JPH088244B2 - 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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- JPH088244B2 JPH088244B2 JP2076603A JP7660390A JPH088244B2 JP H088244 B2 JPH088244 B2 JP H088244B2 JP 2076603 A JP2076603 A JP 2076603A JP 7660390 A JP7660390 A JP 7660390A JP H088244 B2 JPH088244 B2 JP H088244B2
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- Japan
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- etching
- substrate
- film
- gas
- thin film
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、基板上の薄膜をテーパを付けて選択エッチ
ングするドライエッチング方法に係わり、特にエッチン
グガスの圧力及び基板温度の最適化をはかったドライエ
ッチング方法に関する。
ングするドライエッチング方法に係わり、特にエッチン
グガスの圧力及び基板温度の最適化をはかったドライエ
ッチング方法に関する。
（従来の技術） 従来、多結晶シリコン等の電極材料やシリコン酸化膜
等のエッチングには反応性イオンエッチング法が用いら
れている。反応性イオンエッチング法は、一対の平行平
板電極を備える真空容器内に被処理基体（例えば、被エ
ッチング薄膜が形成された基板）を入れ、反応性ガスを
導入した後、高周波電力の印加により前記ガスを放電せ
しめ、この放電により発生したガスプラズマをを用いて
被処理基体をエッチングする方法である。
等のエッチングには反応性イオンエッチング法が用いら
れている。反応性イオンエッチング法は、一対の平行平
板電極を備える真空容器内に被処理基体（例えば、被エ
ッチング薄膜が形成された基板）を入れ、反応性ガスを
導入した後、高周波電力の印加により前記ガスを放電せ
しめ、この放電により発生したガスプラズマをを用いて
被処理基体をエッチングする方法である。
この反応性イオンエッチング法の他に、プラズマエッ
チングECR型ドライエッチング法、イオンビームエッチ
ング法、光励起エッチング法等があるが、これらのエッ
チングも真空容器内の被処理基体に活性化した反応性ガ
スのイオンを化学的或いは物理的に作用させてエッチン
グを行うものであり、この点において前記反応性イオン
エッチング法と同様と考えてよい。
チングECR型ドライエッチング法、イオンビームエッチ
ング法、光励起エッチング法等があるが、これらのエッ
チングも真空容器内の被処理基体に活性化した反応性ガ
スのイオンを化学的或いは物理的に作用させてエッチン
グを行うものであり、この点において前記反応性イオン
エッチング法と同様と考えてよい。
シリコン酸化膜のエッチングには、反応性ガスとして
C2F6，CF4，CHF3等の炭素を含むものが用いられてい
る。
C2F6，CF4，CHF3等の炭素を含むものが用いられてい
る。
下地がSiでCF4＋Ｈ2ガスによってSiO2をエッチングす
る場合、Si上には放電によって生じたCF3が吸着する。
このCF3はＨによってＦを引き抜かれて、CFx（ｘ＝1,2,
3）からなる重合膜を生成する。一方、SiO2表面にも同
様にCF3が吸着する。このCF3はイオン衝撃によりＣとＦ
に解離し、ＦはSiと反応してSiF4↑となり、残ったＣは
表面に残留しているＯと反応してCO↑となる。その結
果、Siとは異なりエッチングは速やかに進行する。その
際、イオン衝撃を受ける面だけで反応が進行するため、
側壁ではエッチングは起こらず垂直な形状となる。
る場合、Si上には放電によって生じたCF3が吸着する。
このCF3はＨによってＦを引き抜かれて、CFx（ｘ＝1,2,
3）からなる重合膜を生成する。一方、SiO2表面にも同
様にCF3が吸着する。このCF3はイオン衝撃によりＣとＦ
に解離し、ＦはSiと反応してSiF4↑となり、残ったＣは
表面に残留しているＯと反応してCO↑となる。その結
果、Siとは異なりエッチングは速やかに進行する。その
際、イオン衝撃を受ける面だけで反応が進行するため、
側壁ではエッチングは起こらず垂直な形状となる。
シリコン酸化膜のエッチングはコンタクトホールやビ
アホールの形成等に使われているが、パターンの微細化
に伴って開口の小さいアスペクト比の大きなホールが形
成される。その結果、コンタクトホールへのAl等の金属
膜の埋め込みは断面形状が垂直で、しかもアスペクト比
の大きなホールへの埋め込みとなり、Al膜のステップカ
バレッジが悪くなる。そして、開口が１μｍ程度になる
と、Alがホール内でつながらなくなるという問題が発生
している。
アホールの形成等に使われているが、パターンの微細化
に伴って開口の小さいアスペクト比の大きなホールが形
成される。その結果、コンタクトホールへのAl等の金属
膜の埋め込みは断面形状が垂直で、しかもアスペクト比
の大きなホールへの埋め込みとなり、Al膜のステップカ
バレッジが悪くなる。そして、開口が１μｍ程度になる
と、Alがホール内でつながらなくなるという問題が発生
している。
また、ビアホール形成の際には、垂直な側壁にエッチ
ングによって発生するアルミ酸化物やアルミ弗化物が厚
く堆積し、その後のレジスト除去工程等で取り除くこと
ができない。この堆積物は弗素を含むためビアホールに
埋め込まれたAl腐食の原因となり、またＷのビアホール
への選択的な埋め込みにおいては下地Alだけでなく、側
壁の堆積物からも成長が起こり、選択性が崩れるという
問題がある。
ングによって発生するアルミ酸化物やアルミ弗化物が厚
く堆積し、その後のレジスト除去工程等で取り除くこと
ができない。この堆積物は弗素を含むためビアホールに
埋め込まれたAl腐食の原因となり、またＷのビアホール
への選択的な埋め込みにおいては下地Alだけでなく、側
壁の堆積物からも成長が起こり、選択性が崩れるという
問題がある。
（発明が解決しようとする課題） このように従来、コンタクトホールやビアホール等の
酸化膜のドライエッチングでは、エッチング側壁の断面
形状が垂直となるため、間口の小さい高アスペクト比の
ホールへのAl膜形成においては、ステップカバレッジが
悪くホール内で途切れてしまう問題、或いは側壁に堆積
したアルミ酸化物やアルミ弗化物を取り除けないという
問題があった。これらの問題を解決するためにはコンタ
クトホールやビアホールの側壁をテーパ状にし、間口１
μｍの場合には80度程度のテーパ角を付けてエッチング
すればよいが、このようなテーパを付けてエッチングす
る方法は未だ実用化されていない。
酸化膜のドライエッチングでは、エッチング側壁の断面
形状が垂直となるため、間口の小さい高アスペクト比の
ホールへのAl膜形成においては、ステップカバレッジが
悪くホール内で途切れてしまう問題、或いは側壁に堆積
したアルミ酸化物やアルミ弗化物を取り除けないという
問題があった。これらの問題を解決するためにはコンタ
クトホールやビアホールの側壁をテーパ状にし、間口１
μｍの場合には80度程度のテーパ角を付けてエッチング
すればよいが、このようなテーパを付けてエッチングす
る方法は未だ実用化されていない。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、エッチング形状をテーパ状に制御
することができ、金属膜等のステップカバーレッジの改
善及び側壁堆積物の除去の容易化等をはかり得るドライ
エッチング方法を提供することにある。
目的とするところは、エッチング形状をテーパ状に制御
することができ、金属膜等のステップカバーレッジの改
善及び側壁堆積物の除去の容易化等をはかり得るドライ
エッチング方法を提供することにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明では、被処理基体が
収容された反応容器内に、少なくともC,F及びＨ元素を
含有する反応性ガスを導入し、このガスを活性化して被
処理基体（具体的には、基板上の被エッチング薄膜）を
選択エッチングするドライエッチング方法において、薄
膜のエッチング領域の開口幅をｌ、厚さをｔとしたと
き、エッチング圧力Ｐ（Torr）と基板温度Ｔ（℃）とを
以下の条件で定められる領域内に設定してエッチングを
行うことを特徴としている。
収容された反応容器内に、少なくともC,F及びＨ元素を
含有する反応性ガスを導入し、このガスを活性化して被
処理基体（具体的には、基板上の被エッチング薄膜）を
選択エッチングするドライエッチング方法において、薄
膜のエッチング領域の開口幅をｌ、厚さをｔとしたと
き、エッチング圧力Ｐ（Torr）と基板温度Ｔ（℃）とを
以下の条件で定められる領域内に設定してエッチングを
行うことを特徴としている。
Ｔ＜80logP＋240 … Ｔ≧80logP＋160 … ここで、式は側壁のテーパ角度が70度以上となる条
件、式はテーパ角度が90度より小さくなる条件、は
テーパエッチングで下地に達するまでエッチングできる
条件を示している。
件、式はテーパ角度が90度より小さくなる条件、は
テーパエッチングで下地に達するまでエッチングできる
条件を示している。
（作用） 少なくともC,F及びＨを含有する反応性ガス、例えばC
HF3ガスを放電励起すると、吸着性の強いCF3が生成され
基板表面に吸着する。この吸着量は基板を冷却すると多
くなり基板表面に厚く堆積する。イオン衝撃を受けるエ
ッチング薄膜（例えばSiO2）上では反応が進行しフロロ
カーボン膜は形成されない。しかし、イオン衝撃のない
側壁では反応は進行せず堆積したフロロカーボン膜がマ
スクとなり、これによりSiO2等の薄膜をテーパ状にエッ
チングすることができる。間口0.8μｍ深さ1.2μｍのホ
ールを形成するためにはテーパ角を70度以上にしなけれ
ばならず、上述した圧力と温度の関係の領域内の条件下
にすることによりテーパ角70〜90度を持つエッチングを
行うことができる。
HF3ガスを放電励起すると、吸着性の強いCF3が生成され
基板表面に吸着する。この吸着量は基板を冷却すると多
くなり基板表面に厚く堆積する。イオン衝撃を受けるエ
ッチング薄膜（例えばSiO2）上では反応が進行しフロロ
カーボン膜は形成されない。しかし、イオン衝撃のない
側壁では反応は進行せず堆積したフロロカーボン膜がマ
スクとなり、これによりSiO2等の薄膜をテーパ状にエッ
チングすることができる。間口0.8μｍ深さ1.2μｍのホ
ールを形成するためにはテーパ角を70度以上にしなけれ
ばならず、上述した圧力と温度の関係の領域内の条件下
にすることによりテーパ角70〜90度を持つエッチングを
行うことができる。
なお、基板を冷却したシリコン酸化膜のエッチング
は、昭和62年応用物理秋季大会予稿集P464−19a−Ｋ−1
0、昭和63年応用物理秋季大会予稿集P463,27P−Ｌ−６
及び特開昭63−174322号公報等に記載があるが、前２者
は本発明で規定する温度と圧力の関係の領域外について
の記述であり、後者は炭素を含まないガスを使ってのシ
リコン酸化膜のエッチングについての記述である。即
ち、いずれの公知例にも、C,F,Hを含む反応性ガスを用
いたテーパエッチングに関しては何等記載されておら
ず、ましてテーパエッチングに最適な圧力Ｐ及び温度Ｔ
の条件は示唆すらされていない。
は、昭和62年応用物理秋季大会予稿集P464−19a−Ｋ−1
0、昭和63年応用物理秋季大会予稿集P463,27P−Ｌ−６
及び特開昭63−174322号公報等に記載があるが、前２者
は本発明で規定する温度と圧力の関係の領域外について
の記述であり、後者は炭素を含まないガスを使ってのシ
リコン酸化膜のエッチングについての記述である。即
ち、いずれの公知例にも、C,F,Hを含む反応性ガスを用
いたテーパエッチングに関しては何等記載されておら
ず、ましてテーパエッチングに最適な圧力Ｐ及び温度Ｔ
の条件は示唆すらされていない。
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例方法に使用したドライエッ
チング装置を示す概略構成図である。図中10はエッチン
グ室11を形成する接地された容器であり、この容器10の
底部に陰極20が設置されている。陰極20には、マッチン
グ回路21を介して電源22から13.56MHzの高周波電力が印
加される。また、陰極20は冷却管23を通して冷媒により
冷却され、この冷却管23は高周波電力印加のためにリー
ドとして用いられる。陰極20上にはポリイミド膜24に挟
まれた銅板25が貼り付けられており、銅板25に電源26か
ら4kVの電圧を印加することにより、被処理基体30が陰
極20上に静電的に吸着されるもとなっている。
チング装置を示す概略構成図である。図中10はエッチン
グ室11を形成する接地された容器であり、この容器10の
底部に陰極20が設置されている。陰極20には、マッチン
グ回路21を介して電源22から13.56MHzの高周波電力が印
加される。また、陰極20は冷却管23を通して冷媒により
冷却され、この冷却管23は高周波電力印加のためにリー
ドとして用いられる。陰極20上にはポリイミド膜24に挟
まれた銅板25が貼り付けられており、銅板25に電源26か
ら4kVの電圧を印加することにより、被処理基体30が陰
極20上に静電的に吸着されるもとなっている。
また、エッチング室11にはガス導入口12から反応性ガ
スが導入され、さらにエッチング室11内のガスは排気口
13から排気される。陰極20に対向する陽極はエッチング
室10の上壁で形成されるものとなっている。この陽極の
裏面対向位置には複数の永久磁石14及びその駆動機構15
からなる磁場発生器が設置され、陰極20と陽極との対向
空間に磁界を印加するものとなっている。なお、図中27
は被処理基体30の裏面にガスを導入して熱伝導を取るた
めのガス導入管、28は陰極20と容器10とを絶縁するため
の絶縁物、29は静電チャックの銅板25リードと陰極20と
を絶縁するための絶縁物を示している。
スが導入され、さらにエッチング室11内のガスは排気口
13から排気される。陰極20に対向する陽極はエッチング
室10の上壁で形成されるものとなっている。この陽極の
裏面対向位置には複数の永久磁石14及びその駆動機構15
からなる磁場発生器が設置され、陰極20と陽極との対向
空間に磁界を印加するものとなっている。なお、図中27
は被処理基体30の裏面にガスを導入して熱伝導を取るた
めのガス導入管、28は陰極20と容器10とを絶縁するため
の絶縁物、29は静電チャックの銅板25リードと陰極20と
を絶縁するための絶縁物を示している。
この装置は、マグネトロン放電を利用したドライエッ
チング装置であるが、本発明方法は装置構成には何等限
定されず、他の装置を用いることも可能である。他の装
置の例として、第２図及び第３図を示す。第２図に示す
装置は、磁場コイル47により磁場の印加された反応容器
41に、マグネトロン44により発生した2.45GHzのマイク
ロ波を導波管45及び石英窓46を介して導入し、反応性ガ
スをECR放電励起するものである。試料台43には13.56MH
zのRF電力を印加しウェハ（試料）42上へのイオン照射
エネルギーを制御する。さらに、図示しない試料冷却機
構により試料温度を冷却する構成となっている。また、
第３図はカウフマン型のイオン銃48を用いて反応性ガス
を励起して生成したイオンを試料42上に照射するもので
ある。試料温度の制御は図示しない試料冷却機構により
制御する構成となっている。
チング装置であるが、本発明方法は装置構成には何等限
定されず、他の装置を用いることも可能である。他の装
置の例として、第２図及び第３図を示す。第２図に示す
装置は、磁場コイル47により磁場の印加された反応容器
41に、マグネトロン44により発生した2.45GHzのマイク
ロ波を導波管45及び石英窓46を介して導入し、反応性ガ
スをECR放電励起するものである。試料台43には13.56MH
zのRF電力を印加しウェハ（試料）42上へのイオン照射
エネルギーを制御する。さらに、図示しない試料冷却機
構により試料温度を冷却する構成となっている。また、
第３図はカウフマン型のイオン銃48を用いて反応性ガス
を励起して生成したイオンを試料42上に照射するもので
ある。試料温度の制御は図示しない試料冷却機構により
制御する構成となっている。
次に、上述した装置を用いたドライエッチング方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
まず、SiO2とSiのエッチング速度の温度依存性を、第
４図により説明する。先の第１図の装置を用い、CHF3ガ
スの流量を50sccmとし、圧力を40mTorr,RF電力を450Wと
した。このとき、基板上での水平磁界強度は100Gaussで
あった。図中、縦軸はエッチング速度、横軸は基板温度
である。SiO2膜のエッチング速度は温度に対し殆ど変化
しない。これに対し、Siのエッチング速度は温度低下に
よって減少している。
４図により説明する。先の第１図の装置を用い、CHF3ガ
スの流量を50sccmとし、圧力を40mTorr,RF電力を450Wと
した。このとき、基板上での水平磁界強度は100Gaussで
あった。図中、縦軸はエッチング速度、横軸は基板温度
である。SiO2膜のエッチング速度は温度に対し殆ど変化
しない。これに対し、Siのエッチング速度は温度低下に
よって減少している。
Siのエッチング速度が変化する理由は既に述べた如
く、基板温度が低下するとCFxの吸着量が多くなり、フ
ロロカーボンの重合膜が厚くなるためである。一方、Si
O2上ではCFxは反応によって速やかに除去されるため、
エッチング速度は温度には殆ど依存しない。
く、基板温度が低下するとCFxの吸着量が多くなり、フ
ロロカーボンの重合膜が厚くなるためである。一方、Si
O2上ではCFxは反応によって速やかに除去されるため、
エッチング速度は温度には殆ど依存しない。
SiO2膜とSiのエッチング速度の圧力依存性を、第５図
により説明する。CHF3流量50sccm、RF電力450W、温度０
℃とした。図中、縦軸はエッチング速度、横軸は圧力で
ある。SiO2エッチング速度は圧力を依存しないが、Siの
エッチング速度は圧力を高くすると低下する。この原因
は、上述した温度依存性の場合と同様である。即ち、圧
力を上げるとCF3が多くなり表面への吸着量が多くなる
ためである。
により説明する。CHF3流量50sccm、RF電力450W、温度０
℃とした。図中、縦軸はエッチング速度、横軸は圧力で
ある。SiO2エッチング速度は圧力を依存しないが、Siの
エッチング速度は圧力を高くすると低下する。この原因
は、上述した温度依存性の場合と同様である。即ち、圧
力を上げるとCF3が多くなり表面への吸着量が多くなる
ためである。
次に、本実施例方法により実際にエッチングしたSiO2
膜の断面形状を第６図を用いて説明する。まず、第６図
（ａ）に示すような被処理基体を形成する。即ち、下地
ポリシリコン膜61上にCVD−SiO2膜62を形成し、その上
にレジスト層63を形成し、通常の露光技術によりレジス
ト層63をパターニングして開口を開ける。この被処理基
体を温度120℃でエッチングしたところ、第６図（ｂ）
に示すようにSiO2膜62は垂直にエッチングされた。ま
た、温度30℃でエッチングしたところ、第６図（ｃ）に
示すようにエッチング側壁に重合膜64が堆積し、その結
果エッチング側壁はテーパ状となった。
膜の断面形状を第６図を用いて説明する。まず、第６図
（ａ）に示すような被処理基体を形成する。即ち、下地
ポリシリコン膜61上にCVD−SiO2膜62を形成し、その上
にレジスト層63を形成し、通常の露光技術によりレジス
ト層63をパターニングして開口を開ける。この被処理基
体を温度120℃でエッチングしたところ、第６図（ｂ）
に示すようにSiO2膜62は垂直にエッチングされた。ま
た、温度30℃でエッチングしたところ、第６図（ｃ）に
示すようにエッチング側壁に重合膜64が堆積し、その結
果エッチング側壁はテーパ状となった。
磁界強度とSiO2エッチング速度との関係を、第７図を
用いて説明する。CHF350sccm、RF電力900W、圧力40mTor
rとした。磁界強度が大きくなるに伴ってSiO2のエッチ
ング速度が大きくなり、磁界印加はエッチング速度を大
きくするのに有効であるのが判る。磁界強度とテーパ角
の関係を、第８図を用いて説明する。上述した第６図
（ａ）と同様の基板を用いたところ、テーパ角は磁界強
度には依存しないことが判明した。
用いて説明する。CHF350sccm、RF電力900W、圧力40mTor
rとした。磁界強度が大きくなるに伴ってSiO2のエッチ
ング速度が大きくなり、磁界印加はエッチング速度を大
きくするのに有効であるのが判る。磁界強度とテーパ角
の関係を、第８図を用いて説明する。上述した第６図
（ａ）と同様の基板を用いたところ、テーパ角は磁界強
度には依存しないことが判明した。
温度，圧力とテーパ角の関係を、第９図を用いて説明
する。CHF350sccm、RF電力900Wとし、第６図（ａ）と同
様な基板を用いた。図中縦軸はテーパ角、横軸は温度で
ある。テーパ角は温度を上げると垂直に近づき、また圧
力を低下させると垂直に近づく。さらに、圧力が高いほ
どテーパ角は小さくなる。これは、温度の冷却及び圧力
の上昇によってCFxの吸着量が多くなり、厚い重合膜が
表面に形成されるためである。なお、SiO2表面ではイオ
ン衝撃によってCFxが分解してＦが生成しSiF4↑とな
り、Ｃは残されたＯと反応してCOとなり速やかに反応が
進むが、イオン衝撃のない側壁では重合膜が残りこれが
マスクとなってSiO2がテーパ状にエッチングされること
になる。
する。CHF350sccm、RF電力900Wとし、第６図（ａ）と同
様な基板を用いた。図中縦軸はテーパ角、横軸は温度で
ある。テーパ角は温度を上げると垂直に近づき、また圧
力を低下させると垂直に近づく。さらに、圧力が高いほ
どテーパ角は小さくなる。これは、温度の冷却及び圧力
の上昇によってCFxの吸着量が多くなり、厚い重合膜が
表面に形成されるためである。なお、SiO2表面ではイオ
ン衝撃によってCFxが分解してＦが生成しSiF4↑とな
り、Ｃは残されたＯと反応してCOとなり速やかに反応が
進むが、イオン衝撃のない側壁では重合膜が残りこれが
マスクとなってSiO2がテーパ状にエッチングされること
になる。
コンタクトホールを形成する場合、例えば間口0.8μ
ｍで深さ1.2μｍのホールを形成する場合、テーパ角は7
0度以上でなければ下まで穴が開かない。また、パター
ンの微細化を考えるとテーパ角があまり大きいと、開口
幅も大きくなるので望ましくない。一般には、テーパ角
を70度以上にする必要がある。
ｍで深さ1.2μｍのホールを形成する場合、テーパ角は7
0度以上でなければ下まで穴が開かない。また、パター
ンの微細化を考えるとテーパ角があまり大きいと、開口
幅も大きくなるので望ましくない。一般には、テーパ角
を70度以上にする必要がある。
本発明者らは上述した実験データに基づき更に検討を
進めた結果、テーパ角と温度及び圧力との関係を見い出
した。第10図はテーパ角と温度及び圧力との関係を示す
図である。図中横軸は圧力Ｐ（Torr）の対数であり、縦
軸は温度Ｔ（℃）である。上側の直線がテーパ角90°と
なる条件で、下側の直線がテーパ角70度となる条件であ
る。それぞれの直線から、テーパ角90度となる条件はＴ
＝80logP＋240と表わされ、テーパ角70°となる条件は
Ｔ＝80logP＋160と表わされる。そして、上側の直線と
下側の直線との間の領域内の条件でエッチングを行え
ば、SiO2膜を70〜90度のテーパ状にエッチングすること
ができる。
進めた結果、テーパ角と温度及び圧力との関係を見い出
した。第10図はテーパ角と温度及び圧力との関係を示す
図である。図中横軸は圧力Ｐ（Torr）の対数であり、縦
軸は温度Ｔ（℃）である。上側の直線がテーパ角90°と
なる条件で、下側の直線がテーパ角70度となる条件であ
る。それぞれの直線から、テーパ角90度となる条件はＴ
＝80logP＋240と表わされ、テーパ角70°となる条件は
Ｔ＝80logP＋160と表わされる。そして、上側の直線と
下側の直線との間の領域内の条件でエッチングを行え
ば、SiO2膜を70〜90度のテーパ状にエッチングすること
ができる。
また、開口幅と膜厚との関係にもよるがテーパ角が小
さくなると、下地に達するまでエッチングできない場合
がある。第11図に示す如く、開口幅（開口が正方形でな
い場合は短辺の長さ）をｌ、膜厚をｔとするとき、対向
するテーパ側壁が下地表面で交わるとすれば、このとき
のテーパ角θは、 となる。そして、テーパ角がこれよりも小さくなると、
エッチングが下地表面に達しないことになる。従って、
テーパエッチングを行うための最適条件は、 Ｔ＜80logP＋240 … Ｔ≧80logP＋160 … をそれぞれ満足するように設定すればよい。なお、第10
図に破線で示したテーパ角θとなる直線の一般式は、 Ｔ＝80logP＋α … と表わされる。この式においては、αはθの関数となっ
ており、 α＝４θ−120 … であるから、式は となる。従って，，式で定義される条件でエッチ
ングすることにより、良好なテーパエッチングが可能と
なる。
さくなると、下地に達するまでエッチングできない場合
がある。第11図に示す如く、開口幅（開口が正方形でな
い場合は短辺の長さ）をｌ、膜厚をｔとするとき、対向
するテーパ側壁が下地表面で交わるとすれば、このとき
のテーパ角θは、 となる。そして、テーパ角がこれよりも小さくなると、
エッチングが下地表面に達しないことになる。従って、
テーパエッチングを行うための最適条件は、 Ｔ＜80logP＋240 … Ｔ≧80logP＋160 … をそれぞれ満足するように設定すればよい。なお、第10
図に破線で示したテーパ角θとなる直線の一般式は、 Ｔ＝80logP＋α … と表わされる。この式においては、αはθの関数となっ
ており、 α＝４θ−120 … であるから、式は となる。従って，，式で定義される条件でエッチ
ングすることにより、良好なテーパエッチングが可能と
なる。
次に、本実施例方法による効果を図面に用いて説明す
る。第12図はSi基板71上に形成されたSiO2膜72のコンタ
クトホール73に、Al膜74をスパッタ形成してAlを埋め込
む工程を示す。第12図（ａ）は従来のエッチング方法に
より形成したコンタクトホール73へのAl膜74の埋め込み
形状を示す。コンタクトホール73の側壁が垂直なためス
テップカバレッジが悪く、AlとSiのコンタクトが取れな
い。第12図（ｂ）は上述したテーパエッチング方法によ
り形成したコンタクトホール73へのAl膜74の埋め込みを
示す。コンタクトホール73がテーパを有することから、
Al膜74のステップカバレッジが良好なものとなってい
る。
る。第12図はSi基板71上に形成されたSiO2膜72のコンタ
クトホール73に、Al膜74をスパッタ形成してAlを埋め込
む工程を示す。第12図（ａ）は従来のエッチング方法に
より形成したコンタクトホール73へのAl膜74の埋め込み
形状を示す。コンタクトホール73の側壁が垂直なためス
テップカバレッジが悪く、AlとSiのコンタクトが取れな
い。第12図（ｂ）は上述したテーパエッチング方法によ
り形成したコンタクトホール73へのAl膜74の埋め込みを
示す。コンタクトホール73がテーパを有することから、
Al膜74のステップカバレッジが良好なものとなってい
る。
さらに、第13図はAl膜81上に形成されたSiO2膜82のビ
アホール83の形成を示す。第13図（ａ）は従来のエッチ
ング方法によって形成したビアホール83であり、垂直な
側壁に厚い堆積物84が残り、これを除去することはでき
ない。第13図（ｂ）は上述したテーパエッチング方法に
より形成したビアホール83であり、側壁にテーパがある
ため付着した堆積物84はイオン衝撃を受けて再スパッタ
されて除去されるため、側壁に付着物は残らない。
アホール83の形成を示す。第13図（ａ）は従来のエッチ
ング方法によって形成したビアホール83であり、垂直な
側壁に厚い堆積物84が残り、これを除去することはでき
ない。第13図（ｂ）は上述したテーパエッチング方法に
より形成したビアホール83であり、側壁にテーパがある
ため付着した堆積物84はイオン衝撃を受けて再スパッタ
されて除去されるため、側壁に付着物は残らない。
かくして本実施例によれば、励起したCHF3ガスを用い
たシリコン酸化膜のエッチングにおいて、，，式
の条件下でSiO2膜をエッチングすることにより、テーパ
状の側壁を有するコンタクトホールを形成することがで
きる。従って、エッチング後の側壁への付着物を容易に
除去することができ、さらにエッチングしたコンタクト
ホールへの金属膜の埋め込みをステップカバーレッジ良
く実現することが可能となる。
たシリコン酸化膜のエッチングにおいて、，，式
の条件下でSiO2膜をエッチングすることにより、テーパ
状の側壁を有するコンタクトホールを形成することがで
きる。従って、エッチング後の側壁への付着物を容易に
除去することができ、さらにエッチングしたコンタクト
ホールへの金属膜の埋め込みをステップカバーレッジ良
く実現することが可能となる。
次に、本発明の他の実施例方法について説明する。こ
の実施例方法は、２段階のエッチングによりテーパエッ
チングを行うことにある。
の実施例方法は、２段階のエッチングによりテーパエッ
チングを行うことにある。
まず、第14図（ａ）に示す如く、Si基板91上に形成し
たSiO2膜92上に、コンタクトホール形成のための開口を
有するレジスト93を形成する。次いで、第14図（ｂ）に
示す如く、レジスト93をマスクにSiO2膜92をその途中ま
でテーパエッチングする。このエッチングでは、前述し
たの条件が必要なだけで、，の条件は必要ない。
たSiO2膜92上に、コンタクトホール形成のための開口を
有するレジスト93を形成する。次いで、第14図（ｂ）に
示す如く、レジスト93をマスクにSiO2膜92をその途中ま
でテーパエッチングする。このエッチングでは、前述し
たの条件が必要なだけで、，の条件は必要ない。
次いで、第14図（ｃ）に示す如く、再びレジスト93を
マスクにSiO2膜92を最後までテーパエッチングする。こ
のエッチングでは、先のエッチングよりもテーパ角度が
大きくなる条件であればよく、例えば基板温度を上げて
エッチングする。基板温度を上げる代わりにガスの圧力
を低くしてもよい。なお、この２回目のエッチングで
は、テーパ角度が90度になってもよい。
マスクにSiO2膜92を最後までテーパエッチングする。こ
のエッチングでは、先のエッチングよりもテーパ角度が
大きくなる条件であればよく、例えば基板温度を上げて
エッチングする。基板温度を上げる代わりにガスの圧力
を低くしてもよい。なお、この２回目のエッチングで
は、テーパ角度が90度になってもよい。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるもので
はない。例えば、容器内に導入する反応性ガスはCHF3に
限るものではなく、少なくともC,F及びＨ元素を含有す
るガスであればよく、CH2Ｆ2やCF4＋Ｈ2等を用いること
が可能である。この場合も、テーパが形成されるメカニ
ズムは実施例と同様であるので、エッチング条件は，
，式を満たす範囲とすればよい。また、被エッチン
グ材料はシリコン酸化膜に限定されるものではなく、上
記のガスでエッチングされるものであれば適用可能であ
る。具体的には、ポリシリコンのエッチングに適用する
場合、Cl2＋CHF3、Alのエッチングに適用する場合、Cl2
＋BCl3＋CHF3を用いればよい。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
はない。例えば、容器内に導入する反応性ガスはCHF3に
限るものではなく、少なくともC,F及びＨ元素を含有す
るガスであればよく、CH2Ｆ2やCF4＋Ｈ2等を用いること
が可能である。この場合も、テーパが形成されるメカニ
ズムは実施例と同様であるので、エッチング条件は，
，式を満たす範囲とすればよい。また、被エッチン
グ材料はシリコン酸化膜に限定されるものではなく、上
記のガスでエッチングされるものであれば適用可能であ
る。具体的には、ポリシリコンのエッチングに適用する
場合、Cl2＋CHF3、Alのエッチングに適用する場合、Cl2
＋BCl3＋CHF3を用いればよい。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、基板上の薄膜を
テーパ状にエッチングすることが可能であり、エッチン
グ形状を制御することができる。また、テーパ状にエッ
チングすることにより側壁への付着物はなく、さらにエ
ッチングした溝への金属膜の埋め込みは良好なステップ
カバーレッジを得ることができる。
テーパ状にエッチングすることが可能であり、エッチン
グ形状を制御することができる。また、テーパ状にエッ
チングすることにより側壁への付着物はなく、さらにエ
ッチングした溝への金属膜の埋め込みは良好なステップ
カバーレッジを得ることができる。
第１図乃至第３図は本発明方法を実施するために用いた
ドライエッチング装置を示す概略構成図、第４図乃至第
13図は本発明の一実施例方法を説明するためのもので、
第４図は基板温度とエッチング速度との関係を示す特性
図、第５図はガス圧力とエッチング速度との関係を示す
特性図、第６図はコンタクトホール形状を示す断面図、
第７図は磁界強度とエッチング速度との関係を示す特性
図、第８図は磁界強度とテーパ角との関係を示す特性
図、第９図は基板温度とテーパ角との関係を示す特性
図、第10図はテーパ角とガス圧力及び基板温度との関係
を示す特性図、第11図はテーパ角度を定義するための模
式図、第12図はコンタクトホールへのAl埋込み形状を示
す断面図、第13図はビアホール形状を示す断面図、第14
図は本発明の他の実施例方法を説明するための工程断面
図である。 61…ポリシリコン膜、62,72,82,92…SiO2膜、63,93…レ
ジスト、64…重合膜、71,91…Si基板、73…コンタクト
ホール、74,81…Al膜、83…ビアホール、84…堆積物。
ドライエッチング装置を示す概略構成図、第４図乃至第
13図は本発明の一実施例方法を説明するためのもので、
第４図は基板温度とエッチング速度との関係を示す特性
図、第５図はガス圧力とエッチング速度との関係を示す
特性図、第６図はコンタクトホール形状を示す断面図、
第７図は磁界強度とエッチング速度との関係を示す特性
図、第８図は磁界強度とテーパ角との関係を示す特性
図、第９図は基板温度とテーパ角との関係を示す特性
図、第10図はテーパ角とガス圧力及び基板温度との関係
を示す特性図、第11図はテーパ角度を定義するための模
式図、第12図はコンタクトホールへのAl埋込み形状を示
す断面図、第13図はビアホール形状を示す断面図、第14
図は本発明の他の実施例方法を説明するための工程断面
図である。 61…ポリシリコン膜、62,72,82,92…SiO2膜、63,93…レ
ジスト、64…重合膜、71,91…Si基板、73…コンタクト
ホール、74,81…Al膜、83…ビアホール、84…堆積物。
Claims (4)
- 【請求項１】被エッチング薄膜が形成された基板を反応
容器内に収容し、この容器内に少なくともC,F及びＨ元
素を含有する反応性ガスを導入し、このガスを活性化し
て基板上の薄膜を選択エッチングするドライエッチング
方法において、 前記薄膜のエッチング領域の開口幅をｌ、厚さをｔとし
たとき、前記容器内のガス圧力Ｐ（Torr）と基板温度Ｔ
（℃）とが、 且つ Ｔ＜80logP＋240 の条件で定められる領域内でエッチングを行うことを特
徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項２】前記容器内のガス圧力Ｐ（Torr）と基板温
度Ｔ（℃）とが、 Ｔ≧80logP＋160 の条件で定められる領域内でエッチングを行うことを特
徴とする請求項１記載のドライエッチング方法。 - 【請求項３】被エッチング薄膜が形成された基板を反応
容器内に収容し、この容器内に少なくともC,F及びＨ元
素を含有する反応性ガスを導入し、このガスを活性化し
て基板上の薄膜を選択エッチングするドライエッチング
方法において、 前記容器内のガス圧力Ｐ（Torr）と基板温度Ｔ（℃）と
が、 T1＜80logP1＋240 となる条件で前記薄膜を途中までエッチングし、次いで
T2＞T1，P2＝P1、T2＝T1，P2＜P1、又はT2＞T1，P2＜P1
の条件で最後までエッチングすることを特徴とするドラ
イエッチング方法。 - 【請求項４】前記被エッチング薄膜はシリコン酸化膜で
あり、前記反応性ガスとしてCHF3ガスを用いたことを特
徴とする請求項１又は２記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2076603A JPH088244B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2076603A JPH088244B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03278433A JPH03278433A (ja) | 1991-12-10 |
| JPH088244B2 true JPH088244B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=13609906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2076603A Expired - Lifetime JPH088244B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088244B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8461050B2 (en) * | 2011-06-10 | 2013-06-11 | Headway Technologies, Inc. | Taper-etching method and method of manufacturing near-field light generator |
| JP2019102483A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-24 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法およびエッチング装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61114530A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-02 | Oki Electric Ind Co Ltd | ドライエツチング方法及びその装置 |
| JPS6342126A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-23 | Hitachi Micro Comput Eng Ltd | ドライエツチング法 |
| JPH01211921A (ja) * | 1988-02-19 | 1989-08-25 | Toshiba Corp | ドライエッチング装置 |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP2076603A patent/JPH088244B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03278433A (ja) | 1991-12-10 |
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