JPS6228574B2 - - Google Patents

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JPS6228574B2
JPS6228574B2 JP53008340A JP834078A JPS6228574B2 JP S6228574 B2 JPS6228574 B2 JP S6228574B2 JP 53008340 A JP53008340 A JP 53008340A JP 834078 A JP834078 A JP 834078A JP S6228574 B2 JPS6228574 B2 JP S6228574B2
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JP
Japan
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etching
etched
silicon oxide
gas
ion
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Application number
JP53008340A
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Japanese (ja)
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JPS54102872A (en
Inventor
Yasuhiro Horiike
Masahiro Shibagaki
Katsuo Sumino
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、反応性ガスをイオン化して加速し被
エツチング対象物である酸化シリコン層を選択的
にエツチングするイオンエツチング方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ion etching method for selectively etching a silicon oxide layer, which is an object to be etched, by ionizing and accelerating a reactive gas.

近年集積回路等の製造におけるエツチング工程
では、従来の化学薬品を用いたウエツトエツチン
グに代えて反応性ガスプラズマを用いたドライエ
ツチングが用いられつつある。ガスプラズマを用
いたドライエツチングには、いわゆるプラズマエ
ツチングの他、スパツタエツチング、イオンエツ
チング等の種類がある。
In recent years, dry etching using reactive gas plasma has been used in place of conventional wet etching using chemicals in the etching process for manufacturing integrated circuits and the like. Dry etching using gas plasma includes various types such as so-called plasma etching, sputter etching, and ion etching.

プラズマエツチングには、通常0.1〜1torr程度
の圧力の反応性ガス、例えばフレオン(CF4)を
円筒管内に導入し、これを放電解離させてガスプ
ラズマを生起させて、そのプラズマ中に被エツチ
ング物を置いてエツチングするものである。この
エツチングはプラズマ中の活性中性原子、例えば
弗素ラジカルと被エツチング物との化学反応によ
るものであると考えられる。
In plasma etching, a reactive gas such as freon (CF 4 ), usually at a pressure of about 0.1 to 1 torr, is introduced into a cylindrical tube, and this is dissociated by discharge to generate gas plasma, and the object to be etched is placed in the plasma. It is etched by placing it on the surface. This etching is thought to be caused by a chemical reaction between active neutral atoms in the plasma, such as fluorine radicals, and the object to be etched.

このような方法によれば、従来のウエツトエツ
チングに比べて、エツチング工程の簡略化、パタ
ーン寸法精度の向上、無公害化等の点ですぐれて
いる。
This method is superior to conventional wet etching in terms of simplification of the etching process, improvement in pattern dimensional accuracy, and non-pollution.

その反面プラズマエツチング法は本来化学反応
によるものなので従来溶液法で生じる被エツチン
グ物のマスク下のアンダーカツトがプラズマ、エ
ツチング法においても避けられない欠点がある。
即ち、プラズマエツチングでは円筒管内に導入さ
れる反応性ガスの圧力が0.1〜1torr程度と高く、
反応種の平均由行程が短く(10〜100μm程度)、
それ故第1図に示すような等方性エツチングにな
る。ただし第1図において、被エツチング物1
は、酸化シリコン層2上に多結晶シリコン層3を
設けたものである。多結晶シリコン層3上にはマ
スクとなるフオト・レジストが設けられており、
プラズマエツチングを行なうと多結晶シリコン層
3は等方的にエツチングされ、図に示すようにフ
オト・レジスト4の下部が削り取られてしまう。
このようなアンダーカツトが生じる為、プラズマ
エツチング方法では高々4μm程度のパターンし
か作ることができず、集積回路の超微細化には不
向きである。また反応性ガスの種類に依らずシリ
コン層の方が酸化シリコン層より速くエツチング
され、例えば酸化シリコン層の方を速くエツチン
グするような用途には用いることができない難点
がある。一方、スパツタエツチングは、反応室内
に設けられた対向電極に高周波電圧を印加し、
10-1〜10-3torr程度の圧力に保たれた被イオン化
ガス、例えばC2F6、C3F8等に放電を起こさせ、
発生したプラズマ中のイオンを陰極電極として用
いている被エツチング物に加速衝突させエツチン
グするものである。第2図はこの様子を示すもの
で、被エツチング物5はシリコン層6上に酸化シ
リコン層7を設けたものである。この酸化シリコ
ン層7上にはさらにマスクであるフオト・レジス
ト8が設けられており、上記イオンの衝突により
酸化シリコン層7は垂直方向にカツトされる。従
つて、前述したプラズマエツチング方法のような
マスク下のアンダーカツトは生じない。ところ
が、この方法ではプラズマからの輻射熱によつて
被エツチング物5が相当高い温度例えば200℃程
度まで上昇し、その為フオト・レジスト8、例え
ばOFPR、OMR83(東京応化製商品名)等まで
も相当速くエツチングされてしまい、フオト・レ
ジスト8が後退してしまう。結局マスク下のアン
ダーカツトは避けられても、パターンの寸法精度
はプラズマエツチングと大差がないものになつて
しまう。更に、この方法では使用する反応性ガス
がCF4、CF2Cl2等の場合はシリコン層の方が酸化
シリコン層より速くエツチングされ、又C3F8
C2F6の場合は酸化シリコン層の方がシリコン層
より速くエツチングされる。例えば被エツチング
物が多結晶シリコン、酸化シリコン及び単結晶シ
リコンの3層で構成されており、多結晶シリコン
層上にマスクであるフオト・レジストを設けて、
多結晶シリコン及び酸化シリコンを順次エツチン
グする場合を考える。この場合、最初CF4
CF2Cl2等を用い、その後酸化シリコン層が現わ
れてきた後はC3F8、C2F6等を用いて多結晶シリ
コン層のエツチングを少なくしなければならな
い。このように同一の被エツチング物をエツチン
グするのに被イオン化ガスの種類を変えなければ
ならず、工程が頻雑になる欠点がある。次にイオ
ンエツチングは、10-4torr以下の圧力の被イオン
化ガス、通常アルゴンを放電室内で放電解離し、
発生したプラズマ中のイオンをグリツドで加速し
放電室とは分離した試料室に置かれた被エツチン
グ物に衝突させてエツチングするものである。こ
のような方によれば、プラズマエツチングと異な
り被エツチング物をイオンの衝突により垂直方向
にカツトすることができる。また被エツチング物
を放電室内には置かないので、スパツタエツチン
グのようにプラズマからの輻射熱を受けることも
少なく、フオト・レジストが昇温して速くエツチ
ングされるようなことがない。従つて、集積回路
の超微細加工が可能となる。
On the other hand, since the plasma etching method is originally based on a chemical reaction, undercutting of the object to be etched under the mask, which occurs in the conventional solution method, is an unavoidable drawback even in the plasma etching method.
That is, in plasma etching, the pressure of the reactive gas introduced into the cylindrical tube is as high as 0.1 to 1 torr.
The average path of the reactive species is short (about 10 to 100 μm),
This results in an isotropic etching as shown in FIG. However, in Fig. 1, the object to be etched 1
In this example, a polycrystalline silicon layer 3 is provided on a silicon oxide layer 2. A photo resist serving as a mask is provided on the polycrystalline silicon layer 3.
When plasma etching is performed, polycrystalline silicon layer 3 is etched isotropically, and the lower part of photoresist 4 is scraped off as shown in the figure.
Because of the occurrence of such undercuts, plasma etching methods can only produce patterns of about 4 .mu.m at most, and are unsuitable for ultra-fine integrated circuits. In addition, regardless of the type of reactive gas, a silicon layer is etched faster than a silicon oxide layer, so there is a drawback that it cannot be used in applications where, for example, a silicon oxide layer is etched more quickly. On the other hand, sputter etching involves applying a high frequency voltage to a counter electrode provided in a reaction chamber.
A discharge is caused in a gas to be ionized, such as C 2 F 6 or C 3 F 8 , maintained at a pressure of about 10 -1 to 10 -3 torr,
Etching is performed by accelerating and colliding ions in the generated plasma with the object to be etched, which is used as a cathode. FIG. 2 shows this state, and the object to be etched 5 has a silicon oxide layer 7 provided on a silicon layer 6. A photoresist 8 serving as a mask is further provided on the silicon oxide layer 7, and the silicon oxide layer 7 is vertically cut by the collision of the ions. Therefore, undercuts under the mask do not occur as in the plasma etching method described above. However, in this method, the temperature of the object to be etched 5 rises to a considerably high temperature, e.g., about 200°C, due to the radiant heat from the plasma. The photo resist 8 is etched too quickly, causing the photo resist 8 to retreat. In the end, even if undercuts under the mask can be avoided, the dimensional accuracy of the pattern will not be much different from plasma etching. Furthermore, in this method, when the reactive gas used is CF 4 , CF 2 Cl 2 , etc., the silicon layer is etched faster than the silicon oxide layer;
In the case of C 2 F 6 , the silicon oxide layer is etched faster than the silicon layer. For example, if the object to be etched is composed of three layers of polycrystalline silicon, silicon oxide, and single crystal silicon, a photoresist as a mask is provided on the polycrystalline silicon layer.
Consider the case where polycrystalline silicon and silicon oxide are sequentially etched. In this case, first CF 4 ,
Etching of the polycrystalline silicon layer must be reduced by using CF 2 Cl 2 or the like, and then by using C 3 F 8 , C 2 F 6 or the like after the silicon oxide layer appears. In this way, the type of gas to be ionized must be changed in order to etch the same object to be etched, which has the drawback of making the process more frequent. Next, in ion etching, a gas to be ionized, usually argon, at a pressure of 10 -4 torr or less is dissociated by discharge in a discharge chamber.
Etching is performed by accelerating the ions in the generated plasma using a grid and causing them to collide with the object to be etched, which is placed in a sample chamber separate from the discharge chamber. According to such a method, unlike plasma etching, the object to be etched can be vertically cut by the collision of ions. Furthermore, since the object to be etched is not placed in the discharge chamber, it is less likely to receive radiant heat from plasma unlike in sputter etching, and the photoresist will not be heated and etched quickly. Therefore, ultra-fine processing of integrated circuits becomes possible.

しかしながら、被イオン化ガスとしてアルゴン
を用いた場合、例えば多結晶シリコンに対するエ
ツチング速度と酸化シリコンに対するエツチング
速度の差が小さくエツチング対象物の選択性が少
ない。その為被エツチング物が数層で構成されて
いる場合、それらの内一層もしくは被数層のみを
選択的にエツチングする用途に使用するのは困難
となつてしまう。
However, when argon is used as the ionized gas, the difference in etching rate for polycrystalline silicon and etching rate for silicon oxide, for example, is small and the selectivity of the etching target is low. Therefore, when the object to be etched is composed of several layers, it is difficult to use it for selectively etching only one layer or several layers among them.

本発明はこのような事情に鑑みなされたもの
で、反応性ガス例えばハロゲンを含むガスを用
い、このガスを放電室内で放電解離し、生成した
イオンを900ボルト以下の低い電圧で加速して多
結晶シリコン層と酸化シリコン層の積層構造試料
に当てることにより被エツチング物である酸化シ
リコン層を選択的に加工精度良くエツチングでき
るようにしたイオンエツチング方法を提供するも
のである。
The present invention was developed in view of these circumstances, and uses a reactive gas, such as a gas containing halogen, to dissociate this gas by discharge in a discharge chamber, and accelerate the generated ions at a low voltage of 900 volts or less to generate a large number of ions. The object of the present invention is to provide an ion etching method capable of selectively etching a silicon oxide layer, which is an object to be etched, with high processing accuracy by applying the ion to a sample having a laminated structure of a crystalline silicon layer and a silicon oxide layer.

以下本発明を図面を参照しながら具体的に説明
する。先ず本発明方法に使用する装置の一例とし
て、Kaufmann型(電子衝撃型)イオン源装置を
第3図を参照して説明する。図においてイオンエ
ツチング装置の容器10は、大きく分けて放電室
11とエツチング室12で構成されている。放電
室11には反応性ガスの導入口13が設けられ、
エツチング室12には真空排気口14が設けられ
ている。放電室11内にはフイラメント陰極15
が配置されており、陽極である放電室11壁との
間に交流電源16から電圧を印加することにより
放電室11内に放電を生起させるようになつてい
る。放電室11の開口部17とエツチング室12
の開口部18間には多数の透孔が穿設された3個
の電極20〜22が設けられ、さらにそれら電極
20〜22相互間に環状の絶縁部材23〜25を
介在させて気密を保つ如くに構成されている。こ
のようにして放電室11とエツチング12は連通
されている。3個の電極20〜22の内、電極2
0は正の高電位に保持されるグリツド、電極21
は放電室11から出ようとする電子を逆戻りさせ
るために負の電位に保持させる電子サプレツサ、
また電極22は零電位を保持されるグリツドであ
る。
The present invention will be specifically described below with reference to the drawings. First, a Kaufmann type (electron impact type) ion source device will be explained with reference to FIG. 3 as an example of the device used in the method of the present invention. In the figure, a container 10 of an ion etching apparatus is roughly divided into a discharge chamber 11 and an etching chamber 12. The discharge chamber 11 is provided with a reactive gas inlet 13,
The etching chamber 12 is provided with a vacuum exhaust port 14 . A filament cathode 15 is provided in the discharge chamber 11.
is arranged, and by applying a voltage from an AC power supply 16 between the anode and the wall of the discharge chamber 11, a discharge is caused within the discharge chamber 11. Opening 17 of discharge chamber 11 and etching chamber 12
Three electrodes 20 to 22 having a large number of through holes are provided between the openings 18 of the electrodes 20 to 22, and annular insulating members 23 to 25 are interposed between the electrodes 20 to 22 to maintain airtightness. It is structured as follows. In this way, the discharge chamber 11 and the etching 12 are communicated with each other. Among the three electrodes 20 to 22, electrode 2
0 is a grid held at a positive high potential, electrode 21
is an electron suppressor that holds electrons at a negative potential in order to reverse the electrons trying to exit from the discharge chamber 11;
Further, the electrode 22 is a grid held at zero potential.

一方、エツチング室12内には、被エツチング
物27を保持するための保持機構28が設けられ
ている。保持機構28はエツチング室12内壁に
固定されかつ図示しないが内部に冷却水の通路が
設けられている。保持機構28とグリツド電極2
2の間の空間には中和用フイラメント30及びイ
オンシヤツター31が配設されている。中和用フ
イラメント30は電流を通流されて熱せられ、熱
電子を放出するものである。
On the other hand, a holding mechanism 28 for holding an object 27 to be etched is provided within the etching chamber 12. The holding mechanism 28 is fixed to the inner wall of the etching chamber 12, and has a cooling water passage provided therein (not shown). Holding mechanism 28 and grid electrode 2
A neutralizing filament 30 and an ion shutter 31 are arranged in the space between the two. The neutralizing filament 30 is heated by passing an electric current through it, and emits thermoelectrons.

イオンシヤツター31は屈曲形成された棒状の
タングステン部材であり、エツチング室12内部
から容器10外に導出されている。そしてイオン
をさえぎる作用をすると同時に、イオンの電流密
度を測定するモニターの役割を果すものである。
尚、35はイオン集束用マグネットである。この
ような装置に於いて、先ず排気口14から拡散ポ
ンプ等により容器10内全体を10-7torr台の圧力
に真空排気した後、導入口13より反応性ガス4
0を放電室11内に導入し、圧力を1×10-4torr
程度に上昇させる。そして、反応性ガス11及び
陰極15間に交粒電圧を印加し、マグネツト35
に交流電流を流すと放電室11内で放電プラズマ
が生起する。このプラズマ中のイオンは、高電圧
グリツド電極20とアースグリツド電極22間の
電圧により加速されエツチング室12内へ引き出
される。このイオン流中の電子は電子サプレツサ
電極21により、放電室11内へはね返えされ
る。こうして加速されたイオンの一部は中和用フ
イラメント30からの熱電子により中和されて中
性原子化される。そしてイオン流は被エツチング
物27に衝突してエツチングが行なわれる。
The ion shutter 31 is a bent rod-shaped tungsten member, and is led out from the inside of the etching chamber 12 to the outside of the container 10. It has the effect of blocking ions and, at the same time, plays the role of a monitor that measures the current density of ions.
Note that 35 is an ion focusing magnet. In such an apparatus, first, the entire inside of the container 10 is evacuated to a pressure of 10 -7 torr through the exhaust port 14 using a diffusion pump, etc., and then the reactive gas 4 is injected through the inlet 13.
0 is introduced into the discharge chamber 11, and the pressure is set to 1×10 -4 torr.
increase to a certain degree. Then, an cross-grain voltage is applied between the reactive gas 11 and the cathode 15, and the magnet 35
When an alternating current is applied to the discharge chamber 11, discharge plasma is generated within the discharge chamber 11. Ions in the plasma are accelerated by the voltage between the high voltage grid electrode 20 and the earth grid electrode 22 and drawn into the etching chamber 12. Electrons in this ion flow are reflected into the discharge chamber 11 by the electron suppressor electrode 21. A part of the ions accelerated in this way are neutralized by thermionic electrons from the neutralizing filament 30 and become neutral atoms. Then, the ion flow collides with the object to be etched 27 to perform etching.

ここで反応性ガスとしてフレオン(CF4)を使
用し又比較の為従来用いられているアルゴン
(Ar)を使用してそれぞれにより酸化シリコン
(SiO2)及び多結晶シリコン(poly―Si)をエツチ
ングする場合に、グリツド電極20,22間の電
圧、即ちイオンの加速電圧を変化させてエツチン
グ速度を測定した。その結果第4図にすような効
果が得られた。図中実線で示した曲線がフレオン
を用いた場合で、破線で示した曲線がアルゴンの
場合である。
Here, Freon (CF 4 ) was used as a reactive gas, and for comparison, argon (Ar), which is conventionally used, was used to etch silicon oxide (SiO 2 ) and polycrystalline silicon (poly-Si). In this case, the etching rate was measured by changing the voltage between the grid electrodes 20 and 22, that is, the ion acceleration voltage. As a result, the effects shown in Figure 4 were obtained. The curve shown by the solid line in the figure is the case when freon is used, and the curve shown by the broken line is the case when argon is used.

フレオンガスを使用した場合、イオンの加速電
圧がほぼ900ボルト以上では多結晶シリコンのエ
ツチング速度が酸化シリコンのエツチング速度を
上回り、逆にイオンの加速電圧がほぼ900ボルト
以上では酸化シリコンのエツチング速度が多結晶
シリコンのエツチング速度を上回る。これはフレ
オンを用いた酸化シリコンのエツチング特性が直
線状であるのに対し、多結晶シリコンのエツチン
グ特性が加速電圧約600ボルト以下で相当低いの
に対し、約600ボルト以上では急激に増加するた
めである。
When Freon gas is used, the etching rate of polycrystalline silicon exceeds the etching rate of silicon oxide when the ion accelerating voltage is approximately 900 volts or more, and conversely, the etching rate of silicon oxide exceeds the etching rate of silicon oxide when the ion accelerating voltage is approximately 900 volts or more. Exceeds the etching speed of crystalline silicon. This is because the etching characteristics of silicon oxide using Freon are linear, whereas the etching characteristics of polycrystalline silicon are quite low at accelerating voltages of about 600 volts or less, but increase sharply at accelerating voltages of about 600 volts or higher. It is.

特に加速電圧約600ボルト付近では酸化シリコ
ンのエツチング速度は多結晶シリコンのエツチン
グ速度の約3.5倍に達した。
In particular, at an accelerating voltage of about 600 volts, the etching rate of silicon oxide reached about 3.5 times that of polycrystalline silicon.

これに対して、従来被イオン化ガスとして用い
られているアルゴンの場合、酸化シリコン、多結
晶シリコン共にイオン加速電圧に対して単調にエ
ツチング速度が増加し、同一加速電圧ではそれぞ
れのエツチング速度に大差がなかつた。
On the other hand, in the case of argon, which is conventionally used as an ionization gas, the etching rate of both silicon oxide and polycrystalline silicon increases monotonically with respect to the ion acceleration voltage, and there is a large difference in the etching rate of each at the same acceleration voltage. Nakatsuta.

以上の測定結果から、フレオンガスを用いた場
合にはイオン加速電圧を適宜選定することにより
酸化シリコン層と多結晶シリコン層を有する材料
の一方の層を選択的にエツチングすることができ
従来用いれているアルゴンガスを用いた場合に
は、イオン加速電圧を変化させても酸化シリコン
と多結晶シリコンの両方のエツチング速度が変わ
るのみで、両者を選択的にエツチングするのは困
難であることが解る。
From the above measurement results, when Freon gas is used, it is possible to selectively etch one layer of a material having a silicon oxide layer and a polycrystalline silicon layer by appropriately selecting the ion accelerating voltage. When argon gas is used, changing the ion acceleration voltage only changes the etching rate of both silicon oxide and polycrystalline silicon, and it is understood that it is difficult to selectively etch both.

特に、酸化シリコンのエツチングには500ボル
ト程度の加速電圧が最適で、又多結晶シリコンの
エツチングには1100〜1200ボルト程度の加速電圧
が最適である。
In particular, an accelerating voltage of about 500 volts is optimal for etching silicon oxide, and an accelerating voltage of about 1100 to 1200 volts is optimal for etching polycrystalline silicon.

次にフレオンガス及びアルゴンガスを用いた場
合におけるマスクとなるフオト・レジストのエツ
チング特性を第5図に示す。使用したフオト・レ
ジストはポジ型のOFPR(東京応化製 商品名)
である。実線はアルゴン(Ar)を用いた場合の
特性を示し、破線はフレオン(CF4)を用いた場
合の特性を示している。アルゴンを用いた場合、
イオン加速電圧の増加に伴なつてエツチング速度
が相当速くなるのに対し、フレオンを用いた場合
はエツチング速度がそれ程速くならないことが解
る。
Next, FIG. 5 shows the etching characteristics of a photoresist serving as a mask when Freon gas and Argon gas are used. The photoresist used was positive type OFPR (product name manufactured by Tokyo Ohka).
It is. The solid line shows the characteristics when argon (Ar) is used, and the broken line shows the characteristics when Freon (CF 4 ) is used. When using argon,
It can be seen that while the etching rate increases considerably as the ion accelerating voltage increases, the etching rate does not increase so much when Freon is used.

従つてフレオンガスを用いた方がアルゴンガス
を用いた場合のようにレジストのエツチングが進
行しないから、パターンの精度を向上させるのに
有利である。
Therefore, the use of Freon gas is more advantageous in improving the precision of the pattern because etching of the resist does not proceed as much as when using argon gas.

フレオンガスの場合、イオンの加速電圧が1000
ボルトのときでもエツチング速度は高々60Å/分
程度であり、それ以下では30〜50Å/分と極めて
遅い。イオン加速電圧が500ボルトの場合、酸化
シリコンのエツチング速度はフオト・レジストの
エツチング速度の約9〜10倍にも達し、マスクを
使用したエツチングに適したものである。
In the case of Freon gas, the ion acceleration voltage is 1000
Even in the case of bolts, the etching rate is at most about 60 Å/min, and below that it is extremely slow at 30 to 50 Å/min. When the ion accelerating voltage is 500 volts, the etching rate of silicon oxide is about 9 to 10 times that of photoresist, making it suitable for etching using a mask.

実験したところ、幅1μm、高さ1μmでマス
ク下のアンダーカツトの無いシヤープな酸化シリ
コンのエツチングを行なうことができた。
As a result of experiments, it was possible to perform sharp silicon oxide etching with a width of 1 μm and a height of 1 μm without undercuts under the mask.

前述した説明ではフレオンガスを用いたエツチ
ング特性について述べたが、その他例えばハロゲ
ンを単体もしくは化合物の形で含む反応性ガス、
例えばC2F6、C3F8、CF2Cl2等を用いた場合にも
同様な特性が得られた。この場合、特にガス中に
炭素を含んでいるときにすぐれたエツチング特性
が得られた。そして、これらハロゲンを含む反応
性ガスを用いた場合、実用上イオン加速電圧がほ
ぼ900ボルト(CF4で900V、C3F8で1100V程度)
以下の低加速下では、シリコン層上の酸化シリコ
ン層を選択的にエツチングし、ほぼ900ボルト
(CF4で900V、C3F8で1100V程度)以上では酸化
シリコン層上のシリコン層あるいはタングステ
ン、モリブデン、ニオブ、チタン、バナジウム等
の高融点金属層を選択的にエツチングできること
が確認された。また反応性ガスが塩素を含んだガ
スである場合、クロム、アルミニウム等の選択的
なエツチングが可能であつた。
In the above explanation, the etching characteristics using Freon gas were described, but other methods such as reactive gas containing halogen in the form of a single substance or a compound,
For example, similar characteristics were obtained when C 2 F 6 , C 3 F 8 , CF 2 Cl 2 , etc. were used. In this case, excellent etching properties were obtained, especially when the gas contained carbon. When using reactive gases containing these halogens, the practical ion acceleration voltage is approximately 900 volts (900 V for CF 4 , approximately 1100 V for C 3 F 8 ).
Under the following low acceleration conditions, the silicon oxide layer on the silicon layer is selectively etched, and at approximately 900 volts (about 900 V for CF 4 and 1100 V for C 3 F 8 ), the silicon layer or tungsten on the silicon oxide layer is etched. It has been confirmed that layers of high melting point metals such as molybdenum, niobium, titanium, and vanadium can be selectively etched. Furthermore, when the reactive gas was a gas containing chlorine, selective etching of chromium, aluminum, etc. was possible.

以下述べたように本発明方法は第3図の装置に
おいて反応性ガス、例えばハロゲンガスを含むガ
スを導入口13から放電室11内に導入し放電プ
ラズマを生起させるとともに、グリツド電極2
0,22間の電圧即ちプラズマ中のイオンの加速
電圧を被エツチング物27の種類に応じて例えば
900ボルト前後(反応性ガスに種類により900±
200ボルト程度の幅が有る)を境としてそれより
下の値を印加し、放電室11から離れた位置にあ
るエツチング室12内の被エツチング物27にイ
オンを加速衝突させてエツチングするものであ
る。
As described below, in the method of the present invention, a reactive gas, such as a gas containing halogen gas, is introduced into the discharge chamber 11 from the inlet 13 in the apparatus shown in FIG.
For example, the voltage between 0.
Around 900 volts (900± depending on the type of reactive gas)
The etching process is performed by applying a voltage lower than 200 volts (with a range of about 200 volts) and accelerating ions to collide with the object to be etched 27 in the etching chamber 12 located at a distance from the discharge chamber 11. .

尚、上述した説明では、被エツチング物27を
保持する保持機構28が静止した状態の場合につ
いて述べたが、保持機構28は例えば被エツチン
グ物27を載せる円板状部分50を自転させ、さ
らに部分50以外の部分51を円周上に駆動して
円板状部分50を公転させて、被エツチング物2
7をむらなくエツチングさせることもできる。更
に、円板状部分50をイオンの照射される方向に
対して傾斜させて、被エツチング物27の選択的
にエツチングされる層のエツチング段部をテーパ
状にして、集積回路製造工程の最終段階で行なわ
れるアルニウム配線の段切れを有効に防止するこ
とも可能である。
In the above description, the case where the holding mechanism 28 that holds the object to be etched 27 is in a stationary state is described, but the holding mechanism 28 rotates the disc-shaped portion 50 on which the object to be etched 27 is placed, and further rotates the portion. The parts 51 other than 50 are driven circumferentially to make the disc-shaped part 50 revolve, and the object to be etched 2 is
7 can also be etched evenly. Further, the disk-shaped portion 50 is tilted with respect to the direction of ion irradiation, so that the etching steps of the selectively etched layer of the object 27 are tapered, thereby completing the final stage of the integrated circuit manufacturing process. It is also possible to effectively prevent the breakage of aluminum wiring that occurs in the process.

以上詳述した本発明によれば、例えばハロゲン
を含む反応性ガスを放電室内で放電解離し、生成
したイオンを被エツチング物の種類に応じた低い
電圧で加速して被エツチング物に照射することに
より、被エツチング物を選択的に加工精度良くエ
ツチングすることができ実用的価値は高い。
According to the present invention described in detail above, for example, a reactive gas containing halogen is dissociated by discharge in a discharge chamber, and the generated ions are accelerated at a low voltage depending on the type of the object to be etched and irradiated onto the object to be etched. This allows the object to be etched to be selectively etched with high processing accuracy, and has high practical value.

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

第1図及び第2図はそれぞれプラズマエツチン
グ方法及びスパツタエツチング方法を用いた被エ
ツチング物のエツチング後の様子を示す断面図、
第3図は本発明方法に使用する装置の一例を示す
縦断面図、第4図は反応性ガスとしてフレオン及
びアルゴンを用いてそれぞれについて酸化シリコ
ン及び多結晶シリコンをエツチングする場合の、
イオン加速電圧とエツチング速度の関係を示す特
性図、第5図は、反応性ガスとしてフレオン及び
アルゴンを用いてフオト・レジストをエツチング
した場合のイオン加速電圧とエツチング速度の関
係を示す特性図である。図において 10…容器、11…放電室、122…エツチン
グ室、15…フイラメント陰極、16…交流電
源、20〜22…グリツド電極、27…被エツチ
ング物。
1 and 2 are cross-sectional views showing the state of the object to be etched after being etched using the plasma etching method and the sputter etching method, respectively;
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an example of the apparatus used in the method of the present invention, and FIG. 4 shows the etching of silicon oxide and polycrystalline silicon using freon and argon as reactive gases, respectively.
Figure 5 is a characteristic diagram showing the relationship between ion acceleration voltage and etching rate. Fig. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between ion acceleration voltage and etching rate when photoresist is etched using Freon and argon as reactive gases. . In the figure, 10... Container, 11... Discharge chamber, 122... Etching chamber, 15... Filament cathode, 16... AC power source, 20-22... Grid electrode, 27... Object to be etched.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ハロゲンを含む反応性ガスを放電室内で放電
解離させ、該放電解離されたイオンをほぼ900ボ
ルト以下の電圧で加速し、前記放電室から離れた
位置に設けられた多結晶シリコン層と酸化シリコ
ン層の積層構造の試料に照射することにより、前
記酸化シリコン層を選択的にエツチングすること
を特徴とするイオンエツチング方法。
1 A reactive gas containing a halogen is dissociated by discharge in a discharge chamber, and the dissociated ions are accelerated at a voltage of approximately 900 volts or less. An ion etching method characterized in that the silicon oxide layer is selectively etched by irradiating a sample having a stacked layer structure.
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