JPH0617267A - プラズマ補助化学エッチングにおける可変空間周波数制御方法および装置 - Google Patents

プラズマ補助化学エッチングにおける可変空間周波数制御方法および装置

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JPH0617267A JP5064413A JP6441393A JPH0617267A JP H0617267 A JPH0617267 A JP H0617267A JP 5064413 A JP5064413 A JP 5064413A JP 6441393 A JP6441393 A JP 6441393A JP H0617267 A JPH0617267 A JP H0617267A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、プラズマ補助化学エッチング装置
の真空環境を破ることなく適当なエッチング足跡の寸法
を選択して正確に材料を除去し広い空間帯域幅エラー補
正を可能にする装置を提供することを目的とする。 【構成】 局所的なプラズマエッチング反応を実行する
ために異なる容積を有する複数の空洞14a, 14bを有する
第１の誘電性絶縁体16と、プロセスガス流を各空洞を選
択的に供給する手段24a, 24bと、プラズマを生成するよ
うに高周波電力を選択的に供給する手段22a,22b,58と、
第１の誘電性絶縁体から外方に延在し、それによって各
空洞の外側のプラズマの消滅を容易にするハウジング内
で第１の誘電性絶縁体16の周囲に位置された第２の誘電
性絶縁体28と、基板を支持する手段44と、基板表面に関
して各空洞の位置を調整する手段45とを具備しているこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面上のエラーの補正
を許容するように基板のプラズマ補助化学エッチングを
実行する方法および装置に関し、特にプラズマ補助化学
エッチングによって基板の広い空間の帯域幅表面エラー
補正を達成する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板表面の局所プラズマ補助化学エッチ
ングによる絶縁体上の珪素（ＳＯＩ）、砒化ガリウム、
ゲルマニウム、融着した珪素、石英、炭化珪素およびダ
イヤモンドのような材料のウェーハを薄くし、光学的に
成形するような基板表面処理方法および装置は、1991年
５月７日の米国特許出願第07/696,897号明細書および19
91年12月13日の米国特許出願第07/807,535号明細書にお
いて開示されている。両明細書は、単一の無線周波数
（高周波）電極およびプロセスガス供給を有するプラズ
マ補助化学エッチング反応器チャンバを開示している。
【０００３】単一の電極を有する装置を利用するフィル
ムの厚さプロフィルにおけるエラーを補正するための基
板表面のエッチング計画（基板の表面上の点に関する滞
留時間および除去ツール足跡の寸法）を決定する方法
は、1991年12月13日の米国特許出願第07/807,544号明細
書において開示されている。これら全ての米国特許出願
は、共に本出願人によるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】プラズマ補助化学エッ
チング処理のエラー補正帯域幅が電極の直径（足跡）に
反比例していることは良く知られている。プラズマ補助
化学エッチングの大抵の実際の応用において、低い空間
周波数の表面エラーの高い材料除去および高い空間周波
数の表面エラーの低い材料除去の両方を達成することが
好ましい。上記参照した明細書によって開示された従来
の方法および装置は、単一の固定された高周波電極およ
びプロセスガス供給の使用により限定された空間帯域幅
エラー補正能力を有する。本発明は従来の方法および装
置を改良し、プラズマ補助化学エッチング反応器の真空
環境を破ることなく、また真空容器内の部品を付加的に
移動することなしに適当なエッチング足跡の寸法の選択
によって広い空間帯域幅エラー補正の達成を可能にす
る。本発明は、多重の測定／エッチングサイクルおよび
エッチング処理中の基板の関係した処理の必要性を除去
する。
【０００５】本発明の目的は、プラズマ補助化学エッチ
ングによって基板の表面から正確な材料の除去を可能に
することである。
【０００６】本発明の別の目的は、広い空間帯域幅エラ
ー補正能力を有する材料除去ツールを提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板の表面に
おけるエラーを補正するプラズマ補助化学エッチング反
応装置に関する。この反応装置は単一の絶縁部材に収容
された関係するガスおよび電力供給野ための２以上の電
極を含む特別の高周波ヘッドを有する。各電極は異なる
直径を有するので、適当な電極の選択によって一連のエ
ッチング動作は基板の表面から高いおよび低い周波数エ
ラーの両方を除去できる。
【０００８】本発明のその他の目的および利点は、添付
図面および特許請求の範囲と共に以下の詳細な説明から
当業者に明らかとなるであろう。
【０００９】
【実施例】本発明の方法および装置は、プラズマ補助化
学エッチング反応器による基板表面へのプラズマの反応
性材料の局部的供給によって基板材料の表面から高いお
よび低い空間周波数エラーの除去のためのツールを提供
する。図１は、本発明のプラズマ補助化学エッチング反
応器を示す。図１を参照すると、本発明の装置は、高周
波フィールドが反応性成分中にガスを分解するために供
給される基板の表面上の２つ以上の領域中にプロセスガ
スを移送するために設計された反応器10を具備する。図
２および３は、広い空間帯域幅エラー補正装置を提供す
るために反応器10に使用された高周波ヘッド11を示す。
ヘッド11は、第１の誘電性絶縁体16によって定めれた壁
15ａ，15ｂおよびガス拡散器／電極20ａ，20ｂによって
定められた天井18ａ，18ｂをそれぞれ有する２つのプラ
ズマチャンバ14ａ，14ｂを有する。放散器／電極は、プ
ラズマチャンバ中へのガスの流れを可能にする任意の導
電性材料から形成される。多孔性珪素炭化物およびステ
ンレススチール（３１６）は、放散器／電極として使用
されている。第１の誘電体16が各プラズマチャンバ14
ａ，14ｂの壁を構成するため、第１の誘電体16は汚染さ
れていない材料から形成されなければならない。各チャ
ンバ14ａ，14ｂ上の高周波駆動電極22ａ，22ｂは、天井
18ａ，18ｂと第１の絶縁体16の間に固定される。電極22
ａは、広いエラー補正帯域幅を供給するように電極22ｂ
より大きい。各電極の正確な寸法は、所望の帯域幅およ
び材料除去速度（ｍｍ3 ／分）のような別の見地によっ
て決定される。大きな電極22ａの寸法およびこのような
大きな材料除去ツールは、基板上の表面エラーの最低空
間周波数成分を除去するように選択される。小さな電極
22ｂの寸法、したがってこのような小さな材料除去ツー
ルは、約０．５ｍｍ-1の実際上の制限まで高い空間周波
数エラーをアドレスするように決定される。
【００１０】２つのプロセスガス供給管24ａ，24ｂは、
エッチング動作中にプラズマチャンバ14ａ，14ｂそれぞ
れにおける放散器／電極20ａ，20ｂにプロセスガスを供
給するために第１の誘電性絶縁体16を貫通する。２つの
高周波導体26ａ，26ｂは、高周波フィールド電源に高周
波駆動電極22ａ，22ｂを接続する。第２の誘電性絶縁体
28は第１の絶縁体16を取囲み、プラズマチャンバ14ａ，
14ｂの外側のプラズマ形成を防ぐために基板12を実質的
にカバーするような大きさにされている。反応器10の部
品は、ベースから中間の天井36まで伸びる第１の壁32お
よび上部天井フランジ40まで伸びる第２の壁38を具備し
ている真空ハウジング30に収容されている。
【００１１】動作中、真空は真空ハウジング30の底部の
真空出口42を通って供給される。エッチング中のプラズ
マチャンバ14のすぐ下に位置されたエッチング可能な基
板12は、電気接地の好ましい電位を有する第２の電極と
しても動作する基板ホルダ44によって支持される。また
基板ホルダは、その上の基板の温度を制御する手段（図
示されていない）を有する。
【００１２】基板ホルダ44は、基板12の表面上の局所化
されたエッチング反応の正確な位置を可能にする２次元
移動のための装置45に取付けられている。反応器10は、
ねじを有した管によって調整する反応器支持手段49に接
続されたねじを有した管48を有する。管48は、プラズマ
チャンバ14と基板12の表面の間の距離の調整を可能にす
るように時計回りおよび反時計回りで回転されることが
できる。示された実施例において、プラズマチャンバと
基板の間の距離は約１乃至１０ｍｍの領域で調整され
る。
【００１３】また反応器は、上部天井フランジ40上のＶ
型の溝（図示されていない）中にそれぞれ入れ子状に先
端が接触している円周上の等間隔の３つのねじ50を有す
る調節可能な取付け手段を有する。この手段は、基板12
の表面に関するプラズマチャンバの終端部52の角度の調
整を可能にする。
【００１４】上記された本実施例は基板12の表面に関し
てプラズマチャンバ14ａ，14ｂを位置する手段を提供す
ると同時に、プラズマチャンバ装置を恒久的に固定し、
３次元および多角度移動台によって基板の３次元および
多角位置を与えるような別の適合が容易に置換される。
実際に、１つの好ましい実施例は、プラズマ反応器への
高周波電力、ガスおよび冷却剤が大気から容易に導入さ
れるように固定された反応器構造を有する。
【００１５】さらに反応器は、プラズマチャンバ装置が
反応器内の適切な移動が許容される反応器10を真空密閉
する手段を提供するように真空ハウジング30の天井フラ
ンジ40と第２の誘電性絶縁体28の間に取付けられたベロ
ー54を具備する。複数の観察ポート56は反応の観察のた
めに供給される。
【００１６】プラズマチャンバ14ａ，14ｂの１つのみが
選択器58によって任意の与えられた時間に基板の表面の
プラズマ補助化学エッチングのために選択される。１実
施例において、選択器58は高周波電力の源と高周波電力
導体26ａ，26ｂの間に接続されたリレー付勢同軸スイッ
チを具備する。このスイッチは、高周波電力を電極22
ａ，22ｂのどちらかに供給する。したがって、電極22ａ
から電極22ｂへ、あるいは電極22ｂから電極22ａへの切
替えは所望の電極の高周波電力導体26ａあるいは26ｂの
適当な選択によって基板のエッチング中に直ちに達成さ
れる。選択器58は真空ハウジング30の外側に位置され
る。このように、広い空間帯域幅は適当な直径を有する
電極の選択によって達成される。
【００１７】広い帯域が所望される場合、ガス供給およ
び高周波電力誘導による所望の付加的な電極が使用され
る。第１の絶縁体16による絶縁が２つ以上の電極を有す
る実施例に対して不十分である場合、その中に閉込めら
れた単一の電極をそれぞれ有する分離した高周波ヘッド
が使用される。
【００１８】このように、本発明が基板の表面の正確な
形成のために広い空間帯域幅を有する手段を提供するこ
とが認識される。この発明は、ＳＯＩウェーハおよび構
造を形成し、様々なタイプの半導体装置形成に対して次
の均一で薄く、平滑な、損傷のない、結晶性の基体のい
ずれかあるいは全てを処理する新しい手段をさらに提供
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板上の局所領域にプラズマエッチング領域を
限定できる反応器システムの概略図。
【図２】本発明のプラズマ補助化学エッチング高周波電
極の側面図。
【図３】本発明のプラズマ補助化学エッチング高周波電
極の底面図。
【符号の説明】
10…反応器，12…基板，14ａ，14ｂ…チャンバ，20ａ，
20ｂ…電極，22ａ，22ｂ…ガス拡散器／電極，30…ハウ
ジング，44…ホルダ，46…Ｘ−Ｙ位置テーブル。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各空洞が誘電性絶縁体の異なる容積を占
    める複数の空洞を有する誘電性絶縁体と、 各空洞内に位置される複数の電極と、 プロセスガスの供給と複数の空洞の１つの間にそれぞれ
    接続される複数のプロセスガス供給管と、 高周波電力の供給と空洞内に位置された電極の間にそれ
    ぞれ接続される複数の高周波電力導体とを具備している
    ことを特徴とするプラズマ補助化学エッチング反応器の
    高周波ヘッド。
  2. 【請求項２】 各誘電性絶縁体が空洞を有し、各空洞が
    異なる容積を占める複数の誘電性絶縁体と、 各空洞内に位置される複数の電極と、 プロセスガスの供給と複数の空洞の１つの間にそれぞれ
    接続される複数のプロセスガス供給管と、 高周波電力の供給と空洞内に位置された電極の間にそれ
    ぞれ接続される複数の高周波電力導体とを具備している
    ことを特徴とするプラズマ補助化学エッチング反応器の
    高周波ヘッド。
  3. 【請求項３】 ハウジングと、 各空洞が絶縁体内に異なる容積を占める基板の局所化さ
    れた領域について局所的なプラズマエッチング反応を実
    行するために複数の空洞を有するハウジング内に位置さ
    れた第１の誘電性絶縁体と、 プロセスガス流を各空洞に選択的に供給する手段と、 その中にプラズマを生成するように高周波電力を各空洞
    内のプロセスガスに選択的に供給する手段と、 導電性の近接した表面を絶縁するように第１の誘電性絶
    縁体から外方に延在して各空洞の外側のプラズマの消滅
    を促進するハウジング内で第１の誘電性絶縁体の周囲に
    位置された第２の誘電性絶縁体と、 基板を支持する手段と、 前記基板表面に関して各空洞の位置を調整する手段とを
    具備していることを特徴とするプラズマ補助化学エッチ
    ング反応器の材料除去ツール。
  4. 【請求項４】 空洞に高周波電力を選択的に供給する手
    段が、空洞内に位置される第１の電極、導電性高周波ガ
    ス拡散器／電極および空洞の外側に位置される第２の電
    極を含み、基板が選択された空洞内のプロセスガスに高
    周波電力を供給するための電気回路を完成にするように
    第１および第２の電極間に位置される請求項３記載の材
    料除去ツール。
  5. 【請求項５】 上部および下部表面を有する第１の電極
    が、上部表面が空洞の天井表面および高周波ガス拡散器
    ／電極と接触するように位置され、上部表面が第１の電
    極の下部表面と接触するように位置されている請求項４
    記載の材料除去ツール。
  6. 【請求項６】 第１の電極の上部および下部表面領域が
    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５記載の材料除去ツール。
  7. 【請求項７】 導電性ガス拡散器／電極の上部および下
    部表面領域が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５記載の材料除去
    ツール。
  8. 【請求項８】 基板の表面上の閉込められたプラズマ補
    助化学エッチング反応を実行する材料除去ツールにおい
    て、 ハウジング内に位置され、基板の限定された領域で局所
    プラズマエッチング反応を実行する複数のプラズマチャ
    ンバを有する第１の誘電性絶縁体と、 ガス拡散器／電極を具備し、プロセスガスの流れを前記
    複数のプラズマチャンバに選択的に供給する手段と、 プラズマを生成するように高周波電力を有する選択され
    たプラズマチャンバ内にプロセスガスを選択的に供給
    し、プラズマチャンバ内のプロセスガスに高周波電力を
    供給する電気回路を完成するために基板が第１および第
    ２の電極間に位置されるように、プラズマチャンバ内に
    位置される第１の電極、導電性高周波ガス拡散器／電
    極、およびプラズマチャンバの外側に位置される第２の
    電極を含む手段と、 ハウジング内で第１の誘電性絶縁体の周囲に位置され、
    領域の外側のプラズマが消滅されるようにプラズマエッ
    チングが行われる位置に隣接する周囲にプラズマ反応性
    ガス流に対して高いインピーダンスを第１の誘電性絶縁
    体によって形成させるために、導電性の隣接表面を絶縁
    するように第１の誘電性絶縁体から外方に延在して選択
    されたプラズマチャンバの外側のプラズマの消滅を促進
    させるように第１の誘電性絶縁体よりも短い距離まで基
    板表面に向かって下方へ延在する第２の誘電性絶縁体
    と、 基板を支持する手段と、 直交方向に選択されたプラズマチャンバに関して前記基
    板表面の位置を調整するＸ−Ｙの位置テーブル手段とを
    有する反応器を具備していることを特徴とするプラズマ
    補助化学エッチング反応による材料除去ツール。
  9. 【請求項９】 複数のプラズマチャンバを有するプラズ
    マ補助化学エッチング装置による基板あるいはフィルム
    の局部的な正確な形状の成形、平坦化、平滑化のための
    方法において、 電極にエッチング可能な基板表面を取付け、 プラズマ補助化学エッチングを実行するためのプラズマ
    チャンバを選択し、 基板の表面上の所望のエッチングプロフィルによって示
    されるチャンバの正確な位置上に前記予め選択されたプ
    ラズマチャンバを位置し、 前記予め選択されたプラズマチャンバ内の高周波駆動ガ
    ス拡散器／電極の供給出口にプロセスガス流を供給し、
    成分イオン、電子、中性原子および分子にプロセスガス
    を分解する高周波電界 を予め選択されたプラズマチャンバ内に形成するために
    前記予め選択されたプラズマチャンバ内の電極に高周波
    電力を提供し、 基板と前記予め選択されたプラズマチャンバの間の相対
    的な移動によってエッチングの領域およびエッチングの
    プロフィルを調整するステップを有していることを特徴
    とする基板あるいはフィルムの局部的な正確な形状の成
    形、平坦化、平滑化方法。
  10. 【請求項１０】 エッチングの領域およびプロフィルが
    固定された予め選択されたプラズマチャンバに関して２
    以上の方向に基板を移動することによって制御される請
    求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 エッチングの領域およびプロフィルが
    固定された基板に関して２以上の方向に予め選択された
    プラズマチャンバを移動することによって制御される請
    求項９記載の方法。
JP5064413A 1992-03-23 1993-03-23 プラズマ支援化学エッチングにおける可変空間周波数制御方法および装置 Expired - Lifetime JPH0757911B2 (ja)

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