JPS62186535A

JPS62186535A - ドライエツチング装置

Info

Publication number: JPS62186535A
Application number: JP2965786A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Kotani; 小谷　紘一郎
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-02-12
Filing date: 1986-02-12
Publication date: 1987-08-14

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】［概要］プラズマ放電させるドライエツチング装置において、対
向電極の一方に試料を載置し、他方の電極側から試料に
対し光を照射して、試料の表面および反応ガスの励起を
促進させる構造にする。

［産業上の利用分野コ本発明はフォトプロセスにおけるドライエツチング装置
に関する。

ＩＣなどの半導体装置を製造する際、フォトプロセスは
ウェハー処理に欠かすことのできない必須の工程である
。

このようなフォトプロセスにおいて、反応ガスをプラズ
マ励起してエツチングするドライエツチング装置が重用
されており、ドライエツチング装置はＩＣの高集積化・
高微細化のために、大きく貢献してきた。

しかし、このドライエツチング装置は処理能率が高くて
、且つ、自在にエツチング形状が制御できることが望ま
しい。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］第２図
は従来のドライエツチング装置の概要断面図を示してお
り、本例は対向電極型（平行平板型）プラズマエツチン
グ装置とも呼ばれているものである。そのエツチング処
理は、反応容器１内を排気口２より真空排気し、ガス流
入口３より反応ガスを流入して容器内を減圧度０．１〜
＋００　ｐａ　（パスカル）程度にする。そして、容器
内には一対の対向電極４．５が設けられており、その一
方の電極４上に試料（ウェハー）６を載置し、他方の電
極５との間に周波数１３．５６ＭＨｚの高周波型カフを
印加して、反応ガスをプラズマ励起して工・ノチングが
行なわれる。尚、８はプラズマ励起させるためのしやＣ
からなるインピーダンスマツチング用のマツチングボッ
クスである。

さて、このエツチング装置を使用してエツチングする際
に、反応ガスが化学反応を伴うガスであると、物理反応
と化学反応との両方がミックスしたエツチング処理、即
ら、リアクティブイオンエツチング（ＲＩＥ）が行なわ
れて、サイドエッチの少ない異方性エツチングとなり、
微細パターンを高精度に形成することができる。

ところが、このようなドライエツチング装置を用いてＲ
ＩＥをおこなう場合、高周波出力、ガス圧、イオン種（
反応ガスイオンの種類）などの相異によって、そのエツ
チング制御が大変難しいと云う問題がある。例えば、イ
オン種を同じにした場合、ガス圧を低くすると、物理反
応によるイオンエッチが強く働いて、異方性エツチング
が行なわれ、高精度にエツチングされるが、その反面で
、セルフバイアスが高くなって試料面にダメージ（損傷
）を与える欠点がある。他方、ガス圧を高くすると、化
学反応が強く働いて、等方性エツチングとなり、サイド
エッチが進行して、エツチング精度が劣化する。

従って、試料面へのダメージを少なくし、ガス圧を低く
してエツチングするのが望ましいが、そうすれば、処理
能率が悪くなって、しかも、ガス圧を低くした場合は、
プラズマ励起させるための初期の発振が不安定になり易
く、そのため、マツチングボックス８のインピーダンス
の可変領域を大きくする必要がある。しかし、インピー
ダンスの可変領域を広くすれば、発振の安定範囲が狭く
なり、チューニングが難し２くなると云った問題も生じ
てくる。

更に、このようなドライエツチング装置を使用して、半
導体ウェハー上の金属膜をエツチングする場合、特定の
エツチング剤を用いなければ、エツチング速度が遅いと
云う問題があり、例えば、アルミニウム膜をエツチング
する時、塩素ガスではエツチング速度が遅く、そのため
、塩化硼素（ＢＣｌ２）ガスや塩化燐（ＰＣｌ３）ガス
を用いているが、このようなエツチング剤は反応容器の
中に付着して水分を吸着し、容器内を汚染する欠点があ
る。

本発明は、このような欠点を除去できるドライエツチン
グ装置を提案するものである。

［問題点を解決するための手段］その問題は、対向電極の一方に試料を載置し、他方の電
極側から試料面に対し光を照射して、試料の表面および
反応ガスの励起を助成するようにした構造を有するドラ
イエツチング装置によって解消される。

［作用］即ち、本発明は、対向電極型ドライエツチング装置にお
いて、対向電極の一方に試料を載置し、他方の電極側か
ら試料に対し光を照射して、試料の表面および反応ガス
の励起を促進させるような構造にする。

そうすると、処理効率も良くなって、エツチング形状の
制御も容易になる。

［実施例］以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。

第１図は本発明にかかるドライエツチング装置の概要断
面図を示しており、１０は光波長２００ｎｍ前後の高圧
水銀灯、１１は反応容器１に設けた石英製の透過窓であ
る。その他の部材の記号は第２図と同一部材に同一記号
が付しであるが、試料６を載置した電極４に対向する電
極５°は、透過窓１１の周囲を取り巻いたリング形状で
ある。この時、透過窓１１の面積は試料６の大きさと同
程度か、やや大きくする。

このようなエツチング装置によれば、ガス圧を広範囲に
変化させても、発振を安定にすることができる。即ち、
従来のドライエツチング装置では、ガス圧をＯ，］、ｐ
ａ程度にすると、電極間のインピーダンスが高くて発振
せずに、初期のプラズマ励起が生じなかったが、本発明
にかかるドライエツチング装置によれば、光励起で反応
ガスがイオン化され、インピーダンスが下がって発振し
易くなり、プラズマ状態が素早く得られる。

このように、ガス圧０．１〜２ｐａ程度の低圧でプラズ
マ状態が得られ易いが、ガス圧を２〜２０ｐａ程度の中
圧にすると、一層インピーダンスのマツチングが取り易
くなることは当然である。

更に、ガス圧を２０〜１００ｐａと高（すると、従来の
エツチング装置では、等方性エツチングになりやすく、
サイドエッチが生じ易かった。しかし、本発明にかかる
ドライエツチング装置によれば、試料面に垂直な光を照
射するか、または、外部からバイアス電圧を与えれば、
異方性エツチングを行なうことができる。

このように、本発明にかかるドライエツチング装置を用
いれば、ガス圧を広範囲に変えても発振が安定してプラ
ズマ励起が生じ、且つ、異方性エツチングを行なうこと
ができる。そして、イオン種は光励起されているから、
相対的にバイアスが低くできて、試料面へのダメージは
軽減される。

また、他方、照射光を散乱させれば、等方性エツチング
が得られ、エツチング形状も自由にコントロールできる
。

更に、金属膜、例えば、アルミニウム膜をエツチングす
る場合に、光励起によってプラズマ励起効率が高まるた
め、塩素（ＣＩ２　）ガスを用いて処理効率良くエツチ
ングすることができ、ＢＣｌ３やＰＣｌ３のガスを使用
する必要がないから、処理容器内の汚染は極めて減少し
て、試料は高品質化される。

また、本発明にかかるドライエツチング装置は、光照射
により励起効率が高まるため、従来のエツチング装置よ
りも多種類の反応ガス（イオン種）を使用できて、且つ
、マツチングボックスも簡易なものにできる利点がある
。

尚、第１図に示したエツチング装置は一実施例に過ぎず
、その他に、光照射方法を変えた種々の構造が考えられ
る。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明にかかるドライ
エツチング装置によれば、エツチング処理効率が改善さ
れ、且つ、エツチング形状の自由度が大きくなって、Ｉ
Ｃなど半導体装置の高性能・高品質化に役立つものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるドライエツチング装置の概要断
面図、第２図は従来のドライエツチング装置の概要断面図であ
る。図において、１は反応容器、　　　　２は排気口、３はガス流入口、　　　　４，５．５’は電極、６は試
料（ウェハー）、７は高周波電力、８はマツチングボッ
クス、

Claims

【特許請求の範囲】

高周波電力を印加してプラズマ放電させる対向電極型の
ドライエッチング装置であつて、前記対向電極の一方に
試料を載置し、他方の電極側から試料面に対し光を照射
して、該試料の表面および反応ガスの励起を助成するよ
うにした構造を有することを特徴とするドライエッチン
グ装置。