JPH11251302A - プラズマエッチング方法 - Google Patents

プラズマエッチング方法

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JPH11251302A
JPH11251302A JP10228225A JP22822598A JPH11251302A JP H11251302 A JPH11251302 A JP H11251302A JP 10228225 A JP10228225 A JP 10228225A JP 22822598 A JP22822598 A JP 22822598A JP H11251302 A JPH11251302 A JP H11251302A
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JP
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signal source
frequency
low
etching
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JP10228225A
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David H Tracy
エイチ トレイシー デヴイツド
Brian G Balistee
ジー バーリステイー ブライアン
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Original Assignee
Lam Research Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い空間周波数の非均一性を減少させるよう
改良した低周波エッチング方法を提供すること。 【解決手段】 ウェーハのエッチング用の主エネルギ源
を構成する低周波信号源の所定の出力と、低周波信号源
よりも低い周波数の高周波信号源の所定の出力とを結合
して、一対の電極間にプラズマエッチングのために供給
し、高周波信号の周波数に同調された結合回路の周波数
トラップを用いて、高周波信号源からの高周波信号が、
低周波信号源に帰還されることを阻止し、結合回路の容
量性手段により、低周波信号が周波数トラップを通過し
て高周波信号源に到達することを阻止して、エッチング
の均一性を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレーナー反応器
を用いてプラズマガスを発生し、一対の電極の電極の一
方に、エッチングすべきウェーハを装着するプラズマエ
ッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】低周波プラズマエッチングシステムは周
知である。このシステムでは、プレーナー反応器が設け
られ、そこに、例えば、アルゴン、４フッ化炭素の混合
気体が低圧で供給される。反応器内では、一対の電極
が、反応器外部の低周波源から給電され、前記気体をイ
オン化して、プラズマを形成する。一方の電極には、例
えば、二酸化シリコン膜を有するシリコンのような半導
体ウェーハが配置される。酸化シリコン膜は、電極への
印加電圧と反応器内に形成されたプラズマとによって、
フォトレジスト材の存在していない領域でエッチングさ
れる。
【０００３】多くの低周波プラズマエッチングシステム
における問題点の一つは、ウェーハのある領域でのエッ
チング速度が他の領域よりも速いということによって生
じる非均一性の問題が多数存在することである。それら
非均一性の問題のうちのあるものは、ウェーハの大きな
領域に広がる極めて緩やかな非均一性に関連し、他は極
めて局部的な非均一性に関連する。この局部的なパター
ンは、極めて迅速にエッチングしやすい小スポットを含
む。他の場合には、ウェーハの全周にある半径の小さく
て狭いリングが形成され、そこではウェーハの他の部分
よりも１０〜２０％速くエッチングが行われる。非均一
性は、ウェーハが部分的にエッチングされた後で反応器
から取出された時に、肉眼で観察することができる。
【０００４】可視的非均一性は、二酸化シリコン膜を有
するウェーハ上で色つき干渉パターンとして現れる。ウ
ェーハの表面が部分的に不良となり、ウェーハが最終的
に細分化されるとき不良製品となってしまう。半導体装
置の製造において、エッチング速度の最も遅い領域にお
いてもウェーハの膜が完全にエッチングされることを確
実にするためには、十分な過エッチング時間が必要とな
る。このことは、速いエッチング速度の領域内では、エ
ッチングされた膜の下の基板がプラズマにさらされ、そ
れによって破損される危険性があることを意味する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決すべき問
題点は、プラズマエッチングシステムにおける上記問題
点を解決することである。
【０００６】それゆえに本発明の目的は上記問題点を除
くように改良された、速いエッチング速度のリングやス
ポット等、高い空間周波数の非均一性を減少させるよう
改良した低周波エッチング方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、電源を一対の電極間に接続し、ウェー
ハのエッチング用の主エネルギ源を構成する低周波信号
源の所定の出力と、前記低周波信号源よりも実質的に低
い周波数の高周波信号源の所定の出力とを結合回路で結
合するステップと；結合された前記低周波信号と高周波
信号を前記結合回路から前記一対の電極間にプラズマエ
ッチングのために供給するステップと；前記結合回路の
手段により、前記高周波信号源と前記低周波信号源とを
互いに絶縁し、前記高周波信号源からの高周波信号が、
前記低周波信号源に帰還されることを阻止するために前
記高周波信号の周波数に同調された前記結合回路の周波
数トラップを用いてトラップするステップと；前記結合
回路の容量性手段により、前記低周波信号が前記周波数
トラップを通過して前記高周波信号源に到達することを
阻止して、エッチングの均一性を改善するステップとを
有していることを提案するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施例によると、結合回
路の整合回路網により、低周波信号源によってプレーナ
ー反応器内にプラズマが発生されている間、高周波信号
源へ反射して戻される高周波電力を最小にするようにイ
ンピーダンス変換を行う。
【０００９】整合回路網インピーダンスは、プレーナー
反応器にプラズマが発生されておらず、また、高周波信
号源がプレーナー反応器を含む負荷に整合していない時
に変化する。
【００１０】低周波信号の周波数を、ほぼ４００ｋＨｚ
にする。
【００１１】高周波信号の周波数を、ほぼ２７ＭＨｚに
する。
【００１２】本発明の他の目的と利点とは、添付した図
面を参照しながら以下の記載および請求の範囲を読むこ
とによって、当業者は明らかとなろう。
【００１３】
【実施例】図１を参照すると、低周波プラズマエッチン
グシステム１０は低周波信号源１２を含んでいる。この
明細書中「低周波」という言葉は、「低い無線周波（Ｒ
Ｆ）」を意味し、「高周波」という言葉は、「高い無線
周波（ＲＦ）」を意味するものとする。低周波信号源１
２からの出力信号は低周波の整合回路網１４を介して印
加される。従来用いられた低周波プラズマエッチングシ
ステムにおいては、低周波信号源からの出力信号が一対
の電極１６，１８間に印加され、プレーナー反応器２０
内の気体をイオン化してプラズマを形成した。適当なフ
ォトレジスト材を備えたウェーハ２０がエッチング用電
極１８上に配置される。
【００１４】本発明は従来の低周波エッチングシステム
の改良に関連する。この改良は高周波信号源を使用し、
高周波信号と信号源１２からの低周波信号とを結合させ
ることに関連する。図解した実施例においては、整合回
路網１４からの低周波信号と信号源２４からの高周波信
号とが高周波整合・結合回路２６に印加される。
【００１５】本発明の実施にあたっては、部分的エッチ
ングされる膜によって測定したときに所望する滑らかさ
のエッチング均一性が得られるまで信号源２４からの高
周波信号の電力が増加される。信号源２４からの高周波
信号の電力は、信号源１２からの低周波信号の電力の５
％〜１０％の間であってよいことが見出された。１００
ｍｍと１２５ｍｍのシリコンウェーハ上のＳｉＯ2膜は
種々のガラスの膜の高選択性エッチングは、高周波信号
源から印加される電力が上記範囲内にあるときに成功す
る。比較的引きレベルの高周波信号を比較的高いレベル
の低周波信号と混合することは、装置において生じるプ
ロセスに重要な影響を与えず、しかもエッチングの均一
性を改善するということも見出された。
【００１６】図１に示した実施例において、１２５ｍｍ
のウェーハのＳｉＯ2膜をエッチングするのに必要な仕
様は、低周波信号源１２からの出力が４００ＫＨｚで４
５０ワット、高周波信号源２４からの出力が２７.１３
ＭＨｚで３０ワット、プレーナー反応器２０のチャンバ
２３内での処理圧力が２.０トル（Ｔｏｒｒ）である。
電極１６と１８の材料はそれぞれグラファイトとアルミ
ニウムである。ウェーハ２２と電極１６との間の間隔は
約６.３５ｍｍ（０.２５インチ）であり、気体流体はア
ルゴンが約２００ｓｃｃｍ、ＣＦ4が約４０ｓｃｃｍ、
ＣＨＦ3が約４０ｓｃｃｍである。
【００１７】高周波整合・結合回路２６は種々異なる形
に構成することができる。その一つの構成が図２に示さ
れている。この回路２６の目的は高低の周波信号源１２
と２４とを互いに絶縁することである。
【００１８】図２を参照すると、高周波トラップ２８が
高周波信号源２４の周波数、例えば２７.１３ＭＨｚに
同調されていて、並列接続されたコンデンサ３０とイン
ダクタ３２とを含んでいる。トラップ２８は、信号源２
４からの信号が信号源１２に帰還されることを阻止する
とともに、信号源１２からの低周波信号は減衰させるこ
となく該トラップ２８を通過させる。
【００１９】コンデンサ３４は、トラップ２８を通過す
る低周波の信号から高周波信号源２４を効果的に絶縁す
る。
【００２０】コンデンサ３５と、インダクタ３６と、コ
ンデンサ３４とからなる整合回路網は高周波信号源２４
のライン３８におけるインピーダンスを負荷に整合させ
る。一実施例においては、高周波信号源２４のインピー
ダンスは５０Ωであるが、負荷のインピーダンスは約３
００−４００Ωの抵抗と１００−２００ｐＦの容量が並
列になっている。
【００２１】コンデンサ３５と３４とは、プラズマが信
号源１２からの低周波信号で励起されている間に信号源
２４へ反射して戻される高周波信号の電力を最小にする
ように調節可能である。低周波放電がない時には、負荷
のインピーダンスは大きく変化し、信号源２４からの高
周波信号は、負荷とはよく整合しない。
【００２２】比較的小さいレベルの高周波信号を付加す
ると、何故低周波エッチングシステムが改善されるのか
その理由は詳かではない。しかし高周波放電の付加がプ
ラズマをいつでも維持するという仮説は成立する。４０
０ｋＨｚの低周波のみに関連するエッチング処理におい
ては、プラズマは交番する半サイクル毎に消滅すること
が知られている。このことは、ほぼ検出可能なゼロ交差
毎に消滅するプラズマからの光を光電子増倍器でみるこ
とによって実証可能である。
【００２３】２７ＭＨｚの信号が付加されると、プラズ
マチャンバ内で周波数信号なしでも安定した放電を維持
するに足る電力が存在する。それは弱い電力ではある
が、そこに存在する。プラズマチャンバ内のイオンは終
始光放出を維持する。プラズマの連続的オン・オフの結
果としてエッチングしたウェーハ内に不安定な非均一性
が生じる恐れがあるが、全ウェーハ上で一種の均一イオ
ン化を終始維持することによってエッチングはより一層
均一になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の方法によって改良された低周波
プラズマエッチングシステムの概略図。
【図２】図２は図１のシステムに使用することができる
結合回路の概略図。
【符号の説明】
１０ プラズマエッチングシステム、 １２ 低周波信
号源、 １４ 低周波整合回路網、 １７・１８ 電
極、 ２０ プレーナー反応器、 ２２ ウェーハ、
２４ 高周波信号源、 ２６ 整合・結合回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プレーナー反応器を用いてプラズマガス
    を発生し、一対の電極の電極の一方に、エッチングすべ
    きウェーハを装着するプラズマエッチング方法におい
    て、電源を一対の電極間に接続し、ウェーハのエッチン
    グ用の主エネルギ源を構成する低周波信号源の所定の出
    力と、前記低周波信号源よりも実質的に低い周波数の高
    周波信号源の所定の出力とを結合回路で結合するステッ
    プと；結合された前記低周波信号と高周波信号を前記結
    合回路から前記一対の電極間にプラズマエッチングのた
    めに供給するステップと；前記結合回路の手段により、
    前記高周波信号源と前記低周波信号源とを互いに絶縁
    し、前記高周波信号源からの高周波信号が、前記低周波
    信号源に帰還されることを阻止するために前記高周波信
    号の周波数に同調された前記結合回路の周波数トラップ
    を用いてトラップするステップと；前記結合回路の容量
    性手段により、前記低周波信号が前記周波数トラップを
    通過して前記高周波信号源に到達することを阻止して、
    エッチングの均一性を改善するステップとを有している
    ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
JP10228225A 1985-04-12 1998-08-12 プラズマエッチング方法 Pending JPH11251302A (ja)

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