JPS6393114A - ドライエツチング装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、シリコン基板等の被処理物の微細加工に用い
られるドライエツチング装置に関する。

（従来の技術） 近年、集積回路は微細化の一途をたどり、最近では最小
パターン寸法が１μは以下の超ＬＳＩも試作開発される
に至っている。ところで、この超微細加工にはブラズエ
ッチング技術が欠くことのできないものとなっている。

第５図は従来のプラズマドライエツチング装詰を示す。

図中の１は、上部に反応ガス導入管２、側部にガス排出
管３を夫々連結した反応容器である。前記反応容器１の
底部には、リング状の絶縁部材４を介して被処理物５を
戴置した平板状電極（陰極）６が設けられている。この
平板状電極６は、配管７を通る冷却水によって冷却され
る。前記平板状電ＦＭ６にはマツチングボックス８を介
して高周波電力源９が接続されている。なお、図中の１
０は反応容器１内に設けられた排気部材であり、反応ガ
スを均等に排気するための穴が設けられている。

上記装置の作用は以下の通りである。まず、被処理ｉ、
ｙ　５を平板状電極６上に軟冒した後、反応容器１内に
ガス導入管２よりＣＦ４　、Ｃβ２などの反応ガスを導
入する。つづいて、マツチングボックス８を介して高周
波電力源９をＯＮすることにより、平板状電極６と反応
容器１の間にグロー放電を行なう。その結果、ガスプラ
ズマから正イオンを平板状電極６上に生ずる陰極降下電
圧（ＶｄＣ）によって加速し、これを被処理物５に面繋
し、エツチングを行なう。

ところで、近年の超微細加工を量産レベルで達成するた
めには、■エツチング速度の向上、■異方性エツチング
、■対マスク材料及び下地とのエツチング速度比の向上
、■デバイスへのダメージ低減、■断面形状の制御等が
要求される。これらを解決するためには反応性ガスの解
離による反応活性種の生成ｍ及び被処理物へのイオン衝
撃エネルギすなわち陰極降下電圧（Ｖｄｃ）の制御が必
須であり、通常、ＲＦＩ力エッチング圧力、ガス流量、
ガスの種類、ガスの流れ等プロセスパラメータの組合せ
を工夫することにより行なっている。

しかしながら、従来装置によれば、反応活性種の生成量
を増し、エツチング速度を向上させるために例えばＲＦ
電力を増大させると、被処理物５上の陰極降下電圧も増
大し、エツチングマスクの劣化、エツチング速度比の低
下、被処理物５の損傷を招く。即ち、従来装置では反応
活性種の生成と被処理物への陰極降下電圧（イオン衝撃
エネルギー）を独立に制御することは出来ない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、反応活性種
の生成と被処理物への陰極降下電圧を独立に制御し、超
微細加工要求されるエツチング速度の向上等を容易に達
成し得るドライエツチング装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）本発明は、従来
装置に陰極の空洞部の内容積を可変する手段、及び陰極
上の自己バイアス電圧をよ！１定する手段を新たに追設
したことを要旨とし、ＲＦｆｆｉ圧、圧力を変化させる
ことなく陰極降下電圧を減少できる。

（実流例） 以下本発明の一実論例を第１図を参照して説明する。

図中の２１は反応容器である。この反応容器２１には、
該容器２１の一部を構成する陰極２２及び陽極２３が設
けられている。前記陰極２２は反応容器２１の上部にリ
ング状の絶縁部材２４を介して設けられており、内部空
間及び開口部を有する空洞形となっている。また、陰極
２２の一部は金属製のベロー２２ａで構成されており、
前記陽痩２３との間に放電空隙を形成する。前記ベロ−
２２ａ部分上には、該へロー２２ａを上下動させる駆動
手段２５が連結されている。同様にベロ−２２ａ部分に
はガス導入管２６が連結され、該導入管２６に陰極降下
電圧（Ｖｄｃ）を測定する第２図図示の回路２７が接続
されるとともに、マツチングボックス２８を介して高周
波電力源２９が接続されている。この回路２７は、第２
図に示す如くチョークコイルし、キャパシターＣ＋　、
Ｃ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２からなり、メーターＭで測定する
ようになっている。前記陽極２３は平板状であり、配管
３０を通る冷却水によって冷却される。前記陽極２３上
には被処理物３１が載置されている。

なお、図中の３２は反応容器２１に設けられたガス排気
管、３３はダークスペースシールを示す。

こうした構造のドライエツチング装置においては、空洞
形の陰極２２の開口部を反応容器１の一部をなす陽極２
３に対向させて放電空隙を形成するため、第５図のもの
に比べて放電現象が大幅に異なったものとなる。即ち、
第５図の場合平板状電極からより離れた部分がプラズマ
となるのに対し、本発明の場合前記陰ＦｆＡ　２２の内
部がプラズマとなり陽極２３側がダークスペースとなる
。従って、本発明の場合、被処理物３０を反応容器２１
の一部を成す陽極２３側に置く。

上記実施例によれば、陰極２２の一部を金属製のベロー
２２８とし、このベロ−２２ａ部分の上部にベロー２２
８を上下動させる駆動手段２４を設け、更に同反応容器
２１に陰極降下電圧を測定する回路２７を接続した構造
となっているため、駆動手段２５によってベロー２２ａ
を下降させることにより、陰ｔｉｉ２２の内容積を減少
させることできる。従って、ＲＦＩ力、エツチング圧力
、ガス流１のプロセスパラメータと独立に陰極降下電圧
が制御可能であるため、反応性ガスの解離による反応活
性種の生成層と被処理物３３へのイオン面撃エネルギす
なわち陰極降下電圧（Ｖｃｌｃ）のｉ制御が独立に制御
可能となり、超微細加工を要求されるエツチング速度の
向上、異方性エツチング、対マスク材料及び下地とのエ
ツチング速度比の向上、デバイスへのダメージ低減、断
面形状の制御等が容易に達成できるようなを奉した。

なお、上記実施例では、陰極の空洞部の内容積を可変す
るために陰極の一部をベローにした場合について述べた
が、これに限らず、例えば第３図、第４図の構造にして
もよい。ここで、第３図は陰極２２内に該陰！ＩｆＡ２
２の断面積より少し小さい円板４１を設け、これを支持
棒４２や真空シール４３を介して駆動手段２５により上
下動可能にした構造となっている。一方、第４図は、ベ
ロー４４を反応容器２１と陽極２３間に設け、悶瞳２３
を駆動手段２５により陽極２３の下方側から上下動可能
にした構造となっている。

［発明の効果コ 以上詳述した如く本発明によれば、反応活性柾の生成と
被処理物への陰極降下電圧を独立に制御し、エツチング
速度の向上、異方性エツチング、対マスク材料及び下地
とのエツチング速度比の向上、デバイスへの損傷低減等
をなし得る高信頼性のドライエツチング装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るドライエツチング装置
の説明図、第２図は同装置に用いられる回路の説明図、
第３図及び第４図は夫々本発明の他の実施例に係るドラ
イエツチング装置の説明図、第５図は従来のドライエツ
チング装置の説明図である。 ２１・・・反応容器、２２・・・陰極、２２ａ、４４・
・・ベロー、２３・・・陽極、２４・・・絶縁部材、２
５・・・駆動手段、２６・・・ガス導入管、２７・・・
回路、２８・・・マツチングボックス、２９・・・高周
波電力源、３０・・・配管、３１・・・被処理物、３２
・・・ガス排気管、３３・・・ダークスペースシール、
４１・・・円板。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応容器と、この反応容器の一部を構成する陽極
   と、前記反応容器に絶縁部材を介して設けられ前記反応
   容器の一部を構成しかつ内部空間及び開口部を有すると
   ともに前記陽極との間に放電空隙を形成する空洞形の陰
   極と、前記反応容器に夫々接続されたガス導入管、ガス
   排気管と、前記陽極と陰極間に高周波電力を供給する手
   段と、前記陰極の空洞部の内容積を可変する手段と、前
   記陰極上の自己バイアス電圧を測定する手段とを具備す
   ることを特徴とするドライエッチング装置。
2. （２）前記陰極の空洞部の内容積を可変する手段として
   、陰極の一部に金属製のベローを設けるとともに、陰極
   上部にベロー部分を伸縮させる駆動手段を設けることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエッチン
   グ装置。
3. （３）前記陰極の空洞部の内容積を可変する手段として
   、陰極内に上下方向に移動可能な平板を設けるとともに
   、陰極の上部に前記平板を上下動させる駆動手段を設け
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライ
   エッチング装置。