JPH0666302B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0666302B2 JPH0666302B2 JP24094088A JP24094088A JPH0666302B2 JP H0666302 B2 JPH0666302 B2 JP H0666302B2 JP 24094088 A JP24094088 A JP 24094088A JP 24094088 A JP24094088 A JP 24094088A JP H0666302 B2 JPH0666302 B2 JP H0666302B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 有機物マスクのアッシング方法に関し、 有機物マスクを用いて臭化水素含有ガスの反応性プラズ
マエッチングを行った場合、アッシング工程で有機物マ
スクの側壁部にフェンス状の膜が残る問題を解決するこ
とを目的とし、 上記エッチング後、有機物マスクをプラズマから分離さ
れた活性酸素原子含有雰囲気に曝す工程を有するように
構成する。
マエッチングを行った場合、アッシング工程で有機物マ
スクの側壁部にフェンス状の膜が残る問題を解決するこ
とを目的とし、 上記エッチング後、有機物マスクをプラズマから分離さ
れた活性酸素原子含有雰囲気に曝す工程を有するように
構成する。
本発明は半導体装置の製造方法に係り、とくに多結晶シ
リコン、シリサイド、高融点メタル、単結晶シリコンな
どの材料のエッチング及びその後のアッシング工程に関
する。
リコン、シリサイド、高融点メタル、単結晶シリコンな
どの材料のエッチング及びその後のアッシング工程に関
する。
半導体装置を製造するには、多結晶シリコン、シリサイ
ド、高融点金属などの耐熱性をもった導電性材料の加工
が不可欠である。これらの導電性材料の加工は、トラン
ジスタの特性を左右するゲート長を定めるものとなるの
で、そのエッチングにおいてパターン幅の制御を精密に
行い、かつ、その下地のシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜などのゲート絶縁膜に対して高い選択性をもつことが
要求される。これらの点で、プラズマエッチング、特に
反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching,RIE）
が優れている。中でも本出願人が先に特願昭63-26654号
及び同63−178244号明細書に開示したような、臭化水素
や臭素を含むガスを用いる反応性イオンエッチング方法
は、下地に対する高い選択性と、異方性のすぐれた垂直
エッチングやテーパーエッチングを同時に実現する技術
として、従来のフッ素系ガスや塩素系ガスを用いた反応
性イオンエッチングよりはるかに優れている。特に、臭
化水素は、臭素と較べ腐食性が少なく取扱いが容易であ
り、実用性が高い。本発明はこの臭化水素により反応性
イオンエッチング方法に係る。
ド、高融点金属などの耐熱性をもった導電性材料の加工
が不可欠である。これらの導電性材料の加工は、トラン
ジスタの特性を左右するゲート長を定めるものとなるの
で、そのエッチングにおいてパターン幅の制御を精密に
行い、かつ、その下地のシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜などのゲート絶縁膜に対して高い選択性をもつことが
要求される。これらの点で、プラズマエッチング、特に
反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching,RIE）
が優れている。中でも本出願人が先に特願昭63-26654号
及び同63−178244号明細書に開示したような、臭化水素
や臭素を含むガスを用いる反応性イオンエッチング方法
は、下地に対する高い選択性と、異方性のすぐれた垂直
エッチングやテーパーエッチングを同時に実現する技術
として、従来のフッ素系ガスや塩素系ガスを用いた反応
性イオンエッチングよりはるかに優れている。特に、臭
化水素は、臭素と較べ腐食性が少なく取扱いが容易であ
り、実用性が高い。本発明はこの臭化水素により反応性
イオンエッチング方法に係る。
他に、高い選択性と異方性が両立するエッチング技術と
して、塩素や六フッ化硫黄を用いた反応性イオンエッチ
ングや有磁場μ波エッチングなどの低温エッチング方法
があるが、塩素では−20℃以下、六フッ化硫黄では−10
0℃以下にエッチング中のウェハー温度を下げる必要が
あり、エッチング装置が複雑で高価になる。これに対
し、この臭化水素や臭素をふくむガスを用いる反応性イ
オンエッチング方法では、ウェハー温度は室温から150
℃と高くてもよくエッチング装置に対する要求が少な
い。
して、塩素や六フッ化硫黄を用いた反応性イオンエッチ
ングや有磁場μ波エッチングなどの低温エッチング方法
があるが、塩素では−20℃以下、六フッ化硫黄では−10
0℃以下にエッチング中のウェハー温度を下げる必要が
あり、エッチング装置が複雑で高価になる。これに対
し、この臭化水素や臭素をふくむガスを用いる反応性イ
オンエッチング方法では、ウェハー温度は室温から150
℃と高くてもよくエッチング装置に対する要求が少な
い。
なお、これらのエッチングにおいて、所望の部分だけを
エッチングするための、マスク材料としてはシリコン酸
化膜やシリコン窒化膜も使われるが、フォトレジストの
ような有機ポリマーを用いる方が簡便であり、一般に用
いられている。そして、普通、このフォトレジストはエ
ッチング後、プラズマアッシングにより剥離される。
エッチングするための、マスク材料としてはシリコン酸
化膜やシリコン窒化膜も使われるが、フォトレジストの
ような有機ポリマーを用いる方が簡便であり、一般に用
いられている。そして、普通、このフォトレジストはエ
ッチング後、プラズマアッシングにより剥離される。
しかしながら、上記の臭化水素をふくむガスを用いた、
反応性イオンエッチング等のプラズマエッチングで、フ
ォトレジスト、電子ビームレジストなどの有機ポリマー
をマスクに用いてエッチングすると、レジストの側壁
に、炭素、臭素、酸素、水素、シリコンなどを含むと思
われる薄膜が形成され、エッチング後のレジスト剥離処
理を行った後も、この薄膜がフェンス状に残存する問題
があることが見出された。
反応性イオンエッチング等のプラズマエッチングで、フ
ォトレジスト、電子ビームレジストなどの有機ポリマー
をマスクに用いてエッチングすると、レジストの側壁
に、炭素、臭素、酸素、水素、シリコンなどを含むと思
われる薄膜が形成され、エッチング後のレジスト剥離処
理を行った後も、この薄膜がフェンス状に残存する問題
があることが見出された。
この薄膜は、剥がれてゴミを発生させたり、次の薄膜成
長工程において異常成長の核となり、半導体装置製造の
歩留りを悪くする。
長工程において異常成長の核となり、半導体装置製造の
歩留りを悪くする。
このフェンス状の薄膜は、希フッ酸溶液による洗浄処理
で取り除くことが可能であるが、希フッ酸溶液処理の際
に下地（例えばゲート絶縁膜）も侵されるので、実際の
半導体の製造工程には、用いることができない。又、有
機ポリマーの代わりに、シリコン酸化膜やシリコン窒化
膜をマスクに用いれば、このような問題はなく、また下
地に対する選択比も良くなるが、工程が複雑になる欠点
がある。
で取り除くことが可能であるが、希フッ酸溶液処理の際
に下地（例えばゲート絶縁膜）も侵されるので、実際の
半導体の製造工程には、用いることができない。又、有
機ポリマーの代わりに、シリコン酸化膜やシリコン窒化
膜をマスクに用いれば、このような問題はなく、また下
地に対する選択比も良くなるが、工程が複雑になる欠点
がある。
そこで本発明は、半導体装置の製造において、従来例に
較べ簡便化された工程で、ゴミを発生させることなく、
パターン幅制御が精度高くなされ、エッチングにおいて
下地に対し高い選択比をもち下地を損傷することのない
多結晶シリコン、シリサイド、高融点金属などの耐熱性
をもった導電性材料の加工方法を提供することを目的と
する。
較べ簡便化された工程で、ゴミを発生させることなく、
パターン幅制御が精度高くなされ、エッチングにおいて
下地に対し高い選択比をもち下地を損傷することのない
多結晶シリコン、シリサイド、高融点金属などの耐熱性
をもった導電性材料の加工方法を提供することを目的と
する。
上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板上に
存在し且つ有機物マスクで選択的に覆われた被加工物
を、臭化水素含有ガスの反応性プラズマに曝して選択エ
ッチングする工程と、その後、該半導体基板上の被加工
物を覆う有機物マスクを、プラズマから分離された活性
酸素原子含有雰囲気に曝して該有機物マスクの少なくと
も側壁部を除去する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法を提供する。
存在し且つ有機物マスクで選択的に覆われた被加工物
を、臭化水素含有ガスの反応性プラズマに曝して選択エ
ッチングする工程と、その後、該半導体基板上の被加工
物を覆う有機物マスクを、プラズマから分離された活性
酸素原子含有雰囲気に曝して該有機物マスクの少なくと
も側壁部を除去する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法を提供する。
前記の特願昭63-26654号及び同63−178244号明細書に記
載されている如く、臭化水素含有ガスによる反応性プラ
ズマエッチングによれば、多結晶シリコンをはじめとす
る単結晶シリコン、シリサイド、高融点メタルなどの耐
熱性導電性材料を有機レジストや二酸化シリコン、窒化
シリコンなどに対し高い選択比で、高精度に、しかも基
板温度を調整して垂直あるいは所望のテーパ化でのエッ
チングが可能である。この反応性イオンエッチング（RI
E）の詳しい条件は上記特許出願明細書に詳述されてい
るが、簡単に述べると、典型的には、真空容器内で被加
工物の温度を約−40℃から90℃の範囲に保ち、圧力約0.
01〜0.5Torr、Rfパワー約25〜500W、Rfパワー密度0.05
〜1W／cm2などの条件下で行うものである。
載されている如く、臭化水素含有ガスによる反応性プラ
ズマエッチングによれば、多結晶シリコンをはじめとす
る単結晶シリコン、シリサイド、高融点メタルなどの耐
熱性導電性材料を有機レジストや二酸化シリコン、窒化
シリコンなどに対し高い選択比で、高精度に、しかも基
板温度を調整して垂直あるいは所望のテーパ化でのエッ
チングが可能である。この反応性イオンエッチング（RI
E）の詳しい条件は上記特許出願明細書に詳述されてい
るが、簡単に述べると、典型的には、真空容器内で被加
工物の温度を約−40℃から90℃の範囲に保ち、圧力約0.
01〜0.5Torr、Rfパワー約25〜500W、Rfパワー密度0.05
〜1W／cm2などの条件下で行うものである。
この臭化水素を用いたRIEの際のマスク材料として有機
レジストなどの有機物マスクを用いた後、慣用の有機物
マスクのアッシング方法である酸素プラズマアッシング
を行ったところ、前述の如く、有機物マスクの側壁部に
フェンス状の薄膜が残るという問題が見出された。本発
明者は、この問題を解決すべく鋭意検討した結果、この
フェンス状の薄膜は臭化水素を用いたRIEの際に有機物
マスクの側壁部に炭素、臭素、酸素、水素、さらに被加
工物の例えばシリコンなどからなる薄膜が形成されるこ
とが原因であること、この薄膜は酸素プラズマアッシン
グでは除去できないが、プラズマから分離された活性酸
素原子含有雰囲気に曝すことによって除去できることを
見出した。
レジストなどの有機物マスクを用いた後、慣用の有機物
マスクのアッシング方法である酸素プラズマアッシング
を行ったところ、前述の如く、有機物マスクの側壁部に
フェンス状の薄膜が残るという問題が見出された。本発
明者は、この問題を解決すべく鋭意検討した結果、この
フェンス状の薄膜は臭化水素を用いたRIEの際に有機物
マスクの側壁部に炭素、臭素、酸素、水素、さらに被加
工物の例えばシリコンなどからなる薄膜が形成されるこ
とが原因であること、この薄膜は酸素プラズマアッシン
グでは除去できないが、プラズマから分離された活性酸
素原子含有雰囲気に曝すことによって除去できることを
見出した。
ここにプラズマから分離された活性酸素原子含有雰囲気
は、放電あるいはμ波照射などで発生されるプラズマ部
分（主にイオン状態）から圧力差によって活性酸素原子
（主に中性原子）が輸送されて形成される部分で、プラ
ズマの下流領域といってもよいものである。理由は定か
ではないが、酸素プラズマでは上記のフェンス状薄膜部
分をアッシングできないが、酸素プラズマから分離され
た（すなわち酸素プラズマには直接曝すことなく）活性
酸素原子含有雰囲気に曝すことによってそれがアッシン
グされた。
は、放電あるいはμ波照射などで発生されるプラズマ部
分（主にイオン状態）から圧力差によって活性酸素原子
（主に中性原子）が輸送されて形成される部分で、プラ
ズマの下流領域といってもよいものである。理由は定か
ではないが、酸素プラズマでは上記のフェンス状薄膜部
分をアッシングできないが、酸素プラズマから分離され
た（すなわち酸素プラズマには直接曝すことなく）活性
酸素原子含有雰囲気に曝すことによってそれがアッシン
グされた。
こうして、本発明は、臭化水素によれば有機物や二酸化
ケイ素、窒化ケイ素に対して高い選択比及び高精度に所
望の角度で耐熱性導電性材料をエッチングできること、
しかし臭化水素を用いると有機物マスクの側壁部に酸素
プラズマではアッシングできない薄膜が形成されるこ
と、そしてこの酸素プラズマではアッシングされない有
機物マスクの側壁部に形成される薄膜は酸素プラズマか
ら分離された活性酸素原子含有雰囲気に曝すことによっ
て除去されることを合わせ見出し、完成されたものであ
る。
ケイ素、窒化ケイ素に対して高い選択比及び高精度に所
望の角度で耐熱性導電性材料をエッチングできること、
しかし臭化水素を用いると有機物マスクの側壁部に酸素
プラズマではアッシングできない薄膜が形成されるこ
と、そしてこの酸素プラズマではアッシングされない有
機物マスクの側壁部に形成される薄膜は酸素プラズマか
ら分離された活性酸素原子含有雰囲気に曝すことによっ
て除去されることを合わせ見出し、完成されたものであ
る。
なお、有機物レジストは必ずしも全部をプラズマから分
離された活性酸素原子含有雰囲気で除去する必要はな
く、他の部分はその前あるいは後で通常の酸素プラズマ
アッシングを行って除去するようにしてもよい。さら
に、この被加工物をプラズマから分離された活性酸素原
子（Ｏ）を含む雰囲気に曝す処理は、反応性イオンエッ
チング等のプラズマエッチングの後、被加工物を真空に
保ったまま輸送して行うのが、ゴミ付着や汚染が少なく
望ましいが、プラズマエッチング後一旦大気に取り出し
てから行っても良い。
離された活性酸素原子含有雰囲気で除去する必要はな
く、他の部分はその前あるいは後で通常の酸素プラズマ
アッシングを行って除去するようにしてもよい。さら
に、この被加工物をプラズマから分離された活性酸素原
子（Ｏ）を含む雰囲気に曝す処理は、反応性イオンエッ
チング等のプラズマエッチングの後、被加工物を真空に
保ったまま輸送して行うのが、ゴミ付着や汚染が少なく
望ましいが、プラズマエッチング後一旦大気に取り出し
てから行っても良い。
また、被加工物をプラズマから分離された活性酸素原子
（Ｏ）含有雰囲気に曝す処理は、酸素（O2）を主原料に
用いるが、酸素原子（Ｏ）の発生量を増やすため、CF4
などのハロゲンを含むガスを酸素（O2）に混合しても、
また窒素や水などを酸素に混合してもよい。
（Ｏ）含有雰囲気に曝す処理は、酸素（O2）を主原料に
用いるが、酸素原子（Ｏ）の発生量を増やすため、CF4
などのハロゲンを含むガスを酸素（O2）に混合しても、
また窒素や水などを酸素に混合してもよい。
活性酸素原子含有雰囲気で行うアッシングのその他の一
般的な条件は次の通りである。
般的な条件は次の通りである。
ウェーハー温度 ０〜170℃ ガス圧力 0.1〜10Torr 酸素ガス濃度 0.1〜5slm 酸素ガスに混合するガスの濃度 CF4 0.1〜25％ N2 ３〜100％ H2O 100〜300％ プラズマ発生μ波パワー 100〜3000W 処理時間 ５〜600sec 〔実施例〕 以下の実施例のために次の３種の試料を用意した。
試料１はシリコンウェハー上に、厚さ100Åのシリコン
熱酸化膜を形成し、その上に厚さ2000Åの多結晶シリコ
ンをCVD法により成長し、砒素を70keVで４×1015／cm2
イオン注入し、このうえにポジレジストTSMR8900（東京
応化製）を1.2μ塗布し、露光現像して最小線幅0.6μの
パターンを形成した。
熱酸化膜を形成し、その上に厚さ2000Åの多結晶シリコ
ンをCVD法により成長し、砒素を70keVで４×1015／cm2
イオン注入し、このうえにポジレジストTSMR8900（東京
応化製）を1.2μ塗布し、露光現像して最小線幅0.6μの
パターンを形成した。
試料２は、試料１で砒素をイオン注入する代わりに、減
圧熱拡散法によって燐を60Ω／□添加したもので、試料
１と同様にレジストパターンを形成した。
圧熱拡散法によって燐を60Ω／□添加したもので、試料
１と同様にレジストパターンを形成した。
試料３はシリコンウェハー上にシリコン熱酸化膜を4000
Å形成し、試料１、試料２の多結晶シリコンのウェハー
と同様にレジストパターンを形成した。
Å形成し、試料１、試料２の多結晶シリコンのウェハー
と同様にレジストパターンを形成した。
実施例１ 第１図は枚葉式反応性イオンエッチング装置を示すが、
１はウェハー、２は電極、３は絶縁体、４は冷却水、５
は対向電極、６はガス導入口、７は真空排気口、８はマ
ッチングボックス、９はRF電源、10はエッチング室（試
料室）である。この装置を用い、ウェハーを臭化水素12
0sccm、圧力0.1Torr、RFパワー200W、ウェハー温度20〜
150℃でエッチングした。ウェハー温度は図示しない
が、蛍光光ファイバー温度計で測定した。試料1,2の多
結晶シリコンを、多結晶シリコンが全部エッチングされ
ない時間エッチングして、エッチングレートを求めた。
試料３のシリコン酸化膜のウェハーは５分間エッチング
し、シリコン酸化膜のレートと、多結晶シリコンの酸化
膜に対する選択比を求めた。結果を表１に示す。
１はウェハー、２は電極、３は絶縁体、４は冷却水、５
は対向電極、６はガス導入口、７は真空排気口、８はマ
ッチングボックス、９はRF電源、10はエッチング室（試
料室）である。この装置を用い、ウェハーを臭化水素12
0sccm、圧力0.1Torr、RFパワー200W、ウェハー温度20〜
150℃でエッチングした。ウェハー温度は図示しない
が、蛍光光ファイバー温度計で測定した。試料1,2の多
結晶シリコンを、多結晶シリコンが全部エッチングされ
ない時間エッチングして、エッチングレートを求めた。
試料３のシリコン酸化膜のウェハーは５分間エッチング
し、シリコン酸化膜のレートと、多結晶シリコンの酸化
膜に対する選択比を求めた。結果を表１に示す。
実施例２ 試料1,2の多結晶シリコンを実施例１と同様な条件で、
ウェハー温度100℃で、50％のオーバーエッチングを行
ったウェハーを、反応性イオンエッチング装置に真空チ
ャンバーで連結された第２図に示すμ波ダウンフロー処
理装置に真空中で搬送した。第２図中、１はウェハー、
６はガス導入口、７は真空排気口、12はステージ、13は
孔空きアルミ板、14はμ波導入窓、15はプラズマ、16は
μ波導入口、17はプラズマ室、18は試料室である。この
μ波ダウンフロー処理装置で、上記ウェハーをO21.5sl
m、CF4200sccm、圧力1.5Torr、μ波パワー1.5KW、ウェ
ハー温度60℃で30秒間処理し、ウェハーを大気中にとり
だした。第３図はバレル型RFプラズマアッシング装置を
示すが、１はウェハー、８はマッチングボックス、９は
RF電源、21はウェハーホルダー、22,23は電極、24は石
英チャンバー、25はふたである。このアッシング装置
で、O2300sccm、圧力1.0Torr、RFパワー300W、ウェハー
温度200℃〜300℃で30分間アッシングしてレジストを剥
離した。
ウェハー温度100℃で、50％のオーバーエッチングを行
ったウェハーを、反応性イオンエッチング装置に真空チ
ャンバーで連結された第２図に示すμ波ダウンフロー処
理装置に真空中で搬送した。第２図中、１はウェハー、
６はガス導入口、７は真空排気口、12はステージ、13は
孔空きアルミ板、14はμ波導入窓、15はプラズマ、16は
μ波導入口、17はプラズマ室、18は試料室である。この
μ波ダウンフロー処理装置で、上記ウェハーをO21.5sl
m、CF4200sccm、圧力1.5Torr、μ波パワー1.5KW、ウェ
ハー温度60℃で30秒間処理し、ウェハーを大気中にとり
だした。第３図はバレル型RFプラズマアッシング装置を
示すが、１はウェハー、８はマッチングボックス、９は
RF電源、21はウェハーホルダー、22,23は電極、24は石
英チャンバー、25はふたである。このアッシング装置
で、O2300sccm、圧力1.0Torr、RFパワー300W、ウェハー
温度200℃〜300℃で30分間アッシングしてレジストを剥
離した。
このウェハーをSEM（走査型電子顕微鏡）で観察した結
果、20℃でエッチングしたものはテーパーになったが他
は垂直で、第４図（ａ）に示すように、エッチング残も
レジスト残もなく、また下地の酸化膜の損傷もなかっ
た。なお、第４図において、30はシリコン素板、31はシ
リコン熱酸化膜、32は多結晶シリコンである。
果、20℃でエッチングしたものはテーパーになったが他
は垂直で、第４図（ａ）に示すように、エッチング残も
レジスト残もなく、また下地の酸化膜の損傷もなかっ
た。なお、第４図において、30はシリコン素板、31はシ
リコン熱酸化膜、32は多結晶シリコンである。
実施例３ 試料1,2の多結晶シリコンを実施例１と同様な条件で、
ウェハー温度100℃で、50％のオーバーエッチングを行
ったウェハーを、反応性イオンエッチング装置に真空チ
ャンバーで連結された第２図に示すμ波ダウンフロー処
理装置に真空中で搬送し、O21.5slm、CF4200sccm、圧力
1.5Torr、μ波パワー1.5KW、ウェハー温度60℃で120秒
間処理した。このウェハーをSEM（走査型電子顕微鏡）
で観察した結果、実施例２と同様、20℃でエッチングし
たものはテーパーになったが他は垂直で、第４図（ａ）
に示すように、エッチング残もレジスト残もなく、また
下地の酸化膜の損傷もなかった。
ウェハー温度100℃で、50％のオーバーエッチングを行
ったウェハーを、反応性イオンエッチング装置に真空チ
ャンバーで連結された第２図に示すμ波ダウンフロー処
理装置に真空中で搬送し、O21.5slm、CF4200sccm、圧力
1.5Torr、μ波パワー1.5KW、ウェハー温度60℃で120秒
間処理した。このウェハーをSEM（走査型電子顕微鏡）
で観察した結果、実施例２と同様、20℃でエッチングし
たものはテーパーになったが他は垂直で、第４図（ａ）
に示すように、エッチング残もレジスト残もなく、また
下地の酸化膜の損傷もなかった。
実施例４ 試料1,2の多結晶シリコンを実施例２と同様条件で、50
％のオーバーエッチングを行ったウェハーを、第２図に
示すμ波ダウンフロー処理装置で、O21.5slm、N2200scc
m、H2O100sccm、圧力1.5Torr、μ波パワー1.5KW、ウェ
ハー温度150℃で120秒間処理した。このウェハーを第３
図に示すバレル型RFプラズマアッシング装置で、O2300s
ccm、圧力1.0Torr、RFパワー300W、ウェハー温度200℃
〜300℃で30分間アッシングしてレジストを剥離した。
このウェハーをSEM（走査型電子顕微鏡）で断面を観察
した結果、実施例２と同様、20℃でエッチングしたもの
はテーパーになったが他は垂直で、第４図（ａ）に示す
ように、エッチング残もレジスト残もなく、下地の酸化
膜の損傷もなかった。
％のオーバーエッチングを行ったウェハーを、第２図に
示すμ波ダウンフロー処理装置で、O21.5slm、N2200scc
m、H2O100sccm、圧力1.5Torr、μ波パワー1.5KW、ウェ
ハー温度150℃で120秒間処理した。このウェハーを第３
図に示すバレル型RFプラズマアッシング装置で、O2300s
ccm、圧力1.0Torr、RFパワー300W、ウェハー温度200℃
〜300℃で30分間アッシングしてレジストを剥離した。
このウェハーをSEM（走査型電子顕微鏡）で断面を観察
した結果、実施例２と同様、20℃でエッチングしたもの
はテーパーになったが他は垂直で、第４図（ａ）に示す
ように、エッチング残もレジスト残もなく、下地の酸化
膜の損傷もなかった。
比較例１ 試料1,2の多結晶シリコンを実施例２と同様な条件で、5
0％のオーバーエッチングを行ったウェハーを、第３図
に示すバレル型RFプラズマアッシング装置で、O2300scc
m、圧力1.0Torr、RFパワー300W、ウェハー温度200℃〜3
00℃で30分間アッシングしてレジストを剥離した。この
ウェハーをSEM（走査型電子顕微鏡）で観察した結果、
第４図（ｂ）に示すように、レジストの側壁部のみがフ
ェンス状に残っていた。
0％のオーバーエッチングを行ったウェハーを、第３図
に示すバレル型RFプラズマアッシング装置で、O2300scc
m、圧力1.0Torr、RFパワー300W、ウェハー温度200℃〜3
00℃で30分間アッシングしてレジストを剥離した。この
ウェハーをSEM（走査型電子顕微鏡）で観察した結果、
第４図（ｂ）に示すように、レジストの側壁部のみがフ
ェンス状に残っていた。
このウェハーを希フッ酸で洗浄したところ、フェンス状
残は除去されたが、第４図（ｃ）のように、希フッ酸洗
浄により下地のシリコン酸化膜31′もエッチングされて
しまった。
残は除去されたが、第４図（ｃ）のように、希フッ酸洗
浄により下地のシリコン酸化膜31′もエッチングされて
しまった。
比較例２ 比較として、各種のエッチングガスを用い、RFパワー20
0W、圧力0.1Torrで、第５図の低温にウェハー温度制御
のできる反応性イオンエッチング装置でエッチングし
た。この装置は基本的には、第１図の反応性イオンエッ
チング装置と同じものであるが、ウェハー１と電極２の
温度差を小さくするために、He導入口42からウェハー１
の裏側に圧力10TorrのHeガスを満たし、また低温でも漏
れのないように、真空シールをゴムＯリングからメタル
Ｏリングかインジウムシールまたは溶接に変更し、冷却
媒体43を温度によって、水、メチルアルコール、窒素ガ
ス及び液体窒素から選択使用できるものである。
0W、圧力0.1Torrで、第５図の低温にウェハー温度制御
のできる反応性イオンエッチング装置でエッチングし
た。この装置は基本的には、第１図の反応性イオンエッ
チング装置と同じものであるが、ウェハー１と電極２の
温度差を小さくするために、He導入口42からウェハー１
の裏側に圧力10TorrのHeガスを満たし、また低温でも漏
れのないように、真空シールをゴムＯリングからメタル
Ｏリングかインジウムシールまたは溶接に変更し、冷却
媒体43を温度によって、水、メチルアルコール、窒素ガ
ス及び液体窒素から選択使用できるものである。
ウェハー温度は実施例１と同様に、蛍光光ファイバー温
度計で測定し、垂直形状が得られるようにウェハー温度
を選択した。上記臭化水素を用いた実施例１と同様にし
て、エッチングレート及び選択比をもとめた。また、比
較例１と同様に50％のオーバーエッチングを行ったウェ
ハーをバレル型プラズマアッシング装置で酸素を用いて
レジスト剥離し、エッチング形状をSEMで確認したとこ
ろ、臭化水素以外はどれもエッチング残及びアッシング
残はなく第４図（ａ）のようになった。しかし、選択比
の悪い四塩化炭素では、下地のシリコン酸化膜31″がエ
ッチングされてなくなり、第４図（ｄ）のように、シリ
コン基板30まで掘られてしまった。結果をまとめて表２
に示す。
度計で測定し、垂直形状が得られるようにウェハー温度
を選択した。上記臭化水素を用いた実施例１と同様にし
て、エッチングレート及び選択比をもとめた。また、比
較例１と同様に50％のオーバーエッチングを行ったウェ
ハーをバレル型プラズマアッシング装置で酸素を用いて
レジスト剥離し、エッチング形状をSEMで確認したとこ
ろ、臭化水素以外はどれもエッチング残及びアッシング
残はなく第４図（ａ）のようになった。しかし、選択比
の悪い四塩化炭素では、下地のシリコン酸化膜31″がエ
ッチングされてなくなり、第４図（ｄ）のように、シリ
コン基板30まで掘られてしまった。結果をまとめて表２
に示す。
実施例５ 試料1,2の多結晶シリコンを実施例２と同様な条件で、5
0％のオーバーエッチングを行ったウェハーを、比較例
１と同じ条件で、すなわち、第３図に示すバレル型RFプ
ラズマアッシング装置で、O2300sccm、圧力1.0Torr、RF
パワー300W、ウェハー温度200℃〜300℃で30分間アッシ
ングしてレジストを剥離した。このウェハーを、第２図
に示すμ波ダウンフロー処理装置で、O21.5slm、CF4200
sccm、圧力1.5Torr、μ波パワー、1.5KW、ウェハー温度
60℃で120秒間処理した。このウェハーをSEM（走査型電
子顕微鏡）で断面を観察した結果、実施例２と同様、20
℃でエッチングしたものはテーパーになったが他は垂直
で、第４図（ａ）に示すように、エッチング残もレジス
ト残もなく、下地の酸化膜の損傷もなかった。
0％のオーバーエッチングを行ったウェハーを、比較例
１と同じ条件で、すなわち、第３図に示すバレル型RFプ
ラズマアッシング装置で、O2300sccm、圧力1.0Torr、RF
パワー300W、ウェハー温度200℃〜300℃で30分間アッシ
ングしてレジストを剥離した。このウェハーを、第２図
に示すμ波ダウンフロー処理装置で、O21.5slm、CF4200
sccm、圧力1.5Torr、μ波パワー、1.5KW、ウェハー温度
60℃で120秒間処理した。このウェハーをSEM（走査型電
子顕微鏡）で断面を観察した結果、実施例２と同様、20
℃でエッチングしたものはテーパーになったが他は垂直
で、第４図（ａ）に示すように、エッチング残もレジス
ト残もなく、下地の酸化膜の損傷もなかった。
表1,表２および第４図から理解されるように、臭化水素
を用いて反応性イオンエッチングを行い、被加工物をプ
ラズマから分離された活性酸素原子（Ｏ）含有雰囲気に
曝す処理を行うことにより、複雑で高価な低温用反応性
イオンエッチング装置を用いなくとも、高い選択比で、
かつ垂直で異方性に優れ、幅の精度の高いエッチングが
できた。
を用いて反応性イオンエッチングを行い、被加工物をプ
ラズマから分離された活性酸素原子（Ｏ）含有雰囲気に
曝す処理を行うことにより、複雑で高価な低温用反応性
イオンエッチング装置を用いなくとも、高い選択比で、
かつ垂直で異方性に優れ、幅の精度の高いエッチングが
できた。
なお、被加工物を直接プラズマに曝すことなく活性酸素
原子（Ｏ）を含む雰囲気に曝す処理で、活性酸素原子
（Ｏ）の発生を増すために酸素（O2）にCF4などのハロ
ゲンを含みガスを添加する場合は、ハロゲンの量が多す
ぎると、多結晶シリコンや酸化膜が同時にエッチングさ
れてしまうので添加量には注意が必要である。
原子（Ｏ）を含む雰囲気に曝す処理で、活性酸素原子
（Ｏ）の発生を増すために酸素（O2）にCF4などのハロ
ゲンを含みガスを添加する場合は、ハロゲンの量が多す
ぎると、多結晶シリコンや酸化膜が同時にエッチングさ
れてしまうので添加量には注意が必要である。
また、プラズマエッチングとして、反応性イオンエッチ
ングの他に、平行平板プラズマエッチング、有磁場μ波
プラズマエッチング、ECRプラズマエッチング等被加工
物を反応性プラズマに曝してエッチングするものを用い
ても同様である。
ングの他に、平行平板プラズマエッチング、有磁場μ波
プラズマエッチング、ECRプラズマエッチング等被加工
物を反応性プラズマに曝してエッチングするものを用い
ても同様である。
また、エッチングガスとして、臭化水素単体をもちいた
が、他に、酸素、窒素、水素や、アルゴン、ヘリウム等
の希ガスや、CF4,CBrF3,CHF3,C2ClF5等のフロンガス
や、SF6,NF3,Cl2,BCl3,SiCl4,CCl4等のハロゲン系ガス
等を、臭化水素に添加した場合でも同様である。
が、他に、酸素、窒素、水素や、アルゴン、ヘリウム等
の希ガスや、CF4,CBrF3,CHF3,C2ClF5等のフロンガス
や、SF6,NF3,Cl2,BCl3,SiCl4,CCl4等のハロゲン系ガス
等を、臭化水素に添加した場合でも同様である。
さらには、多結晶シリコンのかわりに単結晶シリコンや
シリサイド、高融点金属を被エッチング材料に用いて
も、同様な高選択比、高精度なエッチングができること
が確認された。
シリサイド、高融点金属を被エッチング材料に用いて
も、同様な高選択比、高精度なエッチングができること
が確認された。
以上のように本発明によれば、レジストマスクで、臭化
水素を含むガスを用い、反応性イオンエッチング等のプ
ラズマエッチングを行った後、被加工物をプラズマから
分離された活性酸素原子（Ｏ）含有雰囲気に曝す処理を
行うことにより、半導体装置の製造において、従来例に
比べ簡易化された工程で、複雑で高価な装置を用いるこ
となく、またゴミを発生させることなく、パターン幅制
御が精度高くなされ、エッチングにおいて下地に対し高
い選択比をもち下地を損傷することのない多結晶シリコ
ン、単結晶シリコン、シリサイド、高融点金属などの耐
熱性をもった導電性材料の加工が可能になり、半導体装
置の性能向上、半導体装置製造の歩留り向上の寄与する
ところが大きい。
水素を含むガスを用い、反応性イオンエッチング等のプ
ラズマエッチングを行った後、被加工物をプラズマから
分離された活性酸素原子（Ｏ）含有雰囲気に曝す処理を
行うことにより、半導体装置の製造において、従来例に
比べ簡易化された工程で、複雑で高価な装置を用いるこ
となく、またゴミを発生させることなく、パターン幅制
御が精度高くなされ、エッチングにおいて下地に対し高
い選択比をもち下地を損傷することのない多結晶シリコ
ン、単結晶シリコン、シリサイド、高融点金属などの耐
熱性をもった導電性材料の加工が可能になり、半導体装
置の性能向上、半導体装置製造の歩留り向上の寄与する
ところが大きい。
第１図は本発明の方法で用いる反応性イオンエッチング
装置の断面図、 第２図は本発明の方法で用いるダウンフローアッシング
装置の断面図、 第３図は比較例で用いたバレル型プラズマアッシング装
置の断面図、 第４図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例および比較例の
加工結果を示す断面図、 第５図は比較例で用いた反応性イオンエッチング装置の
断面図である。 図中、１はウェハー、２は電極、３は絶縁体、４は冷却
水、５は対向電極、６はガス導入口、７は真空排気口、
８はマッチングボックス、９はRF電源、12はステージ、
13は孔空きアルミ板、14はμ波導入窓、15はプラズマ、
16はμ波導入口、17はプラズマ室、18は試料室、21はウ
ェハーホルダー、22,23は電極、24は石英チャンバー、2
5はふた、30はシリコン基板、31,31′,31″はシリコン
熱酸化膜、32は多結晶シリコン、33はフェンス状残、41
はウエハー押さえ、42はHe導入口、43は冷却媒体、を示
す。
装置の断面図、 第２図は本発明の方法で用いるダウンフローアッシング
装置の断面図、 第３図は比較例で用いたバレル型プラズマアッシング装
置の断面図、 第４図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例および比較例の
加工結果を示す断面図、 第５図は比較例で用いた反応性イオンエッチング装置の
断面図である。 図中、１はウェハー、２は電極、３は絶縁体、４は冷却
水、５は対向電極、６はガス導入口、７は真空排気口、
８はマッチングボックス、９はRF電源、12はステージ、
13は孔空きアルミ板、14はμ波導入窓、15はプラズマ、
16はμ波導入口、17はプラズマ室、18は試料室、21はウ
ェハーホルダー、22,23は電極、24は石英チャンバー、2
5はふた、30はシリコン基板、31,31′,31″はシリコン
熱酸化膜、32は多結晶シリコン、33はフェンス状残、41
はウエハー押さえ、42はHe導入口、43は冷却媒体、を示
す。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に存在し且つ有機物マスクで
選択的に覆われた被加工物を、臭化水素含有ガスの反応
性プラズマに曝して選択エッチングする工程と、その
後、 該半導体基板上の被加工物を覆う有機物マスクを、プラ
ズマから分離された活性酸素原子含有雰囲気に曝して該
有機物マスクの少なくとも側壁部を除去する工程と を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24094088A JPH0666302B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
| KR1019890001415A KR930001500B1 (ko) | 1988-02-09 | 1989-02-08 | 취화수소 또는 취소로 건식 식각하는 방법 |
| DE68928977T DE68928977T2 (de) | 1988-02-09 | 1989-02-08 | Trockenätzen mit Wasserstoffbromid oder Brom |
| EP89301177A EP0328350B1 (en) | 1988-02-09 | 1989-02-08 | Dry etching with hydrogen bromide or bromine |
| US08/068,615 US5316616A (en) | 1988-02-09 | 1993-05-27 | Dry etching with hydrogen bromide or bromine |
| US08/104,546 US5472564A (en) | 1988-02-09 | 1993-08-11 | Method of dry etching with hydrogen bromide or bromide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24094088A JPH0666302B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0290521A JPH0290521A (ja) | 1990-03-30 |
| JPH0666302B2 true JPH0666302B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=17066910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24094088A Expired - Fee Related JPH0666302B2 (ja) | 1988-02-09 | 1988-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666302B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08279487A (ja) * | 1993-05-20 | 1996-10-22 | Hitachi Ltd | プラズマ処理方法 |
| JP2008098281A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP6028961B2 (ja) * | 2012-03-22 | 2016-11-24 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | トランジスタ用酸化物半導体膜の製造方法 |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP24094088A patent/JPH0666302B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0290521A (ja) | 1990-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |