JPH04333231A - シリコン酸化膜のエッチング方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばシリコン基板
上に形成されたシリコン酸化膜のエッチング方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の平行平板型反応性イオンエ
ッチング装置を示す断面図であり、図において１はシリ
コンウエハ１ａ上にシリコン酸化膜１ｂが形成された半
導体基板、２はエッチングチャンバ、３はエッチングチ
ャンバ２内に設けられ、半導体基板１を載置する電極、
４はこの電極３に高周波電力を供給する高周波電源、５
はエッチングチャンバ２内に電極３と対向して設けられ
、接地された対向電極、６はエッチングチャンバ２内を
所定の圧力に排気するための排気口、７はエッチングチ
ャンバ２内にエッチングガスを供給する第１のガス導入
口である。

【０００３】つぎに、図３に示した平行平板型反応性イ
オンエッチング装置による従来のシリコン酸化膜のエッ
チング方法を図４の（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する
。まづ、フォトリソ工程により半導体基板１上にエッチ
ングパターンを有するフォトレジスト８を形成する。 このフォトレジスト８が形成された半導体基板１を電極
３上に載置し、排気装置（図示せず）により排気口６を
介してエッチングチャンバ２内を高真空に排気した後、
第１のガス導入口７よりエッチングガス、例えばフロロ
カーボンガスを導入して所定の圧力に制御する。そこで
、高周波電源４により高周波電力を電極３に供給して、
電極３と対向電極５との間でプラズマを発生させる。

【０００４】半導体基板１上には、フロロカーボンのイ
オンおよび中性分子のエッチャント９が照射され、この
フロロカーボンのイオンおよび中性分子が、引き抜き反
応によりシリコン酸化膜１ｂ中のシリコンと酸素とを引
き抜き、シリコン酸化膜１ｂのエッチングが行われる。 また、シリコン酸化膜１ｂがエッチングされ、露出した
シリコンウエハ１ａ表面上では、酸素がないためにフロ
ロカーボン膜が堆積してエッチングを抑制し、シリコン
ウエハ１ａ上のシリコン酸化膜１ｂを選択的にエッチイ
ングできる。

【０００５】このように、従来のシリコン酸化膜のエッ
チング方法では、エッチングガスとして、ガス分子中に
シリコン酸化膜１ｂ中のシリコンを引き抜くハロゲン原
子と酸素を引き抜く炭素原子とを含む、例えばＣＨＦ３
、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等のフロロカーボンが用いられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のシリコン酸化膜
のエッチング方法は以上のように、シリコンウエハ１ａ
上にフロロカーボン膜を堆積させて、対シリコン選択性
を制御しているので、高選択性を求めるためにフロロカ
ーボン膜の堆積を促進すると、エッチングチャンバ２内
に反応生成物が大量に付着し、エッチングの再現性が低
下したり、発塵によるプロセスの悪化を招くという課題
があった。

【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、対シリコン選択比を高め、反応
生成物の発生を抑え、高精度のエッチングができるシリ
コン酸化膜のエッチング方法を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るシリコン酸化膜のエッチング方法は、ハロゲン原子を
含まず、炭素原子を含むガス分子およびイオンと、炭素
原子を含まず、ハロゲン原子を含むガス分子およびイオ
ンとを、シリコン層上に形成されたシリコン酸化物上に
照射するものである。

【０００９】この発明の請求項２に係るシリコン酸化物
のエッチング方法は、ハロゲン原子を含まず、炭素原子
を含むガス分子およびイオンと、炭素原子を含まず、ハ
ロゲン原子を含むガス分子およびイオンとを、シリコン
層上に形成されたシリコン酸化物上に交互に照射するも
のである。

【００１０】この発明の請求項３に係るシリコン酸化物
のエッチング方法は、炭素原子を含まず、ハロゲン原子
を含むガス分子雰囲気中にシリコン層上に形成されたシ
リコン酸化膜を維持し、その後ハロゲン原子を含まず、
炭素原子を含むガス分子およびイオンをシリコン酸化物
上に照射するものである。

【００１１】

【作用】この発明においては、ハロゲン原子を含まず、
炭素原子を含むガス分子およびイオンと、炭素原子を含
まず、ハロゲン原子を含むガス分子およびイオンとを独
立して供給しているため、ガス分子およびイオンの供給
量を精度よく制御できるので、最適な炭素の量が供給で
き、シリコン酸化膜のエッチング速度を速め、対シリコ
ン選択性を向上している。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．この実施例は、この発明の請求項１に係る実
施例である。図１はこの発明のシリコン酸化膜のエッチ
ング方法に用いられる電子サイクロトロン共鳴方式のエ
ッチング装置の一例を示す断面図であり、図において図
３に示した平行平板型反応性イオンエッチング装置と同
一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略
する。１０はイオン発生部であり、このイオン発生部１
０はプラズマを発生する放電室１１、放電室１１にマイ
クロ波電力を供給する導波管１２、放電室１１に電子サ
イクロトロン共鳴を生じさせる磁場を発生させる磁場発
生用コイル１３および放電室１１に炭素を含むガスを供
給する第２のガス導入口１４から構成されている。

【００１３】つぎに、図１に示したエッチング装置によ
るこの発明のシリコン酸化膜のエッチング方法を図２の
（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。エッチングパター
ンを有するフォトレジスト８が形成された半導体基板１
を電極３上に載置し、排気装置により排気口を介してエ
ッチングチャンバ２内を高真空に排気する。ついで、第
２のガス導入口１４から放電室１１内に酸素のエッチン
グガス、例えばＣＯ２を導入し、第１のガス導入口７か
らエッチングチャンバ２内にシリコンのエッチングガス
、例えばＳＦ６を導入し、所望の圧力に制御する。

【００１４】ここで、磁場発生用コイル１３により放電
室１１に磁場を印加しながら、導波管１２からマイクロ
波を放電室１１に導入して、プラズマを発生させる。さ
らに、電極３に高周波電源４から高周波電力を供給し、
エッチングチャンバ２内にプラズマを発生させる。そこ
で，酸素のエッチャント１５であるＣＯ２のイオンおよ
び中性分子と、シリコンのエッチャント１６であるＳＦ
６のイオンおよび中性分子とが、半導体基板１上に照射
され、シリコンウエハ１ａ上のシリコン酸化膜１ｂ中の
酸素とシリコンとが引き出され、シリコン酸化膜１ｂの
エッチイングが行われる。シリコン酸化膜１ｂがエッチ
ングされ、露出したシリコンウエハ１ａ表面上には、フ
ロロカーボン膜が堆積して、シリコンウエハ１ｂのエッ
チングを阻止している。

【００１５】この実施例１では、ガス分子中に炭素原子
を含まずハロゲン原子を含むシリコンのエッチングガス
と、ガス分子中にハロゲン原子を含まず炭素原子を含む
酸素のエッチングガスとを独立して供給制御しているの
で、炭素の供給量を高精度で制御でき、エッチング速度
の制御、対シリコン選択性の向上に良好な結果が得られ
る。さらに、シリコンのエッチングガス中に炭素原子を
含まないので、エッチングされた反応生成物の側壁への
堆積も精度良く制御でき、エッチングプロセスの再現性
も向上し、反応生成物に起因する発塵も抑えることがで
きる。

【００１６】実施例２． この実施例は、この発明の請求項２に係る実施例である
。上記実施例１では、シリコン酸化膜１ｂ中の酸素のエ
ッチャント１５とシリコンのエッチャント１６とを半導
体基板１上に同時に照射しているが、この実施例では、
第２のガス導入口１４から放電室１１内にＣＯ２とＳＦ
６とを交互に繰り返し導入し、ＣＯ２のイオンおよび中
性分子の酸素のエッチャント１５とＳＦ６のイオンおよ
び中性分子のシリコンのエッチャント１６とを半導体基
板１上に交互に繰り返し照射して、時分割にシリコン酸
化膜１ｂ中の酸素とシリコンとを引き出し、シリコン酸
化膜１ｂをエッチングするものとし、シリコン酸化膜１
ｂ中の酸素およびシリコンのエッチングに寄与する炭素
およびハロゲンの割合を高精度に制御できる。

【００１７】実施例３． この実施例は、この発明の請求項３に係る実施例である
。上記実施例１では、シリコン酸化膜１ｂ中の酸素のエ
ッチャント１５とシリコンのエッチャント１６とを半導
体基板１上に同時に照射しているが、この実施例では、
第１のガス導入口７からエッチングチャンバ２内にＳＦ
６を導入して半導体基板１をＳＦ６雰囲気中に保持して
おき、第２のガス導入口１４から放電室１１内に導入さ
れイオン発生部１０によりイオン化されたＣＯ２のイオ
ンおよび中性分子を半導体基板１上に照射するものであ
る。この実施例によれば、ＳＦ６雰囲気中に保持されて
いる半導体基板１上に照射されるＣＯ２のイオンが、半
導体基板１に吸着されているＳＦ６あるいは半導体基板
１の近傍のＳＦ６を励起してイオン化する働きをし、シ
リコン酸化膜１ｂのエッチングが行われる。ここで、高
周波電源４により電極３に高周波電力を印加すれば、Ｃ
Ｏ２のイオンによるＳＦ６のイオン化を促進できる。

【００１８】なお、上記実施例１では、ＳＦ６とＣＯ２
とをそれぞれ第１および第２のガス導入口７、１４から
導入しているが、ＳＦ６とＣＯ２とを所定の混合比で第
２の導入口１４から放電室１１内に導入し、イオン発生
部１０でイオン化しても同様の効果を奏する。

【００１９】また、上記各実施例では、酸素のエッチン
グガスとしてＣＯ２を用いて説明しているが、酸素のエ
ッチングガスはＣＯ、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６等ガス分子中に
ハロゲン原子を含まないガスであれば同様の効果を奏す
る。

【００２０】さらに、上記各実施例では、シリコンのエ
ッチングガスとしてＳＦ６を用いて説明しているが、シ
リコンのエッチングガスはＮＦ３等ガス分子中に炭素原
子を含まないガスであれば同様の効果を奏する。

【００２１】さらにまた、上記各実施例では、半導体基
板１としてシリコンウエハ１ａ上にシリコン酸化膜１ｂ
を形成したものを用いて説明しているが、単結晶シリコ
ンあるいは多結晶シリコン上のシリコン酸化膜のエッチ
ングにおいても同様の効果を奏する。

【００２２】なおまた、上記各実施例では、電子サイク
ロトロン共鳴方式によりエッチングガスをイオン化し、
反応性イオンエッチング法を用いて説明しているが、プ
ラズマエッチング法、磁場支援型イオンエッチング法、
電子サイクロトロンプラズマエッチング法、中性ビーム
エッチング法、光励起エッチング法、光支援型エッチン
グ法、物理的イオンエッチング法等でも同様の効果を奏
する。

【００２３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ガス分
子中にハロゲン原子を含まず、炭素原子を含むエッチン
グガスのイオンおよび中性分子と、ガス分子中に炭素原
子を含まず、ハロゲン原子を含むエッチングガスのイオ
ンおよび中性分子とを独立して、シリコン層上のシリコ
ン酸化物に照射しているので、対シリコン選択比を高め
、反応生成物の発生を抑え、高精度のエッチングができ
るシリコン酸化膜のエッチング方法が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に用いられる電子サイクロトロン共鳴
方式のエッチング装置の一例を示す断面図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明のシリコン
酸化膜のエッチング方法の一実施例を示す工程断面図で
ある。

【図３】従来の平行平板型イオンエッチング装置の一例
を示す断面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のシリコン酸化
膜のエッチング方法の一例を示す工程断面図である。

【符号の説明】

１　　　　半導体基板 １ａ　　シリコンエウハ １ｂ　　シリコン酸化膜 ８　　　　フォトレジスト １５　　酸素のエッチャント １６　　シリコンのエッチャント

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリコン層上に形成されたシリコン酸
   化膜上にエッチングパターンを有するレジストを被覆し
   、ハロゲン原子を含まず、炭素原子を含むガス分子およ
   びそのイオンと、炭素原子を含まず、ハロゲン原子を含
   むガス分子およびそのイオンとを前記シリコン酸化膜上
   に同時に照射して、前記シリコン酸化膜をエッチングす
   ることを特徴とするシリコン酸化膜のエッチング方法。
2. 【請求項２】　　シリコン層上に形成されたシリコン酸
   化膜上にエッチングパターンを有するレジストを被覆し
   、ハロゲン原子を含まず、炭素原子を含むガス分子およ
   びそのイオンと、炭素原子を含まず、ハロゲン原子を含
   むガス分子およびそのイオンとを前記シリコン酸化膜上
   に交互に照射して、前記シリコン酸化膜をエッチングす
   ることを特徴とするシリコン酸化膜のエッチング方法。
3. 【請求項３】　　シリコン層上に形成されたシリコン酸
   化膜上にエッチングパターンを有するレジストを被覆し
   、その後炭素原子を含まず、ハロゲン原子を含むガス分
   子雰囲気中に前記シリコン酸化膜を維持し、ついでハロ
   ゲン原子を含まず、炭素原子を含むガス分子およびその
   イオンを前記シリコン酸化膜上に照射して、前記シリコ
   ン酸化膜をエッチングすることを特徴とするシリコン酸
   化膜のエッチング方法。