JPH05267241A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05267241A
JPH05267241A JP6193492A JP6193492A JPH05267241A JP H05267241 A JPH05267241 A JP H05267241A JP 6193492 A JP6193492 A JP 6193492A JP 6193492 A JP6193492 A JP 6193492A JP H05267241 A JPH05267241 A JP H05267241A
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JP
Japan
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etching
gas
wafer
semiconductor device
manufacturing
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JP6193492A
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English (en)
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Satoshi Mihara
智 三原
Daisuke Komada
大輔 駒田
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05267241A publication Critical patent/JPH05267241A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases

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  • ing And Chemical Polishing (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 タングステン(W)またはモリブデン(M
o)のドライエッチング方法に関し,粗密の少ない均一
なプラズマを生成できるようにしてエッチングのウエハ
面内分布を小さくすると共に,ウエハの大口径化に対応
できるようにする。 【構成】 真空中でプラズマを発生させて,低温に保た
れた試料をドライエッチングするエッチング装置を用い
る。(1)反応ガスとしてNF3 を用い,Ar,He,
またはNeを添加する。添加ガスの体積比率は20〜7
0%とする。(2)反応ガスとしてSF6 を用い,N2
ガスを添加する。添加ガスの体積比率は30〜50%と
する。(3)エッチング装置を平行平板型の反応性イオ
ンエッチング装置とする。(4)試料を−20℃以下の
低温に保つ。(5)エッチング装置へのガスの導入方法
として,多数の小孔が設けられたガス拡散板を用いて,
装置内へのガスの導入を均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,半導体装置の製造方
法,特にタングステンまたはモリブデンのドライエッチ
ング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来,タングステン(W)あるいはモリ
ブデン(Mo)をエッチングする場合,エッチング後の
形状を垂直にするために,低温下で,NF3 ガス単独ま
たはSF6 ガス単独でドライエッチングを行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では,反応
ガスであるNF3 またはSF6 のプラズマに粗密の偏り
が大きく,エッチング後のウエハ面内分布は均一になら
なかった。その結果,ウエハ面内で寸法シフトのバラツ
キが生じ,LSI製造において,製造歩留まりの低下を
引き起こす,という問題があった。
【0004】エッチングのウエハ面内分布は,LSI製
造技術において非常に重要であり,製造歩留まりに大き
く係わっている。また,LSI製造におけるウエハの大
口径化に伴い,エッチングのウエハ面内分布の改善が求
められている。
【0005】本発明は,上記の問題点を解決して,粗密
の少ない均一なプラズマを生成できるようにして,エッ
チングのウエハ面内分布を小さくすると共に,ウエハの
大口径化に対応できるようにした,半導体装置の製造方
法,特にタングステンまたはモリブデンのドライエッチ
ング方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに,本発明に係る半導体装置の製造方法は,次のよう
に構成する。
【0007】(1)真空中でプラズマを発生させて,低
温に保たれた試料をドライエッチングするエッチング装
置を用いて,タングステンまたはモリブデンをドライエ
ッチングする方法であって,反応ガスとしてNF3 を用
い,Ar,He,またはNeを添加するように構成す
る。
【0008】(2)前記(1)において,添加ガスの体
積比率を20〜70%とするように構成する。 (3)真空中でプラズマを発生させて,低温に保たれた
試料をドライエッチングするエッチング装置を用いて,
タングステンまたはモリブデンをドライエッチングする
方法であって,反応ガスとしてSF6 を用い,N2 ガス
を添加するように構成する。
【0009】(4)前記(3)において,添加ガスの体
積比率を30〜50%とするように構成する。 (5)前記(1)〜(4)のうちの1つにおいて,エッ
チング装置が平行平板型の反応性イオンエッチング装置
であるように構成する。
【0010】(6)前記(1)〜(5)のうちの1つに
おいて,試料を−20℃以下の低温に保つように構成す
る。 (7)前記(1)〜(6)のうちの1つにおいて,エッ
チング装置へのガスの導入方法として,多数の小孔が設
けられたガス拡散板を用いて,装置内へのガスの導入を
均一にするように構成する。
【0011】
【作用】本発明では,真空中でプラズマを発生させて,
低温に保たれた試料をドライエッチングするエッチング
装置を用いて,タングステン(W)またはモリブデン
(Mo)をドライエッチングする際に, (1)反応ガスのNF3 に,Ar,He,またはNeを
添加する,または, (2)反応ガスのSF6 に,N2 ガスを添加する,よう
にしている。
【0012】その結果,従来のように,NF3 ガス単独
またはSF6 ガス単独の場合に比べて,粗密の少ない均
一なプラズマを生成することが可能になった。プラズマ
の分布が良好になったことにより,タングステン(W)
またはモリブデン(Mo)のエッチングのウエハ面内分
布を均一にすることができる。
【0013】また,試料を−20℃以下の低温に保つこ
とにより,タングステン(W)またはモリブデン(M
o)のサイドエッチングを防止することが可能になる。
さらに,エッチング装置へのガスの導入方法として,多
数の小孔が設けられたガス拡散板を用いて,装置内への
ガスの導入を均一にすることにより,発生するプラズマ
も均一性を増すので,タングステン(W)またはモリブ
デン(Mo)のエッチングのウエハ面内分布をより均一
にすることができる。
【0014】
【実施例】図1に,本発明を実施する際に用いた低温エ
ッチング装置の反応室の概略図を示す。
【0015】図中,1は電極,2は静電チャック,3は
ウエハ,4は対向電極,5は石英カバー,6は保温材,
7はRF電源,8はマッチング・ネットワーク,9は静
電チャック用DC電源,10はガス拡散板である。
【0016】図1に示す装置は,平行平板型RIE装置
であり,電極1に冷媒を流すことにより,ウエハ3を冷
却する方式の低温エッチング装置である。ウエハ5は,
静電チャック2に静電吸着力によって吸着されている。
ウエハ3の裏面にはHeを流入させて,放熱効率を良好
にしている。また,保温材6を敷き詰めることにより,
冷却特性を向上させると共に,N2 パージにより,水分
が生じないように配慮している。
【0017】ガス拡散板10として,図2に示すものを
用いた。すなわち,図2(a)に示す,円板の中央にガ
ス導入口が設けられた石英板,および図2(b)に示
す,アルミニウム(Al)の円板に多数の小孔(径2m
m)が設けられたAl拡散板である。
【0018】〔実施例1〕図1の装置を用いて,本発明
の方法に基づいて,タングステン(W)のドライエッチ
ングを行った。
【0019】試料は,図3に示すように,TiN/Ti
/BPSGから成る下地の上にタングステン(W)が堆
積されており,表面にレジストパターンが形成されたも
のである。
【0020】以下に,エッチング条件を示す。 圧力 :0.2Torr RFパワー :175W 電極温度 :−40℃ ガス :(1)NF3 300cc/min :(2)NF3 150cc/min Ar 150cc/min :(3)NF3 150cc/min He 150cc/min :(4)NF3 150cc/min Ne 150cc/min ガス導入口 :(a)石英板 :(b)Al拡散板 ただし,反応に用いたガスは,(1)が従来のエッチン
グ方法で用いられていたガスであり,(2),(3),
および(4)が本発明によるガスである。
【0021】以下に,エッチングの結果を示す。 (a)ガス導入口に石英板を用いた場合 (1)NF3 ガス単独 エッチング速度:3100Å/min ウエハ面内分布:±35.4% (2)NF3 +Ar エッチング速度:3200Å/min ウエハ面内分布:±7.1% (3)NF3 +He エッチング速度:3600Å/min ウエハ面内分布:±7.4% (4)NF3 +Ne エッチング速度:3400Å/min ウエハ面内分布:±7.6% (b)ガス導入口にAl拡散板を用いた場合 (1)NF3 ガス単独 エッチング速度:4100Å/min ウエハ面内分布:±23.8% (2)NF3 +Ar エッチング速度:3200Å/min ウエハ面内分布:±2.3% (3)NF3 +He エッチング速度:4200Å/min ウエハ面内分布:±4.0% (4)NF3 +Ne エッチング速度:3600Å/min ウエハ面内分布:±4.4% 以上の結果から,従来のエッチング方法では,エッチン
グ後のウエハ面内分布は,(a)−(1)で±35%台
となり,(b)−(1)でも23%台と非常に悪い。
【0022】本発明のエッチング方法では,エッチング
後のウエハ面内分布は,(a)−(2),(a)−
(3),および(a)−(4)で7%台となり,従来の
エッチング方法に比べて格段に向上しているのがわか
る。
【0023】さらに,ガス導入口にAl拡散板を用いた
場合,本発明のエッチング方法では,エッチング後のウ
エハ面内分布は,(b)−(3)および(b)−(4)
で4%台,(b)−(2)で2%台となり,より向上し
ているのがわかる。
【0024】また,エッチング形状は,添加ガスがある
場合と無い場合とでほとんど変化は無かった。すなわ
ち,Ar,He,またはNeの添加による,サイドエッ
チングなどのエッチング形状への影響はほとんど無かっ
た。
【0025】モリブデン(Mo)についても,タングス
テン(W)と同様の結果が得られた 。 〔実施例2〕図1の装置を用いて,本発明の方法に
基づき,実施例1とは別の条件で,タングステン(W)
のドライエッチングを行った。
【0026】試料は,図3に示すように,TiN/Ti
/BPSGから成る下地の上にタングステン(W)が堆
積されており,表面にレジストパターンが形成されたも
のである。
【0027】以下に,エッチング条件を示す。 圧力 :0.2Torr RFパワー :175W 電極温度 :−40℃ ガス :(1)SF6 300cc/min :(2)SF1 100cc/min N2 200cc/min ガス導入口 :(a)石英板 :(b)Al拡散板 ただし,反応に用いたガスは,(1)が従来のエッチン
グ方法で用いられていたガスであり,(2)が本発明に
よるガスである。
【0028】以下に,エッチングの結果を示す。 (a)ガス導入口に石英板を用いた場合 (1)SF6 ガス単独 エッチング速度:1500Å/min ウエハ面内分布:±23.1% (2)SF6 +N2 エッチング速度:1500Å/min ウエハ面内分布:±8.0% (b)ガス導入口にAl拡散板を用いた場合 (1)SF6 ガス単独 エッチング速度:2400Å/min ウエハ面内分布:±8.3% (2)SF6 +N2 エッチング速度:1800Å/min ウエハ面内分布:±4.3% 以上の結果から,従来のエッチング方法では,エッチン
グ後のウエハ面内分布は,(a)−(1)で±23%台
となり非常に悪く,(b)−(1)でも8%台とかなり
悪い。
【0029】本発明のエッチング方法では,エッチング
後のウエハ面内分布は,(a)−(2)で8.0%とな
り,従来のエッチング方法に比べて向上しているのがわ
かる。
【0030】さらに,ガス導入口にAl拡散板を用いた
場合,本発明のエッチング方法では,エッチング後のウ
エハ面内分布は,(b)−(2)で4%台となり,より
向上しているのがわかる。エッチング速度も速くなって
いる。
【0031】また,エッチング形状は,添加ガスがある
場合と無い場合とでほとんど変化は無かった。すなわ
ち,Ar,He,またはNeの添加による,サイドエッ
チングなどのエッチング形状への影響はほとんど無かっ
た。
【0032】下地の状態は,SF6 ガス単独の場合に
は,残留物が残るが,SF6 +N2 の場合には,残留物
が取れて無くなっているのが観察された。モリブデン
(Mo)についても,タングステン(W)と同様の結果
が得られた。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば,タングステン(W)あ
るいはモリブデン(Mo)のドライエッチングにおい
て,粗密の少ない均一なプラズマを生成することができ
るようになるので,エッチングのウエハ面内分布を小さ
くすることが可能になる。
【0034】その結果,半導体集積回路装置の製造歩留
まりを向上させることができる。また,プラズマが均一
になることにより,ウエハの大口径化に対応することが
できる。
【0035】したがって,本発明は,半導体集積回路装
置の製造技術の発展に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】低温エッチング装置の反応室の概略図である。
【図2】ガス拡散板の例を示す図である。
【図3】エッチング試料の例を示す図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空中でプラズマを発生させて,低温に
    保たれた試料をドライエッチングするエッチング装置を
    用いて,タングステンまたはモリブデンをドライエッチ
    ングする方法であって,反応ガスとしてNF3 を用い,
    Ar,He,またはNeを添加することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において,添加ガスの体積比率
    を20〜70%とすることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 真空中でプラズマを発生させて,低温に
    保たれた試料をドライエッチングするエッチング装置を
    用いて,タングステンまたはモリブデンをドライエッチ
    ングする方法であって,反応ガスとしてSF6 を用い,
    2 ガスを添加することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 請求項3において,添加ガスの体積比率
    を30〜50%とすることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のうちの1項において,エ
    ッチング装置が平行平板型の反応性イオンエッチング装
    置であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のうちの1項において,試
    料を−20℃以下の低温に保つことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のうちの1項において,エ
    ッチング装置へのガスの導入方法として,多数の小孔が
    設けられたガス拡散板を用いて,装置内へのガスの導入
    を均一にすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP6193492A 1992-03-18 1992-03-18 半導体装置の製造方法 Pending JPH05267241A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009505385A (ja) * 2005-08-08 2009-02-05 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 相互接続コンタクトのドライ・エッチバック

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009505385A (ja) * 2005-08-08 2009-02-05 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 相互接続コンタクトのドライ・エッチバック
JP4742147B2 (ja) * 2005-08-08 2011-08-10 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 相互接続コンタクトのドライ・エッチバック

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