JPH02218127A - 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製造方法に関し、特にドライエツ
チングを用いたパターン形成方法に関する。

〈従来の技術〉 ドライエツチング技術には、大きく分けて等方性エツチ
ングと異方性エツチングの２種類の方法が挙げられる。

等方性エツチングは、第２図（ａ）（ｂ）のようにエッ
チングマスク３開孔部から等方向に選択的にエツチング
が進み、被エツチング膜４の断面形状はなだらかなもの
となる。また、異方性エツチングは基板ｌに対して垂直
に電界をかけ、基板１に対して垂直にプラズマを照射し
てエツチングする方法であり、第３図（ａ）Ｃｂ）のよ
うにエッチングマスク３開孔部からエツチングマスク３
下へのエッチシフトが殆ど無く、微細加工に適している
。

従来、電極・配線層の形成、あるいはコンタクトホール
の開孔には、上記等方性、異方性のエツチングを用いて
バターニングを行ってきた。近年では微細化に伴い、上
層膜のカバレッジを良くし断線等の不良を無くすため、
上記パターニング形状にテーパーを持たせるための様々
な方法が用いられている。例えば、０等方性のエツチン
グと異方性のエツチングを組み合わせ、パターン上部の
角を緩やかな形状としたり、■エッチングレートの異な
る膜を上層が速くなるように積層してエツチングし断面
形状にテーパーをもたせている。

〈発明が解決しようとする課題〉 等方性エツチングを用いてエツチングを行うとエツチン
グマスク下へのエツチングシフトが大きく微細化には適
さない。反対に異方性エツチングではエツチングシフト
が殆ど無いが、エツチング側面の形状は基板に対して垂
直となり、電極・配線の形成に用いた場合は急な段差と
なり上部絶縁膜や配線等の形成を困難とし、コンタクト
ホールの開孔に用いた場合は微細化により高アスペクト
比となることからカバレッジが悪くなる。これらを解決
するために上記■や■の方法を用いているが、工程が複
雑であり、また充分なテーパーが得られなかった。

〈課題を解決するための手段〉 ドライエツチング方法を用いてバターニングを行う半導
体装置の製造方法において、エツチングマスクとなるフ
ォトレジストを露光・現像後熱硬化させることなくエツ
チングを開始し１．エツチングの進行と共にフォトレジ
ストの断面形状を熱により徐々に変化させてエツチング
を行う。

く作用〉 本発明ではエツチングマスクとして熱硬化されていない
フォトレジストパターンを用いてドライエツチングを開
始し、エツチングの途中で加熱しながらフォトレジスト
断面形状をなだらかな形状に変化させ、フォトレジスト
が被加工基板を覆う面積を徐々に増加させ、被加エバタ
ーン側面にテーパーを持たせることができる。本発明に
よれば等方性・異方性に拘わらず、シフトが小さく、傾
斜が６０〜７０°の理想的なパターン形成が可能となる
。

〈実施例〉 以下、第１図を用いて本発明を具体的に説明する。尚、
実施例としてシリコン酸化膜（以下５ｉＯ１と示す）の
エツチング方法を例に挙げて説明するが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、被エツチング材料とエツチ
ングマスク（レジスト）材料の組み合わせにより、種々
異なるパターンのエツチングに適用できる。

まず、シリコン基板１上に４０００〜１００００人のＳ
ｉ０．２を形成し、その上にフェノール系樹脂のレジス
トを塗布し、露光・現像によってエツチングマスクパタ
ーン３を形成する（第１図（ａ））。通常、エツチング
マスクとなるレジスト３は現像後エツチング前に熱硬化
されるが、本実施例では行わない。

次にウェハステージの温度を可変できるプラズマエツチ
ング装置にて、ＣＨＦ、とＯ３との混合ガスをエツチン
グガスとして用い、Ｓｉ０．２のエツチングを開始する
。この時のエツチングの進行状態を第１図（ｂ）〜（ｄ
）に示す。ウェハステージの温度はレジストパターン３
が熱変形し始める１３０℃くらいから、レジストが変質
してしまわないよう１７０°Ｃまでの間に設定し、エツ
チング開始と同時に第１図（ｂ）のようにレジストパタ
ーン３を徐々に熱変形させ、最初に形成されたレジスト
パターン３よりも横幅を広くしてＳｉｏ、２を覆う面積
を大きくする。更にレジストパターン３ａを熱変形させ
、エツチング加工されたＳｉＯ＊２の凸部を覆っていく
ようにレジストパターン３ｂを変形させながらエツチン
グを行う。

エツチングされるＳ＋Ｏｔ２の断面形状をよりなだらか
にするためには、ウェハステージの設定温度を１３０６
Ｃ−１７０℃の間でより高く設定したり徐々に温度を上
げて早く熱変形させる。またエツチング速度が速い条件
でエツチングす°る時も断面形状をなだらかにするため
には速度に合わせて早く熱変形させる必要がある。

更にエツチングを異方性の条件で行うか、等方性の条件
で行うかによっても違った効果が期待できる。異方性エ
ツチングを用いた場合では、被加エバターンのレジスト
パターン下へのエッチシフトがなく、最初に形成したレ
ジストパターン幅よりも被加エバターンの下方が広くな
る台形状となり、等方性エツチングを用いた場合では、
最初に形成したレジストパターンの横幅から内側へ被加
エバターンの上方が若干シフトした台形状となる。

よって台形状パターンの上方の幅を狭めることのできな
い場合は異方性を、下方のパターン幅を広げることので
きない場合は等方性、というように使い分けることが可
能である。異方性１等方性どちらのエツチング方法でも
レジストパターンの熱変形を早く起こさせるようにする
と、各エツチング特有の断面形状である段差が急である
とか、パターンシフトが大きくなることを軽減する方向
に断面形状を変えられる。

５ｉＯｚ２をエツチングした後、シリコン基板１とＳｉ
ｎ、パターン２ａを覆って配線層、例えばＡｌ−Ｓｉ合
金をスパッタにより約８０００人形成し、所望パターン
に加工すれば配線層が形成される。この時、下層Ｓｉ０
．２ａは断面形状がなだらかなため、断線することなく
カバレッジの良い配線層が形成できた。

〈発明の効果〉 本発明によれば、シフトが少なくなだらかな断面形状を
もったパターン、コンタクトホールを形成することがで
き、上層膜のカバレッジが良くなり、断線等の不良を無
くし、信頼性のある半導体装置を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明を適用してシリコン基
板上のシリコン酸化膜をエツチングした場合の各段階に
おけるエツチング断面形状を示す断面図、第２図は等方
性エツチング、第３図は異方性エツチングを用いた場合
それぞれのエツチング断面形状を示す断面図である。 １・・・シリコン基板、２．２ａ・・・シリコン酸化膜
。 ３．３ａ、３ｂ、３ｃｍＬｔシスト ４・・・被エツチング膜。 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）第２図 第３図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体装置の製造方法に用いられるドライエッチン
   グ方法において、 エッチングマスクとなるフォトレジストを塗布し、露光
   ・現像によりパターンを形成した後、熱硬化させること
   なくエッチングを開始し、エッチングの進行に伴い上記
   フォトレジストの形状を熱によって徐々に変化させるこ
   とを特徴とするドライエッチング方法。