JPH0555185A

JPH0555185A - エツチング方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0555185A
Application number: JP3212491A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Saito; 秀一齋藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-08-26
Filing date: 1991-08-26
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、被エッチング体を冷却しながら大気
中においてドライエッチングするようにしたものであ
る。【効果】このような本発明は、プラズマエッチング装置
の場合のように真空系を必要としないので、装置が大型
化せず、装置価格も安くなり、かつ、保守も容易にな
る。また、半導体基板の枚葉処理が可能となる。さら
に、プラズマを利用するものではないので、半導体基板
が損傷を受けることがなく、歩留り向上に役立つ。ま
た、エッチングマスクとして用いられるレジストが変質
しないので、後処理にて剥離しにくなるようなことがな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置の製
造プロセスに用いられるエッチング方法及びその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、半導体装置の高集積化にともな
い、半導体装置の製造プロセスに用いられるエッチング
は、アンダカッティングが大きいウェットエッチングか
らドライエッチングに移りつつある。このドライエッチ
ングとしては、Ar（アルゴン）などの不活性ガスを用い
たスパッタエッチング、イオンビームエッチングあるい
はプラズマエッチングがある。これらのうち、スパッタ
エッチング及びイオンビームエッチングは、イオンが加
速衝撃した際の被エッチング物の原子の物理的除去を利
用しているため、下地基板との選択性がなく、また、放
射線損傷の問題があるので、半導体装置の製造プロセス
にはあまり応用されていい。一方、プラズマエッチング
は、早くからＯ₂を反応ガスとし、エッチングマスクと
して用いられるレジストの除去に利用されていたが、Ｏ
₂の代わりに反応性ガスを用いることにより、SiやSi化
合物及び金属膜のエッチングが可能となった。このプラ
ズマエッチングは、下地基板との選択性もあり、また、
ウェットエッチングに比べ、微細加工性、制御性に優れ
ているほか、工程簡略化、自動化も容易であり、かつ、
公害への影響も少ない利点をもっている。

【０００３】しかしながら、プラズマエッチングは、真
空系が不可欠であるため、その装置が大掛りなものとな
るとともに、装置価格が高騰し、かつ、保守が困難とな
る不具合をもっている。さらに、プラズマにより半導体
基板が損傷を受けやすく、半導体装置としての特性劣化
をひきおこし、歩留り低下の一因ともなっている。ま
た、エッチングマスクとして用いられるレジストがプラ
ズマにより変質する結果、後処理にて剥離しにくなる難
点をもっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、プラズ
マエッチングは、ウェットエッチングに比べ、微細加工
性、制御性に優れているほか、工程簡略化、自動化も容
易であり、かつ、公害への影響も少ない利点をもってい
る反面、真空系が不可欠であるため、その装置が大掛り
なものとなるとともに、装置価格が高騰し、かつ、保守
が困難となる不具合をもっている。さらに、プラズマに
より半導体基板が損傷を受けやすく、半導体装置として
の特性劣化をひきおこし、歩留り低下の一因ともなって
いる。また、エッチングマスクとして用いられるレジス
トがプラズマにより変質する結果、後処理にて剥離しに
くくなる難点をもっている。

【０００５】本発明は、上記事情を参酌してなされたも
ので、上述したプラズマエッチングがもっている問題を
解決することのできるエッチング方法及びその装置を提
供することを目的とする。［発明の構成］

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、被エッチング
体を冷却しながら大気中においてドライエッチングする
ようにしたものである。

【０００７】

【作用】プラズマエッチング装置の場合のように真空系
を必要としないので、装置が大型化せず、装置価格も安
くなり、かつ、保守も容易になる。また、半導体基板の
枚葉処理が可能となる。さらに、プラズマを利用するも
のではないので、半導体基板が損傷を受けることがな
く、歩留り向上に役立つ。また、エッチングマスクとし
て用いられるレジストが変質しないので、後処理にて剥
離しにくくなるようなことがない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
述する。

【０００９】図１は、この実施例のエッチング装置を示
している。このエッチング装置は、Ｏ₂／ＣＦ₄（テトラ
フルオロメタン）の混合ガスＧ１若しくはこのＯ₂／Ｃ
Ｆ₄の混合ガスＧ１に水蒸気を混合した混合ガスＧ１を
大気中（常圧下）にて無声放電させるガス放電部１と、
シリコン製の半導体基板２を格納・保持するとともにガ
ス放電部１から放電により励起した励起混合ガスＧ２を
導入するとともにこの励起混合ガスＧ２により半導体基
板２のエッチングを行うエッチング処理部３と、このエ
ッチング処理部３に格納されている半導体基板２を室温
以下に冷却する被エッチング体冷却部４とからなってい
る。しかして、ガス放電部１は、石英ガラスからなり軸
線が上下方向となるように配置された円筒状の本体５
と、この本体５の内側に同軸に遊挿された円管状の石英
ガラス管６と、この石英ガラス管６の内外面側のそれぞ
れに配設されたコイル状の放電電極７，８と、本体５外
に設けられこれらの放電電極７，８間に高電圧（例えば
10kV,50Hz ）を印加する電源９と、本体５の上端部に接
続され混合ガスＧ１を本体５内部に導入するガス供給管
１０と、このガス供給管１０にＯ₂、ＣＦ₄、水蒸気を供
給するガス導入管１１，１２，１３と、これらガス導入
管１１，１２，１３にＯ₂、ＣＦ₄、水蒸気を供給するガ
ス源１４，１５，１６と、本体５の下端部に一端部が接
続され本体５内部にて生成された励起混合ガスＧ２を外
部に導出するガス導出管１７とからなっている。そし
て、電源９から石英ガラス管６を挾んで対向している一
対の放電電極７，８間に高電圧が印加されると、これら
放電電極７，８間に常圧放電が発生し、この常圧放電に
より混合ガスＧ１が励起され励起混合ガスＧ２が発生す
る。一方、エッチング処理部３は、円筒状の格納体１８
と、この格納体１８中に格納され半導体基板２を着脱自
在に保持する保持テーブル１９と、格納体１８の底部に
連結された排気管２０とからなっている。そして、格納
体１８の上端部には、前記ガス導出管１７が連結されて
いる。また、保持テーブル１９には、後述する窒素ガス
が流れる冷却ガス孔１９ａが設けられている。さらに、
被エッチング体冷却部４は、格納体１８から独立して設
置され液体窒素を貯蔵する液体窒素貯蔵庫２１と、この
液体窒素貯蔵庫２１にて揮発した窒素ガスを保持テーブ
ル１９の冷却ガス孔１９ａに供給する冷却ガス供給管２
２とからなっている。つぎに、上記構成のエッチング装
置を用いてこの実施例のエッチング方法について述べ
る。

【００１０】まず、ガス源１４，１５，１６からガス導
入管１１，１２，１３を経由してＯ₂、ＣＦ₄、水蒸気を
ガス供給管１０に供給する。このガス供給管１０内で
は、Ｏ₂、ＣＦ₄、水蒸気は混合され、混合ガスＧ１とな
る。つぎに、この混合ガスＧ１は、本体５内に供給され
る。ところで、この混合ガスＧ１の成分は、Ｏ₂に対し
てＣＦ₄を0.5 〜40容量％かつＣＦ₄に対して水蒸気を１
容量％以下という組成が好ましい。一方、電源９から石
英ガラス管６を挾んで対向している一対の放電電極７，
８間に高電圧を印加する。すると、これら放電電極７，
８間に常圧放電が発生し、この常圧放電によりガス供給
管１０から供給された混合ガスＧ１が励起され、励起混
合ガスＧ２となる。この励起混合ガスＧ２は、ガス導出
管１７を経由して格納体１８中に供給される。このと
き、液体窒素貯蔵庫２１からは窒素ガスが、冷却ガス供
給管２２を介して保持テーブル１９に供給される。その
結果、保持テーブル１９は、−50℃〜−20℃にまで冷却
される。この冷却された保持テーブル１９に保持された
半導体基板２は、図２に示すように、ポリシリコン板２
ａと、このポリシリコン板２ａ上に被着された例えばビ
ニル重合により合成されたポリマー（ポリメチルメタク
リレート、ポリグリシジルメタクリレート、合成ゴム）
を主成分とするレジスト膜２ｂとからなっている。この
レジスト膜２ｂは、露光・現像によりパターンが形成さ
れ、一部がレジスト膜２ｂが存在しない欠落部２ｃとな
っている。かくして、保持テーブル１９に保持された半
導体基板２に、ガス導出管１７を経由してきた励起混合
ガスＧ２が吹き掛かると、この半導体基板２上にふっ素
Ｆを含んだ堆積物２２が付着する（図３参照）。この堆
積物２３中のふっ素成分は、欠落部２ｃにてポリシリコ
ン板２ａと化学反応し、エッチングが行われる（図４参
照）。このとき、レジスト膜２ｂ上にも堆積物２３が付
着するが、レジスト膜２ｂは、−50℃〜−20℃にまで冷
却されている保持テーブル１９を介して室温以下に冷却
されているので、堆積物２３中のふっ素成分によるエッ
チング反応は大幅に抑制される。しかして、エッチング
終了後、半導体基板２を格納体１８から取り出し、100
℃〜150 ℃の温度に維持されているベーキング炉中にて
半導体基板２をベーキングする。すると、図５に示すよ
うに、半導体基板２上に付着している堆積物２３は揮発
して、レジスト膜２ｂの欠落部２ｃにポリシリコン板２
ａの被エッチング面２２ａが現れる。

【００１１】以上のように、この実施例においては、プ
ラズマエッチング装置の場合のように真空系を必要とせ
ず、大気中においてエッチングが可能であるので、装置
が大型化せず、装置価格も安くなり、かつ、保守も容易
になる。また、大気中においてエッチングが可能である
ことにより、半導体基板２の枚葉処理が可能となる。さ
らに、この実施例においては、プラズマを利用するもの
ではないので、半導体基板が損傷を受けることがなく、
歩留り向上に役立つ。また、エッチングマスクとして用
いられるレジストが変質しないので、後処理にて剥離し
にくくなるようなことがない。

【００１２】なお、上記実施例におけるＣＦ₄ガスの代
わりに、例えばＳＦ₆などのハロゲン・ガスであるなら
ば、同様の効果を期待できる。また、上記実施例におけ
る混合ガスＧ１は、水蒸気を含有させなくとも同様の効
果を奏することができる。さらにまた、ＣＦ₄の代わり
に、Ｃ₂Ｆ₆（ヘキサフルオロエタン），ＮＦ₃（フッ化
窒素）等を用いてもよい。また、保持テーブル１８にヒ
ータを埋設することにより、被エッチング体の温度を厳
密に制御することにより、エッチング量を制御すること
かできるようになるばかりか、被エッチング体の温度を
例えば200 ℃〜250℃に制御することにより、レジスト
・アッシング機能をもたせることもできる。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、プラズマエッチング装置の場
合のように真空系を必要とせず、大気中においてエッチ
ングが可能であるので、装置が大型化せず、装置価格も
安くなり、かつ、保守も容易になる。また、大気中にお
いてエッチングが可能であることにより、半導体基板の
枚葉処理が可能となる。さらに、この発明においては、
プラズマを利用するものではないので、半導体基板が損
傷を受けることがなく、歩留り向上に役立つ。また、エ
ッチングマスクとして用いられるレジストが変質しない
ので、後処理にて剥離しにくくなるようなことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のエッチング装置の構成図で
ある。

【図２】本発明の一実施例のエッチング方法の説明図で
ある。

【図３】本発明の一実施例のエッチング方法の説明図で
ある。

【図４】本発明の一実施例のエッチング方法の説明図で
ある。

【図５】本発明の一実施例のエッチング方法の説明図で
ある。

【符号の説明】

１：ガス放電部，２：半導体基板（被エッチング体），
３：エッチング処理部，４：被エッチング体冷却部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンが形成されたレジスト膜が被着さ
れてなる被エッチング体をエッチングするエッチング方
法において、酸素にハロゲン化合物系のガスを混合して
なる混合ガスを常圧下にて放電励起させ励起混合ガスを
生成する第１工程と、被エッチング体を冷却するととも
に上記第１工程にて生成された励起混合ガスを上記被エ
ッチング体に吹き付けこの被エッチング体をエッチング
する第２工程とを具備し、少なくとも上記レジスト膜を
上記励起混合ガスによりエッチングされない温度以下に
まで冷却することを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】酸素にハロゲン化合物系のガスを混合して
なる混合ガスを常圧下にて放電励起させ励起混合ガスを
生成するガス放電部と、被エッチング体を保持するとと
もに上記ガス放電部にて生成された励起混合ガスを導入
してこの励起混合ガスにより上記被エッチング体のエッ
チングを行うエッチング処理部と、このエッチング処理
部に保持されている被エッチング体を冷却する被エッチ
ング体冷却部とを具備することを特徴とするエッチング
装置。