JPH0757911B2 - 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 - Google Patents

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

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JPH0757911B2
JPH0757911B2 JP5064413A JP6441393A JPH0757911B2 JP H0757911 B2 JPH0757911 B2 JP H0757911B2 JP 5064413 A JP5064413 A JP 5064413A JP 6441393 A JP6441393 A JP 6441393A JP H0757911 B2 JPH0757911 B2 JP H0757911B2
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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支援化学エッチングを
実行する方法および装置に関し、特にプラズマ支援化学
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支援化学エッチ
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、溶融珪素、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１９９１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支援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０７／８
０７，５４４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】プラズマ支援化学エッ
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。プラズマ支援
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、プラズマ支援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、プラズマ支援化学エッチ
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支援化学エッチング反
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、プラズマ支援化
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、本発明のプラズマ支援化学エッチング反
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２０
ａ，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。拡散器／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、拡散器／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１４ａ，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，１
８ｂと第１の絶縁体１６の間に固定される。電極２２ａ
は、広いエラー補正帯域幅を与えるために電極２２ｂよ
り大きい。各電極の正碓な寸法は、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，１４
ｂそれぞれにおける拡散器／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４
８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
れたベローズ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設けられる。
【００１６】プラズマチャンバ１４ａ，１４ｂの１つの
みがセレクタ（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支援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２２ａ，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】本発明のプラズマ支援化学エッチング高周波電
極の側面図。
【図３】本発明のプラズマ支援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】 各々が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源と前記複数の空洞の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、
    高周波電力の供給源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、前記複数の
    電極の各々に接続され、前記複数の電極の１つを選択す
    るセレクタとからなるプラズマ支援化学エッチング反応
    器の高周波ヘッド。
  2. 【請求項２】 それぞれが空洞を有し、前記各空洞が異
    なる容積を占める複数の誘電性絶縁体と、前記各空洞内
    に位置される複数の電極と、プロセスガスの供給源と複
    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、高周波電力の供給源と空洞内に位置さ
    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、前記複数の電極の各々に接続され、前記複数の電
    極の１つを選択するセレクタとからなるプラズマ支援化
    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、基板の局所化された領域
    について局部的なプラズマエッチング反応を行うための
    複数の空洞を有するハウジング内に位置され、各空洞が
    その中で異なる容積を占めると共に１つの電極を含むよ
    うにされた第１の誘電性絶縁体と、プロセスガス流を前
    記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前記各空洞内のプロセス
    ガスに選択的に供給する手段と、前記複数の電極の各々
    に接続され、前記複数の電極の１つを選択する手段と、
    前記ハウジング内に位置すると共にで前記第１の誘電性
    絶縁体の周囲に配置され、導電性で近接した表面を絶縁
    するように前記第１の誘電性絶縁体から外方に延在して
    前記各空洞の外側でプラズマの消滅を促進する第２の誘
    電性絶縁体と、前記基板を支持する手段と、前記基板表
    面に関して前記各空洞の位置を調整する手段とからなる
    プラズマ支援化学エッチング反応器の材料除去ツール。
  4. 【請求項４】 前記空洞に高周波電力を選択的に供給す
    る手段が、前記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／電極および前記空洞の外側に位置さ
    れた第２の電極を含み、前記基板が前記選択された空洞
    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】 上部表面および下部表面を有する前記第
    １の電極は、前記上部表面が前記空洞の天井表面と接触
    するように位置されると共に、上および下表面を有する
    前記高周波ガス拡散器／電極は、その上表面が前記第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】 前記第１の電極の上部および下部表面領
    域は前記空洞の前記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】 前記導電性ガス拡散器／電極の前記上お
    よび下表面領域は前記空洞の前記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】 基板の表面で閉込められたプラズマ支援
    化学エッチング反応を行う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部的
    プラズマエッチング反応を行う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／電極を有
    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
    選択されたプラズマチャンバ内のプロセスガスに選択的
    に高周波電力を供給すると共に、前記各プラズマチャン
    バ内に位置された第１の電極と、導電性高周波ガス拡散
    器／電極と、前記プラズマチャンバの外側に位置された
    第２の電極とを含み、前記プラズマチャンバ内の前記プ
    ロセスガスに前記高周波電力を供給する電気回路を形成
    するように前記基板を前記第１および第２の電極間に位
    置させる手段と、前記第１の電極に接続され、前記高周
    波電力を印加するため前記第１の電極の１つを選択する
    手段と、前記ハウジング内で前記第１の誘電性絶縁体の
    周囲に位置され、導電性の隣接表面を絶縁するように前
    記第１の誘電性絶縁体から外方に延在し、それにより前
    記選択されたプラズマチャンバの外側でプラズマの消滅
    を促進させると共に、前記第１の誘電性絶縁体よりも短
    い距離だけ前記基板表面に向かって下方へ延在するよう
    にされ、プラズマエッチングが行われる位置に隣接して
    前記第１の誘電性絶縁体が周囲にプラズマおよび反応性
    ガス流の大きいインピーダンスの領域を形成して前記領
    域の外側のプラズマが消滅されるようにする第２の誘電
    性絶縁体と、前記基板を支持する手段と、直交方向にお
    ける前記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位置テーブル手段とを有す
    る反応器を具備しているプラズマ支援化学エッチング反
    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
    マ支援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、プラズマ支援化学エッチングを行うためのプラズマ
    チャンバを選択し、前記チャンバの正確な位置が所望の
    エッチングプロファイルによって得られるように、前記
    予め選択されたプラズマチャンバを前記基板表面のスポ
    ット上に位置させ、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／電極の供給口にプロセス
    ガス流を供給し、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印加して高周波電界を形成し、
    前記プロセスガスを成分イオン、電子、中性原子および
    分子に分解し、前記基板と前記予め選択されたプラズマ
    チャンバと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ァイルを調整するステップ
    を有する方法。
  10. 【請求項１０】 前記エッチングの領域および前記プロ
    ファイルは固定され予め選択されたプラズマチャンバに
    関して２以上の方向に前記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】 前記エッチングの領域および前記プロ
    ファイルは固定された基板に関して２以上の方向に前記
    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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