JPS58144476A - 反応性イオンエツチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、反応性イオンエツチング方法に関する。

近年、集積回路の高密度化に伴いエツチング技術として
従来の化学薬品による方法が、反応性イオンを用いるド
ライエツチング方法に代って採用されつつある。これは
反応性イオンエツチング方法によるエツチグ処理は、高
密度集積回路製作に不可欠の高いパターン精度を有して
いることと、自動化が容易である等の利点を備えている
からである。通常、反応性イオンエツチングは、下地シ
リコン上のシリコン酸化膜（Ｓｉｎ２）や下地８　＋　
０２上のポリシリコン膜等をエツチングするのに用いら
れている。この場合に問題となるのは、被エツチング材
と下地側との間のエツチング速度の比、即ち選択比であ
る。現在の反応性イオンエツチングでは、この選択比が
小さい（約１０〜２０）。このため、エツチング処理時
間が長過ぎると下地材に損傷をきたし、製造しようとす
る半導体装置に致命的ガ欠陥を与える。特にポリシリコ
ン膜の下地５ｉ０１は、ますます薄くなる傾向にあり、
反応性イオンエツチングを集積回路の製造に実用化させ
るには、エツチング処理の終点を正確に検出する必要が
ある。

従来、このエツチング処理の終点検出には、■エツチン
グに伴い被エツチング材の表面干渉色が変化するのを肉
眼で観察する方法、■被エツチング材の厚み及びエツチ
ング速度から適尚なエツチング時間と舞出する方法等が
採用されている。しかしながら、■の方法によるもので
は終点の判定に熟練を要し、また、エツチング処理中終
始観１察を続行しなければならず、自動化に適した反応
性イオンエツチングの利点を発揮できない欠点がある。

また、■の方法によるものでは、被エツチング材の厚み
や表面状態のばらつきに対応できず、しばしばエツチン
グ処理の不足や過剰を招来する欠点がある。

本発明は、かかる点に能みてなされたもので、自動化が
容易で所定のエツチング処理を確実に行うことができる
反応性イオンエツチング方法を、見出したものである。

以下、本発明方法について説明する。

本発明方法にて使用する反応性ガスとしては、例えば、
ＣＦ２ＢｒとＣ４，の混合ガスやＣｌ　２　＋ＣＦ、　
Ｃ７のようにエツチング処理の際に被エツチング体と化
学的に結合して気体とな）、反応性ガス雰囲気外に排出
されるＢ　ｒ　、　（、Ｊ、８−ＩＢｒ４．。

８　＋ｃ７４．ｓ　Ｉ　Ｆ４等のガス成分を含むもので
ある。

反応性ガス雰囲気中にプラズマを発生させる手段として
は、例えば雰囲気中に所定間隔で電極を対設し、このｖ
Ｌ電極間所定の高周波電源を印加して放ｔを起こすもの
を使用する。

この電極間に放電が行われている際に反応性ガス雰囲気
中で発光する光の強度を測定する手段としては、例えば
分光装置により特定波長の光のスペクトル強度を測定す
ることにより行う。

而して、この反応性イオンエツチング方法によれば、反
応性ガス雰囲気中でプラズマが発生している間には、雰
囲気中に存在する原子、分子による発光が起きるが、反
応性ガス中にはエツチングの際に被エツチング体と化学
結合して気体となって雰囲気外に排出されるガス成分を
含めているので、エツチング処理の終了の際にはエツチ
ング処理中に比べてこのガス成分の１が増加する。この
ガス成分の倉が増加した時点を、該ガス成分による発光
強度が高くなったところを分光装を等によシ検知するこ
とによシ確認し、この時点をエツチング処理の終点と判
断することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。

第１図は不発明方法を適用して被エツチング体１にエツ
チング処理を施す際に１吏用する反応性イオンエツチン
グ装置の断面図である。図中２は真空チャンバ〜である
。３は真空チャンバー２内に設置された高周波電極でち
ゃ、この高周波電極３の上方には接地を極４が対設され
ている。高周波電極３にはマツチングボックス５を弁し
て高周波電源６が接続されている。７け、高周波電極３
を所定の恒温状態に設定する冷却水が循環する冷却パイ
プである。真空チャンバー２の側壁部には、所定の反応
性ガスを真空チャンバー２内に供給するためのガス導入
口８が形成されている。ガス導入口８に対問する側壁部
には、窓９を介して分光装置１０が取付けられている。

真空チャンバー２の底部には、真空チャンバー２内の反
応性ガスを排気するダクト１１が形成されている。

５− 先ず、このように構成された反応性イオンエツチング装
置１２内に、ガス導入口８から反応性ガスとしてＣＦ３
Ｂ　ｒ　とＣ１２ガスの混合ガスをＣＩ２流量比６０％
で導入しながら所定量をダクト１１から排出する。次い
で、真空チャンバー２内をＱ、ｌ　Ｔｏｒｒの減圧状態
に設定し、１３．５６ＭＨｚの高周波電源６により高周
波電極３と接地１極４間に０．３　Ｗ／ｍの高周波電力
を印加して放電を行わせる。次に、この放電によってプ
ラズマを発生させた際に、真空チャンバー２内の反応性
ガス雰囲気中で起きる発光を分光装？ｌ１１０で観測す
る。放′成中の発光スペクトル強度を６５００〜８９０
０Ａの波長範囲について調べたところ、第２図に示す結
果を得喪。

次に、一旦放電操作を中止した後、高周波電極３上に被
エツチング体１を設置し、前述と同様の放電条件により
反応性ガス雰囲気中にプラズマを発生せしめ、被エツチ
ング体１の所定領域にエツチングを施す。被エツチング
体１としては、半導体基板上の酸化膜にリンを注入した
６− 多結晶シリコン膜をＣ１Ｖ、Ｄ法（ｃｈｅｍｉｃａｌ　
ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）によ如形成し、多
結晶シリコン膜の被エツチング領域を所定のレジスト膜
で錐出するようにしたものを使用した。

次いで、エツチング処理中に反応性ガス雰囲気中で起き
る発光を分光装Ｗｔ１０で観測し、６５００〜８９００
　Ａの波長範囲で発光スペクトル強度を調べたところ、
第３図に示す結果を得た。

また、エツチング処理の開始から１０分ｉ−ｔでの発光
スペクトル強度を、分光装置１０の１測波長を７５２Ｏ
Ａに固定して調べたところ第４図に示す結果を得た。

第２図の発光スペクトル強度と第３図の発光スペクトル
強度を比較すると明らかなように、エツチング処理が行
われている際には、エツチング処理に関与するＢｒｇ等
のガス成分は被エツチング体１の構成原子と結合してガ
ス状の化合物となってダクト１１から外部に排出される
ため、このようなガス成分の波長（例えばＢｒの７５２
ＯＡ　）の発光スペクトル強度は、エツチング処理の進
行中には低）シている。

つまり、第４図から明らかなように、エツチング処理に
関与するガス成分の波長の発光スペクトル強度か増加し
ているエツチング処坤翻始後の約８分のところで、必要
なエツチング処理が終了していることを知ることがで叢
る。因に、この約８分のエツチング処理時間は、エツチ
ング速度と被エツチング体１の被エツチング領域の厚さ
とから理論的に舞出し九エツチング終了時間と極めて良
く一致していることが確関され友。また、約８分俵のと
ころをエツチング処理の終点とし、真空チャンバー２か
ら抱出した被エツチング体１の被エツチングｆｉｊＩ域
を観察したところ、所定通りのエツチングが施されてい
るととｔ−確認した。

なお、このエツチング処理の終了時間の判定線、ｇＬ長
７５１０±ＩＯＡの口ｒの発光スペクトル強度或は、肢
８３７５±ＩＯＡのＣ４の発光スペクトル強度の変化を
観測することによりｌｂＪ様に行うことができた。

また、エツチング処理の終了時に、所定の出力信号を分
光装置１０から電流変化感知装置に供給して放電を行わ
せる機構の動作を停止させることによシ、エツチング処
理の停止を自動的に行うと共に、作業者によるエツチン
グ処理の不足や過剰を防止することができた。

以上説明した如く、本発明に係る反応性イオンエツチン
グ方法によれば、自動化が容易で所定のエツチング処理
を確実に行うことができる勢顕著な効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を適用した実施例にて使用する反
応性イオンエツチング装置の断面図、第２図及び第３図
は、発光スペクトル強度と波長との関係を示す特性図、
第４図は、エツチング処理時間と発光スペクトル強度と
の関係を示す特性図である。 １・・・被エツチング体、２・・・真空チャンバー、３
・・・高周波を極、４・・・接地Ｘ極、５・・・マツチ
ングボックス、６・・・高周波電源、７・・・冷却パイ
プ、９− ８・・・ガス導入口、９・・・窓、１０・・・分光装置
、１１・・・ダクト、１２・・・反応性イオンエツチン
グ装置。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦−１〇− ←体７ヘー仝勇〈 曖伯シベンヘーＱ随へ央ど

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反応性ガス雰囲気中に被エツチング体を設置し、前記反
   応性ガス雰囲気中にプラズマを発生せしめて該プラズマ
   によシ前記被エツチング体にエツチング処理を施し、該
   エツチング処理の際に発生する所定波長の光の強度の変
   化から前記エツチング処理の終点を検出することを特徴
   とする反応性イオンエツチング方法。