JPH0622218B2 - エッチング方法 - Google Patents

エッチング方法

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JPH0622218B2 JP63196785A JP19678588A JPH0622218B2 JP H0622218 B2 JPH0622218 B2 JP H0622218B2 JP 63196785 A JP63196785 A JP 63196785A JP 19678588 A JP19678588 A JP 19678588A JP H0622218 B2 JPH0622218 B2 JP H0622218B2
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    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 高融点金属又はその化合物のエッチング方法に関し， 通常の装置により，汚染や損傷に対して有効な側壁保護
膜を形成するエッチング方法を提供し，サイドエッチン
グのない微細パターニングを目的とし， 高融点金属又はその化合物のエッチングに際し，該高融
点金属のハロゲン化物を含むエッチャントを用いて行う
ように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は高融点金属及びその化合物のエッチング方法に
関する。
近年，半導体装置の配線材料の低抵抗化と耐熱性の要請
に伴い，高融点金属及びその化合物を配線材料として用
いる場合が多くなってきたが，本発明は配線材料のパタ
ーニングの際のエッチングに適用できる。
〔従来の技術〕
W, Mo, Ti 等の高融点金属やその化合物のエッチング
は，例えば第２図に示される平行平板型リアクティブイ
オンエッチング(RIE) 装置を用いて，例えばＷをエッチ
ングする場合はエッチャントとしてSF6 ガスを用い，こ
れを 0.2〜0.3 Torrに減圧し，周波数 13.56 MHzのRF電
力を平行平板型の電極間に印加して行う。
第２図は通常の平行平板型RIE 装置の模式断面図であ
る。
図において，１は反応室，２は陰極，３は陽極，４はエ
ッチングガス導入口，５は排気口，６はRF電源，７はキ
ャパシタ，８はエッチングしようとするウエハである。
配線材料のエッチングに際して要求される条件は次のよ
うである。
断面形状及び線幅の制御性がよいこと 被エッチング材及び下地は低損傷であること 断面形状については，側壁が垂直又は順テーパ形状の要
求がある。
この要求を達成するために，次の方法が用いられてい
る。
(a) 高真空下でのエッチング 〔ECR （電子サイクロトロン共鳴）エッチング，有磁場
エッチング等〕 (b) 高バイアス下でのエッチング (c) エッチング中に生成する揮発性生成物が側壁保護
膜として付着することを助長する方法 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが，上記の方法において， (a)の高真空下でのエッチングでは，ECR エッチングで
はエッチングレートが小さく，有磁場エッチングではウ
エハ内の均一性に問題があり，又，いずれも装置が複雑
化するという問題がある。
(b)の高バイアス下でのエッチングではの損傷の問題
を生ずる。
(c)の側壁保護膜を利用する場合は，従来レジストマス
クより揮発するカーボン系の付着物を用いてきたが，こ
のような物質ではプロセスの汚染源となり，パターン側
壁のサイドエッチング等の問題があった。
本発明は高融点金属又はその化合物からなる配線材料を
エッチングする際に，特別な装置を必要としないで通常
の装置により，汚染や損傷に対して有効な側壁保護膜を
形成するエッチング方法を提供し，サイドエッチングの
ない微細な配線パターンを形成することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題の解決は，高融点金属又はその化合物のエッチ
ングに際し，反応室内に導入したエッチングガスと該高
融点金属のハロゲン化物を含むガスを混合したガスのプ
ラズマ中でエッチングを行い，該高融点金属のハロゲン
化物を含むガスの分圧が該反応室内の全ガス圧の２３〜
２９％であるエッチング方法により達成される。
〔作用〕
本発明は，エッチャントの中に被エッチング材である高
融点金属のハロゲン化物を加えることにより，従来のレ
ジストの分解によるカーボン系の側壁保護膜の代わり
に，高融点金属を含む揮発性の反応生成物をパターン側
壁に被着して汚染や損傷を受け難い側壁保護膜を形成す
るようにしたものである。
第１図は本発明の原理図で，エッチングの反応機構を説
明する模式的な基板断面を示した図である。
図において、11はF*，Cl*等の基板表面に入射するイオ
ン，12はWF6 等の反応生成物で，揮発性の高融点金属ハ
ロゲン化物，13はイオンアシストを受けている水平面，
14はイオンアシストを受けていない垂直面，15はＷ等の
被エッチング材である高融点金属，16は下地層で基板上
に被着されたSiO2層等，17は側壁保護膜，18はレジスト
等からなるエッチングマスクである。
エッチングは，被エッチング材15がエッチャントと物
理，化学的に反応して，この被エッチング材15が揮発性
のハロゲン化物を生成し，離脱して進行する。
ここで，エッチャントの中に反応生成物である金属ハロ
ゲン化物を加えておくと，その分圧に相当する分だけ被
エッチング材の離脱が抑えられることになる。
その割合はイオンアシストを受けていない垂直面14の方
がイオンアシストを受けている水平面13より大きく，ハ
ロゲン化物の離脱は少ない。この結果，サイドエッチン
グが抑制される。
又，被エッチング材のハロゲン化物のうち，ストイキオ
メトリの異なったものが生成されて側壁に被着して被エ
ッチング材の側壁をサイドエッチングより保護する側壁
保護膜17が形成される。
〔実施例〕
第２図の平行平板型RIE 装置を用いて，Ｗ又はWSi2をエ
ッチングする。
エッチャントとしてSF6 ガス50 SCCM に，Ｗのハロゲン
化物としてWF6 ガスを15〜20 SCCM 添加したもの（すな
わち、タングステンのハロゲン化物を含むガスの分圧が
反応室内の全ガス圧の２３〜２９％程度としたもの）を
用い，これを 0.2〜0.3 Torrに減圧し，周波数 13.56 M
HzのRF電力を1.5 W/cm2 電極間に印加して行う。
実施例では，側壁保護膜が配線金属の組成に近いため，
従来のカーボン系側壁保護膜に比し，サイドエッチング
を極力抑えた異方性エッチングが可能となる。
第３図(1)，(2)は実施例と従来例の異方性エッチングの
結果を示す断面図である。
第３図(1)は実施例，第３図(2)は従来例のエッチング結
果を示す。
図で，下地のSiO2層16上に厚さ2500ÅのＷ膜15を被着
し，厚さ1000ÅのCVD SiO2層19と厚さ 1.2μｍのレジス
トパターン18をマスクにして線幅 0.8μｍにパターニン
グした結果を示す。
実施例では配線パターンはほぼ所定の線幅が得られた
が，従来例ではサイドエッチングのため細くなり約 0.3
μｍであった。
側壁保護膜の中には，エッチングマスクであるレジスト
からのカーボン系のものが含まれるが，この量は反応生
成物に比しごくわずかである。従って，従来例において
被着するカーボン系側壁保護膜の厚さはウエハ内のパタ
ーンの疎密に依存し，パターンの密な個所で厚く被着
し，疎の個所で薄く被着していたが，実施例ではこの影
響はないと考えられる。
又本発明の他の効果は，側壁保護膜は被エッチング材料
と同系の物質であるためエッチング装置のクリーニング
が容易なことである。
実施例では，通常のRIE 装置によるエッチングに適用し
たが，ECR や有磁場エッチングの場合にも本発明は適用
できることは勿論である。
実施例では，被エッチング材としてＷ及びＷの化合物に
ついて説明したが，その他の高融点金属も含めてこれら
に対する，エッチャントに添加する被エッチング材のハ
ロゲン化物を次表にまとめる。
なお，被エッチング材のハロゲン化物として上表では弗
化物と塩化物を用いたが，臭化物等を用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば，高融点金属又はそ
の化合物からなる配線材料をエッチングする際に，特別
な装置を必要としないで通常の装置により，汚染や損傷
に対して有効な側壁保護膜を形成でき，従ってサイドエ
ッチングのない微細な配線パターンを形成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理図で，エッチングの反応機構を説
明する模式的な基板断面を示した図， 第２図は通常の平行平板型RIE 装置の模式断面図， 第３図(1)，(2)は実施例と従来例の異方性エッチングの
結果を示す断面図である。 図において， １は反応室，２は陰極，３は陽極， ４はエッチングガス導入口，５は排気口， ６はRF電源，７はキャパシタ， ８はエッチングしようとするウエハ， 11は基板表面に入射するイオン， 12は反応生成物で，揮発性の高融点金属のハロゲン化
物， 13はイオンアシストを受けている水平面， 14はイオンアシストを受けていない垂直面， 15は被エッチング材である高融点金属， 16は下地層で基板上に被着されたSiO2層， 17は側壁保護膜， 18はレジスト等からなるエッチングマスクである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高融点金属又はその化合物のエッチングに
    際し，反応室内に導入したエッチングガスと該高融点金
    属のハロゲン化物を含むガスを混合したガスのプラズマ
    中でエッチングを行い，該高融点金属のハロゲン化物を
    含むガスの分圧が該反応室内の全ガス圧の２３〜２９％
    であることを特徴とするエッチング方法。
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