JPH0822946A

JPH0822946A - 半導体素子製造方法

Info

Publication number: JPH0822946A
Application number: JP6156248A
Authority: JP
Inventors: Kimie Matsuno; 公栄松野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-07-07
Filing date: 1994-07-07
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は半導体素子製造方法において、ドラ
イエッチングを用いて微細パターンを形成する際のレジ
ストパターン工程に関するものであり、より精度の高い
ドライエッチングパターンを形成することを目的とす
る。【構成】半導体、導電体、もしくは、絶縁体薄膜が形
成された基板表面に、ポジレジストを塗布し、露光、現
像工程後、該レジストの未露光部に紫外線を照射する。
このことにより、ドライエッチング工程中のレジストか
らのガス発生、およびそれに伴うレジストの飛散を防止
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造工程のフォト
リソグラフィ技術に関する。特に、ドライエッチングを
用いて微細パターンを形成する際のレジストパターン工
程に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の集積度の向上に伴い、近年
の半導体製造工程においては、パターンルールの微細化
が要求されている。ドライエッチングは、ウエットエッ
チングに比べ、微細加工性が優れている、廃ガス処理が
容易である、自動化がし易い等の理由により、その重要
度を増している。

【０００３】図２は、ドライエッチング直前に行うレジ
ストパターンの形成工程の従来例を示す。図２（ａ）に
示すように基板１上にパターンを形成したい導電体、半
導体、絶縁体いずれかの薄膜２がコーティングされてい
る。図２（ｂ）に示すように薄膜２上に密着材膜３を塗
布し、続いてポジレジスト膜４をスピンコートする。図
２（ｃ）に示すようにマスク５を用いてポジレジスト膜
４を選択的に露光し、図２（ｄ）に示すように現像工程
を行って露光領域を除去する。非露光部によるレジスト
パターン７が形成される。尚、レジストの塗布、露光、
現像の工程間には、それぞれレジストの加熱が行われ
る。

【０００４】こうして形成されたレジストパターン７を
マスクとして図２（ｅ）に示すように薄膜の材質に適合
するエッチングガスのプラズマを用い、薄膜のドライエ
ッチングを行い、所望の薄膜パターン９を得る。残った
レジストパターンは酸素プラズマを用いたアッシング等
によって除去する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、ドライエッチング時にプラズマによって照射される
高い強度の紫外線や熱により、未露光部のレジストが反
応を起こし、ガスを発生する。例えば、ノボラック系ポ
ジレジストを用いた場合は、

【０００６】

【化１】で示される化学反応式（１）、また化学増幅型ポジレジ
ストを用いた場合は、

【０００７】

【化２】で示される化学反応式（２）の反応をそれぞれ起こしガ
スを発生すると考えられる。

【０００８】また、ドライエッチングが減圧中で行われ
る為、レジスト内部と外部の圧力差が生じる。この圧力
差の為、前記反応によるレジストからのガスは外側に突
沸する。この時、周囲のレジストが一緒に飛散し、この
部分にレジストパターンの空洞が形成されてしまう。

【０００９】一方ガスとともに外部に飛び散ったレジス
トの破片はエッチングを行う薄膜上に付着し、エッチン
グ時に、マスクとなり、この部分のエッチングを阻害す
る。この結果ドライエッチングパターンの精度が落ち
る。

【００１０】本発明は、より精度の高いドライエッチン
グパターンを形成することのできる半導体素子の製造方
法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体素子
の製造方法は、半導体、導電体、もしくは、絶縁体薄膜
が形成された基板表面に、ポジレジストを塗布し、露
光、現像工程後、ドライエッチングにより該薄膜を所望
のパターンに形成する工程に於いて、該レジストを現像
後、該レジストの未露光部に紫外線を照射する。

【００１２】

【作用】ドライエッチングを行う前に、レジストパター
ンの未露光部に紫外線を照射し、露光することによって
発生し得るガスを生成させて取り除く。この為、ドライ
エッチング中のガス発生、およびこれに伴うレジストの
飛散を抑制することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。第１の実施例について説明する。図１にそ
の工程を示す。

【００１４】図１（ａ）に示すように、基板１上にＣＶ
Ｄ法によりＳｉＯ₂膜２を１３００Å成膜する。次に図
１（ｂ）に示すように基板をＨＭＤＳ（ヘキサメチルジ
シラサン）の雰囲気中に１１０℃の加熱状態でさらし、
密着材膜３を形成する。この工程は、基板とレジストの
密着性を向上させる効果をもつ。この後、スピンナを用
いて基板上にノボラック系ポジレジスト膜４を０．７μ
ｍ塗布し、さらにホットプレートを用いて９０℃の加熱
処理を行う。

【００１５】次に、図１（ｃ）に示すように基板をステ
ッパ露光装置に搬入し、フォトマスク５を介して３６５
ｎｍの波長を持つ水銀ｉ線６で露光を行う。露光後、ホ
ットプレートで基板に１１０℃の加熱処理を施す。この
後、図１（ｄ）に示すようにＴＭＡＨ（テトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイド（２．３８％））の水溶
液で現像をおこなう。レジスト膜中の露光領域が除去さ
れ、基板上には、フォトマスクによって、露光時に光が
当たらなかった未露光部がレジストパターン７として残
る。

【００１６】この後、図１（ｅ）に示すように現像した
基板を真空排気可能な気密容器中に搬入し、５〜１０Ｔ
ｏｒｒ程度の雰囲気圧力まで排気する。減圧雰囲気中に
おいて水銀ランプの２００〜４００ｎｍの波長を持つ紫
外線８を７００ｍｓｅｃ基板面に照射する。紫外線が照
射された未露光部のレジストは、先に示した化学反応式
（１）で示される反応により、ガスを発生する。

【００１７】この時照射される紫外線の照射エネルギー
密度は、２５０ｍＷ／cm²であり、ドライエッチング中
に照射されるプラズマからの紫外線に比べ弱いものと
し、レジスト破片の飛び散りが起こらない範囲とする。
また、この時の雰囲気圧力は減圧である方が脱ガス効果
が高いが、圧力を低くしすぎるとレジスト内部のガスの
突沸を招く。よって５〜１０Ｔｏｒｒの圧力範囲で紫外
線照射を行うことが好ましい。

【００１８】上記処理の後、図１（ｆ）に示すように、
２５０ｍＴｏｒｒの圧力下でＣＨＦ ₃とＣＦ₄とＡｒの
ガスを使用してＳｉＯ₂膜のドライエッチングを従来と
同様な方法で行い、レジストパターンをマスクとして薄
膜パターン９を形成する。

【００１９】従来ドライエッチング中に発生していたレ
ジストからのガス発生、およびレジストの飛散は無くな
り、より精度の高いエッチングパターンを得ることがで
きる。

【００２０】上記実施例において、露光までの工程およ
び、ドライエッチングの工程は従来用いられている方法
を適用できる。上記実施例において、露光後に行うレジ
スト未露光部への紫外線照射条件は、真空雰囲気中で紫
外線を照射しているが、雰囲気は、真空に限らず、常圧
中もしくは大気中であっても上記実施例に近い効果を得
ることができる。常圧の場合は、紫外線照射エネルギー
密度を５００ｍＷ／cm²とする。真空の場合と比較し、
強めに設定し、脱ガス効果を高める。また、圧力を変
え、複数回の露光を行ってもよい。

【００２１】第２の実施例について説明する。第１の実
施例とは、レジストの種類および光源が異なる。また、
加熱工程がドライエッチング前に加わっている。それ以
外の工程については、実施例１および図１に示した工程
に準ずる。

【００２２】まず、ＳｉＯ₂膜をＣＶＤ法にてウエハ上
に１３００Å形成する。この後ウエハをＨＭＤＳの雰囲
気中に１１０℃の加熱状態でさらす。そこへ、ｔ−ＢＯ
Ｃ（ターシャリーブチルカルボニルオキサイド）化ＰＶ
Ｐ（ポリビニルフェノール）を基材樹脂、トリフェニル
スルフォニウムトリクレートを光酸発生剤、乳酸エチル
を溶剤として構成された化学増幅系ポジレジストを０．
７μｍの厚さでスピン塗布する。その後、ホットプレー
トを用いて、ウエハを１１０℃に加熱する。

【００２３】次に、ＫｒＦエキシマレーザ（発振波長２
４８ｎｍ）ステッパーで露光する。この時のレーザの照
射エネルギー密度は、１００〜１５０ｍＷ／cm²とす
る。露光後再び、ホットプレートで９５℃に加熱した
後、実施例１と同種類の１．５％に希釈された現像液Ｔ
ＭＡＨで現像を行う。

【００２４】その後、大気中にて、再度上記と同じ照射
エネルギー密度でＫｒＦエキシマレーザを現像後のウエ
ハ全面に１００msec照射する。その後ホットプレートに
てウエハを９５℃に加熱する。最後のドライエッチング
は、実施例１と同様の条件で行う。

【００２５】上記実施例２では、ウエハ全面に２度目の
レーザ照射をした後にウエハを加熱したが、２度目のレ
ーザ照射中に加熱を行ってもよい。いずれの加熱工程も
レジストからのガス発生を促す。よって、ドライエッチ
ング中のレジストからのガス発生を十分に抑えることが
できる。

【００２６】続いて第３の実施例について説明する。パ
ターン露光時の光源と現像後に行う紫外線照射の光源が
異なる場合の例である。ＳｉＯ₂膜をＣＶＤ法にてウエ
ハ上に１３００Å形成する。この後ウエハをＨＭＤＳの
雰囲気中に１１０℃の加熱状態でさらす。そこへ、化学
増幅型ポジレジストを０．７μｍの厚さでスピンコート
する。その後、ホットプレートを用いて、ウエハを１１
０℃に加熱する。次に、エキシマレーザ（発振波長２４
８ｎｍ）ステッパーで露光する。この時の照射エネルギ
ー密度は、１００〜１５０ｍＷ／cm²である。露光後再
び、ホットプレートで９５℃に加熱した後、実施例１と
同種類の１．５％に希釈された現像液ＴＭＡＨで現像を
行う。ここまでの工程は、第２の実施例と同様である。

【００２７】この後、現像後のウェハを５〜１０Ｔｏｒ
ｒの真空中で９５℃に熱しながらＨｇランプの２００〜
４００ｎｍ波長の紫外線を照射する。この後のドライエ
ッチングは、実施例１と同様に行う。

【００２８】第３の実施例において、現像後に行う紫外
線照射条件は、真空中で行っているが、大気中もしく
は、常圧中でも同様な効果は得られる。以上第１〜第３
までの実施例について説明したが、種々の変更を行うこ
ともできる。エッチングを行う材料はＳｉＯ₂に限るも
のではなく、導電体、半導体いずれの材料をも対象とす
る。また、使用するレジストの種類、およびそれに適す
る露光源、現像液および現像条件等も上記のものに限る
ものではない。

【００２９】次に、以上で説明してきた実施例のプロセ
スをより容易に達成するための製造装置の実施例につい
て述べる。上述の製造方法において、レジストの非露光
面に行う紫外線照射は、この前工程を行う現像装置か、
もしくはこの後の工程を行うドライエッチング装置のい
ずれかにその機能が組み込まれているとより容易に本発
明の実施を行うことができる。

【００３０】図３（ａ）は、現像装置にレジストの非露
光面に行う紫外線照射機能を組み込んだ装置の構成例で
ある。図３（ａ）に示すように、加熱装置であるホット
プレート１１と冷却装置であるクーリングプレート１２
が交互に繰り返して２組一列に並べられた第１列と、２
台の現像装置１３を並べた第２列を並行に組み、それぞ
れの列の一端を基板を搬送分配する機能を持つ共通のウ
エハインデクサ１０に接続している。さらに、第１列、
第２列の他端はランプハウス１５を備えた紫外線照射装
置１４に接続されている。これらの装置は全体として気
密な処理システムを構成している。基板は、外気に曝す
ことなく上記装置間を自動搬送される。

【００３１】図３（ｂ）は、ドライエッチング装置に紫
外線照射機能を組み込んだ装置である。図３（ｂ）に示
すように、ランプハウス１５を備えた紫外線照射装置１
４は、高周波電源１７を組み込んだドライエッチング装
置１６と気密に接続されている。基板は前記２つの装置
間を自動搬送され連続処理される。

【００３２】ドライエッチング装置は、真空排気が可能
な気密容器よりなり、エッチングガスを供給できるエッ
チングガス供給手段とエッチングガス活性化手段、基板
加熱手段、基板保持手段を備えている。また、紫外線照
射装置は、真空排気が可能な気密容器よりなり４００ｎ
ｍ未満の紫外線を発生する前記ランプハウスと基板保持
手段、基板加熱手段、ガス排気手段を備えている。

【００３３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来ド
ライエッチング中に起こっていたレジストからのガス発
生反応をドライエッチング前工程で起こすことができ、
ドライエッチング時のレジストからのガス発生、および
それに伴うレジストの飛散を抑制し、より精度の高いパ
ターン形成を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるパターン形成工程を示す
断面図である。

【図２】従来のパターン形成工程を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例による半導体製造装置の構成模
式図である。

【符号の説明】

１基板２薄膜３密着材膜４ポジレジスト膜５フォトマスク６紫外線７レジストパターン８紫外線９薄膜パターン１０ウエハインデクサ１１ホットプレート１２クーリングプレート１３デベロッパ１４紫外線照射装置１５ランプハウス１６ドライエッチング装置１７電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体、導電体、もしくは、絶縁体薄膜
が形成された基板表面に、ポジレジストを塗布し、露
光、現像工程後、ドライエッチングにより該薄膜を所望
のパターンに形成する半導体素子の製造方法に於いて、
該レジストを現像後、該レジストの基本的形状を変える
ことなく脱ガスを行わせるように該レジストの未露光部
に４００ｎｍ未満の波長を持つ紫外線を照射する工程を
含むことを特徴とする半導体素子製造方法。
【請求項２】前記紫外線照射工程は、常圧雰囲気中で
行い、さらに減圧雰囲気中でドライエッチングする工程
を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体素子製造
方法。
【請求項３】前記紫外線照射工程は、５Ｔｏｒｒから
１０Ｔｏｒｒの減圧雰囲気で行うことを特徴とする請求
項１記載の半導体素子製造方法。
【請求項４】前記紫外線照射工程は、４００ｎｍ未満
の発振波長を持つレーザ光を照射することを特徴とする
請求項１から３のいずれかに記載の半導体素子製造方
法。
【請求項５】前記紫外線照射工程と同時もしくはその
後に前記基板を約８５℃以上１１０℃以下の温度に加熱
する工程を含むことを特徴とする請求項１から４のいず
れかに記載の半導体素子製造方法。
【請求項６】少なくとも、基板加熱手段を備えた第１
室と、基板冷却手段を備えた第２室とが接続された第１
列と、少なくとも、該第１列と並列に配置され現像を行う第３
室が接続された第２列と、該第１列と該第２列各一端が接続され、基板を分配、搬
送を行う手段を備えた第４室と、該第１列と該第２列の各他端部が接続され、４００ｎｍ
未満の紫外線照射手段を備えた第５室と、該１室から該５室までの全部の室を外気に曝すこと無
く、基板を搬送する手段とを有する半導体製造装置。
【請求項７】真空排気可能な気密容器と、前記気密容
器内に配置され、基板を保持することのできる基板保持
手段と、前記気密容器を貫いて、エッチングガスを供給
できるエッチングガス供給手段と、前記気密容器内に配
置され、エッチングガスを活性化させることができる活
性化手段とを備えた第１室と；真空排気可能な気密容器
と、前記気密容器内に配置され、基板を保持することの
できる基板保持手段と、波長４００ｎｍ未満の紫外線を
発生する光源とを備えた第２室と；該第１室と該第２室
とを接続し、基板を外気に曝すこと無く、該第１室と該
第２室との間で自動搬送する手段とを有する半導体製造
装置。