JP3116276B2 - 感光膜のエッチング方法 - Google Patents

感光膜のエッチング方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、多層感光膜のエッ
チング方法に関するもので、特に下部平坦化用感光膜の
エッチングによすに側壁パッシベーションを形成させ、
エッチングされた部分の垂直プロファイルを向上させる
ことができる感光膜のエッチング方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体素子の形成過程で、段差
がひどい場合、微細パターンの形成のために多層感光膜
を用いていた。この多層感光膜中の下部の平坦化用感光
膜は厚さを他と比べて厚くする。そのため、段差のほと
んどない平坦な状態で露光作業を行うことができ、露光
作業が容易とある。この下部の平坦化用感光膜をエッチ
ングするときには薄い中間バリヤー層をマスクにして行
う。そのとき、垂直形状を損わず、かつクリティカルデ
ィメンション（Critical Dimension、ＣＤ)の損失がな
いように高選択比の条件でエッチングされなければなら
ない。
【０００３】以下、従来の感光膜のエッチング方法を添
付図面に基づき説明する。図１は、従来の感光膜のエッ
チング方法を示す工程断面図である。図１（ａ）に示す
ように、半導体基板１１上に被エッチング層１２を形成
し、その上に下部平坦化用第１感光膜層１３を形成す
る。そして、前記下部平坦化用第１感光膜層１３上に中
間バリヤー層１４を形成し、その上にパターンのための
第２感光膜層１５を形成する。次いで、第２感光膜層１
５をパターニングした後、これをマスクに用いてその下
部の中間バリヤー層１４をエッチングする。この中間バ
リヤー層１４はフッ素プラズマ状態でエッチングする
が、このとき第２感光膜層１５は、図１（ｂ）に示すよ
うに、同時にエッチングされ、表面の角の部分が丸くな
り、図に示している形状になる。
【０００４】さらに、図１（ｃ）に示すように、エッチ
ングされた中間バリヤー層１４をマスクに用いてその下
に形成された平坦化用第１感光膜層１３をエッチングす
る。ここで、平坦化用第１感光膜層１３を乾式エッチン
グするために一般的に使われる化学ガスは、感光膜に対
して高いエッチング速度を有する酸素を主成分とする化
学ガスを使用する。しかし酸素ガスだけを使用するよう
になると、酸素ガスと感光膜との間の化学反応（Ｃ＋Ｏ
→ＣＯ2 ）により、感光膜は等方性でエッチングされ、
垂直方向にエッチングされるだけでなく、側壁方向にも
エッチングされる。これを補償するために、従来は、平
坦化用第１感光膜層１３の側壁パッシベーション形成の
ためのガス、例えばＡｒ、ＣＯ、ＳＯ2、Ｎ2Ｏ、Ｃ5Ｈ8
等を酸素プラズマに添加して使用するか、或いは極めて
低温の温度（＜−４０℃）でエッチングしていた。次い
で、図１（ｄ）に示すように、前記中間バリヤー層１４
を除去した後、パターニングされた平坦化用第１感光膜
層１３をマスクにしてその下部の被エッチング層１２を
選択的に除去する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の感光膜のエッチング方法は、Ａｒ、ＣＯ、ＳＯ2 、
Ｎ2Ｏ、Ｃ5Ｈ8 等を酸素プラズマに添加してエッチング
を行っているので、中間バリヤー層のエロージョン(Ero
sion）を誘発し、感光膜と中間バリヤー層とのエッチン
グ選択比が低くなるという問題があり、さらに、これを
さけて低温の温度条件で感光膜をエッチングするために
は装備の変形が必要であるという問題があった。。
【０００６】本発明は、上記の問題点を解決するための
もので、常温の基板温度条件でも側壁パッシベーション
が形成され、垂直プロファイルの優れた感光膜のエッチ
ング方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達するため
の本発明の感光膜のエッチング方法は、酸素ガスの代わ
りに側壁パッシベーションの形成に優れ、且つ軽量であ
る窒素（Ｎ2 ）ガスだけを使用して感光膜をエッチング
するようにしたことを特徴とするものである。より具体
的には、半導体基板上に被エッチング層を形成し、被エ
ッチング層上に第１感光膜層を形成するステップと、第
１感光膜層上に中間バリヤー層を形成し、その上にパタ
ーン形成のための第２感光膜層を形成するステップと、
第２感光膜層をパターニングした後、これをマスクにし
て中間バリヤー層をエッチングするステップと、パター
ニングされた中間バリヤー層をマスクにして窒素
（Ｎ2 ）だけで第１感光膜層をエッチングするステップ
と、を備える。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の感光膜のエッチン
グ方法を添付図面に基づき説明する。図２は本発明実施
形態の感光膜のエッチング方法を示す工程断面図であ
る。半導体基板２１上に被エッチング層２２を形成す
る。その上に下部平坦化用第１感光膜層２３を形成した
後、第１感光膜層２３上に中間バリヤー層２４を形成す
る。この中間バリヤー層２４は、酸化膜、窒化膜のうち
のいずれか１つを使用する。中間バリヤー層２４上にパ
ターンのための第２感光膜層２５を形成して、その第２
感光膜層２５を選択的にパターニングする（図２
（ａ））。次いで、図２（ｂ）に示すように、パターニ
ングされた第２感光膜層２５をマスクに用いてフッ素プ
ラズマ状態で中間バリヤー層２４をエッチングする。
【０００９】次に、図２（ｃ）に示すように、第２感光
膜層２５を除去した後、残った中間バリヤー層２４をマ
スクに利用して下部平坦化用第１感光膜層２３をエッチ
ングする。このとき、高密度エッチング装備（例えば、
ヘリコン型エッチング装備）で窒素ガス（Ｎ2 ）だけを
使用してエッチングする。この窒素ガスは、軽いだけで
なく、常温で第１感光膜層２３のエッチングによる側壁
パッシベーション形成が優れているので、基板の温度を
低く維持せずとも側壁パッシベーションが形成される。
したがって、エッチング後の第１感光膜２３の垂直性が
優れたものとなる。この第１感光膜層２３のエッチング
時の窒素ガスの流量の範囲は８０〜１００ｓｃｃｍに保
持する。そして、前記第１感光膜層２３のエッチング時
の半導体基板２１の温度範囲は０〜２５℃に保持し、第
１感光膜層２３のエッチング速度は３５００Å／ｍｉｎ
〜４５００Å／ｍｉｎに保つ。また、第１感光膜層２３
のエッチング時のソース及びバイアス電源はそれぞれ２
０００〜２８００Ｗ、２００〜３００Ｗとする。次い
で、図２（ｄ）に示すように、第１感光膜層２３の上部
の中間バリヤー層２４を除去した後、第１感光膜層２３
をマスクに利用してその下部の被エッチング層２２をパ
ターニングする。
【００１０】
【発明の効果】本発明の感光膜のエッチング方法は次の
ような効果がある。第１に、基板の温度を低く維持する
必要がないので装備の変形が要らない。第２に、側壁パ
ッシベーション形成のための別の添加ガスを必要としな
い。第３に、窒素ガスだけを使用するので中間バリヤー
層とのエッチング選択比が高い。第４に、中間バリヤー
層のエロージョンを防止してＣＤを向上させることによ
り感光膜の垂直プロファイルが得られるので、下の被エ
ッチング層のエッチングが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の感光膜のエッチング方法を示す工程断
面図である。
【図２】 本発明の感光膜のエッチング方法を示す工程
断面図である。
【符号の説明】
２１ 基板 ２２ 被エッチング層 ２３ 下部平坦化用第１感光膜層 ２４ 中間バリヤー層 ２５ 第２感光膜層
フロントページの続き (72)発明者 ゼ・ヒ・ハ 大韓民国・チュンチョンブク−ド・チョ ンズ−シ・サンダン−ク・ヨンアンド ン・2089・ヒョンデアパートメント 1108−902 (72)発明者 ドン・ヒョン・イ 大韓民国・チュンチョンブク−ド・チョ ンズ−シ・フンジョク−ク・シンボン− ドン・159・サムションアパートメント ５−706 (72)発明者 メン・ホ・イム 大韓民国・ギョンギ−ド・ゴヤン−シ・ イルサン−ドン・655−22 (56)参考文献 特開 平１−215024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−22322（ＪＰ，Ａ) Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｓｙ ｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｄｒｙ Ｐｒｏ ｃｅｓｓ ５ｔｈ．1983 Ｐ．41〜46 電気学会

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上に被エッチング層を形成
    し、前記被エッチング層上に第１感光膜層を形成するス
    テップと、 前記第１感光膜層上に中間バリヤー層を形成し、その上
    にパターン形成のための第２感光膜層を形成するステッ
    プと、 前記第２感光膜層をパターニングした後、これをマスク
    にフッ素プラズマを用いて前記中間バリヤー層をエッチ
    ングするステップと、 前記パターニングされた中間バリヤー層をマスクに窒素
    （Ｎ2 ）だけを用いて前記第１感光膜層をエッチングす
    るステップと、 を備え、 前記第１感光膜層をエッチングする際に、窒素ガスの流
    量を８０〜１００ｓｃｃｍにし、前記半導体基板の温度
    を０〜２５℃にし、前記第１感光膜層のエッチング速度
    を３５００Å／ｍｉｎ〜４５００Å／ｍｉｎにしそして
    前記第１感光膜層のエッチング時のソース及びバイアス
    電源をそれぞれ２０００〜２８００Ｗ、２００〜３００
    Ｗにした ことを特徴とする感光膜のエッチング方法。
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