JPS63305516A

JPS63305516A - 光励起エッチング装置

Info

Publication number: JPS63305516A
Application number: JP13987187A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Okamura; 信行岡村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1987-06-05
Publication date: 1988-12-13

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】（産業上の利用分野）本発明は、集積回路の製造などに用いる光励起エツチン
グ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のエツチング装置は、被エツチング材を設置したチ
ャンバー（エツチング室）内で、エツチング用ガスを例
えばマイクロ波照射などの手段でプラズマ分解し、それ
により発生したプラズマを被エツチング材の所定面に接
触させてエツチングするものが用いられてきた。

また近年、回路の集積度が増大するにつれて、より微細
なパターンの形成が望まれてきており、エツチングの方
向が限定可能な異方性エツチングか非常に有用となって
いる。

しかし、例えば１６１−ＤＲＡＭなどのより集ｂＩ度の
進んだ素子においては、そのゲート酸化酸が必然的に薄
くなっており、従来のエツチング装置を用いた場合、プ
ラズマによる被エツチング材へのダメージが無視できな
くなフてきた。

そこで、マイクロ波等で発生させたプラズマの仔りに、
光により発生させたエツチングガス励起種を用いる光励
起エツチング法が注目されている。しかし、このエツチ
ングガス励起種を効率良く発生させるためには、強力な
光を照射しなければならないので、被エツチング材とし
ての基体の温度の上昇などによる側壁保護膜の剥離や、
レジストのアブレーション等の発生という問題がなお残
されている。

そこでその改良案として、別室においてあらかじめエツ
チングガスをプラズマ分解し、そのプラズマ状態のガス
を被エツチング材が設置されたチャンバー内に輸送し、
被エツチング材に光を照射してエツチングを行う方法が
提案された。この改良案においては、エツチングガスの
プラズマ分解と被エツチング材上のエツチング反応とを
分離したので、エツチング室内での光照射強度を低くす
ることができ、側壁保護ｎｑに損傷を与えることなくエ
ツチングを行うことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこの改良案は、エツチングガス励起種を効
率良く使用するという点ではまだ１分ではなく、しかも
プラズマの輸送は拡散のみにしか頼れないので、被エツ
チング材上に輸送されるまてにガスのプラズマ状態（励
起状態）が消失してしまうという問題点がある。

本発明はＦ記問題点に鑑み成されたものであり、その目
的は、被エツチング材にダメージを４えることなく、か
つエツチングガス励起種を効率良く使用できる光励起エ
ツチング装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、エツチングガスのプラズマを発生
させる手段を有するプラズマ発生室と、該プラズマを輸
送して光励起エツチングすべき被エツチング材を配置す
るエツチング室を有する光励起エツチング装置において
、前記プラズマ発生室で発生させたプラズマを、被エツチ
ング材の近傍にプラズマ集束帯として分布させるための
手段を設けたことを特徴とする光励起エツチング装置に
より達成される。

本発明のプラズマ発生室が有するプラズマを発生させる
手段には、例えばマイクロ波電源、ＤＣ放電、誘導結合
型ＲＦ放電、フィラメント放電などを用いることができ
る。

本発明のプラズマを集束帯として被エツチング材の近傍
に分布させる手段には、プラズマを所望の形状に集束し
得るものであれば何れのものも用いることができるが、
例えば装置の簡素化の面などから永久磁石等を用いてエ
ツチング室中に所望の磁界を発生させる方法等を用いる
ことが好ましい。

本発明のプラズマ集束帯はプラズマが被エツチング材に
接触しないような近傍の位置に分布される。そのためプ
ラズマによる被エツチング材へのダメージがない。また
、プラズマが被エツチング材の近傍にのみ分布している
ため、効率のよいエツチングを行なうことができる。ま
た、様々なサイズまたは形状の被エツチング材に対応す
る目的で、プラズマ集束帯と被エツチング材との相対的
位置を制御できるよう、被エツチング材の位置制御手段
またはプラズマ集束帯の位置制御手段を本発明の装置に
設けることは更に好ましい。

本発明のプラズマ集束帯の形状は、被エツチング材の被
エツチング面に対応する形状であることが望ましい。つ
まり、被エツチング面とプラズマ集束帯との距離が全面
において一様であれば、被エツチング面の全面に対して
、より均等なエツチングを行なうことができる。例えば
、被エツチング面が７面である場合はプラズマ集束帯の
対応する而も１面であることが望ましく、被エツチング
面が凸型形状である場合はプラズマ集束帯の対応する面
は凹型形状であることが望ましい。

プラズマ発生室とエツチング室を側壁により分離した従
来の光励起エツチング装置においては、プラズマをエツ
チング室内に拡散しつつ輸送する方法を用いるので、十
分なエツチングを行なうためには多量のプラズマを輸送
しなければならず、Ｉ■記側壁に設けるプラズマ輸送口
は大きなものでなければならない。しかしながら、本発
明の装置を用いれば、効率のよいエツチングを行なうこ
とができるので、プラズマ輸送口を小さくすることかで
きる。

上述のようにプラズマ輸送口を小さくすることによって
、本発明には以下のような効果が生じる。

つまり、異方性エツチングを行なう場合は、側壁保護膜
堆積ガスをエツチング室内に導入することが通常行なわ
れるが、そのガスが前記プラズマ輸送口を逆流してプラ
ズマ発生室内に入りこみ、その室内に堆積膜を形成して
しまい、プラズマの発生に悪Ｊ１’８を与える傾向があ
る。しかしながら本発明の装置は、先に述べたようにプ
ラズマ輸送口を小さくすることが可能であるので、その
ような傾向が著しく減少する。

また、従来の装置において、例えばＥＣＲを利用した輸
送方法を用いた場合は、Ｌ記プラズマ輸送口からエツチ
ング室内に輸送されたプラズマは、輸送口から双曲線状
に拡散する。また、例えばプラズマ発生室内（またはエ
ツチングガス励起種発生室内）とエツチング室内との圧
力差を利用した輸送方法を用いた場合は、Ｆ記プラズマ
輸送口（またはエツチングガス励起種輸送口）からエツ
チング室内に輸送されたプラズマ（またはエツチングガ
ス励起種）は、その圧力差や装置形状に応じた形状を示
しつつ輸送口から拡散する。

このとき先に述べたような点、つまり被エツチング面と
プラズマ集束帯との距離を全面において一様にし、被エ
ツチング面の全面に対して、より均等なエツチングを行
なうという点を考慮するならば、１１ｒ「記双曲線形状
あるいは他の形状に沿うように被エツチング材の設置角
度を可変制御する手段を設ける必要があった。更に、被
エツチング材に対する光照射の角度は垂直でなければな
らないという異方性光励起エッチング工程特゛仔の要件
のために、被エツチング材の設置角度を変化させた場合
は、同時にその設置角度に対応して光照射角度も変化さ
せねばならなかワだ。したがって、従来の装置を用いて
、被エツチング面の全面に均等な異、力性光励起エツチ
ングを実施するためには、装置を上述のような煩雑な構
成にせざるをえなかフた。

しかしながら、本発明の装置を用いれば、そのような煩
雑な構成を必要とすることなく、上述のような異方性光
励起エツチングを実施することが可能である。例えば、
被エツチング材としてモ板状の基板を水平に設置した場
合は、その基板上のプラズマ集束帯の形状を永久磁石等
によって水平のシート形状にすれば、基板を傾ける必要
がない。このように５プラズマの形状を被エツチング面
の形状に対応した形状にするため、本発明の装置は、基
板の設置角度を制御する手段および光照射角度を制御す
る手段を必要としない。なお、プラズマ集束帯の形状を
制御する手段としては、例えば永久磁石などのＭ易な部
材を用いることができる。したがって、被エツチング面
の全面に対して、より均等な異方性光励起エツチングが
実施可能な装置において、従来の装置に比べて本発明の
装置はその構成の簡略化の点においても優れている。

以下、本発明の具体例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明の装置の一旦体例を示す模式図である
。この装置はｔｇ部としてプラズマ発生部とエツチング
部を有している。

プラズマ発生部には、プラズマ発生室ｌ、プラズマ引出
用コイル４、エツチングガス専入管１５、バルブ２２、
マイクロ波導入窓８、マイクロ波導入管９、スリースタ
ブチューナー１０．マイクロ波電源１１が設けられてい
る。

エツチング部には、エツチング室２、磁場較正用磁石５
．光［６、光導入窓７、基体ホルダー１３、回転用モー
ター１４、ターボ分子ポンプ１６、ローターポンプ１７
、バルブ＋８．１９、ベロー管２０、保護膜堆積ガス導
入管２４、バルブ２５が設けられている。

なお、プラズマ発生室ｌとエツチング室２を分画する側
壁には、プラズマを通すための輸送口２３とプラズマＩ
１ｍ用磁石３が設けられている。

次に、この装置の操作手順を説明する。

まず初めに、ガス導入口１５からエツチングガス（ＣＦ
、　、　Ｎｌ’、　、　Ｓｉ（：量、　、　ＳＦ６など
）をプラズマ発生室１に導入する。次に、マイクロ波電
源１！よリ、マイクロ波４人管９、マイクロ波導入窓８
を通して、マイクロ波をプラズマ発生室１に導入する。

するとエツチングガスは、マイクロ波によりプラズマ状
態になる。このプラズマ状態のガスはプラズマ引出用コ
イル４によって印加される磁場によって隣のエツチング
室２に誘導される。するとこのプラズマは、プラズマ制
御用磁石３の磁場の影響によりシート状となり、エツチ
ング室２内でプラズマ集束帯２１が形成される。同時に
、基体ホルダー１３上に而もって水平に設置した被エツ
チング材としての平板状基体１２が集束帯２Ｉと接触し
ないよう、また適度な距離を保つようベロー管２０で調
整する。

またエツチングガス励起種は、一般には等方性であるた
め、保護膜堆積ガス導入管２４よりメタクリル酸メチル
等の側壁保護膜用ガスを導入する。

このガスはプラズマ集束帯２１の中で分解し、基板上へ
保護膜（ポリマーの被覆など）を形成する。

また、集束帯２１内の電気的に中性な励起種は磁場に影
響されることなく基体１２の表面まで拡散する。

この状態で、光源６（エキシマレーザなど）より光導入
窓７を介して、基体Ｉ２に対し川直に光照射する。する
と、光のあたっている部分では、保護膜がアブレーショ
ンとエツチングガス励起種による光エッチングの両方の
作用によって取れ、基体表面が露出してエツチングされ
る。一方、光があたらない部分（側面部）では保３ｆｉ
膜が被覆したままなのでエツチングされない。また、保
護膜の堆積は連続的に起こっているため、エツチングに
よって新たに露出した側面部もすぐに保護膜が堆積され
、エツチング励起種の攻撃から保護され、兄方性エツチ
ングが可能となる。

以Ｆ、本発明を具体例を用いて説明したが、本発明はト
述の装置に限定されるものではなく、例えばプラズマ発
生方法は、マイクロ波電源を用いずに、ＤＣ放電、誘導
結合型ＲＦ放電、フィラメント放電などを用いることが
できる。

また、本発明においては、プラズマ引出用コイル４およ
びプラズマ制御用磁石３の磁場を変化させることによっ
てプラズマの集束形状を変化させることができる。なお
、コイル４の磁場はＥＣＲ（サイクトロン共鳴）状態ま
で印加可能である。

（発明の効果〕以Ｆ説明してきたように本発明の装置によれば、プラズ
マが被エツチング材の近傍に集束されているため、エツ
チングガス励起種を非常に効率良く被エツチング材に供
給でき、エツチングを効果的に行うことができる。

また、プラズマが直接被エツチング材に接触しないため
、被エツチング材はダメージを受けない。

更には、プラズマ発生室内の側壁保護膜の堆積による、
プラズマ発生への悪影響を減少できる。

また更には、上記の効果を示し、かつ被エツチング面の
全面に対して、より均等な異方性光励起エツチングの実
施を簡易な構成により実施できる。

このような装置は、特に集積度の高い素ｒ−の製造にお
いて非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置の一具体例を示す模式１・・・
プラズマ発生室２・・・エツチング室３・・・プラズマ制御用磁石４・・・プラズマ引出用コイル５・・・磁場較正用磁石６・・・光源７・・・光導入窓８・・・マイクロ波導入窓９・・・マイクロ波導入管１０・・・スリースタブチューナー１１−・・マイクロ波電源１２・・・基体１３・・・基体ホルダーＩ４・・・回転用モーター１５・・・エツチングガス導入管１６・・・ターボ分子ポンプ１７・・・ローターボンブ＋８．１９．２２．２５・・・バルブ２０−・・ベロー管２１・・・シート状プラズマ集束帯２３・・・輸送口

Claims

【特許請求の範囲】１）エッチングガスのプラズマを発生させる手段を有す
るプラズマ発生室と、該プラズマを輸送して光励起エッ
チングすべき被エッチング材を配置するエッチング室を
有する光励起エッチング装置において、前記プラズマ発生室で発生させたプラズマを、被エッチ
ング材の近傍にプラズマ集束帯として分布させるための
手段を設けたことを特徴とする光励起エッチング装置。２）前記プラズマ集束帯形成手段が、前記エッチング室
中に所望の磁界を発生させるものである特許請求の範囲
第１項に記載の光励起エッチング装置。