JPH05347277A - 基体および薄膜の表面の正確な成形のためのプラズマエッチング領域の閉込め方法および装置 - Google Patents
基体および薄膜の表面の正確な成形のためのプラズマエッチング領域の閉込め方法および装置Info
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- JPH05347277A JPH05347277A JP4333308A JP33330892A JPH05347277A JP H05347277 A JPH05347277 A JP H05347277A JP 4333308 A JP4333308 A JP 4333308A JP 33330892 A JP33330892 A JP 33330892A JP H05347277 A JPH05347277 A JP H05347277A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、ＲＦ励起プラズマを限定された領
域に閉込めて基体表面上で正確に走査可能な非接触材料
除去ツールを提供することを目的とする。 【構成】 プラズマ室空洞14を限定する第１の誘電絶縁
体16を含む手段と反応ガスをプラズマ室空洞14に供給す
る供給管24およびガス拡散器20と、ＲＦパワーをプラズ
マ室空洞内の前記反応ガスに供給する電極22を備えてい
る基体の局部化された領域における局部プラズマエッチ
ング反応を発生する手段と、プラズマ室空洞14の外部周
縁を包囲してプラズマ室空洞14の外側でのプラズマ発生
を抑制する第２の誘電絶縁からなる手段と、基体の異な
る局部化領域に対して局部プラズマエッチング反応の位
置を調節するように前記基体に関して前記プラズマ室空
洞の位置を調節するＸ−Ｙ位置設定装置とを備えている
ことを特徴とする。
域に閉込めて基体表面上で正確に走査可能な非接触材料
除去ツールを提供することを目的とする。 【構成】 プラズマ室空洞14を限定する第１の誘電絶縁
体16を含む手段と反応ガスをプラズマ室空洞14に供給す
る供給管24およびガス拡散器20と、ＲＦパワーをプラズ
マ室空洞内の前記反応ガスに供給する電極22を備えてい
る基体の局部化された領域における局部プラズマエッチ
ング反応を発生する手段と、プラズマ室空洞14の外部周
縁を包囲してプラズマ室空洞14の外側でのプラズマ発生
を抑制する第２の誘電絶縁からなる手段と、基体の異な
る局部化領域に対して局部プラズマエッチング反応の位
置を調節するように前記基体に関して前記プラズマ室空
洞の位置を調節するＸ−Ｙ位置設定装置とを備えている
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無線周波数（ＲＦ）で
励起されたプラズマを閉込める方法および装置に関し、
特に基体表面の不均一性が修正されることができるＲＦ
励起プラズマをエッチング可能な基体の局部化された十
分に限定された領域に閉込める方法および装置に関す
る。本発明は非常に正確に基体表面を成形する手段を提
供し、特に薄い均一な基体層を形成するのに適してい
る。
励起されたプラズマを閉込める方法および装置に関し、
特に基体表面の不均一性が修正されることができるＲＦ
励起プラズマをエッチング可能な基体の局部化された十
分に限定された領域に閉込める方法および装置に関す
る。本発明は非常に正確に基体表面を成形する手段を提
供し、特に薄い均一な基体層を形成するのに適してい
る。
【０００２】
【従来の技術】基体の表面を成形する、特に絶縁体上の
シリコン（ＳＯＩ）のような表面および薄膜を薄くし成
形する通常のプロセスはしばしば機械的研磨、スパッタ
リング、砂吹き、およびイオンビーム衝撃のような方法
を用いる。これらの各従来技術は普通本質的な処理制限
を有する。薄化、研磨、および平坦化のような化学機械
プロセスはサブ表面が基体に損傷を与えることができる
汚染物を残す接触方法である。プラズマ補助の化学エッ
チング方法はそのようなプラズマ方法が非接触であるの
でサブ表面の損傷の可能性を減少する点において化学機
械薄化のような従来の方法に対して改良された。さら
に、化学機械方法は薄膜の厚さプロファイルを修正する
能力に制限がある。なぜなら薄膜プロファイルを変化す
る能力は下に位置する表面の平坦化によって定められる
からである。一方、本発明のプラズマ方法は基体と接触
することなく測定された薄膜の厚さに依存して材料を局
部的に取除くことができる。したがってプラズマエッチ
ング方法のような非接触エッチング方法は基体のサブ表
面損傷の可能性を減少する。
シリコン（ＳＯＩ）のような表面および薄膜を薄くし成
形する通常のプロセスはしばしば機械的研磨、スパッタ
リング、砂吹き、およびイオンビーム衝撃のような方法
を用いる。これらの各従来技術は普通本質的な処理制限
を有する。薄化、研磨、および平坦化のような化学機械
プロセスはサブ表面が基体に損傷を与えることができる
汚染物を残す接触方法である。プラズマ補助の化学エッ
チング方法はそのようなプラズマ方法が非接触であるの
でサブ表面の損傷の可能性を減少する点において化学機
械薄化のような従来の方法に対して改良された。さら
に、化学機械方法は薄膜の厚さプロファイルを修正する
能力に制限がある。なぜなら薄膜プロファイルを変化す
る能力は下に位置する表面の平坦化によって定められる
からである。一方、本発明のプラズマ方法は基体と接触
することなく測定された薄膜の厚さに依存して材料を局
部的に取除くことができる。したがってプラズマエッチ
ング方法のような非接触エッチング方法は基体のサブ表
面損傷の可能性を減少する。
【０００３】光学成形に対して、プラズマ補助化学エッ
チング方法は非球面表面が球面表面と同様に容易に成形
されることができる点において通常の機械的方法より優
れている。すなわち、除去速度は速いので、成形並びに
最終成形エラー補正は容易に行われることができ、材料
除去は非接触であり、サブ表面に損傷を与えず、表面の
粗さは材料除去によって滑らかにされる。プラズマ補助
化学エッチングによる形成方法、特に光学素子の成形に
ついては米国特許4,668,366 号明細書に開示されてい
る。
チング方法は非球面表面が球面表面と同様に容易に成形
されることができる点において通常の機械的方法より優
れている。すなわち、除去速度は速いので、成形並びに
最終成形エラー補正は容易に行われることができ、材料
除去は非接触であり、サブ表面に損傷を与えず、表面の
粗さは材料除去によって滑らかにされる。プラズマ補助
化学エッチングによる形成方法、特に光学素子の成形に
ついては米国特許4,668,366 号明細書に開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この特許明細書では平
行板のＲＦ駆動反応装置の電極に対して処理するために
表面に取付けることによってプラズマ補助化学移送によ
って表面を成形する方法および装置が開示されている。
それに開示された方法はＲＦ電界が存在する室を通って
反応性ガスを通過させ、処理されるべき表面上の比較的
小さい表面面積の電極を移動することによって表面の異
なる区域の除去速度を制御する。小さい電極が各領域に
費やす時間はその領域の表面のエッチングに影響を与え
る。しかしながら、後述するように、この明細書に記載
された装置および方法は材料除去フットプリントのプロ
ファイルまたは形状を正確に制御する手段に欠けてい
る。そのような手段は表面の正確なエラー補正が所望な
ときに必要である。本発明は材料除去フットプリントの
プロファイルを制御する手段を提供する。本発明の目的
は、ＲＦ励起プラズマを十分に限定された領域に閉込め
る手段を提供することである。本発明の別の目的は、基
体表面上で正確に走査可能な非接触材料除去ツールを提
供することである。本発明の別の目的は、サブ表面に損
傷を与えないようにエッチング処理方法の特性を制御す
る手段を提供することである。本発明の別の目的は、光
学素子成形に対する手段を提供することである。本発明
の別の目的は、薄膜の厚さプロファイルを薄くして制御
する手段を提供することである。本発明の別の目的は、
基体表面を正確に平滑にする手段を提供することであ
る。
行板のＲＦ駆動反応装置の電極に対して処理するために
表面に取付けることによってプラズマ補助化学移送によ
って表面を成形する方法および装置が開示されている。
それに開示された方法はＲＦ電界が存在する室を通って
反応性ガスを通過させ、処理されるべき表面上の比較的
小さい表面面積の電極を移動することによって表面の異
なる区域の除去速度を制御する。小さい電極が各領域に
費やす時間はその領域の表面のエッチングに影響を与え
る。しかしながら、後述するように、この明細書に記載
された装置および方法は材料除去フットプリントのプロ
ファイルまたは形状を正確に制御する手段に欠けてい
る。そのような手段は表面の正確なエラー補正が所望な
ときに必要である。本発明は材料除去フットプリントの
プロファイルを制御する手段を提供する。本発明の目的
は、ＲＦ励起プラズマを十分に限定された領域に閉込め
る手段を提供することである。本発明の別の目的は、基
体表面上で正確に走査可能な非接触材料除去ツールを提
供することである。本発明の別の目的は、サブ表面に損
傷を与えないようにエッチング処理方法の特性を制御す
る手段を提供することである。本発明の別の目的は、光
学素子成形に対する手段を提供することである。本発明
の別の目的は、薄膜の厚さプロファイルを薄くして制御
する手段を提供することである。本発明の別の目的は、
基体表面を正確に平滑にする手段を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は無線（ＲＦ）励
起プラズマを局部的に十分に限定された基体の領域に正
確に閉込めることによって表面を成形し薄くする方法お
よび装置に関する。本発明の方法および装置はプラズマ
を基体の局部的領域に正確に閉込める手段を備える。そ
れ故、プラズマ放出手段によって基体と物理的に接触さ
れず、プラズマエッチングによって除去された基体材料
は高速度で生じることができ、基体材料除去速度および
空間的除去形状は十分に制御され予測可能であり、閉込
められたプラズマは基体の表面全体にわたって移動する
ことができる。
起プラズマを局部的に十分に限定された基体の領域に正
確に閉込めることによって表面を成形し薄くする方法お
よび装置に関する。本発明の方法および装置はプラズマ
を基体の局部的領域に正確に閉込める手段を備える。そ
れ故、プラズマ放出手段によって基体と物理的に接触さ
れず、プラズマエッチングによって除去された基体材料
は高速度で生じることができ、基体材料除去速度および
空間的除去形状は十分に制御され予測可能であり、閉込
められたプラズマは基体の表面全体にわたって移動する
ことができる。
【０００６】ＲＦ励起プラズマの正確な閉込めは、電界
の供給領域を制限し、所定のピークＲＦ電界が局部的に
のみプラズマ絶縁破壊を可能にする領域に対する反応ガ
ス圧力を制限し、放電を支持する電子の拡散が局部的に
制限されるように反応ガスの構成要素を選択して、放電
が固体絶縁体によって所望でない領域を満たすことによ
って行われる。
の供給領域を制限し、所定のピークＲＦ電界が局部的に
のみプラズマ絶縁破壊を可能にする領域に対する反応ガ
ス圧力を制限し、放電を支持する電子の拡散が局部的に
制限されるように反応ガスの構成要素を選択して、放電
が固体絶縁体によって所望でない領域を満たすことによ
って行われる。
【０００７】反復可能なエッチング速度、空間的分布、
および本発明のＲＦ励起プラズマの正確な閉込めの本発
明の特徴の生成は光学成形装置、薄膜の厚さプロファイ
ル加工装置、または正確な平坦または平滑化装置として
使用される有用な非接触材料除去ツールを提供する。本
発明は通常の方法によって製造されることが困難である
非球面表面を含む高品質の光学表面を成形する手段を提
供する。本発明はまた絶縁体上のシリコン（ＳＯＩ）ウ
エハおよび構造を製造する手段および、半導体装置製造
用の均一で、平滑で、且つ損傷のない基体を処理する手
段を提供する。
および本発明のＲＦ励起プラズマの正確な閉込めの本発
明の特徴の生成は光学成形装置、薄膜の厚さプロファイ
ル加工装置、または正確な平坦または平滑化装置として
使用される有用な非接触材料除去ツールを提供する。本
発明は通常の方法によって製造されることが困難である
非球面表面を含む高品質の光学表面を成形する手段を提
供する。本発明はまた絶縁体上のシリコン（ＳＯＩ）ウ
エハおよび構造を製造する手段および、半導体装置製造
用の均一で、平滑で、且つ損傷のない基体を処理する手
段を提供する。
【０００８】
【実施例】本発明はエッチング可能な基体の表面を成形
する非接触エッチング可能な材料除去ツールを提供す
る。図１を参照すると、基体上のプラズマエッチング領
域を閉込める装置は反応ガスを基体の表面上のＲＦ電界
が供給される領域に移送するように設計されている反応
装置10を具備する。所望の結果を得るために、反応装置
10は第１の誘電体絶縁体16によって限定された壁15およ
び反応ガス拡散器20によって限定された天井18を備える
プラズマ室14を有する。プラズマ室14はエッチング反応
の中心であるので、第１の誘電体絶縁体16は汚染されて
いない材料でなければならない。室14の上方において、
ＲＦ駆動電極22が拡散器18と第１の誘電体絶縁体16の間
に固定されている。第１の誘電体絶縁体16の中心を通る
反応ガス供給管24はエッチング動作中にプラズマ室14内
において反応ガスを拡散器20に供給する。ＲＦ入力導電
体26はＲＦ駆動電極22をＲＦ電界電源に接続する。第２
の誘電体絶縁体28は第１の誘電体絶縁体16を包囲し、基
体12を実質上被覆し、室14の外側にプラズマを形成しな
いように十分な寸法で構成されている。反応装置10の構
成素子は基部34から中間天井36に延在する第１の組の壁
32および上部天井フランジ40に延在する第２の組の壁38
から構成されている真空容器30内に収容されている。
する非接触エッチング可能な材料除去ツールを提供す
る。図１を参照すると、基体上のプラズマエッチング領
域を閉込める装置は反応ガスを基体の表面上のＲＦ電界
が供給される領域に移送するように設計されている反応
装置10を具備する。所望の結果を得るために、反応装置
10は第１の誘電体絶縁体16によって限定された壁15およ
び反応ガス拡散器20によって限定された天井18を備える
プラズマ室14を有する。プラズマ室14はエッチング反応
の中心であるので、第１の誘電体絶縁体16は汚染されて
いない材料でなければならない。室14の上方において、
ＲＦ駆動電極22が拡散器18と第１の誘電体絶縁体16の間
に固定されている。第１の誘電体絶縁体16の中心を通る
反応ガス供給管24はエッチング動作中にプラズマ室14内
において反応ガスを拡散器20に供給する。ＲＦ入力導電
体26はＲＦ駆動電極22をＲＦ電界電源に接続する。第２
の誘電体絶縁体28は第１の誘電体絶縁体16を包囲し、基
体12を実質上被覆し、室14の外側にプラズマを形成しな
いように十分な寸法で構成されている。反応装置10の構
成素子は基部34から中間天井36に延在する第１の組の壁
32および上部天井フランジ40に延在する第２の組の壁38
から構成されている真空容器30内に収容されている。
【０００９】動作中、真空は真空容器30の底部における
真空出口42を通って排気することによって得られる。エ
ッチング中プラズマ室14の下方に隣接して位置されたエ
ッチング可能な基体12は好ましくは接地に電位を有する
第２の電極としても作用する基体ホルダ44によって支持
される。
真空出口42を通って排気することによって得られる。エ
ッチング中プラズマ室14の下方に隣接して位置されたエ
ッチング可能な基体12は好ましくは接地に電位を有する
第２の電極としても作用する基体ホルダ44によって支持
される。
【００１０】基体ホルダ44は基体12の表面上での局部化
されたエッチング反応の正確な配置を可能にするＸ−Ｙ
位置設定テーブル46に取付けられる。反応装置10はプラ
ズマ室14と基体12の表面の間の距離を調節する手段48を
有する。反応装置10はまた基体12の表面に関してプラズ
マ室14の終端端部52の角度を調節する手段50を有する。
上述の実施例は基体12の表面に関してプラズマ室14を配
置する手段を設けているが、プラズマ室組立体を永久的
に固定し、基体を多次元に位置させるような他の変形は
容易に置換されることができる。
されたエッチング反応の正確な配置を可能にするＸ−Ｙ
位置設定テーブル46に取付けられる。反応装置10はプラ
ズマ室14と基体12の表面の間の距離を調節する手段48を
有する。反応装置10はまた基体12の表面に関してプラズ
マ室14の終端端部52の角度を調節する手段50を有する。
上述の実施例は基体12の表面に関してプラズマ室14を配
置する手段を設けているが、プラズマ室組立体を永久的
に固定し、基体を多次元に位置させるような他の変形は
容易に置換されることができる。
【００１１】真空容器36の天井フランジ40と第２の誘電
体絶縁体28の間に取付けられたベローズ54は反応装置10
を真空密閉する手段を形成し、プラズマ室14は反応装置
10内の相対的運動を許容する。複数の観測ポート56は反
応装置10の観測のために設けられる。
体絶縁体28の間に取付けられたベローズ54は反応装置10
を真空密閉する手段を形成し、プラズマ室14は反応装置
10内の相対的運動を許容する。複数の観測ポート56は反
応装置10の観測のために設けられる。
【００１２】プラズマ補助化学エッチング反応装置10の
基本エッチング動作はZarowin 氏の上記米国特許4,668,
366 号明細書に記載されている。しかしながら、この特
許明細書では、材料除去のプロファイルが制御されるこ
とのできるプラズマを基体の表面に局部的に閉込める手
段が開示されていない。
基本エッチング動作はZarowin 氏の上記米国特許4,668,
366 号明細書に記載されている。しかしながら、この特
許明細書では、材料除去のプロファイルが制御されるこ
とのできるプラズマを基体の表面に局部的に閉込める手
段が開示されていない。
【００１３】本発明による局部領域へのプラズマエッチ
ングの閉込めは、ＲＦ電界適用の領域を制限し、所定の
ピークＲＦ電界が局部のみのプラズマ絶縁破壊を可能に
する領域に対して反応ガス圧力を制限し、放電を支持す
る電子の拡散が局部的に制限されるように反応ガスの成
分を選択し、放電が所望でないときはいつでも固体絶縁
体によって反応装置容量を満たすことによって行われる
ことができる。図１に示された反応装置10は１つ以上の
これらの異なる閉込め技術を用いるように設計されてい
る。
ングの閉込めは、ＲＦ電界適用の領域を制限し、所定の
ピークＲＦ電界が局部のみのプラズマ絶縁破壊を可能に
する領域に対して反応ガス圧力を制限し、放電を支持す
る電子の拡散が局部的に制限されるように反応ガスの成
分を選択し、放電が所望でないときはいつでも固体絶縁
体によって反応装置容量を満たすことによって行われる
ことができる。図１に示された反応装置10は１つ以上の
これらの異なる閉込め技術を用いるように設計されてい
る。
【００１４】ＲＦ電界制限によるプラズマエッチング領
域の閉込めはＲＦエネルギを絶縁容器によって十分に包
囲された領域に供給することによって確立される。図１
を参照すると、絶縁容器は、基体12に対する“エラー”
補正に必要な閉込められたプラズマ除去ツールの寸法の
エッチング表面特性に接近して配置されるとき開口を有
するように構成されたプラズマ室14である。プラズマを
発生するために、プラズマ室14の深さはデバイ長よりも
かなり長くなければならない。本発明によって調査され
たプラズマ方式は１ｍｍ程度のデバイ長を有する。エッ
チング動作中に、プラズマ室14の終端端部52と基体12の
間にギャップが維持される。プラズマ室14の終端端部52
は基体12と接触しない。実際、ギャップは０．２５乃至
１０ｍｍの間で変化することができる。
域の閉込めはＲＦエネルギを絶縁容器によって十分に包
囲された領域に供給することによって確立される。図１
を参照すると、絶縁容器は、基体12に対する“エラー”
補正に必要な閉込められたプラズマ除去ツールの寸法の
エッチング表面特性に接近して配置されるとき開口を有
するように構成されたプラズマ室14である。プラズマを
発生するために、プラズマ室14の深さはデバイ長よりも
かなり長くなければならない。本発明によって調査され
たプラズマ方式は１ｍｍ程度のデバイ長を有する。エッ
チング動作中に、プラズマ室14の終端端部52と基体12の
間にギャップが維持される。プラズマ室14の終端端部52
は基体12と接触しない。実際、ギャップは０．２５乃至
１０ｍｍの間で変化することができる。
【００１５】電界の別の制限はＲＦ駆動電極22およびＲ
Ｆ駆動拡散器20の寸法を適度に制限することによって行
うことができる。プラズマ室14の直径にほぼ等しい直径
を有する小さい電極の使用はプラズマエッチングが行わ
れる表面において閉込められた強力な局部プラズマを有
効に達成する。電極22の寸法または導電延在部を制限す
ることは重要であるので、電極はプラズマ室壁15を越え
て延在しない。電極22の下方に隣接して位置されたＲＦ
駆動ガス拡散器20はまた壁15の下方に延在しないように
寸法が制限されている。なぜなら、拡散器は導電性で多
孔性である材料から構成されているからであり、拡散器
はＲＦ回路の１部分であるからである。拡散器は２つの
機能を有する。第１は、反応ガスをプラズマ室に拡散す
る機能であり、第２は、ＲＦ電極の延長部としてＲＦ励
起電界をプラズマ室14の内部に与える機能である。特
に、多孔性炭化ケイ素および黒鉛電極は拡散器材料とし
て成功的に用いられる。
Ｆ駆動拡散器20の寸法を適度に制限することによって行
うことができる。プラズマ室14の直径にほぼ等しい直径
を有する小さい電極の使用はプラズマエッチングが行わ
れる表面において閉込められた強力な局部プラズマを有
効に達成する。電極22の寸法または導電延在部を制限す
ることは重要であるので、電極はプラズマ室壁15を越え
て延在しない。電極22の下方に隣接して位置されたＲＦ
駆動ガス拡散器20はまた壁15の下方に延在しないように
寸法が制限されている。なぜなら、拡散器は導電性で多
孔性である材料から構成されているからであり、拡散器
はＲＦ回路の１部分であるからである。拡散器は２つの
機能を有する。第１は、反応ガスをプラズマ室に拡散す
る機能であり、第２は、ＲＦ電極の延長部としてＲＦ励
起電界をプラズマ室14の内部に与える機能である。特
に、多孔性炭化ケイ素および黒鉛電極は拡散器材料とし
て成功的に用いられる。
【００１６】プラズマ室14の寸法を適度に定めて、ＲＦ
電極22および拡散器20の寸法を制限するほかに、ＲＦ電
界は付加的な誘電体材料の使用によって制限されること
ができる。プラズマ室14の壁15として使用された第１の
誘電体絶縁体16に加えて、第２の誘電体絶縁体28は反応
装置10内に配置されるので、第１の誘電体絶縁体16を包
囲し、基体12の表面全体を本質的にカバーする。第２の
誘電体絶縁体28は主としてプラズマ放電が固体絶縁体に
よって望ましくない領域内の反応装置容量を満たす。第
２の絶縁体28によって反応装置10内を満たすこの容量は
２つの効果がある。第１に、絶縁体はプラズマ放電が所
望でない領域、すなわち局部プラズマエッチング領域の
フットプリントに隣接する領域から反応ガスを除去する
ことである。第２に、絶縁体はエッチング通路（ＲＦ駆
動電極22と、局部プラズマ領域における基体12と、基体
保持電極44の間の通路）に関係する全ての導電表面への
非常に高いインピーダンス通路を与えることである。し
たがって、エッチングが所望であるＲＦ電界およびプラ
ズマの適用領域を制限する。この局部的なプラズマ発生
は除去ツールのフットプリントが正確であることを保証
する。
電極22および拡散器20の寸法を制限するほかに、ＲＦ電
界は付加的な誘電体材料の使用によって制限されること
ができる。プラズマ室14の壁15として使用された第１の
誘電体絶縁体16に加えて、第２の誘電体絶縁体28は反応
装置10内に配置されるので、第１の誘電体絶縁体16を包
囲し、基体12の表面全体を本質的にカバーする。第２の
誘電体絶縁体28は主としてプラズマ放電が固体絶縁体に
よって望ましくない領域内の反応装置容量を満たす。第
２の絶縁体28によって反応装置10内を満たすこの容量は
２つの効果がある。第１に、絶縁体はプラズマ放電が所
望でない領域、すなわち局部プラズマエッチング領域の
フットプリントに隣接する領域から反応ガスを除去する
ことである。第２に、絶縁体はエッチング通路（ＲＦ駆
動電極22と、局部プラズマ領域における基体12と、基体
保持電極44の間の通路）に関係する全ての導電表面への
非常に高いインピーダンス通路を与えることである。し
たがって、エッチングが所望であるＲＦ電界およびプラ
ズマの適用領域を制限する。この局部的なプラズマ発生
は除去ツールのフットプリントが正確であることを保証
する。
【００１７】本発明の好ましい実施例においてプラズマ
室は０．５インチの直径を有する。しかしながら、プラ
ズマ室の直径は所望のエラー補正を行うのに必要な除去
ツールのフットプリントに適応するように変化されるこ
とができる。
室は０．５インチの直径を有する。しかしながら、プラ
ズマ室の直径は所望のエラー補正を行うのに必要な除去
ツールのフットプリントに適応するように変化されるこ
とができる。
【００１８】プラズマエッチング領域はまたＲＦ電界が
局部のみのプラズマ破壊を許容する領域に反応ガス圧力
を制限することによって局部的に閉込められることがで
きる。これは反応ガスを反応ガス供給管24に供給するこ
とによって達成されることができる。反応ガス供給管24
は拡散器20によって反応ガスをプラズマ室14の内部に直
接送る。反応ガスはプラズマ室14の終端端部52と基体表
面の間の開口によって限定された高流量インピーダンス
領域を通ってプラズマ室およびエッチング位置を出て、
低流量インピーダンス領域39に流れる。低流量インピー
ダンス領域39は真空ポンプ（図示せず）によって排気さ
れるので、プラズマ室14の外側の圧力は室内の圧力より
もずっと低い。ＲＦ放電が開始された後、プラズマ領域
は低インピーダンス通路が設けられているので、フット
プリントの領域の外側でのエッチング反応が阻止され
る。
局部のみのプラズマ破壊を許容する領域に反応ガス圧力
を制限することによって局部的に閉込められることがで
きる。これは反応ガスを反応ガス供給管24に供給するこ
とによって達成されることができる。反応ガス供給管24
は拡散器20によって反応ガスをプラズマ室14の内部に直
接送る。反応ガスはプラズマ室14の終端端部52と基体表
面の間の開口によって限定された高流量インピーダンス
領域を通ってプラズマ室およびエッチング位置を出て、
低流量インピーダンス領域39に流れる。低流量インピー
ダンス領域39は真空ポンプ（図示せず）によって排気さ
れるので、プラズマ室14の外側の圧力は室内の圧力より
もずっと低い。ＲＦ放電が開始された後、プラズマ領域
は低インピーダンス通路が設けられているので、フット
プリントの領域の外側でのエッチング反応が阻止され
る。
【００１９】反応ガスの成分を注意深く選択することに
よって、放電を支持する電子の拡散は局部的に制限さ
れ、エッチング領域をさらに閉込めることができる。負
電荷の大きいガスは負電荷の少ないガスよりもさらに急
速に自由電子に付着する。負電荷の大きいガスの使用は
エッチングに利用される自由電子の数および移動度を減
少させるので、その平均エネルギを減少させ、プラズマ
室14の外側の反応の可能性を減少させる。
よって、放電を支持する電子の拡散は局部的に制限さ
れ、エッチング領域をさらに閉込めることができる。負
電荷の大きいガスは負電荷の少ないガスよりもさらに急
速に自由電子に付着する。負電荷の大きいガスの使用は
エッチングに利用される自由電子の数および移動度を減
少させるので、その平均エネルギを減少させ、プラズマ
室14の外側の反応の可能性を減少させる。
【００２０】前に述べられたように、プラズマ室14と基
体12の間のギャップは幾つかの手段によって変化される
ことができる。多くの適用に対して、プラズマデバイ
長、すなわちプラズマを室領域の外側に拡散することを
阻止する長さよりも少ないギャップを維持することは不
可能である。したがって、非常に負電荷の大きい反応ガ
スを使用することによって、プラズマは高いエッチング
速度に対して閉込められ、ギャップはデバイ長（約２ｍ
ｍ）よりも長い。ある適用において、少数パーセント
（約５％）の負電荷ガスは十分に閉込められたプラズマ
を与えるのに十分である。６フッ化硫黄および３フッ化
窒素は十分な負電荷を有する既知の負電荷ガスであり、
プラズマエッチング領域を閉込めるのに有用である。
体12の間のギャップは幾つかの手段によって変化される
ことができる。多くの適用に対して、プラズマデバイ
長、すなわちプラズマを室領域の外側に拡散することを
阻止する長さよりも少ないギャップを維持することは不
可能である。したがって、非常に負電荷の大きい反応ガ
スを使用することによって、プラズマは高いエッチング
速度に対して閉込められ、ギャップはデバイ長（約２ｍ
ｍ）よりも長い。ある適用において、少数パーセント
（約５％）の負電荷ガスは十分に閉込められたプラズマ
を与えるのに十分である。６フッ化硫黄および３フッ化
窒素は十分な負電荷を有する既知の負電荷ガスであり、
プラズマエッチング領域を閉込めるのに有用である。
【００２１】したがって、プラズマエッチング領域を閉
込める上述の原理を適用することによって、制御された
局部エッチングを使用することができ、局部化されたプ
ラズマ材料除去によって基体表面に対してプログラムさ
れた補正を行うことができる。プログラムされた補正は
プラズマ室14の下の補正されるべき基体領域の位置を移
動することによって行われる。プラズマ室に関して直交
方向の基体12の移動はそれに応じてＸ−Ｙ位置設定テー
ブル46を移動することによって行われる。図２の（ａ）
乃至（ｃ）を参照すると、プラズマエッチング材料除去
プロファイルはプラズマ室14と基体12の間のギャップを
変化することによって変化されることができる。ギャッ
プが例えば０．５ｍｍのように小さいとき、プロファイ
ルはフロアに垂直方向に延在する縁部を有する傾向があ
る。縁部がフロアに接続される点においてプロファイル
の湾曲の半径はプラズマの物理的制限によりデバイ長程
度よりも少なくすることはできない。ギャップは例えば
３ｍｍのように大きいとき、より大きいガウス状プロフ
ァイルを維持することができる。図３を参照すると、所
定のプラズマパラメータ（反応ＲＦ周波数、ＲＦパワ
ー、圧力、および反応ガス成分）および所定のギャップ
のセットに対して、材料除去プロファイルは制御可能で
あり、反復できる。
込める上述の原理を適用することによって、制御された
局部エッチングを使用することができ、局部化されたプ
ラズマ材料除去によって基体表面に対してプログラムさ
れた補正を行うことができる。プログラムされた補正は
プラズマ室14の下の補正されるべき基体領域の位置を移
動することによって行われる。プラズマ室に関して直交
方向の基体12の移動はそれに応じてＸ−Ｙ位置設定テー
ブル46を移動することによって行われる。図２の（ａ）
乃至（ｃ）を参照すると、プラズマエッチング材料除去
プロファイルはプラズマ室14と基体12の間のギャップを
変化することによって変化されることができる。ギャッ
プが例えば０．５ｍｍのように小さいとき、プロファイ
ルはフロアに垂直方向に延在する縁部を有する傾向があ
る。縁部がフロアに接続される点においてプロファイル
の湾曲の半径はプラズマの物理的制限によりデバイ長程
度よりも少なくすることはできない。ギャップは例えば
３ｍｍのように大きいとき、より大きいガウス状プロフ
ァイルを維持することができる。図３を参照すると、所
定のプラズマパラメータ（反応ＲＦ周波数、ＲＦパワ
ー、圧力、および反応ガス成分）および所定のギャップ
のセットに対して、材料除去プロファイルは制御可能で
あり、反復できる。
【００２２】したがって、本発明は基体を正確に成形す
る手段を提供することが認識されることができる。本発
明は通常の方法によって製造されることが困難である非
球面表面に理想的に適応される。本発明はさらにＳＯＩ
ウエハおよび構造を製造し、種々の型式の半導体装置製
造用の均一の、薄い、平坦な、滑らかな、且つ損傷のな
い結晶基体を処理する新しい手段を提供する。
る手段を提供することが認識されることができる。本発
明は通常の方法によって製造されることが困難である非
球面表面に理想的に適応される。本発明はさらにＳＯＩ
ウエハおよび構造を製造し、種々の型式の半導体装置製
造用の均一の、薄い、平坦な、滑らかな、且つ損傷のな
い結晶基体を処理する新しい手段を提供する。
【図１】プラズマエッチング領域を基体の局部領域に閉
込めることが可能な反応装置の概略図。
込めることが可能な反応装置の概略図。
【図２】基体とプラズマ室の間のギャップがプラズマシ
ース幅より大きいとき、およびそれにほぼ等しいとき、
並びにそれより小さいときにそれぞれ形成されたエッチ
ングのプロファイルを示すグラフ。
ース幅より大きいとき、およびそれにほぼ等しいとき、
並びにそれより小さいときにそれぞれ形成されたエッチ
ングのプロファイルを示すグラフ。
【図３】異なるプラズマエッチング特性が本発明によっ
て使用されるときのエッチングプロファイルの比較を示
すグラフ。
て使用されるときのエッチングプロファイルの比較を示
すグラフ。
10…反応装置、12…基体、14…プラズマ室、16,28 …誘
電体絶縁体、20…拡散器、30…容器、46…Ｘ−Ｙ位置設
定テーブル。
電体絶縁体、20…拡散器、30…容器、46…Ｘ−Ｙ位置設
定テーブル。
フロントページの続き (72)発明者 エル・デー・ボリンジヤー アメリカ合衆国、コネチカット州 06877、 リッジフィールド、ファイアヒル・ロード 122
Claims (10)
- 【請求項１】 反応装置を具備する基体の表面に閉込め
られたプラズマ補助化学エッチング反応を遂行する材料
除去ツールにおいて、 プラズマ室空洞を限定する手段および、反応ガスをプラ
ズマ室空洞に供給し、ＲＦパワーをプラズマ室空洞内の
前記反応ガスに供給する手段を備えている基体の局部化
された領域における局部プラズマエッチング反応を発生
する手段と、 プラズマ室空洞の外部周縁を包囲し、前記プラズマ室空
洞の外側でのプラズマ発生を抑制する手段と、 基体の異なる局部化領域に対して局部プラズマエッチン
グ反応の位置を調節するように前記基体に関して前記プ
ラズマ室空洞の位置を調節する手段とを備えていること
を特徴とする材料除去ツール。 - 【請求項２】 ＲＦパワーを供給する手段は、プラズマ
室空洞内に配置された第１の電極およびプラズマ室空洞
の外側に位置された第２の電極を含み、基体はＲＦパワ
ーをプラズマ室空洞内の反応ガスに供給する電気回路を
完成する第１の電極と第２の電極の間に配置されている
請求項１記載の材料除去ツール。 - 【請求項３】 反応ガスをプラズマ室空洞に供給する手
段は、導電性で多孔性のガス拡散器を含んでいる請求項
１記載の材料除去ツール。 - 【請求項４】 プラズマ室空洞の外部周縁を包囲する手
段は第１の誘電体絶縁体から外方向に延在する第２の誘
電体絶縁体であり、導電性の近接した表面を絶縁し、プ
ラズマ室空洞の外側のプラズマの消滅を容易にする請求
項１記載の材料除去ツール。 - 【請求項５】 前記基体に関して前記プラズマ室空洞の
位置を調節する手段はＸ−Ｙ位置設定テーブルである請
求項１記載の材料除去ツール。 - 【請求項６】 反応装置を具備する基体の表面に閉込め
られたプラズマ補助化学エッチング反応を遂行する材料
除去ツールにおいて、 容器と、 基体の局部化された領域付近で局部プラズマエッチング
反応を遂行する空洞を有するプラズマ室を限定するため
に容器内に配置された第１の誘電体絶縁体と、 反応ガス流をプラズマ室に供給する手段と、 プラズマを発生するためにＲＦパワーをプラズマ室内の
反応ガスに供給する手段と、 導電性の近接した表面を絶縁し、プラズマ室空洞の外側
のプラズマの消滅を容易にするために第１の誘電体材料
から外方向に延在している、容器内で第１の誘電体絶縁
体付近に配置された第２の誘電体絶縁体と、 基体を支持する手段と、 前記基体表面に関して前記プラズマ室の位置を調節する
手段とを備えていることを特徴とする材料除去ツール。 - 【請求項７】 ＲＦパワーを供給する手段は、プラズマ
室空洞内に配置された第１の電極と、導電ＲＦガス拡散
器と、およびプラズマ室空洞の外側に配置された第２の
電極とを含み、基体はＲＦパワーをプラズマ室空洞内の
反応ガスに供給するために電気回路を完成する第１の電
極と第２の電極の間に配置されている請求項６記載の材
料除去ツール。 - 【請求項８】 第１の電極はその上面がプラズマ室空洞
の天井表面と接触するように配置され、ＲＦガス拡散器
はその上面が第１の電極の底面と接触するように配置さ
れている請求項７記載の材料除去ツール。 - 【請求項９】 第１の電極の上面および底面区域はプラ
ズマ室空洞の天井の表面とほぼ同じ面積およびほぼ同じ
平坦な形状を有している請求項８記載の材料除去ツー
ル。 - 【請求項１０】 反応装置を具備する基体の表面に閉込
められたプラズマ補助化学エッチング反応を遂行する材
料除去ツールにおいて、 容器内の環境の温度および圧力を制御する手段を含む局
部プラズマエッチング反応を遂行する容器手段と、 基体の局部化された領域付近で局部プラズマエッチング
反応を遂行する空洞を有するプラズマ室を限定する容器
内に配置された第１の誘電体絶縁体と、 ガス拡散器を含み、反応ガス流をプラズマ室に供給する
手段と、 ＲＦパワーをプラズマ室内の反応ガスに供給する手段と
を備え、このＲＦパワー供給手段はプラズマを発生する
ためにプラズマ室空洞内に配置された第１の電極と、導
電ＲＦガス拡散器と、およびプラズマ室空洞の外側に配
置された第２の電極とを含み、基体はＲＦパワーをプラ
ズマ室空洞内の反応ガスに供給する電気回路を完成する
第１の電極と第２の電極の間に配置され、 さらに導電性の近接する表面を絶縁してプラズマ室空洞
の外側のプラズマの消滅を容易にするために第１の誘電
体絶縁体から外方向に延在し、プラズマエッチングが生
じる領域の位置に隣接する周辺への高いプラズマおよび
反応ガス流インピーダンス領域を生成して外側のプラズ
マが消滅されるように第１の誘電体絶縁体よりも短い距
離だけ基体表面に向かって下方に延在して容器内に第１
の誘電体材料を囲んで配置された第２の誘電体絶縁体
と、 基体を支持する手段と、 プラズマ室に関して直交方向に前記基体表面の位置を調
節するＸ−Ｙ位置設定テーブル手段とを備えていること
を特徴とする材料除去ツール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US807535 | 1991-12-13 | ||
| US07/807,535 US5336355A (en) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | Methods and apparatus for confinement of a plasma etch region for precision shaping of surfaces of substances and films |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05347277A true JPH05347277A (ja) | 1993-12-27 |
| JPH0831449B2 JPH0831449B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=25196602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4333308A Expired - Fee Related JPH0831449B2 (ja) | 1991-12-13 | 1992-12-14 | 閉込められたプラズマエッチングを使用する材料除去装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5336355A (ja) |
| EP (1) | EP0546842B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0831449B2 (ja) |
| KR (1) | KR970000695B1 (ja) |
| DE (1) | DE69211508T2 (ja) |
| IL (1) | IL104029A (ja) |
| TW (1) | TW220012B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004518526A (ja) * | 2001-01-30 | 2004-06-24 | ラプト インダストリーズ インコーポレイテッド | 損傷の無い表面の造形のための大気圧反応性原子プラズマ加工装置及び方法 |
| JP2004235407A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理方法 |
| WO2009041214A1 (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Tokyo Electron Limited | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
Families Citing this family (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2030811C1 (ru) * | 1991-05-24 | 1995-03-10 | Инженерный центр "Плазмодинамика" | Установка для плазменной обработки твердого тела |
| US5298103A (en) * | 1993-07-15 | 1994-03-29 | Hughes Aircraft Company | Electrode assembly useful in confined plasma assisted chemical etching |
| US5529275A (en) * | 1994-09-08 | 1996-06-25 | Lear Seating Corporation | Vehicle seat track assembly |
| US5891350A (en) * | 1994-12-15 | 1999-04-06 | Applied Materials, Inc. | Adjusting DC bias voltage in plasma chambers |
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