JP2006503425A - 基板に構造を異方性エッチングするためのプラズマ装置及び方法 - Google Patents

Abstract

エッチングチャンバー（１２）中に配置された基板（２１）に構造を、殊にシリコン基板にエッチングマスクによって定義された基板の構造を、プラズマ（２２）を用いて異方性エッチングするための方法及びプラズマ装置（５）が提案される。これに関して、エッチングチャンバー（１２）に少なくとも一時的にエッチングガス及び少なくとも一時的にパッシベートガスが供給され、この場合エッチングチャンバー（１２）へのパッシベートガスの供給は０．０５秒〜１秒のパッシベートガスサイクルの時間的な長さで周期的に行われる。プラズマ装置（５）の場合には、これに関して基板（２１）に対して作用するプラズマ（２２）を発生させることが可能なプラズマ供給源（１９）の他に、エッチングチャンバー（１２）へのエッチングガスの少なくとも一時的な供給及びパッシベートガスの少なくとも一時的な供給のための手段（１７、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０）が設けられていて、前記手段はパッシベートガスがエッチングチャンバー（１２）へ周期的に供給可能なように構成されていて、この場合パッシベートガスサイクルは０．０５秒〜１秒の時間的な長さを有する。

Description

本発明は独立請求項の前提部記載の、シリコン基板に構造を、殊にエッチングマスクによって定義された構造を、プラズマを用いて異方性エッチングするためのプラズマ装置及び方法に関する。

先行技術
ＤＥ４２４１０４５ Ｃ１からシリコンの高率プラズマエッチングのため方法が公知であり、この場合交互にエッチングされ、及びエッチングされた構造の側壁にテフロン性のポリマーが堆積され、前記ポリマーは側壁をその後に引き続くエッチング工程の場合にエッチングの攻撃から保護する。エッチングガスとしてはプラズマ中でフルオロラジカルを提供するガス、例えばＳＦ_６、ＮＦ_３又はＣｌＦ_３が使用される。パッシベートガスとしてはプラズマ中でテフロンを形成するモノマーを提供するガス、例えばＣ_４Ｆ_８又はＣ_３Ｆ_６が使用される。この方法は、優れた、構造の精確さ及び単純なマスク材料、例えばフォトレジスト又はＳｉＯ_２に対する選択性で、２０μｍ／分までのエッチング率を可能にする。

ＤＥ４２４１０４５ Ｃ１に従った方法の場合には、可能な限り高いエッチング率を達成するために、比較的短い堆積工程又はパッシベートガス工程、及びより長く持続するエッチング工程が使用される。大抵は、誘導結合プラズマ供給源と関連した方法が使用され、この場合そのつど３〜５秒のパッシベートガス工程及びそのつど１０〜１２秒のエッチング工程期間が互いに交代する。より短いパッシベートガス工程の場合には、これらを必要な精確さで非常に多くのサイクルにわたって再現することはより難しくなる。

本発明の課題は、殊に基板としてのシリコンの異方性エッチングの場合に、同時に更に高い断面形状制御及び殊に更に高いマスク選択性で、先行技術に対してより高いエッチング率が達成されることが可能なプラズマ装置及び方法を提供することである。

本発明の利点
本発明による方法及び本発明によるプラズマ装置は殊に基板としてのシリコンの異方性エッチングの場合に、同時に高い断面形状制御及び殊に更に高いマスク選択性で、先行技術に対してより高いエッチング率の利点を有する。

殊に有利には、パッシベートガスサイクルのより短いサイクル時間で、達成可能なエッチング率及び構造の精確さがよりいっそう良好になり、従って本発明によって使用された非常に短いパッシベートガスサイクルの場合には、パッシベートガスの使用による中断又はパッシベート工程をもはや全く必要とせずに中断されることなくエッチングされるという“最適”工程に近づけられる。他方ではそのような“最適”工程は異方性エッチングの代わりに、望ましくない等方性エッチングに導いてしまうものであったが、本発明による工程は短いパッシベートガスサイクルにも関わらず更に構造の異方性エッチングを可能にする。

本発明によるプラズマ装置及び本発明による方法は従ってエッチングの異方性及び高い断面形状制御及びマスク選択性を維持して、“最適工程”に大幅に近づけることを可能にする。

本発明によるプラズマ装置の場合には更に有利には、本発明によるプラズマ装置が、例えば誘導結合プラズマ供給源を有する、通常のプラズマ装置に基づいて組み立てられてもよく、従って大幅な装置投資は必要でないか又は既にあるプラズマ装置がより多大な出費なしに相応して増備されてもよい。

本発明の有利な実施態様は引用形式請求項において挙げられた手段から生じる。

従って殊に有利には、本発明による方法は簡単に、ＤＥ４２４１０４５ Ｃ１の方法に従ったシリコンの異方性エッチングのための方法の修正によって実現されるか又はこれらの中に統合されてもよく、この場合そこでもほぼ中断のないプラズマエッチングが達成可能で、前記プラズマエッチングは殊に良好な構造精確さ及び最小限のアンダーカット又は壁面粗さで、殊に高いエッチング率において優れている。

ＤＥ４２４１０４５ Ｃ１に従った方法に基づいた方法の場合に、パッシベートガスとして可能な限り強力にパッシベートする、テフロンを形成するモノマーを提供するパッシベートガスが使用される場合が更に有利である。Ｃ_４Ｆ_８又はＣ_３Ｆ_６の他に、それに加えて、特によりいっそう低いフッ素対炭化水素比を有するフッ素化炭化水素、例えばＣ_４Ｆ_６（ヘキサフルオロ−１，３−ブタジエン）又はＣ_５Ｆ_８（オクタフルオロ−１，３−ペンタジエン）並びに、あまり有利でないＣ_２Ｈ_２Ｆ_２（ジフルオロエチレン）も適する。特に有利には特に効率的にポリマーを形成するＣ_４Ｆ_６である。これらのガスはＣ_４Ｆ_８又はＣ_３Ｆ_６に対して有利に減少されたガス流又は減少された物質量で、パッシベート工程の間に緩衝タンクから取り出されてもよい。

更に使用可能なガス、Ｃ_４Ｆ_８又はＣ_３Ｆ_６の他に、パッシベートガスＣ_４Ｆ_６及びＣ_５Ｆ_８の場合には全体として有利により早いポリマー堆積が、その他は同等のプラズマ特性であるプラズマから生じ、この場合堆積されたポリマーはその上、より密で、及びこれらのガスの低いフッ素対炭化水素比のおかげで明らかにより強力に架橋もしている。その上、前記ポリマーはより高い炭素含有量によってエッチング攻撃に対してより抵抗性がある。

例えばＤＥ４２４１０４５ Ｃ１の方法に従ったシリコンの異方性エッチングの場合、保護膜としての側壁ポリマー膜の形成の効率及びその抵抗性は、次のエッチング工程において、エッチング工程において提供可能なフルオロラジカル濃度と並んで工程のパフォーマンスのための重要な役割を果たすので、そこから直接的に著しい改良の可能性が生じる。

殊に、ＤＥ４２４１０４５ Ｃ１に従った工程の場合の、密度、架橋、より高い炭素含有量及びエッチング攻撃に対するより高まった抵抗性に関する、パッシベート工程において側壁膜として堆積されたポリマーの改良された特性は、１秒よりも明らかに短い、例えば１００ｍｓ〜５００ｍｓの著しくより短いパッシベートガスサイクル時間及び更に約１秒から２０秒〜３０秒の比較的明らかにより長くなったエッチングガスサイクル時間をも可能にし、即ち、エッチング時間対パッシベート時間の比は、明らかにエッチング時間に有利なことに今や１０：１〜３０：１又はそれ以上の値に延長される。総工程時間に関するエッチング工程のより高い時間的なウェイトは直接的に、相応して、より高いエッチング率を生じる。

より高いエッチング率の観点における更なる機構は、そのより強力な架橋及び従って攻撃に対するそのより高い抵抗性の側壁ポリマー膜の、説明されたより大きな炭素含有量から生じる。

非常に短いパッシベートガスサイクル時間及び有利に使用されるパッシベートガスＣ_４Ｆ_６又はＣ_５Ｆ_８、又はＣ_２Ｆ_２Ｆ_２によって、パッシベートガスＣ_４Ｆ_８又はＣ_３Ｆ_６と比較してまず第１に全体でより少ない側壁ポリマー材料は、それ自体等方性エッチング工程の間に再び除去され、前方へ進み、及びちょうどエッチング工程によって現れる形成された構造又は形成された溝の側壁の深部に再堆積され、他方では形成されたテフロン性側壁ポリマー膜のより高い抵抗性のおかげで、やはり十分な局所的なパッシベート作用、及びエッチング工程の、それに伴う局所的な異方性が達成される。従って、より少ないフッ素は最終的にエッチング工程の間に、イオンによって追い出され輸送されたポリマー材料又はパッシベートガス成分との相互作用によって失われる。フルオロラジカルは遊離した外部のＣ結合よりも、内部のＣ−Ｃ結合を攻撃することがより少ないので、達成されたより強いＣ−Ｃ架橋はこの場合同様に役立つ。これらは又、最終的に総エッチング工程の効率を高める。

側壁ポリマーの動力学は公知には、遊離のフルオロラジカルの、正味の使用する量に対して大きな影響を有する。パッシベートサイクル期間又はパッシベートガスサイクル時間と比較して、より長い許容しうるエッチングサイクル期間又はエッチングガスサイクル時間と共に、より高い、シリコンに対して作用するフルオロラジカル濃度は従って、達成可能なエッチング率を著しく上昇させる。

使用されたマスクに対して堆積するパッシベート層は説明された機構によって同様に、先行技術に従った場合よりもより抵抗性があり、従ってエッチング工程の間、基板マスキング、即ち有利にはシリコンウェハのマスキングは、殊にフォトレジストマスキングの場合に殊に効果的にパッシベートされることで、マスク選択性は最後に有利に改良される。

図面
本発明は図面に基づいて、及び以下の記載において詳細に説明される。図１は一番目の実施例の枠内のプラズマ装置の原理を示すスケッチ、及び図２は二番目の実施例の枠内の、改良されたガス供給制御装置を有する図１からの抜粋を示す。

実施例
図１はエッチングチャンバー１２及びプラズマ供給源１９を有するプラズマ装置５を示し、例えばこれはＤＥ１００５１８３１ Ａ１から一般に公知である。殊にプラズマ供給源１９の下方に、２つの、運転の際に対になって、電流が逆方向に流れるコイル（上のコイル１４及び下のコイル１３）並びに例えば“スペーサー”又はディスタンスリングによって調整されるドリフトゾーンを有するイオンディスクリミネーターが、プラズマ供給源１９の範囲内においてエッチングチャンバー１２中で発生させられたプラズマ２２の、基板２１、例えばシリコンウェハ（これは有利には基板電極２０の上にある）に向けた拡散のためにある。基板電極２０は更に第１のインピーダンス整合装置１１（第１の“マッチングボックス”）を介して基板バイアス発生装置１０に接続している。プラズマ供給源１９は有利にはコイル１８を有する誘導結合プラズマ供給源であり、前記プラズマ供給源１９は２番目のインピーダンス整合装置（第２の“マッチングボックス”）を介してコイル発生装置１５と接続している。最後にエッチングチャンバーは性能のよい、図１に単に概略のみ示されたポンプ装置３１を有し、前記ポンプ装置３１によってエッチングチャンバー１２は真空にすることが可能である。プラズマ装置５の構造及び運転のための更なる詳細はまず第１にＤＥ１００５１８３１ Ａ１が参照される。

ＤＥ１００５１８３１ Ａ１に従ったプラズマ装置とは異なり、本発明によるプラズマ装置５はエッチングチャンバー１２の改良されたガス供給装置３２を有する。これに関して可能な限り短い、特に２０ｃｍより長くない供給導管２３が設けられていて、前記供給導管２３はエッチングチャンバー１２へ開口し、及び前記供給導管２３はエッチングガス導管２６及び、これとは別の又は独立したパッシベートガス導管２５と接続している。更に供給導管２３へのエッチングガス導管２６の接続部の前方にエッチングガス弁２７が、及び供給導管２３へのパッシベートガス導管２５の接続部の前方にパッシベートガス弁２８が設けられている。最後にパッシベートガス導管２５にパッシベートガス弁２８の前に緩衝タンク２４が接続されている。その他にエッチングガス導管２６にもエッチングガス弁２７の前に図１においては図示されてない緩衝タンクが設けられていてもよく、前記緩衝タンクはパッシベートガスサイクルの間に、即ち閉じられたエッチングガス弁２７の場合に、エッチングガス流を緩衝する。

有利には弁２７、２８は可能な限りエッチングチャンバー１２の近くに配置されていて、即ち弁２７、２８に引き続くガス導管は可能な限り短い。更に緩衝タンク２４もまたパッシベートガス弁２８のすぐ前に配置されていることが好ましい。その他に、エッチングガス導管２６及びパッシベートガス導管２５が直接的に２つの取り付けられた入口開口部によってエッチングチャンバー１２中へ開口する場合には、供給導管２３も又全く使用しなくてもよい。この場合には弁２７、２８は有利にはそのつどエッチングチャンバー１２のこれらの入口開口部のすぐ前にある。

図１には最後に、有利にはプログラム可能な制御ユニット１７が設けられていて、これによって弁２７、２８は制御可能である。それに加えて、２つの、図１には図示されていないマスフローコントローラーが設けられていて、前記マスフローコントローラーは弁２７又は２８の前に配置されていて、エッチングガス導管２６又はパッシベートガス導管２５に取り付けられているか又はこれらの中に組み入れられている。制御ユニット１７は有利にはこれらのマスフローコントローラーとも接続していて、例えばこれは図２において２番目の実施例の枠内において説明される。ここでは、エッチングガス導管２６に第１のマスフローコントローラー２９及びパッシベートガス導管２７に第２のマスフローコントローラー３０が取り付けられていて、前記のマスフローコントローラー２９，３０は有利にはやはりエッチングチャンバー１２の可能な限り近くに配置されている。また、マスフローコントローラー２９、３０はエッチングチャンバー１２から離れた、例えばいわゆる“ガスボックス”の中に配置することも可能である。

制御ユニット１７は有利には、プラズマ装置５の工程進行制御の中へハードウェアコンポネントとして組み入れられるか、又は工程進行制御、即ち殊にソフトウェアコードの一部の一部である。

緩衝タンク２４は有利には０．１リットル〜１リットル、例えば０．５リットルの体積を有し、及び殊に有利には電解研磨された内壁を有する特殊鋼から作り上げられている。エッチングガス弁２７の前にエッチングガス導管２６に同様に緩衝タンクが設けられている場合には、これらは有利には同じように作り上げられている。

エッチングガス弁２７はプラズマ装置５の運転の場合に、“通常開いている”弁として解釈されている一方で、パッシベートガス弁２８は“通常閉じている”弁として解釈されている。弁２７、２８は説明されたように、可能な限り直接的にエッチングチャンバー１２中へ開口し、この場合エッチングガス弁２７及びパッシベートガス弁２８の出口のために、可能な限り広い断面及び最大で２０ｃｍの長さを有する自身の短いガス導管か、又は同様に可能な限り広い断面を有する共通の短い供給導管２３のどちらか一方が設けられている。緩衝タンク２４からパッシベートガス弁２８への接続もまた２０ｃｍよりも短い長さを有し、及び可能な限り広い断面で作り上げられていることが好ましい。その他にエッチングガス弁２７及びパッシベートガス弁２８は１つの切り替え弁に統一されることが可能で大抵は有利でもあり、前記切り替え弁は静止状態においてはエッチングガス導管２７を、活性化状態においてはパッシベートガス導管２５をエッチングチャンバー１２へとつなぐ。これにより単純な方法で導管２５、２７のための開口操作及び閉口操作の完璧な同期が生じる。

プラズマ装置５によりシリコン、即ち基板２１に、エッチングマスクによって側面で精確に定義された構造の異方性エッチングがＤＥ４１４２０４５ Ｃ１に従って行われ、この場合パッシベートガスとして有利にはＣ_４Ｆ_６が使用される。これに関して弁２７、２８は交互に開閉する。有利にはパッシベートガス弁２８、及び殊に有利にはエッチングガス弁２９もまた素早く切り替わる、例えば電磁弁で、これは例えば直接２４Ｖシグナルによってトリガーされてもよく、数十ミリ秒の範囲の切り替え時間を有する。この場合２４Ｖを印加した場合には、エッチングガス弁２８は閉じ、エッチングガス導管２６中に流れたエッチングガスをエッチングチャンバー１２から遮断する一方で、パッシベートガス弁２８は開いて、パッシベートガス導管２５中に流れたパッシベートガスをエッチングチャンバー１２中へと開放する。相応して、切り替え弁は印加された２４Ｖの場合にエッチングチャンバーをエッチングガスからパッシベートガスに、即ち緩衝タンク２４に切り替える。また弁２７、２８のために電気的な前制御弁を有する空気式弁も考慮でき、この場合しかし、よりゆっくりとした反応を甘受しなくてはならない。

プラズマ装置５の運転の場合にはＤＥ４２４１０４５ Ｃ１に従ったエッチング方法の枠内で例えば、ＳＦ_６３００〜１０００ｓｃｃｍ、特にＳＦ_６５００ｓｃｃｍのエッチングガス流、及びＣ_４Ｆ_６１０〜５００ｓｃｃｍ、特にＣ_４Ｆ_６５０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍ＝ｃｍ^３／分 常圧で）のパッシベートガス流が使用される。誘導性のプラズマ供給源１９で使用された出力は２０００ワット〜５５００ワットである。

エッチングガス導管２６又はパッシベートガス導管に取り付けられたマスフローコントローラー２９、３０は第１の方法の実施態様においてそのつど確実なガス流に調節され、例えばＳＦ_６５００ｓｃｃｍ及びＣ_４Ｆ_６１００ｓｃｃｍである。エッチングガスＳＦ_６はまず第１に開かれた弁２７を介してエッチングチャンバー１２中へと流れ込む一方で、パッシベートガスＣ_４Ｆ_６はまず第１に緩衝タンク２４を満たし、閉じられた弁２８によってエッチングチャンバー１２中への流入は妨げられる。例えば５秒後に、次いで制御ユニット１７によって短いインパルスが両方の弁２７、２８に付与され、従って弁２７は閉じ、０．０５秒〜１秒、特に０．１秒〜０．５秒の短い時間の間、エッチングチャンバー１２へのエッチングガスの更なる流入を遮断する一方で、パッシベートガス弁２８はこれらの時間の間開き、エッチングチャンバー１２へのパッシベートガスの通り道を開放し、従って緩衝タンク２４はほぼすぐにエッチングチャンバー１２へ向かって空になる。更なる５秒後、説明された切り替えセットが繰り返されるまで、０．０５秒〜１秒、例えば０．３秒のあらかじめ選択されたサイクル時間の進行の後で、次に制御ユニット１７からの相応する電気的なシグナルによって弁２７は再び開かれ、相応して弁２８は再び閉じられ、即ちエッチングガスは再びエッチングチャンバー１２中へ流れ込み、パッシベートガスは再び緩衝タンク２４を満たす。パッシベートガスサイクルの間の時間的な間隔として、即ち、エッチングガスサイクルの時間的な期間としては、１秒〜１５秒、特に２秒〜７秒に調節される。

全体で、これらの方法ではるかに圧倒的な時間はエッチングされ、エッチングの進行は非常に短いパッシベートガスサイクルの間のみ中断され、プラズマ供給源１９にパッシベートガスの大量流入が供給され、従ってテフロンパッシベーションの薄い膜は全てのエッチングされた構造を覆い、必要な側壁パッシベーションは次のエッチング工程のためにも準備される。

前述の説明された方法の使用においてマスフローコントローラー２９、３０は連続的に運転する。エッチングガス流にとっては、エッチングチャンバー１２への入口の短時間の遮断はこの場合意味はなく、又は必要のある場合にはエッチングガスのための説明された付加的な緩衝タンクによって受け止められる。パッシベートガスは第２のマスフローコントローラー３０から緩衝タンク２４へと通過して流れ、前記緩衝タンクは定期的に非常に短いパッシベートガスサイクルの間にエッチングチャンバー１２へと空にされる。この点では緩衝タンク２４中にパッシベートガス弁２８の開口の前に蓄積されたパッシベートガスの量が従って、エッチング工程において導入される側壁パッシベーションに関する量を決定する。個々のパッシベートガスサイクルの間の時間的な間隔ｔ_１（これは説明された方法の使用においてはエッチングサイクル又はエッチングガスサイクルの時間的な長さと同意である）では、パッシベートガスの、緩衝タンク２４中に蓄積された物質量は、ガス流とこれらの時間ｔ_１からの積に等しい。

他の２番目の方法の使用においては２番目のマスフローコントローラー３０は制御ユニット１７を介して図２に従って付加的に弁２７、２８の制御によって同期してサイクルされる。これによって、パッシベートガスサイクルの間にエッチングチャンバー１２へ行き着くパッシベートガスの物質量は直接的に、エッチング工程期間に相応するパッシベートガスサイクルの時間的な間隔によって計測され、従ってエッチング工程期間又はエッチングガスサイクル時間のそれぞれの変更もまた緩衝タンク２４中に蓄積されたパッシベートガス量の変更に導くという難点又は不利な点は回避される。

例えばパッシベートガスサイクルの間の時間的な間隔、即ちエッチング工程期間が半分にされた場合には、相応して緩衝タンク２４がパッシベートガスによって満たされる時間の期間もまた半分にされる。これらの半分の充填時間を修正するためには、従って工程プログラムにおいて制御ユニット１７によって２番目のマスフローコントローラー３０から提供されるべきパッシベートガス流は２倍されなければならない。

エッチング工程期間又はエッチングガスサイクル時間ｔ_２と、個々のパッシベートガスサイクルの時間的な間隔ｔ_１との、個々のケースに対して比較的費用のかかる工程の適合に導くこれらのカップリングは有利には、第２のマスフローコントローラー３０が制御ユニット１７によってタンク充填時間ｔ_Ｌの間だけアクティブに切り替えられることによって妨げられ、前記タンク充填時間はエッチング工程期間ｔ_２よりも短い。これに関して、エッチングチャンバー１２へのエッチングガス流の再導入後に第２のマスフローコントローラー３０は時間間隔ｔ_２−ｔ_Ｌの間スイッチを消され、即ち要求されたパッシベートガス流はこれらの時間の間０に定められる。まずエッチング工程の開始の後の待機時間ｔ_２−ｔ_Ｌの進行の後、それから再び次のパッシベートガスサイクルの終了まで又は次のエッチングガスサイクルの開始まで、第２のマスフローコントローラー３０は設定したガス流に定められる。この場合例えばｔ_２＝５秒、ｔ_Ｌ＝２秒及び２００ｓｃｃｍまでのパッシベートガス流が選択される。

これらの方法の使用もやはりまだ、パッシベートガスサイクルの間に緩衝タンク２４の中身のみがエッチングチャンバー１２中へ流入するだけではなく、まだ少ないパッシベートガス量もパッシベートガスサイクルの間に第２のマスフローコントローラー３０から補充されるという欠点を示す。つまり、パッシベートガスサイクルは短くこの量は相応して少ないが、従ってパッシベートガス弁２８の反応挙動は工程に伝達される。

３番目の方法の実施態様において従って第２のマスフローコントローラー３０は制御ユニット１７によって、パッシベートガス流は第１にパッシベートガス弁２８の閉鎖の後にその設定値に高度に調節され、そこでタンク充填時間ｔ_Ｌ（これはエッチング工程期間ｔ_２又はパッシベートガスサイクルｔ_１の間の時間よりも短い）にわたって、そこにとどまり、ｔ_Ｌの進行の後ではあるがｔ_２又はｔ_１の残りの時間の間０に再び調節される。この場合ｔ_Ｌは常にｔ_１又はｔ_２よりも小さい。緩衝タンク２４中には従って、パッシベートガス弁２８が短く開き、蓄積されたパッシベートガス量がエッチングチャンバー１２中へあふれることが可能になるまで、時間間隔ｔ_Ｌの間に流れ込んだパッシベートガス量は閉じこめられたままである。これらの時間の間、更に第２のマスフローコントローラー３０はまた０に調節されていて、従ってパッシベートガスは補充されない。パッシベートガスに関する供給された物質量はこの方法の使用の場合殊に正確に調節可能でパッシベートガス弁２８の切り替え挙動に依存せずに決定されていて、これは工程の調節を容易にする。

４番目の方法の実施態様において、説明された方法の実施態様の一つに由来して、エッチング工程期間ｔ_２、タンク充填時間ｔ_Ｌ、エッチングガス流、パッシベートガス流又は基板電極２０によって基板２０に印加された基板バイアス出力の少なくとも一つのパラメーターが時間の関数として、工程が第１にパッシベーションに関する高い割合によって開始され、工程の間に堆積されたポリマーに関する量は連続的に又は不連続な工程において減少されるように変化される。

説明された方法はそれ自体指定のプラズマ供給源１９の詳細とは独立していても、指定の使用条件は考慮されなくてはならない。従って、突然にガスの相当な物質量が他のガスの代わりにプラズマ供給源１９に流れ込んだ場合のガスパルス運転は、その中にガスの種類及びその電気陰性度に関しても突然の圧力上昇及び変化したプラズマ条件を結果として伴う。

ＤＥ４２４１０４５ Ｃ１に従った方法のためには他方では、プラズマ２２は常に安定のままであり、第２のインピーダンス整合装置１６によって常に良好に“マッチ”していて、即ち可能な限り消えたり点滅したりしないことが重要である。これには工程の不安定さに対して許容性のプラズマ供給源１９を必要とする。この点に関しては有利には３０００ワット〜５５００ワットの高く印加された高周波出力を有する、殊に誘導結合プラズマ供給源１９及び５ｃｍ〜２０ｃｍだけの、殊に９ｃｍ〜１５ｃｍの可能な限り小さい内径を有するエッチングチャンバーが使用される。面積あたりの出力はプラズマ供給源１９の範囲内で又は基板２１の場所においてこの方法により一桁以上だけ、５ワット／ｃｍ^２より高い、殊に２０ワット／ｃｍ^２〜３０ワット／ｃｍ^２の値にまで上昇される。そのようなプラズマ２２は工程パラメーターの不安定さに対して殊に許容性である。

基板２１の表面上のエッチング結果の均一性をこの場合より小さくされたエッチングチャンバー１２にもかかわらず損なわないためには、ＤＥ１００５１８３１ Ａ１において記載された磁気イオンディスクリミネーターをプラズマ装置５にドリフトゾーンとの組み合わせで使用することが非常に有利である。それによって、一方ではプラズマ２２からプラズマ供給源１９を経て基板２１へと向かう中性のラジカルの分布が均質化される間に、磁気イオンディスクリミネーターが基板２１へのイオン流の均質化又は集束、及び電子の反射をもたらす。その上、下のコイル１３及び上のコイル１４によって発生された磁場はプラズマ供給源１９自体にも入り込み、そこでプラズマ２２中の上昇した電子密度をもたらし、これは相応して、本質的なガスパラメーター、例えば圧力、ガス流、ガスの種類及び電気陰性度の大きな変化に対してより丈夫に及びより許容性になる。

また前記に説明された方法の実施態様に対して最後に弁の使用も試され、前記弁はエッチングガス及びパッシベートガスの供給を交互にエッチングチャンバー１２と補助ポンプへの図１に図示されていないバイパス導管との間に切り替える。これはつまり、そうすればもはやマスフローコントローラー２９、３０の制御速度だけではなく、弁の閉鎖時間もサイクル時間を決定しているので、同様に所望のより短いサイクル時間を可能にする。この方法はしかし、高価な工程ガスの著しい割合は使用されないで失われ、排気ガスとして運び去られなくてはならないという欠点を有する。これは特にパッシベートガスに当てはまり、前記パッシベートガスは、可能な限り短い時間のみであるが、そのためにはしかし有利には相応して巨大なガス流でエッチングチャンバー１２に供給されなくてはならず、かつ、前記パッシベートガスは残りの時間の間、即ちエッチング工程期間又は次のエッチングガスサイクルの間使用されずにバイパス導管を介して流される。この方法は従って可能ではあるが比較的不経済である。

図１は一番目の実施例の枠内のプラズマ装置の原理を示すスケッチを示す。 図２は二番目の実施例の枠内の、改良されたガス供給制御装置を有する図１からの抜粋を示す。

Claims (20)

1. エッチングチャンバー（１２）中に配置された基板（２１）に構造を、殊にシリコン基板にエッチングマスクによって定義された構造を、プラズマ（２２）を用いて異方性エッチングする際に、少なくとも一時的にエッチングガス及び少なくとも一時的にパッシベートガスを使用する方法において、パッシベートガスはエッチングチャンバー（１２）に周期的に供給され、この場合パッシベートガスサイクルは０．０５秒〜１秒の時間的な長さを有することを特徴とする、異方性エッチングするための方法。
2. それぞれのパッシベートガスサイクルは殊に０．１秒〜０．５秒の同一の時間的な長さを有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. エッチングガスもまたエッチングチャンバー（１２）に周期的に供給され、この場合それぞれのエッチングガスサイクルは１秒〜１５秒、殊に２秒〜７秒の時間的な長さを有することを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. エッチングガス及びパッシベートガスは、別々に、相互に独立して制御されるエッチング工程及びパッシベート工程の間に交互に使用され、この場合パッシベートガスはエッチングチャンバー（１２）にパッシベート工程の間だけで少なくとも十分に、及びエッチングガス、殊にＳＦ_６は、エッチングチャンバー（１２）にエッチング工程の間だけで少なくとも十分に供給されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. パッシベートガスとしては、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_３Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８又はＣ_２Ｈ_２Ｆ_２のグループから選択されたガス又はこれらのガスの少なくとも１種類を有するガス混合物が使用されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 別々の、交互に連続するエッチング工程及びパッシベート工程において異方性エッチングが行われ、この場合パッシベートガスによってパッシベート工程の間に、構造の、エッチングマスクによって定義された側面に殊にテフロン性のポリマーが堆積され、前記ポリマーは引き続くエッチング工程の間に少なくとも部分的に再び除去され、及び形成された構造のより深部に再堆積されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. パッシベート工程の期間はエッチング工程の期間の１０分の１〜３０分の１に調節されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 少なくとも活性種１０^１２／ｃｍ^３を有する高密度プラズマ（２２）が発生され、かつ少なくとも一時的にエッチング工程の間に、ＣＷモードにおいて又は時間的な平均値において、殊に１ｅＶ〜１００ｅＶのイオンエネルギーで、殊に基板（２１）のパルスイオン照射が行われることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 個々のパッシベート工程の間にパッシベートガスに関するそのつど使用された量はエッチングの進行とともに連続的に、又は徐々に減少されることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. エッチングチャンバー（１２）と、プラズマ供給源（１９）と、エッチングチャンバー（１２）への、エッチングガスの少なくとも一時的な供給及びパッシベートガスの少なくとも一時的な供給のための手段（１７、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０）とを有し、前記エッチングチャンバー（１２）中にはプラズマ装置（５）の運転の場合に基板（２１）は殊に基板電極（２０）の上に配置されており、かつ前記プラズマ供給源（１９）によって基板（２１）に作用するプラズマ（２２）が発生可能である、基板（２１）に構造を、殊にシリコン基板にエッチングマスクによって定義された構造を異方性エッチングするためのプラズマ装置において、手段（１７、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０）は、パッシベートガスがエッチングチャンバー（１２）に周期的に供給可能で、この場合パッシベートガスサイクルは０．０５秒〜１秒の時間的な長さを有するように構成されていることを特徴とする、プラズマ装置。
11. 手段（１７、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０）はエッチングガス及びパッシベートガスが、別々の、相互に独立して制御されるエッチング工程及びパッシベート工程の間に、エッチングチャンバー（１２）に交互に供給されるように構成されていて、かつ、エッチングチャンバー（１２）の真空化のためのポンプ装置（３１）は、エッチングチャンバー（１２）はエッチング工程の間に少なくともプラズマ供給源（１９）がエッチングガスに作用する範囲内で少なくとも近似的にパッシベートガスを有さず、及びエッチングチャンバー（１２）はパッシベート工程の間に少なくともプラズマ供給源（１９）がパッシベートガスに作用する範囲内で少なくとも近似的にエッチングガスを有さないように設けられていることを特徴とする、請求項１０記載のプラズマ装置。
12. パッシベートガス導管（２５）及びそれとは異なるエッチングガス導管（２６）が設けられていて、前記パッシベートガス導管及びエッチングガス導管はそのつどエッチングチャンバー（１２）へと直接開口するか又は、パッシベートガス導管（２５）及びそれとは異なるエッチングガス導管（２６）が設けられていて、前記パッシベートガス導管及びエッチングガス導管はエッチングチャンバー（１２）のすぐ前に、殊に２０ｃｍよりも短い距離をおいてエッチングチャンバー（１２）へ導く供給導管（２３）へ開口することを特徴とする、請求項１０又は１１記載のプラズマ装置。
13. パッシベートガス導管（２５）はエッチングチャンバー（１２）の前に、又は接続された緩衝タンク（２４）及びこの後ろに取り付けられた早く切り替えるパッシベートガス弁（２８）を有するパッシベートガス導管（２５）の、供給導管（２３）への開口前に取り付けられていることを特徴とする、請求項１０から１２までのいずれか１項記載のプラズマ装置。
14. エッチングガス弁（２７）を有するエッチングガス導管（２６）が取り付けられていて、前記エッチングガス弁によってエッチングチャンバー（１２）へのエッチングガスの供給はエッチングチャンバー（１２）へのパッシベートガスの供給の殊にすぐ前で中断可能であることを特徴とする、請求項１０から１３までのいずれか１項記載のプラズマ装置。
15. エッチングガス弁（２７）及び／又はパッシベートガス弁（２８）は、エッチングガス導管（２６）及び／又はパッシベートガス導管（２５）の、エッチングチャンバー（１２）又は供給導管（２３）への開口のすぐ前に、殊に２０ｃｍよりも短い距離をおいて配置されていることを特徴とする、請求項１０から１４までのいずれか１項記載のプラズマ装置。
16. エッチングガス弁（２７）及びパッシベートガス弁（２８）は１つの切り替え弁に統一されていて、前記切り替え弁によって選択的にエッチングガス導管（２６）又はパッシベートガス導管（２５）はエッチングチャンバー（１２）と、ガスが通過するように接続可能であることを特徴とする、請求項１０から１５までのいずれか１項記載のプラズマ装置。
17. 緩衝タンクは０．１リットル〜１リットルの体積を有することを特徴とする、請求項１３記載のプラズマ装置。
18. 殊に誘導結合プラズマ供給源（１９）が設けられていて、エッチングチャンバー（１２）は少なくともプラズマ供給源（１９）の範囲内で５ｃｍ〜２０ｃｍの内径を有し、従ってプラズマ装置（５）の運転及びプラズマ供給源（１９）の給電の場合に、高圧発生装置（１５）を介してエッチングチャンバー（１２）の内部においてプラズマ供給源（１９）の範囲内で又は基板（２１）の場所において５ワット／ｃｍ^２よりも高く、殊に１５ワット／ｃｍ^２よりも高い面積当たりの出力が達成可能であることを特徴とする、請求項１０から１７までのいずれか１項記載のプラズマ装置。
19. プラズマ供給源（１９）及び基板（２１）の間には、少なくとも１つの、エッチングチャンバー（１２）を囲むコイル（１３、１４）、殊に少なくとも２つの、エッチングチャンバー（１２）の外側を囲み、運転の際に対になって、電流が逆方向に流れる上下に配置されたコイル（１３、１４）が設けられていることを特徴とする、請求項１０から１８までのいずれか１項記載のプラズマ装置。
20. 請求項１から９までのいずれか１項記載の方法が実施可能であることを特徴とする、請求項１０から１９までのいずれか１項記載のプラズマ装置。

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