JPH0626199B2 - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
- Publication number
- JPH0626199B2 JPH0626199B2 JP58234252A JP23425283A JPH0626199B2 JP H0626199 B2 JPH0626199 B2 JP H0626199B2 JP 58234252 A JP58234252 A JP 58234252A JP 23425283 A JP23425283 A JP 23425283A JP H0626199 B2 JPH0626199 B2 JP H0626199B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- etching
- discharge
- plasma
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 53
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はプラズマを用いたエッチング方法に関する。
プラズマを用いた表面処理技術が工業的に活発に用いら
れている。このプラズマ表面処理装置は、真空室、真空
室を排気する手段、真空室にガスを導入する手段、真空
室内またはその一部にプラズマを発生する手段、および
試料と試料を保持する手段から構成される。プラズマ表
面処理の特性はプラズマ発生用ガス（放電ガス）の種
類、組成、濃度によつて極端に変化する。
れている。このプラズマ表面処理装置は、真空室、真空
室を排気する手段、真空室にガスを導入する手段、真空
室内またはその一部にプラズマを発生する手段、および
試料と試料を保持する手段から構成される。プラズマ表
面処理の特性はプラズマ発生用ガス（放電ガス）の種
類、組成、濃度によつて極端に変化する。
第１図と第２図に従来のプラズマを用いたエツチング装
置（プラズマエツチング装置）の構成を示してある。第
１図は有磁場マスクロ波放電を用いた装置である。有磁
場マイクロ波放電を発生させる手段は、マイクロ波放電
発振器（通常マグネトロン）１、導波管３、放電管４、
電磁石５、永久磁石１２により構成される。場合によつ
ては電磁石と永久磁石の両方は必要でなく、どちらか片
方だけでも良い。第２図の装置はＲＦ放電を利用したも
ので、ＲＦ放電を発生させる手段は、ＲＦ電源１５、コ
ンデンサー１６、およびＲＦ上下電極１３，１４より構
成される。ここで、第２図の例ではＲＦ電極１３，１４
は真空室内にあるが、場合によつてはＲＦ電極を真空室
外に設置する場合もある。
置（プラズマエツチング装置）の構成を示してある。第
１図は有磁場マスクロ波放電を用いた装置である。有磁
場マイクロ波放電を発生させる手段は、マイクロ波放電
発振器（通常マグネトロン）１、導波管３、放電管４、
電磁石５、永久磁石１２により構成される。場合によつ
ては電磁石と永久磁石の両方は必要でなく、どちらか片
方だけでも良い。第２図の装置はＲＦ放電を利用したも
ので、ＲＦ放電を発生させる手段は、ＲＦ電源１５、コ
ンデンサー１６、およびＲＦ上下電極１３，１４より構
成される。ここで、第２図の例ではＲＦ電極１３，１４
は真空室内にあるが、場合によつてはＲＦ電極を真空室
外に設置する場合もある。
プラズマエツチング装置を半導体素子製造プロセスに適
用するためには次のことが重要な課題となる。
用するためには次のことが重要な課題となる。
(1) エツチング速さが大きいこと。
(2) 第３図(ａ)に示す被エツチング膜２４をマスク２５
を用いてエツチングしたときに、同図(ｃ)の如くアンダ
ーカツトのない、あるいはできるだけ少ない垂直エツチ
ング（マスク通りのエツチング）が可能であること。即
ち、微細加工性が良いこと。（通常は多少とも同図(ｂ)
の如きアンダーカツト２６を伴う） エツチング速さを速くするためには、例えば被エツチン
グ物質がＳｉ（またはpoly-Ｓｉ）である場合にはＳＦ
６またはＦ２を放電ガスとして用いると良い。しかし、
この放電ガスではアンダーカツトが大きく条件(２)が満
足されない。即ち、加工後の断面形状が第３図(ｂ)の如
くなりやすい。後に示すごとく、本発明によつてＳＦ６
またはＦ２による放電とＮＨ３による放電としさらに
は、ＳＦ６またはＦ２とＮＨ３との混合ガスによる放電
と）を交互に行なうことによつて、上記(1)，(2)の条件
を同時に満足させることが可能となる。
を用いてエツチングしたときに、同図(ｃ)の如くアンダ
ーカツトのない、あるいはできるだけ少ない垂直エツチ
ング（マスク通りのエツチング）が可能であること。即
ち、微細加工性が良いこと。（通常は多少とも同図(ｂ)
の如きアンダーカツト２６を伴う） エツチング速さを速くするためには、例えば被エツチン
グ物質がＳｉ（またはpoly-Ｓｉ）である場合にはＳＦ
６またはＦ２を放電ガスとして用いると良い。しかし、
この放電ガスではアンダーカツトが大きく条件(２)が満
足されない。即ち、加工後の断面形状が第３図(ｂ)の如
くなりやすい。後に示すごとく、本発明によつてＳＦ６
またはＦ２による放電とＮＨ３による放電としさらに
は、ＳＦ６またはＦ２とＮＨ３との混合ガスによる放電
と）を交互に行なうことによつて、上記(1)，(2)の条件
を同時に満足させることが可能となる。
本発明の目的は、従来のプラズマエツチング装置では不
可能であつた高速かつ微細なプラズマエッチング加工を
可能とするエツチング方法を提供することにある。
可能であつた高速かつ微細なプラズマエッチング加工を
可能とするエツチング方法を提供することにある。
プラズマエツチングにおいては放電ガスの種類、組成、
濃度がその特性を最も有効に変化させるパラメータであ
る。たとえば、ＳＦ６ガスやＦ２ガスはＳｉやpolyＳｉ
を極めて高速にエツチングするのに適したガスであり、
そのエツチング速さは約1000ｎｍ/minとなる。しかし、
ＳＦ６ガスやＦ２ガス単体ではマスク下部のアンダーカ
ツト（第３図参照）が大きく微細加工性に劣る。ＳＦ６
ガスやＦ２ガスにＮ２やＮＨ３を添加するとマスク下部
の側壁がＳｉの窒化物で保護されるために微細加工性が
若干向上する。しかし、これだけでは効果は十分ではな
い。これは、ＳＦ６やＦ２に単にＮ２やＮＨ３を混入し
ただけでは側壁のシリコン窒化物が十分強固に形成され
ないためである。このシリコン窒化物を強固にするため
には、Ｎ２やＮＨ３ガスの放電時にＳＦ６やＦ２の供給
を断つてやる必要がある。本発明は、このような考えに
基づき、ＳＦ６またはＦ２ガスの放電とＮ２またはＮＨ
３ガスの放電とを時分割的に交互にくり返すことによつ
て、高速かつ微細なプラズマエツチング方法を提供する
ものである。
濃度がその特性を最も有効に変化させるパラメータであ
る。たとえば、ＳＦ６ガスやＦ２ガスはＳｉやpolyＳｉ
を極めて高速にエツチングするのに適したガスであり、
そのエツチング速さは約1000ｎｍ/minとなる。しかし、
ＳＦ６ガスやＦ２ガス単体ではマスク下部のアンダーカ
ツト（第３図参照）が大きく微細加工性に劣る。ＳＦ６
ガスやＦ２ガスにＮ２やＮＨ３を添加するとマスク下部
の側壁がＳｉの窒化物で保護されるために微細加工性が
若干向上する。しかし、これだけでは効果は十分ではな
い。これは、ＳＦ６やＦ２に単にＮ２やＮＨ３を混入し
ただけでは側壁のシリコン窒化物が十分強固に形成され
ないためである。このシリコン窒化物を強固にするため
には、Ｎ２やＮＨ３ガスの放電時にＳＦ６やＦ２の供給
を断つてやる必要がある。本発明は、このような考えに
基づき、ＳＦ６またはＦ２ガスの放電とＮ２またはＮＨ
３ガスの放電とを時分割的に交互にくり返すことによつ
て、高速かつ微細なプラズマエツチング方法を提供する
ものである。
本発明の要旨は、被エッチング物質であるシリコン又は
ポリシリコンをプラズマを用いてエッチングするエッチ
ング方法において、次の（１）および（２）の工程を時
分割的に交互に複数回繰り返すことを特徴とするエッチ
ング方法にある。
ポリシリコンをプラズマを用いてエッチングするエッチ
ング方法において、次の（１）および（２）の工程を時
分割的に交互に複数回繰り返すことを特徴とするエッチ
ング方法にある。
（１）プラズマ放電用ガスとしてＳＦ6又はＦ2のいずれ
か一方を有するガスを所定時間供給してそのガス雰囲気
中でプラズマを生じさせる工程、 （２）ＳＦ6およびＦ2を供給することなくプラズマ放電
用ガスとしてＮ2又はＮＨ3のいずれか一方を所定時間供
給してそのガス雰囲気中でプラズマを生じさせる工程。
か一方を有するガスを所定時間供給してそのガス雰囲気
中でプラズマを生じさせる工程、 （２）ＳＦ6およびＦ2を供給することなくプラズマ放電
用ガスとしてＮ2又はＮＨ3のいずれか一方を所定時間供
給してそのガス雰囲気中でプラズマを生じさせる工程。
以下、本発明の実施例を説明する。第４図は本発明を用
いたプラズマエツチング装置の一構成例である。プラズ
マ発生手段としては有磁場マイクロ波放電を用い、被エ
ツチング物質としてはＳｉ（またはpoly-Ｓｉ）の例を
示してある。第１図の構成と異なる点は以下の通りであ
る。
いたプラズマエツチング装置の一構成例である。プラズ
マ発生手段としては有磁場マイクロ波放電を用い、被エ
ツチング物質としてはＳｉ（またはpoly-Ｓｉ）の例を
示してある。第１図の構成と異なる点は以下の通りであ
る。
(1) ガスの供給系がＳＦ６用とＮＨ３用の２系統あるこ
と。
と。
(2) ガス供給の流量制御バルブ（または開閉バルブ）８
ａ，８ｂ、試料にＲＦ電圧を印加する電源１５、および
マイクロ波発振器用電源２がコントローラ１８によつて
電気的に制御されるようになつていること。
ａ，８ｂ、試料にＲＦ電圧を印加する電源１５、および
マイクロ波発振器用電源２がコントローラ１８によつて
電気的に制御されるようになつていること。
本実施例では、まず真空室を高真空（約１×１０-6Ｔor
r）に排気し、次に放電ガスとしてSF6またはＮＨ３を所
定のガス圧力だけ導入する。次に電磁石５により被電管
部に磁場を形成し、マグネトロンによるマイクロ波（周
波数＝１〜１０ＧＨｚ、通常は周波数＝２．４５ＧＨ
ｚ）を放電管内に導入すると有磁場マイクロ波放電が発
生してエツチングが開始する。本実施例の特徴は、エツ
チング中の放電ガスの供給、マイクロ波出力、および試
料への印加ＲＦ電圧（以下、ＶPPと表わして最大ピーク
電圧と最小ピーク電圧の差を表わす）を変化させること
である。第５図にこれら諸量の変化させ方の一例を示し
てある。ＳＦ６とＮＨ３ガスの供給は交互に行われ、そ
れぞれの供給時間間隔はτ１，τ２である。供給時の真
空室内のガス圧力は、例えばＳＦ６分圧はＰ１＝２×１
０-3Ｔｏrr，Ｐ２＝０Ｔｏrr、ＮＨ３ガス分圧はＰ３＝
４×１０-3Ｔｏrr，Ｐ４＝０Ｔｏrrとすることができ
る。ＲＦ電圧はＮＨ３ガス放電終了時からτ３時間だけ
印加する。この時のＲＦ電気は例えばＶPP1 ＝８０Ｖ，
ＶPP2 ＝０Ｖとすることができる。マイクロ波出力は例
えばＳＦ６ガス放電時（τ１時）は２００Ｗ、ＮＨ３ガ
ス放電時（τ２時）は５００Ｗとすることができる。Ｎ
Ｈ３ガス放電時のマイクロ波出力を大きするのは、ＮＨ
３ガスのプラズマ中での分解を十分に行ないＳｉの窒化
を十分に行なうためである。τ１，τ２，τ３を決定す
る条件は後に述べるが、例えばτ１＝１３sec ，τ２＝
２sec ，τ３＝３sec とすることができる。このように
することにより、Ｓｉ（またはpolyＳｉ）の高速エツチ
ング（エツチング速さ＞４００ｎｍ/min）がアンダーカ
ツトなく実現される。本発明により高速・微細エツチン
グが初めて可能になつたことを以下に述べる。
r）に排気し、次に放電ガスとしてSF6またはＮＨ３を所
定のガス圧力だけ導入する。次に電磁石５により被電管
部に磁場を形成し、マグネトロンによるマイクロ波（周
波数＝１〜１０ＧＨｚ、通常は周波数＝２．４５ＧＨ
ｚ）を放電管内に導入すると有磁場マイクロ波放電が発
生してエツチングが開始する。本実施例の特徴は、エツ
チング中の放電ガスの供給、マイクロ波出力、および試
料への印加ＲＦ電圧（以下、ＶPPと表わして最大ピーク
電圧と最小ピーク電圧の差を表わす）を変化させること
である。第５図にこれら諸量の変化させ方の一例を示し
てある。ＳＦ６とＮＨ３ガスの供給は交互に行われ、そ
れぞれの供給時間間隔はτ１，τ２である。供給時の真
空室内のガス圧力は、例えばＳＦ６分圧はＰ１＝２×１
０-3Ｔｏrr，Ｐ２＝０Ｔｏrr、ＮＨ３ガス分圧はＰ３＝
４×１０-3Ｔｏrr，Ｐ４＝０Ｔｏrrとすることができ
る。ＲＦ電圧はＮＨ３ガス放電終了時からτ３時間だけ
印加する。この時のＲＦ電気は例えばＶPP1 ＝８０Ｖ，
ＶPP2 ＝０Ｖとすることができる。マイクロ波出力は例
えばＳＦ６ガス放電時（τ１時）は２００Ｗ、ＮＨ３ガ
ス放電時（τ２時）は５００Ｗとすることができる。Ｎ
Ｈ３ガス放電時のマイクロ波出力を大きするのは、ＮＨ
３ガスのプラズマ中での分解を十分に行ないＳｉの窒化
を十分に行なうためである。τ１，τ２，τ３を決定す
る条件は後に述べるが、例えばτ１＝１３sec ，τ２＝
２sec ，τ３＝３sec とすることができる。このように
することにより、Ｓｉ（またはpolyＳｉ）の高速エツチ
ング（エツチング速さ＞４００ｎｍ/min）がアンダーカ
ツトなく実現される。本発明により高速・微細エツチン
グが初めて可能になつたことを以下に述べる。
エツチング開始後最初のτ１の期間ではＳＦ６プラズマ
中に発生する多量のＦ＋イオンとＦラジカルによつてエ
ツチング進行する。試料はプラズマに対して負の浮遊電
位Ｖｇ（Ｖｇ＝約−２０Ｖ）になつており、Ｆ＋イオン
は試料表面に垂直に入射する。したがつてＦ＋イオンに
よるエツチングは試料表面に垂直となり、アンダーカツ
トを発生しない。一方、Ｆラジカルは電気的に中性であ
るため試料表面に等方的に入射してアンダーカツトを発
生させる。ところが、ＳＦ６ガスによるＳｉエツチング
ではＦ＋イオンによる効果よりもＦラジカルによる効果
の方が大きくエツチング形状は第６図(ａ)に示すごとく
抵方的となる。即ち、τ１の間に表面に垂直にＳｉエツ
チング層２４がｄ１深さだけエツチングされると、マス
ク２５に対して横方向にも約ｄ１のアンダーカツトが発
生している。次に、放電ガスをＳＦ６ガスからNH３ガス
に切換えるとプラズマ中のＦ＋イオンやＦラジカルは排
気され、かわりにプラズマ中にＮ＋イオンやＮラジカル
が形成される。この結果Ｓｉ層２４の表面（水平面と側
面の両方）はこれらのＮ＋イオンやＮラジカルによつて
窒化され、第６図(ｂ)の如くＳｉＮ膜２７が形成され
る。次に再びＳＦ６ガス放電を行ないかつＲＦ電圧をτ
３時間印加すると、水平面には加速されたイオン化（Ｆ
＋を含む）と中性ラジカルの両方が入射し、側面には中
性ラジカルのみが入射する。しかし、Ｆラジカルだけで
は窒化シリコン膜はほとんどエツチングされないため
に、窒化シリコン膜で覆われた側面のエツチングはほと
んど行われず、垂直方向（水平面）のエツチングと新た
に現われた側面のエツチングが行なわれる。この時のア
ンダーカツトの大きさはやはりｄ１である。（第６図
(ｃ)）ＲＦ電圧を印加するのは水平面に形成された窒化
シリコン膜を速やかに除去するためであり、条件によつ
ては必ずしも必要ではない。第６図(ｂ)〜(ｃ)の加工を
くり返すことによつて第６図(ｄ)のような断面形状のエ
ツチングが行なわれる。
中に発生する多量のＦ＋イオンとＦラジカルによつてエ
ツチング進行する。試料はプラズマに対して負の浮遊電
位Ｖｇ（Ｖｇ＝約−２０Ｖ）になつており、Ｆ＋イオン
は試料表面に垂直に入射する。したがつてＦ＋イオンに
よるエツチングは試料表面に垂直となり、アンダーカツ
トを発生しない。一方、Ｆラジカルは電気的に中性であ
るため試料表面に等方的に入射してアンダーカツトを発
生させる。ところが、ＳＦ６ガスによるＳｉエツチング
ではＦ＋イオンによる効果よりもＦラジカルによる効果
の方が大きくエツチング形状は第６図(ａ)に示すごとく
抵方的となる。即ち、τ１の間に表面に垂直にＳｉエツ
チング層２４がｄ１深さだけエツチングされると、マス
ク２５に対して横方向にも約ｄ１のアンダーカツトが発
生している。次に、放電ガスをＳＦ６ガスからNH３ガス
に切換えるとプラズマ中のＦ＋イオンやＦラジカルは排
気され、かわりにプラズマ中にＮ＋イオンやＮラジカル
が形成される。この結果Ｓｉ層２４の表面（水平面と側
面の両方）はこれらのＮ＋イオンやＮラジカルによつて
窒化され、第６図(ｂ)の如くＳｉＮ膜２７が形成され
る。次に再びＳＦ６ガス放電を行ないかつＲＦ電圧をτ
３時間印加すると、水平面には加速されたイオン化（Ｆ
＋を含む）と中性ラジカルの両方が入射し、側面には中
性ラジカルのみが入射する。しかし、Ｆラジカルだけで
は窒化シリコン膜はほとんどエツチングされないため
に、窒化シリコン膜で覆われた側面のエツチングはほと
んど行われず、垂直方向（水平面）のエツチングと新た
に現われた側面のエツチングが行なわれる。この時のア
ンダーカツトの大きさはやはりｄ１である。（第６図
(ｃ)）ＲＦ電圧を印加するのは水平面に形成された窒化
シリコン膜を速やかに除去するためであり、条件によつ
ては必ずしも必要ではない。第６図(ｂ)〜(ｃ)の加工を
くり返すことによつて第６図(ｄ)のような断面形状のエ
ツチングが行なわれる。
τ０＝τ１＋τ２を一周期として上記の操作をｎ回くり
返したとすると全エツチング時間ｔεは ｔε＝ｎτ０ …(1) であり、垂直方向のエツチング速さｄＰ、および水平方
向のエツチング量（アンダーカツト量）ｄvは ｄＰ＝ｎｄ１ …(2) ｄＶ＝ｄ１ …(3) である。垂直エツチングとしてはｄＰ／ｄＶ＞１０が必
要であるから ｎ＞１０ …(4) が必要である。また、真空室内でのＳＦ６ガスとＮＨ３
ガスの交換を十分に行なうためには τ１，τ２≫τｒ …(5) τｒ：真空室内に存在するガス分子、原子の滞在時間 が必要である。τｒは、真空室の体積をＶ()とし、排
気速さをＳ（/sec）とすると、τｒ＝Ｖ／Ｓである。
通常の装置ではＶ＝４０，Ｓ＝５００/secであるか
ら、τｒ＝８０msecである。よつて式（５）より τ１，τ２≫８０msec …(6) が必要となる。一方、実験によれば、τ１の間にエツチ
ングされる深さｄ１は１００ｎｍ以下であることが、微
細加工程を保持するために必要であつた。即ち、最終的
な垂直方向のエツチング速さがε（ｎｍ/min）とする
と、 τ１＜（１００／ε）×６０ …(7) が必要である。例えば、ε＝４００ｎｍ/minとするとτ
１＜１５sec が必要である。また、τ２の間ではエツチ
ングが行なわれないからτ２≪τ１も実用的には必要で
ある。
返したとすると全エツチング時間ｔεは ｔε＝ｎτ０ …(1) であり、垂直方向のエツチング速さｄＰ、および水平方
向のエツチング量（アンダーカツト量）ｄvは ｄＰ＝ｎｄ１ …(2) ｄＶ＝ｄ１ …(3) である。垂直エツチングとしてはｄＰ／ｄＶ＞１０が必
要であるから ｎ＞１０ …(4) が必要である。また、真空室内でのＳＦ６ガスとＮＨ３
ガスの交換を十分に行なうためには τ１，τ２≫τｒ …(5) τｒ：真空室内に存在するガス分子、原子の滞在時間 が必要である。τｒは、真空室の体積をＶ()とし、排
気速さをＳ（/sec）とすると、τｒ＝Ｖ／Ｓである。
通常の装置ではＶ＝４０，Ｓ＝５００/secであるか
ら、τｒ＝８０msecである。よつて式（５）より τ１，τ２≫８０msec …(6) が必要となる。一方、実験によれば、τ１の間にエツチ
ングされる深さｄ１は１００ｎｍ以下であることが、微
細加工程を保持するために必要であつた。即ち、最終的
な垂直方向のエツチング速さがε（ｎｍ/min）とする
と、 τ１＜（１００／ε）×６０ …(7) が必要である。例えば、ε＝４００ｎｍ/minとするとτ
１＜１５sec が必要である。また、τ２の間ではエツチ
ングが行なわれないからτ２≪τ１も実用的には必要で
ある。
以上述べた実験的検証により、τ１＝１３sec ，τ２＝
sec ，τ３＝３sec が適していることが明らかとなつ
た。ただし、これらの時定数は厳密でなく、上記の値か
ら少しずつ変化させてもほぼ同様の結果が得られる。例
えば、τ１／τ２の比を大きくするとエツチング速さε
要若干増大し、一方アンダーカツトも若干現われる。こ
れらの時定数は、必要とされるエツチング特性に応じて
変化させることができる。
sec ，τ３＝３sec が適していることが明らかとなつ
た。ただし、これらの時定数は厳密でなく、上記の値か
ら少しずつ変化させてもほぼ同様の結果が得られる。例
えば、τ１／τ２の比を大きくするとエツチング速さε
要若干増大し、一方アンダーカツトも若干現われる。こ
れらの時定数は、必要とされるエツチング特性に応じて
変化させることができる。
本実施例では窒化を行なうための放電ガスとしてＮＨ３
を用いたが、Ｎ２ガスを用いても同様の効果が得られ
る。しかし、Ｎ２ガス分子でのＮ−Ｎの結合エネルギー
は、ＮＨ３ガス分子でのNH２−Ｈの結合エネルギーより
大きいため、窒化を十分に行なうにはＮ２放電時のマイ
クロ波出力をさらに大きくするか、またはτ２を長くす
る必要がある。
を用いたが、Ｎ２ガスを用いても同様の効果が得られ
る。しかし、Ｎ２ガス分子でのＮ−Ｎの結合エネルギー
は、ＮＨ３ガス分子でのNH２−Ｈの結合エネルギーより
大きいため、窒化を十分に行なうにはＮ２放電時のマイ
クロ波出力をさらに大きくするか、またはτ２を長くす
る必要がある。
本実施例のＳＦ６ガスのかわりにＦを含む他のガス例え
ばＦ２やＣＦ４等を用いても同様の効果を期待できる。
ばＦ２やＣＦ４等を用いても同様の効果を期待できる。
また、本実施例では被エツチング物質としてＳｉ（また
はpolyＳｉ）について述べたが、Ｆ原子を含むガスの放
電によつてエツチングされる他の物質（例えばＷ，Ｍ
ｏ，Ｔａ，Ｎｂやこれらのシリサイド）についても本発
明は同様の効果がある。
はpolyＳｉ）について述べたが、Ｆ原子を含むガスの放
電によつてエツチングされる他の物質（例えばＷ，Ｍ
ｏ，Ｔａ，Ｎｂやこれらのシリサイド）についても本発
明は同様の効果がある。
また、本実施例ではＳＦ６とＮＨ３ガス放電の交換を多
数回くり返しているが、必ずしも多数回である必要はな
い。たとえば、試料基板の表面にＳｉＯ２とＷの２層構
造（上面にＷ）であり、Ｗのみをエツチングしたい場合
では、次のようにすると良い。即ち、まずＳＦ６の放電
でＷ膜のほぼ全体をエツチングしてＳｉＯ２膜表面の一
部が現われた時点で放電をＮＨ３放電に切り換える。次
いで、再びＳＦ６放電で残りのＷをエツチングすると、
アンダーカツトの少ない高速エツチングが実現される。
数回くり返しているが、必ずしも多数回である必要はな
い。たとえば、試料基板の表面にＳｉＯ２とＷの２層構
造（上面にＷ）であり、Ｗのみをエツチングしたい場合
では、次のようにすると良い。即ち、まずＳＦ６の放電
でＷ膜のほぼ全体をエツチングしてＳｉＯ２膜表面の一
部が現われた時点で放電をＮＨ３放電に切り換える。次
いで、再びＳＦ６放電で残りのＷをエツチングすると、
アンダーカツトの少ない高速エツチングが実現される。
また、本実施例の方法で、途中でτ０やτ１／τ２の
比、ＶPP1 ，ＶPP2 の値、ＰW1，ＰW2の値等を適当に変
えることによつて、適当なアンダーカツト量を有したエ
ツチング断面形状を得ることができる。
比、ＶPP1 ，ＶPP2 の値、ＰW1，ＰW2の値等を適当に変
えることによつて、適当なアンダーカツト量を有したエ
ツチング断面形状を得ることができる。
本実施例では、有磁場マイクロ波放電を用いた装置につ
いて述べているが、ＲＦ放電を用いたプラズマエツチン
グ装置に本発明を適用しても同様の効果が得られる。
いて述べているが、ＲＦ放電を用いたプラズマエツチン
グ装置に本発明を適用しても同様の効果が得られる。
以上述べたごとく、本発明を用いることにより高速かつ
微細な（アンダーカツトのない）プラズマエツチングを
容易に行なうことができる。
微細な（アンダーカツトのない）プラズマエツチングを
容易に行なうことができる。
第１図は従来のプラズミエツチング装置（有磁場マイク
ロ波放電を用いたもの）の模式図、第２図は従来のプラ
ズマエツチング装置（ＲＦ放電を用いたもの）の模式
図、第３図は垂直エツチングと非垂直エツチングの説明
図、第４図は本発明の一実施例を説明するためのエッチ
ング装置の模式図、第５図は第４図の実施例での、ガス
圧力、マイクロ波出力およびＲＦ印加電圧の制御例を示
すグラフ、第６図はエツチングの進行説明図である。 １……マイクロ波発振器、２……マイクロ波発振器用電
源、３……導波管、４……放電管、５……電磁石、６…
…真空室、７……配管、８……ガス流量制御バルブ、９
……ボンベ、１０……試料、１１……試料保持手段（試
料台）、１２……永久磁石、１３……上側電極、１４…
…下側電極、１５……高周波（ＲＦ）電源、１６……コ
ンデンサー、１７……絶縁物、１８……コントローラ。
ロ波放電を用いたもの）の模式図、第２図は従来のプラ
ズマエツチング装置（ＲＦ放電を用いたもの）の模式
図、第３図は垂直エツチングと非垂直エツチングの説明
図、第４図は本発明の一実施例を説明するためのエッチ
ング装置の模式図、第５図は第４図の実施例での、ガス
圧力、マイクロ波出力およびＲＦ印加電圧の制御例を示
すグラフ、第６図はエツチングの進行説明図である。 １……マイクロ波発振器、２……マイクロ波発振器用電
源、３……導波管、４……放電管、５……電磁石、６…
…真空室、７……配管、８……ガス流量制御バルブ、９
……ボンベ、１０……試料、１１……試料保持手段（試
料台）、１２……永久磁石、１３……上側電極、１４…
…下側電極、１５……高周波（ＲＦ）電源、１６……コ
ンデンサー、１７……絶縁物、１８……コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥平 定之 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 岡田 修身 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−126929（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】被エッチング物質であるシリコン又はポリ
シリコンをプラズマを用いてエッチングするエッチング
方法において、次に（１）および（２）の工程を時分割
的に交互に複数回繰り返すことを特徴とするエッチング
方法。 （１）プラズマ放電用ガスとしてＳＦ6又はＦ2のいずれ
か一方を有するガスを所定時間供給してそのガス雰囲気
中でプラズマを生じさせる工程、 （２）ＳＦ6およびＦ2を供給することなくプラズマ放電
用ガスとしてＮ2又はＮＨ3のいずれか一方を所定時間供
給してそのガス雰囲気中でプラズマを生じさせる工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58234252A JPH0626199B2 (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58234252A JPH0626199B2 (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | エッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60126835A JPS60126835A (ja) | 1985-07-06 |
| JPH0626199B2 true JPH0626199B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=16968054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58234252A Expired - Lifetime JPH0626199B2 (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0626199B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0695500B2 (ja) * | 1985-07-19 | 1994-11-24 | 富士通株式会社 | マイクロ波プラズマ処理方法と装置 |
| US4673456A (en) * | 1985-09-17 | 1987-06-16 | Machine Technology, Inc. | Microwave apparatus for generating plasma afterglows |
| US5354416A (en) * | 1986-09-05 | 1994-10-11 | Sadayuki Okudaira | Dry etching method |
| JP2918892B2 (ja) * | 1988-10-14 | 1999-07-12 | 株式会社日立製作所 | プラズマエッチング処理方法 |
| JP2516099B2 (ja) * | 1990-11-16 | 1996-07-10 | 国際電気株式会社 | ドライエッチング方法 |
| JP4580503B2 (ja) * | 1999-09-03 | 2010-11-17 | 株式会社アルバック | フィルム状基板のプラズマエッチング装置 |
| JP6207947B2 (ja) | 2013-09-24 | 2017-10-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 被処理体をプラズマ処理する方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4255230A (en) * | 1980-02-22 | 1981-03-10 | Eaton Corporation | Plasma etching process |
-
1983
- 1983-12-14 JP JP58234252A patent/JPH0626199B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60126835A (ja) | 1985-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4579623A (en) | Method and apparatus for surface treatment by plasma | |
| US4795529A (en) | Plasma treating method and apparatus therefor | |
| JP4601113B2 (ja) | 基板の異方性エッチング方法 | |
| KR100279091B1 (ko) | 에칭방법 및 에칭장치 | |
| US4581100A (en) | Mixed excitation plasma etching system | |
| US5310454A (en) | Dry etching method | |
| US3971684A (en) | Etching thin film circuits and semiconductor chips | |
| JP2918892B2 (ja) | プラズマエッチング処理方法 | |
| US5330606A (en) | Plasma source for etching | |
| US4465552A (en) | Method of selectively etching silicon dioxide with SF6 /nitriding component gas | |
| US4615764A (en) | SF6/nitriding gas/oxidizer plasma etch system | |
| JPS61136229A (ja) | ドライエツチング装置 | |
| JP2000294540A (ja) | 半導体装置の製造方法と製造装置 | |
| US5223085A (en) | Plasma etching method with enhanced anisotropic property and apparatus thereof | |
| US5705081A (en) | Etching method | |
| JP3217875B2 (ja) | エッチング装置 | |
| US6402974B1 (en) | Method for etching polysilicon to have a smooth surface | |
| JPH0626199B2 (ja) | エッチング方法 | |
| JP3011018B2 (ja) | プラズマエッチング方法 | |
| JPH05102093A (ja) | ペロブスカイト型酸化物膜のドライエツチング方法 | |
| JP3223692B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3013576B2 (ja) | ドライクリーニング方法 | |
| JP3002033B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| RU2029411C1 (ru) | Способ плазменного травления тонких пленок | |
| JPH02262334A (ja) | 窒化シリコン膜のドライエッチング方法 |