JPH065566A - 順テーパー形状を得るエッチング方法 - Google Patents

順テーパー形状を得るエッチング方法

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JPH065566A
JPH065566A JP18306992A JP18306992A JPH065566A JP H065566 A JPH065566 A JP H065566A JP 18306992 A JP18306992 A JP 18306992A JP 18306992 A JP18306992 A JP 18306992A JP H065566 A JPH065566 A JP H065566A
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JP
Japan
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etching
gas
etching method
etched
tapered shape
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JP18306992A
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English (en)
Inventor
Shusaku Yanagawa
周作 柳川
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来困難であった順テーパー形状を容易に得
ることができるエッチング方法を提供する。 【構成】 Cl系ガス等イオン主体のエッチングを進行
させるエッチャント(好ましくは47.1%以上のCl
系ガス流量比)によるエッチングの際、Si等被エッチ
ング材1に堆積部3を形成するフッ化炭化水素系ガス等
の堆積性ガスを添加して被エッチング材1に順テーパー
形状を得るエッチング方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、順テーパー形状を得る
エッチング方法に関する。本発明は、例えば電子材料
(半導体装置等)の形成の際のエッチング方法として利
用できる。被エッチング材について、順テーパー形状を
得たい場合があるが、本発明はこのような場合に有効に
用いられるエッチング方法を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種の分野でエッチングガス
を用いたエッチング技術が利用されている。例えば電子
材料形成の分野では、ラジカル主体のエッチング、即
ち、生成したラジカル種が主としてエッチングを進行さ
せるエッチャントを用いるエッチングや、あるいは、イ
オン主体のエッチング、即ち、生成したイオン種が主と
してエッチングを進行させるエッチャントを用いるエッ
チングが採用されている。また、エッチングを進行させ
るとともに、ポリマー等を被エッチング材に堆積させる
堆積性ガス(以下、適宜「デポガス」と称することもあ
る)が、側壁保護により良好なエッチング形状を得るた
めなどに用いられている。
【0003】ところで、従来のラジカル主体のエッチャ
ントとデポガスとの混合ガスによる側壁保護エッチング
プロセスでは、エッチング速度が速く、また側壁ポリマ
ーへのラジカルのアタックが多いことが理由で、順テー
パー形状は得難かった。また、順テーパーを強めようと
デポガスを増やすと、平面部へのポリマー堆積が起こ
り、均一性の悪化、面荒れなどが生じてしまう。しか
し、ラジカル主体のエッチャントを用いる従来技術を用
いようとする限り、他の方法では順テーパー形状を得る
ことは無理である。
【0004】この問題について更に述べると、以下のと
おりである。ドライエッチングでは、エッチング形状の
異方度は、反応ガスの種類、ガス圧力、出力、周波数な
どに依存する。ガスの種類について言えば、被エッチン
グ材が単結晶Siあるいは多結晶Siの場合、エッチャ
ントをSF6 、CF4 、CCl2 2 、CCl3 F、C
Cl4 、Cl2 と選ぶことにより、またCF4 とCl2
との混合比を変化させることにより、反応ガス中のFと
Clの割合を変化させると、Clが多くなるにつれ等方
性から異方性エッチングに変化する。ガス圧力について
言えば、高圧では試料表面へ加速されるイオンは中性ガ
ス分子と衝突し、エネルギーが減少すると同時に、運動
量分布がより等方的になる。
【0005】一方、低圧になるに従い、イオンと中性分
子の散乱距離がシースの厚さよりも大きくなり、イオン
はシースに印加された電圧に等しいエネルギーで電界方
向に従って試料表面に垂直に入射するようになり、異方
性形状となる。
【0006】出力については、ガス圧力が高い領域では
低出力でも等方性になりやすく、一方ガス圧力が低い領
域では高出力密度ほど異方性が強くなる。
【0007】このような傾向を利用し、低圧においてC
2 を用いることで異方性は得ることができるが、低圧
でのエッチングレートの低下を防ぐため、マイクロ波あ
るいはマグネトロンによるサイクロトロン共鳴を利用し
た高密度プラズマの発生可能な装置が近年用いられてい
る。
【0008】またCを含むガス系では対SiO2 選択比
が低下することが知られており、高選択比及び高速異方
性エッチングの要求から、本来、等方性となるSF6
のFラジカルを多く解離生成するガスと、フレオン等の
CF等のモノマーを生成しポリマーを堆積するデポガス
との混合系による側壁保護プロセスが、主流となりつつ
ある。
【0009】側壁保護プロセスは、イオンの入射がほと
んど無い側壁部にはデポガスによるポリマーが堆積して
ラジカルによる横方向のエッチングを防ぎ、またイオン
の入射がある平面部ではポリマーが除去されてエッチン
グが進行するという原理に基づいている。
【0010】このように低圧でのCl2 によるイオン主
体のエッチング、あるいはSF6 等による側壁保護プロ
セスにより、異方性形状は得られる。しかしながら、異
方性形状でのステップカバレージの悪さ改善、あるいは
Recessed LOCOSでの形状改善などを目的
に、近年、順テーパーな形状、特に強い順テーパー形状
の形成の要求が高まりつつある。
【0011】
【発明の目的】本発明は、上記のような事情に鑑みてな
されたもので、従来困難であった順テーパー形状を容易
に得ることができるエッチング方法を提供することを目
的とする。
【0012】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、イオン主体のエッチングを進行させるエッチャン
トによるエッチングの際に、被エッチング材に堆積部を
形成する堆積性ガスを添加して被エッチング材に順テー
パー形状を得るエッチング方法であって、これにより上
記目的を達成するものである。
【0013】本出願の請求項2の発明は、堆積性ガスが
フッ化炭化水素系ガスであることを特徴とする請求項1
に記載の順テーパー形状を得るエッチング方法であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
【0014】本出願の請求項3の発明は、被エッチング
材がSi系材料から成り、イオン主体のエッチングを進
行させるエッチャントがCl系ガスであることを特徴と
する請求項2または3に記載の順テーパー形状を得るエ
ッチング方法であって、これにより上記目的を達成する
ものである。
【0015】本出願の請求項4の発明は、エッチングガ
スとしてCl2 とCH2 2 混合ガスを用い、Cl2
ガス流量比を47.1%以上としたことを特徴とする請
求項3に記載の順テーパー形状を得るエッチング方法で
あって、これにより上記目的を達成するものである。
【0016】本発明において、イオン主体のエッチング
とは、生成したイオン種が主としてエッチングを進行さ
せるエッチャントを用いるエッチングを言う。
【0017】本発明において、堆積性ガスとは、エッチ
ング時にポリマー等を生成してこれを被エッチング材に
堆積させる作用を示すものを言う。
【0018】本発明において、フッ化炭化水素系ガスと
は、炭化水素の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子
で置換した化学構造を有するものを言い、いわゆるフレ
オン系ガス、フロン系ガスと称されるもを含む。
【0019】本発明においてSi系材料とは、単結晶・
多結晶・アモルファスSiなど各種のSiや、これらS
iを主成分とする合金、あるいはSi酸化物や窒化物、
金属シリサイド等の化合物、あるいはこれらを主成分と
するものを総称する。
【0020】
【作用】本出願の各発明によるエッチング方法において
は、エッチングがイオン主体で進行するために、縦方
向、即ち被エッチング深さ方向のエッチングは抑えら
れ、かつ側壁へのポリマー堆積速度を増すことができる
ため、良好な、強い順テーパーエッチング形状が得られ
る。更に、平面部のポリマー堆積はイオン主体のために
スパッタにより除去されるため、くもり、面荒れ等の堆
積に起因する問題は生じにくい。
【0021】本発明の好ましい態様にあっては、イオン
主体により異方性の得られるエッチング及びエッチャン
ト種に、フレオン等のデポガスを添加する。
【0022】本発明によれば、イオンによる異方性のエ
ッチングの進行及びデポガスからの側壁ポリマー形成と
の相乗効果によって、順テーパー形状が得られる。
【0023】本発明を用いて、イオンの入射の少ない側
壁に形成されるポリマーの堆積がイオンによる縦方向の
エッチングにより取り除かれながらも、ある程度の速度
を持って横方向に堆積し続けるように、ガス系、その他
のパラメータを選んでやれば、図1(a)に示すよう
に、側壁に堆積したポリマー3は、下部被エッチング材
1であるSiのエッチングをも防ぐため、即ち側壁に堆
積した堆積部3であるポリマーは図の横方向のみならず
ポリマー下部のエッチングも防ぐため、エッチング平面
と側壁との交点(図1(b))は、側壁へのポリマー堆
積速度に依存して平面部のエッチングの進行とともに斜
め方向に移動し、その結果エッチング形状は順テーパー
になる。
【0024】しかし、従来のラジカル主体ガスとデポガ
スとの混合ガスによる側壁保護プロセスは、エッチング
速度が速く、また側壁ポリマーへのラジカルのアタック
が多いために、順テーパー形状は得にくく、また順テー
パーを強めようとデポガスを増やすと平面部へのポリマ
ーの堆積が起き、均一性の悪化、面荒れなどが生じてし
まった。また側壁保護プロセス以外の方法では、順テー
パーは得られない。
【0025】これに対して本発明では、Cl2 等による
イオン主体エッチングガスをデポガスとによる側壁保護
プロセスにすることで、縦方向のエッチング速度は抑え
られ、かつ側壁へのポリマー堆積速度も増やすとがで
き、更に平面部のポリマーは、イオン主体のエッチング
であるため、スパッタにより除去できるので、良好な順
テーパーエッチングが可能となる。
【0026】
【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。但し当然のことではあるが、本発明は以下
に記す実施例により限定をされるものではない。
【0027】実施例1 この実施例は、本発明を、図2(a)(b)に示すサン
プルについて、テーパーエッチングを行うように具体化
したものである。
【0028】図2(a)中、1は本実施例における被エ
ッチング材であるSi系材料であり、特にN基板である
単結晶Siである。2はフォトレジストであり、ここで
はOFPR800を用いた。図2(b)中、1,2は上
記と同義であるが、この被エッチング材1上には、30
0Å厚の熱酸化膜3及び1000ÅのLP−SiN層4
が形成されている。
【0029】本実施例では、RF印加型マイクロ波プラ
ズマエッチャーを用いて、下記条件でエッチングを行っ
た。 使用ガス:Cl2 45sccm CH2 2 40sccm 圧 力: 10mTorr R F: 32W μ 波: 190mA Siエッチング速度: 2000〜2230Å/min
【0030】この結果、エッチング形状として、テーパ
ー角60°のテーパーエッチング形状が良好に得られ
た。かつ面内均一性は5.9〜9.3%、面間均一性は
3.4%であり、均一性にすぐれるエッチングを実現で
きた。面荒れ、くもりは無かった。また、予想外のこと
であったが、ダストの増加もなかった。図2(b)に示
した被エッチング材部分のエッチング結果(厳密にはθ
=61°であった)を、図3(a)に一部斜視断面SE
M写真から起こした図で、図3(b)に断面SEM写真
から起こした図で示す。図示のように、良好な順テーパ
ー形状が得られている。
【0031】実施例2 本実施例では、エッチングの特性のガス流量比(Cl/
F流量比)依存性を検討した。即ち、実施例1と同じ条
件で、但し使用ガスはCl2 +CH2 2 =85scc
m一定のもとで流量比を変えて実施した。ガス流量比に
対するSiエッチング速度A、面内均一性B、テーパー
角Cの依存性を、図4のグラフに示す。
【0032】図4からも理解されるように、Cl2 のガ
ス流量比47.1%(Cl2 =40sccm、CH2
2 =45sccm)以下の堆積の多い条件では、被処理
材であるウエハーのセンター付近においてわずかではあ
るがくもりが生じ、これに伴って均一性が悪化する傾向
が見られた。しかし、それ以上Cl2 を増やした流量比
では、面荒れ、曇り等は、斜光、暗視野あるいはSEM
で見る限り見られず、均一性も6%程度と良好である。
Cl2 の増加に伴い面内均一性は良化し、流量比64.
7%(Cl2 =55sccm、CH2 2 =35scc
m)でのテーパー角はわずか3°程弱まるだけで、曇り
に対するマージンも増えた。
【0033】
【発明の効果】本発明のエッチング方法によれば、従来
困難であった順テーパー形状を容易に得ることができる
という利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Si系材料の被エッチング材を例にとって本発
明の作用を説明する図である。
【図2】実施例1の被エッチングサンプルの断面図であ
る。
【図3】実施例1のエッチング結果を示すもので、断面
SEM写真から起こした図である。
【図4】実施例2における検討結果を示すもので、ガス
流量比依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
1 被エッチング材(Si基板) 2 フォトレジスト θ テーパー角

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオン主体のエッチングを進行させるエッ
    チャントによるエッチングの際に、被エッチング材に堆
    積部を形成する堆積性ガスを添加して被エッチング材に
    順テーパー形状を得るエッチング方法。
  2. 【請求項2】堆積性ガスがフッ化炭化水素系ガスである
    ことを特徴とする請求項1に記載の順テーパー形状を得
    るエッチング方法。
  3. 【請求項3】被エッチング材がSi系材料から成り、イ
    オン主体のエッチングを進行させるエッチャントがCl
    系ガスであることを特徴とする請求項2または3に記載
    の順テーパー形状を得るエッチング方法。
  4. 【請求項4】エッチングガスとしてCl2 とCH2 2
    混合ガスを用い、Cl2 のガス流量比を47.1%以上
    としたことを特徴とする請求項3に記載の順テーパー形
    状を得るエッチング方法。
JP18306992A 1992-06-17 1992-06-17 順テーパー形状を得るエッチング方法 Pending JPH065566A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009044031A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Seiko Epson Corp 微細構造の形成方法及び流体噴射ヘッドの製造方法
JP2017007086A (ja) * 2015-06-25 2017-01-12 ニヴァロックス−ファー ソシエテ アノニム 少なくとも1つの面取りを有するシリコン系構成部品及びその製作方法
WO2022234640A1 (ja) * 2021-05-07 2022-11-10 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置

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