JPH0636412B2 - Pattern formation method - Google Patents
Pattern formation methodInfo
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- JPH0636412B2 JPH0636412B2 JP58155523A JP15552383A JPH0636412B2 JP H0636412 B2 JPH0636412 B2 JP H0636412B2 JP 58155523 A JP58155523 A JP 58155523A JP 15552383 A JP15552383 A JP 15552383A JP H0636412 B2 JPH0636412 B2 JP H0636412B2
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、集積回路を始めとする各種の固体デバイスの
製造においてなされるパターン形成方法に関し、特にた
多層レジストで効果を発揮するパターン形成方法に関す
るものである。The present invention relates to a pattern forming method used in the manufacture of various solid-state devices such as integrated circuits, and more particularly to a pattern forming method which is effective in a multilayer resist.
近年、ＬＳＩの高密度化に伴いパターンの微細化が要求
され、そのための各種プロセス技術が研究・開発されて
いる。２層あるいは３層構成からなる、いわゆる多層レ
ジストもその一つである。この多層レジストでは、最下
層に形成される有機高分子層が基板段差を実効的に平坦
化するため、最上層に形成されるレジスト層が薄く、均
一な膜厚に塗布でき、さらには光露光の場合の基板から
の反射光の影響による定在波効果、電子ビーム露光の場
合の後方散乱効果等を軽減できる利点を有している。特
に、３層レジストは上記の利点に優れ、この３層レジス
トを用いて行なわれるパターン形成方法は、パターンの
高精度・微細化用技術として不可欠なものとなつてい
る。この３層レジストは以下のように形成される。先
ず、第１図(a)の様に、金属薄膜２を形成した基板１上
に、有機高分子層３，中間層４，レジスト層５を順次積
層し、公知の露光・現像手法を用いて第１図(b)に示す
所望のパターンをレジスト層５に形成する。次に、第１
図(c)に示す様にレジスト層５のパターンをマスクにし
て中間層４を選択層にドライ・エツチングする。この中
間層としては、Ｓｉ，SiO2，シリコーン樹脂等が用いら
れ、エツチングガスには、主としてＣＦ４等のフレオン
系ガスが使用される。次に、第１図(d)に示す様に、中
間層４のパターンをマスクにして有機高分子層３をドラ
イ・エツチングする。エツチングガスには通常酸素が用
いられ、レジスト層５は通常有機高分子層ドライ・エツ
チング過程で除去される。次に、形成した中間層４及び
有機高分子層３をマスクにして、第１図(e)に示す様に
薄膜２を選択的にドライ・エツチングすることにより所
望のパターンが形成される。In recent years, miniaturization of patterns has been required as the density of LSIs has increased, and various process technologies for that have been researched and developed. One of them is a so-called multilayer resist having a two-layer or three-layer structure. In this multi-layer resist, the organic polymer layer formed in the lowermost layer effectively flattens the steps of the substrate, so the resist layer formed in the uppermost layer is thin and can be applied to a uniform film thickness. In this case, there is an advantage that the standing wave effect due to the influence of reflected light from the substrate and the backscattering effect in the case of electron beam exposure can be reduced. In particular, the three-layer resist is excellent in the above-mentioned advantages, and the pattern forming method performed by using the three-layer resist is indispensable as a technique for highly precise and fine patterning. This three-layer resist is formed as follows. First, as shown in FIG. 1 (a), an organic polymer layer 3, an intermediate layer 4 and a resist layer 5 are sequentially laminated on a substrate 1 on which a metal thin film 2 is formed, and a known exposure / development method is used. A desired pattern shown in FIG. 1 (b) is formed on the resist layer 5. Then the first
As shown in FIG. 3C, the intermediate layer 4 is dry-etched as a selective layer using the pattern of the resist layer 5 as a mask. As the intermediate layer, Si, SiO 2 , silicone resin or the like is used, and as the etching gas, a Freon-based gas such as CF 4 is mainly used. Next, as shown in FIG. 1 (d), the organic polymer layer 3 is dry-etched using the pattern of the intermediate layer 4 as a mask. Oxygen is usually used as an etching gas, and the resist layer 5 is usually removed in the organic polymer layer dry etching process. Next, using the formed intermediate layer 4 and organic polymer layer 3 as a mask, the thin film 2 is selectively dry-etched as shown in FIG. 1 (e) to form a desired pattern.
しかしながら、このような工程で薄膜をドライ・エツチ
ングした場合、エツチング速度の著しい低下もしくは全
くエツチング出来ないという欠点が生じていた。However, when the thin film is dry-etched in such a process, there is a drawback that the etching speed is remarkably reduced or the etching cannot be performed at all.
そこで、本発明者らは、このような欠点を克服する方法
について種々研究した結果、次のような知見を得るに至
つた。Therefore, as a result of various studies on the method for overcoming such drawbacks, the present inventors have obtained the following findings.
３層レジストパターン形成法の最終工程である有機高分
子層３のエツチング（第１図(d)）においては、有機高
分子層３にアンダカツトが生じると寸法精度が著しく低
下するため、優れた異方性エツチングが必要となる。ま
た、このエツチング方法としては酸素ガスによる反応性
イオンエツチング法（Ｏ２ＲＩＥ）が最も適している。
そして、Ｏ２ＲＩＥにより除去すべき有機高分子層３を
完全にエツチングするため、いわゆるオーバーエツチン
グがなされる。しかしながら、このオーバーエツチング
の段階で薄膜２もＯ２ＲＩＥにさらされるため薄膜表面
に酸化物６が形成される。なお、このような酸化物６の
存在は、種々の表面分析法により容易に確認できる。こ
の酸化物６は一般にドライエツチングされにくいため、
薄膜エツチング時にエツチング速度が著しく低下してし
まい、その結果上記の問題を生じさせていることが判明
した。In the etching of the organic polymer layer 3 (FIG. 1 (d)), which is the final step of the three-layer resist pattern forming method, the dimensional accuracy is significantly reduced when the undercut occurs in the organic polymer layer 3, so that an excellent difference is obtained. Directional etching is required. As the etching method, the reactive ion etching method (O 2 RIE) using oxygen gas is most suitable.
Then, so-called over-etching is performed in order to completely etch the organic polymer layer 3 to be removed by O 2 RIE. However, since the thin film 2 is also exposed to O 2 RIE at this overetching stage, the oxide 6 is formed on the thin film surface. The presence of such oxide 6 can be easily confirmed by various surface analysis methods. Since this oxide 6 is generally difficult to dry etch,
It was found that the etching speed was remarkably reduced during thin film etching, resulting in the above problem.
本発明は上記知見に基づいてなされたものである。すな
わち、本発明は有機高分子層にパターン形成した後に、
このレジストパターンの形成に伴なつて少なくともモリ
ブデンを含有してなる金属薄膜上に生じた酸化物のみを
選択的に溶解する水，アルコールあるいはアセトンによ
つて前記酸化物のみを除去する酸化物エツチング工程を
設け、この酸化物エツチング工程の後に、金属薄膜のエ
ツチング（薄膜エツチング）を行なうことを特徴とする
ものである。The present invention has been made based on the above findings. That is, the present invention, after patterning the organic polymer layer,
Oxide etching process for removing only the oxide formed on the metal thin film containing at least molybdenum along with the formation of the resist pattern by water, alcohol or acetone And the metal thin film is etched (thin film etching) after the oxide etching process.
以下、実施例により本発明を詳しく説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
〔実施例〕 電子ビーム蒸着法を用いて基板上に形成した０．３μｍ
の膜厚のモリブデン上に有機高分子層としてシプレー社
製ホトレジストＡＺの１３７０を１．５μｍの膜厚にス
ピン塗布し、窒素雰囲気下１５０℃３０分熱処理した。
続いて、３層レジストの中間層として０．３μｍの膜厚
のSiO2を、レジスト層として０．４μｍの膜厚の電子線
ネガ型レジストＣＭＳを順次形成し、電子線描画、現像
処理により所望のＣＭＳパターンを形成した。次に、Ｃ
Ｆ４＋３３％Ｈ２混合ガスプラズマによる反応性イオン
エツチング法を用い、電力３００Ｗ、圧力８×１０−３
Ｔｏｒｒの条件でＣＭＳパターンをマスクにしてＳｉＯ
２をエツチングした。さらにＯ２ＲＩＥの方法により電
力２００Ｗ、圧力１×１０−２Ｔｏｒｒの条件でＳｉＯ
２をマスクにしてＡＺ−１３７０をエツチングした。こ
の後、水，エチルアルコールあるいはアセトン中に１分
間浸し（酸化物エツチング工程）、続いてモリブデンを
ドライエツチングした（薄膜エツチング工程）。エツチ
ング条件は、電力２００Ｗ，ＣＣl4１６ｓｃｃｍとＯ２
３３ｓｃｃｍの混合ガス，圧力０．２Ｔｏｒｒである。
以下に浸漬処理（酸化物エツチング工程）を施こした場
合と施こさない場合についてのモリブデンのエツチング
速度を示す。[Example] 0.3 μm formed on a substrate by using an electron beam evaporation method
1370 of photoresist AZ manufactured by Shipley Co., Ltd. as an organic polymer layer was spin-coated on the molybdenum having a thickness of 1 .mu.m to a thickness of 1.5 .mu.m and heat-treated at 150.degree.
Subsequently, SiO 2 having a film thickness of 0.3 μm is sequentially formed as an intermediate layer of the three-layer resist, and an electron beam negative resist CMS having a film thickness of 0.4 μm is sequentially formed as a resist layer. CMS pattern was formed. Then C
Using reactive ion etching method with F 4 + 33% H 2 mixed gas plasma, power 300 W, pressure 8 × 10 −3
SiO2 with CMS pattern as a mask under the condition of Torr
Etching 2 Further, SiO 2 was formed by an O 2 RIE method under the conditions of power of 200 W and pressure of 1 × 10 −2 Torr.
2 was used as a mask to etch AZ-1370. After that, it was immersed in water, ethyl alcohol or acetone for 1 minute (oxide etching step), and then molybdenum was dry-etched (thin film etching step). Etching conditions are power 200 W, CCl 4 16 sccm and O 2.
A mixed gas of 33 sccm and a pressure of 0.2 Torr.
The etching rates of molybdenum with and without the immersion treatment (oxide etching step) are shown below.
・水浸漬処理…１２００Å／ｍｉｎ ・アルコール浸漬処理…１２００Å／ｍｉｎ ・アセトン浸漬処理…１２００Å／ｍｉｎ ・処理なし…〜０Å／ｍｉｎ このように、水，アルコール，アセトンのいずれかの処
理を行なうことにより、薄膜エツチングが可能・容易と
なり、良好なモリブデンのパターンを得ることが出来
た。・ Water immersion process… 1200Å / min ・ Alcohol immersion process… 1200Å / min ・ Acetone immersion process… 1200Å / min ・ No process… ～ 0Å / min By performing either water, alcohol, or acetone process , Thin film etching became possible and easy, and a good molybdenum pattern could be obtained.
なお、上記実施例では、薄膜にモリブデンを用いたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、少なくともモ
リブデンを含有してなる金属薄膜であれば適用可能であ
る。Although molybdenum is used for the thin film in the above embodiment,
The present invention is not limited to this and is applicable to any metal thin film containing at least molybdenum.
また、本実施例では、ＡＺ−１３７０／ＳｉＯ２／ＣＭ
Ｓの構成から成る３層レジストを用いたが、本発明は、
通常の有機高分子層を最下層とした多層レジスト一般に
適用できるもので、要は、有機高分子層のエツチングに
使用するガスが酸化物を作るための酸素を含有していれ
ばよく、これにＣＣｌ４，ＣＦ４等を混合しても本発明
を適用できることは勿論である。Further, in this embodiment, AZ-1370 / SiO 2 / CM is used.
Although the three-layer resist having the structure of S was used, the present invention
It can be generally applied to a multi-layered resist in which an ordinary organic polymer layer is the lowermost layer. The point is that the gas used for etching the organic polymer layer should contain oxygen for forming an oxide. Of course, the present invention can be applied even if CCl 4 , CF 4, etc. are mixed.
以上説明したように、本発明は多層レジストを用いて薄
膜をエツチングするパターン形成法に関するものであ
り、本発明によれば、薄膜のエツチングが阻害される問
題を、薄膜エツチング前に阻害の原因となつている基板
の表面酸化物を除去処理することにより解決することが
できる。従つて、多層レジストの利点を生かした高精度
薄膜パターンを形成することができ、サブミクロンオー
ダの電極，配線等も容易に形成することが可能となる。
また、本発明は酸化物エツチング工程において、エツチ
ング剤として水、アルコール、アセトンを用いるもので
あり、これらは入手が容易で、取扱いも簡便であるの
で、酸化物のエツチングを容易に行うことができる。As described above, the present invention relates to a pattern forming method for etching a thin film using a multilayer resist, and according to the present invention, a problem that etching of the thin film is obstructed, and causes the obstruction before the thin film etching. The problem can be solved by removing the surface oxide of the substrate being ground. Therefore, it is possible to form a high-precision thin film pattern that takes advantage of the multilayer resist, and it is possible to easily form submicron-order electrodes, wirings, and the like.
Further, the present invention uses water, alcohol, and acetone as an etching agent in the oxide etching step, and since these are easily available and easy to handle, etching of the oxide can be easily performed. .
第１図(a)ないし(d)は３層レジストのパターン形成を説
明する工程断面図、第１図(e)は薄膜パターンの形成後
の断面図である。 １…基板、２…薄膜、３…有機高分子層、 ４…中間層、５…レジスト層、６…酸化物。FIGS. 1 (a) to 1 (d) are process cross-sectional views for explaining pattern formation of a three-layer resist, and FIG. 1 (e) is a cross-sectional view after formation of a thin film pattern. 1 ... Substrate, 2 ... Thin film, 3 ... Organic polymer layer, 4 ... Intermediate layer, 5 ... Resist layer, 6 ... Oxide.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−169245（ＪＰ，Ａ) 金属表面技術30〔10〕（1979）奥平，下 元，川本，Ｐ．508〜517 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-57-169245 (JP, A) Metal surface technology 30 [10] (1979) Okudaira, Shimomoto, Kawamoto, P. 508 ~ 517
Claims (1)
てなる金属薄膜上に積層した有機高分子層を酸素含有ガ
スプラズマによりエツチングして、この有機高分子層に
所望のレジストパターンを形成する工程と、 前記有機高分子層をエツチングマスクとして前記金属薄
膜をエツチングする薄膜エツチング工程とを有するパタ
ーン形成方法において、 前記薄膜エツチング工程の前に、前記レジストパターン
の形成に伴なつて前記金属薄膜上に生じた酸化物のみ
を、水、アルコールあるいはアセトンによって選択的に
除去する酸化物エツチング工程を設けたことを特徴とす
るパターン形成方法。1. A step of etching an organic polymer layer laminated on a metal thin film containing at least molybdenum on a substrate by oxygen-containing gas plasma to form a desired resist pattern on the organic polymer layer. And a pattern forming method comprising a thin film etching step of etching the metal thin film using the organic polymer layer as an etching mask, before the thin film etching step, on the metal thin film with the formation of the resist pattern. A pattern forming method, which comprises an oxide etching step of selectively removing only the generated oxide with water, alcohol, or acetone.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58155523A JPH0636412B2 (en) | 1983-08-25 | 1983-08-25 | Pattern formation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58155523A JPH0636412B2 (en) | 1983-08-25 | 1983-08-25 | Pattern formation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6047422A JPS6047422A (en) | 1985-03-14 |
| JPH0636412B2 true JPH0636412B2 (en) | 1994-05-11 |
Family
ID=15607924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58155523A Expired - Lifetime JPH0636412B2 (en) | 1983-08-25 | 1983-08-25 | Pattern formation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636412B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006012332A (en) | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Tdk Corp | Dry etching method, method of manufacturing magnetic recording medium, and magnetic recording medium |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343677A (en) * | 1981-03-23 | 1982-08-10 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method for patterning films using reactive ion etching thereof |
-
1983
- 1983-08-25 JP JP58155523A patent/JPH0636412B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 金属表面技術３０〔１０〕（１９７９）奥平，下元，川本，Ｐ．５０８〜５１７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6047422A (en) | 1985-03-14 |
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