JP2002158214A - シリコンの異方性エッチング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異方性が高い良好なエッチング形状と、速い
エッチング速度及び高い選択比とを両立できるシリコン
の異方性エッチング方法及び装置を提供する。 【解決手段】 サイズが異なる複数のパターンにおいて
絶縁膜上のシリコン膜をエッチングする際に、初めの段
階では、高い周波数（１３．５６ＭＨｚ）の交流電力の
印加によって引き込んだプラズマを用いてエッチングを
行い、その後、低い周波数（３８０ｋＨｚ）の交流電力
の間欠的印加によって引き込んだプラズマを用いてエッ
チングを行う。この前者のエッチングから後者のエッチ
ングへの切換えを、最もエッチング速度が速いパターン
（最もサイズが大きいパターン）におけるエッチングが
下地の絶縁膜との界面にまで進行したタイミングで行
う。このタイミングは、終点検出器１０で検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁体上にシリコ
ン膜が形成されている試料に対して、シリコン膜をその
厚さ方向に異方性エッチングする方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＳｉＯ₂ 膜などの絶縁膜（絶縁性の基板
も含む）上にシリコン膜を形成した構造は、ＳＯＩ（Si
licon On Insulator）構造と称され、狭い領域にて素子
間分離が行えて高集積化または高速化が可能であるとい
う利点があり、半導体集積回路の特性向上に寄与でき
る。また、このＳＯＩ構造は、絶縁膜をエッチング停止
層として機能させ、シリコン膜のエッチング厚さを制御
する際にも利用される。

【０００３】このような絶縁体上にシリコン膜が形成さ
れている試料（ＳＯＩウェハという）に対して、シリコ
ン膜をその厚さ方向にエッチングする際には、例えば誘
導結合型プラズマ装置（ＩＣＰ（Inductively Coupled
Plasma）装置）により、発生させた低圧反応ガスのプラ
ズマを用いてエッチングを行うことが知られている。こ
のＩＣＰ装置では、コイルに交流電力を印加してプラズ
マを発生させ、ＳＯＩウェハを載置した基板電極に交流
電力を印加して、この発生させたプラズマを引き込み、
引き込んだプラズマによってエッチングを行う。また、
このＩＣＰ装置を使用する場合、エッチングの異方性を
高めるために、反応ガスとしてエッチングガス（例えば
ＳＦ₆ ）と堆積ガス（例えばＣ₄ Ｆ₈ ）とを交互に導入
してプラズマ化させて、エッチングステップと堆積ステ
ップとを繰り返すＡＳＥ^TM（Advanced Silicon Etchin
g）手法が実施されている。

【０００４】ところで、このようなプラズマを利用した
ＳＯＩウェハのエッチング処理にあっては、被エッチン
グパターンのサイズの大きさに応じて、そのエッチング
速度は異なっており、そのサイズが大きいほどエッチン
グ速度は速くなること（マイクロローディング効果）が
知られている。従って、サイズが異なる複数のパターン
に対して同時にエッチングを開始した場合、サイズが大
きいパターンではエッチングが速く進み、サイズが小さ
いパターンではエッチングが遅く進行する。この結果、
サイズが大きいパターンにあっては、エッチングが既に
下地（例えばＳｉＯ₂ 膜）との界面まで達していても、
サイズが小さい他のパターンでのエッチングを続行する
ために、プラズマ化された反応ガスの＋イオンが侵入す
ることになる。この際、高周波電力を基板電極に印加し
ている場合には、下地（例えばＳｉＯ₂ 膜）の＋イオン
によるチャージアップによって、侵入する＋イオンが反
発されて水平方向に移動して厚さ方向に垂直な方向にエ
ッチングは進行して、異方性が悪くなり、異常なエッチ
ング形状（以下、ノッチングという）がシリコン膜と絶
縁膜との界面に生じることになる。

【０００５】基板電極への高周波電力の印加によるプラ
ズマエッチング手法は、マスク及び下地（例えばＳｉＯ
₂ 膜）に対する選択比が良好であり、しかも、エッチン
グ速度が速くて有利な手法であるが、サイズが異なる複
数のパターンを同時にエッチングする場合には、上述し
たような問題点（サイズが大きいパターンでのノッチン
グの発生）が存在する。

【０００６】そこで、サイズが異なるシリコン膜の複数
のパターンを同時にエッチングする場合には、上述した
ようなノッチング発生という問題点を解消するために、
最初から低周波数の交流電力を基板電極に間欠的に印加
するプラズマエッチング手法も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような基板電極へ
の低周波電力の間欠的印加によるプラズマエッチング手
法では、高周波電力の印加による手法と比べて、ノッチ
ングは発生せず、異方性が高い良好なエッチング形状を
得ることはできる。しかしながら、高周波電力の印加に
よる手法に比して、エッチング速度が遅く、また、マス
ク及び下地（例えばＳｉＯ₂ 膜）に対する選択比も悪い
という問題点があり、更なる改善が望まれている。

【０００８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、基板電極への高周波電力の印加によるプラズマ
エッチング手法と基板電極への低周波電力の間欠的印加
によるプラズマエッチング手法とを高度に組み合わせる
ことにより、異方性が高い良好なエッチング形状と、速
いエッチング速度及び高い選択比とを両立することがで
きるシリコンの異方性エッチング方法及び装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るシリコン
の異方性エッチング方法は、交流電力の印加によってプ
ラズマを発生させ、絶縁体上にシリコン膜が形成されて
なる試料を載置する基板電極に交流電力を印加して前記
発生させたプラズマを引き込み、サイズが夫々に異なる
複数のパターンの前記シリコン膜にその厚さ方向の異方
性エッチングを行う方法において、第１周波数の交流電
力の前記基板電極への印加によってエッチングを行う第
１工程と、前記第１周波数より低い周波数である第２周
波数の交流電力の前記基板電極への間欠的印加によって
エッチングを行う第２工程とを有することを特徴とす
る。

【００１０】第１発明のシリコンの異方性エッチング方
法にあっては、サイズが異なる複数のパターンにおいて
シリコン膜をエッチングする際に、まず、初めの段階で
は、基板電極への高い周波数の交流電力の印加によって
引き込んだプラズマを用いてエッチングを行い、その
後、基板電極への低い周波数の交流電力の間欠的印加に
よって引き込んだプラズマを用いてエッチングを行う。
このようなエッチングプロセスを実行することにより、
高周波電力の印加によるプラズマエッチング手法の問題
点（上記ノッチングの発生）が起こらない初めの段階で
は、この高周波電力の印加によるプラズマエッチング手
法（第１工程）を行って、速いエッチング速度及び高い
選択比を得るようにし、その高周波電力の印加によるプ
ラズマエッチング手法の問題点が生じる後半の段階で
は、低周波電力の間欠的印加によるプラズマエッチング
手法（第２工程）を行って、良好なエッチング形状を得
るようにする。この結果、高周波電力の印加によるプラ
ズマエッチング手法及び低周波電力の間欠的印加による
プラズマエッチング手法の夫々の問題点を解消して、異
方性が高い良好なエッチング形状と、速いエッチング速
度及び高い選択比とを併せて実現することが可能とな
る。

【００１１】請求項２に係るシリコンの異方性エッチン
グ方法は、請求項１において、前記複数のパターンの中
で最もエッチング速度が速いパターンでのエッチングが
前記絶縁体との界面にまで進行した時点に基づいて、前
記第１工程から前記第２工程へ切り換えるようにしたこ
とを特徴とする。

【００１２】第２発明のシリコンの異方性エッチング方
法にあっては、第１工程（高周波電力の印加によるプラ
ズマエッチング手法）から第２工程（低周波電力の間欠
的印加によるプラズマエッチング手法）への切換えを、
エッチング対象の複数のパターンの中で最もエッチング
速度が速いパターンでのエッチングが絶縁体（下地）と
の界面にまで達した時点に鑑みて行う。言い換えると、
例えば、最もエッチング速度が速い被エッチングパター
ンでのエッチングが終了するまでは、第１工程にてエッ
チングを行い、そのパターンでのエッチングが終了した
後は、第２工程にてエッチングを行う。最もエッチング
速度が速いパターンでは、最初に所望のエッチングが終
了する。そして、高周波電力の印加によるプラズマエッ
チング手法をその後も継続した場合には、この最もエッ
チング速度が速いパターンで最初に高周波電力の印加に
よるプラズマエッチング手法の問題点（上記ノッチング
の発生）が起こってしまう。そこで、第２発明では、第
１工程から第２工程への切換えタイミングを上記のよう
に設定することにより、高周波電力の印加によるプラズ
マエッチング手法及び低周波電力の間欠的印加によるプ
ラズマエッチング手法の夫々の問題点を最も効率的に解
消して、異方性が高い良好なエッチング形状と、速いエ
ッチング速度及び高い選択比とを併せて実現することが
可能となる。

【００１３】請求項３に係るシリコンの異方性エッチン
グ装置は、交流電力の印加によってプラズマを発生さ
せ、絶縁体上にシリコン膜が形成されてなる試料を載置
する基板電極に交流電力を印加して前記発生させたプラ
ズマを引き込み、サイズが夫々に異なる複数のパターン
の前記シリコン膜にその厚さ方向の異方性エッチングを
行う装置において、第１周波数の交流電力を前記基板電
極に印加する第１印加手段と、前記第１周波数より低い
周波数である第２周波数の交流電力を前記基板電極に間
欠的に印加する第２印加手段と、前記複数のパターンの
中で最もエッチング速度が速いパターンでのエッチング
が前記絶縁体との界面にまで進行したエッチング終点を
検出する検出手段と、該検出手段での検出結果に基づい
て、前記第１印加手段から前記第２印加手段に切り換え
るように制御する制御手段とを備えることを特徴とす
る。

【００１４】第３発明のシリコンの異方性エッチング装
置では、例えば、最もエッチング速度が速いパターンで
のエッチング終点を検出手段にて検出するまでは、第１
工程（高周波電力の印加によるプラズマエッチング手
法）にてエッチングを行い、そのエッチング終点を検出
した後は、第２工程（低周波電力の間欠的印加によるプ
ラズマエッチング手法）にてエッチングを行うようにし
たので、第１工程から第２工程への最も有効的な切換え
のタイミングを容易に得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明
に係るシリコンの異方性エッチング方法を実施するため
の誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）装置の構成図である。
図１において、１は反応器であり、コイル３への通電に
よってプラズマを発生させる上方側のプラズマ発生室２
ａと、発生されたプラズマを引き込んで試料２０にプラ
ズマ処理を行う下方側の反応室２ｂとを有する。

【００１６】プラズマ発生室２ａは、セラミック製の中
空円筒の形状を有しており，その周面には同心状にコイ
ル３が囲繞されている。コイル３には、マッチングユニ
ット８を介して周波数１３．５６ＭＨｚの電源９が接続
されており、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）装置の稼動
時には、常時周波数１３．５６ＭＨｚの交流電力がコイ
ル３に印加される。また、プラズマ発生室２ａの上部壁
中央には、反応器１内へ反応ガス（ＳＦ₆ またはＣ₄ Ｆ
₈ ）を導入するガス導入管４が、貫通する態様で連結さ
れている。そして、コイル３への交流電力の印加によっ
て、プラズマ発生室２ａ内にて反応ガスのプラズマを発
生させるようになっている。

【００１７】反応室２ｂの側部壁には、図示しない排気
装置を接続した排気口５が開口されている。反応室２ｂ
の底部には、エッチング対象の試料２０を載置する基板
電極１６を有するプラテン６が配設されている。プラテ
ン６には、印加すべき交流電力の周波数を切り換えるた
めの切換器７が接続されている。切換器７には、高周波
マッチングユニット８ａを介して周波数１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電源９ａと、低周波マッチングユニット８ｂ
を介して周波数３８０ｋＨの低周波電源９ｂとが夫々接
続されており、切換器７の切換え処理に応じて、周波数
１３．５６ＭＨｚの高周波電力または周波数３８０ｋＨ
の低周波電力の何れかが、基板電極１６に印加されるよ
うになっている。なお、この切換器７での切換え処理
は、後述する終点検出器（ＥＰＤ：End Point Detecto
r）１０からの切換え信号に応じて制御される。そし
て、基板電極１６への交流電力の印加によって、プラズ
マ発生室２ａ内で発生されたプラズマが反応室２ｂ内に
引き込まれ、その引き込まれたプラズマにより試料２０
がエッチングされるようになっている。

【００１８】終点検出器１０は反応室２ｂの側部壁に設
置されており、反応器１内のプラズマ中のフッ素ラジカ
ルのピーク７０３ｎｍ付近及び２００ｎｍ〜８００ｎｍ
の複数のピークのエッチング中の変化をモニタして、複
数の被エッチングパターン夫々でのエッチング終点を検
出する。最初に１つの被エッチングパターン（最もサイ
ズが大きい被エッチングパターンが該当）でのエッチン
グ終点を検出した場合に、終点検出器１０は、切換え信
号を切換器７へ出力する。そして、この切換え信号に応
じて、基板電極１６に印加される交流電力の周波数が高
周波側（１３．５６ＭＨｚ）から低周波側（３８０ｋ
Ｈ）に切り換えられるようになっている。

【００１９】図２は、エッチング対象の試料２０の構成
図であり、試料２０は、絶縁体としてのＳｉＯ₂ 膜２１
上に単結晶のシリコン膜２２（厚さ：２０μｍ）を形成
して構成されている。

【００２０】このような構成の誘導結合型プラズマ（Ｉ
ＣＰ）装置を用いて、試料２０の所望パターンのシリコ
ン膜２２に異方性エッチングを施す場合、本発明の実施
の形態では、例えば、前述したようなＡＳＥ^TM手法（反
応ガスとしてＳＦ₆ を用いるエッチングステップと反応
ガスとしてＣ₄ Ｆ₈ を用いる堆積ステップとを繰り返す
手法）を利用する。

【００２１】本発明のシリコンの異方性エッチング方法
の具体例について説明する。図３は、このエッチング方
法における試料２０のエッチング形状の推移を示す図で
ある。以下の例では、図３（ａ）に示すように、シリコ
ン膜２２のパターンＡ（幅：２００μｍ）とパターンＢ
（幅：１０μｍ）とパターンＣ（幅：４μｍ）との３箇
所のパターンを、シリコン膜２２の厚さと同厚の深さ２
０μｍにわたって同時にエッチングすることとする。な
お、シリコン膜２２全体の表面積に対するエッチング対
象の面積の割合は２０％未満とする。

【００２２】まず、エッチング対象以外の領域のシリコ
ン膜２２の表面にマスク３１を形成した試料２０（図３
（ａ）参照）を、プラテン６に載置する。そして、切換
器７によって、高周波側の系を選択して第１工程（基板
電極１６への高周波電力の印加によるプラズマエッチン
グ手法）を開始する。この第１工程では、周波数１３．
５６ＭＨｚの交流電力をコイル３及び基板電極１６に印
加しながら、エッチングステップと堆積ステップとを交
互に繰り返して異方性エッチングを実行する。この際の
両ステップでの条件は、具体的には以下のようにする。 （エッチングステップ）導入する反応ガス：ＳＦ₆ ，ガ
ス流量：１４０ｓｃｃｍ，ガス圧力：１８ｍＴｏｒｒ
（＝２．４０Ｐａ），コイル３への印加電力：６００
Ｗ，基板電極１６への印加電力：１５Ｗ （堆積ステップ）導入する反応ガス：Ｃ₄ Ｆ₈ ，ガス流
量：９０ｓｃｃｍ，ガス圧力：１４ｍＴｏｒｒ（＝１．
８７Ｐａ），コイル３への印加電力：６００Ｗ，基板電
極１６への印加電力：０Ｗ

【００２３】このようなエッチングステップと堆積ステ
ップとの繰り返しによって、各パターンＡ，Ｂ，Ｃにお
いて異方性エッチングが進行する（図３（ｂ）参照）。
この際、サイズが最も大きいパターンＡではエッチング
速度が最も速いので最も急にエッチングが進み、サイズ
が最も小さいパターンＣでは最もゆっくりとエッチング
が進行する。エッチングの進行中において、終点検出器
１０は、プラズマ中のフッ素ラジカルのピーク７０３ｎ
ｍ付近及び２００ｎｍ〜８００ｎｍの複数のピークのエ
ッチング中の変化をモニタしており、そのモニタ結果に
基づいて、各パターンＡ，Ｂ，Ｃにおいてエッチングが
終了したか否かを判断している。

【００２４】そして、終点検出器１０が、パターンＡで
のエッチング終了を検出した場合（本例ではエッチング
開始から５００秒後）、切換え信号が終点検出器１０か
ら切換器７へ出力される。なお、この時点で、パターン
Ｂ，Ｃにあっては、下地のＳｉＯ₂ 膜２１まで夫々厚さ
ｔ_B ＝１．５μｍ，厚さｔ_C ＝３．５μｍの未エッチン
グ部分が残存している（図３（ｃ）参照）。

【００２５】切換え信号が入力された切換器７により、
低周波側の系に切換えられて、第２工程（基板電極１６
への低周波電力の間欠的印加によるプラズマエッチング
手法）を開始する。この第２工程では、周波数１３．５
６ＭＨｚの交流電力をコイル３に印加し、周波数３８０
ｋＨｚの交流電力を基板電極１６に間欠的に印加しなが
ら、エッチングステップと堆積ステップとを交互に繰り
返して異方性エッチングを実行する。この際の間欠的電
力印加パターンは、２ミリ秒のオン期間と９．４ミリ秒
のオフ期間とを周期的に繰り返す（パルス率１７．５
％）。なお、この際の両ステップでの条件は、上記第１
工程の場合と同様である。

【００２６】このような第２工程の実施により、残りの
パターンＢ，Ｃでのエッチングを完了する（図３（ｄ）
参照）。本例では、最小サイズであるパターンＣにおけ
る第２工程でのエッチング速度が約１．５μｍ／分であ
るため、オーバエッチング用の約６０秒を含めて、この
第２工程の処理時間を２００秒とする。よって、第１工
程及び第２工程を併せた全体の総エッチング時間は７０
０秒（１１分４０秒）である。

【００２７】次に、上述したような本発明例と従来例と
の対比について説明する。第１従来例として、上記本発
明例と同様の試料（エッチング対象のシリコン膜の厚
さ：２０μｍ）の３種のパターン（幅：２００μｍ，１
０μｍ，４μｍの３種）に対して、周波数１３．５６Ｍ
Ｈｚ（高周波数）の交流電力を最初から最後まで基板電
極１６に常時印加してエッチングを行った。また、第２
従来例として、上記本発明例と同様の試料の３種のパタ
ーンに対して、本発明例と同じパターン（パルス率１
７．５％）にて周波数３８０ｋＨｚの交流電力を最初か
ら最後まで基板電極１６に間欠的に印加してエッチング
を行った。このような第１従来例及び第２従来例と上述
したような本発明例とにおける幅４μｍのパターンにつ
いての特性結果（総エッチング時間，対ＳｉＯ₂ ・マス
ク選択比，ノッチング幅）を下記表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】なお、これらの第１，第２従来例でも、上
記本発明例と同様に、最もエッチング速度が速いパター
ンでのエッチング終点を検出するまでの時間と、それを
検出した後に最小サイズのパターンでのエッチング速度
（ｖ_etc ）及びそのパターンでの未エッチング厚さ
（ｔ）を用いて算出される時間（ｔ／ｖ_etc ）と、オー
バエッチング用の時間（６０秒）とを合計した時間が総
エッチング時間である。また、ノッチング幅は、エッチ
ング対象のシリコン膜と下地のＳｉＯ₂ 膜との界面にお
いて発生したノッチングの片側方向の長さを示す。

【００３０】本発明例では、第１従来例と比較してノッ
チングの発生を大幅に低減できており、第２従来例と同
じようにノッチングが殆ど発生していないこと、また、
本発明例では、第１従来例と同程度の短いエッチング時
間及び高い選択比を実現できており、この点で第２従来
例より大幅に改善できていることが、表１の結果から分
かる。このように本発明例では、第１，第２従来例の夫
々の問題点を解消できて、異方性が高い良好なエッチン
グ形状と、速いエッチング速度及び高い選択比とを併せ
て実現できている。

【００３１】なお、上述した例では、第２工程において
基板電極１６に間欠的に印加する交流電力の周波数を３
８０ｋＨｚとしたが、これは例示であり、２ＭＨｚ以下
の周波数であれば良い。以下、この理由について説明す
る。

【００３２】エッチング底面が下地酸化膜に到達後も高
周波数の交流電力を印加し続けた場合、＋電荷は重くて
この周波数に追従できずに自己バイアスにより基板電極
が−電位になっていて、プラズマ化された＋イオンがこ
の−電位に引きつけられて下地酸化膜表面に滞留してお
り、これに更にプラズマ化された＋イオンが侵入したと
きにその＋イオンが滞留している＋イオンにて反発され
て水平方向に移動する。この反発した＋イオンにて厚さ
方向に垂直な方向にエッチングが進行してノッチングが
発生する。低い周波数の交流電力を印加した場合には、
＋電荷もこの周波数に追従できるようになって、自己バ
イアスは生じず、これに起因するノッチングが低減され
る。このように＋電荷が追従できる周波数は２ＭＨｚ以
下である。

【００３３】更に、間欠的に電力印加をすることにより
下地酸化膜表面の＋イオンの消失効果を高め、同時に、
低周波数の電力供給に伴うイオンのエネルギの増大によ
る、選択比の低下、及び下地酸化膜でのイオンの跳ね返
りによる側壁保護膜の破壊（即ち、別原因によるノッチ
ング）も防ぐことができる。

【００３４】従って、第２工程において基板電極に間欠
的に印加する交流電力の周波数を２ＭＨｚ以下とするこ
とにより、ノッチングの発生の抑制及び選択比の向上の
効果を奏することができる。本発明者等は、この周波数
を８００ｋＨｚとして上記本発明例と同様のエッチング
処理を行った場合に、ノッチングが殆ど発生しなかった
ことを確認している。

【００３５】なお、上述した例では、最もエッチング速
度が速いパターンＡのエッチング終点を終点検出器１０
にて検出したタイミングに同期して、第１工程から第２
工程への切換えを行うようにしたが、終点検出器１０の
検出誤差を考慮して、その終点検出タイミングから所定
時間後に第１工程から第２工程へ切り換えるようにして
も良いことは勿論である。

【００３６】なお、上述した例では、良好な異方性を実
現すべく、エッチングステップと堆積ステップとを交互
に繰り返して異方性エッチングを行う場合について説明
したが、堆積ステップは行わずにエッチングステップの
みで異方性エッチングを実行するような場合にも本発明
は適用できる。

【００３７】また、上述した例では、誘導結合型プラズ
マ（ＩＣＰ）装置に適用する場合について説明したが、
交流電力の印加によって発生させたプラズマを用いて試
料に異方性エッチングを施す他のタイプのプラズマ装置
にも本発明が適用可能であることは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述した如く、第１発明のシリコン
の異方性エッチング方法では、初めの段階では、高い周
波数の交流電力の印加によって引き込んだプラズマを用
いたエッチング（第１工程）を行い、その後、低い周波
数の交流電力の間欠的印加によって引き込んだプラズマ
を用いたエッチング（第２工程）を行うようにしたの
で、高周波電力の印加によるプラズマエッチング手法及
び低周波電力の間欠的印加によるプラズマエッチング手
法の夫々の問題点を解消できて、後者の手法の利点であ
る異方性が高い良好なエッチング形状と、前者の手法の
利点である速いエッチング速度及び高い選択比とを両立
して実現することができる。

【００３９】第２発明のシリコンの異方性エッチング方
法では、エッチング対象の複数のパターンの中で最もエ
ッチング速度が速いパターンでのエッチングが絶縁体
（下地）との界面にまで達したタイミングに基づいて、
第１工程（高周波電力の印加によるプラズマエッチング
手法）から第２工程（低周波電力の間欠的印加によるプ
ラズマエッチング手法）へ切り換えるようにしたので、
つまり、例えば最もサイズが大きいパターンでのエッチ
ングが終了する時点までは、第１工程にてエッチングを
行い、そのエッチング終点を検出した後は、第２工程に
てエッチングを行うようにしたので、高周波電力の印加
によるプラズマエッチング手法及び低周波電力の間欠的
印加によるプラズマエッチング手法の夫々の問題点を最
も効率良く解消でき、異方性が高い良好なエッチング形
状と、速いエッチング速度及び高い選択比とを両立して
実現することができる。

【００４０】第３発明のシリコンの異方性エッチング装
置では、第１工程（高周波電力の印加によるプラズマエ
ッチング手法）から第２工程（低周波電力の間欠的印加
によるプラズマエッチング手法）への切換えを、エッチ
ング対象の複数のパターンの中で最もエッチング速度が
速いパターンでのエッチングが絶縁体（下地）との界面
にまで達したエッチング終点を検出手段にて検出したタ
イミングに基づいて実施するようにしたので、第１工程
から第２工程への最も有効的な切換えのタイミングを容
易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシリコンの異方性エッチング方法
を実施するための誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）装置の
構成図である。

【図２】エッチング対象の試料の構成図である。

【図３】本発明のシリコンの異方性エッチング方法にお
ける試料のエッチング形状の推移を示す図である。

【符号の説明】

１ 反応器 ２ａ プラズマ発生室 ２ｂ 反応室 ３ コイル ４ ガス導入管 ５ 排気口 ６ プラテン ７ 切換器 ８ マッチングユニット ８ａ 高周波マッチングユニット ８ｂ 低周波マッチングユニット ９ａ 電源 ９ａ 高周波電源 ９ｂ 低周波電源 １０ 終点検出器 １６ 基板電極 ２０ 試料 ２１ シリコン膜 ２２ ＳｉＯ₂ 膜

フロントページの続き (72)発明者 笠井 一夫 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F004 AA05 AA16 BA20 BB13 BB18 CA03 CA09 DB01 DB02 EA23 EB04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電力の印加によってプラズマを発生
   させ、絶縁体上にシリコン膜が形成されてなる試料を載
   置する基板電極に交流電力を印加して前記発生させたプ
   ラズマを引き込み、サイズが夫々に異なる複数のパター
   ンの前記シリコン膜にその厚さ方向の異方性エッチング
   を行う方法において、第１周波数の交流電力の前記基板
   電極への印加によってエッチングを行う第１工程と、前
   記第１周波数より低い周波数である第２周波数の交流電
   力の前記基板電極への間欠的印加によってエッチングを
   行う第２工程とを有することを特徴とするシリコンの異
   方性エッチング方法。
2. 【請求項２】 前記複数のパターンの中で最もエッチン
   グ速度が速いパターンでのエッチングが前記絶縁体との
   界面にまで進行した時点に基づいて、前記第１工程から
   前記第２工程へ切り換えるようにした請求項１記載のシ
   リコンの異方性エッチング方法。
3. 【請求項３】 交流電力の印加によってプラズマを発生
   させ、絶縁体上にシリコン膜が形成されてなる試料を載
   置する基板電極に交流電力を印加して前記発生させたプ
   ラズマを引き込み、サイズが夫々に異なる複数のパター
   ンの前記シリコン膜にその厚さ方向の異方性エッチング
   を行う装置において、第１周波数の交流電力を前記基板
   電極に印加する第１印加手段と、前記第１周波数より低
   い周波数である第２周波数の交流電力を前記基板電極に
   間欠的に印加する第２印加手段と、前記複数のパターン
   の中で最もエッチング速度が速いパターンでのエッチン
   グが前記絶縁体との界面にまで進行したエッチング終点
   を検出する検出手段と、該検出手段での検出結果に基づ
   いて、前記第１印加手段から前記第２印加手段に切り換
   えるように制御する制御手段とを備えることを特徴とす
   るシリコンの異方性エッチング装置。