JP3018532B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
フロン系ガスを使用せずに単結晶シリコン，多結晶シリ
コン，高融点金属シリサイド等のシリコン系材料層の低
温異方性エッチングを中低温域において実現する方法に
関する。
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
フロン系ガスを使用せずに単結晶シリコン，多結晶シリ
コン，高融点金属シリサイド等のシリコン系材料層の低
温異方性エッチングを中低温域において実現する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等にみられる
ように半導体装置の高集積化および高性能化が進展する
に伴い、単結晶シリコン，多結晶シリコン，高融点金属
シリサイド，ポリサイド等のシリコン系材料層のエッチ
ングにおいても、高異方性，高速性，高選択性という諸
要求をいずれかを犠牲にすることなく達成する技術が強
く望まれている。単結晶シリコンの代表的なエッチング
・プロセスは、微細素子分離やセル容量面積の確保を目
的としてトレンチを形成するためのトレンチ加工であ
る。このプロセスでは高アスペクト比パターンの異方性
加工が必要とされるが、実際にはマスク・パターンやエ
ッチング条件の変動等によってトレンチの断面形状が複
雑に変化し易く、アンダカットやボウイング（ｂｏｗｉ
ｎｇ）等の形状異常がしばしば経験される。これらは、
いずれも後工程におけるトレンチの埋め込みや容量の制
御等を困難とする。一方、多結晶シリコン，高融点金属
シリサイド，ポリサイド等の代表的なエッチング・プロ
セスはゲート加工である。ゲート電極のパターン幅は、
トランジスタのソース・ドレイン領域が自己整合的に形
成される場合のチャネル長やＬＤＤ構造におけるサイド
ウォールの寸法精度に直接影響する。したがって、この
プロセスにも極めて高い加工精度が要求される。
ように半導体装置の高集積化および高性能化が進展する
に伴い、単結晶シリコン，多結晶シリコン，高融点金属
シリサイド，ポリサイド等のシリコン系材料層のエッチ
ングにおいても、高異方性，高速性，高選択性という諸
要求をいずれかを犠牲にすることなく達成する技術が強
く望まれている。単結晶シリコンの代表的なエッチング
・プロセスは、微細素子分離やセル容量面積の確保を目
的としてトレンチを形成するためのトレンチ加工であ
る。このプロセスでは高アスペクト比パターンの異方性
加工が必要とされるが、実際にはマスク・パターンやエ
ッチング条件の変動等によってトレンチの断面形状が複
雑に変化し易く、アンダカットやボウイング（ｂｏｗｉ
ｎｇ）等の形状異常がしばしば経験される。これらは、
いずれも後工程におけるトレンチの埋め込みや容量の制
御等を困難とする。一方、多結晶シリコン，高融点金属
シリサイド，ポリサイド等の代表的なエッチング・プロ
セスはゲート加工である。ゲート電極のパターン幅は、
トランジスタのソース・ドレイン領域が自己整合的に形
成される場合のチャネル長やＬＤＤ構造におけるサイド
ウォールの寸法精度に直接影響する。したがって、この
プロセスにも極めて高い加工精度が要求される。
【０００３】従来、これらシリコン系材料のエッチング
にはフロン１１３（Ｃ2 Ｃｌ3 Ｆ3 ）等に代表されるフ
ロン系ガスがエッチング・ガスとして広く用いられてき
た。フロン系ガスは１分子内にＦとＣｌとを構成元素と
して有するため、ラジカル反応とイオン・アシスト反応
の両方によるエッチングが可能であり、かつ気相中から
堆積する炭素系ポリマーで側壁保護を行いながら高異方
性を達成することができる。しかしながら、フロン系ガ
スは周知のように地球のオゾン層破壊の元凶であること
が指摘されており、近い将来に製造および使用が禁止さ
れる運びである。したがって、ドライエッチングの分野
においてもフロン系ガスの代替品を見出し、その効果的
な利用方法を確立することが急務となっている。また、
半導体装置のデザイン・ルールが今後さらに微細化され
ると、気相中から堆積する炭素ポリマーがパーティクル
汚染源となることも考えられ、この意味からも脱フロン
対策が望まれている。
にはフロン１１３（Ｃ2 Ｃｌ3 Ｆ3 ）等に代表されるフ
ロン系ガスがエッチング・ガスとして広く用いられてき
た。フロン系ガスは１分子内にＦとＣｌとを構成元素と
して有するため、ラジカル反応とイオン・アシスト反応
の両方によるエッチングが可能であり、かつ気相中から
堆積する炭素系ポリマーで側壁保護を行いながら高異方
性を達成することができる。しかしながら、フロン系ガ
スは周知のように地球のオゾン層破壊の元凶であること
が指摘されており、近い将来に製造および使用が禁止さ
れる運びである。したがって、ドライエッチングの分野
においてもフロン系ガスの代替品を見出し、その効果的
な利用方法を確立することが急務となっている。また、
半導体装置のデザイン・ルールが今後さらに微細化され
ると、気相中から堆積する炭素ポリマーがパーティクル
汚染源となることも考えられ、この意味からも脱フロン
対策が望まれている。
【０００４】脱フロン対策として有望視されている技術
に、低温エッチングがある。これは、被エッチング基板
（ウェハ）の温度を０℃以下に保持することにより、深
さ方向のエッチング速度をイオン・アシスト効果により
実用レベルに維持したまま、パターン側壁部におけるラ
ジカル反応を凍結または抑制してアンダカット等の形状
異常を防止しようとする技術である。たとえば、第３５
回応用物理学関係連合講演会（１９８８年春季年会）講
演予稿集第４９５ページ演題番号２８ａ−Ｇ−２は、ウ
ェハを−１３０℃に冷却し、ＳＦ6 ガスを用いてシリコ
ン・トレンチ・エッチングおよびｎ+ 型多結晶シリコン
層のエッチングを行った例が報告されている。
に、低温エッチングがある。これは、被エッチング基板
（ウェハ）の温度を０℃以下に保持することにより、深
さ方向のエッチング速度をイオン・アシスト効果により
実用レベルに維持したまま、パターン側壁部におけるラ
ジカル反応を凍結または抑制してアンダカット等の形状
異常を防止しようとする技術である。たとえば、第３５
回応用物理学関係連合講演会（１９８８年春季年会）講
演予稿集第４９５ページ演題番号２８ａ−Ｇ−２は、ウ
ェハを−１３０℃に冷却し、ＳＦ6 ガスを用いてシリコ
ン・トレンチ・エッチングおよびｎ+ 型多結晶シリコン
層のエッチングを行った例が報告されている。
【０００５】ところで、低温エッチングにおいて高異方
性の達成をラジカル反応の凍結もしくは抑制のみに頼ろ
うとすると、上述のようにマイナス百数十℃にも及ぶ冷
却が必要となり、エッチング装置に液体窒素を循環させ
るための冷却系統を付加することが必須となる。しか
し、そのためにはハードウェアの大型化や高価格化が避
けられず、またかかる低温下において真空系統に使用さ
れるＯリングや真空シール等の部品の信頼性を維持する
ことも困難となる。また、冷却所要時間やウェハを室温
に戻すための加熱所要時間が延長し、スループットを低
下させるという問題も生ずる。したがって、低温エッチ
ングを量産プロセスに導入するには、チラー等の簡易な
冷却装置とエタノールやフロン系冷媒（たとえば住友３
Ｍ社製，商品名フロリナート）等の安価な冷媒を使用し
て達成できる程度の−１００〜０℃の温度領域、より好
ましくは−７０〜０℃の中低温領域にて実施できるプロ
セスの開発が切望されている。かかる温度領域で高異方
性加工を実現するためには、低温によるラジカル反応抑
制と堆積物による側壁保護を組み合わせることが実用的
なアプローチと考えられる。
性の達成をラジカル反応の凍結もしくは抑制のみに頼ろ
うとすると、上述のようにマイナス百数十℃にも及ぶ冷
却が必要となり、エッチング装置に液体窒素を循環させ
るための冷却系統を付加することが必須となる。しか
し、そのためにはハードウェアの大型化や高価格化が避
けられず、またかかる低温下において真空系統に使用さ
れるＯリングや真空シール等の部品の信頼性を維持する
ことも困難となる。また、冷却所要時間やウェハを室温
に戻すための加熱所要時間が延長し、スループットを低
下させるという問題も生ずる。したがって、低温エッチ
ングを量産プロセスに導入するには、チラー等の簡易な
冷却装置とエタノールやフロン系冷媒（たとえば住友３
Ｍ社製，商品名フロリナート）等の安価な冷媒を使用し
て達成できる程度の−１００〜０℃の温度領域、より好
ましくは−７０〜０℃の中低温領域にて実施できるプロ
セスの開発が切望されている。かかる温度領域で高異方
性加工を実現するためには、低温によるラジカル反応抑
制と堆積物による側壁保護を組み合わせることが実用的
なアプローチと考えられる。
【０００６】かかるアプローチのひとつとして、本願出
願人は先に特願平２−１９８０４５号明細書において、
Ｓ2 Ｆ2 等のフッ化イオウをエッチング・ガスとして用
い、酸化シリコン系材料層を−１００℃付近で低温エッ
チングする技術を開示している。これは、数種類存在す
るフッ化イオウの中でも従来から最も良く知られている
ＳＦ6 と比べてＦ／Ｓ比（分子内のフッ素原子数とイオ
ウ原子数の比）の低いガスを使用する技術であり、エッ
チング系内へのＦ* （フッ素ラジカル）の生成量を低減
させると共に、パターン側壁部へＳを堆積させることが
できる。つまり、Ｆ* の減少により対シリコン選択比が
向上し、Ｓの堆積により側壁保護効果が得られるわけで
ある。また、ＳＦ6 を単独で使用する場合に比べて異方
性を達成できる温度を室温側へ近づけることができる。
しかも、堆積したＳはエッチング終了後に基板を加熱す
れば容易に昇華除去できるため、パーティクル汚染を惹
起させる虞れもない。
願人は先に特願平２−１９８０４５号明細書において、
Ｓ2 Ｆ2 等のフッ化イオウをエッチング・ガスとして用
い、酸化シリコン系材料層を−１００℃付近で低温エッ
チングする技術を開示している。これは、数種類存在す
るフッ化イオウの中でも従来から最も良く知られている
ＳＦ6 と比べてＦ／Ｓ比（分子内のフッ素原子数とイオ
ウ原子数の比）の低いガスを使用する技術であり、エッ
チング系内へのＦ* （フッ素ラジカル）の生成量を低減
させると共に、パターン側壁部へＳを堆積させることが
できる。つまり、Ｆ* の減少により対シリコン選択比が
向上し、Ｓの堆積により側壁保護効果が得られるわけで
ある。また、ＳＦ6 を単独で使用する場合に比べて異方
性を達成できる温度を室温側へ近づけることができる。
しかも、堆積したＳはエッチング終了後に基板を加熱す
れば容易に昇華除去できるため、パーティクル汚染を惹
起させる虞れもない。
【０００７】また、本願出願人は先に特願平２−２６５
２３５号明細書において、上述のＳ2 Ｆ2 等のようにＦ
／Ｓ比の低いフッ化イオウとＨＢｒとを含む混合ガスに
よりポリサイド膜を−５０℃付近で低温エッチングする
技術を開示している。ポリサイド膜のエッチングについ
ては、ラジカルの攻撃を受け易い下層側のＤＯＰＯＳ層
にアンダカット等の形状異常がしばしば発生することが
従来から問題となっている。しかし、この技術によれ
ば、ＳｉＢｒx とＳとの両方が側壁保護に寄与するの
で、たとえオーバーエッチング時に相対的にＢｒ* （臭
素ラジカル）が過剰となったとしても、Ｓの堆積により
良好な異方性が維持される。
２３５号明細書において、上述のＳ2 Ｆ2 等のようにＦ
／Ｓ比の低いフッ化イオウとＨＢｒとを含む混合ガスに
よりポリサイド膜を−５０℃付近で低温エッチングする
技術を開示している。ポリサイド膜のエッチングについ
ては、ラジカルの攻撃を受け易い下層側のＤＯＰＯＳ層
にアンダカット等の形状異常がしばしば発生することが
従来から問題となっている。しかし、この技術によれ
ば、ＳｉＢｒx とＳとの両方が側壁保護に寄与するの
で、たとえオーバーエッチング時に相対的にＢｒ* （臭
素ラジカル）が過剰となったとしても、Ｓの堆積により
良好な異方性が維持される。
【０００８】さらに、本願出願人は先に特願平２−１９
９２４９号明細書において、Ｓ2 Ｃｌ2 やＳ2 Ｂｒ2 等
のハロゲン化イオウを含むガスを使用してシリコン系材
料を−２０℃付近で低温エッチングする技術を開示して
いる。これは、反応性の高いＦ* を発生し得ないガスを
使用することにより、ラジカルの影響を低減させること
を目的としている。
９２４９号明細書において、Ｓ2 Ｃｌ2 やＳ2 Ｂｒ2 等
のハロゲン化イオウを含むガスを使用してシリコン系材
料を−２０℃付近で低温エッチングする技術を開示して
いる。これは、反応性の高いＦ* を発生し得ないガスを
使用することにより、ラジカルの影響を低減させること
を目的としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、Ｓで側
壁保護を行う本願出願人の一連の技術は、特願平２−１
９８０４５号明細書に開示されるような酸化シリコン系
材料層のエッチングに関しては、クリーンなプロセスが
実現できるので極めて有望な技術である。しかしなが
ら、この技術をシリコン系材料層のエッチングに適用す
るにはまだ解決すベき問題が多い。それは、シリコン系
材料層がラジカルによる攻撃を極めて受け易いからであ
る。仮に、Ｓ2 Ｆ2 のようにフッ化イオウ中では最もＦ
／Ｓ比の低いガスを使用した場合にも、実際にはＦ* が
まだ過剰となり、マスク下にアンダカット等の形状異常
がしばしば発生するからである。この反応性の高いＦ*
の影響を低減させるために、前述の特願平２−２６５２
３５号明細書に開示される技術ではＳ2 Ｆ2 にＨＢｒが
添加されているわけであるが、エッチング反応系内への
Ｂｒの添加は別の問題を引き起こす。すなわち、反応生
成物であるＳｉＢｒx やＷＢｒx （タングステン・シリ
サイドをエッチングした場合）等の蒸気圧が低いため
に、これらの過剰な堆積による寸法変換差やパーティク
ル汚染の発生が懸念されるのである。また、前述の特願
平２−１９９２４９号明細書に開示されている技術で
は、Ｆ* を発生しないハロゲン化イオウを使用している
が、やはり同様の問題が発生する。
壁保護を行う本願出願人の一連の技術は、特願平２−１
９８０４５号明細書に開示されるような酸化シリコン系
材料層のエッチングに関しては、クリーンなプロセスが
実現できるので極めて有望な技術である。しかしなが
ら、この技術をシリコン系材料層のエッチングに適用す
るにはまだ解決すベき問題が多い。それは、シリコン系
材料層がラジカルによる攻撃を極めて受け易いからであ
る。仮に、Ｓ2 Ｆ2 のようにフッ化イオウ中では最もＦ
／Ｓ比の低いガスを使用した場合にも、実際にはＦ* が
まだ過剰となり、マスク下にアンダカット等の形状異常
がしばしば発生するからである。この反応性の高いＦ*
の影響を低減させるために、前述の特願平２−２６５２
３５号明細書に開示される技術ではＳ2 Ｆ2 にＨＢｒが
添加されているわけであるが、エッチング反応系内への
Ｂｒの添加は別の問題を引き起こす。すなわち、反応生
成物であるＳｉＢｒx やＷＢｒx （タングステン・シリ
サイドをエッチングした場合）等の蒸気圧が低いため
に、これらの過剰な堆積による寸法変換差やパーティク
ル汚染の発生が懸念されるのである。また、前述の特願
平２−１９９２４９号明細書に開示されている技術で
は、Ｆ* を発生しないハロゲン化イオウを使用している
が、やはり同様の問題が発生する。
【００１０】さらに、上述の一連の技術に共通する問題
として、Ｆ／Ｓ比，Ｃｌ／Ｓ比，Ｂｒ／Ｓ比の低い上述
の各種ハロゲン化イオウが、いずれも未だドライエッチ
ング用のガスとして量産されているものではなく、主エ
ッチング・ガスとして使用するにはプロセスがコスト高
となる虞れがあることが挙げられる。したがって、でき
るだけ安価に入手可能な他の市販ガスを使用することが
望まれる。そこで本発明は、Ｓで側壁保護を行う低温エ
ッチングを基本としながら、より実用性の高い方法にて
シリコン系材料の異方性加工を実現することを目的とす
る。
として、Ｆ／Ｓ比，Ｃｌ／Ｓ比，Ｂｒ／Ｓ比の低い上述
の各種ハロゲン化イオウが、いずれも未だドライエッチ
ング用のガスとして量産されているものではなく、主エ
ッチング・ガスとして使用するにはプロセスがコスト高
となる虞れがあることが挙げられる。したがって、でき
るだけ安価に入手可能な他の市販ガスを使用することが
望まれる。そこで本発明は、Ｓで側壁保護を行う低温エ
ッチングを基本としながら、より実用性の高い方法にて
シリコン系材料の異方性加工を実現することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
であり、エッチング・チャンバの内壁面の少なくとも一
部にイオウを気相成長させる工程と、被エッチング基板
を−１００〜０℃に冷却し、かつ前記イオウを昇華させ
ながら、該被エッチング基板上に形成されたシリコン系
材料層をＳＦ6 を含むエッチング・ガスを用いてエッチ
ングする工程とを有することを特徴とするものである。
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
であり、エッチング・チャンバの内壁面の少なくとも一
部にイオウを気相成長させる工程と、被エッチング基板
を−１００〜０℃に冷却し、かつ前記イオウを昇華させ
ながら、該被エッチング基板上に形成されたシリコン系
材料層をＳＦ6 を含むエッチング・ガスを用いてエッチ
ングする工程とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】本発明のドライエッチング方法は、シリコン系
材料層の主エッチング・ガスとしては、あくまでも従来
からの実績もあり安価に入手可能なＳＦ6 を使用する。
ただし、ＳＦ6 はフッ化イオウ中で最もＦ／Ｓ比の高い
化合物であるため、放電解離により１分子から生成する
Ｆ* の数が多い。しかも、ＳＦ6 は放電によってもＳＦ
6 →Ｓ＋６Ｆのごとく１段階の過程により全ての原子が
直ちに解離することはなく、プラズマ中に遊離のＳを生
成しないので、側壁保護効果が期待できない。したがっ
て、Ｓ2 Ｆ2 のようにＦ／Ｓ比の低い化合物ですら単独
では困難なシリコン系材料層の異方性エッチングを、中
低温域においてＳＦ6 単独で行うことは到底不可能であ
る。ＳＦ6 単独でシリコン系材料層の異方性エッチング
を実現しようとすれば、前述のようにマイナス百数十℃
にも及ぶ冷却が必要となるわけである。
材料層の主エッチング・ガスとしては、あくまでも従来
からの実績もあり安価に入手可能なＳＦ6 を使用する。
ただし、ＳＦ6 はフッ化イオウ中で最もＦ／Ｓ比の高い
化合物であるため、放電解離により１分子から生成する
Ｆ* の数が多い。しかも、ＳＦ6 は放電によってもＳＦ
6 →Ｓ＋６Ｆのごとく１段階の過程により全ての原子が
直ちに解離することはなく、プラズマ中に遊離のＳを生
成しないので、側壁保護効果が期待できない。したがっ
て、Ｓ2 Ｆ2 のようにＦ／Ｓ比の低い化合物ですら単独
では困難なシリコン系材料層の異方性エッチングを、中
低温域においてＳＦ6 単独で行うことは到底不可能であ
る。ＳＦ6 単独でシリコン系材料層の異方性エッチング
を実現しようとすれば、前述のようにマイナス百数十℃
にも及ぶ冷却が必要となるわけである。
【００１３】そこで本発明では、エッチング開始前に予
めエッチング・チャンバの内壁面の少なくとも一部にイ
オウを気相成長させておき、エッチング時には上記内壁
面を加熱してこのイオウを昇華させ、再び気相中に放出
する。放出されたＳは、−１００〜０℃に冷却保持され
た被エッチング基板（ウェハ）上へ堆積する。ここで、
イオンの垂直入射面に堆積したＳは直ちにスパッタ除去
されるが、イオンの垂直入射が起こらないパターン側壁
部に堆積したＳは側壁保護膜として機能する。したがっ
て、本発明の方法によれば、ＳＦ6 から生成するＦ* に
より高速にシリコン系材料層のエッチングが進行する一
方で、エッチング・チャンバの内壁面から供給されるＳ
により高異方性が達成される。しかも、低温冷却による
ラジカル反応の抑制と側壁保護を併用しているために、
ウェハの冷却温度も中低温域で十分であり、実用性の高
いプロセスを提供することができる。
めエッチング・チャンバの内壁面の少なくとも一部にイ
オウを気相成長させておき、エッチング時には上記内壁
面を加熱してこのイオウを昇華させ、再び気相中に放出
する。放出されたＳは、−１００〜０℃に冷却保持され
た被エッチング基板（ウェハ）上へ堆積する。ここで、
イオンの垂直入射面に堆積したＳは直ちにスパッタ除去
されるが、イオンの垂直入射が起こらないパターン側壁
部に堆積したＳは側壁保護膜として機能する。したがっ
て、本発明の方法によれば、ＳＦ6 から生成するＦ* に
より高速にシリコン系材料層のエッチングが進行する一
方で、エッチング・チャンバの内壁面から供給されるＳ
により高異方性が達成される。しかも、低温冷却による
ラジカル反応の抑制と側壁保護を併用しているために、
ウェハの冷却温度も中低温域で十分であり、実用性の高
いプロセスを提供することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。ここで、実際のエッチング・プロセスの説明に先
立ち、まず本発明を実施するにあたり使用したエッチン
グ装置の一構成例、およびその使用上の工夫について、
図１を参照しながら説明する。なお、ここでは上記エッ
チング装置として有磁場マイクロ波プラズマ・エッチン
グ装置を例示するが、使用上の工夫および冷却系統の改
良点は、平行平板型ＲＩＥ（反応性イオン・エッチン
グ）装置やマグネトロンＲＩＥ装置等についても適用可
能である。
する。ここで、実際のエッチング・プロセスの説明に先
立ち、まず本発明を実施するにあたり使用したエッチン
グ装置の一構成例、およびその使用上の工夫について、
図１を参照しながら説明する。なお、ここでは上記エッ
チング装置として有磁場マイクロ波プラズマ・エッチン
グ装置を例示するが、使用上の工夫および冷却系統の改
良点は、平行平板型ＲＩＥ（反応性イオン・エッチン
グ）装置やマグネトロンＲＩＥ装置等についても適用可
能である。
【００１５】図１（ａ）および（ｂ）は、上記エッチン
グ装置の一構成例を示す概略断面図である。これは、Ｅ
ＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）放電により生成する高
密度のプラズマを利用して各種の加工を行う装置であ
り、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマグネトロ
ン１、マイクロ波を導く矩形導波管２および円形導波管
３、上記マイクロ波を利用してＥＣＲ放電により内部で
プラズマを生成させるための石英製のベルジャー４、上
記円形導波管３と上記ベルジャー４を周回するように配
設され８７５Ｇａｕｓｓの磁束密度を達成できるソレノ
イド・コイル５、ロードロック等の便宜を図るために上
記ベルジャー４に接続され図中矢印Ａ方向に高真空排気
される予備室６、処理に必要なガスを矢印Ｂ方向から上
記ベルジャー４へ供給するガス導入管７、被エッチング
基体であるウェハ８を載置するウェハ載置電極９、該ウ
ェハ載置電極９にＲＦバイアスを印加するためにスイッ
チ１０を介して接続されるＲＦ電源１１等から構成され
ている。
グ装置の一構成例を示す概略断面図である。これは、Ｅ
ＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）放電により生成する高
密度のプラズマを利用して各種の加工を行う装置であ
り、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマグネトロ
ン１、マイクロ波を導く矩形導波管２および円形導波管
３、上記マイクロ波を利用してＥＣＲ放電により内部で
プラズマを生成させるための石英製のベルジャー４、上
記円形導波管３と上記ベルジャー４を周回するように配
設され８７５Ｇａｕｓｓの磁束密度を達成できるソレノ
イド・コイル５、ロードロック等の便宜を図るために上
記ベルジャー４に接続され図中矢印Ａ方向に高真空排気
される予備室６、処理に必要なガスを矢印Ｂ方向から上
記ベルジャー４へ供給するガス導入管７、被エッチング
基体であるウェハ８を載置するウェハ載置電極９、該ウ
ェハ載置電極９にＲＦバイアスを印加するためにスイッ
チ１０を介して接続されるＲＦ電源１１等から構成され
ている。
【００１６】以上が有磁場マイクロ波プラズマ・エッチ
ング装置の一般的な構成要素であるが、本発明で使用す
る装置においては低温エッチングを可能とするために、
上記ウェハ載置電極９に冷却配管１２が埋設されてい
る。この冷却配管１２には、装置外部に配設されるチラ
ー（図示せず。）等の冷却設備から冷媒が導入され、図
中矢印Ｃ1 ，Ｃ2 方向に循環されるようになされてい
る。
ング装置の一般的な構成要素であるが、本発明で使用す
る装置においては低温エッチングを可能とするために、
上記ウェハ載置電極９に冷却配管１２が埋設されてい
る。この冷却配管１２には、装置外部に配設されるチラ
ー（図示せず。）等の冷却設備から冷媒が導入され、図
中矢印Ｃ1 ，Ｃ2 方向に循環されるようになされてい
る。
【００１７】また、イオウ１５の堆積および昇華を可能
とするために、上記ベルジャー４の側壁部のうちウェハ
載置電極９の近傍を周回する部分には温調側壁部１３が
配設されている。この温調側壁部１３は温調配管１４を
内蔵しており、エッチング装置の外部に接続される温調
系統（図示せず。）から該温調配管１４へ伝熱媒体を図
中矢印Ｄ1 ，Ｄ2 方向に循環させることにより温調側壁
部１３を所望の温度に冷却または加熱するようになされ
ている。なお、有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング
装置において、プラズマ輻射熱によるベルジャー４の過
熱を防止するために該ベルジャー４の少なくとも一部を
周回するように水冷系統（図示せず。）を設けること
は、既に一般化している。しかし、ベルジャー４の内壁
部の少なくとも一部にイオウを堆積させるためには、そ
の部分を室温以下に冷却することが必要であるため、通
常の水冷系統の冷却能力を越えている。したがって、上
記温調系統は従来の水冷系統とは独立に設けられている
ものである。
とするために、上記ベルジャー４の側壁部のうちウェハ
載置電極９の近傍を周回する部分には温調側壁部１３が
配設されている。この温調側壁部１３は温調配管１４を
内蔵しており、エッチング装置の外部に接続される温調
系統（図示せず。）から該温調配管１４へ伝熱媒体を図
中矢印Ｄ1 ，Ｄ2 方向に循環させることにより温調側壁
部１３を所望の温度に冷却または加熱するようになされ
ている。なお、有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング
装置において、プラズマ輻射熱によるベルジャー４の過
熱を防止するために該ベルジャー４の少なくとも一部を
周回するように水冷系統（図示せず。）を設けること
は、既に一般化している。しかし、ベルジャー４の内壁
部の少なくとも一部にイオウを堆積させるためには、そ
の部分を室温以下に冷却することが必要であるため、通
常の水冷系統の冷却能力を越えている。したがって、上
記温調系統は従来の水冷系統とは独立に設けられている
ものである。
【００１８】本発明における上記有磁場マイクロ波プラ
ズマ・エッチング装置の使用方法は、以下のとおりであ
る。まず、上記温調側壁部１３の表面へＳ（イオウ）１
５を堆積させる場合には、図１（ａ）に示されるように
上記温調配管１４へ冷媒を循環させ、上記ガス導入管７
から放電解離によりプラズマ中にＳを生成し得るガスを
上記ベルジャー４内へ供給し、マイクロ波放電を行わせ
る。本明細書中では、Ｓを堆積させるための放電を予備
放電と称することにする。このとき、ウェハ載置電極９
上にはエッチングとは無関係のダミー・ウェハ１６を載
置しておく。このダミー・ウェハ１６には、ウェハ載置
電極９上にＳが堆積することにより温調側壁部１４への
堆積効率が低下したり、あるいは後のエッチング工程に
おけるウェハ８の冷却効率が劣化することを防止する役
割と、プラズマの状態を安定化させる役割とがある。ま
た、冷却配管１２への冷媒の供給は停止しておく。これ
は、ダミー・ウェハ１６をプラズマ輻射熱によって昇温
させてＳの堆積を防止し、温調側壁部１３へのＳの堆積
効率を高めるためである。また、予備放電はエッチング
を目的とするものではないので、ウェハ載置電極９への
ＲＦバイアス印加は不要である。
ズマ・エッチング装置の使用方法は、以下のとおりであ
る。まず、上記温調側壁部１３の表面へＳ（イオウ）１
５を堆積させる場合には、図１（ａ）に示されるように
上記温調配管１４へ冷媒を循環させ、上記ガス導入管７
から放電解離によりプラズマ中にＳを生成し得るガスを
上記ベルジャー４内へ供給し、マイクロ波放電を行わせ
る。本明細書中では、Ｓを堆積させるための放電を予備
放電と称することにする。このとき、ウェハ載置電極９
上にはエッチングとは無関係のダミー・ウェハ１６を載
置しておく。このダミー・ウェハ１６には、ウェハ載置
電極９上にＳが堆積することにより温調側壁部１４への
堆積効率が低下したり、あるいは後のエッチング工程に
おけるウェハ８の冷却効率が劣化することを防止する役
割と、プラズマの状態を安定化させる役割とがある。ま
た、冷却配管１２への冷媒の供給は停止しておく。これ
は、ダミー・ウェハ１６をプラズマ輻射熱によって昇温
させてＳの堆積を防止し、温調側壁部１３へのＳの堆積
効率を高めるためである。また、予備放電はエッチング
を目的とするものではないので、ウェハ載置電極９への
ＲＦバイアス印加は不要である。
【００１９】一方、エッチングを行う際には、図１
（ｂ）に示されるように、ウェハ載置電極９上に被エッ
チング基板であるウェハ８を載置し、冷却配管１２に冷
媒を循環させて所望の温度に冷却する。また、温調側壁
部１３の表面に堆積したＳ（イオウ）１５を昇華させる
ために、上記温調配管１４への冷媒の供給を停止してプ
ラズマ輻射熱により上記温調側壁部１３を昇温させる
か、もしくはより積極的に熱媒体を循環させる。この状
態で、上記ガス導入管７からＳＦ6 を含むエッチング・
ガスを上記ベルジャー４内へ供給してマイクロ波放電を
行えば、ウェハ８上においてはＳＦ6 によるシリコン系
材料層のエッチングとＳによる側壁保護とが同時に進行
し、中低温域でも高異方性加工が達成されるわけであ
る。以下、上述の有磁場マイクロ波プラズマ・エッチン
グ装置を使用した実際のプロセス例について説明する。
（ｂ）に示されるように、ウェハ載置電極９上に被エッ
チング基板であるウェハ８を載置し、冷却配管１２に冷
媒を循環させて所望の温度に冷却する。また、温調側壁
部１３の表面に堆積したＳ（イオウ）１５を昇華させる
ために、上記温調配管１４への冷媒の供給を停止してプ
ラズマ輻射熱により上記温調側壁部１３を昇温させる
か、もしくはより積極的に熱媒体を循環させる。この状
態で、上記ガス導入管７からＳＦ6 を含むエッチング・
ガスを上記ベルジャー４内へ供給してマイクロ波放電を
行えば、ウェハ８上においてはＳＦ6 によるシリコン系
材料層のエッチングとＳによる側壁保護とが同時に進行
し、中低温域でも高異方性加工が達成されるわけであ
る。以下、上述の有磁場マイクロ波プラズマ・エッチン
グ装置を使用した実際のプロセス例について説明する。
【００２０】実施例１ 本実施例は、本発明をゲート加工に適用し、Ｓ2 Ｆ2 を
供給しながら予備放電を行った後、ＳＦ6 を使用してＤ
ＯＰＯＳ層のエッチングを行った例である。まず、前述
の図１（ａ）に示されるように、ウェハ載置電極９上に
ダミー・ウェハ１６を載置した。このダミー・ウェハ１
６としては、何ら特定のパターンが形成されていないシ
リコン・ウェハ等を使用すれば良い。また、温調配管１
４へは外部の温調系統からエタノールを供給し、温調側
壁部１３を約−４０℃に冷却した。さらに、スイッチ１
０を開放してＲＦバイアスを無印加とした。この状態
で、ガス導入管７からＳ2 Ｆ2 ガスを流量５０ＳＣＣＭ
にてベルジャー４内へ供給し、ガス圧１．３Ｐａ（１０
ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー８５０Ｗの条件で予備
放電を行った。この結果、上記温調側壁部１３の表面に
はＳ（イオウ）１５が堆積した。
供給しながら予備放電を行った後、ＳＦ6 を使用してＤ
ＯＰＯＳ層のエッチングを行った例である。まず、前述
の図１（ａ）に示されるように、ウェハ載置電極９上に
ダミー・ウェハ１６を載置した。このダミー・ウェハ１
６としては、何ら特定のパターンが形成されていないシ
リコン・ウェハ等を使用すれば良い。また、温調配管１
４へは外部の温調系統からエタノールを供給し、温調側
壁部１３を約−４０℃に冷却した。さらに、スイッチ１
０を開放してＲＦバイアスを無印加とした。この状態
で、ガス導入管７からＳ2 Ｆ2 ガスを流量５０ＳＣＣＭ
にてベルジャー４内へ供給し、ガス圧１．３Ｐａ（１０
ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー８５０Ｗの条件で予備
放電を行った。この結果、上記温調側壁部１３の表面に
はＳ（イオウ）１５が堆積した。
【００２１】次に、前述の図１（ｂ）に示されるよう
に、被エッチング基板であるウェハ８をウェハ載置電極
９にセットし、冷却配管１２に外部のチラーからエタノ
ール冷媒を循環させて約−４０℃に冷却した。このとき
のウェハ８は、たとえば図２（ａ）に示されるように、
シリコン基板２１上に酸化シリコンからなるゲート酸化
膜２２を介してｎ+ 型のＤＯＰＯＳ層２３が積層され、
さらに該ＤＯＰＯＳ層２３上にエッチング・マスクとし
て所定の形状にパターニングされたレジスト・パターン
２４が形成されてなるものである。温調配管１４へのエ
タノール冷媒の供給は停止し、代わりに約９０℃の温水
を循環させた。また、スイッチ１０を閉じてＲＦ電源１
１をウェハ載置電極９へ接続した。この状態で、ガス導
入管７からＳＦ6 ガスを流量１０ＳＣＣＭにてベルジャ
ー４内へ供給し、ガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒ
ｒ），マイクロ波パワー８５０Ｗ，ＲＦバイアス・パワ
ー３０Ｗ（２ＭＨｚ）の条件でＤＯＰＯＳ層２３のエッ
チングを行った。
に、被エッチング基板であるウェハ８をウェハ載置電極
９にセットし、冷却配管１２に外部のチラーからエタノ
ール冷媒を循環させて約−４０℃に冷却した。このとき
のウェハ８は、たとえば図２（ａ）に示されるように、
シリコン基板２１上に酸化シリコンからなるゲート酸化
膜２２を介してｎ+ 型のＤＯＰＯＳ層２３が積層され、
さらに該ＤＯＰＯＳ層２３上にエッチング・マスクとし
て所定の形状にパターニングされたレジスト・パターン
２４が形成されてなるものである。温調配管１４へのエ
タノール冷媒の供給は停止し、代わりに約９０℃の温水
を循環させた。また、スイッチ１０を閉じてＲＦ電源１
１をウェハ載置電極９へ接続した。この状態で、ガス導
入管７からＳＦ6 ガスを流量１０ＳＣＣＭにてベルジャ
ー４内へ供給し、ガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒ
ｒ），マイクロ波パワー８５０Ｗ，ＲＦバイアス・パワ
ー３０Ｗ（２ＭＨｚ）の条件でＤＯＰＯＳ層２３のエッ
チングを行った。
【００２２】このエッチングは、マイクロ波放電により
ＳＦ6 から解離生成するＦ* を主エッチング種として進
行するが、加熱された温調側壁部１３の表面からＳ（イ
オウ）１５が供給されることによりエッチング系内の見
掛け上のＦ／Ｓ比が低下し、ウェハ８上のパターン側壁
部にはＳが堆積して側壁保護膜１５ａが形成された。し
かも、上述の条件では、ウェハ８の低温冷却によりラジ
カル反応もある程度抑制されている。この結果、図２
（ｂ）に示されるように、−４０℃程度の冷却によって
もレジスト・パターン２４の下にアンダカット等を生ず
ることなく、良好な異方性形状を有するゲート電極２３
ａが形成された。側壁保護膜１５ａは、エッチング終了
後、ウェハを加熱することにより容易に昇華除去され、
何らパーティクル汚染を惹起させることはなかった。
ＳＦ6 から解離生成するＦ* を主エッチング種として進
行するが、加熱された温調側壁部１３の表面からＳ（イ
オウ）１５が供給されることによりエッチング系内の見
掛け上のＦ／Ｓ比が低下し、ウェハ８上のパターン側壁
部にはＳが堆積して側壁保護膜１５ａが形成された。し
かも、上述の条件では、ウェハ８の低温冷却によりラジ
カル反応もある程度抑制されている。この結果、図２
（ｂ）に示されるように、−４０℃程度の冷却によって
もレジスト・パターン２４の下にアンダカット等を生ず
ることなく、良好な異方性形状を有するゲート電極２３
ａが形成された。側壁保護膜１５ａは、エッチング終了
後、ウェハを加熱することにより容易に昇華除去され、
何らパーティクル汚染を惹起させることはなかった。
【００２３】ところで、上述のプロセスではゲート酸化
膜２２に対する高選択性も併せて実現された。その主な
理由は、ウェハの低温化とによりラジカル反応が抑制さ
れていることと、側壁保護が行われる分だけＲＦバイア
ス・パワーを低減できることである。たとえば上述のＲ
Ｆバイアス・パワーの値はＶdcに換算すれば２０Ｖ以下
であり、イオン入射エネルギーとしては極めて低い領域
に属する。したがって、近年ゲート酸化膜がますます薄
膜化している状況下では、上述のプロセスは極めて有効
である。また、かかる低バイアス条件によれば、レジス
ト・パターン２４のスパッタ除去も抑制されるため、対
レジスト選択性が向上し、炭素系ポリマーによるパーテ
ィクル汚染も防止することができる。
膜２２に対する高選択性も併せて実現された。その主な
理由は、ウェハの低温化とによりラジカル反応が抑制さ
れていることと、側壁保護が行われる分だけＲＦバイア
ス・パワーを低減できることである。たとえば上述のＲ
Ｆバイアス・パワーの値はＶdcに換算すれば２０Ｖ以下
であり、イオン入射エネルギーとしては極めて低い領域
に属する。したがって、近年ゲート酸化膜がますます薄
膜化している状況下では、上述のプロセスは極めて有効
である。また、かかる低バイアス条件によれば、レジス
ト・パターン２４のスパッタ除去も抑制されるため、対
レジスト選択性が向上し、炭素系ポリマーによるパーテ
ィクル汚染も防止することができる。
【００２４】実施例２ 本実施例は、本発明をアイソレーション用のトレンチ加
工に適用し、Ｓ2 Ｆ2 を供給しながら予備放電を行った
後、ＳＦ6 を使用してシリコン基板のエッチングを行っ
た例である。予備放電は前述の実施例１と同様にして行
い、温調側壁部１３の表面にＳ（イオウ）１５を堆積さ
せた。次に、被エッチング基板であるウェハ８をウェハ
載置電極９にセットし、冷却配管１２に外部のチラーか
らエタノール冷媒を循環させて約−６０℃に冷却した。
このときのウェハ８は、たとえば図３（ａ）に示される
ように、シリコン基板３１上に約０．０１μｍ厚の酸化
シリコン層３２と約０．１μｍ厚の多結晶シリコン層３
３が積層され、さらに該多結晶シリコン層３３上にエッ
チング・マスクとして所定の形状にパターニングされた
約１μｍ厚のレジスト・パターン３４が形成されてなる
ものである。ここで、上記多結晶シリコン層３３は、エ
ッチング中におけるレジスト・パターン３４のエッジの
後退をトレンチの断面形状の劣化に影響させないための
バッファ層として設けられるものであり、上記酸化シリ
コン層３２はトレンチ・エッチングの終了後に上記多結
晶シリコン層３３のエッチバック除去を行う際のストッ
パ層として設けられるものである。上記レジスト・パタ
ーン３４には、開口幅０．５μｍの第１の開口部３５
と、開口幅１μｍの第２の開口部３６とが設けられてい
る。温調側壁部１３は実施例１と同様に加熱した。この
状態で、ガス導入管７からＳＦ6 ガスを流量３０ＳＣＣ
Ｍにてベルジャー４内へ供給し、ガス圧１．３Ｐａ（１
０ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー８５０Ｗ，ＲＦバイ
アス・パワー１５０Ｗ（２ＭＨｚ）の条件でトレンチ・
エッチングを行った。
工に適用し、Ｓ2 Ｆ2 を供給しながら予備放電を行った
後、ＳＦ6 を使用してシリコン基板のエッチングを行っ
た例である。予備放電は前述の実施例１と同様にして行
い、温調側壁部１３の表面にＳ（イオウ）１５を堆積さ
せた。次に、被エッチング基板であるウェハ８をウェハ
載置電極９にセットし、冷却配管１２に外部のチラーか
らエタノール冷媒を循環させて約−６０℃に冷却した。
このときのウェハ８は、たとえば図３（ａ）に示される
ように、シリコン基板３１上に約０．０１μｍ厚の酸化
シリコン層３２と約０．１μｍ厚の多結晶シリコン層３
３が積層され、さらに該多結晶シリコン層３３上にエッ
チング・マスクとして所定の形状にパターニングされた
約１μｍ厚のレジスト・パターン３４が形成されてなる
ものである。ここで、上記多結晶シリコン層３３は、エ
ッチング中におけるレジスト・パターン３４のエッジの
後退をトレンチの断面形状の劣化に影響させないための
バッファ層として設けられるものであり、上記酸化シリ
コン層３２はトレンチ・エッチングの終了後に上記多結
晶シリコン層３３のエッチバック除去を行う際のストッ
パ層として設けられるものである。上記レジスト・パタ
ーン３４には、開口幅０．５μｍの第１の開口部３５
と、開口幅１μｍの第２の開口部３６とが設けられてい
る。温調側壁部１３は実施例１と同様に加熱した。この
状態で、ガス導入管７からＳＦ6 ガスを流量３０ＳＣＣ
Ｍにてベルジャー４内へ供給し、ガス圧１．３Ｐａ（１
０ｍＴｏｒｒ），マイクロ波パワー８５０Ｗ，ＲＦバイ
アス・パワー１５０Ｗ（２ＭＨｚ）の条件でトレンチ・
エッチングを行った。
【００２５】この過程ではＳＦx + 等のイオンによるイ
オン・アシスト反応とＦ* によるラジカル反応とが同時
に進行して高速にエッチングが行われる一方、温調側壁
部１３の表面から昇華したＳ（イオウ）１５がパターン
側壁部に堆積することにより側壁保護膜１５ａが形成さ
れた。この結果、図３（ｂ）に示されるように、高異方
性を維持しながら深さ約０．５μｍのトレンチ３５ａ，
３６ａが形成された。
オン・アシスト反応とＦ* によるラジカル反応とが同時
に進行して高速にエッチングが行われる一方、温調側壁
部１３の表面から昇華したＳ（イオウ）１５がパターン
側壁部に堆積することにより側壁保護膜１５ａが形成さ
れた。この結果、図３（ｂ）に示されるように、高異方
性を維持しながら深さ約０．５μｍのトレンチ３５ａ，
３６ａが形成された。
【００２６】ところで、上述のようにウェハ上に開口幅
の異なる複数の開口部が存在する場合、活性種の入射効
率は開口幅の狭い第１の開口部３５におけるよりも広い
第２の開口部３６において高くなるので、形成されるト
レンチの深さが異なり易い。これは、従来のドライエッ
チング技術においてマイクロローディング効果としてし
ばしば観察される現象である。しかし、本発明によれ
ば、開口幅の広い第２の開口部３６の底面には第１の開
口部３５よりも多くのＳ（イオウ）１５が吸着し、この
吸着過程がスパッタ除去過程と競合するため、該第１の
開口部３５内におけるエッチング反応が適度に抑制され
る。したがって、両開口部３５，３６内におけるエッチ
ング速度の差が少なくなり、マイクロローディング効果
が抑制されるのである。
の異なる複数の開口部が存在する場合、活性種の入射効
率は開口幅の狭い第１の開口部３５におけるよりも広い
第２の開口部３６において高くなるので、形成されるト
レンチの深さが異なり易い。これは、従来のドライエッ
チング技術においてマイクロローディング効果としてし
ばしば観察される現象である。しかし、本発明によれ
ば、開口幅の広い第２の開口部３６の底面には第１の開
口部３５よりも多くのＳ（イオウ）１５が吸着し、この
吸着過程がスパッタ除去過程と競合するため、該第１の
開口部３５内におけるエッチング反応が適度に抑制され
る。したがって、両開口部３５，３６内におけるエッチ
ング速度の差が少なくなり、マイクロローディング効果
が抑制されるのである。
【００２７】以上、本発明を２つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの各実施例に何ら限定され
るものではなく、たとえば予備放電に使用するガスとし
ては上述のＳ2 Ｆ2 の他、ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ10，
Ｓ3 Ｃｌ2，Ｓ2 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2
Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 等を使用することができる。また、温
調側壁部１３の加熱冷却は、上述のような伝熱媒体を循
環させる方式ではなく、たとえばペルチェ素子等を利用
するものであっても良い。あるいは、加熱をヒータによ
り行っても良い。さらに、シリコン系材料層のエッチン
グに使用したＳＦ6 には、エッチング速度の制御や側壁
保護効果の増強を図る上でＮ2 等の不活性ガスが適宜添
加されていても良い。また、スパッタリング効果、希釈
効果、冷却効果等を期待する意味でＨｅ，Ａｒ等の希ガ
スを適宜使用しても良い。
説明したが、本発明はこれらの各実施例に何ら限定され
るものではなく、たとえば予備放電に使用するガスとし
ては上述のＳ2 Ｆ2 の他、ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ10，
Ｓ3 Ｃｌ2，Ｓ2 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2
Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 等を使用することができる。また、温
調側壁部１３の加熱冷却は、上述のような伝熱媒体を循
環させる方式ではなく、たとえばペルチェ素子等を利用
するものであっても良い。あるいは、加熱をヒータによ
り行っても良い。さらに、シリコン系材料層のエッチン
グに使用したＳＦ6 には、エッチング速度の制御や側壁
保護効果の増強を図る上でＮ2 等の不活性ガスが適宜添
加されていても良い。また、スパッタリング効果、希釈
効果、冷却効果等を期待する意味でＨｅ，Ａｒ等の希ガ
スを適宜使用しても良い。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では予備放電によりエッチング・チャンバ内の少なく
とも一部にＳを堆積させ、シリコン系材料層のエッチン
グ時にこれを昇華させる。したがって、中低温域でＦ／
Ｓ比の高いＳＦ6 が主エッチング・ガスとして使用され
ているにもかかわらず、エッチング反応系の見掛け上の
Ｆ／Ｓ比を低下させて効果的な側壁保護を行うことがで
きる。この場合、被エッチング基板の冷却温度が中低温
域で済むため、装置の大型化，高価格化やスループット
の大幅な低下等を招かない。また、ＳＦ6 は汎用性の高
いガスであるため、プロセスの高コスト化を招かない。
さらに、本発明では低温エッチングと側壁保護とを併用
するので低バイアスによる加工が可能となり、対下地選
択性や対レジスト選択性も向上する。しかも、側壁保護
の役割を果たすＳは容易に昇華除去できるため、パーテ
ィクル汚染を惹起させる虞れもない。本発明は脱フロン
対策として有望であり、半導体装置の製造分野等におい
てその利用価値は極めて大きい。
明では予備放電によりエッチング・チャンバ内の少なく
とも一部にＳを堆積させ、シリコン系材料層のエッチン
グ時にこれを昇華させる。したがって、中低温域でＦ／
Ｓ比の高いＳＦ6 が主エッチング・ガスとして使用され
ているにもかかわらず、エッチング反応系の見掛け上の
Ｆ／Ｓ比を低下させて効果的な側壁保護を行うことがで
きる。この場合、被エッチング基板の冷却温度が中低温
域で済むため、装置の大型化，高価格化やスループット
の大幅な低下等を招かない。また、ＳＦ6 は汎用性の高
いガスであるため、プロセスの高コスト化を招かない。
さらに、本発明では低温エッチングと側壁保護とを併用
するので低バイアスによる加工が可能となり、対下地選
択性や対レジスト選択性も向上する。しかも、側壁保護
の役割を果たすＳは容易に昇華除去できるため、パーテ
ィクル汚染を惹起させる虞れもない。本発明は脱フロン
対策として有望であり、半導体装置の製造分野等におい
てその利用価値は極めて大きい。
【図１】本発明のドライエッチング方法を実施するにあ
たり使用される有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング
装置の一構成例およびその使用例を示す概略断面図であ
り、（ａ）は予備放電時の使用状態、（ｂ）は低温エッ
チング時の使用状態をそれぞれ示す。
たり使用される有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング
装置の一構成例およびその使用例を示す概略断面図であ
り、（ａ）は予備放電時の使用状態、（ｂ）は低温エッ
チング時の使用状態をそれぞれ示す。
【図２】本発明をゲート加工に適用した一実施例をその
工程順にしたがって示す概略断面図であり、（ａ）はエ
ッチング前のウェハの状態、（ｂ）はＤＯＰＯＳ層のエ
ッチングが終了した際の状態をそれぞれ示す。
工程順にしたがって示す概略断面図であり、（ａ）はエ
ッチング前のウェハの状態、（ｂ）はＤＯＰＯＳ層のエ
ッチングが終了した際の状態をそれぞれ示す。
【図３】本発明をアイソレーション用のトレンチ加工に
適用した一実施例をその工程順にしたがって示す概略断
面図であり、（ａ）はエッチング前のウェハの状態、
（ｂ）はトレンチ・エッチングが終了した際の状態をそ
れぞれ示す。
適用した一実施例をその工程順にしたがって示す概略断
面図であり、（ａ）はエッチング前のウェハの状態、
（ｂ）はトレンチ・エッチングが終了した際の状態をそ
れぞれ示す。
４ ・・・ベルジャー ８ ・・・ウェハ ９ ・・・ウェハ載置電極 １２ ・・・冷却配管 １３ ・・・温調側壁部 １４ ・・・温調配管 １５ ・・・Ｓ（イオウ） １５ａ ・・・側壁保護膜 １６ ・・・ダミー・ウェハ ２１，３１ ・・・シリコン基板 ２２ ・・・ゲート酸化膜 ２３ ・・・ＤＯＰＯＳ層 ２３ａ ・・・ゲート電極 ２４，３４ ・・・レジスト・パターン ３２ ・・・酸化シリコン層 ３３ ・・・多結晶シリコン層 ３５ａ，３６ａ・・・トレンチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 H05H 1/46
Claims (1)
- 【請求項１】 エッチング・チャンバの内壁面の少なく
とも一部にイオウを気相成長させる工程と、被エッチン
グ基板を−１００〜０℃に冷却し、かつ前記イオウを昇
華させながら、該被エッチング基板上に形成されたシリ
コン系材料層をＳＦ6 を含むエッチング・ガスを用いて
エッチングする工程とを有することを特徴とするドライ
エッチング方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054005A JP3018532B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | ドライエッチング方法 |
| US07/841,946 US5211790A (en) | 1991-02-26 | 1992-02-26 | Dry etching method by sulfur conditioning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054005A JP3018532B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269827A JPH04269827A (ja) | 1992-09-25 |
| JP3018532B2 true JP3018532B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=12958474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3054005A Expired - Fee Related JP3018532B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | ドライエッチング方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5211790A (ja) |
| JP (1) | JP3018532B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6260840B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-07-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Sheet feeding apparatus, image forming apparatus having the same and image reading apparatus having the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3220992B2 (ja) * | 1991-01-22 | 2001-10-22 | ソニー株式会社 | ドライエッチング方法 |
| JP2650178B2 (ja) * | 1992-12-05 | 1997-09-03 | ヤマハ株式会社 | ドライエッチング方法及び装置 |
| DE4317623C2 (de) * | 1993-05-27 | 2003-08-21 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum anisotropen Plasmaätzen von Substraten und dessen Verwendung |
| US5647945A (en) * | 1993-08-25 | 1997-07-15 | Tokyo Electron Limited | Vacuum processing apparatus |
| US5767017A (en) * | 1995-12-21 | 1998-06-16 | International Business Machines Corporation | Selective removal of vertical portions of a film |
| US6139647A (en) * | 1995-12-21 | 2000-10-31 | International Business Machines Corporation | Selective removal of vertical portions of a film |
| US6127278A (en) * | 1997-06-02 | 2000-10-03 | Applied Materials, Inc. | Etch process for forming high aspect ratio trenched in silicon |
| US6127271A (en) * | 1998-04-28 | 2000-10-03 | Balzers Hochvakuum Ag | Process for dry etching and vacuum treatment reactor |
| US20020003126A1 (en) * | 1999-04-13 | 2002-01-10 | Ajay Kumar | Method of etching silicon nitride |
| US6886573B2 (en) * | 2002-09-06 | 2005-05-03 | Air Products And Chemicals, Inc. | Plasma cleaning gas with lower global warming potential than SF6 |
| JP2010272758A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Hitachi High-Technologies Corp | 被エッチング材のプラズマエッチング方法 |
| CN113307519A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-08-27 | 上海三夫工程技术有限公司 | 硫等离子体流还原石膏制水泥联产硫酸的方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5753939A (ja) * | 1980-09-17 | 1982-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Hakumakunodoraietsuchinguhoho |
| JPS6056431B2 (ja) * | 1980-10-09 | 1985-12-10 | 三菱電機株式会社 | プラズマエツチング装置 |
| JPS61220433A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-09-30 | Hitachi Ltd | ドライエツチング方法 |
| JPS648628A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-12 | Kyocera Corp | Gas etching |
| DE3834356A1 (de) * | 1988-10-06 | 1990-04-12 | Schering Ag | Verfahren zur herstellung duenner molybdaensulfidfilme |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3054005A patent/JP3018532B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-02-26 US US07/841,946 patent/US5211790A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6260840B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-07-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Sheet feeding apparatus, image forming apparatus having the same and image reading apparatus having the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5211790A (en) | 1993-05-18 |
| JPH04269827A (ja) | 1992-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |