JPH05144780A - ドライエツチング方法 - Google Patents
ドライエツチング方法Info
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- JPH05144780A JPH05144780A JP30927791A JP30927791A JPH05144780A JP H05144780 A JPH05144780 A JP H05144780A JP 30927791 A JP30927791 A JP 30927791A JP 30927791 A JP30927791 A JP 30927791A JP H05144780 A JPH05144780 A JP H05144780A
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- Japan
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- gas
- etching
- dry etching
- film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ドライエッチング方法に関し、より詳しくは、
シリコンの寸法シフト量が少ない異方性エッチングと、
酸化シリコンに対する選択比が高いエッチングとの両方
を満足するドライエッチング方法の提供を目的とする。 【構成】シリコン層３上にパターニングされた耐エッチ
ング膜４を形成する工程と、反応ガスに硫黄及びフッ素
を含むガスとH2S との混合ガスを用いる条件で、冷却し
ながら前記耐エッチング膜４に覆われない領域の前記シ
リコン層３をエッチングする工程とを含み構成する。
シリコンの寸法シフト量が少ない異方性エッチングと、
酸化シリコンに対する選択比が高いエッチングとの両方
を満足するドライエッチング方法の提供を目的とする。 【構成】シリコン層３上にパターニングされた耐エッチ
ング膜４を形成する工程と、反応ガスに硫黄及びフッ素
を含むガスとH2S との混合ガスを用いる条件で、冷却し
ながら前記耐エッチング膜４に覆われない領域の前記シ
リコン層３をエッチングする工程とを含み構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチング方法
に関し、より詳しくは、半導体装置に用いられるシリコ
ンをドライエッチングする方法に関する。
に関し、より詳しくは、半導体装置に用いられるシリコ
ンをドライエッチングする方法に関する。
【０００２】近年、半導体デバイスの微細化に伴い、シ
リコンの寸法シフト量が少ない異方性エッチングと、酸
化シリコンに対する選択比が高いエッチングとの両方を
満足するエッチング技術が要求されてきている。
リコンの寸法シフト量が少ない異方性エッチングと、酸
化シリコンに対する選択比が高いエッチングとの両方を
満足するエッチング技術が要求されてきている。
【０００３】
【従来の技術】従来のドライエッチング方法について図
を参照しながら説明する。図７は従来例に係るドライエ
ッチング方法の説明図である。
を参照しながら説明する。図７は従来例に係るドライエ
ッチング方法の説明図である。
【０００４】従来の方法によると、図７（ａ）に示すよ
うに、シリコン基板11上にSiO2膜12，ポリシリコン膜13
が順次形成されてなる試料において、該ポリシリコン膜
13をドライエッチングによってパターニングする際に、
該ポリシリコン膜13の上部にマスクとしてフォトレジス
ト14を形成する。
うに、シリコン基板11上にSiO2膜12，ポリシリコン膜13
が順次形成されてなる試料において、該ポリシリコン膜
13をドライエッチングによってパターニングする際に、
該ポリシリコン膜13の上部にマスクとしてフォトレジス
ト14を形成する。
【０００５】そして、常温下で、SF6 をエッチングガス
に用いると、図７（ｂ）に示すようなアンダーカットが
発生していた。そこで、このアンダーカットの発生を防
止し、寸法シフト量が少ない異方性エッチングを実現す
べく、次に挙げる４つの条件においてエッチングが行う
ことが提案されている。すなわち、 １ 試料が載置されるステージの温度を−１３０℃以下
に冷却し、エッチングガスにSF6 ガスを用いる条件（田
地 他、春季応用物理学関係連合講演会講演予稿集、P.
495 （1988）） ２ 試料が載置されるステージの温度を−１００℃以下
に冷却し、エッチングガスにSF6 ガスとCCl4ガスとの混
合ガスまたはSF6 ガスとCHF3ガスとの混合ガスを用いる
条件（特開平1 ─32627 号公報） ３ エッチングガスにSF6 ガスとCCl2F2ガスの混合ガス
を用いる条件（特開昭61-131457 号公報） ４ エッチングガスにSF6 ガスとＨ2 ガスとの混合ガ
ス、或いはSF6 ガスとＨ 2 ガスとＯ2 ガスとの混合ガ
ス、或いはSF6 ガスとＨ2ガスとＮ2 ガスとの混合ガス
を用いる条件（特開昭57−51265 号公報, 特開昭58-204
537 号公報） である。
に用いると、図７（ｂ）に示すようなアンダーカットが
発生していた。そこで、このアンダーカットの発生を防
止し、寸法シフト量が少ない異方性エッチングを実現す
べく、次に挙げる４つの条件においてエッチングが行う
ことが提案されている。すなわち、 １ 試料が載置されるステージの温度を−１３０℃以下
に冷却し、エッチングガスにSF6 ガスを用いる条件（田
地 他、春季応用物理学関係連合講演会講演予稿集、P.
495 （1988）） ２ 試料が載置されるステージの温度を−１００℃以下
に冷却し、エッチングガスにSF6 ガスとCCl4ガスとの混
合ガスまたはSF6 ガスとCHF3ガスとの混合ガスを用いる
条件（特開平1 ─32627 号公報） ３ エッチングガスにSF6 ガスとCCl2F2ガスの混合ガス
を用いる条件（特開昭61-131457 号公報） ４ エッチングガスにSF6 ガスとＨ2 ガスとの混合ガ
ス、或いはSF6 ガスとＨ 2 ガスとＯ2 ガスとの混合ガ
ス、或いはSF6 ガスとＨ2ガスとＮ2 ガスとの混合ガス
を用いる条件（特開昭57−51265 号公報, 特開昭58-204
537 号公報） である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
方法によると、以下に述べるような問題が生じる。ま
ず、上記の１及び２の条件を用いる方法では、試料が載
置されるステージの温度を−１００℃以下に冷却してい
る。
方法によると、以下に述べるような問題が生じる。ま
ず、上記の１及び２の条件を用いる方法では、試料が載
置されるステージの温度を−１００℃以下に冷却してい
る。
【０００７】このため、−１００℃以下に冷却する手段
としては、液体窒素が使われるが、その温度制御や取扱
いが困難であり、実用的でないなどといった問題が生じ
る。また、２の条件を用いる方法によると、反応ガスと
してCHF3ガスが用いられているが、CHF3ガスは堆積性ガ
スであるため、処理室内の至るところに堆積膜が形成さ
れる。このため、エッチングの都度反応室内を洗浄しな
ければならず、手間がかかる。しかも、炭化フッ素系重
合膜がパターニング途中のシリコンの側壁に多く付着す
るために、断面がメサ形状になりやすく、形状が不安定
となり、再現性が悪いなどといった問題が生じる。
としては、液体窒素が使われるが、その温度制御や取扱
いが困難であり、実用的でないなどといった問題が生じ
る。また、２の条件を用いる方法によると、反応ガスと
してCHF3ガスが用いられているが、CHF3ガスは堆積性ガ
スであるため、処理室内の至るところに堆積膜が形成さ
れる。このため、エッチングの都度反応室内を洗浄しな
ければならず、手間がかかる。しかも、炭化フッ素系重
合膜がパターニング途中のシリコンの側壁に多く付着す
るために、断面がメサ形状になりやすく、形状が不安定
となり、再現性が悪いなどといった問題が生じる。
【０００８】さらに、２の条件ではCCl4ガス、３の条件
ではCCl2F2ガスがそれぞれ反応ガスとして用いられてい
るが、これらのガスはフロン規制対象物質であるため、
使用することが出来ない。
ではCCl2F2ガスがそれぞれ反応ガスとして用いられてい
るが、これらのガスはフロン規制対象物質であるため、
使用することが出来ない。
【０００９】また、４の条件を用いる方法によると、SF
6 ガスとＨ2 ガスとの混合ガスを用いてエッチングした
ときのシリコンのエッチングレートは１６nm／min 、SF
6 ガスとＨ2 ガスとＯ2 ガスとの混合ガスの場合では３
５nm／min 、SF6 ガスとＨ2 ガスとＮ2 ガスとの混合ガ
スの場合では１６nm／min 以下の数値を示した。これら
のエッチングレートは非常に遅いため、実用的でないと
いった問題が生じる。
6 ガスとＨ2 ガスとの混合ガスを用いてエッチングした
ときのシリコンのエッチングレートは１６nm／min 、SF
6 ガスとＨ2 ガスとＯ2 ガスとの混合ガスの場合では３
５nm／min 、SF6 ガスとＨ2 ガスとＮ2 ガスとの混合ガ
スの場合では１６nm／min 以下の数値を示した。これら
のエッチングレートは非常に遅いため、実用的でないと
いった問題が生じる。
【００１０】さらにSF6 ガスとＨ2 ガスとの混合ガスを
用いて追試したところ、異方性エッチングが得られなか
った。本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みて創作
されたものであり、シリコンの寸法シフト量が少ない異
方性エッチングであって、装置の負担を軽減し、ステー
ジの温度制御を安定にし、エッチングの再現性が良く、
かつ高速、高選択比のエッチングが可能になるドライエ
ッチング方法の提供を目的とする。
用いて追試したところ、異方性エッチングが得られなか
った。本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みて創作
されたものであり、シリコンの寸法シフト量が少ない異
方性エッチングであって、装置の負担を軽減し、ステー
ジの温度制御を安定にし、エッチングの再現性が良く、
かつ高速、高選択比のエッチングが可能になるドライエ
ッチング方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るドライエッ
チング方法は、図１に示すように、シリコン層３上にパ
ターニングされた耐エッチング膜４を形成する工程と、
反応ガスに硫黄及びフッ素を含むガスとH2S との混合ガ
スを用いる条件で、冷却しながら前記耐エッチング膜４
に覆われない領域の前記シリコン層３をエッチングする
工程を含むことを特徴とする。
チング方法は、図１に示すように、シリコン層３上にパ
ターニングされた耐エッチング膜４を形成する工程と、
反応ガスに硫黄及びフッ素を含むガスとH2S との混合ガ
スを用いる条件で、冷却しながら前記耐エッチング膜４
に覆われない領域の前記シリコン層３をエッチングする
工程を含むことを特徴とする。
【００１２】なお、前記の硫黄及びフッ素を含むガス
は、SF6 ガス又はSF4 又はS2F2ガスであることを特徴と
する。また、前記の冷却温度は、−７０℃以上−３０℃
以下の範囲であることを特徴とする。
は、SF6 ガス又はSF4 又はS2F2ガスであることを特徴と
する。また、前記の冷却温度は、−７０℃以上−３０℃
以下の範囲であることを特徴とする。
【００１３】さらに、前記の耐エッチング膜４は、感光
性膜であることを特徴とする。また、前記の耐エッチン
グ膜４は、少なくとも、酸化シリコンまたは窒化シリコ
ンを含む膜から成ることを特徴とする。
性膜であることを特徴とする。また、前記の耐エッチン
グ膜４は、少なくとも、酸化シリコンまたは窒化シリコ
ンを含む膜から成ることを特徴とする。
【００１４】さらに、前記のドライエッチングは、圧力
が0.1 Paから2.0Pa の範囲内の雰囲気で行われることを
特徴とし、上記目的を達成する。
が0.1 Paから2.0Pa の範囲内の雰囲気で行われることを
特徴とし、上記目的を達成する。
【００１５】
【作 用】本発明のドライエッチング方法によると、硫
黄及びフッ素を含むガスと、H2Sとの混合ガスを反応ガ
スに用いて、ドライエッチングしている。
黄及びフッ素を含むガスと、H2Sとの混合ガスを反応ガ
スに用いて、ドライエッチングしている。
【００１６】このため、アンダーカットを引き起こす余
分なエッチング種であるフッ素ラジカルが水素と反応し
て除去され、かつ硫黄による側壁保護作用が生じて、ア
ンダーカットの発生を防ぐことが可能になる。
分なエッチング種であるフッ素ラジカルが水素と反応し
て除去され、かつ硫黄による側壁保護作用が生じて、ア
ンダーカットの発生を防ぐことが可能になる。
【００１７】例えば、その硫黄及びフッ素を含むガスと
は、SF6 ガス又はSF4 又はS2F2ガスなどである。さら
に、硫黄の側壁保護作用により、ほとんど寸法シフト量
がないエッチングを可能にするような圧力が従来に比し
て高く設定することが可能になる。
は、SF6 ガス又はSF4 又はS2F2ガスなどである。さら
に、硫黄の側壁保護作用により、ほとんど寸法シフト量
がないエッチングを可能にするような圧力が従来に比し
て高く設定することが可能になる。
【００１８】また、本発明のドライエッチング方法によ
ると、従来の２，３の条件を用いた場合のように、CCl4
ガス、CCl2F2ガスのようなフロン規制対象であるガスを
反応ガスとして用いる必要がない。
ると、従来の２，３の条件を用いた場合のように、CCl4
ガス、CCl2F2ガスのようなフロン規制対象であるガスを
反応ガスとして用いる必要がない。
【００１９】さらに、本発明のドライエッチング方法に
よると、ステージ温度を−７０℃以上−３０℃以下の範
囲に設定しても、アンダーカットが生じないことが確か
められている。
よると、ステージ温度を−７０℃以上−３０℃以下の範
囲に設定しても、アンダーカットが生じないことが確か
められている。
【００２０】このため、該ステージ温度を−１００℃程
度にしていた従来の１，２の条件を用いる場合に比し
て、加熱調整の必要もなく、装置への負担を低減するこ
とが可能になる。さらに、冷却手段として液体窒素の代
わりに冷却用の油を用いることが可能になる。
度にしていた従来の１，２の条件を用いる場合に比し
て、加熱調整の必要もなく、装置への負担を低減するこ
とが可能になる。さらに、冷却手段として液体窒素の代
わりに冷却用の油を用いることが可能になる。
【００２１】これにより、油による温度制御は液体窒素
による温度制御より容易なので、従来の１，２の条件を
用いた場合に比べて、エッチングプロセスを安定させ、
再現性を良くすることが可能になる。
による温度制御より容易なので、従来の１，２の条件を
用いた場合に比べて、エッチングプロセスを安定させ、
再現性を良くすることが可能になる。
【００２２】また、感光性膜や、酸化シリコンまたは窒
化シリコンを含む膜は選択性が高いことが確かめられて
おり、これらをマスクとして使用できる。以上により、
本発明のドライエッチング方法によると、高温、高圧条
件でのエッチングが可能になるので、寸法シフト量が少
なく、高速かつ高選択比なエッチングが可能になる。
化シリコンを含む膜は選択性が高いことが確かめられて
おり、これらをマスクとして使用できる。以上により、
本発明のドライエッチング方法によると、高温、高圧条
件でのエッチングが可能になるので、寸法シフト量が少
なく、高速かつ高選択比なエッチングが可能になる。
【００２３】
【実施例】次に本発明の実施例を図を参照しながら説明
する。図１〜図６は、本発明の実施例を説明する図であ
る。
する。図１〜図６は、本発明の実施例を説明する図であ
る。
【００２４】そのうち、図３は、本発明の実施例に係る
エッチング装置の構成図である。当該装置は、マイクロ
波発生器21、矩形導波管22、コイル23、反応室24、ステ
ージ25、エッチングガス導入口26、高周波発生器27、排
気バルブ28、冷却装置29、放電管30から成るものであ
る。
エッチング装置の構成図である。当該装置は、マイクロ
波発生器21、矩形導波管22、コイル23、反応室24、ステ
ージ25、エッチングガス導入口26、高周波発生器27、排
気バルブ28、冷却装置29、放電管30から成るものであ
る。
【００２５】当該装置の機能は、以下に示すとおりであ
る。すなわち、マイクロ波発生器21は、例えば２．４５
GHz のマイクロ波を発生するものであり、矩形導波管22
は、発生されたマイクロ波を反応室24内へ伝播するもの
である。
る。すなわち、マイクロ波発生器21は、例えば２．４５
GHz のマイクロ波を発生するものであり、矩形導波管22
は、発生されたマイクロ波を反応室24内へ伝播するもの
である。
【００２６】また、コイル23は反応室24内に磁場を発生
するものである。ここで、反応室24とは放電管30の内部
領域の空間であり、該反応室24内で、被エッチング対象
Ｗをエッチングするものである。
するものである。ここで、反応室24とは放電管30の内部
領域の空間であり、該反応室24内で、被エッチング対象
Ｗをエッチングするものである。
【００２７】さらに、ステージ25はその上部に被エッチ
ング対象Ｗを載置し、固定するものであり、エッチング
ガス導入口26は、反応室24内にエッチングガスを導入す
るものである。
ング対象Ｗを載置し、固定するものであり、エッチング
ガス導入口26は、反応室24内にエッチングガスを導入す
るものである。
【００２８】また、高周波発生器27はステージ25に接続
されて、ガスプラズマを発生するための高周波電力を発
生させるものであり、排気バルブ28は、排出ガスの流量
を調整するものである。
されて、ガスプラズマを発生するための高周波電力を発
生させるものであり、排気バルブ28は、排出ガスの流量
を調整するものである。
【００２９】さらに、冷却装置29は、冷却用の油を冷却
するものであり、かつ該冷却用の油をステージ25と当該
冷却装置29との間で循環させることにより、ステージ25
を冷却するものである。なお、上記の冷却用の油には、
−９０℃程度まで流動性を維持できるテトラデカフルオ
ロヘキサンや、パーフルオロポリエーテルなどがある。
するものであり、かつ該冷却用の油をステージ25と当該
冷却装置29との間で循環させることにより、ステージ25
を冷却するものである。なお、上記の冷却用の油には、
−９０℃程度まで流動性を維持できるテトラデカフルオ
ロヘキサンや、パーフルオロポリエーテルなどがある。
【００３０】また、放電管30はマイクロ波と反応ガスを
その内部（反応室24）に導入することによりプラズマを
発生させるものである。図１は、本発明の第１〜第６の
実施例に係るドライエッチング方法の説明図である。ま
た、図１（ａ）はフォトレジスト４Ａをマスクにした試
料１の断面図であり、同図（ｂ）は本発明の第１〜第６
の実施例に係るドライエッチング後の断面形状を示す説
明図である。
その内部（反応室24）に導入することによりプラズマを
発生させるものである。図１は、本発明の第１〜第６の
実施例に係るドライエッチング方法の説明図である。ま
た、図１（ａ）はフォトレジスト４Ａをマスクにした試
料１の断面図であり、同図（ｂ）は本発明の第１〜第６
の実施例に係るドライエッチング後の断面形状を示す説
明図である。
【００３１】さらに、図２は本発明の第７、第８の実施
例に係るドライエッチング方法の説明図である。そし
て、図２（ａ）はSiO2膜４Ｂをマスクにした試料２の断
面図であり、図２（ｂ）は本発明の第７，第８の実施例
に係るドライエッチング後の断面形状を示す説明図であ
る。
例に係るドライエッチング方法の説明図である。そし
て、図２（ａ）はSiO2膜４Ｂをマスクにした試料２の断
面図であり、図２（ｂ）は本発明の第７，第８の実施例
に係るドライエッチング後の断面形状を示す説明図であ
る。
【００３２】図１（ａ）に示すように、試料１は、第１
〜第６の実施例において用いられる試料であって、シリ
コン基板１上にSiO2膜２、ポリシリコン膜３及びパター
ニングされたフォトレジスト４Ａが順次設けられて成る
ものである。
〜第６の実施例において用いられる試料であって、シリ
コン基板１上にSiO2膜２、ポリシリコン膜３及びパター
ニングされたフォトレジスト４Ａが順次設けられて成る
ものである。
【００３３】さらに、図２（ａ）に示すように、試料２
は、第７，第８の実施例において用いられる試料であっ
て、シリコン基板１上にSiO2膜２、ポリシリコン膜３及
びパターニングされたSiO2膜４Ｂが順次設けられて成る
ものである。
は、第７，第８の実施例において用いられる試料であっ
て、シリコン基板１上にSiO2膜２、ポリシリコン膜３及
びパターニングされたSiO2膜４Ｂが順次設けられて成る
ものである。
【００３４】上記した試料１、２を以下第１〜第９の実
施例に示すような条件でエッチングする。 （１）第１の実施例 下記のエッチング条件に従って、試料１（図１（ａ）参
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
施例に示すような条件でエッチングする。 （１）第１の実施例 下記のエッチング条件に従って、試料１（図１（ａ）参
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
【００３５】 ガス（流量） SF6 (5sccm)、H2S (5sccm) マイクロ波出力 800 Ｗ 高周波電力 30 Ｗ 反応室内の圧力 1.3 Pa ステージ温度 −50℃ 上記条件に基づいてエッチングした結果、エッチングレ
ートは3200Å/min、SiO2との選択比は13、フォトレジス
トとの選択比は10という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
ートは3200Å/min、SiO2との選択比は13、フォトレジス
トとの選択比は10という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
【００３６】本発明の第１の実施例に係るドライエッチ
ング方法によると、硫黄及びフッ素を含むガスであるSF
6 と、H2S との混合ガスを反応ガスに用いて、ドライエ
ッチングしている。
ング方法によると、硫黄及びフッ素を含むガスであるSF
6 と、H2S との混合ガスを反応ガスに用いて、ドライエ
ッチングしている。
【００３７】このため、アンダーカットを引き起こすエ
ッチング種であるフッ素ラジカルが混合ガスに含まれる
水素と反応して除去され、しかも硫黄が側壁保護膜とし
て機能し、アンダーカットの発生を防ぐことが可能にな
る。
ッチング種であるフッ素ラジカルが混合ガスに含まれる
水素と反応して除去され、しかも硫黄が側壁保護膜とし
て機能し、アンダーカットの発生を防ぐことが可能にな
る。
【００３８】また、硫黄の側壁保護作用により、寸法シ
フト量がほとんどない形状を得る反応室24内の圧力を従
来に比して高く設定することが可能になる。さらに、上
記装置を用いるドライエッチング方法によると、ステー
ジ25の温度を容易に−５０℃に設定することができる。
フト量がほとんどない形状を得る反応室24内の圧力を従
来に比して高く設定することが可能になる。さらに、上
記装置を用いるドライエッチング方法によると、ステー
ジ25の温度を容易に−５０℃に設定することができる。
【００３９】このため、過剰冷却を防止するヒータが不
要になり、冷却手段として冷却用の油をそのまま用いる
ことが可能になる。これにより、油による温度制御は液
体窒素による温度制御より容易なので、従来の１，２の
条件を用いた場合に比べて、温度を安定させ、パターン
の再現性を良くすることが可能になる。
要になり、冷却手段として冷却用の油をそのまま用いる
ことが可能になる。これにより、油による温度制御は液
体窒素による温度制御より容易なので、従来の１，２の
条件を用いた場合に比べて、温度を安定させ、パターン
の再現性を良くすることが可能になる。
【００４０】また、本実施例のドライエッチング方法に
よると、従来の２，３の条件を用いた場合のように、CC
l4ガス、CCl2F2ガスのようなフロン規制対象であるガス
を反応ガスとして用いていないので、大気のオゾン層破
壊を生じさせない。
よると、従来の２，３の条件を用いた場合のように、CC
l4ガス、CCl2F2ガスのようなフロン規制対象であるガス
を反応ガスとして用いていないので、大気のオゾン層破
壊を生じさせない。
【００４１】さらに、被エッチング対象の側壁に形成さ
れた側壁保護膜となる硫黄は、９０℃〜230 ℃に加熱す
ることで簡単に除去されるといった利点もある。なお、
230 ℃を超える温度では、フォトレジスト中に含まれる
重金属がシリコン層に侵入してデバイス特性を悪化させ
る。よって、100 ℃程度の加熱が好ましく、かつ、充分
である。
れた側壁保護膜となる硫黄は、９０℃〜230 ℃に加熱す
ることで簡単に除去されるといった利点もある。なお、
230 ℃を超える温度では、フォトレジスト中に含まれる
重金属がシリコン層に侵入してデバイス特性を悪化させ
る。よって、100 ℃程度の加熱が好ましく、かつ、充分
である。
【００４２】以上により、本実施例に係るドライエッチ
ング方法によると、高温、高圧条件でのエッチングが可
能になるので、寸法シフト量が少なく、高速かつ高選択
比なエッチングが可能になる。
ング方法によると、高温、高圧条件でのエッチングが可
能になるので、寸法シフト量が少なく、高速かつ高選択
比なエッチングが可能になる。
【００４３】（２）第２の実施例 下記のエッチング条件に従って、試料１（図１（ａ）参
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
【００４４】 ガス（流量） SF6 (5sccm)、H2S (10sccm) マイクロ波出力 800 Ｗ 高周波電力 30 Ｗ 反応室内の圧力 2.0 Pa ステージ温度 −50℃ 上記条件に基づいてエッチングした結果、エッチングレ
ートは3500Å/min、SiO2との選択比は15、フォトレジス
トとの選択比は12という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
ートは3500Å/min、SiO2との選択比は15、フォトレジス
トとの選択比は12という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
【００４５】本発明の第２の実施例に係るドライエッチ
ング方法において、第１の実施例と異なる条件は、反応
ガスSF6 とH2S の流量の比と、圧力の条件である。これ
により、第１の実施例に比して、エッチングレート、Si
O2との選択比、フォトレジストとの選択比などが向上し
ている。
ング方法において、第１の実施例と異なる条件は、反応
ガスSF6 とH2S の流量の比と、圧力の条件である。これ
により、第１の実施例に比して、エッチングレート、Si
O2との選択比、フォトレジストとの選択比などが向上し
ている。
【００４６】また、第１の実施例と同様に、フロン規制
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
【００４７】（３）第３の実施例 下記のエッチング条件に従って、試料１（図１（ａ）参
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
【００４８】 ガス（流量） SF4 (5sccm)、H2S (5sccm) マイクロ波出力 800 Ｗ 高周波電力 30 Ｗ 反応室内の圧力 1.3 Pa ステージ温度 −50℃ 上記条件に基づいてエッチングした結果、エッチングレ
ートは3000Å/min、SiO2との選択比は15、フォトレジス
トとの選択比は12という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
ートは3000Å/min、SiO2との選択比は15、フォトレジス
トとの選択比は12という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
【００４９】本発明の第３の実施例に係るドライエッチ
ング方法において、第１，第２の実施例と異なる条件
は、硫黄とフッ素を含むガスにSF4 を用いているところ
である。これにより、第１の実施例に比して、エッチン
グレート、SiO2との選択比、フォトレジストとの選択比
などが向上している。
ング方法において、第１，第２の実施例と異なる条件
は、硫黄とフッ素を含むガスにSF4 を用いているところ
である。これにより、第１の実施例に比して、エッチン
グレート、SiO2との選択比、フォトレジストとの選択比
などが向上している。
【００５０】また、第１の実施例と同様に、フロン規制
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
【００５１】（４）第４の実施例 下記のエッチング条件に従って、試料１（図１（ａ）参
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
【００５２】 ガス（流量） SF4 (5sccm)、H2S (10sccm) マイクロ波出力 800 Ｗ 高周波電力 30 Ｗ 反応室内の圧力 2.0 Pa ステージ温度 −50℃ 上記条件に基づいてエッチングした結果、エッチングレ
ートは3300Å/min、SiO2との選択比は18、フォトレジス
トとの選択比は15という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
ートは3300Å/min、SiO2との選択比は18、フォトレジス
トとの選択比は15という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
【００５３】本発明の第４の実施例に係るドライエッチ
ング方法において、第１〜第３の実施例と異なる条件
は、SF4 とH2S の流量の比である。これにより、第３の
実施例に比して、エッチングレート、SiO2との選択比、
フォトレジストとの選択比などが向上している。
ング方法において、第１〜第３の実施例と異なる条件
は、SF4 とH2S の流量の比である。これにより、第３の
実施例に比して、エッチングレート、SiO2との選択比、
フォトレジストとの選択比などが向上している。
【００５４】また、第１の実施例と同様に、フロン規制
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
【００５５】（５）第５の実施例 下記のエッチング条件に従って、試料１（図１（ａ）参
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
【００５６】 ガス（流量） S2F2 (10sccm) 、H2S (5sccm) マイクロ波出力 800 Ｗ 高周波電力 30 Ｗ 反応室内の圧力 1.3 Pa ステージ温度 −50℃ 上記条件に基づいてエッチングした結果、エッチングレ
ートは2700Å/min、SiO2との選択比は15、フォトレジス
トとの選択比は10という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
ートは2700Å/min、SiO2との選択比は15、フォトレジス
トとの選択比は10という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
【００５７】本発明の第５の実施例に係るドライエッチ
ング方法によると、第１〜第４の実施例と異なる条件
は、硫黄とフッ素を含むガスにS2F2を用いているところ
である。これにより、第１の実施例に比して、SiO2との
選択比が向上している。
ング方法によると、第１〜第４の実施例と異なる条件
は、硫黄とフッ素を含むガスにS2F2を用いているところ
である。これにより、第１の実施例に比して、SiO2との
選択比が向上している。
【００５８】また、第１の実施例と同様に、フロン規制
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
【００５９】（６）第６の実施例 下記のエッチング条件に従って、試料１（図１（ａ）参
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
【００６０】 ガス（流量） S2F2 (10sccm) 、H2S (5sccm) マイクロ波出力 800 Ｗ 高周波電力 30 Ｗ 反応室内の圧力 2.0 Pa ステージ温度 −50℃ 上記条件に基づいてエッチングした結果、エッチングレ
ートは3000Å/min、SiO2との選択比は18、フォトレジス
トとの選択比は15という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
ートは3000Å/min、SiO2との選択比は18、フォトレジス
トとの選択比は15という結果が得られ、断面形状は図１
（ｂ）に示すような略垂直形状が得られた。
【００６１】本発明の第６の実施例に係るドライエッチ
ング方法において、第１〜第５の実施例と異なる条件
は、S2F2とH2S の流量の比である。これにより、第５の
実施例に比して、エッチングレート、SiO2との選択比、
フォトレジストとの選択比などが向上している。
ング方法において、第１〜第５の実施例と異なる条件
は、S2F2とH2S の流量の比である。これにより、第５の
実施例に比して、エッチングレート、SiO2との選択比、
フォトレジストとの選択比などが向上している。
【００６２】また、第１の実施例と同様に、フロン規制
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
【００６３】（７）第７の実施例 下記のエッチング条件に従って、試料２（図２（ａ）参
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
【００６４】 ガス（流量） SF6 (5sccm)、H2S (5sccm) マイクロ波出力 800 Ｗ 高周波電力 30 Ｗ 反応室内の圧力 1.3 Pa ステージ温度 −50℃ 上記条件に基づいてエッチングした結果、エッチングレ
ートは3200Å/min、SiO2との選択比は25という結果が得
られ、断面形状は図２（ｂ）に示すような略垂直形状が
得られた。
ートは3200Å/min、SiO2との選択比は25という結果が得
られ、断面形状は図２（ｂ）に示すような略垂直形状が
得られた。
【００６５】本発明の第７の実施例に係るドライエッチ
ング方法において、第１〜第６の実施例と異なる条件
は、マスクにSiO2膜４Ｂを用いた点である。これによ
り、その他の条件が全て本実施例に等しい第１の実施例
に比して、SiO2との選択比が、ほぼ２倍になっている。
ング方法において、第１〜第６の実施例と異なる条件
は、マスクにSiO2膜４Ｂを用いた点である。これによ
り、その他の条件が全て本実施例に等しい第１の実施例
に比して、SiO2との選択比が、ほぼ２倍になっている。
【００６６】また、第１の実施例と同様に、フロン規制
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
【００６７】（８）第８の実施例 下記のエッチング条件に従って、試料２（図２（ａ）参
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
照）のポリシリコン膜３のエッチングを行う。
【００６８】 ガス（流量） SF4 (5sccm)、H2S (5sccm) マイクロ波出力 800 Ｗ 高周波電力 30 Ｗ 反応室内の圧力 1.3 Pa ステージ温度 −50℃ 上記条件に基づいてエッチングした結果、エッチングレ
ートは3000Å/min、SiO2との選択比は30という結果が得
られ、断面形状は図２（ｂ）に示すような略垂直形状が
得られた。
ートは3000Å/min、SiO2との選択比は30という結果が得
られ、断面形状は図２（ｂ）に示すような略垂直形状が
得られた。
【００６９】本発明の第８の実施例に係るドライエッチ
ング方法において、第１〜第７の実施例と異なる条件
は、硫黄とフッ素を含むガスにSF4 を用い、かつマスク
にSiO2膜４Ｂを用いた点である。これにより、その他の
条件が全て本実施例に等しい第３の実施例に比して、Si
O2との選択比がちょうど２倍になっている。
ング方法において、第１〜第７の実施例と異なる条件
は、硫黄とフッ素を含むガスにSF4 を用い、かつマスク
にSiO2膜４Ｂを用いた点である。これにより、その他の
条件が全て本実施例に等しい第３の実施例に比して、Si
O2との選択比がちょうど２倍になっている。
【００７０】また、第１の実施例と同様に、フロン規制
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
対象のガスを用いる必要がなく、側壁保護膜も100 ℃程
度に加熱することによって除去できる。さらに、第１の
実施例と同様に、高温、高圧条件でのエッチングが可能
になるので、寸法シフト量が少ない異方性エッチングが
可能になり、再現性が良く、かつ高速，高選択比のエッ
チングが実現できる。
【００７１】（９）第９の実施例 上記第７，第８の実施例において、SiO2膜の代わりに、
窒化シリコン(Si3N4)を用いても同様に、SiO2との選択
比の向上が実験により確認され、これをマスクに用いて
もよいし、下地にしてもよい。
窒化シリコン(Si3N4)を用いても同様に、SiO2との選択
比の向上が実験により確認され、これをマスクに用いて
もよいし、下地にしてもよい。
【００７２】（10）その他の実施例 図４は反応室内の圧力とSi／SiO2選択比との関係を示す
グラフ、図５は反応室内の圧力とシリコンのエッチング
レートとの関係を示すグラフ、図６はウエハを載置する
ステージの温度とシリコンのエッチングレートとの関係
を示すグラフである。
グラフ、図５は反応室内の圧力とシリコンのエッチング
レートとの関係を示すグラフ、図６はウエハを載置する
ステージの温度とシリコンのエッチングレートとの関係
を示すグラフである。
【００７３】図４〜６においてエッチングの条件は全て
共通であって、以下に示すとおりである。すなわち、 ガス（流量） SF4 (5sccm)、H2S (5sccm) マイクロ波出力 800 Ｗ 高周波電力 30 Ｗ ステージ温度 −50℃ 図４に示すように、反応室内の圧力が上がるにつれて、
シリコンのSiO2に対する選択比が向上していることがわ
かる。しかし、該ステージ温度が−５０℃のとき２．０
Paより高圧にするとアンダーカットが発生するので、圧
力はそれ以下に抑える必要がある。
共通であって、以下に示すとおりである。すなわち、 ガス（流量） SF4 (5sccm)、H2S (5sccm) マイクロ波出力 800 Ｗ 高周波電力 30 Ｗ ステージ温度 −50℃ 図４に示すように、反応室内の圧力が上がるにつれて、
シリコンのSiO2に対する選択比が向上していることがわ
かる。しかし、該ステージ温度が−５０℃のとき２．０
Paより高圧にするとアンダーカットが発生するので、圧
力はそれ以下に抑える必要がある。
【００７４】また、図５、図６に示すように、反応室内
の圧力やステージ温度が上がるにつれて、シリコンのエ
ッチングレートが向上していることがわかる。すなわ
ち、高温、高圧条件でのエッチングにより、高速、高選
択比のエッチングが得られる傾向にあることが確かめら
れた。
の圧力やステージ温度が上がるにつれて、シリコンのエ
ッチングレートが向上していることがわかる。すなわ
ち、高温、高圧条件でのエッチングにより、高速、高選
択比のエッチングが得られる傾向にあることが確かめら
れた。
【００７５】この傾向は、第１〜第９の実施例に共通す
る一般的なものである。なお、上記した実施例では、ポ
リシリコン膜を被パターニング膜としたが、非晶質シリ
コン膜、単結晶シリコン膜であっても同様な結果が得ら
れる。
る一般的なものである。なお、上記した実施例では、ポ
リシリコン膜を被パターニング膜としたが、非晶質シリ
コン膜、単結晶シリコン膜であっても同様な結果が得ら
れる。
【００７６】
【発明の効果】本発明のドライエッチング方法による
と、硫黄及びフッ素を含むガスと、H2Sとの混合ガスを
反応ガスに用いて、ドライエッチングしている。
と、硫黄及びフッ素を含むガスと、H2Sとの混合ガスを
反応ガスに用いて、ドライエッチングしている。
【００７７】このため、アンダーカットの発生を防ぐこ
とが可能になり、寸法シフト量がほとんどない形状を得
る反応室内の圧力を従来に比して高く設定することが可
能になる。
とが可能になり、寸法シフト量がほとんどない形状を得
る反応室内の圧力を従来に比して高く設定することが可
能になる。
【００７８】さらに、本発明のドライエッチング方法に
よると、ステージ温度を−７０℃以上−３０℃以下の範
囲に設定することができる。このため、冷却手段として
液体窒素の代わりに冷却用の油を用いることが可能にな
る。これにより、従来に比して、エッチングプロセスを
安定させ、再現性を良くすることが可能になる。
よると、ステージ温度を−７０℃以上−３０℃以下の範
囲に設定することができる。このため、冷却手段として
液体窒素の代わりに冷却用の油を用いることが可能にな
る。これにより、従来に比して、エッチングプロセスを
安定させ、再現性を良くすることが可能になる。
【００７９】また、本発明のドライエッチング方法によ
ると、従来例のように、CCl4ガス、CCl2F2ガスのような
フロン規制対象であるガスを反応ガスとして用いる必要
がない。
ると、従来例のように、CCl4ガス、CCl2F2ガスのような
フロン規制対象であるガスを反応ガスとして用いる必要
がない。
【００８０】さらに、本発明のドライエッチング方法に
よれば、堆積性ガスを用いないので、側壁保護膜が処理
室内壁へ付着することを防止できる。さらに被加工物の
側壁に形成された保護膜も加熱するだけで容易に除去で
きる。
よれば、堆積性ガスを用いないので、側壁保護膜が処理
室内壁へ付着することを防止できる。さらに被加工物の
側壁に形成された保護膜も加熱するだけで容易に除去で
きる。
【００８１】以上により、本発明のドライエッチング方
法によると、高温、高圧条件でのエッチングが可能にな
るので、寸法シフト量が少なく、高速かつ高選択比なエ
ッチングが可能になる。
法によると、高温、高圧条件でのエッチングが可能にな
るので、寸法シフト量が少なく、高速かつ高選択比なエ
ッチングが可能になる。
【図１】本発明の第１〜第６の実施例に係るドライエッ
チング方法の説明図である。
チング方法の説明図である。
【図２】本発明の第７，第８の実施例に係るドライエッ
チング方法の説明図である。
チング方法の説明図である。
【図３】本発明の実施例に係るエッチング装置の構成図
である。
である。
【図４】本発明の実施例に係る補足説明図（その１）で
ある。
ある。
【図５】本発明の実施例に係る補足説明図（その２）で
ある。
ある。
【図６】本発明の実施例に係る補足説明図（その３）で
ある。
ある。
【図７】従来例に係るドライエッチング方法の説明図で
ある。
ある。
１…シリコン基板（半導体基板）、 ２…SiO2膜（酸化膜）、 ３…ポリシリコン（シリコン層）、 ４Ａ…フォトレジスト（耐エッチング膜）。
Claims (6)
- 【請求項１】シリコン層（３）上にパターニングされた
耐エッチング膜（４）を形成する工程と、 反応ガスに硫黄及びフッ素を含むガスとH2S との混合ガ
スを用いる条件で、冷却しながら前記耐エッチング膜
（４）に覆われない領域の前記シリコン層（３）をエッ
チングする工程とを含むことを特徴とするドライエッチ
ング方法。 - 【請求項２】請求項１記載の硫黄及びフッ素を含むガス
は、SF6 ガス又はSF4 又はS2F2ガスであることを特徴と
するドライエッチング方法。 - 【請求項３】請求項１記載の冷却された被加工物を有す
る基板の温度は、−７０℃以上−３０℃以下の範囲であ
ることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項４】請求項１記載の耐エッチング膜（４）は、
感光性膜であることを特徴とするドライエッチング方
法。 - 【請求項５】請求項１記載の耐エッチング膜（４）は、
少なくとも、酸化シリコンまたは窒化シリコンを含む膜
から成ることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項６】請求項１記載のドライエッチングは、圧力
が0.1 Paから2.0Pa の範囲内の雰囲気で行われることを
特徴とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30927791A JPH05144780A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30927791A JPH05144780A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | ドライエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05144780A true JPH05144780A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=17991062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30927791A Withdrawn JPH05144780A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05144780A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6040640A (en) * | 1995-10-26 | 2000-03-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Direct voltage back-up system at a power supply outlet |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP30927791A patent/JPH05144780A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6040640A (en) * | 1995-10-26 | 2000-03-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Direct voltage back-up system at a power supply outlet |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |