JPH0472082A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH0472082A JPH0472082A JP18245190A JP18245190A JPH0472082A JP H0472082 A JPH0472082 A JP H0472082A JP 18245190 A JP18245190 A JP 18245190A JP 18245190 A JP18245190 A JP 18245190A JP H0472082 A JPH0472082 A JP H0472082A
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- JP
- Japan
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- etching
- gas
- substrate
- film
- sulfur hexafluoride
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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。
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）
この発明は塩素ガスのエレクトロンサイクロトロン共鳴
（以下ｒＥＣＲＪと言う）放電プラズマを用いて基板の
表面をエツチングするようにしたドライエツチング方法
に関する。
（以下ｒＥＣＲＪと言う）放電プラズマを用いて基板の
表面をエツチングするようにしたドライエツチング方法
に関する。
（従来の技術）
従来、１０’ 〜１０−”Ｔｏｒｒ台の低圧の反応性ガ
スを真空室に導入し、この真空室に磁界とマイクロ波（
２，４５ＧＨ２）電界を印加して、反応性ガスをＥＣＲ
放電させ、生成したプラズマによって反応性ガスから解
離生成する反応性イオンやラジカルを介して基板表面を
エツチングする方法が知られている。
スを真空室に導入し、この真空室に磁界とマイクロ波（
２，４５ＧＨ２）電界を印加して、反応性ガスをＥＣＲ
放電させ、生成したプラズマによって反応性ガスから解
離生成する反応性イオンやラジカルを介して基板表面を
エツチングする方法が知られている。
このＥＣＲ放電放電プラス用いたドライエツチング方法
は、微細なパターンを高精度で加工できるので、近年、
半導体集積回路の製造加工に採用されるに至っている。
は、微細なパターンを高精度で加工できるので、近年、
半導体集積回路の製造加工に採用されるに至っている。
（発明が解決しようとする課題）
前記ＥＣＲ放電放電プラス用いて、例えば基板のシリコ
ン酸化膜上に形成されたタングステンポリサイド膜をエ
ツチングする場合、反応性ガスとしては塩素ガスを用い
、基板ホルダーには１３．５６ＭＨｚの高周波バイアス
を印加して行うことが多かったが、基板表面へのダメー
ジが多いうえに、塩素イオンや塩素ラジカルのタングス
テンポリサイドとシリコン酸化膜に対する選択比は５程
度で、あまり良いものではなかった。
ン酸化膜上に形成されたタングステンポリサイド膜をエ
ツチングする場合、反応性ガスとしては塩素ガスを用い
、基板ホルダーには１３．５６ＭＨｚの高周波バイアス
を印加して行うことが多かったが、基板表面へのダメー
ジが多いうえに、塩素イオンや塩素ラジカルのタングス
テンポリサイドとシリコン酸化膜に対する選択比は５程
度で、あまり良いものではなかった。
又、基板表面のダメージを回避するべく、前記バイアス
を印加することなくエツチングを行なった場合には、塩
素ガスから解離生成した反応性イオンやラジカルとタン
グステンポリサイドの反応によって生成されるｗｃｐ
２ 、ｗｃ、ｐ ３等のタングステン塩化物の蒸気圧が
低い為に、基板表面に再付着する問題があった。このタ
ングステン塩化物の再付着は基板温度と密接な関係があ
り、第６図に示したように基板温度が８０℃より低いと
再付着の発生が認められ、第７図に示したように、フォ
トレジスト３１て覆われて、エツチングされることなく
基板上に残されるパターン部分３２の側壁に再付着３３
するものであった。
を印加することなくエツチングを行なった場合には、塩
素ガスから解離生成した反応性イオンやラジカルとタン
グステンポリサイドの反応によって生成されるｗｃｐ
２ 、ｗｃ、ｐ ３等のタングステン塩化物の蒸気圧が
低い為に、基板表面に再付着する問題があった。このタ
ングステン塩化物の再付着は基板温度と密接な関係があ
り、第６図に示したように基板温度が８０℃より低いと
再付着の発生が認められ、第７図に示したように、フォ
トレジスト３１て覆われて、エツチングされることなく
基板上に残されるパターン部分３２の側壁に再付着３３
するものであった。
一方、前記パターン部分３２の側壁の形状も、エツチン
グ中の基板温度と密接な関係があり、第８図に示したよ
うに異方性のエツチング形状を得るには、６０℃以下と
する必要があった。従って基板温度の制御によって、反
応生成物の再付着の防止と異方性を同時に満すことはで
きなかった。
グ中の基板温度と密接な関係があり、第８図に示したよ
うに異方性のエツチング形状を得るには、６０℃以下と
する必要があった。従って基板温度の制御によって、反
応生成物の再付着の防止と異方性を同時に満すことはで
きなかった。
この発明は以上のようなＥＣＲ放電プラズマエッチング
の特性に鑑みてなされたもので、反応性ガスの制御を通
じて、反応生成物の再付着を防止し、かつ高い選択比が
得られるドライエツチング方法を提供することを目的と
したものである。
の特性に鑑みてなされたもので、反応性ガスの制御を通
じて、反応生成物の再付着を防止し、かつ高い選択比が
得られるドライエツチング方法を提供することを目的と
したものである。
（課題を解決する為の手段）
前記の目的を達成するこの発明のドライエツチング方法
は、塩素ガスのエレクトロンサイクロトロン共鳴放電プ
ラズマを用いて基板の表面をドライエツチングする方法
において、前記塩素ガス中に六フッ化硫黄ガスおよび／
または酸素ガスを混合することを特徴としている。
は、塩素ガスのエレクトロンサイクロトロン共鳴放電プ
ラズマを用いて基板の表面をドライエツチングする方法
において、前記塩素ガス中に六フッ化硫黄ガスおよび／
または酸素ガスを混合することを特徴としている。
前記において六フッ化硫黄ガスの混合割合は、全導入ガ
スの約３．５％以上とする必要があるが、混合割合を多
くすると選択比が悪化するので、５％程度が望ましい。
スの約３．５％以上とする必要があるが、混合割合を多
くすると選択比が悪化するので、５％程度が望ましい。
又、酸素ガスの混合割合は、全導入ガスの約５％以内に
する必要があり、５％を越えるとエツチング速度を低下
させると共に、反応生成物の再付着が表われるようにな
る。
する必要があり、５％を越えるとエツチング速度を低下
させると共に、反応生成物の再付着が表われるようにな
る。
（作 用）
この発明のエツチング方法においては、六フッ化硫黄か
らＥＣＲ放電プラズマによって生成するフッ素が、エツ
チングされた膜の物質と反応して蒸気圧の高い物質とな
り、再付着の防止に寄与する。又、酸素ガスがエツチン
グされる膜の下地膜に対するエツチングを制限し、高い
選択比の維持に寄与する。
らＥＣＲ放電プラズマによって生成するフッ素が、エツ
チングされた膜の物質と反応して蒸気圧の高い物質とな
り、再付着の防止に寄与する。又、酸素ガスがエツチン
グされる膜の下地膜に対するエツチングを制限し、高い
選択比の維持に寄与する。
（実施例）
以下この発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。
初めに、実施例で用いたＥＣＲ放電プラズマエツチング
装置の概略を説明する。装置は第１図に示したように、
プラズマ室１とエツチング室２を連設して構成されたも
ので、プラズマ室１に備えたマイクロ波導入窓３にマイ
クロ波発振器（図示していない）から導波管４てマイク
ロ波が導かれるようになっている。プラズマ室１の外側
には磁場発生コイル５が設置してあり、この磁場発生コ
イル５による磁界と、導波管４で導かれたマイクロ波の
電界によって、プラズマ室１内ではＥＣＲ放電が励起さ
れ、ガス導入系１０を通してプラズマ室１に導入された
ガスはプラズマ化される。図中９はプラズマ室１の冷却
手段であって、矢示１１のように水が循環できるように
なっている。
装置の概略を説明する。装置は第１図に示したように、
プラズマ室１とエツチング室２を連設して構成されたも
ので、プラズマ室１に備えたマイクロ波導入窓３にマイ
クロ波発振器（図示していない）から導波管４てマイク
ロ波が導かれるようになっている。プラズマ室１の外側
には磁場発生コイル５が設置してあり、この磁場発生コ
イル５による磁界と、導波管４で導かれたマイクロ波の
電界によって、プラズマ室１内ではＥＣＲ放電が励起さ
れ、ガス導入系１０を通してプラズマ室１に導入された
ガスはプラズマ化される。図中９はプラズマ室１の冷却
手段であって、矢示１１のように水が循環できるように
なっている。
エツチング室２内には、前記ＥＣＲ放電の共鳴点く８７
５ガウス）近傍に位置させるように基板ホルダー６が設
置してあり、エツチングの対象となる基板７に反応性イ
オンか垂直に入射するようになっている。又、エツチン
グ室２には排気系８が接続され、エツチング室２および
プラズマ室１の真空排気ができるようになっている。
５ガウス）近傍に位置させるように基板ホルダー６が設
置してあり、エツチングの対象となる基板７に反応性イ
オンか垂直に入射するようになっている。又、エツチン
グ室２には排気系８が接続され、エツチング室２および
プラズマ室１の真空排気ができるようになっている。
このようなＥＣＲ放電プラズマエツチング装置を用いて
シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の下地上に形成したタング
ステンシリサイドとポリシリコンの二層膜のエツチング
を行った。
シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の下地上に形成したタング
ステンシリサイドとポリシリコンの二層膜のエツチング
を行った。
エツチングの条件は、処理圧力５ Ｘ １０ ’Ｔｏｒ
ｒマイクロ波電力ＩＫＷとし、基板にダメージを受けな
いように、高周波バイアスを印加しないと共に、異方性
エツチングが行なわれるように基板７の温度を６０℃と
した。反応性ガスは塩素ガス（Ｃ，Ｑ２）に六フッ化硫
黄（ＳＦｅ）を混合して流し、全流量を２０８ｃｃＩ１
１とした。
ｒマイクロ波電力ＩＫＷとし、基板にダメージを受けな
いように、高周波バイアスを印加しないと共に、異方性
エツチングが行なわれるように基板７の温度を６０℃と
した。反応性ガスは塩素ガス（Ｃ，Ｑ２）に六フッ化硫
黄（ＳＦｅ）を混合して流し、全流量を２０８ｃｃＩ１
１とした。
第２図は、反応性ガス中の六フッ化硫黄の混合割合を変
化した時のタングステンポリサイド膜（タングステンシ
リサイドとポリシリコンの二層膜）のエツチング速度と
、下地のシリコン酸化膜のエツチング速度を表わしたグ
ラフである。又、第３図（ａ）〜（Ｃ）はこの時のエツ
チング形状を示した図である。（ａ）は六フッ化硫黄ガ
ス０％、（ｂ）は２゜５％、（Ｃ）は５％の時の形状で
ある。
化した時のタングステンポリサイド膜（タングステンシ
リサイドとポリシリコンの二層膜）のエツチング速度と
、下地のシリコン酸化膜のエツチング速度を表わしたグ
ラフである。又、第３図（ａ）〜（Ｃ）はこの時のエツ
チング形状を示した図である。（ａ）は六フッ化硫黄ガ
ス０％、（ｂ）は２゜５％、（Ｃ）は５％の時の形状で
ある。
第２図および第３図に示した結果から、六フッ化硫黄を
３．５％以上混合することによって、塩素ガスのみを用
いてエツチングをした場合に認められたタングステン塩
化物の再付着を防止でき、極めて良好な異方性エツチン
グができることが認められた。タングステンポリサイド
中のタングステンと六フッ化硫黄中のフッ素の反応によ
って、蒸気圧の高いタングステンフッ化物が生成し、付
着物の発生を回避できたものである。
３．５％以上混合することによって、塩素ガスのみを用
いてエツチングをした場合に認められたタングステン塩
化物の再付着を防止でき、極めて良好な異方性エツチン
グができることが認められた。タングステンポリサイド
中のタングステンと六フッ化硫黄中のフッ素の反応によ
って、蒸気圧の高いタングステンフッ化物が生成し、付
着物の発生を回避できたものである。
六フッ化硫黄の混合割合を大きくするに従って、下地で
あるシリコン酸化膜のエツチング速度も増大し、タング
ステンポリサイド膜との選択比が低下する。従って六フ
ッ化硫黄の混合割合は５％程度とするのが望ましいであ
ろう。
あるシリコン酸化膜のエツチング速度も増大し、タング
ステンポリサイド膜との選択比が低下する。従って六フ
ッ化硫黄の混合割合は５％程度とするのが望ましいであ
ろう。
次に、シリコン酸化膜の下地にポリシリコン膜が形成さ
れた基板のエツチングを行なった。
れた基板のエツチングを行なった。
エツチングの条件は、前記と略同様で処理圧力５ ｘ
１０−４Ｔｏｒｒ、マイクロ波電力ＩＫＷ、バイアスは
印加しないと共に、基板温度は７０℃とした。
１０−４Ｔｏｒｒ、マイクロ波電力ＩＫＷ、バイアスは
印加しないと共に、基板温度は７０℃とした。
又、反応性ガスは塩素ガスに酸素ガス（０２）を混合し
、全流量を２ Ｑ ５ｅｅｌｉとした。
、全流量を２ Ｑ ５ｅｅｌｉとした。
第４図は、酸素ガスの混合割合を変化した時のポリシリ
コン膜のエツチング速度と、下地のシリコン酸化膜のエ
ツチング速度を表わしたグラフである。
コン膜のエツチング速度と、下地のシリコン酸化膜のエ
ツチング速度を表わしたグラフである。
この実施例から、酸素ガスを５％以内で混合することに
よって、ポリシリコン膜のエツチング速度を低下させる
ことができ、選択比を向上できることを認めた。酸素ガ
スを５％を越えて混合した場合には、ポリシリコン膜の
エツチング速度が急速に減少し、又、反応生成物の再付
着が観測された。
よって、ポリシリコン膜のエツチング速度を低下させる
ことができ、選択比を向上できることを認めた。酸素ガ
スを５％を越えて混合した場合には、ポリシリコン膜の
エツチング速度が急速に減少し、又、反応生成物の再付
着が観測された。
そこで、次には、塩素ガスに六フッ化硫黄ガスと酸素ガ
スを混合して、シリコン酸化膜の下地上にタングステン
ポリサイド膜が形成された基板のエツチングを行なった
。エツチング条件は、処理圧力５ Ｘ １０’Ｔｏｒｒ
、 ？イクロ波電力ＩＫＷ、バイアスなし、基板温度６
０℃とした。反応性ガスは塩素ガス１．９ｓｅｃ＋ｎに
、六フッ化硫黄ガスを１ｓｃｅｌｌｌと酸素ガスを０〜
２ ｓｅｃｍ混合した。
スを混合して、シリコン酸化膜の下地上にタングステン
ポリサイド膜が形成された基板のエツチングを行なった
。エツチング条件は、処理圧力５ Ｘ １０’Ｔｏｒｒ
、 ？イクロ波電力ＩＫＷ、バイアスなし、基板温度６
０℃とした。反応性ガスは塩素ガス１．９ｓｅｃ＋ｎに
、六フッ化硫黄ガスを１ｓｃｅｌｌｌと酸素ガスを０〜
２ ｓｅｃｍ混合した。
第５図は酸素ガスの混合割合を変化した時のタングステ
ンポリサイド膜のエツチング速度と、下地のシリコン酸
化膜のエツチング速度を表わしたグラフである。
ンポリサイド膜のエツチング速度と、下地のシリコン酸
化膜のエツチング速度を表わしたグラフである。
この実施例では、反応生成物の再付着か防止できると共
に、タングステンポリサイド膜とシリコン酸化膜の選択
比を高くてきることが認められた。
に、タングステンポリサイド膜とシリコン酸化膜の選択
比を高くてきることが認められた。
以上の実施例から、塩素ガスに六フッ化硫黄ガスおよび
／または酸素ガスを混合することによって、反応生成物
の再付着を防止すると共に、選択比を低下することなく
エツチングができることが認められた。
／または酸素ガスを混合することによって、反応生成物
の再付着を防止すると共に、選択比を低下することなく
エツチングができることが認められた。
従って、基板に高周波バイアスを印加することなく、か
つ温度を低く保持した条件下では、−プラズマのダメー
ジを無くし、又、異方性エツチングが可能であり、極め
て理想的なドライエツチングを行なうことができる。
つ温度を低く保持した条件下では、−プラズマのダメー
ジを無くし、又、異方性エツチングが可能であり、極め
て理想的なドライエツチングを行なうことができる。
尚、実施例ではタングステンポリサイドおよびポリシリ
コンのエツチングについて説明したが、塩素ガスを用い
て行なわれるエツチングには同様の実施ができるもので
ある。塩素ガスを用いて行なわれるエツチングには、タ
ングステン、チタン、モリブデン等の遷移金属膜、これ
らの遷移金属の化合物膜、遷移金属とシリコンの化合物
膜、遷移金属とシリコンの化合物膜および多結晶シリコ
ン膜の多層膜、アルミニウム合金膜（例えばＡｇ５ｉ−
Ｃｕ）および遷移金属の化合物膜の多層膜などがあり、
何れの場合にも実施可能である。
コンのエツチングについて説明したが、塩素ガスを用い
て行なわれるエツチングには同様の実施ができるもので
ある。塩素ガスを用いて行なわれるエツチングには、タ
ングステン、チタン、モリブデン等の遷移金属膜、これ
らの遷移金属の化合物膜、遷移金属とシリコンの化合物
膜、遷移金属とシリコンの化合物膜および多結晶シリコ
ン膜の多層膜、アルミニウム合金膜（例えばＡｇ５ｉ−
Ｃｕ）および遷移金属の化合物膜の多層膜などがあり、
何れの場合にも実施可能である。
（発明の効果）
以上に説明した通りこの発明によれば、反応生成物の再
付着を防止し、かつ高選択比を維持してエツチングをで
きる効果がある。
付着を防止し、かつ高選択比を維持してエツチングをで
きる効果がある。
然して、基板温度を低くすることも可能であるので、異
方性エツチングをすることができ、又、４゜ 基板に対して、バイアスを印加する必要もないのでダメ
ージの無いエツチングをすることができる。
方性エツチングをすることができ、又、４゜ 基板に対して、バイアスを印加する必要もないのでダメ
ージの無いエツチングをすることができる。
第１図はこの発明を実施した装置の概略図、第２図はこ
の発明の六フッ化硫黄ガスを混合した実施例の六フッ化
硫黄ガスの混合割合を変化した時のエツチング速度のグ
ラフ、第３図（ａ）（ｂ）（Ｃ）は同じくエツチング形
状の説明図、第４図はこの発明の酸素ガスを混合した実
施例の酸素ガスの混合割合を変化した時のエツチング速
度のグラフ、第５図はこの発明の六フッ化硫黄ガスおよ
び酸素ガスを混合した実施例の酸素ガスの混合割合を変
化した時のエツチング速度のグラフ、第６図は従来方法
の基板温度とエツチング速度のグラフ、第７図は同じ〈
従来方法の付着物を説明する図、第８図は同じ〈従来方
法の基板温度とパターン側壁形状の関係を示すグラフで
ある。 １・・・プラズマ室 ２・・・エツチング室３・
・・マイクロ波導入窓 ５・・・磁場発生コイル７・・
・基 板 １０・・・ガス導入系第 図 ＳＦｓ液ｔ （ＳＦｓ／ｆｃｌｚ＋５Ｆｓ１％）第 第４ ０２流ｔ （０２／ＦＣ＋２＋０２Ｊ％）第５図 第６図 １ｉｘｚ度（°Ｃ） 第７図
の発明の六フッ化硫黄ガスを混合した実施例の六フッ化
硫黄ガスの混合割合を変化した時のエツチング速度のグ
ラフ、第３図（ａ）（ｂ）（Ｃ）は同じくエツチング形
状の説明図、第４図はこの発明の酸素ガスを混合した実
施例の酸素ガスの混合割合を変化した時のエツチング速
度のグラフ、第５図はこの発明の六フッ化硫黄ガスおよ
び酸素ガスを混合した実施例の酸素ガスの混合割合を変
化した時のエツチング速度のグラフ、第６図は従来方法
の基板温度とエツチング速度のグラフ、第７図は同じ〈
従来方法の付着物を説明する図、第８図は同じ〈従来方
法の基板温度とパターン側壁形状の関係を示すグラフで
ある。 １・・・プラズマ室 ２・・・エツチング室３・
・・マイクロ波導入窓 ５・・・磁場発生コイル７・・
・基 板 １０・・・ガス導入系第 図 ＳＦｓ液ｔ （ＳＦｓ／ｆｃｌｚ＋５Ｆｓ１％）第 第４ ０２流ｔ （０２／ＦＣ＋２＋０２Ｊ％）第５図 第６図 １ｉｘｚ度（°Ｃ） 第７図
Claims (1)
- １ 塩素ガスのエレクトロンサイクロトロン共鳴放電プ
ラズマを用いて基板の表面をドライエッチングする方法
において、前記塩素ガス中に六フッ化硫黄ガスおよび／
または酸素ガスを混合することを特徴とするドライエッ
チング方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18245190A JPH0472082A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18245190A JPH0472082A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0472082A true JPH0472082A (ja) | 1992-03-06 |
Family
ID=16118500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18245190A Pending JPH0472082A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0472082A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07130709A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Nec Corp | 高融点金属膜のドライエッチング方法 |
| US6076483A (en) * | 1997-03-27 | 2000-06-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plasma processing apparatus using a partition panel |
| US6167835B1 (en) | 1997-03-27 | 2001-01-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Two chamber plasma processing apparatus |
| JP2008227427A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-09-25 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| WO2010007998A1 (ja) | 2008-07-16 | 2010-01-21 | 株式会社ニフコ | スクリュグロメット |
-
1990
- 1990-07-10 JP JP18245190A patent/JPH0472082A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07130709A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Nec Corp | 高融点金属膜のドライエッチング方法 |
| US6076483A (en) * | 1997-03-27 | 2000-06-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plasma processing apparatus using a partition panel |
| US6167835B1 (en) | 1997-03-27 | 2001-01-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Two chamber plasma processing apparatus |
| JP2008227427A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-09-25 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| WO2010007998A1 (ja) | 2008-07-16 | 2010-01-21 | 株式会社ニフコ | スクリュグロメット |
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