JP3082329B2 - 酸化シリコン上の窒化シリコンのエッチング方法 - Google Patents
酸化シリコン上の窒化シリコンのエッチング方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化シリコン上の窒化
シリコンのエッチング方法に関する。本発明は、例え
ば、半導体装置等の電子材料の製造工程において、Ｓｉ
Ｏ2 膜上に形成されたＳｉ3 Ｎ4 膜をエッチングして選
択的に異方性加工する場合に、利用することができる。
シリコンのエッチング方法に関する。本発明は、例え
ば、半導体装置等の電子材料の製造工程において、Ｓｉ
Ｏ2 膜上に形成されたＳｉ3 Ｎ4 膜をエッチングして選
択的に異方性加工する場合に、利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＳｉＯ2 薄膜上のＳｉ3 Ｎ4
膜の選択異方性加工は、例えばＬＳＩの素子間分離法と
して広く用いられているＬＯＣＯＳ法における選択酸化
用のマスク形成工程等に広く利用されている。このよう
な技術においては、素子の微細化に伴い、ＣＤ−ＬＯＳ
Ｓに対する要請、つまり変換差をなくすことの要求がま
すますきびしくなり、、また、選択比に対する要請、つ
まりより一層の高選択とすることの要求がますますきび
しいものとなっている。
膜の選択異方性加工は、例えばＬＳＩの素子間分離法と
して広く用いられているＬＯＣＯＳ法における選択酸化
用のマスク形成工程等に広く利用されている。このよう
な技術においては、素子の微細化に伴い、ＣＤ−ＬＯＳ
Ｓに対する要請、つまり変換差をなくすことの要求がま
すますきびしくなり、、また、選択比に対する要請、つ
まりより一層の高選択とすることの要求がますますきび
しいものとなっている。
【０００３】従来のこの種の技術にあっては、ＣＦ4 に
Ｏ2 を混合したガス、あるいはＣＦ4 にＯ2 及びＡｒを
混合したガス等をエッチングガスとして用い、トンネル
型のプラズマエッチャーや平行平板型アノードカップリ
ング方式のエッチャー、及び放電室分離型のＣＤＥ（ケ
ミカルドライエッチャー）等を用いたエッチングプロセ
スが実用化されている。このプロセスでは、Ｓｉ3 Ｎ4
膜を下地のＳｉＯ2 膜とある程度の選択比（約５程度）
をもってエッチングすることが可能である。
Ｏ2 を混合したガス、あるいはＣＦ4 にＯ2 及びＡｒを
混合したガス等をエッチングガスとして用い、トンネル
型のプラズマエッチャーや平行平板型アノードカップリ
ング方式のエッチャー、及び放電室分離型のＣＤＥ（ケ
ミカルドライエッチャー）等を用いたエッチングプロセ
スが実用化されている。このプロセスでは、Ｓｉ3 Ｎ4
膜を下地のＳｉＯ2 膜とある程度の選択比（約５程度）
をもってエッチングすることが可能である。
【０００４】しかし、この従来プロセスは、その基本的
な反応メカニズムがフッ素ラジカル主体のものであるた
め、エッチング形状は当然アンダーカットを生じたもの
となる。更には、下地ＳｉＯ2 との選択比に関しても、
更なる向上が必要とされる場合、フッ素ラジカル主体の
プロセスではＳｉＯ2 のエッチングレートを抑えるとい
うより、Ｓｉ3 Ｎ4 のエッチングレートを上げることで
見かけ上の選択比を上げる方向にせざるを得ず、結果的
にますますＳｉ3 Ｎ4 のアンダーカットを大きくするこ
とになってしまう。
な反応メカニズムがフッ素ラジカル主体のものであるた
め、エッチング形状は当然アンダーカットを生じたもの
となる。更には、下地ＳｉＯ2 との選択比に関しても、
更なる向上が必要とされる場合、フッ素ラジカル主体の
プロセスではＳｉＯ2 のエッチングレートを抑えるとい
うより、Ｓｉ3 Ｎ4 のエッチングレートを上げることで
見かけ上の選択比を上げる方向にせざるを得ず、結果的
にますますＳｉ3 Ｎ4 のアンダーカットを大きくするこ
とになってしまう。
【０００５】このため、高選択比と異方性とを両立する
酸化シリコン上の窒化シリコン（代表的にはＳｉ3 Ｎ4
／ＳｉＯ2 ）の選択エッチングプロセスが切望されてお
り、各社から以下のような対応策が提案されている。
酸化シリコン上の窒化シリコン（代表的にはＳｉ3 Ｎ4
／ＳｉＯ2 ）の選択エッチングプロセスが切望されてお
り、各社から以下のような対応策が提案されている。
【０００６】フロン３２（ＣＨ3 Ｆ2 ），フロン４１
（ＣＨ3 Ｆ）をエッチングガスとして用いたプロセス
（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄ
ｅｖｉｃｅ Ｍｅｅｔｉｎｇ，１９８３，“ＶＬＡｌ
Ｄｅｖｉｃｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ
ａ Ｕｎｉｑｕｅ Ｈｉｇｈｌｙ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ
Ｓｉ3 Ｎ4Ｄｒｙ Ｅｔｃｈｉｎｇ”参照）
（ＣＨ3 Ｆ）をエッチングガスとして用いたプロセス
（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄ
ｅｖｉｃｅ Ｍｅｅｔｉｎｇ，１９８３，“ＶＬＡｌ
Ｄｅｖｉｃｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ
ａ Ｕｎｉｑｕｅ Ｈｉｇｈｌｙ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ
Ｓｉ3 Ｎ4Ｄｒｙ Ｅｔｃｈｉｎｇ”参照）
【０００７】ＣＤＥを用いてＮＦ3 ＋Ｃｌ2 から生ず
るＦＣｌラジカルを利用したプロセス（Ｓ．Ｓｕｔｏら
“Ｈｉｇｈｌｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｉｎｇ
ｏｆ Ｓｉ3 Ｎ4 ｔｏ ＳｉＯ2 Ｅｍｐｌｏｙｉ
ｎｇ Ｆｌｕｏｒｉｎｅ ａｎｄ Ｃｈｌｏｒｉｎｅ
Ａｔｏｍｓ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ Ｍｉｃｒｏｗ
ａｖｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ”、１９８７，Ｐｒｏｃ
ｏｆ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｄｒｙ Ｐｒｏｃｅ
ｓｓ参照）
るＦＣｌラジカルを利用したプロセス（Ｓ．Ｓｕｔｏら
“Ｈｉｇｈｌｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈｉｎｇ
ｏｆ Ｓｉ3 Ｎ4 ｔｏ ＳｉＯ2 Ｅｍｐｌｏｙｉ
ｎｇ Ｆｌｕｏｒｉｎｅ ａｎｄ Ｃｈｌｏｒｉｎｅ
Ａｔｏｍｓ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ Ｍｉｃｒｏｗ
ａｖｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ”、１９８７，Ｐｒｏｃ
ｏｆ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｄｒｙ Ｐｒｏｃｅ
ｓｓ参照）
【０００８】フロン３２にＣＯ2 を添加したプロセス
（特開昭６１−１４２７４４号参照）
（特開昭６１−１４２７４４号参照）
【０００９】このうち、は、たしかにＳｉ3 Ｎ4 ／Ｓ
ｉＯ2 間の高選択比異方性加工が可能であるが、Ｃ／Ｆ
比の高いガスを使うため、ポリマーをマスクとする表面
残渣や、パーティクルに問題があり、実用的なプロセス
とは言い難い。 は、選択比に関しては充分に満足できるレベルである
が、ＣＤＥ利用のため、異方性加工はできない。 は、の欠点を改善すべく、本発明者が提案した方法
であり、の方法の欠点であるパーティクルや残渣等の
問題を生ずること無くエッチングが可能であり、すぐれ
た技術である。但し得られる選択比は、例えば最大７
で、更に一層の高選択比が望まれる。また、過剰なＣＯ
2 添加で対レジスト選択比が低下することがあり、形状
がテーパー化してしまうおそれが残っている。
ｉＯ2 間の高選択比異方性加工が可能であるが、Ｃ／Ｆ
比の高いガスを使うため、ポリマーをマスクとする表面
残渣や、パーティクルに問題があり、実用的なプロセス
とは言い難い。 は、選択比に関しては充分に満足できるレベルである
が、ＣＤＥ利用のため、異方性加工はできない。 は、の欠点を改善すべく、本発明者が提案した方法
であり、の方法の欠点であるパーティクルや残渣等の
問題を生ずること無くエッチングが可能であり、すぐれ
た技術である。但し得られる選択比は、例えば最大７
で、更に一層の高選択比が望まれる。また、過剰なＣＯ
2 添加で対レジスト選択比が低下することがあり、形状
がテーパー化してしまうおそれが残っている。
【００１０】従って、ＳｉＯ2 膜上のＳｉ3 Ｎ4 膜を、
高選択比と異方性を両立しながら、残渣やパーティクル
を生じずにエッチングする、実用的なプロセスが切望さ
れている。
高選択比と異方性を両立しながら、残渣やパーティクル
を生じずにエッチングする、実用的なプロセスが切望さ
れている。
【００１１】
【発明の目的】本発明は上述した問題点を解決して、二
酸化シリコン上の窒化シリコンを、高選択比と良好な異
方性を両立しつつ、残渣やパーティクルの問題を発生さ
せずにエッチングすることができるドライエッチング方
法を提供せんとするものである。
酸化シリコン上の窒化シリコンを、高選択比と良好な異
方性を両立しつつ、残渣やパーティクルの問題を発生さ
せずにエッチングすることができるドライエッチング方
法を提供せんとするものである。
【００１２】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項１の発
明は、酸化シリコン上の窒化シリコンをエッチングする
ドライエッチング方法において、第１ステップで炭素と
水素とフッ素とを構成元素として含むガスを少なくとも
含有してなるガス系を用いてエッチングを行い、第２ス
テップでフッ素系ガスを用いたプラズマ処理によるエッ
チング残渣除去を行うことを特徴とする酸化シリコン上
の窒化シリコンのエッチング方法であって、これにより
上記目的を達成するものである。
明は、酸化シリコン上の窒化シリコンをエッチングする
ドライエッチング方法において、第１ステップで炭素と
水素とフッ素とを構成元素として含むガスを少なくとも
含有してなるガス系を用いてエッチングを行い、第２ス
テップでフッ素系ガスを用いたプラズマ処理によるエッ
チング残渣除去を行うことを特徴とする酸化シリコン上
の窒化シリコンのエッチング方法であって、これにより
上記目的を達成するものである。
【００１３】本出願の請求項２の発明は、酸化シリコン
上の窒化シリコンをエッチングするドライエッチング方
法において、第１ステップで炭素と水素とフッ素とを構
成元素として含むガスを少なくとも含有してなるガス系
を用いてエッチングを行い、第２ステップでＦＣｌラジ
カルを用いたオーバーエッチングによるエッチング残渣
除去を行うことを特徴とする酸化シリコン上の窒化シリ
コンのエッチング方法であって、これにより上記目的を
達成するものである。
上の窒化シリコンをエッチングするドライエッチング方
法において、第１ステップで炭素と水素とフッ素とを構
成元素として含むガスを少なくとも含有してなるガス系
を用いてエッチングを行い、第２ステップでＦＣｌラジ
カルを用いたオーバーエッチングによるエッチング残渣
除去を行うことを特徴とする酸化シリコン上の窒化シリ
コンのエッチング方法であって、これにより上記目的を
達成するものである。
【００１４】請求項１の発明は、本発明者が上述の目的
を達成するために鋭意検討を行う過程で、エッチングを
２ステップ化し、炭素と水素とフッ素とを構成元素とし
て有するガス、例えばＣＨ2 Ｆ2 、またはＣＨ3 Ｆを用
いたエッチング時に生じた残渣を２ステップ目でフッ素
ラジカルによるエッチングを行うことで除去するプロセ
スが好適であることを見い出し、この知見に基づいて、
提案されるものである。即ちこの発明は、酸化シリコン
例えばＳｉＯ2 上の窒化シリコン例えばＳｉ3Ｎ4 系膜
のエッチング工程において、エッチングを２ステップ化
し、例えば、第１ステップとして、例えばＣＨ2 Ｆ2 及
び／またはＣＨ3 Ｆを用いたエッチングを行い、オーバ
ーエッチング時に第２ステップとして、フッ素系ガス例
えばＳＦ6 ，ＮＦ3 ，ＣｌＦ3 等のガスを用い、これに
よりフッ素ラジカルを供給してエッチングを行うように
具体化できるものである。
を達成するために鋭意検討を行う過程で、エッチングを
２ステップ化し、炭素と水素とフッ素とを構成元素とし
て有するガス、例えばＣＨ2 Ｆ2 、またはＣＨ3 Ｆを用
いたエッチング時に生じた残渣を２ステップ目でフッ素
ラジカルによるエッチングを行うことで除去するプロセ
スが好適であることを見い出し、この知見に基づいて、
提案されるものである。即ちこの発明は、酸化シリコン
例えばＳｉＯ2 上の窒化シリコン例えばＳｉ3Ｎ4 系膜
のエッチング工程において、エッチングを２ステップ化
し、例えば、第１ステップとして、例えばＣＨ2 Ｆ2 及
び／またはＣＨ3 Ｆを用いたエッチングを行い、オーバ
ーエッチング時に第２ステップとして、フッ素系ガス例
えばＳＦ6 ，ＮＦ3 ，ＣｌＦ3 等のガスを用い、これに
よりフッ素ラジカルを供給してエッチングを行うように
具体化できるものである。
【００１５】請求項２の発明は、同様に上述の目的を達
成するために鋭意検討を行う過程で、エッチングを２ス
テップ化し、炭素と水素とフッ素とを構成元素として有
するガス、例えばＣＨ2 Ｆ2 、またはＣＨ3 Ｆを用いた
エッチング時に生じた残渣を、２ステップ目でラジカル
モードの、それも対酸化シリコン（ＳｉＯ2 等）高選択
加工の可能なプロセスによるエッチングを行うことで除
去するプロセスが好適であることを見い出し、この知見
に基づいて、提案されるものである。即ちこの発明は、
酸化シリコン例えばＳｉＯ2 上の窒化シリコン例えばＳ
ｉ3 Ｎ4 膜のエッチング工程において、エッチングを２
ステップ化し、第１ステップとして、例えばＣＨ2 Ｆ2
及び／またはＣＨ3 Ｆを用いたエッチングを行い、オー
バーエッチング時に第２ステップとして、例えばフッ素
系ガスと塩素系ガスの放電で得られる長寿命のＦＣｌラ
ジカルを利用する構成で、具体化できるものである。
成するために鋭意検討を行う過程で、エッチングを２ス
テップ化し、炭素と水素とフッ素とを構成元素として有
するガス、例えばＣＨ2 Ｆ2 、またはＣＨ3 Ｆを用いた
エッチング時に生じた残渣を、２ステップ目でラジカル
モードの、それも対酸化シリコン（ＳｉＯ2 等）高選択
加工の可能なプロセスによるエッチングを行うことで除
去するプロセスが好適であることを見い出し、この知見
に基づいて、提案されるものである。即ちこの発明は、
酸化シリコン例えばＳｉＯ2 上の窒化シリコン例えばＳ
ｉ3 Ｎ4 膜のエッチング工程において、エッチングを２
ステップ化し、第１ステップとして、例えばＣＨ2 Ｆ2
及び／またはＣＨ3 Ｆを用いたエッチングを行い、オー
バーエッチング時に第２ステップとして、例えばフッ素
系ガスと塩素系ガスの放電で得られる長寿命のＦＣｌラ
ジカルを利用する構成で、具体化できるものである。
【００１６】
【作用】請求項１の発明にかかるドライエッチング法に
よれば、第１ステップでの含Ｃ，Ｈ，Ｆガス（ＣＨ2 Ｆ
2 またはＣＨ3 Ｆ等）によるエッチングを行うことによ
り、公知の作用による酸化シリコン上の窒化シリコン
（Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2 構造等）の高選択異方性加工を
行うことができ、かつ、ここで生じる可能性のあるポリ
マーマスク等によるエッチング残渣は、第２ステップに
おいて、フッ素系ガスを用いることにより該フッ素系ガ
スから生じるフッ素ラジカルによって除去することがで
き、よって良好なエッチングを問題なく実現できる。
よれば、第１ステップでの含Ｃ，Ｈ，Ｆガス（ＣＨ2 Ｆ
2 またはＣＨ3 Ｆ等）によるエッチングを行うことによ
り、公知の作用による酸化シリコン上の窒化シリコン
（Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2 構造等）の高選択異方性加工を
行うことができ、かつ、ここで生じる可能性のあるポリ
マーマスク等によるエッチング残渣は、第２ステップに
おいて、フッ素系ガスを用いることにより該フッ素系ガ
スから生じるフッ素ラジカルによって除去することがで
き、よって良好なエッチングを問題なく実現できる。
【００１７】通常、フッ素ラジカル利用のプロセスにお
いては、エッチングパターンであるＳｉ3 Ｎ4 等の窒化
シリコン側壁がフッ素ラジカルにアタックされてアンダ
ーカットを生じさせるが、本発明では、第１ステップで
のエッチング時に生じた強固なポリマーによって側壁が
覆われているため、残渣除去プロセスでのアンダーカッ
トの懸念は無い。尚、この強固なポリマーで側壁を守る
という考え方自体は、特定フロンガス（Ｆ１１３）を利
用したＷ−ポリサイド構造のエッチング法として知られ
ている（野尻他、１９８９年春季応用物理学関係連合講
演会１ｐ−Ｌ−５）。
いては、エッチングパターンであるＳｉ3 Ｎ4 等の窒化
シリコン側壁がフッ素ラジカルにアタックされてアンダ
ーカットを生じさせるが、本発明では、第１ステップで
のエッチング時に生じた強固なポリマーによって側壁が
覆われているため、残渣除去プロセスでのアンダーカッ
トの懸念は無い。尚、この強固なポリマーで側壁を守る
という考え方自体は、特定フロンガス（Ｆ１１３）を利
用したＷ−ポリサイド構造のエッチング法として知られ
ている（野尻他、１９８９年春季応用物理学関係連合講
演会１ｐ−Ｌ−５）。
【００１８】本発明においては、選択エッチングに用い
るＣＨ2 Ｆ2 、ＣＨ3 Ｆ等の含Ｃ，Ｈ，Ｆガス自体で側
壁に強固なポリマーを作って、オーバーエッチング時に
おけるフッ素ラジカルの側壁へのアタックを防ぎつつ残
渣を除去するので、高選択比異方性加工を残渣による問
題なく良好に実現するものである。
るＣＨ2 Ｆ2 、ＣＨ3 Ｆ等の含Ｃ，Ｈ，Ｆガス自体で側
壁に強固なポリマーを作って、オーバーエッチング時に
おけるフッ素ラジカルの側壁へのアタックを防ぎつつ残
渣を除去するので、高選択比異方性加工を残渣による問
題なく良好に実現するものである。
【００１９】しかも、このオーバーエッチングは、チェ
ンバー内に堆積したポリマーのクリーニング作用も、こ
のときのフッ素ラジカルの寄与で兼ねることができるの
で、パーティクル抑制にも効果がある。
ンバー内に堆積したポリマーのクリーニング作用も、こ
のときのフッ素ラジカルの寄与で兼ねることができるの
で、パーティクル抑制にも効果がある。
【００２０】請求項２の発明にかかるドライエッチング
法によれば、まず請求項１の発明と同様、第１ステップ
での含Ｃ，Ｈ，Ｆガス（ＣＨ2 Ｆ2 またはＣＨ3 Ｆ等）
によるエッチングを行うことにより、公知の作用による
酸化シリコン上の窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2
構造等）の高選択異方性加工を行うことができ、次い
で、ここで生じる可能性のあるポリマーマスク等による
エッチング残渣は、第２ステップにおいて、この発明で
はＦＣｌラジカルによって除去でき、よって良好なエッ
チングを問題なく実現できる。
法によれば、まず請求項１の発明と同様、第１ステップ
での含Ｃ，Ｈ，Ｆガス（ＣＨ2 Ｆ2 またはＣＨ3 Ｆ等）
によるエッチングを行うことにより、公知の作用による
酸化シリコン上の窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2
構造等）の高選択異方性加工を行うことができ、次い
で、ここで生じる可能性のあるポリマーマスク等による
エッチング残渣は、第２ステップにおいて、この発明で
はＦＣｌラジカルによって除去でき、よって良好なエッ
チングを問題なく実現できる。
【００２１】通常、フッ素ラジカル利用のプロセスにお
いては、エッチングパターンであるＳｉ3 Ｎ4 等の窒化
シリコン側壁をアタックしてアンダーカットを生じさせ
るが、本発明では、請求項１の発明と同様、ステップ１
でのエッチング時に生じた強固なポリマーによって側壁
が覆われているため、残渣除去プロセスでのアンダーカ
ットの懸念は無い。
いては、エッチングパターンであるＳｉ3 Ｎ4 等の窒化
シリコン側壁をアタックしてアンダーカットを生じさせ
るが、本発明では、請求項１の発明と同様、ステップ１
でのエッチング時に生じた強固なポリマーによって側壁
が覆われているため、残渣除去プロセスでのアンダーカ
ットの懸念は無い。
【００２２】更に、第２ステップで用いるＦＣｌラジカ
ルは、等方性エッチングながら、窒化シリコン／酸化シ
リコン構造の超高選択エッチングが可能なガスとして知
られており（Ｓ．Ｓｕｔｏ，Ｎ．Ｈａｙａｓａｋａ ｅ
ｔａｌ“Ｈｉｇｈｌｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈ
ｉｎｇ ｏｆ Ｓｉ3 Ｎ4 ｔｏ ＳｉＯ2 Ｅｍｐｌ
ｏｙｉｇ Ｆｌｕｏｒｉｎｅ ａｎｄ Ｃｈｌｏｒｉｎ
ｅ Ａｔｏｍｓ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ Ｍｉｃｒ
ｏｗａｖｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ”１９８７，Ｐｒｏｃ
ｏｆ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｄｒｙ Ｐｒｏｃ
ｅｓｓ）、これをオーバーエッチング時に用いること
で、残渣除去時の酸化シリコンへのアタックを全く懸念
する必要が無くなる。
ルは、等方性エッチングながら、窒化シリコン／酸化シ
リコン構造の超高選択エッチングが可能なガスとして知
られており（Ｓ．Ｓｕｔｏ，Ｎ．Ｈａｙａｓａｋａ ｅ
ｔａｌ“Ｈｉｇｈｌｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｔｃｈ
ｉｎｇ ｏｆ Ｓｉ3 Ｎ4 ｔｏ ＳｉＯ2 Ｅｍｐｌ
ｏｙｉｇ Ｆｌｕｏｒｉｎｅ ａｎｄ Ｃｈｌｏｒｉｎ
ｅ Ａｔｏｍｓ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ Ｍｉｃｒ
ｏｗａｖｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ”１９８７，Ｐｒｏｃ
ｏｆ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｄｒｙ Ｐｒｏｃ
ｅｓｓ）、これをオーバーエッチング時に用いること
で、残渣除去時の酸化シリコンへのアタックを全く懸念
する必要が無くなる。
【００２３】
【実施例】以下、本出願の発明の具体的な実施例を図面
に従って説明する。但し当然のことではあるが、本出願
の発明は以下の実施例により限定されるものではない。
に従って説明する。但し当然のことではあるが、本出願
の発明は以下の実施例により限定されるものではない。
【００２４】実施例１ 本実施例では、図１（ａ）に示すような、基板１上に酸
化シリコン２と窒化シリコン３とが形成されてなるサン
プルをドライエッチングして異方性加工を行った。更に
詳しくは、このサンプルは、Ｓｉ基板１上に酸化シリコ
ン２としてＳｉＯ2 を１００Å、窒化シリコン３として
ＬＰ（低圧）−Ｓｉ3 Ｎ4 を２０００Å形成し、この上
にフォトレジスト膜４を形成して、このフォトレジスト
膜４をＴＳＭＲ−Ｖ３を用いてＧ線ステッパーでパター
ニングして得たものである。
化シリコン２と窒化シリコン３とが形成されてなるサン
プルをドライエッチングして異方性加工を行った。更に
詳しくは、このサンプルは、Ｓｉ基板１上に酸化シリコ
ン２としてＳｉＯ2 を１００Å、窒化シリコン３として
ＬＰ（低圧）−Ｓｉ3 Ｎ4 を２０００Å形成し、この上
にフォトレジスト膜４を形成して、このフォトレジスト
膜４をＴＳＭＲ−Ｖ３を用いてＧ線ステッパーでパター
ニングして得たものである。
【００２５】この図１（ａ）の構造を、本例では次のよ
うに第１ステップでエッチングした。装置としてはバイ
アス印加型のＥＣＲエッチャーを用い、２ステップエッ
チングの第１ステップエッチングは、下記条件で行っ
た。 使用ガス系：ＣＨ2 Ｆ2 ＝５０ＳＣＣＭ 圧力：１０ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：２００Ｗ（２ＭＨｚ） μ波電力：８５０Ｗａｔｔ この時の状態を示したのが、図１（ｂ）である。異方性
加工されたパターン側壁にはポリマーから成る堆積物５
が付着し、被エッチング底面には、ポリマー等がマスク
となったと思われる残渣３ａが存在している。
うに第１ステップでエッチングした。装置としてはバイ
アス印加型のＥＣＲエッチャーを用い、２ステップエッ
チングの第１ステップエッチングは、下記条件で行っ
た。 使用ガス系：ＣＨ2 Ｆ2 ＝５０ＳＣＣＭ 圧力：１０ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：２００Ｗ（２ＭＨｚ） μ波電力：８５０Ｗａｔｔ この時の状態を示したのが、図１（ｂ）である。異方性
加工されたパターン側壁にはポリマーから成る堆積物５
が付着し、被エッチング底面には、ポリマー等がマスク
となったと思われる残渣３ａが存在している。
【００２６】この状態で引き続き、第２ステップとし
て、次の条件でエッチングを行った。 使用ガス系：ＮＦ3 ５０ＳＣＣＭ 圧力：１５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：０Ｗ μ波電力：８５０Ｗａｔｔ この第２ステップにおいて、Ｆラジカルの作用で残渣は
速やかに除去され、しかも、側壁はポリマーから成る堆
積物５がエッチングされたのみで、パターンには影響が
無かった。
て、次の条件でエッチングを行った。 使用ガス系：ＮＦ3 ５０ＳＣＣＭ 圧力：１５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：０Ｗ μ波電力：８５０Ｗａｔｔ この第２ステップにおいて、Ｆラジカルの作用で残渣は
速やかに除去され、しかも、側壁はポリマーから成る堆
積物５がエッチングされたのみで、パターンには影響が
無かった。
【００２７】また、下地ＳｉＯ2 への影響も、Ｆラジカ
ルを大量に供給してのエッチングのため、Ｓｉ3 Ｎ4 の
エッチングレートが大きく、残渣除去が短時間で済むこ
とから、せいぜい３０Å程度のエッチングで済み、下地
Ｓｉに影響を与えることは無かった。更に、このプラズ
マ処理が、チェンバー内の炭素系ポリマー雰囲気をクリ
ーニングする効果をあわせもち、パーティクル増加等も
おこらなかった。この第２ステップのエッチング終了後
の状態を示したのが図１（ｃ）である。高選択比の良好
な異方性加工が、問題なく実現された。
ルを大量に供給してのエッチングのため、Ｓｉ3 Ｎ4 の
エッチングレートが大きく、残渣除去が短時間で済むこ
とから、せいぜい３０Å程度のエッチングで済み、下地
Ｓｉに影響を与えることは無かった。更に、このプラズ
マ処理が、チェンバー内の炭素系ポリマー雰囲気をクリ
ーニングする効果をあわせもち、パーティクル増加等も
おこらなかった。この第２ステップのエッチング終了後
の状態を示したのが図１（ｃ）である。高選択比の良好
な異方性加工が、問題なく実現された。
【００２８】実施例２ 実施例１と同様の図１（ａ）の構造のサンプルを用い
て、マグネトロン型ＲＩＥでエッチングを行った。エッ
チング条件は、２ステップエッチングの第１ステップと
して、次の条件を採用した。 使用ガス系：ＣＨ3 Ｆ ５０ＳＣＣＭ 圧力：５Ｐａ ＲＦパワー：１ＫＷａｔｔ
て、マグネトロン型ＲＩＥでエッチングを行った。エッ
チング条件は、２ステップエッチングの第１ステップと
して、次の条件を採用した。 使用ガス系：ＣＨ3 Ｆ ５０ＳＣＣＭ 圧力：５Ｐａ ＲＦパワー：１ＫＷａｔｔ
【００２９】これにより実施例１と同様な図１（ｂ）の
状態の構造が得られた。即ち、異方性加工されたパター
ン側壁には堆積物５が付着し、被エッチング面には、ポ
リマー等がマスクとなったと思われる残渣３ａが存在し
ている。
状態の構造が得られた。即ち、異方性加工されたパター
ン側壁には堆積物５が付着し、被エッチング面には、ポ
リマー等がマスクとなったと思われる残渣３ａが存在し
ている。
【００３０】この状態で引き続き第２ステップとして、
下記条件でエッチングを行った。 使用ガス系：ＳＦ6 １００ＳＣＣＭ 圧力：１０Ｐａ ＲＦパワー：４００Ｗａｔｔ
下記条件でエッチングを行った。 使用ガス系：ＳＦ6 １００ＳＣＣＭ 圧力：１０Ｐａ ＲＦパワー：４００Ｗａｔｔ
【００３１】これにより、Ｆラジカルの作用で残渣は速
やかに除去され、しかも、側壁は堆積物５がエッチング
されたのみで、パターンには影響が無かった。更には、
下地ＳｉＯ2 膜への影響や、パーティクルレベルも、実
施例１と同様であった。
やかに除去され、しかも、側壁は堆積物５がエッチング
されたのみで、パターンには影響が無かった。更には、
下地ＳｉＯ2 膜への影響や、パーティクルレベルも、実
施例１と同様であった。
【００３２】実施例３ 本実施例は、請求項２の発明を具体化したものである。
実施例１で用いたのと同様な図２（ａ）のサンプルを、
実施例１と同様な条件で第１ステップのエッチングを行
った。これにより図２（ｂ）の構造が得られた。
実施例１で用いたのと同様な図２（ａ）のサンプルを、
実施例１と同様な条件で第１ステップのエッチングを行
った。これにより図２（ｂ）の構造が得られた。
【００３３】図２（ｂ）の構造を、本例では引き続きこ
のサンプルをダウンストリームタイプのケミカルドライ
等方性エッチャーに移し、次の条件で第２ステップのエ
ッチングを行った。 使用ガス系：ＮＦ3 ／Ｃｌ2 ＝４０／６０ＳＣＣＭ 圧力：０．２Ｔｏｒｒ μ波電力：１ＫＷａｔｔ
のサンプルをダウンストリームタイプのケミカルドライ
等方性エッチャーに移し、次の条件で第２ステップのエ
ッチングを行った。 使用ガス系：ＮＦ3 ／Ｃｌ2 ＝４０／６０ＳＣＣＭ 圧力：０．２Ｔｏｒｒ μ波電力：１ＫＷａｔｔ
【００３４】使用したエッチング装置においては、荷電
粒子が除かれ、ラジカルのみでのエッチングが進行す
る。この放電によって、Ｓｉ3 Ｎ4 エッチャントである
ＦＣｌラジカルが生成し、このＦＣｌラジカルの作用で
残渣は速やかに除去され、しかも、側壁はポリマーから
成る堆積物５がエッチングされたのみで、パターンには
影響が無かった。また、下地ＳｉＯ2 への影響も、ＦＣ
ｌラジカルの作用でＳｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2 間の選択比は
ほぼ無限大に近く得られるため、全くエッチングされる
ことは無かった。エッチング終了後の状態を示したのが
図２（ｃ）である。
粒子が除かれ、ラジカルのみでのエッチングが進行す
る。この放電によって、Ｓｉ3 Ｎ4 エッチャントである
ＦＣｌラジカルが生成し、このＦＣｌラジカルの作用で
残渣は速やかに除去され、しかも、側壁はポリマーから
成る堆積物５がエッチングされたのみで、パターンには
影響が無かった。また、下地ＳｉＯ2 への影響も、ＦＣ
ｌラジカルの作用でＳｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2 間の選択比は
ほぼ無限大に近く得られるため、全くエッチングされる
ことは無かった。エッチング終了後の状態を示したのが
図２（ｃ）である。
【００３５】本実施例によれば、従来技術である３２フ
ロン、４１フロンによる高選択エッチングの欠点である
残渣、ＦＣｌラジカル利用の高選択エッチングの欠点で
ある異方性加工ができないという点をそれぞれ補った、
良好なＳｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2の高選択異方性加工が実現
できる。
ロン、４１フロンによる高選択エッチングの欠点である
残渣、ＦＣｌラジカル利用の高選択エッチングの欠点で
ある異方性加工ができないという点をそれぞれ補った、
良好なＳｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2の高選択異方性加工が実現
できる。
【００３６】実施例４ 実施例３と同様の構造の図２（ａ）のサンプルを用い
て、マグネトロン型ＲＩＥでエッチングを行った。エッ
チング条件は２ステップエッチングの第１ステップとし
て、次の条件を採用した。 使用ガス系：ＣＨ3 Ｆ＝５０ＳＣＣＭ 圧力：５Ｐａ ＲＦパワー：１ＫＷａｔｔ
て、マグネトロン型ＲＩＥでエッチングを行った。エッ
チング条件は２ステップエッチングの第１ステップとし
て、次の条件を採用した。 使用ガス系：ＣＨ3 Ｆ＝５０ＳＣＣＭ 圧力：５Ｐａ ＲＦパワー：１ＫＷａｔｔ
【００３７】これにより、実施例３と同様な図２（ｂ）
の構造が得られた。即ち、異方性加工されたパターン側
壁には堆積物５が付着し、被エッチング面には、ポリマ
ー等がマスクとなったと思われる残渣３ａが存在してい
る。この状態で、引き続き該サンプルをダウンストリー
ムタイプの等方性エッチャーに移し、第２ステップとし
て下記条件でエッチングを行った。 使用ガス系：ＮＦ3 ／Ｃｌ2 ＝４０／６０ＳＣＣＭ 圧力：０．２Ｔｏｒｒ μ波電力：１ＫＷａｔｔ これにより、ＦＣｌラジカルの作用で残渣は速やかに除
去され、しかも、側壁は堆積物５がエッチングされたの
みで、パターンには影響が無かった。下地ＳｉＯ2 膜へ
の影響も、実施例２と同様で、問題なかった。
の構造が得られた。即ち、異方性加工されたパターン側
壁には堆積物５が付着し、被エッチング面には、ポリマ
ー等がマスクとなったと思われる残渣３ａが存在してい
る。この状態で、引き続き該サンプルをダウンストリー
ムタイプの等方性エッチャーに移し、第２ステップとし
て下記条件でエッチングを行った。 使用ガス系：ＮＦ3 ／Ｃｌ2 ＝４０／６０ＳＣＣＭ 圧力：０．２Ｔｏｒｒ μ波電力：１ＫＷａｔｔ これにより、ＦＣｌラジカルの作用で残渣は速やかに除
去され、しかも、側壁は堆積物５がエッチングされたの
みで、パターンには影響が無かった。下地ＳｉＯ2 膜へ
の影響も、実施例２と同様で、問題なかった。
【００３８】なお、本出願の発明は、当然のことながら
上記実施例に限定されるものではなく、装置、条件等、
発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜選択可能であること
は言うまでもない。
上記実施例に限定されるものではなく、装置、条件等、
発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜選択可能であること
は言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】上述の如く、本出願の発明にかかるドラ
イエッチング方法によれば、二酸化シリコン上の窒化シ
リコンを、高選択と良好な等方性を両立しつつ、残渣や
パーティクルの問題を発生させずにエッチングすること
が可能ならしめられる。
イエッチング方法によれば、二酸化シリコン上の窒化シ
リコンを、高選択と良好な等方性を両立しつつ、残渣や
パーティクルの問題を発生させずにエッチングすること
が可能ならしめられる。
【図１】実施例１の工程を、使用したサンプルの概略断
面図で順に示したものである。
面図で順に示したものである。
【図２】実施例３の工程を、使用したサンプルの概略断
面図で順に示したものである。
面図で順に示したものである。
１・・・基板 ２・・・酸化シリコン（ＳｉＯ2 ） ３・・・窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ） ４・・・フォトレジスト ５・・・堆積物（ポリマー） ３ａ・・・エッチング残渣
Claims (2)
- 【請求項１】酸化シリコン上の窒化シリコンをエッチン
グするドライエッチング方法において、 第１ステップで炭素と水素とフッ素とを構成元素として
含むガスを少なくとも含有してなるガス系を用いてエッ
チングを行い、 第２ステップでフッ素系ガスを用いたプラズマ処理によ
るエッチング残渣除去を行うことを特徴とする酸化シリ
コン上の窒化シリコンのエッチング方法。 - 【請求項２】酸化シリコン上の窒化シリコンをエッチン
グするドライエッチング方法において、 第１ステップで炭素と水素とフッ素とを構成元素として
含むガスを少なくとも含有してなるガス系を用いてエッ
チングを行い、 第２ステップでＦＣｌラジカルを用いたオーバーエッチ
ングによるエッチング残渣除去を行うことを特徴とする
酸化シリコン上の窒化シリコンのエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03211478A JP3082329B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 酸化シリコン上の窒化シリコンのエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03211478A JP3082329B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 酸化シリコン上の窒化シリコンのエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677175A JPH0677175A (ja) | 1994-03-18 |
| JP3082329B2 true JP3082329B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=16606618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03211478A Expired - Fee Related JP3082329B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 酸化シリコン上の窒化シリコンのエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3082329B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100414300B1 (ko) * | 1996-07-02 | 2004-03-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자제조방법 |
| US6376386B1 (en) | 1997-02-25 | 2002-04-23 | Fujitsu Limited | Method of etching silicon nitride by a mixture of CH2 F2, CH3F or CHF3 and an inert gas |
| KR19990071406A (ko) * | 1998-02-26 | 1999-09-27 | 윤종용 | 반도체장치의 절연막 식각방법 |
| US6833079B1 (en) * | 2000-02-17 | 2004-12-21 | Applied Materials Inc. | Method of etching a shaped cavity |
-
1991
- 1991-07-29 JP JP03211478A patent/JP3082329B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0677175A (ja) | 1994-03-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |