JPS6257220A - エツチング装置および方法 - 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装置およびエツチング方法に係り、
特に微細な寸法のパターンを高精度にエツチング加工す
るに好適なエツチング装置およびエツチング方法に関す
る。

〔発明の背景〕

従来、半導体乗積回路等における微細パターンの形成に
は、ドライエツチングと呼ばれるプラズマやイオンビー
ムを用いたエツチング加工方法が用いられている。この
方法は、化学的に活性なガス雰囲気中で試料表面にイオ
ンが照射されることにより、エツチング反応が促進され
るといわれている。このとき、イオンの入射方向にエツ
チング反応が促進されるので、イオンの入射方向を試料
表面に垂直にすることにより、エツチングマスクに忠実
な高精度なエツチング加工を実現しようとするものであ
る。しかし、実際には雰囲気中の化学的に活性な原子９
分子（エッチャント）が試料表面に等方向に入射するた
め、あるいは試料表面で反射したエッチャントがパター
ンの側壁に入射するため、パターンの側壁で横方向（試
料表面に平行な方向）にもエツチングが進む所謂サイド
エ、ツチングが生じ、パターン寸法が細る。横方向のエ
ツチングを阻止する側壁保護膜が生成して、サイドエツ
チングが防止されることがしばしばあり、例えばジャパ
ニース・ジャーナル・オブ・アプライト・フイジクス（
Ｊ　ａ　ｐ　、　、Ｔ　、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　
）↓９　（１０８０）　Ｌ４０５に報告されているよう
に、ＡＱのドライエツチングでは、エツチングマスクと
してＡＱ表面に形成されたホトレジストがエツチングさ
れ、そのエツチング生成物が再びＡｆｌエツチングパタ
ーンの側壁に堆積して有機膜が形成され、これがサイド
エツチングを防いでいる。本発明者等の実験的検討では
、この様なホトレジストマスクのエツチングによる側壁
保護膜の形成は、ＳＦ、プラズマを用いたＷのエツチン
グ等にも見られる。

以上の様な機構によるサイドエツチングの防止法は、ホ
トレジストマスクの材質に依存する、エツチング条件が
変化すると充分な側壁保護膜が形成されない、しばしば
厚さ０．１μｍ以−ヒの保護膜が生成してパターン寸法
の精度が損われる等の問題が生じている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、微細パターンをエツチング加工するに
際して、上記のような有機物マスクの工ツチング生成物
の再付着による側壁保護膜の形成という方法に依らずに
、再現性の良好な側壁保護膜を形成できるエツチング装
置および方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明においては、上記目的を達成するため、反応性イ
オンビームエツチング装置２反応性スパッタエツチング
装置、マイクロ波励起プラズマエツチング装置等のエツ
チング室内に、エツチング反応のためのエッチャントの
供給とは独立に、試料表面に斜め方向から、０２”、　
Ｎ、”等のイオンもしくは高速粒子を入射させ、エツチ
ングパターンの側壁を酸化、あるいは窒化して薄い酸化
膜、窒化膜を形成し、これらによってサイドエツチング
を防止しようとするものである。この方法では、第２図
に示したようにエツチングパターンの側壁１上には斜め
方向から入射するビーム２により保護膜３が形成されて
、サイドエツチングが防止される。従って、エツチング
マスク４はホトレジスト等の有機物である必要はなく、
Ｓ　ｉ　Ｏ，等の無機絶縁物、金属等であってもよい。

ホトレジストからのエツチング生成物（または解離生成
物）の側壁への再付着現象を利用する場合には、ホトレ
ジストマスクが相当の速度でエツチングされることが不
可欠の要件であり、従ってエツチングマスクとして機能
するためには相当な厚さのホトレジストマスクが必要と
なる。これに対して、本発明では、保護膜の形成にエツ
チングマスク４が被エツチング材料７と同時にエツチン
グされる必要はないので、ホトレジストマスクの場合よ
りも薄くできる。

本発明によると、第２図のビーム２により、エツチング
パターンの側壁だけでなく、エツチング反応を進行させ
たい平坦部５にも保護膜形成反応が生じるが、平坦部に
は、イオンもしくは高速粒子６が試料表面に垂直に入射
して、保護膜の形成を阻止しながらエツチング反応が進
行するように、ビーム２および６の条件を調整すること
ができる。

また、本発明によりパターン側壁保護膜が、パターンの
両側に均一に形成されるためには、ビーム２による表面
処理中に試料を回転することが好ましい。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例詮第１図により説明する。第１
図に示した本発明になるエツチング装置は発振器１１か
らマイクロ波を導く導波管１２゜マイクロ波励起プラズ
マ源１３．エツチング室１４、エツチングガス供給系］
５２回転できる試料台１６．試料台の回転機構１７．試
料台に高周波電力を印加する高周波電源１８．真空排気
系１９、試料表面に対して４５６の方向からイオンビー
ムを照射できるイオン源２０．イオン源２０へのガス供
給系２１から成っている。

以下、ＡｎをＢＣＱａ＋ＣＱ２プラズマでエツチングす
る場合を例にして、本装置の動作を説明する。エツチン
グ室１４内にエツチングガス供給系１５によりＢ　ＣＱ
３＋２０％ＣＱ、ガスをｌ　Ｏｍ　Ｑ／ｍＪ、ｎの流量
で供給し、真空排気系１９の排気速度を調節してエツチ
ング室内のＢ（１，＋２０％ＣＱ、の圧力を５　Ｘ　１
０−’Ｔｏｒｒの圧力に制御して、導波管１２を通じて
供給するマイクロ波によりプラズマ源１３およびエツチ
ング室１４内にプラズマを発生させ、試料台１６の上に
設置した試料ウェーハ２２上のＡＱをエツチングした。

試料２２はシリコンウェーハ」二にＡＱを１μｍの厚さ
に堆積したものであり、ＡＱ膜−ヒには厚さ３００ｎｍ
のＳ　ｉ　Ｏ，のマスクパターンが形成されたものであ
る。ＢＣＱ３＋２０％ＣＱ、プラズマを発生させ、試料
台１６に１．５０　ｋ　Ｈｚの高周波電力を入力してＡ
Ｑをエツチングすると同時に、イオン源２０に少量のＣ
Ｆ４ガスを導入してＣＦａ”、　ＣＦ２”。

Ｆ＋イオン等を発生させ、これらのイオンを約５００ｖ
で加速し、イオン電流密度約０　、５　ｍ　Ａ　／ｄで
、試料表面上に４５″の角度で入射させた。

厚さ１μｍのＡＱエツチング終了後、ＡＭエツチングパ
ターンの断面を走査型電子顕微鏡でｗ４察したところ、
はぼＳ　ｉ　Ｏ，のマスクパターン通りのＡＱパターン
が形成されていることが分った。しかし、イオン源２０
から試料表面にＦを含むイオンを照射しない場合には５
ｉ０２のマスクパターン下部に大きなサイドエツチング
が生じているのが認められた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、微細パターンを
形成するドライエツチング加工において、サイドエツチ
ング現象を防止するパターン側壁保護膜を制御性良く形
成でき、高精度な微細加工を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエツチング装置の構成の一例を示す図
であり、第２図は、本発明の方式でエツチングした場合
の断面を示す模式図である。 １・・・エツチングパターンの側壁、２・・・斜め方向
がら入射するビーム、３・・・側壁保護膜、４・・・エ
ツチングマスク、５・・・エツチング途中の被エツチン
グ材料の平坦部、６・・・エッチャントビーム、１１・
・・マイクロ波発振器、１２・・・導波管、１３・・・
プラズマ源、１４・・・エツチング室、１５・・・エツ
チングガス供給系、１６・・・回転試料台、１７・・・
試料台回転機構、１８・・・高周波電源、１９・・・真
空排気系、２０・・・イオン源、２１・・・イオン源ガ
ス供給系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料表面にイオンを入射させて、試料物質をエッチ
   ングする装置において、試料表面に対して垂直にイオン
   もしくは高速粒子を入射させる第１の粒子源と、試料表
   面に対して０°以上、９０°以下の角度でイオンもしく
   は高速粒子を入射させる第２の粒子源とを具備すること
   を特徴とするエッチング装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のエッチング装置におい
   て、試料表面に垂直な方向を回転軸として試料を回転で
   きる機構を有することを特徴とするエッチング装置。 ３、特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載のエッチ
   ング装置において、該第１の粒子源が反応性イオンビー
   ム源、反応性スパッタエッチング装置、マイクロ波励起
   プラズマエッチング装置のうちのいずれかであり、該第
   ２の粒子源がイオンビーム源であることを特徴とするエ
   ッチング装置。 ４、第１の粒子源により試料物質をエッチングする際、
   同時に連続してもしくは間欠して第２の粒子源によりイ
   オンもしくは高速粒子を上記試料物質の表面に照射する
   ことを特徴とするエッチング方法。 ５、特許請求の範囲第４項記載のエッチング方法におい
   て、第１の粒子源によりハロゲンを含むイオンもしくは
   高速粒子を試料表面に入射させ、第２の粒子源により、
   酸素、窒素、炭素、水素のうち少なくとも１つを含むイ
   オンもしくは高速粒子を試料表面に入射させることを特
   徴とするエッチング方法。