JP4041373B2 - Dry etching method - Google Patents

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は少なくとも金属膜又は金属酸化膜を含む積層膜上にフォトレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして前記積層膜をドライエッチングによりパターン化する方法に関するものである。
【0002】
本発明は、▲1▼メタル配線パターンに関する分野(半導体パターン、液晶用パターン、表示素子パターン等)、▲2▼光学素子に関する分野(偏光素子、偏光板等)、▲3▼反射光学素子に関する分野(反射型液晶、反射を利用する素子等)などに利用することができる。
【0003】
【従来の技術】
従来、アルミニウムを主成分とする多層膜のドライエッチングを行う際、膜の構成に合せてエッチング条件を変えてドライエッチング加工を行っていた(特許文献1,2参照。)。
【0004】
具体的には、エッチングガス種として、「CHF3+BCl3」、「フッ素系ガス(CHF3以外)+BCl3」又は「CF4+Cl2」等のフッ素系と塩素系の混合ガスや、Cl2もしくはBCl3の塩素系の単独ガス又は混合ガスなどを用意しておき、エッチングしようとする膜構成が2層構成であれば2ステップ、3層構成であれば3ステップというように、エッチングの進行に伴う残膜構成に応じてエッチングガス組成を変えながらドライエッチングを行う方法である。
【0005】
また、アルミニウムは塩素と容易に反応し、等方的にエッチングが進行するので、異方性を得るために、エッチングを進行させつつ側壁に保護膜を形成することによって、等方的なエッチングを抑制して良好な仕上り形状を保つする手法が採られている。側壁保護膜を形成する方法としては、フォトレジストからの分解生成物を利用する方法、又は堆積性ガスの添加によりエッチング反応で生成する反応生成物を利用する方法がある。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−150477号公報
【特許文献2】
特開2000−260759号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、等方的なエッチングを抑制するためにレジストからの分解物を側壁保護膜として側壁に付着させると、対レジスト選択比が低下する。すなわち、対レジスト選択比と形状制御はトレードオフの関係にあり、対レジスト選択比を維持しながら良好な形状転写を行なうのはきわめて難しいとされている。また、側壁保護膜除去の工程が必要になる。
【0008】
また、エッチングの進行に伴う残膜構成に応じてエッチングガス組成を変えながらドライエッチングを行うと、条件変更時の履歴が残るため膜の境界面に段差が発生する。また、条件変更時にプラズマが安定するまでに時間がかかるので、膜の境界面では、一時的に垂直性が悪くなる。
【0009】
本発明は、金属膜又は金属酸化膜を含む積層膜上にフォトレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして前記積層膜をドライエッチングによりパターン化する方法において、一定条件でのドライエッチングを可能にして膜の境界面の段差を無くし、側壁保護膜を形成しないことによって対レジスト選択比を維持しながら良好な形状転写を可能にすることを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るドライエッチング方法は、エッチングをプラズマエッチング方法により行ない、エッチングガスとしてフッ素系ガスと塩素系ガスにArガスを含む混合ガスを用い、エッチングの開始から終了まで同一エッチング室内で同一エッチング条件で連続的に行なうことを特徴としている。
【0011】
「フッ素系ガスと塩素系ガスとArガスの混合ガス」でプラズマを生成することにより、同一エッチング室内、同一エッチング条件で連続的なドライエッチングを可能にし、膜の境界面の段差を無くし、目的とする垂直パターニング形状を形成することができる。
【0012】
すなわち、Arガス添加により、ラジカル成分を抑え、イオン密度を上げ、またサイドエッチングを防止して垂直性をよくすることができる。すなわち、Arガスは、エネルギー的にプラズマ中でイオン化(電離)し易く、不活性である特徴を有する。よって、他のイオン化していない分子に衝突すると、イオン化を促進する作用がある。また、スパッタリング効果がある為、保護膜の生成を防ぐ作用もある。
【0013】
従来の金属膜のドライエッチング方法では、良好な形状を保つ形状制御の目的でフッ素系ガスとレジストの生成物を側壁付着に用いるため、対レジスト選択比が低下し、対レジスト選択比と形状制御はトレードオフの関係にあったが、本発明ではArガスを添加したことによって形状制御性を維持しつつ、側壁保護膜が形成されにくくなることにより対レジスト選択比は、従来方法に比べ低下しない。
【0014】
本発明のドライエッチング方法は、同一エッチング条件で連続的にエッチングするので膜の境界面の段差をなくすことができる。
側壁に付着する膜はフッ素とレジストの反応生成物であるが、本発明ではArガスを添加したことによりフッ素系ガスの分圧が低下し、それだけフッ素との反応生成物の生成が抑えられるために、従来の側壁保護膜に相当する膜の生成をより効果的に防止することができる。
【0015】
Arガス添加による作用をより発揮させるために、エッチングガスの組成は、同じ圧力下での体積比で表わして、Arガスがフッ素系ガスと塩素系ガスの合計以上となるように設定されているのが好ましい。
そのような好ましいArガス添加率は、フッ素系ガスと塩素系ガスの合計体積を1としたとき、Arガスの体積比を1〜2とすることである。
【0016】
本発明は、積層膜が少なくともアルミニウム膜を含んでいる場合にも適用することができる。エッチングガスとしてのフッ素系ガスと塩素系ガスの混合ガスは、金属又は金属化合物薄膜のエッチングレートを上げるには好都合であるが、塩素系ガスによりアルミニウムを主成分とする金属膜の表層に塩化アルミニウムが生成し、アルミニウム膜の「経時的な侵食(アフターコロージョン)」が発生する。「経時的な侵食」とは、プロセス終了から製品使用時までの長時間に渡って塩素分子とアルミニウムが反応し、アルミニウム膜が腐食することを言う。半導体では、アルミニウム配線の断線となる。
【0017】
アルミニウムを含む金属多層膜をエッチングするのに「フッ素系ガスと塩素系ガスのみの混合ガス」を用いると、蒸気圧の差から、アルミニウムはフッ素系ガスと反応してフッ化アルミニウムを形成するよりも、塩素系ガスと反応して塩化アルミニウムになりやすい。この状態でエッチングを終了すると、アルミニウム表面に残る塩素とアルミニウムが反応し、アルミニウム膜が経時的に侵食される現象が発生する。
【0018】
そこで、本発明では、エッチングガスに「Arガスを添加」したので、試料に付着した塩素成分がアルゴンイオンのスパッタリングで気化し、経時的な侵食を防止することができる。
【0019】
また、積層膜が少なくともアルミニウム膜を含んでいる場合には、エッチングガス中のフッ素系ガスと塩素系ガスの割合は、塩素原子数がフッ素原子数より少なくなるように設定されていることが好ましい。
【0020】
本発明でも、フッ素系ガスとしてはCF4、塩素系ガスとしてはBCl3を使用することができる。他のフッ素系ガスや塩素系ガス、例えばCHF3やCl2など、従来から使用されているガスも使用することができる。
【0021】
エッチングガス中でのArガス以外のCF4とBCl3の割合は、同じ圧力下での体積比で表わして、1:1〜5:2が適当である。
エッチング工程終了後のフォトレジストを酸素ガスプラズマによるアッシング工程によって除去することも好ましい。このアッシング工程によって境界面や表面の塩素系成分も除去され、経時的な侵食を防止するうえでより有効である。
【0022】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
図1は本発明の方法により、アルミニウム膜又はアルミニウム酸化膜を含む金属膜、金属酸化膜、SiO2膜などからなる多層膜を一定条件下でドライエッチングする実施例を説明するための図で、工程を対象物の断面図により順に示した図である。
【0023】
この実施例を図1の工程に従って説明する。
(a)石英基板(厚さが1mm)1上に、膜厚70nmのAl膜2、その上に密着性向上のための膜厚20nmのSiO2膜3、さらにその上に膜厚30nmのCr膜4をスパッタ法、CVD法又は蒸着法にて形成する。
【0024】
次いで、Cr膜4上にフォトレジスト層(東京応化製型番:THMRip2250−13)5を塗布する。塗布膜厚は、プリベーク後に膜厚が3〜4μmとなるように塗布する。そのプリベーク条件はホットプレートで130℃で45秒間とする。
【0025】
通常のリソグラフィー工程にてレジスト層5をパターニングし、長さが10〜20μm、幅が2.5〜5μmのパターンを形成する。その後、ホットプレートを使用して130℃で180秒のポストベークを行なう。
【0026】
(b)次いで、この積層膜2,3,4をレジストパターン5をマスクとして、「フッ素系ガスと塩素系ガスとArガスの混合ガス」にて同一エッチング室内、同一エッチング条件で連続的にエッチングする。エッチング条件のうち、エッチングガスは、混合比「CF4:BCl3:Ar=7:3:10」の混合ガスを使用する。ここで、混合ガスの組成を表す混合比は、同じ圧力下での体積比であり、例えばエッチング室への導入ガス流量比である。以下の実施例でも同じである。上電極RFパワー:1250W、下電極RFパワー:600W、圧力:1.5mTorr、エッチング終点をSiFxの波長(λ=777nm等)で検出してジャストエッチングで停止する。エッチング装置は、高密度プラズマが得られるICP(誘導結合型プラズマ)エッチング装置を使用する。
【0027】
(c)エッチング後、レジスト層5を酸素ガスプラズマにて除去する。このとき、境界面、表面の塩素系成分も同時に除去される。
ただし、Al膜2に代えてクロム膜もしくはSiなどの他の金属膜でもよく、又はそれらの酸化膜や窒化膜でもよい。SiO2膜3に代えて他の酸化膜又は窒化膜を形成してもよい。またCr膜4に代えて他の金属膜又はそれらの金属酸化膜を形成してもよい。また、膜厚も上記のものに限らない。
【0028】
(実施例1の作用効果)
従来技術では、Cr、Al等金属膜、これらの酸化膜、SiO2などの酸化膜からなる多層膜において、エッチングの進行にともなう残膜構成に応じてガス条件を変更しながらドライエッチングを進めていく。それに対し、本実施例では、「フッ素系ガスと塩素系ガスとArガスの混合ガス」で高密度プラズマを生成し、エッチングの開始から終了まで、▲1▼同一エッチング室内、同一エッチング条件で▲2▼連続的なドライエッチングを可能にした。
【0029】
(実施例2)
図2は、金属膜、金属酸化膜とSiO2膜を組み合せた多層膜を、一定条件下で側壁保護膜を形成することなく、サイドエッチングの防止を可能にしたドライエッチングの実施例を説明するための図で、工程を対象物の断面図により順に示した図である。
【0030】
この実施例を図2の工程に従って説明する。
(a)図1の工程(a)と同じ工程により、石英基板(厚さが1mm)1上に、膜厚70nmのアルミニウムからなる金属膜7、その上に膜厚20nmのSiO2膜3、さらにその上に膜厚30nmのCr膜4を形成し、Cr膜4上にレジスト層を塗布し、通常のリソグラフィー工程にてレジストパターン5を形成する。できあがった状態は図1(a)のものと同じである。ただし、金属膜7はアルミニウム膜に限らず、クロム膜もしくはSiなどの他の金属膜でもよく、又はそれらの酸化膜や窒化膜でもよい。SiO2膜3に代えて他の酸化膜や窒化膜を形成してもよい。またCr膜4に代えて他の金属膜又はそれらの金属酸化膜を形成してもよい。また、膜厚も上記のものに限らない。
【0031】
(b)この多層膜7,3,4を「フッ素系ガスと塩素系ガスとArガスの混合ガス」でレジストパターン5をマスクとして、同一エッチング室内、同一エッチング条件で連続的にエッチングする。
【0032】
エッチングのガス条件は、▲1▼フッ素とレジストの炭素との生成物を妨げる混合比「CF4:BCl3:Ar=1:1:2」にし、▲2▼Arガスを添加した点に特徴がある。他の条件は、上電極RFパワー:1250W、下電極RFパワー:600W、圧力:1.5mTorr、エッチング終点をSiFxの波長(λ=777nm等)で検出してジャストエッチングで停止する。エッチング装置は、高密度プラズマが得られるICPエッチング装置を使用する。
(c)エッチング後、レジスト層5を酸素ガスプラズマにて除去する。
【0033】
(実施例2の作用効果)
従来技術では、金属膜、金属酸化膜、SiO2膜を組み合せた多層膜において、良好な形状を得るためにエッチングを進行させつつ側壁に保護膜を形成して、サイドエッチングを防止する。本発明では、CF4:BCl3:Arの混合ガスを用いて、▲1▼フッ素とレジストの炭素との生成物形成を妨げる混合比(1:1:2)にして、側壁保護膜を形成することなく、▲2▼Arガス添加でラジカル成分を除去し、イオン密度を上げ垂直性を良くするものである。
【0034】
(実施例3)
図3は、本発明の方法によるアルミニウムを含む多層膜のドライエッチングにおいて、経時的な侵食を防止する実施例を説明するための図で、工程を対象物の断面図により順に示した図である。
【0035】
この実施例を図3の工程に従って説明する。
(a)石英基板(厚さが1mm)1上に、膜厚70nmのAl膜2、その上に膜厚30nmのCr膜4をスパッタ法、CVD法又は蒸着法にて形成する。
次いで、Cr膜4上にフォトレジスト層(東京応化製型番:THMRip2250−13)5を塗布する。塗布膜厚は、プリベーク後に膜厚が3〜4μmとなるように塗布する。そのプリベーク条件はホットプレートで130℃で45秒間とする。
【0036】
通常のリソグラフィー工程にてレジスト層5をパターニングし、長さが10〜20μm、幅が2.5〜5μmのパターンを形成する。その後、ホットプレートを使用して130℃で180秒のポストベークを行なう。
【0037】
(b)このアルミニウムを含む多層膜を「フッ素系ガスと塩素系ガスとArガスの混合ガス」にて、レジストパターン5をマスクとして、同一エッチング室内、同一エッチング条件で連続的にエッチングする。このエッチングガスは、▲1▼混合ガスに含まれる塩素原子数をフッ素原子数より少なくなる混合比「CF4:BCl3:Ar=5:2:10」とし、▲2▼Arガスを添加した点に特徴がある。また、このエッチングでは、上電極RFパワー:1250W、下電極RFパワー:600W、圧力:1.5mTorr、エッチング終点をSiFxの波長(λ=777nm等)で検出してジャストエッチングで停止する。装置は、高密度プラズマが得られるICPを使用する。
【0038】
(c)エッチング後、レジスト層5を酸素ガスプラズマにて除去する。
ただし、Al膜2に代えてクロム膜もしくは他の金属膜でもよく、又はそれらの酸化膜でもよい。またCr膜4に代えて他の金属膜又はそれらの金属酸化膜を形成してもよい。また、膜厚も上記のものに限らない。
【0039】
(実施例3の発明の作用効果)
従来技術では、Alを含む金属多層膜をエッチングするには、「フッ素系ガスと塩素系ガスの混合ガス」を用いると、フッ素系ガスとアルミニウムが反応してフッ化アルミニウムを形成するより、塩素系ガスと反応して塩化アルミニウムになりやすい。また、塩素が残るとアルミニウムを含む金属多層膜が経時的に侵食される。そこで、本実施例では、▲1▼混合ガスに含まれる塩素原子数をフッ素原子数より少なくなる混合比にして、塩素とアルミニウムの反応確率を低下させる。さらに、▲2▼Arガスを添加して試料に付着した塩素成分をスパッタリングで気化させ、経時的な侵食を防止する。さらに、エッチング終了後に、酸素ガスプラズマを導入し、境界面、表面の塩素系成分を除去するものである。
【0040】
(実施例4)
金属膜、金属酸化膜、SiO2膜などからなる多層膜において、多層膜境界面の段差をなくす実施例を、実施例1と同じ図1を参照して説明する。
(a)図1の工程(a)と同様に、石英基板(厚さが1mm)1上に、膜厚70nmのAl膜2、その上に膜厚30nmのCr膜(又はその金属酸化膜であるCr23膜)4を形成し、Cr膜4上にレジスト層を塗布し、通常のリソグラフィー工程にてレジストパターン5を形成する。ただし、この実施例では、Al膜2とCr膜4の間のSiO2膜3は省略した。
【0041】
(b)この多層膜をレジストパターン5をマスクとして、「フッ素系ガスと塩素系ガスとArガスの混合ガス」にて同一エッチング室内、同一エッチング条件で連続的にエッチングする。エッチング条件は、混合比CF4:BCl3:Ar=7:3:10の混合ガスを使用し、上電極RFパワー:1250W、下電極RFパワー:600W、圧力:1.5mTorr、エッチング終点をSiFxの波長(λ=777nm等)で検出してジャストエッチングで停止する。装置は、高密度プラズマが得られるICPを使用する。
(c)エッチング後、レジスト層5を酸素ガスプラズマにて除去する。
【0042】
ただし、Al膜2に代えてクロム膜もしくはSiなどの他の金属膜でもよく、又はそれらの酸化膜や窒化膜でもよい。この実施例では省略した図1のSiO2膜3に代えて他の酸化膜や窒化膜又は金属膜を形成してもよい。またCr膜4に代えて他の金属膜又はそれらの金属酸化膜を形成してもよい。また、膜厚も上記のものに限らない。
【0043】
(実施例4の作用効果)
従来技術では、金属膜、これらの酸化膜、SiO2膜等の多層膜のドライエッチングを行う際、膜構成に応じて「フッ素系ガス+塩素系ガスの単体あるいは混合ガス」の条件を変えながら、ドライエッチングを行うため、条件変更時の履歴が残り、膜の境界面に段差が発生する。さらに、条件変更時プラズマが安定するまでに時間がかかるので、その間膜の境界面では、一時的に垂直性が悪くなり、サイドエッチングを助長する。そこで、本実施例は、一定条件下で実施して、多層膜での膜境界面の段差をなくす。さらに、条件変更がないので、プラズマが安定し垂直性も良くなる。
【0044】
(実施例5)
図4は、本発明の方法による金属膜、その酸化膜からなる多層膜のドライエッチングにおいて、対レジストの高選択比の実施例を説明するための図で、工程を対象物の断面図により順に示した図である。
【0045】
この実施例を図4の工程に従って説明する。
(a)石英基板(厚さが1mm)1上に、膜厚30nmのCr膜4a、さらにその上に膜厚30nmのCr23膜4bをスパッタ法、CVD法又は蒸着法にて形成する。
次いで、Cr23膜4b上に図1の実施例と同様にフォトレジスト層を塗布し、プリベークの後、通常のリソグラフィー工程にてそのレジスト層をパターニングし、ポストベークを行なってレジストパターン5を形成する。
【0046】
(b)この多層膜を「フッ素系ガスと塩素系ガスとArガスの混合ガス」で、「CF4:BCl3=7:3」で、「(CF4+BCl3):Ar=10:10〜10:20となるようにArガスの混合比を多くして、同一エッチング室内、同一エッチング条件で連続的にエッチングする。エッチング条件は、上電極RFパワー:1250W、下電極RFパワー:600W、圧力:1.5mTorr、エッチング終点をSiFxの波長(λ=777nm等)で検出してジャストエッチングで停止する。エッチング装置は、高密度プラズマが得られるICPエッチング装置を使用する。
(c)エッチング後、レジスト層5を酸素ガスプラズマにて除去する。
【0047】
このArガス添加により、対レジストの選択比が大幅に向上した。
ただし、Cr膜4aに代えて他の金属膜でもよく、又はそれらの酸化膜や窒化膜でもよい。またCr23膜4bに代えて他の金属酸化膜を形成してもよい。また、膜厚も上記のものに限らない。
【0048】
(実施例5の作用効果)
従来技術では、金属膜のドライエッチングを行う際、良好な形状を保つためにエッチングガスとレジストとの反応生成物を側壁付着に用いるため、対レジスト選択比は低下するという問題が発生する。そのため、本実施例では、Arガスを添加した「フッ素系ガスと塩素系ガスとArガスの混合ガス」を使用して、Arガスの混合比を多くしたので、対レジスト高選択比を実現できた。
【0049】
(実施例6)
金属膜、金属酸化膜、SiO2膜などからなる多層膜において、多層膜境界面の段差をなくす実施例を、実施例1と同じ図1を参照して説明する。
(a)図1の工程(a)と同様に、石英基板(厚さが1mm)1上に、膜厚70nmのAl膜2、その上に膜厚20nmのSiO2膜3、さらにその上に膜厚30nmのCr膜(又はその金属酸化膜であるCr23膜)4を形成し、Cr膜4上にレジスト層を塗布し、通常のリソグラフィー工程にてレジストパターン5を形成する。
【0050】
(b)この多層膜をレジストパターン5をマスクとして、「フッ素系ガスと塩素ガスとArガスの混合ガス」にて同一エッチング室内、同一エッチング条件で連続的にエッチングする。エッチング条件は、混合比CF4:Cl2:Ar=2:1:3の混合ガスを使用し、上電極RFパワー:800〜1000W、下電極RFパワー:400〜500W、圧力:2〜3mTorr、エッチング終点をSiFxの波長(λ=777nm等)で検出してジャストエッチングで停止する。装置は、高密度プラズマが得られるICPを使用する。
(c)エッチング後、レジスト層5を酸素ガスプラズマにて除去する。
【0051】
ただし、Al膜2に代えてクロム膜もしくはSiなどの他の金属膜でもよく、又はそれらの酸化膜や窒化膜でもよい。SiO2膜3に代えて他の酸化膜又は窒化膜を形成してもよい。またCr膜4に代えて他の金属膜又はそれらの金属酸化膜を形成してもよい。また、膜厚も上記のものに限らない。
【0052】
(実施例6の作用効果)
実施例4では、同一エッチング室内、同一エッチング条件で「フッ素系ガスと塩素系ガスとArガスの混合ガス」にて連続的にエッチングすることで目的を達成した。本実施例では、エッチングガスを「フッ素系ガスとCl2ガスとArガスの混合ガス」に替え、ガス混合比、上電極RFパワー、下電極RFパワー、圧力を変更して連続的にエッチングすることで、多層膜での膜境界面の段差をなくした。さらに、本実施例でもエッチング途中での条件変更がないので、プラズマが安定し垂直性も良くなる。
【0053】
(実施例7)
金属膜、金属酸化膜、SiO2膜などからなる多層膜において、多層膜境界面の段差をなくす実施例を、実施例1と同じ図1を参照して説明する。
(a)図1の工程(a)と同様に、石英基板(厚さが1mm)1上に、膜厚70nmのAl膜2、その上に膜厚20nmのSiO2膜3、さらにその上に膜厚30nmのCr膜(又はその金属酸化膜であるCr23膜)4を形成し、Cr膜4上にレジスト層を塗布し、通常のリソグラフィー工程にてレジストパターン5を形成する。
【0054】
(b)この多層膜をレジストパターン5をマスクとして、「フッ素系ガスと塩素ガスとArガスの混合ガス」にて同一エッチング室内、同一エッチング条件で連続的にエッチングする。エッチング条件は、混合比CF4:(BCl3+Cl2):Ar=2:1(0.5:0.5):3の混合ガスを使用し、上電極RFパワー:1000W、下電極RFパワー:500W、圧力:2〜3mTorr、エッチング終点をSiFxの波長(λ=777nm等)で検出してジャストエッチングで停止する。装置は、高密度プラズマが得られるICPを使用する。
(c)エッチング後、レジスト層5を酸素ガスプラズマにて除去する。
【0055】
ただし、Al膜2に代えてクロム膜もしくはSiなどの他の金属膜でもよく、又はそれらの酸化膜や窒化膜でもよい。SiO2膜3に代えて他の酸化膜又は窒化膜を形成してもよい。またCr膜4に代えて他の金属膜又はそれらの金属酸化膜を形成してもよい。また、膜厚も上記のものに限らない。
【0056】
(実施例7の作用効果)
実施例1では「フッ素系ガスと塩素系ガスとArガスの混合ガス」で高密度プラズマを生成し、同一エッチング室内、同一エッチング条件で、多層膜を連続的にエッチングすることで目的を達成した。本実施例では、エッチングガスを「フッ素系ガスと(BCl3+Cl2)ガスとArガスの混合ガス」に替え、ガス混合比、上電極RFパワー、下電極RFパワー、圧力を変更して連続的にエッチングすることで、多層膜での膜境界面の段差をなくした。さらに、本実施例でもエッチング途中での条件変更がないので、プラズマが安定し垂直性も良くなる。
【0057】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば金属膜又は金属酸化膜を含む多層膜のドライエッチングにおいて、Arガスを含む混合ガスでプラズマを生成し、そのプラズマで多層膜を同一エッチング室内、同一エッチング条件で連続的にエッチングするようにしたので、膜の境界面の段差を無くし、さらに、目的とする垂直パターニング形状を制御し、対レジスト選択比の維持を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施例を説明するための工程断面図である。
【図2】 他の実施例を説明するための工程断面図である。
【図3】 さらに他の実施例を説明するための工程断面図である。
【図4】 さらに他の実施例を説明するための工程断面図である。
【符号の説明】
1 石英基板
7 金属膜
2 Al膜
3 SiO2
4,4a Cr膜
4b Cr23
5 フォトレジスト膜
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of forming a photoresist pattern on a laminated film including at least a metal film or a metal oxide film, and patterning the laminated film by dry etching using the resist pattern as a mask.
[0002]
The present invention relates to (1) fields related to metal wiring patterns (semiconductor patterns, liquid crystal patterns, display element patterns, etc.), (2) fields related to optical elements (polarizing elements, polarizing plates, etc.), and (3) fields related to reflective optical elements. (Reflective liquid crystal, elements utilizing reflection, etc.) can be used.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, when performing dry etching of a multilayer film containing aluminum as a main component, dry etching processing is performed by changing etching conditions in accordance with the structure of the film (see Patent Documents 1 and 2).
[0004]
Specifically, as the etching gas species, “CHF” Three + BCl Three "," Fluorine gas (CHF Three Except) + BCl Three Or CF Four + Cl 2 ”And other fluorine-based and chlorine-based mixed gases, and Cl 2 Or BCl Three If the film structure to be etched is a two-layer structure, two steps are required, and if the film structure is to be etched, three steps are required. In this method, dry etching is performed while changing the etching gas composition according to the film configuration.
[0005]
Also, since aluminum easily reacts with chlorine and isotropically proceeds, isotropic etching is performed by forming a protective film on the side wall while performing etching in order to obtain anisotropy. A method of suppressing and maintaining a good finished shape is employed. As a method for forming the sidewall protective film, there are a method using a decomposition product from a photoresist, or a method using a reaction product generated by an etching reaction by adding a deposition gas.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-150477 A
[Patent Document 2]
JP 2000-260759 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, if a decomposition product from the resist is attached to the side wall as a side wall protective film in order to suppress isotropic etching, the selectivity with respect to the resist is lowered. That is, the resist selection ratio and shape control are in a trade-off relationship, and it is extremely difficult to perform good shape transfer while maintaining the resist selection ratio. Further, a step of removing the sidewall protective film is required.
[0008]
In addition, when dry etching is performed while changing the etching gas composition in accordance with the remaining film structure as the etching progresses, a history at the time of changing the conditions remains, and a step is generated on the boundary surface of the film. In addition, since it takes time for the plasma to stabilize when the conditions are changed, the perpendicularity temporarily deteriorates at the boundary surface of the film.
[0009]
The present invention enables dry etching under certain conditions in a method of forming a photoresist pattern on a laminated film including a metal film or a metal oxide film, and patterning the laminated film by dry etching using the resist pattern as a mask. The object of the present invention is to eliminate the step on the boundary surface of the film and to form a good shape while maintaining the selectivity to resist by not forming the side wall protective film.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a dry etching method according to the present invention performs etching by a plasma etching method, and uses a mixed gas containing Ar gas as a fluorine gas and a chlorine gas as an etching gas, from the start to the end of etching. It is characterized by being continuously performed under the same etching conditions in the same etching chamber.
[0011]
By generating plasma with “a mixed gas of fluorine-based gas, chlorine-based gas and Ar gas”, it is possible to perform continuous dry etching in the same etching chamber and under the same etching conditions, eliminating the step on the boundary surface of the film. A vertical patterning shape can be formed.
[0012]
That is, by adding Ar gas, radical components can be suppressed, ion density can be increased, and side etching can be prevented to improve the verticality. That is, Ar gas is characterized by being energetically easy to ionize (ionize) in plasma and inert. Therefore, when colliding with other non-ionized molecules, there is an action of promoting ionization. Moreover, since it has a sputtering effect, it also has an effect of preventing the formation of a protective film.
[0013]
In conventional metal film dry etching methods, fluorine-based gas and resist products are used for side wall adhesion for the purpose of shape control to maintain a good shape, so the selectivity to resist decreases, and the selectivity to resist and shape control However, in the present invention, the addition of Ar gas maintains the shape controllability and makes it difficult to form a sidewall protective film, so that the resist selection ratio does not decrease compared to the conventional method. .
[0014]
Since the dry etching method of the present invention continuously etches under the same etching conditions, it is possible to eliminate the step at the boundary surface of the film.
The film adhering to the side wall is a reaction product of fluorine and resist, but in the present invention, the addition of Ar gas lowers the partial pressure of the fluorine-based gas, and the generation of the reaction product with fluorine is suppressed accordingly. In addition, the generation of a film corresponding to a conventional sidewall protective film can be more effectively prevented.
[0015]
In order to further exert the effect of Ar gas addition, the composition of the etching gas is set so that the Ar gas is equal to or greater than the total of the fluorine-based gas and the chlorine-based gas, expressed as a volume ratio under the same pressure. Is preferred.
Such a preferable Ar gas addition rate is that when the total volume of the fluorine-based gas and the chlorine-based gas is 1, the volume ratio of Ar gas is 1-2.
[0016]
The present invention can also be applied when the laminated film includes at least an aluminum film. A mixed gas of fluorine-based gas and chlorine-based gas as an etching gas is convenient for increasing the etching rate of a metal or metal compound thin film, but aluminum chloride is formed on the surface layer of a metal film mainly composed of aluminum by the chlorine-based gas. As a result, “aged corrosion (after-corrosion)” of the aluminum film occurs. “Erosion over time” means that chlorine molecules react with aluminum over a long period of time from the end of the process to the use of the product, and the aluminum film is corroded. In a semiconductor, the aluminum wiring is disconnected.
[0017]
When using a "mixed gas of fluorine-based gas and chlorine-based gas only" to etch a metal multilayer film containing aluminum, aluminum reacts with fluorine-based gas to form aluminum fluoride due to the difference in vapor pressure. However, it tends to react with chlorine-based gas to form aluminum chloride. When etching is completed in this state, chlorine and aluminum remaining on the aluminum surface react to cause a phenomenon that the aluminum film is eroded over time.
[0018]
Therefore, in the present invention, since “Ar gas is added” to the etching gas, the chlorine component adhering to the sample is vaporized by sputtering with argon ions, and erosion over time can be prevented.
[0019]
Further, when the laminated film includes at least an aluminum film, the ratio of the fluorine-based gas and the chlorine-based gas in the etching gas is preferably set so that the number of chlorine atoms is less than the number of fluorine atoms. .
[0020]
Even in the present invention, the fluorine-based gas is CF. Four As chlorine-based gas, BCl Three Can be used. Other fluorinated and chlorinated gases such as CHF Three Or Cl 2 For example, a conventionally used gas can also be used.
[0021]
CF other than Ar gas in etching gas Four And BCl Three The ratio is expressed as a volume ratio under the same pressure, and 1: 1 to 5: 2 is appropriate.
It is also preferable to remove the photoresist after the etching process by an ashing process using oxygen gas plasma. This ashing process also removes chlorine-based components on the boundary surface and surface, and is more effective in preventing erosion over time.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, examples of the present invention will be described.
Example 1
FIG. 1 shows a metal film including an aluminum film or an aluminum oxide film, a metal oxide film, SiO 2 by the method of the present invention. 2 It is a figure for demonstrating the Example which dry-etches the multilayer film which consists of films | membranes on a fixed condition, and is the figure which showed the process in order with sectional drawing of the target object.
[0023]
This embodiment will be described according to the process shown in FIG.
(A) An Al film 2 having a thickness of 70 nm on a quartz substrate 1 (thickness 1 mm), and an SiO film having a thickness of 20 nm for improving adhesiveness thereon. 2 A film 3 and a Cr film 4 having a thickness of 30 nm are formed on the film 3 by sputtering, CVD, or vapor deposition.
[0024]
Next, a photoresist layer (model number: THMRip2250-13 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) 5 is applied on the Cr film 4. The coating thickness is applied so that the thickness is 3 to 4 μm after pre-baking. The prebaking condition is a hot plate at 130 ° C. for 45 seconds.
[0025]
The resist layer 5 is patterned by a normal lithography process to form a pattern having a length of 10 to 20 μm and a width of 2.5 to 5 μm. Thereafter, post-baking is performed at 130 ° C. for 180 seconds using a hot plate.
[0026]
(B) Next, using the laminated films 2, 3, and 4 as a mask, the resist pattern 5 is used as a mask, and continuously etched in the same etching chamber and under the same etching conditions in a “mixed gas of fluorine-based gas, chlorine-based gas, and Ar gas”. To do. Among etching conditions, the etching gas has a mixing ratio of “CF Four : BCl Three : Ar = 7: 3: 10 "is used. Here, the mixing ratio representing the composition of the mixed gas is a volume ratio under the same pressure, for example, a flow rate ratio of gas introduced into the etching chamber. The same applies to the following embodiments. The upper electrode RF power is 1250 W, the lower electrode RF power is 600 W, the pressure is 1.5 mTorr, the etching end point is detected at the wavelength of SiFx (λ = 777 nm, etc.), and stopped by just etching. As an etching apparatus, an ICP (inductively coupled plasma) etching apparatus capable of obtaining high-density plasma is used.
[0027]
(C) After etching, the resist layer 5 is removed by oxygen gas plasma. At this time, the chlorine component on the boundary surface and the surface is also removed at the same time.
However, the Al film 2 may be replaced with another metal film such as a chromium film or Si, or an oxide film or a nitride film thereof. SiO 2 Instead of the film 3, another oxide film or nitride film may be formed. Further, instead of the Cr film 4, another metal film or a metal oxide film thereof may be formed. Further, the film thickness is not limited to the above.
[0028]
(Operational effect of Example 1)
In the prior art, metal films such as Cr and Al, these oxide films, SiO 2 In a multilayer film made of an oxide film such as the above, dry etching is proceeded while changing gas conditions in accordance with the remaining film configuration accompanying the progress of etching. On the other hand, in this embodiment, high-density plasma is generated with “a mixed gas of fluorine-based gas, chlorine-based gas, and Ar gas”, and from the start to the end of etching, (1) in the same etching chamber and under the same etching conditions, 2) Enables continuous dry etching.
[0029]
(Example 2)
2 shows a metal film, a metal oxide film and SiO. 2 This is a diagram for explaining an embodiment of dry etching that enables side etching to be prevented without forming a side wall protective film under a certain condition by combining multilayer films, and the process is illustrated by a cross-sectional view of an object. It is the figure shown in order.
[0030]
This embodiment will be described in accordance with the process of FIG.
(A) By the same step as step (a) in FIG. 1, a metal film 7 made of aluminum having a thickness of 70 nm is formed on a quartz substrate (thickness 1 mm) 1, and SiO having a thickness of 20 nm is formed thereon. 2 A Cr film 4 having a film thickness of 30 nm is formed on the film 3, and a resist layer is applied on the Cr film 4, and a resist pattern 5 is formed by a normal lithography process. The completed state is the same as that in FIG. However, the metal film 7 is not limited to an aluminum film, and may be a chromium film, another metal film such as Si, or an oxide film or a nitride film thereof. SiO 2 Instead of the film 3, another oxide film or nitride film may be formed. Further, instead of the Cr film 4, another metal film or a metal oxide film thereof may be formed. Further, the film thickness is not limited to the above.
[0031]
(B) The multilayer films 7, 3, and 4 are continuously etched under the same etching conditions in the same etching chamber using “the mixed gas of fluorine-based gas, chlorine-based gas, and Ar gas” with the resist pattern 5 as a mask.
[0032]
Etching gas conditions are as follows: (1) Mixing ratio “CF” which prevents the product of fluorine and resist carbon Four : BCl Three : Ar = 1: 1: 2 ”and (2) Ar gas is added. As other conditions, upper electrode RF power: 1250 W, lower electrode RF power: 600 W, pressure: 1.5 mTorr, the etching end point is detected at the wavelength of SiFx (λ = 777 nm, etc.) and stopped by just etching. As the etching apparatus, an ICP etching apparatus capable of obtaining high-density plasma is used.
(C) After etching, the resist layer 5 is removed by oxygen gas plasma.
[0033]
(Effect of Example 2)
In the prior art, metal film, metal oxide film, SiO 2 In a multilayer film in which films are combined, a protective film is formed on the side wall while etching is progressed to obtain a good shape, thereby preventing side etching. In the present invention, CF Four : BCl Three (2) Ar gas without forming a sidewall protective film by using a mixed gas of Ar, and (1) mixing ratio (1: 1: 2) that prevents formation of a product of fluorine and carbon of resist. Addition removes radical components to increase ion density and improve verticality.
[0034]
(Example 3)
FIG. 3 is a view for explaining an embodiment for preventing erosion over time in dry etching of a multilayer film containing aluminum by the method of the present invention, and is a view sequentially showing steps in cross-sectional views of an object. .
[0035]
This embodiment will be described according to the process shown in FIG.
(A) An Al film 2 having a thickness of 70 nm is formed on a quartz substrate (thickness 1 mm) 1, and a Cr film 4 having a thickness of 30 nm is formed thereon by a sputtering method, a CVD method or a vapor deposition method.
Next, a photoresist layer (model number: THMRip2250-13 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) 5 is applied on the Cr film 4. The coating thickness is applied so that the thickness is 3 to 4 μm after pre-baking. The prebaking condition is a hot plate at 130 ° C. for 45 seconds.
[0036]
The resist layer 5 is patterned by a normal lithography process to form a pattern having a length of 10 to 20 μm and a width of 2.5 to 5 μm. Thereafter, post-baking is performed at 130 ° C. for 180 seconds using a hot plate.
[0037]
(B) The multilayer film containing aluminum is continuously etched with “mixed gas of fluorine-based gas, chlorine-based gas, and Ar gas” using the resist pattern 5 as a mask in the same etching chamber under the same etching conditions. This etching gas has a mixing ratio “CF” in which the number of chlorine atoms contained in the mixed gas is less than the number of fluorine atoms. Four : BCl Three : Ar = 5: 2: 10 ”, and (2) a feature is that Ar gas was added. In this etching, the upper electrode RF power is 1250 W, the lower electrode RF power is 600 W, the pressure is 1.5 mTorr, the etching end point is detected at the wavelength of SiFx (λ = 777 nm, etc.), and stopped by just etching. The apparatus uses an ICP that provides a high density plasma.
[0038]
(C) After etching, the resist layer 5 is removed by oxygen gas plasma.
However, instead of the Al film 2, a chromium film or another metal film may be used, or an oxide film thereof may be used. Further, instead of the Cr film 4, another metal film or a metal oxide film thereof may be formed. Further, the film thickness is not limited to the above.
[0039]
(Effect of invention of Example 3)
In the prior art, in order to etch a metal multilayer film containing Al, the use of “mixed gas of fluorine-based gas and chlorine-based gas” causes chlorine to react with fluorine-based gas and aluminum to form aluminum fluoride. Reacts with system gases to form aluminum chloride. If chlorine remains, the metal multilayer film containing aluminum is eroded over time. Therefore, in this embodiment, (1) the reaction ratio between chlorine and aluminum is lowered by setting the mixture ratio so that the number of chlorine atoms contained in the mixed gas is smaller than the number of fluorine atoms. Further, (2) Ar gas is added to vaporize the chlorine component adhering to the sample by sputtering to prevent erosion over time. Further, after the etching is completed, oxygen gas plasma is introduced to remove the chlorine-based components on the boundary surface and the surface.
[0040]
Example 4
Metal film, metal oxide film, SiO 2 With reference to FIG. 1, which is the same as that of the first embodiment, an embodiment in which a multilayer film composed of a film or the like eliminates a step at the boundary surface of the multilayer film will be described.
(A) Similar to step (a) in FIG. 1, an Al film 2 having a thickness of 70 nm is formed on a quartz substrate (thickness 1 mm) 1, and a Cr film having a thickness of 30 nm is formed thereon (or a metal oxide film thereof). Cr 2 O Three Film) 4 is formed, a resist layer is applied on the Cr film 4, and a resist pattern 5 is formed by a normal lithography process. However, in this embodiment, SiO between the Al film 2 and the Cr film 4 is used. 2 The membrane 3 was omitted.
[0041]
(B) Using this resist film 5 as a mask, this multilayer film is continuously etched in the same etching chamber and under the same etching conditions with “a mixed gas of fluorine-based gas, chlorine-based gas, and Ar gas”. The etching condition is a mixture ratio CF Four : BCl Three : Ar = 7: 3: 10 mixed gas, upper electrode RF power: 1250 W, lower electrode RF power: 600 W, pressure: 1.5 mTorr, etching end point detected by SiFx wavelength (λ = 777 nm, etc.) Stop with just etching. The apparatus uses an ICP that provides a high density plasma.
(C) After etching, the resist layer 5 is removed by oxygen gas plasma.
[0042]
However, the Al film 2 may be replaced with another metal film such as a chromium film or Si, or an oxide film or a nitride film thereof. In this embodiment, the SiO of FIG. 1 omitted. 2 Instead of the film 3, another oxide film, nitride film, or metal film may be formed. Further, instead of the Cr film 4, another metal film or a metal oxide film thereof may be formed. Further, the film thickness is not limited to the above.
[0043]
(Effect of Example 4)
In the prior art, metal films, these oxide films, SiO 2 When performing dry etching of a multilayer film such as a film, since the dry etching is performed while changing the condition of "single or mixed gas of fluorine-based gas + chlorine-based gas" according to the film configuration, the history at the time of condition change remains A step is generated on the boundary surface of the film. Further, since it takes time for the plasma to stabilize when the conditions are changed, the perpendicularity temporarily deteriorates at the boundary surface of the film during this time, and side etching is promoted. Therefore, this embodiment is carried out under a certain condition to eliminate the step at the film interface in the multilayer film. Furthermore, since there is no change in conditions, the plasma is stable and the verticality is improved.
[0044]
(Example 5)
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a high selection ratio of resist to resist in dry etching of a metal film and a multilayer film made of an oxide film thereof according to the method of the present invention. FIG.
[0045]
This embodiment will be described in accordance with the process of FIG.
(A) On a quartz substrate (thickness 1 mm) 1, a Cr film 4 a having a film thickness of 30 nm and further Cr film having a film thickness of 30 nm thereon. 2 O Three The film 4b is formed by sputtering, CVD, or vapor deposition.
Next, Cr 2 O Three A photoresist layer is applied onto the film 4b in the same manner as in the embodiment of FIG. 1, and after pre-baking, the resist layer is patterned by a normal lithography process, and post-baking is performed to form a resist pattern 5.
[0046]
(B) This multilayer film is made of “fluorine gas, chlorine gas and Ar gas mixed gas” and “CF Four : BCl Three = 7: 3 "and" (CF Four + BCl Three ): Ar gas mixture ratio is increased so that Ar = 10: 10 to 10:20, and etching is continuously performed in the same etching chamber and under the same etching conditions. Etching conditions are: upper electrode RF power: 1250 W, lower electrode RF power: 600 W, pressure: 1.5 mTorr, the etching end point is detected at the wavelength of SiFx (λ = 777 nm, etc.) and stopped by just etching. As the etching apparatus, an ICP etching apparatus capable of obtaining high-density plasma is used.
(C) After etching, the resist layer 5 is removed by oxygen gas plasma.
[0047]
By adding this Ar gas, the selectivity to resist was greatly improved.
However, other metal films may be used in place of the Cr film 4a, or oxide films or nitride films thereof may be used. Cr 2 O Three Instead of the film 4b, another metal oxide film may be formed. Further, the film thickness is not limited to the above.
[0048]
(Effect of Example 5)
In the prior art, when performing dry etching of a metal film, a reaction product of an etching gas and a resist is used for side wall adhesion in order to maintain a good shape, so that there is a problem that the selectivity to resist is lowered. For this reason, in this example, the Ar gas was added and the Ar gas mixture ratio was increased by using a “fluorine gas / chlorine gas / Ar gas mixed gas”, so that a high resist selectivity ratio could be realized. It was.
[0049]
(Example 6)
Metal film, metal oxide film, SiO 2 With reference to FIG. 1, which is the same as that of the first embodiment, an embodiment in which a multilayer film composed of a film or the like eliminates a step at the boundary surface of the multilayer film is described.
(A) Similar to step (a) in FIG. 1, an Al film 2 having a thickness of 70 nm is formed on a quartz substrate (thickness 1 mm) 1, and an SiO film having a thickness of 20 nm is formed thereon. 2 The film 3 and further a Cr film with a thickness of 30 nm (or Cr which is a metal oxide film thereof) 2 O Three Film) 4 is formed, a resist layer is applied on the Cr film 4, and a resist pattern 5 is formed by a normal lithography process.
[0050]
(B) Using the resist pattern 5 as a mask, this multilayer film is continuously etched in the same etching chamber and under the same etching conditions with “a mixed gas of fluorine-based gas, chlorine gas, and Ar gas”. The etching condition is a mixture ratio CF Four : Cl 2 : Ar = 2: 1: 3 mixed gas, upper electrode RF power: 800-1000 W, lower electrode RF power: 400-500 W, pressure: 2-3 mTorr, etching end point is wavelength of SiFx (λ = 777 nm, etc.) ) And stop at just etching. The apparatus uses an ICP that provides a high density plasma.
(C) After etching, the resist layer 5 is removed by oxygen gas plasma.
[0051]
However, the Al film 2 may be replaced with another metal film such as a chromium film or Si, or an oxide film or a nitride film thereof. SiO 2 Instead of the film 3, another oxide film or nitride film may be formed. Further, instead of the Cr film 4, another metal film or a metal oxide film thereof may be formed. Further, the film thickness is not limited to the above.
[0052]
(Effect of Example 6)
In Example 4, the object was achieved by performing continuous etching with “a mixed gas of fluorine-based gas, chlorine-based gas, and Ar gas” in the same etching chamber and under the same etching conditions. In this embodiment, the etching gas is “fluorine gas and Cl”. 2 By changing the gas mixture ratio, the upper electrode RF power, the lower electrode RF power, and the pressure continuously, instead of “gas and Ar gas mixed gas”, the step on the film interface in the multilayer film is eliminated. . Furthermore, in this embodiment, since there is no change in conditions during etching, the plasma is stable and the verticality is improved.
[0053]
(Example 7)
Metal film, metal oxide film, SiO 2 With reference to FIG. 1, which is the same as that of the first embodiment, an embodiment in which a multilayer film composed of a film or the like eliminates a step at the boundary surface of the multilayer film will be described.
(A) Similar to step (a) in FIG. 1, an Al film 2 having a thickness of 70 nm is formed on a quartz substrate (thickness 1 mm) 1, and an SiO film having a thickness of 20 nm is formed thereon. 2 The film 3 and further a Cr film with a thickness of 30 nm (or Cr which is a metal oxide film thereof) 2 O Three Film) 4 is formed, a resist layer is applied on the Cr film 4, and a resist pattern 5 is formed by a normal lithography process.
[0054]
(B) Using the resist pattern 5 as a mask, this multilayer film is continuously etched in the same etching chamber and under the same etching conditions with “a mixed gas of fluorine-based gas, chlorine gas, and Ar gas”. The etching condition is a mixture ratio CF Four : (BCl Three + Cl 2 ): Ar = 2: 1 (0.5: 0.5): 3 gas mixture is used, upper electrode RF power: 1000 W, lower electrode RF power: 500 W, pressure: 2-3 mTorr, etching end point is SiFx Detection is performed at a wavelength (λ = 777 nm, etc.) and the etching is stopped by just etching. The apparatus uses an ICP that provides a high density plasma.
(C) After etching, the resist layer 5 is removed by oxygen gas plasma.
[0055]
However, the Al film 2 may be replaced with another metal film such as a chromium film or Si, or an oxide film or a nitride film thereof. SiO 2 Instead of the film 3, another oxide film or nitride film may be formed. Further, instead of the Cr film 4, another metal film or a metal oxide film thereof may be formed. Further, the film thickness is not limited to the above.
[0056]
(Effect of Example 7)
In Example 1, a high-density plasma was generated by “a mixed gas of fluorine-based gas, chlorine-based gas, and Ar gas”, and the object was achieved by continuously etching the multilayer film in the same etching chamber and under the same etching conditions. . In this embodiment, the etching gas is “fluorine gas and (BCl Three + Cl 2 By changing the gas mixture ratio, the upper electrode RF power, the lower electrode RF power, and the pressure continuously and etching, the step of the film boundary surface in the multilayer film is eliminated. did. Furthermore, in this embodiment, since there is no change in conditions during etching, the plasma is stable and the verticality is improved.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in dry etching of a multilayer film including a metal film or a metal oxide film, plasma is generated with a mixed gas including Ar gas, and the multilayer film is the same in the same etching chamber with the plasma. Since the etching is continuously performed under the etching conditions, the step at the boundary surface of the film is eliminated, and the target vertical patterning shape is controlled to maintain the resist selectivity ratio.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process cross-sectional view for explaining an embodiment.
FIG. 2 is a process cross-sectional view for explaining another embodiment.
FIG. 3 is a process cross-sectional view for explaining still another embodiment.
FIG. 4 is a process cross-sectional view for explaining still another embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Quartz substrate
7 Metal film
2 Al film
3 SiO 2 film
4,4a Cr film
4b Cr 2 O Three film
5 Photoresist film

Claims (3)

金属膜又は金属酸化膜を含む積層膜上にフォトレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして前記積層膜をドライエッチングによりパターン化する方法において、
エッチングをプラズマエッチング方法により行ない、
エッチングガスとしてフッ素系ガスと塩素系ガスにArガスを含む混合ガスを用い、
前記混合ガスの組成は、同じ圧力下での体積比で表わして、フッ素系ガスと塩素系ガスの割合が1:1〜5:2であり、フッ素系ガスと塩素系ガスの合計体積を1としたときのArガスの体積比が1〜2であり、
フッ素系ガスにはCF 4 ガス、塩素系ガスにはBCl 3 ガス又はBCl 3 とCl 2 の混合ガスを使用し、
エッチングの開始から終了まで同一エッチング室内で同一エッチング条件で連続的に行なうことを特徴とするドライエッチング方法。
In a method of forming a photoresist pattern on a laminated film including a metal film or a metal oxide film, and patterning the laminated film by dry etching using the resist pattern as a mask,
Etching is performed by plasma etching method,
Using a mixed gas containing Ar gas in fluorine gas and chlorine gas as etching gas,
The composition of the mixed gas is expressed as a volume ratio under the same pressure, and the ratio of the fluorine-based gas and the chlorine-based gas is 1: 1 to 5: 2, and the total volume of the fluorine-based gas and the chlorine-based gas is 1 When the volume ratio of Ar gas is 1-2,
CF 4 gas is used for the fluorine-based gas, BCl 3 gas or a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 is used for the chlorine-based gas ,
A dry etching method characterized by performing continuously under the same etching conditions in the same etching chamber from the start to the end of etching.
前記積層膜は少なくともアルミニウム膜を含んでいる請求項1に記載のドライエッチング方法。  The dry etching method according to claim 1, wherein the laminated film includes at least an aluminum film. エッチング工程終了後のフォトレジストを酸素ガスプラズマによるアッシング工程によって除去する請求項1又は2に記載のドライエッチング方法。The dry etching method according to claim 1 or 2 , wherein the photoresist after the etching process is finished is removed by an ashing process using oxygen gas plasma.
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