(57)【要約】  本発明によれば、真空生成機器６、７によって低圧に維持されている空気５を含む室１内に収容された基板２をプラズマエッチング処理する。プラズマ生成手段８は、基板２の表面２ａに作用するプラズマ９を生成する。エッチング方法は、エッチングガス源１９から生成されたエッチングガスを用いたプラズマエッチング工程、不動態化ガス源２０から生成された不動態化ガスを用いた第２のプラズマ不動態化工程とそれに続く、洗浄プラズマガス源２１から生成された洗浄プラズマガスの作用による選択的なプラズマパルス脱不動態化工程を含む交互の連続する工程を基板２に受けさせることにあり、洗浄プラズマガスが、空洞２ｂの底部ゾーンのポリマをエッチングガスより効率的に除去し、それによって、速度が速く、基板２を保護するマスクに関して良好な選択性を有しながら、３０より大きなアスペクト比を有する空洞２ｂの形成を可能にする。
2005515631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンを非等方的にエッチングする方法において、マスク（２ｃ）によって一部を保護されたシリコン基板（２）が、マスク（２ｃ）によって保護されていない基板ゾーンに空洞（２ｂ）を作るための、エッチングガスのプラズマを用いた侵食工程（ａ）、および、侵食工程から生ずる空洞（２ｂ）の壁上に保護ポリマ（２ｆ）を堆積させるための、不動態化ガスのプラズマを用いた不動態化工程（ｂ）の交互の連続した工程を受ける方法であって、
保護ポリマ（２ｆ）の堆積物が、空洞（２ｂ）の底部ゾーン（２ｇ）から保護ポリマ（２ｆ）を除去してエッチングガスより効率的である、洗浄ガスのプラズマの作用を受ける、選択的な脱不動態化パルス工程（ｃ）をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
各不動態化工程（ｂ）後の選択的な脱不動態化パルス工程（ｃ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各選択的な脱不動態化パルス工程（ｃ）は、先行する不動態化工程（ｂ）と重ならず、後続の侵食工程（ｄ）と重ならないことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
エッチングガスはＳＦ６、ＣＦ４、またはＮＦ３などのフッ素ガスであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
不動態化ガスはＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、またはＣ４Ｆ８などの過フッ化炭化水素ガスであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
洗浄ガスは酸素を含有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
洗浄ガスは、以下のガス、Ｏ２、ＳＯ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
選択的な脱不動態化パルス工程（ｃ）の間に、基板（２）は、プラズマイオンを侵食させるようにバイアス電圧を印加されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
基板（２）は、通常２０Ｖから１００Ｖの範囲の、有利には２０Ｖから８０Ｖの範囲の、侵食工程（ａ）の間に用いる電圧に近い電圧でバイアス電圧を印加されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
基板（２）に印加されるバイアス電圧は、基板（２）のエッチング処理中に、１つの脱不動態化工程から別の脱不動態化工程へ徐々に増加することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
選択的な脱不動態化パルス工程（ｃ）の間、基板（２）の周囲の空気（５）の圧力は、０．５Ｐａから１０Ｐａの範囲に、好ましくは２Ｐａから５Ｐａの範囲にあることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
選択的な脱不動態化パルス工程（ｃ）の持続期間は、空洞（２ｂ）の底部ゾーン（２ｇ）の効率的な洗浄を確保するのにちょうど十分であるように選択されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
選択的な脱不動態化パルス工程（ｃ）の持続期間は、先行する不動態化工程（ｂ）の持続期間に応じて決められることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
選択的な脱不動態化パルス工程（ｃ）の持続期間は、基板（２）のエッチング処理中に、１つの脱不動態化工程から別の脱不動態化工程へ増加することを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法を実施することによって、シリコン基板（２）を非等方的にエッチングする装置であって、
エッチングのために基板（２）を受け入れ、収容するように形作られた気密格納部（１）と、
格納部（１）内に適度の真空を生成し、維持する手段（６、７）と、
格納部（１）内に、プログラムされた持続期間の間でかつプログラムされた流量で、エッチングガス、不動態化ガス、および洗浄ガスを選択的に注入するガス注入手段（１３）と、
エッチングされる基板（２）の表面（２ａ）に面する格納部（１）内でプラズマ（９）を生成する手段（８）と、
基板（２）にバイアス電圧を印加する手段（４）と、
エッチング、不動態化、および脱不動態化の連続した工程を実施するために、ガス注入手段（１３）を制御する制御手段（２２）とを備える装置。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法を用いて作られる、３０を超えるアスペクト比を提供するマイクロレリーフ（２ｂ）を有するシリコンベース部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板、特にシリコン基板の表面にマイクロレリーフを製造するのに用いる方法および装置に関する。
【０００２】
本発明はより詳細には、シリコンベース部品、たとえば、電子装置用の半導体部品または微小機械部品用のパーツを製造するために、こうしたレリーフが、プラズマによる異方性の（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）化学侵食（ａｔｔａｃｋ）によって作られることを可能にする方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
こうした部品を作製するとき、一般に、基板の表面上に、急峻でかつ平面に対して垂直な縁部を有する平面の２次元モデルを繰り返し作る（ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ）レリーフを作ることが望まれる。たとえば、ブラインドホールまたはスルーホールであって、ホールの壁がホールの軸に平行であり、ホールの断面がホールの全体の長さにわたって一定であるようなブラインドホールまたはスルーホールを、シリコン基板すなわち「ウェハ」の全体の平面に垂直な方向に作ることが望ましい場合がある。
【０００４】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の産業分野において、シリコン基板において作られる、非常に高いアスペクト比の構造に対する需要がますます増加している。たとえば、移動電話で使用するための小型で大きな静電容量のコンデンサを作製するために、２マイクロメートル（μｍ）から３μｍの直径、および、１００μｍから２００μｍの深さを有する（３０から１００の範囲にあるアスペクト比に相当する）ホールを作ることができる場合に得られると考えられる利点に言及することができる。
【０００５】
別の例は、接続ソケットを作るために、シリコンウェハの全体の厚みを通って約１０μｍの直径を有するホールを作るという希望である。すなわち、一旦金属メッキされると、こうしたホールによって、従来のように金ワイヤを用いることなく外側との電気接続を行うことが可能になるであろう。それによって、非常に再現性があり、とりわけ非常に短い接続を設けることが可能になり、それによって、浮遊インダクタンスが減り、したがった、高周波応用に大きな利点が提供される。
【０００６】
統合した信号処理を含むＭＥＭＳを得るために、従来の集積回路とＭＥＭＳとをハイブリッド化したものを作ることを想像することも可能である。
【０００７】
シリコン基板の微小機械加工は現在、プラズマエッチング技法によって実施される。現在、この目的のために最も普及している技法は、米国特許第５  ５０１  ８９３号明細書および米国特許第４  ９８５  １１４号明細書に記載されるフッ素化ガスプラズマエッチングである。その技法は、シリコン基板の一部をマスクで保護すること、このようにして一部を保護された基板を、エッチングガスのプラズマを用いた侵食工程および不動態化ガスのプラズマを用いた不動態化工程の、交互の連続した工程を受けさせることにある。各侵食工程の間に、六フッ化硫黄ＳＦ６などのエッチングガスのプラズマは、マスクによって保護されていない基板のゾーンに空洞を作る。各不動態化工程の間に、過フッ化炭化水素ガス、たとえば、Ｃ４Ｆ８などの不動態化ガスのプラズマは、空洞の壁上に保護ポリマ薄膜を堆積させる。これらの侵食および不動態化工程のそれぞれは、非常に短い持続期間、たとえば数秒であり、後続の侵食工程の間、不動態化によって、エッチングガスのプラズマが、空洞の側壁を確実に侵食しなくする。結果として、エッチングガスのプラズマが空洞の底部から保護ポリマ薄膜を除去した後に、侵食が空洞の底部において選択的に起こる。したがって、シリコンが、フッ素化ガスなどのエッチングガスのプラズマによって侵食される方法が等方的な性質であるにもかかわらず、結果として得られるシリコンのエッチングは、擬似異方性で、高速で、選択性がある。
【０００８】
しかし、その技法を用いて、２μｍから３μｍの幅を有するトレンチなどの、高アスペクト比を有するパターンがエッチングされるとき、最初はエッチング形状（ｐｒｏｆｉｌｅ）が垂直であるが、一定の深さを超えると、トレンチの両側が最後には互いに接するように形状は少し凸になり、その後、トレンチの深さを深くすることはもはや可能でなくなる。結果は図１に示されており、従来技術の方法を用いてエッチングしたシリコン基板の断面写真である。すなわち、マスク２ｃによって被覆された表面２ａを有する基板２において、深い空洞２ｂを設ける試みが行われた。約５０μｍを超えた深さに達することができず、空洞の壁２ｂは、さらなるエッチングを妨げるゼロ断面の底部２ｇで接する。現在および実際に、約２０を越えるアスペクト比を有する、すなわち、深さがその幅すなわち直径の２０倍を超えるパターンをエッチングする方法は知られていない。
【０００９】
したがって、シリコン基板をエッチングすることによって作られるレリーフのアスペクト比を増加させる必要が存在している。
【００１０】
これをするために、第１の解決策は、基板のバイアス電圧を増加させることによって、エッチング工程の間にイオンのエネルギーを増加させることであった。これによってトレンチの壁に当たって失われるイオンの数が減り、より多くの数のイオンがトレンチの底部のポリマ層を砕く（ｂｒｅａｋ  ｕｐ）ことから利益を得ることが可能である。こうして、わずか２０の比から２３の比に過ぎないが、アスペクト比を少し増加させることが可能であった。しかし、その解決策は、マスク自体（そのマスクは、シリカまたは感光性樹脂でできている）が侵食される速度を速めるという大きな欠点を提示し、それによって、エッチングの選択性が減る。
【００１１】
考案された第２の解決策は、空洞の底部にあるポリマ薄膜を砕くのに十分なイオンが存在することを期待して、基板の表面に達するイオン束を増加させることである。これをするために、第１の技法は、プラズマ源のパワーを増加させることであった。それによって、アスペクト比が約２７まで増加することが可能になるが、先の解決策と同様に、マスクと比較した選択性をやはり減少させる。代替として、基板はプラズマ源のより近くに設置され、それもまた、アスペクト比を約２７まで増加させることを可能にする。しかし、その後、エッチングの一様性が低下する。すなわち、エッチングの深さが、基板の、検討中のゾーンに応じて変わる。
【００１２】
考案された第３の解決策は、粒子の平均自由行程長を増加させ、それによって、粒子間の衝突を減らし、イオンの指向性を増すために、作動圧力を減らすことである。第１の解決策と同様に、それによって、より多くの数のイオンがトレンチの底部の角にあるポリマ層を砕くことから利益を得ることが可能になり、アスペクト比を約２３の値まで少し増加させることが可能であった。この解決策は、アスペクト比を大幅に増加させることはできず、シリコンがエッチングされる速度をかなり低下させるという欠点を提示し、探している目的の解決策とは相容れない。
【００１３】
これらの試験の結果は図２に要約されている。曲線Ａは、米国特許第５  ５０１  ８９３号明細書に従って、フッ素化ガスプラズマによる侵食工程および過フッ化炭化水素ガスプラズマによる不動態化工程を交互に行うことによってエッチングする通常の方法を示す。曲線Ｂは、基板のバイアス電圧を増加させることによって、すなわち、プラズマイオンの衝突（ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）エネルギーを増加させることによって得られた結果を示す。曲線Ｃは、基板をプラズマ源のより近くに移動させることによって得られた結果を示す。曲線Ｄは、エッチング室内の空気の圧力を２分の１に減らすことによって得られた結果を示す。
【００１４】
それぞれの場合において、各曲線は、エッチング速度すなわち空洞が掘られる速度が、空洞が達した深さに応じて徐々に変わる程度を示す。各曲線について、エッチング速度が、空洞の深さに応じて徐々に減少することを理解することができる。各曲線について、深さの最大値に達し、この深さの最大値によって、方法が達成することができる最大アスペクト比が決まる。曲線Ａは約２１の最大アスペクト比を示す。曲線Ｂは約２３の最大アスペクト比を示す。曲線Ｃは約２９の最大アスペクト比を示す。曲線Ｄは約２３の最大アスペクト比を示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、異方性を有するシリコンについて、アンダーカット侵食をせず、また、空洞を徐々に先細にせずに、大幅に増加した深さまで、ほぼ完全なエッチングを実施し、３０を超えるアスペクト比を達成することである。
【００１６】
好ましくは、本発明はまた、フッ素化ガスプラズマによる侵食および過フッ化炭化水素ガスプラズマによる不動態化の工程を交互に行う既知の方法によって達成されるエッチング速度より速くないにしても、少なくとも同程度に速い速度でこうしたエッチングを実施しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
これらの目的および他の目的を達成するために、本発明は、シリコンを非等方的に（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｌｌｙ）エッチングする方法であって、マスクによって一部を保護されたシリコン基板が、マスクによって保護されていない基板ゾーンに空洞を作るための、エッチングガスのプラズマを用いた侵食工程、および侵食工程から生ずる空洞の壁上に保護ポリマを堆積させるための、不動態化ガスのプラズマを用いた不動態化工程の交互の連続した工程を受ける、シリコンを非等方的にエッチングする方法を提供する。
【００１８】
本発明の方法はさらに、保護ポリマ堆積物が、空洞の底部ゾーンから保護ポリマを除去して、エッチングガスより効率的である、洗浄ガスのプラズマの作用を受ける、選択的な脱不動態化パルス工程を含む。
【００１９】
空洞の底部ゾーンにある保護薄膜をより効率的に取り除く（ｃｌｅａｎ  ｏｆｆ）ことによって、空洞の壁が空洞の底部において徐々に接近するという欠点が回避され、それによって、かなり大きなアスペクト比を達成することが可能になる。
【００２０】
実施態様において、方法は、各不動態化工程後の選択的な脱不動態化パルス工程を含む。
【００２１】
有利には、各選択的な脱不動態化パルス工程は、先行する不動態化工程と重ならず、後続の侵食工程と重ならない。
【００２２】
有利には、エッチングガスはＳＦ６、ＣＦ４、またはＮＦ３などのフッ素ガスであってよい。最も良好な結果はＳＦ６について得られるように思われる。
【００２３】
有利には、不動態化ガスはＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、またはＣ４Ｆ８などの過フッ化炭化水素ガス、あるいは、その混合物であってよい。
【００２４】
あらゆる状況下で、洗浄ガスは酸素を含有するのが有利である。洗浄ガスとして、以下のガス、Ｏ２、ＳＯ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏおよびその混合物のうちの少なくとも１つを使用することが可能である。
【００２５】
別の態様において、本発明は、先に明示した方法を実施するように、シリコン基板を非等方的にエッチングする装置を提供し、装置は、
エッチングのために基板を受け入れ、収容するように形作られた気密格納部と、
格納部内に適度の真空を生成し、維持する手段と、
格納部内に、プログラムされた持続期間の間で、かつ、プログラムされた流量で、エッチングガス、不動態化ガス、および洗浄ガスを選択的に注入するガス注入手段と、
エッチングされる、基板の表面に面する格納部内でプラズマを生成する手段と、
基板にバイアス電圧を印加する手段と、
エッチング、不動態化、および脱不動態化の連続した工程を実施するために、ガス注入手段を制御する制御手段とを備える。
【００２６】
別の態様において、本発明は、たとえば、先に明示した方法を用いて、３０を超えるアスペクト比を提供するマイクロレリーフを有するシリコンベース部品を作ることを可能にする。これまでこうした部品を作ることが可能でなかったために、こうした部品はそれ自体特性が新しい（ｎｏｖｅｌ  ｉｎ  ｃｈａｒａｃｔｅｒ）。
【００２７】
本発明の他の目的、特徴、および利点は、添付図を参照して示される特定の実施態様の以下の説明から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
最初に、本発明のエッチング装置に対して、たとえば、図４に示す実施形態において検討が行われる。
【００２９】
こうした装置は、エッチングのために基板２を受け入れ、収容するように形作られた気密格納部１を備える。基板２は、支持部３上に設置され、支持部３はそれ自体、バイアス源４を備えるバイアス手段によってグラウンドに対して負にバイアス電圧を印加される。
【００３０】
真空発生機器６は、パイプ７を介して格納部１に接続され、たとえば、適度の真空が格納部１内に生成され維持されることを可能にする１次ポンプおよび２次ポンプを備える。
【００３１】
基板２は、基板の作業するための表面２ａが識別されるように格納部１内に置かれる（ｏｒｉｅｎｔｅｄ）。たとえば、表面２ａ内の空洞２ｂなどの空洞を作ることが望ましい。
【００３２】
機械加工される表面２ａに面して、機械加工される表面２ａの方に送られ、バイアス源４によってバイアス電圧を印加された基板２によって引き寄せられるプラズマ９を生成するプラズマ発生手段８がある。概略を述べると、プラズマ発生手段８は、変換器または無線周波数アプリケータ１１によって、プラズマ生成ゾーン１２においてガス原子を励起するように作用するマイクロ波または無線周波数発生器１０を備える。
【００３３】
装置はまた、格納部１に、エッチングガス、不動態化ガス、および脱不動態化ガスを選択的に注入する手段１３を含む。こうして、これらのガス注入手段１３は、ガスを格納部１内に導入するガス吸気部１４（好ましくは、プラズマ生成ゾーン１２から上流にある）を備え、ガス吸気部１４は、パイプ１５ならびにエッチングガス源１９、不動態化ガス源２０、および洗浄ガス源２１に、それぞれ制御弁１６、１７、および１８を介して接続される。制御弁１６、１７、および１８は、制御手段２２によって駆動されて、以下で述べる方法において、エッチング、不動態化、および脱不動態化の連続した工程で、ガスの注入を制御する。
【００３４】
ここで図５の図が参照される。図は、エッチングガスを導入するために弁１６が開く時間、不動態化ガスを導入するために弁１７が開く時間、および、洗浄ガスを導入するために弁１８が開く時間をそれぞれ示す。方法の工程は、パルス工程、すなわち、停止期間と停止期間の間の持続時間が制限されている工程と理解することができる。
【００３５】
侵食の第１工程ａ）は、弁１６を開いて、エッチングガスのプラズマ９を生成することにあることを理解することができる。侵食の第１工程ａ）の後に、重ならない、不動態化の第２工程ｂ）が続き、第２工程ｂ）の間に、弁１６は閉じて、弁１７が開き、不動態化ガスのプラズマ９が生成される。その後、弁１７は閉じて、選択的な脱不動態化工程ｃ）の間に、弁１８が開いて、洗浄ガスのプラズマ９が生成される。その後、弁１８が閉じて、作業は、弁１６を再び開いて、エッチングガスのプラズマを生成することなどによって、工程ｄ）で再び開始される。
【００３６】
図５に示す実施形態において、連続した工程ａ）、ｂ）、ｃ）、およびｄ）は互いに重ならない。それでも、本発明の範囲を超えることなく、工程ｃ）が隣接する工程ｂ）およびｄ）の一方および／または他方と重なるようにしておくことは可能である場合がある。
【００３７】
エッチングガスのプラズマを生成する工程ａ）の間に、たとえば、ＳＦ６、ＣＦ４、またはＮＦ３などのフッ素化ガスタイプのエッチングガスを格納部１内に導入される。優れた結果は、六フッ化硫黄ＳＦ６を用いて得られる。この工程の間に、プラズマによって生成されたフッ素原子が、シリコンの露出面の領域を等方的な方法で（ｉｎ  ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｍａｎｎｅｒ）侵食する。図６は、プラズマが基板に及ぼす作用を示す図であり、基板２は、空洞２ｂが作られる場所の、拡大した部分断面で示されており、基板２は、作られる空洞２ｂと重なり合う（ｉｎ  ｒｅｇｉｓｔｅｒ  ｗｉｔｈ）開口２ｄを含むマスク２ｃによって被覆される。こうして、開口２ｄの下で、基板２の表面は、プラズマに対して識別できアクセスできるままにされる。
【００３８】
図６の図面ｏ）において、エッチング前の基板２が示されている。
【００３９】
図６の図面ａ）において、空洞２ｂの第１のセグメント２ｂ１を作るために、開口２ｄと重なったところの基板２のシリコンを等方的に侵食するエッチングガスＳＦ６のプラズマの作用が示されている。図５の時刻（ｉｎｓｔａｎｔ）ｔ１とｔ２の間のエッチング工程の持続期間は、空洞の第１のセグメント２ｂ１が所望の形状とほとんど相違しない、すなわち、基板の表面２ａにほぼ垂直な側壁２ｅを有する形状を提供するように選択される。数マイクロメートルの深さを有する第１のセグメント２ｂ１が適している可能性がある。一般に用いる種類のエッチングパラメータを選択することが可能である。たとえば、基板２は、約２０ボルト（Ｖ）から８０Ｖにバイアスを印加されることができ、格納部１内の気体空気５の圧力は、約１０パスカル（Ｐａ）から１００Ｐａであることができ、エッチングガスの流量は、約１０毎分標準立法センチメートル（ｓｃｃｍ）から２００ｓｃｃｍであることができる。
【００４０】
不動態化工程ｂ）の間に、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、またはＣ４Ｆ８などの過フッ化炭化水素ガスを用いて、不動態化ガスのプラズマが生成される。格納部１内の空気５の圧力は、工程ａ）の圧力に等しく、不動態化ガスの流量は、５０ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍの範囲にある。図６の図面ｂ）に示すこの工程の間に、不動態化ガスのプラズマによって、保護ポリマ薄膜２ｆが、空洞の第１のセグメント２ｂ１の全内面にわたって、すなわち、空洞の側壁２ｅおよび底部２ｇの両方にわたって形成される。工程ｂ）の開始時刻ｔ２と終了時刻ｔ３の間の持続期間は、保護薄膜の厚みを、申し分ない、たとえば、約数ナノメートル（ｎｍ）から数１０ｎｍにさせるように選択される。
【００４１】
工程ｃ）の間に、洗浄または脱不動態化ガスのプラズマが生成され、そのガスが、エッチングガスが提供するよりも効率的なポリマの洗浄を提供するように選択され、また、洗浄または脱不動態化ガスのプラズマが、選択的な方法で、空洞２ｂの底部ゾーン２ｇからポリマを除去するのに役立つ。酸素を含有する洗浄ガス、たとえば、以下のガス、Ｏ２、ＳＯ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏのうちの少なくとも１つを含有する洗浄ガスを用いることによって、良好な結果が得られた。
【００４２】
基板２は、バイアス源４によって同時にバイアスを印加されて、基板２に対して酸素イオンを侵食させるようにするのが好ましい。
【００４３】
ポリマ薄膜が酸素プラズマによってエッチングされる速度を測定し、この速度をエッチング工程に対応するフッ素化ガスＳＦ６のプラズマによって得られる速度と比較することが可能である。この比較は図３に示される。酸素プラズマに対応する曲線によって、０と１００Ｖの間の全てのバイアス電圧ＢＶにおいて、得られる洗浄速度ＣＳが、六フッ化硫黄ＳＦ６を用いて洗浄するときに得られる速度より少なくとも４倍速くなることを理解することができる。その結果、酸素プラズマは、ポリマ薄膜を洗浄するために、ＳＦ６などのフッ素化ガスのプラズマより少なくとも４倍効率がよい。さらに、酸素原子を含有するガスのプラズマは、イオンの酸化作用だけからでなく、等方性の軌跡を有する中性粒子である原子の酸化作用からもまた利益を得る。洗浄工程はまた、空洞の底部の近傍にある空洞の垂直側壁からポリマ薄膜を除去することを可能にし、それによって、確実にパターンが先細にならないようにし、より大きなアスペクト比を得ることを可能にする。
【００４４】
ポリマ薄膜を除去するのにかかる時間が大幅に減るため、エッチング工程に利用できる時間は、それに応じて増加し、このことによって、エッチングの全体速度が上がり、したがって、機器の生産性が向上する。
【００４５】
選択的な脱不動態化または洗浄のパルス工程の間に、基板２は、通常２０Ｖから１２０Ｖに範囲にあり、有利には２０Ｖから８０Ｖの範囲にある侵食工程の間に用いた電圧に近い電圧でバイアスを印加されて、プラズマイオンを引き寄せる。基板２の周囲の空気５の圧力は、０．５Ｐａから１０Ｐａの範囲にあり、好ましくは２Ｐａから５Ｐａの範囲にある。洗浄ガスの流量は、１０ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの範囲にあり、工程ｃ）の持続期間は、空洞２ｂの底部ゾーン２ｇの効率的な洗浄を確保するのにちょうど十分であるように選択される。
【００４６】
図６の図面ｃ）に見られるように、酸素Ｏ２のプラズマの作用による脱不動態化工程は、空洞の第１のセグメント２ｂ１の底部２ｇからポリマ薄膜を効率的にかつ迅速に除去するのに役立つ。
【００４７】
その後、工程ｄ）の間に、エッチングガスＳＦ６のプラズマの作用によって、工程ａ）と同様に侵食工程が再び行われ、それによって、空洞２ｂの第２のセグメント２ｂ２が作られる。その後、不動態化のパルス工程および脱不動態化の工程などが続く。
【００４８】
実際、選択的な脱不動態化のためのパルス工程ｃ）の持続期間は、後続の不動態化工程ｂ）の持続期間に応じて決めることができる。ポリマ薄膜が厚ければ厚いほど、選択的な脱不動態化パルス工程に要求される時間は長くなる。
【００４９】
さらに、選択的な脱不動態化パルス工程の持続期間は、単一の基板２をエッチングする処理の間に、１つの脱不動態化工程から別の脱不動態化工程へと増加するように選択されることができる。図１に示すように、最初のエッチング工程によって、空洞のために一定の断面を確保するために、長時間の洗浄工程の使用を全く必要とせずに、ほぼ垂直な側壁を有する空洞が、約２０のアスペクト比までになることが可能になる。このように、脱不動態化工程の利点は、方法の速度を上げるという利点のみである。しかし、その後、２０または３０を上回るアスペクト比を達成することができることを保証するために、脱不動態化工程を用いることが不可欠になる。したがって、アスペクト比が増加するにつれて徐々に長くなる持続期間を有する脱不動態化工程、すなわち実際には、たとえば、３つの侵食および不動態化工程に対する１つの不動態化工程から、２つの侵食および不動態化工程に対する１つの脱不動態化工程へと増加し、最後に１つの侵食および不動態化工程に対する１つの脱不動態化工程に進む、数が増加する脱不動態化工程を用いることを考慮することが可能である。
【００５０】
また、本発明において、基板２をエッチングする処理の間に、１つの脱不動態化工程から別の脱不動態化工程へと徐々に増加する、基板２に印加するバイアス電圧を提供することが可能である。
【００５１】
本発明の方法は、フォトレジストマスクに関する良好な選択性を維持しながら、また、エッチングの全体の速度を増加させながら、従来技術の方法を用いて得られるアスペクト比よりかなり大きなアスペクト比を得ることを同時に可能にする。
【００５２】
得られる効果は、本発明の方法を用いた部分的なエッチングの作業後のシリコン基板の断面写真である図７に示される。その表面２ａがマスク２ｃで被覆されている基板２を見ることができる。エッチングされている空洞２ｂは、空洞の底部２ｇが、空洞２ｂの深さを増加させるために、さらなるエッチングを可能にさせるのに十分な断面を維持するようにほぼ垂直な側壁を提供し、それによって、空洞のアスペクト比が増加する。
【００５３】
本発明は、先に明確に述べた実施形態に限定しないが、本発明は、当業者の能力内にある変更および一般化を含む。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来技術のエッチング方法を用いて作ったトレンチ形状を示す図である。
【図２】種々の従来技術のエッチング方法についての、アスペクト比に応じたエッチング速度曲線をプロットする図である。
【図３】一番目はＳＦ６を用いた侵食について、二番目は酸素プラズマを用いた侵食についての、基板のバイアス電圧に応じて保護ポリマ薄膜が侵食される速度をプロットする図である。
【図４】本発明の実施形態を構成するエッチング装置の図である。
【図５】本発明の実施形態における方法の工程を示すタイミングチャートである。
【図６】図５の方法における４つの連続した工程のシーケンスの間に空洞が形成される方法を示す図である。
【図７】本発明のエッチング方法によって作られるトレンチの形状を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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