JPH0845903A - 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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- JPH0845903A JPH0845903A JP17509094A JP17509094A JPH0845903A JP H0845903 A JPH0845903 A JP H0845903A JP 17509094 A JP17509094 A JP 17509094A JP 17509094 A JP17509094 A JP 17509094A JP H0845903 A JPH0845903 A JP H0845903A
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- Japan
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- power
- discharge
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Abstract
(57)【要約】
【目的】プラズマエッチングにおけるパーティクルの発
生や経時変化を防止する。 【構成】バイアス電力と放電電力の両方をオン／オフ変
調させ、かつ両方が同時にオンしないようにさせる。 【効果】処理室壁面へのエッチング反応生成物の吸着・
堆積がなくなるため、クリーンで再現性のよいエッチン
グが行える。
生や経時変化を防止する。 【構成】バイアス電力と放電電力の両方をオン／オフ変
調させ、かつ両方が同時にオンしないようにさせる。 【効果】処理室壁面へのエッチング反応生成物の吸着・
堆積がなくなるため、クリーンで再現性のよいエッチン
グが行える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パーティクルの発生や
経時変化を伴わないプラズマエッチング方法に関する。
経時変化を伴わないプラズマエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマエッチングは、ＵＬＳＩの微細
加工に用いられる技術である。ULSI量産プロセスにおけ
るプラズマエッチング装置では一日に一千枚程度の基板
が処理されている。このように大量のウェハを処理する
場合、処理枚数が増えるのに伴ってエッチング速度や選
択性などのエッチング特性が安定せず変化したり（経時
変化）、処理室内に直径数μｍから数十μｍのごみ（パ
ーティクル）が発生しウェハに付着するなどの問題があ
る。
加工に用いられる技術である。ULSI量産プロセスにおけ
るプラズマエッチング装置では一日に一千枚程度の基板
が処理されている。このように大量のウェハを処理する
場合、処理枚数が増えるのに伴ってエッチング速度や選
択性などのエッチング特性が安定せず変化したり（経時
変化）、処理室内に直径数μｍから数十μｍのごみ（パ
ーティクル）が発生しウェハに付着するなどの問題があ
る。
【０００３】一般に、パーティクルの生成や経時変化
は、次のようなメカニズムによって起こるものと考えら
れている。
は、次のようなメカニズムによって起こるものと考えら
れている。
【０００４】ドライエッチングに用いられるプラズマ中
では、エッチングガスだけでなく、エッチングにより生
成された反応生成物やガス添加に用いられる堆積性ガス
も解離され、吸着性・重合性の高いラジカルを生成す
る。
では、エッチングガスだけでなく、エッチングにより生
成された反応生成物やガス添加に用いられる堆積性ガス
も解離され、吸着性・重合性の高いラジカルを生成す
る。
【０００５】このラジカルの一部は気相中や処理室壁面
で重合反応を生じ、パーティクルを形成するものと考え
られている。また残りの一部は処理室内壁面に吸着し堆
積膜を生じる。この堆積膜は、アース電位を与える内壁
とプラズマとの電位関係を変化させたり、気相と処理室
鏡体との熱電動を阻害したり、さらには膜中からの再脱
離物によって気相中のガス組成を変えたりする。これら
堆積膜の影響によりエッチング特性が経時的に変化する
ものと考えられている。
で重合反応を生じ、パーティクルを形成するものと考え
られている。また残りの一部は処理室内壁面に吸着し堆
積膜を生じる。この堆積膜は、アース電位を与える内壁
とプラズマとの電位関係を変化させたり、気相と処理室
鏡体との熱電動を阻害したり、さらには膜中からの再脱
離物によって気相中のガス組成を変えたりする。これら
堆積膜の影響によりエッチング特性が経時的に変化する
ものと考えられている。
【０００６】パーティクルの発生や経時変化を低減する
のに有効な技術は、古いものでは、アブストラクト オ
ブ ジ エイティーンス コンファレンス オン エス
・エス・ディ・エム（１９８６年）第２２９頁から２３
２頁（Abstract of the 18thConference on SSDM）に記
載のタイムモジュレーションエッチングが、最近のもの
ではプロシーディング オブ シンポジウム オン ヴ
ィ・エル・エス・アイテクノロジー(１９９２年）第４
６頁（Proc. Symp. on VLSI Technol）に記載の高速排
気エッチングがある。
のに有効な技術は、古いものでは、アブストラクト オ
ブ ジ エイティーンス コンファレンス オン エス
・エス・ディ・エム（１９８６年）第２２９頁から２３
２頁（Abstract of the 18thConference on SSDM）に記
載のタイムモジュレーションエッチングが、最近のもの
ではプロシーディング オブ シンポジウム オン ヴ
ィ・エル・エス・アイテクノロジー(１９９２年）第４
６頁（Proc. Symp. on VLSI Technol）に記載の高速排
気エッチングがある。
【０００７】この内、タイムモジュレーションエッチン
グは、堆積性ガスを添加する場合に有効な技術である。
エッチングガスの導入と堆積性ガスの導入のタイミング
を分離し、堆積ガス導入の十数秒間プラズマをオフす
る。これによって、堆積性ガスが気相中で重合しパーテ
ィクルを生成したり、処理室内壁に堆積して経時変化を
生じるのを防ぐ方法である。
グは、堆積性ガスを添加する場合に有効な技術である。
エッチングガスの導入と堆積性ガスの導入のタイミング
を分離し、堆積ガス導入の十数秒間プラズマをオフす
る。これによって、堆積性ガスが気相中で重合しパーテ
ィクルを生成したり、処理室内壁に堆積して経時変化を
生じるのを防ぐ方法である。
【０００８】一方、堆積性ガスの添加を行わない場合で
も、エッチング反応生成物の解離物に起因するパーティ
クル生成や経時変化が発生する。これを低減するのに有
効な技術が、高速排気エッチングである。高速排気エッ
チングは、排気速度を大きくして、反応生成物の処理室
内の滞在時間を短くすることによって、反応生成物が解
離される前に排気しようという技術である。これによっ
て反応生成物の重合や処理室内壁での堆積が低減され、
パーティクル生成や経時変化が低減される。
も、エッチング反応生成物の解離物に起因するパーティ
クル生成や経時変化が発生する。これを低減するのに有
効な技術が、高速排気エッチングである。高速排気エッ
チングは、排気速度を大きくして、反応生成物の処理室
内の滞在時間を短くすることによって、反応生成物が解
離される前に排気しようという技術である。これによっ
て反応生成物の重合や処理室内壁での堆積が低減され、
パーティクル生成や経時変化が低減される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】近年、エッチングの高
速化の目的から、プラズマ密度１０8から１０9／cm3 の
平行平板型高周波放電などに変わって、プラズマ密度１
０11から１０12／cm3 のＥＣＲ放電やＩＣＰ放電，ヘリ
コン波放電などが用いられるようになってきた。しか
し、このような高密度プラズマによるエッチングの場
合、タイムモジュレーションエッチングや高速排気エッ
チングでもパーティクルの発生や経時変化が十分低減さ
れないことが問題となっている。本発明は、これら高密
度プラズマでもパーティクルの発生や経時変化を低減す
ることのできる技術を提供する。
速化の目的から、プラズマ密度１０8から１０9／cm3 の
平行平板型高周波放電などに変わって、プラズマ密度１
０11から１０12／cm3 のＥＣＲ放電やＩＣＰ放電，ヘリ
コン波放電などが用いられるようになってきた。しか
し、このような高密度プラズマによるエッチングの場
合、タイムモジュレーションエッチングや高速排気エッ
チングでもパーティクルの発生や経時変化が十分低減さ
れないことが問題となっている。本発明は、これら高密
度プラズマでもパーティクルの発生や経時変化を低減す
ることのできる技術を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】放電電力の投入とバイア
ス電力の投入をオン／オフ変調し、エッチングの進行し
ないバイアスオフ時に放電をオンさせ、エッチングの進
行するバイアスオンの間は放電をオフさせる。
ス電力の投入をオン／オフ変調し、エッチングの進行し
ないバイアスオフ時に放電をオンさせ、エッチングの進
行するバイアスオンの間は放電をオフさせる。
【００１１】このときバイアス電力オフの瞬間から放電
電力オンまでの間の時間を処理室内のガス滞在時間以上
にするとさらに効果的である。
電力オンまでの間の時間を処理室内のガス滞在時間以上
にするとさらに効果的である。
【００１２】また、エッチ速度維持の観点から放電電力
のオフの時間を１００msec以下にすることが望ましい。
のオフの時間を１００msec以下にすることが望ましい。
【００１３】
【作用】高密度プラズマにおいて、パーティクルや経時
変化が大きい理由は以下のように推測される。
変化が大きい理由は以下のように推測される。
【００１４】高密度プラズマでは低密度のそれと比較し
て、解離効率が非常に高い。このため、ウエハ表面より
脱離したエッチング反応生成物のほとんど全てが、対向
する処理室壁面に至るまでの間に解離され、対向壁面に
吸着する。したがって、高速排気エッチングを用いて滞
在時間を短くした場合でも、処理室内壁面での吸着重合
反応は変化しない。したがって、パーティクル生成や経
時変化を低減することができない。
て、解離効率が非常に高い。このため、ウエハ表面より
脱離したエッチング反応生成物のほとんど全てが、対向
する処理室壁面に至るまでの間に解離され、対向壁面に
吸着する。したがって、高速排気エッチングを用いて滞
在時間を短くした場合でも、処理室内壁面での吸着重合
反応は変化しない。したがって、パーティクル生成や経
時変化を低減することができない。
【００１５】本発明では、バイアスオンの間、放電がオ
フしているため、ウエハから脱離した反応生成物が対向
壁面に到着するまでの経路で解離されることがない。し
たがって、対向壁面への吸着堆積反応も減少し、パーテ
ィクル生成や経時変化が大幅に低減されることが期待さ
れる。
フしているため、ウエハから脱離した反応生成物が対向
壁面に到着するまでの経路で解離されることがない。し
たがって、対向壁面への吸着堆積反応も減少し、パーテ
ィクル生成や経時変化が大幅に低減されることが期待さ
れる。
【００１６】さらに、バイアスオフから放電オンまでの
時間をガス滞在時間より長くした場合、反応生成物が生
成されて排気されるまでの間、放電がオフしているため
反応生成物は解離されずに排気される。したがって、パ
ーティクルの発生や経時変化がなくなるものと期待され
る。
時間をガス滞在時間より長くした場合、反応生成物が生
成されて排気されるまでの間、放電がオフしているため
反応生成物は解離されずに排気される。したがって、パ
ーティクルの発生や経時変化がなくなるものと期待され
る。
【００１７】また、放電オフの時間は長すぎるとエッチ
速度の低下につながる。したがって放電オフの時間（イ
ンターバル）をある程度以下にしなければならない。実
験の結果、放電オフの時間（インターバル）を１００ms
ec以下にすることによって、連続放電のエッチ速度と同
程度のエッチ速度が得られることがわかった。
速度の低下につながる。したがって放電オフの時間（イ
ンターバル）をある程度以下にしなければならない。実
験の結果、放電オフの時間（インターバル）を１００ms
ec以下にすることによって、連続放電のエッチ速度と同
程度のエッチ速度が得られることがわかった。
【００１８】
（実施例１）ＳｉＯ2 上に形成したpoly−Ｓｉ膜をマイ
クロ波エッチング装置を用いて、エッチングした。試料
へのバイアス印加には８００ｋＨｚのＲＦを使用した。
投入されるバイアスＲＦ電力と放電用マイクロ波電力の
ダイアグラムを図２に示す。ＲＦ電力，マイクロ波電力
とも周期１００msec，デューティー比５０％でオン／オ
フ変調し、その位相差Δφのみを変化させた。
クロ波エッチング装置を用いて、エッチングした。試料
へのバイアス印加には８００ｋＨｚのＲＦを使用した。
投入されるバイアスＲＦ電力と放電用マイクロ波電力の
ダイアグラムを図２に示す。ＲＦ電力，マイクロ波電力
とも周期１００msec，デューティー比５０％でオン／オ
フ変調し、その位相差Δφのみを変化させた。
【００１９】このとき、気相中のパーティクルの粒径を
レーザ散乱を用いて測定した。その結果を図１に示す。
パーティクルの粒径の平均値は位相差Δφ＝πで極小値
をとることがわかる。位相差Δφ＝πにすることでパー
ティクルの平均粒径を、位相差Δφ＝０および無変調連
続放電の場合の１／１０以下にまで低減することができ
た。
レーザ散乱を用いて測定した。その結果を図１に示す。
パーティクルの粒径の平均値は位相差Δφ＝πで極小値
をとることがわかる。位相差Δφ＝πにすることでパー
ティクルの平均粒径を、位相差Δφ＝０および無変調連
続放電の場合の１／１０以下にまで低減することができ
た。
【００２０】（実施例２）さらに、位相差πのまま状態
で、処理室内の実効排気速度を１００ ｌ／ｓから３０
００ ｌ／ｓまで増大させて、パーティクルの粒径の変
化を測定した。
で、処理室内の実効排気速度を１００ ｌ／ｓから３０
００ ｌ／ｓまで増大させて、パーティクルの粒径の変
化を測定した。
【００２１】その結果を図３に示す。排気速度を１００
０ ｌ／ｓ以上、すなわち、滞在時間５０msec以下にす
ることによって、パーティクルの平均粒径を連続放電の
１／１００以下に低減できた。
０ ｌ／ｓ以上、すなわち、滞在時間５０msec以下にす
ることによって、パーティクルの平均粒径を連続放電の
１／１００以下に低減できた。
【００２２】（実施例３）さらに、パーティクルを低減
するため、図４のダイアグラムのように、バイアス電力
オフから放電電力オンまでのインターバルを変化させ、
パーティクルの粒径を測定した。その結果を図５に示
す。インターバル時間をガス滞在時間５０msec以上にす
ることで、測定限界０.５μｍ 以上のパーティクルは観
測されなくなった。
するため、図４のダイアグラムのように、バイアス電力
オフから放電電力オンまでのインターバルを変化させ、
パーティクルの粒径を測定した。その結果を図５に示
す。インターバル時間をガス滞在時間５０msec以上にす
ることで、測定限界０.５μｍ 以上のパーティクルは観
測されなくなった。
【００２３】（実施例４）つぎに、図６のダイアグラム
のようにデューティー比５０％、位相差πのまま、繰り
返し周期Ｔを１０sec から１msecの間で変化させ、poly
−Ｓｉのエッチ速度の変化を測定した。その結果を図７
に示す。繰り返し周期２００msec以下、すなわち、バイ
アスオフの時間を１００msec以下にすることで、連続放
電と同程度のエッチ速度が得ることができた。
のようにデューティー比５０％、位相差πのまま、繰り
返し周期Ｔを１０sec から１msecの間で変化させ、poly
−Ｓｉのエッチ速度の変化を測定した。その結果を図７
に示す。繰り返し周期２００msec以下、すなわち、バイ
アスオフの時間を１００msec以下にすることで、連続放
電と同程度のエッチ速度が得ることができた。
【００２４】（実施例５）最後に経時変化特性を示すデ
ータとして、本発明の実施例１から３についてＳｉＯ2
に対するＳｉの選択比の処理枚数依存性を図８に示す。
連続放電、実施例１，実施例２，実施例３の順で経時変
化がすくなくなっており実施例３では、一万枚の連続処
理でも選択比を維持することができた。
ータとして、本発明の実施例１から３についてＳｉＯ2
に対するＳｉの選択比の処理枚数依存性を図８に示す。
連続放電、実施例１，実施例２，実施例３の順で経時変
化がすくなくなっており実施例３では、一万枚の連続処
理でも選択比を維持することができた。
【００２５】実施例１から５では放電方式としてマイク
ロ波放電、バイアスには８００ｋHzのＲＦを用いている
が、ＩＣＰやヘリコンなどの他の放電方式を用いた場合
でも、またバイアス電力として他の周波数のＲＦやＤＣ
バイアスを用いた場合でも同様の効果がある。
ロ波放電、バイアスには８００ｋHzのＲＦを用いている
が、ＩＣＰやヘリコンなどの他の放電方式を用いた場合
でも、またバイアス電力として他の周波数のＲＦやＤＣ
バイアスを用いた場合でも同様の効果がある。
【００２６】
【発明の効果】パーティクルの発生や経時変化が防止さ
れるため、クリーンかつ再現性のよいエッチングが行え
る。
れるため、クリーンかつ再現性のよいエッチングが行え
る。
【図１】位相差Δφを変化させた場合のパーティクル粒
径の変化を示す特性図。
径の変化を示す特性図。
【図２】本発明の一実施例のバイアス電力および放電電
力の変調のタイミングチャート。
力の変調のタイミングチャート。
【図３】本発明の実施例２の排気速度とパーティクル粒
径との関係を示す特性図。
径との関係を示す特性図。
【図４】本発明の実施例３のバイアス電力および放電電
力の変調のタイミングチャート。
力の変調のタイミングチャート。
【図５】インターバル時間Δｔを変化させた場合のパー
ティクル粒径の変化を示す特性図。
ティクル粒径の変化を示す特性図。
【図６】本発明の実施例４で行ったバイアス電力および
放電電力の変調のタイミングチャート。
放電電力の変調のタイミングチャート。
【図７】オン／オフ変調の繰り返し周期Ｔを変化させた
場合のエッチ速度の変化を示す特性図。
場合のエッチ速度の変化を示す特性図。
【図８】連続放電および実施例１，２，３のエッチング
方法において測定したＳｉ／ＳｉＯ2 選択比の経時変化
を示す特性図。
方法において測定したＳｉ／ＳｉＯ2 選択比の経時変化
を示す特性図。
【符号の説明】 Δφ…位相差。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 巽 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】処理室内への放電電力の投入と被エッチン
グ試料へのバイアス電力の投入を間欠的に行い、かつ、
前記放電電力と前記バイアス電力を同時に投入しないこ
とを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記放電電力のオフの
インターバルを１００msec以下にするプラズマエッチン
グ方法。 - 【請求項３】請求項２のにおいて、前記処理室を排気す
る実効排気速度を１３００ ｌ／sec以上にするプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項４】請求項２において、前記放電電力がマイク
ロ波で投入されるプラズマエッチング方法。 - 【請求項５】請求項２において、前記放電電力が高周波
で投入されるプラズマエッチング方法。 - 【請求項６】請求項４または５において、前記バイアス
電力が高周波であるプラズマエッチング方法。 - 【請求項７】請求項２において、バイアスオフしてから
次にバイアスオンするまでの間の時間を、処理室内のガ
スの滞在時間以上にするプラズマエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17509094A JPH0845903A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | プラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17509094A JPH0845903A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | プラズマエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0845903A true JPH0845903A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=15990079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17509094A Pending JPH0845903A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | プラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0845903A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100317915B1 (ko) * | 1999-03-22 | 2001-12-22 | 윤종용 | 플라즈마 식각 장치 |
| KR20020002235A (ko) * | 2000-06-29 | 2002-01-09 | 니시가키 코지 | 정전 보호 회로 |
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| JP2002518825A (ja) * | 1998-06-08 | 2002-06-25 | ユナキス ユーエスエー インク． | 実質的にアンダカットのないシリコンを絶縁体構造上に作製するエッチング工程 |
| US6589437B1 (en) * | 1999-03-05 | 2003-07-08 | Applied Materials, Inc. | Active species control with time-modulated plasma |
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| KR20170038142A (ko) | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 |
| JP2019192876A (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
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| JP2023067921A (ja) * | 2022-04-18 | 2023-05-16 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
-
1994
- 1994-07-27 JP JP17509094A patent/JPH0845903A/ja active Pending
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