JPS61156816A - Plasma etching apparatus - Google Patents

Plasma etching apparatus

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JPS61156816A
JPS61156816A JP27611184A JP27611184A JPS61156816A JP S61156816 A JPS61156816 A JP S61156816A JP 27611184 A JP27611184 A JP 27611184A JP 27611184 A JP27611184 A JP 27611184A JP S61156816 A JPS61156816 A JP S61156816A
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JP
Japan
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voltage
bias
etching
ion acceleration
plasma
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Application number
JP27611184A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Watanabe
徹 渡辺
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

Abstract

PURPOSE:To control an ion acceleration voltage freely by impressing a high-frequency power and a DC bias voltage on the same electrode. CONSTITUTION:A DC bias power source 22 is connected to an upper electrode 13, which is a cathode, through the intermediary of a choke circuit 21 for checking a high-frequency power. If a DC bias voltage is not impressed, an ion acceleration voltage on the anode side is so small as about several tens volts. When a positive-direction bias is impressed on the cathode side, a plasma voltage is also increased, while the ion acceleration voltage is increased on the anode side. When a negative-direction bias is impressed on the cathode side, the value of the ion acceleration voltage does not become small so much, since the plasma voltage is always found further in the positive direction than all the sides being in contact with plasma. According to this construction, it turns possible to vary the ion acceleration voltage in a large degree independently from other factors by the adjustment of the DC bias power source 22, in comparison with an apparatus of an anode couple system wherein the ion acceleration voltage is low.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技り分野] この発明はプラズマエツチング装置に係り、特に半導体
装置の製造工程中のエツチング工程に使用されるもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a plasma etching apparatus, and is particularly used in an etching process during the manufacturing process of semiconductor devices.

[発明の技術的背景とその問題点] 半導体装置、特に高密度半導体集積回路装置の製造工程
において、プラズマを使用したドライエツチング技術は
一般的なものになりつつある。この技術が特に高密度半
導体集積回路袋m1(LSI)の製造工程に必須とされ
ている最大の理由は、マスクであるレジスト等のパター
ンに忠実に所定の材料のパターンを形成することができ
るという加工性の良さく異方性エツチング)にある。こ
の他にエツチング技術に、要求される項目としては、材
料間の選択エツチング性、量産性の優れた高速工ッチン
グ性、LSIにダメージを与えないようにする低照射損
傷性、等がある。しかし、上記各要求項目は互いに矛盾
する点もあり、すべての項目を十分に満足するエツチン
グ装置は、従来、存在していないと言える。この最大の
原因は、プラズマエツチング装置が多くのパラメータが
複雑にからみあった制御し難い系である非平衡プラズマ
を用いていることにある。
[Technical background of the invention and its problems] Dry etching technology using plasma is becoming common in the manufacturing process of semiconductor devices, especially high-density semiconductor integrated circuit devices. The biggest reason why this technology is especially essential in the manufacturing process of high-density semiconductor integrated circuit bags M1 (LSI) is that it is possible to form a pattern of a predetermined material faithfully to the pattern of a resist, etc., which is a mask. It has good processability (anisotropic etching). Other requirements for etching technology include selective etching properties between materials, high-speed etching properties with excellent mass production, and low irradiation damage properties to prevent damage to LSIs. However, each of the above-mentioned requirements contradicts each other in some respects, and it can be said that there is no etching apparatus that fully satisfies all of the requirements. The main reason for this is that the plasma etching apparatus uses non-equilibrium plasma, which is a difficult-to-control system in which many parameters are intricately intertwined.

以下、プラズマを使用している従来の代表的なドライエ
ツチング装置の二個についてそれぞれの特徴および欠点
を述べる。
Below, the characteristics and drawbacks of two typical conventional dry etching apparatuses using plasma will be described.

まず、その一つ目としてカソードカップルのRIE方式
(反応性イオンエツチング方式)について述べる。第1
3図はこの方式の装置の概略的な構成図である。真空容
器11内の底部にはこの容器11と絶縁された平板下部
電極12が設けられており、さらに上部にはこの平板下
部電極12と対向した平板上部電極13が設けられてい
る。上記下部電極12上には半導体基板等からなる被エ
ツチング部材14が載置され、この下部電極12にはブ
ロッキングコンデンサ15およびマツチングネットワー
ク16を介して高周波電源11が接続されている。また
、上部電極13および容器11は接地されている。反応
性ガスはガス導入孔18から真空容器11内に導入され
、かつ排気孔19から排気され、真空容器11内のガス
圧は所定圧力に保持されている。
First, the RIE method (reactive ion etching method) of the cathode couple will be described. 1st
FIG. 3 is a schematic diagram of the configuration of this type of device. A flat plate lower electrode 12 insulated from the vessel 11 is provided at the bottom of the vacuum vessel 11, and a flat plate upper electrode 13 facing the flat plate lower electrode 12 is further provided at the upper part. A member to be etched 14 made of a semiconductor substrate or the like is placed on the lower electrode 12 , and a high frequency power source 11 is connected to the lower electrode 12 via a blocking capacitor 15 and a matching network 16 . Further, the upper electrode 13 and the container 11 are grounded. The reactive gas is introduced into the vacuum vessel 11 through the gas introduction hole 18 and exhausted through the exhaust hole 19, and the gas pressure within the vacuum vessel 11 is maintained at a predetermined pressure.

このような装置において、高周波電源17により下部電
極12に高周波電力を印加することにより、下部電極1
2および上部電極13間に放電が励起される。このとき
、容器11内部の反応ガスの一部はプラズマ状態にされ
る。そしてこのプラズマ中で作られた活性種と被エツチ
ング部材14とが反応し、揮発性生成物となって排気除
去されるわけである。
In such a device, by applying high frequency power to the lower electrode 12 from the high frequency power supply 17, the lower electrode 1
A discharge is excited between the upper electrode 2 and the upper electrode 13. At this time, a part of the reaction gas inside the container 11 is brought into a plasma state. The active species created in the plasma react with the member 14 to be etched, and the volatile products are removed by exhaust gas.

ここで高周波電源17の周波数を13.56MHIとす
る非平衡プラズマ状態では、電界中で重いイオンはほと
んど動けないのに対して、軽い電子は易動度が大きく、
電極に衝突し、主として下部電極12およびブロッキン
グコンデンサ15に蓄積される。このため、下部電極1
2は負極性に帯電し、プラズマは正イオンが多いので正
極性に帯電する。このとき真空容器11内の平均の電位
分布は第14図に示すように、上部電極13(アノード
)側は接地電位0に、プラズマは正極性のプラズマ電位
Vpに、下部電極12(カソード)は負極性の電位VC
にそれぞれされる。従って、下部電極12直上の空間で
大きな電位差Vdc (VdC−Vp−Vc)が発生し
ている。この電位差、すなわちイオン加速電圧の値は通
常のRIEでは数百Vに達する。上記電位差Vdcが大
きいときにはエツチングの特性に次のような大きな影響
を及ぼす。
Here, in a non-equilibrium plasma state where the frequency of the high frequency power source 17 is 13.56 MHI, heavy ions hardly move in the electric field, whereas light electrons have high mobility.
It collides with the electrode and is mainly accumulated in the lower electrode 12 and blocking capacitor 15. Therefore, the lower electrode 1
2 is negatively charged, and since plasma has many positive ions, it is positively charged. At this time, the average potential distribution inside the vacuum vessel 11 is as shown in FIG. 14, with the upper electrode 13 (anode) at the ground potential of 0, the plasma at the positive plasma potential Vp, and the lower electrode 12 (cathode) at the ground potential of 0. Negative potential VC
each. Therefore, a large potential difference Vdc (VdC-Vp-Vc) is generated in the space directly above the lower electrode 12. This potential difference, ie, the value of the ion acceleration voltage, reaches several hundreds of volts in normal RIE. When the potential difference Vdc is large, the etching characteristics are greatly affected as follows.

(a)大きなエネルギーを有するイオンが被エツチング
部材に垂直に入射するので異方性に優れている。また、
主としてイオンの効果で、エツチングする材料に関して
はエツチング速度が比較的大きい。
(a) Excellent anisotropy is achieved because ions with high energy are incident perpendicularly to the member to be etched. Also,
Primarily due to the effect of ions, the etching rate is relatively high for the material being etched.

(b)イオンの効果が大きく、反応はスパッタリング方
式のものに近付き、物質量の選択性に乏しい。
(b) The effect of ions is large, the reaction approaches that of a sputtering method, and the selectivity of the amount of material is poor.

(C)大きなエネルギーを有するイオンが被エツチング
部材に入射するのでダメージが大きい。
(C) Ions with high energy are incident on the member to be etched, causing great damage.

上記の影響のうち欠点となる(1))、(C)を解消す
るためには上記電位差VdCを小さくすればよいが、従
来のRIE方式ではVdCを独立に制御することができ
ず、他のパラメータ例えば高周波電力、ガス圧力等を変
化させることによってVdcを制御している。このため
、上記電位差■dcの低下はエツチング特性の劣化を招
き、RIE方式では電位差VdCを変えることは事実上
困難である。
In order to eliminate disadvantages (1) and (C) of the above effects, it is sufficient to reduce the potential difference VdC, but in the conventional RIE method, VdC cannot be controlled independently, and other Vdc is controlled by changing parameters such as high frequency power and gas pressure. Therefore, a decrease in the potential difference Vdc causes deterioration of the etching characteristics, and it is practically difficult to change the potential difference VdC in the RIE method.

プラズマを使用している従来のドライエツチング装置の
二つ目としてアノードカップルのプラズマエツチング方
式について述べる。第15図はこの方式の装置の概略的
な構成図である。この方式の装置では上記RIE方式の
ものとは異なり、被エツチング部材14は接地されてい
る下部電極12上に載置され、これと対向している上部
電極13にはブロッキングコンデンサ15およびマツチ
ングネットワーク16を介して高周波電源17が接続さ
れている。
The second type of conventional dry etching equipment that uses plasma is an anode couple plasma etching system. FIG. 15 is a schematic diagram of a device of this type. In this type of apparatus, unlike the RIE type described above, the member to be etched 14 is placed on the grounded lower electrode 12, and a blocking capacitor 15 and a matching network are placed on the upper electrode 13 facing the lower electrode 12. A high frequency power source 17 is connected via 16.

この装置では前記第14図の電位分布図から容易に推察
されるように、被エツチング部材14に入射するイオン
のエネルギーはVpだけであり、高々数十Vと小さい。
In this apparatus, as can be easily inferred from the potential distribution diagram of FIG. 14, the energy of the ions incident on the member to be etched 14 is only Vp, which is as small as several tens of volts at most.

このため、この方式の特徴はRIE方式とは逆に次の通
りとなる。
Therefore, the characteristics of this method are as follows, contrary to the RIE method.

(a)異方性が不十分で、さらにイオン主体でエツチン
グされる物質ではエツチング速度が小さい。
(a) For materials that have insufficient anisotropy and are etched mainly by ions, the etching rate is low.

(b)選択性が比較的大きい。(b) Selectivity is relatively large.

(C)被エツチング部材に対するダメージが少ない。(C) Less damage to the member to be etched.

前記したようにLSIへ適用するためには優れた異方性
、高選択性、低ダメージ、等の項目すべてが要求される
。これらのうちある項目に対しては上記電位差Vdcは
高い方が良く、他の項目については低いほうが有利であ
る。そのためには電位差VdCを制御することが必須で
ある。ところが、従来の装置、例えばRIEでは上記の
ようにこの電位差vdCを制御するには高周波電力の調
節またはガス圧力の調節等の間接的な手段しかとれず、
このことはエツチング速度の低下等信の特性劣化をもた
らしてしまう。さらにプラズマエツチング方式において
は上記電位差Vdcを大きくすることは事実上不可能で
ある。このため、従来では上記電位差Vdcを独立に制
御できる技術が切望されている。
As mentioned above, all items such as excellent anisotropy, high selectivity, and low damage are required for application to LSI. For some of these items, it is better for the potential difference Vdc to be higher, and for other items, it is more advantageous for it to be lower. For this purpose, it is essential to control the potential difference VdC. However, in conventional devices such as RIE, as described above, in order to control this potential difference vdC, only indirect means such as adjusting high frequency power or adjusting gas pressure can be taken.
This results in deterioration of optical characteristics, such as a decrease in etching speed. Furthermore, in the plasma etching method, it is virtually impossible to increase the potential difference Vdc. For this reason, there has been a strong desire for a technique that can independently control the potential difference Vdc.

[発明の目的] この発明は上記のような事・情を考慮してなされたもの
であり、その目的はイオン加速電圧を自由に制御するこ
とができるプラズマエツチング装置を提供することにあ
る。
[Object of the Invention] The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances and circumstances, and its object is to provide a plasma etching apparatus in which the ion acceleration voltage can be freely controlled.

[発明の概要] 上記目的を達成するためこの発明のプラズマエツチング
装置にあっては、従来装置の利点を生かしつつイオン加
速電圧を自由に制御可能とするために、本来、低いイオ
ン加速電圧にされているアノードカップル方式を基にし
て高周波電力と直流バイアス電圧を同一電極に印加する
ようにしている。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the plasma etching apparatus of the present invention originally uses a low ion acceleration voltage in order to make the ion acceleration voltage freely controllable while taking advantage of the advantages of the conventional apparatus. Based on the anode couple method, high-frequency power and DC bias voltage are applied to the same electrode.

[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明に係るプラズマエツチン
グ装置の一実施例について説明する。
[Embodiment of the Invention] Hereinafter, an embodiment of a plasma etching apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はその装置の概略を示す構成図であり、前記第1
3図、第15図に示される従来装置と対応する箇所には
同一符号を付して説明を行なう。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the device.
The same reference numerals are given to the parts corresponding to those of the conventional apparatus shown in FIG. 3 and FIG. 15 for explanation.

この装置は基本的には前記第15図のプラズマエツチン
グ方式のものと同じであるが、さらに高周波電力を阻止
するためのチョーク回路21を介してカソードである上
部電極13に直流バイアス%I源22が接続されている
。この直流バイアス電源22の出力電圧は自由に調節が
できるようになっている。
This device is basically the same as the plasma etching method shown in FIG. 15, but in addition, a direct current bias %I source 22 is applied to the upper electrode 13, which is the cathode, through a choke circuit 21 for blocking high frequency power. is connected. The output voltage of this DC bias power supply 22 can be freely adjusted.

この実施例装置において、上部電極13に種々の直流バ
イアス電圧を印加したときの真空容器11内の電位分布
状態を第2図ないし第4図の各電位分布図に示す。
In this example device, potential distribution states in the vacuum vessel 11 when various DC bias voltages are applied to the upper electrode 13 are shown in potential distribution diagrams in FIGS. 2 to 4.

第2図のものは直流バイアス電圧がOのとき、すなわち
直流バイアス電圧を印加しないときのものである。被エ
ツチング部材側(アノード側)でのイオン加速電圧■は
Vp−Vaであり、高々数十V程度と小さい。
The one in FIG. 2 is when the DC bias voltage is O, that is, when no DC bias voltage is applied. The ion accelerating voltage (2) on the side of the member to be etched (anode side) is Vp-Va, which is as small as several tens of volts at most.

第3図のものは直流バイアス電圧としてカソード側に正
方向バイアスvbを印加したときのものである。Vcは
直流バイアス電圧vbだけ上昇し、これに伴いプラズマ
電圧Vpも上昇する。このため、アノード側ではイオン
加速電圧V=Vp −Vaが増大する。
The one in FIG. 3 is when a positive direction bias vb is applied to the cathode side as a DC bias voltage. Vc increases by the DC bias voltage vb, and the plasma voltage Vp also increases accordingly. Therefore, the ion acceleration voltage V=Vp - Va increases on the anode side.

第4図のものは第3図の場合とは逆に、直流バイアス電
圧vbとしてカソード側に負方向バイアスを印加したと
きのものである。Vcは直流バイアス電圧vbだけ降下
するが、プラズマ電圧Vpは常にプラス÷に接するすべ
ての面よりも正の方向にあるので、Vp −vaの値は
あまり小さくはならない。
In contrast to the case shown in FIG. 3, the case shown in FIG. 4 is obtained when a negative bias is applied to the cathode side as a DC bias voltage vb. Although Vc drops by the DC bias voltage vb, since the plasma voltage Vp is always in a more positive direction than all the surfaces in contact with plus÷, the value of Vp - va does not become very small.

この方式の装置によれば、イオン加速電圧が低いアノー
ドカップル方式のものに対して、直流バイアス電源22
の調節によりイオン加速電圧を他の要因とは独立に大き
く変化させることが可能になった。もともとこのイオン
加速電圧は数十v程度と低いために、この実施例装置に
よればこの加速電圧を数十Vから直流バイアス電+11
22の最大値までの広い範囲で自由に制御することがで
きる。
According to this type of device, the DC bias power supply 22 is
By adjusting the ion acceleration voltage, it is now possible to greatly change the ion acceleration voltage independently of other factors. Originally, this ion accelerating voltage is as low as several tens of volts, so according to this embodiment, this accelerating voltage can be changed from several tens of volts to a DC bias voltage of +11 volts.
It can be freely controlled within a wide range up to a maximum value of 22.

このように自由にイオン加速電圧を変化しくりることで
エツチング時稈の自由度が大幅に増大する。
By freely changing the ion acceleration voltage in this way, the degree of freedom of the culm during etching is greatly increased.

次にその効果のいくつかを以下に示す。まず、MO8構
造のゲート多結晶シリコンのエツチングを行なう場合に
ついて説明する。第5図はMO8構造を模式的に示す断
面図である。多結晶シリコンW431の選択エツチング
にはドライエツチング技術が採用されるが、その際に多
結晶シリコン唐31の幅の精密制御、下地ゲート酸化膜
32およびシリコン拡散層33にダメージを与えないこ
とが重要である。通常のRIE方式でこの多結晶シリコ
ン層31をエツチングする場合、異方性に優れ、高精度
の加工ができ、第6図の断面図に示すようなシャープな
形状が得られる。なお、第6図において34はレジスト
マスクである。しかしながら、下地ゲート酸化膜32と
の選択比が不足しており、バターニングされた多結晶シ
リコン1pi31以外の部分の下地ゲート酸化1I32
がオーバーエツチング時にかなり減少する。そしてこの
薄くなったゲート酸化膜32を通過して下部のシリコン
拡散W433に不純物原子が打ち込まれ(RIE方式で
はイオンエネルギーが大きいのでこの傾向が大きい)、
MO8構造の不良が発生し易い。さらに重大なダメージ
として、RIE方式ではゲート酸化膜32に絶縁破壊が
誘発される。すなわち、RIE方式では高周波電力が印
加されている側の電極上に被エツチング部材、この場合
にはMO3構造を有するMO8型半導体装置を載置する
ため、電極に蓄えられた過剰電荷が高周波電源のオフ時
にMO8型半導体装置に流入してゲートに高電圧がかか
り、この結果、絶縁破壊が誘発される。この例が第8図
に示されている。すなわち、第8図は200人の厚さの
ゲート酸化膜上に多結晶シリコン層を堆積させ、この多
結晶シリコン層をRIE方式で選択的にエツチングした
ときのゲートの耐圧を調べたものであ・る。第8図から
れかるようにほとんどの個数のゲートはわずかな印加電
圧(2MV/Cm以下)でリークが生じており、これは
エツチング時に既に絶縁破壊が生じたためである。
Next, some of the effects are shown below. First, the case of etching gate polycrystalline silicon having an MO8 structure will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the MO8 structure. Dry etching technology is used for selective etching of the polycrystalline silicon W431, but at this time it is important to precisely control the width of the polycrystalline silicon layer 31 and to avoid damaging the underlying gate oxide film 32 and silicon diffusion layer 33. It is. When this polycrystalline silicon layer 31 is etched using the normal RIE method, it has excellent anisotropy and can be processed with high precision, resulting in a sharp shape as shown in the cross-sectional view of FIG. In addition, in FIG. 6, 34 is a resist mask. However, the selection ratio with the base gate oxide film 32 is insufficient, and the base gate oxide 1I32 of the portion other than the patterned polycrystalline silicon 1pi31 is insufficient.
decreases considerably during overetching. Then, impurity atoms pass through this thinned gate oxide film 32 and are implanted into the silicon diffusion W433 below (this tendency is large in the RIE method because the ion energy is large).
Defects in the MO8 structure are likely to occur. As a more serious damage, the RIE method induces dielectric breakdown in the gate oxide film 32. That is, in the RIE method, the member to be etched, in this case an MO8 type semiconductor device having an MO3 structure, is placed on the electrode on the side to which high-frequency power is applied, so that excess charge stored in the electrode is absorbed by the high-frequency power source. When the MO8 type semiconductor device is off, a high voltage is applied to the gate thereof, and as a result, dielectric breakdown is induced. An example of this is shown in FIG. In other words, Figure 8 shows the results of examining the breakdown voltage of the gate when a polycrystalline silicon layer was deposited on a gate oxide film with a thickness of 200 mm and this polycrystalline silicon layer was selectively etched using the RIE method.・Ru. As can be seen from FIG. 8, leakage occurred in most of the gates when a small applied voltage (2 MV/Cm or less) was applied, and this was because dielectric breakdown had already occurred during etching.

他方、上記多結晶シリコン層31をアノードカップル方
式でエツチングすると、当然予想されるように下地膜と
の選択性およびダメージの問題は解消される代わり、異
方性に乏しく第7図の断面図に示すような加工形状にな
ってしまう。さらにイオンの効果が小さく、エツチング
速度も不十分である。
On the other hand, when the polycrystalline silicon layer 31 is etched using an anode couple method, the problems of selectivity and damage to the underlying film are resolved as expected, but the anisotropy is poor and the cross-sectional view shown in FIG. The machined shape will be as shown. Furthermore, the effect of ions is small and the etching rate is insufficient.

ところが、上記実施例による装置を用いれば、上記両方
式の利点を生かしたエツチングが可能である。すなわち
、第1図のような構成において、エツチング進行の初期
には正極性の直流バイアス電圧を上部電極13に印加し
てアノード側でのイオン加速電圧を数百V程度まで押し
上げて異方性の優れたエツチング速度の大きな条件でエ
ツチングを行ない、エツチング進行の後期およびオーバ
ーエツチング時には直流バイアス電圧を減少させて高選
択比、低ダメージの条件でエツチングを行なう。このよ
うなエツチングのシーケンスを第10図に示す。図中の
実線はイオン加速電圧を示し、一点鎖線は多結晶シリコ
ン層のエツチング速度を示し、破線はゲート酸化膜のエ
ツチング速度を示す。この方式を採用した結果、異方性
を保ったままで下地絶縁膜の目減りが少ないエツチング
が可能になった。さらにゲート酸化膜の絶縁破壊に関し
ても、第9図に示すように十分なゲート耐圧が得られて
いる。
However, if the apparatus according to the above embodiment is used, it is possible to perform etching that takes advantage of the advantages of both of the above methods. That is, in the configuration shown in FIG. 1, a positive DC bias voltage is applied to the upper electrode 13 at the beginning of the etching process to boost the ion accelerating voltage on the anode side to about several hundred volts, thereby increasing the anisotropy. Etching is performed under conditions of high etching speed, and during the latter stages of etching progress and over-etching, the DC bias voltage is reduced to perform etching under conditions of high selectivity and low damage. Such an etching sequence is shown in FIG. The solid line in the figure shows the ion accelerating voltage, the dashed line shows the etching rate of the polycrystalline silicon layer, and the broken line shows the etching rate of the gate oxide film. As a result of adopting this method, it has become possible to perform etching with less loss of the underlying insulating film while maintaining anisotropy. Furthermore, regarding the dielectric breakdown of the gate oxide film, a sufficient gate breakdown voltage was obtained as shown in FIG.

次にこの実施例装置を用いて段差構造を有する膜のエツ
チングを行なう場合について説明する。
Next, a case will be described in which the apparatus of this embodiment is used to etch a film having a step structure.

LSIの高密度化に伴い、多層構造を有する膜のエツチ
ングが必要になる場合が多い。第11図の断面図におい
て予め選択的にバターニングされている下地膜41上に
堆積形成された膜42をエツチングするのがその例であ
る。このとき、下地I!141がその下部の基板43と
接する部分でくびれでおり、llI42がここに食い込
んでいる場合が多々ある。この場合、異方性エツチング
を行なうと、第12図の断面図に示すように食い込み部
分で上記膜42が部分的に残存してしまう現象が発生す
る。このような残存は配線間の短絡現象を招く。ところ
が、上記実施例装置を用い、まず直流バイアス電圧を印
加した異方性エツチングを行ない、このエッチングの終
了後、次に直流バイアス電圧を印加しない異方性の強い
エツチングを行なうことにより、上記のような食い込み
部分でのエツチング!1942の部分的な残存を防止す
ることができる。
As the density of LSI increases, it is often necessary to etch a film having a multilayer structure. An example of this is etching a film 42 deposited on a base film 41 that has been selectively patterned in advance in the cross-sectional view of FIG. At this time, the base I! 141 has a constriction at the lower part where it contacts the substrate 43, and llI42 often bites into this constriction. In this case, when anisotropic etching is performed, a phenomenon occurs in which the film 42 partially remains at the dug-in portion, as shown in the cross-sectional view of FIG. Such remaining leads to a short circuit phenomenon between wiring lines. However, by using the apparatus of the embodiment described above, first performing anisotropic etching with a DC bias voltage applied, and then performing highly anisotropic etching without applying a DC bias voltage after completing this etching, the above-mentioned method could be achieved. Etching at the biting part! 1942 can be prevented from remaining partially.

以上のように実際のエツチング工程ではイオン加速電圧
を制御することでプロセスマージンが拡大する場合が多
く、この発明装置はそのような場合に大変有効な手段を
提供し得るといえる。
As described above, in the actual etching process, the process margin is often expanded by controlling the ion acceleration voltage, and it can be said that the present invention apparatus can provide a very effective means in such cases.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、イオン加速電圧
を自由に制御することができるプラズマエツチング装置
を提供することできる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to provide a plasma etching apparatus in which the ion acceleration voltage can be freely controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例に係る装置の概略を示す構
成図、第2図ないし第4図はそれぞれ上記実施例装置を
説明するための電位分布状態図、第5図ないし第7図は
それぞれ上記実施例装置を説明するための断面図、第8
図および第9図はそれぞれ上記実施例装置と従来装置と
の比較を行なうための特性図、第10図は上記実施例装
置における直流上圧の印加方法の一例を示すシーケンス
図、第11図および第12図はそれぞれ上記実施例装置
を説明するための断面図1、第13図は従来装置の概略
を示す構成図、第14図は第13図の装置における電位
分布図、第15図は他の従来装置の概略を示す構成図で
ある。 11・・・真空容器、12・・・平板下部電極、13・
・・平板上部電極、14・・・被エツチング部材、15
・・・ブロッキングコンデンサ、16・・・マツチング
ネットワーク、17・・・高周波電源、18・・・導入
孔、19・・・排気孔、21・・・チョーク回路、22
・・・直流バイアス電源。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図  4!13図  第4図 第5図 第6図 第8図 第 9 図 一耐斥(MV/Cm)  。 第11図 第13図 VaC−
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a device according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 4 are potential distribution state diagrams for explaining the device of the above embodiment, respectively, and FIGS. 5 to 7 8 is a cross-sectional view for explaining the above embodiment device, respectively.
9 and 9 are characteristic diagrams for comparing the above embodiment device and the conventional device, respectively, FIG. 10 is a sequence diagram showing an example of the method of applying DC upper pressure in the above embodiment device, and FIGS. Fig. 12 is a sectional view 1 for explaining the device of the above embodiment, Fig. 13 is a configuration diagram showing an outline of a conventional device, Fig. 14 is a potential distribution diagram in the device of Fig. 13, and Fig. 15 is a diagram of other devices. 1 is a configuration diagram showing an outline of a conventional device. 11... Vacuum container, 12... Flat plate lower electrode, 13.
... flat plate upper electrode, 14 ... member to be etched, 15
...Blocking capacitor, 16...Matching network, 17...High frequency power supply, 18...Introduction hole, 19...Exhaust hole, 21...Choke circuit, 22
...DC bias power supply. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 4!13 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 8 Figure 9 Figure 1 Repulsion (MV/Cm). Figure 11 Figure 13 VaC-

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)真空容器内に相対向して設置される第1および第
2の平板電極と、上記第1の平板電極に基準電位を印加
する手段と、上記第2の平板電極に高周波信号並びに直
流信号を印加する手段とを具備したことを特徴とするプ
ラズマエッチング装置。
(1) First and second flat plate electrodes installed opposite to each other in a vacuum container, means for applying a reference potential to the first flat plate electrode, and a high frequency signal and a direct current to the second flat plate electrode. 1. A plasma etching apparatus comprising: means for applying a signal.
(2)前記高周波信号の周波数が13.56MHzにさ
れている特許請求の範囲第1項に記載のプラズマエッチ
ング装置。
(2) The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the frequency of the high frequency signal is set to 13.56 MHz.
(3)前記真空容器内には複数種の反応性ガスが所定の
流量および所定の圧力で供給されている特許請求の範囲
第1項に記載のプラズマエッチング装置。
(3) The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein a plurality of types of reactive gases are supplied into the vacuum container at predetermined flow rates and predetermined pressures.
(4)前記第1の平板電極上に被エッチング部材が載置
される特許請求の範囲第1項に記載のプラズマエッチン
グ装置。
(4) The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein a member to be etched is placed on the first flat electrode.
(5)前記第2の平板電極に印加される直流信号の電圧
値は、前記被エッチング部材のエッチング進行の初期に
は大きくされ、後期では小さくされるように制御される
特許請求の範囲第1項に記載のプラズマエッチング装置
(5) The voltage value of the DC signal applied to the second flat plate electrode is controlled so as to be increased at the beginning of the progress of etching the member to be etched and decreased at the later stage. The plasma etching apparatus described in .
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