JPH0922796A - ドライエッチング装置 - Google Patents

ドライエッチング装置

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JPH0922796A
JPH0922796A JP7171890A JP17189095A JPH0922796A JP H0922796 A JPH0922796 A JP H0922796A JP 7171890 A JP7171890 A JP 7171890A JP 17189095 A JP17189095 A JP 17189095A JP H0922796 A JPH0922796 A JP H0922796A
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JP
Japan
Prior art keywords
plasma
chamber
dry etching
high frequency
electrons
Prior art date
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Pending
Application number
JP7171890A
Other languages
English (en)
Inventor
Fusao Shimokawa
房男 下川
Yoko Maruo
容子 丸尾
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AFUTEI KK
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
AFUTEI KK
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンバー内にプラズマ生成の増加を図ると
ともに生成したプラズマを有効に利用し、各種材料によ
るドライプロセスを高速に行う。 【解決手段】 チャンバー1内にプラズマを生成するプ
ラズマ生成領域1aの上部側および下部側には、それぞ
れ上部電子遮蔽電極10および中央部に開口部を有する
下部電子遮蔽電極11が対向配置されている。また、こ
れらの上部電子遮蔽電極10および下部電子遮蔽電極1
1には、プラズマ電位に対してそれぞれ負のバイアス電
圧を印加するための第1の直流電源12および第2の直
流電源13が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波誘導型プラ
ズマ源を用いたドライプロセスに適用されるドライエッ
チング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、典型的な高周波誘導型プラズマ
源を用いた従来のドライエッチング装置の構成を示す断
面図である。図2において、1は例えば石英などの誘電
体からなりかつ内部にプラズマ生成領域1aを有するプ
ラズマ生成用チャンバー、2はチャンバー1の外周に巻
設された高周波コイル、3は高周波コイル2に高周波電
流を印加しチャンバー1内に高周波電界を発生させるた
めの高周波電源、4はプロセスガスの導入口、5は真空
排気口、6a,6bは真空チャンバー1内を排気する真
空ポンプ、7はチャンバー1から分離した下部側に配設
された基板ステージ、8は基板ステージ7上に配置され
た基板、9は基板ステージ7に高周波電圧を印加するた
めの高周波電源である。
【0003】次にこのように構成されるドライエッチン
グ装置によるドライエッチング方法について説明する。
まず、真空ポンプ6を用いてチャンバー1内を10-4
10-5Pa程度まで排気した後、プロセスガス導入口4
から所望のプロセスガスをチャンバー1内に導入し、1
-1〜10-2Pa程度に保持する。次にこの状態に保持
した後、高周波電源3を用いて高周波コイル2に高周波
電流を印加すると、チャンバー1内のプラズマ生成領域
1aにプラズマが生成される。
【0004】次にチャンバー1から分離された基板ステ
ージ7に高周波電源9を用いて高周波電圧を印加する
と、チャンバー1内のプラズマ生成領域1aに生成され
たプラズマ中のイオンおよび電子は、基板ステージ7上
に形成された電界によって基板ステージ7の方向に輸送
され、結果的に基板ステージ7上に配置された基板8を
衝撃する。このようにしてチャンバー1内に導入するガ
スが、不活性ガスの場合には物理的なスパッタエッチン
グが進行し、また、反応性ガスの場合には反応性エッチ
ングが進行する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成されたドライエッチング装置によるエッチング
において、高周波誘導電場により、チャンバー1内のプ
ラズマ生成領域1aに生成されたイオンおよび電子は、
チャンバー1内の空間を拡散し、その一部分は基板ステ
ージ7の方向に輸送されてエッチングなどのプロセッシ
ングに活用されるが、その大部分はチャンバー1内の壁
面方向に向かって四方八方に拡散し、最終的にはチャン
バー1の内壁面と衝突して再結合を呈し、消滅してしま
う。このようにチャンバー1内において、折角生成した
プラズマ中のイオンおよび電子を導入ガスのイオン化に
有効に利用されていないという問題があった。
【0006】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、チ
ャンバー内にプラズマ生成の増加を図るとともに生成し
たプラズマを有効に利用し、各種材料によるドライプロ
セスを高速に行うことができるドライエッチング装置を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、チャンバー内のプラズマ生成領域の
両端部に対向する電子遮蔽電極を配設したものである。
すなわち、高周波誘導電界によりプラズマ生成領域内に
生成されたプラズマ内においては、電子はイオンに比べ
て質量が遥かに小さいため、その電子温度は極めて高
く、このため、粒子間の衝突頻度も少ない。したがっ
て、電子は、イオンに比べてチャンバーの内壁面に向か
って到達し易く、これを避けるためにチャンバーの内壁
面に飛来する電子をプラズマ生成領域内へ押し返す電子
遮蔽電極を設けるものである。
【0008】なお、プラズマ内においては、イオン−中
性原子衝突によりイオン化も生じるが、電子−中性原子
衝突に比べると、イオン化効率が良くないため、プラズ
マ中の電子を有効に用いることが最も得策である。した
がって、本発明では、このような考えに基づいてプラズ
マ中の電子の挙動に着目して電子をプラズマ生成領域内
に押し返す電子遮蔽電極を設けたものである。
【0009】本発明においては、プラズマ生成用チャン
バー内において、高周波コイルに高周波電流を印加する
と、プラズマ中の電子は、この高周波電界によりエネル
ギーを得て導入ガスをイオン化し、放電電流を流すに至
る。このようにして高周波誘導放電電流がプラズマに流
れ続ける間、プラズマは生成されては溢れ出し、周囲に
拡散することになる。この場合、イオンに比べて電子温
度が高く、かつ質量が小さい電子は、粒子間の衝突頻度
が低いため、あらゆる方向に向かって拡散する拡散率が
高い。
【0010】本発明では、プラズマ生成用チャンバー内
のプラズマ生成領域の上部および下部に対向して電子遮
蔽電極を配設し、これらの電子遮蔽電極に接地電位また
は所望の直流電位を印加することにより、チャンバー内
の上部および下部方向に飛来する電子を電子遮蔽電極間
に滞留させ、導入ガスとの衝突頻度を増やし、結果的に
チャンバー内のプラズマ生成が増加する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。図1は、本発明によるドライエ
ッチング装置の一実施形態による構成を示す断面図であ
り、前述した図1と同一部分には同一符号を付してあ
る。図1において、図2と異なる点は、チャンバー1の
内側上面には上部電子遮蔽電極10が配設され、さらに
このチャンバー1の内側で高周波コイル2の下端部に対
応する部分には開口部を有する下部電子遮蔽電極11が
配設されている。
【0012】つまり、上部電子遮蔽電極10および下部
電子遮蔽電極11は、チャンバー1内にプラズマを生成
するプラズマ生成領域1aを上下方向から挟むように上
部側および下部側にそれぞれ対向して配設される構造と
なっている。また、これらの上部電子遮蔽電極10およ
び下部電子遮蔽電極11には、プラズマ電位に対してそ
れぞれ負のバイアス電圧を印加するための第1の直流電
源12および第2の直流電源13が接続されている。
【0013】このように構成されたドライエッチング装
置は、チャンバー1内を前述した導入ガス雰囲気状態に
設定した後、高周波電源3から高周波コイル2に高周波
電流が印加されると、チャンバー1内のプラズマ生成領
域1aにおいて、電子とイオンとからなるプラズマが生
成され、このプラズマ中に高周波プラズマが流れ続ける
間、プラズマ(イオン,電子)は生成されてはチャンバ
ー1内の周囲に向かって拡散されて行く。
【0014】また、上部電子遮蔽電極10および下部電
子遮蔽電極11には、第1の直流電源12および第2の
直流電源13からプラズマ電位−VP (eV)をもって
プラズマ空間を運動する電子に対して負のバイアスとな
るバイアス電位−VB (eV)(−VP>−VB)が印加
されているので、これらの電子は、上部電子遮蔽電極1
0および下部電子遮蔽電極11の近傍において跳ね返さ
れ、再びプラズマ生成領域に向かって輸送される。そし
て、輸送されたこれらの電子は、このプラズマ生成領域
1aに形成された高周波電界の作用により、エネルギー
を得て、導入ガスのイオン化を促進させ、チャンバー1
内のプラズマ密度を益々増加させることになる。
【0015】このような状態において、チャンバー1か
ら分離された基板ステージ7に高周波電源9から高周波
電流が印加されると、プラズマ生成領域内1aに輸送さ
れたプラズマ中のイオンおよび電子は、基板ステージ7
上に形成された高周波電界によって基板ステージ7の方
向に輸送され、結果的に基板ステージ7上に配置された
基板8を衝撃し、エッチング反応が進行する。
【0016】このような構成によれば、プラズマ生成用
チャンバー1内の上部位置および下部位置に上部電子遮
蔽電極10と下部電子遮蔽電極11とを対向配置し、こ
れらの上部電子遮蔽電極10および下部電子遮蔽電極1
1にプラズマ電位−VP (eV)によるプラズマ空間を
運動する電子に対して負のバイアス電位−VB (eV)
(−VP >−VB )を印加することにより、プラズマ中
の電子を対向配置した電子遮蔽電極10と電子遮蔽電極
11との間のプラズマ生成領域1a内に滞留させること
ができる。
【0017】これらの電子の中で再びプラズマ生成領域
1a内に到達した電子は、このプラズマ生成領域1aに
形成された高周波電界の作用によりエネルギーを得て一
層のイオン化促進を増長させ、チャンバー1内のプラズ
マ密度を増加させることできる。このようにプラズマ中
の電子の消滅を極力防ぐことによって導入ガスのイオン
化を一層効率良く行うことができる。
【0018】また、プラズマ生成領域1aに生成された
高密度のプラズマは、チャンバー1の真下に配設された
基板ステージ7上に形成される高周波電界によって基板
ステージ7の方向に向かって高密度なプラズマが輸送さ
れるので、この基板ステージ7上に配置した基板8が高
速度でエッチングされることになり、エッチング速度が
大幅に増大されることになる。
【0019】なお、上部電子遮蔽電極10および下部電
子遮蔽電極11に印加する負バイアス電位(−VB
は、プラズマ電位(−VP )対して電位が小さい範囲で
あれば、それぞれ同電位でも良く、また、異なった電位
でも良い。要するにプラズマ電位とプラズマ電位とが−
P >−VB の関係を保持させれば、プラズマ生成領域
1a内に高密度のプラズマを滞留させることができるこ
とになる。
【0020】なお、前述した実施形態においては、基板
ステージ7上に配置された基板8をエッチングするドラ
イエッチング法について説明したが、チャンバー1内に
導入するガスを選ぶことによって基板8上に直接薄膜を
形成することもできる。また、基板8が配置された基板
ステージ7上に各種材料からなるターゲットを配置する
ことにより、スパッタリングによる薄膜形成も可能とな
る。このように本実施例による装置を用いれば、全ての
材料によるドライエッチング,薄膜形成などのドライプ
ロセスを行うことができる。
【0021】また、前述した実施形態においては、第2
の電子遮蔽電極11をチャンバー1内における高周波コ
イル1の下端部側に配設した場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、高周波コイル
2の下端部側と基板8を配設する基板ステージ7との間
に配設しても前述と同様の効果が得られることは勿論で
ある。
【0022】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
チャンバー内のプラズマ生成領域に高密度なプラズマを
形成でき、ターゲット上に高密度なプラズマを輸送する
ことができるので、各種材料によるドライエッチング,
薄膜形成などのドライプロセスにおいて加工速度を大幅
に増大させることができるという極めて優れた効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるドライエッチング装置の一実施
形態による構成を示す断面図である。
【図2】 従来のドライエッチング装置の構成を示す断
面図である。
【符号の説明】
1…プラズマ生成用チャンバー、1a…プラズマ生成領
域、2…高周波コイル、3…高周波電源、4…ガス導入
口、5…真空排気口、6a…真空ポンプ、6b…真空ポ
ンプ、7…基板ステージ、8…基板、9…高周波電源、
10…上部電子遮蔽電極、11…下部電子遮蔽電極、1
2…第1の直流電源、13…第2の直流電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // H01L 21/205 H01L 21/302 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体からなりかつ内部にプラズマ生成
    領域が形成される空間を有するプラズマ生成用チャンバ
    ーと、 前記チャンバーの外周に設けられかつ前記プラズマ生成
    領域に放電プラズマを形成させる高周波電界発生用コイ
    ルと、 前記チャンバー内のプラズマ生成領域から分離した下部
    に配設された基板と、 前記基板上に電界を発生させる高周波電源と、を備えた
    ドライエッチング装置において、 前記プラズマ生成領域の上端部に配設された第1の電子
    遮蔽電極と、 前記プラズマ生成領域の下端部に配設された第2の電子
    遮蔽電極と、を設けたことを特徴とするドライエッチン
    グ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記第1の電子遮蔽
    電極および第2の電子遮蔽電極は、プラズマ電位に対し
    て負バイアスとなる電位を印加するそれぞれ第1の直流
    電源および第2の直流電源を有することを特徴とするド
    ライエッチング装置。
JP7171890A 1995-07-07 1995-07-07 ドライエッチング装置 Pending JPH0922796A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142568A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Samsung Electronics Co Ltd ヘリカル共振器型のプラズマ処理装置
JP2018046098A (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142568A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Samsung Electronics Co Ltd ヘリカル共振器型のプラズマ処理装置
JP2018046098A (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

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