JP3526438B2 - 試料のエッチング処理方法 - Google Patents
試料のエッチング処理方法Info
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【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。
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。
【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。）
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。）
【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。
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。
【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。
いずれかでおこると考えられている。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
図２により説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
エッチング装置を例にとって説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
エッチング後の断面写真を示す説明図である。
【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。
示す説明図である。
【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。
示す説明図である。
【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。
処理室の断面構造を示す説明図である。
【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。
およびボトム開口比の、実験データを示す説明図であ
る。
【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。
グにおいて、ボーイング形状を説明する図である。
【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。
である。
【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。
である。
【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。
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。
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。
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。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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
(56)参考文献 特開 平３−19335（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−134024（ＪＰ，Ａ)
特開2000−208497（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/3065
Claims (2)
- 【請求項１】 炭素を主体とする樹脂の膜を、酸素およ
びＢＣｌ３ガスとの混合ガスのプラズマによってエッチ
ング処理するドライエッチング方法において、 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、ＢＣｌ ３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
ｌ ３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。 - 【請求項２】 炭素を主体とする樹脂の膜を、酸素およ
びＢＣｌ ３ガスとの混合ガスのプラズマによってエッチ
ング処理するドライエッチング方法において、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、ＢＣｌ ３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、ＢＣｌ ３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。
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| JP2000276613A JP3526438B2 (ja) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | 試料のエッチング処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002083804A JP2002083804A (ja) | 2002-03-22 |
| JP3526438B2 true JP3526438B2 (ja) | 2004-05-17 |
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| JP (1) | JP3526438B2 (ja) |
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| KR100780944B1 (ko) * | 2005-10-12 | 2007-12-03 | 삼성전자주식회사 | 탄소함유막 식각 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법 |
| JP4614995B2 (ja) * | 2007-08-23 | 2011-01-19 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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| JP2010045244A (ja) * | 2008-08-14 | 2010-02-25 | Tokyo Electron Ltd | レジスト処理装置、レジスト塗布現像装置、およびレジスト処理方法 |
| US8461050B2 (en) * | 2011-06-10 | 2013-06-11 | Headway Technologies, Inc. | Taper-etching method and method of manufacturing near-field light generator |
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- 2000-09-07 JP JP2000276613A patent/JP3526438B2/ja not_active Expired - Fee Related
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