JPH0697126A - 半導体のドライエッチング方法及びその半導体のドライエッチング装置 - Google Patents
半導体のドライエッチング方法及びその半導体のドライエッチング装置Info
- Publication number
- JPH0697126A JPH0697126A JP24242292A JP24242292A JPH0697126A JP H0697126 A JPH0697126 A JP H0697126A JP 24242292 A JP24242292 A JP 24242292A JP 24242292 A JP24242292 A JP 24242292A JP H0697126 A JPH0697126 A JP H0697126A
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- JP
- Japan
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- etching
- wiring layer
- etching mask
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- carbon atoms
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＡｌやＡｌ合金から成る配線層占有率の大小
に係わらずに、異方性エッチング後の形状が垂直または
順テーパの形状が得られる方法とその装置を提供する
点。 【構成】 被処理物に絶えず炭素原子を供給する手段
と、炭素原子を生ずる部材を被処理物に隣接して配置す
る装置にあり、被処理物である配線層に垂直なまたは順
テーパの形状が得られるので、信頼性の向上や、その上
に堆積する層間絶縁物層のカバーレイジ劣化を防止する
ことができる。
に係わらずに、異方性エッチング後の形状が垂直または
順テーパの形状が得られる方法とその装置を提供する
点。 【構成】 被処理物に絶えず炭素原子を供給する手段
と、炭素原子を生ずる部材を被処理物に隣接して配置す
る装置にあり、被処理物である配線層に垂直なまたは順
テーパの形状が得られるので、信頼性の向上や、その上
に堆積する層間絶縁物層のカバーレイジ劣化を防止する
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金に適用する半導体ドライエッチング装置
の改良に関する。
ルミニウム合金に適用する半導体ドライエッチング装置
の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の製造に当たって不可欠なエ
ッチング手段としては、いわゆる等方性エッチングと異
方性エッチングが知られている。しかも半導体素子の集
積度の増大に伴って微細加工技術が開発されており、そ
の一環として異方性エッチングが賞用されており、ドラ
イエッチングもその一つである。
ッチング手段としては、いわゆる等方性エッチングと異
方性エッチングが知られている。しかも半導体素子の集
積度の増大に伴って微細加工技術が開発されており、そ
の一環として異方性エッチングが賞用されており、ドラ
イエッチングもその一つである。
【０００３】平行平板型電極を利用するドライエッチン
グについて図１を利用して説明すると、気密に形成する
反応室１は、当然排気孔２を設けると共に、互いに対向
して配置する平行平板型電極３、４を配置する。高周波
電力を印加する平行平板型電極３、４は、例えばアルミ
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの絶縁物で構成する。
グについて図１を利用して説明すると、気密に形成する
反応室１は、当然排気孔２を設けると共に、互いに対向
して配置する平行平板型電極３、４を配置する。高周波
電力を印加する平行平板型電極３、４は、例えばアルミ
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの絶縁物で構成する。
【０００４】被処理物である半導体素子を設置する下方
に配置する平行平板型電極３は、陰極として機能し、対
向するもう一方の平行平板型電極４が陽極として動作
し、接地する。
に配置する平行平板型電極３は、陰極として機能し、対
向するもう一方の平行平板型電極４が陽極として動作
し、接地する。
【０００５】図１に明らかなように、金属から成る支持
体５に隣接してアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの絶縁物で
構成する平行平板型電極３には、被処理物である半導体
素子６を配置すると共に、その外側にテフロン製リング
７を設置する。
体５に隣接してアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの絶縁物で
構成する平行平板型電極３には、被処理物である半導体
素子６を配置すると共に、その外側にテフロン製リング
７を設置する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようなドライエッ
チング装置におけるエッチング条件は、Ｂｃｌ3 ガス２
００ｓｃｃｍ、ｃｌ2 ガス２０ｓｃｃｍ、圧力５０Ｐ
ａ、高周波（Ｒ．Ｆ）パワー３００Ｗであり、被処理物
としては、半導体素子に形成するパターンを構成する配
線ＡｌーＳｉなどである。
チング装置におけるエッチング条件は、Ｂｃｌ3 ガス２
００ｓｃｃｍ、ｃｌ2 ガス２０ｓｃｃｍ、圧力５０Ｐ
ａ、高周波（Ｒ．Ｆ）パワー３００Ｗであり、被処理物
としては、半導体素子に形成するパターンを構成する配
線ＡｌーＳｉなどである。
【０００７】ＡｌやＡｌ合金をこのドライエッチング装
置により被処理物をエッチングするには、イオン衝撃に
よる物理的な要因よりも、中性ラジカル（Ｒａｄｉｃａ
ｌ）による化学的要因が主である。このために、エッチ
ング工程時には、側壁保護膜が要る。被処理物である半
導体ウエーハ６を区分して設ける半導体素子に形成する
配線ＡｌーＳｉなどのパターニングに際しては、ＰＥＰ
工程用としてレジストの穴開けパターン８を被覆し、実
際のエッチング工程においては、両者の境界付近に中性
ラジカルやイオン衝撃によって分解した主にＣＨ基など
が堆積し、これが側壁保護膜である。
置により被処理物をエッチングするには、イオン衝撃に
よる物理的な要因よりも、中性ラジカル（Ｒａｄｉｃａ
ｌ）による化学的要因が主である。このために、エッチ
ング工程時には、側壁保護膜が要る。被処理物である半
導体ウエーハ６を区分して設ける半導体素子に形成する
配線ＡｌーＳｉなどのパターニングに際しては、ＰＥＰ
工程用としてレジストの穴開けパターン８を被覆し、実
際のエッチング工程においては、両者の境界付近に中性
ラジカルやイオン衝撃によって分解した主にＣＨ基など
が堆積し、これが側壁保護膜である。
【０００８】一方ＡｌまたはＡｌ合金から成る配線層９
の占有率（配線層面積／半導体素子面積）が小さい場合
には、異方性エッチングが困難となり、半導体ウエーハ
６の中心と周辺とでエッチング後の断面形状が相違す
る。図２が半導体ウエーハ６の中心部分であり、図３が
半導体ウエーハ６の周辺部分を示しており、半導体ウエ
ーハを区分して設置する半導体素子に形成するＡｌまた
はＡｌ合金から成る配線層９にレジストの穴開けパター
ン８を被覆した断面図である。
の占有率（配線層面積／半導体素子面積）が小さい場合
には、異方性エッチングが困難となり、半導体ウエーハ
６の中心と周辺とでエッチング後の断面形状が相違す
る。図２が半導体ウエーハ６の中心部分であり、図３が
半導体ウエーハ６の周辺部分を示しており、半導体ウエ
ーハを区分して設置する半導体素子に形成するＡｌまた
はＡｌ合金から成る配線層９にレジストの穴開けパター
ン８を被覆した断面図である。
【０００９】図３のような逆テーパ形状では、配線層９
の信頼性劣化または、配線層９を被覆する層間絶縁物層
のカバレージ(Coverage)劣化などの難点が生じる。更に
エッチング条件の変更により異方性エッチングが可能に
なるが、配線の細りやレジスト８の劣化などの問題が発
生する。
の信頼性劣化または、配線層９を被覆する層間絶縁物層
のカバレージ(Coverage)劣化などの難点が生じる。更に
エッチング条件の変更により異方性エッチングが可能に
なるが、配線の細りやレジスト８の劣化などの問題が発
生する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】電極を備える反応室に一
定の気体雰囲気を形成する工程と，被処理物を覆ってエ
ッチングマスクを設置する工程と，前記電極を稼働して
生ずるプラズマやイオンによりエッチングマスクと被処
理物の境界に前記エッチングマスク以外からカーボン原
子を補給する工程とに本発明に係わる半導体ドライエッ
チング方法の特徴がある。更に、気密に形成する反応室
と，この反応室に配置する被処理物と，この被処理物に
対向して配置する電極と，前記被処理物を囲んで配置す
るカーボン原子を含む物質から成るリングとにも本発明
に係わる半導体ドライエッチング装置の特徴がある。
定の気体雰囲気を形成する工程と，被処理物を覆ってエ
ッチングマスクを設置する工程と，前記電極を稼働して
生ずるプラズマやイオンによりエッチングマスクと被処
理物の境界に前記エッチングマスク以外からカーボン原
子を補給する工程とに本発明に係わる半導体ドライエッ
チング方法の特徴がある。更に、気密に形成する反応室
と，この反応室に配置する被処理物と，この被処理物に
対向して配置する電極と，前記被処理物を囲んで配置す
るカーボン原子を含む物質から成るリングとにも本発明
に係わる半導体ドライエッチング装置の特徴がある。
【００１１】
【作用】本発明に係わる半導体ドライエッチング方法な
らびに半導体ドライエッチング装置は、異方性エッチン
グを行うＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法、マグネトロ
ン型エッチング法（マグネトロン方式により形成するプ
ラズマからラジカルを他の場所に移動してエッチングす
る方式）及び磁界を利用するエッチング装置などに適用
可能である。その背景としては、このようなエッチング
中にエチングマスクと被処理物の境界に側壁保護膜を絶
えず存在させることにより良好なエッチング特性即ち、
エッチング終了後半導体ウエーハの周辺部と中心部の形
状に殆ど差がない状態が得られるとの知見を基に本発明
は完成した。
らびに半導体ドライエッチング装置は、異方性エッチン
グを行うＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法、マグネトロ
ン型エッチング法（マグネトロン方式により形成するプ
ラズマからラジカルを他の場所に移動してエッチングす
る方式）及び磁界を利用するエッチング装置などに適用
可能である。その背景としては、このようなエッチング
中にエチングマスクと被処理物の境界に側壁保護膜を絶
えず存在させることにより良好なエッチング特性即ち、
エッチング終了後半導体ウエーハの周辺部と中心部の形
状に殆ど差がない状態が得られるとの知見を基に本発明
は完成した。
【００１２】従ってエッチング中には、エチングマスク
と被処理物の境界に側壁保護膜を絶やすことなく、カー
ボン原子をエチングマスク以外から供給する方式を採用
する。
と被処理物の境界に側壁保護膜を絶やすことなく、カー
ボン原子をエチングマスク以外から供給する方式を採用
する。
【００１３】
【実施例】本発明に係わる実施例を図４乃至図６を参照
して説明する。図４は、本発明に係わる半導体エッチン
グ装置の要部を示す断面図であり、図５及び図６は、本
発明方法によるエッチング完了後の半導体ウエーハの中
心部と周辺部の断面図である。
して説明する。図４は、本発明に係わる半導体エッチン
グ装置の要部を示す断面図であり、図５及び図６は、本
発明方法によるエッチング完了後の半導体ウエーハの中
心部と周辺部の断面図である。
【００１４】図４に明らかにする半導体エッチング装置
であるいわゆるRIE 装置の要部を明らかにしており、即
ち気密に形成する反応室１には、平行平板型電極３、４
を配置する。反応室１には、当然排気孔２を設けるが、
その位置としては、陰極として機能する電極４より下方
に設置する。排気孔２は、例えばメカニカルブースタと
ロータリポンプに連結して反応室１内を減圧状態や一定
の圧力雰囲気に維持可置とする。する平行平板型電極
３、４を配置する。平行平板型電極３、４には、高周波
電力を印加するので、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）な
どの絶縁物で構成する。
であるいわゆるRIE 装置の要部を明らかにしており、即
ち気密に形成する反応室１には、平行平板型電極３、４
を配置する。反応室１には、当然排気孔２を設けるが、
その位置としては、陰極として機能する電極４より下方
に設置する。排気孔２は、例えばメカニカルブースタと
ロータリポンプに連結して反応室１内を減圧状態や一定
の圧力雰囲気に維持可置とする。する平行平板型電極
３、４を配置する。平行平板型電極３、４には、高周波
電力を印加するので、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）な
どの絶縁物で構成する。
【００１５】被処理物である半導体素子を配置する平行
平板型電極３は、陰極として機能し、これに対向するも
う一方の平行平板型電極４が陽極として動作しかつ、接
地する。
平板型電極３は、陰極として機能し、これに対向するも
う一方の平行平板型電極４が陽極として動作しかつ、接
地する。
【００１６】図４に明らかなように、アルミナ（Ａｌ2
Ｏ3 ）などの絶縁物で構成する平行平板型電極３は、金
属から成る支持体５に隣接して配置すると共に、支持体
５の周囲にテフロン製リング７を設置する。
Ｏ3 ）などの絶縁物で構成する平行平板型電極３は、金
属から成る支持体５に隣接して配置すると共に、支持体
５の周囲にテフロン製リング７を設置する。
【００１７】更に、平行平板型電極３には、半導体ウエ
ーハ６を設置し、その外側にカーボン原子供給用の環状
４弗化エチレンポリマー１０を取付けているが、次にカ
ーボン原子をデポ(Deposition)する方式を本発明で採っ
ている理由について説明する。
ーハ６を設置し、その外側にカーボン原子供給用の環状
４弗化エチレンポリマー１０を取付けているが、次にカ
ーボン原子をデポ(Deposition)する方式を本発明で採っ
ている理由について説明する。
【００１８】被処理物である半導体ウエーハ６に形成す
るＡｌまたはＡｌ合金例えばＡｌーＳｉやＡｌーＳｉー
Ｃｕなどから成る配線層９について要求される精度は、
例えば２μｍの線幅に対して±０．１μｍが要求されお
り、これに加えていわゆるガスフロー（Ｆｌｏｗ）方式
では、線間の距離が１μｍ以下ではここにガスによる堆
積物が詰まってしまうために採用不能となることが確認
されている。
るＡｌまたはＡｌ合金例えばＡｌーＳｉやＡｌーＳｉー
Ｃｕなどから成る配線層９について要求される精度は、
例えば２μｍの線幅に対して±０．１μｍが要求されお
り、これに加えていわゆるガスフロー（Ｆｌｏｗ）方式
では、線間の距離が１μｍ以下ではここにガスによる堆
積物が詰まってしまうために採用不能となることが確認
されている。
【００１９】一方、被処理物である半導体ウエーハ６に
形成する配線層９パターンの形成に際しては、配線層９
にレジストの穴開けパターン８を被覆して（図６及び図
７参照）からＰＥＰ工程即ちエッチング工程を行う。こ
のようなドライエッチング装置ＲＩＥ装置でのエッチン
グ条件は、Ｂｃｌ3 ガス２００ｓｃｃｍ、ｃｌ2 ガス２
０ｓｃｃｍ、圧力５０Ｐａ、高周波（Ｒ．Ｆ）パワー３
００Ｗである。
形成する配線層９パターンの形成に際しては、配線層９
にレジストの穴開けパターン８を被覆して（図６及び図
７参照）からＰＥＰ工程即ちエッチング工程を行う。こ
のようなドライエッチング装置ＲＩＥ装置でのエッチン
グ条件は、Ｂｃｌ3 ガス２００ｓｃｃｍ、ｃｌ2 ガス２
０ｓｃｃｍ、圧力５０Ｐａ、高周波（Ｒ．Ｆ）パワー３
００Ｗである。
【００２０】ＡｌまたはＡｌ合金をこのＲＩＥ装置によ
りエッチングするのは、イオン衝撃による物理的な要因
よりも、中性ラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）による化学的
要因が主であるために、エッチング工程時には、側壁保
護膜が要る。
りエッチングするのは、イオン衝撃による物理的な要因
よりも、中性ラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）による化学的
要因が主であるために、エッチング工程時には、側壁保
護膜が要る。
【００２１】パターニングに際しては、レジストの穴開
けパターン８から配線層９の境界付近に中性ラジカルや
イオン衝撃によって分解した主にＣＨ基などが堆積する
側壁保護膜（図示せず）に対して、カーボン原子供給用
の環状４弗化エチレンポリマー１０からＣＨ基などが絶
えず供給される。
けパターン８から配線層９の境界付近に中性ラジカルや
イオン衝撃によって分解した主にＣＨ基などが堆積する
側壁保護膜（図示せず）に対して、カーボン原子供給用
の環状４弗化エチレンポリマー１０からＣＨ基などが絶
えず供給される。
【００２２】従って、配線層９の占有率（配線層面積／
半導体素子面積）が小さい場合でも、半導体ウエーハ６
の中心と周辺とでエッチング後の断面形状が一定とな
り、半導体ウエーハ６の中心部分におけるエッチング後
の断面形状を示す図５と、半導体ウエーハ６の周辺部分
におけるエッチング後の断面形状を明らかにする図６に
より明白である。
半導体素子面積）が小さい場合でも、半導体ウエーハ６
の中心と周辺とでエッチング後の断面形状が一定とな
り、半導体ウエーハ６の中心部分におけるエッチング後
の断面形状を示す図５と、半導体ウエーハ６の周辺部分
におけるエッチング後の断面形状を明らかにする図６に
より明白である。
【００２３】更に、このような装置では、反応室１に排
気口２を設置するが、その位置は、被処理物である半導
体ウエーハ６より下方として、レジストの穴開けパター
ン８やカーボン原子供給用の環状４弗化エチレンポリマ
ー１０から発生するＣＨ基など気流が上方に流れるのを
防止して、エッチング工程中絶えず側壁保護膜に供給で
きるように配慮する。
気口２を設置するが、その位置は、被処理物である半導
体ウエーハ６より下方として、レジストの穴開けパター
ン８やカーボン原子供給用の環状４弗化エチレンポリマ
ー１０から発生するＣＨ基など気流が上方に流れるのを
防止して、エッチング工程中絶えず側壁保護膜に供給で
きるように配慮する。
【００２４】このように被処理物を、中性ラジカルによ
る化学的要因を主とし、更にイオン衝撃による物理的な
要因によりいわゆるドライエッチングを行う装置は、Ｒ
ＩＥ装置の他にマグネトロン型のエッチング装置があ
る。この装置では、マグネトロンを利用してプラズマを
気密な反応室１に発生しかつ、プラズマ領域から離れた
位置にラジカルを移動してエッチングを行う型である
が、前記カーボン原子供給用の環状４弗化エチレンポリ
マー１０を半導体ウエーハ６に隣接して配置するならば
同様な結果が得られる。
る化学的要因を主とし、更にイオン衝撃による物理的な
要因によりいわゆるドライエッチングを行う装置は、Ｒ
ＩＥ装置の他にマグネトロン型のエッチング装置があ
る。この装置では、マグネトロンを利用してプラズマを
気密な反応室１に発生しかつ、プラズマ領域から離れた
位置にラジカルを移動してエッチングを行う型である
が、前記カーボン原子供給用の環状４弗化エチレンポリ
マー１０を半導体ウエーハ６に隣接して配置するならば
同様な結果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】本発明に係わる半導体ドライエッチング
方法及びその半導体ドライエッチング装置によると、被
処理物である半導体ウエーハに不可欠な配線層に垂直な
または順テーパ（逆テーパの反対の意味）の形状が得ら
れるので、信頼性の向上や、その上に堆積する層間絶縁
物層のカバーレイジ劣化を防止することができる。その
上ローディング効果の影響も抑制できる。
方法及びその半導体ドライエッチング装置によると、被
処理物である半導体ウエーハに不可欠な配線層に垂直な
または順テーパ（逆テーパの反対の意味）の形状が得ら
れるので、信頼性の向上や、その上に堆積する層間絶縁
物層のカバーレイジ劣化を防止することができる。その
上ローディング効果の影響も抑制できる。
【図１】従来の半導体ドライエッチング装置の概略を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】図１の装置による半導体素子配線層のパターニ
ング後における半導体ウエーハ中心部の断面図である。
ング後における半導体ウエーハ中心部の断面図である。
【図３】図１の装置により半導体素子配線層のパターニ
ング後における半導体ウエーハ周辺部の断面図である。
ング後における半導体ウエーハ周辺部の断面図である。
【図４】本発明の半導体ドライエッチング装置の概略を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】図４の装置による半導体素子配線層のパターニ
ング後における半導体ウエーハ中心部の断面図である。
ング後における半導体ウエーハ中心部の断面図である。
【図６】図４の装置により半導体素子配線層のパターニ
ング後における半導体ウエーハ周辺部の断面図である。
ング後における半導体ウエーハ周辺部の断面図である。
１：反応室、 ２：排気口、 ３、４：平行平板電極、 ５：支持体、 ６：半導体ウエーハ、 ７：テフロン製リング ８：レジストの穴開けパターン、 ９：配線層、 １０：カーボン原子供給用の環状４弗化エチレンポリマ
ー
ー
Claims (2)
- 【請求項１】 電極を備える反応室に一定の気体雰囲気
を形成する工程と，被処理物を覆ってエッチングマスク
を設置する工程と，前記電極を稼働して生ずるプラズマ
やイオンによりエッチングマスクと被処理物の境界に前
記エッチングマスク以外からカーボン原子を補給する工
程とを具備すること特徴とする半導体ドライエッチング
方法 - 【請求項２】気密に形成する反応室と，この反応室に配
置する被処理物と，この被処理物に対向して配置する電
極と，前記被処理物を囲んで配置するカーボン原子を含
む物質から成るリングとを具備することを特徴とする半
導体ドライエッチング装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24242292A JPH0697126A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 半導体のドライエッチング方法及びその半導体のドライエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24242292A JPH0697126A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 半導体のドライエッチング方法及びその半導体のドライエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697126A true JPH0697126A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17088882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24242292A Pending JPH0697126A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 半導体のドライエッチング方法及びその半導体のドライエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697126A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998006126A1 (fr) * | 1996-08-07 | 1998-02-12 | Hitachi, Ltd. | Procede et dispositif d'attaque chimique a sec |
| KR20010039231A (ko) * | 1999-10-29 | 2001-05-15 | 윤종용 | 이온 주입 공정용 웨이퍼 안착대 |
-
1992
- 1992-09-11 JP JP24242292A patent/JPH0697126A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998006126A1 (fr) * | 1996-08-07 | 1998-02-12 | Hitachi, Ltd. | Procede et dispositif d'attaque chimique a sec |
| KR20010039231A (ko) * | 1999-10-29 | 2001-05-15 | 윤종용 | 이온 주입 공정용 웨이퍼 안착대 |
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