JPS5812347B2 - プラズマエッチング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造工程におけるドライエッチン
グ用プラズマエッチング装置に関するものである。

従来、対向電極型（例えば平行平板型）プラズマエッチ
ング装置としては、六ソードカップル型装置及びアノー
ドカップル型装置の二種類が用いられている。

第１図は上配カソードカップル対向電極型プラズマエッ
チング装置の要部構成の原理的説明図である。

図において、１は被エッチング物、２はカソード（被エ
ッチング物載置側）電極、３はアノード電゛極、４は高
周波電源、５はプロツキングコンデンサである。

高周波電源４に高い周波数（例えば１３．５６ＭＨＺ）
のものを用いてプラズマを発生させたとき、イオンが高
周波電界に追従できないため、高周波を印加した側（カ
ソード電極）にセルフバイアス電圧が発生し、この電圧
によりイオンが加速され、方向性をもって高周波印加側
に当たる。

従ってエッチングに方向性が出て、サイドエッチングの
ない微細Ａエが行なわれる。

第２図は前記アノードカップル対向電極型プラズマエッ
チング装置の要部構成の原理的説明図である。

図こおいて、前出のものと同一符号のものは同一又は均
等部分を示すものとする。

６は高周波電源で、アノード電極３に接続されている。

高周波電源６に低い周波数（例えば５００ｋＨｚ）のも
のを用いてプラズマを発生させたときには、イオンが電
界の変化に追従して動くから、アース側の電極（カソー
ド電極２）に被エッチング物１を置いておくと、方向性
のあるエッチングが行なえる。

上述したカソードカップル型（第１図），アノードカッ
プル型（第２図）のどちらの装置においても、エッチン
グレートを上昇させるために、プラズマの密度を上昇さ
せようとすると、必然的に印加電力を増加させねばなら
ず、これはイオンエネルギーの上昇を招いて、素子（半
導体装置）への損傷，マスクのレジストの変質をもたら
すという欠点があった。

本発明は、上記した従来技術における欠点を解消し、素
子（半導体装置）への損傷，レジストの変質を防いだま
ま、エッチングレートを上昇させ処理能力の向上を図っ
たプラズマエッチング装置を提供することを目的とする
ものである。

上記の目的を達成するために、本発明のプラズマエツナ
ング装置は、アノード電極と、被エッチング物を載置す
るカソード電極を対向配置し、ガス放電によるプラズマ
を発生させかつ上記カソード電極側にイオンを加速させ
るための高周波電源として、一では高い周波数（例えば
１３．５６ＭＨＺ），もう一方は低い周波数（例えば５
００ｋＨｚ）の高周波を発生する２つの高周波電源を設
け、上記高い周波数の高周波電源を上記アノード電極に
接続し、上記低い周波数の高周波電源を上記六ソード電
極またはアノード電極こ接続して構成した。

また、本発明の装置では、上記高，低の各周波数に対し
、高周波を印加した電極と反対側の電極は等価的にアー
ス電極とみなせるような回路構成にしている。

このようこ構成した本発明の装置では、プラズマの密度
すなわち被エッチング物こ到達するイオン電流密度と、
被エッチング物に入射するイオンのエネルギーを独立に
制御でき、素子への損傷，マスクのレジストの変質を防
いだまま、エツチングレートを上昇させることができる
。

以下本発明を実施例によって詳細に説明する。

第３図は本発明の装置の第１の実施例を示すもので、そ
の要部構成の原理的説明図である。

図において、７は高い周波数の高周波電源、８は低い周
波数の高周波電源、９は低域フィルタ、１０は高城フィ
ルタである。

この実施例においては、上記高い周波数の高周波電源７
が低域フィルタ９を介してアノード電極３に接続され、
上記低い周波数の高周波電源８が高城フィルタ１０を介
して力ソード電極２こ接続されている。

上記各フィルタは高周波を印加した電極と反対側の電極
が等価的にアース電極とみなせるような回路構成とする
ためこ挿入されたものである。

このように構成された本発明の装置の動作は以下の通り
である。

装置内は、真空ポンプにより排気され、反応性ガス例え
ばフレオン，四塩化炭素等が導入され、所定の圧力例え
ばＩＰａから数十Ｐａに保たれる。

高周波電源７から、アノード電極３こ高周波電力が投入
ざれることにより、該アノード電極３とカソート電極２
の間にプラズマが発生する。

また、高周波電源８から、カソード電極２に低い周波数
の高周波電力を投入することによっても、上記電極間に
プラズマが発生する。

高周波電源７からの高い周波数の高周波によって発生し
たプラズマでは、被エッチング物にイオンが加速されて
衝突することはないが、高周波電源８からカソード電極
２に口えられた低い周波数の高周波電界こイオンは追従
し、被エッチング物に衝突する。

そのイオンエネルギーは上記低い周波数の高周波の電圧
によって決められる。

このような動作をするため、プラズマの密度は、カソー
ド電極２とアノード電極３に口える高周波電力の和と関
係して増減させることができ、イオンエネルギーはカソ
ード電極２に加える高周波電力の増減により変化させる
ことができる。

従って、プラズマの密度を変えることなく、被エツナン
グ物に当たるイオンのエネルギーだけを独立こ制御でき
る。

このことから、高いプラズマ密度下で低いイオンエネル
ギーを与えることにより、被エッチング物への損傷やレ
ジストの変質がなく、しかも高いエッチングレートが得
られる。

第４図は本発明の装置の第２の実施例を示すもので、そ
の要部構成の原理的説明図である。

図から明らかなように、本実施例においては上部電極側
（アノード電極３）に、高い周波数，低い周波数の高周
波電源を両方接続したものである。

低域阻止回路１１及び高城阻止回路１２は、それぞれ高
い周波数の高周波電源７，低い周波数の高周波電源８が
、低い周波数及び高い周波数に対し充分大きなインピー
ダンスを持つようこ挿入したものである。

この動作としては、第１の実施例の場合と同様で、高い
周波数の高周波こよるプラズマは、プラズマ密度の上昇
にのみ使われ、低い周波数の電圧によりイオンカ速が行
なわれる。

以上説明した様こ、本発明のプラズマエツナング装置で
は、被エッチング物に損傷を与えず、−ジストも変質さ
せないような低いイオンエネルギーを保ちつつ、イオン
電流密度を上昇させることにより、エッチングレートを
上昇させ、エッチングの処理能力の向上を図ることがで
きる。

また、被エッチング材料こよっては、イオンエネルギー
の可変こより、加工形状の制＠が行なえる等、大きな効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもプラズマエッチング装置の要部構成の原
理的説明図であり、第１図は従来のカソードカップル対
向電極型，第２図は従来のアノードカップル対向電極型
，第３図は本発明の第１の実施例の装置，第４図は本発
明の第２の実施例の装置を示したものである。 １・・・・・・被エッチング物、２・・・・・・カソー
ド電極、３・・・・・・アノード電極、４，６，７，８
・・・・・・高周波電源、５・・・・・・プロツキング
コンデンサ、９・・・・・・低域フィルタ、１０・・・
・・・高域フィルタ、１１・・・・・・低域阻止回路、
１２・・・・・・高域阻止回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アノード電極と、被エッチング物を載置するカソー
   ド電極と、ガス放電によるプラズマを発生させかつ上記
   カソード電極側にイオンを加速させるための高周波電源
   を備えた対向電極型プラズマエッチング装置において、
   上記高周波電源として、一つは高い周波数もう一方は低
   い周波数の高周波を発生する２つの高周波電源を設け、
   上記高い周波数の高周波電源を上記アノード電極に接続
   し、上記低い周波数の高周波電源を上記カソード電極ま
   たはアノード電極に接続したことを特徴とするプラズマ
   エッチング装置。