JPS5965436A - プラズマエツチング装置および方法 - Google Patents
プラズマエツチング装置および方法Info
- Publication number
- JPS5965436A JPS5965436A JP17572982A JP17572982A JPS5965436A JP S5965436 A JPS5965436 A JP S5965436A JP 17572982 A JP17572982 A JP 17572982A JP 17572982 A JP17572982 A JP 17572982A JP S5965436 A JPS5965436 A JP S5965436A
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- JP
- Japan
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- etching
- plasma
- wafer
- magnetic field
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- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体素子製造に用いられるドライエツチング
装置に関するもので、特に素子に損傷を与えずに微細加
工できる装置に関するものである。
装置に関するもので、特に素子に損傷を与えずに微細加
工できる装置に関するものである。
従４も、えよや。６つや。
ドライエツチング技術はおよそ１ｏ年前円筒型装置を用
いレジスト灰化に利用したことに始まると言われている
。その後フレオン類のガスを用いてＳｉのエツチングへ
と応用され、装置としてもプラズマを生成する場所とエ
ツチングする場所を分けた分離型装置や平行平板型装置
が開発され、実際の製造工程にも利用されている。
いレジスト灰化に利用したことに始まると言われている
。その後フレオン類のガスを用いてＳｉのエツチングへ
と応用され、装置としてもプラズマを生成する場所とエ
ツチングする場所を分けた分離型装置や平行平板型装置
が開発され、実際の製造工程にも利用されている。
しかし、単に加工によって所望の形状を得るというだけ
では半導体素子製造には十分ではなく、基板への損傷、
汚染がないエツチングでなければ微細化、高密度化、重
速化するデバイスを製造する事は難しい。
では半導体素子製造には十分ではなく、基板への損傷、
汚染がないエツチングでなければ微細化、高密度化、重
速化するデバイスを製造する事は難しい。
現在ドライエツチング装置の主流となったＲＴＥ（Ｒｅ
ａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置〔平行
平仮型電極を有し、ウェハーを高周波η１．（欠測に接
置する装置〕においても、エツチングガスからの炭素フ
フッ素が被エツチング面に埋積し、素子の特性を劣化
させたり、高エネルギーを有するイオンによって基板に
ダメージが残る事が報告されている。さらに、有磁場プ
ラズマエツチング装置があり、高真空下で比較的低いバ
イアスでイオンを加速し、汚染、損傷を少なくする提案
がされている。
ａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置〔平行
平仮型電極を有し、ウェハーを高周波η１．（欠測に接
置する装置〕においても、エツチングガスからの炭素フ
フッ素が被エツチング面に埋積し、素子の特性を劣化
させたり、高エネルギーを有するイオンによって基板に
ダメージが残る事が報告されている。さらに、有磁場プ
ラズマエツチング装置があり、高真空下で比較的低いバ
イアスでイオンを加速し、汚染、損傷を少なくする提案
がされている。
従来の装置の概要を図面を用いて説明する。第１図ＨＨ
Ｅ−８１８形マイクロ波プラズマエッチノグ装置の説明
図で、１１はマグネトロン、１２は放電室、１３はウェ
ハ、１４は磁場＝１イル、１５はエソナ／グ室、１６は
磁石である。
Ｅ−８１８形マイクロ波プラズマエッチノグ装置の説明
図で、１１はマグネトロン、１２は放電室、１３はウェ
ハ、１４は磁場＝１イル、１５はエソナ／グ室、１６は
磁石である。
マグネトロン１１で発生させたマイクロ教は、導波管を
通って放電、室１２でプラズー７を発生させる。ウニ・
−１３は放電室下に置かれ、放電室１２のまわりＶＣｉ
ｌ−ｔ、プラズマ密度を高める／辷めに磁場コイル１４
があり、ウェハ１３の下部には、磁石１６が置かれてお
り、矢印のごとく排気が行われる。しかしながらこの方
式で［ＲＩＥにくらベプラズマ密度が低いため大きな磁
場を必要としている。磁場の方向は矢印で示す通りであ
る。
通って放電、室１２でプラズー７を発生させる。ウニ・
−１３は放電室下に置かれ、放電室１２のまわりＶＣｉ
ｌ−ｔ、プラズマ密度を高める／辷めに磁場コイル１４
があり、ウェハ１３の下部には、磁石１６が置かれてお
り、矢印のごとく排気が行われる。しかしながらこの方
式で［ＲＩＥにくらベプラズマ密度が低いため大きな磁
場を必要としている。磁場の方向は矢印で示す通りであ
る。
本来、微細加工をするためにに異方性エツチング（膜厚
方向のエツチング速度が他の方向にくらべ非常に速い）
が必要であるが、このためには、イオンの様に、特定の
方向に加速された粒子を被エツチング面にあてる必要が
ある。この加速されたイオンなどの粒子は、一定以上の
エネルギーを有していると先に述べた損傷を引き起こす
と考えられるので、加速の程度とばらつきを再現性よく
制御する必要がある。
方向のエツチング速度が他の方向にくらべ非常に速い）
が必要であるが、このためには、イオンの様に、特定の
方向に加速された粒子を被エツチング面にあてる必要が
ある。この加速されたイオンなどの粒子は、一定以上の
エネルギーを有していると先に述べた損傷を引き起こす
と考えられるので、加速の程度とばらつきを再現性よく
制御する必要がある。
現在のところ多くの製造装置メーカーや半導体製造メー
カーからエツチング装置が市販されているが、損傷や汚
染に関して壕ったく問題がなく、かつ微細加工できる装
置は見あたらない。
カーからエツチング装置が市販されているが、損傷や汚
染に関して壕ったく問題がなく、かつ微細加工できる装
置は見あたらない。
発明の目的
本発明は先述した様な、エツチングの際の基板への汚染
、損傷を低減しつつ高速のエツチングをするためになさ
れたものである。
、損傷を低減しつつ高速のエツチングをするためになさ
れたものである。
発明の構成
平行平板型（・に１間には大別して三つの領域がある。
すなわち、（１）接地電極周辺にできるアノードシース
、（２） プラズマグロー、（３）筒周Ｉｌｋ電極周
辺にできるカソードシースマある。（１）のアノードシ
ースおよび（２）のプラズマグローを利用するのがＰ
Ｅ （Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｅｈｉｎｇ ）装置で、■）
のカソードシースを利用するのがＲＩＥ装ｆｔ’ｓであ
る。（１）およびＧ３）の゛電極のシースを利用する方
法ｔｉｔ、シースの大きさと電位が、ガス種とその、組
成、電力等によって変化し、シカ）もウニ・・−ハ、大
きく変化するシースの電場中に一定のばらつきを持って
置かれるので、ウニノ・−に入射するイオン、電子のエ
ネルギー分布はなかなか制御できない１．この事はウェ
ハーに入射する粒子のエネルギー分布度よく制御して損
傷、汚染を防ぐ目的に清わないものである。
、（２） プラズマグロー、（３）筒周Ｉｌｋ電極周
辺にできるカソードシースマある。（１）のアノードシ
ースおよび（２）のプラズマグローを利用するのがＰ
Ｅ （Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｅｈｉｎｇ ）装置で、■）
のカソードシースを利用するのがＲＩＥ装ｆｔ’ｓであ
る。（１）およびＧ３）の゛電極のシースを利用する方
法ｔｉｔ、シースの大きさと電位が、ガス種とその、組
成、電力等によって変化し、シカ）もウニ・・−ハ、大
きく変化するシースの電場中に一定のばらつきを持って
置かれるので、ウニノ・−に入射するイオン、電子のエ
ネルギー分布はなかなか制御できない１．この事はウェ
ハーに入射する粒子のエネルギー分布度よく制御して損
傷、汚染を防ぐ目的に清わないものである。
本発明は、そこで制御し易すい（（８）のプラズマグロ
ーを利用しかつプラズマ域を制御する磁場をかける方法
を提案するものである。プラズマグロー中の絶縁物はあ
る一定の電位（フローディングポテンシャル）との差に
より絶縁物の周辺に小さなシースが形成される。ゾラズ
マグロー領域は、電極のシース領域の大きさにくらべる
と大きく、筐たプラズマポテンシャルはこのプラズマグ
ロー中でほぼ一定であり、このプラズマグロー中にウニ
バーを置く際には、かなりウニノ・−の位置が変化して
も、ウェハー周辺のシースは、一様に形成され制御性が
良好である。また電極シースには、数十〜数百Ｖの電位
差が生ずるのに対し、プラズマポテンシルとフローティ
／グポテ／シャルとの差により生ずるシースぼ１０〜２
０Ｖであり、ガス種、高周波電力にあまり依存せずほぼ
一定の値である。
ーを利用しかつプラズマ域を制御する磁場をかける方法
を提案するものである。プラズマグロー中の絶縁物はあ
る一定の電位（フローディングポテンシャル）との差に
より絶縁物の周辺に小さなシースが形成される。ゾラズ
マグロー領域は、電極のシース領域の大きさにくらべる
と大きく、筐たプラズマポテンシャルはこのプラズマグ
ロー中でほぼ一定であり、このプラズマグロー中にウニ
バーを置く際には、かなりウニノ・−の位置が変化して
も、ウェハー周辺のシースは、一様に形成され制御性が
良好である。また電極シースには、数十〜数百Ｖの電位
差が生ずるのに対し、プラズマポテンシルとフローティ
／グポテ／シャルとの差により生ずるシースぼ１０〜２
０Ｖであり、ガス種、高周波電力にあまり依存せずほぼ
一定の値である。
プラズマグロー中のウェハーの周辺に形成されるシース
はごく薄ぐ電位差も小さいので、比較的高真空下でエツ
チングする必要があるか、この事はエツチングガスによ
る重合、デポジンヨ／が少なく、炭素、ハロゲンなどの
付着も低減され、エツチング反応生成物もすみやかに除
去される長所となっ−Ｃいる。
はごく薄ぐ電位差も小さいので、比較的高真空下でエツ
チングする必要があるか、この事はエツチングガスによ
る重合、デポジンヨ／が少なく、炭素、ハロゲンなどの
付着も低減され、エツチング反応生成物もすみやかに除
去される長所となっ−Ｃいる。
高真空下になるとエツチングにイ１効なプラズマ密度が
低下しエツチング速度が低下するので、プラズマグロー
領域に外部から電場やｆｉｌｌ ｋ’Ａ ｋかけプラズ
マ密度を高める心安がある。この場合の（磁場はプラズ
マのとじ込めの目的であるから特定の方向に定める必要
はない。捷た被エソナ、／グ面に電場場（バイアス）を
かける事により任フｔ゛１、のセルフバイアスをつくる
事ができる。
低下しエツチング速度が低下するので、プラズマグロー
領域に外部から電場やｆｉｌｌ ｋ’Ａ ｋかけプラズ
マ密度を高める心安がある。この場合の（磁場はプラズ
マのとじ込めの目的であるから特定の方向に定める必要
はない。捷た被エソナ、／グ面に電場場（バイアス）を
かける事により任フｔ゛１、のセルフバイアスをつくる
事ができる。
実施例の説明
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第２図はプ
ラズマエツチング装置を示しており、第２図ａは外観斜
視図である。第２図し、げ、同装置を上部力・ら見た断
面であシ、第２図ｃ、 ｄは、斜視図ａの断面Ａ、お
よびＢで切ったときの断面図である。
ラズマエツチング装置を示しており、第２図ａは外観斜
視図である。第２図し、げ、同装置を上部力・ら見た断
面であシ、第２図ｃ、 ｄは、斜視図ａの断面Ａ、お
よびＢで切ったときの断面図である。
第２図す、 ｃ、 ｄにおいて、２１は・シ皮エン
チノグ半導体ウェハー、２２は高周肢市：極、２３は接
地電極、２４はガス導入口、２５はガス排気口、２６ば
゛電磁石である。
チノグ半導体ウェハー、２２は高周肢市：極、２３は接
地電極、２４はガス導入口、２５はガス排気口、２６ば
゛電磁石である。
以下同装置全使用する場合の手順全説明する。
ウェハーを設置４シた後、ロータリーポンプおよびメカ
ニカルブースタポンプを用いてＩ Ｘ １０３Ｔｏｒｒ
程度に排気する。次にエツチングガスを６〜５０８ＣＣ
Ｍ ４人し一定圧力（０，５〜５０ ｍＴｏｒｒ ）に
調整する。高周波電力を印加するとウニ・・−２１の周
辺はプラズマグロー領域となり、ウニノ・−２１は、外
部と絶縁されているのでフローティノブポテンシャルに
なり、ウェハーの周囲にシースを形成する。そして電磁
石２６がエツチング室周囲に設置されており、プラズマ
グロー領域は、磁場中に置かれており、プラズマ密度が
旨められている。
ニカルブースタポンプを用いてＩ Ｘ １０３Ｔｏｒｒ
程度に排気する。次にエツチングガスを６〜５０８ＣＣ
Ｍ ４人し一定圧力（０，５〜５０ ｍＴｏｒｒ ）に
調整する。高周波電力を印加するとウニ・・−２１の周
辺はプラズマグロー領域となり、ウニノ・−２１は、外
部と絶縁されているのでフローティノブポテンシャルに
なり、ウェハーの周囲にシースを形成する。そして電磁
石２６がエツチング室周囲に設置されており、プラズマ
グロー領域は、磁場中に置かれており、プラズマ密度が
旨められている。
ここで磁場の方向は矢印的に示すようにウェハー平明に
水平な方向にしである。なお、対向電極およびウェハー
下部等に゛電磁石を設置してもよい。
水平な方向にしである。なお、対向電極およびウェハー
下部等に゛電磁石を設置してもよい。
本発明の装置では、エツチングの異方性は、主に電磁石
によって形成される磁場によって決定されるので、各種
エツチング形状の制御が容易である。また、ウェハーを
任意の電位にする事によりシース電位を制御する事がで
きる。
によって形成される磁場によって決定されるので、各種
エツチング形状の制御が容易である。また、ウェハーを
任意の電位にする事によりシース電位を制御する事がで
きる。
本発明の装置によシエッチングした表面をＳＩＭＳによ
り分析したところ、炭素昂、ニ従来の５０〜７０％程度
であった。
り分析したところ、炭素昂、ニ従来の５０〜７０％程度
であった。
発明の効果
本発明は、プラズマグロー中のシースにより高真空下で
異方性エツチングを達成するので、再現性がしに好で、
必要にしてかつ十分な加速電圧となっている。そのため
、高密度化、微細化の際問題となっている補傷、汚染が
低減し□かつエツチングレートは従来並かそれ以上に保
つことができる０さらに、ウェハーを電極から離して設
置するので、電極の水冷、高周波電力の接続と、ウニ・
・−〇ローディフグ機構を別々にそれぞれの目的にあわ
せて設計できるので、機構としての性能が向上する。
異方性エツチングを達成するので、再現性がしに好で、
必要にしてかつ十分な加速電圧となっている。そのため
、高密度化、微細化の際問題となっている補傷、汚染が
低減し□かつエツチングレートは従来並かそれ以上に保
つことができる０さらに、ウェハーを電極から離して設
置するので、電極の水冷、高周波電力の接続と、ウニ・
・−〇ローディフグ機構を別々にそれぞれの目的にあわ
せて設計できるので、機構としての性能が向上する。
第１図は有磁場プラズマエツチング装置の概略説明図、
第２図ａ、 ｂは本発明の一実施例のエッチノブ装置
の外観斜視図、上面断面図、第２図Ｃ２ｄは同ａのＡ、
Ｂ面における断面図である。 ２１ ・ ウェハー、２２．２３・・・・・・電極、２
６・・・・・・電磁石。 第１図 第２図 （ｃＬ） 第２図 （Ｃ）
第２図ａ、 ｂは本発明の一実施例のエッチノブ装置
の外観斜視図、上面断面図、第２図Ｃ２ｄは同ａのＡ、
Ｂ面における断面図である。 ２１ ・ ウェハー、２２．２３・・・・・・電極、２
６・・・・・・電磁石。 第１図 第２図 （ｃＬ） 第２図 （Ｃ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）被エツチング面に垂直な方向に平面を有する１対
の平行対向電極と、前記対向電極間に磁場を形成する磁
石を有し、前記被エツチング面周辺にプラズマグロー領
域が形成されていることを特徴とするプラズマエツチン
グ装置。 ？）磁場が、被エツチング面に平行かつ、平行対向電極
間に平行であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載のプラズマエツチング装置。 （４）被エツチング面に平行対向電極によるプラズマグ
ロー領域を形成し、磁場あるいは被エツチング面のバイ
アスを重畳とすることによりエツチングの方向性を制御
することを特徴とするプラズマエツチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17572982A JPS5965436A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | プラズマエツチング装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17572982A JPS5965436A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | プラズマエツチング装置および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5965436A true JPS5965436A (ja) | 1984-04-13 |
Family
ID=16001211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17572982A Pending JPS5965436A (ja) | 1982-10-06 | 1982-10-06 | プラズマエツチング装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5965436A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4901669A (en) * | 1986-05-09 | 1990-02-20 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for forming thin film |
| JPH07193046A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | ドライエッチング装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5324156A (en) * | 1976-08-18 | 1978-03-06 | Mitsubishi Electric Corp | Cryogenic cooling device |
-
1982
- 1982-10-06 JP JP17572982A patent/JPS5965436A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5324156A (en) * | 1976-08-18 | 1978-03-06 | Mitsubishi Electric Corp | Cryogenic cooling device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4901669A (en) * | 1986-05-09 | 1990-02-20 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for forming thin film |
| JPH07193046A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | ドライエッチング装置 |
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