SE442358B - Plasmaetsningsforfarande - Google Patents

Description

7906299-8 _ - 2 10 15 20 ZS 30 35 Trenden mot mindre strukturer har emellertid djupgåen- de effekter på själva framställningen av anordningen. Vàtets- ning som använts allmänt under flera år och som fortfarande är godtagbar vid 4-pm nivån ersättes med torrbearbetning.

Torretsningsmetoder som exemplifieras genom plasmaetsning tycks kunna ge förbättrad upplösning, exempelvis genom att bl a linjekrympning på grund av underskärning reduceras.

Andra fördelar med torretsning inbegriper mindre stränga krav på resistvidhäftning och att det är relativt enkelt att göra sig av med etsningsbiprodukter.

Plasmaetsníng har tillämpats med godtagbara resultat på material som normalt användes vid framställning av integ- rerade kiselkretsar (SIC). En struktur som för närvarande tillverkas innefattar successíva skikt av plasmaavsatt kisel- nitrid, aluminium, fosfordopad amorf oxid (p-glas), poly- kristallin kisel (polykísel), med fält- och styrskikt av ter- miskt bildad kiseloxid, ett övergångsskikt av pyrolytisk ki- selnitrid och slutligen själva kiselbrickan. Plasmaetsning av SIC och andra integrerade kretsar kan också inbegripa bor- nitrid. Plasmaetsning, som ibland betecknas plasmaavdrivning, användes för avlägsnande av varje resistskikt efter det att dess maskeringsfunktion har utnyttjats. Resistavlägsnande kan bli en något mer kritisk aspekt under "avlyftnings"-för- faranden..Integrerade kretsar, såväl som diskreta anordningar, inbegripande annan teknik såväl som kisel kan av dessa skäl vara beroende av torrbearbetníng. Materialen som utnyttjas kan innefatta mjukmagnetiska, såväl som remanentmagnetiska, material (exempelvis permalloy och substituerad yttrium- järngranat), aktiva optiska material (exempelvis litíum- niobat, litiumtantalat) såväl som andra metaller och inter- metalliska föreningar.

Det kanske tidigaste utnyttjade och fortfarande över- vägande plasmaetsningsförfarandet är baserat på det välkända CF4-02-etsningsmedlet. Detta material som länge varit kom- mersiellt tillgängligt har utnyttjats för många av ovan an- givna material samt andra i ett flertal reaktorutformníngar.

CCl4-baserade etsningsmedel kan med framgång användas för många av ovanstående material. 10 15 ZS 30 35 40 s 7906299-8 Simultan etsning av ett flertal brickor med CF4-O2-ets- ningsmedel kan kompliceras av det välkända "belastnings- effekt"-fenomenet. Användning av CCl4 karakteriseras i all- mänhet av denna effekt på alla material för vilka det van- ligen användes. Beroendetav etsningsgraden av ytan som skall etsas kan medföra icke godtagbart låg genomgång vid hög be- lastning. Denna effekt som i sig själv utgör ett signifikant problem kompliceras ytterligare av ojämn etsning. Icke-homo- genitet mellan olika brickor eller inom en bricka som ibland kan tolereras kan bli allvarlig beroende på sådana faktorer som (a) etsningsförhàllande för material som skall etsas relativt underliggande substrat, (b) den ibland besläktade faktorn av behov av och typ av slutpunktsdetektion, (c) storlekstolerans för ett parti (en följd av belastning är en plötslig icke reglerbar ökning av etsningshastigheten när avskiljningen börjar,vilket leder till icke reglerad under- skärning under en erforderlig period av överetsning).

Försök att minska belastningseffekten genom förbättrad reaktorutformning har ej varit effektiva. Förbättrad reaktor- utformning har emellertid haft en viss gynnsam effekt på etsningshomogeniteten fastän icke-homogenitet ovillkorligen åtföljer belastning och fortfarande utgör ett problem för findimensionerade kretsar. I R.G. Poulsen, J. Vac.Scí.

Technol.; lf , 266 (1977) beskrives för närvarande använda reaktorer.

Belastníngseffekten är välkänd. Det är också känt att fastän denna utgör ett signifikant hinder för vissa material gäller detta ej för andra. Exempelvis kompliceras använd- ningen av CF4-OZ vid polykiseletsning genom belastning men berörs ej av belastningen vid tillämpning på kiseloxid.

Användning av andra etsningsmedel vid Si02-etsning har ej förändrat situationen. Belastningen synes ej utgöra ett problem för detta material.-° I Tillverkningsförfaranden som är beroende av plasmaets- ning kan utformas sålunda att belastningseffekten minskas.

Generellt minskar alltid plasmaetsning enligt uppfinningen beroendetav etsningsgraden på ytan som skall etsas. Vid op- timala betingelser, och enligt en föredragen utföringsform, kan den ena göras väsentligen oberoende av den andra. Ets- ningshomogenitet (mellan olika brickor eller inom en bricka) 7906299-8 10 15 20 30 -1 0 4 kan förbättras. Närmare bestämt avser föreliggande uppfinning ett förfarande för framställning av åtminstone ett föremål och innefattande åtminstone en operation varunder föremålet som framställes innefattar en yta varav åtminstone partier skall etsas, i vilket förfarande föremålets yta hålles i en plasmaom- givning innesluten i en apparat, vilket plasma erhållits genom pâläggande av ett elektriskt fält av radiofr^kvens över gasfor- migt material mellan två elektroder, och varvid ytan som skall etsas består av en komposition som uppvisar en belastningseffekt vid etsníng genom en plasmaomgivning bihhd över en gasblandning bestående väsentligen av CF4 och 02, eller CCI4, vilken yta vä- sentligen bestâr av en komposition, som utgöres av elementärt kisel, elementärt aluminium, kiselnitrid, bornitrid eller re- sister, som användes vid SIC-bearbetning, och vilken belast- ningseffekt definieras såsom en etsningsgradvariation av åt- minstone Z5p% för en belastningsvariation av från 10 % kapaci- tet till 100 % kapacitet för apparaten, och varvid etsningen huvudsakligen beror på reaktion av ytan med ett primärt ets- ningsmedelsämne, kännetecknat därav, att det gasformiga mate- rialet har en komposition som ger två kemiskt distinkta, aktiva kemiska ämnen inuti plasmat, varvid det första av de två ämnena, som betecknas primärt etsningsmedelsämne, bríngas att reagera med ytan vilket medför avlägsnande av ytmaterial, och varvid det andra, som betecknas rekombinationsämne, huvudsakligen har till uppgift att kombineras med icke-reagerat primärt etsningsmedels- ämne så att en genomsnittlig egenlivslängd erhålles för det pri- mära etsningsmedelsämnet inuti plasman, och att mängden av re- kombinationsämne hålles vid en nivå, som är tillräcklig för att den genomsnittliga egenlivslängden av det primära etsningsme- delsämnet skall reduceras till ett värde, som ej överstiger en tíondedel av medellivslängden som bostämmes av kemisk reaktion med ytan som medför etsning.

I åskådliggörande syfte definieras etsníngsförloppen en- ligt uppfinningen såsom plasmaetsning. Såsom framgår av en mer fullständig beskrivning i det följande betecknas i själva verket en del av de avsedda förloppen på annat sätt, exempel- vis reaktiv jonetsning, reaktiv finfördelning. Det har visat sig att vissa tidigare kända förfaranden ej uppvisar någon belastningseffekt. Framsteget med uppfinningen definieras nöd- vändigtvis med avseende på förfaranden som uppvisar en belast- níngseffekt. Enligt rådande praxis beskrivas en kategori av 15 7906299-8 relevanta förlopp, såsom sådana som uppvisar en belastnings- effekt vid etsning medelst plasmaämnen som bildats genom in- förandet av CF4~O2 eller CCI4. Fastän denna ej utgör den enda kategorin av relevanta förlopp, är den speciellt betydelse- full vid tillämpning inom tekniken för integrerade kiselkret- sar, eftersom dessa etsningssystem fortfarande användes all- mänt inom detta område och tillämpas vid alla material som plasmaetsas vid konventionell framställning Allmänt uttryckt är föreliggande förfaranden beroende av specificering av betingelser som reducerar etsningsgradens beroende av ytan. Detta åstadkommes genom specificeríng av system vari de effektiva etsningsämnenas livslängd i signi- fikant utsträckning bestämmes genom andra betingelser än ets- ning. Annorlunda uttryckt är livslängden som etsningsämnena ovillkorligen uppvisar i sig själva kortare än livslängden som beror på själva etsningsreaktionen. I detta syfte be- tecknas den första parametern "egenlivslängd för etsningsmed- let" och den andra betecknas "etsningslivslängd". Om egenlivs- längden för etsningsmedlet är tillräckligt kort, sålunda att en förväntad variation i ytan som skall etsas uppvisar föga inverkan elimineras väsentligen belastningseffekten. Lämp- liga betingelser kan exempelvis definieras såsom egenlivs- längd för etsningsmedlet f 0,1 X etsningslivslängden för maximal belastning i ifrågavarande reaktor.

Minskning iv belastningseffekten bidrar i sig till ets- ningshomogenitet. Optimal homogenitet beror på betingelser, som medför tämligen homogen ankomst av etsningsämnen till ytan som skall etsas. Vidare är minskning av belastningsef- fekten likvärdigt med minskning av åtminstone ett bidrag till underskärning.

Under det att optimal etsning är beroende av ett antal parametrar är föreliggande uppfinning baserad på att egenlivs- längden för etsningsmedlet är kort på grund av ovillkorlig rekombination i plasmat, varvid etsningsmedlet kan betraktas såsom två komponenter: a) primärt (aktivt) etsningsmedelsämne och b) rekombinationsämne.

Med plasmaetsníng avses den allmänna grupp av förfaranden, varvid substratmaterialavlägsnande huvudsakligen sker genom kemisk reaktion som i sin tur beror på reaktanter i plasmat.

Relevanta förlopp bör skiljas från sådana vari avlägsnandet UI 10 15 7906299-8 huvudsakligen beror på momentutbyte. Den senare kategorin av förlopp innefattar jonmalning och former av jonetsning och finfördelningsetsning som ej uppvisar belastningseffekten var- till uppfinningen hänför sig. Det är naturligtvis oundvikligt att en del momentutbyte uppträder på grund av själva plasma- ,fältet. Fastän ytavlägsnandet ej huvudsakligen beror på moment- utbyte uppträder följaktligen momentutbyte och kan i själva verket delvis vara ansvarigt för initiering eller ökning av den kemiska aktiviteten. Enligt uppfinningen avses med plasma- etsningsförlopp sådana vari belastningseffekten minskas. Dessa definieras i det följande.

Plasmaetsningsförloppen som avses enligt uppfinningen 'kännetecknas av belastningseffekt. För de förlopp som har störst betydelse inom kiseltekniken dä etsning i allmänhet genomföres i CF4-02 eller CCI4 är det lämpligt att definiera relevant plasmaetsning såsom sådan som uppvisar belastnings- effekter i plasma av dessa etsningsmedel. Etsningsgraderna av kiseloxid i CP4-02-plasmasystem ger en etsningsgradvariatíon av mindre än 25 % från full belastning till 10 % belastning för vilken som helst speciell apparat och för övrigt konstanta etsningsbetingelser. Material som användes vid SIC-bearbet- ning som uppvisar belastning uttryckt på detta sätt innefattar kisel,såväl enkelkristallin som polykristallin (den senare betecknas polykisel), aluminium, plasmaavsatt kiselnitrid, pyrolytisk kiselnitrid, bornítrid och resister av olika an- vända typer.

Uttrycket belastningseffekt betecknar etsningsgradens ytberoende. I princip kan detta beroende aldrig undvikas to- talt vid praktisk tillämpning. Till och med när den kan upp- täckas kan den vara tolererbar i en viss utsträckning; för exempelvis kiselnitridetsning är den i allmänhet ej kritisk eftersom relativt stora detaljavstånd inbegrípes så att en väsentlig belastningseffekt kan tolereras. Fastän kvantifiering av uttrycket eventuellt ej uppvisar homogen betydelse utgör en 25-procentig skillnad i etsningsgraden mellan 10 % kapaci- tet och full kapacitet för den använda utrustningen en lämplig skíljelinje. H Btsningsmedlets livslängd definieras såsom a) Etsningsmedlets egenlivslängd, som utgör medellivs- längden för plasmaalstrade etsningsmedelsämnen i frånvaro av 10 20 30 '_71 40 7906299-sp ytan som skall etsas, varvid att ämnet upphör att existera beror på rekombination av de plasmaalstrade ämnena, och då i allmänhet med ämnen motsvarande en komponent av det gasformiga materialet infört i plasman; och b) Etsningslivslängd, varvid avses livslängden av plasma- alstrade etsningsmedelsämnen på grund av kemisk reaktion med ytan som utsättes för etsning. Vanligen hänvisas till etsnings- livslängden vid total kapacitet, dvs vid total belastning av reaktorbäraren, vilken storhet betecknas minimietsningslívs- längd. lkförngsfonmnna .av uppfinningen beror undantagslöst på etsningsmedlets egenlívslängd som är kort i förhållande till etsningslivslängden och som ej utgör mer än 10 % av minimíetsningslívslängden. De beskrivna utföringsformerna uppfyller undantagslöst detta krav. Operativa storheter kan uppmätas. Etsningsmedlets egenlivslängd kan mätas medelst en lämplig anordning helt enkelt genom att reaktorn får arbeta utan etsningsbart material. Effekttíllförseln brytes; och ets- ningsmedelsämnets existenstid spåras, exempelvis genom mät- ning av absorption av emission från en kontinuerlig våglaser som arbetar vid en lämplig våglängd. Alternativa metoder in- nefattar kemísk titrering i åtminstone två lägen nedströms reaktorn.

Omfattande försök som genomförts med system uppvisande belastningseffekt antyder etsningslivslängder av storleksord- ningen 10 ms eller högre under betingelser som ger praktiska etsningsgrader. Erforderlíga betingelser enligt uppfinningen uppfylles därför vid egenlivslängder för etsningsmedel av maximalt 1 ms- Med hänsyn till mätfel samt variationer i värdena beroende på använd mätteknik skall enligt föredragna utföringsformer av uppfinningen etsningsmedlets egenlivslängd vara maximalt 0,1 ms. Detta medelvärde anses utgöra en till- räcklíg karakterisering av ett godtyckligt förlopp enligt upp- finningen varvid den skadliga effekten av belastning reduceras märkbart i jämförelse med den som uppnås enligt teknikens stånd- punkt för motsvarande område. föredragna förfaranden genomföras under sådana betingelser som ger en egenlívslängd för etsnings- medlet som ej överstiger ca 0,01 ms. Detta värde motsvarar i själva verket det som indikerats i ett experimentsystem vari belastningsfaktorn hade ett värde lägre än 1 2 (på basis av en 37906299-8 10 15 k; 'JI 30 'JJ lll jämförelse mellan total kapacitet och 10 % kapacitet för en given reaktor).

För många ändamål uppnås kort egenlivslängd för etsníngs- medlet helt enkelt genom lämpligt utväljande av gaskompositio- nen som införes i plasmat. Arten av kompositionen är under des- sa betingelser sådan. att rekombination ovillkorligen åstad- kommes. Rekombínationsämnen är kemiskt distinkta från etsnings- medelsämnena eller utgângsämnena till etsningsmedelsämnena.

Det har indikerats att etsningsgradens beroende av ytan i själva verket är ofördelaktig. Detta beroende minskas och elimineras ibland effektivt enligt uppfinningen. Om man antar att väsentlig elíminering av belastningseffekten åstadkommas tillförsäkras homogenítet genom lämpliga etsningsbetingelser.

De mest signifikanta betingelserna hänför sig till flödes- mönster; och detta bestämmes i sin tur i allmänhet av reak- torutformningen. Data som anges i exemplen härstammar i all- mänhet från förlopp genomförda i en parallell plattreaktor som tillhandahåller radiellt flöde av en form som uppstår ge- nom användning av den apparat som beskrives i den amerikanska patentskriften 3 757 733. Etsningshomogenitet som är åtminsto- ne tillräcklig för teknikens ståndpunkt med avseende på LSI kan uppnås vid tillämpning av uppfinningen i en sådan apparat.

I exemplen förlitar man sig allmänt på kort egenlivs- längd för etsningsmedelsämnena på grund av rekombination på en plats som tillhandahålles genom den tillförda gasen. Denna plats som kan vara inert;kan uppstå endast i urladdningsområ- det; kan vara distinkt från eller identisk med etsningsäm- nena; reagerar kemiskt med etsningsmedelsämnena inom en me- deltid som i allmänhet är maximalt 0,1 ms (företrädesvis 0,01 ms) varvid ett relativt lågetsande eller företrädesvis icke-etsande ämne bildas. Denna reaktionsprodukt kan vara identisk med den initiella reaktanten eller ej. Etsningsme- delssystemen som utnyttjas i exemplen innefattar CF3Cl, CF3Br och CZFÖ-C12. Masspektroskopisk analys indikerar, så- som verifierats genom annan teknik, att de aktiva etsnings- medelsämnena i dessa system utgöres av atomärt Cl, Br resp Cl. På denna grund utgöres rekombínationsämnct igde första två fallen av CP3 eller härstammar från CF3. Rekombinationsäm- net är i det tredje fallet åter en fluorkolförvning (baserad på en CF3Cl-slutprodukt, troligen samma CF3-substans e1ler'frånf 10 15 FJ LFI JJ 'Jl 40 7906299-8 CF3 härstammande substans). Ett fjärde system (som huvudsak- ligen är av akademiskt intresse på grund av låg etsningsgrad), nämligen CZF6, förmodas ge CF3-radikaler i plasmatillståndet som indikerar rekombínation mellan etsningsmedelsämnena.

Ett femte system utnyttjar BCl3-C12. Emissíonsspektroskopi avslöjar atomärt klor, som åtminstone bidrar till etsnings- medelsämnena. Rekombinationsämnena fastställes åter ovillkor- ligen förekomma i plasmat, troligen då BCIZ eller andra från BCI3 härstammande ämnen.

Studier av CZFÖ-C12-systemet har innefattat varierande relativa mängder av de två komponenterna, samt ersättning av CZF6 med argon. I det senare fallet indikerar det faktum att belastningen var opåverkad under för övrigt identiska betingel- ser att Cl + Cl = C12 utgör en operativ rekombinationsmeka- nism. Det förra systemet antyder emellertid att ett fluorkol- härstammande änne likaledes tjänar såsom ett rekombinations- ämne.

En generell preferens för kemiskt distinkta rekombina- tionsämnen och :tsningsmedel är baserad på andra synpunkter än själva belastniigen. Separation av de två ämnena medger en ökad flexibilít-tsgrad som medger att etsningsgraden, etsnings- profilen, etc s räddarsys, vilka utgör faktorer av betydelse för de flesta e sníngsförlopp (se den amerikanska patentâkïif' tßfl 4 203 241)- Denna preferens är uttryckt i form av ämnen i plasmat och d rför ger den enda gasen CF3Cl som införes ke- miskt distinkta rekombinationsämnen och etsningsmedelsämnen.

Fastän det i dezna förening underförstådda 1:1-atomförhål- landet råkar fa la inom ett lämpligt intervall för många etsningsförlopp kan det ändras genom införande av ytterli- gare klor eller ytterligare fluorkolförening (C12 eller C2F6). Experimentering indikerar total identitet mellan ef- fektiva plasmaämnen, exempelvis Cl (vare sig dessa bildas från CF3Cl eller från C12).

I system som lämpar sig för tillämpning enligt upp- finningen är det primära etsningsmedelsämnct och det primära rekombinationsämnet kemiskt distinkta. I många lämpliga sys- tem är varje ämne icke-belastande. Denna iakttagelse har emellertid ofta föga praktisk betydelse eftersom för övrigt önskvärda etsningskarakteristika eventuellt ej uppfylles.

Exempelvis är CZFÖ ett icke-belastningsetsningsmedel för de 7906299-8 10 15 LN u: 10 flesta system som ifrågakommer fastän vid en etsningsgrad som är alltför låg för de flesta praktiska syften. Klor är i sig ett icke-belastningsetsningsmedel för många ändamål men vid en etsningsgrad som är för snabb för att regleras för de flesta ifrågakommande användningsområden i samband med tunna filmer. Etsningsgraden av C12 kan reduceras till tolererbara nivåer genom spidning, exempelvis med argon och därvid upp- _fylles i allmänxet kraven enligt uppfinningen. I motsats till ha1ogenkolfören-ngar verkar ädelgasspädningsmedel ej såsom rekombinationsä1nen. Halogenkolrekombinationsämnen ger på grund av föredrlgen reaktion i närheten av etsningsväggar en mekanism som enligt den amerikanska patentansökningen 929 549 medger profilreglering, och medger erhållandet av vertikala väggar vid minimal underskärning. Andra halogenider har samma funktion, exempelvis BCl3 i aluminiumetsningsmedelsexemplet.

Det är uppenbart att kompositionen kan fixeras för vissa ämnen enligt uppfinningen. När det primära etsningsmedelsämnet beror på införandet av atomärt halogenutgångsämne som ingår såsom en del av en gasblandning är det skäligt att fixera ets- ningsmedels/rekombinationsämnesatomförhållandet mellan 1 % och 95 % uttryckt såsom gasblandningen som införes i plasmat. Bägge gränser har visat sig ge skäligt etsningsuppträdande under lämp- liga betingelser. Användningen av en enda förening, exempelvis CF3Cl, utgör ett värdefullt kriterium för ämnena i plasmat. Det atomförhållande av 50 % som införes ger nödvändigtvis samma initialförhållande inuti plasman. Det tjänar såsom ett an- vändbart etsningsmedel från många synpunkter, naturligtvis då inklusive belastning, men ger under allmänna betingelser ej idealt anisotropt uppträdande. Såsom indikerats i ovan an- givna amerikanska patentskrift 4 208 241 närmar man sig op- timalt förhållande från synpunkt på etsningsprofil genom ök- ning av mängden CF3 (exempelvis genom införande av molekylärt CZFÖJ.

Det är välkänt att andra synpunkter kan leda till ytter- ligare kompositionsvariationer, exempelvis kan spädning in- dikeras i syfte att stabilisera plasmabetingclserna. Helium förhindrar följaktligen plasmainhomogenitet när det ingår med CF3Br och minskar den sistnämndas bidrag till icke-homogenitet.

K I allmänhet är belastningen relativt okänslig med av- seende pâ sådana betingelser som effekt och tryck fastän op- 7906299-8 11 timal etsning kan ge upphov till en preferens, exempelvis för- minskning av effekten för att plasmabegränsning skall garante- ras. I marginella situationer, dvs när en viss belastning är märkbar har det visat sig att temperaturminskning kan medföra 5 mindre belastning. Denna relativt ringa inverkan har experimen- tellt tillskrivits en ökning i etsningslivslängd.

Föredragna utföringsformer, som tjänar såsom exempel, utnyttjar rekombinationsplatser som ovillkorligen ingår i gas- systemet. Fastän detta stödes starkt genom spektroskopisk ana- 10 lys av exiterande gaser kan möjligheten till att rekombination företrädesvis sker på fast yta-resíst och/eller ytan som etsas ej uteslutas. I själva verket gynnar exoterm rekombination nöd- vändigtvis reaktion vid en fast yta som tjänar såsom en värme- avledare. Sannolikheten för att en del av eller all rekombina- 15 tion äger rum på en fast vägg ger upphov till möjligheten av alternativa mekanismer innefattande enkel adsorption (som med- för infångande av etsningsmedelsämnen) samt användning av ak- tiva ytor, eventuellt resistytor, som medför en reaktion som i sig är i hög grad ansvarig för förkortad egenlivslängd för 30 etsningsmedlet.

Uppfinningen hänför sig allmänt till belastning. Det har indikerats att kompositionsbetingelser såväl som andra etsningsmedelsbetingelser kan skräddarsys för att önskat upp- trädande skall uppnås. Sådana betingelser kan diskuteras i 35 termer av mikrokretsar såväl som anordningar med små dimen- sioner, vari skikten som skall etsas troligen har storleks- ordningen pm eller mindre. Under sådana omständigheter är etsningraderna troligen i ett område av 100-2000 Å/min.

Lägre grader kan vara olämpliga på grund av synpunkter på 30 genomgång under det att högre grader är svåra att reglera.

Det är möjligt att specificera plasmaeffektintervall av ca 100-S000 W för en 40,6-cm reaktor (0,05-5 W/cmz med ett föredraget intervall av 0,1-1 W/cmz). Det maximala värdet kan överskridas för uppnående av högre etsningsgrader, spe- 35 ciellt när skíkttjockleken är flera pm eller mer. Det minimala värdet motsvarar i allmänhet tolererbara minimala etsningsgra- der. Trycken är troligen í ett intervall av 0,005 torr till 1 torr (5-1000 pm Hg). Den lägre gränsen påverkar den reaktiva jonetsningen varvid ytterligare reduktion eventuellt medför 49 gitterskada. Om det maximala värdet överskrídcs finns tendens 7906299-8 10 15 10 12 till dålig plasmabegränsning och åtföljande etsningsinhomoge- nítet.

Uppfinningen förklaras närmare med hänvisning till ritningen varpå etsningsgradsförhållandet för 10 %:100 % be- lastning är avsatt på ordinatan och antalet brickor är avsatt på abskissan ocn diagrammet innehåller data som är indikativa för belastningsgraden. Ritningen diskuteras närmare i samband med exemplen.

I jämförande syfte genomfördes exemplen allmänt i en enda typ av apparat och inom ramen för exemplen under likartade betingelser. De såsom exempel utvalda experimenten genomfördes í en 15,6-cm diameter parallell plattreaktor med radiellt flöde.

Apparaten innehåller två horisontella, parallella, ihåliga me- tallelektroder i ett pyrexvakuumhölje. Vid drift anbringades radiofrekvenseffekt vid en frekvens av 13,56 Mz på den övre plattan för initiering och upprätthållande av en urladdning.

Den lägre plattan hölls vid jordpotential och tjänade såsom uppspänningsplatta för materialet som skulle etsas. Urladd- ningen genomfördes i området 0,1-1,0 torr med kontinuerligt flöde av etsningsmedelsgaser genom urladdningsområdct. Utflö- det uttömdes genom en 0,708 m3/min tvåstegs mekanisk för- pump. Före initíell utpumpning fick hett vatten (80°C) passera genom bägge elektroderna under några få minuter för minimering av vattenkondensation under belastning. Kammaren öppnades där- efter och materialet som skulle etsas placerades på uppspän- ningsplattan. Kammaren tillslöts därefter och pumpen startades.

När ett tryck av ca 30 um kvicksilver uppnåtts ersattes det varma vattnet med rinnande kallt vatten (ZSOC). Pumpningen fort- sattes till ett grundtryck av några få um Hg och etsningsmedels- gasflödet startades. Etsningsbetingelserna hölls i allmänhet vid följande värden: Tryck 0,1-1,0 torr, flödeshastighet 20-ZOO sccm (cms/min, standardiserat vid rumstemperatur), radiofrekvens- effekt 100-2000 W, elektrodavstånd 7-30 mm och substrattempera- tur zs-so°c.

Exempel 1-5.

Enkristallin kisel etsades med CF3Br-30 % He, vid 500-W effekt, 0,3 torr, 30 mm elektrodavständ, en temperatur för upp- (Dessa punkter är avsatta såsom kurva 10 i figuren.) spänningsplattan av ZSOC, 175 sccm flödeshastighet och 7,6-cm" brickdíameter. Antalet brickor och erhållna etsningsgrader finns sammanställda nedtíll. _ l_.__,_,._,__.__....___.___..

'Jï 10 15 z-fiwn-u--b-ßllo v-f »VI H' l' 7906299-8 13 Etsningsgrad Exempel Antal brickor (Å/min) 1 1 606 2 2 573 3 4 S24 4 8 477 5 10 448 Exemgel 6-9¿ Brickor med samma ytkomposítíon och storlek etsades med icke-spådd CF3Cl vid 200 W, 0,35 torr, 30-mm elektrodavstånd, en temperatur av 2500 för uppspänningsplattan och 200'sccm flödeshastíghet.

Etsníngsgrad Exempel Antal brickor (Å/min) 6 1 193 7 2 205 8 4 205 9 8 205 Exemgel 10-17. (Dessa värden som hänför sig till teknikens ståndpunkt är avsatta såsom kurva 12 i figuren).

Dessa data anges i jämförande syfte och hänför sig till experiment genomförda med CF4-8 % 02 såsom etsníngsmedel och åter på enkelkrístallína kíselskikt såsom i de föregående exemplen. Belastningsbelysande data anges i tabellform nedan.

Betíngelserna var 300~W effekt, 0,3-torr tryck, 30-mm elektrodavstånd, en temperatur av 100°C för uppspänníngsplattan och 150-sccm flödeshastíghet.

Etsníngsgrad Exempel Antal brickor íšlminl 10 1 4158 11 2 3012 12 3 2334 13 4 1920 14 5 1656 15 6 1416 16 8 1224 17 10 1008 (Dessa exempel är avsatta såsom kurva 11 i figuren). 10 15 20 'J 1 LH 79Ûá299-8 14 Exempel 18 och 19. (Dessa hänför sig till etsning av brickor med 7,6-cm diameter som uppbär fosfordopad polykristallin kisel i CZF6-C12-systemet).

Exemplen genomfördes under följande reaktorbetíngelser: 400~W effekt, 0,35-t0rr tryck, av ZSOC för uppspänningsplattan, och 175~sccm flödeshastighet 30-mm elektrodavstånd, en temperatur av 15 % C12' bch 85 % CZF6' Etsníngsgrad Exempel Antal brickor (Å/min) 18 1 »#950 19 4 -950 Exempel 20 och 21. (Etsningsmedlet utgjordes av 90 % C12 och 10 % CZFÖ).

Etsningsgrad Exempel Antal brickor (Å/minl 20 1 ~3440 21 5 ~G440 Exempel 22-25. För den speciellt angivna serien utgjordes införd gas av 95 % BCI3 och 5 % C12. Brickor med en diameter av 7,6 cm uppbar ett 4000-Å tjockt skikt av aluminium/4 % koppar- legering,och en effekt av 600 W och ett tryck av 0,1 torr användes samt för övrigt konstanta betingelser från exempel till exempelr Etsningsgrad Exempel Antal brickor (Å/min) 22 1 ~300 23 4 ~300 24 6 ~300 25 8 ~300 Anmärkning: "Belastningseffekt" vartill uppfinningen hän- ' för sig avser etsningsgradens beroende av den totala ytan som skall etsas. De ytor som varje individuell bricka för varje upp- sättning exempel uppvisade var identiska. De första tre upp- sättningarna var baserade på icke-maskerade ytor. Exempel 18-21 var maskerade för definition av ett standardiserat mönster från bricka till bricka. Också brickorna í den sista uppsättningen' av exempel var maskerade. ...... ... __-.

Claims (12)

15 7906299-8 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av åtminstone ett föremål och innefattande åtminstone en operation varunder föremålet som framställes innefattar en yta varav åtminstone partier skall etsas, i vilket förfarande föremålets yta hålles i en plasmaom- givning innesluten i en apparat, vilket plasma erhållits genom påläggande av ett elektriskt fält av radiofrekvens över gasfor- fmígt material mellan två elektroder, och varvid ytan som skall etsas består av en komposition som uppvisar en belastningseffekt vid etsning genom en plasmaomgivning bildad över en gasblandníng bestående väsentligen av CF4 och OZ, eller CCI4, vilken yta vä- sentligen består av en komposition, som utgöres av elementärt kisel, elementärt aluminium, kíselnitrid, bornitríd eller resis- ter, som användes vid SIC-bearbetning, och vilken belastnings- effekt definieras såsom en etsningsgradvaríation av åtminstone 25 % för en belastningsvariation av från 10 % kapacitet till 100 % kapacitet för apparaten, och varvid etsningen huvudsak- ligen beror på reaktion av ytan med ett primärt etstningsmedels- ämne, k ä n n e t e c k n a t därav, att det gasformiga mate- rialet har en komposition som ger två kemiskt distinkta, aktiva kemiska ämnen inuti plasmat, varvid det första av de två ämnena, som betecknas primärt etsningsmedelsämne, bringas att reagera med ytan vilket medför avlägsnande av ytmaterial, och varvid det andra, som betecknas rekombinatíonsämne, huvudsakligen har till uppgift att kombineras med icke-reagerat primärt etsníngsmedels- ämne så att en genomsnittlig egenlivslängd erhålles för det pri- måra etsningsmedelsämnet inuti plasman, och att mängden av re- kombinationsämne hâlles vid en nivå, som är tillräcklig för att den genomsnittliga egenlivslängden av det primära etsningsmedels- ämnet skall reduceras till ett värde, som ej överstiger en tion- dedel av medellivslängden som bestämmes av kemisk reaktion med ytan som medför etsning.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att föremålets yta etsas selektivt varvid områdena som skall etsas definieras genom öppningar inuti ett överliggande maskeringsskikt.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det gasformiga materialet flyter kontinuerligt.

4. Förfarande enligt något av föregående krav 1-3, k ä n n e t e c k n u t därav, att den genomsnittliga cgenlivs- längden ej överstiger 0,1 ms och företrädesvis ej överstiger 0,01 ms. 7906299-8 M»

5. Förfarande enligt något av föregående krav 1-4, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det gasformiga materialet ger i plasman halogen, såsom klor, i form av atomer.

6. Förfarande enligt något av föregående krav 1-5, n e t e c k n a t därav, att det gasformiga materialet har en sådan komposition att det ger en halogenid, såsom en fluorid eller en halogenkolförening, företrädesvis då en fluorkolförening, i plasmat.

7. Förfarande enligt krav 6, att det gasformiga materialet ger kloratomer och BCl3 i plasmat. k ä n n e t e c k n a t därav, k ä n - k ä n n e t e c k n a t därav,

8. Förfarande enligt krav 7, att det gasformiga materialet innefattar CF3C1 eller CF3Br.

9. Förfarande afligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att det gasformiga materialet innefattar CF3Br och ett spädnings- medel, t ex ett spädningsmedel som väsentligen utgöres av helium.

10. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att det gasformiga materialet väsentligen utgöres av en blandning av CZFÖ och C12.

11. Förfarandc enligt något av föregående krav 1-10, k ä n - n e t e c k n a t därav, att ytan är polykristallin.

12. Förfarande afligt något av föregående krav 1-11, k ä n - n e t e c k n a t därav, att föremålet innefattar åtminstone en* integrerad kiselkrets.