JPH0217636A

JPH0217636A - ドライエッチング装置

Info

Publication number: JPH0217636A
Application number: JP16673588A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Sasaki; 一郎佐々木; Kazuhiro Ohara; 大原　和博; Toru Otsubo; 徹大坪
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1990-01-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ドライエツチング装置に係り、特に大口径の
ウェハを均一に、かつ高精度にエツチング処理をするた
めに好適なドライエツチング装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体製造のドライエツチング工程では、その加工精度
を上げるためにエツチングガスのイオンをウェハに垂直
九入射させる異方性エツチングが行われている。しかし
、製品の高密度化に伴い、パターン幅も狭くなり、異方
性をより一層向上させることが重要な課題となっている
。

現在エツチングプロセスは、プラズマ中”を生成された
イオンと中性ラジカルの複合作用により進行すると考え
られている。これらのうち、イオンは電界を作用させる
仁とによりウェハに対して垂直に入射させることができ
るが、中性ラジカルは全くランダムな方向からウェハに
入射する。したがって、エツチングの高精度化を図るた
めには、中性ラジカルの寄与を減らすことが考えられる
。

中性ラジカルの数は、ガス圧力に比例すると考えられる
ので、処理圧力を下げることが有効である。

そこで、低圧力でも安定したプラズマが維持できるマイ
クロ波エツチング装置が提案され、製品化されているも
のもある。

従来のマイクロ波エツチング装置は、特開昭５７−１６
４９８５号公報に記載のマイクロ波エツチング装置のよ
うに、導波管により導かれたマイクロ波がプラズマ発生
室に入射し、ここで電子を励振してガス分子に衝突させ
、これをイオン化する。このとき、電子の励振をより効
率的に行うため、磁場を印加する。すなわち、磁場によ
る電子のサイクμト目ン運動の周波数をマイクロ波の周
波数に一致させて共鳴現象、つまり電子サイクロトロン
（ＩＨａｃｔｒｏｎ　　Ｃｙｏｌｏｔｉｏｎ　　Ｒｅ５
ｏｎａａｅ以下、１ｆｃＲＪという）を生起させ、これ
を利用する。

従来の前記マイクル波エツチングでは、ＩＣＲ条件を満
足するａ場を作るためにコイルを用いており、大口径の
ウェハを処理するためＫは、大瓜のコイルが必要となる
。また、ＩＣＲ発生室内にコイルによる均一な磁場が存
在すると、プラズマの半径方向の拡散が抑えられるため
、半径方向の密度分布を緩和する作用が弱くなる。した
がって、半径方向く密度の不均一が出る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術は、低圧力でプラズマを発生させるためＫ
１１ＩＣＲを用いており、このためのコイルが必要であ
る。この場合、大口径のウェハを処理するには大塵のコ
イルが必要となり、またＩＩＣＲ発生室内に均一な磁場
があるため、プラズマの半径方向の均一性が悪く、均一
なエツチング処理ができないという問題があった。

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、低圧力
で十分な密度のプラズマを発生させ、そのプラズマを均
一に維持してエツチング処理に利用し得るドライエツチ
ング装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的は、マイクロ波の電界強度を強めかつスリット
およびマイクμ波透過窓を通じて試料室内のプラズマ発
生室にマイクロ波を放射する空洞共振器と、前記プラズ
マ発生室内のプラズマ発生領域に発生したプラズマを、
前記プラズマ発生室の壁面近傍にのみ閉じ込める磁界を
発生させる磁石とを設置したことにより、達成される。

〔作用〕

プラズマ中では、マイクロ波により励振された電子が絶
えずガス分子をイオン化し、同時に新たな電子を生み出
している。一方、イオンや電子はプラズマ発生室の壁面
に向かって拡散し、そこで消滅している。すなわち、プ
ラズマ中ではイオンや電子の生成と、それらの壁面にお
ける消滅とが同時に行われている。したがって、この生
成と消滅のバランスによってプラズマが維持され、また
プラズマ密度が決定されるものと考えられる。プラズマ
を高密度化するためには、生成量を増すか消減量を減ら
すことが必要となるが、圧力を下げて行くと、ガス分子
と電子の衝突周波数が減少するため、生成量の増加は期
待できない。そζで、この場合には消減量を減らすこと
が有効である。

生成量が一定でも、消減量を減らすことによって、相対
的にプラズマ密度を高めることができる。

ところで、プラズマ発生室の壁面における損失を減らす
には、イオンや電子が壁面へ行かないようＫすることが
必要である。このためには、磁場を用いることが考えら
れる。すなわち、荷電粒子が磁力線と直角な方向には拡
散しにくい性質、および弱磁場から強磁場へ動く際に、
弱磁場側へ反射される性質を利用する仁とが考えられる
。

一方、磁場によって囲まれた領域内に効率よ（プラズマ
を発生させる、すなわち不必要な部分にプラズマを発生
させないためには、プラズマの発生領域（マイクロ波の
吸収領域）をうまく制御する必要がある。このためＫは
、マイクロ波を空洞共振器によりその電界を強め、これ
を空洞共振器に設けたスリットからプラズマ中へ放射さ
せる。

この場合、スリットは一種のアンテナと考えることがで
き、このアンテナの配置により放射マイクロ波の指向性
を変えることができるので、マイクロ波吸収領域を制御
することができる。また、スリットから放射されるマイ
クロ波は、その電界強度が強いので、ＥＣＲ条件を満足
しなくともマイクロ波の吸収はよくなり、磁場はこの条
件にとられれることなく構成することができる。

したがって、プラズマ発生室の壁面近傍にのみ強い磁場
を設げることが可能となり、その結果プラズマの均一性
を向上させることがでする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明によるドライエツチング装置の縦断面図
である。

この第１図に示す実施例のドライエツチング装置は、マ
イクロ波の導波管１と、スリット１５およびマイクロ波
透過窓５を有する空洞共振器１４と、前記マイクロ波透
過窓３の下部に設置されたプラズマ発生室４と、これの
周囲に設けられたミラー磁場発生用のコイル２と、同じ
くプラズマ発生室４の周囲に設置されかつプラズマをプ
ラズマ発生室４の壁面近傍にのみ閉じ込める磁場を発生
させる磁石である多極カスプ磁場発生用の永久磁石１２
と、プラズマ発生室４内にエツチングガスな吹き込むガ
ス導入管６と、ウェハ７の載置台１７を有する試料室８
と、この試料室８を含む真空容器を排気する排気口９と
を備えて構成されている。

そし【、マイクロ波発振器（図示せず）から発信された
マイクロ波は、導波管１から空洞共振器１４に入り、こ
こで増幅され、スリット１５、マイクロ波透過窓３を通
じてプラズマ発生室４へ導入される。

前記マイクロ波透過窓３．プラズマ発生室４および試料
室８は、１つの真空容器を形成しており。

これを真空排気装置（図示せず）により排気口９を通じ
て排気すると同時に、ガス導入管６よりエツチングガス
な導入し、所定の圧力に保つ。このとき、マイクロ波に
よりエツチングガスがプラズマ化され、ウェハ７をエツ
チング処理する。

前記プラズマ発生室４の周囲には、ミラー磁場発生用の
コイル２と、多極カスプ磁場発生用の永久磁石１２とが
設けられており、それぞれ磁力線１０．１５で示される
ような磁場を発生している。

空洞共振器１４のスリット１５より放射されたマイクロ
波は、その指向性によりプラズマ発生領域１６において
効率よく吸収される。

プラズマ発生室４内のプラズマ発生領域１６で発生した
プラズマは、上面はコイル２によるミラー磁場により囲
まれ、側面は永久磁石１２による多極カスフ磁場によっ
て囲まれているので、ウェハ７の表面以外には損失がな
い。

さらに、プラズマを閉じ込める役割を果たす磁場がプラ
ズマ発生室４の壁面の近傍ＫＯみ存在しているので、プ
ラズマの半径方向の密度分布の均一性が向上する。

以上により、低圧力でも十分な密度のプラズマが得られ
るため、イオン主体の高密度エツチングが可能となるし
また、プラズマの均一性も向上するので、大口径のウェ
ハであっても均一エツチングが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、マイクロ波の強度を強め
かつスリットおよびマイクロ波透過窓を通じて試料室内
のプラズマ発生室にマイクロ波を放射する空洞共振器を
設置しているので、低圧力においても十分な密度のプラ
ズマを得ることができるので、イオン主体のエツチング
が可能となり、エツチングの高密度化を図り得る効果が
ある。

また、本発明によれば、プラズマ発生室内のプラズマ発
生領域に発生したプラズマを、プラズマ発生室の壁面近
４９にのみ閉じ込める磁場を発生させる磁石を設けてお
り、この磁石の作用で磁場がプラズマ発生室の壁面近傍
にのみ存在しているため、プラズマの密度分布が均一に
なり、エツチングの均一性を向上させ得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。１・・・導波管、２・・・コイル、３・・・マイクロ波
透過窓、４・・・プラズマ発生室、５・・・永久磁石、
６・・・ガス導入管、７・・・ウェハ、８・・・試料室
、９・・・排気口、１０・・・ミラー磁場、１１・・・
多極カスプ磁場、１２・・・プラズマをプラズマ発生室
の壁面近傍にのみ閉じ込める磁場を発生させる永久磁石
、１ト・・多極カスプ磁場、１４・・・空洞共振器、１
５・・・スリット、６・・・プラズマ発生領域。第湘Ｐ気＋４−’４’ｌ’ス坂路ｒｓ−・スリ°フＦノｂ・　ブラズｖｐ５妊〉Ｑ氏域

Claims

【特許請求の範囲】

１、マイクロ波を導入する手段と、マイクロ波で発生す
るプラズマにより基板をエッチング処理する試料室と、
該試料室を真空に排気する排気装置と、前記試料室へエ
ッチングガスを導入するガス導入手段を備えたドライエ
ッチング装置において、前記マイクロ波の電界強度を強
めかつスリットおよびマイクロ波透過窓を通じて試料室
内のプラズマ発生室にマイクロ波を放射する空洞共振器
と、前記プラズマ発生室内のプラズマ発生領域に発生し
たプラズマを、前記プラズマ発生室の壁面近傍にのみ閉
じ込める磁界を発生させる磁石とを設置したことを特徴
とするドライエッチング装置。