JPH0845902A

JPH0845902A - ドライエッチング方法

Info

Publication number: JPH0845902A
Application number: JP17454994A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Tatsumi; 哲也辰巳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】多結晶シリコン層等のＳｉ系材料層を、被エ
ッチング基板上の位置によらず、断面のテーパー形状が
一定となるドライエッチング方法を提供する。【構成】Ｆ系ガス以外のハロゲン系ガスとＯ₂ガスの
混合ガスをエッチングガスに用いるとともに、基板ステ
ージ上面から被エッチング基板下面に供給する基板冷却
用の熱伝導ガスとして、希ガスにＯ₂またはＮ₂を添加
したガスを用いる。【効果】被エッチング基板の中央部近傍の多結晶シリ
コンパターン３ａの側壁保護膜５ａの堆積量と、周辺部
のパターン３ｂの側壁保護膜５ｂの堆積量がほぼ同じと
なるので、テーパー角度αおよびβも同一となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング方法に
関し、さらに詳しくは、半導体装置の電極・配線等に適
用する多結晶シリコン等のドライエッチング方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置のデザインルール
がハーフミクロンからクォータミクロンのレベルへと微
細化されるに伴い、ドライエッチング等の微細加工技術
に対する要求は一段と厳しさを増している。ドライエッ
チングにおける加工精度の向上は、通常の場合はマスク
層とのパターン変換差を極力排除した異方性エッチング
を指向している。しかしながら、高集積度のＣＣＤ撮像
装置等の内部電極・配線として用いる多結晶シリコン電
極・配線のように、デバイス構造によっては下層配線の
断面を意図的に順テーパー形状とする場合がある。これ
は、下層配線およびこの上に形成する絶縁層の断面を順
テーパー形状とすることにより、上層配線のステップカ
バレッジを改善したり、上層配線パターニング時のエッ
チング残渣を低減するためである。かかる残渣は、段差
側面に沿って紐状に発生することからストリンガ残渣と
よばれ、このストリンガ残渣を除去しないと、隣りあう
配線間で短絡や絶縁不良等の事故が起こる。通常このス
トリンガ残渣を除去する方法としては、上層配線のパタ
ーニング時のオーバーエッチングを長時間おこなえば達
成されるが、微細なデザインルールのもとでは、下層の
絶縁層へのダメージや、上層配線のサイドエッチングに
よるパターン変換差等の問題があらたに発生する。

【０００３】多結晶シリコンによる電極・配線を、断面
が順テーパー形状になるようにパターニングする方法と
しては、ＳｉＯ₂マスクを用い、ＨＢｒ／Ｏ₂混合ガス
によるＲＩＥが、特開平２−８９３１０号公報に開示さ
れている。これは、パターニングが進行する多結晶シリ
コンの露出表面を酸化させ、かつこの酸化膜をイオン入
射の少ないパターン側面にのみ残留させつつ、実質的な
マスク幅を漸次拡げながらエッチングすることにより、
テーパエッチングを達成するものである。側壁保護膜と
してテーパエッチングに寄与する酸化膜等は、多結晶シ
リコンの酸化によるＳｉＯ_xの他に、エッチングガスと
の反応生成物であるＳｉＢｒ_xやＳｉＯ _xＢｒ_yが付着
したり、これら付着した反応生成物がさらに酸化するも
のもあり、実際にはこれらが混在して側壁保護膜として
の機能を発揮している。

【０００４】このような反応生成物を被エッチング基板
上に付着形成して加工形状を制御するドライエッチング
方法においては、被エッチング基板温度を精密に制御
し、反応生成物の付着量を一定とすることが重要であ
る。このため、通常は反応生成物の蒸気圧を下げ被エッ
チング基板上への付着を促進するため、被エッチング基
板を冷却することがおこなわれる。前述した公報には、
被エッチング基板の温度制御に関する記載はないが、一
般には被エッチング基板の冷却は、冷媒の循環により冷
却された基板ステージ上に、静電チャックやメカニカル
クランパ等により被エッチング基板を密着させ、さらに
熱交換効率を高めるためにＨｅ等の熱伝導ガスを基板ス
テージ上面の中央部から被エッチング基板裏面に向けて
流出する。熱伝導ガスは、基板ステージ上面に多数形成
された放射状の微細な溝に沿って被エッチング基板周辺
部からエッチングチャンバ内へ放出され、さらにチャン
バ外へ排気される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した被エッチング
基板の冷却方法においては、基板温度の面内分布が必ず
しも均一ではなく、反応生成物の付着量が変動し、した
がって被エッチング層の加工形状もそのテーパ角度が一
定しない場合があった。この問題を図４および図５
（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。

【０００６】図４は被エッチング基板の直径方向の位置
を横軸にとり、その位置での被エッチング基板温度を左
側の縦軸に示してある。また右側の縦軸には反応生成物
の堆積量を示している。この図に見られるように、被エ
ッチング基板温度は中心部は低く、周辺部程高くなる傾
向である。これは基板ステージの温度分布と熱伝導ガス
の流速分布等に起因しているものと考えられる。この結
果、反応生成物の堆積量は被エッチング基板の中心部で
は多く、周辺部では少ない。

【０００７】このような温度分布と反応生成物の堆積特
性を有する被エッチング基板上の多結晶シリコン層をパ
ターニングする場合の問題点を、図５（ａ）〜（ｂ）を
参照して説明する。エッチング試料としては図５（ａ）
に示すように、Ｓｉ等の半導体基板１上にＯＮＯ（酸化
膜／窒化膜／酸化膜）構造の下地絶縁層２と多結晶シリ
コン層３が形成され、レジストマスク４が形成されたも
のであり、図の左側には被エッチング基板の中心部近傍
が、右側には被エッチング基板の周辺部が示されてい
る。各材料層の厚さおよびレジストマスク４の幅は、中
心部と周辺部とで同一である。

【０００８】このエッチング試料を平行平板型ＲＩＥ装
置により、ＨＢｒ／Ｏ₂混合ガスにを用いて多結晶シリ
コン層３のパターニングを施すと、図５（ｂ）に示す結
果となる。すなわち、中心部近傍においては側壁保護膜
５ａの付着が多く、周辺部では側壁保護膜５ｂの付着量
は少ない。この結果、中心部近傍の多結晶シリコンパタ
ーン３ａのテーパー角度αよりも、周辺部の多結晶シリ
コンパターン３ｂのテーパー角度βが大きくなる。当然
のことながら絶縁層２との境界における多結晶シリコン
パターン３ａと３ｂの下面の幅が異なってくる。この多
結晶シリコンパターンの幅の違いは、例えばゲート電極
下のチャネル長の変動を招いたり、ゲート電極上に上層
絶縁層を介して形成する上層配線のステップカバレッジ
やストリンガ残渣の発生の程度が変動する結果を生じ
る。これらの変動要因は、殊に大口径基板を用いた近年
の高集積度半導体装置においては許容しがたい問題であ
る。

【０００９】そこで本発明の課題は、Ｓｉ系材料層から
なる被エッチング層をその断面が順テーパ形状となるよ
うにパターニングするドライエッチング方法において、
被エッチング基板の場所によらず、均一なテーパー角度
で、かつ任意のテーパー角度が得られるドライエッチン
グ方法を提供することである。

【００１０】また本発明の別の課題は、Ｓｉ系材料層か
らなる下層配線上に上層絶縁層を介して形成する上層配
線のステップカバレッジを改善し、ストリンガ残渣を発
生することがなく、被エッチング基板の場所によらず、
信頼性の高い半導体装置を製造することが可能なドライ
エッチング方法を提供することである。本発明の上記以
外の課題は、本願明細書の記述および添付図面の説明に
より明らかにされる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の課題を解決するために発案したもので
あり、冷却された基板ステージ上面から被エッチング基
板下面に向けて熱伝導ガスを流出することにより、前記
被エッチング基板の温度を制御するとともに、Ｆ系以外
のハロゲン系ガスとＯ系ガスを含む混合ガスによりＳｉ
系材料層をパターニングするドライエッチング方法であ
って、この熱伝導ガスは、希ガスとＯ系ガスを含むこと
を特徴とするものである。

【００１２】また本発明のドライエッチング方法は、冷
却された基板ステージ上面から被エッチング基板下面に
向けて熱伝導ガスを流出することにより、前記被エッチ
ング基板の温度を制御するとともに、Ｆ系以外のハロゲ
ン系ガスとＯ系ガスを含む混合ガスによりＳｉ系材料層
をパターニングするドライエッチング方法であって、こ
の熱伝導ガスは、希ガスとＮ系ガスを含むことを特徴と
するものである。

【００１３】本発明のドライエッチング方法は、単結晶
シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、高融点金
属シリサイドおよび高融点金属層ポリサイド等のＳｉ系
材料層のパターニングに適用しうるものである。

【００１４】本発明におけるＦ系以外のハロゲン系ガス
とは、Ｃｌ系ガス、Ｂｒ系ガスおよびＩ系ガスを示すも
のであり、一例としてＣｌ₂、ＨＣｌ、ＢＣｌ₃、ＣＣ
ｌ₄、ＣＨＣｌ₃、Ｂｒ₂、ＨＢｒ、ＢＢｒ₃、ＣＢｒ
₄、ＣＨＢｒ₃、ＨＩそしてＩＢｒ、ＩＣｌ₃等のイン
ターハロゲン化合物、Ｓ₂Ｃｌ₂やＳ₂Ｂｒ₂等のハロ
ゲン化イオウ系ガスを単独または混合して使用しうる。

【００１５】本発明におけるＯ系ガスとしては、一例と
してＯ₂、Ｏ₃そしてＮＯ_x等を単独または混合して使
用しうる。本発明におけるＮ系ガスとしては、一例とし
てＮ ₂、ＮＨ₃およびＮ₂Ｈ₄等を単独または混合して
使用しうる。また本発明における希ガスとしては、Ｈ
ｅ、Ｎｅ、Ａｒ、ＫｒそしてＸｅを単独または混合して
使用しうる。

【００１６】

【作用】本発明のポイントは、熱伝導ガスとして希ガス
とＯ系ガスとを含むガス、または希ガスとＮ系ガスとを
含むガスを用いることにより、側壁保護膜として順テー
パーエッチングに寄与するＳｉＯ_x、ＳｉＯ_xＢｒ_yそ
してＳｉＯ_xＮ_y等の酸化物の形成を、被エッチング基
板周辺部で助長する点にある。

【００１７】従来、冷却された基板ステージ上面から被
エッチング基板の下面に向けて流出させる熱伝導ガス
は、基板ステージと被エッチング基板間の熱交換効率を
高めるためのみに使用されていた。本発明においては、
この機能に加え、さらにＯ系ガスおよびＮ系ガスを加え
ることにより、側壁保護膜形成の機能をも持たせたので
ある。被エッチング基板の下面周辺部からエッチングチ
ャンバ内に流出する熱伝導ガスは、被エッチング基板上
面周辺部にまわりこみ、エッチング用の混合ガスと共
に、露出した被エッチング層表面を酸化または窒化す
る。あるいはエッチングの反応生成物として付着したＳ
ｉＢｒ_xやＳｉＯ_xＢｒ_yをさらに酸化または窒化し
て、この部分での側壁保護膜の形成を助長し強化する。
ここまでの説明はＢｒ系ガスとＯ系ガスの混合ガスをエ
ッチングガスに用いる場合を例にとったが、エッチング
ガスとしてＣｌ系ガス／Ｏ系ガスやＩ系ガス／Ｏ系ガス
の混合ガスの場合も同様であり、反応生成物がＳｉＣｌ
₄やＳｉＯ_xＣｌ_y、ＳｉＩ_xやＳｉＯ_xＩ_yにとって
換わる点が異なるだけである。

【００１８】一方被エッチング基板の中心部には、距離
的な制約から周辺部程には熱伝導ガスは到達せず、した
がって被エッチング基板中心部における側壁保護膜形成
には熱伝導ガスはほとんど寄与しない。これらの効果に
より、被エッチング基板の中央部と周辺部における側壁
保護膜の形成量が均一化され、Ｓｉ系材料層が均一なテ
ーパー角度でパターニングされるのである。また熱伝導
ガス中のＯ系ガスあるいはＮ系ガスの比率を制御するこ
とにより、テーパー角度を任意に制御することも可能と
なる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき、添付図
面を参照しながら説明する。最初に以下の実施例で使用
した基板バイアス印加型ＥＣＲプラズマエッチング装置
の一構成例を図３（ａ）〜（ｂ）に示す概略断面図によ
り説明する。

【００２０】図示しないマグネトロンで発生した２．４
５ＧＨｚのマイクロ波をマイクロ波導波管１１により石
英等の誘電体材料からなるべルジャ１３内に導き、ここ
でソレノイドコイル１２により発生する０．０８７５Ｔ
の磁場との相互作用によりＥＣＲプラズマを生成する。
べルジャ１３の下部はエッチングチャンバとなってお
り、ここには基板ステージ１７に載置した被エッチング
基板１５をセッティングする。図３（ａ）では、エッチ
ングガスの導入ノズルや真空ポンプ、基板バイアス電源
等の細部は図示を省略してある。

【００２１】図３（ｂ）は上述した基板ステージ１７部
分を拡大した概略断面図である。基板ステージ１７には
図示しないが冷却配管を組み込み、エタノール等の冷媒
を循環させて所望の温度に冷却制御することが可能であ
る。基板ステージ１７の上面には静電チャック１８を設
け、機械的なクランパ１４とともに被エッチング基板１
５を基板ステージ１７に密着固定する。被エッチング基
板１５を静電吸着後は、クランパ１４をリリースしても
よい。基板ステージ１７と静電チャック１８の中心軸部
に、熱伝導ガス導入孔１６を貫装し、被エッチング基板
１５の裏面に向けて熱伝導ガスを流出させる。この熱伝
導ガスの流れは、静電チャック１８の上面に放射状に形
成してある微細溝（図示せず）を経由して、被エッチン
グ基板１５の周縁部からエッチングチャンバ内へ放出さ
れるものであり、この流れは図３（ｂ）中で矢印で概略
的に示してある。なお図３（ｂ）では、静電チャック１
８ないし基板ステージ１７の上面と被エッチング基板１
５の下面は説明のために離間して示しているが、実際に
は間隙は殆ど存在しない。

【００２２】実施例１本実施例はＨｅとＯ₂を含む熱伝導ガスを用い、多結晶
シリコンからなる電極・配線を順テーパ状にパターニン
グした例であり、これを図１（ａ）〜（ｂ）および図２
を参照して説明する。

【００２３】図１（ａ）に示したエッチング試料は、従
来技術の説明で参照した図５（ａ）と同じであり、説明
を省略するが、８インチ径のＳｉからなる半導体基板に
より構成した試料である。このエッチング試料を被エッ
チング基板１５とし、図３に示す基板バイアス印加型Ｅ
ＣＲプラズマエッチング装置の基板ステージ１７上に保
持し、一例として下記条件により多結晶シリコン層３の
パターニングをおこなった。熱伝導ガスとしては１００
０Ｐａ（〜８Ｔｏｒｒ）の圧力に維持したＨｅ−２０％
Ｏ₂を用い、被エッチング基板の温度制御の応答性を高
めた。ＨＢｒ１２０ｓｃｃｍＯ₂ ２ｓｃｃｍガス圧力０．７Ｐａマイクロ波パワー６００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアスパワー３５Ｗ（２ＭＨｚ）基板ステージ温度０ ℃ 基板ステージ温度は、基板ステージ１７の中心部の制御
温度である。本エッチング工程の原理は従来例と基本的
には同じであるが、本実施例においては被エッチング基
板１５周縁部からエッチングチャンバ中に放出される熱
伝導ガス中のＯ ₂が、被エッチング基板１５周辺部に到
達する点において従来例と異なる。

【００２４】被エッチング基板１５周辺部で高まったＯ
₂濃度は、多結晶シリコン層３の露出表面を酸化しＳｉ
Ｏ_x膜を形成する他、エッチング反応生成物ＳｉＢｒ_x
やＳｉＯ_xＢｒ_yの一部が付着して形成する側壁保護膜
５をさらに酸化し、イオン照射耐性を高める。これらの
効果により、被エッチング基板１５周辺部における側壁
保護膜５ｂの付着量は増強され、被エッチング基板１５
中心部での側壁保護膜５ａの付着量とほぼ同一となっ
た。この様子を図２を参照して説明する。

【００２５】図２は図４と同じく被エッチング基板の直
径方向の位置を横軸にとり、その位置での被エッチング
基板温度を左側の縦軸に示してある。また右側の縦軸に
は側壁保護膜の堆積量を示している。この図に見られる
ように、被エッチング基板温度は従来技術と同様に中心
部は低く、周辺部程高くなる傾向である。このため、本
来であれば反応生成物の堆積量は被エッチング基板の中
心部では多く、周辺部では少なくなるが、本実施例では
被エッチング基板周辺部で高まったＯ₂濃度の効果によ
り、側壁保護膜の堆積量は位置によらずほぼ一定とな
る。

【００２６】この結果、ドライエッチング終了後の多結
晶シリコンのパターン断面は図１（ｂ）に示すように、
被エッチング基板１５周辺部の多結晶シリコンパターン
３ｂのテーパー角度βと、被エッチング基板１５中心部
の多結晶シリコンパターン３ａのテーパー角度αはほぼ
同一である。

【００２７】本実施例によれば、従来の熱伝導ガスに２
０％のＯ₂を添加することにより、大口径の被エッチン
グ基板上全面にわたり均一なテーパー角度を有する多結
晶シリコンパターンを形成することが可能となった。な
お、熱伝導ガス中のＯ₂の添加量は、本実施例は２０％
としたが、基板ステージ温度やエッチング混合ガス組成
により、最適な添加量を適宜して用いればよい。

【００２８】実施例２本実施例はＨｅとＮ₂を含む熱伝導ガスを用い、実施例
１と同じエッチング試料を順テーパ状にパターニングし
た例であり、これを同じく図１（ａ）〜（ｂ）および図
２を参照して説明する。

【００２９】図１（ａ）に示すエッチング試料を被エッ
チング基板１５とし、図３に示す基板バイアス印加型Ｅ
ＣＲプラズマエッチング装置の基板ステージ１７上に保
持し、一例として下記条件により多結晶シリコン層３の
パターニングをおこなった。熱伝導ガスとしては１００
０Ｐａ（〜８Ｔｏｒｒ）の圧力に維持したＨｅ−２０％
Ｎ₂を用い、被エッチング基板の温度制御の応答性を高
めた。ＨＢｒ１２０ｓｃｃｍＯ₂ ２ｓｃｃｍガス圧力０．７Ｐａマイクロ波パワー６００Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアスパワー３５Ｗ（２ＭＨｚ）基板ステージ温度０ ℃ 基板ステージ温度は、基板ステージ１７の中心部の制御
温度である。本エッチング工程の原理も従来例と基本的
には同じであるが、本実施例においては被エッチング基
板１５周縁部からエッチングチャンバ中に放出される熱
伝導ガス中のＮ ₂が、被エッチング基板１５周辺部に到
達する点において従来例と異なる。

【００３０】被エッチング基板１５周辺部に選択的に放
出されるＮ₂は、エッチング反応生成物ＳｉＢｒ_xやＳ
ｉＯ_xＢｒ_yの一部が付着して形成する側壁保護膜５を
窒化し、イオン照射耐性を高める。これにより、被エッ
チング基板１５周辺部における側壁保護膜５ｂの残存量
は増強され、被エッチング基板１５中心部での側壁保護
膜５ａの付着量とほぼ同一となった。この様子を再び図
２を参照して説明する。

【００３１】図２は図４と同じく被エッチング基板の直
径方向の位置を横軸にとり、その位置での被エッチング
基板温度を左側の縦軸に示してある。また右側の縦軸に
は側壁保護膜の堆積量を示している。この図に見られる
ように、被エッチング基板温度は中心部は低く、周辺部
程高くなる傾向であることは従来技術と同様である。こ
のため、本来であれば反応生成物の堆積量は被エッチン
グ基板の中心部では多く、周辺部では少なくなるが、本
実施例では被エッチング基板周辺部に供給するＮ₂の効
果により、側壁保護膜の堆積量は位置によらずほぼ一定
となる。

【００３２】この結果、ドライエッチング終了後の多結
晶シリコンのパターン断面は図１（ｂ）に示すように、
被エッチング基板１５周辺部の多結晶シリコンパターン
３ｂのテーパー角度βと、被エッチング基板１５中心部
の多結晶シリコンパターン３ａのテーパー角度αはほぼ
同一である。

【００３３】本実施例によれば、従来の熱伝導ガスに２
０％のＮ₂を添加することにより、大口径の被エッチン
グ基板上全面にわたり均一なテーパー角度を有する多結
晶シリコンパターンを形成することが可能となった。な
お、熱伝導ガス中のＮ₂の添加量は、本実施例は２０％
としたが、基板ステージ温度やエッチング混合ガス組成
により、最適な添加量を適宜して用いればよい。

【００３４】以上、本発明を２例の実施例により説明し
たが本発明はこれら実施例になんら限定されるものでは
ない。

【００３５】例えばＦ系ガス以外のハロゲン系ガスとし
てＨＢｒを代表して説明したが、前述したようにＨＢｒ
以外のＢｒ系ガスや、Ｂｒ系ガス、Ｉ系ガスを用いても
よい。これらＦ系ガス以外のハロゲン系ガスとＯ系ガス
との混合ガスは、反応生成物の一部を被エッチング基板
上に堆積しつつＳｉ系材料層をパターニングする本発明
に好適に用いることができる。

【００３６】前記実施例ではエッチングに用いる混合ガ
スとしてＨＢｒ／Ｏ₂を用いたが、この混合比は求める
テーパー角度に応じて増減される。すなわち、Ｏ₂の混
合比を高めればテーパー角度は小さくすなわち緩やかに
なり、混合比を下げればテーパー角度は大きくすなわち
異方性エッチングに近づく。またこれら混合比に応じ
て、熱伝導ガス中のＯ系ガスないしＮ系ガスの添加割合
を増減し、均一なテーパー角度が得られるようにすれば
よい。

【００３７】熱伝導ガス中の希ガスとしてＨｅを用いた
が、その他Ｋｒ、Ａｒ、ＮｅそしてＸｅ等の希ガスを用
いてもよい。中でもＸｅの中性励起種によるプラズマの
発光スペクトルは、フォトンエネルギが８．４ｅＶと小
さいので被エッチング基板に与える光照射ダメージは最
も小さい。これは例えば、Ｈｅでは２１．２ｅＶ、Ａｒ
が１１．６ｅＶそしてＫｒが１０．０ｅＶ等のフォトン
エネルギを有することに鑑みても格段に小さい値であ
る。例えばゲート絶縁膜に多用される酸化シリコンのバ
ンドギャップエネルギが８．８ｅＶであることから、被
エッチング基板の構成材料層に応じて希ガスの種類を選
択すればよい。

【００３８】Ｓｉ系材料層として多結晶シリコンを例示
したが、単結晶シリコン、非晶質シリコン、Ｗ、Ｍｏ等
他の高融点金属等のシリサイドや高融点金属層ポリサイ
ド等の積層構造であってもよい。高融点金属シリサイド
層が被エッチング層の表面である場合には、ＳｉＯＮ等
の反射防止層を設けることは微細なゲート電極・電極の
パターニングに有効である。

【００３９】エッチング装置として、基板バイアス印加
型ＥＣＲプラズマエッチング装置を用いたが、平行平板
型ＲＩＥ装置、マグネトロンＲＩＥ装置であってもよ
い。ヘリコン波プラズマエッチング装置、ＴＣＰエッチ
ング装置、ＩＣＰエッチング装置等の高密度プラズマエ
ッチング装置を用いれば、さらなる被エッチング基板内
の均一性や低ダメージ、高エッチングレート等が期待で
きる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればＳｉ系材料層からなる被エッチング層をその断
面が順テーパ形状となるようにパターニングするドライ
エッチング方法において、大口径の被エッチング基板で
あっても被エッチング基板上の場所によらず、均一で任
意のテーパー角度が得られるドライエッチング方法を提
供することが可能となった。

【００４１】また本発明によれば、Ｓｉ系材料層からな
る下層配線上に上層絶縁層を介して形成する上層配線の
ステップカバレッジを改善し、かつストリンガ残渣を発
生することがないドライエッチング方法を提供すること
が可能となった。これらの効果は大口径の被エッチング
基板の中央部、周辺部を問わず、均一に享受することが
可能である。

【００４２】本発明のドライエッチング方法は、特にサ
ブハーフミクロンクラスの微細なゲート電極・配線をパ
ターニングする場合に多大の効果があり、ＭＩＳ型半導
体装置やＣＣＤ撮像装置等の高集積化、高信頼性化へ寄
与する意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施例１および実施例２のド
ライエッチング方法をその工程順に説明する概略断面図
であり、（ａ）は多結晶シリコンからなる被エッチング
層上にレジストマスクを形成した状態、（ｂ）は多結晶
シリコンからなる被エッチング層をテーパー状断面にパ
ターニングした状態である。

【図２】本発明を適用した実施例１および実施例２のド
ライエッチング方法における被エッチング基板温度およ
び側壁保護膜の堆積量を、被エッチング基板の直径方向
の位置について示す図である。

【図３】本発明を適用した実施例１および実施例２のド
ライエッチング方法に適用したドライエッチング装置の
一構成例を示す図であり、（ａ）はその概略断面図、
（ｂ）は基板ステージ部分を拡大した概略断面図であ
る。

【図４】従来のドライエッチング方法における被エッチ
ング基板温度および側壁保護膜の堆積量を、被エッチン
グ基板の直径方向の位置について示す図である。

【図５】従来のドライエッチング方法をその工程順に説
明する概略断面図であり、（ａ）は多結晶シリコンから
なる被エッチング層上にレジストマスクを形成した状
態、（ｂ）は多結晶シリコンからなる被エッチング層を
テーパー状断面にパターニングした状態である。

【符号の説明】

１半導体基板２絶縁層３多結晶シリコン層３ａ、３ｂ多結晶シリコンパターン４レジストマスク５ａ、５ｂ側壁保護膜１１マイクロ波導波管１２ソレノイドコイル１３べルジャ１４クランパ１５被エッチング基板１６熱伝導ガス導入孔１７基板ステージ１８静電チャック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却された基板ステージ上面から被エッ
チング基板下面に向けて熱伝導ガスを流出することによ
り、前記被エッチング基板の温度を制御するとともに、Ｆ系以外のハロゲン系ガスとＯ系ガスを含む混合ガスに
よりＳｉ系材料層をパターニングするドライエッチング
方法であって、該熱伝導ガスは、希ガスとＯ系ガスを含むことを特徴と
するドライエッチング方法。
【請求項２】冷却された基板ステージ上面から被エッ
チング基板下面に向けて熱伝導ガスを流出することによ
り、前記被エッチング基板の温度を制御するとともに、Ｆ系以外のハロゲン系ガスとＯ系ガスを含む混合ガスに
よりＳｉ系材料層をパターニングするドライエッチング
方法であって、該熱伝導ガスは、希ガスとＮ系ガスを含むことを特徴と
するドライエッチング方法。
【請求項３】Ｓｉ系材料層の加工断面を順テーパー形
状にパターニングすることを特徴とする、請求項１また
は２記載のドライエッチング方法。
【請求項４】Ｓｉ系材料層は、単結晶シリコン、多結
晶シリコン、非晶質シリコン、高融点金属シリサイドお
よび高融点金属層ポリサイドからなる群から選ばれる少
なくとも１種であることを特徴とする、請求項１または
２記載のプラズマエッチング方法。