JPH0559996B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置の製造等に用いる、平行
平板型プラズマエツチング装置を使用するAlの
ドライエツチング方法に関する。

（従来技術とその問題点） 従来、半導体装置や電子部品等の製造には、一
般に薬液による湿式のエツチング方法が広く用い
られたが、湿式のエツチング方法にはサイドエツ
チングの発生など多くの難点がある。そのため集
積度の向上などで一層微細なパターンの形成が必
要となるに伴ない、エツチング方法にも薬液を用
いない、いわゆるドライエツチング法が提案さ
れ、その中でも物理的なエツチングと化学的エツ
チングが同時に進行する平行平板電極を用いたプ
ラズマエツチング方法が非常に注目されるに至つ
ている。この方法は対向する平行平板電極を反応
容器内に配置して、一方の平板電極上に被エツチ
ング物（以下基板と略す）を置き、所定圧力のガ
ス雰囲気中において前記平行平板電極に所定の高
周波電力を印加してプラズマを発生させエツチン
グを行うものである。

従来、基板上のAlを平行平板電極のプラズマ
エツチング装置でエツチングする際には、高周波
電力を印加する電極上に基板を配置するカソード
カツプル方式が、エツチングの異方性の得られ易
い利点により多く用いられた。

第１図ａにその略図を示す。

ただし、この図にて、接地された反応容器１内
の対向する平行平板電極２，３の一方２は反応容
器１に電気的に接続され、他方３が絶縁物４を貫
通する配線５によつて、反応容器１外の高周波電
源６に電気的に接続されている。７はコンデンサ
ー、８は放電プラズマである。被エツチング基板
９は、平板電極３上に設置されている。

第２図ａはこの第１図ａの装置のエツチング特
性を示すグラフであり、サイドエツチング量の少
ないことが示されている。

しかし、このカソードカツプル方式には、基板
の搬送を自動化するとき電極構造が複雑化してス
ループツトが低下する等の難点があり、これが大
きい問題になつて来た。そしてその一方で、接地
電極の上に基板を配置するアノードカツプル方式
によると、基板搬送機構が簡単になりスループツ
トが向上するため注目されてきた。第１図ｂにそ
の略図を示す。ただし、この図の各部材の符号、
名称は第１図ａに対応している。

しかし、このアノードカツプル方式には、電界
によるイオンの加速が弱く、ラジカルとの反応が
主となつてエツチングは等方性が強くなり、サイ
ドエツチングが入り易く加工精度が悪化する問題
がある。

第２図ｂは第１図ｂの装置のエツチング特性を
示すグラフである。第２図ａと較べてサイドエツ
チング量は極めて大きいものになる。

（発明の目的） 本発明の目的は、前記従来の問題を解決し、高
いスループツトをもつて、Alのすぐれた異方性
エツチングをアノードカツプル方式により得る方
法を提供することにある。

（発明の構成） 本発明は、アノードカツプル方式において、平
板電極間の間隔を高周波電力を印加する側の平板
電極の径（平板電極が円板形でないときいはその
短径）の1/5以下に設定し、CCl₄およびBCl₃をエ
ツチングガスとして用い、かつ、前記CCl₄ガス
を総ガス流量の40％以下、ガス圧力を10Pa以上、
印加する高周波電力の平板電極の面積当りの電力
密度を0.2W／cm³以上に設定するAlのエツチング
方法によつて前記目的を達成したものである。

（実施例） 以下、実施例を用い図に基づいて本発明を詳細
に説明する。

第１図ｂのアノードカツプル方式の装置を用
い、たとえば第３図に示すような、Si単結晶板１
１の表面にスパツタリング等によりAl膜１２を
成膜し更にその上にレジストパターン膜１３を被
着した試料を基板９とし、これを、平板電極２，
３間の間隔ｄを高周波電力を印加する側の平板電
極３の径ｌ（平板電極が円板形でないときはその
短径）の1/10とし、BCl₃とCCl₄をエツチングガ
スとし、かつ、CCl₄ガスを総ガス流量の25％と
し、エツチングガスの圧力を15Pa、印加する高
周波電力の平板電極の面積当りの電力密度を
0.3W／cm³にしてプラズマエツチングを行うと、
そのエツチング形状は第４図ａに示すようになつ
た。即ちサイドエツチングのないすぐれた異方性
形状が得られた。そしてそのときのエツチング速
度は1000Å／mmにも達する。しかしこのとき、も
し他の条件をそのまゝにして、平板電極間の間隔
ｄを高周波電力を印加する側の平板電極の径ｌの
１／４と大きくすると、第４図ｂに示したように、
深いサイドエツチングが入り寸法精度が著しく低
下する。これはｄ／ｌの比の値を小さくすること
により、電界の傾度は高まり電界によるイオンの
加速効果が大となり、異方性が得易くなつたため
と解される。ｄ／ｌ＝1/5は許容の限界であつた。
またもし他の条件をそのまゝにして、CCl₄ガス
を総ガス流量の25％以上とするとサイドエツチン
グが入り易くなり40％以上とするときはサイドエ
ツチングが著しく実用に耐えないものとなる。40
％はCCl₄ガス混入の上限である。なおCCl₄ガス
の混入を25％以下にするとローデイング効果の影
響によりエツチング速度が低下し、15％以下では
エツチング速度の低下が著しくも早や利用できな
い状態になる。CCl₄ガスの混入は総ガス流量の
25％程度が好ましい値となる。更にまた、他の条
件をそのまゝにして、エツチングガスの圧力を
15Paより低くすると、第６図に示すようにサイ
ドエツチング量が急増し、10Pa以下ではサイド
エツチング量が著しくも早や利用できないことも
判明した。15Pa以上がこの場合好ましい値であ
つた。更にまた、他の条件をそのまゝにして、第
７図に示すように印加する高周波電力の平板電極
の面積当りの電力密度を0.3W／cm³以下にするサ
イドエツチング量が増加し、0.2W／cm³以下では
サイドエツチング量が著るしく増加して実用にた
えないものになることが判つた。電力密度は
0.3W／cm³以上が好まし値であつた。

アノードカツプル方式でサイドエツチングの少
ないAlエツチングを得る条件は以上の説明の通
りであつて、上記の条件を守ることによつてカソ
ードカツプル方式に比肩できるエツチング品質を
確保することができる。即ち、アノードカツプル
方式の装置において、平板電極間の間隔を高周波
電力を印加する側の電極の径（電極が円板形でな
いときは、その短径）の1/5以下に設定し、エツ
チングガスとしてBCl₃とCCl₄を含むものを使用
し、かつ、CCl₄を総ガス流量の40％以下、エツ
チングの圧力を10Pa以上、印加する高周波電力
密度を0.2W／cm³以上とするものである。

これによつてすぐれた異方性エツチングを高い
エツチング速度をもつて得ることができる。

（発明の効果） 本発明の方法は、微細パターンをもつたLSIチ
ツプおよび電子部品等を加工精度よく高いスルー
プツトをもつて製作することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図ａはカソードカツプル方式の装置、第１
図ｂはアノードカツプル方式の装置の略図。第２
図ａはカソードカツプル装置におけるエツチング
ガスの圧力とサイドエツチング量の関係、第２図
ｂはアノードカツプル装置におけるエツチングガ
スの圧力とサイドエツチングの関係を示すグラフ
である。第３図はエツチング前の半導体基板の断
面図、第４図ａは前記基板に対し異方性エツチン
グがなされたときの断面図、第４図ｂは等方性エ
ツチングがなされたときの断面図。第５図はアノ
ードカツプル方式において平板電極間の間隔（図
中では電極間隔を略す）と高周波電力を印加する
側の電極径（図中では電極径と略す）の比に対す
るサイドエツチング量の関係、第６図はエツチン
グガスの圧力に対するサイドエツチング量の関
係、第７図は印加する高周波電力密度に対するサ
イドエツチング量の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 反応容器内に配置された対向する平板電極の
   一方を接地し、他方に高周波電力を印加して、前
   記接地側平板電極上に置かれた基板表面のAlを
   所定のエツチングガスによつてドライエツチング
   するAlのエツチング方法において、前記エツチ
   ングガスはCCl₄およびBCl₃を含み、かつ、CCl₄
   をエツチングガスの総流量の40％以下、前記エツ
   チングガスの圧力を10Pa以上、印加する高周波
   電力の平板電極の面積当りの電力密度を0.2W／
   cm³以上に設定し、前記平板電極間の間隔を高周波
   電力を印加する側の平板電極の径（平板電極が円
   板形でないときはその短径）の1/5以下としたこ
   とを特徴とするAlのエツチング方法。