JP2004207286A - Dry etching method and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Dry etching method and method of manufacturing semiconductor device Download PDF

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和典 長畑
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain an antireflection film from changing in minimum dimensions while keeping its processing shape unchanged when the antireflection film of organic material is processed using an organic resist film as a mask. <P>SOLUTION: In a dry etching method, the antireflection film 21 of organic material is subjected to dry etching to be provided with a recess 25, using the mask 24 composed of a resist film 22 and an opening 23 cut in it. The dry etching process comprises a first process of anisotropically etching the antireflection film 21 under the condition that the mask 24 is kept unchanged in shape, using a mixed gas obtained by adding oxygen and a rare gas to gases containing carbon, hydrogen, and fluorine or containing carbon and fluorine as an etching gas, and a second process of etching the antireflection film 21 under the condition that the width of the recess 25 provided to the antireflection film 21 is set equal to that of the opening 23 provided to the mask 24 after the first process is carried out, while keeping the opening 23 of the mask 24 unchanged in shape. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライエッチング方法および半導体装置の製造方法に関し、詳しくはレジストをマスクにして有機材料からなる反射防止膜をエッチングドライエッチング方法および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の配線技術として用いられる銅（Ｃｕ）配線技術として、例えば、配線溝とこの配線溝の底部に形成された接続孔とを同時に配線材料で埋め込んだ後、余剰な配線材料を除去して配線溝と接続孔とに溝配線とプラグとを形成する加工法（デュアルダマシン法とも呼ばれる）を用いる。この加工法の一つであるデュアルハードマスク法では、図４に示すように、基体２１１上にハードマスク２３１を形成した後、有機材料からなる反射防止膜（ＡＲＣ）２２１を回転塗布して表面を平坦化した後、リソグラフィーを実施することになるため、ハードマスク２３１上の反射防止膜２２１の膜厚ｔｍと比較してハードマスク２３１の開口部２３２における反射防止膜（ＡＲＣ）２２１の膜厚ｔｈは非常に厚膜になる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記反射防止膜のエッチング条件としては、エッチングガスにトリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）と酸素（Ｏ2 ）とアルゴン（Ａｒ）とを用い、標準状態の流量比でＣＨＦ3 ：Ｏ2 ＝１：Ｘ（Ｘ＞１）として、エッチングを行っていた。この結果、図５に示すように、レジスト膜２２２の開口部２２３の形状はだれてしまい、反射防止膜２２１に形成される凹部２２５はテーパ形状になりレジスト膜２２２に開口部２２３を形成した当初の寸法より大きな形状となった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２５２０４４号公報（第３−４頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、反射防止膜を加工する場合、有機膜であるレジスト膜をマスクに有機材料からなる反射防止膜を加工することになるため、加工形状の維持と最小寸法の変化（シフト）の抑制が相反する関係になる。そこで、加工形状を維持しつつ最小寸法の変化を抑制することが必要となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたドライエッチング方法および半導体装置の製造方法である。
【０００７】
本発明のドライエッチング方法は、レジスト膜に開口部を設けたマスクを用いて有機材料からなる反射防止膜をドライエッチング加工して凹部を形成するドライエッチング方法であって、前記ドライエッチング加工は、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスもしくは炭素とフッ素とを含むガスに酸素と希ガスを添加した混合ガスを用い、前記マスク形状を維持するエッチング条件で前記反射防止膜を異方性エッチング加工する第１工程と、前記第１工程後、前記マスクの開口部形状を維持した状態で前記マスクの開口部幅に前記反射防止膜に形成される凹部の幅を合わせ込む条件で前記反射防止膜をエッチング加工する第２工程とを備えている。
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法は、レジスト膜に開口部を設けたマスクを用いて、開口部が形成されたハードマスク上に形成された有機材料からなる反射防止膜をドライエッチング加工して凹部を形成する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、前記ドライエッチング加工は、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスもしくは炭素とフッ素とを含むガスに酸素と希ガスを添加した混合ガスを用い、前記マスク形状を維持するエッチング条件で前記反射防止膜を異方性エッチング加工する第１工程と、前記第１工程後、前記マスクの開口部形状を維持した状態で前記マスクの開口部幅に前記反射防止膜に形成される凹部の幅を合わせ込む条件で前記反射防止膜をエッチング加工する第２工程とを備えている。
【０００９】
上記ドライエッチング方法および上記半導体装置の製造方法では、ドライエッチング加工は、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスもしくは炭素とフッ素とを含むガスに酸素と希ガスとを添加した混合ガスを用い、まず、マスク形状を維持する条件で反射防止膜を異方性エッチング加工することから、レジスト膜からなるマスク開口部の肩部がエッチングされてだれることなく、さらに反射防止膜がマスク開口部の大きさよりも大きくなることなく異方性エッチング加工される。このため、ドライエッチング加工して得た反射防止膜側壁は上部より底部側に向かって細くなるいわゆるテーパ形状になる。このテーパ形状になるのは、エッチング加工された側壁部分に付着する堆積物が多くなるためである。
【００１０】
次いで、エッチングガスにフッ素を含む炭化水素炭素と水素とフッ素とを含むガスもしくは炭素とフッ素とを含むガスに酸素と希ガスを添加した混合ガスを用い、レジストマスクを用いて、マスクの開口部幅に反射防止膜に形成される凹部の幅を合わせ込むエッチング条件で反射防止膜をエッチング加工し、レジスト膜からなるマスクの開口幅に反射防止膜に形成される凹部の幅を合わせこむ。このエッチング工程は、第１工程のエッチングよりも異方性を弱めて等方性を強めたエッチングを行うことで実現される。これにより、有機材料のマスクを用いて、レジストとは異なる厚膜の有機材料の反射防止膜にマスクの開口幅を高精度に転写した垂直形状の凹部を形成することが可能になる。その際、レジストからなるマスク開口部上部の広がりを抑えた形状が実現される。また、レジスト選択比も向上される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のドライエッチング方法に係る一実施の形態を説明する。
【００１２】
まず、図２の概略構成図によって、本発明に用いるドライエッチング装置の一例を説明する。図２では、一例としてバイアス−電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）プラズマドライエッチング装置を示す。
【００１３】
図２に示すように、ドライエッチング装置１０１は、エッチングチャンバ１１１内に上部電極１２１と下部電極１２２が対向された状態で設置されている。上部電極１２１にはＳ＝５００ＭＨｚおよびＡ＝１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力が印加されるようになっている。一方、下部電極１２２には、Ｂ＝０．８ＭＨｚのバイアスＲＦ電力が印加されるようになっている。さらに、エッチングチャンバ１１１の外側部および外上部にはＥＣＲ磁石１２５が設置されている。被エッチング基板１は、例えば下部電極１２２上に載置される。また、図示はしないが、上記チャンバ１１１には、チャンバ１１１内にエッチングガスを供給するガス導入部とチャンバ１１１内のエッチング雰囲気の圧力を調整、保持するための排気部とが接続されている。
【００１４】
上記ドライエッチング装置１０１では、下部電極１２２側に被エッチング基板（図示せず）を載置する。次に、チャンバ１１１内に所望のエッチングガスを供給してエッチング雰囲気を所定の圧力に調整した後、上部電極１２１と下部電極１２２に所望のＲＦ電力およびバイアスのＲＦ電力を印加することで、上部電極１２１と下部電極１２２との間にプラズマを発生させ、被エッチング基板をドライエッチング加工する。
【００１５】
次に、本発明のドライエッチング方法に係る一実施の形態を、図１の概略構成断面図によって説明する。このドライエッチングでは、一例として、上記図２によって説明したドライエッチング装置１０１を用いることができる。
【００１６】
図１の（１）に示すように、基板１１上には反射防止膜２１が形成されている。この反射防止膜２１には、例えば分子量が８０００以上のメタクリレート系樹脂が主成分のものを用いた。そして反射防止膜２１を、例えば２８０ｎｍの厚さに成膜した。分子量が８０００以上のものを用いる理由としては、下地に段差がある場合の埋め込み平坦性を向上させるためである。さらに、既知のレジスト塗布技術により、上記反射防止膜２１上にレジスト膜２２を形成する。このレジスト膜２２は例えばポリヒドロキシスチレン系からなるものを用いる。その後、露光、現像工程を経て、上記レジスト膜２２の所望の位置に開口部２３を形成してマスク２４とする。
【００１７】
次いで、図１の（２）に示すように、上記マスク２４を用いて有機材料からなる反射防止膜２１をエッチング加工して凹部２５を形成する（第１工程）。このドライエッチング加工は、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスもしくは炭素とフッ素とを含むガスに酸素と希ガスを添加した混合ガスを用い、マスク２４の形状を維持する条件で反射防止膜２１を異方性ドライエッチング加工する。異方性ドライエッチングとするには、基板１１に掛かるバイアスをＶdcで２００Ｖ以上６００Ｖ以下、好ましくは３００Ｖ以上６００Ｖ以下に設定する。なお、Ｖdcが２００Ｖよりも少なくなると、異方性加工が困難になる。またＶdcが６００Ｖを超えると、イオンエネルギーの上昇によりマスク上部がいわゆる肩落ち形状になり加工に不具合を生じる。そしてプラズマ密度や酸素流量の調整で反射防止膜２１をテーパ加工する。このとき、凹部２５の最小寸法（ＣＤ）はマスク２４の開口部２３の寸法よりも小さくなる。
【００１８】
ここでは、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスとしてトリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）を用い、それに酸素（Ｏ2 ）と希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を添加した混合ガスを用いた。これらのガス流量（標準状態での流量）は、ＣＨＦ3 ／Ｏ2 ／Ａr＝３０／２０／２００（ｃｍ3 ／ｍｉｎ）とした。この流量値は一例であって、基本的には、Ｏ2 よりもＣＨＦ3 が多くなるように流量を設定する。また、エッチング雰囲気の圧力（チャンバ内圧力）は例えば４．０Ｐa、ＲＦ電力は、例えばＳ＝９００Ｗ、Ａ＝１５０Ｗ、Ｂ＝４００Ｗに設定した。このように、従来のエッチング条件よりもＲＦ電力を大きくし、プラズマ密度が高くなるようなエッチング条件としている。さらに、エッチング処理時間はジャストエッチング相当の１００秒とした。
【００１９】
この結果、マスク２４の開口部２３の肩部がエッチングされてだれることなく、反射防止膜２１が異方性エッチング加工され、開口部２３の大きさよりも大きくなることなく凹部２５が形成された。なお、この異方性エッチングでマスク２４表面もエッチングされてはいるが、開口部２３の形状を損なうことはない。このように、マスク形状を損なわないようなエッチング条件を選択すると、ドライエッチング加工して得た凹部２５の反射防止膜２１側壁は上部より底部側に向かって細くなるいわゆるテーパ形状になった。このテーパ形状になるのは、エッチング加工された側壁部分に付着する堆積物が多くなるためである。
【００２０】
次いで、図１の（３）に示すように、マスク２４の開口部２３の幅に反射防止膜２１に形成される凹部２５の幅を合わせ込む条件で反射防止膜２１をドライエッチング加工する（第２工程）。このドライエッチング加工は、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスもしくは炭素とフッ素とを含むガスに酸素と希ガスを添加した混合ガスを用い、上記開口部２３の幅に上記凹部２５の幅を合わせこむように反射防止膜２１をエッチング加工する。このエッチング工程は、第１工程のエッチングよりも異方性を弱めて等方性を強めたエッチングを行うことで実現される。このエッチングでは、基板バイアスをＶdcで５０Ｖ以上２００Ｖ以下に設定することで等方性を持たせたエッチング条件でオーバエッチングを施し、凹部２５の最小寸法（ＣＤ）の制御を行う。なお、上記等方性加工の際のＶdc値と上記異方性加工の際のＶdc値が２００Ｖで重なるが、Ｖdc値が２００Ｖであっても酸素流量やＲＦ電力を調整することで、異方性加工を行うことと等方性加工を行うことが可能になっている。以下に説明する一例ではＲＦ電力を調整している。
【００２１】
ここでは、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスとしてトリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）を用い、それに酸素（Ｏ2 ）と希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を添加した混合ガスを用いた。これらのガス流量（標準状態での流量）は、ＣＨＦ3 ／Ｏ2 ／Ａr＝３０／２０／２００（ｃｍ3 ／ｍｉｎ）とした。この流量値は一例であって、基本的には、Ｏ2 よりもＣＨＦ3 が多くなるように流量を設定する。また、エッチング雰囲気の圧力（チャンバ内圧力）は例えば４．０Ｐa、ＲＦ電力は、例えばＳ＝３００Ｗ、Ａ＝１００Ｗ、Ｂ＝１００Ｗに設定した。このように、従来のエッチング条件よりもＲＦ電力を小さくし、プラズマ密度が低くなるようなエッチング条件としている。さらに、エッチング処理時間は最小寸法値を合わせ込んだ結果、３０秒となった。
【００２２】
この結果、有機材料のレジストで形成したマスク２４を用いて、レジストとは異なる厚膜の有機材料の反射防止膜２１に、マスク２４の開口部２３の幅を高精度に転写した垂直形状の凹部２５を形成することが可能になる。よって、従来技術での加工形状に比べ、凹部２５側壁の垂直性が向上するとともに開口部２３上部のマスク２４の広がりは大幅に低減され、また、レジスト選択比も向上された。
【００２３】
また、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスを用いた場合には、エッチング加工部表層およびマスク２４の表層に緻密な堆積物が形成される。このため、局所的なサイドエッチングやストライエーションを防止することができる。また、凹部２５の側壁に堆積する堆積物の量が多いことから、基本的には最小寸法が小さくなる方向に加工されることになる。そこで、第１工程のようなエッチング条件で加工することにより、最小寸法（ＣＤ）を小さくした状態で加工を行い、第２工程で最小寸法を広げる方向に調整できる。このため、上記説明したように、マスク２４に形成された開口部２３の大きさに凹部２５の大きさを合わせ込むことが可能になる。
【００２４】
次に、本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態を、図３の概略構成断面図によって説明する。この製造方法では、一例として、上記図２によって説明したバイアス−ＥＣＲエッチング装置を用いることができる。
【００２５】
図２の（１）に示すように、基体１１上には例えば窒化シリコン膜もしくは酸化シリコン膜からなるハードマスク３１が形成され、所望の位置に開口部３２が形成されている。さらに上記開口部３２を埋め込むように上記ハードマスク３１上には有機材料からなる反射防止膜２１が形成されている。この反射防止膜２１には、例えば分子量が８０００以上のメタクリレート系樹脂が主成分のものを用いた。そして反射防止膜２１を、例えば２８０ｎｍの厚さに成膜した。分子量が８０００以上のものを用いる理由としては、下地に段差がある場合の埋め込み平坦性を向上させるためである。さらに、既知のレジスト塗布技術により、上記反射防止膜２１上にレジスト膜２２を形成する。このレジスト膜２２は例えばポリヒドロキシスチレン系からなるものを用いる。その後、露光、現像工程を経て、上記レジスト膜２２の所望の位置に開口部２３を形成してマスク２４とする。ここでは、開口部２３は、上記ハードマスク３１に形成した開口部３２上に位置するように形成した。
【００２６】
次いで、図３の（２）に示すように、上記マスク２４を用いて有機材料からなる反射防止膜２１をドライエッチング加工して凹部２５を形成する（第１工程）。このドライエッチング加工は、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスもしくは炭素とフッ素とを含むガスに酸素と希ガスを添加した混合ガスを用い、マスク２４の形状を維持する条件で反射防止膜２１を異方性エッチング加工する。なお、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスを用いるとハードマスク３１も反射防止膜２１と同様にドライエッチング加工される。図面ではこの場合を示した。
【００２７】
異方性ドライエッチングとするには、基板１１に掛かるバイアスをＶdcで２００Ｖ以上６００Ｖ以下、好ましくは３００Ｖ以上６００Ｖ以下に設定する。なお、Ｖdcが２００Ｖよりも少なくなると、異方性加工が困難になる。またＶdcが６００Ｖを超えるとイオンエネルギーの上昇によりマスク上部がいわゆる肩落ち形状になり加工に不具合を生じる。そしてプラズマ密度や酸素流量の調整で反射防止膜２１をテーパ加工する。このとき、凹部２５の最小寸法（ＣＤ）はマスク２４の開口部２３の寸法よりも小さくなる。
【００２８】
ここでは、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスとしてトリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）を用い、それに酸素（Ｏ2 ）と希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を添加した混合ガスを用いた。これらのガス流量（標準状態での流量）は、ＣＨＦ3 ／Ｏ2 ／Ａr＝３０／２０／２００（ｃｍ3 ／ｍｉｎ）とした。この流量値は一例であって、基本的には、Ｏ2 よりもＣＨＦ3 が多くなるように流量を設定する。また、エッチング雰囲気の圧力（チャンバ内圧力）は例えば４．０Ｐa、ＲＦパワーは、例えばＳ＝９００Ｗ、Ａ＝１５０Ｗ、Ｂ＝４００Ｗに設定した。このように、従来のエッチング条件よりもＲＦ電力を大きくし、プラズマ密度が高くなるようなエッチング条件としている。さらに、エッチング処理時間はジャストエッチング相当の１００秒とした。
【００２９】
この結果、マスク２４の開口部２３の肩部がエッチングされてだれることなく、反射防止膜２１およびハードマスク３１が異方性エッチング加工され、開口部２３の大きさよりも大きくなることなく凹部２５が形成される。このため、ドライエッチング加工して得た凹部２５の反射防止膜２１、ハードマスク３１の側壁は上部より底部側に向かって細くなるいわゆるテーパ形状になる。このテーパ形状になるのは、エッチング加工された側壁部分に付着する堆積物が多くなるためである。
【００３０】
次いで、図３の（３）に示すように、マスク２４の開口部２３の幅に反射防止膜２１に形成される凹部２５の幅を合わせ込む条件で反射防止膜２１をドライエッチング加工する（第２工程）。このドライエッチング加工は、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスもしくは炭素とフッ素とを含むガスに酸素と希ガスを添加した混合ガスを用い、上記開口部２３の幅に上記凹部２５の幅を合わせこむように反射防止膜２１をエッチング加工する。このエッチング工程は、第１工程のエッチングよりも異方性を弱めて等方性を強めたエッチングを行うことで実現される。なお、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスを用いるとハードマスク３１も反射防止膜２１と同様にドライエッチング加工される。図面ではこの場合を示した。
【００３１】
このドライエッチングでは、基板バイアスをＶdcで５０Ｖ以上２００Ｖ以下に設定することで等方性を持たせたエッチング条件でオーバエッチングを施し、凹部２５の最小寸法（ＣＤ）の制御を行う。なお、上記等方性加工の際のＶdc値と上記異方性加工の際のＶdc値が２００Ｖで重なるが、Ｖdc値が２００Ｖであっても酸素流量やＲＦ電力を調整することで、異方性加工を行うことと等方性加工を行うことが可能になっている。以下に説明する一例ではＲＦ電力を調整している。
【００３２】
ここでは、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスとしてトリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）を用い、それに酸素（Ｏ2 ）と希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を添加した混合ガスを用いた。これらのガス流量（標準状態での流量）は、ＣＨＦ3 ／Ｏ2 ／Ａr＝３０／２０／２００（ｃｍ3 ／ｍｉｎ）とした。この流量値は一例であって、基本的には、Ｏ2 よりもＣＨＦ3 が多くなるように流量を設定する。また、エッチング雰囲気の圧力（チャンバ内圧力）は例えば４．０Ｐa、ＲＦパワーは、例えばＳ＝３００Ｗ、Ａ＝１００Ｗ、Ｂ＝１００Ｗに設定した。このように、従来のエッチング条件よりもＲＦ電力を小さくし、プラズマ密度が低くなるようなエッチング条件としている。さらに、エッチング処理時間は最小寸法値を合わせ込んだ結果、３０秒となった。
【００３３】
この結果、有機材料のレジストで形成したマスク２４を用いて、レジストとは異なる厚膜の有機材料の反射防止膜２１およびハードマスク３１に、マスク２４の開口部２３の幅を高精度に転写した垂直形状の凹部２５を形成することが可能になる。よって、従来技術での加工形状に比べ、凹部２５側壁の垂直性が向上するとともに開口部２３上部のマスク２４の広がりは大幅に低減され、また、レジスト選択比も向上された。
【００３４】
また上記のように、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスを用いた場合には、エッチング加工部表層およびマスク２４の表層に緻密な堆積物が形成される。このため、局所的なサイドエッチングやストライエーションを防止することができる。また、凹部２５の側壁に堆積する堆積物の量が多いことから、基本的には最小寸法が小さくなる方向に加工されることになる。そこで、第１工程のようなエッチング条件で加工することにより、最小寸法（ＣＤ）を小さくした状態で加工を行い、第２工程で最小寸法を広げる方向に調整できる。このため、上記説明したように、マスク２４に形成された開口部２３の大きさに凹部２５の大きさを合わせ込むことが可能になる。
【００３５】
なお、エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスの代りに炭素とフッ素とを含むガスを用いた場合には、ハードマスク３１はエッチングされ難くなる。この場合には、ハードマスク３１のみを等方性エッチングして、マスク２４の開口部２３に大きさに凹部２５の大きさを合わせ込めばよい。
【００３６】
上記各実施の形態における凹部２５は、接続孔であり、もしくは配線や電極を形成する溝である。
【００３７】
上記各実施の形態では、炭素と水素とフッ素とを含むガスとしては、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）の他には、ジフルオロメタン（ＣＨ2 Ｆ2 ）、モノフルオロメタン（ＣＨ3 Ｆ）を用いることができ、炭素とフッ素とを含むガスとしては、ヘキサフルオロシクロブテン（Ｃ4 Ｆ6 ）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ4 Ｈ8 ）、オクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5 Ｆ8 ）を用いることができる。
【００３８】
上記各実施の形態では、ドライエッチング時のバイアスＲＦ電力を大きくすると、開口部２３のマスク２４（レジスト膜２２）の残膜が少なくなり、一方、バイアスＲＦ電力を小さくすると、ガス系のみで調整した場合には等方的なエッチングとなって横方向への広がりが発生する。この現象は特にオーバエッチング時に顕著に発生する。またエッチング加工時のプラズマ密度を高めると、堆積物の量が多くなるため、凹部２５はテーパ形状になり最小寸法（ＣＤ）は小さくなる。またエッチングガス中の酸素流量を多くすると、従来技術のように、堆積物が減少して、最小寸法を大きくする方向のエッチングとなる。したがって、第１工程では異方性ドライエッチングとし、第２工程ではバイアスＲＦ電力とガス流量で調整することで凹部２５の形状を垂直形状にすることを可能になる。上記説明では、第１工程に対して第２工程のＲＦ電力を低くすることにより、異方性エッチング成分を低減して等方性エッチング成分を多くしている。また、第２工程で等方的エッチングを行う場合、マスク２４に形成された開口部２３の上部の広がりが懸念されるが、開口部２３の上部の広がりはイオンスパッタリングによる要因が支配的となるため、第２工程の等方的なエッチングではほとんど問題とはならない。
【００３９】
上記各実施の形態において、レジスト膜２２の選択比が向上するが、その理由は、第１工程では凹部の底部径を小さくする方向にドライエッチングが行われるので、レジスト膜２２表面に堆積物が堆積され易くなる。このことはレジスト膜２２がエッチングされ難くなることであり、この結果、レジスト膜のエッチング選択比が大幅に向上することになる。第２工程では、最小寸法（ＣＤ）の制御のみを行えるようなエッチング条件として、等方的なエッチング条件としているため、また、第１工程でレジスト膜２２表面には堆積物が堆積されていることからも、レジスト膜２２のエッチング量は少なくなる。したがって、上記ドライエッチング方法および半導体装置の製造方法においては、レジスト膜２２の選択比が向上する。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のドライエッチング方法および半導体装置の製造方法によれば、レジスト膜からなるマスクに形成した開口部上部の広がりを抑えて、反射防止膜もしくはハードマスクを含めた反射防止膜に、加工後の最小寸法（ＣＤ）値を合わせた状態で、側壁が垂直形状の凹部を形成することが実現できる。また、レジスト選択比を向上させることもできる。よって、有機系のレジスト膜をマスクに用いたエッチングにより有機材料からなる反射防止膜に高精度なエッチング加工を施すことが可能になるので、反射防止膜もしくは反射防止膜とハードマスクとに形成される凹部の寸法精度の向上が図れ、歩留りの向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のドライエッチング方法に係る一実施の形態を示す概略構成断面図である。
【図２】本発明のドライエッチングに用いるドライエッチング装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態を示す概略構成断面図である。
【図４】従来技術を説明する概略構成断面図である。
【図５】従来技術の課題を説明する概略構成断面図である。
【符号の説明】
２１…反射防止膜、２２…レジスト膜、２３…開口部、２４…マスク、２５…凹部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dry etching method and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a dry etching method for etching an antireflection film made of an organic material using a resist as a mask and a method for manufacturing a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
As a copper (Cu) wiring technique used as a wiring technique of a semiconductor device, for example, after a wiring groove and a connection hole formed at the bottom of the wiring groove are simultaneously filled with a wiring material, an excess wiring material is removed. A processing method (also called a dual damascene method) for forming a groove wiring and a plug in a wiring groove and a connection hole is used. In the dual hard mask method which is one of the processing methods, as shown in FIG. 4, after forming a hard mask 231 on a substrate 211, an anti-reflection film (ARC) 221 made of an organic material is spin-coated to form a surface. After lithography, the lithography is performed. Therefore, the thickness of the antireflection film (ARC) 221 in the opening 232 of the hard mask 231 is compared with the thickness tm of the antireflection film 221 on the hard mask 231. th becomes a very thick film (for example, refer to Patent Document 1).
[0003]
As the etching conditions for the antireflection film, trifluoromethane (CHF 3 ), oxygen (O 2 ), and argon (Ar) are used as an etching gas, and CHF 3 : O 2 = 1: X (CHF 3 : O 2 ) at a standard flow rate ratio. As X> 1), etching was performed. As a result, as shown in FIG. 5, the shape of the opening 223 of the resist film 222 is distorted, and the concave portion 225 formed in the anti-reflection film 221 has a tapered shape. The shape became larger than the size.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-252044 (page 3-4, FIG. 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional technique, when processing the anti-reflection film, the anti-reflection film made of an organic material is processed using the resist film, which is an organic film, as a mask. Suppression leads to a conflicting relationship. Therefore, it is necessary to suppress a change in the minimum dimension while maintaining the processed shape.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is directed to a dry etching method and a method for manufacturing a semiconductor device, which have been made to solve the above problems.
[0007]
The dry etching method of the present invention is a dry etching method in which a concave portion is formed by dry etching an antireflection film made of an organic material using a mask provided with an opening in a resist film, wherein the dry etching process includes: Using a gas containing carbon, hydrogen, and fluorine as an etching gas or a mixed gas obtained by adding oxygen and a rare gas to a gas containing carbon and fluorine, the antireflection film is anisotropic under etching conditions for maintaining the mask shape. A first step of etching, and after the first step, the reflection is performed under the condition that the width of the recess formed in the antireflection film is adjusted to the width of the opening of the mask while maintaining the shape of the opening of the mask. And a second step of etching the prevention film.
[0008]
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of: using a mask provided with an opening in a resist film; performing dry etching on an antireflection film made of an organic material formed on a hard mask having an opening formed therein; A dry etching process in which oxygen and a rare gas are added to a gas containing carbon, hydrogen, and fluorine as an etching gas or a gas containing carbon and fluorine as an etching gas. A first step of performing anisotropic etching of the antireflection film using a mixed gas under etching conditions for maintaining the mask shape, and after the first step, maintaining the shape of the opening of the mask while maintaining the opening shape of the mask. A second step of etching the antireflection film under conditions that match the width of the concave portion formed in the antireflection film with the width of the opening.
[0009]
In the dry etching method and the method for manufacturing a semiconductor device, dry etching is performed by using a gas containing carbon, hydrogen, and fluorine as an etching gas or a mixed gas obtained by adding oxygen and a rare gas to a gas containing carbon and fluorine as an etching gas. First, since the antireflection film is subjected to anisotropic etching under the condition that the mask shape is maintained, the shoulder of the mask opening portion made of the resist film is etched without sagging, and the antireflection film is further opened. The anisotropic etching process is performed without becoming larger than the size of the portion. For this reason, the anti-reflection film side wall obtained by dry etching has a so-called tapered shape that becomes thinner from the top toward the bottom. The reason for the tapered shape is that the amount of deposits adhering to the etched sidewall portions increases.
[0010]
Next, using a resist mask, a gas containing fluorine and a gas containing hydrogen and fluorine or a mixed gas of oxygen and a rare gas added to a gas containing carbon and fluorine is used as an etching gas. The anti-reflection film is etched under etching conditions that match the width of the recess formed in the anti-reflection film with the width, and the width of the recess formed in the anti-reflection film is matched with the opening width of the mask made of the resist film. This etching step is realized by performing etching in which the anisotropy is weakened and the isotropic property is increased compared to the etching in the first step. This makes it possible to form a vertical concave portion in which the opening width of the mask is transferred with high precision in an antireflection film made of a thick organic material different from the resist, using a mask made of an organic material. At this time, a shape in which the spread of the upper portion of the mask opening made of resist is suppressed is realized. Also, the resist selectivity is improved.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment according to the dry etching method of the present invention will be described.
[0012]
First, an example of a dry etching apparatus used in the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram of FIG. FIG. 2 shows a bias-electron cyclotron resonance (ECR) plasma dry etching apparatus as an example.
[0013]
As shown in FIG. 2, the dry etching apparatus 101 is installed in an etching chamber 111 with an upper electrode 121 and a lower electrode 122 facing each other. RF power of S = 500 MHz and A = 13.56 MHz is applied to the upper electrode 121. On the other hand, bias RF power of B = 0.8 MHz is applied to the lower electrode 122. Further, ECR magnets 125 are provided on the outer side and upper side of the etching chamber 111. The substrate 1 to be etched is placed on the lower electrode 122, for example. Although not shown, the chamber 111 is connected to a gas introduction unit for supplying an etching gas into the chamber 111 and an exhaust unit for adjusting and maintaining the pressure of the etching atmosphere in the chamber 111.
[0014]
In the dry etching apparatus 101, a substrate to be etched (not shown) is placed on the lower electrode 122 side. Next, a desired etching gas is supplied into the chamber 111 to adjust the etching atmosphere to a predetermined pressure, and then a desired RF power and a bias RF power are applied to the upper electrode 121 and the lower electrode 122 so that the upper electrode 121 and the lower electrode 122 are applied. Plasma is generated between the electrode 121 and the lower electrode 122 to dry-etch the substrate to be etched.
[0015]
Next, an embodiment of the dry etching method of the present invention will be described with reference to the schematic configuration sectional view of FIG. In this dry etching, for example, the dry etching apparatus 101 described with reference to FIG. 2 can be used.
[0016]
As shown in FIG. 1A, an antireflection film 21 is formed on the substrate 11. For the antireflection film 21, for example, a methacrylate-based resin having a molecular weight of 8000 or more was used as a main component. Then, the antireflection film 21 was formed to a thickness of, for example, 280 nm. The reason why the one having a molecular weight of 8000 or more is used is to improve the buried flatness when there is a step in the base. Further, a resist film 22 is formed on the antireflection film 21 by a known resist coating technique. The resist film 22 is made of, for example, polyhydroxystyrene. Thereafter, through an exposure and development process, an opening 23 is formed at a desired position of the resist film 22 to form a mask 24.
[0017]
Next, as shown in FIG. 1B, the antireflection film 21 made of an organic material is etched using the mask 24 to form a concave portion 25 (first step). In this dry etching process, a gas containing carbon, hydrogen and fluorine as an etching gas or a mixed gas obtained by adding oxygen and a rare gas to a gas containing carbon and fluorine is used, and antireflection is performed under the condition that the shape of the mask 24 is maintained. The film 21 is subjected to anisotropic dry etching. In order to perform anisotropic dry etching, the bias applied to the substrate 11 is set at Vdc between 200 V and 600 V, preferably between 300 V and 600 V. If Vdc is less than 200 V, anisotropic processing becomes difficult. On the other hand, if Vdc exceeds 600 V, the upper portion of the mask becomes a so-called shoulder drop shape due to an increase in ion energy, causing a problem in processing. Then, the antireflection film 21 is tapered by adjusting the plasma density and the oxygen flow rate. At this time, the minimum dimension (CD) of the recess 25 is smaller than the dimension of the opening 23 of the mask 24.
[0018]
Here, trifluoromethane (CHF 3 ) was used as a gas containing carbon, hydrogen, and fluorine as an etching gas, and a mixed gas to which oxygen (O 2 ) and argon (Ar) were added as a rare gas was used. The gas flow rates (flow rates in the standard state) were set to CHF 3 / O 2 / Ar = 30/20/200 (cm 3 / min). This flow rate value is an example, and the flow rate is basically set so that CHF 3 is larger than O 2 . The pressure of the etching atmosphere (chamber pressure) was set to, for example, 4.0 Pa, and the RF power was set to, for example, S = 900 W, A = 150 W, and B = 400 W. As described above, the RF power is set higher than the conventional etching conditions, and the etching conditions are set to increase the plasma density. Further, the etching time was set to 100 seconds corresponding to just etching.
[0019]
As a result, the antireflection film 21 was anisotropically etched without the shoulder of the opening 23 of the mask 24 being etched, and the recess 25 was formed without becoming larger than the size of the opening 23. . Although the surface of the mask 24 is also etched by this anisotropic etching, the shape of the opening 23 is not damaged. As described above, when the etching conditions were selected so as not to damage the mask shape, the side walls of the antireflection film 21 of the concave portion 25 obtained by dry etching became a so-called tapered shape that became thinner from the top toward the bottom. The reason for the tapered shape is that the amount of deposits adhering to the etched sidewall portions increases.
[0020]
Next, as shown in FIG. 1C, the antireflection film 21 is dry-etched under the condition that the width of the concave portion 25 formed in the antireflection film 21 matches the width of the opening portion 23 of the mask 24 (first step). 2 steps). In this dry etching process, a gas containing carbon, hydrogen and fluorine as an etching gas or a mixed gas obtained by adding oxygen and a rare gas to a gas containing carbon and fluorine is used. The antireflection film 21 is etched so as to adjust the width. This etching step is realized by performing etching in which the anisotropy is weakened and the isotropic property is increased compared to the etching in the first step. In this etching, by setting the substrate bias to 50 V or more and 200 V or less at Vdc, over-etching is performed under etching conditions having isotropy, and the minimum dimension (CD) of the recess 25 is controlled. Although the Vdc value in the isotropic processing and the Vdc value in the anisotropic processing overlap at 200 V, even when the Vdc value is 200 V, the anisotropic processing can be performed by adjusting the oxygen flow rate and the RF power. It is possible to perform isotropic processing and to perform isotropic processing. In one example described below, the RF power is adjusted.
[0021]
Here, trifluoromethane (CHF 3 ) was used as a gas containing carbon, hydrogen, and fluorine as an etching gas, and a mixed gas to which oxygen (O 2 ) and argon (Ar) were added as a rare gas was used. The gas flow rates (flow rates in the standard state) were set to CHF 3 / O 2 / Ar = 30/20/200 (cm 3 / min). This flow rate value is an example, and the flow rate is basically set so that CHF 3 is larger than O 2 . The etching atmosphere pressure (chamber pressure) was set to, for example, 4.0 Pa, and the RF power was set to, for example, S = 300 W, A = 100 W, and B = 100 W. Thus, the RF power is made smaller than the conventional etching condition, and the etching condition is such that the plasma density becomes lower. Further, the etching processing time was 30 seconds as a result of adjusting the minimum dimension value.
[0022]
As a result, using a mask 24 formed of a resist of an organic material, a concave portion having a vertical shape in which the width of the opening 23 of the mask 24 is transferred with high precision to an antireflection film 21 of a thick organic material different from the resist. 25 can be formed. Therefore, the verticality of the side wall of the concave portion 25 is improved, the spread of the mask 24 above the opening 23 is significantly reduced, and the resist selectivity is also improved, as compared with the processed shape in the prior art.
[0023]
When a gas containing carbon, hydrogen, and fluorine is used as the etching gas, a dense deposit is formed on the surface of the etching portion and the surface of the mask 24. For this reason, local side etching and striation can be prevented. In addition, since the amount of deposits deposited on the side wall of the concave portion 25 is large, it is basically processed in a direction in which the minimum dimension becomes smaller. Therefore, by processing under the etching conditions as in the first step, the processing can be performed in a state where the minimum dimension (CD) is reduced, and adjustment can be made in the direction to increase the minimum dimension in the second step. Therefore, as described above, the size of the concave portion 25 can be adjusted to the size of the opening portion 23 formed in the mask 24.
[0024]
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG. In this manufacturing method, for example, the bias-ECR etching apparatus described with reference to FIG. 2 can be used.
[0025]
As shown in FIG. 2A, a hard mask 31 made of, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film is formed on the base 11, and an opening 32 is formed at a desired position. Further, an antireflection film 21 made of an organic material is formed on the hard mask 31 so as to fill the opening 32. For the antireflection film 21, for example, a methacrylate-based resin having a molecular weight of 8000 or more was used as a main component. Then, the antireflection film 21 was formed to a thickness of, for example, 280 nm. The reason why the one having a molecular weight of 8000 or more is used is to improve the buried flatness when there is a step in the base. Further, a resist film 22 is formed on the antireflection film 21 by a known resist coating technique. The resist film 22 is made of, for example, polyhydroxystyrene. Thereafter, through an exposure and development process, an opening 23 is formed at a desired position of the resist film 22 to form a mask 24. Here, the opening 23 was formed so as to be located on the opening 32 formed in the hard mask 31.
[0026]
Next, as shown in FIG. 3B, the antireflection film 21 made of an organic material is dry-etched using the mask 24 to form a concave portion 25 (first step). In this dry etching process, a gas containing carbon, hydrogen and fluorine as an etching gas or a mixed gas obtained by adding oxygen and a rare gas to a gas containing carbon and fluorine is used, and antireflection is performed under the condition that the shape of the mask 24 is maintained. The film 21 is anisotropically etched. When a gas containing carbon, hydrogen and fluorine is used as an etching gas, the hard mask 31 is also dry-etched in the same manner as the anti-reflection film 21. The drawing shows this case.
[0027]
In order to perform anisotropic dry etching, the bias applied to the substrate 11 is set at Vdc between 200 V and 600 V, preferably between 300 V and 600 V. If Vdc is less than 200 V, anisotropic processing becomes difficult. On the other hand, if Vdc exceeds 600 V, the upper portion of the mask becomes a so-called shoulder drop shape due to an increase in ion energy, causing a problem in processing. Then, the antireflection film 21 is tapered by adjusting the plasma density and the oxygen flow rate. At this time, the minimum dimension (CD) of the recess 25 is smaller than the dimension of the opening 23 of the mask 24.
[0028]
Here, trifluoromethane (CHF 3 ) was used as a gas containing carbon, hydrogen, and fluorine as an etching gas, and a mixed gas to which oxygen (O 2 ) and argon (Ar) were added as a rare gas was used. The gas flow rates (flow rates in the standard state) were set to CHF 3 / O 2 / Ar = 30/20/200 (cm 3 / min). This flow rate value is an example, and the flow rate is basically set so that CHF 3 is larger than O 2 . The etching atmosphere pressure (chamber pressure) was set to, for example, 4.0 Pa, and the RF power was set to, for example, S = 900 W, A = 150 W, and B = 400 W. As described above, the RF power is set higher than the conventional etching conditions, and the etching conditions are set to increase the plasma density. Further, the etching time was set to 100 seconds corresponding to just etching.
[0029]
As a result, the antireflection film 21 and the hard mask 31 are anisotropically etched without the shoulder of the opening 23 of the mask 24 being etched, and the recess 25 is formed without being larger than the size of the opening 23. Is formed. For this reason, the anti-reflection film 21 in the concave portion 25 and the side wall of the hard mask 31 obtained by dry etching have a so-called tapered shape that becomes thinner from the upper side toward the bottom side. The reason for the tapered shape is that the amount of deposits adhering to the etched sidewall portions increases.
[0030]
Next, as shown in FIG. 3C, the antireflection film 21 is dry-etched under the condition that the width of the concave portion 25 formed in the antireflection film 21 matches the width of the opening portion 23 of the mask 24 (first step). 2 steps). In this dry etching process, a gas containing carbon, hydrogen and fluorine as an etching gas or a mixed gas obtained by adding oxygen and a rare gas to a gas containing carbon and fluorine is used. The antireflection film 21 is etched so as to adjust the width. This etching step is realized by performing etching in which the anisotropy is weakened and the isotropic property is increased compared to the etching in the first step. When a gas containing carbon, hydrogen and fluorine is used as an etching gas, the hard mask 31 is also dry-etched in the same manner as the anti-reflection film 21. The drawing shows this case.
[0031]
In this dry etching, the substrate bias is set to 50 V or more and 200 V or less at Vdc, so that overetching is performed under the isotropic etching condition, and the minimum dimension (CD) of the recess 25 is controlled. Although the Vdc value in the isotropic processing and the Vdc value in the anisotropic processing overlap at 200 V, even when the Vdc value is 200 V, the anisotropic processing can be performed by adjusting the oxygen flow rate and the RF power. It is possible to perform isotropic processing and to perform isotropic processing. In one example described below, the RF power is adjusted.
[0032]
Here, trifluoromethane (CHF 3 ) was used as a gas containing carbon, hydrogen, and fluorine as an etching gas, and a mixed gas to which oxygen (O 2 ) and argon (Ar) were added as a rare gas was used. The gas flow rates (flow rates in the standard state) were set to CHF 3 / O 2 / Ar = 30/20/200 (cm 3 / min). This flow rate value is an example, and the flow rate is basically set so that CHF 3 is larger than O 2 . The etching atmosphere pressure (chamber pressure) was set to, for example, 4.0 Pa, and the RF power was set to, for example, S = 300 W, A = 100 W, and B = 100 W. Thus, the RF power is made smaller than the conventional etching condition, and the etching condition is such that the plasma density becomes lower. Further, the etching processing time was 30 seconds as a result of adjusting the minimum dimension value.
[0033]
As a result, the width of the opening 23 of the mask 24 was transferred with high accuracy to the antireflection film 21 and the hard mask 31 of a thick organic material different from the resist using the mask 24 formed of the organic material resist. It becomes possible to form the concave portion 25 having a vertical shape. Therefore, the verticality of the side wall of the concave portion 25 is improved, the spread of the mask 24 above the opening 23 is significantly reduced, and the resist selectivity is also improved, as compared with the processed shape in the prior art.
[0034]
As described above, when a gas containing carbon, hydrogen, and fluorine is used as an etching gas, dense deposits are formed on the surface layer of the etched portion and the surface layer of the mask 24. For this reason, local side etching and striation can be prevented. In addition, since the amount of deposits deposited on the side wall of the concave portion 25 is large, it is basically processed in a direction in which the minimum dimension becomes smaller. Therefore, by processing under the etching conditions as in the first step, the processing can be performed in a state where the minimum dimension (CD) is reduced, and adjustment can be made in the direction to increase the minimum dimension in the second step. Therefore, as described above, the size of the concave portion 25 can be adjusted to the size of the opening portion 23 formed in the mask 24.
[0035]
If a gas containing carbon and fluorine is used instead of a gas containing carbon, hydrogen and fluorine as the etching gas, the hard mask 31 is hardly etched. In this case, only the hard mask 31 is isotropically etched so that the size of the concave portion 25 is adjusted to the size of the opening 23 of the mask 24.
[0036]
The recess 25 in each of the above embodiments is a connection hole or a groove for forming a wiring or an electrode.
[0037]
In the above embodiments, difluoromethane (CH 2 F 2 ) and monofluoromethane (CH 3 F) are used as the gas containing carbon, hydrogen, and fluorine, in addition to trifluoromethane (CHF 3 ). Hexafluorocyclobutene (C 4 F 6 ), octafluorocyclobutane (C 4 H 8 ), and octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) can be used as the gas containing carbon and fluorine.
[0038]
In each of the above embodiments, when the bias RF power at the time of dry etching is increased, the remaining film of the mask 24 (resist film 22) in the opening 23 is reduced. On the other hand, when the bias RF power is reduced, adjustment is performed only by the gas system. In such a case, the etching is isotropic and the lateral expansion occurs. This phenomenon particularly occurs remarkably during over-etching. In addition, when the plasma density at the time of etching is increased, the amount of deposits increases, so that the concave portion 25 has a tapered shape and the minimum dimension (CD) decreases. When the flow rate of oxygen in the etching gas is increased, the amount of deposits is reduced and etching is performed in the direction of increasing the minimum dimension, as in the prior art. Therefore, it is possible to make the shape of the concave portion 25 vertical by adjusting the bias RF power and the gas flow rate in the first step and performing anisotropic dry etching in the first step. In the above description, the anisotropic etching component is reduced and the isotropic etching component is increased by lowering the RF power in the second process with respect to the first process. When isotropic etching is performed in the second step, there is a concern that the upper portion of the opening 23 formed in the mask 24 may be spread. However, the spread of the upper portion of the opening 23 is dominated by the ion sputtering. Therefore, there is almost no problem in the isotropic etching in the second step.
[0039]
In each of the above embodiments, the selectivity of the resist film 22 is improved. This is because in the first step, dry etching is performed in a direction to reduce the bottom diameter of the concave portion, so that deposits are formed on the surface of the resist film 22. It becomes easy to be deposited. This means that the resist film 22 is hardly etched, and as a result, the etching selectivity of the resist film is greatly improved. In the second step, isotropic etching conditions are used as the etching conditions for controlling only the minimum dimension (CD), and a deposit is deposited on the surface of the resist film 22 in the first step. For this reason, the etching amount of the resist film 22 is reduced. Therefore, in the dry etching method and the method for manufacturing a semiconductor device, the selectivity of the resist film 22 is improved.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the dry etching method and the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the spread of the upper portion of the opening formed in the resist film mask is suppressed, and the antireflection film including the antireflection film or the hard mask is prevented. It is possible to form a concave portion having a vertical side wall in a state where the minimum dimension (CD) value after processing is adjusted to the film. Further, the resist selectivity can be improved. Therefore, the etching using the organic resist film as a mask enables the antireflection film made of an organic material to be subjected to high-precision etching, so that the antireflection film or the antireflection film and the hard mask are formed. The dimensional accuracy of the concave portion can be improved, and the yield can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a dry etching method according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a dry etching apparatus used for dry etching of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view illustrating a conventional technique.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a problem of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
Reference numeral 21: antireflection film, 22: resist film, 23: opening, 24: mask, 25: concave portion

Claims (5)

レジスト膜に開口部を設けたマスクを用いて有機材料からなる反射防止膜をドライエッチング加工して凹部を形成するドライエッチング方法であって、
前記ドライエッチング加工は、
エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスもしくは炭素とフッ素とを含むガスに酸素と希ガスを添加した混合ガスを用い、
前記マスク形状を維持するエッチング条件で前記反射防止膜を異方性エッチング加工する第１工程と、
前記第１工程後、前記マスクの開口部形状を維持した状態で前記マスクの開口部幅に前記反射防止膜に形成される凹部の幅を合わせ込む条件で前記反射防止膜をエッチング加工する第２工程と
を備えたことを特徴とするドライエッチング方法。A dry etching method of forming a concave portion by dry etching an antireflection film made of an organic material using a mask having an opening in a resist film,
The dry etching process,
Using a gas containing carbon, hydrogen and fluorine as an etching gas or a mixed gas obtained by adding oxygen and a rare gas to a gas containing carbon and fluorine,
A first step of anisotropically etching the antireflection film under etching conditions that maintain the mask shape;
After the first step, etching the antireflection film under the condition that the width of the recess formed in the antireflection film is adjusted to the width of the opening of the mask while maintaining the shape of the opening of the mask. And a dry etching method. 前記第２工程のエッチングは前記第１工程のエッチングよりも異方性を弱めて等方性を強めたエッチングを行う
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。2. The dry etching method according to claim 1, wherein the etching in the second step is performed with anisotropy weakened and anisotropy weakened compared to the etching in the first step. レジスト膜に開口部を設けたマスクを用いて、開口部が形成されたハードマスク上に形成された有機材料からなる反射防止膜をドライエッチング加工して凹部を形成する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記ドライエッチング加工は、
エッチングガスに炭素と水素とフッ素とを含むガスもしくは炭素とフッ素とを含むガスに酸素と希ガスを添加した混合ガスを用い、
前記マスク形状を維持するエッチング条件で前記反射防止膜を異方性エッチング加工する第１工程と、
前記第１工程後、前記マスクの開口部形状を維持した状態で前記マスクの開口部幅に前記反射防止膜に形成される凹部の幅を合わせ込む条件で前記反射防止膜をエッチング加工する第２工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。Using a mask having an opening in a resist film, dry etching an antireflection film made of an organic material formed on a hard mask having an opening formed therein to form a concave portion; A manufacturing method,
The dry etching process,
Using a gas containing carbon, hydrogen and fluorine as an etching gas or a mixed gas obtained by adding oxygen and a rare gas to a gas containing carbon and fluorine,
A first step of anisotropically etching the antireflection film under etching conditions that maintain the mask shape;
After the first step, etching the antireflection film under the condition that the width of the recess formed in the antireflection film is adjusted to the width of the opening of the mask while maintaining the shape of the opening of the mask. And a method of manufacturing a semiconductor device. 前記第２工程のエッチングは前記第１工程のエッチングよりも異方性を弱めて等方性を強めたエッチングを行う
ことを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the etching in the second step is performed by weakening the anisotropy and increasing the isotropic property as compared with the etching in the first step. 前記エッチングガスにフッ素を含む炭素と水素とフッ素とを含むガスを用いたドライエッチング加工では、
前記ハードマスクを前記反射防止膜と同等にドライエッチングする
ことを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。In dry etching using a gas containing carbon, hydrogen and fluorine as the etching gas,
4. The method according to claim 3, wherein the hard mask is dry-etched as well as the anti-reflection film.
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