JPH02192725A - Ｏ↓２プラズマ・エツチング方法 - Google Patents

Ｏ↓２プラズマ・エツチング方法

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JPH02192725A
JPH02192725A JP89322774A JP32277489A JPH02192725A JP H02192725 A JPH02192725 A JP H02192725A JP 89322774 A JP89322774 A JP 89322774A JP 32277489 A JP32277489 A JP 32277489A JP H02192725 A JPH02192725 A JP H02192725A
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temperature
etching
pressure
polyimide
photoresist
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JP89322774A
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Morris Anschel
モーリス・アンシエル
Frank D Egitto
フランク・ダニエル・エジツト
Ronald S Horwath
ロナルド・ステイブン・ホーワース
Gad Koren
ガド・コーレン
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International Business Machines Corp
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    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
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    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31127—Etching organic layers
    • H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means
    • H01L21/31138—Etching organic layers by chemical means by dry-etching
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
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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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、一般にマイクロ波で生成される０２プラズマ
による各種材料のエツチングに関し、具体的には、この
タイプのエツチングにおいて２種の材料からなる複合体
中の各材料のエツチングの選択性を制御する方法に関す
る。さらに具体的には、本発明は、ポリイミド材料とフ
ォトレジスト材料の複合体に対するマイクロ波生成０２
プラズマによるエツチング選択性の制御に関する。
Ｂ、従来の技術及びその課題 ０２マイクロ波生成プラズマを使用する各種フォトレジ
スト材料のエツチング、すなわち”アッシングは当技術
分野で周知である。米国特許第４７３８７４８号は、フ
ォトレジスト材料のアッシング、すなわちエツチングの
技法を考察している。
テキサス・インスツルメンツ社に譲渡された米国特許第
４３４１５９２号はさらに、０□マイクロ波プラズマを
使ってフォトレジスト材料をエツチングすることを教示
し、また０２マイクロ波生成プラズマ内における各種の
ポジティブ及びネガティブ・フォトレジスト材料のエツ
チング速度に関する様々な温度の影響を考察している。
米国特許４５７６６９２号、米国特許第４７１８９７６
号、米国特許第４７１８９７４号、米国特許第４６７３
４５６号、米国特許第４５１２８６８号、及び米国特許
第４４８２８６３号も、各種エツチングの用の０２マイ
クロ波プラズマを発生させるための配置を提案している
。
しかし、多くの場合、各種材料、特に集積回路やその他
の種類のデバイスのフォトリングラフィ加工などの各種
の工程のために複合体としてしばしば使用される、フォ
トレジスト材料とポリイミド材料のエツチングの選択性
を確認することが重要である。
Ｃ０課題を解決するための手段 本発明によれば、複合体を構成するポリイミドとフォト
レジストなど２つの材料間であらかじめ選択された所定
のエツチング選択性を示す、０２マイクロ波プラズマを
使用するエツチング方法が提供される。この方法は、２
つの材料間で望ましいエツチング選択性の度合を選択す
る段階と、様々な温度及び少なくとも１つの圧力で、各
材料のエツチング速度を決定する段階を含む。エツチン
グ速度から、望ましいエツチング選択性の度合をもたら
す温度及び圧力を選択し、０□マイクロ波プラズマによ
り選択された温度及び圧力で複合体をエツチングすると
、材料の除去に対する望ましいエツチング選択性の度合
が得られる。
Ｄ、実施例 上述のように、２つの材料からなる複合構造物における
２つの材料間のエツチング速度の、ある選択した選択性
の度合を実現することがしばしば必要である。この必要
とされる選択性に関する特定の１つの応用例は、フォト
レジストとポリイミドの複合構造体のエツチングである
。この場合、希望する最終結果に応じて、ある場合には
、ポリイミドをほとんどエツチングしないでレジスト材
料だけをエツチングすることが望まれ、他の場合には、
フォトレジスト材料をほとんどエツチングしないでポリ
イミド材料だけをエツチングすることが望まれ、さらに
他の場合には、複合体内の両材料について実質上等しい
エツチング速度を実現することが望まれる。
本方法は、希望する最終結果をもたらすような、２つの
材料、特にフォトレジスト材料とポリイミドの間のエツ
チング速度の、希望する選択性の度合を選択または提供
するものである。
本発明を実施する際の第１段階として、選択的にエツチ
ングすべき複数の材料からなる複合スタック中の各材料
のエツチング速度を決定することが必要である。これは
、第１図に示したようなタイプの従来装置を使用して、
従来方式で行なうことができる。テストする材料のサン
プル１０をヒータ・サポート１２上に置く。サポート１
２はチャンバ１４内にある角度で取り付けてあり、チャ
ンバ１４は開口部１６を経て真空ポンプにつないである
。プラズマは、好ましくは２．４５ＧＨｚで運転できる
プラズマ発生器２０によって発生される。
０２はチューブ２２を経てチャンバ１４に供給される。
サンプル１０の温度は、ヒータ１２の熱を制御すること
によって制御でき、チャンバ１４内の圧力の度合、すな
わち真空度は、真空ポンプ１６を、たとえば絞り弁を用
いて制御することによって制御できる。
材料の各サンプルをヒータ上に置き、チャンバ内を決め
られた真空に維持し、ヒータ・サポートエ２によって制
御される様々な温度でエツチングを行なう。この実施例
では、デュポンから商標カプトンで市販されているポリ
イミド材料とネガティブ・フォトレジスト材料ＫＴＦＲ
（イーストマン・コダックの商標）のエツチング速度を
測定した。
各材料を、０．６トル、１．２トル、１．８）ルの３つ
の圧力で、様々な温度に加熱した。各サンプルについて
、各温度及び圧力で除去された材料の量を測定した。そ
れらの値を第１表に示す。
エツチング速度（°／分） 第１表の結果を、３つの圧力のそれぞれについて温度の
関数としてプロットした。圧力０．６トル、１．２）ル
、１，８トルについてのプロットを、それぞれ第２図、
第３図、第４図に示す。各グラフにおいて、除去された
材料の量を縦軸に、温度を横軸にプロットした。この種
のグラフ表示は、当技術分野では通常かつ周知のもので
ある。
慣例に従って、第２図、第３図、第４図では、除去され
た材料の量を、材料除去速度（Ｒ，ここでは、入／分で
表す）の自然対数としてプロットしである。温度は逆数
でプロットし、１．０００倍にしである（温度の単位は
ケルビン）。したがって、これらのグラフにおいては、
除去された材料の量は縦軸を上へいくにつれて増加し、
温度は横軸を右へいくにつれて低下する。各曲線の勾配
は、活性化エネルギーに比例している。各曲線について
活性化エネルギーを計算し、曲線の横に示した。
特に第２図の検討から明らかなように、０．６トルの圧
力では、フォトレジストとポリイミドの除去速度は、グ
ラフ上で約２．２７の点（温度約１７０℃を表す）にあ
って同じである。これより低い温度では、すなわち横軸
を右へいくにつれて、フォトレジストの除去速度がポリ
イミドの除去速度よりも次第に大きくなり、逆にこの点
より左へいけば（温度の上昇を表す）、ポリイミドの除
去速度がフォトレジストの除去速度より次第に大きくな
る。これほど顕著ではないが、同じ現象が、第３図の検
討からも判断できる。第３図は、同様のグラフであるが
、１．２）ルで除去速度を温度の関数としてプロットし
たものである。また、１゜８トルでの同様な関数のグラ
フである第４図では、２本の線は、ずっと高い温度にな
らないと交差しない。
第２図、第３図、第４図に従ってグラフを作成すると、
ある材料と他の材料との除去選択性の度合が確定できる
。この選択性の度合は、ある決まった温度と圧力でのフ
ォトレジスト材料の除去速度をポリイミド材料の除去速
度で割った商として定義される。選択性の値のプロット
を、第５図に示す。第５図では、３本の曲線が１．８ト
ル、１゜２トル、０．６）ルでの選択性を示している。
第８図は、温度は横軸を右へいくにつれて上昇し、フォ
トレジストのエツチング速度は縦軸を上へいくにつれて
上昇するという、より通常の形で、フォトレジストのエ
ツチング速度を温度の関数として示したものである。
第７図、第８図、第９図は、さまざまな度合の選択性が
必要なとき、第２図、第３図、第４図、第５図の曲線を
参照して、必要な選択性を選び、決定し、実施する状況
を示す。たとえば第７図で、ポリイミド材料３０の層が
セラミック基板３２上に付着されている。フォトレジス
ト材料３４の層がポリイミドｆｆ３０上に塗布されて、
通常の方法でパターン付けされ、ポリイミド３０が通常
の方法でエツチングされている。ここで必要なのは、ポ
リイミド構造に実質上影響を与えずに、フォトレジスト
材料を除去することである。したがって、このタイプの
応用例では、ポリイミドに比べてフォトレジスト材料を
高い選択性で除去できる条件が望ましい。第２図、第３
図、第４図、第５図に示したグラフの検討から、温度が
低いほど、また圧力が高いほど、それだけフォトレジス
トの選択性が大きくなることが明らかである。したがっ
て、最高の選択性を得るには、低温、たとえば５０℃〜
１００°Ｃと、かなりの高圧、すなわち１．８トルを選
択するとよい。
第８図には、セラミック基板３２上に付着させたポリイ
ミド３０上に通常の方法でフォトレジスト３４をパター
ン付けした複合材料が示されている。しかし、この場合
には、エツチング・マスクとしてフォトレジスト材料３
４を使って、ポリイミド３０をエツチングし、すなわち
ポリイミド３０の露出部分を除去することが望ましい。
この場合、グラフの検討から、使用可能な最高の温度と
最低の圧力０．６トルを選択することになる。この場合
、ポリイミドは、フォトレジストに比べて選択的に優先
して除去される。確かに、この特定の場合には、ポリイ
ミドのエツチングもフォトレジストの除去も通常の装置
で２段階プロセスで実施できる。再び例として第８図を
使用すると、基板上のポリイミドとフォトレジストの複
合構造は、まず高温及び低圧でエツチング操作を施すこ
とができ、その結果、露出したポリイミドは除去される
が、レジストは影響を受けず、したがってレジストの下
のポリイミド線は影響を受けない。その後、必要なら装
置内の条件を低温、高圧に変えて、フォトレジストを除
去することができる。その結果、フォトレジストが選択
的に除去されて、希望する中央に開口エツチングをもつ
下のポリイミド構造が残る。
第９図は、エツチングによって同速度で異なる材料を除
去する場合を示す。この図では、金属線３６がその上に
形成されたもつ基板３２を用意する。次に、基板及び金
属をある種の共形誘電材料３８で被覆する。誘電材料３
８は、フォトレジストに類似の有機材料でよい。ポリイ
ミド層３０を共形誘電体３８の上に載せる。この場合、
ブレーナ化操作、すなわちある量の材料を除去して左側
の金属線３６の頂部を露出させる操作が必要である。こ
れを行なうには、ポリイミドを除去し、また共形誘電材
料３８もある程度除去しなければならない。このプロセ
スのある時点では、両材料が同時に除去される。この特
定の例では、ポリイミドと共形誘電体を実質上同速度で
除去できる条件を選択することが必要である。これは、
２本の曲線が交差する点の温度と圧力を選択すれば実施
できる。たとえば、０．６トルでエツチングを行なう場
合、２木の曲線は、第２図に示すように約１７０°Ｃで
交差し、共形の平らな頂部をもたらす。
この複合材料は、０．６トルで温度１７０℃でエツチン
グすると、（共形材料をフォトレジストとしてエツチン
グした場合）第９図に破線で示すような平らな表面が得
られる。
以上の例は、希望する最終結果を得ることができる様々
なタイプの選択的エツチングの２．３の例にすぎない。
まず選択性の度合を、事前に決定、または選択する。様
々な温度及び圧力での２つの材料のエツチング速度を決
定し、エツチング速度のグラフを、ある選択した圧力で
の様々な温度の関数として作成する。そうすると、希望
するエツチング選択性の度合を作成したグラフから選択
することができ、希望した選択性の度合をもたらすよう
に、２つの材料の複合体を０２マイクロ波プラズマ・プ
ロセスでエツチングすることができる。
以上、本発明のいくつかの実施例を図示し記述したが、
本発明の範囲を逸脱せずに、様々な修正や応用を行なう
ことができる。
Ｅ３発明の効果 本発明により、複合体を構成する２つの材料間であらか
じめ選択された所定のエツチング選択性を示す０２マイ
クロ波プラズマを使用するエツチング方法が達成された
。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の方法に使用されるマイクロ波プラズ
マ生成装置を示す説明図である。 第２図、第３図、及び第４図は、３つの異なる圧力レベ
ルで、温度を変えたときのネガティブ・フォトレジスト
材料及びポリイミド材料のエツチング速度をプロットし
たグラフである。 第５図は、各種圧力レベルでの温度の関数として描いた
、ネガティブ・フォトレジストとポリイミドの間のエツ
チング速度選択性因子をプロットしたグラフである。 第６図は、３つの異なる圧力で温度変化につれ変化する
、ネガティブ・フォトレジストのエツチング速度を示す
グラフである。 第７図、第８図、及び第９図は、複合材料のエツチング
のために、各種の度合のエツチング選択性で本発明を利
用した結果を示す模式的断面図である。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーシヨン 代理人　　弁理士　　頓　　宮　　孝 （外１名） １０００／Ｔ　ｔ　Ｋ−”１ 温度（０〔） 温度（０Ｃ）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複合体を構成する２つの材料間であらかじめ選択した度
    合のエッチング選択性を示す、Ｏ＿２マイクロ波プラズ
    マ内でエッチングを行なう方法において、 エッチング選択性の度合を選ぶ段階と、 種々の温度及び少なくとも１つの圧力での各材料のエッ
    チング速度を決定し、前記エッチング速度から前記選ん
    だ度合のエッチング選択性をもたらす温度及び圧力を選
    択する段階と、 前記選んだ度合のエッチング選択性をもたらす、Ｏ＿２
    マイクロ波プラズマ内の前記選択された温度及び圧力で
    、前記複合体をエッチングする段階と、を含むＯ＿２プ
    ラズマ・エッチング方法。
JP89322774A 1988-12-16 1989-12-14 Ｏ↓２プラズマ・エツチング方法 Pending JPH02192725A (ja)

Priority Applications (1)

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DE1990621111 DE69021111T2 (de) 1989-02-10 1990-02-09 Lademechanismus für ein Aufzeichnungs-/Wiedergabegerät.

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/285,446 US4869777A (en) 1988-12-16 1988-12-16 Method for selectively etching the materials of a composite of two materials
US285446 1988-12-16

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