JPH11102901A

JPH11102901A - マイクロ波励起ドライエッチング装置

Info

Publication number: JPH11102901A
Application number: JP9279646A
Authority: JP
Inventors: Shinji Okamoto; 伸二岡本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【目的】被エッチング物に対して均一なドライエッチ
ングを行なう。【構成】マグネトロン９から発生した電界の方向が変
動することにより、電極５にかかる電界も同時に変化
し、対面する電極５間で＋−の電界が形成される。＋−
の電界が電極５で発生することで、プラズマ発生管３に
かかる電界はバランスを取って均一化される。その電界
によってプラズマ発生管３に均一なプラズマ電界分布が
生じ、プラズマ発生管３内を通過するエッチングガスは
均一に活性化される。活性化されたエッチングガスの分
布にむらがないので、被エッチング物に対して均一なエ
ッチングを行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造プロセスでのＣＤＥ（ケミカルドライエッチング）
によるポリシリコン系又は窒素シリコン系などのエッチ
ングを行なうためのドライエッチング装置に関し、特に
マイクロ波エネルギーによりエッチングガスを励起する
マイクロ波励起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】一般に電子を高エネルギー状態に加速す
るには、その一手段として外部から電場を与える方法が
あり、マイクロ波電力を利用するとマイクロ波プラズマ
となる。通常、プラズマ発生部の発光条件は、真空度
０．１〜数十Ｔｏｒｒ、発振周波数２．４５ＧＨｚ、マ
イクロ波出力０．１〜５ＫＷ程度となっている。

【０００３】図１に示すのは、従来のマイクロ波励起ド
ライエッチング装置の一例の基本構成図である。マイク
ロ波発振機２は、マグネトロンを利用したマイクロ波発
生源であり、このマイクロ波エネルギーを導波管４によ
ってアイソレータ６、パワーモニタ８、整合器１０など
のマイクロ波応用機器を経由してプラズマ発生炉１２に
伝送する。プラズマ発生炉１２には、電界の最大部にプ
ラズマ発生管１４が貫通・保持されている。

【０００４】アイソレータ６は、マイクロ発振機２とプ
ラズマ発生炉１２の間に備えられ、プラズマ発生炉１２
からの反射電力を吸収して、マイクロ波発振機２を安定
に動作させる役割を持つ。パワーモニタ８は、マイクロ
波発振機２からプラズマ発生炉１２に伝送される入射電
力、もしくはプラズマ発生炉１２から戻ってくる反射電
力をモニタする役割を持ち、又は入・反射電力を同時に
モニタすることもできる。整合器１０は、マイクロ波発
振機２から発生したマイクロ波エネルギーを、プラズマ
発生管１４内の物質に効率よく吸収させる（反射電力を
少なくする）ための調節器である。プラズマ発生炉１２
は、プラズマ発生管１４を挿入し、そのプラズマ発生管
１４内のエッチングガスにマイクロ波エネルギーを照射
し発光させる役割を持つ。

【０００５】プラズマ発生管１４の上流側には圧力調節
弁２０、ガス流量計１８を介してエッチングガスボンベ
１６が接続されている。下流側には処理室２２が接続さ
れており、エッチングを行なう際は、その処理室２２に
被エッチング物２４が設置される。処理室２２には使用
後のエッチングガスを排出する排気ポンプ２６が備えら
れている。ガスボンベ１６に蓄えられたエッチングガス
は、流量調節弁２０により流量を調節されてプラズマ発
生管１４に送られる。このとき、エッチングガスの流量
は流量計１８により監視されている。

【０００６】マイクロ波発振機２から発生したマイクロ
波エネルギーは、導波管４内をアイソレータ６、パワー
モニタ８、整合器１０を介してプラズマ発生炉１２に挿
入されているプラズマ発生管１４に伝送される。プラズ
マ発生管１４に送られたエッチングガスは、そこでマイ
クロ波エネルギーの電界により活性化されて処理室２２
に送られ、そこで被エッチング物２４のエッチングを行
なう。その後、エッチングガスは排気ポンプ２６により
外部に排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】マイクロ波プラズマエ
ッチングにおいて、被エッチング物のエッチング精度を
向上させるためには、真空度、マイクロ波出力、ガス流
量、及びプラズマ密度（電界分布）などの要素が重要で
ある。プラズマ発生管内のプラズマの電界分布を均一化
することにより、エッチングガスがプラズマ発生管を通
過する際、電界により活性化したエッチングガスの分布
が均一となり、被エッチング物に対してエッチングの分
布均一化を図ることができる。しかし、上記のような技
術では電界分布の均一化は整合器による反射波の抑制の
みで行なわれているため、プラズマ発生管内のプラズマ
の完全な電界分布を達成することは難しく、エッチング
分布の均一化は困難な状況である。

【０００８】そこで、本発明はプラズマ発生管内のプラ
ズマの電界分布を均一化し、非エッチング物に対しての
エッチング分布の均一化を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はプラズマ発生管
内のプラズマの電界分布を均一化するために、導波管内
のプラズマ発生管にマイクロ波エネルギーを均一に吸収
させるマイクロ波励起ドライエッチング装置である。す
なわち本発明によるマイクロ波励起ドライエッチング装
置は、マイクロ波発振機から発生したマイクロ波エネル
ギーを導波管内を伝送し、導波管に貫通・保持されたプ
ラズマ発生管中を流通するエッチングガスをマイクロ波
エネルギーによりプラズマ励起し、その励起されたエッ
チングガスをプラズマ発生管の下流部に備えられた処理
室に導き、処理室に設置された被エッチング物をエッチ
ング処理するマイクロ波励起ドライエッチング装置にお
いて、導波管内のプラズマ発生管の周辺に、導波管に対
して電気的に浮遊している複数の電極をプラズマ発生管
と平行に備えたものである。

【００１０】マイクロ波発振機から発生され、導波管内
を伝送されるマイクロ波エネルギーにより発生する第一
の電界分布をプラズマ発生管の周辺に備えられた電極に
よって受け、その電極から生じる第二の電界分布を第一
の電界分布と重畳し、その重畳された電界分布をプラズ
マ発生管に与え、プラズマの均一な電界分布を得る。

【００１１】

【発明の実施の形態】電極は、プラズマ発生管の中心を
対称軸とした対称な位置で、かつマイクロ波の進行方向
とプラズマ発生管の中心を含む平面に対して対称な位置
に設置することが好ましい。これにより、マイクロ波エ
ネルギーによるプラズマ発生管周辺の電界分布は、対面
された電極間により、バランスを取るようになる。

【００１２】電極をマイクロ波エネルギーに対して損失
の少ない絶縁体から形成される保持手段により保持する
ことが好ましい。それにより、導波管との電気的接触を
避けることができるとともに、マイクロ波エネルギーの
損失を抑えることができる。そのような絶縁体として、
例えばポリテトラフルオロエチレンや熱硬化性フェノー
ル樹脂を用いることができる。

【００１３】

【実施例】図２は、一実施例のマイクロ波励起ドライエ
ッチング装置のマイクロ波放電部を表す概略構成図であ
り、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線位置
における断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’線位置にお
ける断面図である。マイクロ波エネルギーを伝送する導
波管１の縦長方向の一端側に、石英ガラス製のプラズマ
発生管３（外径３５ｍｍ、内径３０ｍｍ、長さ３５０ｍ
ｍ）が挿入・保持されている。図１と同様にプラズマ発
生管３の一端側はガスボンベに接続され、他端側は処理
室に接続されて、プラズマ発生管３内にはエッチングガ
スが流される。

【００１４】導波管１内のプラズマ発生管３の周辺に、
４枚の電極５が、プラズマ発生管３を中心とした円筒上
に、隣り合う電極５どうしの距離を等間隔に保ってプラ
ズマ発生管３と並行に並べられ、プラズマ発生管３の周
面に垂直な方向に立てられて備えられている。それぞれ
の電極５は絶縁体７を介して導波管１に固定されてい
る。導波管１の縦長方向の他端側の上面に、マイクロ波
を発振するマグネトロン（マイクロ波発振機）９が備え
られている。マグネトロン９とプラズマ発生管３の間の
導波管１の上面には、プラズマ発生管３方向からの反射
波を少なくする整合器のスリブチューナ１１と、図示は
されていないがマグネトロン９の動作を安定させるアイ
ソレータが備えられている。

【００１５】また、プラズマ発生管３が挿入・保持され
ている位置は、マイクロ波エネルギーによる電界が最大
になる位置であり、導波管１のプラズマ発生管３側の端
からλ／４（λはマイクロ波の波長）のところである。
導波管１の一端側からマグネトロン９により発振された
２．４５ＧＨｚのマイクロ波１３は、導波管１内部を介
して電極５に伝達される。このとき、プラズマ発生管方
向から跳ね返ってくる反射波はスリブチューナ１１とア
イソレータにより減少される。

【００１６】２．４５ＧＨｚのマイクロ波１３は高周波
の波形であり、電界の方向が２．４５ＧＨｚで変動して
いる。マグネトロン９から発生した電界の方向が変動す
ることにより、電極５にかかる電界も同時に変化し、対
面する電極５間で＋−の電界が形成される。＋−の電界
が電極５で発生することで、プラズマ発生管３にかかる
電界はバランスを取って均一化される。その電界によっ
てプラズマ発生管３に均一なプラズマ電界分布が生じ、
プラズマ発生管３内を通過するエッチングガスは均一に
活性化される。活性化されたエッチングガスの分布にむ
らがないので、被エッチング物に対して均一なエッチン
グを行なうことができる。

【００１７】電極の枚数や形状は実施例に示したものに
限られないが、プラズマの電界が実施例ではプラズマ発
生管を挾んで上下で極性が反転しているところから、電
極はプラズマ発生管を挾んで上下対称になるように配置
されているのが好ましい。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、マイクロ波発振機から発生さ
れ、導波管内を伝送されるマイクロ波エネルギーにより
発生する第一の電界分布を、プラズマ発生管の中心を対
称軸とした対称な位置で、かつマイクロ波の進行方向と
プラズマ発生管の中心を含む平面に対して対称な位置に
設置した電極によって受け、その電極から生じる第二の
電界分布と第一の電界分布を重畳し、その重畳された電
界分布をプラズマ発生管に与えるので、プラズマ発生管
内のプラズマの電界分布を均一化し、被エッチング物に
対してのエッチング分布の均一化を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のマイクロ波励起ドライエッチング装置の
一例の基本構成図である。

【図２】一実施例のマイクロ波励起ドライエッチング装
置のマイクロ波放電部を表す概略構成図であり、（Ａ）
は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線位置における側
方断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’線位置における正
面断面図である。

【符号の説明】

１導波管３プラズマ発生管５電極７絶縁体９マグネトロン１１スリブチューナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波発振機から発生したマイクロ
波エネルギーを導波管内を伝送し、前記導波管に貫通・
保持されたプラズマ発生管中を流通するエッチングガス
を前記マイクロ波エネルギーによりプラズマ励起し、そ
の励起されたエッチングガスをプラズマ発生管の下流部
に備えられた処理室に導き、前記処理室に設置された被
エッチング物をエッチング処理するマイクロ波励起ドラ
イエッチング装置において、前記導波管内の前記プラズマ発生管の周辺に、前記導波
管に対して電気的に浮遊している複数の電極を前記プラ
ズマ発生管と平行に備えたことを特徴とするマイクロ波
励起ドライエッチング装置。
【請求項２】前記電極は、前記プラズマ発生管の中心
を対称軸とした対称な位置で、かつマイクロ波の進行方
向と前記プラズマ発生管の中心を含む平面に対して対称
な位置に設置した請求項１に記載のマイクロ波励起ドラ
イエッチング装置。
【請求項３】前記電極をマイクロ波エネルギーに対し
て損失の少ない絶縁体から形成される保持手段により保
持した請求項１又は２に記載のマイクロ波励起ドライエ
ッチング装置。