JP2000277487A

JP2000277487A - ドライエッチング装置

Info

Publication number: JP2000277487A
Application number: JP11077132A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Okikawa; 満沖川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＦＣガス等、地球温暖化係数の高いガスを
使用せずとも、あるいはその使用量を抑制して、プラズ
マを用いた精度の高いエッチングを可能ならしめるとと
もに、コスト的にも安価なドライエッチング装置を提供
する。【解決手段】ドライエッチング装置はプラズマ反応炉１
１、プラズマ生成用電源２１、イオン入射用電源２２及
び基板バイアス電源２３等を備えて構成される。プラズ
マ反応炉１１内には、平行平板電極である上部電極１４
及び下部電極１５が設けられている。上部電極１４に
は、プラズマ生成用電源２１及びイオン入射用電源２２
が接続されるとともに、その下面には、平板状（二次
元）をなすＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）１
２が下部電極１５に対向して設けられる。プラズマＰ中
のイオンはイオン入射用電源２２によってＰＴＦＥ１２
に入射され、エッチングに寄与するＣ（炭素）、Ｆ（フ
ッ素）ラジカルを発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
装置にかかり、特に真空容器中に配置したエッチング対
象をプラズマを用いてエッチングするドライエッチング
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＭＯＳ−ＬＳＩやＬＣＤ（液晶デ
ィスプレイ）等の製造に使用されるドライエッチング装
置としては、ＣＦ₄，Ｃ₄Ｆ₈等のパーフルオロカーボン
（ＰＦＣ）ガスを使用したエッチング装置が広く用いら
れている。このドライエッチング装置では、上記ＰＦＣ
ガスを用いて発生されるプラズマ中の化学的に極めて活
性な中性ラジカルやイオンが、同プラズマ中に置かれた
エッチング対象、例えばＳｉ（シリコン），ＳｉＯ
₂（シリコン酸化膜），Ｓｉ₃Ｎ₄（シリコン窒化膜）な
どと更に化学的、物理的に反応して、所望のエッチング
が行われるものと考えられている。

【０００３】ところで近年は、地球温暖化問題が広く取
り上げられており、半導体製造プロセスにおいても、上
記ＰＦＣ等の地球温暖化係数（ＧＷＰ）の高い反応ガス
についてはその使用の削減が求められている。そして、
こうした問題に対処するために、上記ドライエッチング
装置としても、近年は、固体であるＰＴＦＥ（ポリテト
ラフルオロエチレン）にレーザ光を照射して、Ｃ（炭
素）及びＦ（フッ素）を含むラジカルを取り出す装置が
提案されている（例えば、「Digest of PapersMicrop
rocesses and Nanotechnology '98 July 13-16 1
998 Kyungju,Koria , 14A-1-2 " Novel Proces
s Of SiO₂/Si Selective EtchingUsing New Gas
System Against Global Warming:（地球温暖化に対
する新ガスシステムを使用したSiO₂/Siの選択エッチン
グに関する新プロセス）" Ｍ．Ｈｏｒｉ他（名古屋大
学）」）。図３に、こうした装置のプラズマ反応炉内部
の平面構造を参考までに示す。

【０００４】同図３に示すように、この装置では、円筒
状に形成されたプラズマ反応炉５１内の端部に軸５２ａ
によってＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）５２
が回転可能に支持されるとともに、同反応炉５１のほぼ
中央部にエッチング対象となる被エッチング基板５３が
配置されている。また、プラズマ反応炉５１の外部に
は、前記ＰＴＦＥ５２にレーザ光を照射するためのＣＯ
₂レーザ装置５４が設けられている。そして、同エッチ
ング装置にあっては、そのエッチングに際し、固体であ
るＰＴＦＥ５２にレーザ光を照射してＣＦ₂ラジカル及
びＣＦ₃ラジカル等のラジカルを取り出し、この取り出
したラジカルをプラズマＰ内に導入して被エッチング基
板５３のエッチングを行うようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＰＴＦＥ
等の固体にレーザ光を照射してエッチングのためのラジ
カルを生成することとすれば、上記ＰＦＣガス等、地球
温暖化係数の高い反応ガスを使用せずとも、所望のエッ
チングを行うことはできる。しかし、同装置にあって
は、こうしたレーザ光の照射によってラジカルが生成さ
れるものであることから、そのラジカル源は、点状とな
り、被エッチング基板５３とそのラジカル源との距離
が、同基板５３表面の場所に大きく依存することとな
る。そして、この点状に生成されたラジカルがプラズマ
中に拡散されたものが被エッチング基板５３のエッチン
グに供されることとなるため、同基板５３に対するラジ
カル密度の均一性において新たな問題が生じることとも
なっている。ちなみに、被エッチング基板５３に対する
ラジカル密度の均一性が保たれない場合には、当該ドラ
イエッチング装置としてのエッチング精度そのものが危
ぶまれることともなる。また、ラジカル発生のためのエ
ネルギ供給源であるレーザをエッチング装置に付加しな
ければならず、コスト面でも不利となる。

【０００６】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、ＰＦＣガス等、地球温暖化係
数の高いガスを使用せずとも、あるいはその使用量を抑
制して、プラズマを用いた精度の高いエッチングを可能
ならしめるとともに、コスト的にも安価なドライエッチ
ング装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、請求項１記載の発明では、真空容器中に配置した
エッチング対象をプラズマを用いてエッチングするドラ
イエッチング装置において、前記真空容器中にＣ（炭
素）及びＦ（フッ素）を含む固体を前記プラズマに接す
る態様で配置し、該配置した固体に同プラズマ中の粒子
を入射せしめて前記エッチングのための粒子を生成する
ことをその要旨とする。

【０００８】ドライエッチング装置としてのこうした構
成によれば、上記プラズマに接する態様で配置したＣ
（炭素）及びＦ（フッ素）を含む固体から、エッチング
のための粒子が生成されることから、地球温暖化係数の
高い前述したパーフルオロカーボン（ＰＦＣ）ガス等を
使用しないエッチングが可能となる。また、同構成によ
れば、上記エッチング対象に近接して二次元のラジカル
源を持つことができることから、エッチング対象に供給
するラジカルの密度を均一にすることができるようにも
なる。そして、レーザ等の使用も不要であることから、
コスト的にも有利である。

【０００９】なお、上記Ｃ（炭素）及びＦ（フッ素）を
含む固体としては、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオ
ロエチレン）等がある。また、請求項２記載の発明で
は、上記請求項１記載のドライエッチング装置におい
て、前記エッチング対象及び前記Ｃ（炭素）及びＦ（フ
ッ素）を含む固体は平行平板電極のそれぞれ一方及び他
方に配置され、前記固体が配置された側の電極に前記プ
ラズマ中のイオンを入射せしめる自己バイアス電圧を発
生させるための高周波電源が接続されてなることをその
要旨とする。

【００１０】請求項２記載の発明のこうした構成によれ
ば、エッチング対象と平行に二次元のラジカル源を持つ
ことができることから、上述したエッチング対象に供給
するラジカル密度の均一化もより容易となる。また、同
構成によれば、プラズマを生成するための高周波電源と
上記イオンを入射せしめる自己バイアス電圧を発生させ
るための高周波電源とでそれら電源を共通化することも
可能となる。

【００１１】また、請求項３記載の発明では、同じく上
記請求項１記載のドライエッチング装置において、前記
Ｃ（炭素）及びＦ（フッ素）を含む固体は、前記エッチ
ング対象が配置される電極を除き、前記プラズマをとり
まく壁の一部若しくは全部に配置され、該固体が配置さ
れた壁に前記プラズマ中のイオンを入射せしめる自己バ
イアス電圧を発生させるための高周波電源が接続されて
なることをその要旨とする。

【００１２】請求項３記載の発明の同構成では、上記高
周波電源の共通化は難しいものの、Ｃ（炭素）及びＦ
（フッ素）を含む固体の配置態様についての自由度が増
し、上述したエッチング対象に供給するラジカル密度の
均一化を図るうえでの設計の自由度も向上する。

【００１３】また、請求項４記載の発明では、上記請求
項１〜３のいずれか１項に記載のドライエッチング装置
において、前記プラズマのプラズマ源として、希ガスを
用いたプラズマ源を使用することをその要旨とする。

【００１４】希ガスである例えばＡｒ（アルゴン）等は
安定したガスであるとともに、そのイオンによるスパッ
タ率も高い。このため、この希ガスを用いたプラズマ源
を使用する請求項４記載の発明の同構成によれば、上記
固体からＣ（炭素）及びＦ（フッ素）を含むラジカルを
効率よく、しかも安定して生成することができるように
なる。

【００１５】また、請求項５記載の発明では、同じく上
記請求項１〜３のいずれか１項に記載のドライエッチン
グ装置において、前記プラズマのプラズマ源として、希
ガスに酸素及び水素の少なくとも一方を添加したガスを
用いたプラズマ源を使用することをその要旨とする。

【００１６】請求項５記載の発明のこうした構成によれ
ば、Ｃ（炭素）及びＦ（フッ素）を含むラジカルの組成
を積極的に変化させて、エッチング対象となる例えばシ
リコン酸化膜、シリコン、シリコン窒化膜、レジスト等
のエッチング速さを所望の速さにコントロールすること
が可能となる。特に、Ａｒ（アルゴン）等の希ガスに酸
素が添加される場合には、上記エッチング対象に達しエ
ッチングに影響を与えるラジカルの組成においてＣ（炭
素）の割合を下げることができ、例えばアスペクト比
（孔の直径に対する孔の深さの割合）の大きな微細孔の
エッチングが途中で止まってしまうような不都合を防止
することができるようになる。また、Ａｒ（アルゴン）
等の希ガスに水素が添加される場合には、同じくラジカ
ルの組成においてＦ（フッ素）の割合を下げることがで
き、選択比、例えばシリコンのエッチング速さに対する
シリコン酸化膜のエッチング速さの割合を高めることが
できるようになる。そして、これら酸素及び水素の両方
が適宜の割合で混合されたガスがＡｒ（アルゴン）等の
希ガスに添加される場合にも、それら混合の割合に応じ
て上記エッチング速さを適宜にコントロールすることが
できるようになる。

【００１７】また、請求項６記載の発明では、これも同
じく上記請求項１〜３のいずれか１項に記載のドライエ
ッチング装置において、前記プラズマのプラズマ源とし
て、希ガスにＣx ＦyＨz（ x,y,zは任意の整数、ただし
z は０を含む）を添加したガス、若しくは希ガスにＣx
ＦyＨz及び酸素の混合ガスを添加したガスを用いたプラ
ズマ源を使用することをその要旨とする。

【００１８】請求項６記載の発明のこうした構成によれ
ば、従来のパーフルオロカーボン（ＰＦＣ）ガス、すな
わちＣＦ₄やＣ₄Ｆ₈等のガスも使用することができると
ともに、その使用量を削減する意味での上記Ｃ（炭素）
及びＦ（フッ素）を含む固体の使用が有効となる。すな
わち同構成によれば、従来のドライエッチング装置、並
びにそのプロセスをそのまま流用しつつ、上記パーフル
オロカーボン（ＰＦＣ）ガスの使用量削減が可能とな
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るドライエッチ
ング装置の一実施の形態について図１及び図２を参照し
て説明する。

【００２０】図１は、本実施の形態におけるドライエッ
チング装置の構成についてその概要を示したものであ
る。このエッチング装置は、同図１に示すように、プラ
ズマ反応炉１１、プラズマ生成用電源２１、イオン入射
用電源２２及び基板バイアス電源２３等を備えて構成さ
れる。

【００２１】また、上記プラズマ反応炉１１内には、平
行平板電極である上部電極１４及び下部電極１５が設け
られている。そして、前記上部電極１４には、上記プラ
ズマ生成用電源２１及びイオン入射用電源２２が各々直
流成分を阻止するためのコンデンサＣ１及びＣ２を介し
て接続されている。なお、この上部電極１４はプラズマ
反応炉１１内に設けられる絶縁基板１６の下部に取り付
けられている。さらに本実施の形態においては、この上
部電極１４の下面に、平板状（二次元）をなすＰＴＦＥ
（ポリテトラフルオロエチレン）１２が、下部電極１５
に対向するとともに、後述するようにプラズマＰに接す
るように、すなわち同プラズマＰ中のイオン等がその二
次元面に均一に入射されるように設けられている。な
お、このＰＴＦＥ１２は後述するように、エッチング作
用に寄与するラジカルを発生させるラジカル源として、
従来のパーフルオロカーボン（ＰＦＣ）ガスに代えて使
用される。また、このＰＴＦＥ１２及び上記上部電極１
４には、後述するＡｒ（アルゴン）ガス等のプラズマ源
を上下電極１４，１５間に均等に供給して同電極間にお
いて均一なプラズマＰを発生させるための、複数個のガ
ス導入孔１８が設けられている。

【００２２】一方、下部電極１５には、上記基板バイア
ス電源２３が同じくコンデンサＣ３を介して接続されて
いる。また、この下部電極１５の上面には、シリコンウ
エハ１３等のエッチング対象が載置される。なお、上記
ＰＴＦＥ１２は、図１に示すようにこのシリコンウエハ
１３の上面を覆うかたちで設けられている。

【００２３】また、上記プラズマ生成用電源２１は、１
０ＭＨｚ以上の周波数を有する高周波電圧、例えば周波
数５００ＭＨｚの高周波電圧を上部電極１４を介して反
応ガスに印加するもので、この電圧印加によって上部電
極１４と下部電極１５との間にそのプラズマＰを発生さ
せる。

【００２４】一方、上記イオン入射用電源２２は、１０
０ＫＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数を有する高周波電圧、例
えば周波数１３．３６ＭＨｚの高周波電圧を上部電極１
４に印加するもので、この電圧印加によって同電極１４
に上記ＰＴＦＥ１２にプラズマ中のイオンを入射させる
ための自己バイアス電圧を発生させる。

【００２５】また、上記基板バイアス電源２３は、例え
ば８００ＫＨｚの周波数を有する高周波電圧を下部電極
１５に印加するもので、この電圧印加によってシリコン
ウエハ１３にプラズマ中のイオンを入射させて同ウエハ
１３に対し異方性エッチングを行うためのバイアス電圧
を発生させる。

【００２６】またプラズマ反応炉１１には、上記プラズ
マ源（反応ガス）を同反応炉１１に導入するための導入
通路１７が設けられている。次に、このように構成され
る本実施の形態のドライエッチング装置によるエッチン
グメカニズムについて説明する。

【００２７】まず、所定の真空度に維持されたプラズマ
反応炉１１に、Ａｒ（アルゴン）ガス等の希ガスを前記
導入通路１７から反応ガスとして導入する。さらにこの
導入は、上述したように上記ＰＴＦＥ１２及び上部電極
１４に設けられた複数個のガス導入孔１８を通じて行わ
れるため、Ａｒ（アルゴン）等の反応ガスは上下電極１
４，１５間に均等に供給される。

【００２８】そしてこのＡｒガスにプラズマ生成用電源
２１から上記高周波電圧を印加する。これにより、同Ａ
ｒガスは上下電極１４，１５間においてほぼ均一なプラ
ズマ状態となり、そのプラズマＰ中にＡｒイオン等が生
成される。なおここで、プラズマ生成用電源２１はプラ
ズマＰを発生させることはできるが、Ａｒイオンを上部
電極１４に向けて加速するバイアス電圧を十分に発生さ
せることはできない。そのため、本実施の形態では、こ
のバイアス電圧を十分に確保するために上部電極１４に
上記イオン入射用電源２２からの高周波電圧をさらに印
加する。これにより、Ａｒイオンは十分なエネルギーを
得て上部電極１４に向けて加速され、該上部電極１４に
設けられたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）１
２に入射されるようになる。そしてこのＡｒイオンの入
射に伴なって、ＰＴＦＥ１２からは、Ｃ（炭素）及びＦ
（フッ素）を含む粒子がプラズマＰ中に脱離される。な
おこのとき、Ａｒイオンの入射による物理的スパッタリ
ングのみならず、プラズマからのラジカル等の粒子の入
射による化学反応によってもまた、ＰＴＦＥ１２の一部
の原子がプラズマＰ中に脱離されると考えられる。

【００２９】この脱離された粒子は、プラズマＰ内で励
起され、エッチング反応に寄与し得るように十分に活性
化されて、上記シリコンウエハ１３に到達する。そし
て、こうしてシリコンウエハ１３に到達したラジカル粒
子等が同ウエハ１３の所定エッチング箇所のエッチング
に寄与することとなる。ここでＰＴＦＥ１２から脱離さ
れる粒子としては、ラジカル、イオン、あるいは不活性
の中性粒子等が考えられ、これらの粒子がプラズマ中に
入ることにより、プラズマ中の電子との衝突によって活
性化（励起）、あるいは分離・活性化され、ラジカル
（あるいはイオン）になってシリコンウエハ１３に供給
されると考えられる。

【００３０】そして、本実施の形態においては、基板バ
イアス電源２３から下部電極１５を介して基板バイアス
電圧が発生されるため、Ａｒイオン及びプラズマ内に発
生するその他のイオンによるエッチング（異方性エッチ
ング）が主に行われる。

【００３１】なおこのとき、本実施の形態においては、
上述したように、ＰＴＦＥ１２は、平行平板電極である
上部電極１４の下面にシリコンウエハ（エッチング対
象）１３の上面を覆うかたちで二次元的に設けられてい
るとともに、プラズマＰに接するように、すなわち同プ
ラズマＰ中のイオンがその二次元面に均一に入射される
ように設けられている。そのため、ＰＴＦＥ１２から生
成される粒子の密度が均一化されるとともに、シリコン
ウエハ１３に供給される粒子（イオン，ラジカル等）の
密度も均一化される。その結果、同シリコンウエハ１３
を均一にエッチングすることができる。

【００３２】また、本実施の形態にあっては、上記イオ
ン入射用電源２２の出力電力を調節して上部電極１４に
入射するＡｒイオンのエネルギーを制御することがで
き、ひいてはＰＴＦＥ１２から脱離される粒子の密度を
制御して、エッチングの速さ等を可変とすることもでき
る。これは一般に、図２に示すように、このイオン入射
用電源２２の出力電力に応じて、上部電極１４に発生す
る自己バイアス電圧及びＰＴＦＥ１２から放出される粒
子（ラジカル等）の密度を変化させることができること
による。

【００３３】また、本実施の形態でプラズマ源とするＡ
ｒ等の希ガスは、安定したガスであるとともに、そのイ
オンによるスパッタ率も高い。このため、この希ガスを
用いたプラズマを使用する本実施の形態においては、Ｐ
ＴＦＥ１２からＣ（炭素）及びＦ（フッ素）を含むラジ
カル等を効率よく、しかも安定して生成することができ
るようになる。

【００３４】以上説明したように、本実施の形態のドラ
イエッチング装置によれば、以下に列記するような多く
の優れた効果を得ることができる。（１）本実施の形態においては、プラズマＰに接する態
様で配置したＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）
１２から、エッチングに寄与する粒子が生成されること
から、地球温暖化係数の高い前述したパーフルオロカー
ボン（ＰＦＣ）ガス等を使用しないエッチングが可能と
なる。

【００３５】（２）また、このＰＴＦＥ１２は、平行平
板電極である上部電極１４の下面にシリコンウエハ（エ
ッチング対象）１３の上面を覆うかたちで二次元的に設
けられているとともに、プラズマＰに接するように、す
なわち同プラズマＰ中のイオンがその二次元面に均一に
入射されるように設けられている。そのため、ＰＴＦＥ
１２から生成される粒子の密度が均一化されるととも
に、シリコンウエハ１３に供給される粒子（イオン，ラ
ジカル等）の密度も均一化され、その結果、同シリコン
ウエハ１３を均一にエッチングすることができる。

【００３６】（３）本実施の形態においては、プラズマ
源として、Ａｒ（アルゴン）等の希ガスを使用するた
め、ＰＴＦＥ１２からＣ（炭素）及びＦ（フッ素）を含
むラジカル等を効率よく、しかも安定して生成すること
ができる。

【００３７】（４）本実施の形態においては、基板バイ
アス電源２３から下部電極１５を介して基板バイアス電
圧が発生されるため、Ａｒイオン及びプラズマ内に発生
するその他のイオンによるエッチング（異方性エッチン
グ）を好適に行うことができる。

【００３８】（５）本実施の形態においては、上記イオ
ン入射用電源２２の出力電力を調節して上部電極１４に
入射するＡｒイオンのエネルギーを制御することがで
き、ひいてはＰＴＦＥ５２から脱離される粒子の密度を
制御して、エッチングの速さ等を可変とすることもでき
る。

【００３９】（６）本実施の形態においては、Ａｒ（ア
ルゴン）等の反応ガスの導入は、ＰＴＦＥ１２及び上部
電極１４に設けられた複数個のガス導入孔１８を通じて
行われるため、同反応ガスは上下電極１４，１５間に均
等に供給されるとともに、同電極間においてほぼ均一な
プラズマＰを発生させることができる。

【００４０】（７）本実施の形態においては、エッチン
グに際してレーザ等の使用は不要であることから、コス
ト的にも有利である。なお、以上説明した本発明の実施
の形態は以下のようにその構成を変更して実施すること
もできる。

【００４１】・上記実施の形態においては、プラズマ生
成用電源２１及びイオン入射用電源２２を個別に設ける
例を示したが、同実施の形態のように平行平板形の電極
構造にあっては、これらを一つの電源に共通化するよう
に構成することもできる。また、イオン入射用電源２２
を個別に設ける場合には、基板バイアス電源２３にプラ
ズマ生成用電源２１としての機能を併せ持たせて、この
プラズマ生成用電源２１を割愛する構成とすることもで
きる。

【００４２】・上記実施の形態においては、ＰＴＦＥ１
２を平行平板電極である上部電極１４の下面に設ける例
を示したが、ＰＴＦＥ１２の配置態様はこれに限られな
い。例えば、ガス導入孔１８を有する平板状のＰＴＦＥ
１２を、上部電極１４から離間させるかたちで上下電極
１４，１５間に設け、プラズマＰと接するように構成し
てもよい。

【００４３】・また、ＰＴＦＥ１２を、エッチング対象
（シリコンウエハ）１３が配置される下部電極１５を除
いて、プラズマＰをとりまく壁の一部若しくは全部に配
置し、そのＰＴＦＥ１２が配置された壁に前記イオン入
射用電源２２を接続するように構成してもよい。この構
成においては、上記プラズマ生成用電源２１及びイオン
入射用電源２２の共通化は難しいものの、ＰＴＦＥ１２
の配置態様についての自由度が増し、上述したエッチン
グ対象（シリコンウエハ）１３に供給する粒子密度の均
一化を図るうえでの設計の自由度も向上するようにな
る。

【００４４】・上記実施の形態のプラズマ反応炉１１の
外部にさらに、プラズマＰに磁界を印加する電磁コイル
を設ける構成としてもよい。同構成によれば、粒子（プ
ラズマ）密度を高めてエッチング特性をさらに向上させ
ることができるようになる。

【００４５】・上記実施の形態においては、プラズマＰ
を発生させるプラズマ源としてＡｒガスのみを使用する
例を示したがこれに限られない。その他、プラズマ源と
して、Ａｒガスに酸素及び水素の少なくとも一方を添加
したガスを使用するようにしてもよい。こうした構成に
よれば、Ｃ（炭素）及びＦ（フッ素）を含むラジカルの
組成を積極的に変化させて、エッチング対象となる例え
ばシリコン酸化膜、シリコン、シリコン窒化膜、レジス
ト等のエッチング速さを所望の速さにコントロールする
ことが可能となる。特に、Ａｒ（アルゴン）等の希ガス
に酸素が添加される場合には、上記エッチング対象に達
しエッチングに影響を与えるラジカルの組成においてＣ
（炭素）の割合を下げることができ、例えばアスペクト
比（孔の直径に対する孔の深さの割合）の大きな微細孔
のエッチングが途中で止まってしまうような不都合を防
止することができるようになる。また、Ａｒ等の希ガス
に水素が添加される場合には、同じくラジカルの組成に
おいてＦ（フッ素）の割合を下げることができ、選択
比、例えばシリコンのエッチング速さに対するシリコン
酸化膜のエッチング速さの割合を高めることができるよ
うになる。そして、これら酸素及び水素の両方が適宜の
割合で混合されたガスがＡｒ等の希ガスに添加される場
合にも、それら混合の割合に応じて上記エッチング速さ
を適宜にコントロールすることができるようになる。

【００４６】・プラズマ源としてはさらに、Ａｒ（アル
ゴン）にＣx ＦyＨz（ x,y,zは任意の整数、ただしz は
０を含む）を添加したガス、若しくはＡｒ（アルゴン）
にＣxＦyＨz及び酸素の混合ガスを添加したガスを用い
るようにしてもよい。これによれば、従来のパーフルオ
ロカーボン（ＰＦＣ）ガス、すなわちＣＦ₄やＣ₄Ｆ₈等
のガスも使用することができるとともに、その使用量を
削減する意味での上記ＰＴＦＥ１２の使用が有効とな
る。すなわち同構成によれば、従来のドライエッチング
装置、並びにそのプロセスをそのまま流用しつつ、上記
パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）ガスの使用量削減が可
能となる。

【００４７】・また、プラズマ源としての希ガスはＡｒ
（アルゴン）に限られず、その他、Ｎｅ（ネオン）、Ｈ
ｅ（ヘリウム）等を使用してもよい。・また、プラズマ源としての希ガス等の導入にかかる構
成も、必ずしも上部電極１４及びＰＴＦＥ１２にガス導
入孔１８を設ける構成に限られず、同ガス導入孔１８を
設けずにプラズマ源を導入する構成としてもよい。

【００４８】・上記実施の形態においては、プラズマ反
応炉１１中に配置されるラジカル源としてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）１２を使用する例を示した
が、このラジカル源は、Ｃ（炭素）及びＦ（フッ素）を
含む固体であればよい。

【００４９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、プラズマ
に接する態様で配置したＣ（炭素）及びＦ（フッ素）を
含む固体から、エッチングのための粒子が生成されるこ
とから、地球温暖化係数の高いパーフルオロカーボン
（ＰＦＣ）ガス等を使用しないエッチングが可能とな
る。また、エッチング対象に近接して二次元のラジカル
源を持つことができることから、エッチング対象に供給
するラジカルの密度を均一にすることができるようにも
なる。そして、レーザ等の使用も不要であることから、
コスト的にも有利である。

【００５０】また、請求項２記載の発明によれば、エッ
チング対象と平行に二次元のラジカル源を持つことがで
きることから、エッチング対象に供給するラジカル密度
の均一化もより容易となる。また、プラズマを生成する
ための高周波電源とイオンを入射せしめる自己バイアス
電圧を発生させるための高周波電源とでそれら電源を共
通化することも可能となる。

【００５１】また、請求項３記載の発明によれば、Ｃ
（炭素）及びＦ（フッ素）を含む固体の配置態様につい
ての自由度が増し、エッチング対象に供給するラジカル
密度の均一化を図るうえでの設計の自由度も向上する。

【００５２】また、請求項４記載の発明によれば、Ｃ
（炭素）及びＦ（フッ素）を含む固体からそれらＣ（炭
素）及びＦ（フッ素）を含むラジカル等を効率よく、し
かも安定して生成することができる。

【００５３】また、請求項５記載の発明によれば、Ｃ
（炭素）及びＦ（フッ素）を含むラジカルの組成を積極
的に変化させて、エッチング対象となる例えばシリコン
酸化膜、シリコン、シリコン窒化膜、レジスト等のエッ
チング速さを所望の速さにコントロールすることが可能
となる。

【００５４】また、請求項６記載の発明によれば、従来
のドライエッチング装置、並びにそのプロセスをそのま
ま流用しつつ、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）ガスの
使用量削減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のドライエッチング装置の一実施の形態
についてその構造を概略的に示す部分断面図。

【図２】イオン入射用電源の電力とバイアス電圧及び放
出粒子密度の関係を示すグラフ。

【図３】従来のドライエッチング装置の構造例を示す部
分平面図。

【符号の説明】

１１…プラズマ反応炉、１２…ＰＴＦＥ（ポリテトラフ
ルオロエチレン）、１４…上部電極、１５…下部電極、
１８…ガス導入孔、２１…プラズマ生成用電源、２２…
イオン入射用電源、２３…基板バイアス電源。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器中に配置したエッチング対象をプ
ラズマを用いてエッチングするドライエッチング装置に
おいて、前記真空容器中にＣ（炭素）及びＦ（フッ素）を含む固
体を前記プラズマに接する態様で配置し、該配置した固
体に同プラズマ中の粒子を入射せしめて前記エッチング
のための粒子を生成することを特徴とするドライエッチ
ング装置。
【請求項２】前記エッチング対象及び前記Ｃ（炭素）及
びＦ（フッ素）を含む固体は平行平板電極のそれぞれ一
方及び他方に配置され、前記固体が配置された側の電極
に前記プラズマ中のイオンを入射せしめる自己バイアス
電圧を発生させるための高周波電源が接続されてなる請
求項１記載のドライエッチング装置。
【請求項３】前記Ｃ（炭素）及びＦ（フッ素）を含む固
体は、前記エッチング対象が配置される電極を除き、前
記プラズマをとりまく壁の一部若しくは全部に配置さ
れ、該固体が配置された壁に前記プラズマ中のイオンを
入射せしめる自己バイアス電圧を発生させるための高周
波電源が接続されてなる請求項１記載のドライエッチン
グ装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のドラ
イエッチング装置において、前記プラズマのプラズマ源として、希ガスを用いたプラ
ズマ源を使用することを特徴とするドライエッチング装
置。
【請求項５】請求項１〜３のいずれか１項に記載のドラ
イエッチング装置において、前記プラズマのプラズマ源として、希ガスに酸素及び水
素の少なくとも一方を添加したガスを用いたプラズマ源
を使用することを特徴とするドライエッチング装置。
【請求項６】請求項１〜３のいずれか１項に記載のドラ
イエッチング装置において、前記プラズマのプラズマ源として、希ガスにＣxＦyＨz
（ x,y,zは任意の整数、ただしz は０を含む）を添加し
たガス、若しくは希ガスにＣxＦyＨz 及び酸素の混合ガ
スを添加したガスを用いたプラズマ源を使用することを
特徴とするドライエッチング装置。