JP2002043296A - ドライエッチング方法および装置 - Google Patents
ドライエッチング方法および装置Info
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- JP2002043296A JP2002043296A JP2000228490A JP2000228490A JP2002043296A JP 2002043296 A JP2002043296 A JP 2002043296A JP 2000228490 A JP2000228490 A JP 2000228490A JP 2000228490 A JP2000228490 A JP 2000228490A JP 2002043296 A JP2002043296 A JP 2002043296A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭｏＷのような高融点金属とＳｉ０2とのエ
ッチング選択比を十分にとることが可能なドライエッチ
ング方法及びそれに用いる装置を提供する。 【解決手段】 チャンバー１５内に反応性ガスを導入
し、その反応性ガスを励起してプラズマを発生させるこ
とにより活性種およびイオンを生成し、チャンバー内に
配置した基板１４の表面に酸化膜を介して形成された高
融点金属薄膜を、レジストパターンをマスクとして用い
てドライエッチングする方法において、プラズマ源とし
て、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いる。ドライエッ
チング装置は、高密度プラズマを生成するプラズマ源
（ＩＣＰ）１１と、プラズマ密度を制御するＩＣＰ用高
周波電源１２と、基板に対してバイアス電位を与えるた
めに下部電極側に設けた高周波電源１３とを具備する。
ッチング選択比を十分にとることが可能なドライエッチ
ング方法及びそれに用いる装置を提供する。 【解決手段】 チャンバー１５内に反応性ガスを導入
し、その反応性ガスを励起してプラズマを発生させるこ
とにより活性種およびイオンを生成し、チャンバー内に
配置した基板１４の表面に酸化膜を介して形成された高
融点金属薄膜を、レジストパターンをマスクとして用い
てドライエッチングする方法において、プラズマ源とし
て、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いる。ドライエッ
チング装置は、高密度プラズマを生成するプラズマ源
（ＩＣＰ）１１と、プラズマ密度を制御するＩＣＰ用高
周波電源１２と、基板に対してバイアス電位を与えるた
めに下部電極側に設けた高周波電源１３とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反応性ガスを励起
してプラズマ化することにより生成された活性種および
イオンを利用して、ゲート電極等に用いられる高融点金
属薄膜をエッチングするためのドライエッチング方法、
およびそれに用いる装置に関する。
してプラズマ化することにより生成された活性種および
イオンを利用して、ゲート電極等に用いられる高融点金
属薄膜をエッチングするためのドライエッチング方法、
およびそれに用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタを用いたアクティブマ
トリックス型液晶表示装置など、ガラス基板上に薄膜ト
ランジスタのゲート電極を形成する場合には、次のよう
な反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置が用いられる。図８に
ＲＩＥ装置の概略図を示す。この装置は、チャンバー８
１内に、平行平板の２枚の電極８２ａ、８２ｂを備え、
薄膜が成膜された基板８３が、下部電極８２ｂ上に載置
される。下部電極８２ｂには、プラズマ密度および基板
８３へ入射するイオンエネルギーを制御する高周波電源
８４が接続される。基板８３は、例えば、表面に酸化膜
（ＳｉＯ2）を有し、その上にモリブデン−タングステ
ン合金（ＭｏＷ）のような高融点金属薄膜が被覆され、
更にその高融点金属薄膜上にレジストパターンが形成さ
れている。
トリックス型液晶表示装置など、ガラス基板上に薄膜ト
ランジスタのゲート電極を形成する場合には、次のよう
な反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置が用いられる。図８に
ＲＩＥ装置の概略図を示す。この装置は、チャンバー８
１内に、平行平板の２枚の電極８２ａ、８２ｂを備え、
薄膜が成膜された基板８３が、下部電極８２ｂ上に載置
される。下部電極８２ｂには、プラズマ密度および基板
８３へ入射するイオンエネルギーを制御する高周波電源
８４が接続される。基板８３は、例えば、表面に酸化膜
（ＳｉＯ2）を有し、その上にモリブデン−タングステ
ン合金（ＭｏＷ）のような高融点金属薄膜が被覆され、
更にその高融点金属薄膜上にレジストパターンが形成さ
れている。
【０００３】ドライエッチングを行う際にはまず、ガス
導入部（図示せず）を通して反応性ガスを導入し、排気
管（図示せず）を通してチャンバー８１内のガスを排気
することにより、所定の真空度にする。ひきつづき、下
部電極８２ｂに高周波を印加することにより、反応性ガ
スを励起してプラズマを発生させ、エッチングに必要な
活性種およびイオンを生成する。高周波は基板８３にバ
イアス電位を与える役割も有している。すなわち、高周
波電源８４が単独で、プラズマ密度と基板８３に入射す
るイオンエネルギーを制御する。これにより、基板８３
上のレジストパターンから露出した高融点金属薄膜が選
択的にエッチングされ、所望のゲート電極が形成され
る。
導入部（図示せず）を通して反応性ガスを導入し、排気
管（図示せず）を通してチャンバー８１内のガスを排気
することにより、所定の真空度にする。ひきつづき、下
部電極８２ｂに高周波を印加することにより、反応性ガ
スを励起してプラズマを発生させ、エッチングに必要な
活性種およびイオンを生成する。高周波は基板８３にバ
イアス電位を与える役割も有している。すなわち、高周
波電源８４が単独で、プラズマ密度と基板８３に入射す
るイオンエネルギーを制御する。これにより、基板８３
上のレジストパターンから露出した高融点金属薄膜が選
択的にエッチングされ、所望のゲート電極が形成され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのＲＩ
Ｅを用いた従来の技術では、前述したように、下部電極
８２ｂに備えた高周波電源８４が、単独でプラズマ密度
およびイオンエネルギーを制御するため、エッチング選
択比を確保するのが困難であった。
Ｅを用いた従来の技術では、前述したように、下部電極
８２ｂに備えた高周波電源８４が、単独でプラズマ密度
およびイオンエネルギーを制御するため、エッチング選
択比を確保するのが困難であった。
【０００５】上述のＲＩＥ装置を用いたエッチングにお
いて、圧力を８Ｐａとし、ＳＦ6ガスの流量を３００ｓ
ｃｃｍとし、Ｏ2ガスの流量を１０ｓｃｃｍとし、高周
波電力を変化させたときの、ＭｏＷエッチングレート、
およびＭｏＷとＳｉＯ2のエッチング選択比の変化を測
定した結果を、図９に示す。図９から明らかなように、
ＲＩＥ装置を用いた従来のドライエッチング方法では、
ＭｏＷのＳｉＯ2に対するエッチング選択比が２から３
程度になる。そのため、ＳｉＯ2上にＭｏＷ薄膜を堆積
し、上記組成の反応性ガスを用いて、ＭｏＷ薄膜をレジ
ストパターンをマスクとして選択的にエッチングする
と、ＳｉＯ2膜をも打ち抜かれてしまうという問題があ
った。
いて、圧力を８Ｐａとし、ＳＦ6ガスの流量を３００ｓ
ｃｃｍとし、Ｏ2ガスの流量を１０ｓｃｃｍとし、高周
波電力を変化させたときの、ＭｏＷエッチングレート、
およびＭｏＷとＳｉＯ2のエッチング選択比の変化を測
定した結果を、図９に示す。図９から明らかなように、
ＲＩＥ装置を用いた従来のドライエッチング方法では、
ＭｏＷのＳｉＯ2に対するエッチング選択比が２から３
程度になる。そのため、ＳｉＯ2上にＭｏＷ薄膜を堆積
し、上記組成の反応性ガスを用いて、ＭｏＷ薄膜をレジ
ストパターンをマスクとして選択的にエッチングする
と、ＳｉＯ2膜をも打ち抜かれてしまうという問題があ
った。
【０００６】本発明は、上記の問題を解決するため、Ｍ
ｏＷのような高融点金属とＳｉＯ2とのエッチング選択
比を十分にとることが可能なドライエッチング方法を提
供することを目的とする。
ｏＷのような高融点金属とＳｉＯ2とのエッチング選択
比を十分にとることが可能なドライエッチング方法を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、ＭｏＷのような高融点金属のドライエッチ
ング方法において、プラズマ源として、誘導結合プラズ
マ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｐｌａｓｍａ）を用いることにより、ＳｉＯ 2のよう
な酸化膜とのエッチング選択比を向上させることを特徴
とする。
に本発明は、ＭｏＷのような高融点金属のドライエッチ
ング方法において、プラズマ源として、誘導結合プラズ
マ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｐｌａｓｍａ）を用いることにより、ＳｉＯ 2のよう
な酸化膜とのエッチング選択比を向上させることを特徴
とする。
【０００８】すなわち本発明のドライエッチングする方
法は、チャンバー内に反応性ガスを導入し、その反応性
ガスを励起してプラズマを発生させることにより活性種
およびイオンを生成し、チャンバー内に配置した基板の
表面に酸化膜を介して形成された高融点金属薄膜を、レ
ジストパターンをマスクとして用いてドライエッチング
する方法であって、プラズマ源として、誘導結合プラズ
マ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｐｌａｓｍａ）を用いて高密度プラズマを生成するこ
とを特徴とする。
法は、チャンバー内に反応性ガスを導入し、その反応性
ガスを励起してプラズマを発生させることにより活性種
およびイオンを生成し、チャンバー内に配置した基板の
表面に酸化膜を介して形成された高融点金属薄膜を、レ
ジストパターンをマスクとして用いてドライエッチング
する方法であって、プラズマ源として、誘導結合プラズ
マ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｐｌａｓｍａ）を用いて高密度プラズマを生成するこ
とを特徴とする。
【０００９】反応性ガスは、フッ素含有化合物ガスと酸
素ガスとを含む構成とすることが望ましい。反応性ガス
を構成するフッ素含有化合物ガス（ＦＧ）と酸素ガス
（ＯＧ）の混合体積比率は、ＦＧ：ＯＧ＝３０：１〜３
とすることが望ましい。
素ガスとを含む構成とすることが望ましい。反応性ガス
を構成するフッ素含有化合物ガス（ＦＧ）と酸素ガス
（ＯＧ）の混合体積比率は、ＦＧ：ＯＧ＝３０：１〜３
とすることが望ましい。
【００１０】高密度プラズマ生成部に印加する高周波電
力（ＩＰ）と基板下部の電極にバイアス電位として印加
する高周波電力（ＢＰ）の比率は、ＩＰ：ＢＰ＝２０：
２〜４とすることが望ましい。
力（ＩＰ）と基板下部の電極にバイアス電位として印加
する高周波電力（ＢＰ）の比率は、ＩＰ：ＢＰ＝２０：
２〜４とすることが望ましい。
【００１１】反応性ガスを導入した際のチャンバー内の
ガス圧力は、８〜１２Ｐａであることが望ましい。チャ
ンバー内で基板が配置される下部電極の温度は、５０℃
〜８０℃とすることが望ましい。
ガス圧力は、８〜１２Ｐａであることが望ましい。チャ
ンバー内で基板が配置される下部電極の温度は、５０℃
〜８０℃とすることが望ましい。
【００１２】上記の構成において、高密度プラズマ生成
部に印加する高周波電力（ＩＰ）と基板下部の電極にバ
イアス電位として印加する高周波電力（ＢＰ）の比率
が、ＩＰ：ＢＰ＝２０：５〜７の領域、及びＩＰ：ＢＰ
＝２０：２〜４の領域を用いて２ステップエッチングを
行うことができる。
部に印加する高周波電力（ＩＰ）と基板下部の電極にバ
イアス電位として印加する高周波電力（ＢＰ）の比率
が、ＩＰ：ＢＰ＝２０：５〜７の領域、及びＩＰ：ＢＰ
＝２０：２〜４の領域を用いて２ステップエッチングを
行うことができる。
【００１３】以上の方法は、高融点金属薄膜が、モリブ
デン、タングステン、タンタル、モリブデン−タングス
テン合金、及びモリブデン−タンタル合金から選ばれた
少なくとも一種を含む金属から構成されている場合に、
より有効に適用することができる。
デン、タングステン、タンタル、モリブデン−タングス
テン合金、及びモリブデン−タンタル合金から選ばれた
少なくとも一種を含む金属から構成されている場合に、
より有効に適用することができる。
【００１４】本発明に用いるドライエッチング装置は、
高密度プラズマを生成するプラズマ源（ＩＣＰ）と、プ
ラズマ密度を制御するＩＣＰ用高周波電源と、基板に対
してバイアス電位を与えるために下部電極側に設けた高
周波電源とを具備する２励起方式のドライエッチング装
置である。それにより、生成されるプラズマ密度と、基
板に入射するイオンエネルギーとを、独立して制御でき
ることを特徴とする。
高密度プラズマを生成するプラズマ源（ＩＣＰ）と、プ
ラズマ密度を制御するＩＣＰ用高周波電源と、基板に対
してバイアス電位を与えるために下部電極側に設けた高
周波電源とを具備する２励起方式のドライエッチング装
置である。それにより、生成されるプラズマ密度と、基
板に入射するイオンエネルギーとを、独立して制御でき
ることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明のドライエッチング
方法を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明
の実施に用いるＩＣＰドライエッチング装置の概略図で
ある。本装置は、２励起方式であり、高密度プラズマを
生成するプラズマ源１１（ＩＣＰ）と、プラズマ密度を
制御するＩＣＰ用高周波電源１２と、下部電極１６側に
配置され基板１４にバイアス電位を与えるためのバイア
ス用高周波電源１３とを具備する。
方法を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明
の実施に用いるＩＣＰドライエッチング装置の概略図で
ある。本装置は、２励起方式であり、高密度プラズマを
生成するプラズマ源１１（ＩＣＰ）と、プラズマ密度を
制御するＩＣＰ用高周波電源１２と、下部電極１６側に
配置され基板１４にバイアス電位を与えるためのバイア
ス用高周波電源１３とを具備する。
【００１６】ドライエッチングを行う際には、まず、基
板１４をチャンバー１５内の下部電極１６上に載置す
る。基板１４上には、例えば、表面に酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2）が形成され、その上に、モリブデン−タングステ
ン合金（ＭｏＷ）のような高融点金属薄膜が被覆され、
さらにその高融点金属薄膜上にレジストパターンが形成
されている。つづいて、ガス導入部を通して反応性ガス
を導入し、排気管を通してチャンバー１５内のガスを排
気することにより所定の圧力にする。ひきつづき、ＩＣ
Ｐ用高周波電源１２によりプラズマ源１１に高周波を印
加する。それにより、反応性ガスを励起して高密度プラ
ズマを発生させ、エッチングに必要な活性種およびイオ
ンを生成する。同時に下部電極１６にバイアス電位を加
え、基板１４に入射するイオンエネルギーを制御する。
これにより、基板１４のレジストパターンから露出した
高融点金属薄膜が選択的にエッチングされ、所望のゲー
ト電極が形成される。
板１４をチャンバー１５内の下部電極１６上に載置す
る。基板１４上には、例えば、表面に酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2）が形成され、その上に、モリブデン−タングステ
ン合金（ＭｏＷ）のような高融点金属薄膜が被覆され、
さらにその高融点金属薄膜上にレジストパターンが形成
されている。つづいて、ガス導入部を通して反応性ガス
を導入し、排気管を通してチャンバー１５内のガスを排
気することにより所定の圧力にする。ひきつづき、ＩＣ
Ｐ用高周波電源１２によりプラズマ源１１に高周波を印
加する。それにより、反応性ガスを励起して高密度プラ
ズマを発生させ、エッチングに必要な活性種およびイオ
ンを生成する。同時に下部電極１６にバイアス電位を加
え、基板１４に入射するイオンエネルギーを制御する。
これにより、基板１４のレジストパターンから露出した
高融点金属薄膜が選択的にエッチングされ、所望のゲー
ト電極が形成される。
【００１７】基板１４としては、例えば半導体基板や、
ガラス基板等を用いることができる。高融点金属として
は、例えばモリブデン、タングステン、タンタル、モリ
ブデン−タングステン合金、モリブデン−タンタル合金
等を用いることができる。
ガラス基板等を用いることができる。高融点金属として
は、例えばモリブデン、タングステン、タンタル、モリ
ブデン−タングステン合金、モリブデン−タンタル合金
等を用いることができる。
【００１８】反応性ガスとしては、フッ素含有化合物と
酸素ガスの混合ガスを用いる。反応性ガスの成分である
フッ素含有化合物としては、例えばＣＦ4や、ＳＦ6等を
用いることができる。
酸素ガスの混合ガスを用いる。反応性ガスの成分である
フッ素含有化合物としては、例えばＣＦ4や、ＳＦ6等を
用いることができる。
【００１９】図２は、本発明のドライエッチング方法に
おける、Ｏ2ガス流量に対する、ＭｏＷエッチングレー
ト、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示す
特性図である。なお測定に際しては、ＩＣＰ高周波電力
を２０００Ｗとし、バイアス高周波電力を３００Ｗと
し、ガス圧力を８Ｐａとし、下部電極温度を６０℃と
し、ＳＦ6とＯ2の混合ガスを用いて、ＳＦ6ガス流量を
一定にしてエッチングを行った。
おける、Ｏ2ガス流量に対する、ＭｏＷエッチングレー
ト、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示す
特性図である。なお測定に際しては、ＩＣＰ高周波電力
を２０００Ｗとし、バイアス高周波電力を３００Ｗと
し、ガス圧力を８Ｐａとし、下部電極温度を６０℃と
し、ＳＦ6とＯ2の混合ガスを用いて、ＳＦ6ガス流量を
一定にしてエッチングを行った。
【００２０】図２から明らかなように、Ｏ2ガス流量を
増加させるに従い、ＭｏＷエッチングレートおよびＳｉ
Ｏ2エッチング選択比が減少する。反応性ガスを構成す
るフッ素含有物化合物（ＦＧ）と酸素ガス（ＯＧ）の混
合体積比率、ＦＧ：ＯＧを、３０：１〜３の範囲にする
ことにより、ＭｏＷとＳｉＯ2のエッチング選択比は
７．５を超え、十分に大きくとることが可能となる。
増加させるに従い、ＭｏＷエッチングレートおよびＳｉ
Ｏ2エッチング選択比が減少する。反応性ガスを構成す
るフッ素含有物化合物（ＦＧ）と酸素ガス（ＯＧ）の混
合体積比率、ＦＧ：ＯＧを、３０：１〜３の範囲にする
ことにより、ＭｏＷとＳｉＯ2のエッチング選択比は
７．５を超え、十分に大きくとることが可能となる。
【００２１】図３は、ＩＣＰ高周波電力に対する、Ｍｏ
Ｗエッチングレート、およびＳｉＯ 2とのエッチング選
択比の関係を示す特性図である。なお測定に際しては、
ＳＦ6ガス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量を１
０ｓｃｃｍとし、バイアス高周波電力を３００Ｗとし、
ガス圧力を８Ｐａとし、下部電極温度を６０℃としてエ
ッチングを行った。図３から明らかなように、ＩＣＰ高
周波電力の変化はＭｏＷエッチングレートに寄与する
が、ＳｉＯ2とのエッチング選択比に関しては影響を及
ぼさない。
Ｗエッチングレート、およびＳｉＯ 2とのエッチング選
択比の関係を示す特性図である。なお測定に際しては、
ＳＦ6ガス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量を１
０ｓｃｃｍとし、バイアス高周波電力を３００Ｗとし、
ガス圧力を８Ｐａとし、下部電極温度を６０℃としてエ
ッチングを行った。図３から明らかなように、ＩＣＰ高
周波電力の変化はＭｏＷエッチングレートに寄与する
が、ＳｉＯ2とのエッチング選択比に関しては影響を及
ぼさない。
【００２２】図４は、バイアス高周波電力に対する、Ｍ
ｏＷエッチングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング
選択比の関係を示す特性図である。なお測定に際して
は、ＳＦ6ガス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量
を１０ｓｃｃｍとし、ＩＣＰ高周波電力を２０００Ｗと
し、ガス圧力を８Ｐａとし、下部電極温度を６０℃とし
てエッチングを行った。図４から明らかなように、ＩＣ
Ｐ高周波電力（ＩＰ）とバイアス高周波電力（ＢＰ）の
比率、ＩＰ：ＢＰが、２０：２〜４の領域で、１００ｎ
ｍ以上のＭｏＷエッチングレートを保持しつつ、高いＳ
ｉＯ2とのエッチング選択比を得ることができる。
ｏＷエッチングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング
選択比の関係を示す特性図である。なお測定に際して
は、ＳＦ6ガス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量
を１０ｓｃｃｍとし、ＩＣＰ高周波電力を２０００Ｗと
し、ガス圧力を８Ｐａとし、下部電極温度を６０℃とし
てエッチングを行った。図４から明らかなように、ＩＣ
Ｐ高周波電力（ＩＰ）とバイアス高周波電力（ＢＰ）の
比率、ＩＰ：ＢＰが、２０：２〜４の領域で、１００ｎ
ｍ以上のＭｏＷエッチングレートを保持しつつ、高いＳ
ｉＯ2とのエッチング選択比を得ることができる。
【００２３】図５は、ガス圧力に対する、ＭｏＷエッチ
ングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関
係を示す特性図である。なお測定に際しては、ＳＦ6ガ
ス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量を１０ｓｃ
ｃｍとし、ＩＣＰ高周波電力を２０００Ｗとし、バイア
ス高周波電力を３００Ｗとし、下部電極温度を６０℃と
してエッチングを行った。図５から明らかなように、ガ
ス圧力が８〜１２Ｐａの領域で、１００ｎｍ以上のＭｏ
Ｗエッチングレートを保持しつつ、高いＳｉＯ 2とのエ
ッチング選択比を得ることができる。
ングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関
係を示す特性図である。なお測定に際しては、ＳＦ6ガ
ス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量を１０ｓｃ
ｃｍとし、ＩＣＰ高周波電力を２０００Ｗとし、バイア
ス高周波電力を３００Ｗとし、下部電極温度を６０℃と
してエッチングを行った。図５から明らかなように、ガ
ス圧力が８〜１２Ｐａの領域で、１００ｎｍ以上のＭｏ
Ｗエッチングレートを保持しつつ、高いＳｉＯ 2とのエ
ッチング選択比を得ることができる。
【００２４】図６は、下部電極温度に対する、ＭｏＷエ
ッチングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比
の関係を示す特性図である。なお測定に際しては、ＳＦ
6ガス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量を１０ｓ
ｃｃｍとし、ＩＣＰ高周波電力を２０００Ｗとし、バイ
アス高周波電力を３００Ｗとし、ガス圧力を８Ｐａとし
てエッチングを行った。図６から明らかなように、下部
電極温度を５０℃から８０℃とした領域で、高いＳｉＯ
2とのエッチング選択比を得ることができる。
ッチングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比
の関係を示す特性図である。なお測定に際しては、ＳＦ
6ガス流量を３００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガス流量を１０ｓ
ｃｃｍとし、ＩＣＰ高周波電力を２０００Ｗとし、バイ
アス高周波電力を３００Ｗとし、ガス圧力を８Ｐａとし
てエッチングを行った。図６から明らかなように、下部
電極温度を５０℃から８０℃とした領域で、高いＳｉＯ
2とのエッチング選択比を得ることができる。
【００２５】
【実施例】図７はゲート電極の形成工程を示す断面図で
ある。この図面に表された工程における本発明のドライ
エッチング方法の実施例について以下に説明する。
ある。この図面に表された工程における本発明のドライ
エッチング方法の実施例について以下に説明する。
【００２６】まず、図７（ａ）に示すように、ガラス基
板７１の表面に、厚さ９０ｎｍのＳｉＯ2薄膜７２をＣ
ＶＤにより成膜し、その上に厚さ２００ｎｍのＭｏＷ薄
膜７３をスパッタリングにより成膜した。その後、Ｍｏ
Ｗ薄膜７３上にフォトリソグラフィ技術により厚さ１５
００ｎｍのレジストパターン７４を形成した。次いで、
ガラス基板７１を、前述した図１に示す下部電極１６上
に載置した。なお、下部電極１６の温度は６０℃とし
た。その後、ガス導入部を通してＳＦ6を３００ｓｃｃ
ｍ、Ｏ2を１０ｓｃｃｍ導入し、排気管を通してチャン
バー１５内のガスを排気することにより、８Ｐａの真空
度とした。ひきつづき、プラズマ源１１（ＩＣＰ）に２
０００Ｗの高周波電力を印加することにより、反応性ガ
スを励起して高密度プラズマを発生させ、エッチングに
必要な活性種およびイオンを生成した。同時に、下部電
極１６にバイアス電位として、２５０Ｗの高周波電力を
加え、基板に入射するイオンエネルギーを制御した。こ
れにより、下部電極１６上のガラス基板７１表面のＭｏ
Ｗ薄膜７３を、レジストパターン７４をマスクとして、
図７（ｂ）に示すように選択的にドライエッチングし
た。
板７１の表面に、厚さ９０ｎｍのＳｉＯ2薄膜７２をＣ
ＶＤにより成膜し、その上に厚さ２００ｎｍのＭｏＷ薄
膜７３をスパッタリングにより成膜した。その後、Ｍｏ
Ｗ薄膜７３上にフォトリソグラフィ技術により厚さ１５
００ｎｍのレジストパターン７４を形成した。次いで、
ガラス基板７１を、前述した図１に示す下部電極１６上
に載置した。なお、下部電極１６の温度は６０℃とし
た。その後、ガス導入部を通してＳＦ6を３００ｓｃｃ
ｍ、Ｏ2を１０ｓｃｃｍ導入し、排気管を通してチャン
バー１５内のガスを排気することにより、８Ｐａの真空
度とした。ひきつづき、プラズマ源１１（ＩＣＰ）に２
０００Ｗの高周波電力を印加することにより、反応性ガ
スを励起して高密度プラズマを発生させ、エッチングに
必要な活性種およびイオンを生成した。同時に、下部電
極１６にバイアス電位として、２５０Ｗの高周波電力を
加え、基板に入射するイオンエネルギーを制御した。こ
れにより、下部電極１６上のガラス基板７１表面のＭｏ
Ｗ薄膜７３を、レジストパターン７４をマスクとして、
図７（ｂ）に示すように選択的にドライエッチングし
た。
【００２７】このような選択的なドライエッチングの後
レジストパターン７４を除去して、図７（ｃ）に示すよ
うに、ＳｉＯ2薄膜７２を成膜したガラス基板７１表面
への、ＭｏＷからなるゲート電極７５の形成が完了し
た。ドライエッチング後のＳｉＯ2の膜厚を分光エリプ
ソメータで測定した結果、十分にエッチング選択比が確
保されていることを確認した。
レジストパターン７４を除去して、図７（ｃ）に示すよ
うに、ＳｉＯ2薄膜７２を成膜したガラス基板７１表面
への、ＭｏＷからなるゲート電極７５の形成が完了し
た。ドライエッチング後のＳｉＯ2の膜厚を分光エリプ
ソメータで測定した結果、十分にエッチング選択比が確
保されていることを確認した。
【００２８】更に、高密度プラズマ生成部に印加する高
周波電力（ＩＰ）と、基板下部電極にバイアス電位とし
て印加する高周波電力（ＢＰ）の比率が、ＩＰ：ＢＰ＝
２０：５〜７の領域とＩＰ：ＢＰ＝２０：２から４の領
域を用いる２ステップエッチングを行うことにより、Ｍ
ｏＷの平均エッチングレートも大幅に向上させることが
できた。
周波電力（ＩＰ）と、基板下部電極にバイアス電位とし
て印加する高周波電力（ＢＰ）の比率が、ＩＰ：ＢＰ＝
２０：５〜７の領域とＩＰ：ＢＰ＝２０：２から４の領
域を用いる２ステップエッチングを行うことにより、Ｍ
ｏＷの平均エッチングレートも大幅に向上させることが
できた。
【００２９】すなわち、第１のステップにおいて、エッ
チングレートが速く、面内均一性の良い前者の条件を用
いて、被エッチング材料厚の８割程度のエッチングを行
い、第２のステップにおいては、残りの被エッチング材
料とオーバーエッチングを、選択比の高い後者の条件を
用いて行った。それにより、トータルのエッチング時間
短縮と、下地ＳｉＯ2の選択比確保を両立させることが
できた。
チングレートが速く、面内均一性の良い前者の条件を用
いて、被エッチング材料厚の８割程度のエッチングを行
い、第２のステップにおいては、残りの被エッチング材
料とオーバーエッチングを、選択比の高い後者の条件を
用いて行った。それにより、トータルのエッチング時間
短縮と、下地ＳｉＯ2の選択比確保を両立させることが
できた。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明は、プラズマ
源にＩＣＰを用いることにより、ＭｏＷのような高融点
金属と酸化膜（Ｓｉ０2）とのエッチング選択比を十分
にとることが可能なドライエッチング方法を提供するこ
とができる。
源にＩＣＰを用いることにより、ＭｏＷのような高融点
金属と酸化膜（Ｓｉ０2）とのエッチング選択比を十分
にとることが可能なドライエッチング方法を提供するこ
とができる。
【図１】 本発明の一実施形態におけるドライエッチン
グ方法に用いられるＩＣＰドライエッチング装置の概略
を示す断面図
グ方法に用いられるＩＣＰドライエッチング装置の概略
を示す断面図
【図２】 本発明の一実施形態のドライエッチング方法
における、Ｏ2流量に対する、ＭｏＷエッチングレー
ト、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示す
グラフ
における、Ｏ2流量に対する、ＭｏＷエッチングレー
ト、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示す
グラフ
【図３】 本発明の一実施形態のドライエッチング方法
における、ＩＣＰ高周波電力に対する、ＭｏＷエッチン
グレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係
を示すグラフ
における、ＩＣＰ高周波電力に対する、ＭｏＷエッチン
グレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係
を示すグラフ
【図４】 本発明の一実施形態のドライエッチング方法
における、バイアス高周波電力に対する、ＭｏＷエッチ
ングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関
係を示すグラフ
における、バイアス高周波電力に対する、ＭｏＷエッチ
ングレート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関
係を示すグラフ
【図５】 本発明の一実施形態のドライエッチング方法
における、ガス圧力に対する、ＭｏＷエッチングレー
ト、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示す
グラフ
における、ガス圧力に対する、ＭｏＷエッチングレー
ト、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示す
グラフ
【図６】 本発明の一実施形態のドライエッチング方法
における、下部電極温度に対する、ＭｏＷエッチングレ
ート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示
すグラフ
における、下部電極温度に対する、ＭｏＷエッチングレ
ート、およびＳｉＯ2とのエッチング選択比の関係を示
すグラフ
【図７】 本発明の一実施形態におけるゲート電極の形
成工程を示す断面図
成工程を示す断面図
【図８】 従来例のドライエッチング方法に用いられる
ＲＩＥ装置の断面図
ＲＩＥ装置の断面図
【図９】 従来例のＲＩＥを用いて高周波電力を変化さ
せた際の、ＭｏＷエッチングレート、およびＳｉＯ2と
のエッチング選択比の関係を示すグラフ
せた際の、ＭｏＷエッチングレート、およびＳｉＯ2と
のエッチング選択比の関係を示すグラフ
１１ プラズマ源 １２ ＩＣＰ用高周波電源 １３ バイアス用高周波電源 １４ 基板 １５ チャンバー １６ 下部電極 ７１ ガラス基板 ７２ ＳｉＯ2薄膜 ７３ ＭｏＷ薄膜 ７４ レジストパターン ７５ ゲート電極 ８１ チャンバー ８２ａ 上部電極 ８２ｂ 下部電極 ８３ 基板 ８４ 高周波電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｍ 29/43 29/62 Ｇ Ｆターム(参考） 4K057 DA13 DA16 DB08 DB15 DC10 DD01 DE06 DE08 DE20 DG02 DG06 DG07 DG08 DG15 DM05 DN01 4M104 AA09 BB16 BB17 BB18 CC05 DD67 GG09 HH20 5F004 AA05 BA20 CA03 DA00 DA01 DA18 DA26 DA30 DB00 DB08 DB10 5F033 GG04 HH19 HH20 HH21 HH22 PP15 QQ15 VV06 WW05 WW07
Claims (9)
- 【請求項１】 チャンバー内に反応性ガスを導入し、前
記反応性ガスを励起してプラズマを発生させることによ
り活性種およびイオンを生成し、前記チャンバー内に配
置した基板の表面に酸化膜を介して形成された高融点金
属薄膜を、レジストパターンをマスクとして用いてドラ
イエッチングする方法において、 プラズマ源として、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄ
ｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を
用いて高密度プラズマを生成することを特徴とするドラ
イエッチング方法。 - 【請求項２】 反応性ガスは、フッ素含有化合物ガスと
酸素ガスとを含むことを特徴とする請求項１記載のドラ
イエッチング方法。 - 【請求項３】 反応性ガスを構成するフッ素含有化合物
ガス（ＦＧ）と酸素ガス（ＯＧ）の混合体積比率が、Ｆ
Ｇ：ＯＧ＝３０：１〜３であることを特徴とする請求項
１または２に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項４】 高密度プラズマ生成部に印加する高周波
電力（ＩＰ）と基板下部の電極にバイアス電位として印
加する高周波電力（ＢＰ）の比率が、ＩＰ：ＢＰ＝２
０：２〜４であることを特徴とする請求項１または２に
記載のドライエッチング方法。 - 【請求項５】 反応性ガスを導入した際のチャンバー内
のガス圧力が、８〜１２Ｐａであることを特徴とする請
求項１または２に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項６】 チャンバー内で基板が配置される下部電
極の温度を、５０℃〜８０℃としたことを特徴とする請
求項１または２に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項７】 高密度プラズマ生成部に印加する高周波
電力（ＩＰ）と基板下部の電極にバイアス電位として印
加する高周波電力（ＢＰ）の比率が、ＩＰ：ＢＰ＝２
０：５〜７の領域、及びＩＰ：ＢＰ＝２０：２〜４の領
域を用いる２ステップエッチングを行うことを特徴とす
る請求項１または２に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項８】 高融点金属薄膜が、モリブデン、タング
ステン、タンタル、モリブデン−タングステン合金、及
びモリブデン−タンタル合金から選ばれた少なくとも一
種を含む金属から構成されていることを特徴とする請求
項１に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項９】 チャンバー内に反応性ガスを導入し、前
記反応性ガスを励起してプラズマを発生させることによ
り活性種およびイオンを生成し、前記チャンバー内に配
置した基板上に形成された薄膜をドライエッチングする
ように構成されたドライエッチング装置において、 高密度プラズマを生成する誘導結合プラズマ源と、前記
高密度プラズマの密度を制御するＩＣＰ用高周波電源
と、前記基板に対してバイアス電位を与えるために下部
電極側に設けた高周波電源とを具備し、生成される前記
高密度プラズマの密度と、前記基板に入射するイオンエ
ネルギーとを、独立して制御できることを特徴とするド
ライエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228490A JP2002043296A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | ドライエッチング方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228490A JP2002043296A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | ドライエッチング方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002043296A true JP2002043296A (ja) | 2002-02-08 |
Family
ID=18721764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000228490A Pending JP2002043296A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | ドライエッチング方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002043296A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006000978A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Konica Minolta Holdings Inc | シリコン基板加工方法、光学素子用金型、光学素子用金型母型、光学素子及び回折格子 |
-
2000
- 2000-07-28 JP JP2000228490A patent/JP2002043296A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006000978A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Konica Minolta Holdings Inc | シリコン基板加工方法、光学素子用金型、光学素子用金型母型、光学素子及び回折格子 |
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|---|---|---|---|
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