JPH0143453B2 - - Google Patents
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- JPH0143453B2 JPH0143453B2 JP56070078A JP7007881A JPH0143453B2 JP H0143453 B2 JPH0143453 B2 JP H0143453B2 JP 56070078 A JP56070078 A JP 56070078A JP 7007881 A JP7007881 A JP 7007881A JP H0143453 B2 JPH0143453 B2 JP H0143453B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
Description
本発明はドライエツチングにより有機材料薄膜
のパタン形成を行なう方法に関するもので、特に
二層や三層などの多層薄膜法による微細パタン形
成方法に関する。 従来の有機材料から成るエツチングマスクパタ
ンは放射線により構造が変化する有機材料を基板
上に塗布し、露光と現像により形成していた。こ
の際、有機材料薄膜の厚さが薄い程解像度は向上
し、より微細なパタンを形成しやすくなるが、基
板上に段差があるため、膜厚を薄くするには限界
があつた。そこで、先ず有機材料薄膜を厚く塗布
して段差を実効的に平坦化し、その上に露光すべ
き他の有機材料薄膜を薄く塗布する二層薄膜法
や、さらに、その間に無機材料薄膜を設けた三層
薄膜法が提案されている。この場合、第１図ａの
ようにパタンニングした上層の無機材料薄膜もし
くは有機材料薄膜、もしくは無機材料薄膜と有機
材料薄膜の多層薄膜をエツチングマスク３に用い
て半導体基板１上の有機材料薄膜２をエツチング
するが、それにはドライエツチングにより加工す
る方法が適している。しかし、従来の酸素のみを
反応ガスとしたドライエツチングでは第１図ｂの
ようにサイドエツチング４が生じるため、本来の
目的である高精度パタンを形成できないという欠
点があつた。 本発明は、前記の欠点、すなわち酸素のみを反
応ガスに用いた場合に生ずるサイドエツチングを
なくすことのできるパタン形成方法を提供するこ
とを目的とし、少なくとも酸素と炭化水素を含ん
だ混合ガスにより有機材料薄膜をエツチングして
高精度パタンを形成することを特徴としている。 以下、実施例により本発明を詳細に説明する。 実施例 １ 第１図を用いて説明する。先ず第１図ａに示す
様に半導体基板１上に有機材料薄膜２を塗布す
る。本実施例では、半導体基板１には表面が平坦
なシリコンウエハを、有機材料薄膜２にはフオト
レジストのAZ−1370を用いた。AZ−1370は
1.2μm膜厚であり、200℃で１時間ベーキングを
した。 次いで、上記有機材料薄膜２上にSiO2をイオ
ンビームスパツタデポジシヨンをした。 次いでSiO2上に通常のフオトレジストを塗布
し、公知の紫外線密着露光法により5μm幅のホト
レジストパタンを形成した。この後、ホトレジス
ト膜パタンをエツチングマスクにSiO2をドライ
エツチングした。ドライエツチングは平行平板型
プラズマエツチング装置を用い、13.56MHz、
300W、CF433c.c.／min、H217c.c.／min、
0.01Torrの条件下で行なつた。このSiO2パタン
は第１図におけるエツチングマスク３として作用
する。 次いで、この試料を平行平板型プラズマエツチ
ング装置内にセツトし、反応室内圧力を１×
10-4Torr以下にした後、酸素にエチレンを25％
混合したガスを導入して1.5×10-2Torrに調整し
た。周波数13.56MHzで高周波電力を印加し、出
力100Wで低温ガスプラズマを発生させ、有機材
料薄膜２をドライエツチングした。エツチング後
試料を取り出し、走査型電子顕微鏡によりパタン
断面を観察したところ、第１図ｃのような垂直側
面をもつパタンが得られた。 実施例 ２ 第２図を用いて説明する。先ず、第２図ａのよ
うに1μmの基板段差５を有し、シリコンからなる
半導体基板６上に2μm厚の有機材料薄膜７を形成
した。有機材料薄膜７は実施例１と同様AZ−
1370を用いた。200℃で１時間ベーキングをした
後、実施例１と同一方法で有機材料薄膜上に
SiO2を形成した。次いでネガ型電子線レジスト
のCMSをSiO2上に塗布し、電子線を照射し、現
像して0.8μm幅のCMSパタンを作成した。この
後、このCMSパタンをエツチングマスクに実施
例１と同じ条件でSiO2をパタンニングし、第２
図ａにおけるエツチングマスク８とした。 次いで第２図ａのように作成した試料を平行平
板型プラズマエツチング装置内にセツトし、反応
室内圧力を１×10-4Torr以下にした後、酸素に
エチレンを35％混合したガスを導入して1.5×
10-2Torrに調整した。出力100Wで高周波電力を
印加し、プラズマを発生させ、有機材料薄膜７を
ドライエツチングした。段差上のパタン９は段差
下のパタン１０よりも有機材料薄膜７の膜厚が薄
くなるため、必然的にオーバーエツチングがなさ
れる。従来の酸素プラズマのみではオーバーエツ
チングによりサイドエツチング量の増加が生じて
いたが、本発明によればオーバーエツチングによ
るサイドエツチングは見られず、段差下のパタン
１０と同様に段差上のパタン９も第２図ｂのよう
に高精度に形成することができた。 表１は本実施例と従来例による方法で有機材料
薄膜をエツチングした時のサイドエツチング量を
比較したものである。
のパタン形成を行なう方法に関するもので、特に
二層や三層などの多層薄膜法による微細パタン形
成方法に関する。 従来の有機材料から成るエツチングマスクパタ
ンは放射線により構造が変化する有機材料を基板
上に塗布し、露光と現像により形成していた。こ
の際、有機材料薄膜の厚さが薄い程解像度は向上
し、より微細なパタンを形成しやすくなるが、基
板上に段差があるため、膜厚を薄くするには限界
があつた。そこで、先ず有機材料薄膜を厚く塗布
して段差を実効的に平坦化し、その上に露光すべ
き他の有機材料薄膜を薄く塗布する二層薄膜法
や、さらに、その間に無機材料薄膜を設けた三層
薄膜法が提案されている。この場合、第１図ａの
ようにパタンニングした上層の無機材料薄膜もし
くは有機材料薄膜、もしくは無機材料薄膜と有機
材料薄膜の多層薄膜をエツチングマスク３に用い
て半導体基板１上の有機材料薄膜２をエツチング
するが、それにはドライエツチングにより加工す
る方法が適している。しかし、従来の酸素のみを
反応ガスとしたドライエツチングでは第１図ｂの
ようにサイドエツチング４が生じるため、本来の
目的である高精度パタンを形成できないという欠
点があつた。 本発明は、前記の欠点、すなわち酸素のみを反
応ガスに用いた場合に生ずるサイドエツチングを
なくすことのできるパタン形成方法を提供するこ
とを目的とし、少なくとも酸素と炭化水素を含ん
だ混合ガスにより有機材料薄膜をエツチングして
高精度パタンを形成することを特徴としている。 以下、実施例により本発明を詳細に説明する。 実施例 １ 第１図を用いて説明する。先ず第１図ａに示す
様に半導体基板１上に有機材料薄膜２を塗布す
る。本実施例では、半導体基板１には表面が平坦
なシリコンウエハを、有機材料薄膜２にはフオト
レジストのAZ−1370を用いた。AZ−1370は
1.2μm膜厚であり、200℃で１時間ベーキングを
した。 次いで、上記有機材料薄膜２上にSiO2をイオ
ンビームスパツタデポジシヨンをした。 次いでSiO2上に通常のフオトレジストを塗布
し、公知の紫外線密着露光法により5μm幅のホト
レジストパタンを形成した。この後、ホトレジス
ト膜パタンをエツチングマスクにSiO2をドライ
エツチングした。ドライエツチングは平行平板型
プラズマエツチング装置を用い、13.56MHz、
300W、CF433c.c.／min、H217c.c.／min、
0.01Torrの条件下で行なつた。このSiO2パタン
は第１図におけるエツチングマスク３として作用
する。 次いで、この試料を平行平板型プラズマエツチ
ング装置内にセツトし、反応室内圧力を１×
10-4Torr以下にした後、酸素にエチレンを25％
混合したガスを導入して1.5×10-2Torrに調整し
た。周波数13.56MHzで高周波電力を印加し、出
力100Wで低温ガスプラズマを発生させ、有機材
料薄膜２をドライエツチングした。エツチング後
試料を取り出し、走査型電子顕微鏡によりパタン
断面を観察したところ、第１図ｃのような垂直側
面をもつパタンが得られた。 実施例 ２ 第２図を用いて説明する。先ず、第２図ａのよ
うに1μmの基板段差５を有し、シリコンからなる
半導体基板６上に2μm厚の有機材料薄膜７を形成
した。有機材料薄膜７は実施例１と同様AZ−
1370を用いた。200℃で１時間ベーキングをした
後、実施例１と同一方法で有機材料薄膜上に
SiO2を形成した。次いでネガ型電子線レジスト
のCMSをSiO2上に塗布し、電子線を照射し、現
像して0.8μm幅のCMSパタンを作成した。この
後、このCMSパタンをエツチングマスクに実施
例１と同じ条件でSiO2をパタンニングし、第２
図ａにおけるエツチングマスク８とした。 次いで第２図ａのように作成した試料を平行平
板型プラズマエツチング装置内にセツトし、反応
室内圧力を１×10-4Torr以下にした後、酸素に
エチレンを35％混合したガスを導入して1.5×
10-2Torrに調整した。出力100Wで高周波電力を
印加し、プラズマを発生させ、有機材料薄膜７を
ドライエツチングした。段差上のパタン９は段差
下のパタン１０よりも有機材料薄膜７の膜厚が薄
くなるため、必然的にオーバーエツチングがなさ
れる。従来の酸素プラズマのみではオーバーエツ
チングによりサイドエツチング量の増加が生じて
いたが、本発明によればオーバーエツチングによ
るサイドエツチングは見られず、段差下のパタン
１０と同様に段差上のパタン９も第２図ｂのよう
に高精度に形成することができた。 表１は本実施例と従来例による方法で有機材料
薄膜をエツチングした時のサイドエツチング量を
比較したものである。
【表】
本発明の上記のような優れた特性をもたらす原
因は次のように推察することができる。 サイドエツチングは酸素ラジカルなど横方向へ
反応する活性種が原因と考えられるが、本発明で
は、炭化水素を混合することにより(a)この活性種
が炭素、水素と反応して減少する、(b)炭化水素が
有機材料薄膜の側面部分で選択的にプラズマ重合
膜を形成し、これがサイドエツチングを防止す
る、という２つの効果があいまつた特異な現象が
原因であると思われる。 なお、本実施例では炭化水素としてエチレンを
用いたが、他の炭化水素ガスを用いても同様な効
果をあげることができ、又、酸素と炭化水素の混
合ガスに窒素やアルゴンなどを導入しても良い。 炭化水素の混合量については、混合量が少なす
ぎると本発明の効果が小さくなり、多すぎるとエ
ツチング速度が遅くなるため、混合比としては20
〜50％程度が適切であると思われる。 又、有機材料薄膜には、本実施例ではホトレジ
ストのAZ−1370を用いたが、本発明は一般の有
機高分子に適用できるものであり、エツチングマ
スクも実施例ではSiO2を用いたが、Si、Si3N4、
Al又は他の有機高分子を適用しても同様の効果
を上げることができる。エツチングマスクパタン
は実施例ではホトレジストや電子線レジスト
CMSをマスクにドライエツチングして形成した
が、本実施例に限定されるものではない。 以上の説明では炭化水素としてエチレンを用い
る場合につき説明したが、エチレンに限らず炭素
数が８までの炭化水素であれば百数十度Ｃ程度で
充分なガス圧が得られて反応室に送り込むことが
可能であればよいので、使用可能である。 以上のように、本発明によれば、有機材料薄膜
のドライエツチング時に生じるサイドエツチング
の問題を、少なくとも酸素と炭化水素を含む反応
ガスを用いてエツチングすることにより解決する
ことができ、有機材料薄膜の高精度なドライエツ
チングが可能となる。従つて、この発明を多層薄
膜法に適用すれば基板段差の有無に関係なく1μm
以下の微細パタンを高精度に形成できるので有用
である。
因は次のように推察することができる。 サイドエツチングは酸素ラジカルなど横方向へ
反応する活性種が原因と考えられるが、本発明で
は、炭化水素を混合することにより(a)この活性種
が炭素、水素と反応して減少する、(b)炭化水素が
有機材料薄膜の側面部分で選択的にプラズマ重合
膜を形成し、これがサイドエツチングを防止す
る、という２つの効果があいまつた特異な現象が
原因であると思われる。 なお、本実施例では炭化水素としてエチレンを
用いたが、他の炭化水素ガスを用いても同様な効
果をあげることができ、又、酸素と炭化水素の混
合ガスに窒素やアルゴンなどを導入しても良い。 炭化水素の混合量については、混合量が少なす
ぎると本発明の効果が小さくなり、多すぎるとエ
ツチング速度が遅くなるため、混合比としては20
〜50％程度が適切であると思われる。 又、有機材料薄膜には、本実施例ではホトレジ
ストのAZ−1370を用いたが、本発明は一般の有
機高分子に適用できるものであり、エツチングマ
スクも実施例ではSiO2を用いたが、Si、Si3N4、
Al又は他の有機高分子を適用しても同様の効果
を上げることができる。エツチングマスクパタン
は実施例ではホトレジストや電子線レジスト
CMSをマスクにドライエツチングして形成した
が、本実施例に限定されるものではない。 以上の説明では炭化水素としてエチレンを用い
る場合につき説明したが、エチレンに限らず炭素
数が８までの炭化水素であれば百数十度Ｃ程度で
充分なガス圧が得られて反応室に送り込むことが
可能であればよいので、使用可能である。 以上のように、本発明によれば、有機材料薄膜
のドライエツチング時に生じるサイドエツチング
の問題を、少なくとも酸素と炭化水素を含む反応
ガスを用いてエツチングすることにより解決する
ことができ、有機材料薄膜の高精度なドライエツ
チングが可能となる。従つて、この発明を多層薄
膜法に適用すれば基板段差の有無に関係なく1μm
以下の微細パタンを高精度に形成できるので有用
である。
第１図ａは、有機材料薄膜をエツチングする前
の状態を示す断面図、第１図ｂ，ｃはそれぞれ酸
素のみを反応ガスとしてエツチングした後と酸素
に炭化水素を混合した反応ガスを用いてエツチン
グした後のパタン断面図、第２図ａは段差部に形
成した有機材料薄膜をエツチングする前の状態を
示す断面図、第２図ｂは酸素に炭化水素を混合し
たガスを用いてエツチングした後のパタン断面図
である。 １……半導体基板、２……有機材料薄膜、３…
…エツチングマスク、４……サイドエツチング、
５……基板段差、６……半導体基板、７……有機
材料薄膜、８……エツチングマスク、９……段差
上のパタン、１０……段差下のパタン。
の状態を示す断面図、第１図ｂ，ｃはそれぞれ酸
素のみを反応ガスとしてエツチングした後と酸素
に炭化水素を混合した反応ガスを用いてエツチン
グした後のパタン断面図、第２図ａは段差部に形
成した有機材料薄膜をエツチングする前の状態を
示す断面図、第２図ｂは酸素に炭化水素を混合し
たガスを用いてエツチングした後のパタン断面図
である。 １……半導体基板、２……有機材料薄膜、３…
…エツチングマスク、４……サイドエツチング、
５……基板段差、６……半導体基板、７……有機
材料薄膜、８……エツチングマスク、９……段差
上のパタン、１０……段差下のパタン。
Claims (1)
- １ 基板上に有機材料薄膜を形成する工程と、該
有機材料薄膜上に無機材料薄膜もしくは有機材料
薄膜又は無機材料薄膜と有機材料薄膜の多層薄膜
からなる薄膜パタンを形成する工程と、放電によ
り発生させた低温ガスプラズマを用いて該薄膜パ
タンをマスクとして該有機材料薄膜をエツチング
する工程を含むパタン形成方法において、低温ガ
スプラズマを発生させるためのガスとして少なく
とも酸素および炭素数が８までの炭化水素を含む
ことを特徴とするパタン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7007881A JPS57186335A (en) | 1981-05-12 | 1981-05-12 | Forming method for pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7007881A JPS57186335A (en) | 1981-05-12 | 1981-05-12 | Forming method for pattern |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57186335A JPS57186335A (en) | 1982-11-16 |
| JPH0143453B2 true JPH0143453B2 (ja) | 1989-09-20 |
Family
ID=13421141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7007881A Granted JPS57186335A (en) | 1981-05-12 | 1981-05-12 | Forming method for pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57186335A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2720763B2 (ja) * | 1993-09-17 | 1998-03-04 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US6696366B1 (en) * | 1998-08-17 | 2004-02-24 | Lam Research Corporation | Technique for etching a low capacitance dielectric layer |
| KR100800165B1 (ko) | 2006-12-28 | 2008-02-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51107775A (en) * | 1975-03-19 | 1976-09-24 | Hitachi Ltd | Handotaisochino bisaikakohoho |
| JPS5497373A (en) * | 1978-01-19 | 1979-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | Removal method of resist |
| JPS5623752A (en) * | 1979-08-01 | 1981-03-06 | Matsushita Electronics Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1981
- 1981-05-12 JP JP7007881A patent/JPS57186335A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51107775A (en) * | 1975-03-19 | 1976-09-24 | Hitachi Ltd | Handotaisochino bisaikakohoho |
| JPS5497373A (en) * | 1978-01-19 | 1979-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | Removal method of resist |
| JPS5623752A (en) * | 1979-08-01 | 1981-03-06 | Matsushita Electronics Corp | Manufacture of semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57186335A (en) | 1982-11-16 |
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