JPH0290521A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0290521A JPH0290521A JP63240940A JP24094088A JPH0290521A JP H0290521 A JPH0290521 A JP H0290521A JP 63240940 A JP63240940 A JP 63240940A JP 24094088 A JP24094088 A JP 24094088A JP H0290521 A JPH0290521 A JP H0290521A
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔)既 要〕
有機物マスクのアッシング方法に関し、有機物マスクを
用いて臭化水素含有ガスの反応性プラズマエツチングを
行った場合、アッシング工程で有機物マスクの側壁部に
フェンス状の膜が残る問題を解決することを目的とし、 上記エツチング後、有機物マスクをプラズマから分離さ
れた活性酸素原子含有雰囲気に曝す工程を有するように
構成する。
用いて臭化水素含有ガスの反応性プラズマエツチングを
行った場合、アッシング工程で有機物マスクの側壁部に
フェンス状の膜が残る問題を解決することを目的とし、 上記エツチング後、有機物マスクをプラズマから分離さ
れた活性酸素原子含有雰囲気に曝す工程を有するように
構成する。
本発明は半導体装置の製造方法に係り、とくに多結晶シ
リコン、シリサイド、高融点メタル、単結晶シリコンな
どの材料のエツチング及びその後のアッシング工程に関
する。
リコン、シリサイド、高融点メタル、単結晶シリコンな
どの材料のエツチング及びその後のアッシング工程に関
する。
半導体装置を製造するには、多結晶シリコン、シリサイ
ド、高融点金属などの耐熱性をもった導電性材料の加工
が不可欠である。これらの導電性材料の加工は、トラン
ジスタの特性を左右するゲート長を定めるものとなるの
で、そのエツチングにおいてパターン幅の制御を精密に
行い、かつ、その下地のシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜などのゲート絶縁膜に対して高い選択性をもつことが
要求される。これらの点で、プラズマエツチング、特に
反応性イオンエツチング(Reactive JonE
tching、 RIE)が優れている。中でも本出願
人が先に特願昭63−26654号及び同63−178
244号明細書に開示したような、臭化水素や臭素を含
むガスを用いる反応性イオンエツチング方法は、下地に
対する高い選択性と、異方性のすぐれた垂直エツチング
やテーパーエツチングを同時に実現する技術として、従
来のフッ素系ガスや塩素系ガスを用いた反応性イオンエ
ツチングよりはるかに優れている。特に、臭化水素は、
臭素と較べ腐食性が少なく取扱いが容易であり、実用性
が高い。本発明はこの臭化水素による反応性イオンエツ
チング方法に係る。
ド、高融点金属などの耐熱性をもった導電性材料の加工
が不可欠である。これらの導電性材料の加工は、トラン
ジスタの特性を左右するゲート長を定めるものとなるの
で、そのエツチングにおいてパターン幅の制御を精密に
行い、かつ、その下地のシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜などのゲート絶縁膜に対して高い選択性をもつことが
要求される。これらの点で、プラズマエツチング、特に
反応性イオンエツチング(Reactive JonE
tching、 RIE)が優れている。中でも本出願
人が先に特願昭63−26654号及び同63−178
244号明細書に開示したような、臭化水素や臭素を含
むガスを用いる反応性イオンエツチング方法は、下地に
対する高い選択性と、異方性のすぐれた垂直エツチング
やテーパーエツチングを同時に実現する技術として、従
来のフッ素系ガスや塩素系ガスを用いた反応性イオンエ
ツチングよりはるかに優れている。特に、臭化水素は、
臭素と較べ腐食性が少なく取扱いが容易であり、実用性
が高い。本発明はこの臭化水素による反応性イオンエツ
チング方法に係る。
他に、高い選択性と異方性が両立するエツチング技術と
して、塩素や六フッ化硫黄を用いた反応性イオンエツチ
ングや有磁場μ波エツチングなどの低温エツチング方法
があるが、塩素では一20℃以下、六フフ化硫黄では一
100℃以下にエツチング中のウェハー温度を下げる必
要があり、エツチング装置が複雑で高価になる。これに
対し、この臭化水素や臭素をふくむガスを用いる反応性
イオンエツチング方法では、ウェハー温度は室温から1
50℃と高くてもよくエツチング装置に対する要求が少
ない。
して、塩素や六フッ化硫黄を用いた反応性イオンエツチ
ングや有磁場μ波エツチングなどの低温エツチング方法
があるが、塩素では一20℃以下、六フフ化硫黄では一
100℃以下にエツチング中のウェハー温度を下げる必
要があり、エツチング装置が複雑で高価になる。これに
対し、この臭化水素や臭素をふくむガスを用いる反応性
イオンエツチング方法では、ウェハー温度は室温から1
50℃と高くてもよくエツチング装置に対する要求が少
ない。
なお、これらのエツチングにおいて、所望の部分だけを
エツチングするための、マスク材料としてはシリコン酸
化膜やシリコン窒化膜も使われるが、フォトレジストの
ような有機ポリマーを用いる方が簡便であり、一般に用
いられている。そして、普通、このフォトレジストはエ
ツチング後、プラズマアッシングにより剥離される。
エツチングするための、マスク材料としてはシリコン酸
化膜やシリコン窒化膜も使われるが、フォトレジストの
ような有機ポリマーを用いる方が簡便であり、一般に用
いられている。そして、普通、このフォトレジストはエ
ツチング後、プラズマアッシングにより剥離される。
〔発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上記の臭化水素をふくむガスを用いた、
反応性イオンエツチング等のプラズマエツチングで、フ
ォトレジスト、電子ビームレジストなどの有機ポリマー
をマスクに用いてエツチングすると、レジストの側壁に
、炭素、臭素、酸素、水素、シリコンなどを含むと思わ
れる薄膜が形成され、エツチング後のレジスト剥離処理
を行った後も、この薄膜がフェンス状に残存する問題が
あることが見出された。
反応性イオンエツチング等のプラズマエツチングで、フ
ォトレジスト、電子ビームレジストなどの有機ポリマー
をマスクに用いてエツチングすると、レジストの側壁に
、炭素、臭素、酸素、水素、シリコンなどを含むと思わ
れる薄膜が形成され、エツチング後のレジスト剥離処理
を行った後も、この薄膜がフェンス状に残存する問題が
あることが見出された。
この薄膜は、剥がれてゴミを発生させたり、次の薄膜成
長工程において異常成長の核となり、半導体装置製造の
歩留りを悪くする。
長工程において異常成長の核となり、半導体装置製造の
歩留りを悪くする。
このフェンス状の薄膜は、希フッ酸溶液による洗浄処理
で取り除くことが可能であるが、希フン酸溶液処理の際
に下地(例えばゲート絶縁膜)も侵されるので、実際の
半導体の製造工程には、用いることができない。又、有
機ポリマーの代わりに、シリコン酸化膜やシリコン窒化
膜をマスクに用いれば、このような問題はなく、また下
地に対する選択比も良くなるが、工程が複雑になる欠点
がある。
で取り除くことが可能であるが、希フン酸溶液処理の際
に下地(例えばゲート絶縁膜)も侵されるので、実際の
半導体の製造工程には、用いることができない。又、有
機ポリマーの代わりに、シリコン酸化膜やシリコン窒化
膜をマスクに用いれば、このような問題はなく、また下
地に対する選択比も良くなるが、工程が複雑になる欠点
がある。
そこで本発明は、半導体装置の製造において、従来例に
比べ簡便化された工程で、ゴミを発生させることなく、
パターン幅制御が精度高くなされ、エツチングにおいて
下地に対し高い選択比をもち下地を損傷することのない
多結晶シリコン、シリサイド、高融点金属などの耐熱性
をもった導電性材料の加工方法を提供することを目的と
する。
比べ簡便化された工程で、ゴミを発生させることなく、
パターン幅制御が精度高くなされ、エツチングにおいて
下地に対し高い選択比をもち下地を損傷することのない
多結晶シリコン、シリサイド、高融点金属などの耐熱性
をもった導電性材料の加工方法を提供することを目的と
する。
上記目的を達成するために、本発明は、有機物マスクで
選択的に覆われた被加工物を臭化水素含有ガスの反応性
プラズマに曝してエツチングする工程と、その後、その
被加工物をプラズマから分離された活性酸素原子含有雰
囲気に曝して有機物マスクの少なくとも側壁部を除去す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
を提供する。
選択的に覆われた被加工物を臭化水素含有ガスの反応性
プラズマに曝してエツチングする工程と、その後、その
被加工物をプラズマから分離された活性酸素原子含有雰
囲気に曝して有機物マスクの少なくとも側壁部を除去す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
を提供する。
前記の特願昭63−26654号及び同63−1782
44号明細書に記載されている如(、臭化水素含有ガス
による反応性プラズマエツチングによれば、多結晶シリ
コンをはじめとする単結晶シリコン、シリサイド、高融
点メタルなどの耐熱性導電性材料を有機レジストや二酸
化シリコン、窒化シリコンなどに対し高い選択比で、高
精度に、しかも基板温度を調整して垂直あるいは所望の
テーバ角でのエツチングが可能である。この反応性イオ
ンエツチング(RI E)の詳しい条件は上記特許出願
明細書に詳述されているが、簡単に述べると、典型的に
は、真空容器内で被加工物の温度を約−40℃から90
℃の範囲に保ち、圧力約0.01〜0.5 Torr。
44号明細書に記載されている如(、臭化水素含有ガス
による反応性プラズマエツチングによれば、多結晶シリ
コンをはじめとする単結晶シリコン、シリサイド、高融
点メタルなどの耐熱性導電性材料を有機レジストや二酸
化シリコン、窒化シリコンなどに対し高い選択比で、高
精度に、しかも基板温度を調整して垂直あるいは所望の
テーバ角でのエツチングが可能である。この反応性イオ
ンエツチング(RI E)の詳しい条件は上記特許出願
明細書に詳述されているが、簡単に述べると、典型的に
は、真空容器内で被加工物の温度を約−40℃から90
℃の範囲に保ち、圧力約0.01〜0.5 Torr。
R「パワー約25〜500 W、 Rfパワー密度0.
05〜IW/calなどの条件下で行うものである。
05〜IW/calなどの条件下で行うものである。
この臭化水素を用いたRIEの際のマスク材料として有
機レジストなどの有機物マスクを用いた後、慣用の有機
物マスクのアッシング方法である酸素プラズマアッシン
グを行ったところ、前述の如く、有機物マスクの側壁部
にフェンス状の薄膜が残るという問題が見出された。本
発明者は、この問題を解決すべく鋭意検討した結果、こ
のフェンス状の薄膜は臭化水素を用いたRIBの際に有
機物マスクの側壁部に炭素、臭素、酸素、水素、さらに
被加工物の例えばシリコンなどからなる薄膜が形成され
ることが原因であること、この薄膜は酸素プラズマアッ
シングでは除去できないが、プラズマから分離された活
性酸素原子含有雰囲気に曝すことによって除去できるこ
とを見出した。
機レジストなどの有機物マスクを用いた後、慣用の有機
物マスクのアッシング方法である酸素プラズマアッシン
グを行ったところ、前述の如く、有機物マスクの側壁部
にフェンス状の薄膜が残るという問題が見出された。本
発明者は、この問題を解決すべく鋭意検討した結果、こ
のフェンス状の薄膜は臭化水素を用いたRIBの際に有
機物マスクの側壁部に炭素、臭素、酸素、水素、さらに
被加工物の例えばシリコンなどからなる薄膜が形成され
ることが原因であること、この薄膜は酸素プラズマアッ
シングでは除去できないが、プラズマから分離された活
性酸素原子含有雰囲気に曝すことによって除去できるこ
とを見出した。
ここにプラズマから分離された活性酸素原子含有雰囲気
は、放電あるいはμ波照射などで発生されるプラズマ部
分(主にイオン状態)から圧力差によって活性酸素原子
(主に中性原子)が輸送されて形成される部分で、プラ
ズマの下流領域といってもよいものである。理由は定か
ではないが、酸素プラズマでは上記のフェンス状薄膜部
分をアッシングできないが、酸素プラズマから分離され
た(すなわち酸素プラズマには直接曝すことなく)活性
酸素原子含有雰囲気に曝すことによってそれがアッシン
グされた。
は、放電あるいはμ波照射などで発生されるプラズマ部
分(主にイオン状態)から圧力差によって活性酸素原子
(主に中性原子)が輸送されて形成される部分で、プラ
ズマの下流領域といってもよいものである。理由は定か
ではないが、酸素プラズマでは上記のフェンス状薄膜部
分をアッシングできないが、酸素プラズマから分離され
た(すなわち酸素プラズマには直接曝すことなく)活性
酸素原子含有雰囲気に曝すことによってそれがアッシン
グされた。
こうして、本発明は、臭化水素によれば有機物や二酸化
ケイ素、窒化ケイ素に対して高い選択比及び高精度に所
望の角度で耐熱性導電性材料をエツチングできること、
しかし臭化水素を用いると有機物マスクの側壁部に酸素
プラズマではアッシングできない薄膜が形成されること
、そしてこの酸素プラズマではアッシングされない有機
物マスクの側壁部に形成される薄膜は酸素プラズマから
分離された活性酸素原子含有雰囲気に曝すことによって
除去されることを合わせ見出し、完成されたものである
。
ケイ素、窒化ケイ素に対して高い選択比及び高精度に所
望の角度で耐熱性導電性材料をエツチングできること、
しかし臭化水素を用いると有機物マスクの側壁部に酸素
プラズマではアッシングできない薄膜が形成されること
、そしてこの酸素プラズマではアッシングされない有機
物マスクの側壁部に形成される薄膜は酸素プラズマから
分離された活性酸素原子含有雰囲気に曝すことによって
除去されることを合わせ見出し、完成されたものである
。
なお、有機物レジストは必ずしも全部をプラズマから分
離された活性酸素原子含有雰囲気で除去する必要はなく
、他の部分はその前あるいは後で通常の酸素プラズマア
ッシングを行って除去するようにしてもよい。さらに、
この被加工物をプラズマから分離された活性酸素原子(
0)を含む雰囲気に曝す処理は、反応性イオンエツチン
グ等のプラズマエツチングの後、被加工物を真空に保っ
たまま輸送して行うのが、ゴミ付着や汚染が少なく望ま
しいが、プラズマエツチング後−旦大気に取り出してか
ら行っても良い。
離された活性酸素原子含有雰囲気で除去する必要はなく
、他の部分はその前あるいは後で通常の酸素プラズマア
ッシングを行って除去するようにしてもよい。さらに、
この被加工物をプラズマから分離された活性酸素原子(
0)を含む雰囲気に曝す処理は、反応性イオンエツチン
グ等のプラズマエツチングの後、被加工物を真空に保っ
たまま輸送して行うのが、ゴミ付着や汚染が少なく望ま
しいが、プラズマエツチング後−旦大気に取り出してか
ら行っても良い。
また、被加工物をプラズマから分離された活性酸素原子
(0)含有雰囲気に曝す処理は、酸素(0□)を主原料
に用いるが、酸素原子(0)の発生量を増やすため、C
F aなどのハロゲンを含むガスを酸素(0□)に混合
しても、また窒素や水などを酸素に混合してもよい。
(0)含有雰囲気に曝す処理は、酸素(0□)を主原料
に用いるが、酸素原子(0)の発生量を増やすため、C
F aなどのハロゲンを含むガスを酸素(0□)に混合
しても、また窒素や水などを酸素に混合してもよい。
活性酸素原子含有雰囲気で行うアッシングのその他の一
般的な条件は次の通りである。
般的な条件は次の通りである。
ウェーハー温度 0〜170℃ガス圧力
0.1〜10 Torr酸素ガス濃度
0.1〜551m酸素ガスに混合するガスの濃度 CF40.1〜25% N2 3〜100%)120
100〜300%プラズマ発生μ波パワー
100〜3000 W処理時間 5〜6
00sec〔実施例〕 以下の実施例のために次の3種の試料を用意した。
0.1〜10 Torr酸素ガス濃度
0.1〜551m酸素ガスに混合するガスの濃度 CF40.1〜25% N2 3〜100%)120
100〜300%プラズマ発生μ波パワー
100〜3000 W処理時間 5〜6
00sec〔実施例〕 以下の実施例のために次の3種の試料を用意した。
試料lはシリコンウェハー上に、厚さ100人のシリコ
ン熱酸化膜を形成し、その上に厚さ2000人の多結晶
シリコンをCVD法により成長し、砒素を70に@Vで
4 X I Q 1S/cdイオン注入し、このうえに
ボジレジスl−TSMR8900(東京応化製)を1.
2μ塗布し、露光現像して最小線幅0.6μのパターン
を形成した。
ン熱酸化膜を形成し、その上に厚さ2000人の多結晶
シリコンをCVD法により成長し、砒素を70に@Vで
4 X I Q 1S/cdイオン注入し、このうえに
ボジレジスl−TSMR8900(東京応化製)を1.
2μ塗布し、露光現像して最小線幅0.6μのパターン
を形成した。
試料2は、試料1で砒素をイオン注入する代わりに、減
圧熱拡散法によって燐を60Ω/ロ添加したもので、試
料1と同様にレジストパターンを形成した。
圧熱拡散法によって燐を60Ω/ロ添加したもので、試
料1と同様にレジストパターンを形成した。
試料3はシリコンウェハー上にシリコン熱酸化膜を40
00人形成し、試料l、試料2の多結晶シリコンのウェ
ハーと同様にレジストパターンを形成した。
00人形成し、試料l、試料2の多結晶シリコンのウェ
ハーと同様にレジストパターンを形成した。
実崖貫土
第1図は枚葉式反応性イオンエツチング装置を示すが、
1はウェハー、2は電極、3は絶縁体、4は冷却水、5
は対向電極、6はガス導入口、7は真空排気口、8はマ
ツチングボックス、9はRF電源、10はエツチング室
(試料室)である。
1はウェハー、2は電極、3は絶縁体、4は冷却水、5
は対向電極、6はガス導入口、7は真空排気口、8はマ
ツチングボックス、9はRF電源、10はエツチング室
(試料室)である。
この装置を用い、ウェハーを臭化水素120secm。
圧力0. I TorrSRFパワー200−、ウェハ
ー温度20〜150℃でエツチングした。ウェハー温度
は図示しないが、蛍光光フアイバー温度針で測定した。
ー温度20〜150℃でエツチングした。ウェハー温度
は図示しないが、蛍光光フアイバー温度針で測定した。
試料1.2の多結晶シリコンを、多結晶シリコンが全部
エツチングされない時間エツチングして、エツチングレ
ートを求めた。試料3のシリコン酸化膜のウェハーは5
分間エツチングし、シリコン酸化膜のレートと、多結晶
シリコンの酸化膜に対する選択比を求めた。結果を表1
に示す。
エツチングされない時間エツチングして、エツチングレ
ートを求めた。試料3のシリコン酸化膜のウェハーは5
分間エツチングし、シリコン酸化膜のレートと、多結晶
シリコンの酸化膜に対する選択比を求めた。結果を表1
に示す。
実施例I
試料1.2の多結晶シリコンを実施例1と同様な条件で
、ウェハー温度100℃で、50%のオーバーエツチン
グを行ったウェハーを、反応性イオンエツチング装置に
真空チャンバーで連結された第2図に示すμ波ダウンフ
ロー処理装置に真空中で搬送した。第2図中、lはウェ
ハー、6はガス4入口、7は真空排気口、12はステー
ジ、13は孔空きアルミ板、14はμ波導入窓、15は
プラズマ、16はμ波導入口、17はプラズマ室、18
は試料室である。このμ波ダウンフロー処理装置で、上
記ウェハーを0□1.5S111.、CF4 200S
CCII%圧力1.5Torr、μ波パワー1.5 K
W、ウェハー温度60℃で30秒間処理し、ウエノ1−
を大気中にとりだした。第3図はバレル型RFプラズマ
アッシング装置を示すが、1はウェハー、8はマツチン
グボックス、9はRF電源、21はウエノ1−ホルダー
、22 、23は電極、24は石英チャンバー25はふ
たである。このアッシング装置で、0□300scca
+、圧力1.0TorrSRFパワー300−、ウェハ
ー温度200℃〜300℃で30分間アッシングしてレ
ジストを剥離した。
、ウェハー温度100℃で、50%のオーバーエツチン
グを行ったウェハーを、反応性イオンエツチング装置に
真空チャンバーで連結された第2図に示すμ波ダウンフ
ロー処理装置に真空中で搬送した。第2図中、lはウェ
ハー、6はガス4入口、7は真空排気口、12はステー
ジ、13は孔空きアルミ板、14はμ波導入窓、15は
プラズマ、16はμ波導入口、17はプラズマ室、18
は試料室である。このμ波ダウンフロー処理装置で、上
記ウェハーを0□1.5S111.、CF4 200S
CCII%圧力1.5Torr、μ波パワー1.5 K
W、ウェハー温度60℃で30秒間処理し、ウエノ1−
を大気中にとりだした。第3図はバレル型RFプラズマ
アッシング装置を示すが、1はウェハー、8はマツチン
グボックス、9はRF電源、21はウエノ1−ホルダー
、22 、23は電極、24は石英チャンバー25はふ
たである。このアッシング装置で、0□300scca
+、圧力1.0TorrSRFパワー300−、ウェハ
ー温度200℃〜300℃で30分間アッシングしてレ
ジストを剥離した。
このウェハーをSEM(走査型電子顕微鏡)で観察した
結果、20℃でエツチングしたものはテーパーになった
が他は垂直で、第4図(a)に示すように、エツチング
残もレジスト残もなく、また下地の酸化膜の損傷もなか
った。なお、第4図において、30はシリコン基板、3
1はシリコン熱酸化膜、32は多結晶シリコンである。
結果、20℃でエツチングしたものはテーパーになった
が他は垂直で、第4図(a)に示すように、エツチング
残もレジスト残もなく、また下地の酸化膜の損傷もなか
った。なお、第4図において、30はシリコン基板、3
1はシリコン熱酸化膜、32は多結晶シリコンである。
実施貫主
試料1.2の多結晶シリコンを実施例1と同様な条件で
、ウェハー温度100℃で、50%のオーバーエツチン
グを行ったウェハーを、反応性イオンエツチング装置に
真空チャンバーで連結された第2図に示すμ波ダウンフ
ロー処理装置に真空中で搬送し、(h 1.5sla+
s CF4200SCCII 、圧力1.5Torr
sp波パワー1.5 KW、ウェハー温度60℃で1
20秒間処理した。このウェハーをSEM(走査型電子
顕微鏡)で観察した結果、実施例2と同様、20℃でエ
ツチングしたものはテーパーになったが他は垂直で、第
4図(a)に示すように、エツチング残もレジスト残も
なく、また下地の酸化膜の損傷もなかった。
、ウェハー温度100℃で、50%のオーバーエツチン
グを行ったウェハーを、反応性イオンエツチング装置に
真空チャンバーで連結された第2図に示すμ波ダウンフ
ロー処理装置に真空中で搬送し、(h 1.5sla+
s CF4200SCCII 、圧力1.5Torr
sp波パワー1.5 KW、ウェハー温度60℃で1
20秒間処理した。このウェハーをSEM(走査型電子
顕微鏡)で観察した結果、実施例2と同様、20℃でエ
ツチングしたものはテーパーになったが他は垂直で、第
4図(a)に示すように、エツチング残もレジスト残も
なく、また下地の酸化膜の損傷もなかった。
1施■↓
試料1.2の多結晶シリコンを実施例2と同様条件で、
50%のオーバーエツチングを行ったウェハーを、第2
図に示すμ波ダウンフロー処理装置で、Ox 1,55
1m 、 Nz 200sccn 、 H2O110
05CCI 。
50%のオーバーエツチングを行ったウェハーを、第2
図に示すμ波ダウンフロー処理装置で、Ox 1,55
1m 、 Nz 200sccn 、 H2O110
05CCI 。
圧力1.5Torrs p波パワー1.5KW、ウェハ
ー温度150℃で120秒間処理した。このウェハーを
第3図に示すバレル型RFプラズマアッシング装置で、
Of 300SCCII%圧力1.0Torr、 RF
パワー300−、ウェハー温度200℃〜300℃で3
0分間アッシングしてレジストを剥離した。このウェハ
ーをSEM(走査型電子顕微鏡)で断面を観察した結果
、実施例2と同様、20℃でエツチングしたものはテー
パーになったが他は垂直で、第4図(a)に示すように
、エツチング残もレジスト残もなく、下地の酸化膜の損
傷もなかった。
ー温度150℃で120秒間処理した。このウェハーを
第3図に示すバレル型RFプラズマアッシング装置で、
Of 300SCCII%圧力1.0Torr、 RF
パワー300−、ウェハー温度200℃〜300℃で3
0分間アッシングしてレジストを剥離した。このウェハ
ーをSEM(走査型電子顕微鏡)で断面を観察した結果
、実施例2と同様、20℃でエツチングしたものはテー
パーになったが他は垂直で、第4図(a)に示すように
、エツチング残もレジスト残もなく、下地の酸化膜の損
傷もなかった。
此MJLL
試料1.2の多結晶シリコンを実施例2と同様な条件で
、50%のオーバーエツチングを行ったウェハーを、第
4図に示すバレル型RFプラズマアッシング装置で、0
.300sccm、圧力1.QTorr、RFパワー3
00W 、ウェハー温度200℃〜300℃で30分間
アッシングしてレジストを剥離した。
、50%のオーバーエツチングを行ったウェハーを、第
4図に示すバレル型RFプラズマアッシング装置で、0
.300sccm、圧力1.QTorr、RFパワー3
00W 、ウェハー温度200℃〜300℃で30分間
アッシングしてレジストを剥離した。
このウェハーをSF、M(走査型電子顕微鏡)で観察し
た結果、第4図(b)に示すように、レジストの側壁部
のみがフェンス状に、残っていた。
た結果、第4図(b)に示すように、レジストの側壁部
のみがフェンス状に、残っていた。
このウェハーを希フン酸で洗浄したところ、フェンス状
基は除去されたが、第4図(C)のように、希フン酸洗
浄により下地のシリコン酸化膜31′もエツチングされ
てしまった。
基は除去されたが、第4図(C)のように、希フン酸洗
浄により下地のシリコン酸化膜31′もエツチングされ
てしまった。
ル較拠l
比較として、各種のエツチングガスを用い、RFパワー
200W 、圧力Q、 1Torrで、第5図の低温に
ウェハー温度制御のできる反応性イオンエツチング装置
でエツチングした。この装置は基本的には、第1図の反
応性イオンエツチング装置と同じものであるが、ウェハ
ー1と電極2の温度差を小さくするために、He導入口
42からウェハー1の裏側に圧力10 Torrのt(
eガスを満たし、また低温でも漏れのないように、真空
シールをゴムOリングからメタルOリングかインジウム
シールまたは溶接に変更し、冷却媒体43を温度によっ
て、水、メチルアルコール、窒素ガス及び液体窒素から
選択使用できるものである。
200W 、圧力Q、 1Torrで、第5図の低温に
ウェハー温度制御のできる反応性イオンエツチング装置
でエツチングした。この装置は基本的には、第1図の反
応性イオンエツチング装置と同じものであるが、ウェハ
ー1と電極2の温度差を小さくするために、He導入口
42からウェハー1の裏側に圧力10 Torrのt(
eガスを満たし、また低温でも漏れのないように、真空
シールをゴムOリングからメタルOリングかインジウム
シールまたは溶接に変更し、冷却媒体43を温度によっ
て、水、メチルアルコール、窒素ガス及び液体窒素から
選択使用できるものである。
ウェハー温度は実施例1と同様に、蛍光光フアイバー温
度計で測定し、垂直形状が得られるようにウェハー温度
を選択した。上記臭化水素を用いた実施例1と同様にし
て、エツチングレート及び選択比をもとめた。また、比
較例1と同様に50%のオーバーエツチングを行ったウ
ェハーをバレル型プラズマアッシング装置で酸素を用い
てレジスト剥離し、エツチング形状をSEMで確認した
ところ、臭化水素以外はどれもエツチング残及びアッシ
ング残はなく第4図(a)のようになった。
度計で測定し、垂直形状が得られるようにウェハー温度
を選択した。上記臭化水素を用いた実施例1と同様にし
て、エツチングレート及び選択比をもとめた。また、比
較例1と同様に50%のオーバーエツチングを行ったウ
ェハーをバレル型プラズマアッシング装置で酸素を用い
てレジスト剥離し、エツチング形状をSEMで確認した
ところ、臭化水素以外はどれもエツチング残及びアッシ
ング残はなく第4図(a)のようになった。
しかし、選択比の悪い四塩化炭素では、下地のシリコン
酸化膜31“がエツチングされてなくなり、第4図(d
)のように、シリコン基板30まで掘られてしまった。
酸化膜31“がエツチングされてなくなり、第4図(d
)のように、シリコン基板30まで掘られてしまった。
結果をまとめて表2に示す。
実施■工
試料1.2の多結晶シリコンを実施例2と同様な条件で
、50%のオーバーエツチングを行ったウェハーを、比
較例1と同じ条件で、すなわち、第3図に示すバレル型
RFプラズマアッシング装置で、Oz 300sccm
、圧力1.0Torr、 RFパワー300す、ウェハ
ー温度200℃〜300℃で30分間アッシングしてレ
ジストを剥離した。このウェハーを、第2図に示すμ波
ダウンフロー処理装置で、Oz 1.551m 、 C
F4200sccm 、圧力1 、5Torr、μ波パ
ワー1.5KW、ウェハー温度60℃で120秒間処理
した。このウェハーをSEM(走査型電子顕微鏡)で断
面を観察した結果、実施例2と同様、20℃でエツチン
グしたものはテーパーになったが他は垂直で、第4図(
a)に示すように、エツチング残もレジスト残もなく、
下地の酸化膜の損傷もなかった。
、50%のオーバーエツチングを行ったウェハーを、比
較例1と同じ条件で、すなわち、第3図に示すバレル型
RFプラズマアッシング装置で、Oz 300sccm
、圧力1.0Torr、 RFパワー300す、ウェハ
ー温度200℃〜300℃で30分間アッシングしてレ
ジストを剥離した。このウェハーを、第2図に示すμ波
ダウンフロー処理装置で、Oz 1.551m 、 C
F4200sccm 、圧力1 、5Torr、μ波パ
ワー1.5KW、ウェハー温度60℃で120秒間処理
した。このウェハーをSEM(走査型電子顕微鏡)で断
面を観察した結果、実施例2と同様、20℃でエツチン
グしたものはテーパーになったが他は垂直で、第4図(
a)に示すように、エツチング残もレジスト残もなく、
下地の酸化膜の損傷もなかった。
及−−1
え−−ユ
表11表2および第4図から理解されるように、臭化水
素を用いて反応性イオンエツチングを行い、被加工物を
プラズマから分離された活性酸素原子(0)含有雰囲気
に曝す処理を行うことにより、複雑で高価な低温用反応
性イオンエツチング装置を用いなくとも、高い選択比で
、かつ垂直で異方性に優れ、幅の精度の高いエツチング
ができた。
素を用いて反応性イオンエツチングを行い、被加工物を
プラズマから分離された活性酸素原子(0)含有雰囲気
に曝す処理を行うことにより、複雑で高価な低温用反応
性イオンエツチング装置を用いなくとも、高い選択比で
、かつ垂直で異方性に優れ、幅の精度の高いエツチング
ができた。
なお、被加工物を直接プラズマに曝すことなく活性酸素
原子(0)を含む雰囲気に曝す処理で、活性酸素原子(
0)の発生を増すために酸素(0,)にCF、などのハ
ロゲンを含みガスを添加する場合は、ハロゲンの量が多
すぎると、多結晶シリコンや酸化膜が同時にエツチング
されてしまうので添加量には注意が必要である。
原子(0)を含む雰囲気に曝す処理で、活性酸素原子(
0)の発生を増すために酸素(0,)にCF、などのハ
ロゲンを含みガスを添加する場合は、ハロゲンの量が多
すぎると、多結晶シリコンや酸化膜が同時にエツチング
されてしまうので添加量には注意が必要である。
また、プラズマエツチングとして、反応性イオンエツチ
ングの他に、平行平板プラズマエツチング、有磁場μ被
プラズマエツチング、ECRプラズマエツチング等被加
工物を反応性プラズマに曝してエツチングするものを用
いても同様である。
ングの他に、平行平板プラズマエツチング、有磁場μ被
プラズマエツチング、ECRプラズマエツチング等被加
工物を反応性プラズマに曝してエツチングするものを用
いても同様である。
また、エツチングガスとして、臭化水素単体をもちいた
が、他に、酸素、窒素、水素や、アルゴン、ヘリウム等
の希ガスや、CF 4.CBr F s + CHF
z +CzCIFs等のフロンガスや、SF4. NF
s、 CL、 BCl3゜5iC14,CC1,等のハ
ロゲン系ガス等を、臭化水素に添加した場合でも同様で
ある。
が、他に、酸素、窒素、水素や、アルゴン、ヘリウム等
の希ガスや、CF 4.CBr F s + CHF
z +CzCIFs等のフロンガスや、SF4. NF
s、 CL、 BCl3゜5iC14,CC1,等のハ
ロゲン系ガス等を、臭化水素に添加した場合でも同様で
ある。
さらには、多結晶シリコンのかわりに単結晶シリコンや
シリサイド、高融点金属を被エツチング材料に用いても
、同様な高選択比、高精度なエツチングができることが
確認された。
シリサイド、高融点金属を被エツチング材料に用いても
、同様な高選択比、高精度なエツチングができることが
確認された。
以上のように本発明によれば、レジストマスクで、臭化
水素を含むガスを用い、反応性イオンエツチング等のプ
ラズマエツチングを行った後、被加工物をプラズマから
分離された活性酸素原子(0)含有雰囲気;曝す処理を
行うことにより、半導体装置の製造において、従来例に
比べ簡易化された工程で、複雑で高価な装置を用いるこ
となく、またゴミを発生させることなく、パターン幅制
御が精度高くなされ、エツチングにおいて下地に対し高
い選択比をもち下地を損傷することのない多結晶シリコ
ン、単結晶シリコン、シリサイド、高融点金属などの耐
熱性をもった導電性材料の加工が可能になり、半導体装
置の性能向上、半導体装置製造の歩留り向上の寄与する
ところが大きい。
水素を含むガスを用い、反応性イオンエツチング等のプ
ラズマエツチングを行った後、被加工物をプラズマから
分離された活性酸素原子(0)含有雰囲気;曝す処理を
行うことにより、半導体装置の製造において、従来例に
比べ簡易化された工程で、複雑で高価な装置を用いるこ
となく、またゴミを発生させることなく、パターン幅制
御が精度高くなされ、エツチングにおいて下地に対し高
い選択比をもち下地を損傷することのない多結晶シリコ
ン、単結晶シリコン、シリサイド、高融点金属などの耐
熱性をもった導電性材料の加工が可能になり、半導体装
置の性能向上、半導体装置製造の歩留り向上の寄与する
ところが大きい。
第1図は本発明の方法で用いる反応性イオンエツチング
装置の断面図、 第2図は本発明の方法で用いるダウンフローアッシング
装置の断面図、 第3図は比較例で用いたバレル型プラズマアッシング装
置の断面図、 第4図(a)〜(d)は本発明の実施例および比較例の
加工結果を示す断面図、 第5図は比較例で用いた反応性イオンエツチング装置の
断面図である。 図中、lはウェハー、2は電極、3は絶縁体、4は冷却
水、5は対向電極、6はガス導入口、7は真空排気口、
8はマツチングボックス、9はRF電源、12はステー
ジ、13は孔空きアルミ板、14はμ波導入窓、15は
プラズマ、16はμ波導入口、17はプラズマ室、18
は試料室、21はウェハーホルダー、22 、23は電
極、24は石英チャンバー、25はふた、30はシリコ
ン基板、31.31’ 、31’はシリコン熱酸化膜、
32は多結晶シリコン、33はフェンス状残、41はウ
ェハー押さえ、42はHe導入口、43は冷却媒体、を
示す。
装置の断面図、 第2図は本発明の方法で用いるダウンフローアッシング
装置の断面図、 第3図は比較例で用いたバレル型プラズマアッシング装
置の断面図、 第4図(a)〜(d)は本発明の実施例および比較例の
加工結果を示す断面図、 第5図は比較例で用いた反応性イオンエツチング装置の
断面図である。 図中、lはウェハー、2は電極、3は絶縁体、4は冷却
水、5は対向電極、6はガス導入口、7は真空排気口、
8はマツチングボックス、9はRF電源、12はステー
ジ、13は孔空きアルミ板、14はμ波導入窓、15は
プラズマ、16はμ波導入口、17はプラズマ室、18
は試料室、21はウェハーホルダー、22 、23は電
極、24は石英チャンバー、25はふた、30はシリコ
ン基板、31.31’ 、31’はシリコン熱酸化膜、
32は多結晶シリコン、33はフェンス状残、41はウ
ェハー押さえ、42はHe導入口、43は冷却媒体、を
示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、有機物マスクで選択的に覆われた被加工物を臭化水
素含有ガスの反応性プラズマに曝してエッチングする工
程と、その後、 その被加工物をプラズマから分離された活性酸素原子含
有雰囲気に曝す工程と を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24094088A JPH0666302B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
KR1019890001415A KR930001500B1 (ko) | 1988-02-09 | 1989-02-08 | 취화수소 또는 취소로 건식 식각하는 방법 |
EP89301177A EP0328350B1 (en) | 1988-02-09 | 1989-02-08 | Dry etching with hydrogen bromide or bromine |
DE68928977T DE68928977T2 (de) | 1988-02-09 | 1989-02-08 | Trockenätzen mit Wasserstoffbromid oder Brom |
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JP2013197539A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 酸化物半導体膜の製造方法、及び酸化物半導体膜 |
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