WO2002023609A1 - Procede de gravure de silicium a vitesse elevee - Google Patents

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WO2002023609A1
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gas
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Takanori Mimura
Kazuya Nagaseki
Itsuko Sakai
Tokuhisa Ohiwa
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Tokyo Electron Limited
Kabushiki Kaisha Toshiba
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Description

明 細 書
シ リ コ ン高速エ ッ チ ン グ方法
技術分野
本発明 は、 単結晶シ リ コ ン基板等の被処理体にお け る シ リ コ ン （ S i ) 領域を高速でエ ッ チ ングする シ リ コ ン 高速エ ッ チング方法に関する。
背景技術
近時、 デバイ ス を多層構造に した 3 次元実装デバイ ス が開発 さ れてい る 。 こ の 3 次元実装デバイ ス は、 例えば 回路素子やメ モ リ 素子を形成 したシ リ コ ン基板等を階層 的に重ねて積層基板 と し、 こ れ ら の層 間をス ルーホール 配線で接続 して構成 さ れる 。 こ の構造に よ り 小型化 さ れ たスペース効率の高いデバイ ス を実現 している。
こ の よ う な 3 次元実装デバイ ス は、 1 0 0 / m程度の 厚 さ を有する シ リ コ ン基板に φ 1 0 〜 7 0 μ ΓΠ程度の配 線用 のス ルー ホ ー ルを形成す る 必要が あ る こ と か ら 、 極 めて高速のエ ッチングが求め られている。
ま た、 シ リ コ ン の高速エ ッ チ ングは、 こ の よ う な 3 次 元実装デバイ ス だけでな く 、 様々 なマイ ク ロ マ シエ ング にお け る サブ ミ ク 口 ンオー ダー の加工に も応用可能であ り 、 ス ルーホールだけではな く 、 例えば、 溝形状の形成 に も利用する こ と ができ る。
こ の よ う な高速エ ッ チ ン グ は、 従来において は、 高プ ラ ズマ密度を実現する こ と ができ る誘導結合型ブラ ズマ エ ッチング装置が用い られている。
しか し なが ら 、 従来の誘導結合型の プラ ズマエ ツ チン グ装置を用いた高速エ ッ チ ングで も 、 エ ッ チング レー ト は高々 1 O /i mZ min程度であ り 、 必ず し も十分なエ ッ チ ング レー ト を満た している も のではない。
発明の開示 '
本発明 は、 従来よ り も 高いエ ッ チング レー ト を実現す る こ と ができ る シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方法を提供する こ と を 目 的 と する。
本発明 は、 上記 目 的 を達成する ため に、 真空に保持可 能な処理チ ャ ンバ一内の処理空間に接する よ う に、 シ リ コ ン領域を有する被処理体を設置 し、 その処理空間 にェ ツ チ ングガス を導入 したガス雰囲気を生成 して、 高周波 電力印加 に よ る プラ ズマ を発生 さ せて、 その 中で上記被 処理体の シ リ コ ン領域を高速にエ ッ チ ングする 方法であ つ て、 上記プラ ズマが発生 してい る 時の上記処理空間の ガス圧力 を 1 3 〜 1 3 3 3 P a ( 1 0 O mTorr〜 l O Tor r) と する シ リ コ ン高速エ ッ チング方法を提供する。
本発明 において は、 処理チヤ ンバー内 の処理空間 に接 して シ リ コ ン領域を有す る被処理体 Wが設置 さ れ、 その 処理空間 にエ ッ チングガス ガス を導入 してガス圧力 1 3 〜 1 3 3 3 P a ( 1 0 0 mTorr〜 1 0 Torr) と する ガス雰 囲気を生成 し、 さ ら に高周波電力 を印加 してプラ ズマが 発生 さ れる 。 こ のプラ ズマ 中 はイ オン等の荷電粒子の個 数 と ラ ジカルの個数 と の和が大き く な り 、 シ リ コ ン領域 のエ ッチングが従来に比べて高速化 さ れる。
図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明 に係 る シ リ コ ン高速エ ッ チング方法を 実現する た めのマ グネ ト ロ ン R I E プラ ズマエ ッ チング 装置の構成例を示す図であ る。 図 2 は、 図 1 に示 したエ ッ チング装置の処理チャ ンバ 一の周 囲 に配置 さ れた状態の ダイ ポール リ ング磁石を模 式的に示す図である。
図 3 は、 処理チ ャ ン バ一内 に形成 さ れる 電界お よ び磁 界を説明する ための図てあ る。
図 4 は、 処理チ ャ ン バ一内圧力お よ び高周波電力 と ェ ッチング レー ト と の関係を示す図であ る。
図 5 は、 エ ッ チングにお け る 垂直エ ッ チ ング レー ト と サイ ドエ ッ チング レー ト と を説明する ための図であ る。
図 6 は、 エ ッ チングガス と な る O 2 / S F 6の流量比 と 、 垂直エ ッ チ ング レー ト 及びエ ッ チ ング レー ト 比 と の 関係 を示す図であ る。
図 7 は、 エ ッ チ ングガス C 4 F s / S F 6の流量比に対す る 、 垂直エ ッ チ ング レー ト 及びエ ッ チ ング レー ト i と の 関係を示す図である。
図 8 は、 高周波電力 の周波数 と 、 エ ッ チ ング レー ト 及 びエ ッチング選択比 と の関係を示す図であ る。
図 9 は、 図 1 に示 したエ ッ チ ング装置に よ り 実際にェ ツ チ ングを行っ た際の ス ルーホールの一例 を示す形状を 示す図であ る。
発明 を実施する ための最良の形態
ま ず、 本発明 の シ リ コ ン （ S i ) 高速エ ッ チング方法 におけ る概念について説明する。
従来は、 高速のシ リ コ ンエ ッ チ ングのた め には、 髙プ ラ ズマ密度が必要であ る と して、 誘導結合型のプラ ズマ エ ッ チ ング処理装置を用いて高プラ ズマ密度下でシ リ コ ンエ ッ チ ン グを行っ ていた。 これは、 高プラ ズマ密度化 さ せ る 、 つま り 高電離 レー ト 化 して単位体積当 た り のィ オン個数を増加させる こ と を意図 していた。
こ れに対 して検討 した結果、 後述する 図 4 に示す よ う に、 シ リ コ ンのエ ッ チ ング速度を高速化 さ せる た め には プラ ズマ密度を上昇 さ せる よ り は、 処理チ ャ ンバ一内の ガス圧力 を上昇 さ せる こ と が有効であ る こ と が見出 さ れ た。 つま り 、 シ リ コ ンエ ッ チングには中性粒子であ る ラ ジカ ルが大き く 寄与 してい る こ と が判明 した。 エ ツ チ ン グの高速化を図 る た め に は、 イ オ ン等の荷電粒子の個数 と ラ ジカルの個数 と の和が大き い こ と が要求 さ れ、 その た め には処理チ ャ ンバ一内、 具体的には、 被処理体 （被 エ ッ チング面） が接す る 処理空間のガス圧力 を高 く する 必要があ る。
本発明 は、 こ の よ う な知見に基づレヽてな さ れた も の で あ り 、 真空に保持可能な処理チャ ンバ一内 の処理空間 に 接す る よ う に シ リ コ ン領域を有する被処理体を保持 さ せ て、 プ ロ セ ス ガス を導入 した雰囲気中 にプラ ズマ を発生
(生成） し、 その シ リ コ ン領域を高速エ ッ チングす る シ リ コ ン高速エ ッチング方法であ る。
図 1 は、 本発明の実施形態に係 る シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方法を実現する た め に用い ら れる マ グネ ト ロ ン R I E ( R e a c t i v e I o n E t c h i n g ) プラ ズマエ ッ チ ング装置
(以下、 エ ッ チ ング装置 と 称する ） の概略的な構成を示 す図であ る。
こ のエ ッ チング装置は、 径の異な る 2 つの円筒が繋が つ た段つ き 円筒状の処理チャ ンバ一 1 を有する 。 こ の処 理チ ャ ンノ ー 1. は、 共にアル ミ ゥ ム で形成 さ れた小径 設面のの の上部チヤ ンバー 1 a と こ れ よ り 大径の下部チヤ ン ノ — b と が真空状態の保持可能に構成 さ れ、 接地 さ れて G
N D 電位 と な っ てい る 。 但 し、 処理チ ャ ンノ 一 はァ ノレ ミ ゥ ム に限定 さ れ る も の ではな く 、 ス テ ン レス な ど他の 体に よ り 形成する こ と もでき る。
こ の処理チ ャ ンバ一 1 内 に は、 被処理体 と な る シ リ コ ン ウ ェハ W を水平に保持する サセ プタ が設 け ら れて レヽ る の サセ プ タ は、 例え ば、 アル ミ 二 ゥ ム で形成 さ れ る 支 持テーブル 2 が絶縁板 3 を介在 さ せて、 導体か ら な る支 持台 4 内に嵌め込まれて構成さ れる。
上記支持テーブル 2 は、 2 系統の高周波電力が供給 さ れる よ う に構成 さ れて レ、 る 。 支持テ一ブル 2 に は、 整合
1 4 を介 してプラ ズマ発生用 の第 1 の高周波電源 1 5 が接続 さ れてい る 。 こ の高周波電源 1 5 か ら所定周波数 の高周波電力が支持テー ブル 2 に供 a ό れ る 。 同様に、 合器 2 5 を介 して上記第 1 の高周波電源 1 5 の周波数 よ り も低い高周波電力 を支持テープノレ 2 へ供給 して上記 プラ ズマ発生用高周波電力 に重畳 さ せる 第 2 の高周波電
2 6 が接続さ れて レ、 る 。 勿論、 こ れ ら の高周波電力 の 波数は限定さ れる も の ではな く 、 エ ッ チ ング条件 に よ 適宜、 選択される も のである。
ま た、 支持テーブル 2 外周 の上方に は、 シ リ コ ン以外 材料、 例 えば石英で形成 さ れた フ オーカ ス リ ング 5 が け ら れ、 その フ ォーカ ス リ ング 5 の内側でテ ーブル表 上に はシ リ コ ン ウェハ Wを静電吸着 して保持する た め チャ ッ ク 6 が設け られている。
の静電チャ ッ ク 6 は、 絶縁体 6 b 内 に電極 6 a が組 み込まれてお り 、 こ の電極 6 a に は直流電源 1 6 が接続 さ れてい る 。 そ して、 こ の電極 6 a に直流電源 1 6 力、 ら 電圧を印力 Π さ せる こ と に よ り 、 静電力例え ば、 ク ー ロ ン 力 が発生 して シ リ コ ン ウェハ Wを吸着 さ せる。 ま た、 支 持テーブル 2 の 内部に は、 冷媒室 1 7 が設 け ら れてお り こ の冷媒室 1 7 に は、 図示 しない冷却装置か ら の冷媒が 冷媒導入管 1 7 a か ら 導入 さ れ、 冷媒排出管 1 7 b か ら 排出 さ れる よ う に循環 さ せる 。 こ の冷媒に よ る 冷却熱が 支持テーブル 2 を介 してシ リ コ ン ウェハ Wの裏面側か ら 伝わ り 、 ウェハ処理面が所望の温度に制御 さ れる。
ま た、 処理チ ャ ンバ一 1 内が真空状態 と な っ た場合に は、 こ の冷媒に よ る 冷却熱が シ リ コ ン ウェハ Wに伝わ り に く く な る 。 そのた め、 冷却熱を伝え る た めの伝熱ガス をガス 導入機構 1 8 に よ り 、 ガス供給ラ イ ン 1 9 を介 し て静電チ ャ ッ ク 6 の表面 と シ リ コ ン ウ エノヽ Wの裏面 と の 間に導入 して、 冷却効率を高めている。
さ ら に、 フ ォ ー カ ス リ ング 5 外周下部に は、 ノ ッ フ ル 板 1 0 が設 け ら れてい る 。 上記支持テーブル 2 と 支持台 4 は、 ポールね じ 7 を含むポールね じ機構に よ り 昇降可 能 と な っ てお り 、 支持台 4 の下方の駆動部分は、 ス テ ン レ ス鋼 （ S U S ) 製のベ ロ ーズ 8 で覆われてい る。 こ の ベ ロ ーズ 8 に よ り 、 真空状態 と な る 処理チ ャ ンバ一側 と 大気状態 と な る ボールね じ機構側 と が分離 さ れてい る 。 ま た、 ベ ロ ーズ 8 の外周側にはべ ロ ーズカ バー 9 が設け ら れてい る 。 こ の フ ォ ー カ ス リ ング 5 は、 ノ ッ フル板 1 0 、 支持台 4 、 ベ ロ ーズ 8 を通 じて処理チ ャ ンバ一 1 と 導通 し、 G N D電位であ る。 ま た下部チ ャ ンノ ー 1 b の側壁に は、 排気ポー ト 1 1 が形成 さ れてお り 、 こ の排気ポー ト 1 1 に排気系 1 2 が 接続 さ れてい る 。 こ の排気系 1 2 の真空ポ ンプ （図示せ ず） を作動 さ せて、 処理チヤ ンバー 1 内が所定の真空度 ま で減圧 さ せる 。 一方、 下部チャ ンノ ー 1 b の側壁上方 に は、 シ リ コ ン ウ エノヽ wを搬入 · 搬出する た めの 出入 口 が開 口 さ れ 、 こ の開 口 部分を外側か ら 開閉する ゲー ト バ ルブ 1 3 が設け られている c
方、 シャ ヮ 一 へ ッ ド 2 0 は、 処理チャ ンバ一 1 内 の 天壁部分に設け ら れる 。 こ の シ ャ ワ ー へ ッ ド 2 0 の下面 は、 多数の ガス 吐出孔 2 2 が開 口 さ れ、 支持テーブル 2 に保持 さ れたシ リ コ ン ゥェハ W と 平行にな る よ う に設け ら れてレヽ る 。 ま た、 こ の シ ャ ヮ 一 へ ッ ド 2 0 は、 処理チ ャ ンノ ー 1 と 同 じ G N D 電位 と な っ て い る 。 こ の シ ャ ヮ ッ ド、 2 0 は、 下面 と 上方 （処理チ ャ ンバ一 1 内の天 井部分） に設け ら れたガス導入部 2 0 a と の間 に、 導入 さ れたガス を拡散 さ せる た め の拡散用 空間 2 1 が形成 さ れている。
上記ガス導入部 2 0 a に は、 ガス供給配管 2 3 a が接 m れ、 こ の ガス供給配管 2 3 a の他端に は、 エ ツ チ ン グガ よ ぴ希釈ガス を含む処理ガス を供給する 処理ガ ス供給系 2 3 が接続さ れてい る 。 処理ガス供給系 2 3 は ェ ッ チン グガス 等 の ガス？原 (図示せず） と 、 こ れ ら のガ ス源力 ら の配管途中 にそれぞれ設け ら れたマス フ ロ ー コ ン ト ロ ー ラ (図示せず） 及びバルブ （図示せず） と で構 成 さ れている 。
そ して、 エ ツ チ ングガス はガス供給配管 2 3 a 、 ガス 導入部 2 0 a か ら シャ ワ ーへ ッ ド 2 0 内の拡散用空間 2 1 に至 り 、 ガス 吐出孔 2 2 力、 ら 処理チ ャ ンノ 一 1 内へ吐 出 さ れて、 処理空間内 にエ ッ チ ングガス雰囲気を生成す る 。
こ の よ う な構成に よ り 、 対向する シャ ワ ーへ ッ ド 2 0 及び支持テーブル 2 が上部電極及び下部電極 と して機能 して、 こ れ ら の間の処理空間 において、 エ ッ チ ングガス 雰囲気をつ く り 、 下部電極 と な る 支持テーブル 2 へ高周 波電源 1 5 か ら 高周波電力が印加 さ れる と プラ ズマが発 生する。
一方、 上部チ ャ ンバ一 1 a の外周 囲 に は、 リ ング形状 の ダイ ポール リ ング磁石 2 4 が配置 さ れてい る。 ダイ ポ 一ル リ ング磁石 2 4 は、 図 2 に示す水平断面の よ う に、 複数の異方性セ グメ ン ト 柱状磁石 3 1 が リ ング状の磁性 体のケーシ ング 3 2 に取 り 付け ら れて構成 さ れてい る。 こ の例では、 円柱状を なす 1 6 個の異方性セ グメ ン ト 柱 状磁石 3 1 が リ ング状に配置 さ れてい る 。 図 2 中、 異方 性セ グメ ン ト 柱状磁石 3 1 の 中 に示す矢印は磁束の方向 を示 してい る。 こ れ ら の複数の異方性セ グメ ン ト 柱状磁 石 3 1 の磁束の方向 を少 しずつず ら してい き 、 全体 と し て は一方向 に向か う 一様な水平磁界 B が形成 さ れる よ う になっ てい る。
従っ て、 支持テーブル 2 と シャ ワ ーヘ ッ ド 2 0 と の間 の空間 に は、 図 3 に模式的 に示す よ う に、 高周波電源 1 5 の高周波電力の印力 13に よ り 、 上下電極方向 に沿 う 垂直 方向 の電界 E L が形成 さ れ、 且つダイ ポール リ ング磁石 2 4 に よ り 上下電極方向 と 平行する 水平磁界 B が形成 さ れる 。 こ の よ う に形成 さ れた直交電磁界において、 プラ ズマ （マ グネ ト ロ ン放電） が発生 さ れる。 こ の よ う に高 エネルギー状態のエ ッ チ ングガス雰囲気中 にプラ ズマが 発生さ れ、 シ リ コ ン ウェハ Wがエ ッチングさ れる。
次に、 こ の よ う に構成 さ れたエ ッ チ ング装置 を用いた シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方法について説明する。
まず、 ゲー ト バルブ 1 3 を開 けて、 図示 しない ウ ェハ 搬送機構に よ り 、 シ リ コ ン ウェハ Wをチ ャ ンノ ー 1 内へ 搬入 して、 支持テーブル 2 上に保持 さ せる。 そ の後、 ゥ ェハ搬送機構を退避 さ せて、 ゲー ト バルブ 1 3 を閉 じ る 次に、 支持テーブル 2 を図 1 に示す よ う な位置ま でボー ルネ ジ機構に よ り 上昇 さ せる と 共に、 排気系 1 2 の真空 ポンプに よ り 処理チャ ンバ一 1 内 を排気 して、 所望の真 空度ま で到達させる。
そ して、 処理ガス供給系 2 3 か ら所定流量の プ ロ セ ス ガス がチャ ンバ一 1 内 に導入 して、 チャ ンバ一 1 内 の ガ ス圧力 を 1 3 〜 ： L 3 3 3 P a ( 1 0 0 mTorr〜 1 0 Torr) にする。
そのガス 雰囲気内で第 1 の高周波電源 1 5 か ら支持テ 一ブル 2 に所定の高周波電力が供給 さ れる 。 こ の際に、 直流電源 1 6 力、 ら 静電チ ャ ッ ク 6 の電極 6 a に所定の電 圧が印力 B さ れて、 例 えばク ー ロ ン力 に よ り シ リ コ ン ゥ ェ ハ Wが静電チ ャ ッ ク 6 に吸着保持 さ れる。 こ の高周波電 力の印力 Dに よ り 、 上部電極であ る シャ ワ ーへ ッ ド 2 0 と 下部電極で あ る 支持テーブル 2 と の間 に高周波電界が形 成 さ れる。 シャ ワ ーへ ッ ド 2 0 と 支持テーブル 2 と の 間 に は、 前述 した よ う に、 ダイ ポール リ ング磁石 2 4 に よ り 水平磁界 B が形成 さ れて い る の で、 シ リ コ ン ウェハ W が存在す る 電極間の処理空間 に は直交電磁界が形成 さ れ こ れに よ つ て生 じた電子の ド リ フ ト に よ り マ グネ ト ロ ン 放電が発生 さ れる 。 そ して、 こ のマ グネ ト ロ ン放電に よ り 発生 したプラ ズマ に よ り 、 シ リ コ ン ウェハ Wがエ ッ チ ング される。
こ の場合に、 チャ ンバ一 1 内のガス圧力 を 1 3 〜 1 3 3 3 P a ( 1 0 0 mTorr〜 1 0 Torr) と 高 く 設定する ので イ オ ンお よ び電子の荷電粒子のみな らず、 十分な量の ラ ジカルを生成 さ せる こ と ができ 、 こ の ラ ジカルが有効に 作用 して、 2 0 μ ΐη/ min以上 と い う 従来にない高速のシ リ コ ンエ ッ チ ングを実現する こ と ができ る 。 尚、 ガス圧 力の好ま しい範囲は、 2 6 〜 1 3 3 P a ( 2 0 0 mTorr〜 1 Torr) であ る 。 こ の圧力の上限は、 前述 した構成のェ ツ チ ング装置を用いた場合において、 エ ッ チングに よ る 被処理体の面内均一性を考慮 した も のであ る。 エ ツ チ ン グの際にガス圧力 が高すぎた場合に は、 面内均一性が悪 く な る た め、 圧力の上限 と して設けてい る 。 勿論、 所望 す る 面内均一性が得 ら れる な ら ば、 そ の処理装置に応 じ たガス圧力の上限を設ければよ い。
次に、 前述 した シ リ コ ンエ ッ チ ングを実際に行い確認 した事項について説明する。
こ こ では、 図 1 に示 したエ ッ チ ング装置を用いて、 実 際のエ ッ チ ング処理を行っ てレ、 る 。 まず、 エ ッ チ ングガ ス と して、 S F 6ガス及び 0 2ガス の混合ガス を用いて、 支持テ ー ブル 2 へ印加する 高周波電力の周波数を 4 0 M H z と し、 ダイ ポール リ ング磁石に よ り 処理空間へ 1 7 0 0 0 μ T ( 1 7 0 G ) の磁場 を生成 し た。 そ し て、 チ ヤ ンバー 1 内 の圧力及び高周波電力 を変化 さ せて 、 エ ツ チ ン グ を行レヽ、 図 4 に示す よ う なエ ッ チ ン グ レ一 ト 特性 を得 る こ と が で き る 。 図 4 の横軸 はチ ャ ンバ一内圧力 、 縦軸は高周波電力 を示 してい る 。
こ の 図 4 に示す よ う に 、 高周波電力 の値に かかわ ら ず チ ャ ンノ ー 内圧力力 s i 3 P a ( 1 0 0 mTorr) よ り 高 く な る に従 っ て 、 エ ッ チ ン グ レー ト が高 く な っ て レヽ る こ と が 読み取れる 。
ま た、 ラ ジカ ルの 消滅 レー ト を減少 さ せて 、 シ リ コ ン ウ ェハ Wの 上方の ラ ジ カ ル数を多 く す る 観点力、 ら プラ ズ マ発生領域 と シ リ コ ン ウェハ W と の 間の距離を 2 O mm以 下 と する こ と が好ま しい。
本実施形態で は、 平行対向電極か ら な る R I E タ イ プ の プ ラ ズマ発生機構 を用 い てい る た め 、 プ ラ ズマ 生成領 域が シ リ コ ン ウ ェハ Wの表面力、 ら 2 0 mm以内 に形成 さ れ る 。 つ ま り 、 シ リ コ ン ウ ェ ハ Wが 設 置 さ れ る サ セ プ タ (下部電極） 側 に プ ラ ズマ の密度が高い領域が発生せ る こ と 力 S で き 、 即 ち 、 シ リ コ ン ウ ェハ Wの 直上に プ ラ ズマ 密度の高い領域を発生する こ と ができ る 。
従 っ て 、 ラ ジカ ルの 消滅 レー ト を減少 さ せて、 シ リ コ ン ウ ェハ Wの 上方の ラ ジカ ルの個数 を 多 く す る こ と が で き る と と も に 、 ラ ジカ ルを シ リ コ ン ウ エノヽ Wのエ ツ チ ン グに有効に寄与 さ せる こ と ができ る 。
ま た、 電極間 に電界 と 直交す る 磁場 を形成 しつつ、 ェ ツ チ ン グ を行 う こ と に よ り 、 シ リ コ ン ウ エノヽ Wの 直上で E X B ド リ フ ト が生 じ て高 プラ ズマ密度 が実現 さ れ る 。 これ ら に よ り 、 上記ガス圧力が高い こ と に加 えて、 一層 高速でエ ッ チングする こ と ができ る。
ま た、 ラ ジカ ルを用いてエ ッ チ ング反応を生 じ さ せる 際に、 被処理体上のエ ッ チ ング反応に寄与する ラ ジカル 数 n sは、 n 。を母ガス密度（圧力 に比例）、 G 0をラ ジカル の生成 レ ー ト 、 L eをエ ッチング反応以外で消滅する ラ ジ カ ルの消滅 レー ト と する と 、 11 (3 = 11 。 ' 0 (3— 13と 表す こ と がで き る 力ゝ ら 、 被処理体上のエ ッ チ ング反応に寄与 する ラ ジカ ル数 n Gを多 く する た め に は、 n o . G sを高 く する こ と 、 つ ま り 上述 した よ う に処理チ ャ ンバ 内 の ガス圧力 を高 く する こ と の他、 L cを低 く する こ と が有効 であ る が、 L eを低く する ためには反応までの時間を極力 短 く する 必要が あ り 、 そのた め に は処理チャ ンバ 内 の プラ ズマ生成領域 と 被処理体のエ ッ チ ング面 と の距離が 2 O mm以下であ る こ と が好ま しい。
上記エ ッ チン グガス と しては、 一般的なエ ッ チ ングガ ス と して用 いてレヽ る ガス を利用 でき る が、 シ リ コ ン ゥェ ハ Wを高速でエ ッ チ ングする観点か ら 反応性の高い フ ッ 素化合物ガス を用い る こ と が好ま しい。 これを具体的 に説明す る と 、 以下の各種ガス を利用 でき 、 これ ら を単 独若 し く は、 複数のガス を混合 して用い る こ と ができ る
( 1 ) C xF y (y= 2 x+ 2 ) で表 さ れる 飽和 フ ッ 化炭 素化合物ガス と して、
t 4 ヽ し 2 ^ 6 ヽ し 3 J? 8 4 f l 0 5 ·^ 1 2 6 ^ 1 4、 し 7 1 6 s l1 1 8、 し 1 0 ト 2 2 ^
( 2 ) C xF y ( y< 2 x+ 2 ) で表 さ れ る 二重結合、 三重結合が 1 つ以上あ る 不飽和 フ ッ化炭素化合物ガス と して、
C 2 F 4 C 2 F 2 C 3 F 6 C 3 F 4 C 4 F 8 C 4 F 6
。 4 F _ C 4 F 2 C 5 F 1 0 C s F g C 5 F 6 C 5 F 4
C 6 F i 2 6 F i 0 C 6 F 8 C 6 F 6等ヽ
( 3 ) C xH yF zで表 さ れる フ ッ化炭素化合物ガス と し て、
C H F 3 C H 2 F 2 C H 3 F 等、 上記 （ 1 ) （ 2 ) の各ガス の う ち の少 な く と も 1 つ の F が H に置 き 換わ つ た構造の化合物ガス等、
( 4 ) C xF yO z ( y= 2 x+ 2 - 2 z) で表 さ れ る 酸化 フ ッ化炭素化合物ガス と して、
C 2 H 4 〇 、 C 3 F 6 〇 、 C 3 F 40 2、 C 4 F 8 〇 、 C 4 F 6
O 2等、
( 5 ) 炭素 を含 ま な い フ ッ 素化合物ガ ス （及ぴフ ッ 素 ガス ） と して、
F 2、 H F 、 N F 3、 S F S、 S iF 4等、
フ ッ 素化合物ガス と して は、 1 分子 に存在す る F の数 が 多い ほ ど反応性が高 く 、 そ の 分子 を A X F y (伹 し、 A は任意の元素、 Xお よ び yは価数）と 表 した場合に、 y が 4 以上、 さ ら に は y 力 S 6 以上が反応性が高 く 好ま しい。 例 えば、 y が 6 以上の ガス と して は、 C 3 F S 、 S F 6 、 S 2 F 。 を挙げ る こ と ができ 、 y が 4 以上の ガス と し て は、 C F 4を挙げる こ と ができ る 。
ま た 、 こ れ ら の フ ッ 化化合物 ガス へ添加す る も の と し て以下の ガス を用い る こ と ができ る 。
( 6 ) フ ッ 素以外のハ ロ ゲ ン化合物ガス (及びハ ロ ゲ ンガス ） と して、 C l 2、 B r 2、 I 2、 H C 1 、 H B r 、 H I 等、
( 7 ) そ の他のガス
H 2、 N 2、 0 2、 C 〇 等、
( 8 ) 不活性ガス
A r 、 H e 等
尚 、 フ ッ 素化合物ガス に酸素 ガス を含有 さ せ る こ と に よ り 、 エ ッ チ ン グ の異方性を高 め る こ と が で き 、 エ ッ チ ン グの形状性を 良好にす る こ と が で き る 。 具体的 に は、 S F 6 と 〇 2 と を含み、 〇 2 / S F 6流量比力 S O . 1 〜 0 . 5 、 さ ら に好ま し く は、 0 . 1 5 〜 0 . 3 の ガス が 高速 エ ッ チ ング性お ょ ぴ形状性が よ い。 ま た、 S F 6 と C 4 F s と を含み C 4 F 8 / S F 6流量比力 S O . 3 〜 0 . 6 、 さ ら に 好ま し く は、 0 . 4 〜 0 . 5 で あ る ガス を用 い る こ と に よ り 良好 な結果 を得 る こ と が で き る 。 以下に そ の確認 の た め のエ ッ チングを行っ た結果について説明する 。
エ ッ チン グ条件 と して は、
1 . エ ッ チ ングガス ： S F 6 + O 2
(条件 A ) 高周波電力 の周波数 ： 4 0 M H z
マ ス ク ： S i O 2、
(条件 B ) 高周波電力 の周波数 ： 2 7 M H z 、
マ ス ク ： レ ジス ト
2 . エ ッ チングガス ： S F 6 + C 4 F 8
高周波電力 の周波数 ： 4 0 M H z
マ ス ク ： S i 〇 2、
こ れ ら の エ ッ チ ング条件 にて 、 O 2 / S F 6 の流量比 を 変化 さ せて エ ッ チ ン グ を行 っ た。 上記条件 A に よ る シ リ コ ン ウ エ ノ、 のエ ッ チ ン グで得 ら れた結开 状力、 ら 、 図 5 に 示す垂直エ ッチ ング レー ト a と サイ ドエ ッ チング レー ト b を測定 し、 高速エ ッ チ ング性を垂直エ ッ チング レー ト a で評価する。 さ ら に、 形状性をサイ ドエ ッ チング レー ト b の垂直エ ッ チ ング レー ト a に対す る 比， （エ ッ チング レー ト 比） b Z a で評価 した。
その結果を図 6 お よび図 7 に示す。
図 6 は、 流量比 O 2 / S F に対する垂直エ ッチ ング レ 一 ト a 及びエ ッ チ ング レー ト 比 b Z a の関係を示す図で あ る 。 ま た、 図 7 は流量比 C 4 F S / S F 6 に対する 垂直 エ ッ チ ング レー ト a 及びエ ッ チ ング レー ト 比 b / a の 関 係を示す図であ る。
図 6 力 ら は、 流量比 O 2 Z S F 6の値力 S 0 . 1 〜 0 . 5 の範囲で高速エ ッ チ ング性お よ び形状性が 良好であ る こ と が読み取れる 。 特に、 0 . 1 5 〜 0 . 3 で垂直エ ッ チ ン グ レー ト a と エ ッ チ ン グ レー ト 比 b Z a と のノ ラ ンス が 良 く 、 こ の範囲力 S よ り 好ま しレ、。 図 7 力 ら は、 流量比 C 4 F 8 Z S F 6力 S O . 3 〜 0 . 6 の範囲で高速エ ツ チ ン グ性お よ び形状性が 良好で あ る こ と が読み取れる。 特に 0 . 4 〜 0 . 5 の範囲で垂直エ ッ チン グ レー ト a と エ ツ チ ン グ レー ト 比 b / a と の ノ ラ ンス が 良 く 、 こ の範囲が よ り 好ま しい。
ま た、 エ ッ チ ング形状性を 良好にす る た め には、 シ リ コ ン ウェハ Wの温度を低下 さ せる こ と も 有効であ る 。 そ こ で、 前述 した よ う に冷媒室 1 7 の冷媒を循環 さ せて冷 熱を発生 さ せる。 そ の冷熱で支持テーブル 2 を介 して シ リ コ ン ウェハ Wの処理面を所望の温度ま で低下 さ せる こ と ができ る 。 例えば、 一 3 0 °C程度の冷媒を循環 さ せる こ と に よ り 、 エ ッ チ ングの形状性つま り 異方性が 良好に な る 。 尚、 その際に、 冷熱が シ リ コ ン ウェハ Wに伝わ り やす く する た め に、 ガス 導入機構 1 8 か ら シ リ コ ン ゥ ェ ハ W裏面 と 静電チ ヤ ッ ク 6 の表面 と の間 に伝熱ガス を供 給する 。 こ の伝熱ガス と して は通常のヘ リ ゥ ム .（ H e ) の代わ り に、 S F 6や C 4 F 8等のエ ッ チ ン グガス と して 用レヽ ら れる プロ セ ス ガス を導入 して も よ い。 こ れ ら プロ セ ス は、 冷却効率力 S H e よ り も 高 く 、 シ リ コ ン ウ ェハ W を冷却する効果を一層高め る こ と ができ る。
ま た、 第 1 の高周波電源 1 5 は、 所望の プラ ズマ を形 成する た め にその周波数及び出力が適宜設定さ れる 。 シ リ コ ン ウェハ Wの直上のプラ ズマ密度を高 く する観点か ら は、 周波数が 2 7 M H z 以上であ る こ と が好ま しい。
次に、 こ の周波数について、 シ リ コ ンエ ッチ ングを実 際に行い確認 した事項について説明する。
図 1 に示 したエ ッ チ ング装置を用 いて、 エ ッ チ ングガ ス と し て C 4 F S + S F 6 を用いて、 高周波電力 の周波数 を変化 さ せてシ リ コ ン ウ エノヽ Wのエ ッ チ ン グを行い、 ェ ッ チ ング レー ト 及び レジス ト に対する エ ッ チング選択比 を求めた。
図 8 は横軸に高周波電力の周波数、 縦軸 にエ ッ チ ング レー ト 及びエ ッ チ ング選択比を と つ て、 こ れ ら の 関係 を 示 してい る 。 図示する よ う に、 エ ッ チング レー ト 及びェ ツ チ ング選択比は共に、 周波数の上昇に従 っ て増加す る 傾向が あ り 、 特に 2 7 M H z 以上で急激に上昇 してい る こ と が読み取れる。
ま た、 さ ら にエ ッ チ ング レー ト お よ びエ ッチ ング選択 比を上昇 さ せ る観点力 ら は、 4 0 M H z 程度が好ま しい 伹 し、 こ の 4 O M H z の周波数は限定さ れる も の ではな く 、 特に上限はない。 しか し実施形態のエ ッチ ング装置 に用 いてい る 現実の高周波電力 の伝送方法に発生す る 課 題 （効率等） の点か ら み る と 、 実用的な範囲 と して は、 4 0 〜 2 0 O M H z 力 S考え られる。
図 8 は、 4 0 M H z ま での結果 しか示 さ れていないが 4 0 M H z 以上において も周波数の上昇に と も な つ てェ ッ チ ング レー ト 及びエ ッ チング選択比が上昇する こ と は 容易に理解 される。
第 2 の高周波電源 2 6 は、 プ ラ ズマ のイ オ ンエネルギ 一 を コ ン ト ロ ールする た めの高周波電力 を供給する も の で あ り 、 そ の周波数は第 1 の高周波電源 1 5 の周波数 よ り も小 さ く 2 M H Z 以上であ る こ と が好ま しい。
ダイ ポール リ ング磁石 2 4 は、 シ リ コ ン ウェハ Wの直 上のプラ ズマ密度 を高 く する た め に、 対向電極であ る 支 持テーブル 2 お よ びシャ ワ ーへ ッ ド 2 0 の間の処理空間 に磁場を印加する が、 その効果を有効に発揮 さ せる た め に は処理空間 に 1 0 0 0 Ο μ Τ ( 1 0 0 G ) 以上の磁場 を形成する よ う な強度の磁石であ る こ と が好ま しい。 磁 場は強ければ強い ほ どプラ ズマ密度を高 く する 効果が増 加する と 考え ら れ る カ 、 安全性の観点か ら 1 0 0 0 0 0 μ Τ ( 1 k G ) 以下であ る こ と が好ま しい。
ま た、 シ リ コ ン ウエノヽ Wを高速にエ ッ チ ングする た め に は、 エ ッ チ ン グの開 口 率、 すなわち シ リ コ ン ウェハ W の全面積に対する エ ッ チ ング孔の面積の割合も 考慮す る 必要が あ る 。 つま り 、 開 口 率が大き すぎる と 高速のエ ツ チ ン グ は 困難 と な る 。 こ の よ う な観点 力、 ら 開 口 率 は 1 0 %以下であ る こ と が好ま し く 、 5 %以下が さ ら に好ま しい。 ま た、 エ ッ チ ン グの開 口 幅は特に限定さ れる も の ではな く 例え ば 5 μ m程度以上が適用 可能であ る が 、 1 0 μ m以上が好ま しい。 開 口 幅の上限 も特に存在 し ない 力 s 2 0 0 μ m程度以下が好ま しい。
以上の よ う に、 エ ッ チ ン グの 際 のチ ャ ンバ一 1 内 の ガ ス圧力 を高圧にす る こ と に よ り 、 ま た、 さ ら に他の条件 を好ま しい範囲 に規定する こ と に よ り 、 シ リ コ ンのエ ツ チン グを高速で行 う こ と ができ る が、 実用 的な観点か ら は、 例え ば、 チ ャ ンバ一 1 内 のガス圧力 を 2 6 . 6 〜 6 6 . 5 P a ( 2 0 0〜 5 0 0 m To rr) 、 第 1 の高周波電源 1 5 の周波数を 4 0 M H z 、 第 2 の高周波電源 2 6 の周 波数を 3 2 M I- I z 、 ダイ ポール リ ング磁石 2 4 に よ っ て 形成 さ れ る 処理空間での磁場の強 さ を 1 0 0 0 0〜 3 0 0 0 0 T ( 1 0 0 〜 3 0 0 G ) と する 。 こ の よ う な条 件を採用する こ と に よ り 、 シ リ コ ン ウェハ wのエ ツ チ ン グを 5 0 /i mZmin程度ま たはそれ以上 と い う 著 し く 大き い速度で行 う こ と ができ る。
こ の よ う な実用的な条件でシ リ コ ン ウェハ Wを実際に エ ッチング した結果について説明する。
シ リ コ ン ウ エノヽ の表面に S i Q 2マ ス ク を形成 し、 図 1 に示 したエ ッ チング装置を用いてエ ッ チングを行っ た。 エ ッ チ ン グ条件 と して 、 チ ャ ンバ一 1 内 の圧力 を 3 3 . 2 5 P a ( 2 5 0 mTorr) と し、 エ ッ チ ングガス と して S F 6及び〇 2をそれぞれ 0 . 4 L/ minお よび 0 . 1 3 L/ m inの流量でチ ャ ンバ一 1 内 に供給 し、 第 1 の高周波電源 1 5 か ら 出力する 高周波電力の周波数を 4 0 M H z 、 第 2 の 高周波電源 2 6 か ら 出力する 高周波電力の周波数を 3 . 2 M H z 、 ダイ ポール リ ング磁石 2 4 に よ っ て形成 さ れ る 処理空間 に お け る 磁場の 強 さ を 1 7 0 0 0 μ T ( 1 7 0 G ) と し、 第 1 の高周波電源 1 5 か ら の高周波 電力 の 出力 を 2 3 0 0 W と した。 ま た、 シ リ コ ン ウ ェハ Wを効率 よ く 冷却する た め に ウ ェハ裏面に供給する ガス と して S F 6ガス を用い、 シ リ コ ン ウェハ Wの底面の温度 が ー 1 5 °C に な る よ う に した。 なお、 エ ッ チ ングに よ り 形成する ホールの開 口径は 2 0 /i mと した。
こ のエ ッ チ ン グに よ る ホール形状を図 9 に示す。 こ の 図 9 は、 電子顕微鏡写真に よ り 撮影 さ れた画像を線図 と して描写 した ものであ る。
こ のエ ッ チ ングにお け る エ ッ チ ング レー ト は、 4 9 . 3 μ ηπ/ ηηίηと 極めて高速であ っ た。 ま た、 図 9 に示すよ う に ホール形状は良好な も ので あ っ た。 マス ク の S i〇 2 に対する シ リ コ ンのエ ッ チ ング選択比は 5 0 . 7 であ つ た。
ま た、 処理チ ャ ンバ一 1 の 内圧力、 エ ツ チ ンガス 流量 高周波電力等を最適化する こ と に よ り 、 6 0 μ m/ min以 上のエ ッ チ ン グ レー ト が得 ら れる こ と も確認 さ れてい る 以上の よ う に、 本実施形態の方法を採用する こ と に よ り 、 シ リ コ ン を極めて高速でエ ッ チ ングす る こ と ができ かつエ ッ チ ン グの形状性 も 良好 と な る こ と が確認 さ れた 以上説明 した高速エ ッ チ ング方法に よ り シ リ コ ン ゥ ェ ハ を貫通する 孔ゃ溝を形成する こ と ができ る が、 上記高 速エ ッ チ ング方法に よ り シ リ コ ン ウェハ にホールを形成 した後、 こ の被エ ッ チング面 と は反対側の表面を C M P 等の技術を用いて、 全面研削ま た は全面エ ッ チン グを行 つ て、 形成 さ れたホールや溝をシ リ コ ン ウ ェハを貫通す る スルーホール等に形成する こ と も でき る。
なお、 本発明 は上記実施形態に限定 さ れる こ と な く 、 種々 変形可能であ る 。 例え ば、 上記実施形態ではマ グネ ト ロ ン R I E プラ ズマエ ッ チ ング装置の磁場形成手段 と して ダイ ポール リ ング磁石を用いたが、 こ れに限る も の ではな く 、 磁場の形成 も必須な も の ではない。 ま た、 本 発明の範囲のガス圧力でプラ ズマ を形成す る こ と ができ れば、 エ ッ チング装置の構成は問わず、 容量結合型や誘 導結合型等の種々 のプラ ズマエ ッ チ ング装置を用 い る こ と ができ る 。 ただ し、 高圧でプラ ズマ を形成する 観点か ら は、 誘導結合型よ り も容量結合型の方が好ま しい。
ま た、 プラ ズマ発生領域を狭 く して被処理体に接 し さ せる 観点か ら みれば、 その 中で も R I E タ イ プの も のが 好ま しい。 ま た、 上記実施形態では、 シ リ コ ン ウ ェハの エ ッ チ ングについて示 したが、 シ リ コ ン領域を含む被処 理体におけ る シ リ コ ンのエ ッ チ ン グであれば、 単結晶シ リ コ ン ウェハのエ ッチングに限る も のではない。
以上説明 した よ う に、 本発明 に よ れば、 プラ ズマ を発 生す る 際の処理チャ ンバ一内 のガス圧力 を 1 3 〜 1 3 3 3 P a ( 1 0 0 mTorr〜 1 0 Torr) と 高 く 設定する こ と に よ り 、 十分な量の ラ ジカルを生成 さ せる こ と ができ 、 ェ ッ チング レー ト 2 0 m/ min以上、 他の条件を最適化す る こ と に よ り エ ッ チング レー ト 5 0 /i mZ min以上の従来 に なレヽ高速の シ リ コ ンェ ツ チ ングを実現する こ と ができ る 。
こ の た め 、 本発明は 3 次元デバイ ス の貫通孔形成に好 適に用い る こ と ができ る 他、 こ の高速エ ッ チング特性を 兼ね備えた微細加工特性を利用 して従来は機械加工で行 つ て い た基板力、 ら の チ ッ プの切 り 出 し力!] ェ （ ダイ シ ン グ） を半分以下の削 り 代で実現でき る な ど、 マイ ク ロ マ シニ ングゃ電子線ビー ム リ ソ グ ラ フ ィ 一におけ る マス ク 加工等への適用が期待さ れる。
産業上の利用可能性
本発明の シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方法は、 シ リ コ ンの エ ッ チ ング速度を高速化 さ せる た め に、 イ オン等の荷電 粒子の個数 と ラ ジカルの個数 と の和が大き い こ と が要求 さ れ、 その ため に処理チャ ンバ一内のガス圧力 を上昇 さ せて、 シ リ コ ンエ ッ チ ングに 中性粒子であ る ラ ジカ ルを 大き く 寄与 さ せて、 シ リ コ ンエ ッ チ ン グの高速化を実現 と する。
本発明の シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方法に よれば、 ブラ ズマ を発生する 際の処理チャ ンバ一内、 具体的に は被処 理体の処理空間のガス圧力 を 1 3 〜 1 3 3 3 P a ( 1 0 0 mTorr〜 1 0 Torr) と 高 く 設定する こ と に よ り 、 十分な 量の ラ ジカ ルを生成 さ せる こ と ができ 、 そのエ ッ チ ング レー ト を 2 0 μ m/ min以上、 他の条件を最適化する こ と に よ り 、 さ ら にエ ッ チ ング レー ト 5 0 μ mZ min以上の従 来にない高速の シ リ コ ンエ ッ チ ングを実現す る こ と がで さ る。

Claims

きロ害冃 求 の 範 囲
1 . 真空に保持可能な処理チャ ンバ一内の処理空間 に 接す る よ う に、 シ リ コ ン領域を有する被処理体を設置 し その処理空間にエ ッ チ ングガス を導入 したガス雰囲気を 生成 して、 高周波電力印加に よ る プラ ズマ を発生 さ せて その 中で上記被処理体の シ リ コ ン領域を高速にエ ツ チ ン グする方法であっ て、
上記プ ラ ズマが発生 してい る 時の上記処理空間のガス 圧力 を 1 3 〜 1 3 3 3 P a ( 1 0 0 mTorr〜 1 0 Torr) と する こ と を特徴と する シ リ コ ン高速エ ッチング方法。
2 . 請求項 1 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方法に おいて、
前記処理空間内のガ ス圧力 を 2 6 〜 1 3 3 P a ( 2 0 0 mTorr〜 1 Torr) と する こ と を特徴 と する請求項 1 に記 載のシ リ コ ン高速エ ッチング方法。
3 . 請求項 1 に記載のシ リ コ ン高速エ ッ チング方法に おいて、
前記処理空間内 のプラ ズマ生成領域 と 被処理体のェ ヅ チング面 と の距離が 2 0 mm以下であ る。
4 . 請求項 1 に記載のシ リ コ ン高速エ ッ チング方法に おいて、 . 前記エ ッチングガス は、 フ ッ素化合物ガス を含む。
5 . 請求項 4 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方法に おいて、
前記フ ッ素化合物ガ ス は、 そ の分子を A X F y (伹 し、 A は任意の元素、 X お よ び y は価数） と 表 した場合に、 y 力 S 4 以上である。
6 . 請求項 5 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方法に おいて、
前記フ ッ素化合物ガス の y が 6 以上であ る。
7 . 請求項 4 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方法に おいて、
前記エ ッ チングガス は さ ら に酸素を含む。
8 . 請求項 7 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方法に おいて、
前記エ ッ チ ン グガス は S F 6 と 0 2 と を含み、 0 2 Z S F 6 ;^ 0 . 1 〜 0 . 5 であ る。
9 . 請求項 4 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方法に おいて、
前記エ ッ チングガス は S F 6 と C 4 F 8 と を含み C 4 F 8 / S F 6力 S O . 3 〜 0 . 6 であ る。
1 0 . 請求項 1 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方法 において、
プラ ズマ を生成する機構は、 相対向する 一対の電極間 に高周波電界を形成 してプラ ズマ を生成する 容量結合型 の も のであ る。
1 1 . 請求項 1 0 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方 法にぉレヽて、
前記プラ ズマ を生成す る機構は、 被処理体が載置 さ れ る 電極にプラ ズマ生成用 の高周波が印力 Π さ れる R I E タ ィ プであ る。
1 2 . 請求項 1 1 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方 法において、
電極間に電界 と 直交する磁場を形成 しなが らエ ッ チ ング を行 う 。
1 3 . 真空に保持可能な処理チ ャ ンバ一 と 、
上記処理チ ャ ン バ一内で、 処理空間 を挟んで設 け ら れ る一対の電極 と 、
上記被処理体が保持 さ れる 電極にプラ ズマ発生用 の高 周波電力 を印加 して、 上記処理空間 に高周波電界 を形成 する 高周波電源手段 と 、
上記処理空間内 にエ ッ チ ングガス を導入 してガス 雰囲 気を生成するエ ッチングガ ス導入機構 と 、
上記処理空間 に上記高周波電界方向 と 直交 し、 且つ一 方向 に向か う 磁場を形成する磁場形成手段 と 、
を有する マ グネ ト ロ ンエ ッ チ ング装置を用いて、 上記 処理空間内 に直交電磁界を発生 さ せて、 上記ガス 雰囲気 内 にプラ ズマ を発生 し、 そ のプラ ズマ に被処理体の被ェ ツ チ ング面のシ リ コ ン領域が接する よ う に設置 し、 上記 シ リ コ ン領域を高速エ ッ チ ングする 際に、 上記処理空間 内のガス圧力を 1 3 ~ 1 3 3 3 P a ( 1 0 0 mTorr〜 1 0 Torr) と してエ ッ チ ン グを行 う シ リ コ ン高速エ ッ チ ング 方法。
1 4 . 請求項 1 3 に記載のシ リ コ ン高速エ ッ チ ング方 法において、
前記処理処理空間 内 の ガ ス 圧力 を 2 6 〜 1 3 3 P a ( 2 0 0 mTorr〜 1 Torr) と してエ ッチングを行 う 。
1 5 . 請求項 1 4 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方 法において、
前記磁場形成手段は、 複数の異方性セ グメ ン ト 磁石を 前記処理チ ャ ン バ 一 の周囲 に リ ング状に配置 し、 前記各 異方性セ グメ ン ト 磁石の磁化の方向が、 電極間に一様な 一方向磁場が形成 さ れる よ う に設定 さ れた ダイ ポール リ ング磁石を有する。
1 6 . 請求項 1 3 に記載のシ リ コ ン高速エ ッ チ ング方 法において、
前記エ ッチングガス は、 フ ッ素化合物ガス を含む。
1 Ί . 請求項 1 6 に記載のシ リ コ ン高速エ ッ チ ン グ方 法において、
前記フ ッ 素化合物ガ ス は、 その分子を A X F y (但 し、 A は任意の元素、 X お よ び y は価数） と 表 した場合に、 y が 4 以上である。
1 8 . 請求項 1 7 に記載のシ リ コ ン高速エ ッ チ ング方 法において、
前記フ ッ素化合物ガ ス の y が 6 以上であ る。
1 9 . 請求項 1 6 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方 法において、
前記エ ッチングガ ス はさ ら に酸素を含む。
2 0 . 請求項 1 9 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方 法にぉレヽて、
前記エ ッ チ ングガス は、 S F 6 と 0 2 と を含み、 0 2 / S F 6力 S O . 1 〜 0 . 5 であ る。
2 1 . 請求項 1 6 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方 法において、
前記エ ッ チ ングガス は S F 6 と C 4 F 8 と を含み C A F SZ S F 6力 S O . 3 〜 0 . 6 であ る。
2 2 . 請求項 1 3 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方 法において、 前記高周波電源は、 2 7 M H z 以上の高周波電力 を印加 する。
2 3 . 請求項 2 2 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方 法において、
前記高周波電源は、 4 0 〜 2 0 O M H z の高周波電力 を 印カ卩する。
2 4 . ' 請求項 1 3 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方 法において、
前記磁場形成手段は、 被処理体の存在領域に 1 0 0 0 0 μ Τ ( 1 0 0 G ) 以上の磁場を形成する。
2 5 . 請求項 1 3 に記載のシ リ コ ン高速エ ッ チ ン グ方 法において、
前記高周波電源 と は異な る 他の高周波電源か ら 、 周波 数が前記プラ ズマ形成用 の高周波電力の周波数よ り も 小 さ く 2 M H z 以上の高周波電力 を前記プラ ズマ形成用 の 高周波電力 に重畳させる。
2 6 . 請求項 1 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方法 において、
エ ッ チ ング を行 う 被処理体のエ ッ チ ング開 口 率は被処理 体表面の 1 0 %以下であ る。
2 7 . 請求項 1 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方法 において、
前記シ リ コ ン部分を有する被処理体が単結晶シ リ コ ン 基板であ る。
2 8 . 請求項 2 7 に記載の シ リ コ ン高速エ ッ チング方 法において、
前記シ リ コ ン高速エ ッ チング方法に よ り 単結晶シ リ コ ン基板をエ ッチ ングする 工程後、 該シ リ コ ン基板の反対 側の表面の全面研削ま た は全面エ ッ チ ングを行い、 前記 シ リ コ ン高速エ ッ チ ング方法に よ り シ リ コ ン基板に形成 した穴または溝が前記シ リ コ ン基板を貫通する。
2 9 . 請求項 1 に記載の シ リ コ ン高速エ ッチ ング方法 にぉレヽて、
ェ ツ チン グを行 う 被処理体のェ ツ チング開 口 部の寸法 力 S 1 0 // m以上であ る。
3 0 . シ リ コ ン基板にホー ル、 溝若 し く はス ルーホー ノレを形成す る た め に シ リ コ ン領域をエ ッ チ ングする ェ ッ チング方法であっ て、
上記シ リ コ ン基板を設置 して、 エ ッ チ ングのた めのプ ラ ズマを発生させる処理空間において、
上記処理空間におけ る プラ ズマ密度に関与せずに、 シ リ コ ンエ ッ チ ングに寄与する 中性粒子であ る ラ ジカ ル の個数 と 、 イ オ ン の荷電粒子の個数 と を増大 さ せる よ う に、 上記処理空間のエ ッ チ ングガ ス のガス圧力 を上げ る シ リ コ ン高速エ ッチング方法。
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