JPS6248759B2 - - Google Patents
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- JPS6248759B2 JPS6248759B2 JP13454180A JP13454180A JPS6248759B2 JP S6248759 B2 JPS6248759 B2 JP S6248759B2 JP 13454180 A JP13454180 A JP 13454180A JP 13454180 A JP13454180 A JP 13454180A JP S6248759 B2 JPS6248759 B2 JP S6248759B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマエツチング処理方法に関す
る。特に平行平板型反応性スパツタエツチング装
置を用いてなすプラズマエツチング方法に関す
る。詳しくは、皮膜等に当該エツチングによつて
形成される開口の縁部をなだらかなテーパ状とな
し得るプラズマエツチング処理方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a plasma etching process. In particular, the present invention relates to a plasma etching method using a parallel plate type reactive sputter etching apparatus. More specifically, the present invention relates to a plasma etching method that allows the edge of an opening formed in a film or the like to be gently tapered.
プラズマエツチング反応は、反応容器中に特定
の反応性ガスを導入してこれを励起してプラズマ
を発生し、プラズマ中の励起された特定のイオン
又はラジカルを被エツチング処理体（試料）と反
応させることを基本とするが、運動エネルギーを
有する粒子の衝撃を利用してなすエツチング機構
と併用する場合が多い。そして、プラズマエツチ
ング方式にあつてはガス圧力は10-10〜10
〔Torr〕程度の比較的低真空度において、10
〔eV〕以下の低イオンエネルギーが使用され、運
動エネルギーを主として利用するスパツタエツチ
ング方式にあつてはガス圧力は10-3〜10-1
〔Torr〕程度の比較的高真空度において、100〜
10〔KeV〕程度の高イオンエネルギーが使用され
ることが多い。ガスの種類も、プラズマエツチン
グ方式にあつては被エツチング体の種類によつて
異なるが、四塩化炭素（CCl4）、四弗化炭素
（CF4）、酸素（O2）等が利用され、スパツタエツ
チング方式にあつては化学的に安定なアルゴン
（Ar）等が利用されることが多い。 In a plasma etching reaction, a specific reactive gas is introduced into a reaction container and excited to generate plasma, and the excited specific ions or radicals in the plasma are caused to react with the object to be etched (sample). However, it is often used in conjunction with an etching mechanism that utilizes the impact of particles with kinetic energy. In the plasma etching method, the gas pressure is 10 -10 to 10
At a relatively low vacuum level of about [Torr], 10
In the sputter etching method, which uses low ion energy below [eV] and mainly uses kinetic energy, the gas pressure is 10 -3 to 10 -1 .
At a relatively high degree of vacuum such as [Torr], 100~
High ion energies of around 10 [KeV] are often used. The type of gas used in the plasma etching method also varies depending on the type of object to be etched, but carbon tetrachloride (CCl 4 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), oxygen (O 2 ), etc. are used. In the sputter etching method, chemically stable argon (Ar) or the like is often used.
その結果、プラズマエツチング方式にあつて
は、比較的等方的エツチング性を有するに反し、
スパツタエツチング方式にあつては方向性を有す
るエツチング性を有する。 As a result, although the plasma etching method has relatively isotropic etching properties,
The sputter etching method has directional etching properties.
一方、平行平板型反応性プラズマエツチング装
置における電極間の電界強度分布は、第１図に示
す如く、接地電位側の電極近辺では小さく、高周
波負電位側の電極近辺では大きい傾向がある。し
たがつて、同一の真空度と同一のイオンエネルギ
ーと同一の反応性ガスとを使用しても、被エツチ
ング処理体を接地電極側に置く場合と高周波負電
位側に置く場合とにより、エツチング形態は異な
り、前者が比較的等方的であり、後者が比較的垂
直である。 On the other hand, as shown in FIG. 1, the electric field strength distribution between the electrodes in a parallel plate type reactive plasma etching apparatus tends to be small near the electrode on the ground potential side and large near the electrode on the high frequency negative potential side. Therefore, even if the same degree of vacuum, the same ion energy, and the same reactive gas are used, the etching pattern will differ depending on whether the object to be etched is placed on the ground electrode side or on the high frequency negative potential side. are different, the former being relatively isotropic and the latter being relatively vertical.
ところで、エツチングをなす場合、その目的に
より垂直エツチングが望ましい場合と、開口の縁
部がなだらかなテーパ状をなしていることが望ま
しい場合とがある。拡散層のマスク等として使用
される二酸化シリコン（SiO2）膜のエツチング等
は前者に当り、同じく二酸化シリコン（SiO2）膜
等に形成される電極導出用開口のエツチング等は
後者に当る。特に、電極導出用開口の場合、開口
境界部が鋭角をなす、すなわち縁部が急峻である
とその部分に蒸着等によつて形成される電極・配
線に肉薄部を生じその断線の原因になる等の不利
益があるので、このような用途のものに対して
は、第２図ａに示すような開口にあつてはそ縁部
がなだらかなテーパ状をなしていることが望まし
く、このような形状の開口を簡易に且つ高い精度
をもつて形成する方法の案出が望まれていた。同
図において２１は半導体基板、２２は該半導体基
板２１上に形成された二酸化シリコン（SiO2）層
２３は該二酸化シリコン（SiO2）層に形成された
開口である。 By the way, when performing etching, depending on the purpose, there are cases in which vertical etching is desirable, and cases in which it is desirable that the edges of the openings form a gently tapered shape. Etching of a silicon dioxide (SiO 2 ) film used as a mask for a diffusion layer, etc., falls under the former category, and etching, etc. of an electrode lead-out opening formed in a silicon dioxide (SiO 2 ) film, etc. falls under the latter. In particular, in the case of an electrode lead-out opening, if the opening boundary forms an acute angle, that is, if the edge is steep, a thin part will be formed in the electrode/wiring formed by vapor deposition etc. at that part, which may cause disconnection. Therefore, for such purposes, it is desirable that the opening shown in Figure 2a has a gently tapered edge. It has been desired to devise a method for forming an opening having a specific shape easily and with high accuracy. In the figure, 21 is a semiconductor substrate, and 22 is a silicon dioxide (SiO 2 ) layer 23 formed on the semiconductor substrate 21, which is an opening formed in the silicon dioxide (SiO 2 ) layer.
本発明の目的はかゝる要望に応えるものであ
り、第２図ａに示す如く、開口の縁部がなだらか
なテーパ状をなしており深部はほぼ垂直の側壁を
なしている開口をプラズマエツチング方法により
形成する方法を提供することにあり、エツチング
工程の当初は、被エツチング処理体を支持する電
極の電位を接地電位とし、対向電極の電位を高周
波負電位としてエツチングをなし、工程の途中で
所望の時期に被エツチング体を支持する電極の電
位を高周波負電位とし、対向電極の電位を接地電
位としてエツチングをなすことを要旨とする。 The purpose of the present invention is to meet such a demand, and as shown in FIG. At the beginning of the etching process, the potential of the electrode supporting the object to be etched is set to the ground potential, and the potential of the counter electrode is set to a high frequency negative potential. The gist of this method is to perform etching at a desired time by setting the potential of the electrode supporting the object to be etched to a high-frequency negative potential and setting the potential of the opposing electrode to the ground potential.
以下、図面を参照しつゝ、本発明に係る一実施
例について、各工程を遂次説明し、本発明の構成
と特有の効果とを更に明らかにする。一例とし
て、前述の如き二酸化シリコン（SiO2）を四弗化
炭素（CF4）を用いて選択エツチングする例につ
いて述べる。 Hereinafter, with reference to the drawings, each step of an embodiment of the present invention will be sequentially explained to further clarify the structure and unique effects of the present invention. As an example, an example in which silicon dioxide (SiO 2 ) as described above is selectively etched using carbon tetrafluoride (CF 4 ) will be described.
第１の工程は、第３図に示す如く接続して被エ
ツチング体を支持する電極を接地電位となしてエ
ツチングする工程である。図において、３１は反
応容器であり、３２はプラズマ発生のための一方
の電極であり、コンデンサ３３を介して高周波電
源RFから給電される。また３４は電極３２とシ
ールド３５との間を絶縁する誘電体である。高周
波電源RFの他端は接地されているかかる接続に
よつて、電極３２には高周波電源RFより負電圧
が印加される。３６は接地された水冷電極であ
り、対向する他方の電極板３２との間に電界を発
生し、反応容器３１内に導入されたガスをプラズ
マ化する。３７は電極３６とシールド４１との間
を絶縁する誘電体である。３８，３９は夫々ガス
導入用及び排気用弁であり、この例においては、
四弗化炭素（CF4）を含んだアルゴン（Ar）等が
導入され、反応生成物四弗化硅素（SiF4）と酸素
（O2）とは排出される。４０は被エツチング処理
体であり、この例においては表面に厚さ１〔μ
ｍ〕程度の二酸化シリコン（SiO2）等の絶縁膜が
形成されたシリコン（Si）基板である。 The first step is the step of etching with the electrodes connected and supporting the object to be etched set to ground potential as shown in FIG. In the figure, 31 is a reaction vessel, 32 is one electrode for plasma generation, and power is supplied via a capacitor 33 from a high frequency power source RF. Further, 34 is a dielectric material that insulates between the electrode 32 and the shield 35. The other end of the high frequency power source RF is grounded. Due to this connection, a negative voltage is applied to the electrode 32 from the high frequency power source RF. A grounded water-cooled electrode 36 generates an electric field between it and the other opposing electrode plate 32 to turn the gas introduced into the reaction vessel 31 into plasma. 37 is a dielectric material that insulates between the electrode 36 and the shield 41. 38 and 39 are gas introduction and exhaust valves, respectively; in this example,
Argon (Ar) or the like containing carbon tetrafluoride (CF 4 ) is introduced, and the reaction products silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and oxygen (O 2 ) are discharged. 40 is the object to be etched, and in this example, the surface is coated with a thickness of 1 μm.
It is a silicon (Si) substrate on which an insulating film of silicon dioxide (SiO 2 ) or the like of about 1.0 m is formed.
この電源接続状態においては、第１図に示すよ
うに、被エツチング処理体４０近傍においては電
界強度が弱いので、エツチング効果はもつぱら弗
素ラジカル（Ｆ*）の化学的効果によることにな
り、等方的にエツチングがなされる。かかる等方
性エツチングを厚さ4000〔Å〕〜50000〔Å〕行
なうとその結果、第２図ｂに示す如く前記二酸化
シリコン（SiO2）層２２に形成される開口２３の
縁部２３ａは漏斗状となる。なお、同図において
２４はエツチングマスクを構成するフオト・レジ
スト層である。なお、この工程においては真空度
を10-1〜10〔Torr〕程度の低真空度にした方が
有利である。エツチング機能としては弗素ラジカ
ル〔Ｆ*〕の化学的効果を利用するものであり、
イオンの運動エネルギーを利用するものではない
からである。 In this state of power connection, as shown in FIG. 1, the electric field strength is weak near the object to be etched 40, so the etching effect is mainly due to the chemical effect of fluorine radicals (F * ), etc. Etching is performed directionally. When such isotropic etching is performed to a thickness of 4000 Å to 50000 Å, the edge 23a of the opening 23 formed in the silicon dioxide (SiO 2 ) layer 22 becomes a funnel, as shown in FIG. 2b. It becomes like this. In the figure, 24 is a photoresist layer constituting an etching mask. In this step, it is advantageous to set the degree of vacuum to a low degree of about 10 −1 to 10 Torr. The etching function utilizes the chemical effect of fluorine radicals [F * ].
This is because it does not utilize the kinetic energy of ions.
第２の工程は、第４図に示す如く接続して被エ
ツチング処理体４０を支持する電極３６に高周波
負電圧を印加し、また電極３２を接地電位として
プラズマエツチングする工程である。図における
各部材は第３図のそれと全く同一であるが、電極
３２が接地されて水冷電極３６にコンデンサ３３
を介して高周波電源RFが接続されている点が異
なる。 The second step is a step in which a high frequency negative voltage is applied to the electrode 36 connected as shown in FIG. 4 to support the object to be etched 40, and plasma etching is performed with the electrode 32 at ground potential. Each member in the figure is exactly the same as that in FIG. 3, except that the electrode 32 is grounded and the capacitor 33 is connected to the water-cooled electrode 36.
The difference is that the high frequency power supply RF is connected through the RF.
この電源接続状態においては、第１図に示すよ
うに、被エツチング処理体４０近傍において電界
強度が高いので、エツチング機能は弗素ラジカル
（Ｆ*）の化学的効果による以外に、これの運動
エネルギーによる効果もあるので、ほぼ垂直方向
のみにエツチングがなされる。その結果、第２図
ｃに示く如く、二酸化シリコン（SiO2）膜２２に
形成された開口２３の深部２３ｂ（厚さ6000
〔Å〕〜5000〔Å〕）においてはほぼ垂直の側壁を
有するように形成される。なお、この工程におい
ては真空度を10-2〜10-1〔Torr〕程度の高真空度
にした方が有利である。エツチング機能として弗
素ラジカル（Ｆ*）の化学的効果の他に弗素ラジ
カル（Ｆ*）の運動エネルギーをも、同時に利用
するものだからである。 In this power supply connection state, as shown in Fig. 1, the electric field strength is high near the object to be etched 40, so the etching function is not only due to the chemical effect of fluorine radicals (F * ) but also due to their kinetic energy. Because of its effectiveness, etching is done almost exclusively in the vertical direction. As a result, as shown in FIG. 2c , the deep part 23b (thickness 6000 mm
[Å] to 5000 [Å]), it is formed to have substantially vertical side walls. In this step, it is advantageous to set the degree of vacuum to a high degree of vacuum of about 10 -2 to 10 -1 [Torr]. This is because, in addition to the chemical effects of fluorine radicals (F * ), the kinetic energy of fluorine radicals (F * ) is simultaneously utilized as an etching function.
以上説明せるとおり、本発明によるプラズマエ
ツチング処理方法によつて形成される開口は第２
図ａに示す如く、開口縁部２３ａにおいてはなだ
らかなテーパ状をなし深部２３ｂにおいてはほぼ
垂直の側壁をなす断面を有して形成される。した
がつて第２図ｄに示す如く、かかる開口２３に被
着形成される電極材料２５には肉薄部を生ぜず配
線の断線等を招来しない。 As explained above, the opening formed by the plasma etching method according to the present invention is
As shown in Figure a, the opening edge 23a has a gently tapered shape, and the deep portion 23b has a cross section that forms a substantially vertical side wall. Therefore, as shown in FIG. 2d, the electrode material 25 deposited in the opening 23 does not have a thin part and does not cause wire breakage or the like.
なお、上記の説明にあつては、被エツチング処
理物質として二酸化シリコン（SiO2）を掲げこれ
を四弗化炭素（CF4）を用いてなすプラズマエツ
チング方法を一例として述べてあるが、上記以外
の被エツチング体、反応性物質を使用しても本発
明が実施しうることは言うまでもない。 In the above explanation, silicon dioxide (SiO 2 ) is used as the material to be etched, and a plasma etching method using carbon tetrafluoride (CF 4 ) is described as an example. It goes without saying that the present invention can be carried out even if other reactive substances are used.
第１図は、プラズマエツチング法における接地
電極と高周波電源に接続された電極との間の電界
強度分布を示す概念図である。第２図は本発明に
よるプラズマエツチング処理方法を使用して基板
上に形成された絶縁皮膜に形成される開口の形成
状態を示す工程断面図である。第３図、第４図
は、夫々、本発明に係る第１の工程、第２の工程
における平行平板型反応性スパツタエツチング装
置の電源接続状態を示す概念図である。
図面において、２１……半導体基板、２２……
絶縁皮膜、２３……開口、２４……マスク層、２
５……電極配線層、３１……反応容器、３２，３
６……電極、４０……被エツチング処理体、RF
……高周波電源。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the electric field strength distribution between a grounded electrode and an electrode connected to a high frequency power source in the plasma etching method. FIG. 2 is a process sectional view showing the formation of an opening in an insulating film formed on a substrate using the plasma etching method according to the present invention. 3 and 4 are conceptual diagrams showing the power connection state of the parallel plate type reactive sputter etching apparatus in the first step and the second step, respectively, according to the present invention. In the drawings, 21...semiconductor substrate, 22...
Insulating film, 23... Opening, 24... Mask layer, 2
5... Electrode wiring layer, 31... Reaction container, 32,3
6...electrode, 40...object to be etched, RF
...High frequency power supply.
Claims (1)
用いてなすプラズマエツチング処理方法におい
て、当初、被エツチング処理体を支持する電極の
電位を接地電位となし対向電極の電位を高周波負
電位となしてエツチングを実施し、次いで、前記
被エツチング体を支持する電極の電位を高周波負
電位となし対向電極を接地電位となしてエツチン
グを行なう工程を有することを特徴とするプラズ
マエツチング処理方法。1. In a plasma etching method using a parallel plate reactive plasma etching device, etching is initially performed with the potential of the electrode supporting the object to be etched set to the ground potential and the potential of the opposing electrode set to a high frequency negative potential. A plasma etching method comprising the step of etching with the potential of the electrode supporting the object to be etched set to a high frequency negative potential and the opposing electrode set to a ground potential.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13454180A JPS5760073A (en) | 1980-09-27 | 1980-09-27 | Plasma etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13454180A JPS5760073A (en) | 1980-09-27 | 1980-09-27 | Plasma etching method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5760073A JPS5760073A (en) | 1982-04-10 |
| JPS6248759B2 true JPS6248759B2 (en) | 1987-10-15 |
Family
ID=15130722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13454180A Granted JPS5760073A (en) | 1980-09-27 | 1980-09-27 | Plasma etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5760073A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0447262U (en) * | 1990-08-29 | 1992-04-22 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS6036999A (en) * | 1983-08-09 | 1985-02-26 | 株式会社荏原製作所 | Volume-reduction solidified body of radioactive sodium borate waste liquor, volume-reduction solidifying method anddevice thereof |
| JPS61292916A (en) * | 1985-06-21 | 1986-12-23 | Nippon Gakki Seizo Kk | Forming method for contact hole |
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-
1980
- 1980-09-27 JP JP13454180A patent/JPS5760073A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0447262U (en) * | 1990-08-29 | 1992-04-22 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5760073A (en) | 1982-04-10 |
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