JPS6231123A - ドライエツチング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、反応性ガスを用いて半導体ウェハ等の表面に
加速、集束された反応性イオンビームを照射する反応性
イオンビームエツチング方式およびプラズマエツチング
により活性化された励起ガスによるプラズマ励起ガスエ
ツチング方式の両方式を用いたドライエツチング方法に
関する。

［発明の背景１ 集積回路の高密度化に伴い、半導体製造プロセスのりソ
ゲラフイエ程においてサブミクロンオーダーのドライエ
ツチング技術が必要とされている。

このようなドライエツチング手段として反応性イオンビ
ームエツチング方式が開発されている。従来の反応性イ
オンビームエツチング方式は、エツチングガスとして反
応性ガス（ＣＦ４．０２　Ｆ８等）を用い、これをプラ
ズマ化し、発生したプラＸマカラ反応性イｔ　ン（ＣＦ
３”、　ＣＦ２”、　ＣＦ”。

Ｆ等）を引き出し、この反応性イオンを所定のエネルギ
に加速してイオンビームとし、ウェハ上に照射して物理
的および化学的作用によりエツチングを行っていた。

一方、エツチングガスをプラズマにより活性化し、この
プラズマ励起ガスの化学的作用によりウェハ表面をエツ
チングするプラズマ励起ガスエツチング方式が従来から
用いられている。

ところで、従来の反応性イオンビームエツチング方式に
おいては、イオンビームの物理的エツチング効果のため
、化学的エツチング作用のみの場合に比べ、異方性が太
き（なりアンダーカットの少い比較的微細パターンのエ
ツチングが可能となる反面、選択性が少く被エツチング
材の材質に応じてエツチング速度を変えることはできな
かった。

従って、例えば５ｉＯ２ｙＡを下地とするｐｏｎｙ　−
８ｉｌｌｌをエツチングする場合、Ｐｏ１ｙ−８ｉ膜を
エツチングした後さらに８１０２膜を同様にエツチング
するため下地が大きく損傷するという問題を生じていた
。また、イオンビームのエネルギが大きいため（通常５
ｏｏｅｖ以上）イオン衝撃による下地のダメージの問題
もあった。

また、従来のプラズマ励起ガスエツチング方式において
は、励起ガスの化学的作用によってエツチングを行うた
め、選択性が良好である反面エツチングが等方的であり
アンダーカットの問題を生じていた。

［発明の目的］ 本発明は、前記従来の各エツチング方式の欠点に鑑みな
されたものであって、アンダーカットが少く微細加工が
可能でしかも選択性の大きいドライエツチング方法を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ 本発明に係るドライエツチング方法においては、エツチ
ングガス導入管が接続された真空室内にイオン引出し電
極を介してプラズマ発生部とエツチング処理部とを有す
るエツチング装置内で、上記エツチングガス導入管より
反応性ガスを導入してプラズマを発生させ、上記イオン
引出し電極に電圧を印加してイオンビームを引出し、該
イオンビームの照射によりエツチングを行う第１エツチ
ング工程と、上記イオン引出し電極への電圧印加を停止
してイオンビーム照射を停止し、プラズマ励起ガスのみ
をエツチング処理部に導入し、該プラズマ励起ガスによ
りエツチングを行う第２エツチング工程とを連続して行
っている。

［実施例］ 第１図に本発明に係るドライエツチング方法で用いる装
置の構成を示す。真空室１は上部のプラズマ発生部２お
よび下部のエツチング処理部３からなる。プラズマ発生
部２とエツチング処理部３との間には、発生したプラズ
マからイオンを引出しこれを加速するためのイオン）引
出し電極４が設けられる。プラズマ発生部２にはエツチ
ングガス導入管５およびマイクロ波導入用導波管６が接
続される。エツチング処理部３には排気口１が設けられ
図示しない真空ポンプに接続される。エラ１チング処理
部３内にはホルダ８上に搭載されたウェハ９が配置され
る。

このような構成の装置を使用した本発明方法について以
下に説明する。この実施例は、例えば反応性ガスとして
ＳＦｅガスを使用しＰｏ１ｙ　−８ｉ膜をエツチングす
る場合についてのものである。

エツチングガス導入管５よりＳＦｅガスをプラズマ発生
部２に導入し、排気口１より真空排気して（矢印Ｂ）真
空室１内を５　ｘ　１０−４　ｔｏｒｒ程度の圧力にす
る。この状態で導波管６より２．４５ＧＨ７のマイクロ
波を導入しく矢印Ａ　）　　ｌ１７５Ｇ　ａｕｓｓの磁
場を与えてプラズマを発生させる。イオン引出し電極４
に所定の電圧を印加し発生したプラズマからイオンを引
出しこれを５００ｅＶ程度のエネルギに加速して反応性
イオンビームとして矢印Ｃのようにウェハ９に向けて照
射する。これによりウェハ９上のＰｏ１ｙ−８ｉ膜が反
応性イオンビームによりエツチングされる。この反応性
イオンビームによるエツチングが所定量だけ行われると
（例えばｐｏｌｙ−８ｉ膜を数百人程度残した状態）、
イオン引出し電極４への電圧印加を停止してイオンビー
ムの照射を停止する。エツチングが所定量だけ行われた
かどうかの判断は、イオン照射時間およびエツチングモ
ニタの抵抗検知等に基いて行われる。

次に真空室１内の圧力を１０−１〜１　ｔｏｒｒ程度ま
で上げプラズマ発生部２で同様にプラズマを発生させる
。このときイオン引出し電極４はグランド電位である。

このような状態では、イオンはプラズマ発生部２から引
出されず、プラズマによって化学的に励起されたガスの
みが引出し電極４を通過してエツチング処理部３内に流
入する。このようなプラズマ励起ガスの化学的作用によ
りウェハ９上に残された数百人程度のＰｏ１ｙ　−８ｉ
　Ｉ！Ｉがエツチングされる。

第２図は前記イオンビーム照射によるエツチング工程終
了直前のウェハの部分断面図である。

Ｓｉ基板１０上にＳｉＯ２膜１１膜形１され、その上に
Ｐｏ１ｙ　−Ｓ　ｉ　１５１１２がコーティングされ、
レジストパターン１３で覆われる。レジストパターン１
３で覆われた部分以外のＰｏ１ｙ−８ｉ膜１２はイオン
ビーム（矢印Ｃ）によりエツチングされる。イオンビー
ムエツチングの異方性のためアンダーカットはほとんど
起らずレジストパターン１３に正確に対応した微細加工
が行われる。

第３図は前記プラズマ励起ガスによるエツチング工程終
了時のウェハの部分断面図である。

ＳＦｅガスの場合、５１０２との選択比Ｐｏ１ｙ　−８
ｉ／ＳｉＯ２は３０以上となるため下地のＳ　ｉ　０２
１１１１はほとんどエツチングされずにＰｏｌｙ−３ｔ
ｇＩのみがエツチングされる。このプラズマ励起ガスに
よるエツチングは化学的作用による等方的なエツチング
であるため、レジストパターン１３（７）下部（７）Ｐ
ｏｌｙ　−５ｔ　１１ａ１２も多少エツチングされる。

しかしながら、このような等方的エツチングによるアン
ダーカットはプラズマ励起ガスによるエツチング時間を
短くすることによりパターン形状に対する影響を無視で
きる程度に小さくすることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るドライエツチング方
法においては、通常の反応性イオンビームエツチング装
置を用いて、反応性イオンビームエツチング工程に続い
て、引出し電極への電圧印加を停止してイオンビーム照
射を停止し、圧力を多少高めるという簡単な切換作業に
よりプラズマ励起ガスによるエツチングを行っている。

従って、異方性エツチングによる微細バターニングが可
能となるばかりでなく選択性が良好となり下地のオーバ
ーエツチング又は大きなダメージを防止することができ
る。また、同一装置を用いて連続的に前記２つのエツチ
ング工程を実施するため時間を多く要することはなく、
エツチング工程が能率的に行われ生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法で用いる反応性イオンビームエツチ
ング装置の構成図、第２図は反応性イオンビームエツチ
ング工程中のウェハの部分断面図、第３図はプラズマ励
起ガスエツチング工程終了時のウェハの部分断面図であ
る。 １・・・真空室、２・・・プラズマ発生部、３・・・エ
ツチング処理部、４・・・イオン引出し′Ｒ極、５・・
・エツチングガス導入管、９・・・ウェハ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エッチングガス導入管が接続された真空室内にイオ
   ン引出し電極を介してプラズマ発生部とエッチング処理
   部とを有するエッチング装置内で、（１）上記エッチン
   グガス導入管より反応性ガスを導入してプラズマを発生
   させ、上記イオン引出し電極に電圧を印加してイオンビ
   ームを引出し、該イオンビームの照射によりエッチング
   を行う第１エッチング工程と、 （２）上記イオン引出し電極への電圧印加を停止してイ
   オンビーム照射を停止し、プラズマ励起ガスのみをエッ
   チング処理部に導入し、該プラズマ励起ガスによりエッ
   チングを行う第２エッチング工程とを連続して行うドラ
   イエッチング方法。