JPS5830134A - ドライエツチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ドライエツチング方法に関するものであり、
特に、保護膜としてのレジスト等のパターンをマスクと
する場合のレジストの消失および熱による変形を低減す
ることのできるドライエツチング方法を提供するもので
ある。

半導体素子の微細化に伴い平行平板型のドライエツチン
グ装置が多用されている。この場合、レジストの消失が
問題になる。すなわち、従来の湿式エツチング法と異な
り、ドライエツチングの場合のレジストの消失は主に熱
分解によると考えられ、ボストベーク時間を長くし、温
度を上げる事により消失量を少なくできる事が知られて
いる。

しかし、この方法はポ２トペーク時間を長くし温度を上
げる事によりレジストの流動が起こりせっかく形成され
た微細パターンがくずれてしまうため、あま９良い方法
とは言い難い。この様にマスクとして用いるレジストが
、被エツチング薄膜のエツチングされる前に消失してし
まう事により、微細パターンを再現性良く精度を確保し
てエツチングする事ができなくなる欠点がある。このレ
ジストの温ｉ上昇の原因としては、エツチング反応熱お
よびイオン、プラズマからの熱移動が考えられている。

上記欠点を除去する対策として行なわれているのは、し
′シストパターンを異種の薄膜に転写し、その薄膜をマ
スクとして用いる方法および、ウェハーを保持する台に
冷却した液体を流し積極的に冷却する方法である。しか
し前者は、精度良く微細パターンを形成できるが、薄膜
形成、マスクパターン形成等の工程を追加する必要があ
る。後者は、今のところ考えられる最善の方法であるが
、ウニハート保持台の密着や、ウェハー、ウェハー保持
台の熱伝導度によりレジストの消失速度が左右されてし
まうため、再現性にとぼしい。また十分な効果が得られ
ない場合がある。

本発明は、上記従来の点を鑑みてなされたものでドライ
エツチングの工程においてウェハーに一定方向から加圧
、冷却したガスを吹きつけ、直接レジストなどの各種保
護膜を冷却するものである。

レジストの消失を防止するには、直接レジストを冷却す
れば良い。ドライエツチングでは、ウェハーは減圧下に
さらされているから気体の対流により冷却する事は難し
いので、レジストの直接冷却には加圧・冷却したガスを
吹きつける方法が良い。従って、ウェハー上部の一定角
度方向にガス吹き出し口を設け、放電を一度停止させて
エツチングを停止した後、加圧、冷却したガスをウェハ
ーに吹きつけて冷却し、その後放電を再開してドライエ
ツチングを継続する。エツチングを一時停止するのは、
エツチング条件の変動を防ぐためである。

本発明において、導入するガスは反応ガスが望ましいが
、反応ガスが常温で液体であれば冷却する事が難しいの
で、希ガスや窒素炭酸ガス等を用い十分反応ガスで置換
した後、エツチングを継続する事もできる。

以下、本発明を用いたレジスト冷却方法を、平行平板型
カソードカップリングタイプのドライエツチング装置を
用いてＡｌ薄膜をホトレジストをマスクとしてＣＣｌ４
ガスでエツチングした例を第１図、第２図に示す。

第１図、第２図は工？チング時間とＡｌのエツチング量
およびレジストの消失量の関係を示したもので、曲線１
および曲線３（細い実線）は従来の例で曲線２および曲
線４（太い実線）は、本発明にかかる方法の結果である
。横軸のエツチング時間は、積算した時間で冷却の時間
は含まれていない。Ａｌのエツチング量は、表面に形成
されたＡＩ！２０３によシ時間遅れを伴って上昇する。

一時放電を止めてエツチングを停止する事によシＡ１表
面が酸化されるのでＡｌ２Ｏ３膜による多少の時間遅れ
が発生するが、連続してエツチングした場合には、エツ
チング時間とともに、反応生成物であるＡ１１Ｃ１３等
が増加し、エツチング速度が遅くなるので、１μｍ程度
をエツチングする場合には、従来の方法も本発明の方法
でもほとんど差がない。

一方マスクとなるレジストの場合には、本発明による方
法を用いた場合と従来の場合とで、消失量に２〜３倍も
の差が生じている。

第３図は本発明に用いるエツチング装置の一例の概略を
示したものである。１は反応用ガス導入口であり、２は
排気口である。半導体ウェハー３は電極上に保持され、
その上部に、冷却用ガス導入口４が設けられている。な
お、本発明の冷却方法を、従来の冷却方法と併用して用
いる事ができるのはもちろんである。

またレジストに限らず、エツチングにおいて冷却を必要
とする各種の薄膜や、各種のマスクに適用できる事はも
ちろんである。さらにデポジション等、減圧下での冷却
方法として適用できる事ももちろんである。

一般に、エツチングの際には、反応生成物として各種の
物質が生成するが、それらのすべてが、容易に除去され
るわけではない。例えばＮのドライエツチングをＣ（Ｊ
４ガスを用いた場合には、Ａ１０ｇ３や炭素が残査とし
て基板上に堆積する。ひどい場合にはエツチングが進行
しなくなったり、腐蝕の原因にもなる。この様な残査に
対しても、本発明の方法では加圧したガスを基板上部よ
り吹きつけるため、上記残査の除去が可能である。また
装置内に残存する、ちシ、はこりなどが基板上に乗った
としても除去できる。電離したちり、はこりに対しては
、吹きつけるガスをイオン化しておけばさらに効果があ
る。

また、′冷却工程の際はエツチングを停止すれば、各種
検出手段を放電（発光）の影響なく使う事ができ、終点
検出などの再現性が向上する。なお、冷却工程により処
理時間は長くなる事もあるが、装置内の公転により、エ
ツチング部と冷却部を共存させる事により処理時間の短
縮をはかる事ができる。

また本発明の方法では、マスクとなるレジストを直接冷
却するので電極と基板保持台、基板保持台と基板等の密
着は冷却の程度に関係しない。従って基板の構造や置き
方あるいはそりによって差が生ずる事はない。

以上のように、本発明はドライエツチングにおいて、基
板上の保護膜を不要な消失を防止できるとともに、不要
生成物の除去も可能となり、高精度なドライエツチング
パターンの形成に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれＡＩドライエツチングの場合
の従来の方法と本発明一実施例の方法によるＡ７＋とレ
ジストの時間と消失量の関係図、第３図は本発明を実施
する場合の装置の一例の概略図である。 １・・・・・・反応ガス導入口、３・・・・・・半導体
ウェハー、４・・・・・・冷却用ガス導入口。 代理人の氏名、弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ａ　
１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に形成された薄膜を上に保護膜をマスクとして形
   成する工程と、反応ガスを導入してこのガスにより前記
   薄膜をエツチングする工程と、前記エツチングを停止し
   、前記保護膜冷却用ガスを導入する工程とを備えたドラ
   イエツチング方法。