JP2010080868A - Method and device for plasma etching - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造及びMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)製造等におけるプラズマエッチング方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma etching method and apparatus in semiconductor manufacturing and MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) manufacturing.
プラズマエッチング方法及び装置は、基板上に微細な凹凸形状を形成するために用いられる。気体分子を電力などの印加により励起することで生成することのできるプラズマ中には、中性分子のほか、ラジカルと呼ばれる反応性の高い状態にある原子、もしくは分子や、中性分子が電離して生じる電子や、正イオンなどが存在する。 The plasma etching method and apparatus are used for forming a fine uneven shape on a substrate. In plasma, which can be generated by exciting gas molecules by applying electric power, atoms, molecules, or neutral molecules in a highly reactive state called radicals are ionized in addition to neutral molecules. Electrons and positive ions.
プラズマ中のラジカルや正イオンと基板表面物質とが化学反応などを起こすことで、基板表面から反応を生じた部分が脱離する。以下、これをエッチング反応と記す。 By causing a chemical reaction or the like between the radicals or positive ions in the plasma and the substrate surface material, the part that caused the reaction is detached from the substrate surface. Hereinafter, this is referred to as an etching reaction.
基板上に樹脂などによる保護膜に覆われた部分と、基板表面が露出している部分を形成し、基板表面物質とエッチング反応を生じる物質を含むプラズマに晒した後、保護膜を除去すれば、エッチング反応により表面物質の一部が脱離した部分と、保護膜により保護されていた部分からなる、基板上の凹凸形状が形成できる。 If a part covered with a protective film made of resin or the like on the substrate and a part where the substrate surface is exposed are formed and exposed to plasma containing a substance that causes an etching reaction with the substrate surface material, the protective film is removed. Then, a concavo-convex shape on the substrate can be formed, which is composed of a portion from which a part of the surface material is detached by the etching reaction and a portion protected by the protective film.
プラズマを発生させる際には、ある一定の圧力に保たれた空間に対し、外力を印加し、空間内の中性分子を電離させ、さらに発生した電子を加速するなどして、電離、解離、イオン化などを繰り返し発生させる必要がある。 When plasma is generated, an external force is applied to the space maintained at a certain pressure, ionizing neutral molecules in the space, and further accelerating the generated electrons. It is necessary to repeatedly generate ionization.
この時、印加する外力が非常に強ければ、電離して発生する電子のエネルギーは非常に大きくなるため、空間内に存在する中性分子は電子との衝突を繰り返すことにより、細分化される。したがって、エッチング反応手段を考慮した上で、チャンバ内に封入するガス種や、外部から印加する力を制御することが重要となる。 At this time, if the external force to be applied is very strong, the energy of the electrons generated by ionization becomes very large. Therefore, the neutral molecules existing in the space are fragmented by repeating the collision with the electrons. Therefore, it is important to control the gas species enclosed in the chamber and the force applied from the outside in consideration of the etching reaction means.
また、プラズマを用いたエッチングでは、数百ミクロンの高さの溝を形成する場合がある。その代表例として、MEMS製造プロセス等に用いられる、ケイ素基板の深堀エッチング技術がある。ケイ素はフッ素原子と非常に反応性が高く、そのためフッ素の供給源として代表的なSF6をプロセスガスとして選択し、プラズマエッチングをすると、非常に高速でエッチングが進行することが知られている。 Further, in etching using plasma, a groove with a height of several hundred microns may be formed. A typical example is a deep etching technique of a silicon substrate used in a MEMS manufacturing process or the like. Silicon is very reactive with fluorine atoms. Therefore, it is known that when SF6, which is a representative fluorine source, is selected as a process gas and plasma etching is performed, etching proceeds at a very high speed.
しかしながら、SF6ガスプラズマによるケイ素のエッチングは、自発的なエッチング反応の進行が支配的であり、エッチングが等方的に進行してしまうことから、SF6ガスのみでのプロセスでは、高アスペクト比の形状を形成するのが困難である。 However, the etching of silicon by SF6 gas plasma is dominated by the spontaneous progress of the etching reaction, and the etching proceeds isotropically. Therefore, in the process using only SF6 gas, the shape with a high aspect ratio is used. Is difficult to form.
そこで、フッ素によるエッチングステップ(以下エッチングステップと記述)と、重合体による凹凸形状の側壁保護(以下デポジッションステップと記述)を繰り返し行うことで、等方的なエッチングの進行を防ぎ、非常に深い溝を形成するプロセスが発案された(特許文献1参照)。 Therefore, by repeating the etching step with fluorine (hereinafter referred to as the etching step) and the side wall protection of the concave and convex shape with the polymer (hereinafter referred to as the deposition step), the progress of isotropic etching is prevented and very deep. A process for forming grooves has been devised (see Patent Document 1).
現在、ケイ素の異方性深堀エッチングとして代表的な方法は、ボッシュ法と呼ばれる方法であり、エッチングステップにSF6を、デポジッションステップにCHF3やC4F8をそれぞれメインプロセスガスとして採用している。 At present, a typical method for anisotropic deep etching of silicon is a method called a Bosch method, which employs SF6 as an etching step and CHF3 or C4F8 as a main process gas in a deposition step.
しかしながら、ボッシュ法においては、エッチングステップ、及びデポジッションステップを短時間で繰り返し、そのたびにプロセスガスを入れ換えなくてはならず、そのためプラズマが不安定な時間が多く、制御が困難であるという問題がある。 However, in the Bosch method, the etching step and the deposition step must be repeated in a short time, and the process gas must be replaced each time, so that the plasma is unstable for a long time and is difficult to control. There is.
また、このようなボッシュ法にかかわらず、基板表面と反応するラジカル種やイオン種を効率的に生成することが、他のラジカル種、イオン種の生成反応と競合してしまい、困難になってしまうという問題がある。 Regardless of the Bosch method, it is difficult to efficiently generate radical species and ionic species that react with the substrate surface, competing with other radical species and ionic species. There is a problem of end.
本発明の目的は、プラズマ内に存在するラジカル種及びイオン種の種類又は密度を制御し、プロセスに対して適したプラズマを生成し、かつ、光の照射の有無によりプラズマ状態の切り換えをすることができるプラズマエッチング方法及び装置を提供することにある。 An object of the present invention is to control the kind or density of radical species and ion species present in plasma, to generate plasma suitable for the process, and to switch the plasma state depending on the presence or absence of light irradiation. It is an object of the present invention to provide a plasma etching method and apparatus capable of performing the above.
請求項1の発明に係るプラズマエッチング方法は、プロセスチャンバの内部にプロセスガスを一定の流量で導入する工程と、前記プロセスチャンバの内部の圧力を一定に保つ工程と、電源により前記プロセスチャンバの内部に存在するガスを励起しプラズマを発生させる工程と、被エッチング材をプラズマによりエッチングする工程と、を有するプラズマエッチング方法において、前記プロセスチャンバの内部に存在するガス分子の電子、振動又は回転励起を誘起する光を光源から前記プロセスチャンバの内部に導入することを特徴とする。 The plasma etching method according to the first aspect of the present invention includes a step of introducing a process gas into the process chamber at a constant flow rate, a step of keeping the pressure inside the process chamber constant, and a power supply to the inside of the process chamber. In the plasma etching method, comprising the steps of exciting a gas existing in the substrate to generate plasma and etching a material to be etched with plasma, electron, vibration or rotational excitation of gas molecules existing in the process chamber is performed. The inducing light is introduced into the process chamber from a light source.
請求項2の発明に係るプラズマエッチング方法は、請求項1に記載の発明において、前記光源がレーザ光を放射することを特徴とする。 A plasma etching method according to a second aspect of the present invention is the plasma etching method according to the first aspect, wherein the light source emits a laser beam.
請求項3の発明に係るプラズマエッチング方法は、請求項1に記載の発明において、前記光源が波長可変な光を放射することを特徴とする。 A plasma etching method according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the light source emits light having a variable wavelength.
請求項4の発明に係るプラズマエッチング方法は、請求項2に記載の発明において、前記光源が波長可変なレーザ光を放射することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method according to the second aspect of the invention, wherein the light source emits a wavelength-variable laser beam.
請求項5の発明に係るプラズマエッチング方法は、請求項2及び請求項4のいずれか1つに記載の発明において、前記ガスを励起し前記プラズマを発生させる前記電源がパルス制御でき、かつ、前記光源がパルスレーザであることを特徴とする。 A plasma etching method according to a fifth aspect of the present invention is the plasma etching method according to any one of the second and fourth aspects, wherein the power source for exciting the gas and generating the plasma can be pulse-controlled, and The light source is a pulse laser.
請求項6の発明に係るプラズマエッチング装置は、プロセスチャンバの内部にプロセスガスを一定の流量で導入するガス導入手段と、前記プロセスチャンバの内部の圧力を一定に保つ圧力保持手段と、電源により前記プロセスチャンバの内部に存在するガスを励起しプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、被エッチング材を前記プラズマによりエッチングするエッチング手段と、前記プロセスチャンバの内部に存在するガス分子の電子、振動又は回転励起を誘起する光を光源から前記プロセスチャンバの内部に導入する光導入手段と、を具備すること特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a plasma etching apparatus comprising: a gas introduction means for introducing a process gas into a process chamber at a constant flow rate; a pressure holding means for keeping the pressure inside the process chamber constant; Plasma generating means for exciting a gas existing inside the process chamber to generate plasma, etching means for etching a material to be etched by the plasma, and electron, vibration or rotational excitation of gas molecules existing inside the process chamber Light introduction means for introducing light for inducing the light into the process chamber from a light source.
請求項7の発明に係るプラズマエッチング装置は、請求項6に記載の発明において、前記光源がレーザ光を放射することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a plasma etching apparatus according to the sixth aspect, wherein the light source emits laser light.
請求項8の発明に係るプラズマエッチング装置は、請求項6に記載の発明において、前記光源が波長可変な光を放射することを特徴とする。 The plasma etching apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the plasma etching apparatus according to the sixth aspect, wherein the light source emits light having a variable wavelength.
請求項9の発明に係るプラズマエッチング装置は、請求項7に記載の発明において、前記光源が波長可変なレーザ光を放射することを特徴とする。 A plasma etching apparatus according to a ninth aspect of the invention is characterized in that, in the seventh aspect of the invention, the light source emits a wavelength-variable laser beam.
請求項10の発明に係るプラズマエッチング装置は、請求項7及び請求項9のいずれか1つに記載の発明において、前記ガスを励起し前記プラズマを発生させる前記電源がパルス制御でき、かつ、前記光源がパルスレーザであることを特徴とする。 The plasma etching apparatus according to a tenth aspect of the present invention is the plasma etching apparatus according to any one of the seventh and ninth aspects, wherein the power source for exciting the gas and generating the plasma can be pulse-controlled, and The light source is a pulse laser.
本発明によれば、プロセスチャンバの内部に存在する分子の電子、振動又は回転励起を誘起する光を導入することで、分子の量子状態、及び、それに伴う電子衝突による励起の遷移経路を変化させることにより、解離やイオン化などの励起分子の挙動を変えことができるため、プラズマ内に存在するラジカル種及びイオン種の種類又は密度を制御し、プロセスに対して適したプラズマを生成し、かつ、光の照射の有無によりプラズマ状態の切り換えをすることができる。 According to the present invention, by introducing light that induces electronic, vibrational or rotational excitation of molecules existing inside the process chamber, the quantum state of the molecules and the transition path of excitation caused by electron collision accompanying the molecules are changed. Since the behavior of excited molecules such as dissociation and ionization can be changed, the type or density of radical species and ion species present in the plasma is controlled, and a plasma suitable for the process is generated, and The plasma state can be switched depending on the presence or absence of light irradiation.
以下、本発明の最良の形態について、図面を用いながら説明する。また、以下に示す本発明の最良の実施の形態は、外部アンテナ方式で、プロセスチャンバの上部に誘導コイルが設置された誘導結合型プラズマ(ICP:Inductive Coupled Plasma)エッチング装置に本発明を適用した場合である。本発明は、分子の電子、振動励起を誘起する光の光軸を遮ることの無い構造することで、側壁に誘導コイルを設置した装置、及び、内部アンテナ式のICP型エッチング装置にも、適用できる。また、本発明は、他のプラズマ源を持つエッチング装置に関しても同様に光軸を遮ることの無い構造にすることにより適用可能である。 Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings. The best mode of the present invention shown below is an external antenna system, and the present invention is applied to an inductively coupled plasma (ICP) etching apparatus in which an induction coil is installed in the upper part of a process chamber. Is the case. The present invention is applicable to a device in which an induction coil is installed on a side wall and an internal antenna type ICP etching device by blocking the optical axis of light that induces molecular electrons and vibrational excitation. it can. The present invention can also be applied to an etching apparatus having another plasma source by making the structure without blocking the optical axis.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1に係るプラズマエッチング装置を示す概略図である。本発明の実施の形態1に係るプラズマエッチング装置は、外部アンテナ式のICPエッチング装置であり、プロセスチャンバ1の上部に配置されている誘電コイル2を具備し、誘電コイル2の周辺を覆う絶縁層3を具備している。また、プロセスチャンバ1の内部には、バイアス電極4が配置されている。バイアス電極4の上には、エッチングを行う被エッチング材である基板100が設置される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view showing a plasma etching apparatus according to
また、プラズマエッチング装置は、プロセスチャンバ1の外部に配置されている誘電コイル電源7及びバイアス電源8を具備している。誘電コイル電源7は、誘電コイル2に接続されており、誘電コイル2に所定の電力を与える。バイアス電源8は、バイアス電極4に接続されており、バイアス電極4に所定のバイアス電圧を与える。
Further, the plasma etching apparatus includes a dielectric
プロセスチャンバ1の側壁には、2つの窓9が対向するように形成されている。一方の窓9の外には、光源10が配置さている。光源10から放射される光は、一方の窓9からプロセスチャンバ1の内部に導入され、かつ、他方の窓9から導出される。
Two
また、プラズマエッチング装置は、ガス導入ライン5及び排気手段6を具備している。ガス導入ライン5からプロセスチャンバ1へプロセスガスが一定流量で導入され、排気手段6で排気速度を調節することにより、プロセスチャンバ1の内の圧力を制御する。ガス導入ライン5から導入するガスは、単一分子からなるガスでも混合ガスでもよいが、光源10からの光によって、量子準位が励起される分子が含まれている。
Further, the plasma etching apparatus includes a
ガス導入ライン5は、プロセスチャンバ1の内部にプロセスガスを一定の流量で導入するガス導入手段を構成している。また、ガス導入ライン5及び排気手段6は、プロセスチャンバの内部の圧力を一定に保つ圧力保持手段を構成している。
The
プロセスチャンバ1の内部の圧力が一定になったところで、誘導コイル電源7により誘導コイル2に所定の電力を与え、かつ、バイアス電源8によりバイアス電極4に所定のバイアス電圧を印加し、プラズマを発生させる。プラズマ中では、電子と分子との衝突により、分子が励起状態へと遷移し、解離やイオン化が生じるが、この電子衝突による遷移は遷移選択則に基づく。また、ある準位間の遷移強度は、遷移前後の準位の波動関数の重なりに支配される。波動関数は、分子を構成する原子の原子核間距離、時間、量子数などによって表現される。被エッチング材である基板100は、プラズマによりエッチングされる。
When the pressure inside the
誘導コイル2、コイル電源7、バイアス電極4及びバイアス電源8は、電源により前記プロセスチャンバの内部に存在するガスを励起しプラズマを発生させるプラズマ発生手段を構成している。また、誘導コイル2、コイル電源7、バイアス電極4及びバイアス電源8は、被エッチング材をプラズマによりエッチングするエッチング手段を構成している。
The
この状態において、光源10から放射される光は、一方の窓9からプロセスチャンバ1の内部に導入される。光源10及び窓9は、プロセスチャンバ1の内部に存在するガス分子の電子、振動又は回転励起を誘起する光をプロセスチャンバ1の内部に導入する光導入手段を構成している。
In this state, light emitted from the
導入される光の吸収により、基底状態から励起状態へと遷移した分子が、緩和する前に電子と衝突した場合、遷移選択則を満足し、さらに波動関数の重なりが十分にある、準位へと遷移することになり、この準位は基底状態から直接電子衝突により遷移する準位とは異なるものとなる。 When a molecule that has transitioned from the ground state to the excited state due to absorption of the introduced light collides with an electron before relaxation, the transition selection rule is satisfied, and the wave function overlaps sufficiently to a level. This level is different from the level that is shifted from the ground state by direct electron collision.
したがって、プロセスチャンバ1の内部の中性分子が、電力などの印加により電離し、放出された電子が他の中性分子と衝突し、解離、電離を繰り返すプラズマ内において、中性分子の励起を光の照射により電子衝突以前に分子の量子準位を制御することができれば、その後の電子衝突における遷移経路が変化し、結果として、電子励起後の分子のイオン化や解離といった挙動が変化する。このため、光の照射の有無により、プラズマ内のラジカル種、イオン種を変化させることが可能となる。
Accordingly, neutral molecules in the
光源10からの光がプロセスチャンバ1に導入され、プラズマ中に存在する中性分子の励起を誘起する。必要に応じ、プロセスチャンバ1を通過した光は、対向の窓9の外部に設置される光遮断手段11により遮断する。
Light from the
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2を図面に基づいて説明する。図2は本発明の実施の形態2に係るプラズマエッチング装置を示す概略図である。本発明の実施の形態2においては、本発明の実施の形態1と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic view showing a plasma etching apparatus according to
図2に示すように、本発明の実施の形態2に係るプラズマエッチング装置は、本発明の実施の形態1において光源10の代わりにレーザ光源12を具備している。レーザ光源12は、光子密度の高いため分子の励起効率は上がる。
As shown in FIG. 2, the plasma etching apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a laser light source 12 instead of the
量子化された準位は分子それぞれに固有であり、様々な分子種用いる場合、分子の励起に用いる光源は波長可変であることが必要である。レーザ光源12として、特定の分子の特定の量子準位間のみを励起する場合では、固体レーザ、半導体レーザ又は気体レーザなどの既存の特定の波長光を放射するものを用いてもよい。なお、レーザ光源12は、パルス制御をすることにより、1パルス時間内の光子密度を上げることができる。また、分子の励起状態の寿命は様々であり、フェムト秒スケールの準位も存在する。 The quantized level is unique to each molecule, and when various molecular species are used, the light source used for exciting the molecule needs to be variable in wavelength. When the laser light source 12 excites only between specific quantum levels of a specific molecule, a laser beam that emits existing specific wavelength light such as a solid-state laser, a semiconductor laser, or a gas laser may be used. The laser light source 12 can increase the photon density within one pulse time by performing pulse control. In addition, the lifetime of the excited state of the molecule varies, and there are levels on the femtosecond scale.
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3を図面に基づいて説明する。図3は本発明の実施の形態3に係るプラズマエッチング装置を示す概略図である。本発明の実施の形態3においては、本発明の実施の形態1と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic view showing a plasma etching apparatus according to
図3に示すように、本発明の実施の形態3に係るプラズマエッチング装置は、本発明の実施の形態1において光源10の代わりにパルスレーザ光源13を具備し、誘導コイル電源7の代わりに誘導コイルパルス電源14を具備している。
As shown in FIG. 3, the plasma etching apparatus according to the third embodiment of the present invention includes a pulse laser light source 13 instead of the
レーザ光源13と誘導コイルパルス電源14とは、パルスジェネレータ15に接続され、各パルスの重なりの遅延時間を制御することで、より効率的にプラズマ状態の制御をすることができる。
The laser light source 13 and the induction coil
例えば、プロセスチャンバ1の内部の中性分子の光励起を誘起することにより、特定の分子結合の解離を促進できる場合、光励起を誘起することで行う前記プラズマ制御方法は、ドライエッチングプロセスなどに応用することができる。
For example, when the dissociation of a specific molecular bond can be promoted by inducing photoexcitation of neutral molecules in the
図3のプラズマエッチング装置を用いて説明する。特定の分子結合の解離が、光の照射による励起と、電子衝突の二段階励起により促進されるとすると、この解離により生成されるラジカル種を、エッチングに作用させたい場合は、パルスレーザ光源13から発振したレーザ光が、窓9からプロセスチャンバ1へ導入される。反対に、解離により生成されるラジカル種を、エッチングに作用させたくない場合は、パルスレーザ光源13からの発振が止められるか、又は、パルスレーザ光源13と窓9の間で発振されたレーザ光が遮断されればよい。
Description will be made using the plasma etching apparatus of FIG. If the dissociation of a specific molecular bond is promoted by excitation by light irradiation and two-stage excitation of electron collision, the radical species generated by this dissociation is desired to act on etching. The laser light oscillated from is introduced into the
多原子分子には、複数の振動モードが存在し、その多くは赤外領域の光で励起することができる。各々の振動モードにおいて、その振動周波数は異なり、単色赤外レーザを用いれば、特定の振動モードのみ励起することが可能である。分子が電子、振動共に基底状態にあるとき、ある特定の振動モードを励起すると、前記記載どおり、波動関数が変化する。 A polyatomic molecule has a plurality of vibration modes, many of which can be excited by light in the infrared region. In each vibration mode, the vibration frequency is different, and if a monochromatic infrared laser is used, only a specific vibration mode can be excited. When a molecule is in the ground state for both electrons and vibration, when a specific vibration mode is excited, the wave function changes as described above.
したがって、電子基底状態において、振動励起し、多原子分子内の特定の化学結合が選択的に解離する電子状態との波動関数の重なりを大きくすることで、電子衝突励起により、特定の化学結合が選択的に解離を促進し、プラズマ内に存在するラジカル種、イオン種が変化する。 Therefore, by enlarging the wave function with the electronic state where vibration excitation occurs in the electronic ground state and specific chemical bonds in the polyatomic molecule are selectively dissociated, specific chemical bonds can be generated by electron collision excitation. Dissociation is selectively promoted, and radical species and ion species existing in the plasma are changed.
例えば、フッ素原子吸着効果のあるヨウ素原子のプラズマ内密度が、CH2I2やCH3I、CD3Iなどのヨウ素化合物から、前記手法による赤外レーザの照射、遮断により制御される場合を説明する。 For example, a case where the density of iodine atoms in the plasma having an effect of adsorbing fluorine atoms is controlled by irradiation and blocking of the infrared laser by the above method from iodine compounds such as CH 2 I 2 , CH 3 I, and CD 3 I. explain.
前記化合物のうちいずれか化合物のガスと、SF6、C4F8、混合ガスによるプラズマ放電が行なわれ、フッ素によるエッチングステップが十分進行するように制御されたプラズマを生成する。 Plasma discharge is performed using any one of the above compounds, SF 6 , C 4 F 8 , and a mixed gas to generate plasma controlled so that the etching step using fluorine proceeds sufficiently.
C−I結合が解離する電子状態への励起が有利になるように、赤外レーザ照射により、電子基底状態での特定の振動モードの励起することで、ヨウ素原子がより多く解離性生物としてプラズマ内に放出され、結果ヨウ素原子によるフッ素の吸着が進行し、エッチングの進行が抑制される。 In order that excitation to an electronic state in which the C—I bond is dissociated is advantageous, by excitation of a specific vibration mode in the electron ground state by irradiation with an infrared laser, more iodine atoms are dissociated as plasma. As a result, the adsorption of fluorine by iodine atoms proceeds, and the progress of etching is suppressed.
一方で、C4F8のプラズマ中での挙動は、CF2などの化合物を重合前駆体とする重合体形成が支配的であり、安定した化合物を形成することにより、ヨウ素原子によるフッ素吸着性の影響を無視することができる。 On the other hand, behave in the plasma of C4F 8, polymer formed of a compound such as CF 2 and the polymerization precursor is dominant, by forming a stable compound, the influence of the fluorine adsorbing by iodine atom Can be ignored.
CとFからなる重合体形成における、レーザ光の照射の影響が無視できるのであれば、結果としてレーザ光を照射している間はCとFとからなる重合体によるデポジッションステップが支配的となる。 If the influence of laser light irradiation on the formation of the polymer composed of C and F is negligible, as a result, the deposition step by the polymer composed of C and F is dominant during the laser light irradiation. Become.
この手法を用いることにより、これまでプロセスチャンバ1へ導入するガス種を切り換えることにより行ってきたエッチングステップと、デポジッションプロセスとの繰返しによるシリコン基板の深堀エッチングが、ガス種を切り換えることなく、光の導入、遮断による切り換えにより可能となる。
By using this technique, the etching step that has been performed by switching the gas type introduced into the
(実施例1)
次に、本発明の実施例1を図面に基づいて説明する。図4は、本発明の実施例1を示す概略図である。本発明の実施例1においては、本発明の実施の形態3と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
Example 1
Next,
本発明の実施例1に係るプラズマエッチング装置は、誘導結合型プラズマ発生装置20、プロセスチャンバ1、誘電コイル2、絶縁層3、ガス導入ライン5、排気手段6、電極21、石英窓22、Nd:CO2レーザ23、ダンパ24、パルスジェネレータ15、プラズマ発光分光装置25及びICPコイル電源28を具備している。Nd:CO2レーザ23は、パルス制御可能なものである。
The plasma etching apparatus according to the first embodiment of the present invention includes an inductively coupled
プロセスガスとして、SF6、O2、CD3Iが選択され、これらがプロセスチャンバ1へ1に導入され、プラズマ放電された場合について説明する。
A case will be described in which SF 6 , O 2 , and CD 3 I are selected as the process gases, and these are introduced into the
プラズマ放電は、パルス制御可能な外部アンテナ式の誘導結合型(ICP)プラズマ発生装置21を用いて行なわれた。SF6を35sccmの流量とし、O2を5sccmの流量とし、CD3Iを10sccmの流量とし、これら混合ガスがガス導入管5からプロセスチャンバ1へと導入され、排気手段6を調節することで、プロセスチャンバ1の内圧力は10mTorrにされた。
The plasma discharge was performed using an external antenna type inductively coupled (ICP)
パルスジェネレータ15から遅延時間無く同期した10MHzの信号がプラズマ発生装置21のICPコイル電源28及びNd:CO2レーザ23に送られ。ICPの誘導コイル2に350Wが印加され、プラズマが発生された。
A 10 MHz signal synchronized with no delay time is sent from the
プラズマ発光分光装置25によりプラズマ発光分光スペクトルを観測したところ、観測された複数のピークから、波長704nmにフッ素原子に起因するピークが確認された。
When the plasma emission spectrum was observed with the
Nd:CO2レーザ23からCD3Iのν2振動モードの振動周波数に相当する波長約10.5μmのレーザ光が繰り返し周波数10MHzで発振され、石英窓22からプロセスチャンバ1の内部へレーザ光が導入された。
A laser beam having a wavelength of about 10.5 μm corresponding to the vibration frequency of the ν2 vibration mode of CD 3 I is oscillated at a repetition frequency of 10 MHz from the Nd: CO 2 laser 23 and introduced into the
Nd:CO2レーザ23によるレーザ光の照射により、プラズマ発光分光装置25にて波長704nmのフッ素原子起因のピーク強度が、Nd:CO2レーザ23のレーザ光を照射しない場合と比較して、減少したことを確認された。
By the irradiation of the laser beam by the Nd: CO 2 laser 23, the peak intensity due to the fluorine atom having a wavelength of 704 nm is decreased in the
ICPの誘導コイル2に電力印加するためのパルス信号と、Nd:CO2レーザ23の発振のパルス信号との遅延時間が、前記した波長704nmのピーク強度が最も減少する時間に調節された。
The delay time between the pulse signal for applying power to the
以上から、波長約10.5μmのレーザ光の入射により、プラズマ中に存在するフッ素原子の密度が抑制されることに成功した。 From the above, the density of fluorine atoms present in the plasma was successfully suppressed by the incidence of laser light having a wavelength of about 10.5 μm.
1 プロセスチャンバ
2 誘導コイル
3 絶縁層
4 バイアス電極
5 ガス導入ライン
6 排気手段
7 誘導コイル電源
8 バイアス電源
9 窓
10 光源
11 光遮断手段
12 レーザ光源
13 パルスレーザ光源
14 誘導コイルパルス電源
15 パルスジェネレータ
20 電極
21 誘導結合型プラズマ発生装置
22 石英窓
23 Nd:CO2レーザ
24 ダンパ
25 プラズマ発光分光装置
28 ICPコイル電源
29 排気手段
100 基板
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記プロセスチャンバの内部の圧力を一定に保つ圧力保持手段と、
電源により前記プロセスチャンバの内部に存在するガスを励起しプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
被エッチング材を前記プラズマによりエッチングするエッチング手段と、
前記プロセスチャンバの内部に存在するガス分子の電子、振動又は回転励起を誘起する光を光源から前記プロセスチャンバの内部に導入する光導入手段と、
を具備すること特徴とするプラズマエッチング装置。 A gas introduction means for introducing a process gas into the process chamber at a constant flow rate;
Pressure holding means for keeping the pressure inside the process chamber constant;
Plasma generating means for generating plasma by exciting a gas existing inside the process chamber by a power source;
Etching means for etching the material to be etched by the plasma;
Light introducing means for introducing light, which induces electron, vibration or rotational excitation of gas molecules existing in the process chamber, from the light source into the process chamber;
A plasma etching apparatus comprising:
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