JPH11135488A - プラズマにより基板の異方性エッチングを行なう方法及び装置、誘導連結されたプラズマ源から発生されるプラズマを均一化する装置ならびにプラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマにより基板の異方性エッチングを行なう方法及び装置、誘導連結されたプラズマ源から発生されるプラズマを均一化する装置ならびにプラズマ処理装置Info
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- JPH11135488A JPH11135488A JP10224354A JP22435498A JPH11135488A JP H11135488 A JPH11135488 A JP H11135488A JP 10224354 A JP10224354 A JP 10224354A JP 22435498 A JP22435498 A JP 22435498A JP H11135488 A JPH11135488 A JP H11135488A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J2237/334—Etching
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- H01J2237/3345—Problems associated with etching anisotropy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エッチング速度の不均一性を減少し、かつ同
時にエッチングマスクの不規則な切除をほぼ完全に抑圧
する。 【解決手段】 誘導連結されたプラズマ源によって、高
周波電磁交番フィールドが発生され、かつプラズマの発
生のために、反応ガス又は反応ガス混合物が、この交番
フィールドにさらされ、かつプラズマの電気的に帯電し
た粒子が、基板の方向に加速される、プラズマにより基
板の異方性エッチングを行なう方法に関する。本発明に
よれば、次のことが提案される。すなわちプラズマ源と
基板との間に、電子−イオン−再結合のために少なくと
も１つの有効な表面を有する開口が導入される。さらに
本発明は、この方法を実施する装置及びプラズマ処理装
置に関する。
時にエッチングマスクの不規則な切除をほぼ完全に抑圧
する。 【解決手段】 誘導連結されたプラズマ源によって、高
周波電磁交番フィールドが発生され、かつプラズマの発
生のために、反応ガス又は反応ガス混合物が、この交番
フィールドにさらされ、かつプラズマの電気的に帯電し
た粒子が、基板の方向に加速される、プラズマにより基
板の異方性エッチングを行なう方法に関する。本発明に
よれば、次のことが提案される。すなわちプラズマ源と
基板との間に、電子−イオン−再結合のために少なくと
も１つの有効な表面を有する開口が導入される。さらに
本発明は、この方法を実施する装置及びプラズマ処理装
置に関する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマにより基
板の異方性エッチングを行なう方法及び装置に関する。
板の異方性エッチングを行なう方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマによる基板のエッチングは周知
である。これは、とりわけ半導体技術のためにシリコン
からなる基板において、とくにシリコンウエハからチッ
プを製造する際に利用される。その際、基板に、例えば
凹所のようにエッチングマスクによって定義される構造
がエッチングされる。エッチングマスクにおいて、基板
の表面に取付けられたマスク層、とくにフォトレジスト
層が問題になる。プラズマは、高周波電磁放射による反
応ガス又はガス混合物の励起によって点弧される。その
ために例えば高周波励起による誘導連結されたプラズマ
源（ＩＣＰ＝インダクティブ・カップルド・プラズマ）
が利用される。典型的なＩＣＰ源は、プラズマ容積の回
りに置かれた１つ又は複数の巻回を備えた励起コイルを
有し、この励起コイルは、プラズマ励起のために例えば
１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電流を流される。そ
れにしたがってコイルの端子（いわゆる“ホット”端子
("heisse" Ende）は、高周波源に接続されている。
である。これは、とりわけ半導体技術のためにシリコン
からなる基板において、とくにシリコンウエハからチッ
プを製造する際に利用される。その際、基板に、例えば
凹所のようにエッチングマスクによって定義される構造
がエッチングされる。エッチングマスクにおいて、基板
の表面に取付けられたマスク層、とくにフォトレジスト
層が問題になる。プラズマは、高周波電磁放射による反
応ガス又はガス混合物の励起によって点弧される。その
ために例えば高周波励起による誘導連結されたプラズマ
源（ＩＣＰ＝インダクティブ・カップルド・プラズマ）
が利用される。典型的なＩＣＰ源は、プラズマ容積の回
りに置かれた１つ又は複数の巻回を備えた励起コイルを
有し、この励起コイルは、プラズマ励起のために例えば
１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電流を流される。そ
れにしたがってコイルの端子（いわゆる“ホット”端子
("heisse" Ende）は、高周波源に接続されている。
【０００３】ＩＣＰ源によりシリコン深層エッチングを
行なう上記と同様の種類のエッチング方法は、ドイツ連
邦共和国特許第４２４１０４５号明細書により公知であ
る。
行なう上記と同様の種類のエッチング方法は、ドイツ連
邦共和国特許第４２４１０４５号明細書により公知であ
る。
【０００４】しかし励起コイルの交番フィールド又は磁
界は、不均一である。この不均一性は、中心に比較して
プラズマの縁において、イオン及び反応粒子の量の増加
を引起こす。この励起の幾何学的構造に基付いて、基板
の中心と縁において異なったエッチング速度が観察され
る。エッチング速度は、例えば１５０ｍｍの直径を有す
るウエハの中心において、基板の縁範囲よりも２０％ま
で低いことがある。
界は、不均一である。この不均一性は、中心に比較して
プラズマの縁において、イオン及び反応粒子の量の増加
を引起こす。この励起の幾何学的構造に基付いて、基板
の中心と縁において異なったエッチング速度が観察され
る。エッチング速度は、例えば１５０ｍｍの直径を有す
るウエハの中心において、基板の縁範囲よりも２０％ま
で低いことがある。
【０００５】さらに高い電圧にある“ホット”コイル端
子から出る漂遊電界は、誘導プラズマの相応して強力な
変形を引起こす。同時にプラズマは、励起コイルの中心
から“ホット”コイル端子へ移動する。それに相応して
エッチングマスクの切除も、きわめて不均一であり、か
つ基板の中心から縁範囲に移動する。プラズマ源におい
て高い電圧にある励起コイルの端子に隣接する基板の範
囲において、切除は、“ホット”コイル端子から遠い方
の基板の範囲におけるものより少ない。この不均一性の
結果、エッチングされた構造の不正確が生じる。
子から出る漂遊電界は、誘導プラズマの相応して強力な
変形を引起こす。同時にプラズマは、励起コイルの中心
から“ホット”コイル端子へ移動する。それに相応して
エッチングマスクの切除も、きわめて不均一であり、か
つ基板の中心から縁範囲に移動する。プラズマ源におい
て高い電圧にある励起コイルの端子に隣接する基板の範
囲において、切除は、“ホット”コイル端子から遠い方
の基板の範囲におけるものより少ない。この不均一性の
結果、エッチングされた構造の不正確が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、エッチング速度の不均一性を減少し、かつ同時にエ
ッチングマスクの不規則な切除をほぼ完全に抑圧する、
プラズマにより基板の異方性エッチングを行なう方法及
び装置を提供することである。
は、エッチング速度の不均一性を減少し、かつ同時にエ
ッチングマスクの不規則な切除をほぼ完全に抑圧する、
プラズマにより基板の異方性エッチングを行なう方法及
び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】特許請求の範囲第１項に
記載された特徴を有する本発明による方法、即ち、誘導
連結されたプラズマ源によって、高周波電磁交番フィー
ルドが発生され、かつプラズマの発生のために、反応ガ
ス又は反応ガス混合物が、この高周波電磁交番フィール
ドにさらされ、その際、プラズマの電気的に帯電した粒
子が、基板の方向に加速され、かつプラズマ源と基板と
の間に、穴絞りとして構成された開口が配置されてい
る、プラズマにより基板の異方性エッチングを行なう装
置において、開口に、電子−イオン−再結合のために少
なくとも１つの有効な表面が付属しており、その際、有
効な表面が、開口におけるほぼ円筒形の取付け物として
構成されており、かつ開口の直径が、基板の直径よりも
大きいことを特徴とする、プラズマにより基板の異方性
エッチングを行なう装置、及び特許請求の範囲第１０項
に記載された特徴を有する本発明による装置、即ち、誘
導連結されたプラズマ源から発生されるプラズマを均一
化する装置（１３）において、装置が、電子／イオン再
結合のために少なくとも１つの追加的な有効な表面（１
６）を備えた開口（１４）を有することを特徴とする、
プラズマを均一化する装置（１３）、は、前記の不均一
性をかなりの部分補償するという利点を有する。本発明
による開口の組込み及び最適化によって、エッチング速
度の不均一性は、少なくとも半分にすることができる。
同時にエッチングマスクの不規則な切除は、ほぼ完全に
抑圧される。その際、わずかな過補償が観察されること
があり、すなわちエッチングマスクの切除は、基板の縁
に向かってわずかに減少する。マスクプロファイルは、
この時、中心配置されている。この効果は、さらにわず
かな層厚でフォトレジストを塗ることを可能にするの
で、とくに有利である。これに、構造化のさらに高い精
度、及び製造可能な構造幅の減少が伴う。
記載された特徴を有する本発明による方法、即ち、誘導
連結されたプラズマ源によって、高周波電磁交番フィー
ルドが発生され、かつプラズマの発生のために、反応ガ
ス又は反応ガス混合物が、この高周波電磁交番フィール
ドにさらされ、その際、プラズマの電気的に帯電した粒
子が、基板の方向に加速され、かつプラズマ源と基板と
の間に、穴絞りとして構成された開口が配置されてい
る、プラズマにより基板の異方性エッチングを行なう装
置において、開口に、電子−イオン−再結合のために少
なくとも１つの有効な表面が付属しており、その際、有
効な表面が、開口におけるほぼ円筒形の取付け物として
構成されており、かつ開口の直径が、基板の直径よりも
大きいことを特徴とする、プラズマにより基板の異方性
エッチングを行なう装置、及び特許請求の範囲第１０項
に記載された特徴を有する本発明による装置、即ち、誘
導連結されたプラズマ源から発生されるプラズマを均一
化する装置（１３）において、装置が、電子／イオン再
結合のために少なくとも１つの追加的な有効な表面（１
６）を備えた開口（１４）を有することを特徴とする、
プラズマを均一化する装置（１３）、は、前記の不均一
性をかなりの部分補償するという利点を有する。本発明
による開口の組込み及び最適化によって、エッチング速
度の不均一性は、少なくとも半分にすることができる。
同時にエッチングマスクの不規則な切除は、ほぼ完全に
抑圧される。その際、わずかな過補償が観察されること
があり、すなわちエッチングマスクの切除は、基板の縁
に向かってわずかに減少する。マスクプロファイルは、
この時、中心配置されている。この効果は、さらにわず
かな層厚でフォトレジストを塗ることを可能にするの
で、とくに有利である。これに、構造化のさらに高い精
度、及び製造可能な構造幅の減少が伴う。
【０００８】本発明による方法又は本発明による装置
は、プラズマの前記の不均一性が、本発明による方法又
は本発明による装置によって基板から取り除かれるとい
う知識に基付いている。本発明による開口は、電子／イ
オン−再結合のために有効な面積の拡大を提供するが、
一方受け入れ角は、基板に向かって縮小される。基板に
向かう開口の下におけるプラズマの膨張によって、反応
粒子の、したがってイオン及び遊離基の希薄化が生じ、
この希薄化は、とくに基板の縁範囲において有効にな
る。
は、プラズマの前記の不均一性が、本発明による方法又
は本発明による装置によって基板から取り除かれるとい
う知識に基付いている。本発明による開口は、電子／イ
オン−再結合のために有効な面積の拡大を提供するが、
一方受け入れ角は、基板に向かって縮小される。基板に
向かう開口の下におけるプラズマの膨張によって、反応
粒子の、したがってイオン及び遊離基の希薄化が生じ、
この希薄化は、とくに基板の縁範囲において有効にな
る。
【０００９】したがって励起コイルの高周波コイルフィ
ールドの不均一性、及び高い電圧にあるコイル端子から
出る電界のプラズマへの影響は、基板に向かって遮へい
される。補償は、開口の壁における電子／イオン−再結
合に基付いており、それにより基板の縁範囲におけるイ
オン流密度が減少し、かつ同様に基板の縁範囲において
有効な希薄化効果に基付いている。
ールドの不均一性、及び高い電圧にあるコイル端子から
出る電界のプラズマへの影響は、基板に向かって遮へい
される。補償は、開口の壁における電子／イオン−再結
合に基付いており、それにより基板の縁範囲におけるイ
オン流密度が減少し、かつ同様に基板の縁範囲において
有効な希薄化効果に基付いている。
【００１０】したがって本発明は、基板に向かったＩＣ
Ｐ源の均一性の改善を引起こす。
Ｐ源の均一性の改善を引起こす。
【００１１】特許請求の範囲従属請求項に挙げた処置に
よって、特許請求の範囲第１項に挙げた方法又は特許請
求の範囲第１０項に挙げた装置の有利な変形及び改善が
可能である。
よって、特許請求の範囲第１項に挙げた方法又は特許請
求の範囲第１０項に挙げた装置の有利な変形及び改善が
可能である。
【００１２】本発明による開口の有利な構成は、ここに
取付けられかつプラズマ内に挿入されるほぼ円筒形の管
を有する穴絞りにある。円筒形の管は、この再結合面積
によって囲まれた容積内における電子又はイオンの延長
された走行距離を介して、電子／イオン−再結合のため
に有効な面積の拡大を提供する。
取付けられかつプラズマ内に挿入されるほぼ円筒形の管
を有する穴絞りにある。円筒形の管は、この再結合面積
によって囲まれた容積内における電子又はイオンの延長
された走行距離を介して、電子／イオン−再結合のため
に有効な面積の拡大を提供する。
【００１３】それぞれの反応粒子を消費する材料からな
る基板縁の回りの吸収体を基板電極に装着することによ
って、追加的に基板の縁範囲にわたって延びたかつ反応
粒子を消費する基板負荷をシミュレートすることができ
る。それによりエッチングマスクの不均一な切除に対す
る別の原因を補償することができる。基板の縁範囲にお
いて、基板自身によって、中心よりもわずかな反応粒子
が吸収される。同時にプラズマの不均一性に基付いて増
強されて、縁において反応粒子が製造される。したがっ
て反応粒子の濃度は、基板の縁範囲において増加してい
る。捕獲シールドは、この過剰物を吸収する。捕獲シー
ルドの寸法に応じて、基板面積にわたって絶対的に均一
なエッチングが達成でき、又はそれどころか基板面積に
わたってエッチング分布を反転することができる（エッ
チング速度は縁に向かって低下する）。
る基板縁の回りの吸収体を基板電極に装着することによ
って、追加的に基板の縁範囲にわたって延びたかつ反応
粒子を消費する基板負荷をシミュレートすることができ
る。それによりエッチングマスクの不均一な切除に対す
る別の原因を補償することができる。基板の縁範囲にお
いて、基板自身によって、中心よりもわずかな反応粒子
が吸収される。同時にプラズマの不均一性に基付いて増
強されて、縁において反応粒子が製造される。したがっ
て反応粒子の濃度は、基板の縁範囲において増加してい
る。捕獲シールドは、この過剰物を吸収する。捕獲シー
ルドの寸法に応じて、基板面積にわたって絶対的に均一
なエッチングが達成でき、又はそれどころか基板面積に
わたってエッチング分布を反転することができる（エッ
チング速度は縁に向かって低下する）。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に図面を引用して実施例により
本発明を詳細に説明する。
本発明を詳細に説明する。
【００１５】図１は、典型的なＩＣＰ励起コイルの磁界
のフィールド分布の計算された振幅経過を示している。
ここでは４０ｃｍの直径及び１つの巻回を有する高周波
電流が流通するコイルが問題になっている。このコイル
は、誘導プラズマ励起を行なう高周波磁界を発生するた
めの商用のプラズマ源に含まれている。このフィールド
分布は、大体においてこれにより励起されるプラズマの
プラズマ密度分布に相当する。プラズマ密度分布とは、
イオン密度及び例えばラジカルのような反応種の密度の
分布である。
のフィールド分布の計算された振幅経過を示している。
ここでは４０ｃｍの直径及び１つの巻回を有する高周波
電流が流通するコイルが問題になっている。このコイル
は、誘導プラズマ励起を行なう高周波磁界を発生するた
めの商用のプラズマ源に含まれている。このフィールド
分布は、大体においてこれにより励起されるプラズマの
プラズマ密度分布に相当する。プラズマ密度分布とは、
イオン密度及び例えばラジカルのような反応種の密度の
分布である。
【００１６】この経過曲線に、１５０ｍｍの直径を有す
るシリコンウエハ（６″ウエハ）の直径ｄが記入されて
おり、フィールド最小値は、ウエハ中心に置かれてい
る。この中心対称は、妨害電界がない場合に相当する。
したがって電気的な様式の妨害フィールドがない場合、
プラズマ密度分布も中心対称である。
るシリコンウエハ（６″ウエハ）の直径ｄが記入されて
おり、フィールド最小値は、ウエハ中心に置かれてい
る。この中心対称は、妨害電界がない場合に相当する。
したがって電気的な様式の妨害フィールドがない場合、
プラズマ密度分布も中心対称である。
【００１７】このように計算されたプラズマ密度が、
６″シリコンウエハの中心から縁までに１２％より多く
上昇することがわかる。基板バイアス電圧による基板の
方向におけるイオンの加速は、大体において同じイオン
電流密度を生じるので、シリコンウエハの縁におけるエ
ッチング速度は、中心におけるものよりもかなり高い。
６″シリコンウエハの中心から縁までに１２％より多く
上昇することがわかる。基板バイアス電圧による基板の
方向におけるイオンの加速は、大体において同じイオン
電流密度を生じるので、シリコンウエハの縁におけるエ
ッチング速度は、中心におけるものよりもかなり高い。
【００１８】図２は、本発明による装置１３を使用する
プラズマ処理装置１を概略的に示している。プラズマ処
理装置１は、反応器２を有し、この反応器内に供給接続
管片３を介して、本実施例においてふっ素供給反応ガ
ス、又はふっ素供給反応混合物を導くことができる。制
御弁５を備えた吸出し管片４を介して、反応器２内にお
ける所望の圧力を設定することができる。
プラズマ処理装置１を概略的に示している。プラズマ処
理装置１は、反応器２を有し、この反応器内に供給接続
管片３を介して、本実施例においてふっ素供給反応ガ
ス、又はふっ素供給反応混合物を導くことができる。制
御弁５を備えた吸出し管片４を介して、反応器２内にお
ける所望の圧力を設定することができる。
【００１９】さらに高密度プラズマ８を発生するために
ＩＰＣコイル６を備えた高圧プラズマ源が設けられてい
る。反応ガスを装入した反応器２にコイル６によって発
生される高周波磁界を入力結合することは、プラズマ８
の点弧に至る。基板９は、この場合６″シリコンウエハ
は、基板電極１０上にあり、この基板電極は、別の高周
波電圧源に接続されている。
ＩＰＣコイル６を備えた高圧プラズマ源が設けられてい
る。反応ガスを装入した反応器２にコイル６によって発
生される高周波磁界を入力結合することは、プラズマ８
の点弧に至る。基板９は、この場合６″シリコンウエハ
は、基板電極１０上にあり、この基板電極は、別の高周
波電圧源に接続されている。
【００２０】プラズマ密度分布の又はイオン電流密度の
均一化のために、本実施例において図３及び４に概略的
に示された本発明による開口１３が、誘導プラズマ源と
基板９との間に挿入された。開口１３は、プラズマの強
力な縁部分を絞り、かつ同時に基板９から漂遊電界を遠
ざけるために使われる。開口１３は、穴絞り１４を有
し、この穴絞りは、例えば１５ｍｍの厚さのアルミニウ
ムから製造することができる。図４は、絞りの幾何学的
構造を示している。装置１における穴絞り１３の取付け
は、例えばフランジ部分（図示せず）において行なわれ
る。穴絞り１４の開口１５の直径は、ウエハ９の直径ｄ
よりも大きい。本実施例において、絞りの大きさは、１
５０ｍｍのウエハ９（６″ウエハ）の直径に対して１７
０ｍｍである。
均一化のために、本実施例において図３及び４に概略的
に示された本発明による開口１３が、誘導プラズマ源と
基板９との間に挿入された。開口１３は、プラズマの強
力な縁部分を絞り、かつ同時に基板９から漂遊電界を遠
ざけるために使われる。開口１３は、穴絞り１４を有
し、この穴絞りは、例えば１５ｍｍの厚さのアルミニウ
ムから製造することができる。図４は、絞りの幾何学的
構造を示している。装置１における穴絞り１３の取付け
は、例えばフランジ部分（図示せず）において行なわれ
る。穴絞り１４の開口１５の直径は、ウエハ９の直径ｄ
よりも大きい。本実施例において、絞りの大きさは、１
５０ｍｍのウエハ９（６″ウエハ）の直径に対して１７
０ｍｍである。
【００２１】本発明による装置１３を完全にするため
に、例えば１０ｍｍの壁厚を有するアルミニウムからな
る垂直円筒の形のシールド１６が、装置１内に挿入され
た。円筒１６は、穴絞り１４の縁に固定することができ
るが、分離して取付けてもよい。７０ｍｍ、４９ｍｍ及
び２５ｍｍの高さを有する円筒１３がテストされた。
に、例えば１０ｍｍの壁厚を有するアルミニウムからな
る垂直円筒の形のシールド１６が、装置１内に挿入され
た。円筒１６は、穴絞り１４の縁に固定することができ
るが、分離して取付けてもよい。７０ｍｍ、４９ｍｍ及
び２５ｍｍの高さを有する円筒１３がテストされた。
【００２２】基板電極１０上に、さらに吸収体１７が設
置され、この吸収体は、熱的に良好に基板電極に連結さ
れている（例えば真空グリースにより）。吸収体１７の
材料は、それぞれの反応粒子が吸収され、したがって消
費されるように選定されている。この場合、ふっ素の吸
収のために、シリコン又はグラファイト（炭素）を使用
することができる。別の反応粒子に対して、水晶ガラス
又は合成物質も適することがある。
置され、この吸収体は、熱的に良好に基板電極に連結さ
れている（例えば真空グリースにより）。吸収体１７の
材料は、それぞれの反応粒子が吸収され、したがって消
費されるように選定されている。この場合、ふっ素の吸
収のために、シリコン又はグラファイト（炭素）を使用
することができる。別の反応粒子に対して、水晶ガラス
又は合成物質も適することがある。
【００２３】エッチング速度の均一性に関して及びシリ
コン又はエッチングマスクの切除のために、２５ｍｍの
円筒高さが最適であるとわかった。それより高い円筒
は、ウエハ縁に向かってエッチングマスク切除のはっき
りした減少に至るので、ウエハの縁範囲におけるイオン
電流密度は、あまりに大幅に減少する（過補償）。
コン又はエッチングマスクの切除のために、２５ｍｍの
円筒高さが最適であるとわかった。それより高い円筒
は、ウエハ縁に向かってエッチングマスク切除のはっき
りした減少に至るので、ウエハの縁範囲におけるイオン
電流密度は、あまりに大幅に減少する（過補償）。
【００２４】対比テストとして、シリンダ１６が取り除
かれ、かつ種々の直径を有する簡単な穴絞り１４がテス
トされた。使用された直径は、７０ｍｍ、１１０ｍｍ、
１３０ｍｍ、１５０ｍｍ及び１７０ｍｍであった。
かれ、かつ種々の直径を有する簡単な穴絞り１４がテス
トされた。使用された直径は、７０ｍｍ、１１０ｍｍ、
１３０ｍｍ、１５０ｍｍ及び１７０ｍｍであった。
【００２５】基板直径よりも小さい１５０ｍｍまでの絞
り直径の際に、エッチングプロファイルは、垂直から絞
り内部の方向へ許容できない傾斜を示し、すなわちエッ
チングされた溝は、斜めに−角度≠９０°をなして、基
板内にエッチングされた。絞り開口の拡大とともにこの
有害な効果は、基板直径を越える絞り開口の際に完全に
消滅するまで減少することができる。しかしながら本実
施例において１７０ｍｍのこのような絞り開口によれ
ば、ウエハ９の縁におけるエッチング速度は、もはや実
質的に低下することができなかった。したがって穴絞り
１４は、この直径に対しては無効であった。
り直径の際に、エッチングプロファイルは、垂直から絞
り内部の方向へ許容できない傾斜を示し、すなわちエッ
チングされた溝は、斜めに−角度≠９０°をなして、基
板内にエッチングされた。絞り開口の拡大とともにこの
有害な効果は、基板直径を越える絞り開口の際に完全に
消滅するまで減少することができる。しかしながら本実
施例において１７０ｍｍのこのような絞り開口によれ
ば、ウエハ９の縁におけるエッチング速度は、もはや実
質的に低下することができなかった。したがって穴絞り
１４は、この直径に対しては無効であった。
【００２６】したがって電子／イオン−再結合のために
追加的な面積が、本実施例において円筒１６が必要であ
り、この円筒は、基板９の縁範囲におけるプロファイル
の傾斜の効果なしに、プラズマの均一性の改善を可能に
する。それにより基板直径よりも大きい絞り直径も、プ
ロファイル形成を害することなく、基板９に作用するプ
ラズマの均一性の改善を引起こす。
追加的な面積が、本実施例において円筒１６が必要であ
り、この円筒は、基板９の縁範囲におけるプロファイル
の傾斜の効果なしに、プラズマの均一性の改善を可能に
する。それにより基板直径よりも大きい絞り直径も、プ
ロファイル形成を害することなく、基板９に作用するプ
ラズマの均一性の改善を引起こす。
【００２７】本発明による絞り装置により、エッチング
速度分布は、基板及びプラズマ源の種類及び大きさに依
存して、あらゆるトレンチ幅に対して少なくとも係数２
だけ改善することができる。開口１３を有する及び持た
ない代表的なテストウエハタイプによる実験の際に、次
の表に挙げられたエッチング速度分布が得られた。
速度分布は、基板及びプラズマ源の種類及び大きさに依
存して、あらゆるトレンチ幅に対して少なくとも係数２
だけ改善することができる。開口１３を有する及び持た
ない代表的なテストウエハタイプによる実験の際に、次
の表に挙げられたエッチング速度分布が得られた。
【００２８】すべての実験の際に、６″シリコンウエハ
１０は、最小の長さでエッチングされた。フォトレジス
トラッカからなるエッチングマスクは、すべての場合
に、取扱いの初めに１．１μｍの厚さを持っていた。こ
れらの実験において、ウエハの回りに水晶捕獲シールド
が置かれた。したがってウエハの縁範囲におけるふっ素
ラジカルの吸収は行なわれなかった。これらの実験にお
いて、本発明による開口の効果だけが観察された。偏差
は、平均エッチング深さによって割られた最大と最小の
エッチング深さの差から計算された。このことは、最大
と最小のエッチング深さの間の差、及び最大と最小のエ
ッチング深さの和からなる２倍の商にほぼ相当する： ％偏差＝（最大エッチング深さ−最小エッチング深さ）
・１００％／平均エッチング深さ ％偏差＝２・（最大−最小）／（最大＋最小）
１０は、最小の長さでエッチングされた。フォトレジス
トラッカからなるエッチングマスクは、すべての場合
に、取扱いの初めに１．１μｍの厚さを持っていた。こ
れらの実験において、ウエハの回りに水晶捕獲シールド
が置かれた。したがってウエハの縁範囲におけるふっ素
ラジカルの吸収は行なわれなかった。これらの実験にお
いて、本発明による開口の効果だけが観察された。偏差
は、平均エッチング深さによって割られた最大と最小の
エッチング深さの差から計算された。このことは、最大
と最小のエッチング深さの間の差、及び最大と最小のエ
ッチング深さの和からなる２倍の商にほぼ相当する： ％偏差＝（最大エッチング深さ−最小エッチング深さ）
・１００％／平均エッチング深さ ％偏差＝２・（最大−最小）／（最大＋最小）
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】ほぼ係数２だけのエッチング速度の均一性
のはっきりした改善が認められ、しかも試みられたすべ
てのトレンチ幅に対して等しく認められた。６０μｍ幅
のトレンチにおけるプロファイルは、選ばれたプロセス
パラメータの下に正確に垂直であり、狭いトレンチ溝に
おいて傾向的にいくらか積極的であり、すなわちトレン
チ溝は、深いところへ最小に狭くなる。垂直からのプロ
ファイルの傾斜は、もはや認められない。明らかにパラ
メータ変化によって、一方又は他方の方向に所望のプロ
ファイル形が影響を受けることができる。
のはっきりした改善が認められ、しかも試みられたすべ
てのトレンチ幅に対して等しく認められた。６０μｍ幅
のトレンチにおけるプロファイルは、選ばれたプロセス
パラメータの下に正確に垂直であり、狭いトレンチ溝に
おいて傾向的にいくらか積極的であり、すなわちトレン
チ溝は、深いところへ最小に狭くなる。垂直からのプロ
ファイルの傾斜は、もはや認められない。明らかにパラ
メータ変化によって、一方又は他方の方向に所望のプロ
ファイル形が影響を受けることができる。
【００３２】同時にエッチングマスクのフォトレジスト
ラッカの切除がずっと多く均一になることが観察され
た。開口１３がない場合、４ｃｍだけウエハ中心からず
らされた“目”の中心における最小の切除速度と対向す
るウエハ縁における最大の切除速度との間に係数２があ
るが（平均ラッカ切除に対して７０％）、一方開口１３
を有する場合、切除速度は、最大で１７．５％、それど
ころか平均でそれよりはっきりとわずかしか相違せず、
その際、ラッカプロファイルは、ウエハ中心に向かって
正確に中心配置されている。残りのラッカ厚さは増大す
るが、一方ラッカ切除は、ウエハ縁に向かって傾向とし
てわずかに低下する。
ラッカの切除がずっと多く均一になることが観察され
た。開口１３がない場合、４ｃｍだけウエハ中心からず
らされた“目”の中心における最小の切除速度と対向す
るウエハ縁における最大の切除速度との間に係数２があ
るが（平均ラッカ切除に対して７０％）、一方開口１３
を有する場合、切除速度は、最大で１７．５％、それど
ころか平均でそれよりはっきりとわずかしか相違せず、
その際、ラッカプロファイルは、ウエハ中心に向かって
正確に中心配置されている。残りのラッカ厚さは増大す
るが、一方ラッカ切除は、ウエハ縁に向かって傾向とし
てわずかに低下する。
【００３３】ラッカ切除機構は、純粋にイオンにより誘
起されるエッチングなので、残りのラッカプロファイル
は、基板表面に向かうイオン電流密度の分布に対する直
接の尺度である。したがって基板の縁範囲への残りのラ
ッカの厚さのわずかな増化は、イオン密度分布の源によ
って生じる不均一性の完全な補償、又はそれどころかわ
ずかな過補償を意味する。
起されるエッチングなので、残りのラッカプロファイル
は、基板表面に向かうイオン電流密度の分布に対する直
接の尺度である。したがって基板の縁範囲への残りのラ
ッカの厚さのわずかな増化は、イオン密度分布の源によ
って生じる不均一性の完全な補償、又はそれどころかわ
ずかな過補償を意味する。
【００３４】中心配置及び一層良好な均一性は、全基板
表面にわたるエッチングマスクに対するプロセスの選択
性が一層良好に利用できるということを引起こす。さら
に基板表面にわたってトレンチを形成された構造の精度
が、劇的に改善される。ラッカ損失の結果として生じる
構造損失は、どこでもほぼ同じ大きさなので、この効果
は、チップの歩留りに役立つ。
表面にわたるエッチングマスクに対するプロセスの選択
性が一層良好に利用できるということを引起こす。さら
に基板表面にわたってトレンチを形成された構造の精度
が、劇的に改善される。ラッカ損失の結果として生じる
構造損失は、どこでもほぼ同じ大きさなので、この効果
は、チップの歩留りに役立つ。
【００３５】したがって本発明による方法又は本発明に
よる装置は、高い電圧にあるコイルの端子の範囲から基
板に向かって静電的に入力結合される漂遊電界を実質的
に完全にシールドし、かつ追加的にイオン電流密度を均
一化することができる。
よる装置は、高い電圧にあるコイルの端子の範囲から基
板に向かって静電的に入力結合される漂遊電界を実質的
に完全にシールドし、かつ追加的にイオン電流密度を均
一化することができる。
【００３６】第２の実験系列において、使用された開口
に加えて吸収体１７の効果が研究された。吸収体１７
は、本実施例においてシリコンからなる。しかし反応ふ
っ素粒子を吸収するために、例えばグラファイトも適し
ている。プロセスパラメータは、前記のものと同じであ
った。まず吸収体１７の幅に関するウエハ縁におけるエ
ッチング速度の低下が研究された。
に加えて吸収体１７の効果が研究された。吸収体１７
は、本実施例においてシリコンからなる。しかし反応ふ
っ素粒子を吸収するために、例えばグラファイトも適し
ている。プロセスパラメータは、前記のものと同じであ
った。まず吸収体１７の幅に関するウエハ縁におけるエ
ッチング速度の低下が研究された。
【００３７】
【表３】
【００３８】ウエハ縁へのエッチング速度低下のこの効
果は、有効な吸収体１７がない場合、ウエハの中心にお
いてウエハの縁範囲におけるよりも多くの反応粒子が、
本実施例においてふっ素ラジカルが消費されることに帰
する。シリコン又はグラファイトからなる有効な吸収体
１７によれば、吸収体１７は所定の割合を吸収し、かつ
エッチング反応において消費するので、縁範囲における
ふっ素ラジカルの濃度は低下する。したがってウエハ９
におけるエッチング速度は低下する。
果は、有効な吸収体１７がない場合、ウエハの中心にお
いてウエハの縁範囲におけるよりも多くの反応粒子が、
本実施例においてふっ素ラジカルが消費されることに帰
する。シリコン又はグラファイトからなる有効な吸収体
１７によれば、吸収体１７は所定の割合を吸収し、かつ
エッチング反応において消費するので、縁範囲における
ふっ素ラジカルの濃度は低下する。したがってウエハ９
におけるエッチング速度は低下する。
【００３９】明らかに例えばポリマーのように反応粒子
を捕獲する別の材料を考えることもできる。
を捕獲する別の材料を考えることもできる。
【図１】１つのコイル巻回を有する誘導連結されたプラ
ズマ源の磁界分布を示す図である。
ズマ源の磁界分布を示す図である。
【図２】本発明による装置の一実施例を含むプラズマ処
理装置を示す略図である。
理装置を示す略図である。
【図３】図２における開口を示す概略的な細部の図であ
る。
る。
【図４】図３における穴絞りを示す概略的な平面図であ
る。
る。
１ プラズマ処理装置、 ２ 反応器、 ６ コイル、
８ プラズマ、 ９基板、 １０ 基板電極、 １３
開口、 １４ 穴絞り、 １６ 取付け物、 １７
吸収体
８ プラズマ、 ９基板、 １０ 基板電極、 １３
開口、 １４ 穴絞り、 １６ 取付け物、 １７
吸収体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランツ レーマー ドイツ連邦共和国 シュツツトガルト ヴ ィティコヴェーク ９ (72)発明者 アンドレア シルプ ドイツ連邦共和国 シュヴェービッシュ グミューント ゼーレンバッハヴェーク 15
Claims (18)
- 【請求項１】 誘導連結されたプラズマ源によって、高
周波電磁交番フィールドが発生され、かつプラズマの発
生のために、反応ガス又は反応ガス混合物が、この高周
波電磁交番フィールドにさらされ、その際、プラズマの
電気的に帯電した粒子が、基板の方向に加速され、かつ
プラズマ源と基板との間に、穴絞りとして構成された開
口が配置されている、プラズマにより基板の異方性エッ
チングを行なう装置において、開口に、電子−イオン−
再結合のために少なくとも１つの有効な表面が付属して
おり、その際、有効な表面が、開口におけるほぼ円筒形
の取付け物として構成されており、かつ開口の直径が、
基板の直径よりも大きいことを特徴とする、プラズマに
より基板の異方性エッチングを行なう装置。 - 【請求項２】 開口として穴絞りが、かつ有効な表面と
してほぼ円筒形の取付け物が利用されることを特徴とす
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 金属からなる開口又は穴絞り及び／又は
取付け物が利用されることを特徴とする、請求項１又は
２記載の方法。 - 【請求項４】 ふっ素に耐える金属が利用されることを
特徴とする、請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 ふっ素に耐える金属としてアルミニウム
が利用されることを特徴とする、請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 基板の縁範囲においてプラズマの反応粒
子の密度が減少することを特徴とする、請求項１から５
までのいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】 反応粒子を消費する吸収体が、基板の回
りに円形に配置されることを特徴とする、請求項６記載
の方法。 - 【請求項８】 水晶、シリコン、合成物質及び／又はグ
ラファイトからなる吸収体が利用されることを特徴とす
る、請求項５記載の方法。 - 【請求項９】 反応粒子として、ふっ素及び／又はふっ
素化合物のイオン及び／又はラジカルが利用されること
を特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記
載の方法。 - 【請求項１０】 誘導連結されたプラズマ源から発生さ
れるプラズマを均一化する装置（１３）において、装置
が、電子／イオン再結合のために少なくとも１つの追加
的な有効な表面（１６）を備えた開口（１４）を有する
ことを特徴とする、プラズマを均一化する装置（１
３）。 - 【請求項１１】 開口（１３）が、穴絞り（１４）及び
ほぼ円筒形の取付け物（１６）を有することを特徴とす
る、請求項１０記載の装置。 - 【請求項１２】 穴絞り（１４）及び／又は取付け物
（１６）が、金属からなることを特徴とする、請求項１
０又は１１記載の装置。 - 【請求項１３】 金属が、ふっ素に耐えることを特徴と
する、請求項３記載の方法。 - 【請求項１４】 金属がアルミニウムであることを特徴
とする、請求項４記載の方法。 - 【請求項１５】 高周波電磁交番フィールドを発生する
プラズマ源、反応ガス又は反応ガス混合物に高周波電磁
交番フィールドを作用させることによって反応粒子から
プラズマ（８）を発生する反応器（２）、及び基板
（９）の方向にプラズマ（８）内に含まれるイオン流を
加速する基板電極（１０）を有する、プラズマ（８）に
より基板（９）の異方性エッチングを行なうプラズマ処
理装置（１）において、プラズマ処理装置（１）が、プ
ラズマ源と基板電極（１０）との間に、請求項１０から
１４までのいずれか１項に記載の開口（１３）を有する
ことを特徴とする、プラズマ（８）により基板（９）の
異方性エッチングを行なうプラズマ処理装置（１）。 - 【請求項１６】 開口（１３）の直径が、基板（９）の
直径よりも大きいことを特徴とする、請求項１５記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項１７】 プラズマ処理装置が、プラズマ（８）
の反応粒子のために基板（９）の回りに配置された吸収
体（１７）を有することを特徴とする、請求項１５又は
１６記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項１８】 吸収体（１７）が、シリコン、水晶、
合成物質及び／又はグラファイトからなることを特徴と
する、請求項１７記載の装置
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19734278A DE19734278C1 (de) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | Vorrichtung zum anisotropen Ätzen von Substraten |
| DE19734278.7 | 1997-08-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135488A true JPH11135488A (ja) | 1999-05-21 |
| JP4616946B2 JP4616946B2 (ja) | 2011-01-19 |
Family
ID=7838315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22435498A Expired - Lifetime JP4616946B2 (ja) | 1997-08-07 | 1998-08-07 | プラズマにより基板の異方性エッチングを行なう方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6214161B1 (ja) |
| JP (1) | JP4616946B2 (ja) |
| CH (1) | CH693917A5 (ja) |
| DE (1) | DE19734278C1 (ja) |
| GB (1) | GB2327909B (ja) |
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| JP2023143937A (ja) * | 2019-07-12 | 2023-10-06 | 日新電機株式会社 | プラズマ制御システム及びプラズマ制御プログラム |
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| DE19933842A1 (de) | 1999-07-20 | 2001-02-01 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zum Ätzen eines Substrates mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas |
| DE10023946A1 (de) * | 2000-05-16 | 2001-11-29 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zum anisotropen Plasmaätzen |
| DE10024699A1 (de) * | 2000-05-18 | 2001-11-29 | Bosch Gmbh Robert | Plasmaätzanlage |
| DE10024883A1 (de) | 2000-05-19 | 2001-11-29 | Bosch Gmbh Robert | Plasmaätzanlage |
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