JPH0529281A - ドライエツチング方法 - Google Patents

ドライエツチング方法

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JPH0529281A
JPH0529281A JP3206297A JP20629791A JPH0529281A JP H0529281 A JPH0529281 A JP H0529281A JP 3206297 A JP3206297 A JP 3206297A JP 20629791 A JP20629791 A JP 20629791A JP H0529281 A JPH0529281 A JP H0529281A
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etching
taper
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啓二 篠原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドライエチング方法において、微細パターン
に容易にテーパを付けられるようにする。 【構成】 被エッチング材のマスクパタ−ンとして、そ
の断面形状が少なくとも底部から上方に向けて幅広に形
成されているものを使用し、ドライエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、被エッチング材のテ
ーパエッチングに有用なドライエッチング方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より高集積化した半導体の微細パタ
ーン形成方法として、プラズマエッチング、スパッタエ
ッチング、反応性イオンエッチング(RIE)等のドラ
イエッチング方法が使用されているが、近年では著しく
高密度化した多層配線構造を可能とするために、単にド
ライエッチング方法で微細パターンを形成するだけでな
く、当該パターン上に積層される膜のカバレージを向上
させる等のために、当該微細パターンにテーパを付け
る、所謂テーパエッチングがなされている。
【0003】テーパエッチングの方法については種々報
告されている。たとえば、一般に良く知られている配線
材料のテーパエッチングの方法としては、配線材料のマ
スクとなるレジストパターンにテーパを付けておき、エ
ッチング時に配線材料とマスクのエッチングの選択比を
低くし、レジスト後退により配線材料のパターンにテー
パを形成する方法(1985年春応用物理学会予稿集、
338頁)が知られている。図4はこのようなテーパエ
ッチング方法の説明図であり、この方法によれば、まず
同図の(A)に示したように、基板1上にSiO2
2、被エッチング材であるアルミニウム膜3を順次積層
し、さらにその上にテーパ付したレジストパターン4を
形成する。なお、このようなテーパ付したレジストパタ
ーン4は、常法によりレジストパターンを形成後、熱処
理等を施すことにより形成することができる。次いで、
テーパ付したレジストパターン4をマスクとして、反応
性イオンエッチングにより、対レジスト選択比が約1の
条件でエッチングし、レジスト後退によりレジストパタ
−ン4のテーパをアルミニウム膜3に転写して同図の
(B)のように配線パターンを形成する。
【0004】また、その他のテーパエッチングの方法と
しては、エッチング室内にデポジションガスを添加し、
エッチングとデポジションとの競合反応によりテーパを
形成する方法(1986年ドライプロセスシンポジウ
ム、48頁)が報告されており、最近ではウェハーの温
度をコントロールすることによりテーパを形成する方法
(1987年春応用物理学会予稿集、462頁)も報告
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レジス
トパターンにテーパを付け、配線材料とマスクのエッチ
ングの選択比を低くする方法では、レジスト後退により
配線配線材料のパターンにテーパ付けをするので、変換
差が大きく、当初のレジストパターンの寸法とエッチン
グ後の配線材料の寸法との差異が大きなり、寸法制御が
困難となる。また、配線材料のパターン幅は、予め形成
しておくレジストパターンのテーパ幅に制約されるた
め、配線材料に微細なパターン形成をすることが困難と
なる。さらに配線材料のテーパは、レジストパターンの
テーパを転写することにより形成されるので、本来的に
対レジスト選択比を小さくすることが必要となる。この
ため、レジストの膜厚を比較的厚く形成する必要も生じ
る。したがって、この方法では、今後益々微細化する傾
向にあるパターン形成に対応できない。
【0006】また、デポジションガスを添加し、エッチ
ングとデポジションとの競合反応によりテーパを形成す
る方法では、デポジションガスが堆積性であるために、
パーティクル汚染の原因となるポリマーがエッチング室
内全体に発生することが懸念される。
【0007】ウェハーの温度をコントロールすることに
よりテーパを形成する方法においては、ウェハーの温度
を厳密にコントロールすることが必要となるが、現状に
おいてはウェハーの温度をインプロセスで精度良く評価
する方法がないため、プロセスの信頼性の低下が懸念さ
れる。
【0008】したがって、これまでのテーパエッチング
の方法は、微細パターンを高精度に形成するには不十分
であり、いずれも実用化には至っていない。
【0009】この発明は以上のような従来技術の課題を
解決しようとするものであり、微細パターンに対しても
容易にテーパを付けられるようにするドライエチング方
法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、被エッチング材上にマスクパタ−ンを
形成しドライエッチングする方法において、該マスクパ
タ−ンの断面形状が少なくとも底部から上方に向けて幅
広に形成されていることを特徴とするドライエッチング
方法を提供する。
【0011】この発明の方法は、ドライエッチングを実
施する際に使用するマスクパタ−ンとして、断面形状が
少なくとも底部から上方に向けて幅広に形成されている
ものを使用することにより容易に被エッチング材にテー
パエッチングすることを可能とするものである。
【0012】この場合、適用できるドライエッチング方
法としては、反応性イオンエッチングをはじめとして、
微細パターンの形成に好適な種々のドライエッチング方
法をあげることができる。
【0013】また、使用するマスクパターンとしてもそ
れ自体としては種々のものを使用でき、例えば、ネガ型
レジストあるいはポジ型レジストを使用できる。このよ
うなフォトレジストとしては、特に微細パターンのテー
パに必要とされる幅の狭いテーパを形成する場合には、
露光波長における吸収率が比較的小さいものを使用する
ことが好ましい。
【0014】この発明においては、マスクパターンの形
状は、その断面が少なくとも底部から上方に向けて幅広
に形成されているものとする。このような断面形状とし
ては、マスクパターンが被エッチング材に接する底部よ
りもその上方部が幅広に形成されて庇状となり、その庇
の下方の被エッチング材の表面にエッチング時に垂直入
射するイオン等が到達しない領域を形成するようなもの
であれば特に制限はない。例えば、マスクパターンの断
面が底部から中央部にかけて幅広くなり、中央部から上
部にかけて幅狭くなっている樽型とすることができ、あ
るいは底部から上部にかけて幅広くなっている所謂逆テ
ーパ型とすることもできる。
【0015】このようなマスクパターンの形成方法には
特に制限はなく、使用するレジストや被エッチング材の
種類等に応じて適宜形成方法を定めることができる。例
えばポジ型レジストからマスクパターン形成する場合に
は、常法のフォトリソグラフィによるパターン形成方法
において、露光時のベストフォーカスを被エッチング材
の表面よりやや上方にずらせばよい。これにより、従来
より使用されているフォトリソグラフィの装置を使用し
て容易に被エッチング材上に断面が樽型のレジストパタ
ーンを形成することができる。また、被エッチング材と
してアルミニウムのように反射率の高い高輝度材料を使
用する場合には、レジストとしては、通常、露光時の光
の散乱の影響を抑制するために通常色素を添加したもの
が使用されるが、この発明に好適な断面形状のマスクパ
ターンとする場合には、このような色素の添加量を減ら
せばよい。
【0016】
【作用】この発明のドライエッチング方法においては、
被エッチング材に設けるマスクパタ−ンの断面形状が、
少なくとも底部から上方に向けて幅広に形成されてい
る。したがって、例えば3図の(A)に示したように、
基板1上にSiO2 膜2および被エッチング材であるア
ルミニウム膜3を順次積層した後、その上にマスクパタ
ーンとして底部5aが幅狭で中央部5bが幅広のレジス
トパターン5を形成した場合には、レジストパターンの
中央部5bの下方のアルミニウム膜の領域3aには、エ
ッチング時にレジストパターン5の中央部5bが庇とな
って垂直入射イオン(a)が到達できず、斜め入射イ
オン(b)のみが到達できることとなる。一方、レジ
ストパターン5の幅広の中央部5bの庇の下に入らない
アルミニウム膜3の領域3bには、斜め入射イオン(b
)だけでなく垂直入射イオン(a)も到達する。こ
のため、アルミニウム膜3の領域3aは領域3bに対し
てエッチレートが低下し、エッチングを所期状態まで進
行させて終了させた時には3図の(B)に示すように、
エッチレートの低下した領域にテーパ3cが形成される
ようになる。なお、エッチング終了時にアルミニウム膜
3のパターン上に残存するレジストパターン5は常法に
より容易に除去することができる。こうしてアルミニウ
ム膜3に、レジストパターンとの変換率が小さく且つテ
ーパ付けしたパターンを形成することが可能となる。
【0017】したがって、この発明の方法によれば、被
エッチング材に形成するパターンが微細なものであって
もそれに応じた微細なテーパを付けることが可能とな
る。
【0018】なお、このようにパターンにテーパを付け
るに際して、従来例のように堆積性のデポジションガス
を使用することは不要とされているので、パーティクル
汚染が生じない。
【0019】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。なお、各図中、同一符号は同一または
同等の構成要素を表している。 実施例1 図1はこの発明の実施例の説明図である。この実施例に
おいては、シリコン基板1表面に、絶縁膜としてのSi
2 膜2を形成し、さらにその上に微細加工の対象とな
るアルミニウム膜3を形成し、その後ポジ型レジストで
断面が樽型のレジストパターン5を形成した(図1の
(A))。
【0020】次いで、このように形成したレジストパタ
ーン5をマスクとしてアルミニウム膜3をエッチングし
た。エッチング方法としては、マイクロ波プラズマエッ
チング装置を用い、反応ガスとして3塩化硼素(BCl
3 )ガスと塩素ガスとを60sccm対90sccmの
流量比で用いた。また、圧力は16mTorrとし、マ
イクロ波のパワーは800W、RFバイアスは40Wに
設定した。このようなマイクロ波プラズマエッチングに
おいては、放電により生じたラジカル種およびイオン種
によってエッチングが進行するが、図3について説明し
たように、レジストパターン5の幅広の中央部5bが庇
となるのでアルミニウム膜3の領域3aには垂直入射イ
オン到達せず、斜め入射イオンによってエッチングが進
行する。このため、初期状態までエッチングを進行させ
た後にエッチングを終了させ、レジストパターン5を除
去することにより図1の(B)に示すように、上部の角
がとれ、テーパ付けされたアルミニウム膜3のパターン
が得られた。 実施例2 図2はこの発明の他の実施例の説明図である。この実施
例においては、シリコン基板1表面に、ゲート酸化膜と
してSiO2 膜2を形成し、その上に微細加工の対象と
なるポリサイド膜8として、多結晶シリコン膜6および
タングステンシリサイド(WSi、x=1〜3)膜7
を順次形成し、その後実施例1と同様のレジストパター
ン5を形成した(図2の(A))。
【0021】次に、多結晶シリコン膜6およびタングス
テンシリサイド膜7からなるポリサイド膜8をエッチン
グした。エッチング方法としては、反応性イオンエッチ
ング装置を用い、反応ガスとして臭化水素ガスと6フッ
化イオウガスとを50sccm対5sccmの流量比で
用いた。また、圧力は30mTorrとし、マイクロ波
のパワーは300Wに設定した。
【0022】この結果、図2の(B)に示すように、タ
ングステンシリサイド膜7の上端の角がとれた形状のパ
ターンが得られた。
【0023】
【発明の効果】この発明のドライエチング方法によれ
ば、被エッチング材に微細パターンを形成する場合であ
っても、容易にそのパターンにテーパをつけること、あ
るいはパタ−ン端部の角をとることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の説明図である。
【図2】この発明の他の実施例の説明図である。
【図3】この発明のドライエチング方法の作用の説明図
である。
【図4】従来のテーパエッチングの説明図である。
【符号の説明】
1 基板 2 SiO2 膜 3 アルミニウム膜 4 従来のテーパ付したレジストパターン 5 この発明の樽型のレジストパターン
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205 H05H 1/46 9014−2G

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被エッチング材上にマスクパタ−ンを形
    成しドライエッチングする方法において、該マスクパタ
    −ンの断面形状が少なくとも底部から上方に向けて幅広
    に形成されていることを特徴とするドライエッチング方
    法。
  2. 【請求項2】 該マスクパタ−ンがポジ型レジストから
    なる請求項1記載のドライエッチング方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5444007A (en) * 1994-08-03 1995-08-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Formation of trenches having different profiles
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US8198768B2 (en) 2009-05-08 2012-06-12 Asmo Co., Ldt. Motor
US9459306B2 (en) 2012-05-03 2016-10-04 Coriant Oy Equipment and a plug-in unit of the equipment

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