JP3247096B2 - プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グ装置及びプラズマエッチング方法に関し、特に、スパ
イラルコイルに発生する高周波誘導電界により発生した
プラズマによって被エッチング膜をエッチングするプラ
ズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化に伴
って、リソグラフィー工程における露光光は短波長化し
ており、現在では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ
（波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマレーザ（波長１
９３ｎｍ）が用いられている。

【０００３】ところで、露光光の光源が短波長化すれば
するほど、レジスト膜に対して露光を行なう際の露光光
の基板反射率が増加するため、露光光が基板で反射され
てなる反射光に起因するレジストパターンの寸法変動が
起きやすい。

【０００４】そこで、最近では、反射光のレジスト膜へ
の入射を抑制するために、レジスト膜の下に有機系反射
防止膜（Organic Bottom Anti-Reflective Coating：以
下、ＡＲＣと称する。）を形成するプロセスが用いられ
ている。このＡＲＣプロセスは、主として、ゲート幅が
０．２５μｍ以下のルールを持つ高性能デバイスにおけ
る半導体素子の製造工程において用いられる技術であ
る。

【０００５】一方、このＡＲＣプロセスにおいては、従
来のリソグラフィー技術によってレジストパターンを形
成した後にＡＲＣをエッチングする必要がある。そこ
で、ＡＲＣをエッチングする際には、各種のプラズマエ
ッチング装置が用いられており、その中でも、スパイラ
ルコイルを有する誘導結合型プラズマ（Inductively Co
upled Plasma：ＩＣＰ）エッチング装置がよく用いられ
ている。

【０００６】スパイラルコイルを有する誘導結合型プラ
ズマエッチング装置としては、コイル形状が平面型であ
る誘導結合型プラズマエッチング装置（USP.4948458 ）
及びコイル形状がドーム型である誘導結合型プラズマエ
ッチング装置（USP.5614055）等が知られている。

【０００７】以下、平面型のシングルスパイラルコイル
を有する従来の誘導結合型プラズマエッチング装置につ
いて、図５（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。

【０００８】図５（ａ）、（ｂ）に示すように、接地さ
れており且つ内壁面がセラミック、アルミナ又は石英等
の絶縁物で覆われたチャンバー１０１の下部には、高周
波電力が印加される下部電極として試料台１０２が設け
られており、該試料台１０２の上には被エッチング試料
として半導体基板１０３が搭置されている。試料台１０
２の周囲には、エッチングガスをマスフローコントロー
ラを介してチャンバー１０１内に導入するガス導入部１
０８が設けられていると共に、チャンバー１０１の底部
には、チャンバー１０１内の圧力を０．１Ｐａから１０
Ｐａ程度に制御するターボポンプに接続されたガス排出
部１０５が設けられている。

【０００９】試料台１０２とガス排出部１０５との間に
は、弁座と該弁座に対して回転する弁体とを有し、弁体
の回転に伴ってガス排出部１０５から排出されるガスの
量を調整するスライドバルブ１０９が設けられている。
スライドバルブ１０９としては、例えば、スイス国バッ
トホールデイングアーゲー社製であって、ＶＡＴ：Ｓｅ
ｒｉｅｓ６５の商品名として知られている（特開平９ー
１７８０００号公報、特開平９ー２１０２２２号公報を
参照）ものを用いることができる。

【００１０】チャンバー１０１の天井である石英板１０
１ａの上つまりチャンバー１０１の上側には、試料台１
０２と対向するように誘導結合型のシングルスパイラル
コイル１０４が設けられている。シングルスパイラルコ
イル１０４のコイル部分１０４ａの最も外側の端部Ａ
は、整合回路（図示は省略している。）を含む電源側引
き出し部１０４ｂを介して高周波電力供給源１０６に接
続されていると共に、シングルスパイラルコイル１０４
のコイル部分１０４ａの最も内側の端部Ｂは接地側引き
出し部１０４ｃを介してチャンバー１０１の壁部からな
る接地源１０７に接続されている。

【００１１】高周波電力供給源１０６からシングルスパ
イラルコイル１０４に高周波電力が供給されると、シン
グルスパイラルコイル１０４の周囲には高周波誘導電界
が発生し、発生した高周波誘導電界によって、チャンバ
ー１０１内に導入されたエッチングガスはプラズマ化さ
れる。プラズマ化されたエッチングガスは、試料台１０
２に印加される高周波電力によって、試料台１０２に保
持された半導体基板１０３の被エッチング膜に導かれ、
該被エッチング膜をエッチングする。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本件発明者
が、前記従来の誘導結合型プラズマエッチング装置を用
いて、被エッチング膜としてのＡＲＣに対して、Ｎ₂ ガ
スとＯ₂ ガスとの混合ガスからなるエッチングガスを用
いると共にチャンバー１０１内の圧力を一定にした状態
で、ガスの総流量（Ｎ₂ ガスの流量とＯ₂ ガスの流量の
合計）を変化させながら、つまりガスの流入量及びスラ
イドバルブ１０９の開口率を変化させながら、エッチン
グ処理を行なった。エッチング条件は［表１］及び［表
２］に示すとおりであって、［表１］及び［表２］に示
すように、ガスの流入量（Ｎ₂／Ｏ₂）及びスライドバル
ブの開口率を変化させながらエッチングを行なった。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】［表１］及び［表２］において、ＩＣＰと
はシングルスパイラルコイル１０４に印加される高周波
電力を示し、ＲＦとは試料台１０２に印加される高周波
電力を示している。被エッチング膜は、図６に示すよう
に、半導体基板１１０の上に形成されたＡＲＣ１１１で
ある。

【００１６】以上のような条件でエッチングを行なった
結果、エッチングガスの流量を大きくすると、エッチン
グレートの面内均一性が悪くなることに気がついた。エ
ッチングレートの面内均一性とは、被エッチング膜の面
内におけるエッチングレートのばらつきの程度を意味
し、３σ／μ×１００（％）で定義する。ここで、σは
データ値の標準偏差、μはデータ値の平均値であって、
３σは、データ値のばらつきが正規分布を示すときは、
図７に示すように、データ値の９９．７４％が含まれる
偏差を意味する。尚、３σ及びμは具体的には［数１］
に示すとおりである。

【００１７】

【数１】

【００１８】図８は、前記従来の誘導結合型プラズマエ
ッチング装置を用いて、ガスの総流量を変化させながら
図６に示すＡＲＣ１１１に対してエッチングを行なった
場合における、エッチングレートの面内均一性とガス総
流量との関係を示す図である。図８において、横軸はエ
ッチングガスの総流量（ｓｃｃｍ）及びスライドバルブ
の開口率（％）を示し、縦軸はエッチングレートの面内
均一性（％）を示している。

【００１９】図８から分かるように、エッチングガスの
総流量の変化ひいてはスライドバルブの開口率が変化す
ると、エッチングレートの面内均一性が変化している。
つまり、開口率が１０％から２０％に変化すると、面内
均一性は一旦良くなる（エッチングレートのばらつきは
小さくなる）が、開口率が２０％よりも大きくなると、
面内均一性は再び悪くなる（エッチングレートのばらつ
きは大きくなる）。

【００２０】エッチングレートの面内均一性が悪いとい
うことは、被エッチング膜の面内における実際のエッチ
ング量のばらつきを招く。被エッチング膜の面内におい
て実際のエッチング量がばらつくと、例えば、エッチン
グによりＦＥＴのゲート電極を形成する場合には、ＦＥ
Ｔの特性がばらつく等の悪影響が発生する。

【００２１】前記に鑑み、本発明は、エッチングガスの
総流量ひいてはスライドバルブの開口率が変化しても、
エッチングレートの面内均一性が変化しないようにする
ことを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、エッチン
グガスの総流量ひいてはスライドバルブの開口率が変化
したときにエッチングレートの面内均一性が変化する理
由について、種々の検討を加えた結果、以下に説明する
ような知見を得た。

【００２３】チャンバー内の圧力を一定に保つという条
件の下では、エッチングガスの総流量の変化は、スライ
ドバルブの開口率の変化により実現される。従って、エ
ッチングレートの面内均一性の変化は、スライドバルブ
１０９の開口率の変化に伴って起きると考えられる。そ
こで、スライドバルブ１０９の開口率の変化とエッチン
グレートの面内均一性との関係について検討を行なっ
た。

【００２４】図９（ａ）〜（ｄ）は、板状の弁体１０９
ａがリング状の弁座１０９ｂに対して回転軸１０９ｃを
中心に回転する構造を有するスライドバルブ１０９の開
口率の変化、ひいては弁体１０９ａが弁座１０９ｂに対
して回転する角度の変化を示している。スライドバルブ
１０９の開口率が大きくなるにつれて、スライドバルブ
１０９の開口部１０９ｄを線対称に分割する線対称線Ｌ
₀ は右側が上方へ移動するように傾き、これに伴い、弁
座１０９ｂの中心Ｃ（スライドバルブが全開したときの
開口部の中心）を通り且つ線対称線Ｌ₀ に垂直な第１の
直線Ｌ₁ は上側が左方へ移動するように傾く。言い換え
ると、スライドバルブ１０９の開口率が大きくなるにつ
れて、図９（ａ）において左右方向に延びる第１の基準
線Ｌ_X に対する線対称線Ｌ₀ の傾き角（＝上下方向に延
びる第２の基準線Ｌ_Y に対する第１の直線Ｌ₁ の傾き
角）は大きくなる。

【００２５】図１０は、スライドバルブ１０９の開口率
（％）と、第１の基準線Ｌ_X に対する線対称線Ｌ₀ の傾
き角（第２の基準線Ｌ_Y に対する第１の直線Ｌ₁ の傾き
角）との関係を示している。

【００２６】以下においては、図９（ｂ）〜（ｄ）にお
いて、第１の直線Ｌ₁ により分離されるスライドバルブ
１０９の２つの領域のうち、開口部１０９ｄが含まれる
領域（右側の領域）を排気側領域と定義すると共に開口
部１０９ｄが実質的に含まれない領域（左側の領域）を
反排気側領域と定義する。

【００２７】また、図５（ａ）、（ｂ）において、シン
グルスパイラルコイル１０４のコイル部分１０４ａを、
コイル部分１０４ａの最も外側の端部Ａ（コイル部分１
０４ａと電源側引き出し部１０４ｂとの接続点）と、コ
イル部分の最も内側の端部Ｂ（コイル部分１０４ａと接
地側引き出し部１０４ｃとの接続点）とを結ぶ第２の直
線Ｌ₂ で２つの領域に分離して考える。コイル部分１０
４ａにおける第２の直線Ｌ₂ で分離された２つの領域の
うち、最も外側の端部Ａに直接に接続される部分が含ま
れる領域を高電圧領域（高周波電圧が相対的に高い領
域）と定義すると共に、最も外側の端部Ａに直接に接続
される部分が含まれない領域を低電圧領域（高周波電圧
が相対的に低い領域）と定義する。

【００２８】図１１（ａ）に示すように、チャンバー１
０１のプラズマ発生領域におけるスライドバルブ１０９
の反排気側領域と対応する領域は、スライドバルブ１０
９の排気側領域と対応する領域に比べて、反応性ラジカ
ルの分布量が多いこと、及び、図１１（ｂ）に示すよう
に、チャンバー１０１のプラズマ発生領域におけるシン
グルスパイラルコイル１０４の高電圧領域と対応する領
域は、シングルスパイラルコイル１０４の低電圧領域と
対応する領域に比べて、プラズマ密度が高いため反応性
ラジカルの分布量が多いことが分かる。

【００２９】従って、図１２（ａ）に示すように、スラ
イドバルブ１０９の排気側領域とシングルスパイラルコ
イル１０４の高電圧領域とが一致すると共に、スライド
バルブ１０９の反排気側領域とシングルスパイラルコイ
ル１０４の低電圧領域とが一致すると、チャンバー１０
１のプラズマ発生領域における反応性ラジカルの分布量
が均一になる。これに対して、図１２（ｂ）に示すよう
に、スライドバルブ１０９の排気側領域とシングルスパ
イラルコイル１０４の低電圧領域とが一致すると共に、
スライドバルブ１０９の反排気側領域とシングルスパイ
ラルコイル１０４の高電圧領域とが一致すると、チャン
バー１０１のプラズマ発生領域における反応性ラジカル
の分布量は不均一になって、前者の領域は後者の領域に
比べて反応性ラジカルの分布量は少なくなる。

【００３０】本発明は前記の知見に基づいてなされたも
のであって、スパイラルコイルの高電圧領域をスライド
バルブの排気側領域とできるだけ一致させると共に、ス
パイラルコイルの低電圧領域をスライドバルブの反排気
側領域とできるだけ一致させることによって、チャンバ
ーのプラズマ発生領域における反応性ラジカルの分布量
を均一化するものである。

【００３１】具体的には、本発明に係るプラズマエッチ
ング装置は、チャンバーと、チャンバーに設けられ、チ
ャンバー内にエッチングガスを導入するガス導入部と、
チャンバーの内部に設けられた試料台と、チャンバーの
外部に試料台と対向するように設けられ、高周波誘導電
界を発生させてエッチングガスをプラズマ化するスパイ
ラルコイルと、チャンバーの底部に設けられ、チャンバ
ー内のガスを排出するガス排出部と、弁座に対して回転
する弁体を有し、該弁体の回転によりガス排出部から排
出されるガスの量を調整するスライドバルブと、スパイ
ラルコイルを回転可能に保持するコイル保持手段と、ス
パイラルコイルの高電圧領域とスライドバルブの排気側
領域とがほぼ一致するように、スライドバルブの弁体の
回転に追随してスパイラルコイルを回転させる回転駆動
手段とを備えている。

【００３２】本発明のプラズマエッチング装置による
と、スライドバルブの開口率を変化させるべくスライド
バルブの弁体を回転すると、スライドバルブの排気側領
域が移動するが、回転駆動手段により、スパイラルコイ
ルの高電圧領域とスライドバルブの排気側領域とがほぼ
一致するように、スライドバルブの弁体の回転に追随し
てスパイラルコイルを回転させると、シングルスパイラ
ルコイルの低電圧領域とスライドバルブの反排気側領域
とが一致するため、チャンバーのプラズマ発生領域にお
ける反応性ラジカルの分布量が均一になるので、被エッ
チング膜の面内におけるエッチングレートは均一にな
る。

【００３３】本発明のプラズマエッチング装置におい
て、スパイラルコイルは、平面形状又はドーム形状を有
するシングルスパイラルコイルであることが好ましい。

【００３４】本発明に係るプラズマエッチング方法は、
チャンバー内に導入されたエッチングガスを、チャンバ
ー内の試料台と対向し且つ回転可能に設けられたスパイ
ラルコイルに発生する高周波誘導電界によってプラズマ
化するプラズマ発生工程と、プラズマ化したエッチング
ガスを試料台に保持された基板の被エッチング膜に導い
て、被エッチング膜をエッチングするエッチング工程
と、チャンバー内のガスを、弁座に対して回転する弁体
を有するスライドバルブの弁体を回転することにより排
出量を調整しながら、チャンバーの底部から排出するガ
ス排出工程とを備え、エッチング工程は、スパイラルコ
イルの高電圧領域とスライドバルブの排気側領域とがほ
ぼ一致するように、スパイラルコイルをスライドバルブ
の弁体の回転に追随して回転させる工程を含む。

【００３５】本発明のプラズマエッチング方法による
と、スライドバルブの開口率を変化させるべくスライド
バルブの弁体を回転したときには、スパイラルコイルの
高電圧領域とスライドバルブの排気側領域とがほぼ一致
するように、スパイラルコイルをスライドバルブの弁体
の回転に追随して回転させるため、スパイラルコイルの
高電圧領域とスライドバルブの排気側領域とがほぼ一致
すると共に、スパイラルコイルの低電圧領域とスライド
バルブの反排気側領域とがほぼ一致する。このため、チ
ャンバーのプラズマ発生領域における反応性ラジカルの
分布量が均一になるので、被エッチング膜の面内におけ
るエッチングレートは均一になる。

【００３６】本発明のプラズマエッチング方法におい
て、被エッチング膜は有機膜であることが好ましい。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法に
ついて、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、図
３及び図４を参照しながら説明する。

【００３８】図１（ａ）は、一実施形態に係る誘導結合
型プラズマエッチング装置におけるスパイラルコイルの
平面構造を示し、図１（ｂ）は、一実施形態に係る誘導
結合型プラズマエッチング装置の断面構造を示してい
る。

【００３９】チャンバー１は、外径が例えば４００ｍ
ｍ、高さが例えば３００ｍｍの円筒状であって、チャン
バー１の内壁面はセラミック、アルミナ又は石英等の絶
縁物で覆われている。チャンバー１の内部には高周波電
力が印加される下部電極としての試料台２が設けられて
おり、該試料台２の上には被エッチング試料としての半
導体基板３が載置されている。

【００４０】チャンバー１の内部における試料台２の周
辺部には、エッチングガスをマスフローコントローラを
介してチャンバー１内に導入するガス導入部４が設けら
れていると共に、チャンバー１の底部には、チャンバー
１内の圧力を０．１Ｐａ〜１０Ｐａ程度に制御するター
ボポンプ（図示は省略している）に接続されたガス排出
部５が設けられている。チャンバー１における試料台２
とガス排出部５との間には、板状の弁体がリング状の弁
座に対して回転する構造を有するスライドバルブ６が設
けられており、該スライドバルブ６の弁体の回転角ひい
てはスライドバルブ６の開口率はバルブコントローラ７
によって制御される。

【００４１】チャンバー１の天井である石英板１ａの上
つまりチャンバー１の上側には、試料台２と対向するよ
うに誘導結合型のシングルスパイラルコイル８が設けら
れている。シングルスパイラルコイル８のコイル部分８
ａの最外端である電源接続点Ａは、整合回路９を含む電
源側引き出し部８ｂを介して高周波電力供給源１０に接
続されている。シングルスパイラルコイル８のコイル部
分８ａの最内端である接地接続点Ｂは、第１のかさ歯車
１１ａを有し回転自在に設けられた回転軸１１に結合さ
れており、これによって、シングルスパイラルコイル８
のコイル部分８ａは回転可能である。回転軸１１の第１
のかさ歯車１１ａは、駆動軸１２に設けられた第２のか
さ歯車１２ａと噛み合っており、駆動軸１２をモータ等
の回転駆動手段１３により所定量だけ回転すると、回転
軸１１ひいてはスパイラルコイル８のコイル部分８ａは
所定の角度だけ回転する。尚、シングルスパイラルコイ
ル８のコイル部分８ａの接地接続点Ｂは、回転軸１１、
駆動軸１２及び回転駆動手段１３に順次連結されること
によって接地されている。

【００４２】高周波電力供給源１０からスパイラルコイ
ル８に高周波電力が供給されると、シングルスパイラル
コイル８の周囲には高周波誘導電界が発生し、発生した
高周波誘導電界によって、チャンバー１内に導入された
エッチングガスはプラズマ化される。プラズマ化された
エッチングガスは、試料台２に印加される高周波電力に
よって試料台２に保持された半導体基板３の被エッチン
グ膜に導かれて、該被エッチング膜をエッチングする。

【００４３】スライドバルブ６の開口率を制御するバル
ブコントローラ７から出力されるバルブ開口率信号は回
転駆動手段１３に出力され、該回転駆動手段１３は入力
されたバルブ開口率信号に基づいて、スパイラルコイル
８のコイル部８ａを所定の角度だけ回転させる。以下、
回転駆動手段１３がバルブ開口率信号に基づいて、スパ
イラルコイル８のコイル部８ａを所定の角度だけ回転さ
せる制御方法について説明する。

【００４４】図２（ａ）は図９（ａ）と対応していると
共に、図２（ｂ）は図９（ｃ）と対応している。図２
（ａ）、（ｂ）に示すように、弁体６ａが弁座６ｂに対
して回転軸６ｃを中心に回転する構造を有するスライド
バルブ６において、弁体６ａが弁座６ｂに対して回転す
ると開口部６ｄが形成される。また、第１の直線Ｌ
₁ は、開口部６ｄを線対称に分割する線対称線Ｌ₀ に対
して垂直な線である。弁体６ａを弁座６ｂに対して回転
させて、スライドバルブ６の開口率を大きくしていく
と、スライドバルブ６を排気領域と反排気領域とを分離
する第１の直線Ｌ₁ は、上下方向に延びる第２の基準線
Ｌ_Y に対して傾き角θを持つようになる。

【００４５】図３は、図１（ａ）と対応しているが、図
１（ａ）に示されている、整合回路９、高周波電力供給
源１０、回転軸１１、駆動軸１２及び回転駆動手段１３
は、図示の都合上省略している。シングルスパイラルコ
イル８のコイル部分８ａは、電源接続点Ａと接地接続点
Ｂとを結ぶ第２の直線Ｌ₂ によって、高電圧領域（高周
波電圧が相対的に高い領域）と低電圧領域（高周波電圧
が相対的に低い領域）とに分離されている。この場合、
スライドバルブ６の排気側領域とシングルスパイラルコ
イル８の高電圧領域とが一致すると共に、スライドバル
ブ６の反排気側領域とシングルスパイラルコイル８の低
電圧領域とが一致するように、シングルスパイラルコイ
ル８のコイル部分８ａの位置を設定しておく。

【００４６】前述したように、弁体６ａを弁座６ｂに対
して回転させて、スライドバルブ６の開口率を大きくし
ていくと、第１の直線Ｌ₁ は第２の基準線Ｌ_Y に対して
傾き角θを持つようになるので、スライドバルブ６の排
気側領域とシングルスパイラルコイル８の高電圧領域と
は一致しなくなる。そこで、回転駆動手段１３により駆
動軸１２を所定量だけ回転駆動して、第２の直線Ｌ₂ を
第１の直線Ｌ₁ が回転した方向に角度θだけ回転させる
ことにより、シングルスパイラルコイル８の高電圧領域
をスライドバルブ６の排気側領域と一致させる。このよ
うにすると、シングルスパイラルコイル８の低電圧領域
はスライドバルブ６の反排気側領域と一致するため、チ
ャンバー１のプラズマ発生領域における反応性ラジカル
の分布量が均一になるので、被エッチング膜の面内にお
けるエッチングレートは均一になる。

【００４７】尚、シングルスパイラルコイル８の高電圧
領域とスライドバルブ６の排気側領域とを一致させると
共に、シングルスパイラルコイル８の低電圧領域とスラ
イドバルブ６の反排気側領域とを一致させると、チャン
バー１のプラズマ発生領域における反応性ラジカルの分
布量は確実に均一になるが、シングルスパイラルコイル
８の高電圧領域とスライドバルブ６の排気側領域とがほ
ぼ一致しておれば、チャンバー１のプラズマ発生領域に
おける反応性ラジカルの分布量はほぼに均一になる。

【００４８】そこで、シングルスパイラルコイル８の高
電圧領域とスライドバルブ６の排気側領域とが、どの程
度ずれると、被エッチング膜の面内におけるエッチング
レートの均一性が悪くなるかを実験により求めた。実験
の条件としては、流量が５０ｓｃｃｍのＣｌ₂ ガスと、
流量が２ｓｃｃｍのＯ₂ ガスとの混合ガスからなるエッ
チングガスをチャンバー１内に導入し、シングルスパイ
ラルコイル８に１００Ｗの高周波電力を印加し、試料台
２に１００Ｗの高周波電力を印加して、半導体基板１１
０の上に形成されたＡＲＣ１１１に対してエッチングを
行なった。

【００４９】図４は、スライドバルブ６の開口率を３０
％に設定した状態で前記の実験を行なったときにおけ
る、第２の直線Ｌ₂ が第１の直線Ｌ₁ に対してずれてい
る角度と、エッチングレートの均一性との関係を示して
いる。エッチングレートの均一性が３％を超えると、半
導体素子の特性がばらつく等の悪影響が出てくるので、
エッチングレートの均一性は３％以下であることが好ま
しい。図４から、エッチングレートの均一性が３％以下
である許容範囲を求めると、第２の直線Ｌ₂ が第１の直
線Ｌ₁ に対してずれる角度の許容範囲は３度以下にな
る。従って、第２の直線Ｌ₂ と第１の直線Ｌ₁ との角度
が３度以下になる程度に、シングルスパイラルコイル８
の高電圧領域とスライドバルブ６の排気側領域とがほぼ
一致しておれば、エッチングレートの均一性は許容範囲
内であるといえる。

【００５０】以下、本実施形態に係るプラズマエッチン
グ装置を用いて、図６に示すＡＲＣ１１１に対して行な
うプラズマエッチング方法の実施例について説明する。

【００５１】＜第１の実施例＞図６に示すＡＲＣ１６に
対して、［表１］に示すエッチング条件により、スライ
ドバルブ６の開口率を２５％に設定してプラズマエッチ
ングを行なった。この場合、シングルスパイラルコイル
８の高電圧領域がスライドバルブ６の排気側領域とほぼ
一致するように、つまり第２の直線Ｌ₂ が第１の直線Ｌ
₁ に一致するように、駆動軸１２を回転駆動して、スパ
イラルコイル８のコイル部分８ａを回転させた。

【００５２】その結果、エッチングレートの面内均一性
は、２．５％であって、スパイラルコイル８のコイル部
分８ａを回転させなかった場合の面内均一性（図８から
約３．４％であることが分かる。）よりも向上すること
が確認できた。

【００５３】＜第２の実施例＞図６に示すＡＲＣ１６に
対して、［表２］に示すエッチング条件により、スライ
ドバルブ６の開口率を４０％に設定してプラズマエッチ
ングを行なった。この場合、シングルスパイラルコイル
８の高電圧領域がスライドバルブ６の排気側領域とほぼ
一致するように、つまり第２の直線Ｌ₂ が第１の直線Ｌ
₁ に一致するように、駆動軸１２を回転駆動して、スパ
イラルコイル８のコイル部分８ａを回転させた。

【００５４】その結果、エッチングレートの面内均一性
は、２．８％であって、スパイラルコイル８のコイル部
分８ａを回転させなかった場合の面内均一性（図８から
約５．５％であることが分かる。）よりも向上すること
が確認できた。

【００５５】尚、被エッチング膜としては、ＡＲＣに代
えて、ポリシリコン等のシリコン系膜、シリコン酸化
膜、シリコン窒化膜、金属膜又は強誘電体膜等でもよ
い。被エッチング膜の材質が変化すると、ガス流量など
のエッチング条件を変更する必要はあるが、スライドバ
ルブ６の開口率の変化に追随してスパイラルコイル８の
コイル部分８ａを回転させて、シングルスパイラルコイ
ル８の高電圧領域をスライドバルブ６の排気側領域とほ
ぼ一致させると、エッチングレートの面内均一性を良好
に保つことができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明に係るプラズマエッチング装置及
びプラズマエッチング方法によると、チャンバーのプラ
ズマ発生領域における反応性ラジカルの分布量が均一に
なるため、被エッチング膜の面内におけるエッチングレ
ートは均一になるので、ＦＥＴの半導体素子の電気的特
性がばらつく等の悪影響を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は一実施形態に係るプラズマエッチング
装置におけるシングルスパイラルコイルの平面図であ
り、（ｂ）は一実施形態に係るプラズマエッチング装置
の断面図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は、一実施形態に係るプラズ
マエッチング装置及びプラズマエッチング方法におい
て、スライドバルブの排気側領域及び反排気側領域を説
明する図である。

【図３】一実施形態に係るプラズマエッチング装置及び
プラズマエッチング方法において、スパイラルコイルの
高電圧領域及び低電圧領域を説明する図である。

【図４】一実施形態に係るプラズマエッチング装置及び
プラズマエッチング方法において、第２の直線が第１の
直線に対してずれている角度と、エッチングレートの均
一性との関係を示す図である。

【図５】（ａ）は従来のプラズマエッチング装置におけ
るシングルスパイラルコイルの平面図であり、（ｂ）は
従来のプラズマエッチング装置の断面図である。

【図６】本発明及び従来のプラズマエッチング方法の対
象となる被エッチング膜を説明する断面図である。

【図７】本発明及び従来のプラズマエッチング方法によ
りエッチングを行なう場合におけるエッチングレートの
面内均一性の定義を説明する図である。

【図８】従来のプラズマエッチング方法によりＡＲＣに
対してエッチングを行なった場合における、エッチング
ガスの総流量及びバルブ開口率とエッチングレートの面
内均一性との関係を示す図である。

【図９】（ａ）〜（ｄ）は、従来のプラズマエッチング
装置における、スライドバルブの開口率の変化と弁体が
弁座に対して回転する角度との関係を説明する図であ
る。

【図１０】従来のプラズマエッチング装置における、ス
ライドバルブの開口率と第１の基準線に対する線対称線
の傾き角との関係を説明する図である。

【図１１】（ａ）は、一実施形態に係るプラズマエッチ
ング装置におけるスライドバルブの排気側領域及び反排
気側領域の反応性ラジカルの分布を説明する図であり、
（ｂ）は、一実施形態に係るプラズマエッチング装置に
おけるスパイラルコイルの高電圧領域及び低電圧領域の
反応性ラジカルの分布を説明する図である。

【図１２】（ａ）は、一実施形態に係るプラズマエッチ
ング装置における排気側領域且つ高電圧領域及び反排気
側領域且つ低電圧領域の反応性ラジカルの分布を説明す
る図であり、（ｂ）は一実施形態に係るプラズマエッチ
ング装置における排気側領域且つ低電圧領域及び反排気
側領域且つ高電圧領域の反応性ラジカルの分布を説明す
る図である。

【符号の説明】

１ チャンバー ２ 試料台 ３ 半導体基板 ４ ガス導入部 ５ ガス排出部 ６ スライドバルブ ６ａ 弁体 ６ｂ 弁座 ６ｃ 回転軸 ６ｄ 開口部 ７ バルブコントローラ ８ シングルスパイラルコイル ８ａ コイル部分 ８ｂ 電源側引き出し部 ９ 整合回路 １０ 高周波電源 １１ 回転軸 １１ａ 第１のかさ歯車 １２ 駆動軸 １２ａ 第２のかさ歯車 １３ 回転駆動手段

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバーと、 前記チャンバーに設けられ、チャンバー内にエッチング
   ガスを導入するガス導入部と、 前記チャンバーの内部に設けられた試料台と、 前記チャンバーの外部に前記試料台と対向するように設
   けられ、高周波誘導電界を発生させて前記エッチングガ
   スをプラズマ化するスパイラルコイルと、 前記チャンバーの底部に設けられ、チャンバー内のガス
   を排出するガス排出部と、 弁座に対して回転する弁体を有し、該弁体の回転により
   前記ガス排出部から排出されるガスの量を調整するスラ
   イドバルブと、 前記スパイラルコイルを回転可能に保持するコイル保持
   手段と、 前記スパイラルコイルの高電圧領域と前記スライドバル
   ブの排気側領域とがほぼ一致するように、前記スライド
   バルブの弁体の回転に追随して前記スパイラルコイルを
   回転させる回転駆動手段とを備えていることを特徴とす
   るプラズマエッチング装置。
2. 【請求項２】 前記スパイラルコイルは、平面形状又は
   ドーム形状を有するシングルスパイラルコイルであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング装
   置。
3. 【請求項３】 チャンバー内に導入されたエッチングガ
   スを、前記チャンバー内の試料台と対向し且つ回転可能
   に設けられたスパイラルコイルに発生する高周波誘導電
   界によってプラズマ化するプラズマ発生工程と、 プラズマ化した前記エッチングガスを前記試料台に保持
   された基板の被エッチング膜に導いて、前記被エッチン
   グ膜をエッチングするエッチング工程と、 前記チャンバー内のガスを、弁座に対して回転する弁体
   を有するスライドバルブの前記弁体を回転することによ
   り排出量を調整しながら、前記チャンバーの底部から排
   出するガス排出工程とを備え、 前記エッチング工程は、前記スパイラルコイルの高電圧
   領域と前記スライドバルブの排気側領域とがほぼ一致す
   るように、前記スパイラルコイルを、前記スライドバル
   ブの弁体の回転に追随して回転させる工程を含むことを
   特徴とするプラズマエッチング方法。
4. 【請求項４】 前記被エッチング膜は有機膜であること
   を特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング方
   法。