JPH06196445A - 半導体装置の製造装置及び製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造装置及び製造方法Info
- Publication number
- JPH06196445A JPH06196445A JP34712392A JP34712392A JPH06196445A JP H06196445 A JPH06196445 A JP H06196445A JP 34712392 A JP34712392 A JP 34712392A JP 34712392 A JP34712392 A JP 34712392A JP H06196445 A JPH06196445 A JP H06196445A
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- plasma
- magnetic field
- coil
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Abstract
(57)【要約】
【目的】低ダメージで垂直形状が得られるドライエッチ
ング装置及びエッチング方法を提供する。 【構成】高周波もしくはマイクロ波と磁場を組み合せて
プラズマを発生させるドライエッチング装置においてコ
イルが少なくとも２つある。又、この装置を用いてエッ
チングする場合、エッチングステップ毎に中心磁場の位
置を変えてエッチングを行う。又、上下コイルによる磁
場の向きを変化させてプラズマを生成する。 【効果】各コイル独立に電流を流せることから様々な磁
場を発生させることができる。上下コイルの磁力線の向
きを変えてプラズマの発散を防いだりプラズマを閉じこ
めることで、ダメージがなく垂直な加工が実現できる。
プラズマの均一性も向上するためエッチング均一性が向
上する
ング装置及びエッチング方法を提供する。 【構成】高周波もしくはマイクロ波と磁場を組み合せて
プラズマを発生させるドライエッチング装置においてコ
イルが少なくとも２つある。又、この装置を用いてエッ
チングする場合、エッチングステップ毎に中心磁場の位
置を変えてエッチングを行う。又、上下コイルによる磁
場の向きを変化させてプラズマを生成する。 【効果】各コイル独立に電流を流せることから様々な磁
場を発生させることができる。上下コイルの磁力線の向
きを変えてプラズマの発散を防いだりプラズマを閉じこ
めることで、ダメージがなく垂直な加工が実現できる。
プラズマの均一性も向上するためエッチング均一性が向
上する
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造装置及
び製造方法、特にドライエッチング装置及び方法に関す
る。
び製造方法、特にドライエッチング装置及び方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のドライエッチング装置で磁場を組
み合わせたものとして磁場印加型反応性イオンエッチン
グ装置（図２）やＥＣＲ型プラズマエッチング装置（図
３）などがある。ここではそれぞれの装置を用いた多結
晶シリコンのエッチングについて述べる。まず最初に図
２に示す装置を用いた場合について述べる。反応室３に
６フッ化硫黄（ＳＦ6）及びフロン１１３（Ｃ2Ｃｌ3Ｆ
3）をそれぞれ２０及び５０（ＳＣＣＭ）導入し、圧力
を０．２（Ｔｏｒｒ）に設定し、高周波電源５より高周
波を２５０（Ｗ）印加する。ソレノイドコイル７に流す
電流は８５（Ａ）である。形状としては図８に示すよう
に垂直であるが磁場分布の影響でウエハー内で電位差が
生じるため、キャパシター形成後調べたゲート耐圧の不
良が図９のように多く発生した。次に図３に示す装置を
用いた場合について述べる。反応室３に６フッ化硫黄及
びフロン１１３をそれぞれ１０及び７０（ＳＣＣＭ）導
入し、圧力を０．０１（Ｔｏｒｒ）に設定し、マイクロ
波６を４００（Ｗ）印加し、ソレノイドコイル７には電
流を１２０（Ａ）流した。この時の磁力線の向きは図６
に示すもので外に向かって発散している。発生したプラ
ズマは磁力線に沿って発散するため中心では図１０
（ａ）のように垂直であるが外周では図１０（ｂ）のよ
うにテーパー形状となる。この場合はゲート耐圧不良も
なく良好である。以上のように垂直形状とダメージフリ
ーを両立することは困難である。
み合わせたものとして磁場印加型反応性イオンエッチン
グ装置（図２）やＥＣＲ型プラズマエッチング装置（図
３）などがある。ここではそれぞれの装置を用いた多結
晶シリコンのエッチングについて述べる。まず最初に図
２に示す装置を用いた場合について述べる。反応室３に
６フッ化硫黄（ＳＦ6）及びフロン１１３（Ｃ2Ｃｌ3Ｆ
3）をそれぞれ２０及び５０（ＳＣＣＭ）導入し、圧力
を０．２（Ｔｏｒｒ）に設定し、高周波電源５より高周
波を２５０（Ｗ）印加する。ソレノイドコイル７に流す
電流は８５（Ａ）である。形状としては図８に示すよう
に垂直であるが磁場分布の影響でウエハー内で電位差が
生じるため、キャパシター形成後調べたゲート耐圧の不
良が図９のように多く発生した。次に図３に示す装置を
用いた場合について述べる。反応室３に６フッ化硫黄及
びフロン１１３をそれぞれ１０及び７０（ＳＣＣＭ）導
入し、圧力を０．０１（Ｔｏｒｒ）に設定し、マイクロ
波６を４００（Ｗ）印加し、ソレノイドコイル７には電
流を１２０（Ａ）流した。この時の磁力線の向きは図６
に示すもので外に向かって発散している。発生したプラ
ズマは磁力線に沿って発散するため中心では図１０
（ａ）のように垂直であるが外周では図１０（ｂ）のよ
うにテーパー形状となる。この場合はゲート耐圧不良も
なく良好である。以上のように垂直形状とダメージフリ
ーを両立することは困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の技術
ではダメージが入ったり形状が面内で均一にならなかっ
たりと課題が多かった。本発明はこのような課題を解決
するドライエッチング装置及び方法を提供することを目
的とする。
ではダメージが入ったり形状が面内で均一にならなかっ
たりと課題が多かった。本発明はこのような課題を解決
するドライエッチング装置及び方法を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造装置は、高周波もしくはマイクロ波と磁場の組み合わ
せによりガスをプラズマ化させるドライエッチング装置
において、磁場を発生させるコイルが少なくとも２つあ
ることを特徴とする。又、前述のドライエッチング装置
において、エッチングステップ毎に中心磁場の位置を変
えてエッチングを行うことを特徴とする。又、前述のド
ライエッチング装置において、上下コイルによる磁場の
向きを変化させてプラズマを生成することを特徴とす
る。
造装置は、高周波もしくはマイクロ波と磁場の組み合わ
せによりガスをプラズマ化させるドライエッチング装置
において、磁場を発生させるコイルが少なくとも２つあ
ることを特徴とする。又、前述のドライエッチング装置
において、エッチングステップ毎に中心磁場の位置を変
えてエッチングを行うことを特徴とする。又、前述のド
ライエッチング装置において、上下コイルによる磁場の
向きを変化させてプラズマを生成することを特徴とす
る。
【０００５】
【作用】本発明の装置を用いれば各コイル独立に電流を
流せることから様々な磁場を発生させることができる。
これによりプラズマの発散を防いだりプラズマを閉じこ
めることができ、垂直形状やダメージレスエッチングを
可能にすることができる。
流せることから様々な磁場を発生させることができる。
これによりプラズマの発散を防いだりプラズマを閉じこ
めることができ、垂直形状やダメージレスエッチングを
可能にすることができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明について実施例に基づき詳細に
説明する。
説明する。
【０００７】図１に本発明の実施例で使用するドライエ
ッチング装置の概略図を示す。この装置には磁場を発生
させるためのソレノイドコイル７が４段あり、それぞれ
独立に電流値を設定することができるため様々な磁場の
組み合わせが可能である。又、ウエハーの置かれるステ
ージに高周波を印加することができるため発生したプラ
ズマを垂直に引き込むことが可能である。ここではシリ
コン酸化膜２０ｎｍ上の多結晶シリコン３５０ｎｍのエ
ッチングについて述べる。
ッチング装置の概略図を示す。この装置には磁場を発生
させるためのソレノイドコイル７が４段あり、それぞれ
独立に電流値を設定することができるため様々な磁場の
組み合わせが可能である。又、ウエハーの置かれるステ
ージに高周波を印加することができるため発生したプラ
ズマを垂直に引き込むことが可能である。ここではシリ
コン酸化膜２０ｎｍ上の多結晶シリコン３５０ｎｍのエ
ッチングについて述べる。
【０００８】第１の実施例としてメインエッチングとオ
ーバーエッチングで磁場を変化させる方法について述べ
る。使用するのは図１の装置である。反応室３にガス導
入口１より６フッ化硫黄及びフロン１１３をそれぞれ１
０及び７０（ＳＣＣＭ）導入し、圧力を０．０１（Ｔｏ
ｒｒ）に設定し、マイクロ波６を４００（Ｗ）印加す
る。これでもプラズマは発生するのだが、より効率的に
プラズマを生成するため磁場を加える。この磁場の発生
はソレノイドコイルに電流を流すことで可能であり、本
実施例ではメインエッチング時に最下段コイルに３０
（Ａ）その上のコイルに３０（Ａ）そのまた上のコイル
と最上段コイルには０（Ａ）の電流を流して磁場を発生
させた。この時の磁力線は図４（ａ）に示すようにウエ
ハー近傍で面内どこでも垂直である。この条件でのエッ
チング速度は２６００（Å／ｍｉｎ）である。終点判定
は４４０（ｎｍ）のプラズマ発光強度の傾きで行い、本
実施例では発光強度を電圧変換し微分値が−１（Ｖ）に
なったところで判定した。判定時間は７６秒であった。
この時点でウエハーの一部においてシリコン酸化膜が露
出している。この後オーバーエッチングを次の条件で行
った。プロセスガスとして６フッ化硫黄及びフロン１１
３をそれぞれ３０及び３０（ＳＣＣＭ）圧力を０．０２
（Ｔｏｒｒ）マイクロ波を３００（Ｗ）とした。ここで
の磁場は最下段コイルに５（Ａ）その上のコイルに１０
（Ａ）そのまた上野コイルに２５（Ａ）最上段コイルに
３０（Ａ）の電流を流して発生させた。この時の磁力線
は図４（ｂ）に示すようにウエハー外周部では外に向か
って発散している。この場合プラズマは主に上段コイル
近辺で生成されるためウエハーがプラズマに直接曝され
ることはない。よってプラズマダメージは非常に少な
く、ゲート耐圧で見る限り不良は０であった。最終形状
は面内どこでも図７に示すように垂直である。本実施例
で何故磁場を図４（ａ）から（ｂ）に変化させたかとい
うと、形状を垂直にするには図４（ａ）のようにプラズ
マをウエハー近傍に生成し磁力線を垂直にもってこなけ
ればならないが反対にプラズマがウエハー近傍にあるた
めプラズマによるダメージが大きいという問題がある。
そこでダメージの影響がいちばん大きいシリコン酸化膜
露出時に図４（ｂ）のようにプラズマをウエハーから離
してエッチングを行うようにした。そのためには本発明
の装置が必要である。
ーバーエッチングで磁場を変化させる方法について述べ
る。使用するのは図１の装置である。反応室３にガス導
入口１より６フッ化硫黄及びフロン１１３をそれぞれ１
０及び７０（ＳＣＣＭ）導入し、圧力を０．０１（Ｔｏ
ｒｒ）に設定し、マイクロ波６を４００（Ｗ）印加す
る。これでもプラズマは発生するのだが、より効率的に
プラズマを生成するため磁場を加える。この磁場の発生
はソレノイドコイルに電流を流すことで可能であり、本
実施例ではメインエッチング時に最下段コイルに３０
（Ａ）その上のコイルに３０（Ａ）そのまた上のコイル
と最上段コイルには０（Ａ）の電流を流して磁場を発生
させた。この時の磁力線は図４（ａ）に示すようにウエ
ハー近傍で面内どこでも垂直である。この条件でのエッ
チング速度は２６００（Å／ｍｉｎ）である。終点判定
は４４０（ｎｍ）のプラズマ発光強度の傾きで行い、本
実施例では発光強度を電圧変換し微分値が−１（Ｖ）に
なったところで判定した。判定時間は７６秒であった。
この時点でウエハーの一部においてシリコン酸化膜が露
出している。この後オーバーエッチングを次の条件で行
った。プロセスガスとして６フッ化硫黄及びフロン１１
３をそれぞれ３０及び３０（ＳＣＣＭ）圧力を０．０２
（Ｔｏｒｒ）マイクロ波を３００（Ｗ）とした。ここで
の磁場は最下段コイルに５（Ａ）その上のコイルに１０
（Ａ）そのまた上野コイルに２５（Ａ）最上段コイルに
３０（Ａ）の電流を流して発生させた。この時の磁力線
は図４（ｂ）に示すようにウエハー外周部では外に向か
って発散している。この場合プラズマは主に上段コイル
近辺で生成されるためウエハーがプラズマに直接曝され
ることはない。よってプラズマダメージは非常に少な
く、ゲート耐圧で見る限り不良は０であった。最終形状
は面内どこでも図７に示すように垂直である。本実施例
で何故磁場を図４（ａ）から（ｂ）に変化させたかとい
うと、形状を垂直にするには図４（ａ）のようにプラズ
マをウエハー近傍に生成し磁力線を垂直にもってこなけ
ればならないが反対にプラズマがウエハー近傍にあるた
めプラズマによるダメージが大きいという問題がある。
そこでダメージの影響がいちばん大きいシリコン酸化膜
露出時に図４（ｂ）のようにプラズマをウエハーから離
してエッチングを行うようにした。そのためには本発明
の装置が必要である。
【０００９】第２の実施例としてプラズマを閉じこめて
エッチングする方法について述べる。使用するのは図１
の装置である。反応室３にガス導入口１より６フッ化硫
黄及びフロン１１３をそれぞれ１０及び６０（ＳＣＣ
Ｍ）導入し、圧力を０．０１（Ｔｏｒｒ）に設定し、マ
イクロ波６を４００（Ｗ）印加する。又、高周波電源５
より高周波を７０（Ｗ）印加する。この場合も第１の実
施例と同じくプラズマをより効率的に発生させるため磁
場を加える。最下段コイル及びその上のコイルには上段
コイルとは逆向きの電流をそれぞれ３０及び２０（Ａ）
流し上向きの磁場を、最上段コイル及びその下のコイル
にはそれぞれ３０及び２０（Ａ）の電流を流し下向きの
磁場を発生させる。この時の磁力線は図５に示すように
なり、発生したプラズマは発散することなく閉じこめら
れる。そしてこの閉じこめられたプラズマはウエハー４
の置かれているステージに印加された高周波によって引
っ張られる。この場合のプラズマを引っ張る力と言うの
はステージに発生した自己バイアスによるもので面内ど
こでも垂直に引っ張られる。これにより図７のような垂
直形状が得られる。この場合もウエハーが直接プラズマ
に曝されることがないためプラズマダメージはない。但
し、イオンを引っ張ってくる関係上イオン衝撃によるダ
メージがあるが、高周波パワーを下げることによりほと
んどなくなる。この実施例での高周波パワーは７０
（Ｗ）であるが４０（Ｗ）まで下げても垂直形状は維持
されるし、１００（Ｗ）まで上げてもダメージは観察さ
れない。
エッチングする方法について述べる。使用するのは図１
の装置である。反応室３にガス導入口１より６フッ化硫
黄及びフロン１１３をそれぞれ１０及び６０（ＳＣＣ
Ｍ）導入し、圧力を０．０１（Ｔｏｒｒ）に設定し、マ
イクロ波６を４００（Ｗ）印加する。又、高周波電源５
より高周波を７０（Ｗ）印加する。この場合も第１の実
施例と同じくプラズマをより効率的に発生させるため磁
場を加える。最下段コイル及びその上のコイルには上段
コイルとは逆向きの電流をそれぞれ３０及び２０（Ａ）
流し上向きの磁場を、最上段コイル及びその下のコイル
にはそれぞれ３０及び２０（Ａ）の電流を流し下向きの
磁場を発生させる。この時の磁力線は図５に示すように
なり、発生したプラズマは発散することなく閉じこめら
れる。そしてこの閉じこめられたプラズマはウエハー４
の置かれているステージに印加された高周波によって引
っ張られる。この場合のプラズマを引っ張る力と言うの
はステージに発生した自己バイアスによるもので面内ど
こでも垂直に引っ張られる。これにより図７のような垂
直形状が得られる。この場合もウエハーが直接プラズマ
に曝されることがないためプラズマダメージはない。但
し、イオンを引っ張ってくる関係上イオン衝撃によるダ
メージがあるが、高周波パワーを下げることによりほと
んどなくなる。この実施例での高周波パワーは７０
（Ｗ）であるが４０（Ｗ）まで下げても垂直形状は維持
されるし、１００（Ｗ）まで上げてもダメージは観察さ
れない。
【００１０】次に酸化膜５００ｎｍのエッチングについ
て述べる。使用するのは図１の装置である。反応室３に
ガス導入口１よりフロン１４（ＣＦ4）及びフロン２３
（ＣＨＦ3）をそれぞれ３０及び５０（ＳＣＣＭ）導入
し、圧力を０．０２（Ｔｏｒｒ）に設定し、マイクロ波
６を６００（Ｗ）印加する。又、高周波電源５より高周
波を７０（Ｗ）印加する。この場合も第１・２の実施例
と同じくプラズマをより効率的に発生させるため磁場を
加える。又、第２の実施例と同じく最下段コイル及びそ
の上のコイルには上段コイルとは逆向きの電流をそれぞ
れ３０及び２０（Ａ）流し上向きの磁場を、最上段コイ
ル及びその下のコイルにはそれぞれ３０及び２０（Ａ）
の電流を流し下向きの磁場を発生させる。この時の磁力
線は図５に示すようになり、発生したプラズマは発散す
ることなく閉じこめられる。そしてこの閉じこめられた
プラズマはウエハー４の置かれているステージに印加さ
れた高周波によって引っ張られる。この場合のプラズマ
を引っ張る力と言うのはステージに発生した自己バイア
スによるもので面内どこでも垂直に引っ張られる。これ
により第２の実施例と同じく図７のような垂直形状が得
られる。酸化膜は絶縁体であるため電荷の蓄積が生じや
すいがウエハーが直接プラズマに曝されることがないた
め電荷の蓄積が生じずチャージアップ等のダメージ発生
がない。但しこれも第２の実施例と同様にイオン衝撃に
よるダメージが懸念されるが本実施例の高周波パワーで
は影響がない。
て述べる。使用するのは図１の装置である。反応室３に
ガス導入口１よりフロン１４（ＣＦ4）及びフロン２３
（ＣＨＦ3）をそれぞれ３０及び５０（ＳＣＣＭ）導入
し、圧力を０．０２（Ｔｏｒｒ）に設定し、マイクロ波
６を６００（Ｗ）印加する。又、高周波電源５より高周
波を７０（Ｗ）印加する。この場合も第１・２の実施例
と同じくプラズマをより効率的に発生させるため磁場を
加える。又、第２の実施例と同じく最下段コイル及びそ
の上のコイルには上段コイルとは逆向きの電流をそれぞ
れ３０及び２０（Ａ）流し上向きの磁場を、最上段コイ
ル及びその下のコイルにはそれぞれ３０及び２０（Ａ）
の電流を流し下向きの磁場を発生させる。この時の磁力
線は図５に示すようになり、発生したプラズマは発散す
ることなく閉じこめられる。そしてこの閉じこめられた
プラズマはウエハー４の置かれているステージに印加さ
れた高周波によって引っ張られる。この場合のプラズマ
を引っ張る力と言うのはステージに発生した自己バイア
スによるもので面内どこでも垂直に引っ張られる。これ
により第２の実施例と同じく図７のような垂直形状が得
られる。酸化膜は絶縁体であるため電荷の蓄積が生じや
すいがウエハーが直接プラズマに曝されることがないた
め電荷の蓄積が生じずチャージアップ等のダメージ発生
がない。但しこれも第２の実施例と同様にイオン衝撃に
よるダメージが懸念されるが本実施例の高周波パワーで
は影響がない。
【００１１】以上本発明に対し、３つの実施例を述べた
が実際はこれに限るものでなく、本発明の方法を用いれ
ば材料・条件・装置が変更されていても同様な効果が得
られる。
が実際はこれに限るものでなく、本発明の方法を用いれ
ば材料・条件・装置が変更されていても同様な効果が得
られる。
【００１２】
【発明の効果】本発明の製造装置・製造方法を用いるこ
とでプラズマの発散を抑えることができるため垂直形状
を得ることができるし、プラズマの均一性も向上するた
めエッチング均一性が向上するという効果も有してい
る。
とでプラズマの発散を抑えることができるため垂直形状
を得ることができるし、プラズマの均一性も向上するた
めエッチング均一性が向上するという効果も有してい
る。
【図１】 本発明の実施例におけるドライエッチング装
置の概略図。
置の概略図。
【図２】 本発明の従来例におけるドライエッチング装
置の概略図。
置の概略図。
【図３】 本発明の従来例におけるドライエッチング装
置の概略図。
置の概略図。
【図４】 本発明の実施例における磁力線方向を示す
図。
図。
【図５】 本発明の実施例における磁力線方向を示す
図。
図。
【図６】 本発明の従来例における磁力線方向を示す
図。
図。
【図７】 本発明の実施例における形状の概略図。
【図８】 本発明の従来例における形状の概略図。
【図９】 本発明の従来例におけるゲート耐圧のヒスト
グラム。
グラム。
【図１０】 本発明の従来例における形状の概略図。
１．ガス導入口 ２．ガス排気口 ３．反応室 ４．ウエハー ５．高周波電源 ６．マイクロ波 ７．ソレノイドコイル ８．レジスト ９．多結晶シリコン １０．シリコン酸化膜 １１．シリコン基板
Claims (3)
- 【請求項１】 高周波もしくはマイクロ波と磁場の組み
合わせによりガスをプラズマ化させるドライエッチング
装置において、磁場を発生させるコイルが少なくとも２
つあることを特徴とする半導体装置の製造装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のドライエッチング装置に
おいて、エッチングステップ毎に中心磁場の位置を変え
てエッチングを行うことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項３】 請求項１記載のドライエッチング装置に
おいて、上下コイルによる磁場の向きを変化させてプラ
ズマを生成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34712392A JPH06196445A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体装置の製造装置及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34712392A JPH06196445A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体装置の製造装置及び製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196445A true JPH06196445A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18388064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34712392A Pending JPH06196445A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体装置の製造装置及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196445A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475334B1 (en) | 1999-07-06 | 2002-11-05 | Nec Corporation | Dry etching device and dry etching method |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP34712392A patent/JPH06196445A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475334B1 (en) | 1999-07-06 | 2002-11-05 | Nec Corporation | Dry etching device and dry etching method |
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