JP3343818B2 - イオンエッチング方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、材料のエッチング技術
に関するものであり、特にマグネトロン型のイオンエッ
チング方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マグネトロン型イオンエッチング装置
（以下Ｍ−ＩＥ装置と呼ぶ）は、通常のイオンエッチン
グ装置（以下、ＩＥ装置と呼ぶ）に磁界発生装置を装着
して、電界の他に磁界を利用する構成のものである。か
かる従来のＭ−ＩＥ装置の一例を図１に示す。図１にお
いて、１はチャンバであって、このチャンバ１内には、
接地されたアノード電極２と、カソード支持台すなわち
基板ステージ３に取付けられてアノード電極２と対向配
置されたカソード電極４とが平行に配置されている。カ
ソード支持台３の下部には、後述のヨーク７の支柱７Ａ
を貫通させて固着する円筒部３Ａが設けられている。カ
ソード電極４のアノード電極２と対向する側の表面上に
は試料としての基板５が載置される。カソード電極４の
下部近傍、すなわちカソード支持台３の裏面側には永久
磁石６が配置されている。７は磁石６の磁路を形成する
ヨークである。８は磁石６から試料５を通る磁束を示
す。９はカソード支持台３をチャンバ１内に取付けるに
あたって両者間に介在させる絶縁体である。１０はカソ
ード支持台３に設けた冷却水導出管である。２０はチャ
ンバ１内にガスを導入するためのガス導入口、２１はチ
ャンバ１を真空にするための真空ポンプ系である。カソ
ード電極４には、高周波（ＲＦ）電源１５からの高周波
電力がマッチングボックス１６およびカソード支持台３
を介して印加される。１７はマッチングボックス１６の
出力電圧を測定する高周波電圧計である。

【０００３】電界Ｅと磁界Ｂが直交するＭ−ＩＥ装置に
おいては、カソードシース内の電子は、サイクロトロン
運動を行う。この運動で中性の原子，分子と電子が衝突
する確率が高まり、これによりイオン化確率が増加し、
以てカソードとアノードとの間に高密度のプラズマ（多
量のイオンと電子）を形成することができる。

【０００４】ＩＥ装置およびＭ−ＩＥ装置における加工
パラメータとしては、投入電力，ガス圧力と次に説明す
るセルフバイアス電圧および磁界強度（Ｍ−ＩＥ装置の
み）の４つがある。

【０００５】通常、希ガス中で、カソード電極に高周波
電力を印加すると、これによって、プラズマが形成さ
れ、カソード電極表面には、正イオンによるシースが形
成される。このシース領域におけるセルフバイアス電圧
によって、カソードとアノードとの間のイオンは、カソ
ード方向に加速され、材料がエッチングされる。

【０００６】あるガス電圧，電力，圧量のもので良好な
異方性エッチングができたとしても、エッチング速度を
増加させようとして、投入電力を増加させていくと、セ
ルフバイアス電圧も増えて加工損傷が増加する。

【０００７】また、ＩＥでは不均一な磁場が存在しない
ため、広範囲に渡り均一なエッチング領域が得られるも
のの、プラズマ密度が低いためエッチング速度も遅いと
いった問題点を有していた。

【０００８】イオンシースはプラズマの密度分布に左右
され、磁場を印加するＭ−ＩＥでは、磁場の強さの分布
によってプラズマ密度およびシース領域にイオンの分布
が生じ、磁場強度が大きいところではプラズマ密度は高
く、強度の小さいところでは密度は低くなる。これらの
プラズマ密度の分布によりエッチング領域は均一にする
ことができなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】いずれの場合にも、セ
ルフバイアス電圧は、電力密度の増加に伴って増大して
おり、独立に制御することができない。また、従来のＭ
−ＩＥ装置では、磁場を用いているので、ＩＥ装置に比
べて、より小さなセルフバイアス電圧となっているが、
印加している磁場強度が小さいため、１００Ｖ以下の値
を得ることはできない。

【００１０】また、エッチング時のセルフバアイス電圧
の大小は、材料の加工速度（スパッタ率）を決めるだけ
でなく、加工した面の品質や加工材料のパターンの出来
具合を決定する選択比（被加工材料とマスクのエッチン
グ速度比であって、この値が大きいほど良好な異方性エ
ッチングができることになる）をも決定する。

【００１１】セルフバイアス電圧は、磁界強度によって
変化し、磁界強度が強くなるにつれて減少する。従来の
Ｍ−ＩＥ装置における磁界強度は、数百ガウス程度であ
り、それによって得られるセルフバイアス電圧の大きさ
は、１００Ｖ以上である。従って、加工される面の損傷
も大きく、この損傷を低減することが重要な課題となっ
ている。

【００１２】また、Ｍ−ＩＥ装置では、磁場を用いるこ
とにより、ＩＥ装置に比べてエッチングレートは大き
く、高速加工，低損傷，高選択比といった工業的観点か
らも優れた特徴をもっているが、印加している磁場強度
が分布を持つため、均一なエッチング領域を得ることは
できなかった。このため、エッチング分布を均一化する
ことも重要な課題となっている。

【００１３】そこで、本発明の目的は、磁場を適切に制
御してセルフバイアス電圧を減少させ、かつ磁場を回転
させることにより、上述した従来の欠点を除去し、さら
に、回転させる磁石の配置形状を工夫して、大面積均一
で、高速かつ高品質のエッチングを行うことができるよ
うにしたイオンエッチング方法および装置を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明方法は、真空チャンバ内に第１および
第２電極を互いに平行に配置し、前記第１電極を接地
し、前記第２電極に高周波電力を供給し、前記第２電極
の前記第１電極と対向する側の主面の上に試料を載置
し、前記第２電極の他方の主面の下側に磁石を該磁石と
前記第２電極との間の距離を可変とするように移動可能
に配置するとともに、該磁石を回転可能にしたマグネト
ロン型イオンエッチング装置を用いて、前記磁石と前記
第２電極との間の距離を変えるように前記磁石を移動さ
せて、イオンエッチング中に前記第２電極に印加される
セルフバイアス電圧が、常に所望値に、および前記高周
波電圧および前記真空チャンバ内に導入されるガスの圧
力とは無関係に、設定されるようにするとともに、前記
第２電極下側の前記磁石を回転させて、イオンエッチン
グ中に前記第２電極に形成されるエッチング領域が、常
に均一に、および前記高周波電力および前記真空チャン
バ内に導入されるガスの圧力とは無関係に、設定される
ようにするイオンエッチング方法であって、前記磁石
が、前記第２電極の表面に沿う平面内で前記第２電極の
中心から外周方向にほぼ扇形に開いた形状をなす複数の
磁石と、前記ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれとは極性
が異なり、該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれの外周の
外側に該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれに対向して配
置されている複数の磁石とから構成され、前記ほぼ扇形
をなす複数の磁石は、前記平面内でＳ極とＮ極とが周方
向に交互に配置されるとともに、前記複数の磁石のほぼ
扇形の形状は、磁石静止時における前記ほぼ扇形の複数
の磁石から前記第２電極の表面に向かって漏洩する磁束
が前記第２電極の中心から半径方向外方に向かって距離
に比例して増加する形状であることを特徴とする。

【００１５】本発明装置は、真空チャンバ内に第１およ
び第２電極を互いに平行に配置し、前記第１電極を接地
し、前記第２電極に高周波電力を供給し、前記第２電極
の前記第１電極と対向する側の主面の上に試料を載置
し、前記第２電極の他方の主面の下側に磁石を該磁石と
前記第２電極との間の距離を可変とするように移動可能
に配置するとともに、該磁石を回転可能としたマグネト
ロン型イオンエッチング装置であって、前記磁石が、前
記第２電極の表面に沿う平面内で前記第２電極の中心か
ら外周方向にほぼ扇形に開いた形状をなす複数の磁石
と、前記ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれとは極性が異
なり、該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれの外周の外側
に該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれに対向して配置さ
れている複数の磁石とから構成され、前記ほぼ扇形をな
す複数の磁石は、前記平面内でＳ極とＮ極とが周方向に
交互に配置されるとともに、前記複数の磁石のほぼ扇形
の形状は、磁石静止時における前記ほぼ扇形の複数の磁
石から前記第２電極の表面に向かって漏洩する磁束が前
記第２電極の中心から半径方向外方に向かって距離に比
例して増加する形状であることを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明では、基板ステージの裏面側に配置した
永久磁石を、基板ステージとの間の距離を変えることが
できるように、基板ステージに対して移動可能にしたの
で、放電時に基板ステージに誘起されるセルフバイアス
電圧の値とは別に、基板ステージと永久磁石との間隔を
適切に定めることによりセルフバイアス電圧を任意所望
の値に設定することができる。

【００１７】セルフバイアス電圧は、基板ステージ上で
の磁界強度を増加させると減少し、逆に磁界強度を減少
させると増加する。従って、セルフバイアス電圧は、永
久磁石と基板ステージとの距離を変えて、基板表面での
磁束密度を変化させることにより任意所望の値に調節す
ることができる。その電圧値は、高周波電圧計を用いて
常時モニターしながら磁束密度を制御することにより、
セルフバイアス電圧を常に任意所望の一定値にすること
ができる。

【００１８】さらに、基板ステージの裏面側に配置した
永久磁石を基板ステージに対して回転できるようにした
ので、放電時に基板ステージ上に形成されるイオンシー
スやプラズマの分布を適切に定めることにより、単位時
間でのエッチング深さ、すなわちエッチング速度を均一
にすることができる。エッチングレートは、セルフバイ
アス電圧一定の時、基板ステージ上のプラズマ密度を増
加させると増加し、逆にプラズマ密度を減少させると減
少する。従って、エッチング領域および永久磁石の配置
は、基板ステージ表面でのプラズマ密度（磁束密度）と
エッチングレートとの関係より設定できる。

【００１９】本発明者らは、上記問題を解決するため
に、磁場強度の大きな永久磁石を用い、印加する磁場強
度を従来より一桁程度増加させることにより、セルフバ
イアス電圧値を減少させ、かつ所望の値を得ることがで
きた。さらに、その磁石を適切に配置することにより、
基板ステージ上に所望のエッチング領域分布をもたせ、
このエッチング領域分布制御と磁場回転機構を組み合わ
せることにより、基板ステージ上の広範囲において均一
な深さのエッチング領域を得ることができた。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２１】（実施例１）図２は、本発明イオンエッチ
ング装置の一実施例の構成を示す。この装置において、
図１と同様の箇所には同一の符号を付して、その説明を
省略する。

【００２２】カソード支持台３に設けた円筒部３Ａはヨ
ーク支柱７Ａを摺動自在に支持するようにし、および円
筒部３Ａの内部にはチャンバ１の内部を気密に封止する
ためＯリング１１を配設する。支柱７Ａの下側には歯車
ノブ１２を形成する。絶縁体製の歯車１３をこの歯車ノ
ブ１２と噛合させる。この歯車１３をステッピングモー
タ１４により段歩的に駆動し、以て支柱７を矢印方向、
すなわち基板ステージ３と磁石６との間の距離を変える
方向（図示例では基板ステージ３に対して垂直な方向）
に移動可能とし、これにより磁場強度制御機構を構成す
る。

【００２３】さらに、支柱７Ａはステッピングモータ１
４Ａにより自転するようになっており、永久磁石の回転
数を０〜２０００ｒｐｍまで制御することができる。な
お、この場合、ステッピングモータ１４Ａは歯車ノブ１
２の上下動に伴って上下動する機構であるが、歯車ノブ
１２を２重軸構造とし、ステッピングモータ１４Ａを固
定してもよい。また、ステッピングモータ１４，１４Ａ
は共に通常のモータでもよい。上記構成によれば、磁石
６は、回転と上下動の両動作が可能である。

【００２４】１８はコンピュータであり、高周波電圧計
１７で測定したセルフバイアス電圧をインターフェイス
１９を介して取り込み、ストアする。この状態で、コン
ピュータ１８により、投入電力およびセルフバイアス電
圧を調整すべく、インターフェイス１９を介して、それ
ぞれ、ＲＦ電源１５およびステッピングモータ１４を制
御する。すなわち、コンピュータ１８はセルフバイアス
電圧が一定となるように磁場強度を可変動作させる。さ
らに、ステッピングモータ１４Ａにより、永久磁石を回
転させエッチング速度の均一化を図っている。

【００２５】なお、本実施例において、永久磁石６に変
えて電磁石を用いてもよいこと勿論であるが、移動およ
び回転可能かつ磁場の強い磁石としては永久磁石が好適
であり、材質はサマリウムコバルト等の希土類マグネッ
トが適当である。

【００２６】この装置は、次のように動作させる。ま
ず、真空ポンプ系２１によりチャンバ１をおよそ１×１
０^-7Ｔｏｒｒ程度まで真空排気したのち、ガス導入口２
０よりエッチングガス、たとえばＯ₂ ガスを１×１０^-3
Ｔｏｒｒになるまで導入する。次に、ＲＦ電源１５によ
り、ＲＦ電力をカソード電極４に印加すると、カソード
電極４とアノード電極２との間に放電が生じ、プラズマ
が形成される。この時、基板５は、カソード支持台３の
上に置かれたカソード電極４上に載置されており、冷却
水導出管１０から流入する冷却水により冷却されてい
る。高周波電力計１７には、上記の放電によりあるセル
フバイアス電圧が誘起される。ここで、永久磁石移動用
歯車ノブ１２，絶縁体歯車１３とステッピンモータ１４
を用いることにより、永久磁石６を図中の矢印の方向
に、すなわち、基板５と垂直方向に移動することができ
る。これにより、高周波電力計１７に表示されるセルフ
バイアス電圧の値を−３０Ｖから−１ｋＶの範囲で制御
することができる。

【００２７】図３は、本発明におけるセルフバイアス電
圧と磁場強度との関係を示す特性図である。図３から、
磁場強度を大きくすると、セルフバイアス電圧がより小
さくなることがわかる。この場合、超高選択比および超
高品質加工の実現のためには、数＋ｅＶのセルフバイア
ス電圧が得られる磁場強度が理想である。

【００２８】ここで、超高選択比エッチングについて説
明する。エッチングは、プラズマ中のイオン（物理的効
果）とラジカル（化学的効果）の相乗効果によって進行
する。この中で、イオンは、基板に対して方向性をもっ
て衝突するため、エッチング時の異方性を決定し、ま
た、ラジカルは、基板表面に吸着し、基板構成原子と反
応して揮発性の高い化合物を形成して離脱するので、材
料のエッチング速度を主に決定する。このようにイオ
ン，ラジカルによって材料は、加工されていく。一方、
基板材料上に形成されたマスクも、基板材料と同様にイ
オン衝突とラジカルによる反応を受ける。マスク材料
は、ラジカルとほとんど反応しないため、イオン衝撃に
よってのみ削られていく。マスクは、削られたり、変形
（後退）することがないことが理想であるから、イオン
のエネルギーは、できるだけ小さいことが望まれる。具
体的には、材料構成原子の変位しきい値エネルギー（材
料がスパッタされるのに必要な最低のエネルギーであっ
て、おおよそ２０ｅＶ）程度までイオンの運動エネルギ
ーを下げることができれば、マスク材料は、ほとんど削
られず、被加工材料のみがイオン衝撃とラジカル反応に
よってエッチングされることになる。従って、このよう
な理想的な状態が形成されれば、マスクの加工量がゼロ
となり、マスクと被加工材料とのエッチング速度比、す
なわち選択比が無限大の異方性エッチングが実現できる
ことになる。

【００２９】次に、超高品質加工について述べる。超高
選択比エッチングについての説明で述べたように、加工
時のイオンエネルギーを２０〜３０ｅＶ程度まで減少す
ることができれば、エッチングが理想的な状態で進行す
る。すなわち、基板表面は、イオン衝撃を受けるが、基
板原子を取り去るのに必要な最小限のエネルギーである
ため、加工後の表面損傷も最小の状態となっている。こ
のことから、加工表面は最も理想的な加工面に近いこと
になる。そのためは上述したセルフバイアス電圧を数＋
Ｖ程度にすればよい。本発明では、１０００ガウス以上
の大きな磁束を印加することにより、従来では、得られ
なかった−１００Ｖ以下の低エネルギーのセルフバイア
ス電圧が得られることがわかる。２０００ガウスの磁場
を印加した場合には、約−３０Ｖのセルフバイアス電圧
が得られた。

【００３０】また、セルフバイアス電圧とＲＦ電力密度
との関係をプロットしたのが図４である。ここで、エッ
チングガスとしてＯ₂ ガスを圧力５×１０^-3Ｔｏｒｒで
導入した。電力密度とは、電力の値を電極面積（１００
ｃｍ² ）で割った値を示している。本装置では、電力が
５０〜３００Ｗの範囲（電力密度０．５〜３Ｗ／ｃｍ
² ）でセルフバイアス電圧が一定となるように制御可能
なことがわかる。この場合、電力密度が大きくなるにつ
れ加工速度も大きくなるが、電力密度２ないし３Ｗ／ｃ
ｍ² で加工した場合にも、１Ｗ／ｃｍ² のときに得られ
た加工形状パターンをそのまま維持できることがわかっ
た。

【００３１】さらに、セルフバイアス電圧の値と、材料
を加工する際のマスクと被加工材料とのエッチング速度
比、すなわち、選択比との関係を図５に示す。ここで、
マスク材料にはＴｉ、被加工材料にはポリイミドを用い
た。従って、選択比は（ポリイミドのエッチング速度）
／（Ｔｉのエッチング速度）となる。ここで、セルフバ
イアス電圧が減少するにつれて、選択比が上昇し、セル
フバイアス電圧−４０Ｖでは、選択比１０００倍が得ら
れた。

【００３２】図６は、このような状態での材料（ポリイ
ミド）のエッチング深さと時間との関係である。ここ
で、磁石の回転数は１５００ｒｐｍ、セルフバイアス電
圧は−４５Ｖとし、エッチングガスとしてのＯ₂ ガスを
圧力５×１０^-3Ｔｏｒｒで導入した。高周波電力２０
０，６００Ｗの２つの場合の特性を示す。この特性図か
ら、エッチング深さを時間で精度よく制御することが可
能なことがわかる。６００Ｗの場合のエッチング速度
は、５μｍ／分程度であり、従来装置の５倍程度大きな
値である。これは、約２０００ガウスと言った従来より
一桁程度大きな磁界により、電極間に高密度なプラズマ
が形成され、生成された多量のイオンにより材料がエッ
チングされていることによるためである。

【００３３】さらに、このようにセルフバイアス電圧を
減少させることができると、次に述べるように加工面の
品質も向上させることができることがわかった。すなわ
ち、図５に示したエネルギー範囲で、エネルギーのみを
変化させ、エッチングガスをＣＦ₄ とし、他の加工パラ
メータを一定としてＳｉエッチングを行った。その後、
ウェットエッチングにより欠陥を評価したところ、セル
フバイアス電圧４０Ｖ以下での加工損傷は化学エッチン
グと遜色の無いほどで、加工ダメージがないことがわか
った。このことは、理想的な加工面を維持したままエッ
チングされていることを示唆している。

【００３４】（実施例２）エッチング領域でのエッチン
グ速度の均一化を目的とした場合の上記装置の応用実施
例を以下に詳細に説明する。

【００３５】はじめに、図７に磁場設計のために、エッ
チングレートの磁場依存性を示す。エッチング条件は、
電力密度２Ｗ／ｃｍ² 、エッチングガス；アルゴン、試
料；タングステン、ガス圧１×１０^-2Ｔｏｒｒ、基板温
度２０℃で行った。磁場の増加にともないエッチングレ
ートは単調に増加し５００ガウスで最大となる。さらに
増加させるとレートは単調に減少する。

【００３６】次にこの図を基に磁場設計を行う。設計例
を次に述べる。まずカソード永久磁石配置の概略図を図
８に示す。

【００３７】このカソードの磁石設計は回転時の単位時
間単位面積当りの平均磁場強度が一定となるような磁石
配置、すなわち、停止時において動径方向の距離に磁場
強度が比例するように永久磁石の配置の一例である。な
お、磁石の材質は同じで磁化モーメントは磁石のどの部
分も一定である。ここで磁石の形状について説明する。
円の中心を原点０とし、図のようにｘ軸およびｙ軸をと
り、磁石は４つの部分からなり、Ｓ極とＮ極とが交互に
並んでいる場合を考える。なお、この図８の磁石配置で
は、交互に配列した複数のほぼ扇形のＳ極とＮ極のそれ
ぞれの外周の外側には、それぞれの極性と逆の円弧状の
磁石が配置されている。すなわち、磁石の全体的配置と
しては、周方向（回転方向）に、ほぼ扇形のＳ極とＮ極
とが交互に対向して配列され、半径方向外方に、前記ほ
ぼ扇形の各Ｓ極、Ｎ極に対向して極性が逆の磁石が配列
されている形状となっている。

【００３８】

【外１】

【００３９】

【外２】

【００４０】

【外３】

【００４１】

【外４】

【００４２】上記の方法で設計したカソードにおいて、
動径方向にカソード表面の漏洩磁界を測定した。この場
合のｌは１５ｃｍであり、外周部におけるＳ極−Ｎ極の
ギャップは２ｃｍであった。結果を図９に示す。設計通
りに漏洩磁界は中心から動径方向へ向けほぼ比例して５
００ガウスまで増加し、所望の磁界分布が得られた。

【００４３】なお、カソード表面のバッキングプレート
はパーマロイ等の磁気遮蔽材料との複合板を用い、この
板の厚さを変えることによりターゲット表面全体での平
均漏洩磁界強度の適正化（中心磁場強度から外周での磁
場強度に応じてエッチング速度が比例するように平均磁
場強度を予め設定する。）を行った。

【００４４】なお、上記説明では、Ｓ極Ｎ極が対になっ
た磁石の数を４枚としたが、２枚構成でも８枚構成でも
よい。８枚以上にすると磁力線の外部へのもれが少なく
なるため適当ではない。２枚，４枚，８枚構成のうち、
磁力線分布や磁力線のもれから見て、４枚構成が最も適
当である。

【００４５】また、前記ｌの具体的寸法としては、前記
したように、例えば、１５ｃｍが適当であり、外周部に
おけるＳ極−Ｎ極のギャップは２ｃｍ程度が適当であ
る。

【００４６】また、前記ｙ＝ｆ（ｘ）で表された磁石の
外周形状を実際に加工するには、直線加工を多段に繰り
返す工法を採用し、コスト的に引き合う範囲内で加工直
線幅を小さく（段数を多く）することにより対応する。

【００４７】さらに、前記の磁石配置においては、各磁
石片の中央端を一致させたが、実用上、各先端を一致さ
せても、離間させても、さらには重ねても問題はない。
従って、実際の加工に際して適宜選択すればよい。

【００４８】次に、上記磁石を回転させて１時間カソー
ドをエッチングした場合のエッチング深さの均一性を検
討した。結果を図１０に示す。図から明らかなように、
中心と外周を除き均一にエッチングされている。

【００４９】同様に、他の材料（ＳｉＯ₂ 等の誘電体，
ＣｏＣｒ等の磁性体）のエッチングを行う場合において
も、上記と同様の方法を用いることにより均一な深さで
エッチングされた。

【００５０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、基板ステージの裏面側に配置した永久磁石を基板ス
テージとの間の距離を変えることができるように基板ス
テージに対して移動できるようにしたので、放電時に基
板ステージに誘起されるセルフバイアス電圧を任意所望
の値に設定し直すことができる。しかも、磁場強度の大
きな永久磁石を用いることによってセルフバイアス電圧
を下げることができるので、高速で、かつ高品質であ
り、さらに高選択比で異方性エッチングが可能である。
また、基板ステージの裏面側に配置した永久磁石を基板
ステージに対して回転させることにより、放電時に基板
ステージに形成されるエッチング領域は広範囲に渡り均
一にすることができ、大面積に渡り均一深さエッチング
が可能である。このことから、本発明は、誘電体等のよ
うにスパッタ率が小さく、削れにくい材料，ＬＤ（レー
ザーダイオード）のエッチングミラー等，端面の平滑
性，垂直性等が要求される部品、および、大面積で均一
なエッチング領域が要求されている工業的プロセスにお
ける部品等のパターン形成等の加工に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例を示す構成図である。

【図２】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図３】本発明におけるセルフバイアス電圧と磁束密度
との関係を示す特性図である。

【図４】本発明におけるセルフバイアス電圧と電力密度
との関係を示す特性図である。

【図５】本発明における選択比とセルフバイアス電圧と
の関係を示す特性図である。

【図６】本発明におけるエッチング深さと時間との関係
を示す特性図である。

【図７】磁場設計のためのエッチング速度の磁場強度依
存性を示した図である。

【図８】カソード永久磁石の概略を示す平面図である。

【図９】磁場強度とカソード中心からの距離との関係を
示した特性図である。

【図１０】エッチング深さとカソード中心からの距離と
の関係を示した特性図である。

【符号の説明】

１ チャンバ ２ アノード電極 ３ カソード支持台（基板ステージ） ３Ａ 円筒部 ４ カソード電極 ５ 基板 ６ 永久磁石 ７ ヨーク ７Ａ 支柱 ８ 磁束 ９ 絶縁体 １０ 冷却水導出管 １１ Ｏリング １２ 歯車ノブ １３ 絶縁体歯車 １４ ステッピングモータ １４Ａ ステッピングモータ １５ ＲＦ電源 １６ マッチングボックス １７ 高周波電圧計 １８ コンピュータ １９ インターフェイス ２０ ガス導入口 ２１ 真空ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−123034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−111430（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−190127（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−130531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−232420（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23F 4/00 H01L 21/3065

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空チャンバ内に第１および第２電極を
   互いに平行に配置し、前記第１電極を接地し、前記第２
   電極に高周波電力を供給し、前記第２電極の前記第１電
   極と対向する側の主面の上に試料を載置し、前記第２電
   極の他方の主面の下側に磁石を該磁石と前記第２電極と
   の間の距離を可変とするように移動可能に配置するとと
   もに、該磁石を回転可能にしたマグネトロン型イオンエ
   ッチング装置を用いて、前記磁石と前記第２電極との間
   の距離を変えるように前記磁石を移動させて、イオンエ
   ッチング中に前記第２電極に印加されるセルフバイアス
   電圧が、常に所望値に、および前記高周波電圧および前
   記真空チャンバ内に導入されるガスの圧力とは無関係
   に、設定されるようにするとともに、前記第２電極下側
   の前記磁石を回転させて、イオンエッチング中に前記第
   ２電極に形成されるエッチング領域が、常に均一に、お
   よび前記高周波電力および前記真空チャンバ内に導入さ
   れるガスの圧力とは無関係に、設定されるようにするイ
   オンエッチング方法であって、 前記磁石が、前記第２電極の表面に沿う平面内で前記第
   ２電極の中心から外周方向にほぼ扇形に開いた形状をな
   す複数の磁石と、前記ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれ
   とは極性が異なり、該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれ
   の外周の外側に該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれに対
   向して配置されている複数の磁石とから構成され、 前記ほぼ扇形をなす複数の磁石は、前記平面内でＳ極と
   Ｎ極とが周方向に交互に配置されるとともに、前記複数
   の磁石のほぼ扇形の形状は、磁石静止時における前記ほ
   ぼ扇形の複数の磁石から前記第２電極の表面に向かって
   漏洩する磁束が前記第２電極の中心から半径方向外方に
   向かって距離に比例して増加する形状である ことを特徴
   とするイオンエッチング方法。
2. 【請求項２】 前記磁石として、前記試料のスパッタし
   きい値エネルギーに対応するセルフバイアス電圧がえら
   れるような磁束を発生させるものを用いることを特徴と
   する請求項１に記載のイオンエッチング方法。
3. 【請求項３】 真空チャンバ内に第１および第２電極を
   互いに平行に配置し、前記第１電極を接地し、前記第２
   電極に高周波電力を供給し、前記第２電極の前記第１電
   極と対向する側の主面の上に試料を載置し、前記第２電
   極の他方の主面の下側に磁石を該磁石と前記第２電極と
   の間の距離を可変とするように移動可能に配置するとと
   もに、該磁石を回転可能としたマグネトロン型イオンエ
   ッチング装置であって、 前記磁石が、前記第２電極の表面に沿う平面内で前記第
   ２電極の中心から外周方向にほぼ扇形に開いた形状をな
   す複数の磁石と、前記ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれ
   とは極性が異なり、該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれ
   の外周の外側に該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれに対
   向して配置されている複数の磁石とから構成され、 前記ほぼ扇形をなす複数の磁石は、前記平面内でＳ極と
   Ｎ極とが周方向に交互に配置されるとともに、前記複数
   の磁石のほぼ扇形の形状は、磁石静止時における前記ほ
   ぼ扇形の複数の磁石から前記第２電極の表面に向かって
   漏洩する磁束が前記第２電極の中心から半径方向外方に
   向かって距離に比例して増加する形状である ことを特徴
   とするイオンエッチング装置。
4. 【請求項４】 前記第２電極に印加される高周波電圧を
   測定し、その測定された電圧に応じて前記磁石の移動を
   制御することを特徴とする請求項３に記載のイオンエッ
   チング装置。
5. 【請求項５】 前記第２電極に印加される高周波電圧を
   測定し、その測定された電圧に応じて前記第２電極に印
   加される高周波電圧の値を制御することを特徴とする請
   求項３または４に記載のイオンエッチング装置。
6. 【請求項６】 前記磁石は前記試料のスパッタしきい値
   エネルギーに対応するセルフバイアス電圧が得られるよ
   うな磁束を発生させるものであることを特徴とする請求
   項３ないし５のいずれかに記載のイオンエッチング装
   置。