JPH0828345B2 - Dry etching method and apparatus - Google Patents
Dry etching method and apparatusInfo
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- JPH0828345B2 JPH0828345B2 JP62170962A JP17096287A JPH0828345B2 JP H0828345 B2 JPH0828345 B2 JP H0828345B2 JP 62170962 A JP62170962 A JP 62170962A JP 17096287 A JP17096287 A JP 17096287A JP H0828345 B2 JPH0828345 B2 JP H0828345B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はドライエッチング方法および装置に係り、特
に選択比の向上に好適なドライエッチング方法および装
置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a dry etching method and apparatus, and more particularly to a dry etching method and apparatus suitable for improving a selection ratio.
従来のドライエッチングは、例えば特公昭61-58975号
に記載のように正弦波形の高周波電圧を試料台であるカ
ソードに与え、エッチング処理を行なっていた。In the conventional dry etching, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 61-58975, a sinusoidal high frequency voltage is applied to the cathode, which is a sample stage, to perform the etching process.
上記従来技術は、選択性エッチングの点について配慮
されておらず、高周波電圧が正弦波形のため、プラズマ
中のイオンを取り込むイオンエネルギに相当するカソー
ド電位は、第３図に示すように１周期間で変化し、この
時のイオンエネルギは一定せず零から最大エネルギまで
大きな幅を有しており、また、イオンエネルギとイオン
電流との関係においても、第４図に示すように高いイオ
ンエネルギのときでも効果的な（高い値の）イオン電流
が得られていない。したがって、平均イオンエネルギの
値は高いにもかかわらず、イオン電流は小さい値しか得
られないので、ラジカル主体のエッチングが多くなり、
イオン主体のエッチングに依存するエッチング材料（例
えばSiO2）の処理はあまり進まず、逆にラジカル主体の
エッチングに依存する下地材料（例えばSiやAl）の処理
が進んで、Siに対するSiO2の選択比が充分に得られない
という問題があった。The prior art described above does not consider the point of selective etching, and since the high frequency voltage has a sinusoidal waveform, the cathode potential corresponding to the ion energy that takes in the ions in the plasma is one cycle long as shown in FIG. The ion energy at this time is not constant and has a large width from zero to the maximum energy. Also, in the relation between the ion energy and the ion current, as shown in FIG. Sometimes, effective (high value) ionic current is not obtained. Therefore, although the average ion energy value is high, only a small value of the ion current can be obtained, and radical-based etching increases,
The processing of etching materials that depend on ion-based etching (eg, SiO 2 ) does not proceed so much, and the processing of base materials (such as Si and Al) that depends on radical-based etching, on the contrary, advances the selection of SiO 2 for Si. There was a problem that the ratio could not be obtained sufficiently.
本発明の目的は、イオン主体のエッチング材料とラジ
カル主体の下煩材料との選択性を向上させてエッチング
することのできるドライエッチング方法および装置を提
供することにある。It is an object of the present invention to provide a dry etching method and apparatus capable of performing etching while improving the selectivity between an ion-based etching material and a radical-based etching material.
上記目的は、ラジカル主体でエッチング処理される下
地材料上にイオン主体でエッチング処理されるエッチン
グ材料を形成してなる試料のエッチング方法を、減圧下
に保持される処理室内に処理ガスを供給する工程と、該
工程で供給される処理ガスをプラズマ化する工程と、前
記処理室内で前記試料にイオン電流が最大となるイオン
エネルギーに相当する負のバイアス電圧が一定な部分を
有する高周波電圧を印加する工程とを有し、前記イオン
主体でエッチング処理されるエッチング材料をエッチン
グ時に、イオン電流が最大となるように前記高周波電圧
を試料に印加する方法とし、ドライエッチング装置を、
処理ガスが供給され所定圧力に減圧排気される処理室
と、該処理室内に設けられ試料を配置する電極と、該電
極に接続されイオン電流が最大となるイオンエネルギー
に相当する負のバイアス電圧が一定な部分を有する高周
波電圧を利用したバイアス印加手段とを具備し、前記バ
イアス印加手段を、イオン主体でエッチング処理される
エッチング材料をエッチング時にイオン電流が最大とな
る負のバイアス電圧を一定電圧で与えるようにマッチン
グボックスと高周波印加回路とで構成した装置とするこ
とにより、達成される。The above object is to provide a method of etching a sample in which an etching material that is mainly ion-etched is formed on a base material that is mainly radically-etched, and a process gas is supplied into a processing chamber that is held under reduced pressure. And a step of converting the processing gas supplied in the step into plasma, and applying a high-frequency voltage having a portion with a constant negative bias voltage corresponding to the ion energy at which the ion current maximizes to the sample in the processing chamber. And a method of applying the high-frequency voltage to the sample so that the ion current is maximized when etching the etching material that is mainly etched by the ions, and a dry etching apparatus,
A process chamber is supplied with a process gas and is evacuated to a predetermined pressure, an electrode is provided in the process chamber for placing a sample, and a negative bias voltage corresponding to the ion energy that maximizes the ion current connected to the electrode is applied. A bias applying means using a high frequency voltage having a constant portion, wherein the bias applying means uses a constant negative bias voltage that maximizes an ionic current when etching an etching material that is mainly ion-processed. This is achieved by using a device that is configured by a matching box and a high frequency applying circuit as described above.
［作用］ 所定圧力に減圧排気される処理室内に処理ガスを供給
し、プラズマ化して、矩形波形の高周波電圧を試料に印
加することによって、試料にはイオン電流の大きい比較
的低いイオンエネルギを与えることのできる一定した電
圧とすることができるので、イオン主体のエッチング材
料の処理を行なうとともに、ラジカル主体の下地材料の
処理がおさえられ、選択性が向上する。[Operation] By supplying a processing gas into the processing chamber which is evacuated to a predetermined pressure, plasmatizing the same, and applying a high frequency voltage having a rectangular waveform to the sample, a relatively low ion energy with a large ion current is applied to the sample. Since a constant voltage that can be applied can be applied, the ion-based etching material is processed, and the radical-based underlying material is suppressed, so that the selectivity is improved.
以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により
説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
第１図は、この場合、平行平板型電極を有したエッチ
ング装置を示す。チャンバ１の下面には絶縁材４を介し
てカソード２を取り付け、チャンバ１の上面には絶縁材
10を介してアノード９を取り付け、カソード２上面には
試料であるウェハ12が配置され、カソード２とアノード
９とは対向して配設してある。アノード９には図示しな
い処理ガス供給系が接続してあり、アノード９の内部空
間を介してチャンバ１内に処理ガスを供給可能になって
いる。カソード２にはマッチングボックス５を介して高
周波印加回路６が接続してある。高周波印加回路６は、
この場合、関数発生器７と増幅器８とから成り、第２図
の実線で示すような矩形状の波形の高周波電圧を発生す
る。なお、第１図において、３はカソード２を冷却する
冷却水路で、11は図示しない排気系につながる排気孔で
ある。FIG. 1 shows an etching apparatus having parallel plate electrodes in this case. The cathode 2 is attached to the lower surface of the chamber 1 via the insulating material 4, and the insulating material is attached to the upper surface of the chamber 1.
An anode 9 is attached via 10 and a wafer 12, which is a sample, is arranged on the upper surface of the cathode 2, and the cathode 2 and the anode 9 are arranged so as to face each other. A processing gas supply system (not shown) is connected to the anode 9, and the processing gas can be supplied into the chamber 1 through the internal space of the anode 9. A high frequency applying circuit 6 is connected to the cathode 2 via a matching box 5. The high frequency applying circuit 6
In this case, it is composed of the function generator 7 and the amplifier 8 and generates a high frequency voltage having a rectangular waveform as shown by the solid line in FIG. In FIG. 1, 3 is a cooling water passage for cooling the cathode 2, and 11 is an exhaust hole connected to an exhaust system (not shown).
このように構成された装置により、例えば、ラジカル
主体のエッチング処理となる下地材料としてシリコン基
板を用い、該基板上にイオン主体のエッチング処理とな
るエッチング材料である。例えば、SiO2膜を形成したウ
ェハ12をカソード２上に配置して、処理ガスとして、こ
の場合、CHF3のガスを用いてエッチング処理を行なう。
なお、この場合のエッチング条件は圧力80mTorr,流量20
SCCM，電力100W（13.56MHz）である。With the apparatus configured as described above, for example, a silicon substrate is used as a base material for radical-based etching, and an ion-based etching is performed on the substrate. For example, the wafer 12 on which the SiO 2 film is formed is placed on the cathode 2, and the etching process is performed using CHF 3 gas as the processing gas in this case.
The etching conditions in this case are 80 mTorr pressure and 20 flow rate.
SCCM , power 100W (13.56MHz).
まず、高周波印加回路６によって高周波電圧をカソー
ド２に印加して処理ガスをプラズマ化させる。この際に
カソード２に印加する高周波電圧は第２図に示すよう
に、この場合、バイアス電圧を約−50Vの一定の値とし
た矩形波形状で与えている。なお、第２図に示す破線は
従来の正弦波形の高周波電圧のものを示し、本発明のも
のと比較してある。First, a high frequency voltage is applied to the cathode 2 by the high frequency application circuit 6 to turn the processing gas into plasma. In this case, the high frequency voltage applied to the cathode 2 at this time is, as shown in FIG. 2, provided in the shape of a rectangular wave with the bias voltage being a constant value of about -50V. The broken line shown in FIG. 2 shows a conventional sinusoidal high-frequency voltage, which is compared with that of the present invention.
この矩形波形状の高周波電圧によれば、プラズマ中の
イオンを取り込むイオンエネルギに相当するカソード電
圧、すなわち、バイアス電圧が、第４図に示すようにイ
オン電流が最大となるイオンエネルギ:50eVに相当して
おり、このイオン電流が最大の状態で持続されるので、
高周波１周期における総イオン電流は従来の正弦波形の
ものに比べて約2.5倍（イオンエネルギをバイアス電圧
で近似して時間積分し求めた値）に増加させることがで
き、これにより、イオン主体のエッチング（この場合は
スパッタエッチング）であるSiO2のエッチング速度はほ
ぼ2.5倍に増加し、一方、ラジカル主体のエッチングで
あるSiエッチング速度はイオン電流にあまり影響されな
いのでほぼ同等となる。これにより、下地材料のSiに対
するSiO2膜の選択比は約2.5倍に向上する。According to this rectangular-wave-shaped high-frequency voltage, the cathode voltage corresponding to the ion energy that takes in the ions in the plasma, that is, the bias voltage, corresponds to the ion energy that maximizes the ion current: 50 eV, as shown in FIG. And since this ionic current is maintained at the maximum state,
The total ion current in one cycle of high frequency can be increased to about 2.5 times (value obtained by approximating ion energy by bias voltage and time integration) compared with the conventional sinusoidal waveform. The etching rate of SiO 2 which is etching (in this case, sputter etching) is increased by approximately 2.5 times, while the Si etching rate which is radical-based etching is almost the same because it is not significantly affected by ion current. As a result, the selectivity ratio of the SiO 2 film to the base material Si is improved to about 2.5 times.
以上、本一実施例によれば、イオン電流を増加させる
ことができるので、イオン主体のエッチング材料である
SiO2膜のエッチング速度のみを向上でき、ラジカル主体
の下地材料であるSiに対し、イオン主体のエッチング材
料であるSiO2の選択比を向上させることができるという
効果がある。As described above, according to this embodiment, since the ion current can be increased, it is an ion-based etching material.
There is an effect that only the etching rate of the SiO 2 film can be improved, and the selection ratio of SiO 2 , which is an ion-based etching material, to Si, which is a radical-based underlying material, can be improved.
なお、本実施例では下地材料としてSi、エッチング材
料としてSiO2について述べたが、材料はそれぞれこれら
に限られるものではなく、下地材料としては、例えば他
にAl等もあり、要は反応性エッチングとなる材料であ
り、また、エッチング材料としてはスパッタエッチング
に依存する材料のものであれば同様の効果を得ることが
できる。In this embodiment, Si is used as the base material and SiO 2 is used as the etching material. However, the materials are not limited to these, and the base material may be, for example, Al or the like. The same effect can be obtained as long as the etching material is a material that depends on sputter etching.
また、本実施例ではプラズマ発生手段として平行平板
型の電極間に高周波電圧を印加する方法としているが、
マイクロ波や光等を用いた他の放電方法としても良い。Further, in this embodiment, a method of applying a high frequency voltage between parallel plate type electrodes is used as the plasma generating means,
Other discharge methods using microwaves or light may be used.
本発明によれば、イオン主体のエッチング材料とラジ
カル主体の下地材料との選択性を向上させることができ
るという効果がある。According to the present invention, it is possible to improve the selectivity between the ion-based etching material and the radical-based underlying material.
第１図は本発明の一実施例であるドライエッチング装置
を示す縦断面図、第２図は第１図の装置により発生させ
る矩形波形の高周波電圧を示す図、第３図は従来の正弦
波形の高周波電圧を示す図、第４図はイオンエネルギと
イオン電流との関係を示す図である。 １……チャンバ、２……カソード、６……高周波印加回
路、７……関数発生器、８……増幅器、９……アノードFIG. 1 is a vertical sectional view showing a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a high frequency voltage of a rectangular waveform generated by the apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a conventional sinusoidal waveform. FIG. 4 is a diagram showing the high frequency voltage of FIG. 4, and FIG. 4 is a diagram showing the relationship between ion energy and ion current. 1 ... Chamber, 2 ... Cathode, 6 ... High frequency application circuit, 7 ... Function generator, 8 ... Amplifier, 9 ... Anode
Claims (2)
材料上にイオン主体でエッチング処理されるエッチング
材料を形成してなる試料のエッチング方法において、 前記下地材料がSiまたはAl系の材料であり、前記エッチ
ング材料がSiO2系の材料であって、 減圧下に保持される処理室内に処理ガスを供給する工程
と、 該工程で供給される処理ガスをプラズマ化する工程と、 前記処理室内で前記試料にイオン電流が最大となるイオ
ンエネルギーに相当する負のバイアス電圧が一定な部分
を有する高周波電圧を印加する工程とを有し、 前記イオン主体でエッチング処理されるSiO2系の材料を
エッチング時に、イオン電流が最大となるように前記高
周波電圧を試料に印加することを特徴とするドライエッ
チング方法。1. A method of etching a sample, comprising: forming an etching material mainly based on ions on an underlying material etching mainly based on radicals; wherein the underlying material is a Si or Al-based material, The etching material is a SiO 2 -based material, the step of supplying a processing gas into the processing chamber maintained under reduced pressure, the step of converting the processing gas supplied in the step into plasma, and the sample inside the processing chamber. And a step of applying a high frequency voltage having a constant negative bias voltage corresponding to the ion energy that maximizes the ion current, during the etching of the SiO 2 based material to be etched mainly by the ions, A dry etching method, characterized in that the high-frequency voltage is applied to a sample so that an ion current becomes maximum.
材料上にイオン主体でエッチング処理されるエッチング
材料を形成してなる試料のエッチング方法において、 処理ガスが供給され所定圧力に減圧排気される処理室
と、 該処理室内に設けられ試料を配置する電極と、 該電極に接続されイオン電流が最大となるイオンエネル
ギーに相当する負のバイアス電圧が一定な部分を有する
高周波電圧を利用したバイアス印加手段とを具備し、 前記バイアス印加手段を、イオン主体でエッチング処理
されるエッチング材料をエッチング時にイオン電流が最
大となる負のバイアス電圧を一定電圧で与えるようにマ
ッチングボックスと高周波印加回路とで構成したこたこ
とを特徴とするドライエッチング装置。2. A process chamber in which a process gas is supplied and a reduced pressure is exhausted to a predetermined pressure in a method of etching a sample in which an ion-based etchant is formed on a radical-based underlayer material. An electrode provided in the processing chamber for placing a sample, and a bias applying means using a high frequency voltage having a portion having a constant negative bias voltage corresponding to the ion energy that maximizes the ion current and is connected to the electrode. The bias applying means comprises a matching box and a high-frequency applying circuit so as to apply a constant negative bias voltage that maximizes an ion current during etching of an etching material that is mainly ion-etched. A dry etching apparatus characterized in that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62170962A JPH0828345B2 (en) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | Dry etching method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62170962A JPH0828345B2 (en) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | Dry etching method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6415927A JPS6415927A (en) | 1989-01-19 |
| JPH0828345B2 true JPH0828345B2 (en) | 1996-03-21 |
Family
ID=15914602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62170962A Expired - Lifetime JPH0828345B2 (en) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | Dry etching method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828345B2 (en) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633839A (en) * | 1979-08-29 | 1981-04-04 | Hitachi Ltd | Plasma treatment and device therefor |
| JPS60126832A (en) * | 1983-12-14 | 1985-07-06 | Hitachi Ltd | Dry etching method and device thereof |
| JPS611023A (en) * | 1984-06-13 | 1986-01-07 | Teru Saamuko Kk | Batch plasma device |
| JPS62125626A (en) * | 1985-11-27 | 1987-06-06 | Hitachi Ltd | Dry etching apparatus |
-
1987
- 1987-07-10 JP JP62170962A patent/JPH0828345B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6415927A (en) | 1989-01-19 |
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