JPH0114698B2 - - Google Patents
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- JPH0114698B2 JPH0114698B2 JP54018629A JP1862979A JPH0114698B2 JP H0114698 B2 JPH0114698 B2 JP H0114698B2 JP 54018629 A JP54018629 A JP 54018629A JP 1862979 A JP1862979 A JP 1862979A JP H0114698 B2 JPH0114698 B2 JP H0114698B2
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はガスプラズマエツチング方法に関す
るもので、所望のエツチング終了付近でエツチン
グ速度を変化させ、過剰な基板のエツチング或は
被エツチングを制御する方法に関するものであ
る。
るもので、所望のエツチング終了付近でエツチン
グ速度を変化させ、過剰な基板のエツチング或は
被エツチングを制御する方法に関するものであ
る。
ガスプラズマエツチングは、硅素化合物の薄膜
或はクロム等の金属膜のパターン形成手段として
よく使用されている。特に半導体集積回路の製造
工程中における硅素化合物のパターン形成におい
て、従来より知られた薬品によるエツチングに較
べて、エツチングマスクとしてのフオトレジスト
と被エツチング物質との付着性がパターンの形成
精度に影響を与える度合の低いこと、および多結
晶シリコン膜或はシリコン窒化膜（Si3N4）等の
エツチングが簡略であること等により、半導体集
積回路の製造技術として不可欠なものとなつてい
る。しかし、高集積度回路素子においては、３〜
4μｍ幅以下の硅素化合物等のパターン形成が必
要とされており、そのパターン精度は、0.5μｍ程
度の薄膜のエツチングにおいて、標準偏差値で
0.1μｍ程度が要求されており、通常のガスプラズ
マエツチングにおいてさえも非常に困難となつて
いる。
或はクロム等の金属膜のパターン形成手段として
よく使用されている。特に半導体集積回路の製造
工程中における硅素化合物のパターン形成におい
て、従来より知られた薬品によるエツチングに較
べて、エツチングマスクとしてのフオトレジスト
と被エツチング物質との付着性がパターンの形成
精度に影響を与える度合の低いこと、および多結
晶シリコン膜或はシリコン窒化膜（Si3N4）等の
エツチングが簡略であること等により、半導体集
積回路の製造技術として不可欠なものとなつてい
る。しかし、高集積度回路素子においては、３〜
4μｍ幅以下の硅素化合物等のパターン形成が必
要とされており、そのパターン精度は、0.5μｍ程
度の薄膜のエツチングにおいて、標準偏差値で
0.1μｍ程度が要求されており、通常のガスプラズ
マエツチングにおいてさえも非常に困難となつて
いる。
例えば、第１図は、フレオン（CF4）ガスに５
％の酸素（O2）を混合したガスを用いて、ガス
圧を0.4Torr、プラズマ放電出力を200ワツト、
反応管内部の温度を130℃の条件で、シリコンウ
エハ上に熱酸化膜（SiO2）を成長させ、これを
下地として成長させた0.5μｍ厚の多結晶シリコン
膜を、ネガ型フオトレジストをエツチングマスク
に使用して、エツチングを行つた時のエツチング
時間と多結晶シリコン膜のパターン寸法の変化量
の相関図である。第１図中、１ａはフオトレジス
トのパターン寸法、１ｂは0.5μｍ厚の多結晶シリ
コン膜のエツチングが完了した点、１ｃはエツチ
ング完了点１ｂより更に10秒過剰にエツチングを
進行させた点である。第２図は、エツチングの経
過を、第１図の各点１ａ，１ｂ，１ｃに対応させ
て示す断面図であり、ａ図、ｂ図およびｃ図がそ
れぞれ第１図の点１ａ，１ｂおよび１ｃの状態を
示す。
％の酸素（O2）を混合したガスを用いて、ガス
圧を0.4Torr、プラズマ放電出力を200ワツト、
反応管内部の温度を130℃の条件で、シリコンウ
エハ上に熱酸化膜（SiO2）を成長させ、これを
下地として成長させた0.5μｍ厚の多結晶シリコン
膜を、ネガ型フオトレジストをエツチングマスク
に使用して、エツチングを行つた時のエツチング
時間と多結晶シリコン膜のパターン寸法の変化量
の相関図である。第１図中、１ａはフオトレジス
トのパターン寸法、１ｂは0.5μｍ厚の多結晶シリ
コン膜のエツチングが完了した点、１ｃはエツチ
ング完了点１ｂより更に10秒過剰にエツチングを
進行させた点である。第２図は、エツチングの経
過を、第１図の各点１ａ，１ｂ，１ｃに対応させ
て示す断面図であり、ａ図、ｂ図およびｃ図がそ
れぞれ第１図の点１ａ，１ｂおよび１ｃの状態を
示す。
第２図中、２はフオトレジストからなるエツチ
ングマスク、３は多結晶シリコン膜、４は下地の
熱酸化膜、５はシリコン基板である。第１図の１
ａから１ｂまでは膜厚に応じたエツチング時間と
寸法の変化量を示しており、58秒のエツチング時
間で0.9μｍの寸法変化量であるが、１ｂから１ｃ
はわずか10秒の過剰エツチングで0.8μｍの寸法変
化量を示している。
ングマスク、３は多結晶シリコン膜、４は下地の
熱酸化膜、５はシリコン基板である。第１図の１
ａから１ｂまでは膜厚に応じたエツチング時間と
寸法の変化量を示しており、58秒のエツチング時
間で0.9μｍの寸法変化量であるが、１ｂから１ｃ
はわずか10秒の過剰エツチングで0.8μｍの寸法変
化量を示している。
このような特性から、エツチング終了点の決定
には、多結晶シリコン膜３の膜厚の不均一性或は
サイクル間の不均一性を考慮すると、３〜4μｍ
のパターン寸法の形成における前述の要求精度を
達成することは非常に困難である。なお、第１図
の寸法変化量がエツチング終了付近で大きな変曲
点を持つ原因は、反応系内の被エツチング試料面
積が減少すると、試料面積にほぼ比例してエツチ
ング速度が増加する現象として考えられる。つま
りエツチング終了点より被エツチング物質の露出
している面積はパターンの断面に限られてくるた
め、過剰なエツチングは急激なサイドエツチの現
象として現われる。
には、多結晶シリコン膜３の膜厚の不均一性或は
サイクル間の不均一性を考慮すると、３〜4μｍ
のパターン寸法の形成における前述の要求精度を
達成することは非常に困難である。なお、第１図
の寸法変化量がエツチング終了付近で大きな変曲
点を持つ原因は、反応系内の被エツチング試料面
積が減少すると、試料面積にほぼ比例してエツチ
ング速度が増加する現象として考えられる。つま
りエツチング終了点より被エツチング物質の露出
している面積はパターンの断面に限られてくるた
め、過剰なエツチングは急激なサイドエツチの現
象として現われる。
これを裏付ける特性として、第３図に各種硅素
化合物の面積依存性によるエツチング速度を示
す。第３図中、線６は多結晶シリコン膜、７は単
結晶シリコン膜、８はシリコン窒化膜（Si3N4）、
９はシリコン熱酸化膜（SiO2）である。フレオ
ンガスプラズマで反応速度の大きい硅素化合物ほ
どわずかな被エツチング面積でエツチング速度の
面積依存性が大きく現われれている。
化合物の面積依存性によるエツチング速度を示
す。第３図中、線６は多結晶シリコン膜、７は単
結晶シリコン膜、８はシリコン窒化膜（Si3N4）、
９はシリコン熱酸化膜（SiO2）である。フレオ
ンガスプラズマで反応速度の大きい硅素化合物ほ
どわずかな被エツチング面積でエツチング速度の
面積依存性が大きく現われれている。
この発明は、前述の被エツチング試料面積とエ
ツチング速度の比例関係に着目し、被エツチング
膜のエツチング終了付近で反応系全体のエツチン
グ速度を低下させ、第１図に示されるエツチング
終了付近の寸法変化量の変曲点１ｂの角度を緩和
させることを目的とする。エツチング終了付近で
反応系全体のエツチング速度を低下させた場合、
単位時間当りの被エツチング物質のエツチング量
は低下し、比較的には第１図に示される変曲点１
ｂの寸法変化曲線の角度はより大となり、エツチ
ング終了点以降のサイドエツチングによる寸法変
化量のエツチング時間的制御に関して大きな余裕
が得られる。そしてまた、シリコンウエハ内のエ
ツチング進行の不均一、或は被エツチング物質の
膜厚の不均一等によりおよぼされるエツチング寸
法のバラツキの影響を緩和することが可能であ
る。連続的なエツチング工程において、反応系全
体のエツチング速度を変化させる方法は、ガスプ
ラズマエツチングの特性から次の方法等を取るこ
とが可能である。(1)は放電出力を変化させる。(2)
エツチヤントとしてのガスの導入量或はガスの種
類を変化させる。(3)反応系の真空度を変化させ
る。また、エツチング終了付近の検知は、次の方
法等で容易に確認が可能である。(1)ウエハ面のエ
ツチング進行状態を目視観察により判断する。(2)
プラズマ化学反応で発生する特定の波長光を光電
素子により検知し、その量で判断する。
ツチング速度の比例関係に着目し、被エツチング
膜のエツチング終了付近で反応系全体のエツチン
グ速度を低下させ、第１図に示されるエツチング
終了付近の寸法変化量の変曲点１ｂの角度を緩和
させることを目的とする。エツチング終了付近で
反応系全体のエツチング速度を低下させた場合、
単位時間当りの被エツチング物質のエツチング量
は低下し、比較的には第１図に示される変曲点１
ｂの寸法変化曲線の角度はより大となり、エツチ
ング終了点以降のサイドエツチングによる寸法変
化量のエツチング時間的制御に関して大きな余裕
が得られる。そしてまた、シリコンウエハ内のエ
ツチング進行の不均一、或は被エツチング物質の
膜厚の不均一等によりおよぼされるエツチング寸
法のバラツキの影響を緩和することが可能であ
る。連続的なエツチング工程において、反応系全
体のエツチング速度を変化させる方法は、ガスプ
ラズマエツチングの特性から次の方法等を取るこ
とが可能である。(1)は放電出力を変化させる。(2)
エツチヤントとしてのガスの導入量或はガスの種
類を変化させる。(3)反応系の真空度を変化させ
る。また、エツチング終了付近の検知は、次の方
法等で容易に確認が可能である。(1)ウエハ面のエ
ツチング進行状態を目視観察により判断する。(2)
プラズマ化学反応で発生する特定の波長光を光電
素子により検知し、その量で判断する。
次にこの発明の具体的な一実施例を示す。この
方法は、エツチング終了付近で、反応系全体のエ
ツチング速度の低下を、放電出力を低下すること
により達成した例である。第１図に示された条件
と同じに、すなわち導入ガスはフレオン（CF4）
に５％の酸素を混合した混合ガスを用いてガス圧
を0.4Torrとし、反応管内部の温度を130℃の条
件で、0.5μｍ厚の多結晶シリコン膜をエツチング
する。初期放電出力は200ワツトとし、エツチン
グ終了付近は光電素子により検知し、フレオン
（CF4）と多結晶シリコンとの反応で生成する四
フツカシラン（SiF4）のプラズマ放電光（波長
9000Å付近）が最大値の70％に減少した時点で放
電出力を80ワツトに低下させる。第４図はこの方
法におけるエツチング時間と多結晶シリコン膜の
パターン寸法の変化量との相関図である。第４図
中、４ａはエツチングマスクに用いたフオトレジ
ストのパターン寸法、４ｂは放電出力を低下させ
た点、４ｃはエツチング終了点である。エツチン
グ終了点４ｃ以降の寸法変化量は、第１図に比較
して単位時間当り1/4に減少する。
方法は、エツチング終了付近で、反応系全体のエ
ツチング速度の低下を、放電出力を低下すること
により達成した例である。第１図に示された条件
と同じに、すなわち導入ガスはフレオン（CF4）
に５％の酸素を混合した混合ガスを用いてガス圧
を0.4Torrとし、反応管内部の温度を130℃の条
件で、0.5μｍ厚の多結晶シリコン膜をエツチング
する。初期放電出力は200ワツトとし、エツチン
グ終了付近は光電素子により検知し、フレオン
（CF4）と多結晶シリコンとの反応で生成する四
フツカシラン（SiF4）のプラズマ放電光（波長
9000Å付近）が最大値の70％に減少した時点で放
電出力を80ワツトに低下させる。第４図はこの方
法におけるエツチング時間と多結晶シリコン膜の
パターン寸法の変化量との相関図である。第４図
中、４ａはエツチングマスクに用いたフオトレジ
ストのパターン寸法、４ｂは放電出力を低下させ
た点、４ｃはエツチング終了点である。エツチン
グ終了点４ｃ以降の寸法変化量は、第１図に比較
して単位時間当り1/4に減少する。
以上の実施例では被エツチング物質として多結
晶シリコン膜を用いたが、第３図からわかるよう
に単結晶シリコン膜、シリコン窒化膜でも同様な
効果が得られる。
晶シリコン膜を用いたが、第３図からわかるよう
に単結晶シリコン膜、シリコン窒化膜でも同様な
効果が得られる。
このように、本方法を用いた場合は、反応系内
の被エツチング物質のエツチング終了時間の不均
一による部分的過剰エツチングの進行を緩和し、
フオトレジストパターン寸法からのエツチングに
よる被エツチング物質の寸法変化量をより少なく
することが可能であり、超微細パターンを用いた
半導体集積回路のパターン加工技術として有益で
ある。
の被エツチング物質のエツチング終了時間の不均
一による部分的過剰エツチングの進行を緩和し、
フオトレジストパターン寸法からのエツチングに
よる被エツチング物質の寸法変化量をより少なく
することが可能であり、超微細パターンを用いた
半導体集積回路のパターン加工技術として有益で
ある。
なお、この発明は、フレオンガスあるいはそれ
と他の不活性ガス、例えばヘリウム、アルゴンと
の混合ガスのプラズマを用いたエツチングにも適
用できることはいうまでもない。
と他の不活性ガス、例えばヘリウム、アルゴンと
の混合ガスのプラズマを用いたエツチングにも適
用できることはいうまでもない。
第１図は従来のガスプラズマエツチングにおけ
る多結晶シリコン膜のパターン寸法変化量とエツ
チング時間との相関図、第２図はガスプラズマエ
ツチングの経過を示す断面図、第３図は各種硅素
化合物のフレオンガスプラズマにおける被エツチ
ング物質のエツチング速度と面積依存との相関
図、第４図はこの発明の一実施例による多結晶シ
リコン膜のエツチングにおけるパターン寸法とエ
ツチング時間との相関図である。 図において、２はエツチングマスク、３は多結
晶シリコン膜、４は熱酸化膜、５はシリコン基板
である。なお、図中同一符号は同一または相当部
分を示す。
る多結晶シリコン膜のパターン寸法変化量とエツ
チング時間との相関図、第２図はガスプラズマエ
ツチングの経過を示す断面図、第３図は各種硅素
化合物のフレオンガスプラズマにおける被エツチ
ング物質のエツチング速度と面積依存との相関
図、第４図はこの発明の一実施例による多結晶シ
リコン膜のエツチングにおけるパターン寸法とエ
ツチング時間との相関図である。 図において、２はエツチングマスク、３は多結
晶シリコン膜、４は熱酸化膜、５はシリコン基板
である。なお、図中同一符号は同一または相当部
分を示す。
Claims (1)
- １ ガスプラズマによつて被エツチング物質をエ
ツチングする方法において、被エツチング物質と
して多結晶シリコン膜、単結晶シリコン膜、シリ
コン窒化膜等のエツチング速度の面積依存性が相
対的に大きいものを使用し、エツチング終了付近
以降でのエツチング速度の変化を略一定にするた
めに、エツチング系内のエネルギー状態或いはエ
ツチング種の量を低下させることを特徴とするガ
スプラズマエツチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1862979A JPS55111134A (en) | 1979-02-19 | 1979-02-19 | Method of gas plasma etching |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1862979A JPS55111134A (en) | 1979-02-19 | 1979-02-19 | Method of gas plasma etching |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55111134A JPS55111134A (en) | 1980-08-27 |
| JPH0114698B2 true JPH0114698B2 (ja) | 1989-03-14 |
Family
ID=11976901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1862979A Granted JPS55111134A (en) | 1979-02-19 | 1979-02-19 | Method of gas plasma etching |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55111134A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57117241A (en) * | 1981-01-13 | 1982-07-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Reactive ion etching method |
| JPS6062124A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-10 | Toshiba Corp | 反応性イオンエッチング装置の制御方法 |
| JPH0622215B2 (ja) * | 1983-05-10 | 1994-03-23 | 株式会社東芝 | プラズマエツチング方法 |
| JPH0666299B2 (ja) * | 1983-05-10 | 1994-08-24 | 株式会社東芝 | プラズマエツチング方法 |
| JP2590472B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1997-03-12 | ソニー株式会社 | エツチング方法 |
| JPH0529471A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-02-05 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH08172081A (ja) * | 1995-08-28 | 1996-07-02 | Hitachi Ltd | プラズマ表面処理装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5326674A (en) * | 1976-08-25 | 1978-03-11 | Hitachi Ltd | Plasma etching |
| JPS5328378A (en) * | 1976-08-27 | 1978-03-16 | Handotai Kenkyu Shinkokai | Method of plasma etching |
-
1979
- 1979-02-19 JP JP1862979A patent/JPS55111134A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5326674A (en) * | 1976-08-25 | 1978-03-11 | Hitachi Ltd | Plasma etching |
| JPS5328378A (en) * | 1976-08-27 | 1978-03-16 | Handotai Kenkyu Shinkokai | Method of plasma etching |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55111134A (en) | 1980-08-27 |
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