JPS5922374B2 - プラズマエッチングによるデバイスの製造方法 - Google Patents
プラズマエッチングによるデバイスの製造方法Info
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- JPS5922374B2 JPS5922374B2 JP54096877A JP9687779A JPS5922374B2 JP S5922374 B2 JPS5922374 B2 JP S5922374B2 JP 54096877 A JP54096877 A JP 54096877A JP 9687779 A JP9687779 A JP 9687779A JP S5922374 B2 JPS5922374 B2 JP S5922374B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の背景〕Ａ技術分野
下出願に記載の発明による製造方虫は高密度高解像度集
積回路や個別素子に適用可能である。
積回路や個別素子に適用可能である。
この場合最も重要な技術はシリコンに基づくものである
。他の重要な領域としては、その他の半導体の技術や磁
気焦集積光学技術などに基づくものがある。Ｂ歴史 シリコン技術？基礎とする大規模集積回路（ＬＳＩ）は
リトグラフ法で製造した高素子密度回路の例である。
。他の重要な領域としては、その他の半導体の技術や磁
気焦集積光学技術などに基づくものがある。Ｂ歴史 シリコン技術？基礎とする大規模集積回路（ＬＳＩ）は
リトグラフ法で製造した高素子密度回路の例である。
集積回路や個別素子｝己製造方法の観点からすれば他の
半導体技術に基づいている。問題とする他の分野には、
たとえばバブルメモリなどの磁気回路、集積光学技術等
が含まれる。シリコンＬＳＩ製造技術は本発明思想の一
サ１であるので、これについて説明する。この場合、個
別マスクの上にパターン形成を行ない、このようなマス
クは製造する構体の上にある・感放射７Ｖ（レジスト層
）にパターンを複製する機能を有する。
半導体技術に基づいている。問題とする他の分野には、
たとえばバブルメモリなどの磁気回路、集積光学技術等
が含まれる。シリコンＬＳＩ製造技術は本発明思想の一
サ１であるので、これについて説明する。この場合、個
別マスクの上にパターン形成を行ない、このようなマス
クは製造する構体の上にある・感放射７Ｖ（レジスト層
）にパターンを複製する機能を有する。
増々微小化しようとする傾向（現在広く行なわれている
設計寸法としての約４μｍからサブミクロンまで）は製
造技術に変化をもたらしている。たとえば、主として整
合の問題のために、直接処理として知られる無マスク法
に関心がちたえている。直接処理ではウエハ上のレジス
ト層自体に１次パターンを描き、その後配置可能なマス
ク層として機能する。マスク層は１次パターンまたは２
次パターンによつて製造されたかによらず、広範囲の一
連の処理工程によつて下の層にパターンを描く役目をす
る。
設計寸法としての約４μｍからサブミクロンまで）は製
造技術に変化をもたらしている。たとえば、主として整
合の問題のために、直接処理として知られる無マスク法
に関心がちたえている。直接処理ではウエハ上のレジス
ト層自体に１次パターンを描き、その後配置可能なマス
ク層として機能する。マスク層は１次パターンまたは２
次パターンによつて製造されたかによらず、広範囲の一
連の処理工程によつて下の層にパターンを描く役目をす
る。
とくに重要な工程には、たとえぱシリコン（単結晶や多
結晶）、酸化シリコン、窒素シリコン（プラズマ成長の
場合や熱分解成長の場合）などの材料のパターン層を形
成するエツチングがあるｏ現在の設計法はたとえぱ化学
エツチングなどの湿式処理を使用して適切な素子解像度
を得るものである。
結晶）、酸化シリコン、窒素シリコン（プラズマ成長の
場合や熱分解成長の場合）などの材料のパターン層を形
成するエツチングがあるｏ現在の設計法はたとえぱ化学
エツチングなどの湿式処理を使用して適切な素子解像度
を得るものである。
素子の間隔をできるだけ狭くする必要があるので、エツ
チプロフアイル（マスクレジストクエツジの下にあ２！
ｌ）了ンターカツトのｚい竺体として直状の垂直ニツチ
壁）を厳密に制御する必要性が伴う。
チプロフアイル（マスクレジストクエツジの下にあ２！
ｌ）了ンターカツトのｚい竺体として直状の垂直ニツチ
壁）を厳密に制御する必要性が伴う。
たとえビイオンミル法、スパツタ法などの高二ネルギ一
乾式処理に二つて異方性二ツチングの必要性が充足され
た。
乾式処理に二つて異方性二ツチングの必要性が充足され
た。
しかしこのような方法は多くの目的にかなうものである
が、放射損傷、急速なレジスト腐食｝よびイオン衝撃に
よる他の影響によつて製造工程が複雑になる。プラズマ
ニツチング処理は乾式処理の利点を呈するが、常に制御
可能な異方性エツチングになるとは限らか〜プラズマ条
件（低圧の使用｝よび他の方向性導入条（ニ）を適切に
選択することによつて垂直壁を形成できる場合もあるガ
く放射損傷はここでも問題となる。〔発明の概要〕デバ
イスふ・よび回路の製造方法はエツチプロフアイルに融
通性があるプラズマニツチング法の利点をとつている。
が、放射損傷、急速なレジスト腐食｝よびイオン衝撃に
よる他の影響によつて製造工程が複雑になる。プラズマ
ニツチング処理は乾式処理の利点を呈するが、常に制御
可能な異方性エツチングになるとは限らか〜プラズマ条
件（低圧の使用｝よび他の方向性導入条（ニ）を適切に
選択することによつて垂直壁を形成できる場合もあるガ
く放射損傷はここでも問題となる。〔発明の概要〕デバ
イスふ・よび回路の製造方法はエツチプロフアイルに融
通性があるプラズマニツチング法の利点をとつている。
この方法は十分に融通性があり垂直壁や他の所望のプロ
フアイルが得られる。好ましい実施例のブラズマ電力対
圧力の条件を変えて、高エネルギー電子に伴う２次Ｘ線
放出に起因する損傷を最小にする反応条件を選定するこ
とができる。垂直エツチ壁の通常の生成についてはアン
ダカットが制御される。
フアイルが得られる。好ましい実施例のブラズマ電力対
圧力の条件を変えて、高エネルギー電子に伴う２次Ｘ線
放出に起因する損傷を最小にする反応条件を選定するこ
とができる。垂直エツチ壁の通常の生成についてはアン
ダカットが制御される。
レジスト層の下にある側壁のエツチングは、そのような
壁の付近に活性エツチヤント種の再結合領域を与えるこ
とによつて制御する。本発明によるエツチングは、適当
な気体組成物をプラズマ中に導入することによつて生ず
る種から始まる。
壁の付近に活性エツチヤント種の再結合領域を与えるこ
とによつて制御する。本発明によるエツチングは、適当
な気体組成物をプラズマ中に導入することによつて生ず
る種から始まる。
この気体組成物は、プラズマ中で（ａ）優勢有効エツチ
ヤント種ふ・よび（ｂ）再結合子を生ずる別異の種を含
むものと考えてもよい。便宜上このように区別したが、
これら２つのブラズマ種のいずれも大まかなものであり
、したがつてそれらの機能については表面状態または他
の反応に依存する。本発明思想の主要部分は、別異なも
のとして区別できる各反応物によつてこのような反応物
の相対的な量が必然的に変化することである。
ヤント種ふ・よび（ｂ）再結合子を生ずる別異の種を含
むものと考えてもよい。便宜上このように区別したが、
これら２つのブラズマ種のいずれも大まかなものであり
、したがつてそれらの機能については表面状態または他
の反応に依存する。本発明思想の主要部分は、別異なも
のとして区別できる各反応物によつてこのような反応物
の相対的な量が必然的に変化することである。
反応物の比を変えるとエツチヤント・再結合子の比が変
わるが、これによつてエツチヤントのプロフアイルを変
化させることができる。好ましい実施例では、この比を
変えることによつて広範囲な処理条件で直状の垂直壁（
または他の所望のプロフアイル）を形成することができ
る。〔詳細な説明〕 １．概論 本発明の主題は、プラズマエツチング工程を１以上含む
たとえば集積回路や個別素子などの物品の製造に関する
。
わるが、これによつてエツチヤントのプロフアイルを変
化させることができる。好ましい実施例では、この比を
変えることによつて広範囲な処理条件で直状の垂直壁（
または他の所望のプロフアイル）を形成することができ
る。〔詳細な説明〕 １．概論 本発明の主題は、プラズマエツチング工程を１以上含む
たとえば集積回路や個別素子などの物品の製造に関する
。
必要なリトグラフ前工程は個別マスクによる複製または
無マスク法すなわち直接処理によつてもよい。いずれに
せよ処理を受ける物品には、相当する過程で付着レジス
タ層を設け、これに（１）溶解度を変える化学線によつ
て、および（２）溶媒中における現像によつてパターン
を描き、レジストがポジ型かネガ型かに応じて露光領域
または非露光領域を選択的に除去する。ある変形工程で
は、「レジスト」自体に化学線でパターン焼付けするの
ではなく、その上にあつてパターンを描いたある感放射
材から直接または間接的に複製によつてパターンを形成
してもよへ本発明によれば関連する処理は、必ずパター
ンレジストの下にある裸基板の選択的プラズマエツチン
グを意味する。
無マスク法すなわち直接処理によつてもよい。いずれに
せよ処理を受ける物品には、相当する過程で付着レジス
タ層を設け、これに（１）溶解度を変える化学線によつ
て、および（２）溶媒中における現像によつてパターン
を描き、レジストがポジ型かネガ型かに応じて露光領域
または非露光領域を選択的に除去する。ある変形工程で
は、「レジスト」自体に化学線でパターン焼付けするの
ではなく、その上にあつてパターンを描いたある感放射
材から直接または間接的に複製によつてパターンを形成
してもよへ本発明によれば関連する処理は、必ずパター
ンレジストの下にある裸基板の選択的プラズマエツチン
グを意味する。
対象となる材料すなわち被エツチング材料は処理を受け
る物品によつて変わる。市場性の高いＬＳＩの場合この
対象となる材料には、ソリコン（単結晶または多結晶）
、酸化シリコン（ドーブまたは非ドープ）、窒化シリコ
ン（プラズマまたは熱分解成長）およびレジスト自体（
この除去はその上にある材料の「リフトオフ」によつて
もよい）等が含まれる。半導体光学、磁気学等の技術に
応じて他の材料を用いてもよい。実施例としては、窒化
ホウ素、パーマロイ、置換イツトリウム鉄ガーネツト、
リチウムニオベート、リチウムタンタレート等がある。
本発明による処理は細密画（高解像度）デバイスまたは
集積回路の製造に関するものとしてとくに重要である。
る物品によつて変わる。市場性の高いＬＳＩの場合この
対象となる材料には、ソリコン（単結晶または多結晶）
、酸化シリコン（ドーブまたは非ドープ）、窒化シリコ
ン（プラズマまたは熱分解成長）およびレジスト自体（
この除去はその上にある材料の「リフトオフ」によつて
もよい）等が含まれる。半導体光学、磁気学等の技術に
応じて他の材料を用いてもよい。実施例としては、窒化
ホウ素、パーマロイ、置換イツトリウム鉄ガーネツト、
リチウムニオベート、リチウムタンタレート等がある。
本発明による処理は細密画（高解像度）デバイスまたは
集積回路の製造に関するものとしてとくに重要である。
この場合、シリコン大規模集積回路（ＬＳＩ）技術の現
状では約４μｍの設計寸法まで到達している。プラズマ
エツチングの使用はこのようなＬＳＩの製造において普
及している。ミクロン卦よびサブミクロンまで設計寸法
が付．随的に減少して増々小型化するので、プラズマエ
ツチングは増々使用されるであろう。設計寸法が減少す
るとエツチプロフアイルにさらに要求を課することにな
り、全体としては垂直壁を最少のアンダカツトで形成す
る方向にある。上述の要求は、成分生成構成要素を２つ
以上混合したものと考えられる気体ニツチヤントを導入
することによるエツチング方式を使用することによつて
実現される。
状では約４μｍの設計寸法まで到達している。プラズマ
エツチングの使用はこのようなＬＳＩの製造において普
及している。ミクロン卦よびサブミクロンまで設計寸法
が付．随的に減少して増々小型化するので、プラズマエ
ツチングは増々使用されるであろう。設計寸法が減少す
るとエツチプロフアイルにさらに要求を課することにな
り、全体としては垂直壁を最少のアンダカツトで形成す
る方向にある。上述の要求は、成分生成構成要素を２つ
以上混合したものと考えられる気体ニツチヤントを導入
することによるエツチング方式を使用することによつて
実現される。
このような反応物をプラズマ中に導入すると２つ種、す
なわち（１）優勢有効エツチヤント種および（２）再結
合子が発生する。この再結合子は、エツチング壁におい
てまたはその近傍で優勢エツチヤント種を再結合させ、
壁面のエツチングの進行度を制御する媒介手段として機
能する性質を有する。本発明による処理の重要な特徴は
エツチヤントのみならず再結合子の量が有限であるとい
う観察に基づいている。
なわち（１）優勢有効エツチヤント種および（２）再結
合子が発生する。この再結合子は、エツチング壁におい
てまたはその近傍で優勢エツチヤント種を再結合させ、
壁面のエツチングの進行度を制御する媒介手段として機
能する性質を有する。本発明による処理の重要な特徴は
エツチヤントのみならず再結合子の量が有限であるとい
う観察に基づいている。
一方に対して他方の量を調節することによつて制御の程
度を変え、垂直で平坦なエツチ壁を生じ、または詳しく
言えばかなり制御可能な程度のアンダカツトを呈するエ
ツチ壁を生ずる。エツチヤントより再結合子が好ましい
条件下では、「負のアンダカツト１（エツチ壁がマスク
エツジを越えて非マスク領域に突出した状態）を呈する
エツチ壁を形成すること・ｔら可能である。２．定義 −般に使用するものも、本明細書に特有のものも含めて
用語を定義しておくことが説明上部合がよいｏプラズマ
エツチングリ ブラズマ内で生ずる状態に主に起因して進行するエツチ
ング。
度を変え、垂直で平坦なエツチ壁を生じ、または詳しく
言えばかなり制御可能な程度のアンダカツトを呈するエ
ツチ壁を生ずる。エツチヤントより再結合子が好ましい
条件下では、「負のアンダカツト１（エツチ壁がマスク
エツジを越えて非マスク領域に突出した状態）を呈する
エツチ壁を形成すること・ｔら可能である。２．定義 −般に使用するものも、本明細書に特有のものも含めて
用語を定義しておくことが説明上部合がよいｏプラズマ
エツチングリ ブラズマ内で生ずる状態に主に起因して進行するエツチ
ング。
この定義は、特定の用語、たとえば反応性イオンエツチ
ング、スパツタエツチング等で通常定義される多数の方
法を包含する。本発明の観点からは、関係する方法は十
分に低い電力でかつ十分に高い圧力で行なわれ、エツチ
ングはエツチングする表面における化学反応に主に依存
する。プラズマエツチングなる用語は、支配的な除去メ
カニズムが運動量交換に関係している諸方法を除外する
ものとする。すなわち本発明はとりわけイオンミル法と
は関係ない。換言すれば、どんなプラズマエツチングで
あれ、要件が充足される限リ、つまりエツチングがエツ
チングすべき材料との化学反応に主に起因する限り、本
願発明に含まれる。
ング、スパツタエツチング等で通常定義される多数の方
法を包含する。本発明の観点からは、関係する方法は十
分に低い電力でかつ十分に高い圧力で行なわれ、エツチ
ングはエツチングする表面における化学反応に主に依存
する。プラズマエツチングなる用語は、支配的な除去メ
カニズムが運動量交換に関係している諸方法を除外する
ものとする。すなわち本発明はとりわけイオンミル法と
は関係ない。換言すれば、どんなプラズマエツチングで
あれ、要件が充足される限リ、つまりエツチングがエツ
チングすべき材料との化学反応に主に起因する限り、本
願発明に含まれる。
もし支配的な除去メカニズムが化学反応に起因せず、例
えばイオンミリングのような運動量交換による除去を伴
なう場合は、本願発明の方法には含まれない。即へ反応
性エツチングによる除去が主に化学反応に起因する場合
は本願の発明に含まれ、他の運動量父換のようなメカニ
ズムに起因する場合は本願発明に含まれないっレジスタ
： この用語にその暗示的な意味、すなわち反応物（この場
合はニツチヤント）によつて下にある材料が侵？れるの
をレジストによつて制限する被エツチング基板の上にあ
る材料を定義することに使用される。
えばイオンミリングのような運動量交換による除去を伴
なう場合は、本願発明の方法には含まれない。即へ反応
性エツチングによる除去が主に化学反応に起因する場合
は本願の発明に含まれ、他の運動量父換のようなメカニ
ズムに起因する場合は本願発明に含まれないっレジスタ
： この用語にその暗示的な意味、すなわち反応物（この場
合はニツチヤント）によつて下にある材料が侵？れるの
をレジストによつて制限する被エツチング基板の上にあ
る材料を定義することに使用される。
通常使用されていると｝り、レジスト―その原形であろ
ラがパターンを形成した形であろうが放射感応性である
必要はない。したがつてこの用語ぱ、対応する照射Ｐ・
よびこれに続く現像（てよつてパターンをそれ自体に描
く被覆材料や、これまで２よび現在も放射感応性でなく
他の手段：（よつてパターンを描くことのできるヨ覆材
料をも含む。本明細書で使用されているように一般に、
レジストはニツチング中残すべき材料と除去すべき材料
との間の境界を画成するニツジ領域が最も重要であるの
でレジストにパターンを形成する。反応物とはプラズマ
中に導入する材料をいう。この材料ヒ通常気体であるが
、少なくとも２つの反応物成分、すなわち（１）反応物
エッチャント成分ふ・よび（２）反応物再結合子成分を
含む温合気体と考えられる。このような反応物；仕通常
中性（帯電していない）であるが、元素状種、二原子状
種ふ・よび（またぱ）化学結合種を含んでもよい。本発
明の観点から２つの上述の反応物成分が重要であるが、
他の材料を導入してもよい。他の材料は担体、希釈剤等
として機能することがある。活性成分： これはプラズマ中に存在し本発明にとつて最も重要な次
の２つの機能を生ずる成分である。
ラがパターンを形成した形であろうが放射感応性である
必要はない。したがつてこの用語ぱ、対応する照射Ｐ・
よびこれに続く現像（てよつてパターンをそれ自体に描
く被覆材料や、これまで２よび現在も放射感応性でなく
他の手段：（よつてパターンを描くことのできるヨ覆材
料をも含む。本明細書で使用されているように一般に、
レジストはニツチング中残すべき材料と除去すべき材料
との間の境界を画成するニツジ領域が最も重要であるの
でレジストにパターンを形成する。反応物とはプラズマ
中に導入する材料をいう。この材料ヒ通常気体であるが
、少なくとも２つの反応物成分、すなわち（１）反応物
エッチャント成分ふ・よび（２）反応物再結合子成分を
含む温合気体と考えられる。このような反応物；仕通常
中性（帯電していない）であるが、元素状種、二原子状
種ふ・よび（またぱ）化学結合種を含んでもよい。本発
明の観点から２つの上述の反応物成分が重要であるが、
他の材料を導入してもよい。他の材料は担体、希釈剤等
として機能することがある。活性成分： これはプラズマ中に存在し本発明にとつて最も重要な次
の２つの機能を生ずる成分である。
ニツチヤント種：被エツチング表面との化学反応を介し
て材料除去の主な原因となる種（スピーシーズ）。
て材料除去の主な原因となる種（スピーシーズ）。
多くの場合「優勢二ツチヤント種」として記載される。
再結合子：優勢エツチヤント種の実効寿命を決める再結
合中氾ｂニツチ壁にふ・いてまたはその近傍で再結合子
によつて優勢エツチヤント種を不活性化するまたは少な
くともその活性をかなり減少させる）ように本発明によ
つて条件を選定する。
再結合子：優勢エツチヤント種の実効寿命を決める再結
合中氾ｂニツチ壁にふ・いてまたはその近傍で再結合子
によつて優勢エツチヤント種を不活性化するまたは少な
くともその活性をかなり減少させる）ように本発明によ
つて条件を選定する。
エツチプロフアイル：
被エツチング材料に生ずる壁の餉Ｚ一般にこの用語：喧
ニツチングに｝けるまたはその後に｝けるそのようなプ
ロフJャCルをいう。
ニツチングに｝けるまたはその後に｝けるそのようなプ
ロフJャCルをいう。
生ずるプ。フアイルには次のものがある。垂直：
境界を画定するための被覆レジストのニツジ面と共通で
かつ基板面シて垂直な面にある冥質的に平坦なニツチ？
あるレジストエツジをエツチングする場合その平面がニ
ツチング前のレジストェッジの位置とほぼ一致する位置
になるようにこれを最小にすることが望ましへアンダカ
ツトリ ニツチ壁のある部分（一般にはその上部）がレジストの
下まで「アンダカツト」している、すなわちその下にく
い込んでいるエツチ墜負のアンダカツト： 連続的なエツチングによつてエツチング領域の底面が対
応するレジスト開口で百成された素子形状よりも小さ〈
なるようなエツチング中に生じたニツチング形状と定義
される。
かつ基板面シて垂直な面にある冥質的に平坦なニツチ？
あるレジストエツジをエツチングする場合その平面がニ
ツチング前のレジストェッジの位置とほぼ一致する位置
になるようにこれを最小にすることが望ましへアンダカ
ツトリ ニツチ壁のある部分（一般にはその上部）がレジストの
下まで「アンダカツト」している、すなわちその下にく
い込んでいるエツチ墜負のアンダカツト： 連続的なエツチングによつてエツチング領域の底面が対
応するレジスト開口で百成された素子形状よりも小さ〈
なるようなエツチング中に生じたニツチング形状と定義
される。
等方性エツチングリ
エツチングが全方向（垂直二・よび横方向）に均一な速
度で進行するランダムエツチング処理をいう。
度で進行するランダムエツチング処理をいう。
したがつて等方性エツチングによつてアンダカツトが生
ずるが、レジストに最も近いニツチング領賊が垂直方向
のエツチング寸法にほぼ等しい寸法１でアダンカツトし
ている特定のアダンカツトを生ずる。等方性エツチング
はオーパエツチング（異万性エツチング中に生ずること
がある）に起因するアンダータツトとは独立である。異
方性エツチング： 等方性エツチングからのずれを生ずるある方向性によつ
て生ずるエツチング。
ずるが、レジストに最も近いニツチング領賊が垂直方向
のエツチング寸法にほぼ等しい寸法１でアダンカツトし
ている特定のアダンカツトを生ずる。等方性エツチング
はオーパエツチング（異万性エツチング中に生ずること
がある）に起因するアンダータツトとは独立である。異
方性エツチング： 等方性エツチングからのずれを生ずるある方向性によつ
て生ずるエツチング。
この意味でアンダカツトは正負にかかわらず、エツチン
グが２つの方向、たとえば垂直および横方向に不均等に
進行するかぎり異方性である。「理想的異方性エツチン
グ」とは、エツチング前の最初のレジストエツジとほぼ
一致する平面上に基本的に平坦な垂直エツチ壁を生ずる
エツチングをいう。３．反応物組成 反応物組成の一般的性質は前節冒頭に記載したが、実施
例の系は一般にハロゲン誘導体の活性エツチヤント種に
基づいている。
グが２つの方向、たとえば垂直および横方向に不均等に
進行するかぎり異方性である。「理想的異方性エツチン
グ」とは、エツチング前の最初のレジストエツジとほぼ
一致する平面上に基本的に平坦な垂直エツチ壁を生ずる
エツチングをいう。３．反応物組成 反応物組成の一般的性質は前節冒頭に記載したが、実施
例の系は一般にハロゲン誘導体の活性エツチヤント種に
基づいている。
これは排出物の質量分析を基礎としている。たとえば塩
素または臭素の原子状・・ロゲンなどの種を反応物内に
結合形で導入する。原子状塩素の場合優勢種の導入はＣ
ｔ，，ｃＦ３ｃｔなどの形であつてもよい。反応物は通
常気体状であり、凝縮の訃それをなくすためにすべての
導入物は常温でまたは常温付近で気体であることが望ま
しい。再結合反応物はシリコンエツチングの場合フルオ
ロカーボンであろう。実施例ではＣ，Ｆ６卦よびＣＦ，
Ｃｔである。効果的なエツチング速度を生ずる方法およ
び条件について一般的な要件は、再結合子が処理を受け
る物品中の材料に対してエツチヤント種としては比較的
不活性であることである。被覆レジストばかりでなくシ
リコンについてもフルオロカーポンラノカルは十分不活
性であるが、他のある材料、たとえばアルミニウムに対
しては一般に適当でない。アルミニウムエツチングにつ
いて有効な再結合子は再結合反応物Ｂｃｔ３から導出す
る。２つの動作成分の相対的な量は所望のエツチプロフ
アイルが得られるように決定する。
素または臭素の原子状・・ロゲンなどの種を反応物内に
結合形で導入する。原子状塩素の場合優勢種の導入はＣ
ｔ，，ｃＦ３ｃｔなどの形であつてもよい。反応物は通
常気体状であり、凝縮の訃それをなくすためにすべての
導入物は常温でまたは常温付近で気体であることが望ま
しい。再結合反応物はシリコンエツチングの場合フルオ
ロカーボンであろう。実施例ではＣ，Ｆ６卦よびＣＦ，
Ｃｔである。効果的なエツチング速度を生ずる方法およ
び条件について一般的な要件は、再結合子が処理を受け
る物品中の材料に対してエツチヤント種としては比較的
不活性であることである。被覆レジストばかりでなくシ
リコンについてもフルオロカーポンラノカルは十分不活
性であるが、他のある材料、たとえばアルミニウムに対
しては一般に適当でない。アルミニウムエツチングにつ
いて有効な再結合子は再結合反応物Ｂｃｔ３から導出す
る。２つの動作成分の相対的な量は所望のエツチプロフ
アイルが得られるように決定する。
以下の節で詳述する重要な条件はレジストエツジ表面積
｝よび再結合子の量を決める他の条件ならびに優勢エツ
チヤントである。後者は主に優勢エツチヤント種自体の
性質に基づいて決まるが、電力、圧力等を含む他のパラ
メータによつても影響される。多くの条件によつて理想
的異方性エツチングの場合導入された再結合子成分はエ
ツチヤント成分の２倍以上になる（ここでは一般にモル
比である）０ｃＦ３ｃｔは再結合反応物の１：１モル混
合物として扱つてよいので、したがつてこのエツチヤン
ト反応物は少なくとも本発明による理想的異方性エツチ
ングには適切でない。この１：１混合物から生ずる優勢
エツチヤント種は好ましいエツチング条件下で目的にか
なつた使用をするには一般に過剰のアンダカツトを生ず
る。本発明の思想によれば成分比を特定することによつ
て７０フアイルの設定に融通性が生ずる。
｝よび再結合子の量を決める他の条件ならびに優勢エツ
チヤントである。後者は主に優勢エツチヤント種自体の
性質に基づいて決まるが、電力、圧力等を含む他のパラ
メータによつても影響される。多くの条件によつて理想
的異方性エツチングの場合導入された再結合子成分はエ
ツチヤント成分の２倍以上になる（ここでは一般にモル
比である）０ｃＦ３ｃｔは再結合反応物の１：１モル混
合物として扱つてよいので、したがつてこのエツチヤン
ト反応物は少なくとも本発明による理想的異方性エツチ
ングには適切でない。この１：１混合物から生ずる優勢
エツチヤント種は好ましいエツチング条件下で目的にか
なつた使用をするには一般に過剰のアンダカツトを生ず
る。本発明の思想によれば成分比を特定することによつ
て７０フアイルの設定に融通性が生ずる。
再結合反応物Ｃ，Ｆ６とともにＣＦ，Ｃｔを導入して、
全体的に製造に適したエツチプロフアイルを生ずるよう
にしてもよい。実施例の系ではＣｔ，５ないし１４体積
パーセントのＣ，Ｆ６−Ｃｔ，によつて適切なエツチン
グが行なわれ、他の指定の条件では理想的に異方性のプ
ロフアイルまたはそうでなくとも多くの目的にかなつた
プロフアイルを生ずる。有効反応物種はさらに複雑であ
るが、これは擬似優勢エツチヤント種Ｃｔおよび再結合
ノ子ＣＦ，と考えると都合がよい。
全体的に製造に適したエツチプロフアイルを生ずるよう
にしてもよい。実施例の系ではＣｔ，５ないし１４体積
パーセントのＣ，Ｆ６−Ｃｔ，によつて適切なエツチン
グが行なわれ、他の指定の条件では理想的に異方性のプ
ロフアイルまたはそうでなくとも多くの目的にかなつた
プロフアイルを生ずる。有効反応物種はさらに複雑であ
るが、これは擬似優勢エツチヤント種Ｃｔおよび再結合
ノ子ＣＦ，と考えると都合がよい。
これらの条件でかつ比例的にプラズマ活性化すると仮定
して、２ないし１４％の組成単位比で効果的なエツチン
グが行なわれ、理想的な異方性またはそうでなくとも多
くの場合所望の異方性を得ることができる。Ｃｔ，の導
入を増すにつれ選択性（たとえばＳｉＯ，に対するシリ
コンの）が増すという事実のために、使用できる比は１
４％以上となり、生じたアンダカットが許容できる程度
の十分な間隔がある場合は９０％もの高レペルが得られ
、それ以上にすらなることがある。実施例で使用した他
の系は結合臭素の導入に応じて関連するハロゲン系であ
る。
して、２ないし１４％の組成単位比で効果的なエツチン
グが行なわれ、理想的な異方性またはそうでなくとも多
くの場合所望の異方性を得ることができる。Ｃｔ，の導
入を増すにつれ選択性（たとえばＳｉＯ，に対するシリ
コンの）が増すという事実のために、使用できる比は１
４％以上となり、生じたアンダカットが許容できる程度
の十分な間隔がある場合は９０％もの高レペルが得られ
、それ以上にすらなることがある。実施例で使用した他
の系は結合臭素の導入に応じて関連するハロゲン系であ
る。
この系の比の範囲は類似の塩素系で説明したものと同様
である。これらの実施例の他の系はＢＣｌ３−Ｃｌ，の
導入に関するものである０ここで優勢エツチヤント種は
原子状塩素と、再結合子種はＢＣＩ，（ＢＣｔ２でも可
）から誘導されると考えるのが都合がよＺｃｔ：Ｂｃｔ
２の比の範囲は０．１ないし５％であり、理想的な異方
性エツチングまたは多くの意図した条件では他の所望の
異方性エツチングが得られる。な卦本発明の多くの実施
例は区別可能な再結合反応物およびエツチヤント反応物
の導入によるものである。
である。これらの実施例の他の系はＢＣｌ３−Ｃｌ，の
導入に関するものである０ここで優勢エツチヤント種は
原子状塩素と、再結合子種はＢＣＩ，（ＢＣｔ２でも可
）から誘導されると考えるのが都合がよＺｃｔ：Ｂｃｔ
２の比の範囲は０．１ないし５％であり、理想的な異方
性エツチングまたは多くの意図した条件では他の所望の
異方性エツチングが得られる。な卦本発明の多くの実施
例は区別可能な再結合反応物およびエツチヤント反応物
の導入によるものである。
一般に反応物は混合気体であり、したがつて２つの反応
材料の比を変えることができる。この融通性は、様々な
処理条件に訃いてプロフアイルを理想的な異方性または
他の所望の傾斜に設定することができる点で非常に重要
である。最も重要な処理条件は、運動量輸送に起因する
と思われる影響を最小にして操作を行なうことのできる
ほど十分に高い圧力と低い温度を含むものであることが
示された。しかし比較的まれな状況では、（１Ｈヒ学的
に結合して１つの化合物となつた反応物一再結合子が一
定の比で生じ、（２）単一の前駆反応物に起因すると考
えられるエツチヤント種一再結合子種すら生ずることが
あるのは事実である。
材料の比を変えることができる。この融通性は、様々な
処理条件に訃いてプロフアイルを理想的な異方性または
他の所望の傾斜に設定することができる点で非常に重要
である。最も重要な処理条件は、運動量輸送に起因する
と思われる影響を最小にして操作を行なうことのできる
ほど十分に高い圧力と低い温度を含むものであることが
示された。しかし比較的まれな状況では、（１Ｈヒ学的
に結合して１つの化合物となつた反応物一再結合子が一
定の比で生じ、（２）単一の前駆反応物に起因すると考
えられるエツチヤント種一再結合子種すら生ずることが
あるのは事実である。
前者はＣＦ，Ｃｔが主な例である力ζ一般に多くの目的
には合致しないが素子間隔が大きい場合には許容し得る
程度のアンダカツトを生ずる。ある組成物反応物では、
より理想に近い異方性を生ずる比が本質的に生ずる。後
者は、通常の好ましいエツチング条件でエツチング速度
が比較的低い場合のみ有用なプロフアイルを生ずること
がわかつｂこの最後の見方：リ本質的であると考えられ
る力ζ これは有用なプコフアイルが本発明の思想すな
わちエツチングと再結合との平衡の結果に依存するから
である。４．有効再結合子種 さらに一連の実験を行なうと、プロフアイル制御は次の
３つの要因の組合せによることがわかつた０すなわちこ
れらは（ａ）レジストエツジ面の（またはより一般的に
はエツチングの進行につれ材料が露出する全エツジ面の
）物理的状態、（ｂ）エツジ面の化学的性質、および（
ｃ）エツチ壁付近に導入されたブラズマによつて生ずる
｝それのある種の性質である。
には合致しないが素子間隔が大きい場合には許容し得る
程度のアンダカツトを生ずる。ある組成物反応物では、
より理想に近い異方性を生ずる比が本質的に生ずる。後
者は、通常の好ましいエツチング条件でエツチング速度
が比較的低い場合のみ有用なプロフアイルを生ずること
がわかつｂこの最後の見方：リ本質的であると考えられ
る力ζ これは有用なプコフアイルが本発明の思想すな
わちエツチングと再結合との平衡の結果に依存するから
である。４．有効再結合子種 さらに一連の実験を行なうと、プロフアイル制御は次の
３つの要因の組合せによることがわかつた０すなわちこ
れらは（ａ）レジストエツジ面の（またはより一般的に
はエツチングの進行につれ材料が露出する全エツジ面の
）物理的状態、（ｂ）エツジ面の化学的性質、および（
ｃ）エツチ壁付近に導入されたブラズマによつて生ずる
｝それのある種の性質である。
有効再結合子群の数は有限であることがわかる。すなわ
ち結論は、壁面のレジスト部分の上にある利用可能な反
応場所が飽和ないしは飽和に近い状態になるためと説明
される０表面の滑らかさを変えると優勢エツチヤント種
を対応して変化させる必要が生ずることが考えられ、飽
和説が裏付けられる。再結合場所を生ずる役目をするも
のとして選定した様々なレジストは化学的および物理的
性質が大きく異なるために、レジストとしても使用に適
したどんな有機組成物も機能することができるという結
果を生じ、これは従来の説とも一致する（どんな炭化水
素を基礎とした重合体も再結合のための表面を与えるが
プラズマ環境中で適切に安定でありレジストとして機能
しなければならな％−ｂ）。
ち結論は、壁面のレジスト部分の上にある利用可能な反
応場所が飽和ないしは飽和に近い状態になるためと説明
される０表面の滑らかさを変えると優勢エツチヤント種
を対応して変化させる必要が生ずることが考えられ、飽
和説が裏付けられる。再結合場所を生ずる役目をするも
のとして選定した様々なレジストは化学的および物理的
性質が大きく異なるために、レジストとしても使用に適
したどんな有機組成物も機能することができるという結
果を生じ、これは従来の説とも一致する（どんな炭化水
素を基礎とした重合体も再結合のための表面を与えるが
プラズマ環境中で適切に安定でありレジストとして機能
しなければならな％−ｂ）。
行なつた実験では様々な分子量｝よび組成で様々な架橋
度のノポラツクを含む。非常に多くの他のレジスト（ポ
ジ型のみならずネガ型動作の）も広く使用されているノ
ポラツクポジテイプとして有効であることがわかつた。
とりわけエツチング前のベーク条件やレジストにパター
ンを描くエツチヤントを変えることによつて表面の滑ら
かさが変化した。他の実験結果によればエツチ壁付近で
再結合一エツチング反応が競合していることが裏付けら
れている。
度のノポラツクを含む。非常に多くの他のレジスト（ポ
ジ型のみならずネガ型動作の）も広く使用されているノ
ポラツクポジテイプとして有効であることがわかつた。
とりわけエツチング前のベーク条件やレジストにパター
ンを描くエツチヤントを変えることによつて表面の滑ら
かさが変化した。他の実験結果によればエツチ壁付近で
再結合一エツチング反応が競合していることが裏付けら
れている。
たとえば、かなりのレジストエツチング動作を呈する再
結合子種が含まれていてたとえ固有のエツチヤント種寿
命が短くなつたとしてもほとんどプロフアイルは制御で
きか〜最終再結合子がプラズマのバルク中に存在すると
考えることは適切であるが、エツチ壁における動作はそ
の位置で生成した再結合子種と密接に結びついている。
少なくとも最初レジスト表面で再結合子がエツチング中
の（非レジスト）材料のエツチプロフアイルに影響を与
えることは、実験結果から明らかであり、事実、本発明
が依拠するところのテーゼである。発明的成果を必らず
生じさせる作用ルールは、再結合子がエツチ壁上の他の
表面材料によつて消尽されないかぎリレジスト−再結合
子対によつて説明できる。したがつてプロフアイル制御
はシリコンのエツチング深さとは無関係に続けられる（
名目上のＣＦ３再結合子の場合）が、ＳｉＯ２の中間層
がプロフアイル制御を阻害する。これはＳｉＯ２および
ＣＦ３の既知の反応と一致する０５．有効エツチヤント
種 簡単にいえば本発明はエツチングと再結合との平衡に依
存している。
結合子種が含まれていてたとえ固有のエツチヤント種寿
命が短くなつたとしてもほとんどプロフアイルは制御で
きか〜最終再結合子がプラズマのバルク中に存在すると
考えることは適切であるが、エツチ壁における動作はそ
の位置で生成した再結合子種と密接に結びついている。
少なくとも最初レジスト表面で再結合子がエツチング中
の（非レジスト）材料のエツチプロフアイルに影響を与
えることは、実験結果から明らかであり、事実、本発明
が依拠するところのテーゼである。発明的成果を必らず
生じさせる作用ルールは、再結合子がエツチ壁上の他の
表面材料によつて消尽されないかぎリレジスト−再結合
子対によつて説明できる。したがつてプロフアイル制御
はシリコンのエツチング深さとは無関係に続けられる（
名目上のＣＦ３再結合子の場合）が、ＳｉＯ２の中間層
がプロフアイル制御を阻害する。これはＳｉＯ２および
ＣＦ３の既知の反応と一致する０５．有効エツチヤント
種 簡単にいえば本発明はエツチングと再結合との平衡に依
存している。
エツチヤントは再結合子に対する量、すなわち前に示し
たようにレジスト表面などの多数の要因に密接に関係す
るパラメータについてのみ適切に考えられる。レジスト
壁面が全体的に再結合子に対してほぼ飽和レペルにある
との仮定に立てば、再結合子レペルが一定であると考え
、エツチヤントの実効濃度を変えることが妥当である。
理想的異方性エツチングによつて高回路密度に最も望ま
しいその平衡が決まる、エツチヤントの増大方向がそれ
るとアンダカツトを生ムエツチヤントの減少方向がそれ
ると負のアンダカツトが（再結合子または他の存在する
種のエツチヤントの活性に応じて）生ずることがある〇
被エツチング材料の下にある材料に対してかなりの選択
性を示すエツチヤントの場合、好ましくない程度の負の
アンダカツトでも洗浄後十分な時間エツチングすること
「修正する」ことができる。６．処理条件 当業者にとつて本発明の思想は、エツチヤント対再結合
子の比を変えることによつてプロフアィル制御ができる
という観点に立つていることを十分に説明した。
たようにレジスト表面などの多数の要因に密接に関係す
るパラメータについてのみ適切に考えられる。レジスト
壁面が全体的に再結合子に対してほぼ飽和レペルにある
との仮定に立てば、再結合子レペルが一定であると考え
、エツチヤントの実効濃度を変えることが妥当である。
理想的異方性エツチングによつて高回路密度に最も望ま
しいその平衡が決まる、エツチヤントの増大方向がそれ
るとアンダカツトを生ムエツチヤントの減少方向がそれ
ると負のアンダカツトが（再結合子または他の存在する
種のエツチヤントの活性に応じて）生ずることがある〇
被エツチング材料の下にある材料に対してかなりの選択
性を示すエツチヤントの場合、好ましくない程度の負の
アンダカツトでも洗浄後十分な時間エツチングすること
「修正する」ことができる。６．処理条件 当業者にとつて本発明の思想は、エツチヤント対再結合
子の比を変えることによつてプロフアィル制御ができる
という観点に立つていることを十分に説明した。
本発明の要点は合理的なエツチング速度と他の所望のエ
ツチング条件と両立させて異方性を増すことにある。生
産に移すための詳細な条件は様々なバラメータを変えて
実験を行なうことによつて決定できる。説明の便宜上、
現用の反応物のタイプで通常実験できるプラズマエツチ
ング条件を簡単に説明する。
ツチング条件と両立させて異方性を増すことにある。生
産に移すための詳細な条件は様々なバラメータを変えて
実験を行なうことによつて決定できる。説明の便宜上、
現用の反応物のタイプで通常実験できるプラズマエツチ
ング条件を簡単に説明する。
様々な理由から平行板反応物が工業的に優勢を占めてき
ている。進歩した設計によればフローパターンによつて
確実にウエハ間のエツチングの適度な均一性が得られる
。たとえば、Ａ．Ｒ．ラインパーク（Ａ．Ｒ．Ｒｅｉｎ
ｂｅｒｇ）による「パターン画成のためのエツチング」
（ＥｔｃｈｉｎｇｆＯｒＰａｔｔｅｒｎＤｅｆｉｎｉｔ
ｉＯｎ）（Ｈ．Ｇ．ヒユージス（Ｈ．Ｇ．Ｈｍｇｈｅｓ
）およびＭ．Ｊ．ランド（Ｍ．Ｊ．Ｒａｎｄ）編）エレ
クトロメカニカル・ソサイテイ社（ＴｈｅＥｌｅｃｔｒ
５ｒｅｃｈａｎｉｃａｌＳＯｃｉｅｔｙＩｎｃ●）米国
ニユージャージイ州プリンストン、１９７６年刊、およ
びＲ．Ｇ．ポールセン（Ｒ，Ｇ．ＰＯｕｌｓｅｎ）によ
るジヤーナル・オブ・バキウム・サイエンス・アンド・
テクノロジー（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．ＴｅｃｌｌｎＯＩ
．）第１４巻第２６６頁（１９７７年）を参照のこと。
平行板システムとは、適当な真空容器中に平板対を設け
たものである。電源は通常無線周波（８′）領域（たと
えば１３．５６ＫＨｚ）であるが、駆動平板に印加され
平板間の放電を起動して維持する。駆動されない方の平
板は通常地電位に保持する。ここで考察されている「プ
ラズマエツチング」は、もう前に記したことだが（明細
書第１６〜１７頁参照）、通常は別な呼び方をされる様
々な方法を含んでもよい。本願発明にとつて、こうした
方法に対する唯一の条件は、ブラズマ誘導活性エツチヤ
ント種による運動量交換ではなく化学反応によつて被エ
ツチング面の材料を大部分除去することである。たとえ
ば電極の相対的大きさやウエハの場所（駆動電極上か非
駆動電極上か）によつて命名法に相違が生ずる場合があ
る。反応イオンエツチングとして一般に知られている方
法では、駆動電極が対向電極よりかなり小さく、被エツ
チング材料を駆動電極上に置いている。通常、プラズマ
エツチングと称する工程の場合、電極はこれより対称形
に近く、被エツチング材料は非駆動電極上に置く。この
ような装置側の差や、電力、圧力等の諸条件の変化は、
基本的条件（化学反応による大部分の除去云々といつた
）を満足していれば本発明の思想に従つて許容できるも
のである。これらの反応物内で制御を受けるパラメータ
はエツチングガスの組成、圧力、流入速度、電力、電極
間間隔および基板温度である。これらのパラ一Ｓメータ
の標準的な範囲は、圧力では１０〜２．０Ｔ０ｒｒ１流
速は１０〜５００ＳＣＣＭ（標準の毎分当り立方センチ
メートル：Ｓ詠ＮｄａｒｄＣｕ．Ｃｍ．フ／Ｍｉｎ．）
、電力は１００〜３０００ワツト、電極間隔は５〜５０
Ｕ１直径は１７インチ（４０．２ＣＩＬ）、電極基板温
度は２５〜２５０℃である。
ている。進歩した設計によればフローパターンによつて
確実にウエハ間のエツチングの適度な均一性が得られる
。たとえば、Ａ．Ｒ．ラインパーク（Ａ．Ｒ．Ｒｅｉｎ
ｂｅｒｇ）による「パターン画成のためのエツチング」
（ＥｔｃｈｉｎｇｆＯｒＰａｔｔｅｒｎＤｅｆｉｎｉｔ
ｉＯｎ）（Ｈ．Ｇ．ヒユージス（Ｈ．Ｇ．Ｈｍｇｈｅｓ
）およびＭ．Ｊ．ランド（Ｍ．Ｊ．Ｒａｎｄ）編）エレ
クトロメカニカル・ソサイテイ社（ＴｈｅＥｌｅｃｔｒ
５ｒｅｃｈａｎｉｃａｌＳＯｃｉｅｔｙＩｎｃ●）米国
ニユージャージイ州プリンストン、１９７６年刊、およ
びＲ．Ｇ．ポールセン（Ｒ，Ｇ．ＰＯｕｌｓｅｎ）によ
るジヤーナル・オブ・バキウム・サイエンス・アンド・
テクノロジー（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．ＴｅｃｌｌｎＯＩ
．）第１４巻第２６６頁（１９７７年）を参照のこと。
平行板システムとは、適当な真空容器中に平板対を設け
たものである。電源は通常無線周波（８′）領域（たと
えば１３．５６ＫＨｚ）であるが、駆動平板に印加され
平板間の放電を起動して維持する。駆動されない方の平
板は通常地電位に保持する。ここで考察されている「プ
ラズマエツチング」は、もう前に記したことだが（明細
書第１６〜１７頁参照）、通常は別な呼び方をされる様
々な方法を含んでもよい。本願発明にとつて、こうした
方法に対する唯一の条件は、ブラズマ誘導活性エツチヤ
ント種による運動量交換ではなく化学反応によつて被エ
ツチング面の材料を大部分除去することである。たとえ
ば電極の相対的大きさやウエハの場所（駆動電極上か非
駆動電極上か）によつて命名法に相違が生ずる場合があ
る。反応イオンエツチングとして一般に知られている方
法では、駆動電極が対向電極よりかなり小さく、被エツ
チング材料を駆動電極上に置いている。通常、プラズマ
エツチングと称する工程の場合、電極はこれより対称形
に近く、被エツチング材料は非駆動電極上に置く。この
ような装置側の差や、電力、圧力等の諸条件の変化は、
基本的条件（化学反応による大部分の除去云々といつた
）を満足していれば本発明の思想に従つて許容できるも
のである。これらの反応物内で制御を受けるパラメータ
はエツチングガスの組成、圧力、流入速度、電力、電極
間間隔および基板温度である。これらのパラ一Ｓメータ
の標準的な範囲は、圧力では１０〜２．０Ｔ０ｒｒ１流
速は１０〜５００ＳＣＣＭ（標準の毎分当り立方センチ
メートル：Ｓ詠ＮｄａｒｄＣｕ．Ｃｍ．フ／Ｍｉｎ．）
、電力は１００〜３０００ワツト、電極間隔は５〜５０
Ｕ１直径は１７インチ（４０．２ＣＩＬ）、電極基板温
度は２５〜２５０℃である。
好まし〈使用できると考えられる所望のプラズマエツチ
ング条件を説明する。一般に現時点で入手できる装置に
基づいて説明する。装置設計を改良すればその所期の効
果が得られることはきわめて考えられることである。し
たがつて以下の説明は現在の実用の点から意味深いもの
であるが、将来の実用に従つてとくに限定するものでも
ない。反応物の設計に｝いて本発明の処理によつて０．
１Ｔ０ｒｒのオーダのプラズマ圧力で所望のプロフアイ
ルを与えることができること（吐重要である。これは、
理想的な異方性エツチングを低圧のみで行なつた多くの
従来技術の処理に対比するものである。この圧力値は、
粘性流（高圧について）と低圧に卦ける非粘性の原子流
、イオン流または分子流との間の大まかな境界である。
粘性流では、プラズマと固体表面との間よりもプラズマ
内部で衝突が多く起る条件が規定される。したがつてこ
れは標準的なプラズマ電力密度の場合閾値条件を規定し
、これより下ではかなりの放射損傷が生ずることがある
。数ワツト／ｄのプラズマ電力が得られている。
ング条件を説明する。一般に現時点で入手できる装置に
基づいて説明する。装置設計を改良すればその所期の効
果が得られることはきわめて考えられることである。し
たがつて以下の説明は現在の実用の点から意味深いもの
であるが、将来の実用に従つてとくに限定するものでも
ない。反応物の設計に｝いて本発明の処理によつて０．
１Ｔ０ｒｒのオーダのプラズマ圧力で所望のプロフアイ
ルを与えることができること（吐重要である。これは、
理想的な異方性エツチングを低圧のみで行なつた多くの
従来技術の処理に対比するものである。この圧力値は、
粘性流（高圧について）と低圧に卦ける非粘性の原子流
、イオン流または分子流との間の大まかな境界である。
粘性流では、プラズマと固体表面との間よりもプラズマ
内部で衝突が多く起る条件が規定される。したがつてこ
れは標準的なプラズマ電力密度の場合閾値条件を規定し
、これより下ではかなりの放射損傷が生ずることがある
。数ワツト／ｄのプラズマ電力が得られている。
１ワツト／ｄより実質的に上の電力では不均一性の問題
が生じ、プラズマの安定が困難で１．０Ｔ０ｒｒ以上の
程度の圧力に維持する。
が生じ、プラズマの安定が困難で１．０Ｔ０ｒｒ以上の
程度の圧力に維持する。
第３のパラメータは、最初の２つ（プラズマ圧力卦よび
電力）とも相互に関係する八エツチング速度である。
電力）とも相互に関係する八エツチング速度である。
工業的見地からすればこれは時によつてスループツトを
決める重要な要因である。これは、エツチングをゆつく
り行なえば必ずレジストの露光時間が長くなる点でも重
要である。被エツチング層の厚さに応じて、レジストの
腐食は通常ある程度のレペルで限界となることがある。
多くのリトグラフ法処理の場合、実際のレジスト厚が画
成すべき寸法の平均値を大きく上回ることはない。エツ
チング速度の最低値を３００ス／分または好ましくは５
００Ｘ／分に設定することは妥当である。エツチングす
べき通常の材料とポリマレジストなどの耐久性材料とで
エツチヤントを区別することは、一般にレジストの有効
部分をそのような速度に保持するのに十分である。被エ
ツチング層が比較的厚い（ミクロンのオーダ）の場合、
上述の考察によれば好ましいエツチング速度：ｉ実質的
に５００ス／分以上になる。７．実施例 菓施例を畏形式で示す。
決める重要な要因である。これは、エツチングをゆつく
り行なえば必ずレジストの露光時間が長くなる点でも重
要である。被エツチング層の厚さに応じて、レジストの
腐食は通常ある程度のレペルで限界となることがある。
多くのリトグラフ法処理の場合、実際のレジスト厚が画
成すべき寸法の平均値を大きく上回ることはない。エツ
チング速度の最低値を３００ス／分または好ましくは５
００Ｘ／分に設定することは妥当である。エツチングす
べき通常の材料とポリマレジストなどの耐久性材料とで
エツチヤントを区別することは、一般にレジストの有効
部分をそのような速度に保持するのに十分である。被エ
ツチング層が比較的厚い（ミクロンのオーダ）の場合、
上述の考察によれば好ましいエツチング速度：ｉ実質的
に５００ス／分以上になる。７．実施例 菓施例を畏形式で示す。
；発明の思想は、優勢有効ニツチヤント種対有効再結合
子種の比の変化について最も良ぐ表わ名れ、したがつて
表に掲載するために選んだ実施例は、動作比だけを変え
て冥質的に同一の条件下で同−の装置で行なつた。表１
：リハコゲン基体系の例であるが、いわゆる「ポリシリ
＝ン１（多結晶シリリン この場合５Ｘ１０Ω−コの固
有抵抗レベルまでリンがドーブされている）のニツチン
グに関する。各例のレジストは同一の市販のキノン・ジ
アジドで増惑したポジ型動作ノボラツクである。結果は
、示したように多ぐの種類の他のレジスト系を含む多ぐ
の他の系でも確認された。表１に記載した実施例のそれ
ぞれで使用されている系はＣ２Ｆ，−Ｃｔ，の導入を基
礎としている。
子種の比の変化について最も良ぐ表わ名れ、したがつて
表に掲載するために選んだ実施例は、動作比だけを変え
て冥質的に同一の条件下で同−の装置で行なつた。表１
：リハコゲン基体系の例であるが、いわゆる「ポリシリ
＝ン１（多結晶シリリン この場合５Ｘ１０Ω−コの固
有抵抗レベルまでリンがドーブされている）のニツチン
グに関する。各例のレジストは同一の市販のキノン・ジ
アジドで増惑したポジ型動作ノボラツクである。結果は
、示したように多ぐの種類の他のレジスト系を含む多ぐ
の他の系でも確認された。表１に記載した実施例のそれ
ぞれで使用されている系はＣ２Ｆ，−Ｃｔ，の導入を基
礎としている。
これはと〈に、反応物が一方の成分で有効再結合子種を
生じ他方の成分で主有効エツチヤント種を生ずる簡単な
２成分混合気体である点で有用である。同様な結果はＣ
Ｆ３Ｃｔ÷Ｃ２Ｆ，の例でも得られるが、反応物と有効
種との関係はより間接的である。各実施例の反応物条件
は、４００ワツトのプラズマ電力、０．３５Ｔ０ｒｒの
圧力、３０ｕの電極間隔、２５℃の平板温度（被エツチ
ング物の支持として機能する低い方の接地した電極の温
度）、１７５ＳＣＣＭ（７）流速（標準の毎分当り立方
センチメートル 「標準」とは２５℃）である。辰に示
した実施例の他に、同一条件でさちに塩素の包有を多く
した実験を行なつ島この傾向が続き、９０％のＣιで：
ツチングが等方性であり、エツチング速度および選択性
の両方が増加し島様々な実験によつて他の系でも同様の
効果を示している。
生じ他方の成分で主有効エツチヤント種を生ずる簡単な
２成分混合気体である点で有用である。同様な結果はＣ
Ｆ３Ｃｔ÷Ｃ２Ｆ，の例でも得られるが、反応物と有効
種との関係はより間接的である。各実施例の反応物条件
は、４００ワツトのプラズマ電力、０．３５Ｔ０ｒｒの
圧力、３０ｕの電極間隔、２５℃の平板温度（被エツチ
ング物の支持として機能する低い方の接地した電極の温
度）、１７５ＳＣＣＭ（７）流速（標準の毎分当り立方
センチメートル 「標準」とは２５℃）である。辰に示
した実施例の他に、同一条件でさちに塩素の包有を多く
した実験を行なつ島この傾向が続き、９０％のＣιで：
ツチングが等方性であり、エツチング速度および選択性
の両方が増加し島様々な実験によつて他の系でも同様の
効果を示している。
そこでたとえピＢＣｔ３− Ｃｔ，の相対的量を変える
とプリフアイルが同一の全体的傾向を示した，特定の比
ではアルミニウムの多い合金の理想的異方性ニツチング
が生じたが、Ｃｔ２を増すとその有様は等方性に近づい
た。本発明を要約すると次のとおりである゜ （１）製造する物品が選択的領域内にエツチングすべき
材料の表面を含み、かつ該領域に対応する開口を有する
被覆処理層を含む少な〈ともＩつの操作からなる物品の
製造方法であつて、該物品を装置内に含まれたプラズマ
環境中に保持し、該プラズマ！ｌ−！．２つの電極間の
混合気体に電界を印加することによつて生じ、かつ電力
および全圧力によつて規定され、エツチングはミにエツ
チングすべき前記材料との化学反応に起因し、前記物品
の表面下の所望の厚さを除去するほど十分に選択的であ
り、処理層の開口のない部分の下にある表面が実質的に
影響を受けるのを妨げるほど十分な厚さの処理層を保持
する方法において、前記混合気体ヒ王エツチャント種と
称する第１の有効種および有効再結合子種と称する第２
の種を生じ、該再結合子種は開口における処理材料の付
近で前記主有効エッチヤント種と結合レ これによつて
エツチングされる表面の垂直エツチング速度に対する横
方向エツチング速度を減らし、前記圧力ぱ該物品表面に
対するほとんどの放射損傷を防ぐほど十分であることを
特徴とする。
とプリフアイルが同一の全体的傾向を示した，特定の比
ではアルミニウムの多い合金の理想的異方性ニツチング
が生じたが、Ｃｔ２を増すとその有様は等方性に近づい
た。本発明を要約すると次のとおりである゜ （１）製造する物品が選択的領域内にエツチングすべき
材料の表面を含み、かつ該領域に対応する開口を有する
被覆処理層を含む少な〈ともＩつの操作からなる物品の
製造方法であつて、該物品を装置内に含まれたプラズマ
環境中に保持し、該プラズマ！ｌ−！．２つの電極間の
混合気体に電界を印加することによつて生じ、かつ電力
および全圧力によつて規定され、エツチングはミにエツ
チングすべき前記材料との化学反応に起因し、前記物品
の表面下の所望の厚さを除去するほど十分に選択的であ
り、処理層の開口のない部分の下にある表面が実質的に
影響を受けるのを妨げるほど十分な厚さの処理層を保持
する方法において、前記混合気体ヒ王エツチャント種と
称する第１の有効種および有効再結合子種と称する第２
の種を生じ、該再結合子種は開口における処理材料の付
近で前記主有効エッチヤント種と結合レ これによつて
エツチングされる表面の垂直エツチング速度に対する横
方向エツチング速度を減らし、前記圧力ぱ該物品表面に
対するほとんどの放射損傷を防ぐほど十分であることを
特徴とする。
（２）前記第（１）項記載の方法において、前記圧力は
少な〈とも約０．１Ｔ０ｒｒであり、前記物品表面に垂
直な方向におけるエツチング速度は少なくとも３００λ
／である。
少な〈とも約０．１Ｔ０ｒｒであり、前記物品表面に垂
直な方向におけるエツチング速度は少なくとも３００λ
／である。
（３）前記第（２）項記載の方法において、前記エツチ
ング速度は少な〈とも５００ス／分である、（４）前記
第（１）項記載の方法において、前記主有効エツチヤン
ト種｝よび前記再結合子種は化学的に異なつた区別し得
る種である。
ング速度は少な〈とも５００ス／分である、（４）前記
第（１）項記載の方法において、前記主有効エツチヤン
ト種｝よび前記再結合子種は化学的に異なつた区別し得
る種である。
（５）前記第（４）項記載の方法において、前記２つの
区別し得る種は混合気体から誘導される。
区別し得る種は混合気体から誘導される。
（６）前記第（６）項記載の方法において、前記混合気
体は前記有効種に対応する２つの気体反応物を含む。
体は前記有効種に対応する２つの気体反応物を含む。
（７）前記第（１）（２Ｘ３×０５）または（６頭に記
載の方法に｝いて、前記電力は約３ワツト／ｄを超えな
い。
載の方法に｝いて、前記電力は約３ワツト／ｄを超えな
い。
（８）前記第（７）項記載の方法において、前記電力は
最大１ワツト／ｄである。（９）前記第８項記載の方法
において、前記物品表面は支持された層の表面であり、
エツチングは該層を突き貫けるほど十分な時間続ける。
最大１ワツト／ｄである。（９）前記第８項記載の方法
において、前記物品表面は支持された層の表面であり、
エツチングは該層を突き貫けるほど十分な時間続ける。
ＱＯ前記第（９）項記載の方法に｝いて、前記処理層は
有機重合体を含む。
有機重合体を含む。
α！）前記第０ａ項記載の方法において、前記有機重合
体は開口、パターンを描いた光化学感放射レジストであ
る。
体は開口、パターンを描いた光化学感放射レジストであ
る。
（１Ｚ前記第００項記載の方法において、前記物品表面
は元素状シリコンを含む。
は元素状シリコンを含む。
（自）前記第Ｕ′！項記載の方法に訃いて、前記物品表
面は多結晶性である。
面は多結晶性である。
（１４）前記第Ｑ２）項記載の方法において、前記有効
再結合子種はハロカーポンを含Ｂａ５）前記第（１４）
項記載の方法にシいて、前記ハロカーボンはフルオロカ
ーボンである。
再結合子種はハロカーポンを含Ｂａ５）前記第（１４）
項記載の方法にシいて、前記ハロカーボンはフルオロカ
ーボンである。
伯 前記第１項記載の方法において、前記主有効エツチ
ヤント種はハロゲンから誘導される。
ヤント種はハロゲンから誘導される。
（１７）前記第（代）項記載の方法において、前記ハロ
ゲンは塩素である。止 前記Ｅ７）項記載の方法に卦い
て、前記反応物はフルオロカーボンのハロゲン化物を含
む。
ゲンは塩素である。止 前記Ｅ７）項記載の方法に卦い
て、前記反応物はフルオロカーボンのハロゲン化物を含
む。
Ａ９前記第正項記載の方法において、前記ハロゲン化物
はＣＦ３ｃｔである。ω 前記網ｍ項記載の方法におい
て、前記反応物はハロゲン含有反応物および化学的に別
異のフルオロカーボンを含ｂ（２１）前記第ω項記載の
方法に督いて、前記ハロゲン含有反応物は２原子状塩素
である。
はＣＦ３ｃｔである。ω 前記網ｍ項記載の方法におい
て、前記反応物はハロゲン含有反応物および化学的に別
異のフルオロカーボンを含ｂ（２１）前記第ω項記載の
方法に督いて、前記ハロゲン含有反応物は２原子状塩素
である。
○前記第ω項記載の方法において、前記７ルオロカーボ
ンはＣ，Ｆ，である。
ンはＣ，Ｆ，である。
の前言ｄ犯ｎ項記載の方法において、原子状塩素として
記載した塩素の体積パーセントはＣｔおよびＣの全原子
体積に基づく５ないし１４であるＯ（２４）前記第１項
記載の方法に卦いて、前記物品表面はアルミニウムの多
い材料の層であり、前記反応物は・・ロゲン含有反応物
｝よび化学的に別異のハロゲン化ホウ素を含む。
記載した塩素の体積パーセントはＣｔおよびＣの全原子
体積に基づく５ないし１４であるＯ（２４）前記第１項
記載の方法に卦いて、前記物品表面はアルミニウムの多
い材料の層であり、前記反応物は・・ロゲン含有反応物
｝よび化学的に別異のハロゲン化ホウ素を含む。
６前記第α項記載の方法にふ・いて、前記・・ロゲン含
有反応物は２原子状塩素であり、ハロゲン化ホウ素はＢ
Ｃｔ，である。
有反応物は２原子状塩素であり、ハロゲン化ホウ素はＢ
Ｃｔ，である。
（２５ｉ前記第（１）項記載の方法に訃いて、前記反応
物は別異の化学種を含み、少なくともその１つは主有効
エツチヤント種としてのハロゲン化物を生―少なくとも
他の１つは有効再結合子種を生じ、その比はエツチプロ
フアイルの等方性からのずれが少なくとも前記物品表面
に平行なエツチング速度が該物品表面に垂直な速度とは
１０％だけ異なる程度になるようにする。
物は別異の化学種を含み、少なくともその１つは主有効
エツチヤント種としてのハロゲン化物を生―少なくとも
他の１つは有効再結合子種を生じ、その比はエツチプロ
フアイルの等方性からのずれが少なくとも前記物品表面
に平行なエツチング速度が該物品表面に垂直な速度とは
１０％だけ異なる程度になるようにする。
６前記第Ｃ２顛記載の方法において、前記比は工ツチン
グが実質的に理想的な異方性になるようにする。
グが実質的に理想的な異方性になるようにする。
？前記第除項記載の方法において、前記プラズマ内の全
圧力は少なくとも約０．１Ｔ０ｒｒである。
圧力は少なくとも約０．１Ｔ０ｒｒである。
凶 前記第？項記載の方法において、前記最大電力は約
３ワツト／ｄである。Ｃ３Ｉ前記第５項記載の方法に卦
いて、前記物品表面に垂直なエツチング速度は少くとも
約５００λ／分である。
３ワツト／ｄである。Ｃ３Ｉ前記第５項記載の方法に卦
いて、前記物品表面に垂直なエツチング速度は少くとも
約５００λ／分である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ すくなくとも１回の操作を含み、該操作中に製造さ
れる物品が選択領域内にエッチングすべき材料の表面を
含むとともに該領域に対応する開口を有する被覆処理層
を含むデバイスの製造方法であつて、該物品を装置内に
含まれたプラズマ環境中に保持し、該プラズマは２つの
電極間の混合気体に電界を印加することによつて生じ、
かつ電力および全圧力によつて規定され、エッチングは
、主にエッチングすべき前記材料との化学反応に起因す
るとともにエッチングすべき前記材料の表面下を所望の
厚さに除去する程度に十分選択的であり、他方、処理層
の開口のない部分の下にある表面が実質的にアタックさ
れるのを防止するよう該処理層を十分な厚さに保持する
物品の製造方法において、前記混合気体に該混合気体か
ら誘導される化学的に別異の区別し得る種を生ずるよう
にあらかじめ選択し、該混合気体は主エッチャント種と
称する第１の有効種および有効再結合子種と称する第２
の種に対応する２つの気体反応物を含み、該再結合子種
は処理を行う材料の開口部付近で前記主有効エッチャン
ト種と結合してエッチングされる表面の垂直エッチング
速度に対する横方向エッチング速度を減らし、前記圧力
はエッチングすべき前記材料の表面に対する顕著な放射
損傷を防ぐに十分であり、かつ、前記２つの気体反応物
の混合割合は、前記除去される厚さの実質的な部分に対
してほぼ理想的な異方性エッチングを生ずるように設定
され、それにより、実質的に直状の垂直壁を形成できる
よう該エッチング方向を制御することを特徴とする、プ
ラズマエッチングによるデバイスの製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記圧
力はすくなくとも約０．１Ｔｏｒｒであり、エッチング
すべき前記材料の表面に垂直な方向におけるエッチング
速度はすくなくとも３００Å／分、好ましくは最低５０
０Å／分であることを特徴とする方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方法に
おいて、前記電力は約３ワット／ｃｍ＾３を超えず、好
ましくは最大１ワット／ｃｍ＾３であることを特徴とす
る方法。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
載の方法において、エッチングすべき前記材料の表面は
支持された層の表面であり、エッチングは該層を突き貫
けるほど十分な時間続けることを特徴とする方法。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかの記
載の方法において、前記処理層は有機重合体を含むこと
を特徴とする方法。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の方法において、前記
有機重合体は開口、パターンを描いた化学線感放射レジ
ストであることを特徴とする方法。 ７ 特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記
載の方法において、エッチングすべき前記材料の表面は
元素状シリコンを含むことを特徴とする方法。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の方法において、エッ
チングすべき前記材料の表面は多結晶性であることを特
徴とする方法。 ９ 特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記
載の方法において、前記有効再結合子種はハロカーボン
を含むことを特徴とする方法。 １０ 特許請求の範囲第９項に記載の方法において、前
記ハロカーボンはフルオロカーボンであることを特徴と
する方法。 １１ 特許請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれか
に記載の方法において、前記主有効エッチャント種はハ
ロゲンから誘導されることを特徴とする方法。 １２ 特許請求の範囲第１１項に記載の方法において、
前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする方法。 １３ 特許請求の範囲第１項ないし第１２項のいずれか
に記載の方法において、前記混合気体はフルオロカーボ
ンのハロゲン化物を含むことを特徴とする方法。 １４ 特許請求の範囲第１３項に記載の方法において、
前記ハロゲン化物はＣＦ＿３Ｃｌであることを特徴とす
る方法。 １５ 特許請求の範囲第１項ないし第１２項のいずれか
に記載の方法において、前記混合気体はハロゲン含有反
応物および化学的に別異のフルオロカーボンを含むこと
を特徴とする方法。 １６ 特許請求の範囲第１５項に記載の方法において、
前記ハロゲン含有反応物は２原子状塩素であることを特
徴とする方法。 １７ 特許請求の範囲第１５項に記載の方法において、
前記フルオロカーボンはＣ＿２Ｆ＿６であることを特徴
とする方法。 １８ 特許請求の範囲第１２項ないし第１７項のいずれ
かに記載の方法において、原子状塩素として記載した塩
素の体積パーセントはＣｌおよびＣの全原子体積に基づ
く５ないし１４であることを特徴とする方法。 １９ 特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに
記載の方法において、エッチングすべき前記材料の表面
はアルミニウムの多い材料の層であり、前記混合気体は
ハロゲン含有反応物および化学的に別異のハロゲン化ホ
ウ素を含むことを特徴とする方法。 ２０ 特許請求の範囲第１９項に記載の方法において、
前記ハロゲン含有反応物は２原子状塩素であり、ハロゲ
ン化ホウ素はＢＣｌ＿３であることを特徴とする方法。 ２１ 特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに
記載の方法において、前記混合気体は別異の化学種を含
み、すくなくともその１つは主有効エッチャント種とし
てのハロゲン化物を生じ、すくなくとも他の１つは有効
再結合子種を生じ、その比はエッチプロファイルにおい
て等方性からのずれがすくなくともエッチングすべき前
記材料の表面に対して平行なエッチング速度がエッチン
グすべき該材料の表面に対して垂直な速度から１０パー
セントだけ異なる程度になるような値をとることを特徴
とする方法。 ２２ 特許請求の範囲第２１項に記載の方法におい前記
比はエツチング速度が実質的に理想的な異方性になるよ
うな値をとることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (3)
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| US000000929549 | 1978-07-31 | ||
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|---|---|
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