JP2002083804A - Method of etching sample - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
方法に係り、特に磁気ヘッド製造工程の上部磁極メッキ
フレームの微細加工や、半導体製造工程の低誘電率素子
絶縁膜の微細加工など、炭素系樹脂材料のドライエッチ
ング方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method, and more particularly to a carbon-based resin for fine processing of an upper magnetic pole plating frame in a magnetic head manufacturing process and fine processing of a low dielectric constant element insulating film in a semiconductor manufacturing process. The present invention relates to a method for dry etching a material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】炭素系樹脂材料のエッチングに関する従
来方法は、用いられるガス系として Ｏ2およびＨｅ Ｏ2 ，Ｈｅ，ＳＯ2 Ｏ2 Ｃｌ2 Ｏ2 Ｃｌ2，Ａｒ Ｏ2 Ｎ2 Ｏ2 Ｎ2 Ａｒ Ｎ2 Ｈ2 ＮＨ3 等が知られている。(たとえば、J. Vac. Sci. Technol.
B 13(6), Nov/Dec 1995,p2366,“Plasam development
of a silylated bilayer resist: Effects ofetch chem
istry on critical dimension control and feature pr
ofiles"に記載されている。）2. Description of the Related Art A conventional method for etching a carbon-based resin material uses O 2 and He O 2 , He, SO 2 O 2 Cl 2 O 2 Cl 2 , Ar O 2 N 2 O 2 N 2 as gas systems to be used. Ar N 2 H 2 NH 3 and the like are known. (For example, J. Vac.Sci. Technol.
B 13 (6), Nov / Dec 1995, p2366, “Plasam development
of a silylated bilayer resist: Effects ofetch chem
istry on critical dimension control and feature pr
ofiles ")
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】炭素系樹脂材料に対
し、微細で深い溝あるいはホールをエッチング加工する
場合を考える。たとえば、図６に示すように、開口部パ
ターン寸法Ｂが０.４〜０.１μｍ、加工深さＥが１〜５
μｍであり、完成加工溝あるいはホールのアスペクト比
（Ｅ／Ｂ）が、５〜１５と大きい場合を考える。この場
合、炭素系樹脂材料は、絶縁物であるため、被加工中の
溝あるいはホールの側壁が、垂直形状より膨らんだ形と
なる、いわゆるボーイング形状となり、垂直加工が難し
いという問題があった。Consider a case in which fine and deep grooves or holes are etched in a carbon-based resin material. For example, as shown in FIG. 6, the opening pattern size B is 0.4 to 0.1 μm, and the processing depth E is 1 to 5
μm and the aspect ratio (E / B) of the completed processed groove or hole is as large as 5 to 15. In this case, since the carbon-based resin material is an insulating material, the side wall of the groove or hole being processed has a so-called bowing shape, which is a shape bulging out from the vertical shape, and there is a problem that vertical processing is difficult.
【０００４】このボーイング形状は、次の２つの原因の
いずれかでおこると考えられている。[0004] This bowing shape is thought to occur for one of the following two reasons.
【０００５】第１の原因に関して図７を用いて説明す
る。ドライエッチングでは、一般にウエハを載置するス
テージに高周波バイアスをかけて、加速イオンと電子を
交互にウエハに引き込むことにより、エッチングする。
溝あるいはホールのアスペクト比が大きくなると、電子
は、ウエハの溝あるいはホール内に侵入しにくくなり、
溝あるいはホールの底部が、正イオンでチャージアップ
するようになるいわゆる電子シェイディング現象が起こ
る。この結果、プラズマシース部で加速されたイオン
は、底部のチャージアップの影響で、入射イオンの一部
分が溝あるいはホール内で直進せず、わずかに軌道が曲
げられて、溝あるいはホールの側壁に衝突し、側壁のエ
ッチングが生じるため、ボーイングが起こると考えられ
る。The first cause will be described with reference to FIG. In dry etching, etching is generally performed by applying a high-frequency bias to a stage on which a wafer is mounted and alternately drawing accelerated ions and electrons into the wafer.
When the aspect ratio of the groove or hole becomes large, electrons are less likely to enter the groove or hole of the wafer,
A so-called electron shading phenomenon occurs in which the bottom of the groove or hole is charged up with positive ions. As a result, the ions accelerated in the plasma sheath part do not go straight in the groove or hole due to the charge-up at the bottom, and their trajectories are slightly bent and collide with the side walls of the groove or hole. However, since the sidewall is etched, bowing is considered to occur.
【０００６】第２の原因としては、図８に示すように、
ハードマスクのエッジに衝突したイオンがその軌道を曲
げられて、溝あるいはホールの側壁に衝突すると考えら
れる。一般に炭素系樹脂材料をエッチングするには、あ
らかじめパターニングした、Ａｌ2Ｏ3薄膜あるいはＳｉ
Ｏ2 薄膜が用いられる。このハードマスクはエッチング
の進行に伴って、エッジ部がイオンにたたかれて、ファ
セットと呼ばれる傾斜形状となり、そこにイオンが入射
すると、図８に示したようなイオンの散乱が起こる。As a second cause, as shown in FIG.
It is considered that the ions colliding with the edge of the hard mask bend their trajectories and collide with the side walls of the grooves or holes. Generally, to etch a carbon-based resin material, an Al 2 O 3 thin film or Si
An O 2 thin film is used. As the etching progresses, the edge portion of the hard mask is hit by the ions to form an inclined shape called a facet. When the ions enter the hard mask, the ions are scattered as shown in FIG.
【０００７】このボーイングを防ぐために、一般に堆積
性のガスをエッチャント性ガス（この場合酸素）に同時
に混合して側壁保護性の皮膜をエッチング中に形成する
方法がとられる。上記の従来技術〜における、ガス
Ｃｌ2，Ｎ2，ＳＯ2，ＮＨ3は、その目的であり、エッチ
ング途中に炭素系樹脂から出てくるＣを含む反応生成物
ＣＯ，ＣＨ等と化合して、ＣＨＣｌ，ＣＮ，ＣＳ等の結
合を側壁表面で形成し、側壁保護膜を形成し、ボーイン
グを防ごうとするものである。In order to prevent the bowing, a method is generally adopted in which a deposition gas is simultaneously mixed with an etchant gas (in this case, oxygen) to form a sidewall protective film during etching. The gases Cl 2 , N 2 , SO 2 , and NH 3 in the above-mentioned prior art are the purpose thereof, and are combined with the reaction products CO, CH, etc. containing C coming out of the carbon-based resin during etching. , CHCl, CN, CS, and the like are formed on the side wall surface to form a side wall protective film to prevent bowing.
【０００８】しかしながら、これらの従来技術のガス系
では、開口幅が狭まり、溝あるいはホールのアスペクト
比が大きくなってくると、ボーイングは抑えきれなくな
る。図９にその一例を示すように、側壁保護性のガス成
分比を増加させると、確かにボーイングの度合いは減少
していくが、溝あるいはホールの底の寸法がせまくなる
傾向が同時に起こり、極端な場合は、エッチングガスト
ップして非開口にいたってしまう。However, in these conventional gas systems, if the opening width is reduced and the aspect ratio of the groove or hole is increased, bowing cannot be completely suppressed. As shown in FIG. 9 as an example, when the gas component ratio for protecting the side wall is increased, the degree of bowing is certainly reduced, but the size of the bottom of the groove or the hole tends to be narrow at the same time. In such a case, the etching gas is topped to reach the non-opening.
【０００９】なお図９は、マスク寸法０.４５μｍ ，深
さ３.５μｍ のレジスト樹脂を、Ａｌ2Ｏ3０.２μｍ 厚
のハードマスクで、Ｏ2／Ｎ2／Ｈｅ（希釈ガス）のガス
系でエッチングしたときの実験結果である。圧力は０.
５Ｐａとしている。FIG. 9 shows a resist resin having a mask size of 0.45 μm and a depth of 3.5 μm, a hard mask of Al 2 O 3 0.2 μm thick, and a gas of O 2 / N 2 / He (diluent gas). It is an experimental result when etching is performed in a system. Pressure is 0.
It is set to 5 Pa.
【００１０】また図６から、わかるようにボーイングは
溝上部から、１〜２μｍのあたり（アスペクト比で２〜
４あたり）で顕著に起こり、それより下の部分では、ボ
ーイングの勢いが飽和する傾向がある。これは、イオン
が側壁のちょうどアスペクト比２〜４あたりによくあた
るように、散乱イオン分布が決まるせいであると考えら
れる。[0010] As can be seen from FIG. 6, the bowing extends from the upper part of the groove to about 1 to 2 μm (in an aspect ratio of
Around 4), below which the Boeing momentum tends to saturate. This is thought to be because the scattered ion distribution is determined so that the ions hit the side wall exactly at an aspect ratio of about 2 to 4.
【００１１】このボーイングは、これらのガスによる側
壁保護性ガスによる側壁保護膜の強度が十分でないた
め、側壁にあたったイオンによる側壁エッチングを防ぎ
きれていないことと、側壁保護膜がエッチング中の側壁
の底部にも形成され、かつ、側壁底部は壁にあたる非直
進散乱イオンの数が少なくなるため、ボーイング傾向が
弱まると同時に、過剰側壁保護の結果、加工形状がテー
パー傾向となり、寸法の細りが起こってしまうという課
題があった。In this bowing, the strength of the sidewall protective film by the sidewall protective gas due to these gases is not sufficient, so that the sidewall etching by the ions hitting the sidewall cannot be completely prevented. At the bottom of the side wall, and the bottom of the side wall reduces the number of non-straight scattered ions hitting the wall, which weakens the bowing tendency. There was a problem that would.
【００１２】本発明の目的は、炭素系樹脂のような絶縁
膜のエッチングにおいても、非直進散乱イオンから側壁
エッチングを十分に保護し、かつ溝あるいはホール底部
の寸法細りを起こさない試料のエッチング処理方法を提
供することにある。An object of the present invention is to provide an etching method for a sample which sufficiently protects side wall etching from non-linearly scattered ions and does not cause the groove or hole bottom to be thin even when etching an insulating film such as a carbon-based resin. It is to provide a method.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴は、酸素およびＢＣｌ3 ガスとの混合
ガスのプラズマによって試料をエッチング処理する方法
にある。In order to achieve the above object, a feature of the present invention resides in a method for etching a sample by plasma of a mixed gas of oxygen and BCl 3 gas.
【００１４】本発明の他の特徴は、上記のエッチング処
理方法において、炭素を主体とする樹脂は、フォトレジ
スト樹脂である。あるいは炭素を主体とする樹脂は、Ｌ
ｏｗ−ｋ材料(ＳＩＬＫ，ＦＬＡＲＥ等の炭素とＳｉを
主成分とする低誘電率絶縁膜)である。Another feature of the present invention is that in the above etching method, the resin mainly composed of carbon is a photoresist resin. Alternatively, the resin mainly composed of carbon is L
It is an ow-k material (a low dielectric constant insulating film mainly composed of carbon and Si such as SILK and FLARE).
【００１５】本発明の他の特徴は、上記のエッチング処
理方法において、エッチングは２つのステップに分か
れ、第１のステップは、酸素のみを含み、ＢＣｌ3 を含
まないガスプラズマにてエッチングし、第２のステップ
は酸素および、ＢＣｌ3 を含む混合ガスのプラズマによ
って試料をエッチング処理することにある。Another feature of the present invention is that in the above etching method, the etching is divided into two steps, the first step is etching with a gas plasma containing only oxygen and no BCl 3 , The second step consists in etching the sample with a plasma of a mixed gas containing oxygen and BCl 3 .
【００１６】本発明の他の特徴は、上記のエッチング処
理方法において、エッチングは２つのステップに分か
れ、第１のステップは、ＢＣｌ3 の混合比を次の第２の
ステップとは異なった条件のガスプラズマにてエッチン
グし、第２のステップは酸素および、ＢＣｌ3を含む混
合ガスのプラズマによって試料をエッチング処理するこ
とにある。Another feature of the present invention is that in the above etching method, the etching is divided into two steps, and the first step is to adjust the mixing ratio of BCl 3 to a condition different from that of the next second step. Etching is performed by gas plasma, and the second step is to etch the sample by plasma of a mixed gas containing oxygen and BCl 3 .
【００１７】本発明の他の特徴は、上記のエッチング処
理方法において、エッチングガスは酸素および、ＢＣｌ
3以外に、ＨｅあるいはＡｒ等の、不活性ガスを希釈ガ
スとして含むガスプラズマを用いることにある。Another feature of the present invention is that in the above etching method, the etching gas is oxygen and BCl
In addition to the above, a gas plasma containing an inert gas such as He or Ar as a diluent gas is used.
【００１８】本発明の他の特徴は、上記のエッチング処
理方法において、炭素を主体とする樹脂の膜は、その上
部にエッチング加工のマスクとして、パターニングされ
た、Ａｌ2Ｏ3あるいは、ＳｉＯ2 膜を有することにあ
る。Another feature of the present invention is that, in the above-mentioned etching method, the carbon-based resin film is patterned on an Al 2 O 3 or SiO 2 film as an etching mask. Is to have.
【００１９】本発明の他の特徴は、酸素およびＢＣｌ3
ガスとの混合ガスに加えて、Ｎ2，ＮＨ3 ，Ｃｌ2 ，Ｓ
Ｏ2 等の側壁保護性添加ガスを混合して試料をエッチン
グ処理することにある。Another feature of the present invention is that oxygen and BCl 3
N 2 , NH 3 , Cl 2 , S
The purpose of the present invention is to etch the sample by mixing a sidewall protective additive gas such as O 2 .
【００２０】ボーイングを起こさないようにするには、
側壁にあたるイオンでサイドエッチングが起こらない程
度の十分に強固な側壁保護膜が形成できる添加ガス系が
望ましい。また同時に、パターン底部での寸法細りを起
こさないためには、底部には側壁保護性のガスが届きに
くくすることが望ましい。このためには、側壁保護性の
化合物はプラズマ中で形成され、かつその化合物の、被
エッチング材料表面への付着確率が、相対的に高く、側
壁上部に選択的に付着し、側壁下部には届きにくい性質
のガス系がよい。In order to prevent boeing,
It is desirable to use an additive gas system that can form a sufficiently strong side wall protective film such that side etching does not occur with ions that strike the side walls. At the same time, it is desirable that the gas for protecting the side walls does not easily reach the bottom in order to prevent the dimension from being reduced at the bottom of the pattern. For this purpose, the sidewall-protecting compound is formed in the plasma, and the probability of the compound adhering to the surface of the material to be etched is relatively high. A gas system that is difficult to reach is good.
【００２１】このような、ガスとして、発明者等は、種
々ガス系について鋭意実験を重ね、その結果、従来の酸
素系ガスに、ＢＣｌ3 を混合することにより、ボーイン
グを軽減でき、かつパターン底部寸法細りを回避できる
ガス系を見出した。As such a gas, the present inventors have conducted intensive experiments on various gas systems, and as a result, by mixing BCl 3 with a conventional oxygen-based gas, bowing can be reduced and the bottom of the pattern can be reduced. A gas system that can avoid size reduction has been found.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１〜
図２により説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.
【００２３】図１は、本発明によりエッチング処理され
た被エッチング膜が構成されるウエハの断面状態を示す
一実施例である。サンプルは図１（ａ）に示すように、
基板上に、炭素系樹脂であるフォトレジスト樹脂膜（Ｐ
Ｒ）を３.３μｍ 形成し、その上にＡｌ2Ｏ3膜、さらに
その上にパターンニングされたフォトレジスト膜で成る
三層構造となっている。図１（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、順
にサンプルの初期形状，Ａｌ2Ｏ3膜エッチング後の形
状，フォトレジスト樹脂膜エッチング後の形状である。
図１（ｄ）のフォトレジストエッチング完の状態におい
て、パターン入り口寸法は、ＢＣｌ3 によるデポのた
め、０.４３μｍ と、初期のマスクパターン寸法０.４
８μｍ（図１（ｃ）参照）より細るが、その後のエッチ
ング形状は、溝中部で、マスクパターン寸法０.４８μ
ｍ に対し約６％増加、溝底部でマスクパターン寸法０.
４８μｍ に対し約４％増加とほぼ垂直形状が得られて
いることがわかる。FIG. 1 is an embodiment showing a sectional state of a wafer on which a film to be etched processed by the present invention is formed. The sample is as shown in FIG.
On the substrate, a photoresist resin film (P
R) is formed to have a thickness of 3.3 μm, an Al 2 O 3 film is formed thereon, and a three-layer structure is further formed by a patterned photoresist film. FIGS. 1B, 1C, and 1D show the initial shape of the sample, the shape after etching the Al 2 O 3 film, and the shape after etching the photoresist resin film, respectively.
In the state where the photoresist is completely etched in FIG. 1D, the pattern entrance dimension is 0.43 μm due to the deposition by BCl 3 , and the initial mask pattern dimension is 0.4.
Although it is thinner than 8 μm (see FIG. 1 (c)), the etching shape after that is the mask pattern size of 0.48 μm in the middle of the groove.
Approximately 6% increase with respect to m.
It can be seen that an almost vertical shape is obtained, which is about 4% increase with respect to 48 μm.
【００２４】図１に示した、エッチング処理を行うため
のエッチング処理装置としては、試料を減圧下でプラズ
マを利用してエッチング処理する装置が用いられる。電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）型のマイクロ波プラズ
マエッチング装置，誘導結合プラズマエッチング装置，
容量結合型エッチング装置，ヘリコン波結合型エッチン
グ装置等が採用される。As the etching apparatus for performing the etching processing shown in FIG. 1, an apparatus for etching a sample under reduced pressure using plasma is used. Electron cyclotron resonance (ECR) type microwave plasma etching equipment, inductively coupled plasma etching equipment,
A capacitive coupling type etching device, a helicon wave coupling type etching device, or the like is employed.
【００２５】図２は、本発明で用いるエッチング装置の
全体の概略構成を示し、図３は図２の真空部分の断面を
示す。これらの図において、試料の処理装置は、エッチ
ング処理装置１，真空搬送装置２，ロードロック室３，
アンロードロック室４，大気搬送装置５，大気ローダ７
およびカセット８を備えている。FIG. 2 shows a schematic configuration of the whole etching apparatus used in the present invention, and FIG. 3 shows a cross section of a vacuum portion of FIG. In these figures, a sample processing apparatus includes an etching processing apparatus 1, a vacuum transfer apparatus 2, a load lock chamber 3,
Unload lock chamber 4, atmosphere transfer device 5, atmosphere loader 7
And a cassette 8.
【００２６】エッチング処理装置１としては、誘導型の
エッチング装置を例にとって説明する。As the etching apparatus 1, an induction type etching apparatus will be described as an example.
【００２７】図４にエッチング処理装置１の構造図を示
す。図４において、エッチング処理装置１は、アルミナ
セラミックスあるいは石英製のベルジャ１０で構成され
るエッチング処理室１１，試料台１２，処理ガス導入部
１３，真空排気部１４，誘導コイル（例えば１３ＭＨ
ｚ，２ＫＷ）１５を備え、試料台１２には、被処理物１
８が載せられて加工される。また、試料台１２には、高
周波装置１６（例えば８００ｋＨｚ，２００Ｗ）が接続
される。FIG. 4 is a structural diagram of the etching apparatus 1. In FIG. 4, an etching apparatus 1 includes an etching chamber 11, a sample table 12, a processing gas introduction unit 13, a vacuum exhaust unit 14, and an induction coil (for example, 13 MH) constituted by a bell jar 10 made of alumina ceramics or quartz.
z, 2KW) 15 and the sample stage 12 has
8 is placed and processed. A high-frequency device 16 (for example, 800 kHz, 200 W) is connected to the sample stage 12.
【００２８】このようなエッチング装置を用い、フォト
レジスト樹脂をＡｌ2Ｏ3をマスクにエッチングを行っ
た。希釈ガスとしてＨｅを用い、Ｏ2 ガス＝２０ccm に
対し、ＢＣｌ3 ガスを加えていくと、図５に示すような
特性が得られた。すなわちＢＣｌ3 ガスなしの条件にて
は、側壁保護が弱く、側壁中部にあたるイオンに対する
防護ができず、ボーイングが大きいが、ＢＣｌ3 添加量
を増加させるに従い、ボーイングは低減できていく。Ｂ
Ｃｌ3／(ＢＣｌ3＋Ｏ2）比１０％にて、パターン底部の
寸法は、マスクの寸法と同程度となり、垂直形状が得ら
れることがわかる。Using such an etching apparatus, the photoresist resin was etched using Al 2 O 3 as a mask. When He was used as a diluent gas and BCl 3 gas was added to O 2 gas = 20 ccm, characteristics as shown in FIG. 5 were obtained. In other words, under the condition without BCl 3 gas, the protection of the side wall is weak, the protection against the ion in the middle of the side wall cannot be performed, and the bowing is large, but the bowing can be reduced as the added amount of BCl 3 increases. B
At a Cl 3 / (BCl 3 + O 2 ) ratio of 10%, the size of the pattern bottom is almost the same as the size of the mask, and it can be seen that a vertical shape can be obtained.
【００２９】なお、本装置を用いての処理は、処理圧力
が０.５Ｐａ 、誘導コイルパワーが、７５０〜１０００
Ｗ、試料台に印加する高周波パワーは１００〜１５０Ｗ
という範囲で特に有効であった。また、不活性希釈ガス
としてＨｅを用い、Ｈｅ，Ｏ2 ，ＢＣｌ3 をあわせた全
ガス流量が１０００ccmとなるようにした。The processing using this apparatus is performed at a processing pressure of 0.5 Pa and an induction coil power of 750 to 1000.
W, high frequency power applied to the sample stage is 100-150W
It was particularly effective within the range. In addition, He was used as an inert diluent gas, and the total gas flow including He, O 2 , and BCl 3 was adjusted to be 1000 ccm.
【００３０】本発明のガスを用いる場合、堆積性が強す
ぎることによる、不具合が生じる場合がある。これは、
パターン溝部でなく、パターン疎部に針状残渣の生じる
現象である。これは、エッチングを２ステップに分け、
第１ステップとして、酸素と希釈不活性ガスのみでエッ
チングし、１μｍほどエッチングし、しかる後に、第２
ステップとして、上記のガス系にＢＣｌ3 を添加した。
これによって、残渣がなく、かつボーイングを低減した
エッチング形状が得られた。When the gas of the present invention is used, a problem may occur due to too strong a deposition property. this is,
This is a phenomenon in which needle-like residues are generated not in the pattern groove portion but in the sparse pattern portion. This divides the etching into two steps,
As a first step, etching is performed only with oxygen and a diluted inert gas, and etching is performed for about 1 μm.
As a step, BCl 3 was added to the above gas system.
As a result, an etched shape with no residue and reduced bowing was obtained.
【００３１】ＢＣｌ3 をエッチング初期から添加する場
合、次の機構によって針状残渣が生じたものと考えられ
る。すなわち、本レジストエッチングに先立って、Ａｌ
2Ｏ3ハードマスクを、塩素＋ＢＣｌ3 系のガスによっ
て、エッチングしているが、このときにレジスト表面状
態が変化し、引き続くＢＣｌ3＋Ｏ2ガス系でのレジスト
エッチング時に、針状残渣の核が生じたと考えられる。
第１ステップとして酸素系のみでエッチングし、レジス
トの初期表面をブレークスルーすれば、針状残渣が生じ
ることはない。When BCl 3 is added from the beginning of etching, it is considered that needle-like residues are generated by the following mechanism. That is, prior to the present resist etching, Al
The 2 O 3 hard mask is etched with a chlorine + BCl 3 gas. At this time, the surface state of the resist changes. At the time of subsequent resist etching with the BCl 3 + O 2 gas, nuclei of needle-like residues are formed. Probably caused.
As the first step, if etching is performed only with an oxygen system to break through the initial surface of the resist, no needle-like residue is generated.
【００３２】エッチングがまだ初期で溝深さが浅いとき
は、チャージアップあるいは、ハードマスクファセット
によるイオン軌道の散乱が起こりにくいので、ボーイン
グは見られない。したがって、その後第２ステップとし
てＢＣｌ3 を添加したガス系で、エッチングを続行すれ
ばボーイングを低減すると同時に、針状残渣は発生しな
い様に出来る。When the etching is still early and the groove depth is shallow, charge-up or scattering of ion trajectories due to hard mask facets hardly occur, so that bowing is not observed. Therefore, if the etching is continued in a gas system to which BCl 3 is added as a second step, bowing can be reduced and needle-like residues can be prevented from being generated.
【００３３】また、別の実験では、第１ステップとし
て、ＢＣｌ3 の（Ｏ2＋ＢＣｌ3）に対する混合比を、２
０％以上と、第２ステップの１０％よりも、大幅に大き
くすることによっても、針状残渣の発生を防ぐことが出
来た。これも、Ａｌ2Ｏ3エッチ後の変化したレジスト表
面状態を、ＢＣｌ3 混合比の大きい状態で、ブレークス
ルーすることによって、針状残渣の核が除去されたもの
と考えられる。In another experiment, as a first step, the mixing ratio of BCl 3 to (O 2 + BCl 3 ) was 2
The generation of needle-like residues could be prevented by setting it to 0% or more, which is much larger than 10% in the second step. This is also considered to be due to the fact that the core of the needle-like residue was removed by breaking through the changed resist surface state after the Al 2 O 3 etching with the BCl 3 mixture ratio being large.
【００３４】本一実施例は、Ｏ2 ガス系にＢＣｌ3 を添
加する例を示したが、他の側壁保護性添加ガスたとえ
ば、Ｎ2，ＳＯ2，Ｃｌ2，ＮＨ3等のガスと本ＢＣｌ3 な
らびにＯ2 を組み合わせて使っても良い。In this embodiment, an example in which BCl 3 is added to the O 2 gas system is shown. However, another gas for protecting the side wall, for example, a gas such as N 2 , SO 2 , Cl 2 , NH 3, and the like is used. BCl 3 and O 2 may be used in combination.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フォトレジスト樹脂やＬｏｗ−ｋ材料などの炭素を主体
とする樹脂を、ボーイングおよび先細りなくエッチング
することができる。As described above, according to the present invention,
Carbon-based resin such as photoresist resin and Low-k material can be etched without bowing and tapering.
【図１】本発明のガス系を用いた場合の、レジスト樹脂
エッチング後の断面写真を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a cross-sectional photograph after etching a resist resin when a gas system of the present invention is used.
【図２】本発明で用いた、エッチング装置の平面構成を
示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a plan configuration of an etching apparatus used in the present invention.
【図３】本発明で用いた、エッチング装置の断面構造を
示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a sectional structure of an etching apparatus used in the present invention.
【図４】本発明で用いた、エッチング装置のエッチング
処理室の断面構造を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a sectional structure of an etching processing chamber of an etching apparatus used in the present invention.
【図５】本発明のガス系を用いた場合の、ボーイング比
およびボトム開口比の、実験データを示す説明図であ
る。FIG. 5 is an explanatory diagram showing experimental data of a bowing ratio and a bottom opening ratio when the gas system of the present invention is used.
【図６】従来技術における、炭素系樹脂材料のエッチン
グにおいて、ボーイング形状を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a bowing shape in the etching of a carbon-based resin material according to the related art.
【図７】ボーイング形状となる第１の原因を説明する図
である。FIG. 7 is a diagram illustrating a first cause of a bowing shape.
【図８】ボーイング形状となる第１の原因を説明する図
である。FIG. 8 is a diagram illustrating a first cause of a bowing shape.
【図９】従来技術におけるガス系を用いた場合の、ボー
イング比およびボトム開口比の、実験データを示す説明
図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing experimental data of a bowing ratio and a bottom opening ratio when a gas system according to the related art is used.
１…エッチング処理装置、２…真空搬送装置、３…ロー
ドロック室、４…アンロードロック室、５…大気搬送装
置、７…大気ローダ、８…カセット、１１…エッチング
処理室、１２…試料台、１３…処理ガス導入部、１４…
真空排気部、１５…誘導コイル、１８…被処理物、１６
…高周波装置。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Etching processing apparatus, 2 ... Vacuum transfer apparatus, 3 ... Load lock chamber, 4 ... Unload lock chamber, 5 ... Atmospheric transfer apparatus, 7 ... Atmospheric loader, 8 ... Cassette, 11 ... Etching processing chamber, 12 ... Sample stand , 13 ... processing gas introduction part, 14 ...
Vacuum exhaust unit, 15: induction coil, 18: workpiece, 16
... high frequency equipment.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 孝太郎 山口県下松市大字東豊井794番地 日立テ クノエンジニアリング株式会社笠戸事業所 内 (72)発明者 佐藤 孝 山口県下松市大字東豊井794番地 日立テ クノエンジニアリング株式会社笠戸事業所 内 (72)発明者 金清 任光 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者 金井 三郎 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 Ｆターム(参考） 2H096 AA00 AA25 AA27 CA05 HA12 HA14 HA15 HA23 HA24 JA04 5D033 DA08 5F004 AA16 BA04 BA14 BA20 BB11 BB18 DA11 DA22 DA23 DA26 DB14 DB24 DB26 DB27 EA03 EA06 5F046 MA12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kotaro Fujimoto 794, Higashi Toyoi, Kazamatsu City, Yamaguchi Prefecture Hitachi Techno Engineering Co., Ltd. Kasado Office (72) Inventor Takashi Sato 794, Higashi Toyoi, Kudamatsu City, Yamaguchi Prefecture Hitachi Techno Engineering Co., Ltd., Kasado Plant (72) Inventor, Kimitsumitsu, 794, Higashi-Toyoi, Kazamatsu City, Yamaguchi Prefecture Hitachi, Ltd., Kasado Plant, Hitachi, Ltd. (72) Inventor, Saburo Kanai, Katsumatsu City, Yamaguchi Prefecture, Japan 794 Higashi Toyoi F-term in Kasado Plant of Hitachi, Ltd.
Claims (8)
ＢＣｌ3 ガスとの混合ガスのプラズマによってエッチン
グ処理することを特徴とするドライエッチング方法。1. A dry etching method, wherein a resin film mainly composed of carbon is etched by plasma of a mixed gas of oxygen and BCl 3 gas.
いて、 炭素を主体とする樹脂は、フォトレジスト樹脂であるこ
とを特徴とするドライエッチング方法。2. The dry etching method according to claim 1, wherein the resin mainly composed of carbon is a photoresist resin.
いて、 炭素を主体とする樹脂は、Ｌｏｗ−ｋ材料（ＳＩＬＫ，
ＦＬＡＲＥ等の炭素とＳｉを主成分とする低誘電率絶縁
膜）であることを特徴とするドライエッチング方法。3. The dry etching method according to claim 1, wherein the resin mainly composed of carbon is a low-k material (SILK,
Dry etching method characterized by being a low dielectric constant insulating film mainly composed of carbon and Si such as FLARE.
いて、 エッチングは２つのステップに分かれ、第１のステップ
は、酸素のみを含み、ＢＣｌ3 を含まないガスプラズマ
にてエッチングし、第２のステップは酸素および、ＢＣ
ｌ3 を含む混合ガスのプラズマによってエッチング処理
することを特徴とするドライエッチング方法。4. The dry etching method according to claim 1, wherein the etching is divided into two steps, and the first step is etching with a gas plasma containing only oxygen and not containing BCl 3. Is oxygen and BC
The dry etching method, which comprises etching by the plasma of mixed gas containing l 3.
いて、 エッチングは２つのステップに分かれ、第１のステップ
は、ＢＣｌ3 の混合比を次の第２のステップとは異なっ
た条件のガスプラズマにてエッチングし、第２のステッ
プは酸素および、ＢＣｌ3 を含む混合ガスのプラズマに
よってエッチング処理することを特徴とするドライエッ
チング方法。5. The dry etching method according to claim 1, wherein the etching is divided into two steps, and the first step is to change the mixing ratio of BCl 3 to a gas plasma under a condition different from that of the next second step. And a second step of performing etching by plasma of a mixed gas containing oxygen and BCl 3 .
ッチング方法において、 エッチングガスは酸素および、ＢＣｌ3 以外に、Ｈｅあ
るいはＡｒ等の、不活性ガスを希釈ガスとして含むガス
プラズマを用いることを特徴とするドライエッチング方
法。6. The dry etching method according to claim 1, wherein the etching gas is a gas plasma containing an inert gas such as He or Ar as a diluent gas in addition to oxygen and BCl 3. A dry etching method characterized by the above-mentioned.
いて、 炭素を主体とする樹脂の膜は、その上部にエッチング加
工のマスクとして、パターニングされた、Ａｌ2Ｏ3ある
いは、ＳｉＯ2 膜を有することを特徴とするドライエッ
チング方法。7. The dry etching method according to claim 1, wherein the carbon-based resin film has a patterned Al 2 O 3 or SiO 2 film as an etching mask thereon. A dry etching method characterized by the above-mentioned.
いて、 酸素およびＢＣｌ3 ガスとの混合ガスに加えて、Ｎ2，
ＮＨ3，Ｃｌ2，ＳＯ2等の側壁保護性添加ガスを混合し
てエッチング処理することを特徴とするドライエッチン
グ方法。8. A dry etching method according to claim 1, wherein, in addition to a mixed gas of oxygen and BCl 3 gas, N 2,
A dry etching method characterized by mixing and etching a sidewall protective additive gas such as NH 3 , Cl 2 and SO 2 .
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