JPH09260359A - 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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- JPH09260359A JPH09260359A JP8071594A JP7159496A JPH09260359A JP H09260359 A JPH09260359 A JP H09260359A JP 8071594 A JP8071594 A JP 8071594A JP 7159496 A JP7159496 A JP 7159496A JP H09260359 A JPH09260359 A JP H09260359A
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- gas
- etching
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- etched
- etching method
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一般的で安価で比較的扱い易いエッチングガ
スを使用し、高融点金属材料のエッチングすべき部分に
集中して選択的に異方向性で高速でエッチングするドラ
イエッチング方法の提供。 【解決手段】 真空ポンプ18で減圧している真空チャ
ンバー10内にエッチングガス17を供給し、真空チャ
ンバー1内に設置されている上下電極11、12間に高
周波電圧またはパルス電圧15を印加してエッチングガ
スをプラズマ化し、レジストマスクを施されて真空チャ
ンバー10内に配置されている基板上の高融点金属材料
の被エッチング物19を前記プラズマ化したエッチング
ガス16でエッチングするドライエッチング方法におい
て、前記エッチングガス17は、CHF3 ガスとCl2
ガスとの混合ガスであることを特徴とする。
スを使用し、高融点金属材料のエッチングすべき部分に
集中して選択的に異方向性で高速でエッチングするドラ
イエッチング方法の提供。 【解決手段】 真空ポンプ18で減圧している真空チャ
ンバー10内にエッチングガス17を供給し、真空チャ
ンバー1内に設置されている上下電極11、12間に高
周波電圧またはパルス電圧15を印加してエッチングガ
スをプラズマ化し、レジストマスクを施されて真空チャ
ンバー10内に配置されている基板上の高融点金属材料
の被エッチング物19を前記プラズマ化したエッチング
ガス16でエッチングするドライエッチング方法におい
て、前記エッチングガス17は、CHF3 ガスとCl2
ガスとの混合ガスであることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体や液晶
等の薄膜デバイスに使用されるNb、Ta、Mo等の高
融点金属材料を、有機フォトレジスト等のレジストマス
クでマスクし、プラズマ化されたエッチングガスでエッ
チングするドライエッチング方法に関するものである。
等の薄膜デバイスに使用されるNb、Ta、Mo等の高
融点金属材料を、有機フォトレジスト等のレジストマス
クでマスクし、プラズマ化されたエッチングガスでエッ
チングするドライエッチング方法に関するものである。
【0002】
【発明の属する技術分野】近年、Nb、Ta、Mo等の
高融点金属材料が、半導体、液晶等の薄膜デバイスにお
いて、主に配線材料として使用されている。そして、こ
れらの材料の加工には、これらの材料を有機フォトレジ
ストでマスキングし、マスキングされていない不必要な
部分を、プラズマ化したエッチングガスでエッチングし
て除去するドライエッチング方法が使用されている。
高融点金属材料が、半導体、液晶等の薄膜デバイスにお
いて、主に配線材料として使用されている。そして、こ
れらの材料の加工には、これらの材料を有機フォトレジ
ストでマスキングし、マスキングされていない不必要な
部分を、プラズマ化したエッチングガスでエッチングし
て除去するドライエッチング方法が使用されている。
【0003】先ず、高融点金属材料のドライエッチング
に使用するドライエッチング装置を図3に基づいて説明
する。
に使用するドライエッチング装置を図3に基づいて説明
する。
【0004】図3において、ドライエッチング装置は、
真空チャンバー10内に上部電極11と下部電極12と
が配置されており、下部電極12は水循環式温度制御手
段13によって一定温度に保たれている。又、下部電極
12には、インピーダンス整合回路14を介して高周波
電源15が接続されており、前記両電極間に前記高周波
電源15からの高周波電圧を印加することにより真空チ
ャンバー10内にプラズマ16を発生させ、発生したプ
ラズマ16により、下部電極12上に置かれた被エッチ
ング物19をドライエッチングする。尚、高周波電源1
5はパルス電源にすることもある。
真空チャンバー10内に上部電極11と下部電極12と
が配置されており、下部電極12は水循環式温度制御手
段13によって一定温度に保たれている。又、下部電極
12には、インピーダンス整合回路14を介して高周波
電源15が接続されており、前記両電極間に前記高周波
電源15からの高周波電圧を印加することにより真空チ
ャンバー10内にプラズマ16を発生させ、発生したプ
ラズマ16により、下部電極12上に置かれた被エッチ
ング物19をドライエッチングする。尚、高周波電源1
5はパルス電源にすることもある。
【0005】真空チャンバー10内には、エッチングガ
スがマスフローコントローラー17を通して導入され、
排気系18の作用により真空チャンバー10内の圧力が
適正に維持される。
スがマスフローコントローラー17を通して導入され、
排気系18の作用により真空チャンバー10内の圧力が
適正に維持される。
【0006】次に、ドライエッチング方法の従来例を説
明する。
明する。
【0007】ドライエッチング方法の従来例では、N
b、Ta、Mo等の高融点金属材料をドライエッチング
する場合、SF6 やSF4 等のフッ素を含むエッチング
ガス単体を用いて、或いは、これに酸素を添加した混合
エッチングガスを用いて、Nb、Ta、Mo等のフッ化
物を生成してドライエッチングしている。
b、Ta、Mo等の高融点金属材料をドライエッチング
する場合、SF6 やSF4 等のフッ素を含むエッチング
ガス単体を用いて、或いは、これに酸素を添加した混合
エッチングガスを用いて、Nb、Ta、Mo等のフッ化
物を生成してドライエッチングしている。
【0008】最近では、特公平2−55508号公報に
記載のように、エッチングガスとして、CIF、ClF
3 、ClF5 を使用してエッチングレートの向上を図っ
ているものがある。
記載のように、エッチングガスとして、CIF、ClF
3 、ClF5 を使用してエッチングレートの向上を図っ
ているものがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
の構成では、フッ素ラジカルによりエッチングが等方向
的に進行するので、望ましい方向にドライエッチングす
る異方向性エッチングが得られないという問題点があ
る。
の構成では、フッ素ラジカルによりエッチングが等方向
的に進行するので、望ましい方向にドライエッチングす
る異方向性エッチングが得られないという問題点があ
る。
【0010】又、従来例のエッチングガスは、有機フォ
トレジストに対してのエッチング作用が大で高融点金属
対有機フォトレジスト選択比が低くなるという問題点が
ある。
トレジストに対してのエッチング作用が大で高融点金属
対有機フォトレジスト選択比が低くなるという問題点が
ある。
【0011】又、ClF3 ガス等はCl2 ガス以上に活
性度が高く、取扱いに細心の注意が必要であり、且つ、
高価であるという問題点がある。
性度が高く、取扱いに細心の注意が必要であり、且つ、
高価であるという問題点がある。
【0012】本発明は、上記の従来例の問題点を解決し
たドライエッチング方法の提供を課題とする。
たドライエッチング方法の提供を課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、真空ポンプで減圧している真空チャン
バー内にエッチングガスを供給し、前記真空チャンバー
内に設置されている上下の電極間に高周波電圧またはパ
ルス電圧を印加して前記エッチングガスをプラズマ化
し、レジストマスクを施されて前記真空チャンバー内に
配置されている高融点金属材料に被エッチング物を前記
プラズマ化したエッチングガスでエッチングするドライ
エッチング方法において、前記エッチングガスは、CH
F3 ガスとCl2 ガスとの混合ガスであることを特徴と
する。
解決するために、真空ポンプで減圧している真空チャン
バー内にエッチングガスを供給し、前記真空チャンバー
内に設置されている上下の電極間に高周波電圧またはパ
ルス電圧を印加して前記エッチングガスをプラズマ化
し、レジストマスクを施されて前記真空チャンバー内に
配置されている高融点金属材料に被エッチング物を前記
プラズマ化したエッチングガスでエッチングするドライ
エッチング方法において、前記エッチングガスは、CH
F3 ガスとCl2 ガスとの混合ガスであることを特徴と
する。
【0014】又、本発明のドライエッチング方法は、上
記の課題を解決するために、被エッチング物が、Nb、
Ta、Moのいずれかの場合に適用すると好適である。
記の課題を解決するために、被エッチング物が、Nb、
Ta、Moのいずれかの場合に適用すると好適である。
【0015】又、本発明のドライエッチング方法は、上
記の課題を解決するために、レジストマスクが有機フォ
トレジストである場合に適用すると好適である。
記の課題を解決するために、レジストマスクが有機フォ
トレジストである場合に適用すると好適である。
【0016】又、本発明のドライエッチング方法は、上
記の課題を解決するために、CHF3 ガスとCl2 ガス
との混合ガスにおけるCl2 ガスの混合比率は、容積%
で30%以上90%以下であることが望ましく、特に4
0%以上70%以下であることが最適である。
記の課題を解決するために、CHF3 ガスとCl2 ガス
との混合ガスにおけるCl2 ガスの混合比率は、容積%
で30%以上90%以下であることが望ましく、特に4
0%以上70%以下であることが最適である。
【0017】上記のように、本発明は、CHF3 ガスと
Cl2 ガスとの混合ガスをエッチングガスとして使用す
るこにより、CHF3 ガス中のFとCl2 ガス中のCl
とにより、Nb、Ta、Mo等の高融点金属をハロゲン
化してNbFX 、TaFX 、MoFX 、NbClX 、T
aClX 、MoClX 等を生成することによりNb、T
a、Mo等を高速でエッチング除去すると同時に、CH
F3 により有機ポリマーを生成しレジストマスクの表面
等にC、H、F等で構成される有機ポリマー保護膜を形
成する。この有機ポリマー保護膜は、これによって被覆
されるレジストマスクや被エッチング物のエッチング凹
部側面をエッチング除去から保護する(図2参照)。
Cl2 ガスとの混合ガスをエッチングガスとして使用す
るこにより、CHF3 ガス中のFとCl2 ガス中のCl
とにより、Nb、Ta、Mo等の高融点金属をハロゲン
化してNbFX 、TaFX 、MoFX 、NbClX 、T
aClX 、MoClX 等を生成することによりNb、T
a、Mo等を高速でエッチング除去すると同時に、CH
F3 により有機ポリマーを生成しレジストマスクの表面
等にC、H、F等で構成される有機ポリマー保護膜を形
成する。この有機ポリマー保護膜は、これによって被覆
されるレジストマスクや被エッチング物のエッチング凹
部側面をエッチング除去から保護する(図2参照)。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明のドライエッチング方法の
一実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。
一実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。
【0019】本実施の形態が使用するドライエッチング
装置は、図3に示すものを用いるがその説明はすでに述
べているので省略する。またエッチングガスとして、C
HF3 ガスとCl2 ガスとの混合ガスを使用し、被エッ
チング物として有機フォトレジストでマスキングされた
Nb(高融点金属材料)を選定している。
装置は、図3に示すものを用いるがその説明はすでに述
べているので省略する。またエッチングガスとして、C
HF3 ガスとCl2 ガスとの混合ガスを使用し、被エッ
チング物として有機フォトレジストでマスキングされた
Nb(高融点金属材料)を選定している。
【0020】CHF3 ガスとCl2 ガスとの混合エッチ
ングガスは、(1)CHF3 中のFとCl2 ガス中のC
lとにより高融点金属材料をハロゲン化して高速にドラ
イエッチングし、(2)CHF3 ガスはC、Hを含んで
いるので、CHF3 から分解・生成されたC、H、Fを
含む有機ポリマーが、レジストマスク表面や高融点金属
材料(Nb)表面に付着し、保護膜を形成するという2
つの作用を有する。
ングガスは、(1)CHF3 中のFとCl2 ガス中のC
lとにより高融点金属材料をハロゲン化して高速にドラ
イエッチングし、(2)CHF3 ガスはC、Hを含んで
いるので、CHF3 から分解・生成されたC、H、Fを
含む有機ポリマーが、レジストマスク表面や高融点金属
材料(Nb)表面に付着し、保護膜を形成するという2
つの作用を有する。
【0021】図1に、CHF3 ガスとCl2 ガスとの混
合比と、Nbに対するエッチングレートおよびNb対有
機フォトレジスト選択比との関係を示す。図1におい
て、混合比率は容積%であり、Nb対有機フォトレジス
ト選択比=(Nbのエッチングレート)/(有機フォト
レジストのエッチングレート)である。
合比と、Nbに対するエッチングレートおよびNb対有
機フォトレジスト選択比との関係を示す。図1におい
て、混合比率は容積%であり、Nb対有機フォトレジス
ト選択比=(Nbのエッチングレート)/(有機フォト
レジストのエッチングレート)である。
【0022】図1のNbエッチングレート(nm/分)
とNb対有機フォトレジスト選択比とから、次のことが
判る。
とNb対有機フォトレジスト選択比とから、次のことが
判る。
【0023】1.CHF3 ガス単体ではNbをエッチン
グする作用がないが、Cl2 ガスを添加するとエッチン
グが進行し、Cl2 ガスの混合比率の増加に従ってエッ
チングレートが大きくなり、Cl2 ガスの混合比率が5
0%近傍から、エッチングレートの増加率が小さくな
る。
グする作用がないが、Cl2 ガスを添加するとエッチン
グが進行し、Cl2 ガスの混合比率の増加に従ってエッ
チングレートが大きくなり、Cl2 ガスの混合比率が5
0%近傍から、エッチングレートの増加率が小さくな
る。
【0024】2.CHF3 ガス単体ではNb対有機フォ
トレジスト選択比は0であり、Cl2 ガスを添加すると
前記選択比が増加し、Cl2 ガスの混合比率の増加に従
って前記選択比が大きくなるが、Cl2 ガスの混合比率
が50%近傍から、前記選択比が減少し始める。
トレジスト選択比は0であり、Cl2 ガスを添加すると
前記選択比が増加し、Cl2 ガスの混合比率の増加に従
って前記選択比が大きくなるが、Cl2 ガスの混合比率
が50%近傍から、前記選択比が減少し始める。
【0025】次に、上記1.2.により推定できること
がらを図2に基づいて説明する。
がらを図2に基づいて説明する。
【0026】図2において、1は基板、2はNbの高融
点金属材料、3はエッチングする前のNbの高融点金属
材料2の表面、4は有機フォトレジストである。
点金属材料、3はエッチングする前のNbの高融点金属
材料2の表面、4は有機フォトレジストである。
【0027】そして、Cl2 ガス中のClはNbClX
として、CHF3 ガス中のFラジカルはNbFX として
Nb(高融点金属材料)2をハロゲン化して除去すると
同時に、CHF3 から分解・生成されたC、H、Fを含
む有機ポリマーが有機フォトレジスト4の表面やNb
(高融点金属材料)2の表面に付着し、有機ポリマー保
護膜5を形成する。
として、CHF3 ガス中のFラジカルはNbFX として
Nb(高融点金属材料)2をハロゲン化して除去すると
同時に、CHF3 から分解・生成されたC、H、Fを含
む有機ポリマーが有機フォトレジスト4の表面やNb
(高融点金属材料)2の表面に付着し、有機ポリマー保
護膜5を形成する。
【0028】前記有機ポリマー保護膜5は、有機フォト
レジスト4の頂面、側面に付着して、これを保護すると
共に、エッチングされて凹部となっているNb(高融点
金属材料)2の凹部側面に付着する。前記凹部の底面は
ドライエッチング時の除去作用によって、有機ポリマー
保護膜5はほとんど形成されない。
レジスト4の頂面、側面に付着して、これを保護すると
共に、エッチングされて凹部となっているNb(高融点
金属材料)2の凹部側面に付着する。前記凹部の底面は
ドライエッチング時の除去作用によって、有機ポリマー
保護膜5はほとんど形成されない。
【0029】一方、図1に示すように、混合エッチング
ガスはその混合比率によって作用の傾向が異なるので、
その混合比率を目的に合わせて選択すれば、望ましいド
ライエッチングを行うことができる。
ガスはその混合比率によって作用の傾向が異なるので、
その混合比率を目的に合わせて選択すれば、望ましいド
ライエッチングを行うことができる。
【0030】例えば、図1に示すように、Cl2 ガス混
合比率が50%近傍においては、Nbエッチングレート
が大きく、Nb対有機フォトレジスト選択比が大きいの
で、混合エッチングガスは、有機フォトレジスト4の約
10倍でNb(高融点金属材料)2のエッチングすべき
部分に集中してエッチングが進行し、高速エッチングす
ることができる。この場合、Cl2 ガス混合比率の最適
比率は40%〜70%であるが、実用可能な混合比率は
30%〜90%である。
合比率が50%近傍においては、Nbエッチングレート
が大きく、Nb対有機フォトレジスト選択比が大きいの
で、混合エッチングガスは、有機フォトレジスト4の約
10倍でNb(高融点金属材料)2のエッチングすべき
部分に集中してエッチングが進行し、高速エッチングす
ることができる。この場合、Cl2 ガス混合比率の最適
比率は40%〜70%であるが、実用可能な混合比率は
30%〜90%である。
【0031】又、有機ポリマー保護膜5は、有機フォト
レジスト4の頂面、側面に付着して、これを保護するの
で、従来からエッチングガスでドライエッチングされて
信頼性が低いとされている有機フォトレジスト4を信頼
性良く使用できる。
レジスト4の頂面、側面に付着して、これを保護するの
で、従来からエッチングガスでドライエッチングされて
信頼性が低いとされている有機フォトレジスト4を信頼
性良く使用できる。
【0032】又、有機ポリマー保護膜5は、エッチング
されて凹部となっているNb(高融点金属材料)2の凹
部側面のみならず、底面にも付着すると考えられるが、
底面については、印加される高電圧の方向に直角に対向
しているのでエッチング作用が強くて有機ポリマー保護
膜5の形成がほとんどなく、図1に示すように大きなN
bエッチングレートが得られる。これに対して、側面の
エッチングについては、印加される高電圧の方向に平行
であるのでエッチング作用が弱くて有機ポリマー保護膜
5の保護効果が認められ、横方向のエッチングを抑える
ことができる。従って、エッチングされて凹部となって
いるNb(高融点金属材料)2の底面を主体にエッチン
グし、凹部側面のエッチングが少ない異方向性エッチン
グが可能になる。
されて凹部となっているNb(高融点金属材料)2の凹
部側面のみならず、底面にも付着すると考えられるが、
底面については、印加される高電圧の方向に直角に対向
しているのでエッチング作用が強くて有機ポリマー保護
膜5の形成がほとんどなく、図1に示すように大きなN
bエッチングレートが得られる。これに対して、側面の
エッチングについては、印加される高電圧の方向に平行
であるのでエッチング作用が弱くて有機ポリマー保護膜
5の保護効果が認められ、横方向のエッチングを抑える
ことができる。従って、エッチングされて凹部となって
いるNb(高融点金属材料)2の底面を主体にエッチン
グし、凹部側面のエッチングが少ない異方向性エッチン
グが可能になる。
【0033】尚、本実施の形態では、レジストマスクに
有機フォトレジストを使用したが、他のレジストマスク
でも同様の結果が得られる。
有機フォトレジストを使用したが、他のレジストマスク
でも同様の結果が得られる。
【0034】
【発明の効果】本発明のドライエッチング方法によれ
ば、高融点金属材料のエッチングすべき部分に集中して
選択的に異方向性で高速なドライエッチングを行うこと
ができる。
ば、高融点金属材料のエッチングすべき部分に集中して
選択的に異方向性で高速なドライエッチングを行うこと
ができる。
【図1】本発明のドライエッチング方法の一実施の形態
におけるCHF3 ガスとCl2ガスとの混合ガスにおけ
るCl2 ガス混合比率に対するNbエッチングレートと
Nb対有機フォトレジスト選択比とを示す図である。
におけるCHF3 ガスとCl2ガスとの混合ガスにおけ
るCl2 ガス混合比率に対するNbエッチングレートと
Nb対有機フォトレジスト選択比とを示す図である。
【図2】本発明のドライエッチング方法の一実施の形態
におけるドライエッチング反応メカニズムを示す模式図
である。
におけるドライエッチング反応メカニズムを示す模式図
である。
【図3】ドライエッチング装置の構成を示す模式図であ
る。
る。
1 基板 2 高融点金属材料 3 エッチングする前の高融点金属材料の表面 4 有機フォトレジスト 5 有機ポリマー保護膜 10 真空チャンバー 11 上部電極 12 下部電極 13 水循環式温度調節手段 14 インピーダンス整合回路 15 高周波電源 16 プラズマ 17 マスフローコントローラ 18 排気系
Claims (5)
- 【請求項1】 真空ポンプで減圧している真空チャンバ
ー内にエッチングガスを供給し、前記真空チャンバー内
に設置されている上下の電極間に高周波電圧またはパル
ス電圧を印加して前記エッチングガスをプラズマ化し、
レジストマスクを施されて前記真空チャンバー内に配置
されている高融点金属材料の被エッチング物を前記プラ
ズマ化したエッチングガスでエッチングするドライエッ
チング方法において、前記エッチングガスは、CHF3
ガスとCl2 ガスとの混合ガスであることを特徴とする
ドライエッチング方法。 - 【請求項2】 被エッチング物は、Nb、Ta、Moの
いずれかである請求項1に記載のドライエッチング方
法。 - 【請求項3】 レジストマスクは有機フォトレジストで
ある請求項1又は2に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項4】 CHF3 ガスとCl2 ガスとの混合ガス
におけるCl2 ガスの混合比率は、容積%で30%以上
90%以下である請求項1、2又は3に記載のドライエ
ッチング方法。 - 【請求項5】 CHF3 ガスとCl2 ガスとの混合ガス
におけるCl2 ガスの混合比率は、容積%で40%以上
70%以下である請求項4に記載のドライエッチング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07159496A JP3371055B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07159496A JP3371055B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260359A true JPH09260359A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3371055B2 JP3371055B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=13465157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07159496A Expired - Fee Related JP3371055B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371055B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6218196B1 (en) | 1998-05-06 | 2001-04-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Etching apparatus, etching method, manufacturing method of a semiconductor device, and semiconductor device |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP07159496A patent/JP3371055B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6218196B1 (en) | 1998-05-06 | 2001-04-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Etching apparatus, etching method, manufacturing method of a semiconductor device, and semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3371055B2 (ja) | 2003-01-27 |
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