JPH02503614A - ガスプラズマによる食刻方法 - 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】 ガスプラズマによる食刻方法 本発明は、任意的基体（導電体、半導体、絶縁体）上の任意的性状（絶縁性、導 電性、半導性）の層を食刻（エツチング）するために、かつ、とくにはシリコン に大形の浮彫り構造を形成するために使用し得る、プラズマによる食刻の方法に 関する。

本発明は、より特定的にはマイクロ電子技術分野、なかんずく磁気記録ヘッドお よび複合回路の製造のための技術分野、ならびに光電子分野およびセンサー分野 に適用されるものである。

プラズマによる食刻を形成するための既知の方法においては、そのプラズマは、 適当なガス状媒体に極高周波数および／またはラジオ周波ｉｉ磁波を反応させる ことによって発生せしめられる。極高周波もしくはラジオ周波を磁波とガス状媒 体との相互作用は、ガス状媒体のイオン性種（イオン、電子）への解裂および中 性種（原子、分子）への解裂を可能とする。これら互に異なる種は、プラズマを 構成し、食刻されるべき層の上での化学反応を開始する。

極高周波電磁波によるプラズマ発生を可能とする装置は、たとえばフランス国特 許出［ＦＲ−Ａ　−２，５３４、０４０号に記載されており、また、ラジオ周波 電磁波によるプラズマ創生を可能とする装置は、たとえばフランス国特許出願Ｆ Ｒ−Ａ−２，５３８，９８７号に記載されている。

ＵＳ−Ａ−４，，２９８，４１９においては、極高周波を磁波により発生せしめ られるプラズマによる食刻方法が開示されており、ここにおいてはガス状媒体が Ｃ２ＦｈおよびＨ２の混合物で構成されていて、体が絶縁性であるかもしくは絶 縁体で被覆されている場合において高い食刻速度を得るため、ラジオ周波数領域 の交番電圧が食刻されるべき基体に印加される。しかしながら、この方法により 得られる食刻速度は０．１．ｎ／ｓｉｎというように低いままである。この方法 においては、方向についての選好をすることはなしに導波管とガス管柱との間の 結合によってプラズマが生成せしめられ、磁場の創生によって基体上に集光され る。この磁場の高い値のために電子のサイクロトロン共鳴が得られ、このことは プラズマの解離を促進する。このことのためには、６．５Ｐａ（５０ｍ　Ｔｏｒ ｒ）未満という相対的低圧と高いボンピング速度とが必要になる。

ＥＰ−Ａ−０１８０，０２０およびマイクロエレクトロニック　エンジるプラズ マ食刻方法が開示されており、そのガス状媒体は、ＥＰ−Ａ−０１８０，０２０ の場合にはハロゲン類、希ガス類等の中から選択されたものであり、該資料の場 合においてはＣＦ４と酸素との混合体である。

極高周波とラジオ周波とを同時に使用するこれらのプラズマ食刻方法は、一般に 、ラジオ周波のみによって生成するプラズマを用いて得られる結果と比較し改善 された結果をもたらすことが可能である。

しかしながら、たとえばシリコンなどのある種基体中に、マスクによって規定さ れる形態に関して良好な解像力を持つ深部構造を工業的規模で形成するためには 、食刻の深さならびに食刻の概形もしくは非等方性および食刻の選択性の制御に 適合した高い工業的生産率を得ることを狙いとして、結果、とくには食刻の速度 もしくは割合をさらに改善することが必要である。

プラズマを利用して層内に形成される食刻の特質は、食刻の速度または割合Ｖｇ 、非等方性Ａならびに選択率Ｓである０食刻の非等方性Ａは、食刻のマスクを構 成する材料の下方に形成される食刻の最大幅と食刻の深さとの間の比率によって 決定される。非等方性Ａが小さいほど、食刻は一層非等方的であるということに なる。食刻の選択性Ｓは、食刻されるべき層の食刻割合と、食刻用マスクの食刻 割合との間の比率に相当する６選択性Ｓが高いほど、食刻の選択性が良好である ことになる。

本発明は、適切なガス状媒体の選択の結果として、改善された結果、とくには食 刻の割合、選択性ならびに非等方性に聞しての改善された結果を得ることを可能 とする食刻方法に対して極高周波電磁波により、もしくはラジオ周波・極高周波 を磁波併用により生成するガス状プラズマまたはガスプラズマを利用して基体を 食刻する本発明方法は、プラズマの発生に用いられるガス状媒体が、少なくとも １種の炭素不含フッ素化性ガス、少なくとも１種の希ガス、少なくとも１種の炭 素不合酸化性ガにより特徴づけられる。

このようなガス状媒体の選択結果として、高度に解離したプラズマが得られるば かりでなく、反応性種がきわめて豊富なプラズマが得られる。さらに、この媒体 の組成を規制することにより、その能力を深部食刻の必要性に適合させることが 可能となる。

この媒体中において、使用可能な炭素不合フッ素化性ガスは、たとえば６フツ化 イオウＳＦ６とすることができる。３７フ化窒素Ｎｈを使用することもまた可能 である。したがって、これらの含フツ素ガス類を使用することにより、高度に解 離し、かつ反応性種がきわめて豊富なプラズマを得ることが可能となる。

ＮＦ３は、６７ツ化イオウの全部または一部と代替されることが可能であるが、 これは、食刻のためのフッ素供給源反応性ガスとしての後者と同等の機能を果し 得ることと、Ｎｈの分解から生ずる窒素が、零食刻方法を阻害しないことによる ものである。

使用可能な希ガス類は、たとえば、ヘリウム、アルゴン、ネオンおよびクリプト ンとすることができる。使用される希ガスまたは希ガス類の混合体は、放電の安 定性と、それの基体への填充性とを確実にする。

かくして、希ガスの解離によって長寿命のイオン性種および中性種がもたらされ ることになるが、このことにより、望むならばラジオ周波電磁波と組合せられた 極高周波電磁波により生じた放電をしばらくの時間保持することが可能となる。

一般的には、アルゴンもしくはアルゴンとヘリウムとの混合体の使用が行なわれ る。

したがって、ヘリウムは、アルゴンと同様に、反応性プラズマのプラズマ成長と 反応性種へのエネルギー転移とに関しての安定性を確実にし、アルゴンのみのプ ラズマ中で得られる温度との比較で基体の温度を低下せしめるのであるが、他方 、媒体中への熱量の移動を確実に良好なものとする。すなわち、１００°Ｃをこ える温度でのヘリウムの熱伝導性は、アルゴンのそれよりもはるかに高い。

使用可能な酸化性ガスは、とくに酸素であって、フッ素化性ガスの分解に続きか つこれらのラジカルの食刻されるべき基体表面との反応に続く揮発性産物の生成 を促進する。他の炭素不含酸化性ガスたとえばＮ、０を使用することは可能であ り、これは窒素と酸素とに解離することになるのであって、窒素は零食刻方法を 阻害しない。

単にＳＦ６のような炭素不合フッ素化性ガス、アルゴンのような希ガスおよび酸 素のような酸化性ガスを含有するガス状混合体は、たとえ極高周波のみによって 発生せしめられたものである場合でも、放電の高反応性の獲得を可能にする。し たがって、シリコンの食刻のためにこの方法を用いる際には、少なくとも１０ｐ ／分のシリコン食刻割合、ＳｉＯ□マスクに関して１００を超えるきわめて高い 選択率ならびに食刻深さについて９５％よりもすぐれた均一性を得ることが可能 となる。

これに加えて、食刻の割合もしくは速度は、シリコンのＳｉ＜１００＞または＜ １１１＞の結晶配向には依存せず、ドーピングの型とシリコンのドーピング剤添 加量とに関しても同様であり、５００ｐを超える厚さを有する基体を透過するこ とが可能である。

さらに、５０”と７０°の間のアルファ角を有する制御可能または等方的な食刻 プロファイルが得られ、有意的な食刻深さについてもきわめて限られた粗度を持 つに過ぎない表面状態ならびにシリコンおよびポリマーの共存的沈着がまったく 認められないＳｉｎｇの表面が得られる。

このガス状混合体を、極高周波・ラジオ周波混合励起プラズマと共にシリコン基 体に適用すると、食刻速度が実質的に同等すなわち、近似的に８．ｃｎ／分であ り、ＳｉＯ□マスクと対比しての選択率が近似的に８０となり、かつ、食刻深さ の均一度が９５％となる。

同様に、食刻割合は、シリコンの結晶配向、ドーピングの形式およびドーピング 剤の添加量には依存しない。５００１ｎよりも厚い基体を透過することが可能と なる。制御可能なアルファ角食刻プロファイルについて６０゛と９０＠の間の値 すなわち極高周波プラズマに匹敵するプロファイルの増大が得られる。表面状態 は０．１ｐ未満というきわめて限られた粗度を持つに過ぎず、シリコンおよびマ スクの表面に共存的なポリマーの沈着は認められない。

このような結果は、フッ素化性ガス、酸化性ガスおよび希ガスを同時的に混入し たガス状媒体の選択によってもたらされるものであるやこれらガス類のうちのた だ１種のみから得られる食刻用プラズマを使用すると、食刻割合、選択率、均一 性および表面品質というような、上記した利点のすべてが得られなくなる。

極高周波、もしくは極高周波とラジオ周波の併用のいずれかによって発生せしめ られたガス状プラズマによって基体を食刻するために用いることができる、本発 明の一変形法によるものとすると、炭素不合フッ素化性ガス、希ガスおよび炭素 不合酸化性ガスのそれぞれ１種以上で構成されるそのガス状混合体は、これにさ らに他のガスを含有させると、食刻の結果に影響が及ぼされる。

このガスは窒素とすることができ、これにより、食刻された層の表面状態を粗度 が３０％削減されたものとなるように改善することを可能とし、他方、食刻の均 質性についても近似的に１０％の改善がもたらされる。窒素の効果は、長寿命か つ低エネルギーで、反応性生成物の放電の有効性と均質性とをより大きなものと し得る種の生成源としての放電におけるその機能に帰せしめることができる。

添加されるガスは塩素のような含塩素系ガスとすることができ、食刻されるパタ ーンのプロファイルを、とくにプラズマが極高周波のみによって生成せしめられ るものである場合において改善し、アルファ角を５０′　と７０°との間のもの ではなく、６０゜と８０°との間のものとすることを可能にする。食刻プロファ イルのアルファ角に及ぼされる塩素の影響力は、シリコン表面への塩素の吸収段 階と、それに続く比較的安定な生成物の形成とによる、ｘく３としたＳ　ｉ　Ｃ １χ型の非揮発性中間体の形成によっの側壁面にとくに進展する。極高周波とラ ジオ周波とで発生せしめられたプラズマによって食刻が行なわれる場合には、食 刻の底面に対して垂直な衝撃を増強するような、基体を伴なう外被レベルの存在 によってこのイオン衝撃現象が増大する。このような偏りがある結果として、９ ０°に近い食刻プロファイルが得られる。

本発明に従って、極高周波とラジオ周波とで生成せしめられたガスプラズマの使 用によって基体が食刻される場合には、基体上において、極高周波電磁波に対し て透明な材料からなるセルによってガスプラズマの閉じ込めが起る。このガスプ ラズマは、極高周波１を磁波が通過する導波管と、食刻用ガス状媒体の少なくと も一部が循環する極高周波電磁波に対して垂直なそのセルとの間の横断的単一モ ードカプリングによって生成せしめられるものである。このことは、その極高周 波電磁波が基体上に指向せしめられていることによるものであって、直流電圧ま たはラジオ周波領域の周波数を持つ交番電圧の基体に対する同時的な印加が発生 する。

極高周波とラジオ周波を同時に使用するこのプラズマ食刻方法は、食刻される基 体の近傍でのガスの解離における高い有効性を得ることを可能にするものであり 、そのことは、解離効率がプラズマの電子密度と直接に連動していることによる のであって、この場合には、ラジオ周波装置によって同一ガス中で発生せしめら れる放電におけるよりも、およそ１００倍も高密度である。

しかしながら、本発明による方法は、極高周波のみによって生成せしめられるガ スプラズマを用いても良好な結果を得ることをも可能にする。この場合には、基 体上において、極高周波電磁波が通過する導波管と、基体上に指向せしめられた 極高周波電磁波に対して垂直な、食刻用ガス状媒体の少なくとも一部が流過する セルとの間の単一横断的カブリングによって生成せしめられたガスプラズマの極 高周波電磁波に対して透明な材料からなるセルによる閉じ込めが起る。

いずれの場合においても、０．１ないし３００Ｐａ、好ましくは１ないし１００ Ｐａの圧力の下において食刻が起る。いずれの場合においても、ガス状媒体がＳ Ｆ、、　Ａｒおよび０２という３種のガスによって形成されている際は、これら ３種のガスそれぞれの流量は下記の範囲内にある。

ＳＦ４に関しては４−５００標準状ＢＣＩＩ３７分、計に関しては４−５００標 準状態ｃｔａ　’　７分、０２に関しては２−５００標準状態０３／分、すなわ ち、圧力としてはそれぞれ ０．２７ないし６７．５Ｐａ、 ０．２７ないし１３５Ｐａ、 ０．１３ないし６７．５Ｐａ、 であり、これは全圧０．６７ないし２７０Ｐａに相当する。

ガス状媒体が、たとえばＳＦ６．　Ａｒ、　０２およびＮ２という４種のガスで 構成されている場合は、これらのガスのそれぞれの流量は下記の範囲内にある。

ＳＦ４に関しては４−５００標準状ｕ、Ｃ２１ｌ　３／分、Ａｒに関しては４− ５００標準状態ｃｍ　”　７分、０２に関しては１−３００標準状態ｃｍ　３／ 分、Ｎ、に関しては１−３００標準状態ｃ１１１３／分、すなわち、圧力として はそれぞれ ＳＦ６に関しては、０．２７ないし６７．５Ｐａ、Ａｒに関しては、０．２７な いし１３５Ｐａ。

０、に関しては、０．１３ないし６７．５Ｐａ、かつＮ、に関しては、０．１３ ないし６７．５Ｐａ、であり、これは全圧０．５３ないし２７０Ｐａに相当する 。

本発明の範囲内においては、基体とは、本体材料のみであるものと、載加された 異種材料の層との双方であると理解されることを指摘しておくべきであり、後者 の場合の食刻は、マスクによる保護の有無にかかわらず、最終の層の上において 行なわれる。好ましくは、極高周波ｔｖＬ波に対して透明な材料からなるセルは 、張り出した部分または拡幅された部分によって基体上方に出現するものとする 。

すなわち、極高周波とラジオ周波とによって生成せしめられるガスプラズマを使 用する場合には高い食刻割合を得ることが可能であり、とくに基体もしくはその 上部表面が多結晶性シリコンのように導体または半導体材料である際には顕著で ある。

このことは、とくに、プラズマを発生させかつ閉じ込めを行なう方法にもとづく ものである。したがって、基体上の張り出した部分にわたって出現する、電磁波 に対して透明な材料からなるセルにより、基体上に指向せしめられた、増殖性の プラズマを使用することにより、プラズマを基体上に閉じ込めることや、米国特 許ＬＩＳ−Ａ−４２９８４１９で用いられている圧力よりも高い圧力で操作を行 なうことが可能となっている。高い圧力で操作を行なうことにより、たとえば標 準１００ｃｍ’　７分という高いガス流量を得ることが可能となり、したがって 、さらに反応性が高く、食刻割合を１０倍にまでも増大させることを可能にする 太きいガス流量を得ることが可能となる。すなわち、圧力１３．５ＰａＯ下にお いて操作を行なう本発明の方法においては、少なくとも１５ｐ／分のシリコン食 刻割合を達成することが可能であり、それに引きかえ、ＵＳ　−Ａ　−４２９８ ４１９の方法においては、およそ０．０１５ｐ／分のシリコン食刻割合を得るこ とができるに過ぎない。

本発明に従う方法においては、マイクロウェーブプラズマの増殖モードおよびプ ラズマと極高周波電磁波との間のカプリングの結果として、基体への交番電圧ま たは直流電圧の印加は、食刻のプロファイルの改善を可能にする。

基体への交番電圧の印加は、基体の近傍においてマイクロウェーブプラズマの反 応性種の到達を素子する外被を創生し、かつ、その結果として、選択性と、シリ コンなどの半導体材料の食刻割合を低下させると共に、食刻プロファイルの非等 方性を増大させる。

前述の米国特許の方法においては、基体が絶縁材料から成るものであるか、また はＳｉｎｇからなるような表面絶縁層を有するものである際には、シリコンの場 合よりも高い食刻割合が得られるのであるが、他方、本発明の方法でおよそ１０ Ｐａの圧力において操作を行なうと逆の現象が得られるのであり、それはこの場 合には２酸化ケイ素の食刻割合がシリコンのそれよりも低いことによるものであ る。

前述の米国特許の方法においては、極高周波電磁波は、放電箱上にある増殖系の 末端において励起された媒体を生成し、磁場の存在は、基体上で解離した分子種 を閉じ込めることを可能にし、そのことのために、それら分子種が放電箱の壁面 上で再結合することが防止される。

このようにして、本発明の方法により、ＳｉＯ□マスクと比較してよりすぐれた シリコン食刻選択性を得ることが可能となり、かつ、与えられたプロファイルを 得るため、（少なくとも１０ｐ／分の）よりすぐれた食刻割合と、１０Ｐａの下 で操作すれば一般的に１００よりも高いすぐれた選択率とを得ることが可能にな る。

本発明にもとすく方法は、たとえば、（ポリイミド類、樹脂類その他の）有機材 料のような絶縁材料、多結晶性、単結晶性または無定形シリコンのような半導体 材料、■−■化合物およびタングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ、チタ ンおよびそれらのケイ化物のような導電性材料を食刻することを可能とする。

本発明による方法は、極高周波電磁波またはラジオ周波電磁波のいずれかで生成 せしめられたプラズマでの食刻の選択率Ｓ、速度νｇおよび非等方性Ａの折衷を 得ることを可能にする。本発明による方法は、ラジオ周波電磁波により生成せし められたプラズマによる食刻方法の速度Ｖｇと選択率Ｓの改善を可能にするが、 食刻の良好な非等方性Ａは保持される。それ故に、本発明方法は、たとえば磁気 記録ヘッドの作成など、深い食刻の形成に関してとくに興味あるものである。

極高周波電磁波およびラジオ周波を磁波により発生せしめられたプラズマを用い る本発明方法の実施においては、極高周波電磁波とラジオ周波電磁波とは、それ ぞれ他方からは独立して設定される。ラジオ周波電磁波はプラズマの創生を開始 し、結果的に極高周波電磁波の創生にも寄与するよう、極高周波電磁波がプラズ マとカップルすることを可能にする。

極高周波電磁波とガス状媒体との相互作用はラジオ周波電磁波とガス状媒体の相 互作用とは離れた場所で発生するのであるから、極高周波電磁波とラジオ周波電 磁波との共存的相互作用が生じることはない。この距離は、たとえばおよそ７Ｃ Ｉ１１である。

２つの型の相互作用の間の距離は、極高周波電磁波とラジオ周波電磁波の増殖を 妨害しないようにすることや、ガス状媒体でのそれらの良好な重ね合せが確実に なされることを可能にする。

極高周波電磁波の周波数は、たとえば０．２０）ｌｚと９ＧＨｚの間であり、ラ ジオ周波電磁波の周波数は、０．０２ＭＨｚと１５ＭＨｚの間である。

本発明のその他の特徴と利点とは、本発明方法の遂行を可能とする装置の態様を 示す添付図面の参照を付された、下記の純粋に説明的でかつ非限定的な記述から 拾い集めることができる。

この図面は、極高周波電磁波に対して透明な材料からなるセル３によって構成さ れた囲み１と、導電性材料からなるくぼみ５とからなるが、この導電性材料は、 極高周波ｔｖＬ波に対しては透明であってもなくてもよい。くぼみ５が導電性材 料からな出した部分、または拡幅された部分によって、くぼみの上方の部分に突 き出ている。セルはたとえば石英からなるものであり、くぼみはたとえばアルミ ニウムまたはステンレス鋼からなるものである。

くぼみの中には、１個もしくはそれ以上の食刻されるべき基体を受止め得る支持 物７が設置されている。単純化のためという理由で、その支持物上には食刻され るべき層に相当する単一の材料からなる１個の基体９のみが示されている。セル の拡幅された部分４は基体９に対向しており、その部分の開口の寸法は、基体９ ０寸法の関数である。

その装置は、ガス状媒体を囲みの中に導入する手段を含んで成っている。これら の手段は、異種のガスを封入された若干個数のガス受器２１ａ〜２１ｎを包含し ており、それらは流量制御弁２３およびダクト２５ａとによってセル３の上部に 連結されている。

さらに、各ガスをセルの異なる部分に個別に導入するための個別のダクトが具え られていてもよい。たとえば、含フツ素反応性ガスを基体に導入するためにダク ト２５ｂを経由させ、また、希ガスおよび０２をそのセル３の上部に導入する。

その装置はまたポンプ手段１１を包含しており、これは囲みの中で真空を成立さ せ、かつ囲みの中に導入されたガス状媒体を循環させまたは循環させないように することが可能であり、さらに囲みの中で化学反応から生成したガス状媒体を抜 き出すことができる。手段１１は、くぼみ５の下方部分と、その壁面下部に置か れた不連続の環状みぞ穴によって連結されでおり、支持物７の上で中心合せをさ れている。これらのポンプ手段は、たとえば、円錐曲面状のダクト１７により、 くぼみ内に設けられたみそ穴と緊宙に結合されたポンプ１５を包含している。

図面に示された装置はまた、囲み１の中で極高周波電磁波を発生させる手段を包 含している。これらの手段は、長方形の断面を持つ導波管２９によって円形断面 を持つセルと連結された、第１の極高周波電磁波発生装置を包含している。そこ で、導波管の大きい側面と一体化された壁面は、円管状セルが導波管中を通過す ることを許すような、円形の開口を持っている。

導波管の断面寸法は、使用される極高周波電磁波の周波数の関数として選択され ている。極高周波電磁波発生装置と対置される導波管の一端には、桿状体と一体 化されたピストン３７が組み込まれていて、その桿状体は、ピストンをある長さ にわたって手動的または自動的にスライドさせることを可能にしている。

この長さは、大まかには、導波管伝播モードの波長と同等であることが望ましい 。このピストンは、すでに示しておいたように、導波管によってガス状媒体へと 伝達された極高周波電磁波の出力の最大かつ一定の吸収を可能とするよう、導波 管の長さを制御することを可能にしている。本発明にもとすく装置内で使用し得 るガスセル゛に対する導波管のカプリングの例は、たとえば、フランス特許第２ ．５３４．０４０号、同２，２９０．１２６号および第２．３４６．９３９号な らびに米国特許第４．０４９，９４０号に記載されている。

その装置はさらに囲みの中でラジオ周波電磁波を発生させるための手段を含んで いる。これらの手段は、一方でラジオ周波電磁波電極３３と連結され、他方では 接地された対電極と連結されたラジオ周波電磁波発生機３１を包含する。電極３ ３は、一部は支持物７から成っている。したがって、支持物７は、電極３３およ びたとえば石英のような絶縁性物質からなり、電極３３の上に置かれたプレート ４０を包含している。基体９を持ち上げることにより、そのプレートは空間電荷 層現象の減少を可能にしている。ラジオ周波電磁波は、支持物の近傍で、囲みの ガス状媒体と相互作用をする。

対電極はまた、くぼみの導電性壁面によって構成されるものであるが、しかし、 また、電極３３の周囲およびその近傍に置かれた、（点線の形状で形状で示され ている）補助電極３３により、あるいはくぼみの壁面と補助電極とによって構成 されたものとすることもできる。補助電極が用いられる場合には、後者はたとえ ば接地されかつ電極３３から限られた距離を保って置かれたくぼみの導電性壁面 と直接に連結されている。

ラジオ周波電磁波の出力を規制し、ガス状媒体中でのその電磁波の最大かつ不変 の吸収が達成されるように、すでに述べられた通り、ラジオ周波電磁波発生機３ １とラジオ周波電極３３との間に連結された同調箱３２が使用される。

さらに、基体９を連結するため、電極３３中での冷却液の循環が冷却回路３４に よらて確保されている。

その装置はまた、示されてはいないが、セル中で極高周波電磁波により発生せし められたプラズマに関して相対的に、またそのセルの拡幅された部分の開口に関 して相対的に、支持物７、したがって基体９の高さを規制するだめの手段を含ん でいる。

その状態は、極高周波電磁波のガス状媒体との相互作用およびラジオ周波を磁波 のガス状媒体との相互作用が、これら２つのタイプのプラズマの増殖を妨げるこ とがないようにされている。

さらにまた、セルと反応器との間、反応器とポンプ手段との間およびラジオ周波 電極と反応器との間のそれぞれに封止手段がある。

反応器のくぼみが導電性材料で造られているので、後者は加熱またはプラズマと 相互作用しない被覆材４２のプラズマトーチ投射により、その内壁面全体にわた って被覆することが有利である。その被覆材料は、深さが３００Ｉ＃と５００ｐ との間の、たとえばアルミナ（ｕｚｏｚ）である、くぼみの内部で発生せしめら れたプラズマに関して、その壁面を不動態化するためのこのような処理の型につ いては、たとえばフランス特許出願第２，５３８．９８７号に記載されている。

図面に示された装置に対して、数多くの変形を加えることができる。すなわち、 たとえば、またフランス特許出願第２．５３４，０４０号に記載されているよう に、ある場合においては、セルの近傍において、導波管に対して金属製のアング ルもしくはくさびを付加することが有利である。

結論として、この装置は、極高周波電磁波およびラジオ周波電磁波の、適切なガ ス状媒体との相互作用によって発生せしめられたプラズマの利用により、基体を 食刻することを可能にするものである。このガス状媒体は、ポンプ手段によって 囲みの中を循環してもしなくてもよい。

それはまた、極高周波電磁波のみにより発生せしめられたガス状プラズマにより 基体を食刻することのためにも使用されてよく、発生装置３１などはその際には 除去される。

゛２酸化ケイ素マスクを通してシリコン層を食刻するためには、そのマスクによ って覆われたシリコン層がまず支持物７の上に置かれる。ポンプ手段により、囲 みの中での圧力は希望の水準に維持され、ＳＦ、、アルゴン、酸素および任意的 には窒素というようなガスが、ダクト２５、バルブ２３オよび異なったびんまた は円管２１ａないし２１ｎを経由して、希望する流量でセル内に導入される。こ うして創生されたガス状媒体は、極高周波電磁波発生装置２７により発生せしめ られた極高周波電磁波と相互作用を行ない、かつ、導波管２９によりセル内に導 入され、ラジオ周波電極３３の近傍においてラジオ周波電磁波と任意的にではあ るが相互に作用せしめられる。

多結晶シリコンの食刻に関連して、本発明を説明するために、非限定的な方法で 下記の実施例が示されている。

裏蓋■−上 この例においては、それぞれ２００Ｗおよび８００Ｗの出力を有するラジオ周波 および極高周波により同時に発生せしめられるプラズマによる食刻のために、６ フツ化イオウ、酸素およびアルゴンによって形成されるガス状媒体の使用が行な われる。囲みの中では、６フツ化イオウについて標準状態１５ｃｍ　”　７分、 アルゴンについては標準状態１５ＣＩ１１″／分、かつ酸素については標準状態 ５Ｃ１１１″／分の割合で、圧力的４　Ｐａ、温度８０°Ｃのもとにおいて循環 が行なわれる。これは、８ｐ／分の食刻速度Ｖｇ、１０の選択率Ｓおよび＜Ｏ， ＯＳの非等方性Ａを与える。

１旌■−１ この例においては、実施例１と同一のガス状媒体が使用され、かつ同一流量で囲 みの中での循環が行なわれるのであるが、しかし、プラズマあ発生は、出力８０ ０Ｗの極高周波電磁波のみによって行なわれる。これは、１５ｐ／分の食刻速度 Ｖｇ、６４の選択率Ｓおよび０．５２の非等方性Ａを与える。

ス方Ｊ（−１ この例においては、ＳＦ６．　Ｏ□およびＡｒのそれぞれの流量を、下記の表に 示されているようにすることを除いて、実施例１と同一の操作過程が採用される 。その表の中に示されている結果が得られる。

止較■−上 実施例３と同一の操作過程がシリコンの食刻に用いられるが、ガス状混合体とし てＣＦ、、　０□およびＡｒの混合体が、ＣＦ、については標準状態５０ｃｍ’ ／分、Ｏ２については標準状態１０ＣＩ’／分、Ａｒについては標準状態３０Ω ３／分の割合で囲みの中に導入される。

得られる結果は下記の表の中に示されている。

これらの結果は、ＣＦＪによるＳＦ６の置換えは劣悪な結果を与えることを明示 している。この場合、シリコン表面におけるＣＦ型の安定な不揮発性生成物の形 成は、シリコンとフッ素との放電反応を減速し、劣悪な結果に導くのであると想 定される。

ユ」１外−」工 この例は実施例１の操作過程に従うものであるが、しかし、５Ｆ６１　Ａｒ、　 ０□およびＮ２を包含するガス状混合体を用いている。

各ガスの流量は、それぞれ、ＳＦ、については標準状態５０Ｃ１’／分すなわち 分圧１．６２Ｐａ　（１２ミリトル）、Ａｒについては標準状態３０準状態１０ ＣＩ１１’／分すなわち分圧０．２７Ｐａ　（２ミリトル）、Ｎ２については標 準状態１０ｃｍ”７分すなわち分圧０．２７Ｐａ　（２ミリトル）である。

これはＳｉの食刻速度６１／分、５ｉＯｚの食刻速度０．０３１！Ｎ／分、２０ ０の選択率Ｓおよび７０°のアルファ角を与える。

某ＪＨ性−」− 流量をＳＦ４について標準状態５０ｃｍ”７分（１，５Ｐａ）　、Ａｒについて 標準状態３２ｃｍ’／分（ＩＰａ）　、Ｏｚについて標準状態８Ｃ１”７分（０ ，３５Ｐａ）およびＮ２について標準状態８Ｃ１１１３／分（０，３５Ｐａ）と して、実施例４の操作過程が採用される。実施例４に相応する結果が得られる。

、表。

実施例３　　　　　　　実施例ｌ ＳＦ６流量　　　　５０標準状態ｃｔａ”／分ＣＦ、流量　　　　　　　　　　 　　　　　５０標準状］テ／分Ｏｔ　　流量　　　　１０標準状態ｃｍ’／分　 　　１０標準状態ｃｍ３／分Ａｒ　　流量　　　　３０標準状態ｃｔａ”７分　 　　１０標準状ｇａ＋＋コ／分Ｓｉ　　食刻速度　　　４．２ｔｎ１分　　　　 　　０．３５ｐ／分５ｉｎ１食刻速度　　　０．ＯＩＩ！Ｎ／分　　　　　　０ ．１４ｐ／分選択率Ｓ　　　　　　４２０　　　　　　　　　２．５均質性　　 　　　Ｓｉ±１．５χ；　ＳｉＯ□±１．５ｘ　Ｓｉ上４χ；　ＳｉＯ□±１１ χ非等方性Ａ　　　　　Ｏ，８０，５ 表面粗度　　　　　＜　８０ｎｓ　　　　　　　　　＜　５Ｏｎ蒙つぎに、本発 明による方法を実施するだめの装置を、図面を引用して例示的かつ非限定的な方 法で記述する。

本発明による方法は、すでに記述したように、導波管−ガスセルの組合せモード （Ｓｕｒｆａｇｕｉｄｅ）を用いて極高周波電磁波により発生せしめられるプラ ズマを使用するすべての食刻手段において実施し得るのであるが、これは、少な くとも部分的には導電性であるその層を支持し得る支持物と、任意的には、一方 でその支持物の導電性部分に、他方では接地された対電極に接続するラジオ周波 電磁波発生装置、あるいは逆に、接地された電極上とラジオ周波発生装置に接地 された対電極の上とにある層の使用を前提とするものである。この対電極は、囲 みの内部、たとえば支持物の周囲に置かれた補助電極か、あるいはまたは少なく とも囲みの一部と補助電極とかのいずれかによって構成されている。

ある種の場合には、反応器を構成する囲みの各壁面を冷却することが望ましい。

この装置はまた、通切な冷却手段、たとえばくぼみの壁５と補助壁面４５との間 に水を循環させて壁５を周辺温度に保持するための手段を包含するものとする。

図面の簡単な説明 添付図面は本発明方法を実施するための装置の一例を示す図である。

１・−・囲み、　　　　３・・・セル、　　　　５−・・くぼみ、７・・・支持 物、　　９・・・基体、　　　１１・・・ポンプ手段、２９・・・導波管、　　 ３３・・・電極。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成１年１１月３０日

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．プラズマ発生のために用いられるガス状媒体が、少なくとも１種の炭素不含 フッ素化性ガス、少なくとも１種の希ガスおよび少なくとも１種の炭素不含酸化 性ガスを含有することを特徴とする、極高周波電磁波、もしくはラジオ周波電磁 波と極高周波電磁波とにより発生せしめられたガスプラズマの利用によって基体 を食刻するための方法。
2. ２．ガス状媒体が、さらに、窒素および塩素含有ガスから選択された少なくとも １種の他のガスを含有することを特徴とする請求項１の方法。
3. ３．炭素不含フッ素化性ガスが６フッ化イオウＳＦ６であることを特徴とする、 請求項１および２のいずれか１である方法。
4. ４．希ガスがアルゴンもしくはアルゴンとヘリウムの混合物であることを特徴と する、請求項１ないし３のいずれか１である方法。
5. ５．酸化性ガスが酵素であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１ である方法。
6. ６．ガス状媒体が、６フッ化イオウ、アルゴンおよび酸素で構成されていること を特徴とする請求項１の方法。
7. ７．６フッ化イオウ、アルゴンおよび酸素のそれぞれの流量が、ＳＦ６について は４ないし５００標準状態ｃｍ３／分、Ａｒについては４ないし５００標準状態 ｃｍ３／分およびＯ２については２ないし５００標準状態ｃｍ３／分であること を特徴とする請求項６の方法。
8. ８．がス状媒体が、６フッ化イオウ、アルゴン、酵素および窒素により構成され ていることを特徴とする請求項１の方法。
9. ９．６フッ化イオウ、アルゴン、酸素および窒素のそれぞれの流量が、ＳＦ６に ついては４ないし５００標準状態ｃｍ３／分、Ａｒについては４ないし５００標 準状態ｃｍ３／分、Ｏ２については１ないし５００標準状態ｃｍ３／分およびＮ ２については１ないし３００標準状態ｃｍ３／分であることを特徴とする請求項 ８の方法。
10. １０．基体がシリコンであることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１ である方法。
11. １１．食刻が０．１ないし３００Ｐａの圧力の下において行なわれることを特徴 とする、請求項１ないし１０のいずれか１である方法。
12. １２．極高周波電磁波およびラジオ周波電磁波により、発生せしめられるガスプ ラズマを用い、極高周波電磁波が流過する導波管と、基体に対して指向せしめら れるべき極高周波電磁波に対して垂直にガス状食刻媒体の少なくとも一部が内部 を循環しているセルとの間の横断的単一モードカプリングによって発生せしめら れたガスプラズマを、極高周波電磁波に対して透明な材料からなるセルによって 基体上に閉じ込めることにより、かつ同時に、直流電圧もしくはラジオ周波範囲 の周波数を有する交番電圧を基体に印加することによって食刻が行なわれること を特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１である方法。
13. １３．極高周波電磁波により発生せしめられるガスプラズマを用い、極高周波電 磁波が流過ぎする導波管と、基体に対して指向せしめられるべき極高周波電磁波 に対して垂直にガス状食刻媒体の少なくとも一部が内部を循環しているセルとの 横断的単一モードカプリングによって発生せしめられるガスプラズマを、極高周 波電磁波に対して透明な材料からなるセルによって基体上に閉じ込めることによ り、食刻が行なわれることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１であ る方法。