JPS5845736A - プラズマエツチング装置 - Google Patents

プラズマエツチング装置

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JPS5845736A
JPS5845736A JP57150796A JP15079682A JPS5845736A JP S5845736 A JPS5845736 A JP S5845736A JP 57150796 A JP57150796 A JP 57150796A JP 15079682 A JP15079682 A JP 15079682A JP S5845736 A JPS5845736 A JP S5845736A
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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 プラズマまたはドライエツチングは、正お−よび負のイ
オンおよびラジカルに解離されたガスが、基板から材料
の選択された部分を除去するために基板上に配置された
未保護部分と反応する、集積回路の装置に使用される公
知技術である。エツチングは一般に、制御された圧力環
境において無線周波数電力を加えることによってプラズ
マの形成される、エツチングガスを含有する室中１行な
われる０また、エツチング室たはス）　ＩＪッピングは
、反応性荷電粒子をプラズマ室からエツチングまたはス
トリッピングすべき装置を含む領域に運搬することによ
って、ゾ。
ラズマ室から下流で行なうこともできる。
恐らく、エツチング室に電力を供給する最も普通の方法
は、直接結合によるものである。この方法では、プラズ
マ室内に電極を配置し、直接に交流電源に接続する。か
かる方法において、は、電極間に放電が起き、ス・ぞツ
タによる工程生成物、化学反応、取込まれおよび／また
は吸収された不純物の放出がはじまる。これらの工程生
成物または汚染物は粒状またはガス状で放出され、半導
体装置上へ沈積してしばしば該装置の有効性を損なう。
□ この問題は過去においては、電源がプラズマ室に間接的
に結合される容量結合によって克服された０電極をこの
ようにプラズマ室内で結合しないことにより、電極放電
およびこれによつ・“　４ て形成される汚染物の問題は克服される。
しかし、電源とプラズマ室との間の容量結合は高周波数
電源の使用を必要とする。これは・容量結合装置におい
て周波数が低下するので、結合部で多くの電力が浪費さ
れ、意図せるプラズマ負荷によっては少ししか消費され
ないからである。こうして、容量結合ｔは該装置は高周
波数において有効であるにすぎない。かがる高周波数使
用の必要性によって結合構造の損傷または破壊が起きる
が、これは高電力必要性から結合部に阻止すべき大きい
電圧が生じるからである。さらに、かかるシステムの費
用は、高周波数発電機は一般に低周波数電源よりも著し
く高価であるので大きい。
本発明は、容量結合の欠点を除去するとともに、直接結
合と関連せる問題を除去するものである〇 本発明は、交流電源がプラズマ室に誘導結合されている
プラズマエツチング装置に関する。
本発明の実施例は一般に、位相的トロイダルである閉連
続路を形成する管からなるプラズマ室を有する・プラズ
マ室は、プラズマガスが室に入る入口とプラズマ室から
消費されたガスが排出される出口とを有する。変圧器鉄
心は、交流電源をプラズマ室に結合する。変圧器は、管
の一部を取シ囲みかつトロイダルの中心孔を通る、フェ
ライトのような高透磁率磁心材料からなる。鉄心は巻数
１以上の一次巻線を交流電源に結合し、連続閉路が巻数
１の二次巻線を形成する場合プラズマを生じる。交流電
源を一次巻線に接続すると、管の連続路中に電流が流れ
てエツチングガスをイオン化し、これによってエツチン
グプラズマが発生する。エツチングすべきシリコンウェ
ーハ上のフィルムのような装置は、プラズマ室内に配置
するか、またはプラズマ室とエツチングまたはストリッ
ピング（っまシ、フォトレジスト除去）用出口との間で
下流に配置することが１きる。
プラズマ室は、ウェーハおよび補助電極を保持するため
の導電性プラットホームを含有シテいてもよい０導電性
プラツトホームは可変電源に接続される。導電性板への
電圧を調節することによって、異方性エツチングの程度
および／またけエツチング速度を調節することができる
。
次に、添付図面につき本発明を詳述する。
第１図には、管構造体１０が示されている〇管構造体１
０は・ぐイレツクスまたは類似の非導電性ガラス、セラ
ミックまたは耐熱性プラスチック材料からつくられてい
てもよい０管構造体はガス入ロ１１ｄ°ス出口１２を有
する。
ガス人口１１は一般に、エツチングガス源（図示せず）
に接続され、出口部はポンプまたは真空源に接続されて
いる。他の手段（図示せず）は一般に管構造体内のエツ
チングガスおよび管構造体から出る消費ガスの流速を調
節しかつ管構造体内の圧力を若干の所望値に維持する０
かかる流速および圧力制御手段は、米国特許願分類番号
第２２３１９７号（名称”モルガス流制御器、本願と同
じ譲受人）に記載されている。
管構造体１０は４つの脚部１３．１４．１５および１６
を有し、これ、らは開口１７のまわりフ連続閉路を形成
する・管構造体１０は位相的にトロイダルである０重要
な特徴は、ガス放電電流路が完全なループであって、そ
の中央の開ロヲ通って一次側および二次′側の磁束が結
合すれるということである。
開口１７およびそれを囲む管構造体の脚部１５を通して
、フェライトのような磁性材料または類似の透磁性材料
から注る変圧器鉄心１８が配置されている。
巻数１または若干の一次巻線１９が鉄心１８に巻かれて
いる。管構造体１０により鉄心１８のまわシに形成され
る連続路は、二次巻線として働き、こうして変圧器２０
が完成する。
−次巻線１９はスイッチ２４ａを介して交流電源２１に
接続されているので、スイッチ２１ａが閉じた場合、電
流が脚部１３，１４．１５および１６の連続ループ路を
流れる０この電流がループ路容積中でガスからプラズマ
を生成し、この中でたとえばシリコンウエーノ・上のフ
ィルムのエツチングを行なうことができる０上記は、電
源がプラズマ発生装置に誘導結合されている。上述した
利点を有する、つまシ直接結合と容量結合の双方と関連
せる問題を克服するシステムを記載する０ 第１図の実施例は主として、生じたプラズマの反応性荷
電粒子がプラズマから下流にリモートエツチングまたは
ストリッピング室に運搬される下流エツチング用に設計
されている０こうして、第１図の実施例においては、エ
ツチングまたはストリッピング室２２の内容積は出口１
２を介して管構造体１０のプラズマ室２７ト連通してい
る０エツチング室２２の内容積２３は、口２６によシガ
スを排気して容積２３中およびプ、７ズマ室２７中の圧
力をエツチングに適当な値に維持するためのポンプ２５
に口２４により接続されている・またポンプ２５は、容
積２７中ｆ発年した反応性の荷電粒子を、エツチングｔ
たはストリッピングの行なわれ不容積２３中へ運搬する
０室２２はその中に、エツチングまたはストリッピング
すべきウエーノＳ２９を支持するためのプラットホーム
２８が配置されている０ 第２図は、下流エツチングに反して、プラズマの発生す
る室内でエツチングの行なわれろ本発明の１実施例を示
すＯ第２図のプラズマ発生構造は大体において第１図の
ものと類似であり、混同をさける必要のある場合にのみ
異なる参照数字が使用されている。
第２図の実施例は管構造体１０を有する。脚部１３．１
４．１５および１６でつくられている管構造体１ｏは開
口１７を形成し、従って連続路を形成する０脚部１３は
第１図の脚部１３よりも大きい容積を取囲む。脚部１３
内の容積は、下記に述べるように、１つまたは数個のウ
ェー・・を収容するのに十分な大きさでなければならな
い。
脚部１３の底は開いていてシラ少マ室または容積２７に
自由に接近しうる０脚部１３の端のまわシに、絶縁材料
でつくられたジャケット３１が配置されているＯジャケ
ット３１は、脚°部１３の開放端を常用の手段、たとえ
ば”　Ｑ−ＩＪソング２によってガス密に閉じるＯジャ
ケット３１は可動で、プラズマ室２７中および外へのウ
ェーハの自由な装入および除去を許容する。ジャケラ）
３１の底部３１ａには、複数の直立または横置位置のウ
ェー・・３４を支持するだめのプラットホーム３３が存
在する。ウェーハ３４は常用の手段によって適正位置に
保つことができる０ また、管構造体１０はエツチングガスを室２７中へ収容
するための入口１１およびプラズマ室室２７から消費さ
れたガそを排気し、室２７内の圧力を所望の値に維持す
るための真空源、たとえば第１図のポンプ２５に類似の
ポンプに接続された出口１２を有する。
変圧器２ｏは、脚部１５を取囲みかつ開口１７を通るフ
ェライトまたは他の適当な磁性材料からなシかつ巻数１
または若干の一次巻線１９を有する鉄心を有する。第２
図の変圧器２０は第１図の変圧器２０と同じに作用しか
つ変圧器２０の二次側である脚部１３．１４．１５およ
び１６によって形成されたプラズマ室２７Ω連続路中に
電流を発生させるための誘導結合された交流電源２１を
備えている。この電流がエツチングガスのプラズマを発
生し、これによってウェーハ３４のエツチングが行なわ
れる０ 第３図は、第３図がプラズマ室２７内に、１つまたは若
干の□ウエーノ・３６を載置しうる導電性プラットホー
ム３７を包含する点を除き、第２図と大体において同じ
である０導電性プラツトホーム３７は、ジャケット３１
の底部３１ａを貫通する導線３９によシ可変電源４０に
接続されている。電源４０は直流または交流電源であシ
、これはプラズマシース、つまりウェー・・との間のシ
ース電圧のレベルに調節するために変えることができ、
該電圧によシイオンが基板に運搬される方法が定まるＯ
若干の実施例においては、１つの補助電極をウエーノ・
に適用される電位に対する基準としてプラズマと接触し
て加えることが必要である０交流ノ々イアスに対しては
、この電極は室の外にあって、プラズマに容量結合され
ていてもよい。
第３図の装置の誘導結合の主な利点は、電力を直接にプ
ラズマシースに適用する必要はないということ！ある。
従って、プラズマの発生は、電源４０および導電性プラ
ットホーム３７によ２て独立に制御することができる。
このシステムの付加的利点は、高圧および低圧において
等しく適用しうろことであり、誘導結合が均一な高い電
力励起を生じかつノ々イアスを調節することによってウ
ェーハ表面へのイオン運搬を任意に調節できる高電圧に
おいてとくに重要である。
他のすべての点において、第３図の実施例は第２図およ
び第１図の□実施例と同一に働く〇種−々の図面の電気
的・ぞラメータは大部分が所望のエツチングの幾何学お
よびタイプの関数であるが、電気−的ノξラメータの若
干の代表例は次のとおりである：プラズマ室に適用され
る電力は１００〜３００ワツトの間で変化することがフ
き、実際の実施例ｆは巻数２の一次巻線である一次巻線
１９に適用される入力電圧は１００Ｉルト１あシ、これ
によシニ次巻線に５Ｑｙｆルトを出現させる０プラズマ
室２７中を流れる電流は２アンペア〜５アンペアの範囲
内にあってもよい。室２３内の圧力は０．５トルの大き
さであってもよいが、その最大値は変圧器電圧および装
置の幾何学的形態に依存しかつ実質的に１気圧以上に達
しうる〇 入力電圧の周波数は毎秒６０サイクルまたはこれよシも
低くてもよいが、入力電圧の代表的周波数範囲は２０キ
ロヘルツと１メガヘルツの間である・かなくとも１０メ
ガヘルツの範囲内にある容量結合が使用される場合には
、これは入力電圧の所望周波数からの実質的減小である
・また、誘電結合においてさえ、電源周波数が高Ｃ場合
に考慮しなければならない容量性リアクタンスが存在す
る・それで、容量結合、において周一波数が１メガヘル
ツよりもはるかに高い場合、若干の容量結合が存在しう
る・ 上記の範囲内で本発明の他の変更形および実施例が可能
であるが、これらは特許請求の範囲に記載された制限以
外の、本発明に対して課せられる制限と解すべきではな
い。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はシリ
コンウェーハの下流ストリッピングに有用な、本発明の
１実施例の略示図：第２図は１つまたは数個のシリコン
ウェーハのエツチングに有用な°、本発明の他の実施例
の略示図、：第３図はウェーハ用導電性プラットホーム
および制御用補助電極を使用する、本発明の別の実、雄
側の略示図１ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　プラズマ室・プラズマ室を通るエッチ４ガスの出
    入を許容する装置、電源、該電源をプラズマ室内でプラ
    ズマを発生させるためプラズマ室に誘導結合する装置を
    有する。プラズマエツチング装置＠ ２、　プラズマ室が、プラズマ室を通る開口のまわシの
    連続路を形成する管状装置を有する。 特許請求の範囲第１項記載の装置・ ３、誘導結合装置が変圧装置を有する、特許請求の範囲
    第２項記載の装、置□ 昼、変圧装置が、管状装置の一部のまわシに配置されか
    つプラズマ室を通る開口を通る高透磁率の磁心、電源に
    接続された磁心を取シ巻く一次巻線、変圧装置の二次巻
    線として働く連続放電路を有する、特許請求の範囲第３
    項記載の装置。 ５、　プラズマ室がプラットホーム装置、該プラットホ
    ーム上に支持された１つまたは若干のウェーハを有し、
    これによシウエーノ・はプラズマ中で生じた荷電粒子に
    よってエツチングちれる、特許請求の範囲第４項記載の
    装置・６、　プラットホーム装置が導電性材料でつくら
    れておシ、該プラットホームに直流または交流の可変電
    源が接続されている、特許請求の範囲第５項記載の装置
    。 ７、　プラズマ室から遠い出口装置中に接続された室装
    置、該室装置に接続され、プラズマ室内のプラズマから
    の荷電粒子を該室装置に運搬するポンプ装置を有し、こ
    れによって該室装置中に配置されたウェーハに対しフォ
    トレジストのストリッピングを行なう、特許請求の範囲
    第１項、第２項、第３′項および第４項のいずれか１項
    記載の装置０ ８、　プラズマ室を通ってエツチングガスを運搬しかつ
    プラズマ室内の圧力を所望の値に維持するための、出口
    装置に接続されたポンプ装置を有する、特許請求の範囲
    第１項、第２項、第３項および第４項のいずれが１項記
    載の装置０ ９、変圧装置の巻数比がｎ：１である、但しｎは所定の
    数であっても！い、特許請求の範囲第７項記載の装置。 ゛ １０、　　変圧装置の巻数比がｎ：１である、但しｎは
    分数を包含する所定の数であってもよい、特許請求の範
    囲第８項記載の装置。
JP57150796A 1981-09-01 1982-09-01 プラズマエツチング装置 Granted JPS5845736A (ja)

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US06/298,416 US4431898A (en) 1981-09-01 1981-09-01 Inductively coupled discharge for plasma etching and resist stripping
US298416 1981-09-01

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JPS5845736A true JPS5845736A (ja) 1983-03-17
JPH0481324B2 JPH0481324B2 (ja) 1992-12-22

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