JPH02224239A - Plasma etching device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は半導体装置の製造工程等において微細加工用に
使用されるプラズマエツチング装置に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a plasma etching apparatus used for microfabrication in the manufacturing process of semiconductor devices.
[従来の技術]
半導体装置製造工程のうちの微細加工工程においては、
反応性ガスの高周波グロー放電を利用したプラズマエツ
チング法が主に用いられている。[Prior art] In the microfabrication process of the semiconductor device manufacturing process,
Plasma etching methods that utilize high-frequency glow discharge of reactive gases are mainly used.
特に、加工寸法あるいは加工形状の精密な制御が必要な
工程においては、高周波を印加したカソード上に被加工
試料(半導体ウェハ)を置いて、カソードが負電圧にバ
イアスされることにより生じる、カソード面に垂直な方
向に加速されるイオンにより方向性エツチングを行うこ
とのできるリアクティブイオンエツチング法(Reac
tive IonEtching、RIE)が主流とな
っている。In particular, in processes that require precise control of processing dimensions or processing shapes, the workpiece (semiconductor wafer) is placed on a cathode to which a high frequency is applied, and the cathode surface is generated when the cathode is biased to a negative voltage. Reactive ion etching method (Reac
tive ion etching (RIE) has become mainstream.
この旧E法におけるエツチングの特性は、気相中で生じ
るラジカルの種類や量、および被エツチング物の載置さ
れたカソードに入射するイオンのエネルギーや密度によ
って変化する。しかし、通常の条件では加工速度は高々
数10nm/l1in、程度であり、エツチングレート
をさらに増加させるために高周波電力を増加させると、
ラジカルの量およびイオン電流密度が増加するだけでな
く、イオンエネルギーも増加するので、エツチングのマ
スクや下地に対する選択性を低下させ、また半導体の結
晶に損傷を与える等の問題が生じた。The characteristics of etching in the old E method vary depending on the type and amount of radicals generated in the gas phase, and the energy and density of ions incident on the cathode on which the object to be etched is placed. However, under normal conditions, the processing speed is at most a few tens of nanometers per inch, and if the high frequency power is increased to further increase the etching rate,
Not only does the amount of radicals and the ion current density increase, but also the ion energy increases, which causes problems such as lowering the selectivity of the etching mask and underlying layer and damaging the semiconductor crystal.
したがって、製造速度を増加させるためには、同時に多
数枚の半導体ウェハをエツチングすることができる大型
の装置が必要となってきた。Therefore, in order to increase manufacturing speed, large-sized equipment capable of etching multiple semiconductor wafers simultaneously has become necessary.
また、RIE法では、加工の微細化が進むに連れて、カ
ソード近傍のイオンシース内における加速イオンと中性
ガスとの衝突によって生じた、方向が乱れたイオンによ
る加工形状の乱れが問題となってきた。In addition, in the RIE method, as the processing becomes finer, the problem is that the processed shape is disturbed by ions whose direction is disordered, which is caused by the collision between accelerated ions and neutral gas in the ion sheath near the cathode. It's here.
これらの問題を解決するために、プラズマを発生させる
ための高周波電界と組み合わせて磁場を印加し、これら
の相互作用によってエツチングレートを向上させるとい
う、いわゆるマグネトロン型のエツチング装置が提案さ
れている。WalterH,C1assらによる米国特
許第4,422,896号にその様な装置の一例が示さ
れている。また、岡野晴雄らによる特開昭57−159
026号公報にも、このような装置が示されている。In order to solve these problems, a so-called magnetron-type etching apparatus has been proposed, which applies a magnetic field in combination with a high-frequency electric field to generate plasma, and improves the etching rate through the interaction of these fields. An example of such a device is shown in US Pat. No. 4,422,896 to Walter H., C1ass et al. Also, JP-A-57-159 by Haruo Okano et al.
No. 026 also discloses such a device.
これらの装置では、高周波電界に垂直方向に磁場を印加
することにより、電子は電界および磁界に垂直方向にド
リフトし、その結果ガスとの衝突が活発化して放電のプ
ラズマ密度が増加する。放電のプラズマ密度の増加は、
カソード上に載置された加工試料に入射するイオンの電
流密度を増加させるので、従来のRIE装置に比べ10
倍位のエツチングレートの増加が見られる。In these devices, by applying a magnetic field perpendicular to a high-frequency electric field, electrons drift in a direction perpendicular to the electric and magnetic fields, resulting in active collisions with gas and an increase in the plasma density of the discharge. The increase in the plasma density of the discharge is
Since the current density of ions incident on the processed sample placed on the cathode is increased, it is possible to increase the current density by 10
A two-fold increase in etching rate can be seen.
したがって、これらの装置によるエツチングは基本的に
は一枚処理としても十分な処理速度が得られるので、装
置を小型化することができる。Therefore, etching using these devices can basically achieve a sufficient processing speed even when processing a single sheet, so that the devices can be downsized.
また、磁場印加手段としてコイルを用いた装置も知られ
てCoする。金京植他の論文rsio2の高速エツチン
グ、第7回ドライプロセスシンポジウム、95頁(19
85) Jにその例が示されている。オーエンウィルキ
ンソンによる特開昭63−1/530号公報にも、磁場
中化手段としてコイルを用いたマグネトロン型の装置が
開示されている。Furthermore, devices using coils as means for applying a magnetic field are also known. Kim Kyung-sik et al.'s paper, RSIO2 high-speed etching, 7th Dry Process Symposium, p. 95 (19
85) An example is given in J. JP-A-63-1/530 by Owen Wilkinson also discloses a magnetron-type device using a coil as a magnetic field neutralization means.
また、イオンのエネルギーや電流密度あるいはラジカル
濃度を独立に制御することを目的とした装置は、特公昭
58−12346号公報および論文Masaaki 5
ato、Yoshfnobu Ar1ta、 Dou
bJe−source Excited Reac
tive Ion Etching and
Its^pplication to Submi
cron Trench EtchingExte
nded Abstracts of the
18th(19861nter−national)
Conference on 5olid 5tat
e Devicesand Materials、T
okyo、233(198δ)に示されている。ここで
は、被エツチング物が載置されるべきカソードおよびこ
れに対向させたもうひとつのカソードを設け、両カソー
ド間に共通のアノードとしてメツシュまたは孔あき板か
らなるグリッドを設けた3極型のプラズマエツチング装
置が用いられている。Additionally, devices aimed at independently controlling ion energy, current density, or radical concentration are described in Japanese Patent Publication No. 12346/1982 and the paper Masaaki 5.
ato, Yoshfnobu Ar1ta, Dou
bJe-source Excited Reac
tive Ion Etching and
Its^pplication to Submi
cron Trench EtchingExte
Abstracts of the
18th (19861 inter-national)
Conference on 5solid 5tat
e Devices and Materials, T
okyo, 233 (198δ). Here, a three-electrode plasma is used, in which a cathode on which the object to be etched is placed and another cathode opposed thereto, and a grid made of a mesh or perforated plate as a common anode between both cathodes. An etching device is used.
第12図は上述の3極型のプラズマエツチング装置を説
明する概略図である。このプラズマエツチング装置にお
いては、真空チャンバ21内を真空ポンプ9により排気
したのち、ガス導入系8から真空チャンバ21内に反応
ガスを導入し、高周波電源6および7により、真空チャ
ンバ21内に設けられたカソード1および2に高周波電
力を印加すると、反応ガスが分解・電離し、プラズマが
発生して、カソード1上に載置された被エツチング物4
がエツチングされる。3はカソード1とカソード2との
間に設けられたグリッドである。5は高周波電源6およ
び7とカソード1および2との間に設けられたブロッキ
ングコンデンサである。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the above-mentioned three-electrode plasma etching apparatus. In this plasma etching apparatus, after the inside of the vacuum chamber 21 is evacuated by the vacuum pump 9, a reaction gas is introduced into the vacuum chamber 21 from the gas introduction system 8, and the high frequency power supplies 6 and 7 are used to evacuate the inside of the vacuum chamber 21. When high frequency power is applied to the cathodes 1 and 2, the reactive gas is decomposed and ionized, plasma is generated, and the object to be etched 4 placed on the cathode 1 is
is etched. 3 is a grid provided between cathode 1 and cathode 2; 5 is a blocking capacitor provided between the high frequency power supplies 6 and 7 and the cathodes 1 and 2.
本装置においては、カソード1に対向するカソード2側
の放電領域は、被エツチング物4を置いたカソード1側
の放電領域とはグリッド3により分けられている。カソ
ード2へ高周波電圧が印加されることにより、ガスの分
解およびイオン化が促進され、発生したイオンが、グリ
ッド3を通して、被エツチング物4を置いたカソード1
側の放電領域に存在する活性種の密度およびプラズマ密
度を増大させる。In this apparatus, the discharge area on the cathode 2 side facing the cathode 1 is separated by a grid 3 from the discharge area on the cathode 1 side where the object to be etched 4 is placed. By applying a high frequency voltage to the cathode 2, gas decomposition and ionization are promoted, and the generated ions pass through the grid 3 and reach the cathode 1 on which the object to be etched 4 is placed.
increasing the density of active species and plasma density present in the side discharge region.
したがって、被エツチング物4に入射するイオン電流お
よび活性種の量を増加させることができるので、一般の
対向電極型プラズマエツチング装置に比べ、エツチング
レートを2〜4倍にすることができる。Therefore, the amount of ion current and active species incident on the object to be etched 4 can be increased, so that the etching rate can be increased by 2 to 4 times as compared to a general opposed electrode type plasma etching apparatus.
また、イオン電流密度が増加することにより被エツチン
グ物4の表面にできるイオンシースの幅が低下し、イオ
ンがイオンシース内でガス分子と衝突することによりお
こるイオンの方向の乱れを抑制することができる。その
ため、0.25μm幅といったサブミクロン領域におい
て、幅の10倍程度の深さでの加工が可能となり、優れ
た加工形状を得ることができる。In addition, as the ion current density increases, the width of the ion sheath formed on the surface of the object to be etched 4 decreases, and it is possible to suppress the disturbance in the direction of the ions that occurs when the ions collide with gas molecules within the ion sheath. can. Therefore, in a submicron region such as a width of 0.25 μm, processing can be performed to a depth of about 10 times the width, and an excellent processed shape can be obtained.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、磁場印加手段として永久磁石を用いたマ
グネトロンRIE装置においては、永久磁石によって印
加される磁場が固定しているので、エツチングの条件を
変更したくともその自由度がかなり少なくなるという問
題点があった。例えばイオンのエネルギーとその電流密
度とを独立に制御することは不可能であった。また、エ
ツチングの均一性を得るための制御を精密に行なうこと
ができないという問題点もあった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in a magnetron RIE device that uses a permanent magnet as a magnetic field applying means, the magnetic field applied by the permanent magnet is fixed, so there is no freedom to change the etching conditions. There was a problem that the intensity was considerably reduced. For example, it has been impossible to independently control the energy of ions and their current density. Another problem is that precise control for achieving etching uniformity cannot be performed.
磁場印加手段としてコイルを利用した装置は、永久磁石
を利用した装置に比べてエツチング条件の自由度は増加
するものの、イオンのエネルギーとその電流密度とを独
立して制御することが難しかった。Devices that use coils as magnetic field application means have a greater degree of freedom in etching conditions than devices that use permanent magnets, but it is difficult to independently control ion energy and current density.
上述の例に限らず、コイルや永久磁石を物理的に動かし
たり、コイルに流す電流を時間的に変動させるというよ
うに、磁場の時間的変動を伴う各種のマグネトロンエツ
チング装置では、高周波電界の時間的変化に比べ磁界の
変化が非常に遅いので、磁界の変動に伴い放電状態が変
化し、この変化がイオンのエネルギーおよび方向性に変
動を与えるために素子ダメージあるいは加工形状劣化を
もたらしていた。Not limited to the above example, in various magnetron etching devices that involve temporal fluctuations in the magnetic field, such as physically moving a coil or permanent magnet or temporally varying the current flowing through the coil, the high-frequency electric field changes over time. Since the change in the magnetic field is very slow compared to the change in the magnetic field, the discharge state changes as the magnetic field changes, and this change causes changes in the energy and directionality of the ions, resulting in element damage or deterioration of the processed shape.
また、従来の3極型エツチング装置では、エツチング条
件の自由度がは大きくなるので、イオンエネルギーと電
流密度とを独立して制御することも可能となり、また放
電状態の時間的変動もないので、放電状態の変動による
素子ダメージあるいは加工形状の劣化は見られないが、
処理速度という点ではマグネトロン型に比べ十分でなか
った。In addition, in the conventional three-electrode etching apparatus, the degree of freedom in etching conditions is increased, making it possible to independently control the ion energy and current density, and there is no temporal variation in the discharge state. Although no element damage or deterioration of the machined shape due to fluctuations in discharge conditions was observed,
In terms of processing speed, it was not sufficient compared to the magnetron type.
その理由は、カソード2側の放電領域に発生したプラズ
マはグリッド3を介してカソード2側の放電領域に拡散
するので、カソード2側の放電領域に発生したプラズマ
のうちの相当量が被エツチング物4に導かれずに周辺に
拡散して再結合し、このためカソード2に印加する高周
波電力を増大させたとしても、被エツチング物4に入射
するイオン電流密度の増加が飽和してしまうことである
。またグリッド3の影響により、若干のエツチングむら
が生じるという問題点もあった。The reason for this is that the plasma generated in the discharge area on the cathode 2 side diffuses into the discharge area on the cathode 2 side via the grid 3, so a considerable amount of the plasma generated in the discharge area on the cathode 2 side is etched onto the object to be etched. Therefore, even if the high-frequency power applied to the cathode 2 is increased, the increase in the ion current density incident on the object to be etched 4 reaches saturation. . There was also the problem that slight uneven etching occurred due to the influence of grid 3.
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
あり、エツチングレートの増加により処理速度を′増大
し、また、イオン入射方向の乱れを確実に抑制すること
ができ、しかも、イオンエネルギーの時間変動をなくし
、かつイオンエネルギーを低下させて被エツチング物を
損傷させることが少ないプラズマエツチング装置を提供
することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to increase the processing speed by increasing the etching rate, to reliably suppress disturbances in the direction of ion incidence, and to reduce the ion energy. It is an object of the present invention to provide a plasma etching apparatus which eliminates temporal fluctuations in etching and reduces ion energy so as to cause less damage to an object to be etched.
[課題を解決するための手段]
このような目的を達成するため、本発明においては、被
エツチング物がその上に載置される第1のカソードと、
第1のカソードと対向して設けられた第2のカソードと
、第1および第2のカソードに高周波電圧を印加し、グ
ロー放電によるプラズマを発生させて第1および第2の
カソードへ向けてイオンを加速させる高周波電源を具備
し、第1および第2のカソードと高周波電源とを組み合
せて高周波電圧による放電の間の干渉を強める電極構成
とする。[Means for Solving the Problem] In order to achieve such an object, the present invention includes a first cathode on which an object to be etched is placed;
A high frequency voltage is applied to a second cathode provided opposite to the first cathode, and the first and second cathodes to generate plasma by glow discharge and direct ions toward the first and second cathodes. The first and second cathodes are combined with the high frequency power source to form an electrode configuration that enhances interference between discharges caused by the high frequency voltage.
このとき、高周波電源から第1および第2のカソードに
印加される高周波電圧の周波数が等しく、かつ両カソー
ドに印加される高周波電圧間の位相を可変可能とする。At this time, the frequencies of the high-frequency voltages applied to the first and second cathodes from the high-frequency power supply are equal, and the phase between the high-frequency voltages applied to both cathodes is made variable.
また、電極構成として第1のカソードと第2のカソード
との間隔を6co+以下とする。この場合第2のカソー
ドに印加される高周波電圧の位相が第2のカソードに印
加される高周波電圧の位相に対して一1/4〜1/4波
長の間とする。Further, as for the electrode configuration, the distance between the first cathode and the second cathode is set to 6 co+ or less. In this case, the phase of the high frequency voltage applied to the second cathode is between 1/4 and 1/4 wavelength with respect to the phase of the high frequency voltage applied to the second cathode.
また、本発明においては、被エツチング物がその上に載
置される第1のカソードと、第1のカソードと対向して
設けられた第2のカソードと、第1および第2のカソー
ドに高周波電圧を印加し、グロー放電によるプラズマを
発生させて第1および第2のカソードへ向けてイオンを
加速させる高周波電源と、高周波電圧による放電の間の
干渉を強める磁場印加手段とを具備する。Further, in the present invention, a first cathode on which an object to be etched is placed, a second cathode provided opposite to the first cathode, and a high frequency applied to the first and second cathodes. It includes a high frequency power source that applies a voltage to generate plasma by glow discharge and accelerate ions toward the first and second cathodes, and a magnetic field applying means that strengthens interference between the discharges caused by the high frequency voltage.
このとき、高周波電源から第1および第2のカソードに
印加される高周波電圧の周波数が等しく、かつ両カソー
ドに印加される高周波電圧間の位相が可変可能とする。At this time, the frequencies of the high frequency voltages applied from the high frequency power source to the first and second cathodes are equal, and the phase between the high frequency voltages applied to both cathodes is variable.
また、磁場印加手段は第1および第2のカソード近傍を
磁力線が通るような磁場を印加する。この場合第2のカ
ソードに印加される高周波電圧の位相が第1のカソード
に印加される高周波電圧の位相に対して0〜1/2波長
進ませる。Further, the magnetic field applying means applies a magnetic field such that lines of magnetic force pass near the first and second cathodes. In this case, the phase of the high frequency voltage applied to the second cathode is advanced by 0 to 1/2 wavelength with respect to the phase of the high frequency voltage applied to the first cathode.
第2のカソードの近傍でかつ第1のカソードに対向して
設けられたグリッドを具備する。また、第1のカソード
に対向して設けられかつ接地されたアノードを具備し、
第2のカソードは第1のカソードとアノードとの間に設
けられた環状物体とする。A grid is provided near the second cathode and opposite the first cathode. Further, an anode is provided opposite to the first cathode and is grounded,
The second cathode is an annular object provided between the first cathode and the anode.
このとき磁場印加手段として、第1のカソードの近傍で
かつ第2のカソードが存在する側とは反対側に設けられ
た第1の磁場発生用コイルと、第2のカソードの近傍で
かつ第1のカソードが存在する側とは・反対側に設けら
れた第2の磁場発生用コイルと、第1および第2の磁場
発生用コイルに互いに逆向きの電流を流すコイル用電源
とを具備するものを用いる。At this time, as the magnetic field applying means, a first magnetic field generating coil provided near the first cathode and on the opposite side to the side where the second cathode exists, and a first magnetic field generating coil provided near the second cathode and on the opposite side to the side where the second cathode is present. A device comprising a second magnetic field generating coil provided on the opposite side to the side where the cathode is present, and a coil power source that flows current in opposite directions to the first and second magnetic field generating coils. Use.
このときまた、磁場印加手段として、第1のカソード近
傍でかつアノードとは反対側に設けられた第1の磁場発
生用コイルと、第2のカソード近傍に設けられかつ外径
が第2のカソードの内径よりも小さい第2の磁場発生用
コイルと、第2の磁場発生用コイルの周囲に設けられか
つ内径が第2のカソードの外径よりも大きい第3の磁場
発生用コイルと、第1および第3の磁場発生用コイルに
は同一方向の電流を流し、第2の磁場発生用コイルには
第1および第3のコイルに流す電流とは逆向きの電流を
流すコイル用電源とを具備するものを用いる。At this time, as the magnetic field applying means, a first magnetic field generating coil provided near the first cathode and on the opposite side from the anode, and a first magnetic field generating coil provided near the second cathode and having an outer diameter that is opposite to the anode. a second magnetic field generating coil smaller than the inner diameter of the second cathode; a third magnetic field generating coil provided around the second magnetic field generating coil and having an inner diameter larger than the outer diameter of the second cathode; and a coil power source that allows current to flow in the same direction through the third magnetic field generating coil, and through which current flows in the opposite direction to the current flowing through the first and third coils through the second magnetic field generating coil. Use what you do.
このときさらに、磁場印加手段として、第1のカソード
近傍でかつアノードとは反対側に設けられた第1の磁場
発生用コイルと、第1の磁場発生用コイルの周囲に設け
られかつ第1の磁場発生用コイルより直径の大きい第2
の磁場発生用コイルと、第2のカソード近傍に設けられ
かつ外径が第2のカソードの内径よりも小さい第3の磁
場発生用コイルと、第3の磁場発生用コイルの周囲に設
けられかつ内径が第2のカソードの外径よりも大きい第
4の磁場発生用コイルと、第1の磁場発生用コイルと第
4の磁場発生用コイルには同一方向の電流を流し、第2
および第3の磁場発生用コイルには第1および第4のコ
イルに流す電流とは逆向ぎの電流を流すコイル用電源と
を具備するものを用いる。At this time, the magnetic field applying means further includes a first magnetic field generating coil provided near the first cathode and on the opposite side of the anode, and a first magnetic field generating coil provided around the first magnetic field generating coil. The second coil has a larger diameter than the magnetic field generating coil.
a third magnetic field generating coil provided near the second cathode and having an outer diameter smaller than the inner diameter of the second cathode; A current in the same direction is passed through the fourth magnetic field generating coil whose inner diameter is larger than the outer diameter of the second cathode, the first magnetic field generating coil and the fourth magnetic field generating coil, and the second
The third magnetic field generating coil is equipped with a coil power source that allows current to flow in the opposite direction to the current flowing through the first and fourth coils.
[作 用]
本発明においては、第1および第2のカソードに印加さ
れた高周波電圧による放電の間の干渉を強めるための手
段を設け、あるいは電極構成としたことにより、被エツ
チング物近傍のプラズマ密度が増大し、被エツチング物
に入射するイオン電流密度が増大する。[Function] In the present invention, by providing a means for strengthening the interference between the discharges caused by the high frequency voltage applied to the first and second cathodes, or by using an electrode configuration, the plasma near the object to be etched is reduced. As the density increases, the ion current density incident on the object to be etched increases.
また、高周波電源から第1および第2のカソードに印加
される高周波電圧の周波数を等しくすることにより、第
1および第2のカソードに印加される高周波電圧の時間
的変動を防止することができ、また第2のカソードに印
加される高周波電圧の位相を第1の高周波電圧の位相に
対し最適な値に制御することにより、被エツチング物近
傍のプラズマ密度が増大し、被エツチング物に入射する
イオン電流密度を増大することができる。Furthermore, by equalizing the frequencies of the high frequency voltages applied to the first and second cathodes from the high frequency power source, it is possible to prevent temporal fluctuations in the high frequency voltages applied to the first and second cathodes, Furthermore, by controlling the phase of the high-frequency voltage applied to the second cathode to an optimal value with respect to the phase of the first high-frequency voltage, the plasma density near the object to be etched is increased, and ions incident on the object to be etched are Current density can be increased.
高周波電圧による放電の間の干渉を強めるための手段が
第1のカソードと第2のカソードの間隔を6cm以下と
する電極構成である場合は、プラズマが狭い領域に閉じ
込められプラズマ密度が増加する。また、両カソード間
にグリッドなしで両カソードが向かい合うことにより、
両カソードに印加した高周波電圧によるプラズマの干渉
が増大し、両カソードに印加した高周波電圧の間の位相
が−i/4〜1/4波長の範囲に入っているときには、
被エツチング物近傍のプラズマ密度が増大し、被エツチ
ング物に入射するイオン電流密度が増大する。さらに、
グリッドが無いために、グリッドに起因する微少なエツ
チングむらは生じない。If the means for increasing the interference between discharges caused by high-frequency voltage is an electrode configuration in which the distance between the first cathode and the second cathode is 6 cm or less, the plasma is confined in a narrow region and the plasma density increases. Also, by having both cathodes facing each other without a grid between them,
When plasma interference due to the high frequency voltage applied to both cathodes increases and the phase between the high frequency voltages applied to both cathodes falls within the range of -i/4 to 1/4 wavelength,
The plasma density near the object to be etched increases, and the density of ion current incident on the object to be etched increases. moreover,
Since there is no grid, minute etching unevenness caused by the grid does not occur.
高周波電圧による放電の間の干渉を強めるための手段が
上述の第1および第2のカソードの近傍を磁力線が通る
ような641場を印加する磁場印加手段用ある場合は、
プラズマは磁場により閉じ込められプラズマ密度が増大
する。さらに、電子は磁力線に沿って運動するので、両
カソードに印加した高周波電圧によるプラズマの干渉が
増大し、第2のカソードに印加される高周波電圧の位相
を第1のカソードに印加される高周波の位相に対しO〜
l/2波長進ませれば、被エツチング物近傍のプラズマ
密度が増大し、被エツチング物に入射するイオン電流密
度が増大する。If the means for intensifying the interference between the discharges caused by the high-frequency voltage is a magnetic field applying means for applying a 641 field such that magnetic lines of force pass near the first and second cathodes,
The plasma is confined by the magnetic field and the plasma density increases. Furthermore, since the electrons move along magnetic lines of force, plasma interference due to the high-frequency voltage applied to both cathodes increases, causing the phase of the high-frequency voltage applied to the second cathode to change from that of the high-frequency voltage applied to the first cathode. O for the phase
If the wavelength is advanced by 1/2, the plasma density near the object to be etched increases, and the density of the ion current incident on the object to be etched increases.
また、上述の磁場印加手段として、第1のカソードの近
傍でかつ第2のカソードが存在する側とは反対側に設け
られた第1の磁場発生用コイルと、第2のカソードの近
傍でかつ第1のカソードが存在する側とは反対側に設け
られた第2の磁場発生用コイルと、第1および第2の磁
場発生用コイルに互いに逆向きの電流を流すコイル用電
源とを具備するものを用いたときは、発生した磁場の磁
束密度の電極面に垂直な方向の成分(Z方向成分)が零
になる面が形成され、このZ方向成分が零になる面を第
2のカソードの電極面の第1のカソードが存在する側と
は反対側に位置させ、またはZ方向成分が零になる面を
第1のカソードの電極面でかつ第2のカソードが存在す
る側とは反対側に位置させれば、電子が第1およ、び第
2のカッドの軸を中心とした円形のドリフト運動を行う
。Further, as the above-described magnetic field applying means, a first magnetic field generating coil provided near the first cathode and on the opposite side to the side where the second cathode is present, and a first magnetic field generating coil provided near the second cathode and on the opposite side to the side where the second cathode is present. A second magnetic field generating coil provided on the opposite side to the side where the first cathode is present, and a coil power supply that flows currents in opposite directions to the first and second magnetic field generating coils. When a cathode is used, a surface is formed in which the component of the magnetic flux density of the generated magnetic field in the direction perpendicular to the electrode surface (Z-direction component) is zero, and this surface where the Z-direction component is zero is the second cathode. The electrode surface of the first cathode is located on the side opposite to the side where the first cathode exists, or the surface where the Z direction component becomes zero is the electrode surface of the first cathode and opposite to the side where the second cathode exists. If placed at the sides, the electrons will perform a circular drift motion about the axes of the first and second quads.
また、第1のカソードに対向して設けられかつ接地され
たアノードを具備1ノ、第2のカソードが第1のカソー
ドとアノードとの間に設けられた環状物体であり、かつ
第1のカソード近傍と環状の第2のカソード近傍を磁力
線が通るような磁場を印加する磁場印加手段を設けると
、第1のカソードに対向して接地されたアノードが存在
するので、第1のカソードとアノードとの間に閉じ込め
られたプラズマのポテンシャルの第1のカソードの面方
向での均一性が従来の装置に比べて高くなり、プラズマ
ポテンシャルの均一性を確保するために従来用いてきた
グリッドを挿入する必要が無くなる。このため、環状の
第2のカソードに印加した高周波電力により発生したプ
ラズマが第1のカソード近傍に有効に導かれ、被エツチ
ング物に入射するイオン電流密度が増加する。さらに、
グリッドを用いないのでグリッドに起因した微少なプラ
ズマ密度の不均一がなくなる。The second cathode is an annular object provided between the first cathode and the anode; If a magnetic field applying means is provided that applies a magnetic field such that lines of magnetic force pass near the annular second cathode, since there is a grounded anode facing the first cathode, the first cathode and the anode The uniformity of the potential of the plasma confined in the first cathode in the plane direction of the first cathode is higher than that of conventional devices, and it is necessary to insert the conventional grid to ensure uniformity of the plasma potential. disappears. Therefore, the plasma generated by the high frequency power applied to the annular second cathode is effectively guided to the vicinity of the first cathode, increasing the density of ion current incident on the object to be etched. moreover,
Since no grid is used, slight non-uniformity in plasma density caused by the grid is eliminated.
さらにこのとき、磁場印加手段として第1のカソード近
傍でかつアノードとは反対側に設けられた第1の磁場発
生用コイルと、環状の第2のカソード近傍に設けられか
つ外径がこの第2のカソードの内径よりも小さい第2の
磁場発生用コイルと、第2の磁場発生用コイルの周囲に
設けられかつ内径が第2のカソードの外径よりも大きい
第3の磁場発生用コイルと、第1および第3の磁場発生
用コイルには同一方向の電流を流し、第2の磁場発生用
コイルには第1および第3のコイルに流す電流とは逆向
きの電流を流すコイル用電源とを具備するものを用いた
場合は、第1のカソードに対しほぼ平行に通った磁力線
が環状の第2の電極に対してもほぼ平行になるようにコ
イルの電流を流すと、両カソード上で放電はマグネトロ
ン型となりガスと電子との衝突が促進されプラズマ密度
が増大する。そして、電子は磁力線に沿って運動するの
で、両カソードに印加した高周波電圧によるプラズマの
干渉が増大する。環状の第2のカソードに印加される高
周波電圧の位相を第1のカソードに印加される高周波の
位相に対しO〜1/2波長進ませるようにすると、被エ
ツチング物近傍のプラズマ密度が増大し、被エツチング
物に入射するイオン電流密度が増大する。さらに、被エ
ツチング物の径方向に磁力線が通るのでその方向の電子
の6動が容易になり、被エツチング物上でのプラズマ密
度の均一性が向上する。Further, at this time, a first magnetic field generating coil is provided as a magnetic field applying means near the first cathode and on the opposite side of the anode, and a first magnetic field generating coil is provided near the annular second cathode and the outer diameter of the second coil is provided near the first cathode and on the opposite side of the anode. a second magnetic field generating coil smaller than the inner diameter of the cathode; a third magnetic field generating coil provided around the second magnetic field generating coil and having an inner diameter larger than the outer diameter of the second cathode; A coil power source is provided that supplies current in the same direction to the first and third magnetic field generation coils, and supplies current in the opposite direction to the current that is supplied to the first and third coils in the second magnetic field generation coil. When using a device equipped with a coil, if a current is passed through the coil so that the lines of magnetic force that run almost parallel to the first cathode are also almost parallel to the annular second electrode, the current will flow on both cathodes. The discharge becomes a magnetron type, which promotes collision between gas and electrons and increases plasma density. Then, since the electrons move along the lines of magnetic force, the plasma interference due to the high frequency voltage applied to both cathodes increases. When the phase of the high-frequency voltage applied to the annular second cathode is advanced by 0 to 1/2 wavelength with respect to the phase of the high-frequency voltage applied to the first cathode, the plasma density near the object to be etched increases. , the ion current density incident on the object to be etched increases. Furthermore, since the lines of magnetic force pass in the radial direction of the object to be etched, the movement of electrons in that direction is facilitated, and the uniformity of the plasma density on the object to be etched is improved.
同様に、磁場印加手段として、第1のカソード近傍でか
つアノードとは反対側に設けられた第1の磁場発生用コ
イルと、第1の磁場発生用コイルの周囲に設けられかつ
第1の磁場発生用コイルより直径の大きい第2の磁場発
生用コイルと、環状の第2のカソード近傍に設けられか
つ外径が第2のカソードの内径よりも小さい第3の磁場
発生用コイルと、第3の磁場発生用コイルの周囲に設け
られかつ内径が第2のカソードの外径よりも大きい第4
の磁場発生用コイルと、第1の磁場発生用コイルと第4
の磁場発生用コイルには同一方向の電流を流し、第2お
よび第3の磁場発生用コイルには第1および第4のコイ
ルに流す電流とは逆向きの電流を流すコイル用電源とを
具備するものを用いた場合は、第1のカソードに対しほ
ぼ平行に通った磁力線が第2の電極に対してもほぼ平行
になるようにコイルの電流を流すと、3個のコイルを用
いた場合と同様な効果が得られるが、コイル4個の構成
の方がより完全に磁力線の向きを第1および第2のカソ
ードに対して平行にすることができるのでプラズマ密度
の均一性も向上する。Similarly, the magnetic field applying means includes a first magnetic field generating coil provided near the first cathode and on the opposite side of the anode, and a first magnetic field generating coil provided around the first magnetic field generating coil and applied to the first magnetic field generating coil. a second magnetic field generating coil having a diameter larger than that of the generating coil; a third magnetic field generating coil provided near the annular second cathode and having an outer diameter smaller than the inner diameter of the second cathode; A fourth cathode is provided around the magnetic field generating coil and has an inner diameter larger than the outer diameter of the second cathode.
a first magnetic field generating coil and a fourth magnetic field generating coil.
A coil power supply is provided for passing current in the same direction through the magnetic field generating coils, and passing current in the opposite direction to the current flowing through the first and fourth coils in the second and third magnetic field generating coils. When three coils are used, if the current is passed through the coils so that the lines of magnetic force that pass almost parallel to the first cathode are also almost parallel to the second electrode, Although similar effects can be obtained, the configuration with four coils can more completely align the magnetic lines of force in parallel to the first and second cathodes, thereby improving the uniformity of plasma density.
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実101工
第1図は本発明の第1の実施例のプラズマエツチング装
置の概略構成を示す。第1図において第11図と同様の
箇所には同一の符号を付す。第1のカソード1および第
2のカソード2にはそれぞれ高周波増幅器16および1
/がブロッキングコンデンサ5を介して接続されている
。高周波増幅器16および1/は発振器18と接続され
ており、高周波増幅器1/と発振器18との間には位相
制御器19が設けられている。高周波増幅器16および
1/1発振器18および位相制御器19で高周波電源を
構成している。Figure 1 shows a schematic configuration of a plasma etching apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same parts as in FIG. 11 are given the same reference numerals. High frequency amplifiers 16 and 1 are connected to the first cathode 1 and the second cathode 2, respectively.
/ is connected via a blocking capacitor 5. High frequency amplifiers 16 and 1/ are connected to an oscillator 18, and a phase controller 19 is provided between high frequency amplifier 1/ and oscillator 18. The high frequency amplifier 16, the 1/1 oscillator 18, and the phase controller 19 constitute a high frequency power source.
次に、単結晶シリコンを熱酸化することにより膜厚50
0nmの5i02膜を形成し、5in2膜をフォトリソ
グラフィ工程、ドライエツチング工程によりバターニン
グして、単結晶シリコンの上に5i02膜のパターンを
形成したものを被エツチング物4として、第1図に示し
たプラズマエツチング装置によりエツチングする場合に
ついて説明する。Next, by thermally oxidizing the single crystal silicon, a film thickness of 50
A 5i02 film with a thickness of 0 nm was formed, and the 5in2 film was patterned using a photolithography process and a dry etching process to form a pattern of the 5i02 film on single-crystal silicon as the object to be etched 4, as shown in FIG. A case where etching is performed using a plasma etching apparatus will be explained.
カソード1および2の間隔を6cm以下、例えば3ca
+とする。まず、真空チャンバ21内を真空ポンプ9に
より排気した後、ガス導入系8から真空チャンバ21内
に反応ガス、例えば塩素ガスを305CCM導入し、真
空チャンバ内の圧力を0.5Paとする。The distance between cathodes 1 and 2 should be 6 cm or less, for example 3 ca.
+ First, the inside of the vacuum chamber 21 is evacuated by the vacuum pump 9, and then 305 CCM of a reaction gas, for example, chlorine gas, is introduced into the vacuum chamber 21 from the gas introduction system 8, and the pressure inside the vacuum chamber is set to 0.5 Pa.
次に、高周波増幅器16および1/により周波数が13
.56MH2、電力が150Wの高周波電力をカソード
1および2に印加する。このとき、カソード1および2
に印加する高周波電圧の周波数は同一の発掘器18から
の高周波であるため等しく、かつ高周波の位相は位相制
御器19により任意に変化させることができる。高周波
電力印加により真空チャンバ21内に発生したグロー放
電により、反応ガスは分解・電離してプラズマが発生し
、被エツチング物4がエツチングされる。Next, the frequency is increased to 13 by the high frequency amplifier 16 and 1/
.. A high frequency power of 56 MH2 and a power of 150 W is applied to cathodes 1 and 2. At this time, cathodes 1 and 2
The frequencies of the high-frequency voltages applied to the excavator 18 are the same, and the phase of the high-frequency voltage can be changed arbitrarily by the phase controller 19. Due to the glow discharge generated in the vacuum chamber 21 by the application of high frequency power, the reactive gas is decomposed and ionized, plasma is generated, and the object to be etched 4 is etched.
この場合、カソード1と2とを近付けることにより、単
位体積当りで消費される電力は大きくなり、プラズマ密
度は増大する。このプラズマエツチング装置においては
、発振器18から高周波増幅器16および高周波増幅器
1/に電力が供給されるので、カソード1および2に印
加される高周波電圧の周波数が等しくなるので、被エツ
チング物4の損傷が大きくなることがない。In this case, by bringing the cathodes 1 and 2 closer together, the power consumed per unit volume increases and the plasma density increases. In this plasma etching apparatus, power is supplied from the oscillator 18 to the high frequency amplifier 16 and the high frequency amplifier 1/, so that the frequencies of the high frequency voltages applied to the cathodes 1 and 2 are equal, so that damage to the object 4 to be etched is prevented. It never gets bigger.
カソード1および2に印加される高周波電圧の周波数が
等しくないときには、プラズマ中で周波数の差によるう
なりを生じ、カソード1および2に印加された高周波電
圧は第2図に示すように変動する。そして、その変動の
周波数は低く、イオンが追従できる程度の周波数である
から、イオンの最大エネルギーが高くなるので被エツチ
ング物4の損傷が大きくなる。When the frequencies of the high-frequency voltages applied to the cathodes 1 and 2 are not equal, beats occur in the plasma due to the frequency difference, and the high-frequency voltages applied to the cathodes 1 and 2 fluctuate as shown in FIG. Since the frequency of the fluctuation is low enough for the ions to follow, the maximum energy of the ions becomes high and the damage to the object 4 to be etched increases.
これに対して、カソード1および2に印加される高周波
電圧の周波数が等しいときには、プラズマ中でうなりが
生ずることはなく、カソード1および2に印加された高
周波電圧が時間的に変動することはないので、イオンの
最大エネルギーが大ぎくなることはなく、被エツチング
物4の損傷が大きくなることはない。On the other hand, when the frequencies of the high-frequency voltages applied to cathodes 1 and 2 are equal, no beat occurs in the plasma, and the high-frequency voltages applied to cathodes 1 and 2 do not vary over time. Therefore, the maximum energy of the ions does not become large and the damage to the object 4 to be etched does not become large.
さらにまた、カソード2に印加する高周波電圧の、カソ
ード1に印加する高周波電圧に対する位相を変化させる
ことにより、カソード1および2に印加した高周波電圧
によって放電の間の干渉を変化させることができ、した
がってプラズマ密度を変化させることができ、またカソ
ード間でのプラズマ密度分布を変化させることができる
。Furthermore, by changing the phase of the high frequency voltage applied to the cathode 2 with respect to the high frequency voltage applied to the cathode 1, the interference between discharges can be changed by the high frequency voltage applied to the cathodes 1 and 2, thus The plasma density can be varied and the plasma density distribution between the cathodes can be varied.
第3図は本発明の第1の実施例の位相差とセルフバイア
ス電圧および発光強度との関係を示す。FIG. 3 shows the relationship between the phase difference, self-bias voltage, and emission intensity in the first embodiment of the present invention.
曲線Aは、カソード2に印加した高周波電圧とカソード
1に印加した高周波電圧との位相差とカソード1に発生
したセルフバイアス電圧(直流電圧成分)との関係を示
す。曲線Bは、カソード2に印加した高周波電圧とカソ
ード1に印加した高周波電圧との位相差とカソード2に
発生したセルフバイアス電圧との関係を示す。Curve A shows the relationship between the phase difference between the high frequency voltage applied to cathode 2 and the high frequency voltage applied to cathode 1 and the self-bias voltage (DC voltage component) generated at cathode 1. Curve B shows the relationship between the phase difference between the high frequency voltage applied to cathode 2 and the high frequency voltage applied to cathode 1 and the self-bias voltage generated at cathode 2.
曲線Cはこの位相差と反応種である塩素ラジカルの発光
強度との関係を示す、塩素ラジカルの発光波長は725
.6niある。Curve C shows the relationship between this phase difference and the emission intensity of chlorine radicals, which are reactive species.The emission wavelength of chlorine radicals is 725.
.. There are 6ni.
曲線りは上述の位相差と反応生成物であるシリコンの発
光強度との関係を示したものである。シリコンの発光波
長は251.6nmである。The curved line shows the relationship between the above-mentioned phase difference and the emission intensity of silicon, which is a reaction product. The emission wavelength of silicon is 251.6 nm.
曲線A、B、CおよびDかられかるように、位相差によ
り、セルフバイアス電圧および発光強度は大きく変化し
、位相差が一1/4〜1/4波長の間でセルフバイアス
電圧は最小になり、発光強度は最大になる。セルフバイ
アス電圧はプラズマ密度が大きいほど小さくなることか
ら、位相差が一1/4〜1/4の間で両カソードに印加
した高周波電圧による放電の間の干渉が強まりプラズマ
密度は最大となることがわかる。As can be seen from curves A, B, C, and D, the self-bias voltage and emission intensity change greatly depending on the phase difference, and the self-bias voltage is minimized when the phase difference is between 1/4 and 1/4 wavelength. The luminous intensity becomes maximum. Since the self-bias voltage decreases as the plasma density increases, when the phase difference is between 1/4 and 1/4, the interference between the discharges caused by the high-frequency voltage applied to both cathodes becomes stronger and the plasma density reaches its maximum. I understand.
そして、カソード1のセルフバイアス電圧はカソード2
に印加した高周波電圧の位相が、カソード1に印加した
高周波電圧の位相に対し進んだ側で最小となり、カソー
ド2のセルフバイアス電圧は逆となっている。この現象
は、プラズマ中のポテンシャル分布の変化による電子の
流れの効果と考えられ、以下のように説明される。Then, the self-bias voltage of cathode 1 is the same as that of cathode 2.
The phase of the high frequency voltage applied to the cathode 1 is minimum on the advanced side with respect to the phase of the high frequency voltage applied to the cathode 1, and the self-bias voltage of the cathode 2 is opposite. This phenomenon is considered to be an effect of electron flow due to changes in potential distribution in the plasma, and is explained as follows.
第4図はイオンシースとプラズマを示す。第5図は第4
図に示したカソード1上のイオンシース103に掛かる
高周波電圧(vl)の波形、カソード2上のイオンシー
ス101に掛かる高周波電圧(VC)の波形、およびカ
ソード1上のイオンシース103近傍のプラズマポテン
シャルとカソード2上のイオンシース近傍のプラズマポ
テンシャルとの差(Vb)の波形である。102はプラ
ズマである。Figure 4 shows the ion sheath and plasma. Figure 5 is the 4th
The waveform of the high frequency voltage (vl) applied to the ion sheath 103 on the cathode 1, the waveform of the high frequency voltage (VC) applied to the ion sheath 101 on the cathode 2, and the plasma potential near the ion sheath 103 on the cathode 1 shown in the figure. This is a waveform of the difference (Vb) between the plasma potential near the ion sheath on the cathode 2 and the plasma potential near the ion sheath on the cathode 2. 102 is plasma.
高周波電圧の位相差がない(θ=0)ときには、ポテン
シャル差は生じない(Vb= O)のに対し、カソード
2に掛かる高周波電圧の位相が進むと(θ=π/4)
、Vbの位相はほぼV、に近くなりvcと反対になる。When there is no phase difference in the high frequency voltage (θ = 0), no potential difference occurs (Vb = O), whereas when the phase of the high frequency voltage applied to the cathode 2 advances (θ = π/4)
, Vb is almost in phase with V and is opposite to vc.
電子の動きに着目すると、■、がカソードの電位とほぼ
一致しているときにVbが上昇し、電子がカソード2側
に集まり、被エツチング物4近傍のプラズマ密度を上昇
させる。逆に、カソード2に掛かる高周波電圧の位相が
遅れると(θ=−π/4)、電子はカソード2近傍に集
まり、被エツチング物4近傍のプラズマ密度が低下する
。Focusing on the movement of electrons, Vb increases when (2) substantially matches the potential of the cathode, electrons gather on the cathode 2 side, and the plasma density near the object to be etched 4 increases. Conversely, when the phase of the high frequency voltage applied to the cathode 2 is delayed (θ=-π/4), electrons gather near the cathode 2 and the plasma density near the object to be etched 4 decreases.
したがって、カソード2に印加した高周波電圧の位相が
カソード1に印加した高周波電圧の位相に比べ若干進ん
でいるとき、に最大のイオン電流密度および最小のイオ
ンエネルギーでエツチングを行なうことが可能である。Therefore, when the phase of the high frequency voltage applied to the cathode 2 is slightly ahead of the phase of the high frequency voltage applied to the cathode 1, etching can be performed with the maximum ion current density and the minimum ion energy.
従来の3極型の装置との大きな違いは、グリッド3(第
11図参照)を除いたため生じている。グリッド3があ
る場合にはカソード1および2による放電はグリッドに
よりへたてられ、それぞれが独立の空間を持って、グリ
ッドの穴を通して干渉しあっているのに対し、本装置で
は放電空間を共有しているため、電子の流れの効果より
全体のプラズマ密度の上昇の方が顕著になる。The major difference from the conventional three-pole type device is that the grid 3 (see FIG. 11) is removed. When grid 3 is provided, the discharges from cathodes 1 and 2 are separated by the grid, each having an independent space, and interfering with each other through the holes in the grid, whereas in this device, the discharge space is shared. Therefore, the increase in overall plasma density is more noticeable than the effect of electron flow.
したがって、エツチングレートは増大し、また、イオン
の入射方向の乱れが確実に抑制され、しかもイオンエネ
ルギー(セルフバイアス電圧に対応)が減少するので、
被エツチング物4の損傷が小さくなる。Therefore, the etching rate increases, the disturbance in the direction of ion incidence is reliably suppressed, and the ion energy (corresponding to the self-bias voltage) decreases.
Damage to the object 4 to be etched is reduced.
位相差を例えば0.1波長とし、シリコンをエツチング
したところ%290nm/lll1n、のエツチングレ
ートが得られ1、また、5j02との選択比は13が得
られた。このエツチングレートは磁場を印加した後述す
る他の実施例に比べ若干低いものの実用的なエツチング
レートが得られた。When silicon was etched with a phase difference of, for example, 0.1 wavelength, an etching rate of %290 nm/lll1n was obtained, and a selectivity with respect to 5j02 of 13 was obtained. Although this etching rate was slightly lower than that of other examples described later in which a magnetic field was applied, a practical etching rate was obtained.
エツチングレートの均一性も±2%以下となり、グリッ
ドが使用されていないのでエツチングむらも見られなか
った。エツチングの均一性は被エツチング物4上のプラ
ズマ密度の均一性、プラズマポテンシャルの均一性で決
まるが本装置では磁場を印加しないためこれらのエツチ
ング条件による変化が少なく、加工形状の最適化のため
に塩素ガス以外の他のガス例えば5jC14と水素を混
合したり、カソード1および2に印加する高周波電力を
変化してもエツチングの均一性の悪化はみられなかった
。The uniformity of the etching rate was also less than ±2%, and since no grid was used, no uneven etching was observed. The uniformity of etching is determined by the uniformity of the plasma density and the uniformity of the plasma potential on the object to be etched 4, but since no magnetic field is applied in this device, there are few changes due to these etching conditions, and it is possible to optimize the processed shape. Even when hydrogen was mixed with a gas other than chlorine gas, such as 5jC14, or when the high frequency power applied to cathodes 1 and 2 was changed, no deterioration in etching uniformity was observed.
なお、上述の実施例においては、カソード間隔を3CI
11としたが、この間隔を狭くするほどプラズマ密度は
上昇し、セルフバイアス電圧は低下してエツチングレー
トは増大する。しかしあまり狭くしすぎると両カソード
上に発生するイオンシースが接して放電が不安定になる
とともに、エツチングの均一性も低下する。また、放電
の開始が難しくなる。In the above embodiment, the cathode spacing is 3CI.
11, but the narrower the interval, the higher the plasma density, the lower the self-bias voltage, and the higher the etching rate. However, if the width is too narrow, the ion sheaths generated on both cathodes will contact each other, making the discharge unstable and reducing the uniformity of etching. Additionally, it becomes difficult to start the discharge.
また、上述の実施例においては、真空チャンバ21の圧
力を0.5Paとしたが、真空チャンバ21の圧力は0
.1〜100Paとしてもよい。また、エツチングガス
としては塩素ガスあるいはSt(:14と水素との混合
ガスを用いたが他のハロゲン含有ガスや酸素含有ガスを
用い、被エツチング物を変えても効果は全く同じである
。Further, in the above embodiment, the pressure of the vacuum chamber 21 was set to 0.5 Pa, but the pressure of the vacuum chamber 21 was set to 0.5 Pa.
.. It is good also as 1-100Pa. Furthermore, although chlorine gas or a mixed gas of St(:14 and hydrogen) was used as the etching gas, the effect is exactly the same even if other halogen-containing gases or oxygen-containing gases are used and the object to be etched is changed.
実施例2
第6図は本発明の第2の実施例のプラズマエツチング装
置の概略構成を示す、第6図において第1図と同様の箇
所には同一の符号を付す。第2図において、10は第1
の磁場発生用コイルであり、第2のカソード2が存在す
る側とは反対側の第1のカソード1の近傍に設けらねて
いる。11は第2の磁場発生用コイルであり、第1のカ
ソード1.が存在する側とは反対側の第2のカソード2
の近傍に設けられている。12および13は磁場発生用
コイル10および11に電流を流すコイル用電源であり
、磁場発生用コイル10および11およびコイル用電源
12および13で磁場印加手段を構成している。Embodiment 2 FIG. 6 shows a schematic configuration of a plasma etching apparatus according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. In Figure 2, 10 is the first
This magnetic field generating coil is provided near the first cathode 1 on the opposite side to the side where the second cathode 2 is present. 11 is a second magnetic field generating coil, and the first cathode 1. the second cathode 2 on the side opposite to the side where there is
It is located near the. Reference numerals 12 and 13 are coil power supplies that supply current to the magnetic field generation coils 10 and 11, and the magnetic field generation coils 10 and 11 and the coil power supplies 12 and 13 constitute a magnetic field application means.
次に、単結晶シリコンを熱酸化することにより膜厚1μ
mの5iO11@を形成し、5in2膜をフォトリソグ
ラフィ工程、ドライエツチング工程によりバターニング
して、単結晶シリコン、の上にSin、のパターンを形
成したものを被エツチング物4として、第6に示したプ
ラズマエツチング装置によりエツチングする場合につい
て説明する。Next, by thermally oxidizing the single crystal silicon, a film thickness of 1 μm was obtained.
5iO11@ of m is formed and the 5in2 film is patterned by a photolithography process and a dry etching process to form a pattern of Sin on single crystal silicon as the object to be etched 4 as shown in the sixth example. A case where etching is performed using a plasma etching apparatus will be explained.
まず、真空チャンバ21内を真空ポンプ9により排気し
たのち、ガス導入系8から真空チャンバ21内に反応ガ
ス、例えば塩素ガスを405CCM導入し、真空チャン
バ21内の圧力を0.5Paとするとともに、コイル用
電源12および13によりそれぞれ磁場発生用コイルl
Oおよび11に逆向きの電流を流す。First, the inside of the vacuum chamber 21 is evacuated by the vacuum pump 9, and then 405 CCM of a reaction gas, for example, chlorine gas, is introduced into the vacuum chamber 21 from the gas introduction system 8, and the pressure inside the vacuum chamber 21 is set to 0.5 Pa. Coils for generating magnetic fields by coil power supplies 12 and 13, respectively.
Flow currents in opposite directions through O and 11.
磁場発生用コイル10および11に流す電流値は、例え
ばそれぞれ9000^ターンおよび一400OAターン
である。この電流を流すことにより、カソード1上での
磁束密度が数十〜数百ガウスであり、かつ磁力線がカソ
ード1とカソード2の近傍を通るような磁場を印加する
。The current values passed through the magnetic field generating coils 10 and 11 are, for example, 9000 turns and 1400 OA turns, respectively. By flowing this current, a magnetic field is applied such that the magnetic flux density on the cathode 1 is several tens to several hundreds of Gauss and the lines of magnetic force pass near the cathodes 1 and 2.
次に、高周波電源6および7によりカソード1および2
に周波数が13.58MH2、電力がそれぞれ100W
および300Wの高周波を印加する。すると、反応ガス
である塩素ガスが分解電離してプラズマが発生し、被エ
ツチング物4がエツチングされる。Next, the cathodes 1 and 2 are connected to each other by the high frequency power supplies 6 and 7.
The frequency is 13.58MH2 and the power is 100W each.
and a high frequency of 300W is applied. Then, the chlorine gas, which is a reactive gas, is decomposed and ionized to generate plasma, and the object to be etched 4 is etched.
この場合、プラズマ中の電子は磁力線の回りをサイクロ
トロン運動するので電子は磁場に垂直な方向には動きに
くくなり、プラズマが閉じ込められるので、磁場を印加
しない従来のプラズマエツチング装置と比較して、プラ
ズマ密度が増大し、被エツチング物4に入射するイオン
電流密度が増大し、エツチングレートが増大する。また
、イオンシース幅が低下するのでイオンの入射方向の乱
れが抑制され、しかもイオンエネルギーが減少するので
、被エツチング物4の損傷が小さくなる。In this case, the electrons in the plasma undergo cyclotron motion around the magnetic field lines, making it difficult for the electrons to move in the direction perpendicular to the magnetic field, and the plasma is confined. The density increases, the ion current density incident on the object to be etched 4 increases, and the etching rate increases. Further, since the ion sheath width is reduced, disturbance in the direction of ion incidence is suppressed, and the ion energy is also reduced, so damage to the object 4 to be etched is reduced.
そして、第6図に示したプラズマエツチング装置により
エツチングした場合に、磁場を印加しないときにはイオ
ン電電流密度が数100μA/ca+”エツチングレー
トが約1100n/win、であったのに対し、磁場を
印加したときにはイオン電流密度が約1m^/C111
2、エツチングレートが約400nm/min、であっ
た。When etching was performed using the plasma etching apparatus shown in Fig. 6, the ion current density was several 100 μA/ca + and the etching rate was approximately 1100 n/win when no magnetic field was applied, whereas when a magnetic field was applied, the etching rate was approximately 1100 n/win. When this happens, the ion current density is approximately 1 m^/C111
2. The etching rate was about 400 nm/min.
第6図に示した装置におけるグリッド3の機能を説明す
る。グリッド3を設けないときには、電子は磁力線を横
切る方向には動きにくく、また、高周波電流は真空チャ
ンバ21の内壁方向に流れるので、カソード1の中心に
近づくほど真空チャンバ21の内壁方向に流れる電子の
電気抵抗が大きくなる。電子と比較してイオンは重いの
で磁場に影響されにくく、このため電気抵抗は大きくな
らない。電子とイオンとのこのような違いにより、プラ
ズマのポテンシャルはカソード1の中心に近づくほど低
下することになり、イオンの加速エネルギーはカソード
1の中心はど低くなってエツチングレートは低下する。The function of the grid 3 in the apparatus shown in FIG. 6 will be explained. When the grid 3 is not provided, electrons are difficult to move in the direction across the lines of magnetic force, and the high-frequency current flows toward the inner wall of the vacuum chamber 21, so the closer you get to the center of the cathode 1, the more the electrons flow toward the inner wall of the vacuum chamber 21. Electrical resistance increases. Ions are heavier than electrons, so they are less affected by magnetic fields, so their electrical resistance does not increase. Due to this difference between electrons and ions, the potential of the plasma decreases closer to the center of the cathode 1, and the acceleration energy of ions decreases closer to the center of the cathode 1, resulting in a lower etching rate.
一方、磁場を印加しかつグリッド3を設けたときには、
グリッド3は磁力線を横切るので高周波電流の流れ易い
方向となり、プラズマのポテンシャルは均一になり、エ
ツチングレートも均一になる。そして、第6図に示した
プラズマエツチング装置により直径が1.0cmのウェ
ハをエツチングしたところ、グリッド3を設けないとき
にはエツチングレートの偏差が約±14%であったのに
対し、グリッド3を設けたときにはエツチングレートの
偏差が±2%以下であった。On the other hand, when a magnetic field is applied and the grid 3 is provided,
Since the grid 3 crosses the lines of magnetic force, it is in a direction in which high-frequency current can easily flow, the plasma potential becomes uniform, and the etching rate also becomes uniform. When a wafer with a diameter of 1.0 cm was etched using the plasma etching apparatus shown in FIG. In some cases, the deviation in etching rate was less than ±2%.
また、コイル用電源12および13によりそれぞれ磁場
発生用コイル10および11に、互いに逆向きの電流を
流すことにより、磁場はカブス磁場となり、Z方向の磁
束密度が零になる面がカソード1の面とほぼ平行になる
ので、磁力線はこの面の近傍で発散する。In addition, by flowing currents in opposite directions to the magnetic field generating coils 10 and 11 from the coil power supplies 12 and 13, respectively, the magnetic field becomes a Cubs magnetic field, and the surface where the magnetic flux density in the Z direction becomes zero is the surface of the cathode 1. The lines of magnetic force diverge near this plane.
電子は磁力線に沿って動き易いので、プラズマは磁力線
に沿って収束、発散する。このため、磁場発生用コイル
lOおよび11に流れる電流などを調整することにより
、2方向の磁束密度がτになる面の位置を変化させれば
、プラズマの密度分布を変化させることができるので、
エツチングレートの面内分布を制御できるとともに、エ
ツチングの均一性などの最適条件を得ることが容易にで
きる。Since electrons tend to move along magnetic lines of force, plasma converges and diverges along magnetic lines of force. Therefore, by adjusting the current flowing through the magnetic field generating coils 10 and 11, and changing the position of the plane where the magnetic flux density in two directions is τ, the plasma density distribution can be changed.
The in-plane distribution of etching rate can be controlled, and optimum conditions such as etching uniformity can be easily obtained.
そして、Z方向の磁束密度が零になる面をカソード電極
2のカソード1が存在する側とは反対の側に位置させた
ときには、磁束密度はカソード電極1から遠ざかるにし
たがって低下する。また、このとき磁束密度はカソード
1に平行な成分を有し、磁力線はカソード1の中心から
放射状に広がる。しかも、このとき高周波の電界の方向
はカソード2に垂直な方向であるから、電子はカソード
2の近傍でドリフトしカソード1の中心を軸に円運動を
行うので、ガス分子と電子との衝突が促進され、プラズ
マ密度が上昇し、エツチングレートがさらに上昇する。When the surface where the magnetic flux density in the Z direction becomes zero is located on the side of the cathode electrode 2 opposite to the side where the cathode 1 is present, the magnetic flux density decreases as the distance from the cathode electrode 1 increases. Further, at this time, the magnetic flux density has a component parallel to the cathode 1, and the lines of magnetic force spread radially from the center of the cathode 1. Moreover, at this time, the direction of the high-frequency electric field is perpendicular to the cathode 2, so the electrons drift near the cathode 2 and perform circular motion around the center of the cathode 1, which prevents collisions between gas molecules and electrons. This increases the plasma density and further increases the etching rate.
しかも、グリッド3付近の磁束密度もグリッド3の面と
平行な成分を持つのでグリッド3をぬけたプラズマが電
子のドリフトによって混ぜ合わされ、均一なプラズマ密
度が得られるのでグリッド3の穴によるプラズマの不均
一が生じるのを防止することができる。このため、グリ
ッド3の穴によって起こるエツチングの微少なむらを防
止することができる。Furthermore, since the magnetic flux density near the grid 3 also has a component parallel to the surface of the grid 3, the plasma passing through the grid 3 is mixed by the drift of electrons, and a uniform plasma density is obtained. It is possible to prevent uniformity from occurring. Therefore, slight unevenness in etching caused by holes in the grid 3 can be prevented.
そして、Z方向の磁束密度が零になる面をカソード電極
1のカソード2が存在する側とは反対の側に位置させた
ときには、磁束密度はカソード電極2から遠ざかるにし
たがって低下する。また、このとき磁束密度はカソード
1に平行な成分を有し、磁力線はカソード2の中心から
放射状に広がる。しかも、このとき高周波の電界の方向
はカソード1に垂直な方向であるから、電子はカソード
1の近傍でドリフトしカソード1の中心を軸に円運動を
行うので、被エツチング物4の近傍でプラズマ密度が上
昇し、エツチングレートが更に上昇する。When the surface where the magnetic flux density in the Z direction becomes zero is located on the side of the cathode electrode 1 opposite to the side where the cathode 2 is present, the magnetic flux density decreases as the distance from the cathode electrode 2 increases. Further, at this time, the magnetic flux density has a component parallel to the cathode 1, and the lines of magnetic force spread radially from the center of the cathode 2. Moreover, since the direction of the high-frequency electric field is perpendicular to the cathode 1 at this time, the electrons drift near the cathode 1 and perform circular motion around the center of the cathode 1, so that the plasma is generated near the object 4 to be etched. The density increases and the etching rate further increases.
しかも、グリッド3よりも被エツチング物4に近い側の
磁束密度もグリッド3の面と平行な成分を持つので、グ
リッド3をぬけたプラズマが電子のドリフトによって混
ぜ合わされ、均一なプラズマ密度が得られるのでグリッ
ド3の穴によるプラズマの不均一が生じるのを防止する
ことができる。このため、グリッド3の穴によって起こ
るエツチングの微少なむらを防止することができる。Furthermore, since the magnetic flux density on the side closer to the object to be etched 4 than the grid 3 also has a component parallel to the surface of the grid 3, the plasma that has passed through the grid 3 is mixed by the drift of electrons, resulting in a uniform plasma density. Therefore, non-uniformity of plasma due to holes in the grid 3 can be prevented. Therefore, slight unevenness in etching caused by holes in the grid 3 can be prevented.
本実施例においても、カソード1および2に印加する高
周波電圧の位相差により、それぞれの高周波電圧により
発生したプラズマの間の干渉が変化する。ψ
第7図は第6図に示した装置において、カソード2に印
加した高周波電圧のカソード1に印加した高周波電圧に
対する位相差と、カソード1に発生したセルフバイアス
電圧との関係を示す。第7図から明らかなように、磁場
を印加しない場合(曲線E)には、グリッド3があるの
で干渉が少なく、位相差が変化したとしてもセルフバイ
アス電圧は余り変化しない。これに対して、°磁場を印
加したとき(曲線F)には、カソード2に印加に印加し
た高周波電圧の位相がカソード1の位相より0−1/2
波長だけ進んでいるとき、すなわち位相差がO〜+1/
2波長であるときには、プラズマ密度が上昇する。逆に
、位相差が0〜−1/2波長であるときには、カソード
1近傍のプラズマ密度が小さくなる。In this embodiment as well, the phase difference between the high frequency voltages applied to the cathodes 1 and 2 changes the interference between the plasmas generated by the respective high frequency voltages. ψ FIG. 7 shows the relationship between the phase difference between the high frequency voltage applied to the cathode 2 and the high frequency voltage applied to the cathode 1 and the self-bias voltage generated at the cathode 1 in the apparatus shown in FIG. 6. As is clear from FIG. 7, when no magnetic field is applied (curve E), there is little interference because of the grid 3, and even if the phase difference changes, the self-bias voltage does not change much. On the other hand, when a magnetic field is applied (curve F), the phase of the high-frequency voltage applied to cathode 2 is 0-1/2 lower than the phase of cathode 1.
When the wavelength is advanced, that is, the phase difference is O~+1/
When there are two wavelengths, the plasma density increases. Conversely, when the phase difference is 0 to -1/2 wavelength, the plasma density near the cathode 1 becomes small.
第6図に示す装置において磁場を印加したとき、すなわ
゛ち第7図の曲線Fは第3図の曲線Aに比べ、より位相
差が大きい側でセルフバイアス電圧が最小になりプラズ
マ密度が最大になっている。これはそれぞれのカソード
に印加した高周波電圧による放電の間の干渉が、磁場の
ためにより強くなったためと考えられる。When a magnetic field is applied in the apparatus shown in Fig. 6, the self-bias voltage is minimized on the side where the phase difference is larger, and the plasma density is lower in curve F in Fig. 7 than in curve A in Fig. 3. It is maximum. This is thought to be because the interference between the discharges caused by the high-frequency voltages applied to each cathode became stronger due to the magnetic field.
したがって、磁場を印加したときは、位相差制御器19
により位相差をO〜+1/2波長とすれば、カソード1
近傍のプラズマ密度が大きくなるので、エツチングレー
トが大きくなり、またイオンエネルギーが低くなるので
被エツチング物4の損傷が低減する。Therefore, when a magnetic field is applied, the phase difference controller 19
If the phase difference is O~+1/2 wavelength, the cathode 1
Since the plasma density in the vicinity increases, the etching rate increases, and since the ion energy decreases, damage to the object 4 to be etched is reduced.
なお、第2の実施例においては、磁場印加手段として2
組の磁場発生用コイルを用いたが、1組あるいは3組以
上の磁場発生用コイルを用いでもよい。さらに、上述の
実施例においては、真空チャンバ21内の圧力を0.5
Paとしたが、真空チャンバ21内の圧力を0.1〜I
QOPaとしてもよい。また、エツチングガスとしては
塩素ガスを用いたがハロゲン含有ガスあるいは酸素含有
ガスを用い、単結晶シリコンの上に5i02のパターン
を形成したもの以外のものを被エツチング物としても効
果は全く同じである。In the second embodiment, two magnetic field applying means are used.
Although one set of magnetic field generating coils is used, one set or three or more sets of magnetic field generating coils may be used. Furthermore, in the above embodiment, the pressure inside the vacuum chamber 21 is set to 0.5
Pa, but the pressure inside the vacuum chamber 21 is 0.1 to I
It may also be QOPa. In addition, although chlorine gas was used as the etching gas, the effect is exactly the same even if a halogen-containing gas or an oxygen-containing gas is used and the object to be etched is something other than a 5i02 pattern formed on single crystal silicon. .
衷】11互
第8図は、本発明の第3の実施例のプラズマエツチング
装置の概略構成を示す、第8図において第6図と同様の
箇所には同一の符号を付す。22はカソード1に対向す
る接地されたアノードである。20はカソード1とアノ
ード22の間に設けられた環状の第2のカソードであり
、本実施例では円筒状を用いた。23はカソード1およ
び20を大地から絶縁するための絶縁物である。Figure 8 shows a schematic configuration of a plasma etching apparatus according to a third embodiment of the present invention. In Figure 8, the same parts as in Figure 6 are given the same reference numerals. 22 is a grounded anode facing the cathode 1. Reference numeral 20 denotes a second annular cathode provided between the cathode 1 and the anode 22, and in this embodiment, a cylindrical second cathode is used. 23 is an insulator for insulating the cathodes 1 and 20 from the ground.
環状の第2のカソード20は、その軸が第1のカソード
1の表面にほぼ垂直になるように配置され、その内径は
第1のカソード1およびアノード22の外径とほぼ同じ
大きさを持っている。The annular second cathode 20 is arranged so that its axis is substantially perpendicular to the surface of the first cathode 1, and its inner diameter is approximately the same size as the outer diameters of the first cathode 1 and the anode 22. ing.
次に、第8図に示したプラズマエツチング装置を用いて
、パターンニングされた有機レジスト膜をマスクとして
、単結晶Si上に形成されたSin、膜をエツチングす
る場合について説明する。Next, a case will be described in which the plasma etching apparatus shown in FIG. 8 is used to etch a Si film formed on single crystal Si using a patterned organic resist film as a mask.
まず、真空チャンバ21内を真空ポンプ9により排気し
た後、ガス導入系8から真空チャンバ21内に反応ガス
例えばC)IF3ガスを505CCM導入し、真空チャ
ンバ内の圧力を0.8Paとする。これとともに、コイ
ル用電源12および13により磁場発生用コイル10お
よび11に、例えば、それぞれ9000Aターンおよび
一400OAターンの電流を流し、カソード1上での磁
束密度が数十〜数百ガウスであり、かつ磁力線がカソー
ド1およびカソード20近傍を通る磁場を形成する。な
お、この磁場が形成される方向は、カソード1の表面と
厳密に垂直でなくともほぼ垂直な方向であればよい。First, the inside of the vacuum chamber 21 is evacuated by the vacuum pump 9, and then 505 CCM of a reaction gas, for example C) IF3 gas, is introduced into the vacuum chamber 21 from the gas introduction system 8, and the pressure inside the vacuum chamber is set to 0.8 Pa. At the same time, currents of, for example, 9000 A turns and 1400 OA turns are applied to the magnetic field generating coils 10 and 11 by the coil power supplies 12 and 13, respectively, and the magnetic flux density on the cathode 1 is several tens to hundreds of Gauss. In addition, the lines of magnetic force form a magnetic field passing near the cathode 1 and the cathode 20. Note that the direction in which this magnetic field is formed does not have to be strictly perpendicular to the surface of the cathode 1 as long as it is approximately perpendicular.
次に、高周波増幅器16および1/により周波数が13
.56MH,、電力がそれぞれ150Wおよび200W
の高周波電力をカソード1および20に印加する。高周
波電力印加により真空チャンバ21内に発生したグロー
放電により、反応ガスは分解・電離してプラズマが発生
し、被エツチング物4がエツチングされる。Next, the frequency is increased to 13 by the high frequency amplifier 16 and 1/
.. 56MH, power is 150W and 200W respectively
high frequency power is applied to cathodes 1 and 20. Due to the glow discharge generated in the vacuum chamber 21 by the application of high frequency power, the reactive gas is decomposed and ionized, plasma is generated, and the object to be etched 4 is etched.
この場合、カソード20に高周波電力を印加したことに
よって生じた電界はカソード20の近傍ではカソード2
0にほぼ垂直となり、磁場はカソード20の内面に平行
な成分を持つので、電子は磁力線の周りをサイクロトロ
ン運動しながら電界Eと磁束密度Bに垂直な方向、すな
わちExB方向にドリフトする。この方向はカソード2
0に沿ってカソード1を環状に周回する軌道となる。し
たがって、電子はカソード1とアノード22の間に高密
度で閉じ込められる。In this case, the electric field generated by applying high frequency power to the cathode 20 is
0, and the magnetic field has a component parallel to the inner surface of the cathode 20, so the electrons drift in a direction perpendicular to the electric field E and the magnetic flux density B, ie, in the ExB direction, while performing cyclotron motion around the magnetic lines of force. This direction is cathode 2
0, the cathode 1 is circularly orbited along the cathode 1. Therefore, electrons are confined between the cathode 1 and the anode 22 at high density.
第6図に示した装置(第2の実施例)においてグリッド
3が無い場合には、プラズマポテンシャルがカソード1
の中心はど負になることから、被エツチング物4に入射
するイオンのエネルギーがカソード1の中心はど低くな
りエツチングの均一性確保が難しかった。そのためグリ
ッド3を入れてプラズマポテンシャルの均一性を確保し
ていた。In the apparatus shown in FIG. 6 (second embodiment), if there is no grid 3, the plasma potential is lower than the cathode 1.
Since the center of the cathode 1 is very negative, the energy of the ions incident on the object to be etched 4 is low at the center of the cathode 1, making it difficult to ensure uniform etching. Therefore, a grid 3 was inserted to ensure uniformity of the plasma potential.
本実施例の装置では、カソード1と対向し、かつカソー
ド1に平行にアノード22が設けられている。磁力線の
方向に動きやすい電子にとって流れやすい方向にアノー
ド22があるため、アノード22とカソード1の間で高
周波電流が流れ、カソード1の面上でのプラズマポテン
シャルの均一性が高くなる。In the device of this embodiment, an anode 22 is provided opposite to and parallel to the cathode 1 . Since the anode 22 is located in a direction where electrons, which tend to move in the direction of magnetic lines of force, can easily flow, a high frequency current flows between the anode 22 and the cathode 1, and the uniformity of the plasma potential on the surface of the cathode 1 becomes high.
このためグリッドは不要になり、グリッドのために生じ
る微小なエツチングむらが生じないだけでなく、グリッ
ド挿入によるプラズマ密度の損失も無くなる。This eliminates the need for a grid, which not only eliminates minute etching unevenness caused by the grid, but also eliminates loss of plasma density due to insertion of the grid.
したがって第6図に示した装置と比較してカソードに印
加した高周波が等しくとも、プラズマ密度が増大する。Therefore, compared to the device shown in FIG. 6, the plasma density increases even if the high frequency applied to the cathode is the same.
被エツチング物4に入射するイオン電流密度が増大する
から、エツチングレートが増大し、また、イオン入射方
向の乱れが確実に抑制され、しかもイオンエネルギーが
減少するから、被エツチング物4の損傷が低減する。Since the ion current density incident on the object to be etched 4 increases, the etching rate increases, and disturbances in the direction of ion incidence are reliably suppressed, and the ion energy decreases, so damage to the object to be etched 4 is reduced. do.
そして、第8図に示したプラズマエツチング装置により
エツチングした場合に、磁場を印加しないときには、エ
ツチングレートが約80口m/a+in、であったのに
対し、磁場印加により約500nm/l1in、に上昇
した。When etching was performed using the plasma etching apparatus shown in Fig. 8, the etching rate was approximately 80 m/a+in when no magnetic field was applied, but increased to approximately 500 nm/l1in when a magnetic field was applied. did.
これは、第6図に示した第2の実施例の装置における約
140nm/層1n、と比較しても非常に大きいエツチ
ングレートであった。そして、コイル10および11に
流す電流を調整することによりZ方向の磁束密度が零に
なる面をカッー°ド1のカソード2が存在する側とは反
対の側に位置させたときには、磁束密度はカソード1に
平行な成分を有し、磁力線はカソード2の中心から放射
状に広がり、しかも高周波の電界の方向はカソード!に
垂直な方向であるから、電子はカソード1の近傍でドリ
フトしカソード1の中心を軸に円運動を行うので、被エ
ツチング物4の近傍でプラズマ密度が上昇し、エツチン
グレートがさらに上昇する。しかもエツチングの均一性
も10cmウェハ上で±2%とすることができた。This was a very large etching rate compared to about 140 nm/layer 1n in the device of the second example shown in FIG. By adjusting the currents flowing through the coils 10 and 11, when the surface where the magnetic flux density in the Z direction becomes zero is located on the opposite side of the card 1 from the side where the cathode 2 is present, the magnetic flux density becomes It has a component parallel to the cathode 1, the magnetic field lines spread radially from the center of the cathode 2, and the direction of the high-frequency electric field is toward the cathode! Since the electrons drift near the cathode 1 and perform circular motion around the center of the cathode 1, the plasma density increases near the object to be etched 4 and the etching rate further increases. Furthermore, the uniformity of etching could be maintained within ±2% on a 10 cm wafer.
また、第8図のプラズマエツチング装置では、第1図お
よび第6図に示した第1および第2の実施例の装置と同
様に、カソード1および2に印加される高周波電圧の周
波数が等しいので、二つの高周波のうなりによる最大イ
オンエネルギーの増大といった問題が生じない。Furthermore, in the plasma etching apparatus shown in FIG. 8, the frequencies of the high-frequency voltages applied to the cathodes 1 and 2 are equal, as in the apparatuses of the first and second embodiments shown in FIGS. , the problem of increase in maximum ion energy due to two high-frequency beats does not occur.
また、カソード2に印加した高周波電圧のカソード1に
印加した高周波電圧に対する位相が0〜+1/2波長進
んでいるときには、二つの高周波の干渉′によりプラズ
マ密度はさらに増大することも、第6図に示した第2の
実施例と同様である。Furthermore, when the phase of the high-frequency voltage applied to the cathode 2 is ahead of the high-frequency voltage applied to the cathode 1 by 0 to +1/2 wavelength, the plasma density further increases due to interference' between the two high-frequency waves, as shown in Figure 6. This is similar to the second embodiment shown in .
なお、第3の実施例においては、第2のカソード20と
して円筒状の電極を用いたが、これはカソード1に対し
軸が垂直であれば、例えば多角柱空や長円筒等でもよい
。また、その一部が繋がっていないような、不完全な環
状電極でもEXBによる電子のドリフトが周回状になる
ことを妨げない形であれば問題なく使える。In the third embodiment, a cylindrical electrode was used as the second cathode 20, but it may be a polygonal cylinder, an elongated cylinder, etc., as long as its axis is perpendicular to the cathode 1. Further, even an incomplete annular electrode in which some parts are not connected can be used without any problems as long as it does not prevent the electron drift caused by EXB from becoming circular.
さらに、第3の実施例においては、真空チャンバ21内
の圧力を0.8Paとしたが、真空チャンバ21内の圧
力を0.1−100Paとしてもよい、また、エツチン
グガスとしてはCHF、を用いたが、他のハロゲン含有
ガスあるいは酸素含有ガスを用い、被エツチング物を変
えても効果は全く同じである。Furthermore, in the third embodiment, the pressure inside the vacuum chamber 21 was set to 0.8 Pa, but the pressure inside the vacuum chamber 21 may also be set at 0.1-100 Pa, and CHF may be used as the etching gas. However, even if other halogen-containing gases or oxygen-containing gases are used and the object to be etched is changed, the effect is exactly the same.
さらに、第8図のエツチング装置では磁場印加手段とし
て2組のコイルを用いたが、これは1組あるいは多数組
でもかまわない。Further, in the etching apparatus shown in FIG. 8, two sets of coils are used as the magnetic field applying means, but the number of coils may be one or many sets.
衷m
第9図は本発明の第4の実施例であり、磁場印加手段と
して3組のコイルを用いた装置の概略構成を示す、第9
図において第8図と同様の箇所には同一の符号を付す。Figure 9 is a fourth embodiment of the present invention, and shows a schematic configuration of an apparatus using three sets of coils as magnetic field applying means.
In the figure, the same parts as in FIG. 8 are given the same reference numerals.
24はカソード1の近傍でかつアノード22がある側と
は反対側に設けられた第1の磁場発生用コイルである。24 is a first magnetic field generating coil provided near the cathode 1 and on the opposite side to the side where the anode 22 is located.
25および26はアノード22を挟んでコイル24とは
反対側に設けられた第2および第3の磁場発生用コイル
である。コイル25およびコイル26の軸はカソード2
0と一致しており、コイル25の外径はカソード20の
内径よりも小さく、コイル2Bの内径はカソード20の
外径よりも大きい。25 and 26 are second and third magnetic field generating coils provided on the opposite side of the coil 24 with the anode 22 in between. The axes of the coils 25 and 26 are connected to the cathode 2
0, the outer diameter of the coil 25 is smaller than the inner diameter of the cathode 20, and the inner diameter of the coil 2B is larger than the outer diameter of the cathode 20.
27、28および29はそれぞれ磁場発生用コイル24
、25および26に電流を流すコイル用電源であり、磁
場発生用コイル24.25および26およびコイル用電
源27.28および29で磁場印加手段を構成している
。本実施例においては、磁場発生用コイル24および磁
場発生用コイル28には同一方向の電流を流し、磁場発
生用コイル25にはコイル24およびコイル26に流す
電流とは逆向きの電流を流す。27, 28 and 29 are magnetic field generating coils 24, respectively.
, 25 and 26, and the magnetic field generating coils 24, 25 and 26 and the coil power supplies 27, 28 and 29 constitute a magnetic field applying means. In this embodiment, a current in the same direction is passed through the magnetic field generating coil 24 and the magnetic field generating coil 28, and a current in the opposite direction to the current flowing through the coil 24 and the coil 26 is passed through the magnetic field generating coil 25.
衷IL旦
第10図は本発明の第5の実施例であり、磁場印加手段
として4組のコイルを用いた装置の概略構成を示す、第
10図において第8図および第9図と同様の箇所には同
一の符号を付す、30はカソード1近傍でかつアノード
22がある側とは反対側に設けられた第1の磁場発生用
コイルである。 31は第1の磁場発生用コイル30の
周囲を取り囲むように設けられた第2の磁場発生用コイ
ルである。Figure 10 shows a fifth embodiment of the present invention, and shows the schematic configuration of an apparatus using four sets of coils as magnetic field applying means. The same reference numerals are given to the parts, and 30 is a first magnetic field generating coil provided near the cathode 1 and on the opposite side to the side where the anode 22 is located. 31 is a second magnetic field generating coil provided so as to surround the first magnetic field generating coil 30. As shown in FIG.
32および33はアノード22を挟んでコイル30およ
び31とは反対側に設けられた第3および第4の磁場発
生用コイルである。コイル32およびコイル33の軸は
カソード20と一致しており、コイル32の外径はカソ
ード20の内径よりも小さく、コイル33の内径はカソ
ード20の外径よりも大きい。32 and 33 are third and fourth magnetic field generating coils provided on opposite sides of the coils 30 and 31 with the anode 22 in between. The axes of coil 32 and coil 33 are aligned with cathode 20 , the outer diameter of coil 32 is smaller than the inner diameter of cathode 20 , and the inner diameter of coil 33 is larger than the outer diameter of cathode 20 .
34.35.36および37はそれぞれ磁場発生用コイ
ル30.31.32および33に電流を流すコイル用電
源であリ、磁場発生用コイル30,31.32および3
3およびコイル用電源34.35.38および37で磁
場印加手段を構成シティる。本実施例においては、磁場
発生用コイル30および磁場発生コイル33には同一方
向の電流を流し、磁場発生用コイル31および32には
磁場発生用コイル30および33に流す電流とは逆向き
の電流を流す。34, 35, 36 and 37 are coil power supplies that supply current to the magnetic field generating coils 30, 31, 32 and 33, respectively;
3 and coil power supplies 34, 35, 38 and 37 constitute magnetic field applying means. In this embodiment, currents in the same direction are passed through the magnetic field generating coils 30 and 33, and currents in the opposite direction to the currents flowing through the magnetic field generating coils 30 and 33 are passed through the magnetic field generating coils 31 and 32. flow.
第11図にコイルが2組(第8図に示した第3の実施例
)、3組(第9図に示した第4の実施例)お、及び4組
(第10図に示した第5の実施例)の場合のそれぞれの
磁力線の一例を示す。FIG. 11 shows two sets of coils (the third embodiment shown in FIG. 8), three sets (the fourth embodiment shown in FIG. 9), and four sets (the fourth embodiment shown in FIG. 10). An example of each magnetic field line in the case of Example 5) is shown.
第11図(^)に示すように、2組のコイルを用いた場
合はカソード20の近傍でかつカソード20に対しほぼ
平行に通った磁力線は、カソード1を横切る形でしか通
れない、これに対し、第11図(B)および第11図(
C) に示すように、3組および4組のコイルを用いた
場合は、カソード20の近傍でかつカソード20に対し
ほぼ平行に通った磁力線は、カソード1の面に対しても
ほぼ平行に通ることができる。特に、4組のコイルを用
いた場合には、コイルに流す電流値の最適化により、磁
力線のカソード1に対する平行性をさらに向上させるこ
とができる。As shown in FIG. 11 (^), when two sets of coils are used, the lines of magnetic force that pass near the cathode 20 and almost parallel to the cathode 20 can only pass across the cathode 1. On the other hand, Fig. 11(B) and Fig. 11(
C) When three and four sets of coils are used, the lines of magnetic force that pass near the cathode 20 and approximately parallel to the cathode 20 also pass approximately parallel to the surface of the cathode 1. be able to. In particular, when four sets of coils are used, the parallelism of the lines of magnetic force to the cathode 1 can be further improved by optimizing the value of the current flowing through the coils.
磁場印加手段として3組あるいは4組のコイルを用い、
カソード1およびカソード20の電極面に対してほぼ平
行な磁力線が通るような磁場を印加すると、電子はカソ
ード20に対しては電極面とほぼ平行に周回するドリフ
ト運動を起こし、放電がマグネトロン型となるのでガス
と電子との衝突が促進されてプラズマ密度が上昇する。Using three or four sets of coils as a magnetic field applying means,
When a magnetic field is applied that causes lines of magnetic force to pass approximately parallel to the electrode surfaces of the cathode 1 and cathode 20, electrons cause a drift motion in which they orbit approximately parallel to the electrode surfaces with respect to the cathode 20, causing a magnetron-type discharge. As a result, collisions between gas and electrons are promoted and the plasma density increases.
また、電子はカソード1に対して電極の中心を軸とした
円運動を起こし、カソード1の面上でもマグネトロン型
の放電となりプラズマ密度が上昇する。さらに、磁力線
がカソード1およびカソード20の近傍を通るので、そ
れぞれのカソードに印加した高周波電圧による放電の間
の干渉が強まり、カソード20に印加した高周波電圧の
位相がカソード1に印加した高周波電圧の位相に対し0
〜1/2波長進んでいるとき、カソード1近傍のプラズ
マ密度はさらに上昇する。Further, the electrons cause a circular motion about the center of the electrode with respect to the cathode 1, and a magnetron-type discharge also occurs on the surface of the cathode 1, increasing the plasma density. Furthermore, since the lines of magnetic force pass near the cathodes 1 and 20, the interference between the discharges due to the high frequency voltages applied to each cathode is strengthened, and the phase of the high frequency voltage applied to the cathode 20 is different from that of the high frequency voltage applied to the cathode 1. 0 for phase
When the plasma is advanced by ~1/2 wavelength, the plasma density near the cathode 1 further increases.
プラズマ密度の上昇により、被エツチング物4に入射す
るイオン電流密度もさらに上昇するので、エツチングレ
ートが向上する。エツチングの均一性はカソード1の近
傍を通る磁力線の電極面に対する平行性と大きく関係し
ており、この平行性が良いほどエツチングの均一性は向
上する。したがって、4組のコイルを用いた方がより平
行性の良い磁場を得ることができるので、エツチングの
均一性が向上する。As the plasma density increases, the ion current density incident on the object to be etched 4 also increases, so that the etching rate improves. The uniformity of etching is largely related to the parallelism of the lines of magnetic force passing near the cathode 1 to the electrode surface, and the better the parallelism, the better the uniformity of etching. Therefore, by using four sets of coils, it is possible to obtain a magnetic field with better parallelism, thereby improving the uniformity of etching.
第2ないし第5の実施例における磁場は基本的に静磁場
であり時間的変動を伴わないので、磁場の変動によるイ
オンエネルギーの変動やイオンの方向の乱れは生じない
、したがって、被エツチング物に対する損傷が小さく、
しかも方向性の優れた加工形状を有するエツチングを速
い処理速度で行うことができる
[発明の効果]
以上説明したように、本発明においては、第1および第
2のカソードに印加された高周波電圧による放電の間の
干渉を強めるための手段を設け、あるいは電極構成とし
たことにより、被エツチング物近傍のプラズマ密度が増
大し、被エツチング物に入射するイオン電流密度が増大
するので、エツチングレートが増大し、また、被エツチ
ング物に入射するイオンの入射方向の乱れが確実に抑制
され、しかもイオンエネルギーが減少するから被エツチ
ング物の損傷が少なくなるという効果がある。The magnetic field in the second to fifth embodiments is basically a static magnetic field and does not involve temporal fluctuations, so fluctuations in the magnetic field do not cause fluctuations in ion energy or disturbance in the direction of ions. The damage is small;
Moreover, it is possible to perform etching with a processed shape with excellent directionality at a high processing speed. [Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, etching is performed using a high-frequency voltage applied to the first and second cathodes. By providing a means to strengthen the interference between discharges or using an electrode configuration, the plasma density near the object to be etched increases, and the ion current density incident on the object to be etched increases, so the etching rate increases. Furthermore, disturbances in the direction of ion incidence on the object to be etched are reliably suppressed, and furthermore, since the ion energy is reduced, damage to the object to be etched is reduced.
また、第1のカソードおよび第2のカソードに印加する
高周波電力あるいは高周波電圧による放電の間の干渉の
度合等の調整するようにしたので、被エツチング物に入
射するイオンのエネルギー、電流密度およびラジカルの
濃度等を自由に制御でき、このため最適なエツチング条
件を容易に得ることができるという効果がある。In addition, since the degree of interference between discharges caused by high-frequency power or high-frequency voltage applied to the first cathode and the second cathode is adjusted, the energy of ions incident on the object to be etched, current density, and radicals can be adjusted. The concentration and the like can be freely controlled, which has the advantage that optimum etching conditions can be easily obtained.
また、本発明に係るプラズマエツチング装置を半導体装
置の製造工程に用いると、高いスルーブツトで従来より
微細なバタン幅のエツチングが可能となり、しかも半導
体装置の損傷を低減することができるので、半導体の製
造原価を減少できるとともに、半導体装置の性能を飛躍
的に向上することができるという効果がある。Furthermore, when the plasma etching apparatus according to the present invention is used in the manufacturing process of semiconductor devices, it is possible to perform etching with a finer batten width than before with a high throughput, and damage to the semiconductor device can be reduced. This has the effect that the cost can be reduced and the performance of the semiconductor device can be dramatically improved.
第1図は本発明の第1の実施例のプラズマエツチング装
置の概略構成図、
第2図はカソードに印加される高周波電圧の周波数が等
しくないときの高周波電圧の時間的変化を示す図、
第3図は本発明の第2の実施例におけるカソード2に印
加した高周波電圧のカソード1に印加した高周波電圧に
対する位相差と、カソード1.2に発生したセルフバイ
アス電圧との関係、塩素ラジカルの発光強度との関係お
よびシリコンの発光強度との関係を示す図、
第4図は本発明の第1の実施例におけるイオンシースと
プラズマを示す図、
第5図は第4図に示したカソード1上のイオンシースに
掛かる高周波電圧の波形(Va) 、カソード2上のイ
オンシースに掛かる高周波電圧の波形(vc)、および
カソード1上のイオンシース近傍のプラズマのポテンシ
ャルとカソード2上のイオンシース近傍のプラズマポテ
ンシャルとの差の波形(Vb)を示す図、
第6図は本発明の第2の実施例のプラズマエツチング装
置の概略構成図、
第7図は本発明の第2の実施例におけるカソード2に印
加した高周波電圧のカソード2に印加した高周波電圧に
対する位相差と、カソード1に発生したセルフバイアス
電圧との関係を示す図、第8図は本発明の第3の実施例
のプラズマエツチング装置の概略構成図、
第9図は本発明の第4の実施例のプラズマエツチング装
置の概略構成図、
第10図は本発明の第5の実施例のプラズマエツチング
装置の概略構成図、
第11図は磁場発生用コイルが2組、3組および4組の
場合の磁力線の一例を示す図、
第12図゛−は従来の3極型のプラズマエツチング装置
の概略構成図である。
1・・・第1のカソード、
2・・・第2のカソード、
3・・・グリッド、
4・・・被エツチング物、
5・・・ブロッキングコンデンサ、
6.7・・・高周波電源、
8・・・ガス導入系、
9・・・真空ポンプ、
10、11・・・磁場発生用コイル、
12、13・・・コイル用電源、
16、1/・・・高周波増幅器、
18・・・発振器、
19・・・位相制御器、
20・・・環状の第2のカソード、
21・・・真空チャンバ、
22・・・アノード、
23・・・絶縁物、
24、25.26・・・磁場発生用コイル、H,28,
29・・・コイル用電源、
30、31.32.33・・−磁場発生用コイル、34
、35.36.37・・・コイル用電源。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plasma etching apparatus according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram showing temporal changes in high-frequency voltages when the frequencies of the high-frequency voltages applied to the cathode are not equal; Figure 3 shows the relationship between the phase difference of the high-frequency voltage applied to the cathode 2 with respect to the high-frequency voltage applied to the cathode 1 and the self-bias voltage generated at the cathode 1.2, and the emission of chlorine radicals in the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the ion sheath and plasma in the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the intensity and the emission intensity of silicon. FIG. The waveform (Va) of the high-frequency voltage applied to the ion sheath on the cathode 2, the waveform (vc) of the high-frequency voltage applied to the ion sheath on the cathode 2, and the plasma potential near the ion sheath on the cathode 1 and the waveform near the ion sheath on the cathode 2. A diagram showing the waveform (Vb) of the difference from the plasma potential. FIG. 6 is a schematic diagram of the plasma etching apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the cathode 2 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the phase difference between the high frequency voltage applied to the cathode 2 and the self-bias voltage generated at the cathode 1. FIG. 9 is a schematic diagram of a plasma etching apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic diagram of a plasma etching apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. A diagram showing an example of lines of magnetic force when there are two, three, and four sets of magnetic field generating coils. FIG. 12 is a schematic diagram of a conventional three-pole plasma etching apparatus. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...First cathode, 2...Second cathode, 3...Grid, 4...Object to be etched, 5...Blocking capacitor, 6.7...High frequency power supply, 8. ... Gas introduction system, 9... Vacuum pump, 10, 11... Coil for magnetic field generation, 12, 13... Power supply for coil, 16, 1/... High frequency amplifier, 18... Oscillator, 19... Phase controller, 20... Annular second cathode, 21... Vacuum chamber, 22... Anode, 23... Insulator, 24, 25. 26... For magnetic field generation Coil, H, 28,
29... Coil power supply, 30, 31.32.33...-Magnetic field generation coil, 34
, 35.36.37... Coil power supply.
Claims (1)
ドと、 該第1のカソードと対向して設けられた第2のカソード
と、 前記第1および第2のカソードに高周波電圧を印加し、
グロー放電によるプラズマを発生させて前記第1および
第2のカソードへ向けてイオンを加速させる高周波電源
を具備し、 前記第1および第2のカソードと前記高周波電源とを組
み合せて前記高周波電圧による放電の間の干渉を強める
電極構成としたことを特徴とするプラズマエッチング装
置。 2)前記高周波電源から前記第1および第2のカソード
に印加される高周波電圧の周波数が等しく、かつ該両カ
ソードに印加される高周波電圧間の位相が可変可能であ
ることを特徴とする請求項1記載のプラズマエッチング
装置。 3)前記電極構成として前記第1のカソードと前記第2
のカソードとの間隔を6cm以下としたことを特徴とす
る請求項2記載のプラズマエッチング装置。 4)前記第2のカソードに印加される高周波電圧の位相
が前記第2のカソードに印加される高周波電圧の位相に
対して−1/4〜1/4波長の間にあることを特徴とす
る請求項3記載のプラズマエッチング装置。 5)被エッチング物がその上に載置される第1のカソー
ドと、 該第1のカソードと対向して設けられた第2のカソード
と、 前記第1および第2のカソードに高周波電圧を印加し、
グロー放電によるプラズマを発生させて前記第1および
第2のカソードへ向けてイオンを加速させる高周波電源
と、 前記高周波電圧による放電の間の干渉を強める磁場印加
手段と を具備したことを特徴とするプラズマエッチング装置。 6)前記高周波電源から前記第1および第2のカソード
に印加される高周波電圧の周波数が等しく、かつ該両カ
ソードに印加される高周波電圧間の位相が可変可能であ
ることを特徴とする請求項5記載のプラズマエッチング
装置。 7)前記磁場印加手段が前記第1および第2のカソード
近傍を磁力線が通るような磁場を印加することを特徴と
する請求項5記載のプラズマエッチング装置。 8)前記第2のカソードに印加される高周波電圧の位相
が前記第1のカソードに印加される高周波電圧の位相に
対して0〜1/2波長進んでいることを特徴とする請求
項5記載のプラズマエッチング装置。 9)前記第2のカソードの近傍でかつ前記第1のカソー
ドに対向して設けられたグリッドを具備することを特徴
とする請求項5記載のプラズマエッチング装置。 10)前記第1のカソードに対向して設けられかつ接地
されたアノードを具備し、前記第2のカソードが前記第
1のカソードと前記アノードとの間に設けられた環状物
体であることを特徴とする請求項5記載のプラズマエッ
チング装置。 11)前記磁場印加手段が前記第1のカソードの近傍で
かつ前記第2のカソードが存在する側とは反対側に設け
られた第1の磁場発生用コイルと、前記第2のカソード
の近傍でかつ前記第1のカソードが存在する側とは反対
側に設けられた第2の磁場発生用コイルと、前記第1お
よび第2の磁場発生用コイルに互いに逆向きの電流を流
すコイル用電源とを具備することを特徴とする請求項1
0記載のプラズマエッチング装置。 12)前記磁場印加手段が前記第1のカソード近傍でか
つ前記アノードとは反対側に設けられた第1の磁場発生
用コイルと、前記第2のカソード近傍に設けられかつ外
径が前記第2のカソードの内径よりも小さい第2の磁場
発生用コイルと、該第2の磁場発生用コイルの周囲に設
けられかつ内径が前記第2のカソードの外径よりも大き
い第3の磁場発生用コイルと、前記第1および第3の磁
場発生用コイルには同一方向の電流を流し、前記第2の
磁場発生用コイルには前記第1および第3のコイルに流
す電流とは逆向きの電流を流すコイル用電源とを具備す
ることを特徴とする請求項10記載のプラズマエッチン
グ装置。 13)前記磁場印加手段が前記第1のカソード近傍でか
つ前記アノードとは反対側に設けられた第1の磁場発生
用コイルと、該第1の磁場発生用コイルの周囲に設けら
れかつ該第1の磁場発生用コイルより直径の大きい第2
の磁場発生用コイルと、前記第2のカソード近傍に設け
られかつ外径が前記第2のカソードの内径よりも小さい
第3の磁場発生用コイルと、該第3の磁場発生用コイル
の周囲に設けられかつ内径が前記第2のカソードの外径
よりも大きい第4の磁場発生用コイルと、前記第1の磁
場発生用コイルと前記第4の磁場発生用コイルには同一
方向の電流を流し、前記第2および第3の磁場発生用コ
イルには前記第1および第4のコイルに流す電流とは逆
向きの電流を流すコイル用電源とを具備することを特徴
とする請求項10記載のプラズマエッチング装置。[Claims] 1) a first cathode on which an object to be etched is placed; a second cathode provided opposite to the first cathode; and the first and second cathodes. Apply a high frequency voltage to the cathode,
A high frequency power source is provided that generates plasma by glow discharge and accelerates ions toward the first and second cathodes, and the first and second cathodes and the high frequency power source are combined to generate a discharge by the high frequency voltage. A plasma etching apparatus characterized by having an electrode configuration that strengthens interference between the plasma etching devices. 2) A claim characterized in that the frequencies of the high-frequency voltages applied from the high-frequency power source to the first and second cathodes are equal, and the phase between the high-frequency voltages applied to both cathodes is variable. 1. The plasma etching apparatus according to 1. 3) The electrode configuration includes the first cathode and the second cathode.
3. The plasma etching apparatus according to claim 2, wherein the distance between the electrode and the cathode is 6 cm or less. 4) The phase of the high frequency voltage applied to the second cathode is between -1/4 and 1/4 wavelength with respect to the phase of the high frequency voltage applied to the second cathode. A plasma etching apparatus according to claim 3. 5) Applying a high frequency voltage to a first cathode on which the object to be etched is placed, a second cathode provided opposite to the first cathode, and the first and second cathodes. death,
It is characterized by comprising: a high frequency power source that generates plasma by glow discharge and accelerates ions toward the first and second cathodes; and a magnetic field applying means that strengthens interference between the discharges caused by the high frequency voltage. Plasma etching equipment. 6) A claim characterized in that the frequencies of the high-frequency voltages applied from the high-frequency power source to the first and second cathodes are equal, and the phase between the high-frequency voltages applied to both cathodes is variable. 5. The plasma etching apparatus according to 5. 7) The plasma etching apparatus according to claim 5, wherein the magnetic field applying means applies a magnetic field such that lines of magnetic force pass near the first and second cathodes. 8) The phase of the high frequency voltage applied to the second cathode is 0 to 1/2 wavelength ahead of the phase of the high frequency voltage applied to the first cathode. plasma etching equipment. 9) The plasma etching apparatus according to claim 5, further comprising a grid provided near the second cathode and facing the first cathode. 10) An anode provided opposite to the first cathode and grounded, wherein the second cathode is an annular object provided between the first cathode and the anode. 6. The plasma etching apparatus according to claim 5. 11) The magnetic field applying means includes a first magnetic field generating coil provided near the first cathode and on the opposite side to the side where the second cathode is present, and near the second cathode. and a second magnetic field generating coil provided on the opposite side to the side where the first cathode is present, and a coil power source that flows current in opposite directions to the first and second magnetic field generating coils. Claim 1 comprising:
The plasma etching apparatus according to 0. 12) The magnetic field applying means includes a first magnetic field generating coil provided near the first cathode and on the opposite side from the anode, and a first magnetic field generating coil provided near the second cathode and having an outer diameter of the second coil. a second magnetic field generating coil smaller than the inner diameter of the cathode; and a third magnetic field generating coil provided around the second magnetic field generating coil and having an inner diameter larger than the outer diameter of the second cathode. Currents in the same direction are passed through the first and third magnetic field generating coils, and currents in the opposite direction to the currents flowing through the first and third coils are passed through the second magnetic field generating coils. 11. The plasma etching apparatus according to claim 10, further comprising: a power supply for a coil to flow the plasma. 13) The magnetic field applying means includes a first magnetic field generating coil provided near the first cathode and on the opposite side of the anode, and a first magnetic field generating coil provided around the first magnetic field generating coil and the first magnetic field generating coil provided near the first cathode and on the opposite side of the anode. The second magnetic field generating coil has a larger diameter than the first magnetic field generating coil.
a third magnetic field generating coil provided near the second cathode and having an outer diameter smaller than the inner diameter of the second cathode; and a third magnetic field generating coil provided around the third magnetic field generating coil. A current in the same direction is passed through a fourth magnetic field generating coil provided and having an inner diameter larger than the outer diameter of the second cathode, the first magnetic field generating coil and the fourth magnetic field generating coil. 11. The magnetic field generating coil according to claim 10, wherein the second and third magnetic field generating coils are equipped with a coil power source that allows current to flow in the opposite direction to the current flowing through the first and fourth coils. Plasma etching equipment.
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---|---|
KR920008123B1 (en) | 1992-09-22 |
KR900017102A (en) | 1990-11-15 |
JP2566648B2 (en) | 1996-12-25 |
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