JP2002313777A - 集積回路構造を製造する方法 - Google Patents
集積回路構造を製造する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体基板（４０）を有し、その半導体基板
（４０）上にパターニングされるべき層（４２）を堆積
させる集積回路構造を製造する方法を提供する。 【解決手段】 パターニングされるべき層（４２）上に
有機反射防止膜（４４）を堆積し、その上に有機フォト
レジスト（４６）を堆積する。フォトレジスト（４６）
はパターニングと現像により側壁（５２）を有する開口
を形成し、有機反射防止膜（４４）の部分を露出する。
フォトレジスト（４６）および反射防止膜（４４）の露
出部分は非活性分子を吸着する。一方向の電子‐イオン
衝撃で非活性分子が脱着するので、活性分子は反射防止
膜（４４）の露出表面へのアクセスを与えられ、また、
衝撃により露出表面上の非活性分子が分解するので、活
性原子を生成する。双方のプロセスはフォトレジストの
側壁（５２）および下にある層を攻撃することなく反射
防止膜（４４）の一方向の除去をもたらす。
（４０）上にパターニングされるべき層（４２）を堆積
させる集積回路構造を製造する方法を提供する。 【解決手段】 パターニングされるべき層（４２）上に
有機反射防止膜（４４）を堆積し、その上に有機フォト
レジスト（４６）を堆積する。フォトレジスト（４６）
はパターニングと現像により側壁（５２）を有する開口
を形成し、有機反射防止膜（４４）の部分を露出する。
フォトレジスト（４６）および反射防止膜（４４）の露
出部分は非活性分子を吸着する。一方向の電子‐イオン
衝撃で非活性分子が脱着するので、活性分子は反射防止
膜（４４）の露出表面へのアクセスを与えられ、また、
衝撃により露出表面上の非活性分子が分解するので、活
性原子を生成する。双方のプロセスはフォトレジストの
側壁（５２）および下にある層を攻撃することなく反射
防止膜（４４）の一方向の除去をもたらす。
Description
【０００１】
【発明の分野】この発明は、一般的には遠紫外線（ＤＵ
Ｖ）フォトリソグラフィプロセスに関し、さらに特定に
はＤＵＶフォトレジスト層の下の半導体基板上に形成さ
れた有機反射防止膜を除去する方法に関する。
Ｖ）フォトリソグラフィプロセスに関し、さらに特定に
はＤＵＶフォトレジスト層の下の半導体基板上に形成さ
れた有機反射防止膜を除去する方法に関する。
【０００２】
【背景技術】フォトリソグラフィとは、半導体基板上に
表面マスクを作り、バルク半導体基板等の下にある層、
および様々な誘導体、金属、または多結晶の半導体膜の
パターニングを行なうため、もしくは半導体基板の一定
領域に特別な不純物を注入するためのプロセスを記述す
る一般的用語である。
表面マスクを作り、バルク半導体基板等の下にある層、
および様々な誘導体、金属、または多結晶の半導体膜の
パターニングを行なうため、もしくは半導体基板の一定
領域に特別な不純物を注入するためのプロセスを記述す
る一般的用語である。
【０００３】基本的に、感光性化合物を含む有機膜がマ
スクパターンとして用いられる。露光の下でこれらの化
合物はその特性を変化させ、フォトレジストの露光され
なかった部分またはマスクされた部分を攻撃しない特別
な溶剤（いわゆるポジ型フォトレジストの場合）によ
り、有機フォトレジストの露光された部分の除去が可能
になる。
スクパターンとして用いられる。露光の下でこれらの化
合物はその特性を変化させ、フォトレジストの露光され
なかった部分またはマスクされた部分を攻撃しない特別
な溶剤（いわゆるポジ型フォトレジストの場合）によ
り、有機フォトレジストの露光された部分の除去が可能
になる。
【０００４】したがって、残存する有機フォトレジスト
材料は下にある層にエッチングを施す前に除去される。
このとき有機材料の一般的な物理的特性によって引起さ
れる多数の問題があった。その問題の１つは、フォトレ
ジストの現像中にシリコン基板を加熱する必要性により
引き起されたもので、それにより有機材料の基底部が上
部層とは異なるベークを受ける結果となった。それと同
時に、有機フォトレジストの過露光にも限界があるため
に、残存する有機レジスト材料、すなわちフォトレジス
トの基礎の広がり部（footing）が現像後、フォトレジ
ストマスクの基部に残った。このフォトレジストの基礎
の広がり部により、臨界寸法（ＣＤ）はフォトレジスト
マスクに従って所望されたものより小さくなる結果とな
った。したがって、特徴の大きさ、フォトレジストの種
類、ベーキング条件、下にある層の特徴等をフォトレジ
ストの現像時に考慮する必要があった。
材料は下にある層にエッチングを施す前に除去される。
このとき有機材料の一般的な物理的特性によって引起さ
れる多数の問題があった。その問題の１つは、フォトレ
ジストの現像中にシリコン基板を加熱する必要性により
引き起されたもので、それにより有機材料の基底部が上
部層とは異なるベークを受ける結果となった。それと同
時に、有機フォトレジストの過露光にも限界があるため
に、残存する有機レジスト材料、すなわちフォトレジス
トの基礎の広がり部（footing）が現像後、フォトレジ
ストマスクの基部に残った。このフォトレジストの基礎
の広がり部により、臨界寸法（ＣＤ）はフォトレジスト
マスクに従って所望されたものより小さくなる結果とな
った。したがって、特徴の大きさ、フォトレジストの種
類、ベーキング条件、下にある層の特徴等をフォトレジ
ストの現像時に考慮する必要があった。
【０００５】このときプラズマプロセスを用いて有機フ
ォトレジストを除去するようになった。最初は純酸素プ
ラズマのみが用いられ、それはバルク石英炉内で作られ
た。後に半導体材料のドライエッチングが出現すると、
純酸素プラズマは平行平板型炉内でその場で（in sit
u）用いられ始めた。
ォトレジストを除去するようになった。最初は純酸素プ
ラズマのみが用いられ、それはバルク石英炉内で作られ
た。後に半導体材料のドライエッチングが出現すると、
純酸素プラズマは平行平板型炉内でその場で（in sit
u）用いられ始めた。
【０００６】しかし、集積回路のＣＤは次第に小さくな
りつつある。必要な解決法を提供してサブ−ハーフ−ミ
クロンのデザインルールの要件を満たすように、３００
ｎｍ未満の波長を有する遠紫外線（ＤＵＶ）光が最小Ｃ
Ｄの集積回路に対して用いられるようになった。このこ
とにより、今度はＤＵＶの照射を透過させないフォトレ
ジストが必要となった。しかし、フォトレジストのほと
んどはＤＵＶの照射を透過させる。この透過性により、
基板表面から反射された光がＤＵＶフォトレジストの基
底層に過露光を起こし、さらに線幅制御の損失を招い
た。というのも過露光を受けたフォトレジストがより広
範囲に除去されるためである。
りつつある。必要な解決法を提供してサブ−ハーフ−ミ
クロンのデザインルールの要件を満たすように、３００
ｎｍ未満の波長を有する遠紫外線（ＤＵＶ）光が最小Ｃ
Ｄの集積回路に対して用いられるようになった。このこ
とにより、今度はＤＵＶの照射を透過させないフォトレ
ジストが必要となった。しかし、フォトレジストのほと
んどはＤＵＶの照射を透過させる。この透過性により、
基板表面から反射された光がＤＵＶフォトレジストの基
底層に過露光を起こし、さらに線幅制御の損失を招い
た。というのも過露光を受けたフォトレジストがより広
範囲に除去されるためである。
【０００７】過露光を抑制するのに特別な反射防止膜
（ＡＲＣ）が用いられ、フォトレジストの下に適用して
より正確なパターニングができるようになった。これら
のＡＲＣ膜は反射を徹底的に減少させ、サブ−ハーフ−
ミクロンの大きさの特徴が再現可能になった。
（ＡＲＣ）が用いられ、フォトレジストの下に適用して
より正確なパターニングができるようになった。これら
のＡＲＣ膜は反射を徹底的に減少させ、サブ−ハーフ−
ミクロンの大きさの特徴が再現可能になった。
【０００８】集積回路の製作ではいくつかの種類のＡＲ
Ｃが用いられてきた。それらは有機ＡＲＣ、窒化チタン
膜、および多重層シリコン酸化窒化膜を含む。
Ｃが用いられてきた。それらは有機ＡＲＣ、窒化チタン
膜、および多重層シリコン酸化窒化膜を含む。
【０００９】ＡＲＣの中で最も順応性があるのは、シリ
コン、誘導体および金属等マイクロエレクトロニクス材
料のマスキングに適用することが可能な有機ＡＲＣであ
る。マイクロエレクトロニクスで用いられる材料のほと
んどは有機フォトレジストの汚損（poisoning）、すな
わちＤＵＶフォトレジストの前表面層におけるプロトン
濃度の欠乏あるいは富化を引起す。有機ＡＲＣはフォト
レジストと化学的に類似するため、ＤＵＶフォトレジス
トの汚損を引起さず、慣用されるようになった。
コン、誘導体および金属等マイクロエレクトロニクス材
料のマスキングに適用することが可能な有機ＡＲＣであ
る。マイクロエレクトロニクスで用いられる材料のほと
んどは有機フォトレジストの汚損（poisoning）、すな
わちＤＵＶフォトレジストの前表面層におけるプロトン
濃度の欠乏あるいは富化を引起す。有機ＡＲＣはフォト
レジストと化学的に類似するため、ＤＵＶフォトレジス
トの汚損を引起さず、慣用されるようになった。
【００１０】有機ＡＲＣのもう１つの利点とは、それら
をフォトリソグラフィのプロセスに容易に組入れ可能な
ことである。一般的に、有機ＡＲＣはフォトレジスト塗
布の前のスピン堆積工程により、ウエハ表面に適用され
る。スピン堆積は簡単であるため、有機ＡＲＣをスピン
オンするための設備はフォトリソグラフィの設備に容易
に据付けることができる。
をフォトリソグラフィのプロセスに容易に組入れ可能な
ことである。一般的に、有機ＡＲＣはフォトレジスト塗
布の前のスピン堆積工程により、ウエハ表面に適用され
る。スピン堆積は簡単であるため、有機ＡＲＣをスピン
オンするための設備はフォトリソグラフィの設備に容易
に据付けることができる。
【００１１】しかし、有機ＡＲＣは下にあるシリコン、
誘導体、または金属が加工されるか、またはエッチング
され得る前に、フォトレジストマスクを用いて除去され
なければならず、これが主たる問題である。というのも
有機ＡＲＣはフォトレジスト現像液に耐性があり、フォ
トレジストの現像後も影響を受けていないからである。
誘導体、または金属が加工されるか、またはエッチング
され得る前に、フォトレジストマスクを用いて除去され
なければならず、これが主たる問題である。というのも
有機ＡＲＣはフォトレジスト現像液に耐性があり、フォ
トレジストの現像後も影響を受けていないからである。
【００１２】さらに、有機ＡＲＣの厚みのため、フォト
レジストマスクの開口の形状を実質的に変えずにそれら
を除去することに関連し、さまざまな問題が生じてき
た。
レジストマスクの開口の形状を実質的に変えずにそれら
を除去することに関連し、さまざまな問題が生じてき
た。
【００１３】もともと、純酸素中のまたは希ガスで希釈
された酸素中のプラズマの放電はウェット酸化エッチン
グの前にフォトレジストの残渣を除去するための「ディ
スカム」のプロセスで用いられていた。これらのディス
カムのプロセスは、現場外（ex-situ）で、つまりエッ
チング設備の外で、またはその場で、つまり設備内での
実施が可能であった。現場外のディスカムのプロセス
は、製造の観点から、たとえそのプロセスがその他につ
いては完璧であっても、２つの主要な欠点を有する。第
１には、要求されるさらなる操作が製造ラインの処理量
を減少させ、さらに第２には、ウエハのローディングお
よびアンローディング中に加えられた欠陥により、歩留
りが減少する。したがってその場的なディスカムのプロ
セスが好まれる。
された酸素中のプラズマの放電はウェット酸化エッチン
グの前にフォトレジストの残渣を除去するための「ディ
スカム」のプロセスで用いられていた。これらのディス
カムのプロセスは、現場外（ex-situ）で、つまりエッ
チング設備の外で、またはその場で、つまり設備内での
実施が可能であった。現場外のディスカムのプロセス
は、製造の観点から、たとえそのプロセスがその他につ
いては完璧であっても、２つの主要な欠点を有する。第
１には、要求されるさらなる操作が製造ラインの処理量
を減少させ、さらに第２には、ウエハのローディングお
よびアンローディング中に加えられた欠陥により、歩留
りが減少する。したがってその場的なディスカムのプロ
セスが好まれる。
【００１４】どちらのディスカムのプロセスでも、純酸
素プラズマが有機材料に対し非常に攻撃的であり、有機
材料との相互作用に対しては大きな有効性を有するが、
エッチングのプロセスは活性原子酸素の生成に基づくた
め、真の異方性一方向のエッチングを得ることが不可能
であることがわかった。原子酸素はフォトレジストパタ
ーンの側壁を攻撃し、線幅制御の不能と均一性の損失と
を招いた。このプロセスはパターン密度にも非常に敏感
であった。
素プラズマが有機材料に対し非常に攻撃的であり、有機
材料との相互作用に対しては大きな有効性を有するが、
エッチングのプロセスは活性原子酸素の生成に基づくた
め、真の異方性一方向のエッチングを得ることが不可能
であることがわかった。原子酸素はフォトレジストパタ
ーンの側壁を攻撃し、線幅制御の不能と均一性の損失と
を招いた。このプロセスはパターン密度にも非常に敏感
であった。
【００１５】有機ＡＲＣが用いられるようになると、上
述のプラズマプロセスは最初に有機ＡＲＣの除去に用い
られ、ディスカムにこのプロセスを用いる際と同様の問
題が起きた。
述のプラズマプロセスは最初に有機ＡＲＣの除去に用い
られ、ディスカムにこのプロセスを用いる際と同様の問
題が起きた。
【００１６】有機ＡＲＣの除去のプロセスの開発におけ
る次のステップは、フレオンと分類されるフルオロカー
ボン化合物を適用した。ヘキサフルオロエタン（フレオ
ン−２１６）、テトラフルオロメタン（フレオン−１
４）、またはトリフロオロメタン（フレオン−２３）等
の単純フレオンが用いられた。これらのフレオンガスは
酸素と共にも用いられた。純酸素プラズマとは異なり、
これらの種類のプラズマ放電はよりよい均一性を、さら
に結果的にはよりよい線幅制御を与える。しかしこれら
の方法はいくつかの欠点を有する、というのも高周波
（ＲＦ）グロー放電の状況下では、フレオン−１４のお
よび酸素の分子は以下のとおり解離するからである。
る次のステップは、フレオンと分類されるフルオロカー
ボン化合物を適用した。ヘキサフルオロエタン（フレオ
ン−２１６）、テトラフルオロメタン（フレオン−１
４）、またはトリフロオロメタン（フレオン−２３）等
の単純フレオンが用いられた。これらのフレオンガスは
酸素と共にも用いられた。純酸素プラズマとは異なり、
これらの種類のプラズマ放電はよりよい均一性を、さら
に結果的にはよりよい線幅制御を与える。しかしこれら
の方法はいくつかの欠点を有する、というのも高周波
（ＲＦ）グロー放電の状況下では、フレオン−１４のお
よび酸素の分子は以下のとおり解離するからである。
【００１７】
【数１】
【００１８】ここで＊は励起した中性原子およびラジカ
ルを表わす。励起した原子フッ素および原子の励起した
酸素は有機材料に対し非常に攻撃的なエッチャントであ
り、それらがある量のプラズマ中に生成されて基板表面
に与えられると、表面にいかなる付加的エネルギを与え
なくても高速等方性化学反応をもたらすことが知られて
いる。
ルを表わす。励起した原子フッ素および原子の励起した
酸素は有機材料に対し非常に攻撃的なエッチャントであ
り、それらがある量のプラズマ中に生成されて基板表面
に与えられると、表面にいかなる付加的エネルギを与え
なくても高速等方性化学反応をもたらすことが知られて
いる。
【００１９】
【数２】
【００２０】これらの反応により、マスクの形状には問
題を有するＡＲＣの基礎の広がり部、すなわち残存ＡＲ
Ｃ材料がＡＲＣの現像された窓の基底にもたらされた。
このことはマスクの基礎の広がり部と同様の問題を生じ
させた。さらに、ＡＲＣが下にある膜から除かれると、
それはフッ素を含むプラズマの攻撃にさらされた。これ
が主要な問題であった。というのも半導体の製造でシリ
コンベースの材料が広く用いられ、それはＡＲＣの基礎
の広がり部を除去するために適用される余分なエッチン
グの間に、フッ素を含むプラズマにより所望しないエッ
チングを受けるからである。
題を有するＡＲＣの基礎の広がり部、すなわち残存ＡＲ
Ｃ材料がＡＲＣの現像された窓の基底にもたらされた。
このことはマスクの基礎の広がり部と同様の問題を生じ
させた。さらに、ＡＲＣが下にある膜から除かれると、
それはフッ素を含むプラズマの攻撃にさらされた。これ
が主要な問題であった。というのも半導体の製造でシリ
コンベースの材料が広く用いられ、それはＡＲＣの基礎
の広がり部を除去するために適用される余分なエッチン
グの間に、フッ素を含むプラズマにより所望しないエッ
チングを受けるからである。
【００２１】線幅制御の損失を克服し、パターン側壁上
の重合を防ぐように、ヘリウムプラズマ、窒素プラズ
マ、またはそれらの混合物内でのグロー放電を使用す
る、酸素なしのプロセスが開発された。これらのプロセ
スは重合を免れ、さらに、フルオロカーボン化合物ベー
スのプラズマとは異なり、いかなるシェルター効果も生
じず、フォトレジストパターンの、ある種の先の細くな
った形状さえももたらした。それらはＣＤ制御の維持を
可能にしたが、主要な問題は生産性の欠如だった。
の重合を防ぐように、ヘリウムプラズマ、窒素プラズ
マ、またはそれらの混合物内でのグロー放電を使用す
る、酸素なしのプロセスが開発された。これらのプロセ
スは重合を免れ、さらに、フルオロカーボン化合物ベー
スのプラズマとは異なり、いかなるシェルター効果も生
じず、フォトレジストパターンの、ある種の先の細くな
った形状さえももたらした。それらはＣＤ制御の維持を
可能にしたが、主要な問題は生産性の欠如だった。
【００２２】これらのプロセスで得られるエッチング速
度は、酸素またはフッ素と有機材料との間の化学反応に
基づいたプロセスよりも低い大きさのオーダであった。
というのもこれらのプロセスはその効果としてイオン衝
撃だけに依存したからである。グロー放電のエネルギに
よるイオンの配給は、イオンのほとんどがスパッタリン
グを供給するほど十分なエネルギを有しないようなもの
であった。したがってこのプロセスの有効性に寄与する
のは非常に少数のイオンだけである。
度は、酸素またはフッ素と有機材料との間の化学反応に
基づいたプロセスよりも低い大きさのオーダであった。
というのもこれらのプロセスはその効果としてイオン衝
撃だけに依存したからである。グロー放電のエネルギに
よるイオンの配給は、イオンのほとんどがスパッタリン
グを供給するほど十分なエネルギを有しないようなもの
であった。したがってこのプロセスの有効性に寄与する
のは非常に少数のイオンだけである。
【００２３】他の有機ＡＲＣの除去のプロセスは、一酸
化炭素、二酸化炭素、低級酸化窒素、一酸化窒素等の単
一ガス内のグロー放電、またはこれらのガスの混合物内
で窒素またはヘリウム、アルゴン、ネオン等の希ガスを
用いた放電を用いた。
化炭素、二酸化炭素、低級酸化窒素、一酸化窒素等の単
一ガス内のグロー放電、またはこれらのガスの混合物内
で窒素またはヘリウム、アルゴン、ネオン等の希ガスを
用いた放電を用いた。
【００２４】一般的に用いられる双極子環状磁石（ＤＲ
Ｍ）反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）システムにおい
て、二酸化炭素ガス、および特に一酸化炭素ベースのガ
ス混合物は、フォトレジストおよび有機ＡＲＣ材料上の
材料の集積体にエッチングを施す代わりに多重を招き、
結果的には後のＣＤ制御の損失を引起す。
Ｍ）反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）システムにおい
て、二酸化炭素ガス、および特に一酸化炭素ベースのガ
ス混合物は、フォトレジストおよび有機ＡＲＣ材料上の
材料の集積体にエッチングを施す代わりに多重を招き、
結果的には後のＣＤ制御の損失を引起す。
【００２５】さらに、すべてこれらのプロセスでは、有
機材料上でのプロセスの選択性のためにＡＲＣの基礎の
広がり部が発生し、不利益にも開口寸法を縮小し、集積
回路の暗いフィールドの特徴の拡大を招く。
機材料上でのプロセスの選択性のためにＡＲＣの基礎の
広がり部が発生し、不利益にも開口寸法を縮小し、集積
回路の暗いフィールドの特徴の拡大を招く。
【００２６】これらの問題の解決法は長く求められてき
たが、当業者には長く発見されなかった。
たが、当業者には長く発見されなかった。
【００２７】
【発明の開示】この発明は、半導体基板を提供し、その
半導体基板上にパターニングされるべき層を堆積するこ
とにより、集積回路構造を製造するための方法を提供す
る。有機反射防止膜がエッチングされるべき層上に堆積
され、その後有機フォトレジストが有機反射防止膜上に
堆積される。有機フォトレジストはパターニングされ、
さらに現像されて側壁を有する開口を形成し、有機反射
防止膜の部分を露出させる。有機フォトレジストおよび
有機反射防止膜の露出された部分は中性分子を吸着す
る。一方向性の電離のプロセスが用いられ、有機反射防
止膜の電子−イオン衝撃にさらされる部分上の中性分子
を電離するが、有機フォトレジストの側壁は影響を受け
ないままで、さらされた有機反射防止膜の完全な除去が
おこなわれる。このことにより、エッチングされるべき
層のパターニングは、フォトレジストの基礎の広がり部
による臨界寸法の狭化なしに、有機フォトレジストを精
密なマスクとして用いて行なうことができる。
半導体基板上にパターニングされるべき層を堆積するこ
とにより、集積回路構造を製造するための方法を提供す
る。有機反射防止膜がエッチングされるべき層上に堆積
され、その後有機フォトレジストが有機反射防止膜上に
堆積される。有機フォトレジストはパターニングされ、
さらに現像されて側壁を有する開口を形成し、有機反射
防止膜の部分を露出させる。有機フォトレジストおよび
有機反射防止膜の露出された部分は中性分子を吸着す
る。一方向性の電離のプロセスが用いられ、有機反射防
止膜の電子−イオン衝撃にさらされる部分上の中性分子
を電離するが、有機フォトレジストの側壁は影響を受け
ないままで、さらされた有機反射防止膜の完全な除去が
おこなわれる。このことにより、エッチングされるべき
層のパターニングは、フォトレジストの基礎の広がり部
による臨界寸法の狭化なしに、有機フォトレジストを精
密なマスクとして用いて行なうことができる。
【００２８】この発明の上述のおよびさらなる利点は、
当業者にとって、添付の図とともに以下の詳細な技術を
読まれると明らかになるであろう。
当業者にとって、添付の図とともに以下の詳細な技術を
読まれると明らかになるであろう。
【００２９】
【この発明を実施するための最良の態様】図１（先行技
術）は、シリコン半導体基板１８上に堆積された誘導体
層１２を有する、半導体ウエハ１０の部分のクローズア
ップ断面図を表わす。誘導体層１２は二酸化シリコン
（ＳｉＯ2）等の材料からなる。スピン堆積工程を用い
て、誘導体層１２の上面上に有機反射防止膜（ＡＲＣ）
１４を堆積する。有機ＡＲＣ１４はポリオルトアミノフ
ェノール有機ポリマー材料等の材料からなるが、これは
例としてであり、これに限定されるものではない。
術）は、シリコン半導体基板１８上に堆積された誘導体
層１２を有する、半導体ウエハ１０の部分のクローズア
ップ断面図を表わす。誘導体層１２は二酸化シリコン
（ＳｉＯ2）等の材料からなる。スピン堆積工程を用い
て、誘導体層１２の上面上に有機反射防止膜（ＡＲＣ）
１４を堆積する。有機ＡＲＣ１４はポリオルトアミノフ
ェノール有機ポリマー材料等の材料からなるが、これは
例としてであり、これに限定されるものではない。
【００３０】遠紫外線（ＤＵＶ）有機フォトレジスト１
６は有機ＡＲＣ１４の上面上にある。有機フォトレジス
ト１６はいかなる種類の有機フォトレジストであっても
よく、例として、限定としてではなく、化学的に増幅さ
れたレジスト、非化学的に増幅されたレジスト、ポジ型
レジスト、ネガ型レジストを含む。最良の態様におい
て、有機フォトレジストはＤＵＶエネルギにより活性化
される。
６は有機ＡＲＣ１４の上面上にある。有機フォトレジス
ト１６はいかなる種類の有機フォトレジストであっても
よく、例として、限定としてではなく、化学的に増幅さ
れたレジスト、非化学的に増幅されたレジスト、ポジ型
レジスト、ネガ型レジストを含む。最良の態様におい
て、有機フォトレジストはＤＵＶエネルギにより活性化
される。
【００３１】図１（先行技術）では、架空線２０が半導
体ウエハ１０の部分のクローズアップ断面図をそれぞれ
左と右に前および後の図へと分割する。
体ウエハ１０の部分のクローズアップ断面図をそれぞれ
左と右に前および後の図へと分割する。
【００３２】左側では、有機フォトレジスト１６の現像
後の、有機フォトレジスト１６内に開口の側壁２２を成
し、それにより有機ＡＲＣ１４の上面を露出させる加工
のステップが示される。
後の、有機フォトレジスト１６内に開口の側壁２２を成
し、それにより有機ＡＲＣ１４の上面を露出させる加工
のステップが示される。
【００３３】右側では、有機フォトレジスト１６の一部
２６と有機ＡＲＣ１４の一部２８とを除去する従来のＡ
ＲＣ除去のステップ後に有機フォトレジスト１６および
有機ＡＲＣ１４がある。除去のステップの後、有機フォ
トレジスト１６はプロファイル３０を有し、さらに有機
ＡＲＣ１４は基礎の広がり部３２を有する。誘導体層１
２内のエッチングされた領域３６も示されるが、それは
有機ＡＲＣ１４のオーバーエッチングの間に不利益にも
攻撃され、除去されている。
２６と有機ＡＲＣ１４の一部２８とを除去する従来のＡ
ＲＣ除去のステップ後に有機フォトレジスト１６および
有機ＡＲＣ１４がある。除去のステップの後、有機フォ
トレジスト１６はプロファイル３０を有し、さらに有機
ＡＲＣ１４は基礎の広がり部３２を有する。誘導体層１
２内のエッチングされた領域３６も示されるが、それは
有機ＡＲＣ１４のオーバーエッチングの間に不利益にも
攻撃され、除去されている。
【００３４】線３４は、前掲の背景技術の従来のプロセ
スを用いてエッチングされるであろう、誘導体層１２の
表面の位置を示す。
スを用いてエッチングされるであろう、誘導体層１２の
表面の位置を示す。
【００３５】図２はこの発明に従って製造された半導体
ウエハ４０のクローズアップ部分断面図を表わす。誘導
体層４２はその上に堆積された有機ＡＲＣ４４を有す
る。有機フォトレジスト４６は有機ＡＲＣ４４上に堆積
される。
ウエハ４０のクローズアップ部分断面図を表わす。誘導
体層４２はその上に堆積された有機ＡＲＣ４４を有す
る。有機フォトレジスト４６は有機ＡＲＣ４４上に堆積
される。
【００３６】図２では、架空線５０が半導体ウエハ１０
の部分のクローズアップ断面図をそれぞれ左と右に前お
よび後の図へと分割する。
の部分のクローズアップ断面図をそれぞれ左と右に前お
よび後の図へと分割する。
【００３７】左側では有機フォトレジスト４６の現像後
の、有機フォトレジスト４６内に開口の側壁５２を形成
し、それにより有機ＡＲＣ４４の露出部分５４を露光す
る加工のステップが示される。中性分子５５は有機フォ
トレジスト４６の側壁５２と有機ＡＲＣの露出部分５４
との上に吸着される。中性分子５５はＣＯまたはＣＯ 2
等のガスからなる。
の、有機フォトレジスト４６内に開口の側壁５２を形成
し、それにより有機ＡＲＣ４４の露出部分５４を露光す
る加工のステップが示される。中性分子５５は有機フォ
トレジスト４６の側壁５２と有機ＡＲＣの露出部分５４
との上に吸着される。中性分子５５はＣＯまたはＣＯ 2
等のガスからなる。
【００３８】架空線５０の右側では、この発明の方法を
適用した後の加工ステップを見ることができ、そこでは
有機フォトレジスト４６の一部５６および有機ＡＲＣ４
４の一部５８が除去される。側壁５２は垂直であり、Ｃ
Ｏ2およびＣＯ等の吸着された中性分子５５が側壁５２
に残っているのが示される、というのも電子−イオン衝
撃による攻撃がないからである。電子−イオン衝撃は有
機フォトレジスト４６の上面上に吸着された中性分子５
５に起こり、有機フォトレジスト４６の部分５６の除去
を引起した。同様に電子−イオン衝撃は有機ＡＲＣ４４
の部分５８の除去を引起し、誘導体の表面６２として示
される誘導体層４２の表面を露出させる。有機ＡＲＣ４
４の部分５８により示されるように、有機ＡＲＣ４４は
基礎の広がり部を有さず、それは側壁５２と直線をな
す。誘導体の表面６２は、図１（先行技術）のエッチン
グを受けた領域３６により示されるような寄生エッチン
グを示さない。
適用した後の加工ステップを見ることができ、そこでは
有機フォトレジスト４６の一部５６および有機ＡＲＣ４
４の一部５８が除去される。側壁５２は垂直であり、Ｃ
Ｏ2およびＣＯ等の吸着された中性分子５５が側壁５２
に残っているのが示される、というのも電子−イオン衝
撃による攻撃がないからである。電子−イオン衝撃は有
機フォトレジスト４６の上面上に吸着された中性分子５
５に起こり、有機フォトレジスト４６の部分５６の除去
を引起した。同様に電子−イオン衝撃は有機ＡＲＣ４４
の部分５８の除去を引起し、誘導体の表面６２として示
される誘導体層４２の表面を露出させる。有機ＡＲＣ４
４の部分５８により示されるように、有機ＡＲＣ４４は
基礎の広がり部を有さず、それは側壁５２と直線をな
す。誘導体の表面６２は、図１（先行技術）のエッチン
グを受けた領域３６により示されるような寄生エッチン
グを示さない。
【００３９】線６０は誘導体層４２内でエッチングされ
るであろう表面の位置を示す。この発明では有機フォト
レジスト４６のパターニングおよび現像の後、有機フォ
トレジスト４６および有機ＡＲＣ４４の露出された部分
は、酸素（Ｏ2）および一酸化炭素（ＣＯ）の混合物内
で発生させた高周波（ＲＦ）グロー放電にかけられる。
このガス混合物はヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、
アルゴン（Ａｒ）等の希ガス、またはそれらの組合せの
ある量により希釈できる。ＲＦグロー放電の条件下で
は、解離および再結合の反応が起こる。
るであろう表面の位置を示す。この発明では有機フォト
レジスト４６のパターニングおよび現像の後、有機フォ
トレジスト４６および有機ＡＲＣ４４の露出された部分
は、酸素（Ｏ2）および一酸化炭素（ＣＯ）の混合物内
で発生させた高周波（ＲＦ）グロー放電にかけられる。
このガス混合物はヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、
アルゴン（Ａｒ）等の希ガス、またはそれらの組合せの
ある量により希釈できる。ＲＦグロー放電の条件下で
は、解離および再結合の反応が起こる。
【００４０】
【数３】
【００４１】すべての反応は双方向性であり、直接反応
と逆反応との比はガス混合物内のガス間の比に依存す
る。たとえばＣＯ容量の増加は反応３の逆化合物を減少
させる。このことは混合物内の原子酸素の効果的な濃度
が下がることを意味する。したがって、有機材料を攻撃
しない、ＣＯとＣＯ2等の中性分子の量を制御すること
が可能である。ＣＯおよびＣＯ2分子の濃度が原子酸素
の濃度を十分超えるので、それらの分子は有機フォトレ
ジスト４６、側壁５２、および有機ＡＲＣ４４の露出さ
れた部分５４の上面上にほとんど吸着される。吸着され
たＣＯおよびＣＯ 2の分子は露出された表面を覆い、原
子酸素が有機フォトレジスト４６および有機ＡＲＣ４４
の有機材料に接近するのを防ぐ。
と逆反応との比はガス混合物内のガス間の比に依存す
る。たとえばＣＯ容量の増加は反応３の逆化合物を減少
させる。このことは混合物内の原子酸素の効果的な濃度
が下がることを意味する。したがって、有機材料を攻撃
しない、ＣＯとＣＯ2等の中性分子の量を制御すること
が可能である。ＣＯおよびＣＯ2分子の濃度が原子酸素
の濃度を十分超えるので、それらの分子は有機フォトレ
ジスト４６、側壁５２、および有機ＡＲＣ４４の露出さ
れた部分５４の上面上にほとんど吸着される。吸着され
たＣＯおよびＣＯ 2の分子は露出された表面を覆い、原
子酸素が有機フォトレジスト４６および有機ＡＲＣ４４
の有機材料に接近するのを防ぐ。
【００４２】しかし、グロー放電の状態下では、電子お
よびイオンによる粒子の衝撃が起こる。中性粒子とは違
い、電子およびイオンはＲＦグロー放電設備（示されて
いない）の電界方向をたどる。このため、電子およびイ
オンは垂直（normal）方向でのみ、ウエハ表面に一方向
の衝撃を与える。したがって、側壁５２は電子‐イオン
衝撃にさらされない。その一方で、有機フォトレジスト
４６の上面および有機ＡＲＣ４４の露出部分５４は低エ
ネルギの電子およびイオンの衝撃にさらされ、これはＣ
Ｏ分子の脱着とＣＯ2の分解とを活性化させる。中性分
子の脱着は原子酸素へのアクセスを開き、さらに分解は
反応３の逆部分により直接、酸素を作る。上述のすべて
のプロセスは動的平衡にある。プラズマ内の過剰な酸素
容量は側壁５２への横からの攻撃のため、寸法制御の損
失を招くであろう。ガス混合物内の不十分な酸素容量は
エッチングの代わりに寄生重合を引き起こす。酸素と一
酸化炭素との最適比が維持されると、寸法の損失も観察
されず、下にある層への攻撃もない。
よびイオンによる粒子の衝撃が起こる。中性粒子とは違
い、電子およびイオンはＲＦグロー放電設備（示されて
いない）の電界方向をたどる。このため、電子およびイ
オンは垂直（normal）方向でのみ、ウエハ表面に一方向
の衝撃を与える。したがって、側壁５２は電子‐イオン
衝撃にさらされない。その一方で、有機フォトレジスト
４６の上面および有機ＡＲＣ４４の露出部分５４は低エ
ネルギの電子およびイオンの衝撃にさらされ、これはＣ
Ｏ分子の脱着とＣＯ2の分解とを活性化させる。中性分
子の脱着は原子酸素へのアクセスを開き、さらに分解は
反応３の逆部分により直接、酸素を作る。上述のすべて
のプロセスは動的平衡にある。プラズマ内の過剰な酸素
容量は側壁５２への横からの攻撃のため、寸法制御の損
失を招くであろう。ガス混合物内の不十分な酸素容量は
エッチングの代わりに寄生重合を引き起こす。酸素と一
酸化炭素との最適比が維持されると、寸法の損失も観察
されず、下にある層への攻撃もない。
【００４３】有機ＡＲＣの除去は磁気増速反応性イオン
のエッチングシステムにおいて、より特定には双極子環
状磁石および以下の操作パラメータを有する１３．５６
ＭＨｚのＲＦ発生器を有するシステムにおいて実施され
てもよく、これは例としてであり、これに限定されて示
されない。
のエッチングシステムにおいて、より特定には双極子環
状磁石および以下の操作パラメータを有する１３．５６
ＭＨｚのＲＦ発生器を有するシステムにおいて実施され
てもよく、これは例としてであり、これに限定されて示
されない。
【００４４】
【数４】
【００４５】この発明のプロセスは残渣がなく、シリコ
ン、誘導体、および金属等、集積回路構造内で従来用い
られるほとんどの材料の上で有機ＡＲＣ４４をエッチン
グするための好ましい選択性を提供することは、さらに
注目すべきである。
ン、誘導体、および金属等、集積回路構造内で従来用い
られるほとんどの材料の上で有機ＡＲＣ４４をエッチン
グするための好ましい選択性を提供することは、さらに
注目すべきである。
【００４６】この発明はその場的な、または現場外のプ
ロセスで適用することが可能で、マイクロ−エレクトロ
−メカニカルシステム（ＭＥＭＳ）製作に加え、半導体
製造にも用いることが可能である。
ロセスで適用することが可能で、マイクロ−エレクトロ
−メカニカルシステム（ＭＥＭＳ）製作に加え、半導体
製造にも用いることが可能である。
【００４７】この発明は特定の最良の態様とともに記述
されてきたが、多くの代替案、修正、および変化が前掲
の記述に照らして当業者に明らかになるであろうことは
理解されるべきである。したがって、含まれる請求項の
精神と領域に入るすべてのこのような代替案、修正、お
よび変化を包合することが意図される。ここにこれまで
述べられるか、または添付の図に示されるすべての事柄
は例示的に、かつ非限定の意味で解釈されるべきであ
る。
されてきたが、多くの代替案、修正、および変化が前掲
の記述に照らして当業者に明らかになるであろうことは
理解されるべきである。したがって、含まれる請求項の
精神と領域に入るすべてのこのような代替案、修正、お
よび変化を包合することが意図される。ここにこれまで
述べられるか、または添付の図に示されるすべての事柄
は例示的に、かつ非限定の意味で解釈されるべきであ
る。
【図１】 （先行技術）誘導体材料が半導体基板上に堆
積された半導体の部分のクローズアップ断面図である。
積された半導体の部分のクローズアップ断面図である。
【図２】 この発明に従って製造された半導体ウエハの
クローズアップ部分断面図である。
クローズアップ部分断面図である。
４４ 有機反射防止膜、４６ 有機フォトレジスト、５
５ 中性分子。
５ 中性分子。
フロントページの続き (71)出願人 502119543 ルーセント・テクノロジーズ・インコーポ レイテッド ＬＵＣＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＩＮＣ. アメリカ合衆国、18103−1229 ペンシル バニア州、アレンタウン、ユニオン・ブー ルバード、555 (72)発明者 セルゲイ・イアノビッチ シンガポール、768455 シンガポール、イ シュン・ストリート・81、81、ナンバー・ 06−03 Ｆターム(参考） 5F004 AA05 BA04 BB13 DA00 DA22 DA23 DA26 DB00
Claims (10)
- 【請求項１】 集積回路構造を製造する方法であって、 半導体基板（４０）を提供するステップと、 半導体基板（４０）上にパターニングされるべき層（４
２）を堆積するステップと、 パターニングされるべき層（４２）上に有機反射防止膜
（４４）を堆積するステップと、 有機反射防止膜（４４）上に有機フォトレジスト（４
６）を堆積するステップと、 有機フォトレジスト（４６）をパターニングし、現像し
て、側壁（５２）を有する開口を形成し、さらに有機反
射防止膜（４４）の部分を露出させるステップと、 パターニングされた有機フォトレジスト（４６）と有機
反射防止膜（４４）とをガス混合物内で維持される高周
波グロー放電にさらすステップと、 有機フォトレジスト（４６）と有機反射防止膜（４４）
の露出された部分とに高周波グロー放電内で生成された
中性分子を吸着するステップと、 有機反射防止膜（４４）の露出された部分上で一方向の
粒子衝撃により、有機フォトレジスト（４６）から中性
分子を脱着して有機フォトレジスト（４６）から酸素へ
のアクセスを与えながら側壁（５２）は影響を受けない
ままにするステップとを含み、 中性分子の一方向の解離は電子イオン衝撃にさらされた
有機フォトレジスト（４６）と有機反射防止膜（４４）
との表面上に自由酸素原子を生成し、前記方法はさら
に、 有機反射防止膜（４４）の露出された部分を除去するス
テップと、 有機反射防止膜（４４）を有機フォトレジスト（４６）
の下にマスクとして残したままエッチングされるべき層
（４２）を有機フォトレジスト（４６）を用いてパター
ニングするステップとを含む、方法。 - 【請求項２】 高周波グロー放電において、有機材料の
分子に関し中性のものを吸着する間に、有機材料の分子
に関し中性のものを生成するステップを含む、請求項１
に記載の集積回路構造を製造する方法。 - 【請求項３】 ガス混合物内に中性分子を生成するステ
ップを含む、請求項１に記載の集積回路構造を製造する
方法。 - 【請求項４】 有機材料の分子に関し中性のものを脱着
するステップは電子−イオン衝撃を用いて能動粒子が有
機材料の表面へのアクセスを与える、請求項１に記載の
集積回路構造を製造する方法。 - 【請求項５】 有機材料の分子に関し中性のものを一方
向に分解するステップは有機フォトレジスト（４６）と
有機反射防止膜（４４）とに反応しかつパターニングさ
れるべき層（４２）と反応しない活性原子元素を生成す
る、請求項１に記載の集積回路構造を製造する方法。 - 【請求項６】 有機反射防止膜（４４）の露出部分を除
去するステップは活性原子元素を用いる、請求項１に記
載の集積回路構造を製造する方法。 - 【請求項７】 有機反射防止膜（４４）の露出された部
分を除去するステップは１０から２００ｍトルの処理圧
力で行なわれる、請求項１に記載の集積回路構造を製造
する方法。 - 【請求項８】 有機反射防止膜（４４）の露出された部
分を除去するステップは反応性イオンエッチングシステ
ムで行なわれ、０．１ワット／ｃｍ2から３．５ワット
／ｃｍ2の域の高周波パワー密度を用いる、請求項１に
記載の集積回路構造を製造する方法。 - 【請求項９】 有機反射防止膜（４４）の露出された部
分を除去するステップはガスおよび活性原子元素を１．
５／１．０から５．０／１．０の比で用いる、請求項１
に記載の集積回路構造を製造する方法。 - 【請求項１０】 有機反射防止膜（４４）の露出された
部分を除去するステップは、０．０から５．０の域の、
混合物中の希ガスの残りのガスの総量に対する比を用い
る、請求項１に記載の集積回路を製造する方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US09/826,489 US6303477B1 (en) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Removal of organic anti-reflection coatings in integrated circuits |
| US09/826489 | 2001-04-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002313777A true JP2002313777A (ja) | 2002-10-25 |
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ID=25246670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (5)
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| EP (1) | EP1248289A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002313777A (ja) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006512783A (ja) * | 2002-12-23 | 2006-04-13 | 東京エレクトロン株式会社 | ２層フォトレジストのドライ現像方法及び装置 |
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| US20060084276A1 (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-20 | Janet Yu | Methods for surface treatment and structure formed therefrom |
| CN102324388B (zh) * | 2011-09-01 | 2017-02-08 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 形成光阻层的方法 |
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| KR102394994B1 (ko) | 2013-09-04 | 2022-05-04 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 유도 자기 조립용 화학 템플릿을 생성하기 위한 경화 포토레지스트의 자외선을 이용한 박리 |
| US9349604B2 (en) | 2013-10-20 | 2016-05-24 | Tokyo Electron Limited | Use of topography to direct assembly of block copolymers in grapho-epitaxial applications |
| US9793137B2 (en) | 2013-10-20 | 2017-10-17 | Tokyo Electron Limited | Use of grapho-epitaxial directed self-assembly applications to precisely cut logic lines |
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|---|---|---|---|---|
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| US5763327A (en) | 1995-11-08 | 1998-06-09 | Advanced Micro Devices, Inc. | Integrated arc and polysilicon etching process |
| US5910453A (en) | 1996-01-16 | 1999-06-08 | Advanced Micro Devices, Inc. | Deep UV anti-reflection coating etch |
| US5736417A (en) | 1996-05-13 | 1998-04-07 | Trw Inc. | Method of fabricating double photoresist layer self-aligned heterojunction bipolar transistor |
| US6127262A (en) * | 1996-06-28 | 2000-10-03 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for depositing an etch stop layer |
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| KR100209698B1 (ko) * | 1996-10-11 | 1999-07-15 | 구본준 | 유기 반사방지막 식각방법 |
| US5880019A (en) | 1997-04-17 | 1999-03-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Insitu contact descum for self-aligned contact process |
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-
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- 2001-04-04 US US09/826,489 patent/US6303477B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-03-14 EP EP02005539A patent/EP1248289A3/en not_active Ceased
- 2002-03-26 SG SG200201731A patent/SG92835A1/en unknown
- 2002-04-03 JP JP2002101616A patent/JP2002313777A/ja active Pending
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|---|---|
| SG92835A1 (en) | 2002-11-19 |
| EP1248289A3 (en) | 2002-10-16 |
| EP1248289A2 (en) | 2002-10-09 |
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