JPS58100431A - プラズマ・エツチング方法及びその装置 - Google Patents
プラズマ・エツチング方法及びその装置Info
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- JPS58100431A JPS58100431A JP19890381A JP19890381A JPS58100431A JP S58100431 A JPS58100431 A JP S58100431A JP 19890381 A JP19890381 A JP 19890381A JP 19890381 A JP19890381 A JP 19890381A JP S58100431 A JPS58100431 A JP S58100431A
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-
- 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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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（７）技術の分野
本発明はプラズマ・エツチング方法及びその装置に係り
、特にサブミクロン加工に用いるプラズマ・エツチング
方法及びその装置に関する。
、特にサブミクロン加工に用いるプラズマ・エツチング
方法及びその装置に関する。
（２）技術の背景
超ＬＳＩ等サブミクロン・パターンを有する半導体装置
を製造する際のプラズマ・工、チングに於ては、誼牛導
体装置の製造歩留まりを向上せしめるうえで、サイド・
エツチング及びイオン衝撃によるダメージを極力減らす
ことが極めて重要である。
を製造する際のプラズマ・工、チングに於ては、誼牛導
体装置の製造歩留まりを向上せしめるうえで、サイド・
エツチング及びイオン衝撃によるダメージを極力減らす
ことが極めて重要である。
兜 従来技術と問題点
サイド・エツチングの少ない従来の代表的エツチング手
段としてリアクティブ・イオン・エツチング法がある。
段としてリアクティブ・イオン・エツチング法がある。
該リアクティブ・イオン・エツチング法に於てはＩＫＩ
図に示す装置の断面模式図のように、工、チング・ガス
流入口ｌと真空排気口２を有するエツチング室３内に配
設され九ターゲット電極４上に被処理基板５を載置し、
エツチング室３内を１０〜１０ （７ｏｒｒ）程度の
エツチング・ガス圧に保りてターゲット電極４と対向電
極６間に０．３〜２（ＫＷ）程度の高周波ＲＦを印加し
てプラズマ７を発生せしめ、該プラズマによって励起形
成されたエツチング・ガスのイオン及びラジカルにより
て被処理基板５面のエツチングがなされる。セして館リ
アクティブ・イオンエツチング法に於ては被処理基板５
の上部に形成される基板面に対して乗直な電界によりエ
ツチング・ガス・イオンに方向性が付与されてサイド・
エツチング量が減少する。
図に示す装置の断面模式図のように、工、チング・ガス
流入口ｌと真空排気口２を有するエツチング室３内に配
設され九ターゲット電極４上に被処理基板５を載置し、
エツチング室３内を１０〜１０ （７ｏｒｒ）程度の
エツチング・ガス圧に保りてターゲット電極４と対向電
極６間に０．３〜２（ＫＷ）程度の高周波ＲＦを印加し
てプラズマ７を発生せしめ、該プラズマによって励起形
成されたエツチング・ガスのイオン及びラジカルにより
て被処理基板５面のエツチングがなされる。セして館リ
アクティブ・イオンエツチング法に於ては被処理基板５
の上部に形成される基板面に対して乗直な電界によりエ
ツチング・ガス・イオンに方向性が付与されてサイド・
エツチング量が減少する。
しかしながら上記リアクティブ・イオンエツチングに於
てはエツチングが高温のプラズマ内でなされるために、
エツチング・ガスのイオンやラジカルの熱運動により生
ずる０、２〜０．３〔μｍ〕程度のサイド・エツチング
、及び上記のような高電圧で加速されたエツチング室ガ
ス・イオンの衝撃にようて被処理基板面に生ずる０、５
〔μｍ〕程度の深さのダメージ岬は避けられないという
問題がある。
てはエツチングが高温のプラズマ内でなされるために、
エツチング・ガスのイオンやラジカルの熱運動により生
ずる０、２〜０．３〔μｍ〕程度のサイド・エツチング
、及び上記のような高電圧で加速されたエツチング室ガ
ス・イオンの衝撃にようて被処理基板面に生ずる０、５
〔μｍ〕程度の深さのダメージ岬は避けられないという
問題がある。
そしてこれらの問題は通常の牛導体集積回路素子（ＩＣ
）等に於てはそれ程問題にならなかったへサブミクロン
パターンが要求される超ＬＳＩ素子等に於ては、その性
能や製造歩留まりを低下せしめる大きな原因となる。
）等に於てはそれ程問題にならなかったへサブミクロン
パターンが要求される超ＬＳＩ素子等に於ては、その性
能や製造歩留まりを低下せしめる大きな原因となる。
又ティド・エツチングを極度に減少させる方法ノとして
、プラズマ中から電荷を持っているイオンのみを磁場尋
を用−て分離抽出し、このイオンに磁場尋で方向性を与
えて被処理基板に衝突させエツチングを行うイオン・シ
ャワー法もあるが、この方法に於てはプラズマにより励
起されたエツチング・ガス中のイオンのみによってエツ
チングがなされるのでエツチング速度が遅くなるという
問題、更に又リアクティブ・イオン・エツチング法より
も１桁根度エツチング室内のガス圧が低下するためイオ
ンの暴動距離が増し、被エツチング面の受けるダメージ
が大きくなると論う問題がありた。
、プラズマ中から電荷を持っているイオンのみを磁場尋
を用−て分離抽出し、このイオンに磁場尋で方向性を与
えて被処理基板に衝突させエツチングを行うイオン・シ
ャワー法もあるが、この方法に於てはプラズマにより励
起されたエツチング・ガス中のイオンのみによってエツ
チングがなされるのでエツチング速度が遅くなるという
問題、更に又リアクティブ・イオン・エツチング法より
も１桁根度エツチング室内のガス圧が低下するためイオ
ンの暴動距離が増し、被エツチング面の受けるダメージ
が大きくなると論う問題がありた。
ば）発明の目的
本発明の目的は上記問題点に銖み、サイド・工、チング
量及び被エツチング面に与えるダメージの量が極めて少
なく、且つエツチング速度もリアクティブ・イオン・エ
ツチングに劣らないプラズマ・エツチング方法及びその
装置を提供することにある。
量及び被エツチング面に与えるダメージの量が極めて少
なく、且つエツチング速度もリアクティブ・イオン・エ
ツチングに劣らないプラズマ・エツチング方法及びその
装置を提供することにある。
（２）発明の構成
即ち本発明はプラズマにより励起したエツチング・ガス
を極低温に冷却し、皺工、テング・ガス中に於て被エツ
チング面の近傍に設けた被エツチング面に垂直向うエネ
ルギー場を介してエツチングを行うことを特徴とするプ
ラズマ・エツチング方法及び、上記プパラズマ・エツチ
ングを行うための、エツチング・ガスに高密度プラズマ
を発生させる手段と、高密度プラズマによって励起され
たエツチング・ガスをジュール・トムソン効果で極低温
に冷却する手段と、該極低温の励起エツチング・ガス中
に含まれる加工イオンに被エツチング面に喬直に向う力
を与える手段とを有してなることを特徴とするプラズマ
・エツチング装置に関するものである。
を極低温に冷却し、皺工、テング・ガス中に於て被エツ
チング面の近傍に設けた被エツチング面に垂直向うエネ
ルギー場を介してエツチングを行うことを特徴とするプ
ラズマ・エツチング方法及び、上記プパラズマ・エツチ
ングを行うための、エツチング・ガスに高密度プラズマ
を発生させる手段と、高密度プラズマによって励起され
たエツチング・ガスをジュール・トムソン効果で極低温
に冷却する手段と、該極低温の励起エツチング・ガス中
に含まれる加工イオンに被エツチング面に喬直に向う力
を与える手段とを有してなることを特徴とするプラズマ
・エツチング装置に関するものである。
φ）発明の実施例
以下本発明を実施例について、第２図に示す装置の一実
施例に於ける断面模式図を用いて詳細に説明する。
施例に於ける断面模式図を用いて詳細に説明する。
本発明のガラスｉ・エツチング装置は例えば第２図に示
すように、エツチング・ガス流入口１１及び真空排気口
１２を有し、上部に石英ガラス等が気密に固着されてな
るマイクロ（μ）波透過窓１３を有する真空容器１４か
らなりている。そして該真空容器１４の内部はプラズマ
発生室１５とエツチング室１６に分離されており、これ
らの室を分離する障壁１７にはシャ、り１８を有する所
望の直径のガス噴出孔１９が設けられている。又プラズ
マ発生室１５のμ波透過窓１３上に導波管２０の開口部
が取りつけられている。又エツチング室１６内には絶縁
プツシ、２１を介して支柱部が外部に導出されたターゲ
ット電極２２が配設されており、更に該ターゲｙ）電極
２２の上部近傍領域にグ１）ラド２３が配設されている
。（図中２４は保温を示す）。
すように、エツチング・ガス流入口１１及び真空排気口
１２を有し、上部に石英ガラス等が気密に固着されてな
るマイクロ（μ）波透過窓１３を有する真空容器１４か
らなりている。そして該真空容器１４の内部はプラズマ
発生室１５とエツチング室１６に分離されており、これ
らの室を分離する障壁１７にはシャ、り１８を有する所
望の直径のガス噴出孔１９が設けられている。又プラズ
マ発生室１５のμ波透過窓１３上に導波管２０の開口部
が取りつけられている。又エツチング室１６内には絶縁
プツシ、２１を介して支柱部が外部に導出されたターゲ
ット電極２２が配設されており、更に該ターゲｙ）電極
２２の上部近傍領域にグ１）ラド２３が配設されている
。（図中２４は保温を示す）。
本発明のプラズマ・エツチング装置を用いて例えばシリ
コン（８ｉ）基板の選択エツチングを行うに際しては、
フォト・レジスト等によシマスフ膜管形成した被処理Ｓ
Ｉ基板２５をターゲット電極２２上に載置し、プラズマ
発生室１５及びエッチング室１６内を１０ （Ｔｏｒ
ｒ）程度に排気した後、プラズマ発生室１５とエツチン
グ室１６間のシャッタ１８を閉じ、プラズマ発生室１５
内に工、チング・ガスとして例えば２０ ［ｃｃ／分〕
分度程度量で四弗化炭素（ＣＦ４ ）ガスを流入し、前
記シャッタ１８を間欠的に開いて、所望量のＣＦ４ガス
をエツチング室１６内にパルス的に噴出させてプラス１
発生室１５内の圧力を１〜数（Ｔｏｒｒ：ｌに保った状
態で、皺ＣＦ４ガスに導波管２０を介して数（ＧＨｚ）
・１〔謀〕程度のμ波を照射し、該プラズマ発生室１５
内に高密度プラズマ（Ｐ）を発生させてＣＦ４ガスを励
起する。なおこの際エツチング室１６内の圧力は前記プ
ラズマ発生室１５からガス噴出孔１９を介して噴出され
てくる励起さし九ｃＦ４ガスと真空排気とのバランスに
よ！＋１０−”〜１０ （Ｔｏｒｒ）程度の圧力に調
整される。そしてグリッド２３を接地（Ｇ）し、グリ、
ト２３に対して数〔ｖ〕程度の直流負バイアス（Ｅ）を
ターゲット電極２２に印加し良状態でエツチングがなさ
れる。
コン（８ｉ）基板の選択エツチングを行うに際しては、
フォト・レジスト等によシマスフ膜管形成した被処理Ｓ
Ｉ基板２５をターゲット電極２２上に載置し、プラズマ
発生室１５及びエッチング室１６内を１０ （Ｔｏｒ
ｒ）程度に排気した後、プラズマ発生室１５とエツチン
グ室１６間のシャッタ１８を閉じ、プラズマ発生室１５
内に工、チング・ガスとして例えば２０ ［ｃｃ／分〕
分度程度量で四弗化炭素（ＣＦ４ ）ガスを流入し、前
記シャッタ１８を間欠的に開いて、所望量のＣＦ４ガス
をエツチング室１６内にパルス的に噴出させてプラス１
発生室１５内の圧力を１〜数（Ｔｏｒｒ：ｌに保った状
態で、皺ＣＦ４ガスに導波管２０を介して数（ＧＨｚ）
・１〔謀〕程度のμ波を照射し、該プラズマ発生室１５
内に高密度プラズマ（Ｐ）を発生させてＣＦ４ガスを励
起する。なおこの際エツチング室１６内の圧力は前記プ
ラズマ発生室１５からガス噴出孔１９を介して噴出され
てくる励起さし九ｃＦ４ガスと真空排気とのバランスに
よ！＋１０−”〜１０ （Ｔｏｒｒ）程度の圧力に調
整される。そしてグリッド２３を接地（Ｇ）し、グリ、
ト２３に対して数〔ｖ〕程度の直流負バイアス（Ｅ）を
ターゲット電極２２に印加し良状態でエツチングがなさ
れる。
上記エツチング処理状態に於て、プラダ１発生窒１５内
のＣＦ４ガスには高密度プラズマによって励起されエツ
チングに寄与するイオン（ＣＦｇ 等）及びラジカル
（ＣＦ 等）が高密度に形成される。
のＣＦ４ガスには高密度プラズマによって励起されエツ
チングに寄与するイオン（ＣＦｇ 等）及びラジカル
（ＣＦ 等）が高密度に形成される。
そしてこのイオン及びラジカルを高密度に含んだＣＦ４
ガスはガス噴出孔１９を介して数１００分の１乃至数１
０００分の１根変の低い圧力を有するエツチング室１６
内に間欠的に噴出され断熱膨張し、ジ凰−ル・トムソン
効果により極低温に冷却される。なお上記冷却は工、チ
ング・ガスの液化温度近くまでなされるのが望ましく、
上記ＣＦ４ガスの場合は−１２０Ｃ”Ｃ’ｌ程度が適切
である。
ガスはガス噴出孔１９を介して数１００分の１乃至数１
０００分の１根変の低い圧力を有するエツチング室１６
内に間欠的に噴出され断熱膨張し、ジ凰−ル・トムソン
効果により極低温に冷却される。なお上記冷却は工、チ
ング・ガスの液化温度近くまでなされるのが望ましく、
上記ＣＦ４ガスの場合は−１２０Ｃ”Ｃ’ｌ程度が適切
である。
そしてエツチング室Ｉ６内には上記極低温に冷却された
ＣＦ４ガスが１０ 〜１０ 程度の圧力で満たされる。
ＣＦ４ガスが１０ 〜１０ 程度の圧力で満たされる。
このような極低温のＣＦ４ガス中に於てはエツチングに
寄与するイオン（ＣＦ 等）及びラジカル（ＣＦ４等
）の熱運動は殆んど停止している。
寄与するイオン（ＣＦ 等）及びラジカル（ＣＦ４等
）の熱運動は殆んど停止している。
従って上記イオン（ＣＦ 等）は、被処理８１基板２５
上部にグリッド２３を介して形成されている基板１４面
に対して垂直な弱い静電界によって、又上記ラジカル（
ＣＦ等）は重力によってその運面 一方法が彼処１１ｓｔ基板面に垂直に向う方向に整えら
れ、弱い電界１重力等によって与えられた緩やかな速度
で被処理８１基板面と衝突してエツチングがなされろ。
上部にグリッド２３を介して形成されている基板１４面
に対して垂直な弱い静電界によって、又上記ラジカル（
ＣＦ等）は重力によってその運面 一方法が彼処１１ｓｔ基板面に垂直に向う方向に整えら
れ、弱い電界１重力等によって与えられた緩やかな速度
で被処理８１基板面と衝突してエツチングがなされろ。
なおイオンの速度に方向性を付与する手段は上記静電界
に限らす靜磁界、高周波電磁界でもさしつかえない。
に限らす靜磁界、高周波電磁界でもさしつかえない。
ｑ）発明の効果
上記実施例に示したように、本発明に於ては熱運動で乱
されずに垂直に衝突するエツチング・ガスのイオン及び
ラジカルによって被処理基板面のエツチングがなされる
。従りてサイド・エツチング量は従来に比べ大幅に減少
し、０．１〔μｍ〕以下に抑えることができる。又イオ
ン及びラジカルの被処理−板面に衝突する速度も極めて
緩やかになるので、被処理基板面に与えられるダメージ
の深さは数１００（Ｘ〕以下にすることができる、と同
時にマスク膜の損傷が減るのでマスク膜を薄く形成する
ことが可能になり、この点でもパターン精度の向上が図
れる。
されずに垂直に衝突するエツチング・ガスのイオン及び
ラジカルによって被処理基板面のエツチングがなされる
。従りてサイド・エツチング量は従来に比べ大幅に減少
し、０．１〔μｍ〕以下に抑えることができる。又イオ
ン及びラジカルの被処理−板面に衝突する速度も極めて
緩やかになるので、被処理基板面に与えられるダメージ
の深さは数１００（Ｘ〕以下にすることができる、と同
時にマスク膜の損傷が減るのでマスク膜を薄く形成する
ことが可能になり、この点でもパターン精度の向上が図
れる。
以上説明したように、本発明によればエツチング精度の
向上及び工、チング・ダメージの減少が図れるので、サ
ブミクロン・パターンの加工が可能である。
向上及び工、チング・ダメージの減少が図れるので、サ
ブミクロン・パターンの加工が可能である。
なお本発明に於ては上記のようにラジカルも工、チング
に寄与するので、リアクティブ・イオン・エツチングに
対してエツチング速度が劣ることはない。
に寄与するので、リアクティブ・イオン・エツチングに
対してエツチング速度が劣ることはない。
第１図はりアクティブ・イオン・エツチング装置の断面
模式図で、第２図は本発明のプラズマ・ 。 工、チング装置に於ける一実施例の断面模式図である。 図に於て、１１はエツチング・ガス流入口、１２は真空
排気口、１３はマイクロ波透過窓、１４は真空容器、１
５はプラズマ発生室、１６はエツチング室、１７は障壁
、１８はシャ、り、１９はガス噴出孔、２０は導波管、
２１Ｆｉ絶縁ブ、シ１．２２はターゲット電極、２３ｄ
グリツド、２４は保温、２５’ｔよ被処理シリコン基板
、Ｐはプラズマ、Ｇは接地、Ｅは負バイアスを示す。
模式図で、第２図は本発明のプラズマ・ 。 工、チング装置に於ける一実施例の断面模式図である。 図に於て、１１はエツチング・ガス流入口、１２は真空
排気口、１３はマイクロ波透過窓、１４は真空容器、１
５はプラズマ発生室、１６はエツチング室、１７は障壁
、１８はシャ、り、１９はガス噴出孔、２０は導波管、
２１Ｆｉ絶縁ブ、シ１．２２はターゲット電極、２３ｄ
グリツド、２４は保温、２５’ｔよ被処理シリコン基板
、Ｐはプラズマ、Ｇは接地、Ｅは負バイアスを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、プラズマにより励起され、且つ極低温に冷却ギー場
を介してエツチングを行う、ことを特徴とするプラスｉ
・工、チング方法。 ２、 エツチング・ガスに高密度プラズマを発生せしめ
る手段と前記高密度プラズマにより励起されたエツチン
グ・ガスをジュール・トムソン効果により極低温に冷却
する手段と、前記極低温エツチング・ガス中に含着れる
加工イオンに被エツチング面に垂直に向かう力を与える
手段とを有してなることを蒋゛−とするプラズマ・エツ
チング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19890381A JPS58100431A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | プラズマ・エツチング方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19890381A JPS58100431A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | プラズマ・エツチング方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58100431A true JPS58100431A (ja) | 1983-06-15 |
| JPH0219968B2 JPH0219968B2 (ja) | 1990-05-07 |
Family
ID=16398855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19890381A Granted JPS58100431A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | プラズマ・エツチング方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58100431A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63284819A (ja) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPS6423536A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Hitachi Ltd | Sputter-etching device |
| JPH05144773A (ja) * | 1991-11-19 | 1993-06-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマエツチング装置 |
| KR100428813B1 (ko) * | 2001-09-18 | 2004-04-29 | 주성엔지니어링(주) | 플라즈마 발생장치 및 이를 이용한 ＳｉＯ₂박막 식각방법 |
-
1981
- 1981-12-10 JP JP19890381A patent/JPS58100431A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63284819A (ja) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPS6423536A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Hitachi Ltd | Sputter-etching device |
| JPH05144773A (ja) * | 1991-11-19 | 1993-06-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマエツチング装置 |
| KR100428813B1 (ko) * | 2001-09-18 | 2004-04-29 | 주성엔지니어링(주) | 플라즈마 발생장치 및 이를 이용한 ＳｉＯ₂박막 식각방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0219968B2 (ja) | 1990-05-07 |
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