JPH0467624A - Etching process - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
エツチング方法に関し、
重金属薄膜をパターニングする際、重金属薄膜側壁の保
護を十分行って重金属薄膜側壁への横方向エツチングの
進行を止めることができ、略垂直な側壁を有する微細な
重金属薄膜パターンを形成することができるエツチング
方法を提供することを目的とし、
重金属または重金属化合物からなる被エツチング膜をプ
ラズマエツチングする方法において、該プラズマエツチ
ングする際のエツチングガスとして、塩素ガスと水素を
含有する有機塩素化物ガスとの混合ガス、または塩素ガ
スと四塩化炭素ガスと水素を含有する有機塩素化物ガス
との混合ガス、あるいは塩素ガスと四塩化炭素ガスと水
素ガスとの混合ガスを用いることを特徴とするエンチン
グ〔産業上の利用分野〕
本発明は、超ＬＳＩの製造工程の中で、特に重金属で構
成された配線パターンの形成方法、あるいはその製造工
程中微細な回路パターンを転写、形成する手段として要
請されているＸ線露光技術において、特に、回路パター
ンを転写するために必要となるＸ線マスク上のＸ線吸収
体パターンの形成方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the etching method, when patterning a heavy metal thin film, the sidewalls of the heavy metal thin film can be sufficiently protected to stop the progress of lateral etching to the sidewalls of the heavy metal thin film, and the substantially vertical sidewalls can be prevented. The purpose of the present invention is to provide an etching method capable of forming a fine heavy metal thin film pattern having Mixed gas of gas and organic chloride gas containing hydrogen, or mixed gas of chlorine gas, carbon tetrachloride gas, and organic chloride gas containing hydrogen, or mixed gas of chlorine gas, carbon tetrachloride gas, and hydrogen gas. Enching characterized by using a mixed gas [Industrial application field] The present invention relates to a method for forming wiring patterns made of heavy metals in the manufacturing process of VLSIs, or a process for forming fine circuits during the manufacturing process. In the field of X-ray exposure technology, which is required as a means for transferring and forming patterns, the present invention particularly relates to a method for forming an X-ray absorber pattern on an X-ray mask that is necessary for transferring a circuit pattern.
超ＬＳＩの集積度が増す毎に回路パターンの設計ルール
は微細化の一途を辿り、半導体装置間を結線する配線パ
ターン、あるいはパターンをｌ：１で基板上に転写する
Ｘ線マスク上の吸収体パターンの加工寸法も微細化の一
途を辿っている。このため、クリーンで、かつその断面
形状が矩形である重金属配線パターンあるいはＸ線吸収
体パターンの加工方法が要求されている。As the degree of integration of VLSI increases, the design rules for circuit patterns are becoming increasingly finer, and the design rules for circuit patterns are becoming increasingly finer. The processing dimensions of patterns are also becoming increasingly finer. Therefore, there is a need for a method for processing heavy metal wiring patterns or X-ray absorber patterns that is clean and has a rectangular cross-sectional shape.
特に、配線パターン、あるいはＸ線マスクの吸収体パタ
ーンをその側壁が垂直になるように形成することができ
るエツチング方法が要請されている。In particular, there is a need for an etching method that can form a wiring pattern or an absorber pattern of an X-ray mask so that its sidewalls are vertical.
従来、重金属であるＴａあるいはＷ等の重金属薄膜は、
予めスパッタ法等の方法によって形成し、この重金属薄
膜上にレジストを塗布し、さらにレジストのパターニン
グを紫外線露光法あるいは電子ビーム露光法等の方法に
よって行い、このレジストパターンをマスクとして反応
性イオンエツチングにより重金属薄膜の加工を行ってい
た。実際の系としては例えば、ＴａをＣ１，ガスとＣＣ
Ｚ。Conventionally, heavy metal thin films such as Ta or W, which are heavy metals,
A resist is formed in advance by a method such as a sputtering method, a resist is applied on this heavy metal thin film, and the resist is further patterned by a method such as an ultraviolet exposure method or an electron beam exposure method. Using this resist pattern as a mask, reactive ion etching is performed. We were processing heavy metal thin films. As an actual system, for example, Ta is C1, gas and CC
Z.
ガスとの混合ガスを用いた反応性イオンエツチングによ
り行っていた。このエツチング方法については、特にＸ
線マスク上のＴａ吸収体に関して、例えば特開昭６２−
２１９９２４号公報で報告されている。This was done by reactive ion etching using a mixed gas. Regarding this etching method, especially
Regarding Ta absorbers on line masks, for example,
It is reported in the publication No. 219924.
以下、具体的に図面を用いて従来のエツチング方法につ
いて説明する。Hereinafter, the conventional etching method will be specifically explained with reference to the drawings.
第５図及び第６図は従来のエツチング方法を説明する図
であり、第５図は従来例のエンチング方法を説明する図
、第６図は従来例の反応性イオンエツチングを行う際の
反応室を示す断面概略図である。これらの図において、
３１はＳｉ等からなる基板、３２はＴａ（Ｗでもよい）
等からなる重金属薄膜、３２ａは重金属薄膜３２がパタ
ーニングされた重金属薄膜パターン、３３はエツチング
用マスクとなるレジストパターン、３４はレジストパタ
ーン３３に形成された開口部、３５は重金属薄膜パター
ン３２ａに形成された開口部、３６は電極、３７は高周
波電源、３８は真空系、３分は反応室、４０はエツチン
グガスである。5 and 6 are diagrams for explaining the conventional etching method. FIG. 5 is a diagram for explaining the conventional etching method, and FIG. FIG. In these figures,
31 is a substrate made of Si or the like, 32 is Ta (W may also be used)
32a is a heavy metal thin film pattern formed by patterning the heavy metal thin film 32, 33 is a resist pattern serving as an etching mask, 34 is an opening formed in the resist pattern 33, and 35 is a heavy metal thin film pattern formed in the heavy metal thin film pattern 32a. 36 is an electrode, 37 is a high frequency power source, 38 is a vacuum system, 3 minutes is a reaction chamber, and 40 is an etching gas.
次に、そのエツチング方法について説明する。Next, the etching method will be explained.
まず、第５図（ａ）に示すように、例えばスパッタ法に
より基板３１上にＴａを堆積して重金属薄膜３２を形成
し、重金属薄膜３２上にレジストを塗布した後、紫外線
露光あるいは電子ビーム露光、及び現像によりレジスト
をパターニングしてエツチング用マスクとなるレジスト
パターン３３を形成するとともに、開口部３４を形成す
る。この時、開口部３４内に重金属薄膜３２が露出され
る。First, as shown in FIG. 5(a), a heavy metal thin film 32 is formed by depositing Ta on a substrate 31 by sputtering, for example, a resist is applied on the heavy metal thin film 32, and then UV exposure or electron beam exposure is applied. The resist is patterned by , and development to form a resist pattern 33 that will serve as an etching mask, and an opening 34 is also formed. At this time, the heavy metal thin film 32 is exposed within the opening 34.
次に、第６図に示すエツチング装置を用い、第５図（ｂ
）に示す如＜ＣＺ２ガスとＣＣＺ４ガスによる混合ガス
を用いたプラズマＲＩＥによりレジストパターン３３を
マスクとして重金属薄膜３２を選択的にエツチングして
重金属薄膜パターン３２ａを形成するとともに、開口部
３５を形成する。この時、開口部３５内に基板３１が露
出される。Next, using the etching apparatus shown in FIG.
), the heavy metal thin film 32 is selectively etched using the resist pattern 33 as a mask by plasma RIE using a mixed gas of CZ2 gas and CCZ4 gas to form a heavy metal thin film pattern 32a and an opening 35. . At this time, the substrate 31 is exposed within the opening 35.
そして、例えばｏ２プラズマによりレジストパターン３
３を除去することにより、第５図（Ｃ）に示すような基
板３１上に形成された重金属薄膜パターン３２ａを得る
ことができる。Then, a resist pattern 3 is formed using, for example, O2 plasma.
By removing 3, a heavy metal thin film pattern 32a formed on the substrate 31 as shown in FIG. 5(C) can be obtained.
上記した従来のエンチング方法では、重金属薄膜３２を
エツチングする際のエツチングガスがＣ７！２ガス及び
ＣＣ１，ガスであり、ここでのＣＣ１！４ガスはエツチ
ングの進行とともに現れるＴａからなる重金属薄膜３２
側壁を保護する機能はあるが、その保護能力は横方向の
エツチングを止めるには不十分であるため、塩素ラジカ
ルによる横方向のエツチングが若干進んでしまう。この
ため、第７図（ａ）〜（ｄ）に示す如く、反応の進行と
ともに露出する重金属薄膜３２側壁を浸食し、パターン
底部に近づく程、底の広い重金属薄膜パターン３２ａを
形成してしまう。このように、重金属薄膜３２をエツチ
ングする際、重金属薄膜３２側壁の保護が不十分である
ため、特に０．５μｍ以下の微細パターンを形成する場
合エツチング後の重金属薄膜パターン３２ａの断面が逆
テーパーを呈し易（、そのテーパー角は基板３１平面に
対して８５度±５度という不安定なパターンを形成して
いた。In the conventional etching method described above, the etching gas used when etching the heavy metal thin film 32 is C7!2 gas and CC1, gas, and the CC1!4 gas here appears as the etching progresses to remove the heavy metal thin film 32 made of Ta.
Although it has the function of protecting the side walls, its protective ability is insufficient to stop lateral etching, so lateral etching due to chlorine radicals progresses to some extent. Therefore, as the reaction progresses, the exposed side walls of the heavy metal thin film 32 are eroded, forming a heavy metal thin film pattern 32a with a wider bottom as it approaches the bottom of the pattern, as shown in FIGS. 7(a) to 7(d). As described above, when etching the heavy metal thin film 32, the sidewalls of the heavy metal thin film 32 are not sufficiently protected, so especially when forming a fine pattern of 0.5 μm or less, the cross section of the heavy metal thin film pattern 32a after etching may have a reverse taper. The taper angle formed an unstable pattern of 85 degrees ± 5 degrees with respect to the plane of the substrate 31.
上記説明したように、Ｃ１，ガス及びＣＣＩ！４Ｃ７！
２ガスガスを用いるエツチング方法では、重金属薄膜３
２側壁の保護が不完全であるため、垂直な側壁を有する
重金属薄膜パターン３２ａを安定に形成することができ
ないという問題があった。As explained above, C1, gas and CCI! 4C7!
In the etching method using 2 gases, the heavy metal thin film 3
Since the two side walls are incompletely protected, there is a problem in that the heavy metal thin film pattern 32a having vertical side walls cannot be stably formed.
これは、微細化される程顕著になる傾向があった。This tends to become more noticeable as the size becomes finer.
そこで、重金属薄膜をパターニングする際、重金属薄膜
側壁の保護を十分行って重金属薄膜側壁への横方向エツ
チングの進行を止めることができ、略垂直な側壁を有す
る微細な重金属薄膜パターンを形成することができるエ
ツチング方法を提供することを目的とするものである。Therefore, when patterning a heavy metal thin film, the sidewalls of the heavy metal thin film can be sufficiently protected to prevent the progress of lateral etching to the sidewalls of the heavy metal thin film, and it is possible to form a fine heavy metal thin film pattern with substantially vertical sidewalls. The purpose of this invention is to provide an etching method that can be used.
本発明によるエツチング方法は上記目的達成のため、重
金属または重金属化合物からなる被エツチング膜をプラ
ズマエツチングする方法において、該プラズマエツチン
グする際のエツチングガスとして、塩素（ＣＣｌｚ）ガ
スと水素（Ｈ）を含有する有機塩素化物（ＣＣ１！、）
ガスとの混合ガス、または塩素ガスと四塩化炭素ガスと
水素を含有する有機塩素化物ガスとの混合ガス、あるい
は塩素ガスと四塩化炭素ガスと水素ガスとの混合ガスを
用いるように構成する。In order to achieve the above object, the etching method according to the present invention is a method for plasma etching a film to be etched made of a heavy metal or a heavy metal compound, in which the etching gas used in the plasma etching contains chlorine (CClz) gas and hydrogen (H). Organic chlorinated compounds (CC1!,)
or a mixed gas of chlorine gas, carbon tetrachloride gas, and organic chloride gas containing hydrogen, or a mixed gas of chlorine gas, carbon tetrachloride gas, and hydrogen gas.
本発明に係る重金属には、Ｔ ａ −、Ｗ等が挙げられ
、重金属化合物にはＴａＳｉ、ＷＳｉ、ＴａＢ等が挙げ
られる。また、水素（Ｈ）を含有する有機塩素化物ガス
にはＣＨＣｌ１３ 、ＣＨｚ ＣＩ！ｚ、ＣＨ３Ｃ７！
等が挙げられる。Heavy metals according to the present invention include Ta-, W, etc., and heavy metal compounds include TaSi, WSi, TaB, etc. In addition, organic chloride gases containing hydrogen (H) include CHCl13 and CHz CI! z, CH3C7!
etc.
本発明においては、エツチングガスとして塩素（Ｃｆ２
）ガスと四塩化炭素（ＣＣＸ、 ）ガスとクロロホルム
（ＣＨＣＩ３ ）ガスとの混合ガスを用いる場合、その
体積混合比は０．５≦（ＣＨＣｌ３＋ＣＣｌ，）／ （
ＣＨＣｌ１３ ＋ＣＣＬ ＋ＣＩＺ ）≦０．８かつ０
．５≦ＣＨＣｌ、／ （ＣＨＣＩ、＋Ｃｃｐ４）≦１と
するのが好ましい。即ち、０．５〉（ＣＨＣｌ１３ ＋
ＣＣｌ４ ）／ （ＣＨＣＩ２２ ＋ＣＣｔ；＜ ａ
＋ ｃ ｉ ｚ ）となるとエツチング速度が急激に低
下して好ましくなく、０．８ ＜ （ＣＨＣＩ２． ＋
ＣＣＬ）／（ＣＨ（、ｅ、＋ＣＣＬ＋Ｃ１，）となると
堆積がエツチングよりも優勢となってエツチングが起こ
り難くなり好ましくない。そして、０．５ ＞ＣＨＣｆ
ｆｆ ／（ＣＨＣｌ１３ ＋ＣＣＬ ）となると側壁保
護の効果が小さ（なり好ましくないからである。In the present invention, chlorine (Cf2
) gas, carbon tetrachloride (CCX, ) gas, and chloroform (CHCI3) gas, the volumetric mixing ratio is 0.5≦(CHCl3+CCl,)/(
CHCl13 +CCL +CIZ)≦0.8 and 0
．． It is preferable that 5≦CHCl, / (CHCI, +Ccp4)≦1. That is, 0.5〉(CHCl13 +
CCl4 )/(CHCI22 +CCt; < a
+ c i z ), the etching rate drops rapidly, which is undesirable, and 0.8 < (CHCI2. +
CCL)/(CH(,e,+CCL+C1,), this is not preferable as deposition becomes dominant over etching and etching becomes difficult to occur.And, 0.5>CHCf
This is because when ff/(CHCl13 +CCL), the side wall protection effect is small (and undesirable).
本発明においては、エツチングガスとして塩素（Ｃｆ、
）ガスとクロロホルム（ＣＨＣＩ、）ガスとの混合ガ
スを用いる場合、その体積混合比は０．１≦ＣＨＣｆ
３ ／ （Ｃｆ ｚ ＋ ＣＨＣｌ ３ ） ≦０．
５とするのが好ましい。即ち、第３図に示すように（こ
こではＴａを例に挙げている）、０．１＞ＣＨＣｌ、ｘ
／ （Ｃｊ！ｚ ＋ＣＨＣｌ５ ）となるとＴａのエ
ツチング速度が急激に低下し、選択比が悪くなり、ＣＨ
（１，によるＴａ表面の自然酸化膜の除去が行い難くな
り好ましくなく、０．５＜ ＣＨＣｆ 。In the present invention, chlorine (Cf,
) gas and chloroform (CHCI, ) gas, the volumetric mixing ratio is 0.1≦CHCf
3/(Cf z + CHCl 3 ) ≦0.
It is preferable to set it to 5. That is, as shown in FIG. 3 (Ta is taken as an example here), 0.1>CHCl, x
/ (Cj!z +CHCl5), the Ta etching rate decreases rapidly, the selection ratio deteriorates, and CH
(0.5<CHCf as it becomes difficult to remove the native oxide film on the Ta surface due to step 1).
／ （Ｃｊ！ｚ ＋ＣＨＣ１ｘ ）となると堆積がエツ
チングよりも優勢になってエツチングされ難くなり選択
比も悪くなり好ましくないからである。/ (Cj!z +CHC1x), the deposition becomes more dominant than the etching, making it difficult to be etched, and the selectivity becomes poor, which is undesirable.
本発明においては、プラズマエツチングする際のガス圧
力を０．１Ｔｏｒｒ以上０．３Ｔｏｒｒ以下とするのが
好ましい、即ち、第４図に示すように（Ｔａを例示）、
ガス圧力を０．１Ｔｏｒｒより小さくするとＴａのエツ
チング速度が急激に低下し選択比が悪くなり好ましくな
く、ガス圧力を０．３Ｔｏｒｒより大きくすると堆積が
エツチングよりも優勢になってエツチングされ難くなり
選択比も悪くなり好ましくないからである。In the present invention, it is preferable that the gas pressure during plasma etching is 0.1 Torr or more and 0.3 Torr or less, that is, as shown in FIG. 4 (Ta is exemplified),
If the gas pressure is lower than 0.1 Torr, the etching rate of Ta will drop rapidly and the selectivity will deteriorate, which is undesirable. If the gas pressure is higher than 0.3 Torr, the deposition will become more dominant than the etching, making it difficult to be etched and the selectivity will decrease. This is because it also makes things worse, which is not desirable.
本発明においては、高周波（１３，５６ＭＨｚ））放電
電力密度を０．６Ｗ／ｃｉｉ以上１．２Ｗ／ｄ以下とす
るのが好ましい。即ち、電力密度を０．６Ｗ／ｃｄより
小さくするとイオンエネルギーが小さ過ぎてエツチング
され難くなり好ましくなく、ガス圧力を１．２Ｗ／ｃｄ
より大きくするとＸ線マスク、ウェハー等にダメージを
与え易く、チャージアップし易くなり好ましくない。In the present invention, it is preferable that the high frequency (13,56 MHz) discharge power density is 0.6 W/cii or more and 1.2 W/d or less. That is, if the power density is lower than 0.6 W/cd, the ion energy will be too small and it will be difficult to etch the ions, which is undesirable.
If it is made larger, it is undesirable because it tends to damage the X-ray mask, wafer, etc. and tends to charge up.
〔作用］
本発明では、側壁を保護する性質をもつガスを従来のエ
ツチングガス（ＣＺ、ガス＋ＣＣＺ、ガス）に添加する
ことによって達成される。側壁保護を促進するガスは、
その分子中に少なくとも１個の水素原子（Ｈ）を有する
有機塩素化物であればよい。例えばＣＨＣｌ３は、ＣＣ
Ｚ、と同一の分子構造をもっているが、その中で、塩素
原子１個が水素原子１個に置き替わっている。反応性イ
オンエツチングではエツチングガスを高周波放電により
分解し、これによって生じるイオンやラジカルを用いて
反応を進行させる。この時、ＣＨＣｌ、の分解によって
生成したＣＨ−等のラジカルはむしろ重合して、高分子
の有機膜を生成しようとする。これが第１図（ｂ）、（
Ｃ）に示す如く側壁保護膜５となる。その主成分は炭素
、水素及び塩素の連なった高分子有機膜（ポリ塩化ビニ
ル等）である。この高周波放電による高分子化について
は、例えば、Ａ、Ｒ，Ｗｅｓｔｗｏｏｄ；Ｇｌｏｗ Ｄ
ｉｓｃｈａｒｇｅ″Ｐｏｌｙｍａｒｉｚａｔｉｏｎ
、 Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕ
ｒｎａｌＶｏｌ、７（１９７１）３６３−３７５．等で
報告されている。[Function] The present invention is achieved by adding a gas having the property of protecting the sidewall to the conventional etching gas (CZ, gas + CCZ, gas). The gas that promotes sidewall protection is
Any organic chloride having at least one hydrogen atom (H) in its molecule may be used. For example, CHCl3 is CC
It has the same molecular structure as Z, but one chlorine atom is replaced by one hydrogen atom. In reactive ion etching, etching gas is decomposed by high-frequency discharge, and the resulting ions and radicals are used to advance a reaction. At this time, radicals such as CH- generated by the decomposition of CHCl tend to polymerize to form a polymeric organic film. This is shown in Figure 1(b), (
The sidewall protective film 5 is formed as shown in C). Its main component is a polymeric organic film (polyvinyl chloride, etc.) in which carbon, hydrogen, and chlorine are connected. Regarding polymerization by high frequency discharge, for example, A, R, Westwood; Glow D
ischarge″Polymarization
, European Polymer Jou
rnalVol, 7 (1971) 363-375. It has been reported in etc.
分子中に含まれる水素原子の個数は、高分子化に著しく
影響を与える０例えば、上記の例で、Ｃｆ（ｃｚ３の代
わりにＣＨ，（１，を用いるともはやエツチングは進行
しな（なるので、高分子膜の堆積がエツチングよりも優
勢になる。For example, in the above example, if CH, (1, is used instead of Cf(cz3), etching will no longer proceed (because , polymer film deposition becomes dominant over etching.
即ち、分子中に少なくとも１個の水素原子を有する有機
塩素化物をエツチングガス中に添加することによってＴ
ａ等の重金属が露出された側壁に極めて薄い高分子有機
膜が生成され、塩素ラジカルがＴａ表面を侵すことによ
る横方向のエツチングが阻止される。しかし、高エネル
ギーのイオンが入射することによって、高分子有機膜の
横方向への成長は抑制され、エツチングの進行とともに
垂直な側壁を保護するだけに止まる。That is, by adding an organic chloride having at least one hydrogen atom in the molecule to the etching gas, T
An extremely thin polymeric organic film is formed on the exposed sidewalls of heavy metals such as a, which prevents lateral etching caused by chlorine radicals attacking the Ta surface. However, the lateral growth of the polymeric organic film is suppressed by the incidence of high-energy ions, and as etching progresses, the film only protects the vertical sidewalls.
以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.
第１図及び第２図は本発明に係るエツチング方法の一実
施例を説明する図であり、第１図は一実施例のエツチン
グ方法を説明する図、第２図は一実施例の反応性イオン
エツチングを行う際の反応室を示す断面概略図である。1 and 2 are diagrams for explaining one embodiment of the etching method according to the present invention, FIG. 1 is a diagram for explaining the etching method of one embodiment, and FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a reaction chamber when performing ion etching.
これらの図において、ｌはＳｉ等からなる基板、２はＴ
ａ （Ｗでもよい）等からなる重金属薄膜、２ａは重金
属薄膜２がパターニングされた重金属薄膜パターン、３
はエツチング用マスクとなるレジストパターン、４はレ
ジストパターン３に形成された開口部、５は重金属薄膜
パターン２ａ側壁に形成された側壁保護膜、６は側壁保
護膜５間に形成された開口部、６は重金属薄膜パターン
２ａ間に形成された開口部、８は電極、９は高周波電源
、１０は真空系、１１は反応室、１２は四塩化炭素ガス
と塩素ガスとの混合ガス、１３はクロロホルム（ＣＨＣ
ｌ２３）ガス、１４は流量計である。In these figures, l is a substrate made of Si or the like, and 2 is T.
2a is a heavy metal thin film pattern formed by patterning the heavy metal thin film 2, 3
4 is a resist pattern serving as an etching mask; 4 is an opening formed in the resist pattern 3; 5 is a sidewall protective film formed on the side wall of the heavy metal thin film pattern 2a; 6 is an opening formed between the sidewall protective films 5; 6 is an opening formed between the heavy metal thin film patterns 2a, 8 is an electrode, 9 is a high frequency power source, 10 is a vacuum system, 11 is a reaction chamber, 12 is a mixed gas of carbon tetrachloride gas and chlorine gas, 13 is chloroform (CHC
l23) Gas, 14 is a flow meter.
次に、そのエツチング方法について説明する。Next, the etching method will be explained.
まず、第１図（ａ）に示すように、例えばスパッタ法に
より基板１上にＴａを堆積して膜厚が例えば１μｍの重
金属薄膜２を形成し、重金属薄膜２上にレジストを膜厚
が例えば０．５μｍで塗布した後、電子ビーム露光及び
現像によりレジストをバターニングしてエツチング用マ
スクとなるレジストパターン３を形成するとともに、開
口幅が例えば０．２〜０．３μｍの開口部４を形成する
。この時、開口部４内に重金属薄膜２が露出される。First, as shown in FIG. 1(a), a heavy metal thin film 2 having a thickness of, for example, 1 μm is formed by depositing Ta on a substrate 1 by, for example, sputtering, and a resist is applied on the heavy metal thin film 2 to a thickness of, for example, 1 μm. After coating at a thickness of 0.5 μm, the resist is patterned by electron beam exposure and development to form a resist pattern 3 that will serve as an etching mask, and an opening 4 having an opening width of, for example, 0.2 to 0.3 μm. do. At this time, the heavy metal thin film 2 is exposed within the opening 4.
次に、第２図に示すエツチング装置を用い、第１図（ｂ
）、（Ｃ）に示す如＜ＣＺＺガス、ＣＨＣｌ３ガス及び
ＣＣＺ、ガスの混合ガスによるプラズマＲＩＥによりレ
ジストパターン３を選択的にエツチングして重金属薄膜
パターン２ａを形成する。この時、重金属薄膜２側壁に
側壁保護膜５が堆積されながら重金属薄膜２がエツチン
グされ、最終的に重金属薄膜パターン２ａが形成される
と重金属薄膜パターン２ａ側壁に膜厚が０．０５〜０．
１μｍ程度の側壁保護膜５が形成される。そして、側壁
保護膜５間に開口部６が形成され、開口部６内に基板１
が露出される。なお、ここでの体積混合比はＣＨＣｌ３
／ （ＣＨＣｌｓ ＋Ｃｊ！ｚ）＝０．４であり、ガ
ス圧力は０，２ Ｔｏｒｒ、高周波（１３，５６ＭＨｚ
）電力密度は０．８ Ｗ／ｃｄである。Next, using the etching apparatus shown in FIG.
), (C), the resist pattern 3 is selectively etched by plasma RIE using a mixed gas of CZZ gas, CHCl3 gas, and CCZ gas to form a heavy metal thin film pattern 2a. At this time, the heavy metal thin film 2 is etched while the sidewall protective film 5 is deposited on the side wall of the heavy metal thin film 2, and when the heavy metal thin film pattern 2a is finally formed, the film thickness on the side wall of the heavy metal thin film pattern 2a is 0.05~0.
A sidewall protective film 5 having a thickness of about 1 μm is formed. Then, an opening 6 is formed between the sidewall protective films 5, and the substrate 1 is placed inside the opening 6.
is exposed. Note that the volumetric mixing ratio here is CHCl3
/ (CHCls +Cj!z) = 0.4, the gas pressure is 0.2 Torr, and the high frequency (13.56 MHz
) The power density is 0.8 W/cd.
そして、例えばＯＲプラズマによりレジストパターン３
を除去することにより、第１図（ｄ）に示すような基板
１上に形成された重金属薄膜パターン２ａを得ることが
できる。この時、側壁保護膜５も除去され、重金属薄膜
パターン２３間に開口部７が形成される。Then, for example, a resist pattern 3 is formed using OR plasma.
By removing this, a heavy metal thin film pattern 2a formed on the substrate 1 as shown in FIG. 1(d) can be obtained. At this time, the sidewall protection film 5 is also removed, and openings 7 are formed between the heavy metal thin film patterns 23.
すなわち、上記実施例では、エツチングガスとしてＣ１
２ガス、及びＣＨＣｌ、ガスの混合ガスを用い、重金属
薄膜２側壁に側壁保護［５を堆積させながら重金属薄膜
２をエツチングして重金属薄膜パターン２ａを形成する
ようにしている。このため、重金属薄膜２をバターニン
グする際、重金属薄膜２側壁に形成される側壁保護膜５
により重金属薄膜２側壁の保護を十分行うことができ、
重金属薄膜２側壁への横方向エツチングの進行を止める
ことができ、略垂直な側壁を有する重金属薄膜パターン
２ａを形成することができる。これについては、従来の
ＣＩ！２ガスとＣＣＺ、ガスの混合ガスによる場合テー
パ角度が８５度±５度であったのに対し、本発明では９
０度±２度にすることができることを確認した。そして
、本発明では、寸法精度０．０５μｍ以内で行うことが
できた。That is, in the above embodiment, C1 was used as the etching gas.
The heavy metal thin film pattern 2a is formed by etching the heavy metal thin film 2 while depositing sidewall protection [5] on the side wall of the heavy metal thin film 2 using a mixed gas of 2 gas and CHCl gas. For this reason, when buttering the heavy metal thin film 2, the sidewall protective film 5 formed on the sidewall of the heavy metal thin film 2
The side wall of the heavy metal thin film 2 can be sufficiently protected by
The progress of lateral etching to the side walls of the heavy metal thin film 2 can be stopped, and a heavy metal thin film pattern 2a having substantially vertical side walls can be formed. Regarding this, conventional CI! In contrast to the taper angle of 85 degrees ± 5 degrees when using a mixed gas of 2 gases and CCZ gas, the taper angle of the present invention is 9 degrees.
It was confirmed that the angle can be adjusted to 0 degrees ± 2 degrees. In the present invention, the dimensional accuracy could be within 0.05 μm.
なお、上記実施例では配線となる重金属薄膜パターン２
ａを形成する場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、Ｘ線マスクのＸ線吸収体パタ
ーンとなる重金属薄膜パターンを形成する場合であって
もよい。In addition, in the above embodiment, the heavy metal thin film pattern 2 that becomes the wiring
Although a case has been described in which a heavy metal thin film pattern is formed, the present invention is not limited to this, and may also be a case in which a heavy metal thin film pattern that becomes an X-ray absorber pattern of an X-ray mask is formed.
本発明によれば、重金属薄膜をバターニングする際、重
金属薄膜側壁の保護を十分行って重金属薄膜側壁への横
方向エツチングの進行を止めることができ、略垂直な側
壁を有する微細な重金属薄膜パターンを形成することが
できるという効果がある。According to the present invention, when buttering a heavy metal thin film, the sidewalls of the heavy metal thin film can be sufficiently protected to stop the progress of lateral etching to the sidewalls of the heavy metal thin film, and a fine heavy metal thin film pattern having substantially vertical sidewalls can be formed. It has the effect of being able to form.
第１図及び第２図は本発明に係るエツチング方法の一実
施例を説明する図であり、
第１図は一実施例のエツチング方法を説明する図、
第２図は一実施例の反応性イオンエツチングを行う際の
反応室を示す断面概略図、
第３図及び第４図は本発明の詳細な説明する図、第５図
及び第６図は従来のエツチング方法を説明する図であり
、
第５図は従来例のエツチング方法を説明する図、第６図
は従来例の反応性イオンエンチングを行う際の反応室を
示す断面概略図、
第７図は従来例の課題を説明する図である。
ｌ・・・・・・基板、
２・・・・・・重金Ｎ薄膜、
２ａ・・・・・・重金属薄膜パターン、３・・・・・・
レジストパターン、
４・・・・・・開口部、
５・・・・・・側壁保護膜、
６・・・・・・開口部、
７・・・・・・開口部。
＋−Ｉへへの寸Ｄ■ト
第
図
従来例のエツチング方法を説明する同
第
図
第
図1 and 2 are diagrams for explaining one embodiment of the etching method according to the present invention. FIG. 1 is a diagram for explaining the etching method of one embodiment, and FIG. A cross-sectional schematic diagram showing a reaction chamber when performing ion etching, FIGS. 3 and 4 are diagrams explaining the present invention in detail, and FIGS. 5 and 6 are diagrams explaining a conventional etching method. FIG. 5 is a diagram explaining the conventional etching method, FIG. 6 is a cross-sectional schematic diagram showing a reaction chamber when performing conventional reactive ion etching, and FIG. 7 is a diagram explaining the problems of the conventional method. It is. l...Substrate, 2...Heavy metal N thin film, 2a...Heavy metal thin film pattern, 3...
Resist pattern, 4...Opening, 5...Side wall protective film, 6...Opening, 7...Opening. Dimension D to +-I Diagram Diagram illustrating the conventional etching method
Claims (6)
膜をプラズマエッチングする方法において、 該プラズマエッチングする際のエッチングガスとして、
塩素（Ｃｌ＿２）ガスと水素（Ｈ）を含有する有機塩素
化物ガスとの混合ガス、または塩素ガスと四塩化炭素（
ＣＣｌ＿４）ガスと水素を含有する有機塩素化物ガスと
の混合ガス、あるいは塩素ガスと四塩化炭素ガスと水素
ガスとの混合ガスを用いることを特徴とするエッチング
方法。(1) In a method of plasma etching a film to be etched consisting of a heavy metal or a heavy metal compound, as an etching gas during the plasma etching,
Mixed gas of chlorine (Cl_2) gas and organic chloride gas containing hydrogen (H), or chlorine gas and carbon tetrachloride (
CCl_4) An etching method characterized by using a mixed gas of gas and an organic chloride gas containing hydrogen, or a mixed gas of chlorine gas, carbon tetrachloride gas, and hydrogen gas.
素を含有する有機塩素化物がクロロホルムであることを
特徴とする請求項１記載のエッチング方法。(2) The etching method according to claim 1, wherein the film to be etched is made of tantalum, and the hydrogen-containing organic chloride is chloroform.
と四塩化炭素（ＣＣｌ＿４）ガスとクロロホルム（ＣＨ
Ｃｌ＿３）ガスとの混合ガスを用い、その体積混合比を
０．５≦（ＣＨＣｌ＿３＋ ＣＣｌ＿４）／（ＣＨＣｌ
＿３＋ＣＣｌ＿４＋Ｃｌ＿２）≦０．８かつ０．５≦Ｃ
ＨＣｌ＿３／（ＣＨＣｌ＿３＋ＣＣｌ＿４）≦１とする
ことを特徴とする請求項２記載のエッチング方法。(3) As the etching gas, chlorine (Cl_2) gas, carbon tetrachloride (CCl_4) gas, and chloroform (CH
Using a mixed gas with Cl_3) gas, the volume mixing ratio is 0.5≦(CHCl_3+CCl_4)/(CHCl
_3+CCl_4+Cl_2)≦0.8 and 0.5≦C
The etching method according to claim 2, characterized in that HCl_3/(CHCl_3+CCl_4)≦1.
とクロロホルム（ＣＨＣｌ＿４）ガスとの混合ガスを用
い、その体積混合比を０．１≦ＣＨＣｌ＿３／（Ｃｌ＿
２＋ＣＨＣｌ＿３）≦０．５とすることを特徴とする請
求項２記載のエッチング方法。(4) A mixed gas of chlorine (Cl_2) gas and chloroform (CHCl_4) gas is used as the etching gas, and the volume mixing ratio is set to 0.1≦CHCl_3/(Cl_
3. The etching method according to claim 2, wherein 2+CHCl_3)≦0.5.
１Ｔｏｒｒ以上０．３Ｔｏｒｒ以下とすることを特徴と
する請求項２〜４記載のエッチング方法。(5) The gas pressure during the plasma etching is set to 0.
5. The etching method according to claim 2, wherein the etching temperature is 1 Torr or more and 0.3 Torr or less.
５６ＭＨｚ）放電電力密度を０．６Ｗ／ｃｍ＾２以上１
．２Ｗ／ｃｍ＾２以下とすることを特徴とする請求項２
〜４記載のエッチング方法。(6) High frequency during plasma etching (13.
56MHz) discharge power density of 0.6W/cm^2 or more1
．． Claim 2 characterized in that it is 2W/cm^2 or less.
Etching method according to ~4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18181190A JPH0467624A (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Etching process |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP18181190A JPH0467624A (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Etching process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0467624A true JPH0467624A (en) | 1992-03-03 |
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ID=16107251
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0467624A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5397433A (en) * | 1993-08-20 | 1995-03-14 | Vlsi Technology, Inc. | Method and apparatus for patterning a metal layer |
| US5595941A (en) * | 1994-06-01 | 1997-01-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of forming fine patterns |
| KR100230981B1 (en) * | 1996-05-08 | 1999-11-15 | 김광호 | Plasma etching method for manufacturing process of semiconductor device |
-
1990
- 1990-07-09 JP JP18181190A patent/JPH0467624A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5397433A (en) * | 1993-08-20 | 1995-03-14 | Vlsi Technology, Inc. | Method and apparatus for patterning a metal layer |
| US5595941A (en) * | 1994-06-01 | 1997-01-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of forming fine patterns |
| US5688723A (en) * | 1994-06-01 | 1997-11-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of forming fine patterns |
| US5710066A (en) * | 1994-06-01 | 1998-01-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of forming fine patterns |
| KR100230981B1 (en) * | 1996-05-08 | 1999-11-15 | 김광호 | Plasma etching method for manufacturing process of semiconductor device |
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