JPH0590223A

JPH0590223A - 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置

Info

Publication number: JPH0590223A
Application number: JP419892A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hori; 勝堀; Hiroyuki Yano; 博之矢野; Keiji Horioka; 啓治堀岡; Haruo Okano; 晴雄岡野; Sadayuki Jinbo; 定之神保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-01-22
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1993-04-09
Also published as: JPH0590225A

Abstract

(57)【要約】【目的】被処理体にダメージを与えることなく、レジ
スト膜を炭素膜に対して高速且高選択比を持ってエッチ
ングする。【構成】炭素膜上にレジストパターンを形成した後、
レジストパターンをマスクとして、炭素膜をエッチング
し、パターニングする。その後、ハロゲン元素を含む活
性種と酸素元素を含む活性種との混合ガスを用いて、レ
ジストパターンを炭素膜パターンに対して高速でしかも
高選択比にてエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
及び半導体製造装置に係り、特にドライエッチング工程
の改良をはかった炭素膜マスクの形成方法及びそのため
の装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の進歩に伴い、素
子の微細化は進む一方であり、パターン寸法の高精度化
への要求が高まっている。一般に、半導体集積回路は、
シリコン基板等の半導体基板上に、所定のパターンの酸
化シリコン等の絶縁性薄膜や、多結晶シリコン、アルミ
ニウム、銅、タングステン、シリサイド等の導電性薄膜
等を積層することによって形成される。

【０００４】これらの薄膜を所定のパターンに加工する
ための技術として、薄膜上に感光性樹脂であるレジスト
を塗布した後、所定のパターンの光や紫外線によりレジ
ストを露光し、現像によってレジストの露光部または未
露光部を選択的に除去することによりレジストパターン
を形成するリソグラフィ技術、次にこのレジストパター
ンをマスクとして下地の薄膜をエッチング加工するドラ
イエッチング技術、さらにこのレジストを除去する剥離
技術が用いられている。

【０００５】しかし、半導体素子の集積化にともない、
要求されるパターンの最小寸法及び寸法精度は小さくな
る一方であり、最近では０．５μｍ以下の微細パターン
の形成が必要となっており、従来のリソグラフィ技術で
は、反射率の高い下地の薄膜、例えば、多結晶シリコン
膜やアルミニウム膜等をパターニングする場合、露光の
際、レジストを透過した光や紫外線が下地の薄膜表面で
反射し、所定のパターン以外の部分のレジストまで露光
してしまい、寸法精度が悪くなるという問題があった。

【０００６】そこで、光や紫外線の下地表面での反射を
防止するため、下地薄膜の上にレジストを透過してきた
光や紫外線を吸収する反射防止膜を堆積するという技術
が提案されている。この反射防止膜として炭素膜が用い
られている。

【０００７】更に、炭素膜を被エッチング物の上に被着
する他のプロセスとして下記のものがある。

【０００８】即ち、現在、微細なレジストパターンを用
いて、下地の薄膜を加工する一つの方法として、プラズ
マを用いるＲＩＥ技術が広く用いられている。この方法
は、例えば一対の平行平板電極を具備した真空容器内に
被加工膜の堆積された基板を入れ、容器内を真空に引い
た後、ハロゲン元素等を含有する反応性のガスを導入
し、高周波電力の印加による放電によってガスをプラズ
マ化し、発生したプラズマを用いて被加工膜をエッチン
グする方法である。

【０００９】このエッチング方法によれば、プラズマ中
の各種の粒子のうち、イオンが電極表面のイオンシース
に発生する直流電界によって加速され、大きなエネルギ
ーを持って被加工膜を衝撃し、イオン促進化学反応を起
こす。このため、エッチングはイオンの入射方向に進
み、アンダーカットのない方向性エッチングが可能とな
る。

【００１０】しかし、この方法によると、イオン衝撃に
よってあらゆる材料が励起又は活性化されるため、ラジ
カルだけを利用するエッチングに比べると、物質固有の
反応性の差がでにくく、一般に材料の違いによるエッチ
ング速度の比、即ち選択比が小さいという問題がある。
例えば、Ａ１のエッチングではレジストのエッチング速
度が大きいため、パターン変換差が大きく、高精度にパ
ターンを形成できない。さらに、段差形状部ではレジス
トの膜厚が薄くなるために、配線部分がエッチングされ
て配線切れが生じる等の問題がある。

【００１１】そこで、上記問題を解決するために、炭素
膜マスクを用いた微細パターン形成方法が、例えば、特
開昭５８−２１２１３６号において提案されている。こ
の方法では、被エッチング膜上にエッチング耐性の大き
い炭素膜を形成する。そして、この炭素膜上にレジスト
を塗布し、通常のリングラフィ手段によりレジストパタ
ーンを形成する。次に、このレジストパターンをマスク
として、反応性イオンエッチングにより炭素薄膜をエッ
チングする。続いて、有機溶剤を用いて、炭素膜に対し
て、選択的にレジストを剥離し、炭素薄膜パターン単体
のマスクを形成する。最後に炭素膜パターンをマスクと
して、反応性イオンエッチングにより、被エッチング薄
膜を加工するものである。これにより、高選択比のエッ
チングが可能となる。

【００１２】従って、被エッチング膜上に被着された炭
素膜は、前述の如く、反射防止膜ととしての作用と、ド
ライエッチング耐性を有するエッチングマスクとしての
作用を有する。

【００１３】上記、炭素膜マスクパターンを形成する工
程において、有機レジストは有機溶剤あるいはＨ₂ＳＯ
₄とＨ₂Ｏ₂の混合溶液、あるいは、これにＨ₂Ｏを加
えた溶液等に代表される溶液中で除去する方法が用いら
れる。ところが、被エッチング物がＡｌを主成物とする
材料である場合は、Ｈ₂ＳＯ₄とＨ₂Ｏ₂の混合溶液で
レジストの除去を行った場合、被エッチング物自体もエ
ッチングされてしまうという欠点があった。

【００１４】有機溶剤を用いた場合においても、光硬化
処理が施されたレジスト等は完全に除去することはでき
ない。さらに、アルカリ性有機溶剤等は、上記と同様、
Ａｌ等の金属材料がエッチングあるいは腐蝕されてしま
う等、被エッチング薄膜の種類が限られてしまうという
問題がある。

【００１５】更に、溶液を用いたプロセスでは、溶液の
管理、作業の安全性の点で多くの問題があり、特にドラ
イ化がすすめられている半導体素子の製造プロセスには
不向きである。

【００１６】一方、酸素プラズマにより有機レジストを
除去するドライアッシング（灰化）方法がある。この方
法は、バレル型または、平行平板型等の放電をせしめる
反応容器中に有機レジスト膜の形成された試料を配置
し、酸素ガスを放電させ、前記有機レジスト膜を剥離す
る方法である。この方法によれば、前述の溶液を用いる
方法に比べ、簡単でかつ下地材料が金属でも良く、下地
の材料を制限する必要がない。しかしながらこのドライ
アッシング方法は、実用的な所定の除去速度を得るため
に放電中に試料を配置することから、有機レジストのみ
ならず、炭素膜も同時にエッチングされてしまうという
問題があり、炭素膜に対して有機レジストを高選択に除
去することは、不可能であった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高速
かつ確実に、炭素膜に対して高選択比を持って、有機膜
パターンをドライエッチングにより除去することの可能
な半導体装置の製造方法を提供することにある。

【００１８】本発明の他の目的は、高速かつ確実に、炭
素膜に対して高選択比を持って、有機膜パターンをドラ
イエッチングにより除去するとともに、炭素膜パターン
をエッチングマスクとして用いて、高選択比をもって被
処理基体をエッチングすることを可能とする半導体装置
の製造方法を提供することにある。

【００１９】本発明の更に他の目的は、高速かつ確実
に、炭素膜に対して高選択比を持って、有機膜パターン
をドライエッチングにより除去するとともに、炭素膜パ
ターンをエッチングマスクとして用いて、高選択比をも
って被処理基体をエッチングすることを可能とする半導
体製造装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、被処理基体上
に炭素膜を被着する工程と、前記炭素膜上に有機膜パタ
ーンを形成する工程と、前記有機膜パターンに沿って前
記炭素膜をエッチングして炭素膜パターンを形成する工
程と、ハロゲン原子を含む活性種と酸素原子を含む活性
種とを含むエッチングガスにより、又は前記被処理基体
を加熱すると共に、酸素原子を含む活性種を含むエッチ
ングガス、若しくはハロゲン原子を含む活性種と酸素原
子を含む活性種とを含むエッチングガスにより、前記有
機膜パターンをガスエッチングして選択除去する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法を提
供する。

【００２１】また、本発明は、被処理基体上に炭素膜を
被着する工程と、前記炭素膜上に有機膜パターンを形成
する工程と、前記有機膜パターンに沿って前記炭素膜を
エッチングして炭素膜パターンを形成する工程と、ハロ
ゲン原子を含む活性種と酸素原子を含む活性種とを含む
第１のエッチングガスにより、又は前記被処理基体を加
熱すると共に、酸素原子を含む活性種を含む第１のエッ
チングガス、若しくはハロゲン原子を含む活性種と酸素
原子を含む活性種とを含む第１のエッチングガスによ
り、前記有機膜パターンをガスエッチングして除去する
工程と、ハロゲン原子を含む第２のエッチングガスによ
り、前記炭素膜パターンをマスクとして用いて、前記被
処理基体を異方的にエッチングする工程とを具備するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。

【００２２】更に、本発明は、表面に炭素膜及び有機膜
パターンを被着した被処理基体を収容し、ハロゲン原子
を含む活性種と酸素原子を含む活性種とを含む第１のエ
ッチングガスにより、又は前記被処理基体を加熱すると
共に、酸素原子を含む活性種を含む第１のエッチングガ
ス、若しくはハロゲン原子を含む活性種と酸素原子を含
む活性種とを含む第１のエッチングガスにより、前記有
機膜パターンをガスエッチングして除去するための第１
の処理室と、この第１の処理室から輸送された前記有機
膜パターンが除去された被処理基体を収容し、ハロゲン
原子を含む第２のエッチングガスにより、前記炭素膜パ
ターンをマスクとして用いて前記被処理基体を異方的に
エッチングするための、前記第１の処理室に接続された
第２の処理室とを具備する半導体製造装置を提供する。

【００２３】

【作用】本発明において、炭素膜と有機レジスト膜のド
ライエッチング特性を調べるために、ダウンフロー型エ
ッチング装置、円筒型エッチング装置、および平行平板
型エッチング装置を用い、種々のエッチングガスを用
い、エッチングガス圧力、高周波あるいはマイクロ波電
力および基板温度を変化させてエッチング速度を測定し
た。

【００２４】上記実験の結果、円筒型エッチング装置お
よび平行平板型エッチング装置においては、有機レジス
ト膜を大きなエッチング速度でエッチングし、除去しよ
うとすると、炭素膜と有機レジスト膜とがともにドライ
エッチングされ、炭素膜に対し、有機レジスト膜を選択
的に剥離することは不可能であることが判明した。ま
た、炭素膜の酸素プラズマにおける印加電圧依存性を詳
しく調べたところ、ある電圧より急速にエッチングが進
行することが判明した。

【００２５】一方、レジストは、印加電圧に対してエッ
チング速度が単調増加する。即ち、炭素膜に対し、有機
レジスト膜を選択的に剥離するためには、出来る限り、
プラズマとの間に生じる印加電圧を小さくすることが望
ましいことが判明した。

【００２６】そこで、イオン衝撃がなくラジカルによる
エッチングが進むダウンフロー型エッチング装置にて、
四弗化炭素と酸素の混合ガスを用いたエッチングにおい
て、適度にこのガス混合比を変化させることにより、エ
ッチング速度を測定したところ、ある混合比の下で、有
機レジスト膜は極めて大きな速度でエッチングされるの
に対して、炭素膜はほとんどエッチングされない現象が
見出された。

【００２７】さらに、四弗化炭素と水蒸気を含む混合ガ
スあるいはオゾンを用いた場合には、基板温度を制御す
ることにより有機レジスト膜は極めて大きな速度でエッ
チングされるのに対して、炭素膜はほとんどエッチング
されないことが判明した。

【００２８】これらの場合、Ａｌ、シリコン、シリコン
酸化膜あるいは金属膜などは全くエッチングされないこ
とも判明した。

【００２９】即ち、ダウンフロー型エッチング装置にて
適度にエッチング条件を選択することにより、レジスト
パターンを高速にエッチング可能である。しかも、炭素
膜あるいは被エッチング材料であるＡｌ、シリコン、シ
リコン酸化膜あるいは金属膜などにたいして高選択比に
て除去可能である。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の各実施例について、図面を参
照して説明する。

【００３１】［実施例１］図１に本発明を実施するため
の装置の概略図を示す。参照数字１は反応チャンバを示
し、反応チャンバ１内には被処理体を加熱するためのヒ
ーター２と、ヒーター２の上に設置された被処理体３が
収容されている。また反応チャンバ１には酸素元素を含
む活性種等を供給するための供給パイプ４が接続されて
いる。前記活性種の反応チャンバへの供給は、前記供給
パイプ４から酸素元素を含むガス、あるいは酸素元素を
含むガスとハロゲン元素を含むガスとの混合ガスを導入
し、マイクロ波電源５と接続され、供給パイプ４に接続
された放電管６を介して行われる。また、反応チャンバ
１は、排気口７から真空排気されるようになっている。
このように構成された図１に示した装置を用い、酸素と
ＣＦ₄の混合ガスを供給パイプ４から供給して、ガスエ
ッチングを行った。８はマイクロ波の導波管である。こ
こで導入ガスは、マイク波で放電され、生じたラジカ
ル、即ち、酸素ガスの場合はＯ^*、酸素とＣＦ₄の混合
ガスの場合はＯ^*とＦ^*の中性ラジカルがプラズマから
離隔した反応チャンバに輸送され、被処理体がガスエッ
チングされる。

【００３２】エッチングされる被処理体３は、Ｓｉ基
板、又はＳｉ基板上にＳｉＯ₂膜を形成し、このＳｉＯ
₂膜上に堆積されたＡｌＳｉＣｕ膜上に炭素膜（膜厚２
００ｎｍ）を形成し、この炭素膜上にフォトレジスト
（膜厚１．６μｍ）を塗布し、通常のリングラフィ技術
を用いて、フォトレジストパターンを形成したものを用
いた。

【００３３】また、エッチング形状を確認するために、
上記フォトレジストパターンをマスクとして、エッチン
グガスとして酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング
にて、炭素膜を異方性エッチングしたものを用いた。

【００３４】基板温度２５℃にて、酸素ガスとＣＦ₄ガ
スの混合比を変化させたときのレジスト及び炭素膜のエ
ッチング速度との関係を図１に示す。

【００３５】エッチングガスとして酸素ガスのみを用い
た場合、レジスト及び炭素膜はともにエッチングされな
いが、少量のＣＦ₄ガスを酸素ガス中に混合させること
により、レジストのエッチング速度は増加する。従っ
て、ＣＦ₄の流量が２０ＳＣＣＭ、Ｏ₂の流量が４８０
ＳＣＣＭのときに、レジストのエッチング速度は１００
００オングストローム／分であり、炭素膜のエッチング
速度は１６オングストローム／分であり、選択比６００
と大きな選択比を得ることが可能であった。このときの
炭素膜の形状をＳＥＭにより評価したところ、炭素膜パ
ターンは全くエッチングされておらず、炭素膜上のレジ
ストパターンも完全に剥離することが可能であった。

【００３６】次に、被処理体の温度と、エッチングガス
として酸素ガスを用いた場合の炭素膜およびレジストの
エッチング速度との関係を図２に示す。図２から、エッ
チングガスとして酸素ガスのみを用いた場合、又は酸素
とＣＦ₄の混合ガスを用いた場合のいずれにおいても、
１００℃付近から炭素膜のエッチングが始まり、被処理
体の温度上昇と共に炭素膜のエッチング速度も上昇する
ことがわかる。一方、レジストは約５０℃付近からエッ
チングが始まる。従って、炭素膜は１００℃以上に加熱
しなければエッチングされないので、基板温度を１００
℃以下に保ちながら、酸素とＣＦ₄の混合ガスのよう
な、酸素元素を含むガスとハロゲン元素を含むガスとの
混合ガスを用いたダウンフローエッチングにより、炭素
膜上のレジストのみを除去することが可能であることが
わかる。

【００３７】基板温度を１００℃に保ち、酸素とＣＦ₄
の混合ガスを用いて、レジストパターンを剥離した場合
の被処理体の断面形状をＳＥＭにより評価したところ、
炭素膜パターンは殆どエッチングされておらず、炭素膜
上のレジストパターンも完全に剥離されていることが判
明した。

【００３８】［実施例２］図４は本発明の一実施例方法
に係わるダウンフローエッチングにより、炭素膜に対し
てレジストを選択的に剥離し、炭素膜マスクバターンを
形成した後、この炭素膜マスクパターンをマスクに用い
て被処理体を反応性イオンエッチングした場合に用いた
装置の概略図を示す。

【００３９】図４に示した装置は、図１に示した装置に
マグネトロンを載置した反応性イオンエッチング装置を
接続したものである。

【００４０】まず、図４を用いて、この実施例に適用し
たドライエッチング装置から説明する。

【００４１】参照数字１は反応室を示し、この反応室１
１内には被処理体を加熱するためのヒータ１２とヒータ
１２の上に設置された被処理体１３が収容されている。
また反応室には酸素元素を含む活性種等を供給するため
のパイプ１４から酸素元素を含むガス、あるいは、酸素
元素を含むガスとハロゲン元素を含むガスとの混合ガス
を導入し、マイクロ波電源１５と接続され、供給パイプ
に接続された放電管１６を介して行われる。また反応室
１１は、排気口１７から真空排気されるようになってい
る。

【００４２】次にこの装置は、エッチング室２０、排出
用予備室４０から構成されており、エッチング室２０と
反応室１１及び排出用予備室４０との間は、ゲートバル
ブ３１及び４１によりそれぞれ仕切られている。そし
て、エッチング室２０を真空に保持したまま、反応室１
１に配置されたゲートバルブ３２から被処理基体を導入
し、排出用予備室４０に配置されたゲートバルブ４２か
ら被処理基体を排出することにより、大気中の水分や酸
素等の悪影響を避けることができるようになっている。
また、予備室３０、４０内には、基板載置台３３及び４
３がそれぞれ設置されている。

【００４３】エンチング室２０は、真空容器２０ａ内に
配置された被処理基板２１を載置するための第１の電極
２２と、この第１の電極２２に１３．５６ＭＨｚの高周
波電力を印加すべく、ブロッキングキャパシタ２９を介
して接続された高周波電源２４と、第１の電極２２を冷
却し、被処理基板２１の基板温度を所望の温度に制御す
るための冷却管２５を具備している。

【００４４】また、塩素ガス（Ｃｌ₂）供給ライン２８
ａ、三塩化硼素（ＢＣｌ₃）供給ライン２８ｂ、臭化水
素ガス（ＨＢｒ）供給ライン２８ｃ、酸素ガス（Ｏ₂）
供給ライン２８ｄ、不活性ガス（Ｈｅ、Ａｒ或いはＫ
ｒ）供給ライン２８ｅ、水素ガス（Ｈ₂）供給ライン２
８ｆ及び一酸化炭素（ＣＯ）供給ライン２８ｇから、真
空容器２０ａ内にＣｌ₂、ＢＣｌ₃、ＨＢｒ、Ｏ₂、Ｈ
₂、Ｈｅ（或いはＡｒ、Ｋｒ）を導入しつつ、第１の電
極２２と第２の電極を兼ねた真空容器２０ａの内壁（上
壁）との間に高周波電圧が印加されるようになってい
る。

【００４５】ここで、真空容器２０ａはアースに接続さ
れている。ガス供給ライン２８ａ〜２８ｇは、各々バル
ブと流量調整器２９ａ〜２９ｇを具備し、流量及びガス
圧を所望の値に調整できるようになっている。

【００４６】また、真空容器２０ａの第２の電極部分の
上方には、永久磁石２６が設置されており、モータによ
り回転軸２７のまわりで偏心回転せしめられ、この永久
磁石２６の発する１００〜５００ガウスの磁界により１
０^-3Torr台、又はそれ以下の高真空でも高密度のプラズ
マを発生維持することが可能となるように構成されてい
る。このようにして生成された高密度プラズマから大量
のイオンが引出され、被処理基板２１に照射されエッチ
ングが行われる。

【００４７】次に上述のドライエッチング装置を使用
し、下記に示す構造の試料についてエッチングプロセス
を実施した。

【００４８】まず、図５（ａ）に示すように、Ｓｉ基板
５１上にＳｉＯ₂膜５２を形成し、このＳｉＯ₂膜５２
上にＡｌＳｉＣｕ（Ｓｉ濃度１ｗｔ％、Ｃｕ濃度０．５
ｗｔ％）薄膜５３を堆積する。次いで、図５（ｂ）に示
す如く、薄膜５３上に炭素膜５４（膜厚２００ｎｍ）を
形成する。

【００４９】次いで、図５（ｃ）に示すように、炭素膜
５４上にフォトレジスト５５（膜厚１．６μｍ）を塗布
し、通常のリングラフィ技術を用いて、レジスト５５を
露光した。続いて、図５（ｄ）に示す如く、レジスト５
５を現像して、レジストパターン５５ａを形成した。こ
の図５（ｄ）を示す工程では、現像液として、アルカリ
性有機溶剤を用いたが、現像時に炭素膜５４ａの溶出、
剥離などの問題は生じなかった。

【００５０】次に、上記エッチング試料を図４に示した
装置内にゲートバルブ３２、次いでゲートバルブ３１を
介してドライエッチング反応室２０の試料台２１に設置
した。

【００５１】次に、図５（ｅ）に示す如く、Ｏ₂ガスを
用い、基板温度を−７５℃に保持し、炭素膜５４をエッ
チングした。エッチング条件は、Ｏ₂ガス（流量１００
ＳＣＣＭ）、圧力は４０ｍＴｏｒｒとし、高周波電力を
１．７ｗ／ｃｍ²印加するようにした。エッチングした
炭素膜５４ａの形状をＳＥＭにて観察したところ、炭素
膜５４はほぼ垂直にエッチング可能であることは判明し
ている。

【００５２】次いで、図５（ｆ）に示す如く、レジスト
パターン５５ａの除去を行った。即ち、炭素膜５４のエ
ッチング後、ゲートバルブ３１を介して、真空中で試料
をダウンフロー型エッチング反応室１１に搬入し、試料
台１２に設置した。エッチングガスとして、ＣＦ₄／Ｏ
₂混合ガスを用いた。ＣＦ₄／Ｏ₂の流量は２０／４８
０ＳＣＣＭ一定とし、圧力０．３Ｔｏｒｒに保持した。
温度は室温として、マイクロ波を印加して放電を生じさ
せ、エッチングした。これにより、図５（ｆ）に示す如
く、レジストパターンは残存物が生じず完全に除去可能
であった。

【００５３】次いで、図５（ｆ）に示す如く、炭素膜５
４ａをエッチングマスクとして、ＡｌＳｉＣｕ膜５３の
選択エッチングを行った。このＡｌＳｉＣｕ膜５３のエ
ッチングにおいても、前述したドライエッチング装置を
用いた。即ち再度、真空中で試料を図４に示すゲートバ
ルブ３１に介入し、ドライエッチング反応室２０に搬送
され、試料台２１に設置した。

【００５４】エッチング条件は、基板温度５０℃に保持
し、エッチングガスとして、Ｃｌ₂ＢＣｌ₃との混合ガ
ス（流量１００ＳＣＣＭ）を用いた。堆積ガスとしてＣ
Ｏ（流量２０ＳＣＣＭ）を用いた。

【００５５】エッチング圧力は、２．０Ｐａ、ＲＦ電圧
密度０．８ｗ／ｃｍ²でエッチングを行なった。

【００５６】エッチング後、試料は、排出用予備室４０
にゲートバルブ４２を介して搬入され排出した。

【００５７】エッチング後のＡｌＳｉＣｕ膜パターン５
３ａをＳＥＭにて観察したところ図５（ｇ）に示すよう
に０．４μｍＬ／Ｓ（ラインアンドスペース）のパター
ンが良好にエッチングされていることが判った。

【００５８】最後に、図５（ｈ）に示す如く、炭素膜パ
ターン５４ａの除去を行った。エッチング装置として通
常のバレル型プラズマエッチング装置を用いエッチング
ガスとしてＯ₂を用い、プラズマアッシング処理を施し
たところ、炭素膜パターン５４ａは容易に剥離されるこ
とが確認できた。

【００５９】剥離後、ＡｌＳｉＣｕパターン５３ａをＳ
ＥＭにて評価したところ、Ｃｌ₂とＢＣｌ₃混合ガスあ
るいは、Ｃｌ₂とＨＢｒの混合ガスを用いた場合も、テ
ーパ形状でライン／スペースの線幅０．４μｍ／０．４
μｍのＡｌＳｉＣｕ膜が良好に形成されていることが判
った。

【００６０】また、ＡｌＳｉＣｕ膜パターン５３ａ表面
には全く残存物は観測されなかった。

【００６１】炭素膜のパターニング方法として、レジス
トをマスクとして、Ｈ₂、不活性ガスや、これらの混合
ガスを用いて、炭素膜のドライエッチングを行なった
が、上記ガスあるいは混合ガスのいずれを用いてエッチ
ングした場合も良好な炭素膜の加工が可能であり、これ
らのプロセスを用いて形成されたＡｌＳｉＣｕ膜パター
ン５３ａについて良好な形状で残渣のないものを得た。

【００６２】次にエッチング試料として、ＡｌＳｉＣｕ
／ＴｉＮ／Ｔｉ／ＳｉＯ₂の積層構造の薄膜にたいし
て、前述のＣＯを添加した条件で、エッチングした後、
炭素膜パターンを剥離した試料を大気中に放置し、腐食
の様子を光学顕微鏡により評価したところ、１週間放置
しても、コロージョンの発生は全く認められなかった。

【００６３】この場合、レジストを除去する工程で用い
たガスは、酸素元素を含むガスとハロゲン元素を含むガ
スとの混合ガスなら何れでもよく、ハロゲン元素を含む
ガスとしてはＣＦ₄に限らずＳＦ₆、ＦＣｌ、ＮＦ₃、
Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｈ₈、ＢＦ₃、ＸｅＦ₆、Ｆ₂などのガ
スを用いることが出来る。

【００６４】また、レジストをエッチングする手段とし
ては、ハロゲン元素を含む活性種に水蒸気体あるいは少
なくとも、水素元素を含むガスとの混合ガスによる方法
など、炭素膜がエンチングされない方法及び基板温度を
選択すればいずれの方法でもよい。

【００６５】又、以上説明した実施例２において、Ａｌ
ＳｉＣｕ膜５３をエッチングした後、炭素膜パターン５
４ａの剥離はバレル型のアッシング装置を用いて行った
が、図４に示したドライエッチング装置内に炭素膜パタ
ーン５４ａを剥離する機能を付帯させることにより、炭
素膜パターン５４ａの剥離についても、大気に暴露しな
いで、一括した真空装置内で処理することが可能であ
る。

【００６６】以上述べたように、本発明方法は、上記し
た実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々変形して用いることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被処理体にダメージを与えることなく、高速で、しか
も、炭素膜に対して高選択比を持ってレジスト膜の除去
を行うことができる。また、このようにレジスト膜が除
去された炭素膜パターンをマスクとして用いて、高選択
比で被処理体のパターニングが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を実施するためのエッ
チング装置の概略図。

【図２】ＣＦ₄とＯ₂ガスの混合流量と炭素膜及びレ
ジスト膜のエッチング速度との関係を示す特性図。

【図３】被処理体温度と炭素膜及びレジスト膜のエッ
チング速度との関係を示す特性図。

【図４】本発明の第２の実施例を実施するためのエッ
チング装置の概略図。

【図５】本発明の第２の実施例に係わるパターン形成
工程を示す断面図。

【符号の説明】

１…反応室、２…：試料台、３…試料、４、ガス導入
口、５…マイクロ波電源、６…放電管、７…排気口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡野晴雄神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者神保定之神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基体上に炭素膜を被着する工程
と、前記炭素膜上に有機膜パターンを形成する工程と、
前記有機膜パターンに沿って前記炭素膜をエッチングし
て炭素膜パターンを形成する工程と、酸素原子を含む活
性種を含むエッチングガスにより、又は前記被処理基体
を加熱すると共に、酸素原子を含む活性種を含むエッチ
ングガスにより、前記有機膜パターンをガスエッチング
して選択除去する工程とを包含することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
【請求項２】前記エッチングガスは、前記被処理基体
を収容する処理領域とは別の領域内で励起され、前記処
理領域に供給されることを特徴とする請求項１に記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記エッチングガスはフッ素原子を含
み、その原料ガスはＳＦ₆、ＦＣｌ、ＮＦ₃、ＣＦ₄、
Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、ＢＦ₃、ＸｅＦ₆、及びＦ₂から
なる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴と
する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記酸素原子の原料ガスは、Ｏ₂又はＯ
₃であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項５】前記被処理基体の温度は、１００℃以下
に維持されることを特徴とする請求項記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項６】被処理基体上に炭素膜を被着する工程
と、前記炭素膜上に有機膜パターンを形成する工程と、
前記有機膜パターンに沿って前記炭素膜をエッチングし
て炭素膜パターンを形成する工程と、ハロゲン原子を含
む活性種と酸素原子を含む活性種とを含む第１のエッチ
ングガスにより、又は前記被処理基体を加熱すると共
に、酸素原子を含む活性種を含む第１のエッチングガ
ス、若しくはハロゲン原子を含む活性種と酸素原子を含
む活性種とを含む第１のエッチングガスにより、前記有
機膜パターンをガスエッチングして除去する工程と、ハ
ロゲン原子を含む第２のエッチングガスにより、前記炭
素膜パターンをマスクとして用いて、前記被処理基体を
異方的にエッチングする工程とを具備することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【請求項７】表面に炭素膜及び有機膜パターンを被着
した被処理基体を収容し、ハロゲン原子を含む活性種と
酸素原子を含む活性種とを含む第１のエッチングガスに
より、又は前記被処理基体を加熱すると共に、酸素原子
を含む活性種を含む第１のエッチングガス、若しくはハ
ロゲン原子を含む活性種と酸素原子を含む活性種とを含
む第１のエッチングガスにより、前記有機膜パターンを
ガスエッチングして除去するための第１の処理室と、こ
の第１の処理室から輸送された前記有機膜パターンが除
去された被処理基体を収容し、ハロゲン原子を含む第２
のエッチングガスにより、前記炭素膜パターンをマスク
として用いて前記被処理基体を異方的にエッチングする
ための、前記第１の処理室に接続された第２の処理室と
を具備する半導体製造装置。
【請求項８】前記第１の処理室に収容された前記被処
理基体を、真空中で前記第２の処理室内に搬送する手段
を更に具備することを特徴とする請求項７に記載の半導
体製造装置。
【請求項９】前記第１の処理室は、前記第１のエッチ
ングガスを前記被処理基体を収容する処理領域とは別の
領域内で励起し、前記第１の処理室に供給する手段を更
に具備することを特徴とする請求項７に記載の半導体製
造装置。
【請求項１０】前記第１の処理室に収容される前記被
処理基体の温度を、２０℃〜１００℃の範囲に維持する
手段を更に具備することを特徴とする請求項７に記載の
半導体製造装置。