JPH0799186A - プラズマエッチング方法 - Google Patents
プラズマエッチング方法Info
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- JPH0799186A JPH0799186A JP30119693A JP30119693A JPH0799186A JP H0799186 A JPH0799186 A JP H0799186A JP 30119693 A JP30119693 A JP 30119693A JP 30119693 A JP30119693 A JP 30119693A JP H0799186 A JPH0799186 A JP H0799186A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エッチング速度が速く、エッチング断面を所
望形状に制御でき、エッチング表面の粗れが少ない、深
掘りを必要とする圧力センサ等の製造に適したプラズマ
エッチング方法を提供する。 【構成】 陽極結合方式の平行平板型ドライエッチング
装置内に、凹部または開口部を形成する箇所を除いてク
ロムまたはクロム化合物よりなるマスク材を被着させた
基板を配し、六フッ化イオウと酸素との混合ガスを、六
フッ化イオウと酸素の混合比が９０：１０〜６０：４０
（体積比）となるように反応容器内に導入し、ガス圧を
０．１５〜０．４Torr（２０〜５３Pa）、電極間距離を
１０〜７０mmとし、基板温度を４０℃以上に保持してエ
ッチングを行なう。
望形状に制御でき、エッチング表面の粗れが少ない、深
掘りを必要とする圧力センサ等の製造に適したプラズマ
エッチング方法を提供する。 【構成】 陽極結合方式の平行平板型ドライエッチング
装置内に、凹部または開口部を形成する箇所を除いてク
ロムまたはクロム化合物よりなるマスク材を被着させた
基板を配し、六フッ化イオウと酸素との混合ガスを、六
フッ化イオウと酸素の混合比が９０：１０〜６０：４０
（体積比）となるように反応容器内に導入し、ガス圧を
０．１５〜０．４Torr（２０〜５３Pa）、電極間距離を
１０〜７０mmとし、基板温度を４０℃以上に保持してエ
ッチングを行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波プラズマエッチン
グ方法に関し、詳しくは、圧力センサやＧセンサ等のＳ
ｉ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なう方法に
関する。
グ方法に関し、詳しくは、圧力センサやＧセンサ等のＳ
ｉ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なう方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】圧力センサやＧセンサ等、Ｓｉマイクロ
加工型デバイスの製造工程において、圧力検知部を構成
し、あるいは素子分離を行なうための凹部または開口部
を形成するには、基板に垂直ないし所望の角度で、深掘
りを高速に行う技術が必要とされる。
加工型デバイスの製造工程において、圧力検知部を構成
し、あるいは素子分離を行なうための凹部または開口部
を形成するには、基板に垂直ないし所望の角度で、深掘
りを高速に行う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加工
には、水酸化カリウム等の反応性溶液を用いるウェット
エッチングや、反応性ガスを用いるプラズマエッチン
グ、特にイオンも積極的に利用する反応性イオンエッチ
ング等のドライエッチングが知られている。
には、水酸化カリウム等の反応性溶液を用いるウェット
エッチングや、反応性ガスを用いるプラズマエッチン
グ、特にイオンも積極的に利用する反応性イオンエッチ
ング等のドライエッチングが知られている。
【０００４】このうち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、凹部ま
たは開口部の側壁形状を垂直または所望の角度に制御す
ることは困難である。
グ速度がシリコンの面方位によって異なるため、凹部ま
たは開口部の側壁形状を垂直または所望の角度に制御す
ることは困難である。
【０００５】これに対し、プラズマエッチングは、エッ
チング速度が面方位に依存しないエッチング方法として
知られているが、ウェットエッチングと比較してエッチ
ング速度は同等以上であるものの、ウェットエッチング
のような大量のバッチ処理が行なえないため処理能力が
劣る。例えば単結晶Ｓｉに対してドライエッチングのエ
ッチング速度は２μｍ／min 程度にすぎない。
チング速度が面方位に依存しないエッチング方法として
知られているが、ウェットエッチングと比較してエッチ
ング速度は同等以上であるものの、ウェットエッチング
のような大量のバッチ処理が行なえないため処理能力が
劣る。例えば単結晶Ｓｉに対してドライエッチングのエ
ッチング速度は２μｍ／min 程度にすぎない。
【０００６】エッチング速度を増加させるには、例え
ば、投入パワー、反応ガス圧力、ガス流量の増大、ある
いは基板の加熱等が考えられる。しかし、単にこれらを
実施するだけでは、たとえエッチング速度が向上して
も、これに伴うサイドエッチング量も等方的に増大し、
断面形状を垂直または所望の角度に制御することは困難
である。
ば、投入パワー、反応ガス圧力、ガス流量の増大、ある
いは基板の加熱等が考えられる。しかし、単にこれらを
実施するだけでは、たとえエッチング速度が向上して
も、これに伴うサイドエッチング量も等方的に増大し、
断面形状を垂直または所望の角度に制御することは困難
である。
【０００７】また、イオンエネルギーを増加させてエッ
チング速度を向上させた場合、エッチング表面に与える
ダメージが増大し、表面粗れが大きな問題となる。
チング速度を向上させた場合、エッチング表面に与える
ダメージが増大し、表面粗れが大きな問題となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、エッチング速度が速く、かつ凹部または開口部の断
面形状を垂直または所望の形状に制御することができる
とともに、エッチング表面の粗れも少ないプラズマエッ
チング方法を提供することにある。
は、エッチング速度が速く、かつ凹部または開口部の断
面形状を垂直または所望の形状に制御することができる
とともに、エッチング表面の粗れも少ないプラズマエッ
チング方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、反応ガ
ス中で一対の電極間にプラズマを発生させ、シリコン基
板表面に凹部または開口部を形成するプラズマエッチン
グ方法であって、陽極結合方式の平行平板型ドライエッ
チング装置内に、凹部または開口部を形成する箇所を除
いてマスク材を被着させたエッチング基板を配し、反応
ガスとして六フッ化イオウと酸素との混合ガスを用いて
エッチングを行うとともに、必要とされるエッチング断
面の角度に応じて上記一対の電極の電極間距離を変更設
定するものである。また、上記マスク材としてクロムま
たはクロム化合物を使用すると良い。そして、上記六フ
ッ化イオウと酸素との混合比を９０：１０〜６０：４０
（体積比）となるように反応容器内に導入し、ガス圧を
０．１５〜０．４Torr（２０〜５３Pa）とすると好適で
ある。さらに、エッチング基板の温度は４０℃以上に保
持すると良い。
ス中で一対の電極間にプラズマを発生させ、シリコン基
板表面に凹部または開口部を形成するプラズマエッチン
グ方法であって、陽極結合方式の平行平板型ドライエッ
チング装置内に、凹部または開口部を形成する箇所を除
いてマスク材を被着させたエッチング基板を配し、反応
ガスとして六フッ化イオウと酸素との混合ガスを用いて
エッチングを行うとともに、必要とされるエッチング断
面の角度に応じて上記一対の電極の電極間距離を変更設
定するものである。また、上記マスク材としてクロムま
たはクロム化合物を使用すると良い。そして、上記六フ
ッ化イオウと酸素との混合比を９０：１０〜６０：４０
（体積比）となるように反応容器内に導入し、ガス圧を
０．１５〜０．４Torr（２０〜５３Pa）とすると好適で
ある。さらに、エッチング基板の温度は４０℃以上に保
持すると良い。
【００１０】
【作用】六フッ化イオウと酸素よりなる反応ガスは、高
周波電力の印加によって解離し、それにより発生するイ
オン、ラジカルによってエッチングが進行する。本発明
では電極間距離を変更することで反応ガスプラズマ中の
イオンがエッチング基板へ入射する量が変わり、垂直な
いし所望のテーパ角の断面形状が得られる。また、マス
ク材をクロムまたはクロム化合物とし、反応ガス混合
比、ガス圧、基板温度を上記範囲とすることで、エッチ
ング速度が向上するとともに、エッチング面の表面粗れ
も少なくなる。
周波電力の印加によって解離し、それにより発生するイ
オン、ラジカルによってエッチングが進行する。本発明
では電極間距離を変更することで反応ガスプラズマ中の
イオンがエッチング基板へ入射する量が変わり、垂直な
いし所望のテーパ角の断面形状が得られる。また、マス
ク材をクロムまたはクロム化合物とし、反応ガス混合
比、ガス圧、基板温度を上記範囲とすることで、エッチ
ング速度が向上するとともに、エッチング面の表面粗れ
も少なくなる。
【００１１】
【実施例】図１に本実施例で使用した陽極結合方式の平
行平板型ドライエッチング装置の概略図を示す。図１に
おいて、反応容器１内には高周波印加電極である電極２
が配され、高周波電源３より高周波が印加されるように
なしてある。上記電極２の上部には、反応ガス導入口４
が接続してあり、反応ガス５は上記反応ガス導入口４よ
り反応容器１内へ導入され、上記電極２下面のガス吹き
出し口よりシャワー状に吹き出すようになしてある。
行平板型ドライエッチング装置の概略図を示す。図１に
おいて、反応容器１内には高周波印加電極である電極２
が配され、高周波電源３より高周波が印加されるように
なしてある。上記電極２の上部には、反応ガス導入口４
が接続してあり、反応ガス５は上記反応ガス導入口４よ
り反応容器１内へ導入され、上記電極２下面のガス吹き
出し口よりシャワー状に吹き出すようになしてある。
【００１２】反応容器１底面の、上記電極２の対向面に
は、エッチング対象であるシリコン基板６が配してあ
る。シリコン基板６は下面を電極７で支持され、電極７
により接地電位としてある。上記電極７は、図示されな
い温度コントローラによって温度調節することが可能
で、基板６温度を一定に保っている。上記基板６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、クロムまたは
クロム化合物のエッチングマスクを形成してある。ま
た、反応容器１底面には反応ガス排出口８が設けてあ
り、図示されない真空排気系によって反応容器１内を所
定圧に保っている。
は、エッチング対象であるシリコン基板６が配してあ
る。シリコン基板６は下面を電極７で支持され、電極７
により接地電位としてある。上記電極７は、図示されな
い温度コントローラによって温度調節することが可能
で、基板６温度を一定に保っている。上記基板６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、クロムまたは
クロム化合物のエッチングマスクを形成してある。ま
た、反応容器１底面には反応ガス排出口８が設けてあ
り、図示されない真空排気系によって反応容器１内を所
定圧に保っている。
【００１３】反応ガスとしては、六フッ化イオウ（ＳＦ
6 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガスを用いる。反
応ガスは、図示されない流量制御装置によって反応容器
１内に導入され、高周波電源３より高周波電力が印加さ
れてプラズマ９を発生する。そして、露出する凹部また
は開口部のシリコンと、プラズマ内に存在する活性種や
反応ガスイオンとの間で物理化学的反応等を起こさせる
ことにより、被加工部のシリコンをエッチング除去す
る。なお、ガス流量は、反応容器１ｌ当たり２sccm以
上、投入電力は、電極単位面積当たり１Ｗ／cm2 以上と
することが望ましい。
6 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガスを用いる。反
応ガスは、図示されない流量制御装置によって反応容器
１内に導入され、高周波電源３より高周波電力が印加さ
れてプラズマ９を発生する。そして、露出する凹部また
は開口部のシリコンと、プラズマ内に存在する活性種や
反応ガスイオンとの間で物理化学的反応等を起こさせる
ことにより、被加工部のシリコンをエッチング除去す
る。なお、ガス流量は、反応容器１ｌ当たり２sccm以
上、投入電力は、電極単位面積当たり１Ｗ／cm2 以上と
することが望ましい。
【００１４】次に、上記装置を用いてプラズマエッチン
グを行なう場合の、各種条件について検討を行った。 １）反応ガス組成 反応ガスである六フッ化イオウ（ＳＦ6 ）ガスと酸素
（Ｏ2 ）ガスの混合割合を変化させたときのエッチング
速度と表面粗さの変化を図２に示す。図において表面粗
度とは、エッチング表面の粗れの最大値を、エッチング
深さで除することによって規格化した値である。エッチ
ング条件は、ガス圧０．２Torr、全ガス流量１００sccm
（反応容器１ｌ当たり１０sccm）、高周波印加電力５０
０Ｗ（電極単位面積当たり１．３Ｗ／cm2 ）、電極間距
離１５mm、基板温度６０℃とした。
グを行なう場合の、各種条件について検討を行った。 １）反応ガス組成 反応ガスである六フッ化イオウ（ＳＦ6 ）ガスと酸素
（Ｏ2 ）ガスの混合割合を変化させたときのエッチング
速度と表面粗さの変化を図２に示す。図において表面粗
度とは、エッチング表面の粗れの最大値を、エッチング
深さで除することによって規格化した値である。エッチ
ング条件は、ガス圧０．２Torr、全ガス流量１００sccm
（反応容器１ｌ当たり１０sccm）、高周波印加電力５０
０Ｗ（電極単位面積当たり１．３Ｗ／cm2 ）、電極間距
離１５mm、基板温度６０℃とした。
【００１５】図２に明らかなように、酸素ガスの増加に
伴ってエッチング速度が増加するが、酸素が一定量を越
えると再びエッチング速度の減少が見られる（図中白
丸）。これは、酸素が増加し続けると、酸素ガスによる
希釈効果のためにエッチングに直接関与するフッ素ラジ
カル濃度が減少すること、およびエッチング基板表面に
酸素の化学吸着層が形成され、フッ素ラジカルによるエ
ッチング効果を減少させることによる。
伴ってエッチング速度が増加するが、酸素が一定量を越
えると再びエッチング速度の減少が見られる（図中白
丸）。これは、酸素が増加し続けると、酸素ガスによる
希釈効果のためにエッチングに直接関与するフッ素ラジ
カル濃度が減少すること、およびエッチング基板表面に
酸素の化学吸着層が形成され、フッ素ラジカルによるエ
ッチング効果を減少させることによる。
【００１６】また、基板表面の粗度は、反応ガス中の酸
素濃度の増加に伴って急激に減少する（図中黒丸）。表
面粗れは、スパッタされたマスク材が反応ガスとの間で
クロム化合物を形成し、エッチング面に再付着すること
によって生じるが、酸素の増加に伴い蒸気圧の高いフッ
化酸化クロムの割合が高くなり、蒸発しやすくなって表
面粗れが低減されるものと考えられる。一方、酸素が一
定量より多くなると、基板表面に酸素の化学吸着層が不
均一にできるため、局所的にエッチング速度が変化し、
面粗れが再び増加する傾向になる。従って、エッチング
速度が速く、表面粗れも少ないという効果を得るために
は、反応ガス組成比を、ＳＦ6 ：０2 ＝９０：１０〜６
０：４０（体積比）の範囲とするのがよい。
素濃度の増加に伴って急激に減少する（図中黒丸）。表
面粗れは、スパッタされたマスク材が反応ガスとの間で
クロム化合物を形成し、エッチング面に再付着すること
によって生じるが、酸素の増加に伴い蒸気圧の高いフッ
化酸化クロムの割合が高くなり、蒸発しやすくなって表
面粗れが低減されるものと考えられる。一方、酸素が一
定量より多くなると、基板表面に酸素の化学吸着層が不
均一にできるため、局所的にエッチング速度が変化し、
面粗れが再び増加する傾向になる。従って、エッチング
速度が速く、表面粗れも少ないという効果を得るために
は、反応ガス組成比を、ＳＦ6 ：０2 ＝９０：１０〜６
０：４０（体積比）の範囲とするのがよい。
【００１７】２）エッチングガス圧 エッチングガス圧をパラメータとした時のエッチング速
度と表面粗れの変化を図３に示した。エッチング条件は
全ガス流量１００sccm、反応ガス組成比ＳＦ6：０2 ＝
７０：３０、電源入力パワー５００Ｗ、電極間距離１５
mm、基板温度６０℃に設定した。図３からわかるよう
に、エッチング速度はガス圧の増加に伴って増加し（図
中白丸）、飽和する傾向を示す。また、表面粗れはガス
圧の増加に従って低下し（図中黒丸）、０．２Torrより
高圧ではほぼ一定した値を示す。これはガス圧が増加す
ることによってプラズマ中の粒子の平均自由行程が短く
なり、衝突回数が増すことで粒子の持つ運動エネルギー
が小さくなること、従って、エッチング面やエッチング
マスクをスパッタする割合が減少することが大きく関与
している。また、０．４Torrを越えると再びエッチング
速度が低下し、表面粗れが増加する傾向が見られる。よ
って、エッチング速度が高く、表面粗れの少ないエッチ
ングを行なうには、ガス圧を０．１５〜０．４Torr（２
０〜５３Pa）の範囲に設定するのがよい。
度と表面粗れの変化を図３に示した。エッチング条件は
全ガス流量１００sccm、反応ガス組成比ＳＦ6：０2 ＝
７０：３０、電源入力パワー５００Ｗ、電極間距離１５
mm、基板温度６０℃に設定した。図３からわかるよう
に、エッチング速度はガス圧の増加に伴って増加し（図
中白丸）、飽和する傾向を示す。また、表面粗れはガス
圧の増加に従って低下し（図中黒丸）、０．２Torrより
高圧ではほぼ一定した値を示す。これはガス圧が増加す
ることによってプラズマ中の粒子の平均自由行程が短く
なり、衝突回数が増すことで粒子の持つ運動エネルギー
が小さくなること、従って、エッチング面やエッチング
マスクをスパッタする割合が減少することが大きく関与
している。また、０．４Torrを越えると再びエッチング
速度が低下し、表面粗れが増加する傾向が見られる。よ
って、エッチング速度が高く、表面粗れの少ないエッチ
ングを行なうには、ガス圧を０．１５〜０．４Torr（２
０〜５３Pa）の範囲に設定するのがよい。
【００１８】３）電極間距離 電極間距離を短く設定すると、装置構成が陽極結合方式
であってもイオンアシストの効果を利用することが可能
となり、断面形状が垂直なエッチングができる。エッチ
ングの強度は同量電力を陰極結合方式で印加した場合よ
りも小さいため、エッチング基板に与えるダメージ、表
面粗れ量が少ないとともに、その強さはエッチング断面
形状を垂直にするには十分な大きさである。例えば、電
極間距離を１５mmとし、反応ガス組成比ＳＦ6 ：０2 ＝
７０：３０（体積比）、ガス圧０．３Torr（４０Pa）、
全ガス流量１００sccm（反応容器１ｌ当たり１０scc
m）、高周波印加電力５００Ｗ（電極単位面積当たり
１．３Ｗ／cm2 ）、基板温度６０℃の条件でエッチング
を行なったところ、図４（１）のように垂直なエッチン
グ断面形状が得られた。発明者等の実験によると、電極
間距離が１０〜１５mmの範囲ではエッチング断面はほぼ
垂直となる。電極間距離を４０mmにすると、イオンアシ
ストの効果は減少して図４（２）のようにテーパ角が広
がる。さらに電極間距離を大きくして７０mmにすると、
イオンアシスト効果は殆どなくなり、図４（３）のよう
な等方形エッチングを施した形状となる。しかして、電
極間距離を１０mm〜７０mmの範囲で変更することによ
り、図５に示すようにエッチング断面のテーパ角の大き
さを所望の値に設定することができる。これを利用すれ
ば、例えば図６に示すように、下半部が垂直断面、上半
部が一定角度の傾斜断面であるような凹部を基板に形成
することが、エッチング途中で電極間距離を変更するこ
とにより容易に実現できる。
であってもイオンアシストの効果を利用することが可能
となり、断面形状が垂直なエッチングができる。エッチ
ングの強度は同量電力を陰極結合方式で印加した場合よ
りも小さいため、エッチング基板に与えるダメージ、表
面粗れ量が少ないとともに、その強さはエッチング断面
形状を垂直にするには十分な大きさである。例えば、電
極間距離を１５mmとし、反応ガス組成比ＳＦ6 ：０2 ＝
７０：３０（体積比）、ガス圧０．３Torr（４０Pa）、
全ガス流量１００sccm（反応容器１ｌ当たり１０scc
m）、高周波印加電力５００Ｗ（電極単位面積当たり
１．３Ｗ／cm2 ）、基板温度６０℃の条件でエッチング
を行なったところ、図４（１）のように垂直なエッチン
グ断面形状が得られた。発明者等の実験によると、電極
間距離が１０〜１５mmの範囲ではエッチング断面はほぼ
垂直となる。電極間距離を４０mmにすると、イオンアシ
ストの効果は減少して図４（２）のようにテーパ角が広
がる。さらに電極間距離を大きくして７０mmにすると、
イオンアシスト効果は殆どなくなり、図４（３）のよう
な等方形エッチングを施した形状となる。しかして、電
極間距離を１０mm〜７０mmの範囲で変更することによ
り、図５に示すようにエッチング断面のテーパ角の大き
さを所望の値に設定することができる。これを利用すれ
ば、例えば図６に示すように、下半部が垂直断面、上半
部が一定角度の傾斜断面であるような凹部を基板に形成
することが、エッチング途中で電極間距離を変更するこ
とにより容易に実現できる。
【００１９】４）基板設定温度 前記図１において、基板６を支持する電極７の温度を制
御することによって、基板６温度を変化させ、その時の
エッチング速度と表面粗れの変化を図７に示した。エッ
チング条件は、全ガス流量１００sccm、反応ガス組成比
ＳＦ6 ：０2 ＝７０：３０、ガス圧０．３Torr、電源投
入パワー５００Ｗ、電極間距離１５mmとした。図５から
わかるように、基板温度が上昇するに従ってエッチング
速度は増加し（図中白丸）、また表面粗れは減少する
（図中黒丸）。これは、基板温度が高くなることでシリ
コンとフッ素ラジカルによる反応生成物が蒸発しやすく
なるためである。また反応生成物がプラズマ中で分解さ
れたり、マスク材がスパッタされて生じるクロム化合物
のエッチング面付着物も基板温度が上昇することで蒸発
しやすくなり、ミクロマスクとなって表面粗れを発生す
ることを抑制する。具体的には、エッチング速度が高
く、表面粗れの少ないエッチングを行なうには、基板温
度を４０℃以上に設定するのがよい。
御することによって、基板６温度を変化させ、その時の
エッチング速度と表面粗れの変化を図７に示した。エッ
チング条件は、全ガス流量１００sccm、反応ガス組成比
ＳＦ6 ：０2 ＝７０：３０、ガス圧０．３Torr、電源投
入パワー５００Ｗ、電極間距離１５mmとした。図５から
わかるように、基板温度が上昇するに従ってエッチング
速度は増加し（図中白丸）、また表面粗れは減少する
（図中黒丸）。これは、基板温度が高くなることでシリ
コンとフッ素ラジカルによる反応生成物が蒸発しやすく
なるためである。また反応生成物がプラズマ中で分解さ
れたり、マスク材がスパッタされて生じるクロム化合物
のエッチング面付着物も基板温度が上昇することで蒸発
しやすくなり、ミクロマスクとなって表面粗れを発生す
ることを抑制する。具体的には、エッチング速度が高
く、表面粗れの少ないエッチングを行なうには、基板温
度を４０℃以上に設定するのがよい。
【００２０】５）エッチングマスク材 エッチング面の表面粗れを少なくするには、エッチング
面へ再付着するマスク材と反応ガスとの反応生成物が蒸
発しやすいことが必要である。エッチングマスク材の材
質の違いによって、エッチング面へ再付着した反応生成
物の蒸発特性は異なり、その効果が表面粗れの違いとし
て現れる。下記の表の通りにマスク材を変更し、それぞ
れ、全ガス流量１００sccm、反応ガス組成比ＳＦ6 ：０
2 ＝７０：３０、ガス圧０．２Torr、電源投入パワー５
００Ｗ、電極間距離１５mmの条件でエッチングを行な
い、エッチング速度と表面粗れに及ぼす影響を調べて後
記の表に示した。表に明らかなように、マスク材をシリ
コン酸化膜とした場合、エッチング面へ再付着する反応
生成物は比較的容易に蒸発するため、表面粗れは少ない
が、マスク材としては対シリコンの選択比がおよそ３０
と低い。一方、アルミニウムをマスク材とした場合に
は、選択比がおよそ３００以上と非常に大きいが、エッ
チング面に再付着するフッ化アルミニウム化合物は蒸気
圧が非常に低いため蒸発しにくく、局所的マスクとなっ
て表面粗れを増大させる。ただし、基板温度をかなり上
げることでフッ化アルミニウム化合物を蒸発しやすく
し、表面粗れを低減させることは可能である。クロムマ
スクは比較的低い温度で反応生成物であるクロム化合物
が蒸発するため、表面粗れ、基板に与えるダメージ共に
小さい上、対シリコン選択比も約２００と高い。すなわ
ち、クロムまたはクロム化合物は、反応ガスとの間でフ
ッ化クロムまたはフッ化酸化クロムを形成するが、本発
明の反応ガス組成、圧力条件でエッチングを実施する
と、付着するクロム化合物中のフッ化酸化クロムの割合
が高くなる。ここで、フッ化クロムとフッ化酸化クロム
の蒸気圧を比較すると、フッ化酸化クロムの方が高く、
これは、ミクロマスクとして付着するクロム化合物のう
ち、フッ化酸化クロムの割合が高ければエッチング面に
再付着したクロム化合物が蒸発しやすくなることを意味
する。したがって、本発明方法でエッチングを行うと、
ミクロマスクとして付着する化合物が減少し、表面粗れ
の発生が抑制される。なお、このクロム膜はスパッタの
他、蒸着等で成膜してもその効果は同じである。しかし
て、エッチング表面の粗れを最も容易に防止できる点
で、マスク材としてはクロムまたはクロム化合物を使用
することが好ましい。
面へ再付着するマスク材と反応ガスとの反応生成物が蒸
発しやすいことが必要である。エッチングマスク材の材
質の違いによって、エッチング面へ再付着した反応生成
物の蒸発特性は異なり、その効果が表面粗れの違いとし
て現れる。下記の表の通りにマスク材を変更し、それぞ
れ、全ガス流量１００sccm、反応ガス組成比ＳＦ6 ：０
2 ＝７０：３０、ガス圧０．２Torr、電源投入パワー５
００Ｗ、電極間距離１５mmの条件でエッチングを行な
い、エッチング速度と表面粗れに及ぼす影響を調べて後
記の表に示した。表に明らかなように、マスク材をシリ
コン酸化膜とした場合、エッチング面へ再付着する反応
生成物は比較的容易に蒸発するため、表面粗れは少ない
が、マスク材としては対シリコンの選択比がおよそ３０
と低い。一方、アルミニウムをマスク材とした場合に
は、選択比がおよそ３００以上と非常に大きいが、エッ
チング面に再付着するフッ化アルミニウム化合物は蒸気
圧が非常に低いため蒸発しにくく、局所的マスクとなっ
て表面粗れを増大させる。ただし、基板温度をかなり上
げることでフッ化アルミニウム化合物を蒸発しやすく
し、表面粗れを低減させることは可能である。クロムマ
スクは比較的低い温度で反応生成物であるクロム化合物
が蒸発するため、表面粗れ、基板に与えるダメージ共に
小さい上、対シリコン選択比も約２００と高い。すなわ
ち、クロムまたはクロム化合物は、反応ガスとの間でフ
ッ化クロムまたはフッ化酸化クロムを形成するが、本発
明の反応ガス組成、圧力条件でエッチングを実施する
と、付着するクロム化合物中のフッ化酸化クロムの割合
が高くなる。ここで、フッ化クロムとフッ化酸化クロム
の蒸気圧を比較すると、フッ化酸化クロムの方が高く、
これは、ミクロマスクとして付着するクロム化合物のう
ち、フッ化酸化クロムの割合が高ければエッチング面に
再付着したクロム化合物が蒸発しやすくなることを意味
する。したがって、本発明方法でエッチングを行うと、
ミクロマスクとして付着する化合物が減少し、表面粗れ
の発生が抑制される。なお、このクロム膜はスパッタの
他、蒸着等で成膜してもその効果は同じである。しかし
て、エッチング表面の粗れを最も容易に防止できる点
で、マスク材としてはクロムまたはクロム化合物を使用
することが好ましい。
【００２１】
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、陽極結合方式を用い、
かつ電極間距離を一定範囲で変更することにより、エッ
チング速度を向上させつつ、エッチング断面を垂直ない
し所望の形状に設定することができる。また、エッチン
グマスク材としてクロムまたはクロム化合物を用い、エ
ッチングガス組成、ガス圧、基板温度等を制御すること
で、エッチング表面の粗れを抑制し、エッチング前の表
面鏡面状態をほぼ維持したままのエッチングが可能であ
る。
かつ電極間距離を一定範囲で変更することにより、エッ
チング速度を向上させつつ、エッチング断面を垂直ない
し所望の形状に設定することができる。また、エッチン
グマスク材としてクロムまたはクロム化合物を用い、エ
ッチングガス組成、ガス圧、基板温度等を制御すること
で、エッチング表面の粗れを抑制し、エッチング前の表
面鏡面状態をほぼ維持したままのエッチングが可能であ
る。
【図１】実施例で使用したドライエッチング装置の全体
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図２】反応ガス組成比とエッチング速度および面粗度
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図３】反応ガス圧力とエッチング速度および面粗度の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図４】エッチング断面形状を示す図である。
【図５】電極間距離とエッチングテーパ角との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】本発明方法により製造されるエッチング断面形
状の一例を示す図である。
状の一例を示す図である。
【図７】基板温度とエッチング速度および面粗度の関係
を示す図である。
を示す図である。
１ 反応容器 ２ 電極 ３ 高周波電源 ４ 反応ガス導入口 ５ 反応ガス ６ 基板 ７ 電極 ８ 反応ガス排出口 ９ プラズマ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 頼永 宗男 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 吉野 好 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 反応ガス中で一対の電極間にプラズマを
発生させ、シリコン基板表面に凹部または開口部を形成
するプラズマエッチング方法であって、陽極結合方式の
平行平板型ドライエッチング装置内に、凹部または開口
部を形成する箇所を除いてマスク材を被着させたエッチ
ング基板を配し、反応ガスとして六フッ化イオウと酸素
との混合ガスを用いてエッチングを行なうとともに、必
要とされるエッチング断面の角度に応じて上記一対の電
極の電極間距離を変更することを特徴とするプラズマエ
ッチング方法。 - 【請求項２】 反応ガス中で一対の電極間にプラズマを
発生させ、シリコン基板表面に凹部または開口部を形成
するプラズマエッチング方法であって、陽極結合方式の
平行平板型ドライエッチング装置内に、凹部または開口
部を形成する箇所を除いてクロムまたはクロム化合物よ
りなるマスク材を被着させたエッチング基板を配し、反
応ガスとして六フッ化イオウと酸素との混合ガスを用い
てエッチングを行なうことを特徴とするプラズマエッチ
ング方法。 - 【請求項３】 上記六フッ化イオウと酸素との混合比が
９０：１０〜６０：４０（体積比）となるように反応容
器内に導入し、ガス圧を０．１５〜０．４Torr（２０〜
５３Pa）とした請求項１ないし請求項２記載のプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項４】 上記エッチング基板の温度を４０℃以上
に保持した請求項１ないし請求項２記載のプラズマエッ
チング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30119693A JP3268093B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-11-05 | プラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16032093 | 1993-06-04 | ||
| JP5-160320 | 1993-06-04 | ||
| JP30119693A JP3268093B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-11-05 | プラズマエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799186A true JPH0799186A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3268093B2 JP3268093B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=26486862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30119693A Expired - Fee Related JP3268093B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-11-05 | プラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3268093B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6102380A (en) * | 1997-11-14 | 2000-08-15 | Tokai Rubber Industries, Ltd. | Fluid filled cylindrical elastic mount having three equilibrium chambers for different frequency bands |
| KR100480570B1 (ko) * | 1997-11-13 | 2005-09-30 | 삼성전자주식회사 | 반도체장치의텅스텐플러그형성방법 |
| KR100838399B1 (ko) * | 2007-05-17 | 2008-06-13 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 트렌치 형성 방법 |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP30119693A patent/JP3268093B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480570B1 (ko) * | 1997-11-13 | 2005-09-30 | 삼성전자주식회사 | 반도체장치의텅스텐플러그형성방법 |
| US6102380A (en) * | 1997-11-14 | 2000-08-15 | Tokai Rubber Industries, Ltd. | Fluid filled cylindrical elastic mount having three equilibrium chambers for different frequency bands |
| KR100838399B1 (ko) * | 2007-05-17 | 2008-06-13 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 트렌치 형성 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3268093B2 (ja) | 2002-03-25 |
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