JPH01201920A

JPH01201920A - エッチング方法

Info

Publication number: JPH01201920A
Application number: JP2592188A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1989-08-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「発明の利用分野」本発明はスパッタ効果を伴わせつつエツチングさせるプ
ラズマ気相処理方法であって、かつ−度に多量の基体上
の薄膜のエツチングを行う気相反応方法に関する。

本発明はかかる薄膜の１例として、ビッカース硬度２０
００Ｋｇ／ｍｍ”以上を有する炭素または炭素を主成分
とする基体上の被膜を酸素または酸素化物気体によりエ
ンチングせんとするものである。

「従来技術」一般に、スパッタ効果を伴わせつつエツチングさせる方
法が知られている。しかしこれらは、平行平板型の一方
の電極（カソード側）に基板を配設し、その上面のエツ
チングをリアクライブイオンエツチング等で処理する方
法である。またはマイクロ波励起方法により活性種を強
く励起して、エツチング用膜を高速で処理する方法であ
る。

「従来の問題点」しかし、かかるスパッタ効果を伴わせつつエツチングさ
せる従来例は、被膜を大面積にエツチングできないばか
りか、凹凸番有する基体または一度に多量に処理できな
い。このため、大容量空間に多量の基体を配設して、こ
れらを−度にエツチング処理する方法が求められていた
。本発明はかかる目的のためになされたものである。

「問題を解決すべき手段」本発明は、筒状構造を有し、この筒構造体内に被形成面
を有する基体を複数個配設する。そしてその筒構造体の
開口の一端および他端に一対の電極を配設する。そして
この一対の電極に第１の交番電界の出力側のマツチング
コイルの一端および他端とを互いに連結して、対称また
は対称に近い交番電界を印加する。さらにそのコイルの
中点と筒構造体との間に他の第２の交番電界を印加し、
この筒構造体、基体ホルダ（単にホルダともいう）また
は基体を第３の電極として作用せしめ、この基体上にス
パッタ効果を伴わせつつエツチングせんとしたものであ
る。そしてこのエツチング処理の１例として、酸素プラ
ズマによりフォトレジスト、炭素または炭素を主成分と
する被膜の選択エッチまたは全体のエツチングがある。

また珪素、金属珪化物、酸化珪素、窒化珪素、弗化物気
体のプラズマにより、アルミニウム、酸化物超伝導材料
を塩化物気体（ＣＣＬ４等）のプラズマにより、さらに
酸化物超伝導材料の臭化物気体（ＣＢｒ＜等）のプラズ
マによりエツチングを行うことが可能である。

以下に図面に従って本発明に用いられたエツチング方法
を記す。

「実施例１」第１図は本発明のプラズマエツチング方法を実施するた
めのプラズマ処理装置の概要を示す。

図面において、プラズマ処理装置の反応容器（７）はロ
ード／アンロード用予備室（７゛）とゲート弁（９）で
仕切られている。そしてガス系（１０）において、キャ
リアガスである水素を（１１）より、反応性気体である
炭化水素気体、例えばメタン、エチレンを（１２）より
、エツチング用ハロゲン気体、例えばＳＦ６を（１３）
より、またエツチング用気体である例えば酸素または酸
素化物気体を（１４）より、バルブ（２８）、流量計（
２９）をへて反応系（３０）中にノズル（２５）より導
入される。このノズルに至る前に、反応性気体の励起用
にマイクロ波エネルギを（２６）で加えて予め活性化さ
せることは有効である。

反応系（３０）では、筒構造体（２）（円筒または四角
の枠構造を有する）を有し、この上方および下方の開口
部にはこの開口部を覆うようにフード（８）。

（８゛）を有する。そしてこのフード（８）、（８’）
に配設された一対の第１および第２の電極（３）、（３
’）を金属メツシュで構成せしめる。反応性気体はノズ
ル（２５）より下方向に放出される。筒構造は第３の電
極を構成し、反応容器（７）とは電気的に絶縁される。

この筒構造体と電気的に連結してホルダ（１゛）を有し
、このホルダに保持されて基体（１−１）　、　（１−
２）　。

・・・（１−ｎ）即ち（１）を配設している。プラズマ
化した反応性気体は、反応空間（６０）に均一に分散し
、この枠より外部（６）にはプラズマ状態で放出しない
ようにして反応容器内壁に損傷させないよ　　　　′う
にした。電源系（４０）には二種類の交番電界が印加で
きるようになっている。第１の交番電界は高周波電源（
１５）よりマツチングトランス（１６）に至る。

このマツチングトランスは、対称型または概略対称型の
出力を有し、一端（４）および他端（４゛）は−対の第
１および第２の電極（３）、（３’）にそれぞれに連結
されている。またトランスの出力側中点（５）には他の
交番電界（１７）が印加され、筒構造体、ホルダまたは
基体を構成する第３の電極（２）に連結されている。第
１の交番電界は１〜５０ＭＨｚ例えば１３．５６ＭＨｚ
の周波数の高周波電界を印加し、第２の交番電界は１〜
５００Ｋｌ（ｚ例えば５０Ｋ）ｌｚの周波数の交番電界
を印加した。かくして反応空間にプラズマ（６０）が発
生する。排気系（２０）は、圧力調整バルブ（２１）、
ターボ分子ポンプ（２２）、　　ロータリーポンプ（２
３）をへて不要気体を排気する。

もちろん、この四角形（直方体）の高さ２０ｃｍ〜１ｍ
、また−辺を３０ｃｍ〜３ｍとしてもよい。

かくして対称型マツチングトランス（１６）の出力側の
端子（４）、（４’）を接地レベルとし、中点をカソー
ド側のスパッタ効果を有すべき電源側とした。

λ 「実施例ヰ」この実施例は、第１図のプラズマ処理装置で炭素または
炭素を主成分とする被膜を作製した例である。即し、反
応性気体は例えばメタン：水素−１：１とした。この反
応容器の前方および後方（図示せず）には加熱または冷
却手段を有し、気体を４５０°Ｃ〜−１００°Ｃに保持
させる。

これらの反応性気体は反応空間（６０）で０．００１〜
１．０ｔｏｒｒ例えば０．０５ｔｏｒｒとし、この筒構
造体（２）は四角形を有し、例えば巾８０ｃｍ、奥行き
８０ｃｍ、縦４０ｃｍとした。かかる空間において０．
５〜５に−（プラズマ密度０．３〜３Ｗ／ｃｍ”）例え
ばＩＫＷ（０，ｓｗ）ｃｍ”）の第１の高周波電界（１
〜５０ＭＨｚ）を加える。さらに第２の交番電界（１〜
５００ＫＨｚ）による交流バイヤスは、被形成面上に一
２００〜６００Ｖ　（例えばその出力は５００讐）を加
えた。

かくしてプラズマにより被形成面上はビッカーズ硬度２
０００Ｋｇ／ｍｍ２以上を有するとともに、熱伝導度２
．５Ｗ／ｃｍ　ｄｅｇ以上のＣ−Ｃ結合を多数形成した
アモルファス構造または結晶構造を有する炭素を生成さ
せた。

かくして基体である半導体（例えばシリコンウェハ）、
セラミックス、磁性体、金属、酸化物超伝導材料または
電気部品の基体がホルダに仮付けまたは配設された基体
表面上に、炭素特に炭素中に水素を２５モル％以下含有
する炭素、またはＰ、　１またはＮ型の導電型を有する
炭素を主成分とする被膜を５０人〜５μｍの厚さに形成
させることができた。

この実施例はホルダに皿を多数枚保持し、この上面に炭
素または炭素を主成分とした被膜を５０人〜１０μｍの
厚さに形成したものである。

「実施例３」第２図は本発明の他の実施例である。第２図は筒状構造
体およびその内部のみを示す。その他は第１図と同じで
ある。即ち第３の電極である筒構造体は、ホルダ（１′
）をかね、このホルダに裏面を接して基体（１−１）　
、　（１−２）　、・・・（１−ｎ）即ち（１）が配設
している。すると裏面上のエツチングを防ぎ、かつ表面
側には均一なエツチングを行うことができた。この場合
、筒構造体、ホルダはアルミニウム、ニッケルまたはス
テンレスで作製した。この実施例において、この基体の
間（３１−１）　、　（３２−１）　　・・・（３１−
（ｎ−１））即ち（３１）　）は互いに６〜１０ｃｍ離
間し、かつ等間隔とした。それはそれぞれの間隔のプラ
ズマ密度を一定にするためである。この基体ホルダ（１
′）は６０ｃｍ　×３０ｃｏ＋　（四角の筒構造体が８
０ｃｍ（巾）　Ｘ　８０ｃｍ　（奥行き）　Ｘ　４０ｃ
ｍ　（高さ）の大きさの場合、その周辺部に前後に１０
ｃｍおよび上下に５ｃｍの不均一の膜厚の領域を有する
）の有効面積を有していた。かくすると、その端部およ
び中央部で１μｍの厚さのエツチングをせんとした時、
±５％以下しかエツチング速度のバラツキがなく、均一
であった。

「実施例４」この実施例においては、実施例１または２で作られた炭
素膜（１７）を、例えば半導体集積回路が予め形成され
たシリコンウェハ（３３）の上表面に第３図（Ａ）に示
す如く形成した。そしてこの場合、シリコンウェハの上
面に電気回路を形成し、その上に炭素膜を実施例２に示
す如（形成した後、ボンディングバンド部のみの炭素を
酸素プラズマによりアッシングをし除去した。

即ち、第３図（Ａ）に示す如く、シリコンウェハ（３３
）の上面のアルミニュームのパッドおよび配線（３５）
を形成した後、これら全体に酸化珪素（３６）を０．３
〜１μｍの厚さに形成した。さらにその上に実施例１に
従い、炭素膜（３７）を０．１〜３μｍの厚さ、例えば
０．５　μｍの厚さに形成した。再び酸化珪素膜（３８
）をマスク用に形成し、さらに選択除去用レジスト（３
９）を選択的にコートした。そして第３図（Ｂ）に示す
如く、第１図における弗化物気体により窓（４１）の部
分の酸化珪素（３８）をプラズマエツチングした。そし
て酸化物気体例えば酸素と実施例１の気体を切り換え、
第３図（Ｃ）に示す如くプラズマエツチングにより炭素
膜（３７）を所望の酸化珪素のない部分、例えばポンデ
ィングパッド部（４１）のみ除去した。さらにこの後、
第３図（Ｂ）に示す如く、その下の酸化珪素（３６）お
よびレジスト（３９）を炭素膜をマスクとして弗化物気
体によるプラズマエツチングにより除去し、アルミニュ
ームパッドを露呈させた。即ち第１図の実施例のプラズ
マ処理装置で反応性気体を順次切り換えるのみでリアク
ティブ・イオン・エツチングを大容量空間に行う電気配
線上に炭素膜のファイナルコート膜を作ることができた
。

かくすると、パワートランジスタ等による局部加熱をさ
らに速やかに全体に広げることができた。

加えて、ナトリウムイオンに対するブロッキングも可能
となった。もちろんこの炭素膜はアルミニューム配線間
またこの炭素膜上に他の酸化珪素膜等を残存させてもよ
い。

本発明の実施例は炭素または炭素を主成分とする被膜の
エツチング方法を主として示した。しかしＳＦ６を用い
、窒化珪素をエツチングしてもよい。

またＣＣｌ４を用い、アルミニウム等をエツチングして
もよい。またＣＣｌ４．ＣＢｒ４を用い、酸化物超伝導
材料をエツチングしてもよい。

「効果」本発明方法は、エツチングされるべき基体側をカソード
側のスパッタ効果を有すべき電極関係とし、かつその反
応空間をきわめて大きくしたことにより、工業的に多量
エツチング処理を可能としたものである。

本発明における電気回路として、金属のみならずＹＢａ
Ｃｕ＋０６〜ｓ、Ｂ１５ｒｃａｃｕｚｏｘ等で知られる
酸化物超伝導材料が有効である。また実施例は選択エツ
チングの例を示したが、基体の全表面のエツチングに対
しても有効である。またマスクもフォトレジストのみな
らず、金属マスク、印刷法でコートされた有機樹脂であ
ってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラズマ処理装置の概要を示す。第２図および第３図は、本発明のプラズマエツチング方
法の実施例を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１、筒構造を有する筒構造体内に被形成面を有する基体
を配設し、前記筒構造体の開口部の一方および他方に一
対の電極を有し、前記一対の電極はマッチングコイルの
一端および他端と連結して互いに対称または対称に近い
交番電界を印加せしめるとともに、前記マッチングコイ
ルの中点と、前記筒構造体、ホルダまたは基体の第３の
電極との間に第２の交番電界を印加することにより、前
記筒構造内に導入された反応性気体をプラズマ化せしめ
、前記基体上の被エッチング膜をまたは被エッチング領
域をエッチング除去することを特徴とするエッチング方
法。２、特許請求の範囲第１項において、酸素または酸素化
物気体により被エッチング膜または被エッチング領域の
炭素をエッチング除去することを特徴とするエッチング
方法。３、特許請求の範囲第１項において、ハロゲン化化合物
により珪素、酸化珪素、窒化珪素、アルミニウム、金属
珪化物、酸化物超伝導材料または被エッチング領域をエ
ッチング除去することを特徴とするエッチング方法。