JPS6047421A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
- Publication number
- JPS6047421A JPS6047421A JP15509483A JP15509483A JPS6047421A JP S6047421 A JPS6047421 A JP S6047421A JP 15509483 A JP15509483 A JP 15509483A JP 15509483 A JP15509483 A JP 15509483A JP S6047421 A JPS6047421 A JP S6047421A
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- JP
- Japan
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- plasma
- etching
- discharge
- generation chamber
- chamber
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-
- 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
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
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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】
〔発明の利用分野〕
この発明は半導体集積回路をはじめとする高密度固体素
子の製造で多用されるドライエツチングを行なう方法に
関するものである。
子の製造で多用されるドライエツチングを行なう方法に
関するものである。
半導体集積回路をはじめ、微細構造を持つ高密度固体素
子の製造には、微細なパタンを高精度にエツチングでき
るドライエツチング技術が不可欠である。
子の製造には、微細なパタンを高精度にエツチングでき
るドライエツチング技術が不可欠である。
ドライエツチングの基本は以下に示す通りである。すな
わち、反応容器内に２枚の平行に保たれた電極を設け、
その一方の電極表面に被加工材料が形成された試料を設
置し、反応容器にガス導入系と排気系を接続して、反応
容器内が一定圧力になるようにエツチングガスを流入す
るとともに、両電極間に高周波を印加すると、グロー放
電が生じ、プラズマ内で電子とガスが衝突することによ
り、エツチングガスが被加工材料と反応するように活性
化またはイオン化される。そして、イオンと電子の移動
度の差から、プラズマ領域は両電極より常に高い電位に
保たれるため、イオンは電極すなわち試料表面の直角方
向に加速され、入射する。このため、試料表面に直角な
方向だけにエツチングが進行し、エツチングマスクに忠
実なパタン形成が可能となる。このときのイオンの働き
としては、自らが被加工材料と反応したり、被加工材料
に衝突してエネルギーを付与することにより、電気的に
中性な反応活性種と被加工材料との反応を促進させるも
のと考えられている。なお、エツチングガスとしては、
プラズマ化しない状態では被加工材料と反応せず、プラ
ズマ内で反応性の高い活性種を生じるものであることが
必要であり、たトエばＳｉ （Ｄ −１： ｙ ｆ ７
りＩｃ ハＣＦ４． ＣＣｌ２ Ｆ２． ＣＣ＆など
が用いられ、ＡＩ！のエツチングにはＣＣｚ４゜ＢＣｌ
ｓ、 ＰＣｌ５などが用いられている。
わち、反応容器内に２枚の平行に保たれた電極を設け、
その一方の電極表面に被加工材料が形成された試料を設
置し、反応容器にガス導入系と排気系を接続して、反応
容器内が一定圧力になるようにエツチングガスを流入す
るとともに、両電極間に高周波を印加すると、グロー放
電が生じ、プラズマ内で電子とガスが衝突することによ
り、エツチングガスが被加工材料と反応するように活性
化またはイオン化される。そして、イオンと電子の移動
度の差から、プラズマ領域は両電極より常に高い電位に
保たれるため、イオンは電極すなわち試料表面の直角方
向に加速され、入射する。このため、試料表面に直角な
方向だけにエツチングが進行し、エツチングマスクに忠
実なパタン形成が可能となる。このときのイオンの働き
としては、自らが被加工材料と反応したり、被加工材料
に衝突してエネルギーを付与することにより、電気的に
中性な反応活性種と被加工材料との反応を促進させるも
のと考えられている。なお、エツチングガスとしては、
プラズマ化しない状態では被加工材料と反応せず、プラ
ズマ内で反応性の高い活性種を生じるものであることが
必要であり、たトエばＳｉ （Ｄ −１： ｙ ｆ ７
りＩｃ ハＣＦ４． ＣＣｌ２ Ｆ２． ＣＣ＆など
が用いられ、ＡＩ！のエツチングにはＣＣｚ４゜ＢＣｌ
ｓ、 ＰＣｌ５などが用いられている。
ところで１、低温ガスプラズマは電子とイオンの発生お
よび消滅の微妙な均衡のうえに持続されていることから
、グロー放電において特別なイオンまたは電気的に中性
な反応種だけを多量に生成することはできない。このた
め、ドライエツチングにおいては、エツチング速度の大
幅な増大やエツチング選択性の大きな改善を期待するこ
とができないという問題があった。
よび消滅の微妙な均衡のうえに持続されていることから
、グロー放電において特別なイオンまたは電気的に中性
な反応種だけを多量に生成することはできない。このた
め、ドライエツチングにおいては、エツチング速度の大
幅な増大やエツチング選択性の大きな改善を期待するこ
とができないという問題があった。
この問題を解決する方法として、反応容器に連通したプ
ラズマ発生室にエツチングガスを供給し、プラズマ発生
室で放電させることにより、エツチングガスを解離もし
くは活性化してがら反応容器内に導入し、ドライエツチ
ングを行なう方法が考案されている。しかし、プラズマ
発生室の特性を把握できず、再現性のあるエツチングを
行なうことができず、実用化はされていなかった。
ラズマ発生室にエツチングガスを供給し、プラズマ発生
室で放電させることにより、エツチングガスを解離もし
くは活性化してがら反応容器内に導入し、ドライエツチ
ングを行なう方法が考案されている。しかし、プラズマ
発生室の特性を把握できず、再現性のあるエツチングを
行なうことができず、実用化はされていなかった。
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、高速であり、選択性が大きく、かつ再現性のすぐれ
たドライエツチング方法を提供することを目ｎ勺とする
。
で、高速であり、選択性が大きく、かつ再現性のすぐれ
たドライエツチング方法を提供することを目ｎ勺とする
。
この目的を達成するため、この発明においては反応容器
゛とその反応容器に連通したプラズマ発生室との圧力を
一定に保ち、上記プラズマ発生室にエツチングガスを供
給し、上記プラズマ発生室内で放電させることによりプ
ラズマを発生させるとともに、上記反応容器内で放電さ
せることによりプラズマを発生させて、上記反応容器内
に収容された被加工材料をエツチングするドライエツチ
ング方法において、上記プラズマ発生室内にプラズマを
発生させる放電の周波数を、上記反応容器内にプラズマ
を発生させる放電の周波数よりも高くする。
゛とその反応容器に連通したプラズマ発生室との圧力を
一定に保ち、上記プラズマ発生室にエツチングガスを供
給し、上記プラズマ発生室内で放電させることによりプ
ラズマを発生させるとともに、上記反応容器内で放電さ
せることによりプラズマを発生させて、上記反応容器内
に収容された被加工材料をエツチングするドライエツチ
ング方法において、上記プラズマ発生室内にプラズマを
発生させる放電の周波数を、上記反応容器内にプラズマ
を発生させる放電の周波数よりも高くする。
第１図はこの発明に係るドライエツチング方法を実施す
るための装置を示す概略図である。図において１は反応
容器、２は反応容器１に接続された排気口、３，４は反
応°容器１内に平行に設けられた電極、５は電極４上に
設置されたウェハ、６は電極３，４に高周波を印加する
ための電源、７は反応容器１に連通されたプラズマ発生
室で、プラズマ発生室７は石英製の円筒管である。８は
プラズマ発生室７に接続されたガス導入口、９はプラズ
マ発生室７内にプラズマを発生させるための電源である
。
るための装置を示す概略図である。図において１は反応
容器、２は反応容器１に接続された排気口、３，４は反
応°容器１内に平行に設けられた電極、５は電極４上に
設置されたウェハ、６は電極３，４に高周波を印加する
ための電源、７は反応容器１に連通されたプラズマ発生
室で、プラズマ発生室７は石英製の円筒管である。８は
プラズマ発生室７に接続されたガス導入口、９はプラズ
マ発生室７内にプラズマを発生させるための電源である
。
つぎに、この発明に係るドライエツチング方法について
説明する。まず、表面が自然酸化膜で覆われたＡｊ’膜
を有するウェハ５を電極４上に設置し、排気口２から排
気し、ガス導入口８からエツチングガスＣＣｔ４を導入
して、反応容器１内の圧力を０．３ Ｔｏｒｒに保つ。
説明する。まず、表面が自然酸化膜で覆われたＡｊ’膜
を有するウェハ５を電極４上に設置し、排気口２から排
気し、ガス導入口８からエツチングガスＣＣｔ４を導入
して、反応容器１内の圧力を０．３ Ｔｏｒｒに保つ。
つぎに、周波数１３．５６ ＭＨｚの電源９から誘導結
合することにより、プラズマ発生室７内に放電を生じさ
せるとともに、電極３゜４に周波数４００ ｋ Ｈｚの
電源６から電流０．３Ａの高周波を印加して、反応容器
１内に放電を生じさせる。
合することにより、プラズマ発生室７内に放電を生じさ
せるとともに、電極３゜４に周波数４００ ｋ Ｈｚの
電源６から電流０．３Ａの高周波を印加して、反応容器
１内に放電を生じさせる。
第２図は上述の方法によりエツチングした場合の、プラ
ズマ発生室７の放電電力とエツチング速度、膜除去時間
との関係を示すグラフで、線ＡはＡｊ’のエツチング速
度を、線ＢはＡ？の自然酸化膜除去時間を、線Ｃ２線り
はそれぞれレジスト、５ｉｎ２膜のエツチング速度を示
す。このグラフから明らかなように、Ａｒのエツチング
速度はプラズマ発生室７の放電電力の増加とともに急激
に増大している。また、Ａｆｆの自然酸化膜除去時間、
レジスト、３１０２膜のエツチング速度は、プラズマ発
生室７の放電電力にはほとんど依存しない。
ズマ発生室７の放電電力とエツチング速度、膜除去時間
との関係を示すグラフで、線ＡはＡｊ’のエツチング速
度を、線ＢはＡ？の自然酸化膜除去時間を、線Ｃ２線り
はそれぞれレジスト、５ｉｎ２膜のエツチング速度を示
す。このグラフから明らかなように、Ａｒのエツチング
速度はプラズマ発生室７の放電電力の増加とともに急激
に増大している。また、Ａｆｆの自然酸化膜除去時間、
レジスト、３１０２膜のエツチング速度は、プラズマ発
生室７の放電電力にはほとんど依存しない。
第３１図はグロー放電の放電周波数とプラズマ中のＣＣ
ｌ＜ガスの解離状態すなわちＣ／イオンとＣＣＩ！イオ
ンとの比との関係を示すグラフである。このグラフから
れかるように、放電周波数がｌＱ’ＭＨｚよりも高いと
きにはＣＩ！イオンが非常に多く、放電周波数がｌＱＭ
Ｈｚよりも低いときにはＣＣＩ！イオンが多くなってい
る。
ｌ＜ガスの解離状態すなわちＣ／イオンとＣＣＩ！イオ
ンとの比との関係を示すグラフである。このグラフから
れかるように、放電周波数がｌＱ’ＭＨｚよりも高いと
きにはＣＩ！イオンが非常に多く、放電周波数がｌＱＭ
Ｈｚよりも低いときにはＣＣＩ！イオンが多くなってい
る。
ところで、表面が化学的に非常に安定な自然酸化膜で覆
われたＡｌをエツチングするには、まず自然酸化膜を除
去しなければならない。Ａ／の自然酸化膜を除去すると
きには、イオン衝撃によるスパッタ作用を用いるが、ス
パッタには重いイオンの方が有効であり、ＣＣｌイオン
が多量に存在する雰囲気が望ましい。一方、自然酸化膜
除去後のＡｒのエツチングは化学反応が主となって進行
すると考えられるが、このときにはＣｌイオンまたは電
気的に中性なＣ７？ラジカルが多量に存在する雰囲気が
望ましい。しかるに、上述したように、プラズマ発生室
７の放電周波数を１３．５６ ＭＨｚにすれば、第３図
から明らかなように、ＣＩ！イオンが多量に生成され、
しかもプラズマ発生室７の放電電力を増加すれば、それ
に応じてＣＩ！イオンが増加するので、第２図に示すよ
うに、ＡＩ！のエツチング速度がプラズマ発生室７の放
電電力の増加とトモに急激に増大するのである。
われたＡｌをエツチングするには、まず自然酸化膜を除
去しなければならない。Ａ／の自然酸化膜を除去すると
きには、イオン衝撃によるスパッタ作用を用いるが、ス
パッタには重いイオンの方が有効であり、ＣＣｌイオン
が多量に存在する雰囲気が望ましい。一方、自然酸化膜
除去後のＡｒのエツチングは化学反応が主となって進行
すると考えられるが、このときにはＣｌイオンまたは電
気的に中性なＣ７？ラジカルが多量に存在する雰囲気が
望ましい。しかるに、上述したように、プラズマ発生室
７の放電周波数を１３．５６ ＭＨｚにすれば、第３図
から明らかなように、ＣＩ！イオンが多量に生成され、
しかもプラズマ発生室７の放電電力を増加すれば、それ
に応じてＣＩ！イオンが増加するので、第２図に示すよ
うに、ＡＩ！のエツチング速度がプラズマ発生室７の放
電電力の増加とトモに急激に増大するのである。
表１は鍛源９を２．４５ ＧＨｚ ２００ Ｗ （Ｄ
７ イクｏ波電源とし、導波管を用いてプラズマ発生室
７にマイクロ波を導き放電させた場合とそのような放電
をさせない場合の、Ａｊ？のエツチング速度ｆＡ）、Ａ
／自然酸化膜除去時間（Ｂ）、レジストのエツチング速
度（ｏ）、Ｓｉ Ｏ２のエツチング速度＋Ｄｌを示すも
のである。
７ イクｏ波電源とし、導波管を用いてプラズマ発生室
７にマイクロ波を導き放電させた場合とそのような放電
をさせない場合の、Ａｊ？のエツチング速度ｆＡ）、Ａ
／自然酸化膜除去時間（Ｂ）、レジストのエツチング速
度（ｏ）、Ｓｉ Ｏ２のエツチング速度＋Ｄｌを示すも
のである。
なお、エツチングガス、反応容器１の放電周波数および
エツチング条件は上述と同様である。
エツチング条件は上述と同様である。
表 １
この表から明らかなように、プラズマ発生室７内で放電
させることにより、ＡＩ！のエツチング速度を著しく増
大することが可能である。そして、第２図に示すように
、放電周波数が１３．５６ ＭＨｚ、放電電力が２００
Ｗのときには、Ａｒのエツチング速度が２６００Ａ／ｍ
ｉｎであるのに対して、表１に示すように、放電周波数
が２．４５ ＧＨｚ、放電電力が２００Ｗのときには、
Ａｒのエツチング速度が１２０００″Ａ／ｍｉｎである
。このように、プラズマ発生室７の放電周波数を高くす
れば、ＡＪのエツチング速度カ大きくなるのは、放電周
波数を高くすれば、プラズマ発生室７内におけるガスの
解離率が大きくなるためである。一方、反応容器ｌの放
電周波数を低くすれば、イオンのエネルギーを大きくす
ることができ、エツチング速度を増大することが可能で
ある。したがって、プラズマ発生室７の放電周波数を反
応容器ｌの放電周波数よりも高くすれば、エツチング速
度を大幅に増大することができるとともに、エツチング
選択性が大きくなる。
させることにより、ＡＩ！のエツチング速度を著しく増
大することが可能である。そして、第２図に示すように
、放電周波数が１３．５６ ＭＨｚ、放電電力が２００
Ｗのときには、Ａｒのエツチング速度が２６００Ａ／ｍ
ｉｎであるのに対して、表１に示すように、放電周波数
が２．４５ ＧＨｚ、放電電力が２００Ｗのときには、
Ａｒのエツチング速度が１２０００″Ａ／ｍｉｎである
。このように、プラズマ発生室７の放電周波数を高くす
れば、ＡＪのエツチング速度カ大きくなるのは、放電周
波数を高くすれば、プラズマ発生室７内におけるガスの
解離率が大きくなるためである。一方、反応容器ｌの放
電周波数を低くすれば、イオンのエネルギーを大きくす
ることができ、エツチング速度を増大することが可能で
ある。したがって、プラズマ発生室７の放電周波数を反
応容器ｌの放電周波数よりも高くすれば、エツチング速
度を大幅に増大することができるとともに、エツチング
選択性が大きくなる。
以上、Ａｆのドライエツチング方法について説明したが
、この発明は電気的に中性な反応種とイオン衝撃が共に
寄与するエツチング、あるいは異なったイオン種がそれ
ぞれの働きをしてエツチングを進行させるすべての材料
のドライエツチングに適用できる。たとえば、ＳｉをＣ
Ｉ！を含むエツチングガスでドライエツチングする場合
には、Ｃ／ラジカルとイオン衝撃が必要であるが、プラ
ズマ発生室７でＣＩ！ラジカルを多量に生成し、反応容
器ｌ内の放電でイオン衝撃を制御すれば、高速かつ選択
性の高いエツチングが可能となる。また、エツチングガ
スがＣＦ４ 、 ＣＣ１２Ｆｚ、 ＣＢｒＦ３などの場
合にも、この発明を適用できる。
、この発明は電気的に中性な反応種とイオン衝撃が共に
寄与するエツチング、あるいは異なったイオン種がそれ
ぞれの働きをしてエツチングを進行させるすべての材料
のドライエツチングに適用できる。たとえば、ＳｉをＣ
Ｉ！を含むエツチングガスでドライエツチングする場合
には、Ｃ／ラジカルとイオン衝撃が必要であるが、プラ
ズマ発生室７でＣＩ！ラジカルを多量に生成し、反応容
器ｌ内の放電でイオン衝撃を制御すれば、高速かつ選択
性の高いエツチングが可能となる。また、エツチングガ
スがＣＦ４ 、 ＣＣ１２Ｆｚ、 ＣＢｒＦ３などの場
合にも、この発明を適用できる。
以上説明したように、この発明に係るドライエツチング
方法においては、プラズマ発生室でエツチングに必要な
反応種を生成し、反応容器内の放電でイオレ衝撃を制御
することが可能となることから、エツチングの高速化、
エツチング選択性の向上、下地材料への損傷の低減を同
時に達成することができ、ひいてはＬＳＩの生産性、信
頼性の向上を可能にすることができる。このように、こ
の発明の効果は顕著である。
方法においては、プラズマ発生室でエツチングに必要な
反応種を生成し、反応容器内の放電でイオレ衝撃を制御
することが可能となることから、エツチングの高速化、
エツチング選択性の向上、下地材料への損傷の低減を同
時に達成することができ、ひいてはＬＳＩの生産性、信
頼性の向上を可能にすることができる。このように、こ
の発明の効果は顕著である。
第１図はこの発明に係るドライエツチング方法を実施す
るための装置を示す概略図、第２図は−ラズマ発生室の
放電電力とエツチング速度、膜除去時間との関係を示す
グラフ、第３図はグロー放電の放電周波数とプラズマ中
のＣＣｅ４ガスの解離状態との関係を示すグラフである
。 １・・・反応容器 ２・・・排気口 ３．４・・・電極 ６・・・電源 ７・・・プラズマ発生室 ８・・・ガス導入日９・・・
電源 特許出願人 日本電信電話公社 代理人弁理士 中村純之助 １−１ 図 ■ ６ ′？２″ ５ 方欠を電力（ｗ） 第３図 ′３５欠電周速婁欠ｏ４Ｈｚ）
るための装置を示す概略図、第２図は−ラズマ発生室の
放電電力とエツチング速度、膜除去時間との関係を示す
グラフ、第３図はグロー放電の放電周波数とプラズマ中
のＣＣｅ４ガスの解離状態との関係を示すグラフである
。 １・・・反応容器 ２・・・排気口 ３．４・・・電極 ６・・・電源 ７・・・プラズマ発生室 ８・・・ガス導入日９・・・
電源 特許出願人 日本電信電話公社 代理人弁理士 中村純之助 １−１ 図 ■ ６ ′？２″ ５ 方欠を電力（ｗ） 第３図 ′３５欠電周速婁欠ｏ４Ｈｚ）
Claims (1)
- 反応容器とその反応容器に連通したプラズマ発生室との
圧力を一定に保ち、上記プラズマ発生室にエツチングガ
スを供給し、上記プラズマ発生室内゛で放電させること
によりプラズマを発生させるとともに、上記反応容器内
で放電させることによりプラズマを発生させて、」二記
反応容器内に収容された被加工材料をエツチングするド
ライエツチング方法において、上記プラズマ発生室内に
プラズマを発生させる放電の周波数を上記反応容器内に
プラズマを発生させる放電の周波数より高くすることを
特徴とするドライエツチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15509483A JPS6047421A (ja) | 1983-08-26 | 1983-08-26 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15509483A JPS6047421A (ja) | 1983-08-26 | 1983-08-26 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6047421A true JPS6047421A (ja) | 1985-03-14 |
Family
ID=15598500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15509483A Pending JPS6047421A (ja) | 1983-08-26 | 1983-08-26 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047421A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6240728A (ja) * | 1985-08-15 | 1987-02-21 | Tokuda Seisakusho Ltd | ドライエツチング装置 |
| EP0216603A2 (en) * | 1985-09-17 | 1987-04-01 | Machine Technology Inc. | Microwave apparatus for generating plasma afterglows |
| JPS6289882A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 気相エツチング方法 |
| JPS63288021A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-11-25 | Hitachi Ltd | プラズマ処理方法 |
-
1983
- 1983-08-26 JP JP15509483A patent/JPS6047421A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6240728A (ja) * | 1985-08-15 | 1987-02-21 | Tokuda Seisakusho Ltd | ドライエツチング装置 |
| EP0216603A2 (en) * | 1985-09-17 | 1987-04-01 | Machine Technology Inc. | Microwave apparatus for generating plasma afterglows |
| JPS6289882A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 気相エツチング方法 |
| JPS6344827B2 (ja) * | 1985-10-14 | 1988-09-07 | Handotai Energy Kenkyusho | |
| JPS63288021A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-11-25 | Hitachi Ltd | プラズマ処理方法 |
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