JPH0574743A

JPH0574743A - 多層レジストのパターニング方法

Info

Publication number: JPH0574743A
Application number: JP40440290A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Mihara; 智三原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1993-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、多層レジスト法を用い、パターニン
グする工程で、下層レジストをエッチングする工程に於
いて、スループットを低下させず、特別な低温に冷却す
ることもなく、垂直形状の寸法シフトを生じないマスク
を提供することを目的とする。【構成】下層レジストをエッチングする工程に於いて、
酸素ガスと臭化水素を含むガスで、基板温度を８０℃か
ら−６０℃とし、圧力を０．０３ｔｏｒｒから０．３ｔ
ｏｒｒとし、臭素水素を含むガスを全体のガス流量の５
％から４０％とし、エッチングするように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング方法に
係わり、詳しくは半導体集積回路の製造におけるドライ
エッチング技術に適用され、特に、寸法制御性の優れた
多層レジストのパターニング方法に関する。

【０００２】近年、高集積化が進むにつれて、より高精
度な微細パターン技術が求められている。そのため、エ
ッチング工程においても、より寸法制御性の良いマスク
材が要求されている。このため、単層レジストを用い、
波長の短い光または電子線による露光が提供されてきて
いるが、現像後の形状が完全な垂直形状とならないの
で、多層レジスト法により垂直形状の寸法シフトのない
マスクを形成する必要がある。

【０００３】

【従来の技術】図１２は、トリレベルレジストを用い、
パターニングする従来の工程を示す図である。図１２に
おいて、１３ｃは多層レジストを用いてエッチングされ
る被エッチング膜、１４ｃは下層レジスト、１５ｃは中
間層、１６ｃは上層レジストである。最初に、下層レジ
スト１４ｃ、下層レジスト１４ｃのエッチングに対して
エッチング耐性がある中間層１５ｃを塗布し、さらに微
細パターンが形成できる上層レジスト１６ｃを塗布し
（図１２（ａ））、上層レジストを露光後、現像し（図
１２（ｂ））、上層レジスト１６ｃをマスクとして、ド
ライエッチング装置を用い、中間層１５ｃをエッチング
し（図１２（ｃ））、上層レジスト１６ｃと、中間層１
５ｃをマスクとして、下層レジスト１４ｃのエッチング
を行う（図１２（ｄ））。図１２（ｄ）において、上層
レジスト１６ｃは下層レジスト１４ｃエッチング時にエ
ッチング耐性がないので、上層レジスト１６ｃはエッチ
ングされ、最終的に図１２（ｄ）に示すパターンが形成
される。

【０００４】図１３は、二層レジストを用い、パターニ
ングする従来の工程を示す図である。図１３において、
１３ｄは多層レジストを用いてエッチングされる被エッ
チング膜、１４ｄは下層レジスト、１５ｄは上層レジス
トである。最初に、下層レジスト１４ｄ、下層レジスト
１４ｄのエッチングに対してエッチング耐性があり、微
細パターンが形成できる上層レジスト１５ｄを塗布し
（図１３（ａ））、上層レジストを露光後、現像し（図
１３（ｂ））、上層レジスト１５ｄをマスクとして、下
層レジスト１４ｄのエッチングを行い、最終的に図１３
（ｃ）に示すパターンが形成される。

【０００５】図１４は従来の平行平板型の反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）装置の原理を説明する図、図１５
は電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用したエッチ
ング装置の原理を説明する図である。

【０００６】従来の図１２および図１３の多層レジスト
法を用い、パターニングする工程においては、下層レジ
ストをエッチングする工程に於いては、エッチング装置
に関しては、図１４に示す平行平板型の反応性イオンエ
ッチング装置による方法、図１５に示す電子サイクロト
ロン共鳴を利用したエッチング装置による方法、エッチ
ング条件に関しては、基板を冷却して酸素のみでエッチ
ングを行う方法、酸素と塩素の混合ガスによりエッチン
グを行う方法がおこなわれていた。

【０００７】従来の多層レジスト法を用い、パターニン
グする工程で、下層レジストをエッチングする工程に於
いては、図１４の平行平板型の反応性イオンエッチング
装置を用い、ガス導入口２３から酸素ガスのみを、反応
室２４に導入し、高周波電源２２より電力を供給し、陽
極電極１８と陰極電極２０の間でプラズマを発生させ、
ブロッキングコンデンサ２１により、基板１９に負の直
流バイアスが発生する状態で、下層レジスト１４ｃ、１
４ｄのエッチングを行うと、図１６に示す如く下層レジ
スト１４ｃ、１４ｄにアンダーカットが入ってしまうと
いう欠点があった。

【０００８】また、図１５に示す電子サイクロトロン共
鳴を利用したエッチング装置を用い、酸素ガスのみをガ
ス導入口２８より導入し、導波管２９にマイクロ波を導
入し、電子サイクロトロン共鳴を発生させる磁場を電磁
石２７で発生させ、高密度プラズマを反応室３２に発生
させ、基板３１にブロッキングコンデンサ２５と高周波
電源２６で負の直流バイアスを発生させ、下層レジスト
１４ｃ、１４ｄのエッチングを行うと、０．３ｍｔｏｒ
ｒ以下の圧力でアンダーカットのない垂直エッチングが
可能であるが、その場合のエッチング速度が１５００Å
／ｍｉｎと遅いという欠点があった。

【０００９】さらに、基板を冷却して酸素のみで下層レ
ジスト１４ｃ、１４ｄをエッチングする工程を行うと、
５０００Å／ｍｉｎのエッチング速度が得られるが、垂
直形状のパターン形成を得るためには、−１１０℃に冷
却する必要があり、エッチング装置の機構が複雑で高価
になるといった欠点があった。また、文献（Ｓｈｉｎｇ
ｏＫａｄｏｍｕｒａａｎｄＪｕｎ−ｉｃｈｉＳ
ａｔｏｈ，ＥｘｔｅｎｄｅｄＡｂｓｔｒａｃｔｓｏ
ｆｔｈｅ２２ｎｄＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ
ＳｏｌｉｅｄＳｔａｔｅＤｅｖｉｃｅｓａｎｄ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｐｐ．２０３−２０６（１９
９０））によれば、多層レジスト工程で、下層レジスト
をエッチングする方法に於いて、酸素と塩素の混合ガス
を用いて、−３０℃の温度で垂直エッチングができるこ
とが知られている。しかし、酸素と塩素の混合ガスで下
層レジスト１４ｃ、１４ｄのエッチングする工程を行う
と、エッチング時に中間層１５ｃまたは上層レジスト１
５ｄの減りが大きく寸法精度が悪くなる欠点および下地
がシリコン等の場合は、エッチングされるという欠点が
あった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の多層レ
ジスト法を用い、パターニングする工程で、下層レジス
トをエッチングする従来の工程では、酸素のみで平行平
板型の反応性イオンエッチング装置でエッチングを行う
と、下層レジスト１４ｃ、１４ｄにアンダーカット入っ
た形状となり、下層レジスト１４ｃ、１４ｄの下地にあ
たる被エッチング膜をアンダーカットが入ったマスクで
エッチングを行うと、多層レジストを用いてエッチング
される被エッチング膜１３ｃ、１４ｄが垂直にエッチン
グされなかったり、寸法シフトするといった問題を生じ
ていた。

【００１１】また、電子サイクロトロン共鳴を利用した
エッチング装置を用いた場合には、エッチング速度が遅
く、スループットが上がらないという問題を生じてい
た。さらに、−１１０℃まで基板を冷却して酸素のみで
エッチングする場合には、装置の機構が複雑なため高価
となり、しかも、被処理基板の温度が安定するまで時間
を要する問題を生じ、スループットの低下を生じてい
た。

【００１２】また、酸素と塩素の混合ガスで下層レジス
ト１４ｃ、１４ｄをエッチングする場合においては、中
間層１５ｃまたは上層レジスト１５ｄがエッチングされ
るため、下層レジスト１４ｃ、１４ｄのエッチング後の
パターン寸法が減少してしまう問題を生じていた。

【００１３】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、多層レジスト法を用い、パターニングす
る工程で、下層レジストをエッチングする方法に於い
て、スループットを低下させず、特別な低温に冷却する
こともなく、垂直形状の寸法シフトを生じないマスクを
提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、多層レ
ジスト法を用い、パターニングする工程で、下層レジス
トをエッチングする工程に於いて、酸素ガスに少なくと
も臭化水素を含むガスで、エッチングすることを特徴と
する多層レジストのパターニング方法により解決する。

【００１５】具体的には、酸素ガスに少なくとも臭化水
素を含むガスで、基板温度は８０℃から−６０℃までの
間に保持して、圧力は０．０３ｔｏｒｒから０．３ｔｏ
ｒｒまでの間に保持して、臭素水素ガスが、全体のガス
流量の５％から４０％までで、下層レジストをエッチン
グする。

【００１６】

【作用】本発明によれば、多層レジスト法を用い、パタ
ーニングする工程で、下層レジストをエッチングする工
程に於いて、酸素ガスに少なくとも臭化水素を含むガス
を使用して、これをプラズマ化する。

【００１７】この場合、下層レジストが、酸素ガスと少
なくとも臭化水素を含むガスで、エッチングされること
になるが、下層レジストから出た炭素が、プラズマ中の
臭素と結合し、反応生成物を発生させる。

【００１８】この反応生成物は、パターニングされた膜
の側壁に付着してサイドエッチングを抑制するため、ア
ンダーカットを生じさせない。また、臭化水素を含むガ
スと酸素の混合ガスでは、下地やマスクとなるシリコ
ン、多結晶シリコン、アルミニウム、タングステンシリ
サイド、タングステン等の高融点金属、ＳＯＧ膜、シリ
コン酸化膜、シリコン窒化膜等に対する下層レジストの
エッチング選択比が高く、酸素と塩素の混合ガスを使用
する場合に比べ、選択比が向上する。

【００１９】さらに、反応生成物の量を、基板温度およ
び臭化水素を含むガスの量を制御することで、下層レジ
ストをエッチングする工程に於いて、エッチング中の圧
力を高くすることができるので、エッチング速度を大き
くすることができ、スループットの低下を生じることは
ない。

【００２０】したがって、多層レジスト法を用い、パタ
ーニングする工程で、下層レジストをエッチングする工
程に於いて、酸素と少なくとも臭化水素を含むガスでエ
ッチングすることで、スループットを低下させず、特別
な低温に冷却することもなく、垂直形状の寸法シフトを
生じないマスクを提供することができる。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明を実施するための装置の概略断面図
であって、図中符号４は、エッチングガスを導入する反
応室で、この反応室４のガス導入口２に対向する位置に
は、高周波電源１２を接続した陰極電極７が設けられ、
また、この陰極電極７には静電チャック３が取付けられ
ており、基板５を静電チャック３によって陰極電極７に
静電吸着するように構成されている。

【００２２】なお、図１中、符号９は、陰極電極７およ
び静電チャック３を貫通して取付けられたＨｅ供給口、
陰極電極７に接触し、取り付けられる蛍光式光ファイバ
ー温度計１０、６は絶縁物、１は陰極電極７に対向する
陽極電極、１１は静電チャックに電圧を与えるためのＤ
Ｃ電源、８は陰極電極７を冷却するための低温用チラー
を示している。

【００２３】以下に本発明を用いて多層レジストのエッ
チング工程をおこなった実施例を酸素ガスと塩素ガスの
混合ガスを用いた場合と、酸素ガスと臭化水素ガスの混
合ガスを用いた場合を比較しながら説明する。

【００２４】図１の装置を用い、トリレベルレジストの
工程で、下層レジストのエッチングを酸素ガスに、塩素
ガスまたは臭化水素ガスを添加しておこなった結果を示
す。図２に示すトリレベルレジスト工程において、パタ
ーニングすべき多結晶シリコン１３ａ上に下層レジスト
としてＢＣＲ（日本ゼオン製）１４ａを２μｍ塗布後、
中間層としてＯＣＤ（東京応化製）１５ａを２５００Å
塗布し、上層レジストとしてＮＰＲ（長瀬産業製）１６
ａを１μｍ塗布する（図２（ａ））。次に、ＮＰＲ１６
ａを露光、現像後（図２（ｂ））、ＯＣＤ１５ａを反応
性イオンエッチング装置を用い、ＣＦ₄１００ｓｃｃ
ｍ，ＣＨＦ₃１００ｓｃｃｍ，０．１ｔｏｒｒ，４００
Ｗの条件でエッチング後（図２（ｃ））、下層レジスト
にあたるＢＣＲ１４ａのエッチングを酸素ガスに、塩素
ガスまたは臭化水素ガスを添加して行う（図２
（ｄ））。

【００２５】図３および図４は、酸素ガスに、塩素ガス
または臭化水素ガスを添加して下層レジストであるＢＣ
Ｒ１４ａと中間層であるＯＣＤ１５ａのエッチング速度
の評価をおこなった結果を示す。

【００２６】ＯＣＤのエッチング速度は、レジストの有
無で変化することが知られているので、ここではレジス
トが全面積の５０％を占めているＯＣＤを用いてエッチ
ング速度を求めた。条件は、蛍光式光ファイバー温度計
１０で測定した電極温度を−３０℃とし、圧力を０．１
ｔｏｒｒとし、高周波電源１２からの出力を２００Ｗと
し、Ｈｅ供給口９からＨｅガスを導入し、基板５と陰極
電極７の圧力を６ｔｏｒｒにし、ガス供給口２から酸素
ガスと塩素ガスの混合ガスまたは酸素ガスと臭化水素ガ
スの混合ガスを導入した。ここで、電極温度が−３０℃
であるが、基板温度は、基板に蛍光物質を直接付けて、
蛍光式光ファイバー温度計で、直接基板の裏面温度を測
定した結果から、このようなエッチング条件では、−２
５℃であることがわかっている。

【００２７】以後、ＢＣＲ１４ａを、エッチング中に測
定した電極温度でなく、基板に蛍光物質を直接付けて、
蛍光式光ファイバー温度計で、直接基板の裏面温度を測
定した結果に補正した温度を、基板温度として、実施例
を述べていく。

【００２８】さらに、詳しく酸素ガスと塩素ガスの混合
ガスと酸素ガスと臭化水素ガスの混合ガスを比較するた
めに、図５にＯＣＤに対するＢＣＲの選択比を示す。図
５より、酸素ガスと塩素ガスの混合ガスを用いた場合に
は、塩素ガスの添加量を増加させると、ＯＣＤに対する
ＢＣＲの選択比が低くなっているのに対し、酸素ガスと
臭化水素ガスを用いた場合は、ＯＣＤに対するＢＣＲの
選択比は同程度か、むしろ良くなっている。このこと
は、酸素ガスと塩素ガスの混合ガスの場合は、中間層で
あるＯＣＤがエッチングされるのに対して、酸素ガスと
臭化水素ガスを用いた場合は、中間層であるＯＣＤの上
に選択的に堆積する現象をしめしている。

【００２９】また、トリレベルレジストのＢＣＲ１４ａ
のエッチング後の形状に関しては、酸素ガスと塩素ガス
の混合ガスの場合および酸素ガスと臭化水素ガスを用い
た場合も、塩素ガスまたは臭化水素ガスが同じ添加量で
アンダーカットを防止でき、塩素ガスまたは臭化水素ガ
スが全ガス流量の２０％で図６のように垂直形状が得ら
れる。

【００３０】図６（ａ）は、酸素ガスに臭化水素ガスを
全ガス流量の２０％添加したときのエッチング形状、図
６（ｂ）は、酸素ガスに塩素ガスを全ガス流量の２０％
添加したときのエッチング形状で、破線は寸法どおりエ
ッチングされたときの形状を示す。塩素ガス２０％の場
合は、図６（ｂ）に示すように、ＯＣＤ１５ａがエッチ
ングされ、パターンが細り、寸法シフト量は、パターン
の片側８００Åであるのに対し、臭化水素ガス２０％の
場合は、図６（ａ）に示すように、寸法シフト量は測定
限界以下であった。この寸法シフト量の差は、酸素ガス
と塩素ガスの混合ガスの場合は、中間層であるＯＣＤ１
５ａがエッチングされるのに対して、酸素ガスと臭化水
素ガスを用いた場合は、中間層であるＯＣＤ１５ａの上
に選択的に堆積することに起因している。

【００３１】また、塩素ガス４０％の場合は、多結晶シ
リコン１３ａがエッチングされるのに対して、臭化水素
ガス４０％の場合は、多結晶シリコン１３ａがエッチン
グされることはなく、寸法シフト量は測定限界以下であ
った。したがって、酸素ガスに添加するガスとしては、
塩素ガスより臭化水素ガスの方が優れている。

【００３２】以上は、図２に示すトリレベルレジストで
の結果だが、図７に示す二層レジストでも同様の結果が
得られる。図７に示す二層レジスト工程において、パタ
ーニングすべき多結晶シリコン１３ｂ上に下層レジスト
としてＢＣＲ１４ｂを２μｍ塗布後、上層レジストとし
て、シリコン含有レジストＳＮＲ（東ソー製）１５ｂを
５０００Å塗布する（図７（ａ））。

【００３３】次に、ＳＮＲ１５ｂを電子線で露光、現像
後（図７（ｂ））、下層レジストにあたるＢＣＲ１４ｂ
のエッチングを酸素ガスに塩素ガスまたは臭化水素ガス
を添加しておこなう（図７（ｃ））。ＢＣＲのエッチン
グを酸素ガスと塩素ガスの混合ガスまたは酸素ガスと臭
化水素ガスの混合ガスを添加しておこなった結果から、
酸素ガスと塩素ガスの混合ガスの場合、塩素ガスの添加
量を増加させると、ＳＮＲに対するＢＣＲの選択比が低
くなっているのに対し、酸素ガスと臭化水素ガスを用い
た場合は、ＳＮＲに対するＢＣＲの選択比は同程度か、
むしろ良くなっている。このことは、酸素ガスと塩素ガ
スの混合ガスの場合は、上層レジストであるＳＮＲ１５
ｂがエッチングされるのに対して、酸素ガスと臭化水素
ガスを用いた場合は、上層レジストであるＳＮＲ１５ｂ
の上に選択的に堆積する現象をしめしている。

【００３４】また、二層レジストでのＢＣＲ１４ｂエッ
チング後の形状に関しては、酸素ガスと塩素ガスの混合
ガスの場合および酸素ガスと臭化水素ガスを用いた場合
も、塩素ガスまたは臭化水素ガスが同じ添加量でアンダ
ーカットを防止することができ、塩素ガスまたは臭化水
素ガスが全ガス流量の２０％で図８のように垂直形状が
得られる。

【００３５】図８（ａ）は、酸素ガスに臭化水素ガスを
全ガス流量の２０％添加したときのエッチング形状、図
８（ｂ）は、酸素ガスに塩素ガスを全ガス流量の２０％
添加したときのエッチング形状で、破線は寸法どおりエ
ッチングされたときの形状を示す。塩素ガス２０％の場
合は、図８（ｂ）に示すように、ＳＮＲ１５ｂがエッチ
ングされ、パターンが細り、寸法シフト量は、パターン
の片側８００Åであるのに対し、臭化水素ガス２０％の
場合は、図８（ａ）に示すように、寸法シフト量は測定
限界以下であった。この寸法シフト量の差は、酸素ガス
と塩素ガスの混合ガスの場合は、上層レジストであるＳ
ＮＲ１５ｂがエッチングされるのに対して、酸素ガスと
臭化水素ガスを用いた場合は、上層レジストであるＳＮ
Ｒ１５ｂの上に選択的に堆積することに起因している。
また、塩素ガス４０％の場合は、多結晶シリコン１３ｂ
がエッチングされるのに対して、臭化水素ガス４０％の
場合は、多結晶シリコン１３ｂがエッチングされること
はなく、寸法シフト量は測定限界以下であった。したが
って、二層レジストにおいても、トリレベルレジスト同
様、酸素ガスに添加するガスとしては、塩素ガスより臭
化水素ガスの方が優れている。

【００３６】さらに、多結晶シリコン上にレジストを塗
布し、露光後、露光部をシリル化し、シリル化していな
い部分をエッチングし、マスクを形成するシリル化法に
おいても、酸素ガスと塩素ガスの混合ガスまたは酸素ガ
スと臭化水素ガスの混合ガスを添加してシリル化してい
ない部分を同一条件でエッチングした結果、トリレベル
レジスト、二層レジスト同様に、酸素ガスと臭化水素ガ
スの混合ガスでエッチングした方が、酸素ガスと塩素ガ
スの混合ガスでエッチングするより寸法シフトは小さか
った。

【００３７】また、多結晶シリコン上に、シリル化され
ないポリイミドを塗布し、ポリイミドの上層に、通常の
ノボラックのホトレジストを塗布し、パターニング後、
上層パターンをシリル化して、ポリイミドをパターニン
グした結果、トリレベルレジスト、二層レジスト同様
に、酸素ガスと臭化水素ガスの混合ガスでエッチングし
た方が、酸素ガスと塩素ガスの混合ガスでエッチングす
るより寸法シフトは小さかった。したがって、シリル化
による方法においても、トリレベルレジスト同様、酸素
ガスに添加するガスとしては、塩素ガスより臭化水素ガ
スの方が効果が大きい。

【００３８】よって、多層レジストを用い、パターニン
グする工程で、下層レジストをエッチングする工程に於
いて、酸素ガスと塩素ガスの混合ガスでエッチングする
よりは、酸素ガスと臭化水素ガスの混合ガスでエッチン
グした方が、効果は大きく、寸法シフトのない下層レジ
ストのエッチングができる。

【００３９】また、臭化水素ガスと同じ臭素原子を含む
ガスということで、酸素ガスと臭素ガスの混合ガスおよ
び酸素ガスと三臭化ホウ素の混合ガスと、酸素ガスと臭
化水素ガスの混合ガスを比較した結果、酸素ガスと臭素
ガスの混合ガスでは、寸法シフトのないエッチングはで
きず、酸素ガスと三臭化ホウ素の混合ガスにおいてはゴ
ミが多量に発生した。

【００４０】このことから、酸素ガスに添加するガスと
しては、単に臭素原子を含むガスであれば良いのでな
く、酸素ガスと臭化水素を含むガスで、下層レジストの
エッチングをおこなったときに、著しく効果がでる。

【００４１】以上の結果は図１の装置を用いたものだ
が、マグネトロンを利用した反応性イオンエッチング装
置（マグネトロンＲＩＥ）、電子サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）を利用したマイクロ波プラズマ処理装置を用
いても、同様の結果が得られた。

【００４２】次に、具体的に酸素ガスと臭化水素ガスの
混合ガスでエッチングしたときに、寸法シフトのない条
件を示しながら、実施例を述べる。図２に示した工程
で、下層レジストであるＢＣＲ１４ａのエッチングを以
下の条件で行った。

【００４３】ガス・・・・・酸素１６０ｓｃｃｍ臭化水素４０ｓｃｃｍ圧力・・・・・０．１ｔｏｒｒ高周波電力・・２００Ｗ基板温度・・・ −３０℃ ガス冷却・・・６ｔｏｒｒ上記条件においてＢＣＲ１４ａのエッチング速度１２０
０Å／ｍｉｎが得られた。さらに、寸法シフト量を調査
した結果、測定限界以下であった。また、上記条件にお
いて高周波電力を８００Ｗにあげると、５０００Å／ｍ
ｉｎのエッチング速度が得られ、寸法シフト量を調査し
た結果、測定限界以下であった。

【００４４】また、上記条件においてエッチング時の基
板温度のみを変化させると、図９の変化を示した。図９
（ａ）は、基板温度９０℃、図９（ｂ）は、基板温度８
０℃、図９（ｃ）は、基板温度−６０℃、図９（ｄ）
は、基板温度−７０℃でＢＣＲ１４ａをエッチングした
ときの形状を示す。図９（ａ）の基板温度８０℃では、
ＢＣＲ１４ａに、アンダーカットが見られたが、基板温
度が下がると、垂直形状で、さらに、基板温度が下がる
と、−７０℃以下の基板温度では、パターンが太り、寸
法シフトが生じる。垂直形状が得られた８０℃から−６
０℃の基板温度では、寸法シフト量は測定限界以下であ
った。よって、酸素ガスと臭化水素ガスの混合ガスのエ
ッチングにおいては、基板温度を８０℃から−６０℃に
するのが望ましい。

【００４５】次に、上記条件において、圧力を変化させ
ると、０．３ｔｏｒｒ以上の圧力領域でエッチングを行
うと、図１０に示す逆テーパー形状となり、垂直形状が
得られないが、０．３ｔｏｒｒ以下の圧力領域では垂直
形状が得られた。また、圧力を０．０３ｔｏｒｒ以下の
圧力にした場合においては、ＯＣＤ１５ａがエッチング
され、寸法シフト量もパターンの片側８００Å以上あっ
た。しかも、高周波電力を８００Ｗに上げても、エッチ
ング速度は２０００Å／ｍｉｎであり、実用的なエッチ
ング速度は得られなかった。垂直形状が得られた０．０
３ｔｏｒｒから０．３ｔｏｒｒの圧力領域においては、
寸法シフト量は測定限界以下であった。よって、酸素ガ
スと臭化水素ガスの混合ガスのエッチングにおいては、
圧力を０．０３ｔｏｒｒから０．３ｔｏｒｒにするのが
望ましい。

【００４６】さらに、上記条件において、全ガス流量を
２００ｓｃｃｍとして、臭化水素ガスの添加量を変化さ
せると、臭化水素ガスの添加量が５％以下だと、ＢＣＲ
１４ａにアンダーカットが入り、４０％以上添加する
と、図１１に示す残さ１７が発生した。垂直形状が得ら
れた５％から４０％の臭化水素ガスの添加量では、寸法
シフト量は測定限界以下であった。よって、酸素ガスと
臭化水素ガスの混合ガスのエッチングにおいては、全ガ
ス流量に占める臭化水素ガスの割合は５％から４０％が
望ましい。

【００４７】以上述べた条件が最も敵しているが、上記
条件の範囲以外の条件でも、酸素ガスに臭化水素ガスを
添加することにより、従来の酸素ガスのみまたは酸素ガ
スと塩素ガスの混合ガスでの下層レジストのエッチング
に比べて、エッチング形状は垂直に近くなり、寸法シフ
ト量も小さくできる画期的な技術である。

【００４８】また、上記実施例はトリレベルレジストの
下層レジストをエッチングする方法について述べたが、
図７に示した二層レジストの下層レジストをエッチング
する方法、またはシリル化する方法に於いて、酸素ガス
と臭化水素ガスの混合ガスでエッチングしても同様であ
る。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
層レジスト法を用い、パターニングする工程で、下層レ
ジストをエッチングする方法に於いて、酸素ガスに少な
くとも臭化水素を含むガスでエッチングすることで、ト
リレベルレジストの場合は、中間層に対する下層レジス
トの選択比、二層レジストの場合は、上層レジストに対
する下層レジストの選択比、シリル化法ではシリル化層
に対するシリル化していない層の選択比を高くし、かつ
垂直エッチング形状が得られるという効果を奏し、スル
ープットを低下させず、特別な低温に冷却することもな
く、垂直形状の寸法シフトを生じないマスクを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための装置の断面概略図であ
る。

【図２】本発明で用いたトリレベルレジストの工程図で
ある。

【図３】酸素ガスに塩素ガスまたは臭化水素ガスを添加
したときのＢＣＲのエッチング速度を示す図である。

【図４】酸素ガスに塩素ガスまたは臭化水素ガスを添加
したときのＯＣＤのエッチング速度を示す図である。

【図５】酸素ガスに塩素ガスまたは臭化水素ガスを添加
したときのＯＣＤに対するＢＣＲの選択比を示す図であ
る。

【図６】トリレベルレジストで酸素ガスに塩素ガスまた
は臭化水素ガスを２０％添加したときのエッチング形状
を示す図である。

【図７】本発明で用いた二層レジストの工程図である。

【図８】二層レジストで酸素ガスに塩素ガスまたは臭化
水素ガスを２０％添加したときのエッチング形状を示す
図である。

【図９】酸素ガスに臭化水素ガスを添加したときの基板
温度の形状依存性を示す図である。

【図１０】逆テーパー形状を示す図である。

【図１１】下層レジストをエッチングした後の残さを示
す図である。

【図１２】トリレベルレジストの工程図である。

【図１３】二層レジストの工程図である。

【図１４】平行平板型の反応性イオンエッチング装置の
原理を説明する図である。

【図１５】電子サイクロトロン共鳴を利用したエッチン
グ装置の原理を説明する図である。

【図１６】アンダーカット形状を示す図である。

【符号の説明】

１、１８陽極電極２、２３、２８ガス導入口３静電チャック４、２４、３２反応室５、１９、３１基板６絶縁物７、２０陰極電極８低温用チラー９Ｈｅガス導入口１０蛍光式ファイバー温度計１１ＤＣ電源１２、２２、２６高周波電源１３ａ、１３ｂ多結晶シリコン１３ｃ、１３ｄ多層レジストを用いてエッチングされ
る被エッチング膜１４ａ、１４ｂＢＣＲ１４ｃ、１４ｄ下層レジスト１５ａＯＣＤ１５ｂＳＮＲ１５ｃ中間層１５ｄ上層レジスト１６ａ、１６ｂＮＰＲ１６ｃ上層レジスト１７残さ２１、２５ブロッキングコンデンサ２７電磁石２９導波管３０マイクロ波透過窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多層レジスト法を用い、パターニングす
る工程で、下層レジストをエッチングする工程に於い
て、酸素ガスと少なくとも臭化水素を含むガスでエッチング
することを特徴とする多層レジストのパターニング方
法。
【請求項２】前記請求項１において、下層レジストを
エッチングする工程において、基板温度を８０℃から−６０℃までの間に保持して、エ
ッチングすることを特徴とする多層レジストのパターニ
ング方法。
【請求項３】前記請求項１において、下層レジストを
エッチングする工程において、圧力を０．０３ｔｏｒｒから０．３ｔｏｒｒまでの間に
保持して、エッチングすることを特徴とする多層レジス
トのパターニング方法。
【請求項４】前記請求項１において、下層レジストを
エッチングする工程において、臭素水素ガスが、全体の
ガス流量の５％から４０％までであることを特徴とする
多層レジストのパターニング方法。