JPH05234959A - ドライエッチング方法及びドライエッチング装置 - Google Patents

ドライエッチング方法及びドライエッチング装置

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JPH05234959A
JPH05234959A JP3205974A JP20597491A JPH05234959A JP H05234959 A JPH05234959 A JP H05234959A JP 3205974 A JP3205974 A JP 3205974A JP 20597491 A JP20597491 A JP 20597491A JP H05234959 A JPH05234959 A JP H05234959A
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dry etching
gas
etching
ions
etched
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Kosei Kumihashi
孝生 組橋
Kazunori Tsujimoto
和典 辻本
Shinichi Taji
新一 田地
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体製造プロセスのドライエッチングにおい
て、材料間の高選択比エッチングを実現することのでき
るドライエッチング方法及びドライエッチング装置を提
供すること。 【構成】上記目的は、エッチングしたい物質、エッチン
グしたくない物質の構成原子に合わせて入射イオンの質
量を制御すること、エッチングしたい物質、エッチング
したくない物質の構成原子の質量差を大きくすること、
ドライエッチング装置にホットスポット温度の測定手段
及び制御手段を追加して設けることなどによって達成す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造プロセスにお
けるドライエッチング方法及びドライエッチング装置に
係り、特に、材料間の高選択比エッチングを実現するこ
とのできるドライエッチング方法及びドライエッチング
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のドライエッチング方法において
は、反応性ガスプラズマからの活性粒子により反応を起
させていた。この反応はイオンの入射エネルギーによっ
て促進されるが、イオンの入射方向に異方性があるため
に異方性が生じる。
【０００３】この場合、入射イオンのエネルギーが被エ
ッチング材表面に伝達されてその部分を局所的に加熱
し、この局所的加熱によリ生じるホットスポットによっ
てエッチング反応が極めて速かに進行することになる
(例えば、ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス
・アンド・テクノロジー B4 (1986年) 459頁 ；J. Vac.
Sci.Technol. B4 (1986) p.459 記載)。また、低温エッ
チング技術において(特開昭 60‐158627号公報、特開昭
63‐110726号公報、特開昭 63291423号公報記載など)
は、試料温度を極く低温とし、ラジカルなどの入射粒子
が熱反応によりエッチングを起すことを抑え、ホットス
ポットのみでエッチング反応が起きるようにすることに
よって高い異方性を実現することができている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ドライエッチング方法においては、プラズマから入射す
るイオンによって、エッチングしたい部分でもエッチン
グしたくない部分でもホットスポットが生じていた。ま
た、このホットスポットの温度の制御は特に行われてお
らず、そのために、エッチングしたくない部分でもホッ
トスポット温度が高くなってエッチング反応が進んでし
まい、十分なエッチング選択比が得られないという問題
があった。
【０００５】また、従来のドライエッチング方法では、
プラズマから入射するイオンとエッチングしようとする
物質との組合せによっては、エッチングしようとする物
質表面でのホットスポット温度が十分に上がらないため
にエッチング速度が小さく、十分な選択比が得られない
という問題があった。この問題はエッチングしようとす
る物質がタングステン(W)等の重原子を含む物質の場合
特に顕著であった。
【０００６】また、従来のドライエッチング装置におい
ては、ホットスポット温度の測定・制御機構が設けられ
ていなかったために、エッチング反応速度の制御が十分
に行われず、材料間のエッチング選択比が小さいという
問題があった。
【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の有してい
た課題を解決して、材料間の高選択比エッチングを実現
することのできるドライエッチング方法及びドライエッ
チング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ドライエッ
チング方法及びドライエッチング装置について、エッチ
ングしたい物質、エッチングしたくない物質の構成原子
に合わせて入射イオンの質量を制御すること、エッチン
グしたい物質、エッチングしたくない物質の構成原子の
質量差を大きくすること、ドライエッチング装置にホッ
トスポット温度の測定手段及び制御手段を追加して設け
ることなどによって達成することができる。
【０００９】より具体的には、ドライエッチング方法に
ついては、(1) プラズマを用いるドライエッチング方法
において、入射イオンから被エッチング材各構成原子へ
のエネルギー伝達効率を、入射イオンからマスク材各構
成原子へのエネルギー伝達効率よりも大とすること、も
しくは、マスク材及び下地層各構成原子へのエネルギー
伝達効率よりも大とすること、(2) フッ素系ガスプラズ
マエッチングにより原子量60以上の原子を含む材料をエ
ッチングする際に、原子量60以上のイオンを入射させる
こと、(3) カーボン系レジストマスクによりパターニン
グした被エッチング材をフッ素系ガスプラズマによりエ
ッチングするドライエッチング方法において、原子量60
以上のイオンを被エッチング材に入射させること、(4)
カーボン系レジスト材をガスプラズマによりドライエッ
チングする方法において、添加ガスとしてヘリウムガス
を用いること、(5) He、Li、Be、B の中から選ばれる少
なくとも１種の原子を１％以上含む物質をマスク材とし
て用いること、また、ドライエッチング装置について
は、(1') エネルギーとイオン種とを制御できるイオン
源とラジカル源とタイムオブフライト計測手段とを有
し、これによって試料表面のホットスポット温度の測定
を可能にしたドライエッチング装置とすること、によっ
て達成することができる。
【００１０】
【作用】ホットスポット温度はイオンの入射エネルギー
とイオンから固体原子へのエネルギー伝達効率とに依存
する。また、エネルギー伝達効率はイオンと固体原子と
の質量比によって決定される。ここで、イオンの入射エ
ネルギーを E 、イオンの質量を M1、固体原子の質量を
M2、固体原子がイオンから受け取るエネルギーを T、
固体原子とイオンとの質量比 M2/M1＝ A とすると、イ
オンが固体原子と正面衝突して固体原子にエネルギーを
与える割合 T/E は T/E ＝ 4 A/(1＋A)2 (1) で表される。この式は運動量保存則とエネルギー保存則
とから導かれる。
【００１１】実際のイオン入射によるイオンから固体表
面へのエネルギー伝達はイオンと固体原子との正面衝突
だけによるものではないが、その場合は散乱角をθとし
てsin2θの係数がかかるだけであり、エネルギー伝達効
率を示す式としては(1)式を用いることができる。
【００１２】図３に、イオンから固体表面へのエネルギ
ー伝達効率と、イオンと固体原子との質量比 A との関
係を示した。エネルギー伝達効率はイオンと固体原子と
の質量が等しいとき(A＝1)に最大となり、質量比が 1
から離れるほど、すなわち、両者の質量差が大きいほ
ど、エネルギー伝達効率は低くなる。エネルギー伝達効
率が高いときには、入射イオンのエネルギーが速やかに
固体表面に伝達されるために、ホットスポット温度は高
くなり、伝達効率が低いときにはホットスポット温度は
低くなる。
【００１３】図４は、入射イオンをHe+、Ne+、Ar+、Kr
+、Xe+とした場合の固体原子の原子量とエネルギー伝達
効率との関係を具体的に示した図で、これらの貴ガスイ
オンの質量は従来のドライエッチングでよく用いられる
ハロゲンイオンの質量と同程度であり、ハロゲンイオン
から固体原子への伝達効率も同時に示した。
【００１４】このエネルギー伝達効率を制御することに
よって固体表面のホットスポット温度を制御することが
本発明の特徴であり、以下、この特徴について、従来の
SF6ガスプラズマによる W のエッチングの場合を例と
して説明する。
【００１５】従来の W エッチングにおいては、入射 F+
イオンから W へのエネルギー伝達効率は0.34と低く、
そのためホットスポット温度が低く、エッチング速度が
遅かった。また、図４から明らかなように、レジストの
構成原子 C や Si への F+イオンからのエネルギー伝達
効率はほぼ１に近い。そのために、 Si やレジストでは
ホットスポット温度が高くエッチング速度が速かった。
従って、 W と Siやレジストとの選択比が小さかった。
【００１６】これに対して、W に近い質量を有するイオ
ンを入射させればエネルギー伝達効率が上がり、W のホ
ットスポット温度を上げ得ることが図３及び図４から理
解できる。例えば、Xe イオンを用いれば、W へのエネ
ルギー伝達効率は１に近くなる。このとき、W と質量の
離れた Si や C へのエネルギー伝達効率は0.6と低いた
めにホットスポット温度が下がりエッチング速度が遅く
なって、大きな選択比が得られることになる。
【００１７】また、以上のことから、エッチングしたい
物質とエッチングしたくない物質との質量差を大きく
し、ホットスポット温度を制御することによってエッチ
ング選択比を上げることができる。例えば、レジストマ
スクについて、C よりも質量の小さい He、Li、Be、B
を添加することによって、エッチング速度を下げること
ができる。
【００１８】ホットスポット温度は入射イオンのエネル
ギーによっても異なり、また、材料固有の状態によって
も異なる。このホットスポット温度を測定する手段をエ
ッチング装置に設けることによって、最適な入射イオン
エネルギーを検出することができる。また、この測定し
たホットスポット温度をエッチングパラメータにフィー
ドバックすることによって、入射イオンエネルギーの自
動制御も可能となる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明のドライエッチング方法及びド
ライエッチング装置について、実施例によって具体的に
説明する。
【００２０】
【実施例１】図１に、本発明ドライエッチング方法の一
実施例として、W のドライエッチングにおいて、SF6ガ
スに Xe を添加した場合の Xe 添加率とエッチング速度
との関係について得られた結果を示す。
【００２１】W のドライエッチングは従来 SF6ガスプラ
ズマ等のフッ素系ガスプラズマによって行ってきた。従
来の SF6ガスプラズマによる W のエッチング速度は遅
く、サイドエッチングを抑えるために -30℃の低温エッ
チングを行った場合に、そのエッチング速度は100nm/mi
nであった(図１において、Xe/(SF6＋Xe)＝０％の場
合)。この条件ではレジストのエッチング速度も100nm/m
inなので、W /レジストエッチングの選択比は１とな
る。このため、従来の W エッチングではマスク材とし
てSiO2を用いてエッチング加工を行っていた。
【００２２】SF6ガスプラズマによる W のエッチング速
度が遅いのは、W 原子と入射イオンとの質量比が大きい
ために入射イオンのエネルギーが W 表面に効率良く伝
達されず、ホットスポット温度が低いためである。すな
わち、W の原子量は184、主な入射イオン種である F+の
原子量は19で、質量比 W/F ＝9.7となるので、入射イオ
ンから W へのエネルギー伝達効率は0.34と低い。この
伝達効率を上げればSiエッチング(質量比 Si/F＝1.5、
エネルギー伝達効率 0.96)の場合と同程度のエッチング
速度が得られることになる。
【００２３】本実施例は、入射イオンとして W と同程
度の質量を有する Xe を用いた場合の例で、この場合、
Xe の質量数は131、質量比 W/Xe＝0.71、入射イオンか
ら Wへのエネルギー伝達効率は0.97で、入射イオンのエ
ネルギーが W に効率良く伝えられ、ホットスポット温
度を上げることができた。ここで、Xeガスは、貴ガスで
あるために、SF6への添加ガスとして安全性の点から
も、また、プラズマの特性に大きな影響を与えることの
ないイオン源であるという点からも、簡便に用いること
ができる。また、F の第１イオン化ポテンシャル17.4eV
に対して Xeの第１イオン化ポテンシャルは12.13eVと低
いので、プラズマ中での Xe のイオン化効率も高い。
【００２４】本実施例の実験では、SF6と Xe とのガス
流量を調節することにより、SF6＋Xeガスプラズマによ
る W のエッチングを行った。放電はイオン化効率の良
いμ波放電を用い、ガス圧力は１Pa、試料温度は -30℃
としてサイドエッチング等のラジカルによるエッチング
反応を抑えた。
【００２５】図１の結果から明らかなように、SF6への
Xe の添加量を増して行くと、当初の段階では、入射イ
オンから W へのエネルギー伝達効率が上がり、W のエ
ッチング速度は上昇する。しかし、Xe の添加量をさら
に増加すると、エッチャントである SF6の量が減少する
ために、W のエッチング速度は減少する。本実施例の条
件においては、Xe の混合比率20％のときに W エッチン
グ速度が最大となり、その値は700nm/min程度であっ
た。
【００２６】これに対し、レジストのエッチング速度は
Xe の混合比率増大に伴い単調に減少する。その理由の
一つは、SF6比率の減少によるエッチャントの減少であ
る。しかし、Xe 混合比率10％のときにレジストのエッ
チング速度は50nm/minとなり、Xe混合比率 0％のときの
50％にまで減少する。これは、エッチャントの減少によ
る影響以外に、入射イオン種が F+からXe+になるために
入射イオンからレジストへのエネルギー伝達効率が下が
ることによる結果である。
【００２７】レジストの主たる構成原子は H と C とで
ある。H の質量数は１と小さく、入射イオン種との質量
比 H/M+ が通常0.1以下となるために、入射イオンから
H へのエネルギー伝達効率は0.33と小さく、入射イオン
のレジストへのエネルギー伝達は主に C 原子を介して
行われる。SF6100％ガスプラズマでは主な入射イオンは
F+ である。質量比 C/F＝0.63であるから入射イオンか
らレジストへのエネルギー伝達効率は0.95である。Xe
をSF6に添加すると、主な入射イオンは Xeになる。この
場合、質量比 C/Xe＝0.065であり、エネルギー伝達効率
は0.23と小さくなる。そのため、Xe添加によってレジス
トのホットスポット温度は低くなり、エッチング速度は
低下する。
【００２８】図２は、本実施例における Xe 添加比率と
W/レジストエッチング選択比との関係を示した図であ
る。SF6100％(Xe/(SF6＋ Xe)＝ 0％)では W のエッチン
グ速度は遅く、レジストのエッチング速度と同程度であ
り、選択比は１である。SF6ガスに Xe を添加して行く
と、W のホットスポット温度の上昇とレジストのホット
スポット温度の低下の効果によって、 W/レジストエッ
チング選択比は増大する。本実施例の条件では、Xe添加
率40％で選択比最大28の値が得られた。Xeの添加率をさ
らに増していくと、エッチャントの供給量が減少して W
のエッチング速度が遅くなるので、W/レジストエッチ
ング選択比も減少する。
【００２９】なお、上記例では W エッチングの場合に
ついて説明したが、Ta2O5や PZT などの重元素を含んだ
膜の高選択エッチングの場合にも、上記の方法を有効に
適用することができる。
【００３０】
【実施例２】図５は、本発明ドライエッチング方法の他
の実施例、(SF6＋Xe)混合ガスによる Si のドライエッ
チング、の結果を示した図である。
【００３１】実施例１で述べたように、SF6ガスに Xeを
添加すると、Xe+からレジストへのエネルギー伝達効率
が0.23と小さいために、レジスト表面のホットスポット
温度が低くなり、レジストのエッチング速度は著しく遅
くなる。これに対し、Si/Xe質量比は0.21、エネルギー
伝達効率は0.57と小さいが、レジストへのエネルギー伝
達効率0.23に比較して約２倍程度の値である。そのた
め、Xe+による Siのホットスポット温度はレジストのホ
ットスポット温度よりも高くなる。ただし、F+から Si
へのエネルギー伝達効率0.96の60％程度の伝達効率であ
るので、他のエッチング条件を同一として Xe ガス添加
を行うと、エッチャントの減少とホットスポット温度の
低下によって、レジストと同様に Si のエッチング速度
も著しく減少するしかし、Xe+から Si へのエネルギー
伝達効率は0.57と Xe+からレジストへのエネルギー伝達
効率0.23との差が大きいので、これらの表面でのホット
スポット温度の差が大きい。そのため、試料に適当なバ
イアス電位を印加することによって、Si 表面のホット
スポット温度をエッチング反応が起きる温度とし、レジ
スト表面でのホットスポット温度をエッチング反応が起
らない温度とするように制御することができる。
【００３２】本実施例の場合には、μ波プラズマエッチ
ングにおいて、試料に13.56MHzの高周波バイアス100Wを
印加することによって実験を行った。バイアス印加方法
はこれ以外の方法であってもよい。また、ラジカルによ
るエッチング反応を抑えるために試料温度は -130℃と
し、ガス圧力は１Pa、SF6と Xeとの混合比を変えてエッ
チングを行った。
【００３３】上記バイアス印加条件では Xe+の入射によ
って Siのホットスポット温度はエッチング反応を起す
に十分な温度まで上がるので、Xe 混合によるエッチン
グ速度の減少は Xe混合によってエッチャントが減少す
る割合でしか減少しない。これに対し、レジスト表面で
は、上記のバイアス印加条件では Xe+がホットスポット
温度を十分高くすることができないので、Xeの添加によ
ってエッチング速度が著しく減少する。
【００３４】図６に、本実施例における Xeガス混合比
率と Si/レジストエッチング選択比との関係を示す。こ
の結果から、Xe混合比40％で選択比30と極めて高い値の
得られることがわかる。また、このときの Siエッチン
グ速度は600nm/minで、十分実用に応じることのできる
速度であった。
【００３５】なお、上記のエッチング方法は、Si/レジ
ストエッチングにおける SF6/Xe 混合以外の系でも応用
することができる。すなわち、入射イオン種を選択する
ことによりエッチングしようとする物質とエッチングし
たくない物質との間にエネルギー伝達効率差を生じさ
せ、適宜のバイアス印加によって、エッチングしようと
する物質のホットスポット温度をエッチング反応が十分
進む温度とし、かつ、エッチングしたくない物質のホッ
トスポット温度がエッチング反応の起こりにくい低い温
度となるように設定すれば、高い選択性のあるエッチン
グを行うことができる。
【００３６】入射イオンも、プラズマへのガス混合でな
く、独立したイオン源からのイオンを用いても良い。ま
た、入射エネルギーを制御することができれば、イオン
でなく、中性粒子を入射させてもよい。
【００３７】本実施例の実験ではマスク材としてカーボ
ン系レジストを使用した。Xe+からC へのエネルギー伝
達効率は0.23と小さいが、C よりも原子量の小さい原子
をレジストの構成原子として追加するとエネルギー伝達
効率がさらに下がり、選択比をさらに大きくすることが
できる。このような構成原子として He、Li、Be、Bがあ
り、これらの原子の少なくとも１種をレジスト材料に１
％以上添加することにより、入射イオンからレジストマ
スクへのエネルギー伝達効率を下げて、Siとの選択比を
上げることができた。このレジストマスクは C よりも
原子量の大きい構成原子を含む被エッチング材のエッチ
ングの場合にも有効に用いることができる。
【００３８】
【実施例３】図７は、本発明方法の一実施例として F・
CF2ラジカル源と Heイオン源を有するエッチング装置を
用いて SiO2及び Si のエッチングを行った場合の、He+
イオンエネルギーと SiO2及び Si のエッチング速度と
の関係を示した図である。
【００３９】SiO2は酸素(O)原子を含む。そのため、O
原子へのエネルギー伝達効率を Si原子へのエネルギー
伝達効率よりも上げることができれば、対 Siエッチン
グ選択比を向上させることができる。エネルギー伝達効
率は入射イオンと固体物質構成原子の質量が等しいとき
に最大となり、質量比が大きくなるほどエネルギー伝達
効率は低下する。そのため、Siに対するよりも O に対
するエネルギー伝達効率を上げるためには、O よりも軽
いイオンを用いればよい。そのような入射イオンとし
て、本実施例においては He+を用いた。He+の O に対す
るエネルギー伝達効率は0.64で、Siに対する伝達効率の
値0.44よりも高い。そのため、SiO2のホットスポット温
度は200eVの He+入射で十分高くなり、ラジカルの供給
律速でエッチング速度が飽和する。これに対し、Siでは
400eVの He+入射で供給律速となる。そのため、He+の入
射エネルギー200eV付近で選択比10以上を得ることがで
きた。
【００４０】He+の効果は、従来の CF4ガスプラズマへ
の Heガス添加によってもある程度効果がある。しか
し、He の第１イオン化ポテンシャルは24.6eVで、F の
イオン化ポテンシャル17.4eVよりも大きいため、F+イオ
ン入射を完全に抑えることはできない。また、F+イオン
のエネルギー伝達効率は Siに対して0.96、O に対して
0.99と差がないので、F+イオンの入射や CFX+イオンの
入射を防ぐことができない(CF4＋He)ガスプラズマでは
その効果は減少する。ただし、放電条件を F+よりも He
+が多くなる条件に設定すれば、実用上問題はない。
【００４１】この他に、多層レジストエッチングなどの
レジストエッチングにおいて、He+イオンを作用させる
ことによって、レジストの H へのエネルギー伝達効率
を0.64と大幅に向上させることができる。その方法の一
例として、O2＋Cl2ガスプラズマによる低温レジストエ
ッチングにおける Heガス添加が簡便でかつ効果が高
い。
【００４２】
【実施例４】図８は本発明ドライエッチング装置の一実
施例を示す構成図で、マグネトロン１、導波管２、放電
室３、ガス導入口４、電磁石５、試料台６、冷媒導入口
８、ヒータ９、ヒータ電源10、ポンプ11、ラジカル源1
2、イオン源13、フライトチューブ14、四重極質量分離
器15、タイムオブフライト測定系16、計測・制御用コン
ピュータ17、高周波電源18からなることを示す。
【００４３】本装置においてはマグネトロン１で発生し
たμ波を導波管２を通して放電室３に放射させる。ま
た、ガス導入口４から所定圧力のガスを放電室３内に導
入し、電磁石５を用いてμ波放電によるプラズマを効率
良く発生させ、試料台６上に載置した試料７のエッチン
グを行う。試料台６には試料７を低温に冷却するための
冷媒導入口８とヒータ９とを取付けてあり、ヒータ電源
10がヒータ９に電力を供給する。また、試料７には高周
波電源18によりバイアス電力を印加できるようにしてあ
る。また、ラジカル源12、イオン源13、フライトチュー
ブ14、四重極質量分離器15、タイムオブフライト測定系
16、計測・制御用コンピュータ17はホットスポット温度
測定のために取り付けたもので、計測・制御用コンピュ
ータ17は高周波電源18とイオン源13、ラジカル源12を制
御する。
【００４４】以下、ホットスポット温度測定方法と、そ
の測定結果をエッチングパラメータにフィードバックさ
せる方法とについて説明する。
【００４５】まず、ラジカル源12からエッチャントのラ
ジカルを発生させ、試料７に吸着させる。次いで、イオ
ン源13から所定のイオンを試料７に入射させるとホット
スポットでエッチング反応が起こり、反応生成物が脱離
する。このとき、脱離する反応生成物の速度はホットス
ポット温度を反映したマックスウェル・ボルツマン速度
分布則に従う。そこで、フライトチューブ14、四重極質
量分離器15、タイムオブフライト測定系16によって反応
生成物の脱離速度を求めることにより、ホットスポット
温度を測定することができる。測定結果は測定・制御コ
ンピュータ17によって解析する。この測定・制御コンピ
ュータ17はラジカル源12、イオン源13を自動的に制御す
ることによって、各質量のイオンによる入射エネルギー
とホットスポット温度との関係を自動的に求める。ま
た、測定・制御コンピュータ17は四重極質量分離器15も
自動制御し、同時に複数種の固体表面におけるホットス
ポット温度を測定する。この計測によって、選択比を最
大にするホットスポット温度にするのに適したイオン種
とイオン入射エネルギーとを決定することができる。入
射イオンのエネルギーを設定するために、高周波電源18
から印加するバイアス電力を設定する。
【００４６】本実施例装置においては、上記のように、
測定・制御用コンピュータ17が高周波電源18も制御でき
るようにしたため、ホットスポット温度計測からエッチ
ングまでを自動化することができた。また、測定・制御
用コンピュータ17にそれまでに求めたエッチング条件を
蓄積しておき、各パラメータを自動設定することができ
る。多結晶やアモルファスの場合には膜形成条件によっ
てホットスポット温度が異なるが、蓄積しておいたエッ
チング条件付近においてホットスポット温度を計測する
ようにして、短時間で自動的に最適条件を求めることが
できる。
【００４７】
【発明の効果】以上述べてきたように、半導体製造プロ
セスにおけるドライエッチング方法およびドライエッチ
ング装置を本発明構成の方法および装置とすることによ
って、従来技術の有していた課題を解決して、材料間の
高選択比エッチングを実現することができ、極微細加工
に適するドライエッチング方法およびドライエッチング
装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の一実施例の W のドライエッチン
グにおける(SF6＋Xe)のXe添加率とエッチング速度との
関係を示す図。
【図２】本発明方法の一実施例の W のドライエッチン
グにおける(SF6＋Xe)のXe添加率と W/レジストエッチン
グ選択比との関係を示す図。
【図３】イオンから固体表面へのエネルギー伝達効率
と、イオンと固体原子の質量比との関係を示す図。
【図４】入射イオンを He+、Ne+、Ar+、Kr+、Xe+ とし
た場合の、固体原子の原子量とエネルギー伝達効率との
関係を示す図。
【図５】本発明方法の他の実施例の Si のドライエッチ
ングにおける(SF6＋Xe)のXe添加率とエッチング速度と
の関係を示す図。
【図６】図５の実施例における(SF6＋Xe)のXe添加率と
Si/レジストエッチング選択比との関係を示す図。
【図７】本発明方法のさらに他の実施例として F・CF2
ラジカル源と Heイオン源を有するエッチング装置を用
いて SiO2及び Si のエッチングを行った場合の、 He+
イオンエネルギーと SiO2及び Si のエッチング速度と
の関係を示す図。
【図８】本発明ドライエッチング装置の一実施例の構成
を示す構成図。
【符号の説明】
１…マグネトロン、２…導波管、３…放電室、４…ガス
導入口、５…電磁石、６…試料台、７…試料、８…冷媒
導入口、９…ヒータ、10…ヒータ電源、11…ポンプ、12
…ラジカル源、13…イオン源、14…フライトチューブ、
15…四重極質量分離器、16…タイムオブフライト測定
系、17…計測・制御用コンピュータ、18…高周波電源。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プラズマを用いるドライエッチング方法に
    おいて、入射イオンから被エッチング材各構成原子への
    エネルギー伝達効率が、入射イオンからマスク材各構成
    原子へのエネルギー伝達効率よりも大なること、もしく
    は、マスク材及び下地層各構成原子へのエネルギー伝達
    効率よりも大なることを特徴とするドライエッチング方
    法。
  2. 【請求項２】上記被エッチング材を原子量60以上の原子
    を含む材料とするフッ素系ガスプラズマによるエッチン
    グの際に、上記入射イオンとして原子量60以上のイオン
    を用いることを特徴とする請求項１記載のドライエッチ
    ング方法。
  3. 【請求項３】上記原子量60以上の原子を含む材料が、タ
    ンタル(Ta)、タングステン(W)、鉛(Pb)、ジルコニウム
    (Zr)の中から選ばれる何れか一種の原子を含む材料であ
    ることを特徴とする請求項２記載のドライエッチング方
    法。
  4. 【請求項４】上記原子量60以上のイオンが、Kr+、Xe+の
    何れか１種であることを特徴とする請求項２記載のドラ
    イエッチング方法。
  5. 【請求項５】Kr、Xeガスの少なくとも何れか１種のガス
    をフッ素系ガスに添加して使用するドライエッチング方
    法において、上記 Kr、Xeガスの少なくとも何れか１種
    のガスの添加量を10〜50％の範囲とすることを特徴とす
    る請求項２及び４記載のドライエッチング方法。
  6. 【請求項６】上記被エッチング材をカーボン系レジスト
    マスクによりパターニングした被エッチング材とするフ
    ッ素系ガスプラズマによるドライエッチングの際に、上
    記入射イオン中に原子量60以上のイオンを含ませること
    を特徴とする請求項１、２及び３記載のドライエッチン
    グ方法。
  7. 【請求項７】上記原子量60以上のイオンとして Kr+、Xe
    +の少なくとも１種を被エッチング材に入射させるため
    に、フッ素系のガスに Krガス、Xeガスの少なくとも１
    種のガスを10〜50％の範囲で添加することを特徴とする
    請求項６記載のドライエッチング方法。
  8. 【請求項８】カーボン系レジスト材をガスプラズマによ
    りドライエッチングする方法において、添加ガスとして
    ヘリウム(He)ガスを用いることを特徴とするドライエッ
    チング方法。
  9. 【請求項９】試料表面のホットスポット温度測定手段を
    設けたことを特徴とするドライエッチング装置。
  10. 【請求項１０】上記ホットスポット温度測定手段が、イ
    オン源、ラジカル源およびタイムオブフライト計測手段
    により試料表面のホットスポット温度を測定するホット
    スポット温度測定手段であることを特徴とする請求項９
    記載のドライエッチング装置。
  11. 【請求項１１】He、Li、Be、B の中から選ばれる少なく
    とも１種の原子を１％以上含む物質をマスク材として用
    いることを特徴とするドライエッチング方法。
  12. 【請求項１２】上記 He、Li、Be、Bの中から選ばれる少
    なくとも１種の原子を１％以上含む物質がカーボン系レ
    ジスト材料であることを特徴とする請求項11記載のドラ
    イエッチング方法。
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