JP7350643B2 - 誘導結合プラズマエッチング装置およびプラズマ生成機構 - Google Patents
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Description
この発明の第2の局面による誘導結合プラズマエッチング装置では、上記のように、凹部の断面視において、凹部の互いに対向する内側面の少なくとも一部は、凹部の開口端よりも、凹部の幅方向外側に窪むように形成されており、かつ、凹部の断面視において、凹部の開口端の幅が、凹部の内側面の開口端以外の部分の最大幅よりも小さくなるように構成されている。これにより、誘電体部の内側から見て、内側面において庇となる(見えない)部分が生じる。その結果、基板からスパッタされた物質が、内側面において庇となる部分の裏側には付着しない。これにより、凹部の断面が長方形形状の場合に比べて、誘電体部の真空側の面が汚れるのがより抑制されるので、プラズマをより安定した状態で維持することができる。その結果、基板のエッチングレートが変化するのを抑制することができる。また、誘電体部に導電体が付着すると、誘電体が高周波電力を消費することになり、その結果としてジュール熱(誘導加熱)が発生する。この誘導加熱により誘電体部が過剰に加熱されることで誘電体部が破損する懸念がある。そこで、上記のように、誘電体部の真空側の面が汚れるのがより抑制されることによって、誘導加熱に起因して、誘電体部が破損するのを抑制することができる。
この発明の第3の局面による誘導結合プラズマエッチング装置では、上記のように、凹部の断面視において、凹部の互いに対向する内側面の少なくとも一部は、凹部の開口端よりも、凹部の幅方向外側に窪むように形成されている。これにより、誘電体部の内側から見て、内側面において庇となる(見えない)部分が生じる。その結果、基板からスパッタされた物質が、内側面において庇となる部分の裏側には付着しない。これにより、凹部の断面が長方形形状の場合に比べて、誘電体部の真空側の面が汚れるのがより抑制されるので、プラズマをより安定した状態で維持することができる。その結果、基板のエッチングレートが変化するのを抑制することができる。また、誘電体部に導電体が付着すると、誘電体が高周波電力を消費することになり、その結果としてジュール熱(誘導加熱)が発生する。この誘導加熱により誘電体部が過剰に加熱されることで誘電体部が破損する懸念がある。そこで、上記のように、誘電体部の真空側の面が汚れるのがより抑制されることによって、誘導加熱に起因して、誘電体部が破損するのを抑制することができる。
ここで誘電体部の側面にコイル部を巻回した場合、コイル部により生成された磁界は、誘電体部の軸線方向に沿うように発生する。そこで、上記のように構成することによって、誘電体部の軸線方向および周方向に沿うように汚れが付きにくい部分が生成されるので、この部分を介して、コイル部により生成された磁界は、真空空間に侵入することができる。その結果、プラズマを容易に安定した状態で維持することができる。
また、コイル部から生成される高周波磁界が通過可能な領域を大きくすることができる。
図1~図4を参照して、第1実施形態による誘導結合プラズマエッチング装置1の構成について説明する。誘導結合プラズマエッチング装置1は、半導体基板Kをエッチングするように構成されている。なお、本願では、エッチング対象物は、金、銀、プラチナ、チタン、銅等の金属膜およびこれらの元素の化合物からなる膜の他、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)、InP、AlGaInPなどの3元系・4元系材料等の難エッチング材料のような導電性物質を例示できる。
誘導結合プラズマエッチング装置1のエッチング対象物は、SiCである。エッチングマスクは、銅などのメタルマスクである。使用ガスは、SF6である。使用ガスの流量は、300sccmである。使用ガスの圧力は、3Paである。コイル部41の高周波周波数は、13.56MHzであり、供給される電力は、2500Wである。なお、好ましい周波数は、13.56MHz以上26MHz以下(試料台51の高周波周波数と比べて同等又はより高い周波数)である。また、試料台51に印加される電圧の周波数は、13.56MHzであり、試料台51に供給されるバイアス電力は、500Wである。なお、好ましい周波数は、380kHz以上13.56MHz以下である。なお、好ましい周波数は、2MHzなどでもよい。また、好ましいバイアス電力は、0W以上1000W以下であり、バイアス電力の上限は、下地選択比(オーバーエッチによる下地へのダメージなど)やマスク選択比などで決まる。また、より好ましいバイアス電力は、100W以上1000W以下であり、メタルスパッタ量が比較的多いバイアス電力印加範囲で、本発明の後述する溝部71を設けることが有効である。また、試料台51のチラー機構(冷媒)の温度は、20℃である。
誘電体部7の構成について、具体的に説明する。なお、図2(b)は、円筒形状の誘電体部7が展開された図(誘電体部7を切り開いて内壁面を平面にした図)を示している。
図3に示すように、コイル部41に高周波電流I1が流される。これにより、コイル部41に流れる高周波電流I1に対応するように、高周波磁界Bが発生する。図3では、コイル部41に右回りに高周波電流I1が流れる。この場合、右ネジの法則に従って、右回りに高周波磁界Bが発生する。次に、高周波磁界Bを打ち消す向きに誘導電流I2が発生する。なお、誘導電流I2は、高周波電流I1が流れる向きとは逆向きに流れる。これにより、プラズマPが生成される。
図1に示すように、真空チャンバ2のプラズマ生成空間SP1にプラズマPが発生されるとともに維持される。そして、試料台51にバイアス電力が印加されることにより、プラズマ化されたイオンが、試料台51に載置された半導体基板Kに入射する。そして、半導体基板Kからスパッタされた物質M(導電性物質など)が隔壁の誘電体部7の内周面7bに付着する。
図5(a)に示すように、軸線方向Zにおいて、溝部72が、誘電体部7の一方端に達しているが他方端に達しないように設けられていてもよい。また、図5(b)に示すように、溝部73が、誘電体部7の両端に達するように設けられていてもよい。また、図5(c)に示すように、溝部74が、櫛歯状に設けられていてもよい。つまり、誘電体部7の一方端に達しているが他方端に達しない溝部74と、誘電体部7の一方端には達していないが他方端に達している溝部74とが周方向Cに沿って交互に設けられていてもよい。
第2実施形態では、図7(a)に示すように、誘電体部7cでは、溝部86は、円筒形状の誘電体部7cの内周面7dにおいて、円筒形状の誘電体部7cの周方向Cに沿って延びるように設けられている。溝部86は、円周状(つまり、周方向Cに沿って途切れることなく)設けられている。また、溝部86は、誘電体部7cの内周面7dにおいて、軸線方向Zに沿って、略等間隔で複数設けられている。また、内周面7dは、特許請求の範囲の「真空側の面」の一例である。
図8(a)および図8(b)に示すように、溝部86c(溝部86d)が、周方向Cに交差するように設けられていてもよい。また、溝部が螺旋状に設けられていてもよい。
第3実施形態では、図10(a)に示すように、誘電体部7eには、円筒形状の誘電体部7eの軸線方向Zに沿って延びるように設けられている第1溝部88aと、周方向Cに沿って延びるように設けられている第2溝部88bとが設けられている。第1溝部88aと第2溝部88bとは、それぞれ、複数個ずつ設けられている。また、第1溝部88aは、誘電体部7eの内周面7fにおいて、軸線方向Zの両端に達しないように設けられている。なお、第1溝部88aおよび第2溝部88bの構成は、上記第1実施形態、第1実施形態の変形例、第2実施形態、および、第2実施形態の変形例と同様である。また、内周面7fは、特許請求の範囲の「真空側の面」の一例である。
図11(a)に示すように、第1溝部89aが、誘電体部7eの内周面7fにおいて、軸線方向Zの両端に達するように設けられていてもよい。また、図11(b)に示すように、第1溝部89bが、誘電体部7eの内周面7fにおいて、軸線方向Zの一方端のみに達するように設けられていてもよい。また、図11(c)に示すように、軸線方向Zの一方端のみに達する第1溝部89cと、軸線方向Zの両端に達する第1溝部89dとが、周方向Cに沿って、交互に設けられていてもよい。なお、溝部88a、88b、89a~89dは、特許請求の範囲の「凹部」の一例である。
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
Claims (8)
- 基板をエッチングする誘導結合プラズマエッチング装置であって、
前記基板が配置される真空チャンバと、
前記真空チャンバの内部の真空空間を形成する、少なくとも一部が円筒形状を有する誘電体部と、
前記誘電体部の側面でかつ大気側に巻回され、前記真空空間に供給されたエッチングガスをプラズマ化させるコイル部を含むプラズマ生成機構とを備え、
前記誘電体部の真空側の面には、凹部が設けられており、
前記凹部の断面視において、前記凹部の互いに対向する内側面の少なくとも一部は、前記凹部の開口端よりも、前記凹部の幅方向外側に窪むように形成されており、
前記凹部の開口幅に対する前記凹部の深さの比であるアスペクト比は、1未満である、誘導結合プラズマエッチング装置。 - 前記凹部の断面視において、前記凹部の開口端の幅が、前記凹部の前記内側面の前記開口端以外の部分の最大幅よりも小さくなるように構成されている、請求項1に記載の誘導結合プラズマエッチング装置。
- 前記凹部の断面視において、前記凹部の互いに対向する内側面の少なくとも一部は、前記凹部の開口端側から前記開口端とは反対側に向かって、互いの間隔が徐々に広くなる逆テーパ状に構成されている、請求項2に記載の誘導結合プラズマエッチング装置。
- 基板をエッチングする誘導結合プラズマエッチング装置であって、
前記基板が配置される真空チャンバと、
前記真空チャンバの内部の真空空間を形成する、少なくとも一部が円筒形状を有する誘電体部と、
前記誘電体部の側面でかつ大気側に巻回され、前記真空空間に供給されたエッチングガスをプラズマ化させるコイル部を含むプラズマ生成機構とを備え、
前記誘電体部の真空側の面には、凹部が設けられており、
前記凹部の断面視において、前記凹部の互いに対向する内側面の少なくとも一部は、前記凹部の開口端よりも、前記凹部の幅方向外側に窪むように形成されており、
前記凹部の断面視において、前記凹部の開口端の幅が、前記凹部の前記内側面の前記開口端以外の部分の最大幅よりも小さくなるように構成されており、
前記凹部の断面視において、前記凹部の互いに対向する内側面の少なくとも一部は、前記凹部の開口端側から前記開口端とは反対側に向かって、互いの間隔が徐々に広くなる孤状に構成されている、誘導結合プラズマエッチング装置。 - 基板をエッチングする誘導結合プラズマエッチング装置であって、
前記基板が配置される真空チャンバと、
前記真空チャンバの内部の真空空間を形成する、少なくとも一部が円筒形状を有する誘電体部と、
前記誘電体部の側面でかつ大気側に巻回され、前記真空空間に供給されたエッチングガスをプラズマ化させるコイル部を含むプラズマ生成機構とを備え、
前記誘電体部の真空側の面には、凹部が設けられており、
前記凹部の断面視において、前記凹部の互いに対向する内側面の少なくとも一部は、前記凹部の開口端よりも、前記凹部の幅方向外側に窪むように形成されており、
前記凹部の断面視において、前記凹部の開口端の幅が、前記凹部の前記内側面の前記開口端以外の部分の最大幅よりも小さくなるように構成されており、
前記凹部の断面視において、前記凹部は、非対称な形状を有する、誘導結合プラズマエッチング装置。 - 基板をエッチングする誘導結合プラズマエッチング装置であって、
前記基板が配置される真空チャンバと、
前記真空チャンバの内部の真空空間を形成する、少なくとも一部が円筒形状を有する誘電体部と、
前記誘電体部の側面でかつ大気側に巻回され、前記真空空間に供給されたエッチングガスをプラズマ化させるコイル部を含むプラズマ生成機構とを備え、
前記誘電体部の真空側の面には、凹部が設けられており、
前記凹部の断面視において、前記凹部の互いに対向する内側面の少なくとも一部は、前記凹部の開口端よりも、前記凹部の幅方向外側に窪むように形成されており、
前記凹部の断面視において、前記凹部は、平行四辺形形状を有する、誘導結合プラズマエッチング装置。 - 基板をエッチングする誘導結合プラズマエッチング装置であって、
前記基板が配置される真空チャンバと、
前記真空チャンバの内部の真空空間を形成する、少なくとも一部が円筒形状を有する誘電体部と、
前記誘電体部の側面でかつ大気側に巻回され、前記真空空間に供給されたエッチングガスをプラズマ化させるコイル部を含むプラズマ生成機構とを備え、
前記誘電体部の真空側の面には、凹部が設けられており、
前記凹部の断面視において、前記凹部の互いに対向する内側面の少なくとも一部は、前記凹部の開口端よりも、前記凹部の幅方向外側に窪むように形成されており、
前記凹部は、前記誘電体部の真空側の面において、前記誘電体部の軸線方向に沿って延びるように設けられている溝部と、前記誘電体部の周方向に沿って延びるように設けられている溝部とを含む、誘導結合プラズマエッチング装置。 - 真空チャンバの内部の真空空間を形成する、少なくとも一部が円筒形状を有する誘電体部と、
前記誘電体部の側面でかつ大気側に巻回され、前記真空空間に供給されたエッチングガスをプラズマ化させるコイル部とを備え、
前記誘電体部の真空側の面には、凹部が設けられており、
前記凹部の断面視において、前記凹部の互いに対向する内側面の少なくとも一部は、前記凹部の開口端よりも、前記凹部の幅方向外側に窪むように形成されており、
前記凹部の開口幅に対する前記凹部の深さの比であるアスペクト比は、1未満である、プラズマ生成機構。
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