JPH04253327A - プラズマエッチング装置 - Google Patents

プラズマエッチング装置

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JPH04253327A
JPH04253327A JP3008810A JP881091A JPH04253327A JP H04253327 A JPH04253327 A JP H04253327A JP 3008810 A JP3008810 A JP 3008810A JP 881091 A JP881091 A JP 881091A JP H04253327 A JPH04253327 A JP H04253327A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
mesh
etching
aperture
uniformity
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3008810A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Mihara
智 三原
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

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】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はプラズマエッチング技術
に関わり、特に電子のサイクロトロン共鳴を利用してプ
ラズマを発生させる方式のエッチング装置に関わる。 【0002】シリコン(Si)などの半導体基板に形成
される集積回路(IC)は、近年ますます高集積化が進
められ、その製造に用いられるウエハも大型化している
。大口径ウエハに対してエッチングやCVD処理を行う
際に、処理結果がウエハ全面にわたって均一であること
が要求される。 【0003】また、プラズマエッチングのようなドライ
エッチングは、基板面に対し垂直な方向のエッチングが
優先する異方性を強く持たせることが可能であり、これ
を利用した処理が行われることも多い。その場合、エッ
チングによって掘り込まれた空間の側面は基板面に対し
垂直であることが望ましいが、処理条件が不適当である
と、これが斜面になったり、サイドエッチングが生じる
などのために、形成するパターンの寸法制御が不十分に
なる、という不都合が生ずる。 【0004】 【従来の技術】通常用いられる電子サイクロトロン共鳴
型のプラズマエッチング装置は図2に模式的に示される
構造を持つものである。以下、同図(a)が参照される
。 【0005】プラズマ生成室1を囲んで電磁石2が配置
され、更に導波管3がマイクロ波透過窓4を介してプラ
ズマ生成室に結合されている。このマイクロ波透過窓は
プラズマ生成室の真空度を保つために気密封止されてい
るが、マイクロ波は自由に透過する。 【0006】更に、処理室6にはウエハ保持台8が設け
られており、エッチング処理を受けるウエハ7はこの台
に装着保持される。9は高周波電源であり、コンデンサ
10を通じて高周波電界を印加することにより、プラズ
マを加速してウエハに衝突させる。その結果、有効なエ
ッチング速度と異方性が得らる。 【0007】この方式の処理に於いてマイクロ波が2.
45GHzの場合、磁束密度875ガウスで電子のサイ
クロトロン共鳴が起こり、軌道半径は無限大となる。共
鳴状態の電子はガス分子と衝突する確率が高くなり、こ
れをプラズマ化する効率が大幅に向上するので、mTo
rr程度の低圧のガスからも十分な量のプラズマを発生
させることができる。 【0008】図2に戻って、プラズマ生成室と処理室の
間はアパーチャ5によって仕切られており、これは同図
(b)に示されるように中央に円形の開口を持つ導電性
の板であって、開口の大きさは100〜120mmφで
ある。アパーチャは、この種の装置が開発された当初は
電子サイクロトロンの共鳴モードを制御する意味で設け
られたものであるが、プラズマ生成効率が向上すること
から、結果的にサイドエッチングの発生が抑制され、パ
ターンの寸法精度が高められている。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】このようにアパーチャ
が設けられたプラズマエッチング装置では、6〜8in
φの大口径ウエハを処理した時に処理速度の面内分布の
均一性が劣化するという問題がある。これは、従来の装
置が4〜6inφのウエハを処理対象とし、アパーチャ
の開口径を上記値に設定しているため、大口径のウエハ
に対してはアパーチャの開口径が小さすぎることが原因
であると考えられている。事実、アパーチャを撤去して
処理を行うと、この不均一はかなり改善される。 【0010】一方、アパーチャの開口径を大にしたり、
極端な場合これを撤去してもサイクロトロン共鳴を起こ
させ、プラズマを生成することは可能であるが、プラズ
マ生成効率が低下するため、形成するパターンの寸法精
度が劣化する。この点を実験結果によって示す。 【0011】図3はアパーチャの開口径を変化させて多
層レジスト膜をエッチングした結果を示すもので、レジ
ストの厚さに比較して幅の狭いパターンを形成した結果
が模式的に示されている。なお、エッチングガスはO2
 である。以下、同図が参照される。 【0012】同図の(a)は開口径50mmφの場合で
、マスクである上層レジスト15のパターンに正確に一
致して下層レジストのエッチングが行われている。(b
)は開口径が120mmφの場合で、若干のサイドエッ
チが生じており、更に(c)のようにアパーチャを撤去
し、開口径を200mmφとした場合には、極端なサイ
ドエッチのため寸法精度は大幅に低下している。 【0013】以上の事実から明らかなように、単に開口
径を拡げるだけでは、パターンの寸法精度が大幅に低下
するため、大口径ウエハ処理に於ける不均一性の問題を
解決したことにはならない。 【0014】即ち、従来の装置による大口径ウエハのプ
ラズマエッチングでは、寸法精度と均一性は二律背反の
関係にある。両者を共に向上させる処理技術が求められ
ているが、根本的な解決策は未だ見出されていない。 【0015】本発明の目的は大口径ウエハのエッチング
処理に於いて、パターン寸法精度と、処理速度の面内分
布の均一性を同時に向上させた処理装置を提供すること
である。 【0016】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のプラズマエッチング装置では、プラズマ生成室
と処理室の隔壁を、従来の単一開口アパーチャに代えて
格子構造(メッシュ)としている。更に、このメッシュ
は■開口率が40%以上であるか、■メッシュを構成す
る線幅は4mmより小であるか、又は■上記■及び■の
条件を共に満たすかのいづれかである。 【0017】図1に本発明のプラズマエッチング装置の
構造が模式的に示されている。以下、図1が参照される
。従来の装置と同様、プラズマ生成室1を囲んで電磁石
2が配置され、導波管3がマイクロ波透過窓4を介して
プラズマ生成室に結合されている。また、処理室6には
ウエハ保持台8が設けられており、エッチング処理を受
けるウエハ7はこの台に装着保持されること、9は高周
波電源であってコンデンサ10を通じて高周波電界がウ
エハ面に印加されることも従来の装置と同様である。 【0018】本発明のプラズマエッチング装置でも、プ
ラズマ生成室と処理室の間はアパーチャ5によって仕切
られているが、同図(b)に示されるように、該アパー
チャは典型的にはメッシュ状であって、多数の小孔が均
一に分布する導電体板から成っている。図中、12が該
メッシュである。 【0019】 【作用】アパーチャを単一開口のものからメッシュ状の
ものに換えることにより得られる作用効果は次のような
ものである。 【0020】■アパーチャによるマイクロ波の閉じ込め
が殆ど完全に行われるため、プラズマ生成効率が向上し
、寸法精度が良好なものとなる。■プラズマが透過する
小孔が隔壁全面に均一に分布することになり、ウエハ面
内の全ての部位に均等な条件でプラズマが供給される。 その結果、エッチング速度や寸法精度のウエハ面内分布
が均一化される。 【0021】■メッシュを構成する導電体線の幅やピッ
チを選択することによって、プラズマの通過に影響を及
ぼさないための開口率の制約下でも、マイクロ波を十分
に遮蔽すると共に、メッシュ通過後のプラズマの拡がり
を最適なものとすることができる。 【0022】ここで処理結果の均一性について補足する
。従来の単一開口型の装置ではエッチング速度等の均一
性は、ウエハの中央部と周辺部に生ずるマクロな差だけ
の問題であったが、本発明の如くメッシュ状開口を採用
した場合には、メッシュと同じピッチで出現するエッチ
ング速度のばらつきも問題となる。このミクロな不均一
はメッシュのピッチや線幅に影響される。 【0023】次に、実験結果に基づいて、上記のミクロ
な不均一に影響するメッシュのピッチや線幅について具
体的に説明する。図4は8inφのウエハを用い、メッ
シュの形状を変化させてレジストのエッチングを行った
結果を示す。以下、図4が参照される。 【0024】同図(a)は、メッシュ線幅を固定して開
口率を変化させた場合のエッチング速度の不均一度を示
す線図で、メッシュの開口率が大であるほど不均一性は
減少している。開口率が50%を越えるとばらつきは±
5%以下となるが、実用的な許容範囲からは開口率40
%程度が境界領域であると言える。 【0025】開口率が小である場合に不均一となるのは
、メッシュ線幅が大であればシャドウマスク的に作用す
る故と考えられ、開口率が小のままで線幅を小にすると
、口径も小になってプラズマ供給の条件が悪化するため
と考えられる。 【0026】(b)は、メッシュの開口率を固定して線
幅を変化させた場合の不均一度を示す線図である。ばら
つきが±5%以下になるのは線幅が3mm以下の時であ
るが、ここでも実用上許容範囲としては線幅4mm程度
が境界領域ということになる。 【0027】 【実施例】実施例 1  レジストのエッチング図5(
a)〜(d)は多層レジスト法に於ける下層レジストの
エッチング処理工程を模式的に示す図である。以下、こ
の図面を参照しながら本実施例を説明する。 【0028】(a)図には基板20上に下層レジスト2
1、中間層であるSOG22、上層レジストである感光
性レジスト23が順次塗布された状態が示されている。 基板は8inφのSiウエハである。リソグラフィ処理
によって(b)図の如く上層レジストをパターニングし
、(c)図の如く上層レジストをマスクとしてSOGを
選択的に除去する。 【0029】次いで上層レジストを除去し、SOGパタ
ーンをマスクとして下層レジストをパターニングする。 (d)図にその結果が示されている。なお、上記積層構
造に於ける各層の厚さは、下層レジストが2μm、SO
G層が250nm、上層レジストが1μmである。 【0030】以上の処理に於いて、本発明の装置を用い
て行われた下層レジストのエッチングの処理条件は下記
の通りである。 ガス種 (供給速度)         O2  (1
0 sccm)圧力                
      3×10−4 Torr マイクロ波電力
            1kW基板位置      
            仕切隔壁から20cm 遠方
高周波バイアス条件        13.56MHz
,  50Wメッシュの線幅            
1mmメッシュのピッチ          5mmメ
ッシュの形状            直交均一性±3
%以内で、寸法制御性も良好なエッチングが行われた。 【0031】実施例 2  ポリSiのエッチング図6
(a)〜(c)はポリSi層のエッチング処理工程を模
式的に示す図である。以下、この図面を参照しながら本
実施例を説明する。 【0032】上記実施例と同様8inφSiウエハであ
る基板20にSiO2膜24、ポリSi25を順次被着
形成し、感光性レジスト23を塗布する。この状態が(
a)図であり、SiO2膜の厚さは100nm、ポリS
iの厚さは400nm、レジストの厚さは1μmである
。  【0033】(b)図の如くリソグラフィ処理によって
レジストをパターニングし、これをマスクとしてポリS
iを本発明の装置によりエッチングする。その状況が(
c)図に示されている。 【0034】上記ポリSiのエッチング条件は次の通り
である。 ガス種 (供給速度)         Cl2  (
10 sccm)圧力               
       5×10−4 Torr マイクロ波電
力            1kW基板位置     
             仕切隔壁から20cm 遠
方高周波バイアス条件        13.56MH
z,  20Wメッシュの寸法、形状      実施
例1と同じ本実施例に於いても、均一性±3%以内で、
寸法制御性も良好なエッチングが行われた。 【0035】実施例 3  Alのエッチング図7(a
)〜(c)は配線層であるAl皮膜のパターニング処理
工程を模式的に示す図である。以下、この図面を参照し
ながら本実施例を説明する。 【0036】上記実施例と同様8inφSiウエハであ
る基板20にPSG層26、Al層27を順次被着形成
し、感光性レジスト23を塗布する。この状態が(a)
図である。なお正確には、該Al層は1%のSiを含む
合金であり、PSG層、Al層、レジスト層の厚さはい
ずれも1μmである。(b)図の如くリソグラフィ処理
によってレジストをパターニングし、これをマスクとし
てAl層を本発明の装置によりエッチングする。その状
況が(c)図に示されている。 【0037】上記Al層のエッチング条件は次の通りで
ある。       ガス種 (供給速度)         
Cl2 (10 sccm) + BCl3 (50 
sccm)       圧力           
           5×10−3 Torr   
    マイクロ波電力            1k
W      基板位置              
    仕切隔壁から20cm 遠方      高周
波バイアス条件        13.56MHz, 
 20W      メッシュの寸法、形状     
 実施例1と同じ本実施例に於いても、均一性±3%以
内で、寸法制御性も良好なエッチングが行われた。 【0038】以上の実施例で用いられたメッシュは1m
mφのステンレス鋼線を上記ピッチで直交配置したもの
であるが、このようなメッシュを構成する導電体細線が
断面円形である必要はなく、断面が楕円形や長方形であ
っても良い。また、細線の交叉角が直角である必要もな
い。更に、メッシュは線を組み合わせて作ったものだけ
でなく、平板に小孔をパンチし、均一に分布させたもの
であっても良い。 【0039】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子共鳴
型プラズマエッチング装置では、プラズマ生成室とエッ
チング処理室の間に設けられるアパーチャの開口形状を
メッシュ状としたことにより、寸法制御性及び均一性が
改善された。 【0040】均一性の改善は、プラズマの通過口を広く
分散させると共に開口間の距離を小とした結果であり、
寸法制御性の改善は、メッシュ状アパーチャによってμ
波が閉じ込められ、プラズマ生成効率が向上した結果で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の電子サイクロトロン共鳴型プラズ
マエッチング装置の構造を模式的に示す図
【図2】  
従来の電子サイクロトロン共鳴型プラズマエッチング装
置の構造を模式的に示す図
【図3】  形成パターン断面形状のアパーチャ開口径
依存性を示す図
【図4】  アパーチャのメッシュの形状と均一性及び
寸法精度の関係を示す図
【図5】  実施例1のレジストのエッチング工程を模
式的に示す図
【図6】  実施例2のポリSiのエッチング工程を模
式的に示す図
【図7】  実施例3のAl皮膜のエッチング工程を模
式的に示す図
【符号の説明】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  プラズマ生成室で電子のサイクロトロ
    ン共鳴を利用してプラズマを発生させ、該プラズマを処
    理室内に設置された被処理体表面に供給してエッチング
    を行うプラズマエッチング装置に於いて、該プラズマ生
    成室1と該処理室6の間は、均一に分布する小孔群を有
    する導電体板5によって仕切られていることを特徴とす
    るプラズマエッチング装置。
  2. 【請求項2】  請求項1のプラズマエッチング装置で
    あって、前記導電体板の開口率は40%以上であること
    を特徴とするプラズマエッチング装置。
  3. 【請求項3】  請求項1のプラズマエッチング装置で
    あって、前記導電体板は導電体の細線もしくは細条片を
    格子状に配置して構成されたものであり、該格子の幅は
    4mm以下であることを特徴とするプラズマエッチング
    装置。
JP3008810A 1991-01-29 1991-01-29 プラズマエッチング装置 Withdrawn JPH04253327A (ja)

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JP3008810A JPH04253327A (ja) 1991-01-29 1991-01-29 プラズマエッチング装置

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JPH04253327A true JPH04253327A (ja) 1992-09-09

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015503242A (ja) * 2011-12-07 2015-01-29 ヌボサン,インコーポレイテッド 自動化された柔軟な太陽電池製造および拡張金属メッシュのロールを利用する相互接続

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015503242A (ja) * 2011-12-07 2015-01-29 ヌボサン,インコーポレイテッド 自動化された柔軟な太陽電池製造および拡張金属メッシュのロールを利用する相互接続

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Effective date: 19980514