JPH0383335A - エッチング方法 - Google Patents
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- JPH0383335A JPH0383335A JP1218530A JP21853089A JPH0383335A JP H0383335 A JPH0383335 A JP H0383335A JP 1218530 A JP1218530 A JP 1218530A JP 21853089 A JP21853089 A JP 21853089A JP H0383335 A JPH0383335 A JP H0383335A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はエツチング方法に係り、特にゲート膜。
前記ゲート膜、シリコン基板等のエツチング処理に好適
なエツチング方法に関するものである。
なエツチング方法に関するものである。
る。
従来、ゲート膜のエツチング処理には、例えば特開昭6
2−154730号公報に記載のように、ポリシリコン
層、すなわち、ゲート膜のエツチングに、エツチング性
ガスとしてのSFGやNF3と堆積性ガスとしてのC,
CQ□F3 (商品名:フロン−113)やフロン−1
14(商品名)と化化合物処理ガスを用いるものがあっ
た。
2−154730号公報に記載のように、ポリシリコン
層、すなわち、ゲート膜のエツチングに、エツチング性
ガスとしてのSFGやNF3と堆積性ガスとしてのC,
CQ□F3 (商品名:フロン−113)やフロン−1
14(商品名)と化化合物処理ガスを用いるものがあっ
た。
また、シリコン基板のエツチング処理として。
特開昭63−299343号公報に記載のように。
エツチングガスとしてNF3もしくはSF、を用い、堆
積ガスとしてCHF□、 CH2F2、 CH,F。
積ガスとしてCHF□、 CH2F2、 CH,F。
C,H2Fz、C2HF6、C,H,F、C2H,F。
C,H4F、を用い、少なくともこれらの1つを含有す
るエツチングガスと堆積ガスとの混合ガスによってエツ
チングする方法があった。
るエツチングガスと堆積ガスとの混合ガスによってエツ
チングする方法があった。
上記従来技術のゲート膜のエツチング処理には、フロン
−113やフロン−114といった近年フロン規制を受
けるガスが使用されており、今後の処理にはこれらのガ
スを使用することができないという問題があり、これら
規制を受けるガス種以外のガスによるプロセスの開発が
急務となった。
−113やフロン−114といった近年フロン規制を受
けるガスが使用されており、今後の処理にはこれらのガ
スを使用することができないという問題があり、これら
規制を受けるガス種以外のガスによるプロセスの開発が
急務となった。
また、上記従来技術の後者には、フロン規制を受けない
ガスによるシリコン基板のエツチング処理が示されてい
る。しかし、Siのトレンチエツチングにおけるシリコ
ン基板に与える損傷については考慮されていたが、特に
ゲート膜加工でのエツチング性能の向上及び堆積物の低
減等についての配慮はなされておらず、十分なエツチン
グ性能がでないという問題があった。
ガスによるシリコン基板のエツチング処理が示されてい
る。しかし、Siのトレンチエツチングにおけるシリコ
ン基板に与える損傷については考慮されていたが、特に
ゲート膜加工でのエツチング性能の向上及び堆積物の低
減等についての配慮はなされておらず、十分なエツチン
グ性能がでないという問題があった。
すなわち、第10図(a)ないしくd)゛に示すように
、従来の処理ガスでは、ゲート膜をエツチングすると、
エツチングの進行とともにゲートを構成する、例えば、
WSix膜4の側壁にサイドウオール膜が徐々に堆積し
て、堆積物6がマスクのようになり、エツチングされる
WSix膜4の幅が徐々に広がって、図(e)に示すよ
うにアッシングを行ってマスク5を除去したときのWS
ix膜4の形状はテーパ状となり、垂直なエツチングが
できないという問題があった。また、エツチングされる
底面においても、堆積物が発生してエツチング速度が向
上しないという問題があった。
、従来の処理ガスでは、ゲート膜をエツチングすると、
エツチングの進行とともにゲートを構成する、例えば、
WSix膜4の側壁にサイドウオール膜が徐々に堆積し
て、堆積物6がマスクのようになり、エツチングされる
WSix膜4の幅が徐々に広がって、図(e)に示すよ
うにアッシングを行ってマスク5を除去したときのWS
ix膜4の形状はテーパ状となり、垂直なエツチングが
できないという問題があった。また、エツチングされる
底面においても、堆積物が発生してエツチング速度が向
上しないという問題があった。
本発明の第1の目的は、フロン規制を受けることなく、
エツチング性能を向上させることのできるエツチング方
法を提供することにある。
エツチング性能を向上させることのできるエツチング方
法を提供することにある。
本発明の第2の目的は、精度良く異方性エツチングが行
えるエツチング方法を提供することにある。
えるエツチング方法を提供することにある。
上記第1の目的を達成するために、エツチング用処理ガ
スとして還元性フッ化化合物ガスとハイドロカーボン系
ガスと被エツチング材の原子径より大きいハロゲンガス
と化化合物ガスを用いてゲート膜または前記ゲート膜ま
たはシリコン基板をエツチング処理するようにしたもの
である。
スとして還元性フッ化化合物ガスとハイドロカーボン系
ガスと被エツチング材の原子径より大きいハロゲンガス
と化化合物ガスを用いてゲート膜または前記ゲート膜ま
たはシリコン基板をエツチング処理するようにしたもの
である。
る。
また、上記第1の目的を達成するために、エツチング用
処理ガスとして還元性フッ化化合物ガスとCQを含むハ
イドロカーボン系ガス化化合物ガスを用いてゲート膜ま
たは前記ゲート膜またはシリコン基板をエツチング処理
するようにしたものである。
処理ガスとして還元性フッ化化合物ガスとCQを含むハ
イドロカーボン系ガス化化合物ガスを用いてゲート膜ま
たは前記ゲート膜またはシリコン基板をエツチング処理
するようにしたものである。
さらに、上記第2の目的を達成するために、エツチング
性ガスにより被エツチング材を異方性エツチングする工
程と、堆積性ガスにより保護膜を形成する工程と、堆積
性ガスにより保護膜として形成する堆積物の過剰分を除
去する工程とを有するようにしたものである。
性ガスにより被エツチング材を異方性エツチングする工
程と、堆積性ガスにより保護膜を形成する工程と、堆積
性ガスにより保護膜として形成する堆積物の過剰分を除
去する工程とを有するようにしたものである。
ゲート膜や前記ゲート膜やシリコン基板のエツチングに
おいて、エツチング用処理ガスとして還元性フッ化化合
物ガスとハイドロカーボン系ガスと被エツチング材の原
子径より大きいハロゲンガスと化化合物ガス、またはエ
ツチング用処理ガスとして還元性フッ化化合物ガスとC
Qを含むハイドロカーボン系ガス化化合物ガスを用いる
。
おいて、エツチング用処理ガスとして還元性フッ化化合
物ガスとハイドロカーボン系ガスと被エツチング材の原
子径より大きいハロゲンガスと化化合物ガス、またはエ
ツチング用処理ガスとして還元性フッ化化合物ガスとC
Qを含むハイドロカーボン系ガス化化合物ガスを用いる
。
る。
これにより、堆積性ガスであるハイドロカーボン系ガス
の作用によって、被エツチング材のエツチング面及び側
壁に堆積物が付着する。このような状態で、エツチング
性ガスである還元性フッ化化合物ガスの作用によって、
被エツチング材のエツチング面に付着した堆積物及び被
エツチング材のエツチング面が異方性エツチングされる
。さらに、ハロゲンガスやハイドロカーボン系ガスに含
まれているC息の作用により、被エツチング材の表面に
付いた堆積膜及び過剰に付いたサイドウオール膜が除去
される。
の作用によって、被エツチング材のエツチング面及び側
壁に堆積物が付着する。このような状態で、エツチング
性ガスである還元性フッ化化合物ガスの作用によって、
被エツチング材のエツチング面に付着した堆積物及び被
エツチング材のエツチング面が異方性エツチングされる
。さらに、ハロゲンガスやハイドロカーボン系ガスに含
まれているC息の作用により、被エツチング材の表面に
付いた堆積膜及び過剰に付いたサイドウオール膜が除去
される。
このように処理されるので、エツチング速度の向上及び
形状精度の良い異方性のエツチングが可能となり、エツ
チング性能を向上させることができる。
形状精度の良い異方性のエツチングが可能となり、エツ
チング性能を向上させることができる。
また、エツチング性ガスにより被エツチング材を異方性
エツチングする工程と、堆積性ガスにより保護膜を形成
する工程と、堆積性ガスにより保護膜として形成する堆
積物の過剰分を除去する工程とを有する処理とすること
により、 側壁に保護膜を形成するとともに保護膜として形成する
堆積物の過剰分を除去し、異方性エツチングを行うので
、精度の良い異方性エツチングを行うことができる。
エツチングする工程と、堆積性ガスにより保護膜を形成
する工程と、堆積性ガスにより保護膜として形成する堆
積物の過剰分を除去する工程とを有する処理とすること
により、 側壁に保護膜を形成するとともに保護膜として形成する
堆積物の過剰分を除去し、異方性エツチングを行うので
、精度の良い異方性エツチングを行うことができる。
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第6図により説
明する。
明する。
第1図(a)(b)は、エツチング用処理ガスとして、
還元性フッ化化合物ガス(例えばSFI、)と。
還元性フッ化化合物ガス(例えばSFI、)と。
ハイドロカーボン系ガス(例えばCH,F、)と、被エ
ツチング材の原子径より大きいハロゲンガス(例えばC
Q2)化化合物ガスを用い、該処理ガスをプラズマ化し
てゲート膜をエツチング処理しているときの様子を示す
。この場合の被処理物としては、シリコン基板(上に絶
縁膜であるSin、膜2を形成し、その上にPoly−
5i膜3.Wsix膜4を順次重ねたゲート膜を形成し
、WSix膜4の上にマスク5を形成したものとなって
いる。
ツチング材の原子径より大きいハロゲンガス(例えばC
Q2)化化合物ガスを用い、該処理ガスをプラズマ化し
てゲート膜をエツチング処理しているときの様子を示す
。この場合の被処理物としては、シリコン基板(上に絶
縁膜であるSin、膜2を形成し、その上にPoly−
5i膜3.Wsix膜4を順次重ねたゲート膜を形成し
、WSix膜4の上にマスク5を形成したものとなって
いる。
このようなゲート膜のエツチング中は、堆積性ガスであ
るハイドロカーボン系ガスの作用によって、第1図(a
)に示すWSix膜4のエツチングでは、被エツチング
材の表面1図中ではWSix膜4の平面及びWSix膜
4の側壁に堆積物6(C,H,W、Cl等)が付着する
。また、第1図(b)に示すPo1y−3i膜3のエツ
チングでは、被エツチング材の表面、図中でttPol
y−5i膜3の平面及びWSix膜4とPo1y−5i
膜3との側壁に堆積物6 (C,H,Si。
るハイドロカーボン系ガスの作用によって、第1図(a
)に示すWSix膜4のエツチングでは、被エツチング
材の表面1図中ではWSix膜4の平面及びWSix膜
4の側壁に堆積物6(C,H,W、Cl等)が付着する
。また、第1図(b)に示すPo1y−3i膜3のエツ
チングでは、被エツチング材の表面、図中でttPol
y−5i膜3の平面及びWSix膜4とPo1y−5i
膜3との側壁に堆積物6 (C,H,Si。
CQ等)が付着する。
また、この間、エツチング性ガスであるSF。
の作用によって、第1図(a)に示すWSix膜4のエ
ツチングでは、WSix膜4の平面に付着した堆積物6
及びWSix膜4の平面がWFχ(χ=1.2.3・・
・・)(以下rWFχ」と略)等となってエツチング除
去され、深さ方向にエツチングが進行する。また、第1
図(b)に示すPo1y−5i膜3のエツチングでは、
Po1y−8i膜3の平面に付着した堆積物6及びPo
1y−8i膜3の平面がSiFχ(χ=1.2.3・・
・)(以下rSiFχ」と略)等となってエツチング除
去され、深さ方向にエツチングが進行する。
ツチングでは、WSix膜4の平面に付着した堆積物6
及びWSix膜4の平面がWFχ(χ=1.2.3・・
・・)(以下rWFχ」と略)等となってエツチング除
去され、深さ方向にエツチングが進行する。また、第1
図(b)に示すPo1y−5i膜3のエツチングでは、
Po1y−8i膜3の平面に付着した堆積物6及びPo
1y−8i膜3の平面がSiFχ(χ=1.2.3・・
・)(以下rSiFχ」と略)等となってエツチング除
去され、深さ方向にエツチングが進行する。
さらに、被エツチング材の原子径より大きいハロゲンガ
スであるCQ、の作用によって、主にプラズマ中のCl
イオン7が、第1図(a)に示すWSix1lI4のエ
ツチングでは、WSix膜4の平面方向に入射して、平
面上に付着した堆積物6と反応して、CCu、HCQ、
W(ly (:y=1.2゜3・・・)(以下rWC1
2yJと略)等となって堆積物6の除去を助け、SF、
による被エツチング材のエツチング速度を向上させてい
る。また、第1図(b)に示すPo1y−8i膜3のエ
ツチングでは、Po1y−8i膜3の平面方向に入射し
て。
スであるCQ、の作用によって、主にプラズマ中のCl
イオン7が、第1図(a)に示すWSix1lI4のエ
ツチングでは、WSix膜4の平面方向に入射して、平
面上に付着した堆積物6と反応して、CCu、HCQ、
W(ly (:y=1.2゜3・・・)(以下rWC1
2yJと略)等となって堆積物6の除去を助け、SF、
による被エツチング材のエツチング速度を向上させてい
る。また、第1図(b)に示すPo1y−8i膜3のエ
ツチングでは、Po1y−8i膜3の平面方向に入射し
て。
平面上に付着した堆積物6と反応して、CCQ。
HCQ、5iCffiy (y=1.2.3・・・)
(以下rSi(llyJと略)等となって堆積物6の除
去を助け、SF、による被エツチング材のエツチング速
度を向上させている。
(以下rSi(llyJと略)等となって堆積物6の除
去を助け、SF、による被エツチング材のエツチング速
度を向上させている。
また、プラズマ中のCDラジカル8が、第1図(a)に
示すWSix膜4のエツチングでは、被エツチング材の
サイドウオール膜となっている側壁部の堆積物6と反応
し、CCQ、H(1゜WCQy等となって堆積物6の除
去を行い、側壁部に付着する堆積物6の量が過剰になら
ないようにしている。また、第1図(b)に示すPo1
y−3i膜3のエツチングでは、被エツチング材のサイ
ドウオール膜となっている側壁部の堆積物6と反応し、
CCQ、HCQ、5iCQy等となって堆積物6の除去
を行い、側壁部に付着する堆積物6の量が過剰にならな
いようにしている。このようにして第1図(a)(b)
に示す堆積物6は、CQの化合物9となって除去される
。
示すWSix膜4のエツチングでは、被エツチング材の
サイドウオール膜となっている側壁部の堆積物6と反応
し、CCQ、H(1゜WCQy等となって堆積物6の除
去を行い、側壁部に付着する堆積物6の量が過剰になら
ないようにしている。また、第1図(b)に示すPo1
y−3i膜3のエツチングでは、被エツチング材のサイ
ドウオール膜となっている側壁部の堆積物6と反応し、
CCQ、HCQ、5iCQy等となって堆積物6の除去
を行い、側壁部に付着する堆積物6の量が過剰にならな
いようにしている。このようにして第1図(a)(b)
に示す堆積物6は、CQの化合物9となって除去される
。
なお、CQイオン7及びCDラジカル8もWSix膜4
やPo1y−8ilii3のエツチングに寄与する。
やPo1y−8ilii3のエツチングに寄与する。
次に、このようにエツチングを行う装置の例を第2図に
示す。
示す。
処理室10の上部には石英製の放電管11が設けてあり
、真空処理室を形成している。処理室10には。
、真空処理室を形成している。処理室10には。
真空処理室内にエツチング用処理ガスを供給するガス供
給源(図示省略)につながるガス供給口19が設けてあ
り、また、真空処理室内部を所定圧力に減圧・排気する
真空排気装置(図示省I[18)につながる排気口18
が設けである。処理室10内には被エツチング材である
ウェハ14を配置する試料台12が設けである。試料台
12には高周波電源13が接続してあり、試料台12に
高周波電力を印加可能になっている。放電管11の外側
には放電管11を囲んで導波管15が設けてあり、さら
にその外側には放電管11内に磁界を発生させるコイル
17が設けである。導波管15の端部にはマイクロ波を
発するマグネトロン16が設けである。
給源(図示省略)につながるガス供給口19が設けてあ
り、また、真空処理室内部を所定圧力に減圧・排気する
真空排気装置(図示省I[18)につながる排気口18
が設けである。処理室10内には被エツチング材である
ウェハ14を配置する試料台12が設けである。試料台
12には高周波電源13が接続してあり、試料台12に
高周波電力を印加可能になっている。放電管11の外側
には放電管11を囲んで導波管15が設けてあり、さら
にその外側には放電管11内に磁界を発生させるコイル
17が設けである。導波管15の端部にはマイクロ波を
発するマグネトロン16が設けである。
このような装置では、ガス供給口19から真空処理室内
にエツチング用処理ガスを供給するとともに、真空処理
室内を所定の圧力に減圧・排気し、導波管15によって
マグネトロン16からのマイクロ波を放電管11内に導
入するとともに、コイル17によって磁界を形成し、マ
イクロ波の電界とコイル17による磁界との作用によっ
て、放電管11内の処理ガスをプラズマ化する。さらに
、高周波電源13によって試料台12に高周波電力を印
加し、バイアス電圧を生じさせ、プラズマ中のイオンを
ウェハ14側に引込み、異方性エツチングを行わせるよ
うにしている。
にエツチング用処理ガスを供給するとともに、真空処理
室内を所定の圧力に減圧・排気し、導波管15によって
マグネトロン16からのマイクロ波を放電管11内に導
入するとともに、コイル17によって磁界を形成し、マ
イクロ波の電界とコイル17による磁界との作用によっ
て、放電管11内の処理ガスをプラズマ化する。さらに
、高周波電源13によって試料台12に高周波電力を印
加し、バイアス電圧を生じさせ、プラズマ中のイオンを
ウェハ14側に引込み、異方性エツチングを行わせるよ
うにしている。
本装置を用いて上記のゲート膜のエツチングを行ったと
きの実験結果を第3図ないし第6図に示す。この場合の
条件は、被エツチング対象としてはPo1y−3i膜で
、エツチング用処理ガスとして、SF、とCH,F、と
CQ、との混合ガスを用い1表1に示すケース1ないし
3で行った。
きの実験結果を第3図ないし第6図に示す。この場合の
条件は、被エツチング対象としてはPo1y−3i膜で
、エツチング用処理ガスとして、SF、とCH,F、と
CQ、との混合ガスを用い1表1に示すケース1ないし
3で行った。
第3図に示すように、ケース1,2.3のようにCL
の量を増やしていくと、エツチング速度及び選択比が向
上し、寸法変換量(エツチング底部の幅 −マスク幅)
の減少、すなわち、テーバ上の末広がりの寸法が小さく
なることがわかる。
の量を増やしていくと、エツチング速度及び選択比が向
上し、寸法変換量(エツチング底部の幅 −マスク幅)
の減少、すなわち、テーバ上の末広がりの寸法が小さく
なることがわかる。
なお、第3図のエツチング速度比はCQ2のガス流量が
80mu/winのときを基準とした。これは、第1図
(b)で示したようにCQイオンやCaラジカルの作用
によって、エツチング面及び側壁に付着した堆積物が効
率良く除去されるからと考えられる。
80mu/winのときを基準とした。これは、第1図
(b)で示したようにCQイオンやCaラジカルの作用
によって、エツチング面及び側壁に付着した堆積物が効
率良く除去されるからと考えられる。
表1
をエツチングしたしたときのエツチング断面の形状であ
る。第4図(b)はそれをアッシングしてマスク5を取
り除いたときの断面形状である。
る。第4図(b)はそれをアッシングしてマスク5を取
り除いたときの断面形状である。
第5図(a)はケース2で第1図に示す被処理物をエツ
チングしたしたときのエツチング断面の形状である。第
5図(b)はそれをアッシングしてマスク5を取り除い
たときの断面形状である。これによると、ケース1のと
きよりもエツチングされた形状が改善されていることが
わかる。
チングしたしたときのエツチング断面の形状である。第
5図(b)はそれをアッシングしてマスク5を取り除い
たときの断面形状である。これによると、ケース1のと
きよりもエツチングされた形状が改善されていることが
わかる。
第6図(a)はケース3で第1図に示す被処理物をエツ
チングしたしたときのエツチング断面の形状である。、
第6図(b)はそれをアッシングしてマスク5を取り除
いたときの断面形状である。これによると、ケース2の
ときよりも、さらにエツチングされた形状が改善され、
垂直にエツチングされていることがわかる。
チングしたしたときのエツチング断面の形状である。、
第6図(b)はそれをアッシングしてマスク5を取り除
いたときの断面形状である。これによると、ケース2の
ときよりも、さらにエツチングされた形状が改善され、
垂直にエツチングされていることがわかる。
以上、本実施例によれば、ゲート膜をエツチング処理す
るにあたって、エツチング用処理ガスとして、SF、と
CH2F2とにCQ、を加えて用いることにより、堆積
物の過剰な付着を防止、すなわち、0党2ガスが被エツ
チング材の表面に付いた堆積膜及び過剰に付いたサイド
ウオール膜を除去するので、エツチング形状の改善、す
なわち、異方性エツチングの高精度化及びエツチング速
度の向上が図れる。これにより、エツチング性能を向上
させることができる。
るにあたって、エツチング用処理ガスとして、SF、と
CH2F2とにCQ、を加えて用いることにより、堆積
物の過剰な付着を防止、すなわち、0党2ガスが被エツ
チング材の表面に付いた堆積膜及び過剰に付いたサイド
ウオール膜を除去するので、エツチング形状の改善、す
なわち、異方性エツチングの高精度化及びエツチング速
度の向上が図れる。これにより、エツチング性能を向上
させることができる。
また、Cp2ガスが下地酸化膜(SiO2膜)を削る還
元性のガス(S、C,H等)の濃度を希釈、すなわち、
CQがS、C,H等と反応してS。
元性のガス(S、C,H等)の濃度を希釈、すなわち、
CQがS、C,H等と反応してS。
C,H等の濃度を希釈するので、5in2膜のエツチン
グ速度を低下させることができ1選択比の向上が図れる
。
グ速度を低下させることができ1選択比の向上が図れる
。
また、本実施例によれば、第2図に示すようにエツチン
グ処理中に生じる放電管11内面への堆積物の付着もC
aラジカルの作用によって、除去することができるので
、放電管11の曇りを防止することができ、プラズマ中
の発光をモニターするのに採光量の低下がなくなり、エ
ツチング終点検出の際に再現性が良くなるという効果が
ある。また、クリーニング効果があるので、エツチング
の再現性が良くなるとともに、クリーニングの頻度も少
なくできるという効果がある。
グ処理中に生じる放電管11内面への堆積物の付着もC
aラジカルの作用によって、除去することができるので
、放電管11の曇りを防止することができ、プラズマ中
の発光をモニターするのに採光量の低下がなくなり、エ
ツチング終点検出の際に再現性が良くなるという効果が
ある。また、クリーニング効果があるので、エツチング
の再現性が良くなるとともに、クリーニングの頻度も少
なくできるという効果がある。
なお、本−実施例では、還元性フン化化合物ガスとして
、SF、の場合について説明したが、この他にNF、を
用いても同様に効果が得られる。
、SF、の場合について説明したが、この他にNF、を
用いても同様に効果が得られる。
また、ハイドロカーボン系ガスとして、CH,F2の場
合について説明したが、この他のハイドロカーボン系ガ
スとしてハイドロフロロカーボン系ガス、例えば、CH
F6、CH,F、C2H,F、。
合について説明したが、この他のハイドロカーボン系ガ
スとしてハイドロフロロカーボン系ガス、例えば、CH
F6、CH,F、C2H,F、。
C,HF6、C2H,F、C2H,F、C2H4F、。
C2H,F、等を用いても良い、また、被エツチング材
の原子径より大きいハロゲンガスとして、CQ2の場合
について説明したが、この他にBr2.I、等を用いて
も良い、この場合は、BrイオンやBrラジカルまたは
エイオンや■ラジカルがCQイオンやCQラジカルと同
様の作用をする。
の原子径より大きいハロゲンガスとして、CQ2の場合
について説明したが、この他にBr2.I、等を用いて
も良い、この場合は、BrイオンやBrラジカルまたは
エイオンや■ラジカルがCQイオンやCQラジカルと同
様の作用をする。
また、本−実施例では、エツチング用処理ガスとして還
元性フッ化化合物ガスとハイドロカーボン系ガスと被エ
ツチング材の原子径より大きいハロゲンガス化化合物ガ
スを用いたが、ハイドロカーボン系ガスの代わりに、C
Qを含むハイドロカーボン系ガスとしても良い、また、
還元性フッ化化合物ガスとCQを含むハイドロカーボン
系ガス化化合物ガスとしても良い。この場合は、ハイド
ロカーボン系ガスに含まれたCflが、被エツチング材
の原子径より大きいハロゲンガスの役目をする。CQを
含むハイドロカーボン系ガスとししては、CHClF2
.CHCQ2F、CH,CQ。
元性フッ化化合物ガスとハイドロカーボン系ガスと被エ
ツチング材の原子径より大きいハロゲンガス化化合物ガ
スを用いたが、ハイドロカーボン系ガスの代わりに、C
Qを含むハイドロカーボン系ガスとしても良い、また、
還元性フッ化化合物ガスとCQを含むハイドロカーボン
系ガス化化合物ガスとしても良い。この場合は、ハイド
ロカーボン系ガスに含まれたCflが、被エツチング材
の原子径より大きいハロゲンガスの役目をする。CQを
含むハイドロカーボン系ガスとししては、CHClF2
.CHCQ2F、CH,CQ。
CH2C党2等がある。
また、本−実施例では、ゲート膜として、WSix/P
o1y−3i膜の場合について説明したが、この他にP
o1y Si[ljだけの場合でも良いことはいうま
でもないが、W膜でも良い。
o1y−3i膜の場合について説明したが、この他にP
o1y Si[ljだけの場合でも良いことはいうま
でもないが、W膜でも良い。
このW膜の場合について以下説明する。
第7図にW膜のエツチング中の状態を示す。この場合の
処理ガスは、SF、とCH2F、とCl2との混合ガス
である。この場合の堆積物はW、C。
処理ガスは、SF、とCH2F、とCl2との混合ガス
である。この場合の堆積物はW、C。
H,Cf1等の化合物であり、堆積物はwcn。
CCQ、HCQとなって除去される。W膜はWFy、W
C11χ となってエツチング除去される。
C11χ となってエツチング除去される。
また、本−実施例では、ゲート膜として用いたWSix
/Po1y−5i膜のW S i x膜を前記ゲート膜
としてゲート膜以外に用いたものであってもエツチング
処理できることはいうまでもないが、この他の前記ゲー
ト膜としてTiW膜もエツチング処理することができる
。この場合の例について以下説明する。
/Po1y−5i膜のW S i x膜を前記ゲート膜
としてゲート膜以外に用いたものであってもエツチング
処理できることはいうまでもないが、この他の前記ゲー
ト膜としてTiW膜もエツチング処理することができる
。この場合の例について以下説明する。
LSIの多層配線において、従来、AQまたはAQ合金
膜(AQ−3i、AQ−Cu−5i。
膜(AQ−3i、AQ−Cu−5i。
Afl−Ti−3i等)が適用されてきたが、微細化に
ともないストレスマイグレーション、エレクトロマイグ
レーション等によるAI2系配線の断線が問題となって
きており、これを解決するものとしてAf1合金とバリ
ヤーメタルの積M構造が採用されるようになった。この
バリヤーメタルとしては、WS i x、TiW等の前
記ゲート膜が適用されている。この前記ゲート膜を塩素
系ガスプラズマ(例えば、BCQ3,5iCl4゜CQ
、等)で加工した場合、エツチング速度が遅くなるとい
う問題があった。また、SF、ガスプラズマで加工した
場合は、エツチング速度は向上するが、等方的なエツチ
ングになるという問題があった。
ともないストレスマイグレーション、エレクトロマイグ
レーション等によるAI2系配線の断線が問題となって
きており、これを解決するものとしてAf1合金とバリ
ヤーメタルの積M構造が採用されるようになった。この
バリヤーメタルとしては、WS i x、TiW等の前
記ゲート膜が適用されている。この前記ゲート膜を塩素
系ガスプラズマ(例えば、BCQ3,5iCl4゜CQ
、等)で加工した場合、エツチング速度が遅くなるとい
う問題があった。また、SF、ガスプラズマで加工した
場合は、エツチング速度は向上するが、等方的なエツチ
ングになるという問題があった。
あった。
しかし1本実施例の処理ガスを用いることにより、バリ
ヤーメタルの前記ゲート膜を高速で異方性良くエツチン
グできる。前記ゲート膜のエツチング中の状態を第8図
に示す。この場合の処理ガスは、SFGとCH,F2と
CQ2との混合ガスである。この場合の堆積物はW、C
,H。
ヤーメタルの前記ゲート膜を高速で異方性良くエツチン
グできる。前記ゲート膜のエツチング中の状態を第8図
に示す。この場合の処理ガスは、SFGとCH,F2と
CQ2との混合ガスである。この場合の堆積物はW、C
,H。
Cl等の化合物であり、堆積物はwcny。
CCQ、HCQとなって除去される。前記ゲート膜はW
Fχ、WCflyとなってエツチング除去される。
Fχ、WCflyとなってエツチング除去される。
さらに、本実施例の処理ガスは、Po1y−8i膜のエ
ツチングできるように、シリコン基板のエツチングにつ
いても適用可能である。このシリコン基板の場合につい
て以下説明する。
ツチングできるように、シリコン基板のエツチングにつ
いても適用可能である。このシリコン基板の場合につい
て以下説明する。
第9図にシリコン基板のエツチング中の状態を示す、こ
の場合の処理ガスは、SFsとCH2F2とCl2との
混合ガスである。この場合の堆積物はSi、C,H,C
Q等の化合物であり、堆積物は5iCQy、CC党、H
Cl2となって除去される。シリコン基板はSiFχ、
5iCQyとなってエツチング除去される。
の場合の処理ガスは、SFsとCH2F2とCl2との
混合ガスである。この場合の堆積物はSi、C,H,C
Q等の化合物であり、堆積物は5iCQy、CC党、H
Cl2となって除去される。シリコン基板はSiFχ、
5iCQyとなってエツチング除去される。
本発明によれば、フロン規制を受けることなく、エツチ
ング性能を向上させることができるという効果がある。
ング性能を向上させることができるという効果がある。
また、精度良く異方性エツチングが行えるという効果が
ある。
ある。
第↓図は本発明の一実施例であるエツチング方法による
処理中のエツチング断面を示す図、第2図は本発明を実
施するための装置の一例であるマイクロ波プラズマ処理
装置を示す縦断面図、第3図は、本発明の一例である処
理ガス流量を変えたときのエツチング性能を示す図、第
4図はCQ2ガスを40mQ/ff1inの流量で加え
て処理したときのエツチング処理後及びアッシング後の
エツチング断面を示す図、第5図はCQ2ガスを60+
L/@inの流量で加えて処理したときのエツチング処
理後及びアッシング後のエツチング断面を示す図、第6
図はcu、ガスを80*Q/winの流量で加えて処理
したときのエツチング処理後及びアッシング後のエツチ
ング断面を示す図、第7図はW膜のエツチング状態を示
す図、第8図は前記ゲート膜のエツチング状態を示す図
、第9図はシリコン基板のエツチング状態を示す図、第
10図は従来技術で処理したときの処理前、処理中及び
処理後のエツチング断面を示す図である。 1・・・・シリコン基板、2・・・・SiO□膜、3・
・・・Po1y−3i膜、4”WSix膜、5 ・−−
−マスク、6・・・・堆積物、7・・・・CQイオン、
8・・・・0党ラジカル、9・・・・化合物、20・・
・・W膜、21・・・第2 図 算3図 CQ2 カ1スz−1:(?IIVmi I’l )f
A4図 昂5図 拓6図 ヌr7回 V180 冨(:1図 第10図
処理中のエツチング断面を示す図、第2図は本発明を実
施するための装置の一例であるマイクロ波プラズマ処理
装置を示す縦断面図、第3図は、本発明の一例である処
理ガス流量を変えたときのエツチング性能を示す図、第
4図はCQ2ガスを40mQ/ff1inの流量で加え
て処理したときのエツチング処理後及びアッシング後の
エツチング断面を示す図、第5図はCQ2ガスを60+
L/@inの流量で加えて処理したときのエツチング処
理後及びアッシング後のエツチング断面を示す図、第6
図はcu、ガスを80*Q/winの流量で加えて処理
したときのエツチング処理後及びアッシング後のエツチ
ング断面を示す図、第7図はW膜のエツチング状態を示
す図、第8図は前記ゲート膜のエツチング状態を示す図
、第9図はシリコン基板のエツチング状態を示す図、第
10図は従来技術で処理したときの処理前、処理中及び
処理後のエツチング断面を示す図である。 1・・・・シリコン基板、2・・・・SiO□膜、3・
・・・Po1y−3i膜、4”WSix膜、5 ・−−
−マスク、6・・・・堆積物、7・・・・CQイオン、
8・・・・0党ラジカル、9・・・・化合物、20・・
・・W膜、21・・・第2 図 算3図 CQ2 カ1スz−1:(?IIVmi I’l )f
A4図 昂5図 拓6図 ヌr7回 V180 冨(:1図 第10図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、エッチング用処理ガスとして還元性フッ化化合物ガ
スとハイドロカーボン系ガスと被エッチング材の原子径
より大きいハロゲンガスを混合したガスを用いてゲート
膜またはタングステン合金膜またはシリコン基板をエッ
チング処理することを特徴とするエッチング方法。 2、前記還元性フッ化化合物ガスは、SF_6、または
NF_3である特許請求の範囲第1項記載のエッチング
方法。 3、前記ハイドロカーボン系ガスは、CHF_3、CH
_2F_2、CH_3F、C_2H_2F_2、C_2
HF_2、C_2H_3F、C_2H_5F、C_2H
_4F_2、C_2H_3F_3のいずれかである特許
請求の範囲第1項記載のエッチング方法。 4、前記ハロゲンガスは、Cl_2、Br_2またはI
_2のいずれかである特許請求の範囲第1項記載のエッ
チング方法。 5、前記ゲート膜はWSix/Poly−Si膜、Po
ly−Si膜、またはW膜である特許請求の範囲第1項
記載のエッチング方法。 6、タングステン合金膜は、WSix膜、TiW膜、W
膜である特許請求の範囲第1項記載のエッチング方法。 7、前記エッチング処理は、マイクロ波プラズマによっ
て行い、被処理物を配置する試料台に高周波電力を印加
して行う特許請求の範囲第1項記載のエッチング方法。 8、エッチング用処理ガスとして還元性フッ化化合物ガ
スとClを含むハイドロカーボン系ガスを混合したガス
を用いてゲート膜またはタングステン合金膜またはシリ
コン基板をエッチング処理することを特徴とするエッチ
ング方法。 9、前記還元性フッ化化合物ガスは、SF_6、または
NF_3である特許請求の範囲第8項記載のエッチング
方法。 10、前記Clを含むハイドロカーボン系ガスは、CH
ClF_2、CHCl_2F、CH_3Cl、CH_2
Cl_2いずれかである特許請求の範囲第8項記載のエ
ッチング方法。 11、前記ゲート膜はWSix/Poly−Si膜、P
oly−Si膜、またはW膜である特許請求の範囲第8
項記載のエッチング方法。 12、タングステン合金膜は、WSix膜、TiW膜、
W膜である特許請求の範囲第8項記載のエッチング方法
。 13、前記エッチング処理は、マイクロ波プラズマによ
って行い、被処理物を配置する試料台に高周波電力を印
加して行う特許請求の範囲第8項記載のエッチング方法
。 14、ガスプラズマによって被処理物をエッチングする
方法において、エッチング性ガスにより被エッチング材
を異方性エッチングする工程と、堆積性ガスにより保護
膜を形成する工程と、該保護膜との反応性ガスにより該
保護膜として形成する堆積物の過剰分を除去する工程と
を有することを特徴とするエッチング方法。 15、前記それぞれの工程は、同時に行われる特許請求
の範囲第14項記載のエッチング方法。 16、前記被処理物は、ゲート膜またはタングステン合
金膜またはシリコン基板である特許請求の範囲第14項
記載のエッチング方法。 17、前記エッチング性ガスとして還元性フッ化化合物
ガスを用い、前記堆積性ガスとしてとハイドロカーボン
系ガスを用い、前記保護膜との反応性ガスとして被処理
物の原子径より大きいハロゲンガスを用いる特許請求の
範囲第14項記載のエッチング方法。 18、前記エッチング性ガスとして還元性フッ化化合物
ガスを用い、前記堆積性ガスおよび前記保護膜との反応
性ガスとしてとClを含むハイドロカーボン系ガスを用
いる特許請求の範囲第14項記載のエッチング方法。 19、前記エッチング処理は、マイクロ波プラズマによ
って行い、被処理物を配置する試料台に高周波電力を印
加して行う特許請求の範囲第14項記載のエッチング方
法。
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