JPH11219938A - プラズマエッチング方法 - Google Patents
プラズマエッチング方法Info
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- JPH11219938A JPH11219938A JP10020948A JP2094898A JPH11219938A JP H11219938 A JPH11219938 A JP H11219938A JP 10020948 A JP10020948 A JP 10020948A JP 2094898 A JP2094898 A JP 2094898A JP H11219938 A JPH11219938 A JP H11219938A
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Landscapes
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロローディング効果のおもな原因と考
えられるラジカルあるいは反応生成物の輸送過程に起因
した問題、あるいはエッチング形状の異常、特にゲート
エッチングにおけるノッチのおもな原因と考えられるチ
ャージアップに起因した問題を解決しうるプラズマエッ
チング方法を得る。 【解決手段】 真空室に供給された反応ガスを、真空室
に供給される高周波電力５によりプラズマ化し、そのプ
ラズマ６で真空室内の試料７をエッチングするプラズマ
エッチング方法であって、被エッチング試料７へ投入す
るバイアス電力をパルス変調または供給する反応ガスを
交互に切り替えて供給するものである。または、被エッ
チング試料７のオーバーエッチ時に、供給する高周波電
力５をパルス変調する。
えられるラジカルあるいは反応生成物の輸送過程に起因
した問題、あるいはエッチング形状の異常、特にゲート
エッチングにおけるノッチのおもな原因と考えられるチ
ャージアップに起因した問題を解決しうるプラズマエッ
チング方法を得る。 【解決手段】 真空室に供給された反応ガスを、真空室
に供給される高周波電力５によりプラズマ化し、そのプ
ラズマ６で真空室内の試料７をエッチングするプラズマ
エッチング方法であって、被エッチング試料７へ投入す
るバイアス電力をパルス変調または供給する反応ガスを
交互に切り替えて供給するものである。または、被エッ
チング試料７のオーバーエッチ時に、供給する高周波電
力５をパルス変調する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高周波放電を用
いたプラズマエッチング方法に関するものである。
いたプラズマエッチング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高周波放電を用いたプラズマ処理方法
は、半導体製造工程において、微細加工のためのドライ
エッチング、薄膜形成のためのスパッタリング、プラズ
マＣＶＤ、イオン注入等さまざまなところで用いられて
いる。以下、プラズマ処理方法の適用例として、微細加
工に適したドライエッチングについて説明する。ドライ
エッチング技術として最も広く用いられている反応性イ
オンエッチングは、適当なガスの高周波放電プラズマ中
に試料をさらすことによりエッチング反応を起こさせ、
試料の表面の不要部分を除去するものである。
は、半導体製造工程において、微細加工のためのドライ
エッチング、薄膜形成のためのスパッタリング、プラズ
マＣＶＤ、イオン注入等さまざまなところで用いられて
いる。以下、プラズマ処理方法の適用例として、微細加
工に適したドライエッチングについて説明する。ドライ
エッチング技術として最も広く用いられている反応性イ
オンエッチングは、適当なガスの高周波放電プラズマ中
に試料をさらすことによりエッチング反応を起こさせ、
試料の表面の不要部分を除去するものである。
【０００３】反応性イオンエッチングにおいては微細化
を促進するためにイオンの方向性を揃えることが必要で
あるが、そのためにはプラズマ中でのイオンの散乱を減
らすことが不可欠である。イオンの方向性を揃えるため
には、プラズマ発生装置内の圧力を低くし、イオンの平
均自由行程を大きくすることが効果的であるが、プラズ
マ密度が低下しエッチ速度が低くなるという問題があ
る。
を促進するためにイオンの方向性を揃えることが必要で
あるが、そのためにはプラズマ中でのイオンの散乱を減
らすことが不可欠である。イオンの方向性を揃えるため
には、プラズマ発生装置内の圧力を低くし、イオンの平
均自由行程を大きくすることが効果的であるが、プラズ
マ密度が低下しエッチ速度が低くなるという問題があ
る。
【０００４】その対策として誘導結合型プラズマ装置や
ヘリコン型プラズマ装置等の高密度プラズマ装置が導入
されつつある。高密度プラズマ装置は、従来からある平
行平板型ＲＩＥ装置に比べ１０倍〜１００倍程度高密度
のプラズマが発生でき、圧力が１／１０から１／１００
程度低い条件下でも平行平板型ＲＩＥ装置と同等以上の
エッチング速度が得られる。
ヘリコン型プラズマ装置等の高密度プラズマ装置が導入
されつつある。高密度プラズマ装置は、従来からある平
行平板型ＲＩＥ装置に比べ１０倍〜１００倍程度高密度
のプラズマが発生でき、圧力が１／１０から１／１００
程度低い条件下でも平行平板型ＲＩＥ装置と同等以上の
エッチング速度が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして改良された従来のプラズマエッチング方法にお
いても、エッチング形状の異常、マイクロローディング
効果の発生、ゲート絶縁膜の劣化や破壊の発生という問
題点があった。これらは、進行する微細化に対して依然
プラズマ中の化学反応の制御範囲が狭いこと、さらには
高密度プラズマであるため、チャージアップが著しい、
過度の解離によってラジカル密度が低下するといったこ
とに原因している。これらの課題を解決する１つの方法
として、従来からパルスプラズマプロセス（例えば、特
開平６−２６７９００号公報）が提案されている。この
パルスプラズマプロセスは、プラズマ発生用高周波電力
（ＲＦ）をパルス状に供給し、高周波電力供給期間にオ
フ期間を設けることで、プラズマ中の解離反応、基板へ
の電荷蓄積過程を制御することを目的としていたが、そ
の詳細な機構は不明で、課題を十分解決するには至って
いない。
うにして改良された従来のプラズマエッチング方法にお
いても、エッチング形状の異常、マイクロローディング
効果の発生、ゲート絶縁膜の劣化や破壊の発生という問
題点があった。これらは、進行する微細化に対して依然
プラズマ中の化学反応の制御範囲が狭いこと、さらには
高密度プラズマであるため、チャージアップが著しい、
過度の解離によってラジカル密度が低下するといったこ
とに原因している。これらの課題を解決する１つの方法
として、従来からパルスプラズマプロセス（例えば、特
開平６−２６７９００号公報）が提案されている。この
パルスプラズマプロセスは、プラズマ発生用高周波電力
（ＲＦ）をパルス状に供給し、高周波電力供給期間にオ
フ期間を設けることで、プラズマ中の解離反応、基板へ
の電荷蓄積過程を制御することを目的としていたが、そ
の詳細な機構は不明で、課題を十分解決するには至って
いない。
【０００６】一般に、エッチング反応は、プラズマから
供給される様々な種によって進行し、エッチング形状
は、それらの被エッチング試料面への輸送過程に大きく
影響される。すなわち、ラジカル・原子は、エッチング
反応に寄与するとともに、膜形成の前駆体として選択性
向上や側壁保護に寄与するが、等方性であるがために、
試料面の形状、特にアスペクト比にその輸送過程が影響
される。一方、イオンは、エッチング反応のイオン支援
過程に関与し、その指向性によって形状の異方性に寄与
するが、その輸送過程はプラズマ−被エッチング資料間
の加速電圧、特にバイアス電力に影響される。そのた
め、エッチング特性の選択性や異方性形状は、等方性の
ラジカル・原子と異方性のイオンの輸送量をいかに制御
するかによって決まるが、ＣＷ（Continuous Wave ：連
続波）下では従属関係にあるこれらを制御するには限界
がある。また、エッチング反応面周辺には、最終的には
排出される副反応生成物も介在しており（等方性）、実
質的にエッチング反応を妨げている場合が多い。
供給される様々な種によって進行し、エッチング形状
は、それらの被エッチング試料面への輸送過程に大きく
影響される。すなわち、ラジカル・原子は、エッチング
反応に寄与するとともに、膜形成の前駆体として選択性
向上や側壁保護に寄与するが、等方性であるがために、
試料面の形状、特にアスペクト比にその輸送過程が影響
される。一方、イオンは、エッチング反応のイオン支援
過程に関与し、その指向性によって形状の異方性に寄与
するが、その輸送過程はプラズマ−被エッチング資料間
の加速電圧、特にバイアス電力に影響される。そのた
め、エッチング特性の選択性や異方性形状は、等方性の
ラジカル・原子と異方性のイオンの輸送量をいかに制御
するかによって決まるが、ＣＷ（Continuous Wave ：連
続波）下では従属関係にあるこれらを制御するには限界
がある。また、エッチング反応面周辺には、最終的には
排出される副反応生成物も介在しており（等方性）、実
質的にエッチング反応を妨げている場合が多い。
【０００７】また、ゲートエッチングにおけるノッチの
おもな原因と考えられるチャージアップに起因したエッ
チング形状の異常は、被エッチング試料面に供給される
イオンの電荷の局所的なアンバランスに起因するとされ
ている。この発明はこのような課題のうち、マイクロロ
ーディング効果のおもな原因と考えられるラジカルある
いは副反応生成物の輸送過程に起因した問題、あるいは
エッチング形状の異常、特にゲートエッチングにおける
ノッチのおもな原因と考えられるチャージアップに起因
した問題を解決しうるプラズマエッチング方法を提供す
るものである。
おもな原因と考えられるチャージアップに起因したエッ
チング形状の異常は、被エッチング試料面に供給される
イオンの電荷の局所的なアンバランスに起因するとされ
ている。この発明はこのような課題のうち、マイクロロ
ーディング効果のおもな原因と考えられるラジカルある
いは副反応生成物の輸送過程に起因した問題、あるいは
エッチング形状の異常、特にゲートエッチングにおける
ノッチのおもな原因と考えられるチャージアップに起因
した問題を解決しうるプラズマエッチング方法を提供す
るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のプラズマ
エッチング方法は、真空室に供給された反応ガスを、真
空室に供給される高周波電力によりプラズマ化し、その
プラズマで真空室内の試料をエッチングするプラズマエ
ッチング方法であって、被エッチング試料へ投入するバ
イアス電力をパルス変調することを特徴とするものであ
る。
エッチング方法は、真空室に供給された反応ガスを、真
空室に供給される高周波電力によりプラズマ化し、その
プラズマで真空室内の試料をエッチングするプラズマエ
ッチング方法であって、被エッチング試料へ投入するバ
イアス電力をパルス変調することを特徴とするものであ
る。
【０００９】請求項１記載のプラズマエッチング方法に
よると、バイアスへの供給電力をパルス変調することに
より、被エッチング試料面へ供給されるのイオンのエネ
ルギー，フラックスを時間的に制御し、等方性のラジカ
ル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体となる時間
帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の異方性エ
ッチングが効果的に進行する。
よると、バイアスへの供給電力をパルス変調することに
より、被エッチング試料面へ供給されるのイオンのエネ
ルギー，フラックスを時間的に制御し、等方性のラジカ
ル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体となる時間
帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の異方性エ
ッチングが効果的に進行する。
【００１０】請求項２記載のプラズマエッチング方法
は、真空室に供給された反応ガスを、真空室に供給され
る高周波電力によりプラズマ化し、そのプラズマで真空
室内の試料をエッチングするプラズマエッチング方法で
あって、複数の反応ガスを交互に切り替えて供給するこ
とを特徴とするものである。請求項２記載のプラズマエ
ッチング方法によると、供給ガスの成分を時間的に切り
替えて、等方性のラジカル・原子の供給，副反応生成物
の排出が主体となる時間帯を別々にすることで、指向性
のイオン主体の異方性エッチングが効果的に進行する。
は、真空室に供給された反応ガスを、真空室に供給され
る高周波電力によりプラズマ化し、そのプラズマで真空
室内の試料をエッチングするプラズマエッチング方法で
あって、複数の反応ガスを交互に切り替えて供給するこ
とを特徴とするものである。請求項２記載のプラズマエ
ッチング方法によると、供給ガスの成分を時間的に切り
替えて、等方性のラジカル・原子の供給，副反応生成物
の排出が主体となる時間帯を別々にすることで、指向性
のイオン主体の異方性エッチングが効果的に進行する。
【００１１】請求項３記載のプラズマエッチング方法
は、真空室に供給された反応ガスを、真空室に供給され
る高周波電力によりプラズマ化し、そのプラズマで真空
室内の試料をエッチングするプラズマエッチング方法で
あって、被エッチング試料のオーバーエッチ時に、供給
する高周波電力をパルス変調することを特徴とするもの
である。
は、真空室に供給された反応ガスを、真空室に供給され
る高周波電力によりプラズマ化し、そのプラズマで真空
室内の試料をエッチングするプラズマエッチング方法で
あって、被エッチング試料のオーバーエッチ時に、供給
する高周波電力をパルス変調することを特徴とするもの
である。
【００１２】請求項３記載のプラズマエッチング方法に
よると、被エッチング試料のオーバーエッチ時に、供給
される高周波電力をパルス変調することで、主な種に高
周波電力ＯＦＦ時の負イオンを導入することで時間的に
バランスさせることができる。
よると、被エッチング試料のオーバーエッチ時に、供給
される高周波電力をパルス変調することで、主な種に高
周波電力ＯＦＦ時の負イオンを導入することで時間的に
バランスさせることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】第１の実施の形態 この発明の第１の実施の形態について、図１および図２
を参照しながら説明する。図１はプラズマエッチング装
置の構造を示す模式図である。プラズマエッチング装置
は、誘導結合方式による真空室となるプラズマ生成室１
により構成されており、チャンバーは接地されている。
ガス導入口２からは、反応性ガス、例えば酸化膜エッチ
ングの場合、ＣＨＦ3 （５０％）／Ｃ4 Ｆ8 （５０％）
の混合ガスを、５０ｓｃｃｍ、５Ｐａ程度に導入する。
プラズマ生成室に石英板を隔てて上部に取り付けられた
マルチスパイラルコイル３に、マッチング回路４を介し
て高周波電源５より高周波電力を印加することによりプ
ラズマ６を生成することができる。被エッチング試料と
なるウエハ７は、マルチスパイラルコイル３に対向する
形で下部電極８上に置かれ、マッチング回路９を介して
高周波電源１０よりバイアス用高周波電力が供給され
る。パルス発生器１１からは、プラズマ生成用高周波電
源５とバイアス用高周波電源１０に任意のパルス変調用
信号が送られる構成になっている。なお、１２，１３は
ガス供給系、１４はパルス発生器である。
を参照しながら説明する。図１はプラズマエッチング装
置の構造を示す模式図である。プラズマエッチング装置
は、誘導結合方式による真空室となるプラズマ生成室１
により構成されており、チャンバーは接地されている。
ガス導入口２からは、反応性ガス、例えば酸化膜エッチ
ングの場合、ＣＨＦ3 （５０％）／Ｃ4 Ｆ8 （５０％）
の混合ガスを、５０ｓｃｃｍ、５Ｐａ程度に導入する。
プラズマ生成室に石英板を隔てて上部に取り付けられた
マルチスパイラルコイル３に、マッチング回路４を介し
て高周波電源５より高周波電力を印加することによりプ
ラズマ６を生成することができる。被エッチング試料と
なるウエハ７は、マルチスパイラルコイル３に対向する
形で下部電極８上に置かれ、マッチング回路９を介して
高周波電源１０よりバイアス用高周波電力が供給され
る。パルス発生器１１からは、プラズマ生成用高周波電
源５とバイアス用高周波電源１０に任意のパルス変調用
信号が送られる構成になっている。なお、１２，１３は
ガス供給系、１４はパルス発生器である。
【００１４】図２は、バイアス投入電力をパルス変調
（ＯＮ／ＯＦＦ変調）する際の各種パラメータの時間変
化の説明図である。（ａ）はプラズマに供給する高周波
電力（例えば、１３．５６ＭＨｚ）であってＣＷである
のに対し、バイアス電力は変調用パルス（ｂ）によって
（ｃ）に示すようにＯＮ／ＯＦＦ変調することとする。
変調パラメータとしては、瞬時の投入パワーのほか、Ｏ
Ｎ時間、ＯＦＦ時間および変調周期であり、変調周期中
のＯＮ時間の割合をデューティ比とする。このバイアス
電力に応じて、イオンに負のバイアス電圧が発生するた
め、このとき被エッチング試料表面には、（ｄ）に示す
ようなイオン電流が流入することになる。一方、変調周
期を１０μ秒〜１０ｍ秒とした場合、プラズマ中のラジ
カルの寿命は１０msec以上と、変調周期よりはるかに長
く、ラジカル密度は（ｅ）に示すように変調周期を通じ
ては一定である。そのため、バイアス電力ＯＦＦ時に
は、副反応生成物が排出され、等方性のラジカル・原子
が十分供給されて堆積保護膜が形成される一方、ＯＮ時
にはイオン主体の異方性エッチングが進行する。
（ＯＮ／ＯＦＦ変調）する際の各種パラメータの時間変
化の説明図である。（ａ）はプラズマに供給する高周波
電力（例えば、１３．５６ＭＨｚ）であってＣＷである
のに対し、バイアス電力は変調用パルス（ｂ）によって
（ｃ）に示すようにＯＮ／ＯＦＦ変調することとする。
変調パラメータとしては、瞬時の投入パワーのほか、Ｏ
Ｎ時間、ＯＦＦ時間および変調周期であり、変調周期中
のＯＮ時間の割合をデューティ比とする。このバイアス
電力に応じて、イオンに負のバイアス電圧が発生するた
め、このとき被エッチング試料表面には、（ｄ）に示す
ようなイオン電流が流入することになる。一方、変調周
期を１０μ秒〜１０ｍ秒とした場合、プラズマ中のラジ
カルの寿命は１０msec以上と、変調周期よりはるかに長
く、ラジカル密度は（ｅ）に示すように変調周期を通じ
ては一定である。そのため、バイアス電力ＯＦＦ時に
は、副反応生成物が排出され、等方性のラジカル・原子
が十分供給されて堆積保護膜が形成される一方、ＯＮ時
にはイオン主体の異方性エッチングが進行する。
【００１５】このように構成されたプラズマエッチング
方法によると、バイアスへの供給電力をパルス変調する
ことにより、被エッチング試料面へ供給されるのイオン
のエネルギー，フラックスを時間的に制御し、等方性の
ラジカル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体とな
る時間帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の異
方性エッチングが効果的に進行し、選択比および異方性
を向上させることができる。すなわち、ラジカルあるい
は副反応生成物の輸送過程を制御し、連続放電のＣＷプ
ロセスやこれまでのプラズマエッチングプロセスでは実
現できない高精度なエッチングを実現できる。
方法によると、バイアスへの供給電力をパルス変調する
ことにより、被エッチング試料面へ供給されるのイオン
のエネルギー，フラックスを時間的に制御し、等方性の
ラジカル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体とな
る時間帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の異
方性エッチングが効果的に進行し、選択比および異方性
を向上させることができる。すなわち、ラジカルあるい
は副反応生成物の輸送過程を制御し、連続放電のＣＷプ
ロセスやこれまでのプラズマエッチングプロセスでは実
現できない高精度なエッチングを実現できる。
【００１６】第２の実施の形態 この発明の第２の実施の形態について、図１および図３
を参照しながら説明する。この実施の形態では、供給す
る反応ガスをパルス状に変調することを試みた。図３
は、反応ガスをパルス変調（組成変調あるいはＯＮ／Ｏ
ＦＦ変調）する際の各種パラメータの時間変化の説明図
である。図１において、パルス発生器１４により反応ガ
スＡの供給系１２および反応ガスＢの供給系１３を変調
する構成を用いる。（ａ）のプラズマに供給するＣＷ高
周波電力に対し、複数のガス系を交互に供給する。すな
わち、高密度のイオン電流を発生する反応ガスＡ（例え
ば、ＣＦ4 ）と高密度のラジカルを発生する反応ガスＢ
（例えば、ＣＨＦ3 ，Ｃ4 Ｆ8）を、それぞれ（ｂ），
（ｃ）に示すように交互に切り替えて供給する。このと
き被エッチング試料表面には、（ｄ）に示すようなイオ
ン電流が変調されて流入することになるが、ラジカル密
度は第１の実施の形態で述べた理由から（ｅ）に示すよ
うに変調周期を通じては一定である。そのため、反応ガ
スＡの供給時にはイオン主体の異方性エッチングが進行
するのに対し、反応ガスＢの供給時には副反応生成物が
排出され、等方性のラジカル・原子が十分供給されて堆
積保護膜が形成される。
を参照しながら説明する。この実施の形態では、供給す
る反応ガスをパルス状に変調することを試みた。図３
は、反応ガスをパルス変調（組成変調あるいはＯＮ／Ｏ
ＦＦ変調）する際の各種パラメータの時間変化の説明図
である。図１において、パルス発生器１４により反応ガ
スＡの供給系１２および反応ガスＢの供給系１３を変調
する構成を用いる。（ａ）のプラズマに供給するＣＷ高
周波電力に対し、複数のガス系を交互に供給する。すな
わち、高密度のイオン電流を発生する反応ガスＡ（例え
ば、ＣＦ4 ）と高密度のラジカルを発生する反応ガスＢ
（例えば、ＣＨＦ3 ，Ｃ4 Ｆ8）を、それぞれ（ｂ），
（ｃ）に示すように交互に切り替えて供給する。このと
き被エッチング試料表面には、（ｄ）に示すようなイオ
ン電流が変調されて流入することになるが、ラジカル密
度は第１の実施の形態で述べた理由から（ｅ）に示すよ
うに変調周期を通じては一定である。そのため、反応ガ
スＡの供給時にはイオン主体の異方性エッチングが進行
するのに対し、反応ガスＢの供給時には副反応生成物が
排出され、等方性のラジカル・原子が十分供給されて堆
積保護膜が形成される。
【００１７】このように構成されたプラズマエッチング
方法によると、供給ガスの成分を時間的に切り替えるこ
とで、等方性のラジカル・原子の供給，副反応生成物の
排出が主体となる時間帯を別々にすることで、指向性の
イオン主体の異方性エッチングが効果的に進行し、選択
比および異方性を向上させることができる。すなわち、
ラジカルあるいは副反応生成物の輸送過程を制御し、連
続放電のＣＷプロセスやこれまでのプラズマエッチング
プロセスでは実現できない高精度なエッチングを実現で
きる。
方法によると、供給ガスの成分を時間的に切り替えるこ
とで、等方性のラジカル・原子の供給，副反応生成物の
排出が主体となる時間帯を別々にすることで、指向性の
イオン主体の異方性エッチングが効果的に進行し、選択
比および異方性を向上させることができる。すなわち、
ラジカルあるいは副反応生成物の輸送過程を制御し、連
続放電のＣＷプロセスやこれまでのプラズマエッチング
プロセスでは実現できない高精度なエッチングを実現で
きる。
【００１８】なお、この実施の形態では、２種類の反応
ガスＡ，Ｂを交互に切り替えて供給するものであった
が、３種類以上の反応ガスを交互に切り替えて供給する
ことでも同様の効果を達成することができる。また、１
種類の反応ガスを分圧変動させて供給してもよい。 第３の実施の形態 この発明の第３の実施の形態について、図１および図４
を参照しながら説明する。
ガスＡ，Ｂを交互に切り替えて供給するものであった
が、３種類以上の反応ガスを交互に切り替えて供給する
ことでも同様の効果を達成することができる。また、１
種類の反応ガスを分圧変動させて供給してもよい。 第３の実施の形態 この発明の第３の実施の形態について、図１および図４
を参照しながら説明する。
【００１９】この実施の形態は、エッチング形状の異
常、特にゲートエッチングにおけるノッチのおもな原因
と考えられるチャージアップに起因した問題を解決しう
るエッチング手法を提供するものである。この形状異常
は、被エッチング試料面に供給されるイオンの電荷の局
所的なアンバランスに起因するとされており、ここでは
その電荷のアンバランスがオーバーエッチ時の下地（Ｓ
ｉ）の露出によって固定されることに着目し、このオー
バーエッチ時に高周波電力の供給をパルス変調すること
を特徴としている。
常、特にゲートエッチングにおけるノッチのおもな原因
と考えられるチャージアップに起因した問題を解決しう
るエッチング手法を提供するものである。この形状異常
は、被エッチング試料面に供給されるイオンの電荷の局
所的なアンバランスに起因するとされており、ここでは
その電荷のアンバランスがオーバーエッチ時の下地（Ｓ
ｉ）の露出によって固定されることに着目し、このオー
バーエッチ時に高周波電力の供給をパルス変調すること
を特徴としている。
【００２０】図１において、パルス発生器１１により高
周波電源５を変調する構成を用いる。すなわち、図４
（ａ）に示すように、ＣＷ時にプラズマに供給する高周
波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚ）に対し、（ｂ）に
示すような変調用パルスを重畳させることにより、
（ｃ）に示すようにメインエッチに続くオーバーエッチ
時の高周波電力をＯＮ／ＯＦＦ変調することとする。高
周波電力ＯＮ時に、被エッチング試料表面に入射するイ
オン種は主に正イオンであるのに対し、高周波電力ＯＦ
Ｆ時には、アフターグロー中での電子温度の低下によっ
て負イオンが生成され主体となる。メインエッチ時には
正イオンと電子が主な種であり、それらの指向性の違い
によって電荷の局所的なアンバランスを引き起こすが、
被エッチング試料表面の導電性によってバランスしてい
ると考えられる。ところが、このままオーバーエッチ行
程に入ると、下地（Ｓｉ）の露出によって電気的に孤立
するため電荷が中和されなくなり、局所的な電界によっ
て、イオンが曲げられサイドエッチすなわち形状異常を
引き起こすと考えられる。そこで、このオーバーエッチ
時にパルス変調を行うことで、主な種に高周波電力ＯＦ
Ｆ時の負イオンを導入し時間的にバランスさせることが
できる。
周波電源５を変調する構成を用いる。すなわち、図４
（ａ）に示すように、ＣＷ時にプラズマに供給する高周
波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚ）に対し、（ｂ）に
示すような変調用パルスを重畳させることにより、
（ｃ）に示すようにメインエッチに続くオーバーエッチ
時の高周波電力をＯＮ／ＯＦＦ変調することとする。高
周波電力ＯＮ時に、被エッチング試料表面に入射するイ
オン種は主に正イオンであるのに対し、高周波電力ＯＦ
Ｆ時には、アフターグロー中での電子温度の低下によっ
て負イオンが生成され主体となる。メインエッチ時には
正イオンと電子が主な種であり、それらの指向性の違い
によって電荷の局所的なアンバランスを引き起こすが、
被エッチング試料表面の導電性によってバランスしてい
ると考えられる。ところが、このままオーバーエッチ行
程に入ると、下地（Ｓｉ）の露出によって電気的に孤立
するため電荷が中和されなくなり、局所的な電界によっ
て、イオンが曲げられサイドエッチすなわち形状異常を
引き起こすと考えられる。そこで、このオーバーエッチ
時にパルス変調を行うことで、主な種に高周波電力ＯＦ
Ｆ時の負イオンを導入し時間的にバランスさせることが
できる。
【００２１】このように構成されたプラズマエッチング
方法によると、被エッチング試料のオーバーエッチ時
に、高周波電力の供給をパルス変調することで、主な種
に高周波電力ＯＦＦ時の負イオンを導入することで時間
的にバランスさせることができる。すなわち、チャージ
バランスに起因した形状を制御し、連続放電のＣＷプロ
セスやこれまでのプラズマエッチングプロセスでは実現
できない高精度なエッチングを実現できる。
方法によると、被エッチング試料のオーバーエッチ時
に、高周波電力の供給をパルス変調することで、主な種
に高周波電力ＯＦＦ時の負イオンを導入することで時間
的にバランスさせることができる。すなわち、チャージ
バランスに起因した形状を制御し、連続放電のＣＷプロ
セスやこれまでのプラズマエッチングプロセスでは実現
できない高精度なエッチングを実現できる。
【００２２】
【発明の効果】請求項１記載のプラズマエッチング方法
によると、バイアスへの供給電力をパルス変調すること
により、被エッチング試料面へ供給されるのイオンのエ
ネルギー，フラックスを時間的に制御し、等方性のラジ
カル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体となる時
間帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の異方性
エッチングが効果的に進行する。すなわち、ラジカルあ
るいは副反応生成物の輸送過程を制御し、連続放電のＣ
Ｗプロセスやこれまでのプラズマエッチングプロセスで
は実現できない高精度なエッチングを実現できる。
によると、バイアスへの供給電力をパルス変調すること
により、被エッチング試料面へ供給されるのイオンのエ
ネルギー，フラックスを時間的に制御し、等方性のラジ
カル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体となる時
間帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の異方性
エッチングが効果的に進行する。すなわち、ラジカルあ
るいは副反応生成物の輸送過程を制御し、連続放電のＣ
Ｗプロセスやこれまでのプラズマエッチングプロセスで
は実現できない高精度なエッチングを実現できる。
【００２３】請求項２記載のプラズマエッチング方法に
よると、供給ガスの成分を時間的に切り替えて、等方性
のラジカル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体と
なる時間帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の
異方性エッチングが効果的に進行する。すなわち、ラジ
カルあるいは副反応生成物の輸送過程を制御し、連続放
電のＣＷプロセスやこれまでのプラズマエッチングプロ
セスでは実現できない高精度なエッチングを実現でき
る。
よると、供給ガスの成分を時間的に切り替えて、等方性
のラジカル・原子の供給，副反応生成物の排出が主体と
なる時間帯を別々にすることで、指向性のイオン主体の
異方性エッチングが効果的に進行する。すなわち、ラジ
カルあるいは副反応生成物の輸送過程を制御し、連続放
電のＣＷプロセスやこれまでのプラズマエッチングプロ
セスでは実現できない高精度なエッチングを実現でき
る。
【００２４】請求項３記載のプラズマエッチング方法に
よると、被エッチング試料のオーバーエッチ時に、供給
される高周波電力をパルス変調することで、主な種に高
周波電力ＯＦＦ時の負イオンを導入することで時間的に
バランスさせることができる。すなわち、チャージバラ
ンスに起因した形状を制御し、連続放電のＣＷプロセス
やこれまでのプラズマエッチングプロセスでは実現でき
ない高精度なエッチングを実現できる。
よると、被エッチング試料のオーバーエッチ時に、供給
される高周波電力をパルス変調することで、主な種に高
周波電力ＯＦＦ時の負イオンを導入することで時間的に
バランスさせることができる。すなわち、チャージバラ
ンスに起因した形状を制御し、連続放電のＣＷプロセス
やこれまでのプラズマエッチングプロセスでは実現でき
ない高精度なエッチングを実現できる。
【図１】この発明のプラズマエッチング装置の構成図で
ある。
ある。
【図２】この発明の第１の実施の形態におけるバイアス
電力パルス変調時の各種パラメータの時間変化の説明図
である。
電力パルス変調時の各種パラメータの時間変化の説明図
である。
【図３】この発明の第２の実施の形態における反応ガス
切替え時の各種パラメータの時間変化の説明図である。
切替え時の各種パラメータの時間変化の説明図である。
【図４】この発明の第３の実施の形態における高周波電
力パルス変調時の各種パラメータの時間変化の説明図で
ある。
力パルス変調時の各種パラメータの時間変化の説明図で
ある。
１ プラズマ生成室（真空室） ２ ガス導入口 ３ マルチスパイラルコイル ４ マッチング回路 ５ 高周波電源 ６ プラズマ ７ ウエハ（被エッチング試料） ８ 下部電極 ９ マッチング回路 １０ 高周波電源 １１ パルス発生器 １２，１３ 反応ガス供給系 １４ パルス発生器
Claims (3)
- 【請求項１】 真空室に供給された反応ガスを、前記真
空室に供給される高周波電力によりプラズマ化し、その
プラズマで前記真空室内の試料をエッチングするプラズ
マエッチング方法であって、被エッチング試料へ投入す
るバイアス電力をパルス変調することを特徴とするプラ
ズマエッチング方法。 - 【請求項２】 真空室に供給された反応ガスを、前記真
空室に供給される高周波電力によりプラズマ化し、その
プラズマで前記真空室内の試料をエッチングするプラズ
マエッチング方法であって、複数の反応ガスを交互に切
り替えて供給することを特徴とするプラズマエッチング
方法。 - 【請求項３】 真空室に供給された反応ガスを、前記真
空室に供給される高周波電力によりプラズマ化し、その
プラズマで前記真空室内の試料をエッチングするプラズ
マエッチング方法であって、被エッチング試料のオーバ
ーエッチ時に、供給する高周波電力をパルス変調するこ
とを特徴とするプラズマエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10020948A JPH11219938A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | プラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10020948A JPH11219938A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | プラズマエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11219938A true JPH11219938A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12041427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10020948A Pending JPH11219938A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | プラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11219938A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2368193A (en) * | 2000-06-29 | 2002-04-24 | Nec Corp | Semiconductor etching method |
| US6555166B2 (en) | 2001-06-29 | 2003-04-29 | International Business Machines | Method for reducing the microloading effect in a chemical vapor deposition reactor |
| EP1336984A3 (en) * | 2002-02-13 | 2004-09-15 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for providing modulated bias power to a plasma etch reactor |
| KR100457742B1 (ko) * | 2002-05-16 | 2004-11-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법 |
| US6905626B2 (en) | 2002-07-24 | 2005-06-14 | Unaxis Usa Inc. | Notch-free etching of high aspect SOI structures using alternating deposition and etching and pulsed plasma |
| JP2007501530A (ja) * | 2003-05-06 | 2007-01-25 | ラム リサーチ コーポレーション | ナローギャップ容量結合リアクタのｒｆパルシング技術 |
| WO2008126891A1 (ja) | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Ulvac, Inc. | ドライエッチング方法 |
| US8216922B2 (en) | 2010-03-19 | 2012-07-10 | Panasonic Corporation | Plasma doping method |
| KR20140068055A (ko) * | 2011-09-07 | 2014-06-05 | 램 리써치 코포레이션 | 이중 챔버 구성의 펄스형 플라즈마 챔버 |
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| US10332906B2 (en) | 2016-11-21 | 2019-06-25 | Toshiba Memory Corporation | Dry etching method and method for manufacturing semiconductor device |
-
1998
- 1998-02-02 JP JP10020948A patent/JPH11219938A/ja active Pending
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| TWI460784B (zh) * | 2003-05-06 | 2014-11-11 | 泛林股份有限公司 | 在晶圓上提供一層電漿蝕刻的設備 |
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