JPH09321029A - プラズマ発生装置およびこれを用いたドライエッチング方法 - Google Patents
プラズマ発生装置およびこれを用いたドライエッチング方法Info
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- JPH09321029A JPH09321029A JP8153020A JP15302096A JPH09321029A JP H09321029 A JPH09321029 A JP H09321029A JP 8153020 A JP8153020 A JP 8153020A JP 15302096 A JP15302096 A JP 15302096A JP H09321029 A JPH09321029 A JP H09321029A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドライエッチング等に用いられる誘導型プラ
ズマ発生装置のプラズマ密度を均一化する。 【解決手段】 プラズマ発生装置はエッチング用のガス
を導入可能な真空チャンバ１を備えている。真空チャン
バ１の下部にステージ２が配置しており、エッチング処
理の対象となる基板３を載置可能である。真空チャンバ
１の天井部１ａには誘電体板４が装着されており、所定
の空間を介してステージ２に対向配置している。誘電体
板４の外表面に沿ってコイル５が形成されている。この
コイル５は渦巻き状の導電体パタン６ａ，６ｂからな
る。コイル５の中心側端子と周辺側端子との間に高周波
電源７が接続しており、高周波電力を供給して真空チャ
ンバ１内のガスをプラズマ化し、基板３をドライエッチ
ングする。コイル５は周辺部に位置する外側導電体パタ
ン６ｂに比較して中心部に位置する内側導電体パタン６
ａの面積が拡大化されている。かかる構成により、プラ
ズマ密度を中心部と周辺部とで均一化することができ
る。
ズマ発生装置のプラズマ密度を均一化する。 【解決手段】 プラズマ発生装置はエッチング用のガス
を導入可能な真空チャンバ１を備えている。真空チャン
バ１の下部にステージ２が配置しており、エッチング処
理の対象となる基板３を載置可能である。真空チャンバ
１の天井部１ａには誘電体板４が装着されており、所定
の空間を介してステージ２に対向配置している。誘電体
板４の外表面に沿ってコイル５が形成されている。この
コイル５は渦巻き状の導電体パタン６ａ，６ｂからな
る。コイル５の中心側端子と周辺側端子との間に高周波
電源７が接続しており、高周波電力を供給して真空チャ
ンバ１内のガスをプラズマ化し、基板３をドライエッチ
ングする。コイル５は周辺部に位置する外側導電体パタ
ン６ｂに比較して中心部に位置する内側導電体パタン６
ａの面積が拡大化されている。かかる構成により、プラ
ズマ密度を中心部と周辺部とで均一化することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は誘導結合型のプラズ
マ発生装置およびこれを用いたドライエッチング方法に
関する。より詳しくは、真空チャンバ内におけるプラズ
マの分布を均一化する為の電極構造に関する。
マ発生装置およびこれを用いたドライエッチング方法に
関する。より詳しくは、真空チャンバ内におけるプラズ
マの分布を均一化する為の電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】超ＬＳＩの集積密度が高くなるにつれ、
デバイスサイズが縮小化すると共にデバイス構造も複雑
化している。この様な状況で、配線パタン等の微細化を
実現する為精密なドライエッチング技術が必要とされて
いる。このドライエッチングは異方性に優れ、精密なパ
タン幅の制御が可能であり、さらに下地膜に対する高い
選択性が望まれている。例えばゲート電極のエッチング
処理では、酸化膜に対する高い選択比及びプラズマに起
因するダメージの低減化と、パーティクルによる汚染の
低減化等が特に望まれている。加えて、この様な諸要求
特性を満たした上で量産に適したスループットを実現す
る為の高いエッチングレートを確保しなければならな
い。かかる目的を達成する為に、均一なプラズマ分布を
有し比較的低いイオンエネルギーが得られる高密度プラ
ズマ発生装置を用いた低圧ドライエッチングが注目を集
めている。近年、ドライエッチング用の高密度プラズマ
発生装置として、誘導結合型プラズマ発生装置（Ｉｎｄ
ｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ，Ｉ
ＣＰ）が開発されている。さらに、この誘導結合型プラ
ズマ発生装置の一種でありこれを改良したＴＣＰ（Ｔｒ
ａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）
型のプラズマ発生装置が注目を集めている。ＴＣＰ方式
の高密度プラズマ発生装置は米国のＬａｍ Ｒｅｓｅａ
ｒｃｈ社から市販されており、プラズマ電極構造に特徴
がある。
デバイスサイズが縮小化すると共にデバイス構造も複雑
化している。この様な状況で、配線パタン等の微細化を
実現する為精密なドライエッチング技術が必要とされて
いる。このドライエッチングは異方性に優れ、精密なパ
タン幅の制御が可能であり、さらに下地膜に対する高い
選択性が望まれている。例えばゲート電極のエッチング
処理では、酸化膜に対する高い選択比及びプラズマに起
因するダメージの低減化と、パーティクルによる汚染の
低減化等が特に望まれている。加えて、この様な諸要求
特性を満たした上で量産に適したスループットを実現す
る為の高いエッチングレートを確保しなければならな
い。かかる目的を達成する為に、均一なプラズマ分布を
有し比較的低いイオンエネルギーが得られる高密度プラ
ズマ発生装置を用いた低圧ドライエッチングが注目を集
めている。近年、ドライエッチング用の高密度プラズマ
発生装置として、誘導結合型プラズマ発生装置（Ｉｎｄ
ｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ，Ｉ
ＣＰ）が開発されている。さらに、この誘導結合型プラ
ズマ発生装置の一種でありこれを改良したＴＣＰ（Ｔｒ
ａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）
型のプラズマ発生装置が注目を集めている。ＴＣＰ方式
の高密度プラズマ発生装置は米国のＬａｍ Ｒｅｓｅａ
ｒｃｈ社から市販されており、プラズマ電極構造に特徴
がある。
【０００３】図４にＴＣＰ型プラズマ発生装置を模式的
に示す。（Ａ）は装置の断面形状を示し、（Ｂ）は平面
形状を表わしている。この装置は所望のガスを導入可能
な真空チャンバ１を備えている。真空チャンバ１の下部
にはステージ２が配置しており、処理対象となる基板３
を載置する。真空チャンバ１の天井部１ａには誘電体板
４が装着されており、所定の空間を介してステージ２に
対向配置している。誘電体板４の外表面に沿ってコイル
５が形成されている。このコイル５は渦巻き状に周回し
た導電体パタン６からなる。このコイル６は高周波（Ｒ
Ｆ）アンテナとして機能する。コイル５の中心側端子と
周辺側端子との間に高周波電源７が接続されており、コ
イル５に高周波電力を供給して真空チャンバ１内に導入
されたガスをプラズマ化する。又、下部電極として機能
するステージ２にも別の高周波電源８が接続している。
かかる構成において、ドライエッチング用等のガスが供
給管９を介してステージ２の周囲に導入される。なお、
真空チャンバ１は例えばターボ分子ポンプ（図示せず）
等によって排気可能である。真空チャンバ１内に投入さ
れた基板３はステージ２に機械的に固定される。このス
テージ２の内部には液体ヘリウム等の冷媒が環流してお
り液体冷却により基板３の温度を制御している。ＲＦア
ンテナを構成するコイル５を用いて高密度プラズマを誘
導的に発生している。コイル５に印加される高周波電力
（例えば１３．５６MHz ）は主としてプラズマ密度の制
御に用いられ、下部電極として機能するステージ２に印
加される高周波電力（例えば１３．５６MHz ）は主とし
て直流バイアスを制御している。換言すると、イオンエ
ネルギーを制御している。かかる装置を用いてドライエ
ッチングを行なう場合には、処理用のガスとして例えば
Ｃｌ2 ／Ｏ2 の混合気体やＡｒ等が用いられる。
に示す。（Ａ）は装置の断面形状を示し、（Ｂ）は平面
形状を表わしている。この装置は所望のガスを導入可能
な真空チャンバ１を備えている。真空チャンバ１の下部
にはステージ２が配置しており、処理対象となる基板３
を載置する。真空チャンバ１の天井部１ａには誘電体板
４が装着されており、所定の空間を介してステージ２に
対向配置している。誘電体板４の外表面に沿ってコイル
５が形成されている。このコイル５は渦巻き状に周回し
た導電体パタン６からなる。このコイル６は高周波（Ｒ
Ｆ）アンテナとして機能する。コイル５の中心側端子と
周辺側端子との間に高周波電源７が接続されており、コ
イル５に高周波電力を供給して真空チャンバ１内に導入
されたガスをプラズマ化する。又、下部電極として機能
するステージ２にも別の高周波電源８が接続している。
かかる構成において、ドライエッチング用等のガスが供
給管９を介してステージ２の周囲に導入される。なお、
真空チャンバ１は例えばターボ分子ポンプ（図示せず）
等によって排気可能である。真空チャンバ１内に投入さ
れた基板３はステージ２に機械的に固定される。このス
テージ２の内部には液体ヘリウム等の冷媒が環流してお
り液体冷却により基板３の温度を制御している。ＲＦア
ンテナを構成するコイル５を用いて高密度プラズマを誘
導的に発生している。コイル５に印加される高周波電力
（例えば１３．５６MHz ）は主としてプラズマ密度の制
御に用いられ、下部電極として機能するステージ２に印
加される高周波電力（例えば１３．５６MHz ）は主とし
て直流バイアスを制御している。換言すると、イオンエ
ネルギーを制御している。かかる装置を用いてドライエ
ッチングを行なう場合には、処理用のガスとして例えば
Ｃｌ2 ／Ｏ2 の混合気体やＡｒ等が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＴＣＰ方式のプラズマ発生装置では、ステージ２と対
向する位置に誘電体板４を介して渦巻き状のコイル５か
らなるＲＦアンテナを設置している構造上、中心部と周
辺部でＲＦ誘導磁界の強度が異なり、周辺部に比べ中心
部が強くなりやすい。この為、周辺付近に比べ中心付近
のプラズマ密度やイオン電流密度が高くなり、これらの
空間分布が不均一になるという構造上の欠点がある。プ
ラズマ密度の分布が不均一になるとドライエッチングの
加工精度に悪影響を及ぼす。この点を改良する為、誘電
体板の形状に工夫を加えたＴＣＰ型プラズマ発生装置が
提案されており、例えばＫ．Ｙｏｓｈｉｄａ ｅｔ ａ
ｌ；１９９４ Ｄｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｙｍｐｏｓ
ｉｕｍ １−９，Ｐ４３に開示されている。これは図５
に示す様に、誘電体板４の中心部４ａを周辺部４ｂに比
べ厚くしたものであり、断面凸形状の誘電体板４を真空
チャンバのフレーム１ｂに組み込んである。中心部４ａ
付近の誘電体板厚みを大きくして容量を増やす事によ
り、周辺部に比べ中心部のＲＦ誘導磁界を相対的に弱く
し、結果的にプラズマ密度を均一にしようとする試みで
ある。しかしながら、この方式ではステージ上面と誘電
体板下面との距離が中心部と周辺部で異なる為、その間
に満たされたガスのコンダクタンスやプラズマの電界等
に対し悪影響が生じる。この為、基板の大型化に対応す
るプラズマ発生装置の大口径化には適しているとはいい
難い。従って、この点を改善する方法が切望されてい
る。
たＴＣＰ方式のプラズマ発生装置では、ステージ２と対
向する位置に誘電体板４を介して渦巻き状のコイル５か
らなるＲＦアンテナを設置している構造上、中心部と周
辺部でＲＦ誘導磁界の強度が異なり、周辺部に比べ中心
部が強くなりやすい。この為、周辺付近に比べ中心付近
のプラズマ密度やイオン電流密度が高くなり、これらの
空間分布が不均一になるという構造上の欠点がある。プ
ラズマ密度の分布が不均一になるとドライエッチングの
加工精度に悪影響を及ぼす。この点を改良する為、誘電
体板の形状に工夫を加えたＴＣＰ型プラズマ発生装置が
提案されており、例えばＫ．Ｙｏｓｈｉｄａ ｅｔ ａ
ｌ；１９９４ Ｄｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｙｍｐｏｓ
ｉｕｍ １−９，Ｐ４３に開示されている。これは図５
に示す様に、誘電体板４の中心部４ａを周辺部４ｂに比
べ厚くしたものであり、断面凸形状の誘電体板４を真空
チャンバのフレーム１ｂに組み込んである。中心部４ａ
付近の誘電体板厚みを大きくして容量を増やす事によ
り、周辺部に比べ中心部のＲＦ誘導磁界を相対的に弱く
し、結果的にプラズマ密度を均一にしようとする試みで
ある。しかしながら、この方式ではステージ上面と誘電
体板下面との距離が中心部と周辺部で異なる為、その間
に満たされたガスのコンダクタンスやプラズマの電界等
に対し悪影響が生じる。この為、基板の大型化に対応す
るプラズマ発生装置の大口径化には適しているとはいい
難い。従って、この点を改善する方法が切望されてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明に
かかるプラズマ発生装置は所望のガスを導入可能な真空
チャンバを備えている。この真空チャンバの下部にはス
テージが配置されており、処理対象となる基板を載置可
能である。又、該真空チャンバの天井部には誘電体板が
装着されており、所定の空間を介して該ステージに対向
配置している。該誘電体板の外表面に沿ってコイルが形
成されている。このコイルは渦巻き状の導電体パタンか
らなる。該コイルの中心側端子と周辺側端子との間に高
周波電源が接続しており、該コイルに高周波電力を供給
して真空チャンバ内のガスをプラズマ化する。特徴事項
として、前記コイルは周辺部に位置する導電体パタンに
比較して中心部に位置する導電体パタンの面積が拡大化
されている。例えば、前記コイルは中心部に位置する導
電体パタンが平盤形状を有している。好ましくは、前記
渦巻き状に周回したコイルはその外径寸法に対する中心
部の内径寸法の比が０．４以下に設定されている。かか
る構成を有するＴＣＰ型のプラズマ発生装置は例えば基
板表面のドライエッチングに用いる事ができる。場合に
よっては、該基板の表面を選択的且つ異方的にドライエ
ッチングする過程で形成される凹凸パタンの側壁に対し
て、プラズマ照射により該誘電体板の内表面から飛散し
た物質を保護膜として堆積しつつドライエッチングを行
なう事ができる。
題を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明に
かかるプラズマ発生装置は所望のガスを導入可能な真空
チャンバを備えている。この真空チャンバの下部にはス
テージが配置されており、処理対象となる基板を載置可
能である。又、該真空チャンバの天井部には誘電体板が
装着されており、所定の空間を介して該ステージに対向
配置している。該誘電体板の外表面に沿ってコイルが形
成されている。このコイルは渦巻き状の導電体パタンか
らなる。該コイルの中心側端子と周辺側端子との間に高
周波電源が接続しており、該コイルに高周波電力を供給
して真空チャンバ内のガスをプラズマ化する。特徴事項
として、前記コイルは周辺部に位置する導電体パタンに
比較して中心部に位置する導電体パタンの面積が拡大化
されている。例えば、前記コイルは中心部に位置する導
電体パタンが平盤形状を有している。好ましくは、前記
渦巻き状に周回したコイルはその外径寸法に対する中心
部の内径寸法の比が０．４以下に設定されている。かか
る構成を有するＴＣＰ型のプラズマ発生装置は例えば基
板表面のドライエッチングに用いる事ができる。場合に
よっては、該基板の表面を選択的且つ異方的にドライエ
ッチングする過程で形成される凹凸パタンの側壁に対し
て、プラズマ照射により該誘電体板の内表面から飛散し
た物質を保護膜として堆積しつつドライエッチングを行
なう事ができる。
【０００６】本発明によれば、ＲＦアンテナを構成する
コイルの中心部と周辺部とで渦巻き状導電体パタンの形
状や太さ等を変えている。例えば、中心部付近で導電体
パタンを連続的な盤状にする一方、周辺部付近では離散
的な形状にしている。これにより、周辺部に位置する導
電体パタンに比較して中心部に位置する導電体パタンの
面積が拡大化できる。この様に、中心部で誘電体板と接
する導電体パタンの面積を増やす事により、中心部にお
ける容量結合を周辺部に比べ大きくする。この容量結合
により中心部付近でのＲＦ誘導磁界が周辺部に比べて減
少する為、真空チャンバ内で略均一なプラズマ密度の分
布が得られる。即ち、図５に示した従来例では誘電体板
の厚みを変える事で実現していた結合容量の調整を、本
発明では誘電体板に対するＲＦアンテナの設置面積を変
える事で同様の効果を得ている。従来の方法では誘電体
板の厚みを変えるのでその断面が凸形状となるのに対
し、本発明では誘電体板自体は一定の厚みとなってい
る。従って、ガスのコンダクタンスやプラズマ電界等に
悪影響を与える事なく、大口径でも均一なプラズマを発
生する事が可能になる。なお、導電体パタンを大面積化
する中心部の範囲をどこまでにするかは、基板の構造や
処理の内容によって適宜最適化すれば良い。一般的に
は、コイルの外径寸法に対する中心部の内径寸法の比が
０．４以下に設定する事が好ましい。プラズマ発生装置
の大口径化に伴ないコイルの巻回数が増えるにつれて中
心付近の誘導磁場が強くなるので、その分導電体パタン
を大面積化する範囲を拡大する必要がある。しかしなが
ら、コイルの外径寸法に対する中心部の内径寸法の比が
０．４を超える様になると、ＲＦアンテナ自体の機能に
悪影響が生じる。
コイルの中心部と周辺部とで渦巻き状導電体パタンの形
状や太さ等を変えている。例えば、中心部付近で導電体
パタンを連続的な盤状にする一方、周辺部付近では離散
的な形状にしている。これにより、周辺部に位置する導
電体パタンに比較して中心部に位置する導電体パタンの
面積が拡大化できる。この様に、中心部で誘電体板と接
する導電体パタンの面積を増やす事により、中心部にお
ける容量結合を周辺部に比べ大きくする。この容量結合
により中心部付近でのＲＦ誘導磁界が周辺部に比べて減
少する為、真空チャンバ内で略均一なプラズマ密度の分
布が得られる。即ち、図５に示した従来例では誘電体板
の厚みを変える事で実現していた結合容量の調整を、本
発明では誘電体板に対するＲＦアンテナの設置面積を変
える事で同様の効果を得ている。従来の方法では誘電体
板の厚みを変えるのでその断面が凸形状となるのに対
し、本発明では誘電体板自体は一定の厚みとなってい
る。従って、ガスのコンダクタンスやプラズマ電界等に
悪影響を与える事なく、大口径でも均一なプラズマを発
生する事が可能になる。なお、導電体パタンを大面積化
する中心部の範囲をどこまでにするかは、基板の構造や
処理の内容によって適宜最適化すれば良い。一般的に
は、コイルの外径寸法に対する中心部の内径寸法の比が
０．４以下に設定する事が好ましい。プラズマ発生装置
の大口径化に伴ないコイルの巻回数が増えるにつれて中
心付近の誘導磁場が強くなるので、その分導電体パタン
を大面積化する範囲を拡大する必要がある。しかしなが
ら、コイルの外径寸法に対する中心部の内径寸法の比が
０．４を超える様になると、ＲＦアンテナ自体の機能に
悪影響が生じる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の最良
な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる誘
導結合型プラズマ発生装置を示す模式図である。（Ａ）
は本装置の断面形状を模式的に表わし、（Ｂ）は同じく
本装置の平面形状を模式的に表わしている。なお、図４
に示した従来のプラズマ発生装置と対応する部分には対
応する参照番号を付して理解を容易にしている。図示す
る様に、本プラズマ発生装置は真空チャンバ１を備えて
いる。この真空チャンバ１にはガス供給管９を介して所
望のガスを導入する事ができる。真空チャンバ１の下部
にはステージ２が配置しており、処理対象となる基板３
を載置可能である。このステージ２は下部電極として機
能し、高周波電源８が接続している。なお図示しない
が、ステージ２の内部には冷却機構が組み込まれてい
る。真空チャンバ１の天井部１ａには石英等からなる誘
電体板４が装着されており、所定の空間を介してステー
ジ２に対向配置している。誘電体板４の外表面に沿って
コイル５が形成されておりＲＦアンテナとして機能す
る。このコイル５は渦巻き状に周回した導電体パタン６
ａ，６ｂからなる。このコイル５の中心側端子と周辺側
端子との間に高周波電源７が接続されており、コイル５
に高周波電力を供給して真空チャンバ１内のガスをプラ
ズマ化する。このコイル５は周辺部に位置する外側導電
体パタン６ｂに比較して中心部に位置する内側導電体パ
タン６ａの面積が拡大化されている。具体的には、中心
部に位置する導電体パタン６ａが平盤形状を有してい
る。これに対し、周辺部に位置する導電体パタン６ｂは
コイル５の径方向に沿って離散的に形成されている。渦
巻き状に周回したコイル５はその外径寸法Ｄに対する中
心部の内径寸法ｄの比が０．４以下に設定されている。
この範囲を超えると、コイル５のＲＦアンテナとしての
機能が不十分になる。この様に、本実施形態ではコイル
５の中心付近を平盤形状（具体的には円盤形状）にする
事で内側導電体パタン６ａが誘電体板４と接する面積を
拡大し結合容量を増やしている。これにより、中心付近
でのＲＦ誘導磁界を減らして真空チャンバ１内で略均一
なプラズマ密度の分布を得る様にしている。
な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる誘
導結合型プラズマ発生装置を示す模式図である。（Ａ）
は本装置の断面形状を模式的に表わし、（Ｂ）は同じく
本装置の平面形状を模式的に表わしている。なお、図４
に示した従来のプラズマ発生装置と対応する部分には対
応する参照番号を付して理解を容易にしている。図示す
る様に、本プラズマ発生装置は真空チャンバ１を備えて
いる。この真空チャンバ１にはガス供給管９を介して所
望のガスを導入する事ができる。真空チャンバ１の下部
にはステージ２が配置しており、処理対象となる基板３
を載置可能である。このステージ２は下部電極として機
能し、高周波電源８が接続している。なお図示しない
が、ステージ２の内部には冷却機構が組み込まれてい
る。真空チャンバ１の天井部１ａには石英等からなる誘
電体板４が装着されており、所定の空間を介してステー
ジ２に対向配置している。誘電体板４の外表面に沿って
コイル５が形成されておりＲＦアンテナとして機能す
る。このコイル５は渦巻き状に周回した導電体パタン６
ａ，６ｂからなる。このコイル５の中心側端子と周辺側
端子との間に高周波電源７が接続されており、コイル５
に高周波電力を供給して真空チャンバ１内のガスをプラ
ズマ化する。このコイル５は周辺部に位置する外側導電
体パタン６ｂに比較して中心部に位置する内側導電体パ
タン６ａの面積が拡大化されている。具体的には、中心
部に位置する導電体パタン６ａが平盤形状を有してい
る。これに対し、周辺部に位置する導電体パタン６ｂは
コイル５の径方向に沿って離散的に形成されている。渦
巻き状に周回したコイル５はその外径寸法Ｄに対する中
心部の内径寸法ｄの比が０．４以下に設定されている。
この範囲を超えると、コイル５のＲＦアンテナとしての
機能が不十分になる。この様に、本実施形態ではコイル
５の中心付近を平盤形状（具体的には円盤形状）にする
事で内側導電体パタン６ａが誘電体板４と接する面積を
拡大し結合容量を増やしている。これにより、中心付近
でのＲＦ誘導磁界を減らして真空チャンバ１内で略均一
なプラズマ密度の分布を得る様にしている。
【０００８】次に、図２を参照して、図１に示したプラ
ズマ発生装置を用いたドライエッチング方法を詳細に説
明する。（Ａ）はドライエッチング処理前の基板の断面
構造を示し、（Ｂ）はドライエッチング処理後の基板の
断面構造を模式的に表わしている。図示する様に、基板
３は８インチサイズのシリコンウェハ３１を母材として
いる。シリコンウェハ３１の表面はＳｉＯ2 からなる下
地膜３２で被覆されている。その上にはＰｏｌｙＳｉ膜
３３およびＷＳｉx 膜３４が２層に重ねて成膜されてい
る。さらにその上には予め所定の形状にパタニングされ
たフォトレジスト３５が形成されている。
ズマ発生装置を用いたドライエッチング方法を詳細に説
明する。（Ａ）はドライエッチング処理前の基板の断面
構造を示し、（Ｂ）はドライエッチング処理後の基板の
断面構造を模式的に表わしている。図示する様に、基板
３は８インチサイズのシリコンウェハ３１を母材として
いる。シリコンウェハ３１の表面はＳｉＯ2 からなる下
地膜３２で被覆されている。その上にはＰｏｌｙＳｉ膜
３３およびＷＳｉx 膜３４が２層に重ねて成膜されてい
る。さらにその上には予め所定の形状にパタニングされ
たフォトレジスト３５が形成されている。
【０００９】（Ａ）に示した基板３をステージ２の上に
載置し、真空チャンバ１に処理用のガスを導入すると共
に、コイル５に給電しガスをプラズマ化して基板３に照
射した。これにより、（Ｂ）に示す様にフォトレジスト
３５をマスクとしてＷＳｉx膜３４およびＰｏｌｙＳｉ
膜３３を異方的にドライエッチングする事ができた。８
インチウェハ３１の全面に渡って均一に良好な異方性形
状が得られた。なお、このドライエッチング処理では２
層の膜３４，３３に対応して処理条件を２段階で切り換
えている。第１段階ではガス種としてＣｌ2 ／Ｏ2 の混
合気体を用い、８５／１５sccmの流量比で真空チャンバ
１に導入した。真空チャンバ１の圧力を１０mTorr に設
定した。高周波電源７から供給する高周波電力は１５０
０Wattに設定した。又、ステージ２側に印加されるＲＦ
バイアスは１００Wattに設定した。なお、基板３の温度
は５０℃に保持した。続く第２段階ではガス種として同
じくＣｌ2 ／Ｏ2 の混合気体を用い、８５／１５sccmの
流量比でチャンバ１に導入した。真空チャンバ１の圧力
は１０mTorr に設定した。コイル５に供給する高周波電
力は１５００Wattに設定し、ステージ２に印加するＲＦ
バイアスは２０Wattに設定した。基板３の温度は同じく
５０℃に保持した。なお、本例では（Ｂ）に示す様に、
基板３の表面を選択的且つ異方的にドライエッチングす
る過程で形成される凹凸パタンの側壁３６に対して、プ
ラズマ照射により誘電体板４の内表面から飛散した物質
（ＳｉＯｘ）を保護膜として堆積しつつドライエッチン
グを行なっている。この側壁保護膜は側壁３６とプラズ
マとの間の化学反応を抑制してサイドエッチング等を防
ぐ効果がある。これにより、フォトレジスト３５のパタ
ンとドライエッチングされた凹凸パタンとの間の寸法変
換差を限りなく抑制する事が可能である。
載置し、真空チャンバ１に処理用のガスを導入すると共
に、コイル５に給電しガスをプラズマ化して基板３に照
射した。これにより、（Ｂ）に示す様にフォトレジスト
３５をマスクとしてＷＳｉx膜３４およびＰｏｌｙＳｉ
膜３３を異方的にドライエッチングする事ができた。８
インチウェハ３１の全面に渡って均一に良好な異方性形
状が得られた。なお、このドライエッチング処理では２
層の膜３４，３３に対応して処理条件を２段階で切り換
えている。第１段階ではガス種としてＣｌ2 ／Ｏ2 の混
合気体を用い、８５／１５sccmの流量比で真空チャンバ
１に導入した。真空チャンバ１の圧力を１０mTorr に設
定した。高周波電源７から供給する高周波電力は１５０
０Wattに設定した。又、ステージ２側に印加されるＲＦ
バイアスは１００Wattに設定した。なお、基板３の温度
は５０℃に保持した。続く第２段階ではガス種として同
じくＣｌ2 ／Ｏ2 の混合気体を用い、８５／１５sccmの
流量比でチャンバ１に導入した。真空チャンバ１の圧力
は１０mTorr に設定した。コイル５に供給する高周波電
力は１５００Wattに設定し、ステージ２に印加するＲＦ
バイアスは２０Wattに設定した。基板３の温度は同じく
５０℃に保持した。なお、本例では（Ｂ）に示す様に、
基板３の表面を選択的且つ異方的にドライエッチングす
る過程で形成される凹凸パタンの側壁３６に対して、プ
ラズマ照射により誘電体板４の内表面から飛散した物質
（ＳｉＯｘ）を保護膜として堆積しつつドライエッチン
グを行なっている。この側壁保護膜は側壁３６とプラズ
マとの間の化学反応を抑制してサイドエッチング等を防
ぐ効果がある。これにより、フォトレジスト３５のパタ
ンとドライエッチングされた凹凸パタンとの間の寸法変
換差を限りなく抑制する事が可能である。
【００１０】図３は本発明にかかるＴＣＰ型プラズマ発
生装置の他の実施形態を示す模式的な断面図である。図
１に示した実施形態と対応する部分には対応する参照番
号を付して理解を容易にしている。本実施形態は特に３
００mmサイズのウェハ用に設計された大型プラズマ発生
装置である。本例では中心部に位置する内側導電体パタ
ン６ａを円盤形状とする一方、周辺部に位置する外側導
電体パタン６ｂを径方向に沿って離散的に配置した形状
にしている。加えて、円盤形状を有する内側導電体パタ
ン６ａの回りに、平板状の中間導電体パタン６ｃを一周
回させている。換言すると、コイル５の導電体パタンは
内側から外側に向かって順次幅寸法が小さくなってい
る。本例では内側導電体パタン６ａと中間導電体パタン
６ｃを含む範囲が中心部とされその内径寸法がｄで表わ
されている。一方、コイル５の外径寸法はＤで表わされ
ている。好ましくは、ｄ／Ｄの比は０．４以下に設定さ
れている。
生装置の他の実施形態を示す模式的な断面図である。図
１に示した実施形態と対応する部分には対応する参照番
号を付して理解を容易にしている。本実施形態は特に３
００mmサイズのウェハ用に設計された大型プラズマ発生
装置である。本例では中心部に位置する内側導電体パタ
ン６ａを円盤形状とする一方、周辺部に位置する外側導
電体パタン６ｂを径方向に沿って離散的に配置した形状
にしている。加えて、円盤形状を有する内側導電体パタ
ン６ａの回りに、平板状の中間導電体パタン６ｃを一周
回させている。換言すると、コイル５の導電体パタンは
内側から外側に向かって順次幅寸法が小さくなってい
る。本例では内側導電体パタン６ａと中間導電体パタン
６ｃを含む範囲が中心部とされその内径寸法がｄで表わ
されている。一方、コイル５の外径寸法はＤで表わされ
ている。好ましくは、ｄ／Ｄの比は０．４以下に設定さ
れている。
【００１１】図３に示したプラズマ発生装置を用いて、
図２の（Ａ）に示した基板のドライエッチング処理を行
なった。なお、この装置では１２インチサイズのウェハ
を対象とした。ドライエッチングの結果、１２インチサ
イズの基板上に良好な異方性形状のパタンを作成する事
ができた。このドライエッチングも先の例と同様に２段
階で行なっている。第１段階では、ガス種としてＣｌ2
／Ｏ2 の混合気体を用い、４５０／５０sccmの流量比で
真空チャンバに導入した。真空チャンバの圧力は１０mT
orr に設定した。コイルに供給する高周波電力は１５０
０Wattである。ステージに印加するＲＦバイアスは１０
０Wattである。基板温度は５０℃に設定した。第２段階
では、ガス種としてＣｌ2 ／Ｏ2 の混合気体を用い、４
５０／５０sccmの流量比で真空チャンバに導入した。真
空チャンバの圧力は１０mTorr である。コイルに印加す
る高周波電力は１５００Wattであり、ステージに印加す
るＲＦバイアスは２０Wattである。基板温度は５０℃に
制御した。以上、本発明を２つの実施形態に基づいて具
体的に説明したが、本発明は当然の事ながらこれらの実
施形態に限定されるものではなく、装置構造や基板構造
等発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜選択可能な事はい
うまでもない。
図２の（Ａ）に示した基板のドライエッチング処理を行
なった。なお、この装置では１２インチサイズのウェハ
を対象とした。ドライエッチングの結果、１２インチサ
イズの基板上に良好な異方性形状のパタンを作成する事
ができた。このドライエッチングも先の例と同様に２段
階で行なっている。第１段階では、ガス種としてＣｌ2
／Ｏ2 の混合気体を用い、４５０／５０sccmの流量比で
真空チャンバに導入した。真空チャンバの圧力は１０mT
orr に設定した。コイルに供給する高周波電力は１５０
０Wattである。ステージに印加するＲＦバイアスは１０
０Wattである。基板温度は５０℃に設定した。第２段階
では、ガス種としてＣｌ2 ／Ｏ2 の混合気体を用い、４
５０／５０sccmの流量比で真空チャンバに導入した。真
空チャンバの圧力は１０mTorr である。コイルに印加す
る高周波電力は１５００Wattであり、ステージに印加す
るＲＦバイアスは２０Wattである。基板温度は５０℃に
制御した。以上、本発明を２つの実施形態に基づいて具
体的に説明したが、本発明は当然の事ながらこれらの実
施形態に限定されるものではなく、装置構造や基板構造
等発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜選択可能な事はい
うまでもない。
【００１２】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、Ｔ
ＣＰ型プラズマ発生装置において、ＲＦアンテナとして
機能する渦巻き状コイルの中心付近を周辺付近に比べ大
面積化する事で結合容量を増加している。これにより、
中心付近でのＲＦ誘導磁界を減らし、真空チャンバ内で
略均一なプラズマ密度を得る事ができる。本発明の採用
によって、基板の大型化に対応して装置を大口径化して
も均一なプラズマを得る事ができ、寸法変換差の殆どな
いドライエッチングを実現する事が可能である。
ＣＰ型プラズマ発生装置において、ＲＦアンテナとして
機能する渦巻き状コイルの中心付近を周辺付近に比べ大
面積化する事で結合容量を増加している。これにより、
中心付近でのＲＦ誘導磁界を減らし、真空チャンバ内で
略均一なプラズマ密度を得る事ができる。本発明の採用
によって、基板の大型化に対応して装置を大口径化して
も均一なプラズマを得る事ができ、寸法変換差の殆どな
いドライエッチングを実現する事が可能である。
【図１】本発明にかかるプラズマ発生装置の実施形態を
示す断面図および平面図である。
示す断面図および平面図である。
【図２】図１に示したプラズマ発生装置を用いて行なわ
れるドライエッチング方法を示す工程図である。
れるドライエッチング方法を示す工程図である。
【図３】本発明にかかるプラズマ発生装置の他の実施形
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図４】従来のプラズマ発生装置の一例を示す断面図お
よび平面図である。
よび平面図である。
【図５】従来のプラズマ発生装置に組み込まれる誘電体
板の一例を示す模式的な部分断面図である。
板の一例を示す模式的な部分断面図である。
１…真空チャンバ、２…ステージ、３…基板、４…誘電
体板、５…コイル、６ａ…内側導電体パタン、６ｂ…外
側導電体パタン、７…高周波電源、８…高周波電源、９
…ガス供給管
体板、５…コイル、６ａ…内側導電体パタン、６ｂ…外
側導電体パタン、７…高周波電源、８…高周波電源、９
…ガス供給管
Claims (5)
- 【請求項１】 所望のガスを導入可能な真空チャンバ
と、該真空チャンバの下部に配置され処理対象となる基
板を載置可能なステージと、該真空チャンバの天井部に
装着され所定の空間を介して該ステージに対向配置した
誘電体板と、該誘電体板の外表面に沿って形成された渦
巻き状の導電体パタンからなるコイルと、該コイルの中
心側端子と周辺側端子との間に高周波電力を供給して真
空チャンバ内のガスをプラズマ化する高周波電源とを備
えたプラズマ発生装置において、 前記コイルは、周辺部に位置する導電体パタンに比較し
て中心部に位置する導電体パタンの面積が拡大化されて
いる事を特徴とするプラズマ発生装置。 - 【請求項２】 前記コイルは、中心部に位置する導電体
パタンが平盤形状を有する事を特徴とする請求項１記載
のプラズマ発生装置。 - 【請求項３】 前記渦巻き状に周回したコイルはその外
径寸法に対する中心部の内径寸法の比が０．４以下に設
定されている事を特徴とする請求項１記載のプラズマ発
生装置。 - 【請求項４】 真空チャンバの下部に配置したステー
ジ、真空チャンバの天井部に装着された誘電体板、該誘
電体板の外表面に沿って形成された渦巻き状の導電体パ
タンからなりその中心部の面積が周辺部に比較して拡大
化されたコイル、および該コイルに供電する高周波電源
を備えたプラズマ発生装置を用いてドライエッチングを
行なう方法であって、 処理対象となる基板を該ステージの上に載置する手順
と、該真空チャンバに処理用のガスを導入する手順と、
該コイルに供電し該ガスをプラズマ化して該基板に照射
する手順とを行なうドライエッチング方法。 - 【請求項５】 該基板の表面を選択的且つ異方的にドラ
イエッチングする過程で形成される凹凸パタンの側壁に
対してプラズマ照射により該誘電体板の内表面から飛散
した物質を保護膜として堆積しつつドライエッチングを
行なう事を特徴とする請求項４記載のドライエッチング
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15302096A JP3430801B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | プラズマ発生装置およびこれを用いたドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15302096A JP3430801B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | プラズマ発生装置およびこれを用いたドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09321029A true JPH09321029A (ja) | 1997-12-12 |
| JP3430801B2 JP3430801B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=15553213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15302096A Expired - Fee Related JP3430801B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | プラズマ発生装置およびこれを用いたドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3430801B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040021809A (ko) * | 2002-09-04 | 2004-03-11 | 삼성전자주식회사 | 부위별로 단면적이 다른 안테나를 구비한 유도결합플라즈마 발생장치 |
| KR100528463B1 (ko) * | 2001-11-30 | 2005-11-15 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 코일 |
| KR100555853B1 (ko) * | 2003-06-26 | 2006-03-03 | 어댑티브프라즈마테크놀로지 주식회사 | 균일한 플라즈마 발생을 위한 코일 구조 및 이를 이용한플라즈마 챔버 |
| JP2007520047A (ja) * | 2004-01-28 | 2007-07-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 大規模誘導結合プラズマ源用の小型な分布型誘導素子 |
| JP2008513993A (ja) * | 2004-09-14 | 2008-05-01 | アダプティーブ プラズマ テクノロジー コープ | 適応型プラズマソース及びこれを用いた半導体ウェハー処理方法 |
| CN102595760A (zh) * | 2011-01-10 | 2012-07-18 | 丽佳达普株式会社 | 等离子体处理设备 |
| WO2018056048A1 (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | コイル、リアクトル、及びコイルの設計方法 |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP15302096A patent/JP3430801B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100528463B1 (ko) * | 2001-11-30 | 2005-11-15 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 코일 |
| KR20040021809A (ko) * | 2002-09-04 | 2004-03-11 | 삼성전자주식회사 | 부위별로 단면적이 다른 안테나를 구비한 유도결합플라즈마 발생장치 |
| KR100555853B1 (ko) * | 2003-06-26 | 2006-03-03 | 어댑티브프라즈마테크놀로지 주식회사 | 균일한 플라즈마 발생을 위한 코일 구조 및 이를 이용한플라즈마 챔버 |
| JP2007520047A (ja) * | 2004-01-28 | 2007-07-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 大規模誘導結合プラズマ源用の小型な分布型誘導素子 |
| JP2008513993A (ja) * | 2004-09-14 | 2008-05-01 | アダプティーブ プラズマ テクノロジー コープ | 適応型プラズマソース及びこれを用いた半導体ウェハー処理方法 |
| CN102595760A (zh) * | 2011-01-10 | 2012-07-18 | 丽佳达普株式会社 | 等离子体处理设备 |
| KR101246857B1 (ko) * | 2011-01-10 | 2013-03-25 | 엘아이지에이디피 주식회사 | 플라즈마 처리장치 |
| WO2018056048A1 (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | コイル、リアクトル、及びコイルの設計方法 |
| JP2018049957A (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | コイル、リアクトル、及びコイルの設計方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3430801B2 (ja) | 2003-07-28 |
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