JPH04105531U - エツチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］電子サイクロトロン共鳴型の反応性イオンビー
ムエッチング装置においてシャッター閉時にエッチング
ガスのラジカル粒子が被エッチング体をエッチングする
のを防止する。 ［構成］実施例装置はマイクロ波発生器１０、プラズマ
室１２、磁場発生器１４、エッチング室１６、イオン引
出し電極１８１、１８２、シャッター２０及びホルダー
部３６とガス流路４２及び駆動部４４とを備える。ガス
流路４２は被エッチング体３６に対しエッチング防止ガ
ス例えば不活性ガスを供給するガス噴出口４２１を有す
る。駆動部４４はガス流路４２を移動し位置決めする流
路移動機構４４１、シャッター２０を移動し位置決めす
る移動機構４４２、及びこれら移動機構の動作を制御す
る制御部４４３とから成る。シャッター２０の閉時に被
エッチング体３６を不活性ガスの層で覆うことにより目
的を達成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は電子サイクロトロン共鳴型の反応性イオンビームエッチング装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、反応性イオンビームエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）は半導体素子の微細加工に供されており、その代表 的なものとして電子サイクロトロン共鳴を利用したエッチングが知られている。 図３を参照し、電子サイクロトロン共鳴を利用した従来の反応性イオンビームエ ッチング装置につき説明する。図３は従来の反応性イオンビームエッチング装置 の一例の全体構成を概略的に示す断面図である。

【０００３】 同図に示す従来のエッチング装置はマイクロ波発生器１０、プラズマ室１２、 磁場発生器１４、エッチング室１６、イオン引出し電極１８１、１８２、シャッ ター２０及びホルダー部３８を備えて成る。

【０００４】 プラズマ室１２はマイクロ波導波管２２の一端とマイクロ波導入用窓２４を介 して接続し、このマイクロ波導波管２２の他端はマイクロ波発生器１０と接続す る。マイクロ波導波管２２は軸線に直交する断面が矩形状の中空管から成り、マ イクロ波導入用窓２４は石英板から成る。

【０００５】 さらにプラズマ室１２はエッチングガス流路２６を介してエッチングガス源２ ８と接続する。エッチングガス源２８は、エッチングガスとして塩素ガスＣｌ₂ を供給する。

【０００６】 またプラズマ室１２の壁内に冷媒溜め３０としての空間を設け、この冷媒溜め ３０を冷媒の流入路３２及び流出路３４に接続する。必要に応じて、冷媒溜め３ ０に冷媒を流通させプラズマ室１２を冷却する。

【０００７】 エッチング室１６はプラズマ室１２と連通して連結し、これらの連結部分にイ オン引出し電極１８１、１８２を設ける。またエッチング室１６は排ガス流路４ ０を介し図示しない排気系と接続する。そしてエッチング室１６に、被エッチン グ体３６を位置決めするためのホルダー部３８と、エッチングガスのイオン粒子 を遮るためのシャッター２０とを設ける。シャッター２０をイオン引出し電極１ ８１、１８２近傍に配置する。

【０００８】 磁気発生器１４は円環状の磁気コイルを有し、この磁気コイルによりプラズマ 室１２に対し軸対称磁場を形成する。

【０００９】 エッチングを行なう場合には、プラズマ室１２内にエッチングガス及びマイク ロ波を導入すると共に磁場発生器１４によりプラズマ室１２に対し磁場を形成す る。一般にはマイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚ及び磁場の磁束密度を８７５ Ｇとする。

【００１０】 するとマイクロ波及び磁場の作用によって、電子がプラズマ室１２内でサイク ロトロン運動を行なう。電子はエッチングガスと衝突を繰り返しその結果エッチ ングガスのイオン粒子がプラズマ室１２内に生じる。このときプラズマ室１２内 は高温になるため、プラズマ室１２内にはエッチングガスのラジカル粒子も生じ る。

【００１１】 イオン粒子は、イオン引出し電極１８１、１８２が形成する電界によりプラズ マ室１２からエッチング室１６に向けて加速され、イオンビームとなってエッチ ング室１６内に入射する。

【００１２】 イオンビームの速度や粒子数そのほかの条件が所望のエッチング条件で安定化 するまでの間、図にも示すようにイオン引出し電極１８１、１８２と被エッチン グ体３６との間にシャッター２０を配置し（シャッター２０を閉じ）シャッター ２０によりイオンビームを遮って被エッチング体３６にイオンビームが入射する のを防止する。

【００１３】 イオンビームの速度等が安定化したら、イオンビームを遮らない位置にシャッ ター２０を移動させて（シャッター２０を開いて）イオンビームを被エッチング 体３６に照射し、被エッチング体３６のエッチングを行なう。

【００１４】 エッチングガスのラジカル粒子は、電荷を持たないのでイオン引出し電極１８ １、１８２による加速は受けないが、拡散によりエッチング室１６内へ入射し被 エッチング体３６に達して被エッチング体３６をエッチングする。

【００１５】 被エッチング体３６のエッチング量が所定量になったら、エッチングガス及び マイクロ波の供給と磁場の形成とを停止する。これと共にシャッター２０を閉じ て、被エッチング体３６が不要にエッチングされるのを防止する。被エッチング 体３６の温度が所定温度例えば室温まで下がったら後工程を行なうべく、被エッ チング体３６をエッチング室１６から取りだす。尚、シャッター２０は図示しな いシャッター駆動部により開いたり閉じたりされる。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながらエッチングガスのラジカル粒子は拡散により被エッチング体に達 するので、シャッターを閉じてもラジカル粒子が被エッチング体に達するのを阻 むことができない。従ってイオンビームの速度等が安定化するまでの間に被エッ チング体がエッチングされ、その結果、被エッチング体のエッチング量を精度良 く制御することが難しくなるという問題点があった。

【００１７】 この考案の目的は、上述した従来の問題点を解決するため、シャッターを閉じ たときにラジカル粒子が被エッチング体に達するのを防止できるようにしたエッ チング装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

この目的の達成を図るため、この考案のエッチング装置は、マイクロ波発生器 と、マイクロ波発生器及びエッチングガス源と接続するプラズマ室と、プラズマ 室に対して磁場を形成する磁場発生器と、プラズマ室と連通するエッチング室と 、プラズマ室内に生じたエッチングガスのイオン粒子をプラズマ室からエッチン グ室に向けて加速する電界を形成するイオン引出し電極と、エッチング室に設け た被エッチング体を位置決めするためのホルダー部と、エッチング室に設けたエ ッチングガスのイオン粒子を遮るためのシャッターとを備えて成る電子サイクロ トロン共鳴型のエッチング装置において、被エッチング体に対しエッチング防止 ガスを供給するガス噴出口を有するエッチング防止ガス流路を設けて成ることを 特徴とする。

【００１９】

【作用】

このような構成によれば、エッチング装置はエッチング防止ガス流路を備えこ のガス流路は被エッチング体に対しエッチング防止ガスを供給するガス噴出口を 有する。

【００２０】 従ってプラズマ室内で生じたエッチングガスのラジカル粒子が、拡散によりエ ッチング室内に入り込んできた場合に、被エッチング体に対しエッチング防止ガ スを供給することにより被エッチング体をエッチング防止ガスで覆うことができ る。その結果、ラジカル粒子が被エッチング体に達する確率は非常に小さくなる ので、被エッチング体のラジカル粒子によるエッチングを起きにくくすることが できる或いはほとんど無くすことができる。

【００２１】

【実施例】

以下、図面を参照し、この考案の一実施例につき説明する。尚、図面はこの考 案が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、従ってこの考案を図示例に 限定するものではない。

【００２２】 図１はこの考案の一実施例の全体構成を概略的に示す断面図である。尚、従来 と同様の構成成分については同一の符号を付して示す。以下の説明では、従来と 同様の点についてはその詳細な説明を省略し、主として従来と相違する点につき 説明する。

【００２３】 この実施例のエッチング装置は、マイクロ波発生器１０、プラズマ室１２、磁 場発生器１４、エッチング室１６、イオン引出し電極１８１、１８２、シャッタ ー２０及びホルダー部３８と、エッチング防止ガス流路４２及び駆動部４４とを 備えて成る。

【００２４】 エッチング防止ガス流路４２は被エッチング体３６例えば化合物半導体基板又 はシリコン基板に対しエッチング防止ガス例えば不活性ガスを供給するガス噴出 口４２１を有する。このエッチング防止ガス流路４２の一方の部分をエッチング 防止ガス源例えば不活性ガス源４６と接続すると共に、その他方の部分にガス噴 出口４２１を設け、ガス噴出口４２１をエッチング室１６内に配置する。不活性 ガス源４６は不活性ガス例えばアルゴンガスを供給する。

【００２５】 駆動部４４はエッチング防止ガス流路４２特にガス噴出口４２１の移動及び位 置決めを行なう流路移動機構４４１と、シャッター２０の移動及び位置決めを行 なうシャッター移動機構４４２と、これら移動機構４４１、４４２の動作を制御 する制御部４４３とから成る。これら移動機構４４１及び４４２は油圧機構、電 磁機構及びそのほかの任意好適な機械的或いは物理的な機構から成る。

【００２６】 シャッター移動機構４４２は、シャッター２０を閉じるときシャッター２０を ホルダー部３８及びイオン引出し電極１８１、１８２の間に位置決めする。この ときのシャッター２０の位置決め位置を、以後第一のシャッター位置と表す。エ ッチングガスのイオンビームは、シャッター２０が第一のシャッター位置にある とき、シャッター２０により遮られ被エッチング体３６に入射しない。またシャ ッター移動機構４４２は、シャッター２０を開いたときエッチングガスのイオン ビームが被エッチング体３６に入射するのを妨げない位置に、シャッター２０を 位置決めする。このときのシャッター２０の位置決め位置を、以後第二のシャッ ター位置と表す。

【００２７】 シャッター２０は、シャッター移動機構４４２により第一及び第二のシャッタ ー位置の間を移動される。

【００２８】 流路移動機構４２１は、シャッター２０を閉じたときにガス噴出口４２１がシ ャッター２０及びホルダー部３８の間に位置するようにエッチング防止ガス流路 ４２を位置決めする。このときのエッチング防止ガス流路４２の位置決め位置を 第一の流路位置と表す。また流路移動機構４２１は、シャッター２０を開いたと きにエッチングガスのイオンビームが被エッチング体３６に入射するのをエッチ ング防止ガス流路４２が妨げない位置に、エッチング防止ガス流路４２を位置決 めする。このときのエッチング防止ガス流路４２の位置決め位置を第二の流路位 置と表す。

【００２９】 エッチング防止ガス流路４２は流路移動機構４４１により第一及び第二の流路 位置の間を移動される。

【００３０】 図２はこの実施例装置の動作説明に供する図であり、同図（Ａ）はシャッター を閉じているときの動作状態及び同図（Ｂ）はシャッターを開いているときの動 作状態を示す。

【００３１】 まず図２（Ａ）にも示すように、エッチングを行なうため被エッチング体３６ をホルダー部３８に取り付けたら、シャッター２０を第一のシャッター位置に位 置決めしてシャッター２０を閉じると共に、エッチング防止ガス流路４２を第一 の流路位置に位置決めしてガス噴出口４２１及び被エッチング体３６を相対向さ せる。そして不活性ガス例えばアルゴンガスを被エッチング体３６に噴きつけ、 被エッチング体３６を不活性ガスの層で覆う。

【００３２】 次いでプラズマ室１２内にエッチングガス及びマイクロ波を導入すると共に磁 場発生器１４によりプラズマ室１２に対し軸対称磁場を形成し、プラズマ室１２ 内にエッチングガスのイオン粒子及びラジカル粒子を生じさせる。イオン粒子は イオン引出し電極１８１、１８２により加速されイオンビームとなってエッチン グ室１６へ入射する。ラジカル粒子はプラズマ室１２からエッチング室１６内へ 拡散により入射する。

【００３３】 図２（Ａ）にも示すように、イオンビームの速度や粒子数等の条件が所望のエ ッチング条件で安定化するまでの間、シャッター２０でイオンビームを遮ぎるこ とによりイオンビームが被エッチング体３６に入射するのを阻止し被エッチング 体３６のエッチングを防止する。またイオンビームの速度等が安定化するまでの 間、不活性ガスの層で被エッチング体３６を覆うことにより、ラジカル粒子が被 エッチング体３６に達するのを阻止し被エッチング体３６のエッチングを防止す る。不活性ガスは被エッチング体３６をエッチングしない。被エッチング体３６ のエッチングを防止できるのであれば、被エッチング体３６の全部を不活性ガス の層で覆ってもよいし、被エッチング体３６の一部を不活性ガスの層で覆っても よい。

【００３４】 イオンビームの速度等が安定化したら、被エッチング体３６に不活性ガスを噴 きつけるのを止め、そののち速やかに、図２（Ｂ）にも示すようにシャッター２ ０を第二のシャッター位置に位置決めしシャッター２０を開くと共に、エッチン グ防止ガス流路４２を第二の流路位置に位置決めする。シャッター２０及びエッ チング防止ガス流路４２はイオンビームを妨げないので、イオンビームは被エッ チング体３６に入射し被エッチング体３６をエッチングする。また不活性ガスの 層は被エッチング体３６を覆わないので、ラジカル粒子は被エッチング体３６に 達し被エッチング体３６をエッチングする。

【００３５】 被エッチング体３６のエッチング量が所定量に達したら、シャッター２０を閉 じてイオンビームを遮ると共に、ガス噴出口４２１を被エッチング体３６と対向 させ不活性ガスの層で被エッチング体３６を覆い、所定量以上に被エッチング体 ３６がエッチングされるのを防止する。

【００３６】 この考案は上述した実施例にのみ限定されるものではなく、従って各構成成分 の形状、配設位置、配設個数、形成材料及びそのほかの条件を任意好適に変更す ることができる。特にエッチング装置各部の構成、接続関係及び配設位置や、エ ッチングガス及びエッチング防止ガスの組成を、任意好適に変更してよい。エッ チング防止ガスとしてアルゴンガス、窒素ガス、水素ガス及びそのほかの、被エ ッチング体のエッチングを防止できる任意好適なガスを用いることができ、不活 性ガスのほか、例えば被エッチング体を化学的にエッチングせずかつエッチング ガスと化学的に反応しないガス或いはエッチングガスと化学反応を起こしても被 エッチング体を化学的にエッチングする反応生成物を生じないガスを用いること ができる。

【００３７】

【考案の効果】

上述した説明からも明らかなように、この考案のエッチング装置は、被エッチ ング体に対しエッチング防止ガスを供給するガス噴出口を有するエッチング防止 ガス流路を備える。

【００３８】 従って、プラズマ室内で生じたエッチングガスのラジカル粒子が拡散によりエ ッチング室内に入り込んできた場合に、被エッチング体に対しエッチング防止ガ スを供給することにより被エッチング体をエッチング防止ガスの層で覆うことが できる。

【００３９】 従ってシャッターを閉じている時、被エッチング体をエッチング防止ガスの層 で覆うことにより、ラジカル粒子が被エッチング体に達する確率は非常に小さく なるので被エッチング体のラジカル粒子によるエッチングを起きにくくすること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の全体構成を概略的に示す
断面図である。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は実施例装置の動作状態の説
明に供する図である。

【図３】従来装置の全体構成を概略的に示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０：マイクロ波発生器 １２：プラズマ室 １４：磁場発生器 １６：エッチング室 １８１、１８２：イオン引出し電極 ２０：シャッター ３６：被エッチング体 ３８：ホルダー部 ４２：エッチング防止ガス流路 ４２１：ガス噴出口

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波発生器と、該マイクロ波発生
   器及びエッチングガス源と接続するプラズマ室と、該プ
   ラズマ室に対して磁場を形成する磁場発生器と、前記プ
   ラズマ室と連通するエッチング室と、前記プラズマ室内
   に生じたエッチングガスのイオン粒子を前記プラズマ室
   からエッチング室に向けて加速する電界を形成するイオ
   ン引出し電極と、前記エッチング室に設けた被エッチン
   グ体を位置決めするためのホルダー部と、前記エッチン
   グ室に設けたエッチングガスのイオン粒子を遮るための
   シャッターとを備えて成る電子サイクロトロン共鳴型の
   エッチング装置において、前記被エッチング体に対しエ
   ッチング防止ガスを供給するガス噴出口を有するエッチ
   ング防止ガス流路を設けて成ることを特徴とするエッチ
   ング装置。
2. 【請求項２】 前記シャッターを閉じたときに、前記ガ
   ス噴出口をシャッター及びホルダー部の間に位置させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。