JP2002190469A - コンタクトホールの形成方法 - Google Patents
コンタクトホールの形成方法Info
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- JP2002190469A JP2002190469A JP2000388318A JP2000388318A JP2002190469A JP 2002190469 A JP2002190469 A JP 2002190469A JP 2000388318 A JP2000388318 A JP 2000388318A JP 2000388318 A JP2000388318 A JP 2000388318A JP 2002190469 A JP2002190469 A JP 2002190469A
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細なコンタクトホールの形成方法におい
て、化学増幅型レジスト膜及び反射防止膜が剥離しない
良好なコンタクトホールの形成方法を提供する。 【解決手段】 レジストパターン形成後に遠紫外線照射
を行って、予めレジスト膜及び反射防止膜からのデガス
を発生させることにより、その後フレオン系ガスを用い
てコンタクトホール形成のドライエッチングを行っても
レジスト膜及び反射防止膜が下地の半導体基板から剥が
れることを防止する。
て、化学増幅型レジスト膜及び反射防止膜が剥離しない
良好なコンタクトホールの形成方法を提供する。 【解決手段】 レジストパターン形成後に遠紫外線照射
を行って、予めレジスト膜及び反射防止膜からのデガス
を発生させることにより、その後フレオン系ガスを用い
てコンタクトホール形成のドライエッチングを行っても
レジスト膜及び反射防止膜が下地の半導体基板から剥が
れることを防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や集積
回路を製造する際の微細なコンタクトホールの形成方法
に関するものである。
回路を製造する際の微細なコンタクトホールの形成方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＩＣ及びＬＳＩ等の製造において
は、紫外線を用いたホトリソグラフィーによってパター
ン形成を行っている。一方、素子の微細化に伴い、短波
長光源の使用が進展している。短波長光源を使用した場
合、使用するレジストとしては、高感度・高解像度が得
られる、化学増幅という概念を導入したレジストが開発
されている（例えば，Ｏ．ＮＡＬＡＭＡＳＵ ｅｔ ａ
ｌ．，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，１２６２，３２（１９９
０））。このレジストは、放射光を照射した際に酸を発
生する光酸発生剤と、酸により反応する化合物を含む多
成分系物質で構成される。酸により反応する高分子化合
物としては、例えば下記化学式（化１）で示される構造
をしたものがある。
は、紫外線を用いたホトリソグラフィーによってパター
ン形成を行っている。一方、素子の微細化に伴い、短波
長光源の使用が進展している。短波長光源を使用した場
合、使用するレジストとしては、高感度・高解像度が得
られる、化学増幅という概念を導入したレジストが開発
されている（例えば，Ｏ．ＮＡＬＡＭＡＳＵ ｅｔ ａ
ｌ．，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，１２６２，３２（１９９
０））。このレジストは、放射光を照射した際に酸を発
生する光酸発生剤と、酸により反応する化合物を含む多
成分系物質で構成される。酸により反応する高分子化合
物としては、例えば下記化学式（化１）で示される構造
をしたものがある。
【０００３】
【化１】
【０００４】ここでＲは、アルコキシカルボニル基、ア
ルキル基、アルコキシアルキル基、アルキルシリル基、
テトラヒドロピラニル基、アルコキシカルボニルメチル
基等で、酸による分解反応を容易に起こすものである。
この様に化学増幅型レジストは、短波長領域でポリビニ
ルフェノール誘導体等の光吸収率の低い高分子化合物を
主成分にすることによりレジストの透明性は増し、さら
に、酸触媒による連鎖反応によりレジスト反応が進行す
るので高感度を有している。また、解像性においても優
れているため、短波長光源を利用した微細パターンの形
成材料として有望視されている。
ルキル基、アルコキシアルキル基、アルキルシリル基、
テトラヒドロピラニル基、アルコキシカルボニルメチル
基等で、酸による分解反応を容易に起こすものである。
この様に化学増幅型レジストは、短波長領域でポリビニ
ルフェノール誘導体等の光吸収率の低い高分子化合物を
主成分にすることによりレジストの透明性は増し、さら
に、酸触媒による連鎖反応によりレジスト反応が進行す
るので高感度を有している。また、解像性においても優
れているため、短波長光源を利用した微細パターンの形
成材料として有望視されている。
【０００５】このように化学増幅型レジストを用いた遠
紫外線の露光方法により、現在最小寸法で０．２μｍ以
下のレジストパターンの形成方法が盛んに研究されてい
る。そして、このような化学増幅型レジストで形成され
たレジストパターンをマスクとして、ポリシリコン膜、
シリコン酸化膜、アルミニウム膜等をドライエッチング
して半導体デバイスを形成している。しかし素子の微細
化に伴い、シリコン酸化膜をエッチングして形成するコ
ンタクトホールでは、そのアスペクト比（深さ／開口
幅）はますます増大して、アスペクト比が４以上（開口
幅が０．２５μｍ、深さが１μｍ以上）のコンタクトホ
ールを加工する必要がある。
紫外線の露光方法により、現在最小寸法で０．２μｍ以
下のレジストパターンの形成方法が盛んに研究されてい
る。そして、このような化学増幅型レジストで形成され
たレジストパターンをマスクとして、ポリシリコン膜、
シリコン酸化膜、アルミニウム膜等をドライエッチング
して半導体デバイスを形成している。しかし素子の微細
化に伴い、シリコン酸化膜をエッチングして形成するコ
ンタクトホールでは、そのアスペクト比（深さ／開口
幅）はますます増大して、アスペクト比が４以上（開口
幅が０．２５μｍ、深さが１μｍ以上）のコンタクトホ
ールを加工する必要がある。
【０００６】以下、従来のコンタクトホールの形成方法
について説明する。図７は従来例におけるコンタクトホ
ールの形成工程を示す断面図である。
について説明する。図７は従来例におけるコンタクトホ
ールの形成工程を示す断面図である。
【０００７】まず、図７（ａ）に示すように、予めＭＯ
Ｓトランジスタなどの半導体素子（図示せず）が形成さ
れた半導体基板（Ｓｉ基板）１上に絶縁膜になるシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ2膜）２を約１μｍの膜厚で形成す
る。その後、ＳｉＯ2膜２上に遠紫外線を吸収する反射
防止膜３を約１００ｎｍの膜厚で形成する。その後、反
射防止膜３上に遠紫外線以下の波長の放射光に感光する
化学増幅型レジスト膜４を約０．７μｍの膜厚で塗布す
る。
Ｓトランジスタなどの半導体素子（図示せず）が形成さ
れた半導体基板（Ｓｉ基板）１上に絶縁膜になるシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ2膜）２を約１μｍの膜厚で形成す
る。その後、ＳｉＯ2膜２上に遠紫外線を吸収する反射
防止膜３を約１００ｎｍの膜厚で形成する。その後、反
射防止膜３上に遠紫外線以下の波長の放射光に感光する
化学増幅型レジスト膜４を約０．７μｍの膜厚で塗布す
る。
【０００８】次に、図７（ｂ）に示すように、遠紫外線
以下の波長の光によりコンタクトホール形成用のマスク
５を用いてレジスト膜４を露光する。その後、Ｓｉ基板
１をポストエクスポージャーベーキング（ＰＥＢ）した
後に、アルカリ水溶液によりレジスト膜４を現像して約
０．２５μｍ径の微細なコンタクトホールパターン６を
形成する。
以下の波長の光によりコンタクトホール形成用のマスク
５を用いてレジスト膜４を露光する。その後、Ｓｉ基板
１をポストエクスポージャーベーキング（ＰＥＢ）した
後に、アルカリ水溶液によりレジスト膜４を現像して約
０．２５μｍ径の微細なコンタクトホールパターン６を
形成する。
【０００９】次に、図７（ｃ）に示すように、Ｃ4Ｆ8イ
オン７をエッチング種に用いてフレオン系プラズマによ
りＳｉＯ2膜２をドライエッチングしてコンタクトホー
ル８を形成する。この時に、遠紫外線を含むフレオン系
プラズマ光がレジスト膜４の表面を照射する。その後、
レジスト膜４と反射防止膜３を除去して、図７（ｄ）に
示す微細なコンタクトホール８がＳｉＯ2膜２に形成さ
れる。
オン７をエッチング種に用いてフレオン系プラズマによ
りＳｉＯ2膜２をドライエッチングしてコンタクトホー
ル８を形成する。この時に、遠紫外線を含むフレオン系
プラズマ光がレジスト膜４の表面を照射する。その後、
レジスト膜４と反射防止膜３を除去して、図７（ｄ）に
示す微細なコンタクトホール８がＳｉＯ2膜２に形成さ
れる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃ4Ｆ8
のようなフレオン系ガスを用いて高アスペクト比のコン
タクトホールを加工すると、ＲＩＥ−ｌａｇと呼ばれる
エッチング速度の寸法依存性が顕著になる。アスペクト
比の増加とともにリニアにエッチング速度が低下するの
で、エッチング時間が長くなる。そうすると、図８
（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、エッチングガスの
反応生成物によりポリマー膜９がレジスト膜４の表面に
堆積される。
のようなフレオン系ガスを用いて高アスペクト比のコン
タクトホールを加工すると、ＲＩＥ−ｌａｇと呼ばれる
エッチング速度の寸法依存性が顕著になる。アスペクト
比の増加とともにリニアにエッチング速度が低下するの
で、エッチング時間が長くなる。そうすると、図８
（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、エッチングガスの
反応生成物によりポリマー膜９がレジスト膜４の表面に
堆積される。
【００１１】図４（ａ）は遠紫外線照射有無による各種
の化学増幅型レジストからの放出ガス量の分析結果であ
る。図４（ａ）に示すように、化学増幅型レジストに遠
紫外線の照射を行うと、下記化学式（化２）に示される
ように、化学増幅型レジスト中の酸発生剤からプロトン
が発生し、このプロトンによりポリマーの保護基の脱離
反応を生じてこのレジストから放出ガス（以下、デガス
と略す）が発生する。
の化学増幅型レジストからの放出ガス量の分析結果であ
る。図４（ａ）に示すように、化学増幅型レジストに遠
紫外線の照射を行うと、下記化学式（化２）に示される
ように、化学増幅型レジスト中の酸発生剤からプロトン
が発生し、このプロトンによりポリマーの保護基の脱離
反応を生じてこのレジストから放出ガス（以下、デガス
と略す）が発生する。
【００１２】
【化２】
【００１３】したがって、フレオン系ガスを用いてコン
タクトホールのドライエッチングを行うと、エッチング
の反応生成物によりポリマー膜９がレジスト膜４の表面
に堆積すると共に、エッチング時に発生するフレオン系
プラズマ光による遠紫外線照射（ＤＵＶ）により上記の
デガスがレジスト中で発生する。ところが、図８（ａ）
に示すように、デガスはレジスト膜４上のポリマー膜９
により遮蔽されて外へ抜けることができないので、レジ
スト膜４と反射防止膜３の界面に蓄積されてデガスの気
泡１０を生ずる。この結果、デガスが一定以上蓄積され
るとデガスの気泡１０によるストレスでレジスト膜４が
反射防止膜３から剥離する問題が発生した。
タクトホールのドライエッチングを行うと、エッチング
の反応生成物によりポリマー膜９がレジスト膜４の表面
に堆積すると共に、エッチング時に発生するフレオン系
プラズマ光による遠紫外線照射（ＤＵＶ）により上記の
デガスがレジスト中で発生する。ところが、図８（ａ）
に示すように、デガスはレジスト膜４上のポリマー膜９
により遮蔽されて外へ抜けることができないので、レジ
スト膜４と反射防止膜３の界面に蓄積されてデガスの気
泡１０を生ずる。この結果、デガスが一定以上蓄積され
るとデガスの気泡１０によるストレスでレジスト膜４が
反射防止膜３から剥離する問題が発生した。
【００１４】また、遠紫外線照射により反射防止膜３か
らもデガスが発生して、図８（ｂ）に示すように、反射
防止膜３とＳｉＯ2膜２の界面にもデガスの気泡１０を
生ずるので、反射防止膜３がＳｉＯ2膜２から剥離する
問題も発生した。
らもデガスが発生して、図８（ｂ）に示すように、反射
防止膜３とＳｉＯ2膜２の界面にもデガスの気泡１０を
生ずるので、反射防止膜３がＳｉＯ2膜２から剥離する
問題も発生した。
【００１５】本発明は、上記問題点に鑑みて為されたも
のであり、化学増幅型レジスト膜及び反射防止膜が剥離
しない良好なコンタクトホールの形成方法を提供するこ
とを目的とする。
のであり、化学増幅型レジスト膜及び反射防止膜が剥離
しない良好なコンタクトホールの形成方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による一のコンタクトホールの形成方法は、
絶縁膜が形成された半導体基板上に遠紫外線以下の波長
の放射光に感光する化学増幅型レジスト膜を塗布する工
程（ａ）と、放射光によりコンタクトホールパターンを
レジスト膜に露光する工程（ｂ）と、レジスト膜を現像
してコンタクトホールを有するレジストパターンを絶縁
膜上に形成する工程（ｃ）と、レジストパターンが形成
された半導体基板に遠紫外線を照射してベーキングを行
う工程（ｄ）と、フレオン系ガスを用いた放電プラズマ
によりドライエッチングしてコンタクトホールを絶縁膜
に形成する工程（ｅ）と、を備えたことを特徴とする。
に、本発明による一のコンタクトホールの形成方法は、
絶縁膜が形成された半導体基板上に遠紫外線以下の波長
の放射光に感光する化学増幅型レジスト膜を塗布する工
程（ａ）と、放射光によりコンタクトホールパターンを
レジスト膜に露光する工程（ｂ）と、レジスト膜を現像
してコンタクトホールを有するレジストパターンを絶縁
膜上に形成する工程（ｃ）と、レジストパターンが形成
された半導体基板に遠紫外線を照射してベーキングを行
う工程（ｄ）と、フレオン系ガスを用いた放電プラズマ
によりドライエッチングしてコンタクトホールを絶縁膜
に形成する工程（ｅ）と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】また、本発明による他のコンタクトホール
の形成方法は、絶縁膜が形成された半導体基板上に遠紫
外線を吸収する有機反射防止膜を塗布する工程（ａ）
と、有機反射防止膜上に遠紫外線以下の波長の放射光に
感光する化学増幅型レジスト膜を塗布する工程（ｂ）
と、放射光によりコンタクトホールパターンをレジスト
膜に露光する工程（ｃ）と、レジスト膜を現像してコン
タクトホールを有するレジストパターンを形成する工程
（ｄ）と、レジストパターンが形成された半導体基板に
遠紫外線を照射してベーキングを行う工程（ｅ）と、フ
レオン系ガスを用いた放電プラズマによりドライエッチ
ングして絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程
（ｆ）と、を備えたことを特徴とする。
の形成方法は、絶縁膜が形成された半導体基板上に遠紫
外線を吸収する有機反射防止膜を塗布する工程（ａ）
と、有機反射防止膜上に遠紫外線以下の波長の放射光に
感光する化学増幅型レジスト膜を塗布する工程（ｂ）
と、放射光によりコンタクトホールパターンをレジスト
膜に露光する工程（ｃ）と、レジスト膜を現像してコン
タクトホールを有するレジストパターンを形成する工程
（ｄ）と、レジストパターンが形成された半導体基板に
遠紫外線を照射してベーキングを行う工程（ｅ）と、フ
レオン系ガスを用いた放電プラズマによりドライエッチ
ングして絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程
（ｆ）と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】これらの構成によって、レジストパターン
形成後に遠紫外線照射を行って、予めレジスト膜及び反
射防止膜からのデガスを発生させることにより、その後
フレオン系ガスを用いてコンタクトホール形成のドライ
エッチングを行ってもレジスト膜及び反射防止膜が下地
の半導体基板から剥がれることなく絶縁膜に微細なコン
タクトホールパターンを形成することができる。
形成後に遠紫外線照射を行って、予めレジスト膜及び反
射防止膜からのデガスを発生させることにより、その後
フレオン系ガスを用いてコンタクトホール形成のドライ
エッチングを行ってもレジスト膜及び反射防止膜が下地
の半導体基板から剥がれることなく絶縁膜に微細なコン
タクトホールパターンを形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態について図面を参照しながら説明す
る。図１は本発明の第１の実施形態における微細なコン
タクトホールの形成工程を示す断面図である。
の第１の実施形態について図面を参照しながら説明す
る。図１は本発明の第１の実施形態における微細なコン
タクトホールの形成工程を示す断面図である。
【００２０】まず、図１（ａ）に示すように、予めＭＯ
Ｓトランジスタなどの半導体素子（図示せず）が形成さ
れた半導体基板（Ｓｉ基板）２１上に絶縁膜になるシリ
コン酸化膜（ＳｉＯ2膜）２２を約１μｍの膜厚で形成
する。その後、ＳｉＯ2膜２２上にフェノール性水酸基
の全て、または一部を酸の作用により脱離し易い保護基
で置換された高分子化合物、または単分子化合物を主構
成成分とする放射光感応性材料よりなる化学増幅型レジ
ストを滴下し、スピンコートを行ってレジスト膜２４を
約０．７μｍの膜厚で塗布する。その後、Ｓｉ基板２１
にホットプレートで１３０℃、１分間のベーキングを行
う。
Ｓトランジスタなどの半導体素子（図示せず）が形成さ
れた半導体基板（Ｓｉ基板）２１上に絶縁膜になるシリ
コン酸化膜（ＳｉＯ2膜）２２を約１μｍの膜厚で形成
する。その後、ＳｉＯ2膜２２上にフェノール性水酸基
の全て、または一部を酸の作用により脱離し易い保護基
で置換された高分子化合物、または単分子化合物を主構
成成分とする放射光感応性材料よりなる化学増幅型レジ
ストを滴下し、スピンコートを行ってレジスト膜２４を
約０．７μｍの膜厚で塗布する。その後、Ｓｉ基板２１
にホットプレートで１３０℃、１分間のベーキングを行
う。
【００２１】次に、図１（ｂ）に示すように、露光波長
が２４８ｎｍで、ＮＡが０．５５のエキシマステッパに
より、コンタクトホール形成用のマスク２５を用いてレ
ジスト膜２４を露光する。その後、Ｓｉ基板２１にホッ
トプレートで１５０℃、１分間のベーキングを行う。そ
の後、有機アルカリ水溶液によりレジスト膜２４を１分
間現像した後、純水でリンスする。その後、Ｓｉ基板２
１に１２０℃のポストベーク処理を行い、約０．２５μ
ｍ径の微細なコンタクトホールパターン２６を形成す
る。
が２４８ｎｍで、ＮＡが０．５５のエキシマステッパに
より、コンタクトホール形成用のマスク２５を用いてレ
ジスト膜２４を露光する。その後、Ｓｉ基板２１にホッ
トプレートで１５０℃、１分間のベーキングを行う。そ
の後、有機アルカリ水溶液によりレジスト膜２４を１分
間現像した後、純水でリンスする。その後、Ｓｉ基板２
１に１２０℃のポストベーク処理を行い、約０．２５μ
ｍ径の微細なコンタクトホールパターン２６を形成す
る。
【００２２】次に、図１（ｃ）に示すように、遠紫外線
照射装置により上記のレジスト膜２４が形成されたＳｉ
基板２１全面に遠紫外線２９の照射を行う。好ましくは
１００ｍＪ／ｃｍ2以下で遠紫外線２９の照射を行うと
良い。その後、１５０℃で１分間ベーキングを行う。
照射装置により上記のレジスト膜２４が形成されたＳｉ
基板２１全面に遠紫外線２９の照射を行う。好ましくは
１００ｍＪ／ｃｍ2以下で遠紫外線２９の照射を行うと
良い。その後、１５０℃で１分間ベーキングを行う。
【００２３】こうすると、遠紫外線照射により化学増幅
型レジスト中で発生した酸が、ベーキング処理中にレジ
ストを構成する高分子化合物の保護基を切断する脱離反
応を引き起こし、これによってデガスを発生させる。こ
のように、コンタクトホールのドライエッチ前にレジス
ト膜２４に遠紫外線の照射を行えば、デガスは発生して
もレジスト膜２４の表面から外へ抜けるので、従来例の
ようにデガスの気泡は発生しない。
型レジスト中で発生した酸が、ベーキング処理中にレジ
ストを構成する高分子化合物の保護基を切断する脱離反
応を引き起こし、これによってデガスを発生させる。こ
のように、コンタクトホールのドライエッチ前にレジス
ト膜２４に遠紫外線の照射を行えば、デガスは発生して
もレジスト膜２４の表面から外へ抜けるので、従来例の
ようにデガスの気泡は発生しない。
【００２４】次に、図１（ｄ）に示すように、ＩＣＰ
（Inducitively Coupled Plasma）ドライエッチ装置を
用いて、Ｃ4Ｆ8イオン２７をエッチング種に用いてフレ
オン系プラズマによりＳｉＯ2膜２２をドライエッチン
グしてコンタクトホール２８を形成する。
（Inducitively Coupled Plasma）ドライエッチ装置を
用いて、Ｃ4Ｆ8イオン２７をエッチング種に用いてフレ
オン系プラズマによりＳｉＯ2膜２２をドライエッチン
グしてコンタクトホール２８を形成する。
【００２５】こうすると、１分以上のドライエッチング
を行っても、レジスト膜２４はフレオン系プラズマ光に
よる遠紫外線の照射を受けるが、すでにレジスト中の脱
離反応は前工程の遠紫外線照射で終わっているので、新
たにレジスト中からデガスは発生しない。したがって、
レジスト膜２４がＳｉＯ2膜２２から剥がれることはな
い。
を行っても、レジスト膜２４はフレオン系プラズマ光に
よる遠紫外線の照射を受けるが、すでにレジスト中の脱
離反応は前工程の遠紫外線照射で終わっているので、新
たにレジスト中からデガスは発生しない。したがって、
レジスト膜２４がＳｉＯ2膜２２から剥がれることはな
い。
【００２６】ここで、図２に示すように、ＩＣＰエッチ
ング装置は内壁面がセラミック、アルミナまたは石英な
どの絶縁物で覆われたチャンバー３１を設けており、こ
のチャンバー３１の内部には、上部において誘導結合型
コイル３２が設けられていると共に、下部において高周
波電力が印加される下部電極として試料台３３がアース
電極３４の上に設けられている。誘導結合型コイル３２
の一端には第１の高周波電力源３５から整合回路（図示
せず）を介して１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加さ
れると共に、試料台３３には第２の高周波電力供給源３
６から１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加される。
尚、誘導結合型コイル３２の他端はチャンバー３１の側
壁に接続されることにより設置されている。
ング装置は内壁面がセラミック、アルミナまたは石英な
どの絶縁物で覆われたチャンバー３１を設けており、こ
のチャンバー３１の内部には、上部において誘導結合型
コイル３２が設けられていると共に、下部において高周
波電力が印加される下部電極として試料台３３がアース
電極３４の上に設けられている。誘導結合型コイル３２
の一端には第１の高周波電力源３５から整合回路（図示
せず）を介して１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加さ
れると共に、試料台３３には第２の高周波電力供給源３
６から１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加される。
尚、誘導結合型コイル３２の他端はチャンバー３１の側
壁に接続されることにより設置されている。
【００２７】また、図示は省略しているが、チャンバー
３１にはマスフローコントローラを介してエッチングガ
スをチャンバー３１内に導入するためのガス導入部が設
けられていると共に、チャンバー３１内の圧力を０．１
〜１０Ｐａ程度に制御するターボポンプが設けられてい
る。尚、図３に示すエッチング条件でドライエッチング
した。
３１にはマスフローコントローラを介してエッチングガ
スをチャンバー３１内に導入するためのガス導入部が設
けられていると共に、チャンバー３１内の圧力を０．１
〜１０Ｐａ程度に制御するターボポンプが設けられてい
る。尚、図３に示すエッチング条件でドライエッチング
した。
【００２８】次に、酸素プラズマによりレジスト膜２４
を除去し、硫過水洗浄を行って、図１（ｅ）に示すよう
に、レジスト剥がれによるパターン異常がない良好なコ
ンタクトホール２８がＳｉＯ2膜２２に形成される。
を除去し、硫過水洗浄を行って、図１（ｅ）に示すよう
に、レジスト剥がれによるパターン異常がない良好なコ
ンタクトホール２８がＳｉＯ2膜２２に形成される。
【００２９】尚、本実施形態において、ドライエッチン
グ方式としてＩＣＰを用いたが、ＥＣＲやマグネトロン
エッチング等の他の方式でも同様のレジスト剥がれを防
止できる。
グ方式としてＩＣＰを用いたが、ＥＣＲやマグネトロン
エッチング等の他の方式でも同様のレジスト剥がれを防
止できる。
【００３０】また、レジストの露光光源に、ＫｒＦエキ
シマレーザを用いたが、ＡｒＦエキシマレーザあるいは
Ｘ線を用いても良い。
シマレーザを用いたが、ＡｒＦエキシマレーザあるいは
Ｘ線を用いても良い。
【００３１】また、本実施形態では遠紫外線照射後にベ
ーキング処理を行ったが、遠紫外線照射中にベーキング
を行っても良い。こうすると、製造工程の短縮化が図
れ、設備のスループットが向上できる。
ーキング処理を行ったが、遠紫外線照射中にベーキング
を行っても良い。こうすると、製造工程の短縮化が図
れ、設備のスループットが向上できる。
【００３２】さらに、遠紫外線照射量としては化学増幅
型レジストの保護基を脱離するのに必要なエネルギーを
与えれば良い。
型レジストの保護基を脱離するのに必要なエネルギーを
与えれば良い。
【００３３】次に、本実施形態に示すように、本発明で
はドライエッチング中に発生するレジスト剥がれはレジ
スト中から放出されるデガスに起因していることを明ら
かにした。図４（ｂ）はベーキング温度が９０℃と１５
０℃による遠紫外線照射した各種の化学増幅型レジスト
からのデガス量（デガスの発生量）の分析結果である。
アセタール系の化学増幅型レジストに対して、アクリル
系樹脂とハイドロスチレンの共重合体で構成される化学
増幅型レジストは、下記化学式（化３）に示されるよう
に、遠視外線照射に対してデガス量が少ない。したがっ
て、遠紫外線照射に対してデガス量が少ないアクリル系
樹脂とハイドロスチレンの共重合体で構成される化学増
幅型レジストを用いることにより、コンタクトホール形
成時のレジスト剥がれをより確実に防止することができ
る。
はドライエッチング中に発生するレジスト剥がれはレジ
スト中から放出されるデガスに起因していることを明ら
かにした。図４（ｂ）はベーキング温度が９０℃と１５
０℃による遠紫外線照射した各種の化学増幅型レジスト
からのデガス量（デガスの発生量）の分析結果である。
アセタール系の化学増幅型レジストに対して、アクリル
系樹脂とハイドロスチレンの共重合体で構成される化学
増幅型レジストは、下記化学式（化３）に示されるよう
に、遠視外線照射に対してデガス量が少ない。したがっ
て、遠紫外線照射に対してデガス量が少ないアクリル系
樹脂とハイドロスチレンの共重合体で構成される化学増
幅型レジストを用いることにより、コンタクトホール形
成時のレジスト剥がれをより確実に防止することができ
る。
【００３４】
【化３】
【００３５】次に、本実施形態では遠紫外線照射装置に
よりレジスト膜２４が形成されたＳｉ基板２１に遠紫外
線照射を行ったが、真空装置中で遠紫外線照射を行って
も良い。具体的にはレジスト膜２４を形成後、通常のド
ライエッチ前にＳｉ基板２１に１２０℃のベーク処理を
行い、図２に示す真空引きされたドライエッチング装置
のチャンバー３１内にＳｉ基板２１を導入し、不活性な
Ｎ2ガスを用いてプラズマ処理を行う。Ｎ2ガス流量とし
て１００ＳＣＣＭ、ＩＣＰ／ＲＦパワーは１００Ｗ／０
Ｗ、圧力は１００ｍＴｏｒｒ、下部電極基板温度は１３
０℃、照射時間は９０秒で行った。その後、同じエッチ
ング装置の別チャンバーでＳｉＯ2膜２２のドライエッ
チングを行う。
よりレジスト膜２４が形成されたＳｉ基板２１に遠紫外
線照射を行ったが、真空装置中で遠紫外線照射を行って
も良い。具体的にはレジスト膜２４を形成後、通常のド
ライエッチ前にＳｉ基板２１に１２０℃のベーク処理を
行い、図２に示す真空引きされたドライエッチング装置
のチャンバー３１内にＳｉ基板２１を導入し、不活性な
Ｎ2ガスを用いてプラズマ処理を行う。Ｎ2ガス流量とし
て１００ＳＣＣＭ、ＩＣＰ／ＲＦパワーは１００Ｗ／０
Ｗ、圧力は１００ｍＴｏｒｒ、下部電極基板温度は１３
０℃、照射時間は９０秒で行った。その後、同じエッチ
ング装置の別チャンバーでＳｉＯ2膜２２のドライエッ
チングを行う。
【００３６】尚、この場合ではプラズマ照射中にＳｉ基
板２１を加熱したが、プラズマ照射後にＳｉ基板２１を
加熱しても良い。
板２１を加熱したが、プラズマ照射後にＳｉ基板２１を
加熱しても良い。
【００３７】また、Ｎ2ガスによるプラズマ処理では、
試料台３３にバイアス電圧を印加することなくプラズマ
処理を施したが、これに代えてアノードカップル方式の
プラズマ処理を行っても良い。
試料台３３にバイアス電圧を印加することなくプラズマ
処理を施したが、これに代えてアノードカップル方式の
プラズマ処理を行っても良い。
【００３８】さらに、プラズマ処理のガスとしてＮ2ガ
スを用いたが、これにかえてＡｒガスまたはＨｅガスな
どを用いても同様の効果が得られる。
スを用いたが、これにかえてＡｒガスまたはＨｅガスな
どを用いても同様の効果が得られる。
【００３９】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態について図面を参照しながら説明する。図５は
本発明の第２の実施形態における微細なコンタクトホー
ルの形成工程を示す断面図である。
実施形態について図面を参照しながら説明する。図５は
本発明の第２の実施形態における微細なコンタクトホー
ルの形成工程を示す断面図である。
【００４０】まず、図５（ａ）に示すように、予めＭＯ
Ｓトランジスタなどの半導体素子（図示せず）が形成さ
れたＳｉ基板２１上にＳｉＯ2膜２２を約１μｍの膜厚
で形成する。その後、ＳｉＯ2膜２２上に熱架橋型の有
機反射防止樹脂を滴下し、スピンコートを行って反射防
止膜２３を約１００ｎｍの膜厚で塗布する。その後、Ｓ
ｉ基板２１にホットプレートで２５０℃のハードベーキ
ングを行う。
Ｓトランジスタなどの半導体素子（図示せず）が形成さ
れたＳｉ基板２１上にＳｉＯ2膜２２を約１μｍの膜厚
で形成する。その後、ＳｉＯ2膜２２上に熱架橋型の有
機反射防止樹脂を滴下し、スピンコートを行って反射防
止膜２３を約１００ｎｍの膜厚で塗布する。その後、Ｓ
ｉ基板２１にホットプレートで２５０℃のハードベーキ
ングを行う。
【００４１】次に、反射防止膜２３が塗布されたＳｉ基
板２１上にフェノール性水酸基の全て、または一部を酸
の作用により脱離し易い保護基で置換された高分子化合
物、または単分子化合物を主構成成分とする放射光感応
性材料よりなる化学増幅型レジストを滴下し、スピンコ
ートを行ってレジスト膜２４を約０．７μｍの膜厚で塗
布する。その後、Ｓｉ基板２１にホットプレートで１３
０℃、１分間のベーキングを行う。
板２１上にフェノール性水酸基の全て、または一部を酸
の作用により脱離し易い保護基で置換された高分子化合
物、または単分子化合物を主構成成分とする放射光感応
性材料よりなる化学増幅型レジストを滴下し、スピンコ
ートを行ってレジスト膜２４を約０．７μｍの膜厚で塗
布する。その後、Ｓｉ基板２１にホットプレートで１３
０℃、１分間のベーキングを行う。
【００４２】次に、図５（ｂ）に示すように、露光波長
が２４８ｎｍで、ＮＡが０．５５のエキシマステッパに
より、コンタクトホール形成用のマスク２５を用いてレ
ジスト膜２４を露光する。その後、Ｓｉ基板２１にホッ
トプレートで１５０℃、１分間のベーキングを行う。そ
の後、有機アルカリ水溶液によりレジスト膜２４を１分
間現像した後、純水でリンスする。その後、Ｓｉ基板２
１に１２０℃のポストベーク処理を行い、約０．２５μ
ｍ径の微細なコンタクトホールパターン２６を形成す
る。
が２４８ｎｍで、ＮＡが０．５５のエキシマステッパに
より、コンタクトホール形成用のマスク２５を用いてレ
ジスト膜２４を露光する。その後、Ｓｉ基板２１にホッ
トプレートで１５０℃、１分間のベーキングを行う。そ
の後、有機アルカリ水溶液によりレジスト膜２４を１分
間現像した後、純水でリンスする。その後、Ｓｉ基板２
１に１２０℃のポストベーク処理を行い、約０．２５μ
ｍ径の微細なコンタクトホールパターン２６を形成す
る。
【００４３】次に、図５（ｃ）に示すように、遠紫外線
照射装置により上記のレジスト膜２４が形成されたＳｉ
基板２１全面に遠紫外線２９の照射を行う。好ましくは
１００ｍＪ／ｃｍ2以下で遠紫外線２９の照射を行うと
良い。その後、１５０℃で１分間ベーキングを行う。
照射装置により上記のレジスト膜２４が形成されたＳｉ
基板２１全面に遠紫外線２９の照射を行う。好ましくは
１００ｍＪ／ｃｍ2以下で遠紫外線２９の照射を行うと
良い。その後、１５０℃で１分間ベーキングを行う。
【００４４】こうすると、コンタクトホールのドライエ
ッチ前にレジスト膜２４に遠紫外線照射を行うことによ
り、デガスが発生してもレジスト膜２４の表面から外へ
デガスは抜けるので、従来例のようにデガスの気泡は発
生せず、よってレジスト膜２４は反射防止膜２３から剥
離しない。また、熱架橋型の反射防止膜２３は遠紫外線
照射してもデガス量が少ないので、反射防止膜２３はＳ
ｉＯ2膜２２から剥離しない。
ッチ前にレジスト膜２４に遠紫外線照射を行うことによ
り、デガスが発生してもレジスト膜２４の表面から外へ
デガスは抜けるので、従来例のようにデガスの気泡は発
生せず、よってレジスト膜２４は反射防止膜２３から剥
離しない。また、熱架橋型の反射防止膜２３は遠紫外線
照射してもデガス量が少ないので、反射防止膜２３はＳ
ｉＯ2膜２２から剥離しない。
【００４５】次に、図５（ｄ）に示すように、ＩＣＰ
（Inducitively Coupled Plasma）ドライエッチ装置を
用いて、Ｃ4Ｆ8イオン２７をエッチング種に用いてフレ
オン系プラズマによりＳｉＯ2膜２２をドライエッチン
グしてコンタクトホール２８を形成する。この後、顕微
鏡で目視検査を行ったが、反射防止膜２３とレジスト膜
２４の界面でのレジスト膜の剥離や、反射防止膜２３と
ＳｉＯ2膜２２の界面での反射防止膜の剥離は発生しな
かった。
（Inducitively Coupled Plasma）ドライエッチ装置を
用いて、Ｃ4Ｆ8イオン２７をエッチング種に用いてフレ
オン系プラズマによりＳｉＯ2膜２２をドライエッチン
グしてコンタクトホール２８を形成する。この後、顕微
鏡で目視検査を行ったが、反射防止膜２３とレジスト膜
２４の界面でのレジスト膜の剥離や、反射防止膜２３と
ＳｉＯ2膜２２の界面での反射防止膜の剥離は発生しな
かった。
【００４６】次に、酸素プラズマによりレジスト膜２４
を除去し、硫過水洗浄を行って、図５（ｅ）に示すよう
に、パターン異常がない良好なコンタクトホール２８が
ＳｉＯ2膜２２に形成される。
を除去し、硫過水洗浄を行って、図５（ｅ）に示すよう
に、パターン異常がない良好なコンタクトホール２８が
ＳｉＯ2膜２２に形成される。
【００４７】尚、本実施形態では、反射防止膜として遠
紫外線照射に対してデガス量が少ない熱架橋型を用いた
が、遠紫外線照射によりデガス量が増大する非架橋型の
反射防止膜材料でも、本実施形態のように予め遠紫外線
照射を行うことにより、非架橋型の反射防止膜から発生
するデガスはレジスト膜を通して外へ抜けるので、従来
例のようにデガスの気泡は発生せず、よって反射防止膜
２３はＳｉＯ2膜２２から剥離しない。
紫外線照射に対してデガス量が少ない熱架橋型を用いた
が、遠紫外線照射によりデガス量が増大する非架橋型の
反射防止膜材料でも、本実施形態のように予め遠紫外線
照射を行うことにより、非架橋型の反射防止膜から発生
するデガスはレジスト膜を通して外へ抜けるので、従来
例のようにデガスの気泡は発生せず、よって反射防止膜
２３はＳｉＯ2膜２２から剥離しない。
【００４８】図６は遠紫外線照射有無の反射防止膜に対
して、加熱しながら水銀ランプによる遠紫外線を照射し
た時のＳＯ2ガスのＴＤＳ分析結果である。図６に示す
ように、遠紫外線照射した非架橋型の反射防止膜からは
ＳＯ2ガスが発生して、温度を上げると共にその量が増
大する。したがって、非架橋型の反射防止膜を用いる場
合には、予め遠紫外線照射を行ってＳＯ2ガスを放出さ
せる必要がある。一方、熱架橋型の反射防止膜からもＳ
Ｏ2ガスは発生するが、その量は非架橋型に比べて約１
桁少ないので、反射防止膜の剥がれをより確実に防止す
ることができる。
して、加熱しながら水銀ランプによる遠紫外線を照射し
た時のＳＯ2ガスのＴＤＳ分析結果である。図６に示す
ように、遠紫外線照射した非架橋型の反射防止膜からは
ＳＯ2ガスが発生して、温度を上げると共にその量が増
大する。したがって、非架橋型の反射防止膜を用いる場
合には、予め遠紫外線照射を行ってＳＯ2ガスを放出さ
せる必要がある。一方、熱架橋型の反射防止膜からもＳ
Ｏ2ガスは発生するが、その量は非架橋型に比べて約１
桁少ないので、反射防止膜の剥がれをより確実に防止す
ることができる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、本発明のコンタクトホー
ルの形成方法では、レジストパターン形成後に遠紫外線
照射を行って、予めレジスト膜及び反射防止膜からのデ
ガスを発生させることにより、その後フレオン系ガスを
用いてコンタクトホール形成のドライエッチングを行っ
てもレジスト膜及び反射防止膜が下地の半導体基板から
剥がれることなく絶縁膜に微細なコンタクトホールパタ
ーンを形成することができる。
ルの形成方法では、レジストパターン形成後に遠紫外線
照射を行って、予めレジスト膜及び反射防止膜からのデ
ガスを発生させることにより、その後フレオン系ガスを
用いてコンタクトホール形成のドライエッチングを行っ
てもレジスト膜及び反射防止膜が下地の半導体基板から
剥がれることなく絶縁膜に微細なコンタクトホールパタ
ーンを形成することができる。
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態にお
けるコンタクトホールの形成工程を示す断面図
けるコンタクトホールの形成工程を示す断面図
【図２】本発明の実施形態で用いたドライエッチング装
置の一例を示す図
置の一例を示す図
【図３】コンタクトホール形成でのドライエッチング条
件の一例を示す図
件の一例を示す図
【図４】（ａ）は遠紫外線照射有無による各種の化学増
幅型レジストからの放出ガス量の分析結果を示す図 （ｂ）はベーキング温度による遠紫外線照射した各種の
化学増幅型レジストからの放出ガス量の分析結果を示す
図
幅型レジストからの放出ガス量の分析結果を示す図 （ｂ）はベーキング温度による遠紫外線照射した各種の
化学増幅型レジストからの放出ガス量の分析結果を示す
図
【図５】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態にお
けるコンタクトホールの形成工程を示す断面図
けるコンタクトホールの形成工程を示す断面図
【図６】遠紫外線照射有無による反射防止膜からの放出
ガス量のＴＤＳ分析結果を示す図
ガス量のＴＤＳ分析結果を示す図
【図７】（ａ）〜（ｄ）は従来例におけるコンタクトホ
ールの形成工程を示す断面図
ールの形成工程を示す断面図
【図８】（ａ）、（ｂ）は従来例におけるコンタクトホ
ールの形成工程での課題を示す断面図
ールの形成工程での課題を示す断面図
２１ Ｓｉ基板 ２２ ＳｉＯ2膜 ２３ 反射防止膜 ２４ 化学増幅型レジスト膜 ２５ マスク ２６ コンタクトホールパターン ２７ Ｃ4Ｆ8イオン ２８ コンタクトホール ２９ 遠紫外線 ３１ チャンバー ３２ 誘導結合型コイル ３３ 試料台 ３４ アース電極 ３５ 第１の高周波電力源 ３６ 第２の高周波電力源
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/28 Ｈ０１Ｌ 21/28 Ｌ ５Ｆ０３３ 21/302 Ｊ ５Ｆ０４６ 21/027 21/30 ５０２Ｒ 21/768 ５７１ ５７４ 21/90 Ｃ Ｆターム(参考） 2H025 AA00 AB16 AC04 AD03 BE00 BG00 DA34 FA03 FA12 FA17 FA29 FA30 FA41 2H096 AA00 AA25 BA11 BA20 CA06 EA03 FA01 GA08 HA01 HA03 HA23 HA24 JA04 LA16 2H097 CA13 LA10 4M104 AA01 DD08 DD16 DD22 EE14 HH14 5F004 AA16 BA20 CA02 CA03 CA04 DA00 DA26 EA01 EB01 FA05 5F033 QQ04 QQ09 QQ11 QQ37 QQ52 QQ92 RR04 WW07 XX03 5F046 AA20 JA04 JA22 KA10 LA18 PA07
Claims (7)
- 【請求項１】 絶縁膜が形成された半導体基板上に遠紫
外線以下の波長の放射光に感光する化学増幅型レジスト
膜を塗布する工程（ａ）と、前記放射光によりコンタク
トホールパターンを前記レジスト膜に露光する工程
（ｂ）と、 前記レジスト膜を現像してコンタクトホールを有するレ
ジストパターンを前記絶縁膜上に形成する工程（ｃ）
と、 前記レジストパターンが形成された前記半導体基板に遠
紫外線を照射してベーキングを行う工程（ｄ）と、 フレオン系ガスを用いた放電プラズマによりドライエッ
チングしてコンタクトホールを前記絶縁膜に形成する工
程（ｅ）と、を備えたことを特徴とするコンタクトホー
ルの形成方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のコンタクトホールの形
成方法において、 前記工程（ｄ）では、前記半導体基板をベーキングしな
がら該基板に遠紫外線を照射することを特徴とするコン
タクトホールの形成方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載のコンタクトホールの形
成方法において、 前記工程（ｄ）では、前記半導体基板に１００ｍＪ／ｃ
ｍ2以下のエネルギーで遠紫外線を照射することを特徴
とするコンタクトホールの形成方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載のコンタクトホールの形
成方法において、 前記工程（ａ）では、アクリル系樹脂とオニウム塩とか
ら構成される化学増幅型レジスト膜を塗布することを特
徴とするコンタクトホールの形成方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載のコンタクトホールの形
成方法において、 前記工程（ｄ）では、前記半導体基板を真空装置中に置
いて、不活性ガスを用いた放電プラズマ光により該基板
に遠紫外線を照射することを特徴とするコンタクトホー
ルの形成方法。 - 【請求項６】 絶縁膜が形成された半導体基板上に遠紫
外線を吸収する有機反射防止膜を塗布する工程（ａ）
と、 前記有機反射防止膜上に遠紫外線以下の波長の放射光に
感光する化学増幅型レジスト膜を塗布する工程（ｂ）
と、 前記放射光によりコンタクトホールパターンを前記レジ
スト膜に露光する工程（ｃ）と、 前記レジスト膜を現像してコンタクトホールを有するレ
ジストパターンを形成する工程（ｄ）と、 前記レジストパターンが形成された前記半導体基板に遠
紫外線を照射してベーキングを行う工程（ｅ）と、 フレオン系ガスを用いた放電プラズマによりドライエッ
チングして前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工
程（ｆ）と、を備えたことを特徴とするコンタクトホー
ルの形成方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載のコンタクトホールの形
成方法において、 前記工程（ａ）では、遠紫外線を吸収する熱架橋型の有
機反射防止膜を塗布することを特徴とするコンタクトホ
ールの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000388318A JP2002190469A (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | コンタクトホールの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000388318A JP2002190469A (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | コンタクトホールの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002190469A true JP2002190469A (ja) | 2002-07-05 |
Family
ID=18855079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000388318A Pending JP2002190469A (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | コンタクトホールの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002190469A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012164810A (ja) * | 2011-02-07 | 2012-08-30 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| CN109597245A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-04-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | 背光模组及其制备方法、显示装置 |
-
2000
- 2000-12-21 JP JP2000388318A patent/JP2002190469A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012164810A (ja) * | 2011-02-07 | 2012-08-30 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| CN109597245A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-04-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | 背光模组及其制备方法、显示装置 |
| CN109597245B (zh) * | 2019-01-02 | 2023-12-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 背光模组及其制备方法、显示装置 |
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