JPH0628253B2 - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
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- JPH0628253B2 JPH0628253B2 JP63032930A JP3293088A JPH0628253B2 JP H0628253 B2 JPH0628253 B2 JP H0628253B2 JP 63032930 A JP63032930 A JP 63032930A JP 3293088 A JP3293088 A JP 3293088A JP H0628253 B2 JPH0628253 B2 JP H0628253B2
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はエッチング方法に係り、特に微細溝を高精度で
形成するのに好適なドライエッチング方法に関する。
形成するのに好適なドライエッチング方法に関する。
［従来の技術］ 半導体集積回路などの微細パターンの加工には、反応性
ガスのプラズマを用いたドライエッチング法が用いられ
ている。エッチングガスの代表的なものとしては、Siあ
るいはGaAs等の等方性エッチングガスとして、Ｆ2,ＳＦ
6,ＮＦ3，ＸeＦ2,ＣＦ4,異方性エッチングガスとして、
ＣＦ3Ｃｌ，ＣＦ2Ｃｌ2,ＣＦＣｌ3,Ｃｌ2,ＣＣｌ4,ＣＢ
rＦ3,ＣＩＦ3等が各々知られている。これらのエッチン
グガスについては、例えば特開昭５１−１３０１７３
号，特開昭５２−９６４８号，特公昭５７−１３１３７
号等に述べられている。
ガスのプラズマを用いたドライエッチング法が用いられ
ている。エッチングガスの代表的なものとしては、Siあ
るいはGaAs等の等方性エッチングガスとして、Ｆ2,ＳＦ
6,ＮＦ3，ＸeＦ2,ＣＦ4,異方性エッチングガスとして、
ＣＦ3Ｃｌ，ＣＦ2Ｃｌ2,ＣＦＣｌ3,Ｃｌ2,ＣＣｌ4,ＣＢ
rＦ3,ＣＩＦ3等が各々知られている。これらのエッチン
グガスについては、例えば特開昭５１−１３０１７３
号，特開昭５２−９６４８号，特公昭５７−１３１３７
号等に述べられている。
等方性エッチングは主に電気的に中性な粒子によってエ
ッチングされるために、マスク寸法通りの高精度な加工
が難かしい。従って、微細加工やエッチング形状を垂直
にしたい場合には、プラズマから被エッチング物質表面
に向かって加速されたイオンによって行う異方性エッチ
ングが行なわれてきた。反応性ドライエッチングと呼ば
れる方法はこの代表的なものであり、エッチングガスと
しては電気的に中性な粒子によるエッチングが起こりに
くく、イオンの働きだけでエッチングが進むものが選ば
れてきた。
ッチングされるために、マスク寸法通りの高精度な加工
が難かしい。従って、微細加工やエッチング形状を垂直
にしたい場合には、プラズマから被エッチング物質表面
に向かって加速されたイオンによって行う異方性エッチ
ングが行なわれてきた。反応性ドライエッチングと呼ば
れる方法はこの代表的なものであり、エッチングガスと
しては電気的に中性な粒子によるエッチングが起こりに
くく、イオンの働きだけでエッチングが進むものが選ば
れてきた。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来技術では、直流負バイアスによって加速された
イオンによってエッチングするために、イオン衝撃によ
る基板へのダメージの問題や、加速されたイオンがガス
分子と衝突し、方向を変えてSiと衝突することによるサ
イドエッチングの問題、あるいは炉壁に吸着した酸素を
たたき出すためにエッチング条件がロット間で異なる等
の問題があった。
イオンによってエッチングするために、イオン衝撃によ
る基板へのダメージの問題や、加速されたイオンがガス
分子と衝突し、方向を変えてSiと衝突することによるサ
イドエッチングの問題、あるいは炉壁に吸着した酸素を
たたき出すためにエッチング条件がロット間で異なる等
の問題があった。
上記問題点の中で、イオンダメージを軽減する方法とし
て、等方性エッチングガスであるＳＦ６と、異方性エッ
チングガス、例えばＣｌ2やＣＣｌ4,ＣＣｌＦ5,SiＣｌ4
等との混合ガスも用いられている。しかし、これらの場
合においてもサイドエッチングの問題は解決せず、また
エッチング形状が混合ガス比率やエッチング条件によっ
て変わりやすい問題点を持っていた。
て、等方性エッチングガスであるＳＦ６と、異方性エッ
チングガス、例えばＣｌ2やＣＣｌ4,ＣＣｌＦ5,SiＣｌ4
等との混合ガスも用いられている。しかし、これらの場
合においてもサイドエッチングの問題は解決せず、また
エッチング形状が混合ガス比率やエッチング条件によっ
て変わりやすい問題点を持っていた。
本発明の目的は、この問題点を解決する混合ガスを用い
たエッチング方法を提供することにある。
たエッチング方法を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的は、等方性エッチングガスであるＳＦ6,ＣＦ4,
ＮＦ3,ＸeＦ2およびＦ2から成る群から選ばれた少なく
とも１種類のガスと、異方性エッチングガスである（Ｃ
ＸＦ2）２，（ＣＸ2Ｆ）２および（ＣＸ3）２から成る
群から選ばれた少なくとも１種類のガスとを主成分とし
た混合ガスを用いることにより達せられる。ただし、上
記ＸはＣｌ，Ｂｒ，ＩおよびＨからなる群から選ばれた
少なくとも１種である。
ＮＦ3,ＸeＦ2およびＦ2から成る群から選ばれた少なく
とも１種類のガスと、異方性エッチングガスである（Ｃ
ＸＦ2）２，（ＣＸ2Ｆ）２および（ＣＸ3）２から成る
群から選ばれた少なくとも１種類のガスとを主成分とし
た混合ガスを用いることにより達せられる。ただし、上
記ＸはＣｌ，Ｂｒ，ＩおよびＨからなる群から選ばれた
少なくとも１種である。
これらガスのうち、ガスの入手の容易性等の点から等方
性エッチングガスとしてはＳＦ6，異方性エッチングガ
スとしては（ＣＢrＦ2）2がより好ましい。
性エッチングガスとしてはＳＦ6，異方性エッチングガ
スとしては（ＣＢrＦ2）2がより好ましい。
［作用］ ドライエッチングにおけるプラズマ中には、さまざまな
イオンや中性粒子が含まれており、この中でＣやＳを主
とする物質は反応残渣として基板表面に付着し、エッチ
ングを阻害する。一方、種々のイオンは基板表面に加速
されて衝突するため、基板をエッチングすることはもち
ろんだが、この付着物を除去する働きもしている。上記
等方性エッチングガスと異方性エッチングガスとの混合
ガスによるエッチングは，上記の２つの働きをうまく利
用して、第１図に示す様なエッチング形状が垂直なエッ
チングを行うものである。
イオンや中性粒子が含まれており、この中でＣやＳを主
とする物質は反応残渣として基板表面に付着し、エッチ
ングを阻害する。一方、種々のイオンは基板表面に加速
されて衝突するため、基板をエッチングすることはもち
ろんだが、この付着物を除去する働きもしている。上記
等方性エッチングガスと異方性エッチングガスとの混合
ガスによるエッチングは，上記の２つの働きをうまく利
用して、第１図に示す様なエッチング形状が垂直なエッ
チングを行うものである。
具体的には、高周波電力が非常に低い場合には、イオン
が十分加速されないため反応残渣である付着物は除去さ
れるが、イオンによる基板のエッチングは非常に少な
い。しかし、この付着物が除去された部分は、反応性の
高い中性粒子のＦ（主に等方性エッチングガスに含まれ
ていた）によって容易にエッチングされる。こうして、
イオン衝撃のある部分でどんどんエッチングされること
になるので、エッチング形状はイオン方向性に依存す
る。すなわち、イオンのほとんどが基板に垂直に入射す
る場合は、エッチング形状が垂直になるが、途中でガス
分子等に衝突し散乱する場合は形状が垂直にならず、第
２図や第３図に示した様になる。例えば、ガス圧が１０
Paでイオンシース幅が１ｍｍの場合は約６割のイオンが
加速中にガス分子等と衝突して散乱され、方向が変わる
と言われている。そこで、散乱の影響をできるだけ小さ
くする必要があり、その方法としては、ガス圧を下げ
て平均自由行程を十分大きくすること、高周波電力を
下げて衝突時のイオンエネルギーを小さくすることの他
に、散乱角ができるだけ小さくなるようなイオンを選
ぶことが重要である。
が十分加速されないため反応残渣である付着物は除去さ
れるが、イオンによる基板のエッチングは非常に少な
い。しかし、この付着物が除去された部分は、反応性の
高い中性粒子のＦ（主に等方性エッチングガスに含まれ
ていた）によって容易にエッチングされる。こうして、
イオン衝撃のある部分でどんどんエッチングされること
になるので、エッチング形状はイオン方向性に依存す
る。すなわち、イオンのほとんどが基板に垂直に入射す
る場合は、エッチング形状が垂直になるが、途中でガス
分子等に衝突し散乱する場合は形状が垂直にならず、第
２図や第３図に示した様になる。例えば、ガス圧が１０
Paでイオンシース幅が１ｍｍの場合は約６割のイオンが
加速中にガス分子等と衝突して散乱され、方向が変わる
と言われている。そこで、散乱の影響をできるだけ小さ
くする必要があり、その方法としては、ガス圧を下げ
て平均自由行程を十分大きくすること、高周波電力を
下げて衝突時のイオンエネルギーを小さくすることの他
に、散乱角ができるだけ小さくなるようなイオンを選
ぶことが重要である。
上述の本発明に係る混合ガスは上記条件を満たすもので
ある。すなわち、上記混合ガスのうちの異方性エッチン
グガス（例えば（ＣＢrＦ2）2）は、Ｃ−Ｃの結合部が
切れると２つのＣＢrＦ2 +イオンや中性粒子となる。こ
れは分子数が約１３０の重いイオンであり、上記の要
求を満たすものである（ＣＢrＦ2）２以外の本発明に係
るガスも同様である。
ある。すなわち、上記混合ガスのうちの異方性エッチン
グガス（例えば（ＣＢrＦ2）2）は、Ｃ−Ｃの結合部が
切れると２つのＣＢrＦ2 +イオンや中性粒子となる。こ
れは分子数が約１３０の重いイオンであり、上記の要
求を満たすものである（ＣＢrＦ2）２以外の本発明に係
るガスも同様である。
［実施例］ エッチング装置として、アノードカップリング型平行平
板電極を有するプラズマエッチング装置を用い、ガスと
してＳＦ6およびＣ2Ｂr2Ｆ4の混合ガスを用いて、レジ
ストをマスクにSiのエッチングを行った。エッチング装
置の電極は直径２０cm高周波電源周波数は１３．５６Ｍ
Ｈzである。
板電極を有するプラズマエッチング装置を用い、ガスと
してＳＦ6およびＣ2Ｂr2Ｆ4の混合ガスを用いて、レジ
ストをマスクにSiのエッチングを行った。エッチング装
置の電極は直径２０cm高周波電源周波数は１３．５６Ｍ
Ｈzである。
まず、電極上に被エッチング物を置き、エッチング室を
１０-1Pa以下に排気した後、ＳＦ6を３２ＳＣＣＭ，Ｃ2
Ｂr2Ｆ4を８ＳＣＣＭ導入し、室内を１０Paに保ったま
ま高周波電力０．０３Ｗ／cm2で２０分間エッチングを
行った。この時のエッチング速度は１００ｎｍ／ｍｉｎ
であり、２μｍの深さのエッチングを行った。第１図は
エッチング断面図であり、この様にほとんど垂直なエッ
チングができた。エッチング孔の幅は０．５μｍであ
る。尚、ＳＢ6とＣ2Ｂr2Ｆ4との混合比は上記の例では
４：１であるが、通常の真空度および高周波電力下にお
いては３：１ないし２０：１程度の範囲が好ましい。
１０-1Pa以下に排気した後、ＳＦ6を３２ＳＣＣＭ，Ｃ2
Ｂr2Ｆ4を８ＳＣＣＭ導入し、室内を１０Paに保ったま
ま高周波電力０．０３Ｗ／cm2で２０分間エッチングを
行った。この時のエッチング速度は１００ｎｍ／ｍｉｎ
であり、２μｍの深さのエッチングを行った。第１図は
エッチング断面図であり、この様にほとんど垂直なエッ
チングができた。エッチング孔の幅は０．５μｍであ
る。尚、ＳＢ6とＣ2Ｂr2Ｆ4との混合比は上記の例では
４：１であるが、通常の真空度および高周波電力下にお
いては３：１ないし２０：１程度の範囲が好ましい。
エッチングマスク２はレジストの他SiO2やSi3N4を用い
た場合でも同様の結果を得た。エッチング選択比（Siと
のエッチング速度比）はレジストで約１５，SiO2および
Si3N4では１００以上であった。しかし、高周波電力が
０．３０Ｗ／cm2を越える条件下でエッチングした場合
には、エッチング選択比は高電力の場合ほど小さくなっ
た。この観点から高周波電力は０．３Ｗ／cm2以下が好
ましい。
た場合でも同様の結果を得た。エッチング選択比（Siと
のエッチング速度比）はレジストで約１５，SiO2および
Si3N4では１００以上であった。しかし、高周波電力が
０．３０Ｗ／cm2を越える条件下でエッチングした場合
には、エッチング選択比は高電力の場合ほど小さくなっ
た。この観点から高周波電力は０．３Ｗ／cm2以下が好
ましい。
ＳＦ6とＣ2Ｂr2Ｆ4の混合ガスに更にＨ2やＨｅを混合し
た場合にも良好な断面形状が得られ、好ましい。これら
は質量が小さいため、分子量が約１３０のＣＢrＦ2 +イ
オンと衝突してもその影響が小さいためと考えられる。
た場合にも良好な断面形状が得られ、好ましい。これら
は質量が小さいため、分子量が約１３０のＣＢrＦ2 +イ
オンと衝突してもその影響が小さいためと考えられる。
その他のエッチングガスとして、等方性エッチングガス
であるＣＦ4,ＮＦ3,ＸeＦ2,Ｆ2など、また異方性エッチ
ングガスである（ＣＣｌＦ2）2,（ＣＣｌ2Ｆ）2,（ＣＣ
ｌ3）2,（ＣＩＦ2）2,（ＣＢr2Ｆ）2なども各々ＳＦ6,
Ｃ2Ｂr2Ｆ4と同様の特性を示した。ただしＣｌを含むガ
スではエッチング条件によってはサイドエッチングにな
る傾向が見られた。これは、重いイオンが更に分解して
軽いイオンになってしまったためである。比較のために
ＳＦ6とＣＣｌ4の混合ガスを用いたところ、ＣＣｌ4の
混合率が１５％以上で、あるいは５％の混合率でも圧力
が０．１Ｔorr以上でサイドエッチングとなるなど、狭
い範囲でしか良好なエッチング形状が得られなかった。
であるＣＦ4,ＮＦ3,ＸeＦ2,Ｆ2など、また異方性エッチ
ングガスである（ＣＣｌＦ2）2,（ＣＣｌ2Ｆ）2,（ＣＣ
ｌ3）2,（ＣＩＦ2）2,（ＣＢr2Ｆ）2なども各々ＳＦ6,
Ｃ2Ｂr2Ｆ4と同様の特性を示した。ただしＣｌを含むガ
スではエッチング条件によってはサイドエッチングにな
る傾向が見られた。これは、重いイオンが更に分解して
軽いイオンになってしまったためである。比較のために
ＳＦ6とＣＣｌ4の混合ガスを用いたところ、ＣＣｌ4の
混合率が１５％以上で、あるいは５％の混合率でも圧力
が０．１Ｔorr以上でサイドエッチングとなるなど、狭
い範囲でしか良好なエッチング形状が得られなかった。
ＳＦ6の代りにＮＦ3,ＣＦ4,ＸeＦ2およびＦ2を用いた場
合にも良好なエッチング形状が得られたが、その条件範
囲はＳＦ6り場合に比べてやや狭かった。これは、基板
に付着する反応残渣の付き方の違いによるものと考えら
れた。
合にも良好なエッチング形状が得られたが、その条件範
囲はＳＦ6り場合に比べてやや狭かった。これは、基板
に付着する反応残渣の付き方の違いによるものと考えら
れた。
上記の結果から、ＳＦ6に代表される反応性の大きな等
方性エッチングガスと、対称形に解離し易い重いイオン
を含む異方性エッチングガスとの混合ガスを用いてプラ
ズマエッチングすることにより、微細で深い孔のエッチ
ングが高精度に加工できることが明らかとなった。この
場合、比較的低い高周波電力でプラズマエッチングする
のがより好ましい。
方性エッチングガスと、対称形に解離し易い重いイオン
を含む異方性エッチングガスとの混合ガスを用いてプラ
ズマエッチングすることにより、微細で深い孔のエッチ
ングが高精度に加工できることが明らかとなった。この
場合、比較的低い高周波電力でプラズマエッチングする
のがより好ましい。
なお、上記ガスは３種類以上を混合して使用してもよい
こと、および上記Ｘは同一分子中に１種のみでなく、Ｂ
rとＣｌといった複数種の元素を含んでいてもよいこと
は言うまでもない。
こと、および上記Ｘは同一分子中に１種のみでなく、Ｂ
rとＣｌといった複数種の元素を含んでいてもよいこと
は言うまでもない。
［発明の効果］ 本発明によれば、非常に低い高周波電力でエッチングで
きるために、エッチングマスクとしてレジストをそのま
ま用いることができ、レジストの厚みも少なくて良い。
また、壁に吸着した酸素がスパッタされて悪影響を及ぼ
す心配がなくなるなど、超微細加工が再現性良くできる
効果がある。更に、基板へのイオン衝撃がなくなり、素
子特性が向上する効果がある。
きるために、エッチングマスクとしてレジストをそのま
ま用いることができ、レジストの厚みも少なくて良い。
また、壁に吸着した酸素がスパッタされて悪影響を及ぼ
す心配がなくなるなど、超微細加工が再現性良くできる
効果がある。更に、基板へのイオン衝撃がなくなり、素
子特性が向上する効果がある。
プラズマによって分解したイオンが重い場合ほど軽いイ
オンを用いた場合に較べてエッチング条件依存性が小さ
くなる効果がある。
オンを用いた場合に較べてエッチング条件依存性が小さ
くなる効果がある。
第１図は本発明で得られるエッチング断面図、第２図お
よび第３図はイオンの散乱の影響を受けた場合のエッチ
ング断面図である。 １……Ｓi基板、２……レジスト、３……エッチング
孔。
よび第３図はイオンの散乱の影響を受けた場合のエッチ
ング断面図である。 １……Ｓi基板、２……レジスト、３……エッチング
孔。
Claims (2)
- 【請求項１】エッチング室に配置した被エッチング物を
混合ガスを用いてプラズマエッチングする方法におい
て、上記エッチング室を排気する工程と、上記エッチン
グ室にＳＦ6及び（ＣＢｒＦ2）2の混合ガスを導入する
工程と、上記ＳＦ6及び（ＣＢｒＦ2）2の混合ガスを用
いて上記被エッチング物を高周波電力０．３Ｗcm2以下
でエッチングする工程とを有することを特徴とするエッ
チング方法。 - 【請求項２】上記ＳＦ6及び（ＣＢｒＦ2）2の混合ガス
にＨｅ及びＨ2の少なくとも一つを添加することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63032930A JPH0628253B2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63032930A JPH0628253B2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | エッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01208834A JPH01208834A (ja) | 1989-08-22 |
| JPH0628253B2 true JPH0628253B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=12372639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63032930A Expired - Lifetime JPH0628253B2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628253B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH088245B2 (ja) * | 1990-09-28 | 1996-01-29 | 株式会社島津製作所 | 集束イオンビームエッチング装置 |
| US7264850B1 (en) | 1992-12-28 | 2007-09-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process for treating a substrate with a plasma |
| US6849471B2 (en) | 2003-03-28 | 2005-02-01 | Reflectivity, Inc. | Barrier layers for microelectromechanical systems |
| US6960305B2 (en) | 1999-10-26 | 2005-11-01 | Reflectivity, Inc | Methods for forming and releasing microelectromechanical structures |
| US6949202B1 (en) | 1999-10-26 | 2005-09-27 | Reflectivity, Inc | Apparatus and method for flow of process gas in an ultra-clean environment |
| US6942811B2 (en) | 1999-10-26 | 2005-09-13 | Reflectivity, Inc | Method for achieving improved selectivity in an etching process |
| US7041224B2 (en) | 1999-10-26 | 2006-05-09 | Reflectivity, Inc. | Method for vapor phase etching of silicon |
| US7019376B2 (en) | 2000-08-11 | 2006-03-28 | Reflectivity, Inc | Micromirror array device with a small pitch size |
| US7189332B2 (en) | 2001-09-17 | 2007-03-13 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus and method for detecting an endpoint in a vapor phase etch |
| US6965468B2 (en) | 2003-07-03 | 2005-11-15 | Reflectivity, Inc | Micromirror array having reduced gap between adjacent micromirrors of the micromirror array |
| US7027200B2 (en) | 2002-03-22 | 2006-04-11 | Reflectivity, Inc | Etching method used in fabrications of microstructures |
| US6913942B2 (en) | 2003-03-28 | 2005-07-05 | Reflectvity, Inc | Sacrificial layers for use in fabrications of microelectromechanical devices |
| US6980347B2 (en) | 2003-07-03 | 2005-12-27 | Reflectivity, Inc | Micromirror having reduced space between hinge and mirror plate of the micromirror |
| US7645704B2 (en) | 2003-09-17 | 2010-01-12 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus of etch process control in fabrications of microstructures |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1260365A (en) * | 1985-05-06 | 1989-09-26 | Lee Chen | Anisotropic silicon etching in fluorinated plasma |
| JP2603217B2 (ja) * | 1985-07-12 | 1997-04-23 | 株式会社日立製作所 | 表面処理方法及び表面処理装置 |
| JPS63126226A (ja) * | 1986-11-15 | 1988-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-02-17 JP JP63032930A patent/JPH0628253B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01208834A (ja) | 1989-08-22 |
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