JPH02170531A - 半導体装置の製造方法 - 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、半導体装置の製造方法に係り、詳しくは、ド
ライエツチングを行う際にエツチング下地物質がプラズ
マに曝された場合に生じる表面残留物の発生を防止する
半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の高速化、高集積化にともない、半導体結晶
表面に微細な金属電極を形成する技術、絶縁膜の微細加
工技術が重要となっている。微細加工技術としてエツチ
ング時の側壁保護物質を利用したＲｒＥ（反応性イオン
エツチング）プラズマ技術が用いられているが、基板表
面への高エネルギー粒子の入射、不純物による汚染等に
よりプラズマ損傷を生じる。また、積極的に側壁保護物
質を用いる場合にはエツチング下地物質上にポリマーを
形成する場合もある。このため、低損傷、低汚染のプラ
ズマプロセス技術の開発が必要となる。

〔従来の技ｊネテ〕

半導体結晶表面での金属、絶縁物の微細加工技術として
、従来の側壁保護物質を利用したＲｆＥ技術では、ＣＨ
Ｆ　３　　・Ｃｌ！、Ｆ、などＣＨ，ＣＦを含むいわゆ
るデポ性のエツチングガスを用いたものがあり、これは
具体的には第７図のように示される。同図（ａ）（ｂ）
において、■はエツチング下地物質（例えば、ＧａＡｓ
、Ｓｉなど）、２は被エッチング物質（例えば、５ｉ０
２）、３はマスク（例えば、レジスト膜）、４は側壁保
護物質で、エンチングによって生じるものである。

いま、第７図（ａ）に示すように、被エッチング物質２
の上をマスク３で覆いＣＨ，ＣＦを含むデポ性のガスを
用いてＲＩＥを施すと、同図（ｂ）に示すように、エツ
チング中に被エッチング物質２の側壁に側壁保護物質４
が生じる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の半導体装置の製造方法
にあっては、特定のエツチング条件下ではエツチングよ
りもデポジョンが優位となり、エツチングが阻害される
ことがある。例えば、プラズマ損傷を抑えるためにエン
チングエネルギを低くすると、デポジョンが優位となっ
たりあるいはエツチング速度が低下したりする。通常は
サイドエツチングを押さえつつエツチング進行の終了時
に引き続きオーバエツチングを行う。そのような場合、
被エッチング物質のエツチング終了後、オーバエツチン
グ工程で第８図に示すようにエツチング下地物質１の上
に油膜状のポリマー５が堆積し、この残留物は除去が困
難であることから、後工程での障害発生の原因となり、
結果としてエツチング処理の品質が低下するという問題
点があった。

そこで本発明は、側壁保護物質を利用したＲＩＥ技術に
おいて、オーバエ・ノチング工程でのエツチング残留物
の発生を防止し、プロセスの信頼性を向上することがで
きる半導体装置の製造方法を提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による半導体装置の製造方法は上記目的達成のた
め、エツチング下地物質上に形成した被エツチング物質
の所定領域をエツチングマスクで覆い、一方から側壁保
護物質を用いる異方性ドライエツチングを行って被エッ
チング物質を加工するとともに、該被エッチング物質の
エツチング終了後、オーバエツチングを行う半導体装置
の製造方法において、前記被エッチング物質のエツチン
グ終了付近の所定時期から、エツチング下地物質を加熱
してオーバエツチングを行うようにしている。

〔作用〕

本発明では、被エッチング物質のエツチング終了付近の
所定時期からエツチング下地物質の加熱が開始され、加
熱しつつオーバエツチングが行われる。そのため、エン
チング下地物質の加熱により表面吸着物質が減少し、オ
ーバエ・７チングのためのイオン入射がある場合でも重
合反応が行われない。

したがって、エツチング下地物質上にポリマーが形成さ
れず、プロセス信頼性が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

工皿疎所 最初に、第１．２図を参照にして本発明の詳細な説明す
る。第１図（ａ）〜（＋３）は従来との対比で本発明の
エツチングプロセスを示す図であり、また、第２図は本
発明のエツチングプロセスを示す図である。

第１図（ａ）〜（ｅ）において、１０は基板としてのエ
ツチング下地物質、１１は被エツチフグ物質、１２は入
射イオン種、１３は表面吸着物質、１４はポリマーであ
る。被エツチフグ物質１１の異方性エツチング（以下、
適宜エツチングという）が行われる前の状態は第１図（
ａ）のように示され、図中では略されているが、マスク
を用いてエツチングを行い、その終了後のオーバエツチ
ング工程に至る状態として従来例では同図（ｂ）（ｃ）
のように進行し、本発明では同図（ｄ）（ｅ）のように
進行する。

すなわち、従来例では被エツチフグ物質１１のエツチン
グが終了した時点でエツチング下地物質１０上の表面吸
着物１１３に入射する入射イオン種１２により重合反応
が進行し、結局、第１図（ｃ）に示すようにエツチング
下地物質１０上にポリマー１４が形成され始める。

これに対して本発明では、第２図にプロセスのタイムチ
ャートを示すようにエツチングの終了より少し前の時点
でエツチング下地物質（基板に相当）　１０の加熱を開
始することにより、エツチング下地物［１０に付着しよ
うとする表面吸着物質１３が熱エネルギのためにエツチ
ング下地物質１０から遊離して減少し、入射イオン種１
２がある場合でも重合反応が起こらない。その結果、エ
ツチング形状に影響を与えずにポリマー１４の発生を防
止することができ、プロセスの信頼性が向上する。

なお、本発明はＧａＡｓを用いたデバイス、例えばＨＥ
ＭＴＳＦＥＴの製造装置に通用され、特に、金属電橋を
形成するプロセス、絶縁膜を加工するプロセスなどが代
表的なものである。

筆上皇旅■ 次に、第３．４図は上記原理に基づく本発明の第１実施
例を示す図である。第３図はエツチングを行う製造装置
の構成を示す図であり、この図において、２０は反応室
本体、２１は試料ホルダでＲＦ電極を兼ねたもの、２２
は基板加熱用ランプ、２３はＲＦ電極である。また、２
４はエツチング下地物質で、例えばＡ　Ｉｔ　Ｇ　ａ　
Ａ　ｓ　、２５は被エツチング物質で、例えばＧａＡｓ
であり、これらのエツチング下地物質２４および被エツ
チフグ物質２５はウェハ２６となる。

以上の構成において、被エツチフグ物質２５の上をマス
ク（図示路）で覆い、下記の条件でエツチングを行った
。

圧力＝　〜１０−”Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ ＣＣｌｚ　Ｆｚ　　：　Ｈｅ＝２　：　５パワ一密度−
０，７Ｗ　／　ｃｔ ウェハ温度＝１０℃（残留物有り） ウェハ温度＝６０℃（残留物無し） ここで、ウェハ温度が１０℃というのは従来例と同様に
基板温度を制御しない場合のことであり、わかりやすく
するために残留物有りとして比較のために挿入している
一方、本実施例ではエツチング終了付近から基板温度を
制御して６０℃とすることで残留物無しとなる例である
。このような比較は後の第２実施例についても同様であ
る。

なお、エツチングの過程において、通常通り試料ホルダ
２１に冷却水を流すことによってウェハ２６の温度が調
節されており、冷却しない場合はウェハ温度が１２０〜
１３０℃になる。

プロセスの状況を従来との対比で示すと第４図のように
なり、同図（ａ）（ｂ）は従来例、同図（ｃ）（ｄ）は
本実施例のプロセスである。なお、同図（ａ）（ｃ）は
ウェハ２６の断面図、同図（ｂ）（ｄ）は平面図である
。オーバエツチングの過程で基板温度を制御せずに被エ
ツチフグ物質２５をエツチングする従来例の場合は、被
エツチング物質２５の材料であるＧａＡｓに対して選択
比が大きくエツチング下地物ｔ２４の材料である。６／
！ＧａＡｓの面が露出するように開口部２７が形成され
た時点より、第４図（ａ）　　（ｂ）に示すようにオー
バエツチング工程で油膜状の表面残留物２８が発生する
。

これに対して、本実施例では第２図に示したエツチング
プロセスと同様に、エツチング終了付近で基板加熱用ラ
ンプ２２の照射を行うことで基板温度が１０℃から６０
℃に上昇する。そのため、第４図（ｃ）（ｄ）に示すよ
うに前述した本発明の原理により表面残留物２８が全く
生ぜず、プロセスの信軌性を向上させることができる。

１１実旌■ 第５図は本発明の第２実施例を示す図である。

同図において、３１はエツチング下地物質で、例えばＧ
　ａ　Ａ　ｓ　＋　３２は被エッチング物質で、例えば
ＳｉＯ□、３３はエツチングマスク（レジスト）、３４
は側壁保護物質である。この場合のエツチング条件は下
記の通りである。

圧力＝　〜１０−”Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ ＣＦ４　：　　ＣＨＦ３　　＝ｌ　　：　　１パワ一密
度＝１．２Ｗ／ｃＩａ ウェハ温度＝４０℃（残留物有り） ウェハ温度＝１２０℃（残留物無し） プロセスの状況を従来との対比で示したのが第５図であ
り、従来のように基板温度を制御せずに被エツチング物
質３２をエツチングする場合、同図（ｂ）に示すように
エツチング下地物質３１の表面にもデポ物質（すなわち
、側壁保護物質３４）が付着する。

これに対して、本実施例ではエツチング終了付近のみで
基板温度上昇制御を行う。その結果、同図（Ｃ，）に示
すようにエツチング後にエツチング下地物質３１に表面
残留物がないプロセスが可能となって、第１実施例と同
様の効果が得られる他、さらにサイドエツチングもない
という効果がある。

星主実脂貫 第６図は本発明の第３実施例を示す図であり、本実施例
は基板加熱の方法としてランプ加熱でなく、試料ホルダ
冷却水の経路を切り換えるものである。すなわち、第６
図において、４１は反応室、４２はウェハ、４３は試料
ホルダ、４４は切換手段で、例えば切換バルブ、４５は
高温循環水、４６は低温循環水であり、図中矢印は冷却
水の経路方向を示している。

そして、エツチング工程では切換手段４４を低温循環水
４６の通過を許容する側に切り換え、エツチング工程の
終了付近から切換手段４４を切り換えて高温循環水４５
を試料ホルダ４３に流すことにより、基板加熱制御が行
われる。したがって、第１実施例と同様の効果を得るこ
とができる他、特別なランプ設備を必要とせず、既存の
冷却設備の改良ですむという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、オーバエツチング工程でのエツチング
残留物の発生を防止することができ、プロセスの信鯨性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来との対比で本発明の詳細な説明する図、 第２図は本発明のプロセスを示すタイムチャート、 第３．４図は本発明の第１実施例を示す図であり、 第３図はその構成図、 第４図は従来との対比でその効果を説明する図、第５図
は本発明の第２実施例を示すそのプロセスを従来との対
比で説明する図、 第６図は本発明の第３実施例を示す構成図、第７図は従
来のプロセスを説明する図、第８図は従来の問題点を説
明する図である。 １０．２４．３１・・・・・・エツチング下地物質、１
１．２５．３２・・・・・・被エッチング物質、１２・
・・・・・入射イオン種、 １３・・・・・・表面吸着物質、 １４・・・・・・ポリマ− ２０・・・・・・反応室本体、 ２１・・・・・・試料ホルダ、 ２２・・・・・・基板加熱用ランプ、 ２３・・・・・・ＲＦ電極、 ２６・・・・・・ウェハ、 ２７・・・・・・開口部、 ２８・・・・・・表面残留物、 ３３・・・・・・エツチングマスク、 ３４・・・・・・側壁保護物質。 本発明のプロセスを示すタイムチャート第２図 従来との対比で本発明の詳細な説明する図第１図 第１実施例の構成図 第３図 従来との対比で第２実施例の プロセスを説明する図 第 図 第３実施例の構成図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エッチング下地物質上に形成した被エッチッグ物質の所
   定領域をエッチングマスクで覆い、一方から側壁保護物
   質を用いる異方性ドライエッチングを行って被エッチン
   グ物質を加工するとともに、 該被エッチング物質のエッチング終了後、オーバエッチ
   ングを行う半導体装置の製造方法において、 前記被エッチッグ物質のエッチング終了付近の所定時期
   から、エッチング下地物質を加熱してオーバエッチング
   を行うようにしたことを特徴する半導体装置の製造方法
   。