JPS60192334A - ドライエツチング方法 - Google Patents
ドライエツチング方法Info
- Publication number
- JPS60192334A JPS60192334A JP59047579A JP4757984A JPS60192334A JP S60192334 A JPS60192334 A JP S60192334A JP 59047579 A JP59047579 A JP 59047579A JP 4757984 A JP4757984 A JP 4757984A JP S60192334 A JPS60192334 A JP S60192334A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- gas
- dry etching
- insulating film
- pressure ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ｒ発明の属する技術分野〕
本発明は半導体素子に設けられる絶縁膜などの薄膜を微
細加工するドライエツチング方法に関する。
細加工するドライエツチング方法に関する。
例えば集積度の高い半導体集積回路などでは微細なパタ
ーンを形成するための微細加工法とじてエツチング技術
の向上が期待されている。このエツチング過程は一般に
例えば第１図に断面図で示すようにシリコン基板ｌの表
面に絶縁膜２を設け、その上にフォトレジスト３による
バターニングを行いレジスト３をマスクとして絶縁膜２
の不要部分をエツチング除去することが行われており、
エツチングの方法は化学溶液を用いて化学反応を利用す
るウェットエツチングまたは減圧された容器内でガスを
高周波で放電させてラジカルで行うドライエツチングが
ある。
ーンを形成するための微細加工法とじてエツチング技術
の向上が期待されている。このエツチング過程は一般に
例えば第１図に断面図で示すようにシリコン基板ｌの表
面に絶縁膜２を設け、その上にフォトレジスト３による
バターニングを行いレジスト３をマスクとして絶縁膜２
の不要部分をエツチング除去することが行われており、
エツチングの方法は化学溶液を用いて化学反応を利用す
るウェットエツチングまたは減圧された容器内でガスを
高周波で放電させてラジカルで行うドライエツチングが
ある。
しかしウェットエツチングはエツチングされる絶縁膜２
の縦方向と横方向へのエツチング速さがいずれの方向に
もほぼ同じ割合で進行するので第２図に断面図で示すよ
うに絶縁膜２はシリコン基板１に対して断面形状が台形
状になりやすく、アンダカットされてレジスト３の寸法
より小さな仕上りとなる。これに対し、シリコンウェハ
の大口径化に伴いエツチング加工精度、エツチングの均
一性などにすぐれたドライエツチング法が多用されるよ
うになった。ドライエツチングは例えば第３図に要部断
面図を示した円筒形プラズマエツチング装置が用いられ
る。第３図においてプラズマ保護用石英管４内のエッチ
トンネル５を介シてウェハボート６に支持されたウェハ
７が配置され、石英管４の外周に設けられた高周波電極
８からの高周波出力により反応ガス人口９から導入され
る例えば酸素を含むフレオンＣＣＦａ）ガスの弗素が活
性ラジカルとなりウェハ７がエツチングされるが、この
方法もウェットエツチングの場合と同様に、マスク材の
端から横方向へエツチングが大きく食い込み微細パター
ンの形成には問題がある。
の縦方向と横方向へのエツチング速さがいずれの方向に
もほぼ同じ割合で進行するので第２図に断面図で示すよ
うに絶縁膜２はシリコン基板１に対して断面形状が台形
状になりやすく、アンダカットされてレジスト３の寸法
より小さな仕上りとなる。これに対し、シリコンウェハ
の大口径化に伴いエツチング加工精度、エツチングの均
一性などにすぐれたドライエツチング法が多用されるよ
うになった。ドライエツチングは例えば第３図に要部断
面図を示した円筒形プラズマエツチング装置が用いられ
る。第３図においてプラズマ保護用石英管４内のエッチ
トンネル５を介シてウェハボート６に支持されたウェハ
７が配置され、石英管４の外周に設けられた高周波電極
８からの高周波出力により反応ガス人口９から導入され
る例えば酸素を含むフレオンＣＣＦａ）ガスの弗素が活
性ラジカルとなりウェハ７がエツチングされるが、この
方法もウェットエツチングの場合と同様に、マスク材の
端から横方向へエツチングが大きく食い込み微細パター
ンの形成には問題がある。
この問題を回避するためにエツチングに異方性をもたせ
ることができ、フォトレジストの寸法通りサイドエツチ
ングが少ない平行平板形の反応性イオンエツチングも行
われている。例えば第４図はこの平行平板形の反応性イ
オンエツチング装置の要部断面図を示したものであり、
反応容器１０の中に高周波電極１１と被エツチングウェ
ハ１２を対向せしめ反応ガス人口１３からエツチングガ
スを導入して高周波電圧を印加することによりウェハ１
２のエツチングが行われる。
ることができ、フォトレジストの寸法通りサイドエツチ
ングが少ない平行平板形の反応性イオンエツチングも行
われている。例えば第４図はこの平行平板形の反応性イ
オンエツチング装置の要部断面図を示したものであり、
反応容器１０の中に高周波電極１１と被エツチングウェ
ハ１２を対向せしめ反応ガス人口１３からエツチングガ
スを導入して高周波電圧を印加することによりウェハ１
２のエツチングが行われる。
しかしながらこのドライエツチング方法は、エツチング
後第５図に示すように例えばシリコン基板１に設けたポ
リシリコン酸化膜２はフォトレジスト３直下で垂直にエ
ツチングされるが、その後の工程でレジスト３を除去し
、配線金属膜１４を被着したとき第６図のようなステッ
プカバレージ不ツチング方式は従来のプラズマエツチン
グ装置と同様な早扱いができるという点はあっても例え
ば円筒形プラズマエツチングに比べて処理能力が％とな
り、絶縁膜のサイドエツチング量の制御がむずかしいな
どの欠点をもっている。
後第５図に示すように例えばシリコン基板１に設けたポ
リシリコン酸化膜２はフォトレジスト３直下で垂直にエ
ツチングされるが、その後の工程でレジスト３を除去し
、配線金属膜１４を被着したとき第６図のようなステッ
プカバレージ不ツチング方式は従来のプラズマエツチン
グ装置と同様な早扱いができるという点はあっても例え
ば円筒形プラズマエツチングに比べて処理能力が％とな
り、絶縁膜のサイドエツチング量の制御がむずかしいな
どの欠点をもっている。
ｒ発明の目的〕
本発明の目的は上述の欠点を除去し、円筒形のプラズマ
エツチング装置を用いて絶縁膜のエツチング断面形状を
任意にしかも容易に行うことができるドライエツチング
方法を提供することにある。
エツチング装置を用いて絶縁膜のエツチング断面形状を
任意にしかも容易に行うことができるドライエツチング
方法を提供することにある。
ｒ発明の要点〕
本発明は円筒形のプラズマエツチング装置を用いポリシ
リコンや窒化シリコン膜などからなる絶縁膜を微細加工
するに際して、これら絶縁膜に塗布したフォトレジスト
寸法通りの垂直な断面形状をもつように形成するときは
フレオンガスに希ガスを混合したエツチングガスを用い
てフレオンガスに対する希ガスの分圧比を１以上にし、
またステップカバレージ不良を防止するために絶縁膜の
断面形状に傾斜をもたせるときはエツチングガスの分圧
比を１以下としてプラズマエツチングを行うことにより
、絶縁膜のエツチング後の断面形状を任意に定めること
ができるようにしたものである。
リコンや窒化シリコン膜などからなる絶縁膜を微細加工
するに際して、これら絶縁膜に塗布したフォトレジスト
寸法通りの垂直な断面形状をもつように形成するときは
フレオンガスに希ガスを混合したエツチングガスを用い
てフレオンガスに対する希ガスの分圧比を１以上にし、
またステップカバレージ不良を防止するために絶縁膜の
断面形状に傾斜をもたせるときはエツチングガスの分圧
比を１以下としてプラズマエツチングを行うことにより
、絶縁膜のエツチング後の断面形状を任意に定めること
ができるようにしたものである。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
まずシリコン基板の表面に厚さ０．５μｍのポリシリコ
ン絶縁膜を形成し、この絶縁膜の所定の個所にフォトレ
ジストを塗布した後、これを円筒形プラズマエツチング
装置に装入して、例えば４％の酸ｇ（０２）を含むフレ
オン（ＣＦ４）カスにヘリ（５） ラム（Ｈｅ）ガスを混合した反応ガスを装置内に導入し
フレオンガスに対するヘリウムガスの分圧比を変化させ
この分圧比とサイドエッチ量との関係をめた。サイドエ
ッチ量は第７図に第２図と同じ断面図を昇揚して示した
通り、シリコン基板ｌとレジスト３の間に形成された絶
縁膜２の台形状の断面形状に関して底辺の長さｔと上辺
の長さＳとの差Ｌ−ｓをもって表わし第１表の結果を得
た。
ン絶縁膜を形成し、この絶縁膜の所定の個所にフォトレ
ジストを塗布した後、これを円筒形プラズマエツチング
装置に装入して、例えば４％の酸ｇ（０２）を含むフレ
オン（ＣＦ４）カスにヘリ（５） ラム（Ｈｅ）ガスを混合した反応ガスを装置内に導入し
フレオンガスに対するヘリウムガスの分圧比を変化させ
この分圧比とサイドエッチ量との関係をめた。サイドエ
ッチ量は第７図に第２図と同じ断面図を昇揚して示した
通り、シリコン基板ｌとレジスト３の間に形成された絶
縁膜２の台形状の断面形状に関して底辺の長さｔと上辺
の長さＳとの差Ｌ−ｓをもって表わし第１表の結果を得
た。
なおｔはジャストエッチのためレジスト３の巾寸法とほ
ぼ同じである。第１表中Ｘは４インチ径のシリコン基板
内５点についての平均値である。
ぼ同じである。第１表中Ｘは４インチ径のシリコン基板
内５点についての平均値である。
第１表
第１表からフレオンガスに対するヘリウムガスの分圧比
が高くなるにしたがってエツチング速度は遅くなるがサ
イドエッチ量は減少することがわかる。とくに分圧比が
１を超えるとサイドエヴチ（６） 量は大巾に減少するようになる。したがってフレオンガ
スに対するヘリウムガスの分圧比が冒まるにつれてエツ
チング後の絶縁膜の傾斜角度は急峻となるがこの傾斜角
度は所定の膜厚に対して分圧比とサイドエッチ量から見
積ることができるのでこのこと力）らレジスト寸法通り
の微細加工を行うことが可能となる。第１表の結果につ
いてフレオンガスに対するヘリウムガスの分圧比と絶縁
膜の傾斜角度の関係を第８図に示す。
が高くなるにしたがってエツチング速度は遅くなるがサ
イドエッチ量は減少することがわかる。とくに分圧比が
１を超えるとサイドエヴチ（６） 量は大巾に減少するようになる。したがってフレオンガ
スに対するヘリウムガスの分圧比が冒まるにつれてエツ
チング後の絶縁膜の傾斜角度は急峻となるがこの傾斜角
度は所定の膜厚に対して分圧比とサイドエッチ量から見
積ることができるのでこのこと力）らレジスト寸法通り
の微細加工を行うことが可能となる。第１表の結果につ
いてフレオンガスに対するヘリウムガスの分圧比と絶縁
膜の傾斜角度の関係を第８図に示す。
なおフレオンガスに混合する布カスには本実施例におい
てはヘリウムを用いた場合を述べたが、ヘリウムに限ら
れることなく、例えばアルゴン（Ａｒ）などその他の不
活性ガスを用いても同様の結果が得られる。
てはヘリウムを用いた場合を述べたが、ヘリウムに限ら
れることなく、例えばアルゴン（Ａｒ）などその他の不
活性ガスを用いても同様の結果が得られる。
半導体素子に設けられた絶縁膜などの微細加工を行うに
当り、円筒形プラズマエツチング装置を用いてドライエ
ツチングをするとき、従来サイドエッチ量が大きくなり
レジスト直下で基板に対して垂直なエツチングができず
そのため処理能力が低いｌども拘らず、平行平板形のエ
ツチング装置が多用されているのに対し、本発明の方法
によれば円筒形プラズマエツチング装置を用いてエツチ
ングガスに希ガスを混合し、その分圧比を１以上にする
ことにより再現性よく平行平板形と同程度の垂直エツチ
ングが可能となるばかりでなく、エツチングガスの分圧
比を必要に応じて適当な値に定めることにより分圧比１
以下でレジスト直下の絶縁膜のエツチング角度を半導体
基板に対して傾斜をもたせるようにしてステップカバレ
ージ不良を避けることもできる。
当り、円筒形プラズマエツチング装置を用いてドライエ
ツチングをするとき、従来サイドエッチ量が大きくなり
レジスト直下で基板に対して垂直なエツチングができず
そのため処理能力が低いｌども拘らず、平行平板形のエ
ツチング装置が多用されているのに対し、本発明の方法
によれば円筒形プラズマエツチング装置を用いてエツチ
ングガスに希ガスを混合し、その分圧比を１以上にする
ことにより再現性よく平行平板形と同程度の垂直エツチ
ングが可能となるばかりでなく、エツチングガスの分圧
比を必要に応じて適当な値に定めることにより分圧比１
以下でレジスト直下の絶縁膜のエツチング角度を半導体
基板に対して傾斜をもたせるようにしてステップカバレ
ージ不良を避けることもできる。
すなわち本発明の方法はエツチングガスと希ガスの分圧
比を適宜選択して被エツチング膜のサイドエッチ量を任
意に制御することかできるとともに円筒形プラズマエツ
チング装置を用いた量産効果も得られるものである。
比を適宜選択して被エツチング膜のサイドエッチ量を任
意に制御することかできるとともに円筒形プラズマエツ
チング装置を用いた量産効果も得られるものである。
第１図は半導体素子のエツチング前の部分的断面図、第
２図は同じくウェットエツチング後の部分的断面図、第
３図は円筒形プラズマエツチング装置の要部断面図、第
４図は平行平板形反応性イオンエツチング装置の要部断
面図、第５図は第４図の装置によるエツチング後の部分
的断面図、第６図はステップカバレージ不良を示す部分
的断面図、第７図はサイドエッチ量の説明図、第８図は
ガスの分圧比と絶縁膜の傾斜角度との関係を表ゎした線
図である。 １・・・シリコン基板、２・・・ポリシリコン絶縁膜、
３・・・フォトレジスト、１４・・・配線金属。 う （９） 第１図 第２図 第３図 １１ 第４図 第５図 ４ 第６図
２図は同じくウェットエツチング後の部分的断面図、第
３図は円筒形プラズマエツチング装置の要部断面図、第
４図は平行平板形反応性イオンエツチング装置の要部断
面図、第５図は第４図の装置によるエツチング後の部分
的断面図、第６図はステップカバレージ不良を示す部分
的断面図、第７図はサイドエッチ量の説明図、第８図は
ガスの分圧比と絶縁膜の傾斜角度との関係を表ゎした線
図である。 １・・・シリコン基板、２・・・ポリシリコン絶縁膜、
３・・・フォトレジスト、１４・・・配線金属。 う （９） 第１図 第２図 第３図 １１ 第４図 第５図 ４ 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ）プラズマエツチング装置を用い、反応ガスに不活性
ガスを混合して、半導体素子の微細パターンを加工する
方法において１反応ガスに対する不活性ガスの分圧比に
より、被エツチング膜のサイドエッチ量を制御すること
を特徴とするドライエツチング方法８ ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、不活性
ガスは１−１ｅまたはＡｒであることを特徴とするドラ
イエツチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59047579A JPS60192334A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59047579A JPS60192334A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | ドライエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60192334A true JPS60192334A (ja) | 1985-09-30 |
Family
ID=12779157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59047579A Pending JPS60192334A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60192334A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53145575A (en) * | 1977-05-25 | 1978-12-18 | Hitachi Ltd | Plasma etching method |
| JPS54125979A (en) * | 1978-03-24 | 1979-09-29 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1984
- 1984-03-13 JP JP59047579A patent/JPS60192334A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53145575A (en) * | 1977-05-25 | 1978-12-18 | Hitachi Ltd | Plasma etching method |
| JPS54125979A (en) * | 1978-03-24 | 1979-09-29 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
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