JP2016081948A - 局所ドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】局所ドライエッチング装置において、装置の部品点数や設置面積の増加を抑えながら複数の異なる加工特性を有する局所ドライエッチング装置を提供すること。
【解決手段】この局所ドライエッチング装置１は、単一の真空チャンバー２、それぞれが真空チャンバー２内に開口する噴射口３１１を有する放電管３１からなる複数のガス導入手段３、真空チャンバー２内に配置され、ワークＷを載置するための単一のワークテーブル４、テーブル駆動装置４１、テーブル駆動制御装置４２、ガス導入手段３に原料ガスを供給するためのガス供給装置５、単一の電磁波発振器８１、ガス導入手段のそれぞれの放電管３１に形成されたプラズマ発生部３１２、及び、プラズマ発生部３１２のひとつに電磁波を照射するように切り替えることが可能な電磁波切替手段８２が備えられた電磁波伝達手段８３を有し、ガス導入手段３のそれぞれが異なる加工特性を持つプラズマを噴射させるものである。
【選択図】図４

Description

この発明は、シリコンウエハ、半導体ウエハ等のワーク（被加工物）の表面をドライエッチングにより局所的に加工を行う局所ドライエッチング装置に関する。

図１は、プラズマを用いた局所ドライエッチングによるワーク平坦化方法の原理を説明するための説明図である。放電管Ｂの一部をなすプラズマ発生部Ａで発生したプラズマ中の活性種ガスＧは、ノズルＮからワークＷの表面に噴射される。ワークＷは、ワークテーブルＴ上に載置固定されており、ワークテーブルＴをノズルＮに対して水平方向に制御された速度及びピッチでスキャンさせる。

ワークＷは平坦化加工前には場所に応じて厚さが異なり、微細な凹凸を備えている。平坦化するためのドライエッチング加工に先立って、ワークＷ毎に、その細分化された各領域における厚さが測定される。この測定により各領域の位置での厚さのデータ、すなわち、位置−厚さデータが得られる。

局所ドライエッチング加工では、領域毎の材料除去量は、その領域が活性種ガスＧに曝される時間に対応する。このため、ワークに対してノズルが通過する相対速度（以下「ノズル速度」という）は、相対的に厚い部分（以下「相対厚部」という）Ｗａの上では低速で、また、相対的に薄い部分では高速で移動するように速度が決定される。

図２は、噴射される活性種ガスにより単位時間当たりに除去されるワーク材料の量（深さ）、すなわちエッチングレートの分布を示すグラフである。このエッチングプロファイルと呼ばれる曲線はガウス分布に非常に近い曲線である。この図２に示されるように、エッチングレートＥはノズルＮの中心線上において最大の値Ｅｍａｘを有し、中心から半径ｒ方向に遠ざかるにつれて減少する。通常、ノズルの特性は、Ｅｍａｘの半分の値のエッチングレートＥを示す幅、すなわち半値幅ｄを使用して表される。

このように材料除去能力がノズル中心からの距離に応じ分布を示すために、一つの領域に対して要求される材料除去量は、一つの領域のノズル速度を考慮するだけでは決定することができない。つまり、一つの領域において材料除去が行われたとしても、隣の領域あるいは更にその隣など近傍の領域に対してエッチングが行われるとき、上記エッチングレートプロファイルに応じた材料除去が重ね合わさって行われるからである。

局所エッチング加工において、ワークを加工する際、一枚のワークに対して条件の異なる複数の加工処理を施す必要がある場合には、その複数の加工特性（エッチングレート、エッチングプロファイル、エッチングエリア、エッチング対象物の材質等）に対応すべく、必要な加工特性に各々対応した装置を複数台用いたり、単一の装置にて加工特性に応じたノズルを交換したりすることで対応している。（特許文献１）

一方で、周期的な微小な凹凸であるナノトポグラフィーを除去するために、単一の真空チャンバー内に主ノズルと補助ノズルを別々の放電管に形成するという技術の開示がある（特許文献２）。

特開２００４−１２８０７９号公報 特開２００４−１３４６６１号公報

特許文献１のように装置を複数台用いる場合は、真空チャンバーおよびその周辺機器（電磁波発生器、ガス供給装置等）の数だけコストが増加してしまうほか、装置の設置面積も増大し、制御・調整が必要な装置構成品が多岐にわたり、装置間のスケジューリングも煩雑・複雑なものとなってしまう。

また、それぞれの装置毎または真空チャンバー毎に加工条件に合わせた加工時間を要するため、装置または真空チャンバー毎の一回の加工時間が異なる場合には、待機しなければならない装置または真空チャンバーが発生してしまい、待機時間を生じさせずにそれぞれの装置または真空チャンバーを使用することができず、スループットの効率化が図れない。

さらに、ワークを装置または真空チャンバー間にて搬送する際には、搬送の回数分だけ搬送アーム等によるワークへのコンタクトが生じるため、ワークにパーティクルが付着したり、コンタクト痕が付くリスクが高まる。

また、単一の真空チャンバー内にてノズルを交換する場合は、ノズル交換時には、真空チャンバーの真空を解除する必要があり、交換の際にパーティクルの発生や持ち込みが生じやすく、真空チャンバー内の条件を再度加工に必要な真空状態とする必要がある等、交換に工数がかかり、問題が発生してしまう。

特許文献２では、ノズルを複数有することについての概念的な開示があるのみで、ノズルを別々の放電管に設ける場合の具体的な装置構成要件、特に電磁波供給方式、プラズマ発生方式、および装置運用方式についての具体的な開示や示唆はない。

このように、シリコンウエハ等のワーク表面に対して複数の加工を施すことについての技術開示はあるが、上述の課題を依然として解決できていない。

また、近年半導体デバイスの微細化が年々顕著となっており、国際半導体技術ロードマップ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｎｔｏｒｓ）によれば、デバイスの配線幅の目標値として２０１８年には１９ｎｍが示されている。デバイスの配線幅の微細化に対応して、ワーク表面の平坦度に対し更なる高精度化が求められている。

上述の特許文献のようにワーク全面に対し走査させる加工では、ある一定の範囲では平坦度が向上するが、それだけでは除去しきれない平坦度が局所的に悪い箇所（非周期的な悪い箇所）が存在しても、ＸＹ走査で加工を施した上での悪い箇所であるために、その箇所に対応しきれない。

ワークの表面において、平坦度が局所的に悪い箇所、特に、例えば図３に例示するように、凹凸形状の傾きが大きい箇所（凹凸形状が急峻に変化する箇所、以下「急峻に変化する箇所」という）が存在する場合は、その急峻に変化する箇所を改善することにより、ワーク全体の平坦度が向上するため、急峻に変化する箇所をよりなだらかな形状に改善することが必要であるが、急峻に変化する箇所に対応する加工条件では、エッチング量が落ちるため、生産性が極端に悪化してしまう。

そのため、ワークの平坦度を向上させながら、単一の装置または真空チャンバーにて加工すべき箇所を効率よく高スループットで改善し、高平坦度かつ高精度なワークを得ることも今後必要とされる課題である。

さらに、近年加工対象となるワークの材質も多様化しており、複数の異なる材質からなるワークが存在する。そのようなワークに対して加工を施す際には、異なる材質毎に適合するレシピを備えた装置が異なる材質の数だけ必要となるなど、上述の課題を依然として解決できていない。

上述の課題を解決すべく、局所ドライエッチングにおいて、装置の部品点数や設置面積を抑えながら複数の異なる加工特性を有する局所ドライエッチング装置を提供することを課題とするものである。

上記課題は以下の手段により解決される。すなわち、第１番目の発明は、ワークの表面をドライエッチングにより局所的に加工を行う局所ドライエッチング装置であって、単一の真空チャンバー、それぞれが上記真空チャンバー内に開口する噴射口を有する放電管からなる複数のガス導入手段、上記真空チャンバー内に配置され、ワークを載置するための単一のワークテーブル、上記ワークテーブルを駆動するテーブル駆動装置、上記テーブル駆動装置を制御するためのテーブル駆動制御装置、上記ガス導入手段に原料ガスを供給するためのガス供給装置、単一の電磁波発振器、上記ガス導入手段のそれぞれの放電管に形成されたプラズマ発生部、上記プラズマ発生部のひとつに上記単一の電磁波発振器で発振された電磁波を照射するように切り替えることが可能な電磁波切替手段が備えられた電磁波伝達手段を有し、さらに、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置である。

第２番目の発明は、第１番目の発明の局所ドライエッチング装置において、上記噴射口のそれぞれとワークとの間の距離を異なるものとすることにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置である。

第３番目の発明は、第１番目又は第２番目の発明の局所ドライエッチング装置において、異なる排気条件をもった排気手段を上記噴射口の周囲に配置することにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置である。

第４番目の発明は、第３番目の発明の局所ドライエッチング装置において、上記排気手段は、上記噴射口の周囲に配設された排気ダクトおよび排気ダクトに接続された排気機構からなり、上記排気ダクトの上記放電管の軸に直交する方向の幅または上記放電管の軸と同方向の高さの少なくとも一つを上記噴射口毎に異なるものとすることにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置である。

第５番目の発明は、第３番目または第４番目の発明の局所ドライエッチング装置において、上記排気手段は、上記噴射口の周囲に配設された排気ダクトおよび排気ダクトに接続された排気機構からなり、上記排気機構によりドライエッチング加工時に生じる反応生成ガスを排出する排出量を上記噴射口毎に異なるものとすることにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置である。

第６番目の発明は、第１番目の発明の局所ドライエッチング装置において、上記噴射口の径または形状を異なるものとすることにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置である。

第７番目の発明は、第１番目の発明の局所ドライエッチング装置において、上記プラズマ発生部から上記ワークテーブルに載置されたワーク表面までの距離を異なるものとすることにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置である。

第８番目の発明は、第１番目の発明の局所ドライエッチング装置において、上記放電管内にそれぞれ異なる種類のガスを供給することにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置である。

第９番目の発明は、第１番目から第８番目までのいずれかの発明の局所ドライエッチング装置において、ワークの加工領域および／または上記排気ダクトの周囲に、不活性ガスおよび／または上記ガス導入手段に供給される非活性の原料ガスを供給することを特徴とする局所ドライエッチング装置である。

第１０番目の発明は、第１番目から第９番目までのいずれかの局所ドライエッチング装置において、上記ガス導入手段の少なくとも一部を加熱および冷却するための温度調整手段が備えられていることを特徴とする局所ドライエッチング装置である。

本発明によれば、単一の真空チャンバー内に噴射口を有する放電管を複数設け、かつその複数の放電管の噴射口の加工特性を異なるものとすることによって、装置の真空状態を解除することなく、一回の搬入で種々の加工特性による局所ドライエッチング加工を行うことが可能である。

すなわち、単一の局所ドライエッチング装置にて、加工特性を複数有することが可能であり、単一の局所ドライエッチング装置における加工のワイドレンジ化および高スループット化が可能であり、同時にワークを汚染することなく高精度のワークを得ることにも寄与する。また、単一の電磁波発振器を電磁波切替手段を用いて複数のガス導入手段にて共用するため、装置構成・調整の簡素化およびコスト削減を達成できる。さらに、複数の特徴、例えば、異なる材質、あるいは、表面形状等を有するワークに対しても単一の局所ドライエッチング装置にて対応が可能である。

プラズマを用いた局所ドライエッチングによるワークの平坦化方法の原理を説明するための説明図である。 噴射される活性種ガスのエッチングレートの分布を示すグラフである。 ワーク表面における凹凸形状の傾きが大きい箇所（凹凸形状が急峻に変化する箇所）の概略図である。 本発明の局所ドライエッチング装置の概要を示す部分断面図である。 図４のＡ−Ａ平面図である。 本発明の局所ドライエッチング装置の第１実施例を示す部分断面図である。 本発明の局所ドライエッチング装置の第２実施例を示す部分断面図である。 本発明の局所ドライエッチング装置の第３実施例を示す部分断面図である。 本発明の局所ドライエッチング装置の第４実施例を示す部分断面図である。 ガス導入手段を予熱する構造の概略図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

図４は、本発明の局所ドライエッチング装置の実施例概要を示す説明図である。局所ドライエッチング装置１は、既述のように、ワークＷの表面をドライエッチングにより局所的に加工を行う装置である。本発明の実施例をなす局所ドライエッチング装置１は、単一の真空チャンバー２を備えており、上記真空チャンバー２内には、放電管３１の噴射口３１１が開口している。放電管３１及びその噴射口３１１はガス導入手段３を形成しており、ガス導入手段３は複数設置される。すなわち、放電管３１の噴射口３１１が真空チャンバー２内に複数開口している。

上記真空チャンバー２内にはワークＷを載置するための単一のワークテーブル４が配置されている。このワークテーブル４を矢印で示されるようにＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動するためにテーブル駆動装置４１が備えられている。真空チャンバー２の外には、このテーブル駆動装置４１を制御するためにテーブル駆動制御装置４２が備えられている。

上記ガス導入手段３、つまり、各放電管３１には、ガス供給装置５から原料ガスが供給される。上記ガス導入手段３のそれぞれの放電管３１にはプラズマ発生部３１２が設けられている。このプラズマ発生部３１２に単一の電磁波発振器８１によって発振された電磁波が電磁波伝達手段８３を介して導かれ、上記ガス導入手段３である上記放電管３１の内側を通過する原料ガスが照射された電磁波によりプラズマ化される。

電磁波伝達手段８３には、電磁波切替手段８２が備えられており、電磁波切替手段８２は、上記プラズマ発生部３１２のひとつだけに電磁波を照射するように切り替えを行うことができる。電磁波切替手段８２の制御は電磁波切替手段制御装置８４が行う。

上記ガス供給装置５は、それぞれ異なる種類の原料ガス、例えば、ＳＦ_６、ＮＦ_３、ＣＦ_４等のガスが充填された複数の原料ガスボンベ５２、原料ガスの開閉を行うバルブ５３、流量を調整するためのマスフローコントローラー５４、及び、これらを結んで放電管３１の流入口へと導く等のための供給パイプ５１を備えている。バルブ５３およびマスフローコントローラー５４は、バルブ制御装置５５およびマスフローコントローラー制御装置５６によって制御される。なお、バルブ制御装置５５にバルブ５３が、またマスフローコントローラー５４にマスフローコントローラー制御装置５６が接続されているが、図示は省略する。

上記ガス供給装置５に併設する形で、不活性ガス供給装置７が備えられている。不活性ガス供給装置７は、不活性ガス、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム等が充填された不活性ガスボンベ７２、不活性ガスの開閉を行う不活性ガスバルブ７３、不活性ガスの流量を調整するための不活性ガスマスフローコントローラー７４を備えており、不活性ガスボンベ７２内の不活性ガスは、不活性ガスバルブ７３、不活性ガスマスフローコントローラー７４、不活性ガス供給パイプ７１を経由して不活性ガス導入口７５に導かれる。不活性ガス導入口７５は真空チャンバー２内に開口している。

不活性ガスバルブ７３および不活性ガスマスフローコントローラー７４は、バルブ５３およびマスフローコントローラー５４と同様に、バルブ制御装置５５およびマスフローコントローラー制御装置５６によって制御される。このバルブ制御装置５５およびマスフローコントローラー制御装置５６は、テーブル駆動制御装置４２、電磁波切替手段制御装置８４とともに、主制御装置９の一要素をなしている。なお、バルブ制御装置５５に不活性ガスバルブ７３が、また不活性ガスマスフローコントローラー７４にマスフローコントローラー制御装置５６が接続されているが、図示は省略する。

また、ガス供給装置５と不活性ガス供給装置７とは互いに接続されており、バルブ５３及び不活性ガスバルブ７３の開閉により、原料ガスと不活性ガスとを単独あるいは混合して、放電管３１の流入口、不活性ガス導入口７５のうちの一方あるいは両方に送り込むことができる。

本発明によるワークの局所ドライエッチング加工は、その前段階において、ワーク毎にその細分化された各領域における厚さ（凹凸形状）が測定される。この測定により得られる各領域の位置での厚さのデータ、すなわち、位置−厚さデータを基に、それぞれのガス導入手段３（放電管３１及び噴射口３１１）毎の加工特性が異なるように調整される、いわば、ガス導入手段３毎の加工レシピが作成される。以下に、複数のガス導入手段３を用いた局所ドライエッチング加工について示す。

ワークの位置−厚さデータは既に得られているものとする。まず、真空チャンバー１内のワークテーブル４にワークＷを搬入・載置し、真空チャンバー１を真空引きする。あるいは、既に真空引きされた真空チャンバー１に接して設けられた搬送チャンバーからワークＷを搬入・載置する。

放電管３１および噴射口３１１を備えた複数のガス導入手段３の中から選択された最初のガス導入手段３の放電管３１に原料ガスを供給する。これと平行して電磁波発振器８１によって電磁波を発振する。発振された電磁波が、上記選択された放電管３１のプラズマ発生部３１２に伝達されるように電磁波伝達手段８３を切り替えておく。

電磁波がガス導入手段３のプラズマ発生部３１２に照射されることにより、放電管３１内部を通過する原料ガスがプラズマ化され活性種ガスとなる。こうして生成された活性種ガスはガス導入手段３の噴出口３１１へと進み、そこからワークＷ表面に向けて噴射される。噴出口３１１は、ワークＷの表面をスキャンするように移動される。各領域を通過するときのスキャン速度は凹凸形状に応じてワーク表面が平坦化されるようにコントロールされる。このようにして局所ドライエッチング加工が行われる。

このとき、つまり、最初に選択されたガス導入手段３による加工特性として、例えば、エッチングプロファイルが広めになるような特性を与える。広いエッチングプロファイルの加工特性では、全体を効率よく平坦化することができる。なお、エッチングプロファイルの加工特性を決める具体的なやり方については後述の実施例で説明する。

最初の加工の終了後、ガスの供給・電磁波の発振をストップした後、次のガス導入手段３を用いて、例えば、加工特性の狭いエッチングプロファイルで加工を行うようにする。このため、当該次のガス導入手段３にガスが供給されるようにバルブ５３を切り替えるとともに、このガス導入手段３の放電管３１のプラズマ発生部３１２に電磁波発振器８１からの電磁波が照射されるように、電磁波切替手段８３を切り替える。

これにより、前段では加工特性が広いエッチングプロファイルを用いたため、最初の加工では除去しきれなかったワーク表面に存在する凹凸形状の傾きが大きい箇所（凹凸形状が急峻に変化する箇所）を、後段では、より狭いエッチングプロファイルで加工することにより、これを高精度に平坦化することができる。

このように、複数のガス導入手段３の加工特性を異なるものとすることができるので、装置の真空状態を解除することなく、一回の搬入で種々の加工特性による局所ドライエッチング加工を行うことが可能となる。

換言すれば、本発明では、単一の局所ドライエッチング装置にて、加工特性を複数有することが可能であり、単一の局所ドライエッチング装置における加工のワイドレンジ化および高スループット化が可能であり、同時にワークを汚染することなく高精度のワークを得ることにも寄与する。また、単一の電磁波発振器を電磁波切替手段を用いて複数のガス導入手段にて共用するため、装置構成・調整の簡素化およびコスト削減を達成できる。さらに、複数の特徴、例えば、異なる材質、あるいは、表面形状等を有するワークに対しても単一の局所ドライエッチング装置にて対応が可能となる。

なお、加工特性が広いエッチングプロファイルを最初に使用するか後段で使用するかは任意であり、如何なる順序を妨げるものではない。

以下には、異なる加工特性をガス導入手段のそれぞれに持たせる方法についてその例を示す。

図６は、本発明の局所ドライエッチング装置１の第１実施例を示す部分断面図である。この実施例は、上述した異なるエッチングプロファイル（加工特性）を得るために、ガス導入手段３の噴射口３１１とワーク表面との距離を異なるものとしている。本発明の実施例概要として説明した図４、５の説明は、特に断りがない限り、これと同じであるため、これを援用することとし、以下、これと異なる事項のみを説明する。

ガス導入手段３における放電管３１の噴射口３１１は、その先端(下端)とワーク表面との距離ｈ１、ｈ２が、各放電管３１毎に異なるように構成されている。上記距離が長い場合、噴出口３１から噴出した活性種ガスの流れは噴出口下端から遠ざかるにつれて徐々に広がるため、エッチングプロファイルが広いものとなる。この性質を利用して、上記最初の加工では、上記距離を長いｈ１とし、後段の加工では、上記距離をこれより短いｈ２とする。

このように、噴射口３１１のそれぞれとワークＷとの間の距離を異なるものとすることにより、上記噴射口３１１のそれぞれから噴出されるプラズマの加工特性を異ならせることができる。

図７は、本発明の局所ドライエッチング装置１の第２実施例を示す部分断面図である。この実施例の局所ドライエッチング装置１は、エッチング作業中における真空チャンバー２内の気体を加工箇所の近傍から排気する排気手段６を備えたものに係る。

この例は、上記局所ドライエッチング装置１において、異なる排気条件をもった排気手段６を噴射口３１１の周囲に配置し、この寸法を異ならせることにより、上記噴射口３１１のそれぞれから噴出されるプラズマの加工特性を異ならせることができるようにしたものである。

上記排気手段６は、上記噴射口３１１の周囲に配設された排気ダクト６１および排気ダクト６１に接続された排気バルブ６２と排気ポンプ６３からなる排気機構を備え、この排気ダクト６１の上記放電管３１の軸に直交する方向の幅または上記放電管３１の軸と同方向の高さの少なくとも一つを上記噴射口３１１毎に異なるものとすることにより、上記噴射口３１１のそれぞれから噴出されるプラズマの加工特性を異ならせることができる。このとき、加工特性を異ならせる手段として、加工特性が広いエッチングプロファイルに設定するときは、排気ダクト６１の上記放電管３１の軸に直交する方向の幅または上記放電管３１の軸と同方向の高さの少なくとも一つを小さくし、加工特性の狭いエッチングプロファイルに設定するときは、加工特性が広いエッチングプロファイルにて用いた排気ダクト６１の幅や高さ等の寸法と比較して、排気ダクト６１の上記放電管３１の軸に直交する方向の幅または上記放電管３１の軸と同方向の高さの少なくとも一つを小さくすることで達成可能である。

さらに、排気ダクト６１の幅や高さ等の寸法以外にも、排気ダクト６１の設置本数、配置位置などを変えることによりエッチングプロファイルを変えることもできる。

なお、排気ダクト６１は、一以上の排気ダクト６１をその軸方向がガス導入手段３の噴射口３１１の軸と平行となるように配置し、または、ガス導入手段３の噴射口３１１と同軸に配置することも可能である。同軸に同心状に配置する場合は、排気ダクト６１を多重としてもよい。

また、排気ダクト６１は、予め定められた排気ダクトの寸法・設置本数・設置位置以外にも、ワークＷの加工結果や加工レシピ毎に任意の寸法・設置本数・設置位置とすることが可能なように、寸法・設置本数・設置位置を適宜調整できる可動手段等の機構を更に備えることも可能である。

さらに、また、上記排気手段６が、上記噴射口３１１の周囲に配設された排気ダクト６１および排気ダクト６１に接続された排気バルブ６２と排気ポンプ６３から構成されることは上述のとおりとし、排気機構６２によりエッチング時に生じる反応生成ガスを排出する排出量を上記噴射口３１１毎に異なるものとすることにより、上記噴射口３１１のそれぞれから噴出されるプラズマの加工特性を異ならせることも可能である。

排気バルブ６２、排気ポンプ６３は、排気コントローラー６４によって制御される。排気コントローラー６４はまた、マスフローコントローラー制御装置５５、テーブル駆動制御装置４２、電磁波切替手段制御装置８４とともに、主制御装置９の一要素をなしている。

排気手段６を動作させると、噴出口３１１周りの気体が吸引されるので、噴出する活性種ガスや既に活性を失った非活性ガスの流れが変わり、これに伴って加工特性、つまり、エッチングプロファイルを広くあるいは狭くすることができる。

つまり、排気ダクト６１の本数、開口径、配置位置、あるいは排気量を変えることによりエッチングプロファイルを変えることができることになる。

図８は、本発明の局所ドライエッチング装置１の第３実施例を示す部分断面図である。この実施例の局所ドライエッチング装置１は、ガス導入手段３をなす放電管３１の噴射口３１１の径を異なるものとすることにより、噴射口３１１のそれぞれから噴出されるプラズマの加工特性を異ならせたものである。

他の条件が同じであれば、大径の噴射口３１１の場合には、広いエッチングプロファイルを、また、小径の噴射口３１１の場合には、狭いエッチングプロファイルを得ることができる。

また、少なくとも一以上の噴射口３１１の形状を、真円でなく扁平など変形させることにより、上記噴射口３１１のそれぞれから噴出されるプラズマの加工特性を異ならせることも可能である。

図９は、本発明の局所ドライエッチング装置１の第４実施例を示す部分断面図である。この実施例の局所ドライエッチング装置１は、プラズマ発生部３１２からワークテーブル４に載置されたワークＷの表面までの距離を異なるものとすることにより、噴射口３１１のそれぞれから噴出されるプラズマの加工特性を異ならせたものである。

プラズマ発生部３１２において、原料ガスに電磁波が照射されることによってプラズマ化され、これにより活性種ガスが発生する。ところが、活性種ガスは、時間の経過とともに活性が失われ、最終的には元の原料ガスに還る。つまり、非常に不安定なガスである。このため、活性種ガスが放電管３１内を通ってワークＷの表面に到達するまでの距離、すなわちプラズマ発生部３１２からワークテーブル４に載置されたワークＷの表面までの距離が異なれば、他の条件が同じであってもエッチングプロファイルが異なることになる。この例では、放電管毎にワークＷ表面とプラズマ発生部３１２の距離を異ならせることにより、各放電管３１の加工特性を異ならせている。

図４〜９の局所ドライエッチング装置１は、複数の原料ガスボンベ５２、不活性ガスボンベ７２を備えている。実施例５は、各原料ガスボンベ５２に互いに異なる種類の原料ガスを充填しておき、バルブ５３、７４の開閉により、使用する原料ガスの種類、不活性ガスを選択すること、あるいは、これらを混合して使用することにより、噴射口３１１のそれぞれから噴出されるプラズマの加工特性を異ならせたものである。

原料ガスが異なれば、あるいはこれを混合すれば、更に不活性ガスを混合すれば、異なる加工特性、つまり、異なるエッチングプロファイルを実現することができる。当然ながら、異なる原料ガスをそれぞれ用いれば、ワーク材料を構成する特定の物質を選択的にエッチング除去するなど、より複雑な局所ドライエッチング加工を複数のガス導入手段にて実現することができる。

実施例６は、上記各実施例において、原料ガスまたは不活性ガスの少なくとも一方を不活性ガス導入口７５から加工領域や排気ダクトの周囲に送り込むことができるものである。これにより、原料ガスおよび／または不活性ガスがその圧力によって活性種ガスの拡散を抑え、活性種ガスのラジカルの流束が絞られ、エッチングプロファイルを小さくする方向に働き、エッチングプロファイルを調整することが可能となる。すなわち、原料ガスおよび／または不活性ガスの供給量の増減によっても加工領域の雰囲気を変化させ、異なる加工特性、つまり、異なるエッチングプロファイルを実現させることが可能である。

ところで、ガス導入手段３の温度は、プラズマ生成延いてはエッチングレートの変化など局所ドライエッチングの加工特性に影響を及ぼすことが知られている。上記各実施例において、ガス導入手段３の少なくとも一部を加熱および冷却するための温度調整手段を具備すれば、より高精度な局所ドライエッチング加工のコントロールが実現できる。

なお、上記各実施形態においては、ガス導入手段３が２本の例にて説明を行ったが、ガス導入手段３の本数はこれに限らず、３本以上としてもよい。

本発明では、単一の装置にて複数の異なる加工特性による加工を単一のワークに施すことが可能であるため、複数の異なる加工特性による加工を複数の装置で行う場合の課題（複数の装置や装置構成を必要とするが故のコスト増加、装置の設置面積増大、装置構成品の多岐にわたる制御・調整、装置間スケジューリングの煩雑化・複雑化、装置間の加工時間の相違による待機チャンバーの発生（スループット低下）、ワークを装置間で搬送させることによるパーティクルの付着・コンタクト痕の発生、等）を解決することができる。

ワークの位置−厚さデータは既に得られているものとする。まず、真空チャンバー２内のワークテーブル４にワークＷを搬入・載置し、真空チャンバー２を真空引きする。あるいは、既に真空引きされた真空チャンバー２に接して設けられた搬送チャンバーからワークＷを搬入・載置する。

上記排気手段６は、上記噴射口３１１の周囲に配設された排気ダクト６１および排気ダクト６１に接続された排気バルブ６２と排気ポンプ６３からなる排気機構を備え、この排気ダクト６１の上記放電管３１の軸に直交する方向の幅または上記放電管３１の軸と同方向の高さの少なくとも一つを上記噴射口３１１毎に異なるものとすることにより、上記噴射口３１１のそれぞれから噴出されるプラズマの加工特性を異ならせることができる。このとき、加工特性を異ならせる手段として、加工特性が広いエッチングプロファイルに設定するときは、排気ダクト６１の上記放電管３１の軸に直交する方向の幅または上記放電管３１の軸と同方向の高さの少なくとも一つを小さくし、加工特性の狭いエッチングプロファイルに設定するときは、加工特性が広いエッチングプロファイルにて用いた排気ダクト６１の幅や高さ等の寸法と比較して、排気ダクト６１の上記放電管３１の軸に直交する方向の幅または上記放電管３１の軸と同方向の高さの少なくとも一つを大きくすることで達成可能である。

Claims (10)

1. ワークの表面をドライエッチングにより局所的に加工を行う局所ドライエッチング装置であって、
   単一の真空チャンバー、
   それぞれが上記真空チャンバー内に開口する噴射口を有する放電管からなる複数のガス導入手段、
   上記真空チャンバー内に配置され、ワークを載置するための単一のワークテーブル、
   上記ワークテーブルを駆動するテーブル駆動装置、
   上記テーブル駆動装置を制御するためのテーブル駆動制御装置、
   上記ガス導入手段に原料ガスを供給するためのガス供給装置、
   単一の電磁波発振器、
   上記ガス導入手段のそれぞれの放電管に形成されたプラズマ発生部、
   上記プラズマ発生部のひとつに上記単一の電磁波発振器で発振された電磁波を照射するように切り替えることが可能な電磁波切替手段が備えられた電磁波伝達手段を有し、さらに、
   上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置。
2. 請求項１に記載された局所ドライエッチング装置において、
   上記噴射口のそれぞれとワークとの間の距離を異なるものとすることにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載された局所ドライエッチング装置において、
   異なる排気条件をもった排気手段を上記噴射口の周囲に配置することにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置。
4. 請求項３に記載された局所ドライエッチング装置において、
   上記排気手段は、上記噴射口の周囲に配設された排気ダクトおよび排気ダクトに接続された排気機構からなり、上記排気ダクトの上記放電管の軸に直交する方向の幅または上記放電管の軸と同方向の高さの少なくとも一つを上記噴射口毎に異なるものとすることにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置。
5. 請求項３または請求項４のいずれかに記載された局所ドライエッチング装置において、
   上記排気手段は、上記噴射口の周囲に配設された排気ダクトおよび排気ダクトに接続された排気機構からなり、上記排気機構によりドライエッチング加工時に生じる反応生成ガスを排出する排出量を上記噴射口毎に異なるものとすることにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置。
6. 請求項１に記載された局所ドライエッチング装置において、
   上記噴射口の径または形状を異なるものとすることにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置。
7. 請求項１に記載された局所ドライエッチング装置において、
   上記プラズマ発生部から上記ワークテーブルに載置されたワーク表面までの距離を異なるものとすることにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置。
8. 請求項１に記載された局所ドライエッチング装置において、
   上記放電管内にそれぞれ異なる種類のガスを供給することにより、上記ガス導入手段のそれぞれが異なる加工特性を有することを特徴とする局所ドライエッチング装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載された局所ドライエッチング装置において、
   ワークの加工領域および／または上記排気ダクトの周囲に、不活性ガスおよび／または上記ガス導入手段に供給される非活性の原料ガスを供給することを特徴とする局所ドライエッチング装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載された局所ドライエッチング装置において、
    上記ガス導入手段の少なくとも一部を加熱および冷却するための温度調整手段が備えられていることを特徴とする局所ドライエッチング装置。

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