JPH0892765A - エッチング方法 - Google Patents
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- JPH0892765A JPH0892765A JP6254448A JP25444894A JPH0892765A JP H0892765 A JPH0892765 A JP H0892765A JP 6254448 A JP6254448 A JP 6254448A JP 25444894 A JP25444894 A JP 25444894A JP H0892765 A JPH0892765 A JP H0892765A
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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
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｅ×Ｂドリフトによるプラズマの不均一を解
消することのできるエッチング方法を提供する。 【構成】 処理室１６内に載置された被処理体Ｗの表面
と平行に磁界８をかけつつ前記処理室内にエッチングガ
スを導入して処理室内の電極にプラズマ発生用の高周波
電圧を印加してプラズマを発生させ、前記被処理体に対
してプラズマエッチング処理を施すエッチング方法にお
いて、上記電極にプラズマ発生用の高周波電圧をパルス
状に印加する。これにより電界が間欠的に消滅すること
からプラズマ中の電子に作用するＥ×Ｂドリフトが抑制
され、プラズマの偏りを滅じることが可能となる。
消することのできるエッチング方法を提供する。 【構成】 処理室１６内に載置された被処理体Ｗの表面
と平行に磁界８をかけつつ前記処理室内にエッチングガ
スを導入して処理室内の電極にプラズマ発生用の高周波
電圧を印加してプラズマを発生させ、前記被処理体に対
してプラズマエッチング処理を施すエッチング方法にお
いて、上記電極にプラズマ発生用の高周波電圧をパルス
状に印加する。これにより電界が間欠的に消滅すること
からプラズマ中の電子に作用するＥ×Ｂドリフトが抑制
され、プラズマの偏りを滅じることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハ等
にエッチングを施すためのエッチング方法に関する。
にエッチングを施すためのエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスを製造するため
には、ウエハ上に積層された薄膜に所望の微細化パター
ンを形成するエッチング処理が行われている。このエッ
チング処理を行う際には、微細パターン回路を形成する
ためにフォトリソグラフィ技術が用いられ、まずエッチ
ングの対象となる被エッチング層上に可視光や紫外線に
より反応するフォトレジストを均一に塗布し、乾燥後、
このフォトレジスト膜に写真技術により露光し、微細回
路パターンを転写する。
には、ウエハ上に積層された薄膜に所望の微細化パター
ンを形成するエッチング処理が行われている。このエッ
チング処理を行う際には、微細パターン回路を形成する
ためにフォトリソグラフィ技術が用いられ、まずエッチ
ングの対象となる被エッチング層上に可視光や紫外線に
より反応するフォトレジストを均一に塗布し、乾燥後、
このフォトレジスト膜に写真技術により露光し、微細回
路パターンを転写する。
【０００３】そして、フォトレジスト膜のタイプにもよ
るが、レジスト膜の感光した部分を抜き取ることにより
回路パターンを形成し、次に、この回路パターンをマス
クとして例えばプラズマエッチング処理等を施すことに
より所望のパターンに被エッチング層が削られることに
なる。
るが、レジスト膜の感光した部分を抜き取ることにより
回路パターンを形成し、次に、この回路パターンをマス
クとして例えばプラズマエッチング処理等を施すことに
より所望のパターンに被エッチング層が削られることに
なる。
【０００４】ところで、プラズマエッチング処理におい
ては、高周波電圧によってエッチングガスをプラズマ化
し、このプラズマ中の電子やイオンをエッチングガスに
衝突させることによって、エッチングガスにもよるがフ
ッ素元素や塩素元素等の活性種を発生させる。そして、
この活性種を基板表面に形成した薄膜の組成物と反応さ
せてこれを気化し、エッチングを行うようになってい
る。
ては、高周波電圧によってエッチングガスをプラズマ化
し、このプラズマ中の電子やイオンをエッチングガスに
衝突させることによって、エッチングガスにもよるがフ
ッ素元素や塩素元素等の活性種を発生させる。そして、
この活性種を基板表面に形成した薄膜の組成物と反応さ
せてこれを気化し、エッチングを行うようになってい
る。
【０００５】この場合、一般的にはエッチングに寄与す
る活性種を多く発生させる程、エッチングの効率が向上
することから、処理容器に永久磁石を設けて処理空間に
ウエハ面と平行になるように磁界を形成し、この磁界に
プラズマ中の電子やイオンを絡ませることによってエッ
チングガスとの衝突の確率を増加させて活性種を増加さ
せるようにした、いわゆるマグネトロンプラズマエッチ
ング装置が多く使用される傾向にある。
る活性種を多く発生させる程、エッチングの効率が向上
することから、処理容器に永久磁石を設けて処理空間に
ウエハ面と平行になるように磁界を形成し、この磁界に
プラズマ中の電子やイオンを絡ませることによってエッ
チングガスとの衝突の確率を増加させて活性種を増加さ
せるようにした、いわゆるマグネトロンプラズマエッチ
ング装置が多く使用される傾向にある。
【０００６】この時の状態を図３に基づいて説明する
と、高周波電源２に接続されたサセプタである下部電極
４の上面には被処理体である半導体ウエハＷが吸着保持
されており、この下部電極４と上部電極６との間に高周
波電圧を印加してプラズマを立てている。そして、ウエ
ハＷの上方の処理空間には、例えば処理容器の上部に配
置した永久磁石（図示せず）によりウエハ面と平行にな
るように磁界８を形成しており、この磁界８にプラズマ
中の例えば電子１０を絡ませつついずれか一方の電極、
例えば図示例にあっては下部電極４に引き寄せるように
することにより電子の移動距離を長くして発生する活性
種の量を増加させるようになっている。
と、高周波電源２に接続されたサセプタである下部電極
４の上面には被処理体である半導体ウエハＷが吸着保持
されており、この下部電極４と上部電極６との間に高周
波電圧を印加してプラズマを立てている。そして、ウエ
ハＷの上方の処理空間には、例えば処理容器の上部に配
置した永久磁石（図示せず）によりウエハ面と平行にな
るように磁界８を形成しており、この磁界８にプラズマ
中の例えば電子１０を絡ませつついずれか一方の電極、
例えば図示例にあっては下部電極４に引き寄せるように
することにより電子の移動距離を長くして発生する活性
種の量を増加させるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に処理空間にウエハ面と平行に磁界８を形成することに
より、エッチング効率を向上させることはできるが、こ
の磁界８を加えることによって電子にＥ（電界）×Ｂ
（磁界）ドリフトが発生し、プラズマの偏在やチャージ
アップダメージが新たに発生するという問題が生じた。
に処理空間にウエハ面と平行に磁界８を形成することに
より、エッチング効率を向上させることはできるが、こ
の磁界８を加えることによって電子にＥ（電界）×Ｂ
（磁界）ドリフトが発生し、プラズマの偏在やチャージ
アップダメージが新たに発生するという問題が生じた。
【０００８】すなわち、下部電極４側に引き寄せられる
電子１０は、処理空間にウエハ面と平行に磁界８を形成
すると、フレミングの左手の法則により図４に示すよう
にウエハＷの上方の一側に電子１０が偏在する傾向とな
り、電子だまり１３が生ずる。この現象をＥ×Ｂドリフ
トと言う。
電子１０は、処理空間にウエハ面と平行に磁界８を形成
すると、フレミングの左手の法則により図４に示すよう
にウエハＷの上方の一側に電子１０が偏在する傾向とな
り、電子だまり１３が生ずる。この現象をＥ×Ｂドリフ
トと言う。
【０００９】ウエハＷの上方全面には、下部電極により
吸引された電子が滞留するためにこれに起因してウエハ
面には電位が生じるが、上述のようにＥ×Ｂドリフトが
生じて電子１０が偏在するとプラズマもウエハ面上に偏
在してエッチング処理の不均一が生ずるのみならず、図
５に示すように電子１０が多く偏在した部分の電位Ｖｄ
ｅ１とそれ以外の部分の電位Ｖｄｅ２との間で大きな電
位差、例えば大きい場合には数１０Ｖもの電位差が生
じ、この電位差ΔＶによって例えばウエハ面上のゲート
酸化膜１２に絶縁破壊が生じて電流が流れ、チャージア
ップダメージを発生させてしまうという問題点があっ
た。
吸引された電子が滞留するためにこれに起因してウエハ
面には電位が生じるが、上述のようにＥ×Ｂドリフトが
生じて電子１０が偏在するとプラズマもウエハ面上に偏
在してエッチング処理の不均一が生ずるのみならず、図
５に示すように電子１０が多く偏在した部分の電位Ｖｄ
ｅ１とそれ以外の部分の電位Ｖｄｅ２との間で大きな電
位差、例えば大きい場合には数１０Ｖもの電位差が生
じ、この電位差ΔＶによって例えばウエハ面上のゲート
酸化膜１２に絶縁破壊が生じて電流が流れ、チャージア
ップダメージを発生させてしまうという問題点があっ
た。
【００１０】本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、Ｅ×Ｂドリフトによるプラズマの不均一を解
消することのできるエッチング方法を提供することにあ
る。
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、Ｅ×Ｂドリフトによるプラズマの不均一を解
消することのできるエッチング方法を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、処理室内に載置された被処理体の表面
と平行に磁界をかけつつ前記処理室内にエッチングガス
を導入して処理室内の電極にプラズマ発生用の高周波電
圧を印加してプラズマを発生させ、前記被処理体に対し
てプラズマエッチング処理を施すエッチング方法におい
て、前記電極に、パルス状にプラズマ発生用の高周波電
圧を印加して、前記プラズマの偏りを減じるように構成
したものである。
解決するために、処理室内に載置された被処理体の表面
と平行に磁界をかけつつ前記処理室内にエッチングガス
を導入して処理室内の電極にプラズマ発生用の高周波電
圧を印加してプラズマを発生させ、前記被処理体に対し
てプラズマエッチング処理を施すエッチング方法におい
て、前記電極に、パルス状にプラズマ発生用の高周波電
圧を印加して、前記プラズマの偏りを減じるように構成
したものである。
【００１２】
【作用】本発明は、以上のように構成したので、高周波
電圧がパルス状に印加されると、高周波電圧印加時に偏
在する傾向にあった電子がパルス間である高周波電圧印
加停止時に電界が消滅することから元の位置に戻ること
となり、結局この操作が繰り返し行われてＥ×Ｂドリフ
トの発生を抑制することが可能となる。この場合、高周
波電圧のパルス幅は数１０ミリ秒程度が好ましく、これ
よりも大きくなるとＥ×Ｂドリフト現象が顕著となる。
電圧がパルス状に印加されると、高周波電圧印加時に偏
在する傾向にあった電子がパルス間である高周波電圧印
加停止時に電界が消滅することから元の位置に戻ること
となり、結局この操作が繰り返し行われてＥ×Ｂドリフ
トの発生を抑制することが可能となる。この場合、高周
波電圧のパルス幅は数１０ミリ秒程度が好ましく、これ
よりも大きくなるとＥ×Ｂドリフト現象が顕著となる。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明に係るエッチング方法の一実
施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明方法
を実施するための双極型のマグネトロンエッチング装置
を示す断面図、図２は本発明のエッチング方法により印
加される高周波電圧等を示す波形図である。
施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明方法
を実施するための双極型のマグネトロンエッチング装置
を示す断面図、図２は本発明のエッチング方法により印
加される高周波電圧等を示す波形図である。
【００１４】まず、本発明方法を実施するためのプラズ
マエッチング装置について説明する。図示するようにこ
の双極型のマグネトロンプラズマエッチング装置１４
は、例えばアルミニウム等により構成された気密な処理
容器よりなる処理室１６を有しており、この処理室１６
はグランドに接地されると共にその底部には排気能力が
制御可能になされた真空ポンプ１９が途中に介設された
排気管１８が接続されて、底部周辺部より処理室内の雰
囲気を均等に排出し得るようになっている。処理室内の
容量は例えば３．５リットル程度に設定されている。
マエッチング装置について説明する。図示するようにこ
の双極型のマグネトロンプラズマエッチング装置１４
は、例えばアルミニウム等により構成された気密な処理
容器よりなる処理室１６を有しており、この処理室１６
はグランドに接地されると共にその底部には排気能力が
制御可能になされた真空ポンプ１９が途中に介設された
排気管１８が接続されて、底部周辺部より処理室内の雰
囲気を均等に排出し得るようになっている。処理室内の
容量は例えば３．５リットル程度に設定されている。
【００１５】この処理室１６内の底部中央には、セラミ
ック等よりなる絶縁板２０を介して例えばアルミニウム
よりなるサセプタ支持台２２が設けられ、この支持台２
２の上面には例えばアルミニウムよりなる下部電極とし
てのサセプタ２４が設けられる。
ック等よりなる絶縁板２０を介して例えばアルミニウム
よりなるサセプタ支持台２２が設けられ、この支持台２
２の上面には例えばアルミニウムよりなる下部電極とし
てのサセプタ２４が設けられる。
【００１６】上記サセプタ支持台２２の内部には、冷却
室２６が形成されており、この冷却室２６には、上記処
理室底部を貫通した冷媒導入管２７及び冷媒排出管３０
がそれぞれ接続されて、この内部に冷媒を循環させるこ
とにより、上記サセプタ２４の温度を、例えば−２００
℃〜＋２００℃までの範囲内の所望の温度に維持するよ
うになっている。
室２６が形成されており、この冷却室２６には、上記処
理室底部を貫通した冷媒導入管２７及び冷媒排出管３０
がそれぞれ接続されて、この内部に冷媒を循環させるこ
とにより、上記サセプタ２４の温度を、例えば−２００
℃〜＋２００℃までの範囲内の所望の温度に維持するよ
うになっている。
【００１７】上記サセプタ２４には、例えば１３．５６
ＭＨｚのプラズマ発生用の高周波発生器２８がマッチン
グ回路３１及びブロッキングコンデンサ３２を介して接
続されている。この高周波発生器２８は、ケーブル３４
を介してパルス発生アンプ制御部３６に接続されてお
り、パルス状に高周波電圧が出力されるように制御す
る。
ＭＨｚのプラズマ発生用の高周波発生器２８がマッチン
グ回路３１及びブロッキングコンデンサ３２を介して接
続されている。この高周波発生器２８は、ケーブル３４
を介してパルス発生アンプ制御部３６に接続されてお
り、パルス状に高周波電圧が出力されるように制御す
る。
【００１８】上記高周波発生器２８は、周知のように一
般的には初期設定により０〜１０Ｖの範囲内の外部信号
により、その電圧に対応した一定の電力の高周波電圧を
連続的に発生させることができる。例えば外部信号が０
Ｖの時は０Ｗ、１０Ｖの時は２０００Ｗの高周波電力が
出力される。
般的には初期設定により０〜１０Ｖの範囲内の外部信号
により、その電圧に対応した一定の電力の高周波電圧を
連続的に発生させることができる。例えば外部信号が０
Ｖの時は０Ｗ、１０Ｖの時は２０００Ｗの高周波電力が
出力される。
【００１９】従って、パルス発生アンプ制御部３６によ
り、電圧が１０Ｖでパルス幅が例えば数１０ｍｓｅｃ
（ミリ秒）程度のパルス波を発生させ、この０Ｖ及び１
０Ｖを上記高周波発生器２８のＯＮ、ＯＦＦに対応させ
ることにより所望のパルス状の高周波電圧を下部電極２
４に印加することが可能となる。
り、電圧が１０Ｖでパルス幅が例えば数１０ｍｓｅｃ
（ミリ秒）程度のパルス波を発生させ、この０Ｖ及び１
０Ｖを上記高周波発生器２８のＯＮ、ＯＦＦに対応させ
ることにより所望のパルス状の高周波電圧を下部電極２
４に印加することが可能となる。
【００２０】また、サセプタ２４の上面には、被処理体
としての半導体ウエハＷを載置して吸引保持する静電チ
ャック３８が設けられている。この静電チャック３８
は、例えば銅箔３８Ａをその上下側からポリイミドフィ
ルムにより挟んで接着して構成されており、この銅箔３
８Ａには高圧直流電源４０が接続されて、電界によって
発生するクーロン力によってウエハをチャック表面に吸
着するようになっている。
としての半導体ウエハＷを載置して吸引保持する静電チ
ャック３８が設けられている。この静電チャック３８
は、例えば銅箔３８Ａをその上下側からポリイミドフィ
ルムにより挟んで接着して構成されており、この銅箔３
８Ａには高圧直流電源４０が接続されて、電界によって
発生するクーロン力によってウエハをチャック表面に吸
着するようになっている。
【００２１】一方、処理室１６の天井部には、グランド
に接地された上部電極４２が設けられている。この上部
電極４２は、例えばアモルファスカーボンやＳｉＣより
なり、内部が中空構造になされてウエハＷとの対向面全
面には、多数のガス拡散孔４４が形成され、上部に設け
たガス導入口４６から導入されるエッチングガスを中空
部に設けた図示しない拡散板により拡散して上記多数の
拡散孔４４から処理室１６内へ噴出するようになってい
る。すなわち、上記上部電極４２はシャワーヘッド構造
になされている。
に接地された上部電極４２が設けられている。この上部
電極４２は、例えばアモルファスカーボンやＳｉＣより
なり、内部が中空構造になされてウエハＷとの対向面全
面には、多数のガス拡散孔４４が形成され、上部に設け
たガス導入口４６から導入されるエッチングガスを中空
部に設けた図示しない拡散板により拡散して上記多数の
拡散孔４４から処理室１６内へ噴出するようになってい
る。すなわち、上記上部電極４２はシャワーヘッド構造
になされている。
【００２２】上記ガス導入口４６には、途中にバルブ４
８を介設したガス供給管５０が接続されており、この供
給管５０の先端は３つの分岐管５２、５４、５６に分岐
され、これらの各分岐管５２、５４、５６には、それぞ
れバルブ５８、６０、６２及び流量を制御するマスフロ
ーコントローラ６４、６６、６８を介してそれぞれ異な
ったエッチングガスのガス源７０、７２、７４が接続さ
れている。
８を介設したガス供給管５０が接続されており、この供
給管５０の先端は３つの分岐管５２、５４、５６に分岐
され、これらの各分岐管５２、５４、５６には、それぞ
れバルブ５８、６０、６２及び流量を制御するマスフロ
ーコントローラ６４、６６、６８を介してそれぞれ異な
ったエッチングガスのガス源７０、７２、７４が接続さ
れている。
【００２３】本実施例では、例えばガス源７０にはメイ
ンエッチングガスとしてのＣＦ4ガスが、ガス源７２に
は添加ガスとしてＨ2 ガスが、ガス源７４にはキャリア
ガスとしてＡｒガスがそれぞれ充填されている。上記し
たエッチングガスＣＦ4 とＨ2 ガスの組合せに替えて、
他のエッチングガス、例えばＣＨＦ3 ガスとＣＯガスの
組合せ、或いはＣＨ2 Ｆ2 ガスとＣＯ2ガスの組合せ等
を用いてもよい。
ンエッチングガスとしてのＣＦ4ガスが、ガス源７２に
は添加ガスとしてＨ2 ガスが、ガス源７４にはキャリア
ガスとしてＡｒガスがそれぞれ充填されている。上記し
たエッチングガスＣＦ4 とＨ2 ガスの組合せに替えて、
他のエッチングガス、例えばＣＨＦ3 ガスとＣＯガスの
組合せ、或いはＣＨ2 Ｆ2 ガスとＣＯ2ガスの組合せ等
を用いてもよい。
【００２４】各マスフローコントローラ６４、６６、６
８の流量制御は、例えばマイクロコンピュータ等よりな
る制御部７６により行われ、この制御部７６は、同時に
真空ポンプ１９の排気量も制御する。また、処理室１６
の天井部である上部電極４２の上方にはＮ・Ｓ極の永久
磁石７８を配置し、これを図示しない回転駆動手段によ
り回転し得るようになっている。これにより、処理室１
６内のウエハ表面上には、これに平行となる例えば１０
〜１０００Ｇエルステッドの磁界８を形成することにな
る。
８の流量制御は、例えばマイクロコンピュータ等よりな
る制御部７６により行われ、この制御部７６は、同時に
真空ポンプ１９の排気量も制御する。また、処理室１６
の天井部である上部電極４２の上方にはＮ・Ｓ極の永久
磁石７８を配置し、これを図示しない回転駆動手段によ
り回転し得るようになっている。これにより、処理室１
６内のウエハ表面上には、これに平行となる例えば１０
〜１０００Ｇエルステッドの磁界８を形成することにな
る。
【００２５】また、処理室１６の天井部は例えばＯリン
グ等よりなるシール部材８０によりシールされている。
尚、実施例では、双極型のマグネトロンプラズマエッチ
ング装置を例にとって説明したが、これに限定されず、
処理室１６の側壁外周に回転するリング状の永久磁石群
を設けたいわゆるダイポール型のマグネトロンエッチン
グ装置を用いてもよい。
グ等よりなるシール部材８０によりシールされている。
尚、実施例では、双極型のマグネトロンプラズマエッチ
ング装置を例にとって説明したが、これに限定されず、
処理室１６の側壁外周に回転するリング状の永久磁石群
を設けたいわゆるダイポール型のマグネトロンエッチン
グ装置を用いてもよい。
【００２６】次に、以上のように構成された装置を用い
て行われる本発明方法について説明する。まず、エッチ
ング処理されるべき被処理体としての半導体ウエハＷ
を、図示しないゲートバルブを介して設けられたロード
ロック室（図示せず）からエッチング装置１４内へ搬入
し、これを静電チャック３８上に載置する。そして、静
電チャック３８に高圧直流電圧を印加し、発生するクー
ロン力によってウエハＷをチャック表面に吸着保持す
る。
て行われる本発明方法について説明する。まず、エッチ
ング処理されるべき被処理体としての半導体ウエハＷ
を、図示しないゲートバルブを介して設けられたロード
ロック室（図示せず）からエッチング装置１４内へ搬入
し、これを静電チャック３８上に載置する。そして、静
電チャック３８に高圧直流電圧を印加し、発生するクー
ロン力によってウエハＷをチャック表面に吸着保持す
る。
【００２７】そして、処理室１６内の雰囲気を真空引き
しつつこの中にエッチングガス源７０、７２、７４から
流量制御されたエッチングガス、すなわちＣＦ4 ガスと
Ｈ2ガスとキャリアガスとしてのＡｒガスの混合ガスを
導入し、この処理室１６内を所定の処理圧力、例えば４
０ｍＴｏｒｒ程度に維持する。
しつつこの中にエッチングガス源７０、７２、７４から
流量制御されたエッチングガス、すなわちＣＦ4 ガスと
Ｈ2ガスとキャリアガスとしてのＡｒガスの混合ガスを
導入し、この処理室１６内を所定の処理圧力、例えば４
０ｍＴｏｒｒ程度に維持する。
【００２８】一方、このエッチングガスの供給を行うと
同時に、上部電極４２と下部電極であるサセプタ２４と
の間に高周波電圧を印加すると、導入されたエッチング
ガスがプラズマ化し、このエネルギによりエッチングガ
ス次第に解離して各種の活性種が発生し、この活性種に
よってウエハ表面の被エッチング層がエッチングされ
る。
同時に、上部電極４２と下部電極であるサセプタ２４と
の間に高周波電圧を印加すると、導入されたエッチング
ガスがプラズマ化し、このエネルギによりエッチングガ
ス次第に解離して各種の活性種が発生し、この活性種に
よってウエハ表面の被エッチング層がエッチングされ
る。
【００２９】ここで本実施例においては、高周波発生器
２８からサセプタ２４に印加される例えば１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電力は、一定の出力値を連続的に維持して
いるのではなく、図２に示すようにパルス状の高周波電
力となっており、これによりウエハ上方のプラズマの偏
在を減少させている。
２８からサセプタ２４に印加される例えば１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電力は、一定の出力値を連続的に維持して
いるのではなく、図２に示すようにパルス状の高周波電
力となっており、これによりウエハ上方のプラズマの偏
在を減少させている。
【００３０】出力される高周波電力の制御は、パルス発
生アンプ制御部３６から図２（Ａ）に示すような例えば
パルス幅Ｔ１が数１０ｍ秒程度の１０Ｖのパルス状外部
信号Ｓ１を高周波発生器２８へ出力することによりこれ
をオン・オフさせる。これにより高周波発生器２８から
出力される高周波電力は図２（Ｂ）に示すように外部信
号Ｓ１と同じパルス幅Ｔ１を有するパルス状の出力とな
ってサセプタ２４に印加される。
生アンプ制御部３６から図２（Ａ）に示すような例えば
パルス幅Ｔ１が数１０ｍ秒程度の１０Ｖのパルス状外部
信号Ｓ１を高周波発生器２８へ出力することによりこれ
をオン・オフさせる。これにより高周波発生器２８から
出力される高周波電力は図２（Ｂ）に示すように外部信
号Ｓ１と同じパルス幅Ｔ１を有するパルス状の出力とな
ってサセプタ２４に印加される。
【００３１】ウエハＷの上方の処理空間には、回転する
永久磁石７２からの磁界８がウエハ面に平行に常時生じ
ているが、ウエハ面に垂直になるように形成される電界
は、上述のように高周波電圧をパルス状に印加している
ことから、所定の周期でもって発生したり消滅したりす
る。従って、プラズマ中の電子に、高周波電力のオン時
にフレミングの左手の法則によって発生していたＥ（電
界）×Ｂ（磁界）により表されるドリフト力が高周波電
力のオフ時に消滅するので、ウエハ面上方にて偏在する
傾向にあった電子が電界消滅期間中に元に戻り、電子が
偏在することを阻止して電子だまりが発生することを防
止できる。このため、処理空間内にプラズマを均一に分
布させることができ、しかも、電子だまりに起因して生
ずるチャージアップダメージの発生も阻止することが可
能となる。
永久磁石７２からの磁界８がウエハ面に平行に常時生じ
ているが、ウエハ面に垂直になるように形成される電界
は、上述のように高周波電圧をパルス状に印加している
ことから、所定の周期でもって発生したり消滅したりす
る。従って、プラズマ中の電子に、高周波電力のオン時
にフレミングの左手の法則によって発生していたＥ（電
界）×Ｂ（磁界）により表されるドリフト力が高周波電
力のオフ時に消滅するので、ウエハ面上方にて偏在する
傾向にあった電子が電界消滅期間中に元に戻り、電子が
偏在することを阻止して電子だまりが発生することを防
止できる。このため、処理空間内にプラズマを均一に分
布させることができ、しかも、電子だまりに起因して生
ずるチャージアップダメージの発生も阻止することが可
能となる。
【００３２】この場合、高周波電圧は、０Ｖと正の電圧
との間で変動するパルス波であり、印加時には例えば２
０００Ｗの電力が供給される。供給電力や高周波電力の
オン或いはオフ時間を制御するには、外部信号Ｓ１のパ
ルスの高さを０〜１０Ｖの範囲内で変えたり、パルス幅
Ｔ１やパルスのオフ時間Ｔ２の長さを変えればよい。パ
ルス幅Ｔ１の時間が過度に長過ぎると、従来方法にて説
明したようにＥ×Ｂドリフトが発生してプラズマが偏在
することから、これを防止するためにパルス幅Ｔ１の時
間は例えば数１０ミリ秒以下に設定する。
との間で変動するパルス波であり、印加時には例えば２
０００Ｗの電力が供給される。供給電力や高周波電力の
オン或いはオフ時間を制御するには、外部信号Ｓ１のパ
ルスの高さを０〜１０Ｖの範囲内で変えたり、パルス幅
Ｔ１やパルスのオフ時間Ｔ２の長さを変えればよい。パ
ルス幅Ｔ１の時間が過度に長過ぎると、従来方法にて説
明したようにＥ×Ｂドリフトが発生してプラズマが偏在
することから、これを防止するためにパルス幅Ｔ１の時
間は例えば数１０ミリ秒以下に設定する。
【００３３】また、印加する高周波電力をオフにすると
直ちに電界は消滅するが、プラズマ中に励起されている
イオンは直ちには消えず、数１０ミリ秒程度の寿命があ
り、その間は活性種も存在するのでウエハ面に対するエ
ッチングも行われる。従って、イオンの寿命よりも長く
高周波電力をオフにするとプラズマが消えることから、
Ｅ×Ｂドリフトを生ぜしめることなく連続的にプラズマ
エッチングを行う場合には、高周波電力のオフ時間Ｔ２
をイオンの寿命よりも短く設定する。尚、エッチング処
理を断続的に行う間欠エッチングを施す場合には、上記
したオフ時間Ｔ２をイオンの寿命よりも長く設定しても
よい。
直ちに電界は消滅するが、プラズマ中に励起されている
イオンは直ちには消えず、数１０ミリ秒程度の寿命があ
り、その間は活性種も存在するのでウエハ面に対するエ
ッチングも行われる。従って、イオンの寿命よりも長く
高周波電力をオフにするとプラズマが消えることから、
Ｅ×Ｂドリフトを生ぜしめることなく連続的にプラズマ
エッチングを行う場合には、高周波電力のオフ時間Ｔ２
をイオンの寿命よりも短く設定する。尚、エッチング処
理を断続的に行う間欠エッチングを施す場合には、上記
したオフ時間Ｔ２をイオンの寿命よりも長く設定しても
よい。
【００３４】このように、電極に高周波電圧をパルス状
に印加させるようにしたので、電圧オンの時に発生する
力、すなわちＥ×Ｂドリフトにより偏在する傾向にあっ
たプラズマ中の電子が電圧がオフされると直ちに電界が
消滅して電子に作用していた力もなくなり、元の位置に
戻ることになる。この場合、電子の質量は小さいことか
ら電子の戻り速度は非常に速いものとなる。従って、従
来方法の場合には発生していた電子だまりをなくしてプ
ラズマを均一化でき、エッチング処理の均一化を図る事
ができるのみならず、ウエハ面上において生じていた電
位差も解消することができ、このためチャージアップダ
メージの発生も抑制することが可能となる。
に印加させるようにしたので、電圧オンの時に発生する
力、すなわちＥ×Ｂドリフトにより偏在する傾向にあっ
たプラズマ中の電子が電圧がオフされると直ちに電界が
消滅して電子に作用していた力もなくなり、元の位置に
戻ることになる。この場合、電子の質量は小さいことか
ら電子の戻り速度は非常に速いものとなる。従って、従
来方法の場合には発生していた電子だまりをなくしてプ
ラズマを均一化でき、エッチング処理の均一化を図る事
ができるのみならず、ウエハ面上において生じていた電
位差も解消することができ、このためチャージアップダ
メージの発生も抑制することが可能となる。
【００３５】尚、上記実施例にあっては、２０００Ｗの
高周波電力を電極にパルス状に供給する場合を例にとっ
て説明したが、この電力値に限定されるものでなく、こ
の電力値は例えば０〜２０００Ｗの範囲内で任意の値に
変更可能であり、また、パルス状の高周波発生機構もパ
ルス発生アンプ制御部３６を用いたものに限定されず、
他の機構を用いてもよい。また、被処理体として半導体
ウエハに限定されず、他の材料、例えばＬＣＤ基板等も
用いることもできる。
高周波電力を電極にパルス状に供給する場合を例にとっ
て説明したが、この電力値に限定されるものでなく、こ
の電力値は例えば０〜２０００Ｗの範囲内で任意の値に
変更可能であり、また、パルス状の高周波発生機構もパ
ルス発生アンプ制御部３６を用いたものに限定されず、
他の機構を用いてもよい。また、被処理体として半導体
ウエハに限定されず、他の材料、例えばＬＣＤ基板等も
用いることもできる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエッチン
グ方法によれば次のように優れた作用効果を発揮するこ
とができる。電極にプラズマ発生用の高周波電圧をパル
ス状に印加してＥ×Ｂドリフトを間欠的に消滅させるよ
うにしたので、電子だまりをなくしてプラズマを均一に
分布させることができる。従って、被処理体の表面内に
大きな電位差が発生することを阻止することができるの
で、チャージアップダメージの発生を抑制することがで
きる。
グ方法によれば次のように優れた作用効果を発揮するこ
とができる。電極にプラズマ発生用の高周波電圧をパル
ス状に印加してＥ×Ｂドリフトを間欠的に消滅させるよ
うにしたので、電子だまりをなくしてプラズマを均一に
分布させることができる。従って、被処理体の表面内に
大きな電位差が発生することを阻止することができるの
で、チャージアップダメージの発生を抑制することがで
きる。
【図１】本発明方法を実施するための双極型のマグネト
ロンプラズマエッチング装置を示す断面図である。
ロンプラズマエッチング装置を示す断面図である。
【図２】本発明のエッチング方法により印加される高周
波電圧等を示す波形図である。
波電圧等を示す波形図である。
【図３】処理空間中における磁界の方向と電子の動きを
説明するための説明図である。
説明するための説明図である。
【図４】半導体ウエハの表面上方に電子だまりが生ずる
状態を説明するための説明図である。
状態を説明するための説明図である。
【図５】半導体ウエハ表面の酸化膜にチャージアップダ
メージが生ずる状態を説明するための説明図である。
メージが生ずる状態を説明するための説明図である。
８ 磁界 １０ 電子 １３ 電子だまり １４ マグネトロンプラズマエッチング装置 １６ 処理室 ２４ サセプタ（下部電極） ２８ 高周波発生器 ３６ パルス発生アンプ制御部 ３８ 静電チャック ４２ 上部電極 ７０、７２、７４ ガス源 ７６ 制御部 ７８ 永久磁石 Ｓ１ 外部信号 Ｔ１ パルス幅（高周波電圧オン時間） Ｔ２ 高周波電圧オフ時間 Ｗ 被処理体（半導体ウエハ）
Claims (2)
- 【請求項１】 処理室内に載置された被処理体の表面と
平行に磁界をかけつつ前記処理室内にエッチングガスを
導入して処理室内の電極にプラズマ発生用の高周波電圧
を印加してプラズマを発生させ、前記被処理体に対して
プラズマエッチング処理を施すエッチング方法におい
て、前記電極に、パルス状にプラズマ発生用の高周波電
圧を印加して、前記プラズマの偏りを減じるように構成
したことを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項２】 前記高周波電圧のパルス幅は、数１０ミ
リ秒以下であることを特徴とする請求項１記載のエッチ
ング方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6254448A JPH0892765A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | エッチング方法 |
| US08/531,713 US5705081A (en) | 1994-09-22 | 1995-09-21 | Etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6254448A JPH0892765A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | エッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0892765A true JPH0892765A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=17265156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6254448A Withdrawn JPH0892765A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | エッチング方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5705081A (ja) |
| JP (1) | JPH0892765A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170000360A (ko) | 2015-06-23 | 2017-01-02 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 에칭 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 |
| US9922806B2 (en) | 2015-06-23 | 2018-03-20 | Tokyo Electron Limited | Etching method and plasma processing apparatus |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6566272B2 (en) | 1999-07-23 | 2003-05-20 | Applied Materials Inc. | Method for providing pulsed plasma during a portion of a semiconductor wafer process |
| US6544895B1 (en) * | 2000-08-17 | 2003-04-08 | Micron Technology, Inc. | Methods for use of pulsed voltage in a plasma reactor |
| US6485572B1 (en) * | 2000-08-28 | 2002-11-26 | Micron Technology, Inc. | Use of pulsed grounding source in a plasma reactor |
| US20040132311A1 (en) * | 2003-01-06 | 2004-07-08 | Applied Materials, Inc. | Method of etching high-K dielectric materials |
| US6942813B2 (en) * | 2003-03-05 | 2005-09-13 | Applied Materials, Inc. | Method of etching magnetic and ferroelectric materials using a pulsed bias source |
| US7521000B2 (en) * | 2003-08-28 | 2009-04-21 | Applied Materials, Inc. | Process for etching photomasks |
| US7879510B2 (en) * | 2005-01-08 | 2011-02-01 | Applied Materials, Inc. | Method for quartz photomask plasma etching |
| US7829243B2 (en) * | 2005-01-27 | 2010-11-09 | Applied Materials, Inc. | Method for plasma etching a chromium layer suitable for photomask fabrication |
| US7790334B2 (en) * | 2005-01-27 | 2010-09-07 | Applied Materials, Inc. | Method for photomask plasma etching using a protected mask |
| US8293430B2 (en) * | 2005-01-27 | 2012-10-23 | Applied Materials, Inc. | Method for etching a molybdenum layer suitable for photomask fabrication |
| US7786019B2 (en) * | 2006-12-18 | 2010-08-31 | Applied Materials, Inc. | Multi-step photomask etching with chlorine for uniformity control |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4357195A (en) * | 1979-06-25 | 1982-11-02 | Tegal Corporation | Apparatus for controlling a plasma reaction |
| GB8516537D0 (en) * | 1985-06-29 | 1985-07-31 | Standard Telephones Cables Ltd | Pulsed plasma apparatus |
| JPS6333825A (ja) * | 1986-07-28 | 1988-02-13 | Nec Corp | プラズマ化学気相成長装置 |
| DE3733135C1 (de) * | 1987-10-01 | 1988-09-22 | Leybold Ag | Vorrichtung zum Beschichten oder AEtzen mittels eines Plasmas |
| US4950377A (en) * | 1988-09-23 | 1990-08-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus and method for reactive ion etching |
| US5160408A (en) * | 1990-04-27 | 1992-11-03 | Micron Technology, Inc. | Method of isotropically dry etching a polysilicon containing runner with pulsed power |
| US5411624A (en) * | 1991-07-23 | 1995-05-02 | Tokyo Electron Limited | Magnetron plasma processing apparatus |
| US5431774A (en) * | 1993-11-30 | 1995-07-11 | Texas Instruments Incorporated | Copper etching |
-
1994
- 1994-09-22 JP JP6254448A patent/JPH0892765A/ja not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-09-21 US US08/531,713 patent/US5705081A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170000360A (ko) | 2015-06-23 | 2017-01-02 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 에칭 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 |
| US9922806B2 (en) | 2015-06-23 | 2018-03-20 | Tokyo Electron Limited | Etching method and plasma processing apparatus |
| US12051570B2 (en) | 2015-06-23 | 2024-07-30 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5705081A (en) | 1998-01-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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