JPH0590217A - 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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- JPH0590217A JPH0590217A JP24913691A JP24913691A JPH0590217A JP H0590217 A JPH0590217 A JP H0590217A JP 24913691 A JP24913691 A JP 24913691A JP 24913691 A JP24913691 A JP 24913691A JP H0590217 A JPH0590217 A JP H0590217A
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- etching
- film
- substrate
- flow rate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】基板温度を変えることなく酸化膜側壁のテーパ
角度を制御でき、しかもＳｉとの高い選択比が得られる
ドライエッチング方法を提供すること。 【構成】Ｃ、Ｆ及びＨの組成比（Ｃ：Ｆ：Ｈ）が、Ｃ、
Ｆ及びＨの三角座標において、（３．３：１：０．４）
と、（３．３：１：７）と、（０．３４：１：０．３
４）の３点で囲まれる領域にあるＣ、Ｆ及びＨを含む反
応性ガスを活性化して基板上の薄膜を選択的にエッチン
グする工程を具備するドライエッチング方法。
角度を制御でき、しかもＳｉとの高い選択比が得られる
ドライエッチング方法を提供すること。 【構成】Ｃ、Ｆ及びＨの組成比（Ｃ：Ｆ：Ｈ）が、Ｃ、
Ｆ及びＨの三角座標において、（３．３：１：０．４）
と、（３．３：１：７）と、（０．３４：１：０．３
４）の３点で囲まれる領域にあるＣ、Ｆ及びＨを含む反
応性ガスを活性化して基板上の薄膜を選択的にエッチン
グする工程を具備するドライエッチング方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチング方法
に係り、特に基板上の薄膜をテーパを付けて選択エッチ
ングするドライエッチング方法に関する。
に係り、特に基板上の薄膜をテーパを付けて選択エッチ
ングするドライエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、多結晶シリコンやシリコン酸化膜
のエッチングには、反応性イオンエッチング法が用いら
れている。反応性イオンエッチング法は、一対の平行平
板電極を備える真空容器内に被処理基板（例えば、被エ
ッチング薄膜が形成された半導体基板）を収容し、真空
容器内に反応性ガスを導入した後、平行平板電極に高周
波電力を印加して反応性ガスを放電させ、発生したガス
プラズマを用いて被処理基板をエッチングする方法であ
る。
のエッチングには、反応性イオンエッチング法が用いら
れている。反応性イオンエッチング法は、一対の平行平
板電極を備える真空容器内に被処理基板（例えば、被エ
ッチング薄膜が形成された半導体基板）を収容し、真空
容器内に反応性ガスを導入した後、平行平板電極に高周
波電力を印加して反応性ガスを放電させ、発生したガス
プラズマを用いて被処理基板をエッチングする方法であ
る。
【０００３】この反応性イオンエッチング法の他に、Ｅ
ＣＲ型プラズマエッチング法，イオンビームエッチング
法，光励起エッチング法等があるが、これらエッチング
法も、真空容器内の被処理基板に、活性化した反応性ガ
スのイオンを化学的或いは物理的に作用させてエッチン
グを行うものであり、この点において反応性イオンエッ
チング法と同様と考えて良い。
ＣＲ型プラズマエッチング法，イオンビームエッチング
法，光励起エッチング法等があるが、これらエッチング
法も、真空容器内の被処理基板に、活性化した反応性ガ
スのイオンを化学的或いは物理的に作用させてエッチン
グを行うものであり、この点において反応性イオンエッ
チング法と同様と考えて良い。
【０００４】一方、シリコン酸化膜のエッチングは、コ
ンタクトホールやビアホールの形成等の際に行われる
が、パターンの微細化に伴い、コンタクトホールの開孔
では下地Ｓｉとの高い選択比でのエッチングが必要とな
ってきており、さらに、開口が小さくアスペクト比の大
きいホールの形成を行なう必要がある。しかし、ホール
へのＡ 等の金属膜の埋め込みの際のステップカバレッ
ジを良くするため、側壁をテーパ状にする必要がある
が、開口が小さいため、テーパ角度が小さいと開孔でき
なくなったり、ホール底部の開孔面積が小さくなり、コ
ンタクト抵抗が大きくなってしまうという問題が生じて
いる。
ンタクトホールやビアホールの形成等の際に行われる
が、パターンの微細化に伴い、コンタクトホールの開孔
では下地Ｓｉとの高い選択比でのエッチングが必要とな
ってきており、さらに、開口が小さくアスペクト比の大
きいホールの形成を行なう必要がある。しかし、ホール
へのＡ 等の金属膜の埋め込みの際のステップカバレッ
ジを良くするため、側壁をテーパ状にする必要がある
が、開口が小さいため、テーパ角度が小さいと開孔でき
なくなったり、ホール底部の開孔面積が小さくなり、コ
ンタクト抵抗が大きくなってしまうという問題が生じて
いる。
【０００５】テーパ角度を制御する方法の１つとして、
基板温度を制御する方法が考えされる。しかし、この方
法では、テーパ角度を変えるごとに基板温度を調整する
時間が必要となるという問題があり、さらにテーパ角を
大きくするため基板温度を高く設定する場合、Ｓｉとの
選択比が小さくなるという問題があった。
基板温度を制御する方法が考えされる。しかし、この方
法では、テーパ角度を変えるごとに基板温度を調整する
時間が必要となるという問題があり、さらにテーパ角を
大きくするため基板温度を高く設定する場合、Ｓｉとの
選択比が小さくなるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、コン
タクトホールやビアホール等を形成するための酸化膜の
ドライエッチングでは、Ｓｉとの高い選択比を保ちつつ
側壁のテーパ角度を任意に制御することは困難であっ
た。
タクトホールやビアホール等を形成するための酸化膜の
ドライエッチングでは、Ｓｉとの高い選択比を保ちつつ
側壁のテーパ角度を任意に制御することは困難であっ
た。
【０００７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、基板温度を変えることなく酸化膜側壁のテーパ角
度を制御でき、しかもＳｉとの高い選択比が得られるド
ライエッチング方法を提供することにある。
ので、基板温度を変えることなく酸化膜側壁のテーパ角
度を制御でき、しかもＳｉとの高い選択比が得られるド
ライエッチング方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の方法は、被エッチング薄膜が形成された基
板を反応容器内に収容する工程、前記反応容器内にＣ、
Ｆ及びＨを含有する反応性ガスを導入する工程、及び前
記反応性ガスを活性化して基板上の薄膜を選択的にエッ
チングする工程を具備するドライエッチング方法であっ
て、前記反応性ガス中のＣ、Ｆ及びＨの組成比（Ｃ：
Ｆ：Ｈ）が、Ｃ、Ｆ及びＨの三角座標において、（３．
３：１：０．４）と、（３．３：１：７）と、（０．３
４：１：０．３４）の３点で囲まれる領域にあることを
特徴とする。
め、本発明の方法は、被エッチング薄膜が形成された基
板を反応容器内に収容する工程、前記反応容器内にＣ、
Ｆ及びＨを含有する反応性ガスを導入する工程、及び前
記反応性ガスを活性化して基板上の薄膜を選択的にエッ
チングする工程を具備するドライエッチング方法であっ
て、前記反応性ガス中のＣ、Ｆ及びＨの組成比（Ｃ：
Ｆ：Ｈ）が、Ｃ、Ｆ及びＨの三角座標において、（３．
３：１：０．４）と、（３．３：１：７）と、（０．３
４：１：０．３４）の３点で囲まれる領域にあることを
特徴とする。
【０００９】本発明の方法に用いられる被エッチング薄
膜としては、シリコン酸化膜を用いることが出来る。ま
た、基板としては、シリコン単結晶基板、又は表面にポ
リシリコン膜が形成された基板を用いることが出来る。
膜としては、シリコン酸化膜を用いることが出来る。ま
た、基板としては、シリコン単結晶基板、又は表面にポ
リシリコン膜が形成された基板を用いることが出来る。
【００１０】被エッチング薄膜としてシリコン酸化膜を
用いた場合、反応性ガスとして、ＣＨＦ3 、ＣＯ及びＨ
2 をそれぞれ含む混合ガスを用いることが出来る。この
場合、これらのガスの組成を適宜制御することにより、
Ｃ、Ｆ及びＨの組成比を制御することが可能である。
用いた場合、反応性ガスとして、ＣＨＦ3 、ＣＯ及びＨ
2 をそれぞれ含む混合ガスを用いることが出来る。この
場合、これらのガスの組成を適宜制御することにより、
Ｃ、Ｆ及びＨの組成比を制御することが可能である。
【００１１】反応性ガス中のＣＨＦ3 、ＣＯ及びＨ2 の
組成比（ＣＨＦ3 ：ＣＯ：Ｈ2 ）は、ＣＨＦ3 、ＣＯ及
びＨ2 の三角座標において、（０．１：１：０．０１）
と、（０．１：１：１．０６）と、（９８：１：１）の
３点で囲まれる領域にあることが好ましい。
組成比（ＣＨＦ3 ：ＣＯ：Ｈ2 ）は、ＣＨＦ3 、ＣＯ及
びＨ2 の三角座標において、（０．１：１：０．０１）
と、（０．１：１：１．０６）と、（９８：１：１）の
３点で囲まれる領域にあることが好ましい。
【００１２】
【作用】Ｃ、Ｆ及びＨを含有する反応性ガス、例えばＣ
ＨＦ3 ガスを放電励起すると、吸着性の強いＣＦ3 が生
成され、基板表面に吸着する。Ｓｉ基板上に形成された
ＳｉＯ2 膜をエッチングする場合、Ｓｉ基板上に吸着し
たＣＦ3 は、ＨによってＦを引き抜かれてＣＦx（ｘ＝
１，２，３）からなる重合膜を生成する。一方、ＳｉＯ
2 膜表面に吸着したＣＦ3 はイオン衝撃によってＣとＦ
に解離し、ＦはＳｉと反応してＳｉＦ4 ↑となり、残っ
たＣは表面に残留しているＯと反応してＣＯ↑となる。
その結果、ＳｉＯ2 膜に対してはＳｉ基板とは異なりエ
ッチングは速やかに進行するが、その選択比は１０程度
である。
ＨＦ3 ガスを放電励起すると、吸着性の強いＣＦ3 が生
成され、基板表面に吸着する。Ｓｉ基板上に形成された
ＳｉＯ2 膜をエッチングする場合、Ｓｉ基板上に吸着し
たＣＦ3 は、ＨによってＦを引き抜かれてＣＦx（ｘ＝
１，２，３）からなる重合膜を生成する。一方、ＳｉＯ
2 膜表面に吸着したＣＦ3 はイオン衝撃によってＣとＦ
に解離し、ＦはＳｉと反応してＳｉＦ4 ↑となり、残っ
たＣは表面に残留しているＯと反応してＣＯ↑となる。
その結果、ＳｉＯ2 膜に対してはＳｉ基板とは異なりエ
ッチングは速やかに進行するが、その選択比は１０程度
である。
【００１３】一方、ＣＨＦ3 にＣＯを添加して反応ガス
中のＣ濃度を高くすると、Ｓｉ表面に吸着するＣの量が
多くなり重合膜中のＣ組成比が大きくなる。Ｃ組成比の
大きい重合膜は、Proceedings of Symposium on Dry Pr
ocess (1990)pp 105-109に記載されているように、イオ
ン衝撃に対するスパッタ耐性が大きい。その結果、重合
膜のエッチング耐性が大きくなり、エッチングの選択性
が向上する。またＨ2ガスの添加によってＨによるＦの
引き抜き作用が大きくなり、重合膜の形成速度が大きく
なる。その結果、エッチングの選択性が向上する。
中のＣ濃度を高くすると、Ｓｉ表面に吸着するＣの量が
多くなり重合膜中のＣ組成比が大きくなる。Ｃ組成比の
大きい重合膜は、Proceedings of Symposium on Dry Pr
ocess (1990)pp 105-109に記載されているように、イオ
ン衝撃に対するスパッタ耐性が大きい。その結果、重合
膜のエッチング耐性が大きくなり、エッチングの選択性
が向上する。またＨ2ガスの添加によってＨによるＦの
引き抜き作用が大きくなり、重合膜の形成速度が大きく
なる。その結果、エッチングの選択性が向上する。
【００１４】このように、上述した組成比の反応性ガス
を使うことによって、Ｓｉを全くエッチングすることな
くＳｉＯ2 をエッチングすることが出来る。さらに上述
した組成比の領域内では組成比を変えることによって、
基板温度を変えることなく側壁の角度を７６℃〜８８℃
に変えてエッチングすることが可能である。
を使うことによって、Ｓｉを全くエッチングすることな
くＳｉＯ2 をエッチングすることが出来る。さらに上述
した組成比の領域内では組成比を変えることによって、
基板温度を変えることなく側壁の角度を７６℃〜８８℃
に変えてエッチングすることが可能である。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１６】図１は本発明の一実施例に使用したエッチ
ング装置を示す概略構成図である。図１において、参照
数字１０は、反応室１１を構成する接地された容器を示
し、この容器１０の底部に陰極２０が設置されている。
陰極２０には、マッチング回路２１を介して電源２２か
ら１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加される。また、
陰極２０を冷却するための冷却管２３は、高周波電力印
加のためのリードとしても用いられている。陰極２０上
には、ポリイミド膜２４に狭まれた銅板２５が貼り付け
られており、銅板２５に電源２６から２ＫＶの電圧を印
加することにより、被処理基板３０が陰極２０上に静電
的に吸着されるものとなっている。
ング装置を示す概略構成図である。図１において、参照
数字１０は、反応室１１を構成する接地された容器を示
し、この容器１０の底部に陰極２０が設置されている。
陰極２０には、マッチング回路２１を介して電源２２か
ら１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加される。また、
陰極２０を冷却するための冷却管２３は、高周波電力印
加のためのリードとしても用いられている。陰極２０上
には、ポリイミド膜２４に狭まれた銅板２５が貼り付け
られており、銅板２５に電源２６から２ＫＶの電圧を印
加することにより、被処理基板３０が陰極２０上に静電
的に吸着されるものとなっている。
【００１７】反応室１１にはガス導入口１２から反応性
ガスが導入され、反応室１１内のガスは排気口１３から
排気される。陰極２０に対向する陽極は、反応室１０の
上壁により構成されている。この陽極の裏面に対向し
て、複数の永久磁石１４及び駆動機構１５からなる磁場
発生器が設置され、この磁場発生器により、陰極２０と
陽極の間の空間に磁界が印加される。なお、図中２７
は、被処理基板３０の裏面にガスを導入して熱伝導を取
るためのガス導入管、２８は、陰極２０と容器１０とを
絶縁するための絶縁体、２９は、静電チャックを構成す
る銅板２５のリードと陰極２０とを絶縁するための絶縁
体を示している。
ガスが導入され、反応室１１内のガスは排気口１３から
排気される。陰極２０に対向する陽極は、反応室１０の
上壁により構成されている。この陽極の裏面に対向し
て、複数の永久磁石１４及び駆動機構１５からなる磁場
発生器が設置され、この磁場発生器により、陰極２０と
陽極の間の空間に磁界が印加される。なお、図中２７
は、被処理基板３０の裏面にガスを導入して熱伝導を取
るためのガス導入管、２８は、陰極２０と容器１０とを
絶縁するための絶縁体、２９は、静電チャックを構成す
る銅板２５のリードと陰極２０とを絶縁するための絶縁
体を示している。
【００１８】以上説明したエッチング装置は、マグネト
ロン放電を利用したものであるが、本発明の方法は、装
置の構成には何ら制限されず、他の装置を用いることも
可能である。他の装置の例として、例えば図２及び図３
に示す装置がある。図２に示す装置は、磁場コイル４７
により磁場の印加された反応容器４１に、マグネトロン
４４により発生した２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波
管４５及び石英窓４６を介して導入し、反応性ガスをＥ
ＣＲ放電励起するものである。試料台４３には１３．５
６ＭＨｚのＲＦ電力を印加して被処理基板（ウエハ）４
２上へのイオン照射エネルギーを制御する。さらに図示
しない試料台冷却機構により試料温度を冷却する構成と
なっている。また、図３はカウフマン型のイオン銃４８
を用いて反応性ガスを励起して生成したイオンを被処理
基板４２上に照射するものである。試料温度の制御は図
示しない試料冷却機構により制御する構成となってい
る。
ロン放電を利用したものであるが、本発明の方法は、装
置の構成には何ら制限されず、他の装置を用いることも
可能である。他の装置の例として、例えば図２及び図３
に示す装置がある。図２に示す装置は、磁場コイル４７
により磁場の印加された反応容器４１に、マグネトロン
４４により発生した２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波
管４５及び石英窓４６を介して導入し、反応性ガスをＥ
ＣＲ放電励起するものである。試料台４３には１３．５
６ＭＨｚのＲＦ電力を印加して被処理基板（ウエハ）４
２上へのイオン照射エネルギーを制御する。さらに図示
しない試料台冷却機構により試料温度を冷却する構成と
なっている。また、図３はカウフマン型のイオン銃４８
を用いて反応性ガスを励起して生成したイオンを被処理
基板４２上に照射するものである。試料温度の制御は図
示しない試料冷却機構により制御する構成となってい
る。
【００１９】次に、ＳｉＯ2 とＳｉのエッチング速度の
ガス組成比による依存性を図４により説明する。図１に
示す装置を用い、圧力を４０ｍＴｏｒｒ，ＲＦ電力を６
００Ｗ，反応性ガスとしてＣＨＦ3 、ＣＯ及びＨ2 の混
合ガスを用いた。このときウエハ上での水平磁界強度は
１００Ｇａｕｓｓであった。図４の縦軸はエッチング速
度、横軸はガス流量比であり、総流量を１００ＳＣＣＭ
とし、ＣＨＦ3 流量：ＣＯ流量＝１：３としてＨ2 流量
比を変えた。図４から明らかなように、ＳｉＯ2 膜のエ
ッチング速度はＨ2 流量比の増加に対して減少する。こ
れに対し、Ｓｉのエッチング速度はＨ2 流量比の増加に
対し大きく変化し、Ｈ2 流量比の増加によって一度減少
して０となる。さらにＨ2 流量比を増加すると、再びエ
ッチング速度が増加する。
ガス組成比による依存性を図４により説明する。図１に
示す装置を用い、圧力を４０ｍＴｏｒｒ，ＲＦ電力を６
００Ｗ，反応性ガスとしてＣＨＦ3 、ＣＯ及びＨ2 の混
合ガスを用いた。このときウエハ上での水平磁界強度は
１００Ｇａｕｓｓであった。図４の縦軸はエッチング速
度、横軸はガス流量比であり、総流量を１００ＳＣＣＭ
とし、ＣＨＦ3 流量：ＣＯ流量＝１：３としてＨ2 流量
比を変えた。図４から明らかなように、ＳｉＯ2 膜のエ
ッチング速度はＨ2 流量比の増加に対して減少する。こ
れに対し、Ｓｉのエッチング速度はＨ2 流量比の増加に
対し大きく変化し、Ｈ2 流量比の増加によって一度減少
して０となる。さらにＨ2 流量比を増加すると、再びエ
ッチング速度が増加する。
【００２０】Ｈ2 流量比によりＳｉのエッチング速度が
変化する理由は、次の通りである。即ち、既にのべた如
く、表面に吸着したＣＦ3 からのＨによるＦの引き抜き
反応によってフロロカーボン重合膜の形成速度が大きく
なるため、Ｈ2 流量比の増加によって重合膜が厚くなり
Ｓｉのエッチング速度が減少する。さらにＨ2 流量比が
大きくなると、表面に吸着するＣＦ3 が減少するため重
合膜が薄くなりＳｉのエッチング速度は増大する。一方
ＳｉＯ2 上ではＣＦ3 は反応によって速やかに除去され
る。そのためエッチング速度はＨ2 流量比の増加に従っ
て一様に減少する。
変化する理由は、次の通りである。即ち、既にのべた如
く、表面に吸着したＣＦ3 からのＨによるＦの引き抜き
反応によってフロロカーボン重合膜の形成速度が大きく
なるため、Ｈ2 流量比の増加によって重合膜が厚くなり
Ｓｉのエッチング速度が減少する。さらにＨ2 流量比が
大きくなると、表面に吸着するＣＦ3 が減少するため重
合膜が薄くなりＳｉのエッチング速度は増大する。一方
ＳｉＯ2 上ではＣＦ3 は反応によって速やかに除去され
る。そのためエッチング速度はＨ2 流量比の増加に従っ
て一様に減少する。
【００２１】次に本実施例の方法により実際にエッチン
グしたＳｉＯ2 膜の断面形状を図５を用いて説明する。
まず図５（ａ）に示すような被処理基板を形成する。即
ち、下地ポリシリコン膜６１上にＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜６
２を形成し、その上にレジスト膜６３を形成し、通常の
露光技術によりレジスト膜６３をパターニングして開口
する。この被処理基板をＣＨＦ3 流量／ＣＯ流量／Ｈ2
流量＝２５ＳＣＣＭ／７５ＳＣＣＭ／０でエッチングし
たところ、図５（ｂ）に示すように側壁に重合膜６４が
堆積して側壁がテーパ形状となった。またＳｉのエッチ
ング速度が０となるＣＨＦ3 流量／ＣＯ流量／Ｈ2 流量
＝２２ＳＣＣＭ／６８ＳＣＣＭ／１０ＳＣＣＭでエッチ
ングしたところ、図５（ｃ）に示すように、レジスト膜
６３上とポリシリコン膜６１上にも重合膜６４が堆積し
た。すなわち、重合膜６４がポリシリコン膜６１上とレ
ジスト膜６３上に堆積し、側壁を除くＳｉＯ2 膜６２上
には堆積しないという選択堆積が起こったために、Ｓｉ
Ｏ2 膜６２のみが選択エッチングされた。さらにＨ2 流
量比の多いＣＨＦ3 ／ＣＯ／１４ＳＣＣＭ／４１ＳＣＣ
Ｍ／４５ＳＣＣＭでは、図５（ｂ）に示す形状となっ
た。
グしたＳｉＯ2 膜の断面形状を図５を用いて説明する。
まず図５（ａ）に示すような被処理基板を形成する。即
ち、下地ポリシリコン膜６１上にＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜６
２を形成し、その上にレジスト膜６３を形成し、通常の
露光技術によりレジスト膜６３をパターニングして開口
する。この被処理基板をＣＨＦ3 流量／ＣＯ流量／Ｈ2
流量＝２５ＳＣＣＭ／７５ＳＣＣＭ／０でエッチングし
たところ、図５（ｂ）に示すように側壁に重合膜６４が
堆積して側壁がテーパ形状となった。またＳｉのエッチ
ング速度が０となるＣＨＦ3 流量／ＣＯ流量／Ｈ2 流量
＝２２ＳＣＣＭ／６８ＳＣＣＭ／１０ＳＣＣＭでエッチ
ングしたところ、図５（ｃ）に示すように、レジスト膜
６３上とポリシリコン膜６１上にも重合膜６４が堆積し
た。すなわち、重合膜６４がポリシリコン膜６１上とレ
ジスト膜６３上に堆積し、側壁を除くＳｉＯ2 膜６２上
には堆積しないという選択堆積が起こったために、Ｓｉ
Ｏ2 膜６２のみが選択エッチングされた。さらにＨ2 流
量比の多いＣＨＦ3 ／ＣＯ／１４ＳＣＣＭ／４１ＳＣＣ
Ｍ／４５ＳＣＣＭでは、図５（ｂ）に示す形状となっ
た。
【００２２】次にＳｉＯ2 膜のエッチング形状のガス組
成比による依存性を図６により説明する。図６において
縦軸はＳｉＯ2 側壁のテーパ角度、横軸はガス流量比で
あり、ガス総流量を１００ｓｃｃｍとし、ＣＨＦ3 流
量：ＣＯ流量＝０．８としてＨ2 流量を変えた。ＳｉＯ
2 膜の側壁角度はＨ2 流量に依存して変化し、Ｈ2 流量
が大きい程テーパ角度は大きくなる。テーパ角度はＨ2
流量に依存して７６°〜８８°に変化した。以下、この
理由について述べる。
成比による依存性を図６により説明する。図６において
縦軸はＳｉＯ2 側壁のテーパ角度、横軸はガス流量比で
あり、ガス総流量を１００ｓｃｃｍとし、ＣＨＦ3 流
量：ＣＯ流量＝０．８としてＨ2 流量を変えた。ＳｉＯ
2 膜の側壁角度はＨ2 流量に依存して変化し、Ｈ2 流量
が大きい程テーパ角度は大きくなる。テーパ角度はＨ2
流量に依存して７６°〜８８°に変化した。以下、この
理由について述べる。
【００２３】Ｃ、Ｆ及びＨを含有する反応性ガスを放電
励起すると、蒸気圧が低く、表面に容易に吸着するＣお
よびＣＦX ラジカル等の中性粒子が生成される。これら
の中性粒子は等方的に表面に吸着し、Ｓｉ表面やイオン
による衝撃を受けないＳｉＯ2 側壁ではフロロカーボン
重合膜を形成する。側壁に形成された重合膜はエッチン
グマスクとなるため、側壁はテーパ形状となる。一方、
放電励起によって生成されるＨはＣＦX からＦを引き抜
き、重合反応を促進する。しかしＨは蒸気圧が高いため
表面での滞在時間が短く、ＳｉＯ2 膜の側壁上のＨによ
る重合反応の促進は小さい。Ｈ2 の流量が多くなるに従
がい、生成されるＣやＣＦX が減少するため、ＳｉＯ2
膜側壁での重合膜は薄くなる。そのためテーパ角度は大
きくなる。
励起すると、蒸気圧が低く、表面に容易に吸着するＣお
よびＣＦX ラジカル等の中性粒子が生成される。これら
の中性粒子は等方的に表面に吸着し、Ｓｉ表面やイオン
による衝撃を受けないＳｉＯ2 側壁ではフロロカーボン
重合膜を形成する。側壁に形成された重合膜はエッチン
グマスクとなるため、側壁はテーパ形状となる。一方、
放電励起によって生成されるＨはＣＦX からＦを引き抜
き、重合反応を促進する。しかしＨは蒸気圧が高いため
表面での滞在時間が短く、ＳｉＯ2 膜の側壁上のＨによ
る重合反応の促進は小さい。Ｈ2 の流量が多くなるに従
がい、生成されるＣやＣＦX が減少するため、ＳｉＯ2
膜側壁での重合膜は薄くなる。そのためテーパ角度は大
きくなる。
【００２４】本発明者らは、上述した実験を行った結
果、反応性ガスに含有されているＣ、Ｆ、Ｈの組成比が
図７に示す斜線の範囲内にある場合に、ＳｉＯ2 膜のエ
ッチング速度を大きく低下させることなくＳｉとの選択
比を２０以上取ることができ、しかも、ガス組成比を変
えるだけで側壁のテーパ角を制御できることを見出だし
た。更に、クロス斜線の領域ではＳｉは全くエッチング
されず、ＳｉＯ2 のみエッチングされることを見出だし
た。
果、反応性ガスに含有されているＣ、Ｆ、Ｈの組成比が
図７に示す斜線の範囲内にある場合に、ＳｉＯ2 膜のエ
ッチング速度を大きく低下させることなくＳｉとの選択
比を２０以上取ることができ、しかも、ガス組成比を変
えるだけで側壁のテーパ角を制御できることを見出だし
た。更に、クロス斜線の領域ではＳｉは全くエッチング
されず、ＳｉＯ2 のみエッチングされることを見出だし
た。
【００２５】更に、本発明者らは、反応性ガスとして、
ＣＨＦ3 、ＣＯ及びＨ2 をそれぞれ含む混合ガスを用い
た場合には、ＣＨＦ3、ＣＯ及びＨ2 の流量比が図８に
示す斜線の範囲内にある場合に、ＳｉＯ2 膜のエッチン
グ速度を大きく低下させることなくＳｉとの選択比を２
０以上取ることができ、しかも、ガス組成比を変えるだ
けで側壁のテーパ角を制御できることを見出だした。特
に、クロス斜線の領域ではＳｉは全くエッチングされ
ず、ＳｉＯ2 のみエッチングされることを見出だした。
ＣＨＦ3 、ＣＯ及びＨ2 をそれぞれ含む混合ガスを用い
た場合には、ＣＨＦ3、ＣＯ及びＨ2 の流量比が図８に
示す斜線の範囲内にある場合に、ＳｉＯ2 膜のエッチン
グ速度を大きく低下させることなくＳｉとの選択比を２
０以上取ることができ、しかも、ガス組成比を変えるだ
けで側壁のテーパ角を制御できることを見出だした。特
に、クロス斜線の領域ではＳｉは全くエッチングされ
ず、ＳｉＯ2 のみエッチングされることを見出だした。
【００２６】コンタクトホールを形成する場合、例えば
間口０．５μｍで深さ１．５μｍのホールを形成する場
合、テーパ角は８０°以上でなければ下までコンタクト
ホールが貫通しない。またｖｉａホールの開口では側壁
が垂直な場合、Ａｌの弗化物が側壁に付着するため、側
壁をテーパ状にしなければならない。本発明によればガ
ス組成比を変えるだけでＳｉとの選択比を２０以上に維
持したままで側壁形状を任意に制御することが可能とな
り、開口径の小さいホールを形成することもでき、しか
も、側壁に付着物のないｖｉａホールの加工を行うこと
ができる。
間口０．５μｍで深さ１．５μｍのホールを形成する場
合、テーパ角は８０°以上でなければ下までコンタクト
ホールが貫通しない。またｖｉａホールの開口では側壁
が垂直な場合、Ａｌの弗化物が側壁に付着するため、側
壁をテーパ状にしなければならない。本発明によればガ
ス組成比を変えるだけでＳｉとの選択比を２０以上に維
持したままで側壁形状を任意に制御することが可能とな
り、開口径の小さいホールを形成することもでき、しか
も、側壁に付着物のないｖｉａホールの加工を行うこと
ができる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の方法によれ
ば、ＳｉＯ2 とＳｉの選択比２０以上のエッチングをす
ることが可能であり、しかも基板温度を変えることなく
エッチング形状を制御することができる。
ば、ＳｉＯ2 とＳｉの選択比２０以上のエッチングをす
ることが可能であり、しかも基板温度を変えることなく
エッチング形状を制御することができる。
【図１】本発明の方法を実施するためのドライエッチン
グ装置を示す概略構成図。
グ装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の方法を実施するためのドライエッチン
グ装置の他の例を示す概略構成図。
グ装置の他の例を示す概略構成図。
【図３】本発明の方法を実施するためのドライエッチン
グ装置の更に他の例を示す概略構成図。
グ装置の更に他の例を示す概略構成図。
【図４】エッチングガスの組成とエッチング速度との関
係を示す特性図。
係を示す特性図。
【図５】エッチングされたＳｉＯ2 膜の断面形状を示す
断面図。
断面図。
【図６】エッチングガスの組成と側壁のテ−パ角度との
関係を示す特性図。
関係を示す特性図。
【図７】反応性ガスに含有されているＣ、Ｆ、Ｈの適切
な組成比を示す三角座標図。
な組成比を示す三角座標図。
【図８】反応性ガスとしてＣＨＦ3 、ＣＯ及びＨ2 をそ
れぞれ含む混合ガスを用いた場合のＣＨＦ3 、ＣＯ及び
Ｈ2 の適切な流量比を示す三角座標図。
れぞれ含む混合ガスを用いた場合のＣＨＦ3 、ＣＯ及び
Ｈ2 の適切な流量比を示す三角座標図。
１０…接地された容器、１１…反応室、１２…導入口、
１３…ガスは排気口、１４…永久磁石、１５…駆動機
構、２０…陰極、２１…マッチング回路、２２，２６…
電源、２３…冷却管、２４…ポリイミド膜、２５…銅
板、２７…ガス導入管、２８…絶縁体、３０…被処理基
板。
１３…ガスは排気口、１４…永久磁石、１５…駆動機
構、２０…陰極、２１…マッチング回路、２２，２６…
電源、２３…冷却管、２４…ポリイミド膜、２５…銅
板、２７…ガス導入管、２８…絶縁体、３０…被処理基
板。
Claims (3)
- 【請求項１】 被エッチング薄膜が形成された基板を反
応容器内に収容する工程、前記反応容器内にＣ、Ｆ及び
Ｈを含有する反応性ガスを導入する工程、及び前記反応
性ガスを活性化して基板上の薄膜を選択的にエッチング
する工程を具備するドライエッチング方法において、前
記反応性ガス中のＣ、Ｆ及びＨの組成比（Ｃ：Ｆ：Ｈ）
が、Ｃ、Ｆ及びＨの三角座標において、（３．３：１：
０．４）と、（３．３：１：７）と、（０．３４：１：
０．３４）の３点で囲まれる領域にあることを特徴とす
るドライエッチング方法。 - 【請求項２】 前記被エッチング薄膜はシリコン酸化膜
であり、前記反応性ガスは、ＣＨＦ3 、ＣＯ及びＨ2 を
含むガスであることを特徴とする請求項１に記載のドラ
イエッチング方法。 - 【請求項３】 前記反応性ガス中のＣＨＦ3 、ＣＯ及び
Ｈ2 の組成比（ＣＨＦ3 ：ＣＯ：Ｈ2 ）が、ＣＨＦ3 、
ＣＯ及びＨ2 の三角座標において、（０．１：１：０．
０１）と、（０．１：１：１．０６）と、（９８：１：
１）の３点で囲まれる領域にあることを特徴とする請求
項２に記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249136A JP3002033B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249136A JP3002033B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590217A true JPH0590217A (ja) | 1993-04-09 |
| JP3002033B2 JP3002033B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=17188466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3249136A Expired - Lifetime JP3002033B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3002033B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5770098A (en) * | 1993-03-19 | 1998-06-23 | Tokyo Electron Kabushiki Kaisha | Etching process |
| JP2007505492A (ja) * | 2003-09-12 | 2007-03-08 | 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 | 半導体デバイスにおける造形部分のパターン形成技術 |
| JP2014204050A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3249136A patent/JP3002033B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5770098A (en) * | 1993-03-19 | 1998-06-23 | Tokyo Electron Kabushiki Kaisha | Etching process |
| JP2007505492A (ja) * | 2003-09-12 | 2007-03-08 | 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 | 半導体デバイスにおける造形部分のパターン形成技術 |
| JP4755592B2 (ja) * | 2003-09-12 | 2011-08-24 | 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 | 造形部分をパターン形成する方法 |
| JP2014204050A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3002033B2 (ja) | 2000-01-24 |
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