JPH0250197B2 - - Google Patents
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- JPH0250197B2 JPH0250197B2 JP179283A JP179283A JPH0250197B2 JP H0250197 B2 JPH0250197 B2 JP H0250197B2 JP 179283 A JP179283 A JP 179283A JP 179283 A JP179283 A JP 179283A JP H0250197 B2 JPH0250197 B2 JP H0250197B2
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Classifications
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、改良されたプラズマエツチング方法
及びその装置に関するものである。
及びその装置に関するものである。
近年、半導体素子の製造に際し、ガスプラズマ
エツチングを利用することが一般的に行われるよ
うになつてきた。このガスプラズマエツチングを
行うための電極構造としては、これまで円筒同軸
型、円筒誘導方式型、平行平板型などが知られて
いるが、この中で平行平板型電極は、他の形式の
電極に比べ、サイドエツチングが少なく超微細パ
ターンに忠実な精度の高いエツチングが得られる
という長所があるため、特に注目されている。
エツチングを利用することが一般的に行われるよ
うになつてきた。このガスプラズマエツチングを
行うための電極構造としては、これまで円筒同軸
型、円筒誘導方式型、平行平板型などが知られて
いるが、この中で平行平板型電極は、他の形式の
電極に比べ、サイドエツチングが少なく超微細パ
ターンに忠実な精度の高いエツチングが得られる
という長所があるため、特に注目されている。
しかし、この平行平板型電極は、(1)エツチング
速度が遅く、生産性が低い、(2)レジストマスクや
被処理試料がプラズマイオンの衝撃により損傷さ
れやすいため、処理電力の出力を低くおさえなけ
ればならない、(3)エツチング処理後にプラズマイ
オンによる損傷を回復するためを後処理を必要と
する、(4)半導体素子の絶縁ゲート膜や保護膜とし
て重要な窒化ケイ素(Si3N)膜をエツチングす
る場合、そのマスクとして用いられているホトレ
ジストの膜べりが大きく、さらにその下地として
多く用いられている二酸化ケイ素(SiO2)膜に
対する選択性が低い等の実用上の問題点を有す
る。
速度が遅く、生産性が低い、(2)レジストマスクや
被処理試料がプラズマイオンの衝撃により損傷さ
れやすいため、処理電力の出力を低くおさえなけ
ればならない、(3)エツチング処理後にプラズマイ
オンによる損傷を回復するためを後処理を必要と
する、(4)半導体素子の絶縁ゲート膜や保護膜とし
て重要な窒化ケイ素(Si3N)膜をエツチングす
る場合、そのマスクとして用いられているホトレ
ジストの膜べりが大きく、さらにその下地として
多く用いられている二酸化ケイ素(SiO2)膜に
対する選択性が低い等の実用上の問題点を有す
る。
これらの問題点を解決するものとして、平行平
板電極の中間に多孔板より成る電極板を一方の電
極と接続させて挿入し中間電極として作用させる
装置が開発された(特開昭56−76242号公報)。こ
の装置は、プラズマ放電棒で生じる活性種を均一
かつ高密度とし、均一性の高い精密なエツチング
を可能にするとともに、試料をプラズマイオンの
衝撃から保護し、しかもエツチング速度を従来の
5〜10倍に向上させ得る利点を有するが、この中
間電極を用いる装置には、次のような問題点が生
ずることが明らかになつた。すなわち、中間電極
としてアルミニウム多孔板を用いた場合、アルミ
ニウムがスパツターされて被エツチング材料を汚
染し、その電気特性を悪くするという新たな問題
が発生することがわかつた。
板電極の中間に多孔板より成る電極板を一方の電
極と接続させて挿入し中間電極として作用させる
装置が開発された(特開昭56−76242号公報)。こ
の装置は、プラズマ放電棒で生じる活性種を均一
かつ高密度とし、均一性の高い精密なエツチング
を可能にするとともに、試料をプラズマイオンの
衝撃から保護し、しかもエツチング速度を従来の
5〜10倍に向上させ得る利点を有するが、この中
間電極を用いる装置には、次のような問題点が生
ずることが明らかになつた。すなわち、中間電極
としてアルミニウム多孔板を用いた場合、アルミ
ニウムがスパツターされて被エツチング材料を汚
染し、その電気特性を悪くするという新たな問題
が発生することがわかつた。
本発明者らは、このような実情に鑑み、従来の
平行平板電極型を用いるプラズマエツチング方法
の欠点を克服し、窒化ケイ素とホトレジスト膜及
び二酸化ケイ素膜に対する選択性を高め、かつ被
エツチング材料を汚染することを防止する平行平
板電極型装置によるプラズマエツチング方法につ
いて鋭意研究を重ねた結果、電極間に絶縁板を介
在させることによりその目的を達成しうることを
見出し、本発明をなすに至つた。
平行平板電極型を用いるプラズマエツチング方法
の欠点を克服し、窒化ケイ素とホトレジスト膜及
び二酸化ケイ素膜に対する選択性を高め、かつ被
エツチング材料を汚染することを防止する平行平
板電極型装置によるプラズマエツチング方法につ
いて鋭意研究を重ねた結果、電極間に絶縁板を介
在させることによりその目的を達成しうることを
見出し、本発明をなすに至つた。
すなわち、本発明は、レジストパターンを有す
る電子部品形成材料をプラズマエツチングするに
当り、下部電極上に、前記被処理物を載置し、こ
れに対向して上部電極を配置し、かつ両電極間に
多数の細孔を有する絶縁性平板を介在させて上部
電極に高周波電圧を印加することを特徴とするプ
ラズマエツチング方法及びその実施に好適な多数
の細孔を有する絶縁性平板を備えた装置を提供す
るものである。
る電子部品形成材料をプラズマエツチングするに
当り、下部電極上に、前記被処理物を載置し、こ
れに対向して上部電極を配置し、かつ両電極間に
多数の細孔を有する絶縁性平板を介在させて上部
電極に高周波電圧を印加することを特徴とするプ
ラズマエツチング方法及びその実施に好適な多数
の細孔を有する絶縁性平板を備えた装置を提供す
るものである。
次に、添付図面により本発明をさらに具体的に
説明する。
説明する。
第1図は、本発明の装置の構造と要部を説明す
るための断面図であつて、ベル型蓋部1と底板2
から成る密閉容器内に、平板状の上部電極3と下
部電極4が平行に配設され、それらの中間に多孔
を有する絶縁性の平板5が挿入されている。上部
電極3は、その支持柱6をベル型蓋部1の頂部に
設けられた孔7に嵌合、固定することによつて懸
吊され、下部電極4は底板2の中央部に嵌合され
るかあるいは底板2と一体的に構成され、その上
面はレジストパターンを有する電子部品形成材料
被処理物の載置台を兼ねている。そして、上記上
部電極3は支持柱6を介して高周波電源に接続
し、下部電極4はアースされている。
るための断面図であつて、ベル型蓋部1と底板2
から成る密閉容器内に、平板状の上部電極3と下
部電極4が平行に配設され、それらの中間に多孔
を有する絶縁性の平板5が挿入されている。上部
電極3は、その支持柱6をベル型蓋部1の頂部に
設けられた孔7に嵌合、固定することによつて懸
吊され、下部電極4は底板2の中央部に嵌合され
るかあるいは底板2と一体的に構成され、その上
面はレジストパターンを有する電子部品形成材料
被処理物の載置台を兼ねている。そして、上記上
部電極3は支持柱6を介して高周波電源に接続
し、下部電極4はアースされている。
上部電極3と下部電極4の中間に配設される多
数の孔を有する絶縁性の平板5は、適当な支持体
8,8′により支持されるが、その支持手段は知
られたどんな方法を用いてもよい。この平板5の
支持位置は、例えば、上下両電極板の距離が50mm
の場合、上部電極3から下方に30mm以上で、かつ
被処理物が栽置される下部電極4から上方10mm以
上の位置であることが好ましく、特に下部電極4
から上方15〜20mmの範囲内に配置することが好適
である。またこの平板5の形状は、通常プラズマ
エツチング装置に適合する形状が好ましく採用さ
れ、例えば第1図のベル型には円板状のものが好
適である。
数の孔を有する絶縁性の平板5は、適当な支持体
8,8′により支持されるが、その支持手段は知
られたどんな方法を用いてもよい。この平板5の
支持位置は、例えば、上下両電極板の距離が50mm
の場合、上部電極3から下方に30mm以上で、かつ
被処理物が栽置される下部電極4から上方10mm以
上の位置であることが好ましく、特に下部電極4
から上方15〜20mmの範囲内に配置することが好適
である。またこの平板5の形状は、通常プラズマ
エツチング装置に適合する形状が好ましく採用さ
れ、例えば第1図のベル型には円板状のものが好
適である。
しかし、本発明の目的が阻害されない限り、そ
の形状は特に制限されるものではなく、またその
平板5の面の大きさは、本発明の効果が効果的に
達成される限り特に制限はないが、通常下部電極
4及びその上面に置かれる被処理物、すなわち、
レジストパターンを有する電子部品形成材料を十
分カバーするように選択することが好ましい。
の形状は特に制限されるものではなく、またその
平板5の面の大きさは、本発明の効果が効果的に
達成される限り特に制限はないが、通常下部電極
4及びその上面に置かれる被処理物、すなわち、
レジストパターンを有する電子部品形成材料を十
分カバーするように選択することが好ましい。
本発明の方法及び装置に用いられるこの絶縁性
の多数の細孔を有する平板5は、絶縁性材料でつ
くられ、かつ板全体にわたつて多数の小さな貫通
孔9,…が形成された板状体であつて、板全体に
均一に細孔を分布させたものが好ましい。絶縁性
材料としては、例えばセラミツクス、ガラス等が
用いられるが、特にセラミツクスが好ましい。
の多数の細孔を有する平板5は、絶縁性材料でつ
くられ、かつ板全体にわたつて多数の小さな貫通
孔9,…が形成された板状体であつて、板全体に
均一に細孔を分布させたものが好ましい。絶縁性
材料としては、例えばセラミツクス、ガラス等が
用いられるが、特にセラミツクスが好ましい。
第2図は、本発明に用いられる平板5の好まし
い1例を示す平面図で、また第3図は平板の他の
例を示す平面図である。第2図においては、円形
の平板5に円板全体にわたつて多数の細孔9,…
が実質的均一に分布形成されているが、第3図に
示すように、目的によつては円板の中央部に比較
的大きな孔9′を形成させドーナツ状とした平板
を有利に用いることもできる。
い1例を示す平面図で、また第3図は平板の他の
例を示す平面図である。第2図においては、円形
の平板5に円板全体にわたつて多数の細孔9,…
が実質的均一に分布形成されているが、第3図に
示すように、目的によつては円板の中央部に比較
的大きな孔9′を形成させドーナツ状とした平板
を有利に用いることもできる。
絶縁性の平板に多数形成させる細孔は、正方
形、長方形、円形、三角形など任意の形状とする
ことができるが、平板全体に均一に分布させるこ
とが望ましい。また、この細孔の大きさは、孔径
10mm未満、好ましくは5〜8mmの範囲であつて、
1cm2当たり1〜5個程度の割合に穿設するのが適
当である。
形、長方形、円形、三角形など任意の形状とする
ことができるが、平板全体に均一に分布させるこ
とが望ましい。また、この細孔の大きさは、孔径
10mm未満、好ましくは5〜8mmの範囲であつて、
1cm2当たり1〜5個程度の割合に穿設するのが適
当である。
このような本発明の装置を用い、プラズマガス
の雰囲気下に上部電極に高周波電圧を印加してプ
ラズマエツチングを行うときは、上部電極と両電
極間に配設された多数の細孔を有する絶縁性の平
板との間でプラズマ放電が行われ、発生した活性
種が絶縁性の平板の細孔を通り抜け、下部電極の
上面に載置された被処理物、例えばウエハーに達
し、効果的にエツチングが行われる。本発明の装
置を用いるときは、被処理物が直接プラズマ放電
領域にさらされず、しかも中間に介在する平板が
絶縁性材料で構成されているので、導電性平板の
場合と異なり、被処理物に達する活性種は適度に
抑制されて減少し、緩和された作用力で被処理物
をエツチングする。このため均一性の高い精密な
エツチングが得られ、さらにレジストや各種被処
理物のプラズマイオンの衝撃による損傷が効果的
に防止できるので、ホトレジストや下地への選択
性が顕著に向上する。このような効果は平板に導
電性材料を用いた場合には被処理物が汚染される
ので実用的でない。また、本発明の装置を用いて
プラズマエツチングを行うときは、処理電力の出
力を高めてエツチング速度をはやめ、しかもプラ
ズマイオンの衝撃による悪影響も抑制できるので
生産性を向上させることができる。
の雰囲気下に上部電極に高周波電圧を印加してプ
ラズマエツチングを行うときは、上部電極と両電
極間に配設された多数の細孔を有する絶縁性の平
板との間でプラズマ放電が行われ、発生した活性
種が絶縁性の平板の細孔を通り抜け、下部電極の
上面に載置された被処理物、例えばウエハーに達
し、効果的にエツチングが行われる。本発明の装
置を用いるときは、被処理物が直接プラズマ放電
領域にさらされず、しかも中間に介在する平板が
絶縁性材料で構成されているので、導電性平板の
場合と異なり、被処理物に達する活性種は適度に
抑制されて減少し、緩和された作用力で被処理物
をエツチングする。このため均一性の高い精密な
エツチングが得られ、さらにレジストや各種被処
理物のプラズマイオンの衝撃による損傷が効果的
に防止できるので、ホトレジストや下地への選択
性が顕著に向上する。このような効果は平板に導
電性材料を用いた場合には被処理物が汚染される
ので実用的でない。また、本発明の装置を用いて
プラズマエツチングを行うときは、処理電力の出
力を高めてエツチング速度をはやめ、しかもプラ
ズマイオンの衝撃による悪影響も抑制できるので
生産性を向上させることができる。
本発明によれば、従来問題があつた窒化ケイ素
膜のドライエツチングも容易に行うことができ、
中間電極を用いることに起因する被処理物の特性
の悪化、その他の不利益が好都合に克服できる。
膜のドライエツチングも容易に行うことができ、
中間電極を用いることに起因する被処理物の特性
の悪化、その他の不利益が好都合に克服できる。
本発明の装置を陰極結合型の平行平板型装置と
して用い、上部電極をアースし、被処理物を載置
した下部電極に高周波電圧を印加した場合には、
中間に支持された絶縁性の多数の細孔を有する平
板と下部電極との間でプラズマが発生して作用す
るので、レジストや被処理物は直接プラズマイオ
ンの衝撃を受けて損傷し、下地層の選択性の向上
は望めない。したがつて、本発明の装置において
は上部電極に高周波電圧を印加することが重要で
ある。
して用い、上部電極をアースし、被処理物を載置
した下部電極に高周波電圧を印加した場合には、
中間に支持された絶縁性の多数の細孔を有する平
板と下部電極との間でプラズマが発生して作用す
るので、レジストや被処理物は直接プラズマイオ
ンの衝撃を受けて損傷し、下地層の選択性の向上
は望めない。したがつて、本発明の装置において
は上部電極に高周波電圧を印加することが重要で
ある。
以上の説明においては、上部及び下部電極を水
平に置いた平行平板電極型について述べたが、本
発明においては特に水平にする必要はなく、垂直
であつても何ら支障はない。
平に置いた平行平板電極型について述べたが、本
発明においては特に水平にする必要はなく、垂直
であつても何ら支障はない。
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
する。
実施例
直径140mmの上部電極、直径140mmの被処理物載
置台兼用の下部電極を50mm間隔に平行に配置した
枚葉自動処理型プラズマエツチング装置OAPM
−301B(東京応化工業社製)に、直径160mm、厚
さ2mmのセラミツクス板に直径6mmの孔を1.5
個/cm2の割合で均一に形成させた平板を、上部電
極の下方30mmの位置に電極板と平行に配設した。
4インチシリコンウエハー上に1000Åの窒化ケイ
素膜を形成させた被処理物を下部電極面のほぼ中
央に置き、プラズマ用処利ガスとして酸素ガス8
重量%を含む四フツ化炭素ガスを用い、反応室内
の真空度を0.5Torrに保つて、高周波発振器出力
200Wで窒化ケイ素膜を75秒間プラズマエツチン
グした。マスクとしては厚さ1μmのOMR85(商
品名、東京応化工業社製)のレジスト膜を用い、
下地層としては厚さ1000Åの二酸化ケイ素層を用
いたが、レジスト膜の減少はほとんどなく、ウエ
ハー全面にわたつてむらのない均一な高精度エツ
チング処理がなされた。
置台兼用の下部電極を50mm間隔に平行に配置した
枚葉自動処理型プラズマエツチング装置OAPM
−301B(東京応化工業社製)に、直径160mm、厚
さ2mmのセラミツクス板に直径6mmの孔を1.5
個/cm2の割合で均一に形成させた平板を、上部電
極の下方30mmの位置に電極板と平行に配設した。
4インチシリコンウエハー上に1000Åの窒化ケイ
素膜を形成させた被処理物を下部電極面のほぼ中
央に置き、プラズマ用処利ガスとして酸素ガス8
重量%を含む四フツ化炭素ガスを用い、反応室内
の真空度を0.5Torrに保つて、高周波発振器出力
200Wで窒化ケイ素膜を75秒間プラズマエツチン
グした。マスクとしては厚さ1μmのOMR85(商
品名、東京応化工業社製)のレジスト膜を用い、
下地層としては厚さ1000Åの二酸化ケイ素層を用
いたが、レジスト膜の減少はほとんどなく、ウエ
ハー全面にわたつてむらのない均一な高精度エツ
チング処理がなされた。
窒化ケイ素膜のエツチング速度は800Å/分、
また下地層である二酸化ケイ素層のエツチング速
度は300Å/分であり、窒化ケイ素膜との選択比
は2.7であつた。
また下地層である二酸化ケイ素層のエツチング速
度は300Å/分であり、窒化ケイ素膜との選択比
は2.7であつた。
比較のために、上記装置から多数の細孔を有す
る絶縁性の平板を取り除いて、上記と同一条件で
エツチング処理を行つたところ、エツチング時間
は67秒で十分であつたが、レジスト膜は3000Å減
少した。また、窒化ケイ素膜及びホトレジスト膜
のエツチング速度はそれぞれ900Å/分及び2700
Å/分で、選択比は0.3であり、下地層のエツチ
ング速度は600Å/分で窒化ケイ素との選択比は
1.5であつた。
る絶縁性の平板を取り除いて、上記と同一条件で
エツチング処理を行つたところ、エツチング時間
は67秒で十分であつたが、レジスト膜は3000Å減
少した。また、窒化ケイ素膜及びホトレジスト膜
のエツチング速度はそれぞれ900Å/分及び2700
Å/分で、選択比は0.3であり、下地層のエツチ
ング速度は600Å/分で窒化ケイ素との選択比は
1.5であつた。
第1図は、本発明装置の要部を示す側方断面
図、第2図は、絶縁性の平板の1例を示す平面
図、第3図は絶縁性の平板の別の例を示す平面図
である。 図中符号1はベル型蓋部、2は底板、3は上部
電極、4は下部電極、5は多数の細孔を有する絶
縁性の平板である。
図、第2図は、絶縁性の平板の1例を示す平面
図、第3図は絶縁性の平板の別の例を示す平面図
である。 図中符号1はベル型蓋部、2は底板、3は上部
電極、4は下部電極、5は多数の細孔を有する絶
縁性の平板である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 レジストパターンを有する電子部品形成材料
をプラズマエツチング処理するに当り、下部電極
上に、被処理物を載置し、それに対向して上部電
極を配置し、かつ両極間に多数の細孔を有する絶
縁性平板を介在させ上部電極に高周波電圧を印加
することを特徴とするプラズマエツチング方法。 2 高周波電圧を印加する上部電極と、それに対
向して配置され、かつ被処理物が載置される下部
電極を有する平行平板型プラズマエツチング装置
において、上記上部電極と下部電極との間の空間
に多数の細孔を有する絶縁性の平板を配設したこ
とを特徴とするプラズマエツチング装置。 3 絶縁性平板がセラミツクス板である特許請求
の範囲第2項記載の装置。
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| JP179283A JPS59126778A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | プラズマエツチング方法及びその装置 |
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| JP179283A JPS59126778A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | プラズマエツチング方法及びその装置 |
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Family Applications (1)
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