JPH01285A - ドライエッチング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置のドライエツチング方法に関する。

特に半導体装置内の酸化インジウムを主とする電極のド
ライエツチング方法に関する。

従来の技術 従来、酸化インジウムを主とする透明導電膜、即ちＩＴ
Ｏ膜のエツチングは、ヨウ化水素、或は塩化第２鉄を主
成分とする溶液によりウェットエツチング法によりエツ
チングされていた。しかしながら、この方法では等方エ
ツチングによるため、あるいは還元反応によるエツチン
グのため微細パターン、即ち５μ以下のパターン寸法の
エツチングは困難であった。しかし、集積回路の高密度
化が進展するにつれて上記エツチング工程も高精度で行
うことが必要とされるに至った。

この点を解決するためにドライエツチング方法が取り入
れられた。このドライエツチングを行う方法及び装置も
各種開発され、レジスト灰化に主として用いられるバレ
ル型ドライエツチング、微細加工に適した反応性イオン
エツチング、均一性と低レジスト損傷を特長とするＣＤ
Ｅ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｄｒｙ　　Ｅｔｃｈｉｎｇ
）等が使用されている。その中で反応性イオンエツチン
グ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　　Ｉｏｎ　　Ｅｔｃｈｉｎｇ、
略してＲＩＥ）と呼ばれる方法がドライエツチングの主
流となっている。このＲＩＥを第２図面の簡単な説明す
る。

給気口２１および排気口２２を有する真空容器２３内に
選択エツチングされる基板２４を配置した電極２５と対
向電極２６とを設ける。この電極２５は絶縁体２７によ
って真空容器２３と、基板２４は絶縁体２７によって電
極２５と電気的に絶縁されている。給気口２２から反応
ガスを供給し、真空容器２３内を１〜１０Ｐａ程度の圧
力にして電極２５と対向電極２６との間に電力を給電し
グロー放電により低温プラズマを形成させる。

この低温プラズマ中で形成されたイオン及びラジカルを
基板に衝突させてスパッタリングと化学反応が混在した
状態で基板をエツチングさせる。ＲＩＥに用いられる電
力は、通常高周波電力で、カソード結合方式が使用され
る。

反応ガスとしては、ＣＣｌ４などの塩素化合物が使用さ
れた。しかし、この種の反応ガスを用いた場合、Ｉ　ｎ
　２０　ａ、ＩＴＯ等の透明導電膜と配線材料として使
用されるＡＩ、Ｃｒ、Ｍｏ等の金属材料、そしてＳｉ、
Ｓｉ３Ｎ４．５ｉ０２等の珪化物とのエツチング選択比
が大きく取れない。゛この点を解決する方法として、ア
ルコールまたはカルボン酸を含有させたものを反応性ガ
スとして用いる方法が提案されている（特開昭５２−１
１９２４６号）。例えば、ドライエツチング装置として
第３図に示すバレル型ドライエツチング装置を用い、真
空容器３１内に基板３２を配置し、反応ガスとしてメチ
ルアルコールを給気口３３より導入し、真空容器３１内
の圧力を４０Ｐａに保持させるべ（排気口３４より排気
し、ＲＦ主電力電極３５に１５０〜６００Ｗ印加させ、
ＩＴＯ膜などをエツチングさせる。上述の条件のもとで
ＩＴＯ膜は、プラズマにより発生したラジカルにより気
体化合物としてエツチング残りなく均一にエツチングさ
れ且つ５ｉｎ２、ＳｉＮ、Ｓｉとの選択比が十分である
と報告されている。しかし、バレル型ドライエツチング
装置ではパターン精度が十分とり得ないという装置にか
がる問題を有していた。

この問題点を解決する方法として、反応性ドライエツチ
ング装置を使用し、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅガスの少なくとも
１つをキャリヤガスとし１、これに対し２０％迄のアル
コールを含有させたものを反応性ガスとして用いる方法
が提案された（特開昭６０−２３４３２５号）。例えば
、メチルアルコールとＡｒとを混合し、真空容器内の圧
力を５Ｐａに保持しＲＦ主電力０．６Ｗ／ｊ印加させ、
ＩＴＯ！ＩＧＩなどをエツチングさせた。上述の条件の
もとではＩＴＯ膜に対するエツチング速度は約３０ｎｍ
／分であったのに対し、ＡＩ膜、Ｍｏ膜のエツチング速
度は、殆ど測定できないほど小さい。金属はアルコール
と反応しないのに対し、ＩＴＯ膜は（ＣＨ）　ｍ　Ｉ　
ｎ　ｎの様な化学式で表される有機インジウム等になっ
ていると報告されている。

発明が解決しようとする問題点 この種のアルコールを反応性ガス、Ａｒ、Ｎ、Ｈｅなど
のガスをキャリヤガスとして混合してＲＩＥを行う方法
では未だ障害のあることが判明した。

上述の報告の例であるＡｒ流量＞ｓｏ％条件の場合を説
明する。キャリヤガスとして、例えばＡｒを全ガス流量
に対して８０％以上含有している場合、レジストが物理
的スパッタリングをがなり受けるので、ＩＴＯ膜とレジ
ストとの選択比が小さくパターン精度を十分取り得ない
という問題を有している。すなわち、活性化した多量の
Ａｒによるレジストパターンのスパッリングによりレジ
ストパターンの細りが発生する為、パターン精度が低下
したと推測される。この場合、おそら＜ＩＴＯＩ！表面
にレジストの再付着が生じるけれども、同時に多量に存
在する活性化したＡｒによって再び除去されるメカニズ
ムにより常に新しいＩＴＯ面が表面に形成されるので、
ＩＴＯ膜のエツチングが進行されると考えられる。

次に、Ａｒ流量く８０％条件の場合を説明する。この場
合、レジスト再付着膜及び有機重合膜がＩＴＯ膜上に形
成され、ＩＴＯ膜のエツチングが十分に行われないとい
う問題を有している。即ち、そのメカニズムは明確でな
いが、上述の従来例と異なりＡｒ流量の低下により活性
化したＡｒ量が減少し、十分に再付着膜及び有機重合膜
が除去できないので、ＩＴＯ膜のエツチングが十分に行
われないと推測される。

問題点を解決するための手段 そこで、本発明は、上記した目的に鑑みなされたもので
ある。即ち、Ｉ　ｎ　２０３を含む層を反応性イオンエ
ツチングによってエツチングする方法に於て、エツチン
グに主として使用するガスをアルコール、カルボン酸類
の少なくとも１種とし、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅガスの少なく
とも１種のガスを全ガス量の０％から２０％含有させ且
つ反応性イオンエツチングに供するガス圧を無放電時に
おいて５Ｐａ未満としてドライエツチングを行うもので
ある。

作用 以上のような本発明による少なくともＩｎ２Ｏ３を含む
層を反応性イオンエツチングによってドライエツチング
する製造方法は、反応性ガスとしてアルコールを用いて
いるため、Ａ　Ｉ、Ｃｒなどの金属材料とエツチング選
択比が高く、またＮ２、Ａｒ、Ｈｅをキャリヤガスとし
て全流量に対して０％から２０％の低流量で用いている
ので、レジストに対するダメージを少なくすることがで
きる。更に、無放電時５Ｐａ未満の圧力に設定し放電さ
せた場合レジスト再付着及び有機重合膜の形成がなくエ
ツチング速度に影響を与えずドライエツチングを実現す
ることが出来る。

実施例 以下、第２図を参照して本発明によるドライエツチング
方法の実施例を説明する。

本発明においても第２図の装置を用いてＲＩＥを説明す
る。即ち、ＩＴＯ膜の付いた透明基板２４を真空容器２
３内に配置し、メチルアルコールを１００　ｓ　ｃ　ｃ
ｎ＋給気口２１より予め１Ｏ−３Ｐａ以下の真空度にし
た真空容器１２内に給気しＩＰａに設定した後、ＲＦ電
力を０．２Ｗ／ｃｄ給電し放電させる。所要時間放電さ
せたのちＲＦｔ力を停止し、真空容器２３を乾燥空気に
てパージし基板２４を取り出す。上述の条件下で、ＩＴ
Ｏ膜に対するエツチング速度は約２０ｎｍ／分であった
。

一方、ＣｒおよびＡＩ膜は殆どエツチングされなかった
。また、アルコールの放電の結果形成される有機重合膜
は形成されな、かった。この理由は、キャリヤガスを含
まないためキャリヤガスの活性化イオンに起因するレジ
ストのスッパタによるＩＴｏ膜上の再付着が少な（、且
つガス圧が低いため、有機重合膜が形成されに＜＜、ま
たごく薄く形成されても、活性化されたＣＨ２、ＣＨ３
、Ｃ０１Ｏ等よって物理的にスッパタエッチングあるい
はプラズマ化学的に除去されるため、有機重合膜が形成
されずＩＴＯ膜がエツチングされるものと考えられる。

本発明を更に検討を加えた結果、エツチング速度に無放
電時ガス圧依存性が有り特に５Ｐａ未満で優れていた。

第１図にしたがって説明する。同図に於て実線りは無放
電時ガス圧に対するエツチング速度を示す実線で、５Ｐ
ａ未満の真空度でエツチング速度が早（、エツチングに
適した領域である。一方、５Ｐａ以上の真空度ではエツ
チング残りが発生し製造上の問題を有していた。このメ
カニズムは、低ガス圧にした場合、アルコールの流量が
少なくなるため有機重合膜の形成が減少すると共に、揮
発性ＩＴＯ化合物蒸気圧が低く無放電時ガス圧の低い方
がエツチングされ易（なると考えられる。

実験の結果、反応酸ガスはメチルアルコールに限らずア
ルコールで有ればよく、エチルアルコール、イソプロピ
ルアルコールなど、あるいは酢酸等のカルボン酸類でも
同様の効果が認められ本発明に含まれるものである。

次に第２の実施例を示す。即ち、ＩＴＯｌｌＩの付いた
基板を真空容器内に配置し、メチルアルコールを１０１
００５ｅ、Ａｒを１２　ｓ　ｅ　ｃ＋ｓ混合し、給気口
２１より予め１Ｏ−３Ｐａ以下の真空度にした真空容器
２３内に給気しＩＰａに設定した後、ＲＦ電力を０．２
Ｗ／ｃｊ給電し放電させる。所要時間放電させたのちＲ
Ｆ電力を停止し、真空容器を乾燥空気にてパージし基板
を取り出す。上述の条件下で、ＩＴＯ膜に対するエツチ
ング速度はＡｒ混合の無い第１の実施例と同程度の約２
０ｎｍ／分であった。一方、Ｃｒｔｌｌは殆どエツチン
グされなかった。また、アルコールの放電の結果形成さ
れる有機重合膜は同様に形成されなかった。

上記第１、第２の実施例で示した通り、キャリヤガスが
小量台まれていても有機重合膜の形成はなく、キャリヤ
ガスの添加量は全ガス流量の０から２０％まででよ（、
特にＯから５％のガス流量がレジストに対するダメージ
が少なく特に良好である。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によるドライエ
ツチング方法は、ＣＣｌ４、ＣＦ４、等の有害なガスを
使用せずアルコールといった単純な材料でＡＩ、Ｃｒ等
の金属材料に対して選択比よく且つレジストに対するダ
メージが少なくＩｎ２Ｏ３、ＩＴＯを選択エツチングす
ることが出来るので、Ｉ　ｎ　２０３、ＩＴＯを有する
半導体装置の製造に極めて有用なものであり、その効果
は大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる無放電時ガス圧とエツチング速
度との関係図、第２図は本発明による実施例にかかる反
応性イオンエツチングに用いられる装置の一例を示す要
部断面構造を示す図、第３図は従来例にかかるバレル型
ドライエツチング装置の要部断面構造を示す図である。 ２１・・・・給気口、２２・・・・排気口、２３・・・
・真空容器、２４・・・・基板、２５・・・・電極、２
６・・・・対向電極、２７・・・・絶縁体。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｉｎ＿２Ｏ＿３を、含む層を反応性イオンエッチングに
   よってエッチングする方法に於て、エッチングに主とし
   て使用するガスをアルコール、カルボン酸類の少なくと
   も１種とし、Ｎ＿２、Ａｒ、Ｈｅガスの少なくとも１種
   のガスを全ガス量の０％から２０％含有させ、且つ反応
   性イオンエッチングに供するガス圧を無放電時において
   ５Ｐａ未満とすることを特徴とするドライエッチング方
   法。