JPH0472725A

JPH0472725A - パターン形成方法

Info

Publication number: JPH0472725A
Application number: JP18570790A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hori; 勝堀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1992-03-06
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JP3105905B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、パターン形成方法に係り、特にアルミニウム
・アルミニウム合金あるいはチタン・チタン化合物のド
ライエツチングにおけるレジストパターンにおけるエツ
チング耐性の向上と、マスクに忠実なエツチングパター
ンの形成に関する。

（従来の技術）要求が高まっている。

一般に、半導体集積回路は、シリコン基板等の半導体基
板上に、所定のパターンの酸化シリコン等の絶縁性薄膜
や、多結晶シリコン・アルミニウム・タングステン等の
導電性薄膜等を積層することによって形成される。

これらの薄膜を所望のパターンに加工するためのりソグ
ラフィ技術として、縮小投影方式による光露光技術が用
“いられている。

この方式は、レチクルパターンを１１５〜１／１０に縮
小して、ステップアンドリピート法により投影し、感光
性ポリマーからなるレジストを露光するものである。

この方式ではまず、この薄膜上に感光性のレジストを塗
布した後、光や紫外線を所望のパターンに従って照射し
て該レジストを露光し、現像によって露光部又は未露光
部を選択的に除去する。

次に、このレジストパターンをマスクとして下地の薄層
をエツチング加工した後、レジストを除去するという方
法かとられる。

しかし、半導体素子の集積度の増大に伴い、要求される
パターンの最小寸法、及び寸法精度は小さくなる一方で
あり、近年では、０．５μｍ程度の微細パターンの加工
が必要となっていこのような微細なレジストパターンを
用いて下地薄膜を加工する１つの方法としてプラズマを
用いる反応性イオンエツチング（ＲＩ　Ｅ）技術が広く
用いられている。この方法は、例えば１対の平行平板電
極を具備した真空容器内に被加工膜の堆積された基板を
設置し、容器内を真空に下後、ハロゲン元素を含有する
反応性ガスを導入し、このガスに高周波電力を印加して
放電させ、発生したプラズマを用いて前記被加工膜をエ
ツチングする方法である。

このエツチング方法によればプラズマ中の各種の粒子の
内、イオンが電極表面のイオンシースに発生する直流電
場によって加速され大きなエネルギーを持った状態で被
加工膜を衝撃し、イオン促進化学反応を起こす。このた
め；エツチングはイオンの入射方向に進み、アンダーカ
ットのない方向性エツチングが可能となる。

しかし、このイオン衝撃によってあらゆる材料が励起ま
たは活性化されるため、ラジカルだけを利用するエツチ
ングに比べると、物質固有の反応性の差がでに＜＜、一
般に材料の違いによるエツチング速度の比、すなわち選
択性が得られないという問題がある。

例えば、アルミニウムのエツチングではレジストのエツ
チング速度が大きいため、パターン変換差が大きく、高
精度にパターンを形成できない、あるいはレジストとの
エツチング選択性が低いために、配線部分がエツチング
され、断線が生じる等の問題がある。

この問題を解決するため、多層レジスト法を用い、高ア
スペクト比を有するパターンを形成しこれをマスクとし
てエツチングする方法が提案されている。

すなわち、多層レジスト法の適用により得られるパター
ンは、 ■光露光リソグラフィ技術による反射波によるパターン
解像性の劣化の防止 ■ウェハ上に存在する凹凸形状の平坦化■ＲＩＥに対す
るレジストの耐性を高めるという作用を有することから
微細パターンの形成に行こつな手段である。

しかし、高アスペクト比のパターンをマスクとして、下
地層をＲＩＥにより加工する場合、エツチング速度のパ
ターン依存性（マイクロローディング効果）という問題
が生じる。

例えば、”　Ｍ、５ｅｈｉｎｅ等、Ｐｒｏｃ、ｏ「ＶＬ
ＳＩ　ｓｙｍｐ　ｐ８Ｓａｎ　Ｄｉｅｇｏ（１９８Ｂ）
、Ｐｒｏｃ、ｏｒＳｙｓｐ、ｏｎ　Ｄｒｙ　Ｐｒｏｃｅ
ｓｓｐ４２．ＴＯＫＹＯ（１９１１６）’によれば、塩
素ガスを用いて単結晶シリコンをエツチングした場合、
アスペクト比が大きくなればなる程、エツチング速度は
低下することが報告されている。

即ち、パターンサイズの大きいパターンではエツチング
が終了しているにもかかわらず、パターンサイズの小さ
いパターンではまたエツチングが終了せず不十分なもの
となる。

従って、全てのパターンをエツチングし所望の加工を実
現させる為には、パターンサイズの小さいパターンでの
加工が終了するまで、エツチングを進めなければならな
い。

この場合、パターンサイズの大きいパターンでは、オー
バエツチングとなり、被エツチング加工材料のパターン
形状が劣化し、十分なパターン寸法精度を得ることがで
きないという問題がある。

さらに、多層レジストプロセスにおいては薄膜の堆積回
数が増加し、堆積手段によっては下地層に荒れが生じた
り、ミキシング層が形成されたりするなど、悪影響を及
はす可能性が生じる。また、堆積回数の増加分だけ加工
工程が増加する。従ってスルーブツトが低下し、プロセ
スコストが高くなるという欠点がある。

また、上層の加工で生じたパターンの位置ずれ、パター
ン形状の変化は、下層レジストへ転写加工する場合は大
きな量となり、極めて高精度な加工、転写技術が必要と
なるという欠点がある。

最近、アルミニウムとレジストとのエツチング選択性を
実現することのできる手段として、臭素を含むガスを用
いたエツチング法が報告されている。

例えば、”Ｏ，ＫｒｏｇｈＯ等、Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｍａｙ　１９８
８　Ｐ２７８°によれば、エツチングガスとしてＨＢ　
ｒ、ＢＢ　ｒ３　、Ｂ　ｒ２を含むガスを用いて、Ａｌ
Ｓｉをプラズマエツチングし、エツチングガスの組み合
わせおよびエツチング条件の最適化を行うことにより−
、レジストとＡｌＳｉとのエツチング選択比は３〜１０
が実現できることが報告されている。

しかしながら、臭素を含有したエツチングガスを用いて
ＡＪのプラズマエツチングを実行した場合、レジストと
のエツチング選択比は大きく得られるものの、高精度の
垂直エツチングは難しいという問題がある。これは、Ａ
ｌがエッチセントである塩素原子および分子あるいぼ臭
素原子およびいためである。

そこで、垂直エツチングを行うためには、レジストのス
パッタ分解物で生じた不飽和種の重合膜ＡＪあるいはＡ
ｌ合金薄膜の側壁に形成し、この里帰保護膜によってア
ンダーカットを抑制する事が可能である。

しかし、臭素を含むプラズマエツチングでは、レジスト
のエツチング速度か低いため、十分に側壁保護膜を堆積
することが困難である。また、塩素を含むプラズマエツ
チングでは、前述の如くレジストがエツチング耐性に乏
しいという問題が生じる。

また、光露光リソグラフィ技術による解像性の劣化およ
びウェハ表面に平坦化を目的として、多層レジスト法を
用いたＡＪあるいはＡｌ合金をエツチングする場合、エ
ツチングマスクとして作用するのは中間層に用いる酸化
シリコン膜等の無機薄膜であり、無機薄膜のエツチング
では不飽和種が生じないため、側壁保護膜を形成する事
ができない。

このため、多層レジスト法を珂いてＡ７あるいはＡ４合
金薄膜の高精度のパターン形状は、塩素原子あるいは分
子、臭素原子あるいは分子がら−なるエッチャントを含
むプラズマエツチングでは不可能であった。

（発明が解決しようとする課題）このように従来の単層レジスト工程による場合には、被
処理薄膜のレジストに対するエツチング選択比が小さい
ために、加工中の°レジストの震域りが激しく高精度の
パターンを得ることができないという問題があった。

さらに、レジストの震域りに備えてレジストの膜厚を厚
くした場合、パターンのアスペクト比が大きくなり、エ
ツチング速度のパターン依存性が大きくパターン精度の
向上に限界があった。また、パターンの微細化に伴い光
露光技術における焦点深度は浅くなる傾向があり、レジ
スト膜厚があっくなればなるほど、高精度なレジストパ
ターン形成は困難になるという問題があった。

また、この問題を解決するために多層レジスト技術を用
いて垂直加工を実現しようとすると、前述したように、
十分に側壁保護膜を形成するためにレジスト分解物が供
給されず、高精度の異方性エツチングを行うことができ
ないという問題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、ＡＪある
いは／Ｊ合金薄膜、ＴｉあるいはＴｉ合金薄膜のエツチ
ング時におけるレジスト膜の耐性を向上し、寸法変動が
小さい、高精度のＡＪあるいはＡ７合金薄膜、Ｔｉある
いはＴｉ合金薄膜パターンを提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）そこで本発明の第１の方法では、Ａｌ！あるいは／Ｊ合
金薄膜、ＴｉあるいはＴｉ合金薄膜のプラズマエツチン
グに際し、ヨウ素あるいはヨウ素化合物ガスを含む反応
性ガスをエツチングガスとして用いるようにしている。

また本発明の第２の方法では、ＡＪあるいはＡｌ合金薄
膜、ＴｉあるいはＴｉ合金薄膜のプラズマエツチングに
際し、塩素あるいは臭素を含むガスに、ヨウ素あるいは
ヨウ素化合物ガスを添加した反応性ガスをエツチングガ
スとして用いるようにしている。

（作用）本発明者らは、放電プラズマ中にヨウ素を含むガスヲ導
入し、ＡＪのエツチング速度を測定した結果、所定の温
度以上でＡＪはエツチングされるが、有機薄膜自体はほ
とんどエツチングされないことが判明した。

さらに、有機薄膜パターンあるいは酸化シリコン膜から
なるパターンをマスクとしてヨウ素ガスを含む放電プラ
ズマを用いてＡＪをエツチングしそのパターン形状を調
べた結果アンダーカットがない異方性エツチングパター
ンが得られることが判明した。

そこで、質量分析計を用いてエツチング中のガス分析を
行った結果、ＡｌＩ２　Ｉｓ　、ＡＪ！　Ｉａのピーク
が観察され、Ａｌのエッチャントがヨウ化物であること
が明らかになった。さらにオージェ分析を用いてエツチ
ング後の有機薄膜パターンおよびＡＪ側壁を分析したと
ころ表面に１００人程度の膜厚のヨウ化アルミニウム層
および酸化アルミニウム層が形成されていることが明ら
かになった。

また、有機薄膜パターン上は多量のＣ−１結合によって
覆われていることも判明した。

ところで、ヨウ化物は蒸気圧が低いため、ヨウ素ガスを
用いてＡＪをエツチングするのは非常に困難であると推
測されており、Ａｌのプラズマエツチングにヨウ素ガス
化学種を用いることはなかった。

本発明者らは、種々の実験の結果、ある温度以上のもと
ではＡｌ！はヨウ素を含むプラズマによってエツチング
され、そのエッチャントがＡｌＩ３であることを知得し
た。

また、エツチングマスクとして有機薄膜パターンを用い
た場合には、有機薄膜上に揮発性の極めて低いヨウ化ア
ルミニウム層およびヨウ化炭化水素層が形成され、有機
薄膜はほとんどエツチングされないことが判明した。

さらに、アルミニウムパターン側壁にもヨウ化アルミニ
ウム層が形成されるため、アンダーカットのない異方性
エツチングを実現することができることが明らかになっ
た。

ここで、エツチングマスクは有機薄膜パターンに限らず
、酸化シリコン膜を用いた場合にもアルミニウムパター
ン側壁にヨウ化アルミニウム層が形成されている。

次に、従来用いられてきた塩素ガスプラズマ中にヨウ素
化合物ガスを微量添加してアルミニウムのエツチングを
おこなってみた。その結果、アルミニウム側壁表面にヨ
ウ化アルミニウム層が形成されアンダーカットが防止さ
れることがわかった。

また、このときのレジストのエツチングも１、塩素ガス
プラズマのみでエツチングした場合と比較して大幅に抑
制されている。

以上の結果、塩素ガス中にヨウ素化合物を添加すること
により、Ａｌ側壁にヨウ化アルミニウムの保護膜を作成
するという効果があり、加工形状およびマスクに対する
選択比の改善に有効であることがあきらかとなり、有機
薄膜レジストに対するＡＪｌのエツチング選択比を高め
微細パターン加工を高精度に行うことが可能となる。

さらに、側壁のＡＪｌとヨウ素ガスとが反応してＡノ側
壁に安定なヨウ化アルミニウム層の保護膜を形成し、側
壁のＡＪ／、とエツチングガス中の中性活性種の反応を
抑制するため、アンダーカットが防止される。

また、ここで形成される保護膜はＡＪｌとヨウ素ガスと
の反応で形成されるものであるため、エツチングマスク
として有機薄膜以外の材料を用いた場合、あるいは多層
レジスト法を用いた場合にも、寸法変換差のない加工が
実現できる。

また、エツチングマスクに対するＡＪｌのエツチング選
択比が大きくなることから、マスクの膜厚を薄くするこ
とが可能となるため、アスペクト比が低減され、エツチ
ング速度のパターンサイズ依存性を小さくすることが可
能となる。

なお、このことはＡ、、ｅおよびへ１合金のみならずＴ
ｉおよびＴｉ合金についてもあてはまり、同様の結果を
得ることができた。

特に、臭素を主成分とする反応性ガスに、ヨウ素あるい
はヨウ素化合物ガスを添加したものを用いるようにすれ
ば、臭素によってよりレジストとの選択比を大きくする
ことができ、ヨウ素あるいはヨウ素化合物ガスによって
側壁に保護膜を形成することができるため、極めて高精
度のパターン形成が可能になる。

また、ヨウ素化合物としては、ヨウ化水素、塩化ヨウ素
、三塩化ヨウ素、臭化ヨウ素、三臭化ヨウ素、三ヨウ化
硼素、ヨウ化メチル、三ヨウ化メチル、ヨウ化シラン、
三ヨウ化シラン、四ヨウ化シラン、ヨウ化三塩化シラン
、ヨウ化三臭化シラン、ニョウ化二塩化シラン、ニョウ
化二臭化シラン、三ヨウ化塩化シラン、三ヨウ化臭化シ
ランあるいはこれらの混合物を用いるのが望ましい。

さらに、放電プラズマとしては平行平板電極に高周波電
力を印加することにより得られるマイクロ波あるいは電
子線を印加することによって生成されたものが、均一な
反応を維持することができ良好なパターン形成に望まし
い。

さらに磁界を用いることにより、選択比をより大きくす
ることができる。すなわち、磁界をかけることにより、
レジストのエツチング速度は低下する一方、アルミニウ
ムのエツチング速度は増大する。これは磁場強度の増加
と共に、イオン密度が増加し、アルミニウムのエッチャ
ントであるヨウ素イオンの量が増大するためにアルミニ
ウムのエツチング速度が増加するものと考えられる。−
方、磁場強度の増加と共に直流電圧（Ｖｄｃ）は低下し
、入射するイオンエネルギーが低くなり、レジストのス
パッタエツチング効果が抑制されるため、レジストのエ
ツチング速度は低下するものと考えられる。

また、放電プラズマはＩ　Ｘ　１０−２Ｔｏｒｒ以下の
高真空で維持するようにするのが、放電プラズマによっ
て生成されるイオンの平均自由工程を大きくし、垂直エ
ツチングにより有効となる。

さらに、従来の方法ではマスク材料として有機膜を用い
た場合にしか、側壁保護膜を形成することができず垂直
エツチングを行うことができなかったのに対し、本発明
は、マスク材料に依存することなく、ＡｌまたはＴｉと
ヨウ素との反応によって生じる化合物が側壁保護膜とし
て作用し、垂直エツチングを良好に行うことが可能とな
る。したがって、本発明は特にマスク材料として、酸化
シリコン膜、窒化シリコン膜などの無機膜を用いた場合
に、有効である。

（実施例）以下本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説
明する。

実施例１第１図は、本発明の方法に用いられるドライエツチング
装置の概略構成図である。

このドライエツチング装置は、エツチング室１０と、搬
入用予備室２０と、搬出用予備室３０とから構成され、
エツチング室１０と、搬入用予備室２０および搬出用予
備室３０との間はそれぞれゲートバルブ２１および３１
により仕切られ、エツチング室を真空に保持したまま、
それぞれ搬入用予備室２０および搬出用予備室３０に配
設されたゲートバルブ２２および３２から被処理基体を
搬入および搬出することができ、大気中の水分や酸素等
の悪影響を避けることができるようになっている。２３
および３３は基板載置台である。

また、エツチング室１０は、真空容器１０ａ内に配設さ
れた、被処理基板１１を載置するための第１の電極１２
と、この第１の電極１２に１３．５６ＭＨｚの高周波電
圧を印加すべくブロッキングキャパシタ１３を介して接
続された高周波電源１４と、第１の電極１２を冷却する
ための冷却管１５とを具備し、塩素ガス供給ライン１８
ａと、塩化硼素供給ライン１８ｂと、ヨウ化水素ガス供
給ライン１８Ｃと、ヨウ素ガス供給ライン１８ｄとから
、真空容器１０ａ内に塩素、塩化硼素、ヨウ化水素およ
びヨウ素を導入しつつ、この第１の電極１２と第２の電
極を兼ねた真空容器１０ａの内壁との間に高周波電圧が
印加されるようになっている。ここで真空容器１０ａは
アースに接続されている。

この塩素ガス供給ライン１８ａ、塩化硼素供給ライン１
８ｂ、ヨウ化水素ガス供給ライン１８ｃおよびヨウ素ガ
ス供給ライン１８ｄは、それぞれバルブａ−ｄと、流量
調整器１９ａ〜１９ｄを具備し、流量およびガス圧を所
望の値に調整できるようになっている。

さらに、第２の電極１０ａの後方には、永久磁石１６が
設置され、モータにより回転軸１７のまわりで偏心回転
せしめられ、この永久磁石１６の発する１００〜５００
ガウスの磁界により１Ｏ−３Ｔｏｒｒ台またはそれ以下
の高真空でも高密度プラズマを発生維持することが可能
となるように構成されている。

次に、このドライエツチング装置を用いたエツチング方
法について説明する。

まず、第２図（ａ）に示すように、シリコン基板４１表
面に膜厚０．８μ−のアルミニウム薄膜４２を堆積し、
この上層に、有機質薄膜として、東京応化型０ＦＰＲ−
５０００と指称されているフォトレジスト４３を塗布、
１３０℃１ｏ分間のベーキング処理を行なった後、バタ
ーニングする。

このようにして形成されたシリコン基板を試料として上
記エツチング装置を用いて、第２図（ｂ）に示すように
エツチングを行い、エツチング速度およびエツチング形
状を測定した。

ここで、エツチングガスはＨｌとＢＣｌ３の混合ガス（
総流量１００ｓｅｃｓ：ＢＣｌ３のＨｌに対する混合比
（ＢＣＪＩ３／Ｈ１）−１％）、圧力は２０Ｐａとし、
陰極上に載置される基板にはＲＦ電力をＩ　Ｗ　／　ｃ
−印加するようにした。このとき、基板温度は１９０℃
、ウェハ上での磁場強度は１５０ガウスとなるようにし
た。

このとき、Ａｌが約０．５μｍ／分の速度でエツチング
されたのに対し、レジストパターンのエツチング速度は
０．０２μｍ／分であり、ＡＪ！とレジストの選択比は
約２５である。比較のために従来のＣｊ２とＢＣｌ３の
混合ガスを用いたエツチングにおけるエツチング速度を
測定した結果、選択比は１．５程度であった。

この結果からも、本発明の方法によればヨウ素の添加に
よりエツチング選択比か大幅に向上していることが分か
る。

また、アルミニウムパターンもパターンサイズ０．８μ
ｓＬ／Ｓが断面垂直形状をなしている。

このようなヨウ素ガスを含有したプラズマエツチング特
性を調べるために、基板温度および磁場強度を変化させ
て同様の測定を行った。

すなわち、前記試料と同様に、シリコン基板表面に、有
機質薄膜として、東京応化型０ＦＰＲ〜５０００と指称
されているフォトレジストを塗布、１３０℃１０分間の
ベーキング処理を行なった後、上記装置を用いて、基板
温度３０〜２５０℃、磁場強度Ｏ〜２００ガウスまで変
化させ、同様のエツチング条件で８０秒のエツチング処
理を行いエツチング速度を測定した。

第３図は、基板温度を変化させたときのＡｌ１層および
レジスト層のエツチング速度と基板温度との関係を測定
した結果を示す図である。

この図からも明らかなように、約１２０℃程度よりアル
ミニウム膜のエツチング速度は低下するものの、レジス
トのエツチング速度か大幅に低下するため、高いエツチ
ング選択比を得ることができた。また、２００℃以上と
したとき、レジストパターンの熱による劣化のために高
精度のパターン形成は得られなかったが、レジストパタ
ーンの熱による劣化の生じない温度範囲では、断面垂直
形状あるいは類テーバ形状のエツチングが可能となる。

さらに、基板温度を１００℃より下げていくに従って、
アルミニウムのエツチング断面形状が順テーパ状に変化
することか判明した。従って、基板温度を変化させるこ
とにより、エツチング形状を制御する事が可能となる。

また、レジストパターンのエツチング速度が低下するた
め、膜減りを防止し、高精度のパターン形成を行うこと
が可能となる。

第４図は、磁場強度を変化させ、エツチング速度を測定
した結果を示す図である。

この図からも明らかなように、磁場強度を変化させるに
従い、レジストのエツチング速度は低下する一方、アル
ミニウムのエツチング速度は増大する事があきらかにな
った。これは磁場強度の増加と共に、イオン密度が増加
し、アルミニウムのエッチャントであるヨウ素イオンの
量か増大するためにアルミニウムのエツチング速度が増
加するものと考えられる。一方、磁場強度の増加と共に
直流電圧（Ｖ　ｄｃ）は低下し、入射するイオンエネル
ギーか低くなり、レジストのスパッタエツチング効果が
抑制されるため、レジストのエツチング速度は低下する
ものと考えられる。

このようにして、臭化水素ガスを用いたプラズマエツチ
ングにより、アルミニウム薄膜をレジスト膜に対して高
いエツチング選択比をもって高精度にエツチングするこ
とができる。

実施例２次に、本発明の第２の実施例として、多層レジスト法を
用いたアルミニウムーシリコン（ＡＩＳｉ）パターンの
形成方法について説明する。

第５図は、本発明の第２の実施例に係るパタン形成工程
を示す断面図である。

まず、第５図（ａ）に示す如く、被エツチング試料とし
て、シリコン基板５１上に５ｉ０２膜５２を介して膜厚
０．８％ｍのＡｌ！−５ｉ（１％）膜５３をスパッタ法
により堆積したものを用意する。

（ここでは、表面に段差をもつものとする。）そして、
このＡｌ１−５ｉ合金膜５３上に平坦化層５４として膜
厚約２．０μｍのノボラック樹脂からなる有機質薄膜を
回転塗布法により塗布して表面を平坦化したのち、中間
層５５としてスピンオングラス（ＳＯＧ）を塗布する。

さらにその上層に膜厚１．５μｍのフォトレジスト（Ｏ
ＦＰＲ−５０００）を回転塗布法により堆積し、１３０
℃１０分のベーキングを行い、通常の光りソゲライによ
るパターニングを行い、フォトレジスト５６のパターン
を形成した。

ついで、第５図（ｂ）に示す如く、ＣＦ４ガスを用いた
ＲＩＥにより中間層５５を加工する。

さらにこれをマスクとして０２ガスを用いたＲＩＥによ
り平坦化層５４をパターニングする（第５図（Ｃ））。

この工程でフォトレジスト５６のパターンが除去され、
このようにして形成されたマスクは平坦化層５４の上に
中間層５５としてのＳＯＧがのった２層構造となってい
る。

次に第５図（ｄ）に示す如く、前記エツチング装置を用
い、１％のヨウ化水素を添加してなる塩素ガス（流量１
００　ｓｅｃｍ）をエツチングガスとして用い、圧力３
Ｐａ、ＲＦ電力密度Ｉ　Ｗ　／　ｃシ、基板温度８００
０人で、このパターン５４．５５をマスクとして、Ａｌ
！−５ｉ合金膜５３を、１００秒間（７０秒＋５０％の
オーバーエツチング）エツチングする。

このようにして、えぐれもなく所望のパターンが精度良
く得られた。

ところで、中間層として用いたＳＯＧは０−８−〇を主
鎖とするシリコーンを主成分としているため、分解物が
発生し難く、側壁保護膜を形成しない。このため、塩素
ガスのみを用いて他の条件はまったく同様にしてエツチ
ングを行うと第６図に示すようなえぐれが生じる。

これらの比較からも、本発明の方法によれば、極めて容
品に高精度のパターン形成が可能となることがわかる。

なお、ヨウ化水素ガス濃度を０．１〜１０％の範囲で変
化させ加工形状を観察したところ、０゜１〜３％の範囲
では形状、エツチング速度共にほとんど変化はみられな
かった。これに対し、３％を越えると、急速にエツチン
グ速度が低下し、特に斑点状にエツチングされない部分
が残る事が分かった。

これは、ＡｉＰのヨウ化物が生成され、容易に除去され
ないためと考えられる。しかし、このエツチング速度の
低下および斑点状に発生するエツチングされない部分は
、基板温度を上昇させてエツチングを行うことにより改
善されることが判明した。

このようにして、塩素に微量のヨウ化水素を添加するこ
とにより、パフ−Ｓｉ合金膜を寸法変換差なく選択エツ
チングすることが可能となる。

しかも、この方法ではマスク材料として有機物を放出し
ないＳＯＧ膜を用いることができるため、多層レジスト
プロセスにも適用でき、その有効性は極めて高いもので
ある。

なお、高アスペクト比のレジストパターンを形成する為
に３層レジスト法を用いたが、２層レジスト法及び単層
レジストを用いてもよい。

エツチング加工物としてＡＪｌ膜およびＡｌ！−８１合
金膜を用いたが、この他ＴｉおよびＴｉ合金膜の加工に
も適用可能である。

実施例３次に、本発明の第３の実施例としてＴｉＭのエツチング
方法について説明する。

まず、第７図（ａ）に示すように、シリコン基板６１表
面に膜厚１μｍのチタン薄膜６２を堆積し、この上層に
、有機質薄膜として、東京応化製０ＦＰＲ−５０００と
指称されているフォトレジスト６３を塗布、１３０℃１
０分間のベーキング処理を行なった後、パターニングす
る。

このようにして形成されたシリコン基板を試料として実
施例１で用いたのと同様のエツチング装置を用いて、第
７図（ｂ）に示すようにエツチングを行い、エツチング
速度およびエツチング形状を測定した。

ここで、エツチングガスはＨｌとＢＣｊ！３の混合ガス
（総流量１００　ｓｅｅ■：ＢＣｌ３のＨｌに対する混
合比（ＢＣＪ！ａ　／Ｈ１）−１％）、圧力は２０Ｐａ
とし、陰極上に載置される基板にはＲＦ電力をＩ　Ｗ　
／　ｃシ印加するようにした。このとき、基板温度は１
９０℃、ウェハ上での磁場強度は１５０ガウスとなるよ
うにした。

このとき、Ｔｉが約０．１２μｍ／分の速度でエツチン
グされたのに対し、レジストパターンのエツチング速度
は０．０５μｍ／分であり、Ｔｉとレジストの選択比は
約２０である。比較のために従来のＣＪＩＦ２とＢＣｌ
３の混合ガスを用いたエツチングにおけるエツチング速
度を測定した結果、選択比は１．５程度であった。

この結果からも、本発明の方法によればヨウ素の添加に
よりエツチング選択比が大幅に向上していることが分か
る。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の方法によれば、Ａｌ！あ
るいは／Ｊ合金薄膜、ＴｉあるいはＴｉ合金薄膜のプラ
ズマエツチングに際し、ヨウ素、ヨウ素化合物ガスを含
む反応性ガスをエツチングガスとして用いるようにして
いるため、寸法変動を抑制し高精度のパターン形成を行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いられるエツチング装置を示
す図、第２図（ａ）および第２図（ｂ）は本発明の第１
の実施例のパターン形成工程を示す図、第３図は本発明
の第１の実施例のパターン形成工程における基板温度と
エツチング速度との関係を示す図、第４図は本発明の第
１の実施例のパターン形成工程における磁場強度とエツ
チング速度との関係を示す図、第５図（ａ）乃至第５図
（ｄ）は本発明の第２の実施例のパターン形成工程を示
す図、第６図は従来例の方法でエツチングを行った結果
を示す比較図、第７図（ａ）および第７図（ｂ）は本発
明の第３の実施例のパターン形成工程を示す図である。１０・・・エツチング室、１０ａ・・・真空容器、２０
・・・搬入用予備室、３・・・搬出用予備室、２１，２
２゜３１．３２・・・ゲートバルブ、２３．３３・・・
基板載置台、１１・・・被処理基板、１２・・・第１の
電極、１３・・・ブロッキングダイオード、１４・・・
高周波電源、１５・・・冷却管、１６・・・永久磁石、
１７・・・回転軸、１８ａ・・・塩素ガス供給ライン、
１８ｂ・・・塩化硼素供給ライン、１８ｃ・・・ヨウ化
水素ガス供給ライン、１８ｄ・・・ヨウ素ガス供給ライ
ン、ａ　−ｄ・・・バルブ、１９ａ〜１９ｄ・・・流量
調整器、４１・・・シリコン基板、４２・・・アルミニ
ウム薄膜、４３・・・フォトレジスト、５１・・・シリ
コン基板、５２・・・５ｉ０２膜、５３・・・Ａ、！−
Ｓｔ膜、５４・・・平坦化層、５５・・・中間層、５６
・・・フォトレジスト、６１・・・シリコン基板、６２
・・・チタン薄膜、６３・・・フォトレジスト。第２図基板温度（０Ｃ）確渇強度（Ｇａｕｓｓ　）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表面にＡｌあるいはＡｌ合金薄膜、Ｔｉあるいは
Ｔｉ合金薄膜の形成された被処理基体上にマスクパター
ンを形成するマスクパターン形成工程と、ヨウ素またはヨウ素化合物を含む反応性ガスを放電プラ
ズマにより励起し、前記マスクパターンをマスクとして
被処理基体表面を選択的にエッチングするエッチングエ
程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
（２）表面にＡｌあるいはＡｌ合金薄膜、Ｔｉあるいは
Ｔｉ合金薄膜の形成された被処理基体上にマスクパター
ンを形成するマスクパターン形成工程と、塩素または臭素を含むガスに、ヨウ素またはヨウ素化合
物を添加した反応性ガスを放電プラズマにより励起し、
前記マスクパターンをマスクとして被処理基体表面を選
択的にエッチングするエッチング工程とを含むことを特
徴とするパターン形成方法。
（３）前記エッチング工程において被処理基体のエッチ
ングパターン側壁にＡｌまたはＴｉのヨウ化物を堆積せ
しめながら異方性エッチングを行うようにしたことを特
徴とする請求項（２）記載のパターン形成方法。
（４）前記マスクパターンとして酸化シリコン膜または
窒化シリコン膜を用いることを特徴とする請求項（３）
記載のパターン形成方法。