JP3303745B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特にフォトレジストをマスクとして、フォ
トレジスト下に形成した有機膜の反射防止膜（以下、Ａ
ＲＣという）および、その下の下層材料の加工方法に関
する。
方法に関し、特にフォトレジストをマスクとして、フォ
トレジスト下に形成した有機膜の反射防止膜（以下、Ａ
ＲＣという）および、その下の下層材料の加工方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、段差のある下地基板をエッチン
グする際、半導体集積回路の微細化に伴い、下地の段差
の影響で、寸法制御性に問題が生じている。そこで、段
差を有する下地基板上に、染料を含有する有機膜である
反射防止膜（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｒｅｃｔｉｖｅ Ｃｏａ
ｔｉｎｇ）を形成する方法が、段差基板からの反射防止
や、下地平坦化を目的として提案されている。以下、フ
ォトレジストをマスクとした、有機膜のＡＲＣのエッチ
ングの従来技術について説明する。
グする際、半導体集積回路の微細化に伴い、下地の段差
の影響で、寸法制御性に問題が生じている。そこで、段
差を有する下地基板上に、染料を含有する有機膜である
反射防止膜（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｒｅｃｔｉｖｅ Ｃｏａ
ｔｉｎｇ）を形成する方法が、段差基板からの反射防止
や、下地平坦化を目的として提案されている。以下、フ
ォトレジストをマスクとした、有機膜のＡＲＣのエッチ
ングの従来技術について説明する。
【０００３】例えば、特開平２−２４４６２５号公報に
多層レジストのドライエッチング法が記載されている。
まず、図８の下地Ｓｉ基板１０上の有機膜である下層レ
ジスト１１上にスピンコーティングによりＳＯＧ（ｓｐ
ｉｎ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ）を塗布して、中間層１２を形
成し、さらに、通常のレジストから成る上層レジスト１
３を形成して、露光、現像を行い、上層レジスト１３を
マスクとして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等に
より、中間層１２をパターニングし、下層レジスト１１
を酸素ガス（Ｏ2 ），窒素ガス（Ｃｌ2 ）の混合ガスを
用いてエッチングしている。Ｏ2 ガス単体のエッチング
では、サイドエッチング形状になるために、Ｏ2 ガスに
Ｃｌ2 ガスを１〜９９％混合し、サイドエッチングを抑
制している。
多層レジストのドライエッチング法が記載されている。
まず、図８の下地Ｓｉ基板１０上の有機膜である下層レ
ジスト１１上にスピンコーティングによりＳＯＧ（ｓｐ
ｉｎ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ）を塗布して、中間層１２を形
成し、さらに、通常のレジストから成る上層レジスト１
３を形成して、露光、現像を行い、上層レジスト１３を
マスクとして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等に
より、中間層１２をパターニングし、下層レジスト１１
を酸素ガス（Ｏ2 ），窒素ガス（Ｃｌ2 ）の混合ガスを
用いてエッチングしている。Ｏ2 ガス単体のエッチング
では、サイドエッチング形状になるために、Ｏ2 ガスに
Ｃｌ2 ガスを１〜９９％混合し、サイドエッチングを抑
制している。
【０００４】しかしながら、ここで、Ｃｌ2 の混合比を
最適化していないために、Ｃｌ2 の混合比を７０％以上
とすると、下地シリコン基板１０が、ＳｉＣｌｘ，Ｓｉ
ＯｙＣｌｚ等が生成され、表面荒れ、および基板やられ
のモードが発生するという問題を生じる。図９に示した
特開平６−２０９４３号公報においても同様である。ま
た、Ｏ2 の混合比を７０％以上とすると、下地シリコン
基板はエッチングされないが、フォトリソグラフィマス
クからの寸法の変動が大きく、細ってしまう。あるい
は、サイドエッチング形状となってしまうという欠点を
生じる。これは、下地材料が、ＷＳｉ（タングステンシ
リサイド）、Ｗ（タングステン）、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ（ポ
リシリコン）、ＴｉＳｉ（チタンシリサイド）、Ａｌ
（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（チッカチ
タン）等の材料においても同様である。
最適化していないために、Ｃｌ2 の混合比を７０％以上
とすると、下地シリコン基板１０が、ＳｉＣｌｘ，Ｓｉ
ＯｙＣｌｚ等が生成され、表面荒れ、および基板やられ
のモードが発生するという問題を生じる。図９に示した
特開平６−２０９４３号公報においても同様である。ま
た、Ｏ2 の混合比を７０％以上とすると、下地シリコン
基板はエッチングされないが、フォトリソグラフィマス
クからの寸法の変動が大きく、細ってしまう。あるい
は、サイドエッチング形状となってしまうという欠点を
生じる。これは、下地材料が、ＷＳｉ（タングステンシ
リサイド）、Ｗ（タングステン）、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ（ポ
リシリコン）、ＴｉＳｉ（チタンシリサイド）、Ａｌ
（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（チッカチ
タン）等の材料においても同様である。
【０００５】また、図１０に示す特開平４−２５４３２
７号公報では、反射防止被膜（ＡＲＣ）２６と下地の金
属フィルム２１を、ドライエッチングの処理ステップ数
を減少するために、ＣＦ4 （四フッ化炭素）とＣＣｌ4
（四塩化炭素）ガスを使用して、同時にエッチングして
いる。ここで、図１１に示したように、下地に段差を生
じる段差基板４の場合、この段差によって、ＡＲＣ２に
膜厚差が生じる。例えば段差部の凹部分６にＡＲＣ２が
厚く形成され、凸部分５には、薄く形成される。よっ
て、ＡＲＣ２と下層材料１を同時にエッチングした場
合、凹部分６、凸部分５で、互いに、ＡＲＣ２の膜厚が
異なるため、ＡＲＣ２と下層材料１のエッチング時間が
異なり、凹部分６をすべてエッチングしようとすると、
凸部分５は、過剰なオーバーエッチングになってしてし
まう。そのため、下層材料１が、ノッチング形状などの
異常形状になる、或いは、段差基板４が過剰にエッチン
グされてしまうという問題がある。
７号公報では、反射防止被膜（ＡＲＣ）２６と下地の金
属フィルム２１を、ドライエッチングの処理ステップ数
を減少するために、ＣＦ4 （四フッ化炭素）とＣＣｌ4
（四塩化炭素）ガスを使用して、同時にエッチングして
いる。ここで、図１１に示したように、下地に段差を生
じる段差基板４の場合、この段差によって、ＡＲＣ２に
膜厚差が生じる。例えば段差部の凹部分６にＡＲＣ２が
厚く形成され、凸部分５には、薄く形成される。よっ
て、ＡＲＣ２と下層材料１を同時にエッチングした場
合、凹部分６、凸部分５で、互いに、ＡＲＣ２の膜厚が
異なるため、ＡＲＣ２と下層材料１のエッチング時間が
異なり、凹部分６をすべてエッチングしようとすると、
凸部分５は、過剰なオーバーエッチングになってしてし
まう。そのため、下層材料１が、ノッチング形状などの
異常形状になる、或いは、段差基板４が過剰にエッチン
グされてしまうという問題がある。
【０００６】図１２に示した特開平６−２５２０４４号
公報では、ＡＲＣのエッチングにおいて、フォトレジス
トからの寸法の差を低減するために、Ｏ2 ガスにＨＢｒ
ガスを添加して、レジストからの寸法変動を抑制してい
る。この場合においても、Ｏ 2 ガス混合比の最適化、及
びその時のＡＲＣのエッチング時に、ＡＲＣの下層材料
がどのような影響を受けているのか、記載されていな
い。
公報では、ＡＲＣのエッチングにおいて、フォトレジス
トからの寸法の差を低減するために、Ｏ2 ガスにＨＢｒ
ガスを添加して、レジストからの寸法変動を抑制してい
る。この場合においても、Ｏ 2 ガス混合比の最適化、及
びその時のＡＲＣのエッチング時に、ＡＲＣの下層材料
がどのような影響を受けているのか、記載されていな
い。
【０００７】上記した従来技術では、ＡＲＣのエッチン
グガスに、Ｏ2 とハロゲンガスを使用した場合、Ｏ2 の
混合比が最適化されていないので、下地材料までエッチ
ングされてしまったり、或いは、レジスト寸法に対し
て、ＡＲＣエッチング後の寸法変動が大きくなってしま
う等の欠点があった。
グガスに、Ｏ2 とハロゲンガスを使用した場合、Ｏ2 の
混合比が最適化されていないので、下地材料までエッチ
ングされてしまったり、或いは、レジスト寸法に対し
て、ＡＲＣエッチング後の寸法変動が大きくなってしま
う等の欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の欠点を改良し、特に段差が形成された下地材料
上に塗布された反射防止膜をエッチングする際、下地材
料のエッチングを防止すると共に、フォトレジスト寸法
に対し正確に反射防止膜をエッチングする新規な半導体
装置の製造方法を提供するものである。
来技術の欠点を改良し、特に段差が形成された下地材料
上に塗布された反射防止膜をエッチングする際、下地材
料のエッチングを防止すると共に、フォトレジスト寸法
に対し正確に反射防止膜をエッチングする新規な半導体
装置の製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するため、基本的には、以下に記載されたような
技術構成を採用するものである。すなわち、本発明に係
わる半導体装置の製造方法の第１の態様としては、半導
体装置の下層材料を加工する工程において、前記下層材
料上に有機の反射防止膜を形成する工程と、前記反射防
止膜上にフォトレジストパターンを形成する工程と、前
記フォトレジストパターンをマスクとして、前記下層材
料がエッチングされないように前記反射防止膜をエッチ
ング加工する工程とを含み、 前記反射防止膜をエッチン
グ加工する工程においては、Ｏ ２ （酸素）ガスとハロゲ
ン系ガスとの混合ガスを用い、前記Ｏ ２ ガスの混合比を
３０％〜７０％としたものであり、第２の態様として
は、半導体装置の下層材料を加工する工程において、 前
記下層材料上に形成された自然酸化膜を除去せずに、前
記下層材料上に有機の反射防止膜を形成する工程と、 前
記反射防止膜上にフォトレジストパターンを形成する工
程と、 前記フォトレジストパターンをマスクとして、前
記自然酸化膜によりエッチングを停止させることによ
り、前記下層材料がエッチングされないように前記反射
防止膜をエッチング加工する工程と、 を含むことを特徴
とするものであり、第３の態様としては、前記反射防止
膜をエッチング加工する工程において、Ｏ ２ （酸素）ガ
スとハロゲン系ガスとの混合ガスを用い、前記Ｏ ２ ガス
の混合比を３０％〜７０％としたことを特徴とするもの
であり、第４の態様としては、前記自然酸化膜を形成す
る代わりに、前記下層材料表面にＯ２ プラズマ処理、
熱処理、又は、酸洗浄処理等の何れかの酸化手段を施す
ことにより酸化膜を形 成することを特徴とするものであ
り、第５の態様としては、前記反射防止膜をエッチング
加工する工程において、Ｏ２ガスとハロゲン系ガスとの
混合ガスを用いることを特徴とするものであり、第６の
態様としては、前記Ｏ２ ガスの混合比を１０〜５０％
としたものであり、第７の態様としては、前記ハロゲン
系ガスはＣｌ２ （塩素）ガスであるものであり、第８
の態様としては、前記ハロゲン系ガスを窒素（Ｎ２ ）
ガスにしたものであり、第９の態様としては、前記下層
材料は、ポリシリコン、金属シリサイド、又は、ポリシ
リコンと金属シリサイド膜の２層膜の何れかであること
を特徴とするものであり、第１０態様としては、前記反
射防止膜をエッチング加工する工程に続き、前記下層材
料表面の酸化膜層を除去するエッチング工程と、下層材
料をエッチングする工程とを設けたものであり、第１１
の態様としては、前記反射防止膜をエッチング加工する
工程と、下層材料をエッチングする工程とをドライエッ
チング装置の同一チャンバー内で、連続して行うもので
ある。
を達成するため、基本的には、以下に記載されたような
技術構成を採用するものである。すなわち、本発明に係
わる半導体装置の製造方法の第１の態様としては、半導
体装置の下層材料を加工する工程において、前記下層材
料上に有機の反射防止膜を形成する工程と、前記反射防
止膜上にフォトレジストパターンを形成する工程と、前
記フォトレジストパターンをマスクとして、前記下層材
料がエッチングされないように前記反射防止膜をエッチ
ング加工する工程とを含み、 前記反射防止膜をエッチン
グ加工する工程においては、Ｏ ２ （酸素）ガスとハロゲ
ン系ガスとの混合ガスを用い、前記Ｏ ２ ガスの混合比を
３０％〜７０％としたものであり、第２の態様として
は、半導体装置の下層材料を加工する工程において、 前
記下層材料上に形成された自然酸化膜を除去せずに、前
記下層材料上に有機の反射防止膜を形成する工程と、 前
記反射防止膜上にフォトレジストパターンを形成する工
程と、 前記フォトレジストパターンをマスクとして、前
記自然酸化膜によりエッチングを停止させることによ
り、前記下層材料がエッチングされないように前記反射
防止膜をエッチング加工する工程と、 を含むことを特徴
とするものであり、第３の態様としては、前記反射防止
膜をエッチング加工する工程において、Ｏ ２ （酸素）ガ
スとハロゲン系ガスとの混合ガスを用い、前記Ｏ ２ ガス
の混合比を３０％〜７０％としたことを特徴とするもの
であり、第４の態様としては、前記自然酸化膜を形成す
る代わりに、前記下層材料表面にＯ２ プラズマ処理、
熱処理、又は、酸洗浄処理等の何れかの酸化手段を施す
ことにより酸化膜を形 成することを特徴とするものであ
り、第５の態様としては、前記反射防止膜をエッチング
加工する工程において、Ｏ２ガスとハロゲン系ガスとの
混合ガスを用いることを特徴とするものであり、第６の
態様としては、前記Ｏ２ ガスの混合比を１０〜５０％
としたものであり、第７の態様としては、前記ハロゲン
系ガスはＣｌ２ （塩素）ガスであるものであり、第８
の態様としては、前記ハロゲン系ガスを窒素（Ｎ２ ）
ガスにしたものであり、第９の態様としては、前記下層
材料は、ポリシリコン、金属シリサイド、又は、ポリシ
リコンと金属シリサイド膜の２層膜の何れかであること
を特徴とするものであり、第１０態様としては、前記反
射防止膜をエッチング加工する工程に続き、前記下層材
料表面の酸化膜層を除去するエッチング工程と、下層材
料をエッチングする工程とを設けたものであり、第１１
の態様としては、前記反射防止膜をエッチング加工する
工程と、下層材料をエッチングする工程とをドライエッ
チング装置の同一チャンバー内で、連続して行うもので
ある。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に係わる半導体装置の製造
方法は、上記したような技術構成を採用していることか
ら、ＡＲＣのエッチングガスとして、Ｏ2 ガスとＣｌ2
ガスの混合ガスを使用して、Ｏ2 の混合比を３０〜７０
％と限定して、下層材料のエッチングが進行しないよう
に、かつ、レジスト寸法からの寸法変動を抑制した。ま
た、スループットを向上させるために、ＡＲＣと下層材
料を同一エッチングチャンバー内で連続してエッチング
を実施した。又、あらかじめ、ＡＲＣの下層材料表面を
Ｏ2 プラズマ処理等により、酸化膜を形成して、ＡＲＣ
のエッチング時にその酸化膜でエッチングを止めるため
に、ＡＲＣのエッチングガスのＯ2 混合比を低減した。
その結果、レジスト寸法からの寸法の細りを抑制でき
た。なお、Ｃｌ2 ガスのかわりに他のハロゲン系のガ
ス、例えばＨＢｒガスを用いてもよいし、窒素（Ｎ2 ）
ガスを用いてもよい。又、ヘリウム、アルゴンガス等の
不活性ガスで希釈してもよい。
方法は、上記したような技術構成を採用していることか
ら、ＡＲＣのエッチングガスとして、Ｏ2 ガスとＣｌ2
ガスの混合ガスを使用して、Ｏ2 の混合比を３０〜７０
％と限定して、下層材料のエッチングが進行しないよう
に、かつ、レジスト寸法からの寸法変動を抑制した。ま
た、スループットを向上させるために、ＡＲＣと下層材
料を同一エッチングチャンバー内で連続してエッチング
を実施した。又、あらかじめ、ＡＲＣの下層材料表面を
Ｏ2 プラズマ処理等により、酸化膜を形成して、ＡＲＣ
のエッチング時にその酸化膜でエッチングを止めるため
に、ＡＲＣのエッチングガスのＯ2 混合比を低減した。
その結果、レジスト寸法からの寸法の細りを抑制でき
た。なお、Ｃｌ2 ガスのかわりに他のハロゲン系のガ
ス、例えばＨＢｒガスを用いてもよいし、窒素（Ｎ2 ）
ガスを用いてもよい。又、ヘリウム、アルゴンガス等の
不活性ガスで希釈してもよい。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明に係る半導体装置の製造方法
の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１乃
至４及び図６は本発明の第１の具体例を示す図であり、
特に、ポリシリコン、金属シリサイド、又はポリシリコ
ンと金属シリサイド膜の２層膜等の下層材料１を加工す
る工程において、前記下層材料１上に有機の反射防止膜
２を形成する工程と、前記反射防止膜２をベークする工
程と、前記反射防止膜２上にフォトレジストパターン３
を形成する工程と、前記フォトレジストパターン３をマ
スクとして、該前記反射防止膜２をＯ2 （酸素）ガスと
ハロゲン系ガスとの混合ガスを用いてエッチング加工す
る工程とを含み、前記Ｏ2 ガスの混合比を３０〜７０％
としたことを特徴とする半導体装置の製造方法が示され
ている。
の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１乃
至４及び図６は本発明の第１の具体例を示す図であり、
特に、ポリシリコン、金属シリサイド、又はポリシリコ
ンと金属シリサイド膜の２層膜等の下層材料１を加工す
る工程において、前記下層材料１上に有機の反射防止膜
２を形成する工程と、前記反射防止膜２をベークする工
程と、前記反射防止膜２上にフォトレジストパターン３
を形成する工程と、前記フォトレジストパターン３をマ
スクとして、該前記反射防止膜２をＯ2 （酸素）ガスと
ハロゲン系ガスとの混合ガスを用いてエッチング加工す
る工程とを含み、前記Ｏ2 ガスの混合比を３０〜７０％
としたことを特徴とする半導体装置の製造方法が示され
ている。
【００１２】又、前記下地材料１上に形成された自然酸
化膜７で下地材料１のエッチングを停止させる半導体装
置の製造方法が示されている。まず、図１において、Ｗ
Ｓｉ等の下層材料１が表面に形成された半導体基板に、
フェノール系、アクリル系、ノボラック系、ポリビニー
ルフェノール系、これらのうち一つを含む有機膜の反射
防止膜（ＡＲＣ）２をスピーンコーティング法により、
塗布し、ベーキングを実施する。この時のＡＲＣ２の塗
布膜厚は、いかなる厚さでもよいが、通常、ＡＲＣの下
層基板の反射率で決定し、５００〜３０００Ａである。
化膜７で下地材料１のエッチングを停止させる半導体装
置の製造方法が示されている。まず、図１において、Ｗ
Ｓｉ等の下層材料１が表面に形成された半導体基板に、
フェノール系、アクリル系、ノボラック系、ポリビニー
ルフェノール系、これらのうち一つを含む有機膜の反射
防止膜（ＡＲＣ）２をスピーンコーティング法により、
塗布し、ベーキングを実施する。この時のＡＲＣ２の塗
布膜厚は、いかなる厚さでもよいが、通常、ＡＲＣの下
層基板の反射率で決定し、５００〜３０００Ａである。
【００１３】ＡＲＣ２を形成後、レジスト３をスピンコ
ーティング法により形成し、露光、現像を行う。そし
て、レジスト３をマスクとして、ＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔ
ｉｖｅｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）エッチング装置
やＲＩＥエッチング装置等を使用して、ＡＲＣ２と下層
材料１のエッチングを実施する。この時、ＡＲＣ２のエ
ッチングガスは、例えばＣｌ2 （塩素）とＯ2 （酸素）
の混合ガスを使用し、下層材料１のエッチングには、Ｃ
ｌ2 ガスを使って、同一エッチングチャンバー内で、エ
ッチング加工する。ＡＲＣ２のエッチング条件では、下
層材料１のＷＳｉ等はエッチングされないようにＯ2 ガ
スの混合比を５０％に制御する。
ーティング法により形成し、露光、現像を行う。そし
て、レジスト３をマスクとして、ＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔ
ｉｖｅｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）エッチング装置
やＲＩＥエッチング装置等を使用して、ＡＲＣ２と下層
材料１のエッチングを実施する。この時、ＡＲＣ２のエ
ッチングガスは、例えばＣｌ2 （塩素）とＯ2 （酸素）
の混合ガスを使用し、下層材料１のエッチングには、Ｃ
ｌ2 ガスを使って、同一エッチングチャンバー内で、エ
ッチング加工する。ＡＲＣ２のエッチング条件では、下
層材料１のＷＳｉ等はエッチングされないようにＯ2 ガ
スの混合比を５０％に制御する。
【００１４】ここで、ＡＲＣ２のエッチングを下層材料
１上でエッチングストップさせるメリットについて図２
を参照しながら説明する。段差を有する段差基板４の場
合、段差部の凹部分６にＡＲＣ２が厚く形成され、凸部
分５には、薄く形成される。よって、ＡＲＣ２のエッチ
ング条件で下層材料１もエッチングした場合、凹部分
６、凸部分５で、互いに、ＡＲＣ２の膜厚が異なるた
め、ＡＲＣ２をエッチング除去する時間が凹６、凸部分
５で異なるため、必然的に下層材料１のエッンチング時
間が異なってしまう。そうすると、凹部分６をすべてエ
ッチングしようとすると、凸部分５は、過剰なオーバー
エッチングを必要となるため、下層材料１にノッチング
形状等の形状異常を生じたり、段差基板４が過剰にエッ
チングされてしまうという問題が生じる。また、過剰な
オーバーエッチングを必要とするため、寸法制御性も困
難になるという問題を生じる。このような点から、下層
材料１上でＡＲＣ２のエッチングをストップさせること
が有用である。
１上でエッチングストップさせるメリットについて図２
を参照しながら説明する。段差を有する段差基板４の場
合、段差部の凹部分６にＡＲＣ２が厚く形成され、凸部
分５には、薄く形成される。よって、ＡＲＣ２のエッチ
ング条件で下層材料１もエッチングした場合、凹部分
６、凸部分５で、互いに、ＡＲＣ２の膜厚が異なるた
め、ＡＲＣ２をエッチング除去する時間が凹６、凸部分
５で異なるため、必然的に下層材料１のエッンチング時
間が異なってしまう。そうすると、凹部分６をすべてエ
ッチングしようとすると、凸部分５は、過剰なオーバー
エッチングを必要となるため、下層材料１にノッチング
形状等の形状異常を生じたり、段差基板４が過剰にエッ
チングされてしまうという問題が生じる。また、過剰な
オーバーエッチングを必要とするため、寸法制御性も困
難になるという問題を生じる。このような点から、下層
材料１上でＡＲＣ２のエッチングをストップさせること
が有用である。
【００１５】また、下層材料１上で、ＡＲＣ２のエッチ
ングをストップさせた場合においても、図６に示すよう
に、Ｏ2 混合比が、８０％以上となると、ＡＲＣのエッ
チング後の寸法が、レジスト寸法に比較して、０．０６
μｍ以上細ってしまっている。この場合、ＡＲＣのエッ
チング条件として不適当である。そこで、本発明では、
下層材料上でエッチングがストップし、かつ寸法制御性
が可能となるようにＡＲＣのエッチングガスのＯ2 の混
合比を３０〜７０％と最適化した。図６には、ＡＲＣの
エッチングガスにＣｌ2 とＯ2 の混合ガスを使用した場
合のＯ2 ガスの割合と下層材料ＷＳｉの表面状態と寸法
変動（ＣＤ ｓｈｉｆｔ）との関係を示したが、Ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉ等の材料も同様な結果が得られた。
ングをストップさせた場合においても、図６に示すよう
に、Ｏ2 混合比が、８０％以上となると、ＡＲＣのエッ
チング後の寸法が、レジスト寸法に比較して、０．０６
μｍ以上細ってしまっている。この場合、ＡＲＣのエッ
チング条件として不適当である。そこで、本発明では、
下層材料上でエッチングがストップし、かつ寸法制御性
が可能となるようにＡＲＣのエッチングガスのＯ2 の混
合比を３０〜７０％と最適化した。図６には、ＡＲＣの
エッチングガスにＣｌ2 とＯ2 の混合ガスを使用した場
合のＯ2 ガスの割合と下層材料ＷＳｉの表面状態と寸法
変動（ＣＤ ｓｈｉｆｔ）との関係を示したが、Ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉ等の材料も同様な結果が得られた。
【００１６】図６を更に詳しく説明すると、横軸は酸素
Ｏ2 ガスの割合、縦軸は（エッチング寸法−ホトレジス
ト後の寸法）、即ちＡＲＣ２のエッチング寸法がホトレ
ジストの寸法に対しどの程度変化しているかを示す寸法
変動（ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｅｍｅｎｓｉｏｎ）を示
し、図６からわかるように、酸素Ｏ2 ガスが３０〜７０
％の範囲で所定の規格内におさまっており、且つ下層材
料１上でエッチングが止まることが示されている。
Ｏ2 ガスの割合、縦軸は（エッチング寸法−ホトレジス
ト後の寸法）、即ちＡＲＣ２のエッチング寸法がホトレ
ジストの寸法に対しどの程度変化しているかを示す寸法
変動（ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｅｍｅｎｓｉｏｎ）を示
し、図６からわかるように、酸素Ｏ2 ガスが３０〜７０
％の範囲で所定の規格内におさまっており、且つ下層材
料１上でエッチングが止まることが示されている。
【００１７】図３は下層材料１のエッチングストップに
ついて説明した図であり右側の図に示した通り、下層材
料１上に形成された自然酸化膜７を除去すると、酸素ガ
ス５０％の条件でＡＲＣエッチングした際、下層材料１
がエッチングされる状態を示している。これに対し、左
側の図に示したように自然酸化膜７を除去せず、ＡＲＣ
エッチングした場合、下層材料１上の自然酸化膜７によ
りエッチングがストップし、更にＡＲＣ２のエッチング
が完了した時、自然酸化膜７上に酸化膜８が形成され、
下層材料１上でエッチングがストップする状態を示して
いる。
ついて説明した図であり右側の図に示した通り、下層材
料１上に形成された自然酸化膜７を除去すると、酸素ガ
ス５０％の条件でＡＲＣエッチングした際、下層材料１
がエッチングされる状態を示している。これに対し、左
側の図に示したように自然酸化膜７を除去せず、ＡＲＣ
エッチングした場合、下層材料１上の自然酸化膜７によ
りエッチングがストップし、更にＡＲＣ２のエッチング
が完了した時、自然酸化膜７上に酸化膜８が形成され、
下層材料１上でエッチングがストップする状態を示して
いる。
【００１８】図４は、ＸＰＳ（Ｘ線励起光電子分光法）
分析によりＡＲＣ２のエッチング後の下層材料１表面の
状態を示したグラフであり、下層材料１にＳＷｉを使用
した場合の、ＡＲＣ２のエッチング後の表面は、エッチ
ング処理なしのサンプルと比較すると、Ｓｉ−Ｓｉのピ
ーク強度が減少し、代わって、Ｓｉ−Ｏのスペクトルピ
ーク強度が顕著となっている。このことからも、下層材
料１の表面に酸化膜８が成長していることがわかる。よ
って、本発明は、ＷＳｉ等の下層材料１表面に形成され
ている自然酸化膜７上でＡＲＣ２のエッチングがストッ
プするような、最適なＯ2 の混合比３０〜７０％とする
ことを特徴としている。
分析によりＡＲＣ２のエッチング後の下層材料１表面の
状態を示したグラフであり、下層材料１にＳＷｉを使用
した場合の、ＡＲＣ２のエッチング後の表面は、エッチ
ング処理なしのサンプルと比較すると、Ｓｉ−Ｓｉのピ
ーク強度が減少し、代わって、Ｓｉ−Ｏのスペクトルピ
ーク強度が顕著となっている。このことからも、下層材
料１の表面に酸化膜８が成長していることがわかる。よ
って、本発明は、ＷＳｉ等の下層材料１表面に形成され
ている自然酸化膜７上でＡＲＣ２のエッチングがストッ
プするような、最適なＯ2 の混合比３０〜７０％とする
ことを特徴としている。
【００１９】さらに、ＡＲＣ２と下層材料１を同一エッ
チングチャンバー内で、連続エッチングするために、上
述した下層材料１表面上に形成された、酸化膜８を除去
するステップを設けることを特徴としている。ここで、
酸化膜７，８層を除去しないと、それがマスクとなっ
て、エッチング残さが生じてしまう。そこで、本発明で
は、ＡＲＣ２のエッチング工程と、下層材料表面酸化膜
７，８除去工程と、下層材料１のエッチング工程からな
ることを特徴としている。
チングチャンバー内で、連続エッチングするために、上
述した下層材料１表面上に形成された、酸化膜８を除去
するステップを設けることを特徴としている。ここで、
酸化膜７，８層を除去しないと、それがマスクとなっ
て、エッチング残さが生じてしまう。そこで、本発明で
は、ＡＲＣ２のエッチング工程と、下層材料表面酸化膜
７，８除去工程と、下層材料１のエッチング工程からな
ることを特徴としている。
【００２０】また、下層材料１表面に形成された酸化膜
７，８をＣｌ2 等のガス系で、下層材料１と形成された
酸化膜８との選択比を２以下と低い条件で、表面酸化膜
７，８層、下層材料１のエッチングを同条件で実施して
も残さのない良好なエッチング形状が得られる。次に、
本発明の第２の具体例を図５及び図７を参照して説明す
る。
７，８をＣｌ2 等のガス系で、下層材料１と形成された
酸化膜８との選択比を２以下と低い条件で、表面酸化膜
７，８層、下層材料１のエッチングを同条件で実施して
も残さのない良好なエッチング形状が得られる。次に、
本発明の第２の具体例を図５及び図７を参照して説明す
る。
【００２１】まず、下層材料１の表面を、Ｏ2 プラズマ
処理、酸化雰囲気による熱処理、Ｈ 2 ＳＯ4 ，ＨＣｌ，
ＨＮＯ3 等の酸洗浄処理により下層材料１の表面に強制
的に酸化膜８を形成する。第１の具体例と同様に、ＡＲ
Ｃ２、レジスト３のパターニングを実施後、ＡＲＣ２の
エッチング、下層材料１の表面酸化膜８のエッチング、
下層材料１のエッチングを、第１の具体例と同様に、ド
ライエッチング装置の同一チャンバー内で実施する。こ
の時、ＳｉＯ2 の膜厚５０〜１００Ａの場合、ＡＲＣの
エッチング工程で、図７に示したように、Ｏ2 の混合比
が、１０％以上で、形成された酸化膜８でエッチングが
ストップし、しかも下層材料１はエッチングされない。
このため、ＡＲＣのエッチングにおいて、Ｏ2 の混合比
を１０％と低減できるので、過剰のオーバーエッチング
を実施しても、寸法が細らないという利点がある。
処理、酸化雰囲気による熱処理、Ｈ 2 ＳＯ4 ，ＨＣｌ，
ＨＮＯ3 等の酸洗浄処理により下層材料１の表面に強制
的に酸化膜８を形成する。第１の具体例と同様に、ＡＲ
Ｃ２、レジスト３のパターニングを実施後、ＡＲＣ２の
エッチング、下層材料１の表面酸化膜８のエッチング、
下層材料１のエッチングを、第１の具体例と同様に、ド
ライエッチング装置の同一チャンバー内で実施する。こ
の時、ＳｉＯ2 の膜厚５０〜１００Ａの場合、ＡＲＣの
エッチング工程で、図７に示したように、Ｏ2 の混合比
が、１０％以上で、形成された酸化膜８でエッチングが
ストップし、しかも下層材料１はエッチングされない。
このため、ＡＲＣのエッチングにおいて、Ｏ2 の混合比
を１０％と低減できるので、過剰のオーバーエッチング
を実施しても、寸法が細らないという利点がある。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように以下に示
される効果を奏する。ＡＲＣのエッチングをＯ2 とＣｌ
2 ガスの混合ガスを用いて、Ｏ2 混合比を３０〜７０％
と最適化することで、下層材料のＷＳｉやＰｏｌｙ−Ｓ
ｉ等の表面で、エッチングがストップし、さらに、下層
材料表面が酸化するようにしたので、ＡＲＣのエッチン
グ自体の寸法制御を容易にできる。このときレジストか
らの寸法変動をプラス、マイナス１０％以内に制御でき
る。さらに、下層材料がエッチングされないので、下層
材料のエッチングも容易に加工できる。ＡＲＣのエッチ
ング後に、下層材料表面に形成された酸化膜をエッチン
グ除去するステップを設けたので、同一チャンバー内で
エッチング加工できるようにした。その結果、スループ
ットの向上、さらには大気中放出による、ゴミおよび表
面の汚染等を防止できた。
される効果を奏する。ＡＲＣのエッチングをＯ2 とＣｌ
2 ガスの混合ガスを用いて、Ｏ2 混合比を３０〜７０％
と最適化することで、下層材料のＷＳｉやＰｏｌｙ−Ｓ
ｉ等の表面で、エッチングがストップし、さらに、下層
材料表面が酸化するようにしたので、ＡＲＣのエッチン
グ自体の寸法制御を容易にできる。このときレジストか
らの寸法変動をプラス、マイナス１０％以内に制御でき
る。さらに、下層材料がエッチングされないので、下層
材料のエッチングも容易に加工できる。ＡＲＣのエッチ
ング後に、下層材料表面に形成された酸化膜をエッチン
グ除去するステップを設けたので、同一チャンバー内で
エッチング加工できるようにした。その結果、スループ
ットの向上、さらには大気中放出による、ゴミおよび表
面の汚染等を防止できた。
【００２３】また、ＡＲＣの形成前に、下層材料の表面
を強制的に酸化させる工程を有することで、下層材料上
で、ＡＲＣのエッチングをストップさせる条件が広げら
れ、プロセスマージン拡大を達成できた。さらに、Ｏ2
混合比をさげることで、ＡＲＣのエッチング時に、過剰
なオーバーエッチングを行っても、寸法の細りが低減さ
れ、寸法精度を保つことが可能となった。
を強制的に酸化させる工程を有することで、下層材料上
で、ＡＲＣのエッチングをストップさせる条件が広げら
れ、プロセスマージン拡大を達成できた。さらに、Ｏ2
混合比をさげることで、ＡＲＣのエッチング時に、過剰
なオーバーエッチングを行っても、寸法の細りが低減さ
れ、寸法精度を保つことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の具体例の断面構造と工程を示す
図である。
図である。
【図２】本発明の第１の具体例を段差基板上に適用した
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】本発明の第１の具体例のメカニズムとＡＲＣと
下層材料のエッチングプロセスを示す図である。
下層材料のエッチングプロセスを示す図である。
【図４】ＡＲＣエッチング後のＷＳｉ表面のＸＰＳ分析
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の具体例を示す図である。
【図６】ＡＲＣエッチングのＯ2 混合比によるレジスト
寸法からの寸法変動と下層材料の状態を示すグラフであ
る。
寸法からの寸法変動と下層材料の状態を示すグラフであ
る。
【図７】下層材料をＯ2 プラズマ処理し、酸化した時の
ＡＲＣのエッチングのＯ2 混合比によるレジスト寸法か
らの寸法変動と下層材料の表面状態を示すグラフであ
る。
ＡＲＣのエッチングのＯ2 混合比によるレジスト寸法か
らの寸法変動と下層材料の表面状態を示すグラフであ
る。
【図８】第１の従来技術を示す断面図である。
【図９】第２の従来技術の各処理工程を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】第３の従来技術の各処理工程を示す断面図と
フローチャートである。
フローチャートである。
【図１１】第４の従来技術の他の処理工程を示す断面図
である。
である。
【図１２】第５の従来技術の処理工程を示す断面図であ
る。
る。
１・・・下層材料 ２・・・ＡＲＣ ３・・・レジスト ４・・・段差基板 ５・・・凸部分 ６・・・凹部分 ７・・・自然酸化膜 ８・・・酸化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−204130（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−162280（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−134862（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−120953（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−153704（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体装置の下層材料を加工する工程に
おいて、 前記下層材料上に有機の反射防止膜を形成する工程と、 前記反射防止膜上にフォトレジストパターンを形成する
工程と、 前記フォトレジストパターンをマスクとして、前記下層
材料がエッチングされないように前記反射防止膜をエッ
チング加工する工程とを含み、 前記反射防止膜をエッチング加工する工程においては、
Ｏ ２ （酸素）ガスとハロゲン系ガスとの混合ガスを用
い、前記Ｏ ２ ガスの混合比を３０％〜７０％とした こと
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 半導体装置の下層材料を加工する工程に
おいて、 前記下層材料上に形成された自然酸化膜を除去せずに、
前記下層材料上に有機の反射防止膜を形成する工程と、 前記反射防止膜上にフォトレジストパターンを形成する
工程と、 前記フォトレジストパターンをマスクとして、前記自然
酸化膜によりエッチングを停止させることにより、前記
下層材料がエッチングされないように前記反射防止膜を
エッチング加工する工程と、 を含むことを特徴とする 半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記反射防止膜をエッチング加工する工
程において、Ｏ ２ （酸素）ガスとハロゲン系ガスとの混
合ガスを用い、前記Ｏ ２ ガスの混合比を３０％〜７０％
としたことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項４】 前記自然酸化膜を形成する代わりに、前
記下層材料表面にＯ２ プラズマ処理、熱処理、又は、
酸洗浄処理等の何れかの酸化手段を施すことにより酸化
膜を形成することを特徴とする請求項２記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項５】 前記反射防止膜をエッチング加工する工
程において、Ｏ２ガスとハロゲン系ガスとの混合ガスを
用いることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項６】 前記Ｏ２ ガスの混合比を１０〜５０％
としたことを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項７】 前記ハロゲン系ガスはＣｌ２ （塩素）
ガスであることを特徴とする請求項３又は５に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記ハロゲン系ガスをＮ２ （窒素）ガ
スにしたことを特徴とする請求項３又は５に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記下層材料は、ポリシリコン、金属シ
リサイド、又は、ポリシリコンと金属シリサイド膜の２
層膜の何れかであることを特徴とする請求項１乃至８の
いづれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記反射防止膜をエッチング加工する
工程に続き、前記下層材料表面の酸化膜層を除去するエ
ッチング工程と、下層材料をエッチングする工程とを更
に設けたことを特徴とする請求項１乃至９のいづれかに
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記反射防止膜をエッチング加工する
工程と、下層材料をエッチングする工程とをドライエッ
チング装置の同一チャンバー内で、連続して行うことを
特徴とする請求項１乃至１０のいづれかに記載の半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30024997A JP3303745B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30024997A JP3303745B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135476A JPH11135476A (ja) | 1999-05-21 |
| JP3303745B2 true JP3303745B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=17882517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30024997A Expired - Fee Related JP3303745B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3303745B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009080421A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Hoya Corp | マスクブランク、及びインプリント用モールドの製造方法 |
| JP2009098689A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-05-07 | Hoya Corp | マスクブランク、及びインプリント用モールドの製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100358124B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2002-10-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자에서 유기반사방지막의 식각 선택비 개선 방법 |
| KR100752170B1 (ko) | 2005-12-29 | 2007-08-27 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 패턴 쓰러짐 현상을 개선한 금속 배선 형성 방법 |
| KR101188753B1 (ko) | 2008-04-14 | 2012-10-10 | 주식회사 엘지화학 | 전도성 패턴의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전도성 패턴 |
| JP2014107520A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-09 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマエッチング方法 |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP30024997A patent/JP3303745B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009080421A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Hoya Corp | マスクブランク、及びインプリント用モールドの製造方法 |
| JP2009098689A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-05-07 | Hoya Corp | マスクブランク、及びインプリント用モールドの製造方法 |
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|---|---|
| JPH11135476A (ja) | 1999-05-21 |
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