JPH0637061A - Etching method for organic film - Google Patents

Etching method for organic film

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JPH0637061A
JPH0637061A JP20962192A JP20962192A JPH0637061A JP H0637061 A JPH0637061 A JP H0637061A JP 20962192 A JP20962192 A JP 20962192A JP 20962192 A JP20962192 A JP 20962192A JP H0637061 A JPH0637061 A JP H0637061A
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etching
organic film
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Abstract

PURPOSE:To acquire an anisotropic etching shape of a multilayer resist regardless of density of patterns on a substrate. CONSTITUTION:A multilayer resist structure is formed on an oxide film 7 or a nitride film and an Si film 8 is formed in a lower layer of a lower organic film 9 in the multilayer resist. The lower organic film 9 is dry-etched using gas formed by mixing halogen gas to oxygen gas as etching gas and by using the Si film 8 as a foundation. Since Si is used for a foundation of an organic film, added halogen species is consumed as halogenide and irregularities are not generated in a sidewall during additional etching even if density of patterns is irregular inside a substrate surface.

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、電子デバイス等の製造
プロセスに用いられる有機膜のドライエッチング方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method for an organic film used in a manufacturing process of electronic devices and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、有機物であるレジストを揮発性生
成物としてエッチングするために、エッチングガスとし
て、酸素ガスを用いている。しかし、パターンの微細化
に伴って、寸法シフトが発生するため、これを抑制する
目的からエッチング中の基板温度を下げ、添加ガスとし
てCl2ガスやHBrガスを添加する試みがなされてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, oxygen gas is used as an etching gas for etching a resist which is an organic substance as a volatile product. However, as the pattern becomes finer, dimensional shift occurs, and for the purpose of suppressing this, it has been attempted to lower the substrate temperature during etching and add Cl 2 gas or HBr gas as an additive gas.

【0003】添加ガスは、エッチング生成物と反応して
パターンの側壁に堆積物を形成し、これがアンダーカッ
トを低減し、寸法シフトの無い異方的形状が得られる。
The additive gas reacts with the etching products to form deposits on the sidewalls of the pattern, which reduces undercutting and results in anisotropic shapes with no dimensional shift.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の有機
膜のドライエッチングでは、エッチング形状が、同一基
板上に形成されたパターンの疎密に依存するという問題
がある。すなわち、被エッチングパターンが密に存在す
るラインアンドスペース等のパターン配置について、寸
法シフトの無い異方的形状が得られる条件を選ぶと、疎
なパターンである孤立パターンにおいて、パターン裾部
分に凹凸が発生し、また、形成されたライン幅が一定で
はなくなる。逆に、疎なパターンでこの凹凸を発生させ
ず、寸法シフト無く異方的にエッチングできる条件を選
ぶと、密なパターンであるラインアンドスペースのよう
なパターンでは、アンダーカットが発生し、寸法が小さ
くなる。つまり、ラインアンドスペースのパターンが痩
せるという欠点を生ずる。
However, in the conventional dry etching of the organic film, there is a problem that the etching shape depends on the density of the patterns formed on the same substrate. That is, for a pattern arrangement such as a line-and-space pattern in which a pattern to be etched is dense, if a condition that an anisotropic shape without a dimension shift is obtained, an isolated pattern that is a sparse pattern has unevenness at the bottom of the pattern. Occurs, and the formed line width is not constant. On the contrary, if you choose the condition that can anisotropically etch without dimensional shift without generating this unevenness in a sparse pattern, undercut occurs in a pattern such as a dense pattern line and space, and the dimension is Get smaller. That is, there is a drawback that the line and space pattern becomes thin.

【0005】本発明の目的は、基板上のパターンの疎密
に関わらず、異方的なエッチング形状を得る有機膜のエ
ッチング方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an etching method for an organic film which gives an anisotropic etching shape regardless of the density of patterns on a substrate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による有機膜のエッチング方法においては、
酸化膜若しくは窒化膜上に形成された多層レジスト構造
における有機膜をエッチングする有機膜のエッチング方
法であって、酸化膜若しくは窒化膜は、多層レジストプ
ロセスを用いてエッチングするものであり、多層レジス
ト構造は、被エッチング材料となる酸化膜若しくは窒化
膜上にSi膜を堆積後、下層有機膜,中間層,上層レジ
ストが順に積層され、あるいは下層有機膜,2層レジス
トプロセス露光用レジストを形成したものであり、有機
膜のエッチングは、Si膜を下地とし、酸素ガスにハロ
ゲンを混合したエッチングガスを用いてドライエッチン
グする処理である。
In order to achieve the above object, in the method for etching an organic film according to the present invention,
A method for etching an organic film in a multilayer resist structure formed on an oxide film or a nitride film, wherein the oxide film or the nitride film is etched using a multilayer resist process. Is obtained by depositing a Si film on an oxide film or a nitride film, which is a material to be etched, and then sequentially stacking a lower organic film, an intermediate layer, and an upper resist, or forming a lower organic film and a two-layer resist process exposure resist. The etching of the organic film is a process of dry etching using an etching gas in which a Si film is used as a base and a halogen is mixed with oxygen gas.

【0007】[0007]

【作用】有機膜のドライエッチング機構は、酸素ガスが
プラズマ中で分解し、酸素イオンや酸素ラジカルが発生
し、有機膜と反応し、CO,CO2,H2O等が形成され
ることでエッチング反応が進む。この際、Cl2やHB
r等のハロゲンガスを添加すると、COやCO2がCl
やBrと反応し、揮発しにくいCClxやCBrxが形
成され、エッチング中の基板が低温化されている場合に
は、これがパターン側壁に堆積する。
The function of the dry etching of the organic film is that oxygen gas is decomposed in plasma, oxygen ions and oxygen radicals are generated, and reacts with the organic film to form CO, CO 2 , H 2 O and the like. The etching reaction proceeds. At this time, Cl 2 and HB
When halogen gas such as r is added, CO and CO 2 become Cl
CBrx or CBrx, which reacts with Ar and Br and does not easily volatilize, is deposited on the pattern side wall when the temperature of the substrate being etched is lowered.

【0008】この堆積物が、側壁保護材となって、サイ
ドエッチングを抑制する。しかし、基板面内にパターン
の疎密がある場合、基板面内でエッチングされる面積が
異なり、孤立パターンにおいてパターン側壁に凹凸を発
生する。その原因については、被エッチング生成物と添
加ガスであるハロゲン種とが反応して側壁堆積物を形成
するため、エッチング終了後、追加エッチングの段階に
はいると、過剰のハロゲン種が存在することになり、側
壁に不均一な堆積が生じ、これが、パターン側壁の凹凸
発生の原因と考えられる。
This deposit serves as a side wall protective material and suppresses side etching. However, when the pattern is dense and dense in the substrate surface, the area of the substrate etched is different, and unevenness occurs on the pattern sidewall in the isolated pattern. The reason for this is that the products to be etched react with the halogen species that are the added gas to form sidewall deposits.Therefore, when the stage of additional etching is entered after the end of etching, excess halogen species are present. Then, uneven deposition occurs on the side wall, which is considered to be the cause of the unevenness on the side wall of the pattern.

【0009】添加ガスのハロゲン種として凹凸発生頻度
を比べると、フッ素,塩素,臭素の順にパターン側壁の
凹凸が発生しやすくなる。これは、下地材である酸化
膜,窒化膜のエッチング速度が小さいハロゲン種ほど凹
凸発生頻度が多くなることを意味している。
If the frequency of unevenness is compared as the halogen species of the added gas, unevenness on the side wall of the pattern is likely to occur in the order of fluorine, chlorine, and bromine. This means that the halogen species having a lower etching rate of the oxide film and the nitride film, which are the base material, have a higher frequency of unevenness.

【0010】即ち、下地酸化膜,窒化膜がエッチングさ
れないハロゲン種を用いると、追加エッチングの際にハ
ロゲン種が消費されないため、過剰にハロゲン種が存在
し、不均一な側壁堆積が発生し、側壁に凹凸が発生す
る。
In other words, if a halogen species that does not etch the underlying oxide film and the nitride film is used, the halogen species is not consumed in the additional etching, so that excessive halogen species exist and uneven sidewall deposition occurs, resulting in sidewall Unevenness occurs.

【0011】本発明では、これらの問題点を、有機膜の
下地材として、Siを用いることで解決した。下地にS
iが存在すると、添加されたハロゲン種は、このSiに
よってシリコンのハロゲン化物となって消費され、追加
エッチングの際、基板面内にパターンの疎密があっても
側壁凹凸は発生しない。
In the present invention, these problems are solved by using Si as a base material for the organic film. S as the base
When i is present, the added halogen species are consumed as a halide of silicon by this Si, and during the additional etching, the side wall unevenness does not occur even if the pattern is uneven in the substrate surface.

【0012】[0012]

【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。図1は、本発明の実施例を示すもので、Si基板6
上の酸化膜7を、多層レジストプロセスを用いて加工す
る際の多層プロセスの断面を模式的に示した図である。
図は、被エッチング材料となる酸化膜7上にSi膜8を
堆積後、下層有機膜9,中間層10,上層レジスト11
を形成し、酸素ガスにハロゲンを含んだガスを混合して
上層レジスト11をパターニングし、中間層10とエッ
チングした状況を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which a Si substrate 6
It is the figure which showed typically the cross section of the multilayer process at the time of processing the upper oxide film 7 using a multilayer resist process.
In the figure, after depositing a Si film 8 on an oxide film 7 which is a material to be etched, a lower organic film 9, an intermediate layer 10 and an upper resist 11 are formed.
Is formed, the gas containing halogen is mixed with oxygen gas, the upper resist 11 is patterned, and the intermediate layer 10 is etched.

【0013】比較のため、従来の三層レジストプロセス
の断面模式図を図2に示す。図2の従来例では、Si基
板1上の酸化膜2を加工するため、酸化膜2上には、有
機膜3,中間層4,上層レジスト5が堆積され、上層レ
ジスト5をパターニング後、中間層5がエッチングされ
る。有機膜3の膜厚は、1500nm,中間層4は、塗
布型の酸化膜で150nm,上層レジスト5は、100
0nmである。
For comparison, a schematic sectional view of a conventional three-layer resist process is shown in FIG. In the conventional example of FIG. 2, since the oxide film 2 on the Si substrate 1 is processed, the organic film 3, the intermediate layer 4, and the upper layer resist 5 are deposited on the oxide film 2, and after the upper layer resist 5 is patterned, Layer 5 is etched. The thickness of the organic film 3 is 1500 nm, the intermediate layer 4 is a coating type oxide film of 150 nm, and the upper resist 5 is 100 nm.
It is 0 nm.

【0014】本発明において、Si基板6上の酸化膜7
を加工する際の下層有機膜形成前にSi膜8をスパッタ
装置で30nmスパッタ堆積し、その後下層有機膜9を
150nm塗布している。
In the present invention, the oxide film 7 on the Si substrate 6 is used.
Before processing the lower layer organic film in processing, the Si film 8 is sputter deposited with a thickness of 30 nm by a sputtering apparatus, and then the lower layer organic film 9 is applied with a thickness of 150 nm.

【0015】上層レジスト11をパターニングし、中間
層10をドライエッチング装置でエッチングした後に、
下層有機膜9のエッチングを行うが、そのエッチング条
件を次のとおり設定した。ドライエッチング装置は、基
板温度を低温化するためにHe裏面冷却方式を用い、冷
媒温度を−50℃とした。
After patterning the upper layer resist 11 and etching the intermediate layer 10 by a dry etching apparatus,
The lower organic film 9 is etched, and the etching conditions are set as follows. The dry etching apparatus used a He back surface cooling method to lower the substrate temperature, and the coolant temperature was set to -50 ° C.

【0016】放電方式にはECR放電を用いた。また、
本実施例では、エッチングガスとしてO2 90SCCM
と塩素ガス10SCCMとの混合ガスを用いた。追加エ
ッチング時間は、エッチング終点検出後、50%とし
た。エッチング圧力,マイクロ波,基板バイアス用1
3.56MHzRF電力を、それぞれ順に10mTor
r,100mA,50Wに設定した。
ECR discharge was used as the discharge method. Also,
In this embodiment, O 2 90SCCM is used as an etching gas.
A mixed gas of 10 SCCM of chlorine gas and chlorine gas was used. The additional etching time was 50% after the etching end point was detected. Etching pressure, microwave, substrate bias 1
3.5 mhz RF power, 10mTorr in sequence
It was set to r, 100 mA, 50 W.

【0017】同じ条件を図2に示す従来構造に適用して
エッチングを行ったところ、250nmラインアンドス
ペースパターンが異方的にエッチング可能であった。し
かし、周辺にパターンがない孤立パターンについては、
パターン側壁に不均一な凹凸が発生した。これは前述の
ように追加エッチングの際に塩素が過剰となり、不均一
な堆積反応が側壁で起こったためであると考えられる。
When the same conditions were applied to the conventional structure shown in FIG. 2 and etching was performed, it was possible to anisotropically etch the 250 nm line and space pattern. However, for an isolated pattern that has no pattern around it,
Uneven irregularities were generated on the side wall of the pattern. This is considered to be because chlorine was excessive during the additional etching as described above, and a non-uniform deposition reaction occurred on the sidewall.

【0018】しかし、本発明の実施例である図1の構造
については、孤立パターンにおいても、側壁の凹凸は全
く発生しなかった。この際、Si膜8は、追加エッチン
グで約15nmエッチングされていた。
However, in the structure of FIG. 1 which is an embodiment of the present invention, the unevenness of the sidewall did not occur at all even in the isolated pattern. At this time, the Si film 8 was etched by about 15 nm by additional etching.

【0019】以上実施例では、有機膜の下地のSi膜堆
積法としてスパッタ法を用いたが、ほかの方法でも問題
はない。また、本実施例では、多層レジスト構造として
3層としたが、2層でも効果には変わりがないことは言
うまでもない。
In the above examples, the sputtering method was used as the Si film deposition method for the underlayer of the organic film, but other methods will not cause any problems. Further, in this embodiment, the multi-layer resist structure has three layers, but it goes without saying that the effect does not change even with two layers.

【0020】エッチング装置として、ECR放電方式を
用いているが、他のドライエッチング方式でも本発明の
効果には全く影響はなかった。添加ガスとして本実施例
では、塩素ガスを用いたが、HBr等の臭素系ハロゲン
ガスの添加でも効果があった。F2ガスを用いた場合に
は、本発明の効果には直接関係しないが、中間層のエッ
チング速度が大きく、追加エッチング時間が長い場合に
は、中間層の角落ちが発生した。窒化膜を加工する場合
の多層レジスト加工においても同様の効果があった。
Although the ECR discharge method is used as the etching apparatus, other dry etching methods have no effect on the effect of the present invention. Although chlorine gas was used as the additive gas in this example, addition of a bromine-based halogen gas such as HBr was also effective. When F 2 gas was used, though not directly related to the effect of the present invention, when the etching rate of the intermediate layer was high and the additional etching time was long, the corner drop of the intermediate layer occurred. The same effect was obtained in the multi-layer resist processing when processing the nitride film.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
追加エッチングの際に過剰のハロゲン種が不均一な側壁
堆積を引き起こすことなく、シリコンのハロゲン化物と
なって消費され、基板上のパターンの疎密に関わらず異
方的なエッチング形状を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
During additional etching, excess halogen species are consumed as silicon halides without causing uneven sidewall deposition, and anisotropic etching shapes can be obtained regardless of the density of the pattern on the substrate. .

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

【図1】本発明の実施例を示す構造図である。FIG. 1 is a structural diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来例の構造図である。FIG. 2 is a structural diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 Si基板 7 酸化膜 8 Si膜 9 下層有機膜 10 中間層 11 上層レジスト 6 Si substrate 7 Oxide film 8 Si film 9 Lower organic film 10 Intermediate layer 11 Upper layer resist

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化膜若しくは窒化膜上に形成された多
層レジスト構造における有機膜をエッチングする有機膜
のエッチング方法であって、 酸化膜若しくは窒化膜は、多層レジストプロセスを用い
てエッチングするものであり、 多層レジスト構造は、被エッチング材料となる酸化膜若
しくは窒化膜上にSi膜を堆積後、下層有機膜,中間
層,上層レジストが順に積層され、あるいは下層有機
膜,2層レジストプロセス露光用レジストを形成したも
のであり、 有機膜のエッチングは、Si膜を下地とし、酸素ガスに
ハロゲンを混合したエッチングガスを用いてドライエッ
チングする処理であることを特徴とする有機膜のエッチ
ング方法。
1. An organic film etching method for etching an organic film in a multilayer resist structure formed on an oxide film or a nitride film, wherein the oxide film or nitride film is etched using a multilayer resist process. There is a multi-layer resist structure in which a lower organic film, an intermediate layer, and an upper resist are laminated in this order after depositing a Si film on an oxide film or a nitride film as a material to be etched, or a lower organic film and a two-layer resist process exposure. A method of etching an organic film, wherein a resist is formed, and the etching of the organic film is a dry etching process using an etching gas in which a Si film is used as a base and a halogen is mixed with oxygen gas.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019121750A (en) * 2018-01-11 2019-07-22 東京エレクトロン株式会社 Etching method and etching apparatus

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