JPH0677170A - 高速ドライエッチング方法 - Google Patents
高速ドライエッチング方法Info
- Publication number
- JPH0677170A JPH0677170A JP4250695A JP25069592A JPH0677170A JP H0677170 A JPH0677170 A JP H0677170A JP 4250695 A JP4250695 A JP 4250695A JP 25069592 A JP25069592 A JP 25069592A JP H0677170 A JPH0677170 A JP H0677170A
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- JP
- Japan
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- frequency power
- etching
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- high frequency
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 サイドエッチングを生じない高速エッチング
方法を提供する。 【構成】 反応容器１内に導入した反応ガスに、陽極結
合方式で結合した比較的高い周波数の第１の高周波電源
７より電力を供給してプラズマ９を発生させる。一方、
反応容器１内に配した基板３に、陰極結合方式で結合し
た比較的低い周波数の第２の高周波電源４より電力を供
給して、上記基板３にプラズマ化したイオンを誘導す
る。このとき上記第２の高周波電源４と第１の高周波電
源７の投入パワー比を１：５〜４：５とすることでエッ
チング形状を垂直に制御する。
方法を提供する。 【構成】 反応容器１内に導入した反応ガスに、陽極結
合方式で結合した比較的高い周波数の第１の高周波電源
７より電力を供給してプラズマ９を発生させる。一方、
反応容器１内に配した基板３に、陰極結合方式で結合し
た比較的低い周波数の第２の高周波電源４より電力を供
給して、上記基板３にプラズマ化したイオンを誘導す
る。このとき上記第２の高周波電源４と第１の高周波電
源７の投入パワー比を１：５〜４：５とすることでエッ
チング形状を垂直に制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高速ドライエッチング方
法に関し、詳しくは、圧力センサ等のＳｉマイクロ加工
型デバイスの製造工程において、基板表面に凹部または
開口部を形成するために、高周波放電により発生したプ
ラズマによってエッチングを行う方法に関する。
法に関し、詳しくは、圧力センサ等のＳｉマイクロ加工
型デバイスの製造工程において、基板表面に凹部または
開口部を形成するために、高周波放電により発生したプ
ラズマによってエッチングを行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧力センサ等、Ｓｉマイクロ加工型セン
サの製造工程において、圧力変化等の検知や素子分離を
行なうための凹部またはコンタクト用の開口部を形成す
るには、基板と垂直方向に、かつ深掘りする技術が必要
とされる。
サの製造工程において、圧力変化等の検知や素子分離を
行なうための凹部またはコンタクト用の開口部を形成す
るには、基板と垂直方向に、かつ深掘りする技術が必要
とされる。
【０００３】従来、このような凹部または開口部の形成
には、水酸化カリウム等のアルカリ溶液を用いたウェッ
トエッチングが用いられている。一方、近年、シリコン
ウエハーの大口径化が検討されており、これに伴ってシ
リコンウエハーの厚みが増大すると、エッチング量も増
大することになる。ところが、ウェットエッチングはエ
ッチング速度がシリコンの面方位によって異なるため、
エッチング断面形状がテーパ状となるなど形状の制御が
難しく、センサチップが必要以上に大型化する原因とな
る。
には、水酸化カリウム等のアルカリ溶液を用いたウェッ
トエッチングが用いられている。一方、近年、シリコン
ウエハーの大口径化が検討されており、これに伴ってシ
リコンウエハーの厚みが増大すると、エッチング量も増
大することになる。ところが、ウェットエッチングはエ
ッチング速度がシリコンの面方位によって異なるため、
エッチング断面形状がテーパ状となるなど形状の制御が
難しく、センサチップが必要以上に大型化する原因とな
る。
【０００４】このような問題を解決するため、エッチン
グ速度が面方位に依存しない垂直エッチング技術が望ま
れ、この要求に適する方法として、反応ガスにプラズマ
を発生させてエッチングを行うドライエッチング方法が
知られている。しかしながら、従来のドライエッチング
方法には深掘りを対象としたものが少なく、しかもエッ
チング速度は単結晶シリコンに対して最大でも２μｍ／
min 程度と極めて遅かった。
グ速度が面方位に依存しない垂直エッチング技術が望ま
れ、この要求に適する方法として、反応ガスにプラズマ
を発生させてエッチングを行うドライエッチング方法が
知られている。しかしながら、従来のドライエッチング
方法には深掘りを対象としたものが少なく、しかもエッ
チング速度は単結晶シリコンに対して最大でも２μｍ／
min 程度と極めて遅かった。
【０００５】エッチング速度をこれ以上に上げるために
は、例えば投入パワー電力、ガス圧、ガス流量等の増大
が考えられる。しかしながら、単にこれらを増加させる
だけでは、サイドエッチング量が等方的に増大するため
テーパ角が増大し、垂直形状が得られなくなってしま
う。従って、垂直形状が得られるエッチング速度の範囲
内で、深掘りを必要とする圧力センサ等を製作するには
多大な時間を要するという欠点があった。
は、例えば投入パワー電力、ガス圧、ガス流量等の増大
が考えられる。しかしながら、単にこれらを増加させる
だけでは、サイドエッチング量が等方的に増大するため
テーパ角が増大し、垂直形状が得られなくなってしま
う。従って、垂直形状が得られるエッチング速度の範囲
内で、深掘りを必要とする圧力センサ等を製作するには
多大な時間を要するという欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、基板
に凹部または開口部をドライエッチングによって形成す
るに際し、エッチング速度を向上させ、かつ凹部または
開口部の断面形状を垂直に制御して、深掘りを必要とす
る圧力センサ等にも十分適用できる高速ドライエッチン
グ方法を提供することにある。
に凹部または開口部をドライエッチングによって形成す
るに際し、エッチング速度を向上させ、かつ凹部または
開口部の断面形状を垂直に制御して、深掘りを必要とす
る圧力センサ等にも十分適用できる高速ドライエッチン
グ方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題を解消するた
め、本発明では、反応ガス中でプラズマを発生させ、基
板にドライエッチングにより凹部または開口部を形成す
る方法において、反応容器１内に導入した反応ガスに、
陽極結合方式で結合した比較的高い周波数の第１の高周
波電源７より電力を印加してプラズマ９を発生させると
ともに、反応容器１内に配した基板３に、陰極結合方式
で結合した比較的低い周波数の第２の高周波電源４より
電力を印加して、上記基板３にプラズマ化したイオンを
誘導する。また上記第２の高周波電源４と第１の高周波
電源７の投入パワー比を１：５〜４：５とするものであ
る。
め、本発明では、反応ガス中でプラズマを発生させ、基
板にドライエッチングにより凹部または開口部を形成す
る方法において、反応容器１内に導入した反応ガスに、
陽極結合方式で結合した比較的高い周波数の第１の高周
波電源７より電力を印加してプラズマ９を発生させると
ともに、反応容器１内に配した基板３に、陰極結合方式
で結合した比較的低い周波数の第２の高周波電源４より
電力を印加して、上記基板３にプラズマ化したイオンを
誘導する。また上記第２の高周波電源４と第１の高周波
電源７の投入パワー比を１：５〜４：５とするものであ
る。
【０００８】
【作用】本発明方法では、まず第１の高周波電源７によ
り、反応容器１内に導入した反応ガスに大電力を投入す
ることによってエッチングに必要なラジカルが大量に発
生する。ここで第１の高周波電源７は陽極結合方式であ
り、エッチングはラジカルによる化学反応によって進行
するため、第１の高周波電源７のみではエッチング形状
は等方形となる。一方、第２の高周波電源４は陰極結合
方式で、比較的低周波としてあるため、プラズマ中のイ
オンエネルギーを操作可能であり、上記基板にプラズマ
化したイオンを垂直に引き込むことができる。従って、
これら２つの電源を組合せ、投入パワー比を上述の範囲
とすることで、エッチング速度を向上させ、しかもエッ
チング形状を垂直に制御することが可能となる。
り、反応容器１内に導入した反応ガスに大電力を投入す
ることによってエッチングに必要なラジカルが大量に発
生する。ここで第１の高周波電源７は陽極結合方式であ
り、エッチングはラジカルによる化学反応によって進行
するため、第１の高周波電源７のみではエッチング形状
は等方形となる。一方、第２の高周波電源４は陰極結合
方式で、比較的低周波としてあるため、プラズマ中のイ
オンエネルギーを操作可能であり、上記基板にプラズマ
化したイオンを垂直に引き込むことができる。従って、
これら２つの電源を組合せ、投入パワー比を上述の範囲
とすることで、エッチング速度を向上させ、しかもエッ
チング形状を垂直に制御することが可能となる。
【０００９】
【実施例】図１に本発明の高速ドライエッチングに使用
する装置の概略図を示す。図１において、上方開口の反
応容器１はその開口部に覆着された電極２によって密閉
されている。反応容器１内の上記電極２下面には、エッ
チング対象となる基板３が配してある。この基板３は、
例えば単結晶シリコンよりなり、その表面には、予め凹
部または開口部を形成する箇所を除きアルミニウム被膜
のエッチングマスクを形成してあって、該被膜形成面を
下向きにして電極２下面に固定してある。電極２には陰
極結合方式により第２の高周波電源４が結合され、上記
電極２を介して上記基板３に周波数：数十ＫＨｚ〜数百
ＫＨｚの交流を印加してある。
する装置の概略図を示す。図１において、上方開口の反
応容器１はその開口部に覆着された電極２によって密閉
されている。反応容器１内の上記電極２下面には、エッ
チング対象となる基板３が配してある。この基板３は、
例えば単結晶シリコンよりなり、その表面には、予め凹
部または開口部を形成する箇所を除きアルミニウム被膜
のエッチングマスクを形成してあって、該被膜形成面を
下向きにして電極２下面に固定してある。電極２には陰
極結合方式により第２の高周波電源４が結合され、上記
電極２を介して上記基板３に周波数：数十ＫＨｚ〜数百
ＫＨｚの交流を印加してある。
【００１０】上記反応容器１の底面にはガス導入口５が
設けてある。反応ガスは上記ガス導入口５より反応容器
１内へ、図示されない流量制御装置によって適当量導入
され（図中矢印）、排出口６より図示されない真空排気
系によって排出される。一方、上記反応容器１の中央部
には、第１の高周波電源７に陽極結合方式により結合さ
れた電極８が配してあり、第１の高周波電源７より周波
数：数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの交流を印加してある。かく
して、反応容器１内に導入された反応ガスは、第１の高
周波電源７及び第２の高周波電源４を用いて電力印加さ
れることにより、プラズマ９を発生する。
設けてある。反応ガスは上記ガス導入口５より反応容器
１内へ、図示されない流量制御装置によって適当量導入
され（図中矢印）、排出口６より図示されない真空排気
系によって排出される。一方、上記反応容器１の中央部
には、第１の高周波電源７に陽極結合方式により結合さ
れた電極８が配してあり、第１の高周波電源７より周波
数：数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの交流を印加してある。かく
して、反応容器１内に導入された反応ガスは、第１の高
周波電源７及び第２の高周波電源４を用いて電力印加さ
れることにより、プラズマ９を発生する。
【００１１】反応ガスとしては、六フッ化イオウ（ＳＦ
6 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスの混合ガスが好適に使用さ
れる。混合比は、例えばＳＦ6 ガスとＯ2 ガスの組成比
を８：２とするのがよい。反応容器１内の圧力は１３Ｐ
ａ以上、好ましくは２６Ｐａ程度の高ガス圧条件とする
ことが望ましい。
6 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスの混合ガスが好適に使用さ
れる。混合比は、例えばＳＦ6 ガスとＯ2 ガスの組成比
を８：２とするのがよい。反応容器１内の圧力は１３Ｐ
ａ以上、好ましくは２６Ｐａ程度の高ガス圧条件とする
ことが望ましい。
【００１２】このとき、上記電極２もプラズマ９の発生
に寄与するが、周波数が比較的低いため、プラズマ９中
のイオンが追従して運動することが可能である。従っ
て、プラズマ９中から、上記電極２へ向けてイオンを垂
直に引き出すことができ、基板３を垂直にスパッタエッ
チングすることができる。
に寄与するが、周波数が比較的低いため、プラズマ９中
のイオンが追従して運動することが可能である。従っ
て、プラズマ９中から、上記電極２へ向けてイオンを垂
直に引き出すことができ、基板３を垂直にスパッタエッ
チングすることができる。
【００１３】高ガス圧条件下の散乱の多いとき、基板３
に印加した上記第２の高周波電源４のみを使用したエッ
チングでは、スパッタエッチングの作用によりエッチン
グ形状は図２（ａ）に示すように非等方形となる。な
お、図において３１はエッチングマスクを示す。これに
対し、上記第１の高周波電源７のみを使用したエッチン
グは、陽極結合方式であるため、主にラジカル（活性
種）を中心とした化学反応によって進行し、エッチング
形状が図２（ｂ）に示すように等方形となる。従って、
これら２つの電源を組合せ、両電源からの同時入射によ
る投入パワー比を制御することでエッチング形状を制御
することが可能となる。具体的には、上記第２の高周波
電源４と第１の高周波電源７の投入パワー比を１：５〜
４：５とするのがよく、エッチング形状を垂直に制御す
ることが可能となる。
に印加した上記第２の高周波電源４のみを使用したエッ
チングでは、スパッタエッチングの作用によりエッチン
グ形状は図２（ａ）に示すように非等方形となる。な
お、図において３１はエッチングマスクを示す。これに
対し、上記第１の高周波電源７のみを使用したエッチン
グは、陽極結合方式であるため、主にラジカル（活性
種）を中心とした化学反応によって進行し、エッチング
形状が図２（ｂ）に示すように等方形となる。従って、
これら２つの電源を組合せ、両電源からの同時入射によ
る投入パワー比を制御することでエッチング形状を制御
することが可能となる。具体的には、上記第２の高周波
電源４と第１の高周波電源７の投入パワー比を１：５〜
４：５とするのがよく、エッチング形状を垂直に制御す
ることが可能となる。
【００１４】次に、上記装置を用いて高速ドライエッチ
ングを行った。電極２下面に、アルミニウム被膜のエッ
チングマスクを形成した基板３を設置し、ガス排出口６
から真空排気するとともに、ガス導入口５より六フッ化
イオウ（ＳＦ6 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスを組成比８：
２で混合した反応ガスを導入した。流量は１００sccm、
装置体積１ｌ当たり７．７sccmとした。反応容器１内の
圧力は２６Ｐａに保ち、電極２、８に第１の高周波電源
７（１３．５６ＭＨｚ）、第２の高周波電源４（４００
ＫＨｚ）よりそれぞれ電力供給を行い、プラズマ９を発
生させた。第１の高周波電源７による印加電力を５００
Ｗ（電極体積当たり１．２５Ｗ／cm2 ）とし、第２の高
周波電源４による印加電力を０〜５００Ｗ（電極面積当
たり０〜２Ｗ／cm2 ）まで変化させてエッチングレート
の変化を調べた。結果を図３に示す。また、第２の高周
波電源４による印加電力１００Ｗ、３００Ｗ、および５
００Ｗにおけるエッチング部の断面形状を図４（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示した。さらに、図５にはこ
のときのプラズマ電位の変化を示した。
ングを行った。電極２下面に、アルミニウム被膜のエッ
チングマスクを形成した基板３を設置し、ガス排出口６
から真空排気するとともに、ガス導入口５より六フッ化
イオウ（ＳＦ6 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスを組成比８：
２で混合した反応ガスを導入した。流量は１００sccm、
装置体積１ｌ当たり７．７sccmとした。反応容器１内の
圧力は２６Ｐａに保ち、電極２、８に第１の高周波電源
７（１３．５６ＭＨｚ）、第２の高周波電源４（４００
ＫＨｚ）よりそれぞれ電力供給を行い、プラズマ９を発
生させた。第１の高周波電源７による印加電力を５００
Ｗ（電極体積当たり１．２５Ｗ／cm2 ）とし、第２の高
周波電源４による印加電力を０〜５００Ｗ（電極面積当
たり０〜２Ｗ／cm2 ）まで変化させてエッチングレート
の変化を調べた。結果を図３に示す。また、第２の高周
波電源４による印加電力１００Ｗ、３００Ｗ、および５
００Ｗにおけるエッチング部の断面形状を図４（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示した。さらに、図５にはこ
のときのプラズマ電位の変化を示した。
【００１５】図に明らかなように、陰極結合モードであ
る第２の高周波電源４による４００ＫＨｚの投入パワー
が少ないときには、第１の高周波電源７による陽極結合
モードのエッチング作用が強いため前述の図２（ｂ）に
見られた等方形状に近い形を示す。投入パワーが増加す
るに従って、図５に見られるようにプラズマ電位が増加
し、前述の図２（ａ）の物理的エッチングモードの作用
が加わってテーパ角が小さくなり（図４（ａ））、印加
電力３００Ｗでほぼ垂直な断面形状が得られる（図４
（ｂ））。さらに、投入パワーを増加させると第２の高
周波電源４による作用が強くなって側面部のエッチング
量が増大する（図４（ｃ））。
る第２の高周波電源４による４００ＫＨｚの投入パワー
が少ないときには、第１の高周波電源７による陽極結合
モードのエッチング作用が強いため前述の図２（ｂ）に
見られた等方形状に近い形を示す。投入パワーが増加す
るに従って、図５に見られるようにプラズマ電位が増加
し、前述の図２（ａ）の物理的エッチングモードの作用
が加わってテーパ角が小さくなり（図４（ａ））、印加
電力３００Ｗでほぼ垂直な断面形状が得られる（図４
（ｂ））。さらに、投入パワーを増加させると第２の高
周波電源４による作用が強くなって側面部のエッチング
量が増大する（図４（ｃ））。
【００１６】このように、陰極結合モードと陽極結合モ
ードとを同時に実現し、高周波電源４、７からの投入パ
ワー比を制御することでエッチングの断面形状を操作す
ることができる。特に、第２の高周波電源４と第１の高
周波電源７の電力投入比が１：５〜４：５の範囲でほぼ
垂直な断面形状が得られた。また、４００ＫＨｚの印加
電力を３００Ｗとしたときの最高エッチングレートは１
３μｍ／ｍｉｎであった。
ードとを同時に実現し、高周波電源４、７からの投入パ
ワー比を制御することでエッチングの断面形状を操作す
ることができる。特に、第２の高周波電源４と第１の高
周波電源７の電力投入比が１：５〜４：５の範囲でほぼ
垂直な断面形状が得られた。また、４００ＫＨｚの印加
電力を３００Ｗとしたときの最高エッチングレートは１
３μｍ／ｍｉｎであった。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、２つの高周波電源を用
い、その投入パワー比を一定の範囲とすることにより、
エッチング対象となる基板へ入射するイオンのエネルギ
ーを制御することができる。従って基板に凹部または開
口部を形成する際に、高速で、しかも側壁の傾斜角度を
制御しつつエッチングすることが可能である。よって、
圧力センサ等の深掘りを必要とする加工に最適で、チッ
プサイズの小型化を図ることができる。
い、その投入パワー比を一定の範囲とすることにより、
エッチング対象となる基板へ入射するイオンのエネルギ
ーを制御することができる。従って基板に凹部または開
口部を形成する際に、高速で、しかも側壁の傾斜角度を
制御しつつエッチングすることが可能である。よって、
圧力センサ等の深掘りを必要とする加工に最適で、チッ
プサイズの小型化を図ることができる。
【図１】高速ドライエッチング装置の全体構成を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】（ａ）は第２の高周波電源、（ｂ）は第１の高
周波電源によるエッチング断面形状を示す図である。
周波電源によるエッチング断面形状を示す図である。
【図３】４００ＫＨｚの投入パワーとエッチングレート
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ４００ＫＨ
ｚの投入パワー１００、３００、５００Ｗにおけるエッ
チング断面形状を示す図である。
ｚの投入パワー１００、３００、５００Ｗにおけるエッ
チング断面形状を示す図である。
【図５】４００ＫＨｚの投入パワーとプラズマ電位の関
係を示す図である。
係を示す図である。
１ 反応容器 ２ 電極 ３ 基板 ４ 第２の高周波電源 ５ ガス導入口 ６ ガス排出口 ７ 第１の高周波電源 ８ 電極 ９ プラズマ
Claims (1)
- 【請求項１】 反応ガス中でプラズマを発生させ、基板
にドライエッチングにより凹部または開口部を形成する
方法において、反応容器内に導入した反応ガスに、陽極
結合方式で結合した比較的高い周波数の第１の高周波電
源より電力を印加してプラズマを発生させるとともに、
反応容器内に配した基板に、陰極結合方式で結合した比
較的低い周波数の第２の高周波電源より電力を印加し
て、上記基板にプラズマ化したイオンを誘導し、かつ上
記第２の高周波電源と第１の高周波電源の投入パワー比
を１：５〜４：５とすることを特徴とする高速ドライエ
ッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4250695A JPH0677170A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 高速ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4250695A JPH0677170A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 高速ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677170A true JPH0677170A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=17211671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4250695A Withdrawn JPH0677170A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 高速ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677170A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100273217B1 (ko) * | 1997-05-24 | 2001-02-01 | 김영환 | 반도체웨이퍼건식각장치 |
| JP2009206401A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体 |
-
1992
- 1992-08-26 JP JP4250695A patent/JPH0677170A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100273217B1 (ko) * | 1997-05-24 | 2001-02-01 | 김영환 | 반도체웨이퍼건식각장치 |
| JP2009206401A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体 |
| TWI503881B (zh) * | 2008-02-29 | 2015-10-11 | Tokyo Electron Ltd | A plasma etch method, a plasma etch apparatus, and a computer memory medium |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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