JP2022516645A - 半導体製造プロセスにおけるシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成するための新規方法 - Google Patents
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Abstract
Description
半導体を製造する工程において、過去には波長365nmのi-line光源を用いて半導体基板にパターンを形成したが、さらに微細なパターンを形成するために、より小さな波長帯の光源を必要とするようになった。
本発明の発明者は、現在の工程上に発生する問題を解決するために、新規工程の開発に関する研究を行った。研究の結果、ドライエッチング(Dry etch)の後に湿式洗浄工程を追加することで、さらに微細なパターンを形成することができる技術を開発した。
より詳しくは、半導体製造プロセス中の酸化物又はシリコン、シリコン化合物層のエッチング工程において、エッチング対象物に有機膜と無機膜を順番に適切な厚さで積層するが、まず、炭素が多量に含まれている有機炭素膜層をコーティングし、SiON層を化学気相蒸着法で蒸着した後、その上にフォトレジストをコーティングしてパターニングを行う。パターニングされたフォトレジストを用いてSiON層をハロゲンプラズマでエッチングした後、酸素プラズマで有機炭素膜層をエッチングし、基板層である酸化層をハロゲンプラズマを用いてエッチングする。酸化層をハロゲンプラズマでエッチングした後、このパターンにポリ層(Poly層)又はその他の化合物層を化学気相蒸着法で蒸着し、最終基板層をハロゲンプラズマを用いてエッチングすることにより、形成しようとするパターンを作る。
このようなリフティングが発生する問題を解決するために、新規の洗浄液を用いて洗浄工程を行うことにより、パターンの下部に存在する異物を除去して所望の微細パターンを形成する。
前記有機炭素膜層のうち、スピンコーティングが可能なSOCのスピン塗布厚さは、特に限定されないが、100Å乃至30,000Åの厚さであることができ、150℃乃至400℃の温度で1分乃至5分間ベーク工程を行うことができる。
前記化学的又は物理的蒸着方法で形成可能な層は、蒸着装備でプラズマを用いて0.01乃至10torrの圧力で100Å乃至10,000Åの厚さに形成することができる。
前記洗浄液は、ポリマー残存物を洗い流すことができる物質1乃至100重量%、溶媒0乃至99重量%、界面活性剤0乃至3重量%、及びアルカリ化合物0乃至10重量%で構成される。
ポリ層(Poly層)又はその他の化合物層の蒸着の際に、1次ドライエッチング時にパターンの下部に残る有機炭素膜残存物とヒュームによる残存物によってリフティングが発生して、パターンに不良が発生する。これを解決するために、1次ドライエッチングの後に洗浄工程を追加することにより、パターンの下部層に残っている残存物を除去する。
パターンの下部層に残っている残存物が除去されることにより、ポリ層(Poly層)又はその他の化合物層の蒸着の際にパターンがリフティングされる問題が解決され、所望の高アスペクト比(high aspect ratio)を有するシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成することができる。
本発明は、半導体製造プロセスにおいて微細シリコンパターンを形成するために、パターンの下部に残っている有機炭素膜残存物及びヒュームによる残存物を除去するための洗浄工程を行うことにより、リフティングなしに所望のパターンを形成する新規の洗浄方法に関する。
有機炭素膜層とは、炭素含有量が30%乃至100%のものであって、膜層を形成する方法は、スピンコーティング、化学的又は物理的蒸着方法がいずれも可能である。
前記化学的又は物理的蒸着方法で形成可能なSiON層は、蒸着装備でプラズマを用いて0.01乃至10torrの圧力で100Å乃至10,000Åの厚さに形成することができる。
選択可能な界面活性剤は、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤及び両性界面活性剤よりなる群から選択される1種又は2種以上の混合物使用することができる。
前記洗浄工程に使用する洗浄液は、ポリマー残存物を洗い流すことができる物質1乃至100重量%、溶媒0乃至99重量%、界面活性剤0乃至3重量%、及びアルカリ化合物0乃至10重量%で構成される。
前記蒸着された膜をエッチングすることができるエッチングガスを用いて2次ドライエッチングして膜のパターンを完成する。そして、洗浄液を用いて洗浄することにより、リフティング現象を防止して所望のパターンを完成する。
以下では、本発明の好適な実施例及び比較例を説明する。しかし、下記の実施例は本発明の好適な一実施例に過ぎず、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1
パターニングされた基板層の上に、有機炭素膜であるSOC(spin on carbon;主に炭素から構成された重合体水溶液)層を1,000Åにコーティングし、400℃の温度で3分間ベーク工程を行い、無機膜であるSiON層を化学気相蒸着法で300Åの厚さに蒸着した後、KrF用フォトレジストを2,000Åの厚さにコーティングし、(株)ニコン製の204B KrF露光装備によって24mjで露光することにより、サイズ200nmのパターンを持つマスクを形成した。前記形成されたマスクを用いて蒸着された膜に対して、エッチングガスを用いて、基板層である酸化層まで1次ドライエッチングを行った後、1次ドライエッチングされた基板に、イソプロピルアルコール80%、エチレングリコール17.9%、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド2%、及びポリオキシエチレンラウリルエステル0.1%が含有された洗浄液を、表1に記載された噴射量で塗布して工程を行った後、Poly層を化学気相蒸着法で300Åの厚さに蒸着し、2次ドライエッチングを行ってパターン形成工程を完成した。
表1に記載された噴射量で塗布して工程を行った以外は、実施例1と同様にして工程を行い、パターン形成工程を完成した。
表1に記載された噴射量で塗布して工程を行った以外は、実施例1と同様にして工程を行い、パターン形成工程を完成した。
表1に記載されたように洗浄液をスピン塗布方式で塗布する工程を行っていない以外は、実施例1と同様にして工程を行い、パターン形成工程を完成した。
前記実施例1乃至実施例10と比較例1及び比較例2に対してリフティング有無を評価し、その結果をリフティング有無の評価値で示した。リフティング有無の評価値に対する基準は、次のとおりである。
<リフティング有無の評価値>
0:100%リフティング生成
1:90%リフティング生成
2:80%リフティング生成
3:70%リフティング生成
4:60%リフティング生成
5:50%リフティング生成
6:40%リフティング生成
7:30%リフティング生成
8:20%リフティング生成
9:10%リフティング生成
10:0%リフティング生成
第三に、実施例3で噴射量が40mLである場合には、リフティング生成有無の評価値が8であってさらに望ましい結果を示した。
第四に、実施例4乃至実施例10で噴射量が50~300mLである場合には、リフティング生成有無の評価値がいずれも10であって最も望ましい結果を示した。
Claims (12)
- 半導体製造プロセスにおける、シリコン又はシリコン化合物層に酸化シリコンのパターンの存在下でポリ層又はその他の化合物層を蒸着する工程において、
i)パターニングされた酸化シリコンの上に有機膜と無機膜を順次積層し、パターン形成のためのフォトレジストを塗布した後、露光と現像を経てフォトレジストパターンを形成するステップと、
ii)前記マスクを用いてエッチングが可能なガスでドライエッチングを行うことにより、エッチングするステップと、
iii)ポリ層又はその他の化合物層の蒸着前に、前記エッチング工程によって発生した不純物により発生するリフティングを防止するために、有機膜が残っているパターンウェーハを洗浄液を用いて洗浄するステップと、
iv)ポリ層又はその他の化合物層を蒸着した後、ドライエッチングを行うステップと、を含んでなる、シリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。 - 洗浄液を用いて洗浄するステップは、ウェーハを0乃至1,000rpmの速度で回転させながら、1乃至200mL/sの速度で1秒~200秒噴射し、0~180秒静置した後、スピンドライ(spin dry)工程で行われることを特徴とする、請求項1に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
- 洗浄するステップは、洗浄液を20乃至300mLの噴射量で噴射することを特徴とする、請求項2に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
- 洗浄するステップは、洗浄液を40乃至300mLの噴射量で噴射することを特徴とする、請求項3に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
- 洗浄するステップは、洗浄液を50乃至300mLの噴射量で噴射することを特徴とする、請求項4に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
- エッチング対象物に有機膜と無機膜を積層する方法は、コーティングするか、或いは化学的又は物理的に蒸着する方法であることを特徴とする、請求項1に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
- エッチング対象物に積層する有機膜は、炭素含有量が30%乃至100%であることを特徴とする、請求項6に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
- パターン形成のための光源は、13.5nm、198nm、248nm、365nmの波長を有するもの、及びE-beamを含むことを特徴とする、請求項1に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
- パターンを形成した後、ドライエッチングに使用するガスは、アルゴン、窒素をはじめとする不活性ガス;フッ素原子が一つ以上含まれた分子からなるガス;及び酸素ガス;の中から選択される1種又は2種以上のガスであることを特徴とする、請求項1に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
- 洗浄液は、ポリマー残存物を洗い流すことができる物質1乃至100重量%、溶媒0乃至99重量%、界面活性剤0乃至3重量%、及びアルカリ化合物0乃至10重量%で構成されるものを使用することを特徴とする、請求項1に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
- ポリマー残存物を除去する物質は、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、及び炭化水素系溶剤の中から選択される1種又は2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項10に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
- アルカリ化合物は、アミン類又はアンモニウム水酸化物から選択される1種又は2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項10に記載のシリコン又はシリコン化合物のパターンを形成する方法。
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