JPH0855834A - 上層パターン形成方法 - Google Patents
上層パターン形成方法Info
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- JPH0855834A JPH0855834A JP19035894A JP19035894A JPH0855834A JP H0855834 A JPH0855834 A JP H0855834A JP 19035894 A JP19035894 A JP 19035894A JP 19035894 A JP19035894 A JP 19035894A JP H0855834 A JPH0855834 A JP H0855834A
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 段差を有する基板上で反射防止膜として用い
られたＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜を十分に除去することで、こ
の膜の残渣のマスク効果による上層パターンのストリン
ガ発生を抑制し、配線間ショートを防止する。 【構成】 段差を有する基板１上で配線層２をパターニ
ングするに際し、フォトレジスト・パターン４を形成し
た後、該配線層２を被覆するＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３の表
出部にリンをイオン注入してエッチングされ易い改質層
３ｍに変化させる。これを希フッ酸溶液で除去し、さら
に配線層２を異方性エッチングにより除去する。あるい
は、まずＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３を異方性エッチングによ
り除去し、段差部に残存した残渣を斜め回転イオン注入
で改質した後に、配線層２と一括してエッチング除去し
ても良い。
られたＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜を十分に除去することで、こ
の膜の残渣のマスク効果による上層パターンのストリン
ガ発生を抑制し、配線間ショートを防止する。 【構成】 段差を有する基板１上で配線層２をパターニ
ングするに際し、フォトレジスト・パターン４を形成し
た後、該配線層２を被覆するＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３の表
出部にリンをイオン注入してエッチングされ易い改質層
３ｍに変化させる。これを希フッ酸溶液で除去し、さら
に配線層２を異方性エッチングにより除去する。あるい
は、まずＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３を異方性エッチングによ
り除去し、段差部に残存した残渣を斜め回転イオン注入
で改質した後に、配線層２と一括してエッチング除去し
ても良い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイス製造等の
微細加工に適用される上層パターン形成方法に関し、特
に段差を有する所定の材料層上でフォトリソグラフィ用
反射防止膜としてＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）系材料
膜を用い、しかる後にこの材料層をエッチングする場合
に、該段差近傍の反射防止膜を容易に除去して良好なエ
ッチングを行う方法に関する。
微細加工に適用される上層パターン形成方法に関し、特
に段差を有する所定の材料層上でフォトリソグラフィ用
反射防止膜としてＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）系材料
膜を用い、しかる後にこの材料層をエッチングする場合
に、該段差近傍の反射防止膜を容易に除去して良好なエ
ッチングを行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化が加速度的に進行
するに伴い、その最小加工寸法も急速に縮小されてい
る。たとえば、量産ラインに移行されている現世代の１
６ＭＤＲＡＭの最小加工寸法は約０．５μｍであるが、
次世代の６４ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍ以下、次々世
代の２５６ＭＤＲＡＭでは０．２５μｍ以下に縮小され
るとみられている。
するに伴い、その最小加工寸法も急速に縮小されてい
る。たとえば、量産ラインに移行されている現世代の１
６ＭＤＲＡＭの最小加工寸法は約０．５μｍであるが、
次世代の６４ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍ以下、次々世
代の２５６ＭＤＲＡＭでは０．２５μｍ以下に縮小され
るとみられている。
【０００３】この微細化度は、マスク・パターンを形成
するフォトリソグラフィ工程の解像度に大きく依存して
いる。０．３５μｍ〜０．２５μｍ（ディープ・サブミ
クロン）クラスの加工では、ＫｒＦエキシマ・レーザ光
（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光源が必要となる。しか
し、このような単色光を用いるプロセスではハレーショ
ンや定在波効果によるコントラストや解像度の低下が顕
著に現れるため、下地材料膜からの反射光を弱める目的
で反射防止膜を用いることが不可欠になると考えられて
いる。
するフォトリソグラフィ工程の解像度に大きく依存して
いる。０．３５μｍ〜０．２５μｍ（ディープ・サブミ
クロン）クラスの加工では、ＫｒＦエキシマ・レーザ光
（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光源が必要となる。しか
し、このような単色光を用いるプロセスではハレーショ
ンや定在波効果によるコントラストや解像度の低下が顕
著に現れるため、下地材料膜からの反射光を弱める目的
で反射防止膜を用いることが不可欠になると考えられて
いる。
【０００４】この反射防止膜の構成材料として近年、Ｓ
ｉＯＮ系材料が提案されている。それは、この材料がエ
キシマ・レーザ・リソグラフィの行われる遠紫外領域に
おいて良好な光学定数ｎ，ｋ（ただし、ｎ，ｋは複素屈
折率の実数部と虚数部係数とをそれぞれ表す。）を有す
るからである。しかも、このＳｉＯＮ系材料の光学定数
は、ＣＶＤ成膜時のガス組成の制御を通じて広範囲に変
化させることが可能である。したがって、下地材料膜の
光学定数に応じて該ＳｉＯＮ反射防止膜の光学定数や膜
厚を最適化すれば、極めて良好な解像度をもってフォト
レジスト・パターンを形成することができる。
ｉＯＮ系材料が提案されている。それは、この材料がエ
キシマ・レーザ・リソグラフィの行われる遠紫外領域に
おいて良好な光学定数ｎ，ｋ（ただし、ｎ，ｋは複素屈
折率の実数部と虚数部係数とをそれぞれ表す。）を有す
るからである。しかも、このＳｉＯＮ系材料の光学定数
は、ＣＶＤ成膜時のガス組成の制御を通じて広範囲に変
化させることが可能である。したがって、下地材料膜の
光学定数に応じて該ＳｉＯＮ反射防止膜の光学定数や膜
厚を最適化すれば、極めて良好な解像度をもってフォト
レジスト・パターンを形成することができる。
【０００５】しかも、このＳｉＯＮ系材料はＣＶＤによ
ってコンフォーマルに堆積させることができるため、Ｄ
ＲＡＭやＳＲＡＭ等のメモリ素子のように多層配線に起
因する大きな段差を有する基板上でこれを反射防止膜と
して利用することは、フォトリソグラフィの解像度を向
上させる上で非常に有効である。
ってコンフォーマルに堆積させることができるため、Ｄ
ＲＡＭやＳＲＡＭ等のメモリ素子のように多層配線に起
因する大きな段差を有する基板上でこれを反射防止膜と
して利用することは、フォトリソグラフィの解像度を向
上させる上で非常に有効である。
【０００６】なお、このＳｉＯＮ系反射防止膜は通常、
成膜ガスの成分に起因して若干の水素を含有しているた
め、以下の明細書中ではこれをＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜と表
記する。
成膜ガスの成分に起因して若干の水素を含有しているた
め、以下の明細書中ではこれをＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜と表
記する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
にして形成されたフォトレジスト・パターンを用いてＳ
ｉＯx Ｎy ：Ｈ膜および所定の材料膜をエッチングする
場合、エッチング条件によっては段差部のＳｉＯ
x Ｎy ：Ｈ膜が十分に除去されず、残渣が所定の材料膜
のエッチング・マスクとして機能してしまうことがあ
る。この問題を、図１、図５および図８を参照しながら
説明する。
にして形成されたフォトレジスト・パターンを用いてＳ
ｉＯx Ｎy ：Ｈ膜および所定の材料膜をエッチングする
場合、エッチング条件によっては段差部のＳｉＯ
x Ｎy ：Ｈ膜が十分に除去されず、残渣が所定の材料膜
のエッチング・マスクとして機能してしまうことがあ
る。この問題を、図１、図５および図８を参照しながら
説明する。
【０００８】まず、図１に示されるように、段差を有す
る基板１上に所定の材料膜である配線層２、およびＳｉ
Ｏx Ｎy ：Ｈ膜３をほぼコンフォーマルに順次積層し、
さらに段差上部にレジスト・パターン４を形成した状態
を想定する。ここで、上記配線層２はたとえば不純物を
含有するポリシリコン層とし、上記基板１の少なくとも
表層部はこれよりさらに下層側の配線パターンを被覆す
るＳｉＯx 系層間絶縁膜とする。
る基板１上に所定の材料膜である配線層２、およびＳｉ
Ｏx Ｎy ：Ｈ膜３をほぼコンフォーマルに順次積層し、
さらに段差上部にレジスト・パターン４を形成した状態
を想定する。ここで、上記配線層２はたとえば不純物を
含有するポリシリコン層とし、上記基板１の少なくとも
表層部はこれよりさらに下層側の配線パターンを被覆す
るＳｉＯx 系層間絶縁膜とする。
【０００９】いま、このＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３および配
線層２を、たとえばＨＢｒ／Ｏ2 混合ガスのように下地
の層間絶縁膜に対して高選択比を達成可能なガス系を用
いて異方的にドライエッチングする。すると、段差部で
はイオンの垂直入射方向に沿ったＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３
の見掛けの膜厚が大きくなるために、図５に示されるよ
うに段差の側壁面上に残渣３ｒが残存する。
線層２を、たとえばＨＢｒ／Ｏ2 混合ガスのように下地
の層間絶縁膜に対して高選択比を達成可能なガス系を用
いて異方的にドライエッチングする。すると、段差部で
はイオンの垂直入射方向に沿ったＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３
の見掛けの膜厚が大きくなるために、図５に示されるよ
うに段差の側壁面上に残渣３ｒが残存する。
【００１０】この状態で下層側の配線層２をエッチング
すると、残渣３ｓが新たなエッチング・マスクとして働
き、図８に示されるように配線層２の残渣、すなわちス
トリンガ２ｓが発生する。これは、上記のガス系がＳｉ
ＯＮ中に含まれるＯ原子を効率良く引き抜く化学種を持
たないために、ＳｉＯＮのエッチング速度が極端に低下
するからである。かかるストリンガ２ｓが残存すると、
配線間ショートの原因となり、好ましくない。
すると、残渣３ｓが新たなエッチング・マスクとして働
き、図８に示されるように配線層２の残渣、すなわちス
トリンガ２ｓが発生する。これは、上記のガス系がＳｉ
ＯＮ中に含まれるＯ原子を効率良く引き抜く化学種を持
たないために、ＳｉＯＮのエッチング速度が極端に低下
するからである。かかるストリンガ２ｓが残存すると、
配線間ショートの原因となり、好ましくない。
【００１１】そこで、上記の残渣３ｒの発生を防止する
対策として、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３をＳｉＯx 用の一般
的なエッチング・ガスであるフルオロカーボン系ガスを
用いてドライエッチングすることが考えられる。しか
し、ＳｉＯＮの組成はＳｉＯxよりもＳｉリッチであ
り、Ｃ原子の除去を進行させるに十分な量のＯ原子を供
給することないため、カーボン系ポリマーの堆積が過剰
となる。したがって、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３のエッチン
グ速度はやはり大幅に低下してしまう。
対策として、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３をＳｉＯx 用の一般
的なエッチング・ガスであるフルオロカーボン系ガスを
用いてドライエッチングすることが考えられる。しか
し、ＳｉＯＮの組成はＳｉＯxよりもＳｉリッチであ
り、Ｃ原子の除去を進行させるに十分な量のＯ原子を供
給することないため、カーボン系ポリマーの堆積が過剰
となる。したがって、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３のエッチン
グ速度はやはり大幅に低下してしまう。
【００１２】さらに別の対策として、自然酸化膜（Ｓｉ
Ｏx ）の除去に広く用いられる希フッ酸溶液を用い、段
差部に残存したＳｉＯＮの残渣３ｒをウェットエッチン
グすることも考えられる。しかし、本願出願人の実験に
よると、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜のエッチング速度はＳｉＯ
x 膜のそれに比べて低下することがわかった。
Ｏx ）の除去に広く用いられる希フッ酸溶液を用い、段
差部に残存したＳｉＯＮの残渣３ｒをウェットエッチン
グすることも考えられる。しかし、本願出願人の実験に
よると、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜のエッチング速度はＳｉＯ
x 膜のそれに比べて低下することがわかった。
【００１３】図９に、この実験結果を示す。この図は、
Ｗ（タングステン）−ポリサイド膜上の反射防止膜とし
て最適化された組成を有するＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜と、熱
酸化法により形成され、ほぼ化学量論的組成を有するＳ
ｉＯx 膜とをＨ2 Ｏ：ＨＦ＝１００：５のフッ酸溶液を
用いてウェットエッチングした場合のエッチング速度を
比較して示すグラフであり、横軸はエッチング時間
（分）、縦軸はエッチング残膜厚（ｎｍ）である。上記
ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の原子組成比は、おおよそＳｉ：
Ｏ：Ｎ＝１：０．７５：０．２５である。ＳｉＯx 膜の
エッチング速度は約１５ｎｍ／分であるが、ＳｉＯx Ｎ
y ：Ｈ膜のエッチング速度は、ウェハ上の測定位置１
（中央）、位置３（オリエンテーション・フラットと反
対側の外周部）、位置５（オリエンテーション・フラッ
ト側の外周部）により若干の差異はあるものの、おおよ
そその１／３〜１／５に低下している。これでは、効率
良い残渣３ｒの除去を望むことはできない。
Ｗ（タングステン）−ポリサイド膜上の反射防止膜とし
て最適化された組成を有するＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜と、熱
酸化法により形成され、ほぼ化学量論的組成を有するＳ
ｉＯx 膜とをＨ2 Ｏ：ＨＦ＝１００：５のフッ酸溶液を
用いてウェットエッチングした場合のエッチング速度を
比較して示すグラフであり、横軸はエッチング時間
（分）、縦軸はエッチング残膜厚（ｎｍ）である。上記
ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の原子組成比は、おおよそＳｉ：
Ｏ：Ｎ＝１：０．７５：０．２５である。ＳｉＯx 膜の
エッチング速度は約１５ｎｍ／分であるが、ＳｉＯx Ｎ
y ：Ｈ膜のエッチング速度は、ウェハ上の測定位置１
（中央）、位置３（オリエンテーション・フラットと反
対側の外周部）、位置５（オリエンテーション・フラッ
ト側の外周部）により若干の差異はあるものの、おおよ
そその１／３〜１／５に低下している。これでは、効率
良い残渣３ｒの除去を望むことはできない。
【００１４】そこで本発明は、段差を有する基板上にお
いてもフォトリソグラフィ用反射防止膜として用いたＳ
ｉＯx Ｎy ：Ｈ膜を完全に除去し、ストリンガの発生を
防止しながら上層パターンを形成可能な方法を提供する
ことを目的とする。
いてもフォトリソグラフィ用反射防止膜として用いたＳ
ｉＯx Ｎy ：Ｈ膜を完全に除去し、ストリンガの発生を
防止しながら上層パターンを形成可能な方法を提供する
ことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、段差を有する
基板上に該段差を反映して形成された所定の材料層の上
にＳｉＯＮ系材料膜を成膜し、さらにこの上にフォトレ
ジスト・パターンを形成する工程と、前記フォトレジス
ト・パターンをマスクとして少なくとも前記ＳｉＯx Ｎ
y ：Ｈ膜の前記段差を被覆する領域にイオン注入を施す
工程と、前記ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜を等方的にエッチング
する工程と、前記所定の材料層をエッチングして上層パ
ターンを形成する工程とを有する上層パターン形成方法
により、上述の目的を達成するものである。
基板上に該段差を反映して形成された所定の材料層の上
にＳｉＯＮ系材料膜を成膜し、さらにこの上にフォトレ
ジスト・パターンを形成する工程と、前記フォトレジス
ト・パターンをマスクとして少なくとも前記ＳｉＯx Ｎ
y ：Ｈ膜の前記段差を被覆する領域にイオン注入を施す
工程と、前記ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜を等方的にエッチング
する工程と、前記所定の材料層をエッチングして上層パ
ターンを形成する工程とを有する上層パターン形成方法
により、上述の目的を達成するものである。
【００１６】ここで、上記ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の等方的
なエッチングの少なくとも一部は、ウェットエッチング
により行うことができる。すなわち、全体をウェットエ
ッチングにより除去しても、あるいはジャストエッチン
グをＲＩＥで行った後、オーバーエッチングをウェット
エッチングで行っても良い。このウェットエッチング
は、希フッ酸溶液あるいはフッ酸／アンモニア混合溶液
等、ＳｉＯx 膜のエッチング溶液として従来公知のエッ
チング溶液を用いて行うことができる。
なエッチングの少なくとも一部は、ウェットエッチング
により行うことができる。すなわち、全体をウェットエ
ッチングにより除去しても、あるいはジャストエッチン
グをＲＩＥで行った後、オーバーエッチングをウェット
エッチングで行っても良い。このウェットエッチング
は、希フッ酸溶液あるいはフッ酸／アンモニア混合溶液
等、ＳｉＯx 膜のエッチング溶液として従来公知のエッ
チング溶液を用いて行うことができる。
【００１７】あるいは、上記ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の等方
的なエッチングを、フルオロカーボン系ガスを用いたド
ライエッチングにより行っても良い。かかるエッチング
は、イオン入射エネルギーを弱め、ラジカル・モードが
優先するようなエッチング条件を設定することにより可
能となる。
的なエッチングを、フルオロカーボン系ガスを用いたド
ライエッチングにより行っても良い。かかるエッチング
は、イオン入射エネルギーを弱め、ラジカル・モードが
優先するようなエッチング条件を設定することにより可
能となる。
【００１８】あるいは、本発明の目的を達するための別
の方法として、段差を有する基板上に形成された所定の
材料層の上にＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜を成膜し、さらにこの
上にフォトレジスト・パターンを形成する工程と、前記
フォトレジスト・パターンをマスクとして前記ＳｉＯＮ
系材料膜を異方的にエッチングする工程と、前記段差の
近傍に残存する前記ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の残渣にイオン
注入を施す工程と、前記残渣と前記所定の材料層とをエ
ッチングして上層パターンを形成する工程とを有する上
層パターン形成方法を採用することもできる。
の方法として、段差を有する基板上に形成された所定の
材料層の上にＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜を成膜し、さらにこの
上にフォトレジスト・パターンを形成する工程と、前記
フォトレジスト・パターンをマスクとして前記ＳｉＯＮ
系材料膜を異方的にエッチングする工程と、前記段差の
近傍に残存する前記ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の残渣にイオン
注入を施す工程と、前記残渣と前記所定の材料層とをエ
ッチングして上層パターンを形成する工程とを有する上
層パターン形成方法を採用することもできる。
【００１９】このように、本発明の上層パターン形成方
法には、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜のエッチングとイオン注入
とのタイミングが異なる２種類の方法があるが、いずれ
の方法においても前記イオン注入として斜め回転イオン
注入を行うことが極めて効果的である。なお、このイオ
ン注入におけるドーパントの飛程は、必ずしもＳｉＯx
Ｎy ：Ｈ膜の膜厚の範囲内に収まっている必要はなく、
上記所定の材料層に一部達していても良い。
法には、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜のエッチングとイオン注入
とのタイミングが異なる２種類の方法があるが、いずれ
の方法においても前記イオン注入として斜め回転イオン
注入を行うことが極めて効果的である。なお、このイオ
ン注入におけるドーパントの飛程は、必ずしもＳｉＯx
Ｎy ：Ｈ膜の膜厚の範囲内に収まっている必要はなく、
上記所定の材料層に一部達していても良い。
【００２０】なお、イオン注入には一般に、注入の対象
となる膜をアモルファス化させてそのエッチングを増速
させる効果があるため、あらゆる種類のドーパントを用
いることができる。しかし、特定の種類のドーパントを
選択することにより、エッチャントとの相互作用による
エッチング増速効果を得ることができる。たとえば、リ
ンはポリシリコンへ導入されることによりエッチング増
速をもたらすことが良く知られているが、ＳｉＯ
x Ｎy ：Ｈ膜についても同様の効果をもたらす。ホウ素
やヒ素も同様である。また、酸素を導入するとＳｉＯx
Ｎy ：Ｈ膜の組成がＳｉＯx 膜に近づくため、ＳｉＯx
用のエッチング条件によるエッチングが容易となる。逆
に珪素を導入すると、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の組成がＳｉ
系材料膜に近づくため、Ｓｉ用のエッチング条件による
エッチングが容易となる。
となる膜をアモルファス化させてそのエッチングを増速
させる効果があるため、あらゆる種類のドーパントを用
いることができる。しかし、特定の種類のドーパントを
選択することにより、エッチャントとの相互作用による
エッチング増速効果を得ることができる。たとえば、リ
ンはポリシリコンへ導入されることによりエッチング増
速をもたらすことが良く知られているが、ＳｉＯ
x Ｎy ：Ｈ膜についても同様の効果をもたらす。ホウ素
やヒ素も同様である。また、酸素を導入するとＳｉＯx
Ｎy ：Ｈ膜の組成がＳｉＯx 膜に近づくため、ＳｉＯx
用のエッチング条件によるエッチングが容易となる。逆
に珪素を導入すると、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の組成がＳｉ
系材料膜に近づくため、Ｓｉ用のエッチング条件による
エッチングが容易となる。
【００２１】
【作用】本発明では、フォトリソグラフィ用反射防止膜
としての役割を終了したＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜をエッチン
グ除去するに際し、この膜に対してイオン注入を行うた
め、膜がエッチングされ易い膜に改質される。このイオ
ン注入をエッチング前に行えばＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜のフ
ォトレジスト・パターンに被覆されていない部分の全体
が、また異方性エッチング後に行えば段差部に残存する
残渣のみが改質される。いずれの方法によっても、段差
を有する基板上においてＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の残渣を残
すことなくこれを容易に除去することができるようにな
るため、その下層側の所定の材料層のエッチングも、ス
トリンガを発生させることなく良好に行うことができ
る。したがって、配線間ショート等の不良発生を防止す
ることができる。
としての役割を終了したＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜をエッチン
グ除去するに際し、この膜に対してイオン注入を行うた
め、膜がエッチングされ易い膜に改質される。このイオ
ン注入をエッチング前に行えばＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜のフ
ォトレジスト・パターンに被覆されていない部分の全体
が、また異方性エッチング後に行えば段差部に残存する
残渣のみが改質される。いずれの方法によっても、段差
を有する基板上においてＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の残渣を残
すことなくこれを容易に除去することができるようにな
るため、その下層側の所定の材料層のエッチングも、ス
トリンガを発生させることなく良好に行うことができ
る。したがって、配線間ショート等の不良発生を防止す
ることができる。
【００２２】上記ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜のエッチングの一
部にフッ酸を用いたウェットエッチングを採り入れる
と、ダメージ抑制を図ることができる。
部にフッ酸を用いたウェットエッチングを採り入れる
と、ダメージ抑制を図ることができる。
【００２３】また、上記イオン注入として斜め回転イオ
ン注入を行うと、段差部の側壁面上においても比較的少
ないイオン加速エネルギーにてＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の膜
厚方向にほぼ均一な量のドーパントを導入することがで
きるため、改質効果が向上する。
ン注入を行うと、段差部の側壁面上においても比較的少
ないイオン加速エネルギーにてＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の膜
厚方向にほぼ均一な量のドーパントを導入することがで
きるため、改質効果が向上する。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について説明す
る。
る。
【００２５】実施例１ 本実施例は、段差を有する基板上でアモルファス・シリ
コン（ａ−Ｓｉ）層からなる配線層をパターニングする
際に、反射防止膜として用いたＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜をイ
オン注入後にウェットエッチングすることにより、続く
配線層のドライエッチング時のストリンガ発生を防止し
た例である。本実施例のプロセスを、図１ないし図４を
参照しながら説明する。
コン（ａ−Ｓｉ）層からなる配線層をパターニングする
際に、反射防止膜として用いたＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜をイ
オン注入後にウェットエッチングすることにより、続く
配線層のドライエッチング時のストリンガ発生を防止し
た例である。本実施例のプロセスを、図１ないし図４を
参照しながら説明する。
【００２６】まず、図１に示されるように、段差を有す
る基板１上に所定の材料膜である配線層２、およびＳｉ
Ｏx Ｎy ：Ｈ膜３をほぼコンフォーマルに順次積層し、
さらに段差上部にレジスト・パターン４を形成した。
る基板１上に所定の材料膜である配線層２、およびＳｉ
Ｏx Ｎy ：Ｈ膜３をほぼコンフォーマルに順次積層し、
さらに段差上部にレジスト・パターン４を形成した。
【００２７】ここで、上記配線層２はたとえばリンを含
有するａ−Ｓｉ膜をプラズマＣＶＤにより約５０ｎｍの
厚さに堆積させたものである。上記基板１の少なくとも
表層部は、この下の下層配線パターン（図示せず。）を
被覆するＳｉＯx 系層間絶縁膜である。上記ＳｉＯx Ｎ
y ：Ｈ膜３は、ＳｉＮ4 ／Ｎ2 Ｏ混合ガスを用いたプラ
ズマＣＶＤ法により厚さ２９ｎｍに堆積されたものであ
り、その光学定数は、ｎ＝２．１２，ｋ＝０．６５であ
る。
有するａ−Ｓｉ膜をプラズマＣＶＤにより約５０ｎｍの
厚さに堆積させたものである。上記基板１の少なくとも
表層部は、この下の下層配線パターン（図示せず。）を
被覆するＳｉＯx 系層間絶縁膜である。上記ＳｉＯx Ｎ
y ：Ｈ膜３は、ＳｉＮ4 ／Ｎ2 Ｏ混合ガスを用いたプラ
ズマＣＶＤ法により厚さ２９ｎｍに堆積されたものであ
り、その光学定数は、ｎ＝２．１２，ｋ＝０．６５であ
る。
【００２８】さらに、上記フォトレジスト・パターン
は、たとえばポジ型化学増幅系フォトレジストを使用
し、ＫｒＦエキシマ・レーザ・ステッパによる露光工程
と現像工程とを経て形成されたものである。その断面形
状は、上記ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜によりハレーションや定
在波効果が抑制されたことから、極めて良好である。
は、たとえばポジ型化学増幅系フォトレジストを使用
し、ＫｒＦエキシマ・レーザ・ステッパによる露光工程
と現像工程とを経て形成されたものである。その断面形
状は、上記ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜によりハレーションや定
在波効果が抑制されたことから、極めて良好である。
【００２９】次に、図２に示されるように、上記ＳｉＯ
x Ｎy ：Ｈ膜３にリンをイオン注入した。このときの注
入条件は、たとえばイオン加速エネルギー２０ｋｅＶ，
ドース量１〜１０×１０15／ｃｍ2 とした。このイオン
注入により、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３のフォトレジスト・
パターン４に被覆されていない領域が改質され（添字ｍ
で示す。）、改質層３ｍとなった。なお、改質層３ｍの
光学定数はＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３の当初の光学定数とは
相違するが、フォトリソグラフィを終了した後であるた
め、何ら差し支えない。
x Ｎy ：Ｈ膜３にリンをイオン注入した。このときの注
入条件は、たとえばイオン加速エネルギー２０ｋｅＶ，
ドース量１〜１０×１０15／ｃｍ2 とした。このイオン
注入により、ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３のフォトレジスト・
パターン４に被覆されていない領域が改質され（添字ｍ
で示す。）、改質層３ｍとなった。なお、改質層３ｍの
光学定数はＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３の当初の光学定数とは
相違するが、フォトリソグラフィを終了した後であるた
め、何ら差し支えない。
【００３０】なお、上記イオン注入として斜め回転イオ
ン注入を行っても構わない。
ン注入を行っても構わない。
【００３１】次に、Ｈ2 Ｏ／ＨＦ＝１００：５の希フッ
酸溶液を用いてウェットエッチングを行ったところ、図
３に示されるように、改質層３ｍは速やかに除去され
た。このとき、段差部に何ら残渣が残ることはなかっ
た。ただし、このエッチングは等方性であるため、フォ
トレジスト・パターン４に被覆されたＳｉＯx Ｎy ：Ｈ
膜３ｕには若干のアンダカット（添字ｕで示す。）が生
じた。
酸溶液を用いてウェットエッチングを行ったところ、図
３に示されるように、改質層３ｍは速やかに除去され
た。このとき、段差部に何ら残渣が残ることはなかっ
た。ただし、このエッチングは等方性であるため、フォ
トレジスト・パターン４に被覆されたＳｉＯx Ｎy ：Ｈ
膜３ｕには若干のアンダカット（添字ｕで示す。）が生
じた。
【００３２】なお、このウェットエッチングの代わり
に、たとえばマグネトロン型ＲＩＥ装置とフルオロカー
ボン系ガスを用いた等方的なドライエッチングを行って
も良い。
に、たとえばマグネトロン型ＲＩＥ装置とフルオロカー
ボン系ガスを用いた等方的なドライエッチングを行って
も良い。
【００３３】次に、有磁場マイクロ波プラズマ・エッチ
ング装置とＨＢｒ／Ｏ2 混合ガスを用いて異方的な条件
で配線層２をエッチングし、図４に示されるように異方
性形状を有する（添字ａで示す。）上層配線パターン２
ａを形成した。上記のガス系は下地のＳｉＯx 層間絶縁
膜に対して極めて高い選択比を達成するガス系であり、
ＳｉＯＮに対してもある程度の選択性を示す。しかし、
本実施例では段差部にＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３の残渣が何
ら残されていないため、従来プロセスのように配線層２
のストリンガが発生することはなかった。
ング装置とＨＢｒ／Ｏ2 混合ガスを用いて異方的な条件
で配線層２をエッチングし、図４に示されるように異方
性形状を有する（添字ａで示す。）上層配線パターン２
ａを形成した。上記のガス系は下地のＳｉＯx 層間絶縁
膜に対して極めて高い選択比を達成するガス系であり、
ＳｉＯＮに対してもある程度の選択性を示す。しかし、
本実施例では段差部にＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３の残渣が何
ら残されていないため、従来プロセスのように配線層２
のストリンガが発生することはなかった。
【００３４】この後、常法にしたがってフォトレジスト
・パターン４をアッシングし、１０５０℃，１０秒間の
条件でＲＴＡ（急速熱処理）を行って上層配線パターン
２ａ中の不純物の活性化を行い、低抵抗な配線を形成し
た。このようにした作製されたデバイスは、配線間ショ
ートを生じず、良好な電気特性を示した。
・パターン４をアッシングし、１０５０℃，１０秒間の
条件でＲＴＡ（急速熱処理）を行って上層配線パターン
２ａ中の不純物の活性化を行い、低抵抗な配線を形成し
た。このようにした作製されたデバイスは、配線間ショ
ートを生じず、良好な電気特性を示した。
【００３５】実施例２ 本実施例では、まずＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜３を異方的にエ
ッチングし、段差部に残った残渣をリンの斜め回転イオ
ン注入により改質した後、この残渣を配線層２の異方性
ドライエッチングを行う際に同時に除去した。本実施例
のプロセスを図１および図５〜図７を参照しながら説明
する。
ッチングし、段差部に残った残渣をリンの斜め回転イオ
ン注入により改質した後、この残渣を配線層２の異方性
ドライエッチングを行う際に同時に除去した。本実施例
のプロセスを図１および図５〜図７を参照しながら説明
する。
【００３６】まず、前出の図１に示したＳｉＯx Ｎy ：
Ｈ膜３の表出部を、マグネトロンＲＩＥ装置とフルオロ
カーボン系ガスを用いた異方性エッチングにより除去し
た。このとき、オーバーエッチングは最小限に止めたた
め、段差部には図５に示されるような残渣３ｒが残っ
た。
Ｈ膜３の表出部を、マグネトロンＲＩＥ装置とフルオロ
カーボン系ガスを用いた異方性エッチングにより除去し
た。このとき、オーバーエッチングは最小限に止めたた
め、段差部には図５に示されるような残渣３ｒが残っ
た。
【００３７】次に、図６に示されるように、斜め回転イ
オン注入を行って上記残渣３ｒにリンを導入した。イオ
ン加速エネルギーは一例として２０ｋｅＶ，ドース量は
１〜１０×１０15／ｃｍ2 とした。このイオン注入によ
り、残渣３ｒは残渣３ｍｒに改質された。
オン注入を行って上記残渣３ｒにリンを導入した。イオ
ン加速エネルギーは一例として２０ｋｅＶ，ドース量は
１〜１０×１０15／ｃｍ2 とした。このイオン注入によ
り、残渣３ｒは残渣３ｍｒに改質された。
【００３８】次に、有磁場マイクロ波プラズマ・エッチ
ング装置とＨＢｒ／Ｏ2 混合ガスを用いて異方的な条件
で配線層２をエッチングし、図７に示されるように異方
性形状を有する上層配線パターン２ａを形成した。本実
施例では、ウェットエッチングで事前に残渣３ｍｒを除
去することは行っていないが、残渣３ｍｒが改質されて
エッチングされ易くなっていることから、ドライエッチ
ングで十分に除去することができた。
ング装置とＨＢｒ／Ｏ2 混合ガスを用いて異方的な条件
で配線層２をエッチングし、図７に示されるように異方
性形状を有する上層配線パターン２ａを形成した。本実
施例では、ウェットエッチングで事前に残渣３ｍｒを除
去することは行っていないが、残渣３ｍｒが改質されて
エッチングされ易くなっていることから、ドライエッチ
ングで十分に除去することができた。
【００３９】この後、実施例１と同様にデバイスを完成
させ、同様に良好な特性を得ることができた。
させ、同様に良好な特性を得ることができた。
【００４０】以上、本発明を２例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、被エッチング基板の構成、ドライエッチ
ング装置の種類、エッチング・ガスの種類、イオン注入
条件、ドーパントの種類等は、いずれも適宜変更可能で
ある。
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、被エッチング基板の構成、ドライエッチ
ング装置の種類、エッチング・ガスの種類、イオン注入
条件、ドーパントの種類等は、いずれも適宜変更可能で
ある。
【００４１】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の上層パターン形成方法によれば、段差部のＳｉＯx
Ｎy ：Ｈ膜を容易に除去することができるため、この下
側の所定の材料層のエッチング時にストリンガ発生を防
止することができる。したがって、作製されるデバイス
の配線間ショートを防止し、信頼性および歩留りを改善
することができる。またこれにより、段差上でフォトリ
ソグラフィ解像度の向上を図るための反射防止膜として
のＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の利用価値が著しく上昇する。
明の上層パターン形成方法によれば、段差部のＳｉＯx
Ｎy ：Ｈ膜を容易に除去することができるため、この下
側の所定の材料層のエッチング時にストリンガ発生を防
止することができる。したがって、作製されるデバイス
の配線間ショートを防止し、信頼性および歩留りを改善
することができる。またこれにより、段差上でフォトリ
ソグラフィ解像度の向上を図るための反射防止膜として
のＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の利用価値が著しく上昇する。
【図１】本発明の一実施例において、段差を被覆する配
線層とＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の上にフォトレジスト・パタ
ーンを形成した状態を示す模式的断面図である。
線層とＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の上にフォトレジスト・パタ
ーンを形成した状態を示す模式的断面図である。
【図２】図１のＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の表出部をイオン注
入により改質した状態を示す模式的断面図てある。
入により改質した状態を示す模式的断面図てある。
【図３】図２の改質されたＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜をウェッ
トエッチングにより除去した状態を示す模式的断面図で
ある。
トエッチングにより除去した状態を示す模式的断面図で
ある。
【図４】図３のフォトレジスト・パターンを除去した状
態を示す模式的断面図である。
態を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の他の実施例あるいは従来のプロセスに
おいて、図１のＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の表出部を異方的に
エッチングし、残渣が残った状態を示す模式的断面図で
ある。
おいて、図１のＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の表出部を異方的に
エッチングし、残渣が残った状態を示す模式的断面図で
ある。
【図６】図５の残渣を斜め回転イオン注入により改質し
た状態を示す模式的断面図である。
た状態を示す模式的断面図である。
【図７】図６の残渣と配線層の表出部とを異方性エッチ
ングにより同時に除去した状態を示す模式的断面図であ
る。
ングにより同時に除去した状態を示す模式的断面図であ
る。
【図８】従来のプロセスにおいて、ストリンガが発生し
た状態を示す模式的断面図である。
た状態を示す模式的断面図である。
【図９】Ｗ−ポリサイド膜上の反射防止膜として最適化
されたＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜と、熱酸化法により形成され
たＳｉＯx 膜の希フッ酸溶液に対するエッチング特性を
比較して示すグラフである。
されたＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜と、熱酸化法により形成され
たＳｉＯx 膜の希フッ酸溶液に対するエッチング特性を
比較して示すグラフである。
１ 基板 ２ 配線層 ２ａ 上層配線パターン ３ ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜 ３ｍ （改質された）ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜 ３ｕ （アンダカットを生じた）ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜 ３ａ （異方性加工された）ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜 ３ｒ （ＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の）残渣 ３ｍｒ （改質されたＳｉＯx Ｎy ：Ｈ膜の）残渣 ４ フォトレジスト・パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3213 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７４ 21/88 Ｄ
Claims (5)
- 【請求項１】 段差を有する基板上に該段差を反映して
形成された所定の材料層の上にＳｉＯＮ系材料膜を成膜
し、さらにこの上にフォトレジスト・パターンを形成す
る工程と、 前記フォトレジスト・パターンをマスクとして少なくと
も前記ＳｉＯＮ系材料膜の前記段差を被覆する領域にイ
オン注入を施す工程と、 前記ＳｉＯＮ系材料膜を等方的にエッチングする工程
と、 前記所定の材料層をエッチングして上層パターンを形成
する工程とを有する上層パターン形成方法。 - 【請求項２】 前記ＳｉＯＮ系材料膜の等方的なエッチ
ングの少なくとも一部をウェットエッチングにより行う
請求項１記載の上層パターン形成方法。 - 【請求項３】 前記ＳｉＯＮ系材料膜の等方的なエッチ
ングをフルオロカーボン系ガスを用いたドライエッチン
グにより行う請求項１記載の上層パターン形成方法。 - 【請求項４】 段差を有する基板上に該段差を反映して
形成された所定の材料層の上にＳｉＯＮ系反射防止膜を
成膜し、さらにこの上にフォトレジスト・パターンを形
成する工程と、 前記フォトレジスト・パターンをマスクとして前記Ｓｉ
ＯＮ系材料膜を異方的にエッチングする工程と、 前記段差の近傍に残存する前記ＳｉＯＮ系材料膜の残渣
にイオン注入を施す工程と、 前記残渣と前記所定の材料層とをエッチングして上層パ
ターンを形成する工程とを有する上層パターン形成方
法。 - 【請求項５】 前記イオン注入は斜め回転イオン注入に
より行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のい
ずれか１項に記載の上層パターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19035894A JPH0855834A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 上層パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19035894A JPH0855834A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 上層パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0855834A true JPH0855834A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16256865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19035894A Withdrawn JPH0855834A (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 上層パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0855834A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013118403A (ja) * | 2013-02-26 | 2013-06-13 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理方法 |
-
1994
- 1994-08-12 JP JP19035894A patent/JPH0855834A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013118403A (ja) * | 2013-02-26 | 2013-06-13 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011106 |