JPH0454373B2 - - Google Patents
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- JPH0454373B2 JPH0454373B2 JP57068636A JP6863682A JPH0454373B2 JP H0454373 B2 JPH0454373 B2 JP H0454373B2 JP 57068636 A JP57068636 A JP 57068636A JP 6863682 A JP6863682 A JP 6863682A JP H0454373 B2 JPH0454373 B2 JP H0454373B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
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- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ドライエツチング方法に関する。さ
らに詳しくは、高速エツチングと選択性エツチン
グに好適なイオン比とエネルギーを可変したエツ
チング方法に関する。
らに詳しくは、高速エツチングと選択性エツチン
グに好適なイオン比とエネルギーを可変したエツ
チング方法に関する。
従来のドライエツチング装置には、100kHz位
の低周波平行平板型プラズマエツチング装置、
13.56MHzの高周波平行平板型プラズマエツチン
グ装置、円筒型プラズマエツチング装置、さら
に、2.45GHzのマイクロ波プラズマエツチング装
置、また、イオン源とエツチング室とを分離した
イオンビームエツチング装置などがある。さら
に、平行平板型装置では、ウエハーを置く台に高
周波を印加するカソードカツプル型と対向電極か
ら高周波電力を供給するアノードカツプル型があ
る。そして、高周波放電平行平板型カソードカツ
プル方式エツチング装置は通常反応性イオンエツ
チング装置とも呼ばれ、もつとも使用されてい
る。
の低周波平行平板型プラズマエツチング装置、
13.56MHzの高周波平行平板型プラズマエツチン
グ装置、円筒型プラズマエツチング装置、さら
に、2.45GHzのマイクロ波プラズマエツチング装
置、また、イオン源とエツチング室とを分離した
イオンビームエツチング装置などがある。さら
に、平行平板型装置では、ウエハーを置く台に高
周波を印加するカソードカツプル型と対向電極か
ら高周波電力を供給するアノードカツプル型があ
る。そして、高周波放電平行平板型カソードカツ
プル方式エツチング装置は通常反応性イオンエツ
チング装置とも呼ばれ、もつとも使用されてい
る。
従来、以上のようなドライエツチング装置で
は、通常、単一の周波数（例えば、13.56MHz）
で放電を行ない、エツチングする方式が用いられ
ていた。しかし、放電周波数が一定である場合に
は、プラズマ中のイオン種間に比率が、入力等を
変化させても変らないことが知られている。
は、通常、単一の周波数（例えば、13.56MHz）
で放電を行ない、エツチングする方式が用いられ
ていた。しかし、放電周波数が一定である場合に
は、プラズマ中のイオン種間に比率が、入力等を
変化させても変らないことが知られている。
したがつて、入力が小さい場合、堆積をおこし
易いイオンの比率が多くなり、その結果、エツチ
ング速度が低下し、さらには、エツチングがおこ
らなくなることがある。従来、この対策としては
選択性を向上させるため、添加ガスを導入するこ
とが必要であつた。
易いイオンの比率が多くなり、その結果、エツチ
ング速度が低下し、さらには、エツチングがおこ
らなくなることがある。従来、この対策としては
選択性を向上させるため、添加ガスを導入するこ
とが必要であつた。
本発明の目的は、以上の点に鑑み、放電周波数
を時間的に変化させる放電方式により、基板に入
射するイオン種間の比率を変化させ、エツチング
速度が大きく、かつ、選択性に優れたドライエツ
チング方式を提供することにある。
を時間的に変化させる放電方式により、基板に入
射するイオン種間の比率を変化させ、エツチング
速度が大きく、かつ、選択性に優れたドライエツ
チング方式を提供することにある。
プラズマ中に発生したイオンの中には、エツチ
ングに有効なイオンとエツチングをおさえるイオ
ンが存在することを本発明者らは新たに見出し
た。また、その効果が入射するイオンの有するエ
ネルギーによることも明らかとなつた。これらの
結果から、本発明はイオン比とエネルギーとを変
化させることにより、エツチング特性を自在に制
御することを可能とし、従来のドライエツチング
法に比べて性能面で格段の改良をはかつたもので
ある。
ングに有効なイオンとエツチングをおさえるイオ
ンが存在することを本発明者らは新たに見出し
た。また、その効果が入射するイオンの有するエ
ネルギーによることも明らかとなつた。これらの
結果から、本発明はイオン比とエネルギーとを変
化させることにより、エツチング特性を自在に制
御することを可能とし、従来のドライエツチング
法に比べて性能面で格段の改良をはかつたもので
ある。
例えば、CF4ガスを放電すると、プラズマ中に
５種類のイオンが発生する。第１図は、CF4プラ
ズマ中の５種類のイオンについて、Siエツチング
率の入射イオンエネルギー依存性を示したもので
ある。図ａはCF+ o（ｎ＝０〜４）の場合、図ｂは
F+の場合を示す。また、図の縦軸はSiエツチン
グ率をあらわし、負の値（YIELD）は基板表面
への物質堆積（Deposition）の割合を、正の値は
エツチング（Etching）の割合を示す。同図か
ら、イオンによる堆積のしやすさは、Ｆから
CF3、CF2、CF、Ｃとなるにつれて大きくなり、
例えば、0.5keVのイオンエネルギーでは、F+、
CF+ 3、CF+ 2はSiをエツチングし、逆に、CF+、C+
は表面への物質堆積がおこる。さらに、同図から
わかるように、そのイオンエネルギーで、堆積す
るイオンとエツチングするイオンとその割合が大
きく変る。したがつて、従来の装置のように、あ
る一定のエネルギー（100〜600eV）の各イオン
が入射する場合、堆積のエツチングとが一定の割
合で競合し、全体としてのエツチング速度が決ま
つてくることがわかる。
５種類のイオンが発生する。第１図は、CF4プラ
ズマ中の５種類のイオンについて、Siエツチング
率の入射イオンエネルギー依存性を示したもので
ある。図ａはCF+ o（ｎ＝０〜４）の場合、図ｂは
F+の場合を示す。また、図の縦軸はSiエツチン
グ率をあらわし、負の値（YIELD）は基板表面
への物質堆積（Deposition）の割合を、正の値は
エツチング（Etching）の割合を示す。同図か
ら、イオンによる堆積のしやすさは、Ｆから
CF3、CF2、CF、Ｃとなるにつれて大きくなり、
例えば、0.5keVのイオンエネルギーでは、F+、
CF+ 3、CF+ 2はSiをエツチングし、逆に、CF+、C+
は表面への物質堆積がおこる。さらに、同図から
わかるように、そのイオンエネルギーで、堆積す
るイオンとエツチングするイオンとその割合が大
きく変る。したがつて、従来の装置のように、あ
る一定のエネルギー（100〜600eV）の各イオン
が入射する場合、堆積のエツチングとが一定の割
合で競合し、全体としてのエツチング速度が決ま
つてくることがわかる。
放電周波数による入射イオン種の組成比率の変
化は、ガスをイオン化する電子のエネルギーと密
度によると考えられる。第２図は、100kHz、
13.56MHz、2.45GHzで、CF4放電した時に得られ
たイオン組成比率を示す表図である。周波数が高
くなるとCF+ 3の比率が増加するのに対して、
CF+が減少する。すなわち、高い周波数でエツチ
ングをするとCF+ 3が多いことからSiのエツチング
速度が大きく、逆に100kHzになるとCF+が増える
のでエツチング速度は小さくなる。これに対し
て、SiO2やホトレジストでは、イオン分子中の
Ｃが材料中の酸素と結合してCOやCO2となり、
蒸発することから、同じエネルギーのイオンを入
射する場合、両者のエツチング速度に大きな変化
がない。したがつて、SiとSiO2、Siとホトレジス
トとのエツチング速度比を、放電周波数により変
化させうることになる。さらに実際には、放電周
波数により入射イオンのエネルギーも変化する。
例えば、2.45GHzのマイクロ波プラズマエツチン
グでは10〜20eVであるし、13.56MHzの反応性イ
オンエツチングでは100〜400eV、そして、100k
Hzのエツチングでは400〜2000eVである。SiO2や
ホトレジストは、入射イオンエネルギーが小さ
く、200eV程度では、エツチングされにくい。と
くに、マイクロ波プラズマエツチングでは、
SiO2がエツチングされなくなる。したがつて、
放電周波数を小さくすると、イオン組成比率では
CF+が増え、エネルギーが大きくなるように変化
し、Siのエツチング速度がSiO2、ホトレジスト
に対して小さくなる。また、逆に周波数を高くす
ると、Siの方が速くエツチングされるようにな
る。
化は、ガスをイオン化する電子のエネルギーと密
度によると考えられる。第２図は、100kHz、
13.56MHz、2.45GHzで、CF4放電した時に得られ
たイオン組成比率を示す表図である。周波数が高
くなるとCF+ 3の比率が増加するのに対して、
CF+が減少する。すなわち、高い周波数でエツチ
ングをするとCF+ 3が多いことからSiのエツチング
速度が大きく、逆に100kHzになるとCF+が増える
のでエツチング速度は小さくなる。これに対し
て、SiO2やホトレジストでは、イオン分子中の
Ｃが材料中の酸素と結合してCOやCO2となり、
蒸発することから、同じエネルギーのイオンを入
射する場合、両者のエツチング速度に大きな変化
がない。したがつて、SiとSiO2、Siとホトレジス
トとのエツチング速度比を、放電周波数により変
化させうることになる。さらに実際には、放電周
波数により入射イオンのエネルギーも変化する。
例えば、2.45GHzのマイクロ波プラズマエツチン
グでは10〜20eVであるし、13.56MHzの反応性イ
オンエツチングでは100〜400eV、そして、100k
Hzのエツチングでは400〜2000eVである。SiO2や
ホトレジストは、入射イオンエネルギーが小さ
く、200eV程度では、エツチングされにくい。と
くに、マイクロ波プラズマエツチングでは、
SiO2がエツチングされなくなる。したがつて、
放電周波数を小さくすると、イオン組成比率では
CF+が増え、エネルギーが大きくなるように変化
し、Siのエツチング速度がSiO2、ホトレジスト
に対して小さくなる。また、逆に周波数を高くす
ると、Siの方が速くエツチングされるようにな
る。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例 １
第３図は本実施例におけるガスプラズマ発生用
に印加した電圧の周波数の時間的変化を示したも
のである。すなわち、本実施例においては、周波
数を時分割して、13.56MHzと300kHzを周期的に
変化させてエツチングを行なつた。その結果、Si
のエツチング速度は、単一周波数の場合の約３〜
５倍速くなつた。また、SiとSiO2の選択比は、
Si／SiO2は約10で、Siとホトレジストの選択比、
Si／ホトレジストは３〜５程度であつた。ここ
で、周期と周波数を変えると、エツチング速度と
選択性が変化する。したがつて、本実施例の方法
は、高速エツチングと選択エツチングに有効な方
法である。
に印加した電圧の周波数の時間的変化を示したも
のである。すなわち、本実施例においては、周波
数を時分割して、13.56MHzと300kHzを周期的に
変化させてエツチングを行なつた。その結果、Si
のエツチング速度は、単一周波数の場合の約３〜
５倍速くなつた。また、SiとSiO2の選択比は、
Si／SiO2は約10で、Siとホトレジストの選択比、
Si／ホトレジストは３〜５程度であつた。ここ
で、周期と周波数を変えると、エツチング速度と
選択性が変化する。したがつて、本実施例の方法
は、高速エツチングと選択エツチングに有効な方
法である。
実施例 ２
第４図は本実施例における放電周波数（実線）
とそれに伴なうイオンエネルギー（破線）の変化
を示す図である。図示のように、放電周波数を非
周期的に変化させて、13.56MHzの放電から100k
Hzの放電に短時間変えると、イオンのエネルギー
が、典型的には200eVから1000eVへと変化し、
イオンのスパツタリング効果が増え、エツチング
残渣を取り除く。また、イオンエネルギーが大き
くなることから、イオンが基板に対して垂直に入
射し、マスク通りの精度のよい加工に適すること
になる。さらに、この間にエツチング速度が速く
なることから、13.56MHzだけのエツチングより
深いエツチングを行なうことができる。
とそれに伴なうイオンエネルギー（破線）の変化
を示す図である。図示のように、放電周波数を非
周期的に変化させて、13.56MHzの放電から100k
Hzの放電に短時間変えると、イオンのエネルギー
が、典型的には200eVから1000eVへと変化し、
イオンのスパツタリング効果が増え、エツチング
残渣を取り除く。また、イオンエネルギーが大き
くなることから、イオンが基板に対して垂直に入
射し、マスク通りの精度のよい加工に適すること
になる。さらに、この間にエツチング速度が速く
なることから、13.56MHzだけのエツチングより
深いエツチングを行なうことができる。
つぎに、放電周波数を第５図に示すように非周
期的に変化させ、SiO2のエツチングを行なつた。
その結果、初期にはイオンエネルギーが大きく、
エツチング速度は1000Å／min、後半ではエツチ
ング速度は100Å／minとなり、本実施例の方法
は、エツチング初期は高速で、エツチング後半は
低速でエツチングする場合に有効である。
期的に変化させ、SiO2のエツチングを行なつた。
その結果、初期にはイオンエネルギーが大きく、
エツチング速度は1000Å／min、後半ではエツチ
ング速度は100Å／minとなり、本実施例の方法
は、エツチング初期は高速で、エツチング後半は
低速でエツチングする場合に有効である。
非周期的と周期的な放電周波数の変化を組み合
せれば、加工精度、選択性の良好なエツチングが
できる。
せれば、加工精度、選択性の良好なエツチングが
できる。
実施例 ３
本発明は第６図に示すような振幅変調波を用い
ても実現することができる。第６図は300kHzの
波に13.56MHzの高周波を重ねて時間的に変化さ
せた波を示す。プラズマには、両周波数の効果が
生じる。そのイオン同志の組成比は時間的に周波
数を変化させることによつても達成することがで
きる。
ても実現することができる。第６図は300kHzの
波に13.56MHzの高周波を重ねて時間的に変化さ
せた波を示す。プラズマには、両周波数の効果が
生じる。そのイオン同志の組成比は時間的に周波
数を変化させることによつても達成することがで
きる。
以上説明したところから、本発明によれば以下
のような効果がある。
のような効果がある。
例えば、放電周波数を低周波か高周波に連続的
に変化させると、エツチングに関与するイオンの
エネルギーは連続的に1000eV程度から100eV程
度まで変化することになる。エツチング形状はイ
オンのエネルギーが高い程、マスク通りにエツチ
ングされることから、初めにイオンのエツチング
効果を大きくした方が、加工精度の向上に有効で
ある。これと逆に、高周波から低周波に連続的に
変えると、最初にマスク下のエツチングが生じ、
つぎに、マスク通りの形状にエツチングされ、後
工程での膜形成時に段差部をおおいやすくなる効
果がある。
に変化させると、エツチングに関与するイオンの
エネルギーは連続的に1000eV程度から100eV程
度まで変化することになる。エツチング形状はイ
オンのエネルギーが高い程、マスク通りにエツチ
ングされることから、初めにイオンのエツチング
効果を大きくした方が、加工精度の向上に有効で
ある。これと逆に、高周波から低周波に連続的に
変えると、最初にマスク下のエツチングが生じ、
つぎに、マスク通りの形状にエツチングされ、後
工程での膜形成時に段差部をおおいやすくなる効
果がある。
なお、本発明は、周波数可変の入力が必要であ
る。電源と装置を自動的に整合する回路について
は、ある周波数に整合しておき、別の周波数に整
合をとらない方法も可能である。また、違う周波
数の電源を複数個以上使うことによつても実現す
ることができる。
る。電源と装置を自動的に整合する回路について
は、ある周波数に整合しておき、別の周波数に整
合をとらない方法も可能である。また、違う周波
数の電源を複数個以上使うことによつても実現す
ることができる。
第１図はCF+ o（ｎ＝０〜４）（図ａ）とF+（図
ｂ）のsiエツチング率の入射イオンエネルギー依
存性を示す図、第２図は放電周波数を変えた時の
CF4のイオン組成比率を示す表図、第３図〜第６
図は電源入力周波数の時間変化を示す図である。
ｂ）のsiエツチング率の入射イオンエネルギー依
存性を示す図、第２図は放電周波数を変えた時の
CF4のイオン組成比率を示す表図、第３図〜第６
図は電源入力周波数の時間変化を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガス雰囲気中に高周波電力を供給することに
よつて生起される高周波放電プラズマ中において
生成されるイオンを被エツチング材中に入射させ
ることにより該被エツチング材をエツチング処理
する方法において、上記エツチング処理の途中に
おいて上記ガス雰囲気中に供給する高周波電力の
周波数を時間的に変化させることを特徴とするド
ライエツチング方法。 ２ 上記ガス雰囲気中に供給する高周波電力の周
波数の変化は、上記被エツチング材中に入射する
イオンのイオン種間比率を変化させる如き周波数
変化であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載のドライエツチング方法。 ３ 上記ガス雰囲気中に供給する高周波電力の周
波数の変化は、上記被エツチング材中に入射する
イオンのイオン種間比率とエネルギーとを変化さ
せる如き周波数変化であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載のドライエツチング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6863682A JPS58186937A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6863682A JPS58186937A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | ドライエツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58186937A JPS58186937A (ja) | 1983-11-01 |
| JPH0454373B2 true JPH0454373B2 (ja) | 1992-08-31 |
Family
ID=13379415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6863682A Granted JPS58186937A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58186937A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4464223A (en) * | 1983-10-03 | 1984-08-07 | Tegal Corp. | Plasma reactor apparatus and method |
| JPS60102743A (ja) * | 1983-11-09 | 1985-06-06 | Nec Corp | ドライエツチング方法 |
| JPS60140726A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-25 | Fujitsu Ltd | プラズマ気相成長装置 |
| US4579618A (en) * | 1984-01-06 | 1986-04-01 | Tegal Corporation | Plasma reactor apparatus |
| US4585516A (en) * | 1985-03-04 | 1986-04-29 | Tegal Corporation | Variable duty cycle, multiple frequency, plasma reactor |
| FR2613168B1 (fr) * | 1985-10-16 | 1991-08-30 | France Etat | Procede et dispositif de gravure par plasma d'un materiau |
| JP3377773B2 (ja) * | 2000-03-24 | 2003-02-17 | 三菱重工業株式会社 | 放電電極への給電方法、高周波プラズマ発生方法および半導体製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4983764A (ja) * | 1972-12-15 | 1974-08-12 | ||
| JPS52141443A (en) * | 1976-05-21 | 1977-11-25 | Nippon Electric Co | Method of etching films |
-
1982
- 1982-04-26 JP JP6863682A patent/JPS58186937A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4983764A (ja) * | 1972-12-15 | 1974-08-12 | ||
| JPS52141443A (en) * | 1976-05-21 | 1977-11-25 | Nippon Electric Co | Method of etching films |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58186937A (ja) | 1983-11-01 |
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