JPH0527244B2 - - Google Patents
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- JPH0527244B2 JPH0527244B2 JP58234319A JP23431983A JPH0527244B2 JP H0527244 B2 JPH0527244 B2 JP H0527244B2 JP 58234319 A JP58234319 A JP 58234319A JP 23431983 A JP23431983 A JP 23431983A JP H0527244 B2 JPH0527244 B2 JP H0527244B2
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Classifications
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- 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
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体装置の製造に好適なドライエ
ツチング方法およびドライエツチング装置に関す
るものである。
ツチング方法およびドライエツチング装置に関す
るものである。
まず、従来のドライエツチング方法および装置
について説明する。第１図は、従来のドライエツ
チング装置の一例の構成図であつて、平行平板電
極方式のものに関するものである。
について説明する。第１図は、従来のドライエツ
チング装置の一例の構成図であつて、平行平板電
極方式のものに関するものである。
処理室４の中にはアノード電極２とカソード電
極３とが設けてある。カソード電極３には高周波
電源５が接続されており、処理基板１が載せてあ
る。
極３とが設けてある。カソード電極３には高周波
電源５が接続されており、処理基板１が載せてあ
る。
処理室４を、排気系（図示省略）によつて排気
しながらエツチングガスを導入し、10〜0.05
〔Torr〕の一定圧力に保ち、高周波電圧をカソー
ド電極３に印加するとプラズマが発生する。この
プラズマで発生したイオンがプラズマ、カソード
電極３間の電界で加速されて方向性をもつて処理
基板１に当り、微細なパータンのエツチングを行
うことができる。
しながらエツチングガスを導入し、10〜0.05
〔Torr〕の一定圧力に保ち、高周波電圧をカソー
ド電極３に印加するとプラズマが発生する。この
プラズマで発生したイオンがプラズマ、カソード
電極３間の電界で加速されて方向性をもつて処理
基板１に当り、微細なパータンのエツチングを行
うことができる。
このドライエツチングでは、微細なパターンを
マスク通りに早くエツチングすること、およびエ
ツチング膜のエツチング完了後に下地膜のエツチ
ングが進まないようにするこが重要である。
マスク通りに早くエツチングすること、およびエ
ツチング膜のエツチング完了後に下地膜のエツチ
ングが進まないようにするこが重要である。
従来、これらのエツチング特性をコントロール
する手段としては、エツチングガス圧力および高
周波電力があつた。しかし、ガス圧力を高くする
と、下地膜はエツチングされないが、エツチング
パターン寸法精度が悪くなる。また、高周波電力
を大きくすると、エツチングレートは高くなる
が、下地膜がエツチングされる。このように、す
べての特性を満足することができなかつた。
する手段としては、エツチングガス圧力および高
周波電力があつた。しかし、ガス圧力を高くする
と、下地膜はエツチングされないが、エツチング
パターン寸法精度が悪くなる。また、高周波電力
を大きくすると、エツチングレートは高くなる
が、下地膜がエツチングされる。このように、す
べての特性を満足することができなかつた。
このドライエツチングのエツチング特性をコン
トロールするものとして、他の従来例の構成図を
第２図に示す（詳細は特開昭56−33839号公報お
よび特開昭57−131374号公報参照）。
トロールするものとして、他の従来例の構成図を
第２図に示す（詳細は特開昭56−33839号公報お
よび特開昭57−131374号公報参照）。
アノード電極２にはローパスフイルタ６Ｂを介
して高周波電源５Ｂが接続されており、カソード
電極３にはハイパスフイルタ６Ａを介して高周波
電源５Ａが接続されている。ここで、高周波電源
５Ｂはイオンが追従できない周波数（たとえば
13.56MHz）のものとし、高周波電源５Ａはイオ
ンが追従できる周波数のものとしている。高周波
電源５Ｂからアノード電極２に高周波電圧を印加
するとプラズマが発生するが、カソード電極３
は、等価的にはアース電位に接続されるため、プ
ラズマとカソード電極３との間には大きな電位差
が発生しない。ここで、高周波電源５Ａから
400kHz程度の高周波電圧を印加すると、イオン
は、この電界に追従して加速され、処理基板１に
当る。
して高周波電源５Ｂが接続されており、カソード
電極３にはハイパスフイルタ６Ａを介して高周波
電源５Ａが接続されている。ここで、高周波電源
５Ｂはイオンが追従できない周波数（たとえば
13.56MHz）のものとし、高周波電源５Ａはイオ
ンが追従できる周波数のものとしている。高周波
電源５Ｂからアノード電極２に高周波電圧を印加
するとプラズマが発生するが、カソード電極３
は、等価的にはアース電位に接続されるため、プ
ラズマとカソード電極３との間には大きな電位差
が発生しない。ここで、高周波電源５Ａから
400kHz程度の高周波電圧を印加すると、イオン
は、この電界に追従して加速され、処理基板１に
当る。
したがつて、プラズマの密度は高周波電源５Ｂ
でコントロールされ、イオンのエネルギは高周波
電源５Ａによつてコントロールされる。しかし、
このようなエツチング特性をコントロールする機
構を設けても、エツチングレートを早くし、かつ
下地膜のエツチングレートを低くするというよう
にエツチング特性をコントロールすることはでき
ないという問題があつた。
でコントロールされ、イオンのエネルギは高周波
電源５Ａによつてコントロールされる。しかし、
このようなエツチング特性をコントロールする機
構を設けても、エツチングレートを早くし、かつ
下地膜のエツチングレートを低くするというよう
にエツチング特性をコントロールすることはでき
ないという問題があつた。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、一般に直流的に非導通である被加工物（処
理基板）に対して、イオンエネルギ分布の幅を小
さくして下地膜への選択比を向上させてエツチン
グ膜へのエツチングレートを速くしてドライエツ
チングすることができるようにしたドライエツチ
ング方法および装置を提供することにある。
くし、一般に直流的に非導通である被加工物（処
理基板）に対して、イオンエネルギ分布の幅を小
さくして下地膜への選択比を向上させてエツチン
グ膜へのエツチングレートを速くしてドライエツ
チングすることができるようにしたドライエツチ
ング方法および装置を提供することにある。
即ち、上記目的を達成するために、本発明は、
処理実内に導入されたエツチングガスを励起して
プラズマを発生させ、前記処理室内に配置された
電極上に載置された被加工物に対して前記プラズ
マによりエツチングを行うドライエツチング方法
および装置において、前記被加工物に前記プラズ
マ中のイオンが入射して被加工物の表面に帯電し
て上昇する表面電位上昇分を打ち消すように上昇
する負電位（VS）から、前記プラズマ中のイオ
ンにほぼ一定の加速を付与するほぼ一定の加速電
位（VACを差し引いて得られ、且つ前記プラズマ
中のイオンを被加工物に対してほぼ同じに加速さ
せる第１の（負）電圧（VAC＋VS）部分と、前記
被加工物に前記プラズマ中の電子を流入させて被
加工物の表面に帯電した表面電位上昇分を消去す
る第２の電圧（Vos）部分とからなる周期的電圧
波形Ｖ(t)を前記電極に印加するようにしたことを
特徴とするものである。ところで、一般に、エツ
チングを行う被加工物は、表面に絶縁物であるレ
ジストパターンが形成されていたり、また絶縁物
であるSIO2膜上に被エツチング膜であるSi膜が
電気的に浮遊した状態で形成されているため、こ
の被加工物を電極に載置した際、被加工物の表面
は電極と直流的に導通できない状態となる。この
ため、一般に、プラズマ中のイオンを電界で加速
させると、被加工物の表面に次第に正の電荷が帯
電し、表面電位Vsが上昇することになる。即ち、
電極と被加工物表面との間には、次第に増加する
可変電圧源Vsが接続されているのと等価になる。
そこで、本発明の、第１の（負）電圧（VAC＋
VS）部分を電極に印加するもので、これにより、
プラズマと被加工物の表面との間にほぼ一定の加
速電位（VAC）が得られ、イオンエネルギの分布
幅を小さくする（第４図に示すように）ことが可
能となり、エツチングレートと選択比とを向上さ
せることができる。しかし、第１の（負）電圧
（VAC＋VS）部分を増加させ続けると、このバイ
アス電圧が極めて大きくなり、また、比加工物を
破壊してしまうこともあり、問題である。そこで
第１の（負）電圧（VAC＋VS）部分がある程度ま
で（Vcpまで）増加したなら、上記第２の（正）
電圧（Vos部分（プラズマ中で電子が運動してい
るのでほぼ0Vでも電子は被加工物表面に流入す
ることになる。）に変化させて被加工物表面に電
子を流入させて電気的に中和させ、表面電位をほ
ぼ0Vにする。このように第１の（負）電圧（VAC
＋VS）部分と第２の電圧（Vos）部分とからなる
周期的電圧波形値Ｖ(t)を電極に印加すれば、イオ
ンエネルギの分布幅を小さくした状態でエツチン
グを継続することができる。
処理実内に導入されたエツチングガスを励起して
プラズマを発生させ、前記処理室内に配置された
電極上に載置された被加工物に対して前記プラズ
マによりエツチングを行うドライエツチング方法
および装置において、前記被加工物に前記プラズ
マ中のイオンが入射して被加工物の表面に帯電し
て上昇する表面電位上昇分を打ち消すように上昇
する負電位（VS）から、前記プラズマ中のイオ
ンにほぼ一定の加速を付与するほぼ一定の加速電
位（VACを差し引いて得られ、且つ前記プラズマ
中のイオンを被加工物に対してほぼ同じに加速さ
せる第１の（負）電圧（VAC＋VS）部分と、前記
被加工物に前記プラズマ中の電子を流入させて被
加工物の表面に帯電した表面電位上昇分を消去す
る第２の電圧（Vos）部分とからなる周期的電圧
波形Ｖ(t)を前記電極に印加するようにしたことを
特徴とするものである。ところで、一般に、エツ
チングを行う被加工物は、表面に絶縁物であるレ
ジストパターンが形成されていたり、また絶縁物
であるSIO2膜上に被エツチング膜であるSi膜が
電気的に浮遊した状態で形成されているため、こ
の被加工物を電極に載置した際、被加工物の表面
は電極と直流的に導通できない状態となる。この
ため、一般に、プラズマ中のイオンを電界で加速
させると、被加工物の表面に次第に正の電荷が帯
電し、表面電位Vsが上昇することになる。即ち、
電極と被加工物表面との間には、次第に増加する
可変電圧源Vsが接続されているのと等価になる。
そこで、本発明の、第１の（負）電圧（VAC＋
VS）部分を電極に印加するもので、これにより、
プラズマと被加工物の表面との間にほぼ一定の加
速電位（VAC）が得られ、イオンエネルギの分布
幅を小さくする（第４図に示すように）ことが可
能となり、エツチングレートと選択比とを向上さ
せることができる。しかし、第１の（負）電圧
（VAC＋VS）部分を増加させ続けると、このバイ
アス電圧が極めて大きくなり、また、比加工物を
破壊してしまうこともあり、問題である。そこで
第１の（負）電圧（VAC＋VS）部分がある程度ま
で（Vcpまで）増加したなら、上記第２の（正）
電圧（Vos部分（プラズマ中で電子が運動してい
るのでほぼ0Vでも電子は被加工物表面に流入す
ることになる。）に変化させて被加工物表面に電
子を流入させて電気的に中和させ、表面電位をほ
ぼ0Vにする。このように第１の（負）電圧（VAC
＋VS）部分と第２の電圧（Vos）部分とからなる
周期的電圧波形値Ｖ(t)を電極に印加すれば、イオ
ンエネルギの分布幅を小さくした状態でエツチン
グを継続することができる。
なお、これらを補足して説明すると次のとおり
である。
である。
さきに従来装置について述べたように、エツチ
ングレートと選択比（エツチング膜のレートと下
地膜のレートの比）との両立ができない原因は、
従来装置では、イオンエネルギの平均値のコント
ロールができても、イオンエネルギの分布幅に関
しては全くコントロールされていないことによ
る。本発明は、このイオンエネルギの分布幅をコ
ントロールし、エツチング特性をさらに向上させ
ようというものである。
ングレートと選択比（エツチング膜のレートと下
地膜のレートの比）との両立ができない原因は、
従来装置では、イオンエネルギの平均値のコント
ロールができても、イオンエネルギの分布幅に関
しては全くコントロールされていないことによ
る。本発明は、このイオンエネルギの分布幅をコ
ントロールし、エツチング特性をさらに向上させ
ようというものである。
第３図に示す従来装置でのエツチング特性の説
明図により、イオンエネルギのコントロールと選
択比との関係について説明する。
明図により、イオンエネルギのコントロールと選
択比との関係について説明する。
SiO2膜上のSi膜のCCl4ガスによつてエツチン
グする場合を例に説明すると、イオンエネルギ
は、SiO2をエツチングするイオンエネルギＥ
（SiO2）よりも低く、Siをエツチングするイオン
エネルギＥ（Si）よりも高くする必要がある。低
いエツチングレートの場合、イオンエネルギ分布
は、Ａに示す分布となり、良い選択比を得ること
ができる。しかし、同じ平均イオンエネルギでプ
ラズマ密度を上げ、エツチングレートを上げよう
とすると、イオンエネルギ分布は、Ｂのようにな
り、SiO2のエツチング速度が大幅に大きくなる。
グする場合を例に説明すると、イオンエネルギ
は、SiO2をエツチングするイオンエネルギＥ
（SiO2）よりも低く、Siをエツチングするイオン
エネルギＥ（Si）よりも高くする必要がある。低
いエツチングレートの場合、イオンエネルギ分布
は、Ａに示す分布となり、良い選択比を得ること
ができる。しかし、同じ平均イオンエネルギでプ
ラズマ密度を上げ、エツチングレートを上げよう
とすると、イオンエネルギ分布は、Ｂのようにな
り、SiO2のエツチング速度が大幅に大きくなる。
そこで、イオンエネルギの平均値をＣに示すよ
うに小さくすると、結局、Siをエツチングするエ
ネルギのイオン数も減少し、エツチングレートを
上げることができない。
うに小さくすると、結局、Siをエツチングするエ
ネルギのイオン数も減少し、エツチングレートを
上げることができない。
したがつて、エツチングレートと選択比との両
立を図るためには、第４図の説明図に示すよう
に、イオンエネルギの分布幅を小さくすることが
不可欠である。
立を図るためには、第４図の説明図に示すよう
に、イオンエネルギの分布幅を小さくすることが
不可欠である。
イオンはプラズマと処理基板表面との間に発生
する電位差によつて加速される。しかるに、従来
の装置では、この電位差が高周波電源から供給さ
れる正弦波電圧となるため、イオンが電界で加速
され始める正弦波電圧の位相により、必然的にイ
オンエネルギに差が生じ、イオンエネルギ分布を
持つことになる。
する電位差によつて加速される。しかるに、従来
の装置では、この電位差が高周波電源から供給さ
れる正弦波電圧となるため、イオンが電界で加速
され始める正弦波電圧の位相により、必然的にイ
オンエネルギに差が生じ、イオンエネルギ分布を
持つことになる。
本発明は、このようなことに着目してなされた
もので、プラズマ中のイオンを電界により処理基
板の表面に流入させてエツチングする際、処理基
板の表面に＋の電荷が帯電していつても、常にプ
ラズマと処理基板表面との間の電位差が変動しな
いようにし、イオンエネルギ分布の幅を小さくし
たものである。すなわち、前記のイオンエネルギ
Ｅ（Si）、Ｅ（SiO2）間に大部分のイオンを集中せ
しめるようにしたものである。
もので、プラズマ中のイオンを電界により処理基
板の表面に流入させてエツチングする際、処理基
板の表面に＋の電荷が帯電していつても、常にプ
ラズマと処理基板表面との間の電位差が変動しな
いようにし、イオンエネルギ分布の幅を小さくし
たものである。すなわち、前記のイオンエネルギ
Ｅ（Si）、Ｅ（SiO2）間に大部分のイオンを集中せ
しめるようにしたものである。
以下、本発明に係る方法・装置の実施例を図に
基づいて併せて説明する。
基づいて併せて説明する。
まず、第５図は、本発明に係るドライエツチン
グ装置の一実施例の構成図である。
グ装置の一実施例の構成図である。
ここで、１１は被加工物である処理基板、１２
はカソード電極、１３はアノード電極、１４は処
理室、１５は高周波電源、１６はマツチングボツ
クス、１７はコントロール電圧発生器、１８は広
帯域パワーアンプ、１９はコンデンサ、２０は電
圧計、２０Ａは電位測定部、２０Ｂは絶縁材、２
０Ｃは石英板である。
はカソード電極、１３はアノード電極、１４は処
理室、１５は高周波電源、１６はマツチングボツ
クス、１７はコントロール電圧発生器、１８は広
帯域パワーアンプ、１９はコンデンサ、２０は電
圧計、２０Ａは電位測定部、２０Ｂは絶縁材、２
０Ｃは石英板である。
処理室１４には、アノード電極１３とカソード
電極１２とが設けられている。アノード電極１３
には、マツチングボツクス１６を介して13.56M
Hzの高周波電源１５が接続されている。カソード
電極１２は、コンデンサ１９を介してアースに接
続されるとともに、広帯域パワーアンプ１８に接
続されている。カソード電極１２上には、石英板
２０Ｃが置いてあり、その中央部に処理基板１１
が置かれている。このエツチングする処理基板１
１は、一般に前記の通り、絶縁物であるSiO2膜
上に被エツチング膜であるSi膜が電気的に浮遊し
た状態で形成されていたり、また表面に絶縁物で
あるレジストパターンが形成されているため、こ
の処理板１１をカソード電極１２に載置した際、
処理基板１１の表面はカソード電極１２と直流的
に導通できない状態となる。また、カソード電極
１２の一部には絶縁材２０Ｂを介して電位測定部
２０Ａが設けてあり、電圧計２０でカソード電極
１２の表面電位の測定ができるようになつてい
る。電圧計２０の出力端子はコントロール電圧発
生器１７に接続されている。
電極１２とが設けられている。アノード電極１３
には、マツチングボツクス１６を介して13.56M
Hzの高周波電源１５が接続されている。カソード
電極１２は、コンデンサ１９を介してアースに接
続されるとともに、広帯域パワーアンプ１８に接
続されている。カソード電極１２上には、石英板
２０Ｃが置いてあり、その中央部に処理基板１１
が置かれている。このエツチングする処理基板１
１は、一般に前記の通り、絶縁物であるSiO2膜
上に被エツチング膜であるSi膜が電気的に浮遊し
た状態で形成されていたり、また表面に絶縁物で
あるレジストパターンが形成されているため、こ
の処理板１１をカソード電極１２に載置した際、
処理基板１１の表面はカソード電極１２と直流的
に導通できない状態となる。また、カソード電極
１２の一部には絶縁材２０Ｂを介して電位測定部
２０Ａが設けてあり、電圧計２０でカソード電極
１２の表面電位の測定ができるようになつてい
る。電圧計２０の出力端子はコントロール電圧発
生器１７に接続されている。
このドライエツチング装置の処理室１４を図示
しない排気装置で排気しながら、図示しないエツ
チングガス供給ラインからエツチングガスを流
し、10〜0.05〔Torr〕の一定圧力に設定・保持す
る。
しない排気装置で排気しながら、図示しないエツ
チングガス供給ラインからエツチングガスを流
し、10〜0.05〔Torr〕の一定圧力に設定・保持す
る。
高周波電源１５からアノード電極１３に高周波
電圧を印加すると電極間にプラズマが発生する。
電圧を印加すると電極間にプラズマが発生する。
この時、プラズマ、カソード電極１２間には、
プラズマ、アノード電極１３間に比べ、わずかな
電位差しか発生しない。電位測定部２０Ａは、カ
ソード電極１２とは絶縁されているので、電圧計
２０で電極表面の電位が発明する。カソード電極
１２に、コントロール電圧発生器１７、広帯域パ
ワーアンプ１８から、第６図ｂに実線で示す第２
の電圧（Vns）部分と第１の負電圧（VAC＋VS）
部分とからなる周期的電圧波形Ｖ(t)を印加する。
この結果、プラズマと処理基板１１の表面との間
には、一定のイオン加速電圧VACが印加されるこ
とになり、プラズマ中のイオンがこの電界で加速
され、処理基板１１の表面に流入する。一方上述
の通り処理基板１１の表面はカソード電極１２と
電気的に導通できない状態にあるため、＋の電荷
が帯電してゆき、その表面に電位は次第に上昇す
る。従つて、プラズマと処理基板表面との間の電
位差は、カソード電極１２に印加した電圧（VAC
＋VS）から上記表面電位VSを差し引いた値VACと
なり、一定のイオン加速電圧となる。そこで、こ
の表面電位を電位測定部２０Ａで測定し、その結
果に基づいてコントロール電圧発生装置１７が、
その電圧分だけカソード電極に印加する電圧を下
げるようにする。
プラズマ、アノード電極１３間に比べ、わずかな
電位差しか発生しない。電位測定部２０Ａは、カ
ソード電極１２とは絶縁されているので、電圧計
２０で電極表面の電位が発明する。カソード電極
１２に、コントロール電圧発生器１７、広帯域パ
ワーアンプ１８から、第６図ｂに実線で示す第２
の電圧（Vns）部分と第１の負電圧（VAC＋VS）
部分とからなる周期的電圧波形Ｖ(t)を印加する。
この結果、プラズマと処理基板１１の表面との間
には、一定のイオン加速電圧VACが印加されるこ
とになり、プラズマ中のイオンがこの電界で加速
され、処理基板１１の表面に流入する。一方上述
の通り処理基板１１の表面はカソード電極１２と
電気的に導通できない状態にあるため、＋の電荷
が帯電してゆき、その表面に電位は次第に上昇す
る。従つて、プラズマと処理基板表面との間の電
位差は、カソード電極１２に印加した電圧（VAC
＋VS）から上記表面電位VSを差し引いた値VACと
なり、一定のイオン加速電圧となる。そこで、こ
の表面電位を電位測定部２０Ａで測定し、その結
果に基づいてコントロール電圧発生装置１７が、
その電圧分だけカソード電極に印加する電圧を下
げるようにする。
以上の動作による印加電圧と表面電位変化との
関係を示したのが第６図である。処理基板１１の
表面電位VSは、第６図ａに示すように、一定周
期ごとに直線的に上昇する。したがつて、常に同
じ加速電圧を得るためには、この表面電位VSに
よつて打ち消される電位３１を差し引いても、一
定の加速電位差VACが残るように、電極印加電圧
VCを第６図ｂに示すように表面電位上昇分の逆
電圧から加速電位差VACを差し引いた電圧にす
る。
関係を示したのが第６図である。処理基板１１の
表面電位VSは、第６図ａに示すように、一定周
期ごとに直線的に上昇する。したがつて、常に同
じ加速電圧を得るためには、この表面電位VSに
よつて打ち消される電位３１を差し引いても、一
定の加速電位差VACが残るように、電極印加電圧
VCを第６図ｂに示すように表面電位上昇分の逆
電圧から加速電位差VACを差し引いた電圧にす
る。
しかし、このままでは電極に印加する電圧は単
調に増加してしまうため、一定電圧VCOに達した
所で図に示すようにカソード電極１２の電位を正
の上記第２の電圧（Vns）にし、処理基板１１や
カソード電極１２に電子を流入させ、その表面電
位を０〔Ｖ〕まで下げる。
調に増加してしまうため、一定電圧VCOに達した
所で図に示すようにカソード電極１２の電位を正
の上記第２の電圧（Vns）にし、処理基板１１や
カソード電極１２に電子を流入させ、その表面電
位を０〔Ｖ〕まで下げる。
電位測定部２０Ａの電位が０〔Ｖ〕となつた所
でカソード電極１２の電圧を設定されたイオン加
速電圧にし、さきに述べた動作を繰り返す。この
結果が、表面電位VSおよび電圧波形Ｖ(t)の第６
図ａ，ｂに示すような周期的波形である。
でカソード電極１２の電圧を設定されたイオン加
速電圧にし、さきに述べた動作を繰り返す。この
結果が、表面電位VSおよび電圧波形Ｖ(t)の第６
図ａ，ｂに示すような周期的波形である。
このようにして、イオンの加速電圧を常に一定
にすることができるので、イオンエネルギの分布
を所望の範囲に小さくすることができる。
にすることができるので、イオンエネルギの分布
を所望の範囲に小さくすることができる。
次に、本発明は、単ひ平行平板電極方式のドラ
イエツチングに有効なだけでなく、上記平行平板
電極によるプラズマ発生をマイクロ波と磁場によ
る共鳴に基くプラズマ発生におきかえたECR（電
子サイクロトロン共鳴）方式のドライエツチング
装置にも適用しうることは明らかであり、第６図
ａ，ｂの印加電圧の事情はそのまま適応される。
イエツチングに有効なだけでなく、上記平行平板
電極によるプラズマ発生をマイクロ波と磁場によ
る共鳴に基くプラズマ発生におきかえたECR（電
子サイクロトロン共鳴）方式のドライエツチング
装置にも適用しうることは明らかであり、第６図
ａ，ｂの印加電圧の事情はそのまま適応される。
第７図に他の実施例の構成図を示し、これに基
づいてECR方式のドライエツチング装置に適用
した実施例について説明する。
づいてECR方式のドライエツチング装置に適用
した実施例について説明する。
ここで、２１は処理基板、２２はカソード電
極、２３はコイル、２４は処理室、２５はマグネ
トロン、２６は導波管、２７はコントロール電圧
発生器、２８は広帯域パワーアンプ、３０は電圧
計、３０Ａは電位測定部である。
極、２３はコイル、２４は処理室、２５はマグネ
トロン、２６は導波管、２７はコントロール電圧
発生器、２８は広帯域パワーアンプ、３０は電圧
計、３０Ａは電位測定部である。
導波管２６の一端にはマグネトロン２５が取り
付けてあり、他端は処理室２４を覆つている。そ
の周囲にはコイル２３があり、処理室２４の下部
には電位測定部３０Ａを設けたカソード電極２２
がある。カソード電極２２は、広帯域パワーアン
プ２８に接続されており、これを介してコントロ
ール電圧発生器２７、電圧計３０によつてコント
ロールされる。
付けてあり、他端は処理室２４を覆つている。そ
の周囲にはコイル２３があり、処理室２４の下部
には電位測定部３０Ａを設けたカソード電極２２
がある。カソード電極２２は、広帯域パワーアン
プ２８に接続されており、これを介してコントロ
ール電圧発生器２７、電圧計３０によつてコント
ロールされる。
プラズマは、マグネトロン２５で発生したマイ
クロ波とコイル２３の磁界による電子サイクロト
ロン共鳴によつて発生する。一方カソード電極２
２の電圧はコントロール電圧発生器２７でコント
ロールされ、広帯域パワーアンプ２８を介してカ
ソード電極２２に第６図ｂに実線で示す第２の電
圧（Vns）部分と第１の負電圧（VAC＋VS）部
分とからなる周期的電圧波形Ｖ(t)が印加される。
電子サイクロトロン共鳴によつて発生したプラズ
マからのイオン加速エネルギのコントロール及び
処理基板２１の表面に帯電していく＋の電荷の消
去（中和）は、前述の平行平板の場合と全く同様
に行われて、処理基板２１にエツチングが行われ
る。このように、平行平板方式の実施例とECR
方式の実施例とでは、プラズマの発生方法は異な
るが、プラズマ中のイオンを加速させて処理基板
をエツチングすることは、前述の通り平行平板の
場合と同じである。但し、同レベルのＶ(t)、VS
に対して、周期はほぼプラズマの電子密度に逆比
例するため、一般に平行平板の場合より１桁以上
プラズマ密度の高い電子サイクロトロンに対して
は通常１桁以上高周波となる。
クロ波とコイル２３の磁界による電子サイクロト
ロン共鳴によつて発生する。一方カソード電極２
２の電圧はコントロール電圧発生器２７でコント
ロールされ、広帯域パワーアンプ２８を介してカ
ソード電極２２に第６図ｂに実線で示す第２の電
圧（Vns）部分と第１の負電圧（VAC＋VS）部
分とからなる周期的電圧波形Ｖ(t)が印加される。
電子サイクロトロン共鳴によつて発生したプラズ
マからのイオン加速エネルギのコントロール及び
処理基板２１の表面に帯電していく＋の電荷の消
去（中和）は、前述の平行平板の場合と全く同様
に行われて、処理基板２１にエツチングが行われ
る。このように、平行平板方式の実施例とECR
方式の実施例とでは、プラズマの発生方法は異な
るが、プラズマ中のイオンを加速させて処理基板
をエツチングすることは、前述の通り平行平板の
場合と同じである。但し、同レベルのＶ(t)、VS
に対して、周期はほぼプラズマの電子密度に逆比
例するため、一般に平行平板の場合より１桁以上
プラズマ密度の高い電子サイクロトロンに対して
は通常１桁以上高周波となる。
従来のECR方式のドライエツチング装置は、
発生したプラズマからグリツド電極によつてイオ
ンを引きだしていた。したがつて、イオン加速エ
ネルギのコントロールが500〔eV〕以下では困難
であつたが、本方式では、そのような問題はな
い。また、金属のグリツド電極等をプラズマにさ
らす必要がなく、これら金属でデバイズが汚染さ
れる心配もないという利点がある。
発生したプラズマからグリツド電極によつてイオ
ンを引きだしていた。したがつて、イオン加速エ
ネルギのコントロールが500〔eV〕以下では困難
であつたが、本方式では、そのような問題はな
い。また、金属のグリツド電極等をプラズマにさ
らす必要がなく、これら金属でデバイズが汚染さ
れる心配もないという利点がある。
以上で述べたように、本発明はプラズマ発生方
式により限定されるものではない。
式により限定されるものではない。
また、本発明では、電界強度を一定にするため
コントロール電圧発生器の出力を電位測定部から
の信号でコントロールしているが、処理条件が決
まれば、第６図に示す電極への印加電圧波形を決
め、それを印加するだけでもよいことは明らかで
ある。さらに、この電界強度を一定にコントロー
ルする印加電圧によつてプラズマの発生が可能な
条件であれば、プラズマ発生手段と共通化するこ
とも可能である。
コントロール電圧発生器の出力を電位測定部から
の信号でコントロールしているが、処理条件が決
まれば、第６図に示す電極への印加電圧波形を決
め、それを印加するだけでもよいことは明らかで
ある。さらに、この電界強度を一定にコントロー
ルする印加電圧によつてプラズマの発生が可能な
条件であれば、プラズマ発生手段と共通化するこ
とも可能である。
以上、詳細に説明したように、本発明によれ
ば、一般に直流的に非導通である被加工物（処理
基板）に対して、イオンエネルギ分布の幅を小さ
くして下地膜への選択比を向上させてエツチング
膜へのエツチングレートを速くしてドライエツチ
ングすることができ、その結果ドライエツチング
特性を大幅に改善することができるので、半導体
ウエハ等の生産歩留りの向上を図ることができる
とともに、より微細なパターンのエツチングに適
用が可能となり、その効果は顕著である。
ば、一般に直流的に非導通である被加工物（処理
基板）に対して、イオンエネルギ分布の幅を小さ
くして下地膜への選択比を向上させてエツチング
膜へのエツチングレートを速くしてドライエツチ
ングすることができ、その結果ドライエツチング
特性を大幅に改善することができるので、半導体
ウエハ等の生産歩留りの向上を図ることができる
とともに、より微細なパターンのエツチングに適
用が可能となり、その効果は顕著である。
第１図は、従来のドライエツチング装置の一例
の構成図、第２図は、同じく他の例の構成図、第
３図は、そのエツチング特性の説明図、第４図
は、本発明におけるエツチング特性の説明図、第
５図は、本発明に係るドライエツチング装置の一
実施例の構成図、第６図は、その動作、機能の説
明図、第７図は、同じく他の実施例の構成図であ
る。 １１，２１……処理基板、１２，２２……アノ
ード電極、１３……カソード電極、２３……コイ
ル、１４，２４……処理室、１５……高周波電
源、２５……マグネトロン、１６……マツチング
ボツクス、２６……導波管、１７，２７……コン
トロール電圧発生器、１８，２８……広帯域パワ
ーアンプ、１９……コンデンサ、２０，３０……
電圧計、２０Ａ，３０Ａ……電位測定部、２０Ｂ
……絶縁材、２０Ｃ……石英板。
の構成図、第２図は、同じく他の例の構成図、第
３図は、そのエツチング特性の説明図、第４図
は、本発明におけるエツチング特性の説明図、第
５図は、本発明に係るドライエツチング装置の一
実施例の構成図、第６図は、その動作、機能の説
明図、第７図は、同じく他の実施例の構成図であ
る。 １１，２１……処理基板、１２，２２……アノ
ード電極、１３……カソード電極、２３……コイ
ル、１４，２４……処理室、１５……高周波電
源、２５……マグネトロン、１６……マツチング
ボツクス、２６……導波管、１７，２７……コン
トロール電圧発生器、１８，２８……広帯域パワ
ーアンプ、１９……コンデンサ、２０，３０……
電圧計、２０Ａ，３０Ａ……電位測定部、２０Ｂ
……絶縁材、２０Ｃ……石英板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 処置室内に導入されたエツチングガスを励起
してプラズマを発生させ、前記処理室内に配置さ
れた電極上に載置された被加工物に対して前記プ
ラズマによりエツチングを行うドライエツチング
方法において、前記被加工物に前記プラズマ中の
イオンが入射して被加工物の表面に帯電して上昇
する表面電位上昇分を打ち消すように上昇する負
電位から、前記プラズマ中のイオンにほぼ一定の
加速を付与するほぼ一定の加速電位を差し引いて
得られ、且つ前記プラズマ中のイオンを被加工物
に対してほぼ一定に加速させるための第１の電圧
部分と、前記被加工物に前記プラズマ中の電子を
流入させて被加工物の表面に帯電した表面電位上
昇分を消去する第２の電圧部分とからなる周期的
電圧波形値を前記電極に印加することを特徴とす
るドライエツチング方法。 ２ 前記被加工物の表面に帯電する表面電位を測
定し、該測定された表面電位に基づいて、上記上
昇する負電位を決定することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のドライエツチング方法。 ３ 処理室内に導入されたエツチングガスを励起
してプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記処理室内に配置された電極上に載置された被
加工物に対して前記プラズマ発生手段により前記
プラズマによりエツチングを行うドライエツチン
グ装置において、前記被加工物に前記プラズマ中
のイオンが入射して被加工物の表面に帯電する表
面電位を測定する測定手段と、該測定手段によつ
て測定される表面電位に基づいて、前記被加工物
の表面に帯電した負電位に、予め設定されるほぼ
一定の負の加速電位に加えて前記プラズマ中のイ
オンを被加工物に対してほぼ一定に加速させるた
めの第１の電圧部分と、該第１の電圧部分が所望
の値になつたとき切換えられ、前記被加工物に前
記プラズマ中の電子を流入させて該被加工物の表
面に帯電した表面電位上昇分を消去する第２の電
圧部分とからなる周期的電圧波形値を発生させる
コントロール電圧発生手段と、該コントロール電
圧発生手段で発生した周期電圧波形を広帯域パワ
ーアンプを介して前記電極に印加する印加手段と
を備えたことを特徴とするドライエツチング装
置。 ４ 前記プラズマ発生手段は、導入されたマイク
ロ波によつてプラズマを発生するように構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のド
ライエツチング装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58234319A JPS60126832A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | ドライエツチング方法および装置 |
| US06/680,838 US4622094A (en) | 1983-12-14 | 1984-12-12 | Method of controlling dry etching by applying an AC voltage to the workpiece |
| EP84115200A EP0145015B1 (en) | 1983-12-14 | 1984-12-12 | Dry etching method and apparatus |
| DE8484115200T DE3479843D1 (en) | 1983-12-14 | 1984-12-12 | Dry etching method and apparatus |
| KR1019840007903A KR890004882B1 (ko) | 1983-12-14 | 1984-12-13 | 드라이에칭 방법 및 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58234319A JPS60126832A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | ドライエツチング方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60126832A JPS60126832A (ja) | 1985-07-06 |
| JPH0527244B2 true JPH0527244B2 (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=16969143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58234319A Granted JPS60126832A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | ドライエツチング方法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4622094A (ja) |
| EP (1) | EP0145015B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60126832A (ja) |
| KR (1) | KR890004882B1 (ja) |
| DE (1) | DE3479843D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003024448A2 (en) | 2001-09-14 | 2003-03-27 | Methylgene, Inc. | Inhibitors of histone deacetylase |
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| JPH0643637B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1994-06-08 | 株式会社日立製作所 | プラズマ制御装置 |
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