JPH0445529A - ドライエッチングの方法 - 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、いわゆる低温ドライエツチングにおける、ウ
ェハ温度の上昇を抑制するためのドライエツチングの方
法に関する。

〔発明の概要〕

半導体基板を０℃以下に冷却してエツチングを行う低温
ドライエツチングにおいて、エツチングと冷却の工程を
交互に繰り返して行うか、または、エツチングと冷却と
堆積と冷却の工程を繰り返して行うことを特徴とするド
ライエツチングの方法である。エンチングを間欠的に行
うので、半導体基板の温度の上昇を抑制することができ
て、制御性のよいエツチングが可能となる。

〔従来の技術〕

ＬＳＩの半導体基板（以下ウェハという）の微細加工プ
ロセスにおいては、その加工精度の向上がますます重要
になってきている。この微細加工には、反応性イオンエ
ツチングあるいは反応性スパッタエツチングのようなプ
ラズマドライエツチングが用いられるが、高異方性や、
高選択性や、高エツチング速度であって、かつ大口径ウ
ェハ内およびウェハ間の均一性や低損傷化を同時に実現
するには、厳しい技術的課題がある。

近年、ウェハの温度を０℃以下に冷却してエツチングを
行う、いわゆる低温ドライエツチング法が注目されてい
た（例えば、電気学会雑誌　昭和６３年１２月第１０８
巻第１２号１１９５ないし１１９８頁）。

この低温ドライエツチングは、第３図に示すように、高
周波バイアス印加型ＥＣＲプラズマエツチング装置を用
いて行う。チャンバー１の中にウェハ２をウェハ設置電
極３の上に設置する。通常、メカニカルクランプ４を用
いてウェハを保持する。

一方、液体窒素によってウェハ設置電極を冷却する。ウ
ェハの温度は熱電対温度計５によって測定する。所定の
温度、ガス圧、マイクロ波パワー、高周波バイアス電源
６からのバイアスパワーを設定してエツチングを行う。

液体窒素を用いてマイナス１２０　’Ｃ程度でのエツチ
ングが出来るので、ラジカル反応を凍結させて異方性エ
ツチングを実現することができる。

また、フォトレジストの除去等に用いられるドライアッ
シャにおいて、プラズマ発生用高周波電力を間欠的に印
加することによって、エンチング速度を低く抑えようと
する提案もなされていた（特開昭４９−８３７６４号公
報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の液体窒素を用いた冷却手段は、装置が大がかりと
なるだけでなく、液体窒素の補給等の手間もかかり、実
用性の面で好ましくないため、最近はチラーを用いて冷
媒供給する方法が主流となってきた。

しかしながら、高周波バイアスを印加して放電開始する
ときのウェハの温度の変化は、第４図に示すように、放
電開始３分後には、およそ４０℃もの温度上昇が見、ら
れた。

このように低温ドライエツチングにおいては、プラズマ
放電時のウェハの温度上昇が避けられない。ウェハの温
度上昇があると、前述の高異方性、高選択性やエツチン
グ速度等を正確に制御することが困難であった。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、このウェハの温度上昇を最小限に抑制するこ
とによって、制御性のよいエツチング特性を得るために
、エツチングを間欠的に行うことによって実現するもの
である。

〔作用〕

高周波バイアスを連続して印加すればウェハの温度上昇
が大きいが、高周波バイアスの印加を１０秒程度とし、
冷却期間を設ける間欠的印加法を用いれば、温度上昇を
１０℃以内に抑えることができる。

［実施例］ 実施例１ 本発明の第１の実施例を第１図を用いて説明する。

島ガスによる多層レジストのエツチングを、まず、第３
図に示すような、高周波バイアス印加型ＥＣＲプラズマ
エツチング装置を改良して、ドライエツチングを行う場
合について説明する。

チャンバー１の中で、ウェハ２をウェハ設置電極３上に
設置する。ウェハ２は通常、静電チャックあるいはメカ
ニカルクランプ４によって保持される。一方、エタノー
ル等の冷媒を用いたチラーによって、ウェハ設置電極３
を冷却する。ウェハ２の温度の測定は、熱電対を用いて
もよいが、高周波ノイズを避けるために、蛍光ファイバ
温度計を用いてモニターする。温度をファイバ温度計に
よって測定すれば正確でノイズの少ない出力信号が得ら
れる。１３．５６あるいは２ＭＨｚの高周波バイアス電
源６から高周波バイアスを印加して、工ンチングを行う
。

前述のエツチング手順で述べたように、ウェハ２をウェ
ハ設置電極３に設置して、チラーによる冷却を行う。ウ
ェハ温度が一８０℃になるように設定する。エツチング
の条件として、マイクロ波電力を８５曲、高周波バイア
ス電力を１００−とする。

０□ガス供給のもとに高周波バイアスを１５秒印加して
エツチングを行う。このときの温度上昇は、第１図に示
すように１０″Ｃ以内である。高周波バイアス印加停止
後１５秒後には、ウェハ温度は元の温度に戻っている。

この冷却時間の設定は、前述の温度計からの出力信号に
よって、再び高周波バイアスを印加するようなシーケン
スを組んでお（。その後、エツチング期間と冷却期間を
繰り返すことによって、多層レジストのエツチングにお
いて、ラジカル反応を抑制したアンダーカットの少ない
異方性エツチングを実現することができる。

実施例２ 本発明の第２の実施例を第２図を用いて説明する。タン
グステンポリサイドをエツチングするに際し、エツチン
グと堆積を切り換えて行う、いわゆるタイムモジュレー
ションエツチングの方法を、第１の実施例で説明したエ
ツチング装置を用いて行う。

まず、エツチング条件として、マイクロ波電力を８５０
Ｗ、圧力を１０ｓＴｏｒｒ　、高周波バイアス電力を１
００−とじ、ソースガスにＳＦ＆／ＣＣｌ４を用いる。

通常のタイムモジュレーションエツチングでは、エツチ
ング期間と堆積期間の切り換えを短いサイクルで行うが
、本実施例においては、第２図に示すように、まずエツ
チング工程を１０秒、次に冷却工程を５秒、次に堆積工
程を３秒、次に冷却工程を５秒とした１周期の工程を繰
り返すことによって、ウェハ温度の上昇を１０℃以内に
抑えることができる。工程の周期が比較的に長いので、
イオンが充分追随でき、マイクロローディング効果も防
止する制御性の高いエツチングを実現することができる
。

以上述べた２つの実施例における工７チングの条件等は
、代表的なものであって、本発明の主旨を逸脱しない範
−囲で変更可能であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明の実施例を用いて低温ドライエツチングを行えば
、放電によるウェハ温度の上昇を１０℃以内に抑制でき
るので、制御性の高いエツチングを実現でき、しかも信
転性の高いエツチングを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のエツチング工程を示す
図、第２図は本発明の第２の実施例のエツチング工程を
示す図、第３図は高周波バイアス印加型ＥＣＲプラズマ
エツチング装置を説明するための図、第４図は従来のエ
ツチングの放電開始後のウェハ温度の変化を示す図であ
る。 １−−−−−−−・−・チャンバー ２−−−−−−−−−〜−ウェハ ウェハ設置電極 メカニカルクランプ 熱電対温度針 高周波バイアス電源 時間（朴） 第１図本発明の第１の実施例の工・ソチソグ工程と示す
図 時間（抄） ！２図本究明の第２の実施例のエツチング工程と示す図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板を０℃以下に冷却してエッチングを行う
   低温ドライエッチングにおいて、エッチングガスを供給
   し高周波バイアスを印加してエッチングを行う工程と、
   前記高周波バイアスを停止して冷却のみを行う工程とを
   繰り返して行うことを特徴とするドライエッチングの方
   法。 ２、半導体基板を０℃以下に冷却してエッチングを行う
   低温ドライエッチングにおいて、エッチングガスを供給
   し高周波バイアスを印加してエッチングを行う工程と、
   前記高周波バイアスを停止して冷却のみを行う工程と、
   堆積ガスを供給して堆積を行う工程と、堆積ガスの供給
   を停止して冷却のみを行う工程とを繰り返して行うこと
   を特徴とするドライエッチングの方法。