JPH04360530A - 多層レジスト法の中間層の除去方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に用いられる多層レジスト法の中間層の除去方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化にともない、選択
エッチング等のエッチングマスクになるレジストパター
ンを微細にかつ高精度に加工することが要求されている
。その一例として、図３に示す多層レジスト法がある。 図に示すように、段差３１ａを有する基板３１上に、当
該段差３１ａを覆う状態に耐エッチング性を有するレジ
ストで平坦化層３２を形成する。この平坦化層３２の表
面は平坦に形成される。続いて、平坦化層３２の上面に
中間層３３を薄く形成する。中間層３３は、例えば厚さ
が０．１μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２　）膜よりなる
。次いで通常のレジストよりなる比較的薄いレジスト層
３４（例えば厚さが０．４μｍ程度）を形成する。

【０００３】その後、レジスト層３４に対して露光を行
ってからこのレジスト層３４を現像処理して、２点鎖線
で示す部分のレジスト層３４を除去する。そしてレジス
トパターン３５を形成する。次いでレジストパターン３
５をエッチングマスクにし、中間層３３を反応性イオン
エッチングによって、中間層３３の１点鎖線で示す部分
を除去する。そして中間層パターン３６を形成する。

【０００４】続いて中間層パターン３６をエッチングマ
スクにして、平坦化層３２を酸素プラズマによる異方性
エッチング、例えばマイクロ波を用いたＥＣＲエッチン
グによって、平坦化層３２の破線で示す部分をエッチン
グ除去する。そして、平坦化層３２よりなるパターン３
７を形成する。このエッチングでは、レジストパターン
３５（２点鎖線で示す部分）は平坦化層３２とともに除
去される。

【０００５】次いで、エッチングガスに例えばＣＨＦ３
　，ＣＦ４とＨ２　との混合ガス，Ｃ２　Ｆ６　または
Ｃ３　Ｆ８　等を用いた異方性ドライエッチングによっ
て、ＳｉＯ２　膜の中間層パターン３６（１点鎖線で示
す部分）をエッチング除去する。そして平坦化層３２よ
りなるパターン３７が完成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記多
層レジスト法の中間層を除去するドライエッチングでは
、入射イオンのエネルギーが大きいので、入射イオンに
よって基板がスパッタされる。このため、基板をスパッ
タしたときに発生したスパッタ物が平坦化層よりなるパ
ターンの側壁に再付着する。このため、その後の工程で
平坦化層を除去した際に再付着したスパッタ物が異物と
して残り、ウエハを汚染する。また再付着を抑えるため
に入射イオンエネルギーを小さくして中間層の除去を行
った場合には、異方性エッチングの速度よりも等方性エ
ッチングの速度のほうが速く進行するために、平坦化層
のパターンをエッチングして、このパターンにアンダー
カットを生じる。また、希釈フッ酸水溶液によるウェッ
トエッチングで中間層を除去した場合には、水圧によっ
て微細な平坦化層のパターンが破壊される。したがって
、微細で高精度な平坦化層のパターンを形成することが
困難である。

【０００７】本発明は、微細で高精度な平坦化層のパタ
ーンを形成するのに優れた多層レジスト法の中間層の除
去方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた多層レジスト法の中間層の除去方
法である。すなわち、基板上に形成されるパターンの上
面に残る中間層の除去方法であって、まずフッ酸系の蒸
気雰囲気またはフッ酸系の気体雰囲気に中間層をさらす
ことで、フッ酸系の蒸気またはフッ酸系の気体と当該中
間層とを反応させて反応生成物を生成する第１の工程を
行う。その後パターンに付着した、反応生成物およびフ
ッ酸系の蒸気またはフッ酸系の気体とを除去する第２の
工程を行う。

【０００９】

【作用】上記中間層の除去方法では、中間層をフッ酸系
の気体雰囲気またはフッ酸系の蒸気雰囲気にさらして、
化学反応により反応生成物を生成し、その後反応生成物
とフッ酸系のガスまたはフッ酸系の蒸気とを除去するの
で、基板にスパッタ作用等の物理的衝撃が加わらない。 このため、スパッタ物が発生しないので、形成したパタ
ーンの側壁にスパッタ物の再付着は生じない。また形成
したパターンに物理的な圧力がかからないので、形成し
たパターンを破壊しない。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図１に示す中間層の除去工
程図により説明する。段差１１ａを有する基板１１上に
例えばレジストで平坦な表面を有する平坦化層１２を形
成する。続いて平坦化層１２の上面に、例えば厚さが０
．１μｍ程度のＳｉＯ２　膜で中間層１３を形成する。 次いで中間層１３の上面にレジスト層１４を形成する。 その後前述した従来の技術で説明したと同様の方法によ
る通常の多層レジスト法のリソグラフィーとエッチング
とを行って、平坦化層１２でパターン１７を形成する。 このときレジスト層１４で形成したレジストパターン１
５（２点鎖線で示す部分）は平坦化層１２とともにエッ
チングされて除去される。そしてパターン１７の上面に
は、中間層１３よりなる中間層パターン１６が残る。次
に残存している中間層パターン１６を除去する方法を説
明する。

【００１１】まず第１の工程では、フッ酸系の蒸気とし
て、例えばバブラーにより蒸気化したフッ化水素酸の共
沸混合液（３７．７３％）を窒素（Ｎ２　）を搬送気体
としてエッチング雰囲気に２００ｓｃｃｍの流量で供給
する。このとき供給した蒸気を含む気体の一部を排気し
て、エッチング雰囲気の圧力を６７Ｐａにする。そして
、上記エッチング雰囲気中に上記パターン１７上の中間
層パターン１６を２分間さらして、エッチングする。 このとき、中間層パターン１６を形成するＳｉＯ２　と
蒸気化したフッ化水素（ＨＦ）とが化学反応を起こして
、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４　）や水（Ｈ２　Ｏ）等の
反応生成物を生成する。ＳｉＦ４　（沸点が−８６℃）
は揮発性なので反応とともに揮発する。Ｈ２　Ｏの一部
は蒸発し、残りのＨ２　Ｏはパターン１７や基板１１に
付着する。また蒸気化したフッ化水素酸も主に液滴の状
態でパターン１７や基板１１に付着する。

【００１２】次いで第２の工程として、上記処理した基
板１１を空気中にさらすことなく、真空に近い雰囲気中
（０．０Ｐａ）に移す。続いて上記真空に近い雰囲気に
窒素ガス（Ｎ２　）をパージして、その雰囲気を例えば
６７Ｐａにする。次いで再び当該雰囲気を０．０Ｐａに
真空引きする、このように、真空引きと窒素ガスのパー
ジとを繰り返し行う、いわゆるサイクルパージを行って
、パターン１７や基板１１に付着したＨ２　Ｏやフッ化
水素酸等の付着物１８を蒸発させて除去する。

【００１３】エッチングによって基板１１やパターン１
７に付着した反応生成物やフッ化水素酸等を除去する別
の方法としては、例えばパターン１７を形成した基板１
１を１２０℃程度に加熱して、基板１１やパターン１７
に付着した反応生成物（主にＨ２　Ｏ）やフッ化水素酸
等の付着物１８を蒸発させて除去する。また上記説明し
た熱処理と、上記説明したサイクルパージとの両方を同
時に行って、Ｈ２　Ｏやフッ化水素酸等の蒸発を促進さ
せてもよい。

【００１４】上記実施例では、フッ化水素酸の共沸混合
液を蒸気化して用いたが、無水フッ化水素（沸点が１９
．５℃）を、例えば加熱して、蒸気化したものを用いる
こともできる。この場合も上記同様に、中間層パターン
１６のＳｉＯ２　とフッ化水素（ＨＦ）とを反応させた
後、生成された反応生成物やフッ化水素等の付着物１８
をパターン１７上より除去する。また中間層１３で形成
した中間層パターン１６の除去方法は、中間層１３を形
成するＳｉＯ２　膜の形成方法（例えばＳＯＧを塗布す
る方法，化学的気相成長法，蒸着法等）にかかわらず除
去することが可能である。

【００１５】上記方法によって中間層パターン１６を除
去した場合には、基板１１にはスパッタ作用のような物
理的衝撃が加わらないので、パターン１７の側壁にスパ
ッタ物が付着することがない。またパターン１７には物
理的力が作用しないので、パターン１７を損傷すること
がない。

【００１６】次に上記中間層の除去方法を行うためのエ
ッチング装置の一例を図２に示す概略構成断面図により
説明する。図に示す如く、エッチング装置２１は、通常
のマイクロ波エッチング装置３１のエッチング室３２に
ゲートバルブ４０を介して中間層パターン１６（図１参
照）をエッチングするための化学的エッチング装置４１
のエッチング室４２を接続したものである。

【００１７】上記マイクロ波エッチング装置３１は、以
下のように構成される。すなわち、エッチング室３２に
は、導波管３３を介してマイクロ波発振器３４が接続さ
れている。またエッチング室３２の内部にはステージ３
５が設けられている。エッチング室３２にはエッチング
ガスを供給するための供給管３６とエッチングガスを排
出するための排気管３７とが設けられている。ステージ
３５には高周波電源３７が接続されている。またステー
ジ３５には、ステージ３５の上面の温度を制御するため
の温度調節器３８が接続されている。さらにエッチング
室３２の側方の周囲には磁場発生器３９が設けられてい
る。

【００１８】上記化学的エッチング装置４１は、以下の
ように構成される。すなわち、エッチング室４２にはエ
ッチングガスを供給するための供給管４３とエッチング
ガスを排気するための排気管４４とが接続されている。 またエッチング室４２の内部にはステージ４３が設けら
れている。ステージ４３には、ヒータ４４が設けられて
いる。

【００１９】上記エッチング装置２１を用いて、平坦化
層１２（図１参照）をエッチングしてパターン１７（図
１参照）を形成した後に中間層パターン１６（図１参照
）を除去する工程を行う方法を説明する。パターン１７
の形成は、上記マイクロ波エッチング装置３１で通常の
方法により行う。エッチングが終了した後、エッチング
室３２とエッチング室４２とを真空排気する。その後ゲ
ートバルブ４０を開けて、基板１１をステージ３５より
ステージ４３に移す。そしてゲートバルブ４０を閉じる
。次いでエッチング室４２にエッチングガスとして例え
ば蒸気化したフッ化水素酸を導入するとともに排気管４
４よりその一部を排気して、エッチング室４２の内部を
所定の圧力（例えば６７Ｐａ）に保つ。そして蒸気化し
たフッ化水素酸とＳｉＯ２　膜よりなる中間層パターン
１６（図１参照）とを化学反応させる。そして四フッ化
水素と水とよりなる反応生成物を生成する。

【００２０】その後、エッチング室４２を０．０Ｐａに
真空引きし、続いてエッチング室４２に窒素ガスを導入
してエッチング室４２内の圧力を例えば６７Ｐａに保つ
。再びエッチング室４２を０．０Ｐａに真空引きする。 このように、真空引きと窒素ガスのパージとを繰り返す
サイクルパージを行う。そして基板１１やパターン１７
に付着している反応生成物やフッ化水素酸等の付着物１
８（図１参照）を蒸発させて除去する。さらに、サイク
ルパージ時にステージ４３をヒータ４４で加熱して、基
板１１を例えば１２０℃程度に温め、基板１１やパター
ン１７に付着している付着物１８の蒸発を促進させても
よい。また、パージガスには、基板１１，パターン１７
，付着物１８等に対して不活性なガスであれば窒素以外
のガス、例えばアルゴンやヘリウム等を用いることもで
きる。

【００２１】上記の如くに平坦化膜１２のエッチングと
中間層パターン１６の除去とを、上記エッチング装置１
で連続的に行うことにより、スループットを向上するこ
とができる。

【００２２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
フッ酸系のガス雰囲気またはフッ酸系の蒸気雰囲気に中
間層をさらすことでフッ酸系のガスまたはフッ酸系の蒸
気と中間層とを反応させて反応生成物を生成し、続いて
平坦化層のパターンに付着したフッ酸系のガスまたはフ
ッ酸系の蒸気とともに反応生成物を除去する。このため
、基板にはスパッタ作用等の物理的衝撃が加わらないの
で、スパッタ物が発生しない。この結果、平坦化層のパ
ターンの側壁にスパッタ物の再付着は生じない。また平
坦化層のパターンに物理的な圧力が加わらないので、そ
のパターンは破壊されない。よって、微細で高精度な平
坦化層のパターンを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の中間層の除去工程図である。

【図２】中間層の除去方法を行うエッチング装置の概略
構成断面図である。

【図３】従来例の中間層の除去工程図である。

【符号の説明】

１１　　基板 １２　　平坦化層 １３　　中間層 １４　　レジスト層 １６　　中間層パターン １７　　パターン １８　　付着物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　多層レジスト法によって基板上に形成
   されるパターンの上面に残存する中間層を除去する方法
   であって、フッ酸系の蒸気雰囲気またはフッ酸系の気体
   雰囲気に前記中間層をさらすことで、当該中間層とフッ
   酸系の蒸気または当該中間層とフッ酸系の気体とを反応
   させて反応生成物を生成する第１の工程と、前記パター
   ンに付着している、前記フッ酸系の蒸気または前記フッ
   酸系の気体と前記反応生成物とを除去する第２の工程と
   を行うことを特徴とする多層レジスト法の中間層の除去
   方法。