JP3748230B2 - プラズマエッチング装置及びシャワープレート - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマエッチング方法に係り、特に、プラズマ生成用の電極部または試料に対向する電極部に設けたシャワープレートから処理ガスを供給し、該処理ガスをプラズマ化して試料をエッチングするのに好適なプラズマエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
〔従来技術１〕
従来のプラズマエッチング装置としては、例えば、ＥＰ２１０６０５Ｂ１公報（特公平７−４０５６７号公報）に記載のような装置が知られている。該公報には、枚葉式平行平板型エッチング装置が開示されており、次のように構成されている。
【０００３】
ウエハは保持器に保持される。ウエハは２cm以下の間隔をもって電極と対向する。電極は多数の穴を有する単結晶シリコンで作成されることが望ましい。処理ガスは電極にあけられた穴(直径０.５mm）を通って処理室容器内に供給される。対抗電極は電源の他の端子に別に接続される。保持器と電極との間にｒｆ電圧が印加されると、これらの間の低圧ガス内にプラズマが発生し、エッチングが始まる。電極はウエハとほぼ同程度にイオン衝撃を受ける。この電極は、標準的なシリコン・ウエハよりは、ずっと厚い。電極の厚さは少なくとも１.８mm であることが望ましい。
【０００４】
この装置は、酸化物のプラズマエッチングに用いられる。ウエハと電極とに対し２３０Ｗのｒｆ電圧が印加される。酸化物をエッチングする場合には、CHF3と少量のＯ2 との混合物のようなフッ素を含んだ混合ガスが用いられる。処理ガスの全体の圧力が７００ｍTorrにされる。
【０００５】
そして、処理ガスを流すための多数の小さな穴があけられた単結晶シリコンの電極を用いることにより、発生微粒子が極めて少なく、また耐久性が優れて寿命が長く、そして大きなエッチング速度が得られると共に、極めて良い均一性が得られることが記載されている。
【０００６】
〔従来技術２〕
また、他のプラズマエッチング装置としては、例えば、特許第３０６６００７号公報に記載のような装置が知られている。該公報には、同軸ケーブルにより平面板に導入される電磁波と電磁石による磁場の相互作用で真空容器内に導入されたガスをプラズマ化し、被加工試料を処理する装置が開示されており、次のように構成されている。
【０００７】
被加工試料と対向して平面板を設ける。平面板と被加工試料との間隔を３０mmから被加工試料径の１／２以下に設定する。平面板にはプラズマ形成用の３００ＭＨｚ以上５００ＭＨｚ以下（この場合、４５０ＭＨｚ）の電源と、フィルタを介し、５００ｋＨｚ以上３０ＭＨｚ以下(この場合、１３.５６ＭＨｚ）の電源の２つの周波数が印加されている。平面板の表面はシリコンで形成されており、シリコンの表面に形成した複数の穴から原料ガスが真空容器内に導入される。
１３.５６ＭＨｚ 電源の電磁波は平面板に配置されたシリコンの表面とプラズマの間で形成される電位を調節する機能を持つ。被加工試料には８００ｋＨｚ電源の電磁波が供給され、プラズマから被加工試料に入射するイオンエネルギーを制御する。
【０００８】
この装置により、シリコン酸化膜をエッチングする場合には、原料ガスにアルゴンとＣ4Ｆ8の混合ガスを用いる。原料ガスの圧力は２Ｐａである。平面板には４５０ＭＨｚ電源から８００Ｗの電力を供給し、プラズマを形成する。また、平面板に１３.５６ＭＨｚ 電源から３００Ｗの電力を４５０ＭＨｚに重畳して印加する。
【０００９】
このような装置では、プラズマ生成とは独立にプラズマ内の活性種が制御可能となる。特に被加工試料と平面板の間隔，平面板上の材質及び平面板に重畳して印加する電磁波を制御することで、活性種制御効果を飛躍的に増大でき、高精度なプラズマ処理が実現できることが記載されている。
【００１０】
〔従来技術３〕
また、他のプラズマ処理装置としては、例えば、特開平１１−３７９９号公報に記載のような装置が知られている。該公報には、ベースチャンバ部の上にプラズマ生成部を設けた処理チャンバと、高周波電源が接続されたアンテナと、処理チャンバ内に設置された基板載置用ステージと、基板載置用ステージに接続したバイアス用電源と、処理チャンバ内に供給される処理ガスの流れを制御する傾斜型シャワープレートとによって構成された装置が開示されている。なお、プラズマの生成は、誘導結合型プラズマ源，容量結合型プラズマ源，μ波プラズマ源等いずれのプラズマ源にも適応可能であることが記載されている。
【００１１】
傾斜型シャワープレートは、金属もしくは誘電体の板に、多数の小径の穴（φ０.５ 〜３mm程度）をプレートの中心軸と同心円上に円周方向に沿って斜めに開けてある。これにより、プラズマ領域を通過する原料ガスの流速が円周方向成分を持ち、被処理基板上に輸送される活性種の円周方向の均一性が改善されることが開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、シャワープレート内での放電発生について充分に配慮されていなかった。すなわち、上記従来技術１（ＥＰ２１０６０５Ｂ１公報（特公平７−４０５６７号公報））及び従来技術２（特許第３０６６００７号公報）に記載のように、ウエハが載置される試料台と試料台に対向する電極との間に高周波電力を印加する装置においては、電極に取り付けられたシャワープレートにプラズマから高エネルギーの荷電粒子が垂直方向に入射する。一方、シャワープレートと電極との間にはガス室が形成され、シャワープレートにはガス室と処理室とを連通させるガス供給用の小径の穴が垂直に多数設けられている。シャワープレートに入射する荷電粒子の中にはガス供給用の穴を通過してガス室に入射する荷電粒子もある。ガス供給用の穴径が小さいときにはシャワープレートを通過する荷電粒子の数は少ないが、プラズマエッチング装置の稼働時間が長くなるに従い、荷電粒子によってスパッタされたシャワープレートの穴部が次第に大きくなりシャワープレートを通過する荷電粒子の数が増えてくる。
【００１３】
また、シャワープレート裏面のガス室は、ガス供給用穴のコンダクタンスによって処理室内のガス圧力よりも高いガス圧力になっている。このため、シャワープレートのガス供給用穴を通過した荷電粒子が多くなると、この荷電粒子が起因となりガス室内のガスがプラズマ化される。ガス室内にプラズマが生じると、シャワープレート裏面や電極表面をスパッタし、異物を発生してしまう。異物は処理ガスとともに処理室内に入り、ウエハ表面に堆積して配線不良を引き起こすという問題がある。
【００１４】
なお、上記問題を解決するために、シャワープレートの穴径を更に小さくしておくことも考えられるが、プロセスに必要なガス流量を得るために、穴の数を更に多くする必要があり、シャワープレートの製作コストが増大し望ましくない。
【００１５】
上記従来技術３（特開平１１−３７９９号公報）は、アッシングのような、比較的高圧力(０.１〜１０Torr），大流量（５００sccm〜）の拡散だけでなく原料ガスの流れの影響を受ける圧力領域のプロセスに用いられる装置であり、低圧力（１０Ｐａ(０.０７５Torr）以下）領域、すなわち、原料ガスの流れの影響が少なくなる圧力領域でウエハへの高イオンエネルギー入射を必要とするプロセスについては何ら考慮されていない。
【００１６】
すなわち、従来技術３に開示された装置は、多数の小径の穴をプレートの中心軸と同心円上に円周方向に沿って斜めに開けてある。これにより、プラズマ領域を通過する原料ガスの流れが円周方向成分を持ち、被処理基板上に輸送される活性種の円周方向の均一性を改善することが開示されている。しかしながら、低圧力領域で用いた場合には、原料ガスの流れの影響が少なくなり拡散され易くなるが、それでも原料ガスの流れの影響を皆無にすることはできない。この場合、多数の穴がプレートの中心軸と同心円上に円周方向に沿って斜めに開けてあるので、ウエハ中央部のガスの流れが悪くなり、処理室内ではウエハ中央部でプラズマ反応生成物の滞留が生じて、ウエハ処理の均一性が悪くなるという問題がある。
【００１７】
本発明の目的は、シャワープレートでの異物の発生を抑制するとともに、ウエハ面内の処理の均一性を向上させることのできるプラズマエッチング方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、処理室内に設けられた試料台に試料を配置する工程と、前記試料台に対向して配置された電極側からシャワープレートを介して前記試料の中央に向けて処理ガスを供給する工程と、前記処理室内にプラズマを生成する工程と、前記試料台と前記電極との間に高周波電力を印加し前記プラズマ中の荷電粒子に前記試料への入射エネルギーを与える工程と、前記試料への荷電粒子の入射とは別に前記高周波電力の印加によって生じた前記プラズマから前記電極への入射であって前記シャワープレートの処理ガス供給穴に入射した荷電粒子を中性化する工程と、前記プラズマを用いて前記試料をエッチングする工程とを有することにより、達成される。
【００１９】
さらに、前記試料の中央に向けた処理ガスの供給は、前記シャワープレートの面内を複数の面に分け、該分けられた面内における前記処理ガスの供給方向を同一方向にして行われる。
【００２０】
さらに、前記処理室内を１０Ｐａ以下の処理圧力に維持して行われる。
【００２１】
また、上記目的は、処理室内にプラズマを生成し、該プラズマを用いて試料をエッチング処理するプラズマエッチング方法において、前記試料に対向する電極側に設けたシャワープレートから処理ガスを供給すること、前記処理室内の処理圧力を１０Ｐａ以下にすること、前記試料と前記電極との間にプラズマを生成すること、前記プラズマから前記電極と前記シャワープレートとの間に設けられたガス室に入射される荷電粒子を中性化すること、前記プラズマから前記試料に入射する荷電粒子を用いて前記試料をエッチングすることにより、達成される。
【００２２】
また、上記目的は、１０Ｐａ以下の処理圧力で試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、前記試料からの距離を３０mm以上で該試料径の１／２以下とし、前記試料の中心方向に向けて前記試料の面に対する傾斜角（θ）をθ＜tan-1(ｔ／ｄ）（ここで、シャワープレートの厚さ（ｔ），処理ガス供給孔の径（ｄ））にして処理ガスを供給することにより、達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１ないし図５により説明する。
図１は本発明を適用したプラズマエッチング装置を示す。ここでは、電磁波をアンテナより放射し、磁場との相互作用によってプラズマを生成するＥＣＲ方式のプラズマエッチング装置を示す。プラズマ処理室、この場合、エッチング処理室１の上部には誘電体２を介してＡｌ製のアンテナ３が配置されている。アンテナ３には、同軸線路４およびマッチングボックス５を介して、この場合、周波数４５０ＭＨｚのＵＨＦ電磁波を発生させる高周波電源６が接続されている。エッチング処理室１とアンテナ３との間に設けた誘電体２は高周波電源６からの電磁波を透過可能である。エッチング処理室１の外周部には、エッチング処理室１内に磁場を形成するための磁場コイル７が巻装されている。エッチング処理室１内のアンテナ３の下方には試料であるウエハ９を配置するための試料台としての下部電極１０が設けられている。アンテナ（後述するシャワープレートを含む）と下部電極１０とはおよそ３０mm〜１００mmの間隔に調整される。アンテナと下部電極１０とのこの空間が処理空間となり、この処理空間にプラズマ１３が生成される。下部電極１０には、プラズマ中のイオンにウエハ９への入射エネルギーを与えるための、この場合、周波数８００ｋＨｚの高周波バイアス電源１１と、ウエハ９を下部電極１０に静電吸着させるための直流電源１２とが接続されている。エッチング処理室１の下部には排気口が設けられ、図示を省略した排気装置が接続されている。８はエッチング処理室１内に処理ガスを供給するガス供給装置である。
【００２４】
アンテナ３の下面（下部電極１０側）には導電性、例えば、シリコンや炭素でなるシャワープレート３１が設けてある。図２に示すように、アンテナ３とシャワープレート３１との間にはガス室３３が設けてある。ガス室３３にはガス供給装置８が接続される。シャワープレート３１には図３に示すようにウエハ９の中心方向に向けて傾斜した多数のガス供給孔３２が設けられている。ガス供給孔３２は、この場合、直径の異なる複数の同心円状に並び、図５に示す同一角度（θ）で中心方向に向けて傾斜させて設けてある。傾斜角（θ）は、シャワープレート３１の平面からの角度である。シャワープレート３１の板厚をｔとし、ガス供給孔３２の開口径（実質的にはガス供給孔の孔径）をｄとすれば、角度(θ)＜tan-1(ｔ／ｄ）の関係を満たす角度とする。
【００２５】
なお、シャワープレート３１の製作上の工数低減を考慮し、図４に示すようにシャワープレート３１の面内を複数に分け、分けられた範囲内のガス供給孔３２の方向を同一にして孔加工を容易にするようにしても良い。この場合は、面内を４つに分け、図示の下側の１／４の範囲に上向き（図示において）の同一のガス供給孔を設け、図示の右側の１／４の範囲に左向き（図示において）の同一のガス供給孔を設け、図示の左側の１／４の範囲に右向き（図示において）の同一のガス供給孔を設け、図示の上側の１／４の範囲に下向き（図示において）の同一のガス供給孔を設ける。これにより、孔加工時の方向変えを少なくでき加工工数を低減できる。面内の分け数は、この場合、４つであるが、これに限られるものではない。面内の分け数を増やせば、処理室内でのガスの面内分布をより均等化できる。
【００２６】
ちなみに、８インチ，１２インチのウエハを処理する処理装置においては、処理室内の圧力が概ね１０Ｐａ（７５ｍTorr）以上では処理ガスの流れは粘性流の領域になり、ガスの流れはガス供給孔の方向に大きく影響される。圧力が概ね０.１Ｐａ（０.７５ｍTorr）以下では処理ガスの流れは分子流領域になり、ガス供給孔の方向による影響はほぼなくなる。処理室内の圧力が、概ね０.１Ｐａ〜１０Ｐａの間は処理ガスの流れは中間流になり、圧力の低下とともにガス供給孔の方向による影響は次第に少なくなる。
【００２７】
上述のように構成した装置では、高周波電源６から出力されたＵＨＦ電磁波は、マッチングボックス５，同軸線路４および誘電体２を介して、アンテナ３部からエッチング処理室１内の処理空間に供給される。一方、磁場コイル７による磁界がエッチング処理室１内の処理空間に形成される。電磁波の電界と磁場コイルの磁界との相互作用によって、シャワープレート３１を介してエッチング処理室１内の処理空間に導入されたエッチングガスが効率良くプラズマ化される。このプラズマ１３により、下部電極１０上のウエハ９に所定のエッチング処理が施される。エッチング処理に当たっては、ウエハ９に入射するプラズマ中のイオンの入射エネルギーを高周波バイアス電源１１によって制御し、所望のエッチング形状が得られるよう設定される。シリコン酸化膜等の絶縁膜のエッチング処理のように高いバイアス電圧を必要とするプロセスでは、高周波バイアス電源１１からのＲＦ出力は１ｋＷ以上の出力が必要とされる。
【００２８】
下部電極１０への高周波バイアス電圧の印加によって、処理空間に形成されたプラズマ１３のプラズマ電位は高周波バイアス電圧の周期に同期し周期的に高くなる。プラズマ電位が高くなったときに、プラズマ１３中のイオンが下部電極に対してアース電極となっているアンテナ３に向かって高いエネルギーを持って入射される。本装置では、アンテナ３と同電位になっているシャワープレート３１に向かって入射する。また、アンテナ３に高周波バイアス電圧を印加するときにも、プラズマ１３からシャワープレート３１に向けてイオンや電子の荷電粒子１４が入射する。これにより、シャワープレート３１は荷電粒子１４にアタックされて消耗する。
【００２９】
従来のシャワープレートでは、ガス供給孔がシャワープレートの面に対して、すなわち、ウエハに対して垂直に設けてあるので、ガス供給孔が荷電粒子のアタックを受けて次第に大きくなると、ガス供給孔を通ってシャワープレート裏面のガス室に入射されやすくなる。一方、シャワープレート裏面のガス室内のガス圧力は、ガス供給孔のコンダクタンスにより処理空間の圧力よりも高くなり、放電し易くなっている。このため、ガス室に荷電粒子が入射されると、ガス室内に異常放電が生じ、Ａｌ製のアンテナがプラズマに晒され、その結果発生する異物が飛散することになる。
【００３０】
本実施例は、ガス供給孔３２が角度（θ）で全て傾斜しているので、荷電粒子１４が直接にガス供給孔３２を通過することがない。角度（θ）は前述の関係式によって決められている。これは、ウエハに対し垂直な方向から見たときに、ガス供給孔３２の一方の開口部から他方の開口部が見えないようになっている。これにより、荷電粒子１４がガス供給孔３２に入射した場合、荷電粒子１４はシャワープレート３１のガス供給孔３２の傾斜面に少なくとも１回は衝突する。導電体であるシャワープレート３１へのこの衝突により、荷電粒子１４は中性化される。中性化された荷電粒子がガス室３３に入ってもガス室３３内の処理ガスをプラズマ化することはない。
【００３１】
また、長時間の装置の稼動に伴って、ガス供給孔３２が削られ、孔が大きくなっても荷電粒子が直接に貫通しえる開口面積は小さく、異常放電を生じさせるだけの荷電粒子の量に達するまでに十分な寿命を有することができる。
【００３２】
ガス供給孔３２は、また、ウエハ９の中心方向に向けて傾斜させてあるので、処理空間内のガス分布を良好にできる。すなわち、本実施例の装置は、処理圧力が１０Ｐａ以下、好ましくは、５Ｐａ〜１Ｐａで制御される。この処理圧力における処理ガスのガス流は、中間流の領域にあり、ガス供給孔３２の向きによって処理空間内に多少のガスの流れを形成することができる。これにより、ウエハ周囲から排気される装置において、通常、ウエハ中央部に滞りやすい反応生成物を僅かなガス流れに乗せてウエハ周囲へ運び、排気し易くしている。これにより、ウエハ面内の反応生成物の分布が改善され、エッチング処理のための他の制御、例えば、ウエハ面内のエッチング形状制御がし易くなる。
【００３３】
以上、本一実施例によれば、電極として働くアンテナに設けたシャワープレートのガス供給孔を、ウエハの中心に向けて所定の角度で設けてあるので、ウエハに対向したアンテナ部のシャワープレートからウエハに向けて最適なガス流を形成できるとともに、プラズマからの荷電粒子によるアンテナとシャワープレートとの間での異常放電を防止することができる。これにより、シャワープレートでの異物の発生を抑制できるとともに、ウエハ面内の処理の均一性を向上させることができる。
【００３４】
なお、本実施例では、ＵＨＦ電磁波によるＥＣＲ装置を用いて処理する場合について述べたが、処理圧力が１０Ｐａ以下で下部電極に対向した電極部から処理ガスを供給する装置であれば、特に本実施例に限定されるものではない。例えば、容量結合型のプラズマ処理装置、または下部電極にバイアス電圧を印加し、下部電極の対向面がアース電極となっているような誘導結合型のプラズマ処理装置等を用いて処理する場合にも適用できる。
【００３５】
また、本実施例では、シャワープレートのガス供給孔に傾斜角を設けたものについて述べたが、電極とシャワープレートとの間の異常放電を防止する場合には、図６ないし図８に示すようなガス供給孔にしても同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図６に示すガス供給孔３２ａは、一方の開口孔と他方の開口孔との中心間距離（ｐ）をガス供給孔径（ｄ）以上に離して設けたものである。この場合、ガス供給孔３２ａは、それぞれの開口孔を連通するように予め通路を形成したプレートを、それぞれの開口孔を形成したプレートによって挟むことにより、形成することができる。この場合、荷電粒子１４は必ず開口孔連通用の通路に衝突し、中性化される。
【００３７】
また、図７に示すガス供給孔３２ｂは、一方の開口孔と他方の開口孔との中心間距離（ｐ）をガス供給孔径（ｄ）の１／２以上にし、かつ、それぞれの開口孔に重なり部を設けて孔を連通させたものである。この場合は、荷電粒子１４が直接に通り向ける部分があるが、通過しえる荷電粒子の数は極めて少なくなるので、異常放電は抑制される。
【００３８】
さらに、図８に示すガス供給孔３２ｃは、シャワープレート３１の面に対し垂直な孔であるが、シャワープレート３１の面に平行磁界１５を形成することによって、荷電粒子１４は磁界１５に拘束され、その方向を変えてガス供給孔３２ｃの側面に衝突し中性化される。
【００３９】
本実施例によれば、さらに次の特徴を有する。
（１）試料が配置された処理室内にプラズマを生成する工程と、前記試料に対向し接地電位となるアース電極側からシャワープレートを介して前記試料の中心方向に向けて処理ガスを供給する工程と、前記試料に周波数２ＭＨｚ以下の高周波バイアスを印加する工程と、前記プラズマを用いて前記試料に形成された絶縁膜をエッチングする工程とを有するプラズマエッチング方法。
（２）さらに、前記処理ガスは前記シャワープレートの円周上から前記試料の中心方向に向けて傾斜させて供給するプラズマエッチング方法。
（３）さらに、前記プラズマは周波数３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの電磁波を用いてプラズマ化されるプラズマエッチング方法。
（４）さらに、前記プラズマは前記電磁波と磁場との作用によってプラズマ化されるプラズマエッチング方法。
（５）さらに、前記絶縁膜のエッチングは１０Ｐａ以下の処理圧力で行われるプラズマエッチング方法。
（６）さらに、前記絶縁膜は有機絶縁膜であるプラズマエッチング方法。
（７）また、試料が配置された処理室内にプラズマを生成する工程と、前記試料に対向して設けた電極側からシャワープレートを介して前記試料の中心方向に向けて処理ガスを供給する工程と、前記試料に周波数２ＭＨｚ以下の高周波バイアスを印加する工程と、前記プラズマを用いて前記試料に形成された絶縁膜をエッチングする工程とを有するプラズマエッチング方法。
（８）さらに、前記電極に１３.５６ＭＨｚ以上の高周波電圧を印加するプラズマエッチング方法。
（９）さらに、前記電極に異なる周波数の高周波電力を印加するプラズマエッチング方法。
（１０）処理室内にプラズマを生成し、該プラズマを用いて試料をエッチング処理するプラズマエッチング装置において、前記処理室内に設けられ前記試料を配置する試料台と、前記処理室内に設けられ前記試料台に対向して配置された電極と、前記試料台と前記電極との間に高周波電力を供給する高周波電源と、前記電極の前記試料に対向する側に設けられ前記試料の内側に向けて処理ガスを供給するシャワープレートと、前記シャワープレートに設けられる処理ガス供給孔の傾斜角（θ）を前記シャワープレートの面に対しθ＜tan-1(ｔ／ｄ）（ここで、該シャワープレートの厚さ（ｔ），処理ガス供給孔の径（ｄ））としたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
（１１）さらに、前記試料の中央に向けた処理ガスの供給孔は、前記シャワープレートの面内を複数の面に分け、該分けられた面内における前記処理ガス供給孔の傾斜方向を同一にしたプラズマエッチング装置。
（１２）さらに、前記処理室内を１０Ｐａ以下の圧力に維持する排気装置を有するプラズマエッチング装置。
（１３）さらに、前記高周波電源がプラズマ生成用の電源であるプラズマエッチング装置。
（１４）さらに、前記高周波電源がバイアス電圧印加用の電源であるプラズマエッチング装置。
【００４０】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、シャワープレートでの異物の発生を抑制できるとともに、ウエハ面内の処理の均一性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるプラズマエッチング方法を実施するためのプラズマエッチング装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の装置のプラズマ生成部の詳細を示す縦断面図である。
【図３】図２をＡ−Ａから見たシャワープレートの平面図である。
【図４】図２をＡ−Ａから見たシャワープレートの他の例を示す平面図である。
【図５】シャワープレートの部分断面図である。
【図６】シャワープレートの他に実施例を示す部分断面図である。
【図７】シャワープレートの他に実施例を示す部分断面図である。
【図８】シャワープレートの他に実施例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１…エッチング処理室（プラズマ処理室）、２…誘電体、３…アンテナ、４…同軸線路、５…マッチングボックス、６…高周波電源、７…磁場コイル、８…ガス供給装置、９…ウエハ、１０…下部電極、１１…高周波バイアス電源、１２…直流電源、１３…プラズマ、１４…荷電粒子、１５…磁界、３１…シャワープレート、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…ガス供給孔、３３…ガス室。
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマエッチング方法に係り、特に、プラズマ生成用の電極部または試料に対向する電極部に設けたシャワープレートから処理ガスを供給し、該処理ガスをプラズマ化して試料をエッチングするのに好適なプラズマエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
〔従来技術１〕
従来のプラズマエッチング装置としては、例えば、ＥＰ２１０６０５Ｂ１公報（特公平７−４０５６７号公報）に記載のような装置が知られている。該公報には、枚葉式平行平板型エッチング装置が開示されており、次のように構成されている。
【０００３】
ウエハは保持器に保持される。ウエハは２cm以下の間隔をもって電極と対向する。電極は多数の穴を有する単結晶シリコンで作成されることが望ましい。処理ガスは電極にあけられた穴(直径０.５mm）を通って処理室容器内に供給される。対抗電極は電源の他の端子に別に接続される。保持器と電極との間にｒｆ電圧が印加されると、これらの間の低圧ガス内にプラズマが発生し、エッチングが始まる。電極はウエハとほぼ同程度にイオン衝撃を受ける。この電極は、標準的なシリコン・ウエハよりは、ずっと厚い。電極の厚さは少なくとも１.８mm であることが望ましい。
【０００４】
この装置は、酸化物のプラズマエッチングに用いられる。ウエハと電極とに対し２３０Ｗのｒｆ電圧が印加される。酸化物をエッチングする場合には、CHF3と少量のＯ2 との混合物のようなフッ素を含んだ混合ガスが用いられる。処理ガスの全体の圧力が７００ｍTorrにされる。
【０００５】
そして、処理ガスを流すための多数の小さな穴があけられた単結晶シリコンの電極を用いることにより、発生微粒子が極めて少なく、また耐久性が優れて寿命が長く、そして大きなエッチング速度が得られると共に、極めて良い均一性が得られることが記載されている。
【０００６】
〔従来技術２〕
また、他のプラズマエッチング装置としては、例えば、特許第３０６６００７号公報に記載のような装置が知られている。該公報には、同軸ケーブルにより平面板に導入される電磁波と電磁石による磁場の相互作用で真空容器内に導入されたガスをプラズマ化し、被加工試料を処理する装置が開示されており、次のように構成されている。
【０００７】
被加工試料と対向して平面板を設ける。平面板と被加工試料との間隔を３０mmから被加工試料径の１／２以下に設定する。平面板にはプラズマ形成用の３００ＭＨｚ以上５００ＭＨｚ以下（この場合、４５０ＭＨｚ）の電源と、フィルタを介し、５００ｋＨｚ以上３０ＭＨｚ以下(この場合、１３.５６ＭＨｚ）の電源の２つの周波数が印加されている。平面板の表面はシリコンで形成されており、シリコンの表面に形成した複数の穴から原料ガスが真空容器内に導入される。
１３.５６ＭＨｚ 電源の電磁波は平面板に配置されたシリコンの表面とプラズマの間で形成される電位を調節する機能を持つ。被加工試料には８００ｋＨｚ電源の電磁波が供給され、プラズマから被加工試料に入射するイオンエネルギーを制御する。
【０００８】
この装置により、シリコン酸化膜をエッチングする場合には、原料ガスにアルゴンとＣ4Ｆ8の混合ガスを用いる。原料ガスの圧力は２Ｐａである。平面板には４５０ＭＨｚ電源から８００Ｗの電力を供給し、プラズマを形成する。また、平面板に１３.５６ＭＨｚ 電源から３００Ｗの電力を４５０ＭＨｚに重畳して印加する。
【０００９】
このような装置では、プラズマ生成とは独立にプラズマ内の活性種が制御可能となる。特に被加工試料と平面板の間隔，平面板上の材質及び平面板に重畳して印加する電磁波を制御することで、活性種制御効果を飛躍的に増大でき、高精度なプラズマ処理が実現できることが記載されている。
【００１０】
〔従来技術３〕
また、他のプラズマ処理装置としては、例えば、特開平１１−３７９９号公報に記載のような装置が知られている。該公報には、ベースチャンバ部の上にプラズマ生成部を設けた処理チャンバと、高周波電源が接続されたアンテナと、処理チャンバ内に設置された基板載置用ステージと、基板載置用ステージに接続したバイアス用電源と、処理チャンバ内に供給される処理ガスの流れを制御する傾斜型シャワープレートとによって構成された装置が開示されている。なお、プラズマの生成は、誘導結合型プラズマ源，容量結合型プラズマ源，μ波プラズマ源等いずれのプラズマ源にも適応可能であることが記載されている。
【００１１】
傾斜型シャワープレートは、金属もしくは誘電体の板に、多数の小径の穴（φ０.５ 〜３mm程度）をプレートの中心軸と同心円上に円周方向に沿って斜めに開けてある。これにより、プラズマ領域を通過する原料ガスの流速が円周方向成分を持ち、被処理基板上に輸送される活性種の円周方向の均一性が改善されることが開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、シャワープレート内での放電発生について充分に配慮されていなかった。すなわち、上記従来技術１（ＥＰ２１０６０５Ｂ１公報（特公平７−４０５６７号公報））及び従来技術２（特許第３０６６００７号公報）に記載のように、ウエハが載置される試料台と試料台に対向する電極との間に高周波電力を印加する装置においては、電極に取り付けられたシャワープレートにプラズマから高エネルギーの荷電粒子が垂直方向に入射する。一方、シャワープレートと電極との間にはガス室が形成され、シャワープレートにはガス室と処理室とを連通させるガス供給用の小径の穴が垂直に多数設けられている。シャワープレートに入射する荷電粒子の中にはガス供給用の穴を通過してガス室に入射する荷電粒子もある。ガス供給用の穴径が小さいときにはシャワープレートを通過する荷電粒子の数は少ないが、プラズマエッチング装置の稼働時間が長くなるに従い、荷電粒子によってスパッタされたシャワープレートの穴部が次第に大きくなりシャワープレートを通過する荷電粒子の数が増えてくる。
【００１３】
また、シャワープレート裏面のガス室は、ガス供給用穴のコンダクタンスによって処理室内のガス圧力よりも高いガス圧力になっている。このため、シャワープレートのガス供給用穴を通過した荷電粒子が多くなると、この荷電粒子が起因となりガス室内のガスがプラズマ化される。ガス室内にプラズマが生じると、シャワープレート裏面や電極表面をスパッタし、異物を発生してしまう。異物は処理ガスとともに処理室内に入り、ウエハ表面に堆積して配線不良を引き起こすという問題がある。
【００１４】
なお、上記問題を解決するために、シャワープレートの穴径を更に小さくしておくことも考えられるが、プロセスに必要なガス流量を得るために、穴の数を更に多くする必要があり、シャワープレートの製作コストが増大し望ましくない。
【００１５】
上記従来技術３（特開平１１−３７９９号公報）は、アッシングのような、比較的高圧力(０.１〜１０Torr），大流量（５００sccm〜）の拡散だけでなく原料ガスの流れの影響を受ける圧力領域のプロセスに用いられる装置であり、低圧力（１０Ｐａ(０.０７５Torr）以下）領域、すなわち、原料ガスの流れの影響が少なくなる圧力領域でウエハへの高イオンエネルギー入射を必要とするプロセスについては何ら考慮されていない。
【００１６】
すなわち、従来技術３に開示された装置は、多数の小径の穴をプレートの中心軸と同心円上に円周方向に沿って斜めに開けてある。これにより、プラズマ領域を通過する原料ガスの流れが円周方向成分を持ち、被処理基板上に輸送される活性種の円周方向の均一性を改善することが開示されている。しかしながら、低圧力領域で用いた場合には、原料ガスの流れの影響が少なくなり拡散され易くなるが、それでも原料ガスの流れの影響を皆無にすることはできない。この場合、多数の穴がプレートの中心軸と同心円上に円周方向に沿って斜めに開けてあるので、ウエハ中央部のガスの流れが悪くなり、処理室内ではウエハ中央部でプラズマ反応生成物の滞留が生じて、ウエハ処理の均一性が悪くなるという問題がある。
【００１７】
本発明の目的は、シャワープレートでの異物の発生を抑制するとともに、ウエハ面内の処理の均一性を向上させることのできるプラズマエッチング方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、処理室内に設けられた試料台に試料を配置する工程と、前記試料台に対向して配置された電極側からシャワープレートを介して前記試料の中央に向けて処理ガスを供給する工程と、前記処理室内にプラズマを生成する工程と、前記試料台と前記電極との間に高周波電力を印加し前記プラズマ中の荷電粒子に前記試料への入射エネルギーを与える工程と、前記試料への荷電粒子の入射とは別に前記高周波電力の印加によって生じた前記プラズマから前記電極への入射であって前記シャワープレートの処理ガス供給穴に入射した荷電粒子を中性化する工程と、前記プラズマを用いて前記試料をエッチングする工程とを有することにより、達成される。
【００１９】
さらに、前記試料の中央に向けた処理ガスの供給は、前記シャワープレートの面内を複数の面に分け、該分けられた面内における前記処理ガスの供給方向を同一方向にして行われる。
【００２０】
さらに、前記処理室内を１０Ｐａ以下の処理圧力に維持して行われる。
【００２１】
また、上記目的は、処理室内にプラズマを生成し、該プラズマを用いて試料をエッチング処理するプラズマエッチング方法において、前記試料に対向する電極側に設けたシャワープレートから処理ガスを供給すること、前記処理室内の処理圧力を１０Ｐａ以下にすること、前記試料と前記電極との間にプラズマを生成すること、前記プラズマから前記電極と前記シャワープレートとの間に設けられたガス室に入射される荷電粒子を中性化すること、前記プラズマから前記試料に入射する荷電粒子を用いて前記試料をエッチングすることにより、達成される。
【００２２】
また、上記目的は、１０Ｐａ以下の処理圧力で試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、前記試料からの距離を３０mm以上で該試料径の１／２以下とし、前記試料の中心方向に向けて前記試料の面に対する傾斜角（θ）をθ＜tan-1(ｔ／ｄ）（ここで、シャワープレートの厚さ（ｔ），処理ガス供給孔の径（ｄ））にして処理ガスを供給することにより、達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１ないし図５により説明する。
図１は本発明を適用したプラズマエッチング装置を示す。ここでは、電磁波をアンテナより放射し、磁場との相互作用によってプラズマを生成するＥＣＲ方式のプラズマエッチング装置を示す。プラズマ処理室、この場合、エッチング処理室１の上部には誘電体２を介してＡｌ製のアンテナ３が配置されている。アンテナ３には、同軸線路４およびマッチングボックス５を介して、この場合、周波数４５０ＭＨｚのＵＨＦ電磁波を発生させる高周波電源６が接続されている。エッチング処理室１とアンテナ３との間に設けた誘電体２は高周波電源６からの電磁波を透過可能である。エッチング処理室１の外周部には、エッチング処理室１内に磁場を形成するための磁場コイル７が巻装されている。エッチング処理室１内のアンテナ３の下方には試料であるウエハ９を配置するための試料台としての下部電極１０が設けられている。アンテナ（後述するシャワープレートを含む）と下部電極１０とはおよそ３０mm〜１００mmの間隔に調整される。アンテナと下部電極１０とのこの空間が処理空間となり、この処理空間にプラズマ１３が生成される。下部電極１０には、プラズマ中のイオンにウエハ９への入射エネルギーを与えるための、この場合、周波数８００ｋＨｚの高周波バイアス電源１１と、ウエハ９を下部電極１０に静電吸着させるための直流電源１２とが接続されている。エッチング処理室１の下部には排気口が設けられ、図示を省略した排気装置が接続されている。８はエッチング処理室１内に処理ガスを供給するガス供給装置である。
【００２４】
アンテナ３の下面（下部電極１０側）には導電性、例えば、シリコンや炭素でなるシャワープレート３１が設けてある。図２に示すように、アンテナ３とシャワープレート３１との間にはガス室３３が設けてある。ガス室３３にはガス供給装置８が接続される。シャワープレート３１には図３に示すようにウエハ９の中心方向に向けて傾斜した多数のガス供給孔３２が設けられている。ガス供給孔３２は、この場合、直径の異なる複数の同心円状に並び、図５に示す同一角度（θ）で中心方向に向けて傾斜させて設けてある。傾斜角（θ）は、シャワープレート３１の平面からの角度である。シャワープレート３１の板厚をｔとし、ガス供給孔３２の開口径（実質的にはガス供給孔の孔径）をｄとすれば、角度(θ)＜tan-1(ｔ／ｄ）の関係を満たす角度とする。
【００２５】
なお、シャワープレート３１の製作上の工数低減を考慮し、図４に示すようにシャワープレート３１の面内を複数に分け、分けられた範囲内のガス供給孔３２の方向を同一にして孔加工を容易にするようにしても良い。この場合は、面内を４つに分け、図示の下側の１／４の範囲に上向き（図示において）の同一のガス供給孔を設け、図示の右側の１／４の範囲に左向き（図示において）の同一のガス供給孔を設け、図示の左側の１／４の範囲に右向き（図示において）の同一のガス供給孔を設け、図示の上側の１／４の範囲に下向き（図示において）の同一のガス供給孔を設ける。これにより、孔加工時の方向変えを少なくでき加工工数を低減できる。面内の分け数は、この場合、４つであるが、これに限られるものではない。面内の分け数を増やせば、処理室内でのガスの面内分布をより均等化できる。
【００２６】
ちなみに、８インチ，１２インチのウエハを処理する処理装置においては、処理室内の圧力が概ね１０Ｐａ（７５ｍTorr）以上では処理ガスの流れは粘性流の領域になり、ガスの流れはガス供給孔の方向に大きく影響される。圧力が概ね０.１Ｐａ（０.７５ｍTorr）以下では処理ガスの流れは分子流領域になり、ガス供給孔の方向による影響はほぼなくなる。処理室内の圧力が、概ね０.１Ｐａ〜１０Ｐａの間は処理ガスの流れは中間流になり、圧力の低下とともにガス供給孔の方向による影響は次第に少なくなる。
【００２７】
上述のように構成した装置では、高周波電源６から出力されたＵＨＦ電磁波は、マッチングボックス５，同軸線路４および誘電体２を介して、アンテナ３部からエッチング処理室１内の処理空間に供給される。一方、磁場コイル７による磁界がエッチング処理室１内の処理空間に形成される。電磁波の電界と磁場コイルの磁界との相互作用によって、シャワープレート３１を介してエッチング処理室１内の処理空間に導入されたエッチングガスが効率良くプラズマ化される。このプラズマ１３により、下部電極１０上のウエハ９に所定のエッチング処理が施される。エッチング処理に当たっては、ウエハ９に入射するプラズマ中のイオンの入射エネルギーを高周波バイアス電源１１によって制御し、所望のエッチング形状が得られるよう設定される。シリコン酸化膜等の絶縁膜のエッチング処理のように高いバイアス電圧を必要とするプロセスでは、高周波バイアス電源１１からのＲＦ出力は１ｋＷ以上の出力が必要とされる。
【００２８】
下部電極１０への高周波バイアス電圧の印加によって、処理空間に形成されたプラズマ１３のプラズマ電位は高周波バイアス電圧の周期に同期し周期的に高くなる。プラズマ電位が高くなったときに、プラズマ１３中のイオンが下部電極に対してアース電極となっているアンテナ３に向かって高いエネルギーを持って入射される。本装置では、アンテナ３と同電位になっているシャワープレート３１に向かって入射する。また、アンテナ３に高周波バイアス電圧を印加するときにも、プラズマ１３からシャワープレート３１に向けてイオンや電子の荷電粒子１４が入射する。これにより、シャワープレート３１は荷電粒子１４にアタックされて消耗する。
【００２９】
従来のシャワープレートでは、ガス供給孔がシャワープレートの面に対して、すなわち、ウエハに対して垂直に設けてあるので、ガス供給孔が荷電粒子のアタックを受けて次第に大きくなると、ガス供給孔を通ってシャワープレート裏面のガス室に入射されやすくなる。一方、シャワープレート裏面のガス室内のガス圧力は、ガス供給孔のコンダクタンスにより処理空間の圧力よりも高くなり、放電し易くなっている。このため、ガス室に荷電粒子が入射されると、ガス室内に異常放電が生じ、Ａｌ製のアンテナがプラズマに晒され、その結果発生する異物が飛散することになる。
【００３０】
本実施例は、ガス供給孔３２が角度（θ）で全て傾斜しているので、荷電粒子１４が直接にガス供給孔３２を通過することがない。角度（θ）は前述の関係式によって決められている。これは、ウエハに対し垂直な方向から見たときに、ガス供給孔３２の一方の開口部から他方の開口部が見えないようになっている。これにより、荷電粒子１４がガス供給孔３２に入射した場合、荷電粒子１４はシャワープレート３１のガス供給孔３２の傾斜面に少なくとも１回は衝突する。導電体であるシャワープレート３１へのこの衝突により、荷電粒子１４は中性化される。中性化された荷電粒子がガス室３３に入ってもガス室３３内の処理ガスをプラズマ化することはない。
【００３１】
また、長時間の装置の稼動に伴って、ガス供給孔３２が削られ、孔が大きくなっても荷電粒子が直接に貫通しえる開口面積は小さく、異常放電を生じさせるだけの荷電粒子の量に達するまでに十分な寿命を有することができる。
【００３２】
ガス供給孔３２は、また、ウエハ９の中心方向に向けて傾斜させてあるので、処理空間内のガス分布を良好にできる。すなわち、本実施例の装置は、処理圧力が１０Ｐａ以下、好ましくは、５Ｐａ〜１Ｐａで制御される。この処理圧力における処理ガスのガス流は、中間流の領域にあり、ガス供給孔３２の向きによって処理空間内に多少のガスの流れを形成することができる。これにより、ウエハ周囲から排気される装置において、通常、ウエハ中央部に滞りやすい反応生成物を僅かなガス流れに乗せてウエハ周囲へ運び、排気し易くしている。これにより、ウエハ面内の反応生成物の分布が改善され、エッチング処理のための他の制御、例えば、ウエハ面内のエッチング形状制御がし易くなる。
【００３３】
以上、本一実施例によれば、電極として働くアンテナに設けたシャワープレートのガス供給孔を、ウエハの中心に向けて所定の角度で設けてあるので、ウエハに対向したアンテナ部のシャワープレートからウエハに向けて最適なガス流を形成できるとともに、プラズマからの荷電粒子によるアンテナとシャワープレートとの間での異常放電を防止することができる。これにより、シャワープレートでの異物の発生を抑制できるとともに、ウエハ面内の処理の均一性を向上させることができる。
【００３４】
なお、本実施例では、ＵＨＦ電磁波によるＥＣＲ装置を用いて処理する場合について述べたが、処理圧力が１０Ｐａ以下で下部電極に対向した電極部から処理ガスを供給する装置であれば、特に本実施例に限定されるものではない。例えば、容量結合型のプラズマ処理装置、または下部電極にバイアス電圧を印加し、下部電極の対向面がアース電極となっているような誘導結合型のプラズマ処理装置等を用いて処理する場合にも適用できる。
【００３５】
また、本実施例では、シャワープレートのガス供給孔に傾斜角を設けたものについて述べたが、電極とシャワープレートとの間の異常放電を防止する場合には、図６ないし図８に示すようなガス供給孔にしても同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図６に示すガス供給孔３２ａは、一方の開口孔と他方の開口孔との中心間距離（ｐ）をガス供給孔径（ｄ）以上に離して設けたものである。この場合、ガス供給孔３２ａは、それぞれの開口孔を連通するように予め通路を形成したプレートを、それぞれの開口孔を形成したプレートによって挟むことにより、形成することができる。この場合、荷電粒子１４は必ず開口孔連通用の通路に衝突し、中性化される。
【００３７】
また、図７に示すガス供給孔３２ｂは、一方の開口孔と他方の開口孔との中心間距離（ｐ）をガス供給孔径（ｄ）の１／２以上にし、かつ、それぞれの開口孔に重なり部を設けて孔を連通させたものである。この場合は、荷電粒子１４が直接に通り向ける部分があるが、通過しえる荷電粒子の数は極めて少なくなるので、異常放電は抑制される。
【００３８】
さらに、図８に示すガス供給孔３２ｃは、シャワープレート３１の面に対し垂直な孔であるが、シャワープレート３１の面に平行磁界１５を形成することによって、荷電粒子１４は磁界１５に拘束され、その方向を変えてガス供給孔３２ｃの側面に衝突し中性化される。
【００３９】
本実施例によれば、さらに次の特徴を有する。
（１）試料が配置された処理室内にプラズマを生成する工程と、前記試料に対向し接地電位となるアース電極側からシャワープレートを介して前記試料の中心方向に向けて処理ガスを供給する工程と、前記試料に周波数２ＭＨｚ以下の高周波バイアスを印加する工程と、前記プラズマを用いて前記試料に形成された絶縁膜をエッチングする工程とを有するプラズマエッチング方法。
（２）さらに、前記処理ガスは前記シャワープレートの円周上から前記試料の中心方向に向けて傾斜させて供給するプラズマエッチング方法。
（３）さらに、前記プラズマは周波数３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの電磁波を用いてプラズマ化されるプラズマエッチング方法。
（４）さらに、前記プラズマは前記電磁波と磁場との作用によってプラズマ化されるプラズマエッチング方法。
（５）さらに、前記絶縁膜のエッチングは１０Ｐａ以下の処理圧力で行われるプラズマエッチング方法。
（６）さらに、前記絶縁膜は有機絶縁膜であるプラズマエッチング方法。
（７）また、試料が配置された処理室内にプラズマを生成する工程と、前記試料に対向して設けた電極側からシャワープレートを介して前記試料の中心方向に向けて処理ガスを供給する工程と、前記試料に周波数２ＭＨｚ以下の高周波バイアスを印加する工程と、前記プラズマを用いて前記試料に形成された絶縁膜をエッチングする工程とを有するプラズマエッチング方法。
（８）さらに、前記電極に１３.５６ＭＨｚ以上の高周波電圧を印加するプラズマエッチング方法。
（９）さらに、前記電極に異なる周波数の高周波電力を印加するプラズマエッチング方法。
（１０）処理室内にプラズマを生成し、該プラズマを用いて試料をエッチング処理するプラズマエッチング装置において、前記処理室内に設けられ前記試料を配置する試料台と、前記処理室内に設けられ前記試料台に対向して配置された電極と、前記試料台と前記電極との間に高周波電力を供給する高周波電源と、前記電極の前記試料に対向する側に設けられ前記試料の内側に向けて処理ガスを供給するシャワープレートと、前記シャワープレートに設けられる処理ガス供給孔の傾斜角（θ）を前記シャワープレートの面に対しθ＜tan-1(ｔ／ｄ）（ここで、該シャワープレートの厚さ（ｔ），処理ガス供給孔の径（ｄ））としたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
（１１）さらに、前記試料の中央に向けた処理ガスの供給孔は、前記シャワープレートの面内を複数の面に分け、該分けられた面内における前記処理ガス供給孔の傾斜方向を同一にしたプラズマエッチング装置。
（１２）さらに、前記処理室内を１０Ｐａ以下の圧力に維持する排気装置を有するプラズマエッチング装置。
（１３）さらに、前記高周波電源がプラズマ生成用の電源であるプラズマエッチング装置。
（１４）さらに、前記高周波電源がバイアス電圧印加用の電源であるプラズマエッチング装置。
【００４０】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、シャワープレートでの異物の発生を抑制できるとともに、ウエハ面内の処理の均一性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるプラズマエッチング方法を実施するためのプラズマエッチング装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の装置のプラズマ生成部の詳細を示す縦断面図である。
【図３】図２をＡ−Ａから見たシャワープレートの平面図である。
【図４】図２をＡ−Ａから見たシャワープレートの他の例を示す平面図である。
【図５】シャワープレートの部分断面図である。
【図６】シャワープレートの他に実施例を示す部分断面図である。
【図７】シャワープレートの他に実施例を示す部分断面図である。
【図８】シャワープレートの他に実施例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１…エッチング処理室（プラズマ処理室）、２…誘電体、３…アンテナ、４…同軸線路、５…マッチングボックス、６…高周波電源、７…磁場コイル、８…ガス供給装置、９…ウエハ、１０…下部電極、１１…高周波バイアス電源、１２…直流電源、１３…プラズマ、１４…荷電粒子、１５…磁界、３１…シャワープレート、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…ガス供給孔、３３…ガス室。
Claims (5)
- 処理室内に設けられ試料を配置する試料台と、該試料台に対向して配置された電極と、前記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、前記電極の前記試料台に対向する側に設けられ前記試料に向けて処理ガスを供給するシャワープレートとを備え、前記処理室内にプラズマを生成し、該プラズマを用いて前記試料をエッチング処理するプラズマエッチング装置において、
前記シャワープレートに設けられた複数の処理ガス供給孔の各々において前記試料に対向するシャワープレートの平面に対して傾斜した開口方向が前記試料の中心方向に向くように形成され、且つ、
前記処理ガス供給孔の各々は、前記試料に対し垂直な方向から見たときに、一方の開口部から他方の開口部が見えないように、前記傾斜した処理ガス供給孔の傾斜角（θ）を前記シャワープレートの平面に対し、θ＜ｔａｎ −１ （ｔ／ｄ）（ここで、該シャワープレートの厚さ（ｔ）、処理ガス供給孔の径（ｄ））としたことを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 処理室内に設けられ試料を配置する試料台と、該試料台に対向して配置された電極と、前記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、前記電極の前記試料台に対向する側に設けられ前記試料に向けて処理ガスを供給するシャワープレートとを備え、前記処理室内にプラズマを生成し、該プラズマを用いて前記試料をエッチング処理するプラズマエッチング装置において、
前記シャワープレートの面内を複数の領域に分け、各領域内に設けられた複数の処理ガス供給孔の各々において前記試料に対向するシャワープレートの平面に対して傾斜した開口方向を同一方向に揃え、且つ領域毎に処理ガス供給孔の開口方向を異ならせて形成し、且つ、
前記処理ガス供給孔の各々は、前記試料に対し垂直な方向から見たときに、一方の開口部から他方の開口部が見えないように、前記傾斜した処理ガス供給孔の傾斜角（θ）を前記シャワープレートの平面に対し、θ＜ｔａｎ −１ （ｔ／ｄ）（ここで、該シャワープレートの厚さ（ｔ）、処理ガス供給孔の径（ｄ））としたことを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 請求項１又は２において、
前記処理室内の処理圧力を１０Ｐａ以下に維持するように構成したことを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 処理室内に処理ガスを導入してプラズマを生成し、該プラズマを用いて試料をエッチング処理するプラズマエッチング装置に用いられ、前記試料に対向する位置に設けられる前記処理ガスを供給するためのシャワープレートにおいて、
設けられた複数の処理ガス供給孔の各々において前記試料に対向するシャワープレートの平面に対して傾斜した開口方向が前記試料の中心方向に向くように形成され、且つ、
前記処理ガス供給孔の各々は、前記試料に対し垂直な方向から見たときに、一方の開口部から他方の開口部が見えないように、前記傾斜した処理ガス供給孔の傾斜角（θ）を前記シャワープレートの平面に対し、θ＜ｔａｎ −１ （ｔ／ｄ）（ここで、該シャワープレートの厚さ（ｔ）、処理ガス供給孔の径（ｄ））としたことを特徴とするシャワープレート。 - 処理室内に処理ガスを導入してプラズマを生成し、該プラズマを用いて試料をエッチング処理するプラズマエッチング装置に用いられ、前記試料に対向する位置に設けられる前記処理ガスを供給するためのシャワープレートにおいて、
前記シャワープレートの面内を複数の領域に分け、各領域内に設けられた複数の処理ガ ス供給孔の各々において前記試料に対向するシャワープレートの平面に対して傾斜した開口方向を同一方向に揃え、且つ領域毎に処理ガス供給孔の開口方向を異ならせて形成し、且つ、
前記処理ガス供給孔の各々は、前記試料に対し垂直な方向から見たときに、一方の開口部から他方の開口部が見えないように、前記傾斜した処理ガス供給孔の傾斜角（θ）を前記シャワープレートの平面に対し、θ＜ｔａｎ −１ （ｔ／ｄ）（ここで、該シャワープレートの厚さ（ｔ）、処理ガス供給孔の径（ｄ））としたことを特徴とするシャワープレート。
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