JPH0888218A - プラズマエッチング方法及びその装置 - Google Patents
プラズマエッチング方法及びその装置Info
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- JPH0888218A JPH0888218A JP6248583A JP24858394A JPH0888218A JP H0888218 A JPH0888218 A JP H0888218A JP 6248583 A JP6248583 A JP 6248583A JP 24858394 A JP24858394 A JP 24858394A JP H0888218 A JPH0888218 A JP H0888218A
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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
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
- H01J37/32155—Frequency modulation
- H01J37/32165—Plural frequencies
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- Analytical Chemistry (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ヘリコン波を利用して高密度のプラズマを生成
してエッチングを行う場合に、エッチング速度比を増大
させ、エッチング特性を向上させ更に、プロセス条件の
マージンを広げる。 【構成】反応室の軸心方向に磁場を印加し、該反応室の
周囲に巻設したコイルに高周波電力を印加して生成した
プラズマを利用して被処理物のエッチングを行うプラズ
マエッチングに於いて、前記コイルに印加する高周波電
力をパルス状とし、又プラズマを発生させる高周波電力
とバイアス電力との周波数を同一にし、両電力の周波数
の位相差を変更させる様にし、高周波電力をパルス状と
し、断続的に印加することでエッチング特性を向上さ
せ、又高周波電力とバイアス電力との周波数を同一に
し、両電力の周波数の位相差を変更させることで、プロ
セス条件のマージンを広げる。
してエッチングを行う場合に、エッチング速度比を増大
させ、エッチング特性を向上させ更に、プロセス条件の
マージンを広げる。 【構成】反応室の軸心方向に磁場を印加し、該反応室の
周囲に巻設したコイルに高周波電力を印加して生成した
プラズマを利用して被処理物のエッチングを行うプラズ
マエッチングに於いて、前記コイルに印加する高周波電
力をパルス状とし、又プラズマを発生させる高周波電力
とバイアス電力との周波数を同一にし、両電力の周波数
の位相差を変更させる様にし、高周波電力をパルス状と
し、断続的に印加することでエッチング特性を向上さ
せ、又高周波電力とバイアス電力との周波数を同一に
し、両電力の周波数の位相差を変更させることで、プロ
セス条件のマージンを広げる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程の１つ
であるエッチング、特にプラズマを利用してドライエッ
チングを行う為のプラズマエッチング方法及びその装置
に関するものである。
であるエッチング、特にプラズマを利用してドライエッ
チングを行う為のプラズマエッチング方法及びその装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、プラズマを生成させる方法として
は、１対の平板電極を対峙させ設け、減圧雰囲気下で反
応ガスを供給し、両電極間に高周波電力を印加させ、プ
ラズマを生成させる方法と、マイクロ波と磁場によりプ
ラズマを生成させるＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｃｙ
ｃｌｏｔｏｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法と、磁場が
印加された空間に高周波電力を印加することで生成する
ヘリコン波を利用してプラズマを生成させる有磁場誘導
方法等があり、このヘリコン波を利用してプラズマを生
成させる有磁場誘導方法では、前掲した２者よりも高密
度のプラズマを生成させることができる。
は、１対の平板電極を対峙させ設け、減圧雰囲気下で反
応ガスを供給し、両電極間に高周波電力を印加させ、プ
ラズマを生成させる方法と、マイクロ波と磁場によりプ
ラズマを生成させるＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｃｙ
ｃｌｏｔｏｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法と、磁場が
印加された空間に高周波電力を印加することで生成する
ヘリコン波を利用してプラズマを生成させる有磁場誘導
方法等があり、このヘリコン波を利用してプラズマを生
成させる有磁場誘導方法では、前掲した２者よりも高密
度のプラズマを生成させることができる。
【０００３】図１２に於いて、従来のヘリコン波を利用
してプラズマを生成する有磁場誘導方法のプラズマエッ
チング装置を説明する。
してプラズマを生成する有磁場誘導方法のプラズマエッ
チング装置を説明する。
【０００４】導電材料で構成された気密な処理室１の上
側に、絶縁物で構成された円筒状の反応室２が気密に連
設され、該反応室２の外側に２巻のコイル３が巻き設け
られ、更に該コイル３の外側に前記反応室２の軸心方向
に磁場を発生する為の磁場発生コイル４が配設されてい
る。又、前記反応室２の底面には半導体試料等の被処理
物の載置台を兼ねる平板電極５が絶縁物で構成された台
座６を介して設けられている。
側に、絶縁物で構成された円筒状の反応室２が気密に連
設され、該反応室２の外側に２巻のコイル３が巻き設け
られ、更に該コイル３の外側に前記反応室２の軸心方向
に磁場を発生する為の磁場発生コイル４が配設されてい
る。又、前記反応室２の底面には半導体試料等の被処理
物の載置台を兼ねる平板電極５が絶縁物で構成された台
座６を介して設けられている。
【０００５】前記コイル３には整合器７と高周波電源８
が直列に接続され、該高周波電源８の出力を前記整合器
７を通して前記コイル３に印加できる様になっている。
又、前記平板電極５には整合器９、バイアス電源１０が
直列に接続され、該バイアス電源１０の出力を前記整合
器９を通して前記平板電極５に印加できる様になってい
る。
が直列に接続され、該高周波電源８の出力を前記整合器
７を通して前記コイル３に印加できる様になっている。
又、前記平板電極５には整合器９、バイアス電源１０が
直列に接続され、該バイアス電源１０の出力を前記整合
器９を通して前記平板電極５に印加できる様になってい
る。
【０００６】上記した従来例に於いて、前記処理室１、
反応室２内を図示しない真空ポンプにより排気し、排気
後反応室２内に反応ガスを供給し、反応室２内の圧力を
一定に保持する。前記磁場発生コイル４により反応室２
内に磁場が発生された状態で、前記高周波電源８の出力
を前記整合器７を通して前記コイル３に印加し、反応室
２内にヘリコン波を発生させ、高密度のプラズマを生成
する。
反応室２内を図示しない真空ポンプにより排気し、排気
後反応室２内に反応ガスを供給し、反応室２内の圧力を
一定に保持する。前記磁場発生コイル４により反応室２
内に磁場が発生された状態で、前記高周波電源８の出力
を前記整合器７を通して前記コイル３に印加し、反応室
２内にヘリコン波を発生させ、高密度のプラズマを生成
する。
【０００７】同時に前記バイアス電源１０の出力を前記
整合器９を通して前記平板電極５に印加し、平板電極５
上に生じたセルフバイアス電圧或は交流電界を利用し
て、平板電極５に載置した被処理物１１をエッチングす
る。
整合器９を通して前記平板電極５に印加し、平板電極５
上に生じたセルフバイアス電圧或は交流電界を利用し
て、平板電極５に載置した被処理物１１をエッチングす
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記した様に、ヘリコ
ン波を利用してプラズマを生成する場合、高密度のプラ
ズマが得られるという利点があるが、反応室に導入した
反応ガスの解離、及びエッチングで生じた反応生成物の
解離が進むという現象がある。
ン波を利用してプラズマを生成する場合、高密度のプラ
ズマが得られるという利点があるが、反応室に導入した
反応ガスの解離、及びエッチングで生じた反応生成物の
解離が進むという現象がある。
【０００９】半導体試料であるシリコン（Ｓｉ）ウェー
ハ上のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）をエッチングする
場合、反応ガスとしてＣX ＦY 系を用いるが、本従来例
の様な高密度のプラズマを生成しエッチングを行う装置
では、反応ガスの解離が進む為、フッ素（Ｆ）の生成比
率が大きくなり、この為フッ素によるシリコン酸化膜の
下地のシリコンのエッチングが進行し、選択比（エッチ
ング速度比）が低下するという問題がある。
ハ上のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）をエッチングする
場合、反応ガスとしてＣX ＦY 系を用いるが、本従来例
の様な高密度のプラズマを生成しエッチングを行う装置
では、反応ガスの解離が進む為、フッ素（Ｆ）の生成比
率が大きくなり、この為フッ素によるシリコン酸化膜の
下地のシリコンのエッチングが進行し、選択比（エッチ
ング速度比）が低下するという問題がある。
【００１０】ＦによるＳｉのエッチングを押さえる為
に、添加ガスとしてＨ2 を用いる方法があり、例えばエ
ッチングガスとしてＣ4 Ｆ8 とＨ2 を用いてエッチング
する場合、ＳｉＯ2 膜とＳｉの選択比を向上させる為に
Ｈ2 の割合を増やすと、ＳｉＯ2 のエッチング速度も低
下し、結果として選択比は向上しない。
に、添加ガスとしてＨ2 を用いる方法があり、例えばエ
ッチングガスとしてＣ4 Ｆ8 とＨ2 を用いてエッチング
する場合、ＳｉＯ2 膜とＳｉの選択比を向上させる為に
Ｈ2 の割合を増やすと、ＳｉＯ2 のエッチング速度も低
下し、結果として選択比は向上しない。
【００１１】本発明は斯かる実情に鑑み、ヘリコン波を
利用して高密度のプラズマを生成してエッチングを行う
場合に、エッチング速度比を増大させ、エッチング特性
を向上させ、更にプロセス条件のマージンを広げようと
するものである。
利用して高密度のプラズマを生成してエッチングを行う
場合に、エッチング速度比を増大させ、エッチング特性
を向上させ、更にプロセス条件のマージンを広げようと
するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応室の軸心
方向に磁場を印加し、該反応室の周囲に巻設したコイル
に高周波電力を印加して生成したプラズマを利用して被
処理物のエッチングを行うプラズマエッチングに於い
て、前記コイルに印加する高周波電力をパルス状とし、
又プラズマを発生させる高周波電力とバイアス電力との
周波数を同一にし、両電力の周波数の位相差を変更させ
る様にしたものである。
方向に磁場を印加し、該反応室の周囲に巻設したコイル
に高周波電力を印加して生成したプラズマを利用して被
処理物のエッチングを行うプラズマエッチングに於い
て、前記コイルに印加する高周波電力をパルス状とし、
又プラズマを発生させる高周波電力とバイアス電力との
周波数を同一にし、両電力の周波数の位相差を変更させ
る様にしたものである。
【００１３】
【作用】高周波電力をパルス状とし、断続的に印加する
ことでエッチング特性を向上させ、又高周波電力とバイ
アス電力との周波数を同一にし、両電力の周波数の位相
差を変更さることで、プロセス条件のマージンを広げ
る。
ことでエッチング特性を向上させ、又高周波電力とバイ
アス電力との周波数を同一にし、両電力の周波数の位相
差を変更さることで、プロセス条件のマージンを広げ
る。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。
説明する。
【００１５】図１中に於いて、図１２中で示したものと
同様の構成要素には同符号を付してある。
同様の構成要素には同符号を付してある。
【００１６】導電材料で構成された気密な処理室１の上
側に、絶縁物で構成された円筒状の反応室２が気密に連
設され、該反応室２の外側に２巻のコイル３が巻き設け
られ、更に該コイル３の外側に前記反応室２の軸心方向
に磁場を発生する為の磁場発生コイル４が配設されてい
る。又、前記反応室２の底面には半導体試料等の被処理
物の載置台を兼ねる平板電極５が絶縁物で構成された台
座６を介して設けられている。
側に、絶縁物で構成された円筒状の反応室２が気密に連
設され、該反応室２の外側に２巻のコイル３が巻き設け
られ、更に該コイル３の外側に前記反応室２の軸心方向
に磁場を発生する為の磁場発生コイル４が配設されてい
る。又、前記反応室２の底面には半導体試料等の被処理
物の載置台を兼ねる平板電極５が絶縁物で構成された台
座６を介して設けられている。
【００１７】尚、前記コイル３は、生成されたプラズマ
の均一性を考慮すると、１巻でも充分であり、装置の簡
略化を考えると１巻のコイル３の方が好ましい。図２は
コイル３を１巻とした実施例を図示している。又、前記
磁場発生コイル４は反応室２の軸心方向に磁場を発生さ
せる手段であればよく永久磁石であってもよいことは勿
論である。
の均一性を考慮すると、１巻でも充分であり、装置の簡
略化を考えると１巻のコイル３の方が好ましい。図２は
コイル３を１巻とした実施例を図示している。又、前記
磁場発生コイル４は反応室２の軸心方向に磁場を発生さ
せる手段であればよく永久磁石であってもよいことは勿
論である。
【００１８】前記コイル３には整合器７とパルス変調可
能な高周波電源１２が直列に接続され、該高周波電源１
２の出力を前記整合器７を通して前記コイル３に印加で
きる様になっている。又、前記平板電極５には整合器
９、バイアス電源１０が直列に接続され、該バイアス電
源１０の出力を前記整合器９を通して前記平板電極５に
印加できる様になっている。
能な高周波電源１２が直列に接続され、該高周波電源１
２の出力を前記整合器７を通して前記コイル３に印加で
きる様になっている。又、前記平板電極５には整合器
９、バイアス電源１０が直列に接続され、該バイアス電
源１０の出力を前記整合器９を通して前記平板電極５に
印加できる様になっている。
【００１９】前記高周波電源１２の基本波の周波数は通
常１３．５６MHz であるが、これ以外の周波数を用いる
ことも勿論可能である。又、パルス変調を行う手段は、
前記高周波電源１２に内蔵させてもよく、或は別途増幅
器と市販の任意信号発生器を組合わせたものでもよく、
前記コイルにパルス状の高周波電力を印加する高周波電
力印加手段であればよい。
常１３．５６MHz であるが、これ以外の周波数を用いる
ことも勿論可能である。又、パルス変調を行う手段は、
前記高周波電源１２に内蔵させてもよく、或は別途増幅
器と市販の任意信号発生器を組合わせたものでもよく、
前記コイルにパルス状の高周波電力を印加する高周波電
力印加手段であればよい。
【００２０】図３はパルス変調の態様を示し、（ａ）は
コイル３に印加する高周波電力の基本波を示し、（ｂ）
はパルス変調を示し、（ｃ）は（ｂ）で示すパルス変調
によって（ａ）の基本波を変調した状態を示す。
コイル３に印加する高周波電力の基本波を示し、（ｂ）
はパルス変調を示し、（ｃ）は（ｂ）で示すパルス変調
によって（ａ）の基本波を変調した状態を示す。
【００２１】前記整合器７、前記整合器９にフェイズシ
フタ１３を接続し、前記高周波電源１２が出力するパル
ス変調波と前記バイアス電源１０が出力するバイアス電
力の周波数を同一とした場合は、パルス変調波とバイア
ス電力の位相差を任意に設定できる様になっている。
フタ１３を接続し、前記高周波電源１２が出力するパル
ス変調波と前記バイアス電源１０が出力するバイアス電
力の周波数を同一とした場合は、パルス変調波とバイア
ス電力の位相差を任意に設定できる様になっている。
【００２２】以下、作動を説明する。
【００２３】前記処理室１、反応室２内を図示しない真
空ポンプにより排気し、排気後反応室２内に反応ガスを
供給し、反応室２内の圧力を一定に保持する。前記磁場
発生コイル４により反応室２内に磁場が発生された状態
で、前記高周波電源１２の出力を前記整合器７を通して
前記コイル３に印加し、反応室２内にヘリコン波を発生
させ、高密度のプラズマを生成する。
空ポンプにより排気し、排気後反応室２内に反応ガスを
供給し、反応室２内の圧力を一定に保持する。前記磁場
発生コイル４により反応室２内に磁場が発生された状態
で、前記高周波電源１２の出力を前記整合器７を通して
前記コイル３に印加し、反応室２内にヘリコン波を発生
させ、高密度のプラズマを生成する。
【００２４】同時に前記バイアス電源１０の出力を前記
整合器９を通して前記平板電極５に印加し、平板電極５
上に生じたセルフバイアス電圧或は交流電界を利用し
て、平板電極５に載置した被処理物１１をエッチングす
る。
整合器９を通して前記平板電極５に印加し、平板電極５
上に生じたセルフバイアス電圧或は交流電界を利用し
て、平板電極５に載置した被処理物１１をエッチングす
る。
【００２５】又、必要に応じてパルス変調の周波数と平
板電極５に印加するバイアス電力の周波数を同一とした
場合は、相互の位相差を前記フェイズシフタ１３によ
り、適宜設定する。
板電極５に印加するバイアス電力の周波数を同一とした
場合は、相互の位相差を前記フェイズシフタ１３によ
り、適宜設定する。
【００２６】次に、前記コイル３に印加する高周波電力
をパルス変調した場合について説明する。
をパルス変調した場合について説明する。
【００２７】図４は反応性ガスの混合比と、ＳｉＯ2 及
びＳｉのエッチング速度並びにＳｉＯ2 とＳｉの選択比
（エッチング速度比）との関係を示した線図で、上の図
はパルス変調した高周波電力をコイル３に印加したもの
で、下の図は連続して高周波電力をコイル３に印加した
場合の線図である。図中、実線はエッチング速度、破線
は選択比を示している。エッチングの条件は下記の通り
である。
びＳｉのエッチング速度並びにＳｉＯ2 とＳｉの選択比
（エッチング速度比）との関係を示した線図で、上の図
はパルス変調した高周波電力をコイル３に印加したもの
で、下の図は連続して高周波電力をコイル３に印加した
場合の線図である。図中、実線はエッチング速度、破線
は選択比を示している。エッチングの条件は下記の通り
である。
【００２８】・エッチングガス：Ｃ4 Ｆ8 ＋Ｈ2 ・圧力 ：５mTorr ・高周波出力電力：１３．５６MHz 、１．０KW ・パルス変調仕様：ＯＮ 時間 ５μsec ＯＦＦ時間 １２０μsec ・バイアス電圧 ：−２００Ｖ
【００２９】エッチング条件中に記述したバイアス電圧
とは、反応室２にプラズマが生成された状態で平板電極
５にバイアス電力を印加した時に平板電極５に発生する
直流電圧を示す。
とは、反応室２にプラズマが生成された状態で平板電極
５にバイアス電力を印加した時に平板電極５に発生する
直流電圧を示す。
【００３０】図４の下半図に示す様に、高周波電力を連
続してコイル３に印加した場合はＨ2 の混合比率を高く
していくと、ＳｉＯ2 及びＳｉのエッチング速度並びに
それらの選択比は徐々に減少し、Ｈ2 の混合比が４０％
付近で急激に減少する。Ｈ2の混合比が５０％になる
と、エッチング速度並びにそれらの選択比の値は、略０
になる。
続してコイル３に印加した場合はＨ2 の混合比率を高く
していくと、ＳｉＯ2 及びＳｉのエッチング速度並びに
それらの選択比は徐々に減少し、Ｈ2 の混合比が４０％
付近で急激に減少する。Ｈ2の混合比が５０％になる
と、エッチング速度並びにそれらの選択比の値は、略０
になる。
【００３１】図４の上半図に示す様に、印加する高周波
電力をパルス変調した場合は、図４の下半図に示す連続
波と比較してＳｉＯ2 のエッチング速度が大きくなる。
又、高周波電力をパルス変調し、Ｈ2 の混合比を大きく
していくと選択比は増加し、Ｈ2 の混合比率が３８％付
近でＳｉのエッチング速度が０（μ／min ）になり、選
択比、（ＳｉＯ2 のエッチング速度）／（Ｓｉのエッチ
ング速度）は無限大になる。
電力をパルス変調した場合は、図４の下半図に示す連続
波と比較してＳｉＯ2 のエッチング速度が大きくなる。
又、高周波電力をパルス変調し、Ｈ2 の混合比を大きく
していくと選択比は増加し、Ｈ2 の混合比率が３８％付
近でＳｉのエッチング速度が０（μ／min ）になり、選
択比、（ＳｉＯ2 のエッチング速度）／（Ｓｉのエッチ
ング速度）は無限大になる。
【００３２】パルス変調することによって選択比が増大
するのは、パルス変調のＯＮ／ＯＦＦ時間を適切にする
ことにより、反応生成物の中で特にＨＦの解離が押さえ
られ、解離によって生じるＦによるＳｉのエッチング速
度の増大が押さえられる為と考えられる。
するのは、パルス変調のＯＮ／ＯＦＦ時間を適切にする
ことにより、反応生成物の中で特にＨＦの解離が押さえ
られ、解離によって生じるＦによるＳｉのエッチング速
度の増大が押さえられる為と考えられる。
【００３３】図５は、パルス変調のＯＮ時間を５μsec
に固定した状態に於ける、ＯＦＦ時間とＳｉＯ2 及びＳ
ｉのエッチング速度との関係を示したものであり、エッ
チング条件は下記の通りである。
に固定した状態に於ける、ＯＦＦ時間とＳｉＯ2 及びＳ
ｉのエッチング速度との関係を示したものであり、エッ
チング条件は下記の通りである。
【００３４】・エッチングガス：Ｃ4 Ｆ8 にＨ2 を５０
％添加→Ｈ2 流量÷（Ｈ2 流量＋Ｃ4 Ｆ8 流量）×１０
０＝５０％ ・圧力 ：５mTorr ・高周波電力出力：１３．５６MHz 、１．０KW ・パルス変調仕様：ＯＮ時間 ５μsec 固定 ・バイアス電圧 ：２００Ｖ
％添加→Ｈ2 流量÷（Ｈ2 流量＋Ｃ4 Ｆ8 流量）×１０
０＝５０％ ・圧力 ：５mTorr ・高周波電力出力：１３．５６MHz 、１．０KW ・パルス変調仕様：ＯＮ時間 ５μsec 固定 ・バイアス電圧 ：２００Ｖ
【００３５】上記エッチング条件の下では、パルス変調
のＯＦＦ時間が５〜２０μsec の範囲に於いては、Ｓｉ
のエッチング速度は０μ／min である。
のＯＦＦ時間が５〜２０μsec の範囲に於いては、Ｓｉ
のエッチング速度は０μ／min である。
【００３６】ＯＦＦ時間が１０μsec 以上になると、Ｓ
ｉＯ2 のエッチング速度は減少し、２０μsec 時点で０
μ／min になることから、ＳｉＯ2 のエッチング速度を
維持するには一般的傾向として、ＯＦＦ時間を短くする
ことが必要と考えられる。
ｉＯ2 のエッチング速度は減少し、２０μsec 時点で０
μ／min になることから、ＳｉＯ2 のエッチング速度を
維持するには一般的傾向として、ＯＦＦ時間を短くする
ことが必要と考えられる。
【００３７】図６は、パルス変調のＯＦＦ時間を５μse
c に固定した状態での、ＯＮ時間とＳｉＯ2 及びＳｉの
エッチング速度との関係を示したものであり、エッチン
グ条件は下記の通りである。
c に固定した状態での、ＯＮ時間とＳｉＯ2 及びＳｉの
エッチング速度との関係を示したものであり、エッチン
グ条件は下記の通りである。
【００３８】・エッチングガス：Ｃ4 Ｆ8 にＨ2 を５０
％添加→Ｈ2 流量÷（Ｈ2 流量＋Ｃ4 Ｆ8 流量）×１０
０＝５０％ ・圧力 ：５mTorr ・高周波電力出力：１３．５６MHz 、１．０KW ・パルス変調仕様：ＯＦＦ時間 ５μsec 固定 ・バイアス電圧 ：２００Ｖ
％添加→Ｈ2 流量÷（Ｈ2 流量＋Ｃ4 Ｆ8 流量）×１０
０＝５０％ ・圧力 ：５mTorr ・高周波電力出力：１３．５６MHz 、１．０KW ・パルス変調仕様：ＯＦＦ時間 ５μsec 固定 ・バイアス電圧 ：２００Ｖ
【００３９】ＯＮ時間が２０μsec 時点で、ＳｉＯ2 の
エッチング速度は０/minになるが、この様にＯＮ時間を
長くするとＳｉＯ2 のエッチング速度が低下するので、
一般的傾向としてＯＮ時間を短くすることが必要と考え
られる。
エッチング速度は０/minになるが、この様にＯＮ時間を
長くするとＳｉＯ2 のエッチング速度が低下するので、
一般的傾向としてＯＮ時間を短くすることが必要と考え
られる。
【００４０】図７は、パルス変調のＯＦＦ時間を５μse
c に固定した状態に於ける、ＯＮ時間と、反応生成物の
堆積速度との関係を示したものであり、エッチング条件
は下記の通りである。
c に固定した状態に於ける、ＯＮ時間と、反応生成物の
堆積速度との関係を示したものであり、エッチング条件
は下記の通りである。
【００４１】・エッチングガス：Ｃ4 Ｆ8 にＨ2 を５０
％添加→Ｈ2 流量÷（Ｈ2 流量＋Ｃ4 Ｆ8 流量）×１０
０＝５０％ ・圧力 ：５mTorr ・高周波電力出力：１３．５６MHz 、１．０KW ・パルス変調仕様：ＯＮ時間 ５μsec 固定 ・バイアス電圧 ：２００Ｖ
％添加→Ｈ2 流量÷（Ｈ2 流量＋Ｃ4 Ｆ8 流量）×１０
０＝５０％ ・圧力 ：５mTorr ・高周波電力出力：１３．５６MHz 、１．０KW ・パルス変調仕様：ＯＮ時間 ５μsec 固定 ・バイアス電圧 ：２００Ｖ
【００４２】ＯＮ時間が短い程反応生成物の堆積速度は
大きくなる。堆積速度を大きくすることにより、選択比
の向上が期待できるので、選択比を向上するには一般的
にＯＮ時間を短くすることが必要と考えられる。
大きくなる。堆積速度を大きくすることにより、選択比
の向上が期待できるので、選択比を向上するには一般的
にＯＮ時間を短くすることが必要と考えられる。
【００４３】図６と図７に示した結果から、ＯＮ時間を
短くするとＳｉＯ2 のエッチング速度が向上し、又反応
生成物の堆積速度も向上する傾向が見られることから、
選択比を増大する条件と放電条件の方向付けができる。
短くするとＳｉＯ2 のエッチング速度が向上し、又反応
生成物の堆積速度も向上する傾向が見られることから、
選択比を増大する条件と放電条件の方向付けができる。
【００４４】図８は、パルス変調のＯＦＦ時間を、それ
ぞれ５μsec と２０μsec に固定した状態に於ける、パ
ルス変調のＯＮ時間と、電子密度との関係を示したもの
であり、放電条件は下記の通りである。
ぞれ５μsec と２０μsec に固定した状態に於ける、パ
ルス変調のＯＮ時間と、電子密度との関係を示したもの
であり、放電条件は下記の通りである。
【００４５】・エッチングガス：Ａｒ ・圧力 ：２mTorr ・高周波電力出力：１３．５６MHz 、１．０KW
【００４６】ＯＮ時間を変化させても電子密度は大きな
変化を示さないが、この現象がパルス変調した場合に、
ＳｉＯ2 のエッチング速度が低下しない原因の一つと考
えられる。
変化を示さないが、この現象がパルス変調した場合に、
ＳｉＯ2 のエッチング速度が低下しない原因の一つと考
えられる。
【００４７】図９は、パルス変調のＯＦＦ時間を、それ
ぞれ５μsec と２０μsec に固定した状態に於ける、パ
ルス変調のＯＮ時間と、電子温度との関係を示したもの
であり、放電条件は下記の通りである。
ぞれ５μsec と２０μsec に固定した状態に於ける、パ
ルス変調のＯＮ時間と、電子温度との関係を示したもの
であり、放電条件は下記の通りである。
【００４８】・エッチングガス：Ａｒ ・圧力 ：２mTorr ・高周波電力出力：１３．５６MHz 、１．０KW
【００４９】ＯＦＦ時間が２０μsec の場合、ＯＮ時間
を変化させると電子温度は大きな変化を示すが、この現
象によってガスの解離状態が変化する。ＯＦＦ時間が５
μsec の場合は電子温度に大きな変化は無い為、ガスの
解離状態を変化させる場合は、ＯＦＦ時間を適切な長さ
に設定することが必要になる。
を変化させると電子温度は大きな変化を示すが、この現
象によってガスの解離状態が変化する。ＯＦＦ時間が５
μsec の場合は電子温度に大きな変化は無い為、ガスの
解離状態を変化させる場合は、ＯＦＦ時間を適切な長さ
に設定することが必要になる。
【００５０】又図９は、ＯＦＦ時間が２０μsec の方
が、電子温度の変化が大きく、従って反応ガスの解離状
態を変化させる効果が大きいことを示している。
が、電子温度の変化が大きく、従って反応ガスの解離状
態を変化させる効果が大きいことを示している。
【００５１】図１０は反応性ガスの混合比と、ＳｉＯ2
及びＳｉのエッチング速度並びにＳｉＯ2 及びＳｉの選
択比（エッチング速度比）との関係を示した線図であ
る。
及びＳｉのエッチング速度並びにＳｉＯ2 及びＳｉの選
択比（エッチング速度比）との関係を示した線図であ
る。
【００５２】（Ａ）（Ｂ）は共に１００KHz でパルス変
調した高周波電力をコイル３に印加したものであるが、
半導体試料を載置する平板電極５に印加するバイアス電
力の周波数を１００KHz とし、相互の位相差を０度及び
１８０度とした場合の特性である。エッチングの条件は
下記の通りである。
調した高周波電力をコイル３に印加したものであるが、
半導体試料を載置する平板電極５に印加するバイアス電
力の周波数を１００KHz とし、相互の位相差を０度及び
１８０度とした場合の特性である。エッチングの条件は
下記の通りである。
【００５３】・エッチングガス ：Ｃ4 Ｆ8 ＋Ｈ2 ・圧力 ：５mTorr ・高周波出力電力 ：１３．５６MHz 、１．０KW ・パルス変調仕様 ：ＯＮ 時間 ５μsec ＯＦＦ時間 ５μsec ・バイアス電力周波数：１００KHz ・バイアス電圧 ：−２００Ｖ
【００５４】コイル３に印加するパルス変調した高周波
電力と、半導体試料を載置する平板電極５に印加するバ
イアス電力との位相の関係を図１１に示す。図中（ａ）
はパルス変調波形で、（ｂ）ではバイアス電力がパルス
変調波がＯＮの時「−」になり、ＯＦＦの時「＋」にな
る状態を示している。（ｃ）は（ｂ）の状態と「＋」
「−」が逆になっている。位相差が０度の場合、選択比
が無限大になるのは、Ｈ2 の混合比率が５０％である
が、位相差が１８０度の場合は、Ｈ2 の混合比率が４０
％である。
電力と、半導体試料を載置する平板電極５に印加するバ
イアス電力との位相の関係を図１１に示す。図中（ａ）
はパルス変調波形で、（ｂ）ではバイアス電力がパルス
変調波がＯＮの時「−」になり、ＯＦＦの時「＋」にな
る状態を示している。（ｃ）は（ｂ）の状態と「＋」
「−」が逆になっている。位相差が０度の場合、選択比
が無限大になるのは、Ｈ2 の混合比率が５０％である
が、位相差が１８０度の場合は、Ｈ2 の混合比率が４０
％である。
【００５５】コイル３に印加するパルス変調する高周波
電力の位相と、半導体試料を載置する平板電極５に印加
するバイアス電力との位相差を制御することによって、
同一の選択比（エッチング速度比）が得られるガス混合
比等のエッチング条件を変えることができることから、
位相を制御する方法を用いることにより、エッチング条
件にマージンを持たせることができる。
電力の位相と、半導体試料を載置する平板電極５に印加
するバイアス電力との位相差を制御することによって、
同一の選択比（エッチング速度比）が得られるガス混合
比等のエッチング条件を変えることができることから、
位相を制御する方法を用いることにより、エッチング条
件にマージンを持たせることができる。
【００５６】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、プラズ
マ生成用の高周波電力をパルス変調することにより、エ
ッチング速度を下げることなく膜と下地との選択比（エ
ッチング速度比）を向上させることができ、又、パルス
変調の周波数とバイアス電力の周波数を同一にし、それ
ら高周波電力の位相差を制御することによって、エッチ
ング条件のマージンを広げることが可能である。
マ生成用の高周波電力をパルス変調することにより、エ
ッチング速度を下げることなく膜と下地との選択比（エ
ッチング速度比）を向上させることができ、又、パルス
変調の周波数とバイアス電力の周波数を同一にし、それ
ら高周波電力の位相差を制御することによって、エッチ
ング条件のマージンを広げることが可能である。
【図１】本発明の一実施例の概略を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施例の概略を示す構成図であ
る。
る。
【図３】パルス変調波を説明する説明図である。
【図４】ガスの混合比とエッチング速度と選択比の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図５】パルス変調のＯＦＦ時間とＳｉＯ2 及びＳｉの
エッチング速度の関係を示す図である。
エッチング速度の関係を示す図である。
【図６】パルス変調のＯＮ時間とＳｉＯ2 及びＳｉのエ
ッチング速度の関係を示す図である。
ッチング速度の関係を示す図である。
【図７】パルス変調のＯＮ時間と反応生成物の堆積速度
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図８】パルス変調のＯＮ時間と電子密度との関係を示
す図である。
す図である。
【図９】パルス変調のＯＮ時間と電子温度との関係を示
す図である。
す図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）は、ガスの混合比とエッチング
速度と選択比の関係を示す図である。
速度と選択比の関係を示す図である。
【図１１】パルス変調した高周波電力の位相と、バイア
ス電力との位相の関係を示す図である。
ス電力との位相の関係を示す図である。
【図１２】従来例の概略を示す構成図である。
１ 処理室 ２ 反応室 ３ コイル ４ 磁場発生コイル ５ 平板電極 ６ 台座 ７ 整合器 ８ 高周波電源 ９ 整合器 １０ バイアス電源 １１ 被処理物 １２ 高周波電源 １３ フェイズシフタ
Claims (8)
- 【請求項１】 反応室の軸心方向に磁場を印加し、該反
応室の周囲に巻設したコイルに高周波電力を印加して生
成したプラズマを利用して被処理物のエッチングを行う
プラズマエッチングに於いて、前記コイルに印加する高
周波電力をパルス状としたことを特徴とするプラズマエ
ッチング方法。 - 【請求項２】 パルス状高周波電力のＯＮ時間を固定
し、ＯＦＦ時間を変化させることにより、エッチング速
度を変化させる請求項１のプラズマエッチング方法。 - 【請求項３】 パルス状高周波電力のＯＦＦ時間を固定
し、ＯＮ時間を変化させることにより、エッチング速度
を変化させる請求項１のプラズマエッチング方法。 - 【請求項４】 パルス状高周波電力のＯＦＦ時間を固定
し、ＯＮ時間を変化させることにより、反応生成物の堆
積速度を変化させ、エッチング対象膜と下地とのエッチ
ング速度比を変化させる請求項１のドライエッチング方
法。 - 【請求項５】 絶縁物で構成した反応室の周囲に巻設す
るコイルに印加するパルス状高周波電力の周期と、半導
体試料を載置する平面電極に印加するバイアス電圧発生
用の交流電力の周期を同一とし、それらの周波数の位相
差を０度或は１８０度として、エッチング条件、特にガ
スの混合比にマージンを持たせることを特徴とするプラ
ズマエッチング方法。 - 【請求項６】 反応室の軸心方向に磁場を印加する磁場
発生手段と、前記反応室の周囲に巻設したコイルと該コ
イルにパルス状の高周波電力を印加する高周波電力印加
手段と、被処理物が載置される平板電極と、該平板電極
にバイアス電力を印加するバイアス電源とを具備するこ
とを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 【請求項７】 パルス状高周波電力のＯＮ／ＯＦＦ時間
のＯＮ時間、ＯＦＦ時間をそれぞれ独立して変更する手
段を設けた請求項６のプラズマエッチング装置。 - 【請求項８】 コイルに印加する高周波電力のパルス変
調周波数と平板電極に印加するバイアス電力の周波数を
同一とし、且両電力の周波数の位相を任意に設定するフ
ェイズシフタとを具備する請求項６又は請求項７のプラ
ズマエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6248583A JPH0888218A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | プラズマエッチング方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6248583A JPH0888218A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | プラズマエッチング方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888218A true JPH0888218A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=17180290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6248583A Pending JPH0888218A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | プラズマエッチング方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0888218A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100253274B1 (ko) * | 1996-11-25 | 2000-04-15 | 김영환 | 플라즈마 식각장치 |
| US6156152A (en) * | 1997-06-05 | 2000-12-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plasma processing apparatus |
| DE19933842A1 (de) * | 1999-07-20 | 2001-02-01 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zum Ätzen eines Substrates mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas |
| US6471821B2 (en) | 1996-11-20 | 2002-10-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plasma reactor and method |
| JP2003282547A (ja) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Ulvac Japan Ltd | 高選択比かつ大面積高均一プラズマ処理方法及び装置 |
| JP2008109155A (ja) * | 2007-12-19 | 2008-05-08 | Applied Materials Inc | プラズマ装置 |
| US7513971B2 (en) | 2002-03-18 | 2009-04-07 | Applied Materials, Inc. | Flat style coil for improved precision etch uniformity |
| JP2014204050A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
| JP2017022136A (ja) * | 2016-10-06 | 2017-01-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP6248583A patent/JPH0888218A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6471821B2 (en) | 1996-11-20 | 2002-10-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plasma reactor and method |
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| US6156152A (en) * | 1997-06-05 | 2000-12-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plasma processing apparatus |
| US7811941B1 (en) | 1999-07-20 | 2010-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for etching a substrate using an inductively coupled plasma |
| DE19933842A1 (de) * | 1999-07-20 | 2001-02-01 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zum Ätzen eines Substrates mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas |
| US7513971B2 (en) | 2002-03-18 | 2009-04-07 | Applied Materials, Inc. | Flat style coil for improved precision etch uniformity |
| JP2003282547A (ja) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Ulvac Japan Ltd | 高選択比かつ大面積高均一プラズマ処理方法及び装置 |
| KR100949472B1 (ko) * | 2002-03-26 | 2010-03-29 | 가부시키가이샤 아루박 | 고선택비 및 대면적고균일 플라즈마처리방법과 장치 |
| JP2008109155A (ja) * | 2007-12-19 | 2008-05-08 | Applied Materials Inc | プラズマ装置 |
| JP2014204050A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
| US10121640B2 (en) | 2013-04-09 | 2018-11-06 | Hitachi High-Technologies Corporation | Method and apparatus for plasma processing |
| JP2017022136A (ja) * | 2016-10-06 | 2017-01-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |