JP2972477B2 - Ｒｆ・ｅｃｒプラズマエッチング装置 - Google Patents
Ｒｆ・ｅｃｒプラズマエッチング装置Info
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- JP2972477B2 JP2972477B2 JP5029613A JP2961393A JP2972477B2 JP 2972477 B2 JP2972477 B2 JP 2972477B2 JP 5029613 A JP5029613 A JP 5029613A JP 2961393 A JP2961393 A JP 2961393A JP 2972477 B2 JP2972477 B2 JP 2972477B2
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- plasma
- substrate
- generation chamber
- magnetic field
- plasma generation
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
-
- H—ELECTRICITY
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3266—Magnetic control means
- H01J37/32678—Electron cyclotron resonance
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エッチング装置に関
し、特に電子サイクロトロン共鳴現象を利用して生成し
たプラズマを用いて基板表面のエッチングを行うＥＣＲ
プラズマエッチング装置に関するものである。
し、特に電子サイクロトロン共鳴現象を利用して生成し
たプラズマを用いて基板表面のエッチングを行うＥＣＲ
プラズマエッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のマイクロ波プラズマエッ
チング装置として、２つの例が知られている。第１の例
は、図４に示すような特開昭５６−１５５３５号公報記
載のエッチング装置である。この装置はマイクロ波４０
８による電子サイクロトロン共鳴放電中にエッチング試
料４１４をセットし、該試料のエッチング処理を行うも
のである。図中、４０１はプラズマ生成室、４０４はマ
イクロ波導入窓、４０５は導波管、４０７はガス導入
口、４０９は電子サイクロトロン共鳴点、４１０は基板
ホルダである。一方、第２の例は、図５に示すような特
開昭６０−１３４４２３号公報記載の装置である。この
エッチング装置は、プラズマ生成室５０１内に反応性ガ
スを導入し、マイクロ波と磁場を作用させてプラズマ生
成室内に反応性ガスプラズマを生成させ、磁気コイルに
よる発散磁界を利用して基板５１４を設置した反応室５
０２に導入するものである。図中、５０１はプラズマ生
成室、５０３はソレノイドコイル、５０４はマイクロ波
導入窓、５０５は導波管、５０６はマイクロ波電源、５
０７はガス導入口、５０９は電子サイクロトロン共鳴
点、５１０は基板ホルダ、５１３はプラズマ引き出し窓
である。
チング装置として、２つの例が知られている。第１の例
は、図４に示すような特開昭５６−１５５３５号公報記
載のエッチング装置である。この装置はマイクロ波４０
８による電子サイクロトロン共鳴放電中にエッチング試
料４１４をセットし、該試料のエッチング処理を行うも
のである。図中、４０１はプラズマ生成室、４０４はマ
イクロ波導入窓、４０５は導波管、４０７はガス導入
口、４０９は電子サイクロトロン共鳴点、４１０は基板
ホルダである。一方、第２の例は、図５に示すような特
開昭６０−１３４４２３号公報記載の装置である。この
エッチング装置は、プラズマ生成室５０１内に反応性ガ
スを導入し、マイクロ波と磁場を作用させてプラズマ生
成室内に反応性ガスプラズマを生成させ、磁気コイルに
よる発散磁界を利用して基板５１４を設置した反応室５
０２に導入するものである。図中、５０１はプラズマ生
成室、５０３はソレノイドコイル、５０４はマイクロ波
導入窓、５０５は導波管、５０６はマイクロ波電源、５
０７はガス導入口、５０９は電子サイクロトロン共鳴
点、５１０は基板ホルダ、５１３はプラズマ引き出し窓
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術においては、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用い
ているため導波管が必要であり、かつ、共鳴を起こすた
めには９００Ｇ程度の高磁場が必要である。そのため、
装置が大きくなり複雑であるという問題点があった。ま
た、マイクロ波の均一な導入が難しく、均一なプラズマ
生成は難しかった。さらに、磁力線が基板に垂直に入射
するため、ポテンシャル分布が生じたり、基板バイアス
の均一印加が難しいという問題点があった。本発明の目
的は、このような従来の問題点を解決することにある。
の技術においては、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用い
ているため導波管が必要であり、かつ、共鳴を起こすた
めには９００Ｇ程度の高磁場が必要である。そのため、
装置が大きくなり複雑であるという問題点があった。ま
た、マイクロ波の均一な導入が難しく、均一なプラズマ
生成は難しかった。さらに、磁力線が基板に垂直に入射
するため、ポテンシャル分布が生じたり、基板バイアス
の均一印加が難しいという問題点があった。本発明の目
的は、このような従来の問題点を解決することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 本発明は、基板のエッ
チングを行うプラズマ生成室と、該プラズマ生成室内に
放電用の高周波を導入する同軸ケーブルおよびそれに接
続したアンテナと、前記プラズマ生成室内に電場と直交
する磁場を印加するプラズマ生成用の永久磁石とを備
え、プラズマ生成室内で高周波によって発生する電場と
該電場と直交するプラズマ生成用の磁場とによっておこ
る電子サイクロトロン共鳴現象を利用して処理ガスをプ
ラズマ化し、該プラズマを設置された基板に照射して基
板のエッチングを行うＲＦ・ＥＣＲプラズマエッチング
装置であって、高周波周波数を１００〜５００ＭＨｚと
することを特徴とするＲＦ・ＥＣＲプラズマエッチング
装置である。ここで、永久磁石は、磁場の磁力線の向き
が基板に対して平行に印加されるように配置する。さら
に基板に高周波バイアスを印加する高周波電源を備え
る。またプラズマ生成室周辺には、プラズマ閉じこめ用
の磁場を生成する複数の磁石が設置されていることが望
ましい。
チングを行うプラズマ生成室と、該プラズマ生成室内に
放電用の高周波を導入する同軸ケーブルおよびそれに接
続したアンテナと、前記プラズマ生成室内に電場と直交
する磁場を印加するプラズマ生成用の永久磁石とを備
え、プラズマ生成室内で高周波によって発生する電場と
該電場と直交するプラズマ生成用の磁場とによっておこ
る電子サイクロトロン共鳴現象を利用して処理ガスをプ
ラズマ化し、該プラズマを設置された基板に照射して基
板のエッチングを行うＲＦ・ＥＣＲプラズマエッチング
装置であって、高周波周波数を１００〜５００ＭＨｚと
することを特徴とするＲＦ・ＥＣＲプラズマエッチング
装置である。ここで、永久磁石は、磁場の磁力線の向き
が基板に対して平行に印加されるように配置する。さら
に基板に高周波バイアスを印加する高周波電源を備え
る。またプラズマ生成室周辺には、プラズマ閉じこめ用
の磁場を生成する複数の磁石が設置されていることが望
ましい。
【０００５】
【作用】本装置によれば、高周波の利用により、共鳴に
必要な磁場強度は３５〜１８０Ｇになるため、小型永久
磁石を用いることができる。また、アンテナにより高周
波を導入できるので小型化が可能であるとともに、均一
な電界を容易に実現できる。さらに、磁力線を基板に対
して平行に印加することで基板に印加するＲＦバイアス
を均一に印加できる。
必要な磁場強度は３５〜１８０Ｇになるため、小型永久
磁石を用いることができる。また、アンテナにより高周
波を導入できるので小型化が可能であるとともに、均一
な電界を容易に実現できる。さらに、磁力線を基板に対
して平行に印加することで基板に印加するＲＦバイアス
を均一に印加できる。
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
は本発明によるＲＦ・ＥＣＲプラズマエッチング装置の
一例の構成図である。本装置は、電子サイクロトロン共
鳴によってプラズマを生成するプラズマ生成室１と基板
搬送室（図示せず。）とが互いに隣接するように構成さ
れている。このプラズマ生成室１にはプラズマを生成す
るためのガスを導入するガス系が接続されるとともに、
放電用の高周波を導入するための同軸ケーブル２とアン
テナ（電極）３が設けられている。アンテナ（電極）３
の形状としては、図２（ａ）に示すような円板形状や、
図２（ｂ）に示すような分枝状のものが挙げられる。こ
のアンテナ（電極）３から導入される電界とプラズマ生
成室上部に設置された永久磁石８により電子サイクロト
ロン共鳴が生じる。磁石８は図３に示すように、ＮとＳ
が交互になるように配置されており、電子の運動がルー
プになるようにされている。この結果、磁力線の向きは
基板６に対して平行に印加され、電極３から２ｃｍ程度
の所に共鳴磁場が均一に生成される。ここで生成したプ
ラズマは、プラズマ生成室周辺に設置された複数の磁石
４により形成されたカスプ磁場により閉じこめられ、密
度を保ったまま基板６まで拡散で輸送される。基板６に
はイオンエネルギーを制御するために、数百ＫＨｚ〜１
３．５６ＭＨｚの高周波バイアスが印加される。
は本発明によるＲＦ・ＥＣＲプラズマエッチング装置の
一例の構成図である。本装置は、電子サイクロトロン共
鳴によってプラズマを生成するプラズマ生成室１と基板
搬送室（図示せず。）とが互いに隣接するように構成さ
れている。このプラズマ生成室１にはプラズマを生成す
るためのガスを導入するガス系が接続されるとともに、
放電用の高周波を導入するための同軸ケーブル２とアン
テナ（電極）３が設けられている。アンテナ（電極）３
の形状としては、図２（ａ）に示すような円板形状や、
図２（ｂ）に示すような分枝状のものが挙げられる。こ
のアンテナ（電極）３から導入される電界とプラズマ生
成室上部に設置された永久磁石８により電子サイクロト
ロン共鳴が生じる。磁石８は図３に示すように、ＮとＳ
が交互になるように配置されており、電子の運動がルー
プになるようにされている。この結果、磁力線の向きは
基板６に対して平行に印加され、電極３から２ｃｍ程度
の所に共鳴磁場が均一に生成される。ここで生成したプ
ラズマは、プラズマ生成室周辺に設置された複数の磁石
４により形成されたカスプ磁場により閉じこめられ、密
度を保ったまま基板６まで拡散で輸送される。基板６に
はイオンエネルギーを制御するために、数百ＫＨｚ〜１
３．５６ＭＨｚの高周波バイアスが印加される。
【０００７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるＲＦ
・ＥＣＲプラズマエッチング装置はアンテナでＲＦを導
入することができるので、大口径プラズマチャンバに対
して均一に導入でき、均一なプラズマ生成が可能であ
る。さらに、導波管や空芯コイルを用いる必要がなく同
軸ケーブルで導入され、また低磁場でよいので、装置が
小型化・簡素化されるという効果がある。さらに、磁力
線の向きを基板に対して平行に印加することにより、均
一なＲＦバイアスが印加でき、その結果、高精度なエッ
チングが実現できるという効果がある。
・ＥＣＲプラズマエッチング装置はアンテナでＲＦを導
入することができるので、大口径プラズマチャンバに対
して均一に導入でき、均一なプラズマ生成が可能であ
る。さらに、導波管や空芯コイルを用いる必要がなく同
軸ケーブルで導入され、また低磁場でよいので、装置が
小型化・簡素化されるという効果がある。さらに、磁力
線の向きを基板に対して平行に印加することにより、均
一なＲＦバイアスが印加でき、その結果、高精度なエッ
チングが実現できるという効果がある。
【図１】本発明によるＲＦ・ＥＣＲプラズマエッチング
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【図２】本発明に用いられるプラズマ放電用高周波アン
テナの形状を示す図である。
テナの形状を示す図である。
【図３】本発明によるプラズマ生成室上部の永久磁石の
配置を示す平面図である。
配置を示す平面図である。
【図４】従来例によるマイクロ波プラズマエッチング装
置の一例の構成図である。
置の一例の構成図である。
【図５】従来例によるマイクロ波プラズマエッチング装
置の別の一例の構成図である。
置の別の一例の構成図である。
１ プラズマ生成室 ２ 同軸ケーブル ３ アンテナ ４ プラズマ閉じこめ用磁石 ５ 基板ホルダ ６ 基板 ７ ＲＦ電源 ８ プラズマ生成用磁石 ４０７ ガス導入口 ４０８ マイクロ波 ４１４ エッチング試料 ５０１ プラズマ生成室 ５０２ 反応室 ５０６ マイクロ波電源 ５１２ 排気 ５１３ プラズマ引き出し窓 ５１４ 基板
Claims (2)
- 【請求項１】 基板のエッチングを行うプラズマ生成室
と、該プラズマ生成室内に放電用の高周波を導入する同
軸ケーブルおよびそれに接続したアンテナと、前記プラ
ズマ生成室内に電場と直交する磁場を印加するプラズマ
生成用の永久磁石とを備え、プラズマ生成室内で高周波
によって発生する電場と該電場と直交するプラズマ生成
用の磁場とによっておこる電子サイクロトロン共鳴現象
を利用して処理ガスをプラズマ化し、該プラズマを設置
された基板に照射して基板のエッチングを行うＲＦ・Ｅ
ＣＲプラズマエッチング装置であって、高周波周波数を
１００〜５００ＭＨｚとし、かつ永久磁石は磁場の磁力
線の向きが基板に対して平行に印加されるように配置さ
れ、さらに基板に高周波バイアスを印加する高周波電源
を備えることを特徴とするＲＦ・ＥＣＲプラズマエッチ
ング装置。 - 【請求項２】 プラズマ生成室周辺には、プラズマ閉じ
こめ用の磁場を生成する複数の磁石が設置されている請
求項１に記載のＲＦ・ＥＣＲプラズマエッチング装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5029613A JP2972477B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | Ｒｆ・ｅｃｒプラズマエッチング装置 |
| US08/187,392 US5401351A (en) | 1993-01-27 | 1994-01-27 | Radio frequency electron cyclotron resonance plasma etching apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5029613A JP2972477B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | Ｒｆ・ｅｃｒプラズマエッチング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224155A JPH06224155A (ja) | 1994-08-12 |
| JP2972477B2 true JP2972477B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=12280928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5029613A Expired - Lifetime JP2972477B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | Ｒｆ・ｅｃｒプラズマエッチング装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5401351A (ja) |
| JP (1) | JP2972477B2 (ja) |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| TW303480B (en) | 1996-01-24 | 1997-04-21 | Applied Materials Inc | Magnetically confined plasma reactor for processing a semiconductor wafer |
| KR100428428B1 (ko) * | 1996-04-12 | 2004-04-28 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 플라즈마 처리장치 |
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| US6048435A (en) | 1996-07-03 | 2000-04-11 | Tegal Corporation | Plasma etch reactor and method for emerging films |
| US5707452A (en) * | 1996-07-08 | 1998-01-13 | Applied Microwave Plasma Concepts, Inc. | Coaxial microwave applicator for an electron cyclotron resonance plasma source |
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| US6645353B2 (en) * | 1997-12-31 | 2003-11-11 | Intel Corporation | Approach to optimizing an ILD argon sputter process |
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1993
- 1993-01-27 JP JP5029613A patent/JP2972477B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-01-27 US US08/187,392 patent/US5401351A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06224155A (ja) | 1994-08-12 |
| US5401351A (en) | 1995-03-28 |
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