JPH05136104A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

Info

Publication number
JPH05136104A
JPH05136104A JP3280376A JP28037691A JPH05136104A JP H05136104 A JPH05136104 A JP H05136104A JP 3280376 A JP3280376 A JP 3280376A JP 28037691 A JP28037691 A JP 28037691A JP H05136104 A JPH05136104 A JP H05136104A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
etching
resist
film
side wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3280376A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3166242B2 (en
Inventor
Shingo Kadomura
新吾 門村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP28037691A priority Critical patent/JP3166242B2/en
Publication of JPH05136104A publication Critical patent/JPH05136104A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3166242B2 publication Critical patent/JP3166242B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the sputtering off and re-adhesion of a base material layer while a lower resist later is etched in a three-layer resist process. CONSTITUTION:In the process of producing the etching mask of the second polycide film 9 of SRAM, a lower resist layer 10 is etched with a mixed gas of S2Cl2, N2, and O2 while the wafer temperature is maintained at -30 deg.C. Besides the burning of the resist material by O2, polythiazyl (SN)x is produced by the reaction between the S and N2 supplied from the S2Cl2 and it forms a side wall protective film 13 together with resulted products of reaction, such as CClx, etc. Because of the strong side wall protecting effect of the film 13, the incident ion energy required for anisotropic working can be reduced and the sputtering off and re-adhesion of a base WSix layer 8 can be prevented. The (SN)x can be easily resolved or sublimated when the wafer is heated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造等に
適用されるドライエッチング方法に関し、特にレジスト
材料等の有機材料層のエッチングにおいて、効率的な側
壁保護を併用することにより、下地材料層に由来するス
パッタ生成物のパターン側壁部への再付着を防止しなが
ら異方性加工を行う方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method applied to the manufacture of semiconductor devices and the like. The present invention relates to a method of performing anisotropic processing while preventing re-deposition of a sputtered product derived from a layer on a pattern side wall portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置のデザイン・ルールがサブミ
クロンからクォーターミクロンのレベルへと高度に微細
化されるに伴い、各種加工技術に対する要求も一段と厳
しさを増している。フォトリソグラフィ技術もその例外
ではない。近年では、高解像度を求めて露光波長が短波
長化され、さらに基体の表面段差も増大していることも
あって、多層レジスト・プロセスの採用が必須となりつ
つある。多層レジスト・プロセスは、基体の表面段差を
吸収するに十分な厚い下層レジスト層と、高解像度を達
成するに十分な薄い上層レジスト層の少なくとも2種類
のレジスト層とを組み合わせて使用する方法である。
2. Description of the Related Art As semiconductor device design rules are highly miniaturized from sub-micron level to quarter-micron level, demands for various processing techniques are becoming more severe. Photolithography technology is no exception. In recent years, the exposure wavelength has been shortened in order to obtain high resolution, and the surface steps of the substrate have also increased. Therefore, the adoption of a multilayer resist process is becoming essential. The multi-layer resist process is a method of using a combination of at least two resist layers, a lower resist layer thick enough to absorb surface steps of a substrate and an upper resist layer thin enough to achieve high resolution. ..

【0003】良く知られた方法としては、基体上に下層
レジスト層、SOG(スピン・オン・グラス)等の酸化
シリコン(SiOx )系材料からなる極めて薄い中間
層、およびフォトリソグラフィにより直接にパターニン
グされる薄い上層レジスト層の3種類の層を使用する、
いわゆる3層レジスト・プロセスがある。このプロセス
では、まず上層レジスト層が所定の形状にパターニング
され、これをマスクとしてその下の中間層がRIE(反
応性イオン・エッチング)によりパターニングされ、さ
らに前記上層レジスト層と中間層とをマスクとしてO2
ガス等を用いるドライエッチングにより下層レジスト層
がパターニングされる。上層レジスト層は下層レジスト
層に比べて膜厚が薄いので、該下層レジスト層のエッチ
ング中に消費され、最終的には中間層がエッチング・マ
スクの上表面を構成する。
As a well-known method, a lower resist layer, an extremely thin intermediate layer made of a silicon oxide (SiO x ) material such as SOG (spin on glass), etc. on a substrate, and patterning directly by photolithography. Using three types of thin top resist layers,
There is a so-called three-layer resist process. In this process, first, the upper resist layer is patterned into a predetermined shape, the intermediate layer thereunder is patterned by RIE (reactive ion etching), and the upper resist layer and the intermediate layer are used as masks. O 2
The lower resist layer is patterned by dry etching using gas or the like. Since the upper resist layer is thinner than the lower resist layer, it is consumed during the etching of the lower resist layer, and the intermediate layer finally constitutes the upper surface of the etching mask.

【0004】ところで、O2 ガスにより有機材料層であ
る下層レジスト層をパターニングする工程においては、
* (酸素ラジカル)による等方的な燃焼反応に起因す
るパターン形状劣化を防止するために、イオン入射エネ
ルギーをある程度高めた条件を採用することが必要とな
る。つまり、低ガス圧かつ高バイアス・パワーといった
条件下でイオンの平均自由行程と自己バイアス電位Vdc
を増大させ、高い運動エネルギーを有するイオンによる
スパッタ反応が主体となるエッチング機構にもとづいて
高異方性を達成するわけである。
By the way, in the step of patterning the lower resist layer which is an organic material layer with O 2 gas,
In order to prevent the pattern shape deterioration due to the isotropic combustion reaction due to O * (oxygen radical), it is necessary to adopt a condition in which the ion incident energy is increased to some extent. That is, the mean free path of ions and the self-bias potential V dc under the conditions of low gas pressure and high bias power.
, And high anisotropy is achieved based on the etching mechanism in which the sputter reaction by ions having high kinetic energy is the main.

【0005】ところが、かかるエッチング条件の採用
は、多層レジスト・プロセスの実用化を妨げる主因とも
なっている。この問題を、図3を参照しながら説明す
る。図3は、3層レジスト・プロセスによるSRAMの
ビット線加工において、2層目ポリサイド膜をパターニ
ングするためのエッチング・マスクが形成された段階の
ウェハの状態を示している。
However, the adoption of such etching conditions is also a main cause of impeding the practical application of the multilayer resist process. This problem will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the state of the wafer at the stage when an etching mask for patterning the second-layer polycide film is formed in the bit line processing of SRAM by the three-layer resist process.

【0006】ここまでの工程を簡単に説明すると、まず
シャロー・トレンチ型の素子分離領域22が形成された
シリコン基板21上にSiO2 からなるゲート酸化膜を
介して1層目ポリサイド膜によるゲート電極5を形成
し、さらにSiO2 層間絶縁膜26を介して2層目ポリ
サイド膜29を形成した。ここで、上記1層目ポリサイ
ド膜は多結晶シリコン層23とWSix 層24とが、ま
た上記2層目ポリサイド膜29は多結晶シリコン層27
とWSix 層28とが順次積層されてなるものである。
続いてウェハの全面を下層レジスト層30で平坦化した
後、SOG中間層31を介して図示されない薄い上層レ
ジスト層を形成した。次に、上記上層レジスト層をフォ
トリソグラフィと現像処理によりパターニングし、得ら
れたパターンをマスクとしてRIE(反応性イオン・エ
ッチング)を行うことによりSOG中間層31のパター
ンを形成し、さらにこれら両パターンをマスクとして下
層レジスト層30をエッチングした。ここで、薄い上層
レジストのパターンは下層レジスト層30のエッチング
中に消失するので、最終的には図3に示されるように、
下層レジスト層30上にSOG中間層31を有するエッ
チング・マスクが形成されるわけである。
The steps up to this point will be briefly described. First, on the silicon substrate 21 in which the shallow trench type element isolation region 22 is formed, the gate electrode made of the first polycide film is formed via the gate oxide film made of SiO 2. 5 was formed, and then a second layer polycide film 29 was formed via the SiO 2 interlayer insulating film 26. Here, the first-layer polycide film is the polycrystalline silicon layer 23 and the WSi x layer 24, and the second-layer polycide film 29 is the polycrystalline silicon layer 27.
And the WSi x layer 28 are sequentially laminated.
Subsequently, the entire surface of the wafer was flattened with the lower resist layer 30, and then a thin upper resist layer (not shown) was formed via the SOG intermediate layer 31. Next, the upper resist layer is patterned by photolithography and development processing, and RIE (reactive ion etching) is performed using the obtained pattern as a mask to form a pattern of the SOG intermediate layer 31, and further, both patterns are formed. The lower resist layer 30 was etched using the as a mask. Here, since the pattern of the thin upper resist layer disappears during the etching of the lower resist layer 30, finally, as shown in FIG.
An etching mask having the SOG intermediate layer 31 is formed on the lower resist layer 30.

【0007】ここで、下層レジスト層30は、多層レジ
スト・プロセスの趣旨にもとづいてウェハの表面段差を
吸収するに十分な膜厚に形成される層であるから、その
膜厚はウェハの表面で大きく大きく異なっており、エッ
チングに要する時間も当然異なる。たとえば、下層レジ
スト層30の膜厚が薄い領域Bでは、下層レジスト層3
0の膜厚が厚い領域Aに比べてWSix 層28が早い時
期に露出し、大きな入射エネルギーを有するイオンの照
射を受けてスパッタ除去される。スパッタ生成物の一部
は、下層レジスト層30のパターン側壁部に再付着し、
再付着物層28aを形成する。この再付着物層28aは
除去が困難であってパーティクル汚染源となる他、エッ
チング・マスクの実質的な線幅を太らせ、寸法変換差を
生ずる原因ともなる。
Here, the lower resist layer 30 is a layer formed to have a film thickness sufficient to absorb the step difference on the surface of the wafer based on the purpose of the multi-layer resist process. There is a big difference, and the time required for etching is naturally different. For example, in the region B where the thickness of the lower resist layer 30 is thin, the lower resist layer 3
The WSi x layer 28 is exposed earlier than in the region A having a thick film thickness of 0, and is removed by sputter by being irradiated with ions having large incident energy. Part of the sputtered product is redeposited on the pattern side wall of the lower resist layer 30,
The reattachment layer 28a is formed. The redeposited layer 28a is difficult to remove and becomes a source of particle contamination, and it also causes a substantial line width of the etching mask to become thick and causes a dimensional conversion difference.

【0008】上述のような再付着物の問題は、たとえば
第33回応用物理学関係連合講演会(1986年春季年
会)講演予稿集p.542,演題番号2p−Q−8でも
指摘されており、周知のところである。再付着物層28
の形成を抑制するには入射イオン・エネルギーの低減が
効果的であるのは明白だが、これでは前述の等方的な燃
焼反応が優勢となり、異方性が低下してしまう。
The problem of reattachment as described above is described in, for example, Proceedings of the 33rd Joint Lecture of Applied Physics (Spring Annual Meeting 1986) p. 542, Abstract No. 2p-Q-8 has been pointed out and is well known. Reattachment layer 28
Although it is clear that the reduction of incident ion energy is effective in suppressing the formation of helium, this causes the above-mentioned isotropic combustion reaction to predominate, resulting in a decrease in anisotropy.

【0009】このため、入射イオン・エネルギーの低減
と高異方性の達成とを両立し得るレジスト材料層のドラ
イエッチング方法が切望されている。
Therefore, a dry etching method for a resist material layer, which can achieve both reduction of incident ion energy and achievement of high anisotropy, has been earnestly desired.

【0010】かかる要望に対応する技術として、これま
でに(a)N2 ガスを用いるプロセス、(b)ECRプ
ラズマを用いる超低圧プロセス、(c)低温エッチング
・プロセス、等が提案されているが、いずれも直ちに実
用化することは困難である。上記(a)のN2 ガスを用
いるプロセスは、たとえばProceedingsof
5th Dry Process Symposiu
m(1983年),p.41に報告されており、有機物
と本来的にラジカル反応を起こしにくいエッチング種で
あるNを使用することで、イオン入射エネルギーを下げ
た条件でも高異方性を達成しようとするものである。し
かし、この低反応性ゆえ、エッチング速度の低下は免れ
ない。
As a technique to meet such demands, (a) a process using N 2 gas, (b) an ultra-low pressure process using ECR plasma, (c) a low temperature etching process, etc. have been proposed so far. However, it is difficult to put them into practical use immediately. The process using N 2 gas in the above (a) can be performed, for example, by Proceedingsof
5th Dry Process Symposiu
m (1983), p. 41, it is intended to achieve high anisotropy even under the condition that the ion incident energy is lowered by using N which is an etching species that is not likely to cause radical reaction with an organic substance. However, this low reactivity inevitably results in a decrease in etching rate.

【0011】上記(b)のECRプラズマを用いる超低
圧プロセスは、第35回応用物理学関係連合講演会(1
988年春季年会)講演予稿集p.502,演題番号2
8a−G−12に報告されており、10-4〜10-5To
rr台の超低圧下でラジカル生成量を低減させ、実質的
にイオンのみを用いたエッチングを可能とするものであ
る。しかし、イオン化率を考慮すると、実用上十分なエ
ッチング速度を確保することはやはり難しい。また、5
000リットル/秒クラスの大排気量型ターボ・モレキ
ュラー・ポンプが不可欠であること、上記の低圧領域に
おいて正確な圧力制御を可能とする装置が現状では入手
できないこと等、ハードウェア面の制約も大きい。
The ultra-low pressure process using the ECR plasma of the above (b) is described in the 35th Joint Lecture on Applied Physics (1)
1988 Spring Annual Meeting) Proceedings p. 502, abstract number 2
8a-G-12, 10 -4 to 10 -5 To.
The radical generation amount is reduced under an ultra-low pressure of rr level, and etching using substantially only ions is enabled. However, considering the ionization rate, it is still difficult to secure a practically sufficient etching rate. Also, 5
There are major hardware restrictions such as the large displacement turbo molecular pump of the 000 liter / sec class is indispensable, and the device that enables accurate pressure control in the low pressure range is not currently available. ..

【0012】上記(c)の低温エッチング・プロセス
は、第35回応用物理学関係連合講演会(1988年春
季年会)講演予稿集p.496,演題番号28a−G−
4に報告されており、被処理基板を低温冷却することに
よりラジカル反応を凍結もしくは抑制しようとするもの
である。この方法が原理的には最も優れていると考えら
れるが、高異方性を確保するためには−100℃もしく
はそれ以上にも及ぶ低温冷却が必要となり、真空シール
材の信頼性や温度の制御性等、ハードウェア面の問題点
がまだ多い。
The low temperature etching process (c) above is described in the proceedings of the 35th Joint Lecture of Applied Physics (Spring Annual Meeting 1988) p. 494, Abstract No. 28a-G-
4, it is intended to freeze or suppress the radical reaction by cooling the substrate to be processed at a low temperature. This method is considered to be the best in principle, but low temperature cooling down to -100 ° C or higher is necessary to secure high anisotropy, and the reliability and temperature There are still many hardware problems such as controllability.

【0013】以上の問題点に鑑みて、本発明者は高異方
性の達成をラジカル性の低減とイオン性の増強のみに依
存するのではなく、反応生成物による側壁保護を併用し
て達成しようとする技術を各種提案している。つまり、
側壁保護を併用すれば、イオン入射エネルギーを実用的
なエッチング速度を損なわない程度に低減することがで
き、また低温エッチングを行うにしても従来よりも遙か
に室温に近い温度域で同等の効果が得られるのである。
In view of the above problems, the present inventor achieved the achievement of high anisotropy not only by reducing the radical property and enhancing the ionic property but also by using side wall protection by the reaction product. We are proposing various technologies to try. That is,
By using side wall protection together, the ion incident energy can be reduced to the extent that the practical etching rate is not impaired, and even if low temperature etching is performed, the same effect is achieved in a temperature range much closer to room temperature than before. Is obtained.

【0014】たとえば、特開平2−244625号公報
には、O2 に塩素(Cl)系ガスを添加したエッチング
・ガスを使用することにより、下層レジスト層とCl系
ガスとの反応生成物であるCClx を側壁保護膜として
堆積させながら該下層レジスト層の異方性エッチングを
行う技術を開示した。また、特願平2−198044号
明細書には、ウェハ温度を50℃以下に制御した状態で
NH3 を主体とするエッチング・ガスを使用してレジス
ト材料層をエッチングする技術を提案している。ここで
は、少なくともN,C,Oを構成元素として含むエッチ
ング反応生成物が側壁保護膜の役割を果たす。
For example, in JP-A-2-244625, a reaction product of a lower resist layer and a Cl-based gas is obtained by using an etching gas in which chlorine (Cl) -based gas is added to O 2. A technique for anisotropically etching the lower resist layer while depositing CCl x as a sidewall protective film has been disclosed. Further, Japanese Patent Application No. 2-198044 proposes a technique of etching a resist material layer using an etching gas mainly composed of NH 3 in a state where the wafer temperature is controlled at 50 ° C. or lower. .. Here, the etching reaction product containing at least N, C, and O as constituent elements plays a role of a sidewall protective film.

【0015】さらに、特願平2−298167号明細書
には、O2 に臭素(Br)系ガスを添加したエッチング
・ガスを使用することにより、下層レジスト層とBr系
ガスとの反応生成物であるCBrx を側壁保護膜として
堆積させながら該下層レジスト層の異方性エッチングを
行う技術を提案した。
Further, in Japanese Patent Application No. 2-298167, a reaction product of a lower resist layer and a Br-based gas is obtained by using an etching gas in which bromine (Br) -based gas is added to O 2 . A technique of anisotropically etching the lower resist layer while depositing CBr x as a side wall protective film was proposed.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明者が先に提案し
た各ドライエッチング方法は、実用的なエッチング速度
を確保した上で低エネルギーのイオンによる異方性加工
を実用的な温度域で達成したという点において、いずれ
も極めて画期的な技術であった。しかし、半導体装置に
おける基体の表面段差がますます増大している現状で
は、100%にも及ぶオーバーエッチングが必要とされ
る場合も生じており、下地材料層のスパッタ除去、およ
びそれに伴う再付着物層の形成が従来にも増して深刻な
問題となりつつある。
The respective dry etching methods previously proposed by the present inventor achieve anisotropic etching with low-energy ions in a practical temperature range while ensuring a practical etching rate. In that respect, they were all extremely innovative technologies. However, in the present situation where the surface step difference of the substrate in the semiconductor device is increasing more and more, over-etching up to 100% may be required, and spatter removal of the base material layer and reattachment accompanying it may occur. Layer formation is becoming a more serious problem than ever before.

【0017】この問題への対策として、エッチング・ガ
スに下地材料層をエッチングできる化合物を添加するこ
とも提案されている。たとえば、本発明者が先に特開平
2−244718号公報に開示した技術はその一例であ
り、アルミニウム(Al)系材料層を下地として多層レ
ジスト膜をエッチングする際のオーバーエッチング時
に、エッチング・ガスにBCl3 を添加している。これ
により、パターン側壁部にAl系材料からなる再付着物
層が形成されても、これをBCl3 により除去しながら
下層レジスト層のオーバーエッチングを行うことができ
るのである。
As a countermeasure against this problem, it has been proposed to add a compound capable of etching the underlying material layer to the etching gas. For example, the technique previously disclosed by the present inventor in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-244718 is an example thereof, and an etching gas is used during overetching when etching a multilayer resist film using an aluminum (Al) -based material layer as a base. Is added with BCl 3 . As a result, even if a redeposited layer made of an Al-based material is formed on the side wall of the pattern, the lower resist layer can be over-etched while removing it with BCl 3 .

【0018】しかしながら、著しく薄膜化の進んだ近年
のデバイス構造を考慮すると、下地材料層のわずかな除
去もデバイスの信頼性を劣化させる可能性が大きい。ま
た、オーバーエッチング時のエッチング条件の切り換え
のタイミングが僅かでも遅れて下地材料層が高Vdc条件
に曝されれば、再付着の懸念はやはり払拭できない。そ
こで本発明は、下地材料層に由来するスパッタ生成物の
再付着をより高度に抑制でき、多層レジスト・プロセス
の実用性を真に高め得るドライエッチング方法を提供す
ることを目的とする。
However, considering the recent device structure in which the film thickness has been remarkably advanced, even a slight removal of the base material layer has a high possibility of degrading the reliability of the device. If the underlying material layer is exposed to the high V dc condition with a slight delay in the timing of switching the etching conditions during overetching, the fear of redeposition cannot be eliminated. Therefore, it is an object of the present invention to provide a dry etching method capable of suppressing reattachment of sputter products derived from a base material layer to a higher degree and truly enhancing the practicality of a multilayer resist process.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するために提案されるものである。すなわち、本願の
第1の発明にかかるドライエッチング方法は、基板上に
形成された有機材料層を、該基板の温度を室温以下に制
御しながらS2 2 ,SF2 ,SF4 ,S2 10,S3
Cl2 ,S2 Cl2 ,SCl2 ,S3 Br2 ,S2 Br
2 ,SBr2 から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン
化イオウと窒素系化合物とO2 とを含むエッチング・ガ
スを用いてエッチングすることを特徴とする。
The present invention is proposed to achieve the above object. That is, the dry etching method according to the first aspect of the present invention, the organic material layer formed on a substrate, S 2 F 2, SF 2 , SF 4 while the temperature of the substrate was controlled to below room temperature, S 2 F 10 , S 3
Cl 2 , S 2 Cl 2 , SCl 2 , S 3 Br 2 , S 2 Br
Etching is performed using an etching gas containing at least one sulfur halide selected from 2 , SBr 2 , a nitrogen compound and O 2 .

【0020】本願の第2の発明にかかるドライエッチン
グ方法は、基板上に形成された有機材料層を、該基板の
温度を室温以下に制御しながらS2 2 ,SF2 ,SF
4 ,S2 10,S3 Cl2 ,S2 Cl2 ,SCl2 ,S
3 Br2 ,S2 Br2 ,SBr2 から選ばれる少なくと
も1種類のハロゲン化イオウと窒素系化合物とO2 とを
含む第1のエッチング・ガスを用いて実質的にその層厚
分だけエッチングする工程と、前記第1のエッチング・
ガスにH2 Sを添加してなる第2のエッチング・ガスを
用いてオーバーエッチングを行う工程とを有することを
特徴とする。
In the dry etching method according to the second invention of the present application, the organic material layer formed on the substrate is controlled to S 2 F 2 , SF 2 , SF while controlling the temperature of the substrate at room temperature or below.
4 , S 2 F 10 , S 3 Cl 2 , S 2 Cl 2 , SCl 2 , S
Etching is performed substantially by the layer thickness thereof using a first etching gas containing at least one sulfur halide selected from 3 Br 2 , S 2 Br 2 and SBr 2 , a nitrogen compound and O 2. Process and the first etching
Over-etching using a second etching gas obtained by adding H 2 S to the gas.

【0021】[0021]

【作用】本発明者は、従来の対策をより実施容易で効果
の大きいものとするためには、下地材料層からの再付着
を一層徹底的に防止する以外に根本的な解決はなく、そ
のためにはエッチング条件をさらに低Vdc化することが
不可欠であるとの見解に達した。ただし、このように入
射イオン・エネルギーを低下させた条件下で異方性加工
を行おうとすれば、従来にも増して強力な側壁保護物質
をパターン側壁部に堆積させることが必要となる。しか
もこの側壁保護物質は、パーティクル汚染を防止するた
め、エッチング終了後には容易に除去できるものでなけ
ればならない。
In order to make the conventional measures easier to implement and more effective, the present inventor has no fundamental solution other than more thorough prevention of redeposition from the underlying material layer. We have reached the view that it is indispensable to further reduce the etching condition to V dc . However, in order to perform anisotropic processing under the condition where the incident ion energy is lowered in this way, it becomes necessary to deposit a stronger sidewall protective material on the pattern sidewall portion than ever before. Moreover, this side wall protective material must be one that can be easily removed after the etching is completed in order to prevent particle contamination.

【0022】かかる側壁保護物質として、本発明者は窒
化イオウ系化合物に着目した。上記窒化イオウ系化合物
としては、後述するごとく種々の化合物が知られている
が、本発明において特に側壁保護効果を期待される代表
的な化合物はポリチアジル(SN)x である。(SN)
x の性質,構造等については、J.Am.Chem.S
oc.,Vol.29,p.6358〜6363(19
75)に詳述されている。常圧下では208℃、減圧下
では140〜150℃付近まで安定に存在するポリマー
状物質であり、結晶状態ではS−N−S−N−…の繰り
返し共有結合からなる主鎖が平行に配向している。した
がって、この(SN)x を主体とする窒化イオウ系化合
物層は、F*等の侵入を有効に阻止することができる。
また、条件により加速されたイオンが入射したとして
も、結合角や立体配座の変化等に由来していわゆるスポ
ンジ効果が発揮され、イオン衝撃を吸収もしくは緩和す
ることができる。しかも、(SN)x は減圧下で140
〜150℃付近まで加熱すれば容易に分解または昇華
し、完全に除去することができる。
As the side wall protective material, the present inventor has focused on sulfur nitride compounds. Although various compounds are known as the sulfur nitride-based compound as described below, a typical compound expected to have a side wall protecting effect in the present invention is polythiazyl (SN) x . (SN)
For the properties and structure of x , see J. Am. Chem. S
oc. , Vol. 29, p. 6358-6363 (19
75). It is a polymeric substance that stably exists at 208 ° C. under normal pressure and around 140 to 150 ° C. under reduced pressure, and in the crystalline state, the main chain composed of repeated covalent bonds of S—N—S—N —... ing. Therefore, the sulfur nitride based compound layer mainly composed of (SN) x can effectively prevent the intrusion of F * and the like.
Further, even if ions accelerated by the conditions are incident, a so-called sponge effect is exerted due to a change in the bond angle or the conformation, and the ion impact can be absorbed or alleviated. Moreover, (SN) x is 140 under reduced pressure.
When heated up to about 150 ° C, it is easily decomposed or sublimated and can be completely removed.

【0023】上記(SN)x は、窒素系化合物と放電解
離条件下で遊離のS(イオウ)を放出し得るイオウ系化
合物とを含む混合ガスを放電解離させればプラズマ中に
生成させることができる。本願の第1の発明において、
ハロゲン化イオウと窒素系化合物とO2 とを含むエッチ
ング・ガスを使用するのは、そのためである。ここで、
上記エッチング・ガスの組成のうちO2は、言うまでも
なく有機材料層の燃焼反応に寄与する成分である。
The above (SN) x can be generated in plasma by dissociating a gas mixture containing a nitrogen compound and a sulfur compound capable of releasing free S (sulfur) under discharge dissociation conditions. it can. In the first invention of the present application,
That is why an etching gas containing sulfur halides, nitrogen compounds and O 2 is used. here,
Of course, O 2 in the composition of the etching gas is a component that contributes to the combustion reaction of the organic material layer.

【0024】上記ハロゲン化イオウは、放電解離条件下
で遊離のSの供給源となる化合物である。この性質は、
同じくハロゲン化イオウでも従来からドライエッチング
の分野でエッチング・ガスとして良く知られているSF
6 がプラズマ中に遊離のSを放出しないのとは、極めて
異なっている。もちろん、このハロゲン化イオウから供
給されるハロゲン原子は、従来技術と同様、有機材料層
と反応して蒸気圧の低い反応生成物を生成することにも
寄与する。
The above-mentioned sulfur halide is a compound serving as a source of free S under discharge dissociation conditions. This property is
SF, which is also well known as an etching gas in the field of dry etching, has been used in the field of dry etching.
It is quite different from 6 not releasing free S into the plasma. Of course, the halogen atom supplied from this sulfur halide also contributes to the reaction with the organic material layer to form a reaction product having a low vapor pressure, as in the prior art.

【0025】さらに上記窒素系化合物は、有機材料層の
低反応性エッチング種を供給すると共に、窒化イオウ系
化合物を生成するためのNの供給源となる。
Further, the nitrogen-based compound supplies a low-reactivity etching species for the organic material layer and also serves as a supply source of N for producing a sulfur nitride-based compound.

【0026】上述の組成を有するエッチング・ガスを用
いて有機材料層をエッチングした場合、有機材料層の燃
焼反応と並行して窒化イオウ系化合物が生成する。すな
わち、最も単純に考えれば、窒素系化合物の放電解離に
よりプラズマ中に生成したNと、イオウ系化合物の放電
解離によりプラズマ中に生成したSとが結合して、まず
チアジル(N≡S)が形成される。このチアジルは、酸
素類似体である一酸化窒素(NO)の構造から類推して
不対電子を持っており、容易に重合して(SN)2
(SN)4 ,さらには(SN)x を生成する。(SN)
2 は20℃付近で容易に重合して(SN)4 および(S
N)x を生成し、自身は30℃付近で分解する。(S
N)4 は融点178℃,分解温度206℃の環状物質で
ある。
When the organic material layer is etched using the etching gas having the above composition, a sulfur nitride compound is produced in parallel with the combustion reaction of the organic material layer. That is, in the simplest way, N generated in plasma by discharge dissociation of a nitrogen-based compound and S generated in plasma by discharge dissociation of a sulfur-based compound are bonded to each other, and first, thiazyl (N≡S) is formed. It is formed. This thiazyl has an unpaired electron by analogy with the structure of an oxygen analog, nitric oxide (NO), and is easily polymerized (SN) 2 ,
(SN) 4 and further (SN) x are generated. (SN)
2 easily polymerizes at around 20 ° C. (SN) 4 and (S
N) x is generated and decomposes at around 30 ° C. (S
N) 4 is a cyclic substance having a melting point of 178 ° C. and a decomposition temperature of 206 ° C.

【0027】この他、プラズマ中にF* 等のハロゲン・
ラジカルが存在している場合には、上記(SN)x のS
原子上にハロゲン原子が結合したハロゲン化チアジルも
生成し得る。また、F* の生成量を制御するために水素
系ガスが添加されている場合には、チアジル水素も生成
し得る。さらに、条件によってはS4 2 (融点23
℃),S112 (融点150〜155℃),S15
2 (融点137℃),S162 (融点122℃)等のよ
うに分子内のS原子数とN原子数が不均衡な環状窒化イ
オウ化合物、あるいはこれら環状窒化イオウ化合物のN
原子上にH原子が結合したS7 NH(融点113.5
℃),1,3−S6 (NH)2 (融点130℃),1,
4−S6 (NH)2 (融点133℃),1,5−S
6 (NH)2 (融点155℃),1,3,5−S5 (N
H)3 (融点124℃),1,3,6−S5 (NH)3
(融点131℃),S4 (NH)4 (融点145℃)等
のイミド型の化合物等も生成可能である。
In addition to the above, halogen such as F * is contained in the plasma.
When a radical is present, S in (SN) x above
A thiazyl halide having a halogen atom attached on the atom may also be produced. Further, when hydrogen-based gas is added to control the amount of F * produced, thiazyl hydrogen can also be produced. Furthermore, depending on the conditions, S 4 N 2 (melting point 23
℃), S 11 N 2 (melting point 150 to 155 ℃), S 15 N
2 (melting point 137 ° C.), S 16 N 2 (melting point 122 ° C.), etc., a cyclic sulfur nitride compound in which the number of S atoms and N atoms in the molecule is imbalanced, or N of these cyclic sulfur nitride compounds
S 7 NH (Helting point 113.5
℃), 1,3-S 6 (NH) 2 (melting point 130 ℃), 1,
4-S 6 (NH) 2 (melting point 133 ° C.), 1,5-S
6 (NH) 2 (melting point 155 ° C.), 1,3,5-S 5 (N
H) 3 (melting point 124 ° C.), 1,3,6-S 5 (NH) 3
An imide type compound such as (melting point 131 ° C.) and S 4 (NH) 4 (melting point 145 ° C.) can also be produced.

【0028】これらの窒化イオウ系化合物は、室温以下
に温度制御されたウェハの表面においてイオンの垂直入
射が原理的に生じないパターンの側壁面に堆積し、強固
な側壁保護効果を発揮する。一方、本発明では、ハロゲ
ン化イオウに含まれるハロゲンと有機材料層との反応に
より、CFx ポリマーやCClx ,CBrx 等の蒸気圧
の低い化合物も生成するが、これらの化合物も上記窒化
イオウ系化合物と共に側壁保護効果を発揮する。
These sulfur nitride compounds are deposited on the side wall surface of the pattern in which vertical incidence of ions does not theoretically occur on the surface of the wafer whose temperature is controlled to room temperature or lower, and exert a strong side wall protecting effect. On the other hand, in the present invention, a compound having a low vapor pressure such as CF x polymer or CCl x or CBr x is produced by the reaction between the halogen contained in the sulfur halide and the organic material layer. It exhibits a side wall protection effect together with the compounds.

【0029】したがって、本発明によれば異方性加工に
必要な入射イオン・エネルギーを低減させることがで
き、下地材料層のスパッタ除去およびそれに伴う再付着
層の形成を防止することができるのである。しかも、上
記窒化イオウ系化合物は、エッチング終了後にウェハを
加熱すれば、いずれも分解または昇華により容易に除去
することができ、何らパーティクル汚染の原因とはなら
ない。その他の堆積物は、レジスト・アッシング時に除
去することができるが、窒化イオウ系化合物の堆積が期
待できる分だけ堆積量は相対的に減少しているので、汚
染を招く心配はない。
Therefore, according to the present invention, the incident ion energy required for anisotropic processing can be reduced, and the removal of the underlying material layer by sputtering and the formation of a redeposited layer accompanying it can be prevented. .. Moreover, any of the above sulfur nitride compounds can be easily removed by decomposition or sublimation by heating the wafer after the etching is completed, and does not cause any particle contamination. Other deposits can be removed at the time of resist ashing, but there is no risk of contamination because the deposition amount is relatively reduced by the amount expected to deposit the sulfur nitride-based compound.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.

【0031】実施例1 本実施例は、本願の第1の発明を3層レジスト・プロセ
スによるSRAMのビット線加工に適用し、S2 Cl2
/N2 /O2 混合ガスを用いて2層目ポリサイド膜上の
下層レジスト層をエッチングした例である。このプロセ
スを、図1を参照しながら説明する。
Example 1 In this example, the first invention of the present application is applied to the bit line processing of SRAM by a three-layer resist process, and S 2 Cl 2 is applied.
In this example, the lower resist layer on the second-layer polycide film was etched using a mixed gas of / N 2 / O 2 . This process will be described with reference to FIG.

【0032】図1(a)は、エッチング前のウェハの一
構成例を示す概略断面図である。すなわち、予めシャロ
ー・トレンチ型の素子分離領域2が形成されたシリコン
基板1上にSiO2 からなるゲート酸化膜を介して1層
目ポリサイド膜によるゲート電極5が形成されている。
このゲート電極5は、下層側の多結晶シリコン層3と上
層側のWSix (タングステン・シリサイド)層4とが
積層されてなるものである。さらに、ウェハの全面はた
とえばCVDによりSiO2 を堆積させることにより形
成されたSiO2 層間絶縁膜6に被覆されており、その
上には2層目ポリサイド膜9が形成されている。この2
層目ポリサイド膜9は、下層側の多結晶シリコン層7と
上層側のWSix 層8とが積層されてなるものであり、
SRAMのビット線を構成する部分である。
FIG. 1A is a schematic sectional view showing one structural example of a wafer before etching. That is, the gate electrode 5 made of the first polycide film is formed on the silicon substrate 1 in which the shallow trench type element isolation region 2 is formed in advance, with the gate oxide film made of SiO 2 interposed therebetween.
The gate electrode 5 is formed by stacking a lower polycrystalline silicon layer 3 and an upper WSi x (tungsten silicide) layer 4. Further, the entire surface of the wafer is covered with an SiO 2 interlayer insulating film 6 formed by depositing SiO 2 by CVD, for example, and a second-layer polycide film 9 is formed thereon. This 2
The layer polycide film 9 is formed by laminating the lower polycrystalline silicon layer 7 and the upper WSi x layer 8.
This is a part that constitutes the bit line of the SRAM.

【0033】さらに、この2層目ポリサイド膜9をパタ
ーニングするために、まずウェハの表面段差をほぼ吸収
して平坦化できる厚さに下層レジスト層10が形成さ
れ、この上にSOG中間層パターン11、上層レジスト
・パターン12が順次形成されている。ここで、上記下
層レジスト層10は一例としてノボラック系ポジ型フォ
トレジスト(東京応化工業社製;商品名OFPR−80
0)を用いて形成した。このとき、ゲート電極5の配置
に応じて層厚の大きい領域Aと層厚の小さい領域Bが生
ずるが、前者における平均的な層厚は約1.0μmとし
た。
Further, in order to pattern the second-layer polycide film 9, first, a lower resist layer 10 is formed to a thickness capable of substantially absorbing and flattening the surface steps of the wafer, and an SOG intermediate layer pattern 11 is formed thereon. , The upper resist pattern 12 is sequentially formed. The lower resist layer 10 is, for example, a novolac-based positive photoresist (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd .; trade name OFPR-80).
0). At this time, a region A having a large layer thickness and a region B having a small layer thickness are generated depending on the arrangement of the gate electrode 5, but the average layer thickness in the former case is set to about 1.0 μm.

【0034】上記SOG中間層パターン11は、一例と
してSOG(東京応化工業社製;商品名OCD−Typ
e2)を用いて約0.15μmの厚さの塗膜を形成した
後、後述の上層レジスト・パターン12をマスクとして
RIE(反応性イオン・エッチング)を行うことにより
形成されている。このときのエッチング条件は、たとえ
ばヘキソード型のRIE装置を用い、CHF3 流量75
SCCM,O2 流量8SCCM,ガス圧6.5Pa,R
Fパワー1350W(13.56MHz)とした。
The SOG intermediate layer pattern 11 is, for example, SOG (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd .; trade name OCD-Type).
e2) is used to form a coating film having a thickness of about 0.15 μm, and then RIE (reactive ion etching) is performed using the upper layer resist pattern 12 described later as a mask. The etching conditions at this time are, for example, a CHF 3 flow rate of 75 using a hex type RIE apparatus.
SCCM, O 2 flow rate 8 SCCM, gas pressure 6.5 Pa, R
The F power was 1350 W (13.56 MHz).

【0035】上記上層レジスト・パターン12は、一例
として化学増幅系のネガ型3成分レジスト(シプレー社
製;商品名SAL−601)を用いて厚さ約0.5μm
の塗膜を形成した後、KrFエキシマ・レーザ・ステッ
パを用いてパターニングされている。
The upper resist pattern 12 is, for example, a chemically amplified negative type three-component resist (manufactured by Shipley Co .; trade name SAL-601) and has a thickness of about 0.5 μm.
After forming the coating film of No. 3, it is patterned using a KrF excimer laser stepper.

【0036】次に、下層レジスト層10をエッチングす
るため、上述のウェハをRFバイアス印加型の有磁場マ
イクロ波プラズマ・エッチング装置のウェハ載置電極上
にセットした。ここで、上記ウェハ載置電極は冷却配管
を内蔵しており、装置外部に設置されるチラー等の冷却
設備から適当な冷媒を供給循環させることにより、エッ
チング中のウェハを所定の温度に冷却できようになされ
ている。ここでは、エタノール冷媒を使用した。エッチ
ング条件の一例を以下に示す。
Next, in order to etch the lower resist layer 10, the above-mentioned wafer was set on the wafer-mounted electrode of the RF bias application type magnetic field microwave plasma etching apparatus. Here, the wafer mounting electrode has a built-in cooling pipe, and the wafer being etched can be cooled to a predetermined temperature by supplying and circulating an appropriate cooling medium from a cooling device such as a chiller installed outside the apparatus. It is done like this. Here, an ethanol refrigerant was used. An example of etching conditions is shown below.

【0037】 S2 Cl2 流量 10SCCM N2 流量 10SCCM O2 流量 30SCCM ガス圧 0.67Pa(5mTorr) マイクロ波パワー 850W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 30W(2MHz) ウェハ温度 −30℃S 2 Cl 2 flow rate 10 SCCM N 2 flow rate 10 SCCM O 2 flow rate 30 SCCM Gas pressure 0.67 Pa (5 mTorr) Microwave power 850 W (2.45 GHz) RF bias power 30 W (2 MHz) Wafer temperature -30 ° C.

【0038】このエッチング過程では、O2 による上層
レジスト・パターン12および下層レジスト層10の燃
焼反応が進行し、図1(b)に示されるように、良好な
異方性形状を有する下層レジスト・パターン10aが形
成された。上層レジスト・パターン12は、厚い下層レ
ジスト層10のエッチング中に消失する。このように低
バイアス条件下でも高異方性が達成されるのは、効率的
な側壁保護が行われるからである。すなわち、S2 Cl
2 から生成するSとN2 との反応により、(SN)x
主体とする窒化イオウ系化合物がプラズマ中に生成し、
−30℃に維持されたウェハの表面のうちイオンの垂直
入射が原理的に起こらないパターンの側壁部に堆積す
る。この窒化イオウ系化合物が、レジスト材料とS2
2 の反応生成物であるCClx と共に側壁保護膜13
を形成し、O* の攻撃からパターン側壁部を保護するの
である。
In this etching process, the combustion reaction of the upper layer resist pattern 12 and the lower layer resist layer 10 due to O 2 progresses, and as shown in FIG. 1B, the lower layer resist pattern having a good anisotropic shape is formed. The pattern 10a was formed. The upper resist pattern 12 disappears during the etching of the thick lower resist layer 10. The reason why the high anisotropy is achieved even under the low bias condition is that the sidewall protection is efficiently performed. That is, S 2 Cl
By reaction with S and N 2 generated from 2, sulfur nitride based compound mainly composed of (SN) x is generated in the plasma,
Deposition is carried out on the side wall of the pattern in which vertical incidence of ions does not occur in principle on the surface of the wafer maintained at -30 ° C. This sulfur nitride compound is used as a resist material and S 2 C.
sidewall protection with CCl x is the reaction product of l 2 layer 13
To protect the side wall of the pattern from O * attack.

【0039】また、このようにエッチング条件の低バイ
アス化が可能となることにより、オーバーエッチング時
の下地のWSix 層8のスパッタ除去および再付着を防
止することができた。これは、特に下層レジスト層10
の膜厚が薄い領域Bにおいて、WSix 層8に対する選
択性を向上させる観点から極めて有効であった。
Further, since it is possible to lower the bias of the etching conditions in this way, it is possible to prevent the underlying WSi x layer 8 from being sputtered off and redeposited during overetching. This is especially true for the lower resist layer 10
Was extremely effective from the viewpoint of improving the selectivity to the WSi x layer 8 in the region B having a small film thickness.

【0040】エッチング終了後に上記ウェハを約150
℃に加熱したところ、図1(c)に示されるように、側
壁保護膜13は速やかに分解もしくは昇華し、何らパー
ティクル汚染を惹起させることなく除去された。このよ
うにして形成されたエッチング・マスクは、2層目ポリ
サイド膜9のエッチングに際しても寸法変換差を発生さ
せる虞れがない。
After the etching is completed, the above-mentioned wafer is about 150
When heated to 0 ° C., as shown in FIG. 1C, the side wall protective film 13 was promptly decomposed or sublimated, and was removed without causing any particle contamination. The etching mask thus formed has no risk of causing a dimensional conversion difference even when the second-layer polycide film 9 is etched.

【0041】実施例2 本実施例は、本願の第2の発明を3層レジスト・プロセ
スによるSRAMのビット線加工に適用し、S2 Br2
/N2 /O2 混合ガスを用いて2層目ポリサイド膜上の
下層レジスト層をほぼ層厚分だけエッチング(ジャスト
・エッチング)した後、上記混合ガスにH2 Sを添加し
てオーバーエッチングを行った例である。このプロセス
を、前出の図1に加え、図2を参照しながら説明する。
Embodiment 2 In this embodiment, the second invention of the present application is applied to the bit line processing of SRAM by the three-layer resist process, and S 2 Br 2 is applied.
/ N 2 / O 2 mixed gas is used to etch the lower resist layer on the second polycide film by almost the thickness of the layer (just etching), and then H 2 S is added to the mixed gas to perform overetching. Here is an example. This process will be described with reference to FIG. 2 in addition to FIG.

【0042】本実施例でエッチング・サンプルとしたウ
ェハは、図1(a)に示したものと同じである。このウ
ェハをRFバイアス印加型の有磁場マイクロ波プラズマ
・エッチング装置にセットし、一例として下記の条件で
下層レジスト層10をジャスト・エッチング状態までエ
ッチングした。ここで言うジャスト・エッチング状態と
は、図2に示されるように、下層レジスト層10の膜厚
の薄い領域BにおいてWSix 層8の表面が露出し始め
た状態を指す。
The wafer used as the etching sample in this example is the same as that shown in FIG. This wafer was set in an RF bias application type magnetic field microwave plasma etching apparatus, and as an example, the lower resist layer 10 was etched to a just etching state under the following conditions. The just-etched state here means a state in which the surface of the WSi x layer 8 starts to be exposed in the region B where the film thickness of the lower resist layer 10 is thin, as shown in FIG. 2.

【0043】 S2 Br2 流量 20SCCM N2 流量 10SCCM O2 流量 20SCCM ガス圧 0.67Pa(5mTorr) マイクロ波パワー 850W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 20W(13.56MHz) ウェハ温度 20℃S 2 Br 2 flow rate 20 SCCM N 2 flow rate 10 SCCM O 2 flow rate 20 SCCM Gas pressure 0.67 Pa (5 mTorr) Microwave power 850 W (2.45 GHz) RF bias power 20 W (13.56 MHz) Wafer temperature 20 ° C.

【0044】このエッチング過程では、S2 Br2 から
供給されるSとN2 との反応により(SN)x を主体と
する窒化イオウ系化合物が生成する。また、レジスト材
料とS2 Br2 の反応生成物であるCBrx も生成し、
これが上記(SN)x と共に側壁保護膜13を形成し
た。この結果、図2に示されるように、良好な異方性形
状を有する下層レジスト・パターン10aが領域Bでは
完成され、領域Aでは途中まで形成された。ここで、実
施例1よりも低バイアスで、かつウェハ温度が高いにも
かかわらず異方性加工が可能となるのは、側壁保護膜1
3の構成成分であるCBrx の蒸気圧がCClx よりも
低く、効率良く堆積できるからである。
In this etching process, the sulfur nitride compound mainly composed of (SN) x is produced by the reaction between S and N 2 supplied from S 2 Br 2 . Further, CBr x , which is a reaction product of the resist material and S 2 Br 2 , is also generated,
This formed the side wall protection film 13 together with the above (SN) x . As a result, as shown in FIG. 2, the lower-layer resist pattern 10a having a good anisotropic shape was completed in the region B and partially formed in the region A. Here, it is possible to perform anisotropic processing with a lower bias than in Example 1 and at a high wafer temperature, because the sidewall protective film 1 is formed.
This is because the vapor pressure of CBr x , which is a constituent component of No. 3, is lower than that of CCl x , and deposition can be performed efficiently.

【0045】次に、下層レジスト層10の残余部を除去
するためのオーバーエッチングを、一例として下記の条
件で行った。 S2 Br2 流量 20SCCM N2 流量 10SCCM O2 流量 20SCCM H2 S流量 10SCCM ガス圧 0.67Pa(5mTorr) マイクロ波パワー 850W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 10W(13.56MHz) ウェハ温度 20℃
Next, over-etching for removing the remaining portion of the lower resist layer 10 was performed under the following conditions as an example. S 2 Br 2 flow rate 20 SCCM N 2 flow rate 10 SCCM O 2 flow rate 20 SCCM H 2 S flow rate 10 SCCM Gas pressure 0.67 Pa (5 mTorr) Microwave power 850 W (2.45 GHz) RF bias power 10 W (13.56 MHz) Wafer temperature 20 ° C.

【0046】このオーバーエッチング過程では、ジャス
ト・エッチング工程におけるエッチング・ガス組成にH
2 Sを添加することにより、エッチング反応系へのSの
供給を増大させ、またH* により過剰なラジカルを捕捉
している。また、ジャスト・エッチング工程と比べてR
Fバイアス・パワーも低減されている。つまり、(S
N)x の堆積を促進する条件となっており、これにより
側壁保護効果が強化されると共に、特に領域Bにおける
下地のWSix 層9のスパッタ除去も一層効果的に抑制
された。
In this overetching process, the etching gas composition in the just etching process is changed to H.
By adding 2 S, the supply of S to the etching reaction system is increased, and excess radicals are trapped by H * . Also, compared to the just etching process, R
The F bias power is also reduced. That is, (S
This is a condition for promoting the deposition of N) x , which strengthens the sidewall protection effect, and more effectively suppresses sputter removal of the underlying WSi x layer 9 in the region B in particular.

【0047】以上、本発明を2つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、たとえばハロゲン化イオウとして上述の
2 Cl2 ,S2 Br2 以外に本発明で指定される化合
物を使用しても、同様の効果が得られる。ただし、フッ
化イオウ系の化合物を使用した場合には、(SN)x
加えてCFx ポリマーによる側壁保護が期待できるもの
の、下地材料層が多結晶シリコン層や高融点金属シリサ
イド層等であると下地選択性が若干低下する虞れがある
ので、条件の最適化に留意すべきである。
Although the present invention has been described above based on two embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the above-mentioned S 2 Cl 2 , S 2 Br as sulfur halide can be used. Similar effects can be obtained by using the compounds specified in the present invention other than 2 . However, when a sulfur fluoride-based compound is used, although the sidewall protection by CF x polymer can be expected in addition to (SN) x , the underlying material layer is a polycrystalline silicon layer, a refractory metal silicide layer, or the like. Therefore, there is a possibility that the background selectivity may be slightly reduced, so that attention should be paid to the optimization of the conditions.

【0048】また、窒素系化合物としては、上述のN2
の他、NF3 等を使用することが可能であるが、F*
よる下地選択性の低下を防止するために、条件の最適化
が必要である。NH3 は硫化アンモニウムの生成にSを
消費してしまう可能性が高いので、本発明の目的には適
さない。その他、ウェハの構成、エッチング条件、使用
する装置、エッチング・ガスの組成等は適宜変更可能で
ある。
Further, as the nitrogen-based compound, the above-mentioned N 2
Besides, it is possible to use NF 3 or the like, but it is necessary to optimize the conditions in order to prevent deterioration of the underlayer selectivity due to F * . NH 3 is likely to consume S for the production of ammonium sulfide, and is not suitable for the purpose of the present invention. In addition, the configuration of the wafer, etching conditions, equipment used, composition of etching gas, etc. can be changed as appropriate.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では効率良い側壁保護を行うことにより、厚い有機材
料層をエッチングする際の下地材料層のスパッタ除去お
よび再付着を効果的に防止することができる。このた
め、異方性形状を有するレジスト・パターンを寸法変換
差を発生させずにクリーンな条件下で形成することがで
き、多層レジスト・プロセスの実用性を真に高めること
ができる。
As is clear from the above description, in the present invention, efficient sidewall protection is provided to effectively prevent spatter removal and redeposition of a base material layer when etching a thick organic material layer. can do. Therefore, a resist pattern having an anisotropic shape can be formed under clean conditions without causing a dimensional conversion difference, and the practicality of the multilayer resist process can be truly enhanced.

【0050】本発明は、微細なデザイン・ルールにもと
づいて設計され、高集積度,高性能を有する半導体装置
の製造において極めて有効である。
The present invention is extremely effective in manufacturing a semiconductor device which is designed based on a fine design rule and has a high degree of integration and high performance.

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

【図1】本発明を3層レジスト・プロセスによるSRA
Mのビット線加工に適用したプロセス例をその工程順に
したがって示す概略断面図であり、(a)は上層レジス
ト・パターンをマスクとして中間層パターンが形成され
た状態、(b)は側壁保護膜が形成されながら下層レジ
スト・パターンが形成された状態、(c)は側壁保護膜
が除去された状態をそれぞれ表す。
FIG. 1 is an SRA of the present invention with a three-layer resist process.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process applied to the bit line processing of M in the order of the steps, (a) shows a state where an intermediate layer pattern is formed by using an upper layer resist pattern as a mask, and (b) shows a side wall protective film. The state where the lower layer resist pattern is formed while being formed, and (c) shows the state where the side wall protective film is removed.

【図2】本発明を3層レジスト・プロセスによるSRA
Mのビット線加工に適用した他のプロセス例において、
ジャスト・エッチングにより下層レジスト・パターンが
途中まで形成された状態を示す概略断面図である。
FIG. 2 is an SRA of the present invention with a three-layer resist process.
In another process example applied to M bit line processing,
It is a schematic sectional drawing which shows the state in which the lower layer resist pattern was formed in the middle by just etching.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 ・・・SiO2 層間絶縁膜 7 ・・・(2層目ポリサイド膜の)多結晶シリコン
層 8 ・・・(2層目ポリサイド膜の)WSix 層 9 ・・・2層目ポリサイド膜 10 ・・・下層レジスト層 10a・・・下層レジスト・パターン 11 ・・・SOG中間層パターン 12 ・・・上層レジスト・パターン 13 ・・・側壁保護膜
6 ... SiO 2 interlayer insulating film 7 ... Polycrystalline silicon layer (of second polycide film) 8 ... WSi x layer (of second polycide film) 9 ... Second polycide film 10・ ・ ・ Lower resist layer 10a ・ ・ ・ Lower resist pattern 11 ・ ・ ・ SOG intermediate layer pattern 12 ・ ・ ・ Upper resist pattern 13 ・ ・ ・ Sidewall protection film

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年10月21日[Submission date] October 21, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

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

【図1】本発明を3層レジスト・プロセスによるSRA
Mのビット線加工に適用したプロセス例をその工程順に
したがって示す概略図であり、(a)は上層レジスト・
パターンをマスクとして中間層パターンが形成された状
態、(b)は側壁保護膜が形成されながら下層レジスト
・パターンが形成された状態、(c)は側壁保護膜が除
去された状態をそれぞれ表す。
FIG. 1 is an SRA of the present invention with a three-layer resist process.
FIG. 6A is a schematic diagram showing an example of a process applied to the bit line processing of M according to the order of steps, and FIG.
The intermediate layer pattern is formed using the pattern as a mask, (b) shows the state where the lower layer resist pattern is formed while the side wall protective film is formed, and (c) shows the state where the side wall protective film is removed.

【図2】本発明を3層レジスト・プロセスによるSRA
Mのビット線加工に適用した他のプロセス例において、
ジャスト・エッチングにより下層レジスト・パターンが
途中まで形成された状態を示す概略断面図である。
FIG. 2 is an SRA of the present invention with a three-layer resist process.
In another process example applied to M bit line processing,
It is a schematic sectional drawing which shows the state in which the lower layer resist pattern was formed in the middle by just etching.

【図3】従来の3層レジスト・プロセスによるSRAM
のビット線加工において、下層レジスト層の膜厚が薄い
領域で下地のWSi層に由来する再付着物層が形成さ
れた状態を概略断面図である。
FIG. 3 SRAM by a conventional three-layer resist process
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a redeposited layer derived from the underlying WSi X layer is formed in a region where the lower resist layer is thin in the bit line processing of FIG.

【符号の説明】 6 SiO層間絶縁膜 7 (2層目ポリサイド膜の)多結晶シリコン層 8 (2層目ポリサイド膜の)WSi層 9 2層目ポリサイド膜 10 下層レジスト層 10a 下層レジスト・パターン 11 SOG中間層パターン 12 上層レジスト・パターン 13 側壁保護膜[Explanation of reference numerals] 6 SiO 2 interlayer insulating film 7 Polycrystalline silicon layer (of second layer polycide film) 8 WSi X layer (of second layer polycide film) 9 Second layer polycide film 10 Lower resist layer 10a Lower resist Pattern 11 SOG intermediate layer pattern 12 Upper layer resist pattern 13 Side wall protective film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された有機材料層を、該基
板の温度を室温以下に制御しながらS2 2 ,SF2
SF4 ,S2 10,S3 Cl2 ,S2 Cl2 ,SC
2 ,S3 Br2 ,S2 Br2 ,SBr2 から選ばれる
少なくとも1種類のハロゲン化イオウと窒素系化合物と
2 とを含むエッチング・ガスを用いてエッチングする
ことを特徴とするドライエッチング方法。
1. An organic material layer formed on a substrate is formed of S 2 F 2 , SF 2 , while controlling the temperature of the substrate below room temperature.
SF 4 , S 2 F 10 , S 3 Cl 2 , S 2 Cl 2 , SC
dry etching characterized by etching using an etching gas containing at least one kind of halogenated sulfur selected from l 2 , S 3 Br 2 , S 2 Br 2 and SBr 2 , a nitrogen compound and O 2. Method.
【請求項2】 基板上に形成された有機材料層を、該基
板の温度を室温以下に制御しながらS2 2 ,SF2
SF4 ,S2 10,S3 Cl2 ,S2 Cl2 ,SC
2 ,S3 Br2 ,S2 Br2 ,SBr2 から選ばれる
少なくとも1種類のハロゲン化イオウと窒素系化合物と
2 とを含む第1のエッチング・ガスを用いて実質的に
その層厚分だけエッチングする工程と、 前記第1のエッチング・ガスにH2 Sを添加してなる第
2のエッチング・ガスを用いてオーバーエッチングを行
う工程とを有することを特徴とするドライエッチング方
法。
2. An organic material layer formed on a substrate is formed of S 2 F 2 , SF 2 , while controlling the temperature of the substrate below room temperature.
SF 4 , S 2 F 10 , S 3 Cl 2 , S 2 Cl 2 , SC
l 2, S 3 Br 2, S substantially its thickness by using the 2 Br 2, at least one of the first etching gas containing a sulfur halide and nitrogen-based compound and O 2 are selected from SBr 2 A dry etching method comprising: a step of etching by an amount corresponding to the above; and a step of performing over-etching using a second etching gas obtained by adding H 2 S to the first etching gas.
JP28037691A 1991-10-02 1991-10-02 Dry etching method Expired - Fee Related JP3166242B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28037691A JP3166242B2 (en) 1991-10-02 1991-10-02 Dry etching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28037691A JP3166242B2 (en) 1991-10-02 1991-10-02 Dry etching method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05136104A true JPH05136104A (en) 1993-06-01
JP3166242B2 JP3166242B2 (en) 2001-05-14

Family

ID=17624157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28037691A Expired - Fee Related JP3166242B2 (en) 1991-10-02 1991-10-02 Dry etching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3166242B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6886573B2 (en) 2002-09-06 2005-05-03 Air Products And Chemicals, Inc. Plasma cleaning gas with lower global warming potential than SF6

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101639523B1 (en) 2015-05-15 2016-07-13 김영주 Monies album

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6886573B2 (en) 2002-09-06 2005-05-03 Air Products And Chemicals, Inc. Plasma cleaning gas with lower global warming potential than SF6

Also Published As

Publication number Publication date
JP3166242B2 (en) 2001-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3371143B2 (en) Dry etching method
US5314576A (en) Dry etching method using (SN)x protective layer
JPH0786244A (en) Dry etching method
JP3116533B2 (en) Dry etching method
EP0555858B1 (en) Method of dry etching a polycide without using a CFC gas
JPH0774147A (en) Method and apparatus for dry etching
JP3277414B2 (en) Dry etching method
JP3225559B2 (en) Dry etching method
JPH05136104A (en) Dry etching method
JP3118946B2 (en) Dry etching method
JP3111643B2 (en) Dry etching method
JP3353462B2 (en) Dry etching method
JP3318777B2 (en) Dry etching method
JPH0794469A (en) Dry etching method
JP3380947B2 (en) Plasma etching method for low dielectric constant silicon oxide based insulating film
JP3246145B2 (en) Dry etching method
JP3344027B2 (en) Dry etching method
JPH07106308A (en) Dry etching method
JP3111640B2 (en) Dry etching method
JP2855898B2 (en) Dry etching method
JPH05182938A (en) Dry-etching method
JP3277422B2 (en) Dry etching method
JP3123199B2 (en) Dry etching method
JP3185408B2 (en) Dry etching method
JP3120569B2 (en) Dry etching method

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010206

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees