JPS6098630A - デバイスの製作方法 - 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】

発明の背景 発明の分野 本発明は反応性イオンエツチングを使用する、装置の製
造に関する。 背景技術 半導体装置などの装置の製造には、典型的には、基板に
パターンをエツチングする工程が含まれる。この基板は
例えば（１１シリコンウエハあるいは（２）処理されつ
つある、金属、多結晶シリコン、二酸化シリコンなどの
物質の領域によって全体的あるいは部分的に被覆された
シリコン　ウェハである。一般には、初めに基板上にマ
スク層（例えばレジスト］を形成し、次にそのマスク層
の選択された部分を除去し、それから基板の露出された
部分をエツチングすることによってパターンは基板にエ
ッチされる。 基板の露出された部分には等方性あるいは異方性のどち
らかのエツチングを行なうことが可能である。（等方性
エツチングにおいては物質層はこの層の主表面に垂直な
第Ｊの方向と第１の方向を横切る第２の方向の両方にエ
ッチされ、この２つの方向におけるエッチ速度はほぼ等
しい。異方性エツチングにおいては、第２の方向でのエ
ッチ速度は第１の方向より小さい３．）もしも非常に微
細な形状を基板物質層の露出部分にエッチする必要があ
る場合は、等方性エツチングよりも異方性エツチングの
方が一般に好適である。それは、この層の厚みをエッチ
するのに必要な時間の間に、横方向エツチングによって
該形状が損なわれてしまうのを避けるだめである。この
ように、異方性エツチングは、例えば超大規模集積（Ｖ
ＬＳＩ）半導体装置を含む種々の装置の製造に必要な非
常に微細なエッチングを行なうだめに特に有用である。 異方性エツチングを行なうだめの１つの方法は反応性イ
オンエツチング（Ｒｅａｃｔｉνｅ　ＩｏｎＥｔｃｈｉ
ｎｇ　、以下ＲＩＥと記す）である。ＲＩＥにおいては
エツチングを受ける基板は真空容器内に配置された電極
の上に配置され、その容器内にエッチャントガスが導入
され、そしてそのガス内にプラズマ（電子、陽イ・オン
、陰イオン金倉む）が創成される。典型的には基板はい
くつかの異なる物質層を含んでおり、その中の１つの層
のみがエツチングされる。 従って、エッチャントガスはガス内に創成されるプラズ
マが化学的に反応する陽イオン及び陰イオンを含むよう
に選ばれる。これらのイオンは基板を選択的にエッチす
る。即ち、該基板のエッチされる】つの層を選択的に化
学的にエッチする。化学的エツチングの結果揮発性反応
生産物が形成され、これは容器の外に排出される。 もし基板が配置されている電極が例えば自由浮動型電極
（電位が浮動する電極）であれば、この電極は、それ自
身が部分的あるいは全体的にプラズマに浸されることに
よって、基準電位（例えば接地電位）に関して負または
正のＤＣバイアスを形成する。（ＤＣバイアスの極性は
プラズマの特性、プラズマ内での電極の位置、電極物質
の特性によって負まだは正となる。ＩＤＣバイアスの影
響の下に、（ＤＣバイアスが負であるかまだ（Ｃ１正で
あるかによってＩ　、ｉｌＦ、イオンあるいは負イオン
が電極に向けて加速される。イオンの化学的反応性と同
様にＤＣバイアスによってイオンに与えられる規制され
た運動は基板の選択的異方性化学エツチング全もたらす
。 電極におけるＤＣバイアスの大きさは例えば異方性エツ
チングの度合に重要な影響を尚又（ＤＣバイアスが小さ
くなればならほど異方性エツチングの度合は小さくなる
）、従ってエツチングの形状に重要な影響を与える。 さらＫＤ、Ｃバイアスの大きさはエッチすべき基板層と
エッチしてはならない物質層（例えばマスク物質あるい
は基板物質の他の層］との間のエツチングの選択性に重
要な影響を与える。例えば反応性種に方向性を与えるの
にちょうど充分なりＣバイアスでは比較的少量のマスク
物質あるいは除去してはならない基板物質のスパッタ除
去を引き起こすのに充分な速度で反応性種が電極に引き
つけられる。 しかし、ＤＣバイアスが、方向性ｔ、ｂえるのに充分な
大きさをかなり多く上回ると除去してはならない物質を
好ましくないほど多くスパッタ除去してしまう。従って
所望のエツチング形状、例えば本質的に垂直な形状、傾
斜した形状、曲折した形状を得るために、かつエツチン
グ選択性が好ましくないほどに多量に減少するのを避け
るために、とりわけＤＣバイアスの制御が極めて望まし
い。 ＲＴＥ′ｆ：行なうには種々の技術が存在する。 これらの技術間の相違点は、部分的にはプラズマを発生
させる方法にある。例えば１つの技術においてはプラズ
マはＤＣ放電によって発生される。即ち、ガスを横切る
ように配置された２電極間に充分に高いＤＣ電圧を与え
ることで発生される（ただし必ずしも電極をガスに浸さ
れるように配置する必要はない）。 ＤＣ放電によるプラズマについては例えばビー・チャブ
マン（Ｂ、Ｃｈａｐｍａｎ　ｌ　、グロー　ディスチャ
ージ　プロセス（Ｇｌｏｗ　ＤｉｓｃｈａｒｇｅＰｒｏ
ｃｅｓｓ　）　、ジョン　ワイリー　アンド　ソンｆ　
Ｊｏｌｉｎ　Ｗｉｌｅｙ　＆　Ｓｏｎ　ｌ、１９８ｆ１
年、７７ページを参照のこと。そのような技術は多くの
場合に適切である。しかし、もしエッチされる基板ある
いは基板を支えている電極が誘電体物質を含んでいれば
、エツチングを行なうことは困難である。 ＲＩＥを行なうだめの他の技術においては、プラズマＩ
−ｊＡｃ電力を誘導性にカスに結合させることにより発
生される。そのような誘導性結合は、例えば、２次巻線
がガスを貯える容器を巻いているようなトランスの１次
巻線間にＡＣ電圧を与えることで得られる。その代りに
、容器をとり１くかあるいは容器内に配置されている誘
導コイルに直接ＡＣ電圧をかけても良い。誘導性結合に
ついては、例えば、ジエイ・ボッセン（Ｊ、Ｖｏｓｓｅ
ｎ　）及びダブル・カーノ（Ｗ、　Ｋｅｒｎ　１編シン
　フイルムプロセスズ（Ｔｈ１ｎ　Ｆｉ］ｍ　Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｅｓ　Ｉ　、アカデミツク　プレス（Ａｃａｄｅ
ｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ　ｌ、１９７８年第４章３３８−３
４１ページを参照のこと。この技術もまだ多くの場合に
使われ有用である。しかし、４この技術においてはイオ
ンは、基板を支える電極上のＤＣバイアスによって与え
られる規制された運動に加えてらせん型運動をし、これ
が異方性エツチングの度合をいく分か減少させる。 ＲＩＥを行なうだめに最も広く使用されている商用的技
術はプラズマ発生用に無線周波電源（以下ＲＦ電源と記
す）を使用しており、他の方法に存在する制限は持たな
い。そのようなＲＦ電源を使用するＲＩＥ装置は第１図
に示すような、従来型平行平板ＲＩＥ装置１０であって
、これは真空容器１２内に配置された２つの電極１８．
２０を含んでいる。ＲＩＥ装置１０は１だ、エッチャン
トカスが容器１２かも排出される出口部１４を含んでい
る。 ＲＦ電＃ｉは電極のうちの１つ（例えば電極１８）を接
地電圧のような基準電位の点に接続することにより、容
器１２内に導入されるエッチャントガスに容量結合され
る。さらに、第１図に示されるように、ｌ’（Ｆ電圧は
ＲＦ電圧発生器２４により、インピーダンス整合回路２
６とコンデンサ２８（このだめに容量結合である）を介
して他の電極（例えば電極２０）に馬えられる。従って
この特別な例においては、電極１８はＲＩＥ装＠１０の
陽極を成し、電極２０は陰極を成す。 このＲＦ電圧信号あるいは他の任意の形の電力信号が加
えられるとガス内にプラズマが発生するばかりでなく陰
極２０か接地電極１８に対して負のＤＣバイアスを得る
結果となる。 作動中、エッチされる基板２２は陰極２０上に配置され
ており（第１図参照］、負のＤＣバイアスによって陰極
の方へ加速される陽イオンによって異方性化学エツチン
グを受ける。 （基板を陽極１８上に配置すると一般には異方性エツチ
ングよりむしろ等方性エツチングが生じる。） 陰極２０におけるＤＣバイアスは陰極２０の表面に電子
のシース［５ｈｅａｔｈｌが形成されるために生じるも
のと一般に考えられている。 コンデンサ２８は低周波及び直流信号に対して高インピ
ーダンスを与え（一方ＲＦ発生器２４によって生じる高
周波信号に対しては低インピーダンスを与える）、電子
シース（ＤＣ信号）がＲＦ発生器を介してアースに放電
するのを防ぐ。 陰極２０におけるＤＣバイアスの大きさは主に、陰極２
０に与えられるＲＦ電力量により決められ、さらに容器
１２内のガスふんも気の圧力と組成により決められる。 （電力、圧力及びガス組成はまた異なる電力発生手段、
例えばＤＣ放電あるいは誘導結合を用いるＲ　Ｉ　Ｅ装
置におけるＤＣバイアスの主要な決定要素でもある。）
これらの要素は容易に制御できるのでＤＣバイアスは容
易に制御される。こうして例えばエツチング形状やエツ
チング選択性の制御を向上させることができる。 例えばＲＦ電力の増加（これはＲＦ電圧信号の振幅また
は周波数またはその両方を増加させることにより得られ
る）または圧力の減少捷たはその両方を行なうとより大
きな、即ちより負の陰極ＤＣバイアスが発生する。 ＤＣバイアスの大きさを決定する要素は電力発生手段の
特性に関係なくエツチング速度も決定する。例えばＲＦ
電力が増大すると、ＤＣバイアスの大きさが増大するの
と同様にエツチング速度が増大する。事実、ＤＣｌ＜イ
アスの大きさによってＲＦ電力流量と工゛ンチング速度
を信頼度を高くして測定することができる。ＤＣバイア
スは、プラズマに流れ込むＲ’Ｆ電力と非常に密接にか
らんでいるので、例えば陰極から電流を取り出すことに
よってＲＦ定電力び圧力とは関係な（ＤＣバイアスを減
少させようとすると必ず、プラズマに流れ込むＲＦ定電
力かなり減少する結果となり、従ってエツチング速度が
かなり減少すると長い間考えられてきた。 一般には経済上の目的から高エツチング速度が望寸（−
２い。しかし高エツチング速度は通常、重重しくないほ
どに高いＤＣバイアスを伴い、これにより、例えばエツ
チング選択性が望ましくないほどに低くなる。さらに、
もしエツチングを受けている基板が］つあるいは複数の
誘電体物質を含んでいるとすれば、通常これらの層は高
ＤＣバイアスにさらされた場合望寸しくない電気的ブレ
ークダウンに見１われる。 エツチング速度とＤＣバイアスを決定する要素例えばＲ
Ｆ定電力圧力に課される制約は、高エツチング速度と、
例えば高エツチング選択性の両方が望まれる場合には矛
盾する。従って、高エツチング選択性を得るためにエツ
チング速度は一般には比較的低い幀に紐持される。高エ
ツチング速度と高エツチング選択性の両方を得るために
、ＲＦ定電力圧力には依存せずにＤＣバイアスを制御す
る技術が探求されて来たが解決法は発見されていない。 発明の概要 本発明は高エツチング速度と、例えばＲＩ　Ｅ工程にお
ける高エツチング選択性または比較的大きな度合いのア
ンダーカットを呈する望ましいエツチング形状の両方を
達成する。これは、電極、例えば自由浮動電極あるいは
従来型ＲＩＥ装置の陰極（ＲＦ定電力この電極を介して
装置に容量結合される）に生じるＤＣバイアスの大きさ
は該電極から基準電位点に電流を導くことで容易に減少
できるという発見から得られるものである。さらに、容
認された知識に反するが、ＤＣバイアスの大きさはプラ
ズマに流れ込む電力に重大な影響を与えないで減少され
る。従って本発明に従い、受容できないほどに大きいＤ
Ｃバイアスを生じた電極から基準電位点へ電流を導くこ
とにより、比較的高いエツチング速度を保ちながら、例
えば高エツチング選択性または望ましいエツチング形状
が得られる。 実施例の説明 本発明は基板のＲＹＥ工程を介して装置例えば半導体装
置を製造するだめの新しい方法及び装置に関わる。従来
のＲＩＥ技術においては所望の目標を達成するだめに電
力流量、従ってエツチング速度は比較的低い値、例えば
典型的には１０脳／分以下に保たれていた。 所望の目標とは例えば、エッチされる基板層と他の物質
層との間の所望のエツチング選択性あるいは比「咬的大
きなアンダーカット捷だは種々の大きさのアンダーカッ
トを呈する所望のエツチング形状である。しかし、本発
明の技術を用いて、その所望の目標と、典型的には２０
調／分以」−の比較的高いエツチング速度との両方が同
時に達成される。これは、以前、所望の目標（例えば所
望の工゛ノチング選択性あるいはエツチング形状）を達
成するために用いられた電力よりも多い電力を供給する
一方、あらかじめ選択された条件に応動してＤＣバイア
スのかかった電極から基準電位の点（例えば接地点）に
電流を導くことにより達成される。例えば、もし達成す
べき目標が比較的大きいアンダーカット（一定か所望の
方式で変化するかのどちらか）を呈する所望のエツチン
グ形状を得ることであれば、この形状からの偏位に応じ
てＤＣバイアスがかかった電極から電流が導かれる。（
本発明を達成するためには電極は自身と自身の環境、例
えばプラズマあるいは基■電位点との間で電荷の転送を
ｒ１゛容し、例えば基板の一部あるいは全部を含むよう
な構造をしている。）代りに、もし達成すべき目標が所
望のエツチング選択性であれば、あらかじめ選択された
値より大きいか等しい大きさく絶対値）を持つ電極上の
ＤＣバイアスに応じてそのＤＣバイアスのかかった電極
から電流が導かれる。このあらかじめ選択された値は、
所望のエツチング選択性を達成するのに必要なりＣバイ
アスであって一般に経験的に決められる。ここでは電極
から基準電位点へ電流を導く方法は放電として扱われて
いるが、この方法の結果必ずしも電極は電荷を欠乏して
し１うのではないことを理解されたい。 エツチング速度と比較的高い値に保ちながら所望の目標
、例えば所望のエツチング選択性を達成するために電極
を放電させるという本発明の技術は非常に多くのＲＩＥ
技術に応用できる。例えば、部分的あるいけ全体的にプ
ラズマに浸され基板に支えられた浮動電極をあらかじめ
選択された値より大きいがまたは等しい大きさのＤＣバ
イアスに応動して、列えばＤＣ放電あるいけＡＣ電力の
容量または誘導結合によって、プラズマがいがように発
生したかに関係なく放電させることにより比較的高いエ
ツチング速度と高いエツチング選択性の両方が容易に達
成される。（ＤＣ放電あるいは誘導結合を用いるＲＩＥ
装置においては、現在これらの装置が有する制限が未だ
取り除かれていないにもかかわらずエツチング選択性は
高められる。ＩＲＩＦＩｃＲＦ電力を特殊に使用すると
、あらかじめ選択された値より大きいか等しい大きさの
ＤＣバイアスに応じて、従来型のＲＩＥ装置の、基板に
支えられた陰極（この電極を介してＲＦ電力はガス内に
容置結合される）を放電させることにより、同様の所望
の結果が得られる。容認された知識に反するが、この放
電はプラズマへのＲＦ電力流量に対して重要な影響をＪ
グえず、従ってエツチング速度に対して重要な影響を与
えない。 本発明の放電技術はいかなる特定の型のＲＩＥ装置にも
限定されるものではない。むしろ、本技術は例えば１９
８１年１１月３日にディー・メイダン（Ｄ、Ｍａｙｄａ
ｎ　ｌ　に発行された米国特許第４．２９８．４４３号
に開示されたＲＩＥ装置を含む非常に多くの型のＲＩＥ
装置に適用できる。 本願のＲＩＥ技術に従って、電極即ち陰極または自由浮
動電極の放電は人間が介入しないで自動的に行なうこと
が望ましい。もし例えば所望のエツチング選択性を達成
する場合゛にけ、放電速度は好１しくけ非常に高く、そ
のため電極でのＤＣバイアスの大きさはある時間間隔の
間に、あらかじめ選択された該値に１で減少する。その
時間間隔は全エツチング時間の約１０分の１よシ短がく
、さらに好ましくは約１００分の１よりも短がい。全エ
ツチング時間の約１０分の１より長い時間間隔は望１し
くないほどに低いエツチング選択性をもたらすので不適
であり、さらにもしエッチされる基板が１つ以上の誘電
体層を含んでいれば通常これ、らの層は望ましくない電
気的ブレークダウンに見まわれる。 従来のＲＩＦ、装置の陰極におけるＤＣバイアスの大き
さを減少させると、陽極上に配置された基板が受けるエ
ツチングの方向性を意外にも強めてしまう、即ち、（Ｒ
Ｆ’／（ｉ：力、圧力及び電極間隔が一定と仮定して）
陽極におけるエツチングが一層異方性になることは１１
゜要である。この効果は、陰極におけるＤＣバイアスの
大きさが減少するとさらに著しくなることが判明した。 一般に、陰極におけるＤＣバイアスの大きさが減少した
時の、陽極における異方性エツチングの強化される度合
は経験的に決定される。このようにして、陽極上に配置
された基板は、比較的高いエツチング速度においてさえ
容易に異方性エツチングを行なえる（この異方性エツチ
ングは本願の放電技術によって達成され、かつ維持さね
−る１゜本願のＲＩＥ技術を実施するだめの装置６は第
２図に示されている。この装置は真壁容器１２内に配置
された基板支持用の電極２０と、容器１２内に導入され
るエッチャント　カス内にプラズマを発生させるための
電源２３とを含む。もし例えば電源がガスに容量結合さ
れるのであれば電源２３け第２図に示されるようｉｃ　
ＲＦ発生器２４、インピーダンス整合回路２６及びコン
デンサ２８を含む。さらに該装置は電極２０と基準電位
点、例えば接地点との間に在る回路３０を含む。この回
路３０は、あらかじめ選択された値より大きいか寸たけ
等しい大きさの、該電極でのＤＣバイアスに応動して電
極２ｏからアースへ自動的に電流を導く。（もしも自由
浮動電極でのバイアスを制御するのであれば、回路３０
は該自由浮動電極と該基準電位点との間に存在する。）
第２図に示されるように、回路３゜はブレークダウン電
圧があらかじめ定められた該値に等しいツェナー　ダイ
オード３４（または２個以上の直列接続されたツェナー
ダイオード）を含むのが好ましい。動作中もしもＤＣバ
イアスの大きさがあらかじめ選択されだ該値、即ち、ツ
ェナー　ダイオードのブレークダウン電圧より大きくな
るかあるいは等しくなると、ツェナー　ダイオード３４
は電極２０から基準電位点に自動的に電流を導く。さら
にＤＣバイアスの大きさがツェナー　ダイオードのブレ
ークダウン電圧以」二に増加すると、ツェナー　ダイオ
ードが導く電流の量が増加する。 本願の装置の他の実施例はツェナー　ダイオード３４と
等価な機能金持つ装置即ち、あらかじめ定められた電圧
で電流を導く装置首を有する。例えば第３図に示される
第２の実施例では回路３０のツェナー　ダイオードは電
圧制御Ｄδ電−源３６に置き換えられており、一方、第
４図に示される第３の実施例では′ツェナー　ダイオー
ドは金属酸化物バリスタ３８（またけ２個以上の直列接
続された）＜

【リスク１に置き換えられている。金属酸
化物ノ〈リスク第２版、ジョン　シー　ヘイ（Ｊｏｈｎ
　Ｃ，Ｈｅｙｌ及びウィリアム　ピー　クラム（Ｗｉ　
Ｉ　Ｉ　ｉａｍ　Ｐ。 １（ｒａｍ　１編、　ジェネラル　エレクトリックカン
パニー（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｍｐ
ａｎｙ　ｌ、アーバン［Ａｕｂｕｒｒ＋ン、　ニューヨ
ーク、１９７８年刊、８７−］　］　５ページを参照の
こと。第５図に示される第４の実施例では、ツェナー　
ダイオードはサイラトロン４０（あるいは２個以上の直
列接続されたサイラトロン〕に置き換えられている。サ
イラトロＥｎｇｉｎｅｅｒｓ　］第１０版、ドナルド　
ジー　フインク（Ｄｏｎａｌｄ　Ｇ、Ｆｉｎｋ　ｌ及び
ジョン　エムカロル（Ｊ、ｏｈｎ　Ｍ、Ｃａｒｒｏｌｌ
　１編、マグロ−ヒル［ＭｃＧｒａｗ　Ｈｉｌｌ　ｌ　
１９６８年刊、２８−１４〜２８−１５ページ参照のこ
と、。 本発明の実施例において、ツェナー　ダイオード３４（
またはこれと等価な装置）が高周波電圧（Ｍ号、例えば
ＲＦ発生器２４によって発生される高周波信号にさらさ
れるので、回路３０はツェナー　ダイオード（またはこ
れと等価な装置）をその高周波信号に対してシールドす
る部品を含むのが望ましい。そのような部品は、例えば
第２−５図に示される誘導コイル３２である。誘導コイ
ル３２はツェナー　ダイオード３４（またはこれと等価
な装置）と直列に配置されており、所望のシールド機能
を果たす。それは、このコイルは該電極から導かれるＤ
Ｃ電源に対しては低インピーダンスを呈する一方、例え
ばＲＦ発生器２４によって発生される高周波電圧信号に
対しては高インピーダンスを呈するからである。 本発明のＲＩｇ技術を実施するだめのさらに他の装置は
非常に多ぐの種類のあらかじめ選択された条件に応動し
て、ＤＣバイアスをかけられた電極が放電させられるよ
うにするが、これらはツェナー　ダイオード３４の代り
にコンピュータ制御によるＤＣ電源（不図示）を有して
いる。有用なコンピュータは、例えば市販のモデルＨＰ
９８４５Ｂコンピュータであり、有用なりＣ電源は市販
のモデルＨＰ４１４ＯＢ電源である。双方ともに米国カ
リフォルニア州カルバトン（（’ｕｌｖｅｒｔｏｎ　ｌ
のヒユーレット　パンカード社（Ｈｅｗｌｅｔｔ　Ｐａ
ｃｋａｒｄＣｏｍｐａｎｙ　］から販売されている。１
つの動作モードにおいては電極上のＤＣバイアスの大き
さが検出され、通常の手段によってコンピュータに伝え
られる。この大きさはコンピュータによって、それに記
憶された、あらかじめ選択された値と比較される。コン
ピュータは前者が後者を越えた場合に電源が電極を放電
させるようにプログラムされている。エッチング工程中
アンターカットの度合を変化させるためにＤＣバイアス
がエツチング深さの関数として変化するように構成する
場合には上記装置１づ、さらに、例えばエツチングをモ
ニタする手段、例えばエツチング深さをモニタするだめ
の従来型、光学干渉計を含む。動作中、測定されたエツ
チング深さと測定されたＤＣバイアスの両方が通常の手
段でコンピュータに伝えられる。それから特定のエツチ
ング深さにおいて測定されたＤＣバイアスはコンピュー
タによってそこに記憶された、そのエツチング深さにお
ける対応するＤＣバイアスと比較される。（コンピュー
タは本質において検出されたエツチング形状と所望のエ
ツチング形状とを比較する。所望のエツチング形状音生
み出す、記憶されたＤＣバイアスは一般に経験的に定め
られる。）くり返すが、コンピュータは例えは前者の大
きさが後者の大きさを越えた場合に電源が電極を放電さ
せるようにプログラムされている。 本願の製造方法に従い、装置例えば半導体装置はＲＩＥ
装置の電極上に基板を配（６−することにより製造され
る。電極は例えば自由源動電極あるいは第２図に示され
るＲＩＦ装置１０の電極２０である。 エッチャント　カスが電極を内蔵する容器例えば第２図
の容器１２に導入され、ＡＣかＤＣのどちらかの電力を
ガスに結合することによりプラズマがガス内に発生され
る。（ＡＣ電力はガスに対して容量性か誘導性かのどち
らかで結合される。）ガスはプラズマが、選択的化学的
に基板をエツチングする陽イオンか陰イオンかのどちら
かを含むように選択される。 本発明を実施するにあたっては、Ｃ輸、ＣＱｌ！３Ｈ１
ｃｃｇ３Ｆ、　Ｃ’ｃ１２Ｆ２　、Ｃａ、Ｆ７、ＣＦ２
、ＣＨＦ３、ＣａＦ３、α２、Ｆ２及びＢＣＩ！３　を
含む種々のガスが有用である。例えば二酸化シリコンと
比較してシリコンに対してより高いエツチング選択性を
示すエッチャントガスはＣ／！２　である。 （Ｃ１２がイオン化されるとシリコンと化学的に反応す
るα２′及びα９イオンが形成される。）一方、有機ポ
リマ（例えば米国ニューシャーシー州パリセイド　パー
ク（Ｐａ１ｉｓａｄｅｓ　Ｐａｒｋｌのフィリップ　エ
イ　ハント　ケミカルネ土（Ｐｈ１ｌｉｐ　Ａ、Ｈｕｎ
ｔ　Ｃｂｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）販
売のＨＰ　Ｒ−２０６フオトレジスト）と比較して二酸
化シリコンに対してより高いエツチング選択性を示すの
けＣＨＦ３である。（ＣＨＦ。 がイオン化されると二酸化シリコンと化学的に反応する
ＣＦ、′が形成される。） 典型的にはα２はエツチング容器内に約０．５３３　Ｐ
ａ　（４ｍＴｏｒｒ　ｌから約３０．６５ｆｉＰａ（８
Ｑ　ｍＴｏｒｒ　ｌの範囲の圧力で導入される。 一方、ＣＨＦ３は典型的には約０．２６６４　Ｐａ（２
ｍＴｏｒｒ　ｌから約７．６７８　Ｐａ　（６５ｒｎＴ
ｏｒｒｌの範囲の圧力で導入される。どちらの場合も流
量は約２　、８３１．７ＣＪ／分１０．　］　ｆｔ３／
分）から約２８３．１７０ｃＪ／分（１０ｆｔ３／分）
の範囲であり、電力密度は約０１ワツト／　ｃｎＩから
約１ワツト／　Ｃａの範囲である。約０．５３３　Ｐａ
　（４ｍＴｏｒｒ　ｌより小さい（（Ｊ、、の場合）あ
るいけ０．２６　Ｇ　４　Ｐａ　（２ｍＴｏｒｒ　）よ
り小さい［ＣＩＴＦ、１圧力はプラズマが消失しがちな
ので望−ｆ（７〈ない。さらに、約］　０．６５６Ｐａ
　（８０ｍＴｏｒｒｌより太きい（α２の場合〕、ある
いけ７６７８ｐａ　（６５ｍＴｏｒｒ　ｌより大きい（
ＣＨＦ’、の場合ン圧力はエツチング速度が低くなるの
で重重しくない。約２　、８３１．７ｒｉ／分１０．１
　ｆｔ３７分）より小さい流量はプラズマの補給（新（
７いイオンの形成）が少くなるので望ましくない。一方
、約２８３．１７０ｃｒｔｌ１分１１　（１ｆｔ’／分
）より大きい流量は部分的あるいは全体的にプラズマを
容器外に掃き出しがちである。加えて、約０１ワツト／
　ａｌ　ｌニジ小さい電力密度はプラズマが不安定にな
りがちなので望１しぐない。 一方、約０１ワツト／　ｃｔｒｌより大きい電力密度は
プラズマが極めて多量の熱を与えるしく発散困難）、エ
ツチングが不均一になるので望−ましくない。 絶縁材及び非絶縁利の両者を含む基板と非絶Ｒ利のみを
含む基板との間には相違がある。 （絶縁材とけ抵抗率が約１０　’　ｏｈｍ−ｃｍより大
きい材料、一方弁絶縁材とは抵抗率が約ＩＯ’ｏｈｒｒ
１−（７）より小さい材料である。）前者の場合は基板
１’ｊＡｃ電力をガスに結合させて生じるプラズマ内で
ＲｒｇｔＭすことが好ましい。 さらにＡＣ電力の周波数は約０．（１１ＭＨｚ　から約
５００ＭＨ３の範囲である。Ｄｏ電力と約０．　ＯＩ　
Ｍ　ＨＦ、より低い周波数のＡＣ電力の両者ともに望”
ましくない。それは絶縁相と非絶縁材との間のエツチン
グ選択性がほとんどあるいは全く得られないからである
。加えてそのような周波数では電極にＤＣバイアスが全
く生じないか井たはご（小さいＤＣバイアスしか生じな
いので異方性エツチングはほとんどあるいは全く生じな
い。約５００　Ｍ　Ｈｚより大きい周波数ではＤＣバイ
アスの時間間隔が非常に短かくなり異方性エツチングが
ほとんどあるいは全く生じないので重重しくない。 非絶縁材のみを含む基板の場合はＤＣ及びＡＣ電力の両
者が有用である。ＡＣ電力の周波数は上述の理由から約
５００ＭＨ２より低くするのが好ましい。 基板のＲＩＥ工程中、基板に支えられた電極即ち自由浮
動電極あるいはＲＩＥ装置１゜の電極２０をあら力）し
め選択された条件に応じて′ｊｊｉ電させることにより
所望の目標が達成される（エツチング速度は大きな影響
を受けない）。所望の目標が高エンチング選択性であれ
ばその目標はあらかじめ選択された値より大きいか等し
い大きさのＤＣバイアスに応じて電極を放電させること
により達成される。 例えば、シリコンの場合に二酸化シリコンと比較し７て
５０対ノのエツチング選択性を達成するには、ＣＪ！２
ふんい気におけるＲＩＥ工程中、約３５ボルトより太き
いか等（７い大きさくＤ　Ｄ　Ｃハイアスニ応じて電極
を放電させる。 一方、二酸化シリコンの場合にＨＰＲ−２０６と比較（
−で５０対１のエツチング選択性を達成するにけＣＨＦ
１ふんい気におけるＲＩＦＩ：工程中、約２５ボルトよ
り大きいが等しい大きさのＤＣバイアスに応じて電極を
放電させる。 所望の目標が比較的大きいあるいは可変量のアンターカ
ットを呈するエツチング形状であれば、この目標は例え
ば所望のアンダーカットよシも度合の低いエツチング形
状（あるいは形状の任意の部分）に応じて基板に文書さ
れた電極全放電させる（従って異方性エツチングの度合
を減少させる）ことによって達成される。同じ目標は従
来型ＲＩＥ装置の陽極、例えば第２図の陽極１８上に基
板を配置して陰極を放電させることにより達成される。 そのように放電させると、放電なしの場合よりも基板に
施される異方性エツチングの量が多くなる。従って、例
えば可変量のアンダーカットを呈するエツチング形状は
、所望のアンダーカットよりも度合の高い形状（あるい
は形状の任意の部分）に応じて陰極を放電させる（従っ
て異方性エツチングの度合を強める）ことによって達成
される。 基板がエツチングされた後、例えば金属化工程を含む一
連の、従来技術による工程によって完成される。 実例 ３−レベル抵抗は基板の非常に細い線のパターン化に有
用であるが、これは例えばＸ線抵抗、ＳｉＯ□、及び有
機ポリマの連続層を含む。（３−レベル抵抗については
モーラン（Ｍｏｒａｎ　ｌらの「ハイ　リゾリュージョ
ン。 ステイープ　プロフィール、レジスト　パターン」　（
ゝゝＨｉｇｈ　Ｒｅ５ｏｌｕｔｉｏｎ　＊　５ｔｅｅｐ
　Ｒｒｏｆｉｌｅ。 Ｒｅ５ｉｓｔ　Ｐａｔｔｅｒｎｓ“）１ジヤーナル　オ
ブ　バキューム　サイエンス　テクノロジー 第１６巻第６号１６２０−１６２４ページ、］９９７９
１１１１１２月を参照。】この有機ポリマは例えば米国
ニューシャーシー州パリセイド　パーク（Ｐａ１ｉｓａ
ｄｅｓ　Ｐａｒｋ　ｌのフイ＋Ｊツブ　エイ　ハント　
ケミカル社（ＰｈｉｌｉｐΔ、Ｈｕｎｔ　Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ｌ販売のＨＰＲ−２（
１６フオトレジストである。基板のパターン工程中、パ
ターンはまずＸ線レジストにエツチングされる。このパ
ターンは例えばＣＨｐ、のふんい気でのＲＩＥ工程によ
りＸ線レジストからＳｉ、０２層に転写される。Ｃ）Ｔ
Ｆ３は５ｉ０２　とＨＰ　Ｒ’−２０’ｆ）との間の高
エツチング選択性を達成するために使用される（ＳｔＯ
２のエツチング速度はＨＰ　Ｒ−２０６のそれに比べて
高い）。以下の説明により、本発明のＲＩＥ工程が、エ
ツチング速度をほとんどあるいは全く減少させずに、Ｈ
ＰＲ−２０６に比べてＳｉ　Ｏ２のエツチング選択性を
強めることを示す。 ５ｔＯ２の層が従来の、プラズマで補助した化学的気相
蒸着法（ＣＶＤＩによって７．６２　ｏｎ（３インチ）
の厚さのシリコン　ウェハに蒸着された。Ｓｔ　０２層
の厚さは従来の反射分光器によって測定され１μｍ　で
あることが判った。 ５ｉ０２でカバーされだウェハは米国特許第４、２９８
．４４３号と同様のＲ［ｇ装置の陰極」二に配設された
。この装置は直径４５．７２ｏｎ（１８インチ）の円形
側壁を有している。この側壁は動作中接地されており、
陽極とじて作用する。装置は中央に配置された円筒も有
しておシ、この円筒は陰極として作用する。 陰極の断面は六角形であり、その六角形の側面の長さは
１２．２ｃｍ（４，８インチ）である。 陰極の高さは３５．３　ｃｍ　（１３，９インチ）で、
陰極の六つの側面は各々、側壁から１２．７ｃｎ１（５
インチ）離れている。 ＲＩＥ装置内に１．３３３２　Ｐａ　（Ｉ　ＯｍＴｏｒ
ｒ　ｌの圧力でＣＨＦ３ふんい気が形成された。第１図
、第２図に示されるようにインピーダンス整合回路及び
コンデンサを介して１３．５６Ｍ　Ｊ（ｚの周波数で２
００ワツトのＲＦ電力をＲＩＥ装置の陰極に供給する仁
とによってプラズマのグロー放電が形成された。陰極上
に自然に発生する負のＤＣバイアス（接地陽極に対して
ｊの大きさはボルトメータを用いて測定され、４７０ポ
ルトであった。Ｓｉ　Ｏ２の対応するエツチング速度は
レーザ干渉計を用いて測定され、１５．２　ｎｍ／分で
あった。 それから第２図に示されるツェナー　ダイオード回路が
５ＬＯ２のエツチング工程の間、ＲＩＥ装置の陰極と接
地陽極との間に接続された。その結果、陰極上のＤＣバ
イアスの太きさは３５０ボルト（ツェナー　ダイオード
のブレークダウン電圧）に減少し、５ｔＯ２のエツチン
グ速度（レーザ干渉側で測定）はわずかに減って１３．
５層ｍ／分となった。次に第２のツェナー　ダイオード
が回路に加えられ、ＤＣバイアスの大きさはさらに減っ
て２５０ボルトになった。Ｓｔ、０２の対応するエツチ
ング速度はわずかに増加して１３．８層ｍ／分　となっ
た。その後ウェハはＲＩＦ２装置から取り外された。 ＨＰ　Ｒ−２０６フオトレジストの層が第２の３インチ
径シリコンウェハ上にスピン蒸着された。フォトレジス
トの厚さは従来の反射分光計で測定され１μｍ　と判明
した。それからフォトレジストＩｄ２３ｎ℃で３０分間
へ一キングを行なった。 フォトレジストでカバーされたウェハはＲ■ｇ装置の陰
極上に配設され、前述のようにエツチングされた。自然
に発生するＤＣバイアス（４７０ボルト）で、フォトレ
ジストのエツチング速度は（レーザ干渉計で］測定され
、２．１６ｎｍ／分と判明した。ツェナーダイオード回
路が接続されるとＤＣバイアスの大きさは３５．．０ポ
ルトに減シ、フォトレジストの対応するエツチング速度
は１．９２　ｎｍ／／ｌ）に減少した。第２のツェナー
　ダイオードを回路に加えるとＤＣバイアスの大きさが
さらに減って２５０ボルトになり、フォトレジストのエ
ツチング速度は１．３］ｎｍ／分に減った。 ３つの測定されたＤＣバイアスのそれぞれに対する、５
ｉ０２及びＨＰＲ−２０６のエツチング速度及び対応す
るエツチング選択性、即ちＨＰＲ−２０６フオトレジス
トのエツチング速度に対するＳＣ０２のそれの割合を表
■に示す。この表から明らかなように、ツェナーダイオ
ード回路によって生じた、ＤＣバイアスの４７０ボルト
から２５０ボルトへの減少により、５ｔ０２のエツチン
グ速度がわずかに減少しただけで、エツチング選択性は
７０から１０．５へ増加した（５０チの増加）。 表　■ ４７０　１５．２　２．１６７．０ ３５０　１３．５　１．９２７．０ ２５０　＋３．８　１．３］　１０．５

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型の平行平板ＲＩＰ２装置の断面図、 第２図−第５図は基板のＲＩＥ工程の間に高エツチング
速度と高エツチング選択性の両方を達成するための本発
明の実施例を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １２・・容器 ２０・・・第１の電極 ２２・・・基板 出　願　人＝アメリカン　テレフォン　アンドテレグラ
フ　カムパニー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　容器内に備えられた＄１の電極と接触するガスふ
   んい気内にプラズマを発生させる工程と、 該電極上に基準電位点に対するＤＣバイアスを発生させ
   る工程と、 基板を該プラズマにおける実体物でエツチングする工程 と金含むデバイスの製作方法において、あらかじめ選択
   された条件に応じて該電極を放電させることを特徴とす
   るデバイスの製作方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、 該放電はあらかじめ選択された値より大きいか等しい大
   きさのＤＣバイアスに応じて起きることを特徴とするデ
   バイスの製作方法。 ３　特許請求の範囲第１項記載の方法において、 該放電はあらかじめ選択されたエツチング形状からの偏
   位に応じて起きることを特徴とするデバイスの製作方法
   。 ４、特許請求の範囲第１項記載の方法において、 該放電はあらかじめ選択された値より大きいか等しい大
   きさのＤＣバイアスに応じて自動的に起きること’ｅ％
   微とするデバイスの製作方法。 ５　特許請求の範囲第１項記載の方法において、 該放電は該基板の全エツチング時間の約１０分の１より
   短かい時間間隔の間起き、好１しくけ該基板の全エツチ
   ング時間の約１００分の１より短かい時間間隔の間起き
   ることを特徴とするデバイスの製作方法。 ６　特許請求の範囲第１項記載の方法においＡＣ電力を
   該ガスふんい気に容量性まだは誘導性に結合するかまた
   はＤＣ充電によって該プラズマ金発生させることを特徴
   とするデバイスの製作方法。 ７、特許請求の範囲第６項記載の方法において、 該ガスふんい気に誘導結合されたＡＣ電力の周波数は約
   ０，０１ＭＨｚから約５００Ｍ　Ｈｚ　の範囲であるこ
   とを特徴とするデバイスの製作方法。 ８、　特許請求の範囲第１項記載の方法において、 該放電は自動的であり、かつツェナー ダイオード、電圧制御ＤＣ電源、金属酸化物バリスタ、
   サイラトロン、コンピュータ制ＸＩ　Ｄ　Ｃ電源のうち
   の１つを含むことを特徴とするデバイスの製作方法。 ９、！＃許請求の範囲第８項記載の方法において、 プラズマを発生させるための該手段は、該第１電極に接
   続されたＡＣ電圧発生器、該容器を囲む誘導コイル、該
   容器内に配置された誘導コイル、ＤＣ電圧発生器のうち
   のｊつを含むことを特徴とするデバイスの製作方法。 １０、特許請求の範囲第９項記載の方法において、 第２の電極が該容器内に該第１電極から離してかつ基準
   電位点に接続されて設けられていること′ｆ：特徴とす
   るデバイスの製作方法。 １１　特許請求の範囲第１０項記載の方法において、 該容器内に該第１及び第２電極から離して第３の電極が
   含寸れることｆ：特徴とするデバイスの製作方法。 １２、特許請求の範囲第１ｊ項記載の方法において、 プラズマを発生するための該手段は該第３の電極に接続
   されたＡＣ電圧発生器あるいは該第３の電極に接続され
   たＤＣ電圧発生器を含むことを特徴とするデバイスの製
   作方法。