JPH0245715B2 - - Google Patents
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- JPH0245715B2 JPH0245715B2 JP56119177A JP11917781A JPH0245715B2 JP H0245715 B2 JPH0245715 B2 JP H0245715B2 JP 56119177 A JP56119177 A JP 56119177A JP 11917781 A JP11917781 A JP 11917781A JP H0245715 B2 JPH0245715 B2 JP H0245715B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pair
- parallel cathode
- cathode electrodes
- parallel
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、金属、絶縁体さらにはシリコン等の
半導体で形成された基板上の薄膜をドライエツチ
ング、特にプラズマエツチングするための方法お
よびそのための装置に関するものである。
半導体で形成された基板上の薄膜をドライエツチ
ング、特にプラズマエツチングするための方法お
よびそのための装置に関するものである。
近年、半導体集積回路の高密度化につれてパタ
ーンサイズが小さくなり、基板上に形成された半
導体、金属、絶縁体等の薄膜をエツチングする場
合に、従来の化学薬品を用いたウエツトエツチン
グに代わつて、ドライエツチング法が主流となつ
てきた。ドライエツチング法には、高周波を用い
たリアクテイブエツチング法、有磁場マイクロ波
プラズマエツチング法、イオンエツチング法、高
周波プラズマエツチング法等がある。
ーンサイズが小さくなり、基板上に形成された半
導体、金属、絶縁体等の薄膜をエツチングする場
合に、従来の化学薬品を用いたウエツトエツチン
グに代わつて、ドライエツチング法が主流となつ
てきた。ドライエツチング法には、高周波を用い
たリアクテイブエツチング法、有磁場マイクロ波
プラズマエツチング法、イオンエツチング法、高
周波プラズマエツチング法等がある。
次に、これらのエツチング法の長所、短所につ
いて説明する。高周波を用いたプラズマエツチン
グ法の装置として種々の形式のものがあり、被エ
ツチング材料を多結晶Si、SiO2、Si3N4、PSGあ
るいはAl等多岐に亘る。しかし、プラズマ内の
反応に寄与する活性種（中性ラジカル）は、放電
が行われる真空域（〜1Torr）でランダム・モー
シヨンとなるため、一般的には等方性エツチング
となつて、いわゆるサイドエツチングが発生し、
微細パターンの加工精度は限界がある。
いて説明する。高周波を用いたプラズマエツチン
グ法の装置として種々の形式のものがあり、被エ
ツチング材料を多結晶Si、SiO2、Si3N4、PSGあ
るいはAl等多岐に亘る。しかし、プラズマ内の
反応に寄与する活性種（中性ラジカル）は、放電
が行われる真空域（〜1Torr）でランダム・モー
シヨンとなるため、一般的には等方性エツチング
となつて、いわゆるサイドエツチングが発生し、
微細パターンの加工精度は限界がある。
有磁場マイクロ波プラズマエツチング法は、磁
場中での電子のサイクロトロン運動とマイクロ波
との共鳴現象を用い、低い放電ガス圧力でもプラ
ズマ密度を低下させることなく、しかもイオンエ
ネルギーが低い状態でエツチングできるようにし
たもので、垂直エツチングが可能となつたことが
発表されている。しかし、この方法に使用される
装置は、構成が複雑で高価である。
場中での電子のサイクロトロン運動とマイクロ波
との共鳴現象を用い、低い放電ガス圧力でもプラ
ズマ密度を低下させることなく、しかもイオンエ
ネルギーが低い状態でエツチングできるようにし
たもので、垂直エツチングが可能となつたことが
発表されている。しかし、この方法に使用される
装置は、構成が複雑で高価である。
イオンエツチング法は、アルゴンイオン等を加
速してその衝撃によつてスパツタリングさせて、
サイドエツチングの少ないエツチングを行う方法
で、材料によるエツチング速度の差、即ち選択比
が大きくない。また、エツチング速度が小さく、
イオン衝撃による素子の損傷も大きい。
速してその衝撃によつてスパツタリングさせて、
サイドエツチングの少ないエツチングを行う方法
で、材料によるエツチング速度の差、即ち選択比
が大きくない。また、エツチング速度が小さく、
イオン衝撃による素子の損傷も大きい。
高周波を用いたリアクテイブ・プラズマエツチ
ング法は、微小パターンの加工法として有力視さ
れているドライエツチング技術で、平行平板電極
を用い、それに高周波を印加して電極間にプラズ
マを誘起し、平行電極上に置いた試料を加工する
ものである。次に、このエツチング法を第１図に
基づいて説明する。
ング法は、微小パターンの加工法として有力視さ
れているドライエツチング技術で、平行平板電極
を用い、それに高周波を印加して電極間にプラズ
マを誘起し、平行電極上に置いた試料を加工する
ものである。次に、このエツチング法を第１図に
基づいて説明する。
第１図は、平行平板形電極構造のドライエツチ
ング装置の概略図である。１は下部電極で、この
電極は水冷されている。３はこの電極上に置かれ
た試料である。４は13.56MHzの高周波電源で上
部電極２および下部電極１の間に印加され、電極
間にプラズマを誘起する。５はエツチングガスの
導入管で、６，７は排気管である。このドライエ
ツチング法は、従来のガスプラズマエツチングに
比べるとガス圧力が低く、いわゆるラジカルによ
る等方的エツチングに加え、イオン衝撃によるス
パツタエツチング的要素も加味されているため、
方向性エツチングが行われ得る。このため、超
LSIの高精度な微細加工の有力な手段として活発
な研究開発がなされている。しかしながら、陰極
近傍に形成されるイオンシース内で加速されるイ
オン衝撃による損傷を試料に与えること、しかも
このイオンエネルギーの大きさはなかなか同定し
難く、またその制御が難しい等の難点があり、特
にAlに対して充分なスループツトを得るために
はエツチングに用いる塩素系化合物ガスの流量を
大きくする必要があり、装置のメンテナンスが困
難である等の問題があつた。
ング装置の概略図である。１は下部電極で、この
電極は水冷されている。３はこの電極上に置かれ
た試料である。４は13.56MHzの高周波電源で上
部電極２および下部電極１の間に印加され、電極
間にプラズマを誘起する。５はエツチングガスの
導入管で、６，７は排気管である。このドライエ
ツチング法は、従来のガスプラズマエツチングに
比べるとガス圧力が低く、いわゆるラジカルによ
る等方的エツチングに加え、イオン衝撃によるス
パツタエツチング的要素も加味されているため、
方向性エツチングが行われ得る。このため、超
LSIの高精度な微細加工の有力な手段として活発
な研究開発がなされている。しかしながら、陰極
近傍に形成されるイオンシース内で加速されるイ
オン衝撃による損傷を試料に与えること、しかも
このイオンエネルギーの大きさはなかなか同定し
難く、またその制御が難しい等の難点があり、特
にAlに対して充分なスループツトを得るために
はエツチングに用いる塩素系化合物ガスの流量を
大きくする必要があり、装置のメンテナンスが困
難である等の問題があつた。
本発明は、上記の問題を解決するためになされ
たもので、減圧状態にした容器内に一対の平行陰
極電極および前記平行陰極電極面に対し垂直およ
び平行な電界成分を与える他の陽極電極を前記平
行陰極電極間に配し、前記一対の平行陰極電極と
前記陽極電極との間に電圧を与え、前記一対の平
行陰極電極に基板を載置し、原料ガスを供給しな
がら、前記一対の平行陰極面に垂直な磁場を加え
ながら前記一対の平行陰極電極と前記陽極電極と
の間に放電プラズマを誘起し、前記基板をエツチ
ングするプラズマエツチング方法とそのための装
置である。
たもので、減圧状態にした容器内に一対の平行陰
極電極および前記平行陰極電極面に対し垂直およ
び平行な電界成分を与える他の陽極電極を前記平
行陰極電極間に配し、前記一対の平行陰極電極と
前記陽極電極との間に電圧を与え、前記一対の平
行陰極電極に基板を載置し、原料ガスを供給しな
がら、前記一対の平行陰極面に垂直な磁場を加え
ながら前記一対の平行陰極電極と前記陽極電極と
の間に放電プラズマを誘起し、前記基板をエツチ
ングするプラズマエツチング方法とそのための装
置である。
次に、本発明を実施例に基づいて説明する。第
２図は本発明の第１の実施例を示す図であつて、
図において、１０はステンレス容器、１１は前記
容器を真空排気するための排気孔で、拡散ポン
プ、油回転ポンプにつながつている。本排気シス
テムにより、前記容器内を予め10-6Torr程度ま
で排気する。１２は前記容器に基板もしくは基板
上の薄膜、例えば多結晶Siをエツチングするため
のガス導入管である。もちろん、ガス導入管と排
気孔の相対的位置は任意に変え得ることはいうま
でもない。１３および１４は平行陰極電極で、例
えばステンレス製の円板で平行に対向し、１４の
平行陰極電極は冷却可能になつている。１７は前
記平行陰極電極の一方である１４上に置かれた被
エツチング基板である。１５は陽極電極で、例え
ばステンレス製の中空円板で前記平行陰極電極間
に置かれている。１８は前記陽極電極を支えるた
めの絶縁材料で、例えば石英の円筒である。１６
は容器１０の外に置かれた電磁石である。なお、
平行陰極電極１３および１４の距離は、自由に調
整できるように構成されている。
２図は本発明の第１の実施例を示す図であつて、
図において、１０はステンレス容器、１１は前記
容器を真空排気するための排気孔で、拡散ポン
プ、油回転ポンプにつながつている。本排気シス
テムにより、前記容器内を予め10-6Torr程度ま
で排気する。１２は前記容器に基板もしくは基板
上の薄膜、例えば多結晶Siをエツチングするため
のガス導入管である。もちろん、ガス導入管と排
気孔の相対的位置は任意に変え得ることはいうま
でもない。１３および１４は平行陰極電極で、例
えばステンレス製の円板で平行に対向し、１４の
平行陰極電極は冷却可能になつている。１７は前
記平行陰極電極の一方である１４上に置かれた被
エツチング基板である。１５は陽極電極で、例え
ばステンレス製の中空円板で前記平行陰極電極間
に置かれている。１８は前記陽極電極を支えるた
めの絶縁材料で、例えば石英の円筒である。１６
は容器１０の外に置かれた電磁石である。なお、
平行陰極電極１３および１４の距離は、自由に調
整できるように構成されている。
次に、このように構成された装置を用いてプラ
ズマエツチングする場合の放電条件について説明
する。まず、真空容器１０内を拡散ポンプおよび
油回転ポンプを用いて10-6〜10-7Torr程度迄真
空排気する。しかる後、バルブの開きを調整しな
がら一定の流量のガスを導入して、真空度を所定
の値、例えば10-3Torrに調節する。しかる後、
前記陽極電極１５に正の電圧を与え、前記平行陰
極電極１３および１４を例えば同電位（例えば接
地電位）に保ち、外部磁場を印加することにより
電極間に閉じ込められたプラズマ１９を誘起する
ことができる。
ズマエツチングする場合の放電条件について説明
する。まず、真空容器１０内を拡散ポンプおよび
油回転ポンプを用いて10-6〜10-7Torr程度迄真
空排気する。しかる後、バルブの開きを調整しな
がら一定の流量のガスを導入して、真空度を所定
の値、例えば10-3Torrに調節する。しかる後、
前記陽極電極１５に正の電圧を与え、前記平行陰
極電極１３および１４を例えば同電位（例えば接
地電位）に保ち、外部磁場を印加することにより
電極間に閉じ込められたプラズマ１９を誘起する
ことができる。
上述の装置における各構成要素の寸法を説明す
ると、前記平行陰極電極１３および１４は、直径
300mmで、その電極間距離は50〜100mmである。そ
して、本発明の実施例においては、所謂ペニング
放電の概念を基本として説明しているが、寸法的
には平行陰極間の間隔に比べて平行陰極電極の寸
法が大きくとられているという点で、従来のペニ
ング放電の構成や概念とは異なつている。このこ
とにより、プラズマポテンシヤルは陽極電位に比
べ、例えば10-2Torrのとき約半分程度に降下し
ていることが実験的に確認できた。また、このプ
ラズマポテンシヤルは真空度に大きく依存する。
一般的に、真空度が悪くなるとプラズマポテンシ
ヤルは陽極電位に近づく。即ち、真空度が悪くな
ると一対の平行陰極電極と陽極電極との間の放電
は通常のDC放電に近づく。
ると、前記平行陰極電極１３および１４は、直径
300mmで、その電極間距離は50〜100mmである。そ
して、本発明の実施例においては、所謂ペニング
放電の概念を基本として説明しているが、寸法的
には平行陰極間の間隔に比べて平行陰極電極の寸
法が大きくとられているという点で、従来のペニ
ング放電の構成や概念とは異なつている。このこ
とにより、プラズマポテンシヤルは陽極電位に比
べ、例えば10-2Torrのとき約半分程度に降下し
ていることが実験的に確認できた。また、このプ
ラズマポテンシヤルは真空度に大きく依存する。
一般的に、真空度が悪くなるとプラズマポテンシ
ヤルは陽極電位に近づく。即ち、真空度が悪くな
ると一対の平行陰極電極と陽極電極との間の放電
は通常のDC放電に近づく。
基板あるいは基板上の薄膜をエツチングする場
合、イオンのエネルギーあるいはラジカル量の制
御は、例えば第３図に示すように、基板を保持す
る側に抵抗をつなぐことによつて自由に変え得
る。例えば、第３図に示すように、基板２７を保
持する平行陰極電極２４に抵抗３１を接続するこ
とにより、プラズマポテンシヤルと基板２７間の
電位差を任意に変化し得る。その結果、イオンエ
ネルギーの制御ができる。また、平行陰極電極２
４の電位を接地電位に対し正にすることにより、
平行陰極電極２４へ加速され入射する電子数が増
大し、平行陰極電極２４へ電子が飛び込む迄にガ
ス分子との衝突によつて多数のイオンおよびラジ
カルを形成することになる。即ち、平行陰極電極
２４の電位を変えると、ラジカル量、イオン量お
よびイオンエネルギーを変え得ることになり、エ
ツチングに多様性を持たせ得る。なお、第３図に
おいて、２０は例えばステンレス製の真空容器、
２１は排気孔、２２はガス導入管、２３は一方の
平行陰極電極、２４は他方の平行陰極電極、２５
はリング状の陽極電極（もちろん、円筒状でもそ
の他の形状でもよい）、２８は前記陽極電極を支
えるための絶縁材料で、例えば石英の円筒であ
る。２６は外部電磁石で、この場合、平行陰極電
極面に垂直な場合が示されているが、真空容器内
に平行陰極電極面に垂直な磁界を発生する磁界発
生機構を配置することも可能である。２７はエツ
チングすべき基板、３１は抵抗である。基板側に
電位を与える例で、抵抗で接続されている場合が
示されている。２９は誘起プラズマ、３０は真空
排気系を示す。
合、イオンのエネルギーあるいはラジカル量の制
御は、例えば第３図に示すように、基板を保持す
る側に抵抗をつなぐことによつて自由に変え得
る。例えば、第３図に示すように、基板２７を保
持する平行陰極電極２４に抵抗３１を接続するこ
とにより、プラズマポテンシヤルと基板２７間の
電位差を任意に変化し得る。その結果、イオンエ
ネルギーの制御ができる。また、平行陰極電極２
４の電位を接地電位に対し正にすることにより、
平行陰極電極２４へ加速され入射する電子数が増
大し、平行陰極電極２４へ電子が飛び込む迄にガ
ス分子との衝突によつて多数のイオンおよびラジ
カルを形成することになる。即ち、平行陰極電極
２４の電位を変えると、ラジカル量、イオン量お
よびイオンエネルギーを変え得ることになり、エ
ツチングに多様性を持たせ得る。なお、第３図に
おいて、２０は例えばステンレス製の真空容器、
２１は排気孔、２２はガス導入管、２３は一方の
平行陰極電極、２４は他方の平行陰極電極、２５
はリング状の陽極電極（もちろん、円筒状でもそ
の他の形状でもよい）、２８は前記陽極電極を支
えるための絶縁材料で、例えば石英の円筒であ
る。２６は外部電磁石で、この場合、平行陰極電
極面に垂直な場合が示されているが、真空容器内
に平行陰極電極面に垂直な磁界を発生する磁界発
生機構を配置することも可能である。２７はエツ
チングすべき基板、３１は抵抗である。基板側に
電位を与える例で、抵抗で接続されている場合が
示されている。２９は誘起プラズマ、３０は真空
排気系を示す。
以上、説明したように、本発明においては、高
真空域で低ガス流量でプラズマ密度を上げてエツ
チングが可能である。また、上記のエツチング装
置を用いると、ドライエツチングに際して陽極、
陰極の電位を調節することによつてイオンのエネ
ルギー、イオン量、ラジカル量の異なる状態を任
意に作り得るため、従来全く実現できなかつた領
域におけるドライエツチングが可能となつた。こ
れは、例えば微細加工の要する半導体集積回路の
製造における薄膜の加工に大きな自由度を与える
ことになり、工業上極めて大きな価値を有するも
のである。
真空域で低ガス流量でプラズマ密度を上げてエツ
チングが可能である。また、上記のエツチング装
置を用いると、ドライエツチングに際して陽極、
陰極の電位を調節することによつてイオンのエネ
ルギー、イオン量、ラジカル量の異なる状態を任
意に作り得るため、従来全く実現できなかつた領
域におけるドライエツチングが可能となつた。こ
れは、例えば微細加工の要する半導体集積回路の
製造における薄膜の加工に大きな自由度を与える
ことになり、工業上極めて大きな価値を有するも
のである。
第１図は従来の平板電極ドライエツチング装置
の一例を示す断面図、第２図および第３図は本発
明のドライエツチング装置の実施例を示す断面図
である。 １０，２０……ステンレス容器、１１，２１…
…排気孔、１２，２２……ガス導入管、１３，１
４，２３，２４……平行陰極電極、１５，２５…
…陽極電極、１６，２６……電磁石、１７，２７
……基板、１８，２８……絶縁材料、１９，２９
……プラズマ、３０……真空排気系、３１……抵
抗。
の一例を示す断面図、第２図および第３図は本発
明のドライエツチング装置の実施例を示す断面図
である。 １０，２０……ステンレス容器、１１，２１…
…排気孔、１２，２２……ガス導入管、１３，１
４，２３，２４……平行陰極電極、１５，２５…
…陽極電極、１６，２６……電磁石、１７，２７
……基板、１８，２８……絶縁材料、１９，２９
……プラズマ、３０……真空排気系、３１……抵
抗。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 減圧状態にした容器内に一対の平行陰極電極
および前記平行陰極電極面に対し垂直および平行
な電界成分を与える他の陽極電極を前記平行陰極
電極間に配し、前記一対の平行陰極電極と前記陽
極電極との間に電圧を与え、前記一対の平行陰極
電極に基板を載置し、原料ガスを供給しながら、
前記一対の平行陰極面に垂直な磁場を加えながら
前記一対の平行陰極電極と前記陽極電極との間に
放電プラズマを誘起し、前記基板をエツチングす
ることを特徴とするプラズマエツチング方法。 ２ 容器内の圧力を減圧状態にするための排気装
置と、前記容器中にガスを導入する装置と、前記
容器内に配設された複数の電極と、容器外或いは
内部に設置された磁界発生器とを備え、前記電極
間に印加した電圧による電界および前記磁界発生
器による磁界によつて生じた電極間プラズマを用
いてエツチングするプラズマエツチング装置にお
いて、複数の電極が一対の平行陰極電極および前
記一対の平行陰極電極間に配置され且つ平行陰極
電極面に垂直および平行な電界成分を与える他の
電極であり、さらに前記磁界発生器は前記一対の
平行陰極電極面に垂直な磁界を与えることを特徴
とするプラズマエツチング装置。 ３ 一対の平行陰極電極に同じ電位を与え、他の
電極に正電位を与えることを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載のプラズマエツチング装置。 ４ 一対の平行陰極電極に電位差を与え、かつ他
の電極に正電位を与えることを特徴とする特許請
求の範囲第３項記載のプラズマエツチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56119177A JPS5822381A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | プラズマエツチング方法およびそのための装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56119177A JPS5822381A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | プラズマエツチング方法およびそのための装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5822381A JPS5822381A (ja) | 1983-02-09 |
| JPH0245715B2 true JPH0245715B2 (ja) | 1990-10-11 |
Family
ID=14754811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56119177A Granted JPS5822381A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | プラズマエツチング方法およびそのための装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5822381A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3500328A1 (de) | 1985-01-07 | 1986-07-10 | Nihon Shinku Gijutsu K.K., Chigasaki, Kanagawa | Zerstaeubungsaetzvorrichtung |
| JPS63140089A (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-11 | Anelva Corp | アルミニウム合金膜のエツチング方法とその装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5915982B2 (ja) * | 1977-08-24 | 1984-04-12 | 日電アネルバ株式会社 | 放電化学反応装置 |
-
1981
- 1981-07-31 JP JP56119177A patent/JPS5822381A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5822381A (ja) | 1983-02-09 |
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