JP3195941B2 - ホールパターンの形成方法 - Google Patents
ホールパターンの形成方法Info
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Description
成方法に関し、特に、半導体基板上の被エッチング膜に
対して、ホールパターン化された感光性材料膜をマスク
としてドライエッチングを行なって、被エッチング膜か
らなるホールパターンを形成する方法に関する。
について、図1(a) 〜図1(c) を参照しながら説明す
る。
上の被エッチング膜2上に、ホールパターン化(4)さ
れた感光性材料(以下、レジストと呼ぶ)被膜3を形成
する。これは、レジスト3を被エッチング膜2の上に堆
積する工程と、可視光(波長700〜400nm)ある
いは近紫外線(波長400〜300nm)を、露光光源
として、レジスト被膜3に照射する工程と、レジスト3
の照射部,または未照射部を、現像液に浸水させて溶解
させる工程からなる。
ン化(4)されたレジスト被膜3をマスクにして、被エ
ッチング膜2に対してドライエッチングを行なうことに
より、ホールパターン化(4)されたレジスト被膜3の
パターン形状を、被エッチング膜2に転写して、該被エ
ッチング膜3からなるホールパターン5を形成する。
ン化されたレジスト被膜3を除去することにより、半導
体基板1上に、被エッチング膜からなるホールパターン
5が得られる。
m)あるいは近紫外線(波長400〜300nm)の露
光光源に対応する代表的なレジストとしては、ベースポ
リマーにノボラック樹脂を、感光性成分にキノンジアシ
ド化合物を、用いたものが用いられる(以下、このレジ
ストを、ノボラック型レジストと呼ぶ)。このレジスト
は、光露光された部分のアルカリ可溶性が増大するた
め、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下、T
MAHと呼ぶ)などに代表される希アルカリ水溶液の現
像液に浸水させる(以下、現像と呼ぶ)と、露光部分が
溶解除去される。これは、上記感光性成分をなすキノン
ジアシド化合物は、上記ベースポリマーであるノボラッ
ク樹脂に対して溶解阻止能を有するが、該キノンジアシ
ド化合物は、上記露光光源による露光によりインデンカ
ルボン酸となり、逆に上記ベースポリマーであるノボラ
ック樹脂に対して溶解促進作用を示すためである。
ルパターン4をマスクとして、上記被エッチング膜2を
ドライエッチングするためには、反応性イオンエッチン
グ方式が用いられている。この反応式イオンエッチング
方式には、容量結合型プラズマタイプ、誘導結合型プラ
ズマタイプ、電子サイクロン共鳴タイプ、容量結合型プ
ラズマ2周波タイプ、表面波プラズマタイプなどがあ
る。
を使用したシステムの小型化に伴って、コンタクトホー
ル(以下、ホールと呼ぶ)も微細化が求められている。
このため、リソグラフィプロセスでは、露光光源の短波
長化が求められている。このような短波長の放射線を用
いるリソグラフィプロセスとしては、KrFエキシマレ
ーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー
(波長193nm)等の遠紫外線や、シンクロトロン放
射線等のX線,あるいは電子線等の荷電粒子線を使用す
る方法が提案されている。そして、このような短波長の
放射線に対応する高解像度のレジストとして、インター
ナショナル・ビジネス・マシーン(IBM)社より「化
学増幅型レジスト」が提唱されている。化学増幅型レジ
ストは、それに含有される感放射線性酸発生剤への放射
線の露光により酸を発生させ、この酸の触媒反応により
レジスト被膜中で、例えば、極性の変化、化学結合の開
裂、架橋反応等の化学反応を生起させ、現像液に対する
溶解性が露光部において変化する現象を利用して、パタ
ーンを形成するものである。したがって、従来のノボラ
ック型レジストとは異なった化学反応機構を持つ材料で
ある。
ターン4をマスクとして、被エッチング膜2をドライエ
ッチングすると、ホールサイズの微細化に伴い、ホール
サイズに対する被エッチング膜2の相対的厚さ(以下、
この比をアスペクト比と呼ぶ)が厚くなる。このため、
複雑な半導体集積回路を使用したシステムの小型化に伴
って、高アスペクト比のホールを形成可能なドライエッ
チングプロセスが求められている。高アスペクト比のホ
ールを実現するためには、高真空、高プラズマ密度を有
するプロセスが必要となる。このため、ドライエッチン
グ装置は、単一電源を用いた方式から、主にプラズマを
発生させるソース電源と、主にイオンを基板に引き込む
バイアス電源との2つ以上の電源を持ち、該ソース電源
と、バイアス電源とを独立して制御する方式のものに移
行しつつある。また、プラズマ発生方式も、反応性イオ
ンエッチングでは、単一電源である容量結合型プラズマ
タイプから、2つ以上の電源を持った誘導結合型プラズ
マタイプ、電子サイクロン共鳴タイプ、容量結合型プラ
ズマ2周波タイプ、表面波プラズマタイプが、用いられ
るようになっている。
た場合において、反応性エッチングに電源が一つの容量
結合型プラズマタイプのエッチング装置を用いた場合に
は、被エッチング膜に形成されるホールパターンは、星
型形状にはならず、その大きさも大きいものとはならな
い。しかしながら、図2に示すように、化学増幅型レジ
ストを用いたホールパターンをマスクとして、誘導結合
型プラズマタイプ、電子サイクロン共鳴タイプ、容量結
合型プラズマ2周波タイプ、表面波プラズマタイプ,の
反応性エッチングにより、被エッチング膜2をドライエ
ッチングすると、即ち,例えば、酸発生剤にジアゾメタ
ン化合物を、反応性エッチングに誘導結合型プラズマタ
イプを用いた場合、あるいは、酸発生剤にオニウム塩化
合物とジアゾメタン化合物の混合物を、反応性エッチン
グに誘導結合型プラズマタイプを用いた場合には、被エ
ッチング膜に形成されるホールパターン5は星型形状に
なり、また、ホールサイズは、化学増幅型レジストを用
いたホールパターン4よりも極端に大きくなる。
ような星型形状,かつ大きなサイズのコンタクトホール
が形成されてしまうと、図2のような星型形状,かつ大
きなサイズのコンタクトホールと、配線とが不要に相互
接続されてしまうことにより、異常なリーク電流が流
れ、素子特性の劣化を招くという問題が発生する。
クとした場合には、電源がひとつの容量結合型プラズマ
タイプのエッチング装置を用いると、被エッチング膜に
形成されるホールパターンは、星型形状にはならず、そ
の大きさも大きいものとはならない。しかるに、これに
よっては、高アスペクト比のホールパターンを形成する
ことができない。
ジストによるホールパターンをマスクとして、誘導結合
型プラズマタイプ、電子サイクロン共鳴タイプ、容量結
合型プラズマ2周波タイプ、表面波プラズマタイプ,の
反応性エッチングによりドライエッチングを行って、被
エッチング膜にホールパターンを形成しても、高アスペ
クト比の丸型のホールパターン形状を得ることができ、
異常なリーク電流が流れ、素子特性の劣化を招く等の問
題が発生することのない、ホールパターンの形成方法を
提供することを目的とする。
は、被エッチング膜のホールパターンが星型形状になる
原因について検討をした結果、化学増幅型レジストの酸
発生剤が原因であることを見出した。また、特定の酸発
生剤を用いることにより、化学増幅型レジストによるホ
ールパターンをマスクとして、誘導結合型プラズマタイ
プ、電子サイクロン共鳴タイプ、容量結合型プラズマ2
周波タイプ、表面波プラズマタイプ,の反応性エッチン
グによりドライエッチングを行って、被エッチング膜に
ホールパターンを形成するようにしても、丸型のホール
パターン形状を得ることができることを発見した。
パターンの形成方法は、半導体基板上に形成された被エ
ッチング膜の上に、ホールパターン化された感光性材料
膜を形成する第1の工程と、前記ホールパターン化され
た感光性材料膜をマスクの一部として、前記被エッチン
グ膜に対して1×10 10 cm -3 以上の高密度プラズマに
よりドライエッチングを行ない、前記被エッチング膜か
らなる高アスペクト比の丸型のホールパターンを形成す
る第2の工程と、を含み、前記感光性材料膜を構成する
感光性材料は、酸発生剤として、オニウム塩化合物,ス
ルホンイミド化合物のうちの少なくとも1種類の化合物
を含む化学増幅型レジストを使用することを特徴とする
ものである。また、本発明の請求項2にかかるホールパ
ターンの形成方法は、請求項1記載のホールパターンの
形成方法において、前記被エッチング膜を高密度プラズ
マによりドライエッチングする装置は、プラズマを発生
させるソース電源と、イオンを基板に引き込むバイアス
電源とを備えたものであることを特徴とするものであ
る。また、本発明の請求項3にかかるホールパターンの
形成方法は、請求項1記載のホールパターンの形成方法
において、前記被エッチング膜を高密度プラズマにより
ドライエッチングする装置は、誘導結合型プラズマタイ
プ、電子サイクロトロン共鳴タイプ、容量結合型プラズ
マ2周波タイプ、表面波プラズマタイプのプラズマドラ
イエッチング装置であることを特徴とするものである。
実施の形態によるホールパターンの形成方法について、
図1(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
グ膜2上にホールパターン化(4)されたレジスト被膜
3を形成する。これは、レジスト3を被エッチング膜2
の上に堆積する工程と、露光光源としてKrFエキシマ
レーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー
(波長193nm)等の遠紫外線や、シンクロトロン放
射線等のX線,あるいは電子線等の荷電粒子線をレジス
ト被膜3に照射する工程と、レジスト被膜3の照射部,
または未照射部を現像液に溶解させる工程とからなるも
のである。
ーン化(4)されたレジスト被膜3をマスクにして、被
エッチング膜2に対してドライエッチングを行なうこと
により、ホールパターン化(4)されたレジスト被膜3
のパターン形状を、被エッチング膜2に転写して、被エ
ッチング膜2からなるホールパターン5を形成する。
ーン化(4)されたレジスト被膜3を除去することによ
り、半導体基板1上に、被エッチング膜2からなるホー
ルパターン5が得られる。
は、従来は、露光光源として可視光(波長700〜40
0nm)や近紫外線(波長400〜300nm)を用い
ていた。また、上述したように、上記の露光光源に対応
する代表的なレジストとしては、ベースポリマーにノボ
ラック樹脂を、感光性成分にキノンジアシド化合物を用
いている。このレジストは、光露光された部分のアルカ
リ可溶性が増大するため、TMAH(テトラメチルアン
モニウムヒドロキシド)などに代表される希アルカリ水
溶液の現像液に浸水させると、露光部分が溶解除去され
る。これは、上記感光性成分をなすキノンジアシド化合
物は上記ベースポリマーであるノボラック樹脂に対して
溶解阻止能を有するが、該キノンジアシド化合物は、上
記露光光源による露光によりインデンカルボン酸とな
り、逆に上記ベースポリマーであるノボラック樹脂に対
して溶解促進作用を示すためである。
路を使用したシステムの小型化に伴って、コンタクトホ
ールも微細化が求められており、このため、リソグラフ
ィプロセスでは、レジストへの露光光源の短波長化が求
められている。このような短波長の放射線を用いるリソ
グラフィプロセスとしては、KrFエキシマレーザー
(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長1
93nm)等の遠紫外線や、シンクロトロン放射線等の
X線,あるいは電子線等の荷電粒子線を使用する方法が
提案されている。そして、このような短波長の放射線に
対応する高解像度のレジストとして、上述した、化学増
幅型レジストが提唱されており、これは、それに含有さ
れる感放射線性酸発生剤への放射線の露光により酸を発
生させ、この酸の触媒反応により感光性材料被膜中で、
例えば極性の変化、化学結合の開裂、架橋反応等の化学
反応を生起させ、現像液に対する溶解性が露光部におい
て変化する現象を利用して、パターンを形成するもので
ある。したがって、従来のノボラック型レジストとは異
なった化学反応機構を持つ材料である。
酸発生剤としては、オニウム塩化合物、スルホンイミド
化合物、ハロゲン含有化合物、スルホン化合物、スルホ
ン酸エステル化合物、キノンジアシド化合物、ジアゾメ
タン化合物が挙げられる。
スシクロヘキシルスルホニルジアゾメタン、ビス(3−
メチルフェニルスルホニル)ジアゾメタンなどに代表さ
れるジアゾメタン化合物を用いた化学増幅型レジスト
は、丸型のホールパターン化されたレジスト被膜4をマ
スクとして、被エッチング膜2に対しドライエッチング
を行う際に、2つ以上の電源をもつドライエッチング装
置を用いると、図2に示すように、被エッチング膜によ
るホールパターン5は星型形状になる。これは、他の酸
発生剤が、熱(例えば160℃を超えるまでの温度)や
プラズマに対して安定性が高いのに対し、ジアゾメタン
化合物は、他の酸発生剤よりも、熱やプラズマに対して
安定性が低く、昇華するためである。
ような形状,かつ大きなサイズのコンタクトホール5を
形成すると、図2のような星型形状,かつ大きなサイズ
のコンタクトホール5と、配線とが不要に相互接続され
てしまうことにより、異常なリーク電流が流れ、素子特
性の劣化を招くという問題が発生することとなる。
合物としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ピリ
ジウム塩、ホスオニウム塩、オキソニウム塩、アンモニ
ウム塩が挙げられる。スルホンイミド化合物としては、
N−スルホニルオキシナフタルイミド酸発生体が挙げら
れる。
電源をもつドライエッチング方式としては、主にプラズ
マを発生させるソース電源と、主にイオンを基板に引き
込むバイアス電源とを、別々に持つ装置が挙げられる。
具体的な例としては、誘導結合型プラズマ(ICP, Induc
tion Coupling Plasma)タイプ、電子サイクロン共鳴
(ECR ,Electron Cyclotron Resonance)タイプ、容量
結合型プラズマ2周波(RIE, Reactive Ion Etcing - D
ouble Freqency Plasma )タイプ、表面波プラズマ(SW
P, Surface Wave Plasma)タイプが挙げられる。
方式としては、容量結合型プラズマ(RIE, Reactive Io
n Etcing - Plasma ) タイプが挙げられる。
式と、電源が単一であるドライエッチング方式とを比較
すると、2つ以上の電源をもつドライエッチング方式の
方が、高密度のプラズマを発生することができる。した
がって、高アスペクト比のホールパターンを形成するこ
とができる。
びホール形状の関係を示す。条件として、シリコンから
なる半導体基板1の上にBPSG(Boro−Phos
pho Silicate Glass)からなる被エ
ッチング膜2を、1200nm堆積した。レジスト膜厚
は、1000nm、リソグラフィ後のホールサイズは、
300nmとした。この場合、RIEの領域であるプラ
ズマ密度1×10 10 cm -3 までの低密度プラズマ領域で
は、被エッチング膜のホールパターン5は丸型形状であ
り、ドライエッチング後のホールサイズもリソグラフィ
後とほぼ同等の300nmである。しかし、1×10 10
cm -3 以上の高密度プラズマ領域になるにつれて、被エ
ッチング膜のホールパターン5は星型形状になり、ホー
ルサイズも拡大していくことがわかる。この結果から、
被エッチング膜のホールパターン5の形状はプラズマ密
度と大きく関係していることがわかる。
マスクとした場合、あらゆるタイプの反応性エッチング
を用いて被エッチング膜2によるホールパターン5を形
成しても、被エッチング膜2によるホールパターン5は
星型形状にはならない。また、化学増幅型レジストをマ
スクとした場合でも、容量結合型プラズマタイプの反応
性エッチングを用いて被エッチング膜2によるホールパ
ターン5を形成しても、被エッチング膜2によるホール
パターン5は星型形状にはならないことが以下に示す具
体例,及び参考例から明らかである。このため、ホール
パターン5の星型形状への変形は、特定の化学増幅型レ
ジスト(酸発生剤としてジアゾメタン化合物を用いたも
の)を特定のドライエッチングプロセス(2つ以上の電
源をもつドライエッチング方式)に組み合わせることに
より発生する、ことが明らかとなったことは驚くべきこ
とである。
すように、化学増幅型レジストの構成部分である保護基
は、ホールパターンの星型形状への変形には依存性がな
いことがほぼ明らかとなった。また、レジストの耐熱性
やドライエッチングによるレジストの削られ速度は、ホ
ールパターンの星型形状への変形には依存性がないこと
がほぼ明らかとなった。また、レジスト被膜のアニーリ
ング処理は、ホールパターンの星型形状への変形には依
存性がないことがほぼ明らかとなった。また、レジスト
の溶媒は、ホールパターンの星型形状への変形には依存
性がないことがほぼ明らかとなった。
式の違いによる,ホールパターンの形状についての実験
結果について説明する。また、まとめを表1に示す。
半導体基板1の上に、BPSGからなる被エッチング膜
2を、1200nm堆積した。次に、ベースポリマーと
してのアルカリ難溶性樹脂であるPHS(ポリヒドロキ
シスチレン)誘導体、ベースポリマーに結合している保
護基としてのアクリル酸t−ブチルエステル基、酸発生
剤としてのスルホンイミド化合物であるN−カンフォル
スルホニルオキシナフタルイミド、溶媒としての乳酸エ
チルとからなるレジスト(化学増幅型レジスト)を、被
エッチング膜2上に塗布して、次に140℃で60秒加
熱処理を行い、1000nmの膜厚を有するレジスト被
膜3を形成した。
介して、KrFエキシマレーザを照射した後、露光後ベ
ーク(以下、PEB,post-exposure baking,と呼ぶ)と
して、150℃で90秒の加熱処理をした。次に、レジ
スト被膜3の照射部を、2.38%TMAH水溶液から
なる現像液に溶解させて、レジスト被膜3の未照射部か
らなる,開口サイズ(ホールの直径)が300nmであ
る,ホールパターン化されたレジスト被膜4を形成し
た。
加熱処理条件として、保護基が結合したベースポリマー
のガラス転移温度近くでの処理を行ない、該アニーリン
グ処理により自由堆積を減少し、空気中の塩基が拡散浸
透してくることを防ぐことを目的としたレジストである
(以下、この処理をアニーリング処理と呼ぶ)。この処
理により、レジストの耐熱性は、ガラス転移温度である
150℃付近までの加熱処理によってもレジストパター
ン形状は変形しなくなるものとなる。また、この耐熱性
は、従来のノボラック型レジストよりも優れた特性を持
つものである。
膜4をマスクとして、被エッチング膜2のドライエッチ
ングを行なった。ドライエッチング装置は、誘導結合型
プラズマタイプを使用した。ドライエッチング条件は、
エッチングガスとしては、C2 F6 、チャンバ真空度
は、5〜10mTorr、バイアスパワーは、1000
W、ソースパワーは、2100Wである。この時のプラ
ズマ密度は、8×10 10 cm -3 である。また、上記レジ
ストと被エッチング膜2とのエッチング選択比は、ノボ
ラック型レジストと比較して約90%であった(すなわ
ち、化学増幅型レジストのほうが削られやすい)。
件により被エッチング膜2にホールパターン5を形成し
たところ、図4(a) に示すように、該ホールパターン5
はきれいな丸型形状となり、良好な特性が得られた。ま
た、ホールサイズは約310nmであり、寸法の極端な
拡大もなく良好な特性であった。
アルカリ難溶性樹脂であるPHS(ポリヒドロキシスチ
レン)誘導体、ベースポリマーに結合している保護基と
してのアクリル酸t−ブチルエステル基、酸発生剤とし
てのジアゾメタン化合物であるビスシクロヘキシルスル
ホニルジアゾメタン、溶媒としての乳酸エチルとからな
るレジスト(化学増幅型レジスト)を、被エッチング膜
2上に塗布して、次に140℃で60秒加熱処理を行
い、1000nmの膜厚を有するレジスト被膜3を形成
した。この結果、レジストの耐熱性、及びレジストと被
エッチング膜とのエッチング選択比は、第1の具体例と
同一であった。また、その他の実験条件は、第1の具体
例と同一である。
件により被エッチング膜2にホールパターン5を形成し
たところ、図4(c) に示すように、径のかなり大きい,
星型形状となった。また、ホールサイズは約360nm
であり、寸法の極端な拡大が見られ、非常に好ましくな
いものであった。
アルカリ難溶性樹脂であるPHS(ポリヒドロキシスチ
レン)誘導体、ベースポリマーに結合している保護基と
してのアセタール基、酸発生剤としてのジアゾメタン化
合物であるビスシクロヘキシルスルホニルジアゾメタ
ン、溶媒としての乳酸エチルとからなるレジスト(化学
増幅型レジスト)を、被エッチング膜2上に塗布して、
次に80℃で90秒加熱処理を行い、1000nmの膜
厚を有するレジスト被膜3を形成した。このレジスト
は、保護基にアセタール基を用いているため、130℃
程度で脱保護が起こり、アニーリング処理は行なわれて
いない。
してKrFエキシマレーザを照射した後、PEBとして
110℃で90秒の加熱処理をした。次に、レジスト被
膜3の照射部を、2.38%TMAH水溶液からなる現
像液に溶解させて、レジスト被膜3の未照射部からな
る、開口サイズ(ホールの直径)が300nmであるホ
ールパターン化されたレジスト被膜4を形成した。
マスクとして、被エッチング膜2のドライエッチングを
行なった。ドライエッチング装置は、容量結合型プラズ
マタイプを使用した。ドライエッチング条件は、エッチ
ングガスとしては、CHF3とCF4 ,及びArの混合
ガスを用い、チャンバ真空度は150mTorr、電源
パワーは1000Wとした。この時のプラズマ密度は、
5×10 9 cm -3 である。
件により被エッチング膜にホールパターン5を形成した
ところ、図4(d) に示すように、丸型形状となり良好な
特性が得られた。また、ホールサイズは約305nmで
あり、寸法の極端な拡大もなく良好な特性であった。
アルカリ難溶性樹脂であるPHS(ポリヒドロキシスチ
レン)誘導体、ベースポリマーに結合している保護基と
してのアセタール基、酸発生剤としてのオニウム塩化合
物であるトリフェニルスルホニウムトリフレート、溶媒
としての乳酸エチルとからなるレジスト(化学増幅型レ
ジスト)を、被エッチング膜2上に塗布して、次に80
℃で90秒加熱処理を行い、1000nmの膜厚を有す
るレジスト被膜3を形成した。このレジストは、保護基
にアセタール基を用いているため、130℃程度で脱保
護基(保護基の離脱)が起こり、アニーリング処理は行
なわれていない。
してKrFエキシマレーザを照射した後、PEBとして
110℃で90秒の加熱処理をした。次に、レジスト被
膜3の照射部を、2.38%TMAH水溶液からなる現
像液に溶解させて、レジスト被膜3の未照射部からな
る,開口サイズ(ホールの直径)が300nmであるホ
ールパターン化されたレジスト被膜4を形成した。
マスクとして、被エッチング膜2のドライエッチングを
行なった。条件は第1の具体例と同一であり、誘導結合
型プラズマタイプで行なった。上記レジストと被エッチ
ング膜との選択比は、ノボラック型レジストと比較し
て、約80%であった。すなわち、化学増幅型レジスト
のほうが削られやすい、ことが示された。
件により被エッチング膜2にホールパターン5を形成し
たところ、図4(b) に示すように、丸型形状となり良好
な特性が得られた。またホールサイズは約305nmで
あり、寸法の極端な拡大もなく良好な特性であった。
アルカリ難溶性樹脂であるPHS(ポリヒドロキシスチ
レン)誘導体、ベースポリマーに結合している保護基と
してのアセタール基、酸発生剤としての、オニウム塩化
合物であるトリフェニルスルホニウムトリフレートとジ
アゾメタン化合物であるビス(3−メチルフェニルスル
ホニル)ジアゾメタンの両者よりなる添加物、溶媒とし
てのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
トとからなるレジスト(化学増幅型レジスト)を、被エ
ッチング膜2上に塗布して、次に80℃で90秒加熱処
理を行い、1000nmの膜厚を有するレジスト被膜3
を形成した。このレジストは、保護基にアセタール基を
用いているため、130℃程度で脱保護基(保護基の離
脱)が起こり、アニーリング処理は行なわれていない。
介して、KrFエキシマレーザを照射した後、PEBと
して110℃で90秒の加熱処理をした。
マスクとして、被エッチング膜2のドライエッチングを
行なった。条件は第1の具体例と同一であり、誘導結合
型プラズマタイプで行なった。上記レジストと被エッチ
ング膜2との選択比は、ノボラック型レジストと比較し
て約80%であった。すなわち、化学増幅型レジストの
ほうが削られやすい、ことを示した。
件により被エッチング膜2にホールパターン5を形成し
たところ、図4(e) に示すように、径の大きい、星型形
状となった。またホールサイズは、約345nmであ
り、寸法の極端な拡大が見られ、非常に好ましくないも
のであった。
アルカリ難溶性樹脂であるノボラック樹脂、感光剤とし
てのキノンジアシド化合物、溶媒としてのプロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテートとからなるレジ
スト(ノボラック型レジスト)を、被エッチング膜2上
に塗布して、次に、80℃で90秒加熱処理を行い、1
000nmの膜厚を有するレジスト被膜4を形成した。
してi線(波長365nm)を照射した後、PEBとし
て、110℃で90秒の加熱処理をした。次に、レジス
ト被膜3の照射部を、2.38%TMAH水溶液からな
る現像液に溶解させて、レジスト被膜3の未照射部から
なる開口サイズ(ホールの直径)が300nmであるホ
ールパターン化されたレジスト被膜4を形成した。レジ
ストパターン4の耐熱性は130℃であった。
膜4をマスクとして、被エッチング膜2のドライエッチ
ングを行なった。条件は第1の具体例と同一である誘導
結合型プラズマタイプと、第2の参考例と同一である容
量結合型プラズマタイプで、それぞれドライエッチング
を行なった。
件により被エッチング膜2にホールパターン5を形成し
たところ、図4(f) に示すように、ホールパターンは、
どちらのドライエッチング条件でも、丸型形状となり、
ほぼ良好な特性が得られた。
寸法の極端な拡大もなく、良好な特性であった。
方法によれば、半導体基板上に形成された被エッチング
膜の上に、ホールパターン化された感光性材料膜を形成
する第1の工程と、前記ホールパターン化された感光性
材料膜をマスクの一部として、前記被エッチング膜に対
して1×10 10 cm -3 以上の高密度プラズマによりドラ
イエッチングを行ない、前記被エッチング膜からなる高
アスペクト比の丸型のホールパターンを形成する第2の
工程と、を含み、前記感光性材料膜を構成する感光性材
料は、酸発生剤として、オニウム塩化合物,スルホンイ
ミド化合物のうちの少なくとも1種類の化合物を含む化
学増幅型レジストを使用するようにしたので、プラズマ
密度を1×10 10 cm -3 以上の高密度プラズマとするこ
とにより、化学増幅型レジストを用いる場合でも、被エ
ッチング膜に高アスペクト比の丸形のホールパターンを
形成することができ、通常のサイズのコンタクトホール
と配線とが不要な相互接続を生ずることなく、優れた素
子特性を得ることができる、ホールパターンの形成方法
が得られる効果がある。また、請求項2に記載のホール
パターンの形成方法によれば、請求項1に記載のホール
パターンの形成方法において、前記被エッチング膜を高
密度プラズマによりドライエッチングする装置は、プラ
ズマを発生させるソース電源と、イオンを基板に引き込
むバイアス電源とを備えるものとしたので、この種の2
電源のドライエッチング装置を使用することにより、化
学増幅型レジストを用いる場合でも、被エッチング膜に
丸形のホールパターンを形成することができ、通常のサ
イズのコンタクトホールと配線とが不要な相互接続を生
ずることなく、優れた素子特性を得ることができる、ホ
ールパターンの形成方法が得られる効果がある。また、
請求項3に記載のホールパターンの形成方法によれば、
請求項1に記載のホールパターンの形成方法において、
前記被エッチング膜を高密度プラズマによりドライエッ
チングする装置は、誘導結合型プラズマタイプ、電子サ
イクロトロン共鳴タイプ、容量結合型プラズマ2周波タ
イプ、表面波プラズマタイプのプラズマドライエッチン
グ装置であるものとしたので、これらのいずれかのプラ
ズマドライエッチング装置を使用することにより、化学
増幅型レジストを用いる場合でも、被エッチング膜に丸
形のホールパターンを形成することができ、通常のサイ
ズのコンタクトホールと配線とが不要な相互接続を生ず
ることなく、優れた素子特性を得ることができる、ホー
ルパターンの形成方法が得られる効果がある。
パターン形成方法の各工程を示す表面図,断面図、断面
図、及び表面図,断面図である。
を説明する表面図,及び断面図である。
けるプラズマ密度とホール形状、サイズとの関係を表す
図である。
各条件下で被エッチング膜上に形成されたホールパター
ンの形状を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成された被エッチング
膜の上に、ホールパターン化された感光性材料膜を形成
する第1の工程と、 前記ホールパターン化された感光性材料膜をマスクの一
部として、前記被エッチング膜に対して1×10 10 cm
-3 以上の高密度プラズマによりドライエッチングを行な
い、前記被エッチング膜からなる高アスペクト比の丸型
のホールパターンを形成する第2の工程と、 を含み、 前記感光性材料膜を構成する感光性材料は、酸発生剤と
して、オニウム塩化合物,スルホンイミド化合物のうち
の少なくとも1種類の化合物を含む化学増幅型レジスト
を使用することを特徴とするホールパターンの形成方
法。 - 【請求項2】 請求項1に記載のホールパターンの形成
方法において、 前記被エッチング膜を高密度プラズマによりドライエッ
チングする装置は、 プラズマを発生させるソース電源と、 イオンを基板に引き込むバイアス電源とを備えたもので
あることを特徴とするホールパターンの形成方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載のホールパターンの形成
方法において、 前記被エッチング膜を高密度プラズマによりドライエッ
チングする装置は、 誘導結合型プラズマタイプ、電子サイクロトロン共鳴タ
イプ、容量結合型プラズマ2周波タイプ、表面波プラズ
マタイプのプラズマドライエッチング装置であることを
特徴とするホールパターンの形成方法。
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JP23398698A JP3195941B2 (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | ホールパターンの形成方法 |
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JP2000066384A JP2000066384A (ja) | 2000-03-03 |
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