JP3166242B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造等に
適用されるドライエッチング方法に関し、特にレジスト
材料等の有機材料層のエッチングにおいて、効率的な側
壁保護を併用することにより、下地材料層に由来するス
パッタ生成物のパターン側壁部への再付着を防止しなが
ら異方性加工を行う方法に関する。
適用されるドライエッチング方法に関し、特にレジスト
材料等の有機材料層のエッチングにおいて、効率的な側
壁保護を併用することにより、下地材料層に由来するス
パッタ生成物のパターン側壁部への再付着を防止しなが
ら異方性加工を行う方法に関する。
【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、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。
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、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。
【０００３】フォトリソグラフィ技術もその例外ではな
い。近年では、高解像度を求めて露光波長が短波長化さ
れ、さらに基体の表面段差も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、基体の表面段差を吸収
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。
い。近年では、高解像度を求めて露光波長が短波長化さ
れ、さらに基体の表面段差も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、基体の表面段差を吸収
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。
【０００４】良く知られた方法としては、基体上に下層
レジスト層、ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）等の酸化
シリコン（ＳｉＯｘ ）系材料からなる極めて薄い中間
層及びフォトリソグラフィにより直接にパターニングさ
れる薄い上層レジスト層の３種類の層を使用するいわゆ
る３層レジスト・プロセスがある。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。上層レジスト層は下層レジスト層に
比べて膜厚が薄いので、該下層レジスト層のエッチング
中に消費され、最終的には中間層がエッチング・マスク
の上表面を構成する。
レジスト層、ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）等の酸化
シリコン（ＳｉＯｘ ）系材料からなる極めて薄い中間
層及びフォトリソグラフィにより直接にパターニングさ
れる薄い上層レジスト層の３種類の層を使用するいわゆ
る３層レジスト・プロセスがある。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。上層レジスト層は下層レジスト層に
比べて膜厚が薄いので、該下層レジスト層のエッチング
中に消費され、最終的には中間層がエッチング・マスク
の上表面を構成する。
【０００５】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パターニ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。すなわち、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、高い運動エネルギーを有するイ
オンによるスパッタ反応が主体となるエッチング機構に
もとづいて高異方性を達成する。
ある下層レジスト層をパターニ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。すなわち、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、高い運動エネルギーを有するイ
オンによるスパッタ反応が主体となるエッチング機構に
もとづいて高異方性を達成する。
【０００６】ところが、かかるエッチング条件の採用
は、多層レジスト・プロセスの実用化を妨げる主因とも
なっている。この問題を、図３を参照しながら説明す
る。
は、多層レジスト・プロセスの実用化を妨げる主因とも
なっている。この問題を、図３を参照しながら説明す
る。
【０００７】図３は、３層レジスト・プロセスによるＳ
ＲＡＭのビット線加工において、２層目ポリサイド膜を
パターニングするためのエッチング・マスクが形成され
た段階のウェハの状態を示している。
ＲＡＭのビット線加工において、２層目ポリサイド膜を
パターニングするためのエッチング・マスクが形成され
た段階のウェハの状態を示している。
【０００８】ここまでの工程を簡単に説明すると、まず
シャロー・トレンチ型の素子分離領域２２が形成された
シリコン基板２１上にＳｉＯ２ からなるゲート酸化膜
を介して１層目ポリサイド膜によるゲート電極５を形成
し、さらにＳｉＯ２ 層間絶縁膜２６を介して２層目ポ
リサイド膜２９を形成した。ここで、上記１層目ポリサ
イド膜は多結晶シリコン層２３とＷＳｉｘ 層２４と
が、また上記２層目ポリサイド膜２９は多結晶シリコン
層２７とＷＳｉｘ 層２８とが順次積層されてなるもの
である。続いてウェハの全面を下層レジスト層３０で平
坦化した後、ＳＯＧ中間層３１を介して図示されない薄
い上層レジスト層を形成した。次に、上記上層レジスト
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
し、得られたパターンをマスクとしてＲＩＥ（反応性イ
オン・エッチング）を行うことによりＳＯＧ中間層３１
のパターンを形成し、さらにこれら両パターンをマスク
として下層レジスト層３０をエッチングした。ここで、
薄い上層レジストのパターンは下層レジスト層３０のエ
ッチング中に消失するので、最終的には図３に示される
ように、下層レジスト層３０上にＳＯＧ中間層３１を有
するエッチング・マスクが形成される。
シャロー・トレンチ型の素子分離領域２２が形成された
シリコン基板２１上にＳｉＯ２ からなるゲート酸化膜
を介して１層目ポリサイド膜によるゲート電極５を形成
し、さらにＳｉＯ２ 層間絶縁膜２６を介して２層目ポ
リサイド膜２９を形成した。ここで、上記１層目ポリサ
イド膜は多結晶シリコン層２３とＷＳｉｘ 層２４と
が、また上記２層目ポリサイド膜２９は多結晶シリコン
層２７とＷＳｉｘ 層２８とが順次積層されてなるもの
である。続いてウェハの全面を下層レジスト層３０で平
坦化した後、ＳＯＧ中間層３１を介して図示されない薄
い上層レジスト層を形成した。次に、上記上層レジスト
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
し、得られたパターンをマスクとしてＲＩＥ（反応性イ
オン・エッチング）を行うことによりＳＯＧ中間層３１
のパターンを形成し、さらにこれら両パターンをマスク
として下層レジスト層３０をエッチングした。ここで、
薄い上層レジストのパターンは下層レジスト層３０のエ
ッチング中に消失するので、最終的には図３に示される
ように、下層レジスト層３０上にＳＯＧ中間層３１を有
するエッチング・マスクが形成される。
【０００９】ここで、下層レジスト層３０は、多層レジ
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
膜厚はウェハの表面で大きく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。例えば、下層レジス
ト層３０の膜厚が薄い領域Ｂでは、下層レジスト層３０
の膜厚が厚い領域Ａに比べてＷＳｉｘ 層２８が早い時
期に露出し、大きな入射エネルギーを有するイオンの照
射を受けてスパッタ除去される。スパッタ生成物の一部
は、下層レジスト層３０のパターン側壁部に再付着し、
再付着物層２８ａを形成する。この再付着物層２８ａは
除去が困難であってパーティクル汚染源となる他、エッ
チング・マスクの実質的な線幅を太らせ、寸法変換差を
生ずる原因ともなる。
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
膜厚はウェハの表面で大きく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。例えば、下層レジス
ト層３０の膜厚が薄い領域Ｂでは、下層レジスト層３０
の膜厚が厚い領域Ａに比べてＷＳｉｘ 層２８が早い時
期に露出し、大きな入射エネルギーを有するイオンの照
射を受けてスパッタ除去される。スパッタ生成物の一部
は、下層レジスト層３０のパターン側壁部に再付着し、
再付着物層２８ａを形成する。この再付着物層２８ａは
除去が困難であってパーティクル汚染源となる他、エッ
チング・マスクの実質的な線幅を太らせ、寸法変換差を
生ずる原因ともなる。
【００１０】上述のような再付着物の問題は、例えば第
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
指摘されている。再付着物層２８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。
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
指摘されている。再付着物層２８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。
【００１１】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要望されている。
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要望されている。
【００１２】かかる要望に対応する技術として、これま
でに（ａ）Ｎ２ ガスを用いるプロセス、（ｂ）ＥＣＲ
プラズマを用いる超低圧プロセス、（ｃ）低温エッチン
グ・プロセス、等が提案されているが、いずれも直ちに
実用化することは困難である。 上記（ａ）のＮ２ ガ
スを用いるプロセスは、例えばＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆ ５ｔｈ Ｄｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｙｍｐｏ
ｓｉｕｍ（１９８３年），ｐ．４１に報告されており、
有機物と本来的にラジカル反応を起こしにくいエッチン
グ種であるＮを使用することで、イオン入射エネルギー
を下げた条件でも高異方性を達成しようとするものであ
る。この低反応性ゆえ、エッチング速度の低下は免れな
い。
でに（ａ）Ｎ２ ガスを用いるプロセス、（ｂ）ＥＣＲ
プラズマを用いる超低圧プロセス、（ｃ）低温エッチン
グ・プロセス、等が提案されているが、いずれも直ちに
実用化することは困難である。 上記（ａ）のＮ２ ガ
スを用いるプロセスは、例えばＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆ ５ｔｈ Ｄｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｙｍｐｏ
ｓｉｕｍ（１９８３年），ｐ．４１に報告されており、
有機物と本来的にラジカル反応を起こしにくいエッチン
グ種であるＮを使用することで、イオン入射エネルギー
を下げた条件でも高異方性を達成しようとするものであ
る。この低反応性ゆえ、エッチング速度の低下は免れな
い。
【００１３】上記（ｂ）のＥＣＲプラズマを用いる超低
圧プロセスは、第３５回応用物理学関係連合講演会（１
９８８年春季年会）講演予稿集ｐ．５０２，演題番号２
８ａ−Ｇ−１２に報告されており、１０−４〜１０−５
Ｔｏｒｒ台の超低圧下でラジカル生成量を低減させ、実
質的にイオンのみを用いたエッチングを可能とするもの
である。イオン化率を考慮すると、実用上十分なエッチ
ング速度を確保することはやはり難しい。また、５００
０リットル／秒クラスの大排気量型ターボ・モレキュラ
ー・ポンプが不可欠であること、上記の低圧領域におい
て正確な圧力制御を可能とする装置が現状では入手でき
ないこと等ハードウェア面の制約も大きい。
圧プロセスは、第３５回応用物理学関係連合講演会（１
９８８年春季年会）講演予稿集ｐ．５０２，演題番号２
８ａ−Ｇ−１２に報告されており、１０−４〜１０−５
Ｔｏｒｒ台の超低圧下でラジカル生成量を低減させ、実
質的にイオンのみを用いたエッチングを可能とするもの
である。イオン化率を考慮すると、実用上十分なエッチ
ング速度を確保することはやはり難しい。また、５００
０リットル／秒クラスの大排気量型ターボ・モレキュラ
ー・ポンプが不可欠であること、上記の低圧領域におい
て正確な圧力制御を可能とする装置が現状では入手でき
ないこと等ハードウェア面の制約も大きい。
【００１４】上記（ｃ）の低温エッチング・プロセス
は、第３５回応用物理学関係連合講演会（１９８８年春
季年会）講演予稿集ｐ．４９６，演題番号２８ａ−Ｇ−
４に報告されており、被処理基板を低温冷却することに
よりラジカル反応を凍結若しくは抑制しようとするもの
である。この方法が原理的には最も優れていると考えら
れるが、高異方性を確保するためには−１００℃若しく
はそれ以上にも及ぶ低温冷却が必要となり、真空シール
材の信頼性や温度の制御性等、ハードウェア面の問題点
がまだ多い。
は、第３５回応用物理学関係連合講演会（１９８８年春
季年会）講演予稿集ｐ．４９６，演題番号２８ａ−Ｇ−
４に報告されており、被処理基板を低温冷却することに
よりラジカル反応を凍結若しくは抑制しようとするもの
である。この方法が原理的には最も優れていると考えら
れるが、高異方性を確保するためには−１００℃若しく
はそれ以上にも及ぶ低温冷却が必要となり、真空シール
材の信頼性や温度の制御性等、ハードウェア面の問題点
がまだ多い。
【００１５】以上の問題点に鑑みて、本発明者は高異方
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。すなわ
ち、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。
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。すなわ
ち、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。
【００１６】例えば、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
を行う技術が記載されている。
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
を行う技術が記載されている。
【００１７】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が記載されている。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。
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が記載されている。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。
【００１８】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
グを行う技術が記載されている。
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
グを行う技術が記載されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明者が先に提案し
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できる。しかし、半導体装置に
おける基体の表面段差がますます増大している現状で
は、１００％にも及ぶオーバーエッチングが必要とされ
る場合も生じており、下地材料層のスパッタ除去及びそ
れに伴う再付着物層の形成が従来にも増して深刻な問題
となりつつある。
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できる。しかし、半導体装置に
おける基体の表面段差がますます増大している現状で
は、１００％にも及ぶオーバーエッチングが必要とされ
る場合も生じており、下地材料層のスパッタ除去及びそ
れに伴う再付着物層の形成が従来にも増して深刻な問題
となりつつある。
【００２０】この問題への対策として、エッチング・ガ
スに下地材料層をエッチングできる化合物を添加するこ
とも提案されている。例えば、本発明者が先に特開平２
−２４４７１８号公報に開示した技術はその一例であ
り、アルミニウム（Ａｌ）系材料層を下地として多層レ
ジスト膜をエッチングする際のオーバーエッチング時
に、エッチング・ガスにＢＣｌ３ を添加している。こ
れにより、パターン側壁部にＡｌ系材料からなる再付着
物層が形成されても、これをＢＣｌ３ により除去しな
がら下層レジスト層のオーバーエッチングを行うことが
できるのである。
スに下地材料層をエッチングできる化合物を添加するこ
とも提案されている。例えば、本発明者が先に特開平２
−２４４７１８号公報に開示した技術はその一例であ
り、アルミニウム（Ａｌ）系材料層を下地として多層レ
ジスト膜をエッチングする際のオーバーエッチング時
に、エッチング・ガスにＢＣｌ３ を添加している。こ
れにより、パターン側壁部にＡｌ系材料からなる再付着
物層が形成されても、これをＢＣｌ３ により除去しな
がら下層レジスト層のオーバーエッチングを行うことが
できるのである。
【００２１】ところで、著しく薄膜化の進んだ近年のデ
バイス構造を考慮すると、下地材料層のわずかな除去も
デバイスの信頼性を劣化させる可能性が大きい。また、
オーバーエッチング時のエッチング条件の切り換えのタ
イミングが僅かでも遅れて下地材料層が高Ｖｄｃ条件に
曝されれば、再付着の懸念はやはり払拭できない。
バイス構造を考慮すると、下地材料層のわずかな除去も
デバイスの信頼性を劣化させる可能性が大きい。また、
オーバーエッチング時のエッチング条件の切り換えのタ
イミングが僅かでも遅れて下地材料層が高Ｖｄｃ条件に
曝されれば、再付着の懸念はやはり払拭できない。
【００２２】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より高度に抑制でき、多層レ
ジスト・プロセスの実用性を真に高め得るドライエッチ
ング方法を提供することを目的とする。
スパッタ生成物の再付着をより高度に抑制でき、多層レ
ジスト・プロセスの実用性を真に高め得るドライエッチ
ング方法を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上述のような目的を達成
するために提案される本発明にかかるドライエッチング
方法は、基板上に形成された有機材料層を、該基板の温
度を室温以下に制御しながらＳ２ Ｆ２ ，ＳＦ２ ，Ｓ
Ｆ４ ，Ｓ２ Ｆ１０，Ｓ３ Ｃｌ２ ，Ｓ２ Ｃｌ２ ，Ｓ
Ｃｌ２ ，Ｓ３ Ｂｒ２ ，Ｓ２ Ｂｒ２ ，ＳＢｒ２ から
選ばれる少なくとも１種類のハロゲン化イオウと窒素系
化合物とＯ２ とを含む第１のエッチング・ガスを用い
て実質的にその層厚分だけエッチングする工程と、前記
第１のエッチング・ガスにＨ２ Ｓを添加してなる第２
のエッチング・ガスを用いてオーバーエッチングを行う
工程とを有する。
するために提案される本発明にかかるドライエッチング
方法は、基板上に形成された有機材料層を、該基板の温
度を室温以下に制御しながらＳ２ Ｆ２ ，ＳＦ２ ，Ｓ
Ｆ４ ，Ｓ２ Ｆ１０，Ｓ３ Ｃｌ２ ，Ｓ２ Ｃｌ２ ，Ｓ
Ｃｌ２ ，Ｓ３ Ｂｒ２ ，Ｓ２ Ｂｒ２ ，ＳＢｒ２ から
選ばれる少なくとも１種類のハロゲン化イオウと窒素系
化合物とＯ２ とを含む第１のエッチング・ガスを用い
て実質的にその層厚分だけエッチングする工程と、前記
第１のエッチング・ガスにＨ２ Ｓを添加してなる第２
のエッチング・ガスを用いてオーバーエッチングを行う
工程とを有する。
【００２４】
【作用】本発明者は、従来の対策をより実施容易で効果
の大きいものとするためには、下地材料層からの再付着
を一層徹底的に防止することに着目し、そのためにはエ
ッチング条件をさらに低Ｖｄｃ化することが必要である
ことを見出した、このように入射イオン・エネルギーを
低下させた条件下で異方性加工を行うには、強力な側壁
保護物質をパターン側壁部に堆積させることが必要とな
る。この側壁保護物質は、パーティクル汚染を防止する
ため、エッチング終了後には容易に除去できるものでな
ければならない。
の大きいものとするためには、下地材料層からの再付着
を一層徹底的に防止することに着目し、そのためにはエ
ッチング条件をさらに低Ｖｄｃ化することが必要である
ことを見出した、このように入射イオン・エネルギーを
低下させた条件下で異方性加工を行うには、強力な側壁
保護物質をパターン側壁部に堆積させることが必要とな
る。この側壁保護物質は、パーティクル汚染を防止する
ため、エッチング終了後には容易に除去できるものでな
ければならない。
【００２５】このうな側壁保護物質として、窒化イオウ
系化合物がある。この窒化イオウ系化合物としては、側
壁保護効果が期待されるポリチアジル（ＳＮ）ｘ であ
る。（ＳＮ）ｘ の性質，構造等については、Ｊ．Ａ
ｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．２９，ｐ．６３５８
〜６３６３（１９７５）に詳述されている。常圧下では
２０８℃、減圧下では１４０〜１５０℃付近まで安定に
存在するポリマー状物質であり、結晶状態ではＳ−Ｎ−
Ｓ−Ｎ−…の繰り返し共有結合からなる主鎖が平行に配
向している。この（ＳＮ）ｘ を主体とする窒化イオウ
系化合物層は、Ｆ＊ 等の侵入を有効に阻止することが
できる。また、条件により加速されたイオンが入射した
としても、結合角や立体配座の変化等に由来していわゆ
るスポンジ効果が発揮され、イオン衝撃を吸収若しくは
緩和することができる。しかも、（ＳＮ）ｘ は減圧下
で１４０〜１５０℃付近まで加熱すれば容易に分解また
は昇華し、完全に除去することができる。
系化合物がある。この窒化イオウ系化合物としては、側
壁保護効果が期待されるポリチアジル（ＳＮ）ｘ であ
る。（ＳＮ）ｘ の性質，構造等については、Ｊ．Ａ
ｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．２９，ｐ．６３５８
〜６３６３（１９７５）に詳述されている。常圧下では
２０８℃、減圧下では１４０〜１５０℃付近まで安定に
存在するポリマー状物質であり、結晶状態ではＳ−Ｎ−
Ｓ−Ｎ−…の繰り返し共有結合からなる主鎖が平行に配
向している。この（ＳＮ）ｘ を主体とする窒化イオウ
系化合物層は、Ｆ＊ 等の侵入を有効に阻止することが
できる。また、条件により加速されたイオンが入射した
としても、結合角や立体配座の変化等に由来していわゆ
るスポンジ効果が発揮され、イオン衝撃を吸収若しくは
緩和することができる。しかも、（ＳＮ）ｘ は減圧下
で１４０〜１５０℃付近まで加熱すれば容易に分解また
は昇華し、完全に除去することができる。
【００２６】上記（ＳＮ）ｘ は、窒素系化合物と放電
解離条件下で遊離のＳ（イオウ）を放出し得るイオウ系
化合物とを含む混合ガスを放電解離させればプラズマ中
に生成させることができる。ここで、エッチング・ガス
の組成のうちＯ２ は、有機材料層の燃焼反応に寄与す
る成分である。
解離条件下で遊離のＳ（イオウ）を放出し得るイオウ系
化合物とを含む混合ガスを放電解離させればプラズマ中
に生成させることができる。ここで、エッチング・ガス
の組成のうちＯ２ は、有機材料層の燃焼反応に寄与す
る成分である。
【００２７】上記ハロゲン化イオウは、放電解離条件下
で遊離のＳの供給源となる化合物である。この性質は、
同じくハロゲン化イオウでも従来からドライエッチング
の分野でエッチング・ガスとして知られているＳＦ６
がプラズマ中に遊離のＳを放出しないのとは異なってい
る。このハロゲン化イオウから供給されるハロゲン原子
は、従来技術と同様、有機材料層と反応して蒸気圧の低
い反応生成物を生成することにも寄与する。
で遊離のＳの供給源となる化合物である。この性質は、
同じくハロゲン化イオウでも従来からドライエッチング
の分野でエッチング・ガスとして知られているＳＦ６
がプラズマ中に遊離のＳを放出しないのとは異なってい
る。このハロゲン化イオウから供給されるハロゲン原子
は、従来技術と同様、有機材料層と反応して蒸気圧の低
い反応生成物を生成することにも寄与する。
【００２８】さらに、窒素系化合物は、有機材料層の低
反応性エッチング種を供給すると共に、窒化イオウ系化
合物を生成するためのＮの供給源となる。
反応性エッチング種を供給すると共に、窒化イオウ系化
合物を生成するためのＮの供給源となる。
【００２９】上述の組成を有するエッチング・ガスを用
いて有機材料層をエッチングした場合、有機材料層の燃
焼反応と並行して窒化イオウ系化合物が生成する。すな
わち、最も単純に考えれば、窒素系化合物の放電解離に
よりプラズマ中に生成したＮと、イオウ系化合物の放電
解離によりプラズマ中に生成したＳとが結合して、まず
チアジル（Ｎ≡Ｓ）が形成される。このチアジルは、酸
素類似体である一酸化窒素（ＮＯ）の構造から類推して
不対電子を持っており、容易に重合して（ＳＮ）２ ，
（ＳＮ）４ ，さらには（ＳＮ）ｘ を生成する。（Ｓ
Ｎ）２ は２０℃付近で容易に重合して（ＳＮ）４ およ
び（ＳＮ）ｘ を生成し、自身は３０℃付近で分解す
る。（ＳＮ）４ は融点１７８℃，分解温度２０６℃の
環状物質である。
いて有機材料層をエッチングした場合、有機材料層の燃
焼反応と並行して窒化イオウ系化合物が生成する。すな
わち、最も単純に考えれば、窒素系化合物の放電解離に
よりプラズマ中に生成したＮと、イオウ系化合物の放電
解離によりプラズマ中に生成したＳとが結合して、まず
チアジル（Ｎ≡Ｓ）が形成される。このチアジルは、酸
素類似体である一酸化窒素（ＮＯ）の構造から類推して
不対電子を持っており、容易に重合して（ＳＮ）２ ，
（ＳＮ）４ ，さらには（ＳＮ）ｘ を生成する。（Ｓ
Ｎ）２ は２０℃付近で容易に重合して（ＳＮ）４ およ
び（ＳＮ）ｘ を生成し、自身は３０℃付近で分解す
る。（ＳＮ）４ は融点１７８℃，分解温度２０６℃の
環状物質である。
【００３０】この他、プラズマ中にＦ＊ 等のハロゲン
・ラジカルが存在している場合には、上記（ＳＮ）ｘ
のＳ原子上にハロゲン原子が結合したハロゲン化チアジ
ルも生成し得る。また、Ｆ＊ の生成量を制御するため
に水素系ガスが添加されている場合には、チアジル水素
も生成し得る。さらに、条件によってはＳ４ Ｎ２ （融
点２３℃），Ｓ１１Ｎ２ （融点１５０〜１５５℃），
Ｓ１５Ｎ２ （融点１３７℃），Ｓ１６Ｎ２ （融点１２
２℃）等のように分子内のＳ原子数とＮ原子数が不均衡
な環状窒化イオウ化合物、あるいはこれら環状窒化イオ
ウ化合物のＮ原子上にＨ原子が結合したＳ７ ＮＨ（融
点１１３．５℃），１，３−Ｓ６ （ＮＨ）２ （融点１
３０℃），１，４−Ｓ６（ＮＨ）２ （融点１３３
℃），１，５−Ｓ６ （ＮＨ）２ （融点１５５℃），
１，３，５−Ｓ５ （ＮＨ）３ （融点１２４℃），１，
３，６−Ｓ５ （ＮＨ）３ （融点１３１℃），Ｓ４
（ＮＨ）４ （融点１４５℃）等のイミド型の化合物等
も生成可能である。
・ラジカルが存在している場合には、上記（ＳＮ）ｘ
のＳ原子上にハロゲン原子が結合したハロゲン化チアジ
ルも生成し得る。また、Ｆ＊ の生成量を制御するため
に水素系ガスが添加されている場合には、チアジル水素
も生成し得る。さらに、条件によってはＳ４ Ｎ２ （融
点２３℃），Ｓ１１Ｎ２ （融点１５０〜１５５℃），
Ｓ１５Ｎ２ （融点１３７℃），Ｓ１６Ｎ２ （融点１２
２℃）等のように分子内のＳ原子数とＮ原子数が不均衡
な環状窒化イオウ化合物、あるいはこれら環状窒化イオ
ウ化合物のＮ原子上にＨ原子が結合したＳ７ ＮＨ（融
点１１３．５℃），１，３−Ｓ６ （ＮＨ）２ （融点１
３０℃），１，４−Ｓ６（ＮＨ）２ （融点１３３
℃），１，５−Ｓ６ （ＮＨ）２ （融点１５５℃），
１，３，５−Ｓ５ （ＮＨ）３ （融点１２４℃），１，
３，６−Ｓ５ （ＮＨ）３ （融点１３１℃），Ｓ４
（ＮＨ）４ （融点１４５℃）等のイミド型の化合物等
も生成可能である。
【００３１】これらの窒化イオウ系化合物は、室温以下
に温度制御されたウェハの表面においてイオンの垂直入
射が原理的に生じないパターンの側壁面に堆積し、強固
な側壁保護効果を発揮する。
に温度制御されたウェハの表面においてイオンの垂直入
射が原理的に生じないパターンの側壁面に堆積し、強固
な側壁保護効果を発揮する。
【００３２】一方、本発明では、ハロゲン化イオウに含
まれるハロゲンと有機材料層との反応により、ＣＦｘ
ポリマーやＣＣｌｘ ，ＣＢｒｘ 等の蒸気圧の低い化合
物も生成するが、これらの化合物も上記窒化イオウ系化
合物と共に側壁保護効果を発揮する。
まれるハロゲンと有機材料層との反応により、ＣＦｘ
ポリマーやＣＣｌｘ ，ＣＢｒｘ 等の蒸気圧の低い化合
物も生成するが、これらの化合物も上記窒化イオウ系化
合物と共に側壁保護効果を発揮する。
【００３３】したがって、本発明によれば異方性加工に
必要な入射イオン・エネルギーを低減させることがで
き、下地材料層のスパッタ除去およびそれに伴う再付着
層の形成を防止することができるのである。
必要な入射イオン・エネルギーを低減させることがで
き、下地材料層のスパッタ除去およびそれに伴う再付着
層の形成を防止することができるのである。
【００３４】しかも、上記窒化イオウ系化合物は、エッ
チング終了後にウェハを加熱すれば、いずれも分解又は
昇華により容易に除去することができ、何らパーティク
ル汚染の原因とはならない。その他の堆積物は、レジス
ト・アッシング時に除去することができるが、窒化イオ
ウ系化合物の堆積が期待できる分だけ堆積量は相対的に
減少しているので、汚染を招く心配はない。
チング終了後にウェハを加熱すれば、いずれも分解又は
昇華により容易に除去することができ、何らパーティク
ル汚染の原因とはならない。その他の堆積物は、レジス
ト・アッシング時に除去することができるが、窒化イオ
ウ系化合物の堆積が期待できる分だけ堆積量は相対的に
減少しているので、汚染を招く心配はない。
【００３５】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００３６】まず、本発明に先行する３層レジスト・プ
ロセスによるＳＲＡＭのビット線加工において、Ｓ２
Ｃｌ２ ／Ｎ２ ／Ｏ２ 混合ガスを用いて２層目ポリサ
イド膜上の下層レジスト層をエッチングするプロセスを
図１を参照しながら説明する。
ロセスによるＳＲＡＭのビット線加工において、Ｓ２
Ｃｌ２ ／Ｎ２ ／Ｏ２ 混合ガスを用いて２層目ポリサ
イド膜上の下層レジスト層をエッチングするプロセスを
図１を参照しながら説明する。
【００３７】図１（ａ）は、エッチング前のウェハの一
構成例を示す概略断面図である。
構成例を示す概略断面図である。
【００３８】すなわち、予めシャロー・トレンチ型の素
子分離領域２が形成されたシリコン基板１上にＳｉＯ２
からなるゲート酸化膜を介して１層目ポリサイド膜に
よるゲート電極５が形成されている。このゲート電極５
は、下層側の多結晶シリコン層３と上層側のＷＳｉｘ
（タングステン・シリサイド）層４とが積層されてなる
ものである。さらに、ウェハの全面は例えばＣＶＤによ
りＳｉＯ２ を堆積させることにより形成されたＳｉＯ
２ 層間絶縁膜６に被覆されており、その上には２層目
ポリサイド膜９が形成されている。この２層目ポリサイ
ド膜９は、下層側の多結晶シリコン層７と上層側のＷＳ
ｉｘ 層８とが積層されてなるものであり、ＳＲＡＭの
ビット線を構成する部分である。
子分離領域２が形成されたシリコン基板１上にＳｉＯ２
からなるゲート酸化膜を介して１層目ポリサイド膜に
よるゲート電極５が形成されている。このゲート電極５
は、下層側の多結晶シリコン層３と上層側のＷＳｉｘ
（タングステン・シリサイド）層４とが積層されてなる
ものである。さらに、ウェハの全面は例えばＣＶＤによ
りＳｉＯ２ を堆積させることにより形成されたＳｉＯ
２ 層間絶縁膜６に被覆されており、その上には２層目
ポリサイド膜９が形成されている。この２層目ポリサイ
ド膜９は、下層側の多結晶シリコン層７と上層側のＷＳ
ｉｘ 層８とが積層されてなるものであり、ＳＲＡＭの
ビット線を構成する部分である。
【００３９】さらに、この２層目ポリサイド膜９をパタ
ーニングするために、まずウェハの表面段差をほぼ吸収
して平坦化できる厚さに下層レジスト層１０が形成さ
れ、この上にＳＯＧ中間層パターン１１、上層レジスト
・パターン１２が順次形成されている。
ーニングするために、まずウェハの表面段差をほぼ吸収
して平坦化できる厚さに下層レジスト層１０が形成さ
れ、この上にＳＯＧ中間層パターン１１、上層レジスト
・パターン１２が順次形成されている。
【００４０】ここで、下層レジスト層１０は一例として
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）を用いて形成した。この
とき、ゲート電極５の配置に応じて層厚の大きい領域Ａ
と層厚の小さい領域Ｂが生ずるが、前者における平均的
な層厚は約１．０μｍとした。
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）を用いて形成した。この
とき、ゲート電極５の配置に応じて層厚の大きい領域Ａ
と層厚の小さい領域Ｂが生ずるが、前者における平均的
な層厚は約１．０μｍとした。
【００４１】ＳＯＧ中間層パターン１１は、一例として
ＳＯＧ（東京応化工業社製；商品名ＯＣＤ−Ｔｙｐｅ
２）を用いて約０．１５μｍの厚さの塗膜を形成した
後、後述の上層レジスト・パターン１２をマスクとして
ＲＩＥ（反応性イオン・エッチング）を行うことにより
形成される。このときのエッチング条件は、例えばヘキ
ソード型のＲＩＥ装置を用い、ＣＨＦ３ 流量７５ＳＣ
ＣＭ，Ｏ２ 流量８ＳＣＣＭ，ガス圧６．５Ｐａ，ＲＦ
パワー１３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）とした。
ＳＯＧ（東京応化工業社製；商品名ＯＣＤ−Ｔｙｐｅ
２）を用いて約０．１５μｍの厚さの塗膜を形成した
後、後述の上層レジスト・パターン１２をマスクとして
ＲＩＥ（反応性イオン・エッチング）を行うことにより
形成される。このときのエッチング条件は、例えばヘキ
ソード型のＲＩＥ装置を用い、ＣＨＦ３ 流量７５ＳＣ
ＣＭ，Ｏ２ 流量８ＳＣＣＭ，ガス圧６．５Ｐａ，ＲＦ
パワー１３５０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）とした。
【００４２】上層レジスト・パターン１２は、一例とし
て化学増幅系のネガ型３成分レジスト（シプレー社製；
商品名ＳＡＬ−６０１）を用いて厚さ約０．５μｍの塗
膜を形成した後、ＫｒＦエキシマ・レーザ・ステッパを
用いてパターニングされている。
て化学増幅系のネガ型３成分レジスト（シプレー社製；
商品名ＳＡＬ−６０１）を用いて厚さ約０．５μｍの塗
膜を形成した後、ＫｒＦエキシマ・レーザ・ステッパを
用いてパターニングされている。
【００４３】次に、下層レジスト層１０をエッチングす
るため、上述のウェハをＲＦバイアス印加型の有磁場マ
イクロ波プラズマ・エッチング装置のウェハ載置電極上
にセットした。ここで、上記ウェハ載置電極は冷却配管
を内蔵しており、装置外部に設置されるチラー等の冷却
設備から適当な冷媒を供給循環させることにより、エッ
チング中のウェハを所定の温度に冷却できようになされ
ている。ここでは、エタノール冷媒を使用した。エッチ
ング条件の一例を以下に示す。
るため、上述のウェハをＲＦバイアス印加型の有磁場マ
イクロ波プラズマ・エッチング装置のウェハ載置電極上
にセットした。ここで、上記ウェハ載置電極は冷却配管
を内蔵しており、装置外部に設置されるチラー等の冷却
設備から適当な冷媒を供給循環させることにより、エッ
チング中のウェハを所定の温度に冷却できようになされ
ている。ここでは、エタノール冷媒を使用した。エッチ
ング条件の一例を以下に示す。
【００４４】 Ｓ２ Ｃｌ２ 流量 １０ＳＣＣＭ Ｎ２ 流量 １０ＳＣＣＭ Ｏ２ 流量 ３０ＳＣＣＭ ガス圧 ０．６７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ３０Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 −３０℃ このエッチング過程では、Ｏ２ による上層レジスト・
パターン１２および下層レジスト層１０の燃焼反応が進
行し、図１（ｂ）に示されるように、良好な異方性形状
を有する下層レジスト・パターン１０ａが形成された。
上層レジスト・パターン１２は、厚い下層レジスト層１
０のエッチング中に消失する。このように低バイアス条
件下でも高異方性が達成されるのは、効率的な側壁保護
が行われるからである。すなわち、Ｓ２ Ｃｌ２ から生
成するＳとＮ２ との反応により、（ＳＮ）ｘ を主体と
する窒化イオウ系化合物がプラズマ中に生成し、−３０
℃に維持されたウェハの表面のうちイオンの垂直入射が
原理的に起こらないパターンの側壁部に堆積する。この
窒化イオウ系化合物が、レジスト材料とＳ２ Ｃｌ２ の
反応生成物であるＣＣｌｘ と共に側壁保護膜１３を形
成し、Ｏ＊ の攻撃からパターン側壁部を保護するので
ある。
パターン１２および下層レジスト層１０の燃焼反応が進
行し、図１（ｂ）に示されるように、良好な異方性形状
を有する下層レジスト・パターン１０ａが形成された。
上層レジスト・パターン１２は、厚い下層レジスト層１
０のエッチング中に消失する。このように低バイアス条
件下でも高異方性が達成されるのは、効率的な側壁保護
が行われるからである。すなわち、Ｓ２ Ｃｌ２ から生
成するＳとＮ２ との反応により、（ＳＮ）ｘ を主体と
する窒化イオウ系化合物がプラズマ中に生成し、−３０
℃に維持されたウェハの表面のうちイオンの垂直入射が
原理的に起こらないパターンの側壁部に堆積する。この
窒化イオウ系化合物が、レジスト材料とＳ２ Ｃｌ２ の
反応生成物であるＣＣｌｘ と共に側壁保護膜１３を形
成し、Ｏ＊ の攻撃からパターン側壁部を保護するので
ある。
【００４５】また、このようにエッチング条件の低バイ
アス化が可能となることにより、オーバーエッチング時
の下地のＷＳｉｘ 層８のスパッタ除去および再付着を
防止することができた。これは、特に下層レジスト層１
０の膜厚が薄い領域Ｂにおいて、ＷＳｉｘ 層８に対す
る選択性を向上させる観点から極めて有効であった。
アス化が可能となることにより、オーバーエッチング時
の下地のＷＳｉｘ 層８のスパッタ除去および再付着を
防止することができた。これは、特に下層レジスト層１
０の膜厚が薄い領域Ｂにおいて、ＷＳｉｘ 層８に対す
る選択性を向上させる観点から極めて有効であった。
【００４６】エッチング終了後に上記ウェハを約１５０
℃に加熱したところ、図１（ｃ）に示されるように、側
壁保護膜１３は速やかに分解若しくは昇華し、何らパー
ティクル汚染を惹起させることなく除去された。このよ
うにして形成されたエッチング・マスクは、２層目ポリ
サイド膜９のエッチングに際しても寸法変換差を発生さ
せる虞れがない。
℃に加熱したところ、図１（ｃ）に示されるように、側
壁保護膜１３は速やかに分解若しくは昇華し、何らパー
ティクル汚染を惹起させることなく除去された。このよ
うにして形成されたエッチング・マスクは、２層目ポリ
サイド膜９のエッチングに際しても寸法変換差を発生さ
せる虞れがない。
【００４７】そして、本発明は、３層レジスト・プロセ
スによるＳＲＡＭのビット線加工において、Ｓ２ Ｂｒ
２ ／Ｎ２ ／Ｏ２ 混合ガスを用いて２層目ポリサイド
膜上の下層レジスト層をほぼ層厚分だけエッチング（ジ
ャスト・エッチング）した後、上記混合ガスにＨ２ Ｓ
を添加してオーバーエッチングを行うものであり、この
プロセスを、前出の図１に加え、図２を参照しながら説
明する。
スによるＳＲＡＭのビット線加工において、Ｓ２ Ｂｒ
２ ／Ｎ２ ／Ｏ２ 混合ガスを用いて２層目ポリサイド
膜上の下層レジスト層をほぼ層厚分だけエッチング（ジ
ャスト・エッチング）した後、上記混合ガスにＨ２ Ｓ
を添加してオーバーエッチングを行うものであり、この
プロセスを、前出の図１に加え、図２を参照しながら説
明する。
【００４８】本発明でエッチング・サンプルとしたウェ
ハは、図１（ａ）に示したものと同じである。このウェ
ハをＲＦバイアス印加型の有磁場マイクロ波プラズマ・
エッチング装置にセットし、一例として下記の条件で下
層レジスト層１０をジャスト・エッチング状態までエッ
チングした。ここで言うジャスト・エッチング状態と
は、図２に示されるように、下層レジスト層１０の膜厚
の薄い領域ＢにおいてＷＳｉｘ 層８の表面が露出し始
めた状態を指す。
ハは、図１（ａ）に示したものと同じである。このウェ
ハをＲＦバイアス印加型の有磁場マイクロ波プラズマ・
エッチング装置にセットし、一例として下記の条件で下
層レジスト層１０をジャスト・エッチング状態までエッ
チングした。ここで言うジャスト・エッチング状態と
は、図２に示されるように、下層レジスト層１０の膜厚
の薄い領域ＢにおいてＷＳｉｘ 層８の表面が露出し始
めた状態を指す。
【００４９】 Ｓ２ Ｂｒ２ 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｎ２ 流量 １０ＳＣＣＭ Ｏ２ 流量 ２０ＳＣＣＭ ガス圧 ０．６７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー ２０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃ このエッチング過程では、Ｓ２ Ｂｒ２ から供給される
ＳとＮ２ との反応により（ＳＮ）ｘ を主体とする窒化
イオウ系化合物が生成する。また、レジスト材料とＳ２
Ｂｒ２ の反応生成物であるＣＢｒｘ も生成し、これ
が上記（ＳＮ）ｘ と共に側壁保護膜１３を形成した。
この結果、図２に示されるように、良好な異方性形状を
有する下層レジスト・パターン１０ａが領域Ｂでは完成
され、領域Ａでは途中まで形成された。ここで、実施例
１よりも低バイアスで、かつウェハ温度が高いにもかか
わらず異方性加工が可能となるのは、側壁保護膜１３の
構成成分であるＣＢｒｘ の蒸気圧がＣＣｌｘ よりも低
く、効率良く堆積できるからである。
ＳとＮ２ との反応により（ＳＮ）ｘ を主体とする窒化
イオウ系化合物が生成する。また、レジスト材料とＳ２
Ｂｒ２ の反応生成物であるＣＢｒｘ も生成し、これ
が上記（ＳＮ）ｘ と共に側壁保護膜１３を形成した。
この結果、図２に示されるように、良好な異方性形状を
有する下層レジスト・パターン１０ａが領域Ｂでは完成
され、領域Ａでは途中まで形成された。ここで、実施例
１よりも低バイアスで、かつウェハ温度が高いにもかか
わらず異方性加工が可能となるのは、側壁保護膜１３の
構成成分であるＣＢｒｘ の蒸気圧がＣＣｌｘ よりも低
く、効率良く堆積できるからである。
【００５０】次に、下層レジスト層１０の残余部を除去
するためのオーバーエッチングを、一例として下記の条
件で行った。
するためのオーバーエッチングを、一例として下記の条
件で行った。
【００５１】 Ｓ２ Ｂｒ２ 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｎ２ 流量 １０ＳＣＣＭ Ｏ２ 流量 ２０ＳＣＣＭ Ｈ２ Ｓ流量 １０ＳＣＣＭ ガス圧 ０．６７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ） マイクロ波パワー ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） ウェハ温度 ２０℃ このオーバーエッチング過程では、ジャスト・エッチン
グ工程におけるエッチング・ガス組成にＨ２ Ｓを添加
することにより、エッチング反応系へのＳの供給を増大
させ、またＨ＊ により過剰なラジカルを捕捉してい
る。また、ジャスト・エッチング工程と比べてＲＦバイ
アス・パワーも低減されている。つまり、（ＳＮ）ｘ
の堆積を促進する条件となっており、これにより側壁保
護効果が強化されると共に、特に領域Ｂにおける下地の
ＷＳｉｘ 層９のスパッタ除去も一層効果的に抑制され
た。
グ工程におけるエッチング・ガス組成にＨ２ Ｓを添加
することにより、エッチング反応系へのＳの供給を増大
させ、またＨ＊ により過剰なラジカルを捕捉してい
る。また、ジャスト・エッチング工程と比べてＲＦバイ
アス・パワーも低減されている。つまり、（ＳＮ）ｘ
の堆積を促進する条件となっており、これにより側壁保
護効果が強化されると共に、特に領域Ｂにおける下地の
ＷＳｉｘ 層９のスパッタ除去も一層効果的に抑制され
た。
【００５２】なお、本発明は、上述した実施例に何ら限
定されるものではなく、例えばハロゲン化イオウとして
上述のＳ２ Ｃｌ２ ，Ｓ２ Ｂｒ２ 以外に本発明で指定
される化合物を使用しても同様の効果が得られる。但
し、フッ化イオウ系の化合物を使用した場合には、（Ｓ
Ｎ）ｘ に加えてＣＦｘ ポリマーによる側壁保護が期待
できるものの、下地材料層が多結晶シリコン層や高融点
金属シリサイド層等であると下地選択性が若干低下する
おそれがあるので条件の最適化が必要である。
定されるものではなく、例えばハロゲン化イオウとして
上述のＳ２ Ｃｌ２ ，Ｓ２ Ｂｒ２ 以外に本発明で指定
される化合物を使用しても同様の効果が得られる。但
し、フッ化イオウ系の化合物を使用した場合には、（Ｓ
Ｎ）ｘ に加えてＣＦｘ ポリマーによる側壁保護が期待
できるものの、下地材料層が多結晶シリコン層や高融点
金属シリサイド層等であると下地選択性が若干低下する
おそれがあるので条件の最適化が必要である。
【００５３】また、窒素系化合物としては、上述のＮ２
の他、ＮＦ３ 等を使用することが可能であるが、Ｆ＊
による下地選択性の低下を防止するために、条件の最
適化が必要である。ＮＨ３ は硫化アンモニウムの生成
にＳを消費してしまう可能性が高いので、本発明の目的
には適さない。
の他、ＮＦ３ 等を使用することが可能であるが、Ｆ＊
による下地選択性の低下を防止するために、条件の最
適化が必要である。ＮＨ３ は硫化アンモニウムの生成
にＳを消費してしまう可能性が高いので、本発明の目的
には適さない。
【００５４】その他、ウェハの構成、エッチング条件、
使用する装置、エッチング・ガスの組成等は適宜変更可
能である。
使用する装置、エッチング・ガスの組成等は適宜変更可
能である。
【００５５】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では効率良い側壁保護を行うことにより、厚い有機材
料層をエッチングする際の下地材料層のスパッタ除去お
よび再付着を効果的に防止することができる。このた
め、異方性形状を有するレジスト・パターンを寸法変換
差を発生させずにクリーンな条件下で形成することがで
き、多層レジスト・プロセスの実用性を真に高めること
ができる。
明では効率良い側壁保護を行うことにより、厚い有機材
料層をエッチングする際の下地材料層のスパッタ除去お
よび再付着を効果的に防止することができる。このた
め、異方性形状を有するレジスト・パターンを寸法変換
差を発生させずにクリーンな条件下で形成することがで
き、多層レジスト・プロセスの実用性を真に高めること
ができる。
【００５６】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，高性能を有する半導体装置
の製造において極めて有効である。
づいて設計され、高集積度，高性能を有する半導体装置
の製造において極めて有効である。
【図１】本発明を３層レジスト・プロセスによるＳＲＡ
Ｍのビット線加工に適用したプロセス例をその工程順に
したがって示す概略断面図であり、（ａ）は上層レジス
ト・パターンをマスクとして中間層パターンが形成され
た状態、（ｂ）は側壁保護膜が形成されながら下層レジ
スト・パターンが形成された状態、（ｃ）は側壁保護膜
が除去された状態をそれぞれ表す。
Ｍのビット線加工に適用したプロセス例をその工程順に
したがって示す概略断面図であり、（ａ）は上層レジス
ト・パターンをマスクとして中間層パターンが形成され
た状態、（ｂ）は側壁保護膜が形成されながら下層レジ
スト・パターンが形成された状態、（ｃ）は側壁保護膜
が除去された状態をそれぞれ表す。
【図２】本発明を３層レジスト・プロセスによるＳＲＡ
Ｍのビット線加工に適用した他のプロセス例において、
ジャスト・エッチングにより下層レジスト・パターンが
途中まで形成された状態を示す概略断面図である。
Ｍのビット線加工に適用した他のプロセス例において、
ジャスト・エッチングにより下層レジスト・パターンが
途中まで形成された状態を示す概略断面図である。
【図３】従来の３層レジスト・プロセスによるＳＲＡＭ
のビット線加工において、下層レジスト層の膜厚が薄い
領域で下地のＷＳｉｘ層に由来する再付着物層が形成さ
れた状態を示す概略断面図である。
のビット線加工において、下層レジスト層の膜厚が薄い
領域で下地のＷＳｉｘ層に由来する再付着物層が形成さ
れた状態を示す概略断面図である。
６ ＳｉＯ２ 層間絶縁膜、 ７ （２層目ポリサイド
膜の）多結晶シリコン層、 ８ （２層目ポリサイド膜
の）ＷＳｉｘ 層、 ９ ２層目ポリサイド膜、 １０
下層レジスト層、 １０ａ 下層レジスト・パター
ン、 １１ ＳＯＧ中間層パターン、 １２ 上層レジ
スト・パターン、 １３ 側壁保護膜
膜の）多結晶シリコン層、 ８ （２層目ポリサイド膜
の）ＷＳｉｘ 層、 ９ ２層目ポリサイド膜、 １０
下層レジスト層、 １０ａ 下層レジスト・パター
ン、 １１ ＳＯＧ中間層パターン、 １２ 上層レジ
スト・パターン、 １３ 側壁保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23F 4/00 H01L 21/3065
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に形成された有機材料層を、該基
板の温度を室温以下に制御しながらＳ２ Ｆ２ ，ＳＦ２
，ＳＦ４ ，Ｓ２ Ｆ１０，Ｓ３ Ｃｌ２ ，Ｓ２ Ｃｌ２
，ＳＣｌ２ ，Ｓ３ Ｂｒ２ ，Ｓ２ Ｂｒ２ ，ＳＢｒ２
から選ばれる少なくとも１種類のハロゲン化イオウと
窒素系化合物とＯ２ とを含む第１のエッチング・ガス
を用いて実質的にその層厚分だけエッチングする工程
と、 前記第１のエッチング・ガスにＨ２ Ｓを添加してなる
第２のエッチング・ガスを用いてオーバーエッチングを
行う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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28037691A JP3166242B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28037691A JP3166242B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05136104A JPH05136104A (ja) | 1993-06-01 |
| JP3166242B2 true JP3166242B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=17624157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28037691A Expired - Fee Related JP3166242B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166242B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101639523B1 (ko) | 2015-05-15 | 2016-07-13 | 김영주 | 다용도 지폐 겸용 주화첩 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6886573B2 (en) | 2002-09-06 | 2005-05-03 | Air Products And Chemicals, Inc. | Plasma cleaning gas with lower global warming potential than SF6 |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP28037691A patent/JP3166242B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ，Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．６，Ｎｏｖ．／Ｄｅｃ．１９９０，ＰＰ１１９２−１１９８ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101639523B1 (ko) | 2015-05-15 | 2016-07-13 | 김영주 | 다용도 지폐 겸용 주화첩 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05136104A (ja) | 1993-06-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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