JPH10135192A - 半導体基盤の表面処理方法 - Google Patents
半導体基盤の表面処理方法Info
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- JPH10135192A JPH10135192A JP9206672A JP20667297A JPH10135192A JP H10135192 A JPH10135192 A JP H10135192A JP 9206672 A JP9206672 A JP 9206672A JP 20667297 A JP20667297 A JP 20667297A JP H10135192 A JPH10135192 A JP H10135192A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
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- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 動作状態のプロセスに依存して，形成物に対
する粗い側壁及び／或いはベースが生成されるのと同様
にむしろ曲がっているか，或いは，内曲した壁形状が生
成される。 【解決手段】 本発明は，半導体基盤の表面処理方法に
ついてであり，そして，特に，反応室内の半導体基盤に
細長溝のエッチングを行うところにおいて，次のパラメ
ータ：ガス流速，反応室内圧力，プラズ出力，基盤バイ
アス，エッチング速度，蒸着速度，サイクル時間，エッ
チング／蒸着比率，の中の一つまたはそれ以上のパラメ
ータを時間と共に変化させ，反応イオンエッチング及び
化学的蒸着による不働態層の蒸着を交互に実施すること
により当該細長溝のエッチングを行う方法に関するもの
である。
する粗い側壁及び／或いはベースが生成されるのと同様
にむしろ曲がっているか，或いは，内曲した壁形状が生
成される。 【解決手段】 本発明は，半導体基盤の表面処理方法に
ついてであり，そして，特に，反応室内の半導体基盤に
細長溝のエッチングを行うところにおいて，次のパラメ
ータ：ガス流速，反応室内圧力，プラズ出力，基盤バイ
アス，エッチング速度，蒸着速度，サイクル時間，エッ
チング／蒸着比率，の中の一つまたはそれ以上のパラメ
ータを時間と共に変化させ，反応イオンエッチング及び
化学的蒸着による不働態層の蒸着を交互に実施すること
により当該細長溝のエッチングを行う方法に関するもの
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術】本発明は，半導体基盤の表面処理
方法についてであり，他の方法を除外するものではない
が，特に，エッチングした特徴部上に側壁不働態層を蒸
着する方法，及び，不働態方法を含んでその様な特徴部
をエッチングする方法に関するものである。
方法についてであり，他の方法を除外するものではない
が，特に，エッチングした特徴部上に側壁不働態層を蒸
着する方法，及び，不働態方法を含んでその様な特徴部
をエッチングする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エッチングと蒸着とを組み合わせる方法
により，シリコン内に異方状に細長溝や窪みをエッチン
グする方法は周知である。その意図としては，不働態層
を施すことにより形成された細長溝或いは窪みの側壁を
保護する一方で，異方性エッチングを生成することにあ
る。その様な例は，例えば，引例 US-A-4579623, EP-A-
0497023, EP-A- 0200951,WO-A-94114187 ，及び，US-A
-4985114 に見られる。これらすべての引例は，蒸着ガ
スとエッチングガスとの混合を使用するか，或いは，エ
ッチングステップと蒸着ステップとを交互に使用するか
の何れかについて記載している。ガスを混合するのは非
効果的であるというのが一般的な見解である。というの
は，二つの処理方法はお互いにキャンセルする傾向にあ
るからであり，実際，完全に交互のステップを利用する
方へと傾いた偏見が持たれている。
により，シリコン内に異方状に細長溝や窪みをエッチン
グする方法は周知である。その意図としては，不働態層
を施すことにより形成された細長溝或いは窪みの側壁を
保護する一方で，異方性エッチングを生成することにあ
る。その様な例は，例えば，引例 US-A-4579623, EP-A-
0497023, EP-A- 0200951,WO-A-94114187 ，及び，US-A
-4985114 に見られる。これらすべての引例は，蒸着ガ
スとエッチングガスとの混合を使用するか，或いは，エ
ッチングステップと蒸着ステップとを交互に使用するか
の何れかについて記載している。ガスを混合するのは非
効果的であるというのが一般的な見解である。というの
は，二つの処理方法はお互いにキャンセルする傾向にあ
るからであり，実際，完全に交互のステップを利用する
方へと傾いた偏見が持たれている。
【０００３】他の手法は，引例 EP-A-0383570, US-A-49
43344, 及び US-A-4992136 に記載されている。これら
すべての引例は，基盤を低温に保つことを追求するもの
であり，そして最初に，多少一般的ではないが，側壁か
ら不要な蒸着物を取り除くために，エッチングをしてい
る間に高エネルギーイオンのバーストを利用する。
43344, 及び US-A-4992136 に記載されている。これら
すべての引例は，基盤を低温に保つことを追求するもの
であり，そして最初に，多少一般的ではないが，側壁か
ら不要な蒸着物を取り除くために，エッチングをしてい
る間に高エネルギーイオンのバーストを利用する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体製造業界におい
て継続している傾向としては，増加し続けるアスペクト
比の特徴部に対し，特徴部の幅が小さくなればなるほ
ど，側壁形状及び側壁の表面粗さの重要性が増加する。
現提案では，動作状態のプロセスに依存して，形成物に
対する粗い側壁及び／或いはベースが生成されるのと同
様にむしろ曲がっているか，或いは，内曲した側壁形状
が生成される傾向にある。これら種々の問題の現れ方
は，適用例，及びそれぞれのプロセス条件，シリコン露
出エリア（マスクされていない基盤エリア），エッチン
グ深さ，アスペクト比，側壁プロファイル，及び，基盤
トポグラフィーに依存する。
て継続している傾向としては，増加し続けるアスペクト
比の特徴部に対し，特徴部の幅が小さくなればなるほ
ど，側壁形状及び側壁の表面粗さの重要性が増加する。
現提案では，動作状態のプロセスに依存して，形成物に
対する粗い側壁及び／或いはベースが生成されるのと同
様にむしろ曲がっているか，或いは，内曲した側壁形状
が生成される傾向にある。これら種々の問題の現れ方
は，適用例，及びそれぞれのプロセス条件，シリコン露
出エリア（マスクされていない基盤エリア），エッチン
グ深さ，アスペクト比，側壁プロファイル，及び，基盤
トポグラフィーに依存する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は，少なく
とも幾つかの実施例においては，これら種々の問題に取
り組み，それらの問題を減少させている。
とも幾つかの実施例においては，これら種々の問題に取
り組み，それらの問題を減少させている。
【０００６】本発明には，反応室内の半導体基盤に細長
溝のエッチングを行うところにおいて，次のパラメー
タ：ガス流速，反応室内圧力，プラズ出力，基盤バイア
ス，エッチング速度，蒸着速度，サイクル時間，エッチ
ング／蒸着比率，の中で一つまたはそれ以上のパラメー
タを時間と共に変化させ，反応イオンエッチング及び化
学的蒸着による不働態層の蒸着を交互に実施することに
より当該細長溝のエッチングを行う方法としての一側面
がある。変化は周期的でありうる。
溝のエッチングを行うところにおいて，次のパラメー
タ：ガス流速，反応室内圧力，プラズ出力，基盤バイア
ス，エッチング速度，蒸着速度，サイクル時間，エッチ
ング／蒸着比率，の中で一つまたはそれ以上のパラメー
タを時間と共に変化させ，反応イオンエッチング及び化
学的蒸着による不働態層の蒸着を交互に実施することに
より当該細長溝のエッチングを行う方法としての一側面
がある。変化は周期的でありうる。
【０００７】前記エッチングと蒸着のステップは重なっ
てもよいし，及び，エッチングと蒸着のガスは混合して
もよい。
てもよいし，及び，エッチングと蒸着のガスは混合して
もよい。
【０００８】前記方法は，エッチングと蒸着との間，及
び／或いは，蒸着とエッチングとの間で反応室の吸い出
しを含む方法であって，その場合，前記吸い出しは，次
式
び／或いは，蒸着とエッチングとの間で反応室の吸い出
しを含む方法であって，その場合，前記吸い出しは，次
式
【０００９】
【数２】
【００１０】が満足されるまで続行される。上式におい
て，Ppa は前回のステップにおいて使用されたガス
（Ａ）の部分圧力を，Ppb は次回のステップにおいて使
用されるガス（Ｂ）の部分圧力を，そしてｘはガス
（Ａ）を伴った処理のプロセス速度が本質的定常状態か
ら落ち込むところの割合をそれぞれ表すものである。
て，Ppa は前回のステップにおいて使用されたガス
（Ａ）の部分圧力を，Ppb は次回のステップにおいて使
用されるガス（Ｂ）の部分圧力を，そしてｘはガス
（Ａ）を伴った処理のプロセス速度が本質的定常状態か
ら落ち込むところの割合をそれぞれ表すものである。
【００１１】エッチング及び蒸着のガス流動は，連続的
に或いは急激に変化しうる。たとえば，エッチング及び
蒸着のガスは，それらのガス流速がシヌソイド状かつ位
相外となるように供給されるかもしれない。これらパラ
メータのいづれの大きさも，サイクル内，及び，サイク
ル間において変化しうる。
に或いは急激に変化しうる。たとえば，エッチング及び
蒸着のガスは，それらのガス流速がシヌソイド状かつ位
相外となるように供給されるかもしれない。これらパラ
メータのいづれの大きさも，サイクル内，及び，サイク
ル間において変化しうる。
【００１２】特に好ましくは，少なくとも第１サイクル
の間においては，そして，適切な環境においては，たと
えば第２から第４サイクルまでの最初の数サイクルの間
においては，蒸着速度は増加し，及び／或いは，エッチ
ング速度は減少する。
の間においては，そして，適切な環境においては，たと
えば第２から第４サイクルまでの最初の数サイクルの間
においては，蒸着速度は増加し，及び／或いは，エッチ
ング速度は減少する。
【００１３】エッチング速度は，下記： （ａ）掃気ガスの導入 （ｂ）プラズマ出力の減少 （ｃ）サイクル時間の減少そして （ｄ）ガス流速の減少 （ｅ）反応室内圧力の変化 の中の一つまたはそれ以上によって減少しうる。
【００１４】蒸着速度は，下記： （ａ）プラズマ出力の増加 （ｂ）サイクル時間の増加 （ｃ）ガス流速の増加 （ｄ）蒸着種類の密度の増加 （ｅ）反応室内圧力の変化 の中の一つまたはそれ以上によって増加しうる。
【００１５】本方法の他の長所は，エッチング及び／或
いは蒸着ステップは，表面粗さを減少するために，７．
５秒未満の周期或いは５秒未満の周期さえをも有し；エ
ッチングガスはCFx 或いは XeF2 であって，自然発生的
なエッチングを減少するために一つ或いはそれ以上のよ
り高い原子質量ハロゲン化物を含み；そして，増加した
自己バイアス（例えば，ボルト数＞20eV，或いは，実際
にはボルト数＞100eV）を伴う特に浅く高いアスペクト
比エッチングのための蒸着を行っている間は，反応室内
圧力は減少し及び／或いは流速は増加する，ということ
にある。
いは蒸着ステップは，表面粗さを減少するために，７．
５秒未満の周期或いは５秒未満の周期さえをも有し；エ
ッチングガスはCFx 或いは XeF2 であって，自然発生的
なエッチングを減少するために一つ或いはそれ以上のよ
り高い原子質量ハロゲン化物を含み；そして，増加した
自己バイアス（例えば，ボルト数＞20eV，或いは，実際
にはボルト数＞100eV）を伴う特に浅く高いアスペクト
比エッチングのための蒸着を行っている間は，反応室内
圧力は減少し及び／或いは流速は増加する，ということ
にある。
【００１６】前記蒸着ステップでは，炭素層或いは炭化
水素層を蒸着するために炭化水素蒸着ガスを使用しう
る。前記ガスは，Ｏ，Ｎ，或いはＦ要因を含み，そし
て，蒸着した層は窒素或いはフッ素でのドープ処理がな
される。戻し冷却が問題となる場合には，前記基盤を反
応室内の支持台上に自由な状態で置く。択一的には，そ
の基盤を固定し，その温度を，たとえば，−１００゜Ｃ
から１００゜Ｃの間となるように制御する。反応室内の
温度は，ベース粗さを減少する目的で，反応室或いはそ
の装備品への凝固を減少するように，ウェハーと同じ温
度範囲となるよう反応室に有利となるように制御する。
水素層を蒸着するために炭化水素蒸着ガスを使用しう
る。前記ガスは，Ｏ，Ｎ，或いはＦ要因を含み，そし
て，蒸着した層は窒素或いはフッ素でのドープ処理がな
される。戻し冷却が問題となる場合には，前記基盤を反
応室内の支持台上に自由な状態で置く。択一的には，そ
の基盤を固定し，その温度を，たとえば，−１００゜Ｃ
から１００゜Ｃの間となるように制御する。反応室内の
温度は，ベース粗さを減少する目的で，反応室或いはそ
の装備品への凝固を減少するように，ウェハーと同じ温
度範囲となるよう反応室に有利となるように制御する。
【００１７】基盤は，GaAs，GaP ，GaN ，GaSo，SiGe，
Mo，W 及び Ta の中のいづれかであって，この場合，エ
ッチングガスは，特に好ましくは，H 或いは不活性ガス
を伴うか，或いは，伴なわない Cl2，BCl3，SiCl4 ，Si
Cl2H2 ，CHxCly，CxCly ，CHx の中の一つ或いは組合せ
である。Cl2 が特に好適である。蒸着ガスは，Ｈを伴う
か或いは伴なわないCHx ，CHxCly，CxCly の中の一つ或
いは組合せであるか，或いは，不活性ガスである。CH4
或いは CH2Cl2 が特に好適である。
Mo，W 及び Ta の中のいづれかであって，この場合，エ
ッチングガスは，特に好ましくは，H 或いは不活性ガス
を伴うか，或いは，伴なわない Cl2，BCl3，SiCl4 ，Si
Cl2H2 ，CHxCly，CxCly ，CHx の中の一つ或いは組合せ
である。Cl2 が特に好適である。蒸着ガスは，Ｈを伴う
か或いは伴なわないCHx ，CHxCly，CxCly の中の一つ或
いは組合せであるか，或いは，不活性ガスである。CH4
或いは CH2Cl2 が特に好適である。
【００１８】本発明は上記に定義した通りであるが，そ
れは上記或いは下記に開示しているいかなる進歩性のあ
る特徴の組合せも含み得るものであると解釈すべきであ
る。
れは上記或いは下記に開示しているいかなる進歩性のあ
る特徴の組合せも含み得るものであると解釈すべきであ
る。
【００１９】
【実施例】本発明は，種々の方法によって実施しうるも
のであって，ここでは，ある特定の実施例を添付図を参
照にしながら示す。
のであって，ここでは，ある特定の実施例を添付図を参
照にしながら示す。
【００２０】図１は，反応イオンエッチング及び化学蒸
着の両方の使用に適している公知技術での反応室１０の
概略図である。典型的には，真空室１１は，半導体ウェ
ハー１３を受ける支持電極１２とそれとはスペースを置
いた電極１４とを連携させる。
着の両方の使用に適している公知技術での反応室１０の
概略図である。典型的には，真空室１１は，半導体ウェ
ハー１３を受ける支持電極１２とそれとはスペースを置
いた電極１４とを連携させる。
【００２１】前記ウェハー１３は，クランプ１５によっ
て前記支持１２に対して押しつけられ，一般に，後方冷
却手段（図示されていない）により冷却される。
て前記支持１２に対して押しつけられ，一般に，後方冷
却手段（図示されていない）により冷却される。
【００２２】反応室１１は，コイル１５ａにより囲まれ
ており，反応室１１内における電極１２と電極１４との
間にプラズマを誘発するように使用されるＲＦ源１６に
よって供給される。択一的には，マイクロ波出力の供給
はプラズマ生成に使用する。いずれの場合においても，
プラズマバイアスを生成する必要があるが，それはＲＦ
或いはＤＣのいずれかであり，そして，それをウェハー
１３へと下降するプラズマからイオンの通路に影響を与
えるように支持電極１２に接続する。そのような調整可
能バイアス手段の一例を１７に示す。反応室には，蒸着
ガス或いはエッチングガスが取り込まれるためのガス吸
入口１８，及び，ガス状の生成物及び過剰な生成ガスを
除去するための排気口１９を設けている。ＲＩＥ或いは
ＣＶＤのモードのいずれかにあるそのような反応室の操
作については当該分野の技術において良く理解されてい
ることである。半導体ウェハー或いは半導体基盤の表面
上に，細長溝，エッチング，バイアス，或いは他の形成
物をエッチングする場合，通例の実施では，前記基盤の
部分を露出している開口部を有する光抵抗マスクを蒸着
する。エッチングガスを反応室内に取り込み，そして，
可能な限り形成物の側壁にエッチングがないようにする
ために，エッチング過程が下方向に異方性であることを
保証する試みとしていくつものステップを取られてい
る。種々の理由により，真の異方性エッチングを達成す
ることは実際には困難であり，そして，前記側壁上に不
働態材料を蒸着し，その結果，前記材料が犠牲的にエッ
チングされるようにするために種々の試みが行われてい
る。現在までに，最も成功しているそのようなシステム
は，たぶん，引例WO-A-94114187 に記載されているもの
であり，そのシステムを図２に概略的に示す。前記引例
に記載のプロセスでは，連続及び分割的なエッチング及
び蒸着ステップを使用し，そのようにして，最初のエッ
チングステップの後，側壁を図２０に示すようにアンダ
ーカットし，このアンダーカットを蒸着した不働態層２
１によって保護する。図２から分かるように，この構成
は粗い側壁を生成し，そして，エッチングしたステップ
が増加するか，或いは，実際にアスペクト比が増加する
場合，プロファイル内に湾曲或いは凹入したノッチがあ
るかもしれない。公知技術の引例には，ＣＦｘ不働態層
の蒸着についての記載がある。出願人は，より滑らかな
壁状の形成物，及び，特により質が高く深い及び／或い
は高アスペクト比を有する形成物の生成が可能となるよ
うに，上記プロセスに対する改良のシリーズを提案す
る。便宜のため，分節して記載する。
ており，反応室１１内における電極１２と電極１４との
間にプラズマを誘発するように使用されるＲＦ源１６に
よって供給される。択一的には，マイクロ波出力の供給
はプラズマ生成に使用する。いずれの場合においても，
プラズマバイアスを生成する必要があるが，それはＲＦ
或いはＤＣのいずれかであり，そして，それをウェハー
１３へと下降するプラズマからイオンの通路に影響を与
えるように支持電極１２に接続する。そのような調整可
能バイアス手段の一例を１７に示す。反応室には，蒸着
ガス或いはエッチングガスが取り込まれるためのガス吸
入口１８，及び，ガス状の生成物及び過剰な生成ガスを
除去するための排気口１９を設けている。ＲＩＥ或いは
ＣＶＤのモードのいずれかにあるそのような反応室の操
作については当該分野の技術において良く理解されてい
ることである。半導体ウェハー或いは半導体基盤の表面
上に，細長溝，エッチング，バイアス，或いは他の形成
物をエッチングする場合，通例の実施では，前記基盤の
部分を露出している開口部を有する光抵抗マスクを蒸着
する。エッチングガスを反応室内に取り込み，そして，
可能な限り形成物の側壁にエッチングがないようにする
ために，エッチング過程が下方向に異方性であることを
保証する試みとしていくつものステップを取られてい
る。種々の理由により，真の異方性エッチングを達成す
ることは実際には困難であり，そして，前記側壁上に不
働態材料を蒸着し，その結果，前記材料が犠牲的にエッ
チングされるようにするために種々の試みが行われてい
る。現在までに，最も成功しているそのようなシステム
は，たぶん，引例WO-A-94114187 に記載されているもの
であり，そのシステムを図２に概略的に示す。前記引例
に記載のプロセスでは，連続及び分割的なエッチング及
び蒸着ステップを使用し，そのようにして，最初のエッ
チングステップの後，側壁を図２０に示すようにアンダ
ーカットし，このアンダーカットを蒸着した不働態層２
１によって保護する。図２から分かるように，この構成
は粗い側壁を生成し，そして，エッチングしたステップ
が増加するか，或いは，実際にアスペクト比が増加する
場合，プロファイル内に湾曲或いは凹入したノッチがあ
るかもしれない。公知技術の引例には，ＣＦｘ不働態層
の蒸着についての記載がある。出願人は，より滑らかな
壁状の形成物，及び，特により質が高く深い及び／或い
は高アスペクト比を有する形成物の生成が可能となるよ
うに，上記プロセスに対する改良のシリーズを提案す
る。便宜のため，分節して記載する。
【００２３】１．不働態 既に上記で述べたように，前回提案では，ＣＦｘの形の
不働態層を蒸着するものである。出願人は，炭素層或い
は炭化水素層を用いて側壁を不働態しており，そしてそ
れらの層は，相当に高い付着エネルギーを与えるもので
あるが，それは黒鉛相が少なくとも部分的に除去される
ように高い自己バイアスの下で蒸着される場合には特に
顕著となる。
不働態層を蒸着するものである。出願人は，炭素層或い
は炭化水素層を用いて側壁を不働態しており，そしてそ
れらの層は，相当に高い付着エネルギーを与えるもので
あるが，それは黒鉛相が少なくとも部分的に除去される
ように高い自己バイアスの下で蒸着される場合には特に
顕著となる。
【００２４】もしこれらのフィルム或いは層を要望通り
に，例えば，２０eV 以上，好適には１００eVを越える
高い自己バイアスで蒸着する場合，そしてそれが高いア
スペクト比の形成物に対してなされる際にはもう一つの
重要な利点を有することとなる。というのは，高い自己
バイアスは，凹入側壁エッチングを防止するために，エ
ッチングされる形成物のベースに対する下方向への蒸着
材料の運搬を増加することを保証するからである。この
運搬の影響は，滞留時間を減少させるために，徐々に反
応室内圧力を減少させるか及び／或いはガス流速を増加
させることにより改良できる。ある構成等では，明瞭に
先細りした形成物或いはＶ型の形成物の生成が達成され
るように蒸着作業を行うことが望ましい。浅く（＜２０
μｍ）高いアスペクト比の細長溝に関する特別な例で
は，特徴部の開口部サイズ（或いは，重要な寸法）を
０．５μｍの範囲内とすることができる。この不働態に
よって形成された炭化水素（Ｈ−Ｃ）膜は，公知技術で
ある過フッ化炭化水素膜よりも重要な長所を有する。例
えば，前記Ｈ−Ｃフィルムは，エッチング処理をドライ
アッシング（酸素プラズマ）処理により終了した後，早
急に取り除くことができる。これは，ウェット処理が高
いアスペクト比を有する細長溝によって分離されている
共振構造の固着現象に帰着するところのＭＥＭＳ（マイ
クロ・エレクトロ・メカニカルシステム）の形成におい
ては特に重要となる。例えば，光学や生物医学分野の装
置に関する他の適用例においては，側壁層を完全に取り
除くことは必須である。
に，例えば，２０eV 以上，好適には１００eVを越える
高い自己バイアスで蒸着する場合，そしてそれが高いア
スペクト比の形成物に対してなされる際にはもう一つの
重要な利点を有することとなる。というのは，高い自己
バイアスは，凹入側壁エッチングを防止するために，エ
ッチングされる形成物のベースに対する下方向への蒸着
材料の運搬を増加することを保証するからである。この
運搬の影響は，滞留時間を減少させるために，徐々に反
応室内圧力を減少させるか及び／或いはガス流速を増加
させることにより改良できる。ある構成等では，明瞭に
先細りした形成物或いはＶ型の形成物の生成が達成され
るように蒸着作業を行うことが望ましい。浅く（＜２０
μｍ）高いアスペクト比の細長溝に関する特別な例で
は，特徴部の開口部サイズ（或いは，重要な寸法）を
０．５μｍの範囲内とすることができる。この不働態に
よって形成された炭化水素（Ｈ−Ｃ）膜は，公知技術で
ある過フッ化炭化水素膜よりも重要な長所を有する。例
えば，前記Ｈ−Ｃフィルムは，エッチング処理をドライ
アッシング（酸素プラズマ）処理により終了した後，早
急に取り除くことができる。これは，ウェット処理が高
いアスペクト比を有する細長溝によって分離されている
共振構造の固着現象に帰着するところのＭＥＭＳ（マイ
クロ・エレクトロ・メカニカルシステム）の形成におい
ては特に重要となる。例えば，光学や生物医学分野の装
置に関する他の適用例においては，側壁層を完全に取り
除くことは必須である。
【００２５】前記Ｈ−Ｃフィルムは，幅広いＨ−Ｃ先駆
物質（例えば，高分子重量芳香族化合物Ｈ−Ｃを含む C
H4, C2H4, C3H6, C4H8, C2H2 等）の範囲から蒸着でき
る。これらは，希ガス及び／或いはＨ２と混合できる。
酸素源ガスも加える（例えば，CO, CO2, O2 ）ことがで
き，そして蒸着の間はそれをフィルムの位相バランスを
制御するために利用できる。酸素は，より固い相（sp3
）を残したまま，黒鉛相（sp2 ）を取り除く傾向にあ
る。そのようなわけで，存在する酸素の割合は，最終的
に蒸着されるフィルム或いは層の特性を影響する。
物質（例えば，高分子重量芳香族化合物Ｈ−Ｃを含む C
H4, C2H4, C3H6, C4H8, C2H2 等）の範囲から蒸着でき
る。これらは，希ガス及び／或いはＨ２と混合できる。
酸素源ガスも加える（例えば，CO, CO2, O2 ）ことがで
き，そして蒸着の間はそれをフィルムの位相バランスを
制御するために利用できる。酸素は，より固い相（sp3
）を残したまま，黒鉛相（sp2 ）を取り除く傾向にあ
る。そのようなわけで，存在する酸素の割合は，最終的
に蒸着されるフィルム或いは層の特性を影響する。
【００２６】上記で述べているように，Ｈ２はＨ−Ｃ先
駆物質と混合できる。Ｈ２は優先的にシリコンをエッチ
ングし，そして割合を正確に選択した場合，不働態相に
ある間にホールのベースのエッチングを続行しつつ，側
壁不働態が達成できる。
駆物質と混合できる。Ｈ２は優先的にシリコンをエッチ
ングし，そして割合を正確に選択した場合，不働態相に
ある間にホールのベースのエッチングを続行しつつ，側
壁不働態が達成できる。
【００２７】このための好ましい手続きは，選択したＨ
−Ｃ先駆物質（例えば，CH4 ）をＨ２と混合し，提案し
たエッチング手続きにおいて使用する装置内の混合物質
を使ってマスク模様のシリコン表面を処理することであ
る。シリコンエッチング速度を，Ｈ２内のCH4 濃度の関
数としてプロットし，そして，そのようなプロットの例
を図４に示す。エッチング速度は，CH4 の割合の増加と
供に，初期の定常状態から，ゼロへと減少して行く以前
にピークへと増加することを注記しておく。
−Ｃ先駆物質（例えば，CH4 ）をＨ２と混合し，提案し
たエッチング手続きにおいて使用する装置内の混合物質
を使ってマスク模様のシリコン表面を処理することであ
る。シリコンエッチング速度を，Ｈ２内のCH4 濃度の関
数としてプロットし，そして，そのようなプロットの例
を図４に示す。エッチング速度は，CH4 の割合の増加と
供に，初期の定常状態から，ゼロへと減少して行く以前
にピークへと増加することを注記しておく。
【００２８】グラフが，以下のメカニズムを起こしてい
ることを示していることに疑いの余地はない。初期の定
常状態部分においては，SiHx 反応生成物を形成するた
めのＨ２の活動が本質的にエッチングを支配している。
Ｈ２内の CH4 の約１０％においては，基 盤のCH4 エ
ッチングは（Si(CHx)y 生成物を形成することにより）
重要となり，そしてエッチング速度は増大する。エッチ
ングに起因して，グラフのこの部分上にはネット蒸着は
ないが，炭化水素層の蒸着がこの間を通して行われてい
る。最終的には，ネット蒸着が生じるCH4 の約３８％ま
では前記蒸着がエッチング処理を支配し始める。
ることを示していることに疑いの余地はない。初期の定
常状態部分においては，SiHx 反応生成物を形成するた
めのＨ２の活動が本質的にエッチングを支配している。
Ｈ２内の CH4 の約１０％においては，基 盤のCH4 エ
ッチングは（Si(CHx)y 生成物を形成することにより）
重要となり，そしてエッチング速度は増大する。エッチ
ングに起因して，グラフのこの部分上にはネット蒸着は
ないが，炭化水素層の蒸着がこの間を通して行われてい
る。最終的には，ネット蒸着が生じるCH4 の約３８％ま
では前記蒸着がエッチング処理を支配し始める。
【００２９】これら変化特性を異なる２通りの方法で使
用できうることが判明した。もし，高い自己バイアスで
あるか，或いは，高い平均エネルギーが存在する場合
（例えば，例えば１００eV を越える），施した層或い
はコーティングは相当に固い。それというのは，コーテ
ィングはシリコン基盤よりもエッチングに対してより強
い抵抗力があるため，減少した黒鉛相や過程はエッチン
グ速度グラフの上昇部分において操作されうるからであ
る。そのようなわけで，蒸着相を通して，シリコンをエ
ッチングすることが可能となる。マスクするか或いは抵
抗するために１００：１を越える選択度を早急に得るこ
とができる。マスク２２のイオン衝撃に起因して重大な
黒鉛相の除去がある一方で，イオンの高い方向性は，側
壁コーティングが比較的影響を受けないことを意味して
いることを注記しておく。前記プロセス処理を，低平均
イオンエネルギーの状態下において，Ｈ−Ｃ先駆物質の
みか或いはＨ２希釈物のいずれかを伴って，操作でき
る。後者の場合，前記プロセス，エッチンググラフの下
降部分において操作するのが好適である。その部分と
は，CH4 にとって１８％より大きく，かつ，ネット蒸着
が生じる約３８％未満の部分である。典型的には，その
範囲は，CH4 にとって１８％から３０％の間に相当す
る。ポリマー蒸着の間の平均イオンエネルギーの低い値
は，高いマスク選択度を許容しする利点があると信じら
れる。これらの低いｒｆバイアス条件下では，選択度
が，広い不働態蒸着に対して無限に増大する。よって，
もし高い選択度が要求される場合は，低い平均イオンエ
ネルギーの手法が有利となりうる。図５は，上記２実施
例を含む条件範囲の下でCH4 とＨ２使用するＨ−Ｃフィ
ルムのためのステップカバレッジ（ステップ高さの５０
％で測定された側壁蒸着に対する表面蒸着）を示す。図
５は，高イオンエネルギーはステップカバレッジを増大
するが，低バイアス条件であったとしても，横方向エッ
チングに対して十分な不働態があることを示している。
更に，後者の場合，より高い蒸着速度は，更にマスク選
択度を増加する役目を果たす。低イオンエネルギーにお
ける蒸着速度は，２つの１００eVを越える大きなケース
での１要因である。
用できうることが判明した。もし，高い自己バイアスで
あるか，或いは，高い平均エネルギーが存在する場合
（例えば，例えば１００eV を越える），施した層或い
はコーティングは相当に固い。それというのは，コーテ
ィングはシリコン基盤よりもエッチングに対してより強
い抵抗力があるため，減少した黒鉛相や過程はエッチン
グ速度グラフの上昇部分において操作されうるからであ
る。そのようなわけで，蒸着相を通して，シリコンをエ
ッチングすることが可能となる。マスクするか或いは抵
抗するために１００：１を越える選択度を早急に得るこ
とができる。マスク２２のイオン衝撃に起因して重大な
黒鉛相の除去がある一方で，イオンの高い方向性は，側
壁コーティングが比較的影響を受けないことを意味して
いることを注記しておく。前記プロセス処理を，低平均
イオンエネルギーの状態下において，Ｈ−Ｃ先駆物質の
みか或いはＨ２希釈物のいずれかを伴って，操作でき
る。後者の場合，前記プロセス，エッチンググラフの下
降部分において操作するのが好適である。その部分と
は，CH4 にとって１８％より大きく，かつ，ネット蒸着
が生じる約３８％未満の部分である。典型的には，その
範囲は，CH4 にとって１８％から３０％の間に相当す
る。ポリマー蒸着の間の平均イオンエネルギーの低い値
は，高いマスク選択度を許容しする利点があると信じら
れる。これらの低いｒｆバイアス条件下では，選択度
が，広い不働態蒸着に対して無限に増大する。よって，
もし高い選択度が要求される場合は，低い平均イオンエ
ネルギーの手法が有利となりうる。図５は，上記２実施
例を含む条件範囲の下でCH4 とＨ２使用するＨ−Ｃフィ
ルムのためのステップカバレッジ（ステップ高さの５０
％で測定された側壁蒸着に対する表面蒸着）を示す。図
５は，高イオンエネルギーはステップカバレッジを増大
するが，低バイアス条件であったとしても，横方向エッ
チングに対して十分な不働態があることを示している。
更に，後者の場合，より高い蒸着速度は，更にマスク選
択度を増加する役目を果たす。低イオンエネルギーにお
ける蒸着速度は，２つの１００eVを越える大きなケース
での１要因である。
【００３０】以上のようなわけで，これらの手法を使用
することによって，利用者は，彼の提案する構造に最も
最適となる，エッチ速度と選択度の組合せを選択でき
る。更に，エッチング速度を増加するために，及び／或
いは，ノッチを減少するためにマスク選択度を向上す
る。図６は，どのように前記プロセスの種々のパラメー
タが同期されるかを示している。図６（ｄ）は，連続か
つ不変のコイル出力を示し，一方，図６（ｅ）は，前記
エッチング或いは蒸着ステップを向上するように，コイ
ル出力を切り替え，そして，エッチングの際の出力は，
要求されたプロセス動作に依存する蒸着のために選択し
た出力とは異なることを示している。図６(e) は，例を
使って，蒸着している間のより高いコイル出力を示して
いる。
することによって，利用者は，彼の提案する構造に最も
最適となる，エッチ速度と選択度の組合せを選択でき
る。更に，エッチング速度を増加するために，及び／或
いは，ノッチを減少するためにマスク選択度を向上す
る。図６は，どのように前記プロセスの種々のパラメー
タが同期されるかを示している。図６（ｄ）は，連続か
つ不変のコイル出力を示し，一方，図６（ｅ）は，前記
エッチング或いは蒸着ステップを向上するように，コイ
ル出力を切り替え，そして，エッチングの際の出力は，
要求されたプロセス動作に依存する蒸着のために選択し
た出力とは異なることを示している。図６(e) は，例を
使って，蒸着している間のより高いコイル出力を示して
いる。
【００３１】図６ｆ〜ｉは，バイアス出力の中なの似た
ような変化を示している。図６（ｆ）は，蒸着フィルム
の除去を簡易にするため，エッチングの間は，高バイア
ス出力を有しており，一方，図６（ｇ）は，選択度の利
点を伴って，平均イオンエネルギーを低く抑えながら，
この除去プロセスを助長するために初期のより高い出力
パルスを使用することを示している。図６（ｈ）は，エ
ッチング（例えば，深い細長溝を伴った）の間に，より
高いイオンエネルギーを要求する時のための，図６
（ｆ）と図６（ｇ）の組合せである。図６（ｉ）は，蒸
着の間は，バイアスが無いことを示している。
ような変化を示している。図６（ｆ）は，蒸着フィルム
の除去を簡易にするため，エッチングの間は，高バイア
ス出力を有しており，一方，図６（ｇ）は，選択度の利
点を伴って，平均イオンエネルギーを低く抑えながら，
この除去プロセスを助長するために初期のより高い出力
パルスを使用することを示している。図６（ｈ）は，エ
ッチング（例えば，深い細長溝を伴った）の間に，より
高いイオンエネルギーを要求する時のための，図６
（ｆ）と図６（ｇ）の組合せである。図６（ｉ）は，蒸
着の間は，バイアスが無いことを示している。
【００３２】いずれかのプロセスでは，少なくとも，ガ
スの許容分離区間を，ガスＢ（Ｐｐｂ）の部分圧力内で
許容されうるガスＡ（Ｐｐａ）の残留部分圧力によって
決定する。Ｐｐｂ内におけるＰｐａのこの最小値を，特
性プロセス速度（エッチング或いは蒸着）からPpa/(Ppa
+ Ppb) の関数として設定する。図８において，ガスＡ
は２０％ CH4＋Ｈ２であり，ガスＢはSF6 である。Ppa/
(Ppa + Ppb)< 5％においては，プロセスは，実質的に
定常状態であることが分かる。典型的な実際条件として
は，１．５秒未満の吸い出し時間で十分であり，そし
て，プラズマを，プロセスステップが２〜３秒のオーダ
ーでは，合計サイクル時間の６５％に渡って維持し，及
び，プロセスステップが５秒を越える場合には，合計サ
イクル時間の８０％に渡って維持する。適切な同期構成
を図７に示す。蒸着ステップとエッチングステップのガ
スの混和の回避を望むため，エッチングは吸い出しに先
行する。公知技術案（例えば，U.S.A. 4985114）は，プ
ラズマがオン状態とされる以前に，長い間に渡って，蒸
着ガス流動をオフ状態にするか或いは減少するように提
案している。これは，プラズマ出力が，エッチング速度
を重大な減少へと導きうる，合計サイクル時間のちょっ
とした部分においてのみオン状態になることを意味す
る。出願人は，反応室を，少なくとも，いずれかのガス
交換の間において吸い出すべきであるが，圧力とガス流
動の安定が維持されるように注意しなければならないと
提案している。好ましくは，高い応答速度質量流動制御
（上昇時間＜１００ms）及び自動圧力制御（角度変化そ
して安定＜３００ms）を使用する。
スの許容分離区間を，ガスＢ（Ｐｐｂ）の部分圧力内で
許容されうるガスＡ（Ｐｐａ）の残留部分圧力によって
決定する。Ｐｐｂ内におけるＰｐａのこの最小値を，特
性プロセス速度（エッチング或いは蒸着）からPpa/(Ppa
+ Ppb) の関数として設定する。図８において，ガスＡ
は２０％ CH4＋Ｈ２であり，ガスＢはSF6 である。Ppa/
(Ppa + Ppb)< 5％においては，プロセスは，実質的に
定常状態であることが分かる。典型的な実際条件として
は，１．５秒未満の吸い出し時間で十分であり，そし
て，プラズマを，プロセスステップが２〜３秒のオーダ
ーでは，合計サイクル時間の６５％に渡って維持し，及
び，プロセスステップが５秒を越える場合には，合計サ
イクル時間の８０％に渡って維持する。適切な同期構成
を図７に示す。蒸着ステップとエッチングステップのガ
スの混和の回避を望むため，エッチングは吸い出しに先
行する。公知技術案（例えば，U.S.A. 4985114）は，プ
ラズマがオン状態とされる以前に，長い間に渡って，蒸
着ガス流動をオフ状態にするか或いは減少するように提
案している。これは，プラズマ出力が，エッチング速度
を重大な減少へと導きうる，合計サイクル時間のちょっ
とした部分においてのみオン状態になることを意味す
る。出願人は，反応室を，少なくとも，いずれかのガス
交換の間において吸い出すべきであるが，圧力とガス流
動の安定が維持されるように注意しなければならないと
提案している。好ましくは，高い応答速度質量流動制御
（上昇時間＜１００ms）及び自動圧力制御（角度変化そ
して安定＜３００ms）を使用する。
【００３３】出願人は，蒸着ガスによってエッチングが
弱められることのないようにするために，必要な吸い出
し時間を設定（図８）した。しかしながら，吸い出し
は，稼働中の正確なプロセス次第で，エッチングステッ
プ，或いはエッチング及び蒸着ステップの両方に先行す
る。そしてまた，吸い出しは，（USA4985114に記載され
ている）微小荷重を減少し，そして下記の通り，高いア
スペクト比エッチングに対しても有意義である。
弱められることのないようにするために，必要な吸い出
し時間を設定（図８）した。しかしながら，吸い出し
は，稼働中の正確なプロセス次第で，エッチングステッ
プ，或いはエッチング及び蒸着ステップの両方に先行す
る。そしてまた，吸い出しは，（USA4985114に記載され
ている）微小荷重を減少し，そして下記の通り，高いア
スペクト比エッチングに対しても有意義である。
【００３４】変化しうるパラメータの多くは，図９（i
i）に図示してあるように，一般には傾斜している。前
記傾斜は，それらパラメータが，サイクル間において急
激に変化するのではなく，振幅或いは周期におけるサイ
クル毎に，徐々に増加或いは減少することを意味してい
る。吸い出しの場合，傾斜は，側壁ノッチを下記に議論
するように減少するか或いは除去しうるプロセスの開始
時の混和を許容するように使用される。典型的なプロセ
スパラメータは以下の通りである。
i）に図示してあるように，一般には傾斜している。前
記傾斜は，それらパラメータが，サイクル間において急
激に変化するのではなく，振幅或いは周期におけるサイ
クル毎に，徐々に増加或いは減少することを意味してい
る。吸い出しの場合，傾斜は，側壁ノッチを下記に議論
するように減少するか或いは除去しうるプロセスの開始
時の混和を許容するように使用される。典型的なプロセ
スパラメータは以下の通りである。
【００３５】 １．蒸着ステップ CH4 ステップ時間： ２〜１５秒； 好ましくは４〜６秒 H2 ステップ時間： ２〜１５秒； 好ましくは４〜６秒 コイルｒｆ出力： ６００〜１ｋＷ； 好ましくは８００Ｗ バイアスｒｆ出力： 高平均イオンエネルギーケース： ５００Ｗ〜３００ Ｗ； 好ましくは１００Ｗ 低平均イオンエネルギーケース： ０Ｗ〜３０Ｗ； 好ましくは１０Ｗ 圧力： ２mTorr 〜 ５０mTorr ； 好ましくは２０mTorr ２．エッチステップ SF6 ステップ時間： ２〜１５秒； 好ましくは４〜６秒 コイルｒｆ出力： ６００〜１ｋＷ； 好ましくは８００Ｗ バイアスｒｆ出力： 高平均イオンエネルギーケース： ５０Ｗ〜３００Ｗ； 好ましくは１５０Ｗ 低平均イオンエネルギーケース： ０Ｗ〜３０Ｗ； 好ましくは１５Ｗ 圧力： ２mTorr 〜 ５０mTorr ； 好ましくは３０mTorr ２．エッチング／蒸着関係 出願人は，公知技術の手法は本質的に単純過ぎると結論
づけている。というのは，ある特定なプロセスの間，条
件を変化させることも，或いは異なった要求や異なった
タイプの形成をも受け入れないからである。更に，公知
技術は，深いエッチングの難題には取り組んでいない。
その様なわけで，引例 WO-A-94114187 が教えているこ
ととは反対に，図２に示してあるように壁の表面粗さを
大きく減少するように，エッチングステップを不働態ス
テップ或いは蒸着ステップに重ね合わせることは，しば
しば有意義となると出願人は信じている。出願人はま
た，以前から利用されている剛な連続矩形波ステップ
は，驚くことに理想からはほど遠いものであると結論づ
けた。多くの場合，エッチング速度の減少が許容されて
いるときは，ステージ間，特に重複が起きるているステ
ージ間では滑らかな遷移を利用することが望ましい。以
上のようなわけで，好適な一構成としては，位相外とな
る，好ましくは９０°近く位相外となる２つの”波形”
を，エッチングガス及び蒸着ガスのガス流速のために，
シヌソイド状に時間と供に変化させることである。側壁
粗さは，本質的には増大させた横方向エッチング構成部
の現れであるため，前記側壁粗さは，エッチングの前記
構成部に制限をすることにより減少できる。要望する効
果は，次の多くの方法：不働態ステップとエッチングス
テップ（重複）とを部分的に混合すること；エッチング
（ゆえに，対応する不働態）期間を最小化すること；ウ
ェハー温度を減少することによりエッチング生成物揮発
度を減少すること；及び，例えば，付加したＯ，Ｎ，
Ｃ，ＣＦｘ，ＣＨｘを有するＳＦ６のようなエッチング
ガスへ不働態要素を加えること，或いは，ＣＦｘ等によ
り交換されたＳＦ６のような低反応種類の作用ガスの一
つを使ってエッチングガスを交換すること等の内の一方
法によって得ることができる。
づけている。というのは，ある特定なプロセスの間，条
件を変化させることも，或いは異なった要求や異なった
タイプの形成をも受け入れないからである。更に，公知
技術は，深いエッチングの難題には取り組んでいない。
その様なわけで，引例 WO-A-94114187 が教えているこ
ととは反対に，図２に示してあるように壁の表面粗さを
大きく減少するように，エッチングステップを不働態ス
テップ或いは蒸着ステップに重ね合わせることは，しば
しば有意義となると出願人は信じている。出願人はま
た，以前から利用されている剛な連続矩形波ステップ
は，驚くことに理想からはほど遠いものであると結論づ
けた。多くの場合，エッチング速度の減少が許容されて
いるときは，ステージ間，特に重複が起きるているステ
ージ間では滑らかな遷移を利用することが望ましい。以
上のようなわけで，好適な一構成としては，位相外とな
る，好ましくは９０°近く位相外となる２つの”波形”
を，エッチングガス及び蒸着ガスのガス流速のために，
シヌソイド状に時間と供に変化させることである。側壁
粗さは，本質的には増大させた横方向エッチング構成部
の現れであるため，前記側壁粗さは，エッチングの前記
構成部に制限をすることにより減少できる。要望する効
果は，次の多くの方法：不働態ステップとエッチングス
テップ（重複）とを部分的に混合すること；エッチング
（ゆえに，対応する不働態）期間を最小化すること；ウ
ェハー温度を減少することによりエッチング生成物揮発
度を減少すること；及び，例えば，付加したＯ，Ｎ，
Ｃ，ＣＦｘ，ＣＨｘを有するＳＦ６のようなエッチング
ガスへ不働態要素を加えること，或いは，ＣＦｘ等によ
り交換されたＳＦ６のような低反応種類の作用ガスの一
つを使ってエッチングガスを交換すること等の内の一方
法によって得ることができる。
【００３６】出願人は，プロセス内の異なったステージ
において，エッチングや蒸着レベルにおいての変化が要
望されることもまた認めた。出願人は，第１サイクル或
いは最初の数サイクルの間は，蒸着区間或いは蒸着速度
を増加するか，或いは，他の適切な手段を取ることによ
って，向上した蒸着を有すべきであることを提案してい
る。等しく或いは択一的に，エッチング速度或いは時間
を減少しうる。既に以前にも簡単に述べたように，形成
物或いは細長溝が深くなればなるほど，及び／或いは，
アスペクト比が増大すればするほど，材料を蒸着するこ
とは次第に困難となってくる。ガス流速，反応室内圧
力，プラズマ出力，バイアス出力，サイクル時間，基盤
エッチング／蒸着比率の中で，一つ或いはそれ以上を制
御することによって，ふさわしい側壁蒸着保護を伴った
良好な異方性エッチングが達成できるように，適切な方
法でシステムを調整できる。これら及び関連する手法
は，エッチングプロファイルに存在する多くの問題を克
服するために利用できる。 ａ．側壁ノッチ 側壁”ノッチ”問題は，露出したシリコンエリア（３０
％未満の低い露出エリアにおいてより酷い）にとって，
特に敏感であり，また，高シリコン平均エッチング速度
においても同様に酷い。出願人は，その様なノッチは，
初期のエッチング／蒸着サイクルの間に，エッチング種
類の比較的高い濃度によって引き起こされると信じてい
る。そのようなわけで，出願人によって適用された解
は，第１サイクルの間に，不働態を向上させるか或いは
エッチング種類を消滅させるかのいづれかである。後者
は，プロセス調整（一つ或いはそれ以上のパラメータを
傾斜させる）によるか，或いは，Ｆ腐食液に作用するＳ
ｉ，Ｔｉ，Ｗ等のエッチング種類を（化学反応により）
消費する反応室の中にある材料を放置するかのいづれか
の方法で達成できる。
において，エッチングや蒸着レベルにおいての変化が要
望されることもまた認めた。出願人は，第１サイクル或
いは最初の数サイクルの間は，蒸着区間或いは蒸着速度
を増加するか，或いは，他の適切な手段を取ることによ
って，向上した蒸着を有すべきであることを提案してい
る。等しく或いは択一的に，エッチング速度或いは時間
を減少しうる。既に以前にも簡単に述べたように，形成
物或いは細長溝が深くなればなるほど，及び／或いは，
アスペクト比が増大すればするほど，材料を蒸着するこ
とは次第に困難となってくる。ガス流速，反応室内圧
力，プラズマ出力，バイアス出力，サイクル時間，基盤
エッチング／蒸着比率の中で，一つ或いはそれ以上を制
御することによって，ふさわしい側壁蒸着保護を伴った
良好な異方性エッチングが達成できるように，適切な方
法でシステムを調整できる。これら及び関連する手法
は，エッチングプロファイルに存在する多くの問題を克
服するために利用できる。 ａ．側壁ノッチ 側壁”ノッチ”問題は，露出したシリコンエリア（３０
％未満の低い露出エリアにおいてより酷い）にとって，
特に敏感であり，また，高シリコン平均エッチング速度
においても同様に酷い。出願人は，その様なノッチは，
初期のエッチング／蒸着サイクルの間に，エッチング種
類の比較的高い濃度によって引き起こされると信じてい
る。そのようなわけで，出願人によって適用された解
は，第１サイクルの間に，不働態を向上させるか或いは
エッチング種類を消滅させるかのいづれかである。後者
は，プロセス調整（一つ或いはそれ以上のパラメータを
傾斜させる）によるか，或いは，Ｆ腐食液に作用するＳ
ｉ，Ｔｉ，Ｗ等のエッチング種類を（化学反応により）
消費する反応室の中にある材料を放置するかのいづれか
の方法で達成できる。
【００３７】その様な化学的負荷は，当該消滅が最初の
数エッチングステップにおいてのみに必要とされるだけ
のため，平均エッチング速度を減少させてしまうという
欠点を有する。そのようなわけで，プロセス調整の解が
有利であると判断される。
数エッチングステップにおいてのみに必要とされるだけ
のため，平均エッチング速度を減少させてしまうという
欠点を有する。そのようなわけで，プロセス調整の解が
有利であると判断される。
【００３８】エッチング速度，プロファイル制御，選択
性等の他のいづれの側面をも弱めたり或いは劣化させる
ことなく，側壁ノッチを減少／除去することが望まし
い。出願人の調査によれば，”エッチング開始時点にお
いて，エッチング種類の濃度を減少させる”手法は，そ
れぞれの（複数の）パラメータを図６に示されているよ
うに普通の前もって最適化したエッチング条件へと増加
した後に引き続いて行われる下記のプロセス： ａ．フッ素掃気ガスの導入或いは ｂ．低コイル出力或いは ｃ．低エッチサイクル時間（ステップ期間）或いは ｄ．低エッチガス流動或いは ｅ．不働態サイクルの間の，上記ａ〜ｄに対応するパラ
メータの増加 ｆ．上記のコンビネーション。
性等の他のいづれの側面をも弱めたり或いは劣化させる
ことなく，側壁ノッチを減少／除去することが望まし
い。出願人の調査によれば，”エッチング開始時点にお
いて，エッチング種類の濃度を減少させる”手法は，そ
れぞれの（複数の）パラメータを図６に示されているよ
うに普通の前もって最適化したエッチング条件へと増加
した後に引き続いて行われる下記のプロセス： ａ．フッ素掃気ガスの導入或いは ｂ．低コイル出力或いは ｃ．低エッチサイクル時間（ステップ期間）或いは ｄ．低エッチガス流動或いは ｅ．不働態サイクルの間の，上記ａ〜ｄに対応するパラ
メータの増加 ｆ．上記のコンビネーション。
【００３９】を開始することによって，最良に制御でき
ることを示している。前記増加は，急激（それは，ａ〜
ｆのパラメータの中の，例えば，ステップ変化を使用し
て）であるか或いは傾斜しているかのいずれかである。
これら２手法の結果を公知技術の教えと比較しつつ以下
に述べる。
ることを示している。前記増加は，急激（それは，ａ〜
ｆのパラメータの中の，例えば，ステップ変化を使用し
て）であるか或いは傾斜しているかのいずれかである。
これら２手法の結果を公知技術の教えと比較しつつ以下
に述べる。
【００４０】シリコン細長溝エッチングを行っている間
の（公知技術を直接適用することにより生じてくる）問
題の本質を，概略的に図３に示し，そして，図１０及び
図１１にＳＥＭ’ｓ（走査型電子顕微鏡写真）を示す。
これらの図は，１．７μｍの初期細長溝開口に対して，
ノッチ幅は０．３７μｍまでである一方，ＣＤ損失は
１．２μｍ（７０％）である。そのようなＣＤ損失の値
は，実用へはほとんど不適である。
の（公知技術を直接適用することにより生じてくる）問
題の本質を，概略的に図３に示し，そして，図１０及び
図１１にＳＥＭ’ｓ（走査型電子顕微鏡写真）を示す。
これらの図は，１．７μｍの初期細長溝開口に対して，
ノッチ幅は０．３７μｍまでである一方，ＣＤ損失は
１．２μｍ（７０％）である。そのようなＣＤ損失の値
は，実用へはほとんど不適である。
【００４１】しかしながら，ノッチした側壁は，初期サ
イクルのエッチングプロセスの間にプロセスパラメータ
を変化しうる出願人の方法（例えば，ａ〜ｆ）を使用す
ることにより修正されうる。もし，急激なステップをプ
ロセスパラメータを変化するために使用するなら，急激
な遷移が側壁プロファイルに生成される。図１２及び図
１３のＳＥＭ’ｓは，この事を，異なるプロセスパラメ
ータに対して，図示するものである。図１２において，
プロセスパラメータの遷移は，（８．５μｍエッチング
深さの後の）パラメータの変化点における，側壁プロフ
ァイル内の急激な遷移であるとして注目される。（側壁
ノッチが除去されていることが注目される。）図１３
は，もう一つのプロセスパラメータの急激／ステップ変
化を図示している。ここでは，側壁不働態は，最初の２
μｍに対して，明瞭なプロファイル（そして，ノッチ無
しである）に帰着するには十分に良質である。減少され
た不働態の条件が適用された場合，それは，側壁角度に
おける遷移及びノッチの再出現によって特性づけらる。
イクルのエッチングプロセスの間にプロセスパラメータ
を変化しうる出願人の方法（例えば，ａ〜ｆ）を使用す
ることにより修正されうる。もし，急激なステップをプ
ロセスパラメータを変化するために使用するなら，急激
な遷移が側壁プロファイルに生成される。図１２及び図
１３のＳＥＭ’ｓは，この事を，異なるプロセスパラメ
ータに対して，図示するものである。図１２において，
プロセスパラメータの遷移は，（８．５μｍエッチング
深さの後の）パラメータの変化点における，側壁プロフ
ァイル内の急激な遷移であるとして注目される。（側壁
ノッチが除去されていることが注目される。）図１３
は，もう一つのプロセスパラメータの急激／ステップ変
化を図示している。ここでは，側壁不働態は，最初の２
μｍに対して，明瞭なプロファイル（そして，ノッチ無
しである）に帰着するには十分に良質である。減少され
た不働態の条件が適用された場合，それは，側壁角度に
おける遷移及びノッチの再出現によって特性づけらる。
【００４２】”傾斜づけ”パラメータ手法を使用するこ
とにより，いかなる急激な遷移をも生じさせることな
く；図１４のＳＥＭを参照，滑らかな側壁プロファイル
を生成するのと同様に，ノッチを除去できる。このこと
は，傾斜無しのプロセスに匹敵するエッチング速度を維
持する一方，滑らかで明瞭なプロファイル及びＣＤ損失
無しを有する深さ２２μｍの細長溝エッチングを示して
いる。この場合に使用するプロセス条件は，図１９ａに
示してある。
とにより，いかなる急激な遷移をも生じさせることな
く；図１４のＳＥＭを参照，滑らかな側壁プロファイル
を生成するのと同様に，ノッチを除去できる。このこと
は，傾斜無しのプロセスに匹敵するエッチング速度を維
持する一方，滑らかで明瞭なプロファイル及びＣＤ損失
無しを有する深さ２２μｍの細長溝エッチングを示して
いる。この場合に使用するプロセス条件は，図１９ａに
示してある。
【００４３】ｂ．深く高いアスペクト比エッチングを行
っている間のプロファイル制御 公知技術の教えは，高アスペクト比（＞１０：１）エッ
チングが要求されるものに限定されている。ここでは，
限定と解について，比較的深いエッチング（＞２００μ
ｍ）に対する議論するが，その議論は，浅くて高いアス
ペクト比エッチングに対しても，そしてまた，ＣＤの値
がたとえ０．５μｍ未満となるような大変低い値にさえ
も，等しく適応できうる。高アスペクト比エッチングを
識別しうる基本メカニズムの一つには，エッチング生成
物と同様にエッチング（及び不働態）反応先駆物質の拡
散がある。不働態ステップに対するこの種の移送現象が
調査された。この結果は，深い細長溝のベースに対して
の側壁不働態の移送が低圧力の下で改善しうることを明
確に示している。プラテン出力の増加もまたこれを改善
するものである；図１５を参照。グラフは，圧力が減少
し，及び，ｒｆバイアス出力が増加する時の，細長溝の
ベースに対して改善した不働態を示している。
っている間のプロファイル制御 公知技術の教えは，高アスペクト比（＞１０：１）エッ
チングが要求されるものに限定されている。ここでは，
限定と解について，比較的深いエッチング（＞２００μ
ｍ）に対する議論するが，その議論は，浅くて高いアス
ペクト比エッチングに対しても，そしてまた，ＣＤの値
がたとえ０．５μｍ未満となるような大変低い値にさえ
も，等しく適応できうる。高アスペクト比エッチングを
識別しうる基本メカニズムの一つには，エッチング生成
物と同様にエッチング（及び不働態）反応先駆物質の拡
散がある。不働態ステップに対するこの種の移送現象が
調査された。この結果は，深い細長溝のベースに対して
の側壁不働態の移送が低圧力の下で改善しうることを明
確に示している。プラテン出力の増加もまたこれを改善
するものである；図１５を参照。グラフは，圧力が減少
し，及び，ｒｆバイアス出力が増加する時の，細長溝の
ベースに対して改善した不働態を示している。
【００４４】このデータは，最初に２００μｍ深さの細
長溝をエッチングし，それから，不働態ステップだけを
使用し，そして走査型電子顕微鏡を使用することによ
り，深さと共に側壁不働態の変化を測定することによっ
て得られたものである。このことは，エッチング深さと
共の不働態の変化を確認し，そして，更に，最適なプロ
セス条件はエッチ深さと共に変化するということの示唆
も支持しうる。
長溝をエッチングし，それから，不働態ステップだけを
使用し，そして走査型電子顕微鏡を使用することによ
り，深さと共に側壁不働態の変化を測定することによっ
て得られたものである。このことは，エッチング深さと
共の不働態の変化を確認し，そして，更に，最適なプロ
セス条件はエッチ深さと共に変化するということの示唆
も支持しうる。
【００４５】公知技術を，その様な高アスペクト比のプ
ロセスに対して適用する際の限界を，図１６のＳＥＭに
よって示す。注目すべきことには，エッチング比の固定
したパラメータプロセスに対する比較的高い不働態は，
初期の側壁ノッチに確実に帰着してしまうが，１０μｍ
ＣＤや深さ２３０μｍの細長溝のエッチングに対してこ
れを示すには，ＳＥＭ拡大は十分に高くはない。図１５
に示されている傾向から，要望する高バイアスｒｆ出力
と低圧力の条件の下で操作することにより，プロファイ
ルを幾分改善することができる。しかしながら，固定パ
ラメータプロセスとして，高バイアス出力と低圧力の条
件は，イオンエネルギーが増大すると共に，マスク選択
度（１００：１以上から１０：１未満へと）を重大に劣
化させる。急激パラメータを使用する場合，変化は，図
１７のＳＥＭに示してあるように，急激な側壁変化に帰
着する。次のパラメータを傾斜化することによって，つ
まり，プラテン出力を増加，圧力を減少，そして，サイ
クル時間とガス流動とを増加することによって，７５：
１を越える適切で高い選択度を維持しつつ；図１８を参
照，好ましい結果を生み出すことができる。ここで，Ｓ
ＥＭは深さ２９５μｍ，１２μｍＣＤの細長溝エッチン
グ（２５：１のアスペクト比）を示す。この場合のプロ
セス条件は，図１９ｂに示す。 図２０は，側壁ノッチ
を減少するために，初期サイクルにおいて使用されてい
る蒸着ガスとエッチングガスの同期を示す。典型的な動
作条件を図１９ａに与え，そして，それに関わるＳＥＭ
を図１４に示す。図２１は，側壁ノッチ減少の手法の方
法による掃気ガスの使用に関する同期を示す。破線は，
減少傾向に傾斜化する掃気ガス流速の選択を示す。図９
ｉは，深く高アスペクト比の異方性エッチングを得るた
めの同期を示しているが，提示している傾斜化の手法は
側壁ノッチの減少にも使用できる。図１８に示す結果を
得るために，図１９ｂの条件を使用できる。図９ｉに戻
った場合，以下のことが分かる： １．当該図は，平均圧力の傾斜を示す。サイクルが蒸着
からエッチングに変化するとき，圧力が低圧力から高圧
力へと変化するを注記しておく。圧力の下向き傾斜は，
エッチングと不働態の両サイクルに対しての圧力減少に
帰着する。
ロセスに対して適用する際の限界を，図１６のＳＥＭに
よって示す。注目すべきことには，エッチング比の固定
したパラメータプロセスに対する比較的高い不働態は，
初期の側壁ノッチに確実に帰着してしまうが，１０μｍ
ＣＤや深さ２３０μｍの細長溝のエッチングに対してこ
れを示すには，ＳＥＭ拡大は十分に高くはない。図１５
に示されている傾向から，要望する高バイアスｒｆ出力
と低圧力の条件の下で操作することにより，プロファイ
ルを幾分改善することができる。しかしながら，固定パ
ラメータプロセスとして，高バイアス出力と低圧力の条
件は，イオンエネルギーが増大すると共に，マスク選択
度（１００：１以上から１０：１未満へと）を重大に劣
化させる。急激パラメータを使用する場合，変化は，図
１７のＳＥＭに示してあるように，急激な側壁変化に帰
着する。次のパラメータを傾斜化することによって，つ
まり，プラテン出力を増加，圧力を減少，そして，サイ
クル時間とガス流動とを増加することによって，７５：
１を越える適切で高い選択度を維持しつつ；図１８を参
照，好ましい結果を生み出すことができる。ここで，Ｓ
ＥＭは深さ２９５μｍ，１２μｍＣＤの細長溝エッチン
グ（２５：１のアスペクト比）を示す。この場合のプロ
セス条件は，図１９ｂに示す。 図２０は，側壁ノッチ
を減少するために，初期サイクルにおいて使用されてい
る蒸着ガスとエッチングガスの同期を示す。典型的な動
作条件を図１９ａに与え，そして，それに関わるＳＥＭ
を図１４に示す。図２１は，側壁ノッチ減少の手法の方
法による掃気ガスの使用に関する同期を示す。破線は，
減少傾向に傾斜化する掃気ガス流速の選択を示す。図９
ｉは，深く高アスペクト比の異方性エッチングを得るた
めの同期を示しているが，提示している傾斜化の手法は
側壁ノッチの減少にも使用できる。図１８に示す結果を
得るために，図１９ｂの条件を使用できる。図９ｉに戻
った場合，以下のことが分かる： １．当該図は，平均圧力の傾斜を示す。サイクルが蒸着
からエッチングに変化するとき，圧力が低圧力から高圧
力へと変化するを注記しておく。圧力の下向き傾斜は，
エッチングと不働態の両サイクルに対しての圧力減少に
帰着する。
【００４６】２．当該図は，ｒｆバイアス出力傾斜を示
す。バイアスは，サイクルが蒸着からエッチングに変化
するとき，低バイアスすから高バイアスへと変化するこ
とを注記しておく。これは，上記の圧力変化に同期して
いる。バイアスの上向き傾斜は，この場合，蒸着にのみ
当てはまる。
す。バイアスは，サイクルが蒸着からエッチングに変化
するとき，低バイアスすから高バイアスへと変化するこ
とを注記しておく。これは，上記の圧力変化に同期して
いる。バイアスの上向き傾斜は，この場合，蒸着にのみ
当てはまる。
【００４７】３．当該図は，ｒｆバイアス出力傾斜のも
う一つの例を示す。ここでもまた，バイアスは，圧力変
化に同期して，サイクルが蒸着からエッチングに変化す
るとき，低バイアスすから高バイアスへと変化する。バ
イアスの上向き傾斜は，この場合，蒸着ステップとエッ
チングステップの両方に当てはまる。
う一つの例を示す。ここでもまた，バイアスは，圧力変
化に同期して，サイクルが蒸着からエッチングに変化す
るとき，低バイアスすから高バイアスへと変化する。バ
イアスの上向き傾斜は，この場合，蒸着ステップとエッ
チングステップの両方に当てはまる。
【００４８】図９ｉｉは，一般的なパラメータの傾斜を
描写している。これらの例は，傾斜しているサイクル時
間とステップ時間とをそれぞれ描写するものである。
描写している。これらの例は，傾斜しているサイクル時
間とステップ時間とをそれぞれ描写するものである。
【００４９】４．当該図は，サイクル時間傾斜を示す。
前記傾斜では，パラメータ（ガス流速，圧力，ｒｆ出力
等）の大きさが傾斜づけられていない。ある適用例で
は，こは，上記の場合における”大きさ”の傾斜づけに
対する選択として供与しうる。 ５．当該図は，サイクル時間傾斜を示す。前記傾斜で
は，パラメータ（ガス流速，圧力，ｒｆ出力等）の大き
さが傾斜づけられている。パラメータの傾斜は，大きさ
に関して増加或いは減少し，減少する場合，それはゼロ
或いは非ゼロの値へ向かうことを注記しておく。
前記傾斜では，パラメータ（ガス流速，圧力，ｒｆ出力
等）の大きさが傾斜づけられていない。ある適用例で
は，こは，上記の場合における”大きさ”の傾斜づけに
対する選択として供与しうる。 ５．当該図は，サイクル時間傾斜を示す。前記傾斜で
は，パラメータ（ガス流速，圧力，ｒｆ出力等）の大き
さが傾斜づけられている。パラメータの傾斜は，大きさ
に関して増加或いは減少し，減少する場合，それはゼロ
或いは非ゼロの値へ向かうことを注記しておく。
【００５０】３．エッチングガス 適切ないづれのエッチングガスも使用できうるが，出願
人は，ある特定なガス或いは混合が有益であることを見
つけだした。
人は，ある特定なガス或いは混合が有益であることを見
つけだした。
【００５１】そのようなわけで，プロセス速度に影響す
るため，エッチング段階においてはいかなる不働態ガス
を有することも好ましくないことが引例 WO-A-94114187
の中に示唆されている。しかしながら，出願人は，この
手続きは，形成された側壁細長溝の質を大幅に改善する
ことができると結論づけ，そして，Ｏ，Ｎ，Ｃ，炭化水
素，水素−含ハロゲン炭素，及び／或いは，含ハロゲン
炭素のような不働態ガスをエッチングしたガスに対して
加えることを提案する。同様に，そして同目的のため
に，エッチングしたガスの化学反応度を減少することが
要望され，そして，出願人は，例えば，Ｃｌ，Ｂｒ或い
はＩ等のような，より高い原子質量のハロゲン化物と共
にＣＦｘを使用することを提案している。しかしなが
ら，ＸｅＦ２や他のエッチングガスを使用するかもしれ
ない。側壁粗さの度合いは，択一的には，サイクル時間
を限定することによってもまた減少できる。例えば，エ
ッチングや蒸着周期を，７．５秒未満に，好ましくは，
５秒未満に限定することが望ましいということが発見さ
れている。 ４．ガリウム砒素と他の材料 前回の提案は，すべて，シリコン内の細長溝形成につい
てである。出願人は，適切な不働態を使用することによ
り，ガリウム砒素や，実際には，他のエッチング可能な
材料の異方性エッチングが達成できることを認めた。例
えば，ガリウム砒素へのエッチングは，不働態ガス或い
はエッチング促進ガスを伴っているか，或いは，伴って
いないＣｌ２を使ってなしうることが提案できる。しか
し，この手法は，上記に提案した炭素或いは炭化水素不
働態を使ってより成功しうると一般には理解されてい
る。もし，従来通りのＣＦｘ化学物質を利用するなら，
エッチング禁止化合物が生成され，そして，それは表面
粗さを増大するか或いはエッチングを限定する。ガリウ
ム砒素に対して，低圧力かつ高プラズマ密度反応室を使
用するような場合は，低温度が好ましいだろう。適切な
エッチング化学物質はすでにこの明細書の前段に記載し
てあるとおりである。
るため，エッチング段階においてはいかなる不働態ガス
を有することも好ましくないことが引例 WO-A-94114187
の中に示唆されている。しかしながら，出願人は，この
手続きは，形成された側壁細長溝の質を大幅に改善する
ことができると結論づけ，そして，Ｏ，Ｎ，Ｃ，炭化水
素，水素−含ハロゲン炭素，及び／或いは，含ハロゲン
炭素のような不働態ガスをエッチングしたガスに対して
加えることを提案する。同様に，そして同目的のため
に，エッチングしたガスの化学反応度を減少することが
要望され，そして，出願人は，例えば，Ｃｌ，Ｂｒ或い
はＩ等のような，より高い原子質量のハロゲン化物と共
にＣＦｘを使用することを提案している。しかしなが
ら，ＸｅＦ２や他のエッチングガスを使用するかもしれ
ない。側壁粗さの度合いは，択一的には，サイクル時間
を限定することによってもまた減少できる。例えば，エ
ッチングや蒸着周期を，７．５秒未満に，好ましくは，
５秒未満に限定することが望ましいということが発見さ
れている。 ４．ガリウム砒素と他の材料 前回の提案は，すべて，シリコン内の細長溝形成につい
てである。出願人は，適切な不働態を使用することによ
り，ガリウム砒素や，実際には，他のエッチング可能な
材料の異方性エッチングが達成できることを認めた。例
えば，ガリウム砒素へのエッチングは，不働態ガス或い
はエッチング促進ガスを伴っているか，或いは，伴って
いないＣｌ２を使ってなしうることが提案できる。しか
し，この手法は，上記に提案した炭素或いは炭化水素不
働態を使ってより成功しうると一般には理解されてい
る。もし，従来通りのＣＦｘ化学物質を利用するなら，
エッチング禁止化合物が生成され，そして，それは表面
粗さを増大するか或いはエッチングを限定する。ガリウ
ム砒素に対して，低圧力かつ高プラズマ密度反応室を使
用するような場合は，低温度が好ましいだろう。適切な
エッチング化学物質はすでにこの明細書の前段に記載し
てあるとおりである。
【図１】半導体を処理するための反応室の概略図であ
る。
る。
【図２】公知技術の方法により形成された細長溝の概略
図である。
図である。
【図３】図２に示されている細長溝の開口部の拡大図で
ある。
ある。
【図４】H2 内での CH4 の割合に対するシリコンのエ
ッチング速度を示すプロットである。
ッチング速度を示すプロットである。
【図５】異なる平均イオンエネルギーに対して，H2内で
のCH4 の割合に対するステップカバレッジを示すプロッ
トである。
のCH4 の割合に対するステップカバレッジを示すプロッ
トである。
【図６】ガスと図１の装置のコントロールパラメータと
の間で起こりうる種々の同期を示すダイアグラムであ
る。
の間で起こりうる種々の同期を示すダイアグラムであ
る。
【図７】図６に対応する図式であるが，択一的な動作シ
ナリオを示するものである。
ナリオを示するものである。
【図８】部分圧力比に対するシリコンのエッチング速度
を示すプロットである。
を示すプロットである。
【図９（ｉ）】深い異方性プロファイル制御のための傾
斜のパラメータの概略的描写を示す。
斜のパラメータの概略的描写を示す。
【図９（ｉｉ）】図９(i) のより一般的な傾斜を示して
いる。
いる。
【図１０】公知技術に従って形成された細長溝の走査型
電子顕微鏡写真である。
電子顕微鏡写真である。
【図１１】図１１は図１０の開口部の拡大図である。
【図１２と図１３】プロセスパラメータに急激な遷移が
生じている出願人のプロセスにより形成された細長溝に
対応する走査型電子顕微鏡写真である。
生じている出願人のプロセスにより形成された細長溝に
対応する走査型電子顕微鏡写真である。
【図１４】傾斜したパラメータが使用されている以外
は，図１２に対応している。
は，図１２に対応している。
【図１５】種々の反応室圧力におけるＲＦプラテン出力
に対する蒸着比を示すプロットである。
に対する蒸着比を示すプロットである。
【図１６】公知技術による高アスペクト比の細長溝の走
査型電子顕微鏡写真を示す。
査型電子顕微鏡写真を示す。
【図１７】急激な遷移を持つ出願人プロセスを使用した
場合の対応する走査型電子顕微鏡写真を示す。
場合の対応する走査型電子顕微鏡写真を示す。
【図１８】傾斜した遷移を使用している間に，出願人の
プロセスにより形成された高アスペクト比細長溝の走査
型電子顕微鏡写真である。
プロセスにより形成された高アスペクト比細長溝の走査
型電子顕微鏡写真である。
【図１９（ａ）と図１９（ｂ）】図１４と図１８のそれ
ぞれに示されている細長溝に対して使用されたプロセス
条件を示す表である。
ぞれに示されている細長溝に対して使用されたプロセス
条件を示す表である。
【図２０】出願人のプロセス初期サイクルの間における
蒸着ガス及びエッチングガスの同期を示す図である。
蒸着ガス及びエッチングガスの同期を示す図である。
【図２１】掃気ガスを使用することによる図２０に対す
る択一的な手法を示す図式である。
る択一的な手法を示す図式である。
１８…ガス導入口 １９…ガス排出口
【手続補正書】
【提出日】平成９年１２月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体を処理するための反応室の概略図であ
る。
る。
【図２】公知技術の方法により形成された細長溝の概略
図である。
図である。
【図３】図２に示されている細長溝の開口部の拡大図で
ある。
ある。
【図４】Ｈ２内でのＣＨ４の割合に対するシリコンのエ
ッチング速度を示すプロットである。
ッチング速度を示すプロットである。
【図５】異なる平均イオンエネルギーに対して，Ｈ２内
でのＣＨ４の割合に対するステップカバレッジを示すプ
ロットである。
でのＣＨ４の割合に対するステップカバレッジを示すプ
ロットである。
【図６】ガスと図１の装置のコントロールパラメータと
の間で起こりうる種々の同期を示すダイアグラムであ
る。
の間で起こりうる種々の同期を示すダイアグラムであ
る。
【図７】図６に対応する図式であるが，択一的な動作シ
ナリオを示するものである。
ナリオを示するものである。
【図８】部分圧力比に対するシリコンのエッチング速度
のプロットである。
のプロットである。
【図９】（ｉ）は，深い異方性プロファイル制御のため
のパラメータ傾斜の概略的描写を示す。（ｉｉ）は，
（ｉ）のより一般的な傾斜を示している。
のパラメータ傾斜の概略的描写を示す。（ｉｉ）は，
（ｉ）のより一般的な傾斜を示している。
【図１０】公知技術に従って形成された細長溝の走査型
電子顕微鏡写真である。
電子顕微鏡写真である。
【図１１】図１１は図１０の開口部の拡大図である。
【図１２と図１３】プロセスパラメータに急激な遷移が
生じている出願人のプロセスにより形成された細長溝に
対応する走査型電子顕微鏡写真である。
生じている出願人のプロセスにより形成された細長溝に
対応する走査型電子顕微鏡写真である。
【図１４】傾斜したパラメータが使用されている以外
は，図１２に対応している。
は，図１２に対応している。
【図１５】種々の反応室内圧力におけるＲＦプラテン出
力に対する蒸着比を示すプロットである。
力に対する蒸着比を示すプロットである。
【図１６】公知技術による高アスペクト比の細長溝の走
査型電子顕微鏡写真を示す。
査型電子顕微鏡写真を示す。
【図１７】急激な遷移を持つ出願人プロセスを使用した
場合のそれに対応する走査型電子顕微鏡写真を示す。
場合のそれに対応する走査型電子顕微鏡写真を示す。
【図１８】傾斜した遷移を使用している間に，出願人の
プロセスにより形成された高アスペクト比細長溝の走査
型電子顕微鏡写真である。
プロセスにより形成された高アスペクト比細長溝の走査
型電子顕微鏡写真である。
【図１９】（ａ）は，図１４の走査型電子顕微鏡写真に
より示されている細長溝を形成するために設定されたプ
ロセス条件を示している。（ｂ）は，図１８の走査型電
子顕微鏡写真により示される細長溝を形成するために設
定されたプロセス条件を示している。
より示されている細長溝を形成するために設定されたプ
ロセス条件を示している。（ｂ）は，図１８の走査型電
子顕微鏡写真により示される細長溝を形成するために設
定されたプロセス条件を示している。
【図２０】出願人のプロセス初期サイクルの間における
蒸着ガス及びエッチングガスの同期を示す図式である。
蒸着ガス及びエッチングガスの同期を示す図式である。
【図２１】掃気ガスを使用することによる図２０に対す
る択一的な手法を示す図式である。
る択一的な手法を示す図式である。
【符号の説明】 １８…ガス導入口 １９…ガス排出口 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１２月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【発明の属する技術】本発明は，半導体基盤の表面処理
方法に関し，他の方法を除外するものではないが，特
に，エッチングした特徴部上に側壁不働態層を蒸着する
方法，及び，不働態化の方法を含む，その様な特徴部を
エッチングする方法に関するものである。
方法に関し，他の方法を除外するものではないが，特
に，エッチングした特徴部上に側壁不働態層を蒸着する
方法，及び，不働態化の方法を含む，その様な特徴部を
エッチングする方法に関するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２０】出願人のプロセスの初期サイクルの間におけ
る蒸着ガス及びエッチングガスの同期を示す図である。
る蒸着ガス及びエッチングガスの同期を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒューマ アシュラフ イギリス国 エヌピー９ ４エルティー ニューポート サウスヴィル ロード 14 (72)発明者 ババック カムゼポー イギリス国 シーヴィ３ ２ピーティー コヴェントリー アッシュダウン クロー ズ 34 (72)発明者 ジャネット ホプキンズ イギリス国 エヌピー８ １ビーピー ク リックホーウェル アッパー ハウス フ ァーム 29 (72)発明者 アラン マイケル ハインズ イギリス国 シーエフ１ ９エルエル カ ーディフ カシードラル ロード 68 (72)発明者 マーティン エドワード ライアン イギリス国 エヌピー８ １ビーピー ク リックホーウェル アッパー ハウス フ ァーム 29
Claims (29)
- 【請求項１】 反応室内の半導体基盤に特徴部のエッチ
ングを実施するにおいて，次のパラメータ：ガス流速，
反応室内圧力，プラズ出力，基盤バイアス，エッチング
速度，蒸着速度，サイクル時間，エッチング／蒸着比
率，の中で１つ或いはそれ以上のパラメータを時間と共
に変化させ，反応イオンエッチングと化学的蒸着による
不働態層の蒸着とを交互に実施することにより当該特徴
部のエッチングを行う方法。 - 【請求項２】 変化が周期的である請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 単一のパラメータ或いは複数のパラメー
タが，シヌソイド状，矩形状，鋸歯型波形状の内のいづ
れか一つ或いはこれらの組合せの中で変化する請求項２
に記載の方法。 - 【請求項４】 単一のパラメータ或いは複数のパラメー
タの変化が傾斜している請求項１或いは請求項２に記載
の方法。 - 【請求項５】 エッチングステップと蒸着ステップが重
複する請求項１に記載のエッチングの方法。 - 【請求項６】 エッチングガスと蒸着ガスが混合する請
求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 エッチングと蒸着との間に及び／或いは
蒸着とエッチングとの間に反応室の吸い出しを行うこと
を含んでいる請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 前回ステップで使用したガス（Ａ）の部
分圧力をＰｐａで表し，次回ステップで使用するガス
（Ｂ）の部分圧力をＰｐｂで表し，そして，ガス（Ａ）
を伴ったプロセスのプロセス速度が本質的定常状態から
落ち込むところの割合をｘでそれぞれ表す場合，以下の
式： 【数１】 が成立するまで吸い出しを続行する請求項７に記載の方
法。 - 【請求項９】 パラメータの大きさが，単一サイクル内
において或いはサイクルとサイクルとの間において変化
しうる請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 第１サイクル或いは少なくとも最初の
数サイクルまでの間は，エッチング速度が減少し及び／
或いは蒸着速度が増大する請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 エッチング速度が，下記： （ａ）掃気ガスの導入； （ｂ）プラズマ出力の減少； （ｃ）サイクル時間の減少； （ｄ）ガス流速の減少； （ｅ）反応室内圧力の変化； の中の一つ或いはそれ以上によって減少する請求項１０
に記載の方法。 - 【請求項１２】 蒸着速度が，下記： （ａ）プラズマ出力の増加； （ｂ）サイクル時間の増加； （ｃ）ガス流速の増加； （ｄ）蒸着種類の密度の増加； （ｅ）反応室内圧力の変化； の中の一つ或いはそれ以上によって促進する請求項１０
或いは請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 反応室内圧力が特徴部の深さの関数で
減少する請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 基盤バイアスが特徴部の深さの関数で
増大する請求項１に記載の方法。 - 【請求項１５】 エッチングを行う以前に開口部を有す
るマスクを蒸着することを含んでいる請求項１に記載の
方法。 - 【請求項１６】 前記マスクが炭素或いは炭化水素によ
り向上され，及び／或いは，当該マスク自身が炭素或い
は炭化水素として蒸着される請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 エッチング及び／或いは蒸着が７．５
秒未満或いは５秒未満の周期を有する請求項１に記載の
方法。 - 【請求項１８】 エッチングガスがＣＦｘ或いはＸｅＦ
２である請求項１に記載の方法。 - 【請求項１９】 エッチングガスが一つ或いはそれ以上
のより高い原子質量ハロゲン化物を含んでいる請求項１
に記載の方法。 - 【請求項２０】 蒸着の間に，反応室内圧力が減少し及
び／或いは流速が増加する請求項１に記載の方法。 - 【請求項２１】 プラズマによって平衡まで加熱される
ように，基盤を反応室内の支持上に自由な状態で置く請
求項１に記載の方法。 - 【請求項２２】 基盤を−１００゜Ｃと１００゜Ｃとの
間の温度で維持する請求項１に記載の方法。 - 【請求項２３】 基盤が，GaAs, GaP, GaN, GaSb, SiG
e, Ge, Mo, W 及びTaの内のいづれか一つである請求項
１に記載の方法。 - 【請求項２４】 エッチングガスが，Ｈ或いは不活性ガ
スを伴うか或いは伴わない Cl2, BCl3, SiCl4, SiCl2H
2, CHxCly, CxCly 及び CHx の中の一つ或いは組合せ
である請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２５】 蒸着ガスが，Ｈを伴うか或いは伴わな
い CHxHy, CHx,CHxCly 及び CxClyの中の一つ或いは組
合せであるか，或いは，不活性ガスである請求項２３或
いは請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２６】 蒸着ガスが，炭素層或いは炭化水素層
を蒸着するための炭化水素である請求項１に記載の方
法。 - 【請求項２７】 蒸着ガスが，Ｏ，Ｎ，Ｆ因子を含み，
及び／或いは，Ｈ２と混合する請求項２６に記載の方
法。 - 【請求項２８】 蒸着した層に対して窒素及び／或いは
フッ素でのドープ処理を行う請求項２７に記載の方法。 - 【請求項２９】 半導体基盤に特徴部をエッチングする
ところにおいて，少なくとも第１サイクルの間は，蒸着
速度を増加し及び／或いはエッチング速度を減少し，エ
ッチングと不働態層の蒸着とを交互に実施することを含
んでいる当該特徴部のエッチングを行う方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9616223.5 | 1996-08-01 | ||
| GBGB9616223.5A GB9616223D0 (en) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | Method of surface treatment of semiconductor substrates |
| GBGB9616224.3A GB9616224D0 (en) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | Method of surface treatment of semiconductor substrates |
| GB9616224.3 | 1996-08-01 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003423892A Division JP4550408B2 (ja) | 1996-08-01 | 2003-12-19 | 半導体基板の表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10135192A true JPH10135192A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3540129B2 JP3540129B2 (ja) | 2004-07-07 |
Family
ID=26309796
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20667297A Expired - Lifetime JP3540129B2 (ja) | 1996-08-01 | 1997-07-31 | 半導体基板の表面処理の方法 |
| JP2003423892A Expired - Lifetime JP4550408B2 (ja) | 1996-08-01 | 2003-12-19 | 半導体基板の表面処理方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003423892A Expired - Lifetime JP4550408B2 (ja) | 1996-08-01 | 2003-12-19 | 半導体基板の表面処理方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6051503A (ja) |
| EP (2) | EP1357584A3 (ja) |
| JP (2) | JP3540129B2 (ja) |
| AT (1) | ATE251341T1 (ja) |
| DE (1) | DE69725245T2 (ja) |
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| KR20180062404A (ko) * | 2016-11-30 | 2018-06-08 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 에칭 방법 |
| JP2020021765A (ja) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 株式会社アルバック | 半導体素子の製造方法 |
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