JPH01248525A - マスク形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マスク形成方法に関する。本発明のマスク形
成方法は、例えば半導体装置の製造工程において利用で
き、多層レジストプロセスなどにおいて、厚い有機膜層
をエツチングする際に、エツチングガス中に下地と反応
または下地をエツチングするガスを添加する形で具体化
したマスク形成方法等として、利用することができる。

〔発明の概要〕

本発明のマスク形成方法は、段差を有する半導体基体上
に形成した下地層上の平坦化膜をエツチングするときに
、該平坦化膜をエツチングするとともに下地層と反応性
のエツチングが進行するガスを用いてエツチングするこ
とにより、下地層がオーバーエツチングされても該下地
層材料が平坦化膜の側壁に付着しないようにしたもので
ある。

〔従来の技術〕

電子材料の分野では、ますます微細化、集積化が要求さ
れるようになっている。例えば半導体装置であるＵＬＳ
Ｉなどについては、その微細化が進む中で、形成するパ
ターンも微細になっている。

このように微細化が進むことに伴い、従来の単層レジス
トプロセスでは下地段差または下地からの反射の影響を
受けることによって良好なパターン形成が得にくくなる
場合があり、この対策のため、多層レジストプロセスが
検討されてきている。例えば２層レジストプロセスは、
−ｉに、段差を有する基体上に、下層に平坦化膜として
の厚い有機膜層、上層にＳｉを含有するレジスト層を形
成して従来法によりパターン形成を行ない、Ｓｉ含有レ
ジストをマスクとしてｏ２ガスによるＲＩＥ（Ｒｅａｃ
ｔｉｖｅ　　Ｉｏｎ　　Ｅｔｃｈｉｎｇ）などで下層の
厚い有機膜層にパターンを高精度に転写するものである
（２層レジストプロセスについては、「電子材料Ｊ１９
８６年４月号４７〜４８頁参照）。また、３層レジスト
プロセスでは下層に厚い有機膜層、更に中間層、無機層
（例えばスパッタ法により形成した薄いＳｉ　０２層）
、上層に従来法によるレジストパターンを形成し、上層
レジストをマスクに中間の無機層をエツチングし、その
後中間の無機層をマスクにＯｔガスなどで下層の厚い有
機膜にパターンを転写するものである（３層レジストプ
ロセス等の多層レジストプロセスについては、ｒｓｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　　ＷｏｒｌｄＪ　ｌ　９８６年
５月号（プレスジャーナル社）７０〜７７頁参照）。こ
れら多層レジストプロセスでは、段差を有する下地部分
または下層レジストに光を吸収する材料を用いれば、下
地からの反射の影響を全く受けずに高精度なパターニン
グを行うことが可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが上記のような従来技術にあっては、下層レジス
トのエツチング時に、これがオーバーエツチングされる
と、下地材料を構成する物質がスパッタされて、それが
下層レジストの側壁に付着してしまうという問題がある
。例えば第２図に示すように、下地である例えばアルミ
ニウム層ｌ上にレジスト２を形成し、該レジストをマス
ク層３であるＳｔ　Ｏ□膜をマスクとしてエツチングす
ると、下地層１のアルミニウムがオーバーエツチングさ
れて、そのスパッタ物１”　がレジスト２の側壁に付着
することが生じるのである。このようにスパッタ物ｌ°
が付着すると、レジスト形状の制御性が悪くなるばかり
でなく、その後の下地Ｎｌのエツチング時及び下層レジ
スト２を除去する際のダスト発生の原因となってしまう
。下地層１からのスパッタ物を少なくするためには、オ
ーバーエツチングを少なくすれば良いが、多層レジスト
プロセスは本来下地に段差がある所で使用することが一
般的であるため、下地段差の上方部ではオーバーエツチ
ングを避けることはできない。即ち、第３図をもって説
明すると、下地層１の段差１ａ上にレジスト等の有機膜
（段差を平坦化するための平坦化膜である場合が多い）
を形成すると、該有機膜２が段差上部１ｂに乗っている
所では、有機膜２の厚さ１１は、段差下部１ｃに乗って
いる有機膜２の厚さ１２よりも、不可避的な小さくなる
。このような場合に有機膜２ををエツチングすると、実
質的に有機膜２が薄い所（厚さｌｌの所）では、どうし
てもオーバーエツチングが避けられず、下地層１もエツ
チングされることになる。

このように、段差上に平坦化膜を形成する従来技術では
、オーバーエツチングに伴う下地のスパッタ及びそれに
伴う問題を避けることはできなかったのである。

本発明は、上記問題点を解決して、下地のスパッタ物が
平坦化膜の側壁には付着することを防止した、マスク形
成方法を提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上述した問題点を解決するため、本発明のマスク形成方
法においては、段差を有する半導体基体上に形成した下
地層上に平坦化膜を形成する工程と、該平坦化膜上にエ
ツチングマスクを形成する工程と、該平坦化膜を、該平
坦化膜をエツチングし、かつ上記下地層と反応性のエツ
チングが進行するガスでエツチングする工程とを備えた
構成をとる。

本発明の構成について、後記詳述する本発明の一実施例
を示す第１図の工程図を用いて略述すると、次のとおり
である。

本発明においては、段差を有する半導体装置（第１図に
は図示していないが、例えばシリコン系基板などの半導
体基板から成るものであってよい）上に形成した下地層
ｌ上に平坦化膜２を形成して、第１図（ａ）に例示の如
き構造にする。下地層ｌは、例えばアルミニウムなどで
あるが、基体の段差を反映して、段差１１を有しており
、これが平坦化膜２により平坦化される。次に、平坦化
膜２上にエツチングマスクを形成する。図示例では３層
レジストプロセスを適用して、Ｓｔ　０２膜３と上層レ
ジスト４とからエツチングマスクを形成した（第１図（
ｂ）の例示参照）。

なお本発明において「段差を有する半導体基体」とは、
半導体基板自体が段差を有する場合や、それにより基板
上の下地層が該段差を反映して段差を有するようになる
場合、また半導体基板上に部分的に膜を形成することに
より段差が生じる場合、更には下地層自身が段差を有し
て全体として段差を有する半導体基体となっている場合
など、各種の場合を含むものである。

次いで、平坦化膜２を、この平坦化膜２をエツチングす
るガスであり、しかも下地層１と反応性のエツチングが
進行するガスでエツチングして、例えば第１図（Ｃ）の
構造にする。

〔作用〕

上記のように本発明のマスク形成方法にあっては、平坦
化膜２をエツチングする時、下地層１とも反応性のエツ
チングが進行するガスを用いるので、たとえ下地層１が
オーバーエツチングされても、これがスパッタ物となっ
て平坦化膜２の側壁に付着するということはない。平坦
化膜のエツチング時に、これと同時にエツチング除去さ
れることになるからである。

従って本発明によれば、下地のスパッタ物の付着を防止
することができるのである。

〔実施例〕

次に本発明の一実施例について、第１図を参照して説明
する。但し当然のことではあるが、本発明は図示実施例
により限定されるものではない。

この実施例は、本発明をＵＬＳＩ製造に際しての多層レ
ジストプロセスにおけるマスク形成に適用したものであ
る。本実施例では特に、３層レジストプロセスで実施し
た。

本実施例においては、下地層１は半導体基体上に形成さ
れたアルミニウム層であり、第１図（ａ）に示すように
、該下地層１に厚いレジスト層（または単に有機膜層で
もよい）を形成して平坦化膜２とする。その上に該平坦
化膜２のパターン形成のマスクとする薄いＳｉ　０２膜
層３をスパッタ法などにより形成する。更にその上に従
来法によるフォトリソグラフィー法等によって上層レジ
ストを形成及びパターニングし、上層レジスト層４とす
る。この時、厚い平坦化膜２には、露光波長を吸収する
ように色素などを加えておくと、下地層１であるアルミ
ニウムからの反射を受けずに高精度にパターニングを行
うことができるので、本例ではそのようにした。

次いで本実施例では、ＣＨＦ３１０□ガス系により、上
層レジスト層４をマスクにして、薄い５ｉｏｚｌＩＩＪ
層３をエツチングして、マスクを形成する。

次に、平坦化膜２のエツチングを行う。

本発明においては、このエツチングの際のガスとして、
平坦化膜２をエツチングし、かつ下地層と反応性のエツ
チングが進行するガスを用いるのであるが、本実施例で
は、０□（酸素）ガスにＣｌ２（塩素）を添加したガス
系で、平坦化膜２をＲＩＥを用いてエツチングする。こ
のようなガス系では、Ｃ１２は下地層１であるアルミニ
ウムのオーバーエツチング時に、下地被エツチング物を
エツチングする働きをするため、下地材料が平坦化膜２
の側壁に付着することなく、エツチングが行われる。

即ち、下地層１であるアルミニウムがオーバーエツチン
グされても、これはＡｌＣｌ２Ｘ　（Ｘ＝１’〜３）と
いう反応生成物となって除去され、付着は生じない。

従来法では、０□ガスのみを用いる手段を採用している
が、この場合であると第２図に示して説明したように、
オーバーエツチング時の下地の被エツチング物は除去さ
れずに、レジスト側壁に付着し、ダスト発生等の原因と
なっていたものである。本発明を適用すると、このよう
な不都合を解決できる。

本実施例では、上述のようにＣ１２ガスを添加ガスとし
て使用しているため、平坦化膜２（例えば厚いレジスト
層）をエツチングする時のオーバーエツチング時に、下
地段差の存在に伴って、下地層１であるアルミニウムも
エツチングされるが、添加濃度を最適化することによっ
て、問題のないレベルでエツチングを進行させることが
できるのである。なお、逆に、通常のアルミニウム配線
は４００ｎｍ〜１．２μｍ程度と膜厚が厚いため、多少
エツチングされていても後工程の下地エツチング時に問
題になるとは考えに（い。

またＣ１系のガスでは通常、Ｓｉ　Ｏ２はエツチングさ
れにくいため、平坦化膜２が厚くても、充分平坦化膜エ
ツチング時のマスクになる。

上記実施例では、平坦化膜２のエツチング用のガスとし
て、酸素ガスに塩素ガスを加えたものを用いたが、酸素
ガスに代えて窒素（Ｎ２）ガス、あるいは酸素ガスと窒
素ガスとの混合ガスを用いるのでもよく、また、塩素ガ
スに代えてＢＣｌ２などを用いるのでも、またはこれら
と塩素ガスとを併用するのでもよい。平坦化膜のエツチ
ングと、下地層との反応性とを有する上記本発明の作用
を呈するものであれば、任意のものを用いることができ
る。

なお本発明は、段差を有さない半導体基体（例えば第１
図（ａ）〜（ｃ）の、下地Ｍｌが破線へで示すような形
状である場合）に適用して、第２図に示した如きスパッ
タ物ｌ”の生成付着を防止するために用いることも可能
である。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明のマスク形成方法によれば、下地材料
が平坦化膜の側壁に付着することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の一実施例を工程
順に断面図で示したものである。第２図及び第３図は、
従来技術を示す断面図である。 １・・・下地層、１１・・・段差、２・・・平坦化膜（
レジスト層）、３・・・エツチングマスク（Ｓ　ｉ　Ｏ
ｚ　ｔｌａ）、４・・・エツチングマスク（上層レジス
ト）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、段差を有する半導体基体上に形成した下地層上に平
   坦化膜を形成する工程と、 該平坦化膜上にエッチングマスクを形成する工程と、 該平坦化膜を、該平坦化膜をエッチングし、かつ上記下
   地層と反応性のエッチングが進行するガスでエッチング
   する工程とを備えるマスク形成方法。