JP3177552B2 - フォトマスク用ドライエッチング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子等の製造に
用いられるフォトマスクを製作する、電磁石による回転
磁界を利用したドライエッチング装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁石による回転磁界を用いたド
ライエッチング装置としては、加工対象物がシリコンウ
エーハであるものはあったが、フォトマスク用のものは
存在しなかった。加工対象物がフォトマスク用基板であ
る場合には、要求される磁場強度と磁場の対称性が高く
なければならず、基板受渡しのための空間を確保しつつ
しかも電磁コイルによる磁場が外部に洩れないようにす
る必要がある。しかし、従来これらの要求を解決する適
切な方法は見いだされていなかった。この種のドライエ
ッチング装置において、回転磁界を発生させる手段とし
ては直交する二対の電磁コイルに互に位相を90゜ずらせ
た低周波交流電流をかけることは公知である。例えば、
Ｎ，Heiman著“Method for Magnetically Assisted Spu
ttler Etchng and Deposition ” IBM Technical Discl
osure Bulletin in Vol.23,No. ９(1981.２) を参照す
ることができる。また板状の磁場補正材を設けることに
より磁場を均一化するという技術思想に関しては、超伝
導現象によるマイスナー効果による完全反磁性材料を利
用したものを開示している特開平３−173785号公報を参
照することができる。さらに、基板の近傍に透磁性の磁
性材料から成る補正材を設け、磁場の均一化を計ること
は公知であり、例えば特開昭62− 51222号公報、特開昭
62−241335号公報を参照することができる。しかし、こ
れらの磁場補正材を用いて磁場を均一化する先行技術
は、磁場の漏れを防ぐことは念頭になく、上記の要求を
解決する方法を示唆するものとはなっていない。

【０００３】ドライエッチング装置のエッチングチェン
バの外部に二対の電磁コイルを設置した場合、ドライエ
ッチング装置の周辺の諸装置、例えば、電子線露光装置
などが磁場により悪影を受けることになる。これを避け
るために、電磁コイルの周囲を高透磁性のパネルで被覆
する手段が取られるが、エッチング室の一部には被加工
物の出入口が設けられ、搬送室と基板の受け渡しをする
ための搬送路が確保されねばならないため、一面だけ磁
場遮蔽を欠く形になり、そのため近傍の磁場分布が非対
称となり、磁場の対特性も悪くなる。これを改善するた
めに、電磁石の寸法や形状を複雑に変える等の手段が従
来試みられてきたが、十分な効果は得られなかった。

【０００４】従来のドライエッチング装置の一例は図５
に示されている。図示ドライエッチング装置は、エッチ
ング室１、搬送室２及び基板カセット台３を有し、エッ
チング室１は、二対の電磁コイル４，５，６，７の中に
置かれている。エッチング室１内には、ＲＦ電極８上に
被エッチング材９が配置されている。エッチング室１は
また基板受渡口10を備えおり、そしてエッチング室１と
搬送室２との間及び搬送室２と基板カセット台３との間
にゲートバルブ11、12がそれぞれ設けられている。搬送
室２内には基板９の搬送を行なう搬送ロボット13が示さ
れている。さらに、エッチング室１、その周囲に設けら
れた二対の電磁コイル４〜７、搬送室２、基板カセット
台３を囲んでSUS 製のパネル14が設けられている。な
お、図５ではドライエッチング装置のその他の構成要素
である真空排気系、反応ガス供給系、ＲＦ電源、電磁コ
イル励磁用低周波交流電源、搬送系の細部については省
略されている。また図６には別の従来のドライエッチン
グ装置が示され、図５と対応した部分は同じ符号で示さ
れている。この例ではエッチング室１、その周囲に設け
られた二対の電磁コイル４〜７、搬送室２、基板カセッ
ト台３を囲んで設けられたパネルに磁気遮蔽パネル15を
用いた点において図５のものと異なっている。

【０００５】このような構造の従来のドライエッチング
装置においては、基板９はエッチングに先立って、ま
ず、基板カセット台３上に置かれたカセットから、ゲー
トバルブすなわち仕切りバルブ12を介して搬送ロボット
13により搬送室２に搬入され、ついでゲートバルブ11及
び基板受渡口10を介してエッチング室１内のＲＦ電極８
上に装着される。基板９のエッチングは、エッチング室
１を排気し、反応ガスをエッチング室１に導入し、二対
の電極コイル４〜７を励磁させ、ＲＦ電力をＲＦ電極８
に印加することによって励起されるプラズマによって行
われる。この場合基板全面が均一にエッチングされるよ
うに、電磁コイル４と５及び６と７にはそれぞれ同じ向
きに、同じ低周波交流電流が流され、しかも各対の電磁
コイルに流す電流の位相を90゜ずらせることにより、基
板９に平行な面内に図面に太線で示すような回転磁場が
形成される。電磁コイル４〜７による磁場は図３に示す
ようにSUS パネル（近似的に非磁性）を用いた場合に
は、磁場遮蔽なしと同じで磁場の基板面内の対称性は損
なわれていないが、磁場は図示したようにパネルの外側
へ漏れ、この漏れた磁場により周辺の機器は悪影響を及
ぼされることになる。これに対して図６に示す構造では
装置全体を高透磁率の磁性材料からなる磁場遮蔽パネル
15で覆っているため磁場の外部への漏れは防止できる
が、磁場が搬送室２の方向にあるとき、磁束分布は非対
称となり、プラズマ分布とエッチング分布が非対称とな
り、エッチングが均一に行われないという問題点があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の装置に伴う問題点を解決して、周囲の機器への
磁場の影響を避ける共に磁場強度を高くかつ磁場の対称
性を高くして均一なエッチングを可能とし、それにより
高精度のフォトマスクを製造することができるフォトマ
スク用のドライエッチング装置を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、高透磁率の磁性材料から成る磁
気遮蔽体で囲まれ、フォトマスク基板の受渡し口を備え
たエッチング室を通る回転磁界を発生する二対の電磁石
を設けたフォトマスク用ドライエッチング装置におい
て、エッチング室の外側でしかも二対の電磁石によって
発生された回転磁場を横切る位置にフォトマスク基板表
面における磁場を均一化するための高透磁率の磁性材料
から成る磁場補正部材を設けたことを特徴としている。
磁場を均一化するための磁場補正部材は高透磁率鉄系材
料から成り得る。また、好ましくは、磁場を均一化する
ための磁場補正部材は、エッチング室の一部に設けられ
たフォトマスク基板の受渡し口の近傍に設けられ得る。
磁場を均一化するための磁場補正部材は板状であること
ができ、そしてエッチング室のフォトマスク基板の受渡
し口を画定することができる。また、本発明の装置にお
いては、各対の電磁石を励磁させる交流電流の電流振幅
値は互いに異なるようにされ得る。本発明の装置の具体
例では、磁場を均一化するための磁場補正部材は、少な
くともフォトマスク基板表面を境として、エッチング室
のほぼ上半分を覆うようにされ得る。またエッチング室
のフォトマスク基板の受渡口の上面はエッチング時のフ
ォトマスク基板表面とほぼ同じ高さに形成され得る。

【０００８】

【作用】このように構成した本発明のドライエッチング
装置においては、ドライエッチング室の基板受渡口の近
傍に高透磁性材料の磁場補正部材を設けたので、電磁石
周辺の磁気遮蔽体の磁化による基板表面における磁場の
非対称性が有効に補償されてエッチングの均一性が向上
することになる。

【０００９】

【実施例】以下添付図面の図１〜図４を参照して本発明
の実施例について説明する。図１及び図２はこの発明の
一実施例を示しており、図示ドライエッチング装置の基
本的な構成は従来例として説明してきた図５及び図６と
ほぼ同じであり、従って対応した部分は図５、及び図６
と同じ符号で示す。すなわち、図示ドライエッチング装
置は、エッチング室１、搬送室２及び基板カセット台３
を有し、エッチング室１は、二対の電磁コイル４，５及
び６，７の中に置かれている。エッチング室１内には、
ＲＦ電極８上に被エッチング材９が配置されている。エ
ッチング室１はまた基板受渡口10を備えおり、そしてエ
ッチング室１と搬送室２との間及び搬送室２と基板カセ
ット台３との間にゲートバルブ11、12がそれぞれ設けら
れている。搬送室２内には基板９の搬送を行なう搬送ロ
ボット13が示されている。さらに、エッチング室１、そ
の周囲に設けられた二対の電磁コイル４〜７、搬送室
２、基板カセット台３を囲んで磁気遮蔽体15が設けられ
ている。基板受渡口10の上面と基板９の上面及びロボッ
トハンド上面は、図２に一点鎖線16で示す搬送ラインの
レベルとほぼ同じ高さに位置するようにされている。図
示実施例では基板受渡口10は、高透磁率鉄系材料から成
る板状の磁場補正部材17で画定されてる。この板状の磁
場補正部材17の寸法は約幅 900×高さ1750×厚さ2.3 (m
m)であり、基板受渡口10を形成している開口部の寸法は
約幅370 ×高さ110 (mm)である。そして磁場補正部材17
の材質としてはSS41が使用され得る。この磁場補正部材
17の周縁部は磁気遮蔽体15の内壁に結合され、それによ
り磁場補正部材17及び磁気遮蔽体15を通る閉磁気回路が
形成される。エッチング室１の寸法は奥行き 480×幅 4
80×高さ 350(mm)にされ、主要部はSUS304製である。エ
ッチング用ＲＦ電極８は寸法約高さ 300×幅 300巾(mm)
でSUS304製である。基板９の装着されるエッチング用Ｒ
Ｆ電極８に相対して設けられた対向電極18は寸法約長さ
300×幅 300(mm)でSUS304製である。各対の電磁石４，
５及び６，７には、図示してないが、励磁用の交流電源
から電流振幅０〜 100Ｖ_P-P 、周波数0.5 〜２Hzの交流
電流が印加され、一対の電磁石による中心磁場強度が０
〜150 Ｇaussとなるようにされている。磁場遮蔽体15の
寸法は約長さ1850×幅 900×高さ1850(mm)である。

【００１０】一対の電磁石４，５だけに電流を流したと
きの搬送ライン方向（ｘ軸とする）の磁場分布を図３
に、他の一対の電磁石６，７だけに電流を流したときの
基板面内にあって搬送ラインに垂直な方向（ｙ軸とす
る）の磁場分布を図４にそれぞれ従来例と比較して示し
た。図３において曲線Ａ，Ｂが本発明の実施例の場合で
あり、曲線Ｃは磁気遮蔽パネルなしの従来例の場合、曲
線Ｄは磁気遮蔽パネルを設け、磁気補正部材なしの従来
例の場合をそれぞれ示している。電磁石４，５に流した
直流電流値は、曲線Ａ、Ｃ、Ｄが86.7Ａで、曲線Ｂ４は
71.6Ａのときの値である。図４において曲線Ａ，Ｂが本
発明の実施例の場合であり、２回の測定例を示してい
る。曲線Ｃは磁気遮蔽パネルなしの従来例の場合を示
し、また曲線Ｄは磁気遮蔽パネルありで、補正材なしの
従来例の場合であり、電磁石６，７に流した直流電流値
は86.7Ａである。

【００１１】実際のエッチングに際しては、一方の対の
電磁石４，５にかける交流電流の振幅を71.6Ａとし、他
方の対の電磁石６，７にかける交流電流振幅を86.7Ａ、
位相を一方の対の電磁石４，５にかける交流電流の位相
と90゜ずらせて印加することによって、基板表面近傍に
振幅約100 ガウスの回転磁場が形成される。図３に見ら
れるように磁場補正部材を設けない場合の曲線Ｃでは基
板取出口側で磁場が下がっているが、補正部材17を設け
た本発明の実施例の場合の曲線Ｂでは基板取出口とその
反対側とで磁場は対称になっている。なお、図３、図４
が示すように磁気遮蔽体15の存在により、同じ電磁コイ
ルの電流値に対して磁場のレベルが上昇し、磁場補正部
材がある場合のｘ方向の磁場はｙ方向の磁場より大きく
なることが認められる。磁気遮蔽体15及び磁場補正部材
17の磁化の影響により磁場のレベルが上昇し、その度合
いがｘ方向磁場成分ではｙ方向磁場成分より大きくなる
のは、電磁石４から磁場遮蔽体15までの距離及び電磁石
５から磁場補正部材17までの距離が電磁石６，７から磁
場遮蔽体15までの距離より短いためである。

【００１２】ところで図示実施例では磁場補正部材17に
開口部を設けているため、磁場分布の対称性を損なうこ
とが考えられるが、エッチングに有効な磁場は基板９の
表面近傍上方の磁場であることを考慮すると、磁場補正
部材17が少なくとも基板表面近傍上方まで被覆するよう
にしているので、プラズマに対しての悪影響はない。漏
れ磁場の許容される大きさは、例えば、ドライエッチン
グ装置から７ｍ離れた位置で15ミリガウス以下である
が、コイル中心に1200ガウスの磁場を発生させたとき、
ドライエッチング装置から６ｍ離れた位置の漏れ磁場実
測値は15ミリガウス以下であり、許容される値であっ
た。

【００１３】なお、上記実施例では、磁場補正材17及び
磁場遮蔽体15にSS41材を用いたが、他の高透磁率鉄系材
料、パーマロイ、ケイ素鋼、低炭素鋼等、或いは他の磁
性材料を用いてもよい。また、上記実施例では、磁場補
正部材は板状であるが、他の形状に構成することもでき
る。さらに、上記実施例では、磁場遮蔽体15及び磁場補
正部材17は2.3 mm厚の板状のSS41材を用いたが、代わり
に他の板状の高透磁率材料を使用し、透磁率や要求され
る磁場遮蔽能力に応じて他の板厚の磁気遮蔽体及び磁場
補正部材を使用してもよい。さらにまた、上記実施例で
は、磁場補正部材はその開口部以外はエッチング室２の
全側面を覆うように設けられているが、その一部を省略
してもよい。例えば磁場補正部材17の下半分を省略し
て、少なくともフォトマスク基板表面を境として、エッ
チング室のほぼ上半分を覆うようにしてもよい。さら
に、上記実施例では、基板受渡口を開閉するゲートバル
ブ11は近似的に非磁性のSUS 材を用いたが、その一部ま
たは全部に高透磁性材料を用いるようにしてもよい。

【００１４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、高透磁率の磁場遮蔽体と共にエッチング室の基板受
渡口近傍に高透磁率の磁場補正部材を設けているので、
基板表面の磁場分布の対称性が向上し、エッチングが均
一に行われるようになり、しかも磁場の漏れも小さくし
たので、ドライエッチング周辺の他の機器への悪影響が
防止でき、従って高精度のフォトマスクの製作を可能と
する有用なフォトマスク用ドライエッチング装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例によるドライエッチング装置
の要部を示す、図２のＢ−Ｂ断面に沿った概略水平断面
図。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面に沿った概略垂直断面図。

【図３】 ｘ方向磁場成分の磁場分布を示す図。

【図４】 ｙ方向磁場成分の磁場分布を示す図。

【図５】 従来のドライエッチング装置の一例を示す概
略水平断面図。

【図６】 従来の別のドライエッチング装置を示す概略
水平断面図。

【符号の説明】

１：エッチング室 ２：搬送室 ３：基板カセット台 ４：ｘ方向電磁石 ５：ｘ方向電磁石 ６：ｙ方向電磁石 ７：ｙ方向電磁石 ８：ＲＦ電極 ９：フォトマスク基板 10：基板受渡口 11：ゲートバルブ 12：ゲートバルブ 13：搬送ロボット 15：磁気遮蔽体 16：搬送ライン 17：磁場補正部材 18：対向電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花崎 稔 福岡県福岡市西区今宿東１丁目１番１号 三菱電機株式会社福岡製作所内 (72)発明者 悳 昭彦 埼玉県秩父市大字寺尾2562−３ (72)発明者 所 康生 埼玉県秩父郡横瀬町横瀬6474−３ (72)発明者 尾崎 俊治 埼玉県秩父郡吉田町下吉田7766−26 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23F 4/00 G01F 1/08

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高透磁率の磁性材料から成る磁気遮蔽体
   で囲まれ、フォトマスク基板の受渡し口を備えたエッチ
   ング室を通る回転磁界を発生する二対の電磁石を設けた
   フォトマスク用ドライエッチング装置において、エッチ
   ング室の外側でしかも二対の電磁石によって発生された
   回転磁場を横切る位置にフォトマスク基板表面における
   磁場を均一化するための高透磁率の磁性材料から成る磁
   場補正部材を設けたことを特徴とするフォトマスク用ド
   ライエッチング装置。
2. 【請求項２】 磁場を均一化するための磁場補正部材が
   高透磁率鉄系材料から成る請求項１に記載のフォトマス
   ク用ドライエッチング装置。
3. 【請求項３】 磁場を均一化するための磁場補正部材
   を、エッチング室の一部に設けられたフォトマスク基板
   の受渡し口の近傍に設けた請求項１に記載のフォトマス
   ク用エッチング装置。
4. 【請求項４】 磁場を均一化するための磁場補正部材が
   板状である請求項１に記載のフォトマスク用ドライエッ
   チング装置。
5. 【請求項５】 磁場を均一化するための磁場補正部材が
   エッチング室のフォトマスク基板の受渡し口を画定して
   いる請求項１に記載のフォトマスク用ドライエッチング
   装置。
6. 【請求項６】 各対の電磁石を励磁させる交流電流の電
   流振幅値が互いに異なる請求項１に記載のフォトマスク
   用ドライエッチング装置。
7. 【請求項７】 磁場を均一化するための磁場補正部材が
   少なくともフォトマスク基板表面を境として、エッチン
   グ室のほぼ上半分を覆うようにした請求項１に記載のフ
   ォトマスク用ドライエッチング装置。
8. 【請求項８】 エッチング室のフォトマスク基板の受渡
   口の上面がエッチング時のフォトマスク基板表面とほぼ
   同じ高さに形成されている請求項１に記載のフォトマス
   ク用ドライエッチング装置。