JPH07142450A

JPH07142450A - 反応性イオンエッチング装置及び方法

Info

Publication number: JPH07142450A
Application number: JP5306010A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Tsukada; 勉塚田
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】基板ホルダーとは別個のプラズマ発生装置を
用いた反応性イオンエッチング装置において、プラズマ
発生装置と基板との距離を短くし、プラズマ発生室に接
続している処理室部分を加熱し、反応性ガスを処理室側
から導入することにより、Ｓｉに対してＳｉＯ₂膜を高
選択比で高速にかつ異方性良好にエッチングする。【構成】石英製のプラズマ発生室１０の周囲に設けた
ループ状プアンテナ１４でプラズマ２８を発生させる。
処理室１２の上面にヒ−タ１８を取り付け、１００℃以
上に加熱する。バイアス用高周波電源２４によりウェー
ハ２６に負のバイアスを印加する。ウェーハ２６の直径
１５０ｍｍに対して、距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をいずれも
１５０ｍｍ以下に設定してある。Ｃ₄Ｆ₈ガスを処理室１
２内に導入すると、プラズマ２８で反応生成物が生成さ
れ、Ｓｉウェーハ上のＳｉＯ₂膜は高選択比で高速にか
つ異方性良好にエッチングされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスのエッ
チングなどに用いる反応性イオンエッチング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイスのためのエッチン
グ工程では、平行平板電極を用いた反応性イオンエッチ
ング装置が一般に用いられていた。この装置では、１対
の平行平板電極の一方が基板ホルダーを兼用しており、
基板ホルダーの近傍でプラズマが発生する。これに対し
て、エッチングの微細加工やダメ−ジの少ないエッチン
グ処理の要求から、近年、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ）やヘリコン波を利用した反応性イオンエッチング
装置が多く用いられるようになってきた。これらの装置
では、被処理基板を載置した基板ホルダーとは離れたプ
ラズマ発生室において、低圧力でも非常に密度の高いプ
ラズマを発生させ、このプラズマを被処理基板の近傍に
拡散させてエッチング処理を行っている。

【０００３】ヘリコン波プラズマの発生には例えば特公
平２−２１２９６号や特開平３−６８７７３号に示す構
造のプラズマ発生室が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ＥＣＲやヘリコン波を用いて低圧で高密度のプラズマを
発生させるタイプの反応性イオンエッチング装置では、
フルオロカ−ボン系の反応性ガスを用いてＳｉ基板上の
ＳｉＯ₂膜をエッチングする場合、Ｓｉに対するＳｉＯ₂
の選択比を大きくすることは難しかった。その理由は、
高密度プラズマにおいて反応性ガスの解離が進み、多量
のＦラジカルが発生して、下地のＳｉまで高速にエッチ
ングしてしまうからである。

【０００５】本発明の目的は、基板ホルダーとは別個の
プラズマ発生装置を用いた反応性イオンエッチング装置
において、高速かつ高選択比のエッチング処理を可能に
することにある。

【０００６】本発明の別の目的は、基板ホルダーとは別
個のプラズマ発生装置を用いた反応性イオンエッチング
装置において、Ｓｉに対するＳｉＯ₂膜の高選択比エッ
チングを高速で、しかも、異方性良好に実現することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板ホルダー
とは独立した（すなわち別個の）プラズマ発生装置を用
いた反応性イオンエッチング装置において、プラズマ発
生装置と基板との距離を短くすることによって基板処理
の高速化を図っている。プラズマ発生装置と基板との距
離を短くする手段の一つとして、高密度プラズマ領域か
ら基板ホルダーまでの距離を基板ホルダーの直径よりも
小さくしてある。ここで、高密度プラズマ領域とは、プ
ラズマ密度の濃い部分であり、これは、ラングミュアー
プローブによってプラズマ密度を測定することで確認で
きる。なお、プラズマ密度の薄い部分は基板ホルダーの
近くまで広がっているが、本発明では、高密度プラズマ
領域（すなわち反応性ガスの分解が活発な領域）と基板
ホルダーとの距離を上述のように規定したものである。
高密度プラズマ領域と基板ホルダーとの距離は、高密度
プラズマ領域の、基板ホルダーに一番近い部分から、基
板ホルダーまでの距離を測定することによって得られ
る。

【０００８】なお、本発明における基板ホルダーの直径
の定義は次の通りである。基板ホルダーの基板載置面上
に引くことのできる直線の内で一番長いものを基板ホル
ダーの直径とする。この定義によれば、円形の基板ホル
ダーに対しては通常の直径の意味と等しい。また、例え
ば長方形の基板ホルダーに対しては、対角線の長さが基
板ホルダーの直径となる。

【０００９】基板ホルダーとは別個のプラズマ発生装置
としては、誘電体材料製のプラズマ発生室の周囲に高周
波電極を配置した、いわゆる無電極放電タイプのもの
や、プラズマ発生室の内部に放電電極を設置したものな
ど、各種のプラズマ発生装置を用いることができる。本
発明は、プラズマ発生室と処理室とが一体となっている
ような反応性イオンエッチング装置にも適用可能であ
る。

【００１０】プラズマ発生装置を、誘電体材料製のプラ
ズマ発生室と、その周囲の高周波電極とで構成した場合
には、プラズマ発生室に隣接する処理室の内部に基板ホ
ルダーを設置して、前記高周波電極から基板ホルダーま
での距離を基板ホルダーの直径よりも小さくすることが
できる。この場合も、高周波電極と基板ホルダーとの距
離は、高周波電極の、基板ホルダーに一番近い部分か
ら、基板ホルダーまでの距離を測定することによって得
られる。高周波電極の形状としては、コイル状、ループ
状、１対の略半円筒状などがある。

【００１１】また、高周波電極から基板ホルダーまでの
距離の代わりに、プラズマ発生室から基板ホルダーまで
の距離を、基板ホルダーの直径よりも小さくすることが
できる。この場合も、プラズマ発生室と基板ホルダーと
の距離は、プラズマ発生室の、基板ホルダーに一番近い
部分から、基板ホルダーまでの距離を測定することによ
って得られる。

【００１２】以上の発明において、基板ホルダーに実際
に基板を置いて反応性イオンエッチングを実施する場合
には、プラズマ発生装置から基板までの距離を、基板の
直径よりも小さくするのが好ましい。数値例を示すと、
基板の直径が１５０ｍｍまたは２００ｍｍの場合に、プ
ラズマ発生室から基板までの距離をそれぞれ１００ｍｍ
及び１５０ｍｍとすることができる。

【００１３】誘電体材料製のプラズマ発生室を用いる場
合、処理室の、プラズマ発生室に接続している部分に、
加熱装置を設けて、この部分の壁面を加熱することが好
ましい。加熱温度は１００℃以上とするのが好ましい。
エッチング処理中の基板温度は室温よりも高くなり、そ
の温度上昇は一般的に１００℃程度までなので、処理室
壁面の温度を１００℃以上にすれば、壁面温度を基板温
度よりも高く維持できる。

【００１４】プラズマ発生室と処理室が接続されている
場合、反応性ガスの導入機構は処理室に接続するのが好
ましい。

【００１５】誘電体材料製のプラズマ発生室を用いる場
合、プラズマ発生室の周囲に磁場発生装置を設置するの
が好ましい。また、処理室の内部にはカスプ磁場を形成
するのが好ましい。さらに、プラズマ発生室の内径は基
板ホルダーの直径よりも大きくするのが好ましく、ま
た、プラズマ発生室の内径は処理室の内径よりも小さい
のが好ましい。

【００１６】本発明は特にフルオロカーボン系の反応性
ガスを用いてＳｉＯ₂系の被エッチング材料をエッチン
グする場合に効果的である。反応性ガスの例としては、
ＣＨＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ₅Ｆ₁₀、ＣＨ₂Ｆ₂
を挙げることができる。これらの混合ガスや、これらの
ガスに酸素、窒素、水素ガスを混合したものでもよい。
また、被エッチング材料としては、ＳｉＯ₂、ＰＳＧ、
ＢＰＳＧ、ＣＶＤ−ＳｉＯ₂を挙げることができる。さ
らに、被エッチング材料としてシリコンの窒化膜でもよ
い。

【００１７】

【作用】基板ホルダーとは独立したプラズマ発生装置を
用いる場合に、プラズマ発生装置と基板との距離を短く
することによって、プラズマ発生装置で生成された反応
生成物の大部分が、処理室壁面に到達する前に基板に到
達するようになる。これにより、エッチング速度が向上
する。また、プラズマ発生室に接続している処理室壁面
を好ましくは１００℃以上に（すなわち処理中の基板の
温度よりも高く）加熱することにより、この部分の壁面
に反応生成物が到達した場合でも、処理室壁面に付着す
る反応生成物の量を少なくすることができ、その分、基
板に到達する反応生成物の量を相対的に増やすことがで
きる。その結果、エッチング速度がより向上する。

【００１８】なお、エッチング中に処理室の壁面を加熱
すること自体は、Jpn. J. Phys. Vol.31 (1992) pp.149
1-1498から公知である。本発明では、プラズマ発生装置
と基板との距離を短くした場合において、プラズマ発生
室に接続している処理室壁面部分を加熱することに意味
がある。

【００１９】プラズマ発生室の周囲に高周波電極と磁場
発生装置とを設けると、高周波電場と磁場の作用により
極めて高密度のプラズマが低圧力で発生し、かつ、基板
とプラズマ処理室までの距離が短いため、基板は濃いプ
ラズマにさらされて、イオン衝撃を受けやすい。このイ
オンを利用することにより、選択比の向上や異方性の向
上などが期待できる。

【００２０】反応性のガスを、プラズマ発生室ではなく
て処理室の側から導入すると、反応性ガスが過度に分解
されることがなくなり、比較的分子量の大きな反応生成
物が生成されやすい。なお、処理室の側から反応性ガス
を導入すること自体は、特開平３−６８７７３号から公
知である。本発明では、プラズマ発生装置と基板との距
離を短くし、かつ、プラズマ発生室に隣接する処理室壁
面部分を加熱する場合において、処理室の側から反応性
ガスを導入することに意味がある。

【００２１】次に、反応性ガスとしてＣ₄Ｆ₈を用い、Ｓ
ｉ上のＳｉＯ₂をエッチングする場合を例にとって、本
発明の作用を説明する。処理室に導入された反応性ガス
は、プラズマ発生室において、Ｆ、ＣＦ、ＣＦ₂、Ｃ₂Ｆ
₄、Ｃ₃Ｆ₄、Ｃ₃Ｆ₅などに分解される。これらが反応生
成物である。このうち、過度に分解されたもの（すなわ
ち高分解ガス）としてＦがある。また、プラズマにおい
ては、ＣＦ₂ ⁺、ＣＦ₃ ⁺などのイオンも生成される。反応
性ガスを、プラズマ発生室に直接導入しないで、処理室
側から導入することにより、高分解ガスすなわちＦが多
量に発生するのを防ぐことができる。上述の反応生成物
は、プラズマ発生室から基板に向かって拡散していき、
一部は基板に到達し、一部は処理室壁面に到達する。処
理室壁面が冷えていると、これら反応生成物が壁面に付
着して重合膜を形成しやすい。しかし、本発明では処理
室壁面を加熱しているので、反応生成物の壁面への付着
量は少ない。

【００２２】なお、プラズマ発生室はプラズマの放射熱
で加熱されているので、プラズマ発生室には特に加熱装
置を設けなくても、反応生成物はプラズマ発生室には付
着しにくい。もちろん、必要に応じてプラズマ発生室に
加熱装置を設けても構わない。

【００２３】酸素を含むＳｉＯ₂膜上に、Ｃを含んだ上
述の反応生成物が到達すると、この反応生成物はＣＯの
形で除去される。したがって、ＳｉＯ₂膜上に反応生成
物は堆積しにくい。このような状況において、基板が負
にバイアスされていると、イオンが基板に衝突し、Ｓｉ
Ｏ₂膜は、上述のＣＦ₂ ⁺やＣＦ₃ ⁺のイオンによって高速
にかつ異方性形状にエッチングされる。一方、酸素を含
まない下地のＳｉ上には反応生成物が堆積するので、イ
オンによるエッチングはほとんど生じない。その結果、
Ｓｉに対してＳｉＯ₂が選択的にエッチングされる。本
発明では、反応性ガスが過度に分解されないので、比較
的分子量の大きい反応生成物が基板に到達しやすくな
り、下地のＳｉ上への反応生成物の堆積が進行する。こ
れにより、高選択比が実現できる。もし、反応性ガスが
過度に分解されて多量のＦラジカルが発生すると、下地
のＳｉまでエッチングされてしまうが、本発明ではこの
ような現象は生じない。

【００２４】

【実施例】図１は、本発明の装置の一実施例の正面断面
図である。円筒状の石英製のプラズマ発生室１０が処理
室１２の上方に取り付られている。プラズマ発生室１０
の周囲には、ループ状プアンテナ１４が設置されてい
て、このループ状プアンテナ１４の中点にソ−スプラズ
マ用高周波電源１６から高周波電力が供給される。処理
室１２はアルミニウム製であり、処理室１２の上面の、
プラズマ発生室１０が載せられていない部分には、ヒ−
タ１８が取り付られている。処理室１２の内部には円形
の基板ホルダー２０が設置されていて、この基板ホルダ
ー２０はブロッキングコンデンサ２２を介してバイアス
用高周波電源２４に接続されている。この基板ホルダー
２０上には、基板としてのウェ−ハ２６が置かれる。処
理室１２はスロットルバルブ３０を介して排気される。
処理室１２には反応性ガスを導入するためのガス導入機
構３２が接続されている。

【００２５】この反応性イオンエッチング装置では、プ
ラズマ発生装置から基板までの距離が短くされている。
すなわち、基板ホルダー２０の表面からプラズマ発生室
１０の下端までの距離Ｌ１は約１００ｍｍであり、基板
ホルダー２０の表面からプラズマ（高密度プラズマ領
域）２８の下端までの距離Ｌ２もほぼ１００ｍｍであ
り、基板ホルダー２０の表面からアンテナ１４の下端ま
での距離Ｌ３は約１３０ｍｍである。これらの距離Ｌ
１、Ｌ２、Ｌ３は、プラズマ発生装置から基板ホルダー
までの距離を表す代表的な値である。ウェーハ２６の厚
さは、これらの距離に比べて非常に薄いので、プラズマ
発生装置から基板ホルダー２０までの距離は、プラズマ
発生装置からウェーハ２６までの距離とほとんど同じで
ある。一方、基板ホルダー２０の直径Ｄは約２００ｍｍ
であり、ウェーハ２６の直径は約１５０ｍｍである。し
たがって、上述の距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、いずれも、
基板ホルダー２０及びウェーハ２６の直径よりも小さく
なっている。

【００２６】次に、この反応性イオンエッチング装置の
動作を説明する。まず処理室１２を真空に排気する。ヒ
−タ１８に通電して、処理室１２の上面の内壁の温度を
１００℃以上に加熱する。次に、ロードロック室（図示
せず）からウェーハ２６を処理室１２内に搬送して、基
板ホルダー２０上にウェーハ２６を載せる。このウェ−
ハ２６の表面にはＳｉＯ₂膜が成膜されており、さらに
フォトレジストでパタ−ニングされている。次に、ロ−
ドロック室と処理室１２との間にあるゲ−トバルブ（図
示せず）を閉じ、反応性ガスであるＣ₄Ｆ₈ガスをガス導
入機構３２により、処理室１２内に導入する。その際、
ガス導入バルブ３４によりガスの流量を制御する。この
導入ガスは、スロットルバルブ３０を介して、プロセス
ガス排気ポンプで排気される。スロットバルブ３０の開
度を制御することにより、処理室１２及びプラズマ発生
室１０内の圧力を一定に保つことができる。この実施例
では圧力を２ｍＴｏｒｒに設定している。

【００２７】次にバイアス用高周波電源２４とソ−スプ
ラズマ用高周波電源１６を作動させて、Ｃ₄Ｆ₈ガスの反
応性プラズマ２８をプラズマ発生室１０内に発生させ
る。プラズマ２８は、プラズマ発生室１０の周囲に巻か
れたループ状アンテナ１４に誘起された高周波電界によ
り発生する。このプラズマ２８は、処理室１２に拡散す
るが、処理室上面の内壁の温度が１００℃以上に加熱さ
れているので、Ｃを多く含んだ反応生成物は、処理室内
壁にはあまり付着せず、そのほとんどが、ウェ−ハ２６
上に到達する。さらに、ウェーハ２６はプラズマ発生室
１０に近い位置に設置されているため、プラズマ発生室
１０で生成されて処理室１２側に飛来する反応生成物の
５０％以上が、処理室の壁面に到達する前にウェ−ハ２
６上に到達する。また、Ｃ₄Ｆ₈ガスは処理室１２側から
導入されているため、プラズマ発生室１０で生成する高
エネルギ−の電子により即座に電離されることがないた
め、高分解した物質（特にＦ）は生成されにくい。な
お、処理室１２の側壁にもヒータを設けてここを加熱す
ることにより、側壁への反応生成物の付着を抑制し、さ
らに高選択比のエッチングが実現できるようにしてもよ
い。

【００２８】一方、基板ホルダー２０上のウェ−ハ２６
は、例えば静電チャック等で基板ホルダー２０に吸着さ
れ、冷却されやすくなっている。したがって、ウェーハ
２６は処理室１２の上面の内壁よりも温度が低くなり、
処理室内壁よりもウェーハ２６に反応生成物が付着しや
すくなる。

【００２９】バイアス用高周波電源２４により基板ホル
ダー２０に高周波電圧を印加することにより、ウェ−ハ
２６の電位を負にバイアスすることができる。この結
果、ウェ−ハ２６は正イオンの衝撃を受ける。Ｏを含ん
だＳｉＯ₂膜上に、Ｃを多く含んだ反応生成物が到達す
ると、この反応生成物はＳｉＯ₂膜中のＯと反応してＣ
Ｏとなり、このＣＯの形で排気されていく。したがっ
て、ＳｉＯ₂膜上に反応生成物の重合膜が堆積すること
はない。一方で、上述の正イオンによりＳｉＯ₂膜がエ
ッチングされる。これに対して、下地のＳｉはＯを含ま
ないので、Ｓｉ上では反応生成物の重合反応が進む。そ
の結果、下地のＳｉは重合膜で覆われて、正イオンでは
エッチングされない。以上により、Ｓｉに対するＳｉＯ
₂の選択エッチングが実現できる。しかも、動作圧力が
２ｍＴｏｒｒと低いため、異方性エッチングも合わせて
実現できる。具体的な数値を示すと、Ｓｉに対するＳｉ
Ｏ₂の選択比は４０以上が得られ、また、ＳｉＯ₂のエッ
チング速度は５００ｎｍ／ｍｉｎ以上が得られた。

【００３０】図２はル−プ状アンテナ１４の平面図であ
る。このループ状アンテナ１４は銅管で構成され、表面
は銀でメッキされている。銅管の内部に水を流して水冷
しながら、高周波電力を印加することにより、プラズマ
発生室に高密度のプラズマを生成することが可能とな
る。

【００３１】図３は本発明の装置の第２実施例の正面断
面図である。この装置が、図１に示す第１実施例と異な
るところは、ループ状アンテナ１４の外側に、磁場発生
用の１対のソレノイドコイル３６が設置されていること
である。その他の構成は図１と同じである。ループ状ア
ンテナ１４による高周波電場とソレノイドコイル３６に
よる磁場との作用により、プラズマ発生室１０内に、よ
り低圧で高密度のプラズマを発生させることが可能にな
る。ソレノイドコイル３６の発生する磁場は、ル−プア
ンテナ１４が存在する平面（図では水平面）に対してほ
ぼ垂直となり、この垂直な磁場と、ループ状アンテナが
誘起する高周波電場との作用により、プラズマ中にヘリ
コン波が発生する。これにより、電子がランダウダンピ
ングにより加速され、高密度のプラズマが生成される。
その結果、ＳｉＯ₂のエッチング速度をより高速にでき
た。

【００３２】図４は本発明の装置の第３実施例の正面断
面図である。この装置が、図３に示す第２実施例と異な
るところは、ループ状アンテナ１４の外側に、磁場発生
用のソレノイドコイル３８、４０が２重に設置されてい
ることである。その他の構成は図３と同じである。これ
により、磁場分布の形状をより細かく制御できる。例え
ば、内側のソレノイドコイル３８と外側のソレノイドコ
イル４０とに互いに逆方向の電流を流すことにより、磁
場分布を調整することができる。これにより、基板ホル
ダー２０付近の磁場強度をほとんどゼロにすることがで
きる。

【００３３】もし、基板ホルダーの中央部と端部とで電
場と磁場の平行度が変化すると、基板ホルダー上の位置
に応じてプラズマ密度が変化し、高周波バイアス電力の
分配が基板ホルダー内で均一でなくなる。これに対し
て、上述のように基板ホルダー付近の磁場強度がゼロに
なると、高周波バイアス電力のウェーハ内の分配が均一
になる。その結果、均一性の良いエッチングが可能にな
る。

【００３４】基板ホルダー付近の磁場強度がゼロになる
ようにした場合、磁力線４２は図４に示すようになり、
処理室１２の上面を通過する。この磁力線４２に沿って
電子が飛来し、電子が集まる領域に濃いプラズマが生じ
やすいので、その結果として、反応生成物は上面板に到
達しやすくなる。しかし、この上面板の内壁面はヒータ
１８で１００℃以上に加熱されているので、反応生成物
は上面板には付着せず、ウェ−ハ２６上に飛来するよう
になる。したがって、高選択比エッチングが実現でき
る。

【００３５】図５は本発明の装置の第４実施例の正面断
面図である。この装置が、図３に示す第２実施例と異な
るところは、プラズマ発生室１０の周囲に、１重のルー
プ状アンテナの代わりに２重のル−プ状アンテナ４４を
配置したことである。その他の構成は図３と同じであ
る。この２重のループ状アンテナ４４と、磁場発生用ソ
レノイドコイル３６とにより、Ｍ＝０モ−ドのヘリコン
波がプラズマ２８中に誘起され、高密度で均一なプラズ
マを生成することができる。これにより、高速で均一性
の良いＳｉＯ₂膜のエッチングが実現できるとともに、
高選択比エッチングが実現できる。

【００３６】図６は２重のループ状アンテナ４４の斜視
図である。この２重のループ状アンテナは、Ｍ＝０モ−
ドのヘリコン波プラズマを発生するためのアンテナとし
て、特開平３−６８７７３号公報で公知となっている。

【００３７】図７は本発明の装置の第５実施例の正面断
面図である。この装置が、図１に示す第１実施例と異な
るところは、処理室１２の周囲にマルチカスプ磁場発生
用の永久磁石４６を配置したことである。その他の構成
は図１と同じである。図８はこの装置の処理室１２の平
面断面図であるが、処理室１２の周囲には、全部で２４
本の永久磁石４６が等配に配置されていて、処理室１２
の内部にライン状のマルチカスプ磁場４８を形成するよ
うになっている。永久磁石４６の外側はポールピース４
７に固定されている。このマルチカスプ磁場の作用によ
り、電子は処理室壁面に衝突することが少なくなり、電
子が処理室壁面で消失することが少なくなる。そのた
め、高密度のプラズマを均一に生成できる。この実施例
においても、ヒ−タ１８により処理室１２の上面が加熱
されているため、高選択比のエッチングが実現できる。

【００３８】図７及び図８に示す装置ではライン状のマ
ルチカスプ磁場を形成しているが、リング状のマルチカ
スプ磁場を用いてもよい。

【００３９】図１の実施例ではプラズマ発生室１０の内
径は処理室１２の内径より小さくなっているが、この場
合、処理室１２の、プラズマ発生室１０に接続している
部分は、上面板ということになり、この部分にヒータ１
８を設置してある。これに対して、図９の（Ａ）はプラ
ズマ発生室１０ａと処理室１２ａの内径がほぼ等しい場
合を示す。この場合は、処理室１２ａの、プラズマ発生
室１０に接続している部分は、処理室１２ａの側面の上
部ということになり、ここにヒータ１８ａを設置する。
また、図９の（Ｂ）に示すようにプラズマ発生室１０ｂ
の内径よりも処理室１２ｂの内径が小さい場合にも、処
理室１２ｂの側面の上部にヒータ１８ｂを設置する。上
述の図１及び図９（Ａ）（Ｂ）のいずれの場合において
も、プラズマ発生室とウェーハとの間の空間の近いとこ
ろにある処理室壁面部分に、ヒータを配置しており、こ
の壁面部分を加熱することによって、処理室ではなくて
ウェーハに、より多くの反応生成物が堆積するようにし
ている。

【００４０】

【発明の効果】基板ホルダーとは独立したプラズマ発生
装置を用いる場合に、プラズマ発生装置と基板との距離
を短くすることによって、プラズマ発生装置で生成され
た反応生成物の大部分が、処理室壁面に到達する前に基
板に到達するようになり、エッチング速度が向上する。
また、プラズマ発生室に接続している処理室壁面を加熱
することにより、処理室壁面に付着する反応生成物の量
を少なくし、その分、基板に到達する反応生成物の量を
相対的に増やすことができる。その結果、エッチング速
度がより向上する。さらに、反応性のガスを処理室側か
ら導入することにより、反応性ガスが過度に分解される
ことがなくなり、比較的分子量の大きな反応生成物が生
成されやすい。その結果、過度に分解された物質がエッ
チング処理に悪影響を及ぼすのを防ぐことができる。こ
れにより、極めて高選択比の異方性エッチングが実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例の正面断面図である。

【図２】ル−プ状アンテナの平面図である。

【図３】本発明の装置の第２実施例の正面断面図であ
る。

【図４】本発明の装置の第３実施例の正面断面図であ
る。

【図５】本発明の装置の第４実施例の正面断面図であ
る。

【図６】２重のループ状アンテナの斜視図である。

【図７】本発明の装置の第５実施例の正面断面図であ
る。

【図８】図７の装置の処理室の平面断面図である。

【図９】処理室の直径を変更した例の正面断面図であ
る。

【符号の説明】

１０プラズマ発生室１２処理室１４ループアンテナ１６ソースプラズマ用高周波電源１８ヒータ２０基板ホルダー２４バイアス用高周波電源２６ウェーハ２８プラズマ３２ガス導入機構３６ソレノイドコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ 9014−2Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エッチング処理される基板を保持する基
板ホルダーと、この基板ホルダーとは独立したプラズマ
発生装置とを備えた反応性イオンエッチング装置におい
て、前記プラズマ発生装置で形成された高密度プラズマ
領域から前記基板ホルダーまでの距離が基板ホルダーの
直径よりも小さいことを特徴とする反応性イオンエッチ
ング装置。
【請求項２】エッチング処理される基板を保持する基
板ホルダーと、基板ホルダーとは独立したプラズマ発生
装置とを備えた反応性イオンエッチング装置において、
前記プラズマ発生装置は、誘電体材料で形成されたプラ
ズマ発生室と、このプラズマ発生室の周囲に設けられた
高周波電極とを備え、前記基板ホルダーは前記プラズマ
発生室に隣接する処理室の内部に設置され、前記高周波
電極から基板ホルダーまでの距離が基板ホルダーの直径
よりも小さいことを特徴とする反応性イオンエッチング
装置。
【請求項３】エッチング処理される基板を保持する基
板ホルダーと、基板ホルダーとは独立したプラズマ発生
装置とを備えた反応性イオンエッチング装置において、
前記プラズマ発生装置は、誘電体材料で形成されたプラ
ズマ発生室と、このプラズマ発生室の周囲に設けられた
高周波電極とを備え、前記基板ホルダーは前記プラズマ
発生室に隣接する処理室の内部に設置され、前記プラズ
マ発生室から基板ホルダーまでの距離が基板ホルダーの
直径よりも小さいことを特徴とする反応性イオンエッチ
ング装置。
【請求項４】前記処理室の前記プラズマ発生室に接続
している部分に加熱装置が設置されていることを特徴と
する請求項２または３に記載の反応性イオンエッチング
装置。
【請求項５】反応性ガスを導入するためのガス導入機
構が前記処理室に接続していることを特徴とする請求項
４記載の反応性イオンエッチング装置。
【請求項６】前記プラズマ発生室の周囲に磁場発生装
置が設置されていることを特徴とする請求項２または３
に記載の反応性イオンエッチング装置。
【請求項７】前記処理室の内部にマルチカスプ磁場が
形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の
反応性イオンエッチング装置。
【請求項８】前記プラズマ発生室の内径が基板ホルダ
ーの直径よりも大きいことを特徴とする請求項２または
３に記載の反応性イオンエッチング装置。
【請求項９】前記プラズマ発生室の内径が前記処理室
の内径よりも小さいことを特徴とする請求項８記載の反
応性イオンエッチング装置。
【請求項１０】エッチング処理する基板を基板ホルダ
ーで保持し、この基板ホルダーとは独立したプラズマ発
生装置で形成したプラズマを用いて基板を処理する反応
性イオンエッチング方法において、前記プラズマ発生装
置で形成した高密度プラズマ領域から前記基板までの距
離を、基板の直径よりも小さくしたことを特徴とする反
応性イオンエッチング方法。
【請求項１１】エッチング処理する基板を基板ホルダ
ーで保持し、この基板ホルダーとは独立したプラズマ発
生装置で形成したプラズマを用いて基板を処理する反応
性イオンエッチング方法において、前記プラズマ発生装
置を、誘電体材料で形成したプラズマ発生室と、このプ
ラズマ発生室の周囲に設けた高周波電極とで構成し、こ
の高周波電極から基板までの距離を、基板の直径よりも
小さくしたことを特徴とする反応性イオンエッチング方
法。
【請求項１２】エッチング処理する基板を基板ホルダ
ーで保持し、この基板ホルダーとは独立したプラズマ発
生装置で形成したプラズマを用いて基板を処理する反応
性イオンエッチング方法において、前記プラズマ発生装
置を、誘電体材料で形成したプラズマ発生室と、このプ
ラズマ発生室の周囲に設けた高周波電極とで構成し、前
記基板ホルダーを前記プラズマ発生室に隣接する処理室
の内部に設置して、前記プラズマ発生室から基板までの
距離を基板の直径よりも小さくしたことを特徴とする反
応性イオンエッチング方法。
【請求項１３】前記処理室の前記プラズマ発生室に接
続している部分を１００℃以上に加熱することを特徴と
する請求項１２記載の反応性イオンエッチング方法。
【請求項１４】フルオロカーボン系の反応性ガスを用
いてＳｉＯ₂系の被エッチング材料をエッチングするこ
とを特徴とする請求項１０から１３までのいずれか１項
に記載の反応性イオンエッチング方法。