JPS6348826A - ドライエツチング装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は主に半導体集積回路製造に使用されるドライエ
ツチング装置に関する。

（従来の技術） 近年、高集積デバイス製造のための微細加工には、主と
して反応性イオンエツチング技術が使用されている８反
応性イオンエツチング法とは、−対の対向する電極を有
する真空チャンバ内の片方の電極上に被エツチング基体
を置き、例えばＣＦ４等のハロゲン原子を含有するガス
を該チャンバ内に導入し、上記一対の電極間に高周波電
力を印加してガスを放電せしめ、発生したイオンやラジ
カルを用いて被エツチング基体をエツチングする方法で
ある。

上記方法を利用したエツチング装置では、大型チャンバ
内に例えば１０〜２０枚の被エツチング基体を−度に入
れてエツチングを行うバッチ式装置と、小型チャンバ内
に１枚の被エツチング基体のみを入れてエツチングを行
う枚葉式装置とがある。ＬＳＩのパターンは今後も益々
微細化し、且つＳｉウェハ径は８インチや１２インチと
拡大する一途を辿っている。従って、大口径ウェハ表面
上に均一に極微細パターンを形成するためには、枚葉式
装置の方が有利であり、この方式が徐々にではあるが主
流になりつつある。当然のことであるが、枚葉式エツチ
ング装置は、ものエツチング速度が等しければ、バッチ
式エツチング装置に比較して処理能力は低い。従って、
枚葉式エツチング装置では。

磁場を利用してマグネトロン放電を起こす、或いはホロ
ーカソード放電を起こす等、放電効率を高める工夫がな
されている。

それらの１つとしてｌｏ−３Ｔｏｒｒ程度の高真空で電
極間隔を１０ａ１１以下とし、マグネトロン放電を用い
高密度プラズマを形成する方法がある（提案番号１３８
５２０９３）。この発明は、■高真空としたことでウェ
ハの配置されたカソード」二に形成されるイオンシー入
内でプラズマからのイオンと中性の原子、分子の衝突頻
度が減少しその結果、多くのイオンがウェハに垂直に入
射し垂直な側面を持つパターンを形成できる。■高真空
のため従来の方式ではガスの解離（イオン化）効率が低
下する。電極間隔をせばめ、電極間に磁界を与えること
でそれぞれ電子密度を１ケタずつ上昇せしめ高い電子密
度を維持し高速エツチングを実現している。しかし、放
電開始電圧（Ｖｓ）と気体圧力ｐ、電極間隙長ｄの積Ｐ
ｄの関係を与えるパッシェンの法則では（典型的な例を
第４図に示す、ガスによりこの特性は変化するため第４
図に示した数値は参考値である。

）、最小のＶｓを与えるｐ−ｄが存在しこの２２の部分
で放電が最も安定する。したが−〕で、Ｐが低くしかも
ｄを小さくした前記発明では長い放電経路が得られる部
分で強い放電を起しやすくなる。つまり、対向した電極
間にとどまらずカソードから遠い真空排気配管にまで放
電が伸びることとなる。

前記発明で高い電子密度が得られる原因の１つに、ｆｆ
ｉ極間隔をせばめ電極面積比を１に近ずけることにより
高いプラズマポテンシャルが得られることがある。ここ
で放電領域が広がると面積比は実質的に接地極側が大き
くなってプラズマポテンシャルが低下し、エツチング速
度が低下する。さらにセルフバイアス電圧Ｖｄｃが上昇
しウェハに照射されるイオンのエネルギーが増大するた
め照射損傷が発生する。放電が不必要な部分へ伸びるこ
とを防ぐ方法として従来、金属メツシュでシールドする
方法が用いられてきたが圧力などに対し最適なメツシュ
の間隔が変化し調製がむづかしい、金属汚染の原因とな
る。排気速度の低下を招くなどの問題が多く有効ではな
い。

（発明が解決しようとする問題点） このように、狭電極間隙、高真空のエツチング装置では
プラズマが電（板間より広く、真空排気の配管までも伸
び、そのために実質的な電極面積比が変化し、エツチン
グ速度の低下、照射損傷の発生を招く。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、プラズマを電Ｊ（、間にとじ込め、高
真空で高速エツチングの可能なドライエツチング装置を
提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、高真空、狭？ｆ！極間隔のエツチング
装置において、真空排気のための配管内に磁界を印加す
る手段を設けることにある。

即ち本発明は、被エツチング基体が載置される第１の電
極及びこの電極を二対向配置される第２の電極を備えた
容器と、この容器内にエツチング用ガスを供給する手段
と、この容器ないにエツチング用ガスを供給する手段と
、上記容器内のガスを排気する手段と、前記第１の電極
又は前記第１及び第２の電極に高周波電力を印加する手
段を具備したドライエツチング装置において、前記容器
からガスを排気する配管内部に磁界を印加する手段を設
けたドライエツチング装置である。

（作用） 本発明においては、プラズマを発生しエツチングを行う
容器からガスをチ］、気する配管内部に磁界を与えるこ
とにより前記プラズマから拡散してくる荷電粒子（イオ
ン、電子）が該磁界を通りぬけて広がることを不可能に
して放電領域（プラズマの広がり領域）を前記容器内部
に限定する。したがって、放電領域が広がることにより
発生する数々の問題が防止される。

（実施例） 以下１本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例であるドライエツチング装置
の断面を示す概略構成図である。

真空容器１内には高周波電源２に容量３を介して接続さ
れた第１の電極４とその上に配置されるウェハ５がある
。また、真空容器１の壁面は接地され第２の電極として
作用する。さらに、真空容器１の上部には磁石６が接地
され真空容器内へ磁界を与えプラズマ７を高密度化して
いる。磁石については詳述はさけるが、真空容器１の中
へ、少なくとも第１の電極と平行な磁界成分を与えるよ
うに構成される。ここでは円筒形の中央の磁極８とそれ
をとりまくリング状の磁極９をベース１ｏの上へ固定し
構成した円形の磁石アセンブリである。

この磁極間隙付近のプラズマ１１が特に高密度となるた
め磁石の偏心回転により均一なエツチングを行う。

ここで第１の電極と対向する真空容器の壁１２の距離は
１０ｃｍ以下で特に５Ｏ程度が最もエツチングに効率よ
いことが確かめられた。

また、エツチング形状をまっすぐにするためガス圧力は
１Ｏ−３Ｔｏｒｒ台が望ましい０本装置においては以上
の構成により、電極間にプラズマをとじ込めればプラズ
マ中の電子密度を従来のＲ４Ｅ装置で低ガス圧力とした
ときに比べ２ケタ以上向上させることが可能である。し
かし、ＩＰ３Ｔｏｒｒ台の圧力では放電の距離はパラシ
ュンの法則より数１０ｃｎ程度で安定することが知られ
ている。したがって放電（プラズマ）は長い放電経路を
とれる部分へ伸びやすくなり、本装置では排気口１３を
通じ排気管】４内壁と放電を起すこととなる。そこで磁
石１５を排気口付近に配置し磁界を与えることによりプ
ラズマの伸びを防ぐことが可能となる。このようにして
プラズマ７は電極間に閉じ込められ、所望の特性が得ら
れることとなる０例えば磁石１５による配管１４内の最
大磁束密度は数１００Ｇａｕｓｓ程度で充分であり５真
空容器１のに近づくに従い急激に強度の低下する磁界を
すると効果が大きい、なお図中１６はガス導入口、１７
は絶縁リング、１８はバルブであり図示していない真空
ポンプと接続されている６第２図は本発明の他の実施例
を説明するための図である。基本的な構成は第１図と同
じであるが。

ガスのウェハへの供給を均一化するためガス導入口１６
と排気口１３を第１の電極をとり込むように同心円上に
４箇所設けた例である６図では断面を示したためそれぞ
れ２つづつ示しである。４つの排気口１３は配管１４に
よりＥ（空容器下方で１つに集められバルブ１８を介し
て真空ポンプに接続される。

本発明による磁石１５は各配管１４に設置されプラズマ
７の侵入を防ぐよう作用する。

さらに第３図は排気口１３自体を磁石を使って構成した
例である。第３図（ａ）は断面図でありこの例では第２
の電極側に磁石を配置せず通常のエツチング装置に応用
した例を示している。排気口１３を上方より見た図が（
ｂ）である。ここで排気口１３は磁石１９のＮ極Ｓ極の
間隙になるようにした。これにより磁力線２０が排気口
１３内に発生し、プラズマが配管１４側へ侵入すること
を防止する。なお（ｃ）は（ｂ）のＮ５ＩＩ５隙付近の
断面拡大図である。また磁石１９の表面には直接プラズ
マに晒されるためアルマイト板あるいは、有機重合フィ
ルム等で覆っておくことが必要である０本発明は上述の
例にとどまらず、種々変形して実施可能である１例えば
、ガス導入口周辺にも磁石を配置してガス導入口へのプ
ラズマの侵入を防いだり、第２図で示した例で磁石６の
外側の磁極９を大きくして排気口部分にこの磁極から磁
界を供給するようにしてもよい。

さらに本発明で使用した磁石は電磁石でもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、ガス排気用の配管
内への放電のひろがりを防ぐことにより。

高真空、狭電棲間隔型のドライエツチング装置において
、高いエツチング速度、照射損傷の低減、金属汚染の防
止、配管及び真空排気系の長寿命化が可能となる。この
ため、今後の半導体製造技術における有用性は絶大であ
る。

の構成図、第４図は放電開始電圧とガス圧力Ｘ電極間隔
の関係を表すパッシェンの法則の一例を示す特性図であ
る。

１・・・真空容器、　４・・・第１の電極、　６・・・
磁石、７・・・プラズマ、　１３・・・排気口、　１４
・・・配管、１５・・・磁石、　１９・・・磁石。

代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　竹花喜久男 第　１　図 ↓ 第　　２　　図 １づ 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被エッチング基体が載置される第１の電極及びこ
   の電極に対向配置される第２の電極を備えた容器と、こ
   の容器内にエッチング用ガスを供給する手段と、上記容
   器内のガスを排気する手段と、前記第１の電極又は前記
   第１及び第２の電極に高周波電力を印加する手段を具備
   したドライエッチング装置において前記容器からガスを
   排気する排気口あるいは配管内部に磁界を印加する手段
   を設けたことを特徴とするドライエッチング装置。
2. （２）前記第１と第２の電極の間隔は１０ｃｍ以下であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライ
   エッチング装置。
3. （３）前記容器内に磁界を発生する手段を具備してなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエ
   ッチング装置。
4. （４）前記容器内のエッチング用ガスの圧力は１×１０
   ＾−＾１Ｔｏｒｒ以下に保たれることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のドライエッチング装置。