JPH04184916A - Resist mask forming method and dry etching method - Google Patents

Resist mask forming method and dry etching method

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JPH04184916A
JPH04184916A JP2314576A JP31457690A JPH04184916A JP H04184916 A JPH04184916 A JP H04184916A JP 2314576 A JP2314576 A JP 2314576A JP 31457690 A JP31457690 A JP 31457690A JP H04184916 A JPH04184916 A JP H04184916A
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JP
Japan
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film
resist
layer
resist mask
thin film
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JP2314576A
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Japanese (ja)
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Minoru Hirose
実 廣瀬
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve verticality of etching, and increase the patterning precision of a minute thin film pattern, by forming a modified layer on a resist film, after the resist film is silylated. CONSTITUTION:After an Al thin film 3 is formed on an Si substrate 1 on which an insulating film 2 is formed, a positive resist film 4 is formed on the film 3; prebaking is performed; the substrate is moved in a tightly closed chamber; a silylated layer 5 is formed on the surface part of film 4 by vapor phase treatment. When exposure is performed via a light transmitting region 7 of a photo mask 6, the layer 5 in the irradiated region of UV rays 8 is extinguished by substitution for H2. When this substrate is inserted into a microwave downflow equipment, and the film 4 surface is treated by the downflow of N2 plasma, the layer 5 is turned into a modified layer 9 which has [Si-N] bonds and is highly resistant to ion shock. The film 3 is selectively eliminated by RIE treatment using O2 gas wherein the layer 9 is used as a mask, and a resist mask 10 having the layer 9 is completed. An Al wiring 103 is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 レジストマスクの形成方法及びドライエツチング方法に
係り、特に微細パターン形成技術に有効なレジストマス
クの形成方法及びドライエツチング方法に関し、 レジストマスクと被エツチング薄膜とのエツチングの選
択比を高めてエツチングの垂直性(異方性)を−層内上
することを可能にしたレジストマスクの形成方法及びそ
のレジストマスクを用いたドライエツチング方法を提供
し、微細薄膜パターンのパターニング精度を向上せしめ
ることを目的とし、 パターン形成前もしくはパターン形成されたレジスト膜
にシリル化処理を行った後、該シリル化処理を行ったレ
ジスト膜をプラズマ例えば窒素プラズマのダウンフロー
に曝して該レジスト膜の表面に改質層例えば[Si−N
l結合を有する改質層を形成する工程を含み構成される
レジストマスクの形成方法、及び表面に[Si−Nl結
合を有する改質層が形成された上層のレジストマスクを
用いて下層のレジスト膜の異方性ドライエツチングを行
い2層構造のレジストマスクを形成する工程を含み構成
されるレジストマスクの形成方法、及び表面に[Si−
Nl結合を有する改質層が形成されたレジストマスクを
用い、異方性ドライエツチング手段により金属薄膜、半
導体薄膜、金属シリサイド薄膜、絶縁物薄膜の中の少な
くとも1種類の薄膜の選択エツチングを行う工程を含み
構成されるドライエツチング方法。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] This invention relates to a method for forming a resist mask and a dry etching method, particularly a method for forming a resist mask and a dry etching method that are effective for fine pattern formation technology. The present invention provides a method for forming a resist mask that increases the etching selectivity and improves the perpendicularity (anisotropy) of etching within the layer, and a dry etching method using the resist mask. For the purpose of improving patterning accuracy, the silylated resist film is subjected to silylation treatment before pattern formation or after the patterned resist film is formed, and the resist film subjected to the silylation treatment is exposed to a downflow of plasma, for example, nitrogen plasma. A modified layer such as [Si-N
A method for forming a resist mask including a step of forming a modified layer having Si-Nl bonds, and a method for forming a lower resist film using an upper resist mask in which a modified layer having Si--Nl bonds is formed on the surface. A method for forming a resist mask comprising a step of performing anisotropic dry etching to form a resist mask with a two-layer structure;
A step of selectively etching at least one type of thin film among a metal thin film, a semiconductor thin film, a metal silicide thin film, and an insulating thin film by an anisotropic dry etching means using a resist mask on which a modified layer having Nl bonds is formed. A dry etching method comprising:

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はレジストマスクの形成方法及びドライエツチン
グ方法に係り、特に微細パターン形成技術に有効なレジ
ストマスクの形成方法及びドライエツチング方法に関す
る。
The present invention relates to a method for forming a resist mask and a dry etching method, and more particularly to a method for forming a resist mask and a dry etching method that are effective for fine pattern forming techniques.

近年、半導体装置の高集積化に伴って、その製造工程に
おける金属、半導体、金属シリサイド、絶縁物等の各種
薄膜パターン形成の際のドライエツチング工程では、垂
直性が高(、且つレジストマスクとの選択比の高いエツ
チング方法が要望されている。
In recent years, as semiconductor devices have become more highly integrated, the dry etching process used to form various thin film patterns of metals, semiconductors, metal silicides, insulators, etc. in the manufacturing process has become highly vertical (and difficult to match with the resist mask). There is a need for an etching method with a high selectivity.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置の製造工程において、垂直性の高い(異方性
に優れた)ドライエツチング手段には通常リアクティブ
イオンエツチング(RI E)法が用いられる。
In the manufacturing process of semiconductor devices, a reactive ion etching (RIE) method is usually used as a dry etching means with high verticality (excellent anisotropy).

従来の半導体装置の製造工程において金属、半導体、金
属シリサイド、絶縁物等の薄膜パターンの形成に際して
は、ノボラック系のレジストをマスクにしてそれら薄膜
のRIE処理がなされていた。
In the conventional manufacturing process of semiconductor devices, when forming thin film patterns of metals, semiconductors, metal silicides, insulators, etc., these thin films are subjected to RIE treatment using a novolak resist as a mask.

しかし上記従来方法においては、エツチングの垂直性(
異方性)をより向上せしめるために処理電圧を高めた際
には、イオンのスパッタリング効果によってマスクのレ
ジストが大きな膜減りを生じて、被エツチング薄膜とレ
ジストとのエツチングの選択比を充分にとることが困難
になる。
However, in the above conventional method, the perpendicularity of etching (
When the processing voltage is increased in order to further improve the etching anisotropy, the resist on the mask undergoes a large film thinning due to the ion sputtering effect, making it necessary to maintain a sufficient etching selectivity between the thin film to be etched and the resist. things become difficult.

そのために、パターンの微細化が進みサブミクロンパタ
ーンを形成する際等に、マスク形成精度の関係からレジ
ストマスクの膜厚を薄く形成する際には、レジストマス
クの膜厚の部分的相違やエツチング条件のばらつき等に
より、最悪の場合には、エツチング中にレジストマスク
が部分的に消失し、本来パターンとして残らなければな
らない部分の薄゛膜までエツチングされて、薄膜パター
ンに欠落部を生ずることがある。
For this reason, as patterns become increasingly finer and submicron patterns are formed, it is necessary to reduce the thickness of the resist mask due to mask formation accuracy. In the worst case, due to variations in etching, the resist mask may partially disappear during etching, and parts of the thin film that should originally remain as a pattern may be etched away, resulting in missing parts in the thin film pattern. .

従って従来のRIE処理においては、パターンが微細化
された際、満足できる程度に垂直性(異方性)を向上さ
せたエツチングを行うことができず、パターン精度を成
る程度犠牲にせざるを得なかった。
Therefore, in the conventional RIE process, when the pattern is miniaturized, it is not possible to perform etching with improved perpendicularity (anisotropy) to a satisfactory degree, and pattern accuracy has to be sacrificed to some extent. Ta.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

そこで本発明は、レジストマスクと被エツチング薄膜と
のエツチングの選択比を高めてエツチングの垂直性(異
方性)を−層内上することを可能にしたレジストマスク
の形成方法及びそのレジストマスクを用いたドライエツ
チング方法を提供し、微細薄膜パターンのパターニング
精度を向上せしめることを目的とする。
Therefore, the present invention provides a method for forming a resist mask and a method for forming the resist mask, which makes it possible to increase the etching perpendicularity (anisotropy) within the layer by increasing the etching selectivity between the resist mask and the thin film to be etched. The purpose of the present invention is to provide a dry etching method using the present invention, and to improve the patterning accuracy of fine thin film patterns.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題は、パターン形成前もしくはパターン形成され
たレジスト膜にシリル化処理を行った後、該シリル化処
理を行ったレジスト膜をプラズマ例えば窒素プラズマの
ダウン70−に曝して該レジスト膜の表面に改質層例え
ば[Si−Nl結合を有する改質層を形成する工程を含
む本発明によるレジストマスクの形成方法、 または、表面に[Si−Nl結合を有する改質層が形成
された上層のレジストマスクを用いて下層のレジスト膜
の異方性ドライエツチングを行い2層構造のレジストマ
スクを形成する工程を含む本発明によるレジストマスク
の形成方法、 または、表面に[Si−Nl結合を有する改質層が形成
されたレジストマスクを用い、異方性ドライエツチング
手段により金属薄膜、半導体薄膜、金属シリサイド薄膜
、絶縁物薄膜の中の少なくとも1種類の薄膜の選択エツ
チングを行う工程を含む本発明によるドライエツチング
方法によって解決される。
The above problem can be solved by exposing the silylated resist film to plasma such as nitrogen plasma, such as nitrogen plasma, on the surface of the resist film, before pattern formation or after performing silylation treatment on the patterned resist film. A method for forming a resist mask according to the present invention including a step of forming a modified layer having a modified layer such as [Si-Nl bonds, or an upper layer resist having a modified layer having Si-Nl bonds formed on the surface of the resist mask. A method for forming a resist mask according to the present invention, which includes a step of performing anisotropic dry etching of a lower resist film using a mask to form a resist mask with a two-layer structure; The dry etching method according to the present invention includes the step of selectively etching at least one type of thin film among a metal thin film, a semiconductor thin film, a metal silicide thin film, and an insulating thin film by an anisotropic dry etching means using a resist mask in which a layer is formed. The problem is solved by etching method.

〔作 用〕[For production]

即ち本発明においては、レジストマスクの形成に際して
、パターン形成前もしくはパターン形成済みのレジスト
膜に、密閉チャンバ内でHMD S(ヘキサメチルジシ
ラザン) [(CHs)sSiJ旧等のシリル化剤の蒸
気による気相処理、或いは前記HMDSの液体中への浸
漬処理(パドル法を含む)を施すことによりレジスト膜
の表面にトリメチルシリル基[−3i(CHs)s]を
吸着させる。(シリル化処理) 次いで、上記トリメチルシリル基の吸着されたレジスト
膜をプラズマ例えば窒素[N2]プラズマのダウンフロ
ー中に曝し、このダウンフロー中に含まれる窒素ラジカ
ル[N” ]によりレジスト表面に吸着されているトリ
メチルシリルのメチル基[CH3Iを置換してレジスト
表面部に[Si−Nl結合を含んだイオン衝撃に対する
耐性の高い改質層を形成する。
That is, in the present invention, when forming a resist mask, the resist film before or after pattern formation is treated with vapor of a silylating agent such as HMD S (hexamethyldisilazane) [(CHs)sSiJ] in a closed chamber. The trimethylsilyl group [-3i(CHs)s] is adsorbed on the surface of the resist film by gas phase treatment or immersion treatment of the HMDS in a liquid (including the paddle method). (Silylation Treatment) Next, the resist film on which the trimethylsilyl groups have been adsorbed is exposed to a downflow of plasma, for example, nitrogen [N2] plasma, and the nitrogen radicals [N''] contained in the downflow are adsorbed onto the resist surface. The methyl group [CH3I of trimethylsilyl is substituted to form a modified layer containing [Si--Nl bonds and having high resistance to ion bombardment] on the resist surface.

なお、改質層の形成にはN2プラズマ以外に酸素[02
]プラズマを用いることもでき、その場合には[Si−
0]結合を含んだ耐イオン衝撃性の高い改質層が形成さ
れる。
In addition, in addition to N2 plasma, oxygen [02
] Plasma can also be used, in which case [Si-
0] A modified layer containing bonds and having high ion bombardment resistance is formed.

これによって、RIE処理等の異方性ドライエツチング
に対する耐性が高く、被エツチング薄膜に対して大きな
選択比を有するレジストマスクが形成される。
As a result, a resist mask is formed which has high resistance to anisotropic dry etching such as RIE processing and has a large selectivity with respect to the thin film to be etched.

従って、フォト・マスクからパターン転写がなされるレ
ジストマスクを充分に薄くすることができるので、パタ
ーン精度の高いレジストマスクが形成でき、このレジス
トマスクを用い異方性ドライエツチングにより形成され
る2層構造のレジストマスクや金属、半導体、金属シリ
サイド、絶縁物等の薄膜パターンを高精度で形成するこ
とが可能になる。
Therefore, since the resist mask on which the pattern is transferred from the photomask can be made sufficiently thin, a resist mask with high pattern accuracy can be formed, and a two-layer structure can be formed by anisotropic dry etching using this resist mask. It becomes possible to form resist masks and thin film patterns of metals, semiconductors, metal silicides, insulators, etc. with high precision.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。 The present invention will be specifically explained below with reference to illustrated embodiments.

第1図(a)〜げ)は本発明の一実施例の工程断面図、
第2図(a)〜げ)は本発明の他の実施例の工程断面図
、第3図はμ波ダウンフロー装置の模式断面図である。
Figures 1(a) to 1) are process sectional views of an embodiment of the present invention;
FIGS. 2(a) to 2) are process sectional views of another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic sectional view of a μ-wave downflow device.

企図を通じ同一対象物は同一符合で示す。Identical objects are designated by the same reference numerals throughout the plan.

第1図(a)参照 パターン形成前のレジスト膜にシリル化処理を行ってレ
ジストマスクを形成する工程を有する第1の実施例にお
いては、表面に絶縁膜2の形成されたシリコン(Si)
基板l上に、例えば配線パターンを形成しようとする厚
さ1μm程度のアルミニウム(AI)薄膜3を通常通リ
スバッタ法により形成した後、このAI薄膜3上にスピ
ンコード法により厚さ1μm程度のポジレジスト膜4、
例えばノボラックナフトキノン系ポジレジストTSMR
−8000(東京応化製)を形成し、通常通りプリベー
クを行う。
FIG. 1(a) In the first embodiment, which includes a step of performing silylation treatment on a resist film before forming a reference pattern to form a resist mask, silicon (Si) with an insulating film 2 formed on its surface is used.
After forming an aluminum (AI) thin film 3 with a thickness of about 1 .mu.m on a substrate l by the usual lithobatter method on which a wiring pattern is to be formed, for example, a positive electrode with a thickness of about 1 .mu.m is formed on this AI thin film 3 by a spin code method. resist film 4,
For example, novolac naphthoquinone positive resist TSMR
-8000 (manufactured by Tokyo Ohka) and prebaked as usual.

第1図(b)参照 次いで上記基板をホットプレートを備えた密閉チャンバ
内へ移し、 150℃程度に加熱しながら15分間程度
HMDSによる気相処理を行い、ポジレジスト膜4の表
面部にトリメチルシリル基を吸着したシリル化層5を形
成する。
Refer to FIG. 1(b) Next, the above substrate is transferred to a closed chamber equipped with a hot plate, and vapor phase treatment is performed using HMDS for about 15 minutes while heating it to about 150° C., so that trimethylsilyl groups are formed on the surface of the positive resist film 4. A silylated layer 5 is formed by adsorbing .

ここで、HMDSガスはサブタンク内の液状HMDSを
窒素(N2)によるバブリングにより気化させて前記密
閉容器内に導入した。
Here, the HMDS gas was introduced into the sealed container by vaporizing liquid HMDS in the sub-tank by bubbling with nitrogen (N2).

なおこのシリル化処理は、40℃程度に加熱したHMD
S液中に10分程度上記基板を浸漬する方法、或いは4
0℃程度に加熱した基板上にHMDS液を盛るパドル法
によっても、実施例同様に達成することができる。
Note that this silylation treatment is performed on HMD heated to about 40°C.
A method of immersing the above substrate in S liquid for about 10 minutes, or 4
The same effect as in the embodiment can also be achieved by the paddle method in which the HMDS liquid is placed on a substrate heated to about 0°C.

第1図(C)参照 次いでフォトマスク6の透光領域7を介し通常の露光を
行う。この露光によりUv光8が照射された領域は、発
生する水素(H2)との置換により吸着されていたトリ
メチルシリル基が除去されシリル化層5が消滅する。
Referring to FIG. 1(C), normal exposure is then performed through the light-transmitting area 7 of the photomask 6. In the region irradiated with the Uv light 8 through this exposure, the adsorbed trimethylsilyl group is removed by substitution with generated hydrogen (H2), and the silylated layer 5 disappears.

第1図(d)参照 次いでこの基板をマイクロ(μ)波ダウンフロー装置内
に挿入し、N2プラズマのダウンフローによりレジスト
膜4の表面を処理する。この処理により前記シリル化層
5は、[Si−N]結合を有しイオン衝撃に対する耐性
の高い改質層9に変質する。
Referring to FIG. 1(d), this substrate is then inserted into a microwave (μ) wave downflow device, and the surface of the resist film 4 is treated by a downflow of N2 plasma. Through this treatment, the silylated layer 5 is transformed into a modified layer 9 having [Si--N] bonds and having high resistance to ion bombardment.

なお、第3図は上記N2ダウンフロー処理に用いたμ波
ダウンフロー装置の一例の模式側断面図で、51は処理
容器、52は真空排気口、53は基板ステージ、54は
ヒータ、55は金属メツシュ、56はプラズマ発生室、
57はガス導入口、58はμ波透過窓、59は導波管、
60はプラズマ、61は被処理基板を示す。
Note that FIG. 3 is a schematic side sectional view of an example of the μ-wave downflow apparatus used for the N2 downflow processing, in which 51 is a processing container, 52 is a vacuum exhaust port, 53 is a substrate stage, 54 is a heater, and 55 is a Metal mesh, 56 is a plasma generation chamber,
57 is a gas inlet, 58 is a μ wave transmission window, 59 is a waveguide,
Reference numeral 60 indicates plasma, and reference numeral 61 indicates a substrate to be processed.

この装置による上記N2ダウンフロー処理は、N2流量
:500 secm 、基板温度=120℃、処理時間
:5分間で行った。
The N2 downflow process using this device was performed at a N2 flow rate of 500 sec, a substrate temperature of 120°C, and a process time of 5 minutes.

なお、上記改質層の形成には02プラズマのダウンフロ
ーを用いてもよく、その場合にも、0、流量: 500
 secm、基板温度=120℃、処理時間=5分間程
度で[Si−0]結合を有するイオン衝撃耐性の高い改
質層が形成される。またN及び0の化合物ガス等上記以
外のガスのダウンフローも用いられる。
Note that downflow of 02 plasma may be used to form the modified layer, and in that case, the flow rate is 0, flow rate: 500
sec, substrate temperature = 120° C., and processing time = about 5 minutes, a modified layer having [Si-0] bonds and having high ion bombardment resistance is formed. Downflow of gases other than those mentioned above, such as N and O compound gases, may also be used.

第1図(e)参照 次いで前記改質層9をマスクにし、酸素(0,)ガスを
用いるRIE処理によりポジレジスト膜3を選択的に除
去し、本発明に係り、改質層9を上部に有するレジスト
マスクlOが完成する。
Refer to FIG. 1(e). Next, using the modified layer 9 as a mask, the positive resist film 3 is selectively removed by RIE treatment using oxygen (0,) gas. The resist mask IO having the shape is completed.

第1図げ)参照 次いで上記レジストマスクlOをマスクにし、例えば4
塩化珪素(SiC1a)と3塩化硼素(BClx)と塩
素(Ctt)との混合ガスによるRIE処理を行ってA
I薄膜3を選択的にエツチング除去しAl配線103を
形成した。この時のエツチング条件は、圧カニ0.05
 Torr 、高周波パワー密度:3W/cm”、5i
C1n流量: 200 secm、 BCIs流量: 
20 secm 。
Refer to Figure 1) Next, use the above resist mask IO as a mask, for example,
A by performing RIE treatment with a mixed gas of silicon chloride (SiC1a), boron trichloride (BClx), and chlorine (Ctt).
The I thin film 3 was selectively etched away to form an Al wiring 103. The etching conditions at this time are pressure crab 0.05
Torr, high frequency power density: 3W/cm", 5i
C1n flow rate: 200 secm, BCIs flow rate:
20 sec.

Ctt流量: 20 secmとした□このRIE処理
においては、通常のRIE処理の2倍程度の高パワー密
度でエツチングを行っているが、レジストマスク10表
面の改質層9のイオン衝撃耐性が極めて強く、レジスト
マスクlOとAI薄膜3とのエツチングの選択性は充分
に確保され、パターニング形成されるAl配線103に
欠陥を生ずることはない。また上記のように高パワー密
度でエツチングができるので、異方性に優れ側面がほぼ
垂直なAl配線103が形成される。
Ctt flow rate: 20 sec □ In this RIE process, etching is performed at a high power density that is about twice that of normal RIE process, but the ion bombardment resistance of the modified layer 9 on the surface of the resist mask 10 is extremely strong. , sufficient etching selectivity between the resist mask IO and the AI thin film 3 is ensured, and no defects occur in the patterned Al wiring 103. Furthermore, since etching can be performed at high power density as described above, the Al wiring 103 with excellent anisotropy and substantially vertical sides is formed.

次に、2層レジストマスクをパターン形成済みの上層レ
ジストにシリル化処理を行って形成する際の実施例につ
いて説明する。
Next, an example will be described in which a two-layer resist mask is formed by performing silylation treatment on a patterned upper resist.

第2図(a)参照 例えばSt基板l上の絶縁膜2が厚さを異にし、パター
ニングしようとするAI薄膜3の上面が凹凸を有して形
成されている被処理基板上に、スピンコード法により、
例えばナフトキノン−ノボラック系レジスト0FPR−
800(東京応化製)からなる平坦化用の下層レジスト
膜11を2μm程度の厚さに形成し、次いで250℃程
度の高温ベークを行い上記下層レジスト膜11を構成す
る樹脂を熱架橋せしめる。
Refer to FIG. 2(a) For example, a spin cord is placed on a substrate to be processed in which the insulating film 2 on the St substrate l has different thicknesses and the upper surface of the AI thin film 3 to be patterned is formed with unevenness. By law,
For example, naphthoquinone-novolac resist 0FPR-
800 (manufactured by Tokyo Ohka) to a thickness of about 2 μm, and then baked at a high temperature of about 250° C. to thermally crosslink the resin constituting the lower resist film 11.

第2図(b)参照 次いで上記表面が平坦化された下層レジスト膜11上に
、通常の方法で、前記実施例同様に厚さ1μm程度のT
SMR−8800からなる上層レジスト膜を形成し、通
常通りプリベークを行った後、フォトマスクを介して露
光を行い現像を行って、下層レジスト膜it上に配線パ
ターンの形状に対応するパターン形状を有する上層レジ
ストパターン12を形成する。
Referring to FIG. 2(b), a T film having a thickness of about 1 μm is then deposited on the lower resist film 11 whose surface has been flattened using a conventional method.
After forming an upper resist film made of SMR-8800 and pre-baking as usual, it is exposed to light through a photomask and developed to form a pattern shape corresponding to the shape of the wiring pattern on the lower resist film IT. An upper resist pattern 12 is formed.

第2図(C)参照 次いで上記基板を前記実施例同様に150℃程度に加熱
しながら、15分間程度HMDSによる気相処理を行い
、上層レジストパターン12の表面部にトリメチルシリ
ル基を吸着したシリル化層5を形成する。なおこのシリ
ル化処理において、下層レジスト膜11は前記高温ベー
クにより熱架橋されているので、その表面にはシリル化
層5は形成されない。
Refer to FIG. 2(C) Next, the above substrate is heated to about 150° C. in the same manner as in the previous example, and subjected to a vapor phase treatment using HMDS for about 15 minutes to form a silylation in which trimethylsilyl groups are adsorbed on the surface of the upper resist pattern 12. Form layer 5. In this silylation process, since the lower resist film 11 is thermally crosslinked by the high temperature baking, the silylation layer 5 is not formed on its surface.

第2図(d)参照 次いで、前記実施例同様のN2ダウンフロー処理を行い
、シリル化されている上層レジストパターン12の表面
部のみに、[Si−Nl結合を有しイオン衝撃に対する
耐性の高い改質層9を選択的に形成する。
Refer to FIG. 2(d).Next, N2 downflow treatment similar to the previous example is performed, and only the surface portion of the silylated upper resist pattern 12 is coated with [Si--Nl bond having high resistance to ion bombardment]. A modified layer 9 is selectively formed.

第2図(e)参照 次いで、表面に改質層9を有する上層レジストパターン
12をマスクにし、02ガスによるRIE処理を行い下
層レジスト膜11を選択的に除去して、本発明に係り、
下層レジストパターンIIP上に表面部に改質層9を有
する上層レジストパターン12が積層された、はぼ垂直
な側面を有する2層レジストマスク13が完成する。
Refer to FIG. 2(e) Next, using the upper resist pattern 12 having the modified layer 9 on the surface as a mask, RIE treatment is performed using 02 gas to selectively remove the lower resist film 11.
A two-layer resist mask 13 having substantially vertical side surfaces is completed, in which an upper resist pattern 12 having a modified layer 9 on its surface is laminated on a lower resist pattern IIP.

第2図げ)参照 次いで上記2層レジストマスク13をマスクにし前記実
施例と同様な塩素系のガスによるRIE処理を行い、表
出するAI薄膜3を選択的に除去してAI配線103を
形成する。
Refer to Figure 2) Then, using the two-layer resist mask 13 as a mask, RIE treatment is performed using a chlorine-based gas similar to that in the above embodiment, and the exposed AI thin film 3 is selectively removed to form an AI wiring 103. do.

以上本発明の方法をAI配線形成の際の実施例について
説明したか、本発明の方法はAI以外の金属、半導体、
金属シリサイド、絶縁物等の薄膜パターン形成の際にも
勿論適用される。
The method of the present invention has been described above with respect to the embodiments for forming AI wiring.
Of course, it can also be applied to the formation of thin film patterns of metal silicide, insulators, etc.

また本発明の方法は、AI等の金属薄膜上に低反射膜を
形成する際にも応用できる。
The method of the present invention can also be applied to forming a low reflection film on a metal thin film such as AI.

その場合、例えば次のような工程による。In that case, for example, the following steps are performed.

即ち、例えばAI薄膜上に染料(Koyal ight
、日本火薬製)を10wt%含むポリビニルフェノール
樹脂を0.5μm程度の厚さに塗布した後、このAI薄
膜を有する基板を密閉容器内のホットプレート上に搭載
し、130℃程度に加熱しながら、前記実施例同様のH
MDSガスによる気相処理を行って、前記ポリビニルフ
ェノール樹脂層の表面部にシリル゛化層を形成し、次い
で前記実施例同様のN、ダウンフロー処理を行って前記
シリル化層を[Si−Nl結合を有する高屈折率層とな
し、これによってAI薄膜上に低反射膜が形成される。
That is, for example, a dye (Koyal light) is applied on an AI thin film.
After coating a polyvinylphenol resin containing 10 wt% of Nippon Kayaku) to a thickness of approximately 0.5 μm, the substrate with this AI thin film was placed on a hot plate in a sealed container, and heated to approximately 130°C. , H as in the previous example
A silylated layer is formed on the surface of the polyvinylphenol resin layer by vapor phase treatment using MDS gas, and then the silylated layer is converted to [Si-Nl A high refractive index layer with bonding is formed, thereby forming a low reflection film on the AI thin film.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明のように本発明によれば、イオン衝撃に対する
耐性が高いので被エツチング薄膜に対して大きなエツチ
ングの選択性が得られる改質層を表面部に有するレジス
トマスクが形成できるので、異方性ドライエツチングに
際してのイオンの加速電圧を従来より大幅に高めて金属
、半導体、金属シリサイド、絶縁物等のエツチングを行
うことが可能になり、パターン側面が垂直に近く高精度
を有する薄膜パターンが形成できる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to form a resist mask having a modified layer on its surface that has high resistance to ion bombardment and thus provides high etching selectivity with respect to the thin film to be etched. It has become possible to etch metals, semiconductors, metal silicides, insulators, etc. by significantly increasing the ion acceleration voltage during dry etching compared to conventional methods, and it is now possible to form thin film patterns with highly accurate pattern sides that are nearly vertical. .

従って本発明は、パターンが微細化される高集積度の半
導体IC等の製造品質の向上に有効である。
Therefore, the present invention is effective in improving the manufacturing quality of highly integrated semiconductor ICs and the like in which patterns are miniaturized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)〜げ)は本発明の一実施例の工程断面図、
第2図(a)〜げ)は本発明の他の実施例の工程断面図
、 第3図はμ波ダウンフロー装置の模式側断面図である。 図において、 lはSi基板、     2は絶縁膜、3はAI薄膜、
      4はポジレジスト膜、5はシリル化層、 
   6はフォトマスク、7は透光領域、    8は
Uv光、 9は改質層、     lOはレジストマスク、11は
下層レジスト膜、 11Pは下層レジストパターン、 12は上層レジストパターン、 13は2層レジストマスク、 103はAI配線 を示す。 人定用の一大斧91/)工程断面図 第1図(tの2) λ;IIfクシフロー代置の模式何前面図読 3 M 本定明f)セ/)大施秒りの工程断面図第2図C″′t
I′)1) 木腎明U忙の大姶例0工社断面図 第2図 (マの2)
Figures 1(a) to 1) are process sectional views of an embodiment of the present invention;
FIGS. 2(a) to 2) are process cross-sectional views of another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic side cross-sectional view of a μ-wave downflow device. In the figure, l is a Si substrate, 2 is an insulating film, 3 is an AI thin film,
4 is a positive resist film, 5 is a silylated layer,
6 is a photomask, 7 is a transparent area, 8 is UV light, 9 is a modified layer, IO is a resist mask, 11 is a lower resist film, 11P is a lower resist pattern, 12 is an upper resist pattern, 13 is a two-layer resist Mask 103 indicates AI wiring. A large ax for personnel use 91/) Process sectional diagram Figure 1 (T no 2) λ; Figure 2 C'''t
I') 1) Cross-sectional view of Minoki Ming U's Okeke 0 Kosha Figure 2 (Ma no 2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、パターン形成前もしくはパターン形成されたレジス
ト膜にシリル化処理を行った後、該シリル化処理を行っ
たレジスト膜をプラズマのダウンフローに曝して該レジ
スト膜の表面に改質層を形成する工程を含むことを特徴
とするレジストマスクの形成方法。 2、前記プラズマのダウンフローが窒素プラズマのダウ
ンフローよりなり、前記改質層が[Si−N]結合を有
する改質層よりなることを特徴とする請求項1記載のレ
ジストマスクの形成方法。 3、表面に[Si−N]結合を有する改質層が形成され
た上層のレジストマスクを用いて下層のレジスト膜の異
方性ドライエッチングを行い2層構造のレジストマスク
を形成する工程を含むことを特徴とするレジストマスク
の形成方法。 4、表面に[Si−N]結合を有する改質層が形成され
たレジストマスクを用い、異方性ドライエッチング手段
により金属薄膜、半導体薄膜、金属シリサイド薄膜、絶
縁物薄膜の中の少なくとも1種類の薄膜の選択エッチン
グを行う工程を含むことを特徴とするドライエッチング
方法。
[Claims] 1. Before pattern formation or after performing silylation treatment on the patterned resist film, the resist film subjected to the silylation treatment is exposed to a downflow of plasma to form a surface of the resist film. A method for forming a resist mask, the method comprising the step of forming a modified layer. 2. The method for forming a resist mask according to claim 1, wherein the plasma downflow is a nitrogen plasma downflow, and the modified layer is a modified layer having [Si--N] bonds. 3. Including the step of performing anisotropic dry etching of the lower resist film using the upper resist mask on which a modified layer having [Si-N] bonds is formed to form a two-layer resist mask. A method for forming a resist mask, characterized in that: 4. At least one of a metal thin film, a semiconductor thin film, a metal silicide thin film, and an insulator thin film by anisotropic dry etching using a resist mask on which a modified layer having [Si-N] bonds is formed. A dry etching method comprising the step of selectively etching a thin film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009164626A (en) * 2002-06-27 2009-07-23 Tokyo Electron Ltd Plasma processing method

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