JPH01111333A - ドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） １丁 本発明は半導体製造装置にお奎るドライエツチング装置
、特に高密度プラズマを発生させて、かつ、電極面上に
発生したイオンシースの作用を利用してエツチングを行
なうドライエツチング装置に関するものである。

（従来の技術） 半導体製造プロセスにおけるエツチング工程は現在ＲＩ
Ｅ　（リアクティプイオンエッチンク）装置におけるエ
ツチングが主流となっているＲＩＥとは減圧容器に１対
の電極を配置し１方の電極を接地しておき、他方の電極
より高周波を印加するようにしたもので、このような装
置でエツチングを行なう場合、被エツチング試料はどち
らかの電極上に載置されている。高周波を印加してプラ
ズマを発生させると電極面上に、いわゆるイオンシース
が発生する。これによシプラズマ中のエツチング活性種
となるイオンが、このイオンシース部の電界により電極
面に向って入射して来る。被エツチング試料は電極面上
に載置されている為、エツチング活性イオンは、被エツ
チング試料に垂直に入射する。これによりサイドエッチ
の少ない異方性エツチングが出来る。

しかしこのようなＲＩＥシステムでは、高Ｘ空領域にお
いて高密度プラズマを得るのが難しく、そのため印加す
るＰｏｗｅｒ　’ｉｌ　０００Ｗ前後とするとイオンシ
ース部の電界が大きくなり、よって被エツチング試料に
入射するイオンのエネルギーが大きく、デバイスの特性
を劣化させるという心配がある。そこでこれらを解決す
る為、特開昭６〇−１５４６２０に開示されるシステム
が提案されている。

これはマイクロ波と静電磁場との相互作用により高密度
プラズマを形成し、試料を載置する電極に印加する高周
波Ｐｏｗｅｒは比較的小さくしエツチングを行なうもの
でデバイス特性へ与える影響は小さく、かつ高速にエツ
チングを行なう事が出来るというものである。システム
としては、マイクロ波電源より導波管を通して減圧容器
にマイクロ波を印加すると同時に減圧容器の外周部にコ
イルを設置しておき、そのコイルより静電磁界を発生さ
せ、マイクロ波と静電磁界の相互作用□によりいわゆる
ＥＣＲ（エレクトロン、サイクロトロン、共鳴）を起こ
させることにより電子の激しい運動によυ高密度プラズ
マを発生させるものである。一方、試料を載置する電極
には高周波バイアスを印加し、これにより電極面上にイ
オンシースが発生し、高密度プラズマ中のエツチング活
性イオンを試料に入射させてエツチングを行なうもので
あシ、高密度プラズマ発生は試料載置電極のｐｏｗｅｒ
に依存しない。従って盛装なだけのＰｏｗｅｒ　ｆ印加
すればよい訳である。又他のシステムとしてＲＩＥ装置
に永久磁石による磁界全作用させて高密度プラズマを形
成するマグネトロンエツチングシステム等も提案されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記のようなマイクロ波エツチングシステ
ムやマグネトロンエツチングシステムは、電界と磁界の
相互作用を応用したシステムであるため、エツチングを
均一に行なう為の均一なプラズマを得るのが難しいとい
う問題点や磁界を発生させる為の機構を設置しなければ
ならず、装置として大がかりになるという問題点があっ
た。

（問題を解決するための手段） 上記問題点を解決するため本発明によるドライエツチン
グ装置は、アース接続される上部電極と、被エツチング
材料が載置され、高周波電力か印加される下部電極と、
前記上部及び下部電極を内部に配置し減圧状態にてエツ
チングガスを導入出できる容器と、前記容器内に導入さ
れたエツチングガスに対し、高周波電力を印加した状態
にて、超音波を与えることにより前記ガスを励起状態に
し、高密度プラズマを発生させる超音波振動子とを具備
する。

（作用） 本発明によるドライエツチングは前述した構成としたこ
とによりＬ□ＰＯＷＥＲでの高周波電力で、高密度プラ
ズマが発生できる。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図である。減
圧容器１内に被エツチング試料２を載置する電極３と半
円球状の接地電極４が設置しである。この接地電極４に
は絶縁物を介して超音波振動子９ｔ−接続し超音波源５
より超音波が印加可能となっている。プロセスガスはプ
ロセスガス導入口６よシ減圧容器１内に導入され排気管
７より排気システムによυ系外に排気されるシステムに
なっている。又高周波は高周波電源８よｌエツチング試
料ｆ＋Ｄ装置電極３に印加されるようになっている。

酸化膜をエツチングしようとする場合、Ｃ２Ｆ６ガス＋
ＣＨＦ、ガスの混合ガスをプロセスガス導入口６より減
圧容器１内に導入し圧力を１０〜１００　Ｐａに調整す
る。被エツチング試料載置電極３に高周波電源８より周
波数１３．５６　ＭＨｚの高周波を１００〜３００Ｗの
ＲＦ　Ｐｏｗｅ　ｒで印加すると同時に超音波ｍをＯＮ
Ｌ、超音波振動子を動作させる。この時、エレクトロン
の発生効率を高くするため印加する超音波の周波数は高
周波電源８よシ印加する高周波の周波数に近い周波数の
ものを印加する。

この様に対向する電惚間に高周波電力及び超音波を印加
することで上部電極近傍において、気体振動によるガス
解離効率上昇のため高密度プラズマを発生することがで
きる。従来は、電界、磁界作用を用いて発生させていた
ため、励起されたイオン自体に方向性がかかりデバイス
に均一にイオンを飛ばすことが困難でありたか、超音波
により励起されたイオンは超音波のみでは方向性が強制
されないため均一に被エツチング材料面にイオンを飛ば
すことが可能である。

又、減衰によシ超音波振動そのものが被エツチング試料
に悪影響をおよぼす心配はない。

又、高周波及び超音波の混合エネルギーによυ高密度プ
ラズマが生成出来る為に高周波Ｐｏｗｅ　ｒを不必要に
大きくする必要はない。従りて、被エツチング試料が受
けるイオンエネルギーによる損傷は大幅に低減出来る。

本実施例では超音波振動子９を上部電極直下に絶縁物を
介して直接接続したが別の超音波印加板金設けても同じ
ような効果が得られることは言うまでもない。ただし、
印加された超音波デバイスに影響するように行うとデバ
イスが薇妙な振動をおこしてしまうため、オーバーエッ
チとなる可能性があり、その様な位置に印加板を設置す
るのは好ましくない。よりて第２図に示すごとく超音波
振動子９が接続された超音波印加板金対向する電極間に
、電極に対し垂直方向に設置する。この時、前述した様
に被エツチング材料に超音波が伝わらない様に下部電極
から少しはなした位置に設置する。

さらに本実施例では、超音波を印加する電極を半円球状
としたが、平行板としても程同様な効果が得られる。

本発明によるエツチングシステムｔ　ＵＳＲＩＥ（Ｕｌ
ｔｒａ　５ｏｎｉｃ　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔ
ｃｈｉｎｇ　）と呼ぶ事とする。

（効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば減圧容器内に
設置した１対の電極の１方に高周波電源によｐＬＯＷ　
ＰＯＷＥＲ高周波を印加してプラズマを発生させ、同時
に他方の電極の近傍に配置した超音波振動子に超音波を
印加するようにしたので、高密度プラズマが生成でき、
イオンに不要である強制的な方向性がかからず高速かつ
良好なエツチングが期特出米る。

又マイクロ波エツチングシステムやマグネトロンエツチ
ングシステムと異なり従来のＲＩＥに比較して増那する
のは超音波源だけであり、装置を大型化する必要がない
。

さらに上記したように超音波の印刀Ωによシ高密度プラ
ズマを得る為高周波Ｐｏｗｅｒを不必要に大きくしない
ですむことによりイオンシースによシ加速されて被エツ
チング試料に入射するイオンのエネルギーは従来のＲＩ
Ｅよりは低く押えることが出来デバイスへ与える損傷は
低減出来ることが期特出米る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図である。 第２図は本発明の第２の実施例を示す構成図である。 １・・・減圧容器、２・・・被エツチング試料、３・・
・電極、４・・・接地電極、５・・・超音波源、６・・
・プロセスガス導入口、７・・・排気管、８・・・高周
波電源、９・・・超音波振動子、ＩＱ・・・超音波印加
板。 手続補正書（師） １．事件の表示 昭和６２年　特　　許　願第２６８１３８　号２、発明
の名称 ドライエツチング装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　特　許　出　願　大佐　所（
〒１０５）　　東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号４、
代理人 住　所（〒１０８）　　東京都港区芝浦４丁目１０番３
号６、補正の内容 （１）　明細書第５頁第１行目に「高周波電力か」とあ
るのを「高周波電力が」と補正する。 （２）回書第ｉ頁第１５行目に「超音波デバイス」とあ
るのを「超音波がデバイス」と補正する。 〔３〕　　同書同頁第１７行目に「オーバーエッチ」と
あるのを「アンダーカット」と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アース接続される上部電極と、 被エッチング材料が載置され、高周波電力が印加される
   下部電極と、 前記上部及び下部電極を内部に配置し、減圧状態にてエ
   ッチングガスを導入出できる容器と、前記容器内導入さ
   れたエッチングガスに対し、高周波電力を印加した状態
   にて超音波を与えることにより前記ガスを励起状態にし
   高密度プラズマを発生させる超音波振動子とを具備した
   ことを特徴とするドライエッチング装置。