JPS6224627A - 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〕 本発明はドライエツチング方法に関する。特に少なくと
もフッ素を構成元素として有するガスを含有したエツチ
ングガスによりエツチングを行なうドライエツチング方
法に関する。本発明は、例えば半導体の製造のために利
用することができる。

〔発明の概要〕

本発明は、エツチング反応室内にフッ素ラジカルの量を
制御する材料部分を設けることにより、フッ素ラジカル
量を調節して被エツチング材の形状をコントロール可能
としたものである。

〔従来の技術〕

半導体装置、とりわけ集積回路の微細化が進むにつれ、
異方性加工が可能なドライエツチング、特に反応性イオ
ンエツチングが広く使用されるに至っている。最近では
、素子分離やキャパシター（溝型）の形成のために、基
体であるＳｊ（シリコン）の加工も反応性イオンエツチ
ングで行なわれる様になった。

このような、例えばＳｉをエツチングするための反応性
イオンエーツチングには、通常Ｆ（フッ素）ベースのガ
スまたはＣＩ（塩素）ベースのガスが使用されている。

（Ｆと０１を含んだガスが使用されている例もある。）
しかるにＳｔとＦとＳｔとＣ１の反応性を比較してみる
に、３ｅｅｌらの計算では、それぞれｌｅＶと１５ｅＶ
と相異がある。

例えばこれは、第５図（ａ）（ｂ）に各々Ｘｅｐｚなど
のＦ系ガス、ＸｅｃｌｔなどのＣ１系ガスを用いた場合
のエツチング速度Ｅ、Ｉを模式的妃示すが、Ｆ系ガスで
あれば同図（ａ）の様にＡｒイオンがオフの時でもエツ
チングが進行し、Ａｒイオンがオンで更に速度が高まる
が、Ｃ１系ガスでは同図（ｂ）の様にＡｒイオンがオン
の時にある程度のエツチング速度が得られるという如き
現象として現れる。従ってＦ系のガスを用いれば、大き
なイオンアシスト効果を要せず、Ｓｉのエツチングが可
能である。しかし一方では、Ｆ系ガスは反応性が大きい
結果アンダーカットも生じやすいという傾向がある。逆
にＣ１系のガスを用いると、大きなイオンアシスト効果
を要するため異方性加工はしやすいが、Ｃｌ系のガスは
腐食性であるため、装置の保守その他の面で種々の問題
をかかえている。従って実際にエツチング加工を行なう
生産現場としては、形状コントロールが可能であるなら
ば、Ｆベースのガスの方が使い勝手が良いということに
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の如く、従来のドライエツチング方法においてＦ系
のエツチングガスを用いる場合には、その使い勝手の良
さの反面、アンダーカットが生ずるなど形状コントロー
ルが難しいという問題がある。

本発明は、２つの問題点を解決しようとするもので、そ
の目的は、少なくともフッ素を構成元素として存するガ
スを含有したエツチングガスによりドライエツチングを
行なう際にも簡便な方法でアンダーカットを低減し得、
従って形状コントロールが可能な方法を提供することに
ある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記問題点は、少なくともフッ素を構成元素として有す
るガスを含有したエツチングガスによりエツチングを行
なう方法において、 エツチング反応室内にフッ素ラジカルの量を制御する材
料部分を設けたことを特徴とするドライエツチング方法
により、解決される。

フッ素ラジカルの量を制御する材料としては、フッ素ラ
ジカルを捕捉する材料などを使用でき、例えば、Ｃ，Ｈ
２Ｏを主たる構成元素とする有機材料を用いることがで
き、このようなものとしてノボラック樹脂などのフェノ
ール系樹脂、炭化水素系樹脂その他を挙げることができ
る。また、ポジレジストなどレジストをかかるフッ素ラ
ジカル量制御用材料として用いることもできる。このよ
うな材料部分を設ける個所としては、カソード材をこの
材料で構成する様にしてもよいし、あるいはダミーのウ
ェハーを設置して、これにレジストなど上記の如き材料
部分を設けるのでもよい。この材料の量、例えば被覆面
積を変えることなどによって、フッ素ラジカル量の制御
性をコントロールでき、これにより被エツチング材の形
状をコントロールし得る。

フッ素を構成元素として有するガスは、被エツチング材
に応じて適宜選択されるが、例えばＮＦＩなどのフッ化
窒素、ＣＦ、、また各種フッ化炭化水素系ガス、ＸｅＦ
等があり、これらには適宜ＣＯ□、Ａｒが添加されてよ
い。

〔作　　　用〕

上述の如く本発明のドライエツチング方法はエツチング
反応室内にフッ素ラジカルの量を制御する材料部分を設
けたので、該材料によりフッ素ラジカルの量が制御され
る。エツチングにおいてフッ素ベースのガスを使用する
際、等方性作用を示すものは、Ｆラジカルと考えられる
が、あるエツチング条件で生成するＦラジカルの量は放
電条件で、決まってくるので、本発明の様にフッ素ラジ
カルの量を制御する材料部分をエツチング反応室内に設
けると、ラジカル量のコントロールによるエツチング特
性のコントロールを達成することができる。従って、エ
ツチングの形状コントロールを容易になし得る。このよ
うに本発明によれば、装置の種類に依らず、Ｆラジカル
の量が被エツチ面積に比較して少なくなる様に制御して
、等方性の作用を大幅に低減することができ、これによ
ってエツチング形状コントロールが可能となる。アンダ
ーカットなど不都合な形状も避けることができる。

従って本発明は各種材料のエツチング加工に好適に用い
ることができ、とりわけ今後ますます微細化が進む、集
積回路装置の製造に好適に用いることができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例について、図面を参照して説明す
る。この実施例は、本発明をＳｔ系材料をエツチングす
る場合に適用したものである。第１図は本例装置を示し
、これは本発明のエツチング方法を具体化したエツチン
グ装置の一例である。

この例ではカソード１を構成するカソード材２を覆する
。この炭化水素系樹脂及びレジストが、Ｆラジカルの量
を制御する材料をなす。詳しくは本例では、第２図に示
す様に基体Ｓｉ、Ｉｌ上にＳ　ｒ　Ｏｚや５ｉＮＪｔｉ
（シリコンナイトライド層）などでエツチングストップ
層３２を形成し、該エツチングストップ層３２上にレジ
ストパターニングし、これをマスクとして該エツチング
ストップＪｉ３２をエツチング除去して、被エツチング
サンプルを形成する。第２図中３３でレジスト材を示す
。また第１図中、４はアノード、５はエツチング反応室
を示す。

この被エツチング材３　（サンプル）を、Ｆベースガス
を用いてＲＩＥでエツチングすると、カソード材２やレ
ジスト材３３により余分なＦラジカルが捕捉され、オー
バーエッチを防いだ、形状制御性の良いエツチングがな
される。従って、従来は第３図（ａ）の如き形状でオー
バーエッチ部３４が生じていたのを、第３図（ｂ）のよ
うにかかるオーバーエッチ部のない、パターン制御性の
良いエツチング形状３５が得られる。これは、カソード
材２やレジスト材３３が自己バイアスの電圧降下でのイ
オンの衝撃でエツチングされるため、Ｈなどが放出され
、これがＦラジカルを Ｈ＋Ｆ“−ＨＦ という形で除去して（れるため等方性の効果を低減して
、Ｓｉの異方性加工が行なえるためと考えレジストがな
くなるとＦラジカルのとりこみ効果が低減するため、レ
ジストの残量を光干渉法などで積極的に知るためである
。

上の実施例は、Ｓｉのエッチ領域以外はすべて有機材料
で被覆する例であるが、そのほか、第４図に示す如く被
エツチング材３であるウェハーのほか、レジストなどの
Ｆラジカルの量を制御する材料を有するダミーのウェハ
ー６をエツチングテーブル上に載置する構成を採用する
こともできる。

例えば全面レジストのダミーウェハーを用いることがで
きる。また上記の様なカソード材２や、ダミーのウェハ
ー６での有機材料の被覆領域を意図的に変え、エツチン
グ形状をコントロールする様に構成できる。

また、カソード材２の被覆率を変えることで、枚葉式に
対応でき、またカソード材の他にダミーウェハー６のそ
れも変えることで、多枚式（バッチ式）の’ＡＮにも対
応できる。

上記実施例を用いると、余剰のＦラジカルをカソード材
２やマスク材（レジスト材）３３からスパッタアウトす
るＨその他で再結合させてとりこむことができ、かつそ
の比率をカソード材２やダミーウェハーの有機材料（レ
ジスト材３３など）の被覆面積を変えてコントロールす
ることが可能なので、被エツチング材３のエツチング形
状を所望のものに制御できる。なお本発明は当然のこと
ながら上記実施例にのみ限定されるものではなく、カソ
ード材かレジスト材かいずれか一方のみを用いるのでも
良（、あるいは例えばＳｉ基体のほかＰｏ１ｙ　　Ｓｉ
やその他Ｓｉ系材料を被エツチング材とするのでも良く
、その他適宜の材料を被エツチング材として用いること
ができ、Ｆラジカルの量を制御する材料も、他の有機材
料そのほか本発明の作用を呈し得るものならいずれも採
用できる。

〔発明の効果） 上述の如く、本発明のドライエツチング方法は、簡便な
手段で被エツチング材のエツチング形状をコントロール
でき、アンダーカットの生成なども抑制でき、しかも本
発明は既存の装置をほとんどそのまま用いることができ
、フッ素ベースのガスを用いるためＣｌベースのガスの
場合と異なる装置の保守等が容易であるという効果をも
つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図であり、第２図
は同例に用いる被エツチング材の断面図である。第３図
は同例と従来例とのエツチング形状の比較を示す図であ
る。第４図は本発明の他の実施例の略示図である。第５
図は使用ガスによるエツチング特性の比較を示す図であ
る。 １・・・カソード、２・・・フッ素ラジカル制御用材料
（カソード材）、３・・・被エツチング材、３３・・・
フッ素ラジカル制御用材料（レジスト材）、４・・・ア
ノード、５・・・エツチング反応室、６・・・ダミーウ
ェハ。 覆工９ナンク゛翁の避１′伽図 第２図 （。）（ｂ） ｆｔ２状’＊Ｉ４１Ｆｆｉの比軟 第３図 イｔ＝のすＣ７夛ｔ＝、ｔｌ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくともフッ素を構成元素として有するガスを含
   有したエッチングガスによりエッチングを行なう方法に
   おいて、 エッチング反応室内にフッ素ラジカルの量を制御する材
   料部分を設けたことを特徴とする ドライエッチング方法。