JPH0551174B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0551174B2 JPH0551174B2 JP60131594A JP13159485A JPH0551174B2 JP H0551174 B2 JPH0551174 B2 JP H0551174B2 JP 60131594 A JP60131594 A JP 60131594A JP 13159485 A JP13159485 A JP 13159485A JP H0551174 B2 JPH0551174 B2 JP H0551174B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- ion
- angle
- etching rate
- ion beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
イオン・ビーム・ミリングによるエツチ・バツ
クで、表面の平坦化を行なう方法であつて、イオ
ン・ビームの入射角度を段差部における基板に平
行な方向のエツチングを速度が平坦部の深さ方向
エツチング速度に比べて大きくなる角度に設定す
る。それにより、少ない工程で容易に平坦化がで
きる。
クで、表面の平坦化を行なう方法であつて、イオ
ン・ビームの入射角度を段差部における基板に平
行な方向のエツチングを速度が平坦部の深さ方向
エツチング速度に比べて大きくなる角度に設定す
る。それにより、少ない工程で容易に平坦化がで
きる。
本発明は、半導体素子の製造工程における表面
平坦化技術としてのイオン・ビーム・ミリングに
よるエツチ・バツク法に関するものである。
平坦化技術としてのイオン・ビーム・ミリングに
よるエツチ・バツク法に関するものである。
現在、半導体素子の高密度化、高速化のための
多層配線において、段差部における断線を防ぐた
め層間絶縁膜或は、配線金属の平坦化が必須の技
術とされている。平坦化の方法として従来行なわ
れているエツチ・バツク法、スパツタ・エツチ法
について説明する。
多層配線において、段差部における断線を防ぐた
め層間絶縁膜或は、配線金属の平坦化が必須の技
術とされている。平坦化の方法として従来行なわ
れているエツチ・バツク法、スパツタ・エツチ法
について説明する。
(1) エツチ・バツク法による平坦化例：第４図ａ
のように、絶縁膜１１上に金属配線パタン１２
による段差がある場合、例えば、絶縁膜として
SiO2１３をスパツタ堆積又はプラズマCVD法
により堆積させ、さらに、レジスト等１４を塗
布し、レジストの流動性を利用してレジスト表
面を平坦化する（第４図ｂ）。その後、例えば
CF4／O2プラズマにより、レジスト１４とSiO2
１３のエツチング速度が等しい条件でエツチン
グを行なう（第４図ｃ）。以上の工程により、
凹領域を絶縁膜で埋めて、表面を平坦化するこ
とができる。しかし、この方法では、深い段差
を平坦化する場合、レジストによる表面の平坦
化が困難であること及びレジストと平坦化すべ
き材料のエツチング速度を等しくしなければな
らないという厳しい制限が課せられる等の問題
が生じる。
のように、絶縁膜１１上に金属配線パタン１２
による段差がある場合、例えば、絶縁膜として
SiO2１３をスパツタ堆積又はプラズマCVD法
により堆積させ、さらに、レジスト等１４を塗
布し、レジストの流動性を利用してレジスト表
面を平坦化する（第４図ｂ）。その後、例えば
CF4／O2プラズマにより、レジスト１４とSiO2
１３のエツチング速度が等しい条件でエツチン
グを行なう（第４図ｃ）。以上の工程により、
凹領域を絶縁膜で埋めて、表面を平坦化するこ
とができる。しかし、この方法では、深い段差
を平坦化する場合、レジストによる表面の平坦
化が困難であること及びレジストと平坦化すべ
き材料のエツチング速度を等しくしなければな
らないという厳しい制限が課せられる等の問題
が生じる。
(2) スパツタ・エツチングによる平坦化例：第５
図ａのように絶縁膜２１上に金属配線パタン２
２による段差がある場合、例えば絶縁膜として
SiO2２３をスパツタ堆積又はプラズマCVDT
法により堆積させる（第５図ｂ）。その後表面
をArプラズマによりスパツタ・エツチングす
る。スパツタ効率の角度依存性から段差部の角
が選択的にエツチングされ、段差が穏やかにな
る（第５図ｃ）。この方法では段差部の角を選
択的にエツチングするだけに止まり、十分な平
坦化とはならない。
図ａのように絶縁膜２１上に金属配線パタン２
２による段差がある場合、例えば絶縁膜として
SiO2２３をスパツタ堆積又はプラズマCVDT
法により堆積させる（第５図ｂ）。その後表面
をArプラズマによりスパツタ・エツチングす
る。スパツタ効率の角度依存性から段差部の角
が選択的にエツチングされ、段差が穏やかにな
る（第５図ｃ）。この方法では段差部の角を選
択的にエツチングするだけに止まり、十分な平
坦化とはならない。
上述のように、従来法では、深い段差の平坦化
が困難であつたり、エツチングの条件が厳しい、
或は、段差部の角を選択的にエツチングするにと
どまり、十分な平坦化ができない等、尚不十分で
あつた。
が困難であつたり、エツチングの条件が厳しい、
或は、段差部の角を選択的にエツチングするにと
どまり、十分な平坦化ができない等、尚不十分で
あつた。
本発明は従来の問題点を解決するため、表面に
段差を有する基板の該表面に、該段差と同程度乃
至それ以上の膜厚を有する、イオン・ビーム・ミ
リングに対して、平坦な表面の深さ方向エツチン
グ速度が表面の法線とイオン入射方向のなす角度
の増加とともに単調減少する性質を有する物質と
してAuの薄膜を堆積する工程と、前記段差斜面
における前記基板に平行な方向へのエツチング速
度が平坦部の深さ方向エツチング速度に比べ大き
くなるような角度に、基板法線に対するイオン入
射角度を設定した前記イオン・ビーム・ミリング
により、前記薄膜をエツチ・バツクする工程とを
含むことを特徴とする。
段差を有する基板の該表面に、該段差と同程度乃
至それ以上の膜厚を有する、イオン・ビーム・ミ
リングに対して、平坦な表面の深さ方向エツチン
グ速度が表面の法線とイオン入射方向のなす角度
の増加とともに単調減少する性質を有する物質と
してAuの薄膜を堆積する工程と、前記段差斜面
における前記基板に平行な方向へのエツチング速
度が平坦部の深さ方向エツチング速度に比べ大き
くなるような角度に、基板法線に対するイオン入
射角度を設定した前記イオン・ビーム・ミリング
により、前記薄膜をエツチ・バツクする工程とを
含むことを特徴とする。
上記によれば、エツチング速度のイオン・ビー
ム入射角度依存性を利用し、表面の凸部を選択的
にエツチングし、表面を平坦化することができ
る。
ム入射角度依存性を利用し、表面の凸部を選択的
にエツチングし、表面を平坦化することができ
る。
イオン入射角度を第３図ａのように、基板法線
に対する角度θで定義すると、一般にイオン・ビ
ーム・ミリングのエツチング速度のビーム入射角
度依存性は、例えばAuのように垂直入射（θ＝
０）で最大となるもの（第３図ｂ−３１）と、例
えばSiのようにθ＝40°〜60°で最大となるもの
（第３図ｂ−３２）とに大別される。いずれの場
合でもイオン入射角度θが60°以上ではエツチン
グ速度は入射角度の増大とともに減少し90°でゼ
ロとなる。したがつて、第２図に示すように段差
をもつ表面をイオン入射角度θでエツチ・バツク
する場合、段差斜面への入射角度ΘはΘ＜θであ
り、エツチング速度のイオン・ビーム入射角度依
存性と段差形状により段差斜面のエツチング速度
Ｒ（Θ）が平坦部でのエツチング速度Ｒ（θ）に比
べ大きくなるθが存在する。この入射角度でのエ
ツチ・バツクにより凸部の薄膜を選択的にエツチ
ングすることができる（以下斜めイオン・ビー
ム・ミリングと呼ぶ）。
に対する角度θで定義すると、一般にイオン・ビ
ーム・ミリングのエツチング速度のビーム入射角
度依存性は、例えばAuのように垂直入射（θ＝
０）で最大となるもの（第３図ｂ−３１）と、例
えばSiのようにθ＝40°〜60°で最大となるもの
（第３図ｂ−３２）とに大別される。いずれの場
合でもイオン入射角度θが60°以上ではエツチン
グ速度は入射角度の増大とともに減少し90°でゼ
ロとなる。したがつて、第２図に示すように段差
をもつ表面をイオン入射角度θでエツチ・バツク
する場合、段差斜面への入射角度ΘはΘ＜θであ
り、エツチング速度のイオン・ビーム入射角度依
存性と段差形状により段差斜面のエツチング速度
Ｒ（Θ）が平坦部でのエツチング速度Ｒ（θ）に比
べ大きくなるθが存在する。この入射角度でのエ
ツチ・バツクにより凸部の薄膜を選択的にエツチ
ングすることができる（以下斜めイオン・ビー
ム・ミリングと呼ぶ）。
本発明の実施例として、幅1μｍ、厚さ0.3μｍの
SiO2膜パタンから成る表面に段差を有する基板
の表面の凹領域のみに、段差と同程度乃至それ以
上の膜厚を有する、イオン・ビーム・ミリングに
対して、第２図および第３図により説明したよう
に、平坦な表面の深さ方向エツチング速度が表面
の法線とイオン入射方向のなす角度の増加ととも
に単調減少する性質を有する物質としてAuを残
し、表面を平坦化する場合を第１図に示す。上記
SiO2膜パタン５１から成る凹凸表面全面にAu５
２を例えばスパツタ堆積法により0.4μｍ堆積する
（第１図ａ）。その後例えば約70°のイオン入射角
度をもつイオン・ビーム・ミリング（イオン・ビ
ーム５３）によりエツチ・バツクを行なう。この
時、段差斜面のエツチング速度は平坦部のエツチ
ング速度に比べ約５倍であり、凸部のAuを選択
的にエツチングすることができる（第１図ｂ）。
上述エツチ・バツクをSiO2膜が露出するまで行
なうことにより、SiO2パタンの凹領域のみにAu
を残し、表面は平坦化される（第１図ｃ）。
SiO2膜パタンから成る表面に段差を有する基板
の表面の凹領域のみに、段差と同程度乃至それ以
上の膜厚を有する、イオン・ビーム・ミリングに
対して、第２図および第３図により説明したよう
に、平坦な表面の深さ方向エツチング速度が表面
の法線とイオン入射方向のなす角度の増加ととも
に単調減少する性質を有する物質としてAuを残
し、表面を平坦化する場合を第１図に示す。上記
SiO2膜パタン５１から成る凹凸表面全面にAu５
２を例えばスパツタ堆積法により0.4μｍ堆積する
（第１図ａ）。その後例えば約70°のイオン入射角
度をもつイオン・ビーム・ミリング（イオン・ビ
ーム５３）によりエツチ・バツクを行なう。この
時、段差斜面のエツチング速度は平坦部のエツチ
ング速度に比べ約５倍であり、凸部のAuを選択
的にエツチングすることができる（第１図ｂ）。
上述エツチ・バツクをSiO2膜が露出するまで行
なうことにより、SiO2パタンの凹領域のみにAu
を残し、表面は平坦化される（第１図ｃ）。
以上説明したように、斜めイオン・ビーム・ミ
リングによるエツチ・バツクにより、少ない工程
で、容易に平坦化することができる。この平坦化
エツチ・バツク法は、多層配線に必要な平坦化、
及び凹パタンを利用した自己整合的パタン形成
等、幅広い応用分野をもつという利点がある。
リングによるエツチ・バツクにより、少ない工程
で、容易に平坦化することができる。この平坦化
エツチ・バツク法は、多層配線に必要な平坦化、
及び凹パタンを利用した自己整合的パタン形成
等、幅広い応用分野をもつという利点がある。
第１図ａ〜ｃは本発明の実施例の要部工程断面
図、第２図は本発明の原理を説明するための図、
第３図ａ，ｂはそれぞれイオン入射角度の定義を
説明する図及びイオン入射角度とエツチング速度
の関係を示す図、第４図ａ〜ｃ及び第５図ａ〜ｃ
はそれぞれ第１の従来例及び第２の従来例の工程
図である。 １１……絶縁膜、１２……金属配線、１３……
層間絶縁膜、２１……絶縁膜、２２……金属配
線、２３……層間絶縁膜、５１……SiO2（パタ
ン）、５２……Au、５３……イオン・ビーム。
図、第２図は本発明の原理を説明するための図、
第３図ａ，ｂはそれぞれイオン入射角度の定義を
説明する図及びイオン入射角度とエツチング速度
の関係を示す図、第４図ａ〜ｃ及び第５図ａ〜ｃ
はそれぞれ第１の従来例及び第２の従来例の工程
図である。 １１……絶縁膜、１２……金属配線、１３……
層間絶縁膜、２１……絶縁膜、２２……金属配
線、２３……層間絶縁膜、５１……SiO2（パタ
ン）、５２……Au、５３……イオン・ビーム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 表面に段差を有する基板の該表面に、該段差
と同程度乃至それ以上の膜厚を有する、イオン・
ビーム・ミリングに対して、平坦な表面の深さ方
向エツチング速度が表面の法線とイオン入射方向
のなす角度の増加とともに単調減少する性質を有
する物質としてAuの薄膜を堆積する工程と、 前記段差斜面における前記基板に平行な方向へ
のエツチング速度が平坦部の深さ方向エツチング
速度に比べ大きくなるような角度に、基板法線に
対するイオン入射角度を設定した前記イオン・ビ
ーム・ミリングにより、前記薄膜をエツチ・バツ
クする工程とを含むことを特徴とする表面平坦化
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13159485A JPS61289635A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 表面平坦化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13159485A JPS61289635A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 表面平坦化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61289635A JPS61289635A (ja) | 1986-12-19 |
| JPH0551174B2 true JPH0551174B2 (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=15061704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13159485A Granted JPS61289635A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 表面平坦化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61289635A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150064567A1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | Stmicroelectronics (Tours) Sas | Silicon microstructuring method and microbattery |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4966885A (en) * | 1989-08-25 | 1990-10-30 | At&T Bell Laboratories | Method of producing a device comprising a metal oxide superconductor layer |
| US5744400A (en) * | 1996-05-06 | 1998-04-28 | Accord Semiconductor Equipment Group | Apparatus and method for dry milling of non-planar features on a semiconductor surface |
| JP4008420B2 (ja) | 2004-02-23 | 2007-11-14 | Ｔｄｋ株式会社 | 磁気記録媒体の製造方法 |
| US8597528B1 (en) | 2011-03-30 | 2013-12-03 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for defining a read sensor using an ion mill planarization |
| US8578594B2 (en) | 2011-06-06 | 2013-11-12 | Western Digital (Fremont), Llc | Process for fabricating a magnetic pole and shields |
| US9053735B1 (en) | 2014-06-20 | 2015-06-09 | Western Digital (Fremont), Llc | Method for fabricating a magnetic writer using a full-film metal planarization |
| JP7382809B2 (ja) * | 2019-12-02 | 2023-11-17 | キヤノントッキ株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
| US11823910B2 (en) * | 2020-07-31 | 2023-11-21 | Tokyo Electron Limited | Systems and methods for improving planarity using selective atomic layer etching (ALE) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5432985A (en) * | 1977-08-19 | 1979-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | Flattening method for substrate surface with protrusion |
| JPS55143035A (en) * | 1979-04-24 | 1980-11-08 | Nec Corp | Manufacture of pattern |
| JPS5882536A (ja) * | 1981-11-10 | 1983-05-18 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-06-17 JP JP13159485A patent/JPS61289635A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150064567A1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | Stmicroelectronics (Tours) Sas | Silicon microstructuring method and microbattery |
| US9780366B2 (en) * | 2013-08-29 | 2017-10-03 | Stmicroelectronics (Tours) Sas | Silicon microstructuring method and microbattery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61289635A (ja) | 1986-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |