(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内に放電プラズマを発生するための高周波コイルを備えたプラズマ発生装置を有し、ハロゲン系のガスを主体とする気体を真空チャンバー内に導入し、低圧でプラズマを形成するとともに導入気体を分解し、発生した原子、分子、ラジカル、イオンを利用し、プラズマに接する基板電極に交番電場或いは高周波電場を印加して基板電極上に載置された基板をエッチングする反応性イオンエッチング装置であって、前記真空チャンバーの側壁部が筒状の金属で構成され、
前記基板電極に対向して設けられる上部接地電極と、
前記上部接地電極の外周より外側でかつ天板内面から真空チャンバー内に凸状に設置される誘電体と、
前記誘電体内に高周波コイルを埋め込んで形成される放電アンテナと、
を備えることを特徴とする反応性イオンエッチング装置。
【請求項２】
上部接地電極の内壁材料が硅素材或いは炭素材もしくはそれらの化合物か複合物から成ることを特徴とする請求項１に記載の反応性イオンエッチング装置。
【請求項３】
上部接地電極及び基板電極の電極面を除く真空チャンバー内壁面に誘電体を介して電気的に浮遊状態に防着板を設け、真空チャンバー内にＯ２、ＣＦ４+Ｏ２、ＮＦ３、ＣｌＦ３、ＳＦ６+Ｏ２の少なくとも何れかを含むクリーニングガスを導入すると共に防着板に高周波電力を供給し、防着板内壁面に付着した膜をプラズマクリーニングできるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の反応性イオンエッチング装置。
【請求項４】
真空チャンバー内に放電プラズマを発生するための高周波コイルを設け、基板電極と対向して上部電極を設け、この上部電極に高周波電力を供給できるようにしたプラズマ発生装置を有し、ハロゲン系のガスを主体とする気体を真空中に導入し、低圧でプラズマを形成するとともに導入気体を分解し、発生した原子、分子、ラジカル、イオンを利用し、プラズマに接する基板電極に交番電場或いは高周波電場を印加して電極上に載置された基板をエッチングする反応性イオンエッチング装置であって、前記真空チャンバーの側壁部が筒状の金属で構成され、
前記基板電極に対向して設けられる上部電極と、
前記基板電極の外周より外側でかつ天板内面から真空チャンバー内に凸状に設置される誘電体と、
前記誘電体内に高周波コイルを埋め込んで形成される放電アンテナと、
を備えることを特徴とする反応性イオンエッチング装置。
【請求項５】
上部電極の内壁材料が硅素材或いは炭素材もしくはそれらの化合物か複合物から成ることを特徴とする請求項４に記載の反応性イオンエッチング装置。
【請求項６】
上部電極及び基板電極の電極面を除く真空チャンバー内壁面に誘電体を介して電気的に浮遊状態に防着板を設け、真空チャンバー内にＯ２、ＣＦ４+Ｏ２、ＮＦ３、ＣｌＦ３、ＳＦ６+Ｏ２の少なくとも何れかを含むクリーニングガスを導入すると共に防着板に高周波電力を供給し、防着板内壁面に付着した膜をプラズマクリーニングできるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の反応性イオンエッチング装置。
【請求項７】
真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するための磁場発生手段と、この磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための1重を含む多重の高周波コイルとを備えたプラズマ発生装置を有し、ハロゲン系のガスを主体とする気体を真空中に導入し、低圧でプラズマを形成するとともに導入気体を分解し、発生した原子、分子、ラジカル、イオンを利用し、プラズマに接する基板電極に交番電場或いは高周波電場を印加して基板電極上に載置された基板をエヅチングする反応性イオンエッチング装置であって、
真空チャンバーの側壁部が筒状の金属で構成され、
前記側壁部外側に複数の磁場コイルを配置して真空チャンバー内に環状磁気中性線を形成し、
前記基板電極に対向して設けた上部接地電極と、
前記上部接地電極の外周より外側で、かつ、天板内面から真空チャンバー内に凸状に設置される誘電体と、
前記誘電体内に高周波コイルを埋め込んで磁気中性線の近傍に設置される放電アンテナと、
を備えることを特徴とする反応性イオンエッチング装置。
【請求項８】
上部接地電極の内壁材料が硅素材或いは炭素材もしくはそれらの化合物か複合物から成ることを特徴とする請求項７に記載の反応性イオンエッチング装置。
【請求項９】
上部接地電極及び基板電極の電極面を除く真空チャンバー内壁面に誘電体を介して電気的に浮遊状態に防着板を設け、真空チャンバー内にＯ２、ＣＦ４+Ｏ２、ＮＦ３、ＣｌＦ３、ＳＦ６+Ｏ２の少なくとも何れかを含むクリーニングガスを導入すると共に防着板に高周波電力を供給し、防着板内壁面に付着した膜をプラズマクリーニングできるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の反応性イオンエッチング装置。
【請求項１０】
真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するための磁場発生手段と、この磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための1重を含む多重の高周波コイルとを備えたプラズマ発生装置を有し、ハロゲン系のガスを主体とする気体を真空中に導入し、低圧でプラズマを形成するとともに導入気体を分解し、発生した原子、分子、ラジカル、イオンを利用し、プラズマに接する基板電極に交番電場或いは高周波電場を印加して基板電極上に載置された基板をエッチングする反応性イオンエッチング装置であって、
真空チャンバーの側壁部が筒状の金属で構成され、
前記側壁部外側に複数の磁場コイルを配置して真空チャンバー内に環状磁気中性線を形成し、
前記基板電極と相対する真空チャンバーの上部に弱い高周波バイアスを印加できるように設けられた上部高周波電力印加電極と、
前記上部高周波電力印加電極の外周より外側で、かつ、天板内側から真空チャンバー内に凸状に設置される誘電体と、
前記誘電体内に高周波コイルを埋め込んで磁気中性線の近傍に設置される放電アンテナとを備えることを特徴とする反応性イオンエッチング装置。
【請求項１１】
上部高周波電力印加電極の内壁材料が硅素材或いは炭素材もしくはそれらの化合物か複合物から成ることを特徴とする請求項１０に記載の反応性イオンエッチング装置。
【請求項１２】
上部高周波電力印加電極及び基板電極の電極面を除く真空チャンバー内壁面に誘電体を介して電気的に浮遊状態に防着板を設け、真空チャンバー内にＯ２、ＣＦ４+Ｏ２、ＮＦ３、ＣｌＦ３、ＳＦ６+Ｏ２の少なくとも何れかを含むクリーニングガスを導入すると共に防着板に高周波電力を供給し、防着板内壁面に付着した膜をプラズマクリーニングできるようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の反応性イオンエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマを利用して、半導体上或いは電子部品、その他の基板上の物質をエッチングするエッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
添附図面の図６には、本願発明者らが、先に特開平７−263192号において提案した磁気中性線放電エッチング装置を示す。この先に提案した装置は、真空チャンバーＡの上部の誘電体円筒壁A1の外側に載置された３つの磁場コイルＢ、    Ｃ、Ｄによって真空チャンバーＡ内部に磁気中性線Ｅが形成され、この磁気中性線Ｅに沿って、中間の磁場コイルＣの内側に配置された１重のアンテナＦにアンテナ用高周波電源Ｇから高周波電場を印加することによりリング状のプラズマが形成されるように構成されている。また、エッチングガスは流量制御器を通して上部天板A2付近の周囲より導入され、コングクタンスバルブの開口率によって圧力が制御される。真空チャンバーＡの下部の基板電極Ｈにはバイアス用高周波電源Ｉから高周波電力が印加される。
【０００３】
このように構成した図６に示される磁気中性線放電エッチング装置について説明する。
エッチングガスは真空チャンバーＡの上部フランジ付近から導入され、誘電体円筒壁A1の外側と中間の磁場コイルＣとの間に配置された１重のアンテナＦに高周波電力を印加することによりプラズマが形成されて導入ガスが分解される。真空チャンバーＡの下部の基板電極Ｈにはバイアス用高周波電源Ｉからバイアス用の高周波電力が印加される。ブロッキングコンデンサーによって浮遊状態になっている基板電極Ｈは負のセルフバイアス電位となり、プラズマ中の正イオンが引き込まれて基板上の物質をエッチングする。
磁気中性線放電では真空中にリング上に形成される磁気中性線の部分に密度の高いプラズマを形成するため、リングに沿って形成される誘導電場を有効利用するものでる。この方法によって、容易に1011cm-3の荷電粒子密度を持つプラズマが形成される。
【０００４】
また図７には従来技術において用いられてきた誘導結合放電エッチング装置を示し、真空チャンバーＡ内に放電プラズマを発生するための１重のコイルからなるアンテナＦを真空チャンバーＡの側壁A1の外側に設け、この高周波アンテナ  Ｆにプラズマ発生用高周波電源Ｇから高周波電力を印加し、ハロゲン系のガスを主体とするエッチングガスが流量制御器を通して上部天板A2付近の周囲より導入され、気体を真空チャンバーＡ内に導入し、低圧でプラズマを形成すると共に導入気体を分解し、発生した原子、分子、ラジカル、イオンを積極的に利用し、プラズマに接する基板電極Ｈに高周波電源Ｉから高周波電場を印加して基板電極  Ｈ上に載置された基板をエッチングするように構成されている。
このような誘導結合放電エッチング装置では磁気中性線放電エッチング装置よりプラズマ密度が低いため、エッチング速度は低い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、図６及び図７に見られるように、誘電体隔壁の大気側に高周波アンテナが設けられていた。この方式であると、放電室径が大きくなるとアンテナとプラズマとの距離が遠くなり、放電効率が悪くなる上にアンテナのインピーダンスが高くなることや、誘電体隔壁であるため壁面温度制御が困難であること、機械的強度が十分でないこと、このために大口径のプラズマ源を構成するときの誘電体隔壁の厚みが10〜30mmにもなると、プラズマとの間に電流が流れないこと、誘電体を通して高周波電力を導入するため誘電体内部に金属の防着板を設置できないこと等の問題があった。
また、これまで実用化された誘導結合型放電装置は外部に高周波アンテナを配置する方式であり、アンテナからの高周波電磁場を真空室内に導入するための誘電体真空隔壁が用いられている。この材料として、一般には、石英が使用されている。誘電体隔壁を使用するときの問題として、上述のように隔壁の温度制御が困難なこと、機械的強度が十分でないこと、このために大口径のプラズマ源を構成するときの誘電体隔壁の厚みが10〜30mmにもなること、プラズマとの間に電流が流れないこと等があり、可能な限り誘電体隔壁を使用しないのが望ましい。また、上面にアンテナを置く方式では誘電体の厚みが30〜50mmにもなる。
【０００６】
ところでエッチングでは反応性の高いラジカル及びイオンを基板に照射して基板物質との反応により基板物質をガス化して蝕刻するが、単に削ればよいわけではなく、微細化に伴いより形状制御が重要になってきている。
このためにはエッチャントの他に微細孔内部の壁面に付着してイオンの当たらない側壁を保護する働きをする物質もプラズマ中で生成されなければならない。0.3μｍ幅以下の微細加工ではこのエッチャントと保護物質との相対濃度及び孔 内部への相対的な到達量が重要になる。保護物質がエッチャントに対して多くなり過ぎるとO.3μｍ幅以下の微細孔は、保護物質により埋まってしまい、いわゆ るエッチストップが起こって、削れないことになる。逆に、保護物質が少なすぎるとエッチャントによって側壁が削られて、Bowingが発生し、望ましい形状が得られない。
【０００７】
従来用いられてきた誘導結合エッチング装置及び磁気中性線放電エッチング装置においては、プラズマを形成するためのアンテナとバイアス電圧を発生させるための電気的に浮遊状態の電極に高周波電力が印加される。ハロゲン系のガスが導入されてプラズマが形成されると、ガス分子がプラズマ分解され、エッチャントや重合しやすい物質が生成される。重合しやすい物質が基板電極に達すると保護物質として働くが、放電室壁面に達すると壁面に付着してダストの原因になる。そのため、大きな放電室を持つＩＣＰやＮＬＤでは壁面を80〜200℃に加熱し て、付着を出来るだけ少なくする対策が取られる。しかし、壁面が誘電体で構成されているため加熱しても温度制御ができず付着性物質を完全に無くすことができない。また、誘電体を通して高周波電力を導入するので、誘電体隔壁内部に防着板を設置するのも困難であった。
【０００８】
エッチストップが発生するメカニズムのーつに微細孔内のチャージアップが考えられる。基板バイアスが負になっているので、孔内にイオンとラジカルが飛来しイオンアシストによってエッチングが進行する。孔が微細になると、シース電界によつて電子流入が不十分になり孔内の電荷補正ができなくなって正にチャージアップする。この結果、正のイオンの流入が阻止され、エッチングが十分に進行しなくなると考えられるのである。
【０００９】
そこで、本発明は上記のような従来技術に伴う問題を解決して高効率のプラズマを形成でき、真空チャンバーの壁面温度を制御でき、さらにはダスト発生を抑制できる反応性イオンエッチング装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による反応性イオンエッチング装置においては、真空チャンバーの側壁部を円筒状の金属で構成し、真空チャンバー内の基板電極に対向させて上部に高周波電力が印加できる上部電極が設けられると共に、上部電極周辺部にある誘電体部内に高周波アンテナが埋め込まれる。
本発明においてはこのような構成を採用することにより、
▲１▼基板電極のみに高周波電力を印加して、陰極型結合反応性イオンエッチング装置として実施され得る。
▲２▼基板電極と上部電極に高周波電力を印加して、２周波励起反応性イオンエッチング装置として実施され得る。
▲３▼基板電極とアンテナに高周波電力を印加して、内部アンテナ励起誘導結合エッチング装置として実施され得る。
▲４▼基板電極と上部電極及びアンテナに高周波電力を印加して、３周波型誘導結合エッチング装置として実施され得る。
▲５▼基板電極とアンテナに高周波電力を印加し、真空チャンバーの円筒状側部の外部に磁石を設けて真空チャンバー内部に磁気中性線を形成し、内部アンテナ励起磁気中性線放電エッチング装置として実施され得る。
▲６▼基板電極と上部電極及びアンテナに高周波電力を印加し、真空チャンバーの円筒状側部の外部に磁石を使用して真空チャンバー内部に磁気中性線を形成し、３周波型磁気中性線放電エッチング装置として使用され得る。
【００１１】
また、本発明においては基板電極及び上部電極の表面を除く真空内壁面に誘電体を介して電気的に浮遊状態に防着板を設け、クリーニングガスを導入して防着板に高周波電力を供給し、防着板内壁面に付着した膜をプラズマクリーニングできるようにされる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一つの実施の形態によれば、誘導結合放電エッチング装置として実施され、すなわち真空チャンバー内に放電プラズマを発生するための高周波コイルを備えたプラズマ発生装置を有し、ハロゲン系のガスを主体とする気体を真空チャンバー内に導入し、低圧でプラズマを形成するとともに導入気体を分解し、発生した原子、分子、ラジカル、イオンを積極的に利用し、プラズマに接する基板電極に交番電場或いは高周波電場を印加して基板電極上に載置された基板をエッチングする反応性イオンエッチング装置において、真空チャンバーの側壁部を円筒状の金属で構成し、基板電極に対向して設けた上部電極周辺部にある誘電体部内に高周波コイルを埋め込んで真空チャンバー内に放電アンテナを形成したことを特徴としている。
【００１３】
本発明の別の実施の形態によれば、基板電極と対向して設けられる上部接地電極は、高周波電力が供給できるように構成される。
【００１４】
また本発明の別の実施の形態によれば、磁気中性線放電エッチング装置として実施され、すなわち真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するための磁場発生手段と、この磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを備えたプラズマ発生装置を有し、ハロゲン系のガスを主体とする気体を真空中に導入し、低圧でプラズマを形成するとともに導入気体を分解し、発生した原子、分子、ラジカル、イオンを積極的に利用し、プラズマに接する基板電極に交番電場或いは高周波電場を印加して電極上に載置された基板をエッチングする反応性イオンエッチング装置において、真空チャンバーの側壁部を円筒状の金属で構成し、円筒状の金属で構成した真空チャンバーの側壁部外側に複数の磁場コイルを配置して真空チャンバー内に環状磁気中性線を形成し、また基板電極に対向して設けた上部接地電極周辺部にある誘電体部内に高周波コイルを埋め込んで真空チャンバー内に形成される磁気中性線の近傍に放電アンテナを配置してなることを特徴としている。
【００１５】
さらに本発明の別の実施の形態によれば、基板電極と対向する真空チャンバーの上部に弱い高周波バイアスを印加できるようにした上部高周波電力印加電極が設けられ、この上部高周波電力印加電極周辺部にある誘電体部内に高周波コイルを埋め込んで真空チャンバー内に形成される磁気中性線の近傍に放電アンテナが配置されることを特徴としている。
【００１６】
本発明の各実施の形態においては、上部電極の内壁材料は硅素材或いは炭素材もしくはそれらの化合物か複合物から成り得る。
また上部電極及び基板電極の電極面を除く真空チャンバー内壁面に誘電体を介して電気的に浮遊状態に防着板を設け、真空チャンバー内にＯ2、ＣＦ4＋Ｏ2、 ＮＦ3、ＣlＦ3、ＳＦ6＋Ｏ2等のクリーニングガスを導入すると共に防着板に高 周波電力を供給し、防着板内壁面に付着した膜をプラズマクリ−ニングできるように構成され得る。
【００１７】
本発明よる放電方式を用いることにより、誘電体隔壁の使用が避けられるので上記の問題を解消することができる。また、真空室内部にアンテナを導入することにより、必要とするプラズマが基板上部に形成できるのでプロセス性能の飛躍的向上が期待できる。
【００１８】
さらに、上部電極を配置し、この上部電極、基板電極及びアンテナに高周波電力を印加する構成では、上部電極面への膜付着を抑制できること、上部電極によるプラズマ生成及びウエハ面上への電子補給が可能なこと等、多くの利点が期待できる。
ガスのプラズマ分解によって生成された物質が壁面に付着し、やがて剥離してダストとしてウエハ表面に落ちてくれることがＩＣＰプラズマ源やＥＣＲプラズマ源では問題となっている。ウエハ上部に電極を設け、高周波電力を印加することによりプラズマ中のイオンが絶えず上部電極表面をスパッタするので膜の付着が抑えられる。
ダスト発生を抑制できるだけでなく、天板すなわち上部電極内面に付着し重合した膜をスパッタすることにより、エッチャントを生成する副次的な効果も期待できる。天板内壁材料として硅素材や炭素材もしくはそれらの化合物や混合物を用いて、ガスとしてフッ素化合物を用いたときにはフッ素ラジカルの吸着及び  ＳｉＦｘ、ＣＦｘラジカルの生成源となる。フッ素ラジカルはシリコンとの反応性が強いため、酸化膜をエッチング対象としたＳｉ０2／Ｓｉのプロセスの場合 、フッ素ラジカルが多いと下地Ｓｉ膜に対する選択性が悪くなる。従って、上部天板内壁材として硅素材或いは炭素材もしくはそれらの化合物や混合物を用いることにより、スパッタされた面にフッ素ラジカルが付着し、ＳｉＦｘ、ＣＦｘとなってフッ素ラジカルが消費されるため下地Ｓｉ膜に対する選択性を向上させると言う効果がある。
【００１９】
また、上部電極に高周波電力を印加すると、上部電極面からの二次電子及びシース加熱によって加速された電子が基板面に飛来し微細孔内に発生した正のチャージアップを補正する効果も期待できる。
【００２０】
電極部以外の防着板に付着した物質の除去のためには、電気的に浮遊状態の防着板に高周波電力を印加できるようにしているので、定期的にガスを導入してプラズマクリーニングすることにより膜の剥離を抑えることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、添付図面の図１〜図５を参照して本発明の実施例について説明する。
図１には本発明の反応性イオンエッチング装置の一実施例を示し、３周波型磁気中性線放電エッチング装置として構成されている。図示エッチング装置において、１は真空チャンバーで、真空チャンバー１の円筒形の側壁部２は金属で構成され、排気口３が設けられている。また真空チャンバー１の円筒形の側壁部２の外側には真空チャンバ−１内に磁気中性線を形成するための磁場発生手段を構成している三つの磁場コイル４、５、６が設けられ、真空チャンバー１内に環状磁気中性線を形成する。
真空チャンバー１の下部には、基板電極７が絶縁体部材８を介して設けられ、この基板電極７はRFバイアスを印加する高周波電源９に接続されている。
一方、真空チャンバー１の上部すなわち天板10は側壁２の上部フランジに密封固着され、この天板10の内側には上部電極11が取付けられ、この上部電極11は高周波電源12に接続されている。また上部電極11の周辺部13は環状の誘電体で構成され、この誘電体内には図示したように、放電アンテナを形成する環状の高周波コイル14が埋め込まれ、この高周波コイル14はプラズマ発生用高周波電源15に接続され、真空チャンバー１内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するようにしている。
図示実施例において上部電極11の内壁材料としては硅素材或いは炭素材もしくはそれらの化合物か複合物が使用され得る
また、真空チャンバー１の円筒形の側壁部２には反応ガス導入部16が設けられている。
さらに、真空チャンバー１の円筒形の側壁部２の内面に沿って防着板17が設けられ、この防着板17は側壁部２の内面に対して誘電体を介して電気的に浮遊状態に取付けられており、そして図示してない高周波電源に接続される。
防着板17の内壁面に付着した膜をプラズマクリーニングする際に真空チャンバー１内に導入するクリーニングガスとしてはＯ2、ＣＦ4＋Ｏ2、ＮＦ3、ＣlＦ3、ＳＦ6＋Ｏ2等が使用され得る。
【００２２】
図２には、図１に示す装置の変形実施例を示し、図１の装置に対応した部分は同じ符号で示す。図２に示す実施例においては上部電極11は接地されている点を除いて、図１の場合と実質的に同じ構成である。
【００２３】
図３には本発明の反応性イオンエッチング装置の別の実施例を示し、３周波型誘導結合放電エッチング装置として構成されている。
真空チャンバー21の円筒形の側壁部22は金属で構成され、排気口23が設けられている。また真空チャンバー21の下部には、基板電極24が絶縁体部材25を介して設けられ、この基板電極24はRFバイアスを印加する高周波電源26に接続されている。
一方、真空チャンバー21の上部すなわち天板27は側壁22の上部フランジに密封固着され、この天板27の内側には上部電極28が取付けられ、この上部電極28は高周波電源29に接続されている。また上部電極28の周辺部30は環状の誘電体で構成され、この誘電体内には図示したように、放電アンテナを形成する環状の高周波コイル31が埋め込まれ、この高周波コイル31はプラズマ発生用高周波電源32に接続され、真空チャンバー21内に放電プラズマを発生するようにしている。
図示実施例において上部電極11の内壁材料としては硅素材或いは炭素材もしくはそれらの化合物か複合物が使用され得る
また、真空チャンバー１の円筒形の側壁部２には反応ガス導入部33が設けられている。
さらに、真空チャンバー１の円筒形の側壁部２の内面に沿って防着板34が設けられ、この防着板34は側壁部22の内面に対して誘電体を介して電気的に浮遊状態に取付けられており、そして図示してない高周波電源に接続される。この場合、防着板34の内壁面に付着した膜をプラズマクリーニングする際に真空チャンバー１内に導入するクリーニングガスとしてはＯ2、ＣＦ4＋Ｏ2、ＮＦ3、ＣlＦ3、  ＳＦ6＋Ｏ2等が使用され得る。
【００２４】
図４には、図３に示す装置の変形実施例を示し、図３の装置に対応した部分は同じ符号で示す。図４に示す実施例においては上部電極28は接地されている点を除いて、図１の場合と実質的に同じ構成である。
【００２５】
図５には、上部電極及びその周辺部の具体的構成例を示す。図５の右側半分は１ターンの高周波コイルを使用した場合の例を、左側半分は２ターンの高周波コイルを使用した場合の例をそれぞれ示している。これらの例では上部電極35とその周辺部の誘電体部36は分離して設けられている。図５において、37は真空チャンバーの円筒形の側壁部、38は天板、39、39´は、それぞれ上部電極35の外周に設けられた誘電体部36の内部に配置された１ターンの高周波コイル、２ターンの高周波コイル、40はガス導入口、41は冷却水口、42は基板である。
図示した構成は、前述の各実施例に例示した磁気中性線放電型及び誘導結合型のいずれに適応させることができる
【００２６】
このように構成した図１に示す実施例の装置を用い、プラズマ発生用高周波電源15（13.56MHz）の電力を2.Oｋｗ、基板バイアス高周波電源９(２MHz)の電力を500Ｗ、上部電極11に印加する高周波電源12（27.12MHz）の電力を200Ｗ、      Ａｒ90sccm(90％)、Ｃ4Ｆ810sccm（10％）を導入し、３ｍTorrの圧力下でエッチングしたところ、エッチストップなしにシリコン酸化膜に0.3μｍ径で深さ２μ ｍのほぼ垂直形状のエッチングが可能であった。
比較のため従来の装置構成における同条件下でのエッチングでは、パターン幅によって多少の相違はあるものの、約0.5〜0.7μｍ深さでエッチストップが起こっていた。
壁面に付着する物質にはＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3、Ｃ2Ｆ2、Ｃ2Ｆ4、Ｃ2Ｆ5、Ｃ3 Ｆ6、Ｃ3Ｆ6、等の化合物やさらに分解の進んだＣ2Ｆx、Ｃ3Ｆx、Ｃ4Ｆx       (ｘ＝１〜２)等の化合物がある。これらの化合物は壁面に付着して重合膜を形成する。イオン衝撃がない場合、これらの化合物によって形成された重合膜は厚膜となり、やがて剥離しダストとなる。しかし、イオン衝撃がある場合、重合膜の形成は殆ど起こらないか、起こったとしてもスパッタされて再びＣＦ、ＣＦ2、 ＣＦ3等のラジカルとなって気相中に飛び出し、エッチャントとなる。
このエッチャント生成と天板すなわち上部電極における電子加速の効果により、従来の装置構成でエッチストップが起こっていた条件下でも、エッチストップなしにサプミクロンのホールパターンがエッチングできたものと考えられる。この両者のどちらが主たる効果をもたらしているかは、両効果を分離できないので、定かではない。
【００２７】
上記の例では、上部電極に印加する高周波電力として200Ｗを用いたが、この 電力はプラズマ発生用高周波電力及び基板バイアス高周波電力の値によって適宜選択されなければならない。また、上部電極に印加する高周波電源に27.12MHzの周波数が用いられているが、基板電極の周波数よりも高い周波数であれば      13.56MHzでも同様な効果は期待できる。この場合には、近接するアンテナ周波数と干渉しない周波数に変える必要がある。
【００２８】
上記の例では、酸化膜用としてのＮＬＤエッチング装置に適用した例を述べたが、同様な効果は他のエッチングプロセスに適用した時にも、またＮＬＤプラズマＣＶＤ装置として用いたときにも期待できることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明による反応性イオンエッチング装置においては、真空チャンバーの側壁部を円筒状の金属で構成し、基板電極に対向して設けた上部電極周辺部を誘電体で構成し、誘電体で構成した上部電極周辺部内に高周波コイルを埋め込んで真空チャンバー内に放電アンテナを形成するように構成しているので、高効率のプラズマが形成されるとともに上部からのダスト発生を抑えられ、さらに壁面温度を制御できるので、0.3μｍ幅以下の微細加工において 、エッチストップなしにサプミクロンホールのパターンエッチングが効率よくできるようになる。
また、上部電極に高周波電力を印加するように構成することにより、上部電極面からの二次電子及びシース加熱によって加速された電子が基板面に飛来し微細孔内に発生した正のチャージアップを補正する効果が得られる。
さらに、電極部以外の内面に防着板を設けた構成では、付着した物質の除去のために、電気的に浮遊状態の防着板に高周波電力を印加できるようにしているので、定期的にガスを導入してプラズマクリーニングすることにより膜の剥離を抑えることができる。
従って、本発明によれば、半導体や電子部品加工に用いられている反応性イオンエッチングプロセスに大きく貢献できる装置を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示す概略線図。
【図２】  図１の実施例の変形例を示す概略線図。
【図３】  本発明の別の実施例を示す概略線図。
【図４】  図３の実施例の変形例を示す概略線図。力導入の仕方を示す模式図。
【図５】  上部電極及びその周辺部の構造の実施例例を示す概略線図。
【図６】  従来の磁気中性線放電エッチング装置を示す概略線図。
【図７】  従来の誘導結合放電エッチング装置を示す概略線図。
【符号の説明】
１：真空チャンバー
２：円筒形の側壁部
３：排気口
４、５、６：磁場コイル
７：基板電極
８：絶縁体部材
９：高周波電源
10：天板
11：上部電極
12：高周波電源
13：上部電極の周辺部
14：高周波コイル
15：プラズマ発生用高周波電源
16：反応ガス導入部
17：防着板
21：真空チャンバー
22：円筒形の側壁部
23：排気口
24：基板電極
25：絶縁体部材
26：高周波電源
27：天板
28：上部電極
29：高周波電源
30：上部電極の周辺部
31：高周波コイル
32：プラズマ発生用高周波電源
33：反応ガス導入部
34：防着板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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