JPH0653170A - Ｅｃｒプラズマエッチング装置 - Google Patents
Ｅｃｒプラズマエッチング装置Info
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- JPH0653170A JPH0653170A JP4061627A JP6162792A JPH0653170A JP H0653170 A JPH0653170 A JP H0653170A JP 4061627 A JP4061627 A JP 4061627A JP 6162792 A JP6162792 A JP 6162792A JP H0653170 A JPH0653170 A JP H0653170A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＥＣＲプラズマエッチング装置において、均一
で高密度な安定したＥＣＲプラズマを生成するためにマ
イクロ波の導入手段や磁場印加手段を最適化することに
よって異方性エッチング特性の向上を図る。 【構成】マイクロ波電源６にはクライストロンを用い、
発生したマイクロ波８は導波管５内を輸送され、導波管
５は円形テーパー導波管とし、テーパー角が８〜１４度
に構成されている。ソレノイドコイル３により印加され
る磁場はエッチング処理する基板１５上で電子サイクロ
トロン共鳴点から±２５Ｇ以内になるように設定され、
その磁場分布は±５％以内、磁場勾配はマイクロ波導入
窓４から２０Ｇ／ｃｍ以内に構成されている。
で高密度な安定したＥＣＲプラズマを生成するためにマ
イクロ波の導入手段や磁場印加手段を最適化することに
よって異方性エッチング特性の向上を図る。 【構成】マイクロ波電源６にはクライストロンを用い、
発生したマイクロ波８は導波管５内を輸送され、導波管
５は円形テーパー導波管とし、テーパー角が８〜１４度
に構成されている。ソレノイドコイル３により印加され
る磁場はエッチング処理する基板１５上で電子サイクロ
トロン共鳴点から±２５Ｇ以内になるように設定され、
その磁場分布は±５％以内、磁場勾配はマイクロ波導入
窓４から２０Ｇ／ｃｍ以内に構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子サイクロトロン共鳴
現象を利用して生成したプラズマを用いて基板表面のエ
ッチングを行うＥＣＲプラズマエッチング装置に関す
る。
現象を利用して生成したプラズマを用いて基板表面のエ
ッチングを行うＥＣＲプラズマエッチング装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の装置として２つの例が知
られている。第１の例は、図１１の構成図に示す特開昭
５６−１５５５３５号公報所載のものである。ここに示
されたＥＣＲプラズマエッチング技術は、ソレノイドコ
イル３を用いて所定の強さの磁場が印加されたプラズマ
発生室１内に、マイクロ波電源６であるマグネトロン発
振管から導波管５、マイクロ波導入窓４を経由してマイ
クロ波を導入し、電子サイクロトロン共鳴点９において
共鳴現象を起こし、これにより発生したエネルギーでガ
ス導入口７から導入されたプラズマ発生室１内のガスを
プラズマ化し、プラズマ引き出し窓１４からプラズマ流
を前記磁場の作る発散磁界を利用して基板処理室２内に
引き出し、そのイオン衝撃によって基板ホルダー１０上
に載置した基板１５をエッチングするものである。
られている。第１の例は、図１１の構成図に示す特開昭
５６−１５５５３５号公報所載のものである。ここに示
されたＥＣＲプラズマエッチング技術は、ソレノイドコ
イル３を用いて所定の強さの磁場が印加されたプラズマ
発生室１内に、マイクロ波電源６であるマグネトロン発
振管から導波管５、マイクロ波導入窓４を経由してマイ
クロ波を導入し、電子サイクロトロン共鳴点９において
共鳴現象を起こし、これにより発生したエネルギーでガ
ス導入口７から導入されたプラズマ発生室１内のガスを
プラズマ化し、プラズマ引き出し窓１４からプラズマ流
を前記磁場の作る発散磁界を利用して基板処理室２内に
引き出し、そのイオン衝撃によって基板ホルダー１０上
に載置した基板１５をエッチングするものである。
【０００３】第２の例は、図１２の構成図に示す特開昭
６０−１３４４２３号公報所載のものである。ここに示
されたマイクロ波プラズマ処理技術では、図１２に示す
ような勾配をもった磁場が印加されたプラズマ発生室１
が使用されており、マグネトロン発振管から発生したマ
イクロ波８を導波管５を経由して石英ベルジャー１３を
通して導入される方式である。
６０−１３４４２３号公報所載のものである。ここに示
されたマイクロ波プラズマ処理技術では、図１２に示す
ような勾配をもった磁場が印加されたプラズマ発生室１
が使用されており、マグネトロン発振管から発生したマ
イクロ波８を導波管５を経由して石英ベルジャー１３を
通して導入される方式である。
【０００４】このチャンバー内のプラズマ発生室１はマ
イクロ波空胴共振器の条件に適合するようには構成され
ておらず、基板ホルダー１０はプラズマ発生室１内に設
置され、このプラズマ発生室１は処理室を兼ねるという
特徴をもつ。基板ホルダー１０の設置位置は前記公報で
は明らかではないが、この装置の詳細を紹介する「日経
マイクロデバイス」（１９８８、６月号、ｐ６１）およ
び「ＳＥＭＩテクノロジーシンポジウム」（１９８８、
ｐ１３３〜１４４）によれば、マイクロ波周波数２．４
５ＧＨｚに対して電子サイクロトロン共鳴点９となる８
７５Ｇ（ガウス）の位置から２ｃｍ以上離れた所となっ
ていることが明らかである。
イクロ波空胴共振器の条件に適合するようには構成され
ておらず、基板ホルダー１０はプラズマ発生室１内に設
置され、このプラズマ発生室１は処理室を兼ねるという
特徴をもつ。基板ホルダー１０の設置位置は前記公報で
は明らかではないが、この装置の詳細を紹介する「日経
マイクロデバイス」（１９８８、６月号、ｐ６１）およ
び「ＳＥＭＩテクノロジーシンポジウム」（１９８８、
ｐ１３３〜１４４）によれば、マイクロ波周波数２．４
５ＧＨｚに対して電子サイクロトロン共鳴点９となる８
７５Ｇ（ガウス）の位置から２ｃｍ以上離れた所となっ
ていることが明らかである。
【０００５】また、これらの従来の装置は、基板に高周
波バイアスを印加しイオンエネルギーをコントロールす
るようになっているが、印加する高周波バイアス周波数
は８００ＫＨｚ以上である。プラズマチャンバーの構成
材料は、第１の従来例ではステンレス製のチャンバーの
内壁に石英チューブが挿入されており、第２の実施例で
は、プラズマチャンバーそのものが石英ベルジャーで形
成されている。マイクロ波の導入窓は、第１の従来例で
は空胴共振器のプラズマチャンバーに対して矩形導波管
を直接接続しており、第２の従来例ではテーパー導波管
がそのまま石英ベルジャーを覆っている構造となってい
る。
波バイアスを印加しイオンエネルギーをコントロールす
るようになっているが、印加する高周波バイアス周波数
は８００ＫＨｚ以上である。プラズマチャンバーの構成
材料は、第１の従来例ではステンレス製のチャンバーの
内壁に石英チューブが挿入されており、第２の実施例で
は、プラズマチャンバーそのものが石英ベルジャーで形
成されている。マイクロ波の導入窓は、第１の従来例で
は空胴共振器のプラズマチャンバーに対して矩形導波管
を直接接続しており、第２の従来例ではテーパー導波管
がそのまま石英ベルジャーを覆っている構造となってい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術においては、マグネトロン発振管を用いてマイク
ロ波を導入する方式であるため、図１３（ａ）〜（ｄ）
のマイクロ波発振特性図に示すように出力パワーにより
発振周波数が変化したり、また図１４の特性図に示すよ
うに発振周波数に１ＭＨｚ以上の幅をもっているため発
生するＥＣＲプラズマが極めて不安定であり、イオン温
度が高くなったりイオンエネルギー分布が広がったりす
る。そのためエッチング特性が不安定であったり、異方
性エッチング形状が得られにくいという問題があった。
の技術においては、マグネトロン発振管を用いてマイク
ロ波を導入する方式であるため、図１３（ａ）〜（ｄ）
のマイクロ波発振特性図に示すように出力パワーにより
発振周波数が変化したり、また図１４の特性図に示すよ
うに発振周波数に１ＭＨｚ以上の幅をもっているため発
生するＥＣＲプラズマが極めて不安定であり、イオン温
度が高くなったりイオンエネルギー分布が広がったりす
る。そのためエッチング特性が不安定であったり、異方
性エッチング形状が得られにくいという問題があった。
【０００７】従来の装置では、フォトレジストをマスク
とした基板上のエッチング形状が図１５に示すようにＳ
ｉ基板中心とＳｉ基板周辺とでは大きく異なる。基板中
心におけるエッチング形状は垂直になるが、基板周辺に
向うにつれてエッチングの傾斜が大きくなっていくこと
が明らかになった。この傾向は、大口径の基板をエッチ
ングする場合に顕著に表れてくる。その理由は次の通り
である。
とした基板上のエッチング形状が図１５に示すようにＳ
ｉ基板中心とＳｉ基板周辺とでは大きく異なる。基板中
心におけるエッチング形状は垂直になるが、基板周辺に
向うにつれてエッチングの傾斜が大きくなっていくこと
が明らかになった。この傾向は、大口径の基板をエッチ
ングする場合に顕著に表れてくる。その理由は次の通り
である。
【０００８】すなわち、プラズマ発生室内で生成された
プラズマは、発散磁界により基板方向に引き出される。
その時、イオンの基板への入射方向は磁力線の向きに大
きく依存する。従来の装置では磁界の発散が大きいの
で、イオンは基板周辺で斜めに入射することになる。そ
のため、基板周辺では内側に傾斜したエッチング形状を
示すに至る。また、これらの装置では長くプラズマが輸
送されるので、基板に到達するイオン電流密度が低くな
る。さらに輸送中にイオンの散乱が起こり、散乱したイ
オンによりエッチング形状が逆テーパーになる。以上の
ことから従来技術では、基板表面の全面において均一な
エッチング形状が得られない、すなわちイオン散乱のた
めに十分な異方性形状が得られないという問題があっ
た。
プラズマは、発散磁界により基板方向に引き出される。
その時、イオンの基板への入射方向は磁力線の向きに大
きく依存する。従来の装置では磁界の発散が大きいの
で、イオンは基板周辺で斜めに入射することになる。そ
のため、基板周辺では内側に傾斜したエッチング形状を
示すに至る。また、これらの装置では長くプラズマが輸
送されるので、基板に到達するイオン電流密度が低くな
る。さらに輸送中にイオンの散乱が起こり、散乱したイ
オンによりエッチング形状が逆テーパーになる。以上の
ことから従来技術では、基板表面の全面において均一な
エッチング形状が得られない、すなわちイオン散乱のた
めに十分な異方性形状が得られないという問題があっ
た。
【０００９】また従来の装置では、プラズマ発生室内が
石英で覆われているため、図１６のように接地されてい
るもの（石英なし）に比べプラズマポテンシャルが安定
せず、全体としてイオンエネルギーが高くなりイオンエ
ネルギー分布幅も広くなるという問題もある。
石英で覆われているため、図１６のように接地されてい
るもの（石英なし）に比べプラズマポテンシャルが安定
せず、全体としてイオンエネルギーが高くなりイオンエ
ネルギー分布幅も広くなるという問題もある。
【００１０】さらに従来の装置では、イオンエネルギー
を制御するために印加する高周波バイアス周波数は８０
０ＫＨｚ以上であるため、高周波を印加することでプラ
ズマチャンバー周辺のグランドの部分と局所放電を起こ
し、エッチング均一性が良くないという問題点があっ
た。
を制御するために印加する高周波バイアス周波数は８０
０ＫＨｚ以上であるため、高周波を印加することでプラ
ズマチャンバー周辺のグランドの部分と局所放電を起こ
し、エッチング均一性が良くないという問題点があっ
た。
【００１１】その上、マイクロ波のプラズマ生成室への
導入面積が最適化されていないため、局所的に導入され
たり、導入効率が悪くプラズマが安定して生成されない
という問題点があった。
導入面積が最適化されていないため、局所的に導入され
たり、導入効率が悪くプラズマが安定して生成されない
という問題点があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、マイクロ波の導入をクライストロン増幅管
を用いて行い、電子サイクロトロン共鳴点近傍に基板を
設置してこれをエッチング処理するものである。また、
エッチング速度のばらつきを±５％以下にする必要上、
電子サイクロトロン共鳴点での磁場分布を±５％以下と
し、その上、その電子サイクロトロン共鳴点までの磁場
勾配を２０Ｇ／ｃｍ以下にする磁場分布を備えている。
さらに、マイクロ波を導波管からプラズマ生成室へ導入
する場合に、矩形導波管から円形テーパー導波管に変形
させ、そのテーパー角を８〜１４度にすることでさらに
マイクロ波の導入を効率良くできる。上記装置で生成さ
れたＥＣＲプラズマをさらに安定したものにするため、
プラズマ発生室は導電性の材料で覆われ、接地されてい
るものを用いることができる。イオンエネルギーを効率
良く均一に上昇させるために、６００ＫＨｚ以下のＲＦ
バイアスを印加することができる。
するために、マイクロ波の導入をクライストロン増幅管
を用いて行い、電子サイクロトロン共鳴点近傍に基板を
設置してこれをエッチング処理するものである。また、
エッチング速度のばらつきを±５％以下にする必要上、
電子サイクロトロン共鳴点での磁場分布を±５％以下と
し、その上、その電子サイクロトロン共鳴点までの磁場
勾配を２０Ｇ／ｃｍ以下にする磁場分布を備えている。
さらに、マイクロ波を導波管からプラズマ生成室へ導入
する場合に、矩形導波管から円形テーパー導波管に変形
させ、そのテーパー角を８〜１４度にすることでさらに
マイクロ波の導入を効率良くできる。上記装置で生成さ
れたＥＣＲプラズマをさらに安定したものにするため、
プラズマ発生室は導電性の材料で覆われ、接地されてい
るものを用いることができる。イオンエネルギーを効率
良く均一に上昇させるために、６００ＫＨｚ以下のＲＦ
バイアスを印加することができる。
【００１３】以上の構成をとることによって、電子サイ
クロトロン共鳴点近傍で生成されるプラズマは極めて安
定したものが生成される。過度のマイクロ波パワーを供
給しなくても高密度なプラズマが得られ、イオンエネル
ギーが低く分布もそろったプラズマが生成される。さら
に電子サイクロトロン共鳴点近傍でエッチング処理を行
うので、基板に入射するイオンの方向性が垂直となりイ
オン電流密度も大きくなる。そのため、エッチング速度
の早い低ダメージの異方性エッチングが常に安定して達
成される。
クロトロン共鳴点近傍で生成されるプラズマは極めて安
定したものが生成される。過度のマイクロ波パワーを供
給しなくても高密度なプラズマが得られ、イオンエネル
ギーが低く分布もそろったプラズマが生成される。さら
に電子サイクロトロン共鳴点近傍でエッチング処理を行
うので、基板に入射するイオンの方向性が垂直となりイ
オン電流密度も大きくなる。そのため、エッチング速度
の早い低ダメージの異方性エッチングが常に安定して達
成される。
【００１４】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の構成図である。本実施例
は電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを生成する
プラズマ発生室１と基板処理室２とが互いに隣接するよ
うに構成されている。このプラズマ発生室１は、マイク
ロ波の電界強度を高め放電の効率を高めるために、マイ
クロ波空胴共振器の条件に適合する形状に構成されてい
る。このプラズマ発生室１の径は２６０ｍｍである。
る。図１は本発明の一実施例の構成図である。本実施例
は電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを生成する
プラズマ発生室１と基板処理室２とが互いに隣接するよ
うに構成されている。このプラズマ発生室１は、マイク
ロ波の電界強度を高め放電の効率を高めるために、マイ
クロ波空胴共振器の条件に適合する形状に構成されてい
る。このプラズマ発生室１の径は２６０ｍｍである。
【００１５】そして、プラズマ発生室１には、プラズマ
を生成するためのガスを導入するガス導入口７を備える
とともに石英ガラス、セラミックス等の絶縁物からなる
導入窓４が設けられ、さらにマイクロ波が２．４５ＧＨ
ｚの場合は磁場強度が８７５Ｇの位置に基板ホルダー１
０が設置されている。また、プラズマ発生室１は導電性
の材料（例えば金属を混入したセラミックス等）で覆わ
れ、内壁はステンレスで製作され接地されている。マイ
クロ波８は多胴式クライストロンのマイクロ波電源６を
用いて導波管５内を伝搬し、プラズマ生成室１に導入さ
れる。
を生成するためのガスを導入するガス導入口７を備える
とともに石英ガラス、セラミックス等の絶縁物からなる
導入窓４が設けられ、さらにマイクロ波が２．４５ＧＨ
ｚの場合は磁場強度が８７５Ｇの位置に基板ホルダー１
０が設置されている。また、プラズマ発生室１は導電性
の材料（例えば金属を混入したセラミックス等）で覆わ
れ、内壁はステンレスで製作され接地されている。マイ
クロ波８は多胴式クライストロンのマイクロ波電源６を
用いて導波管５内を伝搬し、プラズマ生成室１に導入さ
れる。
【００１６】図２にクライストロンによる９．７４８Ｇ
Ｈｚの発振周波数特性を示す。極めて高精度なマイクロ
波導入が実現できることがわかる。図３にクライストロ
ンによるＥＣＲプラズマとマグネトロン発振管によるＥ
ＣＲプラズマのイオンエネルギー分布を示す。明らかに
クライストロンによるＥＣＲプラズマは、安定したプラ
ズマが生成されていることがわかる。従って、クライス
トロンを用いた本実施例では安定したプラズマを生成で
きる。
Ｈｚの発振周波数特性を示す。極めて高精度なマイクロ
波導入が実現できることがわかる。図３にクライストロ
ンによるＥＣＲプラズマとマグネトロン発振管によるＥ
ＣＲプラズマのイオンエネルギー分布を示す。明らかに
クライストロンによるＥＣＲプラズマは、安定したプラ
ズマが生成されていることがわかる。従って、クライス
トロンを用いた本実施例では安定したプラズマを生成で
きる。
【００１７】図４に磁場強度に対するイオン電流密度、
イオン温度を示す。磁場強度で８５０〜９００Ｇの部分
ではイオン電流密度が最も高く、イオン温度が最も低い
ことがわかる。この結果、８７５Ｇ近傍のＥＣＲポジシ
ョン領域（±２５Ｇ）で高密度なプラズマが生成され、
その部分からイオンが加速されているため、ＥＣＲポジ
ションに最も高密度なイオンが存在しイオンエネルギー
あるいはイオンの方向性がそろっていることがわかる。
そこで図５に示すように、ＥＣＲポジション周辺でエッ
チングした時にエッチング形状は最も垂直になる。この
結果から本実施例では、ＥＣＲポジションとなる８７５
Ｇの領域を基板近傍に均一に生成できるようにコイルを
配置している。
イオン温度を示す。磁場強度で８５０〜９００Ｇの部分
ではイオン電流密度が最も高く、イオン温度が最も低い
ことがわかる。この結果、８７５Ｇ近傍のＥＣＲポジシ
ョン領域（±２５Ｇ）で高密度なプラズマが生成され、
その部分からイオンが加速されているため、ＥＣＲポジ
ションに最も高密度なイオンが存在しイオンエネルギー
あるいはイオンの方向性がそろっていることがわかる。
そこで図５に示すように、ＥＣＲポジション周辺でエッ
チングした時にエッチング形状は最も垂直になる。この
結果から本実施例では、ＥＣＲポジションとなる８７５
Ｇの領域を基板近傍に均一に生成できるようにコイルを
配置している。
【００１８】図６に、そのＥＣＲポジションでの磁場分
布の均一性と基板上のイオン電流密度面内分布の均一性
を示す。８７５Ｇの等磁場線の一様性に対応して電流密
度分布も大きく変ることがわかる。８７５Ｇの等磁場線
が均一に平坦に形成されている場合は、プラズマが均一
に形成される。プラズマエッチングの均一性はプラズマ
の均一性を反映しており、±５％以下のプラズマ均一性
を実現しようとすると±５％以下の磁場分布が必要にな
ることがわかる。この±５％というのは、エッチング速
度のばらつきが±５％以内を要求されていることによる
ものである。
布の均一性と基板上のイオン電流密度面内分布の均一性
を示す。８７５Ｇの等磁場線の一様性に対応して電流密
度分布も大きく変ることがわかる。８７５Ｇの等磁場線
が均一に平坦に形成されている場合は、プラズマが均一
に形成される。プラズマエッチングの均一性はプラズマ
の均一性を反映しており、±５％以下のプラズマ均一性
を実現しようとすると±５％以下の磁場分布が必要にな
ることがわかる。この±５％というのは、エッチング速
度のばらつきが±５％以内を要求されていることによる
ものである。
【００１９】また図７に示すように、本実施例ではマイ
クロ波出力とイオン電流密度が直線的に変化し、マイク
ロ波の吸収効率も良く制御性に優れている。すなわちＥ
ＣＲポジションの均一な形成が重要であることを示して
いる。従来の装置ではこのような構成になっておらず、
均一な磁場分布が形成できなかったが、本実施例ではメ
インコイルとサブコイルを組み合わせることで上記磁場
分布を十分に制御できる。
クロ波出力とイオン電流密度が直線的に変化し、マイク
ロ波の吸収効率も良く制御性に優れている。すなわちＥ
ＣＲポジションの均一な形成が重要であることを示して
いる。従来の装置ではこのような構成になっておらず、
均一な磁場分布が形成できなかったが、本実施例ではメ
インコイルとサブコイルを組み合わせることで上記磁場
分布を十分に制御できる。
【００２０】さらに図８に、ＥＣＲポジションまでの磁
場勾配とプラズマ状態（電子温度とプラズマポテンシャ
ル）を示す。磁場勾配が小さくなるにつれて電子温度や
プラズマポテンシャルが上昇し、マイクロ波の吸収効率
が上昇していることがわかる。特に２０Ｇ／ｃｍ（導入
窓からＥＣＲポジションまで約３００Ｇの磁場勾配）以
下になると電子温度が上昇し、マイクロ波の吸収効率が
上っていることがわかる。従来の装置では一様性を保ち
ながら磁場勾配を制御することは難しかったが、本実施
例では２０Ｇ／ｃｍ以下の磁場勾配をメインコイルとサ
ブコイルを組み合わせることで実現できる。
場勾配とプラズマ状態（電子温度とプラズマポテンシャ
ル）を示す。磁場勾配が小さくなるにつれて電子温度や
プラズマポテンシャルが上昇し、マイクロ波の吸収効率
が上昇していることがわかる。特に２０Ｇ／ｃｍ（導入
窓からＥＣＲポジションまで約３００Ｇの磁場勾配）以
下になると電子温度が上昇し、マイクロ波の吸収効率が
上っていることがわかる。従来の装置では一様性を保ち
ながら磁場勾配を制御することは難しかったが、本実施
例では２０Ｇ／ｃｍ以下の磁場勾配をメインコイルとサ
ブコイルを組み合わせることで実現できる。
【００２１】さらに本実施例では、マイクロ波導入用円
形テーパー導波管のテーパー角を最適化することで効率
良いマイクロ波の導入を実現している。図９に円形テー
パ導波管のテーパー角と、生成するイオン電流密度を示
している。テーパー角が８〜１４度の時に最も効率良く
導入されていることがわかる。これは、円形導波管のテ
ーパー角をこの角度にするとマイクロ波の反射が小さく
なり、導入効率が良好となるためである。
形テーパー導波管のテーパー角を最適化することで効率
良いマイクロ波の導入を実現している。図９に円形テー
パ導波管のテーパー角と、生成するイオン電流密度を示
している。テーパー角が８〜１４度の時に最も効率良く
導入されていることがわかる。これは、円形導波管のテ
ーパー角をこの角度にするとマイクロ波の反射が小さく
なり、導入効率が良好となるためである。
【００２２】また本実施例では、イオンエネルギーコン
トロールのためのＲＦバイアスは６００ＫＨｚ以下のも
のを用いる。これは図１０に示すように、プラズマの均
一性を乱さず均一に印加されるＲＦ周波数が６００ＫＨ
ｚ以下の所でＳｉＯ2 エッチングレートが安定するから
である。この例に示したＳｉＯ2 や、Ａｌ−Ｃｕ合金な
どのエッチングは４００ＫＨｚ程度が良く、ＳｉＯ2 と
の選択性を重要視するポリシリコンのエッチングでは６
００ＫＨｚあるいは２００ＫＨｚが良い。いずれの材料
でも１ＭＨｚ以上の周波数では均一なエッチングは難し
い。
トロールのためのＲＦバイアスは６００ＫＨｚ以下のも
のを用いる。これは図１０に示すように、プラズマの均
一性を乱さず均一に印加されるＲＦ周波数が６００ＫＨ
ｚ以下の所でＳｉＯ2 エッチングレートが安定するから
である。この例に示したＳｉＯ2 や、Ａｌ−Ｃｕ合金な
どのエッチングは４００ＫＨｚ程度が良く、ＳｉＯ2 と
の選択性を重要視するポリシリコンのエッチングでは６
００ＫＨｚあるいは２００ＫＨｚが良い。いずれの材料
でも１ＭＨｚ以上の周波数では均一なエッチングは難し
い。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ＥＣＲプ
ラズマエッチング装置においてクライストロンによるマ
イクロ波の導入を行い、基板近傍に均一で磁場勾配の小
さい電子サイクロトロン共鳴点を形成することで、ノイ
ズの少ないマイクロ波が効率良くプラズマに吸収される
ため極めて安定したＥＣＲプラズマを生成し、高精度な
異方性エッチングを実現できるという効果がある。
ラズマエッチング装置においてクライストロンによるマ
イクロ波の導入を行い、基板近傍に均一で磁場勾配の小
さい電子サイクロトロン共鳴点を形成することで、ノイ
ズの少ないマイクロ波が効率良くプラズマに吸収される
ため極めて安定したＥＣＲプラズマを生成し、高精度な
異方性エッチングを実現できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例の正面断面図である。
【図２】９．７４８ＧＨｚのクライストロンのマイクロ
波の特性図である。
波の特性図である。
【図３】クライストロンおよびマグネトロンで放電した
場合のプラズマ中のイオンエネルギーの分布図である。
場合のプラズマ中のイオンエネルギーの分布図である。
【図４】ＥＣＲプラズマ中の磁場強度に対するイオン温
度およびイオン電流特性を示す図である。
度およびイオン電流特性を示す図である。
【図５】ＥＣＲプラズマ中の磁場強度とエッチング形状
依存性を示す図である。
依存性を示す図である。
【図６】磁場の均一性とイオン電流密度の均一性との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図７】マイクロ波出力とイオン電流密度との関係を示
す図である。
す図である。
【図８】磁場勾配と電子温度、プラズマポテンシャルと
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図９】円形導波管のテーパー角度とイオン電流密度と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図１０】基板中心からのＳｉＯ2 エッチングレートを
示す図である。
示す図である。
【図１１】従来のＥＣＲプラズマエッチング装置の構成
図である。
図である。
【図１２】従来の他の装置を示す構成図である。
【図１３】マグネトロン発振管によるマイクロ波特性を
示す図で、同図（ａ）〜（ｄ）は出力パワーと発振周波
数との関係を示す図である。
示す図で、同図（ａ）〜（ｄ）は出力パワーと発振周波
数との関係を示す図である。
【図１４】マグネトロンによるマイクロ波発振周波数幅
を示す図である。
を示す図である。
【図１５】従来装置でのエッチング形状を示す断面図で
ある。
ある。
【図１６】プラズマ発生室内壁の材料によるプラズマ中
のイオンエネルギーの分布図である。
のイオンエネルギーの分布図である。
１ プラズマ発生室 ２ 基板処理室 ３ ソレノイドコイル ４ マイクロ波導入窓 ５ 導波管 ６ マイクロ波電源（多胴式クライストロン） ７ ガス導入口 ８ マイクロ波 ９ 電子サイクロトロン共鳴点 １０ 基板ホルダー １１ 高周波バイアス電源 １２ 排気 １３ 石英ベルジャー １４ プラズマ引き出し窓 １５ 基板
Claims (7)
- 【請求項１】 プラズマ発生室内でマイクロ波により発
生する電場と、この電場に直交する磁場とによって起こ
る電子サイクロトロン共鳴現象を利用して処理ガスをプ
ラズマ化し、このプラズマを設置された基板に照射して
基板をエッチングするＥＣＲプラズマエッチング装置に
おいて、導入されるマイクロ波の発振源に多空胴クライ
ストロンを用いることを特徴とするＥＣＲプラズマエッ
チング装置。 - 【請求項２】 前記基板のエッチング処理を電子サイク
ロトロン共鳴点あるいはその地点から磁場強度で±２５
Ｇの範囲内で行う請求項１記載のＥＣＲプラズマエッチ
ング装置。 - 【請求項３】 前記基板のエッチング処理を電子サイク
ロトロン共鳴点あるいはその地点から磁場強度で±２５
Ｇの範囲内で行うとともに、マイクロ波導入部分から基
板設置電極までの等磁場強度の分布が磁場強度で±５％
以下である請求項１記載のＥＣＲプラズマエッチング装
置。 - 【請求項４】 前記基板のエッチング処理を電子サイク
ロトロン共鳴点あるいはその地点から磁場強度で±２５
Ｇの範囲内で行うとともに、マイクロ波導入部分から基
板設置電極までの磁場勾配を２０Ｇ／ｃｍ以下にする請
求項１記載のＥＣＲプラズマエッチング装置。 - 【請求項５】 前記マイクロ波を矩形導波管から円形テ
ーパー導波管に変換してプラズマ発生室に導入する際
の、円形テーパー導波管のテーパー角が８〜１４度の範
囲にある請求項１記載のＥＣＲプラズマエッチング装
置。 - 【請求項６】 前記プラズマ発生室の内壁が導電性膜で
覆われている請求項１記載のＥＣＲプラズマエッチング
装置。 - 【請求項７】 前記基板設置電極に６００ＫＨｚ以下の
高周波バイアスを印加する請求項１記載のＥＣＲプラズ
マエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061627A JPH0653170A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Ｅｃｒプラズマエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061627A JPH0653170A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Ｅｃｒプラズマエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653170A true JPH0653170A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=13176616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4061627A Pending JPH0653170A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Ｅｃｒプラズマエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0653170A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998022977A1 (fr) * | 1996-11-20 | 1998-05-28 | Tokyo Electron Limited | Dispositif de traitement au plasma |
| WO2009060781A1 (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | マスクパターンの補正方法およびそれを用いた加速度センサと角速度センサの製造方法 |
| US8776719B2 (en) | 2005-08-15 | 2014-07-15 | Edwards Limited | Microwave plasma reactor |
Citations (5)
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| JPS63217620A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-09 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
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| JPH02162719A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-22 | Hitachi Ltd | 不純物導入方法 |
| JPH03170666A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-24 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP4061627A patent/JPH0653170A/ja active Pending
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