JPH0372087A - Dry etching method - Google Patents
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Landscapes
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的コ
(産業上の利用分野)
本発明は、レジストの方向性エツチング方法の改善に係
わる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an improvement in a method for directional etching of resist.
(従来の技術〉
近年、半導体集積回路の最小パターンサイズは、1ミク
ロン以下と極めて微細どなっている。(Prior Art) In recent years, the minimum pattern size of semiconductor integrated circuits has become extremely fine, 1 micron or less.
半導体集積回路は、製造工程が終わりに近づくにつれて
、表面の凹凸が大きくなる。凹凸のある表面上で、1ミ
クロン以下のような微細パターンを形成すると、第3図
に示すごとく、パターンサイズは、基板(30)(7)
凸部(30a) テ細く、凹部(30b)では太くなる
。すなわち、レジスト(31)は、通常ト膜が形成され
るため、レジスト膜厚は、凸部(30a)で薄く、凹部
(30b)で厚くなる。この状態で、露光、現像すると
、レジスト膜厚が薄い分だけ、凸部ではオーバー露光、
オーバー現像になる。As a semiconductor integrated circuit approaches the end of its manufacturing process, its surface becomes more uneven. When a fine pattern of 1 micron or less is formed on an uneven surface, the pattern size is the same as that of the substrate (30) (7), as shown in Figure 3.
The convex portion (30a) is thin, and the concave portion (30b) is thick. That is, since the resist (31) is normally formed as a film, the resist film thickness is thinner at the convex portions (30a) and thicker at the concave portions (30b). When exposed and developed in this state, the convex parts will be overexposed due to the thinness of the resist film.
Over-development occurs.
そのため、パターンサイズが変化してしまう(第手々図
〈b))。As a result, the pattern size changes (Figure 1 (b)).
このような問題を解決するために考案されたのが、多層
レジスト法である。第4図に間型的な多層レジスト法で
ある三層レジスト工程を示す。被エツチング膜(40)
の形成された凹凸のある基板(4I)上に厚くレジスト
(43)を塗布し、凹凸を平坦化する(第4図(a))
。この上に、酸素プラズマに耐性のある材料(43)例
えば、酸化シリコン膜を堆積し、その上に再びレジスト
(44)を塗布する(第4図(b))。その後、露光、
現像してレジストパターンを形成する。このようにして
形成されたレジストパターンをマスクとして、中間!
(43)の方向性エツチングを行い、続いて酸素を使用
する反応性イオンエツチングによりレジスト(42)を
エツチングする。最後に、レジスト(42)をマスクと
して被エツチング膜(40)のエツチングを行う。A multilayer resist method was devised to solve these problems. FIG. 4 shows a three-layer resist process, which is an intermittent multi-layer resist method. Film to be etched (40)
A thick resist (43) is applied on the substrate (4I) with the unevenness formed thereon to flatten the unevenness (Fig. 4(a)).
. On top of this, a material (43) resistant to oxygen plasma, such as a silicon oxide film, is deposited, and a resist (44) is again applied thereon (FIG. 4(b)). After that, exposure,
Develop to form a resist pattern. Using the resist pattern thus formed as a mask, the intermediate!
Directional etching (43) is performed, and then the resist (42) is etched by reactive ion etching using oxygen. Finally, the film to be etched (40) is etched using the resist (42) as a mask.
この方法は、確かに凹凸ある基板上で微細なパターンを
正確に形成しうるが、問題が無いわけではない。すなわ
ち、最大の問題は、中間層(43)をマスクとしたレジ
スト(42〉のエツチングである。Although this method can accurately form fine patterns on an uneven substrate, it is not without its problems. That is, the biggest problem is etching of the resist (42) using the intermediate layer (43) as a mask.
レジストエツチングでは、比較的大きなパターンでは垂
直にエツチングされても、1ミクロン以下の微細パター
ンでは上述のようなエツチングをした場合、第5図(a
)に示すごとく、基板(50)上に形成されたパターン
(51)の中央部が細くなるという現象を生じる。これ
は、エツチングマスクである中間層(52)の端部で反
射されたイーオンが、パターンの中腹を衝撃するためと
考えられる。側壁のえぐれを防止する手段として、エツ
チングガス中に例えばエチレンのような放電により重合
膜を形成するガスを添加する方法が提案されている。し
かし、第5図(b)に示すごとく、プラズマ重合膜(5
3)の膜厚は、パターン上部で厚く、下部で薄くなる。In resist etching, even if a relatively large pattern is etched vertically, a fine pattern of 1 micron or less is etched as described above, as shown in Figure 5 (a).
), a phenomenon occurs in which the center portion of the pattern (51) formed on the substrate (50) becomes thinner. This is considered to be because ions reflected at the end of the intermediate layer (52), which is an etching mask, impact the middle of the pattern. As a means to prevent sidewall gouging, a method has been proposed in which a gas, such as ethylene, which forms a polymer film by electric discharge is added to the etching gas. However, as shown in Figure 5(b), the plasma polymerized film (5
The film thickness of 3) is thicker at the top of the pattern and thinner at the bottom.
これは、単純に化学種の入射量が、パターン上部の方が
多いことによる。したがって、側壁のえぐれが防止でき
る程度に重合を起こすと、パターン全体がオーバーハン
グになるという問題がある。酸素プラズマでエツチング
されない材料が付着するようなガス、例えば、S i
C474等を添加して酸化シリコン膜を側壁に薄く形成
する方法も考えられるが、エツチング後、その膜を除去
するのが困難であるという別の問題を生じてしまう。This is simply because the amount of incident chemical species is greater at the top of the pattern. Therefore, if polymerization occurs to the extent that sidewall gouging can be prevented, there is a problem that the entire pattern will overhang. Gases such as Si
Although it is possible to form a thin silicon oxide film on the side wall by adding C474 or the like, another problem arises in that it is difficult to remove the film after etching.
(発明が解決しようとする課8)
このように、従来、エツチングマスクである中間層の端
部で反射されたイオンにより生じる側壁のえぐれのため
、垂直なレジストエツチングを行うことが極めて困難で
あった。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであ
り、レジストの垂直エツチングを行う方法を提供するも
のである。(Problem 8 to be solved by the invention) As described above, in the past, it was extremely difficult to perform vertical resist etching due to the sidewall gouging caused by ions reflected at the edge of the intermediate layer, which is an etching mask. Ta. The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for vertically etching a resist.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明の骨子は、エツチングガスである酸素にタングス
テンまたはモリブデン等の金属原子を含有するガスを添
加して金属酸化膜を側壁に形成して反射イオンによるエ
ツチングを防止するものである。エツチング終了後、側
壁に付着したタングステン酸化物またはモリブデン酸化
物は水洗いによって除去することができる。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is to form a metal oxide film on the side wall by adding a gas containing metal atoms such as tungsten or molybdenum to oxygen, which is an etching gas. This prevents etching caused by reflected ions. After etching, tungsten oxide or molybdenum oxide adhering to the sidewalls can be removed by washing with water.
(作 用)
本発明によれば、タングステンやモリブデンを含有する
ガスと主エツチングガスである酸素との反応により酸化
モリブデンや酸化タングステンが形成される。これらは
、もはや酸素と反応しないため、レジストの側壁に薄く
付着するだけで、十分に酸素イオンのアタックを防止し
、垂直なエツチングを可能とする。さらに、これらは水
溶性であるために、水洗により容易に除去することがで
き、除去が困難という問題を生じることはない。(Function) According to the present invention, molybdenum oxide and tungsten oxide are formed by the reaction between a gas containing tungsten and molybdenum and oxygen, which is the main etching gas. Since these do not react with oxygen anymore, just a thin layer attached to the side walls of the resist sufficiently prevents attack of oxygen ions and enables vertical etching. Furthermore, since these are water-soluble, they can be easily removed by washing with water, and there is no problem that they are difficult to remove.
(実施例)
以下に、本発明の一実施例を図面を用いて簡単に説明す
る。(Example) An example of the present invention will be briefly described below with reference to the drawings.
第1図は、本実施例を行うにあたり使用したエツチング
装置の断面概略図である。真空容器(1)の中に、電極
(2)が設けられており、マツチングボックス(3)を
介して、高周波電源(4)から13.5[3MHzの高
周波電力が印加される。エツチングガスは、ガス導入管
(5)から導入され、排気口(6)から排気される。電
極(2〉には、水冷管(7〉が通されており、冷却され
ている。エツチングされるウェーハ(8)は、電極(2
)上に載置される。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an etching apparatus used in carrying out this example. An electrode (2) is provided in a vacuum container (1), and a high frequency power of 13.5 [3 MHz] is applied from a high frequency power source (4) via a matching box (3). Etching gas is introduced from the gas introduction pipe (5) and exhausted from the exhaust port (6). A water-cooled tube (7) is passed through the electrode (2) to cool it. The wafer (8) to be etched is
) is placed on top.
ここで、第2図(a)に示すようなシリコン基板(20
)上にレジスト(21)を1.8 ミクロンの厚さで塗
布し、200℃でベーク後中間層(22)として塗布型
のスピンオングラス(SOG)を塗布し、やはり200
℃でベータ後、レジストのパターン(23)を形成し、
このレジスト(23)をマスクとしてCF4プラズマを
用い、SOG膜(22)をエツチングした試料を用意す
る。その試料を前述のエツチング装置に導入し、10’
Torr以下の真空に引いた後、酸素ガス308ccI
11導入し、圧力を5 mTorrに保って単位電極面
積当りIWの高周波電力を印加し、レジストのエツチン
グを行った。次に本発明の一実施例として新たな試料を
エツチング装置内にいれ、酸素30secm、六ふっ化
モリブデン2 secmを導入し、レジストのエツチン
グを行った。両者を破断して、その断面をSEMで観察
したところ、酸素ガスだけでエツチングした場合には、
第2図(b)に示すように、パターン側壁にえぐれ(2
La)を生じていたのに対し、・ぶつ化モリブデンを添
加した場合には、第2図(C)に示すように、側壁に薄
い# (24)が形成され、垂直エツチングが達成され
ていることが確認された。ついで、この破断した試料を
、30秒間だけ酸素プラズマアッシングし、断面からレ
ジストを僅かに後退させてSEM−観察したところ、確
かに薄い付着膜が形成され、酸素プラズマアッシング後
も残留していることが確認された。Here, a silicon substrate (20
) was coated with a resist (21) to a thickness of 1.8 microns, and after baking at 200°C, coated spin-on glass (SOG) was coated as an intermediate layer (22).
After beta at ℃, form a resist pattern (23),
A sample is prepared in which the SOG film (22) is etched using CF4 plasma using this resist (23) as a mask. The sample was introduced into the above-mentioned etching apparatus, and
After drawing a vacuum below Torr, 308 ccI of oxygen gas was added.
11 was introduced, the pressure was maintained at 5 mTorr, and high frequency power of IW per unit electrode area was applied to perform etching of the resist. Next, as an example of the present invention, a new sample was placed in an etching apparatus, and 30 sec of oxygen and 2 sec of molybdenum hexafluoride were introduced, and the resist was etched. When both were broken and the cross section was observed using an SEM, it was found that when etching was done with only oxygen gas,
As shown in Figure 2(b), there are gouges (2
On the other hand, when molybdenum butoxide was added, a thin # (24) was formed on the side wall and vertical etching was achieved, as shown in Figure 2 (C). This was confirmed. Next, this fractured sample was subjected to oxygen plasma ashing for only 30 seconds, the resist was slightly retracted from the cross section, and SEM observation revealed that a thin adhesion film was certainly formed and remained even after oxygen plasma ashing. was confirmed.
また、破断した残りの試料を水洗し、その後酸素プラズ
マアッシングを30秒間行い、断面のレジストを僅かに
エツチングして側壁とのコントラストを出してSEMl
tlJ察したところ、側壁には、付着物は観察されず、
水洗によって除去されたことが確認された。In addition, the remaining fractured sample was washed with water, and then oxygen plasma ashing was performed for 30 seconds to slightly etch the resist on the cross section to create a contrast with the sidewalls and SEM
As a result of tlJ inspection, no deposits were observed on the side walls.
It was confirmed that it was removed by washing with water.
また、この実施例では、六ふっ化モリブデンを用いたが
、他のモリブデンの化合物やタングステン化合物でもよ
い。Further, in this example, molybdenum hexafluoride was used, but other molybdenum compounds or tungsten compounds may be used.
[発明の効果]
以上述べたように本発明を用いることにより、レジスト
の垂直加工が可能となり、三層レジスト法等において、
加工精度が著しく向上する。[Effects of the Invention] As described above, by using the present invention, vertical processing of the resist becomes possible, and in the three-layer resist method, etc.,
Machining accuracy is significantly improved.
第1図は、本発明を実施するにあたり使用したエツチン
グ装置の断面図、第2図は、本発明の詳細な説明するた
めの図、第3図は、凹凸ある基板上レジストパターンを
形成した場合の従来の問題点を示す図、第4図は、三層
レジスト法の概略を示す図、第5図は、三層レジスト法
の工程中のレジストエツチングにおける従来の問題点を
示す図である。
1・・・真空容器、 2・・・電極、3・・
・マツチングボックス、
4・・・高周波電源、 5・・・ガス導入管、6
・・・排気口、 7・・・水冷管、8・・
・ウェーハ 20・・・シリコン基板、21
・・・レジスト、
22・・・スピンオングラス、
23・・・レジスト、 24・・・側壁保護膜、
30・・・シリコン基板、31・・・レジスト、40・
・・被エツチング材料、41・・・シリコン基板、42
・・・レジスト、 43・・・中間層、44・・
・レジスト、50・・・シリコン基板、53・・・プラ
ズマ重合膜。FIG. 1 is a cross-sectional view of the etching apparatus used to carry out the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the present invention in detail, and FIG. 3 is a case in which a resist pattern with unevenness is formed on a substrate. 4 is a diagram showing an outline of the three-layer resist method, and FIG. 5 is a diagram showing the conventional problems in resist etching during the process of the three-layer resist method. 1... Vacuum container, 2... Electrode, 3...
・Matching box, 4...High frequency power supply, 5...Gas introduction pipe, 6
...Exhaust port, 7...Water cooling pipe, 8...
・Wafer 20...Silicon substrate, 21
...Resist, 22...Spin-on glass, 23...Resist, 24...Side wall protective film,
30... Silicon substrate, 31... Resist, 40...
... Material to be etched, 41 ... Silicon substrate, 42
...Resist, 43...Middle layer, 44...
- Resist, 50... Silicon substrate, 53... Plasma polymerized film.
Claims (3)
スを使用し、レジストをパターニングすることを特徴と
するドライエッチング方法。(1) A dry etching method characterized by patterning a resist using a mixed gas of a metal compound gas and a gas containing oxygen.
ステンの化合物であることを特徴とする請求項1記載の
ドライエッチング方法。(2) The dry etching method according to claim 1, wherein the metal compound gas is a compound of molybdenum or tungsten.
徴とする請求項1記載のドライエッチング方法。(3) The dry etching method according to claim 1, wherein the oxygen-containing gas is oxygen.
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1989
- 1989-08-10 JP JP20568389A patent/JPH0372087A/en active Pending
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