JPH10317175A - 反応性イオンエッチング装置 - Google Patents
反応性イオンエッチング装置Info
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- JPH10317175A JPH10317175A JP9123905A JP12390597A JPH10317175A JP H10317175 A JPH10317175 A JP H10317175A JP 9123905 A JP9123905 A JP 9123905A JP 12390597 A JP12390597 A JP 12390597A JP H10317175 A JPH10317175 A JP H10317175A
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- vacuum chamber
- reactive ion
- ion etching
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、0.3μm幅以下の微細加工にお
いてエッチストップを発生させることなくエッチングで
きる反応性イオンエッチング装置を提供することにあ
る。 【解決手段】本発明による反応性ドライエッチング装置
においては、プラズマ発生用アンテナを並列多重巻きに
して高周波電力を印加して有効な誘導電場を形成できる
ように構成される。
いてエッチストップを発生させることなくエッチングで
きる反応性イオンエッチング装置を提供することにあ
る。 【解決手段】本発明による反応性ドライエッチング装置
においては、プラズマ発生用アンテナを並列多重巻きに
して高周波電力を印加して有効な誘導電場を形成できる
ように構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
て、半導体上或いは電子部品、その他の基板上の物質を
エッチングする反応性イオンエッチング装置に関するも
のである。
て、半導体上或いは電子部品、その他の基板上の物質を
エッチングする反応性イオンエッチング装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】本願発明者らは先に特願平７−217965号
において永久磁石方式のエッチング装置としては添付図
面の図５で示されるような平板永久磁石式磁気中性線エ
ッチング装置を提案した。この先に提案した装置では、
真空チャンバーＡの上部の誘電体Ｂ上に載置された２つ
の永久磁石Ｃ、Ｄによって真空チャンバーＡ内部に磁気
中性線が形成され、この磁気中性線に沿って、２つの永
久磁石Ｃ、Ｄの間に断面円形（径約1Omm）の１重アンテ
ナＥを配置し、ガスを導入してこのアンテナに高周波電
場を印加してリング状のプラズマを形成するように構成
されている。断面円形のアンテナの代わりに約1Omm幅の
平板なアンテナを用いることも提案し、その場合にも幅
及び径がほぼ同じであれば形成されるプラズマの特性は
ほぼ同じであった。また下部の基板電極Ｆにはバイアス
用高周波電源Ｇからバイアス用の高周波電力が印加され
る。また図５に示す構成において磁気中性線を形成する
ための２つの永久磁石Ｃ、Ｄを取り除いて構成した誘導
結合放電型エッチング装置も知られている。
において永久磁石方式のエッチング装置としては添付図
面の図５で示されるような平板永久磁石式磁気中性線エ
ッチング装置を提案した。この先に提案した装置では、
真空チャンバーＡの上部の誘電体Ｂ上に載置された２つ
の永久磁石Ｃ、Ｄによって真空チャンバーＡ内部に磁気
中性線が形成され、この磁気中性線に沿って、２つの永
久磁石Ｃ、Ｄの間に断面円形（径約1Omm）の１重アンテ
ナＥを配置し、ガスを導入してこのアンテナに高周波電
場を印加してリング状のプラズマを形成するように構成
されている。断面円形のアンテナの代わりに約1Omm幅の
平板なアンテナを用いることも提案し、その場合にも幅
及び径がほぼ同じであれば形成されるプラズマの特性は
ほぼ同じであった。また下部の基板電極Ｆにはバイアス
用高周波電源Ｇからバイアス用の高周波電力が印加され
る。また図５に示す構成において磁気中性線を形成する
ための２つの永久磁石Ｃ、Ｄを取り除いて構成した誘導
結合放電型エッチング装置も知られている。
【０００３】このように構成した図５に示される磁気中
性線放電エッチング装置の動作について説明する。エッ
チングガスは真空チャンバーＡの上部フランジ付近に設
けたガス導入口Ｈから導入され、誘電体円盤Ｂ上に設置
されたアンテナＥに高周波電力を印加することによりプ
ラズマが形成されて導入ガスが分解される。下部の基板
電極Ｆにはバイアス用高周波電源Ｇからバイアス用の高
周波電力が印加される。ブロッキングコンデンサーＩに
よって浮遊状態になっている基板電極Ｆは負のセルフバ
イアス電位となり、プラズマ中の正イオンが引き込まれ
て基板上の物質をエッチングする。この時、プラズマは
アンテナＥから放射される方位角方向の誘導電場とアン
テナＥ自身の電位によって励起、形成される。前者の放
電成分をＨ放電、後者の放電成分をＥ放電とも言う。Ｅ
放電は、いわゆる、静電結合による放電である。磁気中
性線放電では真空中にリング状に形成される磁気中性線
の部分に密度の高いプラズマを形成するため、リング状
の磁気中性線に沿って形成される誘導電場を有効利用す
るものであり、Ｈ放電成分を主としたプラズマにしてい
る。これは、アンテナとしてプラズマとの間の容量を小
さくできる断面円形のパイプを用いることで達成され
る。これまでは、パイプ径８〜1Ommのものがアンテナと
して用いられてきた。パイプの断面直径と同程度の平板
を用いても静電結合成分は小さく、誘導結合成分が大き
いため、プラズマの特性は断面円形のパイプを用いたと
きと殆ど変わらない。この方法によって、容易に1O11cm
-3の荷電粒子密度を持つプラズマが形成される。
性線放電エッチング装置の動作について説明する。エッ
チングガスは真空チャンバーＡの上部フランジ付近に設
けたガス導入口Ｈから導入され、誘電体円盤Ｂ上に設置
されたアンテナＥに高周波電力を印加することによりプ
ラズマが形成されて導入ガスが分解される。下部の基板
電極Ｆにはバイアス用高周波電源Ｇからバイアス用の高
周波電力が印加される。ブロッキングコンデンサーＩに
よって浮遊状態になっている基板電極Ｆは負のセルフバ
イアス電位となり、プラズマ中の正イオンが引き込まれ
て基板上の物質をエッチングする。この時、プラズマは
アンテナＥから放射される方位角方向の誘導電場とアン
テナＥ自身の電位によって励起、形成される。前者の放
電成分をＨ放電、後者の放電成分をＥ放電とも言う。Ｅ
放電は、いわゆる、静電結合による放電である。磁気中
性線放電では真空中にリング状に形成される磁気中性線
の部分に密度の高いプラズマを形成するため、リング状
の磁気中性線に沿って形成される誘導電場を有効利用す
るものであり、Ｈ放電成分を主としたプラズマにしてい
る。これは、アンテナとしてプラズマとの間の容量を小
さくできる断面円形のパイプを用いることで達成され
る。これまでは、パイプ径８〜1Ommのものがアンテナと
して用いられてきた。パイプの断面直径と同程度の平板
を用いても静電結合成分は小さく、誘導結合成分が大き
いため、プラズマの特性は断面円形のパイプを用いたと
きと殆ど変わらない。この方法によって、容易に1O11cm
-3の荷電粒子密度を持つプラズマが形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】エッチングでは反応性
の高いラジカル及びイオンを基板に照射して基板物質と
の反応により基板物質をガス化して蝕刻するが、単に削
ればよいわけではなく、微細化に伴いより形状制御が重
要になってきている。このためにはエッチャントの他に
微細孔内部の壁面に付着してイオンの当たらない側壁を
保護する働きをする物質もプラズマ中で生成されなけれ
ばならない。O.3μm幅以下の微細加工ではこのエッチャ
ントと保護物質との相対濃度及び孔内部への相対的な到
達量が重要になる。保護物質がエッチャントに対して多
くなり過ぎると、O.3μm幅以下の微 細孔は、保護物質
により埋まってしまい、いわゆるエッチストップが起こ
って、削れないことになる。保護物質が、逆に、少なす
ぎるとエッチャントによって側壁が削られて、Bowingが
発生し、望ましい形状が得られない。
の高いラジカル及びイオンを基板に照射して基板物質と
の反応により基板物質をガス化して蝕刻するが、単に削
ればよいわけではなく、微細化に伴いより形状制御が重
要になってきている。このためにはエッチャントの他に
微細孔内部の壁面に付着してイオンの当たらない側壁を
保護する働きをする物質もプラズマ中で生成されなけれ
ばならない。O.3μm幅以下の微細加工ではこのエッチャ
ントと保護物質との相対濃度及び孔内部への相対的な到
達量が重要になる。保護物質がエッチャントに対して多
くなり過ぎると、O.3μm幅以下の微 細孔は、保護物質
により埋まってしまい、いわゆるエッチストップが起こ
って、削れないことになる。保護物質が、逆に、少なす
ぎるとエッチャントによって側壁が削られて、Bowingが
発生し、望ましい形状が得られない。
【０００５】従来用いられてきた誘導結合放電エッチン
グ装置や磁気中性線放電エッチング装置では、プラズマ
を形成するためのアンテナとバイアス電圧を発生させる
ための電気的に浮遊状態の電極に高周波電力が印加され
る。ハロゲン系のガスが導入されてプラズマが形成され
ると、ガス分子がプラズマ分解され、エッチャントや重
合しやすい物質が生成される。磁気中性線放電は真空中
にリング状に形成される磁気中性線の部分に密度の高い
プラズマを形成するため、リング状の磁気中性線に沿っ
て形成される誘導電場を利用するものであり、Ｈ放電成
分を主としたプラズマにしている。これは、アンテナと
してプラズマとの間の静電容量を小さくできる断面円形
のパイプを用いることで達成される。しかし、静電結合
成分も含んでいるので、アンテナ電力を増加させるとア
ンテナ表面の電位が高くなり、アンテナ内部の真空チャ
ンバーの誘電体内壁面がイオンスパッタされるようにな
る。300mm径のウエハに対応した大口径プラズマ発生室
にすると真空チャンバーの上部の誘電体隔壁が厚くな
り、それに伴って投入電力も高くなる。その結果、アン
テナ表面に発生する電位が望ましくないほど高くなって
真空チャンバーの誘電体内壁面がイオンスパッタされる
ようになる。壁面がスパッタされると、微細加工に望ま
しくない、ＳｉＯ化合物や表面で重合した物質がプラズ
マ中に析出して、エッチストップの原因となる。
グ装置や磁気中性線放電エッチング装置では、プラズマ
を形成するためのアンテナとバイアス電圧を発生させる
ための電気的に浮遊状態の電極に高周波電力が印加され
る。ハロゲン系のガスが導入されてプラズマが形成され
ると、ガス分子がプラズマ分解され、エッチャントや重
合しやすい物質が生成される。磁気中性線放電は真空中
にリング状に形成される磁気中性線の部分に密度の高い
プラズマを形成するため、リング状の磁気中性線に沿っ
て形成される誘導電場を利用するものであり、Ｈ放電成
分を主としたプラズマにしている。これは、アンテナと
してプラズマとの間の静電容量を小さくできる断面円形
のパイプを用いることで達成される。しかし、静電結合
成分も含んでいるので、アンテナ電力を増加させるとア
ンテナ表面の電位が高くなり、アンテナ内部の真空チャ
ンバーの誘電体内壁面がイオンスパッタされるようにな
る。300mm径のウエハに対応した大口径プラズマ発生室
にすると真空チャンバーの上部の誘電体隔壁が厚くな
り、それに伴って投入電力も高くなる。その結果、アン
テナ表面に発生する電位が望ましくないほど高くなって
真空チャンバーの誘電体内壁面がイオンスパッタされる
ようになる。壁面がスパッタされると、微細加工に望ま
しくない、ＳｉＯ化合物や表面で重合した物質がプラズ
マ中に析出して、エッチストップの原因となる。
【０００６】そこで、本発明は、上記の問題を解決し
て、0.3μm幅以下の微細加工においてエッチストップを
発生させることなくエッチングできる反応性イオンエッ
チング装置を提供することを目的としている。
て、0.3μm幅以下の微細加工においてエッチストップを
発生させることなくエッチングできる反応性イオンエッ
チング装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による反応性イオンエッチング装置におい
ては、プラズマ発生用アンテナを並列多重巻きにして高
周波電力を印加して有効な誘導電場を形成できるように
構成される。
めに、本発明による反応性イオンエッチング装置におい
ては、プラズマ発生用アンテナを並列多重巻きにして高
周波電力を印加して有効な誘導電場を形成できるように
構成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の一つの実施の形態によれ
ば、真空チャンバー内に放電プラズマを発生するための
高周波コイルを備えたプラズマ発生手段を有し、ハロゲ
ン系のガスを主体とする気体を真空チャンバー内に導入
し、低圧でプラズマを形成するとともに導入気体を分解
し、発生した原子、分子、ラジカル、イオンを積極的に
利用し、プラズマに接する基板電極に交番電場或いは高
周波電場を印加して電極上に載置された基板をエッチン
グする誘導結合放電型反応性イオンエッチング装置にお
いて、真空チャンバーの頂部を円板状の誘電体で構成
し、誘電体で構成された真空チャンバーの頂部上に、放
電プラズマを発生するための縦に並列多重の高周波コイ
ルを配置したことを特徴としている。
ば、真空チャンバー内に放電プラズマを発生するための
高周波コイルを備えたプラズマ発生手段を有し、ハロゲ
ン系のガスを主体とする気体を真空チャンバー内に導入
し、低圧でプラズマを形成するとともに導入気体を分解
し、発生した原子、分子、ラジカル、イオンを積極的に
利用し、プラズマに接する基板電極に交番電場或いは高
周波電場を印加して電極上に載置された基板をエッチン
グする誘導結合放電型反応性イオンエッチング装置にお
いて、真空チャンバーの頂部を円板状の誘電体で構成
し、誘電体で構成された真空チャンバーの頂部上に、放
電プラズマを発生するための縦に並列多重の高周波コイ
ルを配置したことを特徴としている。
【０００９】本発明の別の実施の形態によれば、真空チ
ャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環
状磁気中性線を形成するための磁場発生手段を設けると
共に、この磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁
気中性線に放電プラズマを発生するための高周波コイル
を設けてなるプラズマ発生手段を有し、ハロゲン系のガ
スを主体とする気体を真空チャンバー内に導入し、低圧
でプラズマを形成するとともに導入気体を分解し、発生
した原子、分子、ラジカル、イオンを積極的に利用し、
プラズマに接する基板電極に交番電場或いは高周波電場
を印加して電極上に載置された基板をエッチングする磁
気中性線放電型反応性イオンエッチング装置において、
真空チャンバーの頂部を円板状の誘電体で構成し、誘電
体で構成された真空チャンバーの頂部上に、真空チャン
バー内に環状磁気中性線を形成するための径の小さな円
盤状或いはドーナツ状の永久磁石とそれよりも内径の大
きな永久磁石とから成る磁場発生手段を設け、上記２つ
の永久磁石のほぼ中間位置に対応して形成される磁気中
性線の上方位置で真空チャンバーの頂部上に、放電プラ
ズマを発生するための並列多重の高周波コイルを設けた
ことを特徴としている。この場合、放電プラズマを発生
するための並列多重の高周波コイルは縦または横に配列
される。
ャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環
状磁気中性線を形成するための磁場発生手段を設けると
共に、この磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁
気中性線に放電プラズマを発生するための高周波コイル
を設けてなるプラズマ発生手段を有し、ハロゲン系のガ
スを主体とする気体を真空チャンバー内に導入し、低圧
でプラズマを形成するとともに導入気体を分解し、発生
した原子、分子、ラジカル、イオンを積極的に利用し、
プラズマに接する基板電極に交番電場或いは高周波電場
を印加して電極上に載置された基板をエッチングする磁
気中性線放電型反応性イオンエッチング装置において、
真空チャンバーの頂部を円板状の誘電体で構成し、誘電
体で構成された真空チャンバーの頂部上に、真空チャン
バー内に環状磁気中性線を形成するための径の小さな円
盤状或いはドーナツ状の永久磁石とそれよりも内径の大
きな永久磁石とから成る磁場発生手段を設け、上記２つ
の永久磁石のほぼ中間位置に対応して形成される磁気中
性線の上方位置で真空チャンバーの頂部上に、放電プラ
ズマを発生するための並列多重の高周波コイルを設けた
ことを特徴としている。この場合、放電プラズマを発生
するための並列多重の高周波コイルは縦または横に配列
される。
【００１０】
【実施例】以下添付図面の図１〜図４を参照して本発明
の実施例について説明する。図１は、誘導結合放電型に
構成した本発明によるエッチング装置の一実施例を示
す。図示装置において１は排気口1aを備えたプロセス室
を形成している円筒形の真空チャンバーで、その上面は
平板型誘電体隔壁２で覆われている。この平板型誘電体
隔壁２の外面上には、並列二重巻きのプラズマ発生用高
周波コイル３が縦に配置され、この並列二重巻きの高周
波コイル３はプラズマ発生用高周波電源４に接続され、
プラズマ発生用高周波電源４から高周波電力を印加する
ことによって真空チャンバー１内に放電プラズマを発生
するようにしている。また真空チャンバー１内には基板
電極５が絶縁体部材６を介して設けられ、この基板電極
５はRFバイアスを印加する高周波電源７に接続されてい
る。なお８はガス導入口である。
の実施例について説明する。図１は、誘導結合放電型に
構成した本発明によるエッチング装置の一実施例を示
す。図示装置において１は排気口1aを備えたプロセス室
を形成している円筒形の真空チャンバーで、その上面は
平板型誘電体隔壁２で覆われている。この平板型誘電体
隔壁２の外面上には、並列二重巻きのプラズマ発生用高
周波コイル３が縦に配置され、この並列二重巻きの高周
波コイル３はプラズマ発生用高周波電源４に接続され、
プラズマ発生用高周波電源４から高周波電力を印加する
ことによって真空チャンバー１内に放電プラズマを発生
するようにしている。また真空チャンバー１内には基板
電極５が絶縁体部材６を介して設けられ、この基板電極
５はRFバイアスを印加する高周波電源７に接続されてい
る。なお８はガス導入口である。
【００１１】図２は、磁気中性線放電型に構成した本発
明によるエッチング装置の別の実施例を示す。図示装置
において11は排気口11aを備えたプロセス室を形成して
いる円筒形の真空チャンバーで、その上面は平板型誘電
体隔壁12で覆われている。この平板型誘電体隔壁12の外
面上には、円盤状またはドーナツ状永久磁石13及びこの
永久磁石13よりも内径が大きくかつ永久磁石13と同極性
を持つドーナツ形板状永久磁石14が同心上に取付けら
れ、これら両永久磁石13、14は真空チャンバー11内に磁
気中性線を形成するための磁場発生手段を構成してい
る。円盤状またはドーナツ状永久磁石13とドーナツ形板
状永久磁石14との間には、並列二重巻きのプラズマ発生
用高周波コイル15が縦に配置され、この高周波コイル15
はプラズマ発生用高周波電源16に接続され、永久磁石1
3、14によって真空チャンバー11内に形成された磁気中
性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プ
ラズマを発生するようにしている。また真空チャンバー
１内の形成される磁気中性線の作る面と平行して離れた
位置には基板電極17が絶縁体部材18を介して設けられ、
この基板電極17はRFバイアスを印加する高周波電源19に
接続されている。さらに真空チャンバー11の平板型誘電
体隔壁12の内周辺部近くにはガス導入口20が設けられて
いる。
明によるエッチング装置の別の実施例を示す。図示装置
において11は排気口11aを備えたプロセス室を形成して
いる円筒形の真空チャンバーで、その上面は平板型誘電
体隔壁12で覆われている。この平板型誘電体隔壁12の外
面上には、円盤状またはドーナツ状永久磁石13及びこの
永久磁石13よりも内径が大きくかつ永久磁石13と同極性
を持つドーナツ形板状永久磁石14が同心上に取付けら
れ、これら両永久磁石13、14は真空チャンバー11内に磁
気中性線を形成するための磁場発生手段を構成してい
る。円盤状またはドーナツ状永久磁石13とドーナツ形板
状永久磁石14との間には、並列二重巻きのプラズマ発生
用高周波コイル15が縦に配置され、この高周波コイル15
はプラズマ発生用高周波電源16に接続され、永久磁石1
3、14によって真空チャンバー11内に形成された磁気中
性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プ
ラズマを発生するようにしている。また真空チャンバー
１内の形成される磁気中性線の作る面と平行して離れた
位置には基板電極17が絶縁体部材18を介して設けられ、
この基板電極17はRFバイアスを印加する高周波電源19に
接続されている。さらに真空チャンバー11の平板型誘電
体隔壁12の内周辺部近くにはガス導入口20が設けられて
いる。
【００１２】図３は、図２に示す磁気中性線放電型エッ
チング装置の変形例を示す。この例では、円盤状または
ドーナツ状永久磁石13とドーナツ形板状永久磁石14との
間に設けられる並列二重巻きのプラズマ発生用高周波コ
イル15は、横に配置されており、その他の構成は図２の
場合と実質的に同じである。
チング装置の変形例を示す。この例では、円盤状または
ドーナツ状永久磁石13とドーナツ形板状永久磁石14との
間に設けられる並列二重巻きのプラズマ発生用高周波コ
イル15は、横に配置されており、その他の構成は図２の
場合と実質的に同じである。
【００１３】図３に示される構造の装置を用い、プラズ
マ発生用高周波電源16(13.56MHz)の電力を2.OkW、基板
バイアス高周波電源19(8OOkHz)を１kW、圧力を３mTor
r、アルゴンを80sccm、C4Ｆ8を20sccmとしたとき、シリ
コン酸化膜のエッチング速度が約7OOnm/minであり、垂
直のエッチング形状が得られた。従来の装置構成におけ
る同条件下でのエッチングでは、パターン幅によって多
少の相違はあるものの、O.5μm深さでエッチストップが
起こっていた。
マ発生用高周波電源16(13.56MHz)の電力を2.OkW、基板
バイアス高周波電源19(8OOkHz)を１kW、圧力を３mTor
r、アルゴンを80sccm、C4Ｆ8を20sccmとしたとき、シリ
コン酸化膜のエッチング速度が約7OOnm/minであり、垂
直のエッチング形状が得られた。従来の装置構成におけ
る同条件下でのエッチングでは、パターン幅によって多
少の相違はあるものの、O.5μm深さでエッチストップが
起こっていた。
【００１４】壁面に付着する物質には、ＣＦ、ＣＦ2、
ＣＦ3、Ｃ2Ｆ2、Ｃ2Ｆ4、Ｃ2Ｆ5、Ｃ3Ｆ5、Ｃ3Ｆ6、等
の化合物やさらに分解の進んだＣ2ＦX、Ｃ3ＦX、Ｃ4ＦX
（ｘ＝１〜２)等の化合物がある。これらの化合物は壁
面に付着して重合膜を形成する。アンテナすなわち並列
二重巻きのプラズマ発生用高周波コイル15の表面電位が
高いとイオン衝撃が起こり、これらの化合物及び壁面材
質がスパッタされて、微細加工に望ましくない物質とし
て気相中に析出する。しかし、イオン衝撃が抑えられる
と、望ましくない物質の析出が低減されるばかりでな
く、十分に抑えられなくとも低電位でスパッタされて再
びＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3等の有用なラジカルとなつて気相
中に飛び出し、逆に望ましいエッチャントとなると考え
られる。このように誘導磁場成分を有効に形成すること
により、従来の装置構成ではエッチストップが起こって
いた条件でもエッチストップなしにサブミクロンのホー
ルパターンをエッチングできるようになった。
ＣＦ3、Ｃ2Ｆ2、Ｃ2Ｆ4、Ｃ2Ｆ5、Ｃ3Ｆ5、Ｃ3Ｆ6、等
の化合物やさらに分解の進んだＣ2ＦX、Ｃ3ＦX、Ｃ4ＦX
（ｘ＝１〜２)等の化合物がある。これらの化合物は壁
面に付着して重合膜を形成する。アンテナすなわち並列
二重巻きのプラズマ発生用高周波コイル15の表面電位が
高いとイオン衝撃が起こり、これらの化合物及び壁面材
質がスパッタされて、微細加工に望ましくない物質とし
て気相中に析出する。しかし、イオン衝撃が抑えられる
と、望ましくない物質の析出が低減されるばかりでな
く、十分に抑えられなくとも低電位でスパッタされて再
びＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3等の有用なラジカルとなつて気相
中に飛び出し、逆に望ましいエッチャントとなると考え
られる。このように誘導磁場成分を有効に形成すること
により、従来の装置構成ではエッチストップが起こって
いた条件でもエッチストップなしにサブミクロンのホー
ルパターンをエッチングできるようになった。
【００１５】実施例では磁気中性線放電型のエッチング
装置に適用した場合について例示してきたが、図１に示
す誘導結合放電型エッチング装置でも、実験条件は異な
るが、同様な効果が得られている。また、誘導結合放電
ＣＶＤ装置や磁気中性線放電プラズマＣＶＤ装置を用い
たときでも同様な効果が期待できる。
装置に適用した場合について例示してきたが、図１に示
す誘導結合放電型エッチング装置でも、実験条件は異な
るが、同様な効果が得られている。また、誘導結合放電
ＣＶＤ装置や磁気中性線放電プラズマＣＶＤ装置を用い
たときでも同様な効果が期待できる。
【００１６】図４には、従来の一重アンテナ及び本発明
の一例とする並列二重アンテナに、同等の入力高周波電
力を印加した場合、Ｚ方向におけるＺ＝O.5の径方向の
ぺクトルボテンシャル分布を示す。このぺクトルボテン
シャルはアンテナにより励起される誘導電場と比例する
ものであって、グラフには各々の分布のピーク値と対応
する誘導電場の値が示されている。本発明における並列
二重アンテナによって励起される誘導電場は従来のもの
に比べ、非常に効率よく、プラズマの生成効率が向上し
ていることがわかる。また発明が解決しようとする課題
の項で述べたように並列多重アンテナに同等の入力高周
波電力を印加した場合、アンテナに流れる電流は総じて
従来の一重乃至は多重直列アンテナに比べて、高周波導
入部とアース間の電位差が数分のーに低減することがで
きる。従って、本発明はプロセスにおいて望ましくない
静電電場を有効に抑制することができる。なお図４にお
いてＲ＝１がアンテナの位置である。アンテナ近傍にお
ける誘導電場は一重巻きでも並列二重巻きでも差違は少
ないが、アンテナ位置より遠くなると差違が発生する。
並列二重巻きの場合、より遠方まで誘導電場成分が形成
されている。このことは、表面電位を低くして、有効に
誘導結合成分を大きくすることができることを意味す
る。この結果、従来の一重巻きアンテナの時に比べて、
アンテナの内側の真空チャンバーの誘電体内壁面のスパ
ッタが抑制される上に、プラズマ密度を低下させずに有
効にプラズマを形成、維持できる。従って、静電結合成
分を少なくしているので、アンテナ径を大きくできる上
に、インピーダンスが減少した分、高い周波数の電力を
供給することもできる。また、アンテナの表面電位が減
少するので、微細加工に望ましくないＳｉＯ化合物や表
面で重合した物質のプラズマ中へのスパッタによる析出
を低く抑えることができる。
の一例とする並列二重アンテナに、同等の入力高周波電
力を印加した場合、Ｚ方向におけるＺ＝O.5の径方向の
ぺクトルボテンシャル分布を示す。このぺクトルボテン
シャルはアンテナにより励起される誘導電場と比例する
ものであって、グラフには各々の分布のピーク値と対応
する誘導電場の値が示されている。本発明における並列
二重アンテナによって励起される誘導電場は従来のもの
に比べ、非常に効率よく、プラズマの生成効率が向上し
ていることがわかる。また発明が解決しようとする課題
の項で述べたように並列多重アンテナに同等の入力高周
波電力を印加した場合、アンテナに流れる電流は総じて
従来の一重乃至は多重直列アンテナに比べて、高周波導
入部とアース間の電位差が数分のーに低減することがで
きる。従って、本発明はプロセスにおいて望ましくない
静電電場を有効に抑制することができる。なお図４にお
いてＲ＝１がアンテナの位置である。アンテナ近傍にお
ける誘導電場は一重巻きでも並列二重巻きでも差違は少
ないが、アンテナ位置より遠くなると差違が発生する。
並列二重巻きの場合、より遠方まで誘導電場成分が形成
されている。このことは、表面電位を低くして、有効に
誘導結合成分を大きくすることができることを意味す
る。この結果、従来の一重巻きアンテナの時に比べて、
アンテナの内側の真空チャンバーの誘電体内壁面のスパ
ッタが抑制される上に、プラズマ密度を低下させずに有
効にプラズマを形成、維持できる。従って、静電結合成
分を少なくしているので、アンテナ径を大きくできる上
に、インピーダンスが減少した分、高い周波数の電力を
供給することもできる。また、アンテナの表面電位が減
少するので、微細加工に望ましくないＳｉＯ化合物や表
面で重合した物質のプラズマ中へのスパッタによる析出
を低く抑えることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による反応性
イオンエッチング装置においては、プラズマ発生用アン
テナを並列多重巻きにして高周波電力を印加して有効な
誘導電場を形成できるようにしているので、適当な電力
領域でエッチングすることによりエッチストップなしに
サブミクロンホールのパターンエッチングができるよう
になる。従って、本発明は半導体や電子部品加工に用い
られている反応性イオンエッチングプロセスに大きな貢
献をするものである。
イオンエッチング装置においては、プラズマ発生用アン
テナを並列多重巻きにして高周波電力を印加して有効な
誘導電場を形成できるようにしているので、適当な電力
領域でエッチングすることによりエッチストップなしに
サブミクロンホールのパターンエッチングができるよう
になる。従って、本発明は半導体や電子部品加工に用い
られている反応性イオンエッチングプロセスに大きな貢
献をするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す概略線図。
【図２】 本発明の別の実施例を示す概略線図。
【図３】 図２に示す装置の変形例を示す概略線図。
【図４】 従来の一重巻きのアンテナ及び本発明の並列
二重巻きアンテナにおけるベクトルポテンシャルの径方
向の分布を示すグラフ。
二重巻きアンテナにおけるベクトルポテンシャルの径方
向の分布を示すグラフ。
【図５】 従来の磁気中性線放電型エッチング装置を示
す概略線図。
す概略線図。
１：円筒形の真空チャンバー ２：平板型誘電体隔壁 ３：並列二重巻きのプラズマ発生用高周波コイル ４：プラズマ発生用高周波電源 ５：基板電極５ ６：絶縁体部材 ７：高周波電源 ８：ガス導入口 11：円筒形の真空チャンバー 12：平板型誘電体隔壁 13：円盤状またはドーナツ状永久磁石 14：ドーナツ形板状永久磁石 15：並列二重巻きのプラズマ発生用高周波コイル 16：プラズマ発生用高周波電源 17：基板電極 18：絶縁体部材 19：高周波電源 20：ガス導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 岱二郎 神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 真空チャンバー内に放電プラズマを発生
するための高周波コイルを備えたプラズマ発生手段を有
し、ハロゲン系のガスを主体とする気体を真空チャンバ
ー内に導入し、低圧でプラズマを形成するとともに導入
気体を分解し、発生した原子、分子、ラジカル、イオン
を積極的に利用し、プラズマに接する基板電極に交番電
場或いは高周波電場を印加して電極上に載置された基板
をエッチングする誘導結合放電型反応性イオンエッチン
グ装置において、真空チャンバーの頂部を円板状の誘電
体で構成し、誘電体で構成された真空チャンバーの頂部
上に、放電プラズマを発生するための立てに並列多重の
高周波コイルを配置したことを特徴とする反応性イオン
エッチング装置。 - 【請求項２】 真空チャンバー内に連続して存在する磁
場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するための磁
場発生手段を設けると共に、この磁気中性線に沿って交
番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生す
るための高周波コイルを設けてなるプラズマ発生手段を
有し、ハロゲン系のガスを主体とする気体を真空チャン
バー内に導入し、低圧でプラズマを形成するとともに導
入気体を分解し、発生した原子、分子、ラジカル、イオ
ンを積極的に利用し、プラズマに接する基板電極に交番
電場或いは高周波電場を印加して電極上に載置された基
板をエッチングする磁気中性線放電型反応性イオンエッ
チング装置において、真空チャンバーの頂部を円板状の
誘電体で構成し、誘電体で構成された真空チャンバーの
頂部上に、真空チャンバー内に環状磁気中性線を形成す
るための径の小さな円盤状或いはドーナツ状の永久磁石
とそれよりも内径の大きな永久磁石とから成る磁場発生
手段を設け、上記２つの永久磁石のほぼ中間位置に対応
して形成される磁気中性線の上方位置で真空チャンバー
の頂部上に、放電プラズマを発生するための並列多重の
高周波コイルを設けたことを特徴とする反応性イオンエ
ッチング装置。 - 【請求項３】 放電プラズマを発生するための並列多重
の高周波コイルが縦に配列されている請求項２に記載の
反応性イオンエッチング装置。 - 【請求項４】 放電プラズマを発生するための並列多重
の高周波コイルが横に配列されている請求項２に記載の
反応性イオンエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12390597A JP3940465B2 (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 反応性イオンエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12390597A JP3940465B2 (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 反応性イオンエッチング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10317175A true JPH10317175A (ja) | 1998-12-02 |
| JP3940465B2 JP3940465B2 (ja) | 2007-07-04 |
Family
ID=14872251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12390597A Expired - Fee Related JP3940465B2 (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 反応性イオンエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3940465B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001045134A3 (en) * | 1999-11-15 | 2002-02-07 | Lam Res Corp | Method and apparatus for producing uniform process rates |
| JP2003514389A (ja) * | 1999-11-15 | 2003-04-15 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ処理システムおよびその方法 |
| JP2004537839A (ja) * | 2001-07-30 | 2004-12-16 | プラズマート カンパニー リミテッド | 誘導結合型プラズマ発生装置のアンテナ構造 |
-
1997
- 1997-05-14 JP JP12390597A patent/JP3940465B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001045134A3 (en) * | 1999-11-15 | 2002-02-07 | Lam Res Corp | Method and apparatus for producing uniform process rates |
| JP2003514389A (ja) * | 1999-11-15 | 2003-04-15 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ処理システムおよびその方法 |
| JP2011175977A (ja) * | 1999-11-15 | 2011-09-08 | Lam Research Corp | 均一なプロセス速度を生成するためのプラズマ処理装置及び結合窓構成 |
| JP2004537839A (ja) * | 2001-07-30 | 2004-12-16 | プラズマート カンパニー リミテッド | 誘導結合型プラズマ発生装置のアンテナ構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3940465B2 (ja) | 2007-07-04 |
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