(57)【要約】  本発明は、蒸着／エッチング交互処理によりプラズマエッチングする場合、基体上にＳＯＩ構造体を形成する際に観察されるノッチングを、カソードへ印加されるＲＦバイアスを変調することにより減少するか又は無くすための方法及び装置を与える。カソードへのバイアス電圧への変調は、蒸着／エッチング交互処理の間に、少なくとも二つの周波数の間で別々に行うか、又は連続的に行われる。
2007509506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多重処理中に基体に或る構造をエッチングするための方法において、
真空室中に基体を配置する工程；
前記基体を時分割多重処理にかける工程；
時分割多重処理の少なくとも一つの工程でプラズマを発生させる工程；
前記基体に変調バイアスを印加する工程；及び
前記真空室から前記基体を取り出す工程；
を含むエッチング法。
【請求項２】
エッチングすべき基体が半導体基体である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
変調バイアスの印加が、電圧制御されている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
変調バイアスがＲＦバイアスである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ＲＦバイアスが周波数変調されている、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
イオン移動周波数より低いバイアス周波数を基体に印加する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一つのＲＦ周波数が、イオン移動周波数より低い、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
ＲＦバイアスの周波数を、少なくとも二つの値の間で切り替える、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
負荷サイクルが、約５０％より低い、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ＲＦバイアスの周波数を、約１０ｋＨｚより低い低周波状態と、約１００ｋＨｚの高周波状態との間で切り替える、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
ＲＦバイアス周波数を、連続的に変調する、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
ＲＦバイアスを、振幅変調する、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
ＲＦバイアスを、相変調する、請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
ＲＦバイアスを、波形変調する、請求項４に記載の方法。
【請求項１５】
基体に或る構造をエッチングするための装置において、
真空室；
前記真空室中に少なくとも一種類の処理ガスを供給するための少なくとも一つのガス供給源；
前記真空室と連通した排気部；
前記真空室中に配置された下方電極；
前記下方電極に連結された基体保持器；
前記真空室中にプラズマを発生させるためのプラズマ源；
前記基体のエッチングと、前記基体上への不動態化層の堆積とを交互に行うための制御システム；及び
前記下方電極に変調したバイアスを与えるための変調信号発生器；
を含むエッチング装置。
【請求項１６】
変調バイアスがＲＦバイアスである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ＲＦバイアスが周波数変調されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
バイアス周波数が、イオン移動周波数より低く、下方電極に与えられている、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
ＲＦバイアスの周波数が、少なくとも二つの値の間で切り替えられている、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
ＲＦバイアスの周波数が、約１０ｋＨｚより低い低周波状態と、約１００ｋＨｚの高周波状態との間で切り替えられている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
ＲＦバイアスが、振幅変調されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
ＲＦバイアスが、相変調されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
ＲＦバイアスが、波形変調されている、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（参考関連出願）
本出願は、２００３年１０月２１日に出願された、「時分割多重法及びＲＦバイアス変調を用いた高アスペクトＳＯＩ構造体の無ノッチ・エッチング」(Notch-Free Etching of High Aspect SOI Structures Using a Time Division Multiplex)と題する同一出願人による米国特許仮出願Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．６０／５１２９３３に関し、その優先権を主張するものであり、この特許仮出願は、参考のためにここに入れてある。
【０００２】
本発明は、一般に珪素に基づくマイクロ電気機械装置の製造に関する。詳しくは、変調ＲＦバイアスを用いた堆積とエッチングを交互に行う工程を用いて高アスペクト比珪素構造体を製造することに関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ電気機械的（ＭＥＭＳ）装置を製造するのに、珪素中に高アスペクト比の構造体(feature)を製造することが広く用いられている。そのような構造体、屡々珪素ウエーハを完全に通って伸びており、珪素基体中へ５００μｍを越えるエッチングを必要とすることがある。「浅い」構造体でさえ、１μｍ程の小さな構造体幅で３０μｍまでの深さにエッチングする必要があり、３０：１を越えるアスペクト比（深さ／幅）をもつ構造体の確定を必要とする。確実に製造を可能にするためには、これらの方法は、合理的な生産高を維持するために、大きなエッチング速度で操作しなければならない。
【０００４】
慣用的一工程プラズマエッチング法は、これらの要件を同時に満たすことは出来ず、交互に行う堆積／エッチング法が開発されてきた。そのような方法は、屡々時分割多重(Time Division Multiplex)（ＴＤＭ）法と呼ばれており、それらは一層一般的には二つ以上の処理工程を含む少なくとも一つのグループからなり、そのグループ（単数又は複数）が周期的に繰り返される。これらの方法は（例えば、米国特許第４，９８５，１１４号及び米国特許第５，５０１，８９３号参照）、無線周波（ＲＦ）バイアスが印加された基体電極と共に、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）のような高密度プラズマ源を有する構成をもつ反応器で行われるのが典型的である。珪素のためのＴＤＭエッチング法で用いられる最も一般的な処理ガスは六フッ化硫黄及びオクトフルオロシクロブタンである。六フッ化硫黄（ＳＦ６）は、典型的にはエッチングガスとして用いられており、オクトフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）は、蒸着ガスとして用いられている。エッチング工程〔図１（ｂ）〕中、ＳＦ６は、珪素（Ｓｉ）の自然的等方的エッチングを促進し、蒸着工程〔図１（ｃ）〕では、Ｃ４Ｆ８が、エッチングされた構造体の底と同様、側壁の上への保護重合体の蒸着を促進する。エッチング工程で存在する強力な方向性のあるイオン衝突により、前の蒸着工程からのエッチングされた構造体の底に被覆されていた重合体フイルムが除去され、珪素表面を露出して更にエッチングすることができるようになる。側壁上の重合体フイルムは残っているであろう。何故なら直接のイオン衝突を受けず、横のエッチングが抑止されているからである。ＴＤＭ法はエッチング処理工程と蒸着処理工程とをサイクル的に交互に行い、マスクされた珪素基体中へ高アスペクト比の構造体を定めることができる〔図１（ｄ）及び１（ｅ）〕。ＴＤＭ法を用いることにより、大きなＳｉエッチング速度で高アスペクト比の構造体を珪素基体中に確定することができる。複雑なＴＤＭ法では、二つ以上のエッチング工程及び二つ以上の蒸着工程を組込むことができ、それらをサイクル的に繰り返す。
【０００５】
或るＭＥＭＳ装置では、エッチング停止層〔絶縁体上珪素(Silicon-On-Insulator)、ＳＯＩ構造体〕として働く、或は最終的装置の機能性に必要な、二酸化珪素（ＳｉＯ２）のような埋め込まれた絶縁層まで珪素基体を深くエッチングすることが必要である。そのような構造体をＴＤＭ法を用いてエッチングした場合、一般に「ノッチング」と呼ばれる、よく知られた現象が起きる。これは、珪素／絶縁体界面の所に局在する珪素のひどいアンダーカットとして証明される（図２）。これは、エッチング中の電気的帯電効果により起こされるものと一般に理解されている。プラズマ中のイオン及び電子の異なった角度分布のために、イオンは、その構造体の底に集積し、電子は頂部に集積する傾向がある。本体エッチング中、珪素基体は充分伝導性であるため、基体内の電流は帯電分離を全て防ぐ（図３Ａ）。しかし、エッチングが珪素／絶縁体界面に達すると絶縁体が露出し、伝導性電流通路が遮断され、それにより、帯電分離を起こす。得られる電場は、構造体の側壁中に到達するイオンの軌道を曲げるのに充分な強さをもち、そこで横へのエッチング（ノッチング）が起きる（図３Ｂ）。充分な論述については、「最新プラズマ処理技術便覧」(Handbook of Advanced Plasma Processing Techniques)〔ＲＪシュル(Shul)及びＳＪパールトン(Pearton)編集、スプリンガー(Springer)、２０００年〕中のＫＰジアピス(Giapis)による「プラズマ処理誘導帯電及び損傷の基礎」(Fundamentals of Plasma Process-Induced Charging and Damage)参照。
【０００６】
ノッチング効果は、高密度プラズマで一層顕著になる。なぜなら、イオン密度、従ってイオンによる帯電効果が一層大きくなるからである。従って、絶縁体が露出された後でのみ用いられる低密度プラズマ〔慣用的反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）〕を使用することにより、その効果を減少することができる〔ドノフエ(Donohue)その他、米国特許第６，０７１，８２２号〕。そのような方法の主たる欠点は、得られるエッチング速度が低いことであり、それは、種々の深さをもつ構造体をエッチングしなければならない場合には深刻な欠点になる。このことは、アスペクト比依存性エッチング(Astect Ratio Dependent Etching)（ＡＲＤＥ）により異なった深さまでエッチングできるように、種々の大きさの構造体を有する装置をエッチングすることを必要とする結果になる。
【０００７】
二つのグループがＴＤＭ法及び新規なＲＦバイアス構成を使用することを教示している（米国特許第４，５７９，６２３号及び米国特許第４，７９５，５２９号）。これらのグループのどちらも、ＴＤＭ法に関連してＲＦバイアス周波数を変調することをは、考えに入れていない
【０００８】
ＴＤＭ蒸着／エッチング処理で低周波（４ＭＨｚ未満）ＲＦ基体バイアスを使用することは、ホプキンス(Hopkins)その他によっても報告されている（米国特許第６，１８７，６８５号）。著者は、ＴＤＭ法で振幅パルス化ＲＦバイアス（図４）を使用することを記述している。ホプキンスは、ＲＦバイアスの周波数を変調することは教示していない。
【０００９】
セイバス(Savas）による米国特許第５，９８３，８２８号、第６，２５３，７０４号、及び第６，３９５，６４１号は、表面帯電及び続くノッチングを軽減するためパルス化したＩＣＰを使用することを教示している。しかし、セイバスによる特許は、いずれもノッチングを無くすか又は減少するためにＲＦバイアスの周波数を変調することは教示していない。
【００１０】
オギノ(Ogino)その他（米国特許第６，４７１，８２１号）は、プラズマエッチング過程中、ウエーハ表面の帯電を減少する効果的な手段としてＲＦバイアス電力の周波数変調を教示している。オギノその他は、二つの異なった周波数値の間の周波数変調のみならず、連続的周波数変調を考えている。オギノその他は、ＴＤＭ法に周波数変調ＲＦバイアスを適用することは考えていない。
【００１１】
アライ(Arai)その他（米国特許第６，１１０，２８７号）も、エッチング過程中、基体に電荷が形成されるのを緩和するため、ＲＦバイアス電力の周波数変調を教示している。周波数変調ＲＦバイアス電力の振幅変調も記載されており、或る電力レベルと０との間のパルス化の場合も含まれている。アライその他は、ＴＤＭ法に周波数及び／又は振幅変調ＲＦバイアスを適用することは考えていない。
【００１２】
オツボ(Otsubo)その他（米国特許第４，８０８，２５８号）も、プラズマ処理のエッチング速度及び選択性を改良するため、ＲＦバイアス電力の周波数又は振幅変調を教示している。１ＭＨｚと１３．５６ＭＨｚとの間の周波数変調が記載されている。二つの異なったレベルの間のＲＦバイアスの振幅変調も論じられている。オツボその他は、ＴＤＭ法へ周波数及び／又は振幅変調ＲＦバイアスを適用することは考えていない。
【００１３】
従って、ノッチングを減少及び／又は無くす交互に蒸着とエッチングを行う方法が必要である。
【００１４】
従来法では、本発明に伴われる利点を与えるものはない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本発明の目的は、従来法の装置の不適切性を解消し、半導体処理技術の進歩に顕著な貢献をする改良を与えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の別の目的は、真空室中の基体支持体で、下方電極である基体支持体上に基体を配置する工程；前記真空室中へ第一処理ガスを導入し、前記第一処理ガスから第一プラズマを発生させて前記基体をエッチングすることを含むエッチング工程；前記真空室中へ第二処理ガスを導入し、前記第二処理ガスから第二プラズマを発生させて前記基体上に不動態化層を蒸着することを含む不動態化工程；前記エッチング工程と前記不動態化工程とを交互に繰り返す工程；前記下方電極を通って前記基体に変調したバイアスを印加する工程；及び前記真空室から前記基体を取り出す工程；を含む基体にある構造体をエッチングするための方法を与えることにある。
【００１７】
本発明の更に別な目的は、真空室；前記真空室中に少なくとも一種類の処理ガスを供給するための少なくとも一つのガス供給源；前記真空室と連通した排気部；前記真空室中に配置された下方電極；前記下方電極に連結された基体保持器；前記真空室中にプラズマを発生させるためのプラズマ源；前記基体のエッチングと、前記基体上への不動態化層の蒸着とを交互に行うための制御システム；及び前記下方電極に変調したバイアスを与えるための変調信号発生器；を含む、基体に或る構造体をエッチングするための装置を与えることにある。
【００１８】
上で述べたことは、本発明に関連のある目的の幾つかを概略述べたものである。これらの目的は、意図する発明の比較的顕著な特徴及び適用の幾つかを単に例示しているものと考えるべきである。開示する発明を異なったやり方で適用するか、又は開示した範囲内で本発明を修正することにより、多くの他の有利な結果を得ることができる。従って、本発明の他の目的及び一層完全な理解は、図面に関連して得られる特許請求の範囲により規定される本発明の範囲の外に、本発明の要約及び好ましい態様についての詳細な記述を参照することにより、得ることができるであろう。
【００１９】
（本発明の概要）
本発明を要約する目的から、本発明は、ＳＯＩ構造体で観察されるノッチングを無くすため、交互循環エッチング法、即ち、時分割多重（ＴＤＭ）法を用いて深い珪素トレンチのエッチングを行うための改良された方法及び装置を含む。
【００２０】
殆どのプラズマ真空処理法（エッチング又は蒸着）では、エッチング又は蒸着性能を最適にするように変化することができる主なパラメーターは、種々のガスの流量、作動圧力、プラズマを発生させるためプラズマに結合される電磁気電力及び基体に衝突させるエネルギーである。一般的規則として、蒸着又はエッチング過程を最適にするために、種々のガスの流量、プラズマに結合された電磁気的電力、及び基体衝突エネルギーを、処理中、正確で一定した値で最適にする。それに対し、本発明は、交互蒸着・エッチング過程中、ノッチングを減少するか又は無くすために、変調したＲＦ周波数を用いて改良された方法装置を与える。
【００２１】
本発明の特徴は、基体に或る構造体をエッチングするための方法を与えることにある。基体は、化合物半導体、例えば、第II族及と第VI族の化合物、及び第III族と第Ｖ族の化合物を含めた、珪素、砒化ガリウム、又は全ての既知の半導体のような半導体基体にすることができる。基体は、ガラス又は石英のような誘電体材料又は伝導体にすることもできる。真空室中の基体支持体上に基体を配置する工程、ＲＦエネルギーの第一源を用いて高密度プラズマを発生する工程を含む方法。基体支持体は、基体にバイアス電圧を与える、ＲＦエネルギーの第二源に接続された下方電極である。基体に交互に反復して行う処理を行う。その処理の一つの部分はエッチング工程であり、それは六フッ化硫黄のような第一処理ガスを真空室中へ導入することにより行う。第一処理ガスから第一プラズマを発生させ、基体をエッチングする。交互に反復して行う処理の他方の部分は不動態化工程であり、それは、オクトフルオロシクロブタンのような第二処理ガスを真空室中へ導入することにより行う。第二処理ガスから第二プラズマを発生させ、基体上に不動態化層を蒸着する。不動態化層は重合体又はフルオロカーボン重合体からなり、或は、珪素、炭素、窒化物、又はプラズマにより蒸着することができる他の既知のどのような不動態化用材料にでもすることができる。交互反復処理中、エッチング工程又は不動態化工程で一つ以上の処理パラメーターを時間と共に変化させることができる。更に、交互反復処理中、エッチング工程毎に、又は不動態化工程毎に、一つ以上の処理パラメーターを時間と共に変化させることができる。交互反復処理中、下方電極を通して変調したバイアスを基体に適用する。バイアスは電圧制御することができる。バイアスは周波数変調することもでき、それはイオン移動周波数以下で適用することができる。バイアスは二つの異なった周波数の間で切り替え、その切り替えが、切り替え速度及び切り替え負荷サイクルによって規定されるようにすることができる。切り替え速度は約１０ｋＨｚより小さく、切り替え負荷サイクルは５０％より低くすることができる。ＲＦバイアス周波数は、連続的に変調することができ、ｅｘｐ（ｋ＊ｓｉｎ（ｔ））のような数学的関数により定義することができる。ＲＦバイアスは、更に振幅変調することができる。更に、ＲＦバイアスは、相変調又は波形変調することができる。最後に、エッチング工程が完了した時、基体を真空室から取り出す。
【００２２】
本発明の更に別の特徴は、基体に或る構造体をエッチングするための装置を与えることにある。真空室に少なくとも一種類の処理ガスを供給するための少なくとも一つのガス供給源、及び真空室と連通した排気部を有する真空室を含む装置。下方電極は真空室内に配置され、その下方電極に連結された基体支持器上に配置された基体にバイアスを印加する。プラズマ源は、真空室内にプラズマを発生する。発生したプラズマは、そのプラズマ、交互に行われる基体のエッチングと、その基体上への不動態化層の蒸着に依存し、制御システムにより制御される。変調信号発生器は、下方電極に変調バイアスを与える。そのバイアスは、ＲＦ又はＤＣ電力により電力を与えることができる。もしバイアスがＲＦ源により電力が与えられる場合、それは周波数を変調することができ、イオン移動周波数以下で与えることができる。更に、ＲＦバイアスの周波数は、交互エッチング・蒸着処理と共に、相変調又は波形変調することができる。
【００２３】
上で述べたことは、以下の本発明の詳細な記述を一層よく理解し、当分野への本発明の寄与が一層完全に認識できるようにするため、本発明の一層妥当な重要な特徴をむしろ広範に概説したものである。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の付加的特徴を今後記述する。開示する概念及び特定の態様は、本発明の同じ目的を達成するための他の構造体を設計し、或は修正するための基礎として容易に用いることができることは、当業者によって認められるべきである。そのような同等の構成は、特許請求の範囲に記載した本発明の本質及び範囲から離れるものではないことも当業者によって認識されるべきである。
【００２４】
幾つかの図面に亙り、同様な参照記号は同様な部品を指す。
【００２５】
（本発明の詳細な記述）
ＳＯＩ構造体をエッチングする場合に観察されるノッチングを、変調ＲＦバイアスと共に交互蒸着／エッチング処理を用いることにより減少するか又は無くすための改良された方法及び装置を開示する。
【００２６】
本発明は、ＴＤＭ法に関連して、周波数変調ＲＦバイアス、相変調ＲＦバイアス、又は波形変調ＲＦバイアスを使用することにより、絶縁体上の珪素（ＳＯＩ）構造をエッチングする改良された方法及び装置を与える。
【００２７】
本発明の場合、ＲＦバイアスの周波数変調とは、時分割多重法中に別々に切り替える（図５）か、又は連続的に変調する（図６）ことにより、カソードに印加されるバイアス電圧を、少なくとも二つの周波数の間で変化させることを意味する。
【００２８】
波形変調とは、カソードへのバイアス電圧波形を、別々に又は連続的に変調することにより少なくとも二つの波形の間で変化させることを意味する。そのような波形の形は、例えば、正弦波、方形波、又はどのような任意的な波形になっていてもよい。
【００２９】
相変調バイアスとは、別々に又は連続的に変調させることにより、バイアス波形を少なくとも二つの状態の間で変化させることを意味し、この場合、二つの状態の間の差は相の関係になっている。
【００３０】
周波数変調ＲＦバイアスのために構成した反応器１０を、図７に示す。示した反応器１０は、真空室１２、ガス導入部１４、排気部１６、コイル２２へ電力を与える第一インピーダンス整合ネットワーク２１に接続された誘導結合プラズマ電力源（ＲＦ発生器）２０、下方電極２４、及び基体２８のための基体保持器２６を含む。反応器１０の一部として、変調信号発生器３０が与えられており、それは電圧制御発振機３２へ接続され、後者は広帯域増幅器３４へ接続され、その増幅器は下方電極２４への電力を供給する第二インピーダンス整合ネットワーク３６に接続されている。変調ＲＦバイアスの適用はこの構成に限定されるものではなく、当業者は別の方法も可能であることを認めるであろうことに注意すべきである。例えば、波形は、デジタル合成し、任意の波形発生器を用いて広帯域増幅器３４へ適用することができる。ＲＦバイアス周波数は、蒸着／エッチング過程のエッチング部分工程中に優先的に変調される。なぜなら、そこがノッチングが主に起きる時だからである。しかし、ＲＦバイアス周波数は、蒸着及びエッチングの両方の部分工程中で変調することもできる。
【００３１】
ＲＦバイアス高周波状態の継続時間は、構造体表面上の電荷蓄積が、定常状態に達しないか又は短い時間しか定常状態にならないように、充分短くすべきである。この時間スケールは、数マイクロ秒〜数ミリ秒の程度であるのが典型的である。低周波ＲＦバイアス状態の継続時間は、電荷の流出が起きることができる程充分長いが、エッチング速度の減少を起こす程長くはないようにすべきである。低周波継続時間も、数マイクロ秒〜数ミリ秒の程度になっているべきである。二つの異なった値の間でＲＦバイアス周波数を切り替える場合には、高周波持続時間を全変調サイクル時間で割ることにより定義される負荷サイクルは、５〜９０％、好ましくは１０〜５０％の範囲にあるべきである。
【００３２】
高周波状態のためのＲＦバイアス周波数は、イオンがカソード電圧に時間と共に従うことができるように、イオン移動周波数より低くすべきである。
【００３３】
イオン移動周波数、ωｐｉは、
ωｐｉ＝（ｅ２ｎ０／ε０Ｍ）１／２
（式中、
ｅ  −電子の電荷
ｎ０−イオン密度
ε０−真空の誘電率
Ｍ  −イオンの質量）
により記述される。
【００３４】
半導体用途のための典型的な高密度プラズマエッチング機の場合、イオン移動周波数は約２ＭＨｚである。ノッチング性能は、５０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの範囲の高周波状態を用いることにより改良される。好ましい態様として、５０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの範囲の高周波状態及び１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲の低周波状態を用い、それはノッチング性能を著しく改良する。
【００３５】
時分割多重法では、エッチング工程は二つの段階で進行する。エッチング工程の第一段階中、前の蒸着工程からの不動態化フイルムが、水平な表面から除去される。この不動態除去過程は、重合体除去速度がイオンエネルギーの関数であるイオン補助エッチング機構に従うのが典型的である。イオンエネルギー（及び不動態除去速度）は、バイアス電圧を増大すると共に増大する。従って、バイアス電圧の大きさを制御することが重要である。不動態化層が除去されると、次に露出したＳｉが、主に化学的エッチング機構によりエッチングされるようになる。
【００３６】
上でのべたように、変調バイアスの振幅は、周波数を変化する間、一定に維持される。更に、波形の振幅を変化させることも可能である。このことは、周波数が高い時に振幅が大きくなるようなやり方で行うか、又は別法として周波数が高い時に振幅が小さくなるように行うことができる。周波数と共に、振幅を二つのレベルの間で別々に切り替えるか、又は二つのレベルの間で連続的に変化させることができる。
【００３７】
上に記載した装置及び方法の全てについて、ＴＤＭ仕上げエッチング過程は、一段階(a single sequence)法又は多段階(multi-sequence)法として実施することができることに注意することは重要である。一段階とは、蒸着及び／又はエッチング工程のグループを指す。一段階実施法では、全過程中、変調したＲＦバイアスを用いる。
【００３８】
多段階実施法では、第一段階はどのような適当な方法（ＴＤＭ又は慣用的プラズマエッチング法）にすることもでき、それは必要なエッチングプロファイル及びエッチング速度を与える結果になるが、それは下の絶縁体が露出される前に終了させる。ＲＦバイアスは、絶縁体フイルムが露出する時期のために変調しさえすればよい。なぜなら、これは帯電減少により最大の利点、従って、ノッチ減少が期待される場合であるからである。エッチングは、珪素／絶縁体界面でのノッチングを回避するため、変調ＲＦバイアス「仕上げ」エッチングを用いて完了する。
【００３９】
レーザー反射率及び光学的放射分光分析（ＯＥＳ）のようなエッチング終点検出法は、絶縁性フイルムが露出した時を決定するのに役立つ。
【００４０】
上に記載した全ての変調ＲＦバイアス装置及び方法について、ＩＣＰ電力を、エッチングサイクル中、連続的に「オン」に維持することができ、或はそれはパルス状にすることもできる。このパルス化は、ＲＦバイアス変調と同相にする（即ち、ＲＦバイアス周波数又は振幅が大きい時に、ＩＣＰが「オン」になる）か、或はＲＦバイアス変調とは異相にする（即ち、ＲＦバイアス周波数又は振幅が小さい時に、ＩＣＰが「オン」になる）か、或はＲＦバイアスとは或る異なった相関係を持つ（即ち、移行した相を持つ）ようにすることができる。
【００４１】
変調高密度電源と共に、変調ＲＦバイアスのために構成した反応器１０が図８に示されている。示された反応器１０は、真空室１２、ガス導入部１４、排気部１６、コイル２２に電力を与える第一インピーダンス整合ネットワーク２１に接続された誘導結合されたプラズマ電力源（ＲＦ発生機）２０、下方電極２４、及び基体２８のための基体保持器２６を含む。反応器１０の一部分として、変調信号発生機３０が与えられており、それはＲＦ発生機２０及びＲＦバイアス発生機５０の両方に接続されており、バイアス発生機は、下方電極２４に電力を供給する第二インピーダンス整合ネットワーク３６に接続されている。高密度電源は、２ＭＨｚの好ましい周波数で操作するか、又は一層高い周波数（例えば、１３．５６、２７、４０、６０、１００ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ）で操作するか、又は一層低い周波数（例えば、５０ｋＨｚ〜２ＭＨｚ）で操作することができる。下の例は、高密度プラズマを発生させるためＩＣＰ源を用いて行われたが、ＥＣＲ、ヘリコン、ＴＣＰ等のような他の源を用いることもできた。
【実施例】
【００４２】
約２分の過剰エッチング（他の一層小さな構造体をエッチングするのに充分）を伴う標準ＴＤＭエッチング法（従来法）を用いてＳＯＩ構造体をエッチングした結果を図２の断面に示す。珪素・絶縁体界面の所のノッチが明らかであり、珪素の中へ〜３μｍ伸びている。〜４μｍの幅を有する他の構造体は、もはや基体に結合されなくなる程アンダーカットされた。
【００４３】
好ましい態様は、ノッチ性能に関して従来法よりも著しく改良されている。反応器は、本発明の要件に従い修正された市販のユナクシス(Unaxis)ＶＬＲである。図７は、本発明の好ましい態様を示し、即ち、改良されたノッチ性能のためのＲＦバイアスの周波数変調を示している。変調ＲＦバイアスを増幅し、インピーダンス整合ネットワークを通して電極へ印加する。
【００４４】
ノッチ性能を特徴付けるために用いた試験パターンは、１μｍの埋め込まれた酸化物層の前に〜４５μｍのＳｉを持っている。その酸化物層は、エッチング停止層として働く。線は４μｍの幅をもち、間隔は、２．５μｍの最小開口から１００μｍの最大開口までの範囲にある。レジストは、〜１．７μｍの厚さをもち、６″のウエーハ上の露出対未露出Ｓｉの％は、〜１５％である。本発明の好ましい態様に相当する理想的なノッチ性能を有する最終エッチング処理手順を、下に詳述する。
【００４５】
酸化物層が露出する前のＳｉエッチングは、ノッチ性能には重要ではない。標準ＴＤＭＳｉエッチングと、ＴＤＭＳｉ最終エッチング（本発明）との間の推移は、光学的放射終点法を用いて行う。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
結果
周波数変調ＴＤＭによるＳｉ最終エッチングを用いたＳＯＩ構造をエッチングした結果を図９に示す。埋め込まれた酸化物層まで最小構造体（開口、２．５μｍ）をエッチングするのに、１５μｍ、１０μｍ、９μｍ、及び８μｍの過剰エッチングで充分である（図９のＬ−Ｒから）。断面に見られるＳｉ−酸化物界面にノッチングが全く存在しないことは、従来法に対する顕著な改良になっている。
【００４８】
本発明の開示は、上の記載と同様、添付の特許請求の範囲に含まれているものが含まれる。本発明を、或る程度の特殊性を有する好ましい形態について記述してきたが、本発明の好ましい形態の開示は、単に例としてのみ行われており、構成の詳細な点及び部分の組合せ及び配列の詳細については数多くの変化を、本発明の本質及び範囲から離れることなく行うことができることは分かる。
本発明を記述してきた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１において、図１（ａ−ｄ）は、深い珪素エッチングのためのＴＤＭ法の一つの型の例の模式的図であり、図１（ｅ）は、深い珪素エッチングのためにＴＤＭ法を用いて行なったエッチングの典型的な走査電子顕微鏡写真である。
【図２】図２は、基体の表面の所のノッチ形成を示す、深い珪素エッチングのためのＴＤＭ法を用いて行なったエッチングの走査電子顕微鏡写真である。
【図３】図３において、図３Ａ及び３Ｂは、典型的なＴＤＭ法中の半導体基体の表面の所に蓄積した電荷の模式的図である。
【図４】図４は、ＴＤＭ法でパルス化振幅ＲＦバイアスを示す振幅対時間のグラフである。
【図５】図５は、ＴＤＭ法で二つの異なった周波数を用いて周波数切り替え変調を示す振幅対時間のグラフである。
【図６】図６は、ＴＤＭ法で連続的周波数変調を示す振幅対時間のグラフである。
【図７】図７は、変調バイアスを基体に与えるために構成したプラズマ反応器の模式的図である。
【図８】図８は、ＴＤＭ法で、変調高密度電源と共に、基体へ変調ＲＦバイアスを与えるために構成したプラズマ反応器の模式的図である。
【図９】図９は、基体の表面の所にノッチが形成されていないことを示す、深い珪素エッチングのためのＴＤＭ法で、本発明で教示した変調バイアスを用いて行なったエッチングの走査電子顕微鏡写真である。
【図１】
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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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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【国際調査報告】
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