JP3279038B2 - プラズマ装置およびこれを用いたプラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ装置およびこれを用いたプラズマ処理方法Info
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- H01J37/32155—Frequency modulation
- H01J37/32165—Plural frequencies
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば半導体装置の
製造分野に適用されるプラズマ装置およびこれを用いた
プラズマ処理方法に関し、特にいわゆる高密度プラズマ
中におけるイオンとラジカルの生成比を制御可能な装置
と、これを用いてドライエッチングに代表されるプラズ
マ処理を高精度に行う方法に関する。
製造分野に適用されるプラズマ装置およびこれを用いた
プラズマ処理方法に関し、特にいわゆる高密度プラズマ
中におけるイオンとラジカルの生成比を制御可能な装置
と、これを用いてドライエッチングに代表されるプラズ
マ処理を高精度に行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＶＬＳＩさらにはＵＬＳＩと半導体デバ
イスの集積度が向上するにつれ、その最小加工寸法の縮
小も急速に進んでおり、たとえば近く量産の開始される
６４ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍのデザイン・ルールが
採用される。また、研究レベルでは次世代、次々世代の
半導体デバイスの製造を目指して０．２５〜０．１μｍ
のデザイン・ルールにもとづく微細加工の研究も進めら
れている。
イスの集積度が向上するにつれ、その最小加工寸法の縮
小も急速に進んでおり、たとえば近く量産の開始される
６４ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍのデザイン・ルールが
採用される。また、研究レベルでは次世代、次々世代の
半導体デバイスの製造を目指して０．２５〜０．１μｍ
のデザイン・ルールにもとづく微細加工の研究も進めら
れている。
【０００３】高真空チャンバ内でエッチング・ガスを放
電解離させ、生成したプラズマ中のイオンやラジカルを
利用して試料をエッチングするドライエッチングは、か
かる微細加工技術の進展に大きく寄与した技術である。
現状において、プラズマ生成の主流となっている方式
は、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）方式とマグネト
ロンＲＩＥ方式である。
電解離させ、生成したプラズマ中のイオンやラジカルを
利用して試料をエッチングするドライエッチングは、か
かる微細加工技術の進展に大きく寄与した技術である。
現状において、プラズマ生成の主流となっている方式
は、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）方式とマグネト
ロンＲＩＥ方式である。
【０００４】ＥＣＲ方式は、磁場８．７５×１０-2Ｔ
（８７５Ｇ）の磁場とマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）と
の相互作用にもとづく電子サイクトロン共鳴条件下で電
子をらせん運動させることにより、電子とガス分子との
衝突確率を高め、これにより０．０１〜１．３３Ｐａ
（１０-3〜１０-5Ｔｏｒｒ）の低ガス圧下でも１０11／
ｃｍ3 台のイオン密度を達成できる方式である。また、
基板バイアスを併用することにより、プラズマ密度とイ
オン・エネルギーとを独立に制御できる点も大きなメリ
ットである。
（８７５Ｇ）の磁場とマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）と
の相互作用にもとづく電子サイクトロン共鳴条件下で電
子をらせん運動させることにより、電子とガス分子との
衝突確率を高め、これにより０．０１〜１．３３Ｐａ
（１０-3〜１０-5Ｔｏｒｒ）の低ガス圧下でも１０11／
ｃｍ3 台のイオン密度を達成できる方式である。また、
基板バイアスを併用することにより、プラズマ密度とイ
オン・エネルギーとを独立に制御できる点も大きなメリ
ットである。
【０００５】一方のマグネトロンＲＩＥ方式は、電場に
対して直交磁界を印加することによりプラズマ中に電子
を閉じ込めて基板（ウェハ）近傍でサイクロイド運動を
させ、その行程と寿命を長くすることにより、低ガス圧
下でもイオン化率を向上させる方式である。この方式に
よれば、１０10／ｃｍ3 台のイオン密度を達成すること
ができる。
対して直交磁界を印加することによりプラズマ中に電子
を閉じ込めて基板（ウェハ）近傍でサイクロイド運動を
させ、その行程と寿命を長くすることにより、低ガス圧
下でもイオン化率を向上させる方式である。この方式に
よれば、１０10／ｃｍ3 台のイオン密度を達成すること
ができる。
【０００６】しかし、２５６ＭＤＲＡＭで必要とされる
最小加工寸法０．２５μｍ、あるいはこれ以上に微細な
パターンを精度良く形成しようとすると、既存のプラズ
マでは限界があることも明らかとなりつつある。たとえ
ば、上述のＥＣＲ方式およびマグネトロンＲＩＥ方式で
は、共にプラズマ密度を向上させるために強磁場を使用
しているが、直径８インチもの大口径ウェハが用いられ
る近年のプロセスでは、該ウェハの全面にわたってこの
磁場を均一化することが難しい。この結果、プラズマ密
度が不均一となり、ゲート絶縁膜破壊が生じ易くなって
いる。また、強磁場下における電子とイオンの磁場に対
する捕獲率が異なることに起因して基板に蓄積された電
荷がイオンの入射方向に影響を及ぼし、異常エッチング
形状を生ずるという問題も生じている。
最小加工寸法０．２５μｍ、あるいはこれ以上に微細な
パターンを精度良く形成しようとすると、既存のプラズ
マでは限界があることも明らかとなりつつある。たとえ
ば、上述のＥＣＲ方式およびマグネトロンＲＩＥ方式で
は、共にプラズマ密度を向上させるために強磁場を使用
しているが、直径８インチもの大口径ウェハが用いられ
る近年のプロセスでは、該ウェハの全面にわたってこの
磁場を均一化することが難しい。この結果、プラズマ密
度が不均一となり、ゲート絶縁膜破壊が生じ易くなって
いる。また、強磁場下における電子とイオンの磁場に対
する捕獲率が異なることに起因して基板に蓄積された電
荷がイオンの入射方向に影響を及ぼし、異常エッチング
形状を生ずるという問題も生じている。
【０００７】この問題は、実際にはたとえば図９に示さ
れるような、Ａｌ／Ｗ系積層配線膜のエッチングにおけ
るＷ膜４５へのサイドエッチの発生といった形で現れ
る。この図は、ＳｉＯx 層間絶縁膜４１上でＡｌ／Ｗ系
積層配線膜をエッチングした結果、Ｔｉ膜４２ａ、Ｔｉ
Ｎ膜４３ａ（以上、バリヤメタル４４ａ）、Ａｌ−１％
Ｓｉ膜４６ａおよびＴｉＯＮ反射防止膜４７ａについて
は異方性形状が得られているが、Ｗ膜４５ｅについては
サイドエッチが生じている状態を示している。
れるような、Ａｌ／Ｗ系積層配線膜のエッチングにおけ
るＷ膜４５へのサイドエッチの発生といった形で現れ
る。この図は、ＳｉＯx 層間絶縁膜４１上でＡｌ／Ｗ系
積層配線膜をエッチングした結果、Ｔｉ膜４２ａ、Ｔｉ
Ｎ膜４３ａ（以上、バリヤメタル４４ａ）、Ａｌ−１％
Ｓｉ膜４６ａおよびＴｉＯＮ反射防止膜４７ａについて
は異方性形状が得られているが、Ｗ膜４５ｅについては
サイドエッチが生じている状態を示している。
【０００８】また、かかる微細なデザイン・ルールの下
では、側壁保護に頼らないクリーンなプロセスにもとづ
く本質的な異方性エッチングが望まれるが、そのために
は低ガス圧下での放電が必要である。しかし、低ガス圧
下では当然のことながらエッチングに寄与するプラズマ
中の化学種の密度が低くなり、低エッチング速度、低ス
ループットといった問題を引き起こす。
では、側壁保護に頼らないクリーンなプロセスにもとづ
く本質的な異方性エッチングが望まれるが、そのために
は低ガス圧下での放電が必要である。しかし、低ガス圧
下では当然のことながらエッチングに寄与するプラズマ
中の化学種の密度が低くなり、低エッチング速度、低ス
ループットといった問題を引き起こす。
【０００９】このように、従来にも増して低ガス圧化、
高プラズマ密度化、基板近傍における低磁界化等が求め
られる中で、近年、幾種類かの新しい高密度プラズマ源
が相次いで提案されている。この中で期待のかかるもの
のひとつに、たとえば特開平３−６８７７３号公報に記
載されるヘリコン波プラズマがある。その生成機構は、
円筒状のチャンバに磁場を印加し、さらにこのチャンバ
に巻回されるループ・アンテナに高周波を印加して該チ
ャンバ内にヘリコン波を生成させ、このヘリコン波から
ランダウ減衰の過程を通じた電子へのエネルギー輸送に
よりこれを加速し、この加速された電子をガス分子に衝
突させて高いイオン化率を得るというものである。ヘリ
コン波プラズマでは、おおよそ１０11〜１０13／ｃｍ3
のイオン密度を達成することができる。
高プラズマ密度化、基板近傍における低磁界化等が求め
られる中で、近年、幾種類かの新しい高密度プラズマ源
が相次いで提案されている。この中で期待のかかるもの
のひとつに、たとえば特開平３−６８７７３号公報に記
載されるヘリコン波プラズマがある。その生成機構は、
円筒状のチャンバに磁場を印加し、さらにこのチャンバ
に巻回されるループ・アンテナに高周波を印加して該チ
ャンバ内にヘリコン波を生成させ、このヘリコン波から
ランダウ減衰の過程を通じた電子へのエネルギー輸送に
よりこれを加速し、この加速された電子をガス分子に衝
突させて高いイオン化率を得るというものである。ヘリ
コン波プラズマでは、おおよそ１０11〜１０13／ｃｍ3
のイオン密度を達成することができる。
【００１０】上述のヘリコン波プラズマは、その生成に
従来のＥＣＲ方式やマグネトロン方式で用いられたよう
な強磁場を要さないため、基板近傍における磁界を大幅
に減少させるか、あるいは実質的にゼロとすることがで
きる。したがって、磁場の影響によるプラズマ密度の不
均一化、イオンの振動、イオンの斜め入射等をいずれも
大幅に減少させることができ、ゲート絶縁膜破壊や異常
エッチング形状を抑制することができる。また、高価な
磁気コイルや大型のマイクロ波源を要さず、また使用す
る高周波の周波数も比較的低いもので済むため、装置を
小型化、簡素化、低価格化することができる。このこと
は、デバイス製造装置の構成が今後はマルチチャンバ構
成へ向かうことを考慮すると、極めて大きなメリットと
なる。
従来のＥＣＲ方式やマグネトロン方式で用いられたよう
な強磁場を要さないため、基板近傍における磁界を大幅
に減少させるか、あるいは実質的にゼロとすることがで
きる。したがって、磁場の影響によるプラズマ密度の不
均一化、イオンの振動、イオンの斜め入射等をいずれも
大幅に減少させることができ、ゲート絶縁膜破壊や異常
エッチング形状を抑制することができる。また、高価な
磁気コイルや大型のマイクロ波源を要さず、また使用す
る高周波の周波数も比較的低いもので済むため、装置を
小型化、簡素化、低価格化することができる。このこと
は、デバイス製造装置の構成が今後はマルチチャンバ構
成へ向かうことを考慮すると、極めて大きなメリットと
なる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヘリコ
ン波プラズマのような低圧で高密度なプラズマ中では、
電子温度が極めて高いためにガス分子の解離が進み過
ぎ、この結果、イオンは過剰に生成するのにラジカルの
生成量が不足するという問題が生じてきた。一般にドラ
イエッチングにおける高いエッチング速度は、試料の表
面に吸着されたラジカルによる化学反応を、イオン衝撃
の形でもたらされる物理エネルギーにより促進する、い
わゆるイオン・アシスト機構により達成されている。し
たがって、ラジカルの不足する系ではラジカルの吸着と
イオン照射とが円滑に繰り返されず、結果的にエッチン
グ速度が低下するという問題が生ずる。
ン波プラズマのような低圧で高密度なプラズマ中では、
電子温度が極めて高いためにガス分子の解離が進み過
ぎ、この結果、イオンは過剰に生成するのにラジカルの
生成量が不足するという問題が生じてきた。一般にドラ
イエッチングにおける高いエッチング速度は、試料の表
面に吸着されたラジカルによる化学反応を、イオン衝撃
の形でもたらされる物理エネルギーにより促進する、い
わゆるイオン・アシスト機構により達成されている。し
たがって、ラジカルの不足する系ではラジカルの吸着と
イオン照射とが円滑に繰り返されず、結果的にエッチン
グ速度が低下するという問題が生ずる。
【００１２】そこで本発明は、高密度プラズマを生成さ
せる場合にもイオン／ラジカル生成比を最適に制御する
ことが可能なプラズマ装置、およびこれを用いて精度の
高いドライエッチング等のプラズマ処理を行うことが可
能なプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
せる場合にもイオン／ラジカル生成比を最適に制御する
ことが可能なプラズマ装置、およびこれを用いて精度の
高いドライエッチング等のプラズマ処理を行うことが可
能なプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達するために提案されるものである。すなわち、本発明
のプラズマ装置は、基板を収容する高真空容器と、第１
の高周波アンテナと磁界生成手段とにより周回され、か
つ前記高真空容器に接続されるプラズマ生成チャンバを
有し、該高真空容器内にヘリコン波プラズマを供給する
ヘリコン波プラズマ生成部と、前記高真空容器を周回す
る第２の高周波アンテナを有し、該高真空容器内に誘導
結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏ
ｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を生成させるＩＣＰ生成部
と、前記ヘリコン波プラズマ生成部と前記ＩＣＰ生成部
の動作を制御する制御手段とを備えるものである。
達するために提案されるものである。すなわち、本発明
のプラズマ装置は、基板を収容する高真空容器と、第１
の高周波アンテナと磁界生成手段とにより周回され、か
つ前記高真空容器に接続されるプラズマ生成チャンバを
有し、該高真空容器内にヘリコン波プラズマを供給する
ヘリコン波プラズマ生成部と、前記高真空容器を周回す
る第２の高周波アンテナを有し、該高真空容器内に誘導
結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏ
ｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を生成させるＩＣＰ生成部
と、前記ヘリコン波プラズマ生成部と前記ＩＣＰ生成部
の動作を制御する制御手段とを備えるものである。
【００１４】ここで、前記第２の高周波アンテナは、前
記磁界生成手段が生成する磁界の軸方向を中心として対
称に巻回することが極めて有効である。また、前記高真
空容器の外部には、前記基板の保持位置近傍における発
散磁界を収束させるための補助磁界生成手段が周設され
ていても良い。この場合に生成される補助磁界として
は、従来公知のミラー磁場あるいは多極磁場（マルチカ
スプ磁場）を例示することができる。
記磁界生成手段が生成する磁界の軸方向を中心として対
称に巻回することが極めて有効である。また、前記高真
空容器の外部には、前記基板の保持位置近傍における発
散磁界を収束させるための補助磁界生成手段が周設され
ていても良い。この場合に生成される補助磁界として
は、従来公知のミラー磁場あるいは多極磁場（マルチカ
スプ磁場）を例示することができる。
【００１５】前記制御手段は、前記第１の高周波アンテ
ナと前記第２の高周波アンテナの同時動作および／また
は時系列的動作を可能とするためのスイッチ手段を備え
たものとすることができる。ここで、同時動作とはヘリ
コン波プラズマとＩＣＰとを同時に生成させることを意
味し、時系列的動作とは両プラズマを交互に生成させる
ことを意味する。さらに、同時動作と時系列動作の組み
合わせも可能であり、たとえばヘリコン波プラズマとＩ
ＣＰを同時に生成させて一定時間のプラズマ処理を行っ
た後、いずれか一方のみを用いてさらに一定時間のプラ
ズマ処理を行うといった動作を行わせることもできる。
ナと前記第２の高周波アンテナの同時動作および／また
は時系列的動作を可能とするためのスイッチ手段を備え
たものとすることができる。ここで、同時動作とはヘリ
コン波プラズマとＩＣＰとを同時に生成させることを意
味し、時系列的動作とは両プラズマを交互に生成させる
ことを意味する。さらに、同時動作と時系列動作の組み
合わせも可能であり、たとえばヘリコン波プラズマとＩ
ＣＰを同時に生成させて一定時間のプラズマ処理を行っ
た後、いずれか一方のみを用いてさらに一定時間のプラ
ズマ処理を行うといった動作を行わせることもできる。
【００１６】なお、これら第１の高周波アンテナと第２
の高周波アンテナに印加される高周波の周波数は互いに
同一であっても異なっていても良いが、同一周波数を用
いる場合には、干渉を防止するために上記制御手段とし
て両アンテナに各々印加される高周波の位相を互いにず
らすための位相制御手段を備えたものを用いると良い。
このとき、最も効果的に干渉を防止できる位相差は１／
２周期である。
の高周波アンテナに印加される高周波の周波数は互いに
同一であっても異なっていても良いが、同一周波数を用
いる場合には、干渉を防止するために上記制御手段とし
て両アンテナに各々印加される高周波の位相を互いにず
らすための位相制御手段を備えたものを用いると良い。
このとき、最も効果的に干渉を防止できる位相差は１／
２周期である。
【００１７】また、本発明のプラズマ処理方法は、上述
のプラズマ装置の高真空容器内に収容された基板に対し
て所定のプラズマ処理を行うものである。このプラズマ
処理には、ドライエッチング、ＣＶＤ、表面改質等の従
来公知のあらゆるプラズマ処理が含まれる。さらに、前
記スイッチ手段の操作により前記真空容器内における化
学種の生成比を制御しながら、前記プラズマ処理として
前記基板のドライエッチングを好適に行うことができ
る。上記の制御対象となる生成比とは、たとえばイオン
とラジカルの生成比である。
のプラズマ装置の高真空容器内に収容された基板に対し
て所定のプラズマ処理を行うものである。このプラズマ
処理には、ドライエッチング、ＣＶＤ、表面改質等の従
来公知のあらゆるプラズマ処理が含まれる。さらに、前
記スイッチ手段の操作により前記真空容器内における化
学種の生成比を制御しながら、前記プラズマ処理として
前記基板のドライエッチングを好適に行うことができ
る。上記の制御対象となる生成比とは、たとえばイオン
とラジカルの生成比である。
【００１８】
【作用】本発明のポイントは、１台のプラズマ装置に共
に高密度プラズマであるヘリコン波プラズマの生成部と
ＩＣＰ生成部の双方を設け、ヘリコン波プラズマにおい
て不足するラジカルをＩＣＰで補う点にある。ＩＣＰの
生成機構は、既に知られているように、プラズマ生成チ
ャンバである石英シリンダの周囲に巻回された非共鳴マ
ルチターン・アンテナ（本発明の第２の高周波アンテナ
に相当。）に高周波電力を供給し、このアンテナの内側
に形成される磁界にしたがって電子を回転させること
で、この電子とガス分子とを高い確率で衝突させるとい
うものである。ＩＣＰによるラジカル生成率はヘリコン
波プラズマよりも一般に高いので、これら両方のプラズ
マの生成モードを同時、交互、片方のみ、といったよう
に適宜選択することにより、試料基板に対して行うべき
プロセスの内容に応じて最適なイオン／ラジカル生成比
を得ることができる。
に高密度プラズマであるヘリコン波プラズマの生成部と
ＩＣＰ生成部の双方を設け、ヘリコン波プラズマにおい
て不足するラジカルをＩＣＰで補う点にある。ＩＣＰの
生成機構は、既に知られているように、プラズマ生成チ
ャンバである石英シリンダの周囲に巻回された非共鳴マ
ルチターン・アンテナ（本発明の第２の高周波アンテナ
に相当。）に高周波電力を供給し、このアンテナの内側
に形成される磁界にしたがって電子を回転させること
で、この電子とガス分子とを高い確率で衝突させるとい
うものである。ＩＣＰによるラジカル生成率はヘリコン
波プラズマよりも一般に高いので、これら両方のプラズ
マの生成モードを同時、交互、片方のみ、といったよう
に適宜選択することにより、試料基板に対して行うべき
プロセスの内容に応じて最適なイオン／ラジカル生成比
を得ることができる。
【００１９】したがって、たとえばこの装置をドライエ
ッチングに用いた場合には、イオン・アシスト機構を円
滑に機能させることができ、微細なパターンの高速異方
性加工を行うことが可能となる。
ッチングに用いた場合には、イオン・アシスト機構を円
滑に機能させることができ、微細なパターンの高速異方
性加工を行うことが可能となる。
【００２０】このようにヘリコン波プラズマの生成部と
ＩＣＰの生成部とを併設したプラズマ装置では、ヘリコ
ン波生成用の磁界生成手段が生成する磁界と、上記第２
の高周波アンテナとが生成する磁界の軸方向を互いに一
致させておくことにより、高真空容器内においてプラズ
マを効率良く輸送し、かつ該第２の高周波アンテナが生
成する磁界によるプラズマ閉じ込め効果により、高真空
容器の内壁による化学種の消費を抑制することができ
る。
ＩＣＰの生成部とを併設したプラズマ装置では、ヘリコ
ン波生成用の磁界生成手段が生成する磁界と、上記第２
の高周波アンテナとが生成する磁界の軸方向を互いに一
致させておくことにより、高真空容器内においてプラズ
マを効率良く輸送し、かつ該第２の高周波アンテナが生
成する磁界によるプラズマ閉じ込め効果により、高真空
容器の内壁による化学種の消費を抑制することができ
る。
【００２１】上述のように、本発明のプラズマ装置では
第２の高周波アンテナによってもある程度のプラズマ閉
じ込め効果が得られるが、さらに該第２の高周波アンテ
ナよりも設計の自由度が高い補助磁界生成手段を高真空
容器の外部に周設することにより、前記基板の保持位置
近傍における発散磁界を容易に収束させ、基板の表面近
傍の磁場強度をより高度に均一化することができる。
第２の高周波アンテナによってもある程度のプラズマ閉
じ込め効果が得られるが、さらに該第２の高周波アンテ
ナよりも設計の自由度が高い補助磁界生成手段を高真空
容器の外部に周設することにより、前記基板の保持位置
近傍における発散磁界を容易に収束させ、基板の表面近
傍の磁場強度をより高度に均一化することができる。
【００２２】上述のプラズマ生成モードの選択は、前記
第１の高周波アンテナと前記第２の高周波アンテナの動
作を制御するスイッチ手段を用いることにより、簡便な
電流制御として行うことができる。ここで、両方のアン
テナに印加される高周波の周波数が同じである場合に
は、位相制御手段を用いて双方の高周波の位相を互いに
ずらすことにより、干渉を防止して安定したプラズマを
生成させることが可能となる。
第１の高周波アンテナと前記第２の高周波アンテナの動
作を制御するスイッチ手段を用いることにより、簡便な
電流制御として行うことができる。ここで、両方のアン
テナに印加される高周波の周波数が同じである場合に
は、位相制御手段を用いて双方の高周波の位相を互いに
ずらすことにより、干渉を防止して安定したプラズマを
生成させることが可能となる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００２４】実施例１ 本実施例では、本発明を適用したドライエッチング装置
の一構成例について説明する。図１に、本ドライエッチ
ング装置の概念的な構成を示す。この装置は、高真空容
器であるプロセス・チャンバの頂部領域にヘリコン波プ
ラズマ生成部、その下流側の領域にＩＣＰ生成部を設
け、これら両生成部に共通の高周波電源から制御手段を
介してソース・パワーを供給するようになされた構成を
有する。
の一構成例について説明する。図１に、本ドライエッチ
ング装置の概念的な構成を示す。この装置は、高真空容
器であるプロセス・チャンバの頂部領域にヘリコン波プ
ラズマ生成部、その下流側の領域にＩＣＰ生成部を設
け、これら両生成部に共通の高周波電源から制御手段を
介してソース・パワーを供給するようになされた構成を
有する。
【００２５】上記ヘリコン波プラズマ生成部は、内部に
ヘリコン波プラズマＰH を生成させるための非導電性材
料からなるベルジャ１、このベルジャ１を周回する２個
のループを有し、ＲＦパワーをプラズマへカップリング
させるためのループ・アンテナ２、上記チャンバ１を周
回するごとく設けられ、該チャンバ１の軸方向に沿った
磁界を生成させ、主としてヘリコン波の伝搬に寄与する
内周側ソレノイド・コイル３ａ、および主としてヘリコ
ン波プラズマＰH の輸送に寄与する外周側ソレノイド・
コイル３ｂを主な構成要素とする。
ヘリコン波プラズマＰH を生成させるための非導電性材
料からなるベルジャ１、このベルジャ１を周回する２個
のループを有し、ＲＦパワーをプラズマへカップリング
させるためのループ・アンテナ２、上記チャンバ１を周
回するごとく設けられ、該チャンバ１の軸方向に沿った
磁界を生成させ、主としてヘリコン波の伝搬に寄与する
内周側ソレノイド・コイル３ａ、および主としてヘリコ
ン波プラズマＰH の輸送に寄与する外周側ソレノイド・
コイル３ｂを主な構成要素とする。
【００２６】ここでは、上記ベルジャ１の構成材料は石
英とした。上記ループ・アンテナ２にはプラズマ励起用
ＲＦ電源１９から第１のスイッチ１５およびインピーダ
ンス整合用の第１のマッチング・ネットワーク（Ｍ／
Ｎ）１４を通じてＲＦパワーが印加され、上下２個のル
ープには互いに逆回り方向の電流が流れる。ここでは、
上記プラズマ励起用ＲＦ電源１９の周波数を、１３．５
６ＭＨｚとした。なお、両ループ間の距離は、所望のヘ
リコン波の波数に応じて最適化されている。
英とした。上記ループ・アンテナ２にはプラズマ励起用
ＲＦ電源１９から第１のスイッチ１５およびインピーダ
ンス整合用の第１のマッチング・ネットワーク（Ｍ／
Ｎ）１４を通じてＲＦパワーが印加され、上下２個のル
ープには互いに逆回り方向の電流が流れる。ここでは、
上記プラズマ励起用ＲＦ電源１９の周波数を、１３．５
６ＭＨｚとした。なお、両ループ間の距離は、所望のヘ
リコン波の波数に応じて最適化されている。
【００２７】上記ベルジャ１はプロセス・チャンバ７に
接続され、上記内周側ソレノイド・コイル３ａと外周側
ソレノイド・コイル３ｂが形成する発散磁界に沿って該
プロセス・チャンバ７の内部へヘリコン波プラズマＰH
を引き出すようになされている。プロセス・チャンバ７
は、図示されない排気系統により排気孔８を通じて矢印
Ａ方向に高真空排気されており、上部の天板４に開口さ
れるガス供給管５より矢印Ｂ方向にドライエッチングに
必要なガスの供給を受け、さらにその側壁面においてゲ
ート・バルブ１３を介し、たとえば図示されないロード
・ロック室に接続されている。このプロセス・チャンバ
７の壁面は、後述する軸方向の一部を除いては、ステン
レス鋼等の導電性材料を用いて構成されている。
接続され、上記内周側ソレノイド・コイル３ａと外周側
ソレノイド・コイル３ｂが形成する発散磁界に沿って該
プロセス・チャンバ７の内部へヘリコン波プラズマＰH
を引き出すようになされている。プロセス・チャンバ７
は、図示されない排気系統により排気孔８を通じて矢印
Ａ方向に高真空排気されており、上部の天板４に開口さ
れるガス供給管５より矢印Ｂ方向にドライエッチングに
必要なガスの供給を受け、さらにその側壁面においてゲ
ート・バルブ１３を介し、たとえば図示されないロード
・ロック室に接続されている。このプロセス・チャンバ
７の壁面は、後述する軸方向の一部を除いては、ステン
レス鋼等の導電性材料を用いて構成されている。
【００２８】プロセス・チャンバ７には、その壁面から
電気的に絶縁された導電性の基板ステージ９が収容さ
れ、この上に被処理基板としてたとえばウェハＷを保持
して所定のドライエッチングを行うようになされてい
る。上記基板ステージ９には、プロセス中のウェハＷを
所望の温度に維持するために、図示されないチラーから
冷媒の供給を受け、これを矢印Ｃ1 ，Ｃ2 方向に循環さ
せるための冷却配管１０が挿通されている。
電気的に絶縁された導電性の基板ステージ９が収容さ
れ、この上に被処理基板としてたとえばウェハＷを保持
して所定のドライエッチングを行うようになされてい
る。上記基板ステージ９には、プロセス中のウェハＷを
所望の温度に維持するために、図示されないチラーから
冷媒の供給を受け、これを矢印Ｃ1 ，Ｃ2 方向に循環さ
せるための冷却配管１０が挿通されている。
【００２９】上記基板ステージ９には、プラズマ中から
入射するイオンのエネルギーを制御するためにウェハＷ
に基板バイアスを印加するバイアス印加用ＲＦ電源２１
が、第３のマッチング・ネットワーク（Ｍ／Ｎ）２０を
介して接続されている。ここでは、バイアス印加用ＲＦ
電源２１の周波数を２ＭＨｚとした。この場合、導電性
を有する上記天板４が、上記基板バイアスに対する対向
アース電極としての機能を果たしている。
入射するイオンのエネルギーを制御するためにウェハＷ
に基板バイアスを印加するバイアス印加用ＲＦ電源２１
が、第３のマッチング・ネットワーク（Ｍ／Ｎ）２０を
介して接続されている。ここでは、バイアス印加用ＲＦ
電源２１の周波数を２ＭＨｚとした。この場合、導電性
を有する上記天板４が、上記基板バイアスに対する対向
アース電極としての機能を果たしている。
【００３０】さらに、上記プロセス・チャンバ７の外部
には、上記基板ステージ９近傍における発散磁界を収束
させるために、補助磁界生成手段としてマルチカスプ磁
場を生成可能なマグネット１２が配設されている。な
お、このマグネット１２の配設位置は、図示される例に
限られず、たとえば基板ステージ９の支柱の周囲等の他
の場所であっても良い。さらにあるいは、これをミラー
磁場形成用のソレノイド・コイルに置き換えても良い。
には、上記基板ステージ９近傍における発散磁界を収束
させるために、補助磁界生成手段としてマルチカスプ磁
場を生成可能なマグネット１２が配設されている。な
お、このマグネット１２の配設位置は、図示される例に
限られず、たとえば基板ステージ９の支柱の周囲等の他
の場所であっても良い。さらにあるいは、これをミラー
磁場形成用のソレノイド・コイルに置き換えても良い。
【００３１】ここまでの構成は、従来のヘリコン波プラ
ズマ・エッチング装置の構成と類似しているが、本発明
ではさらに、上記ベルジャ１と基板ステージ９との間に
誘導結合プラズマＰI を生成させるためのＩＣＰ生成部
を設けている。すなわち、プロセス・チャンバ７の導電
性のチャンバ壁の軸方向の一部が非導電性材料からなる
シリンダ６とされており、その外周側にマルチターン・
アンテナ１１が巻回されている。ここでは、上記シリン
ダ６の構成材料を石英とした。上記マルチターン・アン
テナ１１の巻き数は、シリンダ６の直径、印加するＲＦ
周波数等の条件に応じて最適化されている。
ズマ・エッチング装置の構成と類似しているが、本発明
ではさらに、上記ベルジャ１と基板ステージ９との間に
誘導結合プラズマＰI を生成させるためのＩＣＰ生成部
を設けている。すなわち、プロセス・チャンバ７の導電
性のチャンバ壁の軸方向の一部が非導電性材料からなる
シリンダ６とされており、その外周側にマルチターン・
アンテナ１１が巻回されている。ここでは、上記シリン
ダ６の構成材料を石英とした。上記マルチターン・アン
テナ１１の巻き数は、シリンダ６の直径、印加するＲＦ
周波数等の条件に応じて最適化されている。
【００３２】ここで、上記ベルジャ１、シリンダ６、マ
ルチターン・アンテナ１１およびウェハＷ等は、すべて
プロセス・チャンバ７の軸に関して同軸的に配置されて
いる。このため、上記マルチターン・アンテナ１１の生
成する磁場は上記ベルジャ１から拡散してくるヘリコン
波プラズマＰH を効率良く引き出すと共にこれを閉じ込
める効果を発揮し、チャンバ壁による化学種の消費を抑
制しながら、ウェハＷに対して均一なドライエッチング
を施すことを可能としている。
ルチターン・アンテナ１１およびウェハＷ等は、すべて
プロセス・チャンバ７の軸に関して同軸的に配置されて
いる。このため、上記マルチターン・アンテナ１１の生
成する磁場は上記ベルジャ１から拡散してくるヘリコン
波プラズマＰH を効率良く引き出すと共にこれを閉じ込
める効果を発揮し、チャンバ壁による化学種の消費を抑
制しながら、ウェハＷに対して均一なドライエッチング
を施すことを可能としている。
【００３３】上記マルチターン・アンテナ１１には、先
のプラズマ励起用ＲＦ電源１９から第２のスイッチ１
８、位相シフタ（Ｐ／Ｓ）１７および第２のマッチング
・ネットワーク（Ｍ／Ｎ）１６を通じてソース・パワー
が印加される。上記位相シフタ１７は、上記ループ・ア
ンテナ２と上記マルチターン・アンテナ１１に印加され
る高周波の位相を、たとえば１／２周期ずらせるもので
ある。
のプラズマ励起用ＲＦ電源１９から第２のスイッチ１
８、位相シフタ（Ｐ／Ｓ）１７および第２のマッチング
・ネットワーク（Ｍ／Ｎ）１６を通じてソース・パワー
が印加される。上記位相シフタ１７は、上記ループ・ア
ンテナ２と上記マルチターン・アンテナ１１に印加され
る高周波の位相を、たとえば１／２周期ずらせるもので
ある。
【００３４】このように構成されたドライエッチング装
置は、従来のＥＣＲ方式にもとづくドライエッチング装
置よりもはるかに構成がシンプルで、占有面積も小さ
い。かかる装置においてヘリコン波プラズマＰH と誘導
結合プラズマＰI を同時に生成させるためには、図１に
示されるように第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１
８とを共にＯＮとする。このとき、プロセス・チャンバ
７の内部にはベルジャ１から拡散してきたヘリコン波プ
ラズマＰH と、ガス供給管５から導入されるガスが誘導
結合放電により新たに解離されて生成した誘導結合プラ
ズマＰI とが共存する。このとき、ループ・アンテナ２
とマルチターン・アンテナ１１に印加される高周波の位
相は互いに１／２周期ずれているため、安定な放電を継
続させることができた。
置は、従来のＥＣＲ方式にもとづくドライエッチング装
置よりもはるかに構成がシンプルで、占有面積も小さ
い。かかる装置においてヘリコン波プラズマＰH と誘導
結合プラズマＰI を同時に生成させるためには、図１に
示されるように第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１
８とを共にＯＮとする。このとき、プロセス・チャンバ
７の内部にはベルジャ１から拡散してきたヘリコン波プ
ラズマＰH と、ガス供給管５から導入されるガスが誘導
結合放電により新たに解離されて生成した誘導結合プラ
ズマＰI とが共存する。このとき、ループ・アンテナ２
とマルチターン・アンテナ１１に印加される高周波の位
相は互いに１／２周期ずれているため、安定な放電を継
続させることができた。
【００３５】一方、ヘリコン波プラズマＰH のみを生成
させたい場合には、図２に示されるように第１のスイッ
チ１５をＯＮ、第２のスイッチ１８をＯＦＦとする。こ
れにより、プロセス・チャンバ７内に存在するプラズマ
は、ベルジャ１から拡散してきたヘリコン波プラズマＰ
H のみとなる。なお、図面による説明は省略するが、上
述の構成を有するドライエッチング装置においては、第
１のスイッチ１５をＯＦＦ、第２のスイッチ１８をＯＮ
とすることで、誘導結合プラズマＰI のみを生成させる
ことも、もちろん可能である。
させたい場合には、図２に示されるように第１のスイッ
チ１５をＯＮ、第２のスイッチ１８をＯＦＦとする。こ
れにより、プロセス・チャンバ７内に存在するプラズマ
は、ベルジャ１から拡散してきたヘリコン波プラズマＰ
H のみとなる。なお、図面による説明は省略するが、上
述の構成を有するドライエッチング装置においては、第
１のスイッチ１５をＯＦＦ、第２のスイッチ１８をＯＮ
とすることで、誘導結合プラズマＰI のみを生成させる
ことも、もちろん可能である。
【００３６】実施例２ 本実施例では、上述のドライエッチング装置を用いてＡ
ｌ系配線膜のエッチングを行った。このプロセスを、図
３ないし図５を参照しながら説明する。本実施例のエッ
チング・サンプルとして用いたウェハの要部断面を、図
３に示す。このウェハは、ＳｉＯx 層間絶縁膜３１上に
Ａｌ系配線膜３７が形成され、さらにこの上にレジスト
・マスク３８が所定のパターンをもって形成されたもの
である。ここで、上記Ａｌ系配線膜３７は、Ｔｉ系のバ
リヤメタル３４、Ａｌ−１％Ｓｉ膜３５およびＴｉＯＮ
反射防止膜３６が順次積層されたものであり、さらに上
記Ｔｉ系のバリヤメタル３４は、たとえば下層側から順
にＴｉ膜３２とＴｉＮ膜３３とが積層されたものであ
る。
ｌ系配線膜のエッチングを行った。このプロセスを、図
３ないし図５を参照しながら説明する。本実施例のエッ
チング・サンプルとして用いたウェハの要部断面を、図
３に示す。このウェハは、ＳｉＯx 層間絶縁膜３１上に
Ａｌ系配線膜３７が形成され、さらにこの上にレジスト
・マスク３８が所定のパターンをもって形成されたもの
である。ここで、上記Ａｌ系配線膜３７は、Ｔｉ系のバ
リヤメタル３４、Ａｌ−１％Ｓｉ膜３５およびＴｉＯＮ
反射防止膜３６が順次積層されたものであり、さらに上
記Ｔｉ系のバリヤメタル３４は、たとえば下層側から順
にＴｉ膜３２とＴｉＮ膜３３とが積層されたものであ
る。
【００３７】また、上記レジスト・マスク３８は、たと
えば化学増幅系レジスト材料を用いたＫｒＦエキシマ・
レーザ・リソグラフィを経て、たとえば０．２５μｍの
パターン幅に形成されている。
えば化学増幅系レジスト材料を用いたＫｒＦエキシマ・
レーザ・リソグラフィを経て、たとえば０．２５μｍの
パターン幅に形成されている。
【００３８】このウェハを前述のドライエッチング装置
の基板ステージ９上にセットし、図１に示されるように
第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１８を共にＯＮと
し、まずＴｉＯＮ反射防止膜３６とＡｌ−１％Ｓｉ膜３
５とを一例として下記の条件でエッチングした。 ＢＣｌ3 流量 ８０ ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 １２０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．１３ Ｐａ ソース・パワー（ＰH ，ＰI ) ２５００ Ｗ（１３．５
６ ＭＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １００ Ｗ（２ ＭＨ
ｚ） 基板ステージ温度 ２０ ℃
の基板ステージ９上にセットし、図１に示されるように
第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１８を共にＯＮと
し、まずＴｉＯＮ反射防止膜３６とＡｌ−１％Ｓｉ膜３
５とを一例として下記の条件でエッチングした。 ＢＣｌ3 流量 ８０ ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 １２０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．１３ Ｐａ ソース・パワー（ＰH ，ＰI ) ２５００ Ｗ（１３．５
６ ＭＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １００ Ｗ（２ ＭＨ
ｚ） 基板ステージ温度 ２０ ℃
【００３９】このエッチングの中心となる過程は、Ａｌ
−１％Ｓｉ膜３５のエッチング過程である。Ａｌ−１％
Ｓｉ膜３５のエッチングは本質的にラジカル・モードで
進行するため、ここでは誘導結合プラズマＰI 中に豊富
なＣｌ* （塩素ラジカル）と、ヘリコン波プラズマＰH
中に豊富なＢＣｌx + ，Ｃｌx + 等のイオンとを用い、
効率の良いイオン・アシスト反応を進行させた。この結
果、図４に示されるように、良好な異方性形状を有する
ＴｉＯＮ反射防止膜パターン３６ａとＡｌ−１％Ｓｉ膜
パターン３５ａが得られた。なお、エッチング後に得ら
れる各材料膜のパターンのうち、異方性（ａｎｉｓｏｔ
ｒｏｐｉｃ）形状を有するものについては元の材料膜の
符号に添字ａを付けて表す（以下同様。）。
−１％Ｓｉ膜３５のエッチング過程である。Ａｌ−１％
Ｓｉ膜３５のエッチングは本質的にラジカル・モードで
進行するため、ここでは誘導結合プラズマＰI 中に豊富
なＣｌ* （塩素ラジカル）と、ヘリコン波プラズマＰH
中に豊富なＢＣｌx + ，Ｃｌx + 等のイオンとを用い、
効率の良いイオン・アシスト反応を進行させた。この結
果、図４に示されるように、良好な異方性形状を有する
ＴｉＯＮ反射防止膜パターン３６ａとＡｌ−１％Ｓｉ膜
パターン３５ａが得られた。なお、エッチング後に得ら
れる各材料膜のパターンのうち、異方性（ａｎｉｓｏｔ
ｒｏｐｉｃ）形状を有するものについては元の材料膜の
符号に添字ａを付けて表す（以下同様。）。
【００４０】次に、残るバリヤメタル３４をヘリコン波
プラズマＰH のみを用いてエッチングするために、図２
に示されるように第２のスイッチ１８をＯＦＦとした他
は同じ条件でエッチングを続けた。この過程では、元来
イオン・スパッタリングに近いモードでエッチングされ
るＴｉＮ膜３５およびＴｉ膜３４が、ヘリコン波プラズ
マＰH 中の豊富なイオンにより速やかにエッチングされ
た。この結果、最終的には図５に示されるように、良好
な異方性形状を有するＡｌ系配線パターン３７ａを得る
ことができた。
プラズマＰH のみを用いてエッチングするために、図２
に示されるように第２のスイッチ１８をＯＦＦとした他
は同じ条件でエッチングを続けた。この過程では、元来
イオン・スパッタリングに近いモードでエッチングされ
るＴｉＮ膜３５およびＴｉ膜３４が、ヘリコン波プラズ
マＰH 中の豊富なイオンにより速やかにエッチングされ
た。この結果、最終的には図５に示されるように、良好
な異方性形状を有するＡｌ系配線パターン３７ａを得る
ことができた。
【００４１】実施例３ 本実施例では、上述のドライエッチング装置を用いてＡ
ｌ／Ｗ系積層配線膜のエッチングを行った。このプロセ
スを、図６ないし図８を参照しながら説明する。本実施
例のエッチング・サンプルとして用いたウェハの要部断
面を、図６に示す。このウェハは、ＳｉＯx 層間絶縁膜
４１上にＡｌ／Ｗ系積層配線膜４８が形成され、さらに
この上にレジスト・マスク４９が所定のパターンをもっ
て形成されたものである。ここで、上記Ａｌ／Ｗ系積層
配線膜４８は、Ｔｉ系のバリヤメタル４４、Ｗ膜４５、
Ａｌ−１％Ｓｉ膜４６およびＴｉＯＮ反射防止膜４７が
順次積層されたものであり、さらに上記Ｔｉ系のバリヤ
メタル４４は、たとえば下層側から順にＴｉ膜４２とＴ
ｉＮ膜４３とが積層されたものである。
ｌ／Ｗ系積層配線膜のエッチングを行った。このプロセ
スを、図６ないし図８を参照しながら説明する。本実施
例のエッチング・サンプルとして用いたウェハの要部断
面を、図６に示す。このウェハは、ＳｉＯx 層間絶縁膜
４１上にＡｌ／Ｗ系積層配線膜４８が形成され、さらに
この上にレジスト・マスク４９が所定のパターンをもっ
て形成されたものである。ここで、上記Ａｌ／Ｗ系積層
配線膜４８は、Ｔｉ系のバリヤメタル４４、Ｗ膜４５、
Ａｌ−１％Ｓｉ膜４６およびＴｉＯＮ反射防止膜４７が
順次積層されたものであり、さらに上記Ｔｉ系のバリヤ
メタル４４は、たとえば下層側から順にＴｉ膜４２とＴ
ｉＮ膜４３とが積層されたものである。
【００４２】また、上記レジスト・マスク４９は、たと
えば化学増幅系レジスト材料を用いたＫｒＦエキシマ・
レーザ・リソグラフィを経て、たとえば０．２５μｍの
パターン幅に形成されている。
えば化学増幅系レジスト材料を用いたＫｒＦエキシマ・
レーザ・リソグラフィを経て、たとえば０．２５μｍの
パターン幅に形成されている。
【００４３】このウェハを前述のドライエッチング装置
の基板ステージ９上にセットし、図１に示されるように
第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１８を共にＯＮと
し、まずＴｉＯＮ反射防止膜４７とＡｌ−１％Ｓｉ膜４
６とを一例として下記の条件でエッチングした。 ＢＣｌ3 流量 ８０ ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 １２０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．１３ Ｐａ ソース・パワー（ＰH ，ＰI ) ２５００ Ｗ（１３．５
６ ＭＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １００ Ｗ（２ ＭＨ
ｚ） 基板ステージ温度 ２０ ℃ この結果、図７に示されるように、良好な異方性形状を
有するＴｉＯＮ反射防止膜パターン４７ａとＡｌ−１％
Ｓｉ膜パターン４６ａが得られた。
の基板ステージ９上にセットし、図１に示されるように
第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１８を共にＯＮと
し、まずＴｉＯＮ反射防止膜４７とＡｌ−１％Ｓｉ膜４
６とを一例として下記の条件でエッチングした。 ＢＣｌ3 流量 ８０ ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 １２０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．１３ Ｐａ ソース・パワー（ＰH ，ＰI ) ２５００ Ｗ（１３．５
６ ＭＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １００ Ｗ（２ ＭＨ
ｚ） 基板ステージ温度 ２０ ℃ この結果、図７に示されるように、良好な異方性形状を
有するＴｉＯＮ反射防止膜パターン４７ａとＡｌ−１％
Ｓｉ膜パターン４６ａが得られた。
【００４４】次に、ヘリコン波プラズマＰH のみを用い
て残るＷ膜４５とバリヤメタル４４とをエッチングする
ために、図２に示されるように第２のスイッチ１８をＯ
ＦＦとし、一例として下記の条件でエッチングを行っ
た。 ＳＦ6 流量 ３０ ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ２０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．１３ Ｐａ ソース・パワー（ＰH ) ２５００ Ｗ（１３．５
６ ＭＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １００ Ｗ（２ ＭＨ
ｚ） 基板ステージ温度 ２０ ℃ この過程では、元来イオン・スパッタリングに近いモー
ドでエッチングされるＷ膜４５、ＴｉＮ膜４３およびＴ
ｉ膜４２がヘリコン波プラズマＰH 中の豊富なイオンに
より速やかにエッチングされた。しかも、ラジカル生成
量が少ないので、オーバーエッチング時にＷ膜４５にア
ンダカットが生ずることもなかった。
て残るＷ膜４５とバリヤメタル４４とをエッチングする
ために、図２に示されるように第２のスイッチ１８をＯ
ＦＦとし、一例として下記の条件でエッチングを行っ
た。 ＳＦ6 流量 ３０ ＳＣＣＭ Ｃｌ2 流量 ２０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．１３ Ｐａ ソース・パワー（ＰH ) ２５００ Ｗ（１３．５
６ ＭＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １００ Ｗ（２ ＭＨ
ｚ） 基板ステージ温度 ２０ ℃ この過程では、元来イオン・スパッタリングに近いモー
ドでエッチングされるＷ膜４５、ＴｉＮ膜４３およびＴ
ｉ膜４２がヘリコン波プラズマＰH 中の豊富なイオンに
より速やかにエッチングされた。しかも、ラジカル生成
量が少ないので、オーバーエッチング時にＷ膜４５にア
ンダカットが生ずることもなかった。
【００４５】この結果、最終的には図８に示されるよう
に、良好な異方性形状を有するＡｌ系配線パターン３６
ａを得ることができた。
に、良好な異方性形状を有するＡｌ系配線パターン３６
ａを得ることができた。
【００４６】以上、本発明を３例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、上述の実施例ではドライエッ
チング装置のヘリコン波プラズマ生成用およびＩＣＰ生
成用のソース・パワーの周波数を共に１３．５６ＭＨｚ
としたが、両者間で異なる周波数を用いても良い。この
場合には、位相シフタは特に必要ない。また、ヘリコン
波プラズマの場合、印加周波数によって特定の種類の電
子を加速することができるため、目的とするプロセスの
種類に応じて最適な周波数を選択することもできる。
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、上述の実施例ではドライエッ
チング装置のヘリコン波プラズマ生成用およびＩＣＰ生
成用のソース・パワーの周波数を共に１３．５６ＭＨｚ
としたが、両者間で異なる周波数を用いても良い。この
場合には、位相シフタは特に必要ない。また、ヘリコン
波プラズマの場合、印加周波数によって特定の種類の電
子を加速することができるため、目的とするプロセスの
種類に応じて最適な周波数を選択することもできる。
【００４７】この他、ドライエッチング装置の構成、サ
ンプル・ウェハの構成、ドライエッチング条件の細部が
適宜変更可能であることは、言うまでもない。
ンプル・ウェハの構成、ドライエッチング条件の細部が
適宜変更可能であることは、言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば従来のヘリコン波プラズマでは困難であ
ったイオン／ラジカル生成比の制御が可能となり、より
高精度なプラズマ処理を行うことが可能となる。たとえ
ば本発明をドライエッチングに適用した場合には、イオ
ン・アシスト機構を有効に機能させながら、良好な高速
異方性加工を行うことができる。
明を適用すれば従来のヘリコン波プラズマでは困難であ
ったイオン／ラジカル生成比の制御が可能となり、より
高精度なプラズマ処理を行うことが可能となる。たとえ
ば本発明をドライエッチングに適用した場合には、イオ
ン・アシスト機構を有効に機能させながら、良好な高速
異方性加工を行うことができる。
【００４９】したがって本発明は、プラズマ処理の高精
度化を通じて半導体装置の高集積化、高信頼化に大きく
貢献するものである。
度化を通じて半導体装置の高集積化、高信頼化に大きく
貢献するものである。
【図１】本発明を適用して構成したドライエッチング装
置において、ヘリコン波プラズマとＩＣＰを励起させた
状態を示す概略断面図である。
置において、ヘリコン波プラズマとＩＣＰを励起させた
状態を示す概略断面図である。
【図２】本発明を適用して構成したドライエッチング装
置において、ヘリコン波プラズマのみを励起させた状態
を示す概略断面図である。
置において、ヘリコン波プラズマのみを励起させた状態
を示す概略断面図である。
【図３】本発明をＡｌ系配線膜のドライエッチングに適
用したプロセスにおいて、エッチング前のウェハの状態
を示す模式的断面図である。
用したプロセスにおいて、エッチング前のウェハの状態
を示す模式的断面図である。
【図４】図３のＴｉＯＮ反射防止膜とＡｌ−１％Ｓｉ膜
をエッチングした状態を示す模式的断面図である。
をエッチングした状態を示す模式的断面図である。
【図５】図４のバリヤメタルをエッチングした状態を示
す模式的断面図である。
す模式的断面図である。
【図６】本発明をＡｌ／Ｗ系積層配線膜のドライエッチ
ングに適用したプロセスにおいて、エッチング前のウェ
ハの状態を示す模式的断面図である。
ングに適用したプロセスにおいて、エッチング前のウェ
ハの状態を示す模式的断面図である。
【図７】図６のＴｉＯＮ反射防止膜とＡｌ−１％Ｓｉ膜
をエッチングした状態を示す模式的断面図である。
をエッチングした状態を示す模式的断面図である。
【図８】図７のＷ膜およびバリヤメタルをエッチングし
た状態を示す模式的断面図である。
た状態を示す模式的断面図である。
【図９】従来のＡｌ／Ｗ系積層配線膜のドライエッチン
グにおいて、Ｗ膜にサイドエッチが生じた状態を示す模
式的断面図である。
グにおいて、Ｗ膜にサイドエッチが生じた状態を示す模
式的断面図である。
１ ベルジャ ２ ループ・アンテナ ３ａ 内周側ソレノイド・コイル ３ｂ 外周側ソレノイド・コイル ６ シリンダ ７ プロセス・チャンバ ９ 基板ステージ １１ マルチターン・アンテナ １２ マグネット １５ 第１のスイッチ １７ 位相シフタ １８ 第２のスイッチ １９ プラズマ励起用ＲＦ電源 ２１ バイアス印加用ＲＦ電源 Ｗ ウェハ
Claims (7)
- 【請求項１】 基板を収容する高真空容器と、 第１の高周波アンテナと磁界生成手段とにより周回さ
れ、かつ前記高真空容器に接続されるプラズマ生成チャ
ンバを有し、該高真空容器内にヘリコン波プラズマを供
給するヘリコン波プラズマ生成部と、 前記高真空容器を周回する第２の高周波アンテナを有
し、該高真空容器内に誘導結合プラズマを生成させる誘
導結合プラズマ生成部と、 前記ヘリコン波プラズマ生成部と前記誘導結合プラズマ
生成部の動作を制御する制御手段とを備えるプラズマ装
置。 - 【請求項２】 前記第２の高周波アンテナが、前記磁界
生成手段が生成する磁界の軸方向を中心として対称に巻
回されてなる請求項１記載のプラズマ装置。 - 【請求項３】 前記高真空容器の外部に前記基板の保持
位置近傍における発散磁界を収束させるための補助磁界
生成手段が周設されてなる請求項１または請求項２に記
載のプラズマ装置。 - 【請求項４】 前記制御手段が、前記第１の高周波アン
テナと前記第２の高周波アンテナの同時動作および／ま
たは時系列的動作を可能とするためのスイッチ手段を備
えてなる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載
のプラズマ装置。 - 【請求項５】 前記制御手段が、前記第１の高周波アン
テナおよび前記第２の高周波アンテナに各々印加される
同一周波数の高周波の位相を互いにずらすための位相制
御手段を備えてなる請求項１ないし請求項４のいずれか
１項に記載のプラズマ装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
に記載のプラズマ装置を用い、前記高真空容器内に収容
された基板に対して所定のプラズマ処理を行うことを特
徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項７】 請求項４または請求項５に記載のプラズ
マ装置を用い、前記スイッチ手段の操作により前記真空
容器内における化学種の生成比を制御しながら、前記プ
ラズマ処理として前記基板のドライエッチングを行うこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。
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