JP4165916B2 - テーパプロファイルエッチング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、連続的で実質的に滑らかなエッチングプロファイルを形成するエッチング方法に関し、特に、ハロゲンガスおよび不活性ガスからなるエッチャントガス混合気を用いてエッチングを行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエッチング方法は、基板上に支持されたエッチング可能な膜、例えばアルミニウムやアモルファスシリコン、を有する物品にフォトレジストを付着させるステップを通常含んでいる。フォトレジストは、膜を覆うマスク層を形成するために選択的に露光され現像される。次いで、膜のマスク層に覆われていない部分がエッチングされて、エッチング可能膜の露出部分が除去される。最後に、マスク層が、例えば溶剤を用いることによって、取り除かれる。
【０００３】
公知のエッチングプロセスとしては、「ウェット」エッチングが挙げられる。ウェットエッチングプロセスでは、エッチングされるべき物品は、エッチング溶液、例えばフッ化水素酸（ＨＦ）を含む溶液、にさらされる。ウェットエッチングプロセスは、例えば、S.Ghandhiによる「ＶＬＳＩ製造原理（VLSI Fabrication Principles）」（第二版、John Wiley & Sons社、ニューヨーク州ニューヨーク市、1994年）の５８９〜６１３頁に記載されている。
【０００４】
しかしながら、ウェットエッチングプロセスは、種々の不利益を有している。例えば、各物品を処理した後にエッチング溶液を換えることは、普通、不可能であり、エッチング溶液は、通常、週に一度の割合で換えられる。この結果、エッチング溶液中にパーティクルや残渣が蓄積することになる。これらの蓄積物は、エッチングの品質を徐々に低減する傾向にある。別の問題点は、均一性の不足である。ウェットエッチングプロセスは、露出したエッチング可能膜を物品の全露出面にわたって均一に除去することがしばしば不可能であり、特に、エッチング可能膜のアンダカットを生じさせる場合がある。更に、このようなプロセスは、必要なエッチング槽、洗浄槽、乾燥装置などに対して相当な面積を要求する。結局、ウェットエッチングプロセス、特に、強力なエッチャント溶液および／または有機溶剤を用いるウェットエッチングプロセスは、環境に害を与え、重大な処理問題を生み出すことになる。
【０００５】
ドライエッチング法は、集積回路の製造においてウェットエッチング法に伴う多くの問題を回避する。ドライエッチング法は、例えば、上記刊行物の６１３〜６２４頁に記載されている。このようなドライエッチング法には、イオンビームエッチングやスパッタエッチングなどのドライ物理エッチング法と、ドライ化学エッチングとが含まれる。ドライエッチング法は、通常、少ない化学薬品を少ない量だけ利用するものであり、容易にオートメーション化され、この方法が引き起こす処理問題は比較的少ない。
【０００６】
集積回路の製造に際しては、使用されるエッチングプロセスがエッチングされた膜に実質的に垂直なプロファイルを形成することが重要である。図１および図２は、従来のドライエッチングプロセスを示している。図１には、基板１０、エッチング可能膜１２（例えば、アルミニウム膜やアモルファスシリコン膜）、およびパターン１６が形成されたマスク層１４、を含む物品がエッチャントガスにさらされている。この他に、この物品にプラズマエッチングを施すこともできる。マスク層１４は、マスク面１８を有している。このマスク面１８は、エッチング可能膜１２に対して第１のエッチング角度θ1を形成している。エッチング可能膜１２の露出部分が選択エッチングプロセスによって除去された後、エッチング可能膜１２の表面２０は、図２に示されるように、基板１０に対して第２のエッチング角度θ2を形成する。表面２０は、約８５°〜９０°の角度θ2を形成していると好ましく、約９０°の角度θ2を形成していると更に好ましい。
【０００７】
図示のプロセスでは、エッチング可能膜１２のエッチングは速度ＲFで進行し、マスク層１４のエッチングは速度ＲMで進行する。二つの速度の比ＲF／ＲMは、１より相当に大きいことが好ましく、通常は約４〜１０である。図２に示されるように、膜１２のマスク層１４に対する高いエッチング速度は、膜１２における実質的に垂直なエッチングプロファイルの形成を可能にする。
【０００８】
しかしながら、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造などの別の例では、鉛直に対して傾斜したプロファイル、すなわちテーパプロファイル（tapered profile）を形成することが重要である。図３に示されるように、エッチング可能層１２に約１５°〜６０°のエッチング角度θ2を形成することが望ましい場合がある。このようなテーパプロファイルを形成するためには、膜１２およびマスク層１４の個々のエッチング速度の値がほぼ等しいことが望ましく、好ましくは比ＲF／ＲMが約２よりも小さく、より好ましくは約１〜２である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
テーパプロファイルの形成にあたっては、幾つかの問題点がある。例えば、公知のドライエッチング技術を用いてＲMに対するＲFの所望の低い比を達成することは困難である。より重大な点として、エッチング可能膜１２とマスク層１４とが合わさる境界２２を完全にエッチングすることは困難である。この困難性は、膜１２の表面領域２４に存在する可能性のある酸化生成物、例えばアルミニウム膜１２の場合のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）やアモルファスシリコン膜１２の場合のシリコン酸化物（ＳｉＯ2）、の存在、および／またはマスク残渣の存在に起因して生じる。境界２２がマスク１４および膜１２よりも低い速度でエッチングされる場合、図４に示されるように、境界２２に「棚部（ledge）」２６が形成され、連続的なテーパ形状を形成することはできない。
【００１０】
テーパエッチングプロファイルを形成する公知のプロセスでは、塩素ベースのエッチング化学がしばしば用いられる。例えば、エッチング可能膜１２がアルミニウム膜の場合、塩化ホウ素（ＢＣｌ3）および塩素ガス（Ｃｌ2）が用いられる。最初、ＢＣｌ3は、露出アルミニウム膜１２の表面領域２４からＡｌ2Ｏ3酸化生成物を除去する。この後、ＢＣｌ3およびＣｌ2の混合気を用いてアルミニウム膜１２およびマスク１４がエッチングされる。しかしながら、このガス混合気は、膜１２およびマスク１４を除去するほど効率良く境界２２からＡｌ2Ｏ3を除去するわけではない。この結果、ここでも棚部２６が形成され、膜１２およびマスク層１４にわたる滑らかなエッチングプロファイルの形成が妨げられる。
【００１１】
他の公知の材料からなる膜１２をエッチングするプロセスも、棚部形成を伴う問題にぶつかる。膜１２がアモルファスシリコン膜である場合、ＢＣｌ3は、通常、露出シリコン膜１２の表面領域２４からシリコン酸化生成物を除去する。この後、Ｃｌ2を用いてシリコン膜１２がエッチングされる。ここでも、Ｃｌ2は、膜１２およびマスク層１４を除去する速度と同じ速度では境界２２からシリコンを除去しないので、テーパ形状を容易に形成することはできない。
【００１２】
そこで、棚部や他の凹凸が実質的に存在しない滑らかで連続したテーパエッチングプロファイルを有するエッチング物品、例えばＦＰＤ、の形成を可能にするドライエッチング方法が必要とされている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
一つの態様では、本発明は、基板、エッチング可能膜およびマスク層を有する物品をエッチングする方法に関する。この方法は、マスク層にパターンを形成するステップと、ハロゲン含有ガスおよび不活性ガスを含むエッチャントガス混合気に上記物品を曝露するステップと、を含んでいる。本発明に係るエッチャントガス混合気を使用することにより、エッチング可能膜およびマスク層間の境界を横断して実質的に滑らかなエッチングプロファイルが形成される。
【００１４】
この方法の実施態様には、次のものが含まれる。エッチングプロファイルは、エッチング可能膜中のセグメントであって基板と第１の角度θ1を成す第１のセグメントを有している。マスク層中の第２のセグメントは、エッチング可能層と第２の角度θ2を成す。第１角度と第２角度の差は、約１５°未満である。膜のエッチングは速度ＲFで進行し、マスク層のエッチングは速度ＲMで進行する。これらのエッチングは、比ＲF／ＲMが２以下、特に約１〜約２となるようになっている。
【００１５】
エッチングガス混合気は、（ａ）一つのハロゲン含有ガスまたは複数のハロゲン含有ガスの組合せと、（ｂ）一つの不活性ガスまたは複数の不活性ガスの組合せと、を含んでいる。
【００１６】
本発明のエッチャントガス混合気に使用されるハロゲン含有ガスは、塩素含有ガスおよびフッ素含有ガスを含んでいる。ハロゲン含有ガスは、塩素含有ガス、例えば分子塩素、三塩化ホウ素、四塩化炭素、またはこれらの混合気、であってもよい。
【００１７】
本発明のエッチャントガス混合気に使用される不活性ガスは、希ガスであってもよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、またはこれらの混合気であると更に好ましい。
【００１８】
ハロゲン含有ガスおよび不活性ガスは、エッチャントガス混合気中に約７５：２５〜約４０：６０の比で存在していると良く、約７０：３０〜約４０：６０の比で存在していると更に好ましい。エッチングステップは、約５〜約５０ミリトールの圧力、および約０．１〜約２．０Ｗ／ｃｍ2の電力で実行されると良い。
【００１９】
本発明の方法は、アモルファスシリコンやアルミニウムなどのエッチング膜で実質的に滑らかなエッチングプロファイルを形成するために特に有用な場合がある。マスク層は、重合体フォトレジスト層（polymeric photoresist layer）であってもよい。エッチャントガス混合気は、更に酸素を含んでいてもよい。
【００２０】
別の態様では、本発明は、基板、エッチング可能膜およびマスク層を有する物品をエッチングする方法に関し、マスク層の重合体フォトレジスト層にパターンを形成するステップと、塩素含有ガスおよび希ガスを含むエッチャントガス混合気に上記物品を曝露するステップと、を有しており、エッチング可能膜およびマスク層間の境界を横断して実質的に滑らかなエッチングプロファイルが形成されるようになっている。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、エッチング物品を製造する方法は、基板およびエッチング可能膜を有する物品上に重合体フォトレジストを含んだマスク層を形成し、これによりエッチング可能膜とマスク層との間に境界を有する物品を製造するステップと、マスク層を選択的に露光して現像することによりマスク層にパターンを形成するステップと、塩素含有ガスおよび希ガスを含むエッチャントガス混合気に上記物品を曝露することによりこの物品をエッチングしてエッチング可能層にパターンを形成するステップと、を有しており、エッチング可能膜およびマスク層間の境界を横断して実質的に滑らかなエッチングプロファイルが形成され、マスク層が除去されるようになっている。
【００２２】
別の態様では、本発明は、基板およびエッチング可能膜を有する物品上に重合体フォトレジストを有するマスク層を形成し、これによりエッチング可能膜とマスク層との間に境界を有する物品を製造するステップを有するエッチング物品の製造方法に関する。マスク層を選択的に露光して現像することにより、マスク層にパターンが形成される。他のステップとしては、塩素含有ガスおよび希ガスを含むエッチャントガス混合気に上記物品を曝露することによりこの物品をエッチングしてエッチング可能層にパターンを形成するステップが含まれており、これにより、エッチング可能膜およびマスク層間の境界を横断して実質的に滑らかなエッチングプロファイルが形成され、マスク層が除去される。
【００２３】
別の態様では、本発明は、上記方法によって製造された物品に関する。この物品は、ＦＰＤの部品であってもよい。
【００２４】
本発明の他の利点は、以下の説明の中で後述するが、一部はこの説明から明らかになり、あるいは本発明の実施によって理解することができる。本発明の利点は、特許請求の範囲で特に指摘される手段や組合せを用いて実現し、取得することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する添付図面は、上記の一般的な説明および以下の詳細な説明とともに本発明を概略的に示しており、本発明の原理を説明するのに役立っている。
【００２６】
これらの図面では、全体を通して同様の要素に同様の符号が付されている。
【００２７】
不活性ガス、例えばアルゴンや他の希ガス、またはこれらの組合せをハロゲン含有エッチャントガス混合気の成分として使用することにより、実質的に滑らかで連続的なエッチングプロファイルを形成することができる。このため、本発明のエッチャントガス混合気は、非垂直エッチングプロファイルを必要とするＦＰＤ等のエッチング物品の形成に特に適している。
【００２８】
本明細書で用いられる用語「エッチング可能膜」は、エッチャントガス混合気に曝露されることによりエッチングが施され、エッチングプロセスの完了後に物品の非露出領域が残存する膜を意味している。このエッチング可能膜は、少なくとも部分的に酸化された上部を特に有していてもよい。典型的なエッチング可能膜には、アモルファスシリコン膜やアルミニウム膜が含まれる。
【００２９】
本明細書で用いられる用語「マスク層」は、重合性フォトレジスト組成物（polymerizable photoresist composition）の選択的露光および現像によって一般的に形成されるパターンが画成された層であって、エッチングプロセスの完了後に物品から完全に除去される層を意味している。
【００３０】
本明細書で用いられる用語「エッチングプロファイル」は、エッチングプロセスの完了後に下層エッチング可能膜および上層マスク層によって形成された断面プロファイルを意味している。エッチングプロファイルは、エッチング可能膜の縁部に位置する第１のセグメント（これは、基板と第１のエッチング角度θ1を成す）と、マスク層中の第２のセグメント（これは、エッチング可能層と（場合によっては基板とも）第２のエッチング角度θ2を成す）と、を有している。
【００３１】
本明細書で用いられる用語「境界」は、エッチング可能膜とマスク層との間の接触面を意味している。エッチング可能膜との関係で用いられる場合、この用語「境界」は、エッチングプロファイル上においてエッチング可能膜がマスク層に接触する箇所を特に意味している。
【００３２】
本明細書で用いられる「実質的に滑らかな」エッチングプロファイルとは、境界に棚部などの凹凸（discontinuity）が実質的に存在しないエッチングプロファイルである。具体的に述べると、上述の第１エッチング角度θ1および第２エッチング角度θ2は、あまり相違しない。例えば、この二つのエッチング角度の差は、約１５°を超えない。特に、エッチング角度θ1およびθ2は、ほぼ等しい場合もある。
【００３３】
本発明に従って用いられるエッチャントガス混合気は、ハロゲン含有ガスを含んでいる。このハロゲン含有ガスは、塩素含有ガスやフッ素含有ガスとすることができる。エッチャントガス混合気に使用することのできる特定の塩素含有ガスには、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、四塩化炭素（ＣＣｌ4）およびこれらの組合せが含まれる。公知のドライエッチングプロセスで用いられる他の公知の塩素含有ガスも使用可能である。特定の塩素含有ガスまたは塩素含有ガス混合気の選択は、エッチングすべきエッチング可能膜の種類などといった要素に依存している。
【００３４】
本発明に従って用いられるエッチングガス混合気は、ハロゲン含有ガスまたはその組合せに加えて、少なくとも一つの不活性ガスを含んでいる。この不活性ガスは、希ガス、特にヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）またはキセノン（Ｘｅ）とすることができる。アルゴンは、入手が容易で安価なため便利である。希ガスの組合せ、例えばＡｒ／ＨｅやＡｒ／Ｘｅ、も使用することができる。
【００３５】
ハロゲン含有ガスおよび不活性ガスは、本発明のエッチャントガス混合気中に約７５：２５〜約４０：６０の比で存在していてもよい。このため、本発明のエッチングプロセス中における不活性ガスまたは不活性ガスの組合せの流量は、全エッチャントガス流量の約３０％から約６０％まで変化する。
【００３６】
一般に、不活性ガスの流量が高くなるとエッチング速度が遅くなるが、エッチングプロファイルの均一性が大きくなる。すなわち、不活性ガスの流量が高い場合、第１および第２のエッチング角度θ1およびθ2間の差は小さい。逆に、不活性ガスの流量が低い場合（従ってハロゲン含有ガス流量が高い場合）、一般に、エッチング速度は高いが、第１および第２エッチング角度θ1およびθ2間の差も大きい。このため、不活性ガス流量が低いと、滑らかさが若干落ちたエッチングプロファイルが得られやすいが、それでも不活性ガスを含まない公知のエッチングガス混合気により形成されるエッチングプロファイルよりも相当に滑らかである。ハロゲン含有ガス、不活性ガス、およびエッチングガス混合気中の各成分の相対比を選択することにより、所望のエッチング速度およびエッチングプロファイル均一性を選択することができる。
【００３７】
エッチング可能膜のエッチング速度ＲFがマスク層のエッチング速度ＲMよりも相当に大きく比ＲF／ＲMが約４〜１０の公知のドライエッチングプロセスとは対照的に、本発明により与えられる対応する比は、約２未満、好ましくは約１〜約２に抑えることができる。
【００３８】
本発明のエッチャントガス混合気は、ＦＰＤ製造用に現在知られているエッチングプロセスを含む様々なエッチングプロセスで使用することができる。あるプロセスでは、重合性フォトレジストを用いてマスク層を形成することができる。フォトレジストの現像後、物品をエッチングガス混合気に曝露する前に、リフロー工程によって（すなわち、マスク層を高温、通常は約１２０℃に加熱することによって）マスク層中に初期角度θ1を形成することができる。必要であれば、他の公知の方法、例えばＵＶ硬化（UV curing）、を用いることも可能である。
【００３９】
ＦＰＤの製造に現在用いられているものを含む多くの公知のエッチング装置を用いて、本発明のエッチング方法を実行することができる。本発明のエッチング方法を実行するのに特に有用な装置は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドコマツテクノロジーから市販されているApplied Komatsu Technology (AKT) Etcher 1600またはAKT Etcher 3500である。これらの装置の詳細は、本発明の譲受人が共に所有する米国特許出願第08/273,382号および第08/732,968号に記載されている。なお、これらの出願は参照文献として本明細書に組み込まれる。
【００４０】
本発明によるエッチング方法は、低圧力および高電力のもとで実行されることが好ましい。好ましい圧力の範囲は、約５〜約５０ミリトールであり、より好ましくは約１０〜約１５ミリトールである。好ましい電力の範囲は、約０．１〜約２．０Ｗ／ｃｍ2であり、より好ましくは約０．２〜約１．０Ｗ／ｃｍ2である。エッチング時間は、エッチングすべき層の厚みや組成に依存して変動することになる。通常のエッチング時間の範囲は、約０．５〜約５分である。例えば、アモルファスシリコンまたはアルミニウムからなる厚さ約３０００Åのエッチング可能層は、上記で例示した圧力および電力条件のもとで約２分でエッチングすることができる。
【００４１】
本発明の方法は、次のように進行することができる。ハロゲン含有ガスおよび不活性ガスを含むエッチャントガス混合気をドライエッチング法で用いることにより、二つの独立したメカニズム、すなわちハロゲンエッチングおよびスパッタリング、によってエッチングが行われる。好適な低圧力および高電力のもとでは、スパッタリングメカニズムが顕著である。このスパッタリングは、ガスエッチング混合気が境界材料、例えばアルミニウムエッチング可能層の場合のＡｌ2Ｏ3やアモルファスシリコンエッチング可能層の場合のＳｉＯ2、やマスク残渣を除去する効率を高める。この結果、エッチング可能膜およびマスク層間の境界における「棚部」や他の凹凸の形成が削減され、得られるエッチングプロファイルが境界を横断して実質的に滑らかで連続的になる。
【００４２】
図５は、本発明の方法に従って製造されるエッチング物品を示しており、ここで、テーパマスク表面１８およびテーパエッチング可能膜表面２０は、ほぼ等しいエッチング角度θ1およびθ2をそれぞれ形成している。このエッチング物品は、エッチング可能膜１２およびマスク層１４間の境界を横断して滑らかな所望のエッチングプロファイルを有しており、棚部の形成は見られない。
【００４３】
上述のように、本発明に係るエッチャントガス混合気は、現在知られているエッチング方法、例えばＦＰＤの製造に用いられる公知のエッチング方法、で使用することができる。本発明のエッチャントガス混合気は、エッチャントガスの一成分として酸素を現在用いているプロセスにおいて酸素と共に使用することも可能である。
【００４４】
以下では、実施例を挙げることにより本発明を更に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
実施例１：アルミニウム膜エッチング
ガラス基板、厚さ３０００ÅのＡｌ膜、および重合体フォトレジストマスク層を含む複数の層を有する物品を用意する。この物品を選択的に露光および現像してマスク層中にパターンを形成する。現像後のマスク層は、下層Ａｌ膜に対して４５°のエッチング角度θ2を形成する。
【００４６】
次に、本発明の実施形態によるエッチャントガス混合気を用いて、この物品をAKT Etcher内でエッチングする。このエッチャントガスは、１５５標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の全ガス流量を有しており、７０ｓｃｃｍのＡｒ、２０ｓｃｃｍのＢＣｌ3および６５ｓｃｃｍのＣｌ2という組成を有している。これらの値は、１８０リットルの容積を有するチャンバで使用するものであり、チャンバの大小に応じて調整される。例えば、Ａｒの流量は、チャンバ容積の１リットルあたり約０．４ｓｃｃｍとすることができる。この流量は、エッチングプロセスの間、一定に維持される。このエッチングプロセスは、圧力１０ミリトール、電力密度１Ｗ／ｃｍ2で２分間行う。
【００４７】
エッチング工程の完了後、マスク−Ａｌ層間の境界を横断するエッチングプロファイルは滑らかであり、４５°のエッチング角度θ1、θ2を形成する。
【００４８】
実施例２：アモルファスシリコン膜エッチング
ガラス基板、厚さ３０００Åのアモルファスシリコン膜、および重合体フォトレジストマスク層を含む複数の層を有する物品を用意する。この物品を選択的に露光および現像してマスク層中にパターンを形成する。現像後のマスク層は、下層アモルファスシリコン膜に対して４５°のエッチング角度θ2を形成する。
【００４９】
次に、本発明のエッチャントガス混合気を用いて、この物品をAKT Etcher内でエッチングする。このエッチャントガスは、１４５ｓｃｃｍの全ガス流量を有しており、７０ｓｃｃｍのＡｒおよび７５ｓｃｃｍのＣｌ2という組成を有してる。この流量は、エッチングプロセスの間、一定に維持される。Ａｒについては１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲の流量、Ｃｌ2については１０〜５００ｓｃｃｍの範囲の流量を使用することも可能である。このエッチングプロセスは、圧力１０ミリトール、電力密度０．４Ｗ／ｃｍ2で約２分間行う。一般に、約０．１Ｗ／ｃｍ2〜約５Ｗ／ｃｍ2の電力密度を使用することができる。
【００５０】
エッチング工程の完了後、マスク−シリコン層間の境界を横断するエッチングプロファイルは滑らかであり、４５°のエッチング角度θ1、θ2を形成する。
【００５１】
実施例３：ＦＰＤ製造
ガラス基板、厚さ３０００Åのアモルファスシリコン膜、およびＦＰＤで使用されるパターンを定める重合体フォトレジストマスク層からなる複数の層を有する物品を用意する。この物品を実施例２と同様にエッチングし、マスク層を除去する。このエッチング物品は、ＦＰＤの製造時に使用するのに適している。
【００５２】
このように、本発明は、滑らかで棚部や他の境界凹凸のないエッチングプロファイルを形成する優れた方法を提供する。この方法は、全エッチングプロセスの間、一つのエッチャントガス組成物の使用しか必要とせず、非垂直エッチングプロファイルを必要とするＦＰＤ等の物品を製造するのに特に有用である。
【００５３】
以上、本発明を好適な実施形態の観点から説明した。しかしながら、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実質的に垂直なエッチングプロファイルをエッチング可能膜に形成する従来技術の集積回路用ドライエッチングプロセスを示す図であり、基板、エッチング可能膜およびマスク層を備える物品のエッチングプロセス前の断面を示している。ここでθ1は、マスク層がエッチング可能膜と成すエッチング角度である。
【図２】実質的に垂直なエッチングプロファイルをエッチング可能膜に形成する従来技術の集積回路用ドライエッチングプロセスを示す図であり、エッチングプロセスの完了後における図１と同じ断面を示している。ここでθ1は、マスク層がエッチング可能膜と成すエッチング角度であり、θ2は、エッチング可能膜が基板と成すエッチング角度である。
【図３】ＦＰＤの製造に必要とされうるエッチングプロファイルを示す図である。
【図４】従来技術の方法に従って形成されたテーパエッチングプロファイルを有するエッチング物品の断面図である。この図では、望ましい滑らかなエッチングプロファイルが、エッチング可能膜およびマスク層間の境界における棚部の形成によって妨げられている。
【図５】本発明の実施形態に従って形成されたテーパエッチングプロファイルを有するエッチング物品の断面図であり、θ1およびθ2がほぼ等しい滑らかなプロファイルを示している。
【符号の説明】
１０…基板、１２…エッチング可能層、１４…マスク層、１６…パターン、１８…テーパマスク表面、２０…テーパエッチング可能膜表面、２２…境界、２４…エッチング可能膜の表面領域、２６…棚部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、連続的で実質的に滑らかなエッチングプロファイルを形成するエッチング方法に関し、特に、ハロゲンガスおよび不活性ガスからなるエッチャントガス混合気を用いてエッチングを行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエッチング方法は、基板上に支持されたエッチング可能な膜、例えばアルミニウムやアモルファスシリコン、を有する物品にフォトレジストを付着させるステップを通常含んでいる。フォトレジストは、膜を覆うマスク層を形成するために選択的に露光され現像される。次いで、膜のマスク層に覆われていない部分がエッチングされて、エッチング可能膜の露出部分が除去される。最後に、マスク層が、例えば溶剤を用いることによって、取り除かれる。
【０００３】
公知のエッチングプロセスとしては、「ウェット」エッチングが挙げられる。ウェットエッチングプロセスでは、エッチングされるべき物品は、エッチング溶液、例えばフッ化水素酸（ＨＦ）を含む溶液、にさらされる。ウェットエッチングプロセスは、例えば、S.Ghandhiによる「ＶＬＳＩ製造原理（VLSI Fabrication Principles）」（第二版、John Wiley & Sons社、ニューヨーク州ニューヨーク市、1994年）の５８９〜６１３頁に記載されている。
【０００４】
しかしながら、ウェットエッチングプロセスは、種々の不利益を有している。例えば、各物品を処理した後にエッチング溶液を換えることは、普通、不可能であり、エッチング溶液は、通常、週に一度の割合で換えられる。この結果、エッチング溶液中にパーティクルや残渣が蓄積することになる。これらの蓄積物は、エッチングの品質を徐々に低減する傾向にある。別の問題点は、均一性の不足である。ウェットエッチングプロセスは、露出したエッチング可能膜を物品の全露出面にわたって均一に除去することがしばしば不可能であり、特に、エッチング可能膜のアンダカットを生じさせる場合がある。更に、このようなプロセスは、必要なエッチング槽、洗浄槽、乾燥装置などに対して相当な面積を要求する。結局、ウェットエッチングプロセス、特に、強力なエッチャント溶液および／または有機溶剤を用いるウェットエッチングプロセスは、環境に害を与え、重大な処理問題を生み出すことになる。
【０００５】
ドライエッチング法は、集積回路の製造においてウェットエッチング法に伴う多くの問題を回避する。ドライエッチング法は、例えば、上記刊行物の６１３〜６２４頁に記載されている。このようなドライエッチング法には、イオンビームエッチングやスパッタエッチングなどのドライ物理エッチング法と、ドライ化学エッチングとが含まれる。ドライエッチング法は、通常、少ない化学薬品を少ない量だけ利用するものであり、容易にオートメーション化され、この方法が引き起こす処理問題は比較的少ない。
【０００６】
集積回路の製造に際しては、使用されるエッチングプロセスがエッチングされた膜に実質的に垂直なプロファイルを形成することが重要である。図１および図２は、従来のドライエッチングプロセスを示している。図１には、基板１０、エッチング可能膜１２（例えば、アルミニウム膜やアモルファスシリコン膜）、およびパターン１６が形成されたマスク層１４、を含む物品がエッチャントガスにさらされている。この他に、この物品にプラズマエッチングを施すこともできる。マスク層１４は、マスク面１８を有している。このマスク面１８は、エッチング可能膜１２に対して第１のエッチング角度θ1を形成している。エッチング可能膜１２の露出部分が選択エッチングプロセスによって除去された後、エッチング可能膜１２の表面２０は、図２に示されるように、基板１０に対して第２のエッチング角度θ2を形成する。表面２０は、約８５°〜９０°の角度θ2を形成していると好ましく、約９０°の角度θ2を形成していると更に好ましい。
【０００７】
図示のプロセスでは、エッチング可能膜１２のエッチングは速度ＲFで進行し、マスク層１４のエッチングは速度ＲMで進行する。二つの速度の比ＲF／ＲMは、１より相当に大きいことが好ましく、通常は約４〜１０である。図２に示されるように、膜１２のマスク層１４に対する高いエッチング速度は、膜１２における実質的に垂直なエッチングプロファイルの形成を可能にする。
【０００８】
しかしながら、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造などの別の例では、鉛直に対して傾斜したプロファイル、すなわちテーパプロファイル（tapered profile）を形成することが重要である。図３に示されるように、エッチング可能層１２に約１５°〜６０°のエッチング角度θ2を形成することが望ましい場合がある。このようなテーパプロファイルを形成するためには、膜１２およびマスク層１４の個々のエッチング速度の値がほぼ等しいことが望ましく、好ましくは比ＲF／ＲMが約２よりも小さく、より好ましくは約１〜２である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
テーパプロファイルの形成にあたっては、幾つかの問題点がある。例えば、公知のドライエッチング技術を用いてＲMに対するＲFの所望の低い比を達成することは困難である。より重大な点として、エッチング可能膜１２とマスク層１４とが合わさる境界２２を完全にエッチングすることは困難である。この困難性は、膜１２の表面領域２４に存在する可能性のある酸化生成物、例えばアルミニウム膜１２の場合のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）やアモルファスシリコン膜１２の場合のシリコン酸化物（ＳｉＯ2）、の存在、および／またはマスク残渣の存在に起因して生じる。境界２２がマスク１４および膜１２よりも低い速度でエッチングされる場合、図４に示されるように、境界２２に「棚部（ledge）」２６が形成され、連続的なテーパ形状を形成することはできない。
【００１０】
テーパエッチングプロファイルを形成する公知のプロセスでは、塩素ベースのエッチング化学がしばしば用いられる。例えば、エッチング可能膜１２がアルミニウム膜の場合、塩化ホウ素（ＢＣｌ3）および塩素ガス（Ｃｌ2）が用いられる。最初、ＢＣｌ3は、露出アルミニウム膜１２の表面領域２４からＡｌ2Ｏ3酸化生成物を除去する。この後、ＢＣｌ3およびＣｌ2の混合気を用いてアルミニウム膜１２およびマスク１４がエッチングされる。しかしながら、このガス混合気は、膜１２およびマスク１４を除去するほど効率良く境界２２からＡｌ2Ｏ3を除去するわけではない。この結果、ここでも棚部２６が形成され、膜１２およびマスク層１４にわたる滑らかなエッチングプロファイルの形成が妨げられる。
【００１１】
他の公知の材料からなる膜１２をエッチングするプロセスも、棚部形成を伴う問題にぶつかる。膜１２がアモルファスシリコン膜である場合、ＢＣｌ3は、通常、露出シリコン膜１２の表面領域２４からシリコン酸化生成物を除去する。この後、Ｃｌ2を用いてシリコン膜１２がエッチングされる。ここでも、Ｃｌ2は、膜１２およびマスク層１４を除去する速度と同じ速度では境界２２からシリコンを除去しないので、テーパ形状を容易に形成することはできない。
【００１２】
そこで、棚部や他の凹凸が実質的に存在しない滑らかで連続したテーパエッチングプロファイルを有するエッチング物品、例えばＦＰＤ、の形成を可能にするドライエッチング方法が必要とされている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
一つの態様では、本発明は、基板、エッチング可能膜およびマスク層を有する物品をエッチングする方法に関する。この方法は、マスク層にパターンを形成するステップと、ハロゲン含有ガスおよび不活性ガスを含むエッチャントガス混合気に上記物品を曝露するステップと、を含んでいる。本発明に係るエッチャントガス混合気を使用することにより、エッチング可能膜およびマスク層間の境界を横断して実質的に滑らかなエッチングプロファイルが形成される。
【００１４】
この方法の実施態様には、次のものが含まれる。エッチングプロファイルは、エッチング可能膜中のセグメントであって基板と第１の角度θ1を成す第１のセグメントを有している。マスク層中の第２のセグメントは、エッチング可能層と第２の角度θ2を成す。第１角度と第２角度の差は、約１５°未満である。膜のエッチングは速度ＲFで進行し、マスク層のエッチングは速度ＲMで進行する。これらのエッチングは、比ＲF／ＲMが２以下、特に約１〜約２となるようになっている。
【００１５】
エッチングガス混合気は、（ａ）一つのハロゲン含有ガスまたは複数のハロゲン含有ガスの組合せと、（ｂ）一つの不活性ガスまたは複数の不活性ガスの組合せと、を含んでいる。
【００１６】
本発明のエッチャントガス混合気に使用されるハロゲン含有ガスは、塩素含有ガスおよびフッ素含有ガスを含んでいる。ハロゲン含有ガスは、塩素含有ガス、例えば分子塩素、三塩化ホウ素、四塩化炭素、またはこれらの混合気、であってもよい。
【００１７】
本発明のエッチャントガス混合気に使用される不活性ガスは、希ガスであってもよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、またはこれらの混合気であると更に好ましい。
【００１８】
ハロゲン含有ガスおよび不活性ガスは、エッチャントガス混合気中に約７５：２５〜約４０：６０の比で存在していると良く、約７０：３０〜約４０：６０の比で存在していると更に好ましい。エッチングステップは、約５〜約５０ミリトールの圧力、および約０．１〜約２．０Ｗ／ｃｍ2の電力で実行されると良い。
【００１９】
本発明の方法は、アモルファスシリコンやアルミニウムなどのエッチング膜で実質的に滑らかなエッチングプロファイルを形成するために特に有用な場合がある。マスク層は、重合体フォトレジスト層（polymeric photoresist layer）であってもよい。エッチャントガス混合気は、更に酸素を含んでいてもよい。
【００２０】
別の態様では、本発明は、基板、エッチング可能膜およびマスク層を有する物品をエッチングする方法に関し、マスク層の重合体フォトレジスト層にパターンを形成するステップと、塩素含有ガスおよび希ガスを含むエッチャントガス混合気に上記物品を曝露するステップと、を有しており、エッチング可能膜およびマスク層間の境界を横断して実質的に滑らかなエッチングプロファイルが形成されるようになっている。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、エッチング物品を製造する方法は、基板およびエッチング可能膜を有する物品上に重合体フォトレジストを含んだマスク層を形成し、これによりエッチング可能膜とマスク層との間に境界を有する物品を製造するステップと、マスク層を選択的に露光して現像することによりマスク層にパターンを形成するステップと、塩素含有ガスおよび希ガスを含むエッチャントガス混合気に上記物品を曝露することによりこの物品をエッチングしてエッチング可能層にパターンを形成するステップと、を有しており、エッチング可能膜およびマスク層間の境界を横断して実質的に滑らかなエッチングプロファイルが形成され、マスク層が除去されるようになっている。
【００２２】
別の態様では、本発明は、基板およびエッチング可能膜を有する物品上に重合体フォトレジストを有するマスク層を形成し、これによりエッチング可能膜とマスク層との間に境界を有する物品を製造するステップを有するエッチング物品の製造方法に関する。マスク層を選択的に露光して現像することにより、マスク層にパターンが形成される。他のステップとしては、塩素含有ガスおよび希ガスを含むエッチャントガス混合気に上記物品を曝露することによりこの物品をエッチングしてエッチング可能層にパターンを形成するステップが含まれており、これにより、エッチング可能膜およびマスク層間の境界を横断して実質的に滑らかなエッチングプロファイルが形成され、マスク層が除去される。
【００２３】
別の態様では、本発明は、上記方法によって製造された物品に関する。この物品は、ＦＰＤの部品であってもよい。
【００２４】
本発明の他の利点は、以下の説明の中で後述するが、一部はこの説明から明らかになり、あるいは本発明の実施によって理解することができる。本発明の利点は、特許請求の範囲で特に指摘される手段や組合せを用いて実現し、取得することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する添付図面は、上記の一般的な説明および以下の詳細な説明とともに本発明を概略的に示しており、本発明の原理を説明するのに役立っている。
【００２６】
これらの図面では、全体を通して同様の要素に同様の符号が付されている。
【００２７】
不活性ガス、例えばアルゴンや他の希ガス、またはこれらの組合せをハロゲン含有エッチャントガス混合気の成分として使用することにより、実質的に滑らかで連続的なエッチングプロファイルを形成することができる。このため、本発明のエッチャントガス混合気は、非垂直エッチングプロファイルを必要とするＦＰＤ等のエッチング物品の形成に特に適している。
【００２８】
本明細書で用いられる用語「エッチング可能膜」は、エッチャントガス混合気に曝露されることによりエッチングが施され、エッチングプロセスの完了後に物品の非露出領域が残存する膜を意味している。このエッチング可能膜は、少なくとも部分的に酸化された上部を特に有していてもよい。典型的なエッチング可能膜には、アモルファスシリコン膜やアルミニウム膜が含まれる。
【００２９】
本明細書で用いられる用語「マスク層」は、重合性フォトレジスト組成物（polymerizable photoresist composition）の選択的露光および現像によって一般的に形成されるパターンが画成された層であって、エッチングプロセスの完了後に物品から完全に除去される層を意味している。
【００３０】
本明細書で用いられる用語「エッチングプロファイル」は、エッチングプロセスの完了後に下層エッチング可能膜および上層マスク層によって形成された断面プロファイルを意味している。エッチングプロファイルは、エッチング可能膜の縁部に位置する第１のセグメント（これは、基板と第１のエッチング角度θ1を成す）と、マスク層中の第２のセグメント（これは、エッチング可能層と（場合によっては基板とも）第２のエッチング角度θ2を成す）と、を有している。
【００３１】
本明細書で用いられる用語「境界」は、エッチング可能膜とマスク層との間の接触面を意味している。エッチング可能膜との関係で用いられる場合、この用語「境界」は、エッチングプロファイル上においてエッチング可能膜がマスク層に接触する箇所を特に意味している。
【００３２】
本明細書で用いられる「実質的に滑らかな」エッチングプロファイルとは、境界に棚部などの凹凸（discontinuity）が実質的に存在しないエッチングプロファイルである。具体的に述べると、上述の第１エッチング角度θ1および第２エッチング角度θ2は、あまり相違しない。例えば、この二つのエッチング角度の差は、約１５°を超えない。特に、エッチング角度θ1およびθ2は、ほぼ等しい場合もある。
【００３３】
本発明に従って用いられるエッチャントガス混合気は、ハロゲン含有ガスを含んでいる。このハロゲン含有ガスは、塩素含有ガスやフッ素含有ガスとすることができる。エッチャントガス混合気に使用することのできる特定の塩素含有ガスには、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、四塩化炭素（ＣＣｌ4）およびこれらの組合せが含まれる。公知のドライエッチングプロセスで用いられる他の公知の塩素含有ガスも使用可能である。特定の塩素含有ガスまたは塩素含有ガス混合気の選択は、エッチングすべきエッチング可能膜の種類などといった要素に依存している。
【００３４】
本発明に従って用いられるエッチングガス混合気は、ハロゲン含有ガスまたはその組合せに加えて、少なくとも一つの不活性ガスを含んでいる。この不活性ガスは、希ガス、特にヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）またはキセノン（Ｘｅ）とすることができる。アルゴンは、入手が容易で安価なため便利である。希ガスの組合せ、例えばＡｒ／ＨｅやＡｒ／Ｘｅ、も使用することができる。
【００３５】
ハロゲン含有ガスおよび不活性ガスは、本発明のエッチャントガス混合気中に約７５：２５〜約４０：６０の比で存在していてもよい。このため、本発明のエッチングプロセス中における不活性ガスまたは不活性ガスの組合せの流量は、全エッチャントガス流量の約３０％から約６０％まで変化する。
【００３６】
一般に、不活性ガスの流量が高くなるとエッチング速度が遅くなるが、エッチングプロファイルの均一性が大きくなる。すなわち、不活性ガスの流量が高い場合、第１および第２のエッチング角度θ1およびθ2間の差は小さい。逆に、不活性ガスの流量が低い場合（従ってハロゲン含有ガス流量が高い場合）、一般に、エッチング速度は高いが、第１および第２エッチング角度θ1およびθ2間の差も大きい。このため、不活性ガス流量が低いと、滑らかさが若干落ちたエッチングプロファイルが得られやすいが、それでも不活性ガスを含まない公知のエッチングガス混合気により形成されるエッチングプロファイルよりも相当に滑らかである。ハロゲン含有ガス、不活性ガス、およびエッチングガス混合気中の各成分の相対比を選択することにより、所望のエッチング速度およびエッチングプロファイル均一性を選択することができる。
【００３７】
エッチング可能膜のエッチング速度ＲFがマスク層のエッチング速度ＲMよりも相当に大きく比ＲF／ＲMが約４〜１０の公知のドライエッチングプロセスとは対照的に、本発明により与えられる対応する比は、約２未満、好ましくは約１〜約２に抑えることができる。
【００３８】
本発明のエッチャントガス混合気は、ＦＰＤ製造用に現在知られているエッチングプロセスを含む様々なエッチングプロセスで使用することができる。あるプロセスでは、重合性フォトレジストを用いてマスク層を形成することができる。フォトレジストの現像後、物品をエッチングガス混合気に曝露する前に、リフロー工程によって（すなわち、マスク層を高温、通常は約１２０℃に加熱することによって）マスク層中に初期角度θ1を形成することができる。必要であれば、他の公知の方法、例えばＵＶ硬化（UV curing）、を用いることも可能である。
【００３９】
ＦＰＤの製造に現在用いられているものを含む多くの公知のエッチング装置を用いて、本発明のエッチング方法を実行することができる。本発明のエッチング方法を実行するのに特に有用な装置は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドコマツテクノロジーから市販されているApplied Komatsu Technology (AKT) Etcher 1600またはAKT Etcher 3500である。これらの装置の詳細は、本発明の譲受人が共に所有する米国特許出願第08/273,382号および第08/732,968号に記載されている。なお、これらの出願は参照文献として本明細書に組み込まれる。
【００４０】
本発明によるエッチング方法は、低圧力および高電力のもとで実行されることが好ましい。好ましい圧力の範囲は、約５〜約５０ミリトールであり、より好ましくは約１０〜約１５ミリトールである。好ましい電力の範囲は、約０．１〜約２．０Ｗ／ｃｍ2であり、より好ましくは約０．２〜約１．０Ｗ／ｃｍ2である。エッチング時間は、エッチングすべき層の厚みや組成に依存して変動することになる。通常のエッチング時間の範囲は、約０．５〜約５分である。例えば、アモルファスシリコンまたはアルミニウムからなる厚さ約３０００Åのエッチング可能層は、上記で例示した圧力および電力条件のもとで約２分でエッチングすることができる。
【００４１】
本発明の方法は、次のように進行することができる。ハロゲン含有ガスおよび不活性ガスを含むエッチャントガス混合気をドライエッチング法で用いることにより、二つの独立したメカニズム、すなわちハロゲンエッチングおよびスパッタリング、によってエッチングが行われる。好適な低圧力および高電力のもとでは、スパッタリングメカニズムが顕著である。このスパッタリングは、ガスエッチング混合気が境界材料、例えばアルミニウムエッチング可能層の場合のＡｌ2Ｏ3やアモルファスシリコンエッチング可能層の場合のＳｉＯ2、やマスク残渣を除去する効率を高める。この結果、エッチング可能膜およびマスク層間の境界における「棚部」や他の凹凸の形成が削減され、得られるエッチングプロファイルが境界を横断して実質的に滑らかで連続的になる。
【００４２】
図５は、本発明の方法に従って製造されるエッチング物品を示しており、ここで、テーパマスク表面１８およびテーパエッチング可能膜表面２０は、ほぼ等しいエッチング角度θ1およびθ2をそれぞれ形成している。このエッチング物品は、エッチング可能膜１２およびマスク層１４間の境界を横断して滑らかな所望のエッチングプロファイルを有しており、棚部の形成は見られない。
【００４３】
上述のように、本発明に係るエッチャントガス混合気は、現在知られているエッチング方法、例えばＦＰＤの製造に用いられる公知のエッチング方法、で使用することができる。本発明のエッチャントガス混合気は、エッチャントガスの一成分として酸素を現在用いているプロセスにおいて酸素と共に使用することも可能である。
【００４４】
以下では、実施例を挙げることにより本発明を更に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
実施例１：アルミニウム膜エッチング
ガラス基板、厚さ３０００ÅのＡｌ膜、および重合体フォトレジストマスク層を含む複数の層を有する物品を用意する。この物品を選択的に露光および現像してマスク層中にパターンを形成する。現像後のマスク層は、下層Ａｌ膜に対して４５°のエッチング角度θ2を形成する。
【００４６】
次に、本発明の実施形態によるエッチャントガス混合気を用いて、この物品をAKT Etcher内でエッチングする。このエッチャントガスは、１５５標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の全ガス流量を有しており、７０ｓｃｃｍのＡｒ、２０ｓｃｃｍのＢＣｌ3および６５ｓｃｃｍのＣｌ2という組成を有している。これらの値は、１８０リットルの容積を有するチャンバで使用するものであり、チャンバの大小に応じて調整される。例えば、Ａｒの流量は、チャンバ容積の１リットルあたり約０．４ｓｃｃｍとすることができる。この流量は、エッチングプロセスの間、一定に維持される。このエッチングプロセスは、圧力１０ミリトール、電力密度１Ｗ／ｃｍ2で２分間行う。
【００４７】
エッチング工程の完了後、マスク−Ａｌ層間の境界を横断するエッチングプロファイルは滑らかであり、４５°のエッチング角度θ1、θ2を形成する。
【００４８】
実施例２：アモルファスシリコン膜エッチング
ガラス基板、厚さ３０００Åのアモルファスシリコン膜、および重合体フォトレジストマスク層を含む複数の層を有する物品を用意する。この物品を選択的に露光および現像してマスク層中にパターンを形成する。現像後のマスク層は、下層アモルファスシリコン膜に対して４５°のエッチング角度θ2を形成する。
【００４９】
次に、本発明のエッチャントガス混合気を用いて、この物品をAKT Etcher内でエッチングする。このエッチャントガスは、１４５ｓｃｃｍの全ガス流量を有しており、７０ｓｃｃｍのＡｒおよび７５ｓｃｃｍのＣｌ2という組成を有してる。この流量は、エッチングプロセスの間、一定に維持される。Ａｒについては１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲の流量、Ｃｌ2については１０〜５００ｓｃｃｍの範囲の流量を使用することも可能である。このエッチングプロセスは、圧力１０ミリトール、電力密度０．４Ｗ／ｃｍ2で約２分間行う。一般に、約０．１Ｗ／ｃｍ2〜約５Ｗ／ｃｍ2の電力密度を使用することができる。
【００５０】
エッチング工程の完了後、マスク−シリコン層間の境界を横断するエッチングプロファイルは滑らかであり、４５°のエッチング角度θ1、θ2を形成する。
【００５１】
実施例３：ＦＰＤ製造
ガラス基板、厚さ３０００Åのアモルファスシリコン膜、およびＦＰＤで使用されるパターンを定める重合体フォトレジストマスク層からなる複数の層を有する物品を用意する。この物品を実施例２と同様にエッチングし、マスク層を除去する。このエッチング物品は、ＦＰＤの製造時に使用するのに適している。
【００５２】
このように、本発明は、滑らかで棚部や他の境界凹凸のないエッチングプロファイルを形成する優れた方法を提供する。この方法は、全エッチングプロセスの間、一つのエッチャントガス組成物の使用しか必要とせず、非垂直エッチングプロファイルを必要とするＦＰＤ等の物品を製造するのに特に有用である。
【００５３】
以上、本発明を好適な実施形態の観点から説明した。しかしながら、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実質的に垂直なエッチングプロファイルをエッチング可能膜に形成する従来技術の集積回路用ドライエッチングプロセスを示す図であり、基板、エッチング可能膜およびマスク層を備える物品のエッチングプロセス前の断面を示している。ここでθ1は、マスク層がエッチング可能膜と成すエッチング角度である。
【図２】実質的に垂直なエッチングプロファイルをエッチング可能膜に形成する従来技術の集積回路用ドライエッチングプロセスを示す図であり、エッチングプロセスの完了後における図１と同じ断面を示している。ここでθ1は、マスク層がエッチング可能膜と成すエッチング角度であり、θ2は、エッチング可能膜が基板と成すエッチング角度である。
【図３】ＦＰＤの製造に必要とされうるエッチングプロファイルを示す図である。
【図４】従来技術の方法に従って形成されたテーパエッチングプロファイルを有するエッチング物品の断面図である。この図では、望ましい滑らかなエッチングプロファイルが、エッチング可能膜およびマスク層間の境界における棚部の形成によって妨げられている。
【図５】本発明の実施形態に従って形成されたテーパエッチングプロファイルを有するエッチング物品の断面図であり、θ1およびθ2がほぼ等しい滑らかなプロファイルを示している。
【符号の説明】
１０…基板、１２…エッチング可能層、１４…マスク層、１６…パターン、１８…テーパマスク表面、２０…テーパエッチング可能膜表面、２２…境界、２４…エッチング可能膜の表面領域、２６…棚部。
Claims (14)
- 基板、エッチング可能膜およびマスク層を含む物品をドライエッチングする方法であって、
前記マスク層を選択的に露光および現像することにより前記マスク層にパターンを形成するステップと、
ハロゲン含有ガスおよび不活性ガスを含むエッチャントガス混合気に前記物品に曝露するステップと、
前記エッチング可能膜を５〜５０ミリトールの圧力でドライエッチングして、前記基板を終端として、前記エッチング可能膜および前記マスク層間の境界を横断して滑らかなテーパエッチングプロファイルを生成するステップと、を含み、
前記エッチング可能膜は、アモルファスシリコンおよびアルミニウムからなる群から選択されたものである方法。 - 前記エッチャントガス混合気は、少なくとも部分的にプラズマ形態である、請求項１記載の方法。
- 前記ハロゲン含有ガスは、塩素含有ガスまたはフッ素含有ガスである、請求項１記載の方法。
- 前記不活性ガスは、希ガスである、請求項１記載の方法。
- 前記ハロゲン含有ガスおよび前記不活性ガスは、７５：２５〜４０：６０の範囲を有する比で存在している、請求項１記載の方法。
- 前記マスク層は、重合体フォトレジスト層である、請求項１記載の方法。
- 基板、エッチング可能膜およびマスク層を含む物品をドライエッチングする方法であって、
前記マスク層の重合体フォトレジスト層にパターンを形成するステップと、
塩素含有ガスおよび希ガスを含むエッチャントガス混合気に前記物品を曝露するステップと、
前記エッチング可能膜を５〜５０ミリトールの圧力でドライエッチングして、前記基板を終端として、前記エッチング可能膜および前記マスク層間の境界を横断して滑らかなテーパエッチングプロファイルを生成するステップと、を含み、
前記エッチング可能膜は、アモルファスシリコンおよびアルミニウムからなる群から選択されたものである方法。 - 前記エッチングプロファイルは、
前記基板と第１の角度θ1を成す、前記エッチング可能膜内の第１のセグメントと、
前記エッチング可能膜と第２の角度θ2を成す、前記マスク層内の第２のセグメントと、
を有しており、前記第１および第２角度の差は１５°未満である、請求項１又は７記載の方法。 - 前記エッチング可能膜が速度ＲFでエッチングされ、前記マスク層が速度ＲMでエッチングされ、比ＲF／ＲMが２以下である、請求項１又は７記載の方法。
- ＲF／ＲMが１〜２である請求項９記載の方法。
- 前記塩素含有ガスは、分子塩素、三塩化ホウ素、四塩化炭素およびこれらの組合せからなる群から選択されたものである、請求項３又は７記載の方法。
- 前記希ガスは、ヘリウム、アルゴン、キセノンおよびこれらの組合せからなる群から選択されたものである、請求項４又は７記載の方法。
- 前記塩素含有ガスおよび前記希ガスは、７５：２５〜４０：６０の比で存在している、請求項７記載の方法。
- エッチング物品を製造する方法であって、
基板、エッチング可能膜およびマスク層を含む物品に、請求項７に記載された方法によりドライエッチングするステップと、
前記マスク層を除去するステップと、
を含む方法。
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