JPS6254191B2 - - Google Patents
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- JPS6254191B2 JPS6254191B2 JP56150801A JP15080181A JPS6254191B2 JP S6254191 B2 JPS6254191 B2 JP S6254191B2 JP 56150801 A JP56150801 A JP 56150801A JP 15080181 A JP15080181 A JP 15080181A JP S6254191 B2 JPS6254191 B2 JP S6254191B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
- H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、マグネトロン放電を応用したドライ
エツチング方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a dry etching method using magnetron discharge.
近年、集積回路は微細化の一途をたどり、最近
では最小寸法が１〜２μｍの超LSIも試作される
に至つている。この微細加工には、通常、平行平
板型電極を有し、試料載置の電極に高周波電力を
印加することによりグロー放電を生じせしめ、プ
ラズマ中の正イオンを陰極上に生じる陰極降下電
圧（負の自己バイアス；以下ＶDOと称す）によつ
て加速し、試料にイオンを垂直に衝突させてこれ
をエツチングするもので、反応性イオンエツチン
グ（Ｒeactive Ｉon Ｅtching；RIE）と呼ばれ
ている。しかし、このRIEでは、例えば、CF4＋
H2混合ガスを用いたSiO2のエツチング速度は、
高々300〜400Å／minであり、１μｍ厚のSiO2を
エツチングするのに30分以上も有するなど、量産
性のこの極めて低いエツチング速度は重大な問題
となつている。さらに、将来、サブミクロンとい
う様な超微細化という事を考えると、一枚あるい
は少数枚のウエハを精度良く、正確にエツチング
する少数枚処理方式のエツチング装置の開発が望
まれており、また、このことは、装置の小型化の
要求にも合致するものである。この様な少数枚処
理方式を実現するためには、エツチング速度の高
速化が達成されていることが前提条件である。エ
ツチング速度を向上させるには、例えば、RF電
力を増大させることによつて、幾分改善される
が、一方、RF電力の熱への変換による損失やＶD
Ｃの増大によつてマスクとなるフオトレジストの
劣化や、変質、さらには、基板材料への電気的損
傷を招く。従つて、現在、これらの有害な点を考
慮して、エツチング速度を犠性にしても、RF電
力をできるだけ下げて用いられるのが現状であ
る。この本質的な要因は、平行平板型グロー放電
では、ガスのイオン化効率が非常に低いという点
にあり、このグロー放電に代る高効率の放電様式
の模索が行われている。 In recent years, integrated circuits have continued to become smaller and smaller, and even ultra-LSIs with a minimum dimension of 1 to 2 μm have recently been prototyped. This microfabrication usually has a parallel plate type electrode, and generates a glow discharge by applying high frequency power to the electrode on which the sample is placed, and cathode drop voltage (negative This method is called reactive ion etching ( RIE ) , in which ions are accelerated by the self-bias of the sample (hereinafter referred to as VDO ) and are perpendicularly collided with the sample to etch the ions. There is. However, in this RIE, for example, CF 4 +
The etching rate of SiO 2 using H 2 mixed gas is
This extremely low etching rate, which is not suitable for mass production, has become a serious problem, as it takes at most 300 to 400 Å/min, and it takes more than 30 minutes to etch 1 μm thick SiO 2 . Furthermore, considering the future trend towards ultra-fine processing such as sub-micron wafers, it is desired to develop etching equipment that can process a small number of wafers with high precision and precision. This also meets the demand for miniaturization of the device. In order to realize such a method of processing a small number of sheets, it is a prerequisite that a high etching speed is achieved. Etching speed can be improved somewhat, for example, by increasing RF power, but losses due to conversion of RF power to heat and V D
An increase in C causes deterioration or alteration of the photoresist serving as a mask, and furthermore, causes electrical damage to the substrate material. Therefore, in consideration of these harmful points, the current practice is to lower the RF power as much as possible, even if it means sacrificing the etching speed. The essential reason for this is that the gas ionization efficiency is extremely low in the parallel plate type glow discharge, and a search is being made for a highly efficient discharge mode to replace this glow discharge.
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであ
り、平行平板型プラズマエツチング装置を用いた
エツチング方法において、陰極上に磁界を形成
し、この磁界とRF電力との最適化により、高速
に良好な反応性イオンエツチングを行なう事が出
来るプラズマエツチング方法を提供するものであ
る。 The present invention has been made in view of the above points, and in an etching method using a parallel plate plasma etching apparatus, a magnetic field is formed on the cathode, and by optimizing this magnetic field and RF power, high-speed etching is possible. An object of the present invention is to provide a plasma etching method capable of performing good reactive ion etching.
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明
する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第１図は、本発明の実施例に用いた高速のエツ
チング装置の一具体例である。１−ａ〜ｃは永久
磁石であり、マツチング回路２を介して高周波電
力（RF；13.56MHz）３が印加される非磁性材料
からなる試料載置の電極（陰極）５の下に非接触
の状態で配置されている。また、永久磁石１−
ａ，ｃ及び１−ｂはそれぞれ異なる磁極を有し、
その間隙１３は閉ループを構成する様に配置され
ている。間隙１３上には電界に直交する磁界が形
成される。１５は、磁性材料、例えば軟鉄よりな
るヨークであり、全体として、例えば、１方向に
走査するためのモータ４に連結された箱型の容器
に収納されており、モータ駆動により全体として
走査可能となつている。以上説明した陰極下部を
構成する永久磁石、ボールピース等は全体とし
て、真空容器８内に収められており、排気系１０
へ通気孔９を通して真空的に連結している。ま
た、１６は陰極上の放電が、前記陰極下部へ回り
込まない様にするためのダークスペースシールド
である。この様な装置構成にすることにより、エ
ツチング中に永久磁石によつて発生する磁場をウ
エハ面上で走査することができ、従つて、被エツ
チング材料６を高速に、かつ、均一性良くエツチ
ングすることが可能となつた。 FIG. 1 shows a specific example of a high-speed etching apparatus used in an embodiment of the present invention. 1-a to 1-c are permanent magnets, and non-contact magnets are placed under the sample-mounted electrode (cathode) 5 made of a non-magnetic material to which high frequency power (RF; 13.56MHz) 3 is applied via the matching circuit 2. It is located in the state. In addition, permanent magnet 1-
a, c and 1-b each have different magnetic poles,
The gap 13 is arranged to form a closed loop. A magnetic field orthogonal to the electric field is formed above the gap 13. Reference numeral 15 denotes a yoke made of a magnetic material, for example, soft iron, which is housed in a box-shaped container connected to a motor 4 for scanning in one direction, and can be scanned as a whole by driving the motor. It's summery. The permanent magnet, ball piece, etc. that constitute the lower part of the cathode described above are housed as a whole in a vacuum container 8, and an exhaust system 10
It is vacuum connected through a ventilation hole 9 to. Further, 16 is a dark space shield for preventing the discharge on the cathode from going around to the lower part of the cathode. With such an apparatus configuration, the magnetic field generated by the permanent magnet can be scanned over the wafer surface during etching, and therefore the material to be etched 6 can be etched at high speed and with good uniformity. It became possible.
第２図は、第１図のエツチング装置において、
CHF3ガスによりSiO2をエツチングした時の試料
表面磁場の強さ（間隙１３上の陰極表面で測定）
とエツチング速度の関係を示したものである。
CHF3圧力は0.05Torr、RF電力は通常より数倍高
い1.6W／cm2とした。 FIG. 2 shows the etching apparatus shown in FIG.
Strength of sample surface magnetic field when SiO 2 is etched with CHF 3 gas (measured on the cathode surface above gap 13)
This figure shows the relationship between etching speed and etching speed.
The CHF 3 pressure was 0.05 Torr, and the RF power was 1.6 W/cm 2 , which is several times higher than normal.
SiO2のエツチング速度ａは、磁場の増大とと
もに最初急激に大きくなりその後、一定の傾きで
増加する。また、この時、同時に測定したＶDCｂ
（測定例については、例えば、堀池靖浩、山崎
隆、柴垣正弘；第１回ドライプロセスシンポジウ
ム、P21、1979、電気学会を参照）は、磁場の増
大とともに急速に小さくなる。ＶDCが磁場ととも
に小さくなるのは、磁場の増大とともに、電子の
サイクロイド軌道の半径が小さくなる結果、より
陰極表面近くでイオン化が行われ、従つて、陰極
へのイオンの収納率が磁場とともに増加するため
に、Ｎ−Ｓ間隙付近に局所的に非常にプラズマ密
度の高い領域１８が生成されるためである。この
ことは、磁場の増大とともに、基板へのダメージ
も軽減化されることを意味するものである。一
方、Siのエツチング速度ｃは単調に増加し、
SiO2／Si選択比ｄは、SiO2エツチング速度の立
上がりの付近において最大となる。 The etching rate a of SiO 2 increases rapidly at first as the magnetic field increases, and then increases at a constant slope. Also, at this time, V DC b measured at the same time
(For measurement examples, see, for example, Yasuhiro Horiike, Takashi Yamazaki, and Masahiro Shibagaki; 1st Dry Process Symposium, P21, 1979, Institute of Electrical Engineers of Japan) decreases rapidly as the magnetic field increases. The reason why V DC decreases with the magnetic field is that as the magnetic field increases, the radius of the cycloidal orbit of the electron decreases, so ionization occurs closer to the cathode surface, and therefore the ion storage rate in the cathode increases with the magnetic field. This is because a region 18 with extremely high plasma density is locally generated near the N-S gap. This means that as the magnetic field increases, damage to the substrate is also reduced. On the other hand, the etching rate c of Si increases monotonically,
The SiO 2 /Si selection ratio d becomes maximum near the rise of the SiO 2 etching rate.
ところで、第２図から判る様にマグネトロン放
電によるSiO2のエツチング速度増加は50Gauss以
上で顕著である。又、50GaussでのＶDCは1000V
程度であるからイオン損傷も比較的小さく、この
程度であればエツチング等により除去してしまう
事も出来る。又、150GaussでSiO2／Si選択比は
約20になる等、選択性良くエツチングを行なう事
が出来た。 By the way, as can be seen from FIG. 2, the increase in the etching rate of SiO 2 due to magnetron discharge is significant above 50 Gauss. Also, V DC at 50 Gauss is 1000V
Therefore, the ion damage is relatively small, and if this is the extent, it can be removed by etching or the like. In addition, etching could be performed with good selectivity, as the SiO 2 /Si selectivity ratio was approximately 20 at 150 Gauss.
RF電力を低下させた場合には顕著なエツチン
グ速度の増加が得られる表面磁界は高磁場側に移
行した。例えばRF電力0.4W／cm2では200Gauss以
上、0.2W／cm2の時600Gauss以上、0.1W／cm2の時
1000Gauss以上あれば良かつた。 When the RF power was reduced, the surface magnetic field, which resulted in a significant increase in etching rate, shifted to the higher magnetic field side. For example, at RF power of 0.4W/cm 2 it is over 200 Gauss, at 0.2W/cm 2 it is over 600 Gauss, at 0.1W/cm 2 it is over 600 Gauss.
It would have been better if it was 1000 Gauss or more.
第３図にこのRF電力と表面磁場との関係を示
す。破線は上記各点をなだらかに結んで得られた
曲線である。即ち、第３図の斜線領域Ａでエツチ
ングする事によりプラズマの高密度化が達成さ
れ、高速エツチングを行なう事が出来た。又、こ
の領域ではイオン損傷も軽度で、又、選択性の良
いエツチングが達成された。 Figure 3 shows the relationship between this RF power and the surface magnetic field. The broken line is a curve obtained by gently connecting the above points. That is, by etching in the shaded area A in FIG. 3, high plasma density was achieved and high-speed etching could be performed. Further, in this region, ion damage was slight and etching with good selectivity was achieved.
上記実施例はSiO2をエツチングする場合を示
したが、他のエツチング材料、例えばAl、Al合
金或いはリン添加poly−Si等、シリコンのエツチ
ングに対しても上記領域で高密度のプラズマを形
成する事により同様な効果が得られる。 Although the above example shows the case of etching SiO 2 , high-density plasma is formed in the above region when etching silicon using other etching materials, such as Al, Al alloy, or phosphorous-doped poly-Si. A similar effect can be obtained.
又、ガスとしてCHF3ガスを用いたがこれに限
らずH2等不活性ガスを加えたり、他の公知のハ
ロゲンガスを用いる事が出来る。 Further, although CHF 3 gas is used as the gas, the gas is not limited to this, and an inert gas such as H 2 may be added, or other known halogen gases may be used.
以上説明した様に、本発明によれば、表面磁場
とRF投入電力の適正化により、顕著なエツチン
グ速度上昇効果が得られ、又イオン損傷少なく選
択エツチングを達成することができる。 As explained above, according to the present invention, by optimizing the surface magnetic field and the RF input power, a remarkable effect of increasing the etching rate can be obtained, and selective etching can be achieved with less ion damage.
第１図は、本発明の実施例に用いた高速のドラ
イエツチング装置の断面図、第２図は表面磁界に
対するSiO2、Siのエツチング速度、SiO2／Si選択
比、ＶDCを示す特性図、第３図は、第２図に示し
た特性より得られた表面磁界とRF電力の最適化
を行なつた特性図である。図において、
１……永久磁石、２……マツチング回路、３…
…高周波電源、４……駆動モータ、５……RF電
極、６……被エツチング材料、７……ガス導入
口、８……真空容器、９……通気孔、１０……排
気系、１１……駆動軸、１２……グロー放電領
域、１３……Ｎ−Ｓ間隙、１４……水冷パイプ、
１５……ヨーク、１６……テフロン、１７……高
圧プローグ、１８……マグネトロン放電領域。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a high-speed dry etching apparatus used in an example of the present invention, and FIG. 2 is a characteristic diagram showing the etching rate of SiO 2 and Si, SiO 2 /Si selection ratio, and V DC with respect to the surface magnetic field. , FIG. 3 is a characteristic diagram showing optimization of the surface magnetic field and RF power obtained from the characteristics shown in FIG. 2. In the figure, 1... permanent magnet, 2... matching circuit, 3...
...High frequency power supply, 4...Drive motor, 5...RF electrode, 6...Etched material, 7...Gas inlet, 8...Vacuum container, 9...Vent hole, 10...Exhaust system, 11... ... Drive shaft, 12 ... Glow discharge area, 13 ... N-S gap, 14 ... Water cooling pipe,
15... Yoke, 16... Teflon, 17... High voltage prog, 18... Magnetron discharge region.
Claims (1)
なる平行平板電極を備えた真空容器に反応性ガス
を導入し、前記陰極に被エツチング物を載置して
エツチングするプラズマエツチング方法に於い
て、前記被エツチング物表面に磁場を形成し、こ
の表面磁場をＸ軸、高周波電力をＹ軸として図示
した時、Ｘ＝50Gaussの時Ｙ＝1.6W／cm2、Ｘ＝
200Gaussの時Ｙ＝0.4W／cm2、Ｘ＝600Gaussの時
Ｙ＝0.2W／cm2、Ｘ＝1000Gaussの時Ｙ＝0.1W／
cm2の各点を滑らかに結んで得られる曲線を境とし
て高磁場側の領域でエツチングする様にした事を
特徴とするプラズマエツチング方法。1. In a plasma etching method, a reactive gas is introduced into a vacuum container equipped with parallel plate electrodes consisting of an anode and a cathode to which high-frequency power is applied, and the object to be etched is placed on the cathode and etched. When a magnetic field is formed on the surface of the object to be etched, and this surface magnetic field is plotted as the X-axis and the high-frequency power is plotted as the Y-axis, when X=50 Gauss, Y=1.6W/cm 2 , X=
When 200 Gauss, Y=0.4W/cm 2 , When X=600 Gauss, Y=0.2W/cm 2 ,When X=1000 Gauss, Y=0.1W/
A plasma etching method characterized by etching in a region on the high magnetic field side with the curve obtained by smoothly connecting points of cm 2 as boundaries.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15080181A JPS5855567A (en) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | Plasma etching method |
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| EP81109891A EP0054201B1 (en) | 1980-12-11 | 1981-11-25 | Dry etching device and method |
| DD81235634A DD208011A5 (en) | 1980-12-11 | 1981-12-10 | DRYING METHOD AND DEVICE |
| US06/559,857 US4492610A (en) | 1980-12-11 | 1983-12-12 | Dry Etching method and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15080181A JPS5855567A (en) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | Plasma etching method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5855567A JPS5855567A (en) | 1983-04-01 |
| JPS6254191B2 true JPS6254191B2 (en) | 1987-11-13 |
Family
ID=15504720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15080181A Granted JPS5855567A (en) | 1980-12-11 | 1981-09-25 | Plasma etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5855567A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4668338A (en) * | 1985-12-30 | 1987-05-26 | Applied Materials, Inc. | Magnetron-enhanced plasma etching process |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5915982A (en) * | 1982-07-19 | 1984-01-27 | 松下電器産業株式会社 | Graphic display unit |
-
1981
- 1981-09-25 JP JP15080181A patent/JPS5855567A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5855567A (en) | 1983-04-01 |
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