JPS5918638A (ja) * | 1982-07-22 | 1984-01-31 | Toshiba Corp | ドライエツチング装置 |
| JPS6143427A (ja) * | 1984-08-08 | 1986-03-03 | Hitachi Ltd | スパツタエツチング装置 |
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| JPS62111430A (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-22 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
-
1994
- 1994-12-05 JP JP30052494A patent/JPH07207471A/ja active Pending
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