JPH03180032A - 微細加工方法 - Google Patents

微細加工方法

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JPH03180032A
JPH03180032A JP31953889A JP31953889A JPH03180032A JP H03180032 A JPH03180032 A JP H03180032A JP 31953889 A JP31953889 A JP 31953889A JP 31953889 A JP31953889 A JP 31953889A JP H03180032 A JPH03180032 A JP H03180032A
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gas
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spieces
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Nobuo Fujiwara
伸夫 藤原
Kyusaku Nishioka
西岡 久作
Teruo Shibano
芝野 照夫
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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〕 この発明は、電子サイクロトロン共鳴を利用したドライ
エツチング装置(以下rECRエツチング装置」という
)に適用される微細加工方法に関する。
〔従来の技術〕
第2図は従来のECRエツチング装置を示す概略構成図
である。同図に示すように、筒状の第1の反応室1内に
は、半導体ウェハ2を載置・保持するためのステージ3
が配置される。また、第1の反応室1の上方に連設して
第2の反応室4が形成される。この第2の反応室4には
、ガス導入管5が押通されており、このガス導入管5を
介して第2の反応室4に反応ガスを流入することができ
る。また、第2の反応室4の上方位置に石英窓6aが形
成されるとともに、その石英窓6aに導波管6が接続さ
れて、その導波管6および石英窓6aを介して第2の反
応室4内に所定周波数のマイクロ波が導入される。さら
に、第2の反応室4の外周部にはコイル7が設けられて
、ステ、−ジ3上に載置された半導体ウェハ2の表面に
対し垂直方向に所定の磁束密度の磁界が与えられる。こ
うして、第2の反応室4では、電子サイクロトロン共鳴
(ECR)条件が満足されて高密度のガスプラズマが生
成されるように構成している。
また、第1の反応室1の下方に排気口8aが形成され、
その排気口8aに接続された排気管8を介して図示しな
い真空ポンプに接続されており、第1および第2の反応
室1.4内が真空排気されるとともに、第1および第2
の反応室1,4内の真空気密が保てるように構成されて
いる。
このECRエツチング装置において、半導体ウェハ2の
エツチング処理を施すには、まず第1および第2の反応
室1.4内を真空排気する。つづいて、排気を行いなが
ら、ガス導入管5を介して第2の反応室4内に所定流量
で反応ガスを流入して所定の圧力に設定するとともに、
第2の反応室4内に磁界とマイクロ波とを印加してガス
プラズマを発生させる。そして、このようにして第2の
反応室4で発生したガスプラズマを磁力線に沿って第1
の反応室1に導き、このプラズマにより半導体ウェハ2
をエツチングする。
〔発明が解決しようとする課題〕 ここで、反応ガスとして例えば塩素ガス0匹2を流入し
、上記のようにしてエツチング処理を行った場合のガス
プラズマ、すなわち塩素イオンCI+の動きについて考
えてみる。第3図はその動きを示す模式図である。同図
において、10は上記のようにして形成されたプラズマ
領域であり、このプラズマ領域10には塩素イオンCI
+が存在している。なお、同図に示したベクトルの大き
さは塩素イオン(1)“がもっているエネルギーの大き
さを示し、ベクトルの向きはその塩素イオンC2+の運
動方向を示している。同図かられかるように、塩素イオ
ンCI+は比較的大きなエネルギーを持ち、無秩序に運
動している。
同図において、11はシース領域であり、このシース領
域11には従来より周知のように半導体ウェハ2の表面
に対し垂直な方向にシース電界Eが生じている。したが
って、このシース領域11に塩素イオンCI+が到達す
ると、シース電界Eの影響を受けて、シース領域11内
に進み、そのシース領域11内での塩素イオンCI+の
移動方向がそのイオンC9“のベクトルとシース電界E
とのベクトル和によって決定される。そのため、プラズ
マ領域10からシース領域11に移動してきたときの運
動方向が半導体ウェハ2の表面に対しほぼ垂直な方向で
ある塩素イオンCI+は、半導体ウェハ2に垂直に入射
する。また、その運動方向が半導体ウェハ2の表面に対
し垂直でない場合であっても、シース電界Eの大きさが
塩素イオンCI+が持っているエネルギーよりも十分に
大きければ、その塩素イオンCI はほぼシース電界E
に沿って移動するようになる。したがって、上記の条件
を満たす塩素イオンCI ばかりであれば異方性の強い
エツチングを行うことができる。
しかしながら、実際には塩素イオンCI+は上記のよう
に無秩序に運動しているために、シース電界Eの方向と
ほぼ同一方向に運動をしている塩素イオンC1はわずか
じか存在していない。それに加えて、塩素イオン(lI
  が持っているエネルギーはシース電界Eの大きさに
比べてかなり大きいために、第3図に示すように半導体
ウニ/X2の表面に到達する塩素イオンCI2+のうち
その表面に垂直に入射する割合は一定の限度に限られて
、充分な異方性をもったエツチングを行うことができな
い。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、より異方性の強いエツチングを行うことがで
きる微細加工方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明にかかる微細加工方法は、真空排気された反応
室にハロゲン含有ガスを流入しながら、前記反応室内に
マイクロ波と磁界を印加して電子サイクロトロン共鳴に
よりプラズマを形成し、そのプラズマにより半導体ウェ
ハをエツチング処理する微細加工方法であって、前記エ
ツチング処理に寄与するハロゲン反応活性種よりも質量
が小さく、かつプラズマ状態において安定な添加ガスを
前記ハロゲン含有ガスと混合して前記反応室に流入する
ようにしている。
〔作用〕
この発明では、電子サイ−クロトロン共鳴によりプラズ
マを形成するにあたり、エツチング処理に寄与するハロ
ゲン反応活性種よりも質量が小さく、かつプラズマ状態
において安定な添加ガスをハロゲン含有ガスと混合しな
がら反応室に流入するようにしているため、生成される
プラズマ領域は、ハロゲン反応活性種と前記添加ガスの
ガスプラズマにより構成される。したがって、そのプラ
ズマ領域において前記ハロゲン反応活性種が持つエネル
ギーが低く抑えられる。その結果、前記ハロゲン反応活
性種が半導体ウェハの表面近傍に生じるシース電界にほ
ぼ沿って前記半導体ウェハの表面に入射し、異方性の高
いエツチング処理が行われる。
〔実施例〕
この発明にかかる微細加工方法は、第2図に示したEC
Rエツチング装置に適用可能である。なお、そのECR
エツチング装置の構成についてはすでに言及しているた
め、ここではその説明を省略する。
次に、この発明にかかる微細加工方法の一実施例につい
て第1図および第2図を参照しつつ説明する。この実施
例においては、まず反応ガスとして塩素ガスCI□を用
意するとともに、添加ガスとして塩素CIよりも質量が
小さく、しかもプラズマ状態でも安定なヘリウムガスH
eを用意する。
なお、反応ガスとして、塩素ガスC12以外にHF、H
CJ)、HBr、Hl、F  、Br2あるいはI2の
ガスを用いてもよい。また、それらHF等のガスおよび
塩素ガスCI□のうちの適当なものを混合した混合ガス
を用いてもよい。一方、添加ガスとして、ヘリウムガス
Heの代わりにN2゜N2あるいはNeのガスを用いて
もよく。また、それらN2等のガスおよびヘリウムガス
Heのうち適当なものを混合した混合ガスを用いてもよ
い。
ただし、後述する理由から添加ガスは反応ガスのハロゲ
ン反応活性種よりも質量が小さく、しかもプラズマ状態
において安定でなければならない。
要は、これらの条件を満足するものであれば、上記反応
ガスと添加ガスとを適当に選択することができる。
そして、図示を省略するガス混合器で塩素ガスC1)2
 (反応ガス)とHeのガス(添加ガス)とを適当な割
合で混合し、混合ガス(CI。+He)を生成する。
一方、上記混合ガス(CI 2 + He )の生成と
並行して、第1および第2の反応室1.4内を真空排気
する。つづいて、排気を行いながら、ガス導入管5を介
して第2の反応室4内に所定流量で混合ガス(CEl 
2 + He )を流入して所定の圧力に設定するとと
もに、第2の反応室4内に磁界とマイクロ波とを印加し
てガスプラズマを発生させる。
第1図は上記のようにして形成されたガスプラズマの動
きを模式的に表した図である。なお、同図においても、
上記のように、ベクトルの向きは各イオンの運動方向を
、またその大きさは各イオンのもっているエネルギーの
大きさをそれぞれ示している。第1図と第3図を比較し
てわかるように、この実施例のプラズマ領域10におけ
る塩素イオンCI のエネルギーが従来例のそれよりも
かなり小さくなっている。
ここで、その理由について考えてみる。従来より周知の
ように、質量が相互に異なる複数のイオンがプラズマ領
域に存在するとき、各イオンのもつエネルギーはそれぞ
れの質量の逆数に比例する。
したがって、上記のように、プラズマ領域10に塩素イ
オンCI とヘリウムイオンHe  とが存在する場合
、ヘリウムイオンHe+がもつエネルギーは比較的大き
いのに対し、塩素イオンCI+のそれはかなり低く抑え
られる。言い換えれば、塩素イオンCfI のエネルギ
ーの一部が上記のようにして形成されたヘリウムイオン
He  によって奪われて、従来の場合(プラズマ領域
10に塩素イオンCI のみが存在する場合:第3図)
に比べて塩素イオンCI のエネルギーが低くなる。
このようにエネルギーが低く抑えられた塩素イオンCI
 がシース領域11内に進入すると、その塩素イオンC
量 の運動方向がシース電界Eのそれと一致していなく
とも、それら塩素イオンCI+とシース電界Eとのベク
トル和はシース電界Eのベクトルに近いものとなる。す
なわち、その塩素イオンCI はシース電界Eにほぼ沿
って半導体ウェハ2の表面に導かれ、半導体ウェハ2に
ほぼ垂直に入射される。その結果、その塩素イオンCf
I により半導体ウェハ2が従来に比べてより強い異方
性をもってエツチング処理される。
なお、上記実施例では、反応ガスとして塩素ガスC12
を、また添加ガスとしてヘリウムガスHeを選択した場
合を取り上げて説明したが、上記のように所定条件を満
足した適当な組合せをもって反応および添加ガスをそれ
ぞれ選択した場合においても、同様な理由からハロゲン
反応活性種のエネルギーを低く抑えることが可能であり
、異方性の高いエツチング処理が可能となる。
また、上記実施例では、ガス混合器で混合ガス(CI 
2 + He )を生成し、その混合ガスを第2の反応
室4に流入するようにしているが、反応および添加ガス
の双方を同時に第2の反応室4に流入したり、先にガス
導入管5を介して反応ガスを第2の反応室4に流入し、
その後でさらに添加ガスを流入するようにしても、ある
いはその逆の手順で行ってもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、エツチング処理に寄
与するハロゲン反応活性種よりも質量が小さく、かつプ
ラズマ状態において安定な添加ガスをハロゲン含有ガス
と混合しながら反応室に流入しているため、生成される
プラズマ領域で前記ハロゲン反応活性種が持つエネルギ
ーを抑えることができる。その結果、前記ハロゲン反応
活性種を半導体ウェハの表面にほぼ垂直に入射させるこ
とができ、より異方性の強いエツチング処理を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明台かかる微細加工方法を説明するため
の説明図、第2図はその微細加工方法を適用可能なEC
Rエツチング装置の構成図、第3図は従来の微細加工方
法を説明するための説明図である。 図において、1は第1の反応室、2は半導体ウェハ、4
は第2の反応室である。 なお、 各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空排気された反応室にハロゲン含有ガスを流入
    しながら、前記反応室内にマイクロ波と磁界を印加して
    電子サイクロトロン共鳴によりプラズマを形成し、その
    プラズマにより半導体ウェハをエッチング処理する微細
    加工方法において、前記エッチング処理に寄与するハロ
    ゲン反応活性種よりも質量が小さく、かつプラズマ状態
    において安定な添加ガスを前記ハロゲン含有ガスと混合
    して前記反応室に流入することを特徴とする微細加工方
    法。
JP1319538A 1989-12-08 1989-12-08 微細加工方法 Expired - Lifetime JPH0828347B2 (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6447028A (en) * 1987-08-18 1989-02-21 Sumitomo Metal Ind Plasma device
JPH02299227A (ja) * 1989-05-15 1990-12-11 Seiko Epson Corp 化合物半導体のエッチング方法

Patent Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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