JP2924477B2 - 有機膜のエッチング方法 - Google Patents
有機膜のエッチング方法Info
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- JP2924477B2 JP2924477B2 JP20962192A JP20962192A JP2924477B2 JP 2924477 B2 JP2924477 B2 JP 2924477B2 JP 20962192 A JP20962192 A JP 20962192A JP 20962192 A JP20962192 A JP 20962192A JP 2924477 B2 JP2924477 B2 JP 2924477B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- etching
- organic film
- resist
- pattern
- 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.)
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子デバイス等の製造
プロセスに用いられる有機膜のドライエッチング方法に
関するものである。
プロセスに用いられる有機膜のドライエッチング方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、有機物であるレジストを揮発性生
成物としてエッチングするために、エッチングガスとし
て、酸素ガスを用いている。しかし、パターンの微細化
に伴って、寸法シフトが発生するため、これを抑制する
目的からエッチング中の基板温度を下げ、添加ガスとし
てＣｌ2ガスやＨＢｒガスを添加する試みがなされてい
る。
成物としてエッチングするために、エッチングガスとし
て、酸素ガスを用いている。しかし、パターンの微細化
に伴って、寸法シフトが発生するため、これを抑制する
目的からエッチング中の基板温度を下げ、添加ガスとし
てＣｌ2ガスやＨＢｒガスを添加する試みがなされてい
る。
【０００３】添加ガスは、エッチング生成物と反応して
パターンの側壁に堆積物を形成し、これがアンダーカッ
トを低減し、寸法シフトの無い異方的形状が得られる。
パターンの側壁に堆積物を形成し、これがアンダーカッ
トを低減し、寸法シフトの無い異方的形状が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の有機
膜のドライエッチングでは、エッチング形状が、同一基
板上に形成されたパターンの疎密に依存するという問題
がある。すなわち、被エッチングパターンが密に存在す
るラインアンドスペース等のパターン配置について、寸
法シフトの無い異方的形状が得られる条件を選ぶと、疎
なパターンである孤立パターンにおいて、パターン裾部
分に凹凸が発生し、また、形成されたライン幅が一定で
はなくなる。逆に、疎なパターンでこの凹凸を発生させ
ず、寸法シフト無く異方的にエッチングできる条件を選
ぶと、密なパターンであるラインアンドスペースのよう
なパターンでは、アンダーカットが発生し、寸法が小さ
くなる。つまり、ラインアンドスペースのパターンが痩
せるという欠点を生ずる。
膜のドライエッチングでは、エッチング形状が、同一基
板上に形成されたパターンの疎密に依存するという問題
がある。すなわち、被エッチングパターンが密に存在す
るラインアンドスペース等のパターン配置について、寸
法シフトの無い異方的形状が得られる条件を選ぶと、疎
なパターンである孤立パターンにおいて、パターン裾部
分に凹凸が発生し、また、形成されたライン幅が一定で
はなくなる。逆に、疎なパターンでこの凹凸を発生させ
ず、寸法シフト無く異方的にエッチングできる条件を選
ぶと、密なパターンであるラインアンドスペースのよう
なパターンでは、アンダーカットが発生し、寸法が小さ
くなる。つまり、ラインアンドスペースのパターンが痩
せるという欠点を生ずる。
【０００５】本発明の目的は、基板上のパターンの疎密
に関わらず、異方的なエッチング形状を得る有機膜のエ
ッチング方法を提供することにある。
に関わらず、異方的なエッチング形状を得る有機膜のエ
ッチング方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る有機膜のエッチング方法は、酸化膜若
しくは窒化膜上に形成された多層レジスト構造を多層レ
ジストプロセスを用いてエッチングする方法であって、
前記多層レジスト構造として３層レジスト構造を用いる
場合は、下層有機膜と被エッチング材料となる酸化膜若
しくは窒化膜の間にＳｉ膜を堆積して、その上に中間層
と上層レジストを堆積し、２層レジスト構造の場合は、
下層有機膜と被エッチング材料となる酸化膜若しくは窒
化膜の間にＳｉ膜を堆積して、その上に上層の２層レジ
ストプロセス露光用レジストを堆積し、酸素ガスにハロ
ゲンを混合したエッチングガスを用いて、有機膜をドラ
イエッチングするものである。
め、本発明に係る有機膜のエッチング方法は、酸化膜若
しくは窒化膜上に形成された多層レジスト構造を多層レ
ジストプロセスを用いてエッチングする方法であって、
前記多層レジスト構造として３層レジスト構造を用いる
場合は、下層有機膜と被エッチング材料となる酸化膜若
しくは窒化膜の間にＳｉ膜を堆積して、その上に中間層
と上層レジストを堆積し、２層レジスト構造の場合は、
下層有機膜と被エッチング材料となる酸化膜若しくは窒
化膜の間にＳｉ膜を堆積して、その上に上層の２層レジ
ストプロセス露光用レジストを堆積し、酸素ガスにハロ
ゲンを混合したエッチングガスを用いて、有機膜をドラ
イエッチングするものである。
【０００７】
【作用】有機膜のドライエッチング機構は、酸素ガスが
プラズマ中で分解し、酸素イオンや酸素ラジカルが発生
し、有機膜と反応し、ＣＯ，ＣＯ2，Ｈ2Ｏ等が形成され
ることでエッチング反応が進む。この際、Ｃｌ2やＨＢ
ｒ等のハロゲンガスを添加すると、ＣＯやＣＯ2がＣｌ
やＢｒと反応し、揮発しにくいＣＣｌｘやＣＢｒｘが形
成され、エッチング中の基板が低温化されている場合に
は、これがパターン側壁に堆積する。
プラズマ中で分解し、酸素イオンや酸素ラジカルが発生
し、有機膜と反応し、ＣＯ，ＣＯ2，Ｈ2Ｏ等が形成され
ることでエッチング反応が進む。この際、Ｃｌ2やＨＢ
ｒ等のハロゲンガスを添加すると、ＣＯやＣＯ2がＣｌ
やＢｒと反応し、揮発しにくいＣＣｌｘやＣＢｒｘが形
成され、エッチング中の基板が低温化されている場合に
は、これがパターン側壁に堆積する。
【０００８】この堆積物が、側壁保護材となって、サイ
ドエッチングを抑制する。しかし、基板面内にパターン
の疎密がある場合、基板面内でエッチングされる面積が
異なり、孤立パターンにおいてパターン側壁に凹凸を発
生する。その原因については、被エッチング生成物と添
加ガスであるハロゲン種とが反応して側壁堆積物を形成
するため、エッチング終了後、追加エッチングの段階に
はいると、過剰のハロゲン種が存在することになり、側
壁に不均一な堆積が生じ、これが、パターン側壁の凹凸
発生の原因と考えられる。
ドエッチングを抑制する。しかし、基板面内にパターン
の疎密がある場合、基板面内でエッチングされる面積が
異なり、孤立パターンにおいてパターン側壁に凹凸を発
生する。その原因については、被エッチング生成物と添
加ガスであるハロゲン種とが反応して側壁堆積物を形成
するため、エッチング終了後、追加エッチングの段階に
はいると、過剰のハロゲン種が存在することになり、側
壁に不均一な堆積が生じ、これが、パターン側壁の凹凸
発生の原因と考えられる。
【０００９】添加ガスのハロゲン種として凹凸発生頻度
を比べると、フッ素，塩素，臭素の順にパターン側壁の
凹凸が発生しやすくなる。これは、下地材である酸化
膜，窒化膜のエッチング速度が小さいハロゲン種ほど凹
凸発生頻度が多くなることを意味している。
を比べると、フッ素，塩素，臭素の順にパターン側壁の
凹凸が発生しやすくなる。これは、下地材である酸化
膜，窒化膜のエッチング速度が小さいハロゲン種ほど凹
凸発生頻度が多くなることを意味している。
【００１０】即ち、下地酸化膜，窒化膜がエッチングさ
れないハロゲン種を用いると、追加エッチングの際にハ
ロゲン種が消費されないため、過剰にハロゲン種が存在
し、不均一な側壁堆積が発生し、側壁に凹凸が発生す
る。
れないハロゲン種を用いると、追加エッチングの際にハ
ロゲン種が消費されないため、過剰にハロゲン種が存在
し、不均一な側壁堆積が発生し、側壁に凹凸が発生す
る。
【００１１】本発明では、これらの問題点を、有機膜の
下地材として、Ｓｉを用いることで解決した。下地にＳ
ｉが存在すると、添加されたハロゲン種は、このＳｉに
よってシリコンのハロゲン化物となって消費され、追加
エッチングの際、基板面内にパターンの疎密があっても
側壁凹凸は発生しない。
下地材として、Ｓｉを用いることで解決した。下地にＳ
ｉが存在すると、添加されたハロゲン種は、このＳｉに
よってシリコンのハロゲン化物となって消費され、追加
エッチングの際、基板面内にパターンの疎密があっても
側壁凹凸は発生しない。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。図１は、本発明の実施例を示すもので、Ｓｉ基板６
上の酸化膜７を、多層レジストプロセスを用いて加工す
る際の多層プロセスの断面を模式的に示した図である。
図は、被エッチング材料となる酸化膜７上にＳｉ膜８を
堆積後、下層有機膜９，中間層１０，上層レジスト１１
を形成し、酸素ガスにハロゲンを含んだガスを混合して
上層レジスト１１をパターニングし、中間層１０とエッ
チングした状況を示している。
る。図１は、本発明の実施例を示すもので、Ｓｉ基板６
上の酸化膜７を、多層レジストプロセスを用いて加工す
る際の多層プロセスの断面を模式的に示した図である。
図は、被エッチング材料となる酸化膜７上にＳｉ膜８を
堆積後、下層有機膜９，中間層１０，上層レジスト１１
を形成し、酸素ガスにハロゲンを含んだガスを混合して
上層レジスト１１をパターニングし、中間層１０とエッ
チングした状況を示している。
【００１３】比較のため、従来の三層レジストプロセス
の断面模式図を図２に示す。図２の従来例では、Ｓｉ基
板１上の酸化膜２を加工するため、酸化膜２上には、有
機膜３，中間層４，上層レジスト５が堆積され、上層レ
ジスト５をパターニング後、中間層５がエッチングされ
る。有機膜３の膜厚は、１５００ｎｍ，中間層４は、塗
布型の酸化膜で１５０ｎｍ，上層レジスト５は、１００
０ｎｍである。
の断面模式図を図２に示す。図２の従来例では、Ｓｉ基
板１上の酸化膜２を加工するため、酸化膜２上には、有
機膜３，中間層４，上層レジスト５が堆積され、上層レ
ジスト５をパターニング後、中間層５がエッチングされ
る。有機膜３の膜厚は、１５００ｎｍ，中間層４は、塗
布型の酸化膜で１５０ｎｍ，上層レジスト５は、１００
０ｎｍである。
【００１４】本発明において、Ｓｉ基板６上の酸化膜７
を加工する際の下層有機膜形成前にＳｉ膜８をスパッタ
装置で３０ｎｍスパッタ堆積し、その後下層有機膜９を
１５０ｎｍ塗布している。
を加工する際の下層有機膜形成前にＳｉ膜８をスパッタ
装置で３０ｎｍスパッタ堆積し、その後下層有機膜９を
１５０ｎｍ塗布している。
【００１５】上層レジスト１１をパターニングし、中間
層１０をドライエッチング装置でエッチングした後に、
下層有機膜９のエッチングを行うが、そのエッチング条
件を次のとおり設定した。ドライエッチング装置は、基
板温度を低温化するためにＨｅ裏面冷却方式を用い、冷
媒温度を−５０℃とした。
層１０をドライエッチング装置でエッチングした後に、
下層有機膜９のエッチングを行うが、そのエッチング条
件を次のとおり設定した。ドライエッチング装置は、基
板温度を低温化するためにＨｅ裏面冷却方式を用い、冷
媒温度を−５０℃とした。
【００１６】放電方式にはＥＣＲ放電を用いた。また、
本実施例では、エッチングガスとしてＯ2 ９０ＳＣＣＭ
と塩素ガス１０ＳＣＣＭとの混合ガスを用いた。追加エ
ッチング時間は、エッチング終点検出後、５０％とし
た。エッチング圧力，マイクロ波，基板バイアス用１
３．５６ＭＨｚＲＦ電力を、それぞれ順に１０ｍＴｏｒ
ｒ，１００ｍＡ，５０Ｗに設定した。
本実施例では、エッチングガスとしてＯ2 ９０ＳＣＣＭ
と塩素ガス１０ＳＣＣＭとの混合ガスを用いた。追加エ
ッチング時間は、エッチング終点検出後、５０％とし
た。エッチング圧力，マイクロ波，基板バイアス用１
３．５６ＭＨｚＲＦ電力を、それぞれ順に１０ｍＴｏｒ
ｒ，１００ｍＡ，５０Ｗに設定した。
【００１７】同じ条件を図２に示す従来構造に適用して
エッチングを行ったところ、２５０ｎｍラインアンドス
ペースパターンが異方的にエッチング可能であった。し
かし、周辺にパターンがない孤立パターンについては、
パターン側壁に不均一な凹凸が発生した。これは前述の
ように追加エッチングの際に塩素が過剰となり、不均一
な堆積反応が側壁で起こったためであると考えられる。
エッチングを行ったところ、２５０ｎｍラインアンドス
ペースパターンが異方的にエッチング可能であった。し
かし、周辺にパターンがない孤立パターンについては、
パターン側壁に不均一な凹凸が発生した。これは前述の
ように追加エッチングの際に塩素が過剰となり、不均一
な堆積反応が側壁で起こったためであると考えられる。
【００１８】しかし、本発明の実施例である図１の構造
については、孤立パターンにおいても、側壁の凹凸は全
く発生しなかった。この際、Ｓｉ膜８は、追加エッチン
グで約１５ｎｍエッチングされていた。
については、孤立パターンにおいても、側壁の凹凸は全
く発生しなかった。この際、Ｓｉ膜８は、追加エッチン
グで約１５ｎｍエッチングされていた。
【００１９】以上実施例では、有機膜の下地のＳｉ膜堆
積法としてスパッタ法を用いたが、ほかの方法でも問題
はない。また、本実施例では、多層レジスト構造として
３層としたが、２層でも効果には変わりがないことは言
うまでもない。
積法としてスパッタ法を用いたが、ほかの方法でも問題
はない。また、本実施例では、多層レジスト構造として
３層としたが、２層でも効果には変わりがないことは言
うまでもない。
【００２０】エッチング装置として、ＥＣＲ放電方式を
用いているが、他のドライエッチング方式でも本発明の
効果には全く影響はなかった。添加ガスとして本実施例
では、塩素ガスを用いたが、ＨＢｒ等の臭素系ハロゲン
ガスの添加でも効果があった。Ｆ2ガスを用いた場合に
は、本発明の効果には直接関係しないが、中間層のエッ
チング速度が大きく、追加エッチング時間が長い場合に
は、中間層の角落ちが発生した。窒化膜を加工する場合
の多層レジスト加工においても同様の効果があった。
用いているが、他のドライエッチング方式でも本発明の
効果には全く影響はなかった。添加ガスとして本実施例
では、塩素ガスを用いたが、ＨＢｒ等の臭素系ハロゲン
ガスの添加でも効果があった。Ｆ2ガスを用いた場合に
は、本発明の効果には直接関係しないが、中間層のエッ
チング速度が大きく、追加エッチング時間が長い場合に
は、中間層の角落ちが発生した。窒化膜を加工する場合
の多層レジスト加工においても同様の効果があった。
【００２１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
追加エッチングの際に過剰のハロゲン種が不均一な側壁
堆積を引き起こすことなく、シリコンのハロゲン化物と
なって消費され、基板上のパターンの疎密に関わらず異
方的なエッチング形状を得ることができる。
追加エッチングの際に過剰のハロゲン種が不均一な側壁
堆積を引き起こすことなく、シリコンのハロゲン化物と
なって消費され、基板上のパターンの疎密に関わらず異
方的なエッチング形状を得ることができる。
【図１】本発明の実施例を示す構造図である。
【図２】従来例の構造図である。
６ Ｓｉ基板 ７ 酸化膜 ８ Ｓｉ膜 ９ 下層有機膜 １０ 中間層 １１ 上層レジスト
Claims (1)
- 【請求項１】 酸化膜若しくは窒化膜上に形成された多
層レジスト構造を多層レジストプロセスを用いてエッチ
ングする方法であって、前記多層レジスト構造として３層レジスト構造を用いる
場合は、下層有機膜と被エッチング材料となる酸化膜若
しくは窒化膜の間にＳｉ膜を堆積して、その上に中間層
と上層レジストを堆積し、２層レジスト構造の場合は、
下層有機膜と被エッチング材料となる酸化膜若しくは窒
化膜の間にＳｉ膜を堆積して、その上に上層の２層レジ
ストプロセス露光用レジストを堆積し、 酸素ガスにハロゲンを混合したエッチングガスを用い
て、有機膜をドライエッチングすることを特徴とする有
機膜のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20962192A JP2924477B2 (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 有機膜のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20962192A JP2924477B2 (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 有機膜のエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637061A JPH0637061A (ja) | 1994-02-10 |
| JP2924477B2 true JP2924477B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=16575831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20962192A Expired - Lifetime JP2924477B2 (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 有機膜のエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2924477B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019121750A (ja) * | 2018-01-11 | 2019-07-22 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法およびエッチング装置 |
-
1992
- 1992-07-14 JP JP20962192A patent/JP2924477B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0637061A (ja) | 1994-02-10 |
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