JPS60743A - ドライエツチング方法 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、マグネトロン放電を応用したドライエツチン
グ装置におけるシリコン，不純物添加多結晶シリコン，
　Ａ．６　、　ＡＡ合金弄のドライエツチング方法に関
する。

〔従来技術とその問題点〕

近年、集積回路は微細化の一途なたどシ、最近では最少
寸法が１〜２μｍｎの超ＬＳＩも試料されるに至ってい
る。

この微細加工には平行平板型電極を有する反応容器内に
、ＣＦ、等の反応性ガスを尋人し、試料載置の電極に高
周波電力（例えば、１３．５６　ＭＨｚ　）を印加する
ことにょジグロー放電を生じせしめ、プラズマ中の正イ
オンを陰極（高周波電力印加の電極）面に生じる陰極降
下電圧（以下Ｖｄｃと称す）によって加速し、試料にイ
オンを垂直に入射させて試料をエツチングする、所謂反
応性イオンエツチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　、工ｏｎ、
Ｉｔｃｈｉｎｇ　；几ＩＦｉ）が用いられている。しか
し、この平行平板電極にょる几ＩＥでは、例えば”Ｆ４
　＋Ｈ２ガスを用いた５ｉ０１のエツチング速度は、高
々３ｏｏ〜４００（λ／ｖｔｍ：］であシ、１μｍ厚の
８＋０２をエツチングするのに約４０分もの時間を要し
、量産性の点で極めて不都合となる。このためエツチン
グ速度の高速化が望まれている。

エツチング速度を向上させるには、例えハＲＦ電力を増
加させることが考えられるが、この場合逆にＲＦ”成力
の熱−＼の変換による損失によシフオドレジストの劣化
や変質が大さくなシ、またＶｄｃの増大によって２デバ
イスへの損傷も助長される結果どなるう従ってこれらの
問題点を避けるため、エツチング速度を犠性にしでも几
Ｆ電力をできるだけ下げて用いているのが現状である。

この本質的な原因は、Ｒ１！゛によるグロー放電におい
ては、導入ガスのイオン化効率がＩｓ以下と極めて低い
ためである。

これに対して本発明者等は、最近几Ｆのグロー放電に代
シ、几Ｆ印加の電極下に永久磁石からなる磁場発生手段
を設け、ｎ＋ｐｍ力による電界と直交する磁界を形成し
て電子を（電界）×（磁界）方向にドリフト運動させ、
かつこの電子軌道を閉回路とすることによル、電子とガ
ス分子との衝突解離を促進して放電効率を向上させたマ
グネトロン放電利用のドライエツチング装置を提案した
（特願昭５５−１７８８２１号）。第１図は上記マグネ
トロン放電を利用したドライエツチング装置を示す概略
構成図である。ガス導入口（１）と、排気系（２）。

（３）とを備えた一Ａ、窒容器（４）において、グロー
放電（５）を生じる部屋（６）とマグネットアセンブリ
（磁場発生手段）（７）が配置される部屋（８）とが、
高周波電力（９）が整合器ＯＩを通し′Ｃ１水冷パイプ
Ｕυを兼ねた導管を結合した陰極（ｔりおよびパルプ０
３）によシ仕切られている。エツチング工程としては次
のように行われる。まず真空容器（４）の外部から回転
導入ｍａｅにより回転されたネジ棒ｕ９はパルプ（１３
）をガイドαｅに従い下部へ移動し、パルプ（１３）が
開く。次に両部屋（６）と（８）は排気系（３）により
　１０　［：Ｔｏｒｒ）以下に排気される。Ｉ　Ｏ（Ｔ
ｏｒｒ）以下に排気されると逆の動作でパルプ０騰が閉
じ、両部屋（６）、（８）を仕切る。

その後、反応性ガスがガス導入口（１）を通して尋人さ
れると同時に排気系（２）から排気されて、１０〜ｉ０
　（Ｔｏｒｒ〕台の圧力に制御され、高層Ｖ電力（９）
が陰極ａ乃に印加されるとＥＸＢの直交電磁界によシマ
グネトロン放電αηが生じ、試料載がエツチングされる
結果となる。永久磁石（７ａ）、　（７ｂ）、（７ｃ）
のＮ極とＳ極の磁極間隙は矩形で閉ループ状を為す。一
方、第１図と同じくマグネットアセンブリ（力をモータ
などの回転尋人系四で走査するとマグネトロン放電住り
の路が試料１上を走査し、均一にエツチングする。その
際、部屋（８）は１０　’　［Ｔｏｒｒ］の圧力に維持
されているので放心を生ぜず、試料（１１が、第１図に
示した時の高周波電力の半分で同じエツチング速度を得
ることができた。すなわち、第１図において、パルプ（
１３）を開いたままで、５×１０　（Ｔｏｒｒ）にハロ
ゲンガス、例えばＣＨＦ、ガスを導入して５ｉ０２をエ
ツチングするとａｏｏ（Ｗ　］の高周波電力印別で、約
７０００（ｉ／４．）のエツチング速度が得られたもの
が、バルブ峙を閉じて上記の方法で部屋（６）だけが放
電されると１５０（Ｗ：］の尚周波電力印加で同じエツ
チングＱ２Ｋが得られた。エツチング速度のみならず、
高周波電力を下げたことにより、その熱損失も減り、５
ｉｏ２上のマスクとなるレジストの傷みも皆無か若しく
は非常に少なくなった。以上説明した様に第１図に示し
た高速ドライエツチング装置を用いることにょシ、旨速
でかつレジスト劣化等の生じないエツチングが可能とな
り、他の材料、例えばシリコンやアルミニウムなどの材
料も塩素系のガスを使用することによシ、同様に高速の
エツチングが達成されるようになった。ところが、実際
にこの装置を用いで、ゲート酸化膜上に堆積さｔた４極
となるリン添加多結晶シリコン膜（厚さ、６ｏｏｏＡ　
）をエツチングして、ゲート制圧を測定したア貼果、溶
液法や通常のＲＩＥ法によってエツチングを行った時に
比べて、ゲート耐圧が著しく低ドすることが判明した。

この耐圧の低ドは、同様にアルミニウム膜をエツチング
した場合にも生じていて、上記１・゛ライエツチング装
置の致命的な欠点どなりかねないま仮な問題となって３
９、早急な屑状が切望されている。

本発明者号はこの問題について鋭意す（究を行った結果
、 ■　マグネトロン放電を用いたドライエツチング装置で
はマグネトロン放゛屯領域内で大きな電位の差がみられ
ることから、この電位差か、ゲート耐圧の低下を招くも
のと考えられる。

■　この電位の差は、試料表面の磁界の強さと密接に関
係し又、磁界の強さが一定の値以下になると耐圧低下は
みられなくなる。

■　この値は材料によって異なシ、リン添〃口多結晶シ
リコンは、４００ガウス、１％シリコンを含むアルミニ
ウムの場合は１５０ガウス以下である。

■　電極材ｔ１、例えばリン添加多結晶シリコンを途中
祉で前記マグネトロン放電を用いたドライエツチング装
置でエツチングし、その後、残りを溶液法、あるいは通
常几ＩＥでエツチングした場合には耐圧の低下は、みら
れないことから、エツチングが終了する、つま）電極材
料がフローディングな状態になる瞬間に生じる。

以上のことが判明した。上記の結果から、磁界の強さを
下げて・やれば耐圧を低下させることなくエツチングを
行うことが可能であることが明らかとなった。しかしこ
れでは、エツチング速度が大幅に減少し、高速エツチン
グは達成されなくなる。

〔発明の目的〕

本発明は、シリコン、不純物添加多結晶シリコン、アル
ミニウム、もしくは少なくともアルミニウムを含む合金
を例えばゲート耐圧の低下をまねく様なことなく、かつ
高速にエツチングするドライエツチング方法を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概−゛決〕

不発明は、マグネトロン放′ｔハを利用したドライエツ
チング装置を用いて、シリコン、不純物添加多結晶シリ
コン、アルミニウムもしくは少なくともアルミニウムを
含む合金材料をエツチングするに際し、試料表面の磁界
の強さが４００ガウス以上の高速エツチングが達成され
る条件で、エツチング材料がフローティングの状態にな
る直前までエツチングを行い、その後、磁性材料を配置
ｄシて、各材料の耐圧低Ｆをまねく磁界の強さ以下の試
料表面磁界でエツチングを行うドライエツチング方法に
ある。

〔発明の効果〕

本発明によればゲート耐圧の低下を招くこともなく、か
つ高速にエツチングすることができろう〔発明の実施例
〕 以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例を説明するための部分概略図
である。Ｈ，（７）は前述した陰株及びマグネットアセ
ンブリである。（２Ｉ）は磁性材料（本実施例では厚さ
２間の鉄板を使用した。）でできた磁界遮蔽板である。

この磁界遮蔽板１２１）は、通常は、図示した様に陰極
からはなれたところに待機していて、必要に応じて、陰
極−とマグネットアセンブリ（７）の間に移動させられ
、マグキシトアセノブ１月力と同期して走査される。こ
のとき磁界遮蔽板（２１）のマグネットアセンブリ上へ
の移動は、マグネットアセンブリの走査をさまたげるこ
となく連続して移動できるようになっている。又、磁力
線は遮蔽板（２１）内を通るため、磁界遮蔽板をマグネ
ットアセンブリと陰極の間に移動させない場合は１４０
０ガウスであるが、移動させた場合には、３００ガウス
に低下することができる。この装置を用いて、レジスト
マスク（ＯＦＰＲ−８００を使用した。）をパターニン
グした、厚さ６ｏｏｏＡのリン添〃ロボリシリコンをエ
ツチングした。エツチングは、まず初めに、磁界遮蔽板
を移動させず、通常の１４００ガウスで５０００にの深
さまでエツチングし、その後、前述したＲ蔽板をマグネ
ットアセンブリ上に移動させ、８００ガウスで残シのリ
ン添加ポリシリコンをエツチングした。このときのエツ
チング条件は、前述した耐圧の低下が生じた条件と全て
同じで行った。その結果、前述したゲート耐圧の低下は
みられず溶液法や、通常几ＩＢで行った時と同等の値が
得られた９本実施例では、磁界遮蔽板の厚さを２鰭にし
、その時の試料表面の磁界の強さを８００ガウスにして
リン添加多結晶シリコンをエツチングした場合について
述べたが、実験の結果、シリコン及び不純物添加多結晶
シリコンの場合は４００ガウス以下、アルミニウム、及
び少なくともアルミニウムを含む合金の場合は１５０ガ
ウス以下であれば実施例と同様に良好なエツチングが達
成できた。

〔発明の他の実施例〕

第８図は、前述の４００ガウス以上の試料表面磁界が得
られるマグネットアセンブリ（７）の他に、あちかしめ
、遮蔽板（２Ｉ）が配置されたもう１つのマグネットア
センブリ（２擾を設け、前述の磁界の切りかえを容易に
したものである。エツチングに使用しナイマクネットア
センブリはそこでの放電ヲ防りため、陰極ａりから十分
はなれた所に置かれている。

この方法によシ、従来の高い磁界でエツチングした場合
と同程度のエツチング速度が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基礎となった装置の概略図、第２図は
本発明を説明するための部分的概略図、第８図は本発明
の他の実施例を示す概略図である。 図において、 （１）・・・ガス導入口、（２）、（３）・・・排気系
、（４）・・・真空容器（陽極）、（５）・・・グロー
放電、（６）・・・真空室、　（カ・・・マグネトロン
フ゛す、（８）・・・高真空室、　（９）・・・高周波
電源、α呻・・・マツチング回路、（１１）・・・水冷
パイプ、ａり・・・陰極、　０・・・仕切９弁、ａ優・
・・電磁弁、　（【り・・・ねじ棒、ａｅ・・・ガイド
、　μ７）−・・マグネトロン放電、ａト・・静電チャ
ック機構、■・・・試料、四・・・モーター、　（至）
・・・磁界遮蔽板、（２″！Ｊ・・・第２のマグネット
アセンブリ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　画周波電力が印加されると共にその表面に試料
   が載置される陰極および該陰極の表面に対向配置された
   陽極を備えた真空容器と、この真空容器内に反応性ガス
   を導入する手段と、上記陰極の裏面に設けられ閉ループ
   状の磁石間隙により上記陰極の表面に磁場を印加するマ
   グネットと、このマグネットを上記高周波゛磁力による
   上界方向と直向する方向に走査する手段と、上記マグネ
   ットが配置された空間を上記試料が配置される空間から
   遮蔽する手段と、上記陰極の表向に敗者された静電チャ
   ック機溝とを具備したドライエツチング装置ｔ　ヲ用い
   、試料をエツチングするに際し、試料表面の磁界の強さ
   が４００ガウス以上で行う第１のエツチング工程と、前
   記マグネットと、陰極の間隙に磁性材料を配置して行う
   第２のエツチング工程の２つの工程によりエツチングす
   ることを特徴とするドライエツチング方法。
2. （２）前記試料は、シリコン、不純物添加多結晶シリコ
   ン、アルミニウム、もしくは少なくともアルミニウムを
   含む合金材料であることを特徴とする、前記特許請求の
   範囲第１項記載のドライエツチング方法。
3. （３）前記磁性材料を配置した場合の磁界の強さは、試
   料がシリコンもしくは不純物添加多結晶シリコンの場合
   は４００ガウス以下、試料がアルミニウムもしくは少な
   くともアルミニウムを含む合金の場合は、１５０ガウス
   以下であることを特徴とする特許 ング方法。