JPH1167725A - 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
- JPH1167725A JPH1167725A JP22130797A JP22130797A JPH1167725A JP H1167725 A JPH1167725 A JP H1167725A JP 22130797 A JP22130797 A JP 22130797A JP 22130797 A JP22130797 A JP 22130797A JP H1167725 A JPH1167725 A JP H1167725A
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- JP
- Japan
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- etched
- plasma
- plasma etching
- etching apparatus
- bias
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Abstract
(57)【要約】
【課題】パルスもしくは２０ＭＨｚ以上の高周波バイア
スを用いるプラズマエッチング装置において、ウエハ面
内で高い均一性のエッチング速度とエッチング形状を達
成する。 【解決手段】被エッチ物と対向する位置に接地電極を設
け、上記両者間の間隔または対向面積において中央部と
周辺部で変化をつけ電極構造を最適化すること、もしく
は、プラズマ発生のための磁場強度を減少することによ
り、バイアス印加の均一化をはかる。
スを用いるプラズマエッチング装置において、ウエハ面
内で高い均一性のエッチング速度とエッチング形状を達
成する。 【解決手段】被エッチ物と対向する位置に接地電極を設
け、上記両者間の間隔または対向面積において中央部と
周辺部で変化をつけ電極構造を最適化すること、もしく
は、プラズマ発生のための磁場強度を減少することによ
り、バイアス印加の均一化をはかる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマエッチング
装置に係り、詳しくは、高精度の微細加工を行うことが
でき、高い集積密度を有する半導体装置等の製造に好適
なプラズマエッチング装置に関する。
装置に係り、詳しくは、高精度の微細加工を行うことが
でき、高い集積密度を有する半導体装置等の製造に好適
なプラズマエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマエッチングは、例えば特
開平8−139077 号に記載されるように、試料に印加する
バイアスとしてパルス電圧を印加して形状を制御し、特
にノッチングと呼ばれる局所的なサイドエッチングを防
止する方法があった。この方法は、従来用いられていた
ＲＦバイアスに変えて、パルスバイアスを用いるもの
で、これにより従来困難であった電子の加速を行い、微
細パターン底面への電子の入射を促進してチャージアッ
プなどの問題を防止することができる。
開平8−139077 号に記載されるように、試料に印加する
バイアスとしてパルス電圧を印加して形状を制御し、特
にノッチングと呼ばれる局所的なサイドエッチングを防
止する方法があった。この方法は、従来用いられていた
ＲＦバイアスに変えて、パルスバイアスを用いるもの
で、これにより従来困難であった電子の加速を行い、微
細パターン底面への電子の入射を促進してチャージアッ
プなどの問題を防止することができる。
【０００３】また、従来のプラズマエッチングにおい
て、試料に印加するバイアスとして高周波電圧の周波数
は最適な周波数が選ばれていた。通常は、４００ＫＨｚ
から１３.５６ＭＨｚ の領域が用いられているが、それ
以上の高周波バイアスが用いられることもあった。
て、試料に印加するバイアスとして高周波電圧の周波数
は最適な周波数が選ばれていた。通常は、４００ＫＨｚ
から１３.５６ＭＨｚ の領域が用いられているが、それ
以上の高周波バイアスが用いられることもあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、高周波の
ＲＦバイアスや、電圧波形の周波数成分として高周波成
分を含むパルスバイアスでは、被エッチ物の中心部と周
辺部で実効的なバイアスのかかりかたが異なることが問
題であった。この傾向は図１に示すような、プラズマ発
生のために磁場を用いる装置において特に顕著であっ
た。この理由は、処理室の縦方向に発生している磁場を
横切る向きに電界がかかるため、電子の動きが磁場に拘
束されて横方向に電気的な抵抗成分が発生するからであ
る。すなわち、処理室の側面に近い、被エッチ物の周辺
部ほどこの抵抗成分が小さく、逆に被エッチ物の中心部
ほどこの抵抗成分が大きい。これにより、被エッチ物の
周辺部ほどパルスバイアスが被エッチ物にかかりやす
く、中心部ほどかかりにくいことがわかった。このよう
に、バイアス電圧のかかりかたに被エッチ物の面内不均
一が存在すると、エッチレートなどのエッチング特性の
不均一性の原因となる問題がある。
ＲＦバイアスや、電圧波形の周波数成分として高周波成
分を含むパルスバイアスでは、被エッチ物の中心部と周
辺部で実効的なバイアスのかかりかたが異なることが問
題であった。この傾向は図１に示すような、プラズマ発
生のために磁場を用いる装置において特に顕著であっ
た。この理由は、処理室の縦方向に発生している磁場を
横切る向きに電界がかかるため、電子の動きが磁場に拘
束されて横方向に電気的な抵抗成分が発生するからであ
る。すなわち、処理室の側面に近い、被エッチ物の周辺
部ほどこの抵抗成分が小さく、逆に被エッチ物の中心部
ほどこの抵抗成分が大きい。これにより、被エッチ物の
周辺部ほどパルスバイアスが被エッチ物にかかりやす
く、中心部ほどかかりにくいことがわかった。このよう
に、バイアス電圧のかかりかたに被エッチ物の面内不均
一が存在すると、エッチレートなどのエッチング特性の
不均一性の原因となる問題がある。
【０００５】本発明の目的は、パルスバイアスを印加す
る従来のドライエッチング装置の有する上記問題を解決
し、パルスバイアスの被エッチ物面内でのかかりかたを
均一にし、被エッチ物のエッチング特性の面内分布を均
一にできるドライエッチング装置を提供することであ
る。
る従来のドライエッチング装置の有する上記問題を解決
し、パルスバイアスの被エッチ物面内でのかかりかたを
均一にし、被エッチ物のエッチング特性の面内分布を均
一にできるドライエッチング装置を提供することであ
る。
【０００６】本発明の他の目的は、２０ＭＨｚ以上の高
周波バイアスを印加するドライエッチング装置におい
て、バイアスの被エッチ物面内でのかかりかたを均一に
し、被エッチ物のエッチング特性の面内分布を均一にで
きるドライエッチング装置を提供することである。
周波バイアスを印加するドライエッチング装置におい
て、バイアスの被エッチ物面内でのかかりかたを均一に
し、被エッチ物のエッチング特性の面内分布を均一にで
きるドライエッチング装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の方法として、図２に示すように、被エッチ物と
対向する位置に、接地電位に接続された電極を有し、か
つ電界の分布を均一にするために、被エッチ物と接地電
極との間隔に変化をつける構造とすることである。この
ような接地電極が被エッチ物の対向位置にあることによ
り、バイアス電界を縦方向にある程度揃えることができ
る。これによりバイアスの均一性が向上する。さらに、
接地電極と被エッチ物との間隔が図２のように中心部で
狭く、周辺部で広く変化していることにより、バイアス
は平坦な電極に比べて、被エッチ物の中心部でかかりや
すく、周辺部でかかりにくくなる。この効果により、図
１の場合に生ずる、従来のバイアス不均一性を高精度に
均一化できる。
の第１の方法として、図２に示すように、被エッチ物と
対向する位置に、接地電位に接続された電極を有し、か
つ電界の分布を均一にするために、被エッチ物と接地電
極との間隔に変化をつける構造とすることである。この
ような接地電極が被エッチ物の対向位置にあることによ
り、バイアス電界を縦方向にある程度揃えることができ
る。これによりバイアスの均一性が向上する。さらに、
接地電極と被エッチ物との間隔が図２のように中心部で
狭く、周辺部で広く変化していることにより、バイアス
は平坦な電極に比べて、被エッチ物の中心部でかかりや
すく、周辺部でかかりにくくなる。この効果により、図
１の場合に生ずる、従来のバイアス不均一性を高精度に
均一化できる。
【０００８】上記目的を達成するための第２の方法とし
て、図４に示すような構造の接地電極を用いることもで
きる。この方法は、図２のように電極間隔に変化をつけ
る代わりに、接地電極の面積を中央部と周辺部で変える
こと、すなわち、中央部の電極面積を広く、周辺部の電
極面積を狭くする。
て、図４に示すような構造の接地電極を用いることもで
きる。この方法は、図２のように電極間隔に変化をつけ
る代わりに、接地電極の面積を中央部と周辺部で変える
こと、すなわち、中央部の電極面積を広く、周辺部の電
極面積を狭くする。
【０００９】上記目的を達成するための第３の方法とし
て、図５に示すようにプラズマ発生の補助として用いる
磁場の強度を小さくする方法がある。図１の従来の電子
サイクロトロン共鳴プラズマエッチング装置では、プラ
ズマ励起に２.４５ＧＨｚ のマイクロ波と８７５ガウス
の磁場が用いられるが、図５の装置では、500MHzの電磁
波と１７８ガウスの磁場により電子サイクロトロン共鳴
によるプラズマ励起が行える。このように磁場強度が従
来の１／５以下にすることにより、前記のようなバイア
ス電界に対する横方向の抵抗が減少し、バイアスの均一
性を向上できる。
て、図５に示すようにプラズマ発生の補助として用いる
磁場の強度を小さくする方法がある。図１の従来の電子
サイクロトロン共鳴プラズマエッチング装置では、プラ
ズマ励起に２.４５ＧＨｚ のマイクロ波と８７５ガウス
の磁場が用いられるが、図５の装置では、500MHzの電磁
波と１７８ガウスの磁場により電子サイクロトロン共鳴
によるプラズマ励起が行える。このように磁場強度が従
来の１／５以下にすることにより、前記のようなバイア
ス電界に対する横方向の抵抗が減少し、バイアスの均一
性を向上できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明によれば、被エッチ物に対
向した位置に接地の電極を設けることで、バイアスのか
かりかたの均一性を大幅に向上できる。また、接地電極
の形状の最適化により、さらに均一性を向上できる。ま
た、電子サイクロトロン共鳴型プラズマエッチング装置
において、磁場強度を小さくすることによっても、バイ
アスの均一性を向上できる。
向した位置に接地の電極を設けることで、バイアスのか
かりかたの均一性を大幅に向上できる。また、接地電極
の形状の最適化により、さらに均一性を向上できる。ま
た、電子サイクロトロン共鳴型プラズマエッチング装置
において、磁場強度を小さくすることによっても、バイ
アスの均一性を向上できる。
【００１１】（実施例１）図２に本発明によるドライエ
ッチング装置の例を示した。図２に示したように、本実
施例のドライエッチング装置は、プラズマ４を発生させ
るためのマグネトロン８と磁場コイル５を具備し、さら
に、試料台６にバイアスとしてパルスの電圧を印加する
ための電源３を有している。エッチング処理すべきウエ
ハ１を試料台６の上に設置する。プラズマ４中のイオン
の加速を行うため、試料台６にはパルスの電圧が印加さ
れる。ウエハと対向する位置に接地電位の対向接地電極
１１を設置した。アンテナ１２と接地電極は絶縁されて
おり、アンテナにはマグネトロン８で発生したマイクロ
波を同軸線路１０から供給する。
ッチング装置の例を示した。図２に示したように、本実
施例のドライエッチング装置は、プラズマ４を発生させ
るためのマグネトロン８と磁場コイル５を具備し、さら
に、試料台６にバイアスとしてパルスの電圧を印加する
ための電源３を有している。エッチング処理すべきウエ
ハ１を試料台６の上に設置する。プラズマ４中のイオン
の加速を行うため、試料台６にはパルスの電圧が印加さ
れる。ウエハと対向する位置に接地電位の対向接地電極
１１を設置した。アンテナ１２と接地電極は絶縁されて
おり、アンテナにはマグネトロン８で発生したマイクロ
波を同軸線路１０から供給する。
【００１２】接地電極１１は図２のように湾曲した形状
になっており、中心部では被エッチ物との距離が近く、
周辺部では遠い。このときの間隔は、中心部で１０cm、
最も外側で１５cmの間隔とした。なお、図２において、
符号２は処理室、７は排気ポンプである。
になっており、中心部では被エッチ物との距離が近く、
周辺部では遠い。このときの間隔は、中心部で１０cm、
最も外側で１５cmの間隔とした。なお、図２において、
符号２は処理室、７は排気ポンプである。
【００１３】このドライエッチング装置を用いて、シリ
コンウエハを覆うＳｉＯ2 膜上に形成されたポリシリコ
ン膜を、塩素ガスによってエッチングした。エッチング
条件は、２.４５ＧＨｚ のマイクロ波放電パワー８００
Ｗ，ガス圧力１Ｐａ，ガス流量１００sccm，パルス電圧
８００ＫＨｚ，正パルス幅１００ｎｓ，正パルス高＋１
００Ｖを印加した。
コンウエハを覆うＳｉＯ2 膜上に形成されたポリシリコ
ン膜を、塩素ガスによってエッチングした。エッチング
条件は、２.４５ＧＨｚ のマイクロ波放電パワー８００
Ｗ，ガス圧力１Ｐａ，ガス流量１００sccm，パルス電圧
８００ＫＨｚ，正パルス幅１００ｎｓ，正パルス高＋１
００Ｖを印加した。
【００１４】その結果、ポリシリコンとＳｉＯ2 との界
面に発生するノッチングと呼ばれるサイドエッチングは
ほとんどなく、また、図３に示すように、ポリシリコン
のエッチング速度のウエハ面内での均一性も大幅に向上
した（曲線（ｂ））。このときのエッチング速度のウエ
ハ面内均一性は±３％以内であった。ここで、曲線
（ａ）は図１に示した従来装置による均一性の結果であ
る。また、エッチング形状のウエハ面内での均一性も高
く、ウエハ中心部と周辺部での加工形状の幅の差は０.
０５ ミクロン以下であった。
面に発生するノッチングと呼ばれるサイドエッチングは
ほとんどなく、また、図３に示すように、ポリシリコン
のエッチング速度のウエハ面内での均一性も大幅に向上
した（曲線（ｂ））。このときのエッチング速度のウエ
ハ面内均一性は±３％以内であった。ここで、曲線
（ａ）は図１に示した従来装置による均一性の結果であ
る。また、エッチング形状のウエハ面内での均一性も高
く、ウエハ中心部と周辺部での加工形状の幅の差は０.
０５ ミクロン以下であった。
【００１５】（実施例２）実施例１と同じエッチング装
置を用い、図４に示したように、接地の電極の面積を中
心部と周辺部で変える構造とした。このとき、電極全体
の直径は２０cm，ウエハ直径も２０cm，接地電極中心部
の直径を１０cm，周辺部の接地電極は幅を１cmとした。
この対向電極構造により、図３に示した曲線（ｂ）の結
果とほぼ同様の高いエッチング速度均一性を得た。ま
た、バイアス電源として、パルス電圧の代わりに４０Ｍ
Ｈｚの高周波電圧を印加した。この場合も同様に、エッ
チング速度の均一性は±３％以内であった。
置を用い、図４に示したように、接地の電極の面積を中
心部と周辺部で変える構造とした。このとき、電極全体
の直径は２０cm，ウエハ直径も２０cm，接地電極中心部
の直径を１０cm，周辺部の接地電極は幅を１cmとした。
この対向電極構造により、図３に示した曲線（ｂ）の結
果とほぼ同様の高いエッチング速度均一性を得た。ま
た、バイアス電源として、パルス電圧の代わりに４０Ｍ
Ｈｚの高周波電圧を印加した。この場合も同様に、エッ
チング速度の均一性は±３％以内であった。
【００１６】（実施例３）本実施例では、図５に示した
エッチング装置を用いた。対向接地電極の構造は図５の
ように平板型の構造とした。これと同時に、プラズマ励
起の電磁波周波数を５００ＭＨｚとし、電子サイクロト
ロン共鳴のための磁場強度を１７８ガウスにした。この
場合、図２に示す装置の磁場強度に比べて約１／５であ
る。このように、磁場強度が小さくなることにより、バ
イアスの不均一性の影響が軽減し、図２や図４のような
構造の対向接地電極を用いなくても、単純な平板構造に
より、エッチング速度の均一性を図３の曲線（ｂ）とほ
ぼ同程度まで向上できた。
エッチング装置を用いた。対向接地電極の構造は図５の
ように平板型の構造とした。これと同時に、プラズマ励
起の電磁波周波数を５００ＭＨｚとし、電子サイクロト
ロン共鳴のための磁場強度を１７８ガウスにした。この
場合、図２に示す装置の磁場強度に比べて約１／５であ
る。このように、磁場強度が小さくなることにより、バ
イアスの不均一性の影響が軽減し、図２や図４のような
構造の対向接地電極を用いなくても、単純な平板構造に
より、エッチング速度の均一性を図３の曲線（ｂ）とほ
ぼ同程度まで向上できた。
【００１７】
【発明の効果】上記から明らかなように、本発明によれ
ば、パルスバイアスやその他の２０ＭＨｚ以上の高周波
をバイアスとして用いた場合、磁場の影響や処理室構造
によるバイアスのかかりかたの不均一性を大幅に減少す
ることができ、大口径のウエハのエッチングにおいて、
ウエハ面内でのエッチング速度，エッチング形状の均一
性を極めて高くできる。
ば、パルスバイアスやその他の２０ＭＨｚ以上の高周波
をバイアスとして用いた場合、磁場の影響や処理室構造
によるバイアスのかかりかたの不均一性を大幅に減少す
ることができ、大口径のウエハのエッチングにおいて、
ウエハ面内でのエッチング速度，エッチング形状の均一
性を極めて高くできる。
【図１】従来装置によるバイアス印加の例を示すプラズ
マエッチング装置の縦断面図。
マエッチング装置の縦断面図。
【図２】本発明の第１の実施例を示すプラズマエッチン
グ装置の縦断面図。
グ装置の縦断面図。
【図３】本発明の第１の実施例の効果を示すエッチング
レートとウエハ位置との関係の測定図。
レートとウエハ位置との関係の測定図。
【図４】本発明の第２の実施例を示す接地電位を与える
電極板の縦断面図（ａ）および平面図（ｂ）。
電極板の縦断面図（ａ）および平面図（ｂ）。
【図５】本発明の第３の実施例を示すプラズマエッチン
グ装置の縦断面図。
グ装置の縦断面図。
１…ウエハ、２…処理室、３…パルス電源、４…プラズ
マ、５…磁場コイル、６…試料台、７…排気ポンプ、８
…マグネトロン、９…導波管、１０…同軸線路、１１…
対向接地電極、１２…アンテナ、１３…電磁波発生器、
１４…電界、１５…磁界。
マ、５…磁場コイル、６…試料台、７…排気ポンプ、８
…マグネトロン、９…導波管、１０…同軸線路、１１…
対向接地電極、１２…アンテナ、１３…電磁波発生器、
１４…電界、１５…磁界。
Claims (5)
- 【請求項１】処理ガスのプラズマを用いて被エッチ物を
エッチングするための真空処理室と、上記真空処理室内
を排気する手段と、上記処理ガスのプラズマを発生させ
る手段と、上記真空処理室内に配置され、その上に上記
被エッチ物を置くための試料台と、上記被エッチ物もし
くは上記試料台に所定の２０ＭＨｚ以上の高周波電圧も
しくはパルス電圧のいずれかをバイアス電圧として印加
する手段と、被エッチ物と対向した位置に設けた接地電
位の電極とを少なくとも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】上記接地電位の電極と被エッチ物との間隔
が、接地電極中心部で狭く、周辺部で広いことを特徴と
する請求項１に記載のプラズマエッチング装置。 - 【請求項３】上記接地電位の電極が中心部と周辺部に分
離され、かつ中心部の面積が周辺部の面積より大きいこ
とを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング装
置。 - 【請求項４】処理ガスのプラズマを用いて被エッチ物を
エッチングするための真空処理室と、上記真空処理室内
を排気する手段と、上記処理ガスのプラズマを発生させ
る手段と、上記真空処理室内に配置されたその上に上記
被エッチ物を置くための試料台と、上記被エッチ物もし
くは上記試料台に所定の２０ＭＨｚ以上の高周波電圧も
しくはパルス電圧のいずれかをバイアス電圧として印加
する手段と、プラズマ発生のための補助手段として用い
る電磁コイルと、被エッチ物と対向した位置に設けた接
地電位の電極とを少なくとも具備し、前記電磁コイルの
磁場強度の最大値が３００ガウス以下であることを特徴
とするプラズマエッチング装置。 - 【請求項５】上記プラズマエッチング装置が電子サイク
ロトロン共鳴プラズマエッチング装置であることを特徴
とするプラズマエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22130797A JPH1167725A (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | プラズマエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22130797A JPH1167725A (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | プラズマエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167725A true JPH1167725A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16764752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22130797A Pending JPH1167725A (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | プラズマエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1167725A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040020589A (ko) * | 2002-08-31 | 2004-03-09 | 송석균 | 플라즈마 발생장치 |
| KR100755594B1 (ko) * | 2000-03-22 | 2007-09-06 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 용량 결합형 평행 평판 구조를 갖는 플라즈마 에칭 장치및 플라즈마 에칭 방법 |
| US7395779B2 (en) | 2000-07-11 | 2008-07-08 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| KR100847007B1 (ko) | 2007-05-31 | 2008-07-17 | 세메스 주식회사 | 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법 |
| KR100908939B1 (ko) * | 2006-08-31 | 2009-07-22 | 가부시끼가이샤 도시바 | 기판의 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법 |
| US7851367B2 (en) | 2006-08-31 | 2010-12-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for plasma processing a substrate |
| US8382941B2 (en) | 2008-09-15 | 2013-02-26 | Micron Technology, Inc. | Plasma reactor with adjustable plasma electrodes and associated methods |
-
1997
- 1997-08-18 JP JP22130797A patent/JPH1167725A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100755594B1 (ko) * | 2000-03-22 | 2007-09-06 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 용량 결합형 평행 평판 구조를 갖는 플라즈마 에칭 장치및 플라즈마 에칭 방법 |
| US7395779B2 (en) | 2000-07-11 | 2008-07-08 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| KR20040020589A (ko) * | 2002-08-31 | 2004-03-09 | 송석균 | 플라즈마 발생장치 |
| KR100908939B1 (ko) * | 2006-08-31 | 2009-07-22 | 가부시끼가이샤 도시바 | 기판의 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법 |
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| KR100847007B1 (ko) | 2007-05-31 | 2008-07-17 | 세메스 주식회사 | 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법 |
| US8382941B2 (en) | 2008-09-15 | 2013-02-26 | Micron Technology, Inc. | Plasma reactor with adjustable plasma electrodes and associated methods |
| US8715519B2 (en) | 2008-09-15 | 2014-05-06 | Micron Technology, Inc. | Plasma reactor with adjustable plasma electrodes and associated methods |
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