JPS63174322A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低温ドライエツチング方法に係り、特に、酸化
膜の高精度ドライエツチングを行うのに好適な方法に関
し、更に、重合堆積膜を形成し得るようなガスを用いな
いので、異方性ドライエッチングを行うのに好適な方法
に関する。

〔従来の技術〕

従来、特開昭６０−１５８６２７に記載のように、試料
を低温に冷却しながらドライエツチングを行う方法があ
った。本例では、フッ素系ガスをエツチングガスとして
用いた場合のＳｉのエツチングについて詳細な記述があ
るが、酸化膜のエツチングについてはほとんど記述がな
い。

また、従来の酸化膜ドライエツチング用ガスは、ＣｘＦ
ａ、ＣＦ番、　ＣＨＦ　ａ　ｒ等、炭素を含むものであ
ったため、炭素系重合物が試料表面や装置内壁に堆積し
やすい等の問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、酸化膜のドライエツチングにおいて、
炭素を含まないフッ素系のガスを用いてエツチングする
ことにより、試料表面、および。

装置内壁への炭素系重合膜の堆積を防止することにある
。この堆積膜は、ＬＳＩ製造プロセスにおける発塵源に
なるため、製造工程の信頼性低下。

および、歩留り低下につながる。また、試料表面上への
堆積膜も、異物発生の原因であるとともに汚染源でもあ
るため、デバイスの信頼性低下をもたらす。したがって
、堆積膜を形成しやすい炭素を含むガスを用いることは
、避けるべきである。

一方、エツチング速度を高める方法として、ＣＱｚを混
合する方法もあるが、ＣＱ　２の混合率の増加とともに
塩素ラジカルが埋却するため、サイドエツチングも増加
する問題があった。

本発明の目的は、エツチング速度が大きく、清浄で、か
つ異方性エツチングが行なえるようなアルミニウム、あ
るいはアルミニウム合金のドライエツチング方法を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題を解決するために、炭素を含まないフッ素系エ
ツチングガスを用いた。また、炭素を含まないガスの場
合、側壁保護膜によるサイドエツチング抑制効果が少な
いため、試料を０℃以下の低温に冷却することによって
、サイドエッチを抑制し加工精度の向上を可能にした。

〔作用〕

試料を低温に冷却することによってサイドエツチングが
抑制される理由は次の通りである。

ドライエツチングでは、水平面に、イオンや電子等の高
エネルギー粒子と、ラジカル等の中性粒子が同時に入射
する一方、サイドウオールには、中性粒子だけが入射す
る。柑橘解析から、高エネルギー粒子照射により、固体
の極く表面に、疑似「高温」状態が作り出され、そのた
め、ガス粒子やラジカルと表面電子の反応が大きく活性
化される効果のあることがわかった。

一方、サイドウオールでは、ラジカルと固体。

ガス分子と固体といった、温度制御された試料の温度で
の反応が起る。

したがって、試料を極低温に冷却すると、サイドウオー
ルでの反応が抑制される一方、水平面は高エネルギー粒
子入射による温度上昇のために、反応は抑制されず、深
さ方向のみにエツチングが進行する異方性加工が散成さ
れる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

〔実施例１〕 酸化シリコンの低温エツチングに第１図に示す装置を用
いた。エツチングガスはＳＦａを用いた。

試料はシリコン基板上に熱酸化によって形成した厚さ０
．８　μｍの酸化シリコン膜である。試料は交換室２で
あらかじめ一５０℃程度まで約６０Ｓａｃ費やして徐々
に冷却される。その後、試料台７上に搬送され、所望の
温度に冷却された。冷却媒体として液体窒素を用い、試
料温度は±５℃の精度で制御された。試料温度を−１０
”Ｃ〜−１５０℃の範囲で変化させて、５ｉＯｚのサイ
ドエツチング量を測定した結果を第２図に示す。低温冷
却によるサイドエツチング抑制効果は、−５０℃以下で
認められ、−１００℃以下で顕著な効果が認められた。

例えば−１２０℃においてサイドエツチング量が０．０
５　　μｍ以下になった。−１５０℃以下では、エッチ
速度が著しく減少し、実用的プロセスとして用いること
が不可能であった。エツチングガスとしてＳＦｅの代わ
りに、ＮＦａ。

ＢＦａ、Ｆ２を用いても効果はほとんど同じであつた。

〔実施例２〕 実施例１と同様の低温ドライエツチング法を、酸化タン
タルのエツチングに適用した。試料はシリコン基板上に
、スパッタデポジションによって酸化タンタルを０．１
　　μｍの厚さに堆積させたものである。試料表面への
堆積物、及び汚染がほとんどプロセス上の問題にならな
い状態で、エツチングすることが可能であった。サイド
エツチング量は測定限界（約０．０３μｍ）以下であっ
た。

〔実施例３〕 アルミニウム、およびアルミニウム合金の低温エツチン
グに用いた装置を第１図に示す、エツチングガスはＢＣ
ＬａとＣＬｚの混合ガスとした。

試料は５ｉｎｓ膜上に堆積した１μｍのアルミニウム膜
である。試料は交換室２であらかじめ冷却され、その後
試料台７上に搬送され、所望の温度に冷却された。冷却
媒体として液体窒素を用い、試料温度は±５℃の精度で
制御された。試料温度を＋３０℃〜−１００℃の範囲で
変化させて、アルミニウムのサイドエツチング量を測定
した結果を第３図に示す。低温冷却によるサイドエッチ
抑制効果は１０℃以下で認められ、−１０℃〜−４０℃
の間で顕著な効果が認められた。たとえば、＋２０℃で
０．５　μｍのサイドエッチがあるが、−３０’Ｃに冷
却してエツチングすると０．０５μｍ以下に減少した。

−３０℃でのエッチ速度は約５００　ｎ　ｍ／ｗｉｎで
あった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、炭素を含まないフッ素系のエツチング
ガスによって、酸化膜を高精度にドライエツチングでき
る効果がある。

また、本発明によれば、ＣＣＱ　ａや、５ｉＣ１２＋に
よって形成されるパターン側壁付着物を用いることなく
、アルミニウム、もしくはアルミニウム合金を高精停に
ドライエツチングできるので汚染を低減できる効果があ
る。

さらに、アルミニウム膜のエツチング速度を増大させる
ために、塩素ラジカルを増加させるＣｌ２２ガスを混合
した場合でも、低温エツチングを用いると、エツチング
速度を減少させずに、サイドエツチングを防止できる効
果がある。

以上のように、本発明の効果は、炭素（Ｃ）やケイ素（
Ｓｉ）を含まないガスをエツチングガスとして用いた場
合に特に、有効であるが、炭素（Ｃ）やケイ素（Ｓｉ）
を含むガスが、主ガスに微量混合されている場合でも、
その量が試料表面へ重合堆積膜を形成し得る量以下であ
ってサイドエッチ量が大きい場合には、サイドエツチン
グ防止法の有効な手段として用いらることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の低温ドライエツチングに使
用する装置の断面図、第２図および第３図は、それぞれ
本発明の効果を示す曲線図である。 １・・・処理室、２・・・試料交換室、３・・・ゲート
バルブ、４・・・処理ガス供給口、５・・・メタル０リ
ング、６・・・石英カバー、７・・・冷却試料台、８・
・・試料（ウェーハ）、９・・・シースヒーター、１０
・・・液体窒素、１１・・・ＲＦ電源、１２・・・ヒー
ター用電源、１３・・・試料台、１４・・・冷却ガス供
給口、１５・・・加熱用ランプ、１６・・・石英台、１
７・・・テフロン台、１８・・・温度センサー、１９・
・・温度計、２０・・・絶縁物、２１・・・液体窒素容
器、２２・・・フィードバック回路、２３・・・ガス供
給制御系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フッ素を含むガスより励起したプラズマ中で、酸化
   膜をドライエッチングする方法において、被処理材料を
   ０℃以下の低温に冷却することを特徴とするドライエッ
   チング方法。 ２、上記フッ素を含むガスが、ＳＦ＿６，ＮＦ＿３，Ｂ
   Ｆ＿３、Ｆ＿２うちの少なくとも一種類であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエッチング
   方法。 ３、上記酸化膜が、酸化シリコン，酸化チタン，酸化タ
   ンタル，酸化タングステン、のうちのいずれかであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドライエッ
   チング方法。 ４、上記被処理材料の冷却温度が−５０℃〜−１５０℃
   の間にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のドライエッチング方法。 ５、塩素を含むガスより励起したプラズマ中で、アルミ
   ニウムもしくはアルミニウム合金をドライエッチングす
   る方法において、炭素（Ｃ）およびケイ素（Ｓｉ）元素
   を含まないガスを主成分とするエッチングガスを用い、
   試料を低温に冷却することを特徴とするドライエッチン
   グ方法。 ６、請求範囲第１項に記載のチッチングガスとして、三
   塩化ホウ素（ＢＣｌ＿３）、塩素（Ｃｌ＿２）のうちの
   少なくとも一種類を含むガスを用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第５項記載のドライエッチング方法。 ７、上記試料の温度が水冷温度（＋２０℃）以下である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第６項記載
   のドライエッチング方法。