JPH05275194A - Method and device for generating plasma - Google Patents

Method and device for generating plasma

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JPH05275194A
JPH05275194A JP4070758A JP7075892A JPH05275194A JP H05275194 A JPH05275194 A JP H05275194A JP 4070758 A JP4070758 A JP 4070758A JP 7075892 A JP7075892 A JP 7075892A JP H05275194 A JPH05275194 A JP H05275194A
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plasma
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Michinari Yamanaka
通成 山中
Norihiko Tamaoki
徳彦 玉置
Masabumi Kubota
正文 久保田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To generate a variety of plasma conditions by applying an FM modulated wave or AM modulated wave power to a pair of electrodes facing each other, and varying the frequency in the sub-second time range while the intra- chamber pressure is held unchanged. CONSTITUTION:An etching gas is sent into a chamber 1 via a rate-of-flow limiter and the internal pressure of the chamber 1 is kept at a specified level by a turbo pump. A signal generator 2 generates a modulated power of AM waves or FM waves, and this power is applied to a cathode (specimen stage) 5 and anode (counter-electrode) 4 through an amplifier. Accordingly the frequency is varied in the sub-second time range while the gas composition and the internal pressure of chamber are kept unchang, so as to produce a variety of plasma conditions. The power and frequency are varied for Am waves and FM waves, respectively, at millisecs intervals, and fine processing of element can be done stably with good controllability.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを発生する装
置及びその方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for generating plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波放電を用いたプラズマは、微細加
工のドライエッチング、薄膜形成のスパッタリングやプ
ラズマCVD、イオン注入機等、様々な加工に適用され
ている。例えば、微細加工に適用されるドライエッチン
グは、プラズマ、ラジカル、イオン等による気相−固相
表面に於ける化学的、物理的反応を利用し、薄膜または
基板上の不要な部分を除去し所望のパターンを形成する
加工法である。ドライエッチング技術として広く用いら
れている反応性イオンエッチングは(RIE)は、適当
なガスの高周波放電プラズマ中に試料を曝し反応させ、
試料の不要部分をエッチングすることにより除去すると
いうものである。必要な部分は、通常マスクとして用い
たホトレジストパターンにより保護されている。
2. Description of the Related Art Plasma using high-frequency discharge is applied to various processes such as dry etching for fine processing, sputtering for thin film formation, plasma CVD, and ion implantation machine. For example, dry etching applied to microfabrication uses a chemical or physical reaction on a gas-solid surface due to plasma, radicals, ions, etc., and removes unnecessary portions on a thin film or a substrate. Is a processing method for forming a pattern. Reactive ion etching (RIE), which is widely used as a dry etching technique, exposes a sample to a high frequency discharge plasma of an appropriate gas to cause a reaction.
The unnecessary portion of the sample is removed by etching. Necessary portions are protected by a photoresist pattern which is usually used as a mask.

【0003】以下図面を参照しながら、上記した例えば
従来のドライエッチング装置の一例について説明する。
An example of the above-mentioned conventional dry etching apparatus will be described below with reference to the drawings.

【0004】(図4)は従来の高周波電源、例えば13.5
6MHzを用いた反応性イオンエッチング装置を示す模式図
である。(図4)において、金属性チャンバー11中に
は、ガスコントロラー(図示せず)を通して反応性ガス
Gが導入され、排気系によって適切な圧力に制御されて
いる。チャンバーの上部にはアノード(陽極)14が設
けられ、下部にはカソード(陰極)となる試料台13が
設けられている。試料台にはインピーダンス整合回路を
介してRF電源12が接続されており、試料台とアノー
ドとの間で高周波放電おこすというものである。11は
金属チャンバーである。12はアノードで、13はカソ
ード、14は高周波電源である。エッチングの際には、
エッチングガスの組成、チャンバー内の圧力及びRFパ
ワーを数十秒単位のステップで変化させることにより、
プラズマの状態を変化させ、ステップエッチングにより
所望のエッチング形状を得ていた。
FIG. 4 shows a conventional high frequency power source, for example, 13.5.
It is a schematic diagram which shows the reactive ion etching apparatus which used 6 MHz. In FIG. 4, the reactive gas G is introduced into the metallic chamber 11 through a gas controller (not shown), and is controlled to have an appropriate pressure by the exhaust system. An anode (anode) 14 is provided in the upper part of the chamber, and a sample table 13 serving as a cathode (cathode) is provided in the lower part. An RF power source 12 is connected to the sample stage via an impedance matching circuit, and high frequency discharge is generated between the sample stage and the anode. 11 is a metal chamber. Reference numeral 12 is an anode, 13 is a cathode, and 14 is a high frequency power source. When etching,
By changing the composition of the etching gas, the pressure in the chamber and the RF power in steps of several tens of seconds,
A desired etching shape was obtained by changing the state of plasma and performing step etching.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】素子の微細化に伴い、
微細加工の制御性、安定性より厳しく求められつつあ
る。しかし、現状のようなステップエッチングを行い、
各ステップにおいて数十秒間一定のプラズマを用い、吸
着、イオンの衝突反応等を制御するには限界がある。微
細化エッチングとサイドウォールデポジションを交互に
行うことにより形状制御を行う方法も提案されている。
しかし、上記のような装置の構成では、一定の周波数の
電源のみを用いているため、エッチングガスの流量、エ
ッチングガスの組成、チャンバー内の圧力及びRFパワ
ーを変化させてプラズマの状態を変化させざるをえず、
前記の要素を秒以下の時間帯においてマスフローコント
ローラーの応答性、RFマッチング特性という点から制
御するのは非常に困難であった。また、上記のような装
置の構成では、RFパワーを変化させる際にも、RFマ
ッチング特性という点から数十秒単位でRFパワーを変
化さるステップエッチングを用いざるをえず、コンタク
トホールの形成等において、テーパ角を形成する際に、
不必要なサイドエッチングが生じることがあり、エッチ
ング形状を制御するのは非常に困難であった。また、複
数個の高周波電源を持ち、スッテプエッチング中のある
ステップで異なる周波数によりプラズマを発生させる方
法も考案されているが、エッチングガスの流量、エッチ
ングガスの組成、チャンバー内の圧力を秒以下の時間帯
において制御するのは前記RFパワーの変化と同様、マ
スフローコントローラーの応答性、RFマッチング特性
という点から非常に困難であった。本発明は上記問題点
に鑑み、高真空のもとでガス組成、チャンバー内圧力一
定で様々なプラズマの状態を発生できるプラズマ発生装
置を提供するものである。
With the miniaturization of devices,
It is being demanded more strictly than the controllability and stability of fine processing. However, with the current step etching,
There is a limit in controlling adsorption, ion collision reaction, etc. by using constant plasma for several tens of seconds in each step. A method of controlling the shape by alternately performing the fine etching and the sidewall deposition has also been proposed.
However, in the configuration of the apparatus as described above, since only the power source of a constant frequency is used, the flow rate of the etching gas, the composition of the etching gas, the pressure in the chamber and the RF power are changed to change the plasma state. Inevitably,
It was very difficult to control the above elements from the viewpoint of the response of the mass flow controller and the RF matching characteristic in the time zone of less than a second. In addition, in the configuration of the apparatus as described above, even when the RF power is changed, step etching in which the RF power is changed in a unit of several tens of seconds is unavoidable from the viewpoint of the RF matching characteristics, and formation of contact holes, etc. At, when forming the taper angle,
It is very difficult to control the etching shape because unnecessary side etching may occur. In addition, a method has been devised in which a plurality of high-frequency power supplies are used and plasma is generated at different frequencies at a certain step during step etching, but the flow rate of the etching gas, the composition of the etching gas, and the pressure in the chamber are set at It was very difficult to control in the time zone from the point of view of the responsiveness of the mass flow controller and the RF matching characteristic, like the change of the RF power. In view of the above problems, the present invention provides a plasma generator capable of generating various plasma states under a high vacuum with a constant gas composition and a constant chamber internal pressure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のプラズマ発生装置は、変調波発生用電源を
一対の平行平板形対向電極の一方に配置し、前記変調波
電力,例えば振幅変調波(以下、AM波と呼ぶ)、また
は周波数変調波(以下、FM波と呼ぶ)によって真空中
に時間的に変化するプラズマを発生させる。
In order to solve the above problems, in the plasma generator of the present invention, a modulated wave generating power source is arranged on one of a pair of parallel plate type counter electrodes, and the modulated wave power, for example, A time-varying plasma is generated in a vacuum by an amplitude modulation wave (hereinafter referred to as an AM wave) or a frequency modulation wave (hereinafter referred to as an FM wave).

【0007】[0007]

【作用】本発明は上記した構成によって、一対の対向電
極の、FM変調波又はAM変調波電力を印加している。
変調波電力を印加することにより、ガス組成、チャンバ
ー内圧力を変化させることなく、秒以下の時間域におい
て周波数を変化させ様々なプラズマ状態を作り出すこと
が出来る。AM波の場合には、数ミリ秒単位でパワー
を、FM波の場合には数ミリ秒単位で周波数を変化さ
せ、ガス組成、チャンバー内圧力を変化させることなく
プラズマを発生させるのである。これにより気相と固体
との反応性を制御し、エッチングとサイドウォールデポ
ジションが圧力やRFパワーの変化により行うことなく
可能となる。
According to the present invention, the FM modulation wave power or the AM modulation wave power is applied to the pair of opposed electrodes by the above-described structure.
By applying the modulated wave power, it is possible to create various plasma states by changing the frequency in the time range of seconds or less without changing the gas composition and the chamber internal pressure. In the case of the AM wave, the power is changed in units of several milliseconds, and in the case of the FM wave, the frequency is changed in units of several milliseconds, and plasma is generated without changing the gas composition and the chamber internal pressure. As a result, the reactivity between the gas phase and the solid is controlled, and etching and sidewall deposition are possible without changing pressure or RF power.

【0008】[0008]

【実施例】以下本発明のプラズマ発生装置をドライエッ
チング装置に適用した場合の一実施例のドライエッチン
グ装置について、図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A dry etching apparatus of an embodiment in which the plasma generator of the present invention is applied to a dry etching apparatus will be described below with reference to the drawings.

【0009】(図1)は本発明の実施例におけるドライ
エッチング装置の構造を示すものである。図1におい
て、1はチャンバー、2はAM波またはFM波の変調電
力を発生する信号発生器、3は増幅、4は対向電極とな
るアノード電極、5は変調波電力が印加されるカソード
電極となる試料台である。チャンバー1内にはエッチン
グガスがマスフローコントローラ(図示せず)を介して
導入口から導かれチャンバー1内圧力はターボポンプ
(図示せず)により5Paから100Pa程度に制御されてい
る。
FIG. 1 shows the structure of a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a chamber, 2 is a signal generator for generating AM or FM wave modulation power, 3 is amplification, 4 is an anode electrode serving as a counter electrode, and 5 is a cathode electrode to which modulation wave power is applied. It is a sample stand. The etching gas is introduced into the chamber 1 from an inlet through a mass flow controller (not shown), and the internal pressure of the chamber 1 is controlled to about 5 Pa to 100 Pa by a turbo pump (not shown).

【0010】以上のように構成されたドライエッチング
装置について、以下(図1)、(図2)、及び(図3)
を用いてその動作を説明する。
The dry etching apparatus configured as described above will be described below (FIG. 1), (FIG. 2), and (FIG. 3).
The operation will be described using.

【0011】まず(図2)は一対の平行平板に印加する
AM波電力の極短時間でのパワーの変化を模式的に示し
た図である。AM波電力を用いることによって、周波数
一定でパワーを数ミリ秒単位で変化させることが可能と
なる。パワーを数ミリ秒単位の時間で変化させることに
より、プラズマ発生及び安定化の大きな要素であるガス
組成、ガス流量、圧力を変化させることなく、様々なプ
ラズマ状態を生じさせることができた。例えば、ガス流
量、ガス組成、チャンバー内圧力が一定の時、パワー
(例えば数百ワット)が大きいとプラズマ中のイオンエ
ネルギーが高くなり、パワーが小さいと(例えば数十ワ
ット)プラズマ中のイオンエネルギーが低くなるという
ように、パワーを十ワット変化させるだけでもプラズマ
の状態が変化し、様々なプラズマ状態を生じさせること
ができるのである。このようにして生じた様々なプラズ
マは、エッチングを支配する気相と固体の反応性と密接
に関係してくるのである。以上のように本実施例のよれ
ば、平行平板に数ミリ秒でパワーを変化させることが出
来るAM波電力を印加することにより、ガス流量、ガス
組成、圧力を変化させることなく、数ミリ秒という短時
間で様々なプラズマ状態を生じさせることができる。こ
のようにして発生したプラズマを用いてRIEを行うこ
とのできるドライエッチング装置である。
First (FIG. 2) is a diagram schematically showing a change in the power of the AM wave power applied to the pair of parallel plates in an extremely short time. By using the AM wave power, it becomes possible to change the power in a unit of several milliseconds while keeping the frequency constant. By changing the power in a time of several milliseconds, various plasma states could be generated without changing the gas composition, gas flow rate, and pressure, which are major factors for plasma generation and stabilization. For example, when the gas flow rate, gas composition, and chamber pressure are constant, the ion energy in the plasma increases when the power (eg, several hundred watts) is large, and the ion energy in the plasma decreases when the power (eg, several tens of watts) is small. As the power becomes low, the plasma state changes even by changing the power by 10 watts, and various plasma states can be generated. The various plasmas generated in this way are closely related to the reactivity of the gas phase and the solid that control the etching. As described above, according to the present embodiment, by applying the AM wave power capable of changing the power in a few milliseconds to the parallel plate, the gas flow rate, the gas composition, and the pressure can be changed without changing in a few milliseconds. It is possible to generate various plasma states in such a short time. The dry etching apparatus is capable of performing RIE using the plasma thus generated.

【0012】次に本発明の第2の実施例であるFM変調
波電源を用いたドライエッチング装置について説明す
る。装置の構成はAM変調波と同様に図1に示すとおり
である。(図3)は一対の平行平板に印加するFM波電
力の極短時間での周波数の変化を模式的に示した図であ
る。FM波電力を用いることにより、パワーを一定に保
ち、数ミリ秒単位で周波数を変化させることが出来る。
周波数を時間的に変化させることにより、ガス流量、ガ
ス組成、圧力を変化させることなく、様々なプラズマ状
態を生じさせることができた。例えば、ガス流量、ガス
組成、圧力が一定の時、周波数が低いとプラズマ中のイ
オンエネルギーが高くなり、周波数が高いとプラズマ中
のイオンエネルギーが低くなるというように様々な状態
のプラズマが生じるのである。この周波数によるプラズ
マ状態の変化を数ミリ秒単位で行うことが可能となるの
である。これらの様々なプラズマ状態によりエッチング
において、固相と気相との反応性が変化し、反応性を制
御できるのである。以上のように本実施例のよれば、数
ミリ秒でパワーを変化させることが出来るFM波電力と
いった変調波電力を印加することにより、ガス流量、ガ
ス組成、圧力を変化させることなく、数ミリ秒という短
時間で様々なプラズマ状態を生じさせることができる。
また、AM変調波により発生したプラズマと比較し、よ
り均一なプラズマが得られた。このようにして発生した
プラズマを用いてRIEを行うことのできるドライエッ
チング装置である。
Next, a dry etching apparatus using an FM modulated wave power source according to the second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the device is as shown in FIG. 1 similarly to the AM modulated wave. FIG. 3 is a diagram schematically showing a change in frequency of FM wave power applied to a pair of parallel plates in an extremely short time. By using the FM wave power, the power can be kept constant and the frequency can be changed in units of several milliseconds.
By changing the frequency with time, various plasma states could be generated without changing the gas flow rate, gas composition, and pressure. For example, when the gas flow rate, gas composition, and pressure are constant, plasma with various states occurs when the frequency is low, the ion energy in the plasma is high, and when the frequency is high, the ion energy in the plasma is low. is there. It is possible to change the plasma state by this frequency in units of several milliseconds. These various plasma states change the reactivity between the solid phase and the gas phase during etching, and the reactivity can be controlled. As described above, according to this embodiment, by applying the modulated wave power such as the FM wave power capable of changing the power in a few milliseconds, the gas flow rate, the gas composition, and the pressure are not changed, and the millimeter wave is not changed. Various plasma states can be generated in a short time of seconds.
Further, more uniform plasma was obtained as compared with the plasma generated by the AM modulated wave. The dry etching apparatus is capable of performing RIE using the plasma thus generated.

【0013】以下本発明のプラズマ発生装置の第3の実
施例としてAM変調波を用いたドライエッチング方法に
ついて説明する。ドライエッチングにおいて所望のエッ
チング形状を得るために、即ち、エッチングの異方性を
向上させるため、不要な部分を除去すると共に、エッチ
ングされてはならない箇所にエッチングの際の生成物及
びエッチングガスに添加されたあるガス種によるプラズ
マ中での重合によって生じた膜を形成し異方性をもたし
てきた。従来の装置では各数十秒単位のステップ間でR
Fパワーを変化させ、2〜4種類のプラズマによりエッ
チングを行ってきたが、AM波電力では様々なプラズマ
状態を数ミリ秒単位で作り出すことができるため、数ミ
リ秒単位でパワーを変えることによって、エッチングを
進行させるか、もしくはエッチングされてはならない箇
所へのデポジションの形成を進行させるかを制御できる
のである。また、数ミリ秒単位のプラズマ状態の変化に
より超微細なパターンのエッチングも可能となるのであ
る。
A dry etching method using an AM modulated wave will be described below as a third embodiment of the plasma generator of the present invention. In order to obtain a desired etching shape in dry etching, that is, in order to improve the anisotropy of etching, unnecessary portions are removed and added to the products and etching gas at the time of etching at the portions that should not be etched. A film formed by polymerization in a plasma with a certain gas species formed has anisotropy. In the conventional device, R is set between steps of several tens of seconds.
Although the F power has been changed and etching has been performed with 2 to 4 types of plasma, AM plasma power can create various plasma states in a few milliseconds, so by changing the power in a few milliseconds. , It is possible to control whether the etching proceeds or the formation of the deposition on the portion that should not be etched. In addition, it is possible to etch an ultrafine pattern by changing the plasma state in units of several milliseconds.

【0014】以上のAM変調波を用いたドライエッチン
グ方法を、SiO2上にAl合金を堆積し、レジストで
パターンを形成した膜に施したことにより生じたエッチ
ング形状の模式図が図5である。50はレジスト、51
はたとえばSiO2が形成されたシリコン半導体基板、
52はAl、Al合金等の被エッチング材、53は変調
波電源により発生したプラズマによりエッチングが進行
したエッチング部、54は変調波電源により発生したプ
ラズマによりデポジションが進行したデポジション部で
ある。図6(A)は変調波電源により発生したプラズマ
によりエッチングが進行した状態の模式図である。AM
波電力ではパワーが小さい場合、FMは電力では周波数
の低い場合にエッチングが進行するが、パワーまたは周
波数の変化は数ミリ秒単位であるためエッチングされた
のは数オングストロームから数百オングストロームのA
l膜であり、サイドエッチングも数オングストロームか
ら数百オングストローム生じるにすぎないのである。A
M変調波の場合パワーが小さい時、サイドエッチングが
進行し図6(A)に示すようにAl膜の側壁に数オング
ストロームから数百オングストロームの凹部63が形成
される。
FIG. 5 is a schematic diagram of an etching shape generated by depositing an Al alloy on SiO 2 and applying it to a film having a pattern formed with a resist by the dry etching method using the AM modulated wave. .. 50 is a resist, 51
Is, for example, a silicon semiconductor substrate on which SiO 2 is formed,
Reference numeral 52 is a material to be etched such as Al or Al alloy, 53 is an etching portion where etching is progressed by plasma generated by a modulated wave power source, and 54 is a deposition portion where deposition is progressed by plasma generated by a modulated wave power source. FIG. 6A is a schematic view of a state in which etching is progressed by plasma generated by the modulated wave power source. AM
When the power is low at the wave power, the etching progresses when the FM is low at the frequency when the power is low.
This is a 1-layer film, and side etching only occurs from a few angstroms to a few hundred angstroms. A
In the case of the M-modulated wave, when the power is small, side etching progresses and a recess 63 of several angstroms to several hundred angstroms is formed on the side wall of the Al film as shown in FIG.

【0015】図6(B)は図6(A)のようなエッチン
グが進行した後、変調波電源によりパワーが変化するこ
とによりプラズマ状態が変化し、デポジションが進行し
た状態の模式図である。AM波電力ではパワーが大きい
場合にデポジションが進行するが、パワーの変化は数ミ
リ秒単位であるため、数オングストロームから数百オン
グストロームのデポジション部54がAl膜側壁に堆積
される。エッチングとデポジションが数ミリ秒で交互に
行われると、図6(C)に示す様な断面となり、側壁表
面上に凹凸を持ち、かつエッチング形状はほぼ垂直とな
る。図に示すように被エッチング材である配線部に大き
くサイドエッチが生じることなく、所望のエッチングパ
ターンをえることができる。このようにしてエッチング
したパターンの側壁には数オングストロームの凹凸を作
ることが可能となる。このエッチングを超LSIの容量
形成に適用すると、側壁の凹凸ができたことで、従来と
同様のルールでより体積の大きな容量を形成することが
できる。堆積が大きくなったことにより、容量が大きく
なり超LSI配線に非常に有効な手段となる。しかしな
がら、AM変調波電力により発生したプラズマをドライ
エッチングに用いた場合、パワーのみを変化させるだけ
ではプラズマ状態が不均一となり、デバイスのエッチン
グをした場合ダメージを与えることが多々ある。そこ
で、デバイスへのダメージを考慮すると、FM変調波電
力を用いたドライエッチング方法が有効である。以下、
本発明の第3の実施例であるFM変調波を用いたドライ
エッチング方法について説明する。FM変調波電力では
周波数を変化させることができるため、様々なプラズマ
状態を数ミリ秒単位で作り出すことができ、ガス組成、
ガス流量、圧力を変化させることなく、周波数のみを変
えることによって、エッチングを進行させるか、もしく
はエッチングされてはならない箇所へのデポジションの
形成を進行させるかを制御できるのである。基本的にガ
ス条件、圧力が同一の場合にはイオンエネルギーを高く
するとエッチングが進行し、低くするとデポジションが
進行する。FM変調波電力を用いてドライエッチングを
行った場合、エッチングは周波数の低いときに進行し、
デポジションは周波数の高いときに進行するのである。
FIG. 6B is a schematic diagram of a state in which the plasma state is changed by the power change by the modulated wave power source after the etching as shown in FIG. 6A and the deposition is advanced. .. With AM wave power, deposition proceeds when the power is large, but the change in power is in the unit of several milliseconds, so a deposition portion 54 of several angstroms to several hundred angstroms is deposited on the Al film sidewall. When the etching and the deposition are alternately performed for several milliseconds, the cross section becomes as shown in FIG. 6C, the side wall surface has irregularities, and the etching shape is almost vertical. As shown in the figure, a desired etching pattern can be obtained without causing a large side etch in the wiring part which is the material to be etched. It is possible to form irregularities of several angstroms on the side wall of the pattern thus etched. When this etching is applied to the capacitance formation of the VLSI, since the side wall is made uneven, it is possible to form a capacitance having a larger volume according to the same rule as the conventional one. The large deposition increases the capacitance, which is a very effective means for VLSI wiring. However, when the plasma generated by the AM modulated wave power is used for dry etching, the plasma state becomes non-uniform simply by changing only the power, and the device is often damaged when it is etched. Therefore, considering the damage to the device, the dry etching method using the FM modulated wave power is effective. Less than,
A dry etching method using an FM modulated wave according to the third embodiment of the present invention will be described. Since the frequency can be changed in the FM modulated wave power, various plasma states can be created in a unit of several milliseconds, gas composition,
By changing only the frequency without changing the gas flow rate and the pressure, it is possible to control whether the etching progresses or the formation of the deposition in the portion which should not be etched progresses. Basically, when the gas conditions and pressure are the same, the etching proceeds when the ion energy is increased, and the deposition proceeds when the ion energy is lowered. When dry etching is performed using FM modulated wave power, the etching proceeds when the frequency is low,
Deposition proceeds when the frequency is high.

【0016】以上のFM変調波電力を用いたドライエッ
チング方法を、SiO2上にAl合金を堆積し、レジス
トでパターンを形成した膜に施したことにより生じたエ
ッチングはAM変調波と同様、図5、図6で説明でき
る。図6(A)は変調波電源により発生したプラズマに
よりエッチングが進行した状態の模式図である。FMは
電力では周波数の低い場合にエッチングが進行するが、
周波数の変化は数ミリ秒単位であるためエッチングされ
たのは数オングストロームから数百オングストロームの
Al膜であり、サイドエッチングも数オングストローム
から数百オングストローム生じるにすぎないのである。
FM変調波の場合はしだいに周波数が低くなる場合に、
サイドエッチングが進行し図6(A)に示すようにAl
膜の側壁に数オングストロームから数百オングストロー
ムの凹部63が形成される。図6(B)は図6(A)の
ようなエッチングが進行した後、変調波電源により周波
数が変化することによりプラズマ状態が変化し、デポジ
ションが進行した状態の模式図である。FMは電力では
周波数の高い場合にデポジションが進行するが、周波数
の変化は数ミリ秒単位であるため、数オングストローム
から数百オングストロームのデポジション54がAl膜
側壁に堆積される。エッチングとデポジションが数ミリ
秒で交互に行われると、図6(C)に示す様な断面とな
り、側壁表面上に凹凸を持ち、かつエッチング形状はほ
ぼ垂直となる。図に示すように被エッチング材である配
線部に大きくサイドエッチが生じることなく、所望のエ
ッチングパターンをえることができる。このようにして
エッチングしたパターンの側壁にはAM波を用いた場合
と同様に数オングストロームから数百オングストローム
の凹凸を作ることが可能となる。このエッチングを超L
SIの容量形成に適用すると、側壁の凹凸ができたこと
で、従来と同様のルールでより体積の大きな容量を形成
することができる。堆積が大きくなったことにより、容
量が大きくなり超LSI配線に非常に有効な手段とな
る。それとともにAM波電力を用いた場合に比べ、プラ
ズマが均一となり、よりダメージの少ないドライエッチ
ングが可能となる。
Etching caused by depositing an Al alloy on SiO 2 and applying a pattern on a resist by the dry etching method using the power of the FM modulated wave as described above is similar to that of the AM modulated wave. 5 and FIG. FIG. 6A is a schematic view of a state in which etching is progressed by plasma generated by the modulated wave power source. In FM, etching progresses when the frequency is low with electric power,
Since the frequency change is in the order of milliseconds, it is only the Al film of several angstroms to several hundred angstroms that is etched, and the side etching also occurs only from several angstroms to hundreds of angstroms.
In the case of FM modulated waves, if the frequency gradually decreases,
As the side etching progresses, as shown in FIG.
A recess 63 of several angstroms to several hundred angstroms is formed on the side wall of the film. FIG. 6B is a schematic diagram of a state in which the plasma state changes due to the frequency change by the modulated wave power source after the etching as shown in FIG. 6A and the deposition progresses. In the case of FM, the deposition progresses when the frequency is high when the power is high, but since the change in the frequency is in the unit of several milliseconds, a deposition 54 of several angstroms to several hundred angstroms is deposited on the Al film sidewall. When the etching and the deposition are alternately performed for several milliseconds, the cross section becomes as shown in FIG. 6C, the side wall surface has irregularities, and the etching shape is almost vertical. As shown in the figure, a desired etching pattern can be obtained without causing a large side etch in the wiring part which is the material to be etched. It is possible to form unevenness of several angstroms to several hundred angstroms on the side wall of the pattern etched in this way, as in the case of using AM waves. This etching is super L
When applied to the formation of the SI capacitance, the side wall has irregularities, so that it is possible to form a capacitance having a larger volume according to the same rule as the conventional one. The large deposition increases the capacitance, which is a very effective means for VLSI wiring. At the same time, plasma becomes more uniform and dry etching with less damage becomes possible as compared with the case of using AM wave power.

【0017】なお、エッチング条件を変更すると、エッ
チング形状にとって非常に大切な条件であるテーパ角を
自由に制御することができる。例えば、AM変調波でプ
ラズマを発生させ、エッチングを行う際には、まず最初
に小さなパワーを与えプラズマを発生させエッチングを
進行させる。この際には、サイドウォールへのデポジシ
ョンは少ないためサイドエッチも進行する。だが、時間
が経過するとともに、徐々にプラズマのパワーを大きく
していくと、サイドウォールへのデポジションが促進さ
れ、サイドエッチは制限される。すなわち、プラズマの
パワーを時間的に変化させ、サイドエッチを制御するこ
とによって、エッチング形状をテーパ状に制御すること
が可能となる。又、エッチングとデポジションを適当に
組み合わせることにより、テーパ角を制御することが可
能となる。FM変調波電源を用いた場合は、周波数を時
間的に変化させことによって同様の効果をえることがで
きる。なお、本発明はプラズマCVD装置にも適用する
ことができる。
By changing the etching conditions, the taper angle, which is a very important condition for the etching shape, can be freely controlled. For example, when plasma is generated by an AM modulated wave and etching is performed, a small power is first applied to generate plasma and the etching is advanced. At this time, since the deposition on the side wall is small, side etching also progresses. However, if the plasma power is gradually increased with the lapse of time, deposition on the sidewall is promoted and side etching is limited. That is, the etching shape can be controlled to be tapered by changing the plasma power with time and controlling the side etching. Further, the taper angle can be controlled by appropriately combining etching and deposition. When the FM modulated wave power source is used, the same effect can be obtained by changing the frequency with time. The present invention can also be applied to a plasma CVD apparatus.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上のように本発明は、変調波電力を用
いることにより、ガス組成、ガス流量、チャンバー内圧
力を制御することなく、様々な状態のプラズマを発生さ
せることができる。このプラズマ発生装置をドライエッ
チング装置に適用し、ドライエッチングを行うと,ガス
組成、チャンバー内圧力を制御することなく、AM変調
波電源を用いた場合はパワーを、FM変調波電源を用い
た場合は周波数を数ミリ秒という短時間で変化させ、エ
ッチングとデポジションを制御し、所望のエッチング形
状を得ることができる。
As described above, according to the present invention, by using modulated wave power, plasma in various states can be generated without controlling the gas composition, gas flow rate, and chamber internal pressure. When this plasma generator is applied to a dry etching device and dry etching is performed, power is used when an AM modulated wave power source is used and an FM modulated wave power source is used without controlling the gas composition and chamber pressure. The frequency can be changed in a short time of a few milliseconds to control etching and deposition to obtain a desired etching shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例におけるドライエッチン
グ装置の概略図
FIG. 1 is a schematic diagram of a dry etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例における動作説明のためのAM変調波
の概略図
FIG. 2 is a schematic diagram of an AM modulated wave for explaining the operation in the same embodiment.

【図3】同実施例における動作説明のためのFM変調波
の概略図
FIG. 3 is a schematic diagram of an FM modulated wave for explaining the operation in the same embodiment.

【図4】従来のドライエッチング装置の概略図FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional dry etching apparatus.

【図5】本発明の第2の実施例におけるドライエッチン
グ方法によって得られたエッチング形状の概略断面図
FIG. 5 is a schematic sectional view of an etching shape obtained by a dry etching method according to a second embodiment of the present invention.

【図6】(A)は本発明の第2の実施例におけるドライ
エッチング方法によってエッチングが進行している状態
の概略断面図 (B)は本発明の第2の実施例におけるドライエッチン
グ方法によってデポジションが進行している状態の概略
断面図 (C)は本発明の第2の実施例におけるドライエッチン
グ方法によってエッチング、デポジションが交互に行わ
れている状態の概略断面図
FIG. 6A is a schematic cross-sectional view of a state where etching is progressing by the dry etching method according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a schematic sectional view by the dry etching method according to the second embodiment of the present invention. (C) is a schematic cross-sectional view of a state in which the position is advanced, and FIG. 6C is a schematic cross-sectional view of a state in which etching and deposition are alternately performed by the dry etching method according to the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャンバー 2 変調波電力を発生する信号発生器 3 増幅器 4 カソード 5 アノード 11 チャンバー 12 RF波電源 13 カソード 14 アノード 50 レジスト 51 基板 52 被エッチング材 53 エッチング部 54 デポジション部 1 Chamber 2 Signal Generator for Generating Modulated Wave Power 3 Amplifier 4 Cathode 5 Anode 11 Chamber 12 RF Wave Power Supply 13 Cathode 14 Anode 50 Resist 51 Substrate 52 Etching Material 53 Etching Section 54 Deposition Section

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】変調波発生用電源を対向電極の少なくとも
一方に配置し、前記電源にて時間的に変化させるプラズ
マを発生させることを特徴とするプラズマ発生装置。
1. A plasma generator in which a power source for generating a modulated wave is disposed on at least one of opposite electrodes, and the power source generates a plasma that changes with time.
【請求項2】電源が振幅変調波電源又は周波数変調波電
源であることを特徴とする請求項1記載のプラズマ発生
装置。
2. The plasma generator according to claim 1, wherein the power supply is an amplitude modulation wave power supply or a frequency modulation wave power supply.
【請求項3】変調波電力を印加し、イオンエネルギーを
変調することを特徴とするプラズマ発生方法。
3. A plasma generating method characterized by applying modulated wave power to modulate ion energy.
【請求項4】印加する変調波電力が振幅変調波発生電力
又は周波数変調波発生電力であることを特徴とする請求
項3記載のプラズマ発生方法。
4. The plasma generating method according to claim 3, wherein the applied modulation wave power is amplitude modulation wave generation power or frequency modulation wave generation power.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6456010B2 (en) 2000-03-13 2002-09-24 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Discharge plasma generating method, discharge plasma generating apparatus, semiconductor device fabrication method, and semiconductor device fabrication apparatus
JP4865948B2 (en) * 1999-04-14 2012-02-01 サーフィス テクノロジー システムズ ピーエルシー Method and apparatus for stabilizing plasma

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