JPS62174920A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はエツチング方法に係り、特にローディング効果
によるエツチング速度の激しい変化を抑制するための好
適なエツチング方法に関する。

〔発明の背景〕

半導体装置の製造工程で使用されるエツチング方法のＬ
つであるドライエツチング法は、グロー放電プラズマ中
に生成される化学的活性の高いウジカルやイオンを試料
表面に照射して、表面での化学反応によりエラタングす
る方法であり、入射イオンの方向性を利用して、高い加
工精度を実現できるので、近年、半導体集積回路の微細
加工技術として広範に用いられている。しかし、この方
法の問題点の］つとして、エツチング速度が被エツチン
グ面積に強く依存する所謂ローディング効果が挙げられ
る。このローディグ効果のため、エツチング速度Ｒは、
被エツチング面積ＳにＲ″−の式に従って依存すること
が多く、被二ｑ ツチング）ｎｒ　ＩＮ　Ｓが４倍になるとエツチング速
度Ｒはほぼ１／２に低下する。このため一定の膜厚の材
料をエツチングする１こ要する時間が２倍になる。

ただ、被エツチング面積がエツチング開始から終了に至
るまで一定である通常の場合には、特に大きな問題とな
らない。しかし、第２図に示したような断面構造を持つ
試料をエツチングし、膜１のエツチング終了とともにエ
ツチングを停止し、膜２に埋め込まれた膜１と同一の材
料からなる柱状部３を残したままにするのは、非常に困
難である。

なぜなら、膜１のエツチングが終了すると被エツチング
面積は柱状部３の上部だけ非常に小さな面積となるため
エツチング速度が、膜１のエツチングが進行中の場合に
比べ著しく増大するからである。このため膜１のエツチ
ング後備かなオーバーエツチングをするだけで、柱状部
３は殆んどエツチングされてしまう。

以十の通り、ローディング効果によって、所望のエサチ
ングを達成することが困難であるという問題点があった
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記問題点を解決し、エツチングの進
行中に被エツチング面積が著しく変化してローディング
効果によりエツチング速度が激変するのを防止するエツ
チング方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的のため・本発明は、被エツチング試料の周辺に
被エツチング物質とは異なる材料でありかつエツチング
速度が被エツチング試料と大差ない第２の試料を配置す
ることを特徴とする。ローディング効果は、プラズマ中
のエラチャン＋−ｓ度が変化することが原因である。従
って被エツチング面積が大きいほどプラズマ中のエッチ
ャントが消費されエッチャント濃度が減少してエツチン
グ速度が低下することになる。また、第２図に示したよ
うにエツチング途中で試料の被エツチング面積が激減す
る場合にはエツチング速度が急に増大することになる２
本発明に従って、被エツチング試料の周辺に第２の試料
を配置すると被エツチング試料自体の被エツチング面積
が激変しても第２の試料の被エツチング面積はそのまま
保つたれるので全体として被エツチング面積の大きな変
化はない。従ってエツチング速度の激変を避けることが
できる。ただし、通常、エツチングの終了を判定するの
にエツチング反応生成物の発光スペクトルをモニターし
て、その強度の変化を検知する方法が用いられることが
多く、被エツチング試料とその周辺に配置する第２の試
料が同一の材料であると、被エツチング試料のエツチン
グが終了したあともひき続いて同一の材料である第２の
試料がエツチングされるので、エツチング終了の検知が
著しく困難になる。従って本発明では被エツチング試料
の材料とは異なり、かつ同一のエツチング条件のもとて
大差ないエツチング速度でエツチングされる第２の試料
を被エツチング試料のり・°１１辺に配置する。例えば
、ＣＧ　Ｑ、４．８Ｃ０８などの塩化物ガスのプラズマ
によりＡｌ膜をエツチングする場合、この試料の周辺に
Ｓｊを配置するとＳｉはＡｌの１／３〜１／２工ツチン
グ速度でエツチングされるのでＡｎ膜と同程度の面積の
Ｓｉ板をＡｌ膜周辺に配置しておけば、第２図の柱状部
３が急激にエツチングされることは避けられる。

また、通常半導体集積回路のＡｌ配線を形成するＡＥＩ
のドライエツチング工程において第３図に示したように
Ｓｉ基板上の４％積回路チップ周辺の所謂スクライブ領
域２２においてＳｉ基板上２５」二に直接Ａｌが被着さ
れる部分の面積が十分にあればＡ　Ｑ　！ｌ簗２１のエ
ツチング終了Ｓｉ面がエツチングされるので残在したＡ
ｌ柱状部２４のみとなってもエツチング速度の急激な増
加は避けられろ。

ＳＦｅ、ＣＦ番＋Ｏｚなどフッ素を含むプラズマ中でＷ
、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉなどのいずれかの材料をエツ
チングする場合にもこれらの群のうちの他の材料片を被
エツチング試料の周辺に配置して同様な効果を得ること
ができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第４図（ａ）に示した断面構造を有する試料の表面のＡ
１１Ｑ３１をＢ　ＣＱ　３＋　ＣＱ　２ガスを用いた反
応性イオンエツチングによりエツチングした。

Ａｌ膜３１の膜１ヴは１μｍ、厚さ１−５μｍの絶縁膜
３２には直径０．８　　μｍの柱状Ａｌ３３が埋め込ま
れている。基板３４はＳｉである。また、Ａｌ、膜上に
はれシストマスクパターン３５が形成されている。この
試料を上記の方法で約１００ｎ　ｍ　／　ｍ　ｉ　ｎの
エツチング速度でエツチングし。

約１０分でＡ　Ｑ、膜３１のエツチングが終了したが、
さらに１．５分間オーバエツチングした。このとき柱状
Ａｌ３３が約１μｍエツチングされ第４図（ｂ）に示し
たように僅か０．５　　μｎ１程度しか残らなかった。

次に第１図に示したように反応性イオンエツチングＭｌ
）’ｆｆのエツチングテーブル４０の上に第４図の試料
４１のほかに第２の試料としてＳｉ片４２登試料４１の
周辺にリング状に配置した。これを上記と同様にエツチ
ングした結果、Ａ　Ｑ　ＬＪ　３　Ｆは約７０ｎｍ／ｍ
ｊｎでエツチングされ、約１４勺後にエツチングが終了
したが、さらに２分間オーバーエツチングを継続した。

このときＡｌ柱状部３３は約０．２　　μｍエツチング
されたのみで約［，３μｍが残った。このエツチング中
、Ａ　Ｑ、膜３１のエツチング終了を判断するためエツ
チング反応生成物１’、ＱｃＱの発光スペクトル強度を
分光光度計によりモニターした。この発光スペクトル強
度はＡ　Ａ膜３１のエツチング終了とともに急激し、エ
ツチングの終了を明確に判断することができた。

被エツチング試料と同程度のエツチング速度を持つ第２
の試料を使用する場合は、良好な結果を得るには被エツ
チング試料４１の面積に対して同程度の面積の第２の試
料たるＳｉ片４２を被エツチング試料の周辺に配置する
ことが必要であるが、所要面積は両者のエツチング速度
比により変化する。実験の結果では、エツチング速度比
が２である場合、例えば被エツチング試料がＡｌであり
その周辺に配置する第２の試料がＳｉである場合には配
置すべきＳｉの面積はＡｌ膜面積の約１／２以上あれば
十分効果が見られた。

以−ヒ、本実施例の説明では、被エツチング試料の周辺
に第２の材料を配置する例について述べたが、第２の材
料は以上の説明のように被エツチング試料と同程度のエ
ツチング速度でエツチングされる限り、必ずしも被エツ
チング試料の周辺に配置することに限られるものではな
く、エツチング室内のどの場所であってもよい。

また実施例中では、第１の材料たる被エツチング試料と
してＡＭ、第２の材料たる第２の試料としてＳｉを使用
したが、第１材料たる被エツチング試料が、Ｗ、Ｍｏ、
Ｎｂｌ　Ｔａ、ｓｉのうちの一種の材料である場合は、
第２の材料としては。

Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓ　ｉのうち、第１の材料に用
いなかった材料を用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エツチングの途中で被エツチング面積
が急激に変化する試料のエツチングに際して、ローディ
ング効果によるエツチング速度の、率変を抑制できるの
で、エツチング深さを制御することが容易になるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の試料配置の１例を示した上面
図である。第２図は本発明が適用されて効果のある試料
の例の断面図、第３図はチップスクライブ領域において
Ａ１２が基板Ｓｉに直接被着された試料の断面図、第４
図（ａ）は本発明の一実施例で用いた試料のエツチング
前の断面図、同図（ｂ）は従来の方法のエツチングした
場合に得られる試料の断面図である。 １・・・被エツチング膜、２・・・絶縁膜、３・・・柱
状部、４・・・基板、２１・・・Ａ　Ｑ、膜、２２・・
・スクライブ領域、２３・・・絶縁膜、２４・・・Ａｌ
柱状部、２５・・・Ｓｉ基板、３１・・・Ａｌ膜、３２
・・・絶縁膜、３３・・・Ａｌ柱状部、：３４・・・Ｓ
ｉ基板、３５・・・レジストマスク、３６・・・Ａｌパ
ターン、３７・・・Ａｌ柱状部、３８・・・Ａｌ柱状部
、４０・・・エツチングテーブル、４１・・・Ｚ３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エッチングすべき所望の第１の材料とともに、第１
   の材料と同程度のエッチング速度でエッチングされる第
   ２の材料をエッチング室内に配置して、第１及び第２の
   材料を同時にエッチングすることを特徴とするエッチン
   グ方法。 ２、前記第２の材料を前記第１の材料の周辺に配置する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエッチン
   グ方法。 ３、前記第１の材料がＡｌであり、前記第２の材料がＳ
   ｉであることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載のエッチング方法。 ４、前記第１の材料および前記第２の材料として、Ｗ、
   Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉのうち、いずれか一種の材料を
   使用し、前記第２の材料として、前記Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、
   Ｔａ、Ｓｉのうち、第１の材料として使用しなかつたも
   ののうちのいずれか１種の材料を使用することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のエッチング
   方法。