JP2000208496A - ドライエッチング装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
ドライエッチング装置および半導体装置の製造方法Info
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- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドライエッチングにおいて高異方性、低ゲー
ト破壊率の加工を達成する。 【解決手段】 真空の内外を分離する誘電体２の大気側
の面に設置されたマイクロストリップライン４にUHF電
力を供給することによって発生した電磁波と磁場のECR
共鳴によってプラズマを生成し、このプラズマにより導
電膜のドライエッチングを行う。 【効果】 安定で均一なプラズマを作ることができる。
ト破壊率の加工を達成する。 【解決手段】 真空の内外を分離する誘電体２の大気側
の面に設置されたマイクロストリップライン４にUHF電
力を供給することによって発生した電磁波と磁場のECR
共鳴によってプラズマを生成し、このプラズマにより導
電膜のドライエッチングを行う。 【効果】 安定で均一なプラズマを作ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を製造
する際のドライエッチング工程に用いられる有磁場プラ
ズマ発生装置、およびこの有磁場プラズマ発生装置を用
いた半導体装置の配線等のドライエッチング工程を含む
半導体装置の製造方法に関する。
する際のドライエッチング工程に用いられる有磁場プラ
ズマ発生装置、およびこの有磁場プラズマ発生装置を用
いた半導体装置の配線等のドライエッチング工程を含む
半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の製造の際に用いられ
るプラズマ処理の工程に、有磁場プラズマ発生装置が用
いられてきた。この有磁場プラズマ発生装置について
は、例えば特開平８−３３７８８７や特開平９−３２１
０３１に記載されている。
るプラズマ処理の工程に、有磁場プラズマ発生装置が用
いられてきた。この有磁場プラズマ発生装置について
は、例えば特開平８−３３７８８７や特開平９−３２１
０３１に記載されている。
【０００３】特開平８−３３７８８７は、図２に示すよ
うにアースに接地された円盤状電極１と誘電体２および
誘電体を介して対向する面に設置された高周波の印加さ
れた円盤状電極３よりなるマイクロストリップアンテナ
（以下MSAと略する）に、高周波としてマイクロ波を供
給した際にMSAから放射される電磁波と、ソレノイドコ
イルによって形成される磁場との電子サイクロトロン共
鳴（ECR）によって、真空処理室内に反応性ガスのプラ
ズマを形成するものである。このプラズマを、試料台上
に保持された試料に照射することによって試料を加工す
る。反応性ガスは、試料に対向する面に設置された誘電
体のシャワープレート構造から供給される。また、MSA
は真空処理室の内部と外部を分ける誘電体の大気側に設
置される構造になっている。
うにアースに接地された円盤状電極１と誘電体２および
誘電体を介して対向する面に設置された高周波の印加さ
れた円盤状電極３よりなるマイクロストリップアンテナ
（以下MSAと略する）に、高周波としてマイクロ波を供
給した際にMSAから放射される電磁波と、ソレノイドコ
イルによって形成される磁場との電子サイクロトロン共
鳴（ECR）によって、真空処理室内に反応性ガスのプラ
ズマを形成するものである。このプラズマを、試料台上
に保持された試料に照射することによって試料を加工す
る。反応性ガスは、試料に対向する面に設置された誘電
体のシャワープレート構造から供給される。また、MSA
は真空処理室の内部と外部を分ける誘電体の大気側に設
置される構造になっている。
【０００４】特開平９−３２１０３１は、真空処理室内
に設置したMSAにUHF波を供給することによってMSAから
放射される電磁波と、ソレノイドコイルによって形成さ
れる磁場のECR共鳴によって、プラズマを形成するもの
である。
に設置したMSAにUHF波を供給することによってMSAから
放射される電磁波と、ソレノイドコイルによって形成さ
れる磁場のECR共鳴によって、プラズマを形成するもの
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年半導体の微細加工
では、異方性エッチングのために0.5Pa以下の低圧力で
の処理が必須になっている。また、チャージアップによ
るゲート破壊防止のため、ゲート配線やゲート配線に電
気的につながったメタル配線をエッチングする場合、
（１）ウエーハ上のイオン電流密度を低減することと
（２）イオン電流密度の面内分布を均一にすることの二
つが重要になっている。
では、異方性エッチングのために0.5Pa以下の低圧力で
の処理が必須になっている。また、チャージアップによ
るゲート破壊防止のため、ゲート配線やゲート配線に電
気的につながったメタル配線をエッチングする場合、
（１）ウエーハ上のイオン電流密度を低減することと
（２）イオン電流密度の面内分布を均一にすることの二
つが重要になっている。
【０００６】しかし、従来の有磁場プラズマ発生装置で
は、低圧力の条件で、低イオン電流密度で安定均一な放
電をさせることが難しかった。前記の特開平８−３３７
８８７は、マイクロ波を用いているため、波長が処理室
に対して短く、処理室内では複数のモードのプラズマが
存在可能である。そのため、低圧低イオン電流の条件で
は、プラズマが存在可能なモード間で頻繁に転位し、放
電が安定しないことがわかった。また、前記の特開平９
−３２１０３１は、MSAを真空処理室内部に設置してい
るため、近接場によるMSAの円盤状電極３の端部の強電
界によって、アンテナ端部の付近で高密度のプラズマが
生成され、低圧領域で均一なプラズマを生成できないこ
とがわかった。
は、低圧力の条件で、低イオン電流密度で安定均一な放
電をさせることが難しかった。前記の特開平８−３３７
８８７は、マイクロ波を用いているため、波長が処理室
に対して短く、処理室内では複数のモードのプラズマが
存在可能である。そのため、低圧低イオン電流の条件で
は、プラズマが存在可能なモード間で頻繁に転位し、放
電が安定しないことがわかった。また、前記の特開平９
−３２１０３１は、MSAを真空処理室内部に設置してい
るため、近接場によるMSAの円盤状電極３の端部の強電
界によって、アンテナ端部の付近で高密度のプラズマが
生成され、低圧領域で均一なプラズマを生成できないこ
とがわかった。
【０００７】また、イオン電流密度の面内分布が不均一
になってしまうと、面内のエッチング速度が不均一にな
ってしまい、ひいては歩留まりに影響してしまう。
になってしまうと、面内のエッチング速度が不均一にな
ってしまい、ひいては歩留まりに影響してしまう。
【０００８】本発明の目的は、イオン電流密度やエッチ
ング速度の面内分布が均一で、低圧の条件で、かつの低
イオン電流密度で安定な均一な放電のできる有磁場プラ
ズマ発生装置及びこの装置を用いた半導体装置の製造方
法を提供することにある。
ング速度の面内分布が均一で、低圧の条件で、かつの低
イオン電流密度で安定な均一な放電のできる有磁場プラ
ズマ発生装置及びこの装置を用いた半導体装置の製造方
法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、（１）分離
板を介した真空処理室外部に設置したアンテナ（MSA）
に300MHz以上1GHz以下のUHF波を供給することによってM
SAから放射される電磁波と、ソレノイドコイルによって
形成される磁場のECR共鳴によって、プラズマを形成す
る方式を用いることで達成される。UHF波を用いている
ため、波長が処理室内径と同等となり、単一モードのプ
ラズマしか存在できない。そのため、モード間転位によ
るプラズマの不安定がなくなる。また、真空処理室の内
部と真空処理室内よりも圧力が高い大気側の外部を分け
る誘電体（分離板）の大気側にMSAを設置した構造にす
ることで、近接場による円盤状電極MSA端部の、強電界
による高密度プラズマの生成が抑制され、低圧でも均一
なプラズマが生成できる。なお、本明細書では、ＵＨＦ
帯とは、３００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下の周波数領域を
いう。
板を介した真空処理室外部に設置したアンテナ（MSA）
に300MHz以上1GHz以下のUHF波を供給することによってM
SAから放射される電磁波と、ソレノイドコイルによって
形成される磁場のECR共鳴によって、プラズマを形成す
る方式を用いることで達成される。UHF波を用いている
ため、波長が処理室内径と同等となり、単一モードのプ
ラズマしか存在できない。そのため、モード間転位によ
るプラズマの不安定がなくなる。また、真空処理室の内
部と真空処理室内よりも圧力が高い大気側の外部を分け
る誘電体（分離板）の大気側にMSAを設置した構造にす
ることで、近接場による円盤状電極MSA端部の、強電界
による高密度プラズマの生成が抑制され、低圧でも均一
なプラズマが生成できる。なお、本明細書では、ＵＨＦ
帯とは、３００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下の周波数領域を
いう。
【００１０】また、ガスを供給するシャワープレートと
試料台との距離を１００ｍｍ未満とすることで、密パタ
ーンと疎パターンのＣＤゲインの差が小さくなる効果が
ある。さらに、シャワープレート径をウエハー径の３／
４以下とすることで、さらにＣＤゲインの差を小さくす
ることが可能となる。
試料台との距離を１００ｍｍ未満とすることで、密パタ
ーンと疎パターンのＣＤゲインの差が小さくなる効果が
ある。さらに、シャワープレート径をウエハー径の３／
４以下とすることで、さらにＣＤゲインの差を小さくす
ることが可能となる。
【００１１】（２）また、ＵＨＦ帯の周波数を用い、0.
1Pa〜0.5Paの低圧の条件で、かつ、0.6ｍA/cm2〜2ｍA/c
m2の低イオン電流密度でプラズマ処理を行うことで達成
される。0.1Pa以上の圧力、かつイオン電流密度0.6ｍA/
cm2以上とすることで、実用的なエッチング速度を維持
することができる。一方、チャージアップ低減のため、
イオン電流密度は２ｍA/cm2以下とすることが、また異
方性エッチングを達成するため、０．５Ｐａ以下の圧力
とすることが必要である。
1Pa〜0.5Paの低圧の条件で、かつ、0.6ｍA/cm2〜2ｍA/c
m2の低イオン電流密度でプラズマ処理を行うことで達成
される。0.1Pa以上の圧力、かつイオン電流密度0.6ｍA/
cm2以上とすることで、実用的なエッチング速度を維持
することができる。一方、チャージアップ低減のため、
イオン電流密度は２ｍA/cm2以下とすることが、また異
方性エッチングを達成するため、０．５Ｐａ以下の圧力
とすることが必要である。
【００１２】ここで、0.5Paの条件でMSAに印加する周波
数を変化させた場合の放電特性を図５に示す。周波数が
１GHz以上では、0.5Pa以下の低圧では、放電不安定の問
題があるため、2mA/cm2以下の低密度領域が実現できな
い。また、周波数300MHz以下の周波数では、電磁波の放
射効率が悪いため、近接場電界によるプラズマ発生のな
い本構造では、プラズマ放電が維持できない。すなわ
ち、0.5Paの低圧で2mA/cm2以下の低イオン電流密度のプ
ラズマを効率的に生成できるのは、300MHz以上1GHz以下
の領域に限られることがわかる。
数を変化させた場合の放電特性を図５に示す。周波数が
１GHz以上では、0.5Pa以下の低圧では、放電不安定の問
題があるため、2mA/cm2以下の低密度領域が実現できな
い。また、周波数300MHz以下の周波数では、電磁波の放
射効率が悪いため、近接場電界によるプラズマ発生のな
い本構造では、プラズマ放電が維持できない。すなわ
ち、0.5Paの低圧で2mA/cm2以下の低イオン電流密度のプ
ラズマを効率的に生成できるのは、300MHz以上1GHz以下
の領域に限られることがわかる。
【００１３】（３）さらに、アンテナからみて凸型のＥ
ＣＲ面になるような磁場分布を形成して、プラズマ処理
することによって達成される。特に、ＥＣＲ面とシャワ
ープレートとの交点がアンテナ径よりも内側になると効
果的である。このようにすることで、ＥＣＲ共鳴が中心
部で生じ、中心部のプラズマ密度が増加し、均一な分布
を形成できる。
ＣＲ面になるような磁場分布を形成して、プラズマ処理
することによって達成される。特に、ＥＣＲ面とシャワ
ープレートとの交点がアンテナ径よりも内側になると効
果的である。このようにすることで、ＥＣＲ共鳴が中心
部で生じ、中心部のプラズマ密度が増加し、均一な分布
を形成できる。
【００１４】具体的には、アンテナの上方に小径コイル
を設置する。この小径コイルの内径は、アンテナ径より
も小さくする。
を設置する。この小径コイルの内径は、アンテナ径より
も小さくする。
【００１５】また、プラズマ放電を着火する際には、ア
ンテナから見て凹型のＥＣＲ面となるようにし、着火後
凸型のＥＣＲ面となるように制御すると良い。プラズマ
放電の着火性は、凸型のＥＣＲ面の場合には悪く、凹型
のＥＣＲ面の場合は良好だからである。特に、ＥＣＲ面
とシャワープレートとの交点がアンテナ径の外側になる
場合、着火性が向上する。このようなＥＣＲ面の凹凸面
の制御は、試料台外周部の磁場コイルを制御することで
行うことができる。
ンテナから見て凹型のＥＣＲ面となるようにし、着火後
凸型のＥＣＲ面となるように制御すると良い。プラズマ
放電の着火性は、凸型のＥＣＲ面の場合には悪く、凹型
のＥＣＲ面の場合は良好だからである。特に、ＥＣＲ面
とシャワープレートとの交点がアンテナ径の外側になる
場合、着火性が向上する。このようなＥＣＲ面の凹凸面
の制御は、試料台外周部の磁場コイルを制御することで
行うことができる。
【００１６】（４）さらに、特にプラズマ密度が外高分
布となっている場合、アンテナ裏面に高さが３０ｍｍ以
上の空洞部を設けることで、達成される。このようにす
ることで、電界の外周での集中を緩和し、プラズマ密度
の外高分布を解消することができる。そして、イオン電
流密度の面内分布が均一化され、エッチング速度の面内
均一化が図れるようになる。
布となっている場合、アンテナ裏面に高さが３０ｍｍ以
上の空洞部を設けることで、達成される。このようにす
ることで、電界の外周での集中を緩和し、プラズマ密度
の外高分布を解消することができる。そして、イオン電
流密度の面内分布が均一化され、エッチング速度の面内
均一化が図れるようになる。
【００１７】（５）また、エッチング中のプラズマ密度
の変化をモニタリングし、プラズマ密度が増加した場合
はアンテナから見て凸型のＥＣＲの曲率を増加させ、逆
にプラズマ密度が減少した場合は、アンテナから見て凸
型のＥＣＲの曲率を減少させるように、磁場コイルにフ
ィードバックをかけることによっても達成される。特
に、プラズマ密度が増加すると外周高プラズマ分布とな
り、プラズマ密度が減少すると中心高プラズマ分布とな
るからである。多層膜をエッチングする際は、被エッチ
ング膜の種類に伴い、プラズマ中に放出される反応生成
物が変化し、プラズマ密度が変化するため、特に多層膜
をエッチングする際、このようにモニタリングすると効
果的である。
の変化をモニタリングし、プラズマ密度が増加した場合
はアンテナから見て凸型のＥＣＲの曲率を増加させ、逆
にプラズマ密度が減少した場合は、アンテナから見て凸
型のＥＣＲの曲率を減少させるように、磁場コイルにフ
ィードバックをかけることによっても達成される。特
に、プラズマ密度が増加すると外周高プラズマ分布とな
り、プラズマ密度が減少すると中心高プラズマ分布とな
るからである。多層膜をエッチングする際は、被エッチ
ング膜の種類に伴い、プラズマ中に放出される反応生成
物が変化し、プラズマ密度が変化するため、特に多層膜
をエッチングする際、このようにモニタリングすると効
果的である。
【００１８】
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明のドラ
イエッチング装置の一例である。
イエッチング装置の一例である。
【００１９】この装置では、MSA４から放射される電磁
波と、ソレノイドコイル５，６によって形成される磁場
との電子サイクロトロン共鳴によって、真空処理室内に
反応性ガスのプラズマが形成される。このプラズマを、
試料台７上に保持された試料８に照射することによって
試料８を加工する。反応性ガスは、試料に対向する面に
設置されたシャワープレート９から供給することによっ
て、均一な反応性ガスの供給が可能である。また、真空
処理室の内部と外部を分ける誘電体１０の大気側にMSA
４が設置されることによって、近接場による円盤状電極
３の端部での高密度プラズマの生成が抑制される。ま
た、円盤状電極３の腐食による特性の変化や円盤状電極
３の腐食反応生成物による試料の汚染も防止できる。本
実施例では、誘電体１０として厚み３５ｍｍの石英円盤
を用いた。
波と、ソレノイドコイル５，６によって形成される磁場
との電子サイクロトロン共鳴によって、真空処理室内に
反応性ガスのプラズマが形成される。このプラズマを、
試料台７上に保持された試料８に照射することによって
試料８を加工する。反応性ガスは、試料に対向する面に
設置されたシャワープレート９から供給することによっ
て、均一な反応性ガスの供給が可能である。また、真空
処理室の内部と外部を分ける誘電体１０の大気側にMSA
４が設置されることによって、近接場による円盤状電極
３の端部での高密度プラズマの生成が抑制される。ま
た、円盤状電極３の腐食による特性の変化や円盤状電極
３の腐食反応生成物による試料の汚染も防止できる。本
実施例では、誘電体１０として厚み３５ｍｍの石英円盤
を用いた。
【００２０】また、本装置では、円盤状電極３に印加す
る高周波としてＵＨＦ帯の高周波を用いることによっ
て、低圧低密度のプラズマでも安定なプラズマを形成で
きる。さらに、均一プラズマ形成に最適な軸対象のプラ
ズマが形成できるよう次の二つの工夫がしてある。一点
目はMSA４で図３のような軸対称のＴＭ０１モードが共
振できるよう円盤状電極３に印加するＵＨＦ波の周波
数、円盤状電極３の径、誘電体円盤２の材料および厚み
を設定している。本実施例では、ＵＨＦ波の周波数を４
５０ＭＨｚ、円盤状電極３の径を２５５ｍｍ、誘電体２
として厚み２０mmのアルミナを用いた。二点目は円盤状
電極３に軸対象に高周波を給電できるよう、給電部１１
を円錐形状にし、円錐の頂点からアンテナに給電する構
造になっている。また、本装置では、金属汚染対策とし
て石英の内筒１２を入れている。このような誘電体性の
内筒１２を入れる場合、内筒が少しでも偏心して、設置
されると、プラズマが軸対象からずれる問題がある。こ
の問題を解決するためには、アース電位に接地された導
体円筒１３を設け、かつ、図１中にアース折返し高さと
して定義される内筒１２と導体円筒１３の重なり部分の
長さを10mm以上にすることで、完全に防止できることが
わかった。
る高周波としてＵＨＦ帯の高周波を用いることによっ
て、低圧低密度のプラズマでも安定なプラズマを形成で
きる。さらに、均一プラズマ形成に最適な軸対象のプラ
ズマが形成できるよう次の二つの工夫がしてある。一点
目はMSA４で図３のような軸対称のＴＭ０１モードが共
振できるよう円盤状電極３に印加するＵＨＦ波の周波
数、円盤状電極３の径、誘電体円盤２の材料および厚み
を設定している。本実施例では、ＵＨＦ波の周波数を４
５０ＭＨｚ、円盤状電極３の径を２５５ｍｍ、誘電体２
として厚み２０mmのアルミナを用いた。二点目は円盤状
電極３に軸対象に高周波を給電できるよう、給電部１１
を円錐形状にし、円錐の頂点からアンテナに給電する構
造になっている。また、本装置では、金属汚染対策とし
て石英の内筒１２を入れている。このような誘電体性の
内筒１２を入れる場合、内筒が少しでも偏心して、設置
されると、プラズマが軸対象からずれる問題がある。こ
の問題を解決するためには、アース電位に接地された導
体円筒１３を設け、かつ、図１中にアース折返し高さと
して定義される内筒１２と導体円筒１３の重なり部分の
長さを10mm以上にすることで、完全に防止できることが
わかった。
【００２１】本装置を用いて塩素ガスプラズマの放電特
性を評価した結果を図４に示す。また、比較のために従
来の有磁場マイクロ波プラズマ発生装置の放電特性も図
４に示す。図４に示したとおり、従来の有磁場マイクロ
波プラズマでは、圧力が低いほど、またイオン電流密度
が低いほど、放電が不安定となってしまった。しかし、
本発明のように、ＵＨＦ帯の周波数を、ＭＳＡに印加す
ることで、従来の有磁場マイクロ波プラズマ発生装置で
は実現できなかった低圧低イオン電流の領域でも、安定
で均一な放電ができるようになった。
性を評価した結果を図４に示す。また、比較のために従
来の有磁場マイクロ波プラズマ発生装置の放電特性も図
４に示す。図４に示したとおり、従来の有磁場マイクロ
波プラズマでは、圧力が低いほど、またイオン電流密度
が低いほど、放電が不安定となってしまった。しかし、
本発明のように、ＵＨＦ帯の周波数を、ＭＳＡに印加す
ることで、従来の有磁場マイクロ波プラズマ発生装置で
は実現できなかった低圧低イオン電流の領域でも、安定
で均一な放電ができるようになった。
【００２２】なお、実施例１のアンテナ構造では、図６
に示すように中心の電界強度が強いため、磁場がない
か、もしくは、磁場が非常に弱い場合、中心でのプラズ
マ密度が高くなる。したがって、さらに高均一のプラズ
マを得るためには、外周のプラズマ密度を増大させる
か、もしくは、中心のプラズマ密度を低下させる必要が
ある。外周のプラズマ密度を増加させるECR磁場の調整
方法を実施例２で、中心のプラズマ密度を低下させる方
法を実施例３でそれぞれ説明する。
に示すように中心の電界強度が強いため、磁場がない
か、もしくは、磁場が非常に弱い場合、中心でのプラズ
マ密度が高くなる。したがって、さらに高均一のプラズ
マを得るためには、外周のプラズマ密度を増大させる
か、もしくは、中心のプラズマ密度を低下させる必要が
ある。外周のプラズマ密度を増加させるECR磁場の調整
方法を実施例２で、中心のプラズマ密度を低下させる方
法を実施例３でそれぞれ説明する。
【００２３】（実施例２）本実施例は、上述のように、
外周のプラズマ密度を増加させるECR磁場の形成方法に
ついて述べる。
外周のプラズマ密度を増加させるECR磁場の形成方法に
ついて述べる。
【００２４】図７は実施例１のアンテナ構造の場合の電
界の向きを示している。本構造では外周部で横向き、中
心部で縦向きの電界が生じる。このため、図８のよう
に、電子サイクロトロン共鳴の生じるレベル大きさの縦
向きの磁場がある場合、電界と磁場が直交する外周で強
い共鳴が生じるため、外周のプラズマ密度を増加させる
ことができる。このような、磁場を作るためには、図８
のソレノイドコイル６のように、上端面が円盤状導体３
より高く、下端面がシャワープレート下端より低く、ア
ンテナからシャワープレートの外周を覆うようなソレノ
イドコイルを搭載する必要がある。このソレノイドコイ
ル６の電流の大きさを調節し、縦向きの磁場の大きさ
を、増減させることによって、イオン電流密度の分布を
調整できる。
界の向きを示している。本構造では外周部で横向き、中
心部で縦向きの電界が生じる。このため、図８のよう
に、電子サイクロトロン共鳴の生じるレベル大きさの縦
向きの磁場がある場合、電界と磁場が直交する外周で強
い共鳴が生じるため、外周のプラズマ密度を増加させる
ことができる。このような、磁場を作るためには、図８
のソレノイドコイル６のように、上端面が円盤状導体３
より高く、下端面がシャワープレート下端より低く、ア
ンテナからシャワープレートの外周を覆うようなソレノ
イドコイルを搭載する必要がある。このソレノイドコイ
ル６の電流の大きさを調節し、縦向きの磁場の大きさ
を、増減させることによって、イオン電流密度の分布を
調整できる。
【００２５】例えば条件１のように磁場強度が弱く電子
サクロトロン共鳴を起こす領域（以下ECR面と略す）が
真空処理室外部にある場合は、図９のように中心高のイ
オン電流密度分布に、また、条件３のように磁場強度が
強くECR面が真空処理室内部に完全に入る場合には、外
周高分布になる。特に磁場強度が外周で強く、外周のみ
にECR面がある場合（条件２）、図９のように高均一性
のプラズマが実現できる。
サクロトロン共鳴を起こす領域（以下ECR面と略す）が
真空処理室外部にある場合は、図９のように中心高のイ
オン電流密度分布に、また、条件３のように磁場強度が
強くECR面が真空処理室内部に完全に入る場合には、外
周高分布になる。特に磁場強度が外周で強く、外周のみ
にECR面がある場合（条件２）、図９のように高均一性
のプラズマが実現できる。
【００２６】（実施例３）本実施例では、前述したとお
り、中心のプラズマ密度を低下させる方法を説明する。
り、中心のプラズマ密度を低下させる方法を説明する。
【００２７】図１０のような発散磁場を用いた場合、プ
ラズマが磁場に沿って外周方向に拡散していくため、中
心のプラズマ密度を低減できる。このような発散磁場を
作るには、内径の小さいソレノイドコイル１４をMSA４
の上部に設置することによって実現できることがわかっ
た。
ラズマが磁場に沿って外周方向に拡散していくため、中
心のプラズマ密度を低減できる。このような発散磁場を
作るには、内径の小さいソレノイドコイル１４をMSA４
の上部に設置することによって実現できることがわかっ
た。
【００２８】図１１にソレノイドコイル１４の内径と均
一性の関係を示す。ソレノイドコイルの内径がアンテナ
径より大きい場合、コイル電流を大きくしてもイオン電
流密度のウエーハ面内分布は中高を示す正の値をとる。
内径がアンテナ径255mmより小さくなるになるところか
ら、コイル電流に依存して均一性が変化するようにな
り、電流を増やすにしたがって、中高分布を示す正の均
一性から、ウエーハ面内分布が均一であることを示す均
一性０％、さらに外高分布を示す負の均一性にまで調整
できるようになることがわかる。このことから、均一な
プラズマを作るためには内径がアンテナ径より小さいソ
レノイドコイル１４を設置することが適していることが
わかった。
一性の関係を示す。ソレノイドコイルの内径がアンテナ
径より大きい場合、コイル電流を大きくしてもイオン電
流密度のウエーハ面内分布は中高を示す正の値をとる。
内径がアンテナ径255mmより小さくなるになるところか
ら、コイル電流に依存して均一性が変化するようにな
り、電流を増やすにしたがって、中高分布を示す正の均
一性から、ウエーハ面内分布が均一であることを示す均
一性０％、さらに外高分布を示す負の均一性にまで調整
できるようになることがわかる。このことから、均一な
プラズマを作るためには内径がアンテナ径より小さいソ
レノイドコイル１４を設置することが適していることが
わかった。
【００２９】（実施例４）本実施例では、ＥＣＲ面の凸
型形状とイオン電流密度の関係について示す。
型形状とイオン電流密度の関係について示す。
【００３０】実施例２および３のソレノイドコイルを用
いて、イオン電流密度の面内分布の均一化を図った。二
つのソレノイドコイルの電流を調整し、図１２に示すよ
うにECR面がフラットな磁場（条件１）、下に凸になる
ように調整した磁場（条件２）、さらに曲率を大きく
し、外周部のECR面が真空処理室の外にでる磁場（条件
３）の場合のイオン電流密度の面内分布を図１３に示
す。ECR面の曲率が大きい条件においても、外周部のECR
面が真空処理室の外にでない場合は、外周高の分布しか
得られない。ECR面の外周部が真空処理室外部にでる条
件でのみ、均一から中高の分布がえられることがわかっ
た。
いて、イオン電流密度の面内分布の均一化を図った。二
つのソレノイドコイルの電流を調整し、図１２に示すよ
うにECR面がフラットな磁場（条件１）、下に凸になる
ように調整した磁場（条件２）、さらに曲率を大きく
し、外周部のECR面が真空処理室の外にでる磁場（条件
３）の場合のイオン電流密度の面内分布を図１３に示
す。ECR面の曲率が大きい条件においても、外周部のECR
面が真空処理室の外にでない場合は、外周高の分布しか
得られない。ECR面の外周部が真空処理室外部にでる条
件でのみ、均一から中高の分布がえられることがわかっ
た。
【００３１】次に、ECR面を上に凸にして、イオン電流
密度の面内分布を測定した。この装置構成においても実
施例２の場合と同様ECR面の中心部が真空処理室の外に
でる条件でのみイオン電流密度の面内分布が均一になる
ことが確認された。
密度の面内分布を測定した。この装置構成においても実
施例２の場合と同様ECR面の中心部が真空処理室の外に
でる条件でのみイオン電流密度の面内分布が均一になる
ことが確認された。
【００３２】（実施例５）本実施例では、外高のイオン
電流密度分布を低下させて、面内均一性を高める方法を
示す。
電流密度分布を低下させて、面内均一性を高める方法を
示す。
【００３３】実施例２の条件３の上凸型磁場でも、イオ
ン電流密度を均一にできる方法として、次の方法があ
る。図１４のように円盤状電極１にリング上の空洞部１
５を設けることで、円盤状電極３の外周の電界強度を低
減し、外周のイオン電流密度を低下させる方法である。
この時の試料８上のイオン電流密度の面内分布を図１５
に示す。空洞の大きさが30mm以上にすることで、外周の
プラズマ密度が低下し、外高分布が緩和されるがわかっ
た。また、この時、プラズマ密度自身も増大することが
わかった。
ン電流密度を均一にできる方法として、次の方法があ
る。図１４のように円盤状電極１にリング上の空洞部１
５を設けることで、円盤状電極３の外周の電界強度を低
減し、外周のイオン電流密度を低下させる方法である。
この時の試料８上のイオン電流密度の面内分布を図１５
に示す。空洞の大きさが30mm以上にすることで、外周の
プラズマ密度が低下し、外高分布が緩和されるがわかっ
た。また、この時、プラズマ密度自身も増大することが
わかった。
【００３４】（実施例６）本実施例では、プラズマ放電
の着火とプラズマ処理のＥＣＲ面との関係について示
す。
の着火とプラズマ処理のＥＣＲ面との関係について示
す。
【００３５】実施例３の下凸ECR磁場を用いた場合、プ
ラズマの着火性が悪い問題がある。この問題を解決する
ため、ECR面が上に凸になるような磁場分布、即ちアン
テナから見て凹型のＥＣＲ面となるような状態でプラズ
マを着火させ、その後、イオン電流密度の面内分布が均
一になるように磁場分布を調整する方法を検討した。
ラズマの着火性が悪い問題がある。この問題を解決する
ため、ECR面が上に凸になるような磁場分布、即ちアン
テナから見て凹型のＥＣＲ面となるような状態でプラズ
マを着火させ、その後、イオン電流密度の面内分布が均
一になるように磁場分布を調整する方法を検討した。
【００３６】ECR面の上凸の曲率を大きくするために
は、図１６のソレノイドコイル１６のようにアンテナ面
より下に、処理室径より大きな内径のソレノイドコイル
を設け、これに高電流を流すことによって達成される。
このようなコイルを用いて、上に凸のECR磁場を作り、1
200WのUHF電力を1秒間投入してプラズマを着火させ、そ
の後、下凸ECR磁場即ちアンテナから見て凸型のＥＣＲ
面となるような磁場分布に切替えて均一なプラズマを生
成した。これにより、良好な着火性と安定な均一放電が
持続されることが確認された。
は、図１６のソレノイドコイル１６のようにアンテナ面
より下に、処理室径より大きな内径のソレノイドコイル
を設け、これに高電流を流すことによって達成される。
このようなコイルを用いて、上に凸のECR磁場を作り、1
200WのUHF電力を1秒間投入してプラズマを着火させ、そ
の後、下凸ECR磁場即ちアンテナから見て凸型のＥＣＲ
面となるような磁場分布に切替えて均一なプラズマを生
成した。これにより、良好な着火性と安定な均一放電が
持続されることが確認された。
【００３７】なお、実施例２〜６の磁場制御によるプラ
ズマの均一化およびプラズマ着火性の改善についてはゲ
ート・メタルなどの配線材料のエッチングだけでなく、
酸化膜、低誘電率膜などの絶縁膜材料のエッチングにお
いても効果がある。
ズマの均一化およびプラズマ着火性の改善についてはゲ
ート・メタルなどの配線材料のエッチングだけでなく、
酸化膜、低誘電率膜などの絶縁膜材料のエッチングにお
いても効果がある。
【００３８】（実施例７）実施例３の装置において測定
したイオン電流密度および下凸ECR磁場の曲率とイオン
電流密度の面内分布の均一性との関係を図１７に示す。
下凸ECR磁場の曲率が同じ条件で、UHF電力高くしてイオ
ン電流密度を増やした場合、イオン電流密度面内分布の
均一性が中高を表わす正から外周高を表わす負に変化す
ることがわかる。
したイオン電流密度および下凸ECR磁場の曲率とイオン
電流密度の面内分布の均一性との関係を図１７に示す。
下凸ECR磁場の曲率が同じ条件で、UHF電力高くしてイオ
ン電流密度を増やした場合、イオン電流密度面内分布の
均一性が中高を表わす正から外周高を表わす負に変化す
ることがわかる。
【００３９】このことから、多層膜構造の試料のエッチ
ングを想定すると、エッチング中に被エッチング材料が
変化するため、プラズマ中に放出されるエッチング反応
生成物の種類が変わることによって、イオン電流密度が
変化し、イオン電流密度の面内均一性が低下することが
予想される。したがって、多層構造の試料のエッチング
中でも、均一なイオン電流密度の面内分布を維持するた
めには、イオン電流密度の変化に伴って、下凸ECR磁場
の曲率を変える必要がある。
ングを想定すると、エッチング中に被エッチング材料が
変化するため、プラズマ中に放出されるエッチング反応
生成物の種類が変わることによって、イオン電流密度が
変化し、イオン電流密度の面内均一性が低下することが
予想される。したがって、多層構造の試料のエッチング
中でも、均一なイオン電流密度の面内分布を維持するた
めには、イオン電流密度の変化に伴って、下凸ECR磁場
の曲率を変える必要がある。
【００４０】これに対応するため、図１８のように、試
料に印加するバイアスのパワーとピークｔｏピーク電圧
（バイアス電圧の最小値と最大値の差）の関係からイオ
ン電流密度を計算し、その結果を用いて下凸ECR磁場の
曲率の最適値を計算し、ソレノイドコイル電流にフィー
ドバックするシステムを開発した。本システムを用い
て、エッチングすることによって多層構造の試料のエッ
チング中でも、イオン電流密度面内分布を均一に保つこ
とができる。
料に印加するバイアスのパワーとピークｔｏピーク電圧
（バイアス電圧の最小値と最大値の差）の関係からイオ
ン電流密度を計算し、その結果を用いて下凸ECR磁場の
曲率の最適値を計算し、ソレノイドコイル電流にフィー
ドバックするシステムを開発した。本システムを用い
て、エッチングすることによって多層構造の試料のエッ
チング中でも、イオン電流密度面内分布を均一に保つこ
とができる。
【００４１】（実施例８）本実施例では、多層配線のエ
ッチングを行った例を示す。実施例７の装置を用いて多
層構造のメタル配線のエッチングを行なった。被エッチ
ング試料としては、図１９に示すように、ゲート配線上
にＣＶＤで堆積させた酸化シリコン１５上に、窒化チタ
ン（ＴｉＮ）１８、アルミニウム・銅・シリコン混晶
（Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ）１９、窒化チタン（ＴｉＮ）２０
の順で堆積させ、その上にレジストマスク２１を形成さ
せた構造のものを用いた。この試料を、Cl2とBCl3、CH4
４％Ar希釈ガス（以下NRと略す）の混合ガスのプラズマ
を用いて0.5Paの低圧で、1mA／cm2の低イオン電流密度
の得られるUHF電力800Wの条件で、試料には40Wの800KHz
のＲＦバイアスを印加してエッチングした。エッチング
後、CF4とO2の混合ガスプラズマでレジストをアッシン
グ除去し、NMD-3でウエット処理した後の形状を図２０
に示す。
ッチングを行った例を示す。実施例７の装置を用いて多
層構造のメタル配線のエッチングを行なった。被エッチ
ング試料としては、図１９に示すように、ゲート配線上
にＣＶＤで堆積させた酸化シリコン１５上に、窒化チタ
ン（ＴｉＮ）１８、アルミニウム・銅・シリコン混晶
（Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ）１９、窒化チタン（ＴｉＮ）２０
の順で堆積させ、その上にレジストマスク２１を形成さ
せた構造のものを用いた。この試料を、Cl2とBCl3、CH4
４％Ar希釈ガス（以下NRと略す）の混合ガスのプラズマ
を用いて0.5Paの低圧で、1mA／cm2の低イオン電流密度
の得られるUHF電力800Wの条件で、試料には40Wの800KHz
のＲＦバイアスを印加してエッチングした。エッチング
後、CF4とO2の混合ガスプラズマでレジストをアッシン
グ除去し、NMD-3でウエット処理した後の形状を図２０
に示す。
【００４２】図２０に示した疎ハ゜ターンのCDゲインと試料
−シャワープレート間の距離の関係を測定した。その結
果を図２１に示す。なお、ＣＤゲインとは、図２０に示
した通り、エッチングパターン寸法太り量（細り量）を
いう。
−シャワープレート間の距離の関係を測定した。その結
果を図２１に示す。なお、ＣＤゲインとは、図２０に示
した通り、エッチングパターン寸法太り量（細り量）を
いう。
【００４３】シャワーフ゜レートと試料台の間の距離が100mm以上
となる従来装置のエッチング条件では、周辺のハ゜ターンに
比べ、中心のハ゜ターンのCDケ゛インが大きくなる問題があった
が、シャワーフ゜レートと試料台の間の距離を100mm未満にするこ
とで、中心ハ゜ターンのCDケ゛インが低減され、周辺ハ゜ターンと中心
ハ゜ターンのCDケ゛インの差が少くなることがわかる。また、こ
の効果には図１中に示したのシャワーフ゜レート径も重要な要因
であり、シャワーフ゜レート径170mmでは、効果がなく、シャワーフ゜レー
ト径がウエーハ径の３／４になるシャワーフ゜レート径150mm以下でCDケ
゛イン低減の効果が現れることがわかった。シャワーフ゜レート径10
0mmでは試料−シャワーフ゜レート間の距離を60mmにまで短くする
ことによって、CDケ゛インの面内差のない加工が行なえるこ
とがわかった。
となる従来装置のエッチング条件では、周辺のハ゜ターンに
比べ、中心のハ゜ターンのCDケ゛インが大きくなる問題があった
が、シャワーフ゜レートと試料台の間の距離を100mm未満にするこ
とで、中心ハ゜ターンのCDケ゛インが低減され、周辺ハ゜ターンと中心
ハ゜ターンのCDケ゛インの差が少くなることがわかる。また、こ
の効果には図１中に示したのシャワーフ゜レート径も重要な要因
であり、シャワーフ゜レート径170mmでは、効果がなく、シャワーフ゜レー
ト径がウエーハ径の３／４になるシャワーフ゜レート径150mm以下でCDケ
゛イン低減の効果が現れることがわかった。シャワーフ゜レート径10
0mmでは試料−シャワーフ゜レート間の距離を60mmにまで短くする
ことによって、CDケ゛インの面内差のない加工が行なえるこ
とがわかった。
【００４４】シャワープレート径100mm、試料―シャワ
ープレート間の距離60mmの条件でエッチングした試料の
ゲートの破壊を測定した結果を図２２に示す。ゲート破
壊を受けたICチップを示す黒い部分が全く見られない。
すなわち、1mA／cm2以下の低イオン電流密度にすること
によって、異方性加工の可能な0.5Pa以下の低圧でもゲ
ート破壊のないエッチングを実現できることがわかっ
た。
ープレート間の距離60mmの条件でエッチングした試料の
ゲートの破壊を測定した結果を図２２に示す。ゲート破
壊を受けたICチップを示す黒い部分が全く見られない。
すなわち、1mA／cm2以下の低イオン電流密度にすること
によって、異方性加工の可能な0.5Pa以下の低圧でもゲ
ート破壊のないエッチングを実現できることがわかっ
た。
【００４５】ここでは、メタルのエッチングについて述
べたが、本実施例の試料―シャワープレート間距離の効
果や、低圧低イオン電流におけるエッチングの効果は、
ゲートのエッチングでも同様である。
べたが、本実施例の試料―シャワープレート間距離の効
果や、低圧低イオン電流におけるエッチングの効果は、
ゲートのエッチングでも同様である。
【００４６】なお、上記の密パターンとは、例えばＤＲ
ＡＭではメモリマット部の配線パターンをいい、疎パタ
ーンとは、周辺回路部の配線パターンをいう。
ＡＭではメモリマット部の配線パターンをいい、疎パタ
ーンとは、周辺回路部の配線パターンをいう。
【００４７】（実施例９）図２３はCMOSゲート加工工程
の流れを示す図である。まず、CVD法によってシリコン
酸化膜上にi-Polyを堆積させる。このi-Poly上にフォト
レジストを塗布してリソグラフィー技術によってパター
ニングを行いレジストパターンを形成する。このレジス
トパターンをマスクにしてP+のイオン注入を行なった
後、レジストを剥離してアニールを行うことによって、
隣り合うi-Poly層 n+Poly-Si層を形成する。このi-Poly
／n+Poly-Si層上にCVDによってSi3N4を堆積させる。次
にフォトレジストを塗布してリソグラフィー技術によっ
てパターニングを行いレジストパターンを形成する。こ
のレジストパターンをマスクにしてSi3N4層をCHF3／O2
／Ar混合ガスプラズマによって異方性エッチングする。
さらにレジストをアッシング除去してSi3N4マスクを形
成する。このサンプルのi-Poly／n+Poly-Si層をSi3N4を
マスクとして、実施例２の装置を用いて、異方性エッチ
ングを行った。異方性エッチングは、Cl2、O2、HBrの混
合ガスを用いて0.1〜0.2Paの低圧、1mA／cm2の低イオン
電流密度の得られるUHF電力800Wで、試料に800KHz・40W
のRFバイアスを印加して行った。本装置でエッチングす
ることによって、i-Polyパターンとn+Poly-Siパターン
で形状差のないエッチングが行えた。次に残ったSi3N4
／Poly-Siパターンをマスクにリンのドーピング工程を
行いCMOSゲートを形成させた。
の流れを示す図である。まず、CVD法によってシリコン
酸化膜上にi-Polyを堆積させる。このi-Poly上にフォト
レジストを塗布してリソグラフィー技術によってパター
ニングを行いレジストパターンを形成する。このレジス
トパターンをマスクにしてP+のイオン注入を行なった
後、レジストを剥離してアニールを行うことによって、
隣り合うi-Poly層 n+Poly-Si層を形成する。このi-Poly
／n+Poly-Si層上にCVDによってSi3N4を堆積させる。次
にフォトレジストを塗布してリソグラフィー技術によっ
てパターニングを行いレジストパターンを形成する。こ
のレジストパターンをマスクにしてSi3N4層をCHF3／O2
／Ar混合ガスプラズマによって異方性エッチングする。
さらにレジストをアッシング除去してSi3N4マスクを形
成する。このサンプルのi-Poly／n+Poly-Si層をSi3N4を
マスクとして、実施例２の装置を用いて、異方性エッチ
ングを行った。異方性エッチングは、Cl2、O2、HBrの混
合ガスを用いて0.1〜0.2Paの低圧、1mA／cm2の低イオン
電流密度の得られるUHF電力800Wで、試料に800KHz・40W
のRFバイアスを印加して行った。本装置でエッチングす
ることによって、i-Polyパターンとn+Poly-Siパターン
で形状差のないエッチングが行えた。次に残ったSi3N4
／Poly-Siパターンをマスクにリンのドーピング工程を
行いCMOSゲートを形成させた。
【００４８】
【発明の効果】本発明の構成とすることにより、異方性
加工の可能な0.5Pa以下の低圧でも1mA/cm2以下の均一か
つ低イオン電流密度のプラズマが実現できるため、ゲー
ト破壊のない均一なエッチングが可能である。
加工の可能な0.5Pa以下の低圧でも1mA/cm2以下の均一か
つ低イオン電流密度のプラズマが実現できるため、ゲー
ト破壊のない均一なエッチングが可能である。
【図１】本発明のドライエッチング装置の一例。
【図２】マイクロストリップアンテナ（MSA）構造。
【図３】TM01モードMSAの円盤状電極３上の電界。
【図４】図１の装置の放電安定性のマップ。
【図５】イオン電流密度のUHF周波数依存性。
【図６】図１の装置中の放射電界強度の分布。
【図７】図１の装置中の放射電界の向き。
【図８】図１の装置中の磁力線およびECR面の例。
【図９】磁場によるイオン電流密度面内分布の変化。
【図１０】ソレノイドコイル１４を備えた装置中の発散
磁場の場合の磁力線の例。
磁場の場合の磁力線の例。
【図１１】ソレノイドコイルの内径とイオン電流密度面
内分布の均一性の関係。
内分布の均一性の関係。
【図１２】図１０の装置中のECR面の例。
【図１３】磁場によるイオン電流密度の面内分布の変
化。
化。
【図１４】アース導体に空洞部を設けたドライエッチン
グ装置の例。
グ装置の例。
【図１５】図１４の装置のイオン電流密度の面内分布。
【図１６】ソレノイドコイル１６を備えた装置の例。
【図１７】下凸磁場の曲率とイオン電流密度の面内分布
の均一性の関係。
の均一性の関係。
【図１８】多層膜エッチング中のイオン電流面内分布を
均一に保つためのフードバック回路の例。
均一に保つためのフードバック回路の例。
【図１９】メタル配線の被エッチング試料の断面構造。
【図２０】エッチング、レジストアッシング除去、およ
び、ウエット処理後のメタル配線の断面構造。
び、ウエット処理後のメタル配線の断面構造。
【図２１】試料―シャワーフ゜レート間距離と疎ハ゜ターンCDケ゛インの関
係。
係。
【図２２】本発明の装置でエッチングしたメタル配線試
料におけるゲート破壊の状況。
料におけるゲート破壊の状況。
【図２３】CMOSゲート加工工程の流れ。
１…円盤状電極、２…誘電体、３…円盤状電極、４…MS
A、５、６…ソレノイドコイル、７…試料台、８…試
料、９…シャワープレート、１０…誘電体、１１…円錐
状給電部、１２…石英内筒、１３…導体円筒、１４…ソ
レノイドコイル、１５…空洞部、１６…ソレノイドコイ
ル、１７…酸化シリコン、１８…窒化チタン、１９…ア
ルミニウム・銅・シリコンの混晶、２０…窒化チタン、
２１…レジストマスク。
A、５、６…ソレノイドコイル、７…試料台、８…試
料、９…シャワープレート、１０…誘電体、１１…円錐
状給電部、１２…石英内筒、１３…導体円筒、１４…ソ
レノイドコイル、１５…空洞部、１６…ソレノイドコイ
ル、１７…酸化シリコン、１８…窒化チタン、１９…ア
ルミニウム・銅・シリコンの混晶、２０…窒化チタン、
２１…レジストマスク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横川 賢悦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 板橋 直志 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 辻本 和典 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 田地 新一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 4K057 DA16 DA20 DB06 DB20 DD03 DD08 DE01 DE06 DE14 DE20 DM16 DM22 DM23 DM29 DM37 DN01 5F004 AA01 AA16 BA14 BA16 BB07 BB11 BB18 BB28 BC08 DA00 DA04 DA16 DA23 DA26 DB02 DB07 EA07 EA28 EB02
Claims (31)
- 【請求項１】処理室と、 前記処理室内に設けられた、被加工物を設置するための
試料台と、 前記処理室内のガスを排気する排気手段と、 前記処理室内にガスを導入する手段と、 ＵＨＦ電源と、 前記ＵＨＦ電源と接続されたアンテナと、 前記アンテナと前記処理室とを分離する分離板とを有す
ることを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項２】前記分離板は誘電体であることを特徴とす
る請求項１記載のドライエッチング装置。 - 【請求項３】前記分離板は、前記アンテナ側を大気側と
し、前記処理室側を真空側と分離するための分離板であ
ることを特徴とする請求項１または２記載のドライエッ
チング装置。 - 【請求項４】前記ガスを導入する手段は、前記試料台と
平行に配置されたシャワープレートを有し、前記シャワ
ープレートと前記試料台との距離は、１００ｍｍ未満で
あることを特徴とする請求項１記載のドライエッチング
装置。 - 【請求項５】処理室と、 前記処理室内に設置された、被エッチング物を設置する
台と、 前記処理室内にガスを導入する手段と、 前記処理室内のガスを排気する手段と、 前記処理室と、前記処理室内の圧力よりも高い圧力の第
２の領域とに分離する分離板と、 前記第２の領域に形成された、マイクロストリップアン
テナと、 前記マイクロストリップアンテナに接続されたＵＨＦ電
源と、 前記処理室の外周に設けられたコイルとを有することを
特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項６】前記ＵＨＦ電源は、周波数３００ＭＨｚ以
上１ＧＨｚ以下のＵＨＦ波を供給する電源であることを
特徴とする請求項５記載のドライエッチング装置。 - 【請求項７】前記マイクロストリップアンテナは、円盤
状であることを特徴とする請求項５記載のドライエッチ
ング装置。 - 【請求項８】前記マイクロストリップアンテナは、ＴＭ
０１モードが共振できるように設定されていることを特
徴とする請求項５記載のドライエッチング装置。 - 【請求項９】前記ＵＨＦ電源からの電力を前記マイクロ
ストリップアンテナに供給する給電部は、円錐形状にさ
れていることを特徴とする請求項５記載のドライエッチ
ング装置。 - 【請求項１０】処理室と、 前記処理室内に設けられた、被加工物を設置するための
試料台と、 前記処理室内のガスを排気する排気手段と、 前記処理室内にガスを導入する手段と、 前記処理室内に設けられた、誘電体の内筒と、 前記処理室内に設けられ、アース電位に設置され、前記
誘電体の内筒との高さの重なり部分が１０ｍｍ以上であ
る導体の内筒と、 ＵＨＦ電源と、 前記ＵＨＦ電源と接続されたアンテナと、 前記アンテナと前記処理室とを分離する分離板とを有す
ることを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項１１】処理室と、 前記処理室内に設けられた、被加工物を設置するための
試料台と、 前記処理室内のガスを排気する排気手段と、 前記処理室内にガスをシャワー状に導入するシャワープ
レートと、 ＵＨＦ電源と、 前記ＵＨＦ電源と接続された導体板を有するアンテナ
と、 前記導体板及び前記シャワープレートの外周部を覆うよ
うに設けられたコイルと、 前記アンテナと前記処理室とを分離する分離板とを有す
ることを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項１２】前記コイルは、上端面が前記導体より高
く、下端面が前記シャワープレートよりも低く設けられ
ていることを特徴とする請求項１１記載のドライエッチ
ング装置。 - 【請求項１３】処理室と、 前記処理室内に設けられた、被加工物を設置するための
試料台と、 前記処理室内のガスを排気する排気手段と、 前記処理室内にガスを導入する手段と、 ＵＨＦ電源と、 前記ＵＨＦ電源と接続された円盤状のアンテナと、 前記アンテナと前記処理室とを分離する分離板と、 前記アンテナの上部に、前記アンテナの径よりも小さい
径のコイルを有することを特徴とするドライエッチング
装置。 - 【請求項１４】処理室と、 前記処理室内に設けられた、被加工物を設置するための
試料台と、 前記処理室内のガスを排気する排気手段と、 前記処理室内にガスを導入する手段と、 ＵＨＦ電源と、 前記ＵＨＦ電源と接続されたアンテナと、 前記アンテナと前記処理室とを分離する分離板と、 前記アンテナからみて凸型のＥＣＲ面を形成する手段と
を有することを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項１５】前記凸型のＥＣＲ面を形成する手段は、
前記アンテナ上に設けられた、内径が２５５ｍｍ以下の
ソレノイドコイルであることを特徴とする請求項１４記
載のドライエッチング装置。 - 【請求項１６】処理室と、 前記処理室内に設けられた、被加工物を設置するための
試料台と、 前記処理室内のガスを排気する排気手段と、 前記処理室内にガスを導入する手段と、 ＵＨＦ電源と、 前記ＵＨＦ電源と接続されたアンテナと、 前記アンテナと前記処理室とを分離する分離板と、 前記アンテナの中心部から離れた位置の上部に設けられ
た、高さが３０ｍｍ以上の空洞部とを有することを特徴
とするドライエッチング装置。 - 【請求項１７】前記空洞部上には、さらに前記アンテナ
の径よりも小さな径のソレノイドコイルが設けられてい
ることを特徴とする請求項１６記載のドライエッチング
装置。 - 【請求項１８】処理室と、 前記処理室内に設けられた、被加工物を設置するための
試料台と、 前記処理室内のガスを排気する排気手段と、 前記処理室内にガスを導入する手段と、 ＵＨＦ電源と、 前記ＵＨＦ電源と接続されたアンテナと、 前記アンテナと前記処理室とを分離する分離板と、 前記アンテナの下部外周に設けられた、前記処理室の径
よりも大きな内径のソレノイドコイルとを有することを
特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項１９】処理室と、 前記処理室内に設けられた、被加工物を設置するための
試料台と、 前記処理室内のガスを排気する排気手段と、 前記処理室内にガスを導入する、径が１５０ｍｍ以下の
シャワープレートと、ＵＨＦ電源と、 前記ＵＨＦ電源と接続されたアンテナと、 前記アンテナと前記処理室とを分離する分離板とを有す
ることを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項２０】前記試料台と前記シャワープレートとの
距離は、１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項
１９記載のドライエッチング装置。 - 【請求項２１】基板上に、導電膜を形成する工程と、 前記基板を処理室内に設置する工程と、 前記処理室内で、ＵＨＦ電力を印加してプラズマを発生
させ、処理室内０．１以上０．５Ｐａ以下の圧力で、
０．６ｍＡ／ｃｍ2以上１．０ｍＡ／ｃｍ2以下のイオン
電流密度で、前記導電膜を、前記プラズマを利用してド
ライエッチングする工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２２】前記処理室の外周にはコイルが設けられ
ており、前記コイルに流れる電流が調整されることを特
徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２３】前記プラズマは、ＥＣＲ共鳴を利用して
発生し、ＥＣＲ面が、前記基板の中心軸上では前記処理
室の外部に、外周部では前記処理室内部にあることを特
徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２４】前記プラズマは、ＥＣＲ共鳴を利用して
発生し、ＥＣＲ面が、前記基板の中心軸上では前記処理
室の内部に、外周部では前記処理室の外部にあることを
特徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２５】半導体基体上に導電膜を形成する工程
と、 処理室内で、下に凸のＥＣＲ面を形成した状態で、プラ
ズマにより前記導電膜をエッチングする工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２６】前記プラズマは、ＵＨＦ電力を投入する
ことにより発生することを特徴とする請求項２５記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項２７】前記下に凸のＥＣＲ面は、前記処理室の
外周に設けられたソレノイドコイルに所定の電流を流す
ことにより形成されることを特徴とする請求項２５記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２８】処理室と、前記処理室の外部に設けられ
たコイルと、前記処理室内のガスをプラズマ化するため
の電磁波を供給するためのアンテナと、前記アンテナと
前記処理室とを分離する分離板と、前記アンテナの中心
部から離れた位置の上部に設けられた、高さが３０ｍｍ
以上の空洞部とを有するドライエッチング装置を用い、
前記処理室内に上に凸型のＥＣＲ面を形成しながら、半
導体基体上に形成された導電膜をドライエッチングする
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２９】処理室内に、導電膜が形成された半導体
基体を設置する工程と、 前記処理室内で、ＥＣＲ面が上に凸となる状態でプラズ
マを着火させる工程と、 前記ＥＣＲ面が下に凸となる
状態で、前記導電膜を前記プラズマによりドライエッチ
ング加工する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項３０】半導体基体上に導電膜を形成する工程
と、 処理室内で、イオン電流密度の面内分布を計算し、この
計算結果に基づいて、前記処理室の外周に設けられたソ
レノイドコイルの電流を制御しながら、下に凸のＥＣＲ
面を形成した状態で、プラズマにより前記導電膜をエッ
チングする工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項３１】前記処理室内に設けられ、前記半導体基
体を設置する試料台には、高周波バイアスが印加され、
前記高周波バイアスのピークtoピーク電圧をモニタする
ことによって、前記イオン電流密度の面内分布が求めら
れることを特徴とする請求項３０記載の半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP01017299A JP3542514B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | ドライエッチング装置 |
| US09/363,191 US20020084034A1 (en) | 1999-01-19 | 1999-07-29 | Dry etching apparatus and a method of manufacturing a semiconductor device |
| TW088119145A TW469533B (en) | 1999-01-19 | 1999-11-03 | Dry etching apparatus |
| KR1019990062509A KR100718576B1 (ko) | 1999-01-19 | 1999-12-27 | 드라이 에칭 장치 및 반도체 장치의 제조방법 |
| US11/315,316 US20060096706A1 (en) | 1999-01-19 | 2005-12-23 | Dry etching apparatus and a method of manufacturing a semiconductor device |
| KR1020060056853A KR100718578B1 (ko) | 1999-01-19 | 2006-06-23 | 드라이 에칭 장치 및 반도체 장치의 제조방법 |
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|---|---|---|---|
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| JP2003401714A Division JP4246610B2 (ja) | 2003-12-01 | 2003-12-01 | シャワープレート構造体 |
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