JPH10150025A - プラズマ反応装置 - Google Patents
プラズマ反応装置Info
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3266—Magnetic control means
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32697—Electrostatic control
- H01J37/32706—Polarising the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドライエッチングにおいてチャージアップ形
状異常を低減し、また選択性、均一性、加工性などのエ
ッチング性能を向上させるための、エッチングパラメー
タを拡張しうるプラズマ反応装置を提供する。 【解決手段】 ＲＦ電力は周期的に変化をし、その一周
期は互いに周波数が異なる第１及び第２のサブ周期２
５，２６によって構成されている。第１のサブ周期２５
におけるＲＦ電力の周波数は第２のサブ周期におけるそ
れよりも高い。高い周波数のＲＦ電力を印加する第１の
サブ周期２５において生じた電荷の蓄積を、低い周波数
のＲＦ電力を印加する第２のサブ周期２６で緩和するこ
とができる。これと共に、低い周波数のＲＦ電力のみを
印加する場合に問題となるエッチングレートの低下も、
第１のサブ周期２５において高い周波数のＲＦ電力を印
加することで緩和できる。
状異常を低減し、また選択性、均一性、加工性などのエ
ッチング性能を向上させるための、エッチングパラメー
タを拡張しうるプラズマ反応装置を提供する。 【解決手段】 ＲＦ電力は周期的に変化をし、その一周
期は互いに周波数が異なる第１及び第２のサブ周期２
５，２６によって構成されている。第１のサブ周期２５
におけるＲＦ電力の周波数は第２のサブ周期におけるそ
れよりも高い。高い周波数のＲＦ電力を印加する第１の
サブ周期２５において生じた電荷の蓄積を、低い周波数
のＲＦ電力を印加する第２のサブ周期２６で緩和するこ
とができる。これと共に、低い周波数のＲＦ電力のみを
印加する場合に問題となるエッチングレートの低下も、
第１のサブ周期２５において高い周波数のＲＦ電力を印
加することで緩和できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマ反応装
置、特にドライエッチング装置に関するものである。
置、特に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】図２０は、従来のプラズマ処理装置の一
種であるＥＣＲ（Electron CycrotronResonance）エッ
チング装置を概念的に示す断面図である。プラズマ生成
室１において、μ波１９によってプロセスガスからプラ
ズマが生成され、プラズマは反応室２に送られ、ＲＦ電
力供給手段８から得られるＲＦ電力を以てバイアスされ
たウエハ７がこのプラズマに晒される。
種であるＥＣＲ（Electron CycrotronResonance）エッ
チング装置を概念的に示す断面図である。プラズマ生成
室１において、μ波１９によってプロセスガスからプラ
ズマが生成され、プラズマは反応室２に送られ、ＲＦ電
力供給手段８から得られるＲＦ電力を以てバイアスされ
たウエハ７がこのプラズマに晒される。
【０００３】ＥＣＲエッチング装置のエッチングプロセ
スを制御する上で様々なパラメータが存在し、例えばＥ
ＣＲ面５の形状・位置（これらはコイル４によって与え
られる磁界にも依存する）、ＲＦ電力、μ波１９、ウエ
ハ７の静電チャックの方法、プロセスガスの圧力などが
挙げられる。
スを制御する上で様々なパラメータが存在し、例えばＥ
ＣＲ面５の形状・位置（これらはコイル４によって与え
られる磁界にも依存する）、ＲＦ電力、μ波１９、ウエ
ハ７の静電チャックの方法、プロセスガスの圧力などが
挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】デバイスの高集積化、
微細化に伴って、高異方性、高選択性、高均一のエッチ
ングの実現はますます難しくなってきており、現在存在
するエッチングパラメータだけでは不足である場合もし
ばしばある。近年顕著になってきた、微細化を阻害する
問題点としては、チャージアップを原因とするエッチン
グ形状の異常（以下「チャージアップ形状異常」と称
す）が挙げられる。
微細化に伴って、高異方性、高選択性、高均一のエッチ
ングの実現はますます難しくなってきており、現在存在
するエッチングパラメータだけでは不足である場合もし
ばしばある。近年顕著になってきた、微細化を阻害する
問題点としては、チャージアップを原因とするエッチン
グ形状の異常（以下「チャージアップ形状異常」と称
す）が挙げられる。
【０００５】図２１及び図２２はチャージアップ形状異
常を説明する、半導体ウエハ１０１の表面近傍の拡大断
面図である。両図共に、プラズマエッチングを用いて半
導体ウエハ１０１の微細パターンエッチングを行う際に
おける、イオン（図中○で囲まれた＋で示される）及び
電子（図中○で囲まれた−で示される）の挙動を示して
いる。
常を説明する、半導体ウエハ１０１の表面近傍の拡大断
面図である。両図共に、プラズマエッチングを用いて半
導体ウエハ１０１の微細パターンエッチングを行う際に
おける、イオン（図中○で囲まれた＋で示される）及び
電子（図中○で囲まれた−で示される）の挙動を示して
いる。
【０００６】図２１において、半導体ウエハ１０１の表
面には、ＳｉＯ2 膜１３、Ｓｉ膜１４及びレジストパタ
ーン１５が順次形成されており、レジストパターン１５
をマスクとしてエッチングが行われる。エッチングの進
行に伴って、レジストパターン１５の表面にはイオンも
電子も共に入射するため、電気的中性が保たれている。
面には、ＳｉＯ2 膜１３、Ｓｉ膜１４及びレジストパタ
ーン１５が順次形成されており、レジストパターン１５
をマスクとしてエッチングが行われる。エッチングの進
行に伴って、レジストパターン１５の表面にはイオンも
電子も共に入射するため、電気的中性が保たれている。
【０００７】微細パターン１６内において、イオンは半
導体ウエハ１０１の表面に対して垂直に入射するため、
微細パターン１６の側壁１７には衝突せず微細パターン
１６の底面１８にまで到達する。これに対して電子は方
向性がなく、側壁１７にも入射するため、底面１８には
到達し難くなる。
導体ウエハ１０１の表面に対して垂直に入射するため、
微細パターン１６の側壁１７には衝突せず微細パターン
１６の底面１８にまで到達する。これに対して電子は方
向性がなく、側壁１７にも入射するため、底面１８には
到達し難くなる。
【０００８】図２１に示すように、Ｓｉ膜１４のような
導電性の膜をエッチングしている際には、底面１８に入
射したイオンと側壁１７に入射した電子とはＳｉ膜１４
中で再結合して中和するため、電気的中性が保たれる。
ところが図２２に示すように、エッチングが進行して底
面１８が下方に移動し、ＳｉＯ2 膜１３のような絶縁性
の膜が露出すると、底面１８に入射したイオンは側壁１
７に入射した電子と中和されず、底面１８は正にチャー
ジアップしてしまう。一方、側壁１７は入射した電子に
よって負にチャージアップする。
導電性の膜をエッチングしている際には、底面１８に入
射したイオンと側壁１７に入射した電子とはＳｉ膜１４
中で再結合して中和するため、電気的中性が保たれる。
ところが図２２に示すように、エッチングが進行して底
面１８が下方に移動し、ＳｉＯ2 膜１３のような絶縁性
の膜が露出すると、底面１８に入射したイオンは側壁１
７に入射した電子と中和されず、底面１８は正にチャー
ジアップしてしまう。一方、側壁１７は入射した電子に
よって負にチャージアップする。
【０００９】従って、底面１８へ入射するイオンは、正
にチャージアップした底面１８における正電荷の反発
と、負にチャージアップした側壁１７における引力とに
より軌道が曲げられるため、イオンはＳｉ膜１４とＳｉ
Ｏ2膜１３との界面に局所的に入射し、切り欠き形状の
いわゆるノッチ（図中Ａでその量（ノッチ量）が示され
る）を生じることになる。
にチャージアップした底面１８における正電荷の反発
と、負にチャージアップした側壁１７における引力とに
より軌道が曲げられるため、イオンはＳｉ膜１４とＳｉ
Ｏ2膜１３との界面に局所的に入射し、切り欠き形状の
いわゆるノッチ（図中Ａでその量（ノッチ量）が示され
る）を生じることになる。
【００１０】このようなチャージアップ形状異常を低減
させる方法として、μ波１９やＲＦ電力をパルス化（Ｏ
Ｎ／ＯＦＦを繰り返すこと）させる方法が提唱されてい
る。例えばこれらのいずれもがＯＮの期間は通常の放電
が起こっていると考えてよく、微細パターンのチャージ
アップが進行する。しかし、いずれか一方がＯＦＦの期
間においてはイオンと電子との方向性の差が無くなり、
電子も底面１８まで入射することができるようになり、
チャージアップが解消される。つまり、ＯＮの期間中に
進行したチャージアップがＯＦＦの期間中に解消され
る。
させる方法として、μ波１９やＲＦ電力をパルス化（Ｏ
Ｎ／ＯＦＦを繰り返すこと）させる方法が提唱されてい
る。例えばこれらのいずれもがＯＮの期間は通常の放電
が起こっていると考えてよく、微細パターンのチャージ
アップが進行する。しかし、いずれか一方がＯＦＦの期
間においてはイオンと電子との方向性の差が無くなり、
電子も底面１８まで入射することができるようになり、
チャージアップが解消される。つまり、ＯＮの期間中に
進行したチャージアップがＯＦＦの期間中に解消され
る。
【００１１】このような、荷電粒子の動きの制御は、形
状異常の解消だけでなく、選択比や均一性の制御にとっ
ても重要である。しかし従来のμ波１９、ＲＦ電力のパ
ルス化はその方法が限られており、より広範なエッチン
グパラメータの制御のためにはパルス化の方法を今以上
に拡張する必要がある。
状異常の解消だけでなく、選択比や均一性の制御にとっ
ても重要である。しかし従来のμ波１９、ＲＦ電力のパ
ルス化はその方法が限られており、より広範なエッチン
グパラメータの制御のためにはパルス化の方法を今以上
に拡張する必要がある。
【００１２】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、ドライエッチングにおいてチ
ャージアップ形状異常を低減し、また選択性、均一性、
加工性などのエッチング性能を向上させるための、エッ
チングパラメータを拡張しうるプラズマ反応装置を提供
することを目的とする。
めになされたものであり、ドライエッチングにおいてチ
ャージアップ形状異常を低減し、また選択性、均一性、
加工性などのエッチング性能を向上させるための、エッ
チングパラメータを拡張しうるプラズマ反応装置を提供
することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明のうち請求項１
にかかるものは、ＦＭ変調されたＲＦ電力が印加される
ステージと、前記ステージ上に載置された試料に晒され
るプラズマが存在する反応室とを備えるプラズマ反応装
置である。
にかかるものは、ＦＭ変調されたＲＦ電力が印加される
ステージと、前記ステージ上に載置された試料に晒され
るプラズマが存在する反応室とを備えるプラズマ反応装
置である。
【００１４】この発明のうち請求項２にかかるものは、
ＲＦ電力が印加されるステージと、前記ステージ上に載
置された試料に晒されるプラズマが存在する反応室とを
備えるプラズマ反応装置であって、前記ＲＦ電力は周期
的に変動し、その一周期は互いに前記ＲＦ電力の振幅が
異なり、いずれも複数の第１種及び第２種のサブ周期と
によって構成され、前記複数の第１種のサブ周期の各々
は互いにその期間が異なる。
ＲＦ電力が印加されるステージと、前記ステージ上に載
置された試料に晒されるプラズマが存在する反応室とを
備えるプラズマ反応装置であって、前記ＲＦ電力は周期
的に変動し、その一周期は互いに前記ＲＦ電力の振幅が
異なり、いずれも複数の第１種及び第２種のサブ周期と
によって構成され、前記複数の第１種のサブ周期の各々
は互いにその期間が異なる。
【００１５】この発明のうち請求項３にかかるものは、
ＲＦ電力が印加されるステージと、前記ステージ上に載
置された試料に晒されるプラズマが存在する反応室とを
備えるプラズマ反応装置であって、前記ＲＦ電力は、直
流値に対して所定の初期位相を持った交流波形が間欠的
に重畳された波形を呈する。
ＲＦ電力が印加されるステージと、前記ステージ上に載
置された試料に晒されるプラズマが存在する反応室とを
備えるプラズマ反応装置であって、前記ＲＦ電力は、直
流値に対して所定の初期位相を持った交流波形が間欠的
に重畳された波形を呈する。
【００１６】この発明のうち請求項４にかかるものは、
請求項３記載のプラズマ反応装置であって、前記プラズ
マは間欠的に供給されるμ波によって生成される。
請求項３記載のプラズマ反応装置であって、前記プラズ
マは間欠的に供給されるμ波によって生成される。
【００１７】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１にかかる
プラズマ反応装置である、ＥＣＲエッチング装置を概念
的に示す断面図である。ＥＣＲエッチング装置のチャン
バーは、プラズマ生成室１と反応室２に大別される構成
を有している。チャンバー内には導入口８１から反応性
のプロセスガスが導入され、また排気口８２から排気さ
れ、所定の圧力が保たれる。チャンバーにはμ波電源８
０から導波管を通り、導入窓３を介して２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波１９が導入される。
プラズマ反応装置である、ＥＣＲエッチング装置を概念
的に示す断面図である。ＥＣＲエッチング装置のチャン
バーは、プラズマ生成室１と反応室２に大別される構成
を有している。チャンバー内には導入口８１から反応性
のプロセスガスが導入され、また排気口８２から排気さ
れ、所定の圧力が保たれる。チャンバーにはμ波電源８
０から導波管を通り、導入窓３を介して２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波１９が導入される。
【００１８】コイル４によってチャンバー内には磁界が
印加される為、プラズマ生成室１にはＥＣＲ共鳴領域
（ＥＣＲ面）５が存在し、ＥＣＲプラズマが発生する。
コイル４によって形成される磁場はプラズマ生成室１か
ら反応室２へと発散するので、ＥＣＲプラズマは、ステ
ージ６上に設置されたウエハ７に輸送される。このＥＣ
Ｒプラズマによってウエハ７に対するエッチングが行わ
れる。
印加される為、プラズマ生成室１にはＥＣＲ共鳴領域
（ＥＣＲ面）５が存在し、ＥＣＲプラズマが発生する。
コイル４によって形成される磁場はプラズマ生成室１か
ら反応室２へと発散するので、ＥＣＲプラズマは、ステ
ージ６上に設置されたウエハ７に輸送される。このＥＣ
Ｒプラズマによってウエハ７に対するエッチングが行わ
れる。
【００１９】なおウエハ７を載置するステージ６には、
ＲＦ電力供給装置３０が接続されており、後述するよう
な態様でＲＦ電力が供給されてエッチングが行われる。
またウエハ７は電源９を有する静電チャックによりステ
ージ６に接触し、冷却される。
ＲＦ電力供給装置３０が接続されており、後述するよう
な態様でＲＦ電力が供給されてエッチングが行われる。
またウエハ７は電源９を有する静電チャックによりステ
ージ６に接触し、冷却される。
【００２０】図２はＲＦ電力供給装置３０が発生するＲ
Ｆ電力の波形を示すグラフである。実施の形態１におい
て用いられるＲＦ電力は、ＲＦ電力の周波数がパルス変
調される。ＲＦ電力は周期的に変化をし、その一周期は
互いに周波数が異なる第１及び第２のサブ周期２５，２
６によって構成されている。図２に示される例では、第
１のサブ周期２５におけるＲＦ電力の周波数は第２のサ
ブ周期におけるそれよりも高い。
Ｆ電力の波形を示すグラフである。実施の形態１におい
て用いられるＲＦ電力は、ＲＦ電力の周波数がパルス変
調される。ＲＦ電力は周期的に変化をし、その一周期は
互いに周波数が異なる第１及び第２のサブ周期２５，２
６によって構成されている。図２に示される例では、第
１のサブ周期２５におけるＲＦ電力の周波数は第２のサ
ブ周期におけるそれよりも高い。
【００２１】一般にＲＦ電力の周波数が高いとき、自己
バイアス電圧が大きくなる。このためにイオンエネルギ
ーが大きくなり、エッチングレートを大きく稼ぐことが
できる。その一方で、イオンの進む方向性が大きいた
め、チャージアップの程度は増大する。
バイアス電圧が大きくなる。このためにイオンエネルギ
ーが大きくなり、エッチングレートを大きく稼ぐことが
できる。その一方で、イオンの進む方向性が大きいた
め、チャージアップの程度は増大する。
【００２２】逆に、ＲＦ電力の周波数が低いとき、自己
バイアス電圧が小さくなってチャージアップは抑制され
る一方で、エッチングレートは低く、また異方性を大き
く採ることはできない。従って低い周波数のＲＦ電力の
みを連続的に印加することは一般には実用化されていな
い。
バイアス電圧が小さくなってチャージアップは抑制され
る一方で、エッチングレートは低く、また異方性を大き
く採ることはできない。従って低い周波数のＲＦ電力の
みを連続的に印加することは一般には実用化されていな
い。
【００２３】本実施の形態では高い周波数のＲＦ電力
と、低い周波数のＲＦ電力とが交代に印加される。よっ
て高い周波数のＲＦ電力を印加する第１のサブ周期２５
において生じた電荷の蓄積を、低い周波数のＲＦ電力を
印加する第２のサブ周期２６で緩和することができる。
これと共に、低い周波数のＲＦ電力のみを印加する場合
に問題となるエッチングレートの低下も、第１のサブ周
期２５において高い周波数のＲＦ電力を印加することで
緩和できるという効果がある。
と、低い周波数のＲＦ電力とが交代に印加される。よっ
て高い周波数のＲＦ電力を印加する第１のサブ周期２５
において生じた電荷の蓄積を、低い周波数のＲＦ電力を
印加する第２のサブ周期２６で緩和することができる。
これと共に、低い周波数のＲＦ電力のみを印加する場合
に問題となるエッチングレートの低下も、第１のサブ周
期２５において高い周波数のＲＦ電力を印加することで
緩和できるという効果がある。
【００２４】実施の形態２．高い周波数のＲＦ電力と低
い周波数のＲＦ電力とが交代に印加される様子がパルス
状でなくても実施の形態１と同様の効果を得ることがで
きる。周波数が変化さえすれば、その変化が必ずしも急
峻である必要はないためである。
い周波数のＲＦ電力とが交代に印加される様子がパルス
状でなくても実施の形態１と同様の効果を得ることがで
きる。周波数が変化さえすれば、その変化が必ずしも急
峻である必要はないためである。
【００２５】図３はこの発明の実施の形態２に関するＲ
Ｆ電力の波形を示すグラフである。実施の形態２におい
ても図１に示されたＥＣＲエッチング装置が用いられ
る。ＲＦ電力は周期的に変化をし、その一周期において
振幅が一定の状態でＲＦ電力の周波数が変動しており、
すなわちＦＭ変調された波形を呈している。この場合に
おいても、上記効果を得ることができるのは明白であ
る。
Ｆ電力の波形を示すグラフである。実施の形態２におい
ても図１に示されたＥＣＲエッチング装置が用いられ
る。ＲＦ電力は周期的に変化をし、その一周期において
振幅が一定の状態でＲＦ電力の周波数が変動しており、
すなわちＦＭ変調された波形を呈している。この場合に
おいても、上記効果を得ることができるのは明白であ
る。
【００２６】実施の形態３．従来からＲＦ電力をパルス
状にウエハ７に印加する技術は知られていた。これはＲ
Ｆ電力がＯＮする期間においてエッチングレートを稼い
でおき、この期間において蓄積された電荷をＲＦ電力が
ＯＦＦする期間において解消するという技術である。
状にウエハ７に印加する技術は知られていた。これはＲ
Ｆ電力がＯＮする期間においてエッチングレートを稼い
でおき、この期間において蓄積された電荷をＲＦ電力が
ＯＦＦする期間において解消するという技術である。
【００２７】図４は従来のパルス化されたＲＦ電力のＯ
Ｎ／ＯＦＦ期間と、チャージアップ量（チャージアップ
により生じる局所電界の強度）との関係を示すタイミン
グチャートである。周期的に変化するＲＦ電力の周期Ｔ
１は、互いに期間の等しいＯＮ期間２７１及びＯＦＦ期
間２８１によって構成される。
Ｎ／ＯＦＦ期間と、チャージアップ量（チャージアップ
により生じる局所電界の強度）との関係を示すタイミン
グチャートである。周期的に変化するＲＦ電力の周期Ｔ
１は、互いに期間の等しいＯＮ期間２７１及びＯＦＦ期
間２８１によって構成される。
【００２８】ＯＦＦ期間２８１が長いと電荷の蓄積は解
消されるが、その間はプラズマが消失し、エッチングが
進まないのでエッチング期間全体としてのエッチングレ
ートが低くなる。しかもその場合にはＯＮ期間２７１も
長いため、飽和値に達するまで電荷が蓄積し、チャージ
アップしている期間が長いため形状異常が生じ易い。
消されるが、その間はプラズマが消失し、エッチングが
進まないのでエッチング期間全体としてのエッチングレ
ートが低くなる。しかもその場合にはＯＮ期間２７１も
長いため、飽和値に達するまで電荷が蓄積し、チャージ
アップしている期間が長いため形状異常が生じ易い。
【００２９】図５は図４に示された場合の問題を回避す
るために、ＯＮ期間２７２及びＯＦＦ期間２８２をＯＮ
期間２７１及びＯＦＦ期間２８１よりも短くした周期Ｔ
２を有するＲＦ電力のＯＮ／ＯＦＦ期間と、チャージア
ップ量との関係を示すタイミングチャートである。この
場合にＯＮ期間２７２における電荷の蓄積量が抑制され
て形状異常は発生しにくい。しかし自己バイアス電位が
十分大きくならない内にＯＮ期間２７２が終了するの
で、エッチングレートは図４に示される場合と比較して
低い。
るために、ＯＮ期間２７２及びＯＦＦ期間２８２をＯＮ
期間２７１及びＯＦＦ期間２８１よりも短くした周期Ｔ
２を有するＲＦ電力のＯＮ／ＯＦＦ期間と、チャージア
ップ量との関係を示すタイミングチャートである。この
場合にＯＮ期間２７２における電荷の蓄積量が抑制され
て形状異常は発生しにくい。しかし自己バイアス電位が
十分大きくならない内にＯＮ期間２７２が終了するの
で、エッチングレートは図４に示される場合と比較して
低い。
【００３０】図６は図５に示された場合の問題を回避す
るために、ＯＮ期間２７３の期間をＯＦＦ期間２８３よ
りも長くした周期Ｔ３を有するＲＦ電力のＯＮ／ＯＦＦ
期間と、チャージアップ量との関係を示すタイミングチ
ャートである。このようにすれば自己バイアス電位の上
昇を損なわず、エッチングレートをＯＮ期間２７３にお
いて稼ぐことができる。しかし、ＯＦＦ期間２８３にお
いて十分に電荷の蓄積を解消することができず、数周期
後には電荷は飽和量まで蓄積されることになる。
るために、ＯＮ期間２７３の期間をＯＦＦ期間２８３よ
りも長くした周期Ｔ３を有するＲＦ電力のＯＮ／ＯＦＦ
期間と、チャージアップ量との関係を示すタイミングチ
ャートである。このようにすれば自己バイアス電位の上
昇を損なわず、エッチングレートをＯＮ期間２７３にお
いて稼ぐことができる。しかし、ＯＦＦ期間２８３にお
いて十分に電荷の蓄積を解消することができず、数周期
後には電荷は飽和量まで蓄積されることになる。
【００３１】図７はこの発明の実施の形態３に関するＲ
Ｆ電力のＯＮ／ＯＦＦ期間と、チャージアップ量との関
係を示すタイミングチャートである。実施の形態３にお
いても図１に示されたＥＣＲエッチング装置が用いられ
る。
Ｆ電力のＯＮ／ＯＦＦ期間と、チャージアップ量との関
係を示すタイミングチャートである。実施の形態３にお
いても図１に示されたＥＣＲエッチング装置が用いられ
る。
【００３２】実施の形態３において用いられるＲＦ電力
は周期的に変動し、その周期Ｔ４は互いに振幅が異なる
第１種のサブ周期群２８４及び第２種サブ周期群２７４
によって構成される。第１種のサブ周期群２８４は振幅
が零であり、互いに期間の異なる第１種のサブ周期２８
４ａ，２８４ｂ（いずれもＯＦＦ期間）から構成され、
第２種のサブ周期群２７４は振幅及び期間の等しい第２
種のサブ周期２７４ａ，２７４ｂ（いずれもＯＮ期間）
から構成される。これらのサブ周期２７４ａ，２８４
ａ，２７４ｂ，２８４ｂはこの順に交代に出現する。
は周期的に変動し、その周期Ｔ４は互いに振幅が異なる
第１種のサブ周期群２８４及び第２種サブ周期群２７４
によって構成される。第１種のサブ周期群２８４は振幅
が零であり、互いに期間の異なる第１種のサブ周期２８
４ａ，２８４ｂ（いずれもＯＦＦ期間）から構成され、
第２種のサブ周期群２７４は振幅及び期間の等しい第２
種のサブ周期２７４ａ，２７４ｂ（いずれもＯＮ期間）
から構成される。これらのサブ周期２７４ａ，２８４
ａ，２７４ｂ，２８４ｂはこの順に交代に出現する。
【００３３】以上のようにＲＦ電力は、そのＯＮ／ＯＦ
ＦがＰＣＭ（Pulse Code Modulation）変調されてお
り、換言すればＯＮの期間が一定でありＯＦＦの期間が
周期的に長くなったり短くなったりしている。
ＦがＰＣＭ（Pulse Code Modulation）変調されてお
り、換言すればＯＮの期間が一定でありＯＦＦの期間が
周期的に長くなったり短くなったりしている。
【００３４】このようにしてＲＦ電力が変動する周期Ｔ
４において異なる長さの２つのＯＦＦ期間２８４ａ，２
８４ｂを設けたので、その長い方の期間においてチャー
ジアップを緩和する一方、他方の期間を短くすることに
よってエッチングレートの低下を抑制することができ
る。換言すれば図４に示された場合と比較してチャージ
アップが小さく、図５に示された場合と比較してエッチ
ングレートが高いという効果が得られる。
４において異なる長さの２つのＯＦＦ期間２８４ａ，２
８４ｂを設けたので、その長い方の期間においてチャー
ジアップを緩和する一方、他方の期間を短くすることに
よってエッチングレートの低下を抑制することができ
る。換言すれば図４に示された場合と比較してチャージ
アップが小さく、図５に示された場合と比較してエッチ
ングレートが高いという効果が得られる。
【００３５】実施の形態４．ＲＦ電力が周期的に変動す
る場合において、異なる期間を有するのはＯＦＦ期間で
はなく、ＯＮ期間であっても良い。図８はこの発明の実
施の形態４に関するＲＦ電力のＯＮ／ＯＦＦ期間と、チ
ャージアップ量との関係を示すタイミングチャートであ
る。実施の形態４においても図１に示されたＥＣＲエッ
チング装置が用いられる。
る場合において、異なる期間を有するのはＯＦＦ期間で
はなく、ＯＮ期間であっても良い。図８はこの発明の実
施の形態４に関するＲＦ電力のＯＮ／ＯＦＦ期間と、チ
ャージアップ量との関係を示すタイミングチャートであ
る。実施の形態４においても図１に示されたＥＣＲエッ
チング装置が用いられる。
【００３６】ＲＦ電力の周期Ｔ５は互いに振幅が異なる
第１種サブ周期群２７５及び第２種のサブ周期群２８５
によって構成される。第１種のサブ周期群２７５は振幅
が等しく期間の異なる第１種のサブ周期２７５ａ，２７
５ｂ（いずれもＯＮ期間）から構成され、第２種のサブ
周期群２８５は振幅が零であり、互いに期間の等しい第
２種のサブ周期２８５ａ，２８５ｂ（いずれもＯＦＦ期
間）から構成される。これらのサブ周期２７５ａ，２８
５ａ，２７５ｂ，２８５ｂはこの順に交代に出現する。
第１種サブ周期群２７５及び第２種のサブ周期群２８５
によって構成される。第１種のサブ周期群２７５は振幅
が等しく期間の異なる第１種のサブ周期２７５ａ，２７
５ｂ（いずれもＯＮ期間）から構成され、第２種のサブ
周期群２８５は振幅が零であり、互いに期間の等しい第
２種のサブ周期２８５ａ，２８５ｂ（いずれもＯＦＦ期
間）から構成される。これらのサブ周期２７５ａ，２８
５ａ，２７５ｂ，２８５ｂはこの順に交代に出現する。
【００３７】以上のようにＲＦ電力は、そのＯＮ／ＯＦ
ＦがＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調されてお
り、換言すればＯＦＦの期間が一定でありＯＮの期間が
周期的に長くなったり短くなったりしている。
ＦがＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調されてお
り、換言すればＯＦＦの期間が一定でありＯＮの期間が
周期的に長くなったり短くなったりしている。
【００３８】このようにしてＲＦ電力が変動する周期Ｔ
５において異なる長さの２つのＯＮ期間２７５ａ，２７
５ｂを設けたので、その短い方の期間においてチャージ
アップを緩和する一方、他方の期間を長くすることによ
ってエッチングレートの低下を抑制することができる。
換言すれば図４に示された場合と比較してチャージアッ
プが小さく、図５に示された場合と比較してエッチング
レートが高いという効果が得られる。
５において異なる長さの２つのＯＮ期間２７５ａ，２７
５ｂを設けたので、その短い方の期間においてチャージ
アップを緩和する一方、他方の期間を長くすることによ
ってエッチングレートの低下を抑制することができる。
換言すれば図４に示された場合と比較してチャージアッ
プが小さく、図５に示された場合と比較してエッチング
レートが高いという効果が得られる。
【００３９】実施の形態５．図９はこの発明の実施の形
態５に関するＲＦ電力の波形を示すグラフである。実施
の形態５においても図１に示されたＥＣＲエッチング装
置が用いられる。但しＲＦ電力供給装置３０は単にＲＦ
周波数の変調、パルス的なＯＮ／ＯＦＦを行うのみなら
ず、直流成分の重畳をも行うことができる構成を有して
いる。かかる構成は、例えば任意波形発生器と高速広帯
域電力増幅器とを用いて実現することができる。
態５に関するＲＦ電力の波形を示すグラフである。実施
の形態５においても図１に示されたＥＣＲエッチング装
置が用いられる。但しＲＦ電力供給装置３０は単にＲＦ
周波数の変調、パルス的なＯＮ／ＯＦＦを行うのみなら
ず、直流成分の重畳をも行うことができる構成を有して
いる。かかる構成は、例えば任意波形発生器と高速広帯
域電力増幅器とを用いて実現することができる。
【００４０】ＲＦ成分のパルスのＯＮ周期のスタート時
をｔ＝０とすると、ＲＦ電力供給装置３０の出力側に印
加される電圧は、Ｖ＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋α）＋Ｖ０で表
すことができる。ここで、ＡはＲＦ電力の振幅、ωはＲ
Ｆ電力の角周波数、αは初期位相、Ｖ０は電圧の中心値
（直流成分）である。例えばＶ０＝−Ａｓｉｎ（α）と
すると、スタート時の電圧Ｖは零となる。
をｔ＝０とすると、ＲＦ電力供給装置３０の出力側に印
加される電圧は、Ｖ＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋α）＋Ｖ０で表
すことができる。ここで、ＡはＲＦ電力の振幅、ωはＲ
Ｆ電力の角周波数、αは初期位相、Ｖ０は電圧の中心値
（直流成分）である。例えばＶ０＝−Ａｓｉｎ（α）と
すると、スタート時の電圧Ｖは零となる。
【００４１】図９（ａ）〜（ｄ）はそれぞれα＝０°，
９０°，１８０°，２７０°の場合のＲＦ電力の電圧Ｖ
を示している。但しパルスのＯＮ周期においてＲＦ成分
はその一周期だけ存在する。ＲＦ電力が直流成分に対し
てパルス状にＲＦ成分が重畳する場合、そのＲＦ成分の
初期位相αを変化させることはチャージアップの低減や
選択比の制御に効果的である。
９０°，１８０°，２７０°の場合のＲＦ電力の電圧Ｖ
を示している。但しパルスのＯＮ周期においてＲＦ成分
はその一周期だけ存在する。ＲＦ電力が直流成分に対し
てパルス状にＲＦ成分が重畳する場合、そのＲＦ成分の
初期位相αを変化させることはチャージアップの低減や
選択比の制御に効果的である。
【００４２】図１０はノッチ量の初期位相依存性を示す
グラフである。ＲＦ電力を印加しない場合（図中破線で
表示）と比較すると、パルス的なＲＦの印加によりノッ
チ量は低減されているが、その低減量は初期位相αの値
によって異なる。例えば初期位相αが９０゜のときはＲ
Ｆ電力の印加によってイオンは基板方向に加速される
が、電子は減速され電子電流が減少する。このためパタ
ーンの側壁のチャージングは低減されるが、底部におけ
る正のチャージは解消されず、ノッチの改善効果は低
い。これに対し初期位相αが２７０゜のときには電子の
減速電界が弱まるため、パターン底部のチャージが低減
されノッチが大幅に改善される。
グラフである。ＲＦ電力を印加しない場合（図中破線で
表示）と比較すると、パルス的なＲＦの印加によりノッ
チ量は低減されているが、その低減量は初期位相αの値
によって異なる。例えば初期位相αが９０゜のときはＲ
Ｆ電力の印加によってイオンは基板方向に加速される
が、電子は減速され電子電流が減少する。このためパタ
ーンの側壁のチャージングは低減されるが、底部におけ
る正のチャージは解消されず、ノッチの改善効果は低
い。これに対し初期位相αが２７０゜のときには電子の
減速電界が弱まるため、パターン底部のチャージが低減
されノッチが大幅に改善される。
【００４３】図１１は選択比の初期位相依存性を示すグ
ラフである。ＲＦ電力を印加しない場合（図中破線で表
示）と比較すると、パルス的なＲＦの印加により選択比
は低減する（悪化する）が、その低減量は初期位相αの
値によって異なる。例えば初期位相が９０゜のときには
最も低減量が多く、初期位相αが２７０゜のときには低
減量が抑制される。
ラフである。ＲＦ電力を印加しない場合（図中破線で表
示）と比較すると、パルス的なＲＦの印加により選択比
は低減する（悪化する）が、その低減量は初期位相αの
値によって異なる。例えば初期位相が９０゜のときには
最も低減量が多く、初期位相αが２７０゜のときには低
減量が抑制される。
【００４４】つまりノッチ量や選択比を良好にしたい場
合には、ＲＦ成分が重畳する範囲の電圧Ｖにおいて、直
流成分よりも正となる領域の方が直流成分よりも負とな
る領域よりも大きくなるように、初期位相αを１８０°
〜３６０°に、特に望ましくは２７０°に設定する。
合には、ＲＦ成分が重畳する範囲の電圧Ｖにおいて、直
流成分よりも正となる領域の方が直流成分よりも負とな
る領域よりも大きくなるように、初期位相αを１８０°
〜３６０°に、特に望ましくは２７０°に設定する。
【００４５】図１２はＣＤゲイン（Critical Dimension
Gain ）の初期位相依存性を示すグラフである。図１３
はＣＤゲインを説明する断面図である。基板１０１上に
設けられた被エッチング膜１０２はレジスト１０３をマ
スクとしてエッチングされる。ここでレジスト１０３の
幅、被エッチング膜１０２の底部の幅をそれぞれｔ１，
ｔ２とするとＣＤゲインはｔ２−ｔ１で求められる。Ｒ
Ｆ電力を印加しない場合（図中破線で表示）と比較する
と、パルス的なＲＦの印加によりＣＤゲインは改善され
ているが、その改善度は初期位相αの値によって異な
る。例えば初期位相αが９０゜のときに最も改善され、
２７０°のときの改善度は低い。
Gain ）の初期位相依存性を示すグラフである。図１３
はＣＤゲインを説明する断面図である。基板１０１上に
設けられた被エッチング膜１０２はレジスト１０３をマ
スクとしてエッチングされる。ここでレジスト１０３の
幅、被エッチング膜１０２の底部の幅をそれぞれｔ１，
ｔ２とするとＣＤゲインはｔ２−ｔ１で求められる。Ｒ
Ｆ電力を印加しない場合（図中破線で表示）と比較する
と、パルス的なＲＦの印加によりＣＤゲインは改善され
ているが、その改善度は初期位相αの値によって異な
る。例えば初期位相αが９０゜のときに最も改善され、
２７０°のときの改善度は低い。
【００４６】図１４はエッチングレートの初期位相依存
性を示すグラフである。ＲＦ電力を印加しない場合（図
中破線で表示）と比較すると、パルス的なＲＦの印加に
よりエッチングレートは増大するが、その増大量は初期
位相αの値によって異なる。例えば初期位相が９０゜の
ときには最も増大量が多く、初期位相αが２７０゜のと
きには増大量は少ない。
性を示すグラフである。ＲＦ電力を印加しない場合（図
中破線で表示）と比較すると、パルス的なＲＦの印加に
よりエッチングレートは増大するが、その増大量は初期
位相αの値によって異なる。例えば初期位相が９０゜の
ときには最も増大量が多く、初期位相αが２７０゜のと
きには増大量は少ない。
【００４７】つまりＣＤゲインやエッチングレートを良
好にしたい場合には、ＲＦ成分が重畳する範囲の電圧Ｖ
において、直流成分よりも正となる領域の方が直流成分
よりも負となる領域よりも小さくなるように、初期位相
αを０°〜１８０°に、特に望ましくは９０°に設定す
る。
好にしたい場合には、ＲＦ成分が重畳する範囲の電圧Ｖ
において、直流成分よりも正となる領域の方が直流成分
よりも負となる領域よりも小さくなるように、初期位相
αを０°〜１８０°に、特に望ましくは９０°に設定す
る。
【００４８】以上の説明からわかるように、初期位相α
を制御することにより所望のエッチング特性を得ること
ができる。また同様に、初期電圧Ｖ０を変えることも、
チャージアップ、選択比、ＣＤゲイン、エッチングレー
トなどの制御に効果的である。
を制御することにより所望のエッチング特性を得ること
ができる。また同様に、初期電圧Ｖ０を変えることも、
チャージアップ、選択比、ＣＤゲイン、エッチングレー
トなどの制御に効果的である。
【００４９】実施の形態６．ＲＦ電力が直流成分に対し
てパルス状にＲＦ成分が重畳する場合、ＲＦ成分が複数
の周期を含んでいても良い。
てパルス状にＲＦ成分が重畳する場合、ＲＦ成分が複数
の周期を含んでいても良い。
【００５０】図１５は実施の形態６において用いられる
ＥＣＲエッチング装置を示す断面図である。図１に示さ
れた構成と比較して、ＲＦ電力供給装置３０がブロッキ
ングコンデンサ２９を介してステージ６に接続されてい
る点でのみ異なっている。
ＥＣＲエッチング装置を示す断面図である。図１に示さ
れた構成と比較して、ＲＦ電力供給装置３０がブロッキ
ングコンデンサ２９を介してステージ６に接続されてい
る点でのみ異なっている。
【００５１】図１６（ａ）（ｂ）は周期の数ｋが２の場
合において、ステージ６の電位変化を初期位相αが０゜
及び９０゜のときについてそれぞれ示すグラフである。
合において、ステージ６の電位変化を初期位相αが０゜
及び９０゜のときについてそれぞれ示すグラフである。
【００５２】ステージ６はブロッキングコンデンサ２９
を介してＲＦ電力供給装置３０に接続されているため、
ＲＦ電力を印加しない期間においてはステージ６の電位
はフローティング電位Ｖｆを採る。図１７は連続的にＲ
Ｆ電力を印加した場合のステージ６の電位を示すグラフ
である。ステージ６の電位の最大値がフローティング電
位Ｖｆを越える量は、最小値がフローティング電位Ｖｆ
を下回る量よりも少ない。周期の数ｋが増加するに従
い、ステージ６の電位変化は初期位相αに対する依存性
が低くなり、図１７のグラフに近づく。つまり、イオン
をステージ６へと引き込む回数が増大する。従って初期
位相αが同じ場合には、周期の数ｋが増加するのに従っ
てイオンエネルギーは増大し、ノッチ量が減少し、選択
比も低下する。
を介してＲＦ電力供給装置３０に接続されているため、
ＲＦ電力を印加しない期間においてはステージ６の電位
はフローティング電位Ｖｆを採る。図１７は連続的にＲ
Ｆ電力を印加した場合のステージ６の電位を示すグラフ
である。ステージ６の電位の最大値がフローティング電
位Ｖｆを越える量は、最小値がフローティング電位Ｖｆ
を下回る量よりも少ない。周期の数ｋが増加するに従
い、ステージ６の電位変化は初期位相αに対する依存性
が低くなり、図１７のグラフに近づく。つまり、イオン
をステージ６へと引き込む回数が増大する。従って初期
位相αが同じ場合には、周期の数ｋが増加するのに従っ
てイオンエネルギーは増大し、ノッチ量が減少し、選択
比も低下する。
【００５３】このようにＲＦ電力がパルス状にＯＮする
期間における周期の数ｋや初期位相αを設定することに
よって、ノッチ量や選択比を制御することが可能とな
る。勿論、連続的にＲＦ電力を印加した場合であって
も、その電圧もしくは電力を設定することのみによって
イオンエネルギーの制御を行うことも可能であるが、周
期の数ｋ及び初期位相αをも調整することにより、一層
細かい制御を行うことが可能となる。
期間における周期の数ｋや初期位相αを設定することに
よって、ノッチ量や選択比を制御することが可能とな
る。勿論、連続的にＲＦ電力を印加した場合であって
も、その電圧もしくは電力を設定することのみによって
イオンエネルギーの制御を行うことも可能であるが、周
期の数ｋ及び初期位相αをも調整することにより、一層
細かい制御を行うことが可能となる。
【００５４】実施の形態７．図１８はこの発明の実施の
形態７に関するＲＦ電力の波形を示すグラフである。実
施の形態７においても図１５に示されたＥＣＲエッチン
グ装置が用いられる。但しμ波電源８０はパルス状に
（間欠的に）μ波１９を発生する。
形態７に関するＲＦ電力の波形を示すグラフである。実
施の形態７においても図１５に示されたＥＣＲエッチン
グ装置が用いられる。但しμ波電源８０はパルス状に
（間欠的に）μ波１９を発生する。
【００５５】μ波１９をパルス状にプラズマ反応装置に
導入することによってノッチ量を低減できることは、Jp
n.J.Appl.Phys.35(1996)p2450 等によって示されてい
る。本実施の形態では、このようなパルス状のμ波を用
いてプラズマを生成するのみならず、実施の形態５及び
実施の形態６で示したパルス状のＲＦ電力をステージ６
に与える。このような２つの技術の組み合わせにより、
エッチング特性の改善（例えばノッチ量の低減）の効果
は著しく増大する。
導入することによってノッチ量を低減できることは、Jp
n.J.Appl.Phys.35(1996)p2450 等によって示されてい
る。本実施の形態では、このようなパルス状のμ波を用
いてプラズマを生成するのみならず、実施の形態５及び
実施の形態６で示したパルス状のＲＦ電力をステージ６
に与える。このような２つの技術の組み合わせにより、
エッチング特性の改善（例えばノッチ量の低減）の効果
は著しく増大する。
【００５６】図１８はμ波１９とＲＦ電力との関係を示
すタイミングチャートである。ＲＦ成分が直流値（ここ
ではフローティング電位Ｖｆ）に重畳し始める時点が、
μ波１９が間欠的にＯＮし始める時点から遅延する時間
ｔ０を制御することによって、ノッチ量を制御すること
ができると同時に微少なイオンエネルギーを制御するこ
とが可能となる。図１９は遅延時間ｔ０とノッチ量との
関係を示すグラフである。ここでμ波の周期をＴ（デュ
ーティ５０％）、ＲＦ成分が直流値に重畳する期間をτ
（初期位相α＝０°）とする。グラフからわかるよう
に、ＲＦ成分を直流値に重畳するタイミングをμ波のＯ
ＦＦする期間の終わりの近傍に設定すれば、ノッチ量を
低減する効果が著しい。
すタイミングチャートである。ＲＦ成分が直流値（ここ
ではフローティング電位Ｖｆ）に重畳し始める時点が、
μ波１９が間欠的にＯＮし始める時点から遅延する時間
ｔ０を制御することによって、ノッチ量を制御すること
ができると同時に微少なイオンエネルギーを制御するこ
とが可能となる。図１９は遅延時間ｔ０とノッチ量との
関係を示すグラフである。ここでμ波の周期をＴ（デュ
ーティ５０％）、ＲＦ成分が直流値に重畳する期間をτ
（初期位相α＝０°）とする。グラフからわかるよう
に、ＲＦ成分を直流値に重畳するタイミングをμ波のＯ
ＦＦする期間の終わりの近傍に設定すれば、ノッチ量を
低減する効果が著しい。
【００５７】かかるタイミングにおいてプラズマ密度が
薄くなり、プラズマ密度が薄いと電子の量も少ない。よ
ってＲＦ成分のパワーにおいて差がなければ、一つの電
子に与えられるパワーが最も大きくなる。このためパタ
ーンの底部に入り込んで電荷を相殺する効果が最も顕著
に得られることになる。
薄くなり、プラズマ密度が薄いと電子の量も少ない。よ
ってＲＦ成分のパワーにおいて差がなければ、一つの電
子に与えられるパワーが最も大きくなる。このためパタ
ーンの底部に入り込んで電荷を相殺する効果が最も顕著
に得られることになる。
【００５８】以上の実施の形態においてはＥＣＲエッチ
ング装置について説明が行われたが、本発明の適用はこ
れに限定されるものではなく、試料に印加されるＲＦ電
力とは別途にプラズマが生成されるエッチング装置（例
えばＩＣＰ：Induced Coupled Plasma を採用したエッ
チング装置）のすべてに有効である。勿論、ＲＦ電力の
周波数や電圧の制御が、ノッチ量や、イオンエネルギー
の制御に有効であることはいうまでもない。
ング装置について説明が行われたが、本発明の適用はこ
れに限定されるものではなく、試料に印加されるＲＦ電
力とは別途にプラズマが生成されるエッチング装置（例
えばＩＣＰ：Induced Coupled Plasma を採用したエッ
チング装置）のすべてに有効である。勿論、ＲＦ電力の
周波数や電圧の制御が、ノッチ量や、イオンエネルギー
の制御に有効であることはいうまでもない。
【００５９】
【発明の効果】この発明のうち請求項１にかかるプラズ
マ反応装置によれば、ＲＦ電力が高い周波数を有する期
間において生じた電荷の蓄積を、ＲＦ電力が低い周波数
を有する期間で緩和することができる。これと共に、低
い周波数のＲＦ電力のみを印加する場合に問題となるエ
ッチングレートの低下を、ＲＦ電力が高い周波数を有す
る期間において緩和できる。
マ反応装置によれば、ＲＦ電力が高い周波数を有する期
間において生じた電荷の蓄積を、ＲＦ電力が低い周波数
を有する期間で緩和することができる。これと共に、低
い周波数のＲＦ電力のみを印加する場合に問題となるエ
ッチングレートの低下を、ＲＦ電力が高い周波数を有す
る期間において緩和できる。
【００６０】この発明のうち請求項２にかかるプラズマ
反応装置によれば、ＲＦ電力が変動する一周期におい
て、第１種のサブ周期は互いに長さが異なるので、その
一方の期間においてチャージアップを緩和しつつ、他方
の期間においてエッチングレートの低下を抑制すること
ができる。
反応装置によれば、ＲＦ電力が変動する一周期におい
て、第１種のサブ周期は互いに長さが異なるので、その
一方の期間においてチャージアップを緩和しつつ、他方
の期間においてエッチングレートの低下を抑制すること
ができる。
【００６１】この発明のうち請求項３にかかるプラズマ
反応装置によれば、初期位相を１８０°〜３６０°に設
定することにより、ＲＦ成分が重畳する範囲において、
直流成分よりも正となる領域の方が直流成分よりも負と
なる領域よりも大きくなり、ノッチ量や選択比を良好に
することができる。また初期位相を０°〜１８０°に設
定することにより、ＲＦ成分が重畳する範囲において、
直流成分よりも正となる領域の方が直流成分よりも負と
なる領域よりも小さくなり、ＣＤゲインやエッチングレ
ートを良好にすることができる。
反応装置によれば、初期位相を１８０°〜３６０°に設
定することにより、ＲＦ成分が重畳する範囲において、
直流成分よりも正となる領域の方が直流成分よりも負と
なる領域よりも大きくなり、ノッチ量や選択比を良好に
することができる。また初期位相を０°〜１８０°に設
定することにより、ＲＦ成分が重畳する範囲において、
直流成分よりも正となる領域の方が直流成分よりも負と
なる領域よりも小さくなり、ＣＤゲインやエッチングレ
ートを良好にすることができる。
【００６２】この発明のうち請求項４にかかるプラズマ
反応装置によれば、μ波を間欠的にプラズマ反応装置に
導入することによってノッチ量を低減できる上、ＲＦ電
力も間欠的にステージに与えられるので、エッチング特
性の改善の効果が著しく増大する。
反応装置によれば、μ波を間欠的にプラズマ反応装置に
導入することによってノッチ量を低減できる上、ＲＦ電
力も間欠的にステージに与えられるので、エッチング特
性の改善の効果が著しく増大する。
【図１】 この発明の実施の形態１にかかるＥＣＲエッ
チング装置を示す断面図である。
チング装置を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に関するＲＦ電力の
波形を示すグラフである。
波形を示すグラフである。
【図３】 この発明の実施の形態２に関するＲＦ電力の
波形を示すグラフである。
波形を示すグラフである。
【図４】 パルス化されたＲＦ電力のＯＮ／ＯＦＦ期間
と、チャージアップ量との関係を示すタイミングチャー
トである。
と、チャージアップ量との関係を示すタイミングチャー
トである。
【図５】 パルス化されたＲＦ電力のＯＮ／ＯＦＦ期間
と、チャージアップ量との関係を示すタイミングチャー
トである。
と、チャージアップ量との関係を示すタイミングチャー
トである。
【図６】 パルス化されたＲＦ電力のＯＮ／ＯＦＦ期間
と、チャージアップ量との関係を示すタイミングチャー
トである。
と、チャージアップ量との関係を示すタイミングチャー
トである。
【図７】 この発明の実施の形態３に関するＲＦ電力の
ＯＮ／ＯＦＦ期間と、チャージアップ量との関係を示す
タイミングチャートである。
ＯＮ／ＯＦＦ期間と、チャージアップ量との関係を示す
タイミングチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態４に関するＲＦ電力の
ＯＮ／ＯＦＦ期間と、チャージアップ量との関係を示す
タイミングチャートである。
ＯＮ／ＯＦＦ期間と、チャージアップ量との関係を示す
タイミングチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態５に関する電圧Ｖの波
形を示すグラフである。
形を示すグラフである。
【図１０】 ノッチ量の初期位相依存性を示すグラフで
ある。
ある。
【図１１】 選択比の初期位相依存性を示すグラフであ
る。
る。
【図１２】 ＣＤゲインの初期位相依存性を示すグラフ
である。
である。
【図１３】 ＣＤゲインを説明する断面図である。
【図１４】 エッチングレートの初期位相依存性を示す
グラフである。
グラフである。
【図１５】 実施の形態６にかかるＥＣＲエッチング装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図１６】 ステージ６の電位変化を初期位相に対して
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１７】 連続的にＲＦ電力を印加した場合のステー
ジ６の電位を示すグラフである。
ジ６の電位を示すグラフである。
【図１８】 この発明の実施の形態７に関するＲＦ電力
の波形を示すグラフである。
の波形を示すグラフである。
【図１９】 遅延時間ｔ０とノッチ量との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２０】 従来のＥＣＲエッチング装置を示す断面図
である。
である。
【図２１】 チャージアップ形状異常を説明する断面図
である。
である。
【図２２】 チャージアップ形状異常を説明する断面図
である。
である。
２ 反応室、６ ステージ、７ ウエハ、１９ μ波、
２８４ａ，２８４ｂ，２７５ａ，２７５ｂ 第１種のサ
ブ周期、２７４ａ，２７４ｂ，２８５ａ，２８５ｂ 第
２種のサブ周期、α 初期位相。
２８４ａ，２８４ｂ，２７５ａ，２７５ｂ 第１種のサ
ブ周期、２７４ａ，２７４ｂ，２８５ａ，２８５ｂ 第
２種のサブ周期、α 初期位相。
Claims (4)
- 【請求項１】 ＦＭ変調されたＲＦ電力が印加されるス
テージと、 前記ステージ上に載置された試料に晒されるプラズマが
存在する反応室とを備えるプラズマ反応装置。 - 【請求項２】 ＲＦ電力が印加されるステージと、 前記ステージ上に載置された試料に晒されるプラズマが
存在する反応室とを備え、 前記ＲＦ電力は周期的に変動し、その一周期は互いに前
記ＲＦ電力の振幅が異なり、いずれも複数の第１種及び
第２種のサブ周期とによって構成され、 前記複数の第１種のサブ周期の各々は互いにその期間が
異なるプラズマ反応装置。 - 【請求項３】 ＲＦ電力が印加されるステージと、 前記ステージ上に載置された試料に晒されるプラズマが
存在する反応室とを備え、 前記ＲＦ電力は、直流値に対して所定の初期位相を持っ
た交流波形が間欠的に重畳された波形を呈するプラズマ
反応装置。 - 【請求項４】 前記プラズマは間欠的に供給されるμ波
によって生成される、請求項３記載のプラズマ反応装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8309141A JPH10150025A (ja) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | プラズマ反応装置 |
| US08/848,881 US6471821B2 (en) | 1996-11-20 | 1997-05-01 | Plasma reactor and method |
| US10/228,999 US6656849B2 (en) | 1996-11-20 | 2002-08-28 | Plasma reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8309141A JPH10150025A (ja) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | プラズマ反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10150025A true JPH10150025A (ja) | 1998-06-02 |
Family
ID=17989407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8309141A Pending JPH10150025A (ja) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | プラズマ反応装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6471821B2 (ja) |
| JP (1) | JPH10150025A (ja) |
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| US9123509B2 (en) | 2007-06-29 | 2015-09-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for plasma processing a substrate |
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| US7678710B2 (en) | 2006-03-09 | 2010-03-16 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for fabricating a high dielectric constant transistor gate using a low energy plasma system |
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1996
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1997
- 1997-05-01 US US08/848,881 patent/US6471821B2/en not_active Expired - Fee Related
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2002
- 2002-08-28 US US10/228,999 patent/US6656849B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US20030000646A1 (en) | 2003-01-02 |
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| US20020066537A1 (en) | 2002-06-06 |
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