JPH0673568A - ドライエッチング方法およびその装置 - Google Patents
ドライエッチング方法およびその装置Info
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- JPH0673568A JPH0673568A JP5149986A JP14998693A JPH0673568A JP H0673568 A JPH0673568 A JP H0673568A JP 5149986 A JP5149986 A JP 5149986A JP 14998693 A JP14998693 A JP 14998693A JP H0673568 A JPH0673568 A JP H0673568A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマを確実に均一化できると共にプラズ
マ密度を大きくできるようにする。 【構成】 プラズマ発生室１の周囲に磁気コイル６が設
けられており、マイクロ波発生器５により発生させられ
たマイクロ波と磁気コイル６により印加された磁界との
相互作用によって起きる電子サイクロトロン共鳴により
プラズマ発生室１内の電子が加速され、加速された電子
によってプラズマが発生する。プラズマ発生室１の下側
には反応室７が設けられており、プラズマ発生室１に発
生したプラズマは反応室７に導かれ、試料台８上の被エ
ッチング材料のエッチングに供される。マイクロ波発生
器５としては反射型クライストロンが用いられており、
該反射型クライストロンの空洞の長さを変化させること
により、空洞共振器の共振周波数を変化させ、これによ
り、マイクロ波発生器５からプラズマ発生室１に供給さ
れるマイクロ波の周波数は変調される。
マ密度を大きくできるようにする。 【構成】 プラズマ発生室１の周囲に磁気コイル６が設
けられており、マイクロ波発生器５により発生させられ
たマイクロ波と磁気コイル６により印加された磁界との
相互作用によって起きる電子サイクロトロン共鳴により
プラズマ発生室１内の電子が加速され、加速された電子
によってプラズマが発生する。プラズマ発生室１の下側
には反応室７が設けられており、プラズマ発生室１に発
生したプラズマは反応室７に導かれ、試料台８上の被エ
ッチング材料のエッチングに供される。マイクロ波発生
器５としては反射型クライストロンが用いられており、
該反射型クライストロンの空洞の長さを変化させること
により、空洞共振器の共振周波数を変化させ、これによ
り、マイクロ波発生器５からプラズマ発生室１に供給さ
れるマイクロ波の周波数は変調される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子サイクロトロン共
鳴により発生するプラズマを用いるドライエッチング方
法および該ドライエッチング方法に用いるドライエッチ
ング装置に関するものである。
鳴により発生するプラズマを用いるドライエッチング方
法および該ドライエッチング方法に用いるドライエッチ
ング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の高密度化には、トラン
ジスタや配線などの幅寸法が大きな役割を担っている。
これらの幅寸法を小さくすることによって１μｍ以下の
微細パターンを有する半導体集積回路の実用化が図られ
ている。このような微細パターンの実現は、フォトリソ
グラフィ技術およびドライエッチング技術の２つの技術
の発展に負うところが大きい。
ジスタや配線などの幅寸法が大きな役割を担っている。
これらの幅寸法を小さくすることによって１μｍ以下の
微細パターンを有する半導体集積回路の実用化が図られ
ている。このような微細パターンの実現は、フォトリソ
グラフィ技術およびドライエッチング技術の２つの技術
の発展に負うところが大きい。
【０００３】ところで、プラズマによるドライエッチン
グ方法は、適当なガスに高周波（ＲＦ）電界を印加する
ことにより生成される反応性プラズマやラジカル中に被
エッチング材料をおくと、該被エッチング材料がエッチ
ングされるという現象を利用するものであって、微細パ
ターンを形成するために通常フォトレジストパターンを
マスク材料として用いる。
グ方法は、適当なガスに高周波（ＲＦ）電界を印加する
ことにより生成される反応性プラズマやラジカル中に被
エッチング材料をおくと、該被エッチング材料がエッチ
ングされるという現象を利用するものであって、微細パ
ターンを形成するために通常フォトレジストパターンを
マスク材料として用いる。
【０００４】上記のようなドライエッチング方法として
は、最近、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）により発
生するプラズマを利用したＥＣＲドライエッチング装置
が開発され、実用化されている。
は、最近、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）により発
生するプラズマを利用したＥＣＲドライエッチング装置
が開発され、実用化されている。
【０００５】図６は、マイクロ波と磁界との相互作用に
より発生する電子サイクロトロン共鳴を用いるＥＣＲド
ライエッチング装置の模式図であって、同図において、
１は適当な圧力（数１００ｍＴｏｒｒ）に制御されたプ
ラズマ発生室である。プラズマ発生室１には供給路２か
ら反応性ガスが供給され、供給された反応ガスは排出路
３から排出される。プラズマ発生室１には断面矩形状の
導波管４を介してマイクロ波発生器５が接続されてお
り、該マイクロ波発生器５により発生させられたマイク
ロ波エネルギーはプラズマ発生室１内に導入された反応
性ガスに与えられる。
より発生する電子サイクロトロン共鳴を用いるＥＣＲド
ライエッチング装置の模式図であって、同図において、
１は適当な圧力（数１００ｍＴｏｒｒ）に制御されたプ
ラズマ発生室である。プラズマ発生室１には供給路２か
ら反応性ガスが供給され、供給された反応ガスは排出路
３から排出される。プラズマ発生室１には断面矩形状の
導波管４を介してマイクロ波発生器５が接続されてお
り、該マイクロ波発生器５により発生させられたマイク
ロ波エネルギーはプラズマ発生室１内に導入された反応
性ガスに与えられる。
【０００６】プラズマ発生室１の周囲には磁気コイル６
が設けられており、磁気コイル６はプラズマ発生室１に
磁界を発生させる。マイクロ波発生器５により発生させ
られたマイクロ波と磁気コイル６により印加された磁界
との相互作用によって起きる電子サイクロトロン共鳴に
より電子は加速され、加速した電子によってプラズマが
発生するものである。
が設けられており、磁気コイル６はプラズマ発生室１に
磁界を発生させる。マイクロ波発生器５により発生させ
られたマイクロ波と磁気コイル６により印加された磁界
との相互作用によって起きる電子サイクロトロン共鳴に
より電子は加速され、加速した電子によってプラズマが
発生するものである。
【０００７】プラズマ発生室１の下側には反応室７が設
けられ、反応室７はプラズマ発生室１と連通しており、
プラズマ発生室１で発生したプラズマは反応室７に導か
れる。反応室７の内部における中央よりも下側には試料
台８が設けられており、該試料台８の上には、レジスト
パターンが付着された被エッチング材料である半導体基
板９が載置されている。
けられ、反応室７はプラズマ発生室１と連通しており、
プラズマ発生室１で発生したプラズマは反応室７に導か
れる。反応室７の内部における中央よりも下側には試料
台８が設けられており、該試料台８の上には、レジスト
パターンが付着された被エッチング材料である半導体基
板９が載置されている。
【０００８】以下、上記のように構成されたＥＣＲドラ
イエッチング装置の動作について説明する。
イエッチング装置の動作について説明する。
【０００９】プラズマ発生器５からプラズマ発生室１内
に周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波エネルギーが供給
されると、プラズマ発生室１内の反応性ガスは電離して
電子とイオンとが生成される。また、プラズマ発生室１
の周囲に設けられた磁気コイル６によりプラズマ発生室
１内に８７５ガウスの磁場が印加される。これにより、
プラズマ発生室１内の電子は、マイクロ波と磁場との相
互作用により生じる電子サイクロトロン共鳴によってマ
イクロ波の電磁エネルギーを吸収して加速され、プラズ
マ発生室１内を高速で円運動する。
に周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波エネルギーが供給
されると、プラズマ発生室１内の反応性ガスは電離して
電子とイオンとが生成される。また、プラズマ発生室１
の周囲に設けられた磁気コイル６によりプラズマ発生室
１内に８７５ガウスの磁場が印加される。これにより、
プラズマ発生室１内の電子は、マイクロ波と磁場との相
互作用により生じる電子サイクロトロン共鳴によってマ
イクロ波の電磁エネルギーを吸収して加速され、プラズ
マ発生室１内を高速で円運動する。
【００１０】磁気コイル６によるプラズマ発生室１内の
磁場強度が８７５ガウスであり、マイクロ波の周波数が
２．４５ＧＨｚであるときの電子サイクロトロン共鳴に
よって最も効率良く電子が加速される。高速で円運動す
る電子が反応性ガスに衝突することにより、プラズマ発
生室１内に高密度のプラズマが発生する。このプラズマ
は、拡散および電界により、磁気コイル６が形成する磁
力線に沿ってプラズマ発生室１から反応室７に移送さ
れ、反応室７内に設置された半導体基板９の表面の薄膜
形成又はエッチング処理に使用される。
磁場強度が８７５ガウスであり、マイクロ波の周波数が
２．４５ＧＨｚであるときの電子サイクロトロン共鳴に
よって最も効率良く電子が加速される。高速で円運動す
る電子が反応性ガスに衝突することにより、プラズマ発
生室１内に高密度のプラズマが発生する。このプラズマ
は、拡散および電界により、磁気コイル６が形成する磁
力線に沿ってプラズマ発生室１から反応室７に移送さ
れ、反応室７内に設置された半導体基板９の表面の薄膜
形成又はエッチング処理に使用される。
【００１１】上述したように、電子サイクロトロン共鳴
を利用したＥＣＲドライエッチング装置においては、マ
イクロ波エネルギーと磁場との相互作用によりプラズマ
発生室に電子サイクロトロン共鳴を発生させ、この電子
サイクロトロン共鳴によりプラズマ発生室内の電子を高
速度で円運動させ、高速度で円運動する電子を反応性ガ
スに衝突させることによってプラズマを発生させてい
る。
を利用したＥＣＲドライエッチング装置においては、マ
イクロ波エネルギーと磁場との相互作用によりプラズマ
発生室に電子サイクロトロン共鳴を発生させ、この電子
サイクロトロン共鳴によりプラズマ発生室内の電子を高
速度で円運動させ、高速度で円運動する電子を反応性ガ
スに衝突させることによってプラズマを発生させてい
る。
【００１２】ところで、マイクロ波の周波数ｆと印加磁
場の強度Ｂとが、電子サイクロトロン共鳴条件（以下、
ＥＣＲ条件と称する。）つまりｆ＝ｑ×Ｂ／２πｍ……
(1)の関係を満たすとき、電子に最も効率良くマイクロ
波エネルギーが与えられる。但し、ｑ（＝１．６０２×
１０-19 Ｃ）は素電荷であり、ｍ（＝９．１１０×１０
-31 ｋｇ）は電子の質量であって、磁気コイルによる磁
場強度Ｂが８７５ガウスのときに、マイクロ波の周波数
ｆは２．４５ＧＨｚが最適な値となる。
場の強度Ｂとが、電子サイクロトロン共鳴条件（以下、
ＥＣＲ条件と称する。）つまりｆ＝ｑ×Ｂ／２πｍ……
(1)の関係を満たすとき、電子に最も効率良くマイクロ
波エネルギーが与えられる。但し、ｑ（＝１．６０２×
１０-19 Ｃ）は素電荷であり、ｍ（＝９．１１０×１０
-31 ｋｇ）は電子の質量であって、磁気コイルによる磁
場強度Ｂが８７５ガウスのときに、マイクロ波の周波数
ｆは２．４５ＧＨｚが最適な値となる。
【００１３】ところが、磁気コイルによりプラズマ発生
室に印加される磁場の強度を均一にすることは現実には
困難であり、磁場強度Ｂは、プラズマ発生室の中央部付
近では強く、周端部では弱くなっている。このため、プ
ラズマ発生室内においては、中央部付近の電子は効率良
くマイクロ波エネルギーを吸収するので、中央部ではプ
ラズマ密度が高くなるのに対して、周端部の電子は効率
良くマイクロ波エネルギーを吸収できないために周端部
ではプラズマ密度は低くなる。
室に印加される磁場の強度を均一にすることは現実には
困難であり、磁場強度Ｂは、プラズマ発生室の中央部付
近では強く、周端部では弱くなっている。このため、プ
ラズマ発生室内においては、中央部付近の電子は効率良
くマイクロ波エネルギーを吸収するので、中央部ではプ
ラズマ密度が高くなるのに対して、周端部の電子は効率
良くマイクロ波エネルギーを吸収できないために周端部
ではプラズマ密度は低くなる。
【００１４】このように、従来のＥＣＲドライエッチン
グ装置においては、プラズマ発生室内のプラズマ密度に
場所的な不均一が生じるため、反応室内に設置された半
導体基板の表面に到達する反応性イオンの量が不均一に
なるので、半導体基板の表面を均一に処理するのが難し
いという問題があった。
グ装置においては、プラズマ発生室内のプラズマ密度に
場所的な不均一が生じるため、反応室内に設置された半
導体基板の表面に到達する反応性イオンの量が不均一に
なるので、半導体基板の表面を均一に処理するのが難し
いという問題があった。
【００１５】そこで、特開昭６３−２５１０２６号公報
に示されるように、磁気コイルに供給する電流の波形を
時間と共に変化させてプラズマ発生室に回転磁場を形成
することによりプラズマ流を回転させ、これにより、プ
ラズマ密度の均一化を図るプラズマ処理装置が提案され
ている。
に示されるように、磁気コイルに供給する電流の波形を
時間と共に変化させてプラズマ発生室に回転磁場を形成
することによりプラズマ流を回転させ、これにより、プ
ラズマ密度の均一化を図るプラズマ処理装置が提案され
ている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記プラズ
マ処理装置においては、プラズマ発生室内のプラズマ中
に分布を持つ磁場を制御しなければならないため、プラ
ズマ全体に効率的にマイクロ波の電磁エネルギーが吸収
されるように磁場分布を制御するのは非常に困難であ
る。従って、上記プラズマ処理装置においてはプラズマ
密度の均一化には限界がある。
マ処理装置においては、プラズマ発生室内のプラズマ中
に分布を持つ磁場を制御しなければならないため、プラ
ズマ全体に効率的にマイクロ波の電磁エネルギーが吸収
されるように磁場分布を制御するのは非常に困難であ
る。従って、上記プラズマ処理装置においてはプラズマ
密度の均一化には限界がある。
【００１７】また、プラズマ発生室の中央部においては
磁場強度が強いためにプラズマ密度が大きいが、周端部
においては磁場強度が弱いためプラズマ密度が小さいの
で、上記プラズマ処理装置によるとプラズマ発生室全体
におけるプラズマ密度は大きくなっていない。
磁場強度が強いためにプラズマ密度が大きいが、周端部
においては磁場強度が弱いためプラズマ密度が小さいの
で、上記プラズマ処理装置によるとプラズマ発生室全体
におけるプラズマ密度は大きくなっていない。
【００１８】上記に鑑みて、本発明は、プラズマを確実
に均一化することができると共にプラズマ密度を大きく
することができるプラズマ発生方法およびその装置を提
供することを目的とする。
に均一化することができると共にプラズマ密度を大きく
することができるプラズマ発生方法およびその装置を提
供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、プラズマ発生室に供給されるマ
イクロ波の周波数を変調することにより、ＥＣＲ条件を
満たすポイントを増加させると共に時間的に変化させ、
これにより、プラズマの高密度化と均一化を図るもので
ある。
め、請求項１の発明は、プラズマ発生室に供給されるマ
イクロ波の周波数を変調することにより、ＥＣＲ条件を
満たすポイントを増加させると共に時間的に変化させ、
これにより、プラズマの高密度化と均一化を図るもので
ある。
【００２０】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、反応性ガスが導入されるプラズマ発生室に供給され
るマイクロ波と上記プラズマ発生室に印加される磁場と
の相互作用によって生じる電子サイクロトロン共鳴によ
り上記プラズマ発生室に生成される反応性ガスプラズマ
を用いてドライエッチングを行なうドライエッチング方
法を対象とし、上記マイクロ波の周波数を所定の帯域で
変調させるという構成である。
は、反応性ガスが導入されるプラズマ発生室に供給され
るマイクロ波と上記プラズマ発生室に印加される磁場と
の相互作用によって生じる電子サイクロトロン共鳴によ
り上記プラズマ発生室に生成される反応性ガスプラズマ
を用いてドライエッチングを行なうドライエッチング方
法を対象とし、上記マイクロ波の周波数を所定の帯域で
変調させるという構成である。
【００２１】請求項２の発明は、請求項１の構成に、上
記プラズマ発生室に印加する磁場の最大磁場強度がＢ
max であり、最小磁場強度がＢmin であるときの磁場強
度Ｂ0（Ｂmin ＜Ｂ0 ＜Ｂmax ）に対して電子サイクロ
トロン共鳴条件を満足する周波数ｆ0 のマイクロ波を上
記プラズマ発生室に供給し、上記所定の帯域は、ｆ0 を
中心とし、ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，
((Ｂ0 −Ｂmin ) ／Ｂ0) ×ｆ0 ）で与えられる振幅づ
つ増減する帯域に設定するという構成を付加するもので
ある。
記プラズマ発生室に印加する磁場の最大磁場強度がＢ
max であり、最小磁場強度がＢmin であるときの磁場強
度Ｂ0（Ｂmin ＜Ｂ0 ＜Ｂmax ）に対して電子サイクロ
トロン共鳴条件を満足する周波数ｆ0 のマイクロ波を上
記プラズマ発生室に供給し、上記所定の帯域は、ｆ0 を
中心とし、ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，
((Ｂ0 −Ｂmin ) ／Ｂ0) ×ｆ0 ）で与えられる振幅づ
つ増減する帯域に設定するという構成を付加するもので
ある。
【００２２】請求項３の発明は、請求項２の構成に、上
記プラズマ発生室に印加する磁場の最大磁場強度がＢ
max であり、最小磁場強度がＢmin であるときの磁場強
度Ｂ1（Ｂ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して電子
サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ1 のマイク
ロ波を上記プラズマ発生室に供給し、上記所定の帯域
は、ｆ1 を中心とし、((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋
Ｂmin ))×ｆ1 で与えられる振幅づつ増減する帯域に設
定するという構成を付加するものである。
記プラズマ発生室に印加する磁場の最大磁場強度がＢ
max であり、最小磁場強度がＢmin であるときの磁場強
度Ｂ1（Ｂ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して電子
サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ1 のマイク
ロ波を上記プラズマ発生室に供給し、上記所定の帯域
は、ｆ1 を中心とし、((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋
Ｂmin ))×ｆ1 で与えられる振幅づつ増減する帯域に設
定するという構成を付加するものである。
【００２３】請求項４の発明は、請求項１〜３の構成
に、上記マイクロ波の周波数を変調する周波数を１０Ｈ
ｚ以上に設定するという構成を付加するものである。
に、上記マイクロ波の周波数を変調する周波数を１０Ｈ
ｚ以上に設定するという構成を付加するものである。
【００２４】請求項５の発明は、請求項１の発明に用い
るドライエッチング装置であって、具体的には、反応ガ
スが導入されるプラズマ発生室と、該プラズマ発生室に
マイクロ波を供給するマイクロ波発生手段と、上記プラ
ズマ発生室に上記マイクロ波発生器により供給されるマ
イクロ波との相互作用によって電子サイクロトロン共鳴
を生じる磁場を印加する磁場印加手段と、上記プラズマ
発生室に連通しており電子サイクロトロン共鳴によって
上記プラズマ発生室に生成された反応性ガスプラズマが
導入され被エッチング材料にエッチングを行なう反応室
とを備えたドライエッチング装置を対象とし、上記マイ
クロ波発生手段により上記プラズマ発生室に供給される
マイクロ波の周波数を所定の帯域で変調させる周波数変
調手段を備えている構成とするものである。
るドライエッチング装置であって、具体的には、反応ガ
スが導入されるプラズマ発生室と、該プラズマ発生室に
マイクロ波を供給するマイクロ波発生手段と、上記プラ
ズマ発生室に上記マイクロ波発生器により供給されるマ
イクロ波との相互作用によって電子サイクロトロン共鳴
を生じる磁場を印加する磁場印加手段と、上記プラズマ
発生室に連通しており電子サイクロトロン共鳴によって
上記プラズマ発生室に生成された反応性ガスプラズマが
導入され被エッチング材料にエッチングを行なう反応室
とを備えたドライエッチング装置を対象とし、上記マイ
クロ波発生手段により上記プラズマ発生室に供給される
マイクロ波の周波数を所定の帯域で変調させる周波数変
調手段を備えている構成とするものである。
【００２５】請求項６の発明は、請求項２の発明に用い
るドライエッチング装置であって、具体的には、請求項
５の構成に、上記マイクロ波発生手段は、上記磁場印加
手段が上記プラズマ発生室に印加する磁場の最大磁場強
度がＢmax であり、最小磁場強度がＢmin であるときの
磁場強度Ｂ0 （Ｂmin ＜Ｂ0 ＜Ｂmax ）に対して電子サ
イクロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ0 のマイクロ
波を上記プラズマ発生室に供給し、上記所定の帯域は、
ｆ0 を中心とし、ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×
ｆ0 ，((Ｂ0 −Ｂmin ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ）で与えられる
振幅づつ増減する帯域に設定されているに設定されてい
るという構成を付加するものである。
るドライエッチング装置であって、具体的には、請求項
５の構成に、上記マイクロ波発生手段は、上記磁場印加
手段が上記プラズマ発生室に印加する磁場の最大磁場強
度がＢmax であり、最小磁場強度がＢmin であるときの
磁場強度Ｂ0 （Ｂmin ＜Ｂ0 ＜Ｂmax ）に対して電子サ
イクロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ0 のマイクロ
波を上記プラズマ発生室に供給し、上記所定の帯域は、
ｆ0 を中心とし、ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×
ｆ0 ，((Ｂ0 −Ｂmin ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ）で与えられる
振幅づつ増減する帯域に設定されているに設定されてい
るという構成を付加するものである。
【００２６】請求項７の発明は、請求項３の発明に用い
るドライエッチング装置であって、具体的には、請求項
５の構成に、上記マイクロ波発生手段は、上記プラズマ
発生室に印加する磁場の最大磁場強度がＢmax であり、
最小磁場強度がＢmin であるときの磁場強度Ｂ1 （Ｂ1
＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して電子サイクロトロ
ン共鳴条件を満足する周波数ｆ1 のマイクロ波を上記プ
ラズマ発生室に供給し、上記所定の帯域は、ｆ1 を中心
とし、((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋Ｂmin))×ｆ1
で与えられる振幅づつ増減する帯域に設定されていると
いう構成を付加するものである。
るドライエッチング装置であって、具体的には、請求項
５の構成に、上記マイクロ波発生手段は、上記プラズマ
発生室に印加する磁場の最大磁場強度がＢmax であり、
最小磁場強度がＢmin であるときの磁場強度Ｂ1 （Ｂ1
＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して電子サイクロトロ
ン共鳴条件を満足する周波数ｆ1 のマイクロ波を上記プ
ラズマ発生室に供給し、上記所定の帯域は、ｆ1 を中心
とし、((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋Ｂmin))×ｆ1
で与えられる振幅づつ増減する帯域に設定されていると
いう構成を付加するものである。
【００２７】請求項８の発明は、請求項４の発明に用い
るドライエッチング装置であって、請求項５〜７の構成
に、上記周波数変調手段が上記マイクロ波の周波数を変
調する周波数は１０Ｈｚ以上に設定されているという構
成を付加するものである。
るドライエッチング装置であって、請求項５〜７の構成
に、上記周波数変調手段が上記マイクロ波の周波数を変
調する周波数は１０Ｈｚ以上に設定されているという構
成を付加するものである。
【００２８】請求項９および１０の発明は、マイクロ波
発生手段をクライストロン又は進行波管に限定するもの
である。
発生手段をクライストロン又は進行波管に限定するもの
である。
【００２９】
【作用】請求項１の構成のように、マイクロ波の周波数
を変調すると次のような現象が生じる。すなわち、プラ
ズマ発生室内における磁場印加手段による磁場は一定で
はなく、磁場に平行な面ではプラズマ発生部におけるマ
イクロ波導入部で最大となり反応室側で最小となる。従
って、周波数が変調されたマイクロ波を供給すると、Ｅ
ＣＲ条件を満たすポイントは複数個存在することになる
と共に時間の経過に伴って磁場と垂直な面を移動する。
このため、ＥＣＲ条件を満たすポイントは増加すると共
にプラズマ発生室全体に亘って存在することになる。
を変調すると次のような現象が生じる。すなわち、プラ
ズマ発生室内における磁場印加手段による磁場は一定で
はなく、磁場に平行な面ではプラズマ発生部におけるマ
イクロ波導入部で最大となり反応室側で最小となる。従
って、周波数が変調されたマイクロ波を供給すると、Ｅ
ＣＲ条件を満たすポイントは複数個存在することになる
と共に時間の経過に伴って磁場と垂直な面を移動する。
このため、ＥＣＲ条件を満たすポイントは増加すると共
にプラズマ発生室全体に亘って存在することになる。
【００３０】請求項２の構成のように、マイクロ波の周
波数を、ｆ0 を中心とし、 ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ0 −Ｂ
min ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ） で与えられる振幅づつ増減する帯域において変調させる
と、プラズマ発生室の内部全体が時間の経過に伴ってＥ
ＣＲ条件を満足することになる。
波数を、ｆ0 を中心とし、 ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ0 −Ｂ
min ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ） で与えられる振幅づつ増減する帯域において変調させる
と、プラズマ発生室の内部全体が時間の経過に伴ってＥ
ＣＲ条件を満足することになる。
【００３１】請求項３の構成のように、マイクロ波の周
波数を、ｆ1 を中心とし、 ((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋Ｂmin ))×ｆ1 で与え
られる振幅づつ増減する帯域（但し、周波数ｆ1 は、磁
場強度Ｂ1 （Ｂ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して
電子サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数であ
る。）において変調させると、プラズマ発生室の内部全
体が時間の経過に伴って効率良くＥＣＲ条件を満足する
ことになる。
波数を、ｆ1 を中心とし、 ((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋Ｂmin ))×ｆ1 で与え
られる振幅づつ増減する帯域（但し、周波数ｆ1 は、磁
場強度Ｂ1 （Ｂ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して
電子サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数であ
る。）において変調させると、プラズマ発生室の内部全
体が時間の経過に伴って効率良くＥＣＲ条件を満足する
ことになる。
【００３２】請求項４の構成のように、マイクロ波の周
波数を変調する周波数を１０Ｈｚ以上に設定すると、ド
ライエッチングの１プロセスは通常数１００秒であるか
ら、マイクロ波の周波数は１プロセス中に１０００回以
上変調する。
波数を変調する周波数を１０Ｈｚ以上に設定すると、ド
ライエッチングの１プロセスは通常数１００秒であるか
ら、マイクロ波の周波数は１プロセス中に１０００回以
上変調する。
【００３３】請求項５の構成によると、マイクロ波発生
手段によりプラズマ発生室に供給されるマイクロ波の周
波数を所定の帯域で変調させる周波数変調手段を備えて
いるため、プラズマ発生室に供給されるマイクロ波の周
波数を所定の帯域で変調させることができる。
手段によりプラズマ発生室に供給されるマイクロ波の周
波数を所定の帯域で変調させる周波数変調手段を備えて
いるため、プラズマ発生室に供給されるマイクロ波の周
波数を所定の帯域で変調させることができる。
【００３４】請求項６の構成によると、周波数変調手段
がマイクロ波の周波数を変化させる帯域は、ｆ0 を中心
とし、ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ
0 −Ｂmin ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ）で与えられる振幅づつ増
減する帯域に設定されているため、プラズマ発生室に供
給されるマイクロ波の周波数は上記の帯域において確実
に変調される。
がマイクロ波の周波数を変化させる帯域は、ｆ0 を中心
とし、ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ
0 −Ｂmin ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ）で与えられる振幅づつ増
減する帯域に設定されているため、プラズマ発生室に供
給されるマイクロ波の周波数は上記の帯域において確実
に変調される。
【００３５】請求項７の構成によると、周波数変調手段
がマイクロ波の周波数を変化させる帯域は、ｆ1 を中心
とし、((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋Ｂmin ))×ｆ1
で与えられる振幅づつ増減する帯域（但し、周波数ｆ1
は、磁場強度Ｂ1 （Ｂ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に
対して電子サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数で
ある。）に設定されているため、プラズマ発生室に供給
されるマイクロ波の周波数は上記の帯域において確実に
変調される。
がマイクロ波の周波数を変化させる帯域は、ｆ1 を中心
とし、((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋Ｂmin ))×ｆ1
で与えられる振幅づつ増減する帯域（但し、周波数ｆ1
は、磁場強度Ｂ1 （Ｂ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に
対して電子サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数で
ある。）に設定されているため、プラズマ発生室に供給
されるマイクロ波の周波数は上記の帯域において確実に
変調される。
【００３６】請求項８の構成によると、周波数変調手段
がマイクロ波の周波数を変調する周波数は１０Ｈｚ以上
に設定されているため、プラズマ発生室に供給されるマ
イクロ波の周波数は１プロセス中に１０００回以上変調
することができる。
がマイクロ波の周波数を変調する周波数は１０Ｈｚ以上
に設定されているため、プラズマ発生室に供給されるマ
イクロ波の周波数は１プロセス中に１０００回以上変調
することができる。
【００３７】請求項９又は１０の構成によると、周波数
を変調することができるマイクロ波発生手段を確実に得
ることができる。
を変調することができるマイクロ波発生手段を確実に得
ることができる。
【００３８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００３９】図１は、本発明の一実施例に係るＥＣＲド
ライエッチング装置の模式図であって、同図において、
１は適当な圧力（数１００ｍＴｏｒｒ）に制御されたプ
ラズマ発生室である。プラズマ発生室１には供給路２か
ら反応性ガスが供給され、供給された反応ガスは排出路
３から排出される。プラズマ発生室１には断面矩形状の
導波管４を介してマイクロ波発生手段としてのマイクロ
波発生器５が接続されており、該マイクロ波発生器５に
より発生させられたマイクロ波エネルギーはプラズマ発
生室１内に導入された反応性ガスに与えられる。本実施
例においては、マイクロ波発生器５としては反射型のク
ライストロンが用いられている。
ライエッチング装置の模式図であって、同図において、
１は適当な圧力（数１００ｍＴｏｒｒ）に制御されたプ
ラズマ発生室である。プラズマ発生室１には供給路２か
ら反応性ガスが供給され、供給された反応ガスは排出路
３から排出される。プラズマ発生室１には断面矩形状の
導波管４を介してマイクロ波発生手段としてのマイクロ
波発生器５が接続されており、該マイクロ波発生器５に
より発生させられたマイクロ波エネルギーはプラズマ発
生室１内に導入された反応性ガスに与えられる。本実施
例においては、マイクロ波発生器５としては反射型のク
ライストロンが用いられている。
【００４０】プラズマ発生室１の周囲には磁場印加手段
としての磁気コイル６が設けられており、マイクロ波発
生器５により発生させられたマイクロ波と磁気コイル６
により印加された磁界との相互作用によって起きる電子
サイクロトロン共鳴によりプラズマ発生室１内の電子が
加速され、加速された電子によってプラズマが発生す
る。
としての磁気コイル６が設けられており、マイクロ波発
生器５により発生させられたマイクロ波と磁気コイル６
により印加された磁界との相互作用によって起きる電子
サイクロトロン共鳴によりプラズマ発生室１内の電子が
加速され、加速された電子によってプラズマが発生す
る。
【００４１】プラズマ発生室１の下側には、該プラズマ
発生室１と連通した反応室７が設けられており、プラズ
マ発生室１において発生したプラズマは反応室７に導か
れる。反応室７の内部における中央よりも下側には試料
台８が設けられており、該試料台８の上には、レジスト
パターンが付着された被エッチング材料である半導体基
板９が載置されている。
発生室１と連通した反応室７が設けられており、プラズ
マ発生室１において発生したプラズマは反応室７に導か
れる。反応室７の内部における中央よりも下側には試料
台８が設けられており、該試料台８の上には、レジスト
パターンが付着された被エッチング材料である半導体基
板９が載置されている。
【００４２】本実施例の特徴として、図１に示すよう
に、マイクロ波発生器５には周波数変調手段としての周
波数変調器１０が接続されている。反射型クライストロ
ンを用いて発振周波数を変調するには、空洞の長さを変
化させて空洞共振器の共振周波数を変化させる機械式同
調方式と、反射電極の電圧を変化させて電子の走行時間
を変化させる電子同調方式とがあるが、本実施例におい
ては、機械式同調方式を用いることにより発振周波数を
変調するようにした。つまり、反射型クライストロンの
空洞の長さを機械的に周期変化させることにより共振周
波数を変調するようにした。
に、マイクロ波発生器５には周波数変調手段としての周
波数変調器１０が接続されている。反射型クライストロ
ンを用いて発振周波数を変調するには、空洞の長さを変
化させて空洞共振器の共振周波数を変化させる機械式同
調方式と、反射電極の電圧を変化させて電子の走行時間
を変化させる電子同調方式とがあるが、本実施例におい
ては、機械式同調方式を用いることにより発振周波数を
変調するようにした。つまり、反射型クライストロンの
空洞の長さを機械的に周期変化させることにより共振周
波数を変調するようにした。
【００４３】尚、マイクロ波発生器５としては、反射型
クライストロンに代えて、進行波管などのように発振周
波数を変調できるものも用いることができる。進行波管
を用いる場合には、ソレノイド電磁石に流す電流を変化
させることにより、周波数を変調することができる。
クライストロンに代えて、進行波管などのように発振周
波数を変調できるものも用いることができる。進行波管
を用いる場合には、ソレノイド電磁石に流す電流を変化
させることにより、周波数を変調することができる。
【００４４】図２は、今回の実験で測定したマイクロ波
発生器５の周波数の変調とプラズマ発生室１の磁場分布
との関係を示している。
発生器５の周波数の変調とプラズマ発生室１の磁場分布
との関係を示している。
【００４５】プラズマ発生室１（直径３０ｃｍ，高さ５
０ｃｍ）の内部における磁気コイル６による磁場の強度
は一定（例えば８７５ガウス）ではなく、一般的には、
磁場に垂直な面（図２においてＡ−Ａ線で示す面）内で
は、プラズマ発生室１における中央部（ｘ＝０ｃｍ）で
磁場強度は大きくなり、周端部（ｘ＝±１５ｃｍ）で磁
場強度は小さくなっている。また、磁場に平行な面（図
２においてＢ−Ｂ線で示す面）内では、プラズマ発生室
１におけるマイクロ波導入部１ａ（ｙ＝０）で大きくな
り、反応室側の部分１ｂ（ｙ＝５０ｃｍ）で小さくなっ
ている。プラズマ発生室１の内部においては、最大磁場
強度Ｂmax は９２０ガウスであり、最小磁場強度Ｂmin
は８００ガウスであった。プラズマに効率良くマイクロ
波の電磁エネルギーを吸収させるには、ＥＣＲドライエ
ッチング装置において一般に採用されている磁場強度Ｂ
0 ＝８７５ガウスに対してＥＣＲ条件を満たす周波数ｆ
0＝２．４５ＧＨｚのマイクロ波が好ましい。
０ｃｍ）の内部における磁気コイル６による磁場の強度
は一定（例えば８７５ガウス）ではなく、一般的には、
磁場に垂直な面（図２においてＡ−Ａ線で示す面）内で
は、プラズマ発生室１における中央部（ｘ＝０ｃｍ）で
磁場強度は大きくなり、周端部（ｘ＝±１５ｃｍ）で磁
場強度は小さくなっている。また、磁場に平行な面（図
２においてＢ−Ｂ線で示す面）内では、プラズマ発生室
１におけるマイクロ波導入部１ａ（ｙ＝０）で大きくな
り、反応室側の部分１ｂ（ｙ＝５０ｃｍ）で小さくなっ
ている。プラズマ発生室１の内部においては、最大磁場
強度Ｂmax は９２０ガウスであり、最小磁場強度Ｂmin
は８００ガウスであった。プラズマに効率良くマイクロ
波の電磁エネルギーを吸収させるには、ＥＣＲドライエ
ッチング装置において一般に採用されている磁場強度Ｂ
0 ＝８７５ガウスに対してＥＣＲ条件を満たす周波数ｆ
0＝２．４５ＧＨｚのマイクロ波が好ましい。
【００４６】今、磁場に平行な面内で考えると、図３
（ａ）に示すように一定の周波数のマイクロ波を導入し
た場合には、ＥＣＲ条件を満足する点（ＥＣＲポイン
ト）Ｐは一点しか存在しないのに対して、図３（ｂ）に
示すように周波数変調したマイクロ波を導入した場合に
は、ＥＣＲポイントＰは複数存在し、しかも各ＥＣＲポ
イントＰは時間の経過と共にプラズマ発生室１の内部を
移動する。このため、周波数が変調されたマイクロ波を
導入する場合には、ＥＣＲポイントＰがプラズマ発生室
１内にくまなく存在することになり、プラズマ発生室１
内に高密度で且つ均一なプラズマを発生させることがで
きる。
（ａ）に示すように一定の周波数のマイクロ波を導入し
た場合には、ＥＣＲ条件を満足する点（ＥＣＲポイン
ト）Ｐは一点しか存在しないのに対して、図３（ｂ）に
示すように周波数変調したマイクロ波を導入した場合に
は、ＥＣＲポイントＰは複数存在し、しかも各ＥＣＲポ
イントＰは時間の経過と共にプラズマ発生室１の内部を
移動する。このため、周波数が変調されたマイクロ波を
導入する場合には、ＥＣＲポイントＰがプラズマ発生室
１内にくまなく存在することになり、プラズマ発生室１
内に高密度で且つ均一なプラズマを発生させることがで
きる。
【００４７】以下、磁気コイル６がプラズマ発生室１に
印加する磁場の磁場強度と、マイクロ波発生器５がプラ
ズマ発生室１に供給するマイクロ波の周波数と、該マイ
クロ波の変調帯域との関係について説明する。
印加する磁場の磁場強度と、マイクロ波発生器５がプラ
ズマ発生室１に供給するマイクロ波の周波数と、該マイ
クロ波の変調帯域との関係について説明する。
【００４８】まず、磁気コイル６が印加する磁場のプラ
ズマ発生室１における最大磁場強度がＢmax であり、最
小磁場強度がＢmin であるときにＢmin ＜Ｂ0 ＜Ｂmax
を満足する磁場強度Ｂ0 例えば８７５ガウスに対して電
子サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ0 例えば
２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ発生室１に供給
することが好ましい。
ズマ発生室１における最大磁場強度がＢmax であり、最
小磁場強度がＢmin であるときにＢmin ＜Ｂ0 ＜Ｂmax
を満足する磁場強度Ｂ0 例えば８７５ガウスに対して電
子サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ0 例えば
２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ発生室１に供給
することが好ましい。
【００４９】マイクロ波の周波数ｆ0 は、ｆ0 すなわち
２．４５ＧＨｚを中心とし、ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 )
／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ0 −Ｂmin ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ）で
与えられる振幅すなわち０．２１ＧＨｚづつ増減した帯
域である２．６６ＧＨｚ〜２．２４ＧＨｚの帯域で変調
することが好ましい。このようにすると、プラズマ発生
室１の内部全体が時間の経過と共にＥＣＲ条件を満足
し、マイクロ波の電磁エネルギーがプラズマ発生室１内
の電子に全体的に効率良く吸収され、高密度で且つ均一
なプラズマが発生する。
２．４５ＧＨｚを中心とし、ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 )
／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ0 −Ｂmin ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ）で
与えられる振幅すなわち０．２１ＧＨｚづつ増減した帯
域である２．６６ＧＨｚ〜２．２４ＧＨｚの帯域で変調
することが好ましい。このようにすると、プラズマ発生
室１の内部全体が時間の経過と共にＥＣＲ条件を満足
し、マイクロ波の電磁エネルギーがプラズマ発生室１内
の電子に全体的に効率良く吸収され、高密度で且つ均一
なプラズマが発生する。
【００５０】また、磁気コイル６が印加する磁場のプラ
ズマ発生室１における最大磁場強度がＢmax であり、最
小磁場強度がＢmin であるときにＢ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂ
min ）／２を満足する磁場強度Ｂ1 （８６０ガウス）に
対して電子サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ
1 （２．４１ＧＨｚ）のマイクロ波をプラズマ発生室１
に供給し、マイクロ波の周波数ｆ1 を、ｆ1 すなわち８
６０ガウスを中心とし、((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax
＋Ｂmin ))×ｆ1 で与えられる振幅すなわち０．１７Ｇ
Ｈｚづつ増減した帯域である２．５８ＧＨｚ〜２．２４
ＧＨｚの帯域で変調させることが特に好ましい。このよ
うにすると、マイクロ波の無駄な領域がカットされ、い
っそう高密度で且つ均一なプラズマを発生させることが
できる。
ズマ発生室１における最大磁場強度がＢmax であり、最
小磁場強度がＢmin であるときにＢ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂ
min ）／２を満足する磁場強度Ｂ1 （８６０ガウス）に
対して電子サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ
1 （２．４１ＧＨｚ）のマイクロ波をプラズマ発生室１
に供給し、マイクロ波の周波数ｆ1 を、ｆ1 すなわち８
６０ガウスを中心とし、((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax
＋Ｂmin ))×ｆ1 で与えられる振幅すなわち０．１７Ｇ
Ｈｚづつ増減した帯域である２．５８ＧＨｚ〜２．２４
ＧＨｚの帯域で変調させることが特に好ましい。このよ
うにすると、マイクロ波の無駄な領域がカットされ、い
っそう高密度で且つ均一なプラズマを発生させることが
できる。
【００５１】マイクロ波を変調する周波数は、空洞の長
さの機械的変化の周波数に等しく、１０Ｈｚ以上が好ま
しい。その理由は、変調周波数は、適用されるプロセス
の時間に対して十分に高周波になっておればよく、ドラ
イエッチングの場合には、１プロセスに要する処理時間
は一般的には数１００秒であり、１プロセス中に１００
０回程度以上変調することが好ましいので、マイクロ波
を変調する周波数としては１０Ｈｚ以上が適当である。
さの機械的変化の周波数に等しく、１０Ｈｚ以上が好ま
しい。その理由は、変調周波数は、適用されるプロセス
の時間に対して十分に高周波になっておればよく、ドラ
イエッチングの場合には、１プロセスに要する処理時間
は一般的には数１００秒であり、１プロセス中に１００
０回程度以上変調することが好ましいので、マイクロ波
を変調する周波数としては１０Ｈｚ以上が適当である。
【００５２】図４は、マイクロ波の周波数ｆ1 （２．４
１ＧＨｚ）を２．５８ＧＨｚ〜２．２４ＧＨｚの帯域で
周波数１０Ｈｚで変調させたときの周波数の時間変化を
示している。
１ＧＨｚ）を２．５８ＧＨｚ〜２．２４ＧＨｚの帯域で
周波数１０Ｈｚで変調させたときの周波数の時間変化を
示している。
【００５３】図５は、ポリシリコンのエッチングレート
のウエハー（６インチ）面内分布が、マイクロ波の周波
数を変調させた場合と、変調させなかった場合とでどの
ように変化するかを測定した結果を示している。尚、エ
ッチングガスとしては、ＨＢｒ＋Ｃｌ2 を用いた。図５
（ａ）はマイクロ波の周波数を変調させなかった場合で
あり、局所的に大きなエッチングレートが得られるが、
エッチングレートの面内分布の差が激しいことが理解で
きる。図５（ｂ）はマイクロ波の周波数を変調させた場
合であり、エッチングレートの面内分布が略均一にな
り、平均的なエッチングレートが向上していることが理
解できる。これは、マイクロ波の周波数を変調させない
場合には、ＥＣＲ条件を満たすのはプラズマ発生室１内
の限られた領域であるのに対して、マイクロ波の周波数
を変調させる場合には、プラズマ発生室１内におけるあ
らゆる場所がＥＣＲ条件を満たすことができ、マイクロ
波の電磁エネルギーが効率良く均一に電子に吸収される
ためである。
のウエハー（６インチ）面内分布が、マイクロ波の周波
数を変調させた場合と、変調させなかった場合とでどの
ように変化するかを測定した結果を示している。尚、エ
ッチングガスとしては、ＨＢｒ＋Ｃｌ2 を用いた。図５
（ａ）はマイクロ波の周波数を変調させなかった場合で
あり、局所的に大きなエッチングレートが得られるが、
エッチングレートの面内分布の差が激しいことが理解で
きる。図５（ｂ）はマイクロ波の周波数を変調させた場
合であり、エッチングレートの面内分布が略均一にな
り、平均的なエッチングレートが向上していることが理
解できる。これは、マイクロ波の周波数を変調させない
場合には、ＥＣＲ条件を満たすのはプラズマ発生室１内
の限られた領域であるのに対して、マイクロ波の周波数
を変調させる場合には、プラズマ発生室１内におけるあ
らゆる場所がＥＣＲ条件を満たすことができ、マイクロ
波の電磁エネルギーが効率良く均一に電子に吸収される
ためである。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
係るドライエッチング方法によると、プラズマ発生室に
供給されるマイクロ波の周波数を所定の帯域で変調させ
るため、ＥＣＲ条件を満たすポイントは複数個存在する
ことになると共に時間の経過に伴って磁場と平行な面を
くまなく移動するので、ＥＣＲ条件を満たすポイントは
増加すると共にプラズマ発生室全体に亘って存在する。
このため、プラズマ発生室に高密度で且つ均一なプラズ
マが発生するので、半導体基板の表面を高効率且つ均一
にエッチングすることが可能になり、その実用的効果は
大きい。
係るドライエッチング方法によると、プラズマ発生室に
供給されるマイクロ波の周波数を所定の帯域で変調させ
るため、ＥＣＲ条件を満たすポイントは複数個存在する
ことになると共に時間の経過に伴って磁場と平行な面を
くまなく移動するので、ＥＣＲ条件を満たすポイントは
増加すると共にプラズマ発生室全体に亘って存在する。
このため、プラズマ発生室に高密度で且つ均一なプラズ
マが発生するので、半導体基板の表面を高効率且つ均一
にエッチングすることが可能になり、その実用的効果は
大きい。
【００５５】請求項２の発明に係るドライエッチング方
法によると、マイクロ波の周波数をｆ0 を中心としｍａ
ｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ0 −
Ｂmin ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ）で与えられる振幅づつ増減す
る帯域において変調させるため、プラズマ発生室の内部
全体が時間の経過に伴ってＥＣＲ条件を満足することに
なるので、マイクロ波の電磁エネルギーがプラズマ発生
室内のすべての領域の電子に効率良く吸収され、いっそ
う高密度且つ均一なプラズマが発生する。
法によると、マイクロ波の周波数をｆ0 を中心としｍａ
ｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ0 −
Ｂmin ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ）で与えられる振幅づつ増減す
る帯域において変調させるため、プラズマ発生室の内部
全体が時間の経過に伴ってＥＣＲ条件を満足することに
なるので、マイクロ波の電磁エネルギーがプラズマ発生
室内のすべての領域の電子に効率良く吸収され、いっそ
う高密度且つ均一なプラズマが発生する。
【００５６】請求項３の発明に係るドライエッチング方
法によると、マイクロ波の周波数をｆ1 を中心とし((Ｂ
max −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋Ｂmin ))×ｆ1 で与えられ
る振幅づつ増減する帯域（但し、周波数ｆ1 は、磁場強
度Ｂ1 （Ｂ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して電子
サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数である。）に
おいて変調させため、プラズマ発生室の内部全体が時間
の経過に伴って効率良くＥＣＲ条件を満足することにな
るので、マイクロ波の電磁エネルギーがプラズマ発生室
内の電子に全体的に効率良く吸収され、よりいっそう高
密度で且つ均一なプラズマが発生する。
法によると、マイクロ波の周波数をｆ1 を中心とし((Ｂ
max −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋Ｂmin ))×ｆ1 で与えられ
る振幅づつ増減する帯域（但し、周波数ｆ1 は、磁場強
度Ｂ1 （Ｂ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して電子
サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数である。）に
おいて変調させため、プラズマ発生室の内部全体が時間
の経過に伴って効率良くＥＣＲ条件を満足することにな
るので、マイクロ波の電磁エネルギーがプラズマ発生室
内の電子に全体的に効率良く吸収され、よりいっそう高
密度で且つ均一なプラズマが発生する。
【００５７】請求項４の発明に係るドライエッチング方
法によると、マイクロ波の周波数を変調する周波数が１
０Ｈｚ以上に設定されているため、マイクロ波の周波数
は１プロセス中に１０００回以上変調することになるの
で、プラズマ発生室に高密度で均一なプラズマを確実に
発生させることができる。
法によると、マイクロ波の周波数を変調する周波数が１
０Ｈｚ以上に設定されているため、マイクロ波の周波数
は１プロセス中に１０００回以上変調することになるの
で、プラズマ発生室に高密度で均一なプラズマを確実に
発生させることができる。
【００５８】請求項５の発明に係るドライエッチング装
置によると、マイクロ波発生手段によりプラズマ発生室
に供給されるマイクロ波の周波数を所定の帯域で変調さ
せる周波数変調手段を備えているため、プラズマ発生室
に供給されるマイクロ波の周波数を所定の帯域で変調さ
せることができるので、請求項１の発明を実現すること
ができる。
置によると、マイクロ波発生手段によりプラズマ発生室
に供給されるマイクロ波の周波数を所定の帯域で変調さ
せる周波数変調手段を備えているため、プラズマ発生室
に供給されるマイクロ波の周波数を所定の帯域で変調さ
せることができるので、請求項１の発明を実現すること
ができる。
【００５９】請求項６の発明に係るドライエッチング装
置によると、周波数変調手段がマイクロ波の周波数を変
化させる帯域は、ｆ0 を中心とし、ｍａｘ((( Ｂmax −
Ｂ0) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ0 −Ｂmin ) ／Ｂ0 ) ×ｆ
0 ）で与えられる振幅づつ増減する帯域に設定されてい
るため、プラズマ発生室に供給されるマイクロ波の周波
数は上記の帯域において確実に変調されるので、請求項
２の発明を実現することができる。
置によると、周波数変調手段がマイクロ波の周波数を変
化させる帯域は、ｆ0 を中心とし、ｍａｘ((( Ｂmax −
Ｂ0) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ0 −Ｂmin ) ／Ｂ0 ) ×ｆ
0 ）で与えられる振幅づつ増減する帯域に設定されてい
るため、プラズマ発生室に供給されるマイクロ波の周波
数は上記の帯域において確実に変調されるので、請求項
２の発明を実現することができる。
【００６０】請求項７の発明に係るドライエッチング装
置によると、周波数変調手段がマイクロ波の周波数を変
化させる帯域は、ｆ1 を中心とし、((Ｂmax −Ｂmin )
／ (Ｂmax ＋Ｂmin ))×ｆ1 で与えられる振幅づつ増減
する帯域（但し、周波数ｆ1は、磁場強度Ｂ1 （Ｂ1 ＝
（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して電子サイクロトロン
共鳴条件を満足する周波数である。）に設定されている
ため、プラズマ発生室に供給されるマイクロ波の周波数
は上記の帯域において確実に変調されるので、請求項３
の発明を実現することができる。
置によると、周波数変調手段がマイクロ波の周波数を変
化させる帯域は、ｆ1 を中心とし、((Ｂmax −Ｂmin )
／ (Ｂmax ＋Ｂmin ))×ｆ1 で与えられる振幅づつ増減
する帯域（但し、周波数ｆ1は、磁場強度Ｂ1 （Ｂ1 ＝
（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して電子サイクロトロン
共鳴条件を満足する周波数である。）に設定されている
ため、プラズマ発生室に供給されるマイクロ波の周波数
は上記の帯域において確実に変調されるので、請求項３
の発明を実現することができる。
【００６１】請求項８の発明に係るドライエッチング装
置によると、周波数変調手段がマイクロ波の周波数を変
調する周波数は１０Ｈｚ以上に設定されているため、プ
ラズマ発生室に供給されるマイクロ波の周波数を１プロ
セス中に１０００回以上変調することができ、プラズマ
発生室に高密度で均一なプラズマを確実に発生させるこ
とができる。
置によると、周波数変調手段がマイクロ波の周波数を変
調する周波数は１０Ｈｚ以上に設定されているため、プ
ラズマ発生室に供給されるマイクロ波の周波数を１プロ
セス中に１０００回以上変調することができ、プラズマ
発生室に高密度で均一なプラズマを確実に発生させるこ
とができる。
【００６２】請求項９又は１０の発明に係るドライエッ
チング装置によると、周波数を変調できるマイクロ波発
生手段を確実に得ることができる。
チング装置によると、周波数を変調できるマイクロ波発
生手段を確実に得ることができる。
【図１】本発明の一実施例に係るＥＣＲドライエッチン
グ装置の模式図である。
グ装置の模式図である。
【図２】マイクロ波発生器の周波数の変調とプラズマ発
生室の水平方向及び垂直方向の磁場分布との関係を示す
図である。
生室の水平方向及び垂直方向の磁場分布との関係を示す
図である。
【図３】（ａ）は一定の周波数のマイクロ波を導入した
場合のＥＣＲポイントの分布を示す図であり、（ｂ）は
周波数が変調されたマイクロ波を導入した場合のＥＣＲ
ポイントの分布を示す図である。
場合のＥＣＲポイントの分布を示す図であり、（ｂ）は
周波数が変調されたマイクロ波を導入した場合のＥＣＲ
ポイントの分布を示す図である。
【図４】周波数が変調されたマイクロ波の周波数の時間
変化を示す図である。
変化を示す図である。
【図５】エッチングレートのウエハー面内分布を示す図
であり、（ａ）はマイクロ波の周波数が変調されない場
合であり、（ｂ）はマイクロ波の周波数が変調される場
合である。
であり、（ａ）はマイクロ波の周波数が変調されない場
合であり、（ｂ）はマイクロ波の周波数が変調される場
合である。
【図６】従来のＥＣＲドライエッチング装置の模式図で
ある。
ある。
１ プラズマ発生室 ２ 供給路 ３ 排出路 ４ 導波管 ５ マイクロ波発生器（マイクロ波発生手段） ６ 磁気コイル（磁場印加手段） ７ 反応室 ８ 試料台 ９ 半導体基板 １０ 周波数変調器（周波数変調手段）
Claims (10)
- 【請求項１】 反応性ガスが導入されるプラズマ発生室
に供給されるマイクロ波と上記プラズマ発生室に印加さ
れる磁場との相互作用によって生じる電子サイクロトロ
ン共鳴により上記プラズマ発生室に生成される反応性ガ
スプラズマを用いてドライエッチングを行なうドライエ
ッチング方法であって、上記マイクロ波の周波数を所定
の帯域で変調させることを特徴とするドライエッチング
方法。 - 【請求項２】 上記プラズマ発生室に印加する磁場の最
大磁場強度がＢmaxであり、最小磁場強度がＢmin であ
るときの磁場強度Ｂ0 （Ｂmin ＜Ｂ0 ＜Ｂma x ）に対し
て電子サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ0 の
マイクロ波を上記プラズマ発生室に供給し、 上記所定の帯域は、ｆ0 が ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ0 −Ｂ
min ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ） で与えられる振幅だけ増減された帯域であることを特徴
とする請求項１に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項３】 上記プラズマ発生室に印加する磁場の最
大磁場強度がＢmaxであり、最小磁場強度がＢmin であ
るときの磁場強度Ｂ1 （Ｂ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／
２）に対して電子サイクロトロン共鳴条件を満足する周
波数ｆ1 のマイクロ波を上記プラズマ発生室に供給し、 上記所定の帯域は、ｆ1 が ((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋Ｂmin ))×ｆ1 で与え
られる振幅だけ増減された帯域であることを特徴とする
請求項１に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項４】 上記マイクロ波の周波数を変調する周波
数を１０Ｈｚ以上に設定することを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項５】 反応ガスが導入されるプラズマ発生室
と、該プラズマ発生室にマイクロ波を供給するマイクロ
波発生手段と、上記プラズマ発生室に上記マイクロ波発
生器により供給されるマイクロ波との相互作用によって
電子サイクロトロン共鳴を生じる磁場を印加する磁場印
加手段と、上記プラズマ発生室に連通しており電子サイ
クロトロン共鳴によって上記プラズマ発生室に生成され
た反応性ガスプラズマが導入され被エッチング材料にエ
ッチングを行なう反応室とを備えたドライエッチング装
置であって、上記マイクロ波発生手段により上記プラズ
マ発生室に供給されるマイクロ波の周波数を所定の帯域
で変調させる周波数変調手段を備えていることを特徴と
するドライエッチング装置。 - 【請求項６】 上記マイクロ波発生手段は、上記磁場印
加手段が上記プラズマ発生室に印加する磁場の最大磁場
強度がＢmax であり、最小磁場強度がＢminであるとき
の磁場強度Ｂ0 （Ｂmin ＜Ｂ0 ＜Ｂmax ）に対して電子
サイクロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ0 のマイク
ロ波を上記プラズマ発生室に供給し、 上記所定の帯域は、ｆ0 が ｍａｘ((( Ｂmax −Ｂ0 ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ，((Ｂ0 −Ｂ
min ) ／Ｂ0 ) ×ｆ0 ） で与えられる振幅だけ増減された帯域であることを特徴
とする請求項５に記載のドライエッチング装置。 - 【請求項７】 上記マイクロ波発生手段は、上記プラズ
マ発生室に印加する磁場の最大磁場強度がＢmax であ
り、最小磁場強度がＢmin であるときの磁場強度Ｂ
1 （Ｂ1 ＝（Ｂmax ＋Ｂmin ）／２）に対して電子サイ
クロトロン共鳴条件を満足する周波数ｆ1 のマイクロ波
を上記プラズマ発生室に供給し、 上記所定の帯域は、ｆ1 が ((Ｂmax −Ｂmin ) ／ (Ｂmax ＋Ｂmin ))×ｆ1 で与え
られる振幅だけ増減された帯域であることを特徴とする
請求項５に記載のドライエッチング装置。 - 【請求項８】 上記周波数変調手段が上記マイクロ波の
周波数を変調する周波数は１０Ｈｚ以上に設定されてい
ることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載
のドライエッチング装置。 - 【請求項９】 上記マイクロ波発生手段はクライストロ
ンであることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項
に記載のドライエッチング装置。 - 【請求項１０】 上記マイクロ波発生手段は進行波管で
あることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記
載のドライエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5149986A JP2933802B2 (ja) | 1992-06-22 | 1993-06-22 | ドライエッチング方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-162470 | 1992-06-22 | ||
| JP16247092 | 1992-06-22 | ||
| JP5149986A JP2933802B2 (ja) | 1992-06-22 | 1993-06-22 | ドライエッチング方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0673568A true JPH0673568A (ja) | 1994-03-15 |
| JP2933802B2 JP2933802B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=26479713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5149986A Expired - Fee Related JP2933802B2 (ja) | 1992-06-22 | 1993-06-22 | ドライエッチング方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2933802B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012109080A (ja) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| US9029247B2 (en) | 2012-09-05 | 2015-05-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor manufacturing apparatus |
| JPWO2016002590A1 (ja) * | 2014-07-03 | 2017-04-27 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| KR20200107775A (ko) | 2019-03-06 | 2020-09-16 | 주식회사 히타치하이테크 | 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법, ecr 높이 모니터 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02174229A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマ装置およびその使用方法 |
| JPH0448726A (ja) * | 1990-06-18 | 1992-02-18 | Samsung Electron Co Ltd | 変調方式を用いるプラズマ発生装置及び方法 |
-
1993
- 1993-06-22 JP JP5149986A patent/JP2933802B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH02174229A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマ装置およびその使用方法 |
| JPH0448726A (ja) * | 1990-06-18 | 1992-02-18 | Samsung Electron Co Ltd | 変調方式を用いるプラズマ発生装置及び方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9029247B2 (en) | 2012-09-05 | 2015-05-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor manufacturing apparatus |
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| KR20200107775A (ko) | 2019-03-06 | 2020-09-16 | 주식회사 히타치하이테크 | 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법, ecr 높이 모니터 |
| US11081320B2 (en) | 2019-03-06 | 2021-08-03 | Hitachi High-Tech Corporation | Plasma processing apparatus, plasma processing method, and ECR height monitor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2933802B2 (ja) | 1999-08-16 |
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