JPH10147893A - プラズマエッチング方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ発生部における活性種ガスの噴射口
と被エッチング物の表面との距離を変化させることがで
きるようにして、平坦化処理作業時間の短縮化と設備コ
ストの低減化とを図ったプラズマエッチング方法及びそ
の装置を提供する。 【解決手段】 プラズマ発生器２における一定口径の噴
射口２０ａをウエハ１１０の所望の凸部に対向させ、活
性種ガスであるＦガスＧを噴射口２０ａから凸部に噴射
してエッチングする。このとき、噴射口２０ａとウエハ
１１０の凸部との距離をＺ駆動機構４によって変えるこ
とで、凸部の大きさに対応したエッチング領域を確保
し、ウエハ１１０の効率的な平坦化を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被エッチング物
の表面の凸部分を局所的にエッチングするプラズマエッ
チング方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハなどの被エッチング物の
表面をエッチングする技術として、被エッチング物をプ
ラズマ励起した活性種ガス中にさらして、その表面全体
を研削，研磨する技術や、マスクによって保護された部
分以外を活性種ガスでエッチングして回路パターンを形
成する技術が数多く考案されている。

【０００３】近年では、被エッチング物の表面全体をエ
ッチングする技術に替えて、シリコンウエハやＳＯＩ
（シリコン・オン・インシュレータ）などの被エッチン
グ物の表面上にある凸部に対して、局所的なエッチング
を行い、被エッチング物を薄くしたり（シンニング）、
表面を平坦化して、ＴＴＶ（Total Thickness Variatio
n）やＬＴＶ（Local Thickness Variation）といった形
状変動を改善する技術が考案されている（例えば、特開
平６−５５７１号公報記載の技術）。

【０００４】図１４は、このような従来の技術の原理を
示す概略図である。図１４において、符号１００がプラ
ズマ発生部であり、プラズマ発生部１００で発生したプ
ラズマ中の活性種ガスＧを、ノズル１０１の開口１０２
から被エッチング物としてのウエハ１１０の表面に噴射
する。ウエハ１１０はステージ１２０上に載置固定され
ており、ステージ１２０を水平方向に移動させること
で、ウエハ１１０の凸部１１１を開口１０２の真下に導
く。これにより、活性種ガスＧをノズル１０１から凸部
１１１に噴射し、凸部１１１を局所的にエッチングする
ことで、ウエハ１１０の表面を平坦化する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の技術では、次のような問題があった。ウエハ１１０上
の凸部１１１の大きさは様々であり、例えば、８インチ
シリコンウエハでは、中央付近が高く周辺部が低い一つ
の大きな山型になっているものや、逆に、周辺部が高く
中央付近が低くなっているすり鉢型のものや、裾野の大
きさが直径数ｍｍ程度の小さな凹凸が多数存在するもの
や、さらに、それらが重畳し又は混在した状態のものが
ある。このように、ウエハ１１０上の凸部１１１の大き
さは一つでなく、多種多様である。

【０００６】ところで、活性種ガスＧがノズル１０１か
ら噴射されることから、ノズル１０１の開口１０２の口
径Ｄとエッチングされる領域の径とは同程度の大きさで
あり、その領域部分が活性種ガスＧによって均一にエッ
チングされる。このため、大きさが異なる多数の凸部１
１１を有したウエハ１１０をエッチングする場合には、
図１５に示すように、開口１０２の口径Ｄを最小の凸部
１１１ａの径に合わせて設定しておかなければならな
い。開口１０２の口径Ｄを大きな凸部１１１ｂの径に合
わせて設定しておくと、小さな凸部１１１ａをエッチン
グする際に、周辺の凹部１１２までエッチングしてしま
うからである。しかしながら、このように開口１０２の
口径Ｄを最小の凸部１１１ａの径に合わせた技術では、
大きな凸部１１１ｂをエッチングする際に、数回〜数１
０回の処理が必要となり、平坦化処理作業に長時間を要
することとなる。

【０００７】したがって、上記従来の技術を用いて平坦
化処理を短時間に行うには、図１６に示すように、各処
理室Ａ，Ｂに、口径Ｄの大きさが異なるプラズマ発生部
１００−１，１００−２を設け、ウエハ１１０をプラズ
マ発生部１００−１，１００−２で順にエッチングしな
ければならない。例えば、ノズル１０１の口径Ｄが３０
ｍｍのプラズマ発生部１００−１を備えた処理室Ａと、
ノズル１０１の口径Ｄが７ｍｍのプラズマ発生部１００
−２を備えた処理室Ｂとを構築し、ウエハ１１０をまず
処理室Ａに供給して、径が３０ｍｍ以上の大きな凸部１
１１ｂをプラズマ発生部１００−１でエッチングした
後、そのウエハ１１０を処理室Ｂへ搬送して、３０ｍｍ
より小さい径の凸部１１１ａをプラズマ発生部１００−
２でエッチングする。しかし、このような技術では、確
かに平坦化処理時間が短縮されるが、プラズマ発生部１
００−１，１００−２を備えた二つの処理室Ａ，Ｂが必
要となり、設備コストが高くつくこととなる。 さら
に、ウエハ１１０を処理室Ａから処理室Ｂに搬送しなけ
ればならず、その分処理時間が長くなる。

【０００８】この発明は上述した課題を解決するために
なされたもので、プラズマ発生部における活性種ガスの
噴射口と被エッチング物の表面との距離を変化させるこ
とができるようにして、平坦化処理作業時間の短縮化と
設備コストの低減化とを図ったプラズマエッチング方法
及びその装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、プラズマ発生部における一定口
径の噴射口を被エッチング物の所定の凸部に対向させ、
活性種ガスを上記噴射口から上記凸部に噴射してエッチ
ングすることで、上記凸部を平坦化するプラズマエッチ
ング方法において、上記噴射口と上記凸部との距離を変
えることで、上記凸部の大きさに対応したエッチング領
域を確保する構成とした。かかる構成により、プラズマ
発生部における一定口径の噴射口から活性種ガスを凸部
に噴射してエッチングすることで、凸部を平坦化するこ
とができる。この際、大きな凸部の場合には、噴射口と
凸部との距離を大きくし、また、小さな凸部の場合に
は、噴射口と凸部との距離を小さくして、大きな及び小
さな凸部に対応したエッチング領域を確保することで、
これらの凸部を平坦化することができる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載のプラ
ズマエッチング方法において、上記凸部の大きさに応じ
て、上記活性種ガスの噴射時間を制御する構成とした。
かかる構成により、活性種ガスの噴射時間を長くするこ
とで、大きな凸部を確実に平坦化することができ、ま
た、活性種ガスの噴射時間を短くすることで、小さな凸
部を無駄なく確実に平坦化することができる。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１に記載のプラ
ズマエッチング方法において、上記凸部の大きさに応じ
て、上記活性種ガスの密度を制御する構成とした。かか
る構成により、活性種ガスの密度を大きくすることで、
大きな凸部を短時間で平坦化することができ、また、活
性種ガスの密度を小さくすることで、小さな凸部を確実
に平坦化することができる。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１に記載のプラ
ズマエッチング方法において、上記噴射口から噴射され
る活性種ガスの周囲に、水素ガスを供給する構成とし
た。かかる構成により、凸部の外側に広がった活性種ガ
スが水素と反応するので、凸部以外のエッチングが防止
される。

【００１３】また、請求項５の発明のプラズマエッチン
グ装置は、プラズマ励起した活性種ガスを噴射する一定
口径の噴射口を有したプラズマ発生部と、上記プラズマ
発生部の噴射口と、この噴射口に対向する被エッチング
物の凸部との距離を変化させる距離可変部と、上記距離
可変部の距離変化動作を上記凸部の大きさに応じて制御
する第１の制御部とを具備する構成とした。かかる構成
により、プラズマ発生部の噴射口に対向する被エッチン
グ物の凸部が大きい場合には、第１の制御部が距離可変
部を制御して、噴射口と凸部との距離を大きくする。す
ると、噴射口からの活性種ガスが広く拡散して凸部全体
に至り、活性種ガスによって大きな凸部を平坦化するこ
とができる。また、凸部が小さい場合には、噴射口と凸
部との距離を小さくするので、活性種ガスの拡散は小さ
くなり、活性種ガスは小さな凸部にのみ至る。

【００１４】請求項６の発明は、請求項５に記載のプラ
ズマエッチング装置において、上記凸部の大きさに応じ
て、上記活性種ガスの噴射時間を制御する第２の制御部
を設けた構成としてある。かかる構成により、第２の制
御部が、大きい凸部に対して、活性種ガスの噴射時間を
長くし、小さい凸部に対して、噴射時間が短くする。

【００１５】請求項７の発明は、請求項５に記載のプラ
ズマエッチング装置において、上記凸部の大きさに応じ
て、上記活性種ガスの密度を制御する第３の制御部を設
けた構成としてある。かかる構成により、第３の制御部
が、大きい凸部に対して、活性種ガスの密度を大きく
し、小さい凸部に対して、噴射密度を小さくする。

【００１６】請求項８の発明は、請求項５に記載のプラ
ズマエッチング方法において、上記噴射口から噴射され
る活性種ガスの周囲に、水素ガスを供給する構成とし
た。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は、この発明の第１の実施形態
に係るプラズマエッチング装置の構成図である。このプ
ラズマエッチング装置は、処理室である真空容器１の上
部に取り付けられたプラズマ発生器２（プラズマ発生
部）と、真空容器１内部に設けられたＸ−Ｙ駆動機構３
と、真空容器１の下側に設けられたＺ駆動機構４（距離
可変部）と、制御器５（第１及び第２制御部）とを具備
している。

【００１８】プラズマ発生器２は、導管２０と、供給管
２１を通じて導管２０に供給するガスを収納したボンベ
２２−１，２２−２，２２−３と、導管２０の外側に取
り付けられたマイクロ波発振器２３とを有している。具
体的には、導管２０が、真空容器１の上部に固定されて
おり、その口径Ｄの噴射口２０ａをステージ３０側に向
けている。そして、ボンベ２２−１，２２−２，２２−
３には、ＳＦ6（六ふっ化硫黄），Ｏ2（酸素），Ａr
（アルゴン）の各ガスが収納されている。また、マイク
ロ波発振器２３は、マグネトロンなどで形成されてお
り、マイクロ波を導管２０内のプラズマ領域に向けて所
定のパワーで照射することができる。これにより、所定
の組成比のＳＦ6とＯ2とＡrとの混合ガスを導管２０内
に供給し、マイクロ波発振器２３によって、所定パワー
のマイクロ波を導管２０内のプラズマ発生領域に照射す
ると、活性種ガスであるＦガスＧを含んだプラズマが発
生し、ＦガスＧが下流に流れる。すなわち、導管２０
は、ＦガスＧを噴射口２０ａから被エッチング物である
ウエハ１１０の表面に向けて噴射し、ウエハ１１０をエ
ッチングする。このような導管２０の外側には、排気管
２４が取り付けられており、ＦガスＧのエッチングで生
じた不要なエッチング生成物を、真空ポンプ２４ａによ
って真空容器１の外部に排出するようになっている。

【００１９】また、真空容器１の外側には、真空容器１
内に供給する水素ガスが収納されたボンベ２２−４が設
けられており、真空容器１内を水素ガスの雰囲気にする
ようになっている。

【００２０】Ｘ−Ｙ駆動機構３は、ステージ３０を図示
しないサーボモータでＸ−Ｙ方向（図１の左右方向及び
図１の紙面に垂直な方向）に移動させることができる周
知の機構である。また、Ｚ駆動機構４は、Ｘ−Ｙ駆動機
構３をＺ方向（図１の上下方向）に移動させて、導管２
０の噴射口２０ａとウエハ１１０との間の距離を変化さ
せることができる周知の移動機構であり、直線導入機４
０とモータ４２とを有している。具体的には、直線導入
機４０が真空容器１の下面に固着された支持部４１で固
定され、その軸４０ａの上部がＸ−Ｙ駆動機構３に連結
されている。そして、このような直線導入機４０に、制
御器５によって制御されるモータ４２の回転軸４２ａが
連結されている。これにより、モータ４２を駆動して、
回転軸４２ａを一方向に回転させると、回転軸４２ａに
連結された直線導入機４０が回転軸４２ａの回転動作を
軸４０ａの上昇動作に変換する。このとき、軸４０ａの
上部がＸ−Ｙ駆動機構３に連結されているので、Ｘ−Ｙ
駆動機構３０が持ち上げられ、ステージ３０がこのＸ−
Ｙ駆動機構３と一体に上昇して、ウエハ１１０が噴射口
２０ａに近づく。また、回転軸４２ａを逆方向に回転さ
せることにより、ステージ３０が下降し、ウエハ１１０
が噴射口２０ａから離れる。なお、直線導入機４０の軸
４０ａの昇降動時に発塵が生じた場合には、真空容器１
に取り付けられている真空ポンプ１０によって外部に排
出されるようになっている。

【００２１】制御器５は、上記したＸ−Ｙ駆動機構３及
びＺ駆動機構４を制御するための機器である。この制御
器５は、図２に示すように、ＣＰＵ５０と、ＣＰＵ５０
にバス接続されたドライバ５１，ＲＯＭ５２，ＲＡＭ５
３とを備え、インターフェース５４（図２中「ＩＦ」と
記す）を介してＸ−Ｙ駆動機構３とＺ駆動機構４とに接
続されている。

【００２２】ドライバ５１は、フロッピィディスクや光
磁気ディスクなどの記録媒体５５のデータを再生可能な
駆動装置であり、このドライバ５１に使用される記録媒
体５５には、ウエハ１１０の表面に存在する各凸部のデ
ータが予め収納されている。図３は、記録媒体５５に収
納された凸部のデータを示す概略図である。Ｎ個の凸部
がウエハ１１０の表面に存在する場合には、各凸部の位
置データと大きさを示す広がり及び高さデータとを予め
測定して、記録媒体５５に収納しておく。具体的には、
図３の（ａ）に示すように、ｎ（≦Ｎ）番目の凸部１１
１については、その位置をＸ−Ｙ座標で示す位置データ
Ｐnと、一点鎖線で示す基準面Ｂ１に最も近い等高線の
径を示す広がりデータＬnと、凸部１１１の高さをＺ座
標で示す高さデータＨnとを、一つのレコードとして記
録する。図３の（ｂ）に示すように、このようなレコー
ドを１〜Ｎ番目の凸部１１１について記録媒体５５に記
録しておく。

【００２３】ＣＰＵ５０は、ＲＡＭ５３を介して読み取
った記録媒体５５内のデータに基づいて、Ｘ−Ｙ駆動機
構３を制御するＸ−Ｙ制御信号Ｃ１とＺ駆動機構４を制
御するＺ制御信号Ｃ２とを、Ｘ−Ｙ駆動機構３とＺ駆動
機構４とに出力する機能を有している。このようなＣＰ
Ｕ５０の実行プログラムはＲＯＭ５２に格納されてお
り、ＣＰＵ５０はこの実行プログラムに基づいて種々の
制御を行う。

【００２４】図４は、制御器５の制御フローチャート図
である。図４に示すように、制御器５は、Ｘ−Ｙ駆動機
構３とＺ駆動機構４とを制御して、１番目〜Ｎ番目の凸
部１１１を順に処理するようになっている。具体的に
は、ｎ番目の凸部１１１のレコードから位置データＰn
を読み込んで（ステップＳ１，Ｓ２）、この凸部１１１
が図１に示す噴射口２０ａの真下に来るように、Ｘ−Ｙ
駆動機構３を高速に制御するＸ−Ｙ制御信号Ｃ１を出力
する（ステップＳ３）。そして、広がりデータＬnを読
み込み、広がりデータＬnが基準値Ｌ0より大きいか否か
を判断する（ステップＳ４）。広がりデータＬnが基準
値Ｌ0より大きいときは、噴射口２０ａと基準面Ｂ１と
の距離が第１設定値Ｚ0になるように、Ｚ駆動機構４を
制御するＺ制御信号Ｃ２を出力し（ステップＳ４のＹＥ
Ｓ，Ｓ５）、広がりデータＬnが基準値Ｌ0以下のときに
は、噴射口２０ａと基準面Ｂ１との距離が第２設定値Ｚ
0´（＜Ｚ0）になるように制御するＺ制御信号Ｃ２を出
力する（ステップＳ４のＮＯ，Ｓ１１）。なお、図５に
示すように、基準値Ｌ0は、基準面Ｂ１からの噴射口２
０ａの高さが第１設定値Ｚ0のときにおけるＦガスＧの
拡散領域の径値であり、エッチング領域を示す。また、
基準値Ｌ0´は、高さが第２設定値Ｚ0´のときにおける
ＦガスＧの拡散領域の径値であり、エッチング領域を示
す。これらの基準値は予め実験などで求められている。
そして、制御器５は、図４に示すように、高さデータＨ
nを読み込み、高さデータＨnにほぼ比例した滞在時間Ｔ
nを演算し、当該凸部１１１をこの滞在時間Ｔnだけ噴射
口２０ａの真下に静止させておく（ステップＳ６，Ｓ
７）。すなわち、凸部１１１の大きさに応じて、噴射口
２０ａから噴射されるＦガスＧの噴射時間を制御すると
同様の処理を行う。ところで、噴射口２０ａが第１設定
値Ｚ0の高さにある場合には、そのエッチング領域の径
値は基準値Ｌ0である。したがって、図６に示すよう
に、凸部１１１の広がりＬnが基準値Ｌ0よりも大きい
と、凸部１１１の周縁部が大きく残るおそれがある。そ
こで、制御器５は、滞在時間Ｔn経過後に、凸部１１１
をＸ軸方向及びＹ軸方向にＬ＝（Ｌn−Ｌ0）／２だけ揺
動させるＸ−Ｙ制御信号Ｃ１を出力する（ステップＳ
８）。また、噴射口２０ａが第２設定値Ｚ0´の高さに
ある場合には、凸部１１１をＬ＝（Ｌn−Ｌ0´）／２だ
け揺らすＸ−Ｙ制御信号Ｃ１を出力する。しかる後、図
４に示すように、当該ｎ番目の凸部１１１が最後の凸部
１１１か否か判断する（ステップＳ９）。そして、当該
凸部１１１が最後のものでない場合には、次の凸部１１
１を対象として、その位置データＰnを読み込み、Ｘ−
Ｙ駆動機構３を高速制御して、次の凸部１１１を速やか
に噴射口２０ａの真下に移動させ、以後、上記と同様の
処理を実行する（ステップＳ９のＮＯ，Ｓ１０，Ｓ２，
Ｓ３）。また、当該ｎ番目の凸部１１１が最後のもので
ある場合には、処理を終了する（ステップＳ９のＹＥ
Ｓ）。

【００２５】次に、この実施形態のプラズマエッチング
装置が示す動作について説明する。なお、この動作は、
請求項１及び請求項２のプラズマエッチング方法を具体
的に達成するものでもある。ここでは、理解を容易にす
るため、図７に示すように、４個の凸部１１１−１〜１
１１−４を有したシリコンウエハ１１０を平坦化する動
作について説明する。このシリコンウエハ１１０を測定
したところ、凸部１１１−１〜１１１−４の各レコード
は、（Ｐ1，Ｌ1，Ｈ1）、（Ｐ2，Ｌ2，Ｈ2）、（Ｐ3，
Ｌ3，Ｈ3）、（Ｐ4，Ｌ4，Ｈ4）であり、Ｌ1＞Ｌ0、Ｌ2
＝Ｌ0、Ｌ0＞Ｌ3＞基準値Ｌ0´、Ｌ４＝Ｌ0´であった
とする。

【００２６】まず、このようなレコードを収納した記録
媒体５５を、図２に示すように、制御器５のドライバ５
１にセットし、図１に示すプラズマ発生器２と制御器５
とを駆動させると、ＦガスＧが口径Ｄの噴射口２０ａか
ら１１１０側に噴射されると共に、凸部１１１−１のレ
コードから位置データＰ1がＣＰＵ５０に読み込まれて
（図４のステップＳ１，Ｓ２）、Ｘ−Ｙ制御信号Ｃ１が
制御器５からＸ−Ｙ駆動機構３に出力される。これによ
り、位置データＰ1に基づいて、Ｘ−Ｙ駆動機構３がス
テージ３０を高速移動させ、図８の（ａ）に示すよう
に、凸部１１１−１が噴射口２０ａの真下に来る（図４
のステップＳ３）。このとき、凸部１１１−１の広がり
データＬ1が読み込まれるが、広がりデータＬ1が基準値
Ｌ0より大きいので、Ｚ制御信号Ｃ２が制御器５からＺ
駆動機構４に出力され、Ｚ駆動機構４によって、Ｘ−Ｙ
駆動機構３とステージ３０とが一体に下降されて、噴射
口２０ａと基準面Ｂ１との距離が第１設定値Ｚ0になる
（図４のステップＳ４のＹＥＳ，Ｓ５）。これにより、
基準値Ｌ0の大きさのエッチング領域が確保され、凸部
１１１−１がこのエッチング領域に噴射拡散されたＦガ
スＧによって、エッチングされる。このとき、凸部１１
１−１は、高さデータＨ1に基づいて演算された滞在時
間Ｔ1だけ、噴射口２０ａの真下に静止するので（図４
のステップＳ７）、ＦガスＧが凸部１１１−１に対して
長時間噴射され、この結果、凸部１１１−１のエッチン
グ領域が良好に平坦化される。そして、凸部１１１−１
の広がりデータＬ1が基準値Ｌ0より大きいことから、Ｘ
−Ｙ制御信号Ｃ１が制御器５からＸ−Ｙ駆動機構３に出
力されて、凸部１１１−１がＸ軸方向及びＹ軸方向に
（Ｌ1−Ｌ0）／２だけ揺らされ、凸部１１１−１の周縁
部がまんべんなくエッチングされる（図４のステップＳ
８）。このとき、ＦガスＧが凸部１１１−１の外側に拡
散して、凸部１１１−１以外の部分をエッチングしてし
まうおそれがあるが、ＦガスＧの周囲がボンベ２２−４
からの水素ガスによって満たされているので、凸部１１
１−１の外側に拡散したＦガスＧは、この水素ガスと反
応して非活性のＨＦガスになり、凸部１１１−１外側部
分のエッチングはほとんど生じない。

【００２７】しかる後、凸部１１１−２が対象とされ、
凸部１１１−２の位置データＰ2が読み込まれる（図４
のステップＳ９のＮＯ，Ｓ１０，Ｓ２）。これにより、
図８の（ｂ）に示すように、凸部１１１−２が噴射口２
０ａの真下に高速移動され（図４のステップＳ３）、以
後、上記凸部１１１−１と同様の処理動作が実行される
（ステップＳ４〜Ｓ９）。但し、Ｈ2＜Ｈ1であるので、
凸部１１１−２の滞在時間Ｔ2は凸部１１１−１の滞在
時間Ｔ1よりも短い。また、凸部１１１−２の広がりデ
ータＬ2は基準値Ｌ0と等しいことから、（Ｌ2−Ｌ0）／
２＝０となり、凸部１１１−２に対するＸ軸方向及びＹ
軸方向への揺動は行われない。

【００２８】次に、凸部１１１−３が対象とされて、凸
部１１１−３の位置データＰ3が読み込まれ、凸部１１
１−３が噴射口２０ａの真下に高速移動される（図４の
ステップＳ９のＮＯ，Ｓ１０，Ｓ２，Ｓ３）。そして、
凸部１１１−３の広がりデータＬ3が読み込まれ、広が
りデータＬ3が基準値Ｌ0より小さいことから、図８の
（ｃ）に示すように、ステージ３０が上昇され、噴射口
２０ａと基準面Ｂ１との距離が第２設定値Ｚ0´に狭め
られる（図４のステップＳ４のＮＯ，Ｓ１１）。これに
より、基準値Ｌ0´という小さいエッチング領域が確保
され、凸部１１１−３がこのエッチング領域に噴射拡散
されたＦガスＧによって、エッチングされる。以後は、
上記凸部１１１−１と同様の処理動作が行われ、凸部１
１１−３が、高さデータＨ3に基づいて演算された滞在
時間Ｔ3（＜Ｔ2）だけ、噴射口２０ａの真下に静止され
た後（図４のステップＳ６，Ｓ７）、Ｘ軸方向及びＹ軸
方向に（Ｌ3−Ｌ0´）／２だけ揺らされて、凸部１１１
−３がまんべんなくエッチングされる（図４のステップ
Ｓ８）。

【００２９】しかる後、凸部１１１−４が対象とされ、
その位置データＰ4が読み込まれて、図８の（ｄ）に示
すように、凸部１１１−４が噴射口２０ａの真下に高速
移動される（図４のステップＳ９のＮＯ，Ｓ１０，Ｓ
２，Ｓ３）。以後、上記凸部１１１−３と同様の処理動
作が実行される（ステップＳ４，Ｓ１１〜Ｓ８）。但
し、凸部１１１−４の滞在時間Ｔ4は最も短く、しか
も、凸部１１１−４の広がりデータＬ4は基準値Ｌ0´と
等しいことから、凸部１１１−４に対するＸ軸方向及び
Ｙ軸方向への揺動は行われない。そして、シリコンウエ
ハ１１０に対する処理動作は終了する（図４のステップ
Ｓ９のＹＥＳ）。

【００３０】このようなプラズマエッチング装置におい
て、６インチのシリコンウエハ１１０を処理したとこ
ろ、ＴＴＶ（Total Thickness Variation）は、平均
０．４８μｍから０．２５μｍに向上し、そのバラツキ
も標準偏差で０．０３以下であり、ウエハ平坦化の装置
として十分な性能を発揮した。

【００３１】このように、この実施形態のプラズマエッ
チング装置によれば、広がりデータＬn＞基準値Ｌ0なる
大きな凸部１１１については、ステージ３０を下降さ
せ、噴射口２０ａと凸部１１１との距離を広くすること
で、大きなエッチング領域を確保し、また、広がりデー
タＬn≦基準値Ｌ0なる小さな凸部１１１については、ス
テージ３０を上昇させ、噴射口２０ａと凸部１１１との
距離を狭くすることで、凸部１１１に対応した小さなエ
ッチング領域を確保する構成であるので、一定口径Ｄの
噴射口２０ａを有した一つのプラズマ発生器２によっ
て、各種の大きさの凸部１１１を平坦化することがで
き、この結果、処理室が一つで済み、設備コストの低減
化を図ることができる。また、ウエハ１１０を他の処理
室に搬送する工程を省略することができるので、スルー
プットの向上にも寄与する。さらに、凸部１１１の高さ
に応じて、凸部１１１の滞在時間Ｔnを制御する構成で
あるので、凸部１１１の高さに対応したＦガスＧの噴射
時間を確保することができ、この結果、各種の大きさの
凸部１１１を確実且つ無駄なく平坦化することができ
る。また、噴射するＦガスＧの周囲が水素ガスの雰囲気
になっているので、凸部１１１のみを確実にエッチング
することができる。

【００３２】（第２の実施形態）この実施形態に係るプ
ラズマエッチング装置は、凸部１１１の大きさに応じて
噴射口２０ａとウエハ１１０との距離を連続的に変化さ
せることができる点が上記第１の実施形態のプラズマエ
ッチング装置と異なる。図９は、この実施形態における
制御器５の制御フローチャート図である。図９に示すよ
うに、１番目〜Ｎ番目の凸部１１１を順に処理する点
（ステップＳ１〜Ｓ８，Ｓ２）と、ｎ番目の凸部１１１
の位置データＰnを読み込んで、当該凸部１１１を噴射
口２０ａの真下に移動させる点（ステップＳ２，Ｓ３）
は、上記第１の実施形態における制御と同様である。し
かし、ステップＳ４に示すように、噴射口２０ａとウエ
ハ１１０の基準面Ｂ１（図３の（ａ）参照）との距離Ｚ
nを広がりデータＬnに対応させて制御する点が異なる。
具体的には、制御器５が当該凸部１１１の広がりデータ
Ｌnに基づいて、Ｚn＝ｋ・Ｌn（但し、ｋは比例定数）
を演算し、噴射口２０ａと基準面Ｂ１との距離がこのＺ
nの値になるように、ステージ３０を昇降させるＺ制御
信号Ｃ２をＺ駆動機構４に出力する。ここで、Ｚnは、
この高さからＦガスＧを噴射したときに、ＦガスＧのエ
ッチング領域の径値がＬnにほぼ等しくなる値であり、
実験で決定した比例定数ｋに依存する。そして、当該凸
部１１１が、上記状態で、高さデータＨnにほぼ比例し
た滞在時間Ｔnだけ、噴射口２０ａの真下に静止して、
この凸部１１１のエッチングを行った後、次の凸部１１
１に移る（ステップＳ５〜Ｓ７のＮＯ，Ｓ８，Ｓ２）。

【００３３】かかる構成により、例えば、図７に示した
シリコンウエハ１１０を平坦化する際には、図１０の
（ａ）〜（ｄ）に示すように、各凸部１１１−１，〜，
１１１−４における噴射口２０ａと基準面Ｂ１との各距
離Ｚ1，〜，Ｚ4が、各凸部１１１−１，〜，１１１−４
の大きさに応じて連続的に変化し、ＦガスＧが各凸部１
１１−１，〜，１１１−４全体に拡散噴射されることと
なる。このため、図４のステップＳ８で示したような凸
部１１１−１〜１１１−４の揺動動作を省略することが
でき、その分エッチング処理時間を短縮することができ
る。その他の構成，作用効果は上記第１の実施形態と同
様であるので、その記載は省略する。

【００３４】（第３の実施形態）この実施形態に係るプ
ラズマエッチング装置は、凸部の大きさに応じてＦガス
の密度を変化させることができるようにした点が上記第
１及び第２のプラズマエッチング装置と異なる。図１１
は、このプラズマエッチング装置の構成図であり、図１
２は、制御器５の制御フローチャート図である。このプ
ラズマエッチング装置は、図１１に示すように、制御器
５からの密度制御信号Ｃ３に基づいて、ボンベ２２−１
〜２２−３の電磁バルブ２５−１〜２５−３とマイクロ
波発振器２３とを制御する噴射密度制御器６（第３の制
御部）を具備している。

【００３５】制御器５の制御において、図１２に示すよ
うに、１番目〜Ｎ番目の凸部１１１を順に処理する点
（ステップＳ１〜Ｓ１１，Ｓ２）と、ｎ番目の凸部１１
１の位置データＰnを読み込んで、当該凸部１１１を噴
射口２０ａの真下に移動させ、広がりデータＬnに基づ
いて、噴射口２０ａと基準面Ｂ１との距離Ｚを制御する
点（ステップＳ３〜Ｓ５，Ｓ１２）は、上記第１の実施
形態における制御と同様である。しかし、ステップＳ６
及びＳ７に示すように、導管２０からのＦガスＧの噴射
密度を当該凸部１１１の高さデータＨnに対応させて制
御する点が異なる。具体的には、制御器５が当該凸部１
１１の高さデータＨnに基づいて、ρn＝ｍ・Ｈn（但
し、ｍは比例定数）を演算し、噴射口２０ａからのＦガ
スＧの噴射密度をほぼこのρnの値にする密度制御信号
Ｃ３を噴射密度制御器６に出力する。ここで、ρnは、
この密度のＦガスＧを凸部１１１に噴射すると、一定の
短い滞在時間Ｔ0内に、凸部１１１を平坦化することが
可能な値であり、実験で決定した比例定数ｍに依存す
る。また、密度制御信号Ｃ３は、上記噴射密度ρnのＦ
ガスＧを生成しうる一定組成比のＳＦ6，Ｏ2，Ａrのガ
ス量とマイクロ波発振器２３の発振周波数とを示し、こ
れらは予め実験でデータとして収集しておく。そして、
制御器５は、上記密度制御信号Ｃ３を噴射密度制御器６
に出力し、Ｔ0時間経過後に、凸部１１１をＸ軸方向及
びＹ軸方向に揺動させる制御を行った後、次の凸部１１
１に移る（ステップＳ８〜Ｓ１１，Ｓ２）。

【００３６】一方、図１１に示す噴射密度制御器６は、
制御器５からの密度制御信号Ｃ３に基づいて、制御信号
Ｃ４により電磁バルブ２５−１〜２５−３を制御し、制
御信号Ｃ５によりマイクロ波発振器２３を制御する。具
体的には、ボンベ２２−１，２２−２，２２−３内のＳ
Ｆ6，Ｏ2，Ａrが、密度制御信号Ｃ３が示すガス量で導
管２０に供給されるように、電磁バルブ２５−１〜２５
−３を開閉し、密度制御信号Ｃ３が示す発振周波数でマ
イクロ波を導管２０内に照射するように、マイクロ波発
振器２３を制御する。

【００３７】かかる構成により、例えば、図７に示した
シリコンウエハ１１０を平坦化する際には、凸部１１１
−１に対するＦガスＧの噴射密度ρ1が最も大きく、凸
部１１１−２，１１１−３に対する噴射密度ρ2，ρ3が
順に小さくなり、凸部１１１−４の噴射密度ρ4が最も
小さくなる。したがって、凸部１１１−１〜１１１−４
を、一定の短い滞在時間Ｔ0内で、確実に平坦化するこ
とができるので、凸部の大きさに応じて凸部の滞在時間
が長くなる上記第１の実施形態に比べると、エッチング
処理時間が極めて短くなる。その他の構成，作用効果は
上記第１及び第２の実施形態と同様であるので、その記
載は省略する。

【００３８】なお、この発明は、上記実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の
変形や変更が可能である。例えば、上記第１〜第３の実
施形態では、ステージ３０を上下させて、噴射口２０ａ
とウエハ１１０と距離を変化させる構成としたが、ステ
ージ３０側を固定とし、プラズマ発生器２の導管２０を
ウエハ１１０側に移動させる構成としても良い。また、
プラズマエッチング装置の動作中は、常にＦガスＧを導
管２０から噴射する構成としたが、一の凸部から次の凸
部に移る間は、ＦガスＧの噴射を停止させる構成として
も良い。また、プラズマ発生部として、所定パワーのマ
イクロ波を導管２０内のプラズマ発生領域に照射して、
活性種ガスであるＦガスＧを含んだプラズマが発生する
プラズマ発生器２を適用したが、このプラズマ発生器２
の代わりに、例えば、高周波を用いた誘導結合プラズマ
発生器（ＩＣＰ）、容量結合プラズマ発生器、ヘリコン
波を用いたプラズマ発生器、ＥＣＲなどをも本発明のプ
ラズマ発生部として適用することができる。また、プラ
ズマ発生用のガスとして、ＳＦ6，Ｏ2，Ａrの混合ガス
を用いたがＳＦ6に代えて、ＣＦ4等のフルオロカーボン
系ガスを用いても良い。さらに、第３の実施形態におけ
る制御器５の制御では、図１２のステップＳ４及びＳ
５，Ｓ１２において、第１の実施形態と同様に、二段階
の高さ調整を行うようにしたが、第２実施形態における
制御のように、高さ調整を連続的に行う（図９のステッ
プＳ４）ようにしても良い。

【００３９】また上記実施形態では、距離可変部とし
て、直線導入機４０とモータ４２とで構成したＺ駆動機
構４を適用したが、図１３に示すように、回転導入機４
０´とモータ４２とギア機構４３の回転軸４２ａとで構
成したＺ駆動機構４´を適用しても良い。すなわち、モ
ータ４２の回転軸４２ａの回転力を回転導入機４０´で
受け、この回転導入機４０´の回転軸４０ａ´の回転
を、ギア機構４３を介して軸４４の昇降運動に変換する
ようにしても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１及
び請求項５の発明によれば、プラズマ発生部における活
性種ガスの噴射口と被エッチング物の凸部との距離を変
えるだけで、各種の大きさの凸部を有した被エッチング
物の平坦化処理を行うことができるので、平坦化処理作
業の短時間化を図ることができる。また、このような平
坦化処理を一つのプラズマ発生部で処理することができ
るので、処理室が一つで済み、設備コストの低減化を図
ることができると共に、被エッチング物を他の処理室に
搬送する工程を省略することができることから、スルー
プットの向上にも寄与するという優れた効果がある。

【００４１】また、請求項２及び請求項６の発明によれ
ば、凸部の大きさに応じて、活性種ガスの噴射時間を制
御することができるので、各種の大きさの凸部を確実且
つ無駄なく平坦化することができるという効果がある。

【００４２】また、請求項３及び請求項７の発明によれ
ば、凸部の大きさに応じて、活性種ガスの密度を制御す
ることができるので、平坦化処理の更なる短時間化を図
ることができるという効果がある。

【００４３】さらに、請求項４及び請求項８の発明によ
れば、凸部の外側に広がった活性種ガスに水素を反応さ
せて、凸部以外のエッチングを防止するので、平坦化処
理を高精度で行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態に係るプラズマエッ
チング装置の構成図である。

【図２】制御器のブロック図である。

【図３】記録媒体に収納するレコードを示す概略図であ
り、図３の（ａ）は凸部の位置及び大きさを示し、図３
の（ｂ）はレコードの収納状態を示す。

【図４】制御器の制御フローチャート図である。

【図５】噴射口の高さを示す第１及び第２設定値とエッ
チング領域を示す基準値との関係を示す概略側面図であ
る。

【図６】凸部の揺動を示す概略平面図である。

【図７】シリコンウエハの一例を示す概略側面図であ
る。

【図８】図１のプラズマエッチング装置の動作を示す概
略図である。

【図９】この発明の第２の実施形態に係るプラズマエッ
チング装置における制御器の制御フローチャート図であ
る。

【図１０】図９のプラズマエッチング装置の動作を示す
概略図である。

【図１１】この発明の第３の実施形態に係るプラズマエ
ッチング装置の構成図である。

【図１２】図１１のプラズマエッチング装置における制
御器の制御フローチャート図である。

【図１３】Ｚ駆動機構の変形例を示す断面図である。

【図１４】従来の技術の原理を示す概略図である。

【図１５】従来の技術による平坦化処理を示す概略図で
ある。

【図１６】従来の技術を用いて平坦化処理を短時間に行
う場合の一構成例を示す概略図である。

【符号の説明】

１・・・真空容器、 ２・・・プラズマ発生器、 ３・
・・Ｘ−Ｙ駆動機構、４・・・Ｚ駆動機構、 ５・・・
制御器、 ２０ａ・・・噴射口、 １１０・・・ウエ
ハ、 １１１，１１１−１〜１１１−４・・・凸部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ発生部における一定口径の噴射
   口を被エッチング物の所定の凸部に対向させ、活性種ガ
   スを上記噴射口から上記凸部に噴射してエッチングする
   ことで、上記凸部を平坦化するプラズマエッチング方法
   において、 上記噴射口と上記凸部との距離を変えることで、上記凸
   部の大きさに対応したエッチング領域を確保する、 ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプラズマエッチング方
   法において、 上記凸部の大きさに応じて、上記活性種ガスの噴射時間
   を制御する、 ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のプラズマエッチング方
   法において、 上記凸部の大きさに応じて、上記活性種ガスの密度を制
   御する、 ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のプラズマエッチング方
   法において、 上記噴射口から噴射される活性種ガスの周囲に、水素ガ
   スを供給する、 ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
5. 【請求項５】 プラズマ励起した活性種ガスを噴射する
   一定口径の噴射口を有したプラズマ発生部と、 上記プラズマ発生部の噴射口と、この噴射口に対向する
   被エッチング物の凸部との距離を変化させる距離可変部
   と、 上記距離可変部の距離変化動作を上記凸部の大きさに応
   じて制御する第１の制御部と、 を具備することを特徴とするプラズマエッチング装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のプラズマエッチング装
   置において、 上記凸部の大きさに応じて、上記活性種ガスの噴射時間
   を制御する第２の制御部を設けた、 ことを特徴とするプラズマエッチング装置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載のプラズマエッチング装
   置において、 上記凸部の大きさに応じて、上記活性種ガスの密度を制
   御する第３の制御部を設けた、 ことを特徴とするプラズマエッチング装置。
8. 【請求項８】 請求項５に記載のプラズマエッチング方
   法において、 上記噴射口から噴射される活性種ガスの周囲に、水素ガ
   スを供給する、 ことを特徴とするプラズマエッチング装置。