JP2000164563A

JP2000164563A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2000164563A
Application number: JP10335307A
Authority: JP
Inventors: Nushito Takahashi; 主人高橋; Ichiro Sasaki; 一郎佐々木; Kenji Maeda; 賢治前田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】省エネルギー、低コストの観点から酸化膜エッ
チングに必要な高密度プラズマを効率よく生成する必要
がある。【解決手段】円盤状の平板アンテナ５の周囲からＵＨＦ
帯のマイクロ波を放射して電子サイクロトロン共鳴によ
るプラズマを発生させると共に、アンテナ５のプラズマ
側の面に設けたガス供給板４の板厚をマイクロ波の表皮
深さより厚くした。【効果】低電子温度高密度プラズマを用いた酸化膜エッ
チングができるので、優れた特性のエッチング結果が得
られるとともに、省エネルギー、低コストの装置が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
に関し、特にシリコン酸化膜などの絶縁膜をプラズマに
よりエッチングする装置に関し、効率よくプラズマ発生
が可能なプラズマ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハの口径が２００ｍｍから３００ｍ
ｍへと大口径化されるにつれ、プラズマ処理装置に必要
なパワーはますます大きくなってきている。ウエハの単
位面積当たりに必要な所要パワーが同じと仮定すると、
３００ｍｍウエハでは２００ｍｍウエハの約２倍のパワ
ー、電力が必要となる。このパワー増大は、装置のコス
トを増すばかりでなく、熱エネルギーとして消失するエ
ネルギーが増加することも意味し、地球温暖化防止の面
からも、所要パワーの低減が強く要求されている。した
がって、プラズマ発生効率を高めることは今後のプラズ
マ処理装置に必須の課題となっている。

【０００３】従来のプラズマ処理装置の中で、酸化膜エ
ッチング装置は、ＣＦ系ガスの解離を制御しつつ高エネ
ルギーのイオンを用いてエッチングを行っていることか
ら、低電子温度でかつプラズマ密度を高めることが必要
である。さらに、ウエハ径が３００ｍｍと大口径化する
ため、プラズマの均一化も重要な課題である。

【０００４】従来のプラズマエッチング装置として代表
的なものに、日立評論、Ｖｏｌ．７６、Ｎｏ．７（１９
９４）、ｐｐ．５５−５８に記載の有磁場マイクロ波プ
ラズマエッチング装置がある。２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波を用い、エッチング室の周囲に設けられたコイルで
発生させた磁場により、電子サイクロトロン共鳴を利用
した効率的なプラズマ発生方法が使用されている。

【０００５】一方、一対の対向する電極からなる狭電極
型の高周波プラズマ生成装置が酸化膜エッチング装置と
して広く使用されている。この方式のエッチング装置
は、１３．５６ＭＨｚから数１０ＭＨｚ程度の高周波を
片方の電極に印加し、他方にはウエハを載置して周波数
が１ＭＨｚ前後のウエハへの高周波バイアスを別に印加
する方式や、一対の電極に高周波を印加する方式が知ら
れている。この方式のエッチング装置は、電極間の距離
が２０から３０ｍｍ程度と狭いため、狭電極型プラズマ
源や平行平板型プラズマ源と呼ばれている。なお、狭電
極型のプラズマ源は圧力が低い領域でのプラズマ生成が
困難であるが、磁場印加などの機能を付加することで、
放電圧力の低下を図った装置も使用されている。

【０００６】また、これとは別に誘導コイルを使用した
誘導型プラズマ源も使用されている。これらのプラズマ
源は低圧力でもプラズマの発生と維持が可能であり、し
かもプラズマ密度が高いことから、低圧力高密度プラズ
マ源と呼ばれている。

【０００７】これらのプラズマ源を用いたシリコン酸化
膜エッチングでは、エッチングガスとしてアルゴン：Ａ
ｒにＣ₄Ｆ₈などの炭素：Ｃ、フッ素：Ｆを含むガスや、
ＣＨＦ₃などの水素：Ｈを含むガスなどを混合したり、
さらに酸素：Ｏ₂や一酸化炭素：ＣＯ、水素：Ｈ₂等が添
加された混合ガスが使用されている。これらのガス種を
用いて、高エネルギーのイオンをウエハ上に照射するこ
とでエッチングが進行する。

【０００８】酸化膜エッチング装置の重要な課題は、プ
ラズマによるガス分子の解離を酸化膜のエッチングに最
適な状態にすることである。これに対応し、低電子温度
で高密度プラズマの新しいプラズマ発生源が提案されて
いる。たとえば、公開特許公報特願平８−３０００３９
号に記載のように、プラズマ励起周波数を３００Ｍｈｚ
から１ＧｈｚのＵＨＦ帯にしたＵＨＦ型ＥＣＲ装置であ
る。この範囲の周波数帯で励起されたプラズマの電子温
度は０．２５ｅＶから１ｅＶと低く、Ｃ₄Ｆ₈のプラズマ
解離が酸化膜エッチングに適したレベルになっている。
また、ＥＣＲ方式であるため、低圧力でも高密度のプラ
ズマを生成することが可能となっている。

【０００９】この様に、微細化とウエハ大口径化に対応
するには、電子温度を低くしてエッチングガスの過剰解
離を抑制するとともにプラズマ密度を高くし、プラズマ
密度やガス圧力、反応生成物分布をウエハ上で均一化す
る必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術の課題において示した酸化膜プラズマエッチング装
置への要求に見合ったプラズマ発生方法を提案すること
にある。

【００１１】酸化膜エッチング装置では、ウエハへの高
エネルギーイオンの入射が必要である。このイオンエネ
ルギーのウエハ面内分布やイオン電流値の面内分布が発
生すると、ウエハ内に面内イオン電流値の不均一に起因
する電流が流れ、ウエハ上の素子を破壊するなどの不具
合が生ずる。このため、ウエハ上に引き込むイオンのエ
ネルギー分布や電流分布を均一化することが重要であ
り、ウエハへのバイアス電圧回路のアースをウエハに対
向した位置に設けた、いわゆる対向アースが必須とな
る。

【００１２】本発明の目的は、対向アース方式のプラズ
マ発生装置において、高効率プラズマ発生を図るととも
に、酸化膜エッチングに必要な低電子温度で高密度プラ
ズマの発生が可能なＵＨＦ型ＥＣＲプラズマエッチング
装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】ＵＨＦ型ＥＣＲプラズマ
エッチング装置は、ウエハと対向した位置に平板状の電
磁波放射アンテナを有し、かつ平板アンテナ部のプラズ
マ側にはエッチングガスを供給する微細な孔が設けられ
た平板が設置された構造である。エッチング室に供給さ
れたＵＨＦ帯電磁波は、平板アンテナと処理室の天板と
の間で共振状態となる。この電磁波は、平板アンテナの
周囲に設けられた誘電体を通してプラズマ中に放射され
る。

【００１４】また、ウエハ載置電極は平板アンテナと対
向する位置にある。さらに平板アンテナはウエハに印加
される高周波バイアスのアースとして機能する。また、
ウエハ載置電極と平板アンテナ間の距離（電極間距離と
称する）は、反応生成物の再解離などを考慮して３０ｍ
ｍから１００ｍｍ（２００ｍｍウエハの場合はウエハ直
径の１／２）の範囲に設定されている。

【００１５】また、プラズマ処理室の周囲に配置したコ
イルによって磁場を発生させ、平板アンテナから放射さ
れた電磁波との電子サイクロトロン共鳴を利用して高密
度プラズマを発生させる。プラズマ励起周波数がＵＨＦ
帯（３００ＭＨｚから１ＧＨｚ）であるため、プラズマ
解離が中程度でＣｆｘガス種が酸化膜エッチングに必要
なレベルだけ存在する。そのため、高密度プラズマ源で
問題となるＣｆｘ種の不足と過剰Ｆは解決される。

【００１６】このようなプラズマ源で、さらにプラズマ
発生を高効率化するとともにウエハ面上のプラズマ密度
分布を均一化するには、平板アンテナのウエハと対向す
る面に十分な高周波電流が流れるようにすることが有効
である。平板アンテナには３００ＭＨｚから１ＧＨｚの
高周波電流が流れているが、アンテナの抵抗値が十分低
ければ導体の内部まで電流が流れず、表面電流のみが流
れる。ところが、プラズマに接する平板アンテナをシリ
コンなどの比較的抵抗の高い材料にした場合はシリコン
材料の内部まで電流が流れ、表面電流密度が低下する。
このような場合は、平板アンテナ面内電流によるプラズ
マ発生効率が低下する。本発明では、プラズマに接する
平板アンテナ部材の厚さを表面電流が流れる表皮深さに
比較して十分厚くすることで、平板アンテナに流れる電
流を効率的にプラズマ発生のために利用している。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について述べ
る。図１はＵＨＦ型ＥＣＲプラズマエッチング装置の一
例である。真空容器であるエッチング室１の周囲に電子
サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）用磁場を発生するために
コイル２が設置されている。エッチング用ガスは、ガス
供給管３を通して供給され、直径が０．４ないし０．５
ｍｍ程度の微細な穴が数１００個程度設けられたガス供
給板４からエッチング室１に導入される。ガス供給板４
は平板状で円形である。ガス供給板４に接してＵＨＦ帯
のマイクロ波を放射する円形で平板状のアンテナ５が設
けられ、アンテナ５へのマイクロ波は電源６から導入軸
７を通して給電される。マイクロ波は、アンテナ５の周
囲から放射されるのと、アンテナ５の上方の空間での共
振電界が誘電体８を通ってエッチング室内に導入され
る。

【００１８】また、アンテナ５と電極９との間で容量結
合的な電界も発生し、効率的なプラズマ発生源になって
いる。したがって、ガス供給板４が導体である場合はア
ンテナ５とガス供給板４は電気的には一体構造となるた
め、ガス供給板４もアンテナの一部である。マイクロ波
の周波数は、プラズマの電子温度を０．２５ｅＶから１
ｅＶの低温度にできる帯域が選定されていて、３００Ｍ
Ｈｚから１ＧＨｚの範囲である。本実施例では４５０Ｍ
Ｈｚ付近の周波数帯を使用した。

【００１９】また、誘電体８としては、石英やアルミナ
が使用できるし、ポリイミドなどの耐熱性ポリマーで誘
電損失が小さいものが使用できる。一方、ガス供給板４
の材質は、シリコン、黒鉛、ガラス状炭素、アルミニウ
ム合金、表面にアルミナを被覆したアルミニウム合金、
などが用いられる。その他に、金属であれば使用可能で
ある。しかし、ステンレス鋼などを使用すると、ガス供
給板４の表面がイオンでスパッタされたりした場合に、
鉄、クロム、ニッケルなどがウエハに混入する恐れがあ
る。したがって、ガス供給板４の材料は、たとえスパッ
タされても汚染物質として害をなさない材料とすべきで
ある。本発明の例では、シリコンを用いた。

【００２０】ガス供給板４の下方にはウエハ載置電極９
が設けられ、ウエハ１０が静電吸着により支持されてい
る。ウエハ１０にプラズマ中のイオンを引き込むため、
ウエハ載置電極９に高周波バイアスが高周波電源１１か
ら印加される。

【００２１】また、エッチング室内壁の温度制御は、温
調側壁１２においてなされる。温調側壁１２には、図に
は示していないが、温度調節された冷媒が導入され一定
の温度に保持されている。本実施例では３０℃に設定し
た。

【００２２】エッチングガスや反応生成物がエッチング
室１の内壁に堆積するが、ウエハ載置電極９の周囲や下
流域にも堆積し、異物の発生源となる。そのため、定期
的に清掃する必要がある。大気開放したエッチング室１
は速やかに真空排気に移行するのが、装置の不稼働時間
を短縮し生産性を向上する上で重要である。そのため、
容易に交換できる堆積物付着用のカバー１３を温調側壁
１２の下流域に設置した。カバー１３には、真空排気や
ウエハ受け渡し用の開口部を設けた。カバー１３で堆積
物が回収されるので、下流域における堆積物の付着が低
減される。

【００２３】エッチング室１に直結接続された真空室１
５には、排気速度が２０００から３０００Ｌ／ｓ程度の
ターボ分子ポンプ１４が設置されている。また、図には
示していないが、ターボ分子ポンプの開口部には排気速
度調整用のコンダクタンスバルブが設置され、エッチン
グに適した流量と圧力を達成するために、排気速度を調
節する。バルブ１６は、大気開放時などにターボ分子ポ
ンプ１４を隔離するために使用される。

【００２４】次に、本発明のプラズマエッチング装置を
用いた酸化膜エッチングの一実施例について説明する。

【００２５】高真空に排気された状態のエッチング室１
に、図には示していないが、搬送室から搬送アームによ
ってウエハが搬入され、ウエハ載置電極９の上に受け渡
される。搬送アームが後退してエッチング室１と搬送室
間のバルブが閉じられた後、ウエハ載置電極９が上昇し
て、エッチングに適した位置で停止する。本一実施例の
場合は、ウエハ１０とガス供給板４との距離（電極間距
離）を７０ｍｍとした。

【００２６】エッチングガスとして、ＡｒとＣ₄Ｆ₈、Ｏ
₂の混合ガスを使用し、それぞれの流量５００、１０、
５ｓｃｃｍを導入した。圧力は２Ｐａである。ＵＨＦマ
イクロ波電源の出力を１ｋＷとし、ウエハへのバイアス
電源１１の出力を６００Ｗとした。コイル２に電流を印
加し、ＵＨＦマイクロ波４５０ＭＨｚの共鳴磁場０．０
１６Ｔをガス供給板４とウエハ載置電極９の間に発生さ
せた。次にマイクロ波電源６を動作させた。電子サイク
ロトロン共鳴により、磁場強度０．０１６ＴのＥＣＲ領
域に強いプラズマが発生する。

【００２７】プラズマが着火した後に、図には示してい
ないが、高周波電源１１に並列に接続された直流電源か
ら高電圧がウエハ載置電極９に印加され、ウエハ１０は
ウエハ載置電極９に静電吸着される。静電吸着されたウ
エハ１０の裏面にヘリウムガスが導入され、冷媒により
温度調節されたウエハ載置電極９のウエハ載置面とウエ
ハ間でヘリウムガスを介してウエハの温度調節が行われ
る。

【００２８】次に、高周波電源１１を動作させ、ウエハ
載置電極９に高周波バイアスを印加する。これにより、
ウエハ１０にプラズマ中からイオンが垂直に入射する。
酸化膜エッチングでは高エネルギーイオン入射が不可欠
であり、本一実施例でも高周波バイアス電圧Ｖｐｐ（最
大ピークと最小ピーク間の電圧）は１０００Ｖから２０
００Ｖの値とした。このような高エネルギーイオンによ
る衝撃で、ウエハ１０の温度が上昇する。酸化膜エッチ
ングでは、ウエハ温度は、高めの方が選択比は高くなる
などエッチング特性に優れているため、数１０℃の値に
調節される。

【００２９】バイアス電圧がウエハ１０に印加されると
同時に、エッチングが開始される。所定のエッチング時
間でエッチングを終了する。あるいは、図示していない
が、反応生成物のプラズマ発光強度変化をモニターし、
エッチング終点を判定してエッチング終了時間を求め、
適切なオーバーエッチングを実施した後、エッチングを
終了する。エッチングの終了は、高周波バイアス電圧の
印加を停止したときである。これと同時に、エッチング
ガスの供給も停止する。

【００３０】ただし、静電吸着したウエハ１０をウエハ
載置電極９から脱着する工程が必要である。静電吸着電
圧の供給を停止して給電ラインをアースに接続した後、
マイクロ波の放電を維持しながら１０秒間程度の除電時
間を設ける。これにより、ウエハ１０上の電荷がプラズ
マを介してアースに除去され、ウエハ１０が容易に脱着
できるようになる。除電工程が終了すると、除電ガスの
供給停止とともにマイクロ波の供給も停止される。さら
には、コイル２への電流供給も停止する。また、ウエハ
載置電極９の高さを、ウエハ受け渡し位置まで下降させ
る。

【００３１】この後しばらくの間、エッチング室１を高
真空まで排気する。高真空排気が完了した時点で、搬送
室間のバルブを開け、搬送アームを挿入してウエハ１０
を受け取り、搬出する。次のエッチングがある場合は、
新しいウエハを搬入し、再び上述の手順に従ってエッチ
ングが実施される。

【００３２】以上で、エッチング工程の代表的な流れを
説明した。

【００３３】なお、本発明の他の実施例では、ＵＨＦ帯
マイクロ波に重畳させて数１０ｋＨｚから数１０ＭＨｚ
の高周波をアンテナ５に印加している。この高周波印加
により、アンテナ５のプラズマ側に接しているガス供給
板４には高周波バイアスが印加される。ガス供給板４が
シリコンで作成されている場合は、この高周波バイアス
の印加でプラズマ中のフッ素がシリコンと反応し、プラ
ズマ中から除去される。高周波バイアスの印加量を調節
することで、酸化膜エッチングに適したフッ素の比率に
プラズマを制御することが可能である。

【００３４】以上述べたＵＨＦ型ＥＣＲプラズマエッチ
ング装置のアンテナ部の構造を図２に示す。本発明のプ
ラズマエッチング装置は、４５０Ｍｈｚのマイクロ波が
投入されると、アンテナ５の上面において共振状態にな
るようにアンテナ５と真空容器の天板１ａ間の寸法なら
びに誘電体８の誘電率が選択されている。この領域で共
振状態が維持されるので、４５０Ｍｈｚのマイクロ波が
効率よく投入される。アンテナ５の外周部の誘電体８を
通してマイクロ波がプラズマ中に投入される。このマイ
クロ波と磁場が電子サイクロトロン共鳴に寄与すること
になるが、その他に、図３に示したような、表面電流が
アンテナ５およびガス供給板４に流れている。高周波電
流は、導体内部には進入できず、導体の表面を流れる。
その電流値の大きさが１／ｅになる深さを表皮深さと称
すが、表皮深さｔは次式で表される。

【００３５】ｔ＝１／√（πｆμσ）ここで、ｆは高周波の周波数、μは透磁率、σは導電率
である。導体の抵抗Ｒは１／（ｔσ）に比例し、周波数
が一定であれば、導体の抵抗は１／√（σ）に比例す
る。したがって、導電率が大きいほど、すなわち抵抗率
ρ＝１／σが小さいほど高周波電流に対する導体の抵抗
は小さくなり、表皮深さも薄くなる。アンテナ５および
ガス供給板４に使用される材料の導電率は、シリコンで
はボロンなどの不純物のドーピング量によって変化す
る。通常のシリコンでは、約１０⁴〜１０（Ｓ／ｍ）で
あり、ガラス状炭素が２．３×１０⁴Ｓ／ｍ、黒鉛が１
０⁵Ｓ／ｍ、純アルミニウムが３．８×１０⁷Ｓ／ｍであ
る。抵抗率で示すと、シリコン、ガラス状炭素、黒鉛、
純アルミニウムの順に、それぞれ０．０００１〜０．
１、４．４×１０^-5、１×１０^-5、２．６×１０^-8Ωｍ
である。

【００３６】これらの材料を４５０Ｍｈｚのマイクロ波
が伝搬するときの表皮深さは、図３の抵抗率と表皮深さ
の関係から求めることができる。抵抗の低いガラス状炭
素、黒鉛、アルミニウム合金の場合は、表皮深さが０．
１６ｍｍ，０．０８ｍｍ，０．００４ｍｍであり、通常
のアンテナ部材の極表面を電流が流れることになる。と
ころが、シリコンの場合は、不純物のドーピング量によ
って抵抗が変わるため、表皮深さは０．２ｍｍ（０．０
００１Ωｍの場合）〜７．５ｍｍ（０．１Ωｍの場合）
と抵抗率に依存する。

【００３７】たとえば、抵抗率が０．１Ωｍのシリコン
を使用した場合は、表皮深さが７．５ｍｍにも達する。
ガス供給板４の厚さが７．５ｍｍ以下の場合は、シリコ
ンのガス供給板４の裏面にあたるアンテナ５の表面にも
高周波電流が流れることになる。この場合は、アンテナ
５がアルミニウム合金で製作されているので、表面抵抗
がシリコンに比較して小さい。したがって、アンテナ５
の表面を流れる電流が大きなものとなる。

【００３８】ところで、ガス供給板４に流れる表面電流
は、プラズマ中に電磁界を発生させプラズマを誘起する
働きを有している。この作用はプラズマ発生効率を高め
ると共に、ウエハ中心部でのプラズマ密度分布を均一化
する上で、重要な働きをしている。アンテナ５の外周部
から投入されたマイクロ波は電子サイクロトロン共鳴に
より高密度プラズマを発生するが、高密度プラズマが発
生した後にさらにマイクロ波を投入しようとしても、マ
イクロ波投入に対するカットオフ現象が生じ、ある限度
以上にはマイクロ波を投入することが出来ない。そのた
め、アンテナ５の外周部が高密度領域となり、ウエハ中
央部は相対的に低めのプラズマ密度になる。この現象を
改善する上で、ガス供給板４の表面に流れる高周波電流
により誘起されるプラズマが有効に作用する。

【００３９】したがって、ガス供給板４に流れる表面電
流を如何に損失無くプラズマ側に変換するかが重要とな
る。図４にアンテナ５の表面を流れる電流を模式的に示
した。マイクロ波の導入軸７から投入された４５０Ｍｈ
ｚの高周波は、アンテナ５の表面５ａの領域のみを流れ
る。さらにガス供給板４においては、シリコンの表皮深
さがガス供給板４の板厚より小さい場合、図４に示した
ように表面４ａを流れる。シリコンにおける表皮深さは
アルミニウム合金性のアンテナ５の表皮深さに比較して
非常に大きいので、ガス供給板の板厚のかなりの部分を
占める。ただし、図４のようにガス供給板４の板厚が表
皮深さ４ａよりも大きければ、表面電流がガス供給板４
のみを流れるので、表面電流による誘起プラズマは十分
効率的に発生する。

【００４０】ところが、表皮深さ４ａがガス供給板４よ
りも大きくなると、ガス供給板４の裏面に接するアンテ
ナ５の表面にも流れる。この様な状態になると、アンテ
ナ５に流れる表面電流によってプラズマを誘起させるた
めには、誘電体であるガス供給板４を介したプラズマ発
生となり、効率が悪い。

【００４１】したがって、本発明では、アンテナでもあ
るガス供給板の板厚を、投入する高周波の表皮深さより
厚くするとしている。同じことであるが、ガス供給板４
の抵抗率を低くする、すなわち導電率を高くすること
も、表皮深さを小さくするので、ガス供給板４の板厚を
それほど厚くしなくても良いということになる。

【００４２】また、抵抗率を下げたことによる効果は、
抵抗加熱によってガス供給板４が発熱することも抑制さ
れるので、投入パワーを熱によって発散してしまう比率
が低くなり、結果として効率的なプラズマ発生が達成で
きる。シリコンの場合は、４５０Ｍｈｚの高周波に対し
ては、厚さを８ｍｍ以上にするか、抵抗を１Ωｃｍ以下
にすることが有効になる。もちろん、他の条件やガス供
給板をシリコン以外の材料とした場合に対しても上記の
考え方を適用することが出来る。

【００４３】本発明の他の実施例を図５に示す。シリコ
ンからなるガス供給板４の表皮深さが深くても、ガス供
給板４とアンテナ５の間に絶縁板４ｂを挿入する。絶縁
板４ｂには高周波が流れないので、たとえ表皮深さがガ
ス供給板４の板厚より大きくても、電流はガス供給板４
のみを流れることになるので、プラズマ発生効率は高く
なる。

【００４４】次に、本発明における他の実施例について
説明する。アンテナ５には１〜２ｋＷ程度の高パワーが
投入される。したがって、アンテナ５の発熱を抑制する
ことが必要になるが、本発明では、図１に示したガス供
給管３と同じ構成で、図には示していないが、アンテナ
５の内部に冷媒を供給する構造とした。ガス供給管３は
アンテナ５を貫通しているが、冷媒供給管はアンテナ５
の内部に流路を設けて冷媒が流れるように構成し、その
流路に接続する。もちろん、冷媒の供給と戻りの両配管
を接続する。この様にしてアンテナ５の温度は一定に抑
えられる。また、エッチングガスがアンテナ５とガス供
給管４の間に供給され、圧力が数Ｔｏｒｒ程度になるの
で、ガス伝熱によりガス供給板４も温度調節される。

【００４５】また、アンテナ５とガス供給板４の間に絶
縁板４ｂを挿入した場合に、絶縁板にもガス供給穴を設
けることもある。

【００４６】以上述べたように、本発明によれば、効率
的なプラズマ発生が可能になると共に、均一なプラズマ
が得られる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、酸化膜エッチングに必
要な低電子温度で高密度プラズマが効率的に発生できす
るので、所用電力が低減できるという利点がある。さら
に、電源パワーが低くできるので、装置コストの低減も
期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるプラズマエッチング装
置の説明図である。

【図２】図１のアンテナ部の構造図である。

【図３】抵抗率と表皮深さの関係を示す説明図である。

【図４】アンテナ表面を流れる電流を模式的に示す説明
図である。

【図５】アンテナ表面を流れる電流を模式的に示す説明
図である。

【符号の説明】

１…エッチング室、２…コイル、３…ガス供給管、４…
ガス供給板、５…アンテナ、６…電源、７…導入軸、８
…誘電体、９…ウエハ載置電極、１０…ウエハ、１１…
高周波電源、１２…温調側壁、１３…カバー、１４…タ
ーボ分子ポンプ、１５…真空室、１６…バルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田賢治茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内Ｆターム(参考） 5F004 AA16 BA14 BB07 BB11 BB29 BC08 CA04 CB02 CB15 DA00 DA16 DA23 DA24 DA26 DB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空処理室と、該真空処理室内で処理され
る試料を載置するための試料台と、プラズマ生成手段
と、プラズマ生成用のガス供給手段とを有するプラズマ
処理装置において、前記プラズマを生成する手段を前記試料と略平行に配置
された導体平面板からなる電磁波供給手段とし、該平面
板に給電された高周波電流の流れる表皮深さが該平面板
の厚さよりも小さいことを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項２】請求項１に記載のプラズマ処理装置のおい
て、前記平面板を略同じ大きさの複数の平面板とし、高周波
電流の流れる表皮深さがそれぞれの平面板の厚さより小
さいことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】請求項１および２に記載のプラズマ処理装
置において、前記平面板の周囲に電磁波が通過できる誘電体を配した
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】請求項３に記載のプラズマ処理装置におい
て、前記平面板のプラズマに対向する面は直接プラズマに接
することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】請求項１から請求項４に記載のプラズマ処
理装置において、前記平面板が円盤であることを特徴とするプラズマ処理
装置。
【請求項６】請求項１から請求項５に記載のプラズマ処
理装置において、複数の円盤から構成される該平面板で最もプラズマ側に
配置される平面板にガス供給用の微細な複数の孔を設け
たことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】請求項６に記載のプラズマ処理装置におい
て、ガス供給用の孔が設けられた該平面板をシリコン、黒
鉛、ガラス状炭素、炭化シリコン、アルミニウム合金、
表面に酸化アルミニウム層が形成されたアルミニウム合
金のいずれかとしたことを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項８】請求項１から請求項７に記載のプラズマ処
理装置において、前記平面板を温度調節することを特徴とするプラズマ処
理装置。
【請求項９】請求項１から請求項８に記載のプラズマ処
理装置において、前記温度調節の手段として温度制御された冷媒を循環す
る方法としたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】請求項１から請求項９に記載のプラズマ
処理装置において、複数の平面板からなる該平面板の少なくとも一つの平面
板に温度調節された冷媒を循環させて該平面板の温度調
節を行い、該温度調節された平面板のプラズマ側に請求
項７に記載された微細な孔を有する平面板を設けたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】請求項１１に記載のプラズマ処理装置に
おいて、前記冷媒を循環させる平面板をアルミニウム合金とした
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】請求項１から請求項１１に記載のプラズ
マ処理装置において、前記プラズマに接する平面板を請求項７に記載の材料と
し、その平面板のプラズマ側とは反対の面に接して誘電
体を配し、さらに温度調節された導体からなる平面板を
積層させ、該平面板の外周はプラズマに接する平面板と
接触するようにしたことを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項１３】請求項１２に記載のプラズマ処理装置に
おいて、前記積層された該誘電体にガス供給用の孔を設けたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１４】請求項１２および１３に記載のプラズマ
処理装置において、前記誘電体を石英、アルミナ、窒化アルミ、ポリイミド
としたことを特徴とするプラズマ処理装置。