JPS627130A - ドライエツチング方法 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はドライエツチング方法に係り、特に２種以上の
反応性ガスプラズマを交互に間欠的に照射する方法に関
する。

〔発明の背景〕

−２種以上の反応性ガスプラズマを交互に間欠的に照射
してドライエツチングを行う方法では、たとえばマイク
ロ波放電型反応性イオンエツチング装置によるＳｉのエ
ツチングにおいてＳＦ、ガスとＮ２ガスをエツチング処
理室内に交互に導入し、ＳＦＧプラズマによるＳｉのエ
ツチングとＮ２プラズマによるＳｉ表面への窒化膜形成
を交互に繰り返す、ＳＦ、のみによるエツチングではＳ
ｉのサイドエツチングが生、じやすいが、上記のＳＦＧ
とＮ２を用いる方法ではＮ２プラズマによりパターン側
壁に形成されるＳｉ窒化膜がＳＦｒ、プラズマに対する
側壁保護膜として働くため、サイドエツチングを抑制す
ることができる。しかし、ＳＦ。

とＮ２の導入を切り換える瞬間に必ずＳＦ、°とＮ２の
混合したガスプラズマが発生し、この混合ガスプラズマ
によってホトレジストやＳｉｎ、のエッチング速度が増
大する。そのためホトレジストやＳｉＣ２に対するＳｉ
のエツチング選択性が低下するという問題があった。こ
のようなガスの混合による影響はエツチングガスの排気
速度を大きく。

また処理室容積を小さくすることによって軽減されるが
、完全には防止されない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記のように２種以上の反応性ガスに
よるプラズマを交互に試料に照射するドライエツチング
方法において、導入ガス切換えの瞬間に発生する混合ガ
スプラズマに起因したエツチング選択性低下等の特性劣
化を防止する方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

ＳＦ、とＮ、の混合ガスプラズマの特性に関する。

実験を行った結果、以下のことが明らかになった。

ＳＦ、とＮ８を間欠的ではなく同時に混合したガスプラ
ズマ中でＳｉのエツチングを行う場合、混合ガス中のＮ
２の比率が増大する程、ホトレジストおよびＳｉｎ、の
エツチング速度が増大し、逆にＳｉのエツチング速度が
減少する。Ｓｉのエツチング速度がＮ２の増大とともに
減少する理由は。

Ｎ２の増大にともなってＳＦ、の分圧が低下し。

Ｓｉのエッチャントであるフッ素の量が減少するためで
ある。一方、ホトレジストおよびＳｉＯ□のエツチング
速度がＮ２の増大とともに大きくなる理由は、Ｎ２の増
大にともなって試料にかかる自己バイアスの増大が生じ
るためイオンの入射エネルギーが増大し、スパッタ効果
によるホトレジストおよびＳｉＯ□のエツチングが促進
されるためであることがわかった６以上のことから、Ｓ
Ｆ。

とＮ２の混合ガスプラズマ中ではホトレジストおよび５
ｉ０２に対するＳｉの選択性の低下することがりかる。

上記ＳＦ、とＮ２のガスの組合せ以外にも、ガスの混合
によるエツチング特性の劣化は生じる。たとえば、ＳＦ
Ｇと０．のプラズマを交互に発生させ、パターン側壁の
保護膜として酸化膜を形成しなからＳｉエツチングを行
う場合には、ＳＦＧと０２のガス切換え時のガス混合に
よりフッ素ラジカルが増大し、このフッ素ラジカルによ
るサイドエツチングの増大が生じる。

上記のように、エツチングガスおよびパターン側壁膜形
成用ガスの各々単独のプラズマ中では生じない現象が、
ガス切換え時のガスの混合によって生じるため、このガ
スの混合をできるだけ避ける必要がある。

上記結果に基づいて、ガス切換え時のガスの混合を完全
に防止する一方法として、ガス切換えの直前に一旦放電
を停止し、処理室内のエツチングガスを十分排気した後
、新たなガスを導入してプラズマ放電する方法を試みた
。−例としてＳＦ。

とＮ２を用いた場合のＳｉ　　エツチングについて示す
がＳｉ、ホトレジストおよびＳｉＯ□のエツチング速度
はＮ２のみのプラズマ中では非常に小さいので、ホトレ
ジストおよびＳ　ｉ　Ｏ，に対するＳｉの選択比は、Ｓ
Ｆ、プラズマ中での選択比にほぼ等しくなる。すなわち
、ガス切換え時にガスの混合が生じる場合に比べて、選
択性が向上することができる。

〔発明の実施例〕

実施例１ 第１図に、使用した装置の概略図を示す。本実施例では
、マイクロ波エツチング装置を用いた場合について示す
が９反応性イオンエツチング装置においても本発明の基
本的な効果は同様である。エツチング処理室１には複数
の異なるガスを導入する経路２を設けている。これらの
ガスを間欠的にエツチング処理室に導入するため、バル
ブ３を自動的に開閉するためのコントローラ４を備えて
いる。

第２図に、第１図に示した装置を用いたガスの添加パタ
ーンを示す。、Ｓｉエツチング用ガスとしてＳＦい側壁
保護膜形成用ガスとしてＮ２、ＳＦｃとＮ２　の混合を
防止するために導入する不活性ガスとしてＡｒを用いた
。ただし、以下の実施例における本発明の効果は、ＳＦ
、とＮ２のガスの組合せのみに限定されるものではない
、各ガスの分圧はいずれもＩ　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒに
設定した。また、各サイクルの設定時間はいずれも１０
秒間とした。

図に示すように、各ガスの導入を停止した後のガス分圧
は徐々に減少し、Ｉ　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ以下になる
ために要する時間は３〜５秒間であった。もしＳＦ、停
止と同時にＮ２を導入すると、ガス切換えごとに３〜５
秒間ＳＦ、とＮ２が混合しこの間エツチング選択性が低
下する。しかし、本実施例のようにＳＦ、停止とＮ２導
入の間に１０秒間のＡｒ導入の時間を設定することによ
ってＳＦ＠とＮ２の混合の影響を防止できる。本実施例
においてＡｒ導入のサイクルを設けた場合には設けない
場合に比べてＳｉとＳｉｎ、との選択比が３０〜５０％
程度向上した。

実施例２ 実施例１における不活性ガスＡｒの代わりにＨｅ、Ｎｏ
、Ｋｒ、Ｘｅを単独あるいは混合して用いても効果はほ
ぼ同様であった。

実施例３ 実施例１におけるマイクロ波エツチング装置の代わりに
１反応性イオンエツチング装置を用いても同様の効果の
あることがわかった。この場合にはガス圧力が数十ｍ　
ｔｏｒｒ以上と高く、エツチングガスの排気に時間がか
かるため、不活性導入サイクルの時間を長くする必要が
ある。本実施例では、Ａｒｆｉ人時間を２９秒間に設寓
することにより、ＳＦＧとＮ２の混合の影響を防止でき
た。

実施例４ 実施例１に示したＡｒ導入のサイクルの代わりにプラズ
マ放電を停止するサイクルを設定した。

本実施例においてはプラズマ放電停止中に、その直前に
導入したガスの分圧がＩ　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ以下に
低下するため、ガスの混合の影響を防止できた。

実施例５ 第１図に示すようにプラズマ５が放電管６の直下にのみ
集中するようなエツチング装置において。

実施例１に示したＡｒ導入サイクルの代わりに。

試料をプラズマ集中部分から離れた位置に移動するサイ
クルを設定した０本方法によってもＳＦ。

とＮ２の混合の影響を防止できた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、２種以上のガスを交互に間欠的に処理
室内に導入して、エツチングあるいは。

表面処理を交互に繰り返すドライエツチング法において
、ガス切換え時のガス混合に起因した寸法制御性や選択
性の低下を防止できるので、ドライエツチングの精度を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いたエツチング装置の一例
を示す図、第２図は本発明の詳細な説明するための図で
ある。 １・・・エツチング室、２・・・ガス導入経路、３・・
・バルブ、４・・・バルブ開閉コントローラ、５川プラ
ズマ。 ６・・・放電管、７・・・試料、８・・・試料台、９・
・・永久磁石、１０・・・電磁石、１１・・・導波管、
１２・・・マイクロ波発振器、１３・・・マイクロ波発
振器用電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ異なる種類の反応性ガスから成る第１のガ
   スと第２のガスを交互にエッチング処理部に導入し、そ
   れらのガスプラズマ中で試料のエッチングあるいは表面
   処理を交互に繰り返すドライエッチング方法において、
   第１のガスプラズマ照射によるエッチングのサイクルと
   、第２のガスプラズマ照射による表面処理のサイクルと
   の間に、試料表面が反応性ガスプラズマから隔離される
   サイクルを設定することを特徴とするドライエッチング
   方法。 ２、上記試料表面が反応性プラズマから隔離されるサイ
   クルに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの不活性ガスの
   うちの少なくとも一種以上を処理室内に導入することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエッチン
   グ方法。