JPH0284723A - ドライエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ドライエツチング方法に関し、さらに詳し
くは、半導体装置の製造時において、半導体基板上に形
成される配線層、電極層など、特に、配線、電極材料と
しての高融点金属シリサイド系の被エツチング材料を用
いた配線層、電極層などをエツチング加工して整形する
ためのドライエツチング方法の改良い係るものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体デバイスに関する研究、開発が益々盛んに
行なわれ、年毎にその集積度が向上されており、この集
積度の向上に伴って、装置構成におけるより一層の微細
パターン化、高精度化が要求されている。そして、一方
、この半導体デバイスに形成される配線層、電極層など
のための配線材料、電極材料なども多種類に亘り、これ
らの材料についても、その微細加工が困難になってきて
おり、こらはまた、高融点金属シリサイド系の材料につ
いても例外ではない。

ここで、従来例によるこの種の高融点金属シリサイド系
の被エツチング材料を用いた配線層、電極層などに対す
るドライエツチング方法の主要な工程を第２図（ａ）な
いしくｃ）に示しである。

すなわち、この第２図に示す従来例方法において、半導
体基板などの下地膜１上にあって、ポリシリコン２ａを
被着し、その配線層、電極層などに用いる高融点金属シ
リサイド系の被エツチング材料、ここでは、タングステ
ンシリサイド膜３ａを形成した状態で、このタングステ
ンシリサイド膜３ａをドライエツチングする場合には、
まず、このエツチング対象となるタングステンシリサイ
ド膜３ａ上にフォトレジスト４ａを被着したのち（同図
（ａ））、このフォトレジスト４ａを所期通りにパター
ニングしてレジストパターン４を形成しく同図（ｂ））
、その後、エツチング条件として、例えば、（ＳＦ４）
と（Ｃｚ　Ｃ１２Ｆａ　）の混合ガスプラズマにより、
レジストパターン４をマスクに用い、タングステンシリ
サイド膜３ａをエツチング加工して整形し、このように
して所期の配線層、電極層などとしての、パターン形成
されたタングステンシリサイド膜３を得る（同図（Ｃ）
）のであり、その出力を１５０Ｗ、圧力を０、ＩＴｏｒ
ｒにしてエツチング操作するときは、約２程度度でパタ
ーン形成が完了する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記した従来例方法の場合、ドライエツ
チングを終了した時点では、・エツチングマスクとした
レジストパターン４のパターン断面形状に対して、パタ
ーン形成されたタングステンシリサイド膜３およびポリ
シリコン２のパターン断面形状が、同第２図（Ｃ）のよ
うに、いわゆる。

サイドエツチングされることになって寸法差を生じ、必
ずしもレジストパターン４の平面パターンを忠実に再現
してはいない。

そして、このときの整形寸法差を、一般には、ＣＤロス
と呼んでいるが、前記の従来例方法でのドライエツチン
グに従うと、このＣＤロスは、パターン形成されるタン
グステンシリサイド膜３側で、約−０，４μｍ程度の幾
分かオーバー気味のサイドエツチングとなって、いわゆ
る、１μｍのライン・アンド・スペースにおいては、そ
の対応が、おおよそ０．６μｍ、１．４μｍ程度となっ
て、意図するところの、パターンの微細化に完全には対
応できないと云う不利があり、このため、このエツチン
グ条件などを種々試験的に変化させて、様々な態様でド
ライエツチングを試みてみたが、結果的には、たとえ、
一方でＣＤロスを低減し得ても、他の要因で不十分なと
ころ（例えば、寸法の不均一性、異物の発生）が多く発
生し、満足ゆ（加工精度を得られないと云う不利がある
。

このように、従来例によるドライエツチング方法におい
ては、そのＣＤロスが比較的多くて微細パターンを精度
よく加工整形できず、たとえ、エツチング条件などを変
更して精度の向上を図ったとしても、他のドライエツチ
ング事項が犠牲になったりして、新たにこれを解消する
必要があるなどの問題点を避は難いものであった。

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、ドライエツ
チングにおけるＣＤロスを低減させて加工精度を向上さ
せると共に、他のドライエツチング事項を犠牲にするこ
となく、効果的にエツチング加工をなし得るようにした
。この種のドライエツチング方法を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係るドライエツ
チング方法は、所要の配線、電極などの被エツチング膜
を施し、かつ所定通りのレジストパターン膜を形成した
後、このレジストパターン膜を被膜させた被エツチング
膜部分を、所定の条件下に反転ドライエツチングするよ
うにしたものである。

すなわち、この発明は、半導体基板などの下地膜上にあ
って、高融点金属シリサイド系の被エツチング材料によ
る所要の配線、電極などの被エツチング膜を形成する工
程と、この被エツチング膜上に、レジスト反転パターン
膜を形成させる工程と、これらの上から、ハロゲン系の
ガス、その化合物ガス、および酸素を用いた混合ガスプ
ーラズマにより、前記被エツチング膜を反転ドライエツ
チングさせて、配線、電極などの所要層をエツチング整
形する工程とを、少なくとも含むことを特徴とするドラ
イエツチング方法である。

〔作　用〕

従って、この発明方法においては、下地膜上に所要の配
線、電極などの高融点金属シリサイド系の被エツチング
膜を施し、かつ所定通りのレジストパターン膜を形成し
た後、このレジストパターン膜を被覆させた被エツチン
グ膜部分を、ハロゲン系ガス、その化合物ガス、および
酸素を用いた混合ガスプラズマにより、反転ドライエツ
チングするようにしたので、被エツチング膜をサイドエ
ツチングする慣れがなく、かつＣＤロスを生ずることも
ない。

〔実施例〕

以下、この発明に係るドライエツチング方法の一実施例
につき、第１図を参照して詳細に説明する。

第１図（ａ）ないしくｅｌ）はこの実施例を適用したド
ライエツチング方法による主要なエツチング加工段階を
順次模式的に示すそれぞれ断面説明図である。

この第１図実施例方法においても、ここでは、前記と同
様に、半導体基板などの下地膜上にあって、その配線層
、電極層などに用いる高融点金属シリサイド系の被エツ
チング材料、ここでは、タングステンシリサイド（ＷＳ
ｉｇ）膜を、所期通りにパターニングされたレジストパ
ターンのマスクでドライエツチングする場合について述
べる。

すなわち、まず、半導体基板などの下地膜１１上にポリ
シリコン膜１２を形成する。そして、配線層、電極層な
どとしての、前記したエツチング対象となるタングステ
ンシリサイド膜１３を形成する。ここで、形成されるタ
ングステンシリサイド膜１３は、その表面部分に酸素を
多く含有する状態で膜形成するのが望ましい。

また、この状態において、前記タングステンシリサイド
膜１３上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォト
レジスト膜１４を塗布して被着させるが、ここでも、こ
のように被着されるフォトレジスト膜１４としては、比
較的耐ドライエツチング性が低く、かつプラズマ中で分
解され易いものであることが好ましい（第１図（ａ））
。

ついで、前記フォトレジスト膜１４に対して、よく知ら
れているように、所定のフォトマスクを介し、これを露
光、かつ現像して所期通りにパターニングし、最終的に
得る配線層パターン、電極層パターンを反転させた態様
によるレジスト反転パターン膜１５を形成させ、この後
、ガスプラズマ１６によって、例えば、エッチャントガ
スに酸素（Ｏｚ）と四塩化炭素（ＣＣ１，）どを用い、
圧力を０．２Ｔｏｒｒ程度、出力を２５０Ｗ程度にした
エツチング条件で反転ドライエツチングを行なう（同図
（ｂ））。

しかして、このエツチング条件でエツチング操作を行う
と、（０りプラズマにより、レジスト反転パターン膜１
５が反応して分解され、還元性ガス（Ｃｏ）などを発生
して、これが、被エツチング膜であるタングステンシリ
サイド膜１３の同レジスト反転パターン１５を被着させ
た側の膜部分１３ａ、つまりレジスト被覆部分１３ａの
タングステンと反応して（ＷＯＣ１ｍ　）などの揮発性
物質となり、同時にシリサイド物質が（ＣＣｌ　ａ）と
反応し、これらが次第に蝕刻除去されて工７チングが進
行する。

一方、タングステンシリサイド膜１３のレジスト反転パ
ターン膜１５が取り除かれた側の膜部分１３ｂ、つまり
非レジスト被覆部分１３ｂにおいては、同部分１３ｂに
露出されているタングステンシリサイド（ＷＳｉｇ）が
物質的に非常に安定で、エツチングに対してもまた安定
しており、特に、ナチュラルオキサイド（ＷＯｓ）にな
っていたりすると、通常のエツチングでは、その蝕刻除
去が極めて困難であるため、これがエツチングマスクと
なって、この非レジスト被膜部分１３ｂにおいては全く
エツチングが進行せず、ＣＤロスを生じることがない。

すなわち、このようにして前記非エツチング膜であるタ
ングステンシリサイド膜１３は、このエツチング操作に
より、非レジスト被覆部分１３ｂを正確かつ確実に残し
た状態で、レジスト反転パターン膜１５に併せて、レジ
スト被覆部分１３ａのみが蝕刻除去されてゆき、寸法精
度の高い所期の反転ドライエツチングが進行する（同図
（ｃ）から同図（ｄ））。

そして、最終的に前記レジスト被覆部分１３ａが全てエ
ツチング除去される。つまり換言すると、エツチング加
工の進行に伴い、前記非レジスト被覆部分１３ｂが、高
い寸法精度で整形されることになり、このように整形さ
れた非レジスト被覆部分１３ｂによって、目的とする所
期通り・の配線層。

電極層１７が得られるのである（同図（ｅ））。

またここで、他の実施例としては、前記タングステンシ
リサイド（ＷＳｉ２）膜に代え、モリブデンシリサイド
（Ｍｏｓｔｔ）膜を用いた場合にも、エツチング条件を
（ＣＦ４　）ガスとし、同様に反転ドライエツチングを
行なうことができる。

また、下地にポリシリコン膜を用いたが、他でもよく同
様な効果を奏する。

なお、前記実施例においては、エツチングガスとして、
（Ｏりと（ＣＣ１４）の混合ガスを用いる場合について
述べたが、ハロゲン系のガス。

もしくは混合ガスであればよく、また、被エツチング材
料としても、タングステンシリサイド、モリブデンシリ
サイドのほか、反転エツチング可能であれば他の高融点
金属シリサイドも適用でき、同様な作用、効果が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明方法によれば、半導体基
板などの下地膜上に、所要の配線、電極などの高融点金
属シリサイド系の被エツチング膜を施すと共に、この上
に所定通りのレジストパターン膜を形成した後、このレ
ジストパターン膜を被覆させた被エツチング膜部分を、
ハロゲン系のガス、その化合物ガス、および酸素を用い
た混合ガスプラズマによって、反転ドライエツチングす
るようにしているために、この被エツチング膜をサイド
エツチングする慣れがなく、従って、ＣＤロスなどをも
生ずることなしに、微細パターンによる配線、電極など
の所要層を、寸法精度よく安定して形成でき、しかも、
方法自体も比較的簡単で容易に実施できるなどの優れた
特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないしくｅ）はこの発明の一実施例を適用
したドライエツチング方法の主要なエツチング加工段階
を順次模式的に示すそれぞれに断面説明図であり、また
第２図（ａ）ないしくｃ）は従来例による同上ドライエ
ツチング方法の主要なエツチング加工段階を順次模式的
に示すそれぞれに断面説明図である。 １１・・・半導体基板などの下地膜、１２・・・ポリシ
リコン膜、１３・・・タングステンシリサイド膜、１３
ａ・・・タングステンシリサイド膜のレジスト被覆部分
、１，３ｂ・・・同非レジスト被覆部分、１４・・・フ
ォトレジスト膜、１５・・・レジスト反転パターン膜、
１６・・・ガスプラズマ、１７・・・エツチング整形さ
れた配線層、電極層。 第１図　（゛（の１） １２：　ｒリシリコンロ徒 １３＝タングステンシ′リプイド哄 １４：　７オトレＳ２ブト膿 １５：　　レジストｒＬ転Ｉずグーン横１６：　グスブ
チス゛マ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板などの下地膜上にあって、高融点金属シリサ
   イド系の被エッチング材料による所要の配線、電極など
   の被エッチング膜を形成する工程と、この被エッチング
   膜上に、レジスト反転パターン膜を形成させる工程と、
   これらの上から、ハロゲン系のガスと酸素又はハロゲン
   系の化合物ガスと酸素とを用いた混合ガスプラズマによ
   り、前記被エッチング膜を反転ドライエッチングさせて
   、配線、電極などの所要層をエッチング成形する工程と
   を、少なくとも含むことを特徴とするドライエッチング
   方法。