JPH0758079A - キセノンを用いたプラズマエッチング - Google Patents
キセノンを用いたプラズマエッチングInfo
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- JPH0758079A JPH0758079A JP6134508A JP13450894A JPH0758079A JP H0758079 A JPH0758079 A JP H0758079A JP 6134508 A JP6134508 A JP 6134508A JP 13450894 A JP13450894 A JP 13450894A JP H0758079 A JPH0758079 A JP H0758079A
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、エッチング速度が高く、基板対レ
ジストのエッチング選択率が高く、微小充填性を低減し
た異方性エッチング処理方法を提供する事を目的とす
る。 【構成】 結晶粒界を有しレジストを塗布した基板をチ
ャンバー内のエッチング領域に置き、１次エッチャン
ト、２次エッチャント及びキセノンを備えたプロセスガ
スをエッチング領域に導入する。プラズマをエッチング
領域に発生してプロセスガスをエッチングガスに変え、
エッチング速度が高く、基板対レジストのエッチング選
択率が高く、微小充填性を低減した異方性エッチング処
理を実現した。好適には、この１次エッチャントはＣｌ
2 を備え、２次エッチャントはＢＣｌ3 を備える。
ジストのエッチング選択率が高く、微小充填性を低減し
た異方性エッチング処理方法を提供する事を目的とす
る。 【構成】 結晶粒界を有しレジストを塗布した基板をチ
ャンバー内のエッチング領域に置き、１次エッチャン
ト、２次エッチャント及びキセノンを備えたプロセスガ
スをエッチング領域に導入する。プラズマをエッチング
領域に発生してプロセスガスをエッチングガスに変え、
エッチング速度が高く、基板対レジストのエッチング選
択率が高く、微小充填性を低減した異方性エッチング処
理を実現した。好適には、この１次エッチャントはＣｌ
2 を備え、２次エッチャントはＢＣｌ3 を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハのエッチ
ング処理に関する。
ング処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】反応性イオンエッチング処理は、集積回
路チップ等サブミクロンサイズの造作（ぞうさく）(fea
tures)を有する半導体やその他のディバイスの製作に用
いられる。これらの処理は、フォトレジストや酸化物ハ
ードマスク等エッチングに耐性を持つレジスト材に保護
された基板上の部分を選択的にエッチングする工程に用
いられる。レジストに保護された部分は基板上の造作と
なり、その造作は処理される集積回路の部分になる。エ
ッチングは、チャンバー内にプロセスガスを導入しチャ
ンバー内にプラズマを発生して、プロセスガスをエッチ
ングガスに変えることで行われる。エッチングガスが基
板をエッチングすると揮発性のエッチング副産物が生成
するが、その副産物は後からチャンバーより除かれる。
路チップ等サブミクロンサイズの造作（ぞうさく）(fea
tures)を有する半導体やその他のディバイスの製作に用
いられる。これらの処理は、フォトレジストや酸化物ハ
ードマスク等エッチングに耐性を持つレジスト材に保護
された基板上の部分を選択的にエッチングする工程に用
いられる。レジストに保護された部分は基板上の造作と
なり、その造作は処理される集積回路の部分になる。エ
ッチングは、チャンバー内にプロセスガスを導入しチャ
ンバー内にプラズマを発生して、プロセスガスをエッチ
ングガスに変えることで行われる。エッチングガスが基
板をエッチングすると揮発性のエッチング副産物が生成
するが、その副産物は後からチャンバーより除かれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】代表的なプロセスガス
は、Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 、場合によりＮ2 を備える。この
プロセスガスに関し、チャンバー壁上及びレジスト材の
上に残留物ないし堆積物が比較的厚く形成されるという
問題がある。その中には、エッチングガスがレジスト材
と化学反応を起こして堆積物が形成される場合もある。
チャンバー壁上の堆積物がはがれ落ちて粒子となり、ウ
エハを汚染する事がある。更に、レジスト上に多量の残
留物が形成されれば、望ましくないことであるがレジス
ト材で保護される面積が増加し、処理されたウエハが使
用に供さなくなる。
は、Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 、場合によりＮ2 を備える。この
プロセスガスに関し、チャンバー壁上及びレジスト材の
上に残留物ないし堆積物が比較的厚く形成されるという
問題がある。その中には、エッチングガスがレジスト材
と化学反応を起こして堆積物が形成される場合もある。
チャンバー壁上の堆積物がはがれ落ちて粒子となり、ウ
エハを汚染する事がある。更に、レジスト上に多量の残
留物が形成されれば、望ましくないことであるがレジス
ト材で保護される面積が増加し、処理されたウエハが使
用に供さなくなる。
【０００４】堆積層は、エッチングにより新たに出来た
基板上の溝の側壁上にも生成する事がある。この堆積物
は、エッチングの継続を抑止する「不動態被覆層」(pas
sivating layer) として作用し、等方性エッチングない
しアンダーカットを防止する。等方性エッチングの場合
は、被覆されない部分を垂直にエッチングが進むのでは
なく、レジスト層の下の部分を水平にエッチングが進む
ため、造作の下側の部分が内向きに傾斜してしまう。従
って、垂直方向への異方性エッチングが望ましいのであ
るが、しかし不動態層が側壁に多量に堆積すればそれを
除去することは難しい。よって、堆積物の蓄積があまり
生じないエッチング処理又は、エッチング処理中に堆積
層をエッチングすることによって蓄積物を減ずるような
エッチング処理を用いることが望ましい。
基板上の溝の側壁上にも生成する事がある。この堆積物
は、エッチングの継続を抑止する「不動態被覆層」(pas
sivating layer) として作用し、等方性エッチングない
しアンダーカットを防止する。等方性エッチングの場合
は、被覆されない部分を垂直にエッチングが進むのでは
なく、レジスト層の下の部分を水平にエッチングが進む
ため、造作の下側の部分が内向きに傾斜してしまう。従
って、垂直方向への異方性エッチングが望ましいのであ
るが、しかし不動態層が側壁に多量に堆積すればそれを
除去することは難しい。よって、堆積物の蓄積があまり
生じないエッチング処理又は、エッチング処理中に堆積
層をエッチングすることによって蓄積物を減ずるような
エッチング処理を用いることが望ましい。
【０００５】更に、代表的な反応イオンエッチング系で
は、側面形状（profile)の微小充填度（microloading)
が高くなってしまう。側面形状の微小充填度が高くなれ
ば、基板上に形成された造作の断面形状が造作間の間隔
次第で変化するようになる。造作間の距離によらず均一
な断面を有する造作を提供するエッチング処理を用いる
ことが望ましい。
は、側面形状（profile)の微小充填度（microloading)
が高くなってしまう。側面形状の微小充填度が高くなれ
ば、基板上に形成された造作の断面形状が造作間の間隔
次第で変化するようになる。造作間の距離によらず均一
な断面を有する造作を提供するエッチング処理を用いる
ことが望ましい。
【０００６】また、処理効率のための高いエッチング速
度が得られ、レジスト層のエッチング速度が基板のエッ
チング速度より実質的に低くなり、エッチング選択率が
高くなる事が望ましい。
度が得られ、レジスト層のエッチング速度が基板のエッ
チング速度より実質的に低くなり、エッチング選択率が
高くなる事が望ましい。
【０００７】プラズマエッチング処理においては、ガス
のイオン化に要するエネルギーが低く済むよう、プロセ
スガスは低いイオン化ポテンシャルを有することが望ま
しい。また、エッチング効率を増進するエネルギー移動
反応がいろいろなガス種の間で生ずるよう、広い範囲の
励起エネルギーを有するプロセスガスの方が有利であ
る。また、エッチングガスによる処理装置の腐食効果が
最小になるよう、ガスは低腐食性である方が好ましい。
のイオン化に要するエネルギーが低く済むよう、プロセ
スガスは低いイオン化ポテンシャルを有することが望ま
しい。また、エッチング効率を増進するエネルギー移動
反応がいろいろなガス種の間で生ずるよう、広い範囲の
励起エネルギーを有するプロセスガスの方が有利であ
る。また、エッチングガスによる処理装置の腐食効果が
最小になるよう、ガスは低腐食性である方が好ましい。
【０００８】従って、チャンバー壁上に生ずる堆積物を
最小にし、エッチングされた溝の側壁上へ余分な堆積物
が生ずることなく、実質的に異方性エッチングを提供
し、造作のサイズが過大になることなく、側面形状の微
小充填度を減ずるような、半導体基板を選択的にエッチ
ングする処理が必要である。また、エッチング速度が高
くなり、基板対レジストのエッチング選択率が高くなる
方が望ましい。またプロセスガスは、腐食性が低くイオ
ン化ポテンシャルが低く、励起エネルギーの範囲が広い
方が好ましい。
最小にし、エッチングされた溝の側壁上へ余分な堆積物
が生ずることなく、実質的に異方性エッチングを提供
し、造作のサイズが過大になることなく、側面形状の微
小充填度を減ずるような、半導体基板を選択的にエッチ
ングする処理が必要である。また、エッチング速度が高
くなり、基板対レジストのエッチング選択率が高くなる
方が望ましい。またプロセスガスは、腐食性が低くイオ
ン化ポテンシャルが低く、励起エネルギーの範囲が広い
方が好ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の要請を
満足させる処理に向いている。本発明の処理では、結晶
粒界を有しレジストを有する基板はエッチング領域内に
置かれ、プロセスガスがこのエッチング領域内に導入さ
れる。プロセスガスは酸素を含まず：ｉ）塩素、弗素及
び臭素より成る群より選択される１次エッチャントと；
ｉｉ）基板の結晶粒界のエッチングに適する２次エッチ
ャントと；ｉｉｉ）キセノンとを備える。Ｎ2 、ＨＣ
ｌ、ＣＨＦ3 、ＣＦ4 、ＣＨ4 又はこれらの混合体等の
不動態被覆ガスをプロセスガスに添加してもよい。エッ
チング領域内では、実質的に酸素を含まないプラズマが
発生し、基板を選択的にエッチングするエッチングガス
がプロセスガスより生成する。
満足させる処理に向いている。本発明の処理では、結晶
粒界を有しレジストを有する基板はエッチング領域内に
置かれ、プロセスガスがこのエッチング領域内に導入さ
れる。プロセスガスは酸素を含まず：ｉ）塩素、弗素及
び臭素より成る群より選択される１次エッチャントと；
ｉｉ）基板の結晶粒界のエッチングに適する２次エッチ
ャントと；ｉｉｉ）キセノンとを備える。Ｎ2 、ＨＣ
ｌ、ＣＨＦ3 、ＣＦ4 、ＣＨ4 又はこれらの混合体等の
不動態被覆ガスをプロセスガスに添加してもよい。エッ
チング領域内では、実質的に酸素を含まないプラズマが
発生し、基板を選択的にエッチングするエッチングガス
がプロセスガスより生成する。
【００１０】２次エッチャントは基板上の酸化層表面の
エッチングに適したものが好適であり、更に好適には、
２次エッチャントはＢＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 、ＣＣｌ4 及
びこれらの混合体より成る群より選択される。
エッチングに適したものが好適であり、更に好適には、
２次エッチャントはＢＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 、ＣＣｌ4 及
びこれらの混合体より成る群より選択される。
【００１１】基板対レジストのエッチング選択率が２．
５より大きくなるように、１次エッチャント：２次エッ
チャント：キセノン体積流量比率が選ばれる。好適に
は、基板内の結晶粒界をエッチングする速度が、結晶粒
をエッチングする速度と実質的に同等となるように、１
次エッチャントに対する２次エッチャントの流量比率が
選ばれる。よって、１次エッチャントに対する２次エッ
チャントの流量比率は、好適には約０．１：１から約
２：１までであり、更に好適には約０．３：１から約
０．５：１までである。
５より大きくなるように、１次エッチャント：２次エッ
チャント：キセノン体積流量比率が選ばれる。好適に
は、基板内の結晶粒界をエッチングする速度が、結晶粒
をエッチングする速度と実質的に同等となるように、１
次エッチャントに対する２次エッチャントの流量比率が
選ばれる。よって、１次エッチャントに対する２次エッ
チャントの流量比率は、好適には約０．１：１から約
２：１までであり、更に好適には約０．３：１から約
０．５：１までである。
【００１２】基板が実質的に異方性エッチングされるよ
うに、キセノン対１次エッチャント体積流量比率が選ば
れることが好ましい。よって、キセノン：１次エッチャ
ントの比は、好適には約０．１：１から約１：１までで
あり、更に好適には約０．２：１から約０．５：１まで
である。不動態被覆ガス：１次エッチャントの比は、好
適には約１：１であり、更に好適には約０．６：１であ
る。
うに、キセノン対１次エッチャント体積流量比率が選ば
れることが好ましい。よって、キセノン：１次エッチャ
ントの比は、好適には約０．１：１から約１：１までで
あり、更に好適には約０．２：１から約０．５：１まで
である。不動態被覆ガス：１次エッチャントの比は、好
適には約１：１であり、更に好適には約０．６：１であ
る。
【００１３】
【実施例】本発明は、結晶粒界を有しレジストを有する
基板をエッチングする反応イオンエッチング処理に向
く。プロセスガスは、基板を含むエッチング領域に導入
される。プロセスガスは酸素を含まず：ｉ）塩素、弗素
及び臭素より成る群より選択される１次エッチャント
と；ｉｉ）基板の結晶粒界のエッチングに適する２次エ
ッチャントと；ｉｉｉ）キセノンとを備える。エッチン
グ領域内では、実質的に酸素を含まないプラズマが発生
し、基板を選択的にエッチングするエッチングガスがプ
ロセスガスより生成する。
基板をエッチングする反応イオンエッチング処理に向
く。プロセスガスは、基板を含むエッチング領域に導入
される。プロセスガスは酸素を含まず：ｉ）塩素、弗素
及び臭素より成る群より選択される１次エッチャント
と；ｉｉ）基板の結晶粒界のエッチングに適する２次エ
ッチャントと；ｉｉｉ）キセノンとを備える。エッチン
グ領域内では、実質的に酸素を含まないプラズマが発生
し、基板を選択的にエッチングするエッチングガスがプ
ロセスガスより生成する。
【００１４】図１（ａ）、（ｂ）を参照すれば、基板２
０は半導体、金属、ガラス若しくはセラミクスのウエハ
２２であってもよい。基板２０は通常シリコン又はガリ
ウムヒ素ウエハであり、その上に複数の層２４を有す
る。基板上の層２４は、金属、酸化物、窒化物、ポリシ
リコン若しくはケイ化物の層であってもよい。
０は半導体、金属、ガラス若しくはセラミクスのウエハ
２２であってもよい。基板２０は通常シリコン又はガリ
ウムヒ素ウエハであり、その上に複数の層２４を有す
る。基板上の層２４は、金属、酸化物、窒化物、ポリシ
リコン若しくはケイ化物の層であってもよい。
【００１５】実質的にエッチングに耐性を有する、フォ
トレジストや酸化物ハードマスク等レジスト材２６は基
板層の最上面に塗布される。図１（ａ）によれば、レジ
スト２６はパターンを持ったオーバーレイで塗布されて
もよい。レジスト２６のオーバーレイは基板部分を保護
し、この保護された基板部分は、基板２０がエッチング
処理された後に造作２８、即ち処理される半導体ディバ
イスになる部分である。今日の技術においては、造作２
８は横方向に約０．５から約１０ミクロンの大きさで形
成する事が可能であり、造作２８同士の間隙３０は少な
くとも約０．５ミクロンのオーダーにする事が可能であ
る。
トレジストや酸化物ハードマスク等レジスト材２６は基
板層の最上面に塗布される。図１（ａ）によれば、レジ
スト２６はパターンを持ったオーバーレイで塗布されて
もよい。レジスト２６のオーバーレイは基板部分を保護
し、この保護された基板部分は、基板２０がエッチング
処理された後に造作２８、即ち処理される半導体ディバ
イスになる部分である。今日の技術においては、造作２
８は横方向に約０．５から約１０ミクロンの大きさで形
成する事が可能であり、造作２８同士の間隙３０は少な
くとも約０．５ミクロンのオーダーにする事が可能であ
る。
【００１６】基板２０は通常結晶粒及び結晶粒界を有し
ている。結晶粒一つ一つは、実質的に整然とした結晶構
造を有する。この結晶粒界とは結晶粒同士の界面の事で
あり、結晶粒の整然とした構造からの起点を表し、酸化
薄膜等不純物を含有する事がある。
ている。結晶粒一つ一つは、実質的に整然とした結晶構
造を有する。この結晶粒界とは結晶粒同士の界面の事で
あり、結晶粒の整然とした構造からの起点を表し、酸化
薄膜等不純物を含有する事がある。
【００１７】図２を参照すれば、本発明の実施に適した
装置５０は、エッチング領域５４を有するエッチングチ
ャンバー５２を備える。基板２０は通常エッチングチャ
ンバー５２内のカソード５６上に置かれる。プロセスガ
スは、ガス流入口５８を通ってエッチングチャンバー５
２内に導入される。そして、ガスは、「シャワーヘッ
ド」拡散板６０を通過するが、この拡散板６０はエッチ
ング領域５４内でプロセスガスを散布する。フォーカス
リング６２を用いて、エッチング領域５４内でプラズマ
を実質的に維持してもよい。
装置５０は、エッチング領域５４を有するエッチングチ
ャンバー５２を備える。基板２０は通常エッチングチャ
ンバー５２内のカソード５６上に置かれる。プロセスガ
スは、ガス流入口５８を通ってエッチングチャンバー５
２内に導入される。そして、ガスは、「シャワーヘッ
ド」拡散板６０を通過するが、この拡散板６０はエッチ
ング領域５４内でプロセスガスを散布する。フォーカス
リング６２を用いて、エッチング領域５４内でプラズマ
を実質的に維持してもよい。
【００１８】貫通する複数の排気ノズル７２を有する障
壁あるいはポンプ板７０は、エッチングチャンバー５２
を、エッチング領域５４と非エッチング領域７４の二つ
の部分に分割する。排気口７２では、使用済みプロセス
ガス及び揮発性エッチング副生成物をエッチングチャン
バー５２より排出するための排気ポート７６を通じて、
真空ポンプにより流体を伝達する。反応装置５０は、エ
ッチングチャンバー５２の周囲に電磁コイル８０を有
し、エッチング領域５４内に形成されたプラズマを磁気
的に励起する磁気的励起反応器であってもよい。
壁あるいはポンプ板７０は、エッチングチャンバー５２
を、エッチング領域５４と非エッチング領域７４の二つ
の部分に分割する。排気口７２では、使用済みプロセス
ガス及び揮発性エッチング副生成物をエッチングチャン
バー５２より排出するための排気ポート７６を通じて、
真空ポンプにより流体を伝達する。反応装置５０は、エ
ッチングチャンバー５２の周囲に電磁コイル８０を有
し、エッチング領域５４内に形成されたプラズマを磁気
的に励起する磁気的励起反応器であってもよい。
【００１９】反応装置５０の使用時は、基板２０はカソ
ード５６上に置かれ、プロセスガスがガス流入口５８を
通りエッチング領域５４内に導入される。実質的に酸素
を含まないプラズマがエッチング領域５４内に発生し、
基板を選択的にエッチングするエッチングガスがプロセ
スガスより生成する。エッチングガスの流れは、矢印８
２で示される。
ード５６上に置かれ、プロセスガスがガス流入口５８を
通りエッチング領域５４内に導入される。実質的に酸素
を含まないプラズマがエッチング領域５４内に発生し、
基板を選択的にエッチングするエッチングガスがプロセ
スガスより生成する。エッチングガスの流れは、矢印８
２で示される。
【００２０】１次エッチャントは、好適には塩素ガスで
ある。２次エッチャントは、好適にはＢＣｌ3 、ＳｉＣ
ｌ4 、ＣＣｌ4 及びこれらの混合体より成る群より選択
され、更に好適には、２次エッチャントはＢＣｌ3 であ
る。プロセスガスは、Ｎ2 、ＨＣｌ、ＣＨＦ3 、Ｃ
Ｆ4 、ＣＨ4 及びこれらの混合体より成る群より選択さ
れる不動態被覆ガスを更に備えていてもよい。プロセス
ガスは、Wilmington,Delaware のE.I.Du Pont de Nemou
rs社で製造される「ＦＲＥＯＮ−１４」等のクロロフル
オロカーボンを、更に備えていてもよい。
ある。２次エッチャントは、好適にはＢＣｌ3 、ＳｉＣ
ｌ4 、ＣＣｌ4 及びこれらの混合体より成る群より選択
され、更に好適には、２次エッチャントはＢＣｌ3 であ
る。プロセスガスは、Ｎ2 、ＨＣｌ、ＣＨＦ3 、Ｃ
Ｆ4 、ＣＨ4 及びこれらの混合体より成る群より選択さ
れる不動態被覆ガスを更に備えていてもよい。プロセス
ガスは、Wilmington,Delaware のE.I.Du Pont de Nemou
rs社で製造される「ＦＲＥＯＮ−１４」等のクロロフル
オロカーボンを、更に備えていてもよい。
【００２１】プロセスガスの組成は、１次エッチャン
ト：２次エッチャント：キセノン体積流量比率を調整す
ることで、制御される。ここでの「体積流量比率」と
は、他のガスの単位時間当たりの体積に対する、一方の
ガスの単位時間当たりの体積の比率の事である。ガスの
流速は、質量流量コントローラーを用いて測定される。
１次エッチャント対２次エッチャント対キセノンの３部
比率が、エッチング速度、チャンバー壁上で見られる堆
積物の量、並びにエッチング溝側壁上への堆積量を制御
すると考えられている。
ト：２次エッチャント：キセノン体積流量比率を調整す
ることで、制御される。ここでの「体積流量比率」と
は、他のガスの単位時間当たりの体積に対する、一方の
ガスの単位時間当たりの体積の比率の事である。ガスの
流速は、質量流量コントローラーを用いて測定される。
１次エッチャント対２次エッチャント対キセノンの３部
比率が、エッチング速度、チャンバー壁上で見られる堆
積物の量、並びにエッチング溝側壁上への堆積量を制御
すると考えられている。
【００２２】基板のレジストに対するエッチング選択比
率が２．５を越えるように、１次エッチャント：２次エ
ッチャント：キセノン体積流量比率が選ばれる事が好ま
しい。エッチング選択比率は、基板がエッチングされる
速度をレジストがエッチングされる速度で割った値で定
義される。キセノンをプロセスガスへ添加することによ
り、キセノンを含まないエッチングガスよりも高いエッ
チング選択性を有するプロセスガスを提供できる。しか
し、キセノン添加量が多過ぎると、基板のエッチング速
度が低下する。
率が２．５を越えるように、１次エッチャント：２次エ
ッチャント：キセノン体積流量比率が選ばれる事が好ま
しい。エッチング選択比率は、基板がエッチングされる
速度をレジストがエッチングされる速度で割った値で定
義される。キセノンをプロセスガスへ添加することによ
り、キセノンを含まないエッチングガスよりも高いエッ
チング選択性を有するプロセスガスを提供できる。しか
し、キセノン添加量が多過ぎると、基板のエッチング速
度が低下する。
【００２３】基板上の結晶粒界のエッチング速度が、基
板上の結晶粒のエッチング速度と実質的に同じになるよ
うに、２次エッチャントの１次エッチャントに対する体
積流量比率が選ばれる。２次エッチャントの１次エッチ
ャントに対する体積流量比率は、好適には約０．１：１
から約２：１、更に好適には約０．３：１から０．５：
１である。
板上の結晶粒のエッチング速度と実質的に同じになるよ
うに、２次エッチャントの１次エッチャントに対する体
積流量比率が選ばれる。２次エッチャントの１次エッチ
ャントに対する体積流量比率は、好適には約０．１：１
から約２：１、更に好適には約０．３：１から０．５：
１である。
【００２４】レジストがエッチングされる速度より実質
的に高い速度で、基板が実質的に異方性エッチングされ
るよう、キセノンの１次エッチャントに対する体積流量
比率が選ばれる。キセノンの１次エッチャントに対する
体積流量比率は、好適には約０．１：１から約１：１、
更に好適には約０．２：１から約０．５：１である。
的に高い速度で、基板が実質的に異方性エッチングされ
るよう、キセノンの１次エッチャントに対する体積流量
比率が選ばれる。キセノンの１次エッチャントに対する
体積流量比率は、好適には約０．１：１から約１：１、
更に好適には約０．２：１から約０．５：１である。
【００２５】不動態被覆ガスの１次エッチャントに対す
る体積流量比率は、好適には約１：１未満であり、更に
好適には０．６：１である。不動態被覆ガスの量が十分
でない場合は、アンダーカット、即ちレジスト材の下が
エッチングされる事態が発生する。不動態被覆ガスの量
が過剰であった場合は、エッチング速度は低下し、チャ
ンバー壁上や新たにエッチングされた溝上や、側壁上
に、余分な堆積物を形成する。
る体積流量比率は、好適には約１：１未満であり、更に
好適には０．６：１である。不動態被覆ガスの量が十分
でない場合は、アンダーカット、即ちレジスト材の下が
エッチングされる事態が発生する。不動態被覆ガスの量
が過剰であった場合は、エッチング速度は低下し、チャ
ンバー壁上や新たにエッチングされた溝上や、側壁上
に、余分な堆積物を形成する。
【００２６】プロセスガスは、毎分５０００オングスト
ローム以上の基板エッチング速度が得られるに十分な流
速で導入される。１次エッチャントの流速は、好適には
約１０から約１００ｓｃｃｍ、更に好適には約４０から
約６０ｓｃｃｍである。
ローム以上の基板エッチング速度が得られるに十分な流
速で導入される。１次エッチャントの流速は、好適には
約１０から約１００ｓｃｃｍ、更に好適には約４０から
約６０ｓｃｃｍである。
【００２７】プロセスガスがエッチング領域５４に導入
された後、実質的に酸素を含まないプラズマが発生し、
プロセスガスをエッチングガスに変える。エッチングガ
スは、基板２０をエッチングする。プラズマ発生に使用
するＤＣバイアスは、一般に約−２５０から約−４５０
ボルトであり、電力は通常約６００から約１０００ワッ
トであり、更に好適には約７００から９００ワットであ
り、最も好適には約８００ワットである。
された後、実質的に酸素を含まないプラズマが発生し、
プロセスガスをエッチングガスに変える。エッチングガ
スは、基板２０をエッチングする。プラズマ発生に使用
するＤＣバイアスは、一般に約−２５０から約−４５０
ボルトであり、電力は通常約６００から約１０００ワッ
トであり、更に好適には約７００から９００ワットであ
り、最も好適には約８００ワットである。
【００２８】電子サイクロトロン共鳴、磁気励起反応
器、誘導結合プラズマ等の方法で、プラズマは励起され
る。好適には、磁気励起反応器を使用する。反応器内の
磁界は、プラズマ中に形成されるイオンの濃度が増加す
るに十分強い必要があるが、ＣＭＯＳゲート等の造作を
損ねるチャージアップ損傷を誘発するほど強くする必要
はない。一般に、ウエハ表面上の磁界は５００ガウスを
越えることはなく、通常約１０から約１００ガウスであ
り、更に好適には約２０から約８０ガウスである。チャ
ンバーは通常約１ミリトール(mTorr) から約３００ミリ
トールの圧力に維持され、好適には少なくとも約１００
ミリトール、最も好適には約１００ミリトールから約２
００ミリトールである。
器、誘導結合プラズマ等の方法で、プラズマは励起され
る。好適には、磁気励起反応器を使用する。反応器内の
磁界は、プラズマ中に形成されるイオンの濃度が増加す
るに十分強い必要があるが、ＣＭＯＳゲート等の造作を
損ねるチャージアップ損傷を誘発するほど強くする必要
はない。一般に、ウエハ表面上の磁界は５００ガウスを
越えることはなく、通常約１０から約１００ガウスであ
り、更に好適には約２０から約８０ガウスである。チャ
ンバーは通常約１ミリトール(mTorr) から約３００ミリ
トールの圧力に維持され、好適には少なくとも約１００
ミリトール、最も好適には約１００ミリトールから約２
００ミリトールである。
【００２９】カソードは、カソードの下方にあるランプ
等熱源を用いて加熱される。カソードは、好適にはエッ
チング副産物が揮発するに十分高い温度であって、新た
にエッチングされた溝の側壁上の不動態被覆堆積物の薄
層が揮発しない十分低い温度に加熱される。カソード
は、通常約５０℃から約１００℃に加熱され、更に好適
には約６０℃から約９０℃に加熱される。ウエハの背面
を約１０トールの圧力のヘリウムを流して、ウエハの温
度を制御してもよい。
等熱源を用いて加熱される。カソードは、好適にはエッ
チング副産物が揮発するに十分高い温度であって、新た
にエッチングされた溝の側壁上の不動態被覆堆積物の薄
層が揮発しない十分低い温度に加熱される。カソード
は、通常約５０℃から約１００℃に加熱され、更に好適
には約６０℃から約９０℃に加熱される。ウエハの背面
を約１０トールの圧力のヘリウムを流して、ウエハの温
度を制御してもよい。
【００３０】チャンバー壁上への堆積物の形成を減少す
るため、チャンバー壁の金属を加熱する必要がある。チ
ャンバー壁は、好適には基板の温度より低い温度であっ
て約４５℃から約８５℃に加熱され、更に好適には約６
５℃に加熱される。
るため、チャンバー壁の金属を加熱する必要がある。チ
ャンバー壁は、好適には基板の温度より低い温度であっ
て約４５℃から約８５℃に加熱され、更に好適には約６
５℃に加熱される。
【００３１】エッチング処理の間、処理条件は変化して
もよい。例えば、基板上の多層をエッチングする場合、
通常複数の段階の処理になる。各段階における処理条件
は、エッチングされる層によって決められてもよい。
もよい。例えば、基板上の多層をエッチングする場合、
通常複数の段階の処理になる。各段階における処理条件
は、エッチングされる層によって決められてもよい。
【００３２】ウエハのエッチング後、ドライストリッッ
ピング又はドライストリッピングとウエット処理との組
合わせにより、残留レジスト材及びウエハ造作上の側壁
堆積物を除去した。ドライストリッピングは、「BRANSO
N 」レジストエッチャーを用いて処理時間７５分で行う
か、「GASONICS」レジストストリッパを用いて２分で処
理するかの何れかの方法で行われていた。ウエット処理
は、「ACT-150 」の商標で販売される既存のストリッピ
ング製品を用いて９０℃で１０分間の浸漬で行われる
か、「Ashland ROA 」の商標で販売される既存のエチレ
ングリコールベースのストリッピング溶剤中に３分浸漬
するか何れかの方法で行われてもよい。
ピング又はドライストリッピングとウエット処理との組
合わせにより、残留レジスト材及びウエハ造作上の側壁
堆積物を除去した。ドライストリッピングは、「BRANSO
N 」レジストエッチャーを用いて処理時間７５分で行う
か、「GASONICS」レジストストリッパを用いて２分で処
理するかの何れかの方法で行われていた。ウエット処理
は、「ACT-150 」の商標で販売される既存のストリッピ
ング製品を用いて９０℃で１０分間の浸漬で行われる
か、「Ashland ROA 」の商標で販売される既存のエチレ
ングリコールベースのストリッピング溶剤中に３分浸漬
するか何れかの方法で行われてもよい。
【００３３】以下の実施例によって、本発明の有効性を
示す。実施例は、磁気励起反応性イオン反応器、特に、
アルミニウムエッチングPhase II process kitを用い
た、Santa Clara,California のApplied Materials 社
より入手可能な「Precision 5000」Mark II システムを
用いて行われた。ウエハは、直径２００ｍｍ（８イン
チ）のシリコンウエハに、順に厚さ０．１ミクロンのチ
タン層；銅０．５％を含有した１ミクロンのアルミニウ
ム層；０．０４ミクロンのＴｉＮ；そして選択された領
域への厚さ約１．５ミクロンのレジストを被覆されたも
のを使用した。レジストには、ｇ線フォトレジスト材を
使用した。レジストはウエハ表面積の約５０％に塗布さ
れ、間隔及び大きさの異なる造作が描かれた。最も高密
度の造作は、その間隔が約０．８ミクロンであり、造作
の幅は通常０．６ミクロンであった。
示す。実施例は、磁気励起反応性イオン反応器、特に、
アルミニウムエッチングPhase II process kitを用い
た、Santa Clara,California のApplied Materials 社
より入手可能な「Precision 5000」Mark II システムを
用いて行われた。ウエハは、直径２００ｍｍ（８イン
チ）のシリコンウエハに、順に厚さ０．１ミクロンのチ
タン層；銅０．５％を含有した１ミクロンのアルミニウ
ム層；０．０４ミクロンのＴｉＮ；そして選択された領
域への厚さ約１．５ミクロンのレジストを被覆されたも
のを使用した。レジストには、ｇ線フォトレジスト材を
使用した。レジストはウエハ表面積の約５０％に塗布さ
れ、間隔及び大きさの異なる造作が描かれた。最も高密
度の造作は、その間隔が約０．８ミクロンであり、造作
の幅は通常０．６ミクロンであった。
【００３４】エッチング前に、ウエハは全て１１０℃で
３０分間ベークされた。エッチング処理終了後、ウエハ
は蒸留水でリンスされ、１００℃で３０分間ベークされ
た。
３０分間ベークされた。エッチング処理終了後、ウエハ
は蒸留水でリンスされ、１００℃で３０分間ベークされ
た。
【００３５】以下に示す実施例の中で、エッチング済ウ
エハのＳＥＭ写真を用いて（ｉ）フォトレジストの残
存、（ｉｉ）側壁平滑性、（ｉｉｉ）プラズマエッチン
グ処理直後又は上述のドライ／ウエットストリップ工程
後に造作に残存した堆積物の量の評価に用いられること
があった。部分的にエッチングされたウエハにおける造
作の深さを測定して、エッチング速度を計算した。
エハのＳＥＭ写真を用いて（ｉ）フォトレジストの残
存、（ｉｉ）側壁平滑性、（ｉｉｉ）プラズマエッチン
グ処理直後又は上述のドライ／ウエットストリップ工程
後に造作に残存した堆積物の量の評価に用いられること
があった。部分的にエッチングされたウエハにおける造
作の深さを測定して、エッチング速度を計算した。
【００３６】複数の段階でウエハがエッチングされた場
合、光学放出技術（ｏｐｔｉｃａｌ ｏｍｉｓｓｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いてチャンバーから排気さ
れるガスの組成を監視し、エッチングの進行を監視し
た。このガスの組成が変化した時は、１つの層が終わり
までエッチングされ、これから第２の層がエッチングさ
れる事を示していた。この時、プロセスガスの組成及び
他の処理条件が変化し、これからエッチングされる層へ
のエッチング効率が大きくなる。
合、光学放出技術（ｏｐｔｉｃａｌ ｏｍｉｓｓｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いてチャンバーから排気さ
れるガスの組成を監視し、エッチングの進行を監視し
た。このガスの組成が変化した時は、１つの層が終わり
までエッチングされ、これから第２の層がエッチングさ
れる事を示していた。この時、プロセスガスの組成及び
他の処理条件が変化し、これからエッチングされる層へ
のエッチング効率が大きくなる。
【００３７】実施例１−２ プロセスガスにキセノンを添加した場合のエッチング処
理をキセノンを含まない場合と比較するため、表１に示
すように２種類の実験が行われた。ＢＣｌ3 及びキセノ
ンの流速のみを実験中に変化させた。キセノンを添加し
た実施例２の方がエッチング選択性が高く側面形状の微
小充填度が良好であった事が、認められた。またエッチ
ング後に残存したフォトレジスト層の厚さは、実施例１
では０．８ミクロン残っていたのに対し、実施例２では
０．９ミクロンであった。よって、キセノンの添加によ
って、エッチング選択性及び側面形状の微小充填度が向
上した。
理をキセノンを含まない場合と比較するため、表１に示
すように２種類の実験が行われた。ＢＣｌ3 及びキセノ
ンの流速のみを実験中に変化させた。キセノンを添加し
た実施例２の方がエッチング選択性が高く側面形状の微
小充填度が良好であった事が、認められた。またエッチ
ング後に残存したフォトレジスト層の厚さは、実施例１
では０．８ミクロン残っていたのに対し、実施例２では
０．９ミクロンであった。よって、キセノンの添加によ
って、エッチング選択性及び側面形状の微小充填度が向
上した。
【００３８】
【表１】
【００３９】実施例３−４ 実施例３及び４の処理条件は表２に示す通りである。ウ
エハは３段階：予備エッチング、主エッチング、最終エ
ッチング：で処理された。予備エッチングは、ＴｉＮ上
側層を貫通しこの下のアルミニウム層をエッチングしよ
うとする時点まで行われた。主エッチングは、アルミニ
ウム層を終わりまでエッチングした時点、あるいは底部
の終点(End Point at Bottom) を表す「ＥＰＢ」までエ
ッチングした時点まで行われた。全段階において、チャ
ンバーから排出されるガスの組成を光学放出技術を用い
て監視して、エッチングの進行状況を監視した。エッチ
ングチャンバーより排出されるガス中のアルミニウム含
量が実質的に減少した時点をもって、ＥＰＢと決めた。
最終エッチングは、ＴｉＮ下層がエッチングされる時点
まで行われた。
エハは３段階：予備エッチング、主エッチング、最終エ
ッチング：で処理された。予備エッチングは、ＴｉＮ上
側層を貫通しこの下のアルミニウム層をエッチングしよ
うとする時点まで行われた。主エッチングは、アルミニ
ウム層を終わりまでエッチングした時点、あるいは底部
の終点(End Point at Bottom) を表す「ＥＰＢ」までエ
ッチングした時点まで行われた。全段階において、チャ
ンバーから排出されるガスの組成を光学放出技術を用い
て監視して、エッチングの進行状況を監視した。エッチ
ングチャンバーより排出されるガス中のアルミニウム含
量が実質的に減少した時点をもって、ＥＰＢと決めた。
最終エッチングは、ＴｉＮ下層がエッチングされる時点
まで行われた。
【００４０】
【表２】
【００４１】実施例３及び４によれば、主エッチングの
段階でのキセノン添加が堆積物の生成を減少する工程を
提供しフォトレジスト対金属の高いエッチング選択比を
提供する事が、明らかになった。エッチング後のフォト
レジスト層の厚さは、実施例３では０．９８ミクロン残
っていたのに対し、キセノンを用いた実施例４では１．
１２ミクロンであった。
段階でのキセノン添加が堆積物の生成を減少する工程を
提供しフォトレジスト対金属の高いエッチング選択比を
提供する事が、明らかになった。エッチング後のフォト
レジスト層の厚さは、実施例３では０．９８ミクロン残
っていたのに対し、キセノンを用いた実施例４では１．
１２ミクロンであった。
【００４２】実施例５−１４ この一連の実施例では、１次エッチャント：２次エッチ
ャント：キセノンの比率を、Ｌ9 （３4 ）直交行列を使
った要因設計を用いて変化させた。電力、Ｘｅ：Ｃｌ2
比、Ｎ2 ：Ｃｌ2 比、ＨＣｌ：Ｃｌ2 比の４つの処理変
数に対して、表３に示すように３つのレベルの値を選択
した。
ャント：キセノンの比率を、Ｌ9 （３4 ）直交行列を使
った要因設計を用いて変化させた。電力、Ｘｅ：Ｃｌ2
比、Ｎ2 ：Ｃｌ2 比、ＨＣｌ：Ｃｌ2 比の４つの処理変
数に対して、表３に示すように３つのレベルの値を選択
した。
【００４３】
【表３】
【００４４】
【表４】
【００４５】これらの実施例では、圧力は２００ミリト
ールに維持され磁界は２０ガウスに維持された。カソー
ド温度は８０℃に、チャンバー壁温度は６５℃に維持さ
れた。ウエハの背面には圧力１０トールのヘリウムガス
を流した。塩素ガスの流速は８０ｓｃｃｍに維持され、
ＢＣｌ3 の流速は全プロセスガスの流速を合せた流速の
９％に一定で維持された。ストリッピング操作後に残存
していた残留物、造作の側壁の粗さ及びエッチング選択
比の各測定の結果、これら実施例の中で、電力レベルが
７００ワット、キセノン：塩素ガスの比が０．５、窒素
ガス：塩素ガスの比が０．２という条件の実施例５が最
良の結果を提供した。
ールに維持され磁界は２０ガウスに維持された。カソー
ド温度は８０℃に、チャンバー壁温度は６５℃に維持さ
れた。ウエハの背面には圧力１０トールのヘリウムガス
を流した。塩素ガスの流速は８０ｓｃｃｍに維持され、
ＢＣｌ3 の流速は全プロセスガスの流速を合せた流速の
９％に一定で維持された。ストリッピング操作後に残存
していた残留物、造作の側壁の粗さ及びエッチング選択
比の各測定の結果、これら実施例の中で、電力レベルが
７００ワット、キセノン：塩素ガスの比が０．５、窒素
ガス：塩素ガスの比が０．２という条件の実施例５が最
良の結果を提供した。
【００４６】造作同士が接近しているか否かにかかわら
ず、造作２８の側壁９０が下方のウエハから８５°〜９
０°の角を成して、縦断面の微小充填度が減少した。し
かし、実施例の多くでは、新たにエッチングされた造作
の側壁のエッジは粗く、これは望ましい事ではない。エ
ッジが粗くなる理由は、造作２８の側壁９０上に形成さ
れる不動態堆積物の量が不十分な事と考えられる。電力
レベル及びＸｅ／Ｃｌ2 比が増加すれば側壁の粗さも増
大した。
ず、造作２８の側壁９０が下方のウエハから８５°〜９
０°の角を成して、縦断面の微小充填度が減少した。し
かし、実施例の多くでは、新たにエッチングされた造作
の側壁のエッジは粗く、これは望ましい事ではない。エ
ッジが粗くなる理由は、造作２８の側壁９０上に形成さ
れる不動態堆積物の量が不十分な事と考えられる。電力
レベル及びＸｅ／Ｃｌ2 比が増加すれば側壁の粗さも増
大した。
【００４７】エッチング速度についても、満足できる結
果が得られた。アルミニウム層のエッチング速度は実質
的に変化しなかったが、エッチング選択比（エッチング
後に基板に残ったフォトレジスト層の厚さ「ＰＲ残存」
によって示される）は電力レベルによって変化した。電
力が高い場合は、エッチング後のフォトレジスト残存量
は少なくなった。
果が得られた。アルミニウム層のエッチング速度は実質
的に変化しなかったが、エッチング選択比（エッチング
後に基板に残ったフォトレジスト層の厚さ「ＰＲ残存」
によって示される）は電力レベルによって変化した。電
力が高い場合は、エッチング後のフォトレジスト残存量
は少なくなった。
【００４８】側壁９０上への堆積物もまた、減少した。
しかし、キセノンガスの流量が高い場合は、ウエハ基板
２０上の造作の密集する部分において、造作２８の側壁
９０上への堆積物は増加した。
しかし、キセノンガスの流量が高い場合は、ウエハ基板
２０上の造作の密集する部分において、造作２８の側壁
９０上への堆積物は増加した。
【００４９】微小寸法の測定は、ウエハの中心及びウエ
ハのエッジにおける最も小さい造作に対して行われる。
このウエハの最小造作の幅は、約０．６ミクロンである
必要があった。しかし、走査電子顕微鏡を用いた測定に
よれば、０．６ミクロンより小さな幅が測定された。電
力を高めＸｅ：Ｃｌ2 を増加すれば微小寸法が減少する
事が、この測定によって見出された。
ハのエッジにおける最も小さい造作に対して行われる。
このウエハの最小造作の幅は、約０．６ミクロンである
必要があった。しかし、走査電子顕微鏡を用いた測定に
よれば、０．６ミクロンより小さな幅が測定された。電
力を高めＸｅ：Ｃｌ2 を増加すれば微小寸法が減少する
事が、この測定によって見出された。
【００５０】実施例１５−２７ 実施例１５から２７までの処理条件は、表５に示される
通りである。従来技術であるＣｌ2 ／ＢＣｌ3 ／Ｎ2 の
プロセスガス組成を備えた実施例１５を、キセノンを含
んだ実施例と比較するためのベースラインとして用い
た。実施例１６−２７は、造作２８の側壁９０の粗さを
減少し、ウエハの造作が多数近接する領域への堆積物９
２量を減少する事を試みた実験である。
通りである。従来技術であるＣｌ2 ／ＢＣｌ3 ／Ｎ2 の
プロセスガス組成を備えた実施例１５を、キセノンを含
んだ実施例と比較するためのベースラインとして用い
た。実施例１６−２７は、造作２８の側壁９０の粗さを
減少し、ウエハの造作が多数近接する領域への堆積物９
２量を減少する事を試みた実験である。
【００５１】
【表５】
【００５２】これら一連の実施例によれば、磁界を２０
ガウスより６０ガウスまで増加しＣｌ2 流速を約５０ｓ
ｃｃｍまで落とすことにより、多数の造作が近接するウ
エハの領域における残留物９２を減少できることが示さ
れている。また一般に、実施例２７のように１００ミリ
トールという低い圧力での処理や、実施例２２のように
カソード温度の低い処理は、滑らかな側壁を持つ造作を
提供した。
ガウスより６０ガウスまで増加しＣｌ2 流速を約５０ｓ
ｃｃｍまで落とすことにより、多数の造作が近接するウ
エハの領域における残留物９２を減少できることが示さ
れている。また一般に、実施例２７のように１００ミリ
トールという低い圧力での処理や、実施例２２のように
カソード温度の低い処理は、滑らかな側壁を持つ造作を
提供した。
【００５３】実施例１６では、実施例１５のＢＣｌ3 を
キセノンで置き換えることにより、側壁への堆積が薄く
なった。実施例１７では実施例１６の処理条件にＢＣｌ
3 を加えて実験を行い、残留物の除去にはＢＣｌ3 が必
要であることを示した。キセノンを除いた実施例１８で
は、残留物が多く形成された。実施例１９では、塩素ガ
スの量を減らし磁界を高めることで、残留物の形成が減
少した。実施例２０では、電力レベルを幾分下げること
で側壁の平滑性を向上した。実施例２１では電力レベル
を更に下げてみたところ、Ｔｉ層のエッチングにおいて
アンダーカットが生じた。実施例２２ではカソード温度
を低く維持したが、ウエハの造作密集領域で残留物の量
が増加した。実施例２３ではＣＦ4 を添加したが、残留
物の蓄積量が増加した。実施例２４では、ＨＣｌの添加
により残留物の蓄積量が増加した。実施例２５では窒素
ガスの量を増加することにより、縦断面の微小充填度が
向上した。実施例２６においては、カソード温度の上昇
は残留物を減少させなかった。実施例２７では、圧力の
低下が基板の空き領域への残留物の増加を招いた。
キセノンで置き換えることにより、側壁への堆積が薄く
なった。実施例１７では実施例１６の処理条件にＢＣｌ
3 を加えて実験を行い、残留物の除去にはＢＣｌ3 が必
要であることを示した。キセノンを除いた実施例１８で
は、残留物が多く形成された。実施例１９では、塩素ガ
スの量を減らし磁界を高めることで、残留物の形成が減
少した。実施例２０では、電力レベルを幾分下げること
で側壁の平滑性を向上した。実施例２１では電力レベル
を更に下げてみたところ、Ｔｉ層のエッチングにおいて
アンダーカットが生じた。実施例２２ではカソード温度
を低く維持したが、ウエハの造作密集領域で残留物の量
が増加した。実施例２３ではＣＦ4 を添加したが、残留
物の蓄積量が増加した。実施例２４では、ＨＣｌの添加
により残留物の蓄積量が増加した。実施例２５では窒素
ガスの量を増加することにより、縦断面の微小充填度が
向上した。実施例２６においては、カソード温度の上昇
は残留物を減少させなかった。実施例２７では、圧力の
低下が基板の空き領域への残留物の増加を招いた。
【００５４】本発明に従った処理によれば、高い（毎分
５０００オングストロームより高い）エッチング速度、
基板対レジストの良好なエッチング選択性、及びレジス
トの下に形成された造作の側壁の満足な縦断面が提供さ
れる事が、これら一連の実施例によって示された。
５０００オングストロームより高い）エッチング速度、
基板対レジストの良好なエッチング選択性、及びレジス
トの下に形成された造作の側壁の満足な縦断面が提供さ
れる事が、これら一連の実施例によって示された。
【００５５】尚、ここでは本発明に好適な具体例を引用
して詳細な説明を行ってきたが、他の形態での実施も可
能である。例えば、本発明のエッチング処理を、半導体
ウエハの代わりに基板をエッチング処理する事に利用す
る等である。
して詳細な説明を行ってきたが、他の形態での実施も可
能である。例えば、本発明のエッチング処理を、半導体
ウエハの代わりに基板をエッチング処理する事に利用す
る等である。
【００５６】
【発明の効果】以上詳細に説明してきた様に、本発明
は、レジストエッチング速度より高い基板エッチング速
度で、造作側壁上に適切な量の不動態被覆層を形成する
エッチング処理の方法を提供する。従って、本発明のエ
ッチング方法を用いれば、良好な側面形状の微小充填度
を備え、基板対レジストのエッチング選択性を向上した
異方性エッチングを実現する。
は、レジストエッチング速度より高い基板エッチング速
度で、造作側壁上に適切な量の不動態被覆層を形成する
エッチング処理の方法を提供する。従って、本発明のエ
ッチング方法を用いれば、良好な側面形状の微小充填度
を備え、基板対レジストのエッチング選択性を向上した
異方性エッチングを実現する。
【図１】（１）は、レジストを塗布したウエハの縦断面
図であり、（２）はエッチング処理後のレジストを塗布
したウエハの縦断面図である。
図であり、（２）はエッチング処理後のレジストを塗布
したウエハの縦断面図である。
【図２】本発明のエッチング処理に好適な装置の縦断面
図である。
図である。
２０…基板、２２…ウエハ、２４ａ、ｂ、ｃ…層、２６
…レジスト、２８…造作、３０…間隙、５０…装置、５
２…エッチングチャンバー、５４…エッチング領域、５
６…カソード、５８…ガス流入口、６０…拡散板、６２
…フォーカスリング、７０…ポンプ板、７２ａ、ｂ…排
気ノズル、７６…排気ポート、８０…電磁コイル、８２
…矢印。
…レジスト、２８…造作、３０…間隙、５０…装置、５
２…エッチングチャンバー、５４…エッチング領域、５
６…カソード、５８…ガス流入口、６０…拡散板、６２
…フォーカスリング、７０…ポンプ板、７２ａ、ｂ…排
気ノズル、７６…排気ポート、８０…電磁コイル、８２
…矢印。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン シア アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94538， フレモント， グアルディノ ドライヴ ナンバー102 39059 (72)発明者 チャールズ ステファン ローデス アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95032， ロス ガトス， ハーウッド ロード 16494
Claims (26)
- 【請求項１】 結晶粒界を有しレジストをその上に有す
る基板を選択的にエッチングする方法であって、 （ａ）エッチング領域内に基板を置くステップと、 （ｂ）（ｉ）塩素、弗素及び臭素から成る群より選択さ
れる１次エッチャントと（ｉｉ）上記基板の結晶粒界の
エッチングに適する２次エッチャントと（ｉｉｉ）キセ
ノンとを備える酸素非含有のプロセスガスを上記エッチ
ング領域内に導入するステップと、 （ｃ）実質的に酸素非含有であるプラズマを上記エッチ
ング領域に発生させ上記プロセスガスよりエッチングガ
スを生じ、上記エッチングガスが上記基板を選択的にエ
ッチングするステップと、 を備えるエッチング方法。 - 【請求項２】 上記基板はその表面に酸化物層を有し、
並びに上記２次エッチャントは上記酸化物層表面のエッ
チングに適する請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項３】 上記２次エッチャントはＢＣｌ3 、Ｓｉ
Ｃｌ4 、ＣＣｌ4 及びこれらの混合体より成る群より選
択される請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項４】 上記プロセスガスは不動態被覆ガス(gas
passivator)を更に備える請求項１記載のエッチング方
法。 - 【請求項５】 上記不動態被覆ガスはＮ2 、ＨＣｌ、Ｃ
ＨＦ3 、ＣＦ4 、ＣＨ4 及びこれらの混合体より成る群
より選択される請求項４記載のエッチング方法。 - 【請求項６】 上記プロセスガスはクロロフルオロカー
ボンガスを更に備える請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項７】 レジストに対する上記基板のエッチング
選択率が約２．５より大きいように１次エッチャント：
２次エッチャント：キセノン体積流量比率(volumetric
flow ratio )が選択される請求項１記載のエッチング方
法。 - 【請求項８】 上記基板の上記結晶粒界をエッチングす
る速度が上記結晶粒をエッチングする速度と実質的に等
しいように、２次エッチャント対１次エッチャント体積
流量比率が選択される請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項９】 ２次エッチャント対１次エッチャント体
積流量比率が約０．１：１から約２：１までである請求
項１記載のエッチング方法。 - 【請求項１０】 ２次エッチャント対１次エッチャント
体積流量比率が約０．３：１から約０．５：１までであ
る請求項９記載のエッチング方法。 - 【請求項１１】 上記基板が（ｉ）実質的に異方的に、
（ｉｉ）上記レジストがエッチングされる速度より実質
的に高い速度で、エッチングされるようキセノン対１次
エッチャント体積流量比率が選択される請求項１記載の
エッチング方法。 - 【請求項１２】 キセノン対１次エッチャント体積流量
比率が約０．１：１から約１：１までである請求項１記
載のエッチング方法。 - 【請求項１３】 キセノン対１次エッチャント体積流量
比率が約０．２：１から約０．５：１までである請求項
１２記載のエッチング方法。 - 【請求項１４】 不動態被覆ガス対１次エッチャント体
積流量比率が約１：１未満である請求項４記載のエッチ
ング方法。 - 【請求項１５】 不動態被覆ガス対１次エッチャント体
積流量比率が約０．６：１未満である請求項１４記載の
エッチング方法。 - 【請求項１６】 プロセスガスを導入する上記ステップ
が、毎分約５０００オングストロームより高い速度で上
記基板をエッチングするに十分なプロセスガスを導入す
る工程を備える請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項１７】 上記基板は、金属、酸化物、窒化物及
びケイ化物層より成る群より選択される複数の層をその
上に有する半導体ウエハを備える請求項１記載のエッチ
ング方法。 - 【請求項１８】 ウエハを選択的にエッチングする方法
であって、 （ａ）シリコン及びガリウムヒ素より成る群より選択さ
れ、その上に（ｉ）金属、酸化物、窒化物及びケイ化物
層より成る群より選択される複数の層と（ｉｉ）レジス
ト材とを有する基板をエッチング領域に置くステップ
と、 （ｂ）（ｉ）１次エッチャントＣｌ2 と（ｉｉ）ＢＣｌ
3 、ＳｉＣｌ4 、ＣＣｌ4 及びこれらの混合体から成る
群より選択される２次エッチャントと（ｉｉｉ）キセノ
ンとを備えるプロセスガスを、約０．１：１から約２：
１までの２次エッチャント対１次エッチャント体積流量
比率並びに約０．１：１から約１：１までのキセノン対
１次エッチャント体積流量比率で上記エッチング領域内
に導入するステップと、 （ｃ）上記エッチャント領域にプラズマを発生させて上
記プロセスガスからエッチングガスを生成し、上記エッ
チングガスが上記レジストよりも上記基板上の層の方を
選択してエッチングし揮発性のエッチング副生成物を生
成するステップと、 （ｄ）上記揮発性エッチング副生成物を上記エッチング
領域より除去するステップと、 を備えるエッチング方法。 - 【請求項１９】 上記プロセスガスはＮ2 、ＨＣｌ、Ｃ
ＨＦ3 、ＣＦ4 、ＣＨ4 及びこれらの混合体より成る群
より選択される不動態被覆ガスを更に備え、不動態被覆
ガス対１次エッチャント体積流量比率が約１：１未満で
ある請求項１８記載のエッチング方法。 - 【請求項２０】 ２次エッチャント対１次エッチャント
体積流量比率が約０．３：１から約０．５：１までであ
る請求項１８記載のエッチング方法。 - 【請求項２１】 キセノン対１次エッチャント体積流量
比率が約０．２：１から約０．５：１までである請求項
１８記載のエッチング方法。 - 【請求項２２】 プロセスガスを導入する上記ステップ
が、毎分約５０００オングストロームより高い速度で上
記基板をエッチングするに十分なプロセスガスを導入す
る工程を備える請求項１８記載のエッチング方法。 - 【請求項２３】 シリコンウエハ上の層を選択的にエッ
チングする方法であって、 （ａ）（ｉ）金属、酸化物、窒化物及びケイ化物層より
成る群より選択される複数の層と（ｉｉ）レジスト材と
を自身の上に有するシリコン基板をエッチング領域に置
くステップと、 （ｂ）上記ウエハを７０℃より高い温度に加熱するステ
ップと、 （ｃ）Ｃｌ2 とＢＣｌ3 とキセノンとを備えるプロセス
ガスを、約０．１：１から約２：１までのＢＣｌ3 対Ｃ
ｌ2 体積流量比率並びに約０．１：１から約１：１まで
のキセノン対Ｃｌ2 体積流量比率で上記エッチング領域
内に導入するステップと、 （ｄ）上記エッチング領域の圧力を１ミリトール（ｍＴ
ｏｒｒ）より高い圧力に維持するステップと、 （ｅ）電子サイクロトロン共鳴、磁気励起反応器及び誘
導結合プラズマより成る群より選択される方法により上
記エッチング領域に励起プラズマを発生させて上記プロ
セスガスよりエッチングガスを生成し、上記エッチング
ガスが上記レジストよりも上記基板の層の方を選択して
エッチングし揮発性のエッチング副生成物を生成するス
テップと、 （ｆ）上記揮発性エッチング副生成物を上記エッチング
領域より除去するステップと、 を備えるエッチング方法。 - 【請求項２４】 上記プロセスガスはＮ2 、ＨＣｌ、Ｃ
ＨＦ3 、ＣＦ4 、ＣＨ4 及びこれらの混合体より成る群
より選択される不動態被覆ガスを更に備え、不動態被覆
ガス対Ｃｌ2 体積流量比率が約０．１：１から約１：１
までである請求項２３記載のエッチング方法。 - 【請求項２５】 ＢＣｌ3 及びキセノン対Ｃｌ2 体積流
量比率が約０．３：１から約０．５：１までである請求
項２３記載のエッチング方法。 - 【請求項２６】 キセノン対Ｃｌ2 体積流量比率が約
０．２：１から約０．５：１までである請求項２３記載
のエッチング方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/078,131 US5384009A (en) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | Plasma etching using xenon |
| US08/078131 | 1993-06-16 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004128872A Division JP2004247755A (ja) | 1993-06-16 | 2004-04-23 | キセノンを用いたプラズマエッチング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0758079A true JPH0758079A (ja) | 1995-03-03 |
| JP3574680B2 JP3574680B2 (ja) | 2004-10-06 |
Family
ID=22142103
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13450894A Expired - Fee Related JP3574680B2 (ja) | 1993-06-16 | 1994-06-16 | キセノンを用いたプラズマエッチング |
| JP2004128872A Pending JP2004247755A (ja) | 1993-06-16 | 2004-04-23 | キセノンを用いたプラズマエッチング |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004128872A Pending JP2004247755A (ja) | 1993-06-16 | 2004-04-23 | キセノンを用いたプラズマエッチング |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5384009A (ja) |
| EP (1) | EP0637067A3 (ja) |
| JP (2) | JP3574680B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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