JPH0737865A - Etching of organic film - Google Patents
Etching of organic filmInfo
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- JPH0737865A JPH0737865A JP5183113A JP18311393A JPH0737865A JP H0737865 A JPH0737865 A JP H0737865A JP 5183113 A JP5183113 A JP 5183113A JP 18311393 A JP18311393 A JP 18311393A JP H0737865 A JPH0737865 A JP H0737865A
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Abstract
Description
【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。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や層間膜と
して用いられているポリイミド膜のドライエッチングで
は、エッチングガスとして主に酸素ガスが用いられてい
る。しかし、マスク下にサイドエッチング或いは、アン
ダーカットと呼ばれる寸法シフトを発生する。これは、
イオンの斜め入射や電気的に制御不可能な中性活性粒子
がエッチングパターン側壁で反応するためである。この
寸法シフトを防止するために、ハロゲンガスを酸化ガス
に添加する方法が用いられている。このハロゲンとして
代表的なものが、Cl2 ガス、HBrガスである。ま
た、例えばポリイミド膜をレジストをマスクとしてエッ
チングする場合には、その選択比を得るためにSF6 等
のハロゲンを含んだガスを添加する。SF6 を添加する
ことで側壁堆積が起こりイオンの斜め入射や中性活性粒
子による横方向のエッチングを防ぐことができたり、マ
スクとの選択性が得られたりする。2. Description of the Related Art Conventionally, oxygen gas is mainly used as an etching gas in dry etching of a polyimide film which has been used as an organic resist or an interlayer film. However, dimensional shift called side etching or undercut occurs under the mask. this is,
This is because the oblique incidence of ions and neutral active particles that cannot be electrically controlled react on the side wall of the etching pattern. In order to prevent this size shift, a method of adding a halogen gas to the oxidizing gas is used. Typical halogens are Cl 2 gas and HBr gas. Further, for example, when a polyimide film is etched using a resist as a mask, a gas containing halogen such as SF 6 is added to obtain the selection ratio. By adding SF 6 , side wall deposition occurs, oblique incidence of ions and lateral etching due to neutral active particles can be prevented, and selectivity with a mask can be obtained.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の有機膜
のドライエッチングでは、エッチングによるパターンの
形状が同一基板上に形成されるパターンの疎密に依存す
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於いて寸法シフ
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於いては、パターンの裾部分
の横方向に凹凸が発生し、形成されたパターンのライン
幅が一定ではなくなる。逆に、疎なパターンでこの凹凸
が発生しなくなり寸法シフトが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
パターンは痩せる。In the above-mentioned conventional dry etching of an organic film, the shape of the pattern formed by the etching depends on the density of the patterns formed on the same substrate. That is, if a condition that an anisotropic shape with no dimensional shift is obtained in a pattern arrangement such as a line-and-space pattern in which a pattern to be etched is densely present is selected, in an isolated pattern that is a sparse pattern, Unevenness occurs in the lateral direction of the hem portion, and the line width of the formed pattern is not constant. On the contrary, if you select the condition that this unevenness does not occur in a sparse pattern and there is no dimension shift and anisotropic etching is possible, undercut occurs in a dense pattern such as line and space and the dimension is small. Become. In other words, the line and space pattern can be thin.
【0004】図2は、エッチング後の寸法シフト量のガ
ス流量依存性を示したものである。ラインアンドスペー
スパターンと孤立パターンは、傾向は同じであるが寸法
制御を満足するエッチング条件を得ることは極めて難し
い。図2では流量依存性を示したが、他のエッチングパ
ラメーターについても同様な傾向がみられた。すわち、
孤立パターンでは、その寸法シフト量がパターンが密に
存在するラインアンドスペースパターンに比べてパラメ
ーター依存性が大きい。FIG. 2 shows the gas flow rate dependency of the dimensional shift amount after etching. The line-and-space pattern and the isolated pattern have the same tendency, but it is extremely difficult to obtain etching conditions satisfying the dimensional control. Although the flow rate dependency was shown in FIG. 2, similar tendencies were observed for other etching parameters. That ’s
The dimensional shift amount of the isolated pattern has a greater parameter dependency than that of the line and space pattern in which the patterns are densely present.
【0005】本発明の目的は、基板上に形成するパター
ンの疎密に関わらずエッチングによる異方的なパターン
形状を得ることが可能な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 capable of obtaining an anisotropic pattern shape by etching regardless of the density of a pattern formed on a substrate.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の有機膜のエッチ
ング方法は、基板上に形成された有機膜を酸化ガスにハ
ロゲンガスまたはハロゲンを含むガスを添加した混合ガ
スを用いるドライエッチング法でエッチングしたのち、
該基板を希フッ酸溶液で処理するものである。A method for etching an organic film according to the present invention is a method in which an organic film formed on a substrate is etched by a dry etching method using a mixed gas obtained by adding a halogen gas or a gas containing halogen to an oxidizing gas. After that,
The substrate is treated with a dilute hydrofluoric acid solution.
【0007】[0007]
【作用】有機膜のエッチング工程においては、酸素ガス
がプラズマ中で分解して酸素イオンや酸素ラジカルが発
生し、これらが有機膜と反応してCO、CO2 、H2 O
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HBr等のハロゲンガスを添加するとCOやC
O2 がClやBrと反応し、揮発しにくいCClx やC
Brx 等の化合物が形成されると考えられる。これらの
化合物はエッチング中の基板が低温化されている場合、
形成されるパターンの側壁へ堆積する。この堆積物が、
側壁保護材となってサイドエッチングを制御する。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
有機膜のエッチングされる面積が異なるため、回りにパ
ターンのない孤立パターンに於いては、パターンの側壁
に凹凸が発生する。側壁堆積物は、被エッチング膜の生
成物と添加ガスであるハロゲン種とが反応して形成され
るが、エッチング終了後、オーバーエッチングの段階に
はいると過剰のハロゲン種が部分的に存在することにな
り、側壁に不均一な堆積が生じる。これらが、パターン
側壁の凹凸発生の原因と考えられる。In the etching process of the organic film, oxygen gas is decomposed in plasma to generate oxygen ions and oxygen radicals, which react with the organic film to produce CO, CO 2 , H 2 O.
Etching reaction proceeds due to the formation of the like. On this occasion,
When halogen gas such as Cl 2 or HBr is added, CO or C
O 2 reacts with Cl and Br and is hard to volatilize CCl x and C
It is believed that compounds such as Br x are formed. These compounds can be used when the substrate being etched is cold.
Deposit on the sidewalls of the pattern to be formed. This deposit is
It serves as a side wall protective material and controls side etching. However, when the pattern is uneven in the surface of the substrate, the etched area of the organic film is different in the surface of the substrate. Therefore, in an isolated pattern having no pattern around it, unevenness occurs on the sidewall of the pattern. The sidewall deposit is formed by the reaction between the product of the film to be etched and the halogen species as the additive gas. However, after the completion of etching, when the step of overetching occurs, excess halogen species are partially present. This results in uneven deposition on the sidewall. It is considered that these are the causes of the unevenness on the side wall of the pattern.
【0008】本発明では、有機膜のエッチング後、希フ
ッ酸溶液で処理を行ない堆積物を除去する。有機膜は希
フッ酸でエッチングされず、側壁凹凸の不均一な堆積物
は簡単にエッチング除去される。すなわち、異方的な形
状が得られるエッチング条件で有機膜がエッチングされ
ていれば、異方的なパターン形状が希フッ酸処理後表れ
る。結果的に、エッチングする基板面内にパターンの疎
密があっても側壁に凹凸の無い下層有機膜のパターンが
得られる。In the present invention, after etching the organic film, a treatment with a dilute hydrofluoric acid solution is performed to remove the deposit. The organic film is not etched with dilute hydrofluoric acid, and uneven deposits with uneven sidewalls are easily removed by etching. That is, if the organic film is etched under the etching conditions that give an anisotropic shape, an anisotropic pattern shape appears after the dilute hydrofluoric acid treatment. As a result, a pattern of the lower organic film having no unevenness on the side wall can be obtained even if the pattern of the substrate to be etched is uneven.
【0009】[0009]
【実施例】次に本発明を図面を参照して説明する。図1
は本発明の第1の実施例を説明するための半導体チップ
の断面図である。本実施例では、多層レジスト構造の下
層膜として用いられる有機膜のドライエッチングに応用
した例である。The present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor chip for explaining the first embodiment of the present invention. This embodiment is an example applied to dry etching of an organic film used as a lower layer film of a multilayer resist structure.
【0010】まずシリコン基板1上にAl膜やSiO2
膜等の被エッチング膜2を形成したのち下層レジスト膜
3を1500nm、中間層として塗布型酸化膜のSOG
膜4を150nm、上層レジスト膜5を150nmの厚
さにそれぞれ形成する。次で上層レジスト膜5をパター
ニングしたのち、この上層レジスト膜5をマスクとして
SOG膜4をCHF3 ガスを用いたプラズマエッチング
でパターニングする。上層レジスト膜5の膜厚はこの時
減少する。次に上層レジスト膜5とSOG膜4をマスク
として下層レジスト膜3をエッチングする。First, an Al film or SiO 2 is formed on the silicon substrate 1.
After forming the film to be etched 2 such as a film, the lower resist film 3 is 1500 nm, and the SOG of the coating type oxide film is used as the intermediate layer.
The film 4 is formed to a thickness of 150 nm and the upper resist film 5 is formed to a thickness of 150 nm. Next, after patterning the upper resist film 5, the SOG film 4 is patterned by plasma etching using CHF 3 gas using the upper resist film 5 as a mask. The film thickness of the upper resist film 5 decreases at this time. Next, the lower resist film 3 is etched using the upper resist film 5 and the SOG film 4 as a mask.
【0011】エッチング装置は、マイクロ波励起型ドラ
イエッチング装置を用いた。エッチング条件としては、
マイクロ波入力は100W、基板バイアス入力は50
W、エッチングガス圧力は10mTorr、ガス流量は
160SCCMである。エッチングガスは、酸素ガスに
Cl2 ガスを10%添加したものを用いた。エッチング
温度は、基板温度を低温化するためにHe裏面冷却方式
を用いており、冷媒温度で−50℃とした。エッチング
時間は、エッチング終点検出後50%追加した。A microwave-excited dry etching apparatus was used as the etching apparatus. The etching conditions are
Microwave input is 100W, substrate bias input is 50
W, etching gas pressure is 10 mTorr, and gas flow rate is 160 SCCM. As the etching gas, oxygen gas to which 10% of Cl 2 gas was added was used. The etching temperature was set to -50 ° C. at the coolant temperature by using the He backside cooling method to lower the substrate temperature. The etching time was increased by 50% after the etching end point was detected.
【0012】被エッチングパターンとしての、幅250
nmの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
パターンに於いては、図1に示したように下層レジスト
膜パターンの側壁に堆積物6が生じ横方向に不均一な凹
凸が発生した。先に述べたように、オーバーエッチング
の際に塩素が過剰となり、不均一な堆積反応が側壁で起
こったと考えられる。この状態でSOG膜4と下層レジ
スト膜3をマスクに被エッチング膜2をエッチングする
と側壁堆積物がマスクとなって寸法シフトを発生する。
このため、下層レジスト膜3のエッチング終了後、希フ
ッ酸溶液処理を行なう。Width 250 as the pattern to be etched
The line and space pattern of nm could be anisotropically etched. However, in the isolated pattern having no pattern in the periphery, as shown in FIG. 1, the deposit 6 was generated on the side wall of the lower resist film pattern, and unevenness was formed in the lateral direction. As described above, it is considered that chlorine was excessive during overetching, and a non-uniform deposition reaction occurred on the sidewall. In this state, when the film to be etched 2 is etched using the SOG film 4 and the lower resist film 3 as a mask, the sidewall deposit serves as a mask to cause a dimensional shift.
Therefore, after etching the lower resist film 3, a dilute hydrofluoric acid solution treatment is performed.
【0013】希フッ酸は、本実施例では、1%のものを
用い、基板を30秒間浸した後水洗を行なった。乾燥に
はリンサードライヤーを用いた。乾燥後6インチウエハ
ー面内をすべて観測したが、パターンの倒れやはがれは
全く観測されなかった。この処理後、電子顕微鏡で観測
したが、パターンの密なラインアンドスペース領域とパ
ターンの疎な孤立パターン領域のいずれにおいても寸法
シフトは無く異方的なパターン形状が得られた。The dilute hydrofluoric acid used in this embodiment was 1%, and the substrate was soaked for 30 seconds and washed with water. A rinser dryer was used for drying. After drying, the entire 6-inch wafer surface was observed, but no pattern collapse or peeling was observed. After this treatment, observation with an electron microscope showed that there was no dimensional shift in both the dense line-and-space region of the pattern and the isolated pattern region of the pattern, and an anisotropic pattern shape was obtained.
【0014】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層でも本実施例の効果には変わり
がないことは言うまでもない。またエッチング装置とし
て、マイクロ波励起型ドライエッチング装置を用いてい
るが、他のドライエッチング装置でも本発明の効果には
全く影響はなかった。添加ガスして本実施例では、Cl
2 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、SOG膜のエッチング
速度が大きく、オーバーエッチング時間が長い場合に
は、SOG膜の角落ちが発生した。また、ガス流量や混
合比等のエッチング条件により基板温度を選ぶことがで
きる。1つの条件だけでなく各種エッチングパラメータ
ーの選び方で基板温度も選ぶことができる。本実施例で
は、0℃でも条件を変えることで異方的なエッチング形
状が得られている。低温化するとは、0℃以下であり、
低温化した方が異方的エッチング形状が得られやすい。In this embodiment, the multilayer resist structure has three layers, but it goes without saying that the effect of this embodiment is the same even with two layers. Although a microwave excitation type dry etching apparatus is used as an etching apparatus, other dry etching apparatuses have no effect on the effect of the present invention. In this embodiment, the added gas is Cl
Two gases were used, but the addition of brominated halogen gas such as HBr was also effective. When F 2 gas was used, although it was not directly related to the effect of the present invention, when the etching rate of the SOG film was high and the overetching time was long, the corner drop of the SOG film occurred. Further, the substrate temperature can be selected according to etching conditions such as gas flow rate and mixing ratio. Not only one condition, but also the substrate temperature can be selected by selecting various etching parameters. In this example, an anisotropic etching shape is obtained by changing the conditions even at 0 ° C. To lower the temperature means 0 ° C or lower,
An anisotropic etching shape is more likely to be obtained when the temperature is lowered.
【0015】また、希フッ酸溶液処理時間は、本実施例
では30秒間とし、これで側壁堆積物は除去できたが、
フッ酸の温度や浸す時間については、有機膜のドライエ
ッチング時間やエッチング条件によって多少変化する。
すなわち、側壁堆積物の厚みが異なるためのである。Further, the treatment time of the dilute hydrofluoric acid solution was set to 30 seconds in this embodiment, and the sidewall deposit could be removed by this,
The temperature of hydrofluoric acid and the immersion time vary somewhat depending on the dry etching time of the organic film and the etching conditions.
That is, the thickness of the side wall deposits is different.
【0016】次に、第2の実施例について説明する。第
2の実施例では、レジストのマスクを用いて、層間絶縁
膜としてのポリイミド膜をエッチングする。レジストの
マスクの厚さは、1.5μm、ポリイミド膜の厚さは
0.8μmである。この場合、有機膜同士であるのでS
F6 を酸素ガスに流量比で30%添加し、先に述べたド
ライエッチング装置でエッチングした。エッチング圧
力、ガス総流量,マイクロ波入力及びRFバイアスは、
それぞれ10mTorr,100SCCM,150W,
50Wである。エッチング後1%の希フッ酸溶液にて2
0秒間処理し水洗を行なった。その結果、エッチング形
状は異方的で寸法シフト量は0.01μm以内に抑える
ことができた。Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, a polyimide mask as an interlayer insulating film is etched using a resist mask. The resist mask has a thickness of 1.5 μm, and the polyimide film has a thickness of 0.8 μm. In this case, since the organic films are S,
F 6 was added to oxygen gas at a flow rate ratio of 30%, and etching was performed using the dry etching apparatus described above. Etching pressure, total gas flow rate, microwave input and RF bias are
10mTorr, 100SCCM, 150W,
It is 50W. After etching, 2 with 1% dilute hydrofluoric acid solution
It was treated for 0 seconds and washed with water. As a result, the etching shape was anisotropic and the dimension shift amount could be suppressed to within 0.01 μm.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、酸
素ガスに塩素、または、臭化水素を添加したガス、ある
いはSF6 を添加したガスを用いるドライエッチング法
で有機膜をエッチングした後、希フッ酸溶液にて処理す
ることにより、パターンの密なラインアンドスペース領
域やパターンの疎な孤立パターン領域あるいはコンタク
ト孔形成においても、いずれも寸法シフトが少く、かつ
異方的なパターン形状が得られた。As described above, according to the present invention, after etching an organic film by a dry etching method using a gas in which chlorine or hydrogen bromide is added to oxygen gas or a gas in which SF6 is added, By treating with a dilute hydrofluoric acid solution, an anisotropic pattern shape with less dimensional shift can be obtained even in a dense line-and-space region of a pattern, a sparse isolated pattern region of a pattern, or formation of a contact hole. Was given.
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor chip for explaining a first embodiment of the present invention.
【図2】従来例におけるエッチング後の寸法シフト量と
ガス流量との関係を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a dimension shift amount after etching and a gas flow rate in a conventional example.
1 シリコン基板 2 被エッチング膜 3 下層レジスト膜 4 SOG膜 5 上層レジスト膜 6 堆積物 1 Silicon substrate 2 Etching film 3 Lower layer resist film 4 SOG film 5 Upper layer resist film 6 Deposit
Claims (1)
ハロゲンガスまたはハロゲンを含むガスを添加した混合
ガスを用いるドライエッチング法でエッチングしたの
ち、該基板を希フッ酸溶液で処理することを特徴とする
有機膜のエッチング方法。1. An organic film formed on a substrate is etched by a dry etching method using a mixed gas in which a halogen gas or a gas containing halogen is added to an oxidizing gas, and then the substrate is treated with a dilute hydrofluoric acid solution. A method for etching an organic film, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5183113A JPH0737865A (en) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | Etching of organic film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5183113A JPH0737865A (en) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | Etching of organic film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0737865A true JPH0737865A (en) | 1995-02-07 |
Family
ID=16130011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5183113A Pending JPH0737865A (en) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | Etching of organic film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0737865A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63220548A (en) * | 1987-03-09 | 1988-09-13 | Nec Kansai Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPH02244625A (en) * | 1989-03-16 | 1990-09-28 | Sony Corp | Dryetching process |
-
1993
- 1993-07-26 JP JP5183113A patent/JPH0737865A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63220548A (en) * | 1987-03-09 | 1988-09-13 | Nec Kansai Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPH02244625A (en) * | 1989-03-16 | 1990-09-28 | Sony Corp | Dryetching process |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
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