JPS597212B2 - プラズマ・エッチング方法 - Google Patents
プラズマ・エッチング方法Info
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- JPS597212B2 JPS597212B2 JP52106544A JP10654477A JPS597212B2 JP S597212 B2 JPS597212 B2 JP S597212B2 JP 52106544 A JP52106544 A JP 52106544A JP 10654477 A JP10654477 A JP 10654477A JP S597212 B2 JPS597212 B2 JP S597212B2
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- Japan
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- electrode
- high frequency
- electrodes
- etching
- reaction tube
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置の製造に使用するプラズマ・エッ
チング方法の改良に関する。
チング方法の改良に関する。
第１図は、従来からプラズマエッチング処理に使用され
ているところの平行平板形プラズマ・エッチング装置の
構成の一例を示す概略図である。
ているところの平行平板形プラズマ・エッチング装置の
構成の一例を示す概略図である。
図＋１はガス送入口２とガス送出口３を持つ金属製ある
いはガラス製の反応管である。４は反応管１の中にあつ
て、反応管１とともに接地されているアース側電極であ
る。
いはガラス製の反応管である。４は反応管１の中にあつ
て、反応管１とともに接地されているアース側電極であ
る。
５は反応管１の中にあつて、アース側電極と対向せしめ
た電極である。
た電極である。
６は絶縁ブツシンダ、１および８はインピーダンスマッ
チング用キャパシタ９は同じくインダクタンスである。
チング用キャパシタ９は同じくインダクタンスである。
１０は周波数が１３．５６〔ＭＨ２〕の高周波電源で、
出力は５〔ｋＷ〕程度である。
出力は５〔ｋＷ〕程度である。
１１はアース側電極４上にセットした被処理用のウェハ
ー（半導体基板）である。
ー（半導体基板）である。
このような装置にてプラズマ・エッチングを行なう場合
、ガス送入口２からエツチヤ／トとなるＣＦ４、ＣＨＦ
３、ＣＣｌ４、ＢＣノ２、ＳＦ６、Ｃ３Ｆ８あるいはＢ
Ｂｒ３等のハロゲン化合物ガスを反応管１の中に送入し
、内部の圧力を１０−３〜１〔Ｔｏｒｒ〕とした後、電
極５とアース側電極４の間に高周波電圧を印加して反応
管１中の電極５とアース側電極４との間でガス放電を起
させてエッチャントガスを解離させる。
、ガス送入口２からエツチヤ／トとなるＣＦ４、ＣＨＦ
３、ＣＣｌ４、ＢＣノ２、ＳＦ６、Ｃ３Ｆ８あるいはＢ
Ｂｒ３等のハロゲン化合物ガスを反応管１の中に送入し
、内部の圧力を１０−３〜１〔Ｔｏｒｒ〕とした後、電
極５とアース側電極４の間に高周波電圧を印加して反応
管１中の電極５とアース側電極４との間でガス放電を起
させてエッチャントガスを解離させる。
そしてこの解離によつて生じた活性な成分がウェハーと
反応して気化させてエッチングを行なう。ところで、上
記の如き従来のプラズマ・エッチングでは、ウェハー１
１をセットしたアース側電極４が反応管１とともに接地
されているため、エッチングに寄与する（エッチアンド
となる）イオンはほとんど加速されず、又加運されたと
してもプラズマ生成のパワーとは独立には制御できない
。
反応して気化させてエッチングを行なう。ところで、上
記の如き従来のプラズマ・エッチングでは、ウェハー１
１をセットしたアース側電極４が反応管１とともに接地
されているため、エッチングに寄与する（エッチアンド
となる）イオンはほとんど加速されず、又加運されたと
してもプラズマ生成のパワーとは独立には制御できない
。
このため、シリコン（Ｓｉ）をエッチングする場合など
、等方性エッチングが行なわれてマスク材料の下部もエ
ッチングされ、いわゆるアンダーカットを生じるなどの
不都合を生じる。また、アルミニウム（Ａｌ）をエッチ
ングする際には、アルミニウムの表面に生成する酸化物
を除去することがむずかしく、このためアルミニウムの
エッチシダが非常に困難である。本発明は、上述の如き
従来の欠点を改善する新しい発明であり、その目的は種
種な物質をアンダーカツトなしに正確なパターンでエツ
チングすることができるようなプラズマ・エツチング方
法を提供することにある。その目的を達成せしめるため
、本発明のプラズマ・エツチング方法は、反応管の中に
二つの電極を対向して配設し、その一方の電極の他方の
電極に対向する表面に被エツチング物を配置した後、該
反応管中にハロゲン化合物ガスを導人し且つ前記電極間
または両電極と反応管間に高周波電圧を印加して前記被
エツチング物をエツチングするプラズマ・エツチング方
法において、該他方の電極をマツチング用インピーダン
スを介して高周波電源の接地されない側の端子に接続し
、両電極間に高周波電圧を印加する場合は該一方の電極
を可変インピーダンスを介して高周波電源の接地側端子
に接続し、両電極と反応管間に高周波電圧を印加する場
合は該一方の電極を可変インピーダンスを介して該他方
の電極に接続し、接地点に対して一方の電極の電圧を変
えることを特徴とするもので、以下実施例について詳細
に説明する。
、等方性エッチングが行なわれてマスク材料の下部もエ
ッチングされ、いわゆるアンダーカットを生じるなどの
不都合を生じる。また、アルミニウム（Ａｌ）をエッチ
ングする際には、アルミニウムの表面に生成する酸化物
を除去することがむずかしく、このためアルミニウムの
エッチシダが非常に困難である。本発明は、上述の如き
従来の欠点を改善する新しい発明であり、その目的は種
種な物質をアンダーカツトなしに正確なパターンでエツ
チングすることができるようなプラズマ・エツチング方
法を提供することにある。その目的を達成せしめるため
、本発明のプラズマ・エツチング方法は、反応管の中に
二つの電極を対向して配設し、その一方の電極の他方の
電極に対向する表面に被エツチング物を配置した後、該
反応管中にハロゲン化合物ガスを導人し且つ前記電極間
または両電極と反応管間に高周波電圧を印加して前記被
エツチング物をエツチングするプラズマ・エツチング方
法において、該他方の電極をマツチング用インピーダン
スを介して高周波電源の接地されない側の端子に接続し
、両電極間に高周波電圧を印加する場合は該一方の電極
を可変インピーダンスを介して高周波電源の接地側端子
に接続し、両電極と反応管間に高周波電圧を印加する場
合は該一方の電極を可変インピーダンスを介して該他方
の電極に接続し、接地点に対して一方の電極の電圧を変
えることを特徴とするもので、以下実施例について詳細
に説明する。
第２図は、本発明を実施するための処理装置の一例を示
す概略図である。
す概略図である。
図中、２０は接地された反応管であり、該反応管２０に
は、ガス送入口２１とガス送出口２２が設けられる。ま
た２３および２４は反応管２０の中に対向して設けられ
た電極で、絶縁ブツシユ２５および２６により反応管２
０から絶縁される。２７は高周波電源で、その一方の出
力端２７Ａは接地されている。
は、ガス送入口２１とガス送出口２２が設けられる。ま
た２３および２４は反応管２０の中に対向して設けられ
た電極で、絶縁ブツシユ２５および２６により反応管２
０から絶縁される。２７は高周波電源で、その一方の出
力端２７Ａは接地されている。
２７Ｂは高周波電源の他方の端子である。
２８および２９は電極２３と高周波電源２７の出力端２
７Ａとの間に挿入されたインピーダンスで、その値は調
節可能であり、該インピーダンス２８および２９の値を
もつて電極２３の電位を調節することができる。
７Ａとの間に挿入されたインピーダンスで、その値は調
節可能であり、該インピーダンス２８および２９の値を
もつて電極２３の電位を調節することができる。
３０，３１，３２はマツチング用のインピーダンスであ
る。
る。
３３はワツトメータ、３４および３５は直流電圧計、３
６および３７は交流阻止用のローパスフイルタ一である
。
６および３７は交流阻止用のローパスフイルタ一である
。
３８は電極２３上に載置されたウエハ一である。
なお電圧計３４及びローパスフイルタ一３６は必ずしも
必要としない。また第３図は本発明を実施するための処
理装置の他の実施例を示す概略図であつて、前記第２図
に示す処理装置と共通する部分には同一番号を付してい
る。
必要としない。また第３図は本発明を実施するための処
理装置の他の実施例を示す概略図であつて、前記第２図
に示す処理装置と共通する部分には同一番号を付してい
る。
本実施例においては、電極２３の電位は調節可能なイン
ピーダンス２８′の値をもつて決定することができる。
ピーダンス２８′の値をもつて決定することができる。
これらについてまず理論的説明をし次に実際にエツチン
グを行つた際の効果を説明する。
グを行つた際の効果を説明する。
第４図ａにあるように２つの平行電極４１，４２の一方
の電極４１を接地し他方の電極４２にコンデンサ４３を
介して高周波電源４４により１３．５６ＭＨｚの高周波
を与えると、両者の間にプラズマが発生し、プラズマ中
のイオン及び電子が高周波電界により動かされる。
の電極４１を接地し他方の電極４２にコンデンサ４３を
介して高周波電源４４により１３．５６ＭＨｚの高周波
を与えると、両者の間にプラズマが発生し、プラズマ中
のイオン及び電子が高周波電界により動かされる。
しかし１ＭＨｚ以十の高周波ではイオンは質量に比べ電
荷が小さいので電子のみが１３．５６ＭＨｚの電界によ
り動かされ、電極表面に蓄積し、高周波側の電極４２を
ほぼ高周波電圧に等しい値までセルフバイアスする（Ｖ
ｓＢ）。一方接地側電極４１は接地電位でありプラズマ
は接地篭位に対し電子が流出する分だけ正電圧になる（
ｐ）。たとえば電極径２８ＣＴＬ１間隔１０（７ｒＬ．
．０．０２Ｔ０ｒｒ１２００Ｗ程度の時、ＶＳＢ＝−６
００、Ｖｐ＝＋４０となる。本発明の第２図或いは第５
図ａのように接地側電極２３を調節可能なインピーダン
ス２８，２９を通じて接地するようにすると（以下接地
電極とよぶ）、接地電極２３にもセルフバイアスが発生
し（ＶＤｃ）、第５図ｂのような電位分布になる。
荷が小さいので電子のみが１３．５６ＭＨｚの電界によ
り動かされ、電極表面に蓄積し、高周波側の電極４２を
ほぼ高周波電圧に等しい値までセルフバイアスする（Ｖ
ｓＢ）。一方接地側電極４１は接地電位でありプラズマ
は接地篭位に対し電子が流出する分だけ正電圧になる（
ｐ）。たとえば電極径２８ＣＴＬ１間隔１０（７ｒＬ．
．０．０２Ｔ０ｒｒ１２００Ｗ程度の時、ＶＳＢ＝−６
００、Ｖｐ＝＋４０となる。本発明の第２図或いは第５
図ａのように接地側電極２３を調節可能なインピーダン
ス２８，２９を通じて接地するようにすると（以下接地
電極とよぶ）、接地電極２３にもセルフバイアスが発生
し（ＶＤｃ）、第５図ｂのような電位分布になる。
この時のＤＣの値はインピーダンス２８，２９を変化す
ることにより同じ条件でＯ〜６００Ｖまで変化すること
ができる。また第６図は第３図に示された実施例を、等
価回路図ａと電位分布ｂとによつて説明したものである
。
ることにより同じ条件でＯ〜６００Ｖまで変化すること
ができる。また第６図は第３図に示された実施例を、等
価回路図ａと電位分布ｂとによつて説明したものである
。
第６図ａにおいて、Ｚｔは電極２４とプラズマとの間の
シースのインピーダンス、Ｚｓは電極２３とプラズマと
の間のシースのインピーダンス、Ｚｗはプラズマ反応管
２０とプラズマとの間のシースのインピーダソスである
。電極２３と接地間における高周波電圧は、調節可能な
インピーダンス２８′とシース・インピーダンスＺｓ，
Ｚｗによつて分割され、インピーダンス２８′とインピ
ーダンスＺｓとの接続点の高周波電圧が電極２３と接地
間にかかる。これによつて電極２３にはその高周波電圧
にほぼ等しい値のセルフバイアス電圧ＤＣを生じて第６
図ｂに示すごとき電位分布となる。この場合も、電極２
３のセルフバイアス電圧ＶＤＣの値は、インピーダンス
２８の調節によつて変化させることができる。さて実際
にエツチングを行つた場合、通常のエツチング装置で高
周波側に試料をおくと、人射するイオンはＶＳＢ＋ＶＰ
（へ６４０Ｖ）で加速される。
シースのインピーダンス、Ｚｓは電極２３とプラズマと
の間のシースのインピーダンス、Ｚｗはプラズマ反応管
２０とプラズマとの間のシースのインピーダソスである
。電極２３と接地間における高周波電圧は、調節可能な
インピーダンス２８′とシース・インピーダンスＺｓ，
Ｚｗによつて分割され、インピーダンス２８′とインピ
ーダンスＺｓとの接続点の高周波電圧が電極２３と接地
間にかかる。これによつて電極２３にはその高周波電圧
にほぼ等しい値のセルフバイアス電圧ＤＣを生じて第６
図ｂに示すごとき電位分布となる。この場合も、電極２
３のセルフバイアス電圧ＶＤＣの値は、インピーダンス
２８の調節によつて変化させることができる。さて実際
にエツチングを行つた場合、通常のエツチング装置で高
周波側に試料をおくと、人射するイオンはＶＳＢ＋ＶＰ
（へ６４０Ｖ）で加速される。
接地側においた場合の入射イオンはＶｐ（″．４０Ｖ）
のエネルギーをもつ。これらの入射イオンのエネルギー
の違いは実際のエツチングの特性、方向性、選択性、下
地へのダメージを大きくかえる。この入射イオンのエネ
ルギーは高周波電力密度、エツチング圧力、ガス種、装
置形状（２つの電極の面積比）を変えることにより変化
させることができるが、この時同時にブラズマの状態も
変化してしまうのでエツチング特性をコントロールする
には不適当である。本発明の方法によれば、プラズマ状
態をほとんど変化させずに人射するイオンのエネルギー
を変化することができ有用である。
のエネルギーをもつ。これらの入射イオンのエネルギー
の違いは実際のエツチングの特性、方向性、選択性、下
地へのダメージを大きくかえる。この入射イオンのエネ
ルギーは高周波電力密度、エツチング圧力、ガス種、装
置形状（２つの電極の面積比）を変えることにより変化
させることができるが、この時同時にブラズマの状態も
変化してしまうのでエツチング特性をコントロールする
には不適当である。本発明の方法によれば、プラズマ状
態をほとんど変化させずに人射するイオンのエネルギー
を変化することができ有用である。
〔実施例 １〕
エツチングガスとしてＣ２ＣｌＦ５を用いマスクとして
ＳｉＯ２膜を用いポリシリコンをエツチングする際接地
電極２３に加える電圧依存性について実１験し第１表の
如き結果を得た。
ＳｉＯ２膜を用いポリシリコンをエツチングする際接地
電極２３に加える電圧依存性について実１験し第１表の
如き結果を得た。
により、エツチング形状及び選択比の制御か可能となる
。
。
〔実施例 ２〕
エツチングガスとしてＣＣｌ４を用い、Ａｌをエツチン
グする際、Ａｌ表面上の自然酸化膜を除去するための除
去時間の接地電極に加える電圧依存性を実験し第２表の
結果を得た。
グする際、Ａｌ表面上の自然酸化膜を除去するための除
去時間の接地電極に加える電圧依存性を実験し第２表の
結果を得た。
なおＡｌ表面の自然酸化膜層の除去後のＡｌのエツチレ
ート１０００Ａ／Ｍｍはかわらない。
ート１０００Ａ／Ｍｍはかわらない。
即ち第２表から明かな如く、平行平板エツチング装置で
不安定だつたＡｌ表面酸化膜の除去が安定化する効果が
ある。本発明によれば、上述の如く、エツチングテーブ
ルとなる電極２３を直接アースせず、適当なインピーダ
ンスをアースとの間に挿入しているので、エツチング動
作を行なうとき電極２３にはアースに対して負の電圧が
誘起される。
不安定だつたＡｌ表面酸化膜の除去が安定化する効果が
ある。本発明によれば、上述の如く、エツチングテーブ
ルとなる電極２３を直接アースせず、適当なインピーダ
ンスをアースとの間に挿入しているので、エツチング動
作を行なうとき電極２３にはアースに対して負の電圧が
誘起される。
このため、ハロゲン化合物によるプラズマエツチングを
行むうと、エツチングに寄与するイオンは被エツチング
処理体の表面例えばウエハ一の上面へほぼ垂直に衝突す
るため前述の如きアンダーカツトが少なくなり、またア
ルミニウム等めエツチングを行なう際にはとくに表面の
酸化物の影響を少なくすることができ、均一なエツチン
グが可能になるなど、多くの効果を有するものである。
なお、アース側と電極２３間に誘起される負電圧は、イ
ンピーダンス２８および２９を調節することによりアー
ス側と電極２４間に誘起される負電圧の１／７乃至１／
１００程度まで調節可能であり、被エツチング物の種類
によりその値を直流電圧計で読みながら調節し、各エツ
チング物に対して最適な条件でエツチングすることがで
きる。
行むうと、エツチングに寄与するイオンは被エツチング
処理体の表面例えばウエハ一の上面へほぼ垂直に衝突す
るため前述の如きアンダーカツトが少なくなり、またア
ルミニウム等めエツチングを行なう際にはとくに表面の
酸化物の影響を少なくすることができ、均一なエツチン
グが可能になるなど、多くの効果を有するものである。
なお、アース側と電極２３間に誘起される負電圧は、イ
ンピーダンス２８および２９を調節することによりアー
ス側と電極２４間に誘起される負電圧の１／７乃至１／
１００程度まで調節可能であり、被エツチング物の種類
によりその値を直流電圧計で読みながら調節し、各エツ
チング物に対して最適な条件でエツチングすることがで
きる。
第１図は従来形のブラズマ・エツチング装置を示す概略
図、第２図及び第３図は本発明を実施するプラズマ・エ
ツチング装置の概略図、第４図は一方の電極をマツチン
グ用インピーダンスを介して高周波電源に接続し、他方
の電極を接地する場合の装置図ａと電極間電位分布を示
す図ｂ１第５図は一方の電極をマツチング用インピーダ
ソスを介して高周波電源に接続し、他方の電極を調節可
能なインピーダンスを介して接地する場合の装置図ａと
電極間電位分布を示す図ｂ１第６図は一方の電極をマツ
チング用インピーダソスを介して高周波電源に接続し、
他方の電極を調節可能なインピーダソスを介して一方の
電極に接続する場合の等価回路図ａ（５電極間電位分布
を示す図ｂであるｏ図中、２０は反応管、２３および２
４は電極、２５および２６は絶縁ブツシユ、２７は高周
波電源、２７Ａは高周波電源の一方の端子、２８，２９
，３０，３１および３２はインピーダンスである。
図、第２図及び第３図は本発明を実施するプラズマ・エ
ツチング装置の概略図、第４図は一方の電極をマツチン
グ用インピーダンスを介して高周波電源に接続し、他方
の電極を接地する場合の装置図ａと電極間電位分布を示
す図ｂ１第５図は一方の電極をマツチング用インピーダ
ソスを介して高周波電源に接続し、他方の電極を調節可
能なインピーダンスを介して接地する場合の装置図ａと
電極間電位分布を示す図ｂ１第６図は一方の電極をマツ
チング用インピーダソスを介して高周波電源に接続し、
他方の電極を調節可能なインピーダソスを介して一方の
電極に接続する場合の等価回路図ａ（５電極間電位分布
を示す図ｂであるｏ図中、２０は反応管、２３および２
４は電極、２５および２６は絶縁ブツシユ、２７は高周
波電源、２７Ａは高周波電源の一方の端子、２８，２９
，３０，３１および３２はインピーダンスである。
Claims (1)
- １ 反応管の中に二つの電極を対向して配設し、その一
方の電極の他方の電極に対向する表面に被エッチング物
を配置した後、該反応管中にハロゲン化合物ガスを導入
し且つ前記電極間または両電極と反応管間に高周波電圧
を印加して前記被エッチング物をエッチングするプラズ
マ・エッチング方法において、該他方の電極をマッチン
グ用インピーダンスを介して高周波電源の接地されない
側の端子に接続し、両電極間に高周波電圧を印加する場
合は該一方の電極を可変インピーダンスを介して高周波
電源の接地側端子に接続し、両電極と反応管間に高周波
電圧を印加する場合は該一方の電極を可変インピーダン
スを介して該他方の電極に接続し、接地点に対して一方
の電極の電圧を変えることを特徴とするプラズマ・エッ
チング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52106544A JPS597212B2 (ja) | 1977-09-05 | 1977-09-05 | プラズマ・エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52106544A JPS597212B2 (ja) | 1977-09-05 | 1977-09-05 | プラズマ・エッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5440079A JPS5440079A (en) | 1979-03-28 |
| JPS597212B2 true JPS597212B2 (ja) | 1984-02-17 |
Family
ID=14436301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52106544A Expired JPS597212B2 (ja) | 1977-09-05 | 1977-09-05 | プラズマ・エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS597212B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0216009Y2 (ja) * | 1985-08-31 | 1990-05-01 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55118637A (en) * | 1979-03-06 | 1980-09-11 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Plasma etching apparatus |
| JPS5750435A (en) * | 1980-09-11 | 1982-03-24 | Toshiba Corp | Plasma etching device |
| JPS58158929A (ja) * | 1982-03-17 | 1983-09-21 | Kokusai Electric Co Ltd | プラズマ発生装置 |
| JPS60140723A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | ドライエッチング方法 |
| JPS60187025A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-24 | Ulvac Corp | プラズマ放電装置に於けるセルフバイアス電圧制御装置 |
| JPS61166028A (ja) * | 1985-01-17 | 1986-07-26 | Anelva Corp | ドライエツチング装置 |
| JPS62274725A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Tokuda Seisakusho Ltd | エツチング装置 |
| JPH088237B2 (ja) * | 1986-10-17 | 1996-01-29 | 株式会社日立製作所 | プラズマ処理方法 |
| JPH0354825A (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-08 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP3022806B2 (ja) * | 1997-05-15 | 2000-03-21 | 九州日本電気株式会社 | 半導体装置の製造装置及びその調整方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5024079A (ja) * | 1973-06-29 | 1975-03-14 |
-
1977
- 1977-09-05 JP JP52106544A patent/JPS597212B2/ja not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5440079A (en) | 1979-03-28 |
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