JPS6210310B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は高周波プラズマエツチング装置に係
り、特にその電極直流電圧の対策を施した装置に
関する。

〔背景技術およびその問題点〕

高周波プラズマエツチング装置においてプラズ
マエツチングを行なうとその高周波電極とアース
電極（チヤンバ）との間に直流電圧が生じる。こ
の直流電圧はエツチング材料に対し種々の影響を
与えるものであるから適当な値に保つ必要があ
る。

この直流電圧の値は、電極の構造、電極の材
料、使用するガスの種類および組合わせ、ガスの
圧力および高周波電力値の５条件によつて定ま
る。

そこで、従来は実験を重ねて上記各条件を適宜
選定して装置を構成し、電極直流電圧を最適値に
するようにしている。

しかしながら、この最適化操作は何れの条件に
ついてみてもからり煩雑であり、熟練を要する。

〔発明の目的〕

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、
電極直流電圧を簡単に制御することができる高周
波プラズマエツチング装置を提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

この目的達成のため、本発明では、高周波電極
とアース電極との間に直流バイパス路を形成し、
この直流バイパス路の抵抗値を調整して電極直流
電圧を制御するようにした高周波プラズマエツチ
ング装置を提供するものである。

〔実施例〕

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

第１図は本発明の原理的構成を示したもので、
１はチヤンバでありアース電極を兼ねる。このチ
ヤンバ１には高周波電極２が設けられ、高周波電
極２上にエツチング材料３が載置される。またチ
ヤンバ１にはガス供給路４から所定のガスが供給
され、且つ排気孔５から排出されてチヤンバ１内
はガスが満たされる。一方高周波電極２には通水
管６が設けられており、エツチング処理に伴つて
発生する熱が除去される。

次にチヤンバ１と高周波電極２との間には高周
波電源HFからの高周波電流が、可変インダクタ
スＬ_v、可変キヤパシタンスＣ_vからなるマツチン
グ回路、および結合コンデンサＣ_cを介して与え
られる。

これによりチヤンバ１と高周波電極２との間に
高周波通電が行なわれてチヤンバ１内はプラズマ
雰囲気となり、エツチング材料３に対しエツチン
グ処理が行なわれる。

このエツチング処理が行なわれることにより電
極直流電圧が生じ、この電極直流電圧は上記５条
件によつて決まるが、これら各条件につき説明す
ると次の通りである。

(1) 電極の構造 高周波電極とアース電極（チヤンバ）との面積
比が大きくなると直流電圧は大となる。すなわち 直流電圧∝アース電極面積／高周波電極面積 (2) 電極の材料 アース電極の材料として電子放出の仕事関数の
小さいものを用いれば直流電圧は高くある。

(3) ガスの種類 ガス特有の性質に応じて直流電圧となる。

(4) ガスの圧力 圧力を低くすると直流電圧は高くなる。

(5) 高周波電力 電力の平方根に略々比例した直流電圧が生じ
る。このような諸条件に応じて発生する直流電圧
はエツチングに対し次のような関係がある。

ａ 直流電圧が高くなるに伴いダメージが大きく
なる。

ｂ 電力が増加してもエツチングレートには影響
があまりない。エツチングレートはケミカル作
用により決まるものである。ただし表面のナチ
ユラルオキサイドを除去するには効果がある。

ｃ 直流電圧を高くするとアンダーカツトが少な
くなる。直流電圧を低くするとケミカル作用だ
けになるので等方性のアンダーカツトが入る。

このような点から直流電圧を制御することは重
要な意味がある。そしてこの直流電圧を検出する
ために、インダクタンスL₀およびキヤパシタン
スC₀からなるローパスフイルタを介して高周波
電極２とチヤンバ１との間にバイパス抵抗Ｒ_Bお
よび電流計を接続すると共に電圧計Ｖを接続す
る。

したがつて高周波電極２とチヤンバ１との間に
生じた直流電圧はローパスフイルタによつて重畳
高周波が除去されてバイパス抵抗Ｒ_Bに流れ、電
流は電流計により、また電圧は電圧計Ｖにより
それぞれ測定される。

ここでバイパス抵抗Ｒ_Bの抵抗値を加減するこ
とにより直流電圧を調整することができる。調整
はエツチング開始前またはエツチング処理中の何
れで行なつてもよい。この場合は手動操作により
直流電圧を制御する。

第２図および第３図はそれぞれ本発明の他の実
施例を示したもので、何れも自動制御により直流
電圧を制御し得るようにしている。これは例えば
マイクロコンピユータによる直流定電圧制御を行
なうようにしたもので、直流電圧信号およびバイ
パス抵抗の電流信号をマイクロコンピユータに与
え、マイクロコンピユータから電圧指令を受取
る。

まず第２図の回路では、抵抗R₁およびR₂の分
圧回路により取出した電圧を増幅器AMP₂を介し
てマイクロコンピユータ（図示せず）に与える。
またバイパス抵抗Ｒ_Bの電圧降下分として取出し
た電流を表す信号を増幅器AMP₁を介してマイク
ロコンピユータに与える。そしてマイクロコンピ
ユータからの電圧指令をコンパレータCOMPを介
してトランジスタＴ_rに与える。コンパレータ
COMPには基準信号として抵抗R₁，R₂の分圧回
路により取出した電圧が与えられており、この基
準信号と電圧指令との比較結果をトランジスタＴ
_rに与えてバイパス抵抗Ｒ_Bに流す電流を決める。
トランジスタＴ_rは高耐圧にFETでもよい。

次に第３図の回路では、トランジスタＴ_rをス
イツチング動作させるべくコレクタ側にインダク
タンスL₁、キヤパシタンスC₂，C₃からなる振動
回路を設け、これによりバイパス抵抗R₃から検
出した電流を表す信号の振動分を除去するため抵
抗R₃およびキヤパシタンスC₁からなるローパス
フイルタを介して取出した信号を増幅器AMP₁に
与えるようにしている。トランジスタＴ_rはサイ
リスタとかGTOに置換えてもよい。

このようにスイツチングを行なわせるとトラン
ジスタ等の発熱問題が緩和されるから大電力を扱
うことができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、高周波電極とアース電
極との間に直流バイパス路を形成し、この直流バ
イパス路の抵抗値を調整して電極直流電圧を微細
に制御できるため、エツチング条件を容易に最適
化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２
図および第３図は本発明の他の実施例における直
流電圧制御回路を示す図である。 １……チヤンバ（アース電極）、２……高周波
電極、３……エツチング材料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ チヤンバ内にガスを満たし前記チヤンバが兼
   ねるアース電極と前記チヤンバに設けた高周波電
   極との間に高周波通電を行なつて前記チヤンバ内
   をプラズマ雰囲気としてエツチング材料をエツチ
   ングする高周波プラズマエツチング装置におい
   て、 前記高周波電極とアース電極との間に抵抗値を
   変え得る直流バイパス路を形成し、 この直流バイパス路の抵抗値を変えることによ
   り前記両電極間の直流電圧を加減するようにした
   ことを特徴とする高周波プラズマエツチング装
   置。