JPH04247619A - 高融点金属の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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路などの
半導体デバイス製造のために用いる高融点金属材料の微
細パタン形成技術に係り、特に、アンダーカットのない
高精度の矩形断面形状を有する高融点金属パタンを実現
させるドライエッチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明が対象とする高精度な矩形の断面
形状を有する微細金属パタン形成の代表的な適用例とし
ては、Ｘ線露光用マスク吸収体のパタン形成がある。Ｘ
線露光技術は、半導体集積回路の高速化・高性能化に伴
い、サブミクロン領域の微細パタンを転写する技術とし
て有望である。この技術に不可欠なＸ線マスク吸収体材
料としては、軟Ｘ線領域でのＸ線阻止能や微細加工性等
の観点からＴａ、Ｗ、Ｒｅ等の高密度・高融点金属材料
が注目されている。

【０００３】一般に、このような高融点金属膜の微細パ
タン形成には、ドライエッチング法と呼ばれているエッ
チング方法が利用されている。このドライエッチング方
法は、活性化された反応ガス（エッチャント）を高融点
金属膜の表面に導き、エッチャントと高融点金属膜との
化学反応を利用してエッチングを進行させる方法である
。従来、反応性ガスを活性化する方法として、真空容器
内に反応性ガスを導入し、ＲＦ放電を発生させてグロー
プラズマを生成する方法が用いられてきた（いわゆる反
応性イオンエッチング方法、以下、ＲＩＥ法という）。 近年、ＲＦ放電に代わって、マイクロ波と磁場を利用し
た方法が開発されてきた。この方法は、反応性ガスにマ
イクロ波と磁場を一定条件の下で印加すると、電子サイ
クロトロン共鳴（エレクトロン　サイクロトロン　レゾ
ナンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅ
ｓｏｎａｎｃｅ））と呼ばれている現象が生じ、ＲＦ放
電に較べて２桁程度低い圧力で、高密度のプラズマを生
成させることができる。このプラズマを発散磁界を利用
して高融点金属膜表面に導いてエッチングする方法は反
応性イオン流エッチング（以下、ＥＣＲエッチングとい
う）と呼ばれている。このＥＣＲエッチング方法は、発
散磁界を利用して高融点金属膜表面にプラズマを導いた
とき、高融点金属膜表面に到達するイオンのエネルギは
１０〜数１０Ｖと、ＲＦ放電を利用するＲＩＥ法に較べ
て１桁以上小さいということが大きな特徴である。ＲＩ
Ｅ法の場合、このイオンエネルギを制御することは非常
に困難であるが、ＥＣＲエッチング法の場合、高融点金
属膜表面にＲＦバイアスを印加する方法等により、イオ
ンエネルギを数１００Ｖまで制御したエッチングが可能
となる。低ガス圧で高密度なプラズマを用い、活性種（
エッチャント）を効率的に高融点金属膜表面に導き、し
かも、イオンエネルギを制御できることから、ＲＩＥ法
に較べて微細で高精度なエッチングに適用可能とされて
いる。

【０００４】従来、高融点金属膜のエッチングは、図５
に示すＥＣＲエッチング装置を用い、以下の操作によっ
て行われていた。１は真空容器、１′はエッチング試料
室、１″はプラズマ生成室、２は主マグネットコイル、
３はマイクロ波導入窓、４は試料ステージ、５はマイク
ロ波（２．５６ＭＨｚ）、６はＲＦ電源（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）、７は被加工材料を配置した試料（以下、単に試
料という。）、８はエッチャントガス導入口、９はプラ
ズマ流である。

【０００５】この装置を動作させてエッチングを実施す
るためには、まず、真空容器１内のエッチング室１′の
試料ステージ４上にエッチングすべき試料７を配置した
後、真空容器１内を所定の真空度まで排気する。次に、
ガス導入口８からエッチング用のガスをプラズマ生成室
１″内に所定の量を導入する。その後、主マグネットコ
イル２に所定の電流を流して磁場を印加し、さらに、試
料ステージ４及び試料７の表面上に所定の負バイアスが
発生するようにＲＦ電源６から電力を供給した後、マイ
クロ波導入窓３を通してマイクロ波５を導入してエッチ
ャントガスのプラズマ流９を発生させる。これにより、
試料テーブル４上に配置した試料７の表面に堆積してい
る被加工材料がエッチングされ、被加工材料上にあらか
じめ形成されているマスクパタンに対応した被加工材料
の所望のパタンが得られる。

【０００６】ここで、高融点金属のエッチングガスとし
ては、ＳＦ６、ＣＣｌ２Ｆ２などの化学的に活性なフロ
ン系ガスやＣｌ２ガスが広範囲に用いられてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】半導体デバイスの高性
能化により、Ｘ線露光用マスクに要求されるパタン寸法
は０．２μｍ以下、マスクからの寸法変換差は０．０２
μｍ以下と非常に厳しい値となっている。

【０００８】前述のように、ＥＣＲエッチング法では、
プラズマ生成室１″で生成したプラズマを発散磁界を利
用してエッチング室１′の試料表７の面に導き、ＲＦ等
でバイアスを印加しながらエッチングを行う。このため
、試料７の表面に入射するイオンは、試料７に対し、常
に垂直方向を保っており、イオン衝撃がエッチング反応
で重要な役割を果たすエッチング（これは、図４（ａ）
中において、下方に向かう矢印で示される方向性エッチ
ングである）、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ２では方向性エッ
チングが達成でき、矩形断面を持ったパタンを得ること
ができる。しかしながら、ＥＣＲエッチングにより、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ等の高融点金属をエッチングした場
合、方向性エッチングとはならず、図４（ａ）に示すよ
うなアンダーカット：ΔＷが発生する。これは、高融点
金属のエッチングの場合、方向性のない中性のＦラジカ
ル、Ｃｌラジカルに基づく反応（これは、図４（ａ）中
において、上下方向と左右方向の矢印を合わせた記号で
示されるように、横方向エッチングを含む等方性エッチ
ングである）で、充分なエッチングが進行するというこ
とに起因する。図５に示すＥＣＲエッチングの場合、プ
ラズマ生成室１″とエッチング１′室が分離されており
、プラズマ生成室１″で生成されたラジカルの内、別室
のエッチング室１′に配置されている試料７の表面に到
達できるのは、一定の方向性を有するラジカルに限られ
る。このため、高融点金属材料のＥＣＲエッチングにお
いても、ＲＩＥ法に較べてアンダーカットの小さいエッ
チングが達成できる。しかしながら、アンダーカット量
を０．１μｍ以下にすることは困難であり、特に、高融
点金属材料から構成されるＸ線マスク吸収体のエッチン
グでは大きな問題であった。

【０００９】本発明の目的は、Ｔａ、Ｘ、Ｒｅ等の高融
点金属材料の反応性イオン流エッチングにおいて、ラジ
カルによる横方向のエッチングを阻止する保護膜（図４
（ｂ）に示す側壁保護膜２２）を加工側壁に形成させる
ことにより、結果的に方向性エッチングを促進し、アン
ダーカットのない高精度矩形断面形状を有するパタン加
工を実現することにある。

【００１０】

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の高融点金属のドライエッチング方法は、容器
内にエッチングガスを導入して上記容器内を一定の圧力
に保ち、マイクロ波と磁場を利用して放電させて高密度
プラズマを発生させ、プラズマ中で生成された活性種を
用いて高融点金属をエッチングするドライエッチング方
法において、エッチングガスとして塩素ガスを用い、上
記高融点金属のパタン側壁のアンダーカットを防止する
ための保護膜形成用ガスとして炭化水素を用いることを
特徴とする（第１の発明という）。

【００１１】また、本発明は、この方法において、上記
エッチングガスとして塩素ガスを、上記保護膜形成用ガ
スとして炭化水素に不活性ガスを添加したガスを用いる
ことを特徴とする（第２の発明という）。

【００１２】さらに、本発明の別の方法は、容器内にエ
ッチングガスを導入して上記容器内を一定の圧力に保ち
、マイクロ波と磁場を利用して放電させて高密度プラズ
マを発生させ、プラズマ中で生成された活性種を用いて
高融点金属をエッチングするドライエッチング方法にお
いて、上記高融点金属のパタン側壁のアンダーカットを
防止するための保護膜形成用ガスとして炭化水素を主と
するガスを用い、上記エッチングガスの放電と上記保護
膜形成用ガスの放電を交互に繰り返してエッチングを進
行させることを特徴とする（第３の発明という）。

【００１３】

【作用】本発明は、Ｘ線露光用マスク吸収体パタンの製
造方法において、特に、アンダーカットを大幅に低減さ
せる方法を見い出し、このような知見に基づいて完成し
たものである。即ち、本発明の高融点金属のドライエッ
チング方法は、ＥＣＲエッチング装置を利用してＴａな
どの高融点・高密度材料のエッチングに際し、エッチン
グ途中にパタン側壁に保護膜を形成し、これによってア
ンダーカットを防止することを基礎としてなされたもの
である。第１の発明は、反応ガス中に炭化水素を混合す
ることにより、炭化水素の重合膜をパタン側壁に形成し
てアンダーカットを防ぐ方法である。もちろん、重合膜
はパタン側壁以外のパタン表面にも形成されるが、試料
面に対して垂直に入射してくるイオンの働きで速やかに
エッチングされるため、垂直方向のエッチングは進行す
る。従って、この方法は試料表面にある程度のバイアス
を印加し、イオン衝撃の強い条件を用いた方が有効であ
る。ところで、ＥＣＲ条件では、高密度なプラズマが生
成されるため、炭化水素をわずかに、例えば、全エッチ
ングガスの２〜３％程度、混合しただけで充分にアンダ
ーカットを低減できる。しかしながら、この僅かな炭化
水素量でも多すぎる場合には、パタン側壁に形成された
重合膜がマスクとなってパタンが太ったり、エッチング
の進行が不安定になったりする。そこで、第２の発明で
は、これを解決するために、炭化水素を混合した反応ガ
ス中に、更に、不活性ガスを添加する。この不活性ガス
の効果としては次の２点がある。まず、第１の効果は、
不活性ガスを添加することにより炭化水素の反応性ガス
に対する混合割合が低下し、炭化水素量の制御が容易に
なることである。第２の効果は、不活性ガスはイオン化
エネルギが高いので、反応ガス中に添加したことにより
、プラズマ電位が上昇する。このため、試料に入射する
イオンのエネルギが上昇し、試料表面に形成された重合
膜を除去する効果が増加する。その結果、エッチングの
進行が安定化するとともに、不必要なパタン側壁の重合
膜も除去できる。以上のことから、不活性ガスを添加す
ることにより、高精度で、しかも安定したエッチングが
達成できる。

【００１４】一方、パタン寸法（溝幅）が０．３〜０．
２μｍ以下の極微細領域の場合、反応ガスに炭化水素を
混合してもアンダーカットを防ぐことは困難となる。こ
れは、溝幅が小さくなると炭化水素が溝内に入射しにく
くなり、効果的な重合膜をパタン側壁に形成することが
難しくなるためと考えられる。アンダーカットを防ぐた
めに多量の炭化水素を混合すると、溝幅の広いパタンで
重合膜が厚くなり、エッチングが進行しなくなる。そこ
で、第３の発明は、微細なパタンにおけるアンダーカッ
トを防止するものである。即ち、一定の深さまでエッチ
ングを進行させ、次に、ガスを交換してそれまで形成し
たパタンの周囲に重合膜を形成する。その後、再びエッ
チングを行うと、それまでにエッチングされているパタ
ン側壁は重合膜で保護されているため、その部分はアン
ダーカットを生じない。一定の深さまでエッチングが進
行したら、再び、重合膜を形成するという工程を繰り返
す方法である。第２の発明では、パタン表面でエッチン
グと重合が競合しているため、重合ガスが少なくなると
効果的な重合膜を形成することができない。しかし、第
３の発明では、重合膜形成時にはエッチングが行われな
いため、非常に少ない重合膜でもアンダーカットに対し
て充分強固な膜として働く。この方法でも、エッチング
時に微少量のアンダーカットが発生するため、完全にア
ンダーカットを防ぐことはできない。しかし、本質的に
、ＥＣＲエッチングはアンダーカットが小さいため、１
回のエッチング量を少なくし、エッチングと重合を繰り
返す回数を増やすことによって、アンダーカットを無視
できる程度に低減させることができる。０．２μｍ以下
のパタンでのアンダーカット量を０．０２μｍ以下に低
減することが可能である。

【００１５】なお、高融点金属材料としては、Ｔａ、Ｗ
、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｎｂなどの単層或は複合層、さらにはこ
れら材料のシリサイドが適用可能である。

【００１６】

【実施例】実施例１ 本実施例は、第１の発明の実施例で、エッチングガスと
して塩素を用い、高融点金属のパタン側壁のアンダーカ
ットを防止するための保護膜形成用ガスとして炭化水素
を用いる実施例である。図１は、実施例１に用いるＥＣ
Ｒエッチング装置の構成を示す概略図である。

【００１７】１′はエッチング室、１″はプラズマ生成
室、２は主マグネットコイル、３はマイクロ波導入窓、
４は試料ステージ、５はマイクロ波（２．５６ＭＨｚ）
、６はＲＦ電源（１３．５６ＭＨｚ）、７は被加工材料
を配置した試料、８と３０はガス導入口、９はプラズマ
流である。

【００１８】この装置を動作させてエッチングを実施す
るためには、まず、エッチング室１′内の試料ステージ
４上にエッチングすべき試料７を配置した後、エッチン
グ室１′内を所定の真空度まで排気する。次に、ガス導
入口８からエッチング用の塩素と炭化水素の混合ガス（
エッチャント）をプラズマ生成室１″に導入するか、或
は、ガス導入口８からエッチング用の塩素ガスをプラズ
マ生成室１″に導入し、さらに、ガス導入口３０から炭
化水素ガスをエッチング室１′にそれぞれ所定の量を導
入する。その後、主マグネットコイル２に所定の電流を
流して磁場を印加し、さらに、試料ステージ４及び試料
７の表面上に所定の負バイアスが発生するようにＲＦ電
源６から電力を供給した後、マイクロ波導入窓３を通し
てマイクロ波５を導入してエッチャントガスのプラズマ
流９を発生させ、試料７の表面にプラズマ流９を所定の
時間照射する。これにより、試料テーブル４上に配置し
た試料７の表面に堆積している被加工材料がエッチング
され、被加工材料上にあらかじめ形成されているマスク
パタンに対応した所望のパタン、例えば、Ｔａ吸収体パ
タンが得られる。

【００１９】図２は、被加工材料である高融点金属材料
としてＴａを選び、エッチャントとして塩素（Ｃｌ２）
と炭化水素（ＣＨ４）の混合ガスを用い、本発明の方法
によって得られたＴａパタンのアンダーカット量とＣＨ
４ガスの導入流量との関係を示す図である。ここで、イ
オン衝撃効果を強めるため、試料表面に適度なＲＦバイ
アスを印加している。同図において、第１の領域（ＺＯ
ＮＥ１）は、アンダーカットが発生し、マスクパタン寸
法に較べて−２ΔＷだけシフトしたＴａパタンが形成さ
れる範囲であり、第２の領域（ＺＯＮＥ２）は、重合（
デポジション）効果が大きく、マスクパタン寸法に較べ
て＋２ΔＷだけシフトしたＴａパタンが形成される範囲
である。同図から、アンダーカットの有無という観点か
らみれば、本方法によってアンダーカットの生じない加
工が実現できることが解る。即ち、アンダーカット（図
２中の模式図で示すΔＷ）と炭化水素ガス導入流量の間
には大きな相関があり、炭化水素ガス導入流量を増加（
これは重合膜の厚さ、即ち、側壁保護膜の厚さ：ｄ０を
増加させることに対応）させるとアンダーカットΔＷは
急激に低減する。この理由は、前述のように、炭化水素
によって、ラジカルによる横方向のエッチングを阻止す
るパタン側壁保護膜が形成され、結果的に方向性エッチ
ングが促進されてアンダーカットが大きく低減するため
である。

【００２０】実施例２ 実施例１の図２で説明したアンダーカットとＣＨ４ガス
導入量の関係において、アンダーカットは、Ｃｌ２ガス
：４０ＳＣＣＭに対してＣＨ４ガス：１ＳＣＣＭを添加
することによって３ｎｍ以下に低減できる。しかしなが
ら、同図において、ＣＨ４ガスのＣｌ２ガスに対する添
加量を１ＳＣＣＭより僅かでも少量にすればアンダーカ
ット量は急激に増加し、また、反対に１ＳＣＣＭより僅
かでも多量に添加されれば、パタン側壁に形成される重
合膜は厚くなり、この重合膜がマスクとなってパタンが
太り、図中に示すような台形状のパタンとなる。例えば
、導入ガス量に２％程度の変動が生じた場合、アンダー
カット量（ΔＷ）として５〜１０ｎｍ程度を有するため
、エッチング終了後のパタンは、マスクパタンに対して
−１０〜−２０ｎｍ（２ΔＷ）細ったり、＋１０〜＋２
０ｎｍ（２ΔＷ）太ったりすることになり、エッチング
パタンのプロファイル制御や寸法制御が難しくなる。一
般に、この種の導入ガス量の制御には、マスフローコン
トローラが利用されている。この原理は、一定電流を流
し自己加熱した極細の抵抗線を２カ所に巻いた肉厚の非
常に薄い金属細管にガスを流すことにより、２カ所の抵
抗線間にガスの熱容量で決まる温度差が発生する。この
温度差は抵抗線の抵抗値の変化として検出でき、この変
化をガスの質量流量に変化させるものである。通常、こ
の種のマスフローコントローラの精度は、フルスケール
の±２％程度であることから、前に述べた導入ガス量の
変動は常時起こっているものと考えられる。そこで、高
精度なアンダーカット量制御を実現するため、このマス
フローコントローラの精度を考慮した高精度ガス流量制
御が達成できる方法が第２の発明である。

【００２１】前述のように、アンダーカット量を３ｎｍ
以下に制御するためには、Ｃｌ２ガス：４０ＳＣＣＭに
対してＣＨ４ガス：１ＳＣＣＭを添加することが必要で
ある。しかし、マスフローコントローラの精度を考慮す
ると、安定して得られるアンダーカット量は５〜１０ｎ
ｍである。ところが、不活性ガスにＣＨ４ガスを添加し
た混合ガスを利用することによってアンダーカット量の
制御が容易になる。即ち、Ａｒベースの５％ＣＨ４ガス
を利用した場合、Ｃｌ２ガス：４０ＳＣＣＭ中に同量の
ＣＨ４ガスを導入するためには、５％ＣＨ４ガス：２０
ＳＣＣＭが必要である。この時、マスフローコントロー
ラの精度に起因するＣＨ４ガスの導入変動は、０．０５
ＳＣＣＭとなり、実施例１の場合の１／２である。した
がって、アンダーカット量の変動は５ｎｍ以下となる。 また、前述のように、不活性ガスはイオン化エネルギが
高いので、反応ガス中に添加したことにより、プラズマ
電位が上昇する。このため、試料に入射するイオンのエ
ネルギが上昇し、試料表面に形成された重合膜を除去す
る効果が増加する。その結果、エッチングの進行が安定
化するとともに、不必要なパタン側壁の重合膜も除去で
きる。以上のことから、不活性ガスを添加することによ
り、高精度で、しかも安定したエッチングが達成できる
。

【００２２】尚、本実施例においては、不活性ガスとし
てＡｒガスを利用したが、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性
ガスを用いた場合においても、イオンエネルギが変化す
るだけで本発明の効果を何等損なうことは無い。従って
、被加工材料の結合エネルギやスパッタ率の大きさに対
応したガス種を選択することにより効果的な方向性エッ
チングが実現できる。 実施例３ 図３（ａ）〜（ｆ）は、第３の発明を説明するための製
造工程断面図である。ここでは、エッチングガスとして
塩素（Ｃｌ２）ガスを、保護膜形成用ガスとしてメタン
（ＣＨ４）ガスにアルゴン（Ａｒ）ガスを添加したもの
を用い、高融点金属としてＴａ膜を用いた場合のエッチ
ング工程について説明する。

【００２３】まず、図３（ａ）に示すように、基板４０
上に高融点金属膜としてＴａ膜４１を堆積し、その表面
上にＴａ膜に対してドライエッチング耐性を有するマス
ク材料、例えば、シリコン酸化膜４２を形成し、更に、
シリコン酸化膜４２上に所望とするパタンをレジスト４
３により形成する。次に、このレジストパタン４３をマ
スクとして、ＣＦ４などのフッ素系エッチングガスを用
いてマスク材料４１をドライエッチングし、さらに、レ
ジスト４３を除去すると図３（ｂ）に示すような形状が
得られる。ここで、レジストパタンが転写されたシリコ
ン酸化膜４２′は、次の工程であるＴａ膜のエッチング
におけるエッチングマスクとなる。即ち、開口したシリ
コン酸化膜４２′をマスクとしてＴａ膜４１を、試料表
面に適度なＲＦバイアスを印加しながら短時間ＥＣＲエ
ッチングすると、図３（ｃ）に示すようなアンダーカッ
トのない垂直な断面形状を有するＴａパタンが得られる
。このときのパタン（溝）の深さはほぼ０．２μｍであ
った。このように短時間のＥＣＲエッチングでは、図４
（ａ）に示すアンダーカット（ΔＷ）は認められない。 一方、Ｘ線マスク吸収体として必要な０．７μｍ以上の
深さのパタンを形成する場合には、図３（ｃ）に示すパ
タンに対してさらにエッチングを進行させる必要がある
が、このままの状態でエッチングを継続すると、パタン
側面の上部は長時間に渡ってエッチャントに晒されるた
めに図４（ａ）に示すようなアンダーカットが発生する
。そこで、図３（ｃ）に示す状態のまま一旦エッチング
を停止し、今度は、Ｃｌ２ガスの代わりにメタンガスに
切り換えて、前記ＥＣＲエッチング条件と同様のプラズ
マ中で短時間処理すると、図３（ｄ）に示すような炭化
水素を主とした薄い重合膜２２がパタンの内面に形成さ
れる。尚、パタン内部に形成された重合膜の厚さ：ｄ０
は測定限界以下（約１０オングストローム）であり、マ
スクパタン寸法からのシフト量が全くないことが確認さ
れているが、図中では強調して示した。この状態で、再
び、炭化水素を塩素に切り替えて、前述したＥＣＲ条件
でエッチングを進行させると、パタンの側壁面は前の工
程で形成された重合膜によって保護されているためにエ
ッチングが進行しない。一方、パタン（溝）底面部につ
いてはプラズマ中のイオン衝撃効果により容易に重合膜
が除去されるため、エッチングが進行し、図３（ｅ）に
示すように、図３（ｃ）に示すＴａパタンに較べてより
深いパタンが形成される。このように、エッチングと重
合膜形成工程とを交互に繰り返すことにより、さらに深
いパタンをアンダーカットがなく、垂直にエッチングす
ることが可能である。尚、パタンの側壁に形成した重合
膜２２は、前述したように必要に薄く、しかも、Ｘ線マ
スクでは、Ｔａ膜に較べて重合膜のＸ線阻止能（吸収係
数）が１０倍以上小さいために、実質的には図３（ｆ）
に示すようなパタンが得られることとなる。

【００２４】尚、実施例においては、炭化水素ガスとし
てメタンガス（ＣＨ４）を用いて説明しているが、エチ
レン（Ｃ２Ｈ６）やプロパン（Ｃ３Ｈ８）などのＣ／Ｈ
の割合が大きな炭化水素系のガスを用いた場合において
も本発明の効果を何等損なうことは無い。また、不活性
ガスをデポジションガスに添加した場合でも、エッチン
グガスに添加した場合においても同様な効果をもつこと
は明らかである。

【００２５】その他、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々
変更可能であることは勿論である。

【００２６】以上説明したように、ＬＳＩデバイスの製
造に利用されるＸ線露光用マスク吸収体に代表されるよ
うな高融点金属パタンの高精度なアンダーカットのない
矩形断面形状を実現するために、（１）反応性イオン流
エッチング法において、エッチングガスとして塩素ガス
を用い、保護膜形成用ガスとして炭化水素ガスを用い、
炭化水素の重合膜を高融点金属パタンの側壁に形成して
アンダーカットを防ぎ、方向性エッチングを促進する方
法、（２）エッチングガスとして塩素ガスを用い、保護
膜形成用ガスとして炭化水素ガスに更に不活性ガスを添
加したガスを用い、アンダーカットを防ぐために用いる
パタン側壁に形成する重合膜の高精度制御、並びに高い
イオンエネルギをもつ不活性ガスのイオン衝撃効果を利
用した方向性エッチング方法、（３）保護膜形成用ガス
として炭化水素を主とするガスを用い、間欠的なエッチ
ングと重合膜の側壁保護膜の形成を交互に行うエッチン
グ方法によって、高融点金属のエッチング中に、ラジカ
ルのない、高精度な矩形断面形状を有する高融点金属パ
タンの形成を可能とする。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＬＳＩデバイスに利用される高融点金属のドライエッチ
ングにおいて、ラジカルによる横方向のエッチングを阻
止する側壁保護膜を形成することにより、アンダーカッ
トのない、高精度な矩形断面形状を有するパタンの形成
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例に用いる反応性イオン流エ
ッチング装置の構成を示す概略図である。

【図２】図２は、本発明の方法によって得られたＴａパ
タンのアンダーカット量とＣＨ４ガスの導入流量との関
係を示す図である。

【図３】第３の発明を説明するための製造工程断面図で
ある。

【図４】エッチング終了後にＳＥＭ観察を行い、被加工
材料のエッチング断面形状を実測した結果を模式的に示
す図である。

【図５】従来の反応性イオン流エッチング装置の構成を
示す概略図である。

【符号の説明】

１…真空容器、１′…エッチング室、１″…プラズマ生
成室、２…主マグネットコイル、３…マイクロ波導入窓
、４…試料ステージ、５…マイクロ波、６…ＲＦ電源、
７…被加工材料を配置した試料、８…エッチャントガス
導入口、９…プラズマ流、２０…マスク材料、２１…被
加工材料、２２…側壁保護膜、３０…ガス導入口、４０
…基板、４１…高融点金属膜、４２…マスク材料、４３
…レジスト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器内にエッチングガスを導入して上記容
   器内を一定の圧力に保ち、マイクロ波と磁場を利用して
   放電させて高密度プラズマを発生させ、プラズマ中で生
   成された活性種を用いて高融点金属をエッチングするド
   ライエッチング方法において、エッチングガスとして塩
   素ガスを用い、上記高融点金属のパタン側壁のアンダー
   カットを防止するための保護膜形成用ガスとして炭化水
   素を用いることを特徴とする高融点金属のドライエッチ
   ング方法。
2. 【請求項２】上記エッチングガスとして塩素ガスを、上
   記保護膜形成用ガスとして炭化水素に不活性ガスを添加
   したガスを用いることを特徴とする請求項１記載の高融
   点金属のドライエッチング方法。
3. 【請求項３】容器内にエッチングガスを導入して上記容
   器内を一定の圧力に保ち、マイクロ波と磁場を利用して
   放電させて高密度プラズマを発生させ、プラズマ中で生
   成された活性種を用いて高融点金属をエッチングするド
   ライエッチング方法において、上記高融点金属のパタン
   側壁のアンダーカットを防止するための保護膜形成用ガ
   スとして炭化水素を主とするガスを用い、上記エッチン
   グガスの放電と上記保護膜形成用ガスの放電を交互に繰
   り返してエッチングを進行させることを特徴とする高融
   点金属のドライエッチング方法。