JP3116533B2 - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JP3116533B2
JP3116533B2 JP04087141A JP8714192A JP3116533B2 JP 3116533 B2 JP3116533 B2 JP 3116533B2 JP 04087141 A JP04087141 A JP 04087141A JP 8714192 A JP8714192 A JP 8714192A JP 3116533 B2 JP3116533 B2 JP 3116533B2
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gas
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敏治 柳田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング方法に
関し、特にたとえば多層レジスト・プロセスにおいて下
層レジスト層をエッチングする際の異方性加工に必要な
入射イオン・エネルギーを低減することにより、下地選
択性を向上させ、かつ下地材料のスパッタ再付着を防止
する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method and, more particularly, to a method of etching a lower resist layer in a multi-layer resist process by reducing incident ion energy required for anisotropic processing. And a method for preventing the sputter re-adhesion of the base material.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置のデザイン・ルールがサブミ
クロンからクォーターミクロンのレベルへと高度に微細
化されるに伴い、フォトリソグラフィやドライエッチン
グ等の各種加工技術に対する要求も一段と厳しさを増し
ている。フォトリソグラフィ技術においては、近年、高
解像度を求めて露光波長が短波長化され、さらに基板の
表面段差が増大していることもあって、多層レジスト・
プロセスの採用が必須となりつつある。多層レジスト・
プロセスは、基板の表面段差を吸収するに十分な厚い下
層レジスト層と、高解像度を達成するに十分な薄い上層
レジスト層の少なくとも2種類のレジスト層とを組み合
わせて使用する方法である。
2. Description of the Related Art As the design rules of semiconductor devices are increasingly miniaturized from submicron to quarter micron, the demands for various processing techniques such as photolithography and dry etching are becoming more severe. . In photolithography technology, in recent years, the exposure wavelength has been shortened in order to obtain high resolution, and furthermore, the surface level difference of the substrate has been increasing.
Process adoption is becoming essential. Multi-layer resist
The process is a method of using a combination of at least two types of resist layers, a lower resist layer thick enough to absorb a surface step of a substrate and a thin upper resist layer thin enough to achieve high resolution.

【0003】良く知られた方法としては、J.Vac.
Sci.Tech.,16,(1979),p.162
0に報告されている、いわゆる3層レジスト・プロセス
がある。これは、基板の表面段差を平坦化する厚い下層
レジスト層、この下層レジスト層をエッチングする際の
マスクを構成するための無機材料からなる薄い中間層、
およびフォトリソグラフィと現像処理によりパターニン
グされる薄い上層レジスト層の3種類の層を使用するも
のである。このプロセスでは、まず上層レジスト層が所
定の形状にパターニングされ、これをマスクとしてその
下の中間層がRIE(反応性イオン・エッチング)によ
りパターニングされ、さらに前記上層レジスト層と中間
層とをマスクとしてO2 ガス等を用いるドライエッチン
グにより下層レジスト層がパターニングされる。
[0003] A well-known method is disclosed in J. Amer. Vac.
Sci. Tech. , 16, (1979), p. 162
There is a so-called three-layer resist process reported at No. 0. This is a thick lower resist layer that flattens the surface steps of the substrate, a thin intermediate layer made of an inorganic material for forming a mask when etching this lower resist layer,
And a thin upper resist layer patterned by photolithography and development. In this process, first, the upper resist layer is patterned into a predetermined shape, and using this as a mask, the intermediate layer thereunder is patterned by RIE (reactive ion etching). Further, using the upper resist layer and the intermediate layer as masks The lower resist layer is patterned by dry etching using O 2 gas or the like.

【0004】ところで、O2 ガスにより有機材料層であ
る下層レジスト層をエッチングする工程においては、O
* (酸素ラジカル)による等方的な燃焼反応に起因する
パターン形状劣化を防止するために、イオン入射エネル
ギーをある程度高めた条件を採用することが必要とな
る。つまり、低ガス圧かつ高バイアス・パワーといった
条件下でイオンの平均自由行程と自己バイアス電位Vdc
を増大させ、このイオンの高い運動エネルギーを利用し
てスパッタリングを起こさせることにより、高異方性を
達成するわけである。
In the step of etching a lower resist layer, which is an organic material layer, with O 2 gas, O 2 gas is used.
* In order to prevent pattern shape deterioration due to isotropic combustion reaction due to (oxygen radicals), it is necessary to employ conditions in which the ion incident energy is increased to some extent. That is, the mean free path of the ion and the self-bias potential V dc under the conditions of low gas pressure and high bias power
By increasing sputtering and utilizing the high kinetic energy of the ions to cause sputtering, high anisotropy is achieved.

【0005】ところが、かかるエッチング条件の採用は
下地材料層に対する選択性の低下につながり、これが多
層レジスト・プロセスの実用化を妨げる原因ともなって
いる。この問題を、図3を参照しながら説明する。図3
(a)は、3層レジスト・プロセスにおいて、上層レジ
スト・パターン15が形成されたウェハの状態を示して
いる。ここまでの工程を簡単に説明すると、まず段差を
有するSiO2 層間絶縁膜11上にこの段差にならった
下地材料層12を形成し、この段差を吸収してウェハの
表面を平坦化できる厚さを有する下層レジスト層13、
および回転塗布ガラス(SOG)からなる薄いSOG中
間層14を順次形成し、さらにこのSOG中間層14の
上に薄い上層レジスト層を形成する。この上層レジスト
層をフォトリソグラフィと現像処理によりパターニング
すると、上述の上層レジスト・パターン15が得られ
る。このときのフォトリソグラフィの解像度は極めて高
く、上記上層レジスト・パターン15は0.35μm幅
の明瞭なエッジを有している。
However, the adoption of such etching conditions leads to a decrease in selectivity with respect to the underlying material layer, which also hinders the practical use of a multilayer resist process. This problem will be described with reference to FIG. FIG.
(A) shows the state of the wafer on which the upper resist pattern 15 has been formed in the three-layer resist process. The steps up to this point will be briefly described. First, a base material layer 12 is formed on the SiO 2 interlayer insulating film 11 having a step so as to conform to the step, and a thickness capable of absorbing the step and flattening the surface of the wafer. A lower resist layer 13 having
Then, a thin SOG intermediate layer 14 made of spin-coated glass (SOG) is sequentially formed, and a thin upper resist layer is formed on the SOG intermediate layer 14. When the upper resist layer is patterned by photolithography and development, the above-described upper resist pattern 15 is obtained. At this time, the resolution of the photolithography is extremely high, and the upper resist pattern 15 has a clear edge having a width of 0.35 μm.

【0006】次に、上層レジスト・パターン15をマス
クとしてSOG中間層14をRIE(反応性イオン・エ
ッチング)によりパターニングし、図3(b)に示され
るようにSOGパターン14aを形成する。このSOG
パターン14aも、極めて明瞭なエッジを有している。
Next, the SOG intermediate layer 14 is patterned by RIE (Reactive Ion Etching) using the upper resist pattern 15 as a mask to form an SOG pattern 14a as shown in FIG. 3B. This SOG
The pattern 14a also has very clear edges.

【0007】次に、O2 ガスを用い、上記下層レジスト
層13をエッチングする。このエッチング過程では、薄
い上層レジスト・パターン15が途中で消失し、それ以
降はSOGパターン14aのみがエッチング・マスクと
して機能する。ここで、下層レジスト層13は、3層レ
ジスト・プロセスの趣旨にもとづいてウェハの表面段差
を吸収するに十分な膜厚に形成される層であるから、そ
の膜厚はウェハ上の領域により大きく異なっており、エ
ッチングに要する時間も当然異なる。たとえば、下地材
料層12の段差の上部に対応する領域では、図3(c)
に示されるように早い時期に下層レジスト・パターン1
3aが完成され(ジャストエッチング状態)、下地材料
層12が露出してしまう。
Next, the lower resist layer 13 is etched using O 2 gas. In this etching process, the thin upper resist pattern 15 disappears on the way, and thereafter, only the SOG pattern 14a functions as an etching mask. Here, since the lower resist layer 13 is a layer formed to have a thickness sufficient to absorb the surface step of the wafer based on the purpose of the three-layer resist process, the thickness is larger in the region on the wafer. Therefore, the time required for etching is naturally different. For example, in a region corresponding to the upper part of the step of the base material layer 12, FIG.
As shown in the figure, lower layer resist pattern 1
3a is completed (just-etched state), and the underlying material layer 12 is exposed.

【0008】続いて、段差の下部に対応する領域におい
て残余部13bを除去するためのオーバーエッチングを
行うと、段差の上部では下地材料層12が大きな入射エ
ネルギーを有するイオンの照射を受け、スパッタされ
る。スパッタ生成物の一部は、下層レジスト・パターン
13aの側壁部に再付着し、図3(d)に示されるよう
な再付着物層12aを形成する。特に下地材料層12が
金属配線材料等である場合、この再付着物層12aは除
去が困難であり、パーティクル汚染源となる。また、S
OGパターン14aがイオン照射により後退する他、上
述の再付着物層12aがエッチング・マスクの実質的な
線幅を太らせるので、寸法変換差が発生し易くなる。
Subsequently, when over-etching is performed to remove the remaining portion 13b in a region corresponding to the lower part of the step, the base material layer 12 is irradiated with ions having a large incident energy at the upper part of the step to be sputtered. You. A part of the sputter product is re-adhered to the side wall of the lower resist pattern 13a to form a re-adhered layer 12a as shown in FIG. In particular, when the base material layer 12 is a metal wiring material or the like, the reattachment layer 12a is difficult to remove, and becomes a source of particle contamination. Also, S
In addition to the OG pattern 14a receding due to ion irradiation, the dimensional conversion difference is likely to occur because the reattachment layer 12a increases the substantial line width of the etching mask.

【0009】上述のような再付着物の問題は、たとえば
第33回応用物理学関係連合講演会(1986年春季年
会)講演予稿集p.542,演題番号2p−Q−8でも
指摘されており、周知のところである。再付着物層12
aの形成を抑制するには入射イオン・エネルギーの低減
が効果的であるのは明白だが、これでは前述の等方的な
燃焼反応が優勢となり、異方性が低下してしまう。
The problem of reattachment as described above can be found, for example, in the 33rd Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics (Spring Annual Meeting 1986), p. 542, abstract number 2p-Q-8, which is well known. Reattachment layer 12
It is clear that the reduction of incident ion energy is effective in suppressing the formation of a, but in this case, the above-described isotropic combustion reaction becomes dominant, and the anisotropy is reduced.

【0010】このため、入射イオン・エネルギーの低減
と高異方性の達成とを両立し得るレジスト材料層のドラ
イエッチング方法が切望されている。
For this reason, a dry etching method for a resist material layer that can achieve both a reduction in incident ion energy and a high anisotropy has been desired.

【0011】かかる要望に対応する技術として、本願出
願人はこれまでに、高異方性の達成をラジカル性の低減
とイオン性の増強のみに依存するのではなく、反応生成
物による側壁保護を併用して達成しようとする技術を各
種提案している。つまり、側壁保護を併用すれば、イオ
ン入射エネルギーを実用的なエッチング速度を損なわな
い程度に低減することができ、また近年注目されている
低温エッチングを行うにしても、従来よりも遙かに室温
に近い温度域で同等の効果が得られるからである。
As a technique to meet such a demand, the present applicant has heretofore achieved the achievement of high anisotropy by not only relying on reduction of radicality and enhancement of ionicity but also protection of side walls by reaction products. Various technologies to be achieved in combination are proposed. In other words, when the sidewall protection is also used, the ion incident energy can be reduced to the extent that the practical etching rate is not impaired. This is because an equivalent effect can be obtained in a temperature range close to.

【0012】たとえば、特開平2−244625号公報
には、O2 に塩素(Cl)系ガスを添加したエッチング
・ガスを使用することにより、下層レジスト層とCl系
ガスとの反応生成物であるCClx を側壁保護膜として
堆積させながら該下層レジスト層の異方性エッチングを
行う技術を開示した。また、特願平2−198044号
明細書には、ウェハ温度を50℃以下に制御した状態で
NH3 を主体とするエッチング・ガスを使用してレジス
ト材料層をエッチングする技術を提案している。ここで
は、少なくともN,C,Oを構成元素として含むエッチ
ング反応生成物が側壁保護膜の役割を果たす。
For example, JP-A-2-244625 discloses a reaction product between a lower resist layer and a Cl-based gas by using an etching gas obtained by adding a chlorine (Cl) -based gas to O 2. A technique for performing anisotropic etching of the lower resist layer while depositing CCl x as a sidewall protective film has been disclosed. Further, Japanese Patent Application No. 2-198,044 proposes a technique for etching a resist material layer using an etching gas mainly composed of NH 3 while controlling the wafer temperature to 50 ° C. or lower. . Here, an etching reaction product containing at least N, C, and O as constituent elements serves as a sidewall protective film.

【0013】さらに、特願平2−298167号明細書
には、O2 に臭素(Br)系ガスを添加したエッチング
・ガスを使用することにより、下層レジスト層とBr系
ガスとの反応生成物であるCBrx を側壁保護膜として
堆積させながら該下層レジスト層の異方性エッチングを
行う技術を提案した。
Further, Japanese Patent Application No. 2-298167 discloses a reaction product of a lower resist layer and a Br-based gas by using an etching gas obtained by adding a bromine (Br) -based gas to O 2 . A technique for anisotropically etching the lower resist layer while depositing CBr x as a sidewall protective film was proposed.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本願出願人が先に提案
した各ドライエッチング方法は、実用的なエッチング速
度を確保した上で低エネルギーのイオンによる異方性加
工を実用的な温度域で達成したという点において、いず
れも極めて画期的な技術であった。しかし、今後、デバ
イスの高集積化が進行してウェハの表面段差が増大する
と、100%ものオーバーエッチングを必要とするケー
スも生ずる。しかし、このように長時間のイオン入射を
受けるプロセスにおいて、下地材料層のスパッタ再付着
を防止することは依然として困難である。入射イオン・
エネルギーをさらに低下させることも考えられるが、こ
れでは異方性を確保するために塩素系ガスや臭素系ガス
の添加量を増大せざるを得ず、エッチング速度の低下や
パーティクル・レベルの悪化を免れない。
The dry etching methods proposed by the present applicant achieve anisotropic processing with low-energy ions in a practical temperature range while securing a practical etching rate. In that respect, both were extremely innovative technologies. However, in the future, as the degree of integration of devices increases and the surface level difference of the wafer increases, over-etching of 100% may be required in some cases. However, it is still difficult to prevent sputter re-attachment of the underlying material layer in such a process of receiving ions for a long time. Incident ion
It is conceivable to further reduce the energy, but this would necessitate increasing the amount of chlorine-based gas or bromine-based gas to ensure anisotropy. I can't escape.

【0015】さらに、下地材料層の種類によっては、パ
ーティクル汚染が深刻化することも指摘されている。こ
れは、特に下地材料層に銅(Cu)が含有される場合に
問題となる。Cuは、Al系配線のエレクトロマイグレ
ーション耐性およびストレスマイグレーション耐性を向
上させる目的で、近年、Alに対して0.5〜1%程度
の割合で添加されるようになってきている。また、Cu
は電気抵抗率が約1.4μΩcmと低くAlの半分程度
であるため、有効なドライエッチング技術さえ確立され
れば半導体装置における将来の配線材料としての期待も
高い。
Further, it has been pointed out that particle contamination becomes serious depending on the type of the underlying material layer. This is a problem particularly when the underlying material layer contains copper (Cu). In recent years, Cu has been added at a ratio of about 0.5 to 1% with respect to Al for the purpose of improving the electromigration resistance and the stress migration resistance of the Al-based wiring. Also, Cu
Has a low electrical resistivity of about 1.4 μΩcm, which is about half that of Al. Therefore, as long as an effective dry etching technique is established, it is expected to be a future wiring material in a semiconductor device.

【0016】ところが、Cuの塩化物や臭化物は蒸気圧
が低い。したがって、Cuを含む下地材料層上でCl系
ガスやBr系ガスを用いて下層レジスト層をエッチング
すると、下地材料層の露出面から供給されたCuがCu
2 Cl2 やCu2 Br2 等の形でパターン側壁面上に再
付着する。また、このときのエッチング・ガスの主成分
であるO2 によっても蒸気圧の低い酸化銅が生成し、こ
れもパターン側壁面上に再付着する。これらの再付着物
は除去が困難であり、パーティクル汚染の原因となる。
However, chlorides and bromides of Cu have a low vapor pressure. Therefore, when the lower resist layer is etched using a Cl-based gas or a Br-based gas on the Cu-containing base material layer, Cu supplied from the exposed surface of the base material layer becomes Cu
It re-adheres on the pattern side wall surface in the form of 2 Cl 2 or Cu 2 Br 2 . In addition, copper oxide having a low vapor pressure is also generated by O 2 which is a main component of the etching gas at this time, and this also adheres again to the pattern sidewall. These redeposits are difficult to remove and cause particle contamination.

【0017】そこで、この問題に対処するため、本発明
者は先に特願平3−4222号明細書において、オーバ
ーエッチング時のガス組成を窒素系化合物と酸素系化合
物の混合組成、もしくは酸化窒素系化合物を含む組成と
する方法を提案している。これは、下地材料層がCuで
ある場合にも、Cuを蒸気圧の比較的高い硝酸銅Cu
(NO3 2 の形で揮発除去させることができる極めて
優れた方法である。しかし、硝酸の関与するこのエッチ
ング反応系は酸化性が強いため、条件によってはCuの
露出表面から内部に向けて徐々に酸化が進行し、最終的
に形成されるCu配線パターンの配線抵抗が上昇してし
まうという懸念がある。
In order to cope with this problem, the present inventor previously described in Japanese Patent Application No. 3-4222 a gas composition at the time of over-etching, which was a mixed composition of a nitrogen compound and an oxygen compound, or a nitrogen oxide. A method for obtaining a composition containing a system compound has been proposed. This is because even when the underlying material layer is made of Cu, Cu is replaced with copper nitrate Cu having a relatively high vapor pressure.
This is an extremely excellent method that can be volatilized and removed in the form of (NO 3 ) 2 . However, since the etching reaction system involving nitric acid has a strong oxidizing property, oxidation gradually progresses from the exposed surface of Cu toward the inside depending on conditions, and the wiring resistance of the finally formed Cu wiring pattern increases. There is a concern that it will.

【0018】そこで本発明は、下地材料層に由来するス
パッタ生成物の再付着を効果的に防止し、かつ下地材料
層がCuからなる場合にはその抵抗の上昇を招かないレ
ジスト層(有機材料層)のドライエッチング方法を提供
することを目的とする。
Accordingly, the present invention provides a resist layer (organic material) which effectively prevents reattachment of sputter products originating from a base material layer and does not cause an increase in resistance when the base material layer is made of Cu. It is intended to provide a method for dry etching the layer).

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
であり、下地材料層上に形成された有機材料層を、硫化
カルボニルと酸素を含むエッチング・ガスを用いて少な
くともエッチング・パターンの側壁面上に炭素系ポリマ
ーを堆積させながらエッチングすることを特徴とする。
The dry etching method of the present invention has been proposed to achieve the above-mentioned object. The dry etching method of the present invention is characterized in that an organic material layer formed on a base material layer is treated with carbonyl sulfide and oxygen. The etching is performed while depositing a carbon-based polymer on at least the side wall surface of the etching pattern by using an etching gas containing the etching gas.

【0020】また本発明は、上記エッチング・ガスがさ
らに放電解離条件下でプラズマ中にイオウを放出し得る
イオウ系化合物を含むことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the etching gas further contains a sulfur compound capable of releasing sulfur into plasma under discharge dissociation conditions.

【0021】また本発明は、上記エッチングをジャスト
エッチング工程とオーバーエッチング工程の2段階に分
け、ジャストエッチング工程では硫化カルボニルと上記
イオウ系化合物とを含むエッチング・ガスを用い、オー
バーエッチング工程ではNH 3 を含むエッチング・ガス
を用い、かつ基板を加熱することを特徴とする。
In the present invention, the above-mentioned etching is
Separated into two stages: an etching process and an over-etching process
In the just etching process, carbonyl sulfide and the above
Using an etching gas containing a sulfur compound,
NH in the bar etching process ThreeEtching gas containing
And heating the substrate.

【0022】さらに本発明は、前記下地材料層がCuを
含有することを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the base material layer contains Cu.

【0023】[0023]

【作用】本発明のポイントは、炭素系ポリマー自身の膜
質を強化することにより、その堆積量を減少させても十
分に高いマスク選択性および下地選択性を達成する点に
ある。炭素系ポリマー自身の膜質を強化する方法とし
て、本発明では硫化カルボニル(COS)を使用する。
The point of the present invention is that by enhancing the film quality of the carbon-based polymer itself, a sufficiently high mask selectivity and underlayer selectivity can be achieved even if the amount of deposition is reduced. In the present invention, carbonyl sulfide (COS) is used as a method for enhancing the film quality of the carbon-based polymer itself.

【0024】この化合物は、O=C=Sなる直線状の分
子構造を有し、分子内にO原子を含むことから、原理的
には単独でも有機材料層用のエッチング・ガスを構成す
ることができる。しかし、本発明のエッチング反応系に
おけるCOSの最も重要な作用は、分子内のカルボニル
基が高い重合促進活性を有することにより、炭素系ポリ
マーの重合度を上昇させ、イオン入射やラジカルの攻撃
に対する耐性を高めることである。また、炭素系ポリマ
ーにカルボニル基が導入されると、単に−CX 2 −(X
はハロゲン原子を表す。)の繰り返し構造からなる従来
の炭素系ポリマーよりも化学的,物理的安定性が増すこ
とも、近年の研究により明らかとなっている。これは、
2原子間の結合エネルギーを比較すると、C−O結合
(1077kJ/mol)がC−C結合(607kJ/
mol)より遙かに大きいことからも直観的に理解され
る。さらに、カルボニル基の導入により炭素系ポリマー
の極性が増大し、エッチング中は負に帯電しているウェ
ハに対してその静電吸着力が高まることによっても、炭
素系ポリマーの表面保護効果は向上する。
This compound has a linear component O = C = S.
It has a child structure and contains an O atom in the molecule.
Alone constitutes an etching gas for the organic material layer
Can be However, in the etching reaction system of the present invention,
The most important action of COS in carbonyl
Group has high polymerization promoting activity,
Increases the degree of polymerization of the polymer, and attacks ions and radicals
Is to increase resistance to In addition, carbon-based polymers
When a carbonyl group is introduced into Two− (X
Represents a halogen atom. ) Conventional structure consisting of repeating structure
More chemical and physical stability than carbon-based polymers
Both are clear from recent research. this is,
Comparing the bond energy between the two atoms, the C—O bond
(1077 kJ / mol) is a C—C bond (607 kJ / mol).
mol) is intuitively understood
You. Furthermore, the introduction of carbonyl groups allows carbon-based polymers
Polarity, and negatively charged wafers during etching.
The increased electrostatic attraction to C
The surface protection effect of the base polymer is improved.

【0025】さらに、硫化カルボニルは放電解離条件下
でS(イオウ)を放出することができる。このSは、条
件にもよるが、ウェハがおおよそ室温以下に温度制御さ
れていればその表面へ堆積し、側壁保護もしくは下地表
面保護に寄与する。しかも、ウェハをおおよそ90℃以
上に加熱すれば容易に昇華するので、S自身は何らパー
ティクル汚染源となるものではない。
Further, carbonyl sulfide can release S (sulfur) under discharge dissociation conditions. This S is deposited on the surface of the wafer if the temperature is controlled to be approximately equal to or lower than room temperature, depending on conditions, and contributes to the protection of the side wall or the surface of the base. In addition, if the wafer is heated to about 90 ° C. or higher, it easily sublimates, and S itself does not become a source of particle contamination.

【0026】このように、炭素系ポリマー自身の膜質が
強化されること、およびSの堆積が期待できること等の
理由から、本発明では異方性加工に必要な入射イオン・
エネルギーを低減させることができる。したがって、S
OG等からなるマスクや下地材料層に対する選択性が向
上する他、下地材料層へのダメージ発生も少なくなる。
また、高異方性、高選択性を達成するために必要な炭素
系ポリマーの堆積量を相対的に低減できるので、従来技
術に比べてパーティクル汚染を減少させることができ
る。
As described above, in view of the fact that the film quality of the carbon-based polymer itself is strengthened, and that S can be expected to be deposited, the present invention requires that the incident ions,
Energy can be reduced. Therefore, S
The selectivity with respect to a mask or a base material layer made of OG or the like is improved, and damage to the base material layer is reduced.
In addition, the amount of carbon-based polymer deposited required to achieve high anisotropy and high selectivity can be relatively reduced, so that particle contamination can be reduced as compared with the prior art.

【0027】本発明は、以上のような考え方を基本とし
ているが、さらに一層の高選択化、低汚染化、低ダメー
ジ化を目指す方法も提案する。そのひとつは、上記のエ
ッチング・ガスに、さらに放電解離条件下でプラズマ中
にイオウ(S)を放出できるイオウ系化合物を添加する
ことである。この場合、Sの堆積が増強されるので入射
イオン・エネルギーを一層低減でき、高選択化低汚染
化、低ダメージ化を徹底することができる。また、側壁
保護や表面保護における炭素系ポリマーの寄与を一層減
ずることができるので、パーティクル汚染をさらに減少
させることができる。
The present invention is based on the above concept, but also proposes a method aiming at higher selection, lower contamination and lower damage. One of them is to add a sulfur-based compound capable of releasing sulfur (S) into plasma under discharge dissociation conditions to the above etching gas. In this case, since the deposition of S is enhanced, the incident ion energy can be further reduced, and high selection, low contamination, and low damage can be achieved. Further, the contribution of the carbon-based polymer in the side wall protection and the surface protection can be further reduced, so that the particle contamination can be further reduced.

【0028】また本発明では、下地材料層の酸化を効果
的に防止するため、上記エッチングをジャストエッチン
グ工程とオーバーエッチング工程とに分け、後者のオー
バーエッチング工程においてガス系から酸素を排除し、
NH3 とを含むエッチング・ガスを用いてオーバーエッ
チングを行う方法も提案する。NH3 を用いた場合のエ
ッチング機構については、上述の特願平2−19804
4号明細書に明らかにされているとおりである。この方
法は、特に下地材料層がCu等の酸化され易い材料層か
らなる場合に、その露出表面の酸化や再付着層の形成を
防止する上で極めて効果的である。
Further, in the present invention, in order to effectively prevent oxidation of the underlying material layer, the above etching is divided into a just etching step and an over etching step, and oxygen is excluded from the gas system in the latter over etching step.
A method of performing over-etching using an etching gas containing NH 3 is also proposed. The etching mechanism in the case of using NH 3 is described in Japanese Patent Application No. Hei.
No. 4 has been disclosed. This method is extremely effective in preventing oxidation of the exposed surface and formation of a redeposition layer, particularly when the underlying material layer is made of a material layer such as Cu which is easily oxidized.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.

【0030】実施例1 本実施例は、3層レジスト・プロセスにおいてAl−1
%Si−0.5%Cu層の上に形成された下層レジスト
層を、COS/O2 混合ガスを用いてエッチングした例
である。このプロセスを、図1を参照しながら説明す
る。
Embodiment 1 In this embodiment, Al-1 is used in a three-layer resist process.
% Of Si-0.5% Cu layer lower resist layer formed on the an example in which etching using COS / O 2 mixed gas. This process will be described with reference to FIG.

【0031】まず、図1(a)に示されるように、段差
を有するSiO2 層間絶縁膜1上にこの段差にならった
Al−1%Si−0.5%Cu層2を約0.7μmの厚
さに形成し、さらにこの上にたとえばノボラック系ポジ
型フォトレジスト(東京応化工業社製;商品名OFPR
−800)を塗布して下層レジスト層3を形成した。こ
こで、段差の下部に対応する領域の下層レジスト層3の
厚さは、約1.0μmである。この下層レジスト層3の
上には、SOG(東京応化工業社製;商品名OCD−T
ype2)をスピンコートし、厚さ約0.2μmのSO
G中間層4を形成した。さらに、このSOG中間層4の
上には、所定の形状にパターニングされた上層レジスト
・パターン5を形成した。この上層レジスト・パターン
5は、一例としてネガ型3成分化学増幅系レジスト材料
(シプレー社製;商品名SAL−601)からなる厚さ
約0.7μmの塗膜についてKrFエキシマ・レーザ・
リソグラフィおよび現像処理を行うことにより形成し
た。この上層レジスト・パターン5のパターン幅は、約
0.35μmである。
First, as shown in FIG. 1A, an Al-1% Si-0.5% Cu layer 2 having a height of about 0.7 μm is formed on an SiO 2 interlayer insulating film 1 having a height difference. And a novolak-based positive photoresist (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd .; trade name OFPR)
-800) to form a lower resist layer 3. Here, the thickness of the lower resist layer 3 in the region corresponding to the lower part of the step is about 1.0 μm. On this lower resist layer 3, SOG (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co .; trade name OCD-T)
ype2) and spin-coated on SO2 having a thickness of about 0.2 μm.
The G intermediate layer 4 was formed. Further, on the SOG intermediate layer 4, an upper resist pattern 5 patterned into a predetermined shape was formed. As an example, the upper resist pattern 5 is made of a KrF excimer laser with a coating film having a thickness of about 0.7 μm made of a negative type three-component chemically amplified resist material (SAL-601 manufactured by Shipley Co., Ltd.).
It was formed by performing lithography and development processing. The pattern width of the upper resist pattern 5 is about 0.35 μm.

【0032】次に、このウェハをヘキソード型のRIE
(反応性イオン・エッチング)装置にセットし、上層レ
ジスト・パターン5をマスクとしてSOG中間層4をエ
ッチングした。このときの条件は、一例としてCHF3
流量75SCCM,O2 流量8SCCM,ガス圧6.5
Pa,RFパワー1350W(13.56MHz)とし
た。この結果、図1(b)に示されるように、上層レジ
スト・パターン5の直下にSOGパターン4aが形成さ
れた。
Next, this wafer is subjected to a hex type RIE.
(Reactive Ion Etching) The apparatus was set, and the SOG intermediate layer 4 was etched using the upper resist pattern 5 as a mask. The condition at this time is, for example, CHF 3
Flow rate 75 SCCM, O 2 flow rate 8 SCCM, gas pressure 6.5
Pa, RF power was 1350 W (13.56 MHz). As a result, as shown in FIG. 1B, an SOG pattern 4a was formed immediately below the upper resist pattern 5.

【0033】次に、ウェハをRFバイアス印加型の有磁
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置に移設し、一例
として下記の条件で下層レジスト層3をエッチングし
た。 COS流量 30SCCM O2 流量 40SCCM ガス圧 1.5Pa マイクロ波パワー 900W RFバイアス・パワー 300W(2MHz) ウェハ温度 室温 上記のガス系は、最も一般的なレジスト材料層のエッチ
ング・ガスであるO2に、COSを添加したものであ
る。COSは単独でもエッチング・ガスを構成できなく
はないが、分子内にO原子を1個しか持たないため、実
用的なエッチング速度を得るためにO2 と併用している
のである。
Next, the wafer was transferred to an RF bias application type magnetic field microwave plasma etching apparatus, and the lower resist layer 3 was etched under the following conditions as an example. COS flow rate 30 SCCM O 2 flow rate 40 SCCM Gas pressure 1.5 Pa Microwave power 900 W RF bias power 300 W (2 MHz) Wafer temperature Room temperature The above gas system is used for O 2 which is the most common resist material layer etching gas. COS was added. Although COS alone cannot constitute an etching gas, it has only one O atom in the molecule, and is therefore used together with O 2 to obtain a practical etching rate.

【0034】このエッチング過程では、O* による等方
的な燃焼反応がC+ ,CO+ ,S+,SO+ 等のイオン
にアシストされる機構でエッチングが進行した。また、
下層レジスト層3から供給される炭素系の分解生成物が
カルボニル基を取り込みながら重合することにより、強
固な炭素系ポリマーが生成した。さらに、COSからは
Sが放出された。これら炭素系ポリマーおよびSは、パ
ターン側壁部に堆積して側壁保護膜6を形成し異方性エ
ッチングに寄与する一方、SOGパターン4aや下地の
Al−1%Si−0.5%Cu層2の露出面に堆積し、
高選択エッチングに寄与した。
In this etching process, the etching progressed by a mechanism in which the isotropic combustion reaction by O * was assisted by ions such as C + , CO + , S + , and SO + . Also,
The carbon-based decomposition product supplied from the lower resist layer 3 was polymerized while taking in the carbonyl group, thereby producing a strong carbon-based polymer. Further, S was released from COS. These carbon-based polymer and S are deposited on the pattern side wall to form the side wall protective film 6 and contribute to the anisotropic etching, while the SOG pattern 4a and the underlying Al-1% Si-0.5% Cu layer 2 Deposited on the exposed surface of
It contributed to high selective etching.

【0035】この結果、図1(c)に示されるように、
異方性形状を有する下層レジスト・パターン3aが形成
された。
As a result, as shown in FIG.
A lower resist pattern 3a having an anisotropic shape was formed.

【0036】実施例2 本実施例は、同じく下層レジスト層をCOS/O2 /C
2 混合ガスを用いてエッチングした例である。まず、
前出の図1(b)に示されるウェハを有磁場マイクロ波
プラズマ・エッチング装置にセットし、下層レジスト層
3をエッチングした。
Example 2 In this example, the lower resist layer was also formed of COS / O 2 / C
This is an example in which etching is performed using a l 2 mixed gas. First,
The wafer shown in FIG. 1B was set in a magnetic field microwave plasma etching apparatus, and the lower resist layer 3 was etched.

【0037】 COS流量 10SCCM O2 流量 40SCCM Cl2 流量 10SCCM ガス圧 1.5Pa マイクロ波パワー 900W RFバイアス・パワー 250W(2MHz) ウェハ温度 室温 上記のガス組成は、本願出願人が先に特開平2−244
625号公報に開示したO2 /Cl2 混合系にCOSを
添加したものである。したがって、本実施例で生成する
炭素系ポリマーは、CClx にカルボニル基が取り込ま
れたものとなり、その堆積は実施例1におけるよりも一
層促進された。したがって、RFバイアス・パワーを若
干低下させているにもかかわらず、高異方性、高選択性
エッチングを行うことができた。
COS flow rate 10 SCCM O 2 flow rate 40 SCCM Cl 2 flow rate 10 SCCM gas pressure 1.5 Pa microwave power 900 W RF bias power 250 W (2 MHz) Wafer temperature room temperature 244
No. 625 discloses an O 2 / Cl 2 mixed system to which COS is added. Therefore, the carbon-based polymer produced in this example was one in which a carbonyl group was incorporated into CCl x , and the deposition was further promoted than in Example 1. Therefore, high anisotropy and high selectivity etching could be performed despite the RF bias power being slightly reduced.

【0038】実施例3 本実施例は、同じく下層レジスト層を、COS/S2
2 /O2 混合ガスを用いてエッチングした例である。
まず、前出の図1(b)に示されるウェハを有磁場マイ
クロ波プラズマ・エッチング装置にセットし、一例とし
て下記の条件で下層レジスト層3をエッチングした。
Embodiment 3 In this embodiment, a lower resist layer was formed by using COS / S 2 B
This is an example in which etching is performed using an r 2 / O 2 mixed gas.
First, the wafer shown in FIG. 1B was set in a magnetic field microwave plasma etching apparatus, and as an example, the lower resist layer 3 was etched under the following conditions.

【0039】 COS流量 15SCCM S2 Br2 15SCCM O2 流量 40SCCM ガス圧 1.5Pa マイクロ波パワー 900W RFバイアス・パワー 180W(2MHz) ウェハ温度 −30℃COS flow rate 15 SCCM S 2 Br 2 15 SCCM O 2 flow rate 40 SCCM Gas pressure 1.5 Pa Microwave power 900 W RF bias power 180 W (2 MHz) Wafer temperature −30 ° C.

【0040】このエッチング過程では、蒸気圧の低いC
Brx にカルボニル基が取り込まれた炭素系ポリマーお
よびSが生成し、これらの堆積物により効率良く側壁保
護膜6が形成された。また、ウェハが低温冷却されてい
ることにより、イオン入射の無いパターン側壁部におけ
るラジカル反応も抑制された。したがって、異方性加工
に要する入射イオン・エネルギーを実施例2よりもさら
に低減することができた。しかも、本実施例では原子半
径が大きくSiに対する反応性の低いBr系の化学種を
用いている。これらの効果により、本実施例ではSOG
パターン4aの後退や、Al−1%Si−0.5%Cu
層2に由来する再付着物層はほとんど観察されなくなっ
た。
In this etching process, C having a low vapor pressure is used.
A carbon-based polymer and a S in which a carbonyl group was incorporated into Br x were generated, and the sidewall protection film 6 was efficiently formed by these deposits. In addition, since the wafer was cooled at a low temperature, a radical reaction on the pattern side wall without ion incidence was also suppressed. Therefore, the incident ion energy required for the anisotropic processing could be further reduced as compared with the second embodiment. Moreover, in this embodiment, a Br-based chemical species having a large atomic radius and low reactivity with Si is used. Due to these effects, in this embodiment, SOG
Retreat of pattern 4a, Al-1% Si-0.5% Cu
Almost no reattachment layer from layer 2 was observed.

【0041】実施例4 本実施例は、Cu層の上に形成された下層レジスト層
を、COS/S2 Cl2/O2 混合ガスを用いてジャス
トエッチングした後、Cl2 /NH3 混合ガスを用いて
オーバーエッチングした例である。このプロセスを、図
2を参照しながら説明する。なお、図2の参照符号は図
1と一部共通である。
Embodiment 4 In this embodiment, a lower resist layer formed on a Cu layer is subjected to just etching using a COS / S 2 Cl 2 / O 2 mixed gas and then a Cl 2 / NH 3 mixed gas. This is an example in which over-etching is performed using. This process will be described with reference to FIG. The reference numerals in FIG. 2 are partially common to those in FIG.

【0042】本実施例でエッチング・サンプルとして使
用したウェハは、図2(a)に示されるように、段差を
有するSiO2 層間絶縁膜1上にこの段差にならったC
u層8が形成され、さらにこの上に3層レジスト・プロ
セスにより下層レジスト層3、SOGパターン4a、上
層レジスト・パターン5が順次形成されてなるものであ
る。ここで、SOGパターン4aおよび上層レジスト・
パターン5のパターニング方法は、実施例1で前述した
とおりである。
As shown in FIG. 2A, the wafer used as an etching sample in the present embodiment has a stepped C 2 on the SiO 2 interlayer insulating film 1 having a step.
A u-layer 8 is formed, and a lower resist layer 3, an SOG pattern 4a, and an upper resist pattern 5 are sequentially formed thereon by a three-layer resist process. Here, the SOG pattern 4a and the upper resist
The patterning method of the pattern 5 is as described in the first embodiment.

【0043】次に、このウェハを有磁場マイクロ波プラ
ズマ・エッチング装置にセットし、一例として下記の条
件で下層レジスト層3をジャストエッチングした。 COS流量 15SCCM S2 Cl2 流量 15SCCM O2 流量 40SCCM ガス圧 1.5Pa マイクロ波パワー 900W RFバイアス・パワー 180W(2MHz) ウェハ温度 −30℃(エタノール系冷媒使
用) このジャストエッチング工程では、カルボニル基の導入
により強化されたCClx ポリマーと、COS,H2
から解離生成するSとが混合してなる側壁保護膜6が形
成されながら、異方的にエッチングが進行した。このエ
ッチングは、図2(b)に示されるように、段差の上部
においてCu層8の表面が露出した段階で停止させた。
このとき、段差の下部に対応する領域には、下層レジス
ト層3の残余部3bが残っていた。
Next, this wafer was set in a magnetic field microwave plasma etching apparatus, and the lower resist layer 3 was just etched under the following conditions as an example. COS flow rate 15 SCCM S 2 Cl 2 flow rate 15 SCCM O 2 flow rate 40 SCCM Gas pressure 1.5 Pa Microwave power 900 W RF bias power 180 W (2 MHz) Wafer temperature −30 ° C. (using ethanol-based refrigerant) CCl x polymer reinforced by introduction, COS, H 2 S
The etching proceeded anisotropically while the sidewall protective film 6 formed by mixing S generated by dissociation from the S was formed. This etching was stopped when the surface of the Cu layer 8 was exposed above the step, as shown in FIG. 2B.
At this time, the remaining portion 3b of the lower resist layer 3 remained in the region corresponding to the lower part of the step.

【0044】そこで、上記残余部3bを除去するため
に、エッチング条件を一例として下記のように切り替え
てオーバーエッチングを行った。 Cl2 流量 15SCCM NH3 流量 45SCCM ガス圧 1.5Pa マイクロ波パワー 900W RFバイアス・パワー 120W(2MHz) ウェハ温度 150℃ ここで、ウェハの加熱は、ウェハ・ステージに内蔵され
たヒータを作動させることにより行った。このオーバー
エッチング工程では、C,Cl,N,O等を構成元素と
する炭素系ポリマーが堆積して側壁保護膜7が形成され
ながらエッチングが進行した。
Therefore, in order to remove the residual portion 3b, over-etching was performed by changing the etching conditions as follows as an example. Cl 2 flow rate 15 SCCM NH 3 flow rate 45 SCCM Gas pressure 1.5 Pa Microwave power 900 W RF bias power 120 W (2 MHz) Wafer temperature 150 ° C. Here, the wafer is heated by operating a heater built in the wafer stage. went. In this over-etching step, the etching proceeded while depositing the carbon-based polymer containing C, Cl, N, O and the like as constituent elements to form the sidewall protective film 7.

【0045】ところで、本実施例の重要なメリットは、
後工程で形成されるCu配線パターンの配線抵抗が上昇
しないことである。これは、上述のオーバーエッチング
工程においてエッチング反応系から酸素を排除したこと
により、Cu層8の露出面における酸化反応が防止され
たからである。
By the way, important advantages of this embodiment are as follows.
This is because the wiring resistance of the Cu wiring pattern formed in a later step does not increase. This is because the oxidation reaction on the exposed surface of the Cu layer 8 was prevented by excluding oxygen from the etching reaction system in the above-described over-etching step.

【0046】なお、本実施例のようにウェハ温度の大き
く異なるエッチング・プロセスを連続して行う場合に
は、ウェハの昇降温のための所要時間によりスループッ
トを低下させないために、ウェハ・ステージの設定温度
の異なる複数のエッチング・チャンバを高真空下に接続
したマルチ・チャンバ型のエッチング装置を使用するこ
空が特に好ましい。あるいは、本発明者が先に特願平3
−301279号明細書において提案しているように、
冷却手段を有する固定電極と加熱手段を有する可動電極
とを組み合わせたウェハ・ステージを装備したECRプ
ラズマ装置等を使用することも、極めて有効である。
In the case where etching processes having greatly different wafer temperatures are continuously performed as in this embodiment, the wafer stage must be set so as not to reduce the throughput due to the time required for raising and lowering the temperature of the wafer. It is particularly preferable to use a multi-chamber type etching apparatus in which a plurality of etching chambers having different temperatures are connected under a high vacuum. Alternatively, the inventor has previously filed Japanese Patent Application No.
As proposed in the specification of US Pat.
It is also very effective to use an ECR plasma apparatus equipped with a wafer stage in which a fixed electrode having cooling means and a movable electrode having heating means are combined.

【0047】以上、本発明を4例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、イオウ系化合物としては上述
のS2 Cl2 ,S2 Br2 ,H2 Sの他、S3 Cl2
SCl2 等の塩化イオウ、S3 Br2 ,SBr2 等の臭
化イオウを使用することもできる。S2 2 等のフッ化
イオウも放電解離条件下でSを放出することはできる
が、この化合物はF* を発生するため、上述のSOGパ
ターンのような酸化シリコン系のエッチング・マスクを
使用する場合には、マスク選択性の低下を招き好ましく
ない。
As described above, the present invention has been described based on the four embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, as the sulfur-based compound, in addition to the above-mentioned S 2 Cl 2 , S 2 Br 2 , H 2 S, S 3 Cl 2 ,
It is also possible to use sulfur chloride such as SCl 2 and sulfur bromide such as S 3 Br 2 and SBr 2 . Sulfur fluoride such as S 2 F 2 can also release S under discharge dissociation conditions. However, since this compound generates F * , use a silicon oxide-based etching mask such as the SOG pattern described above. In such a case, the mask selectivity is undesirably reduced.

【0048】その他、ウェハの構成、エッチング条件、
使用するエッチング装置、エッチング・ガスの組成等は
適宜変更可能である。
In addition, the configuration of the wafer, etching conditions,
The etching apparatus to be used, the composition of the etching gas, and the like can be appropriately changed.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では有機材料層のエッチングにおいてCOSを含むエ
ッチング・ガスを使用することにより、炭素系ポリマー
の膜質を強化し、その堆積量を減少させても高異方性、
高選択性を達成することが可能となる。この化合物を放
電解離条件下でSを放出し得るイオウ系化合物と併用す
れば、更なる高選択化、低汚染化、低ダメージ化等を図
ることができる。これにより、たとえば3層レジスト・
プロセスの実用性を真に高めることができる。また、特
に有機材料層の下地材料層にCuが含まれている場合に
は、オーバーエッチング時に酸素を排除したガス系を使
用することにより、Cuの再付着やこれに伴うパーティ
クル汚染を防止することができる。
As is apparent from the above description, in the present invention, the use of an etching gas containing COS in the etching of the organic material layer enhances the film quality of the carbon-based polymer and reduces the amount of deposition. High anisotropy,
High selectivity can be achieved. If this compound is used in combination with a sulfur-based compound that can release S under discharge dissociation conditions, higher selectivity, lower contamination, lower damage, and the like can be achieved. Thus, for example, a three-layer resist
The practicality of the process can be truly enhanced. In particular, when Cu is contained in the base material layer of the organic material layer, by using a gas system in which oxygen is excluded during overetching, it is possible to prevent the re-adhesion of Cu and the accompanying particle contamination. Can be.

【0050】本発明は、微細なデザイン・ルールにもと
づいて設計され、高集積度,高性能,高信頼性を要求さ
れる半導体装置の製造において極めて有効である。
The present invention is designed based on fine design rules, and is extremely effective in the manufacture of semiconductor devices that require high integration, high performance, and high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用したプロセス例をその工程順にし
たがって説明する概略断面図であり、(a)は段差を有
するAl−1%Si−0.5%Cu層上に下層レジスト
層、SOG中間層、上層レジスト・パターンが順次形成
された状態、(b)はSOGパターンが形成された状
態、(c)は少なくともSOGパターンをマスクとして
下層レジスト層をエッチングすることにより、下層レジ
スト・パターンが形成された状態をそれぞれ表す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a process example to which the present invention is applied in the order of the steps. FIG. A state in which an intermediate layer and an upper resist pattern are sequentially formed, (b) shows a state in which an SOG pattern is formed, and (c) shows a state in which the lower resist pattern is etched by using at least the SOG pattern as a mask. Each of the formed states is shown.

【図2】本発明を適用した他のプロセス例をその工程順
にしたがって説明する概略断面図であり、(a)は段差
を有するCu層上に下層レジスト層、SOGパターン、
上層レジスト・パターンが順次形成された状態、(b)
は下層レジスト層がジャストエッチングされた状態、
(c)は下層レジスト層がオーバーエッチングされた状
態をそれぞれ表す。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating another process example to which the present invention is applied in the order of the steps, and FIG. 2 (a) shows a lower resist layer, a SOG pattern on a stepped Cu layer,
A state in which an upper resist pattern is sequentially formed, (b)
Is the state where the lower resist layer is just etched,
(C) shows a state where the lower resist layer is over-etched, respectively.

【図3】従来のプロセスにおける問題点を説明する概略
断面図であり、(a)は段差を有する下地材料層上に下
層レジスト層、SOG中間層、上層レジスト・パターン
が順次形成された状態、(b)はSOGパターンが形成
された状態、(c)は下層レジスト層がジャストエッチ
ングされた状態、(d)はオーバーエッチング中に下地
材料層のスパッタ生成物からなる再付着物層が形成され
た状態をそれぞれ表す。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a problem in a conventional process, in which (a) shows a state in which a lower resist layer, an SOG intermediate layer, and an upper resist pattern are sequentially formed on a base material layer having a step; (B) shows a state in which the SOG pattern is formed, (c) shows a state in which the lower resist layer is just etched, and (d) shows a state in which a reattachment layer made of a sputter product of the base material layer is formed during overetching. , Respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・SiO2 層間絶縁膜 2 ・・・Al−1%Si−0.5%Cu層 3 ・・・下層レジスト層 3a ・・・下層レジスト・パターン 3b ・・・(下層レジスト層の)残余部 4 ・・・SOG中間層 4a ・・・SOGパターン 5 ・・・上層レジスト・パターン 6 ・・・側壁保護膜(炭素系ポリマー+S) 7 ・・・側壁保護膜(炭素系ポリマー) 8 ・・・Cu層1 ... SiO 2 interlayer insulating film 2 ··· Al-1% Si- 0.5% Cu layer 3 ... lower resist layer 3a ... lower resist pattern 3b ... (the lower resist layer) Remaining part 4 SOG intermediate layer 4a SOG pattern 5 Upper resist pattern 6 Sidewall protective film (carbon-based polymer + S) 7 Sidewall protective film (carbon-based polymer) 8 ..Cu layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/027 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 H01L 21/027

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下地材料層上に形成された有機材料層
を、硫化カルボニルと酸素を含むエッチング・ガスを用
いて少なくともエッチング・パターンの側壁面上に炭素
系ポリマーを堆積させながらエッチングすることを特徴
とするドライエッチング方法。
An organic material layer formed on a base material layer is formed by using an etching gas containing carbonyl sulfide and oxygen.
Carbon on at least the sidewalls of the etched pattern
A dry etching method characterized by etching while depositing a system polymer .
【請求項2】 前記エッチング・ガスが、放電解離条件
下でプラズマ中にイオウを放出し得るイオウ系化合物を
含む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 gas contains a sulfur-based compound capable of releasing sulfur into plasma under discharge dissociation conditions.
【請求項3】 下地材料層上に形成された有機材料層
を、硫化カルボニルと放電解離条件下でプラズマ中にイ
オウを放出し得るイオウ系化合物とを含むエッチング・
ガスを用いて実質的に前記下地材料層が露出する直前ま
でエッチングするジャストエッチング工程と、 NH3 を含むエッチング・ガスを用い、基板を加熱し
ながら前記有機材料層の残余部をエッチングするオーバ
ーエッチング工程とを有することを特徴とするドライエ
ッチング方法。
3. An organic material layer formed on a base material layer is etched by carbonyl sulfide and a sulfur-based compound capable of releasing sulfur into plasma under discharge dissociation conditions.
A just etching step of substantially etching the base material layer just before the underlying material layer is exposed using a gas, and an overetching step of etching the remaining part of the organic material layer while heating the substrate using an etching gas containing NH3. A dry etching method comprising:
【請求項4】 前記下地材料層が銅を含有することを特
徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載
のドライエッチング方法。
4. The dry etching method according to claim 1, wherein said base material layer contains copper.
JP04087141A 1992-04-08 1992-04-08 Dry etching method Expired - Lifetime JP3116533B2 (en)

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