JP2685196B2 - 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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- JP2685196B2 JP2685196B2 JP63008062A JP806288A JP2685196B2 JP 2685196 B2 JP2685196 B2 JP 2685196B2 JP 63008062 A JP63008062 A JP 63008062A JP 806288 A JP806288 A JP 806288A JP 2685196 B2 JP2685196 B2 JP 2685196B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体および薄膜デバイスなどの製造プロセ
スにおける酸化タンタル膜、もしくは酸化タンタル膜を
含む多層膜のドライエッチング方法に関するものであ
る。
スにおける酸化タンタル膜、もしくは酸化タンタル膜を
含む多層膜のドライエッチング方法に関するものであ
る。
従来の技術 シリコン半導体あるいは薄膜デバイスでは高集積化に
対応するため高誘電体膜の採用が検討されており、その
１つに酸化タンタル（Ta2O5）が挙げられている。近
年、パターンの微細化にともないTa2O5のドライエッチ
ングも検討されつつあり、Ta2O5の反応性イオンエッチ
ング方法が報告されている（文献;S.Seki,T.Unagami an
d B.Tsujiyama;J.Electrochem.Soc.Dec.2505（198
3））。
対応するため高誘電体膜の採用が検討されており、その
１つに酸化タンタル（Ta2O5）が挙げられている。近
年、パターンの微細化にともないTa2O5のドライエッチ
ングも検討されつつあり、Ta2O5の反応性イオンエッチ
ング方法が報告されている（文献;S.Seki,T.Unagami an
d B.Tsujiyama;J.Electrochem.Soc.Dec.2505（198
3））。
上記文献により報告されたTa2O5の反応性イオンエッ
チング方法を第４図に基づいて説明する。第４図はカソ
ードカップリング型ドライエッチング装置の概略断面図
である。ドライエッチング装置において、高周波を印加
する高周波電極は発生するプラズマに対してほとんどい
つも負にバイアスされ、DC放電での陰極に働きが似てく
ることから、高周波電極にエッチング基板を載せるドラ
イエッチング装置をカソードカップリング（陰極結合）
型と呼んでいる。第４図において、１は真空状態を維持
可能な真空容器であり、真空容器１の内部には、試料
（エッチング基板）２を載置し、13.56MHzの高周波電源
３に接続された下部電極（高周波電極）４と、下部電極
４に対向し、接地された上部電極５が設けられており、
さらに真空容器１には反応ガス（エッチングガス）を導
入する導入口６と真空ポンプ（図示せず）に接続された
排気口７が設けられている。排気口７より真空容器１の
中を排気した後、導入口６より、CF4，CF4／H2，CF4／O
2などのガスを真空容器１の内部に導入し、両電極4,5間
に高周波電源５によりプラズマを発生し、Ta2O5の反応
性ドライエッチングを行う。
チング方法を第４図に基づいて説明する。第４図はカソ
ードカップリング型ドライエッチング装置の概略断面図
である。ドライエッチング装置において、高周波を印加
する高周波電極は発生するプラズマに対してほとんどい
つも負にバイアスされ、DC放電での陰極に働きが似てく
ることから、高周波電極にエッチング基板を載せるドラ
イエッチング装置をカソードカップリング（陰極結合）
型と呼んでいる。第４図において、１は真空状態を維持
可能な真空容器であり、真空容器１の内部には、試料
（エッチング基板）２を載置し、13.56MHzの高周波電源
３に接続された下部電極（高周波電極）４と、下部電極
４に対向し、接地された上部電極５が設けられており、
さらに真空容器１には反応ガス（エッチングガス）を導
入する導入口６と真空ポンプ（図示せず）に接続された
排気口７が設けられている。排気口７より真空容器１の
中を排気した後、導入口６より、CF4，CF4／H2，CF4／O
2などのガスを真空容器１の内部に導入し、両電極4,5間
に高周波電源５によりプラズマを発生し、Ta2O5の反応
性ドライエッチングを行う。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような従来の構成ではTa2O5のエ
ッチング速度が140〜200Å／分と遅く、しかもエッチン
グのマスクとなるレジストのエッチング速度が160〜430
Å／分と速いため、Ta2O5のレジストに対する選択比が
悪く、良好なエッチングが行われないことがあった。
ッチング速度が140〜200Å／分と遅く、しかもエッチン
グのマスクとなるレジストのエッチング速度が160〜430
Å／分と速いため、Ta2O5のレジストに対する選択比が
悪く、良好なエッチングが行われないことがあった。
本発明は上記問題を解決するものであり、酸化タンタ
ルのレジストに対する選択比を向上させ、良好なエッチ
ングが可能なドライエッチング方法を提供することを目
的とするものである。
ルのレジストに対する選択比を向上させ、良好なエッチ
ングが可能なドライエッチング方法を提供することを目
的とするものである。
課題を解決するための手段 上記問題を解決するため本発明のドライエッチング方
法は、酸化タンタル膜もしくは酸化タンタル膜を含む多
層膜を形成した試料をアノードカップリング（陽極結
合）型ドライエッチング装置の接地電極に固定し、エッ
チングガスとしてCF4とO2とからなり、O2の混合比が10
％〜40％である混合ガスを前記アノードカップリング型
ドライエッチング装置内に導入し、電極間にプラズマを
発生させて前記試料の酸化タンタル膜もしくは酸化タン
タル膜を含む多層膜をエッチングするものである。また
酸化タンタル膜を含む多層膜をアモルファスシリコン、
水素化アモルファスシリコン、プラズマCVD窒化シリコ
ン、ポリシリコンなどの膜を酸化タンタル膜の上層もし
くは下層に形成した膜としたものである。
法は、酸化タンタル膜もしくは酸化タンタル膜を含む多
層膜を形成した試料をアノードカップリング（陽極結
合）型ドライエッチング装置の接地電極に固定し、エッ
チングガスとしてCF4とO2とからなり、O2の混合比が10
％〜40％である混合ガスを前記アノードカップリング型
ドライエッチング装置内に導入し、電極間にプラズマを
発生させて前記試料の酸化タンタル膜もしくは酸化タン
タル膜を含む多層膜をエッチングするものである。また
酸化タンタル膜を含む多層膜をアモルファスシリコン、
水素化アモルファスシリコン、プラズマCVD窒化シリコ
ン、ポリシリコンなどの膜を酸化タンタル膜の上層もし
くは下層に形成した膜としたものである。
作用 上記方法によれば、アノードカップリング型ドライエ
ッチング装置を用いることにより試料に対するイオン衝
撃が少なくなり、レジストのエッチング速度が下がり、
さらにCF4とO2との混合ガス（O2ガスの混合比10％〜40
％）を用いることにより酸化タンタル中のタンタルはフ
ッ素と反応してフッ化物となり酸化タンタル中の酸素は
炭素と反応してCO,CO2となり効果的にエッチングされ、
レジスト表面では炭素を主成分とする重合物の堆積反応
がエッチングを抑制するためエッチング速度が低くな
る。よって、酸化タンタルのレジストに対する選択比が
向上する。また、混合ガスの混合比を変えることによ
り、前記エッチング速度および選択比を変えることが可
能となる。
ッチング装置を用いることにより試料に対するイオン衝
撃が少なくなり、レジストのエッチング速度が下がり、
さらにCF4とO2との混合ガス（O2ガスの混合比10％〜40
％）を用いることにより酸化タンタル中のタンタルはフ
ッ素と反応してフッ化物となり酸化タンタル中の酸素は
炭素と反応してCO,CO2となり効果的にエッチングされ、
レジスト表面では炭素を主成分とする重合物の堆積反応
がエッチングを抑制するためエッチング速度が低くな
る。よって、酸化タンタルのレジストに対する選択比が
向上する。また、混合ガスの混合比を変えることによ
り、前記エッチング速度および選択比を変えることが可
能となる。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
なお従来例の第４図と同一の構成には同一の符号を付し
て説明を省略する。
なお従来例の第４図と同一の構成には同一の符号を付し
て説明を省略する。
第１図は本発明のドライエッチング方法に使用するア
ノードカップリング型ドライエッチング装置の概略断面
図である。接地電極に試料を載置するドライエッチング
装置をカソードカップリング型と対比してアノードカッ
プリング（陽極結合）型と呼んでいる。上部電極11に高
周波電源３が接続され、上部電極11に対向し、接地され
た下部電極（接地電極）12に試料13が載置されている。
ノードカップリング型ドライエッチング装置の概略断面
図である。接地電極に試料を載置するドライエッチング
装置をカソードカップリング型と対比してアノードカッ
プリング（陽極結合）型と呼んでいる。上部電極11に高
周波電源３が接続され、上部電極11に対向し、接地され
た下部電極（接地電極）12に試料13が載置されている。
上記アノードカップリング型ドライエッチング装置を
使用した実施例を以下説明する。
使用した実施例を以下説明する。
（第１の実施例） 試料13として、４インチガラス基板上にRFスパック法
で酸化タンタル薄膜を形成し、その上にレジストパター
ンを形成したものを用いた。エッチングガスとしてはCF
4とO2の混合ガスを用い、圧力400mTorr、高周波電力300
Wで両電極11,12間にプラズマを発生させてエッチングを
行った。第２図にCF4とO2のガス混合比を変化させた場
合の酸化タンタルのエッチング速度と酸化タンタル対レ
ジストの選択比の結果を示す。O2ガスの混合比20％付近
で酸化タンタルのエッチング速度は2800Å／分とピーク
を示し、O2ガスの混合比を下げるほどレジストとの選択
比が向上した。なお、高周波電力を高くするほど、ある
いは圧力を高くするほど、酸化タンタルのエッチング速
度はさらに向上することもわかった。
で酸化タンタル薄膜を形成し、その上にレジストパター
ンを形成したものを用いた。エッチングガスとしてはCF
4とO2の混合ガスを用い、圧力400mTorr、高周波電力300
Wで両電極11,12間にプラズマを発生させてエッチングを
行った。第２図にCF4とO2のガス混合比を変化させた場
合の酸化タンタルのエッチング速度と酸化タンタル対レ
ジストの選択比の結果を示す。O2ガスの混合比20％付近
で酸化タンタルのエッチング速度は2800Å／分とピーク
を示し、O2ガスの混合比を下げるほどレジストとの選択
比が向上した。なお、高周波電力を高くするほど、ある
いは圧力を高くするほど、酸化タンタルのエッチング速
度はさらに向上することもわかった。
（第２の実施例） 試料13として、ガラス基板上に酸化タンタル膜をRFス
パッタ法で2000Å形成し、その上にプラズマCVD法によ
って窒化シリコン膜を2000Å形成し、さらにレジストパ
ターンを形成したものを用いた。エッチング条件は、CF
4:40SCCM、O2:10SCCM、圧力:400mTorr、高周波電力:300
Wとし、窒化シリコン膜と酸化タンタル膜を連続してエ
ッチングした。エッチング後の断面形状を第３図に示
す。第３図において、18はレジストパターンであり、ガ
ラス基板15の上の酸化タンタル膜16と窒化シリコン膜17
はオーバリングのない良好な形状が得られた。前記エッ
チング条件での窒化シリコン膜17のエッチング速度は43
00Å／分であった。さらに、前記酸化タンタル膜16の上
に窒化シリコン膜17を形成し、その上にアモルファスシ
リコンを500Å形成した試料あるいはポリシリコンを形
成した試料についても、３層連続エッチングによりオー
バハングのない良好な形状が得られた。
パッタ法で2000Å形成し、その上にプラズマCVD法によ
って窒化シリコン膜を2000Å形成し、さらにレジストパ
ターンを形成したものを用いた。エッチング条件は、CF
4:40SCCM、O2:10SCCM、圧力:400mTorr、高周波電力:300
Wとし、窒化シリコン膜と酸化タンタル膜を連続してエ
ッチングした。エッチング後の断面形状を第３図に示
す。第３図において、18はレジストパターンであり、ガ
ラス基板15の上の酸化タンタル膜16と窒化シリコン膜17
はオーバリングのない良好な形状が得られた。前記エッ
チング条件での窒化シリコン膜17のエッチング速度は43
00Å／分であった。さらに、前記酸化タンタル膜16の上
に窒化シリコン膜17を形成し、その上にアモルファスシ
リコンを500Å形成した試料あるいはポリシリコンを形
成した試料についても、３層連続エッチングによりオー
バハングのない良好な形状が得られた。
なお、本実施例においてCF4とO2の混合ガスについて
述べたが、C2F6，C4F8，C3F8などのガスあるいはO2ガス
との混合ガスを用いてもエッチングすることができた。
述べたが、C2F6，C4F8，C3F8などのガスあるいはO2ガス
との混合ガスを用いてもエッチングすることができた。
このように、アノードカップリング型ドライエッチン
グ装置を用い、かつエッチングガスとしてCnFmを含むガ
スを用いることによって、酸化タンタルは効果的にエッ
チングされエッチング速度を高めることができ、一方、
レジストのエッチング速度は低くなり、酸化タンタルと
レジストの選択比を高めることができ、良好なエッチン
グを行うことができる。また、酸化タンタル膜を含む多
層膜も連続エッチングにより良好なエッチング形状を得
ることができる。さらに、CF4とO2の混合ガスの混合比
を変えることにより前記エッチング速度と選択比を変え
ることができる。
グ装置を用い、かつエッチングガスとしてCnFmを含むガ
スを用いることによって、酸化タンタルは効果的にエッ
チングされエッチング速度を高めることができ、一方、
レジストのエッチング速度は低くなり、酸化タンタルと
レジストの選択比を高めることができ、良好なエッチン
グを行うことができる。また、酸化タンタル膜を含む多
層膜も連続エッチングにより良好なエッチング形状を得
ることができる。さらに、CF4とO2の混合ガスの混合比
を変えることにより前記エッチング速度と選択比を変え
ることができる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、アノードカップリング
型エッチング装置を用い、かつエッチングガスとしてCF
4とO2との混合ガス（O2ガスの混合比10％〜40％）を用
いることによって、酸化タンタルを高速でエッチングす
ることができ、レジストとの選択比も高めることがで
き、良好なエッチングを行うことができる。さらにアモ
ルファスシリコンや窒化シリコンと酸化タンタルの多層
膜も連続エッチングにより良好なエッチング形状を得る
ことができ、ステップエッチングに比べて処理能力を高
めることができる。また、混合ガスの混合比を変えるこ
とにより前記エッチング速度と選択比を変えることがで
きる。
型エッチング装置を用い、かつエッチングガスとしてCF
4とO2との混合ガス（O2ガスの混合比10％〜40％）を用
いることによって、酸化タンタルを高速でエッチングす
ることができ、レジストとの選択比も高めることがで
き、良好なエッチングを行うことができる。さらにアモ
ルファスシリコンや窒化シリコンと酸化タンタルの多層
膜も連続エッチングにより良好なエッチング形状を得る
ことができ、ステップエッチングに比べて処理能力を高
めることができる。また、混合ガスの混合比を変えるこ
とにより前記エッチング速度と選択比を変えることがで
きる。
第１図は本発明のドライエッチング方法にて使用するア
ノードカップリング型エッチング装置の概略断面図、第
２図は本発明の第１の実施例の結果を示す、CF4とO2ガ
スの混合比対酸化タンタルのエッチング速度および酸化
タンタル／レジストの選択比の特性図、第３図は本発明
の第２の実施例の結果を示す試料の断面図、第４図は従
来のドライエッチング方法にて使用するカソードカップ
リング型エッチング装置の概略断面図である。 １…真空容器、２…試料、３…高周波電源、４…下部電
極、５…上部電極、６…（ガス）導入口、７…排気口、
11…上部電極、12…下部電極（接地電極）、13…試料、
15…ガラス基板、16…酸化タンタル膜、17…窒化シリコ
ン膜、18…レジストパターン。
ノードカップリング型エッチング装置の概略断面図、第
２図は本発明の第１の実施例の結果を示す、CF4とO2ガ
スの混合比対酸化タンタルのエッチング速度および酸化
タンタル／レジストの選択比の特性図、第３図は本発明
の第２の実施例の結果を示す試料の断面図、第４図は従
来のドライエッチング方法にて使用するカソードカップ
リング型エッチング装置の概略断面図である。 １…真空容器、２…試料、３…高周波電源、４…下部電
極、５…上部電極、６…（ガス）導入口、７…排気口、
11…上部電極、12…下部電極（接地電極）、13…試料、
15…ガラス基板、16…酸化タンタル膜、17…窒化シリコ
ン膜、18…レジストパターン。
Claims (2)
- 【請求項１】酸化タンタル膜もしくは酸化タンタル膜を
含む多層膜を形成した試料をアノードカップリング（陽
極結合）型ドライエッチング装置の接地電極に固定し、
エッチングガスとして、CF4とO2とからなり、O2の混合
比が10％〜40％である混合ガスを前記アノードカップリ
ング型ドライエッチング装置内に導入し、電極間にプラ
ズマを発生させて前記試料の酸化タンタル膜もしくは酸
化タンタル膜を含む多層膜をエッチングするドライエッ
チング方法。 - 【請求項２】酸化タンタル膜を含む多層膜は、アモルフ
ァスシリコン、水素化アモルファスシリコン、プラズマ
CVD窒化シリコン、ポリシリコンなどの膜を酸化タンタ
ル膜の上層もしくは下層に形成した膜とした請求項１記
載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63008062A JP2685196B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63008062A JP2685196B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183125A JPH01183125A (ja) | 1989-07-20 |
| JP2685196B2 true JP2685196B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=11682857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63008062A Expired - Fee Related JP2685196B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685196B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08321484A (ja) * | 1995-05-24 | 1996-12-03 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825742B2 (ja) * | 1979-12-22 | 1983-05-30 | 富士通株式会社 | プラズマエッチング処理方法及び処理装置 |
| JPS57210631A (en) * | 1981-06-19 | 1982-12-24 | Toshiba Corp | Reactive type ion etching method |
| JPS60152031A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-10 | Hitachi Ltd | エツチング方法 |
-
1988
- 1988-01-18 JP JP63008062A patent/JP2685196B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01183125A (ja) | 1989-07-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |