JPS6225757B2 - - Google Patents
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- JPS6225757B2 JPS6225757B2 JP16473079A JP16473079A JPS6225757B2 JP S6225757 B2 JPS6225757 B2 JP S6225757B2 JP 16473079 A JP16473079 A JP 16473079A JP 16473079 A JP16473079 A JP 16473079A JP S6225757 B2 JPS6225757 B2 JP S6225757B2
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Classifications
-
- 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
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
Description
本発明は改良されたプラズマエツチング方法に
関する。 近年、半導体集積回路(LSI)のエツチング技
術はドライプロセス化が急速に進みつつあり、反
応性ガスを導入して用いる平行平板型プラズマエ
ツチング(反応性イオンエツチング:RIE)がシ
リコン(Si)や酸化シリコン(SiO2)の他アルミ
ニウム(Al)のエツチングに注目されている。 RIEの一般的様態は、互いに対向配置した一対
の平行平板電極の一方を接地、他方に高周波電力
(RF)を印加し、導入した反応性ガスをグロー放
電により解離活性化せしめ、プラズマ中のイオン
(正イオン)やラジカル(活性原子、分子)をエ
ツチヤントとして先述電極の一方面上に載置され
た試料をエツチングするものである。 ところで、LSI素子が高集積度化するのにとも
ない、電極や配線材料として広く使用されている
多結晶シリコン(poly−Si)の微細加工を達成す
ることが急務となつてきている。この場合下地の
SiO2に対しpoly−Si膜の選択エツチングが要求さ
れるこというまでもない。RIEを使用しpoly−Si
のエツチングを行う場合、導入反応性ガスは、フ
レオン(CF4)等のC−F結合からなる分子に酸
素(O2)を添加した混合ガスが用いられる。前記
混合ガスによるpoly−Siのエツチングを行と、
SiO2に対する高選択性のエツチングが可能であ
るが、必ずアンダーカツトが生じ高精度のエツチ
ングは不可能である。この欠点を除去する方法と
して、反応性ガスとして、四塩化炭素(CCl4)及
び塩素(Cl2)又はそれらのガスにアルゴン
(Ar)を添加した混合ガス等でpoly−Si等のSiエ
ツチングが試みられるようになつた。これらのガ
スを使用すると、SiO2に対する高選択エツチン
グのみならず、アンダーカツトの生じない極めて
高精度のSiエツチングが可能になつてきた。 しかし、これら塩素系によるSiのエツチングに
もいつくか欠点を有し、未だ実用化には至つてい
ない。以下にその問題点を述べる。 エツチング中Si表面に堆積物が生じやすく、
これら堆積物がLSI素子の劣化を招く。 Cl2ガスによるSiのエツチングでは、Si表面
が荒れやすくなる。 CCl4ガスを使用するとエツチング室内は、
著しく汚染され又排気系の劣化も進行しやすく
その結果エツチング条件は不安定となり再現性
の良いエツチングは困難となる等の欠点があ
る。 これら塩素系混合ガスの欠点をいくらか軽減化
した方法として最近、C−F結合からなる分子に
Cl2を添加してSiのエツチングを達成しようとし
たが、この方法を用いても塩素系混合ガスにみら
れる、エツチング中Si表面に堆積物が生じるとい
う極めて重要な問題は充分解決されるには到つて
いない。 そこで本発明者等が鋭意検討を重ねた結果、上
記従来の欠点を一掃し得るエツチング方法を見い
出した。 即ち本発明は互いに対向して設けられた電極に
高周波電力を印加して前記電極間にC−F結合か
らなる分子にCl2を添加した混合ガスのプラズマ
を形成し前記電極上に載置された試料をエツチン
グするにあたり、前記電極がカーボン、C−F結
合又はC−H結合からなる有機フイルムで被覆さ
れていることを特徴とする反応性イオンエツチン
グ方法を提供するものである。 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳述す
る。第1図は本実施例で用いたエツチング装置の
概略を示す装置断面図である。ステンレス製の真
空容器1は2重円筒状のステンレス製本体2とそ
の開口部周囲に設けられたテフロンリング3,4
を介して固定された円形の金属蓋体5,6、及び
金属蓋体内面に密接して設けられた円形円板状ス
テンレス製上部電極7、下部電極8とからなつて
いる。 これに高周波(RF)電力はRF(13.56MHz)
17から同軸ケーブル18、整合器19を介して
金属蓋体6、下部電極8に印加され、上部電極7
は接地の状態になつている。 一方CF4及びCl2はマスフローコントロラー
(図示していない)によりそれぞれ流量制御され
ガス導入口16から周壁に多数の透孔が設けられ
た分散管15によつて均一に供給される。 11,12は夫々電極7,8を冷却するため、
金属蓋体5,6内に挿通された水冷管、又排気管
13,14は本体2に一端が接続され、他端がル
ーツポンプ液体窒素トラツプ、ロータリーポンプ
から構成される排気系(図示せず)に連結されて
いる。圧力制御はコンダクタンスバルブ9によつ
て行われる。 試料10は下部電極8上に載置されているが、
この下部電極8及び上部電極7面は、テフロン又
はポリエステルフイルム或いはカーボンプレート
等の被覆材26で被われている。 またステンレス製本体2は接地されて基準電位
が与えられ、この本体2の側室には石英窓20が
設けられ、外側にはガスプラズマの分光を行な
い、エツチングの進行状況を監視する為の分光
器、光電管、記録計等を具備したエツチングモニ
タ21が設けられている。22は圧力計、25は
切換スイツチである。 さらに陰極降下電圧:VdC測定用として下部電
極8には金属蓋体6を介して高耐圧ブローブ23
とシンクロスコーブ24が接続されている。 第2図は、CF4とCl4の総量が30CCMになるよ
うマスフローコントローラーにより流量制御され
た後、ガス導入口16から供給され、バルブ9を
調節して、エツチング圧力を0.04Torrにし、RF
パワー:200W(0.25W/cm2)を下部電極8に印
加して、CF4とCl2の流量比を変化させた時の
poly SiとSiO2(熱酸化)のエツチング速度を示
している。a,bはそれぞれ電極8,9上にカー
ボンプレートを配置した時のpoly−Si、SiO2のエ
ツチング速度の様子、又c,dはそれぞれ、試料
10を直接ステンレス電極9上に載置し、電極8
上にも、何も配置していない時のpoly−Si、SiO2
のエツチング速度を示す。 第2図a,bから明らかなように、カーボンプ
レート上のpoly−Siは、Cl2濃度を増すに伴い、
エツチング速度は増加し、40%Cl2濃度で最大と
なりその後減少する。それに対して、SiO2は単
調に減少していくことがわかる。その結果、40%
Cl2濃度でSiO2に対するpoly−Siの選択比は10以
上の高選択比が得られる。 一方、ステンレス電極上のpoly−Si、SiO2のエ
ツチング特性は、SiO2については、カーボンプ
レート上のそれと良く一致しているが、poly−Si
については、Cl2濃度を40%程度まで増加させて
もほとんど変化せず、それ以上の高濃度では
SiO2と同様減少する。従つてSiO2に対するSiの
選択比も2〜3程度と十分な結果が得られていな
い。 更にはステンレス電極上のpoly−SiはCl2濃度
が増加するのに伴い、エツチング中試料表面上の
堆積物の量が著しく増加することである。 それに対し、カーボンプレート上のpoly−Siに
はエツチング中全く堆積物が生じない。又カーボ
ンプレートの代りにポリエステルフイルム、及び
テフロンフイルムを電極9上に被覆しても効果は
全く同様であつた。このような条件下でのSiのエ
ツチングはアンダーカツトが生じなかつたことは
いうまでもない。 以上のようにCF4とCl2の混合系ガス系でSiを
エツチングする場合、試料載置上の電極をカーボ
ンプレート、あるいはポリエステルフイルム又は
テフロンフイルムで被覆すると、従来のステンレ
ス電極上に試料を載置した時の欠点が一掃された
ことがわかる。 次にこの効果を一層明らかにしたものを述べ
る。 本発明者等は、先述した第1図に示すRIEにお
いて、切換スイツチ25を切り換えることにより
上部電極8を接地電位にある真空容器本体2と絶
縁し、下部電極9と同電位に維持されるべく金属
材料により互いに接続されるような電極構成を行
うと、陰極降下電圧:Vdcは1/3〜1/20程度減少
し、エツチング条件によつては10倍程度poly−Si
のエツチング速度が増加することを見い出してい
る。この同電位型におけるSiのエツチング特性の
一例を表−1に示す。
関する。 近年、半導体集積回路(LSI)のエツチング技
術はドライプロセス化が急速に進みつつあり、反
応性ガスを導入して用いる平行平板型プラズマエ
ツチング(反応性イオンエツチング:RIE)がシ
リコン(Si)や酸化シリコン(SiO2)の他アルミ
ニウム(Al)のエツチングに注目されている。 RIEの一般的様態は、互いに対向配置した一対
の平行平板電極の一方を接地、他方に高周波電力
(RF)を印加し、導入した反応性ガスをグロー放
電により解離活性化せしめ、プラズマ中のイオン
(正イオン)やラジカル(活性原子、分子)をエ
ツチヤントとして先述電極の一方面上に載置され
た試料をエツチングするものである。 ところで、LSI素子が高集積度化するのにとも
ない、電極や配線材料として広く使用されている
多結晶シリコン(poly−Si)の微細加工を達成す
ることが急務となつてきている。この場合下地の
SiO2に対しpoly−Si膜の選択エツチングが要求さ
れるこというまでもない。RIEを使用しpoly−Si
のエツチングを行う場合、導入反応性ガスは、フ
レオン(CF4)等のC−F結合からなる分子に酸
素(O2)を添加した混合ガスが用いられる。前記
混合ガスによるpoly−Siのエツチングを行と、
SiO2に対する高選択性のエツチングが可能であ
るが、必ずアンダーカツトが生じ高精度のエツチ
ングは不可能である。この欠点を除去する方法と
して、反応性ガスとして、四塩化炭素(CCl4)及
び塩素(Cl2)又はそれらのガスにアルゴン
(Ar)を添加した混合ガス等でpoly−Si等のSiエ
ツチングが試みられるようになつた。これらのガ
スを使用すると、SiO2に対する高選択エツチン
グのみならず、アンダーカツトの生じない極めて
高精度のSiエツチングが可能になつてきた。 しかし、これら塩素系によるSiのエツチングに
もいつくか欠点を有し、未だ実用化には至つてい
ない。以下にその問題点を述べる。 エツチング中Si表面に堆積物が生じやすく、
これら堆積物がLSI素子の劣化を招く。 Cl2ガスによるSiのエツチングでは、Si表面
が荒れやすくなる。 CCl4ガスを使用するとエツチング室内は、
著しく汚染され又排気系の劣化も進行しやすく
その結果エツチング条件は不安定となり再現性
の良いエツチングは困難となる等の欠点があ
る。 これら塩素系混合ガスの欠点をいくらか軽減化
した方法として最近、C−F結合からなる分子に
Cl2を添加してSiのエツチングを達成しようとし
たが、この方法を用いても塩素系混合ガスにみら
れる、エツチング中Si表面に堆積物が生じるとい
う極めて重要な問題は充分解決されるには到つて
いない。 そこで本発明者等が鋭意検討を重ねた結果、上
記従来の欠点を一掃し得るエツチング方法を見い
出した。 即ち本発明は互いに対向して設けられた電極に
高周波電力を印加して前記電極間にC−F結合か
らなる分子にCl2を添加した混合ガスのプラズマ
を形成し前記電極上に載置された試料をエツチン
グするにあたり、前記電極がカーボン、C−F結
合又はC−H結合からなる有機フイルムで被覆さ
れていることを特徴とする反応性イオンエツチン
グ方法を提供するものである。 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳述す
る。第1図は本実施例で用いたエツチング装置の
概略を示す装置断面図である。ステンレス製の真
空容器1は2重円筒状のステンレス製本体2とそ
の開口部周囲に設けられたテフロンリング3,4
を介して固定された円形の金属蓋体5,6、及び
金属蓋体内面に密接して設けられた円形円板状ス
テンレス製上部電極7、下部電極8とからなつて
いる。 これに高周波(RF)電力はRF(13.56MHz)
17から同軸ケーブル18、整合器19を介して
金属蓋体6、下部電極8に印加され、上部電極7
は接地の状態になつている。 一方CF4及びCl2はマスフローコントロラー
(図示していない)によりそれぞれ流量制御され
ガス導入口16から周壁に多数の透孔が設けられ
た分散管15によつて均一に供給される。 11,12は夫々電極7,8を冷却するため、
金属蓋体5,6内に挿通された水冷管、又排気管
13,14は本体2に一端が接続され、他端がル
ーツポンプ液体窒素トラツプ、ロータリーポンプ
から構成される排気系(図示せず)に連結されて
いる。圧力制御はコンダクタンスバルブ9によつ
て行われる。 試料10は下部電極8上に載置されているが、
この下部電極8及び上部電極7面は、テフロン又
はポリエステルフイルム或いはカーボンプレート
等の被覆材26で被われている。 またステンレス製本体2は接地されて基準電位
が与えられ、この本体2の側室には石英窓20が
設けられ、外側にはガスプラズマの分光を行な
い、エツチングの進行状況を監視する為の分光
器、光電管、記録計等を具備したエツチングモニ
タ21が設けられている。22は圧力計、25は
切換スイツチである。 さらに陰極降下電圧:VdC測定用として下部電
極8には金属蓋体6を介して高耐圧ブローブ23
とシンクロスコーブ24が接続されている。 第2図は、CF4とCl4の総量が30CCMになるよ
うマスフローコントローラーにより流量制御され
た後、ガス導入口16から供給され、バルブ9を
調節して、エツチング圧力を0.04Torrにし、RF
パワー:200W(0.25W/cm2)を下部電極8に印
加して、CF4とCl2の流量比を変化させた時の
poly SiとSiO2(熱酸化)のエツチング速度を示
している。a,bはそれぞれ電極8,9上にカー
ボンプレートを配置した時のpoly−Si、SiO2のエ
ツチング速度の様子、又c,dはそれぞれ、試料
10を直接ステンレス電極9上に載置し、電極8
上にも、何も配置していない時のpoly−Si、SiO2
のエツチング速度を示す。 第2図a,bから明らかなように、カーボンプ
レート上のpoly−Siは、Cl2濃度を増すに伴い、
エツチング速度は増加し、40%Cl2濃度で最大と
なりその後減少する。それに対して、SiO2は単
調に減少していくことがわかる。その結果、40%
Cl2濃度でSiO2に対するpoly−Siの選択比は10以
上の高選択比が得られる。 一方、ステンレス電極上のpoly−Si、SiO2のエ
ツチング特性は、SiO2については、カーボンプ
レート上のそれと良く一致しているが、poly−Si
については、Cl2濃度を40%程度まで増加させて
もほとんど変化せず、それ以上の高濃度では
SiO2と同様減少する。従つてSiO2に対するSiの
選択比も2〜3程度と十分な結果が得られていな
い。 更にはステンレス電極上のpoly−SiはCl2濃度
が増加するのに伴い、エツチング中試料表面上の
堆積物の量が著しく増加することである。 それに対し、カーボンプレート上のpoly−Siに
はエツチング中全く堆積物が生じない。又カーボ
ンプレートの代りにポリエステルフイルム、及び
テフロンフイルムを電極9上に被覆しても効果は
全く同様であつた。このような条件下でのSiのエ
ツチングはアンダーカツトが生じなかつたことは
いうまでもない。 以上のようにCF4とCl2の混合系ガス系でSiを
エツチングする場合、試料載置上の電極をカーボ
ンプレート、あるいはポリエステルフイルム又は
テフロンフイルムで被覆すると、従来のステンレ
ス電極上に試料を載置した時の欠点が一掃された
ことがわかる。 次にこの効果を一層明らかにしたものを述べ
る。 本発明者等は、先述した第1図に示すRIEにお
いて、切換スイツチ25を切り換えることにより
上部電極8を接地電位にある真空容器本体2と絶
縁し、下部電極9と同電位に維持されるべく金属
材料により互いに接続されるような電極構成を行
うと、陰極降下電圧:Vdcは1/3〜1/20程度減少
し、エツチング条件によつては10倍程度poly−Si
のエツチング速度が増加することを見い出してい
る。この同電位型におけるSiのエツチング特性の
一例を表−1に示す。
【表】
エツチング圧力は0.04Tow、Cl2濃度:40%
(流量比)RFパワー:200W(0.25W/cm2)、電極
上はカーボンプレートを配置してある。 第1表から明らかなように同電位型では、poly
−Siのエツチング数が増加し、SiO2は逆に1/2倍
となりpoly−Siのエツチング選択比は20と高選択
比が得られた。又Vdcも1/3倍となり100Vとなつ
た。このように同電位型では高い選択性を有する
poly−Siのエツチングが可能となることはもちろ
ん、Vdcも低下し、その結果素子へのダメージが
軽減されることは明白である。
(流量比)RFパワー:200W(0.25W/cm2)、電極
上はカーボンプレートを配置してある。 第1表から明らかなように同電位型では、poly
−Siのエツチング数が増加し、SiO2は逆に1/2倍
となりpoly−Siのエツチング選択比は20と高選択
比が得られた。又Vdcも1/3倍となり100Vとなつ
た。このように同電位型では高い選択性を有する
poly−Siのエツチングが可能となることはもちろ
ん、Vdcも低下し、その結果素子へのダメージが
軽減されることは明白である。
第1図は本発明の方法を実施するための装置の
概略断面図、第2図はCl2濃度を変化させた時の
poly−Si、SiO2のエツチング特性図。
概略断面図、第2図はCl2濃度を変化させた時の
poly−Si、SiO2のエツチング特性図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 互いに対向して設けられた電極に高周波電力
を印加して前記電極間にC−F結合からなる分子
にCl2を添加した混合ガスのプラズマを形成し、
前記電極上に載置された被エツチング試料である
シリコンをエツチングするにあたり、前記電極
が、カーボン、C−F結合又はC−H結合からな
る有機材料層で被覆されていることを特徴とする
反応性イオンエツチング方法。 2 前記電極が互いに同電位に維持されているこ
とを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の
反応性イオンエツチング方法。 3 前記C−H結合からなる有機フイルムはポリ
エステルフイルムであることを特徴とする前記特
許請求の範囲第1項記載の反応性イオンエツチン
グ方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16473079A JPS5687667A (en) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | Reactive ion etching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16473079A JPS5687667A (en) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | Reactive ion etching method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5687667A JPS5687667A (en) | 1981-07-16 |
JPS6225757B2 true JPS6225757B2 (ja) | 1987-06-04 |
Family
ID=15798805
Family Applications (1)
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JP (1) | JPS5687667A (ja) |
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-
1979
- 1979-12-20 JP JP16473079A patent/JPS5687667A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5687667A (en) | 1981-07-16 |
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