JPH0823073B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は基板表面に形成されたシリコン又はシリコン
化合物の被膜のドライエッチング方法、さらに詳しくは
プラズマ発生用ガスとして特定の化合物の組み合わせを
用いて、より一層のエッチング制御を可能としたドライ
エッチングを行う方法に関するものである。
化合物の被膜のドライエッチング方法、さらに詳しくは
プラズマ発生用ガスとして特定の化合物の組み合わせを
用いて、より一層のエッチング制御を可能としたドライ
エッチングを行う方法に関するものである。
（従来の技術） 従来、集積回路のような電子素子の製造に際し、プラ
ズマエッチング、スパッタリングエッチング、反応性イ
オンエッチング（RIE）、イオンビームエッチングなど
のドライエッチング技術が広く用いられている。このド
ライエッチング技術は、溶液法のようなウェット・エッ
チング技術に比べて、微細加工性・再現性・制御性に優
れ、工程の簡略化、自動化が容易で、公害問題も極めて
少ないなどの利点を有するが、それぞれ特殊な装置を必
要とするうえ、プラズマ発生用ガスの選択や各装置の持
つエッチング特性を制御するエッチングパラメーターを
使いこなして、各々の装置の特性を十分に発揮させるた
めに新しいエッチングプロセスの開発を行う必要があ
る。
ズマエッチング、スパッタリングエッチング、反応性イ
オンエッチング（RIE）、イオンビームエッチングなど
のドライエッチング技術が広く用いられている。このド
ライエッチング技術は、溶液法のようなウェット・エッ
チング技術に比べて、微細加工性・再現性・制御性に優
れ、工程の簡略化、自動化が容易で、公害問題も極めて
少ないなどの利点を有するが、それぞれ特殊な装置を必
要とするうえ、プラズマ発生用ガスの選択や各装置の持
つエッチング特性を制御するエッチングパラメーターを
使いこなして、各々の装置の特性を十分に発揮させるた
めに新しいエッチングプロセスの開発を行う必要があ
る。
シリコン化合物、特にLSIで重要なポリシリコンのエ
ッチングでは、一般に数％の酸素ガスを含んだ四フッ化
炭素（CF4）が用いられている。このエッチングガスは2
50〜500nmの高いエッチレートを有し、選択性、取扱い
性、安全性などの面で優れているため、現在も広く使用
されているが、この混合ガスによるエッチングは等方性
エッチングであり、エッチング後のサイドエッチ量が大
きく、３μｍ以下のパターン幅のエッチングには実質的
に不向きであり、高精度の微細パターンの形成プロセス
には使用できない。又、異方性指向のガスであるジクロ
ロテトラフルオロエタン（C2Cl2F4）と等方性指向のガ
スである六フッ化イオウ（SF6）との混合ガスを用いる
ことにより、サイドエッチ量を少なくする報告がされて
いる。
ッチングでは、一般に数％の酸素ガスを含んだ四フッ化
炭素（CF4）が用いられている。このエッチングガスは2
50〜500nmの高いエッチレートを有し、選択性、取扱い
性、安全性などの面で優れているため、現在も広く使用
されているが、この混合ガスによるエッチングは等方性
エッチングであり、エッチング後のサイドエッチ量が大
きく、３μｍ以下のパターン幅のエッチングには実質的
に不向きであり、高精度の微細パターンの形成プロセス
には使用できない。又、異方性指向のガスであるジクロ
ロテトラフルオロエタン（C2Cl2F4）と等方性指向のガ
スである六フッ化イオウ（SF6）との混合ガスを用いる
ことにより、サイドエッチ量を少なくする報告がされて
いる。
（発明が解決しようとする問題点） 上述したジクロロテトラフルオロエタン（C2Cl2F4）
と六フッ化イオウ（SF6）との混合ガスを用いた場合に
１μｍまでのパターン幅のエッチングには問題はない
が、１μｍ以下のパターン幅のエッチングに使用しよう
とするジクロロロテトラフルオロエタン（C2Cl2F4）の
混合比を極端に多くする必要があり、その結果エッチレ
ートが犠牲となりスループットが低くなるため実用的な
プロセスといえない。このように、いずれにしても異方
性エッチング速度は相反するため両性能を兼ね備えたエ
ッチングプロセスの開発を強く望まれている。
と六フッ化イオウ（SF6）との混合ガスを用いた場合に
１μｍまでのパターン幅のエッチングには問題はない
が、１μｍ以下のパターン幅のエッチングに使用しよう
とするジクロロロテトラフルオロエタン（C2Cl2F4）の
混合比を極端に多くする必要があり、その結果エッチレ
ートが犠牲となりスループットが低くなるため実用的な
プロセスといえない。このように、いずれにしても異方
性エッチング速度は相反するため両性能を兼ね備えたエ
ッチングプロセスの開発を強く望まれている。
（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本発明は、基板表面に形成さ
れたシリコン又はシリコン化合物をドライエッチングす
るに際し、プラズマ発生用ガスとして、モノクロロジフ
ルオロエタン（C2Cl2F4）と六フッ化イオウ（SF6）とを
容量比で5:95乃至95:5の割合で混合したガスを用いた。
れたシリコン又はシリコン化合物をドライエッチングす
るに際し、プラズマ発生用ガスとして、モノクロロジフ
ルオロエタン（C2Cl2F4）と六フッ化イオウ（SF6）とを
容量比で5:95乃至95:5の割合で混合したガスを用いた。
（作用） 混合ガス中に含まれるモノクロロジフルオロエタンに
よってエッチングが異方性となり、混合ガス中に含まれ
る六フッ化イオウによってエッチングレートが大とな
る。
よってエッチングが異方性となり、混合ガス中に含まれ
る六フッ化イオウによってエッチングレートが大とな
る。
（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。ここで本発明の実施に用いるドライエッチング装置
としては、例えば平行平板電極のプラズマエッチング装
置、リアクティブイオンエッチング装置或いはECR等の
マイクロ波プラズマ処理装置が適当であり、マイクロ波
プラズマ処理装置の構成を第１図に基づいて説明する。
る。ここで本発明の実施に用いるドライエッチング装置
としては、例えば平行平板電極のプラズマエッチング装
置、リアクティブイオンエッチング装置或いはECR等の
マイクロ波プラズマ処理装置が適当であり、マイクロ波
プラズマ処理装置の構成を第１図に基づいて説明する。
即ち、マイクロ波プラズマ処理装置は、底板（１）上
に金属製ケース（２）を載置し、このケース内にベルジ
ャー型（釣鐘状）石英チャンバー（３）が設けられてい
る。チャンバー（３）の上部には混合ガスの導入管
（４）が接続され、又底板（１）には開口（５）及び真
空引き装置につながる孔（６）が形成され、開口（５）
には基板（Ｗ）を載置するテーブル（７）が嵌合するよ
うにしている。ここで、テーブル（７）は昇降自在とさ
れ、第１図に示す位置から下降した位置で基板（Ｗ）を
受け取り、上昇することにより開口（５）を気密に閉じ
るとともにチャンバー（３）内に基板（Ｗ）を臨ませ
る。
に金属製ケース（２）を載置し、このケース内にベルジ
ャー型（釣鐘状）石英チャンバー（３）が設けられてい
る。チャンバー（３）の上部には混合ガスの導入管
（４）が接続され、又底板（１）には開口（５）及び真
空引き装置につながる孔（６）が形成され、開口（５）
には基板（Ｗ）を載置するテーブル（７）が嵌合するよ
うにしている。ここで、テーブル（７）は昇降自在とさ
れ、第１図に示す位置から下降した位置で基板（Ｗ）を
受け取り、上昇することにより開口（５）を気密に閉じ
るとともにチャンバー（３）内に基板（Ｗ）を臨ませ
る。
一方、ケース（２）と離間した位置はマイクロ波発振
器（８）を配置し、この発振器（８）とケース（２）上
面とを導波管の代りとしての可撓性の同軸ケーブル
（９）にて接続し、この同軸ケーブル（９）の中心をな
す銅線にケース内に臨むアンテナ（10）を取り付け、更
にケース（２）の外側には磁場発生コイル（11）を配置
している。
器（８）を配置し、この発振器（８）とケース（２）上
面とを導波管の代りとしての可撓性の同軸ケーブル
（９）にて接続し、この同軸ケーブル（９）の中心をな
す銅線にケース内に臨むアンテナ（10）を取り付け、更
にケース（２）の外側には磁場発生コイル（11）を配置
している。
以上において、テーブル（７）を降下させ、テーブル
（７）上面に基板（Ｗ）を載置し、次いで、テーブル
（７）を上昇させて底板（１）の開口（５）を気密に閉
塞し、孔（６）を介してチャンバー（３）内を例えば1T
orr以下まで減圧するとともに導入管（４）からチャン
バー（３）内に混合ガスを導入した状態で、発振器
（８）で発生させたマイクロ波を同軸ケーブル（９）を
介してケース（２）内に伝送する。するとチャンバー
（３）内に導入された混合ガスが放電励起されてプラズ
マが発生し、このプラズマによって基板（Ｗ）表面に形
成された薄膜状被エッチング物がエッチングされる。
（７）上面に基板（Ｗ）を載置し、次いで、テーブル
（７）を上昇させて底板（１）の開口（５）を気密に閉
塞し、孔（６）を介してチャンバー（３）内を例えば1T
orr以下まで減圧するとともに導入管（４）からチャン
バー（３）内に混合ガスを導入した状態で、発振器
（８）で発生させたマイクロ波を同軸ケーブル（９）を
介してケース（２）内に伝送する。するとチャンバー
（３）内に導入された混合ガスが放電励起されてプラズ
マが発生し、このプラズマによって基板（Ｗ）表面に形
成された薄膜状被エッチング物がエッチングされる。
ここで被エッチング物としては、例えばシリコン又は
シリコン化合物であって、そのような物質としては、例
えば単結晶又は多結晶シリコン、シリコン酸化物などを
挙げることができ、又それらに不純物をドープしたもの
も包合される。これらの被エッチング物は、通常知られ
た方法により基板表面に膜状に形成される。
シリコン化合物であって、そのような物質としては、例
えば単結晶又は多結晶シリコン、シリコン酸化物などを
挙げることができ、又それらに不純物をドープしたもの
も包合される。これらの被エッチング物は、通常知られ
た方法により基板表面に膜状に形成される。
また、上記のプラズマ発生用の混合ガスとしては、モ
ノクロロジフルオロメタン（CHClF2）と六フッ化イオウ
（SF6）との混合ガスを用いる。
ノクロロジフルオロメタン（CHClF2）と六フッ化イオウ
（SF6）との混合ガスを用いる。
ここで第２図はエッチングされた基板の拡大断面図、
第３図は上記混合ガスの容量比とサイドエッチング（S.
E）との関係を示すグラフであり、サイドエッチング
（S.E）量は第２図に示すようにレジストパターン
（Ｒ）の裾から裾までの寸法（Ｌ）とエッチングされた
基板（Ｗ）の上部寸法（１）との差（S.E＝Ｌ−ｌ）と
して示している。
第３図は上記混合ガスの容量比とサイドエッチング（S.
E）との関係を示すグラフであり、サイドエッチング
（S.E）量は第２図に示すようにレジストパターン
（Ｒ）の裾から裾までの寸法（Ｌ）とエッチングされた
基板（Ｗ）の上部寸法（１）との差（S.E＝Ｌ−ｌ）と
して示している。
これらの図からも明らかなようにモノクロロジフルオ
ロメタン（CHClF2）と六フッ化イオウ（SF6）との混合
割合は、容量比で5:95乃至95:5の範囲とする必要があ
る。即ち、六フッ化イオウ（SF6）の割合が95容量％を
越える（モノクロロジフルオロメタン（CHClF2）の割合
が５容量％未満となる）と、その強い等方性エッチング
のためにサイドエッチング量が大きくなって著しく精度
を低下させ、モノクロロジフルオロメタン（CHClF2）の
割合が95容量％を越える（六フッ化イオウ（SF6）の割
合が５容量％未満となる）と、エッチング能力が夜半す
ぎて、目的とするエッチングを完了するまでに長時間を
要する。そして、特に好ましい混合割合は30:70乃至70:
30の範囲といえる。
ロメタン（CHClF2）と六フッ化イオウ（SF6）との混合
割合は、容量比で5:95乃至95:5の範囲とする必要があ
る。即ち、六フッ化イオウ（SF6）の割合が95容量％を
越える（モノクロロジフルオロメタン（CHClF2）の割合
が５容量％未満となる）と、その強い等方性エッチング
のためにサイドエッチング量が大きくなって著しく精度
を低下させ、モノクロロジフルオロメタン（CHClF2）の
割合が95容量％を越える（六フッ化イオウ（SF6）の割
合が５容量％未満となる）と、エッチング能力が夜半す
ぎて、目的とするエッチングを完了するまでに長時間を
要する。そして、特に好ましい混合割合は30:70乃至70:
30の範囲といえる。
次に具体的な実施例と比較例を挙げる。
実施例１ 直径100mmのシリコン基板表面に形成された膜厚410mm
のリンドープ・ポリシリコン膜に線幅0.8μｍパターン
をポジ型レジストTSMR−8800（東京応化工業（株）製）
にて形成させ、マイクロ波プラズマ処理装置・TSME−53
00（東京応化工業（株）製）を用い、CHClF2とSF6の容
量比2:1の混合ガスを反応ガスとしてドライエッチング
を行った。その際の処理条件は6.5×10-3Torrでマイク
ロ波出力が100W、バイアス用出力は100Wである。エッチ
ング時間を45秒で処理し、その時の残膜よりエッチレー
トを計算したところ320nmであり均一性は±1.1％であっ
た。又、その条件でのサイドエッチ量は0.05μｍであ
り、実質的にアンダーカットの少ない高精度の微細パタ
ーンが得られた。
のリンドープ・ポリシリコン膜に線幅0.8μｍパターン
をポジ型レジストTSMR−8800（東京応化工業（株）製）
にて形成させ、マイクロ波プラズマ処理装置・TSME−53
00（東京応化工業（株）製）を用い、CHClF2とSF6の容
量比2:1の混合ガスを反応ガスとしてドライエッチング
を行った。その際の処理条件は6.5×10-3Torrでマイク
ロ波出力が100W、バイアス用出力は100Wである。エッチ
ング時間を45秒で処理し、その時の残膜よりエッチレー
トを計算したところ320nmであり均一性は±1.1％であっ
た。又、その条件でのサイドエッチ量は0.05μｍであ
り、実質的にアンダーカットの少ない高精度の微細パタ
ーンが得られた。
比較例１ 実施例１と同様なポジ型レジストパターンを形成させ
たものを用い、同じ装置を用いて、反応ガスにC2Cl2F4
とSF6の容量比2:1の割合で混合し実施例１と同様の条件
にて処理を行ったところ、エッチレートは330nm。均一
性は±3.1％、サイドエッチ量は0.12μｍであった。
たものを用い、同じ装置を用いて、反応ガスにC2Cl2F4
とSF6の容量比2:1の割合で混合し実施例１と同様の条件
にて処理を行ったところ、エッチレートは330nm。均一
性は±3.1％、サイドエッチ量は0.12μｍであった。
実施例２ 実施例１と同様なポジ型レジストパターンを形成させ
たものを用い、プラズマエッチング装置・OAPM−400
（東京応化工業（株）製）を用い、反応ガスにCHClF2と
SF6を容量比1:1の割合で混合し、ドライエッチングを行
った。その際の処理条件は0.15Torrで出50Wである。こ
の時のエッチレートは340nm、均一性は±3.5％、サイド
エッチ量は0.09μｍであった。
たものを用い、プラズマエッチング装置・OAPM−400
（東京応化工業（株）製）を用い、反応ガスにCHClF2と
SF6を容量比1:1の割合で混合し、ドライエッチングを行
った。その際の処理条件は0.15Torrで出50Wである。こ
の時のエッチレートは340nm、均一性は±3.5％、サイド
エッチ量は0.09μｍであった。
比較例２ 実施例１と同様なポジ型レジストパターンを形成させ
たものを用い、実施例２と同じ装置を用いて、C2ClF5と
SF6を容量比2:1の割合で混合し、実施例２と同様の条件
にて処理を行ったところ、エッチレートは270nm、均一
性は±3.1％、サイドエッチ量は0.14μｍであった。
たものを用い、実施例２と同じ装置を用いて、C2ClF5と
SF6を容量比2:1の割合で混合し、実施例２と同様の条件
にて処理を行ったところ、エッチレートは270nm、均一
性は±3.1％、サイドエッチ量は0.14μｍであった。
前述した各例を説明する。実施例１と比較例１はマイ
クロ波プラズマ処理装置を用いて、反応ガスに実施例に
おいてはCHClF2とSF6の組み合わせ、比較例においてはC
2Cl2F4とSF6の組み合わせを用いて同一条件にて処理を
行い、それぞれのサイドエッチ量を比較している。その
結果、エッチレートとしては差が認められないが、サイ
ドエッチ量としては0.07μｍも改善されており、0.8μ
ｍパターンの線幅からすると予想外に改善されている。
又、実施例２と比較例２との比較においては、プラズマ
エッチング装置を用い、ガスとして実施例ではCHClF2と
SF6を容量比1:1の割合で混合し、比較例ではC2ClF5のSF
6を容量比2:1の割合で混合して双方同一の条件にて処理
を行った。その結果、比較例では異方性指向のガスであ
るC2ClF5を多く混合しているにも関わらず、サイドエッ
チ量が実施例と比べて0.05μｍも多くなっていた。これ
らの各比較により、プラズマ発生用ガスとしてCHClF2と
SF6を組み合わせることにより、エッチング後のパター
ンシフト量を極めて少なく仕上げることができ、１μｍ
以下のパターン幅のエッチングにも十分適用可能なエッ
チングプロセスであるといえる。
クロ波プラズマ処理装置を用いて、反応ガスに実施例に
おいてはCHClF2とSF6の組み合わせ、比較例においてはC
2Cl2F4とSF6の組み合わせを用いて同一条件にて処理を
行い、それぞれのサイドエッチ量を比較している。その
結果、エッチレートとしては差が認められないが、サイ
ドエッチ量としては0.07μｍも改善されており、0.8μ
ｍパターンの線幅からすると予想外に改善されている。
又、実施例２と比較例２との比較においては、プラズマ
エッチング装置を用い、ガスとして実施例ではCHClF2と
SF6を容量比1:1の割合で混合し、比較例ではC2ClF5のSF
6を容量比2:1の割合で混合して双方同一の条件にて処理
を行った。その結果、比較例では異方性指向のガスであ
るC2ClF5を多く混合しているにも関わらず、サイドエッ
チ量が実施例と比べて0.05μｍも多くなっていた。これ
らの各比較により、プラズマ発生用ガスとしてCHClF2と
SF6を組み合わせることにより、エッチング後のパター
ンシフト量を極めて少なく仕上げることができ、１μｍ
以下のパターン幅のエッチングにも十分適用可能なエッ
チングプロセスであるといえる。
（発明の効果） 以上に説明した如く本発明によれば、ポリシリコンや
窒化シリコンなどのシリコン化合物の微細パターンのド
ライエッチングでは、一般に、異方性エッチングを行え
ばエッチレートが小さくなり、そのため下地との選択性
が低下するなどのエッチングプロセス的に限界があるに
もかかわらず、混合ガスとして、エッチレートの大きな
反応性ガスの中から選択された六フッ化イオウと異方性
を良くする反応性ガスの中から選択されたモノクロロジ
フルオロメタンとを特定の範囲割合で組み合わせたた
め、良好な異方性エッチングとエッチレートを兼ね備え
たエッチングを行うことができる。
窒化シリコンなどのシリコン化合物の微細パターンのド
ライエッチングでは、一般に、異方性エッチングを行え
ばエッチレートが小さくなり、そのため下地との選択性
が低下するなどのエッチングプロセス的に限界があるに
もかかわらず、混合ガスとして、エッチレートの大きな
反応性ガスの中から選択された六フッ化イオウと異方性
を良くする反応性ガスの中から選択されたモノクロロジ
フルオロメタンとを特定の範囲割合で組み合わせたた
め、良好な異方性エッチングとエッチレートを兼ね備え
たエッチングを行うことができる。
従って本発明によれば、シリコン基板などに形成され
たポリシリコン、窒化シリコンなどのシリコン化合物の
被膜を高速度で、かつ実質的にアンダーカットを形成さ
せることなく異方性ドライエッチングを行うことがで
き、高精度の微細パターンが容易に形成される。
たポリシリコン、窒化シリコンなどのシリコン化合物の
被膜を高速度で、かつ実質的にアンダーカットを形成さ
せることなく異方性ドライエッチングを行うことがで
き、高精度の微細パターンが容易に形成される。
第１図は本発明方法の実施に用いる処理装置の一例を示
した図、第２図はエッチングされた基板の拡大断面図、
第３図は混合ガスの混合割合とサイドエッチング量との
関係を示すグラフである。 尚、図面中（３）はチャンバー、（４）は混合ガスの導
入管、（７）はテーブル、（Ｗ）は基板である。
した図、第２図はエッチングされた基板の拡大断面図、
第３図は混合ガスの混合割合とサイドエッチング量との
関係を示すグラフである。 尚、図面中（３）はチャンバー、（４）は混合ガスの導
入管、（７）はテーブル、（Ｗ）は基板である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 宗雄 東京都世田谷区代田４丁目２番28号 (56)参考文献 特開 昭51−27833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−131456（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】基板表面に形成されたシリコン又はシリコ
ン化合物をドライエッチングする方法に於て、ドライエ
ッチングのためのプラズマ発生用ガスとしてモノクロロ
ジフルオロメタン（CHClF2）と六フッ化イオウ（SF6）
とを容量比で5:95乃至95:5の割合で混合したガスを使用
することを特徴とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61281243A JPH0823073B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61281243A JPH0823073B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63259085A JPS63259085A (ja) | 1988-10-26 |
| JPH0823073B2 true JPH0823073B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=17636354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61281243A Expired - Lifetime JPH0823073B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0823073B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5127833A (ja) * | 1974-09-02 | 1976-03-09 | Nippon Telegraph & Telephone | Chitaniumunoshokukokuhoho |
| JPS61131456A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Canon Inc | シリコン化合物用ドライエツチングガス |
-
1986
- 1986-11-26 JP JP61281243A patent/JPH0823073B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63259085A (ja) | 1988-10-26 |
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