JPH0945672A - エッチング方法及びエッチング装置 - Google Patents
エッチング方法及びエッチング装置Info
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Abstract
急激に電圧が加わらない構成とする。 【構成】 一対の電極104と102の双方に高周波電
源101と110を配置し、試料111に対してRIE
法によるエッチングを行う。この際、電源101を最初
に動作させ、次に電源110を動作させる。そして電源
101からの電力の供給を停止する。すると、(B)→
(C)→(D)に示すように試料を配置した基板111
側に加わるバイアス電圧が徐々に変化する状態となる。
そして試料111に急激に電圧が加わることを抑制する
ことができる。
Description
E法を用いたエッチング方法およびエッチング装置に関
する。本明細書で開示する発明は、例えば半導体装置の
作製工程に利用することができる。
ング方法として、RIE法(リアクティブイオンエッチ
ング法)が知られている。このエッチング方法は、図4
(A)に示すように高周波電源404が接続された給電
電極402側に被エッチング試料403を配置し、接地
電位に維持された接地電極401(この場合は装置の匡
体(チャンバー)が電極を兼ねている)との間で高周波
放電を起こし、試料403に対して垂直異方性エッチン
グを行うものである。
周波放電を起こした状態において、図4(B)に示すよ
うな電位分布が実現される。ここでエッチングガスにC
F4やNF3 、さらにはCCl4 等を用いれば、給電電
極402側に生じる深い負の自己バイアスによって、フ
ッソイオン(F+ )や塩素イオン(Cl+ )が試料40
3側に加速され、垂直方向に異方性エッチングを行うこ
とができる。
ような工程で利用される。図2の(A)には、ガラス基
板201上に薄膜トランジスタの活性層202と、活性
層を覆って設けられたゲイト絶縁膜203と、ゲイト絶
縁膜上に配置されたゲイト電極204を有した構造が示
されている。
04をマスクとしてRIE法によって露呈したゲイト絶
縁膜203をエッチング除去する構成が示されている。
において、しばしばゲイト絶縁膜203が電気的に破壊
される現象が生じてしまう。これは、RIE法によるエ
ッチングの開始時において、図4(B)に示す給電電極
402側に生じる深い負のバイアス電圧(条件によって
は−数百Vに達する)が瞬間的に加わることに起因する
ためであると考えられる。
したゲイト電極204とゲイト絶縁膜203に覆われた
活性層202との間に瞬間的に高い電圧が加わり、この
電圧によって、ゲイト絶縁膜203が静電破壊してしま
うのが原因であると考えられる。
においても起こる。これは、試料に印加されていたバイ
アス電圧が除去された時に試料に加わる電圧が急激に変
化するためであると考えられる。
法によるエッチング開始時および終了時において、被エ
ッチング試料に急激に高電圧が加わることがないような
構成を提供することを課題とする。
発明の一つは、対向して配置された一対の電極の一方に
配置された試料に対してエッチングを行う方法であっ
て、前記一対の電極の他方に高周波電力を供給する段階
と、次に前記一対の電極の一方に高周波電力を供給する
段階と、次に前記一対の電極の他方への高周波電力の供
給を停止させ、前記一対の電極の一方に高周波電力を供
給しつづけてRIE法によるエッチングを前記試料に対
して施す段階と、を有することを特徴とする。
対の電極の一方に配置された試料に対してエッチングを
行う方法であって、前記一対の電極の他方に高周波電力
を供給し、前記一対の電極の一方を直流的に接地電位と
した状態で高周波放電を行う段階と、次に前記一対の電
極の一方に高周波電力を供給する段階と、次に前記一対
の電極の他方への高周波電力の供給を停止させ、前記一
対の電極の他方を直流的に接地電位とした状態で高周波
放電を行いRIE法によるエッチングを前記試料に対し
て施す段階と、を有することを特徴とする。
対の電極の一方に配置された試料に対してエッチングを
行う方法であって、前記一対の電極にそれぞれ高周波電
力を供給する段階と、次に前記一対の電極の他方への高
周波電力の供給を停止させる段階と、次に前記一対の電
極の一方に高周波電力を供給しつづけてRIE法による
エッチングを前記試料に対して施す段階と、を有するこ
とを特徴とする。
対の電極の一方に配置された試料に対してエッチングを
行う方法であって、前記一対の電極にそれぞれ高周波電
力を供給する段階と、次に前記一対の電極の他方への高
周波電力の供給を停止させる段階と、次に前記一対の電
極の一方に高周波電力を供給しつづけ前記一対の電極の
他方を接地電位としてRIE法によるエッチングを前記
試料に対して施す段階と、を有することを特徴とする。
の供給および/または停止は連続的に行うことができ
る。即ち、高周波電力の供給に際して、その出力を徐々
に増加させる方法を採用してもよい。また、高周波電力
の出力を徐々に減ずることで、その供給を最終的に停止
させる方法を採用してもよい。
波電力の供給および/または停止を段階的に行うことが
できる。即ち、高周波電力の供給に際して、その出力を
段階的に増加させる方法を採用してもよい。また、高周
波電力の出力を徐々に減ずることで、その供給を最終的
に停止させる方法を採用してもよい。
対の電極と、前記1対の電極のそれぞれに配置された高
周波電源と、を有し、前記一対の電極のそれぞれはイン
ダクタンスを介して接地されていることを特徴とする。
示す。図1(A)に示す構成においては、一対の電極1
04と102のそれぞれに高周波電源101と110と
が配置されている。そして、それぞれの電極はコイル
(インダクタンス)103と107を介して接地されて
いる。
出力を有するものを選択することができる。またその発
振周波数は、一般に13.56MHzが利用される。し
かし、安定した放電が起こせる範囲の周波数から任意に
選択することができる。一般には数MHz〜数十MHz
の範囲から選択することができる。
の周波数以上に対して高インピーダンンスを有するもの
であれば用いることができる。このインダクタンスに必
要とされるのは、高周波電源から供給される高周波を十
分に遮断することができる高周波インピーダンスを有し
ている特性である。従って、そのようなインピーダンス
を有するようにインダクタンスの値を決定する必要があ
る。なおこのインダクタンスを高抵抗体で置き換えるこ
とも可能である。
対の電極と、前記一対の電極のそれぞれに配置された高
周波電源と、を有し、前記一対の電極のそれぞれは高周
波的に接地電位から遮断され、直流的に接地されている
ことを特徴とする。
図1に示す構成においては、一対の電極104と102
のそれぞれに高周波電源101と110とから供給され
る高周波電力が、コイル103と107の存在によっ
て、接地レベルに流れ込まない構成となっている。即
ち、電極104と102とは高周波的に接地電位から遮
断された構成となっている。
03と107とによって、直流的には接地された構成と
なっている。
側に自己バイアスが印加される状態とし、(B)及び
(C)に示すように順次段階的に自己バイアスが試料を
配置した電極側に印加されるようにする。このようにす
ることで、試料に急激にバイアス電圧が印加されること
を防ぐことができる。そして、被エッチング試料の電気
的な破壊を防ぐことができる。
現するための一例を図1(A)に示す。例えば、まず高
周波電源101から対向電極104に高周波を印加す
る。この時、高周波電源110を動作させない。この状
態では、コイル103によって電極104は高周波的に
接地されない遮断された状態となる。またコイル107
によって電極102が直流的に接地された状態となる。
従って、電気的には対向電極104が給電電極となり、
試料配置側電極102が接地電極となる。すると、電極
104と102の間に実現される電位勾配は図1(B)
に示すような状況となる。
周波電力を供給する。この状態では、コイル103と1
07といよって、両電極ともに高周波的に接地されない
状態となる。そして電極104と102の両方に高周波
電力が印加された状態となる。従って、両電極間に生じ
る電位勾配は対称のものとなる。即ち図1(C)に示す
電位勾配の状態が実現される。
供給を停止させる。すると電極104がコイル103に
よって直流的に接地された状態となる。この状態では、
102が給電電極となり104が接地電極となる。従っ
て、図1(D)に示すような電位勾配が実現される。こ
の図1(D)に示す状態は、通常のRIE法を実現した
状態である。
間維持することによって、必要とするRIE法による所
定のエッチングを行う。
チング試料111を配置した電極102側に加わるバイ
アス電圧の値が図1(B)〜(C)に示すように段階的
に大きくなる状態とすることができる。従って、急激な
バイアス電圧の印加による不都合を抑制することができ
る。
作を逆に行わすことで、被エッチング試料に印加された
電圧の急激な変化を抑制することができる。
おいて、試料にバイアス電圧が急激に印加されないよう
にした構成に関する。図1(A)に本実施例の概略の構
成を示す。図1(A)に示す構成において、電極104
は試料が配置されない対向電極あり、例えばステンレス
を材料した平板、またはメッシュ状の構成を有してい
る。
波電力が高周波電源101より印加される。電極104
に供給される高周波電力の値は、被エッチング材料やエ
ッチングガス、さらにエッチング条件に合わせて適時設
定される。
だり、逆に高周波電源101に直流成分が加わらないに
するめのブロッキングコンデンサーである。103は適
当な抵抗値およびインダクタンス値を有したコイルで構
成される。このコイル103は、高周波的に高周波電源
からの高周波を接地レベルに流さない値となるようにそ
のインダクタンス値が決定される。またこのコイル10
3は直流的に電極104を接地電位に維持する機能を有
している。
11が配置される電極であり、電極104と同じ材質お
よび寸法を有している。試料111としては、作製工程
途中の薄膜トランジスタ、シリコンウエハー、その他垂
直異方性のエッチングを必要とするものを用いることが
できる。
抗値を有したコイルである。このコイル107は、高周
波電源110からの高周波が接地レベルに流れ込まない
ようにするめに機能する。109は105と同じ機能を
有するブロッキングコンデンサーである。
るだけであるが、他に必要とするエッチングガスや希釈
ガスを導入するための手段、さらに不要な気体を排気
し、必要とする圧力を維持するための排気手段が設けら
れる。また、高周波電源と電極との間でインピーダース
マッチングを得るためにマッチング手段が配置される。
周波電源101と110、ブロッキングコンデンサー1
05と109、コイル103と107、電極104と1
02をそれぞれ対になる同じものとしている。しかし、
これらは必ずしも同一のものとする必要はない。
数を異ならせたり、その位相を異ならせたり、電極10
4と102の寸法や材質を異ならせてもよい。
用いて酸化珪素膜をエッチングする場合の動作例を示
す。図2(A)に示すように、まずガラス基板201上
に結晶性珪素膜でなる活性層202を形成する。さらに
それを覆ってゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜203を成
膜する。さらにアルミニウムやタングステンシリサイ
ド、さらには一導電型を有する結晶性珪素でもってゲイ
ト電極204を形成する。
に示す装置を用いて露呈した酸化珪素膜203をエッチ
ング除去する。ここでは、CF4 とO2 との混合ガスを
エッチングガスとして用いる。
力として状態において、電極104に高周波電力を印加
する。この時、電極102には高周波電力を印加しな
い。この状態では、図1(B)に示すように電極104
に負のバイアス電圧が印加されることになる。一方、電
極102に配置された図2(A)に示す状態を有する試
料111には、ほとんどバイアス電圧は印加されない。
ここではこの状態を1秒間維持する。
周波電力を供給した状態で高周波電源110から電極1
02に高周波電力を供給する。この高周波電源110か
ら電極102に供給される高周波の周波数と出力は、高
周波電源101から電極104に供給されるものと同一
とする。そしてこの状態を1秒間維持する。
ら高周波電力が供給された状態においては、図1(C)
に示すような電位勾配が両電極間において実現される。
即ち、試料にバイアス電圧が少し印加された状態が実現
される。
給される電力を停止させる。すると電極104が直流的
に接地された状態となる。そして、図1(D)に示すよ
うな電位勾配が両電極間に生じることになる。即ち電極
102に深い負のバイアス電位が印加されることとな
る。
によるエッチングが行われる。この結果、露呈した酸化
珪素膜203が除去されて図2(B)に示すような状態
を得る。
ら、高周波電源110から電極102に供給される電力
と同じ値の電力を電極104に供給する。この結果、図
1(D)に示す状態から図1(C)に示す状態を得る。
結果、図1(C)に示す状態から図1(B)に示す状態
を得ることができる。
2に加わるバイアス電圧値は、エッチング開始時におい
て2段階で大きくなる。またエッチング終了時に2段階
で小さくなる。従って、急激な電圧印加に従うゲイト絶
縁膜203の電気的な破壊を抑制することができる。
た構成に加えて、さらに高周波電源から電極に加えられ
る電力値を変化させた場合の例である。エッチングの開
始時において、まず高周波電源101から所定の電力を
電極104に供給する。この状態を所定の時間保った
後、高周波電源110から高周波電源101から印加さ
れている電力の10%の電力を電極102に供給する。
そして所定の速度でこの電力を100%に増加させる。
給されている電力値を所定の値の10%まで所定の速度
で減ずる。そして高周波電源101からの電力の供給を
停止させる。
が印加された状態となり、RIE法によるエッチングが
進行する。
1の出力を高周波電源110からの供給値の10%と
し、さらに所定の速度で増加させる。そして両高周波電
源からの供給電力値が同じとなったところで、高周波電
源110の出力を所定の速度でもって、10%まで減ず
る。
給を停止させる。この状態で試料にはバイアス電圧がほ
とんど加わらない状態となる。
ング開始時において、徐々にバイアス電圧が印加されて
いく状態とできる。またエッチング終了時において、徐
々に印加されるバイアス電圧を小さくしていく状態とで
きる。
す状態から図1(D)に示す状態へと移行してエッチン
グ処理行うことを特徴とする。またエッチング処理の終
了後は、図1(D)に示す状態から図1(C)に示す状
態へと移行させることを特徴とする。
気とした状態において、101と110の高周波電源を
同時に動作させる。すると図1(C)に示す電位勾配が
電極104と電極102との間で実現される。この状態
においては、試料111に印加されるバイアス電圧は0
でなないが、低いものとなる。
給を停止させる。この結果、図1(D)に示す状態を得
る。そしてRIE法による所定のプラズマ異方性エッチ
ングを行う。
ら高周波電力を電極104に供給する。この高周波電力
の大きさは、高周波電源110から電極102に供給さ
れる電力値と同じとする。こうして図1(C)に状態を
得る。さらに高周波電源101と110からの電力の供
給を停止させることで、エッチング工程が終了する。
開始時及び修了時において試料に加わるバイアス電圧の
変化を段階的なものとできる。従って、試料に加わるバ
イアス電圧の急激な変化による不都合を抑制することが
できる。
を示す。図3に示す構成においては、気密性を保持でき
る減圧チャンバー301内に一対の電極302と303
とが配置され、一方の電極303上には、被エッチング
試料304が配置された状態が示されている。図3に示
す構成においては、真空チャンバー及び電極はステンレ
スで構成されている。
電力を供給できる高周波電源307がブロッキングコン
デンサー306を介して接続されている。また高周波電
源307からの出力はコイル305によって接地されて
いる。このコイル305によって、高周波電源307か
らの高周波は、接地電位に流れ込まないようになってい
る。また、このコイルによって、高周波電源を停止した
場合には、電極302が直流的に接地される構成となっ
ている。
が配置されている。また電極303は高周波電源310
から13.56MHzの高周波電力がブロッキングコン
デンサー309を介して供給される。またコイル311
によって、電極303は高周波的には接地電位から絶縁
され、直流的には接地された状態となっている。
ッチングガスや希釈ガスがここから導入される。また3
12は排気ポンプであり、必要とする圧力に減圧チャン
バー301内を保持する機能を有している。
体的な例を以下に示す。まず電極302に高周波電源3
07から高周波電力を加える。次に電極303に高周波
電源310から高周波電力が供給される。次に高周波電
源307から電極302に供給されていた高周波電力を
遮断する。そして、試料304に対するRIE法による
エッチングを行う。
最初に試料が配置されていない側の電極に電力を供給
し、さらに試料が配置された電極に電力を供給し、最後
に試料が配置されていない側の電極への電力の供給を停
止させることで、試料に対してバイアス電圧が段階的に
印加される状態とすることができる。そして、試料への
急激なバイアス電圧の印加による障害を回避することが
できる。
加わる急激なバイアス電圧の変化に従う障害を回避する
ことができる。
示す。
ランジスタの作製工程を示す。
示す。
グ装置の概要を示す。
源 105、109 ブロッキ
ングコンデンサー 104、102 電極 103、107 コイル
(インダクタンス) 111 被エッチ
ング材料 201 ガラス基
板 202 結晶性珪
素膜でなる活性層 203 ゲイト絶
縁膜 204 ゲイト電
極 205 残存した
ゲイト絶縁膜 301 減圧チャ
ンバー 302、303 電極 304 被エッチ
ング試料 305、311 コイル 306、309 ブロッキ
ングコンデンサー 307、310 高周波電
源 308 ガス導入
系 312 ガス排気
系 401 匡体(接
地された対向電極) 402 給電電極 403 被エッチ
ング試料 404 高周波電
源
Claims (8)
- 【請求項1】対向して配置された一対の電極の一方に配
置された試料に対してエッチングを行う方法であって、 前記一対の電極の他方に高周波電力を供給する段階と、 次に前記一対の電極の一方に高周波電力を供給する段階
と、 次に前記一対の電極の他方への高周波電力の供給を停止
させ、前記一対の電極の一方に高周波電力を供給しつづ
けてRIE法によるエッチングを前記試料に対して施す
段階と、 を有することを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項2】対向して配置された一対の電極の一方に配
置された試料に対してエッチングを行う方法であって、 前記一対の電極の他方に高周波電力を供給し、前記一対
の電極の一方を直流的に接地電位とした状態で高周波放
電を行う段階と、 次に前記一対の電極の一方に高周波電力を供給する段階
と、 次に前記一対の電極の他方への高周波電力の供給を停止
させ、前記一対の電極の他方を直流的に接地電位とした
状態で高周波放電を行いRIE法によるエッチングを前
記試料に対して施す段階と、 を有することを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項3】対向して配置された一対の電極の一方に配
置された試料に対してエッチングを行う方法であって、 前記一対の電極にそれぞれ高周波電力を供給する段階
と、 次に前記一対の電極の他方への高周波電力の供給を停止
させる段階と、 次に前記一対の電極の一方に高周波電力を供給しつづけ
てRIE法によるエッチングを前記試料に対して施す段
階と、 を有することを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項4】対向して配置された一対の電極の一方に配
置された試料に対してエッチングを行う方法であって、 前記一対の電極にそれぞれ高周波電力を供給する段階
と、 次に前記一対の電極の他方への高周波電力の供給を停止
させる段階と、 次に前記一対の電極の一方に高周波電力を供給しつづけ
前記一対の電極の他方を接地電位としてRIE法による
エッチングを前記試料に対して施す段階と、 を有することを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項5】請求項1乃至請求項4において、高周波電
力の供給および/または停止を連続的に行うことを特徴
とするエッチング方法。 - 【請求項6】請求項1乃至請求項4において、高周波電
力の供給および/または停止を段階的に行うことを特徴
とするエッチング方法。 - 【請求項7】対向して配置された1対の電極と、 前記1対の電極のそれぞれに配置された高周波電源と、 を有し、 前記一対の電極のそれぞれはインダクタンスを介して接
地されていることを特徴とするエッチング装置。 - 【請求項8】対向して配置された1対の電極と、 前記1対の電極のそれぞれに配置された高周波電源と、 を有し、 前記一対の電極のそれぞれは高周波的に接地電位から遮
断され、直流的に接地されていることを特徴とするエッ
チング装置。
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