JPH05299377A - エッチング装置およびエッチング方法 - Google Patents

エッチング装置およびエッチング方法

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JPH05299377A
JPH05299377A JP10675892A JP10675892A JPH05299377A JP H05299377 A JPH05299377 A JP H05299377A JP 10675892 A JP10675892 A JP 10675892A JP 10675892 A JP10675892 A JP 10675892A JP H05299377 A JPH05299377 A JP H05299377A
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JP
Japan
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film
etching
etched
silicon
polysilicon film
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Application number
JP10675892A
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English (en)
Inventor
Takao Mukai
孝夫 向井
Moriaki Akazawa
守昭 赤澤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高段差部分を有する下地膜上に、
形成される被エッチング膜のオーバエッチング時に被エ
ッチング膜がサイドエッチングされるのを有効に防止す
ることを目的とする。 【構成】 本発明は上記目的を達成するため、エッチン
グ装置内にSiの供給源となるSi片9を設けるように
構成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、エッチング装置およ
びエッチング方法に関し、特に、被エッチング膜を異方
的にエッチングするエッチング装置およびエッチング方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、被エッチング膜を異方的にエッチ
ングする装置として、反応性イオンエッチング(Rea
ctive Ion Etching:RIE)装置が
知られている。図21は、従来のRIE装置を示した断
面構造図である。図21を参照して、従来のRIE装置
は、エッチング室であるプロセスチャンバ101と、プ
ロセスチャンバ101内の上方に設置された上部電極1
02と、プロセスチャンバ101内の下方に絶縁物10
4を介して設置された下部電極103と、下部電極10
3に容量結合用コンデンサ105を介して電気的に接続
され、プロセスチャンバ101の外部に設置されたRF
(高周波)電源106と、プロセスチャンバ101内に
プロセスガスを供給するためのプロセスガス供給口10
7と、排気ガスを排気するための排気口108とを備え
ている。下部電極103の表面上にはウェハ109が設
置されている。下部電極103と上部電極102との間
に位置する領域にプラズマ110が発生される。
【0003】この従来のRIE装置の動作としては、プ
ロセスガス供給口107からプロセスガスを一定流量供
給し、所定の圧力の下でプラズマ110を発生させる。
このプラズマ110の発生によって生成されたイオンに
よって、シリコンウェハ109上の被エッチング膜(図
示せず)をエッチングする。その後、プロセスガスや生
成された反応生成物などの排気ガスを排気口108から
排気する。
【0004】図22ないし図26は、図21に示した従
来のRIE装置を用いてエッチングを行なうプロセス
(第1工程〜第5工程)を説明するための断面構造図で
ある。図21および図22〜図26を参照して、次に従
来のRIE装置を用いたエッチングプロセスについて説
明する。
【0005】まず、図22に示すように、下層シリコン
酸化膜111上にCVD法を用いてポリシリコン膜11
2を形成する。ポリシリコン膜112上に上層シリコン
酸化膜層(図示せず)を形成した後、その上層シリコン
酸化膜層(図示せず)上の所定領域にリソグラフィー技
術を用いてレジストパターン114を形成する。レジス
トパターン114をマスクとして上層シリコン酸化膜層
(図示せず)を異方性エッチングすることによって、上
層シリコン酸化膜113を形成する。
【0006】次に、図23に示すように、レジストパタ
ーン114(図22参照)を除去する。この状態の下層
シリコン酸化膜111、ポリシリコン膜112および上
層シリコン酸化膜113をその表面に有するシリコンウ
ェハ109(図21参照)を図21に示したRIE装置
内に設置する。
【0007】次に、図24に示すように、RIE装置
(図21参照)内でシリコンウェハ109(図21参
照)の上表面部に形成されたポリシリコン膜112を上
層シリコン酸化膜113をマスクとして異方的にエッチ
ングする。このポリシリコン膜112のエッチングの際
に上層シリコン酸化膜113およびポリシリコン膜11
2の側壁部分には側壁保護膜115が形成される。この
側壁保護膜115は、ポリシリコン膜112のうちのエ
ッチングされている部分からのシリコンの供給によって
形成される。
【0008】次に、図25に示すように、ポリシリコン
膜112の膜厚分が完全に削れるまでエッチングする。
この状態では、パターニングされたポリシリコン膜11
2の側壁部分は完全に側壁保護膜115によって覆われ
ている。
【0009】次に、図26に示すように、たとえば下層
シリコン酸化膜111が高段差部分(図示せず)を有す
る場合にその高段差部分の側壁部に形成された膜厚の厚
いポリシリコン膜112を除去するため、ポリシリコン
膜112をさらに異方性エッチングする。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図26に示す
ように、段差部分の側壁部に位置するポリシリコン膜1
12(図示せず)を除去するための異方性エッチング
は、平坦部分に形成されるポリシリコン膜112(図2
6参照)にとってはオーバエッチングになる。このオー
バエッチングによって、ポリシリコン膜112の側壁保
護膜115が徐々に削られる。すなわち、オーバエッチ
ング時には側壁保護膜115となるシリコンの供給源が
著しく減少し、このため側壁保護膜115が徐々に削ら
れる。この結果、パターニングされたポリシリコン膜1
12の側壁部分が露出し、その露出したポリシリコン膜
112の側壁部分がサイドエッチングされることにな
る。その結果、ポリシリコン膜112の側壁部下方がノ
ッチ状(切込状)になる。
【0011】このように、従来では、下地膜である下層
シリコン酸化膜111が高段差部分を有する場合におい
て、その高段差部分の側壁部上に形成される膜厚の厚い
被エッチング膜(ポリシリコン膜112)をエッチング
するために、オーバエッチングを行なうと、図26に示
したように、ポリシリコン膜112の側壁部下方がサイ
ドエッチングされてしまうという問題点があった。この
結果、高段差部分上に形成される被エッチング膜を設計
通りにパターン加工することは困難であった。
【0012】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、請求項1および2に記載の発明
の目的は、高段差部分を有する下地膜上に形成される被
エッチング膜を異方性エッチングしてパターニングする
際にも、パターニングされた被エッチング膜がサイドエ
ッチングされるのを有効に防止することが可能なエッチ
ング装置を提供することを目的とする。
【0013】請求項3に記載の発明の目的は、高段差部
分を有する下地膜上に形成される被エッチング膜を異方
性エッチングしてパターニングする際に、パターニング
された被エッチング膜がサイドエッチングされるのを有
効に防止し得るエッチング方法を提供することを目的と
する。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1におけるエッチ
ング装置は、エッチング室内に充填された供給ガスをプ
ラズマ放電させることによって被エッチング物をエッチ
ングするエッチング装置であって、エッチング室内の所
定位置にシリコンを含むシリコン供給材を備えている。
【0015】請求項2におけるエッチング装置は、エッ
チング室内に充填された供給ガスをプラズマ放電させる
ことによって被エッチング物をエッチングするエッチン
グ装置であって、エッチング室内の所定位置に設けられ
た第1電極と、エッチング室内で第1電極と所定の間隔
を隔てて対向するように設けられた第2電極と、エッチ
ング室内に高周波を供給するための高周波供給手段と、
第1電極と第2電極との間に位置する領域に設けられ、
ウェハのおもて表面とうら表面とが露出するようにウェ
ハを保持するためのウェハ保持手段とを備えている。
【0016】請求項3におけるエッチング方法は、シリ
コンを含む被エッチング膜を異方的にエッチングするエ
ッチング方法であって、下地膜上に被エッチング膜を形
成する工程と、被エッチング膜の上方の所定領域にシリ
コンを含むシリコン供給膜を形成する工程と、被エッチ
ング膜を被エッチング膜の膜厚分だけ異方的にエッチン
グする工程と、さらに、被エッチング膜を異方的にオー
バエッチングする工程とを備え、少なくとも被エッチン
グ膜のオーバエッチングの際にシリコン供給膜をマスク
としてエッチングすることにより被エッチング膜の側壁
部分にシリコン供給膜からシリコンを供給して側壁絶縁
膜を形成する。
【0017】
【作用】請求項1に係るエッチング装置では、エッチン
グ室内の所定位置にシリコンを含むシリコン供給材が設
けられているので、高段差部分を有する下地膜上に形成
された被エッチング膜を異方的にエッチングしてさらに
オーバエッチングする際に、被エッチング膜の側壁部分
にシリコン供給材からシリコンが供給されて側壁保護膜
が形成され続けるので、従来のように被エッチング膜の
オーバエッチング時に被エッチング膜の側壁部分に形成
される側壁保護膜が削れられてなくなるのが有効に防止
される。
【0018】請求項2に係るエッチング装置では、第1
電極と第2電極との間に位置する領域にウェハのおもて
表面とうら表面とが露出するようにウェハを保持するた
めのウェハ保持手段が設けられているので、高段差部分
を有する下地膜が形成されさらにその上に被エッチング
膜が形成されたウェハを保持して異方的にエッチングし
さらにオーバエッチングする際に、ウェハのうら表面も
エッチングされてウェハのうら表面のシリコンが被エッ
チング膜の側壁部分に供給される。これにより、被エッ
チング膜のオーバエッチングの際に被エッチング膜の側
壁部分に形成された側壁保護膜が削られて被エッチング
膜の側壁部分が露出されるのが有効に防止される。
【0019】請求項3に係るエッチング方法では、下地
膜上に被エッチング膜が形成され、その被エッチング膜
の上方の所定領域にシリコンを含むシリコン供給膜が形
成され、被エッチング膜がその膜厚分だけ異方的にエッ
チングされ、さらに被エッチング膜が異方的にオーバエ
ッチングされ、少なくともその被エッチング膜をオーバ
エッチングする際にシリコン供給膜をマスクとしてエッ
チングすることにより被エッチング膜の側壁部分にシリ
コン供給膜からシリコンが供給されて側壁保護膜が形成
されるので、被エッチング膜のオーバエッチング時に被
エッチング膜の側壁部分に位置する側壁保護膜が削られ
て被エッチング膜の側壁部分が露出されるのが有効に防
止される。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0021】図1は、本発明の一実施例によるカソード
カップリング型のRIE装置を示した断面構造図であ
る。図1を参照して、この第1実施例のRIE装置は、
エッチング室であるプロセスチャンバ1と、プロセスチ
ャンバ1内の上方に設置された上部電極2と、上部電極
2に対して所定の間隔を隔てて対向するように設けら
れ、プロセスチャンバ1に絶縁物4を介して設置された
下部電極3と、下部電極3に容量結合用コンデンサ5を
介して電気的に接続された一定電力のRF(高周波)電
源6と、プロセスチャンバ1内にプロセスガスを供給す
るためのプロセスガス供給口7と、プロセスチャンバ1
内の排気ガスを排気するための排気口8と、プロセスチ
ャンバ1内の側壁部分に電気的に浮いた状態で配置され
たシリコン(Si)供給用のSi片9とを備えている。
下部電極3の表面上にはシリコンウェハ10が固定的に
保持されている。
【0022】本実施例のRIE装置の動作としては、ま
ず、プロセスガス供給口7からプロセスガスをプロセス
チャンバ1内に導入する。プロセスチャンバ1内を指定
した圧力にしてプラズマを発生させる。そのプラズマの
発生によって生成されたイオンにより異方性エッチング
を行なう。その後、プロセスガスや生成された反応生成
物などの排気ガスを排気口8から排気する。
【0023】図2〜図4は、図1に示した第1実施例の
RIE装置を用いてエッチングする際のプロセスを説明
するための断面構造図である。図1および図2〜図4を
参照して、次に本実施例のエッチング装置によるエッチ
ングプロセスについて説明する。
【0024】まず、図2に示すように、下層シリコン酸
化膜21上にポリシリコン膜22が形成されるとともに
そのポリシリコン膜22上の所定領域に上層シリコン酸
化膜23が形成された構造を有するシリコンウェハ10
(図1参照)を図1に示したRIE装置の下部電極3
(図1参照)上に固定的に保持する。
【0025】次に、図3に示すように、図1に示したR
IE装置を用いて上層シリコン酸化膜23をマスクとし
てポリシリコン膜22を異方的にエッチングする。
【0026】次に、図4に示すように、さらに異方性エ
ッチングを行なってポリシリコン膜22の膜厚分を除去
する。その後、下層シリコン酸化膜21が高段差部分を
有する場合において、その高段差部分の側壁部分上に形
成されたポリシリコン膜22の残余部分を除去するた
め、オーバエッチングを行なう。この、メインエッチン
グおよびオーバエッチングの過程において、プロセスチ
ャンバ1内のSi片9は気相中に自然に形成される電位
勾配によるイオン加速衝突によって化学的にエッチング
される。これにより、Si片9からポリシリコン膜22
の側壁部分にSiが供給される。その結果、ポリシリコ
ン膜22のオーバエッチング中にもポリシリコン膜22
の側壁部分にSiが十分に供給されてポリシリコン膜2
2の側壁部分にSi系反応生成物による側壁保護膜15
が堆積し続ける。これにより、高段差部分を有する下地
膜上に形成されるポリシリコン膜22を異方性エッチン
グしてさらにオーバエッチングする際に、従来のように
シリコン(Si)の供給不足から側壁保護膜25が削ら
れてさらにポリシリコン膜22がサイドエッチングされ
ることを有効に防止することができる。
【0027】図5は、本発明の第2実施例によるカソー
ドカップリング型のRIE装置を示した断面構造図であ
る。図5を参照して、この第2実施例のRIE装置で
は、図1に示した第1実施例のRIE装置と異なり、シ
リコン供給用のSi片9を下部電極(ウェハステージ)
3上に配置するように構成する。これにより、Si片9
がシリコンウェハ10と同電位の状態になる。この結
果、この第2実施例では、Si片9上方の気相中にシリ
コンウェハ10の上方とほぼ同じ電位勾配が形成され、
それによるイオン加速衝突によって下部電極3上のSi
片9が化学的にエッチングされる。このエッチングによ
って、シリコンウェハ10上の被エッチング膜のオーバ
エッチング時に、Si片9からシリコンが被エッチング
膜の側壁部分に供給される。これにより、被エッチング
膜のオーバエッチング時にも被エッチング膜の側壁部分
にはSi片9からのSi系反応生成物による側壁保護膜
15(図4参照)が堆積し続ける。この結果、従来のよ
うに被エッチング膜のオーバエッチング時にSiの供給
不足から被エッチング膜の側壁部分に位置する側壁保護
膜が削られて被エッチング膜の側壁部分がサイドエッチ
ングされるのが有効に防止される。したがって、この第
2実施例においても、高段差部分を有する下地膜上に形
成される被エッチング膜を異方性エッチングした後さら
にその高段差部分に位置する被エッチング膜の残余部分
を除去するために被エッチング膜をオーバエッチングす
る際にも、被エッチング膜の側壁部分がサイドエッチン
グされることなく、設計通りにパターン加工を行なうこ
とができる。
【0028】図6は、本発明の第3実施例によるカソー
ドカップリング型のRIE装置を示した断面構造図であ
る。図6を参照して、この第3実施例では、Si供給用
のSi片9が電極12上に配置されている。そして、そ
の電極12は、外部に設置された可変式DC電源13に
電気的に接続されている。このように構成することによ
り、Si片9の電位を可変式DC電源13によって所定
の値に設定することができる。具体的には、図3に示し
たメインエッチングの過程ではSi片9に与える電位を
プラズマ電位またはアース電位に設定する。そして、メ
インエッチングを経て、ポリシリコン膜22の膜厚分が
除去された時点をプラズマ発光量の違いの変化などを検
知することにより検出する。そして、この検出に基づい
て可変式DC電源13からSi片9に与える電位を連続
的または段階的にマイナス(例えば−20〜−30V)
に下げる。そして、図4に示したようなオーバエッチン
グを行なっている間は、その低下したマイナスの電位を
維持するように制御する。これにより、図4に示したよ
うなオーバエッチング中は、低い値に(マイナス)設定
されたSi片9の電位とプラズマ11中の電位との電位
勾配によってイオンが加速されてSi片9が化学的にエ
ッチングされる。この結果、図4に示した工程におい
て、Si片9からポリシリコン膜22の側壁部分にSi
が供給され続ける。これにより、側壁保護膜25が堆積
され続けるため、従来のようにポリシリコン膜22のオ
ーバエッチング時にSiの供給不足から側壁保護膜25
が削られてポリシリコン膜22がサイドエッチングされ
ることが有効に防止される。したがって、本実施例にお
いても、高段差部を有する下地膜上に被エッチング膜で
あるポリシリコン膜22が形成されている場合に、その
ポリシリコン膜22をオーバエッチングしたとしても、
オーバエッチング時にポリシリコン膜22の側壁部分が
サイドエッチングされるのが有効に防止され、設計通り
のパターン形状を得ることができる。
【0029】図7は、本発明の第4実施例によるカソー
ドカップリング型のRIE装置を示した断面構造図であ
る。図7を参照して、この第4実施例では、Si供給用
のSi片9をプロセスチャンバ1の側面部分に配置し、
さらにSi片9をプラズマ11から遮蔽するように可動
式遮蔽板14が設けられている。
【0030】図8は、図7に示した第4実施例の動作を
説明するための断面構造図である。図2〜図4、図7お
よび図8を用いて、次に第4実施例のエッチング装置の
動作について説明する。
【0031】まず、図2に示した状態の下層シリコン酸
化膜21、ポリシリコン膜22および上層シリコン酸化
膜23をその表面に有するシリコンウェハ10をプロセ
スチャンバ1内の下部電極3上に保持する。そして、プ
ロセスガスをプロセスガス供給口7からプロセスチャン
バ1内に導入し、プロセスチャンバ1内を所定の圧力に
保持する。そしてプラズマ11を発生させる。この状態
で、可動式遮蔽板14は、Si片9をプラズマ11から
遮蔽するような位置にある(図7参照)。この後、図3
に示したように、上層シリコン膜23をマスクとしてポ
リシリコン膜22を異方的にエッチングする。すなわ
ち、プラズマ11(図7参照)の発生によって生成され
たイオンにより、ポリシリコン膜22(図3参照)を異
方的にエッチングする。そして、ポリシリコン膜22の
膜厚分が除去された時点をプラズマ発光量の違いの変化
として検出する。この検出に基づいて図8に示すよう
に、可動式遮蔽板14が下方向に移動する。これによ
り、Si片9の表面がプラズマにさらされた状態とな
る。
【0032】この状態から、図4に示したようなオーバ
エッチングを行なう。すなわち、ポリシリコン膜22の
オーバエッチング中に、Si片9は、気相中の電位勾配
によるイオンの加速衝突によって化学的にエッチングさ
れる。このエッチングによって、Si片9からSiがオ
ーバエッチング中のポリシリコン膜22の側壁部分に供
給される。これにより、ポリシリコン膜22のオーバエ
ッチング中は、ポリシリコン膜22の側壁部分に側壁保
護膜25が堆積され続ける。この結果、従来のようにポ
リシリコン膜22のオーバエッチング中に側壁保護膜2
5が削られてポリシリコン膜22がサイドエッチングさ
れることが有効に防止される。この結果、高段差部分を
有する下地膜(下層シリコン酸化膜21)上に被エッチ
ング膜であるポリシリコン膜22を形成した場合に、そ
の高段差部分の側壁に位置するポリシリコン膜22をオ
ーバエッチングする際に、ポリシリコン膜22の側壁が
サイドエッチングされるのが有効に防止され、設計通り
のパターニング形状を形成することができる。
【0033】図9は、本発明の第5実施例による平行平
板型のRIE装置を示した断面構造図である。図9を参
照して、この第5実施例では、プロセスガスを供給する
ために2つのプロセスガス供給口7aおよび7bが設け
られており、また、排気ガスを排気するために2つの排
気口8aおよび8bが設けられている。プロセスチャン
バ1内の上部には、第1対向電極31が設置されてお
り、プロセスチャンバ1の下方には、第2対向電極32
が絶縁物4を介して設置されている。そして、シリコン
ウェハ10をそのおもて表面とうら表面とが露出するよ
うに保持するためのクランプリング30が絶縁物4を介
してプロセスチャンバ1の下方に取付けられている。す
なわち、クランプリング30は、保持するシリコンウェ
ハ10が第1対向電極31と第2対向電極32との間に
位置するように取付けられている。第2対向電極32に
は、容量結合用コンデンサ5を介してRF電源6が電気
的に接続されている。図10は、図9に示したクランプ
リング30の平面位置を説明するための概略平面図であ
る。図10を参照して、クランプリング30は、プロセ
スチャンバ1内に、プロセスチャンバ1とほぼ同心円上
になるように形成されている。
【0034】つまり、第5実施例では、シリコンウェハ
10のおもて表面とうら表面とを露出させた形でシリコ
ンウェハ10を保持できるクランプリング30を設ける
ように構成している。また、シリコンウェハ10は、電
気的に浮遊状態になるように保持されている。
【0035】図2〜図4、図9および図10を参照し
て、次にこの第5実施例のエッチング装置の動作につい
て説明する。
【0036】まず、図2に示した下層シリコン酸化膜2
1、ポリシリコン膜22および上層シリコン酸化膜23
をそのおもて表面に有するシリコンウェハ10を、図9
に示した第5実施例のエッチング装置内のクランプリン
グ30によって保持する。ここで、シリコンウェハ10
は、そのおもて表面が上向きになるように保持されてい
る。この状態で、プロセスガスをプロセスガス供給口7
aおよび7bから供給する。そして、プロセスチャンバ
1内を所定の圧力に保持する。第1対向電極31および
第2対向電極32間にRF電源6によるRFパワーを投
入する。これによって、シリコンウェハ10の上方およ
び下方にプラズマ11を発生させる。そして、プラズマ
11の発生によって生成されたイオンによってシリコン
ウェハ10のおもて表面に形成されたポリシリコン膜2
2(図3参照)をエッチングするとともに、シリコンウ
ェハ10のうら表面をもエッチングする。このシリコン
ウェハ10のうら表面のエッチングによって、うら表面
のSiがシリコンウェハ10のおもて表面に回り込む。
そして、そのSiがポリシリコン膜22の側壁部分に供
給される。このシリコンウェハ10のうら表面からのS
iの供給によって、ポリシリコン膜22がオーバエッチ
ングされている間も、ポリシリコン膜22の側壁部分に
Siが供給され続ける。これにより、ポリシリコン膜2
2のオーバエッチング中に、ポリシリコン膜22の側壁
部分に側壁保護膜25が堆積し続ける。この結果、ポリ
シリコン膜22のオーバエッチング中に従来のようにポ
リシリコン膜22の側壁に位置する側壁保護膜25が削
られてさらにポリシリコン膜22の側壁部分がサイドエ
ッチングされるのが有効に防止できる。したがって、高
段差部分を有する下地膜上にポリシリコン膜22が形成
された場合に、その高段差部分に位置するポリシリコン
膜22を除去するためにオーバエッチングを行なったと
しても、従来のようにポリシリコン膜22がサイドエッ
チングされるのが有効に防止され、設計パターン通りの
パターン形状を得ることができる。
【0037】図11は、本発明の第6実施例による平行
平板型のRIE装置を示した断面構造図である。図12
は、図11に示した第6実施例のRIE装置のクランプ
リングの平面位置を説明するための概略平面図である。
図11および図12を参照して、この第6実施例では、
図9に示した第5実施例と同様に、シリコンウェハ10
を、そのおもて表面とうら表面とが露出するようにクラ
ンプリング30によって保持する。そしてこの第6実施
例では、第5実施例と異なり、クランプリング30に
は、プロセスチャンバ1の外部に設けられたRF電源6
が容量結合用コンデンサ5を介して電気的に接続されて
いる。すなわち、この第6実施例では、第5実施例と異
なり、シリコンウェハ10には所定の電位が与えられ
る。第1対向電極31および第2対向電極32は、とも
に接地されている。
【0038】図2〜図4、図11および図12を参照し
て、次に第6実施例のエッチング装置の動作について説
明する。まず、図2に示した下層シリコン酸化膜21、
ポリシリコン膜22および上層シリコン酸化膜23をそ
のおもて表面に有するシリコンウェハ10(図11参
照)をエッチング装置内のクランプリング30によって
保持する。ここで、シリコンウェハ10は、そのおもて
表面が上方に向くように保持される。そして、プロセス
ガス供給口7aおよび7bからプロセスガスを供給す
る。プロセスチャンバ1内の圧力を所定の圧力に保持す
る。RF電源6から容量結合用コンデンサ5を介してク
ランプリング30にRFパワーを導入する。これによ
り、シリコンウェハ10の上方および下方にプラズマ1
1を発生させる。このプラズマ11の発生によって生成
されたイオンによりシリコンウェハ10のおもて表面と
うら表面とがエッチングされる。
【0039】すなわち、図3に示すように、シリコンウ
ェハ10のおもて表面上に形成されたポリシリコン膜2
2が上層シリコン酸化膜23をマスクとしてエッチング
されるとともに、シリコンウェハ10のうら表面(図1
1参照)のSiも同時にエッチングされる。このシリコ
ンウェハ10のうら表面のSiのエッチングによって、
Siがおもて表面のポリシリコン膜22(図3および図
4参照)の側壁部分に供給される。したがって、図4に
示したようなポリシリコン膜22のオーバエッチング中
にも、Siが供給され続ける。これにより、ポリシリコ
ン膜22のオーバエッチング中に、ポリシリコン膜22
の側壁部分に側壁保護膜25が堆積され続ける。この結
果、従来のようにポリシリコン膜22のオーバエッチン
グ中にSiの供給不足から側壁保護膜25が削られてポ
リシリコン膜22がサイドエッチングされるのが有効に
防止される。これにより、高段差部分(図示せず)を有
する下層シリコン酸化膜21上にポリシリコン膜22が
形成された場合に、高段差部分に位置するポリシリコン
膜22を除去するためにポリシリコン膜22をオーバエ
ッチングする際に、ポリシリコン膜22がサイドエッチ
ングされるのが防止され、設計通りのパターン加工を行
なうことができる。なお、第1〜第6実施例では、RI
E装置についての適用例を示したが、本発明はこれに限
らず、たとえば、ECRエッチング装置やヘリコン波に
よってプラズマを発生させるエッチング装置にも適用可
能である。
【0040】図13〜図16は、本発明のエッチング方
法の第1実施例を説明するための断面構造図である。図
13〜図16を参照して、この第1実施例のエッチング
方法について説明する。
【0041】まず、図13に示すように、高段差部分
(図示せず)を有する下地シリコン酸化膜41上にポリ
シリコン膜42を形成する。ポリシリコン膜42上に上
層シリコン酸化膜層(図示せず)およびシリコン供給膜
層(図示せず)を形成する。シリコン供給膜層(図示せ
ず)上の所定領域に写真製版技術を用いてレジスト44
を形成する。レジスト44をマスクとしてドライエッチ
ング法を用いてパターニングすることによりシリコン供
給膜46および上層シリコン酸化膜43を形成する。
【0042】次に、図14に示すように、レジスト44
をマスクとしてさらに被エッチング膜であるポリシリコ
ン膜42を異方性エッチングする。この異方性エッチン
グは、Cl2 ガスまたはHBrガスに、O2 またはN2
を微量添加したガス系を用いる。ポリシリコン膜42の
膜厚が残存している間は、ポリシリコン膜42自身がS
iの供給源となる。すなわち、ポリシリコン膜42のエ
ッチングによってポリシリコン膜42、上層シリコン酸
化膜43およびシリコン供給膜46の側壁部分にSiが
供給される。これにより、ポリシリコン膜42、上層シ
リコン酸化膜43およびシリコン供給膜46の側壁部分
に側壁保護膜45が形成される。
【0043】次に、図15に示すように、ポリシリコン
膜42のエッチングされている部分の膜厚が完全になく
なる前に、レジスト44(図14参照)を除去する。こ
のレジスト44の除去は、O2 ガスなどを用いて行な
う。そして、今度はシリコン供給膜46をマスクとし
て、ポリシリコン膜42をさらにエッチングする。この
シリコン供給膜46のエッチングによって、ポリシリコ
ン膜42のエッチングされる部分の膜厚が完全になくな
った後にも、ポリシリコン膜42の側壁部分にはSiが
供給され続ける。すなわち、ポリシリコン膜42をオー
バエッチングしている間も、シリコン供給膜46からポ
リシリコン膜42の側壁部分にSiが供給され続ける。
これにより、ポリシリコン膜42の側壁部分には側壁保
護膜45が堆積され続ける。この結果、ポリシリコン膜
42のオーバエッチングを終了した後の形状は、図16
に示したような形状となる。すなわち、ポリシリコン膜
42のオーバエッチングが終了した後にも、ポリシリコ
ン膜42の側壁部分には側壁保護膜45が残存してお
り、ポリシリコン膜42の側壁部分がサイドエッチング
されるのが有効に防止される。
【0044】このようにこの第1実施例のエッチング方
法では、ポリシリコン膜42のオーバエッチング中にシ
リコン供給膜46からポリシリコン膜42の側壁部分に
Siが供給されるため、ポリシリコン膜42の側壁部分
の側壁保護膜45が削られてポリシリコン膜42がサイ
ドエッチングされるのが有効に防止される。この結果、
高段差部分(図示せず)を有する下層シリコン酸化膜4
1上に被エッチング膜であるポリシリコン膜42が形成
されている場合に、高段差部分に位置するポリシリコン
膜42を除去するためにポリシリコン膜42をオーバエ
ッチングする際に、ポリシリコン膜42の側壁部分の側
壁保護膜45が削られてポリシリコン膜42の側壁部分
がサイドエッチングされるのが有効に防止され、設計寸
法通りのパターン加工を行なうことができる。
【0045】図17〜図20は、本発明のエッチング方
法の第2実施例を説明するための断面構造図である。図
17〜図20を参照して、この第2実施例のエッチング
方法について説明する。
【0046】まず、図17に示すように、高段差部分
(図示せず)を有する下層シリコン酸化膜51上にポリ
シリコン膜52を形成する。ポリシリコン膜52上に上
層シリコン酸化膜層(図示せず)およびシリコン供給膜
層(図示せず)を形成する。ここで、シリコン供給膜層
は図13に示した第1実施例のシリコン供給膜46の膜
厚よりもその厚みが厚くなるように形成する。シリコン
供給膜層(図示せず)上の所定領域にフォトリソグラフ
ィー法を用いてレジスト54を形成する。レジスト54
をマスクとして異方性エッチングすることにより、シリ
コン供給膜56および上層シリコン酸化膜53を形成す
る。
【0047】次に、図18に示すように、レジスト54
(図17参照)を除去する。次に、図19に示すよう
に、シリコン供給膜56をマスクとしてポリシリコン膜
52を異方性エッチングする。このポリシリコン膜52
のエッチング中に、エッチングされているポリシリコン
膜52およびシリコン供給膜56の両方からポリシリコ
ン膜52、上層シリコン酸化膜53およびシリコン供給
膜56の側壁部分にSiが供給される。これにより、ポ
リシリコン膜52、上層シリコン酸化膜53およびシリ
コン供給膜56の側壁部分に側壁保護膜55が形成され
る。さらにポリシリコン膜52のエッチングを行なって
オーバエッチングを行なう際には、シリコン供給膜56
からポリシリコン膜52の側壁部分にSiが供給され
る。したがって、ポリシリコン膜52のオーバエッチン
グ中にも、ポリシリコン膜52の側壁部分には側壁保護
膜55が堆積され続ける。この結果、最終的に得られる
形状は図20に示すような形状となる。すなわち、ポリ
シリコン膜52のオーバエッチングが終了した後にも、
ポリシリコン膜52の側壁部分には側壁保護膜55が形
成されており、ポリシリコン膜52の側壁部分が従来の
ようにサイドエッチングされるのが防止される。このよ
うに、この第2実施例のエッチング方法においても、高
段差部分(図示せず)を有する下層シリコン酸化膜51
上に被エッチング膜であるポリシリコン膜52が形成さ
れた場合に、高段差部分に位置するポリシリコン膜52
を除去するためにポリシリコン膜52のオーバエッチン
グをする際に、Siの供給不足からポリシリコン膜52
の両側壁部分に位置する側壁保護膜55が削られてポリ
シリコン膜52がサイドエッチングされるのが有効に防
止され、この結果設計寸法通りのパターン加工を行なう
ことができる。
【0048】
【発明の効果】請求項1に係るエッチング装置では、エ
ッチング室内の所定位置にシリコンを含むシリコン供給
材を設けることにより、被エッチング物のオーバエッチ
ング中にそのシリコン供給材からシリコンが被エッチン
グ物の側壁部分に供給されるので、被エッチング物のオ
ーバエッチング中にも被エッチング物の側壁保護膜が削
られて被エッチング物がサイドエッチングされるのが有
効に防止される。この結果、高段差部分を有する下地膜
上に被エッチング物が形成されている場合にその高段差
部分に位置する被エッチング物を除去するために被エッ
チング物をオーバエッチングする際に、被エッチング物
がサイドエッチングされるのが有効に防止され、設計寸
法通りのパターン加工を行なうことができる。
【0049】請求項2に係るエッチング装置では、第1
電極と第2電極との間に位置する領域にウェハのおもて
表面とうら表面とが露出するようにウェハを保持するた
めのウェハ保持手段を設けることにより、ウェハのおも
て表面上に被エッチング物が形成されている場合に、そ
の被エッチング物をエッチングする際にウェハのうら表
面も同時にエッチングされて、そのうら表面のシリコン
がおもて表面の被エッチング物の側壁部分に供給され
る。これにより、高段差部分を有する下地膜上に被エッ
チング物が形成されている場合にその高段差部分に位置
する被エッチング物を除去するために被エッチング物を
オーバエッチングする際にも、被エッチング物の側壁部
分には側壁保護膜が堆積され続けるので、被エッチング
物の側壁部分がサイドエッチングされるのが有効に防止
され、設計寸法通りのパターン加工を行なうことができ
る。
【0050】請求項3に係るエッチング方法では、下地
膜上に被エッチング膜を形成し、被エッチング膜の上方
の所定領域にシリコンを含むシリコン供給膜を形成し、
被エッチング膜を被エッチング膜の膜厚分だけ異方的に
エッチングし、さらに被エッチング膜を異方的にオーバ
エッチングし、少なくとも被エッチング膜のオーバエッ
チングの際にシリコン供給膜をマスクとしてエッチング
することにより被エッチング膜の側壁部分にシリコン供
給膜からシリコンを供給して側壁保護膜を形成すること
により、被エッチング膜のオーバエッチング中にシリコ
ンの供給不足から側壁保護膜が削られて被エッチング膜
がサイドエッチングされるのが有効に防止される。この
結果、高段差部分を有する下地膜上に被エッチング膜が
形成された場合に高段差部分に位置する被エッチング膜
を除去するために被エッチング膜をオーバエッチングす
る際にも、被エッチング膜がサイドエッチングされるこ
とがなく設計寸法通りのパターン加工を行なうことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるカソードカップリング
型のRIE装置を示した断面構造図である。
【図2】図1に示した第1実施例のエッチング方法を用
いたエッチングプロセスの第1工程を説明するための断
面構造図である。
【図3】図1に示した第1実施例のエッチング方法を用
いたエッチングプロセスの第2工程を説明するための断
面構造図である。
【図4】図1に示した第1実施例のエッチング方法を用
いたエッチングプロセスの第3工程を説明するための断
面構造図である。
【図5】本発明の第2実施例によるカソードカップリン
グ型のRIE装置を示した断面構造図である。
【図6】本発明の第3実施例によるカソードカップリン
グ型のRIE装置を示した断面構造図である。
【図7】本発明の第4実施例によるカソードカップリン
グ型のRIE装置を示した断面構造図である。
【図8】図7に示した第4実施例のRIE装置の動作を
説明するための断面構造図である。
【図9】本発明の第5実施例による平行平板型のRIE
装置を示した断面構造図である。
【図10】図9に示したRIE装置のクランプリングの
平面位置を示した概略平面図である。
【図11】本発明の第6実施例による平行平板型のRI
E装置を示した断面構造図である。
【図12】図11に示した第6実施例のRIE装置のク
ランプリングの平面位置を示した概略平面図である。
【図13】本発明のエッチング方法の第1実施例の第1
工程を説明するための断面構造図である。
【図14】本発明のエッチング方法の第1実施例の第2
工程を説明するための断面構造図である。
【図15】本発明のエッチング方法の第1実施例の第3
工程を説明するための断面構造図である。
【図16】本発明のエッチング方法の第1実施例の第4
工程を説明するための断面構造図である。
【図17】本発明のエッチング方法の第2実施例の第1
工程を説明するための断面構造図である。
【図18】本発明のエッチング方法の第2実施例の第2
工程を説明するための断面構造図である。
【図19】本発明のエッチング方法の第2実施例の第3
工程を説明するための断面構造図である。
【図20】本発明のエッチング方法の第2実施例の第4
工程を説明するための断面構造図である。
【図21】従来のカソードカップリング型のRIE装置
を示した断面構造図である。
【図22】図21に示した従来のRIE装置を用いたエ
ッチングプロセスの第1工程を説明するための断面構造
図である。
【図23】図21に示した従来のRIE装置を用いたエ
ッチングプロセスの第2工程を説明するための断面構造
図である。
【図24】図21に示した従来のRIE装置を用いたエ
ッチングプロセスの第3工程を説明するための断面構造
図である。
【図25】図21に示した従来のRIE装置を用いたエ
ッチングプロセスの第4工程を説明するための断面構造
図である。
【図26】図21に示した従来のRIE装置を用いたエ
ッチングプロセスの第5工程を説明するための断面構造
図である。
【符号の説明】
1:プロセスチャンバ 2:上部電極 3:下部電極 4:絶縁物 5:容量結合用コンデンサ 6:RF(高周波)電源 7:プロセスガス供給口 8:排気口 9:Si片 10:シリコンウェハ 11:プラズマ 12:電極 13:可変式DC電源 14:可動式遮蔽板 21:下層シリコン酸化膜 22:ポリシリコン膜 23:上層シリコン膜 24:側壁保護膜 30:クランプリング 31:第1対向電極 32:第2対向電極 41:下層シリコン酸化膜 42:ポリシリコン膜 43:上層シリコン酸化膜 44:レジスト 45:側壁保護膜 46:シリコン供給膜 51:下層シリコン酸化膜 52:ポリシリコン膜 53:上層シリコン酸化膜 54:レジスト 55:側壁保護膜 56:シリコン供給膜 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エッチング室内に充填された供給ガスを
    プラズマ放電させることによって被エッチング物をエッ
    チングするエッチング装置であって、 前記エッチング室内の所定位置にシリコンを含むシリコ
    ン供給材を備えた、エッチング装置。
  2. 【請求項2】 エッチング室内に充填された供給ガスを
    プラズマ放電させることによって被エッチング物をエッ
    チングするエッチング装置であって、 前記エッチング室内の所定位置に設けられた第1電極
    と、 前記エッチング室内で前記第1電極と所定の間隔を隔て
    て対向するように設けられた第2電極と、 前記エッチング室内に高周波を供給するための高周波供
    給手段と、 前記第1電極と第2電極との間に位置する領域に設けら
    れ、ウェハのおもて表面とうら表面とが露出するように
    前記ウェハを保持するためのウェハ保持手段とを備え
    た、エッチング装置。
  3. 【請求項3】 シリコンを含む被エッチング膜を異方的
    にエッチングするエッチング方法であって、 下地膜上に前記被エッチング膜を形成する工程と、 前記被エッチング膜の上方の所定領域にシリコンを含む
    シリコン供給膜を形成する工程と、 前記被エッチング膜を前記被エッチング膜の膜厚分だけ
    異方的にエッチングする工程と、 さらに、前記被エッチング膜を異方的にオーバエッチン
    グする工程とを備え、 少なくとも前記被エッチング膜のオーバエッチングの際
    に前記シリコン供給膜をマスクとしてエッチングするこ
    とにより、前記被エッチング膜の側壁部分に前記シリコ
    ン供給膜からシリコンを供給して側壁絶縁膜を形成す
    る、エッチング方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6927173B2 (en) 1996-04-26 2005-08-09 Renesas Technology Corp. Plasma processing method
JP2010521808A (ja) * 2007-03-16 2010-06-24 ソースル シーオー エルティディー プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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