JP2008016479A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2008016479A
JP2008016479A JP2006183252A JP2006183252A JP2008016479A JP 2008016479 A JP2008016479 A JP 2008016479A JP 2006183252 A JP2006183252 A JP 2006183252A JP 2006183252 A JP2006183252 A JP 2006183252A JP 2008016479 A JP2008016479 A JP 2008016479A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
semiconductor device
manufacturing
chamber
dry etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006183252A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Furumura
雄二 古村
Shinji Nishihara
晋治 西原
Naomi Mura
直美 村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philtech Inc
Original Assignee
Philtech Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philtech Inc filed Critical Philtech Inc
Priority to JP2006183252A priority Critical patent/JP2008016479A/en
Publication of JP2008016479A publication Critical patent/JP2008016479A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device which can obtain high accuracy of etching processing by enabling continuously to change a concentration of iodine or bromine in a chamber in a dry etching process, easily controlling etching conditions and preventing generation of striation. <P>SOLUTION: This manufacturing method of a semiconductor device includes a dry etching step in which an insulating film 42 covered with a resist mask 44 formed using an ArF photolithographic method is etched in a plasma atmosphere in a chamber 11, and a pattern of the resist mask is transferred to the insulating film. In the dry etching step, an etching gas containing fluorine atoms is introduced into the chamber and at least any one of an iodine gas and bromine gas is introduced, thereby satisfying a condition in which 26% or less of the total of halogen atoms contained in the gas atmosphere in the chamber is at least any one of iodine atoms and bromine atoms and the residue is fluorine atoms. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、ArFエキシマレーザを光源とする光リソグラフィ法を用いて形成されたレジストマスクによって覆われた絶縁膜をドライエッチングして微細加工する工程を含む半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device including a step of dry-etching and finely processing an insulating film covered with a resist mask formed using an optical lithography method using an ArF excimer laser as a light source. It relates to a manufacturing method.

近年、LSIの高集積化および高速化に伴って、半導体装置の微細化と多層化とが進んでいる。2004年には90nmノードの量産が開始され、100nm以下のナノサイズ加工技術がLSIの作製に用いられるようになった(例えば、非特許文献1参照)。そのようなナノサイズ加工技術の半導体要素技術のうちの一つとして、リソグラフィ技術が挙げられる。リソグラフィ技術のうち、ArFエキシマレーザを光源とした光リソグラフィ(以後「ArFフォトリソグラフィ」と記す)は、2004年に90nmノードの唯一の量産技術として認知されるに到った。ArFフォトリソグラフィ法で用いられるArFエキシマレーザ光源は、波長が短いレーザ光源であり、そのため、パターニングでもって微細なレジストマスクを形成することができる。このようなレジストマスクで覆われた層間絶縁膜をドライエッチングして、配線用のホール、トレンチなどを微細加工する場合には、深さ方向に均一なエッチング形状を得るという高い加工精度が要求されている。この場合、異方性を高めるために、所定のエッチングガスをプラズマ雰囲気中で導入してエッチングを行うことが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, along with higher integration and higher speed of LSI, semiconductor devices have been miniaturized and multilayered. In 2004, mass production of a 90 nm node started, and nano-size processing technology of 100 nm or less came to be used for the production of LSI (for example, see Non-Patent Document 1). As one of semiconductor element technologies of such nano-size processing technology, lithography technology can be cited. Among lithography techniques, optical lithography using an ArF excimer laser as a light source (hereinafter referred to as “ArF photolithography”) has been recognized in 2004 as the only mass production technique for the 90 nm node. An ArF excimer laser light source used in the ArF photolithography method is a laser light source having a short wavelength. Therefore, a fine resist mask can be formed by patterning. When the interlayer insulating film covered with such a resist mask is dry-etched to finely process wiring holes, trenches, etc., high processing accuracy is required to obtain a uniform etching shape in the depth direction. ing. In this case, in order to increase anisotropy, it is known to perform etching by introducing a predetermined etching gas in a plasma atmosphere (see, for example, Patent Document 1).

ところで、ArFフォトリソグラフィ法で用いられるレジスト材として、真空紫外光の領域において透過性をもたせるために、ベンゼン環を有さない化合物で構成したものを用いることが提案されている(例えば、非特許文献2参照)。この種のレジスト材の場合、波長の短いレーザを用いて微細なパターニングを行うと、それに伴ってレジストマスクが脆弱化すると共に、他のフォトリソグラフィ法で用いられるものと比較してプラズマ耐性が低い。   By the way, as a resist material used in the ArF photolithography method, it has been proposed to use a resist material composed of a compound having no benzene ring so as to have transparency in the vacuum ultraviolet region (for example, non-patent). Reference 2). In the case of this type of resist material, if fine patterning is performed using a laser having a short wavelength, the resist mask becomes weak accordingly, and the plasma resistance is lower than that used in other photolithography methods. .

このため、プラズマ雰囲気中でエッチングを行うと、プラズマに曝されることでダメージを受けて、レジストマスクのうちパターニングされた領域のエッジ部にエッジ荒れが生じる(レジストマスクの形状が変形する)。このような状態でエッチングを継続すると、その形状が層間絶縁膜に形成しようとするホールやトレンチに転写されてストライエーション(Striation)が発生するという問題があった。この場合、高いエッチング加工精度の要求を満たすことができない。   For this reason, when etching is performed in a plasma atmosphere, damage is caused by exposure to plasma, and edge roughness occurs in the edge portion of the patterned region of the resist mask (the shape of the resist mask is deformed). If etching is continued in such a state, there is a problem that the shape is transferred to holes or trenches to be formed in the interlayer insulating film, causing striations. In this case, the requirement for high etching processing accuracy cannot be satisfied.

このような問題を解決するために、エッチングガスとして、ハロゲン系ガス(ハロゲンはF,I,Br)であって、IおよびBrの少なくとも一方が、原子組成比でハロゲンの総量の26%以下で、残りがFであるフッ化炭素化合物ガスを用い、このガスを、プラズマ雰囲気中で導入して、ArFフォトリソグラフィ法を用いて形成したレジストマスクによって覆われた層間絶縁膜をドライエッチングすることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平11−31678号公報 特開2006−108484号公報 笹子勝、遠藤政孝著、リソグラフィーの最近の話題、応用物理、第73巻、第2号(2004)199頁−205頁 Koji Nozaki and Ei Yano, FUJITSU Sei. Tech. J., 38,1 p3-12(June 2002)
In order to solve such a problem, an etching gas is a halogen-based gas (halogen is F, I, Br), and at least one of I and Br is an atomic composition ratio of 26% or less of the total amount of halogen. Using the fluorocarbon compound gas with the remainder being F, this gas is introduced in a plasma atmosphere, and the interlayer insulating film covered with the resist mask formed using the ArF photolithography method is dry-etched. It has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
JP 11-31678 A JP 2006-108484 A Masaru Etsuko, Masataka Endo, Recent Topics on Lithography, Applied Physics, Vol. 73, No. 2 (2004) pp. 199-205 Koji Nozaki and Ei Yano, FUJITSU Sei. Tech. J., 38,1 p3-12 (June 2002)

特許文献2に開示されるように、エッチングガスとして、ハロゲン系ガス(ハロゲンは、F,I,Br)であって、IおよびBrの少なくとも一方が、原子組成比でハロゲンの総量の26%以下で、残りがFであるフッ化炭素化合物ガスを用いガスを導入してドライエッチングすればストライエーションの発生が抑制できて高いエッチング加工精度が得られるが、IやBrは、ヨウ化フッ化炭素化合物や臭化フッ化炭素化合物を構成する原子としてチャンバ内に導入されるため、ヨウ素や臭素をチャンバ内で連続的な濃度で変化させることが難しく、エッチング条件の制御性に問題があった。   As disclosed in Patent Document 2, an etching gas is a halogen-based gas (halogen is F, I, Br), and at least one of I and Br is an atomic composition ratio of 26% or less of the total amount of halogen. In the case of dry etching using a fluorocarbon compound gas with the remainder being F, striation can be suppressed and high etching processing accuracy can be obtained. Since it is introduced into the chamber as atoms constituting a compound or a bromofluorocarbon compound, it is difficult to change iodine or bromine at a continuous concentration in the chamber, and there is a problem in controllability of etching conditions.

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、ドライエッチング工程で、ヨウ素や臭素のチャンバ内での濃度を連続的に変えられ、エッチング条件の制御が容易であり、ストライエーションの発生を抑制して高いエッチング加工精度が得ることができる半導体装置の製造方法を提供することにある。   In view of the above problems, the object of the present invention is to continuously change the concentration of iodine or bromine in the chamber in the dry etching process, to easily control the etching conditions, and to suppress the occurrence of striations. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can obtain high etching processing accuracy.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。   In order to achieve the above object, a semiconductor device manufacturing method according to the present invention is configured as follows.

第1の半導体装置の製造方法(請求項1に対応)は、ArFフォトリソグラフィ法を用いて形成したレジストマスクで覆われた絶縁膜をチャンバ内のプラズマ雰囲気中でエッチングし、レジストマスクのパターンを絶縁膜に転写するドライエッチング工程を含み、さらに、このドライエッチング工程で、チャンバ内に、フッ素原子が含まれるエッチングガスを導入しつつ、併せて、ヨウ素ガスと臭素ガスの少なくともいずれか一方を導入し、チャンバ内のガス雰囲気中に含まれるハロゲン原子の総量の26%以下がヨウ素原子と臭素原子の少なくとも一方であり、残りがフッ素原子であるという条件が満たされることで特徴づけられる。   According to a first method for manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 1), an insulating film covered with a resist mask formed by using ArF photolithography is etched in a plasma atmosphere in a chamber to form a resist mask pattern. Including a dry etching process for transferring to an insulating film, and further introducing an etching gas containing fluorine atoms into the chamber while introducing at least one of iodine gas and bromine gas. However, it is characterized in that the condition that 26% or less of the total amount of halogen atoms contained in the gas atmosphere in the chamber is at least one of iodine atoms and bromine atoms and the rest is fluorine atoms is satisfied.

上記ドライエッチング工程を含む半導体装置の製造方法では、チャンバ内のガス雰囲気中に含まれるハロゲン原子、すなわちフッ素原子、ヨウ素原子、臭素原子について上記の条件を満たすようにすることで、チャンバ内でのフッ素原子のうちヨウ素原子または臭素原子と結合するものを生じさせ、もってレジストマスクと反応するフッ素原子を低減させる。それにより、レジストマスクのエッジ除去を起こしにくくなり、エッジの荒れをなくす。それ故にストライエーションの発生を抑制して高いエッチング加工精度が得られる。また上記のヨウ素ガス等の導入の仕方は、フッ素原子を含むエッチングガスとは別途に導入し、ヨウ素ガス等を個別に導入し、もってヨウ素や臭素のチャンバ内での濃度を良好な制御性で連続的に変えることを可能にする。これによりエッチング条件の制御を容易にすることが可能となる。   In the method for manufacturing a semiconductor device including the dry etching step, the halogen atoms contained in the gas atmosphere in the chamber, that is, fluorine atoms, iodine atoms, and bromine atoms are made to satisfy the above conditions, Of the fluorine atoms, one that binds to iodine atoms or bromine atoms is generated, thereby reducing fluorine atoms that react with the resist mask. This makes it difficult to remove the edge of the resist mask and eliminates rough edges. Therefore, generation of striation is suppressed and high etching processing accuracy is obtained. In addition, iodine gas or the like is introduced separately from the etching gas containing fluorine atoms, iodine gas or the like is introduced separately, so that the concentration of iodine or bromine in the chamber can be controlled with good controllability. Allows to change continuously. This makes it possible to easily control the etching conditions.

第2の半導体装置の製造方法(請求項2に対応)は、上記の方法において、好ましくは、ヨウ素ガスは、ドライエッチング工程中、固体ヨウ素の昇華により生じたヨウ素ガスをキャリアガスで輸送することにより、チャンバ内に導入されることで特徴づけられる。   The second method for manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 2) is preferably the method described above, wherein the iodine gas transports iodine gas generated by sublimation of solid iodine during the dry etching step with a carrier gas. Is characterized by being introduced into the chamber.

第3の半導体装置の製造方法(請求項3に対応)は、上記の方法において、好ましくは、ヨウ素ガスを生じる原料材をチャンバ内に配置したことで特徴づけられる。   A third method for manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 3) is characterized in that, in the above method, preferably, a raw material that generates iodine gas is disposed in the chamber.

第4の半導体装置の製造方法(請求項4に対応)は、上記の方法において、好ましくは、臭素ガスは、ドライエッチング工程中、液体臭素をバブリングして生じた臭素ガスをキャリアガスで輸送することにより、チャンバ内に導入されることで特徴づけられる。   In a fourth method of manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 4), in the above method, the bromine gas preferably transports bromine gas generated by bubbling liquid bromine by a carrier gas during the dry etching process. This is characterized by being introduced into the chamber.

第5の半導体装置の製造方法(請求項5に対応)は、上記の方法において、好ましくは、ヨウ素ガスを生じる原料および/または臭素ガスを生じる原料をチャンバ内の部品にしみ込ませることで特徴づけられる。   A fifth method for manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 5) is characterized in that, in the above method, preferably, a raw material generating iodine gas and / or a raw material generating bromine gas is impregnated into the components in the chamber. It is done.

第6の半導体装置の製造方法(請求項6に対応)は、上記の方法において、好ましくは、レジストマスクのパターン幅および/またはパターン間隔は32〜130nmの範囲に含まれることで特徴づけられる。   A sixth method for manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 6) is characterized in that, in the above method, the pattern width and / or pattern interval of the resist mask is preferably in the range of 32 to 130 nm.

第7の半導体装置の製造方法(請求項7に対応)は、上記の方法において、好ましくは、絶縁膜は、比誘電率が4.0〜4.7のシリコン窒化膜であり、下層の被エッチング材料をエッチングするための後段の他のドライエッチング工程でハードマスクとして用いられることで特徴づけられる。   In a seventh method for manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 7), in the above method, preferably, the insulating film is a silicon nitride film having a relative dielectric constant of 4.0 to 4.7, It is characterized by being used as a hard mask in another subsequent dry etching process for etching the etching material.

第8の半導体装置の製造方法(請求項8に対応)は、上記の方法において、好ましくは、絶縁膜は、比誘電率が1.5〜4.0のCまたはNを含むシリコン酸化膜であり、下層の被エッチング材料をエッチングするための後段の他のドライエッチング工程でハードマスクとして用いられることで特徴づけられる。   According to an eighth method for manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 8), in the above method, the insulating film is preferably a silicon oxide film containing C or N having a relative dielectric constant of 1.5 to 4.0. In addition, it is characterized by being used as a hard mask in another dry etching process at a later stage for etching a material to be etched in a lower layer.

第9の半導体装置の製造方法(請求項9に対応)は、上記の方法において、好ましくは、被エッチング材料はW,Ti,Ta,Co,Ni,Pt,Ruを含む導電膜またはポリシリコン膜または当該導電膜とポリシリコン膜との積層膜であることで特徴づけられる。   A ninth method for manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 9) is preferably the conductive film or polysilicon film in the above method, wherein the material to be etched contains W, Ti, Ta, Co, Ni, Pt, Ru. Or it is characterized by being the laminated film of the said electrically conductive film and a polysilicon film.

第10の半導体装置の製造方法(請求項10に対応)は、上記の方法において、好ましくは、被エッチング材料はAl,Cuまたはそれらを含む積層膜であることで特徴づけられる。   A tenth method for manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 10) is characterized in that, in the above method, preferably, the material to be etched is Al, Cu or a laminated film containing them.

第11の半導体装置の製造方法(請求項11に対応)は、上記の方法において、好ましくは、絶縁膜は、二酸化ケイ素膜であり、下層のポリシリコンをエッチングするための後段の他のドライエッチング工程でハードマスクとして用いられ、さらに、ポリシリコンは、その下地の二酸化ケイ素または窒化ケイ素をエッチングする工程でマスクとして用いられることで特徴づけられる。   In an eleventh method for manufacturing a semiconductor device (corresponding to claim 11), in the above method, preferably, the insulating film is a silicon dioxide film, and other dry etching subsequent to etching the underlying polysilicon is performed. Used as a hard mask in the process, and polysilicon is further characterized as being used as a mask in the process of etching the underlying silicon dioxide or silicon nitride.

第12の半導体装置の製造方法(請求項12に対応)は、上記の方法において、好ましくは、レジストマスクはArFレジスト/SiO/ボトム膜(例えば塗布炭素(C)膜)の3層構造を有し、ドライエッチング工程中で、この3層構造のうちのSiO/ボトム膜材料のドライエッチング時に上記条件が満たされることで特徴づけられる。   In a twelfth semiconductor device manufacturing method (corresponding to claim 12), in the above method, the resist mask preferably has a three-layer structure of ArF resist / SiO / bottom film (for example, coated carbon (C) film). In the dry etching process, the above condition is satisfied when the SiO / bottom film material of the three-layer structure is dry etched.

本発明によれば、ArFフォトリソグラフィ法を用いて形成したレジストマスクで覆われた絶縁膜をチャンバ内のプラズマ雰囲気中でエッチングし、レジストマスクのパターンを絶縁膜に転写するドライエッチング工程を含む半導体装置の製造方法において、ドライエッチング工程で、チャンバ内のガス雰囲気中に含まれるハロゲン原子の総量の26%以下がヨウ素原子と臭素原子の少なくとも一方であり、残りがフッ素原子であるという条件を満たしながら、フッ素原子が含まれるエッチングガスをチャンバ内に導入しつつ、併せて別途にヨウ素ガスと臭素ガスのうちの少なくともいずれか一方をチャンバ内に導入するようにしたため、チャンバ内でのヨウ素や臭素の濃度を高い制御性の下で連続的に変えることができ、さらに、エッチング条件の制御を容易に行うことができ、ストライエーションの発生を抑制して高いエッチング加工精度を得ることができる。   According to the present invention, a semiconductor includes a dry etching process in which an insulating film covered with a resist mask formed by using ArF photolithography is etched in a plasma atmosphere in a chamber, and a resist mask pattern is transferred to the insulating film. In the apparatus manufacturing method, the dry etching process satisfies the condition that 26% or less of the total amount of halogen atoms contained in the gas atmosphere in the chamber is at least one of iodine atoms and bromine atoms, and the rest is fluorine atoms. However, since an etching gas containing fluorine atoms is introduced into the chamber, and at least one of iodine gas and bromine gas is separately introduced into the chamber, iodine or bromine in the chamber is also introduced. Can be continuously changed under high controllability, It is possible to control the conditions easily, it is possible to obtain high etching precision by suppressing the occurrence of striations.

以下に、本発明の好適な実施形態(実施例)を添付図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments (examples) of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法が実施される基板処理装置の概略的な構成図である。基板処理装置10は、一例として磁場ゼロを含む領域に発生させた放電プラズマ(NLDプラズマ)を用いるものであり、ドライポンプ等の真空排気装置などで内部を真空排気するように排気口12を設けたチャンバ11を有する。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate processing apparatus in which a semiconductor device manufacturing method according to a first embodiment of the present invention is performed. The substrate processing apparatus 10 uses discharge plasma (NLD plasma) generated in a region including zero magnetic field as an example, and an exhaust port 12 is provided so that the inside is evacuated by a vacuum evacuation apparatus such as a dry pump. A chamber 11.

チャンバ11は、石英のような誘電体製の円筒状側壁13により形成され、上部のプラズマ発生室11aと下部の基板処理室11bとから構成されている。円筒状側壁13の外側には、例えば3つの磁場コイル14,15,16が所定間隔で設けられ、磁場発生部を構成する。この場合、例えば、上側および下側の各磁場コイル14,16には、同方向の電流を流し、中間のコイル15には逆向きの電流を流すようにしている。これにより、中間のコイル15のレベル付近に円筒状側壁13の内側に連続した磁場ゼロの位置ができ、環状磁気中性線が形成される。   The chamber 11 is formed by a cylindrical side wall 13 made of a dielectric material such as quartz, and includes an upper plasma generation chamber 11a and a lower substrate processing chamber 11b. On the outside of the cylindrical side wall 13, for example, three magnetic field coils 14, 15, and 16 are provided at predetermined intervals to constitute a magnetic field generation unit. In this case, for example, a current in the same direction is supplied to the upper and lower magnetic field coils 14 and 16, and a current in the opposite direction is supplied to the intermediate coil 15. Thereby, the position of the magnetic field zero continuous inside the cylindrical side wall 13 near the level of the intermediate coil 15 is formed, and an annular magnetic neutral line is formed.

環状磁気中性線の大きさは、上側および下側の各コイル14,16に流す電流と中間のコイル15に流す電流との比を変えることで適宜設定でき、環状磁気中性線の上下方向の位置は、上側および下側の各磁場コイル14,16に流す電流の比によって適宜設定できる。また、中間のコイル15に流す電流を増していくと、環状磁気中性線の径は小さくなり、同時に磁場ゼロの位置での磁場の勾配も緩やかになってゆく。中間のコイル15と円筒状側壁13との間には、高周波電場発生用のアンテナ18が設けられ、第1高周波電源19に接続され、磁場発生部を構成する。3つの磁場コイル14,15,16によって形成された環状磁気中性線に沿ってNLDプラズマを発生させる。   The size of the annular magnetic neutral line can be set as appropriate by changing the ratio of the current flowing through the upper and lower coils 14 and 16 and the current flowing through the intermediate coil 15. The position of can be appropriately set according to the ratio of currents flowing through the upper and lower magnetic field coils 14 and 16. Further, when the current flowing through the intermediate coil 15 is increased, the diameter of the annular magnetic neutral wire is reduced, and at the same time, the gradient of the magnetic field at the position of the magnetic field zero becomes gentle. An antenna 18 for generating a high-frequency electric field is provided between the intermediate coil 15 and the cylindrical side wall 13 and connected to a first high-frequency power source 19 to constitute a magnetic field generating unit. NLD plasma is generated along the annular magnetic neutral line formed by the three magnetic field coils 14, 15, 16.

環状磁気中性線の作る面と対向させて基板処理室11b内には、処理対象の基板Sが載置される基板載置部である断面円形の基板電極20が絶縁体20aを介して設けられている。この基板電極20は、コンデンサ21を介して第2高周波電源22に接続され、電位的に浮遊電極となって負のバイアス電位となる。   In the substrate processing chamber 11b facing the surface formed by the annular magnetic neutral line, a substrate electrode 20 having a circular cross section, which is a substrate mounting portion on which the substrate S to be processed is mounted, is provided via an insulator 20a. It has been. The substrate electrode 20 is connected to the second high-frequency power source 22 via the capacitor 21 and becomes a floating electrode in terms of potential and has a negative bias potential.

また、プラズマ発生室11aを区画する天板23は、円筒状側壁13の上部に密封固着され、電位的に浮遊状態とし、対向電極を形成する。この天板の内面には、チャンバ11内にフッ素原子を含むエッチングガスを導入するための第1のガス導入部24が設けられ、第1のガス導入部24は、配管25によってガス流量制御部を介してガス源に接続されている。第1のガス導入部24からは、例えばフッ化炭素化合物ガスとアルゴンガス等が、例えばドライエッチング工程中、チャンバ11内に導入され続ける。   Further, the top plate 23 that partitions the plasma generation chamber 11a is hermetically fixed to the upper portion of the cylindrical side wall 13, and is in a floating state in terms of potential, thereby forming a counter electrode. A first gas introduction part 24 for introducing an etching gas containing fluorine atoms into the chamber 11 is provided on the inner surface of the top plate, and the first gas introduction part 24 is connected to a gas flow rate control part by a pipe 25. Connected to a gas source. From the first gas introduction unit 24, for example, a fluorocarbon compound gas and an argon gas are continuously introduced into the chamber 11 during the dry etching process, for example.

チャンバ11の底部、すなわち基板処理室11bの底部には、ヨウ素ガスと臭素ガスのうちのいずれか一方または両方を導入するための第2のガス導入部26が設けられている。第2のガス導入部26では、配管27に容器28がバルブ29,30を介して取り付けられている。また容器28の入り口側に位置する配管31には、マスフローコントローラ32が取り付けられている。この容器28内には、固体のヨウ素33が収納されている。容器28は、図示しない保温器で適当な温度に保たれ、容器28内では、固体のヨウ素33が昇華してガス状態になっており、こうして生じたヨウ素ガスを、マスフローコントローラ32で流量制御された窒素などのキャリアガスによって配管27で輸送し、チャンバ11内に適宜なタイミングおよび時間間隔で導入する。このように、ヨウ素ガスは、上記エッチングガスとは別途の導入路で個別に導入される。   A second gas introduction unit 26 for introducing one or both of iodine gas and bromine gas is provided at the bottom of the chamber 11, that is, the bottom of the substrate processing chamber 11b. In the second gas introduction part 26, a container 28 is attached to the pipe 27 via valves 29 and 30. A mass flow controller 32 is attached to the pipe 31 located on the inlet side of the container 28. Solid iodine 33 is accommodated in the container 28. The container 28 is kept at an appropriate temperature by a not-shown incubator. In the container 28, solid iodine 33 is sublimated into a gas state, and the generated iodine gas is flow-controlled by the mass flow controller 32. Then, it is transported through a pipe 27 by a carrier gas such as nitrogen and introduced into the chamber 11 at an appropriate timing and time interval. Thus, the iodine gas is individually introduced through an introduction path separate from the etching gas.

さらに第2のガス導入部26では、配管27に対してバブラー容器34がバルブ35,36を介して取り付けられている。またこのバブラー容器34の入り口側に位置する配管37には、マスフローコントローラ38が取り付けられている。このバブラー容器34内には、液体の臭素39が収納されている。バブラー容器34は図示しない保温器で適当な温度に保たれている。バブラー容器34によれば、マスフローコントローラ38で流量制御された窒素などのキャリアガスによって液体臭素39をバブリングし、こうして生じた臭素ガスは配管27内に輸送され、チャンバ11内に適宜なタイミングおよび時間間隔で導入される。このように、臭素ガスは、上記のエッチングガスとは別途の導入路で個別に導入される。   Further, in the second gas introduction part 26, a bubbler container 34 is attached to the pipe 27 via valves 35 and 36. A mass flow controller 38 is attached to a pipe 37 located on the inlet side of the bubbler container 34. In this bubbler container 34, liquid bromine 39 is stored. The bubbler container 34 is maintained at an appropriate temperature by a heat insulator (not shown). According to the bubbler container 34, liquid bromine 39 is bubbled by a carrier gas such as nitrogen whose flow rate is controlled by the mass flow controller 38, and the bromine gas thus generated is transported into the pipe 27, and has an appropriate timing and time in the chamber 11. Introduced at intervals. Thus, bromine gas is individually introduced through an introduction path separate from the etching gas.

次に、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法でのドライエッチング工程を説明する。   Next, a dry etching process in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described.

図2は、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法でのドライエッチング工程による処理手順を示すフローチャートである。また図3は、ドライエッチング工程での各ステップの基板の部分断面図である。   FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure by a dry etching process in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the substrate at each step in the dry etching process.

図2で示されるステップS11では、図3(a)で示される基板40の準備を行う。まず、作製しようとするデバイスのための酸化膜を堆積する前までの加工工程がなされたシリコンウェハ41を準備し、公知のプラズマCVD膜を約100nm成長させ、絶縁膜であるSiO膜42を形成する。ArFフォトリソグラフィ法を用いて100nmの溝パターン43を有するレジストマスク44を形成する(図3(a))。図3では、シリコンウェハ41に施された加工工程により作製された構造は省略している。 In step S11 shown in FIG. 2, the substrate 40 shown in FIG. 3A is prepared. First, a silicon wafer 41 that has been processed before depositing an oxide film for a device to be manufactured is prepared, a known plasma CVD film is grown to about 100 nm, and an SiO 2 film 42 that is an insulating film is formed. Form. A resist mask 44 having a groove pattern 43 of 100 nm is formed using ArF photolithography (FIG. 3A). In FIG. 3, the structure produced by the processing steps performed on the silicon wafer 41 is omitted.

ステップS12では、上記のようにして準備された基板40を基板処装置10内の基板載置部20に設置する。   In step S <b> 12, the substrate 40 prepared as described above is placed on the substrate platform 20 in the substrate processing apparatus 10.

ステップS13では、チャンバ11内を真空引きした後、上記の第1のガス導入部24から流量制御されたフッ素原子を含むエッチングガス等を導入しつつ、併せて、別途の導入路である上記の第2のガス導入部26を通してヨウ素ガスと臭素ガスの少なくともいずれか一方を導入する。この場合において、チャンバ11内のガス雰囲気中に含まれるハロゲン原子(F,I,Br)の総量の26%以下がヨウ素原子(I)と臭素原子(Br)の少なくとも一方であり、残りがフッ素原子(F)であるという条件が満たされるようにする。   In step S13, after the inside of the chamber 11 is evacuated, an etching gas containing a fluorine atom whose flow rate is controlled is introduced from the first gas introduction unit 24, and the above-described separate introduction path is also used. At least one of iodine gas and bromine gas is introduced through the second gas introduction unit 26. In this case, 26% or less of the total amount of halogen atoms (F, I, Br) contained in the gas atmosphere in the chamber 11 is at least one of iodine atoms (I) and bromine atoms (Br), and the rest is fluorine. The condition of being an atom (F) is satisfied.

この例では、例えばヨウ素ガス(I)のみを第2のガス導入路26を通して導入したとする。従って、チャンバ11内でのヨウ素原子の量がチャンバ11内のハロゲン原子の総量の26%以下になるような流量に制御されたヨウ素ガスをチャンバ11内に導入する。例えば、第1のガス導入部24からArガスの流量が230sccm、Cガスの流量が50sccm、Oガスの流量が20sccmで導入し、第2のガス導入部26からは、Iガスを5.7sccmの流量で導入する。そして、チャンバ11内が所定の一定の圧力になるように排気口12から排気する。 In this example, it is assumed that only iodine gas (I) is introduced through the second gas introduction path 26, for example. Therefore, iodine gas controlled to a flow rate such that the amount of iodine atoms in the chamber 11 is 26% or less of the total amount of halogen atoms in the chamber 11 is introduced into the chamber 11. For example, the flow rate of Ar gas is 230 sccm, the flow rate of C 3 F 8 gas is 50 sccm, and the flow rate of O 2 gas is 20 sccm from the first gas introduction unit 24, and I 2 is introduced from the second gas introduction unit 26. Gas is introduced at a flow rate of 5.7 sccm. And it exhausts from the exhaust port 12 so that the inside of the chamber 11 may become a predetermined fixed pressure.

ステップS14では、次のようにしてドライエッチングがなされる。例えば、上記のガスをそれぞれ上記の流量でチャンバ11内に導入しつつ、圧力を2.67Pa、アンテナ高周波電力1kW、基板高周波電力0.3kW、基板温度を10℃になるように基板処理装置10を設定して、エッチングを行う。このとき、Cガスはチャンバ11内で分解しFラジカル等を生じる。図3(b)で示されるように、チャンバ11内で生じたFラジカルは、レジストマスク44で覆われていないSiO面42aに入射し、Arイオンの衝撃によりイオンアシスト反応が起こり、SiOの表面からSiがSiFとなり除去されている。それにより、SiOのエッチングが進行していく。そのとき、レジストマスク44の側壁のHはFとのラジカル反応により、除去され、裸になったCとFがイオンアシスト反応により除去される。しかしながら、チャンバ11内には、ヨウ素(I)の原子もあるため、そのIとFが結合してIF,IF,IF等を形成し、レジストマスク44とラジカル反応をするFが減少して、レジストマスクのエッジ除去は生じにくくなり、エッジラフネスをなくすことができる。 In step S14, dry etching is performed as follows. For example, the substrate processing apparatus 10 is configured such that the pressure is 2.67 Pa, the antenna high frequency power is 1 kW, the substrate high frequency power is 0.3 kW, and the substrate temperature is 10 ° C. while introducing the above gases into the chamber 11 at the above flow rates. Is set and etching is performed. At this time, the C 3 F 8 gas is decomposed in the chamber 11 to generate F radicals and the like. As shown in FIG. 3 (b), F radicals generated in the chamber 11, enters the SiO 2 surface 42a which is not covered with the resist mask 44, occur ion assisted reaction by bombardment of Ar ions, SiO 2 Si is removed from the surface as SiF 4 . Thereby, the etching of SiO 2 proceeds. At that time, H on the side wall of the resist mask 44 is removed by a radical reaction with F, and the bare C and F are removed by an ion assist reaction. However, since there are atoms of iodine (I) in the chamber 11, I and F combine to form IF 3 , IF 5 , IF 7, etc., and F that undergoes radical reaction with the resist mask 44 decreases. Thus, the edge removal of the resist mask is less likely to occur, and the edge roughness can be eliminated.

また他の見方として、チャンバ11内に導入されたヨウ素原子は、レジストマスクの表面に吸着し、それによりレジスト側壁のFによる浸食のプロテクトがなされている可能性もある。例えば、特許文献2での図2でストライエーションが示されているが、これは、レジストの側壁が浸食されているように見える。ということは、上部から照射されるイオンによるイオンアシストによる現象ではなく、ラジカルによる反応ではないかと考えられる。文献(化学便覧、改訂3版、日本化学会編、丸善株式会社、II−322)によると、H−Fの結合エネルギーは566kJmol−1であり、H−Cの結合エネルギー410kJmol−1に比べて大きくなっている。それ故、レジストの側壁の表面のHはFにより、取り去られると思われる。そして、レジストのCがイオンアシストで取り除かれるのかもしれない。一方、H−Iの結合エネルギー295kJmol−1はH−Cの結合エネルギーに比べて小さくなっている。それ故、Iはレジストの表面に吸着した状態で、HをCからとりはがすことはないと考えられる。また、文献(理化学辞典、第5版、岩波書店、1532−1533頁)にあるようにIやBrは、CやFに比べて、質量がかなり大きい。それ故、Fがプラズマ中で加速されてレジスト側壁に衝突しても、IやBrによってプロテクトされると考えられる。そのため、ストライエーションを起こさなくすることができる可能性があると思われる。FがIF,IF,IFを形成し、Fラジカルの総量が減少するという効果以外にも、上記のメカニズムも存在する可能性があると考えられる。 As another viewpoint, the iodine atoms introduced into the chamber 11 may be adsorbed on the surface of the resist mask, thereby protecting the erosion caused by F on the resist side wall. For example, FIG. 2 in Patent Document 2 shows a striation, which appears to have eroded the side walls of the resist. This means that it is not a phenomenon caused by ion assist caused by ions irradiated from above, but a reaction caused by radicals. Literature (Chemical Handbook, revised third edition, edited by the Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd., II-322) According to the binding energy of the H-F is a 566kJmol -1, compared to the binding energy 410kJmol -1 of H-C It is getting bigger. Therefore, it is considered that H on the surface of the resist side wall is removed by F. Then, C in the resist may be removed by ion assist. On the other hand, the binding energy 295 kJmol −1 of HI is smaller than the binding energy of HC. Therefore, it is considered that I is not adsorbed on the resist surface and does not remove H from C. In addition, as described in the literature (Physical and Chemical Dictionary, 5th edition, Iwanami Shoten, pages 1532-1533), I and Br are considerably larger in mass than C and F. Therefore, it is considered that even if F is accelerated in the plasma and collides with the resist side wall, it is protected by I or Br. Therefore, it seems that there is a possibility that striation can be prevented. In addition to the effect that F forms IF 3 , IF 5 , and IF 7 and the total amount of F radicals decreases, it is considered that the above mechanism may exist.

図3(c)では、SiOのエッチングが完了し、ステップS15で基板40を取り出す。上記のドライエッチング工程では、レジストマスク44の側壁が除去されず、エッジラフネスをなくすことができるため、ストライエーションを生じることなく絶縁膜をエッチングすることができる。 In FIG. 3C, the SiO 2 etching is completed, and the substrate 40 is taken out in step S15. In the dry etching process described above, the sidewall of the resist mask 44 is not removed and edge roughness can be eliminated, so that the insulating film can be etched without causing striations.

なおこの実施形態では、第2のガス導入部26からは、チャンバ11内にヨウ素ガスのみを導入して基板40のエッチングを行う説明をした。しかし、前述のごとく、ヨウ素ガスではなく、バブラー容器34からの臭素ガスのみを、マスフローコントローラ38によって、チャンバ11内での臭素原子の量がチャンバ11内のハロゲン原子の総量の26%以下になるような流量に制御してチャンバ11内に導入するようにしてもよい。さらに、ヨウ素ガスと臭素ガスを両方ともマスフローコントローラ32,38によって、チャンバ11内でのヨウ素原子と臭素原子の総量がチャンバ11内のハロゲン原子の総量の26%以下になるような流量に制御してチャンバ11内に導入するようにしてもよい。さらに、この実施形態では、レジストマスクのパターン幅を100nmにした例を示したが、パターン幅および/またはパターン間隔は32〜130nmの範囲に含まれる長さにすることができる。さらにこの実施形態では、絶縁膜としてSiOを用いて説明したが、絶縁膜として、誘電率が4.0〜4.7のシリコン窒化膜を用いてもよい。 In this embodiment, the description has been given of etching the substrate 40 by introducing only iodine gas into the chamber 11 from the second gas introduction unit 26. However, as described above, only the bromine gas from the bubbler vessel 34, not the iodine gas, causes the mass flow controller 38 to reduce the amount of bromine atoms in the chamber 11 to 26% or less of the total amount of halogen atoms in the chamber 11. The flow rate may be controlled to be introduced into the chamber 11. Further, both the iodine gas and the bromine gas are controlled by the mass flow controllers 32 and 38 so that the total amount of iodine atoms and bromine atoms in the chamber 11 is 26% or less of the total amount of halogen atoms in the chamber 11. May be introduced into the chamber 11. Furthermore, in this embodiment, the example in which the pattern width of the resist mask is set to 100 nm is shown, but the pattern width and / or the pattern interval can be a length included in the range of 32 to 130 nm. Furthermore, in this embodiment, the description has been made using SiO 2 as the insulating film, but a silicon nitride film having a dielectric constant of 4.0 to 4.7 may be used as the insulating film.

次に、本発明に係る半導体装置の製造方法の第2実施形態を説明する。この第2実施形態に係る半導体装置の製造方法では、レジストマスクで覆われた絶縁膜を第1実施形態で説明したドライエッチング工程での方法でエッチングしてパターンが形成された絶縁膜(二酸化ケイ素膜:SiO膜)として形成し、その後、当該絶縁膜をハードマスクとして下層のPtからなる被エッチング材料をエッチングする方法を示す。この方法で用いる基板処理装置は、第1実施形態で説明した基板処理装置10と同様の装置を用いるので、装置構造に関する説明は省略する。 Next, a second embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, an insulating film (silicon dioxide) in which a pattern is formed by etching the insulating film covered with a resist mask by the method in the dry etching process described in the first embodiment. Film: SiO 2 film), and then a method of etching an etching target material made of Pt as a lower layer using the insulating film as a hard mask. Since the substrate processing apparatus used in this method is the same apparatus as the substrate processing apparatus 10 described in the first embodiment, a description of the apparatus structure is omitted.

図4は、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法でのドライエッチング工程とそれに続く工程の処理手順を示すフローチャートである。また図5は、ドライエッチング工程とそれに続く工程での各ステップの基板の部分断面図である。   FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of a dry etching step and a subsequent step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the substrate in each step in the dry etching process and subsequent processes.

図4で示されるステップS21では、基板50の準備を行う。まず、作製しようとするデバイスのためのPtを堆積する前までの加工工程がなされたシリコンウェハ51を準備し、スパッタリング等によりPtを20nm堆積させPt膜52を形成する。公知のCVD装置を用いて酸化膜を約100nm成長させ、絶縁膜のSiO膜53を形成する。ArFフォトリソグラフィ法を用いて100nmの溝パターン54を有するレジストマスク55を形成する(図5(a))。図5では、シリコンウェハ51に施された加工工程で作製された構造は省略している。 In step S21 shown in FIG. 4, the substrate 50 is prepared. First, a silicon wafer 51 that has been processed before depositing Pt for a device to be manufactured is prepared, and Pt is deposited to a thickness of 20 nm by sputtering or the like to form a Pt film 52. An oxide film is grown to a thickness of about 100 nm using a known CVD apparatus to form an insulating SiO 2 film 53. A resist mask 55 having a groove pattern 54 of 100 nm is formed using ArF photolithography (FIG. 5A). In FIG. 5, the structure produced in the processing step applied to the silicon wafer 51 is omitted.

ステップS22では、上記のようにして準備された基板50を基板処理装置10内の基板載置部20に設置する。   In step S <b> 22, the substrate 50 prepared as described above is placed on the substrate platform 20 in the substrate processing apparatus 10.

ステップS23では、第1実施形態で説明した条件と同じ条件に基づいて絶縁膜53のエッチングがなされる。図5(b)では、SiO膜53のドライエッチングが完了し、このとき、レジストマスク55の側壁が除去されず、エッジラフネスをなくすことができるため、ストライエーションを生じることなく絶縁膜53をエッチングすることができる。 In step S23, the insulating film 53 is etched based on the same conditions as described in the first embodiment. In FIG. 5B, the dry etching of the SiO 2 film 53 is completed. At this time, the sidewall of the resist mask 55 is not removed and the edge roughness can be eliminated. Therefore, the insulating film 53 is formed without causing striations. It can be etched.

ステップS24では、レジストマスク55が除去される。   In step S24, the resist mask 55 is removed.

次に、ステップS25では、絶縁膜53をハードマスクとして、Pt膜52をドライエッチングする。絶縁膜53の下層のPt膜52のドライエッチング工程にも基板処理装置10を用いる。そのとき、エッチングガスとして塩素ガスとアルゴンガス等の混合ガスを用いる。このとき、ストライエーションがない絶縁膜53をハードマスクとして用いているため、Pt膜52もストライエーションを生じることなくエッチングすることができる。   Next, in step S25, the Pt film 52 is dry etched using the insulating film 53 as a hard mask. The substrate processing apparatus 10 is also used for the dry etching process of the Pt film 52 under the insulating film 53. At that time, a mixed gas such as chlorine gas and argon gas is used as an etching gas. At this time, since the insulating film 53 without striation is used as a hard mask, the Pt film 52 can also be etched without causing striation.

なおこの第2実施形態では、被エッチング材料としてPtを用いて説明したが、被エッチング材料としてW、Ti、Co、Ta、Ni、Ru、およびこれら導電材料を含む積層膜、Al、Cu、AlとCuを含む積層膜を用いてもよい。   In the second embodiment, Pt is used as the material to be etched. However, W, Ti, Co, Ta, Ni, Ru, and a laminated film containing these conductive materials, Al, Cu, and Al are used as the material to be etched. And a laminated film containing Cu may be used.

次に、本発明に係る半導体装置の製造方法の第3実施形態を説明する。この第3実施形態に係る半導体装置の製造方法では、レジストマスクで覆われた絶縁膜を第1実施形態で説明したドライエッチング工程での方法でエッチングしてパターンが形成された絶縁膜(二酸化ケイ素膜:SiO膜)として形成し、その後、当該絶縁膜をハードマスクとして下層のポリシリコンからなる被エッチング材料をエッチングし、さらに当該被エッチング材料をマスクとして下地絶縁膜をエッチングする方法を示す。この方法で用いる基板処理装置は、第1実施形態で説明した基板処理装置10と同様の装置を用いるので、装置構造に関する説明は省略する。 Next, a third embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, an insulating film (silicon dioxide) in which a pattern is formed by etching the insulating film covered with a resist mask by the method in the dry etching process described in the first embodiment. Film: SiO 2 film), and then, an etching target material made of polysilicon below is etched using the insulating film as a hard mask, and further a base insulating film is etched using the etching target material as a mask. Since the substrate processing apparatus used in this method is the same apparatus as the substrate processing apparatus 10 described in the first embodiment, a description of the apparatus structure is omitted.

図6は、第3実施形態に係る半導体装置の製造方法のドライエッチング工程とそれに続く工程による処理手順を示すフローチャートである。また図7は、ドライエッチング工程とそれに続く工程での各ステップの基板の部分断面図である。   FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure by a dry etching step and a subsequent step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the substrate in each step in the dry etching process and subsequent processes.

図6で示されるステップS31では、基板60の準備を行う。まず、作製しようとするデバイスのための下地絶縁膜を堆積する前までの加工工程がなされたシリコンウェハ61を準備し、公知の酸化炉を用いて約900℃で酸化膜を約100nm成長させ、SiO膜62を形成する。次に、ポリシリコン63を堆積する。公知のLP−CVDを用いて約700℃でLP−CVD膜を約100nm成長させ、絶縁膜であるSiO膜64を形成する。ArFフォトリソグラフィ法を用いて100nmの溝パターンを有するレジストマスク65を形成する(図7(a))。図7では、シリコンウェハ61に施された加工工程で作製された構造は省略している。 In step S31 shown in FIG. 6, the substrate 60 is prepared. First, a silicon wafer 61 that has been processed before depositing a base insulating film for a device to be manufactured is prepared, and an oxide film is grown by about 100 nm at about 900 ° C. using a known oxidation furnace, A SiO 2 film 62 is formed. Next, polysilicon 63 is deposited. An LP-CVD film is grown to about 100 nm at about 700 ° C. using a known LP-CVD to form a SiO 2 film 64 as an insulating film. A resist mask 65 having a 100 nm groove pattern is formed using ArF photolithography (FIG. 7A). In FIG. 7, the structure manufactured in the processing step applied to the silicon wafer 61 is omitted.

ステップS32では、上記のようにして準備された基板を基板処理装置10内の基板載置部20に設置する。   In step S <b> 32, the substrate prepared as described above is placed on the substrate platform 20 in the substrate processing apparatus 10.

ステップS33では、第1実施形態で説明した条件と同じ条件に基づいて絶縁膜64のエッチングがなされる。図7(b)では、SiO膜64のドライエッチングが完了し、このとき、レジストマスク65の側壁が除去されず、エッジラフネスをなくすことができるため、ストライエーションを生じることなく絶縁膜64をエッチングすることができる。 In step S33, the insulating film 64 is etched based on the same conditions as described in the first embodiment. In FIG. 7B, the dry etching of the SiO 2 film 64 is completed. At this time, the sidewalls of the resist mask 65 are not removed and the edge roughness can be eliminated. Therefore, the insulating film 64 is formed without causing striations. It can be etched.

ステップS34では、レジストが除去される(図7(c))。   In step S34, the resist is removed (FIG. 7C).

次に、ステップS35では、絶縁膜64をハードマスクとして、ポリシリコン63をドライエッチング工程でエッチングする(図7(d))。このとき、ストライエーションがない絶縁膜64をハードマスクとして用いているため、ポリシリコン63もストライエーションを生じることなくエッチングすることができる。図7(e)には、エッチング後絶縁膜64を除去したところを示している。   Next, in step S35, the polysilicon 63 is etched by a dry etching process using the insulating film 64 as a hard mask (FIG. 7D). At this time, since the insulating film 64 without striation is used as a hard mask, the polysilicon 63 can also be etched without causing striation. FIG. 7E shows a state where the insulating film 64 is removed after etching.

次に、ステップS36では、ポリシリコン63をマスクとして、下地絶縁膜62をエッチングする(図7(f))。このとき、ストライエーションがないポリシリコン63をマスクとして用いているため、下地絶縁膜62もストライエーションがなくエッチングすることができる。   Next, in step S36, the base insulating film 62 is etched using the polysilicon 63 as a mask (FIG. 7F). At this time, since the polysilicon 63 having no striation is used as a mask, the base insulating film 62 can also be etched without striation.

なお、この第3実施形態では、下地絶縁膜62として二酸化ケイ素を用いて説明したが、SiNを用いてもよい。   In the third embodiment, silicon dioxide is used for the base insulating film 62, but SiN may be used.

なお、上記の各実施形態で用いたレジストマスク44,55,65は1層のレジストであった。しかし、当該レジストマスクを、ArFレジスト/SiO/ボトム膜の3層構造とし、そのうちのSiO/ボトム膜材料のドライエッチングを第1実施形態で説明したドライエッチング工程でエッチングすることができる。ここで、SiOとはSOG(Spin on Glass:塗布ガラス)もしくはプラズマCVDにより形成されるシリコン酸化膜であって、ボトム膜としては、塗布炭素膜もしくはプラズマCVD炭素膜などを用いることができる。また本実施形態では、ヨウ素ガスおよび/または臭素ガスをドライエッチングをする最中に常時チャンバ内に導入するようにしたが、ドライエッチング開始前のみに、ヨウ素ガスおよび/または臭素ガスを導入し、レジストマスクの表面にヨウ素原子または臭素原子を吸着させて、ドライエッチング時のレジストマスクのホールまたはスリットの側壁のプロテクトとして利用することができる。さらに、ヨウ素または臭素の原料を、事前に試料台の周囲のチャンバ11内の部品の表面等に塗布しておくことにより、チャンバ内の要素ににヨウ素原料、臭素原料を含ませるようにしてもよい。   Note that the resist masks 44, 55, and 65 used in each of the above embodiments are single-layer resists. However, the resist mask has a three-layer structure of ArF resist / SiO / bottom film, and the dry etching of the SiO / bottom film material can be performed by the dry etching process described in the first embodiment. Here, SiO is a silicon oxide film formed by SOG (Spin on Glass) or plasma CVD, and a coated carbon film or a plasma CVD carbon film can be used as the bottom film. In this embodiment, iodine gas and / or bromine gas are always introduced into the chamber during dry etching, but iodine gas and / or bromine gas are introduced only before the start of dry etching, Iodine atoms or bromine atoms are adsorbed on the surface of the resist mask, and can be used as a protection for the hole of the resist mask or the side wall of the slit during dry etching. Furthermore, iodine or bromine raw material is applied in advance to the surface of a part in the chamber 11 around the sample table, so that elements in the chamber contain iodine raw material and bromine raw material. Good.

なお、前述した第1から第3の実施形態で用いた基板処理装置10では、図1に示されるように、チャンバ11内の底部の領域にヨウ素ガスと臭素ガスのうちのいずれか一方または両方を導入するための第2のガス導入部26を設けるようにした。しかしながら、他の装置構成として、図8に示されるように、配管25に接続される配管100を介して、ヨウ素ガスと臭素ガスのうちのいずれか一方または両方を、第1のガス導入部24から導入するようにしてもよい。すなわちヨウ素ガスおよび/または臭素ガスは、エッチングガスと共に、第1のガス導入部24を通してチャンバ11内に導入することもできる。なお図8において図1で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。   In the substrate processing apparatus 10 used in the first to third embodiments described above, as shown in FIG. 1, one or both of iodine gas and bromine gas are disposed in the bottom region in the chamber 11. The second gas introduction part 26 for introducing the gas is provided. However, as another device configuration, as shown in FIG. 8, either one or both of iodine gas and bromine gas is supplied to the first gas introduction unit 24 via a pipe 100 connected to the pipe 25. You may make it introduce from. That is, iodine gas and / or bromine gas can be introduced into the chamber 11 through the first gas introduction part 24 together with the etching gas. In FIG. 8, elements that are substantially the same as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成(材質)については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。   The configurations, shapes, sizes, and arrangement relationships described in the above embodiments are merely shown to the extent that the present invention can be understood and implemented, and the numerical values and the compositions (materials) of the respective configurations are as follows. It is only an example. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.

本発明は、ArFフォトリソグラフィ法によって作製されたレジストマスクを用いた半導体装置の製造方法におけるドライエッチング工程の実施に利用される。   The present invention is used for carrying out a dry etching process in a method for manufacturing a semiconductor device using a resist mask manufactured by an ArF photolithography method.

本発明に係る半導体装置の製造方法が実施される基板処理装置の概略的な構成図である。It is a schematic block diagram of the substrate processing apparatus with which the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention is implemented. 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法でのドライエッチング工程の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the dry etching process in the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法でのドライエッチング工程を示す基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate showing a dry etching process in a manufacturing method of a semiconductor device concerning a 1st embodiment. 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法でのドライエッチング工程とそれに続く工程の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the dry etching process in the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and a subsequent process. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法でのドライエッチング工程等を示す基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate showing a dry etching process etc. in a manufacturing method of a semiconductor device concerning a 2nd embodiment. 本発明の第3実施形態に係る半導体装置の製造方法でのドライエッチング工程とそれに続く工程の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the dry etching process in the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment of this invention, and a subsequent process. 本発明の第3実施形態に係る半導体装置の製造方法でのドライエッチング工程等を示す基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate showing a dry etching process etc. in a manufacturing method of a semiconductor device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法が実施される別の基板処理装置の概略的な構成図である。It is a schematic block diagram of another substrate processing apparatus with which the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention is enforced.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板処理装置
11 チャンバ
11a プラズマ発生室
11b 基板処理室
13 円筒状側壁
20 基板電極
24 第1のガス導入部
25 配管
26 第2のガス導入部
27 配管
28 容器
33 固体ヨウ素
34 バブラー容器
39 液体臭素
44,55,65 レジストマスク
42,53,64 絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate processing apparatus 11 Chamber 11a Plasma generation chamber 11b Substrate processing chamber 13 Cylindrical side wall 20 Substrate electrode 24 1st gas introduction part 25 Piping 26 2nd gas introduction part 27 Piping 28 Container 33 Solid iodine 34 Bubbler container 39 Liquid bromine 44, 55, 65 Resist mask 42, 53, 64 Insulating film

Claims (12)

ArFフォトリソグラフィ法を用いて形成したレジストマスクで覆われた絶縁膜をチャンバ内のプラズマ雰囲気中でエッチングし、前記レジストマスクのパターンを前記絶縁膜に転写するドライエッチング工程を含み、
前記ドライエッチング工程で、
前記チャンバ内に、フッ素原子を含むエッチングガスを導入しつつ、併せて、ヨウ素ガスと臭素ガスのうちの少なくともいずれか一方を導入し、
前記チャンバ内のガス雰囲気中に含まれるハロゲン原子の総量の26%以下が前記ヨウ素原子と前記臭素原子の少なくとも一方であり、残りが前記フッ素原子であるという条件が満たされる、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Including a dry etching step of etching an insulating film covered with a resist mask formed using ArF photolithography in a plasma atmosphere in a chamber, and transferring a pattern of the resist mask to the insulating film;
In the dry etching process,
Introducing an etching gas containing fluorine atoms into the chamber, together with introducing at least one of iodine gas and bromine gas,
The condition that 26% or less of the total amount of halogen atoms contained in the gas atmosphere in the chamber is at least one of the iodine atom and the bromine atom, and the remainder is the fluorine atom is satisfied.
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記ヨウ素ガスは、前記ドライエッチング工程中、固体ヨウ素の昇華により生じた前記ヨウ素ガスをキャリアガスで輸送することにより、前記チャンバ内に導入されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the iodine gas is introduced into the chamber by transporting the iodine gas generated by sublimation of solid iodine by a carrier gas during the dry etching process. Production method. 前記ヨウ素ガスを生じさせる原料材を前記チャンバ内に配置したことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a raw material for generating the iodine gas is disposed in the chamber. 前記臭素ガスは、前記ドライエッチング工程中、液体臭素をバブリングして生じた前記臭素ガスをキャリアガスで輸送することにより、前記チャンバ内に導入されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The bromine gas is introduced into the chamber by transporting the bromine gas generated by bubbling liquid bromine with a carrier gas during the dry etching step. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1. 前記ヨウ素ガスを生じる原料および/または前記臭素ガスを生じる原料を前記チャンバ内の部品にしみ込ませることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the raw material that generates the iodine gas and / or the raw material that generates the bromine gas is impregnated into the components in the chamber. 前記レジストマスクのパターン幅および/またはパターン間隔は32〜130nmの範囲に含まれることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the pattern width and / or pattern interval of the resist mask is included in a range of 32 to 130 nm. 前記絶縁膜は、比誘電率が4.0〜4.7のシリコン窒化膜であり、下層の被エッチング材料をエッチングするための後段の他のドライエッチング工程でハードマスクとして用いられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The insulating film is a silicon nitride film having a relative dielectric constant of 4.0 to 4.7, and is used as a hard mask in another subsequent dry etching process for etching a lower etching target material. The manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claims 1-6 to do. 前記絶縁膜は、比誘電率が1.5〜4.0のCまたはNを含むシリコン酸化膜であり、下層の被エッチング材料をエッチングするための後段の他のドライエッチング工程でハードマスクとして用いられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The insulating film is a silicon oxide film containing C or N having a relative dielectric constant of 1.5 to 4.0, and is used as a hard mask in another dry etching process in the subsequent stage for etching the underlying etching target material. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is manufactured. 前記被エッチング材料はW,Ti,Ta,Co,Ni,Pt,Ruを含む導電膜またはポリシリコン膜または当該導電膜とポリシリコン膜との積層膜からなることを特徴とする請求項7または8記載の半導体装置の製造方法。   9. The material to be etched is made of a conductive film containing W, Ti, Ta, Co, Ni, Pt, or Ru, a polysilicon film, or a laminated film of the conductive film and a polysilicon film. The manufacturing method of the semiconductor device of description. 前記被エッチング材料はAl,Cuまたはそれらを含む積層膜であることを特徴とする請求項7または8記載の半導体装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the material to be etched is Al, Cu or a laminated film containing them. 前記絶縁膜は、二酸化ケイ素膜であり、下層のポリシリコンをエッチングするための後段の他のドライエッチング工程でハードマスクとして用いられ、
さらに前記ポリシリコンは、その下地の二酸化ケイ素または窒化ケイ素をエッチングする工程でマスクとして用いられる、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
The insulating film is a silicon dioxide film, and is used as a hard mask in another dry etching step subsequent to etching the underlying polysilicon,
Further, the polysilicon is used as a mask in a step of etching the underlying silicon dioxide or silicon nitride.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
前記レジストマスクはArFレジスト/SiO/ボトム膜の3層構造を有し、前記ドライエッチング工程中で、前記3層構造のうちSiO/ボトム膜材料のドライエッチング時に前記条件が満たされることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。

The resist mask has a three-layer structure of ArF resist / SiO / bottom film, and the condition is satisfied during dry etching of the SiO / bottom film material in the three-layer structure during the dry etching step. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.

JP2006183252A 2006-07-03 2006-07-03 Manufacturing method of semiconductor device Pending JP2008016479A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006183252A JP2008016479A (en) 2006-07-03 2006-07-03 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006183252A JP2008016479A (en) 2006-07-03 2006-07-03 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008016479A true JP2008016479A (en) 2008-01-24

Family

ID=39073247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006183252A Pending JP2008016479A (en) 2006-07-03 2006-07-03 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008016479A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014107405A (en) * 2012-11-27 2014-06-09 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR101763782B1 (en) * 2015-01-23 2017-08-01 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 Dry etching method
US9728422B2 (en) 2015-01-23 2017-08-08 Central Glass Company, Limited Dry etching method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014107405A (en) * 2012-11-27 2014-06-09 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and plasma processing method
TWI608516B (en) * 2012-11-27 2017-12-11 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus, plasma processing method and memory media
KR101763782B1 (en) * 2015-01-23 2017-08-01 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 Dry etching method
US9728422B2 (en) 2015-01-23 2017-08-08 Central Glass Company, Limited Dry etching method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI801673B (en) Method for etching a carbon-containing feature
JP6553049B2 (en) Selective etching of silicon nitride
KR102023784B1 (en) Method of etching silicon nitride films
TWI556305B (en) Selective etch of silicon by way of metastable hydrogen termination
TWI479565B (en) The formation of fine graphics
JP3998003B2 (en) Plasma etching method
JP6287932B2 (en) Method for manufacturing halftone phase shift photomask blank
JP5323306B2 (en) Plasma etching method and computer-readable storage medium
KR102460794B1 (en) Selective atomic layer deposition (ald) of protective caps to enhance extreme ultra-violet (euv) etch resistance
JP2008028022A (en) Plasma etching method and computer readable storage medium
WO2020014179A1 (en) Patterning scheme to improve euv resist and hard mask selectivity
CN105097442A (en) Semiconductor Manufacturing Process
US11424134B2 (en) Atomic layer etching of metals
WO2019241012A1 (en) Conformal carbon film deposition
JP2014107520A (en) Plasma etching method
JP2008016479A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2011134896A (en) Etching method and etching treatment device
JP2023159347A (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP2011071279A (en) Method of fabricating semiconductor device
JP2012174976A (en) Method of forming pattern
JP2006108484A (en) Dry etching method of interlayer insulating film
KR20220156881A (en) A method for EUV reverse patterning in the processing of microelectronic materials
KR102302944B1 (en) Photomask blank, method for preparing photomask blank, and method for preparing photomask
US11615958B2 (en) Methods to reduce microbridge defects in EUV patterning for microelectronic workpieces
EP4212956A1 (en) Phase shift mask blank, phase shift mask, and method for manufacturing phase shift mask