JP2000323454A - 基板の異方性エッチング方法 - Google Patents
基板の異方性エッチング方法Info
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- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
- H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials
- H10P50/244—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials comprising alternated and repeated etching and passivation steps
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスクを通して横方向に規定されたくぼみ構
造を与えるためにプラズマを使用する、シリコンのプラ
ズマエッチング方法を提供する。 【解決手段】 この方法は、一方できわめて大きいエッ
チング速度とマスクに関連する高い選択性とを達成しな
がら、プラズマのパラメータ変化に基づいて、よく制御
された異方性エッチングを生じる。混合ガスは、チャン
バが排気されたのち真空チャンバに導入され、プラズマ
がチャンバ内に発生する。基板の表面はプラズマに晒さ
れる。電源は、プラズマ放電のために用いられる。統合
制御システムが、プラズマ放電電力および基板のバイア
ス電圧のレベル調整のために用いられる。
造を与えるためにプラズマを使用する、シリコンのプラ
ズマエッチング方法を提供する。 【解決手段】 この方法は、一方できわめて大きいエッ
チング速度とマスクに関連する高い選択性とを達成しな
がら、プラズマのパラメータ変化に基づいて、よく制御
された異方性エッチングを生じる。混合ガスは、チャン
バが排気されたのち真空チャンバに導入され、プラズマ
がチャンバ内に発生する。基板の表面はプラズマに晒さ
れる。電源は、プラズマ放電のために用いられる。統合
制御システムが、プラズマ放電電力および基板のバイア
ス電圧のレベル調整のために用いられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング速度お
よび選択性が増加される、好ましくはエッチングマスク
で規定された基板の異方性プラズマエッチング方法に関
する。この方法は、超小型電気機械システム（ｍｉｃｒ
ｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅ
ｍ、ＭＥＭＳ）ならびに超小型電子装置の製造のために
適切に実施することができる。
よび選択性が増加される、好ましくはエッチングマスク
で規定された基板の異方性プラズマエッチング方法に関
する。この方法は、超小型電気機械システム（ｍｉｃｒ
ｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅ
ｍ、ＭＥＭＳ）ならびに超小型電子装置の製造のために
適切に実施することができる。
【０００２】
【従来の技術】特に単結晶シリコンに対する異方性プラ
ズマエッチングは、基板の結晶方位あるいはドーピング
のレベルの影響を受けずに加工することが可能である。
また、この方法は、ドープされた、あるいはドープされ
ていないポリシリコンに適用される。好ましい応用分野
は、構造が高いアスペクト比をもつ、すなわち高い構造
上の高さ対幅の比をもつ、ＭＥＭＳの技術である。その
他の例には、アクチュエータ、表面波フィルタ、遅延線
等を製造するために、狭い溝と垂直な壁がエッチングさ
れる表面波技術がある。その他の超小型電子技術の応用
には、記憶セル、絶縁物、コレクタの接点等がある。
ズマエッチングは、基板の結晶方位あるいはドーピング
のレベルの影響を受けずに加工することが可能である。
また、この方法は、ドープされた、あるいはドープされ
ていないポリシリコンに適用される。好ましい応用分野
は、構造が高いアスペクト比をもつ、すなわち高い構造
上の高さ対幅の比をもつ、ＭＥＭＳの技術である。その
他の例には、アクチュエータ、表面波フィルタ、遅延線
等を製造するために、狭い溝と垂直な壁がエッチングさ
れる表面波技術がある。その他の超小型電子技術の応用
には、記憶セル、絶縁物、コレクタの接点等がある。
【０００３】通常、異方性シリコンエッチングに用いら
れる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法は、比較的高
いエネルギーのイオン（１００ｅＶ以上）およびフッ
素、塩素、あるいは臭素などの反応性ハロゲンを使用
し、それらは、直接プラズマで用いられるか、あるいは
ＣＦ４、ＣＦ３Ｂｒ、Ｃ２Ｆ６、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３
などの対応する化合物から放出される。その結果得られ
るエッチング場所、すなわちエッチングされる領域のイ
オン衝撃が、消耗されるべきシリコンとラジカルとの反
応を開始させる。側壁のエッチングは、イオンの指向性
により最小限となる。
れる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法は、比較的高
いエネルギーのイオン（１００ｅＶ以上）およびフッ
素、塩素、あるいは臭素などの反応性ハロゲンを使用
し、それらは、直接プラズマで用いられるか、あるいは
ＣＦ４、ＣＦ３Ｂｒ、Ｃ２Ｆ６、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３
などの対応する化合物から放出される。その結果得られ
るエッチング場所、すなわちエッチングされる領域のイ
オン衝撃が、消耗されるべきシリコンとラジカルとの反
応を開始させる。側壁のエッチングは、イオンの指向性
により最小限となる。
【０００４】問題は、シリコン除去速度（すなわちエッ
チング速度）を増すために、プラズマ放電と結び付けら
れる電力を増加することにより、プラズマ密度を高めよ
うとした場合に起こる。これはプラズマ放電用の電源の
電力を増すか、あるいは基板に印加されるバイアス電圧
の値を増すことにより、達成することができる。しかし
ながら電力を増すと、生成されるイオンはより高温にな
り、またイオンの動く方向はよりランダムになる。その
結果、より多くのイオンおよびラジカルが、トレンチの
壁によって消耗され、これはエッチング異方性の避ける
ことのできない損失を伴うことになる。この問題を克服
するためには、エッチング速度を下げねばならず、その
結果処理量は低下する。
チング速度）を増すために、プラズマ放電と結び付けら
れる電力を増加することにより、プラズマ密度を高めよ
うとした場合に起こる。これはプラズマ放電用の電源の
電力を増すか、あるいは基板に印加されるバイアス電圧
の値を増すことにより、達成することができる。しかし
ながら電力を増すと、生成されるイオンはより高温にな
り、またイオンの動く方向はよりランダムになる。その
結果、より多くのイオンおよびラジカルが、トレンチの
壁によって消耗され、これはエッチング異方性の避ける
ことのできない損失を伴うことになる。この問題を克服
するためには、エッチング速度を下げねばならず、その
結果処理量は低下する。
【０００５】遭遇するその他の問題は、マスクの劣化で
ある。エッチング速度が低下すると、エッチング時間、
したがってマスクの露出時間が増加し、より急速なマス
クの劣化、すなわち選択性の低下につながる。
ある。エッチング速度が低下すると、エッチング時間、
したがってマスクの露出時間が増加し、より急速なマス
クの劣化、すなわち選択性の低下につながる。
【０００６】米国特許第５，５０１，８９３号には、エ
ッチングと重合の交互するステップを含むエッチング方
法が開示されている。この重合ステップの目的は、その
前のエッチングステップで露出した表面にポリマー層を
与え、一時的なエッチングストップを形成する。したが
って、側壁はエッチングステップ中にエッチングから保
護される。しかしながら、それぞれエッチングおよび重
合ステップ中で異なるガス混合物が反復されるように、
エッチングおよび重合のステップ中で導入されるガス混
合物は、異なっている。エッチングステップでは、ガス
混合物はＳＦ２およびＡｒを含み、重合ステップでは、
ガス混合物はＣＨＦ３およびＡｒを含む。
ッチングと重合の交互するステップを含むエッチング方
法が開示されている。この重合ステップの目的は、その
前のエッチングステップで露出した表面にポリマー層を
与え、一時的なエッチングストップを形成する。したが
って、側壁はエッチングステップ中にエッチングから保
護される。しかしながら、それぞれエッチングおよび重
合ステップ中で異なるガス混合物が反復されるように、
エッチングおよび重合のステップ中で導入されるガス混
合物は、異なっている。エッチングステップでは、ガス
混合物はＳＦ２およびＡｒを含み、重合ステップでは、
ガス混合物はＣＨＦ３およびＡｒを含む。
【０００７】異なるガスを反復させることに伴う問題
は、エッチング／堆積サイクルの時間比が、ガス混合物
の速度に依存し、逐次変化して一様性に影響を及ぼす。
また、種がエッチングされたトレンチの底に達する時間
は、トレンチが異なるサイズの開口部をもつと著しく変
化する。また、この方法は、一般により複雑な装置を必
要とし、サイクルの中に２つの異なるガス混合物を導入
するように制御する。
は、エッチング／堆積サイクルの時間比が、ガス混合物
の速度に依存し、逐次変化して一様性に影響を及ぼす。
また、種がエッチングされたトレンチの底に達する時間
は、トレンチが異なるサイズの開口部をもつと著しく変
化する。また、この方法は、一般により複雑な装置を必
要とし、サイクルの中に２つの異なるガス混合物を導入
するように制御する。
【０００８】ポリマーを生成する不飽和モノマーと、フ
ッ素、臭素、あるいはヨウ素のラジカルとを共存させ
て、プラズマをできるだけ冷却させることが望ましい。
イオン化にとって十分なエネルギーレベルは、個々のガ
スに対して異なる。場合によっては、ポリマー生成ガス
（Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３）に対する活性化エネルギーは、
ラジカル生成ガス（ＳＦ６）に対するものより２倍大き
い。
ッ素、臭素、あるいはヨウ素のラジカルとを共存させ
て、プラズマをできるだけ冷却させることが望ましい。
イオン化にとって十分なエネルギーレベルは、個々のガ
スに対して異なる。場合によっては、ポリマー生成ガス
（Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３）に対する活性化エネルギーは、
ラジカル生成ガス（ＳＦ６）に対するものより２倍大き
い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、エッ
チングおよびパッシベートの両者に対する最適条件に到
達するために、反応性ガスの活性化エネルギーの違いを
用いることにより、また高アスペクト比および高選択性
のエッチング方法を生じさせるために、速い速度でこれ
らの条件を交互させることにより、エッチングすべきシ
リコン表面の処理を高める方法を確立することである。
チングおよびパッシベートの両者に対する最適条件に到
達するために、反応性ガスの活性化エネルギーの違いを
用いることにより、また高アスペクト比および高選択性
のエッチング方法を生じさせるために、速い速度でこれ
らの条件を交互させることにより、エッチングすべきシ
リコン表面の処理を高める方法を確立することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記ス
テップを含む、基板（一般にはシリコン）の異方性プラ
ズマエッチング方法を提供することにより達成され、そ
のステップは、 ａ）電磁石電源に接続された電極上に、選択的にエッチ
ングすべき表面を有する基板を置くステップと、 ｂ）エッチングガス（ＳＦ６）およびパッシベートガス
（ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８等）からなる混合ガスを、処理チ
ャンバ中に導入するステップと、 ｃ）混合ガスを、エッチング用のイオンおよびラジカル
を含むプラズマを生成するのに十分な、より低い電力
（１００〜８００Ｗ）の電磁放射で励起させるステップ
と、 ｄ）ステップｃ）と同時に、電磁石電源を介して基板に
高いバイアス電圧（５０〜５００ｅＶ）を印加し、きわ
めて高い異方性エッチングを生じるステップと、 ｅ）プラズマ中に不飽和モノマーを生成させ、保護用ポ
リマーコーティングを形成するために、高電力（１００
０〜３０００Ｗ）の電磁放射で混合ガスを励起するステ
ップと、 ｆ）ステップｅ）と同時に、基板に低いバイアス電圧
（０〜２５ｅＶ）を印加し、エッチングすべき表面の露
出した側壁上に絶縁保護ポリマーコーティングを形成す
るステップと、 ステップｃ）およびｄ）と、ステップｅ）およびｆ）と
を交互させ、現在他の方法を用いて行われているものよ
りも、高いエッチング速度および選択性で異方性エッチ
ングを行うステップとを含む。
テップを含む、基板（一般にはシリコン）の異方性プラ
ズマエッチング方法を提供することにより達成され、そ
のステップは、 ａ）電磁石電源に接続された電極上に、選択的にエッチ
ングすべき表面を有する基板を置くステップと、 ｂ）エッチングガス（ＳＦ６）およびパッシベートガス
（ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８等）からなる混合ガスを、処理チ
ャンバ中に導入するステップと、 ｃ）混合ガスを、エッチング用のイオンおよびラジカル
を含むプラズマを生成するのに十分な、より低い電力
（１００〜８００Ｗ）の電磁放射で励起させるステップ
と、 ｄ）ステップｃ）と同時に、電磁石電源を介して基板に
高いバイアス電圧（５０〜５００ｅＶ）を印加し、きわ
めて高い異方性エッチングを生じるステップと、 ｅ）プラズマ中に不飽和モノマーを生成させ、保護用ポ
リマーコーティングを形成するために、高電力（１００
０〜３０００Ｗ）の電磁放射で混合ガスを励起するステ
ップと、 ｆ）ステップｅ）と同時に、基板に低いバイアス電圧
（０〜２５ｅＶ）を印加し、エッチングすべき表面の露
出した側壁上に絶縁保護ポリマーコーティングを形成す
るステップと、 ステップｃ）およびｄ）と、ステップｅ）およびｆ）と
を交互させ、現在他の方法を用いて行われているものよ
りも、高いエッチング速度および選択性で異方性エッチ
ングを行うステップとを含む。
【００１１】本発明で用いた方法は、冷却媒体としてヘ
リウムガスを用いることなく、基板をエッチングするこ
とを可能にする。これは、より低い電力が、エッチング
ガスの励起に用いられ、工程中に発生する熱をより少な
くすることになるためである。
リウムガスを用いることなく、基板をエッチングするこ
とを可能にする。これは、より低い電力が、エッチング
ガスの励起に用いられ、工程中に発生する熱をより少な
くすることになるためである。
【００１２】さらに本発明の利点は、工程中に、混合ガ
スの一定の流れが処理チャンバ中に注入され、その結
果、より安定かつ再現性のある工程になることである。
スの一定の流れが処理チャンバ中に注入され、その結
果、より安定かつ再現性のある工程になることである。
【００１３】以下、本発明について添付の図面と関連し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下は、図１および図２ａから図
２ｃに関連する本発明の詳細な説明である。図１を参照
すると、装置は、エッチングチャンバ１０を含む。基板
１４を保持する基板ホルダ１２、およびチャンバ１０の
上部近くに設けられた誘導カプラ１６が、チャンバ１０
の中に設けられる。基板ホルダ１２は、基板１４のバイ
アス用発振器１８と電気的に接続された電極であり、発
振器は、電源１９および整合回路網２１を含む。処理ガ
スをチャンバに導入するため、注入口の管路２０が、チ
ャンバの上部に位置している。処理ガスは、ガス容器２
２、２４、および２６の中に貯蔵される。チャンバ１０
への処理ガスの流量は、制御バルブ２８により制御され
る。プラズマ誘導は、ＲＦ電源３０および結合される整
合回路網３２により電力を供給された誘導カプラ１６に
より生じる。チャンバ１０中の圧力は、機械式ポンプ３
４、ターボ分子ポンプ３６、およびスロットルバルブ３
８により、従来の方法で制御される。もちろん本発明
は、この特定の装置に限定されるものではない。
２ｃに関連する本発明の詳細な説明である。図１を参照
すると、装置は、エッチングチャンバ１０を含む。基板
１４を保持する基板ホルダ１２、およびチャンバ１０の
上部近くに設けられた誘導カプラ１６が、チャンバ１０
の中に設けられる。基板ホルダ１２は、基板１４のバイ
アス用発振器１８と電気的に接続された電極であり、発
振器は、電源１９および整合回路網２１を含む。処理ガ
スをチャンバに導入するため、注入口の管路２０が、チ
ャンバの上部に位置している。処理ガスは、ガス容器２
２、２４、および２６の中に貯蔵される。チャンバ１０
への処理ガスの流量は、制御バルブ２８により制御され
る。プラズマ誘導は、ＲＦ電源３０および結合される整
合回路網３２により電力を供給された誘導カプラ１６に
より生じる。チャンバ１０中の圧力は、機械式ポンプ３
４、ターボ分子ポンプ３６、およびスロットルバルブ３
８により、従来の方法で制御される。もちろん本発明
は、この特定の装置に限定されるものではない。
【００１５】次に図２ａ〜図２ｃと関連して、基板のエ
ッチング方法を説明する。シリコン基板４０、および異
方性のエッチングを施そうとしているシリコン基板４０
の領域を露出するエッチングマスク４２を含む基板１４
を、基板ホルダ／電極１２上に置き、第１エッチングス
テップにかける。このステップにおいては、好ましくは
１００から４００ｓｃｃｍの範囲の一定流量、および
０．１から１０Ｐａの範囲の圧力をもち、エッチングガ
スとパッシベートガス（例えばＳＦ６、Ｃ４Ｆ８、およ
びＣＨＦ３）とを含んでいる混合ガスを、チャンバ１０
に導入する。プラズマは、好ましくは１００から８００
Ｗの範囲の比較的低いＲＦ電力を、電源３０から印加す
ることにより誘導される。同時に、５０から５００ｅ
Ｖ、好ましくは８０から３００ｅＶの範囲の比較的高い
値の電場を生じさせるために、バイアス電圧が、基板の
発振器１８により与えられる。プラズマ誘導のために印
加した低いＲＦ電力が、非常に高いレートを有する指向
性エッチングを与える。特にプラズマは、イオンの指向
性の制御が可能なように印加された低いエネルギーによ
り、「低温」である。また、基板１４の高電位は、エッ
チングされる表面に向かってイオンを強く加速する。両
方の要因が、イオンの優れた指向性を生じ、結果として
高い異方性エッチングを生じる。図２ａに、シリコン基
板４０のエッチングされた部分４４を示す。
ッチング方法を説明する。シリコン基板４０、および異
方性のエッチングを施そうとしているシリコン基板４０
の領域を露出するエッチングマスク４２を含む基板１４
を、基板ホルダ／電極１２上に置き、第１エッチングス
テップにかける。このステップにおいては、好ましくは
１００から４００ｓｃｃｍの範囲の一定流量、および
０．１から１０Ｐａの範囲の圧力をもち、エッチングガ
スとパッシベートガス（例えばＳＦ６、Ｃ４Ｆ８、およ
びＣＨＦ３）とを含んでいる混合ガスを、チャンバ１０
に導入する。プラズマは、好ましくは１００から８００
Ｗの範囲の比較的低いＲＦ電力を、電源３０から印加す
ることにより誘導される。同時に、５０から５００ｅ
Ｖ、好ましくは８０から３００ｅＶの範囲の比較的高い
値の電場を生じさせるために、バイアス電圧が、基板の
発振器１８により与えられる。プラズマ誘導のために印
加した低いＲＦ電力が、非常に高いレートを有する指向
性エッチングを与える。特にプラズマは、イオンの指向
性の制御が可能なように印加された低いエネルギーによ
り、「低温」である。また、基板１４の高電位は、エッ
チングされる表面に向かってイオンを強く加速する。両
方の要因が、イオンの優れた指向性を生じ、結果として
高い異方性エッチングを生じる。図２ａに、シリコン基
板４０のエッチングされた部分４４を示す。
【００１６】一定時間、例えば１０〜１００秒後、プラ
ズマの高エネルギー励起状態を作り出すために、電源３
０を比較的高い電力、好ましくは１０００から３０００
Ｗの範囲に切り替え、また基板の発振器により発生した
バイアス電位を、比較的低い、あるいはほぼゼロの値
（すなわち０〜２５ｅＶ）に下げる。プラズマの高エネ
ルギー励起は、ポリマー層４６の形成に帰着する条件を
作り出す。さらに、種の等方性運動は、図２ｂに示すよ
うに、トレンチの底のポリマー層４６の厚さを側壁上の
厚さと同じにする。この間、基板１４上の低いバイアス
により、いかなるエッチングも妨げられる。一定時間、
例えば０．５〜３秒後、図２ｂに示すように、所定の厚
さの保護ポリマー層４６が、トレンチの壁上に形成され
る。この保護ポリマー層４６は、上記で論じられた方法
で行うこれに続くエッチングステップ中、その前のエッ
チングステップで形成されたトレンチの壁が浸食される
のを妨げる。
ズマの高エネルギー励起状態を作り出すために、電源３
０を比較的高い電力、好ましくは１０００から３０００
Ｗの範囲に切り替え、また基板の発振器により発生した
バイアス電位を、比較的低い、あるいはほぼゼロの値
（すなわち０〜２５ｅＶ）に下げる。プラズマの高エネ
ルギー励起は、ポリマー層４６の形成に帰着する条件を
作り出す。さらに、種の等方性運動は、図２ｂに示すよ
うに、トレンチの底のポリマー層４６の厚さを側壁上の
厚さと同じにする。この間、基板１４上の低いバイアス
により、いかなるエッチングも妨げられる。一定時間、
例えば０．５〜３秒後、図２ｂに示すように、所定の厚
さの保護ポリマー層４６が、トレンチの壁上に形成され
る。この保護ポリマー層４６は、上記で論じられた方法
で行うこれに続くエッチングステップ中、その前のエッ
チングステップで形成されたトレンチの壁が浸食される
のを妨げる。
【００１７】特に、次のエッチングステップ中、その前
にエッチングされた側壁は、ポリマー層４６により保護
されたままであり、一方トレンチの底のポリマー層は、
図２ｃの参照符号４８で識別されるように、高いバイア
ス電位により加速される異方性のイオン衝撃により急速
に剥ぎ取られ、トレンチの基部でシリコンがさらにエッ
チングされることを可能にする。エッチングおよびパッ
シベートステップは、トレンチが所望の深さに達するま
で交互に繰り返される。
にエッチングされた側壁は、ポリマー層４６により保護
されたままであり、一方トレンチの底のポリマー層は、
図２ｃの参照符号４８で識別されるように、高いバイア
ス電位により加速される異方性のイオン衝撃により急速
に剥ぎ取られ、トレンチの基部でシリコンがさらにエッ
チングされることを可能にする。エッチングおよびパッ
シベートステップは、トレンチが所望の深さに達するま
で交互に繰り返される。
【００１８】上記で論じた従来の方法と比べた場合、こ
の方法にはいくつかの利点がある。具体的には、本発明
により一定のガス混合物を連続的に導入する結果、種は
より均一に分布することになる。これは基板の全体にわ
たって、より優れた一様性を与える。これとは対照的
に、ガスが反復される従来の場合、エッチング／堆積サ
イクルの時間比が、ガスの速度に依存し、逐次変化して
一様性に影響を及ぼす。
の方法にはいくつかの利点がある。具体的には、本発明
により一定のガス混合物を連続的に導入する結果、種は
より均一に分布することになる。これは基板の全体にわ
たって、より優れた一様性を与える。これとは対照的
に、ガスが反復される従来の場合、エッチング／堆積サ
イクルの時間比が、ガスの速度に依存し、逐次変化して
一様性に影響を及ぼす。
【００１９】さらに、反復されるガス法を用いる場合、
種がエッチングされたトレンチの底に到着する時間は、
異なるサイズの開口部をもつトレンチに対しては著しく
異なる。これは、異なるアスペクト比をもつトレンチに
対し、達成される深さのばらつきを増加させる（Ａｓｐ
ｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｅｔｃｈ
（アスペクト比依存性エッチング））。ガス混合物が一
定な本方法の場合には、ガス組成は、異なるサイズの開
口部をもつトレンチに対して均一であることになる。こ
れはまた、一様性を改善する（マイクロローディング効
果）。
種がエッチングされたトレンチの底に到着する時間は、
異なるサイズの開口部をもつトレンチに対しては著しく
異なる。これは、異なるアスペクト比をもつトレンチに
対し、達成される深さのばらつきを増加させる（Ａｓｐ
ｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｅｔｃｈ
（アスペクト比依存性エッチング））。ガス混合物が一
定な本方法の場合には、ガス組成は、異なるサイズの開
口部をもつトレンチに対して均一であることになる。こ
れはまた、一様性を改善する（マイクロローディング効
果）。
【００２０】さらに、本発明の方法は、エッチングの間
に用いられる低い電力と、堆積の間に用いられる低いバ
イアス電圧の組合せにより、マスク材料に対してきわめ
て高い選択性を提供する。
に用いられる低い電力と、堆積の間に用いられる低いバ
イアス電圧の組合せにより、マスク材料に対してきわめ
て高い選択性を提供する。
【００２１】本発明の精神から逸脱することなく多くの
変更を行うことができるので、前記の説明に含まれ、ま
た添付の図面に示された全ての事柄は、例示であって限
定するものではないと解されることを意図している。例
えば、本発明は、上記で論じたエッチングガスおよびパ
ッシベートガスのリストには限定されない。その他のシ
リコンエッチングガスには、ＣＦ４、ＮＦ３、ＮＦ３Ｈ
Ｆ、ＨＢｒ、ＣＣｌ４、ＣＦ２Ｃｌ２、ＣＦＣｌ３、Ｂ
ｒ２、Ｃｌ２、Ｉ２、ＨＣｌ、ＣｌＦ３、およびＢＣｌ
３がある。また、その他のパッシベートガスには、ＣＨ
４、ＣＨ２Ｆ２、Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ８、ＣＨ３Ｂ
ｒ、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、およびＣ３Ｆ ６がある。
変更を行うことができるので、前記の説明に含まれ、ま
た添付の図面に示された全ての事柄は、例示であって限
定するものではないと解されることを意図している。例
えば、本発明は、上記で論じたエッチングガスおよびパ
ッシベートガスのリストには限定されない。その他のシ
リコンエッチングガスには、ＣＦ４、ＮＦ３、ＮＦ３Ｈ
Ｆ、ＨＢｒ、ＣＣｌ４、ＣＦ２Ｃｌ２、ＣＦＣｌ３、Ｂ
ｒ２、Ｃｌ２、Ｉ２、ＨＣｌ、ＣｌＦ３、およびＢＣｌ
３がある。また、その他のパッシベートガスには、ＣＨ
４、ＣＨ２Ｆ２、Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ８、ＣＨ３Ｂ
ｒ、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、およびＣ３Ｆ ６がある。
【００２２】これに加えて、エッチングおよびパッシベ
ートの作用を、チャンバ内の圧力を交互させることによ
って達成してもよい。特に、パッシベートの間のポリマ
ーの形成は、圧力により生じる。圧力が高いほどポリマ
ーの形成は激しく、したがってパッシベートの程度は大
きい。対照的に、圧力が低いほどポリマーの形成は弱
く、したがってパッシベートの程度は小さい。同様に、
エッチングの間の圧力の増加は、エッチングレートを増
大し、一方圧力の減少は、エッチング速度を低下させ
る。
ートの作用を、チャンバ内の圧力を交互させることによ
って達成してもよい。特に、パッシベートの間のポリマ
ーの形成は、圧力により生じる。圧力が高いほどポリマ
ーの形成は激しく、したがってパッシベートの程度は大
きい。対照的に、圧力が低いほどポリマーの形成は弱
く、したがってパッシベートの程度は小さい。同様に、
エッチングの間の圧力の増加は、エッチングレートを増
大し、一方圧力の減少は、エッチング速度を低下させ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いるエッチング装置を示す概略図で
ある。
ある。
【図２ａ】本発明の方法ステップを示す図である。
【図２ｂ】本発明の方法ステップを示す図である。
【図２ｃ】本発明の方法ステップを示す図である。
１０ チャンバ １２ 基板ホルダ １４ シリコン基板 １６ 誘導カプラ １８ 発振器 ２０ 管路 ２２、２４、２６ ガス容器 ２８ 制御バルブ ３０ ＲＦ電源 ４２ マスク ４４ エッチングされた部分 ４６ 保護ポリマー層
フロントページの続き (72)発明者 ケビン・ユイ アメリカ合衆国、カリフオルニア・95132、 サン・ホウゼイ、トラフアルガー・プレイ ス・3479 (72)発明者 マイケル・フエルドボーム アメリカ合衆国、カリフオルニア・94538、 フリーモント、モウリー・アベニユー・ 4875、ナンバー・110 (72)発明者 ミシエル・ピユーク フランス国、74009・アネシー・セデツク ス、アブニユ・ドウ・ブログミー・98、ボ ワツト・ポスタル・69
Claims (14)
- 【請求項１】 シリコン基板をエッチングするための異
方性エッチング方法であって、 エッチングガスとパッシベートガスとを含んでいる混合
ガスを、エッチングすべきシリコン基板を備えるチャン
バ中に導入する導入ステップと、 第１の時間期間中、前記基板の表面から材料を除去し、
それにより露出した表面を得るように、励起電力および
基板バイアスを制御することにより、前記混合ガスの存
在下で前記基板をエッチングするエッチングステップ
と、 第２の時間期間中、前記露出した表面をポリマー層で被
覆するように、励起電力および基板バイアスを制御する
ことにより、前記混合ガスの存在下で前記基板をパッシ
ベートするパッシベートステップであって、前記エッチ
ングステップ中およびパッシベートステップ中、前記混
合ガスが同じであるパッシベートステップと、 前記エッチングステップを繰り返すステップとを含むエ
ッチング方法。 - 【請求項２】 さらに、前記パッシベートステップを繰
り返すステップを含む、請求項１に記載のエッチング方
法。 - 【請求項３】 前記エッチングステップが、前記チャン
バ中に配置された誘導カプラに１００から８００Ｗの範
囲のＲＦ電力を印加するステップと、前記基板に電圧を
印加して、５０から３００ｅＶの範囲の基板バイアスを
生じさせるステップとを含む、請求項１に記載のエッチ
ング方法。 - 【請求項４】 前記パッシベートステップが、前記チャ
ンバ中に配置された誘導カプラに１０００から３０００
Ｗの範囲のＲＦ電力を印加するステップと、前記基板に
電圧を印加して、０から２５ｅＶの範囲の基板バイアス
を生じさせるステップとを含む、請求項３に記載のエッ
チング方法。 - 【請求項５】 前記エッチングステップを、１０〜１０
０秒行う、請求項３に記載のエッチング方法。 - 【請求項６】 前記エッチングステップを、１０〜１０
０秒行う、請求項４に記載のエッチング方法。 - 【請求項７】 前記パッシベートステップを、０．５〜
３秒行う、請求項４に記載のエッチング方法。 - 【請求項８】 前記パッシベートステップを、０．５〜
３秒行う、請求項５に記載のエッチング方法。 - 【請求項９】 前記導入ステップが、チャンバ中にＳＦ
６、Ｃ４Ｆ８、およびＣＨＦ３を導入するステップを含
む、請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項１０】 前記チャンバ中のガス圧力が、０．１
から１０Ｐａの範囲にある、請求項１に記載のエッチン
グ方法。 - 【請求項１１】 さらに、前記チャンバ中の圧力を変化
させるステップを含む、請求項１に記載のエッチング方
法。 - 【請求項１２】 前記導入ステップ中、前記混合ガス
が、前記エッチングステップ中および前記パッシベート
ステップ中に一定の流量で導入される、請求項１に記載
のエッチング方法。 - 【請求項１３】 エッチングステップ中の前記励起電力
が、前記パッシベートステップ中の励起電力より低い、
請求項１に記載のエッチング方法。 - 【請求項１４】 前記エッチングステップ中の前記基板
バイアスが、前記パッシベートステップ中の前記基板バ
イアスより低い、請求項１に記載のエッチング方法。
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