JPS6077429A - ドライエツチング方法 - Google Patents
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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。
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、半樽体集積回路(工Cりの微細パターン形成
に用いるドライエツチング方法に関する。
に用いるドライエツチング方法に関する。
ドライエツチング技術の進歩により、工Cの各素子を構
成するパターン寸法をより微細化できるようになり、I
Cの高性能化や高集積度化をもたらしている。ドライエ
ツチング方法には、化学反応を利用したバレル型プラズ
マエツチング方法、又はアルゴン等の不活性ガスやテト
ラフルオロメタン等の反応性ガスを用いたイオンエツチ
ング、イオンビームエツチング方法等が知られている。
成するパターン寸法をより微細化できるようになり、I
Cの高性能化や高集積度化をもたらしている。ドライエ
ツチング方法には、化学反応を利用したバレル型プラズ
マエツチング方法、又はアルゴン等の不活性ガスやテト
ラフルオロメタン等の反応性ガスを用いたイオンエツチ
ング、イオンビームエツチング方法等が知られている。
これらの方法に用いるエツチングガスとしては、四塩化
炭素、三塩化硼素等の塩素系化合物あるいは、テトラフ
ルオロメタン等のフロン類、又はこれらと酸素等との混
合ガスが一般的である。
炭素、三塩化硼素等の塩素系化合物あるいは、テトラフ
ルオロメタン等のフロン類、又はこれらと酸素等との混
合ガスが一般的である。
エツチングガスの選定は、あらゆるエツチング特性に影
響を与え、極めて重要である。例えば、エツチングすべ
き酸化シリコン膜やpsG(リン珪酸ガラス)膜と、下
地となっているシリコンや保護マスクとして使用するレ
ジスト膜とのエツチング速度比を大きくできること、あ
るいはエツチング残渣やポリマーの生成を防止する必要
等から最適なエツチングガスの探索が進められている。
響を与え、極めて重要である。例えば、エツチングすべ
き酸化シリコン膜やpsG(リン珪酸ガラス)膜と、下
地となっているシリコンや保護マスクとして使用するレ
ジスト膜とのエツチング速度比を大きくできること、あ
るいはエツチング残渣やポリマーの生成を防止する必要
等から最適なエツチングガスの探索が進められている。
前者の目的のために、テトラフルオロメタンと水素との
混合ガスを、又後者の目的のだめに、エツチングガス中
に酸素や二酸化炭素を混合する試みがなされている。し
かしながら、エツチング残渣やポリマーを除去したり、
あるいはその生成を良く防止できるエツチングガスは、
エツチング速度比いわゆるエツチングの選択性が低下す
る傾向にあり、両者の効果が共に優れたガスの探索が望
まれている。
混合ガスを、又後者の目的のだめに、エツチングガス中
に酸素や二酸化炭素を混合する試みがなされている。し
かしながら、エツチング残渣やポリマーを除去したり、
あるいはその生成を良く防止できるエツチングガスは、
エツチング速度比いわゆるエツチングの選択性が低下す
る傾向にあり、両者の効果が共に優れたガスの探索が望
まれている。
本発明者等は、ポリマー生成等がなくしかもエツチング
の選択性が良好なエツチングガスの探索を鋭意進めた結
果、少なくとも炭素、弗素及び酸素を同時に含む化合物
が極めて効果的であることを見い出すことができた。か
かる化合物による、半導体羽村のドライエツチングにお
いては、ポリマー生成等がなくしかも選択性が良好であ
る。さらには、本発明以外のエツチングガスによる半導
体材料のドライエツチングにおいて、本発明のエツチン
グガスをポリマー生成等の防止又は除去に使用できるこ
とも合わせて見い出すことができた。
の選択性が良好なエツチングガスの探索を鋭意進めた結
果、少なくとも炭素、弗素及び酸素を同時に含む化合物
が極めて効果的であることを見い出すことができた。か
かる化合物による、半導体羽村のドライエツチングにお
いては、ポリマー生成等がなくしかも選択性が良好であ
る。さらには、本発明以外のエツチングガスによる半導
体材料のドライエツチングにおいて、本発明のエツチン
グガスをポリマー生成等の防止又は除去に使用できるこ
とも合わせて見い出すことができた。
すなわち、本発明は半導体材料のドライエツチング方法
において、少なくとも炭素、弗素及び酸素を同時に含む
化合物を必須成分とするガスによりエツチングすること
を特徴とするドライエツチング方法及び、かかる化合物
を必須成分とするガスによシ、エツチング残渣や生成ポ
リマーを除去し、又はこれらの生成を防止し、あるいは
半導体材料の腐食を抑制する工程を有することを特徴と
するドライエツチング方法に関するものである。
において、少なくとも炭素、弗素及び酸素を同時に含む
化合物を必須成分とするガスによりエツチングすること
を特徴とするドライエツチング方法及び、かかる化合物
を必須成分とするガスによシ、エツチング残渣や生成ポ
リマーを除去し、又はこれらの生成を防止し、あるいは
半導体材料の腐食を抑制する工程を有することを特徴と
するドライエツチング方法に関するものである。
エツチングすべき半導体材料には例えば”13N4 #
poly−8i 、 A1 等の他、810宜、pse
(リン珪酸ガラス)、Mo、W、Ti、Ta、A1合金
(A’1−Ell 。
poly−8i 、 A1 等の他、810宜、pse
(リン珪酸ガラス)、Mo、W、Ti、Ta、A1合金
(A’1−Ell 。
又はA’1−Cu、又はAl−8i−Cu 等) 、
Mail 、 WSi 。
Mail 、 WSi 。
T181 、 Taxi 等が知られているが、本発明
に用いるエツチングガスはこれらの材料に対し適用可能
である。又、sho、やPSGのエツチングにおいては
、下地の81 や保護マスクのレジスト膜とのエツチン
グ速度比を、あるいはS10!膜上のpal−8i 膜
のエツチングにおいては、810鵞やレジスト膜とのエ
ツチング速度比を大きくとれる等、いわゆるエツチング
の選択性が良好である。
に用いるエツチングガスはこれらの材料に対し適用可能
である。又、sho、やPSGのエツチングにおいては
、下地の81 や保護マスクのレジスト膜とのエツチン
グ速度比を、あるいはS10!膜上のpal−8i 膜
のエツチングにおいては、810鵞やレジスト膜とのエ
ツチング速度比を大きくとれる等、いわゆるエツチング
の選択性が良好である。
一方、本発明に用いるエツチングガスにより、従来から
問題となっているポリマー生成やエツチング残渣あるい
はAl 系材料の腐食について良く阻止できることが判
明した。テトラフルオロメタン等のフロン系ガスによる
Sl のエツチングでは81 表面に70ロカーボンポ
リマーが堆積しやすく、又四塩化炭素等の塩素系ガスに
よるA1 のエツチングでは下地材料のsho、上にポ
リマー残渣が生じやすく、又Al−81やAl−81−
Ou等のAl 合金においては81 やaU によるエ
ツチング残渣が生じやすい等の問題がある。さらには、
Al 系半導体材料のエツチング終了後にA1 腐食物
が生じ、素子のオープン不良の原因となっている。これ
らの問題は、エツチングガスとして本発明方法のガスを
用いることによシ、又はいわゆるプラズマクリーニング
剤として本発明方法のガスを用いることにより解決し得
る。
問題となっているポリマー生成やエツチング残渣あるい
はAl 系材料の腐食について良く阻止できることが判
明した。テトラフルオロメタン等のフロン系ガスによる
Sl のエツチングでは81 表面に70ロカーボンポ
リマーが堆積しやすく、又四塩化炭素等の塩素系ガスに
よるA1 のエツチングでは下地材料のsho、上にポ
リマー残渣が生じやすく、又Al−81やAl−81−
Ou等のAl 合金においては81 やaU によるエ
ツチング残渣が生じやすい等の問題がある。さらには、
Al 系半導体材料のエツチング終了後にA1 腐食物
が生じ、素子のオープン不良の原因となっている。これ
らの問題は、エツチングガスとして本発明方法のガスを
用いることによシ、又はいわゆるプラズマクリーニング
剤として本発明方法のガスを用いることにより解決し得
る。
このように、ポリマーやエツチング残渣あるいはA1
腐食物の生成を防止できるばがシでなく、エツチング室
内の塩素化物を中心とした汚染物質の除去にも役立つと
いう優れた効果も同時に有している。
腐食物の生成を防止できるばがシでなく、エツチング室
内の塩素化物を中心とした汚染物質の除去にも役立つと
いう優れた効果も同時に有している。
本発明方法に用いるエツチングガスは、少なくとも炭素
、弗素及び酸素の6元素を同時に含む化合物である。例
えば、ヘキサフルオロプロピレンオキサイド等のエポキ
サイド類、(2,2−ジクロロ−1,1−ジクロロエチ
ル)メチルニー f # 等(7)−c−チル類、ヘキ
サフルオロアセトン等のケトン類、トリフルオロアセチ
ルフルオライド等のカルボン酸の誘導体、2,2.2−
)リフルオ四エタノール等のアルコール類、三フッ化
メタンスルホン酸等のスルホン酸類等を挙げオロエボキ
サイド以外のパーフルオロ環状エーテル類が好適である
。これらの各種化合物は、単独で用いてもよく、二種以
上の混合物として用いてもよいか、エポキサイド類特に
ヘキサ7ルオログロビレンオキサイド(OF、0FOF
、O) (以下、6 FPOという)を主体とすること
が好ましい。
、弗素及び酸素の6元素を同時に含む化合物である。例
えば、ヘキサフルオロプロピレンオキサイド等のエポキ
サイド類、(2,2−ジクロロ−1,1−ジクロロエチ
ル)メチルニー f # 等(7)−c−チル類、ヘキ
サフルオロアセトン等のケトン類、トリフルオロアセチ
ルフルオライド等のカルボン酸の誘導体、2,2.2−
)リフルオ四エタノール等のアルコール類、三フッ化
メタンスルホン酸等のスルホン酸類等を挙げオロエボキ
サイド以外のパーフルオロ環状エーテル類が好適である
。これらの各種化合物は、単独で用いてもよく、二種以
上の混合物として用いてもよいか、エポキサイド類特に
ヘキサ7ルオログロビレンオキサイド(OF、0FOF
、O) (以下、6 FPOという)を主体とすること
が好ましい。
前記化合物に対し、従来より知られている各種エツチン
グガスを混合すると種々の特徴を出すことができる。例
えば、Sin!、 P2Oのドライエツチングにおいて
は、トリフルオロメタンを混合使用することで、下地材
料の81 及び7オトレジストとの選択性を保持したま
ま、特にポリマーの形成を抑制する効果が高い。又、p
oly−81やMo、Ti、W、Ta笠の金属膜のエツ
チングにおいては、塩素ガスを混合使用することにより
、大きなエツチング速度とともに、高い選択エツチング
が可能となる。混合割合については、6 FPOを混合
する場合について述べれば、体積比で6FPO/ CH
F3. = C1,01〜5,0、好ましくは0.05
〜1,0.67PO/ 01! = 0.5〜40、好
ましくは1.0〜20が適当である。勿論、6FPO等
を単独に使用した場合にも、従来に比し速いエツチング
速度と、高い選択エツチング性及び同時にポリマー生成
がない点等について優れている。
グガスを混合すると種々の特徴を出すことができる。例
えば、Sin!、 P2Oのドライエツチングにおいて
は、トリフルオロメタンを混合使用することで、下地材
料の81 及び7オトレジストとの選択性を保持したま
ま、特にポリマーの形成を抑制する効果が高い。又、p
oly−81やMo、Ti、W、Ta笠の金属膜のエツ
チングにおいては、塩素ガスを混合使用することにより
、大きなエツチング速度とともに、高い選択エツチング
が可能となる。混合割合については、6 FPOを混合
する場合について述べれば、体積比で6FPO/ CH
F3. = C1,01〜5,0、好ましくは0.05
〜1,0.67PO/ 01! = 0.5〜40、好
ましくは1.0〜20が適当である。勿論、6FPO等
を単独に使用した場合にも、従来に比し速いエツチング
速度と、高い選択エツチング性及び同時にポリマー生成
がない点等について優れている。
混合使用可能なその他のエツチングガスとしては、以下
の化合物を例示し得る。例えば、下記一般式(1)で表
わされる飽第1jハロゲン化炭化水素類、又は下記一般
式(illで表わされる不飽和ハロゲン化炭化水素知で
ある。
の化合物を例示し得る。例えば、下記一般式(1)で表
わされる飽第1jハロゲン化炭化水素類、又は下記一般
式(illで表わされる不飽和ハロゲン化炭化水素知で
ある。
CnHtn十トmXm 拳 ψ + (I)(但し、1
≦n≦10.1≦m≦222x=b’、 cl、Elr
又は工を示す。)Op’mp−14−4q−1”L−
kXk” ” ” ’損(但し、1≦p≦4.q=三重
結合の数。
≦n≦10.1≦m≦222x=b’、 cl、Elr
又は工を示す。)Op’mp−14−4q−1”L−
kXk” ” ” ’損(但し、1≦p≦4.q=三重
結合の数。
l=二重結合の数、1≦に≦8.x=
F、C1,Br 又は工を示す。)
上記一般式(1)で表わされる化合物としては、トリフ
ルオロメタン、テトラフルオロメタン、トリクロロメタ
ン、テトラクロロメタン、トリブロモメタン、テトラブ
ロモメタン、トリヨードメタン、プロモトリフルオロメ
タン、ジブロモジフルオロメタン、ヨートドリフルオロ
メタン、ショートジフルオロメタン、クロロトリフルオ
ロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ブロモクロロメ
タン、トリクロロブロモメタン、塩化エチル、ジクロロ
エタン、トリクロロメタン、テトラクロロエタン、Q化
エチル、ジブロモエタン、テトラブロモエタン、ヨウ化
エチル、クロロペンタフルオロエタン、ヘキサフルオロ
エタン、オクタフルオロプロパン等である。又、上記一
般式(nJで表わさ)する化合物としては、ジフルオロ
アセチレン、トリクロロメタン、臭化ヒニル、テトラフ
ルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン(スオ挙
げることができる。
ルオロメタン、テトラフルオロメタン、トリクロロメタ
ン、テトラクロロメタン、トリブロモメタン、テトラブ
ロモメタン、トリヨードメタン、プロモトリフルオロメ
タン、ジブロモジフルオロメタン、ヨートドリフルオロ
メタン、ショートジフルオロメタン、クロロトリフルオ
ロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ブロモクロロメ
タン、トリクロロブロモメタン、塩化エチル、ジクロロ
エタン、トリクロロメタン、テトラクロロエタン、Q化
エチル、ジブロモエタン、テトラブロモエタン、ヨウ化
エチル、クロロペンタフルオロエタン、ヘキサフルオロ
エタン、オクタフルオロプロパン等である。又、上記一
般式(nJで表わさ)する化合物としては、ジフルオロ
アセチレン、トリクロロメタン、臭化ヒニル、テトラフ
ルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン(スオ挙
げることができる。
これら以外の化合物としてt、支、オクタフルオロシク
ロブタン、六す1.化イ万つ、三弗化輩素、三弗化塩素
、三塩化リン、三塩化硼素、三臭化硼素、四塩化珪素、
四弗化灯素、二酸化炭素、−級化炭素、酸素、塩素、ヘ
リウム、臭素、弗素、ヨウ素、水素、窒素等の各1if
t公知ないし周知のエツチングカスを13・り示しイq
る。
ロブタン、六す1.化イ万つ、三弗化輩素、三弗化塩素
、三塩化リン、三塩化硼素、三臭化硼素、四塩化珪素、
四弗化灯素、二酸化炭素、−級化炭素、酸素、塩素、ヘ
リウム、臭素、弗素、ヨウ素、水素、窒素等の各1if
t公知ないし周知のエツチングカスを13・り示しイq
る。
次に、本発すjの実施声jについて、さらに具体的に説
明する。
明する。
実施例1
リン8%を含むpsa膜08μIn 1r:Siウェハ
上に堆積した試料に東京応化製のポジ型ホトレジス)
0IFPIt 800 ’c付着し、パターン形成のた
めの窓を露光、現像により作成した。本サンプルを力y
−)”II!極上に載[L、03F601oorte
yrmOHF3 50d/Elilの割合でエツチング
系内に導入し、その圧力(i=8paに保持した状態で
高周波(13,56Mn2)出力0.8 KW (0,
3W/m)t−印加し、エツチングを行なった。分光分
析によるモニタで終点検出した結果13分でエツチング
が終了した。この時のPEIG/Si 、P日G/ホト
レジストのエツチング速度比はそれぞれ10.2 、1
2.8であった。tた、このエツチング条件下では、電
極上はもちろんエツチング系内にもポリマの形成は全く
観察されなかった。
上に堆積した試料に東京応化製のポジ型ホトレジス)
0IFPIt 800 ’c付着し、パターン形成のた
めの窓を露光、現像により作成した。本サンプルを力y
−)”II!極上に載[L、03F601oorte
yrmOHF3 50d/Elilの割合でエツチング
系内に導入し、その圧力(i=8paに保持した状態で
高周波(13,56Mn2)出力0.8 KW (0,
3W/m)t−印加し、エツチングを行なった。分光分
析によるモニタで終点検出した結果13分でエツチング
が終了した。この時のPEIG/Si 、P日G/ホト
レジストのエツチング速度比はそれぞれ10.2 、1
2.8であった。tた、このエツチング条件下では、電
極上はもちろんエツチング系内にもポリマの形成は全く
観察されなかった。
実施例2
実施例1に使用したと同一仕様のサンプルをカソード上
に載置し、03Fg0100g//mのガス全導入し、
圧力’t 5 pa として、0.8 KWの高周波出
力の条件でエツチングを行なった。その結果PS()の
エッチ速度は600λ/騨でIC1PEG/Si、 P
SG/ホトレジストの選択比はそれぞれ9.2.8.0
であった。
に載置し、03Fg0100g//mのガス全導入し、
圧力’t 5 pa として、0.8 KWの高周波出
力の条件でエツチングを行なった。その結果PS()の
エッチ速度は600λ/騨でIC1PEG/Si、 P
SG/ホトレジストの選択比はそれぞれ9.2.8.0
であった。
実施例3
ソリコンウェハ上の0.9μmのslo、膜上にポリシ
リコン膜0.4μm厚さにOVD法により形成し、実施
例1と同様な方法によりホトレジスト膜によりパターン
マスク形成を行なった。この試料全エツチング室に挿入
し、c、y6oカス 50m/xm 、 O1250d
1min 2 x ツチ7 り系内VC導入し、ガス圧
力全20pa として放電を行ない、ポリシリコン膜の
エツチング’を行なった。その結果ポリシリコンのエッ
チ速度Fi 2000 X/mix 。
リコン膜0.4μm厚さにOVD法により形成し、実施
例1と同様な方法によりホトレジスト膜によりパターン
マスク形成を行なった。この試料全エツチング室に挿入
し、c、y6oカス 50m/xm 、 O1250d
1min 2 x ツチ7 り系内VC導入し、ガス圧
力全20pa として放電を行ない、ポリシリコン膜の
エツチング’を行なった。その結果ポリシリコンのエッ
チ速度Fi 2000 X/mix 。
下地5102及びホトレジスト膜との選択比はそれぞれ
15及び9の値が得られた。
15及び9の値が得られた。
実施例4
シリコン酸化膜上に形成した厚さ1000λのポリシリ
コン膜と、その上に形成したモリブデン4000Xの2
層膜のホトレジストによりバタンマスクを形成し、実施
例3と同一の条件下でエツチング全行なった。この2層
膜のエツチングは3分で終了した。下地5i02 、ホ
トレジストマスクに対する選択性は13及び7であった
。また、エツチングパターンは異方性形状を示し、下地
表面に汚染は観察されなかった。
コン膜と、その上に形成したモリブデン4000Xの2
層膜のホトレジストによりバタンマスクを形成し、実施
例3と同一の条件下でエツチング全行なった。この2層
膜のエツチングは3分で終了した。下地5i02 、ホ
トレジストマスクに対する選択性は13及び7であった
。また、エツチングパターンは異方性形状を示し、下地
表面に汚染は観察されなかった。
実施例5
S1基板上に1μmのPEIG i形成し、ホトレジス
トによシマスフパターンを形成し、試料全アノード上に
載置して、カソード、アノード間のギャップを8.とじ
て、0311160ガx5Qd/m流し、ガス圧力フ0
pa、高周波出力1.5KWでPBGのエツチングを行
なった。その結果PEGのエッチ速度2200X/m、
シリコン及びホトレジストに対する選択比はそれぞれ2
0.11 が得られた。この条件でポリマの形成は全く
なく、下地Eli表面の荒れや、汚染は観察されなかっ
た。
トによシマスフパターンを形成し、試料全アノード上に
載置して、カソード、アノード間のギャップを8.とじ
て、0311160ガx5Qd/m流し、ガス圧力フ0
pa、高周波出力1.5KWでPBGのエツチングを行
なった。その結果PEGのエッチ速度2200X/m、
シリコン及びホトレジストに対する選択比はそれぞれ2
0.11 が得られた。この条件でポリマの形成は全く
なく、下地Eli表面の荒れや、汚染は観察されなかっ
た。
実施例6
SiO□上のA1合金膜をRI刊により塩素を含むガス
、例えばC014またはB013混合ガスによシエッチ
ングを終了したのち、ガスi o、 F2Oと置換し、
100td/ymの流量と30 pa 0.6 KWの
条件で1分間のプラズマ処理を行なった。そのあと、本
試料全空気中に長時間放置してもA1の腐食は発生しな
かった。また、A1除去後の下地表面にポリマーの形成
は観察されなかった。
、例えばC014またはB013混合ガスによシエッチ
ングを終了したのち、ガスi o、 F2Oと置換し、
100td/ymの流量と30 pa 0.6 KWの
条件で1分間のプラズマ処理を行なった。そのあと、本
試料全空気中に長時間放置してもA1の腐食は発生しな
かった。また、A1除去後の下地表面にポリマーの形成
は観察されなかった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 半導体材料のドライエツチング方法において、少
なくとも炭素、弗素及び酸素を同時に含む化合物を必須
成分とするガスによりエツチングすることを特徴とする
ドライエツチング方法。 l 少なくとも炭素、弗素及び酸素を同時に含む化合物
がパーフルオロエポキサイド類である特許請求の範囲第
1項記載のドライエツチング方法。 五 半導体材料のドライエツチング方法において、少な
くとも炭素、弗素及び酸素を同時に含む化合物を必須成
分とするガスにより、エツチング残渣や生成ポリマーを
除去し、又はこれらの生成を防止し、あるいは半導体材
料の腐食を抑制する工程を有することを特徴と+入ト+
→スエ・ソ手ソ〃宝辻 4、 少なくとも炭素、弗素及び酸素を同時に含む化合
物がパーフルオロエポキサイド類である特許請求の範囲
第6項記載のドライエツチング方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58184399A JPS6077429A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | ドライエツチング方法 |
EP84111847A EP0140201A3 (en) | 1983-10-04 | 1984-10-03 | Dry-etching process |
US06/657,524 US4581101A (en) | 1983-10-04 | 1984-10-04 | Dry-etching process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58184399A JPS6077429A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | ドライエツチング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6077429A true JPS6077429A (ja) | 1985-05-02 |
JPH0343776B2 JPH0343776B2 (ja) | 1991-07-03 |
Family
ID=16152486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58184399A Granted JPS6077429A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | ドライエツチング方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4581101A (ja) |
EP (1) | EP0140201A3 (ja) |
JP (1) | JPS6077429A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5338399A (en) * | 1991-02-12 | 1994-08-16 | Sony Corporation | Dry etching method |
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