JPH01239844A - プラズマエッチング方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマエツチング方法に係り、特にエツチ
ング形状を途中段階で異ならせて半導体素子基板等の試
料をプラズマエツチングするのに好適なプラズマエツチ
ング方法に関するものである。

〔従来の技術〕

試料をプラズマエツチングする際に、エツチング形状を
途中段階で異ならせる必要があるものにおいては、例え
ば、第１ステツプでテーパエツチングした後に第２ステ
ツプで垂直エツチングが実施されている。

なお、この種の方法として関連するものには、例えば、
特開昭５７−１３７４７３号、特開昭５８−１９７８２
０号等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、エツチング形状を途中段階で異なら
せることが、方」々のステップをバッチ的に実施するこ
とで行われる。つまり、例えば、テーバエツチングが完
了した時点で放電を停止させ、その後、別のエツチング
装置を用い、まだは、同−のエツチング装置で条件を変
更して、例えば、垂直エツチングが実施される。このた
め、エツチング形状を途中段階で異ならせる必要がある
試料のエツチング処理に要する時間が増大し、スループ
ットが低下するといった問題を有している。

本発明の目的は、エツチング形状を途中段階で異ならせ
る必要がある試料のエツチング処理に要する時間を短縮
できスループットを向上できるプラズマエツチング方法
を提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記目的は、プラズマエツチング方法ヲ、エツチング用
ガスと形状制仰用ガスとを放電によりプラズマ化し、該
プラズマによる試料のエツチング途中でｊｉｆｆ記放電
を停止せずにエツチング形状を変化させる方法とするこ
とにより、達成される。

〔作　　　用〕

エツチング装置のエツチング室内にエツチング形状を途
中段階で異ならせる必要がある試料が搬入されて試料台
に設置される。一方、エツチング室内には、エツチング
用ガスと形状制御用ガスとがそれぞれ所定流量で導入さ
れると共に、エツチング室内は、所定圧力に減圧排気さ
れる。この状態で、エツチング室内では放電が発生させ
られ、これにより、エツチング室内のエツチング用ガス
と形状制御用ガスはプラズマ化される。このプラズマに
より上記試料の途中段階までのエツチングが実施される
。該エツチングが途中段階まで進行した時点で、放電を
停止させずにその後のエツチング形状が変化させられる
。例えば、エツチング用ガスと形状制御用ガスとの流量
総和に対する該形状制御用ガスの流量の比率を、上記試
料のエツチング途中で放電を停止させずに変化させるこ
とで、エツチング形状が変化させられ、また、例えば、
プラズマによる上記試料のエツチング時に該試料に作用
するエネルギを、上記試料のエツチング途中で放電を停
止せずに変化させることで、エツチング形状が変化させ
られる。従って、Ｊｕｌ料のエツチングは、従来のよう
にバッチ的ではなく連続的に実施される。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は、エツチング装置のエツチング室（図示省略）
に導入されるガス混合比とテーパ角（θ）との関係であ
る。ここで、塩素（０７２）が、エツチング用ガスで、
また、クロロホルム（ＯＨＯＪ３）が形状制御用ガスで
ある。試料（図示省略）としては１例えば、基板上に配
線膜が積層されたものである。ここで、基板は、５ｉＯ
ｚ、ＰＳＧ等の絶縁材であり、また、配線膜は、アルミ
ニウムである。

この場合、配線膜がエツチング処理される。なお、テー
パ角（θ）とは、この場合、エツチングで配線膜に加工
された溝の側壁が基板面となす角度である。なお、この
場合、エツチング室内のガス圧力（以下、エツチング圧
力と略）は１０　ｍ　Ｔｏｒｒ’であり、該ガスは、こ
の場合、有磁場マイクロ波による放電でプラズマ化され
る。

第１図で、ガス混合比がｌＯチの場合、テーパ角（θ）
は、略９０反、つまり、垂直エツチングとなる。ガス混
合比が、１０％以上になれば、テーパ角（θ）は、それ
に従って小さくなる。また、ガス混合比が１０チ以下で
は、等方性エツチングが生じるようになる。例えば、ガ
ス混合比が２５％の場合、テーパ角（θ）は、略７８度
となり、更に。

ガス混合比が４０％の場合、テーパ角（θ）は、略７２
度となる。つまり、ガス混合比を１０％以上とすること
で、エツチングは、放電を停止させその条件を調節する
ことなく垂直エツチングからテーパエツチングへと移行
し、逆に、ガス混合比を１０チ以上から１０％にするこ
とで、テーパエツチングから垂直エツチングへと移行す
る。例えば。

配線膜の表面から深さ方向の途中まではテーパ角（θ）
が略８０度の側壁を有し、その後、基板面までテーパ角
（θ）が略９０度の側壁を有する溝をエツチング加工す
ることが必要である場合、まず、ガス混合比は、約２２
％に調節される。つぎに、このようなガス混合比を有す
るガスはエツチング室内でＭＷによりプラズマ化される
。このプラズマにより配線膜のエツチングが開始され、
配線膜には、その表面から深さ方向の途中までテーパ角
（θ）が略８０度の側壁を有する溝がエツチング加工さ
れる。その後、ガス混合比は、約１０％に変化、調節さ
れる。この間およびそれ以降も放電は停止されず、従っ
て、このようなガス混合比を有するガスは引続きプラズ
マ化される。このプラズマにより配線膜は深さ方向の途
中から基媒面まで引続きエツチングされ、これにより、
深さ方向の途中から基板面までテーパ角（θ）が略９０
度の側壁を有する溝がエツチング加工される。基板面ま
でのエツチングが終了した時点で放電が停止され試料の
エツチング処理が完Ｙされる。これにより。

配線膜には、その厚さ方向に、表面から深さ方向の途中
までテーパ角（θ）が略８０度の側壁を有し、深さ方向
の途中から基板面までテーパ角（θ）が略９０度の側壁
を有する嘴が形成される。なお、ガス混合比が１０％以
下で、等方性エツチングを生じるガス混合比で、途中ま
で等方性エツチングし、その後１例えば、ガス混合比を
約１０％として垂直エツチングし溝形状を変化させるこ
とができる。

本実施例では、エツチング形状を途中段階で異ならせる
必要がある試料のエツチングを連続的に実施できるので
、上記試料のエツチング処理に要する時間な短縮できス
ループットを向上できる。

また、近年、ＬＳＩ素子の集積度の増加とともに素子配
線幅は侠くなリサブミクロン領域に達しつつあるが、配
線膜厚は、従来と路間−の厚さが要求されているため、
配線膜の厚さと配線幅の比は増大する傾向にあり、また
、配線間の間隔もより小さくなっている。このような、
配線膜の厚さと幅の比が大きく、また、配線間隔が小さ
い場合に。

テーパエツチングを行うと配線膜の下部寸法が増大し隣
接配線との絶縁距離を確保しに＜＜、ＬＳＩ素子の電気
特性上に悪影響を与える恐れがあるが、本実施例によれ
ば、配線膜の厚みと鴨の比および配線間隔の関係をｊ５
厘したエツチング形状とすることができる。従りて、隣
接配線との絶縁距離を確保できＬＳＩ素子の電気特性を
良好に保持できる。また、配線膜エツチング処理後の絶
縁層の堆積工程に支障をおよぼさない形状を得ることが
できＬＳＩ素子の生産性を向上できる。なお、゛　エツ
チング装置としては、平行平板型の反応性プラズマエツ
チング装置や有磁場型のマイクロ波プラズマエツチング
装置や無磁場型のマイクロ波プラズマエツチング装置等
のプラズマエツチング装置が使用される。

第２図は１本発明の他の実施例を説明するもので、高周
波電力とテーパ角（θ）との関係である。

ここで、高周波電力とは、試料（図示省略）のバイアス
電位、つまり、試料のエツチング時に試料に作用するエ
ネルギを支配するものである（バイアス電位の調節とし
て高周波に特に限定する必要はなく、また、試料が絶縁
物でない場合、交流。

直流どちらでも使用可である。）。例えば、エツチング
装置にマイクロ波プラズマエツチング装置が使用される
場合、試料が設置される試料台に高周波電力は印加され
、平行平板型の反応性プラズマエツチング装置が使用さ
れる場合、陰極となる電極に高周波電力は印加される。

試料としては、上記一実施例でのものと同一のものが用
いられる。

エツチング装置のエツチング室（図示省略）には、エツ
チング用ガスと形状制御用ガスとが導入される。この場
合、エツチング用ガスとしては、塩素（Ｏ１！、）が、
また、形状制御用ガスとしては、クロロホルム（ＯＨＯ
１！、）が用いられる。この場合、ガス混合比、つまり
、エツチング室に導入される塩素の流量とクロロホルム
の流量との総和に対する該クロロホルムの流量の比は、
２５チ、また、エツチング圧力は１０　ｍＴｏｒｒと一
定である。

第２図で、高周波電力が約６０Ｗの場合、テーパ角（θ
）は、略９０度、つまり、垂直エツチングとなる。高周
波電力が、約６０Ｗ以上になればテーパ角（θ）は、そ
れに従って小さくなる。例えば、高周波電力が９０Ｗの
場合で略７８度、更に、高周波電力が１２０Ｗの場合で
略７１度となる。また、高周波電力が６０Ｗ以下では等
方性エツチングが生じるようになる。つまり、高周波電
力を約６０Ｗ以上とすることで、エツチングは、放電を
停止させその条件を調節をすることなく垂直工。

チングからエーパエッチングへと移行し、逆に。

高周波電力を約６０Ｗ以上から約６０Ｗとすることで、
テーバエツチングから垂直エツチングへと移行する。例
えば、配線膜の表面から深さ方向の途中まではテーパ角
（θ）が略８０度の側壁を有し、その後、基板面までテ
ーパ角（θ）が略９０度の側壁を有する噂をエツチング
加工することが必要である場合、まず、高周波電力は、
約８２Ｗ１．：ｖａ節される。上記のガス混合比を有す
るガスは、エツチング室内で放電によりプラズマ化され
、このプラズマ曇こより配線膜のエツチングが開始され
る。

配線膜には、その表面から深さ方向の途中までテーパ角
（θ）が略８０度の側壁を有する溝がエツチング加工さ
れる。所定深さまでエツチングが進行した時点で、高周
波電力は、約６０Ｗに！ｉＩ節される。この間およびそ
れ以降も放電は停止されず、プラズマにより配線膜は深
さ方向の途中から基板向まで引続きエツチングされ、こ
れにより、深さ方向の途中から基板向までテーパ角（θ
）が略９０度の側壁を有する溝がエツチング加工される
。基板面までのエツチングが終了した時点で放電が停止
され試料のエツチング処理が完Ｔされる。これにより、
配線膜には、その厚さ方向に、表面から深さ方向の途中
までテーパ角（θ）が略８０度の側壁を有し、深さ方向
の途中から基板面までテーパ角（θ）が略９０度の側壁
を有する溝が形成される。

なお、高周波電力が６０Ｗ以下で、等方性エツチングを
生じる高周波電力で途中まで等方性エツチングし、その
後、例えば、高周波電力を６０Ｗとして垂直エツチング
し溝形状を変化させることができる。

本実施例では、上記一実施例での効果と同様の効果が得
られる。また、有磁場型のマイクロ波プラズマエツチン
グ装置や無磁場型のマイクロ波プラズマエツチング装置
等のように、プラズマ生成とバイアス印加とが独立して
行えるエツチング装置を使用するものにおいては％高周
波電力の調節によってプラズマ生成、つまり、放電状態
に影響を及ぼさない、即ち、高周波電力を調節しても放
電状態は変動することなく安定に維持できる。従って、
高周波電力なｓｉしても直ちに、かつ、引Ｍき良好にエ
ツチングを行うことができスループットを更に向上させ
ることができる。また、ガス混合比を調節する上記一実
施例に比べて本実施例では、調節操作がより簡単、容易
であり、エツチング処理の操作性をより向上させること
ができる。

なお、上記実施例の他にエツチング圧力をエツチング途
中で調節することで、上記一実施例での効果と同様の効
果が得られる。つまり、あるエツチング圧力でテーパ角
（θ）は最小となり、その前後の圧力、特にエツチング
圧力を高（するに従ってテーパ角（θ）は大きくなる。

また、試料の温度をエツチング途中で調節することで、
上記他の実施例での効果と同様の効果が得られる。つま
り、試料の温度が上昇すれば、それに従ツてテーパ角（
θ）は小さｑなる。史に、マイクロ波プラズマエツチン
グの場合、マイクロ波パワーをエツチング途中で調節す
ることで、上記一実施例での効果と同様の効果が得られ
る。つまり、マイクロ波バク−を小さくするに従ってテ
ーパ角（θ）は大きくなる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エツチング形状を途中段階で異ならせ
る必要がある試料のエツチングを連続的に実施できるの
で、該試料のエツチング処理に要する時間を短縮できス
ループットを向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のガス混合比とテーパ角と
の関係線図、第２図は、本発明の他の実施例の高周波電
力とテーパ角との関係＆１図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エッチング用ガスと形状制御用ガスとを放電により
   プラズマ化し、該プラズマによる試料のエッチング途中
   で前記放電を停止せずにエッチング形状を変化させるこ
   とを特徴とするプラズマエッチング方法。 ２、前記エッチング用ガスと前記形状制御用ガスとの総
   和に対する該形状制御用ガスの比率を、前記プラズマに
   よる前記試料のエッチング途中で前記放電を停止せずに
   変化させる第１請求項に記載のプラズマエッチング方法
   。 ３、前記プラズマによる前記試料のエッチング時に該試
   料に作用するエネルギを、前記試料のエッチング途中で
   前記放電を停止せずに変化させる第１請求項に記載のプ
   ラズマエッチング方法。